(57)【要約】【課題】本発明は、イメージリジェクションミキサのようなＩ／Ｑ方式によるミキサ回路において、出力における不要波であるローカル波を減衰、除去させる回路および方法を提供することを目的とする。【解決手段】Ｉ／Ｑ方式によるミキサ回路におけるローカル波の発生する原因はミキサのＩ、Ｑ入力における直流（ＤＣ）電圧の差であるので、ミキサ入力にレベルシフト回路を設け、さらにミキサのＩ，Ｑ入力の電圧差を検出し、レベルシフト回路にフィードバックする回路を設け、Ｉ，Ｑ入力の電圧誤差をなくしミキサ出力におけるローカル波を減衰、除去する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
９０度位相差のある第１及び第２の入力信号と局部発振信号をミキサによって混合して、第１及び第２の混合信号を出力し、前記第１の混合信号と第２の混合信号を合成して出力信号を得るイメージリジェクションミキサ回路において、
前記第１の入力信号と第２の入力信号の直流電圧差を検出するＤＣレベル検出回路と、
前記ＤＣレベル検出回路の検出値を無効化するよう動作する帰還ループで第１の入力信号のレベルシフトを行う第１のレベルシフト回路と、
前記ＤＣレベル検出回路の検出値を無効化するよう動作する帰還ループで第２の入力信号のレベルシフトを行う第２のレベルシフト回路から成り、
前記ミキサに入力される第１及び第２の入力信号は、前記第１のレベルシフト回路の出力及び第２のレベルシフト回路の出力であることを特徴とするイメージリジェクションミキサ回路。
【請求項２】
請求項１に記載のイメージリジェクションミキサ回路において、前記第１のレベルシフト回路を省略し、前記第１の入力信号のレベルシフトを行わないことを特徴とするイメージリジェクションミキサ回路。
【請求項３】
請求項１に記載のイメージリジェクションミキサ回路において、前記第２のレベルシフト回路を省略し、前記第２の入力信号のレベルシフトを行わないことを特徴とするイメージリジェクションミキサ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線周波数（ＲＦ）回路においてミキサを使用して周波数変換を行う際に発
生する、ローカル信号を減衰させる回路および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＲＦ回路において、例えば受信したＲＦ信号に関して、ミキサを用いて、中間周波数（ＩＦ）信号に周波数変換すると、希望波となるＩＦ信号の近傍に以下の不要な信号が発生する。
【０００３】
つまりそれは、第１にイメージ信号であり、第２に周波数変換に用いたローカル信号である。これら不要波について、図４に関係を示す。ミキサの出力には周波数ωｃのローカル信号Ｂと周波数ωの受信信号Ａの和と差が現れる。
【０００４】
ここで、希望波がローカル信号Ｂと受信信号Ａの和である場合と、希望波がローカル信号Ｂと受信信号Ａの差である場合があるが、一例として希望波がローカル信号Ｂと受信信号Ａの和であれば、ローカル信号Ｂと受信信号Ａの差は不要波となり、これをイメージ波と呼ぶ。また，ミキサに入力される周波数ωｃのローカル信号のうち，ミキサ出力に漏れてくる成分は不要波であり，ローカル波と呼ぶ。
【０００５】
これらの不要波を除去するために、例えば、ミキサをイメージリジェクションミキサとして構成しイメージ信号を除去する手段が提案されている（非特許文献１参照）。また、フィルタ回路により不要波を除去する方法が一般に用いられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｂｅｈｚａｄ．Ｒａｚａｖｉ著/黒田忠広監訳 “ＲＦマイクロエレクトロニクス”ｐｐ１５１―ｐｐ１６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかるに前記の方法には、次のような問題がある。つまり、イメージリジェクションミキサには、イメージ信号を抑圧する効果はあるがローカル信号を除去する効果はないということ。また、フィルタ回路を用いた場合、使用する帯域の数だけフィルタを用意しなければならず回路規模が大きくなり、コストの増大につながるということである。
【０００８】
また、図４に示すように、ローカル信号はイメージ信号より希望波に近い周波数に発生するため、フィルタ回路で十分な減衰量が得ることが難しい。
【０００９】
イメージリジェクションミキサとイメージ波およびローカル波の関係を説明するために、図１にＩ／Ｑ方式によるイメージリジェクションミキサ回路の一例を示す。同図において、周波数変換器１１ｉにはＩ相（同相）入力信号が、１１ｑにはＱ相（直交）入力信号が入力される。
【００１０】
９０度位相器１３にはローカル入力信号が入力され、ローカル入力信号に対して同相の信号となるローカル入力信号（Ｉ相）と、ローカル入力信号に対して直交する信号となるローカル入力信号（Ｑ相）を出力し、それぞれ周波数変換器１１ｉ、１１ｑに入力する。
【００１１】
そして周波数変換器１１ｉ、１１ｑに入力された信号を周波数変換し、周波数変換器１１ｉ、１１ｑから出力された信号を加算器１２で加算し出力信号として取り出す。
【００１２】
時刻ｔにおける各信号を次のように仮定する。
Ｉ相入力信号
【数１】
2011199543.tif 000003
