無線受信機及び電子機器
【課題】低消費電力の振幅変調無線受信機を提供すること。
【解決手段】無線受信機は、無線周波数入力信号および利得制御信号を受信し、増幅信号
を提供する増幅器と、高閾値コンパレーターの出力を受信し利得制御信号を提供する自動
利得制御回路と、増幅信号および局部振動信号を組み合わせて混合出力を提供するミキサ
ーと、混合出力を基準レベルと比較し高閾値コンパレーターの出力を提供する高閾値コン
パレーターと、混合出力を基準レベルと比較し無線受信機の出力を提供する低閾値コンパ
レーターとを含む。
【解決手段】無線受信機は、無線周波数入力信号および利得制御信号を受信し、増幅信号
を提供する増幅器と、高閾値コンパレーターの出力を受信し利得制御信号を提供する自動
利得制御回路と、増幅信号および局部振動信号を組み合わせて混合出力を提供するミキサ
ーと、混合出力を基準レベルと比較し高閾値コンパレーターの出力を提供する高閾値コン
パレーターと、混合出力を基準レベルと比較し無線受信機の出力を提供する低閾値コンパ
レーターとを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線受信機及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線受信機は、「ベースバンド」信号（例えば第１周波数を有する無線信号）を伝送デ
ータ（例えば通常第１周波数より高い第２周波数を有する）から再生するために用いるこ
とができる。ベースバンド信号は０Ｈｚに近い周波数を含むことができる。例えば、リア
ルタイムクロックの用途では、ベースバンド信号の周波数は、一般的に約１Ｈｚである。
【０００３】
無線通信信号システムにおいて、伝送信号は、元の低周波数の無線信号部分を含むこと
ができる。無線信号部分は、伝送用に元の無線信号部分より高い搬送周波数の信号、例え
ば無線周波数［ＲＦ］信号に変調される。変調された相対的に高い周波数成分を変換又は
再生することで、元の低周波数成分、すなわちベースバンド無線信号を復元することがで
きる。
【０００４】
ベースバンド信号周波数への通常の変換の場合、「直接降下（ダイレクトダウン）」変
換方法に１又は２つのミキサー若しくは乗算回路を用いることができる。この場合、入力
データ（例えば無線信号）が、伝送周波数または放送チャンネル（例えば通常約４０から
約６０ｋＨｚ）からベースバンド周波数（例えば約１Ｈｚ）に直接変換される。
【０００５】
現在のＡＭ無線受信機の構造は一般的に「ヘテロダイン」変換または「直接」変換（ダ
イレクトコンバージョン）のいずれかである。例えば、ヘテロダイン受信機は非線形デバ
イス（例えばトランジスター）で２つ以上の信号を混合することにより新規周波数（例え
ば中間周波数（ＩＦ））を生成する生成器を含む。一般的に、直接変換は比較的簡単なベ
ースバンド復調のスキームに用いられる。一方、ヘテロダイン受信機によるＩＦはより複
雑なベースバンド復調のスキームに用いられる。
【０００６】
図５はＡＭ復調に使用される従来の直接変換スキーム１００のブロック図を示す。「搬
送」周波数（Ｆｃ）を有するＡＭ変調信号（ＲＦ入力、例えば正弦波）が増幅器１０４（
例えば低雑音増幅器［ＬＮＡ］）により増幅され、ミキサー１０６およびミキサー１１８
に送信される。位相ロックループ（以降、ＰＬＬという）１１４を用いて搬送周波数Ｆｃ
での局部振動（ＬＯ）信号を生成する。ＩＱ生成器１１６が、同相（Ｉ）および直交（Ｑ
）クロック信号を生成する。例えば、ＰＬＬの出力信号と同じ搬送周波数Ｆｃの同相成分
Ｉの信号１１２及び直交成分Ｑの信号１２４を生成する。これらの信号１１２及び信号１
２４は、増幅ＲＦ信号と合成される。例えば、ミキサー１１８はＰＬＬ１１４が基準クロ
ック信号と受信ＲＦ信号とを同期化できるようＰＬＬループの位相検出器として用いられ
る。さらに、ミキサー１０６は増幅ＲＦ入力信号およびＬＯ信号１２０の和および差周波
数を形成することができる。合成低周波数信号（例えばＲＦ入力信号およびＬＯ信号１２
０の周波数の差）がＡＭ変調のベースバンド信号の信号１１２であり、低域通過フィルタ
ー（以降、ＬＰＦという）１０８を用いてミキサー出力から抽出することができる。この
ように、ＬＰＦ１０８を用いて低周波数の差信号を通過させることができ、一方で、より
高い周波数の和周波数を遮断することができる。次にベースバンド信号の信号１１２をデ
コーダー１１０を用いてデジタル信号に変換する。さらに、伝送されたベースバンド信号
のより忠実な再生を得るために増幅器１０４の利得を自動利得制御（ＡＧＣ）回路１０２
を用いて調節することができる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４３３９７２８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図６は図５の従来の直接変換スキームにおけるデコーダーの入力（信号１１２）および出
力信号を示す。図示されるように閾値２０２（信号１１２のスルーレートと併せて）はデ
コーダーの入力波形に対するデコーダーの出力信号のデューティサイクルを決定する。通
常、ＣＭＯＳインバーターまたはバッファーがデコーダーとして用いられ、性能向上のた
めデコーダーへの入力信号の振幅は比較的大きくなければならない。従って、入力信号と
しての信号１１２において適切な大きい振幅を生み出すために増幅器１０４からＬＰＦ１
０８への信号パスに沿ってより大きな利得が必要となる。このようなより大きい信号利得
を生成すると一般的にシステムの電力消費が増加する。従って、このような従来の方法は
、携帯機器のように消費電力に配慮する必要がある用途では望ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の無線受信機は、無線周波数入力信号および利得制御信号を受信し、増幅信号を
出力する増幅器と、前記増幅器の利得を制御する前記利得制御信号を出力する自動利得制
御回路と、前記増幅信号およびローカル振幅信号を組み合わせ、混合出力を出力するミキ
サーと、前記混合出力を第１の基準レベルと比較し、第１の比較結果を前記自動利得制御
回路に出力する第１のコンパレーターと、前記混合出力を第２の基準レベルと比較し、第
２の比較結果を無線受信機の外部に出力する第２のコンパレーターと、を含むことを特徴
とする。
【００１０】
本発明の無線受信機は、さらに、基準クロック信号から前記ローカル振幅信号を生成す
る位相ロックループをさらに含むように構成しても良い。
【００１１】
本発明の無線受信機は、さらに、前記ローカル振幅信号の周波数は、前記無線周波数入
力信号の周波数と略同一であり、前記ローカル振幅信号の周波数と前記無線周波数入力信
号の周波数の差は、前記基準クロック信号の周波数と前記無線周波数入力信号の周波数の
差より小さく、前記ローカル振幅信号の位相は、前記無線周波数入力信号の位相と略同一
であってもよい。
【００１２】
本発明の無線受信機は、さらに、前記第１の基準レベル及び前記第２の基準レベルは、
外部から調整可能であってもよい。
【００１３】
本発明の無線受信機は、さらに、前記第１のコンパレーターは、前記混合出力の振幅を
検出し、前記第２のコンパレーターは、前記混合出力の立ち上がり及び立ち下がりを検出
してもよい。
【００１４】
本発明の無線受信機は、さらに、前記第１の基準レベルの絶対値は、前記第２の基準レ
ベルの絶対値より大きくなるよう構成してもよい。
【００１５】
本発明の無線受信機は、さらに、前記混合出力に接続され、前記第１のコンパレーター
及び前記第２のコンパレーターにベースバンド信号を供給するローパスフィルターをさら
に含んでも良い。
【００１６】
本発明の無線受信機は、さらに、前記混合出力を受信し、前記混合出力の高周波成分を
除去し前記第１のコンパレーターに供給する第１のローパスフィルターと、前記第１のロ
ーパスフィルターの出力を受信し、高周波成分を除去し前記第２のコンパレーターに供給
する第２のローパスフィルターと、を含み、前記第２のローパスフィルターが通過させる
信号の周波数は、前記第１のローパスフィルターが通過させる信号の周波数より帯域が小
さくなるよう構成してもよい。
【００１７】
本発明の無線受信機は、さらに、前記混合出力を受信し、前記混合出力の高周波成分を
除去し前記第１のコンパレーターに供給する第１のローパスフィルターと、前記混合出力
を受信し、前記混合出力の高周波成分を除去し前記第２のコンパレーターに供給する第２
のローパスフィルターと、を含み、前記第２のローパスフィルターが通過させる信号の周
波数は、前記第１のローパスフィルターが通過させる信号の周波数より帯域が小さくても
良い。
【００１８】
本発明の無線受信機は、さらに、前記第１のコンパレーターによる信号の遅延量は、前
記第２のコンパレーターによる信号の遅延量より小さくしてもよい。
【００１９】
本発明の無線受信機は、無線周波数入力信号を受信し増幅信号を提供するよう構成され
る第１増幅器と、前記増幅信号および局部振動信号を組み合わせて混合出力を出力するミ
キサーと、前記混合出力を受信して中間周波数信号を提供するよう構成される第２増幅器
と、前記中間周波数信号を第１基準レベルと比較し、比較結果を出力する第１のコンパレ
ーターと、前記中間周波数信号を第２基準レベルと比較し、前記無線受信機の出力を提供
する第２のコンパレーターとを有する。
【００２０】
本発明の無線受信機は、さらに、前記第１増幅器は低雑音増幅器を有するように構成し
てもよい。
【００２１】
本発明の無線受信機は、さらに、さらに前記局部振動信号を基準クロック信号から生成
するよう構成される位相ロックループと同相および直交信号ジェネレーターとを有してい
てもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態による二重閾値直接変換スキームを示すブロック図。
【図２】図１におけるコンパレーターの閾値および入力／出力信号を示す波形図。
【図３】本発明の実施形態による二重閾値を用いた復調の代表的な方法を示すフロー。
【図４】本発明の実施形態による二重閾値ヘテロダイン受信機を示すブロック図。
【図５】ＡＭ復調に用いられる従来の直接変換スキームを示すブロック図。
【図６】図５の従来の直接変換スキームにおけるデコーダーの入力および出力信号を示す波形図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、はじめに本発明の実施形態の概要を述
べる。
【００２４】
本発明の実施形態は振幅変調（ＡＭ）無線受信機における復調の方法、アルゴリズム、
回路、および／またはシステムに関する。
【００２５】
一実施形態で、無線受信機は無線周波数入力信号（以降、ＲＦ入力信号という）および
利得制御信号を受信し、増幅信号を提供するよう構成される増幅器、高閾値コンパレータ
ーの出力を受信し利得制御信号を提供するよう構成される自動利得制御回路（以降、ＡＧ
Ｃ回路ブロックという）、増幅信号および局部振動信号を組み合わせて混合出力を提供す
るよう構成されるミキサー、混合出力を基準レベルと比較し、高閾値コンパレーターの出
力を提供するよう構成される高閾値コンパレーター、および混合出力を基準レベルと比較
し、無線受信機の出力を提供するよう構成される低閾値コンパレーターを含むことができ
る。
【００２６】
一実施形態で、ＡＧＣループ回路はＲＦ入力信号および利得制御信号を受信し、増幅信
号を提供するよう構成される増幅器、高閾値コンパレーターの出力を受信し利得制御信号
を提供するよう構成されるＡＧＣ回路ブロック、増幅信号および局部振動信号を組み合わ
せて混合出力を提供するよう構成されるミキサー、混合出力を受信してそこからベースバ
ンド信号を提供するよう構成されるフィルターでベースバンド信号はベースバンド信号と
基準レベルとの低閾値比較によりデジタル再生ベースバンド信号に変換されるフィルター
、およびベースバンド信号を基準レベルと比較し高閾値コンパレーターの出力を提供する
よう構成される高閾値コンパレーターを含むことができる。
【００２７】
別の実施形態で、ＲＦ入力信号を復調する方法は、ＲＦ入力信号を無線受信機の増幅器
