(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号から複数の中間多相信号を得るための周波数変換器と、中間多相信号からフィルタをかけられた多相信号を得るための多相フィルタとを有する受信機であって、
フィルタをかけられた多相信号から複数の更なる中間多相信号を得るための更なる周波数変換器と、更なる中間多相信号から更なるフィルタをかけられた多相信号を得るための更なる多相フィルタとを有し、
多相フィルタ及び更なる多相フィルタのうちの１つは、第１の周波数以上の信号を減衰するために配置され、多相フィルタ及び更なる多相フィルタのうちの１つは、第２の周波数以下の信号を減衰するために配置され、
第１の周波数及び第２の周波数は実質的に０であることを特徴とする受信機。
【請求項２】
第１の多相フィルタ及び第２の多相フィルタは受動フィルタからなることを特徴とする請求項１に記載の受信機。
【請求項３】
第１の多相フィルタ及び第２の多相フィルタは、キャパシタ及びレジスタを使用する受動フィルタからなることを特徴とする請求項２に記載の受信機。
【請求項４】
更なる周波数変換手段は、イメージ阻止混合手段からなることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項記載の受信機。
【請求項５】
複数の中間多相信号を受信機の入力信号から得るための周波数変換器を有するフィルタ配置であって、該フィルタ配置は更に、中間多相信号からフィルタをかけられた多相信号を得るための多相フィルタを有し、該フィルタ配置は、
フィルタをかけられた多相信号から複数の更なる中間多相信号を得るための更なる周波数変換器と、更なる中間多相信号から更なるフィルタをかけられた多相信号を得るための更なる多相フィルタとを有し、
多相フィルタ及び更なる多相フィルタのうちの１つは、第１の周波数以上の信号を減衰するために配置され、多相フィルタ及び更なる多相フィルタのうちの１つは、第２の周波数以下の信号を減衰するために配置され、
第１の周波数及び第２の周波数は実質的に０であることを特徴とするフィルタ配置。
【請求項６】
第１の多相フィルタ及び第２の多相フィルタは受動フィルタからなることを特徴とする請求項５に記載のフィルタ配置。
【請求項７】
第１の多相フィルタ及び第２の多相フィルタはキャパシタ及びレジスタを使用する受動フィルタからなることを特徴とする請求項６に記載のフィルタ配置。
【請求項８】
更なる周波数変換手段はイメージ阻止混合手段からなることを特徴とする請求項５ないし７のうちいずれか１項に記載のフィルタ配置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、入力信号から複数の中間多層信号を得るための周波数変換器からなる受信機に関し、その受信機は更に、中間多相信号からフィルタをかけられた多相信号を得るための多相フィルタからなる。本発明はまた、周波数変換手段及び多相フィルタを使用するフィルタ配置に関する。
そのような受信機及びフィルタ配置は米国特許４７２３３１８により知られている。受信機において、ＲＦ信号は、容易に実現可能なフィルタを用いて、良い隣接チャネル選択を得ることを可能にするために、そのＲＦ周波数よりもかなり低いＩＦ周波数に逓減する。
この逓減に関連する問題は、いわゆるイメージ信号に対する受信機の感度である。受信される信号がｆRFの周波数を有し、周波数変換手段において使用されるローカル発振器は周波数ｆLOを有し、ＩＦ周波数がｆLO−ｆRFに等しければ、受信機はまたｆLO＋ｆIFの周波数のＲＦ信号を受信し、周波数ｆRFを有する希望するＲＦ信号の受信と干渉を起こす。
この望ましくない効果を抑制するために、ｆLO＋ｆIFの周波数を有するＲＦ信号を抑制するＲＦフィルタが良く周波数変換手段の前で使用される。このＲＦフィルタは非常に高価で有り得る。
