フィルタ調整回路および無線通信システム
【課題】使用環境に応じたフィルタ調整を容易に行い、効果的なイメージ除去ができるフィルタ調整回路を提供する。
【解決手段】中央処理装置（ＣＰＵ）１１２の制御により、模擬イメージ信号Ｓ１０２と模擬ローカル信号Ｓ１０３とを生成する模擬信号生成器１００と、実際の信号である受信信号Ｓ１０１と模擬信号生成器１００で生成された模擬イメージ信号Ｓ１０２とのいずれか一方を選択する第１の信号切り替え器１０２と、位相同期ループ（ＰＬＬ）１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００と模擬信号生成器１００で生成された模擬ローカル信号Ｓ１０３とのいずれか一方を選択する第２の信号切り替え器１０４とを備え、ＣＰＵ１１２の制御により模擬イメージ信号Ｓ１０２と模擬ローカル信号Ｓ１０３とを選択し複素フィルタ１０８の調整を行うことで、イメージ除去効果の高いフィルタ調整を実現する。
【解決手段】中央処理装置（ＣＰＵ）１１２の制御により、模擬イメージ信号Ｓ１０２と模擬ローカル信号Ｓ１０３とを生成する模擬信号生成器１００と、実際の信号である受信信号Ｓ１０１と模擬信号生成器１００で生成された模擬イメージ信号Ｓ１０２とのいずれか一方を選択する第１の信号切り替え器１０２と、位相同期ループ（ＰＬＬ）１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００と模擬信号生成器１００で生成された模擬ローカル信号Ｓ１０３とのいずれか一方を選択する第２の信号切り替え器１０４とを備え、ＣＰＵ１１２の制御により模擬イメージ信号Ｓ１０２と模擬ローカル信号Ｓ１０３とを選択し複素フィルタ１０８の調整を行うことで、イメージ除去効果の高いフィルタ調整を実現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに関し、特にフィルタ回路およびその調整に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて、検波方式の１つであるスーパーヘテロダイン方式の受信機では、実際の信号である受信信号と、位相同期ループ（phase locked loop：ＰＬＬ）で生成されたローカル信号とを直交復調器により周波数混合し、受信信号を中間周波数（intermediate frequency：ＩＦ）信号であるＩ信号とＱ信号とに変換する。
【０００３】
受信信号には、受信したい信号である希望波と、受信信号の周波数とＰＬＬで生成されたローカル信号の周波数との差と同じ関係を持つ信号であるイメージ信号が混在しているため、直交復調器の出力であるＩＦ信号にはイメージ信号が含まれる。そのため、複素フィルタにより不要な信号であるイメージ信号を除去する必要がある。
【０００４】
イメージ信号を効果的に除去するためには、複素フィルタに入力されたＩ信号とＱ信号との振幅が一致しており、かつＩ信号とＱ信号との位相が９０°ずれていることが求められる。しかし、直交復調器やミキサ、９０°移相器はアナログ回路で構成されているため、アナログ回路素子のばらつきによりＩ信号とＱ信号との間に振幅誤差が生じることが考えられる。このＩＱミスマッチを低減するためには、複素フィルタにおけるＩ信号処理系およびＱ信号処理系の間で相対するアナログ回路素子のミスマッチを低減する必要がある。
【０００５】
これまでのＩＱミスマッチの低減方法としては、直交復調器に入力されたローカル信号の位相誤差がＩ信号およびＱ信号に現れるため、ローカル信号の位相誤差を低減するものであった。しかし、複素フィルタの低消費電力化および小面積化を図るには、複素フィルタを構成している素子値を小さくする必要があり、この影響によりＩＱミスマッチが増大し、複素フィルタのイメージ除去比が劣化する問題があった。そのため、ローカル信号の位相誤差だけでなく、素子誤差にも着目したＩＱミスマッチの低減が求められていた。
【０００６】
上記課題に対し、イメージ信号を模擬した模擬イメージ信号を生成する模擬イメージ信号生成部と、素子値制御部とを備えることで、素子誤差に着目したＩＱミスマッチの低減により、イメージ除去比を向上させる受信回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、イメージ信号発生部とＩＦ信号発生部とを備えることで、ミキサおよび９０°移相器自身の素子ばらつきによる位相誤差を含まない信号を用いて、位相誤差の影響を受けずに振幅誤差を正確に検出し、イメージ除去比を向上させる受信機も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１５７８６６号公報
【特許文献２】特開２００９−１１８１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術では、模擬イメージ信号を生成するための模擬イメージ信号生成部を備える必要があるため、回路面積が増大するという課題があった。また、フィルタ調整を行うには、ＰＬＬを使用して局部発振信号を生成しなければならないため、ＰＬＬを使用する送信動作中にフィルタ調整を行うことができないという課題があった。
【００１０】
上記特許文献２に記載の従来技術では、ＩＦ信号発生部をミキサ後にスイッチを介して入力することで振幅補正を行う。この方法では、スイッチ以降の振幅誤差の補正のみで、ミキサの出力信号およびＰＬＬと９０°移相器との出力信号の振幅誤差を補正することができないという課題があった。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、模擬信号生成器で生成された模擬イメージ信号と模擬ローカル信号とを、直交復調器によって周波数混合することで生成されたＩ信号とＱ信号との位相誤差や振幅誤差を補正し、イメージ除去を効果的に行うことができるフィルタ調整回路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】
【００１２】
上記目的を達成するために、第１の発明のフィルタ調整回路は、中央処理装置（central processing unit：ＣＰＵ）を用いて制御するフィルタ調整回路であって、前記ＣＰＵの制御により、実際の信号である受信信号の周波数とＰＬＬで生成されたローカル信号の周波数との差と同じ関係を持つ信号であるイメージ信号を模擬した模擬イメージ信号と、前記ＰＬＬで生成されたローカル信号を模擬した模擬ローカル信号とを生成し、かつ、前記イメージ信号と前記ローカル信号との周波数差と、前記模擬イメージ信号と前記模擬ローカル信号との周波数差とを等しくする模擬信号生成器と、前記ＣＰＵの制御により、前記受信信号と前記模擬イメージ信号とのいずれか一方を選択する第１の信号切り替え器と、前記第１の信号切り替え器から入力された信号を増幅する低雑音増幅器（low noise amplifier：ＬＮＡ）と、前記ＣＰＵの制御により、前記ＰＬＬで生成されたローカル信号と前記模擬ローカル信号とのいずれか一方を選択する第２の信号切り替え器と、前記ＬＮＡの出力と、前記ローカル信号と前記模擬ローカル信号とのいずれか一方とを混合してＩＦ信号であるＩ信号を出力する第１のミキサと、前記ＬＮＡの出力と、前記ローカル信号と前記模擬ローカル信号とのいずれか一方を９０°移相器で振幅は変化させず位相のみを９０°シフトさせた信号とを混合してＩＦ信号であるＱ信号を出力する第２のミキサと、前記Ｉ信号を増幅する第１の増幅器と、前記Ｑ信号を増幅する第２の増幅器と、前記Ｉ信号およびＱ信号からイメージ信号を除去する複素フィルタと、前記複素フィルタからの出力を増幅する第３の増幅器と、前記第３の増幅器で増幅された信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤコンバータ（analog-to-digital converter：ＡＤＣ）と、前記ＡＤＣによりデジタル信号に変換された信号をデジタル信号処理するデジタル信号処理回路とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