で受信すること、増幅器の出力を局部振動信号と組み合わせて第１信号を形成すること、
第１信号と基準レベルとの高閾値比較を行い第２信号を提供することで第２信号は増幅器
の利得制御を提供すること、および第１信号と基準レベルとの低閾値比較を行いＲＦ入力
信号からデジタル再生ベースバンド信号を提供することを含むことができる。
【００２８】
本発明の実施形態は停電力用途における使用に適した二重閾値コンパレーター使用の信
頼があり簡略化されたＡＭ復調方法を有利に提供することができる。
【００２９】
次に発明の好ましい実施形態について詳細に言及し、これらの例は添付図面に図示され
る。発明は好ましい実施形態に関連して説明されるが、これは発明をこれらの実施形態に
限定する意図ではないことが理解されよう。むしろ発明は添付クレームで定義される発明
の精神および範囲内に含まれる別方法、修正、および同等のものを包含することが意図さ
れる。さらに、続く本発明の詳細な説明において、本発明の充分な理解を供するために多
数の具体的な詳細が記述される。しかし当業者であれば本発明はこれらの具体的な詳細な
しに実施し得ることを容易に理解しよう。逆に、本発明の態様を不必要にあいまいにしな
いよう周知の方法、手順、構成要素、および回路は詳細に説明されていない。
【００３０】
続く詳細な説明のある部分はコンピューター、プロセッサー、コントローラー、および
／またはメモリー内のコード、データビット、データストリーム、または波形の操作のプ
ロセス、手順、論理ブロック、機能ブロック、処理、および他の象徴的表現として呈され
る。これらの説明および表現はデータ処理技術の当業者により他の当業者に自分の仕事の
内容を伝えるために一般的に使用される。プロセス、手順、論理ブロック、機能、プロセ
ス等々は本明細書において、かつ一般的に、望ましい、および／または予期される結果に
つながる工程または命令の筋の通ったシーケンスであるとみなされる。工程は一般的に物
理量の物理的操作を含む。かならずしもではないが、通常これらの量は記憶、転送、組み
合わせ、比較、およびその他コンピューターまたはデータ処理システムでの操作が可能な
電気、磁気、光、または量子信号の形を取る。主に一般的な慣用の理由から、時にこれら
の信号をビット、波、波形、ストリーム、値、要素、記号、文字、項、数字、等々と呼び
、コンピュータープログラムまたはソフトウェアにおけるこれらの表現をコードと呼ぶこ
とが便利であった。
【００３１】
しかしこれらすべておよび類似した用語はしかるべき量および／または信号と結び付い
ており、単にこれらの量および／または信号に適用される便利なラベルである。具体的に
別途記述され、および／または以下の考察から明らかでない限り、本発明を通じて「処理
」、「動作」、「演算」、「計算」、「判定」、「操作」、「変換」等々の用語を用いた
考察は物理的（例えば電子的）な量として表されるデータを操作し変換するコンピュータ
ーもしくはデータ処理システム、または類似した処理装置（例えば電気、光、または領事
演算または処理装置または回路）の行為およびプロセスを指す。これらの用語は回路、シ
ステム、またはアーキテクチャの構成要素（例えばレジスター、メモリー、その他の同様
な情報記憶、伝送、または表示装置、等々）内で物理量を同じまたは異なるシステムまた
はアーキテクチャの他の構成要素内の物理量として表される他のデータに操作または変換
する処理装置の行為およびプロセスを指す。
【００３２】
さらに本発明との関連で、「電線」、「配線」、「線」、「信号」、「導体」、および
「バス」の用語は信号を物理的に回路の１点から別の点に転送する任意の知られる構造、
構成、配列、手法、方法、および／またはプロセスを指す。また、本明細書におけるその
使用の脈絡から別途示されない限り、「知られる」、「固定の」、「定められた」、「特
定の」、および「所定の」の用語は一般的に理論的には可変であるが、通常は前以て設定
されその後使用の際、変更されない値、量、パラメーター、制限、条件、状態、プロセス
、手順、措置、またはこれらの組み合わせを指す。
【００３３】
同様に便宜上および平易さから、「クロック」、「時間」、「タイミング」、「率」、
「周期」、および「周波数」は一般的に互換性があり、本明細書において互換性をもって
使用できるが、全般的に技術上認められる意味を持つ。また便宜上および平易さから、「
データ」、「データストリーム」、「波形」、および「情報」は互換性をもって使用でき
、同様に（ａ）「フリップフロップ」、「ラッチ」、および「レジスター」の用語、また
（ｂ）「に接続される」、「と連結される」、「に連結される」、および「と通信する」
（直接的または間接的な接続、連結、または通信を指すことができる）も互換性をもって
使用できるが、これらの用語も全般的に技術上認められる意味を持つ。
【００３４】
本発明は本構造、方法、および回路のハードウェア、ファームウェア、およびソフトウ
ェアによる実施に関する。本発明の実施形態は二重閾値コンパレーターを利用した、信頼
性が有り簡単な振幅変調（ＡＭ）の復調方法を有利に提供でき、特に低電力用とに適して
いる。さらに、本発明の実施形態は１つのコンパレーターからの出力における増幅器利得
を制御するために自動利得制御（ＡＧＣ）を用いる一方、別のコンパレーターからの出力
が無線受信機の出力を提供する。発明はその各種態様において、以下に代表的な実施形態
に関連してより詳細に説明される。
【００３５】
本発明の各種実施形態によると、無線受信機は僧服器、ＡＧＣ回路入力を提供する第１
コンパレーター、無線受信機からの復調信号出力を提供する第２コンパレーターを含むこ
とができる。本明細書で示す具体的な回路例に対する目標用途は直接変換またはヘテロダ
イン型のいずれかのＡＭ無線受信機で、ＡＭデータは無線周波数（ＲＦ）正弦波として通
信されることができる。一実施形態で、増幅器の出力は局部振動信号と混合され、フィル
ターされ、次に各々のコンパレーターに供給される。もちろん具体的な用途において他種
の回路および／またはデジタル論理クロックも利用することができる。
【００３６】
無線受信機の一実施形態
本発明による無線受信機の一実施形態は、（i）ＲＦ入力信号および利得制御信号を受
信し増幅信号を提供するよう構成される増幅器、（ii）高閾値コンパレーターの出力を受
信し利得制御信号を提供するよう構成されるＡＧＣ回路ブロック、（iii）増幅信号およ
び局部振動信号を組み合わせて混合出力を提供するよう構成されるミキサー、（iv）混合
出力を基準レベルと比較し、高閾値コンパレーターの出力を提供するよう構成される高閾
値コンパレーター、および（v）混合出力を基準レベルと比較し、無線受信機の出力を提
供するよう構成される低閾値コンパレーターを含む。
【００３７】
図１は本発明の実施形態による二重閾値直接変換ＡＭ受信機３００を示す。
【００３８】
増幅器３０４（例えば、低雑音増幅器ＬＮＡ）は、搬送周波数Ｆｃを有するＡＭ変調信
号（ＲＦ入力信号）を受信し、増幅ＲＦ信号を生成する。増幅ＲＦ信号は、ミキサー３０
６及びミキサー３１８に供給される。
【００３９】
位相ロックループ（以降、ＰＬＬという）３１４は、ＲＦ変調信号の周波数に近い基準
クロック信号を受信し、ローカル振幅（ＬＯ）信号３２０を生成する。基準クロック信号
の周波数の精度は、ＲＦ変調信号の周波数の制度より低いので、ＰＬＬ３１４で基準クロ
ック信号の周波数が調整され、ローカル振幅（ＬＯ）信号３２０は、搬送周波数Ｆｃと略
同一の周波数を有する。もしくは、ローカル振幅（ＬＯ）信号３２０は、搬送周波数Ｆｃ
の整数倍又は整数で割った周波数に略同一の周波数を有していても良い。
【００４０】
ＩＱジェネレーター３１６は、ＰＬＬ３１４から出力されたローカル振幅（ＬＯ）信号
３２０から、同相（Ｉ成分）クロック信号３２２および直交（Ｑ成分）クロック信号３２
４生成する。前述したようにＰＬＬループでローカル振幅信号の周波数を調整することで
、同相（Ｉ成分）クロック信号３２２及び直交（Ｑ成分）クロック信号３２４は、それぞ
れ搬送周波数Ｆｃと略同一の周波数を有する。また、同相（Ｉ成分）クロック信号３２２
および直交（Ｑ成分）クロック信号３２４は、互いに９０°位相がずれている。同相（Ｉ
成分）クロック信号３２２はＲＦ入力信号と同相であり、直交（Ｑ成分）クロック信号３
２４はＲＦ入力信号と位相が９０°ずれている。同相（Ｉ成分）クロック信号３２２は、
ミキサー３１８を用いて増幅ＲＦ信号と混合される。同様に、直交（Ｑ成分）クロック信
号３２４は、ミキサー３０６を用いて増幅ＲＦ信号と混合される。
【００４１】
ＩＱジェネレーター３１６は一般的な構成でよい。例えば、一実施形態として、米国特
許出願公開第１１／７４０１５９号明細書で開示されるＩ／Ｑジェネレーターを用いるこ
とができる。
【００４２】
基準クロック信号とＲＦ入力信号の位相がずれているため、ミキサー３１８は、ＰＬＬ
３１４が基準クロック信号をＲＦ信号と同期化するために、ＰＬＬループの位相検出器と
して用いることができる。ＰＬＬループには、例えば増幅器３０４を介してＲＦ入力信号
を増幅した増幅ＲＦ信号が用いられる。
【００４３】
ミキサー３０６は、増幅ＲＦ入力信号およびローカル振幅（ＬＯ）信号３２０の和周波
数および増幅ＲＦ入力信号およびローカル振幅（ＬＯ）信号３２０の差周波数を有する信
号を生成することができる。ローカル振幅（ＬＯ）信号３２０の代わりに、ローカル振幅
（ＬＯ）信号３２０に基づいた直交（Ｑ成分）クロック信号３２４を用いることができる
。ミキサー３０６で合成された低周波数信号は、ＡＭ変調のベースバンド信号となる。本
実施形態において、低周波数信号は、例えば増幅ＲＦ入力信号およびローカル振幅（ＬＯ
）信号３２０の差である周波数を有する信号である。低周波数信号は、和成分と積成分を
含む。
【００４４】
低域通過フィルターとしてのローパスフィルター（以降、ＬＰＦという）３０８は、ミ
キサー３０６から出力された信号の高周波成分としての高周波数の和信号を除去して積信
号を残すことにより、ベースバンド信号３１２を抽出する。
【００４５】
次に、第１のコンパレーターとしての高閾値コンパレーター３３０を用いて、ベースバ
ンド信号３１２をデジタル信号に変換することができる。伝送ベースバンド信号を再生す
るために増幅器３０４の利得をＡＧＣ回路ブロック３０２を用いて調節する。ＡＧＣ回路
ブロック３０２は一般的な構成でよく、例えば、一実施形態でとして米国特許出願公開第
１１／８７７４４７号明細書に開示されるデジタル利得論理およびロック検出論理を含む
ＡＧＣ回路を用いることができる。
【００４６】
二重閾値コンパレーターブロック３３６で、２つのデコーダーまたは他の機能的に同等
のデジタル論理は各々固定基準コンパレーター（例えば低閾値コンパレーター３１０およ
び高閾値コンパレーター３３０）として実施することができる。特定の実施形態では他種
のデコーダーおよび／またはコンパレーター（例えば差動増幅器、可変基準レベルコンパ
レーター、事前充電ダイナミック論理、等々）も使用できる。
【００４７】
図１の固定基準（fixed reference）コンパレーターの例について説明する。閾値生成
回路としての基準レベルジェネレーター３３２は、第１の閾値電圧としての第１の基準レ
ベル３３４−１及び第２の閾値電圧としての第２の基準レベル３３４−２を生成する。第
１の基準レベル３３４−１の値は、第２の基準レベル３３４−２の値より大きい（電圧が
高い）。第１の基準レベル３３４−１は、第２のコンパレーターとしての低閾値コンパレ
ーター３１０に供給され、第２の基準レベル３３４−２は、第１のコンパレーターとして
の高閾値コンパレーター３３０に供給される。別の実施形態として、基準レベルジェネレ
ーター３３２から同電位の基準信号を出力し、高閾値コンパレーター３３０及び低閾値コ
ンパレーター３１０の内部で閾値電圧の調整をしてもよい。例えば、高閾値コンパレータ
ー３３０で基準レベルジェネレーター３３２の出力を昇圧したり、低閾値コンパレーター
３１０で基準レベルジェネレーター３３２の出力を降圧したりして、閾値電圧として使用
することもできる。
【００４８】
高閾値コンパレーター３３０は、ＡＧＣループの一部として用いることができる。例え
