(57)【要約】【課題】  ミリメートル波長範囲の搬送周波数（＞３０ＧＨｚ）を使用してワイヤレス無線リンクによりギガビットレート・データ伝送を提供することにある。【解決手段】  より具体的には、複雑なＩＱ変調方式と、より単純な非コヒーレント・オンオフまたは複数レベル・キーイング信号の両方を受信機がサポートできるようにして、集積回路受信機システムに容易に組み込むことができる振幅シフト・キーイング（ＡＳＫ）またはその他の振幅変調（ＡＭ）の検出のための回路が記載されている。また、周波数弁別器ネットワークの追加により、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ）またはその他の周波数変調（ＦＭ）ならびにＡＭおよび複雑なＩＱ変調方式を処理する能力を有する、いくつかの新規な無線アーキテクチャも記載されている。これらの無線アーキテクチャは、検出器ハードウェア・コンポーネントを効率よく共用することにより、この多種多様な変調をサポートする。まず、直角位相ダウンコンバージョンとＡＳＫ／ＡＭの両方をサポートするためのアーキテクチャが記載され、続いてＡＳＫ／ＡＭ検出器回路の詳細、次にＡＭ−ＦＭ検出器アーキテクチャが記載され、最後に最も一般的なＡＭ−ＦＭ／ＩＱ復調装置システムの概念およびＦＳＫ／ＦＭ検出器回路の詳細が記載されている。【選択図】  図１
2009525630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１段ダウンコンバージョン・ミキサと、
任意選択のＩＦ増幅器と、
ＩＱダウンコンバータと、
前記第１段ダウンコンバージョン・ミキサまたは任意選択のＩＦ増幅器の出力側のＡＭ検出器と、
前記第１段ダウンコンバージョン・ミキサまたは任意選択のＩＦ増幅器の前記出力側のＦＭ検出器と、
をさらに有し、
２つ以上のタイプの変調方式をサポートする、統合無線受信機装置。
【請求項２】
前記ＡＭ検出器の前記出力をＩチャネル出力またはＱチャネル出力のいずれかと多重化して、ベースバンド増幅器およびフィルタに入力することができる、請求項１に記載の受信機。
【請求項３】
前記ＦＭ検出器の前記出力を前記Ｉチャネル出力またはＱチャネル出力のいずれかと多重化して、前記ベースバンド増幅器およびフィルタに入力することができる、請求項２に記載の受信機。
【請求項４】
複雑なＩＱ変調、ＡＳＫ／ＡＭ変調、およびＦＳＫ／ＦＭ変調をサポートする、請求項１に記載の受信機。
【請求項５】
前記ＡＭおよびＦＭ検出器が同時ＡＭ・ＦＭ復調をサポートする、請求項３に記載の受信機。
【請求項６】
複雑なＩＱ変調をサポートする、請求項１に記載の受信機。
【請求項７】
前記増幅器が３段制限増幅器である、請求項１に記載の受信機。
【請求項８】
２対の入力トランジスタ
を有し、
前記トランジスタのうちの１対のみが抵抗的に縮退する、請求項７に記載の受信機。
【請求項９】
差動であり、前記受信機のＩＦ周波数に中心が置かれるように、９０°の位相シフトを有する弁別器フィルタ
をさらに有する、請求項１に記載の受信機。
【請求項１０】
第１段ダウンコンバージョン・ミキサと、
任意選択のＩＦ増幅器と、
ＩＱダウンコンバータと、
前記第１段ダウンコンバージョン・ミキサまたは任意選択のＩＦ増幅器の出力側のＡＭ検出器と、
Ｉ／Ｑチャネル・ダウンコンバージョンと検出されたＡＭ包絡線をベースバンド増幅チェーンにする多重化能力と、
を有する、統合無線受信機装置。
【請求項１１】
ＡＳＫ検出器出力をＩチャネル・パスまたはＱチャネル・パスのいずれかに多重化する能力がまったく存在しないように、前記ＡＳＫ検出器パスならびにＩチャネルおよびＱチャネル用の個別の出力
をさらに有する、請求項１０に記載の受信機。
【請求項１２】
第１段ダウンコンバージョン・ミキサと、
検出器としてのミキサと、
前記ミキサのＲＦ入力信号パス内の増幅器と、
前記ミキサのＬＯ入力信号パス内の増幅器と、
