(57)【要約】【課題】イメージ周波数スプリアス応答の抑圧特性に加え、ハーフIF周波数の2次歪スプリアス応答を抑圧するイメージリジェクションミキサを提供する。【解決手段】入力端子11から入力された信号は、分岐回路14によりそれぞれ0°、120°、-120°位相差の第１、第2、第3の分岐入力信号に分配される。同相分岐回路18は入力端子12からの局部発振信号を互いに同相の第1、第2、第3の分岐局部発振信号に分岐する。ミキサ15、16、17はそれぞれ、第1の分岐入力信号と第1の分岐局部発振信号、第2の分岐入力信号と第2の分岐局部発振信号、第3の分岐入力信号と第3の分岐局部発振信号を混合し、出力する。ミキサ15、16、17によって周波数変換された信号はそれぞれ、0°、120°、-120°の位相差を与える合成回路19により合成され、出力端子13より出力信号として出力される。【選択図】図１
2010206692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号が供給される第1の入力端子と、
局部発振信号が供給される第2の入力端子と、
出力信号が出力される出力端子と、
前記入力信号を、位相差がそれぞれ2π×0/N、2π×1/N、…、2π×(N-1)/Nの第１、第2、・・・、第Nの分岐入力信号に分岐するN分岐回路と、
前記局部発振信号を互いに同相の第1、第2、・・・、第Nの分岐局部発振信号に分岐する同相分岐回路と、
前記第1の分岐入力信号と前記第1の分岐局部発振信号とを混合して、第1の混合信号を出力する第１のミキサと、
前記第2の分岐入力信号と前記第2の分岐局部発振信号とを混合して、第2の混合信号を出力する第2のミキサと、
・
前記第Nの分岐入力信号と前記第Nの分岐局部発振信号とを混合して、第Nの混合信号を出力する第Nのミキサと、
前記第1、第2、・・・、第Nの混合信号にそれぞれ、−2π×0/N、−2π×1/N、…、−2π×(N-1)/Nの位相差を与えた後、合成し、前記出力端子より出力信号として出力するN合成回路と、
を有し、ただしNは3以上の整数であるイメージリジェクションミキサ。
【請求項２】
入力信号が供給される第1の入力端子と、
局部発振信号が供給される第2の入力端子と、
出力信号が出力される出力端子と、
前記入力信号を互いに同相の第１、第2、・・・、第Nの分岐入力信号に分岐するN分岐回路と、
前記局部発振信号を、位相差がそれぞれ2π×0/N、2π×1/N、…、2π×(N-1)/Nの第１、第2、・・・、第Nの分岐入力信号に分岐する分岐回路と、
前記第1の分岐入力信号と前記第1の分岐局部発振信号とを混合して、第1の混合信号を出力する第１のミキサと、
前記第2の分岐入力信号と前記第2の分岐局部発振信号とを混合して、第2の混合信号を出力する第2のミキサと、
・
前記第Nの分岐入力信号と前記第Nの分岐局部発振信号とを混合して、第Nの混合信号を出力する第Nのミキサと、
前記第1、第2、・・・、第Nの混合信号にそれぞれ、−2π×0/N、−2π×1/N、…、−2π×(N-1)/Nの位相差を与えた後、合成し、前記出力端子より出力信号として出力するN合成回路と、
を有し、ただしNは3以上の整数であるイメージリジェクションミキサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波無線通信装置用受信装置に使用されるイメージリジェクションミキサに関する。
【背景技術】
【０００２】
図5は従来のイメージリジェクションミキサのブロック図である。イメージリジェクションミキサは入力端子51、52と出力端子53と90°分岐回路54とミキサ55、56と同期分岐回路58と90°合成回路59とを有する。入力端子51に供給された入力信号は、90°分岐回路54を介してミキサ55、56に加えられる。一方、局部発振信号が、入力端子52から同相分岐回路58を介してミキサ55、56に加えられる。ミキサ55、56によって周波数変換された信号（混合された信号）は、90°合成回路59によって合成され、出力端子53より出力信号として出力される。
【０００３】
入力信号を 2Acos(ωin×t)、局部発振信号を2Bcos(ωlo×t)とすると
ミキサ55の入力は Acos(ωin×t)とBcos(ωlo×t)、
ミキサ56の入力はAcos(ωin×t+π/2)とBcos(ωlo×t)
となる。
