(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナからの受信信号を入力とし制御信号に応じて通過周波数帯域特性が、受信帯域より十分高いカットオフ周波数を有する第一の状態と、妨害波を減衰可能なカットオフ周波数を有する第二の状態とに切替え制御される可変フィルタ手段と、
前記可変フィルタ手段の出力を入力とする増幅手段と、
この増幅手段の入力段トランジスタのベースエミッタ間電圧を検出することで前記受信信号の電界強度を検出する電界強度手段と、
この検出結果に応じて前記制御信号を生成する制御手段とを含むことを特徴とする受信回路。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電界強度手段の検出電圧を入力とするボルテージフォロワ構成であることを特徴とする請求項１記載の受信回路。
【請求項３】
前記制御手段は、所定基準電圧と前記電界強度手段の検出電圧とを比較する比較手段を有し、この比較結果を前記制御信号としたことを特徴とする請求項１記載の受信回路。
【請求項４】
前記制御手段は前記受信電界強度に対応した前記制御信号を予め格納した記憶手段を有し、この記憶手段から前記受信電界強度に対応して読出された制御信号により前記可変フィルタ手段の制御をなすようにしたことを特徴とする請求項１記載の受信回路。
【請求項５】
前記制御手段は、前記入力段トランジスタの固体特性に起因してばらつきのあるベースエミッタ間電圧の各々に対応する基準電圧を予め格納した記憶手段と、前記受信電界強度に対応して検出されたベースエミッタ間電圧と前記記憶手段に格納されている基準電圧とを比較する比較手段とを有し、この比較結果を前記制御信号としたことを特徴とする請求項１記載の受信回路。
【請求項６】
前記電界強度検出手段は、前記増幅手段の入力段トランジスタのベースエミッタ間電圧に代えて、コレクタエミッタ間電圧を検出することで前記受信電界強度を検出するようにしたことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の受信回路。
【請求項７】
前記制御手段は、前記入力段トランジスタの固体特性に起因してばらつきのあるコレクタエミッタ間電圧の各々に対応する基準電圧を予め格納した記憶手段と、前記受信電界強度に対応して検出されたコレクタエミッタ間電圧と前記記憶手段に格納されている基準電圧とを比較する比較手段とを有し、この比較結果を前記制御信号としたことを特徴とする請求項６記載の受信回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は受信回路に関し、特に携帯電話機や無線端末機器等に使用される受信回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年携帯電話機の普及率の増加や基地局の増設、その他無線通信機器の増加により、様々な無線通信機器から発せられる強電界の高周波を受信する機会が増えてきている。そのような環境下で、強電界高周波が受信回路に及ぼす影響を無視できなくなってきていることから、強電界の受信波や妨害波を抑圧することが要求されている。
【０００３】
受信回路は、一般的に汎用のトランジスタにて構成したトップアンプ（受信アンテナからのＲＦ受信信号を増幅する低雑音増幅器）を有するが、このトップアンプに強電界が入力された場合、そのトップアンプを構成する入力段の増幅用トランジスタに降伏現象が発生して、トップアンプの性能を発揮できないことがある。
【０００４】
そこで、例えば、特開平１０−３４１１７８号公報に開示されているように、受信回路の頭に方向性結合器を設けて妨害波電力を検出し、検出した妨害波に応じて、スイッチにてトップアンプの前段に設けたフィルタを通すか、回避するかを切り替えることで、妨害波を減衰させることが提案されている。
【０００５】