を有し、
前記ミキサのＲＦ入力信号パス内の前記増幅器が前記ミキサのＲＦ入力への低利得線形パスを提供し、
前記ミキサのＬＯ入力信号パス内の前記増幅器が前記ミキサのＬＯ入力への高利得パスを提供し、
両方の前記増幅器が整合遅延を有する、受信機。
【請求項１３】
前記ミキサが二重平衡ミキサである、請求項１２に記載の受信機。
【請求項１４】
前記ミキサがＩチャネル・ミキサと結合される、請求項１２に記載の受信機。
【請求項１５】
前記ミキサがＱチャネル・ミキサと結合される、請求項１２に記載の受信機。
【請求項１６】
前記ミキサがＩチャネル・ミキサと結合される、請求項１３に記載の受信機。
【請求項１７】
前記ミキサがＱチャネル・ミキサと結合される、請求項１３に記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ワイヤレス無線リンクによるデータ伝送に関し、詳細には、ワイヤレス無線リンクにより高速データ伝送を提供するための検出器および受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ギガビットレート・データ伝送は、セラミック基板上に取り付けられたいくつかのＧａＡｓ集積回路（ＩＣ：integrated circuit）から構成されるトランシーバ・モジュールによるＡＳＫ変調を使用して６０ＧＨｚの産業科学医療（ＩＳＭ：Industrial,Scientific, and Medical）バンドで達成されている。このような従来技術の技術の一例は、Ｋ．Ｏｈａｔａ他による「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  １．２５  Ｇｂ／ｓ  Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ  ａｔ  ６０−ＧＨｚ  Ｂａｎｄ」という文献に記載されている。
【０００３】
プロダクト検出器（product detector）は、ＡＳＫまたはＡＭ信号の検出に関する文献で周知のものである。従来技術のこのような検出器の例としては、Ｋｒａｕｓｓ、Ｂｏｓｔｉａｎ、およびＲａａｂによる「Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ」ならびにＨａｇｅｎによる「Ｒａｄｉｏ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」からの抜粋を含む。本発明は、ギガビット・データ・レートで動作可能であり、ミリボルトレベルのＩＦ入力信号について良好な線形性を有し、それが接続されているＩＦ入力回路を離調（detune）しないように高い入力インピーダンスを有し、受信機が他の変調モードで使用されるときにＩＦ入力回路に負荷をかけたり電力を消費しないように容易に電源遮断可能な、改良されたプロダクト検出器について記載するものである。
【特許文献１】米国特許第３６９１４６５号
【特許文献２】米国特許第４０００４７２号
【特許文献３】米国特許第４２５０４５７号
【特許文献４】米国特許第４３２０３４６号
【特許文献５】米国特許第４３５９６９３号
【特許文献６】米国特許第４４９２９２６号
【特許文献７】米国特許第３６７３５０５号
【特許文献８】米国特許第３９６５４３５号
【特許文献９】米国特許第４３２０３４６号
【特許文献１０】米国特許第３７０５３５５号
【特許文献１１】米国特許第３７９２３６４号
【特許文献１２】米国特許第６２３００００号
【非特許文献１】Ｋ．Ｏｈａｔａ他による「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  １．２５  Ｇｂ／ｓ  Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ  ａｔ  ６０−ＧＨｚ  Ｂａｎｄ」という文献
