(57)【要約】【課題】レベルダイヤの適正化を図ることができる無線受信回路を提供する。【解決手段】受信した無線周波数信号を増幅する低雑音増幅器２０（第１の増幅器）と、低雑音増幅器２０からの信号と局部発振信号とを乗算しベースバンド信号に変換する周波数変換回路２１と、低雑音増幅器２０と周波数変換回路２１との間に介在するキャパシタＣ１、Ｃ２と、抵抗値を可変可能に構成される帰還抵抗ＲＦＢ１、ＲＦＢ２を有し、ベースバンド信号を増幅するオペアンプＡＰとを備えた無線受信回路。【選択図】図１
2011205229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信した無線周波数信号を増幅する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器からの信号と、局部発振信号とを乗算し、ベースバンド信号に変換する周波数変換回路と、
前記第１の増幅器と前記周波数変換回路との間に介在する容量と、
抵抗値を可変可能に構成される抵抗を有し、前記ベースバンド信号を増幅する第２の増幅器と、
を備えたことを特徴とする無線受信回路。
【請求項２】
受信した無線周波数信号を増幅する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器からの信号と、局部発振信号とを乗算し、ベースバンド信号に変換する周波数変換回路と、
前記第１の増幅器と前記周波数変換回路との間に介在し、容量値を可変可能に構成される容量と、
前記ベースバンド信号を増幅する第２の増幅器と、
を備えたことを特徴とする無線受信回路。
【請求項３】
受信した無線周波数信号を増幅する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器からの信号と、局部発振信号とを乗算し、ベースバンド信号に変換する周波数変換回路と、
前記第１の増幅器と前記周波数変換回路との間に介在する容量と、
前記ベースバンド信号を増幅する第２の増幅器と、
前記周波数変換回路と前記第２の増幅器との間に介在し、抵抗値を可変可能に構成される抵抗と、
を備えたことを特徴とする無線受信回路。
【請求項４】
受信した無線周波数信号を増幅する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器からの信号と、局部発振信号とを乗算し、ベースバンド信号に変換する周波数変換回路と、
前記第１の増幅器と前記周波数変換回路との間に介在する第１の容量と、
抵抗値を可変可能に構成される抵抗と容量値を可変可能に構成される第２の容量とを有し、前記ベースバンド信号を増幅する第２の増幅器と、
を備えたことを特徴とする無線受信回路。
【請求項５】
第２の増幅器は、前記抵抗と前記第２の容量との時定数が一定となるように構成されていること、を特徴とする請求項４に記載の無線受信回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線受信回路に関し、特に、パッシブミキサ（受動型ミキサ）を含んで構成される無線受信回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機などの移動体無線通信の普及にともない、より性能の高い無線機が種々考案され、特に無線受信機にはダイレクトコンバージョン方式が用いられるようになってきている（例えば、下記特許文献１）。ダイレクトコンバージョン方式は、直接変換方式とも呼ばれ、高周波（無線周波数＝ＲＦ,Radio Frequency)から低周波(ベースバンド周波数＝ＢＢ周波数,Base Band)ヘと、中間周波数(ＩＦ周波数,Intermediate Frequency)を介さずに直接に変換を行う方式である。ダイレクトコンバージョン方式の無線受信機は、主に、低雑音増幅器（ＬＮＡ,Low Noise Amplifier）や周波数変換器（ミキサ,Mixer）、ローパスフィルタ(ＬＰＦ，Low Pass Filter）で構成される。ＬＮＡは、ＲＦを増幅する増幅器であり、ミキサは、ＲＦをＢＢに周波数変換し、ＬＰＦはＢＢの不要波成分を除去する。
【０００３】
このような受信機に求められる性能は、雑音性能や歪性能、利得、消費電力などの指標で評価される。これらの性能を受信機全体で最適に発揮するためには、各性能指標を受信機の各個別ブロックに割り付けて、各ブロック単位で必要とされる性能指標を正しく実現することが重要である。受信機全体の性能指標を各ブロックに配分する表や図のこと、あるいはその概念をレベルダイヤという。
近年の無線システムの中には、システムに割り当てられているＲＦ周波数の範囲が広いものがあり、このような無線システムでは、各ブロック単位での利得が一定でない場合、他の雑音や歪などのレベルダイヤに不整合が発生し、全体として性能が悪化することがある。従って、全体での利得を一定に保つだけでなく、各ブロック単位での帯域内の利得をも一定に保つことは、受信機全体として利得以外の性能も最適に実現することにつながり、重要である。
【０００４】