ばＡＧＣループは、増幅器３０４、ミキサー３０６、ＬＰＦ３０８、高閾値コンパレータ
ー３３０、およびＡＧＣ回路ブロック３０２によって構成される。高閾値コンパレーター
３３０は、ＬＰＦ３０８から出力されたベースバンド信号３１２の振幅の大きさを検出す
る。例えば、ベースバンド信号３１２が第１の基準レベル３３４−１の値を超えている期
間の長さにより、ベースバンド信号３１２の振幅を測定する。高閾値コンパレーター３３
０は、増幅器３０４から出力される信号の振幅が最適な値になるように、ＡＧＣ回路ブロ
ック３０２に第１の比較結果としての高閾値コンパレーター出力信号４０８を出力する。
【００４９】
このように、高閾値コンパレーター３３０はベースバンド信号３１２を認識し、高閾値
コンパレーター３３０の出力のデューティサイクルがベースバンド信号３１２のデューテ
ィサイクルに対し理想的とはいえない相関関係にあってもＡＧＣループのロックを維持す
るよう機能することができる。例えば、ＡＧＣ回路ブロック３０２が増幅器３０４の利得
を制御することにより、ＡＧＣループのロックを維持することができる。
【００５０】
低閾値コンパレーター３１０は、ＬＰＦ３０８から出力されたベースバンド信号３１２
の立ち上がり及び立ち下がりを検出し、矩形波を生成する。その矩形波を二重閾値直接変
換ＡＭ受信機３００から出力する。すなわち、低閾値コンパレーター３１０は、低閾値コ
ンパレーター出力信号４０６を出力することによって、外部インターフェイスに対しベー
スバンド信号表示を生成するために用いることができる。高閾値コンパレーター３３０の
出力によってＡＧＣループをロックすることにより、増幅器３０４の利得を適切に調整で
きる。増幅器３０４の利得が最適化することで、高閾値コンパレーター３３０及び低閾値
コンパレーター３１０に入力するベースバンド信号３１２の振幅の大きさが最適化され、
実質的に高閾値コンパレーター３３０の閾値が遷移し、それに応じて低閾値コンパレータ
ー３１０の閾値も適切な値に切り換えられる。
【００５１】
低閾値コンパレーター３１０の閾値を適切な値に設定することにより、ベースバンド信
号は受信機の出力においてデジタルの形で、かつベースバンド信号３１２に対し良好なデ
ューティサイクルの相関関係をもって再生することができる。
【００５２】
低閾値コンパレーター３１０および高閾値コンパレーター３３０の閾値を適切な値に設
定するためにユーザーによりプログラム可能な調節を行うことができる。例えば、メタル
オプションまたはレジスターに基づく制御手段により閾値を調整することができる。例え
ば、高閾値コンパレーター３３０の高閾値レベルおよび低閾値コンパレーター３１０の低
閾値レベルを適切に調節し設定するために、本発明の二重閾値直接変換ＡＭ受信機３００
（または下記図４の例示ＡＭ受信機）を含む集積回路の製品は、閾値を調整するための抵
抗器、コンデンサー、および／もしくはトランジスターを含むことができる。又は、二重
閾値直接変換ＡＭ受信機３００を含む集積回路又は集積回路を含む電子機器が、デバイス
（例えばプログラムされたメモリービット）をイネーブルまたはディスエーブルすること
で、閾値を調整することもできる。さらに、基準レベルジェネレーター３３２も同様にユ
ーザー調節可能な第１の基準レベル３３４−１、第２の基準レベル３３４−２を提供する
ことができる。
【００５３】
別の実施形態として低閾値コンパレーター３１０に入力するベースバンド信号３１２に
は、高閾値コンパレーター３３０に入力するベースバンド信号３１２より帯域の狭いロー
パスフィルターを用いることもできる。
【００５４】
例えば、第１のローパスフィルターとしてのＬＰＦ３０８の出力が低閾値コンパレータ
ー３１０と高閾値コンパレーター３３０への経路に分岐した後段で、低閾値コンパレータ
ー３１０の前段に第２のローパスフィルターを設けることができる（図示せず）。すなわ
ち、二重閾値直接変換ＡＭ受信機３００の出力は第１のローパスフィルターとしてのＬＰ
Ｆ３０８と前述の第２のローパスフィルター（図示せず）を介した信号に基づいて生成さ
れ、ＡＧＣ回路ブロック３０２への入力は、第１のローパスフィルターとしてのＬＰＦ３
０８を介した信号に基づいて生成される。ここで、前述の第２のローパスフィルター（図
示せず）は、第１のローパスフィルターとしてのＬＰＦ３０８より通過帯域が狭い。
【００５５】
更に別の実施形態としてミキサー３０６の出力としてのベースバンド信号３１２に対し
て、高閾値コンパレーター３３０に入力する信号に対しては第１のローパスフィルターを
用いて高周波数成分を除去し、低閾値コンパレーター３１０に入力する信号に対しては第
２のローパスフィルター（図示せず）を用いて高周波数成分を除去するように構成するこ
とができる。すなわち、ミキサー３０６の出力としてのベースバンド信号３１２は、第１
のローパスフィルターまたは第２のローパスフィルターを通過する前に分岐するように構
成することができる。ここで、第２のローパスフィルターは第１のローパスフィルターよ
り通過帯域が狭い。
【００５６】
このように、出力用の矩形信号を生成する低閾値コンパレーター３１０に入力する信号
には高閾値コンパレーター３３０に入力する信号よりも精度の高いローパスフィルターを
用いることで、ノイズの小さい出力信号を生成することができる。すなわち、二重閾値直
接変換ＡＭ受信機３００の出力をより適切なデューティサイクルの矩形波にすることがで
きる。しかしながら、精度の高いローパスフィルターを用いると信号の出力が遅延してし
まう。二重閾値直接変換ＡＭ受信機３００の出力信号は、ローパスフィルターによる信号
の遅延よりもノイズ除去の重要度が高い。一方、高閾値コンパレーター３３０に入力する
信号は、リアルタイムに増幅器３０４の利得を制御する必要がある。低閾値コンパレータ
ー３１０に入力する信号の振幅が所望の範囲からずれていると、信号の立ち上がり及び立
ち下がりを検出できず、最適な矩形波を生成することができない。そのため、低閾値コン
パレーター３１０に入力する信号よりも精度は低いものの処理速度の速いローパスフィル
ターを用いることが好ましい。
【００５７】
図２は、図１のブロック図での第２の基準レベルとしての低閾値４０２、第１の基準レ
ベルとしての高閾値４０４、低閾値コンパレーター３１０および高閾値コンパレーター３
３０へ入力信号としてのベースバンド信号３１２、低閾値コンパレーター３１０の第２の
比較結果としての低閾値コンパレーター出力信号４０６及び高閾値コンパレーター３３０
の第１の比較結果としての高閾値コンパレーター出力信号４０８の波形を示す。
【００５８】
ＡＧＣループがロックされている場合、安定した出力を低閾値コンパレーター３１０か
ら出力することができる。このような低閾値コンパレーター出力信号４０６はコンパレー
ター入力としてのベースバンド信号３１２と比較的良好なデューティサイクルの相関関係
を有することができる。ベースバンド信号を受信機の出力で再生するために低閾値コンパ
レーター３１０および高閾値コンパレーター３３０は必ずしも大振幅の入力信号（例えば
ベースバンド信号３１２において）を必ずしも必要としない。
【００５９】
しかし上述のように、低閾値コンパレーター３１０および高閾値コンパレーター３３０
は双方とも類似し、対応する遷移をしなければならず、各コンパレーターにおける上昇ま
たは下降遷移は実質的に同じ周期を有する必要がある。従って高閾値コンパレーターの出
力はＡＧＣループ（増幅器３０４を含む）に含まれ、低閾値コンパレーターの出力は設計
上自動的に切替えられる。その結果、増幅器３０４からＬＰＦ３０８までの信号パスにお
けるさまざまな利得（例えばベースバンド信号３１２を駆動するため）は高閾値コンパレ
ーターの出力が所定の状態（例えば高状態）である時間の長さＴにより制御できる。これ
により、増幅器３０４の出力を適切な振幅に制御することができるので、従来の方法に比
べ増幅器３０４から出力される信号の振幅を小さくすることができる。従来よりも利得が
低く設定された結果、システム全体の消費電力が削減され、電池式の無線装置（例えば電
波時計およびリアルタイム時計、携帯電話、携帯端末、ラップトップコンピューター、等
々）などの低電力用途に本発明のＡＭ受信機を用いることができる。このように、低閾値
コンパレーター出力信号４０６は一般的にデューティサイクル向けに最適化され（一例で
は５０％のデューティサイクルが理想的）、高閾値コンパレーター出力信号４０８は一般
的に電力消費の削減向けに最適化される。さらに、この方法はヘテロダインのＡＭ受信機
構造において利用することができる。
【００６０】
本実施形態では、低閾値コンパレーター３１０と高閾値コンパレーター３３０に同じコ
ンパレーター入力としてのベースバンド信号３１２が入力されているが、前述したように
低閾値コンパレーター３１０の前段に高精度のフィルターを設けた場合、低閾値コンパレ
ーター３１０に入力するコンパレーター入力としてのベースバンド信号３１２は、高閾値
コンパレーター３３０に入力するコンパレーター入力としてのベースバンド信号３１２よ
り遅延する。低閾値コンパレーター３１０への入力信号が全体的に遅延しても、低閾値コ
ンパレーター３１０が出力する信号の高状態の長さは変化しないので矩形波の形状は変化
しない。例えば、低閾値コンパレーター出力信号４０６が高状態の期間は、高閾値コンパ
レーター出力信号４０８の高状態の期間より長いが、低閾値コンパレーター出力信号４０
６の立ち上がりが高閾値コンパレーター出力信号４０８の立ち上がりよりも遅れる可能性
もある。
第１のコンパレーターとしての高閾値コンパレーター３３０による信号である高閾値コ
ンパレーター出力信号４０８の遅延量は、第２のコンパレーターとしての低閾値コンパレ
ーター３１０による信号である低閾値コンパレーター出力信号４０６の遅延量より小さい
。
【００６１】
本実施形態は、正弦波の正の振幅を取り出す全波整流に用いられるが、別の実施形態と
して、正弦波の負の振幅を取り出す全波整流に用いられた場合は、第２の基準レベルを０
Ｖ以下に設定し、第１の基準レベルを第２の基準レベルより低いレベルに設定することも
できる。
【００６２】
復調の方法
ＲＦ入力信号を復調する方法の一実施形態は、（i）ＲＦ入力信号を無線受信機の増幅
器で受信すること、（ii）増幅器の出力を局部振動信号と組み合わせて第１信号を形成す
ること、（iii）第１信号と基準レベルとの高閾値比較を行い第２信号を提供することで
第２信号は増幅器の利得制御を提供すること、および（iv）第１信号と基準レベルとの低
閾値比較を行いＲＦ入力信号からデジタル再生ベースバンド信号を提供すること、の工程
を含む。
【００６３】
図３は本発明の実施形態による二重閾値を用いた復調方法のフロー５００を示す。二重
閾値として、例えば、第１の閾値（高閾値）と第１の閾値よりも絶対値の小さい（値が小
さい）第２の閾値（低閾値）を用いる。
【００６４】
ステップＳ５０２で復調方法のフローが開始される。次いで、ステップＳ５０４におい
て、直接変換型受信機またはヘテロダイン型受信機などのＡＭ無線受信機の増幅器（例え
ば低雑音増幅器ＬＮＡ）によりＲＦ入力信号が受信される。ステップＳ５０６で、ミキサ
ー（例えば、図１のミキサー３０６）を用いて増幅器の出力を局部振動信号（例えば信号
としての直交（Ｑ成分）クロック信号３２４）と組み合わせ、ミキサー出力を生成する。
【００６５】
ここで、このミキサー出力をフィルターする。例えば図１のＬＰＦ３０８を用いてフィ
ルターする。そして、周波数差のミキサー出力（例えば所望のベースバンド信号）を周波
数和のミキサー出力から分離する。あるいは、他の用途においてミキサー出力は二重閾値
コンパレーターに直接接続することもできる。または、別種のフィルター、例えば帯域通
過フィルター（バンドパスフィルター）、高域通過フィルター（ハイパスフィルター、Ｈ
ＰＦ）等々を経由して接続することもできる。
【００６６】
ステップＳ５０８において、ミキサー出力又はミキサー出力のフィルターされた信号は
、ベースバンド信号３１２として提供される。ベースバンド信号３１２を高閾値コンパレ
ーターにおける基準レベルと比較して増幅器の利得を制御する。例えば、増幅器の利得は
