JP6325958B2

JP6325958B2 - ダイバーシティ受信機

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Publication number: JP6325958B2
Application number: JP2014204931A
Authority: JP
Inventors: 嘉史細川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2014-10-03
Filing date: 2014-10-03
Publication date: 2018-05-16
Anticipated expiration: 2034-10-03
Also published as: US20160099765A1; US9312942B1; JP2016076779A

Description

本発明は、ダイバーシティ受信機に関するものである。

複数のアンテナを用いたダイバーシティ構成の受信機が知られている。ある従来技術によれば、各アンテナからの信号の位相を、それぞれ抵抗とコンデンサとからなる時定数回路で調整し、受信レベルが最大となるように合成することで受信感度を改善する（非特許文献１参照）。

Ａ. Ａｆｓａｈｉｅｔａｌ．，"ＡＬｏｗ-ＰｏｗｅｒＳｉｎｇｌｅ-Ｗｅｉｇｈｔ-Ｃｏｍｂｉｎｅｒ８０２.１１ａｂｇＳｏＣｉｎ０.１３μｍＣＭＯＳｆｏｒＥｍｂｅｄｄｅｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓＵｔｉｌｉｚｉｎｇＡｎＡｒｅａａｎｄＰｏｗｅｒＥｆｆｉｃｉｅｎｔＣａｒｔｅｓｉａｎＰｈａｓｅＳｈｉｆｔｅｒａｎｄＭｉｘｅｒＣｉｒｃｕｉｔ," ＩＥＥＥＪ. Ｓｏｌｉｄ-ＳｔａｔｅＣｉｒｃｕｉｔｓ，ｖｏｌ.４３, ｎｏ.５, ｐｐ.１１１１-１１１８, Ｍａｙ２００８．

上記従来技術は、時定数回路の回路規模が大きい点が欠点である。また、動作周波数ごとに時定数回路を用意する必要があるため、回路規模が更に大きくなる問題もあった。

本発明の目的は、時定数回路を用いずに位相調整を行うダイバーシティ受信機を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、互いに異なる位相を持つ複数の局部発振信号を生成する局部発振信号生成部と、第１アンテナからの受信信号の周波数を変換する第１周波数変換部と、第２アンテナからの受信信号の周波数を変換する第２周波数変換部と、前記第１周波数変換部の出力と前記第２周波数変換部の出力とを合成する合成部とを備えたダイバーシティ受信機の構成を前提とする。前記第１周波数変換部は、前記複数の局部発振信号のうちの１つの信号によってオン・オフ制御される第１スイッチングミキサを有する。前記第２周波数変換部は、各々前記複数の局部発振信号のうちの対応する１つの信号を伝達する複数のロジック回路と、各々前記複数のロジック回路のうちの対応する１つのロジック回路の出力によってオン・オフ制御される複数の第２スイッチングミキサとを有する。そして、前記複数のロジック回路の各出力は、前記第１周波数変換部の出力に対する前記第２周波数変換部の出力の位相調整量を指示する位相制御信号に応じて有効化又は無効化される。

本発明によれば、第２周波数変換部にて使用する局部発振信号の位相を選択することで位相調整を行うこととしたので、時定数回路が不要になり、従来に比べて回路規模が削減される。

本発明の第１の実施形態に係るダイバーシティ受信機の構成を示すブロック図である。図１中の局部発振信号生成部の詳細構成例を示す回路図である。図２の局部発振信号生成部の動作を説明するための信号波形図である。図１中のミキサ及び位相調整ミキサの各々の詳細構成例を示す回路図である。本発明の第２の実施形態に係るダイバーシティ受信機の構成を示すブロック図である。図５中の局部発振信号生成部の詳細構成例を示す回路図である。図６の局部発振信号生成部の動作を説明するための信号波形図である。図５中のミキサ及び位相調整ミキサの各々の詳細構成例を示す回路図である。図８中の位相調整ミキサの動作例を説明するための信号波形図である。本発明の第３の実施形態に係るダイバーシティ受信機の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《第１の実施形態》
図１は、本発明の第１の実施形態に係るダイバーシティ受信機の構成を示す。図１のダイバーシティ受信機は、第１及び第２アンテナ１０ａ，１０ｂと、第１及び第２低雑音トランスコンダクタンス増幅器（ＬＮＴＡ）１２ａ，１２ｂと、シンセサイザ２０と、局部発振（ＬＯ）信号生成部２２と、ミキサ（ＭＩＸ）３０と、位相調整ミキサ（位相調整ＭＩＸ）３４と、ベースバンド増幅器（ＢＢＡｍｐ）４０と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４２と、可変利得増幅器（ＶＧＡ）４４と、第１及び第２アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）４６，４７と、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）４８と、出力機器５０とを備える。