一方、ＣＭＯＳプロセスを用いて無線機を構成する際、ミキサブロックに採用されるパッシブミキサ（受動型ミキサ）は、ミキサ前段のブロックのインピーダンスなどのパラメータが変動した場合、ミキサの後段のブロックの回路動作に影響を及ぼすことがある。同様に、ミキサの後段のブロックのインピーダンスなどのパラメータが変動した場合は、ミキサの前段のブロックの回路動作に影響を及ぼすことがある。従って、パッシブミキサを用いた受信機には、各ブロック間の相互作用を十分に考慮して設計することが求められる。
【０００５】
しかしながら、下記特許文献１に代表される従来の無線受信回路では、各ブロック間の相互作用が考慮されていないため、レベルダイヤに不整合が発生する場合があるという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８９２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、レベルダイヤの適正化を図ることができる無線受信回路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】
【０００８】
本願発明の一態様によれば、受信した無線周波数信号を増幅する第１の増幅器と、前記第１の増幅器からの信号と、局部発振信号とを乗算し、ベースバンド信号に変換する周波数変換回路と、前記第１の増幅器と前記周波数変換回路との間に介在する容量と、抵抗値を可変可能に構成される抵抗を有し、前記ベースバンド信号を増幅する第２の増幅器と、を備えたこと特徴とする無線受信回路が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、レベルダイヤの適正化を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる無線受信回路の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示される無線受信回路のベースバンド部の等価回路を示す図である。
【図３】図３は、図１に示される周波数変換回路の動作を説明するための図である。
【図４】図４は、図３に示される周波数変換回路の等価回路を示す図である。
【図５】図５は、図１に示される無線受信回路の周波数変換回路の入出力インピーダンスを説明するための回路モデルを示す図である。
【図６】図６は、図１に示される無線受信回路の各部の利得を説明するための図である。
【図７】図７は、局部発振周波数とベースバンド部の利得との特性図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態にかかる無線受信回路の概略構成を示す図である。
【図９】図９は、図８に示される無線受信回路のベースバンド部の等価回路を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施の形態にかかる無線受信回路の概略構成を示す図である。
【図１１】図１１は、図１０に示される無線受信回路のベースバンド部の等価回路を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第４の実施の形態にかかる無線受信回路の概略構成を示す図である。
【図１３】図１３は、図１２に示される無線受信回路のベースバンド部の等価回路を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の第５の実施の形態にかかる無線受信回路の概略構成を示す図である。
【図１５】図１５は、図１４に示される無線受信回路のベースバンド部の等価回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態にかかる無線受信回路を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる無線受信回路の概略構成を示すブロック図である。図２は、図１に示される無線受信回路のベースバンド部の等価回路を示す図である。尚、このベースバンド部とは、図１を用いて後に説明する。図３は、図１に示される周波数変換回路の動作を説明するための図である。図４は、図３に示される周波数変換回路の等価回路を示す図である。図５は、図１に示される無線受信回路の周波数変換回路の入出力インピーダンスを説明するための回路モデルを示す図である。
【００１３】
図１には、本実施の形態にかかる無線受信回路を構成する、低雑音増幅器（第１の増幅器）２０、周波数変換回路２１、オペアンプ（第２の増幅器）ＡＰ、ローカル信号源１０、および制御部１１が示されている。低雑音増幅器２０と周波数変換回路２１との間には直流カット用のキャパシタＣ１、Ｃ２（第１の容量）が接続されている。
【００１４】
