JP4984879B2

JP4984879B2 - 受信回路、ノイズキャンセル回路及び電子機器

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Description

本発明は、受信回路、ノイズキャンセル回路及び電子機器に関する。

受信回路を内蔵した電子機器において、受信回路の近傍に配置されている電子回路の回路動作に伴う電磁場の変化に起因して交流信号が発生し、これが受信回路側に回り込んで、妨害波として受信信号に混在してしまう場合がある。かかる現象は、信号劣化の大きな要因となるため、受信信号に重畳された妨害波を除去するための様々な技術が考案されている。

その一例として、特許文献１には、電子回路からの発生信号の位相を遅延線を用いて反転させることで、当該発生信号を打ち消す信号（以下、「キャンセル信号」と称す。）を生成して、妨害波を除去する技術が開示されている。
特開２００６−１４５３１５号公報

しかし、電子回路からの発生信号は一般に高周波である。このため、電子回路の発生信号からキャンセル信号を生成し、受信信号に加算するまでの信号配線自体からも高周波の信号が発せられ、これが妨害波になるという問題があった。

本発明は、上述した課題に鑑みて為されたものである。

以上の課題を解決するための第１の発明は、無線信号を受信して受信信号として出力するアンテナ部と、局部発振信号生成部と、前記局部発振信号生成部により生成された局部発振信号を前記受信信号に乗算することで当該受信信号を中間周波数の信号に変換する中間周波変換部と、前記アンテナ部近傍に配置された電子回路から発生する発生信号を、当該発生信号の周波数より低い所定周波数のサンプルクロック信号でサンプリングするサンプル回路部と、前記中間周波変換部で変換された中間周波数の信号に、前記サンプル回路部でサンプリングされた信号を加算する加算部と、前記加算部により加算された信号のうち、前記無線信号の前記中間周波数に対応する帯域の成分を抽出するフィルタ部と、を備えた受信回路である。

この第１の発明によれば、アンテナ部で受信された信号が、中間周波変換部において局部発振信号と乗算されることで、中間周波数の信号に変換される。また、アンテナ部近傍の電子回路からの発生信号が、サンプル回路部において、発生信号の周波数より低い周波数のサンプルクロック信号でサンプリングされる。そして、変換された中間周波数の信号がサンプリングされた信号と加算されることで、受信信号に重畳されたノイズがキャンセルされる。

サンプル回路部では、いわゆるアンダーサンプリングによって電子回路からの発生信号がサンプリングされるとともに、低周波の信号に変換される。従って、サンプル回路部を電子回路の近傍に設けることで、電子回路で発生された高周波の信号を長い信号配線に亘って引き回さずに済むため、信号配線から発せられる高周波信号を効果的に低減させることができる。

また、上記構成では、電子回路からの発生信号を、サンプル回路部でのアンダーサンプリングによって低周波の信号に変換するため、回路構成を簡素化することができる。

尚、加算部での加算後の信号には、無線信号の中間周波数に対応する帯域以外の帯域のノイズがキャンセルされずに残存する可能性があるが、これらのノイズはフィルタ部によって除去される。

また、第２の発明として、第１の発明の受信回路であって、前記局部発振信号生成部により生成された局部発振信号を分周し、位相を１８０度移相して前記サンプルクロック信号を生成するサンプルクロック信号生成部を備え、前記サンプル回路部は、前記サンプルクロック信号生成部により生成されたサンプルクロック信号で前記発生信号をサンプリングする受信回路を構成してもよい。

この第２の発明によれば、局部発振信号が分周され、位相が１８０度移相されることでサンプルクロック信号が生成される。そして、サンプル回路において生成されたサンプルクロック信号で電子回路からの発生信号がサンプリングされる。この場合、サンプル回路部でサンプリングされた信号の位相は、電子回路からの発生信号の位相と逆位相となる。このため、サンプリングされた信号によって、受信信号に重畳されたノイズは相殺されることになる。

また、第３の発明として、第２の発明の受信回路であって、前記局部発振信号生成部から前記サンプルクロック信号生成部までの配線長が、前記サンプルクロック信号生成部から前記サンプル回路部までの配線長より短い受信回路を構成してもよい。

局部発振信号生成部により生成される局部発振信号は、サンプルクロック信号生成部により分周されるため、サンプルクロック信号より高周波である。この第３の発明によれば、高周波の局部発振信号の信号経路長が、低周波のサンプルクロック信号の信号経路長より短いため、局部発振信号の漏出を低減させることができる。

また、第４の発明として、第２又は第３の発明の受信回路であって、前記電子回路から前記サンプル回路部までの配線長が、前記サンプル回路部から前記加算部までの配線長より短い受信回路を構成してもよい。

電子回路からの発生信号は、サンプルクロック信号より高周波である。この第４の発明によれば、高周波の発生信号の信号経路長が、低周波のサンプルクロック信号の信号経路長より短いため、発生信号の信号経路から発生し得る高周波信号を低減させることができる。

また、第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明の受信回路であって、前記発生信号のうち、前記無線信号の周波数帯の成分を抽出する発生信号フィルタ部を備え、前記サンプル回路部は、前記発生信号フィルタ部を介した前記発生信号をサンプリングする受信回路を構成してもよい。

