(57)【要約】【課題】非常に高レベルの信号が入ってきた場合に、補正信号が大きくなり過ぎることによるミキサ回路の特性劣化を防止しながら、ＧＳＭ方式でのＡＭサプレッション試験で問題となるような、希望波と分離できない２次の非線形歪によるＤＣオフセットを補正する手段を提供する。【解決手段】ミキサ回路に入力されるＲＦ入力信号レベルの検出器と、検出器出力から、ミキサ出力信号に含まれるＤＣオフセットを補正する信号を生成する調整器の間にリミッタ回路を挿入することによって、補正信号が大きくなり過ぎることを防止できる。【選択図】図１
2006060456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミキサ回路と、ミキサ回路に入力されるＲＦ入力信号レベルの検出器と、検出器の出力にリミットをかけるリミッタ回路と、リミットのかかった検出器出力から、ミキサ出力信号に含まれるＤＣオフセットを補正する信号を生成する調整器を備えることを特徴とするＤＣオフセットキャリブレーションシステム。
【請求項２】
前記リミッタ回路内に、定電流源から検波器出力を差し引き、検波器出力が定電流源の電流値より大きい場合は飽和動作するトランジスタを備えることを特徴とする請求項１に記載のＤＣオフセットキャリブレーションシステム。
【請求項３】
前記リミッタ回路内に、検波器出力と基準電位を一致させるように動作するフィードバックループを備えることを特徴とする請求項１に記載のＤＣオフセットキャリブレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイレクトコンバージョン方式の無線受信機において妨害波入力時に発生するＤＣオフセットを補正する方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線受信機の小型化・低価格化に伴って、ダイレクトコンバージョン方式を用いる技術が提案されている。この方式によれば、ＲＦ入力信号を低周波のベースバンド信号に直接変換するので、従来の中間周波数を必要とする方式に比べ中間周波数フィルターが不要になるなどの利点がある。
【０００３】
周波数変換はミキサ回路を用いＲＦ入力信号周波数と等しい周波数のローカル信号とミキシングすることで行われる。しかしながら、ダイレクトコンバージョン方式においてはミキサ回路に２次の非線形歪が存在すると、入力信号レベルに応じて出力のベースバンド信号にＤＣオフセットが生じる。この様子を図９と図１０を参照しながら詳しく説明する。図９はＲＦ入力信号のスペクトルを表したもので、９０１はセンター周波数がローカル信号周波数ｆＬＯと等しい微弱レベルの希望波、９０２はｆＬＯとは異なる周波数ｆＩＮＴに存在する高レベルの妨害波を表す。このように高レベルの妨害波を伴ったＲＦ入力信号をミキサ回路に入力した結果、ミキサ出力に現れる出力信号のスペクトルは図１０のようになる。１００１，１００２は、それぞれ、ＲＦ入力希望波９０１と妨害波９０２が周波数変換されてミキサ出力に現れた成分である。１００３はミキサ回路に２次の非線形歪が存在した場合に高レベルの妨害波により発生するＤＣオフセットである。従ってダイレクトコンバージョン方式では、ミキサ出力の希望波１００１の帯域内にＤＣオフセット１００３が発生するため受信感度が低下するという問題点を有する。ミキサ回路を差動回路で構成し、差動間のバランスが完全に対称であれば２次の非線形歪は存在しないが、製造ばらつきにより差動回路を構成する素子の対称性は完全にはならないため、２次の非線形歪をなくすことは不可能である。
【０００４】
そこで、２次の非線形歪により発生するＤＣオフセットを補正する技術が提案されている。
【０００５】
以下、図８を参照しながら、特許文献１に示されており、ＲＦ入力信号に含まれる妨害波を検知してミキサ出力に発生するＤＣオフセットを補正する方法について説明する。図８において８０１はミキサ回路、８０２，８０３はそれぞれミキサ回路を構成するＲＦ入力セルとスイッチングセルである。ＲＦ入力端子８０４，８０５から入力されたＲＦ入力信号はＲＦ入力セル８０２で増幅され、増幅されたＲＦ信号はスイッチングセル８０３でローカル入力端子８０６，８０７から入力されるローカル信号とミキシングされることで中心周波数がＤＣであるベースバンド信号に変換されて、出力端子８０８，８０９から出力される。
【０００６】
スイッチングセル８０３はバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４から構成されるが、全てのトランジスタがまったく同一の特性であれば差動回路としてのバランスは完全に対称になる。しかしながら、製造ばらつきによりトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４は理想特性からずれた特性を各々別個に持つことになるため、ＲＦ入力信号がベースバンド信号に変換される際に２次の非線形歪が生じる。このため、図１０に示したようにミキサ出力にＤＣオフセットが発生する。よく知られるように、ＤＣオフセットは入力信号強度の自乗に比例するため、入力信号に含まれる妨害波のレベルが高くなるにつれて出力のＤＣオフセットは大きくなる。