低雑音増幅器２０は、主たる構成として、トランジスタＭ７、トランジスタＭ８、トランジスタＭ５、およびトランジスタＭ６を有して構成されている。トランジスタＭ５〜Ｍ６としては、例えば電界効果トランジスタ(ＭＯＳＦＥＴ)が用いられる。トランジスタＭ７のソースとトランジスタＭ５のドレインとが接続され、トランジスタＭ８のソースとトランジスタＭ６のドレインとが接続される。トランジスタＭ７のドレインはインダクタンスＬＬ１の一端に接続され、トランジスタＭ８のドレインはインダクタンスＬＬ２の一端に接続される。インダクタンスＬＬ１の他端とトランジスタＭ７のゲートには定電圧源ＶＤＤが印加され、同様に、インダクタンスＬＬ２の他端とトランジスタＭ８のゲートには定電圧源ＶＤＤが印加される。トランジスタＭ５のソースにはインダクタンスＬｓ１の一端が接続され、トランジスタＭ６のソースにはインダクタンスＬｓ２の一端が接続されている。インダクタンスＬｓ１の他端とインダクタンスＬｓ１の他端との接続端には、電流源ＩＢＩＡＳからの電流が供給される。
【００１５】
以下、低雑音増幅器２０の動作を説明する。アンテナＡＮＴによって受信された無線周波数信号ＲＦは、単相差動変換器によって差動信号に変換され、低雑音増幅器２０に入力される。低雑音増幅器２０のトランジスタＭ５およびＭ６は、バイアス電圧源ＶＢＩＡＳおよびバイアス抵抗によってバイアスされ、動作点を設定される。無線周波数信号ＲＦ（ＲＦＩＮ_Ｐ）はトランジスタＭ６のゲートに入力され無線周波数信号ＲＦ（ＲＦＩＮ_Ｎ）はトランジスタＭ５のゲートに入力される。トランジスタＭ７、Ｍ８のドレインとソース間には、トランジスタＭ５、Ｍ６の動作に応じた電流が流れるため、トランジスタＭ７、Ｍ８と負荷抵抗として機能するインダクタンスＬＬ１、ＬＬ２との接続端には、無線周波数信号ＲＦの大きさに応じた電圧が発生し、この電圧がキャパシタＣ１、Ｃ２に出力される。
【００１６】
周波数変換回路２１は、低雑音増幅器２０で増幅された無線周波数信号ＲＦをベースバンド信号にダウンコンバートする。周波数変換回路２１は、トランジスタＭ１１およびトランジスタＭ１２で構成される第１の差動トランジスタ対と、トランジスタＭ２１およびトランジスタＭ２２で構成される第２の差動トランジスタ対と、を有している。トランジスタＭ１１、Ｍ１２のソースは互いに接続され、トランジスタＭ２１、Ｍ２２のソースは互いに接続されている。また、トランジスタＭ１１、Ｍ２１のドレインは互いに接続され、トランジスタＭ１２、Ｍ２２のドレインは互いに接続されている。さらに、トランジスタＭ１２、Ｍ２１のゲートは互いに接続され、トランジスタＭ１１、Ｍ２２のゲートは互いに接続されている。なお、トランジスタＭ１１〜Ｍ２２には、例えば、電界効果トランジスタ(ＭＯＳＦＥＴ)が用いられる。
【００１７】
第１の差動トランジスタ対の一端は、キャパシタＣ１の一端に接続され、第２の差動トランジスタ対の一端は、キャパシタＣ２の一端に接続されている。キャパシタＣ１の他端は、低雑音増幅器２０を構成するインダクタンスＬＬ１とトランジスタＭ７との接続端に接続される。キャパシタＣ２の他端は、インダクタンスＬＬ２とトランジスタＭ７との接続端に接続される。
【００１８】
オペアンプＡＰには、反転入力端子と非反転入力端子が設けられている。オペアンプＡＰの非反転入力端子には、トランジスタＭ１１のドレインとトランジスタＭ２１のドレインとが接続されている。オペアンプＡＰの反転入力端子には、トランジスタＭ１２のドレインとトランジスタＭ２２のドレインとが接続されている。オペアンプＡＰの一方の出力端子は、帰還抵抗ＲＦＢ１を介して反転入力端子に接続され、オペアンプＡＰの他方の出力端子は、帰還抵抗ＲＦＢ２を介して非反転入力端子に接続されている。このように構成されたオペアンプＡＰは、ベースバンドアンプとして機能する。
【００１９】
制御部１１は、ローカル信号源１０を制御すると共に、帰還抵抗ＲＦＢ１、ＲＦＢ２の値を変化させる。ローカル信号源１０から出力された局部発振信号の周波数（以下単に「局部発振周波数」と称する）ｆＬＯは、周波数変換回路２１に入力される。
【００２０】
また、ベースバンド部とは、周波数変換回路２１、オペアンプＡＰ、及び帰還抵抗ＲＦＢ１とＲＦＢ２とを有する回路のことである。
次に、図２を用いてベースバンド部の等価回路について説明する。先ず、ミキサ出力インピーダンスＲｓｃ１及びＲｓｃ２は、周波数変換回路２１の出力インピーダンスである。図２において、ミキサ出力インピーダンスＲＳＣ１は、オペアンプＡＰの非反転入力端子（＋で表示された端子）に入力され、ミキサ出力インピーダンスＲｓｃ２は、オペアンプＡＰの反転入力端子（−で表示された端子）に入力される。以降、本願においては、ミキサ出力インピーダンスＲｓｃ１及びＲｓｃ２を総称してミキサ出力インピーダンスＲｓｃと称する。
このミキサ出力インピーダンスＲＳＣは、スイッチトキャパシタにより発生し、このスイッチトキャパシタは、キャパシタＣ１、Ｃ２の値と周波数変換回路２１に入力される局部発振周波数ｆＬＯの値とに依存する。このように、ミキサ出力インピーダンスＲＳＣは、局部発振周波数ｆＬＯおよびキャパシタＣ１、Ｃ２の変化に応じて変動するため、本実施の形態にかかる無線受信回路では、帰還抵抗ＲＦＢの値をミキサ出力インピーダンスＲＳＣの変動に応じて変化させるように構成されている。例えば、局部発振周波数ｆＬＯが高くなる従って帰還抵抗ＲＦＢ１、ＲＦＢ２の値が小さくなるように制御され、局部発振周波数ｆＬＯが低くなるに従って帰還抵抗ＲＦＢ１、ＲＦＢ２の値が大きくなるように制御される。その結果、ＲＦＢ／ＲＳＣで得られるオペアンプＡＰの利得が一定に保たれる。
