(57)【要約】  【課題】  フロントエンドにおける消費電流を低減化する受信機を提供する。  【解決手段】  受信機のフロントエンドが有するミキサ３は、ノイズ特性及び線形特性の異なる２種類のミキサ６、７からなる。フロントエンドには操作部８が設けられ、受信信号に応じてミキサ６及びミキサ７のいずれかを選択し動作させることができる。線形性に優れたミキサは消費電流が大きいため、高い線形性が要求される場合に限り線形性に優れたミキサを使用することで、消費電流の低減化を図ることができる。【選択図】      図１
2005295348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号を増幅する低雑音増幅器と、該低雑音増幅器により増幅された前記受信信号の周波数を変換するミキサと、を備える受信機において、
前記ミキサは、同一の信号を入力したときに出力される出力信号の雑音レベルの違いを表すノイズ特性と、入出力特性に含まれる線形成分の割合を示す線形特性とがそれぞれ異なる第１及び第２のミキサからなり、
前記第１及び第２ミキサのいずれか一方を選択して動作させることを特徴とする受信機。
【請求項２】
受信信号を増幅する低雑音増幅器と、該低雑音増幅器により増幅された前記受信信号の周波数を変換するミキサと、を備える受信機において、
前記ミキサは、同一の信号を入力したときに出力される出力信号の雑音レベルの違いを表すノイズ特性と、入出力特性に含まれる線形成分の割合を示す線形特性とがそれぞれ異なる第１及び第２のミキサからなり、
前記第１ミキサ及び第２ミキサのいずれか一方を選択して動作させる第１制御部と、
前記受信信号を検出する電界強度検出部と、
を有し、
該電界強度検出部が検出した電界強度に応じて、前記第１制御部が前記第１及び第２ミキサのいずれか一方を選択して動作させることを特徴とする受信機。
【請求項３】
前記低雑音増幅器は、ゲインを変化させることが可能な可変利得増幅器であり、
前記電界強度検出部が検出した電界強度に応じて、前記低雑音増幅器のゲインを制御する第２制御部を有することを特徴とする請求項２に記載の受信機。
【請求項４】
前記第１制御部が行う制御と、前記第２制御部が行う制御とを単一の制御部が行うことを特徴とする請求項３に記載の受信機。
【請求項５】
前記受信機がワンチップの半導体集積回路装置よりなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信機に関し、特に受信した高周波信号を所定の周波数の信号に変換するミキサを備えた高周波受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、無線方式の受信機は、低雑音増幅器及びミキサがそのフロントエンドに組み込まれている。そして、低雑音増幅器がアンテナにより受信された高周波信号を増幅するとともに、ミキサが前記低雑音増幅器により増幅された信号と局部発振器からの信号を混合することで、フロントエンドにおける所定の周波数の信号を生成する。
【０００３】
しかしながら、このようなフロントエンドを構成する受信機において、低雑音増幅器あるいはミキサのノイズ特性及び線形特性が受信機における受信感度や信号歪みに大きな影響を与える。即ち、ノイズ特性が悪いと、受信して得られた信号に重畳するノイズの割合が大きくなり、受信感度の劣化につながる。又、線形特性が悪いと、電界強度の大きい信号を受信したとき、受信して得られた信号に歪みが発生する。尚、本明細書において、「ノイズ特性」とは、同一の信号を入力したときに出力される出力信号の雑音レベルの違いを指し、「線形特性」とは、入出力特性に含まれる線形成分の割合を指すものとする。又、「ノイズ特性が優れている」とは、信号に重畳するノイズの割合が小さいことを指し、「線形特性が優れている」とは、入出力特性に含まれる非線形成分の割合に対する線形成分の割合が大きいことを指すものとする。
【０００４】
この受信機に要求される受信可能な電界強度は広範囲であるため、単一ゲインのもので低雑音増幅器を構成すると、電界強度の大きい信号を受信した場合に、低雑音増幅器の後段で歪みが発生し、信号に含まれるデータが損なわれる。このため、近年、信号歪みの発生を抑制するために、低雑音増幅器に電界強度の大きい信号が入力される場合には低雑音増幅器のゲインを下げる、あるいは低雑音増幅器をバイパスする等の手法が用いられる。この手法の一つとして、受信信号の電界強度を検出し、この検出された電界強度が所定値よりも高い場合に低雑音増幅器のゲインを低下させる技術が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−３００４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の受信機は、小型化されることで携帯に適した形のものが開発されている。このように携帯用として利用される場合には駆動用電源としてバッテリーを使用するため、少しでも消費電流が少ないことが望ましい。又、上述のように、低雑音増幅器あるいはミキサが存在する受信機のフロントエンドは低ノイズ性及び高線形性が求められる。
