(57)【要約】【課題】無線周波数集積回路において位相エラーを十分に低減する。【解決手段】無線周波数集積回路は、与えられた電圧に応じた発振周波数の発振周波数信号を生成する電圧制御発振器を有し、発振周波数信号を分周して得られる搬送波に信号波を乗せた無線周波数信号を生成する送信部と、無線周波数回路からの前記無線周波数信号を増幅する電力増幅器と電力増幅器から送信部に回り込む、少なくとも前記発振周波数の同じ周波数の高調波成分を低減する低減手段と、  を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
与えられた電圧に応じた発振周波数の発振周波数信号を生成する電圧制御発振器を有し、前記発振周波数信号を分周して得られる搬送波に信号波を乗せた無線周波数信号を生成する送信部と、
前記無線周波数回路からの前記無線周波数信号を増幅する電力増幅器と、
前記電力増幅器から前記送信部に回り込む、少なくとも前記発振周波数の同じ周波数の高調波成分を低減する低減手段と、
を有する無線周波数集積回路。
【請求項２】
前記低減手段は、前記無線周波数信号を伝送する無線信号線に挿入され、該無線信号線を通じて前記電力増幅器から前記送信部へ回り込む信号から、前記発振周波数の整数倍以上の周波数帯域の高周波成分を除去する無線信号線用ローパスフィルターを有する、請求項１に記載の無線周波数集積回路。
【請求項３】
前記無線信号線用ローパスフィルターは、除去する成分の周波数帯域を変更できるフィルタである、請求項２に記載の無線周波数集積回路。
【請求項４】
前記低減手段は、前記電力増幅器を制御するための制御信号を伝送する制御信号線に挿入され、該制御信号線を通じて前記電力増幅器から前記送信部へ回り込む信号から、前記高周波成分を除去する制御信号線用ローパスフィルターを更に有する、請求項２又は３に記載の無線周波数集積回路。
【請求項５】
制御信号線用ローパスフィルターは、除去する成分の周波数帯域を変更できるフィルタである、請求項４に記載の無線周波数集積回路。
【請求項６】
前記低減手段は、前記無線周波数信号を伝送する無線信号線に挿入され、前記電力増幅器から前記送信部への信号の回り込みを防止する無線信号線用アイソレータを有する、請求項１に記載の無線周波数集積回路。
【請求項７】
前記低減手段は、前前記電力増幅器を制御するための制御信号を伝送する制御信号線に挿入され、前記電力増幅器から前記送信部への信号の回り込みを防止する制御信号線用アイソレータを更に有する、請求項６に記載の無線周波数集積回路。
【請求項８】
前記低減手段は、前記無線周波数信号を伝送する無線信号線に挿入され、該無線信号線を通じて前記電力増幅器から前記送信部へ回り込む信号から、前記高調波成分を除去する無線信号線用トラップフィルタを有する、請求項１に記載の無線周波数集積回路。
【請求項９】
前記無線信号線用トラップフィルタは、除去する成分の周波数帯域を変更できるフィルタである、請求項８に記載の無線周波数集積回路。
【請求項１０】
前記低減手段は、前記電力増幅器を制御するための制御信号を伝送する制御信号線に挿入され、該制御信号線を通じて前記電力増幅器か前記送信部へ回り込む信号から、前記高調波成分を除去する制御信号線用トラップフィルタを更に有する、請求項８又は９に記載の無線周波数集積回路。
【請求項１１】
前記制御信号線用トラップフィルタは、除去する成分の周波数帯域を変更できるフィルタである、請求項１０に記載の無線周波数集積回路。
【請求項１２】
前記低減手段は、前記電圧制御発振器の特性と前記発振周波数信号の分周比とを制御することにより、前記発振周波数が、前記電力増幅器から前記送信部へ回り込む前記高調波成分の影響が小さい周波数となるように調整する、請求項１に記載の無線周波数集積回路。
【請求項１３】
前記低減手段は、前記分周比を１／Ｎとするとき、前記発振周波数が、前記搬送波の周波数のＮ倍となるように前記電圧制御発振器の特性を調整する、請求項１２に記載の無線周波数集積回路。
【請求項１４】
発振周波数及び分周比を設定したレジスタと、
前記レジスタに設定された前記分周比で、前記電圧制御発振器により生成された発振周波数信号を分周する分周器と、
を更に有し、
