(57)【要約】【課題】  増幅器配列および増幅器配列で信号成分を補正する方法を提供する。【解決課題】  第１の増幅器段４と少なくとも１つの第２の増幅器段９とを有する増幅器配列であって、第２の増幅器段６の入力は、第１の増幅器段４の出力に接続されている。第１の増幅器段４と第２の増幅器段６とは、それぞれ独立して設定可能な利得係数により増幅されるように構成されている。さらに、第２の増幅器段９の出力と第１の増幅器段４の入力との間に接続された帰還路が備えられている。帰還路は、第２の増幅器段９の出力でのオフセット信号を補正するために、信号を生成し、この信号を第１の増幅器段４の入力に出力するよう構成されている。このオフセット信号は、第１の利得係数および／または第２の利得係数を設定することによって生じる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力と出力とを備え、独立して設定可能な第１の利得係数を有する第１の増幅器段（４）と、
第１の増幅器段（４）の出力に接続され、入力と出力とを備え、独立して設定可能な第２の利得係数を有する、少なくとも１つの第２の増幅器段（９）と、
第２の増幅器段（９）の出力と第１の増幅器段（４）の入力との間に接続された帰還路と、を備えた増幅器配列であって、
第１の利得係数および／または第２の利得係数を設定することにより第２の増幅器段（９）に生じたオフセット信号を補正するために、帰還路によって信号が生成されこの生成された信号が第１の増幅器段（４）の入力に出力されるようになっていることを特徴とする増幅器配列。
【請求項２】
第１の増幅器段（４）および第２の増幅器段（９）は、各増幅器段の利得係数を設定するための各動作信号が供給される動作入力を有していることを特徴とする請求項１に記載の増幅器配列。
【請求項３】
帰還路は、積分回路（５）を有しており、積分回路（５）の入力（５１）は第２の増幅器段（９）の出力に接続されている一方、積分回路（５）の出力（５２）は第１の増幅器段（４）の入力に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の増幅器配列。
【請求項４】
積分回路（５）は、積分定数を設定する電荷蓄積部（５４）を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の増幅器配列。
【請求項５】
積分回路（５）は、積分定数を設定するために、周波数領域を調整するためのフィルターを備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の増幅器配列。
【請求項６】
積分回路（５）は差動増幅器（５３）を有し、差動増幅器（５３）の第１の入力端子（＋）は接地電位と接続されている一方、差動増幅器（５３）の第２の入力端子（−）は入力（５１）と接続されており、
差動増幅器（５３）は、端子が第２の入力端子（−）および出力（５２）に接続されている少なくとも１つの電荷蓄積部（５４）を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の増幅器配列。
【請求項７】
電荷蓄積部（５）の容量は可変であることを特徴とする請求項５または６に記載の増幅器配列。
【請求項８】
電荷蓄積部（５４）は、並列接続されたコンデンサ、または可変容量ダイオードにて構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の増幅器配列。
【請求項９】
第１の増幅器段（４）および第２の増幅器段（９）のうちの少なくとも１つは、直列接続されたローパスフィルタを有していることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の増幅器配列。
【請求項１０】
半導体本体の積分回路として構成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の増幅器配列。
【請求項１１】
直列接続され、独立して設定可能な利得係数を有する少なくとも２つの増幅器段を有する増幅器配列において信号成分を補正する方法であって、
増幅器配列を準備する工程と、
増幅器配列の入力に信号を与える工程と、
