(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムに用いられる無線機において、
矩形の基板と、
前記基板の長手方向の一端側に該基板の長手方向とほぼ平行に取り付けられ、無線周波数信号の送受信を行うアンテナと、
前記基板上に設けられ、前記アンテナからの無線周波数の受信信号を該受信信号の半分の周波数の受信用ローカル信号を用いて受信ベースバンド信号に周波数変換する受信部と、
前記基板上に設けられ、送信ベースバンド信号を送信用ローカル信号を用いて無線周波数の送信信号に変換して前記アンテナに供給する送信部と、
前記基板上に設けられた少なくとも前記受信用ローカル信号を発生する発振器であって、該発振器の出力に含まれる２次高調波歪の周波数における前記基板上の電流が最小の位置に配置された少なくとも一つのローカル発振器
とを具備する無線機。
【請求項２】
無線通信システムに用いられる無線機において、
矩形の基板と、
前記基板の長手方向の一端側に該基板の長手方向とほぼ平行に取り付けられ、無線周波数信号の送受信を行うアンテナと、
前記基板上に設けられ、前記アンテナからの無線周波数の受信信号を該受信信号の半分の周波数の受信用ローカル信号を用いて受信ベースバンド信号に周波数変換する受信部と、
前記基板上に設けられ、送信ベースバンド信号を送信用ローカル信号を用いて無線周波数の送信信号に変換して前記アンテナに供給する送信部と、
前記基板上に設けられた少なくとも前記受信用ローカル信号を発生する発振器であって、該発振器の出力に含まれる２次高調波歪の周波数における前記基板及びアンテナの合計の電気的長さの中点を通る前記基板の幅方向に沿った直線上に一部が位置するように配置された少なくとも一つのローカル発振器
とを具備する無線機。
【請求項３】
無線通信システムに用いられる無線機において、
矩形の基板と、
前記基板の長手方向の一端側に該基板の長手方向とほぼ平行に取り付けられ、無線周波数信号の送受信を行うアンテナと、
前記基板上に設けられ、前記アンテナからの無線周波数の受信信号を該受信信号の半分の周波数の受信用ローカル信号を用いて受信ベースバンド信号に周波数変換する受信部と、
前記基板上に設けられ、送信ベースバンド信号を送信用ローカル信号を用いて無線周波数の送信信号に変換して前記アンテナに供給する送信部と、
前記基板上に設けられた少なくとも前記受信用ローカル信号を発生する発振器であって、該発振器の出力に含まれる２次高調波歪の周波数における前記アンテナの給電点からの電気的長さが１／４波長の位置に配置された少なくとも一つのローカル発振器
とを具備する無線機。
【請求項４】
無線通信システムに用いられる無線機において、
矩形の基板と、
前記基板の長手方向の一端側かつ前記基板の一方の側縁部に寄った位置に該基板の長手方向とほぼ平行に取り付けられ、無線周波数信号の送受信を行うアンテナと、
前記基板上に設けられ、前記アンテナからの無線周波数の受信信号を該受信信号の半分の周波数の受信用ローカル信号を用いて受信ベースバンド信号に周波数変換する受信部と、
前記基板上に設けられ、送信ベースバンド信号を送信用ローカル信号を用いて無線周波数の送信信号に変換して前記アンテナに供給する送信部と、
前記基板上に設けられた少なくとも前記受信用ローカル信号を発生する発振器であって、該発振器の出力に含まれる２次高調波歪の周波数における、前記基板の前記アンテナが取り付けられた側の側縁部上の前記基板及びアンテナの合計の電気的長さの中点と、前記基板の前記アンテナが取り付けられている側と反対側の側縁部上の前記基板の長手方向の中点とを結んだ直線上に一部が位置するように配置された少なくとも一つのローカル発振器
とを具備する無線機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムで用いられる携帯電話機や携帯端末などの無線機に係り、特に受信部にダイレクトコンバージョン方式を用いた無線機におけるローカル発振器の物理的な配置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、無線通信システムで用いられる無線機の受信部においては、変調された無線周波数（Radio Frequency:ＲＦ）信号がアンテナによって受信され、受信ＲＦ信号が直交復調器によってアナログベースバンド信号に周波数変換される。アナログベースバンド信号はＡ／Ｄ変換器によってディジタルベースバンド信号に変換され、このディジタルベースバンド信号に対して、ディジタル信号処理装置のディジタルベースバンド信号処理部によって復調のための信号処理が施される。