この第５の発明によれば、フィルタ部を通過した無線信号の周波数帯の発生信号が、サンプル回路部においてサンプリングされることになる。

また、第６の発明として、第１〜第５の何れかの発明の受信回路であって、前記サンプル回路部によりサンプリングされた信号を減衰させる減衰部を備え、前記加算部は、前記減衰部を介した信号を、前記中間周波数の信号に加算する受信回路を構成してもよい。

この第６の発明によれば、サンプル回路部によりサンプリングされた信号が減衰された後に、中間周波数の信号に加算されることになる。

また、第７の発明として、第６の発明の受信回路であって、前記減衰部の減衰率が、前記フィルタ部から出力される信号のノイズ成分の量が最低となる値に予め設定されている受信回路を構成してもよい。

この第７の発明によれば、フィルタ部から出力される信号のノイズ成分の量が最低となるように減衰率が調整された信号が、加算部から出力されることになる。

また、第８の発明として、第６の発明の受信回路であって、前記フィルタ部から出力される信号の信号レベルに基づき、前記減衰部の減衰率を制御する制御信号を生成する減衰率制御部を備え、前記減衰部は、前記減衰率制御部により生成された制御信号に応じた減衰率で前記サンプル回路部によりサンプリングされた信号を減衰させる受信回路を構成してもよい。

この第８の発明によれば、減衰部の減衰率が、フィルタ部から出力される信号の信号レベルに基づいて可変される。従って、例えば、フィルタ部から出力される信号の信号レベルが最も低くなる減衰率に設定することで、受信信号に重畳されたノイズを適切にキャンセルすることが可能となる。

また、第９の発明として、測位用衛星からの衛星信号を受信する第１〜第８の何れかの発明の受信回路を備えた電子機器を構成してもよい。

この第９の発明によれば、上述した発明と相まって、測位用衛星からの衛星信号に重畳されたノイズがキャンセルされることになる。

また、第１０の発明として、無線信号を受信するアンテナ部で受信された受信信号を局部発振信号生成部で生成された局部発振信号と乗算することにより中間周波数の信号とし、フィルタ部によって前記無線信号の前記中間周波数に対応する帯域の成分を抽出して信号を処理する受信信号処理系統の信号に重畳されるノイズをキャンセルするノイズキャンセル回路であって、前記局部発振信号生成部により生成された局部発振信号を、前記アンテナ部近傍に配置された電子回路から発生する発生信号の周波数より低い所定周波数の信号に分周するとともに、位相を１８０度移相してサンプルクロック信号を生成するサンプルクロック信号生成部と、前記電子回路から発生する発生信号を、前記サンプルクロック信号生成部により生成されたサンプルクロック信号でサンプリングするサンプル回路部と、を備え、前記サンプル回路部によりサンプリングされた信号が、前記フィルタ部を通過する前の中間周波数の信号に加算されることで前記受信信号処理系統の信号に重畳される前記発生信号によるノイズをキャンセルするノイズキャンセル回路を構成してもよい。

この第１０の発明によれば、第１及び第２の発明と同様の作用効果を奏するノイズキャンセル回路を構成することができる。

このとき、第１１の発明として、第１０の発明のノイズキャンセル回路と、前記受信信号処理系統である受信回路と、前記アンテナ部近傍に配置された前記電子回路とを備えた電子機器を構成してもよいし、また、第１２の発明として、第９又は第１１の発明の電子機器であって、前記電子回路として無線通信回路を所定位置に内蔵配置した電子機器を構成してもよい。

また、第１３の発明として、第１２の発明の電子機器であって、前記受信回路はＧＰＳ衛星信号を受信する回路であり、前記無線通信回路は携帯電話用の通信回路である携帯型電話機を構成する電子機器を構成してもよい。

この第１３の発明によれば、上述した発明と相まって、携帯型電話機において、受信したＧＰＳ衛星信号に重畳された携帯電話用の通信回路からのノイズをキャンセルすることができる。

以下、図面を参照して、電子機器の１つであるナビゲーション機能を備えた携帯型電話機に本発明を適用した場合の実施形態について説明する。但し、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。

１．構成
図１は、本実施形態における携帯型電話機１の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機１は、ＧＰＳアンテナ１０と、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部２０と、ベースバンド処理回路部１５０と、携帯用アンテナ１６０と、携帯用無線通信回路部１７０と、ホストＣＰＵ（Central Processing Unit）１８０と、操作部１９０と、表示部２００と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２１０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２２０とを備えて構成される。

携帯型電話機１のうち、ＲＦ受信回路部２０と、ベースバンド処理回路部１５０とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。

以下では、ＧＰＳアンテナ１０及びＲＦ受信回路部２０でなるＧＰＳ衛星信号の受信部を「ＧＰＳ受信部」と称し、携帯用アンテナ１６０及び携帯用無線通信回路部１７０でなる携帯電話用の電子回路を「携帯用電子回路」と称する。

携帯型電話機１に内蔵される関係上、携帯用電子回路とＧＰＳアンテナ１０或いはＲＦ受信回路部２０とは互いに近傍する位置に配置される。この結果、携帯用電子回路の回路動作に伴う電磁場の変化に起因して発生する交流信号が、ＧＰＳアンテナ１０で受信された受信信号に対して妨害波として重畳することになる。特に、携帯用電子回路は、ＧＰＳ衛星信号の周波数である１．５［ＧＨｚ］帯に近い、１．７［ＧＨｚ］や２．０［ＧＨｚ］の周波数帯域の電波を送受信するため、その携帯電話用の信号（特にサイドローブの信号）が妨害波として重畳することになる。

ＧＰＳアンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から送信された無線信号としてのＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ信号を受信するアンテナであり、受信した信号Ｓ１をＲＦ受信回路部２０に出力する。

ＲＦ受信回路部２０は、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタ３０と、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）４０と、局部発振信号生成部５０と、サンプルクロック信号生成部６０と、乗算部７０と、加算部８０と、増幅部９０と、フィルタ１００と、Ａ／Ｄ（Analog Digital）変換部１１０と、フィルタ１２０と、サンプル回路部１３０と、減衰部１４０とを備えて構成されるＲＦ信号の受信回路である。

ＲＦ受信回路部２０のうち、ＳＡＷフィルタ３０〜Ａ／Ｄ変換部１１０でなる回路部と、フィルタ１２０、サンプル回路部１３０及び減衰部１４０でなる回路部とは、一体のモジュールとして構成してもよいし、図１に破線で示したように、それぞれ別体のモジュールＡ、Ｂとして構成してもよい。また、減衰部１４０をモジュールＢに組み込むのではなく、モジュールＡに組み込んでもよい。

ＳＡＷフィルタ３０は、ＧＰＳアンテナ１０から出力された信号Ｓ１のうち、所定の周波数帯域成分を通過させる帯域通過フィルタであり、通過させた信号をＬＮＡ４０に出力する。

ＬＮＡ４０は、ＳＡＷフィルタ３０を通過した信号を増幅するローノイズアンプであり、増幅した信号を乗算部７０に出力する。

局部発振信号生成部５０は、ＬＯ（Local Oscillator）等の発振器で構成されるＲＦ信号乗算用の局部発振信号Ｓ２１を生成する回路部であり、生成した局部発振信号Ｓ２１をサンプルクロック信号生成部６０及び乗算部７０に出力する。

サンプルクロック信号生成部６０は、局部発振信号生成部５０の近傍に配置され、局部発振信号生成部５０により生成された局部発振信号Ｓ２１から、サンプル回路部１３０が携帯用電子回路からの発生信号Ｓ１１をサンプリングするためのクロック信号（以下、「サンプルクロック信号」と称す。）を生成する回路部であり、生成したサンプルクロック信号Ｓ２２をサンプル回路部１３０に出力する。

図２は、サンプルクロック信号生成部６０の回路構成の一例を示す図である。サンプルクロック信号生成部６０は、分周部６０１と、移相部６０２とを備えて構成される。

分周部６０１は、局部発振信号Ｓ２１を分周する分周器であり、数Ｍ〜数百Ｍ程度、好ましくは数十Ｍ程度まで局部発振信号Ｓ２１を分周する。分周された信号は分周信号として移相部６０２に出力される。この分周部６０１における分周により、サンプルクロック信号Ｓ２２は、携帯用電子回路からの発生信号Ｓ１１や局部発振信号Ｓ２１の周波数より十分低い周波数となる。

移相部６０２は、分周部６０１から出力された分周信号の位相を１８０度移相する移相回路であり、直流信号乗算部６０２１と、同相信号増幅部６０２２と、遅延器６０２３と、直流信号乗算部６０２４と、直交信号増幅部６０２５と、加算部６０２６とを備えて構成される。この移相部６０２は、直交変調器を用いて移相器を構成したものであるが、他の構成としてもよいことは勿論である。

直流信号乗算部６０２１は、所定の電圧を分圧等することにより生成された直流（ＤＣ（Direct Current））信号を分周信号に乗算する乗算器であり、乗算結果の信号を分周信号の同相信号（Ｉ信号）として、同相信号増幅部６０２２に出力する。

同相信号増幅部６０２２は、直流信号乗算部６０２１から出力された同相信号を所定の増幅率で増幅する増幅器であり、増幅した信号を加算部６０２６に出力する。

遅延器６０２３は、分周信号の位相を９０度遅延させる遅延器であり、遅延させた信号を直流信号乗算部６０２４に出力する。

直流信号乗算部６０２４は、遅延器６０２３から出力された信号に、所定の電圧を分圧等することにより生成された直流信号を乗算する乗算器であり、乗算結果の信号を分周信号の直交信号（Ｑ信号）として、直交信号増幅部６０２５に出力する。

直交信号増幅部６０２５は、直交信号乗算部６０２４から出力された直交信号を所定の増幅率で増幅する増幅器であり、増幅した信号を加算部６０２６に出力する。

加算部６０２６は、同相信号増幅部６０２２で増幅された同相信号と、直交信号増幅部６０２５で増幅された直交信号とを加算する加算器であり、加算結果の信号をサンプルクロック信号Ｓ２２として、サンプル回路部１３０に出力する。

同相信号増幅部６０２２及び直交信号増幅部６０２５のゲインをそれぞれ「−１」とすることで、サンプル回路部１３０に出力されるサンプルクロック信号Ｓ２２は、分周信号を１８０度移相した信号となる。

サンプルクロック信号生成部６０は、回路配置構成上、局部発振信号生成部５０からサンプルクロック信号生成部６０までの配線長ができるだけ短くなるように、局部発振信号生成部５０の近傍に配置される。局部発振信号Ｓ２１は、サンプルクロック信号Ｓ２２より高周波である。サンプルクロック信号生成部６０を局部発振信号生成部５０の近傍に配置し、局部発振信号生成部５０からサンプルクロック信号生成部６０までの配線長を、サンプルクロック信号生成部６０からサンプル回路部１３０までの配線長より短くすることで、高周波の局部発振信号Ｓ２１の信号経路（信号配線）からの信号漏出を低減させることができる。

