(57)【要約】【課題】  差動信号どうしを乗算するミキサ回路において、入力信号間の影響を抑制して正確な乗算結果が得られるようにする。【解決手段】  ｎＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２のゲートには、ベースバンド信号ＢＢが入力される。ｎＭＯＳトランジスタＭ３、Ｍ４のソースは、ｎＭＯＳトランジスタＭ１に接続されており、ｎＭＯＳトランジスタＭ５、Ｍ６のソースは、ｎＭＯＳトランジスタＭ２に接続されている。ｎＭＯＳトランジスタＭ３〜Ｍ６の各ゲートには、高周波信号ＬＯが入力される。ｎＭＯＳトランジスタＭ３、Ｍ４のソースは、キャパシタＣ１を介して接地され、ｎＭＯＳトランジスタＭ５、Ｍ６のソースは、キャパシタＣ２を介して接地される。【選択図】      図２
2006279598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の差動信号の正側信号および負側信号がそれぞれ制御端子に与えられる第１および第２のトランジスタと、
上記第１のトランジスタに接続され、上記第１の差動信号と異なる周波数の第２の差動信号の正側信号および負側信号がそれぞれ制御端子に与えられる第３および第４のトランジスタと、
上記第２のトランジスタに接続され、上記第２の差動信号の負側信号および正側信号がそれぞれ制御端子に与えられる第５および第６のトランジスタと、
上記第１、第３、第４のトランジスタの接続点を接地する第１のキャパシタと、
上記第２、第５、第６のトランジスタの接続点を接地する第２のキャパシタ、を有し、
上記第３および第５のトランジスタに接続する第１の出力端子および上記第４および第６のトランジスタに接続する第２の出力端子を介して上記第１の差動信号と上記第２の差動信号との乗算結果を出力するミキサ回路。
【請求項２】
上記第１〜第６のトランジスタは、それぞれＭＯＳトランジスタである
ことを特徴とする請求項１に記載のミキサ回路。
【請求項３】
上記第２の差動信号の周波数は、上記第１の差動信号の周波数よりも高く、
上記第１および第２のキャパシタの容量は、上記第１および第２の出力端子に発生する上記第２の差動信号の２倍の周波数以外の妨害波成分が所定値以下となる範囲内で可能な限り大きな値とする
ことを特徴とする請求項１に記載のミキサ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号に高周波信号を乗算するミキサ回路に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、入力信号に対してその入力信号と異なる周波数の信号を乗算するミキサ回路が様々な用途で使用されてきている。例えば、無線通信機において、データをキャリア波に載せて送信する際には、ミキサ回路を用いてそのデータ信号に高周波のキャリア信号を乗算する。
【０００３】
図３は、一般的なミキサ回路の構成を示す図である。図３に示すミキサ回路１００は、差動入力／差動出力のギルバートセル構成であり、ベースバンド帯域のベースバンド信号に高周波信号を乗算する。
【０００４】
ｎＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２のゲートには、それぞれ、ベースバンド信号を構成する正側信号（ＢＢ＋）および負側信号（ＢＢ−）が入力される。ｎＭＯＳトランジスタＭ１のドレインは、ｎＭＯＳトランジスタＭ３およびＭ４のソースに接続されており、ｎＭＯＳトランジスタＭ２のドレインは、ｎＭＯＳトランジスタＭ５およびＭ６のソースに接続されている。そして、ｎＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２のソースには、それぞれ、電流源１０１、１０２が接続されている。
【０００５】
ｎＭＯＳトランジスタＭ３、Ｍ４のゲートには、それぞれ、高周波信号を構成する正側信号（ＬＯ＋）および負側信号（ＬＯ−）が入力される。一方、ｎＭＯＳトランジスタＭ５、Ｍ６のゲートには、それぞれ、負側信号（ＬＯ−）および正側信号（ＬＯ＋）が入力される。
【０００６】
ｎＭＯＳトランジスタＭ３およびＭ５のドレインは、互いに接続されており、インダクタＬ１を介して電源電圧Ｖccが印加される。同様に、ｎＭＯＳトランジスタＭ４およびＭ６のドレインは、互いに接続されており、インダクタＬ２を介して電源電圧Ｖccが印加される。そして、１組の出力端子の一方（ＲＦ＋）は、ｎＭＯＳトランジスタＭ３およびＭ５のドレインに接続されており、１組の出力端子の他方（ＲＦ−）は、ｎＭＯＳトランジスタＭ４およびＭ６のドレインに接続されている。
【０００７】
上記構成のミキサ回路１００において、ベースバンド信号（ＢＢ＋／ＢＢ−）および高周波信号（ＬＯ＋／ＬＯ−）が入力されると、その乗算結果が出力される。なお、ミキサ回路の構成および動作については、例えば、特許文献１、２に記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１２２０４６号公報（図１、図２、明細書の段落００３４〜００４５）