【００２１】
以下の説明では、ミキサ出力インピーダンスＲＳＣの変動がベースバンド部の利得に与える影響を、周波数変換回路２１の動作に関連付けて説明する。
【００２２】
まず、図３を用いて周波数変換回路２１の動作を具体的に説明する。トランジスタＭ１１、Ｍ２２のゲートには、ローカル信号源１０からの局部発振信号ＬＯ_Ｐが入力され、トランジスタＭ１２、Ｍ２１のゲートには局部発振信号ＬＯ_Ｎが入力される。トランジスタＭ２１〜Ｍ２２は、この局部発振信号ＬＯ_Ｐ、ＬＯ_Ｎによってオン／オフ制御される。第１の差動トランジスタ対に入力された無線周波数信号ＲＦ_Ｐには局部発振信号ＬＯ_Ｐが乗算され、第２の差動トランジスタ対に入力された無線周波数信号ＲＦ_Ｎには局部発振信号ＬＯ_Ｎが乗算される。その結果、無線周波数信号ＲＦ_Ｐは、ベースバンド信号ＭＩＸｏｕｔ_Ｐに変換され、無線周波数信号ＲＦ_Ｎは、ベースバンド信号ＭＩＸｏｕｔ_Ｎに変換される。ベースバンド信号ＭＩＸｏｕｔ_Ｐ、ＭＩＸｏｕｔ_Ｎは、差動信号としてオペアンプＡＰに入力される。
【００２３】
次に、図３を用いてスイッチトキャパシタの原理を説明する。第１の差動トランジスタ対は、局部発振周波数ｆＬＯのタイミングで切り替わるスイッチＳＷ１とみなすことができる。また、第２の差動トランジスタ対は、局部発振周波数ｆＬＯのタイミングで切り替わるスイッチＳＷ２とみなすことができる。従って、インダクタンスＬＬ１、ＬＬ２のインピーダンスが、キャパシタＣ１、Ｃ２のインピーダンスに比べて十分に小さい場合、周波数変換回路２１の出力端Ｏｕｔ_ＰとＯｕｔ_Ｎとの間は、スイッチトキャパシタに見える。
【００２４】
以下、ミキサ出力インピーダンスＲＳＣとキャパシタとスイッチとの関係を具体的に説明する。キャパシタＣ１およびスイッチＳＷ１から導かれるミキサ出力インピーダンスは、スイッチトキャパシタの原理より1／（Ｃ１＊ｆＬＯ）と表わされる。キャパシタＣ２およびスイッチＳＷ２から導かれるミキサ出力インピーダンスは、同様にスイッチトキャパシタの原理より1／（Ｃ２＊ｆＬＯ）となる。
従って、ここでＣ＝Ｃ１＝Ｃ２とおいたとき、周波数変換回路２１の出力端Ｏｕｔ_ＰとＯｕｔ_Ｎとの間のインピーダンスＲＳＣは、1／（２*ｆＬＯ*Ｃ）となる。
【００２５】
ここで、ミキサ出力インピーダンスＲＳＣは、上記に説明した通り、キャパシタＣ１、Ｃ２の値と、局部発振周波数ｆＬＯの値と、に依存した値である。例えば、これらのキャパシタＣ１、Ｃ２を１ｐＦとし、局部発振周波数を１ＧＨｚとした場合、周波数変換回路２１のミキサ出力インピーダンスＲＳＣは５００Ωとなる。また、キャパシタＣ１、Ｃ２を１ｐＦとし、局部発振周波数を５ＧＨｚとした場合、出力インピーダンスは１００Ωとなる。このように、局部発振周波数ｆＬＯが５ＧＨｚ以下、あるいは、キャパシタＣ１、Ｃ２が例えば１〜５ｐＦ程度である場合、周波数変換回路２１のミキサ出力インピーダンスＲＳＣの値は、ミキサのスイッチのＯＮ抵抗や配線寄生抵抗などに比べ大きな値となるので、オペアンプＡＰの利得に影響を与えることとなる。
【００２６】
すなわち、キャパシタＣ１、Ｃ２あるいは局部発振周波数ｆＬＯの変化に応じて、ミキサ出力インピーダンスＲＳＣが変動した場合、ベースバンド部（オペアンプＡＰに相当)の利得が変動することとなる。使用周波数が広い無線システムでは、帯域内利得偏差が問題になる可能性があり、この帯域内利得偏差の原因の一つは、ミキサがスイッチトキャパシタ動作をすることによる、ミキサ出力インピーダンスＲＳＣの変動が考えられる。ベースバンド部の利得変動を抑えることができれば、雑音・利得のレベルダイヤを適正化でき、システム全体（ＲＦ部〜ＢＢ部）の性能を向上させることができる。
【００２７】
ここで、図５を用いて、周波数変換回路２１における入出力インピーダンスに関して説明する。図５に示される回路モデルにおいて、無線周波数信号ＲＦｉｎ_ＰおよびＲＦｉｎ_Ｎ間の抵抗は、無線周波数信号ＲＦ入力の入力インピーダンスであり、局部発振信号ＬＯｉｎ＿ＰおよびＬＯｉｎ＿Ｎ間の抵抗は、局部発振信号ＬＯ入力の入力インピーダンスである。また、ＭＩＸｏｕｔ＿ＰおよびＭＩＸｏｕｔ＿Ｎ間の抵抗は、上述したミキサ出力インピーダンスＲＳＣ１、ＲＳＣ２を示す。
ミキサ出力インピーダンスＲＳＣ１、ＲＳＣ２の入力端（一端）は、周波数変換後の周波数を生成する仮想的な内部電圧源に接続され、図５に示される回路モデルでは入出力間はアイソレーションされている。
【００２８】
以下、本実施の形態にかかる無線受信回路の動作を図５の回路モデルに関連付けて説明する。アンテナＡＮＴによって受信された無線周波数信号ＲＦＩＮ_Ｐ、ＲＦＩＮ_ＮによってトランジスタＭ５がオン、トランジスタＭ６がオフとなった場合、インダクタンスＬＬ２とトランジスタＭ８との接続端には無線周波数信号ＲＦの大きさに応じた電圧が発生する。また、アンテナＡＮＴによって受信された無線周波数信号ＲＦＩＮ_Ｐ、ＲＦＩＮ_ＮによってトランジスタＭ５がオフ、トランジスタＭ６がオンとなった場合、インダクタンスＬＬ１とトランジスタＭ７との接続端には無線周波数信号ＲＦの大きさに応じた電圧が発生する。