乗算部７０は、ＬＮＡ４０で増幅された信号に、局部発振信号生成部５０で生成された局部発振信号Ｓ２１を乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）Ｓ２にダウンコンバートし、加算部８０に出力する。

加算部８０は、乗算部７０から出力されたＩＦ信号Ｓ２に、減衰部１４０から出力されたキャンセル信号Ｓ１２を加算する加算器で構成され、加算結果の信号Ｓ３を増幅部９０に出力する。

増幅部９０は、加算部８０から出力された信号Ｓ３を所定の増幅率で増幅する増幅器であり、増幅した信号をフィルタ１００に出力する。

フィルタ１００は、増幅部９０で増幅された信号のうち、ＩＦ信号の信号成分の周波数帯を含む所定の周波数帯域成分を通過させる帯域通過フィルタであり、通過させた信号Ｓ４をＡ／Ｄ変換部１１０に出力する。

Ａ／Ｄ変換部１１０は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器であり、フィルタ１００を通過した信号Ｓ４をデジタル信号に変換した後、ベースバンド処理回路部１５０に出力する。

フィルタ１２０は、携帯用電子回路からの発生信号Ｓ１１のうち、ＧＰＳ衛星信号の周波数を含む所定の周波数帯域成分を通過させる帯域通過フィルタであり、通過させた信号をサンプル回路部１３０に出力する。

サンプル回路部１３０は、携帯用電子回路の近傍に配置され、フィルタ１２０を通過した信号を、サンプルクロック信号生成部６０により生成されたサンプルクロック信号Ｓ２２でサンプリングするサンプル回路であり、サンプリングした信号（以下、「サンプリング信号」と称す。）を減衰部１４０に出力する。

サンプルクロック信号Ｓ２２の周波数は、分周部６０１の分周によって発生信号Ｓ１１の周波数よりも十分低くなっている。このため、サンプル回路部１３０は、発生信号Ｓ１１をいわゆるアンダーサンプリングすることになる。また、サンプルクロック信号Ｓ２２は、移相部６０２によって局部発振信号Ｓ２１と逆位相に移相されている。従って、サンプル回路部１３０でサンプリングされたサンプリング信号は、乗算部７０から出力される信号Ｓ２と逆位相の信号となる。

減衰部１４０は、サンプル回路部１３０から出力されたサンプリング信号を所定の減衰率（ゲイン）で減衰させる減衰器であり、減衰させた信号をキャンセル信号Ｓ１２として、加算部８０に出力する。この減衰率は、フィルタ１００を通過した信号のノイズ成分の量が最低となる値に予め設計・設定される。携帯型電話機１の回路配置構成等が定まり、製品化の前段階で減衰部１４０の減衰率を設定することが好ましい。

ここで、サンプル回路部１３０は、回路配置構成上、携帯用電子回路からサンプル回路部１３０までの配線長ができるだけ短くなるように、携帯用電子回路の近傍に配置されている。携帯用電子回路からの発生信号Ｓ１１は、サンプルクロック信号Ｓ２２及びサンプル回路部１３０から出力されるサンプリング信号より高周波である。サンプル回路部１３０を携帯用電子回路の近傍に配置し、携帯用電子回路からサンプル回路部１３０までの配線長を、サンプル回路部１３０から加算部８０までの配線長より短くすることで、高周波の発生信号Ｓ１１の信号経路（信号配線）からの信号漏出を低減させることができる。

ベースバンド処理回路部１５０は、ＲＦ受信回路部２０から出力されたＩＦ信号に対して相関検出処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出し、データを復号して航法メッセージや時刻情報等を取り出し、疑似距離の演算や測位演算等を行う回路部である。尚、ＧＰＳ衛星信号は、Ｃ／Ａコード（Coarse and Acquisition）と呼ばれるスペクトラム拡散変調された信号である。

携帯用アンテナ１６０は、携帯型電話機の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯用無線信号の送受信を行うアンテナである。

携帯用無線通信回路部１７０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。

ホストＣＰＵ１８０は、ＲＯＭ２１０に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機１の各部を統括的に制御するプロセッサであり、主に電話機としての機能を司る他、ベースバンド処理回路部１５０において測位された携帯型電話機１の現在位置をプロットしたナビゲーション画面を表示部２００に表示させる。

操作部１９０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、これらの押下信号をホストＣＰＵ１８０に出力する。この操作部１９０の操作により、通話要求や、ナビゲーション画面の表示要求等の各種指示入力がなされる。

表示部２００は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ１８０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部２００には、日付及び時刻の情報や、ナビゲーション画面等が表示される。

ＲＯＭ２１０は、読み出し専用の記憶装置であり、携帯型電話機１を統括的に制御するためのシステムプログラムや、通話やメールの送受信を実現するためのプログラム、ナビゲーション機能を実現するためのプログラム等の各種プログラムやデータを記憶している。ホストＣＰＵ１８０は、これらのプログラムやデータに従って処理を実行する。

ＲＡＭ２２０は、読み書き可能な記憶装置であり、ホストＣＰＵ１８０により実行されるシステムプログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果等を一時的に記憶するワークエリアを形成している。