ＡＧＣループ構造（例えば増幅器３０４、ミキサー３０６、ＬＰＦ３０８、高閾値コンパ
レーター３３０、およびＡＧＣ回路ブロック３０２；図１参照）の一部としてＡＧＣ回路
を用いて制御することができる。
【００６７】
ステップＳ５１０において、ミキサー出力はさらに低閾値コンパレーターにおける共通
基準レベルと比較して無線受信機の出力を提供し、好ましくは所定のデューティサイクル
を有するベースバンド信号を再生する。以上のようにして、ステップＳ５１２において、
復調方法のフローが終了する。
【００６８】
別の実施形態の無線受信機
図４は本発明の実施形態による代表的な二重閾値ヘテロダイン受信機６００のブロック
図を示す。ヘテロダイン受信機において、受信されるＡＭ無線信号は入力されるＲＦ入力
信号を、入力されるＲＦ入力信号の搬送周波数からＩＦ周波数、例えば４５５ｋＨｚを引
いたものに等しい周波数を有する局部的に生成された信号と混合して共通中間（ＩＦ）周
波数（ＦＩＦ）に変換される。
【００６９】
この変換によりその周波数帯域における任意の無線局からの信号に対し単同調ＩＦ増幅
器の使用を可能にする。ＩＦ増幅器は例えば約１０ｋＨｚの帯域を有するように設計する
ことができ、これにより伝送信号の帯域と合致する。あるいは、ＩＦ増幅器はより広い帯
域を有するように設計されても良い。
【００７０】
図４の具体的な例として、搬送周波数（Ｆｃ）を有するＡＭ変調信号（ＲＦ入力信号）
は第１増幅器としてのＲＦ増幅器６０４により増幅され、ミキサー６０６に供給される。
ここで、局部発信器６１４を用い、局部振動（ＬＯ）信号６２０を生成する。局部振動（
ＬＯ）信号６２０は、搬送周波数（Ｆｃ）からＩＦ周波数（ＦＩＦ）を引いた周波数を有
する。局部発信器６１４は単純な可変周波数発信器であっても良く、あるいはＰＬＬでも
良い。局部発信器６１４により生成される周波数は周波数選択入力６２１により制御され
る。ＲＦ入力信号から中間周波数信号（ＩＦ信号）への周波数変換はＲＦ増幅器６０４と
ミキサー６０６との組み合わせにより行うことができる。ＲＦ増幅器６０４は受信される
すべての周波数の増幅を提供できる広帯域ＲＦ増幅器であっても良く、または受信される
信号に同調される狭帯域増幅器であっても良い。狭帯域増幅器において、所望のＲＦ周波
数への同調は例えばＲＦ増幅器６０４に含まれる可変コンデンサーによって行うことがで
きる。
【００７１】
ミキサー６０６は増幅ＲＦ入力信号および局部振動（ＬＯ）信号６２０の周波数の和と
差で代表される複数の信号を形成することができる。ＩＦフィルター６１６（例えば、ロ
ーパスフィルター又はバンドパスフィルター）を用いて、ミキサー６０６の出力信号のう
ち合成低周波数信号のみが通過する。ＩＦフィルター６１６を通過した合成低周波数信号
は、第２増幅器としてのＩＦ増幅器６４０で増幅されＡＭ変調の増幅ＩＦ信号６１２が供
給される。増幅ＩＦ信号６１２は次に高閾値コンパレーター６３０を用いてデジタル信号
に変換することができ、ＩＦ増幅器６４０の利得は実質的に図１におけるＡＧＣ回路ブロ
ック３０２と同じのＡＧＣ回路ブロック６０２を用いて調節することができる。
【００７２】
図４の二重閾値コンパレーターブロック６３６において、２つのデコーダー各々または
他の機能的に同等のデジタル論理が固定基準コンパレーター（例えば低閾値コンパレータ
ー６１０および高閾値コンパレーター６３０）として実施されることができる。ある実施
形態によっては他種のデコーダーおよび／またはコンパレーター（例えば差分増幅器、可
変基準レベルコンパレーター、動的事前充電論理、等々）も用いることができる。
【００７３】
図４の固定基準コンパレーターの例において、基準レベル６３４は直交信号ジェネレー
ターとしての基準レベルジェネレーター６３２によって生成される。基準レベル６３４は
、次に低閾値コンパレーター６１０および高閾値コンパレーター６３０の各々に供給され
る。高閾値コンパレーター６３０に供給される基準レベル６３４は、低閾値コンパレータ
ー６１０に供給される基準レベルよりレベルが高い。高閾値コンパレーター６３０はＡＧ
Ｃループの一部として用いることができる。ＡＧＣループは、例えばＩＦ増幅器６４０、
高閾値コンパレーター６３０、およびＡＧＣ回路ブロック６０２、さらにはＡＧＣ回路ブ
ロック６０２の出力がＲＦ増幅器６０４に提供される場合随意的にＲＦ増幅器およびミキ
サー６０６によって構成される。このように高閾値コンパレーター６３０は増幅ＩＦ信号
６１２を認識することができ、高閾値コンパレーター６３０における出力のデューティサ
イクルが増幅ＩＦ信号６１２の出力と相関関係が悪い場合でもＡＧＣループのロックを維
持することができる。
【００７４】
低閾値コンパレーター３１０は外部インターフェイスに対しＩＦ信号表示を生成するた
めに用いることができる（信号「出力」経由で）。次に信号「出力」を用い、例えばダイ
オード検出器などのＩＦ復調器によりＩＦからベースバンド信号を再生することができる
。ＡＧＣループをロックすることにより高閾値コンパレーター６３０の出力が遷移すると
、低閾値コンパレーター６１０もそれに応じて切り替わるようにＩＦ増幅器６４０の利得
が適切に調節される。低閾値コンパレーター６１０の閾値を適切な値に設定することによ
り、ＩＦ信号は受信機の出力においてデジタルの形で、かつ増幅ＩＦ信号６１２に対し良
好なデューティサイクルの相関関係をもって再生することができる。特定の用途において
低閾値コンパレーター６１０および高閾値コンパレーター６３０双方における閾値を正し
く設定するためにユーザーによりプログラム可能な調節を行うことができる（例えば金属
のオプションまたはレジスターに基づく制御手段により）。例えば製品の特徴付けは、コ
ンパレーターの高および低閾値レベルを適切に調節し設定するために二重閾値直接変換Ａ
Ｍ受信機３００（または下記図４の例示ＡＭ受信機）を含む集積回路における抵抗器、コ
ンデンサー、および／もしくはトランジスターの部分またはデバイスをイネーブルまたは
ディスエーブルすることを含むことができる（例えば上記図２およびそれに関し対応する
考察を参照）。さらに、基準レベルジェネレーター６３２も同様にユーザー調節可能な第
１の基準レベル３３４−１、第２の基準レベル３３４−２、または複数のこのような独立
した基準レベルを提供することができる。
【００７５】
結論
上記例は一般的に直接変換およびヘテロダインＡＭ無線受信機の実施を示しているが、
当業者であれば発明の各種実施形態に従い他の実施および／または技術も用い得ることが
理解されよう。さらに当業者であればこのような実施形態に従い電流に基づく差分信号お
よび／あるいは制御も用い得ることを理解しよう。
【００７６】
本発明の具体的な実施形態に関する前記の記述は例示および説明の目的で呈示された。
網羅的であることまたは発明を開示される厳密な形に限定することは意図されず、明らか
に上記の教示に照らし多数の修正および変更が可能である。実施形態は発明の原理および
その実際的な適用を最も良く説明し、それにより他の当業者が発明および予期される特定
の使用に適した各種修正を含めた各種実施形態を最も良く利用できるように選ばれ説明さ
れた。発明の範囲は本明細書に添付されるクレームおよびそれらと同等のものにより定義
されることが意図される。
【符号の説明】
【００７７】
３００…二重閾値直接変換ＡＭ受信機、３１２…ベースバンド信号、３３６…二重閾値
コンパレーターブロック、４０２…低閾値、４０４…高閾値、６００…二重閾値ヘテロダ
イン受信機、６３６…二重閾値コンパレーターブロック。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線受信機及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線受信機は、「ベースバンド」信号（例えば第１周波数を有する無線信号）を伝送デ
ータ（例えば通常第１周波数より高い第２周波数を有する）から再生するために用いるこ
とができる。ベースバンド信号は０Ｈｚに近い周波数を含むことができる。例えば、リア
ルタイムクロックの用途では、ベースバンド信号の周波数は、一般的に約１Ｈｚである。
【０００３】
無線通信信号システムにおいて、伝送信号は、元の低周波数の無線信号部分を含むこと
ができる。無線信号部分は、伝送用に元の無線信号部分より高い搬送周波数の信号、例え
ば無線周波数［ＲＦ］信号に変調される。変調された相対的に高い周波数成分を変換又は
再生することで、元の低周波数成分、すなわちベースバンド無線信号を復元することがで
きる。
【０００４】
ベースバンド信号周波数への通常の変換の場合、「直接降下（ダイレクトダウン）」変
換方法に１又は２つのミキサー若しくは乗算回路を用いることができる。この場合、入力
データ（例えば無線信号）が、伝送周波数または放送チャンネル（例えば通常約４０から
約６０ｋＨｚ）からベースバンド周波数（例えば約１Ｈｚ）に直接変換される。
【０００５】
現在のＡＭ無線受信機の構造は一般的に「ヘテロダイン」変換または「直接」変換（ダ
イレクトコンバージョン）のいずれかである。例えば、ヘテロダイン受信機は非線形デバ
イス（例えばトランジスター）で２つ以上の信号を混合することにより新規周波数（例え
ば中間周波数（ＩＦ））を生成する生成器を含む。一般的に、直接変換は比較的簡単なベ
ースバンド復調のスキームに用いられる。一方、ヘテロダイン受信機によるＩＦはより複
雑なベースバンド復調のスキームに用いられる。
【０００６】
図５はＡＭ復調に使用される従来の直接変換スキーム１００のブロック図を示す。「搬
送」周波数（Ｆｃ）を有するＡＭ変調信号（ＲＦ入力、例えば正弦波）が増幅器１０４（
例えば低雑音増幅器［ＬＮＡ］）により増幅され、ミキサー１０６およびミキサー１１８
に送信される。位相ロックループ（以降、ＰＬＬという）１１４を用いて搬送周波数Ｆｃ
での局部振動（ＬＯ）信号を生成する。ＩＱ生成器１１６が、同相（Ｉ）および直交（Ｑ
）クロック信号を生成する。例えば、ＰＬＬの出力信号と同じ搬送周波数Ｆｃの同相成分
Ｉの信号１１２及び直交成分Ｑの信号１２４を生成する。これらの信号１１２及び信号１
２４は、増幅ＲＦ信号と合成される。例えば、ミキサー１１８はＰＬＬ１１４が基準クロ
ック信号と受信ＲＦ信号とを同期化できるようＰＬＬループの位相検出器として用いられ
る。さらに、ミキサー１０６は増幅ＲＦ入力信号およびＬＯ信号１２０の和および差周波
数を形成することができる。合成低周波数信号（例えばＲＦ入力信号およびＬＯ信号１２
０の周波数の差）がＡＭ変調のベースバンド信号の信号１１２であり、低域通過フィルタ
ー（以降、ＬＰＦという）１０８を用いてミキサー出力から抽出することができる。この
ように、ＬＰＦ１０８を用いて低周波数の差信号を通過させることができ、一方で、より
高い周波数の和周波数を遮断することができる。次にベースバンド信号の信号１１２をデ
コーダー１１０を用いてデジタル信号に変換する。さらに、伝送されたベースバンド信号
のより忠実な再生を得るために増幅器１０４の利得を自動利得制御（ＡＧＣ）回路１０２
を用いて調節することができる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４３３９７２８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図６は図５の従来の直接変換スキームにおけるデコーダーの入力（信号１１２）および出
力信号を示す。図示されるように閾値２０２（信号１１２のスルーレートと併せて）はデ
コーダーの入力波形に対するデコーダーの出力信号のデューティサイクルを決定する。通
常、ＣＭＯＳインバーターまたはバッファーがデコーダーとして用いられ、性能向上のた
めデコーダーへの入力信号の振幅は比較的大きくなければならない。従って、入力信号と
しての信号１１２において適切な大きい振幅を生み出すために増幅器１０４からＬＰＦ１
０８への信号パスに沿ってより大きな利得が必要となる。このようなより大きい信号利得
を生成すると一般的にシステムの電力消費が増加する。従って、このような従来の方法は