このような構成により、模擬信号生成器で模擬イメージ信号と模擬ローカル信号とを生成し、模擬イメージ信号と模擬ローカル信号とは、実信号であるイメージ信号とローカル信号よりも周波数の低い信号であり、模擬イメージ信号と模擬ローカル信号との周波数差が、直交復調器のミキサで生成されたＩＦ信号と等しくなるようにする。
【００１４】
これらの信号から直交復調器により生成されたＩ信号とＱ信号との位相誤差や振幅誤差を補正するため、外部からの信号を入力することなく内部での信号生成によりイメージ除去効果の高いフィルタ調整を行うことができるという効果を有する。
【００１５】
第２の発明のフィルタ調整回路は、第１の発明と違う点は、模擬信号生成器を分周器で構成するということである。
【００１６】
このような構成により、分周器で模擬イメージ信号と模擬ローカル信号とを生成し、直交復調器により生成されたＩ信号とＱ信号との位相誤差や振幅誤差を補正するため、外部からの信号を入力することなく内部での信号生成によりイメージ除去効果の高いフィルタ調整を行うことができる。
【００１７】
また、分周数設定レジスタにより任意の周波数に設定ができることから、イメージ信号とローカル信号との周波数差と、模擬イメージ信号と模擬ローカル信号との周波数差とが等しくなるよう任意の周波数の信号を生成することができるという効果を有する。
【００１８】
第３の発明のフィルタ調整回路は、第１の発明と違う点は、模擬信号生成器をタイマで構成するということである。
【００１９】
このような構成により、タイマで模擬イメージ信号と模擬ローカル信号とを生成し、直交復調器により生成されたＩ信号とＱ信号との位相誤差や振幅誤差を補正するため、外部からの信号を入力することなく内部での信号生成によりイメージ除去効果の高いフィルタ調整を行うことができるという効果を有する。
【００２０】
また、周波数設定レジスタにより任意の周波数に設定ができることから、イメージ信号とローカル信号との周波数差と、模擬イメージ信号と模擬ローカル信号との周波数差とが等しくなるよう任意の周波数の信号を生成することができるという効果を有する。
【００２１】
第４の発明のフィルタ調整回路は、第１から第３の発明に対して、前記複素フィルタを制御する機能を具備したＣＰＵを備えることにより、前記デジタル信号処理回路から出力されたＲＳＳＩ値（無線通信機器が受信する信号の強度を測定するための信号）を取り込み、前記ＲＳＳＩ値が最小となるまで位相補正および振幅補正を行うことで、イメージ信号を効果的に除去できる複素フィルタに調整することを特徴とする。
【００２２】
このような構成によりＣＰＵによって、ＲＳＳＩ値が最小になったときの補正結果により複素フィルタを調整することができ、イメージ除去効率の高い複素フィルタに調整することができる。
【００２３】
また、模擬信号生成器を用いたフィルタ調整ではＰＬＬを使用せずにフィルタ調整が可能であるため、送信動作中にフィルタ調整を行うことができるという効果を有する。
【００２４】
第５の発明の無線通信システムは、上記のいずれかのフィルタ調整回路を搭載し、無線送信中や受信開始前のＰＬＬの安定待ち等の期間にフィルタ調整を実施しておくことで、安定した無線受信を実現できるように構成されているものである。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明は、模擬信号生成器と信号切り替え器とＣＰＵとを備え、実際の信号である受信信号およびＰＬＬで生成されたローカル信号が通過する経路と同じ経路に、模擬信号生成器で生成された信号を入力することで、位相誤差および振幅誤差のない信号によりイメージ除去効果の高いフィルタ調整回路を実現するという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるフィルタ調整回路を示すブロック図である。
【図２】図１中の模擬信号生成器の構成要素である分周器を示すブロック図である。
【図３】図１中の模擬信号生成器の他の構成要素であるタイマを示すブロック図である。
【図４】図３におけるタイマのタイミング波形図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるフィルタ調整回路を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態３における無線通信システムを示すブロック図である。
【図７】図６における親機と子機の動作状態を表すタイミングチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００２８】
《実施の形態１》
図１は、本発明の実施の形態１におけるフィルタ調整回路の構成図である。図１のフィルタ調整回路は、模擬信号生成器１００と、ＰＬＬ１０１と、第１および第２の信号切り替え器１０２，１０４と、ＬＮＡ１０３と、第１および第２のミキサ１０５ａ，１０５ｂを含む直交復調器１０５と、９０°移相器１０６と、第１、第２および第３の増幅器（ＡＭＰ）１０７ａ，１０７ｂ，１０９と、複素フィルタ１０８と、ＡＤＣ１１０と、デジタル信号処理回路１１１と、ＣＰＵ１１２とから構成されている。
【００２９】
ＣＰＵ１１２は、模擬信号生成器１００と、第１および第２の信号切り替え器１０２，１０４とを制御する。
【００３０】
模擬信号生成器１００は、実際の信号である受信信号Ｓ１０１の周波数とＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００の周波数との差と同じ関係を持つ信号であるイメージ信号を模擬した模擬イメージ信号Ｓ１０２と、ＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００を模擬した模擬ローカル信号Ｓ１０３とを生成する。ここで、模擬イメージ信号Ｓ１０２と模擬ローカル信号Ｓ１０３とは、イメージ信号およびローカル信号Ｓ１００よりも周波数の低い信号であり、模擬イメージ信号Ｓ１０２と模擬ローカル信号Ｓ１０３との周波数差が、イメージ信号とローカル信号Ｓ１００との周波数差と等しくなるようにする。
【００３１】
第１の信号切り替え器１０２は、ＣＰＵ１１２の制御により、受信信号Ｓ１０１と模擬信号生成器１００で生成された模擬イメージ信号Ｓ１０２とのいずれか一方を選択する。ＬＮＡ１０３は、第１の信号切り替え器１０２で選択された信号を増幅する。第２の信号切り替え器１０４は、ＣＰＵ１１２の制御により、ＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００と模擬信号生成器１００で生成された模擬ローカル信号Ｓ１０３とのいずれか一方を選択する。