Ｑ相入力信号
【数２】
2011199543.tif 000004
ローカル入力信号
【数３】
2011199543.tif 000005
【００１３】
ここで、ＧはI相入力信号とＱ相入力信号の振幅比であり、φはI相入力信号とＱ相入力信号の位相差から９０度を引いたものを表し、ＤはI相入力信号とＱ相入力信号の直流（ＤＣ）電圧の差を表す。
【００１４】
出力信号は以下の式で与えられる。
【数４】
2011199543.tif 000006
信号成分ごとに整理すると出力信号は以下のように書ける。
【数５】
2011199543.tif 000007
【数６】
2011199543.tif 000008
【数７】
2011199543.tif 000009
ここで数５は希望波成分を示し、数６はイメージ波成分を示し、数７はローカル波成分を示す。
【００１５】
仮にＧ＝１（I相入力信号とＱ相入力信号の振幅が等しい場合）かつφ＝０（Ｉ相入力信号とＱ相入力信号の位相差が９０度となる場合）の時を考えると数６のイメージ成分はゼロとなる。
【００１６】
実際にはＧ＝１、φ＝０とはならないため、イメージ抑圧量としては一般に−２０ｄＢｃから―３０ｄＢｃ程度となる。
【００１７】
一方、ローカル信号は数７より、Ｉ、Ｑ入力信号のＤＣ電圧の差に関係しており、このＤＣ電圧差がなければ、ローカル信号を除去することができる。しかるに、実際にはI相入力信号とＱ相入力信号のＤＣ電圧差はゼロではないため、抑圧量は−２０ｄＢｃから―３０ｄＢｃ程度となる。
【００１８】
本発明は、イメージリジェクションミキサのようなＩ／Ｑ方式によるミキサ回路において、出力における不要波であるローカル波を減衰、除去させる回路および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記課題を解決するために、本発明は、
９０度位相差のある第１及び第２の入力信号と局部発振信号をミキサによって混合して、第１及び第２の混合信号を出力し、前記第１の混合信号と第２の混合信号を合成して出力信号を得るイメージリジェクションミキサ回路において、
前記第１の入力信号と第２の入力信号の直流電圧差を検出するＤＣレベル検出回路と、
前記ＤＣレベル検出回路の検出値を無効化するよう動作する帰還ループで第１の入力信号のレベルシフトを行う第１のレベルシフト回路と、
前記ＤＣレベル検出回路の検出値を無効化するよう動作する帰還ループで第２の入力信号のレベルシフトを行う第２のレベルシフト回路から成り、
前記ミキサに入力される第１及び第２の入力信号は、前記第１のレベルシフト回路の出力及び第２のレベルシフト回路の出力であることを特徴とするイメージリジェクションミキサ回路とする。
【００２０】
また、本発明は、
前記イメージリジェクションミキサ回路において、前記第１のレベルシフト回路を省略し、前記第１の入力信号のレベルシフトを行わないことを特徴とするイメージリジェクションミキサ回路。
【００２１】
また、本発明は、
前記イメージリジェクションミキサ回路において、前記第２のレベルシフト回路を省略し、前記第２の入力信号のレベルシフトを行わないことを特徴とするイメージリジェクションミキサ回路。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、Ｉ／Ｑ方式によるイメージリジェクションミキサ回路において、ＤＣ電圧をシフトする機能を持つレベルシフト回路とＤＣ電圧を検出するＤＣレベル検出回路を付加することにより、ミキサ回路出力における不要波であるローカル波を抑圧することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】Ｉ／Ｑ方式によるイメージリジェクションミキサ回路の一例である。
【図２】本発明を適用したＩ／Ｑ方式によるイメージリジェクションミキサ回路の一例である。
【図３】Ｉ／Ｑ方式によるイメージリジェクションミキサ回路に追加するレベルシフト回路とＤＣ電圧を検出するＤＣレベル検出回路の実施の形態である。
【図４】ローカル信号とイメージ信号の説明の図である。
【図５】ミキサのＩ相入力とＱ相入力のＤＣ電圧の誤差をＱ相のレベルシフト回路のみで調整する構成例である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】
図２は、本発明のイメージリジェクションミキサの原理図である。同図において、機能および構成が図１に示す従来例と同じ要素については、同じ符号を付与し、ここでは説明を省略する。
【００２６】
図２において、レベルシフト回路１４ｉ、１４ｑに、I相（同相）入力信号とＱ相（直交）入力信号が入力される。レベルシフト回路は入力された信号のＤＣ電圧をシフトする機能を持つ回路ブロックである。
【００２７】
レベルシフト回路の出力は周波数変換器１１ｉ、１１ｑとＤＣレベル検出回路１５に入力される。ＤＣレベル検出回路１５はレベルシフト回路１４ｉ、１４ｑの出力信号のＤＣ電圧の誤差を検出してレベルシフト回路に誤差信号を帰還し、レベルシフト回路１４ｉ、１４ｑの出力信号のＤＣ電圧を調整する。
【００２８】
このようなフィードバックループを作れば、レベルシフト回路１４ｉ、１４ｑの出力信号のＤＣ電圧の誤差をなくすことができるため、出力におけるローカル信号を除去することができる。
【００２９】