【非特許文献２】Ｋｒａｕｓｓ、Ｂｏｓｔｉａｎ、およびＲａａｂによる「Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ」
【非特許文献３】Ｈａｇｅｎによる「Ｒａｄｉｏ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一目標は、ＡＳＫ変調を含む複数の変調フォーマットをサポートする、より安価なシリコン・プロセス技術で単一ＩＣ受信機またはトランシーバを提供することにある。  
本発明は、ミリメートル波長範囲の搬送周波数（＞３０ＧＨｚ）を使用してワイヤレス無線リンクによりギガビットレート・データ伝送を提供するという目標に関する。より具体的には、本発明は、複雑なＩＱ変調方式と、より単純な非コヒーレント・オンオフまたは複数レベル・キーイング信号の両方を受信機がサポートできるようにして、集積回路受信機システムに容易に組み込むことができる振幅シフト・キーイング（ＡＳＫ：amplitude-shift keying）またはその他の振幅変調（ＡＭ：amplitude modulation）の検出のための回路について記載するものである。
【０００５】
また、本発明は、周波数弁別器ネットワークの追加により、周波数シフト・キーイング（ＦＳＫ：frequency shift keying）またはその他の周波数変調（ＦＭ：frequency modulation）ならびにＡＭおよび複雑なＩＱ変調方式を処理する能力を有する、いくつかの新規な無線アーキテクチャについても記載するものである。これらの無線アーキテクチャは、検出器ハードウェア・コンポーネントを効率よく共用することにより、この多種多様な変調をサポートする。まず、直角位相（quadrature）ダウンコンバージョンとＡＳＫ／ＡＭの両方をサポートするためのアーキテクチャが記載され、続いてＡＳＫ／ＡＭ検出器回路の詳細、次にＡＭ−ＦＭ検出器アーキテクチャが記載され、最後に最も一般的なＡＭ−ＦＭ／ＩＱ復調装置システムの概念およびＦＳＫ／ＦＭ検出器回路の詳細が記載されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様では、本発明は、概して、第１段ダウンコンバージョン・ミキサと、検出器としてのミキサと、ミキサのＲＦ入力信号パス内の増幅器と、ミキサのＬＯ入力信号パス内の増幅器とを有し、ミキサのＲＦ入力信号パス内の増幅器がミキサのＲＦ入力への低利得線形パスを提供し、ミキサのＬＯ入力信号パス内の増幅器がミキサのＬＯ入力への高利得パスを提供し、両方の増幅器が整合遅延を有する、受信機を企図する。
【０００７】
他の態様では、本発明は、概して、第１段ダウンコンバージョン・ミキサと、任意選択のＩＦ増幅器と、ＩＱダウンコンバータと、第１段ダウンコンバージョン・ミキサまたは任意選択のＩＦ増幅器の出力側のＡＭ検出器と、Ｉ／Ｑチャネル・ダウンコンバージョンと検出されたＡＭ包絡線をベースバンド増幅チェーンにする多重化能力とを有する、統合無線受信機装置を企図する。ＩＦ増幅器は、増幅器とフィルタの両方として動作することができる。この信号は一般に最適パフォーマンスのための検出前に帯域限定され、この帯域限定は通常、ＩＦ側で行われる。
【０００８】
第３の態様では、本発明は、概して、第１段ダウンコンバージョン・ミキサと、検出器としての二重平衡ミキサと、ミキサのＲＦ入力信号パス内の増幅器と、ミキサのＬＯ入力信号パス内の増幅器とを有し、ミキサのＲＦ入力信号パス内の増幅器がミキサのＲＦ入力への低利得線形パスを提供し、ミキサのＬＯ入力信号パス内の増幅器がミキサのＬＯ入力への高利得パスを提供し、両方の増幅器が整合遅延を有する、受信機を企図する。
【０００９】
第４の態様では、本発明は、概して、ＡＭプロダクト検出器ハードウェアが遅延線ＦＭ検出器内で再利用されるように、ＡＭプロダクト検出器と遅延線ＦＭ検出器とを併合する併合器（merger）を有し、ＦＭ検出器が追加の弁別器位相シフト・ネットワークのみを使用して実装される、ＡＭ−ＦＭ検出器を企図する。