【００３２】
第１のミキサ１０５ａは、ＬＮＡ１０３の出力と、ＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００と模擬信号生成器１００で生成された模擬ローカル信号Ｓ１０３とのいずれか一方とを混合し、ＩＦ信号であるＩ信号Ｓ１０４を出力する。第２のミキサ１０５ｂは、ＬＮＡ１０３の出力と、ＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００と模擬信号生成器１００で生成された模擬ローカル信号Ｓ１０３とのいずれか一方を９０°移相器１０６で振幅は変化させず位相のみを９０°シフトさせた信号とを混合してＩＦ信号であるＱ信号Ｓ１０５を出力する。
【００３３】
第１および第２の増幅器１０７ａ，１０７ｂは、直交復調器１０５から出力されたＩ信号Ｓ１０４およびＱ信号Ｓ１０５を増幅する。複素フィルタ１０８は、第１および第２の増幅器１０７ａ，１０７ｂでそれぞれ増幅したＩ信号とＱ信号とによりイメージ除去を行う。第３の増幅器１０９は、複素フィルタ１０８の出力を増幅する。ＡＤＣ１１０は、第３の増幅器１０９により増幅された信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００３４】
デジタル信号処理回路１１１は、デジタル信号に変換された信号を処理する。具体的には、イメージ除去効果の高い複素フィルタ１０８に調整するために、デジタル信号処理の結果として出力されたＲＳＳＩ値が最小となるまで複素フィルタ１０８の位相補正を行う。ＲＳＳＩ値が最小となったとき、位相誤差の補正が完了する。次に、振幅誤差の補正を行う。位相補正と同様に、デジタル信号処理回路１１１から出力されたＲＳＳＩ値が最小となるまで複素フィルタ１０８の振幅補正を行う。ＲＳＳＩ値が最小となったとき、振幅誤差の補正が完了する。ＲＳＳＩ値が最小になったときの補正結果により複素フィルタ１０８を調整することで、イメージ除去効果の高い複素フィルタ１０８に調整することができる。
【００３５】
以上のように構成された実施の形態１のフィルタ調整回路にて、ＣＰＵ１１２の制御によりフィルタ調整モードが選択されている場合に、第１の信号切り替え器１０２により模擬信号生成器１００で生成された模擬イメージ信号Ｓ１０２を選択し、第２の信号切り替え器１０４により模擬信号生成器１００で生成された模擬ローカル信号Ｓ１０３を選択しフィルタ調整を行う。
【００３６】
本実施の形態によれば、模擬信号生成器１００と信号切り替え器１０２，１０４とＣＰＵ１１２とを備え、ＣＰＵ１１２の制御によりフィルタ調整モードを選択し、模擬イメージ信号Ｓ１０２と模擬ローカル信号Ｓ１０３とを用いることで、イメージ除去効果の高いフィルタ調整を行うことができる。
【００３７】
以下に、イメージ除去効果が高くなる理由を説明する。まず、模擬信号生成器１００で生成された模擬イメージ信号Ｓ１０２をＬＮＡ１０３の前に第１の信号切り替え器１０２を備え入力することで、直交復調器１０５、増幅器１０７ａ，１０７ｂ，１０９、複素フィルタ１０８による位相誤差および振幅誤差を補正することができる。また、模擬信号生成器１００で生成された模擬ローカル信号Ｓ１０３をＰＬＬ１０１の後に第２の信号切り替え器１０４を備え入力することで、直交復調器１０５、９０°移相器１０６、増幅器１０７ａ，１０７ｂ，１０９、複素フィルタ１０８による位相誤差および振幅誤差を補正することができる。
【００３８】
つまり、模擬信号生成器１００を用いてフィルタ調整を行うことで、位相誤差および振幅誤差のない信号を、実際の信号である受信信号Ｓ１０１およびＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００が通過する経路と同じ経路に入力するため、受信信号Ｓ１０１やローカル信号Ｓ１００の位相誤差および振幅誤差なしに各アナログ回路素子の誤差を補正することができる。
【００３９】
また、模擬信号生成器１００を用いることで内部での信号生成が可能であるため、外部からの信号を入力することなくフィルタ調整を行うことができることから、温度変化および電源電圧変化といった使用環境に応じたフィルタ調整を容易に行うことができる。
【００４０】
また、模擬信号生成器１００を用いたフィルタ調整モードでは、ＰＬＬ１０１を使用せずにフィルタ調整が可能であるため、送信動作中にフィルタ調整を行うことが可能である。そのため、送信動作中にフィルタ調整を行うことで、常に最適な状態で受信を行うことができ、フィルタ調整に要する時間を考慮することなくシステム開発を行うことができる。
【００４１】
さて、図１中の模擬信号生成器１００は、分周器を用いて構成することができる。図２は、分周器の構成図である。分周器は、以下の説明のように任意の周波数信号を出力することができる。分周数設定レジスタ２００は、任意の周波数信号を生成するための分周数を設定することができる。分周回路２０１は、分周数設定レジスタ２００で設定した分周数により入力周波数を分周することができる。
【００４２】
この機能を用いることで、実際の信号である受信信号Ｓ１０１の周波数とＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００の周波数との差と同じ関係を持つ信号であるイメージ信号を模擬した模擬イメージ信号Ｓ１０２と、ＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００を模擬した模擬ローカル信号Ｓ１０３とを生成する。しかも、既に分周器を搭載している回路であれば、回路追加する必要がないため回路面積を圧迫することがない。
【００４３】
図１中の模擬信号生成器１００は、タイマを用いても構成することができる。図３はタイマの構成図、図４はタイマのタイミング波形図である。タイマは、以下の説明のように任意の周波数信号を出力することができる。周波数設定レジスタ３００は、任意の周波数信号を生成するための設定値を設定することができる。カウンタ３０１は、周波数設定レジスタ３００に設定した値までカウントアップし、設定値と一致したらクリアする動作を繰り返す。カウンタ３０１をクリアすると、タイマ出力が反転するため、周波数設定レジスタ３００に設定した値の２倍の周期の信号を生成することができる。
【００４４】
この機能を用いることで、実際の信号である受信信号Ｓ１０１の周波数とＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００の周波数との差と同じ関係を持つ信号であるイメージ信号を模擬した模擬イメージ信号Ｓ１０２と、ＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００を模擬した模擬ローカル信号Ｓ１０３とを生成する。
【００４５】
《実施の形態２》
図５は、本発明の実施の形態２におけるフィルタ調整回路の構成図である。実施の形態１の構成において、ＣＰＵ１１２に複素フィルタ１０８を制御する機能を追加したものである。