少なくとも２つの増幅器段のうちの少なくとも１つの増幅器段の利得係数を設定または切り替える工程と、
増幅器配列によって増幅される信号中の設定または切り替えにより生じる信号成分を帰還するとともに補正する工程と、を有する方法。
【請求項１２】
帰還する工程は、
信号成分を、設定可能な時定数で積分する工程と、
積分された信号成分を減算する工程と、を有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
利得係数を設定または切り替える工程を、入力側の信号の振幅が小さい間に行うことを特徴とする請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
受信器配列としての請求項１ないし１０に記載の増幅器配列の使用であり、第１の増幅器配列および第２の増幅器配列の使用であって、
第１の増幅器段および第２の増幅器配列の前段に、同相成分と直交成分とを有する信号を発生させる周波数変調装置が接続されていることを特徴とする使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅器配列（増幅器）に関し、特に、受信器配列での第１および第２の増幅器配列（増幅器）の使用に関する。また、本発明は、独立して（個別に）利得係数が設定可能である少なくとも２つの直列に接続された増幅器段を有する増幅器で、信号成分を補正するための方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
新しい移動無線システム、例えば第３世代の移動無線システムでは、送信路および受信路中においてひずみなく増幅することが、非常に重要である。このため、ＵＭＴＳまたはＧＳＭ／ｅｄｇｅなどのいくつかの移動無線標準では、データ転送中での信号レベルの低下または上昇を規定している。この際、受信・送信の質が影響を受けてはならない。このような増幅の制御を行なうに当たって、２つの方法が存在する。
【０００３】
第１の方法は、ＡＧＣ（Automatic Gain Control：自動利得制御）と呼ばれるアナログ増幅制御法である。この方法では、利得はアナログ的に変化する。すなわち、利得は、所望の値まで連続的に変化する。これに反して、プログラム可能な増幅制御法では、利得による変化は、階段状で不連続に現れる。不連続の変化（sprung：jump）が現れる利得は、ＰＧＣ（プログラマブル利得制御）増幅回路と呼ばれる。
【０００４】
増幅を設定するための各利得係数は、制御信号を介して、対応する回路に供給される。アナログ連続増幅では、大抵、連続的な電圧信号が、増幅器の動作入力に与えられることによって行なわれる。利得係数が個別の値としてプログラム可能である増幅器は、動作信号を供給するためのデジタルインタフェースを有する。
【０００５】
このデジタルインタフェースにより、ＰＧＣ増幅器は、アナログ動作入力を有する増幅器とは異なり、動作信号の電圧の変動に対して強い（動作信号の電圧変動の影響を受けにくい）。個別の利得係数の値を設定可能である直列接続された増幅器を複数備えた増幅器列では、これに加えて、トランシーバーの高周波信号処理とベースバンド信号処理とを明確にかつより柔軟に分けて行なうことができる。とりわけ、異なる製造業者製の複数のベースバンド回路を相互接続することが可能になる。
【０００６】
続く信号処理のために十分な質の受信信号を得るために、受信路において、適切な手段で受信信号を増幅することが必要である。増幅は、高周波信号処理のために構成された受信路の領域、およびベースバンド回路領域で行なわれうる。消費電流が明らかに少なく、追加的に存在する積分がより単純であるので、受信信号の増幅は、しばしば、ベースバンド信号へ変調した後に行うのが適切である。ベースバンド信号は、受信信号の周波数と比較して明らかにより低い周波数となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
新しい通信システムでは、受信路中の増幅は、個別の利得係数でプログラム可能な増幅器を介して、例えば１ｄＢ工程で行われる。個別の値を用いてプログラム可能である増幅器段を備えた増幅器列を用いると、寄生静止直流信号成分では、受信路のベースバンド信号中で、動作オフセットが発生し、このオフセットが、続く信号処理における受信信号の質を著しく低下させる。