上述の米国特許による受信機において、いわゆる多相フィルタは周波数変換手段の出力信号をフィルタするために用いられる。多相フィルタは、ＲＦフィルタを必要とすることなくイメージ周波数において信号の抑制を可能とする非対称伝達機能を生成するために、多重位相偏移入力信号（周波数変換手段により提供される）を利用することができる。上述の米国特許による多相フィルタはイメージ周波数における信号を抑制するために設計されている。
本発明の目的は、イメージ阻止と並んで隣接チャネル選択が非常に経済的な方法で実現される受信機を提供することである。
従って、本発明は、受信機が更に、複数の更なる中間多相信号をフィルタをかけられた多相信号から得るための周波数変換器からなり、その受信機は、更なる中間多相信号からさらなるフィルタされた多相信号を得るための更なる多相フィルタからなり、多相フィルタ及び更なる多相フィルタのうちの１つは第１の周波数以上の信号を減衰させるために配置され、多相フィルタ及び更なる多相フィルタのうちの１つは第２の周波数以下の信号を減衰させるために配置されていることを特徴とする。
これらの手段を使用することにより、非対称バンドパス伝達機能を有する受信機を得ることが可能となる。関連する多相フィルタを有する第１の周波数変換器は、ＩＦ周波数及び（第１の）多相フィルタの第１の周波数のための適切な値を選択することにより、入力スペクトルの１部分（例えば、周波数ｆ1以下の全ての周波数）を抑制することができ、そして、関連する多相フィルタを有する第２の周波数変換器は入力スペクトルの他の部分（例えば、周波数ｆ2＜ｆ1以上の全ての周波数）を抑制することができ、その結果、隣接チャネル選択に適合したバンドパス伝達機能が得られる。
１９９６年１月のエレクトロニックワールドの１８から２２頁におけるR.GreenとR.Hoskinsによる”High performance direst conversion”の記事は、２つの多相フィルタが使用される受信機を開示している。しかし、この文献は、ある周波数以上（以下）の周波数を抑制する第１の多相フィルタと、ある周波数以下（以上）の周波数を抑制する第２の多相フィルタのコンビネーションを使用していない。そのコンビネーションを使用しないことは、受信機におけるスペクトルの逆転を引き起こし、そのことは一般的にはデジタル信号を受信するために使用される受信機においては望ましくない。
本発明の実施例は、第１の周波数と第２の周波数が実質的に０であることを特徴とする。
実質的に０のカットオフ周波数を有する多相フィルタを使用することにより、このカットオフ周波数が、上記多相フィルタにおいて使用されるコンポーネントの値に依存しないということが得られる。周波数変換器と多相フィルタのコンビネーションのカットオフ周波数は、周波数変換器において使用されるローカル発振器の周波数により決められるだけである。上記周波数は非常に正確に設定され得るので、経済的な方法で非常に正確なフィルタを実現することが可能になる。
本発明の更なる実施例は、第１の多相フィルタと第２の多相フィルタが受動フィルタからなることを特徴とする。
受動フィルタの使用は、オペアンプのようなアクティブなエレメントを必要とせず、結果として、コストが低下し、しばしば受信機のより安定した動作が得られる。本発明の更なる実施例は、第１の多相フィルタ及び第２の多相フィルタがキャパシタとレジスタを使用する受動フィルタからなることを特徴とする。
本受信機は、更なる周波数変換手段がイメージ阻止混合手段からなる。
レジスタ及びキャパシタを有する受動フィルタを使用することは、結果として、標準のＩＣ技術により容易に実現できる受信機が可能となり、非常に経済的な解決策となる。
本発明の更なる実施例は、更なる周波数変換手段はイメージ阻止混合手段からなることを特徴とする。