【００１０】
第５の態様では、本発明は、概して、第１段ダウンコンバージョン・ミキサと、任意選択のＩＦ増幅器と、ＩＱダウンコンバータと、第１段ダウンコンバージョン・ミキサまたは任意選択のＩＦ増幅器の出力側のＡＭ検出器と、第１段ダウンコンバージョン・ミキサまたは任意選択のＩＦ増幅器の出力側のＦＭ検出器とを有し、２つ以上のタイプの変調方式をサポートする、統合無線受信機装置を企図する。
【００１１】
次に、添付図面に関連して、一例としてのみ、本発明について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、中間周波数において直角位相ダウンコンバージョンとアクティブＡＳＫ／ＡＭ検出器（５）の両方を組み込んだ本発明の新規な無線アーキテクチャを示している。ＡＳＫ／ＡＭ検出器出力（５）はＩチャネル・ダウンコンバージョン出力と多重化され（６）、検出されたＡＳＫ／ＡＭ信号をフィルタリングし増幅するために、既存のベースバンド低域フィルタおよび増幅器（９）の再利用を可能にする。統合ＡＭ検出器は、非コヒーレント・オンオフ・キーイング信号およびその他の振幅シフト・キーイング変調を検出する能力を提供することにより、６０ＧＨｚ受信機の適用空間を増加する。これらの非コヒーレント変調フォーマットは、受信データを復調するために搬送波位相回復またはその他の複雑なベースバンドＩＱ信号処理の必要性を排除することにより、無線システム設計を単純化する。ＡＳＫ／ＡＭフォーマットは、妨害信号または反射信号の影響を受けない高指向性ワイヤレス・データ・リンクに適している。これに対して、複雑なベースバンドＩＱ信号処理は、無指向性ワイヤレス・データ・リンク内で必要になる可能性のある、妨害信号および反射信号を拒否する能力を提供する。したがって、両方の変調モードを検出可能な受信機はより広範囲に適用可能である。
【００１３】
図２および図３は、従来技術に記載される通り、図１のＡＳＫ検出器として使用される可能性のあるプロダクト検出器を示している。図２は、ミキサ（１３）の両方の入力に印加される変調入力信号（１２）を示す概念図である。ミキサの実装の詳細を指定せずに、この配置の伝達関数を把握することは不可能であるが、このミキサが両方の入力による等しい変換利得を有する場合、出力信号（１４）は入力信号の２乗になり、所望の絶対値関数の近似になる。
【００１４】
多くの実用的なミキサ回路は、両方の入力による等しい変換利得を有するものではないが、一方の入力（図２〜図４のＬＯ入力）による比較的大きい振幅信号を必要とし、もう一方の入力（図２〜図４のＲＦ入力）による比較的高い変換利得と線形応答特性を提供する。図３は、ミキサのＬＯ入力（１７）にほぼ一定の入力信号レベルを提供するためにリミッタまたは制限増幅器（１８）を使用する、より現実的なプロダクト検出器を示している。ミキサのＬＯ入力が十分大きい信号レベルを有する場合、この回路は、所望の絶対値関数により近い近似を提供する。
【００１５】
図３の回路は、ミキサのＲＦ入力信号およびＬＯ入力信号（それぞれ、１６および１７）を時間調整する（time-aligning）能力を提供しないので、高いデータ・レートおよび低い入力信号レベルでは適切に機能しなくなる。ミキサへの２つの入力信号が調整不良である場合、検出器の出力振幅が低減され、出力パルスが拡大され、検出器の有効帯域幅が低下する。回路シミュレーションは、最も高い入力変調周波数では１つのサイクルの１０〜２０°の範囲内での２つの信号の調整が望ましく、それは１ＧＨｚの変調周波数における２８〜５６ｐｓに対応することを示している。入力信号を時間調整する能力を提供する改良されたプロダクト検出器は図４および図５に示されている。この改良されたプロダクト検出器は、それが接続されているＩＦ入力回路を離調しないように高い入力インピーダンスも有し、受信機が他の変調モードで使用されるときにＩＦ入力回路に負荷をかけたり電力を消費しないように容易に電源遮断することができ、いずれの特徴も図１のアーキテクチャの実用的な実装例にとって有利なものである。
