JP7464881B2 - 無線受信回路 - Google Patents
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Description
A=-20×log(R62/(2×R61+R62)) ・・(1)
となる。上式(1)において、R61は図3の抵抗R61の抵抗値であり、R62は図3の抵抗R62の抵抗値である。そして、図3の回路の減衰量Aは、例えば、R61=9[kΩ]、R62=2[kΩ]とするとA=20[dB]となる。
A=-20×log(R64/R63) ・・(2)
となる。上式(2)において、R63は図4の抵抗R63の抵抗値であり、R64は図4の抵抗R64の抵抗値である。そして、図4の回路の減衰量Aは、例えば、R63=50[kΩ]、R64=5[kΩ]とするとA=20[dB]となる。
以下において、高周波信号RFINとして、信号レベルが-90[dBm]~-20[dBm]の信号が入力された場合における無線受信回路1の動作について、具体的に説明する。ここでは、前述のとおり、各第1のリミッタアンプ51(511~515)及び各第2のリミッタアンプ81(811,812)のゲインは10[dB]であるものとする。また、第1のフィルタ回路4は、入力信号(IF信号S3)が-10[dBm]で飽和するものとする。同様に、第2のフィルタ回路7は、入力信号(減衰信号S6)が-10[dBm]で飽和するものとする。また、第1のリミッタアンプ51と第2のリミッタアンプ81は、出力レベルが0[dBm]で飽和するものとする。
図7の区間(i)は、高周波信号RFINが-90[dBm]~-80[dBm]で変化する。このとき、高周波信号RFINの上昇に対して5段目の第1のリミッタアンプ515の出力が線形的に変化し、その結果がRSSI出力信号ROUTに反映される。具体的には、高周波信号RFINの-90[dBm]~-80[dBm]の場合、LNA2及びミキサ3を通過した後のIF信号S3の信号レベルが-60[dBm]~-50[dBm]となる。そうすると、1段目の第1のリミッタアンプ511には、信号レベルが-60[dBm]~-50[dBm]の第1のフィルタ信号S4が入力され、信号レベルが-50[dBm]~-40[dBm]の信号が出力される。2段目の第1のリミッタアンプ512には、1段目の第1のリミッタアンプ511の出力信号が入力され、信号レベルが-40[dBm]~-30[dBm]の信号が出力される。3段目の第1のリミッタアンプ513には、2段目の第1のリミッタアンプ512の出力信号が入力され、信号レベルが-30[dBm]~-20[dBm]の信号が出力される。4段目の第1のリミッタアンプ514には、3段目の第1のリミッタアンプ513の出力信号が入力され、信号レベルが-20[dBm]~-10[dBm]の信号が出力される。5段目の第1のリミッタアンプ515には、4段目の第1のリミッタアンプ514の出力信号が入力され、信号レベルが-10[dBm]~0[dBm]の信号が出力される。ここで、1~4段目の第1のリミッタアンプ511~514は出力が小さいため電流信号S51~S54も小さく、RSSI出力信号ROUTへの影響は無視できる。また、第2のリミッタアンプ群80では、IF信号S3がアッテネータ6で20[dB]減衰されるので、第2のリミッタアンプ811,812の出力が小さいため電流信号S81とS82も小さく、RSSI出力信号ROUTへの影響は無視できる。後述する区間(ii)~区間(v)についても同様である。したがって、前述のとおり、第1の信号強度検知回路5における5段目の第1のリミッタアンプ515の出力が高周波信号RFINの上昇に対して線形的に変化し電流出力S55も線形的に変化した結果が、RSSI出力信号ROUTに反映される。
