(57)【要約】無線周波数信号周波数変換デバイス（３）は、低電力ＲＦ受信器の相関段階用の中間複素信号（ＩＦ）を生成する。そのため、本デバイスはアンテナ（２）によってピック・アップされた無線周波数信号をろ過する第１選択パスバンド・フィルタ（１２）を含む。周波数シンセサイザ（２０−２５）が、第１高周波数信号と第２高周波数信号を生成し、第１信号の周波数が第２信号の周波数より高い。このシンセサイザは発振器ユニット（２６から２９）から基準信号を受信する。周波数変換信号を生成するために、第１ミキサ・ユニット（１４）が無線周波数信号を第１信号と混合する。第２パスバンド・フィルタ（１５）が、第１ミキサ・ユニットからの信号をろ過し、信号を第２高周波数信号と混合するために信号を第２ミキサ・ユニット（１６）に提供する。最後に、第２ミキサ・ユニットによって提供された信号の成形手段（１７、１８、１９）が中間信号を生成する。第２フィルタは、非常に選択的な能動フィルタではなく、第１ミキサ・ユニットと第２ミキサ・ユニットと、信号成形手段と、シンセサイザおよび発振器ユニットのある部分と共に、ＲＦ／ＩＦ集積回路（１０）に統合される。
2005507582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低電力ＲＦ受信器（１）の相関段階（６）において処理される中間信号（ＩＦ）を生成する無線周波数信号周波数変換デバイス（３）であって、
前記受信器のアンテナ（２）によってピック・アップされた無線周波数信号をろ過し、第１周波数変換中に影像周波数を除去するための受動選択フィルタである第１パスバンド・フィルタ（１２）と、
第１信号の周波数が第２信号の周波数より高い、第１高周波数信号と第２高周波数信号を生成するための発振信号生成手段（２０−２９）と、
周波数が、前記無線周波数信号の搬送波周波数から前記第１信号の周波数を減算した結果に等しい信号を生成するために、前記ろ過された無線周波数信号を前記第１高周波数信号と混合する第１ミキサ・ユニット（１４）と、
前記第１ミキサ・ユニットから発信された前記信号をろ過する第２パスバンド・フィルタ（１５）と、
周波数が、前記第１ミキサ・ユニットから発信された前記信号の周波数から前記第２信号の周波数を減算した結果に等しい信号を生成するために、前記第２フィルタによってろ過された前記信号を前記第２高周波数信号と混合するための第２ミキサ・ユニット（１６）と、
中間信号を生成するための、前記第２ミキサ・ユニットによって提供された前記信号の成形手段（１７、１８、１９）とを含み、
前記第２フィルタが非常に選択的ではないフィルタであることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記第２フィルタが、前記第１、第２ミキサ・ユニットと、前記信号成形手段と、前記発振信号生成手段のある部分と共に、ＲＦ／ＩＦ集積回路（１０）に統合されることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第２フィルタが、前記第１ミキサ・ユニットによって生成された前記信号がろ過および増幅される能動フィルタであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第１ミキサ・ユニットによって生成された前記信号の周波数が、前記無線周波数信号の搬送波周波数より５０分の１から１００分の１、好ましくは６４分の１小さい限界内にあることを特徴とする、低電力ＧＰＳ受信器用の請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記第１高周波数信号の周波数が、前記第２高周波数信号の周波数よりｎ倍大きく、ｎが具体的には５０から１００の範囲から選択された整数であり、好ましくは６４であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記発振信号生成手段が、基準発振器ユニットと、前記基準発振器ユニット（２６−２９）に接続された周波数シンセサイザ（２０から２５）とを含み、前記シンセサイザが、前記基準発振器ユニットによって提供された基準信号に基づいて前記第１高周波数信号と前記第２高周波数信号を提供することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記発振信号生成デバイスが、基準発振器ユニットと、前記基準発振器ユニット（２６−２９）に接続された周波数シンセサイザ（２０から２５）とを含み、前記シンセサイザが、前記基準発振器ユニットによって提供される基準信号に基づいて前記第１高周波数信号を提供し、前記基準発振器ユニットが、前記第２高周波数信号を提供することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