【００４６】
以上のように構成されたフィルタ調整回路では、ＣＰＵ４００の制御により、フィルタ調整モードが選択されている場合は、模擬信号生成器１００で生成された模擬イメージ信号Ｓ１０２および模擬ローカル信号Ｓ１０３を用いてフィルタ調整を行う。
【００４７】
イメージ除去効果の高い複素フィルタ１０８に調整するために、デジタル信号処理回路１１１から出力されたＲＳＳＩ値（無線通信機器が受信する信号の強度を測定するための信号）をＣＰＵ４００に取り込み、ＲＳＳＩ値が最小となるまで複素フィルタ１０８の位相補正を行う。ＲＳＳＩ値が最小となったとき、位相誤差の補正が完了する。
【００４８】
次に、振幅誤差の補正を行う。位相補正と同様に、デジタル信号処理回路１１１から出力されたＲＳＳＩ値をＣＰＵ４００に取り込み、ＲＳＳＩ値が最小となるまで複素フィルタ１０８の振幅補正を行う。ＲＳＳＩ値が最小となったとき、振幅誤差の補正が完了する。
【００４９】
ＣＰＵ４００の機能により、ＲＳＳＩ値が最小になったときの補正結果により複素フィルタ１０８を調整することができ、イメージ除去効率の高い複素フィルタ１０８に調整することができる。
【００５０】
フィルタ調整モードにおいて調整された最適値は、ＣＰＵ４００の制御により通常モードに切り替えた後も複素フィルタ１０８内のレジスタに保持される。そして、フィルタ調整モード解除後、通常モードに切り替えた場合、模擬信号生成器１００は非動作状態となる。
【００５１】
なお、位相補正と振幅補正とを１回ずつ行ったが、補正が最適ではない場合、複数回実行してもよい。
【００５２】
《実施の形態３》
図６は、本発明の実施の形態３における親機と複数の子機との間で通信を行う無線通信システムの構成図である。図６において、無線通信システム６００の各通信機は、無線アンテナ５００と、送信信号と受信信号とを切り替えるＲＦスイッチ５０１と、フィルタ調整回路を搭載した無線通信用マイコン５０２とから構成されている。
【００５３】
本実施の形態で説明する無線通信システム６００では、親機が一定時間間隔で子機に対して無線送信を実施し、子機は自らが受信すべき信号が送信されているか確認を行い、自らが受信すべき信号が送信されていることが確認できた場合において、データを受信するシステムとする。子機において、自らが受信すべき信号が送信されているかの確認は、ＲＳＳＩ値を取得し、規定した値以上のＲＳＳＩ値であった場合に、受信すべき信号が送信されていると判定する。
【００５４】
図７は、親機と子機の動作状態を表すタイミングチャート図である。自らに対する親機からの送信電波はシステムとして予め決められた間隔でのみ送信されるので、常に電波の確認を行う必要はないため、送信される間隔よりも短い間隔でスタンバイと電波確認とを繰り返すことで、消費電流を抑えるシステムが一般的な間欠通信システムに広く用いられている。
【００５５】
電波確認および無線受信後には、スタンバイにしているため、電波確認する度に、受信に必要な各種設定の実施およびＰＬＬの安定待ちを行う必要がある。
【００５６】
そこで、ＰＬＬの安定待ち時間を利用して、無線通信用マイコン５０２に搭載しているフィルタ調整回路によってフィルタ調整を実施すれば、温度や動作電圧が変化していても、模擬イメージ信号および模擬ローカル信号を内部で生成でき、リアルタイムで調整できるため、フィルタを常に最適な状態で使用することができる。
【００５７】
また、ＰＬＬの安定待ち時間を利用することから、システムとして新たにフィルタを調整する期間を設ける必要がなく、安定した無線通信を行うことができる。
【００５８】
なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係るフィルタ調整回路は、例えば分周器により生成された模擬イメージ信号と模擬ローカル信号とを用いてフィルタ調整を行い、イメージ除去効率の高いフィルタを実現するものであり、無線通信用のフィルタ等において有用である。
【符号の説明】
【００６０】
１００ 模擬信号生成器
１０１ 位相同期ループ（ＰＬＬ）
１０２，１０４ 信号切り替え器
１０３ 低雑音増幅器（ＬＮＡ）
１０５ 直交復調器
１０５ａ，１０５ｂ ミキサ
１０６ ９０°位相器
１０７ａ，１０７ｂ，１０９ 増幅器
１０８ 複素フィルタ
１１０ ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）
１１１ デジタル信号処理回路
１１２，４００ 中央処理装置（ＣＰＵ）
２００ 分周数設定レジスタ
２０１ 分周回路
３００ 周波数設定レジスタ
３０１ カウンタ
５００ 無線アンテナ
５０１ ＲＦスイッチ
５０２ 無線通信用マイコン
６００ 無線通信システム
Ｓ１００ ローカル信号
Ｓ１０１ 受信信号
Ｓ１０２ 模擬イメージ信号
Ｓ１０３ 模擬ローカル信号
Ｓ１０４ Ｉ信号
Ｓ１０５ Ｑ信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに関し、特にフィルタ回路およびその調整に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて、検波方式の１つであるスーパーヘテロダイン方式の受信機では、実際の信号である受信信号と、位相同期ループ（phase locked loop：ＰＬＬ）で生成されたローカル信号とを直交復調器により周波数混合し、受信信号を中間周波数（intermediate frequency：ＩＦ）信号であるＩ信号とＱ信号とに変換する。
【０００３】
受信信号には、受信したい信号である希望波と、受信信号の周波数とＰＬＬで生成されたローカル信号の周波数との差と同じ関係を持つ信号であるイメージ信号が混在しているため、直交復調器の出力であるＩＦ信号にはイメージ信号が含まれる。そのため、複素フィルタにより不要な信号であるイメージ信号を除去する必要がある。
【０００４】
イメージ信号を効果的に除去するためには、複素フィルタに入力されたＩ信号とＱ信号との振幅が一致しており、かつＩ信号とＱ信号との位相が９０°ずれていることが求められる。しかし、直交復調器やミキサ、９０°移相器はアナログ回路で構成されているため、アナログ回路素子のばらつきによりＩ信号とＱ信号との間に振幅誤差が生じることが考えられる。このＩＱミスマッチを低減するためには、複素フィルタにおけるＩ信号処理系およびＱ信号処理系の間で相対するアナログ回路素子のミスマッチを低減する必要がある。
【０００５】
これまでのＩＱミスマッチの低減方法としては、直交復調器に入力されたローカル信号の位相誤差がＩ信号およびＱ信号に現れるため、ローカル信号の位相誤差を低減するものであった。しかし、複素フィルタの低消費電力化および小面積化を図るには、複素フィルタを構成している素子値を小さくする必要があり、この影響によりＩＱミスマッチが増大し、複素フィルタのイメージ除去比が劣化する問題があった。そのため、ローカル信号の位相誤差だけでなく、素子誤差にも着目したＩＱミスマッチの低減が求められていた。
【０００６】