、携帯機器のように消費電力に配慮する必要がある用途では望ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の無線受信機は、無線周波数入力信号および利得制御信号を受信し、増幅信号を
出力する増幅器と、前記増幅器の利得を制御する前記利得制御信号を出力する自動利得制
御回路と、前記増幅信号およびローカル振幅信号を組み合わせ、混合出力を出力するミキ
サーと、前記混合出力を第１の基準レベルと比較し、第１の比較結果を前記自動利得制御
回路に出力する第１のコンパレーターと、前記混合出力を第２の基準レベルと比較し、第
２の比較結果を無線受信機の外部に出力する第２のコンパレーターと、を含むことを特徴
とする。
【００１０】
本発明の無線受信機は、さらに、基準クロック信号から前記ローカル振幅信号を生成す
る位相ロックループをさらに含むように構成しても良い。
【００１１】
本発明の無線受信機は、さらに、前記ローカル振幅信号の周波数は、前記無線周波数入
力信号の周波数と略同一であり、前記ローカル振幅信号の周波数と前記無線周波数入力信
号の周波数の差は、前記基準クロック信号の周波数と前記無線周波数入力信号の周波数の
差より小さく、前記ローカル振幅信号の位相は、前記無線周波数入力信号の位相と略同一
であってもよい。
【００１２】
本発明の無線受信機は、さらに、前記第１の基準レベル及び前記第２の基準レベルは、
外部から調整可能であってもよい。
【００１３】
本発明の無線受信機は、さらに、前記第１のコンパレーターは、前記混合出力の振幅を
検出し、前記第２のコンパレーターは、前記混合出力の立ち上がり及び立ち下がりを検出
してもよい。
【００１４】
本発明の無線受信機は、さらに、前記第１の基準レベルの絶対値は、前記第２の基準レ
ベルの絶対値より大きくなるよう構成してもよい。
【００１５】
本発明の無線受信機は、さらに、前記混合出力に接続され、前記第１のコンパレーター
及び前記第２のコンパレーターにベースバンド信号を供給するローパスフィルターをさら
に含んでも良い。
【００１６】
本発明の無線受信機は、さらに、前記混合出力を受信し、前記混合出力の高周波成分を
除去し前記第１のコンパレーターに供給する第１のローパスフィルターと、前記第１のロ
ーパスフィルターの出力を受信し、高周波成分を除去し前記第２のコンパレーターに供給
する第２のローパスフィルターと、を含み、前記第２のローパスフィルターが通過させる
信号の周波数は、前記第１のローパスフィルターが通過させる信号の周波数より帯域が小
さくなるよう構成してもよい。
【００１７】
本発明の無線受信機は、さらに、前記混合出力を受信し、前記混合出力の高周波成分を
除去し前記第１のコンパレーターに供給する第１のローパスフィルターと、前記混合出力
を受信し、前記混合出力の高周波成分を除去し前記第２のコンパレーターに供給する第２
のローパスフィルターと、を含み、前記第２のローパスフィルターが通過させる信号の周
波数は、前記第１のローパスフィルターが通過させる信号の周波数より帯域が小さくても
良い。
【００１８】
本発明の無線受信機は、さらに、前記第１のコンパレーターによる信号の遅延量は、前
記第２のコンパレーターによる信号の遅延量より小さくしてもよい。
【００１９】
本発明の無線受信機は、無線周波数入力信号を受信し増幅信号を提供するよう構成され
る第１増幅器と、前記増幅信号および局部振動信号を組み合わせて混合出力を出力するミ
キサーと、前記混合出力を受信して中間周波数信号を提供するよう構成される第２増幅器
と、前記中間周波数信号を第１基準レベルと比較し、比較結果を出力する第１のコンパレ
ーターと、前記中間周波数信号を第２基準レベルと比較し、前記無線受信機の出力を提供
する第２のコンパレーターとを有する。
【００２０】
本発明の無線受信機は、さらに、前記第１増幅器は低雑音増幅器を有するように構成し
てもよい。
【００２１】
本発明の無線受信機は、さらに、さらに前記局部振動信号を基準クロック信号から生成
するよう構成される位相ロックループと同相および直交信号ジェネレーターとを有してい
てもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態による二重閾値直接変換スキームを示すブロック図。
【図２】図１におけるコンパレーターの閾値および入力／出力信号を示す波形図。
【図３】本発明の実施形態による二重閾値を用いた復調の代表的な方法を示すフロー。
【図４】本発明の実施形態による二重閾値ヘテロダイン受信機を示すブロック図。
【図５】ＡＭ復調に用いられる従来の直接変換スキームを示すブロック図。
【図６】図５の従来の直接変換スキームにおけるデコーダーの入力および出力信号を示す波形図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、はじめに本発明の実施形態の概要を述
べる。
【００２４】
本発明の実施形態は振幅変調（ＡＭ）無線受信機における復調の方法、アルゴリズム、
回路、および／またはシステムに関する。
【００２５】
一実施形態で、無線受信機は無線周波数入力信号（以降、ＲＦ入力信号という）および
利得制御信号を受信し、増幅信号を提供するよう構成される増幅器、高閾値コンパレータ
ーの出力を受信し利得制御信号を提供するよう構成される自動利得制御回路（以降、ＡＧ
Ｃ回路ブロックという）、増幅信号および局部振動信号を組み合わせて混合出力を提供す
るよう構成されるミキサー、混合出力を基準レベルと比較し、高閾値コンパレーターの出
力を提供するよう構成される高閾値コンパレーター、および混合出力を基準レベルと比較
し、無線受信機の出力を提供するよう構成される低閾値コンパレーターを含むことができ
る。
【００２６】
一実施形態で、ＡＧＣループ回路はＲＦ入力信号および利得制御信号を受信し、増幅信
号を提供するよう構成される増幅器、高閾値コンパレーターの出力を受信し利得制御信号
を提供するよう構成されるＡＧＣ回路ブロック、増幅信号および局部振動信号を組み合わ
せて混合出力を提供するよう構成されるミキサー、混合出力を受信してそこからベースバ
ンド信号を提供するよう構成されるフィルターでベースバンド信号はベースバンド信号と
基準レベルとの低閾値比較によりデジタル再生ベースバンド信号に変換されるフィルター
、およびベースバンド信号を基準レベルと比較し高閾値コンパレーターの出力を提供する
よう構成される高閾値コンパレーターを含むことができる。
【００２７】
別の実施形態で、ＲＦ入力信号を復調する方法は、ＲＦ入力信号を無線受信機の増幅器
で受信すること、増幅器の出力を局部振動信号と組み合わせて第１信号を形成すること、
第１信号と基準レベルとの高閾値比較を行い第２信号を提供することで第２信号は増幅器
の利得制御を提供すること、および第１信号と基準レベルとの低閾値比較を行いＲＦ入力
信号からデジタル再生ベースバンド信号を提供することを含むことができる。
【００２８】
本発明の実施形態は停電力用途における使用に適した二重閾値コンパレーター使用の信
頼があり簡略化されたＡＭ復調方法を有利に提供することができる。
【００２９】
次に発明の好ましい実施形態について詳細に言及し、これらの例は添付図面に図示され
る。発明は好ましい実施形態に関連して説明されるが、これは発明をこれらの実施形態に
限定する意図ではないことが理解されよう。むしろ発明は添付クレームで定義される発明
の精神および範囲内に含まれる別方法、修正、および同等のものを包含することが意図さ
れる。さらに、続く本発明の詳細な説明において、本発明の充分な理解を供するために多
数の具体的な詳細が記述される。しかし当業者であれば本発明はこれらの具体的な詳細な
しに実施し得ることを容易に理解しよう。逆に、本発明の態様を不必要にあいまいにしな
いよう周知の方法、手順、構成要素、および回路は詳細に説明されていない。
【００３０】
続く詳細な説明のある部分はコンピューター、プロセッサー、コントローラー、および
／またはメモリー内のコード、データビット、データストリーム、または波形の操作のプ
ロセス、手順、論理ブロック、機能ブロック、処理、および他の象徴的表現として呈され
る。これらの説明および表現はデータ処理技術の当業者により他の当業者に自分の仕事の
内容を伝えるために一般的に使用される。プロセス、手順、論理ブロック、機能、プロセ
ス等々は本明細書において、かつ一般的に、望ましい、および／または予期される結果に
つながる工程または命令の筋の通ったシーケンスであるとみなされる。工程は一般的に物
理量の物理的操作を含む。かならずしもではないが、通常これらの量は記憶、転送、組み
合わせ、比較、およびその他コンピューターまたはデータ処理システムでの操作が可能な
電気、磁気、光、または量子信号の形を取る。主に一般的な慣用の理由から、時にこれら
の信号をビット、波、波形、ストリーム、値、要素、記号、文字、項、数字、等々と呼び
、コンピュータープログラムまたはソフトウェアにおけるこれらの表現をコードと呼ぶこ
とが便利であった。
【００３１】
しかしこれらすべておよび類似した用語はしかるべき量および／または信号と結び付い
ており、単にこれらの量および／または信号に適用される便利なラベルである。具体的に
別途記述され、および／または以下の考察から明らかでない限り、本発明を通じて「処理
」、「動作」、「演算」、「計算」、「判定」、「操作」、「変換」等々の用語を用いた
考察は物理的（例えば電子的）な量として表されるデータを操作し変換するコンピュータ
ーもしくはデータ処理システム、または類似した処理装置（例えば電気、光、または領事
演算または処理装置または回路）の行為およびプロセスを指す。これらの用語は回路、シ
ステム、またはアーキテクチャの構成要素（例えばレジスター、メモリー、その他の同様
な情報記憶、伝送、または表示装置、等々）内で物理量を同じまたは異なるシステムまた
はアーキテクチャの他の構成要素内の物理量として表される他のデータに操作または変換
する処理装置の行為およびプロセスを指す。
【００３２】
さらに本発明との関連で、「電線」、「配線」、「線」、「信号」、「導体」、および
「バス」の用語は信号を物理的に回路の１点から別の点に転送する任意の知られる構造、
構成、配列、手法、方法、および／またはプロセスを指す。また、本明細書におけるその
使用の脈絡から別途示されない限り、「知られる」、「固定の」、「定められた」、「特
定の」、および「所定の」の用語は一般的に理論的には可変であるが、通常は前以て設定
されその後使用の際、変更されない値、量、パラメーター、制限、条件、状態、プロセス
、手順、措置、またはこれらの組み合わせを指す。
【００３３】
同様に便宜上および平易さから、「クロック」、「時間」、「タイミング」、「率」、
「周期」、および「周波数」は一般的に互換性があり、本明細書において互換性をもって
使用できるが、全般的に技術上認められる意味を持つ。また便宜上および平易さから、「
データ」、「データストリーム」、「波形」、および「情報」は互換性をもって使用でき
、同様に（ａ）「フリップフロップ」、「ラッチ」、および「レジスター」の用語、また
（ｂ）「に接続される」、「と連結される」、「に連結される」、および「と通信する」
（直接的または間接的な接続、連結、または通信を指すことができる）も互換性をもって
使用できるが、これらの用語も全般的に技術上認められる意味を持つ。
【００３４】
本発明は本構造、方法、および回路のハードウェア、ファームウェア、およびソフトウ
ェアによる実施に関する。本発明の実施形態は二重閾値コンパレーターを利用した、信頼
性が有り簡単な振幅変調（ＡＭ）の復調方法を有利に提供でき、特に低電力用とに適して
いる。さらに、本発明の実施形態は１つのコンパレーターからの出力における増幅器利得
を制御するために自動利得制御（ＡＧＣ）を用いる一方、別のコンパレーターからの出力
が無線受信機の出力を提供する。発明はその各種態様において、以下に代表的な実施形態
に関連してより詳細に説明される。
【００３５】
本発明の各種実施形態によると、無線受信機は僧服器、ＡＧＣ回路入力を提供する第１
コンパレーター、無線受信機からの復調信号出力を提供する第２コンパレーターを含むこ
とができる。本明細書で示す具体的な回路例に対する目標用途は直接変換またはヘテロダ