図7の区間(ii)は、高周波信号RFINが-80[dBm]~-70[dBm]で変化する。このとき、高周波信号RFINの上昇に対して4段目の第1のリミッタアンプ514の出力が線形的に変化し、その結果がRSSI出力信号ROUTに反映される。具体的には、上記区間(i)の説明において、1段目から4段目の第1のリミッタアンプ511~514の入出力信号が10[dB]上昇する。ここで、5段目の第1のリミッタアンプ515は、出力レベルが0[dBm]で飽和するため電流信号S55は一定となる(図7の(i)と(ii)の間から延びる破線参照)。したがって、その出力信号レベルは、高周波信号RFINの信号レベルが-80[dBm]のときから実質的に変化しない。また、1~3段目の第1のリミッタアンプ511~513及び第2のリミッタアンプ811,812の出力が小さいため電流信号S51~S53及び電流信号S81,S82も小さく、RSSI出力信号ROUTへの影響は無視できる。したがって、4,5段目の第1のリミッタアンプ514,515の出力を合計したものがRSSI出力信号ROUTに反映される。また、高周波信号RFINの上昇に対して、第1の信号強度検知回路5における4段目の第1のリミッタアンプ514の出力が線形的に変化し電流出力S54も線形的に変化した結果がRSSI出力信号ROUTに反映される。
図7の区間(iii)は、高周波信号RFINが-70[dBm]~-60[dBm]で変化する。このとき、高周波信号RFINの上昇に対して3段目の第1のリミッタアンプ513の出力が線形的に変化し、その結果がRSSI出力信号ROUTに反映される。具体的には、上記区間(ii)の説明において、1段目から3段目の第1のリミッタアンプ511~513の入出力信号が10[dB]上昇する。ここで、4段目の第1のリミッタアンプ514は、出力レベルが0[dBm]で飽和するため電流信号S54は一定となる。したがって、4,5段目の第1のリミッタアンプ514,515の出力信号レベルは、高周波信号RFINの信号レベルが-70[dBm]のときから実質的に変化しない(図7の(ii)と(iii)の間から延びる破線参照)。また、1,2段目の第1のリミッタアンプ511,512及び第2のリミッタアンプ811,812の出力が小さいため電流信号S51,S52及び電流信号S81,S82も小さく、RSSI出力信号ROUTへの影響は無視できる。したがって、3~5段目の第1のリミッタアンプ513~515の出力を合計したものがRSSI出力信号ROUTに反映される。また、高周波信号RFINの上昇に対して、第1の信号強度検知回路5における3段目の第1のリミッタアンプ513の出力が線形的に変化し電流出力S53も線形的に変化した結果がRSSI出力信号ROUTに反映される。
図7の区間(iv)は、高周波信号RFINが-60[dBm]~-50[dBm]で変化する。このとき、高周波信号RFINの上昇に対して2段目の第1のリミッタアンプ512の出力が線形的に変化し、その結果がRSSI出力信号ROUTに反映される。具体的には、上記段落の説明において、1,2段目の第1のリミッタアンプ511,512の入出力信号が10[dB]上昇する。ここで、3段目の第1のリミッタアンプ513は、出力レベルが0[dBm]で飽和するため電流信号S53は一定となる。したがって、3~5段目の第1のリミッタアンプ513~515の出力信号レベルは、高周波信号RFINの信号レベルが-60[dBm]のときから実質的に変化しない(図7の(iii)と(iv)の間から延びる破線参照)。また、1段目の第1のリミッタアンプ511及び第2のリミッタアンプ811,812の出力が小さいため電流信号S51及び電流信号S81,S82も小さく、RSSI出力信号ROUTへの影響は無視できる。したがって、2~5段目の第1のリミッタアンプ512~515の出力を合計したものがRSSI出力信号ROUTに反映される。また、高周波信号RFINの上昇に対して、第1の信号強度検知回路5における2段目の第1のリミッタアンプ512の出力が線形的に変化し、電流出力S52も線形的に変化した結果がRSSI出力信号ROUTに反映される。
