(57)【要約】【課題】増幅器の破壊防止および高速応答が可能な無線受信回路を提供する。【解決手段】増幅器２へのサージ印加防止後に、スイッチＳＷ２をオフする。これにより、電源１から出力側に見える回路の時定数が小さくなり、モニタ電圧やそれによるフィードバック回路４からの制御に対する、電源１の出力電圧が応答性が高くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電圧の制御が可能な電源と、受信された無線信号から得られた電気信号を前記電源の出力電圧に応じた増幅度で増幅する増幅器と、増幅後の信号に含まれるデータ信号を検出する検波器と、前記増幅器の出力電圧を一定にするように前記電源を制御するフィードバック回路と、前記電源のサージが前記増幅器に印加することを防止するサージ防止回路と、該サージ防止回路を無効化する無効化回路とを備えたことを特徴とする無線受信回路。
【請求項２】
前記増幅器に用いられる電界効果トランジスタのゲート電圧、ソース電圧、ドレイン電圧のいずれかを制御して増幅度を安定化することを特徴とする請求項１記載の無線受信回路。
【請求項３】
前記サージ防止回路は、前記電源により充電されるコンデンサであり、前記無効化回路は、当該コンデンサへの充電経路を開放するスイッチであることを特徴とする請求項１または２記載の無線受信回路。
【請求項４】
前記サージ防止回路は、前記電源と前記増幅器との間に挿入されたインダクタであり、前記無効化回路は、当該インダクタの両端を短絡するスイッチであることを特徴とする請求項１または２記載の無線受信回路。
【請求項５】
前記検波器は、増幅後の信号が印加されるショットキーダイオードであり、前記フィードバック回路は、当該ショットキーダイオードへの信号の印加点の電圧で前記電源を制御することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の無線受信回路。
【請求項６】
前記電源と前記増幅器との間に挿入されたスイッチと、当該スイッチがオンさせるとともに、そのときを起点として、前記電源の電圧が安定する長さの時間と前記サージ防止回路の時定数により定まる長さの時間の両方が経過した時点で、前記無効化回路を動作させる制御回路を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の無線受信回路。
【請求項７】
出力電圧の制御が可能な電源と、受信された無線信号から得られた電気信号を前記電源の出力電圧に応じた増幅度で増幅する増幅器と、増幅後の信号に含まれるデータ信号を検出する検波器と、前記増幅器の出力電圧を一定にするように前記電源を制御するフィードバック回路と、前記電源のサージが前記増幅器に印加することを防止するサージ防止回路とを備えた無線受信回路において、サージの印加を防止した後の前記サージ防止回路を無効化することを特徴とする無線受信回路の制御方法。
【請求項８】
前記電源と前記増幅器との間に挿入されたスイッチをオンさせるとともに、そのときを起点として、前記電源の電圧が安定する長さの時間と前記サージ防止回路の時定数により定まる長さの時間の両方が経過した時点で、前記サージ防止回路を無効化することを特徴とする請求項７記載の無線受信回路の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線受信回路および無線受信回路の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、無線通信で伝送すべきデータ量の増加に対応すべく、ミリ波を用いた無線通信システムが開発されている。例えば、非特許文献１に記載のように、６０ＧＨｚ帯を用い、通信速度が１．２５Ｇｂｐｓに達する無線通信システムも既に開発されている。
【０００３】
３０ＧＨｚを超えるミリ波では降雨による減衰が大きいため、ミリ波の無線受信回路では、晴天時と降雨時で受信電力が異なる。受信電力は、無線受信回路の増幅器の増幅度に連動するので、増幅器は、受信電力の変動に応じて増幅度を自動調整するオートゲインコントロール機能をもつことが必須となっている。
【０００４】
具体的には、増幅器にはトランジスタが用いられ、そのトランジスタのゲート電圧あるいはドレイン電圧等を制御することにより増幅度が調整される。その際、受信電力に連動する増幅器の出力電圧がモニタされ、モニタされた電圧に応じてフィードバック回路がゲート電圧等を制御することにより、オートゲインコントロール機能の実現が可能となる。  図６は、かかる無線受信回路の回路図である。
【０００５】
図６に示す無線受信回路では、使用開始前、スイッチＳＷ１はオフになっている。使用開始の際、スイッチＳＷ１をオンにすると、電源１の出力電圧が増幅器２の各電界効果トランジスタのゲートに印加される。
【０００６】