上記課題に対し、イメージ信号を模擬した模擬イメージ信号を生成する模擬イメージ信号生成部と、素子値制御部とを備えることで、素子誤差に着目したＩＱミスマッチの低減により、イメージ除去比を向上させる受信回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、イメージ信号発生部とＩＦ信号発生部とを備えることで、ミキサおよび９０°移相器自身の素子ばらつきによる位相誤差を含まない信号を用いて、位相誤差の影響を受けずに振幅誤差を正確に検出し、イメージ除去比を向上させる受信機も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１５７８６６号公報
【特許文献２】特開２００９−１１８１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術では、模擬イメージ信号を生成するための模擬イメージ信号生成部を備える必要があるため、回路面積が増大するという課題があった。また、フィルタ調整を行うには、ＰＬＬを使用して局部発振信号を生成しなければならないため、ＰＬＬを使用する送信動作中にフィルタ調整を行うことができないという課題があった。
【００１０】
上記特許文献２に記載の従来技術では、ＩＦ信号発生部をミキサ後にスイッチを介して入力することで振幅補正を行う。この方法では、スイッチ以降の振幅誤差の補正のみで、ミキサの出力信号およびＰＬＬと９０°移相器との出力信号の振幅誤差を補正することができないという課題があった。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、模擬信号生成器で生成された模擬イメージ信号と模擬ローカル信号とを、直交復調器によって周波数混合することで生成されたＩ信号とＱ信号との位相誤差や振幅誤差を補正し、イメージ除去を効果的に行うことができるフィルタ調整回路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】
【００１２】
上記目的を達成するために、第１の発明のフィルタ調整回路は、中央処理装置（central processing unit：ＣＰＵ）を用いて制御するフィルタ調整回路であって、前記ＣＰＵの制御により、実際の信号である受信信号の周波数とＰＬＬで生成されたローカル信号の周波数との差と同じ関係を持つ信号であるイメージ信号を模擬した模擬イメージ信号と、前記ＰＬＬで生成されたローカル信号を模擬した模擬ローカル信号とを生成し、かつ、前記イメージ信号と前記ローカル信号との周波数差と、前記模擬イメージ信号と前記模擬ローカル信号との周波数差とを等しくする模擬信号生成器と、前記ＣＰＵの制御により、前記受信信号と前記模擬イメージ信号とのいずれか一方を選択する第１の信号切り替え器と、前記第１の信号切り替え器から入力された信号を増幅する低雑音増幅器（low noise amplifier：ＬＮＡ）と、前記ＣＰＵの制御により、前記ＰＬＬで生成されたローカル信号と前記模擬ローカル信号とのいずれか一方を選択する第２の信号切り替え器と、前記ＬＮＡの出力と、前記ローカル信号と前記模擬ローカル信号とのいずれか一方とを混合してＩＦ信号であるＩ信号を出力する第１のミキサと、前記ＬＮＡの出力と、前記ローカル信号と前記模擬ローカル信号とのいずれか一方を９０°移相器で振幅は変化させず位相のみを９０°シフトさせた信号とを混合してＩＦ信号であるＱ信号を出力する第２のミキサと、前記Ｉ信号を増幅する第１の増幅器と、前記Ｑ信号を増幅する第２の増幅器と、前記Ｉ信号およびＱ信号からイメージ信号を除去する複素フィルタと、前記複素フィルタからの出力を増幅する第３の増幅器と、前記第３の増幅器で増幅された信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤコンバータ（analog-to-digital converter：ＡＤＣ）と、前記ＡＤＣによりデジタル信号に変換された信号をデジタル信号処理するデジタル信号処理回路とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
このような構成により、模擬信号生成器で模擬イメージ信号と模擬ローカル信号とを生成し、模擬イメージ信号と模擬ローカル信号とは、実信号であるイメージ信号とローカル信号よりも周波数の低い信号であり、模擬イメージ信号と模擬ローカル信号との周波数差が、直交復調器のミキサで生成されたＩＦ信号と等しくなるようにする。
【００１４】
これらの信号から直交復調器により生成されたＩ信号とＱ信号との位相誤差や振幅誤差を補正するため、外部からの信号を入力することなく内部での信号生成によりイメージ除去効果の高いフィルタ調整を行うことができるという効果を有する。
【００１５】
第２の発明のフィルタ調整回路は、第１の発明と違う点は、模擬信号生成器を分周器で構成するということである。
【００１６】
このような構成により、分周器で模擬イメージ信号と模擬ローカル信号とを生成し、直交復調器により生成されたＩ信号とＱ信号との位相誤差や振幅誤差を補正するため、外部からの信号を入力することなく内部での信号生成によりイメージ除去効果の高いフィルタ調整を行うことができる。
【００１７】
また、分周数設定レジスタにより任意の周波数に設定ができることから、イメージ信号とローカル信号との周波数差と、模擬イメージ信号と模擬ローカル信号との周波数差とが等しくなるよう任意の周波数の信号を生成することができるという効果を有する。
【００１８】
第３の発明のフィルタ調整回路は、第１の発明と違う点は、模擬信号生成器をタイマで構成するということである。
【００１９】
このような構成により、タイマで模擬イメージ信号と模擬ローカル信号とを生成し、直交復調器により生成されたＩ信号とＱ信号との位相誤差や振幅誤差を補正するため、外部からの信号を入力することなく内部での信号生成によりイメージ除去効果の高いフィルタ調整を行うことができるという効果を有する。
【００２０】
また、周波数設定レジスタにより任意の周波数に設定ができることから、イメージ信号とローカル信号との周波数差と、模擬イメージ信号と模擬ローカル信号との周波数差とが等しくなるよう任意の周波数の信号を生成することができるという効果を有する。
【００２１】
第４の発明のフィルタ調整回路は、第１から第３の発明に対して、前記複素フィルタを制御する機能を具備したＣＰＵを備えることにより、前記デジタル信号処理回路から出力されたＲＳＳＩ値（無線通信機器が受信する信号の強度を測定するための信号）を取り込み、前記ＲＳＳＩ値が最小となるまで位相補正および振幅補正を行うことで、イメージ信号を効果的に除去できる複素フィルタに調整することを特徴とする。
【００２２】
このような構成によりＣＰＵによって、ＲＳＳＩ値が最小になったときの補正結果により複素フィルタを調整することができ、イメージ除去効率の高い複素フィルタに調整することができる。
【００２３】
また、模擬信号生成器を用いたフィルタ調整ではＰＬＬを使用せずにフィルタ調整が可能であるため、送信動作中にフィルタ調整を行うことができるという効果を有する。
【００２４】