位相ロック・ループを含むすべての前記周波数シンセサイザ要素が、電圧制御発振器用の制御信号ろ過ローパス・フィルタを除いて、前記ＲＦ／ＩＦ集積回路に統合され、前記発振器が前記第１高周波数信号を生成することを特徴とする請求項６または７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記第２高周波数信号が、第２同相信号と第２直角位相信号で形成され、前記第２ミキサ・ユニットが、前記第１ミキサから発信された前記信号を前記第２同相信号と混合するための第１ミキサ（１６ａ）と、前記第１ミキサ・ユニットから発信された前記信号を前記第２直角位相信号と混合するための第２ミキサ（１６ｂ）とを含み、前記成形手段が、同相信号と直角位相信号で形成された中間複素信号を提供するために、前記第１ミキサと前記第２ミキサ（１６ａ、１６ｂ）から信号を受信することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記成形手段が、前記第２ミキサ・ユニットの各ミキサの後に、ローパス・フィルタ（１７ａ、１７ｂ）と、それに続いて制御利得増幅器（１８ａ、１８ｂ）と、発振器ユニットによって提供されたクロック信号（ＣＬＫ）によってクロックされるアナログ／デジタル変換器（１９ａ、１９ｂ）とを含み、前記変換器の一方が、サンプリングおよび定量化された中間信号の同相信号を提供し、他方の変換器が、サンプリングおよび定量化された中間信号の直角位相信号を提供することを特徴とする請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記発振器ユニットが、周波数が水晶（２９）によって決定される基準信号を提供し、その周波数が１０と２０ＭＨｚとの間にあり、すべての前記発振器ユニット要素が、前記水晶（２９）を除いて、前記ＲＦ／ＩＦ集積回路に統合されることを特徴とする請求項６または７に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記第１ミキサ・ユニットと、前記第２パスバンド・フィルタと、前記第２ミキサ・ユニットと、前記成形手段と、前記発振信号生成手段の大部分とを含むことを特徴とする請求項１に記載のデバイス用のＲＦ／ＩＦ集積回路。
【請求項１３】
シリコンなどの半導体材料および０．２５μｍ以下のＣＭＯＳ技法で作成されることを特徴とする請求項１２に記載のＲＦ／ＩＦ集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、具体的にはＧＰＳタイプである低電力ＲＦ受信器の無線周波数信号の周波数変換デバイスに関する。受信した無線周波数信号の関数として、デバイスは、低電力ＲＦ受信器の相関段階で処理される中間信号を生成する。
【０００２】
また、本発明は、周波数変換デバイスの一部であるＲＦ／ＩＦ集積回路にも関する。
【背景技術】
【０００３】
周波数変換デバイスは、まず、受信器のアンテナによってピック・アップされた無線周波数信号をろ過する第１パスバンド・フィルタを含む。前記第１フィルタは、第１周波数変換中に影像周波数を除去するための受動選択フィルタである。デバイスは、第１高周波数信号と第２高周波数信号を生成するために発振信号を生成する手段をさらに含む。第１信号の周波数は第２信号の周波数より高い。第１高周波数信号は、第１ミキサ・ユニットにおいてろ過された無線周波数信号と混合される。第１ミキサ・ユニットによって生成された信号は、無線周波数信号の搬送波周波数から第１信号の周波数を減算した結果に等しい周波数を有する。本デバイスは、第１ミキサ・ユニットから来る信号をろ過する第２パスバンド・フィルタと、第２フィルタによってろ過された信号を第２高周波数信号と混合する第２ミキサ・ユニットとをさらに含む。第２ミキサ・ユニットによって生成された信号は、第１ミキサ・ユニットから来る信号の周波数から第２信号の周波数を減算した結果に等しい周波数を有する。最後に、本デバイスは、中間信号を生成するための、第２ミキサ・ユニットによって提供された信号を成形する手段を含む。
【０００４】
ＧＰＳ受信器の場合、相関段階は、デバイスから受信した中間信号からＧＰＳメッセージまたはデータを抽出する作業を有する。メッセージは、位置と時間に関するデータを計算するために、受信器のマイクロプロセッサ手段に送信される。当然、受信器は、位置を計算するために、少なくとも４つの可視衛星の無線周波数信号をピック・アップしなければならない。