この先行技術文献に開示された構成を図９に示している。図９を参照すると、送受信アンテナ９１にて受信された妨害波は、方向性結合器９２によりその電力の一部が検出される。検出された妨害波は検波回路９３に入力され、妨害波レベルに比例したＤＣ電圧が出力される。このＤＣ電圧は微小電圧であるために次段の増幅器９４にて増幅され、検波電圧のダイナミックレンジを確保する。この増幅出力はしきい値検出回路９５へ入力される。
【０００６】
しきい値検出回路９５では、この電圧と予めマイクロコンピュータ１０４にて設定された基準電圧と比較され、電圧よりも低ければ、スイッチ９６をオンとし、アンテナ共用器９７を介さない伝送路に切替えて受信感度の性能を向上させる。逆に、基準電圧よりも高ければ、スイッチ９６をオフとして、アンテナ共用器９７を介する伝送路に切替えて、妨害波を除去するようになっている。なお、９８はＲＦ増幅器、９９は段間フィルタ、１００はＲＦミクサ、１０１は局部発振器、１０２は制御部である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、図９に示した従来技術では、妨害波電力を検出するために、方向性結合器や、検波回路、増幅器、さらにはスイッチという構成を設けることが必要である。このために、受信波が方向性結合器やスイッチを通ることにより、受信の通過損失が大きくなり、妨害波が入力されていない時の受信感度が劣化するという欠点がある。また、検波回路や増幅器を備えているため消費電流も多く、回路規模も大きく、さらにコスト的にも高くなるという欠点がある。
【０００８】
本発明の目的は、トランジスタの降伏現象を利用して、強電界の高周波が入力されたことを検出し、自局や妨害波等の強電界を減衰させ、トップアンプに入力される高周波電力を下げることで、トップアンプの降伏現象を抑えて、トップアンプのゲイン、ＮＦ（雑音指数）、安定性、性能等を劣化させることなく、安定した受信感度や受信品質を維持できる簡単な構成の受信回路を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、アンテナからの受信信号を入力とし制御信号に応じて通過周波数帯域特性が、受信帯域より十分高いカットオフ周波数を有する第一の状態と、妨害波を減衰可能なカットオフ周波数を有する第二の状態とに切替え制御される可変フィルタ手段と、前記可変フィルタ手段の出力を入力とする増幅手段と、この増幅手段の入力段トランジスタのベースエミッタ間電圧を検出することで前記受信信号の電界強度を検出する電界強度手段と、この検出結果に応じて前記制御信号を生成する制御手段とを含むことを特徴とする受信回路が得られる。
【００１０】
そして、前記制御手段は、前記電界強度手段の検出電圧を入力とするボルテージフォロワ構成であることを特徴とする。また、前記制御手段は、所定基準電圧と前記電界強度手段の検出電圧とを比較する比較手段を有し、この比較結果を前記制御信号としたことを特徴とする。
【００１１】
また、制御手段は、前記入力段トランジスタの固体特性に起因してばらつきのあるベースエミッタ間電圧の各々に対応する基準電圧を予め格納した記憶手段と、前記受信電界強度に対応して検出されたベースエミッタ間電圧と前記記憶手段に格納されている基準電圧とを比較する比較手段とを有し、この比較結果を前記制御信号としたことを特徴とする。
【００１２】
さらに、前記制御手段は前記受信電界強度に対応した前記制御信号を予め格納した記憶手段を有し、この記憶手段から前記受信電界強度に対応して読出された制御信号により前記可変フィルタ手段の制御をなすようにしたことを特徴とする。また、前記電界強度検出手段は、前記増幅手段の入力段トランジスタのベースエミッタ間電圧を検出する代わりに、コレクタエミッタ間電圧を検出するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の作用を述べる。携帯電話機や無線端末機器の受信回路において、強電界が入力されたことを検出し、この検出した信号をもとに可変式フィルタの通過周波数帯域特性を切替える構成とする。この場合、例えば、強電界が入力されたことを検出する手段として、トップアンプのベースエミッタ間電圧であるＶｂｅを検出し、また可変式フィルタの構成として、例えば、可変容量ダイオード等を使用して、この可変容量ダイオードの印可電圧を可変することにより、フィルタのカットオフ周波数を変化させるのである。