第５の発明の無線通信システムは、上記のいずれかのフィルタ調整回路を搭載し、無線送信中や受信開始前のＰＬＬの安定待ち等の期間にフィルタ調整を実施しておくことで、安定した無線受信を実現できるように構成されているものである。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明は、模擬信号生成器と信号切り替え器とＣＰＵとを備え、実際の信号である受信信号およびＰＬＬで生成されたローカル信号が通過する経路と同じ経路に、模擬信号生成器で生成された信号を入力することで、位相誤差および振幅誤差のない信号によりイメージ除去効果の高いフィルタ調整回路を実現するという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるフィルタ調整回路を示すブロック図である。
【図２】図１中の模擬信号生成器の構成要素である分周器を示すブロック図である。
【図３】図１中の模擬信号生成器の他の構成要素であるタイマを示すブロック図である。
【図４】図３におけるタイマのタイミング波形図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるフィルタ調整回路を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態３における無線通信システムを示すブロック図である。
【図７】図６における親機と子機の動作状態を表すタイミングチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
【００２８】
《実施の形態１》
図１は、本発明の実施の形態１におけるフィルタ調整回路の構成図である。図１のフィルタ調整回路は、模擬信号生成器１００と、ＰＬＬ１０１と、第１および第２の信号切り替え器１０２，１０４と、ＬＮＡ１０３と、第１および第２のミキサ１０５ａ，１０５ｂを含む直交復調器１０５と、９０°移相器１０６と、第１、第２および第３の増幅器（ＡＭＰ）１０７ａ，１０７ｂ，１０９と、複素フィルタ１０８と、ＡＤＣ１１０と、デジタル信号処理回路１１１と、ＣＰＵ１１２とから構成されている。
【００２９】
ＣＰＵ１１２は、模擬信号生成器１００と、第１および第２の信号切り替え器１０２，１０４とを制御する。
【００３０】
模擬信号生成器１００は、実際の信号である受信信号Ｓ１０１の周波数とＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００の周波数との差と同じ関係を持つ信号であるイメージ信号を模擬した模擬イメージ信号Ｓ１０２と、ＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００を模擬した模擬ローカル信号Ｓ１０３とを生成する。ここで、模擬イメージ信号Ｓ１０２と模擬ローカル信号Ｓ１０３とは、イメージ信号およびローカル信号Ｓ１００よりも周波数の低い信号であり、模擬イメージ信号Ｓ１０２と模擬ローカル信号Ｓ１０３との周波数差が、イメージ信号とローカル信号Ｓ１００との周波数差と等しくなるようにする。
【００３１】
第１の信号切り替え器１０２は、ＣＰＵ１１２の制御により、受信信号Ｓ１０１と模擬信号生成器１００で生成された模擬イメージ信号Ｓ１０２とのいずれか一方を選択する。ＬＮＡ１０３は、第１の信号切り替え器１０２で選択された信号を増幅する。第２の信号切り替え器１０４は、ＣＰＵ１１２の制御により、ＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００と模擬信号生成器１００で生成された模擬ローカル信号Ｓ１０３とのいずれか一方を選択する。
【００３２】
第１のミキサ１０５ａは、ＬＮＡ１０３の出力と、ＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００と模擬信号生成器１００で生成された模擬ローカル信号Ｓ１０３とのいずれか一方とを混合し、ＩＦ信号であるＩ信号Ｓ１０４を出力する。第２のミキサ１０５ｂは、ＬＮＡ１０３の出力と、ＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００と模擬信号生成器１００で生成された模擬ローカル信号Ｓ１０３とのいずれか一方を９０°移相器１０６で振幅は変化させず位相のみを９０°シフトさせた信号とを混合してＩＦ信号であるＱ信号Ｓ１０５を出力する。
【００３３】
第１および第２の増幅器１０７ａ，１０７ｂは、直交復調器１０５から出力されたＩ信号Ｓ１０４およびＱ信号Ｓ１０５を増幅する。複素フィルタ１０８は、第１および第２の増幅器１０７ａ，１０７ｂでそれぞれ増幅したＩ信号とＱ信号とによりイメージ除去を行う。第３の増幅器１０９は、複素フィルタ１０８の出力を増幅する。ＡＤＣ１１０は、第３の増幅器１０９により増幅された信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００３４】
デジタル信号処理回路１１１は、デジタル信号に変換された信号を処理する。具体的には、イメージ除去効果の高い複素フィルタ１０８に調整するために、デジタル信号処理の結果として出力されたＲＳＳＩ値が最小となるまで複素フィルタ１０８の位相補正を行う。ＲＳＳＩ値が最小となったとき、位相誤差の補正が完了する。次に、振幅誤差の補正を行う。位相補正と同様に、デジタル信号処理回路１１１から出力されたＲＳＳＩ値が最小となるまで複素フィルタ１０８の振幅補正を行う。ＲＳＳＩ値が最小となったとき、振幅誤差の補正が完了する。ＲＳＳＩ値が最小になったときの補正結果により複素フィルタ１０８を調整することで、イメージ除去効果の高い複素フィルタ１０８に調整することができる。
【００３５】
以上のように構成された実施の形態１のフィルタ調整回路にて、ＣＰＵ１１２の制御によりフィルタ調整モードが選択されている場合に、第１の信号切り替え器１０２により模擬信号生成器１００で生成された模擬イメージ信号Ｓ１０２を選択し、第２の信号切り替え器１０４により模擬信号生成器１００で生成された模擬ローカル信号Ｓ１０３を選択しフィルタ調整を行う。
【００３６】
本実施の形態によれば、模擬信号生成器１００と信号切り替え器１０２，１０４とＣＰＵ１１２とを備え、ＣＰＵ１１２の制御によりフィルタ調整モードを選択し、模擬イメージ信号Ｓ１０２と模擬ローカル信号Ｓ１０３とを用いることで、イメージ除去効果の高いフィルタ調整を行うことができる。
【００３７】
以下に、イメージ除去効果が高くなる理由を説明する。まず、模擬信号生成器１００で生成された模擬イメージ信号Ｓ１０２をＬＮＡ１０３の前に第１の信号切り替え器１０２を備え入力することで、直交復調器１０５、増幅器１０７ａ，１０７ｂ，１０９、複素フィルタ１０８による位相誤差および振幅誤差を補正することができる。また、模擬信号生成器１００で生成された模擬ローカル信号Ｓ１０３をＰＬＬ１０１の後に第２の信号切り替え器１０４を備え入力することで、直交復調器１０５、９０°移相器１０６、増幅器１０７ａ，１０７ｂ，１０９、複素フィルタ１０８による位相誤差および振幅誤差を補正することができる。
【００３８】
つまり、模擬信号生成器１００を用いてフィルタ調整を行うことで、位相誤差および振幅誤差のない信号を、実際の信号である受信信号Ｓ１０１およびＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００が通過する経路と同じ経路に入力するため、受信信号Ｓ１０１やローカル信号Ｓ１００の位相誤差および振幅誤差なしに各アナログ回路素子の誤差を補正することができる。
【００３９】