【００１６】
図５を参照すると、ＡＳＫ／ＡＭ検出器の本発明の実装例は、検出器としての二重平衡（double balanced）ミキサ（２６）と、それぞれ、増幅器１（２７）および増幅器２（２８）と示されているミキサのＲＦおよびＬＯ入力信号パス内の増幅器とを含む。増幅器２（２８）はミキサのＬＯ入力への比較的高い高利得パスを提供し、増幅器１（２７）はミキサのＲＦ入力への比較的低い低利得線形パスを提供する。２つの増幅器は整合遅延を有するように設計されている。これは、トポロジ上類似した増幅器を使用することによって実施される。抵抗器Ｒ１２（６８）は利得を低減し、Ｑ８〜Ｑ１１（３７〜４０）およびＲ１０〜Ｒ１４（６６〜７０）から構成される増幅器２（２８）を線形化し、Ｃ５（任意選択）（８４）は増幅器１（２７）および増幅器２（２８）の遅延および帯域幅を整合するのに役に立つ。すなわち、縮退（degeneration）抵抗器Ｒ１２（６８）を含めると、それが発生する負のフィードバックのために増幅器１（２７）の帯域幅が増大し、遅延が低減される可能性があり、Ｃ５（８４）を含めると、増幅器１（２７）の遅延が増大し、帯域幅が低減されて増幅器２（２８）と一致し、Ｒ１２（６８）を補償する。多くの場合、Ｃ５（８４）は不必要である可能性があり、増幅器遅延はトポロジ上の類似性により十分に整合する可能性がある。
【００１７】
図４は、図４の増幅器１（２０）が図５の増幅器１（２７）に対応するなど、図５に実装されている一般的な回路アーキテクチャを示している。また、図５の詳細な回路は、図１のＩＦ回路に負荷をかけたり離調しないように、その回路の入力インピーダンスを上げるための任意選択の入力バッファ増幅器（２９）も含む。
【００１８】
ＡＳＫ復調装置を備えた受信機全体について回路シミュレーションが実行され、その部分ブロック図が図１に示されている。実際にシミュレートされた詳細な回路は低雑音増幅器を含み、図１に示されているＲＦ入力（１）の前で２０ｄＢの利得が得られた。ミキサ（２）およびＩＦ増幅器（４）はそれぞれ１０ｄＢの利得を有し、ＬＮＡ入力とＩＦ増幅器出力との間で合計４０ｄＢの利得が得られる。この回路は、−６５ｄＢｍ〜−３５ｄＢｍのＬＮＡ関連信号レベルについてシミュレートされ、その結果、ＡＳＫ検出器の入力側で５〜５００ｍＶピークの範囲内のＩＦ信号が得られた。ＲＦ入力周波数は６４ＧＨｚであり、ＩＦは９．１ＧＨｚであった。
【００１９】
図６に示されているシミュレーション結果は、０．９の変調指数を有するＲＦ入力の１ＧＨｚ正弦振幅変調に関するものである。図６の一番下のトレース（８７）はＩＦ波形（振幅対時間）であり、真ん中のトレース（８８）はＡＳＫ検出器出力波形であり、一番上のトレース（８９）はベースバンド増幅器による低域フィルタリングおよび増幅後に検出されたＡＳＫ出力である。図５の回路は入力信号の絶対値に厳密に近似し、低域フィルタリングされたときに、ＡＭまたはＡＳＫ信号を再生成する。１ＧＨｚの正弦変調は、２Ｇｂ／ｓのオンオフ（２レベルＡＳＫ）キーイングとほぼ同等である。
【００２０】
図７に示されているシミュレーション結果は、２Ｇシンボル／ｓで４レベルＡＳＫ入力を使用する、統合プロダクト検出器を有する受信機全体に関するものであり、それは４Ｇｂ／ｓのデータ・レートと同等である。一番下のトレース（９０）は４通りの振幅レベルを示すＲＦ入力波形（振幅対時間）であり、下から２番目（９１）はＩＦ波形であり、下から３番目（９２）はＡＳＫ検出器出力波形であり、一番上（９４）はベースバンド増幅器による増幅および低域フィルタリング後に復調されたＡＳＫ出力であり、４通りの別個の復調レベルを示している。
【００２１】