【００１４】
強電界になると、通常時のトップアンプの入力段トランジスタのＶｂｅに比較して、降伏現象によってＶｂｅが減少するので、この降伏現象に起因するＶｂｅ低下を検出して、強電界状態を検出する。この強電界状態が検出されると、可変フィルタのカットオフ周波数を、通常状態よりも低い周波数に切替え制御して、妨害波成分を除去することで、強電界状態をなくし、トランジスタの降伏現象が抑制可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施例につき説明する。図１は本発明の一実施の構成図である。図１に示すように、本発明の一実施例は、携帯電話機や無線端末機器の受信回路において、受信アンテナ１と、この受信アンテナ１からの受信信号を入力とし、カットオフ周波数が外部からの制御により切替可能な可変式フィルタ２と、この可変式フィルタ２の出力を入力とするトップアンプ（低雑音増幅器）３と、このトップアンプ３の入力段トランジスタ（図３参照）へ供給される受信信号の電界強度を検出してこの検出出力を入力とするボルテージフォロワ８とにより構成されている。このボルテージフォロワ出力が可変式フィルタ２の制御信号となっている。
【００１６】
図２に、トップアンプ３にて検出した信号をもとに、可変式フィルタ２のカットオフ周波数を切り替えてフィルタ特性を可変する構成を示す。図２を参照すると、コイル２２と可変容量ダイオード２１とによりフィルタが構成されている。可変容量ダイオード２１に印可電圧を加え、可変式フィルタ２のカットオフ周波数を切り替えてフィルタ特性を可変する手段としている。
【００１７】
ここで、可変容量ダイオード２１の電圧を印可する部分に、アンテナ１から入力される高周波を電圧入力側へ漏洩しないよう遮断用として抵抗２３を設ける。この抵抗２３はコイルに置き換えることもできる。更に、前述の可変式フィルタ２のフィルタ構成は、容易に想像できるため図示しないが、コイル２２と可変容量ダイオード２１の使用個数と新たにコンデンサを追加する等組合せを変えることで、様々な種類の可変式フィルタを構成することが可能であることは勿論である。
【００１８】
図３に、本発明による強電界が入力されたことを検出するための構成を示す。図３を参照すると、トップアンプ３を形成する入力段トランジスタ３０のベースエミッタ間電圧Ｖｂｅをチョークコイル３３を介して検出する構成とする。このチョークコイル３３は、トランジスタ３０に入力される高周波が減衰することがないよう遮断用に挿入しているため、コイルではなく抵抗に置き換えることもできる。３２，３３はトランジスタ３０のバイアス抵抗を示している。
【００１９】
一般的には、悪影響を及ぼすトランジスタ３０の降伏現象を利用して強電界入力を検出するようになっている。すなわち、受信信号が強電界状態になると、降伏現象が発生して、トランジスタのベース入力、すなわちベースエミッタ間電圧Ｖｂｅが減少する。そこで、この現象を利用して強電界状態を検出するものである。その状態を図４に示している。
【００２０】
すなわち、トランジスタ３０のベースエミッタ間電圧Ｖｂｅは、電界強度が強電界ではなく通常状態（希望波のみの受信状態）の場合には、約０．６Ｖ（トランジスタのベースエミッタ間のｐｎ接合の順方向電圧）にあり、図４の状態Ａであるが、受信信号の強度が大となってある入力電界強度になって状態Ｃになると、降伏現象が発生して、以降は入力電界強度に応じてＶｂｅは次第に減少して状態Ｂのようになる。本発明では、トランジスタのこの降伏現象を利用して、受信電界強度の検出を行うものであり、図３の構成のように、極めて簡単な回路構成にて実現可能である。
【００２１】