一方、図示しないアンテナが無線信号を受信し、アンテナから電気信号が増幅器２に入力すると、増幅器２は、その電気信号を電源１の出力電圧に応じた増幅度で増幅し、検波器３が、増幅後の信号に含まれるデータ信号を検出して出力する。
【０００７】
受信電力が増加するときには増幅器２の出力電圧が上昇し、電圧計６はモニタ電圧を例えば上昇させる。フィードバック回路４は電源１の出力電圧を低下させ、増幅器２の各電界効果トランジスタのゲート電圧が低下し増幅器２の増幅度が低下する。その結果、増幅器２の出力電圧が減少し、受信電力が増加する前の増幅器２の出力電圧と同じになる。
【０００８】
受信電力が逆に減少するときには増幅器２の出力電圧が低下し、電圧計６はモニタ電圧を低下させる。フィードバック回路４は電源１の出力電圧を上昇させ、増幅器２の各電界効果トランジスタのゲート電圧が上昇し増幅器２の増幅度が高くなる。その結果、増幅器２の出力電圧が増加し、受信電力が減少する前の増幅器２の出力電圧と同じになる。
【０００９】
増幅器２で使用される電界効果トランジスタは耐圧が低く、電源１の出力電圧におけるサージにより破壊されやすいが、スイッチＳＷ１がオンになった際、電源１の出力電圧におけるサージとなるエネルギーによりコンデンサＣが充電されるので、増幅器２のトランジスタへのサージ印加が防止される。
【非特許文献１】K. Ohata, K. Maruhashi, M. Ito, S. Kishimoto, K. Ikuina, T. Hashiguchi, N. Takahashi, and S. Iwanaga, “Wireless 1.25Gb/s transceiver module at 60GHz-band,”in Tech, Dig, ISSCC 2002, pp.298-299, 2002.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の無線受信回路では、電源１から出力側に見える回路の時定数がコンデンサＣによって大きくなるため、増幅器の破壊防止は行えるが、高速応答が行えないという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、増幅器の破壊防止および高速応答が可能な無線受信回路および無線受信回路の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、請求項１の本発明は、出力電圧の制御が可能な電源と、受信された無線信号から得られた電気信号を前記電源の出力電圧に応じた増幅度で増幅する増幅器と、増幅後の信号に含まれるデータ信号を検出する検波器と、前記増幅器の出力電圧を一定にするように前記電源を制御するフィードバック回路と、前記電源のサージが前記増幅器に印加することを防止するサージ防止回路と、該サージ防止回路を無効化する無効化回路とを備えたことを特徴とする無線受信回路をもって解決手段とする。
【００１３】
請求項２の本発明は、前記増幅器に用いられる電界効果トランジスタのゲート電圧、ソース電圧、ドレイン電圧のいずれかを制御して増幅度を安定化することを特徴とする請求項１記載の無線受信回路をもって解決手段とする。
【００１４】
請求項３の本発明は、前記サージ防止回路は、前記電源により充電されるコンデンサであり、前記無効化回路は、当該コンデンサへの充電経路を開放するスイッチであることを特徴とする請求項１または２記載の無線受信回路をもって解決手段とする。
【００１５】
請求項４の本発明は、前記サージ防止回路は、前記電源と前記増幅器との間に挿入されたインダクタであり、前記無効化回路は、当該インダクタの両端を短絡するスイッチであることを特徴とする請求項１または２記載の無線受信回路をもって解決手段とする。
【００１６】
請求項５の本発明は、前記検波器は、増幅後の信号が印加されるショットキーダイオードであり、前記フィードバック回路は、当該ショットキーダイオードへの信号の印加点の電圧で前記電源を制御することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の無線受信回路をもって解決手段とする。
【００１７】
請求項６の本発明は、前記電源と前記増幅器との間に挿入されたスイッチと、当該スイッチがオンさせるとともに、そのときを起点として、前記電源の電圧が安定する長さの時間と前記サージ防止回路の時定数により定まる長さの時間の両方が経過した時点で、前記無効化回路を動作させる制御回路を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の無線受信回路をもって解決手段とする。
【００１８】