【特許文献２】特開平１０−２０９７６１号公報（図１、明細書の段落００１６〜００３６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のようなミキサ回路１００においては、デバイスの寄生容量の影響により、高周波信号がベースバンド回路側に漏れてしまうことがある。図３においては、ｎＭＯＳトランジスタＭ３のゲート・ソース間に存在する寄生容量Ｃx 、およびｎＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン・ゲート間に存在する寄生容量Ｃy が描かれている。この場合、高周波信号が寄生容量Ｃx 、Ｃy を介してｎＭＯＳトランジスタＭ１に与えられることとなってしまう。なお、図３では省略しているが、他のｎＭＯＳトランジスタにおいても同様に寄生容量が存在し得る。
【０００９】
高周波信号がベースバンド回路側に漏れてしまうと、ベースバンド信号は、実質的に、ノイズが乗った状態と同じになる。したがって、ミキサ回路１００によって正確な乗算結果が得られなくなってしまう。
【００１０】
本発明の目的は、入力信号間の影響を抑制して正確な乗算結果が得られるミキサ回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のミキサ回路は、第１の差動信号の正側信号および負側信号がそれぞれ制御端子に与えられる第１および第２のトランジスタと、上記第１のトランジスタに接続され、上記第１の差動信号と異なる周波数の第２の差動信号の正側信号および負側信号がそれぞれ制御端子に与えられる第３および第４のトランジスタと、上記第２のトランジスタに接続され、上記第２の差動信号の負側信号および正側信号がそれぞれ制御端子に与えられる第５および第６のトランジスタと、上記第１、第３、第４のトランジスタの接続点を接地する第１のキャパシタと、上記第２、第５、第６のトランジスタの接続点を接地する第２のキャパシタ、を有する。そして、上記第３および第５のトランジスタに接続する第１の出力端子および上記第４および第６のトランジスタに接続する第２の出力端子を介して上記第１の差動信号と上記第２の差動信号との乗算結果が出力される。
【００１２】
上記構成のミキサ回路においては、各トランジスタの寄生容量を介して、第３〜第６のトランジスタに入力される第２の差動信号の２倍の周波数成分が第１および第２のトランジスタ側に漏れることがある。しかし、上記周波数成分は、上記第１および第２のキャパシタにより吸収される。したがって、上記周波数成分の漏れは抑制される。
【００１３】
上記ミキサ回路において、上記第１〜第６のトランジスタをそれぞれＭＯＳトランジスタとすることができる。上述の周波数成分の漏れは、バイポーラトランジスタよりもＭＯＳトランジスタを使用した場合に発生しやすい。よって、ＭＯＳトランジスタで構成されたミキサ回路に本発明を適用することは、有用である。
【００１４】
また、上記ミキサ回路において、上記第２の差動信号の周波数が上記第１の差動信号の周波数よりも高いときに、上記第１および第２のキャパシタの容量は、上記第１および第２の出力端子に発生する上記第２の差動信号の２倍の周波数以外の妨害波成分が所定値以下となる範囲内で可能な限り大きな値とするようにしてもよい。上記第１および第２のキャパシタの容量を大きくすると、上述の漏れを抑制する効果が高まるが、その一方で、他のノイズである第２の差動信号の２倍の周波数以外の周波数成分も大きくなってしまう。よって、上述の範囲内で第１および第２のキャパシタの容量を調整することが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、差動信号同士を乗算するミキサ回路において、入力信号間の影響が抑制されるので、正確な乗算結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明に係るミキサ回路の使用形態の一例を示す図である。ここでは、無線通信機の送信回路１０において本発明に係るミキサ回路１が使用されている。
送信回路１０において、Ｉ信号（IPIN、ININ）およびＱ信号（QPIN、QNIN）は、それぞれ、対応する増幅器１１により増幅され、対応するローパスフィルタ１２により高周波成分が除去された後、差動ベースバンド信号ＢＢ（第１の差動信号）として対応するミキサ回路１に入力される。ここで、差動ベースバンド信号ＢＢの周波数は、たとえば、１０ＭＨｚである。局部発振器１３ｉ、１３ｑは、それぞれ、差動高周波信号ＬＯ（第２の差動信号）を生成する。ここで、差動高周波信号ＬＯは、差動ベースバンド信号ＢＢを搬送するためのキャリア波であり、その周波数は、例えば、２．５ＧＨｚである。
【００１７】
各ミキサ回路１は、それぞれ、入力された差動ベースバンド信号ＢＢに差動高周波信号ＬＯを乗算する。そして、その乗算結果を差動送信信号ＲＦとして出力する。加算回路１４は、Ｉ側のミキサ回路１およびＱ側のミキサ回路１の出力を互いに加算する。そして、可変増幅器１５は、要求された送信パワーで信号（TXPOUT、TXNOUT）が送信されるように利得を調整しながら、加算回路１４の出力を増幅する。
【００１８】
図２は、本発明の実施形態のミキサ回路１の構成を示す図である。ここでは、ミキサ回路１には、図１を参照しながら説明した差動ベースバンド信号ＢＢおよび差動高周波信号ＬＯが入力されるものとする。
【００１９】