図５に示されるミキサ出力インピーダンスＲＳＣ１、ＲＳＣ２の一端には、無線周波数信号ＲＦ_Ｐ、ＲＦ_Ｎ（ωＲＦ）の周波数に局部発振信号ＬＯｉｎ＿Ｐ、ＬＯｉｎ＿Ｎ（ωＬＯ）の周波数が加減算された周波数の電圧が印加され、ミキサ出力インピーダンスＲＳＣ１、ＲＳＣ２の他端には、ミキサ出力インピーダンスＲＳＣ１、ＲＳＣ２の値に応じたベースバンド信号ＭＩＸｏｕｔ_Ｐ、ＭＩＸｏｕｔ_Ｎが発生する。このミキサ出力インピーダンスＲＳＣ１、ＲＳＣ２は、局部発振周波数ｆＬＯが高くなるに従って小さくなり、局部発振周波数ｆＬＯが低くなるに従って大きくなる。なお、ベースバンド信号ＭＩＸｏｕｔ_Ｐ、ＭＩＸｏｕｔ_Ｎを入力とする図２のオペアンプＡＰの利得（増幅率）は、ＲＦＢ／ＲＳＣで求められ、当該利得は、帰還抵抗ＲＦＢが一定の場合、局部発振周波数ｆＬＯが高くなるに従って大きくなり、局部発振周波数ｆＬＯが低くなるに従って小さくなる。従って、オペアンプＡＰの利得を一定に保つには、ミキサ出力インピーダンスＲＳＣが大きくなるに従って帰還抵抗ＲＦＢが大きくなるように制御し、ミキサ出力インピーダンスＲＳＣが小さくなるに従って帰還抵抗ＲＦＢが小さくなるように制御する必要がある。本実施の形態にかかる無線受信回路は、局部発振周波数ｆＬＯの大きさに応じて帰還抵抗ＲＦＢを変化させる態様であるため、オペアンプＡＰの利得を一定に保つことが可能である。
【００２９】
以下、図６および図７を用いて、出力インピーダンスＲＳＣと可変抵抗である帰還抵抗ＲＦＢとの関係を具体的に説明する。
図６は、図１に示される無線受信回路の各部の利得を説明するための図であり、図７は、局部発振周波数ｆＬＯとベースバンド部の利得との特性図である。
図６において、低雑音増幅器２０の無線周波数信号ＲＦ入力端から、キャパシタＣ１、Ｃ２と周波数変換回路２１との接続端までの利得を「ＲＦ利得」と定義する。また、キャパシタＣ１、Ｃ２と周波数変換回路２１との接続端から、オペアンプＡＰの出力端までの利得を「ＢＢ利得」と称する。また、「ＲＦ利得」と「ＢＢ利得」とを合算した利得を「全体利得」と定義する。なお、周波数変換回路２１はパッシブミキサであるので、その利得は「１」となるので「ＢＢ利得」はオペアンプＡＰの利得が支配的となる。
【００３０】
図７（ａ）にはミキサ出力インピーダンスＲＳＣが局部発振周波数ｆＬＯに依存して変化する様子が示され、例えば、局部発振周波数ｆＬＯが高くなるに従って周波数変換回路２１の出力インピーダンスＲＳＣが小さくなることが分かる。また、図７（ｂ）には、ＢＢ利得が局部発振周波数ｆＬＯに依存して変化する様子が示され、例えば、局部発振周波数ｆＬＯが高くなるに従ってＢＢ利得が大きくなることが分かる。
オペアンプＡＰの利得がこのように大きくなる理由は、オペアンプＡＰの入力抵抗に相当する出力インピーダンスＲＳＣが小さくなるにつれて、帰還抵抗／入力抵抗で求められる利得が増加するためである。
そこで、入力抵抗が小さくなるに従って帰還抵抗を小さくさせれば利得の増加を抑えることができる。本実施の形態にかかる無線受信回路では、局部発振周波数ｆＬＯが高くなるに従って帰還抵抗ＲＦＢ１、ＲＦＢ２が小さくなるように制御されるため、オペアンプＡＰの利得を一定に保つことができる。
【００３１】
この「ＢＢ利得」の増加は、通常では雑音指数ＮＦ（Noise Figure）の悪化を招く結果となる。具体例で説明すると、例えば、低雑音増幅器２０における増幅率（dBではない真数値）を「１０」とし、周波数変換回路２１における増幅率(同)を「１」とし、オペアンプＡＰにおける増幅率(同)を「１」とした場合、「全体利得」は「１０」である。また、全体の出力雑音は、低雑音増幅器２０で発生する雑音Ｎ１と、周波数変換回路２１で発生する雑音Ｎ２と、の合計値に、オペアンプＡＰの増幅率「１」を乗算し、その結果とオペアンプＡＰで発生する雑音Ｎ３を加算した値、すなわちＮ１＋Ｎ２＋Ｎ３となる。
【００３２】
一方、低雑音増幅器２０における増幅率(dBではない真数値)を「１」とし、周波数変換回路２１における増幅率(同)を「１」とし、オペアンプＡＰにおける増幅率(同)を「１０」とした場合、「全体利得」は、上述同様に「１０」である。全体の出力雑音は、低雑音増幅器２０で発生する雑音Ｎ１と、周波数変換回路２１で発生する雑音Ｎ２と、の合計値に、オペアンプＡＰの増幅率「１０」を乗算し、その結果とオペアンプＡＰで発生する雑音Ｎ３を加算した値、すなわち１０＊（Ｎ１＋Ｎ２）＋Ｎ３となる。
【００３３】
前者の「全体利得」と後者の「全体利得」とが同一であっても、後者の出力雑音は前者の出力雑音に比べ大きな値となり、従って雑音指数ＮＦも同様に後者が大きな値となる。すなわち、「ＢＢ利得」の増加は、雑音指数ＮＦを悪化させることになる。従って、使用周波数が広いシステムにおいて、雑音指数ＮＦの悪化を防ぐためには、「ＢＢ利得」を一定化することが重要である。