第１及び第２アンテナ１０ａ，１０ｂは、各々ＲＦ信号を受信するための手段である。

第１及び第２ＬＮＴＡ１２ａ，１２ｂは、各々受信ＲＦ信号を増幅し、これを電流出力に変換する。

シンセサイザ２０は、互いに相補関係にある正相クロック信号ＣＬＫと逆相クロック信号ＣＬＫＢとを生成する発振器である。

ＬＯ信号生成部２２は、相補クロック信号ＣＬＫ／ＣＬＫＢを２分周することにより、互いに９０度異なる位相を持つ４つの局部発振（ＬＯ）信号ＳＩＧ０００〜２７０を生成する。後に詳細に説明するが、ＬＯ信号生成部２２が生成するＬＯ信号は、第１ＬＯ信号ＳＩＧ０００と、第２ＬＯ信号ＳＩＧ０９０と、第３ＬＯ信号ＳＩＧ１８０と、第４ＬＯ信号ＳＩＧ２７０とを含む。

ミキサ３０は、４つのＬＯ信号ＳＩＧ０００〜２７０を受けて、第１アンテナ１０ａからの受信ＲＦ信号の周波数をベースバンド信号の周波数へと変換する第１周波数変換部であって、差動出力のＩ信号ミキサ３１と、差動出力のＱ信号ミキサ３２とからなる。Ｉ信号とＱ信号とは直交関係にある。

位相調整ミキサ３４は、４つのＬＯ信号ＳＩＧ０００〜２７０と、ＤＳＰ４８からの位相制御信号ＣＮＴ０００〜２７０とを受けて、第２アンテナ１０ｂからの受信ＲＦ信号の周波数をベースバンド信号の周波数へと変換する第２周波数変換部であって、差動出力のＩ信号ミキサ３５と、差動出力のＱ信号ミキサ３６とからなる。後に詳細に説明するが、ＤＳＰ４８から供給される位相制御信号は、第１位相制御信号ＣＮＴ０００と、第２位相制御信号ＣＮＴ０９０と、第３位相制御信号ＣＮＴ１８０と、第４位相制御信号ＣＮＴ２７０とを含む。

ミキサ３０の差動出力（Ｉ信号及びＱ信号）と、位相調整ミキサ３４の差動出力（Ｉ信号及びＱ信号）とは、ベースバンド増幅器４０の入力端にてそれぞれ合成されるように接続されている。ベースバンド増幅器４０は、電流信号であるＩ信号とＱ信号とをそれぞれ電圧信号に変換する差動のトランスインピーダンス増幅器である。

ＬＰＦ４２は、所要帯域外の妨害波を減衰させるためのフィルタである。

ＶＧＡ４４は、ＬＰＦ４２の出力（Ｉ信号及びＱ信号）をそれぞれ増幅する。

第１及び第２ＡＤＣ４６，４７は、ＶＧＡ４４の出力（Ｉ信号及びＱ信号）であるアナログＩ信号及びアナログＱ信号をそれぞれデジタル信号に変換する。

ＤＳＰ４８は、第１及び第２ＡＤＣ４６，４７の出力（Ｉ信号及びＱ信号）に対して、出力機器５０に応じたデジタル処理を施す。また、ＤＳＰ４８は、位相調整ミキサ３４へ位相制御信号ＣＮＴ０００〜２７０を供給する。

出力機器５０は、例えば、ディスプレイ、スピーカ等である。

図２は、図１中のＬＯ信号生成部２２の詳細構成例を示す。図２のＬＯ信号生成部２２は、リング状に接続された第１及び第２Ｄフリップフロップ５２，５３からなる。第１ＬＯ信号ＳＩＧ０００は第１Ｄフリップフロップ５２のＱ端子から、第２ＬＯ信号ＳＩＧ０９０は第２Ｄフリップフロップ５３のＱ端子から、第３ＬＯ信号ＳＩＧ１８０は第１Ｄフリップフロップ５２のＱＢ端子から、第４ＬＯ信号ＳＩＧ２７０は第２Ｄフリップフロップ５３のＱＢ端子からそれぞれ出力される。

図３は、図２のＬＯ信号生成部２２の動作を説明するための信号波形図である。正相クロック信号ＣＬＫ及び逆相クロック信号ＣＬＫＢのデューティ比は、いずれも５０％である。第１ＬＯ信号ＳＩＧ０００は、正相クロック信号ＣＬＫの立ち上がり時に立ち上がり、正相クロック信号ＣＬＫの次の立ち上がり時に立ち下がる。第２ＬＯ信号ＳＩＧ０９０は、逆相クロック信号ＣＬＫＢの立ち上がり時に立ち上がり、逆相クロック信号ＣＬＫＢの次の立ち上がり時に立ち下がる。第３ＬＯ信号ＳＩＧ１８０は、第１ＬＯ信号ＳＩＧ０００に対して逆相の信号である。第４ＬＯ信号ＳＩＧ２７０は、第２ＬＯ信号ＳＩＧ０９０に対して逆相の信号である。つまり、第１、第２、第３及び第４ＬＯ信号ＳＩＧ０００，ＳＩＧ０９０，ＳＩＧ１８０，ＳＩＧ２７０は、周波数がいずれも相補クロック信号ＣＬＫ／ＣＬＫＢの２分の１であり、デューティ比がいずれも５０％であり、かつ互いに９０度異なる位相を持つ。