【０００３】
一方、無線機の送信部においては、ディジタル信号処理装置のディジタルベースバンド信号処理部によって変調されたディジタルベースバンド信号がＤ／Ａ変換器によってアナログベースバンド信号に変換される。アナログベースバンド信号は、直交変調器によってＲＦ信号に周波数変換された後アンテナに供給され、アンテナによって送信される。
【０００４】
このような無線機の受信部における周波数変換の方式の一つして、ダイレクトコンバージョン（Direct Conversion:ＤＣ）方式が知られている。ダイレクトコンバージョン方式は、アンテナからの受信ＲＦ信号を中間周波数（Intermediate Frequency:ＩＦ）への変換過程を経ることなく、直接ベースバンド信号に周波数変換する方式である。この方式を用いることで、ＩＦ信号用の信号処理部、例えばＩＦ用周波数変換器、ＩＦ用フィルタ及びＩＦ用アンプが不要となり、無線機を小型・軽量化することが可能となる。
【０００５】
しかし、ダイレクトコンバージョン方式の受信部では、直交復調器のミキサに通常のミキサを用いると、ＲＦ信号周波数とローカル信号周波数が等しくなり、直交復調器以降のベースバンド部において直流成分の不規則な変動、いわゆる直流オフセット変動が生じることがある。このような直交復調器以降のベースバンド部における直流オフセット変動は、無線機の受信性能劣化の原因となる。
【０００６】
ベースバンド処理部における直流オフセット変動を低減する方法として、ハーモニックミキサ（Harmonic Mixer:ＨＭＩＸ）を用いる方法が知られている。ハーモニックミキサでは、周波数変換を行う際に用いるローカル信号の周波数が通常のミキサとは異なり、ＲＦ信号周波数の半分の周波数となる。ＲＦ信号とローカル信号の周波数が異なることにより、ベースバンド処理部における直流オフセット変動を低減することが可能となる。
【０００７】
しかし、ハーモニックミキサを用いると、ローカル信号周波数がＲＦ信号周波数の半分であるため、ローカル信号の２倍の周波数成分である２次高調波歪（2nd order Harmonic Distortion:ＨＤ２）がＲＦ信号周波数と等しくなる。従って、ローカル信号発生用電圧制御発振器（ＶＣＯ）の出力に含まれる２次高調波が空中放射やグラウンドを介しての漏洩等によりアンテナに回り込んで受信されると、受信部のベースバンド処理部における直流オフセット変動の原因となる。
【０００８】
ベースバンド処理部における直流オフセット変動の発生の問題を解決する方法として、直流オフセットキャンセル回路を用いる方法が知られている。直流オフセットキャンセル回路の一例を具体的に挙げると、直交復調器の後段に加算器を配置し、ここで直交復調器からのアナログベースバンド信号に直流オフセットキャンセル回路で生成した直流オフセット成分の逆相成分を重畳することで直流オフセット成分をキャンセルする技術である。直流オフセットキャンセル回路は、積分器や低域通過フィルタ等を用いてい構成される。しかし、直流オフセットキャンセル回路を用いると受信部の回路規模が大きくなったり、消費電流が増加する結果、無線機の小型・軽量化の妨げとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、受信部にダイレクトコンバージョン方式を用い、周波数変換用の直交復調器にハーモニックミキサを用いた無線機においては、ローカル信号発生用ＶＣＯに受信ＲＦ信号周波数の半分の周波数で発振するＶＣＯを用いることによって、ベースバンド処理部における直流オフセット変動を低減することができるが、ローカル信号発生用ＶＣＯの出力の２次高調波が空中放射やグラウンドを介しての漏洩等によりアンテナに回り込んで受信されると、受信部のベースバンド処理部における直流オフセット変動が発生してしまうという問題があり、またこの問題を解決するために直流オフセットキャンセル回路を用いると、無線機の小型・軽量化及び低消費電力化の妨げになるという問題があった。