請求項７の本発明は、出力電圧の制御が可能な電源と、受信された無線信号から得られた電気信号を前記電源の出力電圧に応じた増幅度で増幅する増幅器と、増幅後の信号に含まれるデータ信号を検出する検波器と、前記増幅器の出力電圧を一定にするように前記電源を制御するフィードバック回路と、前記電源のサージが前記増幅器に印加することを防止するサージ防止回路とを備えた無線受信回路において、サージの印加を防止した後の前記サージ防止回路を無効化することを特徴とする無線受信回路の制御方法をもって解決手段とする。
【００１９】
請求項８の本発明は、前記電源と前記増幅器との間に挿入されたスイッチをオンさせるとともに、そのときを起点として、前記電源の電圧が安定する長さの時間と前記サージ防止回路の時定数により定まる長さの時間の両方が経過した時点で、前記サージ防止回路を無効化することを特徴とする請求項７記載の無線受信回路の制御方法をもって解決手段とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、増幅器へのサージ印加を防止後、サージ防止回路を無効化することで、増幅器の破壊防止および高速応答が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２２】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無線受信回路の回路図である。
【００２３】
図１に示す無線受信回路は、出力電圧の制御が可能な電源１と、受信された無線信号から得られた電気信号を電源１の出力電圧に応じた増幅度で増幅する増幅器２と、電源１と増幅器２の間に挿入されたスイッチＳＷ１と、増幅後の信号に含まれるデータ信号を検出する検波器３と、該検波器３への入力電力が安定化するように電源１を制御するフィードバック回路４と、電源１のサージが増幅器２に印加することを防止するサージ防止回路５と、スイッチＳＷ１と増幅器２とを結ぶ回路節点とサージ防止回路５との間に挿入されたスイッチＳＷ２とを備える。
【００２４】
詳しくは、検波器３への入力電力に応じたモニタ電圧がフィードバック回路４に与えられるようになっており、フィードバック回路４は、電源１がモニタ電圧に応じた電圧を出力するよう電源１を制御するようになっている。
【００２５】
（第１の実施の形態の動作）
図１に示す無線受信回路では、使用開始前、スイッチＳＷ１はオフ、スイッチＳＷ２はオンになっている。使用開始の際、スイッチＳＷ１をオンにすると、サージ防止回路５により、電源１の出力電圧におけるサージが増幅器２に印加することが防止される。出力電圧が安定した後、スイッチＳＷ２をオフにすることで、サージ防止回路５が電源１および増幅器２から切り離され、電源１から出力側に見える回路の時定数が小さくなる。
【００２６】
一方、図示しないアンテナが無線信号を受信し、アンテナから電気信号が増幅器２に入力すると、増幅器２は、その電気信号を電源１の出力電圧に応じた増幅度で増幅し、検波器３は増幅後の信号に含まれるデータ信号を検出して出力する。
【００２７】
この無線受信回路での受信電力が増加するときには、検波器３への入力電力も同様に増加する。この際、モニタ電圧が例えば上昇し、これにより、フィードバック回路４は電源１の出力電圧を例えば低下させる。これにより、増幅器２は増幅度を例えば低下させ、その結果、増幅器２の出力電圧が減少し、受信電力が増加する前の増幅器２の出力電圧と同じになる。
【００２８】
この例に従うとすると、受信電力が逆に減少するときには検波器３への入力電力が減少する。この際、モニタ電圧が低下し、これにより、フィードバック回路４は電源１の出力電圧を上昇させる。これにより、増幅器２は増幅度を高め、その結果、増幅器２の出力電圧が増加し、受信電力が減少する前の増幅器２の出力電圧と同じになる。
【００２９】
このように、増幅度を安定化させる制御を行う中にあって、前述したように、電源１から出力側に見える回路の時定数が小さくなっているので、モニタ電圧やそれによるフィードバック回路４からの制御に対する、電源１の出力電圧が応答性が高くなる。よって、増幅器の破壊防止および高速応答が可能となる。
【００３０】
そして、使用終了の際に、スイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２がオンにされる。
【００３１】
上記動作に鑑みれば、スイッチＳＷ２は、サージ防止回路５を無効化するので、無効化回路と称することができる。
【００３２】
［第１実施例］
図２は、第１の実施の形態の第１実施例に係る無線受信回路の回路図である。
【００３３】
図２に示す無線受信回路は、図１の無線受信回路を具体化した回路である。増幅器２は、ソース接地された複数のＮ型電界効果トランジスタを備え、これらトランジスタは直列接続され、各ゲートがスイッチＳＷ１に接続されている。増幅器２の各トランジスタ間、入力側トランジスタのゲート、出力側トランジスタのドレインには、低周波成分遮断用のコンデンサが接続されている。検波器３は、ショットキーダイオードＤである。ショットキーダイオードＤのアノードは、増幅後の信号の印加点となっており、カソードは接地されている。サージ防止回路５は、コンデンサＣを備え、その一方の電極がスイッチＳＷ２に接続され、他方の電極が接地されている。