図４は、図１中のミキサ３０及び位相調整ミキサ３４の各々の詳細構成例を示す。前述のとおり、ミキサ３０はＩ信号ミキサ３１と、Ｑ信号ミキサ３２とからなり、位相調整ミキサ３４はＩ信号ミキサ３５と、Ｑ信号ミキサ３６とからなる。

ミキサ３０中のＩ信号ミキサ３１は、第１ＬＮＴＡ１２ａの出力とベースバンド増幅器４０のＩ差動入力との間に介在し、かつ各々のゲートに第１ＬＯ信号ＳＩＧ０００と第３ＬＯ信号ＳＩＧ１８０とを受ける２個のＮＭＯＳトランジスタからなるスイッチングミキサである。

ミキサ３０中のＱ信号ミキサ３２は、第１ＬＮＴＡ１２ａの出力とベースバンド増幅器４０のＱ差動入力との間に介在し、かつ各々のゲートに第２ＬＯ信号ＳＩＧ０９０と第４ＬＯ信号ＳＩＧ２７０とを受ける２個のＮＭＯＳトランジスタからなるスイッチングミキサである。

位相調整ミキサ３４中のＩ信号ミキサ３５は、第２ＬＮＴＡ１２ｂの出力とベースバンド増幅器４０のＩ非反転入力との間に介在した第１〜第４ＮＭＯＳトランジスタ６０〜６３からなるスイッチングミキサと、第１〜第４ＡＮＤ回路６４〜４７と、第２ＬＮＴＡ１２ｂの出力とベースバンド増幅器４０のＩ反転入力との間に介在した第５〜第８ＮＭＯＳトランジスタ７０〜７３からなるスイッチングミキサと、第５〜第８ＡＮＤ回路７４〜７７とからなる。第１ＡＮＤ回路６４は、第１ＬＯ信号ＳＩＧ０００と第１位相制御信号ＣＮＴ０００とを入力に受け、ＡＮＤ出力で第１ＮＭＯＳトランジスタ６０のゲートを駆動する。第２ＡＮＤ回路６５は、第３ＬＯ信号ＳＩＧ１８０と第３位相制御信号ＣＮＴ１８０とを入力に受け、ＡＮＤ出力で第２ＮＭＯＳトランジスタ６１のゲートを駆動する。第３ＡＮＤ回路６６は、第２ＬＯ信号ＳＩＧ０９０と第２位相制御信号ＣＮＴ０９０とを入力に受け、ＡＮＤ出力で第３ＮＭＯＳトランジスタ６２のゲートを駆動する。第４ＡＮＤ回路６７は、第４ＬＯ信号ＳＩＧ２７０と第４位相制御信号ＣＮＴ２７０とを入力に受け、ＡＮＤ出力で第４ＮＭＯＳトランジスタ６３のゲートを駆動する。第５ＡＮＤ回路７４は、第１ＬＯ信号ＳＩＧ０００と第３位相制御信号ＣＮＴ１８０とを入力に受け、ＡＮＤ出力で第５ＮＭＯＳトランジスタ７０のゲートを駆動する。第６ＡＮＤ回路７５は、第３ＬＯ信号ＳＩＧ１８０と第１位相制御信号ＣＮＴ０００とを入力に受け、ＡＮＤ出力で第６ＮＭＯＳトランジスタ７１のゲートを駆動する。第７ＡＮＤ回路７６は、第２ＬＯ信号ＳＩＧ０９０と第４位相制御信号ＣＮＴ２７０とを入力に受け、ＡＮＤ出力で第７ＮＭＯＳトランジスタ７２のゲートを駆動する。第８ＡＮＤ回路７７は、第４ＬＯ信号ＳＩＧ２７０と第２位相制御信号ＣＮＴ０９０とを入力に受け、ＡＮＤ出力で第８ＮＭＯＳトランジスタ７３のゲートを駆動する。

位相調整ミキサ３４中のＱ信号ミキサ３６は、第２ＬＮＴＡ１２ｂの出力とベースバンド増幅器４０のＱ非反転入力との間に介在した第１〜第４ＮＭＯＳトランジスタ８０〜８３からなるスイッチングミキサと、第１〜第４ＡＮＤ回路８４〜８７と、第２ＬＮＴＡ１２ｂの出力とベースバンド増幅器４０のＱ反転入力との間に介在した第５〜第８ＮＭＯＳトランジスタ９０〜９３からなるスイッチングミキサと、第５〜第８ＡＮＤ回路９４〜９７とからなる。第１ＡＮＤ回路８４は、第１ＬＯ信号ＳＩＧ０００と第４位相制御信号ＣＮＴ２７０とを入力に受け、ＡＮＤ出力で第１ＮＭＯＳトランジスタ８０のゲートを駆動する。第２ＡＮＤ回路８５は、第３ＬＯ信号ＳＩＧ１８０と第２位相制御信号ＣＮＴ０９０とを入力に受け、ＡＮＤ出力で第２ＮＭＯＳトランジスタ８１のゲートを駆動する。第３ＡＮＤ回路８６は、第２ＬＯ信号ＳＩＧ０９０と第１位相制御信号ＣＮＴ０００とを入力に受け、ＡＮＤ出力で第３ＮＭＯＳトランジスタ８２のゲートを駆動する。第４ＡＮＤ回路８７は、第４ＬＯ信号ＳＩＧ２７０と第３位相制御信号ＣＮＴ１８０とを入力に受け、ＡＮＤ出力で第４ＮＭＯＳトランジスタ８３のゲートを駆動する。第５ＡＮＤ回路９４は、第１ＬＯ信号ＳＩＧ０００と第２位相制御信号ＣＮＴ０９０とを入力に受け、ＡＮＤ出力で第５ＮＭＯＳトランジスタ９０のゲートを駆動する。第６ＡＮＤ回路９５は、第３ＬＯ信号ＳＩＧ１８０と第４位相制御信号ＣＮＴ２７０とを入力に受け、ＡＮＤ出力で第６ＮＭＯＳトランジスタ９１のゲートを駆動する。第７ＡＮＤ回路９６は、第２ＬＯ信号ＳＩＧ０９０と第３位相制御信号ＣＮＴ１８０とを入力に受け、ＡＮＤ出力で第７ＮＭＯＳトランジスタ９２のゲートを駆動する。第８ＡＮＤ回路９７は、第４ＬＯ信号ＳＩＧ２７０と第１位相制御信号ＣＮＴ０００とを入力に受け、ＡＮＤ出力で第８ＮＭＯＳトランジスタ９３のゲートを駆動する。