【００１０】
本発明は、直流オフセットキャンセル回路のような特別の回路を用いることなく、ダイレクトコンバージョン方式による受信部のベースバンド処理部における直流オフセット変動の発生を低減できる無線機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は受信部にダイレクトコンバージョン方式を用いた無線機において、基板上を流れる電流の最小の位置に少なくとも受信用ローカル信号を発生する少なくとも一つのローカル発振器を配置することで、ローカル発振器の出力に含まれる２次高調波歪の受信部への漏洩量を低減し、ベースバンド処理部における直流オフセット変動を低減することを特徴とする。
【００１２】
より具体的には、ローカル発振器は（ａ）ローカル発振器の出力に含まれる２次高調波歪の周波数において、基板及びアンテナの合計の電気的長さの中点を通る基板の幅方向に沿った直線上に一部が位置するように配置されるか、（ｂ）ローカル発振器の出力に含まれる２次高調波歪の周波数において、アンテナの給電点からの電気的長さが１／４波長の位置に配置されるか、あるいは（ｃ）アンテナが基板の長手方向の一端側かつ基板の一方の側縁部に寄った位置に取り付けられる場合は、ローカル発振器の出力に含まれる２次高調波歪の周波数において、基板のアンテナが取り付けられた側の側縁部上の基板及びアンテナの合計の電気的長さの中点と、基板のアンテナが取り付けられている側と反対側の側縁部上の基板の長手方向の中点とを結んだ直線上に一部が位置するように配置される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線機の概略的物理配置を示す平面図である。基板１上にＲＦ信号を送受信するためのアンテナ２、ダイレクトコンバージョン方式を用いた受信部３、送信部４、及び受信部３に供給するローカル信号を発生する電圧制御発振器（ＶＣＯ）（以下、ローカル発振器という）５が実装されている。
【００１４】
ダイレクトコンバージョン方式を用いた受信部３は、例えば図２に示すように構成される。アンテナ２からの受信ＲＦ信号はＲＦ入力端子１１に入力され、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１２により所定レベルまで増幅された後、受信ＲＦ信号用帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１３を介して、直交復調器を構成するミキサ１４Ａ，１４Ｂに入力される。
【００１５】
ミキサ１４Ａ，１４Ｂでは、ローカル入力端子１５に入力される図１中に示すローカル発振器５からのローカル信号によって、受信ＲＦ信号用ＢＰＦ１３からの受信ＲＦ信号が周波数変換（ダウンコンバート）される。ローカル発振器５からのローカル信号は、ミキサ１４Ａ及び１４Ｂに対して９０°移相器１９により互いに９０°位相のずれた信号として与えられるものとする。ミキサ１４Ａ，１４Ｂからの出力信号は、ベースバンド信号用低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１６Ａ，１６Ｂによって不要周波数成分が除去された後、ベースバンド増幅器１７Ａ，１７Ｂにより増幅される。ベースバンド増幅器１７Ａ，１７Ｂから、ベースバンド出力端子１８Ａ，１８ＢへＩチャネルベースバンド信号及びＱチャネルベースバンド信号が出力される。
【００１６】
ミキサ１４Ａ，１４Ｂには、ハーモニックミキサが用いられる。図３はハーモニックミキサの一例であり、差動対トランジスタＱ１，Ｑ２の一方のベース端子に受信ＲＦ信号Ｖrfが入力され、他方のベース端子にローカル信号Ｖloが入力される。ローカル信号Ｖloの周波数は、受信ＲＦ信号Ｖrfの周波数の半分である。差動対トランジスタＱ１，Ｑ２のそれぞれのエミッタ端子は結合され、この共通エミッタ端子は電流源ＣＳに接続される。差動対トランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ端子は、負荷抵抗Ｒ１，Ｒ２をそれぞれ介して電源端Ｖccに接続されており、これらのコレクタ端子間から受信ＲＦ信号Ｖrfとローカル信号Ｖloとの差信号が出力される。