２．原理・動作
図３は、妨害波除去の原理を説明するための図である。図３では、横軸を周波数（ｆ）、縦軸を信号レベル（Ｐ）とし、図１の信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ１１，Ｓ１２の周波数スペクトルを模式的に示している。但し、信号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ１２については、本実施形態の特徴を簡明に説明するため、ＧＰＳ衛星信号のインバンドＩＢ近傍の領域Ｒの周波数スペクトルを拡大して示している。

ＧＰＳアンテナ１０からＲＦ受信回路部２０に出力される信号Ｓ１は、ＧＰＳ衛星信号に種々のノイズが重畳した信号である。それらのノイズのうち、定常的に重畳されるノイズとして、ＲＦ受信回路部２０の近傍位置に配置されている携帯用電子回路からＧＰＳ受信部側に回り込んだ携帯用無線信号がある。ＧＰＳ衛星信号の周波数スペクトルを「Ｓ_G」、携帯用無線信号の周波数スペクトルを「Ｓ_C」として、信号Ｓ１，Ｓ２の図中に模式的に示す。

ＧＰＳ衛星信号は、１．５７５４２［ＧＨｚ］（以下、「ＧＰＳ周波数」と称す。）の搬送波（キャリア）が拡散された１．５［ＧＨｚ］帯の信号である。このＧＰＳ衛星信号は、携帯用無線信号に比べて強度の弱い信号であり、ＧＰＳ周波数「ｆ_G」を中心とする所定帯域をインバンドＩＢとして以下説明する。

一方、携帯用無線信号の周波数は、通信方式にもよるが、１．７［ＧＨｚ］や２．０［ＧＨｚ］等である。この携帯用無線信号は、ＧＰＳ衛星信号に対して強度の強い信号であり、その周波数スペクトル「Ｓ_C」は、例えば携帯用周波数「ｆ_C（＞ｆ_G）」に最大ピーク「ＭＰ」を有し、その近傍に複数の局所ピーク「ＬＰ」を有する。

以下の説明では、携帯用無線信号の周波数スペクトル「Ｓ_C」において、最大ピーク「ＭＰ」に対応する周波数帯を「メインローブ」、それ以外の周波数帯を「サイドローブ」と称する。

携帯用無線信号は、スペクトラム拡散変調により搬送波（キャリア）が広帯域に拡散されており、その周波数スペクトル「Ｓ_C」は広がりを持っている。このため、携帯用無線信号のサイドローブの信号が、受信したＧＰＳ衛星信号のインバンドＩＢにおける妨害波となる。

ＧＰＳアンテナ１０からＲＦ受信回路部２０に信号Ｓ１が出力されると、ＳＡＷフィルタ３０は、信号Ｓ１のうち、ＧＰＳ衛星信号のインバンドＩＢを中心とする一定帯域の信号を通過させる。即ち、大概的ではあるが、ＳＡＷフィルタ３０によって、概ねインバンドＩＢを中心とする信号が抽出されることとなり、携帯用無線信号のメインローブの信号と、サイドローブの一部の信号とが減衰・除去される。

図３の信号Ｓ１の図中では、例えば携帯用無線信号のサイドローブの信号のうち、インバンドＩＢに含まれる周波数「ｆ_LP1（＞ｆ_G）」の局所ピーク「ＬＰ１」の信号はＳＡＷフィルタ３０を通過するが、それより高域の信号は減衰・除去される。そして、ＬＮＡ４０は、ＳＡＷフィルタ３０を通過した信号を増幅した後、乗算部７０に出力する。

また、局部発振信号生成部５０は、局部発振信号Ｓ２１を生成して、サンプルクロック信号生成部６０及び乗算部７０に出力する。そして、乗算部７０は、ＬＮＡ４０から出力された信号に局部発振信号Ｓ２１を乗算することで受信信号をダウンコンバートし、中間周波数の信号Ｓ２として加算部８０に出力する。

一般に、局部発振信号Ｓ２１の周波数（以下、「発振周波数」と称す。）「ｆ_LO」としては、ＧＰＳ周波数「ｆ_G」の近傍の周波数が選ばれる。ここでは、一例として、ＧＰＳ周波数「ｆ_G」よりも僅かに高い発振周波数「ｆ_LO」を選択した場合について説明する。この場合、乗算部７０でのダウンコンバートにより、ＧＰＳ衛星信号は中間周波数「ＩＦ_G＝ｆ_LO−ｆ_G」の信号となる。

また、携帯用無線信号の局所ピーク「ＬＰ１」の周波数「ｆ_LP1」が発振周波数「ｆ_LO」よりも高いものとすると（ｆ_LP1＞ｆ_LO）、乗算部７０でのダウンコンバートにより、携帯用無線信号の局所ピーク「ＬＰ１」の信号は、中間周波数「ＩＦ_LP1＝ｆ_LP1−ｆ_LO」の信号となる。図３の信号Ｓ２の図中では、ＧＰＳ衛星信号の中間周波数「ＩＦ_G」を縦軸として示し、ダウンコンバート後の局所ピーク「ＬＰ１」を「ＬＰ１_d」として示している。

サンプルクロック信号生成部６０では、分周部６０１が、局部発振信号Ｓ２１を分周し、分周信号として移相部６０２に出力する。そして、移相部６０２は、分周部６０１から出力された分周信号の位相を１８０度移相し、サンプルクロック信号Ｓ２２としてサンプル回路部１３０に出力する。