図7の区間(v)は、高周波信号RFINが-50[dBm]~-40[dBm]で変化する。このとき、高周波信号RFINの上昇に対して1段目の第1のリミッタアンプ511の出力が線形的に変化し、その結果がRSSI出力信号ROUTに反映される。具体的には、上記段落の説明において、1段目の第1のリミッタアンプ511の入出力信号が10[dB]上昇する。ここで、2段目の第1のリミッタアンプ512は、出力レベルが0[dBm]で飽和するため電流信号S52は一定となる。したがって、2~5段目の第1のリミッタアンプ512~515の出力信号レベルは、高周波信号RFINの信号レベルが-50[dBm]のときから実質的に変化しない(図7の(iv)と(v)の間から延びる破線参照)。また、第2のリミッタアンプ811,812の出力は小さいため電流信号S81,S82も小さく、RSSI出力信号ROUTへの影響は無視できる。したがって、1~5段目の第1のリミッタアンプ511~515の出力を合計したものがRSSI出力信号ROUTに反映される。また、高周波信号RFINの上昇に対して、第1の信号強度検知回路5における1段目の第1のリミッタアンプ511の出力が線形的に変化し、電流出力S51も線形的に変化した結果がRSSI出力信号ROUTに反映される。
図7の区間(vi)は、高周波信号RFINが-40[dBm]~-30[dBm]で変化する。前述のとおり、第1のフィルタ回路4は、IF信号S3が-10[dBm]になると飽和する、すなわち、高周波信号RFINが-40[dBm]になると飽和する。したがって、1~5段目の第1のリミッタアンプ511~515の出力信号レベルは、高周波信号RFINの信号レベルが-40[dBm]のときから実質的に変化しない。
図7の区間(vii)は、高周波信号RFINが-30[dBm]~-20[dBm]で変化する。図7の区間(vi)と同様に、第1のフィルタ回路4が飽和するので、1~5段目の第1のリミッタアンプ511~515の出力信号レベルは、高周波信号RFINの信号レベルが-30[dBm]のときから実質的に変化しない。
図7において、細実線で示した比較例は、図1の構成において第2のリミッタアンプ群80を設けずに、第1のリミッタアンプ群50のみで無線受信回路を構成した場合の例を示している。図7の区間(i)~(v)に示すように、1段目から5段目の第1のリミッタアンプ511~515の信号振幅に相当する電流信号を合算することで、高周波信号RFINの信号レベルに対し、疑似的な対数出力のRSSI出力信号ROUTを得ることができる。すなわち、比較例の無線受信回路では、高周波信号RFINの信号レベルが-90[dBm]~-40[dBm]で変化する間は線形に変化するが、高周波信号RFINの信号レベルが-40[dBm]~-20[dBm]になると第1のリミッタアンプ511~515がすべて飽和し、RSSI出力信号ROUTも飽和してしまう。これに対し、前述のとおり、本実施形態の無線受信回路1によると、信号レベルが-90[dBm]~-20[dBm]の高周波信号RFINに対して線形に変化する出力が得られる。
図9は、変形例1の無線受信回路の構成を示すブロック図である。ここでは、図1との相違点を中心に説明するものとし、図1と共通する構成について、説明を省略する場合がある。
上記の実施形態の構成は、ASK変調信号を復調する無線システムに用いられる無線受信回路1の例を示したが、本開示の技術の適用先は、これに限定されない。例えば、無線受信回路1は、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)変調信号を復調する無線システムに用いることもできる。
図11は、変形例3の無線受信回路の構成を示すブロック図である。ここでは、図10との相違点を中心に説明するものとし、図10と共通する構成について、説明を省略する場合がある。