イン型のいずれかのＡＭ無線受信機で、ＡＭデータは無線周波数（ＲＦ）正弦波として通
信されることができる。一実施形態で、増幅器の出力は局部振動信号と混合され、フィル
ターされ、次に各々のコンパレーターに供給される。もちろん具体的な用途において他種
の回路および／またはデジタル論理クロックも利用することができる。
【００３６】
無線受信機の一実施形態
本発明による無線受信機の一実施形態は、（i）ＲＦ入力信号および利得制御信号を受
信し増幅信号を提供するよう構成される増幅器、（ii）高閾値コンパレーターの出力を受
信し利得制御信号を提供するよう構成されるＡＧＣ回路ブロック、（iii）増幅信号およ
び局部振動信号を組み合わせて混合出力を提供するよう構成されるミキサー、（iv）混合
出力を基準レベルと比較し、高閾値コンパレーターの出力を提供するよう構成される高閾
値コンパレーター、および（v）混合出力を基準レベルと比較し、無線受信機の出力を提
供するよう構成される低閾値コンパレーターを含む。
【００３７】
図１は本発明の実施形態による二重閾値直接変換ＡＭ受信機３００を示す。
【００３８】
増幅器３０４（例えば、低雑音増幅器ＬＮＡ）は、搬送周波数Ｆｃを有するＡＭ変調信
号（ＲＦ入力信号）を受信し、増幅ＲＦ信号を生成する。増幅ＲＦ信号は、ミキサー３０
６及びミキサー３１８に供給される。
【００３９】
位相ロックループ（以降、ＰＬＬという）３１４は、ＲＦ変調信号の周波数に近い基準
クロック信号を受信し、ローカル振幅（ＬＯ）信号３２０を生成する。基準クロック信号
の周波数の精度は、ＲＦ変調信号の周波数の制度より低いので、ＰＬＬ３１４で基準クロ
ック信号の周波数が調整され、ローカル振幅（ＬＯ）信号３２０は、搬送周波数Ｆｃと略
同一の周波数を有する。もしくは、ローカル振幅（ＬＯ）信号３２０は、搬送周波数Ｆｃ
の整数倍又は整数で割った周波数に略同一の周波数を有していても良い。
【００４０】
ＩＱジェネレーター３１６は、ＰＬＬ３１４から出力されたローカル振幅（ＬＯ）信号
３２０から、同相（Ｉ成分）クロック信号３２２および直交（Ｑ成分）クロック信号３２
４生成する。前述したようにＰＬＬループでローカル振幅信号の周波数を調整することで
、同相（Ｉ成分）クロック信号３２２及び直交（Ｑ成分）クロック信号３２４は、それぞ
れ搬送周波数Ｆｃと略同一の周波数を有する。また、同相（Ｉ成分）クロック信号３２２
および直交（Ｑ成分）クロック信号３２４は、互いに９０°位相がずれている。同相（Ｉ
成分）クロック信号３２２はＲＦ入力信号と同相であり、直交（Ｑ成分）クロック信号３
２４はＲＦ入力信号と位相が９０°ずれている。同相（Ｉ成分）クロック信号３２２は、
ミキサー３１８を用いて増幅ＲＦ信号と混合される。同様に、直交（Ｑ成分）クロック信
号３２４は、ミキサー３０６を用いて増幅ＲＦ信号と混合される。
【００４１】
ＩＱジェネレーター３１６は一般的な構成でよい。例えば、一実施形態として、米国特
許出願公開第１１／７４０１５９号明細書で開示されるＩ／Ｑジェネレーターを用いるこ
とができる。
【００４２】
基準クロック信号とＲＦ入力信号の位相がずれているため、ミキサー３１８は、ＰＬＬ
３１４が基準クロック信号をＲＦ信号と同期化するために、ＰＬＬループの位相検出器と
して用いることができる。ＰＬＬループには、例えば増幅器３０４を介してＲＦ入力信号
を増幅した増幅ＲＦ信号が用いられる。
【００４３】
ミキサー３０６は、増幅ＲＦ入力信号およびローカル振幅（ＬＯ）信号３２０の和周波
数および増幅ＲＦ入力信号およびローカル振幅（ＬＯ）信号３２０の差周波数を有する信
号を生成することができる。ローカル振幅（ＬＯ）信号３２０の代わりに、ローカル振幅
（ＬＯ）信号３２０に基づいた直交（Ｑ成分）クロック信号３２４を用いることができる
。ミキサー３０６で合成された低周波数信号は、ＡＭ変調のベースバンド信号となる。本
実施形態において、低周波数信号は、例えば増幅ＲＦ入力信号およびローカル振幅（ＬＯ
）信号３２０の差である周波数を有する信号である。低周波数信号は、和成分と積成分を
含む。
【００４４】
低域通過フィルターとしてのローパスフィルター（以降、ＬＰＦという）３０８は、ミ
キサー３０６から出力された信号の高周波成分としての高周波数の和信号を除去して積信
号を残すことにより、ベースバンド信号３１２を抽出する。
【００４５】
次に、第１のコンパレーターとしての高閾値コンパレーター３３０を用いて、ベースバ
ンド信号３１２をデジタル信号に変換することができる。伝送ベースバンド信号を再生す
るために増幅器３０４の利得をＡＧＣ回路ブロック３０２を用いて調節する。ＡＧＣ回路
ブロック３０２は一般的な構成でよく、例えば、一実施形態でとして米国特許出願公開第
１１／８７７４４７号明細書に開示されるデジタル利得論理およびロック検出論理を含む
ＡＧＣ回路を用いることができる。
【００４６】
二重閾値コンパレーターブロック３３６で、２つのデコーダーまたは他の機能的に同等
のデジタル論理は各々固定基準コンパレーター（例えば低閾値コンパレーター３１０およ
び高閾値コンパレーター３３０）として実施することができる。特定の実施形態では他種
のデコーダーおよび／またはコンパレーター（例えば差動増幅器、可変基準レベルコンパ
レーター、事前充電ダイナミック論理、等々）も使用できる。
【００４７】
図１の固定基準（fixed reference）コンパレーターの例について説明する。閾値生成
回路としての基準レベルジェネレーター３３２は、第１の閾値電圧としての第１の基準レ
ベル３３４−１及び第２の閾値電圧としての第２の基準レベル３３４−２を生成する。第
１の基準レベル３３４−１の値は、第２の基準レベル３３４−２の値より大きい（電圧が
高い）。第１の基準レベル３３４−１は、第２のコンパレーターとしての低閾値コンパレ
ーター３１０に供給され、第２の基準レベル３３４−２は、第１のコンパレーターとして
の高閾値コンパレーター３３０に供給される。別の実施形態として、基準レベルジェネレ
ーター３３２から同電位の基準信号を出力し、高閾値コンパレーター３３０及び低閾値コ
ンパレーター３１０の内部で閾値電圧の調整をしてもよい。例えば、高閾値コンパレータ
ー３３０で基準レベルジェネレーター３３２の出力を昇圧したり、低閾値コンパレーター
３１０で基準レベルジェネレーター３３２の出力を降圧したりして、閾値電圧として使用
することもできる。
【００４８】
高閾値コンパレーター３３０は、ＡＧＣループの一部として用いることができる。例え
ばＡＧＣループは、増幅器３０４、ミキサー３０６、ＬＰＦ３０８、高閾値コンパレータ
ー３３０、およびＡＧＣ回路ブロック３０２によって構成される。高閾値コンパレーター
３３０は、ＬＰＦ３０８から出力されたベースバンド信号３１２の振幅の大きさを検出す
る。例えば、ベースバンド信号３１２が第１の基準レベル３３４−１の値を超えている期
間の長さにより、ベースバンド信号３１２の振幅を測定する。高閾値コンパレーター３３
０は、増幅器３０４から出力される信号の振幅が最適な値になるように、ＡＧＣ回路ブロ
ック３０２に第１の比較結果としての高閾値コンパレーター出力信号４０８を出力する。
【００４９】
このように、高閾値コンパレーター３３０はベースバンド信号３１２を認識し、高閾値
コンパレーター３３０の出力のデューティサイクルがベースバンド信号３１２のデューテ
ィサイクルに対し理想的とはいえない相関関係にあってもＡＧＣループのロックを維持す
るよう機能することができる。例えば、ＡＧＣ回路ブロック３０２が増幅器３０４の利得
を制御することにより、ＡＧＣループのロックを維持することができる。
【００５０】
低閾値コンパレーター３１０は、ＬＰＦ３０８から出力されたベースバンド信号３１２
の立ち上がり及び立ち下がりを検出し、矩形波を生成する。その矩形波を二重閾値直接変
換ＡＭ受信機３００から出力する。すなわち、低閾値コンパレーター３１０は、低閾値コ
ンパレーター出力信号４０６を出力することによって、外部インターフェイスに対しベー
スバンド信号表示を生成するために用いることができる。高閾値コンパレーター３３０の
出力によってＡＧＣループをロックすることにより、増幅器３０４の利得を適切に調整で
きる。増幅器３０４の利得が最適化することで、高閾値コンパレーター３３０及び低閾値
コンパレーター３１０に入力するベースバンド信号３１２の振幅の大きさが最適化され、
実質的に高閾値コンパレーター３３０の閾値が遷移し、それに応じて低閾値コンパレータ
ー３１０の閾値も適切な値に切り換えられる。
【００５１】
低閾値コンパレーター３１０の閾値を適切な値に設定することにより、ベースバンド信
号は受信機の出力においてデジタルの形で、かつベースバンド信号３１２に対し良好なデ
ューティサイクルの相関関係をもって再生することができる。
【００５２】
低閾値コンパレーター３１０および高閾値コンパレーター３３０の閾値を適切な値に設
定するためにユーザーによりプログラム可能な調節を行うことができる。例えば、メタル
オプションまたはレジスターに基づく制御手段により閾値を調整することができる。例え
ば、高閾値コンパレーター３３０の高閾値レベルおよび低閾値コンパレーター３１０の低
閾値レベルを適切に調節し設定するために、本発明の二重閾値直接変換ＡＭ受信機３００
（または下記図４の例示ＡＭ受信機）を含む集積回路の製品は、閾値を調整するための抵
抗器、コンデンサー、および／もしくはトランジスターを含むことができる。又は、二重
閾値直接変換ＡＭ受信機３００を含む集積回路又は集積回路を含む電子機器が、デバイス
（例えばプログラムされたメモリービット）をイネーブルまたはディスエーブルすること
で、閾値を調整することもできる。さらに、基準レベルジェネレーター３３２も同様にユ
ーザー調節可能な第１の基準レベル３３４−１、第２の基準レベル３３４−２を提供する
ことができる。
【００５３】
別の実施形態として低閾値コンパレーター３１０に入力するベースバンド信号３１２に
は、高閾値コンパレーター３３０に入力するベースバンド信号３１２より帯域の狭いロー
パスフィルターを用いることもできる。
【００５４】
例えば、第１のローパスフィルターとしてのＬＰＦ３０８の出力が低閾値コンパレータ
ー３１０と高閾値コンパレーター３３０への経路に分岐した後段で、低閾値コンパレータ
ー３１０の前段に第２のローパスフィルターを設けることができる（図示せず）。すなわ
ち、二重閾値直接変換ＡＭ受信機３００の出力は第１のローパスフィルターとしてのＬＰ
Ｆ３０８と前述の第２のローパスフィルター（図示せず）を介した信号に基づいて生成さ
れ、ＡＧＣ回路ブロック３０２への入力は、第１のローパスフィルターとしてのＬＰＦ３
０８を介した信号に基づいて生成される。ここで、前述の第２のローパスフィルター（図
示せず）は、第１のローパスフィルターとしてのＬＰＦ３０８より通過帯域が狭い。
【００５５】
更に別の実施形態としてミキサー３０６の出力としてのベースバンド信号３１２に対し
て、高閾値コンパレーター３３０に入力する信号に対しては第１のローパスフィルターを
用いて高周波数成分を除去し、低閾値コンパレーター３１０に入力する信号に対しては第
２のローパスフィルター（図示せず）を用いて高周波数成分を除去するように構成するこ
とができる。すなわち、ミキサー３０６の出力としてのベースバンド信号３１２は、第１
のローパスフィルターまたは第２のローパスフィルターを通過する前に分岐するように構
成することができる。ここで、第２のローパスフィルターは第１のローパスフィルターよ
り通過帯域が狭い。
【００５６】
このように、出力用の矩形信号を生成する低閾値コンパレーター３１０に入力する信号
には高閾値コンパレーター３３０に入力する信号よりも精度の高いローパスフィルターを
用いることで、ノイズの小さい出力信号を生成することができる。すなわち、二重閾値直
接変換ＡＭ受信機３００の出力をより適切なデューティサイクルの矩形波にすることがで
きる。しかしながら、精度の高いローパスフィルターを用いると信号の出力が遅延してし
まう。二重閾値直接変換ＡＭ受信機３００の出力信号は、ローパスフィルターによる信号
の遅延よりもノイズ除去の重要度が高い。一方、高閾値コンパレーター３３０に入力する