【０００８】
本発明の目的は、後段の回路のために、十分な信号品質を有する増幅信号を準備することである。なお、この目的は、添付の特許請求項に係る構成によって達成される。さらなるより有用な実施形態は、従属請求項の構成である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の増幅器配列は、上記課題を解決するために、入力と出力とを備え、独立して設定可能な第１の利得係数を有する第１の増幅器段と、第１の増幅器段の出力に接続され、入力と出力とを備え、独立して設定可能な第２の利得係数を有する、少なくとも１つの第２の増幅器段と、第２の増幅器段の出力と第１の増幅器段の入力との間に接続された帰還路と、を備えた増幅器配列であって、第１の利得係数および／または第２の利得係数を設定することにより第２の増幅器段に生じたオフセット信号を補正するために、帰還路によって信号が生成されこの生成された信号が第１の増幅器段の入力に出力されるようになっていることを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、増幅器配列は、独立して設定可能な第１の利得係数を有する第１の増幅器段と、独立して設定可能な第２の利得係数を有する少なくとも１つの第２の増幅器段とを有する。第２の増幅器段の入力は、第１の増幅器段の出力に接続されている。第２の増幅器段の出力と第１の増幅器段の入力との間には、帰還路が接続されている。この帰還路は、信号を生成し、この信号を第１の増幅器段の入力に出力するように構成されている。また、信号は、第１および／または第２の利得係数を設定することによって、少なくとも１つの第２の増幅器段の出力で生じたオフセット信号を補正する。
【００１１】
また、制御ループおよび帰還路を有するように増幅器配列を形成することにより、増幅器配列内で利得係数を変えた結果生じる信号成分が補正される。
【００１２】
また、本発明の増幅器配列では、第１の増幅器段および第２の増幅器段は、各増幅器段の利得係数を設定するための各動作信号が供給される動作入力を有していることが好ましい。
【００１３】
直流信号成分を有する入力信号がある（動作入力を有している）本発明の増幅器配列によれば、少なくとも２つの増幅器段の利得係数を変えることにより、増幅器配列の出力に動作信号成分が発生する。
【００１４】
このように生成された動作信号成分は、帰還路において処理され、増幅器配列の入力に送られ、入力側の直流信号成分が明らかに低減する。
【００１５】
また、本発明の増幅器配列では、帰還路は、積分回路を有しており、積分回路の入力は第２の増幅器段の出力に接続されている一方、積分回路の出力は第１の増幅器段の入力に接続されていることが好ましい。
【００１６】
好適な実施形態では、帰還路は時定数を備えた積分回路を有する。積分回路の時定数により、積分回路の周波数応答が行なわれる。利得係数が変化する際、個々の増幅器段の切り替え速度に応じて、積分回路での処理に適した付加信号成分が生成される。積分回路は、入力側の信号に加算する信号を生成する。
【００１７】
また、本発明の増幅器配列では、積分回路は、積分定数を設定するために、周波数領域を調整するためのフィルターを備えていることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の増幅器配列では、積分回路は差動増幅器を有し、差動増幅器の第１の入力端子は接地電位と接続されている一方、差動増幅器の第２の入力端子（−）は入力と接続されており、
差動増幅器は、端子が第２の入力端子および出力に接続されている少なくとも１つの電荷蓄積部を有することが好ましい。
【００１９】
また、本発明の増幅器配列では、電荷蓄積部の容量は可変であることが好ましい。
【００２０】
また、本発明の増幅器配列では、電荷蓄積部は、並列接続されたコンデンサ、または可変容量ダイオードにて構成されていることが好ましい。
【００２１】
本発明のさらなる構成によれば、積分回路中の帰還路は、コンデンサ、可変容量ダイオード、またはフィルタを有する。コンデンサまたは可変容量ダイオードの容量を変えることができるようになっていることが好ましい。フィルターは、周波数応答が設定可能である（周波数領域を調整可能である）ｇｍＣフィルターとして形成できる。