前記電圧制御発振器は、前記レジスタに設定された前記発振周波数を生成する、請求項１２又は１３に記載の無線周波数集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線周波数集積回路を電力増幅器と共に用いる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なＲＦＩＣ(Radio Frequency Integrated Circuit)の構成の一例を図２に示す。同図を参照すると、このＲＦＩＣの送信部（ＲＦＩＣ  Ｔｘ）には、ＶＣＯ（Voltage Control Oscillator：電圧制御発振器）を備えるＰＬＬ（Phase Locked Loop：位相同期回路）が設けられている。送信部は、このＶＣＯの発振周波数を所定の分周比で分周して生成した搬送波と、ベースバンド信号とから、ＲＦ（Radio Frequency：無線）信号を生成する。このＲＦ信号は送信部から、ＲＦラインを通じてパワーアンプに入力され、パワーアンプにより増幅される。
【０００３】
このパワーアンプには、ＲＦラインのほか、送信部からの制御信号を伝送するコントロールラインも接続されている。
【０００４】
特許文献１に記載のＰＬＬでは、ＰＬＬ内部の分周比を切り替えることで、ＰＬＬが高速に起動することを可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５９４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載されたＰＬＬでは、位相エラーを十分に低減できなかった。
【０００７】
ＲＦＩＣに接続されたパワーアンプから出力される電力は非常に大きいため、パワーアンプの出力端子からだけでなく、入力端子や制御端子からも無視できないほどの漏れが発生してしまう。
【０００８】
このため、パワーアンプが動作することにより、ＲＦラインやコントロールラインを通じて、漏れた電気信号がＶＣＯに回り込む。
【０００９】
この回り込む信号に、ＰＬＬ内部のＶＣＯの発振周波数の整数倍程度の周波数成分（高調波成分）が含まれていれば、ＶＣＯが揺らされ、位相エラーが発生してしまう。
【００１０】
このようにして生じた不要な高調波の強度は、パワーアンプの負荷インピーダンスや、送信部の高調波出力インピーダンス、高調波入力インピーダンスの値に依存している。
【００１１】
ところが、特許文献１に記載されたＰＬＬでは、ＰＬＬ内部の分周比を切り替えるにすぎない。分周比の値を変化させても、高調波によるＶＣＯへの影響に変化はないので、このＰＬＬでは、高調波成分による位相エラーを低減できないという問題があった。
【００１２】
本発明は、無線周波数集積回路において位相エラーを十分に低減する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の無線周波数集積回路は、与えられた電圧に応じた発振周波数の発振周波数信号を生成する電圧制御発振器を有し、前記発振周波数信号を分周して得られる搬送波に信号波を乗せた無線周波数信号を生成する送信部と、前記無線周波数回路からの前記無線周波数信号を増幅する電力増幅器と、前記電力増幅器から前記送信部に回り込む、少なくとも前記発振周波数の同じ周波数の高調波成分を低減する低減手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電力増幅器から、送信部へ回り込む信号における高調波成分を低減するので、位相エラーを十分に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態のＲＦＩＣの一構成例を示すブロック図である。
【図２】一般的なＲＦＩＣの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態のＲＦＩＣの一構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態のＲＦＩＣの一構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４の実施形態のＲＦＩＣの一構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第1の実施形態）
本発明を実施するための第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態のＲＦＩＣ１の一構成例を示すブロック図である。ＲＦＩＣ１は、無線通信端末などに組み込まれ、無線周波数信号を生成し、処理する集積回路である。同図を参照すると、ＲＦＩＣ１は、送信部（ＲＦＩＣ  Ｔｘ）１０と、パワーアンプ（ＰＡ）２０と、ローパスフィルター（ＬＰＦ）３０、４０とを有する。同図において、ＲＦＩＣ１の受信部などは、省略されている。