【０００５】
周波数変換デバイスは、ＧＰＳ受信器以外の任意の無線周波数信号受信器で使用することもできる。たとえば、ＧＬＯＮＡＳＳタイプまたはＧＡＬＩＬＥＯタイプの衛星ナビゲーション・システムで使用される受信器などである。また、ＣＤＭＡタイプ（コード分割多重アクセス）などの移動電話ネットワークにおいて使用される受信器にも使用可能である。
【０００６】
具体的にはＧＰＳタイプであるＲＦ受信器の使用は現在普及している。これにより、そのような受信器を使用して、所望の目的地の方向を確かめ、自分が現在いる場所の位置を見つけることができる。したがって、日常使用され、かつ１人の人間が容易に搬送することができる物体にＲＦ受信器を組み込むことができることが必要である。
【０００７】
ＧＰＳ受信器は、たとえば腕時計または移動電話に実装することができる。しかし、これらのサイズの小さい物体に実装するために、受信器はある条件を満たさなければならない。一方では、物体は、サイズの小さい電池またはアキュムレータによって給電されるので、低電力受信器の電力消費を大きく低減させなければならない。他方では、受信器の部品の数もかなり低減しなければならない。
【０００８】
通常、ＲＦ受信器の周波数変換デバイスは、受信無線周波数信号の３重周波数変換を実施するように設計される。従来の技術によるそのようなデバイスの実施形態を図１に概略的に示す。
【０００９】
図１を参照すると、周波数変換デバイスは、可視衛星から発信されたＲＦ信号をピック・アップするための、具体的にはＧＰＳタイプであるＲＦ受信器のアンテナ２に接続される。民間の応用例では、ＧＰＳ無線周波数信号の搬送波周波数は、１．５７５４２ＧＨｚの値を有する。
【００１０】
アンテナによってピック・アップされた無線周波数信号は、まず、第１ろ過および増幅要素１０１によってろ過され、増幅される。要素１０１によってろ過された無線周波数信号は、次いで、第１ミキサ１０２において、電圧制御発振器１０９によって提供された第１高周波数信号と混合される。ミキサ１０２によってそのように生成された信号は、周波数が、ろ過された無線周波数信号の搬送波周波数から第１高周波数信号の周波数を減算した結果に等しい信号である。
【００１１】
第１ミキサ１０２によるこの第１周波数変換作業では、要素１０１のパスバンド・フィルタは、ＳＡＷタイプの選択受動フィルタでなければならない。要素１０１の前記フィルタは、第１ミキサの入力で無線周波数信号の影像周波数を除去するように十分選択的でなければならない。
【００１２】
第１高周波数信号の周波数が、たとえば１．３９６１ＧＨｚに等しい場合、第１ミキサによって生成された周波数は、約１７９．３ＭＨｚの値を有する。したがって、第１選択フィルタは、受信無線周波数信号から１．２１６８ＧＨｚ（１．３９６１ＧＨｚ−０．１７９３ＧＨｚ）の値を有する影像周波数を除去することができなければならない。
【００１３】
第１ミキサ１０２によって生成された信号は、第２ろ過および増幅要素１０３によってろ過および増幅される。要素１０３によってろ過された信号は、次いで、第２ミキサ１０４において、発振器１０９に接続された第１分周器１１０によって提供された第２高周波数信号と混合される。第２ミキサ１０４によってそのように生成された信号は、周波数が、第１ミキサによって生成された信号の周波数から第２高周波数信号の周波数を減算した結果に等しい信号である。
【００１４】
第２ミキサ１０４によるこの第２周波数変換作業では、要素１０３のパスバンド・フィルタも、具体的にはＳＡＷタイプである選択受動フィルタでなければならない。
【００１５】
第１高周波数信号は、たとえば、周波数が約１７４．５ＭＨｚの値を有する第２高周波数信号を生成するために、第１分周器１１０を使用して８によって分周される。したがって、第２ミキサによって生成された信号の周波数は約４．８ＭＨｚの値を有する。したがって、第２選択フィルタは、第１ミキサ１０２によって生成された信号の約１６９．７ＭＨｚ（１７４．５ＭＨｚ−４．８ＭＨｚ）の値を有する影像周波数を除去することができなければならない。
【００１６】
次いで、第２ミキサ１０４によって生成された信号は、パスバンド・フィルタを含む第３ろ過および増幅要素１０５によってろ過および増幅される。第３要素１０５によってろ過された信号は、第３ミキサ１０６において、基準発振器１１４に接続された周波数分周器１１５によって提供されたクロック信号ＣＬＫと混合される。
【００１７】
