(57)【要約】【課題】差動信号生成回路におけるＳ／Ｎ比の改善を図ること。【解決手段】差動信号生成回路３１は、入力されたＲＦ信号を増幅するソース接地回路３１１と、増幅されたＲＦ信号の差動信号ＲＦ＋，ＲＦ−を生成するドレイン接地回路３１２と、生成された差動信号ＲＦ＋，ＲＦ−の位相差を調整する容量部３１３とを備えて構成される。また、ドレイン接地回路３１２における第１の抵抗Ｒ１及び第２の抵抗Ｒ２によって、差動信号ＲＦ＋，ＲＦ−の振幅が同じとなるとともに、容量部３１３によって、差動信号ＲＦ＋，ＲＦ−の位相差がほぼ１８０度となるように調整される。【選択図】図３
2011114440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１ＧＨｚ以上の規定高周波信号がゲートに入力されるソース接地回路と、
前記ソース接地回路の出力段に設けられ、第１の抵抗を介してドレインが電源ラインに接続され、第２の抵抗を介してソースが接地されて、ドレイン及びソースから前記規定高周波信号の差動信号を出力するドレイン接地回路と、
を備え、
前記第１の抵抗と前記第２の抵抗とは、前記ドレイン接地回路のドレイン及びソースそれぞれからの出力信号の振幅を同等に調整するための抵抗値でなる、
差動信号生成回路。
【請求項２】
前記ドレイン接地回路のソースと前記差動信号の出力端との間に、ドレイン及びソースそれぞれからの出力信号の位相差を１８０度に調整するための容量が設けられてなる、
請求項１に記載の差動信号生成回路。
【請求項３】
１ＧＨｚ以上の規定高周波信号の受信信号に局部発振信号を乗算して当該局部発振信号の高調波と前記規定高周波信号の周波数との差周波数の信号を取り出す周波数変換回路であって、
前記受信信号を入力する請求項１又は２に記載の差動信号生成回路と、
前記差動信号生成回路から出力される差動信号それぞれに前記局部発振信号を乗算するミキサー部と、
前記ミキサー部の出力信号から前記差周波数の信号成分を抽出するフィルター部と、
を備えた周波数変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動信号生成回路及びこの差動信号生成回路を備えた周波数変換回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
スーパーへテロダイン方式の無線通信装置では、受信信号に、装置内部で生成した局部発振信号（ローカル信号）を乗算（合成）して中間周波数の信号（ＩＦ信号）に変換するミキサーが用いられる。このとき、変換効率を上げるため、入力信号として差動信号を入力するミキサー（例えば、ギルバート・セル・ミキサーなど）が用いられ、ミキサーの前段には、受信信号を増幅するとともに差動信号に変換する差動増幅回路が設けられる。この差動増幅回路としては、例えば、特許文献１に開示されているように、特性が同じ二つのトランジスタを対称的に接続した差動トランジスタ対を用いた構成が一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０８６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＧＰＳ信号などの１ＧＨｚ以上の高周波信号を受信する場合、差動増幅回路の構成素子（増幅用素子や負荷素子など）が発生する雑音によるＳ／Ｎ比の低下が問題となる。また、増幅度を上げるために差動増幅回路を複数段縦続接続すると、回路素子の数が多くなるほど、Ｓ／Ｎ比の低下の程度が大きくなる。本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、差動信号生成回路におけるＳ／Ｎ比の改善を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための第１の形態は、１ＧＨｚ以上の規定高周波信号がゲートに入力されるソース接地回路と、前記ソース接地回路の出力段に設けられ、第１の抵抗を介してドレインが電源ラインに接続され、第２の抵抗を介してソースが接地されて、ドレイン及びソースから前記規定高周波信号の差動信号を出力するドレイン接地回路とを備え、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗とは、前記ドレイン接地回路のドレイン及びソースそれぞれからの出力信号の振幅を同等に調整するための抵抗値でなる差動信号生成回路である。