【０００６】
しかしながら、高線形性を示すようにフロントエンド回路を設計すると、トランジスタの特性上消費電流が大きくなってしまうという問題がある。特に低雑音増幅器にて増幅された信号が入力されるミキサにおいて消費電流が大きくなる。又、特許文献１のように電界強度が大きいときに低雑音増幅器のゲインを低下させることで、ミキサに入力される信号の電界強度を抑制することはできるが、そのミキサを高線形性を示すミキサとした場合、ミキサ内での消費電流の低減を図ることはできない。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、フロントエンドにおける消費電流を低減化する受信機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】
上記目的を達成すべく、本発明の受信機では、受信信号を増幅する低雑音増幅器と、該低雑音増幅器により増幅された前記受信信号の周波数を変換するミキサと、を備える受信機において、前記ミキサは同一の信号を入力したときに出力される出力信号の雑音レベルの違いを表すノイズ特性と、入出力特性に含まれる線形成分の割合を示す線形特性とがそれぞれ異なる第１及び第２のミキサからなり、前記第１及び第２ミキサのいずれか一方を選択して動作させる構成としている。このとき、第１ミキサをノイズ特性に優れたミキサ、第２ミキサを線形特性に優れたミキサとしても構わない。尚、本明細書では、以下ノイズ特性に優れたミキサを「低ノイズミキサ」と呼称し、線形特性に優れたミキサを「高線形ミキサ」と呼称するものとする。
【０００９】
尚、このような構成としたとき、受信機は前記第１および第２ミキサのいずれか一方を選択して動作させるための操作部を備えるものとしても構わない。
【００１０】
又、前記受信機は、受信信号の電界強度を検出する電界強度検出部と前記ミキサを制御する第１制御部とを有し、該電界強度検出部が検出した電界強度に応じて、前記第１制御部が前記第１及び第２のいずれか一方のミキサを選択動作させる構成としてもよい。
【００１１】
このような構成としたとき、電界強度検出部で検出した電界強度が大きいときのみ高線形ミキサを使用し、通常は低ノイズミキサを使用するものとしても構わない。
【００１２】
更に、前記受信機において、受信機が有する低雑音増幅器がゲインを変化させることのできる可変利得増幅器であり、受信信号の電界強度に応じてゲインを制御する第２制御部を有する構成とすることもできる。尚、低雑音増幅器のゲインの制御を第２制御部が行うものとし、前記ミキサの選択については操作部にてユーザにより操作できるものとしても構わない。又、ミキサの選択制御について、第１制御部により制御を行うか、あるいは手動にてユーザが切換を行うか、のいずれかをユーザが操作部にて選択できるものとすることもできる。
【００１３】
更に前記受信機において、前記第１制御部が行う制御と、前記第２制御部が行う制御とを単一の制御部が行う構成にすることもできる。又、前記受信機をワンチップの半導体集積回路で構成してもかまわない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、線形特性及びノイズ特性の異なるミキサを切り換えて使用することができる。よって高線形性が求められるときのみにのみ、消費電流の大きくなる線形特性の優れたミキサを使うものとして、受信機における消費電流の低減を図ることができる。又、受信信号に応じて使用するミキサを選択制御することで、選択動作の自動化を図ることができる。又、低雑音増幅器のゲインを可変とすることで、ミキサに入力する信号の電界強度を最適な値とし、その消費電流を更に抑制することができる。
【００１５】