ミキサ55の出力はAcos(ωin×t)×Bcos(ωlo×t)= (A×B)/2[cos(ωin+ωlo)t+cos(ωin-ωlo)t]
ミキサ56の出力はAcos(ωin×t+π/2)×Bcos(ωlo×t)=(A×B)/2[cos((ωin+ωlo)t+π/2)+cos((ωin-ωlo)t+π/2)]
となる。ここで問題としている周波数は入力信号の周波数ωinと局部発振周波数ωloの差周波数であるから、その部分のみを表す。
ミキサ55の出力は(A×B)/2[cos(ωin-ωlo)t]
ミキサ56の出力は(A×B)/2[cos((ωin-ωlo)t+π/2)]
となる。
【０００４】
周波数関係を図6に示す関係とする。ここで出力信号をIFと呼び、その周波数をIF周波数と呼ぶ。
所望入力周波数ωrfの信号が入力端子51に入力された場合、
ωin=ωrf、ωrf-ωlo= ωifとなる。
ミキサ55の出力は(A×B)/2cos(ωif×t)、
ミキサ56の出力は(A×B)/2cos(ωif×t+π/2)
90°合成回路59によりミキサ55の出力信号が(A×B)/2cos(ωif×t+π/2)となり、ミキサ56の出力の信号と同位相である。
同位相で足し合わさることにより、出力は(A×B)cos(ωif×t+π/2)
となる。
イメージ周波数ωimの信号が入力端子51に入力された場合、ωin=ωim、ωlo-ωim = ωifであるから、
ミキサ55の出力は(A×B)/2cos(−ωif×t)=（A×B)/2cos(ωif×t)、
ミキサ56の出力は(A×B)/2cos(−ωif×t+π/2)=(A×B)/2cos(ωif×t−π/2)= −(A×B)/2cos(ωif×t+π/2)
90°合成回路59によりミキサ55の出力信号が(A×B)/2cos(ωif×t+π/2)となり、ミキサ56の出力信号とキャンセルされる。
【０００５】
なお、特許文献１は、イメージ妨害信号および発振器からの基本周波数の3倍の周波数に対してIFだけ下側あるいは下側に離れた妨害信号を抑圧できるイメージリジェクションミキサを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2004-179841号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
受信装置の高性能化の要請にともない、イメージの抑圧以外にハーフIFの2次歪スプリアス応答に対する抑圧も必要になってきている。従来のイメージリジェクションミキサではハーフIFの2次歪スプリアスに対するリジェクション効果は少ない。
【０００８】
ハーフIFも含めた周波数関係は図7に示す関係となる。ωhif-ωlo= 1/2×ωif である。
ハーフIF周波数の信号が入力端子51に入力された場合は、ωin=ωhifである。
ミキサ55の出力は
(A×B)/2 cos(ωif/2×t)。
出力の2次歪は
(A×B)^2/4 ×[cos(ωif/2×t)]^2=(A×B)^2/4×1/2 (1+cosωif×t)
となり、
IF周波数(ωif)成分のみを表すと、(A×B)^2/8 cos(ωif×t)
となる。
ミキサ56の出力は
(A×B)/2 cos(ωif/2×t+π/2)。
出力の2次歪は、
(A×B)^2/4×[cos (ωif/2×t+π/2)]^2=(A×B)^2/4×1/2(1+cos(ωif×t+π)
となり、
IF(ωif)成分のみを表すと、
(A×B)^2/8cos(ωif×t+π)
となる。
【０００９】
90°合成回路59によりミキサ55の出力信号が(A×B)^2/8 cos(ωif×t+π/2)
となり、ミキサ55の出力信号とミキサ56の出力信号は位相がπ/2ずれた信号となる。
合成されることにより、出力信号は
(A×B)^2/8｛cos(ωif×t+π/2)+cos(ωif×t+π)｝=(A×B)^2/8｛cos(ωif×t)×cos(−π/4)｝=(A×B)^2/8√2 cos(ωif×t)
となる。
【００１０】
本発明の目的は、イメージ周波数スプリアス応答の抑圧特性に加え、ハーフIF周波数の2次歪スプリアス応答を抑圧するイメージリジェクションミキサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様によれば、イメージリジェクションミキサは、
入力信号が供給される第1の入力端子と、