【０００６】
この第１の形態によれば、規定高周波信号が入力されるソース接地回路と、このソース接地回路の出力段に設けられて規定高周波信号の差動信号を出力するドレイン接地回路とを備える差動信号生成回路が構成される。つまり、ソース接地回路によって、入力された規定高周波信号が増幅され、ドレイン接地回路によって、増幅された規定高周波信号の差動信号が生成される。これにより、増幅用素子としてはソース接地回路の１つのトランジスタで済むため、差動トランジスタ対を用いた従来の差動増幅回路と比較して、増幅用素子の数を減らすことができ、Ｓ／Ｎ比の低下を防止した差動信号生成回路を実現できる。
【０００７】
また、ドレイン接地回路における第１の抵抗及び第２の抵抗によって、ドレイン及びソースそれぞれからの出力信号の振幅が同等に調整される。これにより、振幅がほぼ一致した差動信号が生成される。
【０００８】
第２の形態として、第１の形態の差動信号生成回路であって、前記ドレイン接地回路のソースと前記差動信号の出力端との間に、ドレイン及びソースそれぞれからの出力信号の位相差を１８０度に調整するための容量が設けられてなる差動信号生成回路を構成しても良い。
【０００９】
この第２の形態によれば、ドレイン接地回路のソースと差動信号の出力端との間に設けられた容量によって、ドレイン及びソースからの出力信号の位相差が１８０度に調整される。これにより、位相差がほぼ１８０度に調整された差動信号が生成される。
【００１０】
また、第３の形態として、１ＧＨｚ以上の規定高周波信号の受信信号に局部発振信号を乗算して当該局部発振信号の高調波と前記規定高周波信号の周波数との差周波数の信号を取り出す周波数変換回路であって、前記受信信号を入力する第１又は第２の形態の差動信号生成回路と、前記差動信号生成回路から出力される差動信号それぞれに前記局部発振信号を乗算するミキサー部と、前記ミキサー部の出力信号から前記差周波数の信号成分を抽出するフィルター部とを備えた周波数変換回路を構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ＧＰＳ受信装置のブロック構成図。
【図２】周波数変換部のブロック構成図。
【図３】差動信号生成回路の回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、以下では、本発明を、測位用衛星の一種であるＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から発信されているＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信装置に適用した場合を説明するが、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。
【００１３】
［構成］
図１は、本実施形態におけるＧＰＳ受信装置１のブロック構成図である。図１に示すように、ＧＰＳ受信装置１は、ＧＰＳアンテナ１０と、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部２０と、ベースバンド部４０とを備えて構成される。
【００１４】
ＧＰＳアンテナ１０は、測位用衛星の一種であるＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ信号を受信する。なお、ＧＰＳ衛星信号は、ＧＰＳ衛星毎に異なる拡散符号の一種であるＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードで直接スペクトラム拡散方式により変調された１．５７５４２［ＧＨｚ］の通信信号である。ＰＲＮコードは、コード長１０２３チップを１フレームとする繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号である。
【００１５】
ＲＦ受信回路部２０は、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルター２１と、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）２２と、周波数変換部３０と、増幅部２３と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）２４とを有する。