【００２２】
また、本発明の増幅器配列では、第１の増幅器段および第２の増幅器段のうちの少なくとも１つは、直列接続されたローパスフィルタを有していることが好ましい。
【００２３】
また、本発明の増幅器配列では、半導体本体の積分回路として構成されていることが好ましい。
【００２４】
また、本発明の方法では、直列接続され、独立して設定可能な利得係数を有する少なくとも２つの増幅器段を有する増幅器配列において信号成分を補正する方法であって、
増幅器配列を準備する工程と、増幅器配列の入力に信号を与える工程と、少なくとも２つの増幅器段のうちの少なくとも１つの増幅器段の利得係数を設定または切り替える工程と、増幅器配列によって増幅される信号中の設定または切り替えにより生じる信号成分を帰還するとともに補正する工程と、を有することが好ましい。
【００２５】
また、本発明の方法では、帰還する工程は、信号成分を、設定可能な時定数で積分する工程と、積分された信号成分を減算する工程と、を有することが好ましい。
【００２６】
また、本発明の方法では、利得係数を設定または切り替える工程を、入力側の信号の振幅が小さい間に行うことが好ましい。
【００２７】
信号成分を補正する方法では、増幅器配列は、直列接続され、独立して設定可能な利得係数を有する少なくとも２つの増幅器段を準備する。好ましくは、ここで少なくとも２つの設定可能な個々の利得係数の合計として、調整可能な個々の利得係数の合計が、増幅器配列に割り当てられる。増幅器配列の入力で増幅を行なう１つの信号が与えられた後、増幅器配列中の少なくとも２つの増幅器段の少なくとも１つに対する利得係数が切り替えられ、または新しく設定される。これにより、与えられた信号中の静的な直流信号成分が、動的な信号成分（動作信号成分）に変調される。この信号成分が帰還し、処理され、入力に与えられる信号から減じられる。この結果、増幅器配列中で増幅される信号中、切り替えまたは設定により生じる信号成分が、補正される。
【００２８】
また、本発明の使用では、上記いずれかに記載の増幅器の使用であり、第１の増幅器配列および第２の増幅器配列の使用であって、第１の増幅器段および第２の増幅器配列の前段に、同相成分と直交成分とを有する信号を発生させる周波数変調装置が接続されていることが好ましい。
【００２９】
このような本発明の増幅器配列は、受信器に用いられることが好ましく、増幅器配列の前段に周波数変調装置が接続されている。好適な実施形態では、第１の増幅器配列および第２の増幅器配列が、受信器に用いられる。ここで、第１の増幅器配列および第２の増幅器配列の前段には、同相成分と直行成分とを含む信号を発生させるための周波数変調装置が接続されている。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の増幅器配列は、以上のように、入力と出力とを備え、独立して設定可能な第１の利得係数を有する第１の増幅器段と、第１の増幅器段の出力に接続され、入力と出力とを備え、独立して設定可能な第２の利得係数を有する、少なくとも１つの第２の増幅器段と、第２の増幅器段の出力と第１の増幅器段の入力との間に接続された帰還路と、を備えた増幅器配列であって、第１の利得係数および／または第２の利得係数を設定することにより第２の増幅器段に生じたオフセット信号を補正するために、帰還路によって信号が生成されこの生成された信号が第１の増幅器段の入力に出力されるようになっている。
【００３１】
それゆえ、後段の回路のために、十分な信号品質を有する増幅信号を生成することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に、実施例に基づいて、本発明を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の増幅器配列の一実施形態を示す説明図である。図２は、本発明の増幅器配列の帰還路の一部を示す説明図である。
【００３３】
図１は、半導体本体１中で集積回路として構成されている受信路の実施形態を示す。半導体本体１の表面には、信号および電圧を供給するための複数の接続コンタクトが備えられている。接続コンタクトは、コンタクトパッドにて構成されている。１つの接続コンタクト１１には、１つの入力信号が供給される。この入力信号は、不図示のアンテナを介して受信された信号で、本発明の配列により調整され、さらなる信号処理のために、出力１２・１３へと供給される。