以下に、本実施例の動作を説明する。まず、通常の希望の受信波のみが入力されている場合には、図５の状態１のように、可変式フィルタ２のカットオフ周波数を、受信帯域に影響のないカットオフ周波数になるように十分高くしておき、かつ強電界が入力されたときは、図５の状態２のような期待する強電界、例えば妨害波となる自機に隣接する無線通信装置の送信帯域の送信波を十分減衰できるようなカットオフ周波数になるように、コイル２２の定数と可変容量ダイオード２１を予め選定しておく。
【００２２】
強電界が入力されていない状態において、アンテナ１から希望の受信波が入力され、可変式フィルタ２を経由する。ここで、可変式フィルタ２の通過損失は、カットオフ周波数を受信帯域より十分高くした図５の周波数特性で言うと、状態２の通過特性となり、受信帯域においては通過損失が０に近い状態となる。可変式フィルタ２を経由した受信波はトップアンプ３を経由し、トップアンプ３にて増幅され、後段の回路に伝達される。トップアンプ３より後段の回路については一般的な受信回路であるためここでは説明を省く。
【００２３】
ここで、図３について説明すると、トップアンプ３のトランジスタ３０は、安定した領域にて使用するため、ベースエミッタ間電圧Ｖｂｅはバイアス設計値通りの安定した電圧となる。図４のトランジスタの入力電界対ベース電圧特性で示すと、状態Ａのところでトランジスタ３０を使用することになる。続いて、トランジスタのベースエミッタ間電圧Ｖｂｅは図３のチョークコイル３３を経由し、検出電圧３４として図１のボルテージホロワ８に入力される。ボルテージホロワ８からは該入力と同様の電圧が出力され、可変式フィルタ２へ入力される。よって、図５の状態２のカットオフ周波数を維持し、受信特性の劣化を起こすことなく、安定した受信性能を保つことが出来る。
【００２４】
次に、送信帯域の強電界が入力された場合の動作は、図３のトランジスタ３０に降伏現象が発生し、図４における状態Ｂにて使用することとなるため、ベースエミッタ間電圧Ｖｂｅが下がるように作用する。該電圧Ｖｂｅはチョークコイル３３を経由し、検出電圧３４としてボルテージホロワ８に入力された後、可変式フィルタ２に入力される。可変式フィルタ２への入力電圧が低下するとカットオフ周波数が下がり、可変式フィルタ２は図５の状態２のような通過特性を持つことになる。
【００２５】
その時、アンテナ１から入力された送信帯域の強電界は可変式フィルタ２にて十分減衰し、トップアンプ３に入力されることになる。すると、トップアンプ３の入力電界は、降伏現象が発生しない電界、つまりベースエミッタ間電圧Ｖｂｅは図４の状態Ａとなり、トランジスタ３０を安定した領域に復帰させることが出来る。
【００２６】
ところが、ベースエミッタ間電圧Ｖｂｅが上がることにより、検出電圧３４が可変式フィルタ２にフィードバックされ、再び可変式フィルタ２はカットオフ周波数の高い図５における状態１へと変化するが、応答を繰り返す内に、図４の状態Ｃのところにベースミッタ間電圧Ｖｂｅが収束することとなり、降伏現象によるトップアンプ３の特性劣化を防ぐことが出来る。なお、図５において、ＲＸ帯域は受信帯域を示し、またＴＸは送信帯域を示している。
【００２７】
本発明の他の実施例として、その基本的構成は前記の通りであるが、検出電圧Ｖｂｅを可変式フィルタ２の制御電圧に変換するボルテージホロワ８について、さらに工夫している。その構成を図６に示す。本図において、図１のボルテージホロワ８の代わりにコンパレータ９を備え、その基準電圧は受信回路にて使用する電源１７を分圧抵抗１５，１６にて任意の電圧に分圧して生成する構成としている。その他の構成は図１の例と同一である。
【００２８】
コンパレータ９を用いた図６の受信回路の動作を説明する。抵抗１５，１６にて分圧して生成する基準電圧は、トップアンプ３の特性に応じて任意に設計できるが、図４を参照すると、トップアンプ３が降伏現象を起こさずに安定して使用できる状態Ａの電圧もしくはそれ以上の電圧にしておくことが望ましい。
【００２９】