【００３４】
また、図２に示す無線受信回路は、ショットキーダイオードＤのアノード電圧をモニタし、そのアノード電圧に応じたモニタ電圧をフィードバック回路４に与える電圧計６と、コンデンサＣに並列な抵抗Ｒとを備える。
【００３５】
（第１実施例の動作）
図２に示す無線受信回路では、使用開始前、スイッチＳＷ１はオフ、スイッチＳＷ２はオンになっている。使用開始の際、スイッチＳＷ１をオンにすると、電源１の出力電圧におけるサージとなるエネルギーによりコンデンサＣが充電され、これにより、増幅器２へのサージ印加が防止される。出力電圧が安定した後、スイッチＳＷ２をオフにすることで、コンデンサＣが電源１および増幅器２から切り離されて、コンデンサＣへの充電経路が開放され、電源１から出力側に見える回路の時定数が小さくなる。
【００３６】
一方、図示しないアンテナが無線信号を受信し、アンテナから電気信号が増幅器２に入力すると、増幅器２は、その電気信号を電源１の出力電圧に応じた増幅度で増幅し、検波器３は増幅後の信号に含まれるデータ信号を検出して出力する。
【００３７】
この無線受信回路での受信電力が増加するときには検波器３への入力電力が増加する。この際、増幅後の信号の印加点、つまりショットキーダイオードＤのアノード電圧が上昇し、これにより、電圧計６はモニタ電圧を例えば上昇させる。これにより、フィードバック回路４は電源１の出力電圧を低下させ、これにより、増幅器２の各電界効果トランジスタのゲート電圧が低下し増幅器２の増幅度が低下する。その結果、増幅器２の出力電圧がが減少し、受信電力が増加する前の増幅器２の出力電圧と同じになる。
【００３８】
この例に従うとすると、受信電力が減少するときには検波器３への入力電力が減少する。この際、ショットキーダイオードＤのアノード電圧が低下し、これにより、電圧計６はモニタ電圧を低下させる。これにより、フィードバック回路４は電源１の出力電圧を上昇させ、これにより、増幅器２の各電界効果トランジスタのゲート電圧が上昇し増幅器２の増幅度が高くなる。その結果、増幅器２の出力電圧が増加し、受信電力が減少する前の増幅器２の出力電圧と同じになる。
【００３９】
このように、増幅度を安定化させる制御を行う中にあって、前述したように、電源１から出力側に見える回路の時定数が小さくなっているので、モニタ電圧やそれによるフィードバック回路４からの制御に対する、電源１の出力電圧が応答性が高くなる。よって、増幅器の破壊防止および高速応答が可能となる。
【００４０】
そして、使用終了の際に、スイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２がオンにされ、コンデンサＣの電荷が抵抗Ｒへ放電することで、次回の使用開始の際、コンデンサＣの充電が可能となる。
【００４１】
［第２実施例］
図３は、本実施の形態の第２実施例に係る無線受信回路の回路図である。
【００４２】
図３に示す無線受信回路は、図２の無線受信回路に対し、以下の点で異なっている。つまり、図２の無線受信回路では、増幅器２の各トランジスタのゲートがスイッチＳＷ１に接続されていたのに対し、図３の無線受信回路では、各トランジスタのドレインがスイッチＳＷ１に接続されている。
【００４３】
図３の無線受信回路の動作は、図２の無線受信回路での動作に対し、以下の点で異なっている。図３の無線受信回路では、電源１の出力電圧が上昇または低下すると、増幅器２の各トランジスタのドレイン電圧が上昇または低下し、これにより、増幅器２の増幅度が高くまたは低くなる。
【００４４】
よって、第２実施例でも、第１実施例のときと同様の作用効果が得られる。
【００４５】
なお、増幅器２では、各トランジスタのドレイン電圧を固定し、そのときのゲート電圧またはソース電圧を制御してもよい。
【００４６】
［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る無線受信回路の回路図である。
【００４７】
図４に示す無線受信回路は、図２の無線受信回路に対し、以下の点で異なっている。つまり、図４の無線受信回路では、スイッチＳＷ２、コンデンサＣおよび抵抗Ｒを備えず、その代わりに、スイッチＳＷ１と増幅器２の間にインダクタＬが挿入され、インダクタＬと並列にスイッチＳＷ３が接続されている。
【００４８】