【００１７】
送信部１０は、ＰＬＬ１０１と、位相調整器（Phase Shifter）１０２と、乗算器１０３、１０４と、加算器１０５と、アンプ１０６と、コントローラ１０７とを有する。
【００１８】
ＰＬＬ１０１は、基準発振器１０１１、比較器１０１２、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１０１３、分周器１０１４を有する。
【００１９】
基準発振器１０１１は、所定の基準周波数ｆbの入力信号を生成する。比較器１０１２は、基準発振器１０１１からの信号の周波数と、分周器１０１４からの信号の周波数とを比較し、それらの差に応じて、電圧制御発振器１０１３を制御するための電圧信号を電圧制御発振器１０１３へ出力する。
【００２０】
電圧制御発振器１０１３は、比較器１０１２からの電圧信号に応じた発振周波数ｆ0の発振周波数信号を分周器１０１４へ出力する。この発振周波数信号は、ＲＦＩＣ１において、搬送波として使用される。
【００２１】
分周器１０１４は、電圧制御発振器１０１３からの発振周波数信号の周波数ｆ0を所定の分周数Ｎで割った周波数の信号を比較器１０１２および位相調整器１０２へ出力する。
【００２２】
位相調整器１０２は、分周器１０１４からの出力信号（搬送波）の位相を変えずに乗算器１０３へ出力するとともに、その搬送波の位相を９０度シフトさせた信号を乗算器１０４へ出力する。
【００２３】
乗算器１０３は、位相調整器１０２からの信号（搬送波）と、Ｑ信号（信号波）およびＱｂ信号とを乗算して加算器１０５へ出力する。乗算器１０４は、位相調整器１０２からの信号（搬送波）と、Ｉ信号（信号波）およびＩｂ信号とを乗算して加算器１０５へ出力する。
【００２４】
これらの乗算器によるミキシングにより、Ｉ信号およびＱ信号は、ＲＦ（無線周波数）信号にアップコンバートされる。
【００２５】
加算器１０５は、乗算器１０３、１０４からのＲＦ信号を合成してアンプ１０６へ出力する。アンプ１０６は、加算器１０５からのＲＦ信号を増幅してパワーアンプ２０へ出力する。
【００２６】
コントローラ１０７は、送信部１０全体を制御する。また、コントローラ１０７は、パワーアンプ２０を制御するための制御信号をパワーアンプ２０へ出力する。
【００２７】
ここで、送信部１０とパワーアンプ２０とは、ＲＦライン、およびコントロール（Ｃｔｒｌ）ラインにより接続されている。
【００２８】
ＲＦラインは、アンプ１０６からパワーアンプ２０へのＲＦ信号を伝送する信号線である。コントロールラインは、コントローラ１０７からパワーアンプ２０への制御信号を伝送する信号線である。
【００２９】
パワーアンプ２０は、コントローラ１０７からの制御信号に従ってアンプ１０６からのＲＦ信号を更に増幅する。
【００３０】
ローパスフィルター３０は、ＲＦラインに挿入され、パワーアンプ２０から送信部１０へ回り込む信号から、発振周波数ｆ0の整数倍以上の高周波成分を除去する。ローパスフィルター４０は、コントロールラインに挿入され、パワーアンプ２０から送信部１０へ回り込む信号から、発振周波数ｆ0の整数倍以上の高周波成分を除去する。
【００３１】
ＲＦラインは、位相調整器１０２、乗算器１０３、１０４、加算器１０５、アンプ１０６を介して、パワーアンプ２０とＰＬＬ１０１とを接続している。このため、パワーアンプで不要な高調波が生じると、その高調波を含む信号がＲＦラインを介して電力制御発振器１０１３に回り込むことがある。しかし、ローパスフィルター３０が、この回り込んだ信号から、高調波成分を含む高周波成分を除去するので、不要な高調波の位相調整器１０２に対する影響が軽減される。
【００３２】
また、コントロールラインは、電源線やグランド（不図示）、コントローラ１０７を介して、パワーアンプ２０とＰＬＬ１０１とを接続している。このため、パワーアンプで不要な高調波が生じると、その高調波を含む信号がコントロールラインを介して電力制御発振器１０１３に回り込むことがある。しかし、ローパスフィルター４０が、この回り込んだ信号から、高調波成分を含む高周波成分を除去するので、不要な高調波の位相調整器１０２に対する影響が軽減される。
【００３３】
このように、不要な高調波が減衰するので、電圧制御発振器１０１３における位相エラーが抑制される。
【００３４】