【００３４】
本実施の形態にかかる無線受信回路のミキサ出力インピーダンスＲＳＣは、以下の式で求められる。
ＲＳＣ＝1／（２＊Ｃ＊ｆＬＯ）
従って図２におけるＲＳＣ１およびＲＳＣ２は以下の式で求められる。
ＲＳＣ１＝ＲＳＣ２＝ＲＳＣ／２＝1／（４＊Ｃ＊ｆＬＯ）
無線受信回路のＢＢ利得は、以下の式で求められる。
ＢＢ利得＝ＲＦＢ／ＲＳＣ１＝ＲＦＢ／ＲＳＣ２＝４Ｃ＊ＲＦＢ＊ｆＬＯ
ここで、局部発振周波数ｆＬＯの変化により変動するミキサ出力インピーダンスＲＳＣの変動に応じて帰還抵抗ＲＦＢを変化させれば、ＢＢ利得を一定に保つことが可能である。図１に示される制御部１１は、例えば、局部発振周波数ｆＬＯが高くなるに従って、帰還抵抗ＲＦＢ１、ＲＦＢ２の値を小さくするように制御する。従って、ＢＢ利得は、局部発振周波数ｆＬＯの変動に対して一定に保たれる。
【００３５】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる無線受信回路は、受信した無線周波数信号を増幅する低雑音増幅器２０と、低雑音増幅器２０からの信号と局部発振信号とを乗算しベースバンド信号に変換する周波数変換回路２１と、低雑音増幅器２０と周波数変換回路２１との間に介在するキャパシタＣ１、Ｃ２と、抵抗値を可変可能に構成される帰還抵抗ＲＦＢ１、ＲＦＢ２を有しベースバンド信号を増幅するオペアンプＡＰと、を備えるようにしたので、局部発振周波数ｆＬＯの変化に応じて、「ＢＢ利得」が一定になるように帰還抵抗ＲＦＢ１、ＲＦＢ２の値を変化させることが可能である。その結果、使用周波数が広いシステムにおける雑音指数ＮＦの悪化を抑制することができ、レベルダイヤが適正化されシステム全体の性能を向上させることが可能である。
【００３６】
（第２の実施の形態）
図８は、本発明の第２の実施の形態にかかる無線受信回路の概略構成を示す図であり、図９は、図８に示される無線受信回路のベースバンド部の等価回路を示す図である。第１の実施の形態の無線受信回路と異なる点は、キャパシタＣ１、Ｃ２が制御部１１からの制御信号よって変化するように構成されている点である。以下、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００３７】
本実施の形態にかかる無線受信回路のミキサ出力インピーダンスＲＳＣは、以下の式で求められる。
ＲＳＣ＝1／（２＊Ｃ＊ｆＬＯ）
従って図９におけるＲＳＣ１およびＲＳＣ２は以下の式で求められる。
ＲＳＣ１＝ＲＳＣ２＝ＲＳＣ／２＝1／（４＊Ｃ＊ｆＬＯ）
無線受信回路のＢＢ利得は、以下の式で求められる。
ＢＢ利得＝ＲＦＢ／ＲＳＣ１＝ＲＦＢ／ＲＳＣ２＝４Ｃ＊ＲＦＢ＊ｆＬＯ
ここで、局部発振周波数ｆＬＯの変化に対して、Ｃ＊ｆＬＯで得られる値が一定となるようにキャパシタＣ１、Ｃ２を変化させれば、ミキサ出力インピーダンスＲＳＣを一定に保つことが可能である。また、「ＲＦ利得」の利得偏差は一般化された定式化が困難であることが多いが、定性的には、Ｃ＊ｆＬＯで得られる値が一定であれば、「ＢＢ利得」だけでなく「ＲＦ利得」の変動も低減される。図９に示される制御部１１は、局部発振周波数ｆＬＯが高くなるに従って、キャパシタＣ１、Ｃ２の値を小さくするように制御する。従って、ＢＢ利得は、局部発振周波数ｆＬＯの変化に対して一定に保たれる。さらに「ＲＦ利得」の変動も低減される。
【００３８】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる無線受信回路は、受信した無線周波数信号を増幅する低雑音増幅器２０と、低雑音増幅器２０からの信号と局部発振信号とを乗算しベースバンド信号に変換する周波数変換回路２１と、低雑音増幅器２０と周波数変換回路２１との間に介在し容量値を可変可能に構成されるキャパシタＣ１、Ｃ２と、ベースバンド信号を増幅するオペアンプＡＰと、を備えるようにしたので、「ＢＢ利得」を一定にし、「ＲＦ利得」の変動を低減できる。その結果、第１の実施の形態にかかる無線受信回路に比べて、雑音指数ＮＦの悪化をより一層抑制することができ、レベルダイヤのさらなる適正化を図ることが可能である。
【００３９】
（第３の実施の形態）
図１０は、本発明の第３の実施の形態にかかる無線受信回路の概略構成を示す図であり、図１１は、図１０に示される無線受信回路のベースバンド部の等価回路を示す図である。以下、第１および第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４０】
オペアンプＡＰの帰還抵抗ＲＦＢ１には、キャパシタＣＦＢ１が並列に接続され、帰還抵抗ＲＦＢ２には、キャパシタＣＦＢ２が並列に接続されている。
【００４１】
オペアンプＡＰの非反転入力端子には、入力調整抵抗ＲＡＤＪ１の一端が接続され、オペアンプＡＰの反転入力端子には、入力調整抵抗ＲＡＤＪ２の一端が接続されている。入力調整抵抗ＲＡＤＪ１の他端は、トランジスタＭ１１とトランジスタＭ２１との接続端に接続され、入力調整抵抗ＲＡＤＪ２の他端は、トランジスタＭ１２とトランジスタＭ２２との接続端に接続されている。入力調整抵抗ＲＡＤＪ１、ＲＡＤＪ２は、オペアンプＡＰの入力インピーダンスを調整するものである。
