(57)【要約】【課題】マルチバンド無線受信機のバンドパスフィルタを集積回路で構成する場合に、回路規模が大きくなり、チップ面積が大きくなったり、製造コストが高くなる。【解決手段】混合回路５８は無線受信信号ＳＲＦをダウンコンバートして中間信号ＳＩＦを生成する。ＩＦＢＰＦ６０は、抵抗Ｒ及びキャパシタＣを用いたＲＣアクティブフィルタで構成され、ＳＩＦから目的受信信号を抽出する。抵抗Ｒは、クロック信号ＳＣＬによって駆動されるスイッチトキャパシタからなる等価抵抗により構成される。ＳＣＬを生成するフィルタ制御クロック生成回路７２は、ＳＣＬの周波数ｆＣＬを、目的受信信号が属するバンドに応じて切り換えることができる。ＩＦＢＰＦ６０の通過帯域は、クロック周波数ｆＣＬによる抵抗Ｒの等価抵抗値の切り換えにより、受信バンドに対応して変更できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線受信信号に対し、目的受信信号の搬送波周波数を所定の中間周波数へシフトするダウンコンバートを行って、中間信号を生成する中間信号生成回路と、
抵抗Ｒ及びキャパシタＣを用いたＲＣアクティブフィルタで構成され、前記中間信号から前記目的受信信号を抽出するバンドパスフィルタと、
クロック信号のクロック周波数を、前記目的受信信号が属する周波数帯域の種別に応じて切り換え可能に構成されたクロック信号生成回路と、
前記バンドパスフィルタの通過帯域を前記周波数帯域の種別に対応して変更する通過帯域制御回路と、
を有し、
前記抵抗Ｒは、前記クロック信号生成回路が生成する前記クロック信号によって駆動されるスイッチトキャパシタからなる等価抵抗により構成され、
前記通過帯域制御回路は、前記クロック信号生成回路を制御し、前記クロック周波数による前記抵抗Ｒの等価抵抗値の切り換えにより、前記通過帯域を変更すること、
を特徴とする無線受信機用半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線受信機用半導体装置において、
前記バンドパスフィルタは、通過帯域幅を変更可能に構成されること、を特徴とする無線受信機用半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の無線受信機用半導体装置において、
前記目的受信信号に対する隣接信号の妨害を検出する隣接妨害検出回路を有し、
前記通過帯域制御回路は、前記隣接妨害の検出結果に応じて前記通過帯域幅を変更すること、
を特徴とする無線受信機用半導体装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の無線受信機用半導体装置において、
前記通過帯域制御回路は、当該無線受信機用半導体装置の外部からの制御信号に応じて前記バンドパスフィルタの前記通過帯域又は前記通過帯域幅を変更すること、
を特徴とする無線受信機用半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線受信機に用いられる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラジオ放送等の無線受信機において、無線周波数（Radio Frequency：ＲＦ）信号に含まれる目的とする伝送信号（希望波）を受信する場合に、その周波数に近い周波数で伝送される他の信号からの干渉（隣接妨害）を受け、受信特性が劣化することがある。特に、ＦＭ信号は、音声信号等に基づいて搬送波の周波数を変化させるため、その伝送には例えばＡＭ（Amplitude Modulation）信号に比べて広い周波数帯域を必要とする。そのため、ＦＭ（Frequency Modulation）受信機では隣接妨害の影響を受け易い。
【０００３】
この隣接妨害は、希望波を抽出するバンドパスフィルタ（Band Pass Filter：ＢＰＦ）を用いて軽減することが可能である。例えば、隣接妨害波が検出された場合には、当該ＢＰＦの通過帯域幅を狭め、検波回路への隣接妨害波の通過を阻止することで、検波出力への隣接妨害の影響が軽減される。
【０００４】