更なる周波数変換器におけるイメージ阻止ミキサーを採用することにより、高価なイメージ阻止フィルタを必要とすることなく、同一の周波数範囲において、中間多相信号及び更なる中間多相信号を選択することが可能となる。同一の周波数範囲において中間多相信号と更なる中間多相信号を選択できることは、高価なバンドパスフィルタを必要とすることなしに、狭いＩＦ帯域を有する受信機の実現を可能とする。
本発明は図を参照することにより説明される。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明による受信機のブロック図である。
図２は図１に示す受信機の中の異なる位置における周波数スペクトルのプロットである。
図３は図１に示す受信機の中の異なる位置における周波数スペクトルの更なるプロットである。
図４は図１に示す受信機の中の多相フィルタ１６の実装である。
図５は図１に示す受信機の中のミキサ１５の実装である。
図６は図１に示す受信機の中の多相フィルタ１６の実装である。
図１における受信機２の入力はミキサ４の第１の入力と接続される。ローカル発振器６の第１の出力は、同相のローカル発振器信号を運び、ミキサ４の第２の入力と接続される。ローカル発振器６の第２の出力は、直角位相のローカル発振器信号を運び、ミキサ４の第３の入力と接続される。（第１の）周波数変換器５はミキサ４とローカル発振器６のコンビネーションにより構成されている。
ミキサ４の第１の出力は、中間多相信号の同相のコンポーネントを運び、キャパシタ８の第１の端子と接続され、ＡＧＣ（自動利得制御）増幅器１２と接続される。ミキサ４の第２の出力は、中間多相信号の直角位相コンポーネントを運び、キャパシタ１０の第１の端子と接続され、ＡＧＣ増幅器１２の第２の入力と接続される。キャパシタ８及び１０の第２の端子はグランドに接続されている。中間信号の同相のコンポーネントと直角位相のコンポーネントのおのおのは、それぞれ、釣り合いの取れた信号である＋Ｉと−Ｉ及び＋Ｑと−Ｑにより表され得る。
ＡＧＣ増幅器１２の出力は、ローパスフィルタ１４の入力と接続される。ローパスフィルタ１４の出力は、対応する（第１）の多相フィルタ１６の入力と接続される。多相フィルタ１６の出力は、カップリングキャパシタ１８及び２０を介して第２のＡＧＣ増幅器１７の入力と接続される。
第２のＡＧＣ増幅器１７の出力は、カップリングキャパシタ１８及び２０を介して更なる周波数変換器１３と接続される。更なる周波数変換器１３において、入力信号はイメージ阻止ミキサ１５の対応する入力に加えられる。更なる周波数変換器におけるローカル発振器２２の出力は、多相ローカル発振器信号を運び、イメージ阻止ミキサ１５の対応する入力と接続される。イメージ阻止ミキサ１５の出力は、更なる中間多相信号を運び、更なる多相フィルタ１９の入力と接続される。多相フィルタ１９の出力は、更なるフィルタされた多相信号を運び、カップリングキャパシタ２３及び２５を介して復調器２１の対応する入力と接続される。復調器２１の出力において、復調された出力信号が得られる。
ミキサ４は、受信機の入力信号ＶRFと、ローカル発振器６により生成される同相のローカル発振器信号及び直角位相のローカル発振器信号を混合するために配置される。ミキサ４の出力信号の関連部分は、それぞれ、
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と
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に等しい。ここで、ｃは定数、
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は（正弦波）入力信号の振幅、ｆRFは入力信号の周波数、ｆLO1はローカル発振器信号の周波数である。ほとんどの実装においては、