【００３４】
受信路の入力１１は、低ノイズ入力増幅器２の入力に接続されている。低ノイズ入力増幅器２は、独立して調整可能な利得係数により増幅されるよう構成されている。入力増幅器として形成される低ノイズ増幅器２は、入力側の信号を増幅して、続く回路部材、特に周波数変調装置３に対して与える受信信号の強度を十分なものとしている。
【００３５】
周波数変調装置３の入力は、低ノイズ増幅器２の出力と接続されていて、入力側の信号を局部発振器信号により、第２の周波数に変調する。同時に、入力側の信号は、同相成分Ｉと直交成分Ｑとに分けられる。このような周波数変調装置３は、Ｉ／Ｑ復調器とも呼ばれる。このために、Ｉ／Ｑ復調器は、局部発振器信号を用いる。この局部発振器信号は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路６３および電圧制御発振器（ＶＣＯ；Voltage Controled Oscillator）７３を有する位相制御回路にて生成される。
ここで、電圧制御発振器７３の周波数は、入力側の信号が直接ベースバンド信号に信号変調されるような値に設定されている。この工程は、直接変調と呼ばれる。Ｉ／Ｑ復調器３の第１の出力３１は、変調された信号の同相成分Ｉを送信する一方、第２の出力３２は直交成分Ｑを出力する。
【００３６】
出力３１・３２の後段には、それぞれローパスフィルター３０・３０Ａが接続されている。ローパスフィルター３０・３０Ａは、変調により生じた信号の高周波部分を抑える。
【００３７】
ローパスフィルター３０の出力は、第１の増幅器段（増幅回路）４の入力に接続されている。第１の増幅器段４は、個々の増幅器およびこの増幅器に直接接続されているローパスフィルタを有する。第１の増幅器段４には、動作入力４１が備えられ、この動作入力４１に対して、第１の増幅器４の利得係数を設定（調整）するための独立した値の動作信号が供給される。増幅回路の第１の増幅器段４は、プログラム可能な増幅器として構成されている。このように、第１の増幅器段４は、動作入力４１を介して、個別の値で増幅する段に変えられる。増幅器の後段に接続されるローパスフィルターは、増幅時の変調により発生した信号の高周波部分を抑える。
【００３８】
増幅回路（第１の増幅器段）４の出力には、別の２つの増幅回路６・７が接続されている。この２つの増幅回路６・７の構造は、増幅回路４の構造と同じである。増幅回路７の出力には、さらに１つのプログラム可能な増幅器８が接続され、増幅器８には、プログラム可能な増幅器（第２の増幅器段）９が接続されている。一連の増幅器列は、連続して接続されたプログラム可能な増幅器段を５つ備え、それぞれの増幅器段が、自身で利得係数を設定するために、動作信号供給用の動作入力を有する。ここで、各段の利得係数は、動作入力における動作信号により設定される。各増幅器段の設定は互いに独立している。
【００３９】
増幅器列中の最後の増幅器９の出力は、出力１２に供給され、ここで、受信され周波数が変調された信号の同相成分Ｉが増幅された形で測定される。なお、直交成分Ｑ用の増幅器列も、同様に構成される。
【００４０】
動作信号を、動作入力４１・６１・７１・８１・９１に供給し、変更することにより増幅の設定を変更すると、受信信号の増幅度が急激に変わる。
【００４１】
増幅器列の入力に直流電流部分がある場合、増幅の変化次第で、利得係数におけるこの急激な変化により、異なるスペクトル帯域幅を有する動作信号成分を生じることがある。この付加的なスペクトル部分は、後段に接続したフィルターにより、フィルタリングされない。したがって、これが、後段の信号処理回路において、受信信号の復調における欠陥になりうる。
【００４２】
それゆえに、同相成分Ｉ用の増幅器９の出力および直交成分Ｑの増幅器９Ａの出力で、帰還路が接続されている。この帰還路は、増幅変化に基づいて生じる信号成分をさらに処理し、増幅器列の入力に再び供給し、これにより直流信号成分を低減させる。
【００４３】