【００１７】
このようにハーモニックミキサでは、周波数変換を行う際に用いるローカル信号Ｖloの周波数が受信ＲＦ信号Ｖrfの周波数の半分の周波数であることにより、ベースバンド処理部における直流オフセット変動を低減することができる。反面、ローカル信号Ｖloの２倍の周波数成分である２次高調波歪がＲＦ信号周波数Ｖrfと等しくなるため、ローカル発振器５の２次高調波が空中放射やグラウンドを介しての漏洩等によりアンテナ２に回り込んだ場合、直流オフセット変動が発生してしまう。
【００１８】
このような問題を解決するため、本実施形態ではローカル発振器５の出力に含まれる２次高調波歪の周波数において、ローカル発振器５を無線機基板１上の電流分布において電流が最小の位置に配置する。これによって、ローカル発振器５の出力に含まれる２次高調波がアンテナ２を介して受信部３に入力される量を低減して、受信部３の受信性能劣化を軽減することができる。以下、この点について詳細に説明する。
【００１９】
図１中に示されるように、無線機基板１は例えばガラスエポキシ材料で作られた矩形の基板であり、その長さ及び幅は日本で使用されている携帯電話機用基板とほぼ等しく、それぞれ１２０ｍｍ及び３５ｍｍである。アンテナ２は長さ４２ｍｍの棒状素子であり、無線機基板１の長手方向の一端側かつ基板１の一方の側縁部（図で上側の側縁部）に寄った位置に、基板１の長手方向とほぼ平行に取り付けられている。ローカル発振器５は例えば基本波の発振周波数が９５０ＭＨｚであり、ローカル発振器５の出力に含まれる２次高調波歪の周波数は１９００ＭＨｚである。
【００２０】
本実施形態では、ローカル発振器５を配置すべき無線機基板１上の電流分布の電流最小の位置を以下のように特定する。無線機基板１上における電流の小さい位置を特定する方法は様々あるが、本実施形態では計算機シミュレーションを用いて無線機基板１上の電流分布を計算し、その計算結果から電流最小の位置を特定して、そこにローカル発振器５を配置する。
【００２１】
図４は、無線機基板１上における長手方向での電流分布を計算機シミュレーションにより求めた結果を示している。無線機基板１及びアンテナ２の寸法は、前述の値を用いている。電流分布の計算は、ローカル発振器５の出力の２次高調波歪の周波数である１９００ＭＨｚを計算周波数とし、アンテナ２の無線機基板１に取り付けられた端部（基端部という）を給電点として行っている。図４において、横軸は給電点からの距離、縦軸は最大電流値で規格化した無線機基板１上の電流値であり、給電点からの距離が２１ｍｍ（λ／８）、４２ｍｍ（λ／４）及び６３ｍｍ（λ／２）の３点について求めた規格化電流値はそれぞれ０．４６、０．２５及び０．３２である。
【００２２】
図４に示した電流分布の計算結果より、アンテナ２の給電点であるアンテナ２の基端部にあたる場所では電流が大きくなっていることから、逆に、この計算結果において電流が最小の位置で給電を行った場合、アンテナ２には給電されにくくなる。さらに、少なくとも本実施形態において計算した無線機基板１においては、電流分布に電流が最小の位置が存在することがわかる。従って、図４の計算結果を基に無線機基板１上の電流分布で電流が最小の位置、例えば規格化電流値が０．２５の位置にローカル発振器５を配置すれば、アンテナ２の給電点ではローカル発振器５から出力される２次高調波歪は受信されにくくなる。
【００２３】
このように本実施形態によると、ローカル発振器５から出力される２次高調波歪がアンテナ２に回り込んでアンテナ２を介して受信部４に受信される量を減らすことができる。従って、直流オフセットキャンセル回路を用いることなく、ベースバンド処理部における直流オフセット変動を低減することが可能となり、無線機の小型・軽量化及び低消費電力化を図ることができる。
【００２４】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る無線機の平面図であり、無線機基板１の寸法が異なることを除いて第１の実施形態と基本的に同様である。すなわち、本実施形態における無線機基板１の寸法は長さが１０１．５ｍｍ、幅が４４．５ｍｍである。また、これに伴い無線機基板１上におけるローカル発振器５の具体的な位置も第１の実施形態とは異なるが、基本的な考え方は第１の実施形態と同じである。