局部発振信号が供給される第2の入力端子と、
出力信号が出力される出力端子と、
入力信号を、位相差がそれぞれ2π×0/N、2π×1/N、…、2π×(N-1)/Nの第１、第2、・・・、第Nの分岐入力信号に分岐するN分岐回路と、
局部発振信号を互いに同相の第1、第2、・・・、第Nの分岐局部発振信号に分岐する同相分岐回路と、
第1の分岐入力信号と第1の分岐局部発振信号とを混合して、第1の混合信号を出力する第１のミキサと、
第2の分岐入力信号と第2の分岐局部発振信号とを混合して、第2の混合信号を出力する第2のミキサと、
・
第Nの分岐入力信号と第Nの分岐局部発振信号とを混合して、第Nの混合信号を出力する第Nのミキサと、
第1、第2、・・・、第Nの混合信号にそれぞれ、−2π×0/N、−2π×1/N、…、−2π×(N-1)/Nの位相差を与えた後、合成し、出力端子より出力信号として出力するN合成回路と、
を有し、ただしNは3以上の整数である。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、イメージリジェクションミキサは、
入力信号が供給される第1の入力端子と、
局部発振信号が供給される第2の入力端子と、
出力信号が出力される出力端子と、
入力信号を互いに同相の第１、第2、・・・、第Nの分岐入力信号に分岐するN分岐回路と、
局部発振信号を、位相差がそれぞれ2π×0/N、2π×1/N、…、2π×(N-1)/Nの第１、第2、・・・、第Nの分岐入力信号に分岐する分岐回路と、
第1の分岐入力信号と第1の分岐局部発振信号とを混合して、第1の混合信号を出力する第１のミキサと、
第2の分岐入力信号と第2の分岐局部発振信号とを混合して、第2の混合信号を出力する第2のミキサと、
・
第Nの分岐入力信号と第Nの分岐局部発振信号とを混合して、第Nの混合信号を出力する第Nのミキサと、
第1、第2、・・・、第Nの混合信号にそれぞれ、−2π×0/N、−2π×1/N、…、−2π×(N-1)/Nの位相差を与えた後、合成し、出力端子より出力信号として出力するN合成回路と、
を有し、ただしNは3以上の整数である。
【００１３】
第２の態様のイメージリジェクションミキサは、第１イメージリジェクションミキサのとは逆に、入力信号を同相にN分岐とし、局部発振信号を、それぞれ位相差2π×0/N、2π×1/N、…、2π×(N-1)/NでN分岐したものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、イメージとハーフIFの2次歪スプリアス応答をキャンセルすることにより、2次歪スプリアス応答が出力端子に出力されるのを抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態のイメージリジェクションミキサのブロック図である。
【図２】図２は本発明の第２の実施の形態のイメージリジェクションミキサのブロック図である。
【図３】図３は本発明の第３の実施の形態のイメージリジェクションミキサのブロック図である。
【図４】図４は本発明の第４の実施の形態のイメージリジェクションミキサのブロック図である。
【図５】図５はイメージリジェクションミキサの従来例のブロック図である。
【図６】図６は、イメージ周波数と局部発振周波数と所望入力周波数の関係を示す図である。
【図７】図７は、イメージ周波数と局部発振周波数とハーフIF周波数と所望入力周波数の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
［第１の実施の形態］
図1を参照すると、本発明の第１の実施の形態のイメージリジェクションミキサは、入力信号が供給される入力端子11と、局部発振信号が供給される入力端子12と，出力信号を出力する出力端子13と、ミキサ15、16、17と、同相分岐回路18と、合成回路19と、を有する。
【００１８】
入力端子11から入力された信号は、分岐回路14によりそれぞれ0°、120°、-120°位相差のある第１、第2、第3の分岐入力信号に分配される。第１、第2、第3の分岐入力信号はそれぞれミキサ15、16、17に供給される。同相分岐回路18は入力端子12からの局部発振信号を互いに同相の第1、第2、第3の分岐局部発振信号に分岐する。第1、第2、第3の分岐局部発振信号はそれぞれミキサ15、16、17に供給される。ミキサ15は、第1の分岐入力信号と第1の分岐局部発振信号とを混合して、第1の混合信号を出力する。同様に、ミキサ16は、第2の分岐入力信号と第2の分岐局部発振信号とを混合して、第2の混合信号を出力する。同様に、第3のミキサ17は、第3の分岐入力信号と第3の分岐局部発振信号とを混合して、第3の混合信号を出力する。ミキサ15、16、17によって周波数変換された信号は合成回路19により、それぞれ、0°、120°、-120°の位相差を与えられた後、合成され、出力端子13より出力信号として出力される。