又、ミキサの選択制御と低雑音増幅器のゲイン制御とを単一の制御部が行う構成とすることで、回路の縮小化を図ることができる。更に、前記受信機をワンチップの半導体集積回路で構成することで、受信機の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の受信機の内部構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１において、１は入力端子を、２は低雑音増幅器を、３はミキサを、４は局部発振器を、５は出力端子を、それぞれ示す。この図１の受信機によると、入力端子１に入力された高周波信号が低雑音増幅器２において増幅された後、ミキサ３に送出される。そして、ミキサ３において、低雑音増幅器２で増幅された高周波信号が、局部発振器４より出力される局部発振信号と混合される。このとき、選局するチャンネル周波数に中間周波数分だけ高周波となる局部発振信号がミキサ３に与えられることで、この局部発振信号が混合された高周波信号が中間周波数による中間周波信号に変換される。このミキサ３で変換されて得られた中間周波数信号が、出力端子５より後段の装置に出力される。
【００１８】
この受信機は、図１に示すように、ミキサ３が、ノイズ特性の優れている低ノイズミキサ６と、線形特性の優れている高線形ミキサ７と、によって構成されるとともに、このミキサ３を構成する低ノイズミキサ６と高線形ミキサ７のいずれか一方を選択して動作させる操作部８を備える。そして、このミキサ３において、低ノイズミキサ６が、高線形ミキサ７に比べて、その消費電流が少ないため、通常使用されるミキサとされる。
【００１９】
このように構成されるとき、操作部８をユーザが操作することで、ミキサ３で使用されるミキサが、低ノイズミキサ６と高線形ミキサ７との間で切り換えられる、即ち、低ノイズミキサ６がミキサ３において選択されているときに、入力された高周波信号の電界強度が大きくなり、出力端子５からの出力信号における信号歪みが大きくなると、出力端子５からの出力信号が悪化したことをユーザが確認する。そして、ユーザが操作部８を操作することで、ミキサ３で使用されるミキサを高線形ミキサ７に切り換える。このように、ミキサ３で使用されるミキサが低ノイズミキサ６から高線形ミキサ７に切り換えられることによって、ミキサ３で変換された中間周波数信号の信号波形における歪みを低減し、出力端子５からの出力信号を良好にすることができる。
【００２０】
よって、例えば、携帯型電話装置に図１の受信機が設置されるとき、ユーザは、出力される音声を確認することで、出力端子５からの出力信号が悪化したことを確認することができる。又、映像信号を受信する携帯端末装置に図１の受信機が設置されるとき、ユーザは、再生される画像及び音声を確認することで、出力端子５からの出力信号が悪化したことを確認することができる。
【００２１】
更に、本実施形態において、出力信号の信号状態を良好にするために切り換え動作を行うスイッチとして、操作部８が設けられるものとしても構わないし、低消費電力動作を指示するためのスイッチとして、操作部８が設けられるものとしても構わない。尚、操作部８を低消費電力動作を指示するためのスイッチとする場合、低消費電力動作が指示されるとき、低ノイズミキサ６がミキサ３で使用するミキサとして選択される。
【００２２】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図２は、本実施形態の受信機の内部構成を示すブロック図である。図２の受信機において、図１の受信機と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２３】
図２の受信機は、図１の受信機の構成より操作部８を除くとともに、ミキサ３において動作させるミキサを低ノイズミキサ６と高線形ミキサ７との間で切り換えるミキサ切換制御部９と、ミキサ３から出力される信号の電界強度を検出する電界強度検出部１０と、が付加された構成とされる。このように構成される受信機は、電界強度検出部１０において、ミキサ３からの中間周波数信号の電界強度を検出する。そして、ミキサ切換制御部９において、電界強度検出部１０により検出された中間周波数信号の電界強度に基づいて高周波信号の電界強度Ｅを確認し、この高周波信号の電界強度Ｅと閾値Ｅｔｈとを比較することで、その比較結果に応じてミキサ３で動作させるミキサを切り換える。
【００２４】
このとき、ミキサ３において低ノイズミキサ６が使用されているとき、ミキサ切換制御部９において、電界強度検出部１０で検出された中間周波数信号の電界強度と、低雑音増幅器２及び低ノイズミキサ６によるゲインとによって、高周波信号の電界強度Ｅが求められる。この高周波信号の電界強度Ｅが閾値Ｅｔｈ以上であることが確認されると、高線形ミキサ７が使用されるように切り換えられる。逆に、ミキサ３において高線形ミキサ７が使用されているとき、ミキサ切換制御部９において、電界強度検出部１０で検出された中間周波数信号の電界強度と、低雑音増幅器２及び高線形ミキサ７によるゲインとによって、高周波信号の電界強度Ｅが求められる。この高周波信号の電界強度Ｅが閾値Ｅｔｈよりも小さいことが確認されると、低ノイズミキサ６が使用されるように切り換えられる。