【００２５】
図６には、無線機基板１上における長手方向での電流分布を計算機シミュレーションにより求めた結果を示す。電流分布の計算は、第１の実施形態の場合と同様に計算周波数をローカル発振器５の出力の２次高調波歪の周波数である１９００ＭＨｚとし、アンテナ２の無線機基板１に取り付けられた基端部を給電点として行っている。図６においては、給電点からの距離が２１ｍｍ（λ／８）、４２ｍｍ（λ／４）及び６３ｍｍ（λ／２）の３点について求めた規格化電流値は、それぞれ０．４３、０．２５及び０．３９となっている。
【００２６】
図６に示した電流分布の計算結果に従って、無線機基板１上の電流分布で電流が最小の位置、例えば規格化電流値が０．２５の位置にローカル発振器５を配置することによって、アンテナ２の給電点ではローカル発振器５から出力される２次高調波歪は受信されにくくなるので、直流オフセットキャンセル回路を用いることなくベースバンド処理部における直流オフセット変動を低減することができるという第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００２７】
上述した第１及び第２の実施形態では、無線機を構成する各部の具体的な寸法を日本及び欧州で使用されている携帯電話機（ＰＤＣ）を例に挙げて定め、電流分布の少ない場所を特定するための具体的な方法として計算機シミュレーションを用いた場合について説明を行った。しかし、本発明は第１及び第２の実施形態で挙げた無線機を構成する各部の具体的な寸法や電流分布の計算方法等に制限されるものではなく、どのような形状の無線機及びどのような電流分布の計算方法を用いたとしても、有効性は何ら損なわれることはない。
【００２８】
（第３の実施形態）
図７に、本発明の第３の実施形態に係る無線機の構成を示す。本実施形態においては、ローカル発振器５の出力に含まれる２次高調波歪の周波数において無線機基板１及びアンテナ２の長手方向の合計の電気的長さが２次高調波歪の波長にほぼ等しく設定されている。ローカル発振器５は、２次高調波歪の周波数における基板１及びアンテナ２の合計の電気的長さの中点２０（言い換えれば、アンテナ２の先端から無線機基板１のアンテナ２が取り付けられた側と反対側の端部までの電気的長さの中点）の位置に配置されている。
【００２９】
図７には、さらにローカル発振器５の出力に含まれる２次高調波歪の共振波形２１が示されている。この共振波形２１は、２次高調波歪が無線機基板１のアンテナ２が取り付けられた側の側縁部上で共振している様子を模している。
【００３０】
上述のように無線機基板１及びアンテナ２の長手方向における合計の電気的長さがローカル発振器５の出力に含まれる２次高調波歪の波長にほぼ等しい場合、図７中の共振波形２１に示されるように、ローカル発振器５の出力に含まれる２次高調波歪がアンテナ２の取り付けられた無線機基板１全体で共振すると考えられる。この場合、アンテナ２の基端部が２次高調波歪の共振波形２１の腹の部分に当たり、基板１及びアンテナ２の合計の電気的長さの中点２０の位置が共振波形２１の節に当たる。
【００３１】
アンテナ２の基端部の位置はアンテナ２の給電点付近であり、ここは２次高調波歪の共振波形２１の腹の部分に当たるため、無線機基板１上の電流分布で電流が最も大きくなる位置である。従って、共振波形２１の節の部分に当たる位置である無線機基板１及びアンテナ２の合計の電気的長さの中点２０の位置では、基板１に流れる電流が最小となる。そこで、この中点２０の位置にローカル発振器５を配置すれば、ローカル発振器５から出力される２次高調波歪はアンテナ２で受信されにくくなるので、第１及び第２の実施形態と同様に直流オフセットキャンセル回路を用いることなくベースバンド処理部における直流オフセット変動を低減することができる。
【００３２】
次に、この効果を実測結果を用いて説明する。
図８〜図１０には、実測に用いた無線機を示す。図８〜図１０においては、無線機基板１、アンテナ２及びローカル発振器５に加えて、ローカル発振器用レギュレータ回路３１、ローカル発振器用低域通過フィルタ３２及び二つの信号出力モニタ用コネクタ３３，３４が示されており、さらに図７で説明したローカル発振器５から出力される２次高調波歪の共振波形２１が併せて示されている。