ミキサ３０中のＩ信号ミキサ３１では、第１〜第４位相制御信号ＣＮＴ０００〜２７０の如何にかかわらず、一方のＮＭＯＳトランジスタが第１ＬＯ信号ＳＩＧ０００によってオン・オフ制御され、他方のＮＭＯＳトランジスタが第３ＬＯ信号ＳＩＧ１８０によってオン・オフ制御される。したがって、このＩ信号ミキサ３１は、第１アンテナ１０ａからの受信ＲＦ信号を、差動のベースバンドＩ信号へと変換する。

ミキサ３０中のＱ信号ミキサ３２では、第１〜第４位相制御信号ＣＮＴ０００〜２７０の如何にかかわらず、一方のＮＭＯＳトランジスタが第２ＬＯ信号ＳＩＧ０９０によってオン・オフ制御され、他方のＮＭＯＳトランジスタが第４ＬＯ信号ＳＩＧ２７０によってオン・オフ制御される。したがって、このＱ信号ミキサ３２は、Ｉ信号ミキサ３１が出力する差動ベースバンドＩ信号に対して９０度の位相差を持つ差動ベースバンドＱ信号を出力する。

一方、位相調整ミキサ３４の動作は、第１〜第４位相制御信号ＣＮＴ０００〜２７０の如何に依存する。

（１）第１位相制御信号ＣＮＴ０００が“Ｈ”であり、他の位相制御信号ＣＮＴ０９０，ＣＮＴ１８０，ＣＮＴ２７０が“Ｌ”である場合
Ｉ信号ミキサ３５では、第１位相制御信号ＣＮＴ０００により第１ＡＮＤ回路６４の出力と第６ＡＮＤ回路７５の出力とが有効化され、他の６個のＡＮＤ回路の出力がいずれも無効化される。第１ＮＭＯＳトランジスタ６０は、有効化された第１ＡＮＤ回路６４が伝達する第１ＬＯ信号ＳＩＧ０００によってオン・オフ制御される。第６ＮＭＯＳトランジスタ７１は、有効化された第６ＡＮＤ回路７５が伝達する第３ＬＯ信号ＳＩＧ１８０によってオン・オフ制御される。したがって、このＩ信号ミキサ３５は、第２アンテナ１０ｂからの受信ＲＦ信号を、位相調整することなく差動のベースバンドＩ信号へと変換する。

Ｑ信号ミキサ３６では、第１位相制御信号ＣＮＴ０００により第３ＡＮＤ回路８６の出力と第８ＡＮＤ回路９７の出力とが有効化され、他の６個のＡＮＤ回路の出力がいずれも無効化される。第３ＮＭＯＳトランジスタ８２は、有効化された第３ＡＮＤ回路８６が伝達する第２ＬＯ信号ＳＩＧ０９０によってオン・オフ制御される。第８ＮＭＯＳトランジスタ９３は、有効化された第８ＡＮＤ回路９７が伝達する第４ＬＯ信号ＳＩＧ２７０によってオン・オフ制御される。したがって、このＱ信号ミキサ３６は、Ｉ信号ミキサ３５が出力する差動ベースバンドＩ信号に対して９０度の位相差を持つ差動ベースバンドＱ信号を出力する。

以上のとおり、第１位相制御信号ＣＮＴ０００が“Ｈ”である場合、位相調整ミキサ３４は、ミキサ３０と同位相のＬＯ信号を用いて第２アンテナ１０ｂからの受信ＲＦ信号をベースバンド信号へ変換する。そして、ミキサ３０の電流出力と、位相調整ミキサ３４の電流出力とが、ベースバンド増幅器４０の入力端にて合成される。