【００１６】
ＳＡＷフィルター２１は、バンドパスフィルターであり、ＧＰＳアンテナ１０で受信されたＲＦ信号に対して、所定帯域の信号を通過させ帯域外の周波数成分を遮断する。ＬＮＡ２２は、低雑音アンプであり、ＳＡＷフィルター２１から出力されたＲＦ信号を増幅する。
【００１７】
周波数変換部３０は、ＬＮＡ２２から出力されたＲＦ信号に所定の局部発振信号Ｌｏを乗算して、該ＲＦ信号を中間周波数信号（ＩＦ信号）に変換する。増幅部２３は、周波数変換部３０から出力されたＩＦ信号を増幅する。ＡＤＣ２４は、増幅部２３から出力されたアナログ信号であるＩＦ信号を、デジタル信号に変換する。
【００１８】
ベースバンド部４０は、ＲＦ受信回路部２０から出力されたＩＦ信号に対する相関処理を行って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を取り出し、疑似距離の算出演算や測位演算を行う。
【００１９】
図２は、周波数変換部３０のブロック構成図である。図２に示すように、周波数変換部３０は、差動信号生成回路３１と、局部発振信号生成部３２と、差動変換回路３３と、ミキサー３４と、ＬＰＦ３５とを有して構成される。
【００２０】
差動信号生成回路３１は、ＬＮＡ２２から入力されたＲＦ信号を増幅し、差動形式の信号ＲＦ＋，ＲＦ−に変換する。
【００２１】
局部発振信号生成部３２は、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）等の発振器を有し、周波数ＦＬｏの局部発振信号（ローカル信号）Ｌｏを生成する。差動変換回路３３は、局部発振信号生成部３２からの局部発振信号Ｌｏを、差動形式の信号Ｌｏ＋，Ｌｏ−に変換する。
【００２２】
ミキサー３４は、複数のＭＯＳトランジスタで構成されるギルバート・セル・ミキサーで実現される。このミキサー３４には、差動信号生成回路３１からＲＦ信号が差動形式の信号ＲＦ＋，ＲＦ−として入力され、差動変換回路３３から局部発振信号Ｌｏが差動形式の信号Ｌｏ＋，Ｌｏ−として入力され、ＲＦ信号と局部発振信号Ｌｏとを乗算した信号ＭＩＸを、差動形式の信号ＭＩＸ＋，ＭＩＸ−として出力する。
【００２３】
ＬＰＦ３５は、ミキサー３４から出力される信号に対して、ＲＦ信号と局部発振信号Ｌｏとの差周波数を含む低帯域の信号を通過させ、帯域外の周波数成分を遮断する。このＬＰＦ３５により、ミキサー３４の出力信号から希望のＩＦ信号ＩＦ＋，ＩＦ−が抽出される。なお、差動形式の信号ＩＦ＋，ＩＦ−であるため、後段の回路ではどちらか一方の信号をＩＦ信号として利用することとしても良いし、或いは、差動信号ＩＦ＋，ＩＦ−の差電圧をＩＦ信号として利用することとしても良い。
【００２４】
図３は、差動信号生成回路３１の回路構成図である。図３に示すように、差動信号生成回路３１は、ソース接地回路３１１と、ドレイン接地回路３１２と、容量部３１３とを有して構成される。
【００２５】
ソース接地回路３１１は、ＭＯＳトランジスタＴＲ１をソース接地した回路であり、入力されたＲＦ信号を増幅する。ＭＯＳトランジスタＴＲ１のゲート端子Ｇには、直流成分遮断用のコンデンサＣ１を介してＬＮＡ２２からのＲＦ信号が印加され、ソース端子Ｓは接地され、ドレイン端子Ｄは負荷抵抗ＲＬを介して電源ラインＶｄｄに接続されている。そして、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のドレイン端子Ｄからの出力Ｖｄ１が、ソース接地回路３１１の出力信号となる。
【００２６】
ドレイン接地回路３１２は、ＭＯＳトランジスタＴＲ２をドレイン接地した回路（ソースフォロワ）であり、ソース接地回路３１１の出力段に設けられ、このソース接地回路３１１により増幅されたＲＦ信号の差動信号ＲＦ＋，ＲＦ−を生成する。
【００２７】
ＭＯＳトランジスタＴＲ２のゲート端子Ｇには、直流成分遮断用のコンデンサＣ２を介して前段のソース設置回路３１１の出力信号が印加され、ドレイン端子Ｄは、第１の抵抗Ｒ１を介して電源ラインＶｄｄに接続され、ソース端子Ｓは、第２の抵抗Ｒ２を介して接地（ＧＮＤ）されている。そして、ＭＯＳトランジスタＴＲ２のドレイン端子Ｄ及びソース端子Ｓそれぞれからの出力Ｖｄ２，Ｖｓが、ソース接地回路３１１の出力信号となり、ドレイン端子Ｄが差動出力端子ＲＦ−に接続され、ソース端子Ｓが容量部３１３を介して差動出力端子ＲＦ＋に接続されている。