上記の多数の参考文献によって例示されている通り、ＡＭ／ＡＳＫ検出器について広範囲の従来技術が存在する。ＭｃＦａｄｙｅｎの米国特許第３６９１４６５号、Ｅａｓｔｌａｎｄの米国特許第４０００４７２号、Ｈｏｆｍａｎｎの米国特許第４２５０４５７号、Ｈｅａｌｅｙの米国特許第４３２０３４６号、Ｓａｕｅｒの米国特許第４３５９６９３号、Ｋｕｓａｋａｂｅの米国特許第４４９２９２６号など、特許が与えられた回路の大多数はダイオードベースのものである。Ｌｉｍｂｅｒｇの米国特許第３６７３５０５号、Ｋｒｉｅｄｔの米国特許第３９６５４３５号、Ｈｅａｌｅｙの米国特許第４３２０３４６号を含む、その他の検出器は整流を達成するためにダイオード以外の手段を使用する。Ｐａｌｍｅｒの米国特許第３７０５３５５号、Ａｎａｎｉａｓの米国特許第３７９２３６４号、Ｔａｙｌｏｅの米国特許第６２３００００号を含むプロダクト検出器（すなわち、ミキサまたは乗算器ベースの検出器）では、本発明の図４〜図５に示されている整合遅延回路を使用するものはまったく見られなかった。
【００２２】
本発明の概念は、図８に示されている通り、弁別器位相シフト・ネットワークの追加により、ＦＳＫ／ＦＭ信号の検出を含むように拡張することができる。ＦＳＫ／ＦＭ検出器（９４）は、以前のＡＳＫ／ＡＭ検出器と同じコンポーネントの多くを使用して構築される。位相シフト・ネットワークＨ（ｆ）（９８）は、ＩＦ搬送周波数で９０°の位相シフトを有するように設計されている。この回路は、文献で周知のものであり、遅延線ＦＭ検出器または直角位相ＦＭ復調装置と様々に呼ばれている。
【００２３】
図９は、この遅延線ＦＭ検出器をどのようにＡＭプロダクト検出器と併合して、ＡＳＫ／ＡＭまたはＦＳＫ／ＦＭ信号のいずれかを復調できる無線アーキテクチャにすることができるかを示している。図９を参照すると、スイッチＳｗ１（１０４）を閉じ、スイッチＳｗ２（１０５）およびＳｗ３（１０６）を開くと、図３に示されている通り、この検出器がＡＭプロダクト検出器として構成される。Ｓｗ２（１０５）およびＳｗ３（１０６）を閉じ、Ｓｗ１（１０４）を開くと、図８に示されている通り、この検出器が遅延線ＦＭ検出器として構成される。
【００２４】
図１０は、図４および図５に記載されている改良されたＡＭプロダクト検出器を含むＡＭ−ＦＭ検出器のより具体的な実装例を示している。図１０では、図４で入力信号を時間調整するために使用される２つの増幅器（Ａｍｐ１（２０）およびＡｍｐ２（２１））は、ここでは「線形増幅器」（１１３）（図４のＡｍｐ１（２０）に対応する）および「制限増幅器」（１１８）（図４のＡｍｐ２（２１）に対応する）として明確に示されている。また、本発明の受信機で使用される周波数である９ＧＨｚ  ＩＦについて弁別器位相シフト・ネットワークＨ（ｆ）（１１７）の実現例として可能なものも示されている。図１０を参照すると、スイッチＳｗ１（１１４）を閉じ、スイッチＳｗ２（１１５）およびＳｗ３（１１６）を開くと、図４に示されている通り、この検出器がＡＭプロダクト検出器として構成される。Ｓｗ２（１１５）およびＳｗ３（１１６）を閉じ、Ｓｗ１（１１４）を開くと、図８に示されている通り、この検出器が遅延線ＦＭ検出器として構成される。
【００２５】
図１１は、記載されている最も一般的な受信機アーキテクチャである。これは、複雑なＩＱ変調方式、ＡＳＫ／ＡＭ、およびＦＳＫ／ＦＭという３通りの変調をサポートする。スイッチＳｗＩ（１２４）およびＳｗＱ（１２７）が閉じられている（その他のスイッチは開いている）場合、このアーキテクチャはＩＱ復調を提供する。ＳｗＡＭ（１２５）が閉じられている（その他のスイッチは開いている）場合、ＡＭ復調が提供される。ＳｗＦＭ（１２６）が閉じられている（その他のスイッチは開いている）場合、ＦＭ復調が提供される。ＳｗＡＭ（１２５）とＳｗＦＭ（１２７）の両方が閉じられている（その他のスイッチは開いている）場合、同時ＡＭ・ＦＭ復調が提供され、これは潜在的に非コヒーレント・データ・レートを２倍に増加する。明確に示されていないが、ＡＳＫ／ＡＭミキサ信号パス内に整合遅延を有する複数の増幅器を設けることにより、図４の改良されたＡＳＫ／ＡＭ検出器を図１１で使用できることを理解されたい。同時ＡＭ・ＦＭ復調の場合、ＡＭ検出器は、その検出出力レベルへのＦＭの漏れを制限するために可能な限り周波数感度の悪いものになるはずであり、ＦＭ検出器は、その検出出力レベルへのＡＭの漏れを制限するために可能な限り振幅感度の悪いものになるはずである。