また、模擬信号生成器１００を用いることで内部での信号生成が可能であるため、外部からの信号を入力することなくフィルタ調整を行うことができることから、温度変化および電源電圧変化といった使用環境に応じたフィルタ調整を容易に行うことができる。
【００４０】
また、模擬信号生成器１００を用いたフィルタ調整モードでは、ＰＬＬ１０１を使用せずにフィルタ調整が可能であるため、送信動作中にフィルタ調整を行うことが可能である。そのため、送信動作中にフィルタ調整を行うことで、常に最適な状態で受信を行うことができ、フィルタ調整に要する時間を考慮することなくシステム開発を行うことができる。
【００４１】
さて、図１中の模擬信号生成器１００は、分周器を用いて構成することができる。図２は、分周器の構成図である。分周器は、以下の説明のように任意の周波数信号を出力することができる。分周数設定レジスタ２００は、任意の周波数信号を生成するための分周数を設定することができる。分周回路２０１は、分周数設定レジスタ２００で設定した分周数により入力周波数を分周することができる。
【００４２】
この機能を用いることで、実際の信号である受信信号Ｓ１０１の周波数とＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００の周波数との差と同じ関係を持つ信号であるイメージ信号を模擬した模擬イメージ信号Ｓ１０２と、ＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００を模擬した模擬ローカル信号Ｓ１０３とを生成する。しかも、既に分周器を搭載している回路であれば、回路追加する必要がないため回路面積を圧迫することがない。
【００４３】
図１中の模擬信号生成器１００は、タイマを用いても構成することができる。図３はタイマの構成図、図４はタイマのタイミング波形図である。タイマは、以下の説明のように任意の周波数信号を出力することができる。周波数設定レジスタ３００は、任意の周波数信号を生成するための設定値を設定することができる。カウンタ３０１は、周波数設定レジスタ３００に設定した値までカウントアップし、設定値と一致したらクリアする動作を繰り返す。カウンタ３０１をクリアすると、タイマ出力が反転するため、周波数設定レジスタ３００に設定した値の２倍の周期の信号を生成することができる。
【００４４】
この機能を用いることで、実際の信号である受信信号Ｓ１０１の周波数とＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００の周波数との差と同じ関係を持つ信号であるイメージ信号を模擬した模擬イメージ信号Ｓ１０２と、ＰＬＬ１０１で生成されたローカル信号Ｓ１００を模擬した模擬ローカル信号Ｓ１０３とを生成する。
【００４５】
《実施の形態２》
図５は、本発明の実施の形態２におけるフィルタ調整回路の構成図である。実施の形態１の構成において、ＣＰＵ１１２に複素フィルタ１０８を制御する機能を追加したものである。
【００４６】
以上のように構成されたフィルタ調整回路では、ＣＰＵ４００の制御により、フィルタ調整モードが選択されている場合は、模擬信号生成器１００で生成された模擬イメージ信号Ｓ１０２および模擬ローカル信号Ｓ１０３を用いてフィルタ調整を行う。
【００４７】
イメージ除去効果の高い複素フィルタ１０８に調整するために、デジタル信号処理回路１１１から出力されたＲＳＳＩ値（無線通信機器が受信する信号の強度を測定するための信号）をＣＰＵ４００に取り込み、ＲＳＳＩ値が最小となるまで複素フィルタ１０８の位相補正を行う。ＲＳＳＩ値が最小となったとき、位相誤差の補正が完了する。
【００４８】
次に、振幅誤差の補正を行う。位相補正と同様に、デジタル信号処理回路１１１から出力されたＲＳＳＩ値をＣＰＵ４００に取り込み、ＲＳＳＩ値が最小となるまで複素フィルタ１０８の振幅補正を行う。ＲＳＳＩ値が最小となったとき、振幅誤差の補正が完了する。
【００４９】
ＣＰＵ４００の機能により、ＲＳＳＩ値が最小になったときの補正結果により複素フィルタ１０８を調整することができ、イメージ除去効率の高い複素フィルタ１０８に調整することができる。
【００５０】
フィルタ調整モードにおいて調整された最適値は、ＣＰＵ４００の制御により通常モードに切り替えた後も複素フィルタ１０８内のレジスタに保持される。そして、フィルタ調整モード解除後、通常モードに切り替えた場合、模擬信号生成器１００は非動作状態となる。
【００５１】
なお、位相補正と振幅補正とを１回ずつ行ったが、補正が最適ではない場合、複数回実行してもよい。
【００５２】
《実施の形態３》
図６は、本発明の実施の形態３における親機と複数の子機との間で通信を行う無線通信システムの構成図である。図６において、無線通信システム６００の各通信機は、無線アンテナ５００と、送信信号と受信信号とを切り替えるＲＦスイッチ５０１と、フィルタ調整回路を搭載した無線通信用マイコン５０２とから構成されている。
【００５３】
本実施の形態で説明する無線通信システム６００では、親機が一定時間間隔で子機に対して無線送信を実施し、子機は自らが受信すべき信号が送信されているか確認を行い、自らが受信すべき信号が送信されていることが確認できた場合において、データを受信するシステムとする。子機において、自らが受信すべき信号が送信されているかの確認は、ＲＳＳＩ値を取得し、規定した値以上のＲＳＳＩ値であった場合に、受信すべき信号が送信されていると判定する。
【００５４】
図７は、親機と子機の動作状態を表すタイミングチャート図である。自らに対する親機からの送信電波はシステムとして予め決められた間隔でのみ送信されるので、常に電波の確認を行う必要はないため、送信される間隔よりも短い間隔でスタンバイと電波確認とを繰り返すことで、消費電流を抑えるシステムが一般的な間欠通信システムに広く用いられている。
【００５５】
電波確認および無線受信後には、スタンバイにしているため、電波確認する度に、受信に必要な各種設定の実施およびＰＬＬの安定待ちを行う必要がある。
【００５６】
そこで、ＰＬＬの安定待ち時間を利用して、無線通信用マイコン５０２に搭載しているフィルタ調整回路によってフィルタ調整を実施すれば、温度や動作電圧が変化していても、模擬イメージ信号および模擬ローカル信号を内部で生成でき、リアルタイムで調整できるため、フィルタを常に最適な状態で使用することができる。
【００５７】
また、ＰＬＬの安定待ち時間を利用することから、システムとして新たにフィルタを調整する期間を設ける必要がなく、安定した無線通信を行うことができる。
【００５８】
なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係るフィルタ調整回路は、例えば分周器により生成された模擬イメージ信号と模擬ローカル信号とを用いてフィルタ調整を行い、イメージ除去効率の高いフィルタを実現するものであり、無線通信用のフィルタ等において有用である。
【符号の説明】
【００６０】
１００ 模擬信号生成器
１０１ 位相同期ループ（ＰＬＬ）
１０２，１０４ 信号切り替え器
１０３ 低雑音増幅器（ＬＮＡ）
１０５ 直交復調器
１０５ａ，１０５ｂ ミキサ
１０６ ９０°位相器
１０７ａ，１０７ｂ，１０９ 増幅器
１０８ 複素フィルタ
