(57)【要約】【課題】信号増幅回路の適切な省電力化を図ること。【解決手段】ＧＰＳ受信装置において、受信されたＲＦ信号は、ＬＮＡ回路２１にて増幅された後、サンプリングミキサ回路に供給される。ＬＮＡ回路２１では、増幅制御信号Ｓ２に従って、サンプリングミキサ回路のサンプリング期間／非サンプリング期間の繰り返しに合わせて、制御部２１４のトランジスタＴｒ２がＯＮ／ＯＦＦされることで、増幅部２１２の増幅動作がＯＮ／ＯＦＦされる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンダーサンプリング方式のサンプリング回路の前段側に設けられる信号増幅回路であって、
入力信号を増幅する増幅部と、
前記サンプリング回路のサンプリング期間の間前記増幅部を動作させ、非サンプリング期間の間の動作を停止させる制御を行う制御部と、
を備えた信号増幅回路。
【請求項２】
前記制御部は、前記増幅部の出力段に設けられたインピーダンス変換用のトランジスタを有して構成され、当該トランジスタのオン・オフにより前記増幅部の動作を制御する請求項１に記載の信号増幅回路。
【請求項３】
前記入力信号をバイアスして前記増幅部をＡ級増幅回路として機能させるバイアス部と、
前記バイアス部の電源端子と前記トランジスタの出力端子との間に設けられ、前記トランジスタの帰還電力による発振を抑制するアイソレーション回路と、
を備えた請求項２に記載の信号増幅回路。
【請求項４】
前記制御部は、前記信号増幅回路の電源ラインをオン・オフするスイッチング素子を有して構成された請求項１に記載の信号増幅回路。
【請求項５】
ＧＰＳ衛星信号を前記入力信号とするＬＮＡ（Low Noise Amplifier）回路でなる請求項１〜４の何れか一項に記載の信号増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号増幅回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等の携帯無線装置では、電池寿命の長時間化や発熱による温度上昇の抑制のため、省電力化が行われている。例えば、特許文献１には、通話が可能な時分割多重方式のデジタル無線端末装置において、受信部の低雑音増幅器（ＬＮＡ）では、増幅用ＦＥＴの電源の接続及びゲートバイアスを適切に切り替えることで、省電力を図る技術が開示されている。
【特許文献１】特開平７−２０２７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、携帯無線装置における省電力の方法は、装置を構成する各回路の種類やその組合せ等に応じて、適切な実現方法が異なる。例えば、構成回路の一つであるＬＮＡに着目すると、主に増幅動作を制御することで省電力を図っているが、このＬＮＡが組み込まれる装置の種類や他の回路との関係によって、省電力に最適な動作制御が異なる。本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、信号増幅回路の適切な消費電力の低減を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するための第１の発明は、アンダーサンプリング方式のサンプリング回路の前段側に設けられる信号増幅回路であって、入力信号を増幅する増幅部と、前記サンプリング回路のサンプリング期間の間前記増幅部を動作させ、非サンプリング期間の間の動作を停止させる制御を行う制御部とを備えた信号増幅回路である。
【０００５】
この第１の発明によれば、アンダーサンプリング方式のサンプリング回路の前段側に設けられる信号増幅回路において、入力信号を増幅する増幅部が、サンプリング回路のサンプリング期間の間動作され、非サンプリング期間の間停止される。アンダーサンプリング方式のサンプリング回路では、所定のサンプリングパルス信号に従って、入力信号をサンプリングするサンプリング期間と、サンプリングしない非サンプリング期間を繰り返す。つまり、サンプリング回路への入力信号は、少なくともサンプリング期間の間のみ有れば良く、非サンプリング期間の間は入力信号が無くても良い。このため、サンプリング回路の前段側に設けられて後段側のサンプリング回路に増幅信号を供給する信号増幅回路においては、サンプリング回路における非サンプリング期間の間は、増幅信号を供給する必要が無く、増幅動作を停止させても良い。これにより、サンプリング回路におけるサンプリングに影響を与えることなく、信号増幅回路全体の消費電力の低減を図ることができる。