（２）第２位相制御信号ＣＮＴ０９０が“Ｈ”であり、他の位相制御信号ＣＮＴ１８０，ＣＮＴ２７０，ＣＮＴ０００が“Ｌ”である場合
Ｉ信号ミキサ３５では、第２位相制御信号ＣＮＴ０９０により第３ＡＮＤ回路６６の出力と第８ＡＮＤ回路７７の出力とが有効化され、他の６個のＡＮＤ回路の出力がいずれも無効化される。第３ＮＭＯＳトランジスタ６２は、有効化された第３ＡＮＤ回路６６が伝達する第２ＬＯ信号ＳＩＧ０９０によってオン・オフ制御される。第８ＮＭＯＳトランジスタ７３は、有効化された第８ＡＮＤ回路７７が伝達する第４ＬＯ信号ＳＩＧ２７０によってオン・オフ制御される。したがって、このＩ信号ミキサ３５は、第２アンテナ１０ｂからの受信ＲＦ信号を、９０度だけ位相調整して差動のベースバンドＩ信号へと変換する。

Ｑ信号ミキサ３６では、第２位相制御信号ＣＮＴ０９０により第２ＡＮＤ回路８５の出力と第５ＡＮＤ回路９４の出力とが有効化され、他の６個のＡＮＤ回路の出力がいずれも無効化される。第２ＮＭＯＳトランジスタ８１は、有効化された第２ＡＮＤ回路８５が伝達する第３ＬＯ信号ＳＩＧ１８０によってオン・オフ制御される。第５ＮＭＯＳトランジスタ９０は、有効化された第５ＡＮＤ回路９４が伝達する第１ＬＯ信号ＳＩＧ０００によってオン・オフ制御される。したがって、このＱ信号ミキサ３６は、Ｉ信号ミキサ３５が出力する差動ベースバンドＩ信号に対して９０度の位相差を持つ差動ベースバンドＱ信号を出力する。

以上のとおり、第２位相制御信号ＣＮＴ０９０が“Ｈ”である場合、位相調整ミキサ３４は、ミキサ３０のＬＯ信号に対して９０度だけ位相調整したＬＯ信号を用いて第２アンテナ１０ｂからの受信ＲＦ信号をベースバンド信号へ変換する。そして、ミキサ３０の電流出力と、位相調整ミキサ３４の電流出力とが、ベースバンド増幅器４０の入力端にて合成される。

（３）第３位相制御信号ＣＮＴ１８０が“Ｈ”であり、他の位相制御信号ＣＮＴ２７０，ＣＮＴ０００，ＣＮＴ０９０が“Ｌ”である場合
Ｉ信号ミキサ３５では、第３位相制御信号ＣＮＴ１８０により第２ＡＮＤ回路６５の出力と第５ＡＮＤ回路７４の出力とが有効化され、他の６個のＡＮＤ回路の出力がいずれも無効化される。第２ＮＭＯＳトランジスタ６１は、有効化された第２ＡＮＤ回路６５が伝達する第３ＬＯ信号ＳＩＧ１８０によってオン・オフ制御される。第５ＮＭＯＳトランジスタ７０は、有効化された第５ＡＮＤ回路７４が伝達する第１ＬＯ信号ＳＩＧ０００によってオン・オフ制御される。したがって、このＩ信号ミキサ３５は、第２アンテナ１０ｂからの受信ＲＦ信号を、１８０度だけ位相調整して差動のベースバンドＩ信号へと変換する。

Ｑ信号ミキサ３６では、第３位相制御信号ＣＮＴ１８０により第４ＡＮＤ回路８７の出力と第７ＡＮＤ回路９６の出力とが有効化され、他の６個のＡＮＤ回路の出力がいずれも無効化される。第４ＮＭＯＳトランジスタ８３は、有効化された第４ＡＮＤ回路８７が伝達する第４ＬＯ信号ＳＩＧ２７０によってオン・オフ制御される。第７ＮＭＯＳトランジスタ９２は、有効化された第７ＡＮＤ回路９６が伝達する第２ＬＯ信号ＳＩＧ０９０によってオン・オフ制御される。したがって、このＱ信号ミキサ３６は、Ｉ信号ミキサ３５が出力する差動ベースバンドＩ信号に対して９０度の位相差を持つ差動ベースバンドＱ信号を出力する。

以上のとおり、第３位相制御信号ＣＮＴ１８０が“Ｈ”である場合、位相調整ミキサ３４は、ミキサ３０のＬＯ信号に対して１８０度だけ位相調整したＬＯ信号を用いて第２アンテナ１０ｂからの受信ＲＦ信号をベースバンド信号へ変換する。そして、ミキサ３０の電流出力と、位相調整ミキサ３４の電流出力とが、ベースバンド増幅器４０の入力端にて合成される。