本発明によれば、前記のような手段によって、イメージリジェクションミキサを用いてローカル信号を除去することが可能になるのである。
【００３０】
図３はＩ／Ｑ方式によるイメージリジェクションミキサ回路に追加するレベルシフト回路とＤＣ電圧を検出するＤＣレベル検出回路の実施の形態を示す図である。
【００３１】
図３において回路ブロック３００は、トランジスタ素子３０１（Ｍ１）および３０２（Ｍ２）、３０３（Ｍ３）、３０４（Ｍ４）、I相（同相）信号入力端子１０１、Ｑ相（直交）信号入力端子１０２、I相（同相）信号出力端子１０３、Ｑ相（直交）信号出力端子１０４、電圧源１００（Ｖｄｄ）、１０５（Ｖｂｉａｓ）より構成され、入力されたI相（同相）信号、Ｑ相（直交）信号のそれぞれのＤＣ電圧のシフトを実現するものである。
【００３２】
回路ブロック２００はトランジスタ素子２０１（Ｍ５）、２０２（Ｍ８）、２０３（Ｍ６）、２０４（Ｍ７）より構成され、ＤＣレベル検出、ＤＣ電圧レベルシフト回路への誤差電圧のフィードバックを実現するものである。
【００３３】
ここでI相（同相）信号出力端子１０３のＤＣ電圧がばらつきによりプラス側に上昇したと仮定すると、トランジスタ素子２０４（Ｍ７）のゲート・ソース間電圧が大きくなり、トランジスタ素子２０４（Ｍ７）に流れる電流が大きくなる。
【００３４】
さらにトランジスタ素子２０２（Ｍ８）に流れる電流も大きくなる。トランジスタ素子２０２（Ｍ８）とトランジスタ素子２０１（Ｍ５）はカレントミラー回路を構成しているためトランジスタ素子２０１（Ｍ５）も大きくなる。それに従い、トランジスタ素子３０２（Ｍ２）、３０４（Ｍ４）に流れる電流が大きくなるため、I相（同相）信号出力端子１０３のＤＣ電圧はマイナス側に下降する。
【００３５】
このとき、Ｑ相（直交）信号出力端子１０４もI相（同相）信号出力端子１０３と同様にＤＣ電圧がマイナス側に下降するが、I相（同相）信号出力端子１０３のＤＣ電圧がばらつきによりプラス側に上昇したときとほぼ逆の動作が行われるため、Ｑ相（直交）信号出力端子１０４はプラス側に上昇する。
【００３６】
したがってI相（同相）信号出力端子１０３とＱ相（直交）信号出力端子１０４は以上の動作を繰り返すため、同じＤＣ電圧に収束する。
【００３７】
以上より、レベルシフト回路１４ｉ、１４ｑの出力信号のＤＣ電圧の誤差をなくすことができるため、出力におけるローカル信号を除去することができる。
【００３８】
また、ミキサのＩ相入力とＱ相入力のＤＣ電圧の誤差がなければ出力におけるローカル信号を除去できるため、図５の構成をとっても良い。図５中の１６はＤＣレベル比較回路である。
【００３９】
図５の構成ではレベルシフト回路はＱ相入力のみであり、Ｉ相とＱ相のＤＣ電圧誤差をＱ相のレベルシフト回路で調整することにより、出力におけるローカル信号を除去する。図５の構成はＩ相にレベルシフト回路がなく、Ｑ相にレベルシフト回路があるが、これは逆でもよく、Ｉ相のみのレベルシフト回路は構成し、Ｉ相とＱ相のＤＣ電圧誤差を調整する構成でもよい。
【００４０】
このように本発明においては、ＤＣ電圧誤差を調整するためのレベルシフト回路は、Ｉ相、Ｑ相のうちどちらか一方にのみ配しても良いし、Ｉ相、Ｑ相の両方に配しても良いのである。
【符号の説明】
【００４１】
１１ｉ、１１ｑ                               
周波数変換器
１２                                                
加算器
１３                                                
９０°位相器
１４ｉ、１４ｑ                               
レベルシフト回路
１５                                                
ＤＣレベル検出回路
１６                                                
ＤＣレベル比較回路
１００、１０５                               
電圧源
１０１                                             
I相（同相）信号入力端子
１０２                                             
Ｑ相（直交）信号入力端子
１０３                                             
I相（同相）信号出力端子
１０４                                             
Ｑ相（直交）信号出力端子
２００                                             
ＤＣレベル検出部
３００                                             
レベルシフト部
２０１、２０２、２０３、２０４    トランジスタ素子
３０１、３０２、３０３、３０４    トランジスタ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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