【０００６】
第２の発明として、第１の発明の信号増幅回路であって、前記制御部は、前記増幅部の出力段に設けられたインピーダンス変換用のトランジスタを有して構成され、当該トランジスタのオン・オフにより前記増幅部の動作を制御する信号増幅回路を構成しても良い。
【０００７】
この第２の発明によれば、増幅部の出力段に設けられたインピーダンス変換用のトランジスタのオン・オフにより、増幅部の動作が制御される。
【０００８】
第３の発明として、第２の発明の信号増幅回路であって、前記入力信号をバイアスして前記増幅部をＡ級増幅回路として機能させるバイアス部と、前記バイアス部の電源端子と前記トランジスタの出力端子との間に設けられ、前記トランジスタの帰還電力による発振を抑制するアイソレーション回路とを備えた信号増幅回路を構成しても良い。
【０００９】
この第３の発明によれば、入力信号をバイアスして増幅部をＡ級増幅回路として機能させるバイアス部が設けられるとともに、このバイアス部の電源端子と、トランジスタの出力端子との間にアイソレーション回路が設けられる。バイアス部によって増幅部をＡ級増幅回路として機能させることで、入力信号に対して歪みが小さい増幅信号を得ることができる。また、アイソレーション回路が設けられたことにより、電源端子とトランジスタの出力端子との間が絶縁され、トランジスタの帰還電力による出力信号の発振が抑制される。
【００１０】
第４の発明として、第１の発明の信号増幅回路であって、前記制御部は、前記信号増幅回路の電源ラインをオン・オフするスイッチング素子を有して構成された信号増幅回路を構成しても良い。
【００１１】
この第４の発明によれば、信号増幅回路の電源ラインをオン・オフするスイッチング素子によって、増幅部の動作が制御される。上述のように、サンプリング回路では、少なくとも、サンプリング期間の間入力信号が有れば良く、非サンプリング期間の間は入力信号が無くとも良い。このため、信号増幅回路の電源ラインをサンプリング期間の間オンし、非サンプリング期間の間オフとすることで、サンプリング回路のサンプリング動作に影響を与えることなく、信号増幅回路全体の消費電力の低減を図ることが可能となる。
【００１２】
第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明の信号増幅回路であって、ＧＰＳ衛星信号を前記入力信号とするＬＮＡ（Low Noise Amplifier）回路でなる信号増幅回路を構成しても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下では、本発明をＧＰＳ（Global Positioning System）受信装置に適用した場合を説明するが、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。
【００１４】
［構成］
図１は、本実施形態におけるＧＰＳ受信装置１の回路構成を示す図である。このＧＰＳ受信装置１は、受信信号に含まれるＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号に基づく測位演算を行う測位装置であり、ＧＰＳアンテナ１０と、ＲＦ（Radio Frequency）部２０と、ベースバンド部３０とを備えて構成される。
【００１５】
ＧＰＳアンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ信号を受信する。なお、ＧＰＳ衛星信号は、ＧＰＳ衛星毎に異なる拡散符号の一種であるＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードで直接スペクトラム拡散方式により変調された１．５７５４２［ＧＨｚ］の通信信号である。ＰＲＮコードは、コード長１０２３チップを１フレームとする繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号である。
【００１６】
ＲＦ部２０は、ＬＮＡ回路２１と、サンプリングミキサ回路２２と、パルス信号生成部２３と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）２４とを有する。
【００１７】