【００４２】
周波数変換回路２１からの信号は、オペアンプＡＰによって増幅された後、出力信号として出力される。このオペアンプＡＰは、帰還抵抗ＲＦＢ１にキャパシタＣＦＢ１が並列に接続され、帰還抵抗ＲＦＢ２にキャパシタＣＦＢ２が並列に接続されていることで、ローパスフィルタとして機能する。
【００４３】
本実施の形態にかかる無線受信回路のミキサ出力インピーダンスＲＳＣは、以下の式で求められる。
ＲＳＣ＝1／（２＊Ｃ＊ｆＬＯ）
従って図１１におけるＲＳＣ１およびＲＳＣ２は以下の式で求められる。
ＲＳＣ１＝ＲＳＣ２＝ＲＳＣ／２＝1／（４＊Ｃ＊ｆＬＯ）
無線受信回路のＢＢ利得は、オペアンプＡＰによるＬＰＦカットオフ周波数より十分小さい周波数において、以下の式で求められる。
ＢＢ利得＝ＲＦＢ／(ＲＳＣ１＋ＲＡＤＪ)＝ＲＦＢ／(ＲＳＣ２＋ＲＡＤＪ)＝ＲＦＢ／（１／（４＊Ｃ＊ｆＬＯ) ＋ＲＡＤＪ)
ここで、局部発振周波数ｆＬＯの変化により変動するミキサ出力インピーダンスＲＳＣの変動に応じて入力調整抵抗ＲＡＤＪ１、ＲＡＤＪ２を変化させれば、ＢＢ利得を一定に保つことが可能である。図１０に示される制御部１１は、例えば、局部発振周波数ｆＬＯが高くなるに従って、入力調整抵抗ＲＡＤＪ１、ＲＡＤＪ２の値を大きくするように制御する。従って、ＢＢ利得は、局部発振周波数ｆＬＯの変化に対して一定に保たれる。
【００４４】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる無線受信回路は、受信した無線周波数信号を増幅する低雑音増幅器２０と、低雑音増幅器２０からの信号と局部発振信号とを乗算しベースバンド信号に変換する周波数変換回路２１と、低雑音増幅器２０と周波数変換回路２１との間に介在するキャパシタＣ１、Ｃ２と、ベースバンド信号を増幅するオペアンプＡＰと、周波数変換回路２１とオペアンプＡＰとの間に介在し抵抗値を可変可能に構成される入力調整抵抗ＲＡＤＪ１、ＲＡＤＪ２と、を備えるようにしたので、「ＢＢ利得」を一定に保つことができる。その結果、ローパスフィルタの機能を有しながら、レベルダイヤを適正化することが可能である。
【００４５】
（第４の実施の形態）
図１２は、本発明の第４の実施の形態にかかる無線受信回路の概略構成を示す図であり、図１３は、図１２に示される無線受信回路のベースバンド部の等価回路を示す図である。第３の実施の形態にかかる無線受信回路と異なる点は、入力調整抵抗ＲＡＤＪ１、ＲＡＤＪ２が除かれている点と、制御部１１からの制御信号によって、キャパシタＣＦＢ１、ＣＦＢ２（第２の容量）と、帰還抵抗ＲＦＢ１、ＲＦＢ２と、が変化するように構成されている点である。以下、第１〜３の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４６】
本実施の形態にかかる無線受信回路のミキサ出力インピーダンスＲＳＣは、以下の式で求められる。
ＲＳＣ＝1／（２＊Ｃ＊ｆＬＯ）
従って図１３におけるＲＳＣ１およびＲＳＣ２は以下の式で求められる。
ＲＳＣ１＝ＲＳＣ２＝ＲＳＣ／２＝1／（４＊Ｃ＊ｆＬＯ）
無線受信回路のＢＢ利得は、オペアンプＡＰによるＬＰＦカットオフ周波数より十分小さい周波数において、以下の式で求められる。
ＢＢ利得＝ＲＦＢ／ＲＳＣ１＝ＲＦＢ／ＲＳＣ２＝４Ｃ＊ＲＦＢ＊ｆＬＯ
オペアンプＡＰによるＬＰＦカットオフ周波数ｆｃは、以下の式で求められる。
ｆｃ＝１／（２π＊ＲＦＢ＊ＣＦＢ）
ここで、局部発振周波数ｆＬＯの変化により変動するミキサ出力インピーダンスＲＳＣの変動に応じて帰還抵抗ＲＦＢ１、ＲＦＢ２を変化させれば、ＢＢ利得を一定に保つことが可能である。ただし、帰還抵抗ＲＦＢ１、ＲＦＢ２の変化は、ＬＰＦカットオフ周波数ｆｃに影響を与えるため、帰還抵抗ＲＦＢ１、ＲＦＢ２の変化に応じてキャパシタＣＦＢ１、ＣＦＢ２も変化させる必要がある。すなわち、帰還抵抗ＲＦＢ１、ＲＦＢ２とキャパシタＣＦＢ１、ＣＦＢ２との時定数が一定となるようにする。図１２に示される制御部１１は、例えば、局部発振周波数ｆＬＯが高くなるに従って、帰還抵抗ＲＦＢ１、ＲＦＢ２の値を小さくするように制御する。さらに、制御部１１は、帰還抵抗ＲＦＢ１、ＲＦＢ２の値が小さくなるに従って、ＬＰＦカットオフ周波数ｆｃが一定になるように、キャパシタＣＦＢ１、ＣＦＢ２の値を大きくする。従って、局部発振周波数ｆＬＯの変化に対して、ＢＢ利得が一定に保たれ、かつ、ＬＰＦカットオフ周波数ｆｃが一定に保たれる。
【００４７】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる無線受信回路は、受信した無線周波数信号を増幅する低雑音増幅器２０と、低雑音増幅器２０からの信号と局部発振信号とを乗算しベースバンド信号に変換する周波数変換回路２１と、低雑音増幅器２０と周波数変換回路２１との間に介在するキャパシタＣ１、Ｃ２と、抵抗値を可変可能に構成される帰還抵抗ＲＦＢ１、ＲＦＢ２と容量値を可変可能に構成されるキャパシタＣＦＢ１、ＣＦＢ２とを有しベースバンド信号を増幅するオペアンプＡＰと、を備えるようにしたので、「ＢＢ利得」を一定に保ち、かつ、ローパスフィルタのカットオフ周波数を決定する時定数を一定にすることができる。その結果、使用周波数が広いシステムにおける雑音指数ＮＦの悪化を抑制することが可能である。