信号は、リアルタイムに増幅器３０４の利得を制御する必要がある。低閾値コンパレータ
ー３１０に入力する信号の振幅が所望の範囲からずれていると、信号の立ち上がり及び立
ち下がりを検出できず、最適な矩形波を生成することができない。そのため、低閾値コン
パレーター３１０に入力する信号よりも精度は低いものの処理速度の速いローパスフィル
ターを用いることが好ましい。
【００５７】
図２は、図１のブロック図での第２の基準レベルとしての低閾値４０２、第１の基準レ
ベルとしての高閾値４０４、低閾値コンパレーター３１０および高閾値コンパレーター３
３０へ入力信号としてのベースバンド信号３１２、低閾値コンパレーター３１０の第２の
比較結果としての低閾値コンパレーター出力信号４０６及び高閾値コンパレーター３３０
の第１の比較結果としての高閾値コンパレーター出力信号４０８の波形を示す。
【００５８】
ＡＧＣループがロックされている場合、安定した出力を低閾値コンパレーター３１０か
ら出力することができる。このような低閾値コンパレーター出力信号４０６はコンパレー
ター入力としてのベースバンド信号３１２と比較的良好なデューティサイクルの相関関係
を有することができる。ベースバンド信号を受信機の出力で再生するために低閾値コンパ
レーター３１０および高閾値コンパレーター３３０は必ずしも大振幅の入力信号（例えば
ベースバンド信号３１２において）を必ずしも必要としない。
【００５９】
しかし上述のように、低閾値コンパレーター３１０および高閾値コンパレーター３３０
は双方とも類似し、対応する遷移をしなければならず、各コンパレーターにおける上昇ま
たは下降遷移は実質的に同じ周期を有する必要がある。従って高閾値コンパレーターの出
力はＡＧＣループ（増幅器３０４を含む）に含まれ、低閾値コンパレーターの出力は設計
上自動的に切替えられる。その結果、増幅器３０４からＬＰＦ３０８までの信号パスにお
けるさまざまな利得（例えばベースバンド信号３１２を駆動するため）は高閾値コンパレ
ーターの出力が所定の状態（例えば高状態）である時間の長さＴにより制御できる。これ
により、増幅器３０４の出力を適切な振幅に制御することができるので、従来の方法に比
べ増幅器３０４から出力される信号の振幅を小さくすることができる。従来よりも利得が
低く設定された結果、システム全体の消費電力が削減され、電池式の無線装置（例えば電
波時計およびリアルタイム時計、携帯電話、携帯端末、ラップトップコンピューター、等
々）などの低電力用途に本発明のＡＭ受信機を用いることができる。このように、低閾値
コンパレーター出力信号４０６は一般的にデューティサイクル向けに最適化され（一例で
は５０％のデューティサイクルが理想的）、高閾値コンパレーター出力信号４０８は一般
的に電力消費の削減向けに最適化される。さらに、この方法はヘテロダインのＡＭ受信機
構造において利用することができる。
【００６０】
本実施形態では、低閾値コンパレーター３１０と高閾値コンパレーター３３０に同じコ
ンパレーター入力としてのベースバンド信号３１２が入力されているが、前述したように
低閾値コンパレーター３１０の前段に高精度のフィルターを設けた場合、低閾値コンパレ
ーター３１０に入力するコンパレーター入力としてのベースバンド信号３１２は、高閾値
コンパレーター３３０に入力するコンパレーター入力としてのベースバンド信号３１２よ
り遅延する。低閾値コンパレーター３１０への入力信号が全体的に遅延しても、低閾値コ
ンパレーター３１０が出力する信号の高状態の長さは変化しないので矩形波の形状は変化
しない。例えば、低閾値コンパレーター出力信号４０６が高状態の期間は、高閾値コンパ
レーター出力信号４０８の高状態の期間より長いが、低閾値コンパレーター出力信号４０
６の立ち上がりが高閾値コンパレーター出力信号４０８の立ち上がりよりも遅れる可能性
もある。
第１のコンパレーターとしての高閾値コンパレーター３３０による信号である高閾値コ
ンパレーター出力信号４０８の遅延量は、第２のコンパレーターとしての低閾値コンパレ
ーター３１０による信号である低閾値コンパレーター出力信号４０６の遅延量より小さい
。
【００６１】
本実施形態は、正弦波の正の振幅を取り出す全波整流に用いられるが、別の実施形態と
して、正弦波の負の振幅を取り出す全波整流に用いられた場合は、第２の基準レベルを０
Ｖ以下に設定し、第１の基準レベルを第２の基準レベルより低いレベルに設定することも
できる。
【００６２】
復調の方法
ＲＦ入力信号を復調する方法の一実施形態は、（i）ＲＦ入力信号を無線受信機の増幅
器で受信すること、（ii）増幅器の出力を局部振動信号と組み合わせて第１信号を形成す
ること、（iii）第１信号と基準レベルとの高閾値比較を行い第２信号を提供することで
第２信号は増幅器の利得制御を提供すること、および（iv）第１信号と基準レベルとの低
閾値比較を行いＲＦ入力信号からデジタル再生ベースバンド信号を提供すること、の工程
を含む。
【００６３】
図３は本発明の実施形態による二重閾値を用いた復調方法のフロー５００を示す。二重
閾値として、例えば、第１の閾値（高閾値）と第１の閾値よりも絶対値の小さい（値が小
さい）第２の閾値（低閾値）を用いる。
【００６４】
ステップＳ５０２で復調方法のフローが開始される。次いで、ステップＳ５０４におい
て、直接変換型受信機またはヘテロダイン型受信機などのＡＭ無線受信機の増幅器（例え
ば低雑音増幅器ＬＮＡ）によりＲＦ入力信号が受信される。ステップＳ５０６で、ミキサ
ー（例えば、図１のミキサー３０６）を用いて増幅器の出力を局部振動信号（例えば信号
としての直交（Ｑ成分）クロック信号３２４）と組み合わせ、ミキサー出力を生成する。
【００６５】
ここで、このミキサー出力をフィルターする。例えば図１のＬＰＦ３０８を用いてフィ
ルターする。そして、周波数差のミキサー出力（例えば所望のベースバンド信号）を周波
数和のミキサー出力から分離する。あるいは、他の用途においてミキサー出力は二重閾値
コンパレーターに直接接続することもできる。または、別種のフィルター、例えば帯域通
過フィルター（バンドパスフィルター）、高域通過フィルター（ハイパスフィルター、Ｈ
ＰＦ）等々を経由して接続することもできる。
【００６６】
ステップＳ５０８において、ミキサー出力又はミキサー出力のフィルターされた信号は
、ベースバンド信号３１２として提供される。ベースバンド信号３１２を高閾値コンパレ
ーターにおける基準レベルと比較して増幅器の利得を制御する。例えば、増幅器の利得は
ＡＧＣループ構造（例えば増幅器３０４、ミキサー３０６、ＬＰＦ３０８、高閾値コンパ
レーター３３０、およびＡＧＣ回路ブロック３０２；図１参照）の一部としてＡＧＣ回路
を用いて制御することができる。
【００６７】
ステップＳ５１０において、ミキサー出力はさらに低閾値コンパレーターにおける共通
基準レベルと比較して無線受信機の出力を提供し、好ましくは所定のデューティサイクル
を有するベースバンド信号を再生する。以上のようにして、ステップＳ５１２において、
復調方法のフローが終了する。
【００６８】
別の実施形態の無線受信機
図４は本発明の実施形態による代表的な二重閾値ヘテロダイン受信機６００のブロック
図を示す。ヘテロダイン受信機において、受信されるＡＭ無線信号は入力されるＲＦ入力
信号を、入力されるＲＦ入力信号の搬送周波数からＩＦ周波数、例えば４５５ｋＨｚを引
いたものに等しい周波数を有する局部的に生成された信号と混合して共通中間（ＩＦ）周
波数（ＦＩＦ）に変換される。
【００６９】
この変換によりその周波数帯域における任意の無線局からの信号に対し単同調ＩＦ増幅
器の使用を可能にする。ＩＦ増幅器は例えば約１０ｋＨｚの帯域を有するように設計する
ことができ、これにより伝送信号の帯域と合致する。あるいは、ＩＦ増幅器はより広い帯
域を有するように設計されても良い。
【００７０】
図４の具体的な例として、搬送周波数（Ｆｃ）を有するＡＭ変調信号（ＲＦ入力信号）
は第１増幅器としてのＲＦ増幅器６０４により増幅され、ミキサー６０６に供給される。
ここで、局部発信器６１４を用い、局部振動（ＬＯ）信号６２０を生成する。局部振動（
ＬＯ）信号６２０は、搬送周波数（Ｆｃ）からＩＦ周波数（ＦＩＦ）を引いた周波数を有
する。局部発信器６１４は単純な可変周波数発信器であっても良く、あるいはＰＬＬでも
良い。局部発信器６１４により生成される周波数は周波数選択入力６２１により制御され
る。ＲＦ入力信号から中間周波数信号（ＩＦ信号）への周波数変換はＲＦ増幅器６０４と
ミキサー６０６との組み合わせにより行うことができる。ＲＦ増幅器６０４は受信される
すべての周波数の増幅を提供できる広帯域ＲＦ増幅器であっても良く、または受信される
信号に同調される狭帯域増幅器であっても良い。狭帯域増幅器において、所望のＲＦ周波
数への同調は例えばＲＦ増幅器６０４に含まれる可変コンデンサーによって行うことがで
きる。
【００７１】
ミキサー６０６は増幅ＲＦ入力信号および局部振動（ＬＯ）信号６２０の周波数の和と
差で代表される複数の信号を形成することができる。ＩＦフィルター６１６（例えば、ロ
ーパスフィルター又はバンドパスフィルター）を用いて、ミキサー６０６の出力信号のう
ち合成低周波数信号のみが通過する。ＩＦフィルター６１６を通過した合成低周波数信号
は、第２増幅器としてのＩＦ増幅器６４０で増幅されＡＭ変調の増幅ＩＦ信号６１２が供
給される。増幅ＩＦ信号６１２は次に高閾値コンパレーター６３０を用いてデジタル信号
に変換することができ、ＩＦ増幅器６４０の利得は実質的に図１におけるＡＧＣ回路ブロ
ック３０２と同じのＡＧＣ回路ブロック６０２を用いて調節することができる。
【００７２】
図４の二重閾値コンパレーターブロック６３６において、２つのデコーダー各々または
他の機能的に同等のデジタル論理が固定基準コンパレーター（例えば低閾値コンパレータ
ー６１０および高閾値コンパレーター６３０）として実施されることができる。ある実施
形態によっては他種のデコーダーおよび／またはコンパレーター（例えば差分増幅器、可
変基準レベルコンパレーター、動的事前充電論理、等々）も用いることができる。
【００７３】
図４の固定基準コンパレーターの例において、基準レベル６３４は直交信号ジェネレー
ターとしての基準レベルジェネレーター６３２によって生成される。基準レベル６３４は
、次に低閾値コンパレーター６１０および高閾値コンパレーター６３０の各々に供給され
る。高閾値コンパレーター６３０に供給される基準レベル６３４は、低閾値コンパレータ
ー６１０に供給される基準レベルよりレベルが高い。高閾値コンパレーター６３０はＡＧ
Ｃループの一部として用いることができる。ＡＧＣループは、例えばＩＦ増幅器６４０、
高閾値コンパレーター６３０、およびＡＧＣ回路ブロック６０２、さらにはＡＧＣ回路ブ
ロック６０２の出力がＲＦ増幅器６０４に提供される場合随意的にＲＦ増幅器およびミキ
サー６０６によって構成される。このように高閾値コンパレーター６３０は増幅ＩＦ信号
６１２を認識することができ、高閾値コンパレーター６３０における出力のデューティサ
イクルが増幅ＩＦ信号６１２の出力と相関関係が悪い場合でもＡＧＣループのロックを維
持することができる。
【００７４】
低閾値コンパレーター３１０は外部インターフェイスに対しＩＦ信号表示を生成するた
めに用いることができる（信号「出力」経由で）。次に信号「出力」を用い、例えばダイ
オード検出器などのＩＦ復調器によりＩＦからベースバンド信号を再生することができる
。ＡＧＣループをロックすることにより高閾値コンパレーター６３０の出力が遷移すると
、低閾値コンパレーター６１０もそれに応じて切り替わるようにＩＦ増幅器６４０の利得
が適切に調節される。低閾値コンパレーター６１０の閾値を適切な値に設定することによ
り、ＩＦ信号は受信機の出力においてデジタルの形で、かつ増幅ＩＦ信号６１２に対し良
好なデューティサイクルの相関関係をもって再生することができる。特定の用途において
低閾値コンパレーター６１０および高閾値コンパレーター６３０双方における閾値を正し
く設定するためにユーザーによりプログラム可能な調節を行うことができる（例えば金属
のオプションまたはレジスターに基づく制御手段により）。例えば製品の特徴付けは、コ