ＬＮＡ回路２１は、ＧＰＳアンテナ１０で受信されたＲＦ信号を増幅する。サンプリングミキサ回路２２は、ＬＮＡ回路２１から入力されるＲＦ信号に対して、パルス信号生成部２３にて生成されたサンプリングパルス信号Ｓ１を用いたアンダーサンプリング方式の信号サンプリングを行い、入力されたＲＦ信号を、中間周波数の信号（ＩＦ（Intermediate Frequency）信号）にダウンコンバートする。アンダーサンプリングとは、ナイキスト周波数以下の周波数でサンプリングすることである。
【００１８】
パルス信号生成部２３は、サンプリングミキサ回路２２におけるアンダーサンプリングのためのサンプリングパルス信号Ｓ１を生成するとともに、ＬＮＡ回路２１における増幅動作を制御するための増幅制御信号Ｓ２を生成する。
【００１９】
図２に、サンプリングパルス信号Ｓ１及び増幅制御信号Ｓ２の信号波形を示す。同図に示すように、サンプリングパルス信号Ｓ１及び増幅制御信号Ｓ２は、ともに同波形であり、ＲＦ信号の周波数の１／２（ナイキスト周波数）以下の周波数のパルス信号である。なお、サンプリングパルス信号Ｓ２のパルス幅を、増幅制御信号Ｓ１のパルス幅よりも若干長くすることにしても良い。すなわち、同図において破線で示すように、増幅制御信号Ｓ２を、サンプリングパルス信号Ｓ１に対して、パルスの立ち上がりタイミングが若干早く、立ち下がりタイミングが若干遅い波形とする。
【００２０】
ＡＤＣ２４は、サンプリングミキサ回路２２から入力されるＩＦ信号を、デジタル信号に変換する。
【００２１】
ベースバンド部３０は、ＲＦ部２０から入力されたＩＦ信号に対する相関処理を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出し、データを復号して航法メッセージや時刻情報を取り出し、疑似距離の算出演算や測位演算を行う。
【００２２】
図３は、ＬＮＡ回路２１の回路構成図である。同図によれば、ＬＮＡ回路２１は、入力整合回路２１１と、増幅部２１２と、バイアス回路２１３と、制御部２１４と、アイソレーション回路２１５と、出力整合回路２１６とを有する。ＬＮＡ回路２１では、入力端子ＩＮにＧＰＳアンテナ１０からの受信信号（ＲＦ信号）が入力され、この入力信号を増幅した増幅信号を出力端子ＯＵＴから出力する。
【００２３】
入力整合回路２１１は、ＬＮＡ回路２１の入力段に設けられ、入力インピーダンスの整合を取る。また、出力整合回路２１６は、ＬＮＡ回路２１の出力段に設けられ、出力インピーダンスの整合を取る。
【００２４】
増幅部２１２は、トランジスタＴｒ１を有し、入力信号を増幅する。このトランジスタＴｒ１は、ソース接地されたｎ型ＭＯＳＦＥＴであり、ゲートＧに印加された信号に従った増幅動作を行う増幅用トランジスタである。また、トランジスタＴｒ１は、ゲートＧが入力整合回路２１１を介して入力端子ＩＮに接続され、ドレインＤが制御部２１４及び出力整合回路２１６を介して出力端子ＯＵＴに接続されている。
【００２５】
バイアス回路２１３は、トランジスタＴｒ１のゲートＧ・ソースＳ間に設けられる。このバイアス回路２１３は、電源端子ＶＤＤに印加された電源電圧ＶＤＤを用いて、増幅部２１２をＡ級増幅器として機能させるよう、増幅用トランジスタＴｒ１のゲートＧに入力される入力信号をバイアスする。
【００２６】
制御部２１４は、増幅部２１２と出力端子ＯＵＴとの間に設けられ、パルス信号生成部２３から入力される増幅制御信号Ｓ２に従って、増幅部２１２の増幅動作を制御する。また、制御部２１４はトランジスタＴｒ２を有する。このトランジスタＴｒ２は、ゲート接地されたｎ型ＭＯＳＦＥＴであり、インピーダンス変換用のトランジスタである。また、トランジスタＴｒ２は、ゲートＧが制御端子ＥＮに接続され、ソースＳが増幅用トランジスタＴｒ１のドレインＤに接続され、ドレインＤが出力整合回路２１６を介して出力端子ＯＵＴに接続されている。
【００２７】
そして、トランジスタＴｒ２は、制御端子ＥＮに入力される増幅制御信号Ｓ２に従ってＯＮ／ＯＦＦされる。これにより、トランジスタＴｒ１の増幅動作、すなわち増幅部２１２の増幅動作がＯＮ／ＯＦＦされる。具体的には、増幅制御信号Ｓ２がＨｉｇｈのとき、トランジスタＴｒ２はＯＮとなり、トランジスタＴｒ１の増幅動作が行われる（ＯＮ）。一方、増幅制御信号Ｓ２がＬｏｗのとき、トランジスタＴｒ２はＯＦＦとなり、トランジスタＴｒ１の増幅動作が行われない（ＯＦＦ）。
【００２８】