【０００７】
図８において８１０はＤＣオフセット補正器であり、ＲＦ入力信号を検知して検波信号を出力する検波器８１１、検波信号の大きさを調整して補正信号を生成する調整器８１２から成る。ＤＣオフセット補正器８１０の働きにより、ミキサに入力されるＲＦ信号の強度に応じて調整器８１２の出力する補正信号が変化し、ミキサ出力のＤＣオフセットが打ち消される。ミキサ回路８０１の２次の非線形歪は製造ばらつきによるため固体ごとに特性が異なるので、ＤＣオフセット補正器８１０にはさらに、調整器８１２の生成する補正信号の大きさを決定するために調整信号８１３を受けるインターフェースも含まれている。
【特許文献１】米国特許第６５３５７２５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
通信システムの一方式であるＧＳＭ方式では、受信スロットの途中で妨害波が入力されるために２次の非線形歪によるＤＣオフセット成分が希望波と分離できずに問題となるＡＭサプレッション試験と、妨害波が定常的に入力されるために２次の非線形歪によるＤＣオフセット成分と希望波を受信スロット外での情報により分離できるブロッカー試験がある。そして、ＡＭサプレッション試験時の妨害波入力レベルは−３１ｄＢｍなのに対し、ブロッカー試験では最大−２３ｄＢｍの妨害波が入ってくる。しかしながら従来例では補正信号に上限を設けていないため、ＡＭサプレッション試験時より大幅に大きい信号が入ってきた時に補正信号が非常に大きくなり、ミキサ回路の動作点がシフトすることで特性劣化を招く場合があった。
【０００９】
そこで、本発明では非常に高レベルの信号が入ってきた場合に、補正信号が大きくなり過ぎることによるミキサ回路の特性劣化を防止しながら、ＧＳＭ方式でのＡＭサプレッション試験で問題となるような、希望波と分離できない２次の非線形歪によるＤＣオフセットを補正することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するため、本発明のＤＣオフセットキャリブレーションシステムは、ミキサ回路とミキサ回路に入力されるＲＦ入力信号レベルの検出器と、検出器の出力にリミットをかける回路と、リミットのかかった検出器出力から、ミキサ出力信号に含まれるＤＣオフセットを補正する信号を生成する調整器を備え、補正信号がミキサ回路に加えられることでミキサ出力信号に含まれるＤＣオフセットを補正している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、非常に高レベルの信号が入ってきた場合に、補正信号が大きくなり過ぎることによるミキサ回路の特性劣化を防止しながら、ＧＳＭ方式でのＡＭサプレッション試験で問題となるような、希望波と分離できない２次の非線形歪によるＤＣオフセットを補正することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係るＤＣオフセットキャリブレーションシステムについて、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
まず、図１に本発明の基本構成図を示す。１０１はミキサ回路、１０２は検波器、１０３はリミッタ回路、１０４は調整器、１０５は調整信号入力端子、１０６はＲＦ入力ライン、１０７はローカル入力ライン、１０８はミキサ出力ラインである。ＲＦ入力信号はミキサ回路１０１でローカル信号とミキシングされることでベースバンド信号に変換されてミキサ出力ライン１０８から出力される。検波器１０２はＲＦ入力レベルを検出して検波信号を出力する。ＲＦ入力レベルがしきい値以下の時は、検出信号はリミッタ回路１０３でリミットがかかることなく通り過ぎ、調整器１０４で大きさを調整して補正信号に変換された後、ミキサ回路１０１に入力される。ミキサ回路１０１の２次の非線形歪によりＲＦ入力信号に含まれた妨害波がミキサ出力信号にＤＣオフセットを生じさせるが、補正信号がミキサ回路１０１に作用し、ミキサ出力信号に含まれるＤＣオフセットを減少させる。また、しきい値よりＲＦ入力信号レベルが大きい場合はリミッタ回路１０３で検出信号にリミットがかかり、補正信号の増加を抑えることでミキサ回路の動作点がシフトして特性劣化を引き起こすことを防止する。
【００１４】
このことを図２に示す検波器と、図４に示すリミッタ回路の内部回路構成図を参照しながらさらに詳しく説明する。図２で２０１と２０２はＲＦ入力ライン、２０３と２０４はトランジスタ、２０５は検波器出力電流である。ＲＦ入力信号がゼロの時の検波器出力電流２０５をＩ０とすると、ＲＦ入力レベルが増加するにつれてトランジスタ２０３，２０４のコレクタ電流に同相成分が発生し、それらを足し合わせた検波器出力電流２０５が図３に示すように増加する。ここで検波器出力電流２０５の増加分をＩｄｅｔとする。
【００１５】