2 LNA
3 ミキサ(第1のミキサ)
4 第1のフィルタ回路
5 第1の信号強度検知回路
50 第1のリミッタアンプ群
51 第1のリミッタアンプ
51a オペアンプ(第1の増幅回路)
52 第1の加算器(第1の検知回路)
511 初段の第1のリミッタアンプ
6 アッテネータ
7 第2のフィルタ回路
8 第2の信号強度検知回路
80 第2のリミッタアンプ群
81 第2のリミッタアンプ
82 第2の加算器(第2の検知回路)
811 初段の第2のリミッタアンプ
12 増幅回路
93 セレクタ
98 ミキサ(第2のミキサ)
Claims (14)
- 入力信号を増幅する低雑音増幅回路(LNA)と、
前記低雑音増幅回路の出力を受け、第1の局所発振信号と混合して出力する第1のミキサと、
前記第1のミキサの出力をフィルタリングする第1のフィルタ回路と、
前記第1のフィルタ回路の出力を受け、信号強度を検知する第1の信号強度検知回路と、
前記第1のミキサの出力を受け、減衰させて出力するアッテネータと、
前記アッテネータの出力をフィルタリングする第2のフィルタ回路と、
前記第2のフィルタ回路の出力を受け、信号強度を検知する第2の信号強度検知回路とを備え、
前記第1の信号強度検知回路で検知された信号強度と、前記第2の信号強度検知回路で検知された信号強度との足し合わせにより前記入力信号の信号強度を得る、無線受信回路。 - 請求項1に記載の無線受信回路において、
前記第1の信号強度検知回路は、
入力信号の信号振幅に相当する振幅信号を出力する第1のリミッタアンプが縦続接続され、かつ、初段の前記第1のリミッタアンプに前記第1のフィルタ回路の出力を受ける、第1のリミッタアンプ群と、
それぞれの前記第1のリミッタアンプから出力された振幅信号を足し合わせることで前記信号強度を検知する第1の検知回路とを備え、
前記第2の信号強度検知回路は、
入力信号の信号振幅に相当する振幅信号を出力する第2のリミッタアンプが縦続接続され、かつ、初段の前記第2のリミッタアンプに前記第2のフィルタ回路の出力を受ける、第2のリミッタアンプ群と、
それぞれの前記第2のリミッタアンプから出力された振幅信号を足し合わせることで前記信号強度を検知する第2の検知回路とを備える、無線受信回路。 - 請求項2に記載の無線受信回路において、
前記第1のリミッタアンプは、
入力信号を増幅し、第1の増幅出力信号として出力する第1の増幅回路と、
前記第1の増幅出力信号の振幅を電流に変換し前記振幅信号として出力する第1の変換器とを備え、
前記第2のリミッタアンプは、
入力信号を増幅し、第2の増幅出力信号として出力する第2の増幅回路と、
前記第2の増幅出力信号の振幅を電流に変換し前記振幅信号として出力する第2の変換器とを備える、無線受信回路。 - 請求項3に記載の無線受信回路において、
前記第1の信号強度検知回路で検知された信号強度及び前記第2の信号強度検知回路で検知された信号強度に基づいて、前記第1のリミッタアンプ群の最終段の前記第1のリミッタアンプから出力された前記第1の増幅出力信号と、前記第2のリミッタアンプ群の最終段の前記第2のリミッタアンプから出力された前記第2の増幅出力信号のうち、飽和していない方の増幅出力信号を選択して出力するセレクタを備える、無線受信回路。 - 請求項3に記載の無線受信回路において、
前記第1の信号強度検知回路で検知された信号強度及び前記第2の信号強度検知回路で検知された信号強度に基づいて、前記第1のリミッタアンプ群のそれぞれの前記第1のリミッタアンプから出力された前記第1の増幅出力信号と、前記第2のリミッタアンプ群のそれぞれの前記第2のリミッタアンプから出力された前記第2の増幅出力信号のうち、飽和していないリミッタアンプから出力された増幅出力信号を選択して出力するセレクタを備える、無線受信回路。 - 請求項4に記載の無線受信回路において、