一方、携帯用電子回路からフィルタ１２０に入力される発生信号Ｓ１１の周波数スペクトルは、信号Ｓ１中に重畳されている携帯用無線信号の成分と同一であり、信号Ｓ１の図中の周波数スペクトル「Ｓ_Ｃ」と同一形状で表される。フィルタ１２０は、発生信号Ｓ１１のうち、ＧＰＳ衛星信号のインバンドＩＢを中心とする一定帯域の信号を通過させる。これにより、携帯用無線信号のメインローブの信号と、サイドローブの一部の信号とが減衰・除去される。図３の発生信号Ｓ１１の図においては、例えば局所ピーク「ＬＰ１」よりも高域の信号が除去される。

次いで、サンプル回路部１３０は、フィルタ１２０を通過した信号を、サンプルクロック信号生成部６０で生成されたサンプルクロック信号Ｓ２２に基づいてサンプリングし、サンプリング信号として減衰部１４０に出力する。ここでは、説明の簡明化のため、局所ピーク「ＬＰ１」の信号のサンプリングのみについて図示、説明する。

局部発振信号Ｓ２１を分周することで生成されるサンプルクロック信号Ｓ２２の周波数（以下、「サンプリング周波数」と称す。）は、「ｆ_S＝ｆ_LO／ｎ（ｎは定数）」で表される。このサンプリング周波数「ｆ_S」は、分周部６０１の分周により、携帯用無線信号の周波数よりも十分低くなっている。従って、サンプル回路部１３０は、局所ピーク「ＬＰ１」の信号をアンダーサンプリングすることになる。

アンダーサンプリングでは、ナイキスト周波数よりも低い周波数でサンプリングを行うため、サンプリングの精度はやや低下する。しかし、アンダーサンプリングを行うと、サンプリング対象とする信号の折り返し（エイリアス）が発生するため、この特性を利用することで、周波数変換を行うことができる。

具体的には、サンプリング周波数「ｆ_S」の半分である「ｆ_S／２」毎に、局所ピーク「ＬＰ１」の折り返しのピーク（以下、「折り返しピーク」と称す。）が発生し、最も低域側には、周波数「ｆ_LP1−ｎｆ_S=ｆ_LP1−ｆ_LO」の折り返しピーク「ＬＰ１_S」が現れる。この折り返しピーク「ＬＰ１_S」の周波数「ｆ_LP1−ｆ_LO」は、信号Ｓ２の局所ピーク「ＬＰ１_d」の周波数「ＩＦ_LP1」と等しい。これは、局所ピーク「ＬＰ１」の信号が、周波数「ＩＦ_LP1」の信号にダウンコンバートされたことと等価である。

尚、折り返しピーク「ＬＰ１_S」の他にも複数の折り返しピークが発生するが、これらの折り返しピークの信号は最終的にフィルタ１００によって除去されることになるため、問題にはならない。

また、サンプルクロック信号Ｓ２２の位相は、移相部６０２の移相によって局部発振信号Ｓ２１と逆位相になっているため、減衰部１４０に出力されるサンプリング信号の位相は、乗算部７０から出力される信号Ｓ２と逆位相となる。

次いで、減衰部１４０は、サンプル回路部１３０から出力されたサンプリング信号を所定の減衰率で減衰した後、キャンセル信号Ｓ１２として加算部８０に出力する。

その後、加算部８０は、乗算部７０から出力された信号Ｓ２に、減衰部１４０から出力されたキャンセル信号Ｓ１２を加算し、信号Ｓ３として増幅部９０に出力する。信号Ｓ３の周波数スペクトルは、ＧＰＳ衛星信号のインバンドＩＢの部分の信号レベルが減少した形状となる。

これは、インバンドＩＢにおいて、信号Ｓ２がキャンセル信号Ｓ１２と逆位相になっており、加算によってキャンセルＳ１２と相殺されたことによるものである。特に、信号Ｓ２のインバンドＩＢに存在していた局所ピーク「ＬＰ１_d」の信号は、キャンセル信号Ｓ１２の折り返しピーク「ＬＰ１_S」の信号と相殺されることで除去される。これにより、インバンドにおいて信号Ｓ１に重畳していた携帯用無線信号の妨害波が除去されたことになる。

また、ＧＰＳ衛星信号のアウトバンドの部分については、キャンセル信号Ｓ１２に含まれていた折り返しピークの信号がそのまま上乗せされる。

その後、増幅部９０は、加算部８０から出力された信号Ｓ３を増幅した後、フィルタ１００に出力する。フィルタ１００は、増幅部９０で増幅された信号のうち、ＧＰＳ衛星信号の中間周波数に対応する帯域（インバンドＩＢに対応する中間周波数の帯域）の信号を通過させ、信号Ｓ４としてＡ／Ｄ変換部１１０に出力する。

信号Ｓ４は、アウトバンドの信号がフィルタ１００によって遮断された信号であり、キャンセル信号Ｓ１２の加算によって上乗せされた折り返しピークの信号が消失したものとなる。

その後、Ａ／Ｄ変換部１１０は、フィルタ１００を通過した信号をデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部１５０に出力する。そして、ベースバンド処理回路部１５０は、Ａ／Ｄ変換部１１０から出力された信号からＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出し、データを復号して測位演算を行うことで、携帯型電話機１の現在位置を測位する。