【００２８】
ここで、ドレイン接地回路３１２における第１の抵抗Ｒ１及び第２の抵抗Ｒ２は、差動信号ＲＦ＋，ＲＦ−の振幅の大きさが一致するよう、その抵抗値が定められている。
【００２９】
容量部３１３は、ＭＯＳトランジスタＴＲ２のソース端子Ｓと差動出力端子ＲＦ＋との間に設けられており、ＭＯＳトランジスタＴＲ２のソース端子Ｓからの出力信号Ｖｓの位相を調整するための容量素子でなる。すなわち、ＭＯＳトランジスタＴＲ２のドレイン端子Ｄからの出力Ｖｄ２とソース端子Ｓからの出力Ｖｓとは位相がほぼ１８０度ずれた信号となっているが、ＭＯＳトランジスタＴｒ２の寄生抵抗や寄生容量の影響により完全に１８０度になってはおらず僅かな誤差がある。容量部３１３は、この出力Ｖｄ２，Ｖｓの位相差の誤差を調整し、差動信号ＲＦ＋，ＲＦ−の位相差が完全に１８０度となるよう、その容量値Ｃが定められている。
【００３０】
なお、容量部３１３は、ディスクリート素子で構成することも可能ではあるが、１ＧＨｚ以上の高周波信号の位相を調整するための容量であるため、微小な容量で足りる。そこで、本実施形態では、一例として、ウェル抵抗でなる抵抗素子を短絡することで、接合容量或いは基板寄生容量を容量素子として利用する。
【００３１】
［作用・効果］
このように、本実施形態におけるＧＰＳ受信装置１では、差動信号生成回路３１は、入力されたＲＦ信号を増幅するソース接地回路３１１と、増幅されたＲＦ信号の差動信号ＲＦ＋，ＲＦ−を生成するドレイン接地回路３１２と、生成された差動信号ＲＦ＋，ＲＦ−の位相差を調整する容量部３１３とを備えて構成される。つまり、増幅用素子としてソース接地回路３１１のＭＯＳトランジスタＴＲ１のみで済むため、差動トランジスタ対を利用した従来の差動増幅回路に比較して、増幅用素子の数を減らし、Ｓ／Ｎ比の改善を図った差動信号生成回路３１となる。また、ドレイン接地回路３１２における第１の抵抗Ｒ１及び第２の抵抗Ｒ２によって、差動信号ＲＦ＋，ＲＦ−の振幅が同じとなるとともに、容量部３１３によって、差動信号ＲＦ＋，ＲＦ−の位相差がほぼ１８０度となるように調整される。
【００３２】
［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００３３】
（Ａ）容量部３１３
例えば、容量部３１３は、ドレイン接地回路３１２のＭＯＳトランジスタＴＲ２のソース端子Ｓ側ではなく、ドレイン端子Ｄ側に設けても良いし、或いは、ソース端子Ｓ及びドレイン端子Ｄの両方側に設けても良い。
【００３４】
（Ｂ）ミキサー３４
また、上述の実施形態では、ミキサー３４はギルバード・セル・ミキサーとしたが、例えばダブル・バランス型のミキサーなど、入力信号が差動形式で入力されるミキサーであれば、何れでも良い。
【００３５】
（Ｃ）受信装置
また、上述の実施形態では、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信装置１としたが、例えばＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal Navigation Satellite System）といった他の衛星測位システムにおける衛星信号を受信する受信装置にも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ＧＰＳ受信装置、１０  ＧＰＳアンテナ、２０  ＲＦ受信回路部、２１  ＳＡＷフィルター、２２  ＬＮＡ、２３  増幅部、２４  ＡＤＣ、３０  周波数変換部、３１  差動信号生成回路、３２  局部発振信号生成部、３３  差動変換回路、３４  ミキサー、３５  ＬＰＦ、４０  ベースバンド部、３１１  ソース接地回路、３１２  ドレイン接地回路、３１３  容量部、ＴＲ１  ＭＯＳトランジスタ、Ｔｒ２  ＭＯＳトランジスタ
【図１】
2011114440.tif 000003
【図２】
2011114440.tif 000004
【図３】
2011114440.tif 000005