JP2000511742A - 多相フィルタからなる受信機及びフィルタ配置 - Google Patents

多相フィルタからなる受信機及びフィルタ配置

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Abstract

(57)【要約】 受信機(2)において、入力信号は、ミキサ(4)により直角位相IF信号に変換される。直角位相IF信号は、増幅器(12)により増幅され、フィルタ(14)によりフィルタをかけられる。多相フィルタ(16)は、所定の周波数以上の周波数を有する信号を抑制する。第2のミキサ(15)は、フィルタをかけられたIF信号を第2のIF信号に変換する。この第2のIF信号は、所定の周波数以下の周波数を有する信号を抑制する第2の多相フィルタ(19)によりフィルタをかけられる。このようにして、第1の多相フィルタ(16)により定められる第1のエッジを有し、第2の多相フィルタ(19)により定められる第2のエッジを有するバンド−パス伝達機能を得る。本発明の一実施例において、多相フィルタ(14及び19)のカットオフ周波数は0に等しく、その結果、多相フィルタにおいて使用されるコンポーネント値から独立したカットオフ周波数を有する完全な受信機のための伝達機能を得る。

Description

【発明の詳細な説明】 多相フィルタからなる受信機及びフィルタ配置 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.Gree n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 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 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1 4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1 8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)[8 0]{98}の第1の端子に接続される。レジスタ52(70)[88]{10 6}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6 4(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°(9 0°)[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]{114}の第1の端子に、及びキャパシタ69(87)[97]{1 18}の第1の端子に接続される。レジスタ60(78)[96]{114}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=−10k Hz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12 2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。 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。 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12 2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。 (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: (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5 9(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]{1 01}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(7 3)[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。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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からなる受 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ることを特徴とする受 信機。 2. 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請求 項1に記載の受信機。 3. 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又は2に記載の受信機。 4. 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3に記載の受信機。 5. 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4のうちいずれか1項記載の受信機。 6. 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から なるフィルタ配置であって、該受信機は更に、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り、 該受信機は、 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 なる周波数変換器からなり、該受信機は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ることを特徴とするフ ィルタ配置。 7. 第1の多相フィルタ及び第2の多相フィルタが実質的に0のカットオフ周 波数を有することを特徴とする請求項6記載のフィルタ配置。 8. 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ないし7のうちいずれか1項に記載のフィルタ配置。 9. 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8に記載のフィルタ配置 。 10. 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9のうちいずれか1項に記載のフィルタ配置。
JP52929798A 1997-04-07 1998-03-05 多相フィルタからなる受信機及びフィルタ配置 Expired - Lifetime JP3948533B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

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