【００３３】
無線機基板１及びアンテナ２の具体的な寸法は、第１の実施形態で説明したと同様に、基板１の長さ１２０ｍｍ、幅３５ｍｍ、アンテナ２の長さ４２ｍｍであり、材質は基板１がガラスエポキシ基板、アンテナ２が金属棒である。一方、ローカル発振器５は寸法が６．０ｍｍ×７．８ｍｍ×２．０ｍｍであり、また電気的特性は電源電圧３Ｖ、周波数制御電圧１．３Ｖのとき基本波の発振周波数が約９５０ＭＨｚ、２次高調波歪の周波数が約１９００ＭＨｚである。
【００３４】
ローカル発振器用レギュレータ回路３１は、ローカル発振器５に供給する電源電圧３Ｖと周波数制御電圧１．５Ｖを外部電源である単５乾電池２本を基に作り出す回路である。ローカル発振器用低域通過フィルタ３２は、ローカル発振器５からの出力のうちの基本波成分は通過させ、２次高調波歪成分を抑圧する働きを持つ。第１の信号出力モニタ用コネクタ３３は、ローカル発振器５の出力信号レベルを測定するために設けたＳＭＡコネクタである。第２の信号出力モニタ用コネクタ３４は、アンテナ２の受信信号レベルを測定するために設けたＳＭＡコネクタである。２次高調波歪の共振波形２１は、ローカル発振器５から出力される２次高調波がアンテナ２の取り付けられた無線機基板１上で共振している様子を模したものであり、２次高調波歪の周波数が約１９００ＭＨｚとした場合、波長λは約１５８ｍｍとなる。
【００３５】
図８〜図１０では、ローカル発振器５の具体的な配置位置がそれぞれ異なっている。すなわち、図８ではアンテナ２の基端部付近の位置（２次高調波歪の共振波形２１の１番目の腹となる位置）にローカル発振器５が配置され、図９では本実施形態に従い２次高調波歪の周波数における基板１及びアンテナ２の合計の電気的長さのほぼ中点２０の位置（２次高調波歪の共振波形２１の節となる位置）にローカル発振器５が配置されている。図１０では、２次高調波歪の共振波形２１の２番目の腹となる位置にローカル発振器５が配置されている。
【００３６】
このようなローカル発振器５の具体的な配置位置は、図７では無線機基板１のアンテナ２が取り付けられた側の端部からの距離が９ｍｍの位置であり、同様に図９及び図１０では、それぞれ無線機基板１のアンテナ２が取り付けられた側の端部からの距離が４１ｍｍ及び８２ｍｍの位置である。
【００３７】
図７〜図１０に示した無線機について、信号出力モニタ用コネクタ３４から出力されるローカル発振器５の出力に含まれる２次高調波歪のレベルを測定することで、ローカル発振器５を無線機基板１上のどの位置に配置すればアンテナ２で受信されるローカル発振器５からの２次高調波歪のレベルが小さくなるかについて調べたところ、以下の結果が得られた。
【００３８】
図１１はその測定結果であり、横軸は無線機基板１のアンテナ２が取り付けられた側の端部からローカル発振器５の位置までの距離Ｌ、縦軸はローカル発振器５とアンテナ２との間の２次高調波歪に対するアイソレーションである。ここでいうアイソレーションとは、第１の信号出力モニタ用コネクタ３３を介して測定されるローカル発振器５の出力に含まれる２次高調波歪のレベルから、第２の信号出力モニタ用コネクタ３４を介して測定されるアンテナ２を介して受信された２次高調波歪のレベルを差し引いた値である。
【００３９】
図１１に示す測定結果から、本実施形態に従って図９に示したようにローカル発振器５の中心が２次高調波歪の周波数における基板１及びアンテナ２の合計の電気的長さのほぼ中点２０の位置、すなわち無線機基板１のアンテナ２が取り付けられた側の端部から４１ｍｍ離れた位置にくるようにローカル発振器５を配置した場合、最も大きなアイソレーションが得られることが分かる。
【００４０】
（第４の実施形態）
図１２は、本発明の第４の実施形態に係る無線機であり、ローカル発振器５の出力に含まれる２次高調波歪の周波数におけるアンテナ給電点６からの電気的さが１／４波長の距離の位置にローカル発振器５が配置されている。図１２において、破線はアンテナ給電点６から１／４波長離れた位置を示しており、この破線上の任意の箇所にローカル発振器５が配置される。このような位置にローカル発振器５を配置することで、アンテナ２で受信されるローカル発振器５からの２次高調波歪の量を低減し、受信部３の受信性能劣化を軽減することができる。