３．作用効果
本実施形態によれば、ＧＰＳアンテナ１０で受信された信号が、ＳＡＷフィルタ３０を通過してＬＮＡ４０で増幅された後、乗算部７０において、局部発振信号生成部５０で生成された局部発振信号と乗算されることで、中間周波数の信号にダウンコンバートされる。また、ＧＰＳアンテナ１０近傍の携帯用電子回路からの発生信号が、フィルタ１２０を通過した後、サンプル回路部１３０において、サンプルクロック信号生成部６０で生成された発生信号の周波数より低い周波数のサンプルクロック信号でサンプリングされる。そして、サンプル回路部１３０でサンプリングされた信号が、減衰部１４０で減衰されることでキャンセル信号が生成され、加算部８０において、乗算部７０から出力された中間周波数の信号に加算されることで、受信信号に重畳されたインバンドのノイズがキャンセルされる。

サンプル回路部１３０では、アンダーサンプリングによって、携帯用電子回路からの発生信号がサンプリングされるとともに、低周波の信号に変換される。また、サンプル回路部１３０は携帯用電子回路の近傍に配置されるため、携帯用電子回路からサンプル回路部１３０までの信号配線長は、サンプル回路部１３０から乗算部８０までの信号配線長よりも短い。従って、携帯用電子回路からの発生信号を長い信号配線に亘って引き回さずに済むため、信号配線から発生し得る高周波信号を効果的に低減させることができる。

また、本実施形態の構成では、ミキサー回路を用いて携帯用電子回路の発生信号をダウンコンバートするのではなく、サンプル回路部１３０でのアンダーサンプリングによってダウンコンバートするため、回路構成を簡素化することができる。

尚、加算部８０での加算では、ＧＰＳ衛星信号のアウトバンドのノイズをキャンセルしきれない可能性があるが、アウトバンドのノイズはフィルタ１００によって除去されるため、問題とはならない。

４．変形例
４−１．適用例
本発明は、携帯型電話機の他、携帯型のナビゲーション装置やカーナビゲーション装置、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）等の各種電子機器に適用することが可能である。即ち、信号を受信する受信回路と、当該受信信号にとっての妨害波（ノイズ）となる信号を発生する電子回路とを備えた電子機器であれば適用可能である。

受信回路としては、ＧＰＳ信号受信回路の他、他の各種の通信回路等であってもよい。また、受信回路の受信信号に対する妨害波を発生する電子回路としては、各種のプロセッサや各種の通信回路等であってよい。

４−２．衛星測位システム
上述した実施形態では、衛星測位システムとしてＧＰＳを一例として説明したが、ＷＡＡＳ、ＱＺＳＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＧＡＬＩＬＥＯ等の衛星測位システムに適用することが可能である。

４−３．モジュール
上述した実施形態では、フィルタ１２０、サンプル回路部１３０及び減衰部１４０でなるモジュールＢがＲＦ受信回路部２０内に配設されているものとして説明したが、ＲＦ受信回路部２０から切り離された位置に配設し、信号線等の配線でＲＦ受信回路部２０と接続する構成としてもよい。

図４は、この場合における携帯型電話機２の構成を示すブロック図である。携帯型電話機２では、携帯用アンテナ１６０及び携帯用無線通信回路部１７０でなる携帯用電子回路の近傍に、モジュールＢが配設されている。この場合も、長い信号経路に亘って携帯用電子回路からの発生信号を引き回さずに済むため、発生信号の漏出を低減させることができる。

４−４．ノイズキャンセル回路
サンプルクロック信号生成部６０をモジュールＡに組み込むのではなく、モジュールＢに組み込んでノイズキャンセル回路を構成することにしてもよい。

図５は、この場合における携帯型電話機３の構成を示すブロック図である。携帯型電話機３には、図５において破線で示されるように、サンプルクロック信号生成部６０と、フィルタ１２０と、サンプル回路部１３０と、減衰部１４０とが一体となってノイズキャンセル回路３００が構成されており、配線によってＲＦ受信回路部２０と接続されている。但し、作図の都合上、ＲＦ受信回路部２０内にノイズキャンセル回路３００を図示しているが、ＲＦ受信回路部２０とノイズキャンセル回路３００とは別体である。この場合、受信信号の処理系統と、ノイズキャンセルの処理系統とを分離することが可能となる。

４−５．減衰部
減衰部１４０が、ノイズキャンセル後の信号に基づいて減衰率を調整するようにしてもよい。これは、ＧＰＳ受信部近傍に設置される電子回路は常時一定の回路動作をしているとは限らず、動作時／停止時等に応じて回路動作を適宜変化させることが予想されるからである。

具体的には、例えば、フィルタ１００の出力信号を減衰部１４０に入力して、フィルタ１００を通過したノイズキャンセル後の信号が減衰部１４０にフィードバックされるように構成する。そして、減衰部１４０は、当該フィードバック信号に基づいて減衰率を調整する。

図６は、この場合における減衰部１４０の回路構成の一例を示す図である。減衰部１４０は、減衰器１４１と、信号レベル検出部１４２と、差動増幅部１４３とを備えて構成される。

減衰器１４１は、入力信号を差動増幅部１４３から出力された減衰率の制御信号（以下、「ゲイン制御信号」と称す。）に応じた減衰率で減衰させる可変減衰器であり、減衰させた信号をキャンセル信号として加算部８０に出力する。

信号レベル検出部１４２は、公知の信号レベル検出回路により構成される回路部であり、フィードバック信号の信号レベルを検出して差動増幅部１４３に出力する。

差動増幅部１４３は、オペアンプ等により構成される公知の差動増幅回路であり、信号レベル検出部１４２で検出された信号の信号レベルと、基準信号の信号レベルとを比較し、その差分に応じた信号をゲイン制御信号として減衰器１４１に出力する。尚、基準信号は、所定電圧を分圧する等して生成される。