基準発振器によって生成された基準信号の周波数は、たとえば１７．４５２ＭＨｚの値を有する。この基準周波数は、４．３６３ＭＨｚの周波数においてクロック信号を生成するように、分周器１１５により４によって分周される。したがって、この第３変換作業では、第３ミキサによって生成された信号の周波数は４００ｋＨｚに近い。
【００１８】
第３ミキサ１０６によって生成された信号は、ローパス・フィルタを含む第４ろ過および増幅要素１０７によってさらにとしてろ過および増幅されて、サンプル・アンド・ホールド変換器１０８によってサンプリングおよび定量化されなければならない。この変換器１０８はクロック信号ＣＬＫによってクロックされる。
【００１９】
第１高周波数信号と第２高周波数信号を生成するために、デバイスは位相ロック・ループ周波数シンセサイザ１００を有する。このシンセサイザは、電圧制御発振器１０９と、２つの周波数分周器１１０、１１１と、分周器１１０、１１１によって分周された発振器１０９から発信された信号の周波数を基準発振器１１４によって生成された基準信号の周波数と比較するための周波数および位相検出器１１２とを含む。検出器１１２を出る制御信号は、前記検出器１１２に提供される信号を比較する関数として発振器１０９において制御電圧を生成するために、ローパス・フィルタ１１３によってろ過される。
【００２０】
図１のデバイスの主な欠点は、３重周波数変換を行うために、非常に多くの電子部品を含むことである。部品の大部分は、依然として高周波数で動作しなければならない。その結果、デバイスの電流消費は過度に高くなる。したがって、このデバイスを備えるＲＦ受信器をサイズが低減されている物体に取り付けることは、その物体はサイズの小さい電池またはアキュムレータを含むので、構想することができない。この電池またはアキュムレータはＲＦ受信器の動作中に非常に迅速に放電する。
【００２１】
他の欠点は、高価で大型の部品であるＳＡＷタイプの少なくとも２つの選択パスバンド・フィルタを使用することである。包含されている各フィルタの寸法は、５ｍｍ×５ｍｍ×１．３ｍｍの大きさであり、これは、腕時計または携帯電話などのサイズの小さい物体にあるアセンブリに対して著しい空間損失を含む。また、ＳＡＷタイプ選択フィルタは、ろ過された信号の利得損失を生成し、これは、その後の処理作業のためにその信号を増幅しなければならないことを意味することにも留意されたい。
【００２２】
そのようなデバイスにおいて周波数変換用の部品の数を低減するために、通常の３重周波数変換の代わりに、２重周波数変換のみを実施することがすでに提案されている。無線受信器を開示している欧州特許第ＥＰ０  ５２３  ９３８  Ｂ１をこれに関して引用することができる。その受信器は、アンテナで受信した無線周波数信号の２重周波数変換を実施する周波数変換デバイスを含む。
【００２３】
その特許の図１に示された周波数変換デバイスは、第１高周波数信号を第１ミキサ１４に提供する電圧制御発振器２８で主に形成された位相ロック・ループ周波数シンセサイザ３０を含む。第１ミキサは、選択パスバンド・フィルタを含む増幅およびろ過要素１２によってろ過および増幅された無線周波数信号をも受信する。第１ミキサによって生成された変換信号は２００ＭＨｚの大きさの周波数を有する。
【００２４】
第２増幅およびろ過要素１６は選択パスバンド・フィルタを含み、ろ過された信号を第２ミキサ１８に提供するために、第１ミキサ１４によって生成された信号をろ過および増幅する。この第２ミキサ１８は、第１高周波数信号の周波数の整数分の１である第２高周波数信号をも受信する。第２ミキサによって生成された信号の周波数は、２６ＭＨｚにほぼ等しい。次いで、これらの信号は、プロセッサ２２に提供される前に、第３要素２０によってろ過および増幅される。
【００２５】
この欧州特許において提示されたデバイスの１つの欠点は、たとえばＳＡＷタイプとすることができる２つの選択受動フィルタを使用する必要があることである。しかし、２つのミキサと周波数シンセサイザの一部とが、同じ集積回路に統合されている場合、２つの選択フィルタをその集積回路に統合することはできない。その結果、外部フィルタの使用には著しい空間損失が依然として付随し、これらの高価な部品を有するデバイスを作成するコストは依然として高い。
【００２６】
他の欠点は、部品の大部分が高周波数において動作し、かつ選択フィルタが膨大な量を消費するので、電流消費が依然として高いことである。サイズの小さい物体においてそのような受信器を組み立てることは、容易には達成することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