これに対して、図２に示すような、ローパスフィルターを挿入しないＲＦＩＣでは、パワーアンプ２０からの高調波（ｎ＊ｆ0）が低減されず、位相エラーが生じやすくなる。
【００３５】
なお、ローパスフィルター３０、４０は、除去する周波数帯域を変更できるチューナブルフィルタであってもよい。
【００３６】
また、コントロールラインを介して回り込む高調波の影響が、ＲＦラインを介して回り込む高調波に比べて、それほど大きくない場合、コントロールラインには、ローパスフィルターを設けない構成としてもよい。
【００３７】
本実施形態では、ＲＦＩＣ１が、本発明の無線周波数集積回路に相当し、パワーアンプ（ＰＡ）２０が本発明の電力増幅器に相当する。ローパスフィルター（ＬＰＦ）３０が、本発明の無線信号線用ローパスフィルターに相当し、ローパスフィルター（ＬＰＦ）４０が、本発明の制御線用ローパスフィルターに相当する。ＲＦラインが、本発明の無線信号線に相当し、コントロールラインが本発明の制御信号線に相当する。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、無線信号線に挿入された無線信号線用ローパスフィルターが、無線信号線を介して送信部へ回り込んだ信号から、高調波成分を含む高周波成分を除去するので、不要な高調波が減衰し、電圧制御発振器における位相エラーが低減する。
【００３９】
また、コントロールラインに挿入された制御線用ローパスフィルターが、コントロールラインを介して送信部へ回り込んだ信号から、高調波成分を含む高周波成分を除去するので、更に位相エラーが低減する。
【００４０】
無線信号線用ローパスフィルター、制御線用ローパスフィルターをチューナブルフィルタとすれば、動作帯域に応じて位相エラーの低下が最小限となるようにチューニングすることできる。
（第２の実施形態）
本発明を実施するための第２の実施形態について図３を参照して詳細に説明する。同図は、本実施形態のＲＦＩＣ１ａの一構成例を示すブロック図である。
【００４１】
本実施形態では、コントロールラインを介して電力制御発振器１０１３に回り込む高調波の強度は、無視できるほど小さいものとする。
【００４２】
ＲＦＩＣ１ａは、ローパスフィルター３０、４０の代わりに、ＲＦラインにアイソレータ５０が挿入されている以外は、第１の実施形態のＲＦＩＣ１と同様の構成である。
【００４３】
アイソレータ５０は、送信部１０からパワーアンプ２０への方向の電気信号を通過させるが、パワーアンプ２０から、送信部１０への方向に電気信号が流れるのを防ぐ。
【００４４】
アイソレータ５０の挿入により、ＲＦラインを介してパワーアンプ２０から電力制御発振器１０１３に高調波が回り込むことが防止される。
【００４５】
なお、コントロールラインを介しての高調波の回り込みが無視できない場合、更にコントロールラインにアイソレータを挿入することもできる。
【００４６】
本実施形態では、アイソレータ５０が、本発明の無線信号線用アイソレータに相当する。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態によれば、無線信号線用アイソレータが、電力増幅器からの高調波を含む信号の回り込みを防止するので、位相エラーが抑制される。
（第３の実施形態）
本発明を実施するための第３の実施形態について図４を参照して詳細に説明する。同図は、本実施形態のＲＦＩＣ１ｂの一構成例を示すブロック図である。
【００４８】
ＲＦＩＣ１ｂは、ローパスフィルター３０、４０の代わりに、送信部１０においてトラップフィルタ（ＴＦ）１０８、１０９を設けた以外は、第１の実施形態のＲＦＩＣ１と同様の構成である。
【００４９】
トラップフィルタ１０８は、ＲＦラインに挿入され、ＲＦラインを介してパワーアンプ２０からの電圧制御発振器１０１３に回り込む高調波を除去する。トラップフィルタ１０９は、コントロールラインに挿入され、コントロールラインを介してパワーアンプ２０から電力制御発振器１０１３に回り込む高調波を除去する。
【００５０】
トラップフィルタ１０８、１０９が高調波を減衰させるので、電圧制御発振器１０１３における位相エラーが抑制される。
【００５１】
なお、本実施形態では、トラップフィルタを挿入しているが、ＲＦラインやコントロールラインを介して、パワーアンプ２０から電力制御発振器１０１３へ出力される電気信号を絶縁または低減させる素子であれば、トラップフィルタ以外の素子を挿入してもよい。
【００５２】