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もまた可能なように、直角位相信号は釣り合いの取れた信号のペアにおいて現れる。キャパシタ８及び１０は、強い帯域外信号を抑制するために、ミキサ４の出力信号の第１のフィルタリングを提供する。ＡＧＣ増幅器１２は、ローパスフィルタ１４の入力において、実質的に一定の振幅を有する信号を供給する。ローパスフィルタ１４は、約３０ｋＨｚのカットオフ周波数を有する第２のオーダーのバターワース（Butterworth）の転送機能を有する。ローパスフィルタ１４はいくつかの隣接チャネル選択を供給するために存在する。
多相フィルタ１６は、最後のチャネル選択の１つのエッジを供給するために配置される。好ましくは、多相フィルタ１６は０Ｈｚのカットオフ周波数を有し、その結果、ｆRF−ｆLO1の周波数における第１のエッジが得られる。多相フィルタ１８の出力信号は、ＡＧＣ増幅器１８により参照値に増幅される。キャパシタ１８及び２０は、多相フィルタ１６の出力信号からＤＣオフセットを削減させるために存在する。
ＡＧＣ増幅器１８の出力信号は、第２の周波数変換器により、周波数ｆLO2のローカル発振器信号と混合される。イメージ阻止ミキサ１５は、図５を参照して後述するように内部の相互接続に依存して、和又は差の周波数のみ供給するために配置される。イメージ阻止ミキサ１５の出力は、最後のチャネル選択の第２のエッジを供給するために、多相フィルタ１９によりフィルタされる。再び、多相フィルタのカットオフ周波数は、好ましくは０Ｈｚに等しく、結果として、ｆRF−ｆLO1−ｆLO2の周波数における第２のエッジが得られる。結局、ｆRF−ｆLO1及びｆRF−ｆLO1−ｆLO2のそれぞれにおけるエッジを有するバンドパス特性が得られる。０Ｈｚの多相２０フィルタの場合、上記エッジの位置の正確性は、多相フィルタで使用されるエレメントの正確性により決定されるのではなく、ローカル発振器信号の周波数の正確性によってのみ決定される。
多相フィルタ１９の出力信号は、復調のための復調器２１に現れる。キャパシタ２３及び２５は、多相フィルタ１９の出力信号からオフセットを除去するために存在する。復調器２１の出力において、復調された信号が得られる。
図２は、第１のローカル発振器の周波数がＲＦ信号の周波数よりも低い場合において、受信機の中の異なる位置におけるスペクトルを表す。グラフ２６は、図１に示す受信機の入力における周波数スペクトルの関連する部分を示している。分かりやすくするために、周波数ｆRFを有する１信号のみが存在すると仮定する。図２におけるグラフ２８において、第１の多相フィルタ１６の入力信号が示されている。ｆRF＋ｆLO1の周波数を有するイメージ信号は既にローパスフィルタ１４により抑制されている。図２のグラフ３０は、多相フィルタ１６の出力スペクトルと共に、多相フィルタ１６の伝達機能を示す。この場合、多相フィルタ１６は、多相ハイパスフィルタである。
図２のグラフ３４は、イメージ阻止ミキサ１５の出力信号のスペクトルを示している。多相ミキサ１５は、入力信号とローカル発振器２２の間の差の周波数を供給することがわかる。最後に、グラフ３６には、多相フィルタ１９の出力信号が示され、多相フィルタ１９によるフィルタリングが示されている。ここでは、多相フィルタ１９は、０Ｈｚ以下の周波数を通すローパスフィルタとしてアレンジされている。グラフ３６から、多相フィルタのコンビネーションによりバンドパス特性が得られることがわかる。
多相フィルタはハイパスフィルタ又はローパスフィルタであることは必要でない。他の多相フィルタにより定められたエッジ以下の周波数のための伝達機能は、任意の値を仮定し得る。実際の実装においては、多相フィルタはバンドパス特性を示し、１つのエッジのみが、受信機の伝達機能を定めるために使用される。このバンドパス特性は、グラフ３０及び３４の点線により示される。上述したバンドパス特性はまた、バターワース（Butterworth）フィルタ１６により起こされ得る。