直流信号成分の低減は、図示した実施形態においては、回路５・５Ａにより行なわれる。回路５・５Ａの入力５１・５１Ａは、増幅器９・９Ａの出力と接続されている。ここで、回路５は積分器として設計され、回路５にて積分された直流信号成分が、その出力５２・５２Ａを介して、加算器２０に供給される。この加算器２０は、各ローパスフィルター３０・３０Ａと、増幅器列の入力との間に接続されている。
【００４４】
図示された実施形態においては、加算器２０は、直流信号成分を、ローパスフィルター３０・３０Ａから出力された受信信号から減算し、結果を増幅器列の入力に送る。積分器５・５Ａ中の積分部材を適切に選択することによって、フィルター特性を適切に設定でき、従って時定数も適切に設定可能になる。
【００４５】
本発明の増幅回路に導入可能な積分器の一実施形態を図２に示す。ここで、積分器は、演算増幅器５３を有し、この演算増幅器５３の反転入力（−；第２の入力端子）は、抵抗５６を介して、積分器の入力５１と接続されている。非反転入力（＋；第１の入力端子）は、抵抗５７およびこの抵抗５７と並列に接続されたコンデンサ５８を介して、接地電位に接続されている。コンデンサ５８は、接地線上のノイズまたは抵抗５７のノイズ挙動を分離する。演算増幅器５３の出力は、同時に、積分器５の出力５２となる。演算増幅器５３の出力５２と反転入力（−）との間には、複数の並列接続されたコンデンサ５４・５４Ａ・５４Ｂが配されている。
【００４６】
これらのコンデンサの第１の端子は、反転入力（−）に接続され、第２の端子は、スイッチ５５を介して、演算増幅器５３の出力に接続されている。
【００４７】
個々のスイッチ（フィルター）５５は、動作信号（図２中破線にて示す）により閉鎖される。これにより、積分器の時定数を変更することができ、負帰還ループは、時定数に応じた周波数応答を行なう（周波数領域を調整する）。
【００４８】
上述の方法により、大幅で緩やかに移行する増幅変化を補正することができる。ここで図示した実施形態では並列に接続されたコンデンサを用いているが、積分器の時定数を設定するという別の方法も可能である。例えば、設定可能なｇｍＣフィルターまたは可変容量ダイオードを用いることも可能である。
【００４９】
動作信号成分の生成は、増幅変化の際の入力信号に依存しているので、大きな増幅変化は、入力信号（の振幅）が可能な限り小さい間に行なうことが好ましい。例えば、低ノイズ増幅器２における増幅変化を補正するために必要とされる増幅変化を大きな利得係数で実現するために、適切な入力レベルで、増幅度が変えられる。別の方法として、所望の増幅を、非送信時に行なうことも可能である。これは、例えば、タイムスロット法を使って行なう。
【００５０】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明の増幅器配列の一実施形態を示す説明図である。
【図２】図２は、本発明の増幅器配列の帰還路の一部を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１      半導体本体
２      低ノイズ増幅器
３      Ｉ／Ｑ復調器（周波数変調装置）
３０、３０Ａ      ローパスフィルタ
２０      加算器
４、６、７      増幅回路
４              増幅回路（第１の増幅器段）
６、７          増幅回路
８、８ａ、９Ａ  増幅器段
９              増幅器段（第２の増幅器段）
５、５Ａ      積分器（積分回路）
４１、４１Ａ、６１、６１Ａ      制御入力（動作入力）
７１、７１Ａ、８１、８１Ａ      制御入力（動作入力）
９１、９１Ａ      制御入力（動作入力）
１１      信号入力
１２、１３      信号出力
５１、５１Ａ      信号入力
５６、５７      抵抗
５８、５４Ａ、５４Ｂ            コンデンサ
５４            コンデンサ（電荷蓄積部）
５５      スイッチ
５３      演算増幅器（差動増幅器）
６３      位相制御回路
７３      電圧制御発振器
−        反転入力（第２の入力端子）
＋        非反転入力（第１の入力端子）
【図１】
2005333651.tif 000003
【図２】
2005333651.tif 000004