また、トラップフィルタ１０８、１０９は、減衰させる周波数を変更できるフィルタであってもよい。
【００５３】
トラップフィルタは、ＲＦライン、コントロールラインにトラップフィルタを挿入しているが、これらのライン以外であっても、高調波が通過しうるラインであれば、そのラインにトラップフィルタを挿入してもよい。例えば、アンプ１０６から電圧制御発振器１０１３へまでの、いずれかのラインや、接地端子や電源端子とＰＬＬ１０１を接続するライン（不図示）にトラップフィルタを挿入してもよい。
【００５４】
コントロールライン、ＲＦラインのうち、いずれか一方を介して回り込む高調波の影響がそれほど大きくない場合、そのラインには、トラップフィルタを設けない構成としてもよい。
【００５５】
本実施形態では、トラップフィルタ（ＴＦ）１０８が本発明の無線信号線用トラップフィルタに相当し、トラップフィルタ（ＴＦ）１０９が本発明の制御線用トラップフィルタに相当する、
以上説明したように、本実施形態によれば、無線信号線用トラップフィルタ、制御線用トラップフィルタが、電力増幅器からの高調波を除去するので、位相エラーが抑制される。
【００５６】
無線信号線用トラップフィルタ、制御線用トラップフィルタの減衰周波数を可変とすれば、動作帯域に応じて位相エラーの低下が最小限となるようなチューニングが可能となる。
（第３の実施形態）
本発明を実施するための第３の実施形態について図５を参照して詳細に説明する。同図は、本実施形態のＲＦＩＣ１ｃの一構成例を示すブロック図である。
【００５７】
ＲＦＩＣ１ｃは、ローパスフィルター３０、４０の代わりに、送信部１０においてレジスタ１１０を設けた以外は、第１の実施形態のＲＦＩＣ１と同様の構成である。
【００５８】
レジスタ１１０には、電圧制御発振器１０１３の発振周波数と、分周器１０１４の分周数との設定値が格納されている。これらの設定値の組合わせは、動作帯域に応じて、搬送波の周波数を通信に用いる周波数に維持しつつ、電圧制御発振器１０１３が高周波の周波数を避ける周波数で発振するように、変更される。
【００５９】
例えば、帯域Ａでは搬送波周波数ｆcの２倍の周波数の高調波で、帯域Ｂではｆcの４倍の周波数の高調波が原因で位相エラー劣化が発生しているとする。
【００６０】
この場合、帯域Ａでは、レジスタ１１０に、ｆcの４倍の発振周波数が設定され、変更前の分周比に対し、１/４倍の分周数が設定される。帯域Ｂでは、ｆcの２倍の発振周波数が設定され、変更前の分周比に対し、１／２倍の分周数が設定される。
【００６１】
電圧制御発振器１０１３は、レジスタ１１０で設定された周波数で発振する。例えば、電圧制御発振器１０１３は、電圧―周波数特性を変更することで、発振周波数を変更する。分周器１０１４は、レジスタ１１０で設定された分周数で発振周波数を分周する。
【００６２】
このように、発振周波数と分周数の組み合わせを帯域に応じて変更することにより、高調波成分の影響を小さくできる。
【００６３】
本実施形態では、ＰＬＬ１０１が本発明の位相同期回路に相当し、分周器１０１４が本発明の分周器に相当する。レジスタ１１０が、本発明のレジスタに相当する。レジスタ１１０に設定される周波数が、本発明の設定周波数に相当する。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態によれば、レジスタに、高調波の周波数を避ける設定周波数と分周数とを設定しておくので、帯域に応じて設定値を変更することで、不要な高調波が大きく影響する周波数での電圧制御発振器の発振を避けることができる。このため、位相エラーが低減する。
【符号の説明】
【００６５】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ    ＲＦＩＣ
１０    送信部
２０    パワーアンプ
３０、４０    ローパスフィルタ
５０    アイソレータ
１０１    ＰＬＬ
１０２    位相調整器
１０３、１０４    乗算器
１０５    加算器
１０６    アンプ
１０７    コントローラ
１０８、１０９    トラップフィルタ
１１０    レジスタ
１０１１    基準発振器
１０１２    比較器
１０１３    電圧制御発振器
１０１４    分周器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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