前記セレクタの出力を受け、第2の局所発振信号と混合して出力する第2のミキサを備える、無線受信回路。 - 請求項2に記載の無線受信回路において、
前記第2のリミッタアンプ群のゲイン量と、前記アッテネータの減衰量との値が等しい、無線受信回路。 - 入力信号を増幅する低雑音増幅回路(LNA)と、
前記低雑音増幅回路の出力を受け、局所発振信号と混合して出力する第1のミキサと、
前記第1のミキサの出力を受け、増幅させて出力する増幅回路と、
前記増幅回路の出力をフィルタリングする第1のフィルタ回路と、
前記第1のフィルタ回路の出力を受け、信号強度を検知する第1の信号強度検知回路と、
前記第1のミキサの出力をフィルタリングする第2のフィルタ回路と、
前記第2のフィルタ回路の出力を受け、信号強度を検知する第2の信号強度検知回路とを備え、
前記第1の信号強度検知回路で検知された信号強度と、前記第2の信号強度検知回路で検知された信号強度との足し合わせにより前記入力信号の信号強度を得る、無線受信回路。 - 請求項8に記載の無線受信回路において、
前記第1の信号強度検知回路は、
入力信号の信号振幅に相当する振幅信号を出力する第1のリミッタアンプが縦続接続され、かつ、初段の前記第1のリミッタアンプに前記第1のフィルタ回路の出力を受ける、第1のリミッタアンプ群と、
それぞれの前記第1のリミッタアンプから出力された振幅信号を足し合わせることで前記信号強度を検知する第1の検知回路とを備え、
前記第2の信号強度検知回路は、
入力信号の信号振幅に相当する振幅信号を出力する第2のリミッタアンプが縦続接続され、かつ、初段の前記第2のリミッタアンプに前記第2のフィルタ回路の出力を受ける、第2のリミッタアンプ群と、
それぞれの前記第2のリミッタアンプから出力された振幅信号を足し合わせることで前記信号強度を検知する第2の検知回路とを備える、無線受信回路。 - 請求項9に記載の無線受信回路において、
前記第1のリミッタアンプは、
入力信号を増幅し、第1の増幅出力信号として出力する第1の増幅回路と、
前記第1の増幅出力信号の振幅を電流に変換し前記振幅信号として出力する第1の変換器とを備え、
前記第2のリミッタアンプは、
入力信号を増幅し、第2の増幅出力信号として出力する第2の増幅回路と、
前記第2の増幅出力信号の振幅を電流に変換し前記振幅信号として出力する第2の変換器とを備える、無線受信回路。 - 請求項10に記載の無線受信回路において、
前記第1の信号強度検知回路で検知された信号強度及び前記第2の信号強度検知回路で検知された信号強度に基づいて、前記第1のリミッタアンプ群の最終段の前記第1のリミッタアンプから出力された前記第1の増幅出力信号と、前記第2のリミッタアンプ群の最終段の前記第2のリミッタアンプから出力された前記第2の増幅出力信号のうち、飽和していない方の増幅出力信号を選択して出力するセレクタを備える、無線受信回路。 - 請求項10に記載の無線受信回路において、
前記第1の信号強度検知回路で検知された信号強度及び前記第2の信号強度検知回路で検知された信号強度に基づいて、前記第1のリミッタアンプ群のそれぞれの前記第1のリミッタアンプから出力された前記第1の増幅出力信号と、前記第2のリミッタアンプ群のそれぞれの前記第2のリミッタアンプから出力された前記第2の増幅出力信号のうち、飽和していないリミッタアンプから出力された増幅出力信号を選択して出力するセレクタを備える、無線受信回路。 - 請求項11に記載の無線受信回路において、
前記セレクタの出力を受け、第2の局所発振信号と混合して出力する第2のミキサを備える、無線受信回路。 - 請求項9に記載の無線受信回路において、
前記第2のリミッタアンプ群のゲイン量と、前記増幅回路のゲイン量との値が等しい、無線受信回路。
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