【００２６】
図１２は、図１１の受信機アーキテクチャの一部として実装された、本発明のＦＭ検出器の具体的なトランジスタレベルの実装例を示している。この一般的なタイプのＦＭ検出器は、遅延線ＦＭ検出器または直角位相ＦＭ復調装置またはＦＭリミッタ弁別器として様々に知られており、文献で周知のものである。本発明の改良された回路は３段制限増幅器（１３７）を使用し、その各段は振幅依存利得を有する。振幅依存利得は、低振幅入力信号の場合に比較的高い利得をもたらし、高振幅入力信号の場合に低い利得をもたらす。この振幅依存利得は、高振幅入力信号の場合により漸進的なクリッピング特性をもたらし、これは、依然として低振幅入力信号の場合に効果的な制限を提供しながら、出力信号に存在する非対称および２次ひずみ生成物を最小限にする。出力信号内に非対称または２次ひずみがある場合、結果的に、リミッタ出力に振幅依存ＤＣオフセットが発生し、その結果、振幅変調信号の拒否が不十分になり、信号対雑音比が低下する。したがって、本発明の改良された制限増幅器は、ＡＭ信号がある状態で高い信号対雑音比を保持し、これは図１１に示されている通り、同時ＡＭ・ＦＭ変調を使用するシステムでは非常に重要なものになるであろう。
【００２７】
図１３は、制限増幅器の詳細を明らかにするものである。各増幅器段は２対の入力トランジスタを有し、そのうちの１対は抵抗的に縮退し（Ｑ１（１３９）、Ｑ３（１４１）、およびＲ３（１４９））、もう１対は縮退していない（Ｑ２（１４０）、Ｑ４（１４２））。非縮退対は、入力信号振幅がその対の差動出力電流が飽和する点に到達するまで、小さい入力信号の場合に高い利得をもたらす。縮退対は、低い利得をもたらすが、それが飽和する前により大きい信号を受け入れることになる。したがって、全体的な増幅器のクリッピング特性はより漸進的なものになり、その出力でより低いＤＣオフセットとより少ない２次ひずみ生成物をもたらすことになる。
【００２８】
図１４は、図１２で使用された弁別器フィルタの具体的な回路実装例を示している。これは、８．９ＧＨｚの中心周波数で９０°の位相シフトを有し、±２ＧＨｚまでの範囲にわたってこの中心周波数付近の入力周波数の偏差とともに線形である位相シフトを提供する。これは、挿入された図１０に示されている理論上のネットワークの実用的な差動オンチップ実装例である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の現在好ましい一実施形態の全体的なシステム・ブロック図である。
【図２】従来技術で見られるプロダクト検出器を示す図である。
【図３】従来技術で見られる他のプロダクト検出器を示す図である。
【図４】本発明の現在好ましい一実施形態のプロダクト検出器実装例を示す図である。
【図５】本発明の現在好ましい一実施形態のプロダクト検出器の回路実装例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態の受信機に関するシミュレーション結果のスクリーンショットである。
【図７】本発明の他の実施形態の受信機に関するシミュレーション結果のスクリーンショットである。
【図８】本発明の現在好ましい他の実施形態の全体的なシステム・ブロック図である。
【図９】本発明の現在好ましい他の実施形態のプロダクト検出器実装例を示す図である。