【００４１】
以下、本実施形態の作用について説明する。
一般的に、電波は振幅が最も大きい部分である腹と振幅が零である節が波長の１／４の間隔（１／４波長）毎に繰り返される。従って、電波が無線機基板１上に電流を誘起するとき、基板１上では１／４波長間隔毎に電流が多く流れる場所と電流が少なく流れる場所が繰り返さし現れる。また、無線機基板１上の電流分布は、アンテナ給電点６付近の電流が最も大きい。従って、アンテナ給電点６からある周波数成分の１／４波長分の距離離れた位置は、その周波数成分の信号の漏洩により流れる電流が小さい位置ということになる。
【００４２】
このように本実施形態では、第１の実施形態でも述べた無線機基板１上の電流分布において電流最小の位置にローカル発振器５を配置する構成を具体的に実現するために、ローカル発振器５の出力に含まれる２次高調波歪の周波数においてアンテナ給電点６からの電気的さが１／４波長の距離の位置に、無線機基板１上の誘起電流を引き起こす原因となるローカル信号を発生するローカル発振器５を配置している。これによって、アンテナ２から受信されるローカル発振器５からの２次高調波歪の量を効果的に低減でき、ローカル発振器５からの２次高調波歪を受信することによる受信部３の性能劣化を軽減することができる。
【００４３】
（第５の実施形態）
図１３は、本発明の第５の実施形態に係る無線機であり、図８〜図１０で説明したと同様、無線機基板１上にアンテナ２とローカル発振器５とローカル発振器用レギュレータ回路３１、ローカル発振器用低域通過フィルタ３２及び信号出力モニタ用コネクタ３３，３４が実装された無線機である。本実施形態では、第３の実施形態と同様に、無線機基板１及びアンテナ２の長手方向における合計の電気的長さがローカル発振器５の出力に含まれる２次高調波歪の波長にほぼ等しく設定されている。
【００４４】
さらに、本実施形態ではローカル発振器５の出力に含まれる２次高調波歪の周波数において無線機基板１のアンテナ２が取り付けられた側の側縁部１Ａ上の基板１及びアンテナ２の合計の電気的長さの中点４１と、基板１のアンテナ２が取り付けられている側と反対側の側縁部１Ｂ上の基板１の長手方向の中点４２とを結んだ直線４３上に一部が位置するようにローカル発振器５が配置されている。
【００４５】
さらに、図１３ではローカル発振器５の出力に含まれる２次高調波歪の共振波形２１，２２が示されている。共振波形２１は、２次高調波歪が無線機基板１のアンテナ２が取り付けられた側の側縁部１Ａ上において共振している様子を模している。もう一つの共振波形２２は、ローカル発振器５から出力される２次高調波歪が基板１のアンテナ２が取り付けられている側と反対側の側縁部１Ｂ上において共振している様子を模している。側縁部１Ａ上の基板１及びアンテナ２の合計の電気的長さの中点４１と、基板１のアンテナ２が取り付けられている側と反対側の側縁部１Ｂ上の基板１の長手方向の中点４２とを結んだ直線４３は、２次高調波歪の共振波形２１の節の位置と共振波形２２の節の位置とを結んだ線に等しい。
【００４６】
本実施形態によると、このような直線４３上にローカル発振器５を配置することで、ローカル発振器５から出力される２次高調波歪はアンテナ２で受信されにくくなり、ベースバンド処理部における直流オフセット変動を低減することができる。
【００４７】
以下、本実施形態の作用について説明する。
アンテナ２が取り付けられた無線機基板１において、基板１及びアンテナ２の電気的な長さの合計がローカル発振器５から出力される２次高調波歪の波長にほぼ等しい場合、アンテナ２が取り付けられた無線機基板１全体で２次高調波歪が共振を起こすことが考えられる。この場合、無線機基板１のアンテナ２が取り付けられた側の側縁部１Ａにおいては、図１３中の共振波形２１に示される共振が生じ、基板１のアンテナ２が取り付けられ側と反対側の側縁部１Ｂにおいては、図１３中の共振波形２２に示される共振が生じる。
【００４８】