かかる構成により、ノイズキャンセルの結果をフィードバックして減衰率を調整することができ、電子回路からの発生信号の信号レベルが変化したとしても、随時適切な信号レベルのキャンセル信号を生成することができる。

携帯型電話機の構成を示すブロック図。サンプルクロック信号生成部の回路構成の一例を示す図。妨害波除去の原理を説明するための図。変形例における携帯型電話機の構成を示すブロック図。変形例における携帯型電話機の構成を示すブロック図。変形例における減衰部の回路構成の一例を示す図。

符号の説明

１携帯型電話機、１０ＧＰＳアンテナ、２０ＲＦ受信回路部、
３０ＳＡＷフィルタ、４０ＬＮＡ、５０局部発振信号生成部、
６０サンプルクロック信号生成部、７０乗算部、８０加算部、
９０増幅部、１００フィルタ、１１０Ａ／Ｄ変換部、１２０フィルタ、
１３０サンプル回路部、１４０減衰部、１５０ベースバンド処理回路部、
１６０携帯用アンテナ、１７０携帯用無線通信回路部、１８０ホストＣＰＵ、
１９０操作部、２００表示部、２１０ＲＯＭ、２２０ＲＡＭ

Claims

無線信号を受信する受信回路であって、
局部発振信号を生成する局部発振信号生成部と、
前記局部発振信号を用いて、前記無線信号を受信した受信信号を中間周波数の信号に変換する中間周波変換部と、
前記局部発振信号を、前記無線信号を受信するためのアンテナ部或いは当該受信回路近傍に配置された電子回路から発生する発生信号の周波数より低い所定周波数の信号に分周するとともに、位相を１８０度移相してサンプルクロック信号を生成するサンプルクロック信号生成部、
前記発生信号を前記サンプルクロック信号でサンプリングしてキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成部と、
前記中間周波変換部で変換された中間周波数の信号に、前記キャンセル信号を加算する加算部と、
を備えた受信回路。
前記局部発振信号生成部から前記サンプルクロック信号生成部までの配線長が、前記サンプルクロック信号生成部から前記キャンセル信号生成部までの配線長より短い請求項１に記載の受信回路。
前記電子回路から前記キャンセル信号生成部までの配線長が、前記キャンセル信号生成部から前記加算部までの配線長より短い請求項１又は２に記載の受信回路。
前記発生信号のうち、前記無線信号の周波数帯の成分を抽出する発生信号フィルタ部を備え、
前記キャンセル信号生成部は、前記発生信号フィルタ部を介した前記発生信号をサンプリングする、
請求項１〜３の何れか一項に記載の受信回路。
前記キャンセル信号を減衰させる減衰部を備え、
前記加算部は、前記減衰部を介した信号を、前記中間周波数の信号に加算する、
請求項１〜４の何れか一項に記載の受信回路。
前記加算部により加算された信号のうち、前記無線信号の前記中間周波数に対応する帯域の成分を抽出するフィルタ部を更に備えた請求項１〜５の何れか一項に記載の受信回路。
前記加算部により加算された信号のうち、前記無線信号の前記中間周波数に対応する帯域の成分を抽出するフィルタ部を更に備え、
前記減衰部の減衰率が、前記フィルタ部から出力される信号のノイズ成分の量が最低となる値に予め設定されている請求項５に記載の受信回路。
前記フィルタ部から出力される信号の信号レベルに基づき、前記減衰部の減衰率を制御する制御信号を生成する減衰率制御部を備え、
前記減衰部は、前記減衰率制御部により生成された制御信号に応じた減衰率で前記キャンセル信号を減衰させる、
請求項５に記載の受信回路。
測位用衛星からの衛星信号を受信する請求項１〜８の何れか一項に記載の受信回路を備えた電子機器。
無線信号を受信するアンテナ部で受信された受信信号を局部発振信号生成部で生成され
た局部発振信号と乗算することにより中間周波数の信号とし、フィルタ部によって前記無線信号の前記中間周波数に対応する帯域の成分を抽出して信号を処理する受信信号処理系統の信号に重畳されるノイズをキャンセルするノイズキャンセル回路であって、
前記局部発振信号生成部により生成された局部発振信号を、前記アンテナ部近傍に配置された電子回路から発生する発生信号の周波数より低い所定周波数の信号に分周するとともに、位相を１８０度移相してサンプルクロック信号を生成するサンプルクロック信号生成部と、
前記電子回路から発生する発生信号を、前記サンプルクロック信号生成部により生成されたサンプルクロック信号でサンプリングするサンプル回路部と、
を備え、前記サンプル回路部によりサンプリングされた信号が、前記フィルタ部を通過する前の中間周波数の信号に加算されることで前記受信信号処理系統の信号に重畳される前記発生信号によるノイズをキャンセルするノイズキャンセル回路。
請求項１０に記載のノイズキャンセル回路と、前記受信信号処理系統である受信回路と、前記アンテナ部近傍に配置された前記電子回路とを備えた電子機器。
前記電子回路として無線通信回路を所定位置に内蔵配置した請求項９又は１１に記載の電子機器。
前記受信回路はＧＰＳ衛星信号を受信する回路であり、
前記無線通信回路は携帯電話用の通信回路である、
携帯型電話機を構成する請求項１２に記載の電子機器。