【図１０】図９のプロダクト検出器のより具体的な実装例を示す図である。
【図１１】本発明の現在好ましい他の実施形態の全体的なシステム・ブロック図である。
【図１２】図１１の実施形態の回路実装例を示す図である。
【図１３】図１２の増幅器のより詳細な概略図である。
【図１４】図１２の弁別器フィルタのより詳細な回路実装例を示す図である。
【図１】
2009525630.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年3月23日(2009.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複雑なＩＱ変調、ＡＳＫ／ＡＭ変調、およびＦＳＫ／ＦＭ変調信号を受信するための統合無線受信機装置であって、
第１段ダウンコンバージョン・ミキサと、
受信したＡＳＫ／ＡＭ変調信号からの復調ＡＳＫ／ＡＭ出力を提供する、前記第１段ダウンコンバージョン・ミキサの出力に接続されたＡＭ検出器と、
受信したＦＳＫ／ＦＭ変調信号からの復調ＦＳＫ／ＦＭ出力を提供する、前記第１段ダウンコンバージョン・ミキサの前記出力に接続されたＦＭ検出器と、
前記第１段ダウンコンバージョン・ミキサの出力に接続され、受信した複雑なＩＱ変調信号からの復調ＩチャネルおよびＱチャネル出力を提供する、ＩＱダウンコンバータとを有し、
前記ＡＭ検出器の前記出力を前記Ｉチャネル出力またはＱチャネル出力のいずれかと多重化して、ベースバンド増幅器およびフィルタに入力することができる、統合無線受信機装置。
【請求項２】
前記ＦＭ検出器の前記出力を前記Ｉチャネル出力またはＱチャネル出力のいずれかと多重化して、前記ベースバンド増幅器およびフィルタに入力することができる、請求項１に記載の受信機。
【請求項３】
同時に受信したＡＳＫ／ＡＭおよびＦＳＫ／ＦＭ信号に対し、前記ＡＭ検出器がＡＭ復調を提供し、前記ＦＭ検出器がＦＭ復調を提供する、請求項２に記載の受信機。
【請求項４】
前記ベースバンド増幅器が３段制限増幅器である、請求項１に記載の受信機。
【請求項５】
前記ベースバンド増幅器が、
それぞれの正および負の差動入力に接続された第１の対の入力トランジスタ（Ｑ１、Ｑ３）と、
前記それぞれの正および負の差動入力に接続された第２の対の入力トランジスタ（Ｑ２、Ｑ４）と、
を有し、
前記増幅器の前記差動入力から前記増幅器の差動出力への低利得線形パスを提供するために、前記第１の対の入力トランジスタが抵抗的に縮退し、
前記増幅器の前記差動入力から前記増幅器の差動出力への高利得パスを提供するために、前記第２の対のトランジスタが抵抗的に縮退しない、請求項４に記載の受信機。
【請求項６】
９０°の位相シフトを有する弁別器フィルタであって、差動フィルタであり、前記受信機のＩＦ周波数に中心が置かれる弁別器フィルタをさらに有する、請求項１に記載の受信機。
【請求項７】
第１段ダウンコンバージョン・ミキサと、
第２のミキサと、
前記第２のミキサのＬＯ入力信号パス内の増幅器であって、前記第２のミキサのＬＯ入力信号パス内の前記増幅器が前記ミキサのＬＯ入力への高利得パスを提供する前記増幅器と、
を有する検出器と、
を有し、
前記検出器が、前記第２のミキサのＲＦ入力信号パス内の増幅器であって、前記第２のミキサのＲＦ入力信号パス内の前記増幅器が前記ミキサのＲＦ入力への低利得線形パスを提供する前記増幅器をさらに有し、
両方の前記増幅器が整合遅延を有する、受信機。
【請求項８】
前記第２のミキサが二重平衡ミキサである、請求項７に記載の受信機。
【請求項９】
前記第２のミキサからの出力がＩチャネル・ミキサからの出力と結合される、請求項７または請求項８に記載の受信機。
【請求項１０】
前記第２のミキサからの出力がＱチャネル・ミキサからの出力と結合される、請求項７または請求項８に記載の受信機。
【国際調査報告】
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