１１０ ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）
１１１ デジタル信号処理回路
１１２，４００ 中央処理装置（ＣＰＵ）
２００ 分周数設定レジスタ
２０１ 分周回路
３００ 周波数設定レジスタ
３０１ カウンタ
５００ 無線アンテナ
５０１ ＲＦスイッチ
５０２ 無線通信用マイコン
６００ 無線通信システム
Ｓ１００ ローカル信号
Ｓ１０１ 受信信号
Ｓ１０２ 模擬イメージ信号
Ｓ１０３ 模擬ローカル信号
Ｓ１０４ Ｉ信号
Ｓ１０５ Ｑ信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央処理装置を用いて制御するフィルタ調整回路であって、
前記中央処理装置の制御により、実際の信号である受信信号の周波数と位相同期ループで生成されたローカル信号の周波数との差と同じ関係を持つ信号であるイメージ信号を模擬し周波数を低減した模擬イメージ信号と、前記位相同期ループで生成されたローカル信号を模擬し周波数を低減した模擬ローカル信号とを生成し、かつ、前記イメージ信号と前記ローカル信号との周波数差と、前記模擬イメージ信号と前記模擬ローカル信号との周波数差とを等しくする模擬信号生成器と、
前記中央処理装置の制御により、前記受信信号と前記模擬イメージ信号とのいずれか一方を選択する第１の信号切り替え器と、
前記第１の信号切り替え器から入力された信号を増幅する低雑音増幅器と、
前記中央処理装置の制御により、前記位相同期ループで生成されたローカル信号と前記模擬ローカル信号とのいずれか一方を選択する第２の信号切り替え器と、
前記低雑音増幅器の出力と、前記ローカル信号と前記模擬ローカル信号とのいずれか一方とを混合して中間周波数信号であるＩ信号を出力する第１のミキサと、
前記低雑音増幅器の出力と、前記ローカル信号と前記模擬ローカル信号とのいずれか一方を９０°移相器で振幅は変化させず位相のみを９０°シフトさせた信号とを混合して中間周波数信号であるＱ信号を出力する第２のミキサと、
前記Ｉ信号を増幅する第１の増幅器と、
前記Ｑ信号を増幅する第２の増幅器と、
前記Ｉ信号およびＱ信号からイメージ信号を除去する複素フィルタと、
前記複素フィルタからの出力を増幅する第３の増幅器と、
前記第３の増幅器で増幅された信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤコンバータと、
前記ＡＤコンバータによりデジタル信号に変換された信号をデジタル信号処理するデジタル信号処理回路とを備えたことを特徴とするフィルタ調整回路。
【請求項２】
請求項１記載のフィルタ調整回路において、
前記模擬信号生成器は、分周器を具備することを特徴とするフィルタ調整回路。
【請求項３】
請求項１記載のフィルタ調整回路において、
前記模擬信号生成器は、タイマを具備することを特徴とするフィルタ調整回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタ調整回路において、
前記複素フィルタを制御する機能を前記中央処理装置に具備することにより、前記デジタル信号処理回路から出力されたＲＳＳＩ値を取り込み、前記ＲＳＳＩ値が最小となるまで位相補正および振幅補正を行うことで、イメージ信号を効果的に除去できる複素フィルタに調整することを特徴とするフィルタ調整回路。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタ調整回路を搭載し、フィルタ調整を実施することで、安定した無線受信を実現する無線通信システム。
【請求項１】
中央処理装置を用いて制御するフィルタ調整回路であって、
前記中央処理装置の制御により、実際の信号である受信信号の周波数と位相同期ループで生成されたローカル信号の周波数との差と同じ関係を持つ信号であるイメージ信号を模擬し周波数を低減した模擬イメージ信号と、前記位相同期ループで生成されたローカル信号を模擬し周波数を低減した模擬ローカル信号とを生成し、かつ、前記イメージ信号と前記ローカル信号との周波数差と、前記模擬イメージ信号と前記模擬ローカル信号との周波数差とを等しくする模擬信号生成器と、
前記中央処理装置の制御により、前記受信信号と前記模擬イメージ信号とのいずれか一方を選択する第１の信号切り替え器と、
前記第１の信号切り替え器から入力された信号を増幅する低雑音増幅器と、
前記中央処理装置の制御により、前記位相同期ループで生成されたローカル信号と前記模擬ローカル信号とのいずれか一方を選択する第２の信号切り替え器と、
前記低雑音増幅器の出力と、前記ローカル信号と前記模擬ローカル信号とのいずれか一方とを混合して中間周波数信号であるＩ信号を出力する第１のミキサと、
前記低雑音増幅器の出力と、前記ローカル信号と前記模擬ローカル信号とのいずれか一方を９０°移相器で振幅は変化させず位相のみを９０°シフトさせた信号とを混合して中間周波数信号であるＱ信号を出力する第２のミキサと、
前記Ｉ信号を増幅する第１の増幅器と、
前記Ｑ信号を増幅する第２の増幅器と、
前記Ｉ信号およびＱ信号からイメージ信号を除去する複素フィルタと、
前記複素フィルタからの出力を増幅する第３の増幅器と、
前記第３の増幅器で増幅された信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤコンバータと、
前記ＡＤコンバータによりデジタル信号に変換された信号をデジタル信号処理するデジタル信号処理回路とを備えたことを特徴とするフィルタ調整回路。
【請求項２】
請求項１記載のフィルタ調整回路において、
前記模擬信号生成器は、分周器を具備することを特徴とするフィルタ調整回路。
【請求項３】
請求項１記載のフィルタ調整回路において、
前記模擬信号生成器は、タイマを具備することを特徴とするフィルタ調整回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルタ調整回路において、
前記複素フィルタを制御する機能を前記中央処理装置に具備することにより、前記デジタル信号処理回路から出力されたＲＳＳＩ値を取り込み、前記ＲＳＳＩ値が最小となるまで位相補正および振幅補正を行うことで、イメージ信号を効果的に除去できる複素フィルタに調整することを特徴とするフィルタ調整回路。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタ調整回路を搭載し、フィルタ調整を実施することで、安定した無線受信を実現する無線通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２４９９０５（Ｐ２０１１−２４９９０５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１８２１１（Ｐ２０１０−１１８２１１）
【出願日】平成２２年５月２４日（２０１０．５．２４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２４日（２０１０．５．２４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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