そこで、アンテナ１から強電界が入力された場合は、図３のトランジスタ３０に降伏現象が発生し、図４における状態Ｂになり、ベースエミッタ間電圧Ｖbeが下がることになる。該電圧Ｖbeはチョークコイル３３を経由し、検出電圧３４としてコンパレータ９に入力される。コンパレータ９では、抵抗１５，１６にて分圧された基準電圧と、入力された検出電圧３４を比較し、検出電圧３４が該基準電圧と等しくなるように作用するため、可変式フィルタ２のカットオフ周波数を下げるように、コンパレータ９は低い電圧を出力する。
【００３０】
該出力電圧は可変式フィルタ２に入力され、図５における状態２の通過特性となるため、トップアンプ３に入力される電界は低くなり、降伏現象が発生しない電界となる。すると、ベースエミッタ間電圧Ｖｂｅは図４の状態Ａとなり、トランジスタ３０を安定した領域に復帰させることが出来る。そして、コンパレータ９は常に該基準電圧と同等になるように作用するため、安定したループ応答特性を維持できる。
【００３１】
このように、検出電圧３４を常に該基準電圧になるようにループ応答させ、トランジスタ３０の降伏現象を避けるような構成としたため、図１の構成での動作で懸念されるようなループ応答が発振する心配がなくなり、簡単な回路構成にて、トップアンプ３のゲイン、ＮＦ、安定性、性能等を劣化させることなく、常に安定した受信感度、受信品質を維持できるという効果が得られる。
【００３２】
ここで、本実施例の可変式フィルタ２についても、図１の実施例と同様に任意のカットオフ周波数、任意のフィルタを構成しても良いことは勿論である。
【００３３】
図６の実施例では、コンパレータ９の基準電圧を生成するために電源１７から抵抗１５，１６にて分圧して生成しているが、ディジタル的に基準電圧の生成とする構成としてもよい。その構成を、第３の実施例として図７に示し、図１，６と同等部分は同一符号にて示している。本実施例では、検出電圧３４をディジタル的に検出するため、ＡＤ（アナログ／ディジタル）コンバータ１０と、制御回路１２と、ＣＰＵ１３と、メモリ１４とを備える構成である。更に、コンパレータ９の基準電圧を生成するために、ＤＡ（ディジタル／アナログ）コンバータ１１を具備する。
【００３４】
図７の受信回路の動作において、図６の実施例と異なる動作に着目して説明する。検出電圧３４はコンパレータ９に入力されると同時に、ＡＤコンバータ１０に入力される。検出電圧３４をＡＤコンバータ１０にてＡＤ変換し、制御回路１２を経由してＣＰＵ１３へ入力され、ＣＰＵ１３において基準電圧をディジタル値として認識される。メモリ１４には、予め検出電圧３４に対応する基準電圧をディジタル値として格納しておく。言い換えると、検出電圧３４と基準電圧は対になるように任意の適切な値を格納しておく。ＣＰＵ１３は検出電圧３４に応じた基準電圧をメモリ１４から呼び出し、制御回路１２とＤＡコンバータ１１を経由し、ＤＡ変換され任意の基準電圧がコンパレータ９に入力される。その他の動作は図６の実施例と同様である。
【００３５】
このように、本実施例では、メモリ１４を設けて、ソフト的に基準電圧を変更できるようにしたため、トランジスタ３１の個体特性がばらついた場合にも個々に応じて最適な基準電圧に調整できることになる。すなわち、図４に示した入力電界対Ｖｂｅ特性が、トランジスタの固体のばらつきに起因してばらつきを有するので、予め各トランジスタの通常状態におけるＶｂｅを測定しておき、このＶｂｅに合致した基準電圧値をそれぞれ設定して、これを通常状態におけるＶｂｅと対でメモリ１４に格納しておくのである。そして、通常状態におけるＶｂｅにもとづき、このＶｂｅに対応する基準電圧をメモリ１４から読出すようにすれば、どのようなトランジスタのばらつきにも柔軟に対応可能である。
【００３６】
図８は本発明の別の実施例の構成図であり、図１，６，７と同等部分は同一符号にて示している。本実施例では、可変式フィルタ２の制御信号を生成する際に、トランジスタ３０のＶｂｅを検出し、この検出結果から直ちに当該制御信号を生成する方式である。そのために、メモリ１４に、Ｖｂｅ（ディジタル値）対制御信号（ディジタル値）を予め格納しておき、Ｖｂｅが検出できれば、直ちにそれに対応した制御信号をメモリ１４からＣＰＵ１３により読出して使用するのである。