従来、このようなＲＦ信号の受信時の隣接妨害信号を除去するためのＢＰＦを半導体集積回路（Integrated Circuit：ＩＣ）として構成する場合、ｇｍ−Ｃフィルタ（相互コンダクタンス可変型フィルタ）が広く用いられている。このｇｍ−Ｃフィルタは、当該ｇｍ−Ｃフィルタに印加するフィルタ調整電圧の電圧値を適宜設定することで任意の通過帯域特性を設定可能である。
【０００５】
また、デジタルフィルタも上記ＢＰＦをＩＣ上に形成する際に用いられる。
【特許文献１】特開２００４−３１２０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ｇｍ−Ｃフィルタは相互コンダクタンスｇｍのばらつきが大きいため、フィルタのゲインや中心周波数の調整が必要であるという問題がある。また、ｇｍ−Ｃフィルタはアナログ回路であるため温度の影響を受け易いという問題がある。一方、これらを無調整化しようとした場合、回路規模が大きくなり、ＩＣのチップ面積が大きくなるという問題がある。
【０００７】
また、狭帯域のＢＰＦを実現するには、既に述べたｇｍのばらつきの問題や、選択度を確保するために多数のｇｍ−Ｃセルが必要となりチップ面積が大きくなるという問題が存在する。
【０００８】
さらに、ｇｍ−Ｃフィルタはノイズ指数（Noise Figure：ＮＦ）が比較的高いので、当該ＮＦが受信感度に影響しないように、フィルタへの入力までのゲインを確保することが求められる。そのため、ダイレクトコンバージョンなどのように、フィルタの入力までのゲインが小さいシステムでは適用することが難しい。また、ｇｍ−Ｃフィルタは比較的ダイナミックレンジが狭い。そのため、ｇｍ−Ｃフィルタへの前段として自動利得制御（Automatic Gain Control：ＡＧＣ）回路を設けてｇｍ−Ｃセルの飽和を防止するので、これも回路規模が大きくなる要因となる。
【０００９】
次に、デジタルフィルタは、その前段にＡＤ変換器（Analog-to-Digital Converter：ＡＤＣ）が必要となる。また、受信信号から音声信号などを復調する場合には、デジタルフィルタの後段にＤＡ変換器（Digital-to-Analog Converter：ＤＡＣ）が必要である。さらに、ＡＤＣやＤＡＣを用いるためにはＦＩＲ（Finite Impulse Response：有限インパルス応答）フィルタやＩＩＲ（Infinite Impulse Response：無限インパルス応答）フィルタが必要となる。また、デジタルフィルタのコア回路以外にＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）が必要になるため、回路規模が大きく、チップ面積が大きくなるという短所がある。デジタル処理を行うので、性能や、特性のばらつきといった側面では基本的には他のフィルタより優位性があるが、一般に、性能が高いものほど高い分解能のＡＤＣやＤＡＣ、大きな容量のＲＯＭ，ＲＡＭを必要とするので、チップ面積が大きくなり、小型化のためにはより微細化が可能な高度な半導体製造プロセスが必要となるということが問題となり得る。また、放送波を受信するようなダイナミックレンジを必要とする受信機や、移動体通信の高いＳＮ比（Signal to Noise ratio）を必要とする受信機では、ＡＤＣの前段にＡＧＣが設けられるため、この点でも回路規模が大きくなり得る。
【００１０】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、通過帯域特性が可変であり、複数の周波数帯域の受信に用いることができるＢＰＦを有し、かつチップ面積や製造コストの抑制が容易な無線受信機用半導体装置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】
【００１１】