次に、検波器出力電流２０５は図４のリミッタ回路に入力される。４０１と４０２は電流源、４０３，４０４，４０５はトランジスタ、４０６はリミッタ出力電流である。まず、検波器出力電流２０５がカレントミラーで折り返され、電流源４０１との差分をとってトランジスタ４０５のコレクタ電流になる。この時、電流源４０１の電流値をＩ０＋Ｉ１としておくとトランジスタ４０５のコレクタ電流はＩ１−Ｉｄｅｔとなる。一方、電流源４０２の電流値をＩ１としておくとリミッタ出力電流４０６はＩｄｅｔとなり、検波器出力電流２０５の無入力時からの増加分であるＩｄｅｔのみが次段の調整器１０４に送られる。ここで、ＲＦ入力信号が大きくなりＩｄｅｔがＩ１を超える状態を考えると、トランジスタ４０３の電流が増え続けるのに対してトランジスタ４０４は飽和動作をしてコレクタ電流がＩ０＋Ｉ１で一定になるため、トランジスタ４０５のコレクタ電流はゼロになってリミッタ出力電流４０６はＩ１以上に上がることはない。
【００１６】
以上の動作により、図５に示すようにＲＦ入力レベルがしきい値を超えてもリミッタ出力電流４０６はＩ１以上にならず、次段の調整器を経てミキサ回路１０１に入力されてもミキサ回路の動作点が大きくシフトして特性劣化を引き起こすことを防止できる。
【００１７】
（第２の実施形態）
図６で６０１は電流源、６０２は基準電位、６０３は抵抗、６０４はリミッタ出力電流、６０５，６０６，６０７，６０８はトランジスタである。電流源６０１の電流値をＩ０としておくと、検波器出力電流２０５のＩ０−Ｉｄｅｔとの差分がＩｄｅｔとなり、検波器出力電流２０５の無入力時からの増加分であるＩｄｅｔのみが次段の調整器１０４に送られる。ここでＲＦ入力信号を大きくしていった場合を考える。まず、基準電位６０２をＶｒｅｆとし、抵抗６０３の抵抗値をＲとする。ＲＦ入力レベルが大きくなって検波器出力電流２０５であるＩ０＋ＩｄｅｔがＶｒｅｆ／Ｒを超えると、トランジスタ６０６のベース電位がトランジスタ６０７のベース電位より高くなり、トランジスタ６０６のコレクタ電流とトランジスタ６０７のコレクタ電流の差分がトランジスタ６０５のベース電流となる。この結果、トランジスタ６０５のコレクタ電流が検波器１０２に流れ込み、トランジスタ６０８のコレクタ電流を減少させる。そして、トランジスタ６０８のコレクタ電流がＶｒｅｆ／Ｒまで減少した時点で、トランジスタ６０５のベース電流がゼロになってバランスする。
【００１８】
以上のフィードバック動作により、図７に示すようにＲＦ入力レベルが非常に大きくなってもリミッタ出力電流６０４はＶｒｅｆ／Ｒ−Ｉ０より大きくならないので、Ｖｒｅｆを適当な値に設定しておけば、次段の調整器を経てミキサ回路１０１に入力されてもミキサ回路の動作点がシフトして特性劣化を引き起こすことを防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
以上説明したように、本発明は、ダイレクトコンバージョン方式の無線受信機において妨害波入力時にミキサ出力信号に発生するＤＣオフセットを補正する方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のＤＣオフセットキャリブレーションシステムの基本構成図
【図２】本発明の検波器の内部回路構成図
【図３】ＲＦ入力レベルに対する検波器出力電流の変化を示す図
【図４】第１の実施形態に係るリミッタ回路の内部回路構成図
【図５】第１の実施形態に係るリミッタ出力電流の変化を示す図
【図６】第２の実施形態に係るリミッタ回路の内部回路構成図
【図７】第２の実施形態に係るリミッタ出力電流の変化を示す図
【図８】従来の実施形態に係るＤＣオフセットキャリブレーションシステムの内部回路構成図
【図９】ミキサ入力信号スペクトルを示す図
【図１０】ＤＣオフセット補正を行わない場合のミキサ出力信号スペクトルを示す図
【符号の説明】
【００２１】
１０１  ミキサ回路
１０２  検波器
１０３  リミッタ回路
１０４  調整器
１０５  調整信号入力端子
１０６  ＲＦ入力ライン
１０７  ローカル入力ライン
１０８  ミキサ出力ライン
２０１，２０２  ＲＦ入力ライン
２０３，２０４  トランジスタ
２０５  検波器出力電流
４０１，４０２  電流源
４０３，４０４，４０５  トランジスタ
４０６  リミッタ出力電流
６０１  電流源
６０２  基準電位
６０３  抵抗
６０４  リミッタ出力電流
６０５，６０６，６０７，６０８  トランジスタ
８０１  ミキサ回路
８０２  ＲＦ入力セル
８０３  スイッチングセル
８０４，８０５  ＲＦ入力端子
８０６，８０７  ローカル入力端子
８０８，８０９  ミキサ出力端子
８１０  ＤＣオフセット補正器
８１１  検波器
８１２  調整器
８１３  調整信号入力端子
９０１  ＲＦ入力信号に含まれる希望波
９０２  ＲＦ入力信号に含まれる妨害波
１００１  ミキサ出力に変換された希望波
１００２  ミキサ出力に変換された妨害波
１００３  ミキサ出力に発生したＤＣオフセット
【図１】
2006060456.tif 000003
【図２】
2006060456.tif 000004
【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】
2006060456.tif 000009
【図８】
2006060456.tif 000010
【図９】
2006060456.tif 000011
【図１０】
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