【００２５】
このようなミキサ３における切換制御動作がミキサ切換制御部９において行われるとき、閾値Ｅｔｈとの関係が一定時間以上継続されたことが確認されると、ミキサ３における切換を行うものとしても構わない。即ち、低ノイズミキサ６が使用されているとき、高周波信号の電界強度Ｅが閾値Ｅｔｈ以上である状態が一定時間以上続くことが確認されたときに、高線形ミキサ７に切り換え、又、高線形ミキサ７が使用されているとき、高周波信号の電界強度Ｅが閾値Ｅｔｈよりも小さい状態が一定時間以上続くことが確認されたときに、低ノイズミキサ６に切り換える。
【００２６】
このように構成されるとき、ミキサ３で使用されるミキサを低ノイズミキサ６と高線形ミキサ７との間で切換制御する動作を自動化することができる。即ちユーザが出力信号の悪化を確認することなく、受信信号の電界強度に応じて制御部９が低ノイズミキサ６と高線形ミキサ７を切換制御することで、出力端子５からの出力信号を良好にすることができる。
【００２７】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。図３は、本実施形態の受信機の内部構成を示すブロック図である。図３の受信機において、図１あるいは図２の受信機と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２８】
図３の受信機は、図２の受信機において、低雑音増幅器２を複数のゲインに設定可能な可変利得増幅器とし、ミキサ３において動作させるミキサを低ノイズミキサ６と高線形ミキサ７との間で切り換えるミキサ切換制御部９の他に、低雑音増幅器２のゲインを制御するゲイン制御部１１が付加された構成とされる。このように構成される受信機は、電界強度検出部１０にて検出された中間周波数信号の電界強度に応じて、ミキサ切換制御部９がミキサ３で動作させるミキサを切り換えるとともに、ゲイン制御部１１が低雑音増幅器２のゲインを設定してミキサ３からの出力信号のレベルを所定の範囲内に抑える作用を奏する。
【００２９】
即ち、ゲイン制御部１１は、受信信号の電界強度が所定値より小さい場合には低雑音増幅器２のゲインを高く設定し、逆に所定値より大きい場合には低雑音増幅器２のゲインを低く設定することで、出力信号のレベルを所定の範囲内に抑える。このような構成とすることにより、低雑音増幅器２が単一ゲインからなる低雑音増幅器で構成される場合と比較して、受信信号の電界強度が所定値より大きい場合に、ミキサ３に入力される信号のレベルを低下させることができ、その結果ミキサ３に求められる線形性が緩和されるため、ミキサ３の消費電流を低減することが可能となる。
【００３０】
尚、図３の受信機においては、ミキサ切換制御部９の代わりに、第１の実施形態で用いた操作部８を用いる構成としても構わない。このような構成とすることにより、低雑音増幅器２のゲインは受信信号の電界強度に応じてゲイン制御部１１により制御され、一方ミキサ３については、ユーザが操作部８を操作することで、ミキサ３で使用されるミキサを低ノイズミキサ６と高線形ミキサ７との間で切り換えることができる。
【００３１】
更に、ゲイン制御部１１による低雑音増幅器２のゲイン制御においては、受信信号の電界強度と所定値との関係が一定時間以上継続されたことが確認された場合に、低雑音増幅器２のゲインを、ミキサ３からの出力信号のレベルを所定の範囲内に抑えるべく、所定の値に設定するものとしても構わない。
【００３２】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図面を参照して説明する。図４は、本実施形態の受信機の内部構成を示すブロック図である。図４の受信機において、図１、図２あるいは図３の受信機と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３３】
図４の受信機は、図３の受信機の構成におけるミキサ切換制御部９及びゲイン制御部１１の代わりに、ミキサ３の切換制御と低雑音増幅器２のゲイン制御とを行う、単一の制御部１２を備えた構成としている。このように構成される受信機は、制御部１２により、電界強度検出部１０にて検出された電界強度と、低雑音増幅器２及びミキサ３で選択されているミキサのゲインと、から高周波信号の電界強度Ｅを確認し、この高周波信号の電界強度Ｅと閾値Ｅｔｈとを比較して、電界強度Ｅが閾値Ｅｔｈ以上である場合には高線形ミキサ７を選択し、電界強度Ｅが閾値Ｅｔｈより小さい場合には低ノイズミキサ６を選択する。