本発明の目的は、従来の技術のデバイスの欠点を克服する目的で、２重周波数変換を実施するために、エネルギー消費を低下させることができ、さらに電子部品の数とサイズを可能な限り低減できる周波数変換デバイスを作成することである。これにより、デバイスを含むＲＦ受信器は、腕時計または携帯電話などのサイズの小さい物体において容易に実装することができる。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
この目的は、他の目的と共に、第２フィルタが非常に選択的でないフィルタであることを特徴とする上述した変換デバイスによって達成される。
【００２９】
本デバイスの好ましい実施態様では、第２フィルタは、第１ミキサ・ユニットによって生成された信号がろ過および増幅される能動パスバンド・フィルタである。
【００３０】
本デバイスの他の好ましい実施態様では、第２フィルタは、第１、第２ミキサ・ユニットと、信号成形手段と、発振信号生成手段のある部分と共に、ＲＦ／ＩＦ集積回路に統合される。
【００３１】
この周波数変換デバイスの１つの利点は、単一の信号ＲＦ／ＩＦ集積回路が、２つのミキサ・ユニットと、第２の非常に選択的ではないパスバンド・フィルタと、中間信号を生成するために第２ミキサ・ユニットによって提供された信号を成形する手段と、発振信号生成手段の大部分とを含むことである。これらの信号生成手段は、具体的には、発振器ユニットに接続された少なくとも１つの周波数シンセサイザを含む。発振器は周波数シンセサイザに基準信号を提供する。シンセサイザのローパス・フィルタおよび発振器ユニットの水晶のみが、ＲＦ／ＩＦ集積回路に対する外部部品である。
【００３２】
したがって、周波数変換デバイスの電子部品の数とサイズは最小限に低減される。ＲＦ／ＩＦ集積回路の外部には、上述したＳＡＷタイプの第１受動選択フィルタと、受信器のアンテナによってピック・アップされた無線周波数信号の増幅器と、ローパス・フィルタと、水晶とがあるだけである。
【００３３】
他の利点は、第２パスバンド・フィルタは選択的である必要がないので、第２パスバンド・フィルタを統合することができることである。したがって、この第２フィルタは非常に選択的ではないフィルタと呼ばれる。第２フィルタは、受信信号の増幅を提供する能動フィルタであり、これにより、増幅器を使用して無線周波数信号の検出感度を増大させることが回避される。第１ミキサによって生成された信号の周波数が、無線周波数信号の搬送波周波数の５０分の１から１００分の１の限界内にあるので、この第２フィルタは、第１パスバンド・フィルタと同じようには選択的である必要はないことに留意されたい。この周波数は、たとえば、２６ＭＨｚの大きさである。したがって、干渉影像周波数がその信号パスバンドに含まれ、したがって、そのような選択的フィルタによって除去する必要はない。
【００３４】
２重周波数変換のみが、第２の非常に選択的ではない低電力消費フィルタで実施されるので、電流消費は大きく低減される。さらに、部品の大部分は、従来の技術の周波数変換デバイスより低い周波数において動作する。
【００３５】
目的は、他の目的と共に、周波数変換デバイスのＲＦ／ＩＦ集積回路によっても達成される。本デバイスは、第１ミキサ・ユニットと、第２パスバンド・フィルタと、第２ミキサ・ユニットと、成形手段と、発振信号生成手段の大部分とを含むことを特徴とする。
【００３６】
本デバイスの電子部品の電力消費およびサイズを低減するために、ＲＦ／ＩＦ集積回路は、０．２５μｍ以下のＣＭＯＳ技法で作成することができる。しかし、ｂｉＣＭＯＳ技法またはバイポーラ技法、さらには０．２５μｍより大きいＣＯＭＳ技法で作成することを構想することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
ＲＦ受信器の無線周波数信号周波数変換デバイスの目的、利点、および特徴は、図面によって示した少なくとも１つの実施形態の以下の記述においてより明らかになるであろう。
図１は、本明細書において以前に記述した従来の技術による無線周波数信号周波数変換デバイスを示す図である。
図２は、無線周波数信号受信器を形成する様々な部分を概略的に示す図である。
図３は、本発明による無線周波数信号周波数変換デバイスを示す図である。
図４ａは、ろ過された信号の周波数の関数として、第２外部受動フィルタによってろ過された信号の利得を示すグラフである。
図４ｂは、ろ過された信号の周波数の関数として、第２外部受動フィルタによってろ過された信号の利得を示すグラフである。
図５は、ろ過された信号周波数の関数として、本発明による第２集積フィルタの利得を示すグラフである。
