JP2005136830A - 周波数変換回路、無線周波受信機、および無線周波トランシーバ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 周波数fRFの無線周波信号が中間周波信号にダウンコンバートされるように、無線周波信号を周波数fLO1の第1局部発振信号205と混合する第1のミキサ204と、第1のミキサ204から出力された中間周波信号が互いに異なる位相を持つ2つのベースバンド信号209A・209Bにダウンコンバートされるように、上記中間周波信号を、周波数fLO2で互いに異なる位相を持つ2つの第2局部発振信号208と混合するミキサ207A・207Bとを設け、2つの第2局部発振信号208の位相をそれぞれ0°、270°とし、
fLO1=k×fRF(k>1)
fLO2=fLO1/m(m>1)
k=m/(m−1)
の関係を満たす。
【選択図】 図1
Description
f1=fRF−fLO
にダウンコンバートされた信号を第1のミキサ5の出力端に発生させる。無線周波トランシーバには、一般に、周波数f1付近の周波数帯から干渉信号またはノイズを除去するために、バンドパスフィルタ6、あるいは、非特許文献1に記載されているようなLC負荷が含まれている。典型的には、前記のWLAN IEEE 802.11bトランシーバの例では、周波数f1は約374MHzである。
fRF−fLO=fLO−fIM
を満たすようになっており、同じ周波数f1の信号にダウンコンバートされる。イメージ信号の周波数fIMは、「イメージ周波数」と呼ばれている。例えば、上記のWLAN IEEE 802.11bの例の場合、第1局部発振器の出力信号の周波数fLO=2038MHz、所望の無線周波信号の周波数fRF=2412MHzと仮定すれば、イメージ周波数は、fIM=1664MHzである。
fLO1=fLO2×(N/M)
という関係を満たす。
fLO1−fLO2=1.0101×fRF
であるが、これは、特許文献2におけるダウンコンバージョンが、直流へのダウンコンバージョンでなく、むしろ第2の中間周波数(IF)帯域(2.048MHz)へのダウンコンバージョンであることを意味している。したがって、特許文献2のダブルコンバージョン・チューナは、無線周波からベースバンド信号へのダウンコンバージョンを行うトランシーバに適用できない。
fLO1=k×fRF(kは、k>1を満たす任意の数)
fLO2=fLO1/m(mは、m>1を満たす任意の数)
k=m/(m−1)
の関係を有することを特徴としている。
fLO2<fLO1
fLO2=fLO1−fRF
すなわち、上記の関係は、(1)第1局部発振信号の周波数fLO1が無線周波信号の周波数fRFよりも高く(これにより、中間周波信号の周波数f1は、f1=fLO1−fRFの関係を満たす)、(2)第2局部発振信号の周波数fLO2が中間周波信号の周波数f1に等しい(これにより、第2局部発振信号の周波数fLO2は第1局部発振信号の周波数fLO1より低くなる)、と言い換えることができる。なお、上記の構成の周波数変換回路においては、一般には、1.125≦k≦1.35である。
m=2n(nは正の整数)
を満たす整数である構成であることがより好ましい。
fLO2=fLO1/m(mは、m>1を満たす任意の数)
の関係を満たすことによって、第1局部発振信号を分周することによって第2局部発振信号を発生できる。したがって、第1局部発振信号および第2局部発振信号の発生を1つの位相ロックループ回路だけで行うことが可能となり、構成を大いに簡素化できる。したがって、集積回路への集積化および小型化が可能となる。
m=2n(nは正の整数)
を満たす整数である構成であれば、第1局部発振信号を分周することによる第2局部発振信号の発生を、デジタル回路により容易に実現することができる。
fLO1=k×fRF(ここでk>1)
という関係を有する。kは、典型的には1.15〜1.35である。Qミキサ207AおよびIミキサ207Bで使用される2つの第2局部発振信号208は、周波数fLO2を有し、互いに異なる位相(0°および270°)を有している。周波数fLO2は、周波数fLO1に対して、
fLO2=fLO1/m
の関係を有する。mは、1より大きい数(好ましくは2以上の整数)であり、kおよびmは、
k=m/(m−1),m>1
の関係を有する。周波数fLO2は、周波数fLO1のの変化に追従して変化するようになっている。
fIM≒1/2√(LrCr)
である。図8の低ノイズ増幅器203は、fRF=2.4GHzで動作するように調整されている。
fLO1=k×fRF(ここでk>1)
の関係を満たし、kは一般に1.125〜1.35であり、直交ミキサは、周波数f1である第1のミキサの出力信号と、周波数f1に等しい周波数fLO2を有し、かつ、0°の位相と270°の位相とを持つ第2局部発振器(LO2)信号とを混合することで、おおよそf1の周波数を有する信号を、ベースバンドにダウンコンバートし、周波数fLO2は、周波数fLO1に対して、
fLO2=fLO1/m
の関係を有し、係数kおよびmは、
k=m/(m−1),m>1
の関係を有し、さらに、直交ミキサによって生成されたベースバンドの同相(I)信号および直交(Q)信号は、低域濾波され、増幅され、上記送信経路は、送信される信号のアナログ変換された同相成分および直交成分のバンド幅を制限するためのローパスフィルタと、周波数fRFのRF搬送波で、ベースバンド信号を無線周波信号へと直接的にアップコンバートするために、ベースバンド信号の同相成分および直交成分をそれぞれ混合する第1のミキサおよび第2のミキサより構成される直交変調器と、アンテナを駆動するために、アップコンバートされた信号の電力を実質的に増大させる増幅器とを含む無線周波フロントエンド・トランシーバであってもよい。
fRF=fLO1−fLO2
および
fRF=fLO1×(m−1)/m
の関係を満たしていてもよい。
m=2n(n=1,2,…)