【００１９】
上述した動作を式で表す。入力信号を 3Acos(ωin×t)、局部発振信号を3Bcos(ωlo×t)とすると、
ミキサ15の入力は Acos(ωin×t)とBcos(ωlo×t)、
ミキサ16の入力はAcos(ωin×t+2π/3)とBcos(ωlo×t)、
ミキサ17の入力はAcos(ωin×t-2π/3)とBcos(ωlo×t)
となる。
【００２０】
ミキサ15の出力は
Acos(ωin×t)×Bcos(ωlo×t)= (A×B)/2[cos(ωin+ωlo)t+cos(ωin-ωlo)t]
ミキサ16の出力はAcos(ωin×t+2π/3)×Bcos(ωlo×t)=(A×B)/2[cos((ωin+ωlo)t+2π/3)+cos((ωin-ωlo)t+2π/3)]
ミキサ17の出力は
Acos(ωin×t-2π/3)×Bcos(ωlo×t)=(A×B)/2[cos((ωin+ωlo)t-2π/3)+cos((ωin-ωlo)t-2π/3)]
ここで問題としている周波数は入力信号周波数と局部発振周波数の差周波数であるから、その部分のみを表す。
ミキサ15の出力は(A×B)/2[cos(ωin-ωlo)t]、
ミキサ16の出力は(A×B)/2[cos((ωin-ωlo)t+2π/3)] 、
ミキサ17の出力は(A×B)/2[cos((ωin-ωlo)t-2π/3)]
となる。
【００２１】
周波数関係を図5に示す関係とする。所望入力周波数ωrfの信号が入力端子11に入力された場合は、
ωin=ωrf、ωrf-ωlo=ωif
となる。
ミキサ15の出力は(A×B)/2cos(ωif×t)、
ミキサ16の出力は(A×B)/2cos(ωif×t+2π/3) 、
ミキサ17の出力は(A×B)/2cos(ωif×t-2π/3)、
となる。
合成回路19によりミキサ16の出力信号が(A×B)/2cos(ωif×t)、
ミキサ17の出力信号が(A×B)/2cos(ωif×t)
となり、ミキサ15、16、17の3信号が同位相となる。
これら3信号は同位相で足し合わさることにより出力は3/2(A×B)cos(ωif×t)となる。
【００２２】
イメージ周波数ωimの信号が入力端子11に入力された場合、ωin=ωim、ωlo-ωim = ωifであるから、
ミキサ15の出力は(A×B)/2cos(-ωif×t)=（A×B)/2 cos(ωif×t)、
ミキサ16の出力は(A×B)/2cos(-ωif×t+2π/3)=(A×B)/2 cos(ωif×t-2π/3)、
ミキサ17の出力は(A×B)/2cos(-ωif×t-2π/3)=(A×B)/2 cos(ωif×t+2π/3)、
合成回路19によりミキサ16の出力信号が
(A×B)/2 cos(ωif×t−2π/3−2π/3)=(A×B)/2 cos(ωif×t−4π/3)
=(A×B)/2 cos(ωif×t+2π/3)
ミキサ17の出力信号が(A×B)/2 cos(ωif×t-2π/3)となり、
ミキサ15、16、17の3信号が足し合わさることにより、出力は
（A×B)/2cos(ωif×t)+(A×B)/2 cos(ωif×t-2π/3)+(A×B)/2cos(ωif×t+2π/3)
=（A×B)/2[cos(ωif×t)+cos(ωif×t-2π/3)+cos(ωif×t+2π/3) ]
= 0
となり、本実施の形態のミキサはイメージリジェクション機能を持つことがわかる。
【００２３】
ハーフIF周波数ωhifの信号が入力端子11に入力された場合は、ωhif-ωlo= 1/2×ωif
である。ωin=ωhifとすると、
ミキサ15の出力は(A×B)/2 cos(ωif /2×t)、
出力の2次歪は (A×B)^2/4 ×[cos (ωif /2×t)]^2=(A×B)^2/4×1/2 (1+cosωif×t)
となり、IF周波数(ωif)成分のみを表すと、(A×B)^2/8 cos(ωif×t)
となる。