（４）第４位相制御信号ＣＮＴ２７０が“Ｈ”であり、他の位相制御信号ＣＮＴ０００，ＣＮＴ０９０，ＣＮＴ１８０が“Ｌ”である場合
Ｉ信号ミキサ３５では、第４位相制御信号ＣＮＴ２７０により第４ＡＮＤ回路６７の出力と第７ＡＮＤ回路７６の出力とが有効化され、他の６個のＡＮＤ回路の出力がいずれも無効化される。第４ＮＭＯＳトランジスタ６３は、有効化された第４ＡＮＤ回路６７が伝達する第４ＬＯ信号ＳＩＧ２７０によってオン・オフ制御される。第７ＮＭＯＳトランジスタ７２は、有効化された第７ＡＮＤ回路７６が伝達する第２ＬＯ信号ＳＩＧ０９０によってオン・オフ制御される。したがって、このＩ信号ミキサ３５は、第２アンテナ１０ｂからの受信ＲＦ信号を、２７０度だけ位相調整して差動のベースバンドＩ信号へと変換する。

Ｑ信号ミキサ３６では、第４位相制御信号ＣＮＴ２７０により第１ＡＮＤ回路８４の出力と第６ＡＮＤ回路９５の出力とが有効化され、他の６個のＡＮＤ回路の出力がいずれも無効化される。第１ＮＭＯＳトランジスタ８０は、有効化された第１ＡＮＤ回路８４が伝達する第１ＬＯ信号ＳＩＧ０００によってオン・オフ制御される。第６ＮＭＯＳトランジスタ９１は、有効化された第６ＡＮＤ回路９５が伝達する第３ＬＯ信号ＳＩＧ１８０によってオン・オフ制御される。したがって、このＱ信号ミキサ３６は、Ｉ信号ミキサ３５が出力する差動ベースバンドＩ信号に対して９０度の位相差を持つ差動ベースバンドＱ信号を出力する。

以上のとおり、第４位相制御信号ＣＮＴ２７０が“Ｈ”である場合、位相調整ミキサ３４は、ミキサ３０のＬＯ信号に対して２７０度だけ位相調整したＬＯ信号を用いて第２アンテナ１０ｂからの受信ＲＦ信号をベースバンド信号へ変換する。そして、ミキサ３０の電流出力と、位相調整ミキサ３４の電流出力とが、ベースバンド増幅器４０の入力端にて合成される。

ＤＳＰ４８は、起動時に第１〜第４位相制御信号ＣＮＴ０００〜２７０を順次“Ｈ”にすることにより、各調整位相ごとの受信レベルを記憶し、受信レベルが最大となった位相調整の設定を以後は採用する。あるいは、受信レベルをＤＳＰ４８で常時モニタし、受信レベルがある基準レベル未満になったら、現在の位相調整の設定から９０度変化させた位相調整の設定に動的に変更するようにしてもよい。

第１の実施形態によれば、位相調整ミキサ３４にて使用するＬＯ信号の位相を選択することで位相調整を行うこととしたので、時定数回路が不要になり、従来に比べて回路規模が削減される。また、マルチバンド化、広帯域化も容易である。

なお、ＬＯ信号生成部２２は、図２の構成に限らない。また、ミキサ３０及び位相調整ミキサ３４をＰＭＯＳトランジスタ構成としてもよい。

ミキサ３０を位相調整ミキサ３４と同様に位相調整可能な構成としてもよい。

《第２の実施形態》
図５は、本発明の第２の実施形態に係るダイバーシティ受信機の構成を示す。図５のダイバーシティ受信機では、図１中の第２ＬＮＴＡ１２ｂに代えてＩ信号用のＬＮＴＡ１３とＱ信号用のＬＮＴＡ１４とが用意されている。

図６は、図５中のＬＯ信号生成部２２の詳細構成例を示す。図６のＬＯ信号生成部２２は、リング状に接続された第１及び第２Ｄフリップフロップ５２，５３と、第１〜第４ＡＮＤ回路５４，５５，５６，５７とからなる。第１ＡＮＤ回路５４の２入力は第１Ｄフリップフロップ５２のＱ端子と第２Ｄフリップフロップ５３のＱＢ端子とにそれぞれ接続されており、第１ＡＮＤ回路５４の出力が第１ＬＯ信号ＳＩＧ０００である。第２ＡＮＤ回路５５の２入力は第１Ｄフリップフロップ５２のＱ端子と第２Ｄフリップフロップ５３のＱ端子とにそれぞれ接続されており、第２ＡＮＤ回路５５の出力が第２ＬＯ信号ＳＩＧ０９０である。第３ＡＮＤ回路５６の２入力は第１Ｄフリップフロップ５２のＱＢ端子と第２Ｄフリップフロップ５３のＱ端子とにそれぞれ接続されており、第３ＡＮＤ回路５６の出力が第３ＬＯ信号ＳＩＧ１８０である。第４ＡＮＤ回路５７の２入力は第１Ｄフリップフロップ５２のＱＢ端子と第２Ｄフリップフロップ５３のＱＢ端子とにそれぞれ接続されており、第４ＡＮＤ回路５７の出力が第４ＬＯ信号ＳＩＧ２７０である。

図７は、図６のＬＯ信号生成部２２の動作を説明するための信号波形図である。正相クロック信号ＣＬＫ及び逆相クロック信号ＣＬＫＢのデューティ比は、いずれも５０％である。一方、第１、第２、第３及び第４ＬＯ信号ＳＩＧ０００，ＳＩＧ０９０，ＳＩＧ１８０，ＳＩＧ２７０は、周波数がいずれも相補クロック信号ＣＬＫ／ＣＬＫＢの２分の１であり、デューティ比がいずれも２５％であり、かつ互いに９０度異なる位相を持つ。