本発明に係る無線受信機用半導体装置は、無線受信信号に対し、目的受信信号の搬送波周波数を所定の中間周波数へシフトするダウンコンバートを行って、中間信号を生成する中間信号生成回路と、抵抗Ｒ及びキャパシタＣを用いたＲＣアクティブフィルタで構成され、前記中間信号から前記目的受信信号を抽出するバンドパスフィルタと、クロック信号のクロック周波数を、前記目的受信信号が属する周波数帯域の種別に応じて切り換え可能に構成されたクロック信号生成回路と、前記バンドパスフィルタの通過帯域を前記周波数帯域の種別に対応して変更する通過帯域制御回路と、を有し、前記抵抗Ｒが、前記クロック信号生成回路が生成する前記クロック信号によって駆動されるスイッチトキャパシタからなる等価抵抗により構成され、前記通過帯域制御回路は、前記クロック信号生成回路を制御し、前記クロック周波数による前記抵抗Ｒの等価抵抗値の切り換えにより、前記通過帯域を変更する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スイッチトキャパシタを用いてＢＰＦを構成することで、チップ面積や製造コストを抑制しつつ、ＢＰＦの通過帯域を変更可能としたマルチバンド対応の無線受信機用ＩＣを容易に実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態である無線受信機の概略の構成を示すブロック図である。無線受信機５０は、アンテナ５２から無線周波数ｆＲＦを有するＲＦ信号ＳＲＦを入力され、検波出力ＳＤＥＴを生成する。無線受信機５０は、ＲＦアンプ５４、局部発振回路５６、混合回路５８、ＩＦＢＰＦ６０、ＩＦアンプ６２、検波回路６４、水晶発振回路７０、フィルタ制御クロック生成回路７２、通過帯域制御回路７４、及び隣接妨害検出回路７６を含んで構成される。無線受信機５０は、その主要部を集積回路（ＩＣ）として構成され、当該ＩＣには少なくとも混合回路５８、ＩＦＢＰＦ６０、フィルタ制御クロック生成回路７２が形成される。また、無線受信機５０は、システムバス８０を介して制御部８２に接続され、制御部８２の制御を受けて動作する。
【００１５】
アンテナ５２からの信号ＳＲＦはＲＦアンプ５４で増幅された後、混合回路５８に入力される。混合回路５８は、入力された所定のＲＦ帯域の信号ＳＲＦを、局部発振回路５６から入力される局部発振周波数ｆＬＯの局部発振信号ＳＬＯと混合し、周波数を中間周波数（Intermediate Frequency：ＩＦ）帯域へダウンコンバートして中間信号ＳＩＦを生成する。周波数ｆＬＯは、ＳＲＦに含まれる周波数ｆＲの目的受信局の信号が混合回路５８により、低ＩＦ（Low IF）に変換されるように設定される。例えば、低ＩＦとして略数ＭＨｚより低い周波数を設定することができる。ちなみに、一般に、ＡＭラジオ受信機、ＦＭラジオ受信機では低ＩＦである４５０ｋＨｚが用いられている。
【００１６】
ＳＩＦは、ＩＦＢＰＦ６０及びＩＦアンプ６２を経て、検波回路６４に入力される。検波回路６４はＳＩＦを検波し、搬送波に乗って伝送されてきた変調信号を復調して、検波出力ＳＤＥＴを出力する。例えば、この検波出力ＳＤＥＴから音声信号やデータが取り出される。
【００１７】
局部発振回路５６は、水晶発振回路７０が出力する原発振信号Ｓ０を基準発振信号として利用するＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路を有する。当該ＰＬＬ回路は、制御部８２の制御を受け、目的受信局に応じた周波数の発振信号を出力する。局部発振回路５６は、例えば、当該ＰＬＬ回路の出力信号を分周して、周波数（ｆＲ＋ｆＩＦ）のＳＬＯを生成し、混合回路５８へ出力する。
【００１８】
ＩＦＢＰＦ６０は、後述するように、スイッチトキャパシタフィルタ（Switched Capacitor Filter：ＳＣＦ）を用いて構成される。ＳＣＦはスイッチトキャパシタ（Switched Capacitor：ＳＣ）回路を用いたフィルタであり、ＳＣ回路は、キャパシタＣＳＣと、当該ＣＳＣの充放電を切り換えるスイッチ素子とで構成される。ＩＦＢＰＦ６０では、ＳＣ回路のスイッチ素子のオン・オフを、フィルタ制御クロック生成回路７２からのクロック信号ＳＣＬで周期的に切り換えることでＳＣＦを動作させる。ちなみに、ＩＣ上にてスイッチ素子は例えば、ＭＯＳトランジスタ等で構成される。
【００１９】
フィルタ制御クロック生成回路７２は、例えば、水晶発振回路７０が出力する発振信号Ｓ０を利用し、分周回路や逓倍回路により周波数ｆＣＬを調整してクロック信号ＳＣＬを生成する。
【００２０】