【００３４】
又、制御部１２は、ミキサ３の選択が完了した後、再び電界強度検出部１０にて検出された電界強度と、低雑音増幅器２及びミキサ３で選択されているミキサのゲインと、から高周波信号の電界強度Ｅを確認する。この電界強度Ｅが所定値より大きい場合には低雑音増幅器２のゲインを低く設定し、電界強度Ｅが所定値より小さい場合には低雑音増幅器２のゲインを高く設定することで、ミキサ３からの出力信号のレベルを一定の範囲内に抑える。制御部１２は、この受信機が稼動している間、一定のサンプリング時間ごとに上記の制御を行うものとしても構わない。
【００３５】
又、第４の実施形態において、制御部１２によるミキサ３の切換制御動作は、電界強度Ｅと閾値Ｅｔｈとの関係が一定時間以上継続されたことが確認された場合に、ミキサ３における切換を行うものとしても構わない。即ち、低ノイズミキサ６が使用されているとき、高周波信号の電界強度Ｅが閾値Ｅｔｈ以上である状態が一定時間以上続くことが確認されたときに、高線形ミキサ７に切り換え、又、高線形ミキサ７が使用されているとき、高周波信号の電界強度Ｅが閾値Ｅｔｈよりも小さい状態が一定時間以上続くことが確認されたときに、低ノイズミキサ６に切り換える。
【００３６】
尚、制御部１２による低雑音増幅器２のゲイン制御においても、ミキサの切換制御動作と同様に、電界強度と所定値との関係が一定時間以上継続されたことが確認された場合に、ミキサ３からの出力信号のレベルを所定の範囲内に抑えるべく、低雑音増幅器２のゲインを所定の値に設定するものとしても構わない。
【００３７】
以上のように、受信機が、ミキサ切換制御部９及びゲイン制御部１１の代わりに、ミキサ３の切換制御と低雑音増幅器２のゲイン制御とを行う、単一の制御部１２を備えることで、回路規模の縮小化を図ることができる。
【００３８】
又、この低雑音増幅器２のゲイン制御を行うとき、制御部１２は、電界強度検出部１０で検出されたミキサ３からの出力信号に対する電界強度に応じて制御するものとしても構わない。この際、ミキサ３からの出力信号の電界強度が小さくなった場合は、低雑音増幅器２のゲインを大きくし、ミキサ３からの出力信号の電界強度が大きくなった場合は、低雑音増幅器２のゲインを小さくすることで、低雑音増幅器２のゲイン制御を行う。
【００３９】
尚、第２〜第４の実施形態において、受信機は操作部８を有し、操作部８によって、各制御部が行う制御を自動で行うか、操作部８にて手動で行うかのいずれかを設定できるものとしても構わない。又、第１〜第４の実施形態のいずれの受信機においても、ワンチップの半導体集積回路装置とすることができる。このような構成にすることで、消費電流の少ない小型化された受信機が可能となる。
【００４０】
更に、上述の説明では、高周波信号の電界強度Ｅが閾値Ｅｔｈ以上であるときに高線形ミキサ７を選択し、電界強度Ｅが閾値Ｅｔｈより小さい値であるときに低ノイズミキサを選択するものとしたが、電界強度Ｅが閾値Ｅｔｈより大きい値であるときに高線形ミキサ７を選択し、電界強度Ｅが閾値Ｅｔｈ以下であるときに低ノイズミキサを選択するものとしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態の受信機の内部構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第２の実施形態の受信機の内部構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第３の実施形態の受信機の内部構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第４の実施形態の受信機の内部構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００４２】
１    入力端子
２    低雑音増幅器
３    ミキサ
４    局部発振器
５    出力端子
６    低ノイズミキサ
７    高線形ミキサ
８    操作部
９    ミキサ切換制御部
１０    電界強度検出部
１１    ゲイン制御部
１２    制御部
【図１】
2005295348.tif 000003
【図２】
2005295348.tif 000004
【図３】
2005295348.tif 000005
【図４】
2005295348.tif 000006