図３は、第１のローカル発振器の周波数がＲＦ信号の周波数よりも高い場合において、受信機の中の異なる位置におけるスペクトルを示している。グラフ３８は、受信機の入力スペクトルを示す。グラフ４０は、ローパスフィルタ１４の出力におけるスペクトルを示す。グラフ４２は、多相フィルタ１６の出力信号のスペクトルを示す。このグラフは、所定の周波数以上の抑制周波数を示す。抑制された周波数は、ここでは正の周波数である。グラフ４４はイメージ阻止ミキサ１５の出力信号のスペクトルを示す。このグラフから、入力信号及びローカル発振器信号の合計周波数のみがミキサ１５の出力信号に現れることは明らかである。結果として、周波数スペクトルは、より高い周波数にシフトしている。グラフ４６は、第２の多相フィルタ１９の出力におけるスペクトルを示し、そのフィルタは、ある周波数以下の周波数を抑制するようアレンジされる。
図４に示す多相フィルタ６において、第１の（第２の）［第３の］｛第４の｝入力は、０°（９０°）［１８０°］｛２７０°｝の信号を運び、レジスタ５２（７０）［８８］｛１０６｝の第１の端子に、及びキャパシタ９９（６２）［８０］｛９８｝の第１の端子に接続される。レジスタ５２（７０）［８８］｛１０６｝の第２の端子は、キャパシタ６２（８０）［９８］｛９９｝の第２の端子に、レジスタ５４（７２）［９０］｛１０８｝の第１の端子に、及びキャパシタ６４（８２）［１００］｛１０１｝に接続される。レジスタ５４（７２）［９０］｛１０８｝の第２の端子は、キャパシタ１０１（６４）［８２］｛１００｝の第２の端子に、レジスタ５６（７４）［９２］｛１１０｝の第１の端子に、及びキャパシタ６６（８４）［１０２］｛１０３｝の第１の端子に接続される。レジスタ５６（７４）［９２］｛１１０｝の第２の端子は、キャパシタ１０３（６６）［８４］｛１０２｝の第２の端子に、及びバッファ回路５７の第１の（第２の）［第３の］｛第４の｝入力に接続される。
バッファ回路５７の第１の（第２の）［第３の］｛第４の｝出力は、０°（９０°）［１８０°］｛２７０°｝の信号を運び、レジスタ５８（７６）［９４］｛１１２｝の第１の端子に、及びキャパシタ６８（８６）［１０４］｛１１６｝の第１の端子に接続される。レジスタ５８（７６）［９４］｛１１２｝の第２の端子は、キャパシタ１１６（６８）［８６］｛１０４｝の第２の端子に、レジスタ６０（７８）［９６］｛ｌ１４｝の第１の端子に、及びキャパシタ６９（８７）［９７］｛１１８｝の第１の端子に接続される。レジスタ６０（７８）［９６］｛ｌ１４｝の第２の端子は、キャパシタ１１８（６９）［８７］｛９７｝の第２の端子に、及び多相フィルタ６の第１の（第２の）［第３の］｛第４の｝出力に接続される。
多相フィルタ６は、３つの多相フィルタセクション、バッファ増幅器及び２つの付加的な多相フィルタセクションのカスケード接続からなる。多相フィルタ６の第１のセクションは、ｐ＝−２００ｋＨｚで実数極（real pole）及びｐ＝＋５０ｊｋＨｚで虚数０を起こす。従って、この第１のセクションはローパス伝達機能を有する。多相フィルタ６の第２のセクションは、ｐ＝−６０ｋＨｚで極及びｐ＝−４６ｊｋＨｚで０を有し、第３のフィルタセクションは、ｐ＝−１０ｋＨｚでの極及びｐ＝−１０ｊｋＨｚでの０を有する。これらのフィルタセクションはハイパス伝達機能を有する。バッファ増幅器は、第４及び第５のセクションによる第１の３つのフィルタセクションの過剰なローディングを防止するために存在する。第４のフィルタセクションは、ｐ＝−２００ｋＨｚでの極及びｐ＝−７４ｊｋＨｚでの０を有し、第５のフィルタセクションは、ｐ＝−７０ｋＨｚでの極及びｐ＝−２０ｋＨｚでの０を有する。
従って、両方のフィルタセクションはハイパス伝達セクションを有する。図５に示すイメージ阻止ミキサ１５において、釣り合いの取れた同位相ローカル発振器信号ＩF1及び−ＩF1は、多重装置１２０の入力の第１のペア及び多重装置１２６の入力の第１のペアに加えられる。釣り合いの取れた直角位相ローカル発振器信号ＱF1及び−ＱF1は多重装置１２２の入力の第１のペア及び多重装置１２４の入力の第１のペアに加えられる。