【００３８】
以下の記述では、低電力ＲＦ受信器の周波数変換デバイスのそれらの要素は、この技術分野の当業者には周知であり、簡略化して言及するだけである。さらに、デバイスがあらゆる他のタイプのＲＦ受信器において当然使用することができる場合でも、低電力ＧＰＳタイプ受信器用のデバイスにのみ言及する。
【００３９】
図２を参照すると、無線周波数信号受信器１が概略的に示されている。受信器１は、探索および追跡するために、具体的には可視衛星から発信されたＲＦ信号をピック・アップするアンテナ２を含む。ＧＰＳ受信器の場合では、受信器が、位置または速度を計算するためにＧＰＳデータを抽出することができるように、少なくとも４つの可視衛星を追跡する必要がある。
【００４０】
ＲＦ受信器は、周波数変換デバイス３を含む。これは、図２ではＲＦ／ＩＦデバイスと呼ばれ、無線周波数信号を受信するアンテナ２に直接接続される。周波数変換デバイス３は、ＲＦ回路４’およびＩＦ回路４”における２重周波数変換を介して受信無線周波数信号の搬送波周波数を低減する作業を有する。回路４’および４”における周波数変換は、発振信号制御手段５の結果として達成される。これらの手段５は、具体的には、基準発振器ユニットおよび周波数シンセサイザを含む。本発明の主題を形成する前記デバイスを形成する要素について、図３を参照して以下でより詳細に説明する。
【００４１】
デバイス３は、いくつかの相関チャネル６’で形成される相関段階６において、サンプリングおよび定量化される中間複素信号ＩＦを提供する。相関段階において動作するチャネル６’は相関ステップによりＧＰＳデータを抽出する。各チャネル６’は、中間複素ＩＦ信号と相関させるために追跡される衛星の特定擬似ランダム・コードの複製を生成する。さらに、各チャネルは、中間ＩＦ信号と相関される搬送波周波数の複製をも生成する。したがって、各チャネルが追跡衛星に対して定位置になるとすぐに、各チャネルは、データ・バス７を介してＧＰＳメッセージをマイクロプロセッサ手段８に送信することができる。したがって、これらのマイクロプロセッサ手段８は、少なくとも４つの動作チャネルからＧＰＳデータを受信して、位置、速度、および時間に関するデータを計算することができる。
【００４２】
中間ＩＦ信号は、複素形態で、４００ｋＨｚの大きさの周波数において、同相信号成分Ｉおよび直角位相信号成分Ｑで形成されることが好ましい。中間複素ＩＦ信号は、２ビットを表す傾斜バーが交差した線によって図２において示されている。同相信号と直角位相信号をそれぞれ２ビットによって確定することも可能である。
【００４３】
低電力ＧＰＳ受信器は、位置、速度、および局部時間データを必要に応じて時計を装着している人に提供するために、腕時計などの携帯物体にはめ込むことができる。時計は、サイズの小さいアキュムレータおよび電池を有するので、消費電力は、ＧＰＳ受信器の動作中、可能な限り小さくしなければならない。
【００４４】
当然、ＧＰＳ受信器は、やはりエネルギー・アキュムレータまたは電池を装備している携帯電話などのサイズの小さい他の低消費携帯物体にはめ込むことができる。
【００４５】
図３を参照して、本発明の主題を形成する周波数変換デバイス３の好ましい実施形態についてここで記述する。本デバイスは、無線周波数信号を受信するアンテナ２に接続される。民間の応用では、ＧＰＳ無線周波数信号の搬送波周波数は、１．５７５４２ＧＨｚの値を有する。
【００４６】
デバイス３は、まず、第１低雑音タイプ増幅器またはＬＮＡ１１を含み、これに、選択的パスバンド表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタ１２が続く。フィルタ１２の出力は、ＲＦ／ＩＦ集積回路１０に接続され、この回路は、サンプリングおよび定量化された中間信号ＩＦ（Ｉ）およびＩＦ（Ｑ）を生成するために、ろ過された無線周波数信号の２重周波数変換を実施することを意図する。
【００４７】
ＲＦ／ＩＦ集積に対する外部部品の数は、腕時計または携帯電話において組み立てるのに十分な場所が可能であるように、最小限に低減されていることがわかる。さらに、集積回路１０は、たとえば０．２５μｍのＣＭＯＳ技法によって、シリコンなどの半導体材料で作成することができる。これにより、非常に多数の電子部品を統合し、同時に電力消費の低減を保証することも可能になる。
【００４８】