【００３７】
なお、上記各実施例では、受信電界強度の検出のために、増幅用トランジスタ３０のベースエミッタ間電圧Ｖｂｅを検出しているが、コレクタエミッタ間電圧Ｖｃｅを検出しても良いものである。コレクタエミッタ間電圧Ｖｃｅも、ベースエミッタ間電圧Ｖｂｅ同様に、強電界入力時には、図４の特性に示したような変化をなすので、このＶｃｅを使用することができるのである。
【００３８】
また、上記各実施例では、可変式フィルタ２の通過周波数特性をローパス特性としておき、制御信号によりそのカットオフ周波数を切替えるよう構成しているが、可変式フィルタ２の通過周波数特性をバンドパス特性としておき、制御信号によりその通過バンドを図５のＲＸ帯域に限定する構成としても良い。
【００３９】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、特に強電界が入力された場合に、トップアンプの降伏現象を抑え、受信特性の劣化を防止するように構成するものであり、そのために増幅用トランジスタの降伏現象を利用して、強電界の高周波が入力されたことを検出し、自局や妨害波等の強電界を減衰させ、トップアンプに入力される高周波電力を下げることとしているので、簡単な回路構成にて、トップアンプの降伏現象を回避して、トップアンプのゲイン、ＮＦ、安定性、性能等を劣化させることなく、安定した受信感度、受信品質を維持できるという効果がある。
【００４０】
強電界の入力がない場合において、カットオフ周波数を十分高くすることで、切替式フィルタの受信帯域を無視できる通過損失に調整することが可能なため、切替式フィルタを挿入することによる通常使用状態での受信特性の劣化が発生せず、受信回路の性能を十分引き出せるという効果もある。
【００４１】
更に、消費電流についても、可変容量ダイオードとボルテージホロワに消費する電流のみなので、低消費電流にて安定した受信感度、受信品質を維持できる。更にはまた、受信帯域の強電界が入力された場合にも、可変式フィルタのカットオフ周波数が十分低く、つまり受信帯域の減衰を十分取るように、可変式フィルタを設計することで、トップアンプの降伏現象を回避でき、安定した受信感度、受信品質を維持できる。
【００４２】
その他に、送信帯域と受信帯域の周波数構成が異なる場合や、妨害波の周波数により必要な減衰量が異なる場合は、可変式フィルタのフィルタ構成を変えることで対応できるため、前記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】図１の可変式フィルタ２の例を示す図である。
【図３】図１のトップアンプ３の例を示す図である。
【図４】トランジスタの入力電界対ベースエミッタ間電圧の関係を示す図である。
【図５】可変式フィルタ２の周波数特性の例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施例の構成図である。
【図７】本発明のさらに他の実施例の構成図である。
【図８】本発明の別の実施例の構成図である。
【図９】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１  アンテナ
２  可変式フィルタ
３  トップアンプ
８  ボルテージフォロワ
９  コンパレータ
１０  Ａ／ＤＣ
１１  Ｄ／ＡＣ
１２  制御回路
１３  ＣＰＵ
１４  メモリ
１５，１６  分圧抵抗
１７  電源
３０  トランジスタ
【図１】
0003607603.tif 000002
【図２】
0003607603.tif 000003
【図３】
0003607603.tif 000004
【図４】
0003607603.tif 000005
【図５】
0003607603.tif 000006
【図６】
0003607603.tif 000007
【図７】
0003607603.tif 000008
【図８】
0003607603.tif 000009
【図９】
0003607603.tif 000010