通過帯域制御回路７４は、目的受信局が属する周波数帯域に対応した制御部８２からの制御と、隣接妨害検出回路７６による隣接妨害の検出結果に応じた信号ＳＡＩとに基づいて、ＩＦＢＰＦ６０及びフィルタ制御クロック生成回路７２の動作を制御する。具体的には、通過帯域制御回路７４は、受信周波数帯域に応じて、ＳＣＬの周波数ｆＣＬの切り換えを行うと共に、必要に応じてＩＦＢＰＦ６０内のスイッチの切り換えを行ってＳＣ回路又はＳＣＦの構成を変更し、ＩＦＢＰＦ６０の通過帯域の中心周波数や帯域幅ＷＦを制御する。また、通過帯域制御回路７４は、隣接妨害が検知された場合には、ＳＤＥＴへの隣接妨害の影響を軽減するために、ＩＦＢＰＦ６０の通過帯域幅ＷＦを狭める制御を行って検波回路６４に入力されるＳＩＦに含まれる隣接妨害波成分を除去・低減させる。
【００２１】
隣接妨害検出回路７６は、上述のように隣接妨害を検出する回路であり、様々な構成を用いることができる。例えば、隣接妨害検出回路７６は、Ｓメータ回路を用いて構成され、Ｓメータ回路がＳＩＦから抽出する変動成分（ＡＣ成分）に基づいて隣接妨害を検出する。
【００２２】
制御部８２は、例えば、マイクロコンピュータを含んで構成することができ、システムバス８０を介して例えば、上述した局部発振回路５６や通過帯域制御回路７４などの無線受信機５０内の制御対象に対応して設けられたレジスタを書き換えることにより、当該各部の動作を制御する。なお、ソフトウェアで動作するマイクロコンピュータ等で構成された制御部８２に替えて、混合回路５８やＩＦＢＰＦ６０等を搭載したチューナＩＣに内蔵された、受信周波数を決定可能なステートマシンによりロジック的に各部を制御する構成とすることもできる。
【００２３】
ＩＦＢＰＦ６０について改めて以下に説明する。ＩＦＢＰＦ６０の基本的な構成は、抵抗Ｒ、キャパシタＣ及びアンプを用いたＲＣアクティブフィルタであり、当該ＲＣアクティブフィルタの抵抗ＲとしてＳＣ回路による等価抵抗を用いることでＳＣＦとして構成される。ＩＦＢＰＦ６０を構成するＲＣアクティブフィルタの構成としては種々のものを採用することができるが、例えば、バイカッド型ＢＰＦを用いることができる。図２は、ＳＣ回路９０-1〜９０-4を用いたバイカッド型フィルタの回路図である。このフィルタの入力信号Ｖｉｎから出力信号Ｖｏｕｔへの伝達関数Ｇ(ｓ)は分母、分子ともラプラス変数ｓの２次関数となり、Ｇ(ｓ)の分母・分子のｓ、ｓ２の項の係数は、回路中のキャパシタの容量に応じて定まる。それら係数の選択により、当該フィルタをＢＰＦの他、高域通過フィルタ（High Pass Filter：ＨＰＦ）、低域通過フィルタ（Low Pass Filter：ＬＰＦ）に設定することができ、本実施形態では例えば、当該フィルタをＢＰＦとして用いることができる。ＩＦＢＰＦ６０の通過帯域の中心周波数や帯域幅といった特性は、受信周波数帯域の種別に対応して、ｆＣＬの変更による抵抗Ｒの等価抵抗値の切り換えにより変更される。また、ＩＦＢＰＦ６０の特性は、ＳＣ回路を構成するキャパシタＣＳＣの容量値によっても変わる。そこで、上述したＳＣ回路の構成の変更として、例えば、ＩＣ上に複数種類設けたＣＳＣのいずれかをスイッチ素子の切り換えで選択可能としたり、複数のＣＳＣの接続関係をスイッチ素子で変えてそれらの合成容量を変更可能としてもよい。また、フィルタの選択度を確保するために、必要に応じてＳＣＦを複数段接続してもよい。
【００２４】
ここで、無線受信機５０はスーパーへテロダイン方式の受信機であり、中間信号ＳＩＦの周波数がＲＦ信号ＳＲＦに比べて十分に低い低ＩＦ方式であるので、ＳＣＦの駆動周波数ｆＣＬを比較的低くすることができる。その結果、ＩＦＢＰＦ６０を形成するＩＣは、例えば、１０ＭＨｚを超えるような高い周波数領域での高速動作に対応した素子構造や製造プロセスを特に必要とせず、製造が容易であり、かつ低コスト化が図れる。
【００２５】
ＳＣＦの駆動周波数ｆＣＬはＳＣＦの出力にエイリアシングの発生を防止するために、基本的にｆＩＦの２倍以上に設定される。また、ｆＣＬは、ＳＣＬの基本波及び高調波がＲＦ信号ＳＲＦに干渉を与えない範囲で設定することが望ましい。駆動周波数ｆＣＬはこれらの条件を勘案して設定される。
【００２６】
例えば、超短波（Very High Frequency：ＶＨＦ）以上の受信周波数帯域のようにｆＲＦが一般に用いられるｆＩＦよりかなり高い場合においては、駆動周波数ｆＣＬはエイリアシングが防止されるなどＳＣＦの性能確保が図れる範囲で可能な限り低く設定し、ＳＲＦへの干渉を防止する。例えば、ＦＭラジオ放送はＶＨＦ帯（３０〜３００ＭＨｚ）に属する。当該ＦＭラジオ放送をｆＩＦ＝４５０ｋＨｚに設定して受信する場合のＳＣＦ駆動周波数ｆＣＬは、このような観点で設定することができる。