したがって、周波数変換デバイス３のＲＦ／ＩＦ集積回路１０は、ろ過および増幅された無線周波数信号を受信する。無線周波数信号を処理するのに、ＲＦ／ＩＦ回路の入力にある前置増幅器１３により集積回路の感度を増大させることができる。第１周波数変換作業では、前置増幅器１３からの出無線周波数信号は、第１ミキサ・ユニット１４で第１高周波数信号と混合される。第１高周波数信号は、発振器ユニット２６、２８によって提供された基準信号に基づいて周波数シンセサイザの一部を形成する電圧制御発振器ＶＣＯ２０によって提供される。ミキサ・ユニット１４は、この実施形態では、単一ミキサ１４でのみ形成される。
【００４９】
ミキサ１４によってそのように生成された信号は、周波数が、ろ過された無線周波数信号の搬送波周波数から第１高周波数信号の周波数を減算した結果に等しい信号である。非限定的な数値の例としてあげると、無線周波数信号の搬送波周波数は１．５７５４２ＧＨｚの値を有し、一方、第１高周波数信号は、１．５５０８ＧＨｚの値を有するように固定される。したがって、第１ミキサ１４によって生成された信号の周波数は、２４．６ＭＨｚの値を有し、したがって、この値は、無線周波数搬送波周波数の約６４分の１である。しかし、無線周波数信号の限界の５０分の１から１００分の１の限界内にある信号周波数を有することを構想することが全面的に可能である。
【００５０】
第１ミキサ１４によるこの第１周波数変換作業では、第１パスバンド・フィルタ１２は、具体的にはＳＡＷタイプである選択受動フィルタでなければならない。前記フィルタ１２は、第１ミキサ１４の入力において無線周波数信号の影像周波数を除去するように十分選択的でなければならない。
【００５１】
第１高周波数信号の周波数が、たとえば１．５５０８ＧＨｚに等しい場合、第１ミキサによって生成された信号の周波数は、約２４．６ＭＨｚの値を有する。したがって、第１選択フィルタは、受信無線周波数信号の１．５２６２ＧＨｚ（１．５５０８ＧＨｚ−０．０２４６ＧＨｚ）の値を有する影像周波数を除去することができなければならない。
【００５２】
第１ミキサ１４によって生成された信号は、第２能動パスバンド・フィルタ１５によってろ過および増幅される。信号の干渉影像周波数が、ＧＰＳ信号のパスバンド（２４．６ＭＨｚ±１ＭＨｚ）の範囲内に含まれるので、この第２パスバンド・フィルタは、第１フィルタ１１のようには選択的である必要はない。したがって、このフィルタ１５は、ＲＦ／ＩＦ集積回路に統合することができることが有利である。このフィルタの唯一の制限は、２４．６ＭＨｚの高調波周波数を除去することができなければならないことであり、これにより、高調波周波数は４９ＭＨｚに近くなる。
【００５３】
第２能動パスバンド・フィルタは、ＩＦＡ−ｇｍＣという名称の周知のフィルタとすることが可能である。このフィルタは、第１ミキサによって生成された信号を２４．６ＭＨｚの周波数の付近において増幅する利点を有する。これは、受動選択フィルタには当てはまらない。例として、フィルタの各タイプの信号周波数の関数として利得のグラフを示す図４、５を参照することができる。
【００５４】
図４ａ、４ｂは、図１において例として引用した１７９ＭＨｚの周波数の付近でＳＡＷタイプ選択フィルタにおいてろ過された信号の利得曲線を示す。この場合、フィルタは、４．８ＭＨｚの周波数で信号を生成するミキサの入力で影像周波数１６９．７ＭＨｚを除去しなければならなかった。１７９ＭＨｚの付近においてろ過された信号について少なくとも４ｄＢの損失があることに留意されたい。これは欠点である。
【００５５】
また、本発明によるデバイスの第１パスバンド・フィルタの利得曲線を示すことも可能である。この第１選択フィルタは１５２６２ＭＨｚの影像周波数を除去するように構成しなければならない。そのような選択フィルタの複雑さは、利得曲線の形状から明らかである。したがって、この選択フィルタは、高価で大型であり、これが、周波数変換デバイスが１つのみを含む理由である。
【００５６】
図５は、２４．６ＭＨｚの周波数の付近において、ＲＦ／ＩＦ集積回路に統合された第２能動パスバンド・フィルタによってろ過された信号の利得曲線を示す。図５からわかるように、減衰傾斜は、２４．６ＭＨｚの周波数の付近において急ではないので、フィルタは選択的ではない。したがって、このフィルタは、４９ＭＨｚの高調波周波数を有する信号を除去することができなければならない。
【００５７】
再び図３を参照すると、第２フィルタ１５には、第２周波数変換のための第２ミキサ・ユニット１６が続く。このミキサ・ユニット１６は、２つのミキサ１６ａ、１６ｂで形成される。ミキサ１６ａにおいて、第２高周波数同相信号Ｉは、第２フィルタ１５によってろ過された信号と混合される。ミキサ１６ｂにおいて、第２高周波数直角位相信号Ｑは、第２フィルタ１５によってろ過された信号と混合される。
【００５８】