ここで、図２に示したように、サンプリング信号Ｓ１と増幅制御信号Ｓ２とは、同波形のパルス信号である。従って、サンプリングパルス信号Ｓ１がＨｉｇｈのとき、すなわちサンプリングミキサ回路２２のサンプリング期間では、増幅制御信号Ｓ２はＨｉｇｈであり、増幅部２１２の増幅動作が行われる（ＯＮ）。一方、サンプリングパルス信号Ｓ１がＬｏｗのとき、すなわちサンプリングミキサ回路２２の非サンプリング期間では、増幅制御信号Ｓ２はＬｏｗであり、増幅部２１２の増幅動作が行われない（ＯＦＦ）。つまり、サンプリングミキサ回路２２のサンプリング期間／非サンプリング期間の繰り返しに同期して、増幅部２１２の増幅動作のＯＮ／ＯＦＦが繰り返されることになる。
【００２９】
アイソレーション回路２１５は、電源端子ＶＤＤと制御部２１４のトランジスタＴｒ２のドレインＤとの間に設けられ、電源端子ＶＤＤと制御部２１４との間を絶縁する。トランジスタＴｒ２では、ドレインＤ・ゲートＧ間に寄生容量による帰還電力が発生する。通常、この帰還電力は、トランジスタＴｒ２のＯＮ／ＯＦＦの位相と逆相である。ところが、増幅制御信号Ｓ２が高周波であることから、寄生容量によって帰還電力の生じている期間が増幅信号のＯＮ期間に重なったり、同相となったりする。そして、トランジスタＴｒ２のドレインＤと電源ラインとの間にアイソレーション回路２１５が挿入されていない場合、帰還電力が増幅制御信号Ｓ２に加わってトランジスタＴｒ２の出力信号が増幅され、その増幅分の電圧が電源ラインを介してバイアス回路２１３に印加されることで、トランジスタＴｒ２からの出力信号を発振させてしまう。しかし、アイソレーション回路２１５によって電源端子ＶＤＤと制御部２１４との間を絶縁することで、トランジスタＴｒ２の帰還電力による発振が抑制される。
【００３０】
［作用・効果］
このように、本発明によれば、ＧＰＳ受信装置１において、ＧＰＳアンテナ１０で受信されたＲＦ信号を増幅し後段のサンプリングミキサ回路２２に供給するＬＮＡ回路２１では、増幅制御信号Ｓ２に従って、サンプリングミキサ回路２２のサンプリング期間と非サンプリング期間の繰り返しに合わせて、増幅部２１２の増幅動作がＯＮ／ＯＦＦされる。サンプリングミキサ回路２２では、少なくともサンプリング期間の間に入力信号が有れば良く、非サンプリング期間では入力信号が無くても良い。このため、サンプリングミキサ回路２２における非サンプリング期間の間は、増幅部２１２の増幅動作をＯＦＦとすることで、ＬＮＡ回路２１全体の省電力を図ることができる。
【００３１】
［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００３２】
（Ａ）ＬＮＡ回路２１の電源をＯＮ／ＯＦＦ
例えば、電源ＶＤＤをＯＮ／ＯＦＦすることで、増幅部２１２の増幅動作をＯＮ／ＯＦＦ制御することにしても良い。
【００３３】
図４に、この場合のＬＮＡ回路２１Ａの回路構成を示す。同図に示すように、ＬＮＡ回路２１Ａが上述の実施形態におけるＬＮＡ回路２１と異なる点は、（１）電源端子ＶＤＤにスイッチング素子ＳＷが設けられること、（２）制御部２１４のトランジスタＴｒ２のゲートＧが、スイッチング素子ＳＷを介して電源端子ＶＤＤが接続されることである。そして、スイッチング素子ＳＷは、増幅制御信号Ｓ２に従ってＯＮ／ＯＦＦされる。これにより、制御部２１４のトランジスタＴｒ２がＯＮ／ＯＦＦされ、増幅部２１２のトランジスタＴｒ１の増幅動作がＯＮ／ＯＦＦされる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ＧＰＳ受信装置の構成図。
【図２】サンプリングパルス信号Ｓ１及び増幅制御信号Ｓ２の波形図。
【図３】ＬＮＡ回路の回路構成図。
【図４】ＬＮＡ回路の変形例。
【符号の説明】
【００３５】
１  ＧＰＳ受信装置、１０  ＧＰＳアンテナ、２０  ＲＦ部、２１  ＬＮＡ回路、
２２  サンプリングミキサ回路、２３  パルス信号生成部、２４  ＡＤＣ、
３０  ベースバンド部、２１１  入力整合回路、２１２  増幅部、
２１３  バイアス回路、２１４  制御部、２１５  アイソレーション回路、
２１６  出力整合回路、
Ｔｒ１  増幅用トランジスタ、Ｔｒ２  インピーダンス変換用トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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