釣り合いの取れた同位相入力信号ＩF2及び−ＩF2は、多重装置１２０の入力の第２のペア及び多重装置１２４の入力の第２のペアに加えられる。釣り合いの取れた直角位相入力信号ＱF2及び−ＱF2は多重装置１２２の入力の第２のペア及び多重装置１２６の入力の第２のペアに加えられる。
多重装置１２０及び１２２の釣り合いの取れた出力信号は、直角位相出力信号ＱF3及び−ＱF3を運ぶ出力端子の第１のペアに接続される。多重装置１２０の出力信号は、後述する目的のために交換される。多重装置１２４及び１２６の釣り合いの取れた出力信号は、同位相出力信号ＩF3及び−ＩF3を運ぶ出力端子の第２のペアと接続される。多重装置１２４の出力信号は交換され得る。
ミキサ１５の動作の説明のために、信号ＩF1、ＱF1、ＩF2及びＱF2は、次のようにして与えられる。
0003948533.tif 000006
ミキサ１２０、１２２、１２４及び１２６の出力信号のために（１）による表現を使用することにより、次のように表される。
0003948533.tif 000007
ミキサ１２２及び１２６は、破線に従い接続され、出力信号ＱF3はミキサ１２２の出力信号からミキサ１２０の出力信号を引くことにより得られる。出力信号ＩF3は、ミキサ１２４の出力信号をミキサ１２６の出力信号に加えることにより得られる。ＩF3及びＱF3は次の方法により得られる。
0003948533.tif 000008
（６）より、ミキサ１５の出力信号においては和の周波数のみが現れることがわかる。ミキサ１２２及び１２４の出力が点線に従い接続されるとすると、ミキサ１２０の出力信号をミキサ１２２の出力信号に加えることにより出力信号ＱF3が得られる。出力信号ＩF3は、ミキサ１２６の出力信号からミキサ１２４の出力信号を引くことにより得られる。出力信号は次の方法で得られる：
0003948533.tif 000009
（７）より、今度は、ミキサの出力信号が差の周波数にみが現れることがわかる。上述したように、ミキサ１２０及び１２４の相互接続は、ミキサ１５の望ましい動作を選択するために選ばれ得る。
図６に示す多相フィルタ１９において、第１の（第２の）［第３の］｛第４の｝入力は、０°（９０°）［１８０°］｛２７０°｝の信号を運び、レジスタ５９（６７）［８７］｛１０１｝の第１の端子に、及びキャパシタ６１（８１）［９５］｛５３｝の第１の端子に加えられる。レジスタ５９（６７）［８７］｛１０１｝の第２の端子は、キャパシタ５３（６１）［８１］｛９５｝の第２の端子に、レジスタ５１（７１）［９１］｛１０３｝の第１の端子に、及びキャパシタ５５（６３）［８３］｛９７｝の第１の端子に接続される。
レジスタ５１（７１）［９１］｛１０３｝の第２の端子は、レジスタ４９（７３）［９３］｛１０５｝の第１の端子に、及びキャパシタ５７（６５）［８５］｛９９｝の第１の端子に接続される。レジスタ４９（７３）［９３］｛１０５｝の第２の端子は、キャパシタ６５（８５）［９９］｛５７｝の第２の端子に、及び第１の（第２の）［第３の］｛第４の｝出力端子に接続される。多相フィルタ１９は、３つの受動第１オーダーセクションのカスケード接続からなる。第１のセクションはｐ＝−２００ｋＨｚでの極とｐ＝−７４ｊでの０を有する。このセクションは、ハイパス伝達機能を有する。第２のセクションは、ｐ＝−１２０での極とｐ＝＋４０ｊでの０を有し、第３のセクションは、ｐ＝−７５での極とｐ  ＝−２５ｊでの０を有する。第２及び第３のフィルタセクションはローパス伝達機能を示す。上述した多相フィルタ１４及び１９の実装により、多相ミキサ１５は差の周波数を得るためにセットされなければならず、その結果、図２に示す受信機における周波数スペクトルのようになる。
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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