図４の無線受信回路の動作は、図２の無線受信回路での動作に対し、以下の点で異なっている。図４の無線受信回路では、使用開始前、スイッチＳＷ１はオフ、スイッチＳＷ３はオフになっている。スイッチＳＷ１をオンにすると、電源１の出力電圧におけるサージとなるエネルギーがインダクタＬに吸収され、これにより、サージが増幅器２に印加するのが防止される。出力電圧が安定した後、スイッチＳＷ３をオンにすることで、インダクタＬの両端が短絡され、電源１から出力側に見える回路の時定数が小さくなる。
【００４９】
そして、使用終了の際に、スイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２がオフにされることで、次回の使用開始の際、インダクタＬによるサージエネルギーの吸収が可能となる。
【００５０】
よって、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態の第１実施例のときと同様の作用効果が得られる。なお、第２の実施の形態で、第１の実施の形態の第２実施例に特有な回路構成、つまりドレイン電圧を制御する回路構成を採用してもよい。
【００５１】
なお、上記動作に鑑みれば、インダクタＬはサージ防止回路と称することができ、スイッチＳＷ３は、それを無効化するので、無効化回路と称することができる。
【００５２】
［第３の実施の形態］
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る無線受信回路の回路図である。
【００５３】
図５に示す無線受信回路は、図１の無線受信回路に対し、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオンオフを制御するスイッチ制御回路７を加えた回路であり、スイッチ制御回路７には、電源１の電圧が安定する時間の長さとサージ防止回路５の時定数により定まる時間の長さと予め設定されている。サージ防止回路５の時定数により定まる時間の長さとは、例えば、図２や図３のコンデンサＣが放電された状態から充分に充電されるまでの時間の長さである。
【００５４】
図５の無線受信回路では、使用開始前に、スイッチＳＷ１はオフ、スイッチＳＷ２はオンになっている。使用開始の際、スイッチ制御回路７がスイッチＳＷ１をオンにし、これにより、サージが増幅器２に印加することをサージ防止回路５が防止する。スイッチ制御回路７は、スイッチＳＷ１をオンにしたときを起点として、予め設定された両方の長さの時間が経過した時点で、スイッチＳＷ２をオフにする。これにより、サージ防止回路５が電源１および増幅器２から切り離され、電源１から出力側に見える回路の時定数が小さくなる。
【００５５】
信号の増幅動作および安定化動作は、図１の無線受信回路のときと同様である。
【００５６】
そして、使用終了の際に、スイッチ制御回路７は、スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオンにする。
【００５７】
なお、図４の無線受信回路にも同様のスイッチ制御回路を設け、このスイッチ制御回路に、電源１の電圧が安定する時間の長さとインダクタＬの時定数により定まる時間（例えば、インダクタＬに充分な電流が流れるまでの時間の長さ）とを予め設定し、スイッチ制御回路が、スイッチＳＷ１をオンにし、そのときを起点として、予め設定された両方の長さの時間が経過した時点で、スイッチＳＷ２をオンにし、使用終了の際に、スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオフにするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１の実施の形態に係る無線受信回路の回路図である。
【図２】第１の実施の形態の第１実施例に係る無線受信回路の回路図である。
【図３】第１の実施の形態の第２実施例に係る無線受信回路の回路図である。
【図４】第２の形態に係る無線受信回路の回路図である。
【図５】第３の形態に係る無線受信回路の回路図である。
【図６】従来の無線受信回路の回路図である。
【符号の説明】
【００５９】
１…電源
２…増幅器
３…検波器
４…フィードバック回路
５…サージ防止回路
６…電圧計
７…スイッチ制御回路
Ｃ…コンデンサ
Ｄ…ショットキーダイオード
Ｌ…インダクタ
Ｒ…抵抗
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３…スイッチ
【図１】
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【図２】
2007173961.tif 000004
【図３】
2007173961.tif 000005
【図４】
2007173961.tif 000006
【図５】
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【図６】
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