ンパレーターの高および低閾値レベルを適切に調節し設定するために二重閾値直接変換Ａ
Ｍ受信機３００（または下記図４の例示ＡＭ受信機）を含む集積回路における抵抗器、コ
ンデンサー、および／もしくはトランジスターの部分またはデバイスをイネーブルまたは
ディスエーブルすることを含むことができる（例えば上記図２およびそれに関し対応する
考察を参照）。さらに、基準レベルジェネレーター６３２も同様にユーザー調節可能な第
１の基準レベル３３４−１、第２の基準レベル３３４−２、または複数のこのような独立
した基準レベルを提供することができる。
【００７５】
結論
上記例は一般的に直接変換およびヘテロダインＡＭ無線受信機の実施を示しているが、
当業者であれば発明の各種実施形態に従い他の実施および／または技術も用い得ることが
理解されよう。さらに当業者であればこのような実施形態に従い電流に基づく差分信号お
よび／あるいは制御も用い得ることを理解しよう。
【００７６】
本発明の具体的な実施形態に関する前記の記述は例示および説明の目的で呈示された。
網羅的であることまたは発明を開示される厳密な形に限定することは意図されず、明らか
に上記の教示に照らし多数の修正および変更が可能である。実施形態は発明の原理および
その実際的な適用を最も良く説明し、それにより他の当業者が発明および予期される特定
の使用に適した各種修正を含めた各種実施形態を最も良く利用できるように選ばれ説明さ
れた。発明の範囲は本明細書に添付されるクレームおよびそれらと同等のものにより定義
されることが意図される。
【符号の説明】
【００７７】
３００…二重閾値直接変換ＡＭ受信機、３１２…ベースバンド信号、３３６…二重閾値
コンパレーターブロック、４０２…低閾値、４０４…高閾値、６００…二重閾値ヘテロダ
イン受信機、６３６…二重閾値コンパレーターブロック。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数入力信号および利得制御信号を受信し、増幅信号を出力する増幅器と、
前記増幅器の利得を制御する前記利得制御信号を出力する自動利得制御回路と、
前記増幅信号およびローカル振幅信号を組み合わせ、混合出力を出力するミキサーと、
前記混合出力を第１の基準レベルと比較し、第１の比較結果を前記自動利得制御回路に
出力する第１のコンパレーターと、
前記混合出力を第２の基準レベルと比較し、第２の比較結果を無線受信機の外部に出力
する第２のコンパレーターと、
を含むことを特徴とする無線受信機。
【請求項２】
基準クロック信号から前記ローカル振幅信号を生成する位相ロックループをさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の無線受信機。
【請求項３】
前記ローカル振幅信号の周波数は、前記無線周波数入力信号の周波数と略同一であり、
前記ローカル振幅信号の周波数と前記無線周波数入力信号の周波数の差は、前記基準ク
ロック信号の周波数と前記無線周波数入力信号の周波数の差より小さく、
前記ローカル振幅信号の位相は、前記無線周波数入力信号の位相と略同一であることを
特徴とする請求項２に記載の無線受信機。
【請求項４】
前記第１の基準レベル及び前記第２の基準レベルは、外部から調整可能であることを特
徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無線受信機。
【請求項５】
前記第１のコンパレーターは、前記混合出力の振幅の大きさを検出し、
前記第２のコンパレーターは、前記混合出力の立ち上がり及び立ち下がりを検出するこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無線受信機。
【請求項６】
前記第１の基準レベルの絶対値は、前記第２の基準レベルの絶対値より大きいことを特
徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の無線受信機。
【請求項７】
前記混合出力に接続され、前記第１のコンパレーター及び前記第２のコンパレーターに
ベースバンド信号を供給するローパスフィルターをさらに含むことを特徴とする請求項１
乃至請求項６のいずれか一項に記載の無線受信機。
【請求項８】
前記混合出力を受信し、前記混合出力の高周波成分を除去し前記第１のコンパレーター
に供給する第１のローパスフィルターと、
前記第１のローパスフィルターの出力を受信し、高周波成分を除去し前記第２のコンパ
レーターに供給する第２のローパスフィルターと、
を含み、
前記第２のローパスフィルターが通過させる信号の周波数は、前記第１のローパスフィ
ルターが通過させる信号の周波数より帯域が小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項
６のいずれか一項に記載の無線受信機。
【請求項９】
前記混合出力を受信し、前記混合出力の高周波成分を除去し前記第１のコンパレーター
に供給する第１のローパスフィルターと、
前記混合出力を受信し、前記混合出力の高周波成分を除去し前記第２のコンパレーター
に供給する第２のローパスフィルターと、
を含み、
前記第２のローパスフィルターが通過させる信号の周波数は、前記第１のローパスフィ
ルターが通過させる信号の周波数より帯域が小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項
６のいずれか一項に記載の無線受信機。
【請求項１０】
前記第１のコンパレーターによる信号の遅延量は、前記第２のコンパレーターによる信
号の遅延量より小さいことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の無線受信機。
【請求項１１】
無線周波数入力信号を受信し増幅信号を提供するよう構成される第１増幅器と、
前記増幅信号および局部振動信号を組み合わせて混合出力を出力するミキサーと、
前記混合出力を受信して中間周波数信号を提供するよう構成される第２増幅器と、
前記中間周波数信号を第１の基準レベルと比較し、比較結果を出力する第１のコンパレ
ーターと、
前記中間周波数信号を第２の基準レベルと比較し、前記無線受信機の出力を提供する第
２のコンパレーターとを有することを特徴とする無線受信機。
【請求項１２】
前記第１増幅器は低雑音増幅器を有することを特徴とする請求項１１に記載の無線受信
機。
【請求項１３】
前記局部振動信号を基準クロック信号から生成するよう構成される位相ロックループと
同相および直交信号ジェネレーターとを有することを特徴とする請求項１１又は請求項１
２に記載の無線受信機。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の無線受信機を用いることを特徴とする
電子機器。
【請求項１】
無線周波数入力信号および利得制御信号を受信し、増幅信号を出力する増幅器と、
前記増幅器の利得を制御する前記利得制御信号を出力する自動利得制御回路と、
前記増幅信号およびローカル振幅信号を組み合わせ、混合出力を出力するミキサーと、
前記混合出力を第１の基準レベルと比較し、第１の比較結果を前記自動利得制御回路に
出力する第１のコンパレーターと、
前記混合出力を第２の基準レベルと比較し、第２の比較結果を無線受信機の外部に出力
する第２のコンパレーターと、
を含むことを特徴とする無線受信機。
【請求項２】
基準クロック信号から前記ローカル振幅信号を生成する位相ロックループをさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の無線受信機。
【請求項３】
前記ローカル振幅信号の周波数は、前記無線周波数入力信号の周波数と略同一であり、
前記ローカル振幅信号の周波数と前記無線周波数入力信号の周波数の差は、前記基準ク
ロック信号の周波数と前記無線周波数入力信号の周波数の差より小さく、
前記ローカル振幅信号の位相は、前記無線周波数入力信号の位相と略同一であることを
特徴とする請求項２に記載の無線受信機。
【請求項４】
前記第１の基準レベル及び前記第２の基準レベルは、外部から調整可能であることを特
徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無線受信機。
【請求項５】
前記第１のコンパレーターは、前記混合出力の振幅の大きさを検出し、
前記第２のコンパレーターは、前記混合出力の立ち上がり及び立ち下がりを検出するこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無線受信機。
【請求項６】
前記第１の基準レベルの絶対値は、前記第２の基準レベルの絶対値より大きいことを特
徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の無線受信機。
【請求項７】
前記混合出力に接続され、前記第１のコンパレーター及び前記第２のコンパレーターに
ベースバンド信号を供給するローパスフィルターをさらに含むことを特徴とする請求項１
乃至請求項６のいずれか一項に記載の無線受信機。
【請求項８】
前記混合出力を受信し、前記混合出力の高周波成分を除去し前記第１のコンパレーター
に供給する第１のローパスフィルターと、
前記第１のローパスフィルターの出力を受信し、高周波成分を除去し前記第２のコンパ
レーターに供給する第２のローパスフィルターと、
を含み、
前記第２のローパスフィルターが通過させる信号の周波数は、前記第１のローパスフィ
ルターが通過させる信号の周波数より帯域が小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項
６のいずれか一項に記載の無線受信機。
【請求項９】
前記混合出力を受信し、前記混合出力の高周波成分を除去し前記第１のコンパレーター
に供給する第１のローパスフィルターと、
前記混合出力を受信し、前記混合出力の高周波成分を除去し前記第２のコンパレーター
に供給する第２のローパスフィルターと、
を含み、
前記第２のローパスフィルターが通過させる信号の周波数は、前記第１のローパスフィ
ルターが通過させる信号の周波数より帯域が小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項
６のいずれか一項に記載の無線受信機。
【請求項１０】
前記第１のコンパレーターによる信号の遅延量は、前記第２のコンパレーターによる信
号の遅延量より小さいことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の無線受信機。
【請求項１１】
無線周波数入力信号を受信し増幅信号を提供するよう構成される第１増幅器と、
前記増幅信号および局部振動信号を組み合わせて混合出力を出力するミキサーと、
前記混合出力を受信して中間周波数信号を提供するよう構成される第２増幅器と、
前記中間周波数信号を第１の基準レベルと比較し、比較結果を出力する第１のコンパレ
ーターと、
前記中間周波数信号を第２の基準レベルと比較し、前記無線受信機の出力を提供する第
２のコンパレーターとを有することを特徴とする無線受信機。
【請求項１２】
前記第１増幅器は低雑音増幅器を有することを特徴とする請求項１１に記載の無線受信
機。
【請求項１３】
前記局部振動信号を基準クロック信号から生成するよう構成される位相ロックループと
同相および直交信号ジェネレーターとを有することを特徴とする請求項１１又は請求項１
２に記載の無線受信機。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の無線受信機を用いることを特徴とする
電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２５３９７３（Ｐ２００９−２５３９７３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６０７３２（Ｐ２００９−６０７３２）
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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