【００２７】
一方、中波（Medium Wave：ＭＷ）や長波（Long Wave：ＬＷ）等の受信周波数帯域はｆＲＦが比較的に低い。そのため、上述のＶＨＦ帯に加えてＭＷ帯（３００ｋＨｚ〜３ＭＨｚ）やＬＷ帯（３０〜３００ｋＨｚ）を受信周波数帯域として有するマルチバンド受信機では、ＭＷ帯やＬＷ帯の受信時にＶＨＦ帯受信時と同じｆＩＦを用いると、当該ｆＩＦはｆＲＦに近くなったりｆＲＦより高くなり得る。そこで、制御部８２は局部発振回路５６を制御し、このような低い受信周波数帯域では、ＶＨＦ帯等受信時より低いｆＩＦに切り換える。ＭＷ帯やＬＷ帯は例えば、ＡＭラジオ放送で使用されるが、ＡＭ信号の変調帯域幅は比較的狭い。例えば、ＡＭ放送では変調帯域幅は１０ｋＨｚ以下であるので、ｆＩＦは１０ｋＨｚ以上でｆＲＦより低い値に設定される。
【００２８】
例えば、ＭＷ帯では、このようにｆＩＦを低く設定することで、上述のｆＲＦがｆＩＦよりかなり高い場合に帰着し得る。この場合には、駆動周波数ｆＣＬは、上述したＶＨＦ帯等の場合と同様に、ＳＣＦの性能確保が図れる範囲で可能な限り低く設定され、ＳＲＦへの干渉の防止を図る。
【００２９】
一方、ｆＩＦを低い値に切り換えても、ｆＲＦとの差を十分に確保できない場合は、駆動周波数ｆＣＬをＳＣＦの性能確保が図れる範囲で可能な限り低く設定しても、ＳＣＬの高調波のうち比較的強度が大きい低次のものがＳＲＦと干渉し得る。この場合には、駆動周波数ｆＣＬをＳＲＦより高くしてｆＲＦにＳＣＬの基本波及び高調波が存在しないようにして干渉を防止する。この場合にはｆＲＦは比較的低いので、ｆＣＬもせいぜい数ＭＨｚ程度に設定可能である。よって、ＩＦＢＰＦ６０が搭載されるＩＣを、特別に高速動作に対応した素子構造や製造プロセスを採用せずに作ることができる。
【００３０】
短波（Short Wave：ＳＷ）は上述したＶＨＦ帯等の場合とＭＷ帯やＬＷ帯の場合との間に位置する。このＳＷ帯（３〜３０ＭＨｚ）の受信周波数帯域でのｆＩＦやｆＣＬの設定は、周波数が高い側では、ＶＨＦ帯等の場合と同様に行うことができ、逆に低い側ではＭＷ帯やＬＷ帯の場合と同様に行うことができる。なお、ＳＷ帯は例えば、ＡＭ放送で使用され、変調帯域幅は１〜１０ｋＨｚ程度であるので、回路や制御の簡素化の点から、ＳＷ帯の全体に対してｆＩＦはＭＦ帯等の場合と同じ値に設定してもよい。
【００３１】
ＳＣＦを構成するアンプはオペアンプを用いて構成される。このアンプをチョッパアンプ形式の回路構成とすることで、ＳＣＦ自体のゲインを高く設定することができる。ゲインを高くすることでＳＣＦ自体で発生するノイズによる無線受信機５０のＮＦを少なく抑えることができる。これにより、高感度の無線受信機５０を構成することができる。ちなみに、このような方法はΔΣＡＤＣでも用いられているものであり、これをＳＣＦに適用することは技術的に可能である。
【００３２】
ＳＣＦは比較的高性能で無調整化が可能であり、温度変動のキャンセルも比較的容易に行うことができる。また、回路が簡素で小型化し易く、設計も容易である。さらに、ＣＭＯＳプロセスでもＢｉＣＭＯＳプロセスでも構成できる。また、そのため、ＳＣＦを用いたＩＦＢＰＦ６０は様々な種類の無線受信機５０に適用でき、低コスト及び高性能を実現することができる。また低ＩＦ方式では、低コストな一般的な半導体製造でも高性能な無線受信機５０を構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態である無線受信機の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】ＳＣ回路を用いたバイカッド型フィルタの回路図である。
【符号の説明】
【００３４】
５０  無線受信機、５２  アンテナ、５４  ＲＦアンプ、５６  局部発振回路、５８  混合回路、６０  ＩＦＢＰＦ、６２  ＩＦアンプ、６４  検波回路、７０  水晶発振回路、７２  フィルタ制御クロック生成回路、７４  通過帯域制御回路、７６  隣接妨害検出回路、８０  システムバス、８２  制御部。
【図１】
2010057074.tif 000003
【図２】
2010057074.tif 000004