を満たすように発生される構成であってもよい。
202 スイッチ(切替手段))
203 低ノイズ増幅器
204 第1のミキサ
205 第1局部発振信号
206 キャパシタ
207A Qミキサ(第2のミキサ)
207B Iミキサ(第2のミキサ)
208 第2局部発振信号
209A・209B ベースバンド信号
210 クロック合成回路(信号発生器)
211 ローパスフィルタ
212 増幅器
220A ベースバンド信号の同相成分
220B ベースバンド信号の直交成分
221 ローパスフィルタ
222A ベースバンド信号の同相成分
222B ベースバンド信号の直交成分
223A I/Qミキサ(第3のミキサ)
223B I/Qミキサ(第4のミキサ)
224 クロック信号
225 加算器
226 電力増幅器
300 位相ロックループ回路(発振器)
301 電圧制御発振器 (発振器)
302 分周回路(分周器)
303A ミキサ(第5のミキサ)
303B ミキサ(第6のミキサ)
Claims (13)
- 所望の周波数の無線周波信号を、互いに異なる位相を持つ2つのベースバンド信号にダウンコンバートする周波数変換回路であって、
無線周波信号が中間周波信号にダウンコンバートされるように、無線周波信号を第1局部発振信号と混合する第1のミキサと、
第1のミキサから出力された中間周波信号が、互いに異なる位相を持つ2つのベースバンド信号にダウンコンバートされるように、上記中間周波信号を、互いに異なる位相を持つ2つの第2局部発振信号と混合する第2のミキサとを備え、
2つの第2局部発振信号はそれぞれ、0°の位相と270°の位相とを持ち、
無線周波信号の周波数をfRF、第1局部発振信号の周波数をfLO1、第2局部発振信号の周波数をfLO2とすると、
fLO1=k×fRF(kは、k>1を満たす任意の数)
fLO2=fLO1/m(mは、m>1を満たす任意の数)
k=m/(m−1)
の関係を有することを特徴とする周波数変換回路。 - mが、
m=2n(nは正の整数)
を満たす整数であることを特徴とする請求項1記載の周波数変換回路。 - 第1のミキサの出力信号からイメージ信号を除去するためのイメージ信号除去フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項1記載の周波数変換回路。
- 第1局部発振信号を発生させる発振器と、
第1局部発振信号を1/mに分周することによって、位相が0°の第2局部発振信号と位相が270°の第2局部発振信号とを発生させる分周器とをさらに備えることを特徴とする請求項1記載の周波数変換回路。 - 所望の周波数の無線周波搬送波を受信するための受信機であって、
請求項1ないし4のいずれか1項に記載の周波数変換回路とを備えることを特徴とする無線周波受信機。 - 無線周波信号を受け取って、無線周波搬送波の周波数を含む帯域を通過させるバンドパスフィルタと、
上記バンドパスフィルタを通過した無線周波信号を増幅する低ノイズ増幅器とをさらに備えることを特徴とする請求項5記載の無線周波受信機。 - 上記周波数変換回路で生成された2つの異なる位相を持つベースバンド信号を低域濾波するローパスフィルタと、
ベースバンド信号を増幅する増幅器とをさらに備えることを特徴とする請求項5記載の無線周波受信機。 - 請求項5ないし7のいずれか1項に記載の無線周波受信機と、
無線周波数の搬送波を送信するための無線周波送信機とを備えることを特徴とする無線周波トランシーバ。 - 上記無線周波送信機は、
ベースバンド信号を周波数fRFの無線周波信号へと直接的にアップコンバートするための直交変調器を含み、
上記直交変調器は、
ベースバンド信号の同相成分を、周波数がfRFでかつ位相が0°のクロック信号と混合する第3のミキサと、
ベースバンド信号の直交成分を、周波数がfRFでかつ位相が90°のクロック信号と混合する第4のミキサとを備えていることを特徴とする請求項8記載の無線周波トランシーバ。 - 第1局部発振信号を発生させる発振器と、
第1局部発振信号を1/mに分周することによって、位相が0°の第2局部発振信号と位相が270°の第2局部発振信号とを発生させる分周器と、
上記発振器で発生された第1局部発振信号と、上記分周器で発生された位相が0°の第2局部発振信号とを混合し、周波数がfRFでかつ位相が0°のクロック信号を発生させる第5のミキサと、
上記発振器で発生された第1局部発振信号と、上記分周器で発生された位相が270°の第2局部発振信号とを混合し、周波数がfRFでかつ位相が90°のクロック信号を発生させる第6のミキサとをさらに備えていることを特徴とする請求項9記載の無線周波トランシーバ。 - 上記無線周波送信機は、
送信すべきデジタル信号をアナログ変換してなるベースバンド信号の同相成分および直交成分の帯域幅を制限するためのローパスフィルタと、
上記直交変調器におけるアップコンバートにより得られた無線周波信号の電力を増大させる増幅器とをさらに含むことを特徴とする請求項9記載の無線周波トランシーバ。 - 第1局部発振信号および第2局部発振信号を発生して上記無線周波受信機内の周波数変換回路に送る信号発生器をさらに備え、
上記信号発生器は、上記無線周波送信機内でのアップコンバートに使用されるクロック信号を発生し、上記無線周波送信機に送るようになっていることを特徴とする請求項9記載の無線周波トランシーバ。 - 上記無線周波搬送波を受信するために、上記所望の周波数で効率よく動作するように設計されたアンテナと、
上記アンテナを上記無線周波受信機に接続する受信モードと、上記アンテナを上記無線周波送信機に接続する送信モードとを切り替えるための切替手段とをさらに備え、
受信モードの間、上記周波数合成器におけるクロック信号を発生する回路部分の動作が停止されるようになっていることを特徴とする請求項12記載の無線周波トランシーバ。
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