第３の実施形態でも説明したように、ローカル発振器５から出力される２次高調波歪がアンテナ２の取り付けられた無線機基板１において共振する場合、２次高調波歪の共振波形の腹にあたる場所では多くの電流が流れ、節にあたる場所では流れる電流が少ない。従って、図１３中の２次高調波歪の共振波形２１と共振波形２２の中央部分に当たる、共振波形の節の部分において流れる電流が最も小さくなる。このことから、無線機基板１上において側縁部１Ａ上の基板１及びアンテナ２の合計の電気的長さの中点４１と、基板１のアンテナ２が取り付けられている側と反対側の側縁部１Ｂ上の基板１の長手方向の中点４２とを結んだ直線４３上が電流の小さい領域となる。
【００４９】
よって、この直線４３上の位置に無線機基板１に電流を流す原因となる信号を発生させるローカル発振器５を配置することで、アンテナ２を介して受信部３に回り込むローカル発振器５からの出力信号電力を少なくし、ローカル発振器５から出力される２次高調波歪をアンテナ２を介して受信することによるベースバンド処理部における直流オフセット変動を低減することが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば無線機基板上に実装されたローカル発振器からの出力信号の受信部に対する漏れ込みを低減し、ベースバンド処理部における直流オフセット変動を低減することが可能である。これにより従来必要としていた直流オフセットキャンセル回路が不要となり、回路規模の縮小による無線機の小型・軽量化と低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線機の構成を示す平面図
【図２】ダイレクトコンバージョン方式を用いた受信部の構成例を示すブロック図
【図３】ハーモニックミキサの構成例を示す回路図
【図４】同実施形態に係る無線機におけるローカル発振器の配置位置を説明するための給電点からの距離と規格化電流値との関係を示す図
【図５】本発明の第２の実施形態に係る無線機の構成を示す平面図
【図６】同実施形態に係る無線機におけるローカル発振器の配置位置を説明するための給電点からの距離と規格化電流値との関係を示す図
【図７】本発明の第３の実施形態に係る無線機の構成を示す平面図
【図８】同実施形態の効果を説明するために行った実験結果を説明するための２次高調波歪の共振波形の第１番目の腹となる位置にローカル発振器を配置した比較例に係る測定用無線機の平面図
【図９】同実施形態の効果を説明するために行った実験結果を説明するための２次高調波歪の共振波形の節となる位置にローカル発振器を配置した本実施形態に従う測定用無線機の平面図
【図１０】同実施形態の効果を説明するために行った実験結果を説明するための２次高調波歪の共振波形の第２番目の腹となる位置にローカル発振器を配置した比較例に係る測定用無線機の平面図
【図１１】同実施形態の効果を説明するための無線機基板のアンテナ側の端部からローカル発振器の位置までの距離及びローカル発振器とアンテナ間の２次高調波歪に対するアイソレーションの関係を示す図
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る無線機の構成を示す平面図
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る無線機の構成を示す平面図
【符号の説明】
１…無線機基板
１Ａ，１Ｂ…無線機基板の側縁部
２…アンテナ
３…受信部
４…送信部
５…ローカル発振器
６…アンテナ給電点
１１…ＲＦ入力端子
１２…可変利得低雑音増幅器
１３…受信ＲＦ信号用帯域通過フィルタ
１４Ａ，１４Ｂ…ミキサ（直交復調器）
１５…ローカル入力端子
１６Ａ，１６Ｂ…ベースバンド信号用低域通過フィルタ
１７Ａ，１７Ｂ…ベースバンド増幅器
１８Ａ，１８Ｂ…ベースバンド出力端子
１９…９０°移相器
２０…中点
２１，２２…２次高調波歪の共振波形
３１…ローカル発振器用レギュレータ回路
３２…ローカル発振器用低域通過フィルタ
３３，３４…信号出力モニタ用コネクタ
４１，４２…中点
４３…中点を結ぶ部直線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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