図８は、図５中のミキサ３０及び位相調整ミキサ３４の各々の詳細構成例を示す。位相調整ミキサ３４中のＩ信号ミキサ３５は、第２アンテナ１０ｂに由来するＩ信号用のＬＮＴＡ１３の出力と、ベースバンド増幅器４０のＩ差動入力との間に介在する。位相調整ミキサ３４中のＱ信号ミキサ３６は、第２アンテナ１０ｂに由来するＱ信号用のＬＮＴＡ１４の出力と、ベースバンド増幅器４０のＱ差動入力との間に介在する。

図８のミキサ３０及び位相調整ミキサ３４によれば、第１位相制御信号ＣＮＴ０００が“Ｈ”であり、他の位相制御信号ＣＮＴ０９０，ＣＮＴ１８０，ＣＮＴ２７０が“Ｌ”であるとき、位相調整ミキサ３４は、図４の場合と同様に、ミキサ３０と同位相のＬＯ信号を用いて第２アンテナ１０ｂからの受信ＲＦ信号をベースバンド信号へ変換する。第２位相制御信号ＣＮＴ０９０が“Ｈ”であり、他の位相制御信号ＣＮＴ１８０，ＣＮＴ２７０，ＣＮＴ０００が“Ｌ”であるとき、位相調整ミキサ３４は、図４の場合と同様に、ミキサ３０のＬＯ信号に対して９０度だけ位相調整したＬＯ信号を用いて第２アンテナ１０ｂからの受信ＲＦ信号をベースバンド信号へ変換する。第３位相制御信号ＣＮＴ１８０が“Ｈ”であり、他の位相制御信号ＣＮＴ２７０，ＣＮＴ０００，ＣＮＴ０９０が“Ｌ”であるとき、位相調整ミキサ３４は、図４の場合と同様に、ミキサ３０のＬＯ信号に対して１８０度だけ位相調整したＬＯ信号を用いて第２アンテナ１０ｂからの受信ＲＦ信号をベースバンド信号へ変換する。第４位相制御信号ＣＮＴ２７０が“Ｈ”であり、他の位相制御信号ＣＮＴ０００，ＣＮＴ０９０，ＣＮＴ１８０が“Ｌ”であるとき、位相調整ミキサ３４は、図４の場合と同様に、ミキサ３０のＬＯ信号に対して２７０度だけ位相調整したＬＯ信号を用いて第２アンテナ１０ｂからの受信ＲＦ信号をベースバンド信号へ変換する。

図５中のＤＳＰ４８は、以上のとおり、第１〜第４位相制御信号ＣＮＴ０００，ＣＮＴ０９０，ＣＮＴ１８０，ＣＮＴ２７０のうちのいずれか１つを“Ｈ”に設定することにより、９０度きざみの位相調整を実現する。ＤＳＰ４８はまた、図９に示すように、第１及び第２位相制御信号ＣＮＴ０００，ＣＮＴ０９０を同時に“Ｈ”に設定し、又は第２及び第３位相制御信号ＣＮＴ０９０，ＣＮＴ１８０を同時に“Ｈ”に設定し、又は第３及び第４位相制御信号ＣＮＴ１８０，ＣＮＴ２７０を同時に“Ｈ”に設定し、又は第４及び第１位相制御信号ＣＮＴ２７０，ＣＮＴ０００を同時に“Ｈ”に設定することにより、４５度きざみの位相調整を実現することもできる。すなわち、隣合う位相を持ったＬＯ信号を連結させることで、それぞれのＬＯ信号の中間の位相に調整することができる。

第２の実施形態によれば、位相調整ミキサ３４にて使用するＬＯ信号の位相を選択することで位相調整を行うこととしたので、時定数回路が不要になり、従来に比べて回路規模が削減される。また、マルチバンド化、広帯域化も容易である。しかも、第１の実施形態より細かい位相調整が可能となる。

なお、ＬＯ信号生成部２２は、図６の構成に限らない。また、ミキサ３０及び位相調整ミキサ３４をＰＭＯＳトランジスタ構成としてもよい。

ＬＯ信号生成部２２は、ｎを自然数とするとき、シンセサイザ２０の出力を２ｎ分周することにより、デューティ比がいずれも１／（４ｎ）×１００％であり、かつ互いに３６０／（４ｎ）度異なる位相を持つ４ｎ個のＬＯ信号を生成することとしてもよい。ミキサ３０及び位相調整ミキサ３４は、これら４ｎ個のＬＯ信号を用いて周波数変換を実行する。ｎが２以上の自然数である場合、位相調整ミキサ３４中で同時に動作するスイッチングミキサの数は３以上であってもよい。