ミキサ16の出力は(A×B)/2cos(ωif/2×t+2π/3)
出力の2次歪は (A×B)^2/4 ×[cos (ωif/2×t+2π/3)]^2=(A×B)^2/4×1/2 (1+cos(ωif×t+4π/3)
=(A×B)^2/4×1/2(1+cos(ωif×t−2π/3)
となり、IF周波数(ωif)成分のみを表すと、(A×B)^2/8 cos(ωif×t−2π/3)
ミキサ17の出力は(A×B)/2cos(ωif /2×t−2π/3)
出力の2次歪は (A×B)^2/4 ×[cos(ωif /2×t−2π/3)]^2=(A×B)^2/4×1/2 (1+cos(ωif×t−4π/3)
=(A×B)^2/4×1/2(1+cos(ωif×t+2π/3)
となり、IF周波数(ωif)成分のみを表すと、
(A×B)^2/8cos(ωif×t+2π/3)
合成回路19によりミキサ16の出力信号が
(A×B)^2/8 cos(ωif×t−2π/3−2π/3)= (A×B)^2/8cos(ωif×t+2π/3)、
ミキサ17の出力信号が
(A×B)^2/8cos(ωif×t−2π/3)
となり、
ミキサ15、16、17の3信号が足し合わさることにより、出力は
(A×B)^2/8cos(ωif×t)+((A×B)^2/8cos(ωif×t+2π/3)+(A×B)^2/8cos(ωif×t−2π/3)
=(A×B)^2/8[cos(ωif×t)+cos(ωif×t-2π/3)+cos(ωif×t+2π/3)]
=0
本実施の形態のミキサはハーフIFの2次歪スプリアス応答に対してリジェクション機能を持つことがわかる。
【００２４】
［第2の実施の形態］
図2を参照すると、本発明の第２の実施の形態のイメージリジェクションミキサは、入力信号が供給される入力端子21と、局部発振信号が供給される入力端子22と，出力信号を出力する出力端子23と、同相分岐回路24と、ミキサ25、26、27と、分岐回路28と、合成回路29と、を有する。
【００２５】
本実施の形態は、入力信号側に同相の分岐回路24、局部発振信号側に0°、120°、-120°の位相差を与える分岐回路28を用いたもので、第１の実施の形態と同様の効果がある。
【００２６】
［第3の実施の形態］
図3を参照すると、本発明の第3の実施の形態のイメージリジェクションミキサは、入力信号が供給される入力端子31と、局部発振信号が供給される入力端子32と，出力信号を出力する出力端子33と、N分岐回路34と、N個のミキサ35、36、・・・、37と、同相分岐回路38と、合成回路39と、を有する。ここで、Nは3以上である。N=1の場合が第１の実施の形態である。
【００２７】
本実施の形態は、入力信号をN分岐とし、位相差を2π×0/N、2π×1/N、…、2π×(N-1)/Nとしたものである。
【００２８】
［第4の実施の形態］
図4を参照すると、本発明の第4の実施の形態のイメージリジェクションミキサは、入力信号が供給される入力端子41と、局部発振信号が供給される入力端子42と，出力信号を出力する出力端子43と、N分岐回路44と、N個のミキサ45、46、・・・、47と、同相分岐回路48と、N合成回路49と、を有する。ここで、Nは3以上である。N=1の場合が第２の実施の形態である。
【００２９】
本実施の形態は、入力信号を同相にN分岐とし、局部発振信号を、それぞれ位相差2π×0/N、2π×1/N、…、2π×(N-1)/NでN分岐したものである。
【符号の説明】
【００３０】
11、21、31、41、51  入力端子
12、22、32、42、52  入力端子
13、23、33、43、53  出力端子
14    分岐回路
24    同相分岐回路
34、44    N分岐回路
54    90°分岐回路
15、16、17、25、26、27、35、36、37、45、46、47  ミキサ
18、38    同相分岐回路
28、48    分岐回路
19、29、39、49  合成回路
59  90°合成回路
【図１】
2010206692.tif 000003
【図２】
2010206692.tif 000004
【図３】
2010206692.tif 000005
【図４】
2010206692.tif 000006
【図５】
2010206692.tif 000007
【図６】
2010206692.tif 000008
【図７】
2010206692.tif 000009