第２高周波数同相信号と直角位相信号は、周波数シンセサイザの分周器レジスタ要素２３によって提供される。このレジスタ２３は、電圧制御発振器２０に接続された第１分周器２１から信号を受信する。非限定的な数値の例として、第１分周器２１は、３２による周波数分割を実施し、一方分周器レジスタ２３は、２による分割を実施する。第１高周波数信号の周波数が１．５５０８ＧＨｚの値を有する場合、これにより、第２高周波数同相信号および直角位相信号の２４．２ＭＨｚの周波数が与えられる。
【００５９】
ミキサ１６ａ、１６ｂによって生成された信号は、周波数が、第１ミキサによって生成された信号の周波数から第２高周波数信号の周波数を減算した結果に等しい信号である。ミキサ１６ａ、１６ｂのそれぞれによって生成された信号は、４００ｋＨｚに近い周波数を有する。
【００６０】
信号成形手段は、ミキサ１６ａ、１６ｂの出力に配置される。これらの手段は、各ミキサの後にローパス・フィルタ（１．５ＭＨｚ）１７ａ、１７ｂと、制御利得増幅器１８ａ、１８ｂと、最後にアナログ／デジタル変換器１９ａ、１９ｂを含む。このようにして、サンプリングおよび定量化された中間複素信号ＩＦ（Ｉ）およびＩＦ（Ｑ）が周波数変換デバイス３によって生成される。
【００６１】
各増幅器１８ａ、１８ｂは、ＲＦ／ＩＦ回路に統合されたレベル検出器によって、または中間複素信号を受信する相関段階のコリレータによって、信号増幅を調節するように制御される。
【００６２】
各変換器１９ａ、１９ｂは、発振器ユニットによって提供されたクロック信号ＣＬＫによってクロックされる。したがって、基準発振器ユニットは、発振器分周器２６を経て基準信号を提供する水晶２９を有する発振器２８を含む。発振器によって提供される信号の周波数は、たとえば１６．１５４ＭＨｚに固定される。発振器分周器２６は、たとえば２によって信号を分周し、これにより、８．０８ＭＨｚの周波数の基準信号が与えられる。４．０４ＭＨｚのクロック信号を獲得するために、基準信号の周波数は、分周器２７で２によって分周される。これらのクロック信号ＣＬＫは、周波数変換デバイスと、ならびにマイクロプロセッサ手段とに接続された相関段階にも提供される。しかし、前記マイクロプロセッサ手段は、基準発振器ユニットの基準信号によってクロックすることもできる。
【００６３】
周波数変換デバイスは、第１高周波数信号と第２高周波数信号を生成するために、本明細書において前に部分的に記述した位相ロック・ループ周波数シンセサイザを含む。このシンセサイザは、電圧制御発振器２０と、２つの周波数分周器２１、２２と、周波数および位相検出器２４と、ローパス・フィルタ２５とを含む。位相および周波数検出器は、分周器２１、２２によって分周される、発振器２０から発信された信号の周波数と、基準発振器ユニットによって生成された基準信号の周波数とを比較する。検出器２４を出る制御信号は、前記検出器２４に提供された信号を比較する関数として発振器２０で制御電圧を生成するために、ＲＦ／ＩＦ集積回路の外部にあるローパス・フィルタ２５によってろ過される。
【００６４】
本明細書において記述したデバイスの構成で消費される電力は、３０ｍＷよりはるかに小さく、２０ｍＷに近い。第２フィルタをＲＦ／ＩＦ集積回路に統合することと、ならびに２重周波数変換とにより、デバイスを含んでいるＲＦ受信器をサイズの小さい電池またはアキュムレータを有する携帯物体において容易に実装することができることが保証される。
【００６５】
与えられた記述から、請求項によって確定される本発明の範囲から逸脱せずに、具体的にはＧＰＳタイプの低電力受信器について周波数変換デバイスの多くの変形形態を考案することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本明細書において以前に記述した従来の技術による無線周波数信号周波数変換デバイスを示す図である。
【図２】無線周波数信号受信器を形成する様々な部分を概略的に示す図である。
【図３】本発明による無線周波数信号周波数変換デバイスを示す図である。
【図４】ろ過された信号の周波数の関数として、第２外部受動フィルタによってろ過された信号の利得を示すグラフ（ａ）とろ過された信号の周波数の関数として、第２外部受動フィルタによってろ過された信号の利得を示すグラフ（ｂ）である。
【図５】ろ過された信号周波数の関数として、本発明による第２集積フィルタの利得を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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