《第３の実施形態》
図１０は、本発明の第３の実施形態に係るダイバーシティ受信機の構成を示す。図１０のダイバーシティ受信機は、第１アンテナ１０ａと第１ＬＮＴＡ１２ａとの間と、第２アンテナ１０ｂと第２ＬＮＴＡ１２ｂとの間とに、それぞれ片相−差動変換のためのバラン（Ｂ）１１ａ，１１ｂを備えている。第２ＬＮＴＡ１２ｂは、Ｉ信号用のＬＮＴＡ１３とＱ信号用のＬＮＴＡ１４とを有している。そして、第１ＬＮＴＡ１２ａと、第２ＬＮＴＡ１２ｂと、ミキサ３０と、位相調整ミキサ３４とは、いずれも差動入力かつ差動出力の構成を持つ。つまり、第３の実施形態におけるミキサ３０及び位相調整ミキサ３４は、いずれもダブルバランスミキサである。

図１０のダイバーシティ受信機は、全差動構成である点を除き、第１及び第２の実施形態と同様の動作をする。ミキサ３０及び位相調整ミキサ３４の内部詳細構成の説明は省略する。

以上説明してきたとおり、本発明に係るダイバーシティ受信機は、従来に比べて回路規模が削減されて有用である。

１０ａ，１０ｂアンテナ
１１ａ，１１ｂバラン（Ｂ）
１２ａ，１２ｂ低雑音トランスコンダクタンス増幅器（ＬＮＴＡ）
１３，１４低雑音トランスコンダクタンス増幅器（ＬＮＴＡ）
２０シンセサイザ
２２局部発振（ＬＯ）信号生成部
３０ミキサ（ＭＩＸ）［第１周波数変換部］
３１Ｉ信号ミキサ
３２Ｑ信号ミキサ
３４位相調整ミキサ（位相調整ＭＩＸ）［第２周波数変換部］
３５Ｉ信号ミキサ
３６Ｑ信号ミキサ
４０ベースバンド増幅器（ＢＢＡｍｐ）［合成部］
４２ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
４４可変利得増幅器（ＶＧＡ）
４６，４７アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）
４８デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
５０出力機器
５２，５３Ｄフリップフロップ
５４〜５７ＡＮＤ回路
６０〜６３，７０〜７３，８０〜８３，９０〜９３ＮＭＯＳトランジスタ［スイッチングミキサ］
６４〜６７，７４〜７７，８４〜８７，９４〜９７ＡＮＤ回路［ロジック回路］
ＣＬＫ／ＣＬＫＢシンセサイザ出力信号
ＣＮＴ０００〜２７０位相制御信号
ＳＩＧ０００〜２７０局部発振（ＬＯ）信号

Claims

互いに異なる位相を持つ複数の局部発振信号を生成する局部発振信号生成部と、
第１アンテナからの受信信号の周波数を変換する第１周波数変換部と、
第２アンテナからの受信信号の周波数を変換する第２周波数変換部と、
前記第１周波数変換部の出力と前記第２周波数変換部の出力とを合成する合成部とを備えたダイバーシティ受信機であって、
前記第１周波数変換部は、前記複数の局部発振信号のうちの１つの信号によってオン・オフ制御される第１スイッチングミキサを有し、
前記第２周波数変換部は、
各々前記複数の局部発振信号のうちの対応する１つの信号を伝達する複数のロジック回路と、
各々前記複数のロジック回路のうちの対応する１つのロジック回路の出力によってオン・オフ制御される複数の第２スイッチングミキサとを有し、
前記複数のロジック回路の各出力は、前記第１周波数変換部の出力に対する前記第２周波数変換部の出力の位相調整量を指示する位相制御信号に応じて有効化又は無効化されるダイバーシティ受信機。
請求項１記載のダイバーシティ受信機において、
前記局部発振信号生成部は、デューティ比がいずれも５０％であり、かつ互いに９０度異なる位相を持つ４つの局部発振信号を生成するダイバーシティ受信機。
請求項１記載のダイバーシティ受信機において、
前記局部発振信号生成部は、デューティ比がいずれも２５％であり、かつ互いに９０度異なる位相を持つ４つの局部発振信号を生成するダイバーシティ受信機。
請求項１記載のダイバーシティ受信機において、
前記第１スイッチングミキサと、前記複数の第２スイッチングミキサの各々とは、Ｉ信号ミキサと、Ｑ信号ミキサとからなるダイバーシティ受信機。
請求項１記載のダイバーシティ受信機において、
前記第１周波数変換部と、前記第２周波数変換部とは、いずれも差動入力構成を有するダイバーシティ受信機。
請求項１記載のダイバーシティ受信機において、
前記局部発振信号生成部は、ｎを自然数とするとき、デューティ比がいずれも１／（４ｎ）×１００％であり、かつ互いに３６０／（４ｎ）度異なる位相を持つ４ｎ個の局部発振信号を生成するダイバーシティ受信機。
請求項６記載のダイバーシティ受信機において、
前記複数のロジック回路の各出力のうち、隣合う位相を持った局部発振信号を伝達する２個のロジック回路の出力が同時に有効化されるダイバーシティ受信機。
請求項７記載のダイバーシティ受信機において、
前記複数のロジック回路の各出力のうち、前記複数の局部発振信号のうちの互いに３６０／（４ｎ）度異なる位相を持つ２個の局部発振信号を伝達する２個のロジック回路の各出力が同時に有効化されるダイバーシティ受信機。