ミキサ回路１の基本構成は、図３に示したミキサ回路１００と同じである。すなわち、ミキサ回路１は、差動入力／差動出力のギルバートセル構成であり、ｎＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ６（第１〜第６のトランジスタ）を備える。そして、ｎＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２のゲートに、それぞれ、ベースバンド信号ＢＢを構成する正側信号（ＢＢ＋）および負側信号（ＢＢ−）が入力される。また、ｎＭＯＳトランジスタＭ３、Ｍ４のゲートは、それぞれ、高周波信号ＬＯを構成する正側信号（ＬＯ＋）および負側信号（ＬＯ−）が入力される。一方、ｎＭＯＳトランジスタＭ５、Ｍ６のゲートには、それぞれ、高周波信号ＬＯの負側信号（ＬＯ＋）および正側信号（ＬＯ−）が入力される。
【００２０】
なお、ミキサ回路１においても、図３に示したミキサ回路１００と同様に、各ＭＯＳトラＭ１〜Ｍ６に寄生容量が存在し得る。ただし、図２においては、ｎＭＯＳトランジスタＭ３のゲート・ソース間に存在する寄生容量Ｃx およびｎＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン・ゲート間に存在する寄生容量Ｃy のみが描かれている。
【００２１】
ミキサ回路１は、高周波信号ＬＯがベースバンド回路側に漏れることを抑制するためのキャパシタを備える。すなわち、高周波信号ＬＯによってスイッチングされるｎＭＯＳトランジスタＭ３、Ｍ４のソースは、キャパシタＣ１（第１のキャパシタ）を介して接地されている。同様に、ｎＭＯＳトランジスタＭ５、Ｍ６のソースは、キャパシタＣ２（第２のキャパシタ）を介して接地されている。キャパシタＣ１、Ｃ２の容量は、寄生容量Ｃx Ｃy と比べて十分に大きいものとする。
【００２２】
上記構成のミキサ回路１において、ベースバンド信号ＢＢおよび高周波信号ＬＯが入力されると、高周波信号ＬＯの２倍の周波数成分が寄生容量Ｃx Ｃy を介してベースバンド回路側（すなわち、ここでは、ベースバンド信号ＢＢが入力されるｎＭＯＳトランジスタＭ１のゲート）に回り込もうとする。しかし、ｎＭＯＳトランジスタＭ３、Ｍ４のソースにはキャパシタＣ１が設けられているので、高周波信号ＬＯの２倍の周波数成分は、それらのキャパシタＣ１により吸収され、ベースバンド回路側にはほとんど回り込まない。このことは、ＭＯＳトランジスタＭ２、Ｍ５、Ｍ６、キャパシタＣ２から構成される回路部分においても同様である。
【００２３】
このように、ミキサ回路１においては、キャパシタＣ１、Ｃ２を設けたことにより、高周波信号ＬＯのベースバンド回路側への漏れが抑制される。ここで、この抑制効果は、キャパシタＣ１、Ｃ２の容量が大きいほど高くなる。しかし、キャパシタＣ１、Ｃ２の容量を大きくすると、ミキサ回路１の出力信号において、高周波信号ＬＯの２倍の周波数以外の妨害波成分が大きくなっていく。そして、この妨害波成分は、実際に送信される信号に対してノイズとなる。したがって、キャパシタＣ１、Ｃ２の容量は、高周波信号ＬＯの２倍の周波数以外の妨害波成分が予め決められた所定値以下となる範囲内で可能な限り大きな値とすることが望ましい。
【００２４】
上記構成のミキサ回路１において、差動信号の正側／負側のバランスを良好に保つために、キャパシタＣ１、Ｃ２に対してそれぞれ並列に可変容量キャパシタＶＣ１、ＶＣ２を設けるようにしてもよい。この構成によれば、ミキサ回路１にベースバンド信号ＢＢおよび高周波信号ＬＯが入力された状態で、その出力信号をモニタしながら可変容量キャパシタＶＣ１、ＶＣ２の容量を微調整することにより、差動信号の正側／負側のバランスが良好なミキサ回路を得ることができる。
【００２５】
なお、上述した特許文献１、２においては、ミキサ回路または乗算回路のノイズを除去するために所定位置にキャパシタを設けた構成が記載されている。しかし、いずれの特許文献にも、差動信号どうしを乗算するミキサ回路において、一方の差動信号の周波数成分が他方の差動信号のための回路に漏れることを回避することを課題としておらず、また、その課題を解決するための構成も開示されてない。
【００２６】
さらに、上述の実施例のミキサ回路は、ｎＭＯＳトランジスタで構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ｐＭＯＳ回路で構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るミキサ回路の使用形態の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態のミキサ回路の構成を示す図である。
【図３】一般的なミキサ回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      ミキサ回路
１０    無線通信機の送信回路
１１    増幅器
１２    ローパスフィルタ
１３ｉ、１３ｑ  局部発振器
１４    加算器
１５    可変増幅器
【図１】
2006279598.tif 000003
【図２】
2006279598.tif 000004
【図３】
2006279598.tif 000005