【００４８】
また、本実施の形態にかかる無線受信回路では、入力調整抵抗ＲＡＤＪ１、ＲＡＤＪ２などの抵抗がベースバンド部に使用されていないため、その抵抗による熱雑音の増加がない。従って、第３の実施の形態にかかる無線受信回路に比して雑音指数ＮＦを低減可能である。その結果、レベルダイヤがより適正に維持され、システム全体の性能をより向上させることが可能である。
【００４９】
（第５の実施の形態）
図１４は、本発明の第５の実施の形態にかかる無線受信回路の概略構成を示す図であり、図１５は、図１４に示される無線受信回路のベースバンド部の等価回路を示す図である。第４の実施の形態にかかる無線受信回路と異なる点は、制御部１１からの制御信号によってキャパシタＣ１、Ｃ２が変化するように構成されている点である。以下、第１〜４の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５０】
本実施の形態にかかる無線受信回路のミキサ出力インピーダンスＲＳＣは、以下の式で求められる。
ＲＳＣ＝1／（２＊Ｃ＊ｆＬＯ）
従って図１５におけるＲＳＣ１およびＲＳＣ２は以下の式で求められる。
ＲＳＣ１＝ＲＳＣ２＝ＲＳＣ／２＝1／（４＊Ｃ＊ｆＬＯ）
無線受信回路のＢＢ利得は、オペアンプＡＰによるＬＰＦカットオフ周波数より十分小さい周波数において、以下の式で求められる。
ＢＢ利得＝ＲＦＢ／ＲＳＣ１＝ＲＦＢ／ＲＳＣ２＝４Ｃ＊ＲＦＢ＊ｆＬＯ
ここで、局部発振周波数ｆＬＯの変化に対して、Ｃ＊ｆＬＯで得られる値が一定となるようにキャパシタＣ１、Ｃ２を変化させれば、ミキサ出力インピーダンスＲＳＣを一定に保つことが可能である。また、「ＲＦ利得」の利得偏差は一般化された定式化が困難であることが多いが、定性的には、Ｃ＊ｆＬＯで得られる値が一定であれば、「ＢＢ利得」だけでなく「ＲＦ利得」の変動も低減される。また、Ｃ＊ｆＬＯで得られる値が一定であれば、「ＢＢ利得」だけでなく「ＲＦ利得」の変動も低減される。図１４に示される制御部１１は、局部発振周波数ｆＬＯが高くなるに従って、キャパシタＣ１、Ｃ２の値を小さくするように制御する。従って、ＢＢ利得は、局部発振周波数ｆＬＯの変化に対して一定に保たれる。さらに「ＲＦ利得」の変動も低減される。
【００５１】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる無線受信回路は、受信した無線周波数信号を増幅する低雑音増幅器２０と、低雑音増幅器２０からの信号と局部発振信号とを乗算しベースバンド信号に変換する周波数変換回路２１と、低雑音増幅器２０と周波数変換回路２１との間に介在し容量値を可変可能に構成されるキャパシタＣ１、Ｃ２と、ベースバンド信号を増幅するオペアンプＡＰと、を備えるようにしたので、第４の実施の形態の無線受信回路の効果に加えて、制御対象がキャパシタＣ１、Ｃ２のみとなるため回路構成を簡素化することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  ローカル信号源、１１  制御部、２０  低雑音増幅器、２１  周波数変換回路、ＡＰ  オペアンプ、ＢＢ  ベースバンド信号、ｆＬＯ  局部発振信号の周波数、ＬＬ１、ＬＬ２、Ｌｓ１、Ｌｓ２、  インダクタンス、Ｃ１、Ｃ２  キャパシタ、ＣＦＢ１、ＣＦＢ２  キャパシタ、ＲＦＢ１、ＲＦＢ２  帰還抵抗、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８、Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ２１、Ｍ２２  トランジスタ、ＩＢＩＡＳ  電流源、ＲＳＣ１、ＲＳＣ２  ミキサ出力インピーダンス、ＳＷ１、ＳＷ２  スイッチ、ＲＡＤＪ１、ＲＡＤＪ２  入力調整抵抗
【図１】
2011205229.tif 000003
【図２】
2011205229.tif 000004
【図３】
2011205229.tif 000005
【図４】
2011205229.tif 000006
【図５】
2011205229.tif 000007
【図６】
2011205229.tif 000008
【図７】
2011205229.tif 000009
【図８】
2011205229.tif 000010
【図９】
2011205229.tif 000011
【図１０】
2011205229.tif 000012
【図１１】
2011205229.tif 000013
【図１２】
2011205229.tif 000014
【図１３】
2011205229.tif 000015
【図１４】
2011205229.tif 000016
【図１５】
2011205229.tif 000017