(57)【要約】コレクタ端子同士とエミッタ端子同士がそれぞれ共通に接続された第１および第２のトランジスタを有し、共通コレクタ端子が第１の抵抗を介して電源端子に接続されているトランジスタ対と、第２の抵抗を介して電源端子に接続されたコレクタ端子とトランジスタ対の共通エミッタ端子に接続されたエミッタ端子とを有する第３のトランジスタと、一端がトランジスタ対の共通エミッタ端子に接続され、他端が定電流源を介して接地された第３の抵抗と、トランジスタ対の共通コレクタ端子に接続された出力端子とを備えたことにより、周波数変換器は低電圧および／または低電流動作時にも良好な飽和特性およびひずみ特性を得ることができる。
2003079538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端子同士と第２の端子同士がそれぞれ共通に接続された第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有し、共通に接続された第１の端子（以下第１の共通端子と総称する）が第１の受動素子を介して電源端子に接続されているトランジスタ対と、
第２の受動素子を介して上記電源端子に接続された第１の端子と、上記トランジスタ対の共通に接続された第２の端子（以下第２の共通端子と総称する）に接続された第２の端子とを有する第３のトランジスタと、
一端が上記トランジスタ対の第２の共通端子に接続され、他端が直接的または間接的に接地された第３の受動素子と、
上記トランジスタ対の第１の共通端子に接続された出力端子とを備えており、
上記第１のトランジスタの第３の端子に第１の信号が入力され、上記第２のトランジスタの第３の端子に上記第１の信号と逆相の第２の信号が入力され、前記トランジスタ対の第２の共通端子に第３の信号が入力され、上記第３のトランジスタの第３の端子にリファレンス信号が入力されることを特徴とする周波数変換器。
【請求項２】
第３のトランジスタの第１の端子に接続された他の出力端子を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の周波数変換器。
【請求項３】
第１から第３の受動素子は抵抗であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の周波数変換器。
【請求項４】
第１から第３の受動素子はインダクタであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の周波数変換器。
【請求項５】
第３の受動素子の他端とグランドの間に接続された定電流源を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の周波数変換器。
【請求項６】
第１から第３のトランジスタのそれぞれは、第１の端子としてコレクタ端子、第２の端子としてエミッタ端子、第３の端子としてベース端子を有する接合形バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の周波数変換器。
【請求項７】
第１から第３のトランジスタのそれぞれは、第１の端子としてドレイン端子、第２の端子としてソース端子、第３の端子としてゲート端子を有する電界効果トランジスタであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の周波数変換器。
【請求項８】
第１の端子同士と第２の端子同士がそれぞれ共通に接続された第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有し、共通に接続された第１の端子（以下第１の共通端子と総称する）が第１の受動素子を介して電源端子に接続されている第１のトランジスタ対と、
直接的または間接的に上記電源端子に接続された第１の端子と、上記第１のトランジスタ対の共通に接続された第２の端子（以下第２の共通端子と総称する）に接続された第２の端子とを有する第３のトランジスタと、
一端が上記第１のトランジスタ対の第２の共通端子に接続され、他端が直接的にまたは間接的に接地された第２の受動素子と、
上記第１のトランジスタ対の第１の共通端子に接続された第１の出力端子と、
第１の端子同士と第２の端子同士がそれぞれ共通に接続された第４のトランジスタおよび第５のトランジスタを有し、共通に接続された第１の端子（以下第１の共通端子と総称する）が第３の受動素子を介して上記電源端子に接続されている第２のトランジスタ対と、
直接的または間接的に上記電源端子に接続された第１の端子と、上記第２のトランジスタ対の共通に接続された第２の端子（以下第２の共通端子と総称する）に接続された第２の端子とを有する第６のトランジスタと、
一端が上記第２のトランジスタ対の第２の共通端子に接続され、他端が直接的にまたは間接的に接地された第４の受動素子と、
上記第２のトランジスタ対の第１の共通端子に接続された第２の出力端子とを備えており、
上記第１および第５のトランジスタの第３の端子に第１の信号が入力され、上記第２および第４のトランジスタの第３の端子に上記第１の信号と逆相の第２の信号が入力され、上記第１のトランジスタ対の第２の共通端子に第３の信号が入力され、上記第２のトランジスタ対の第２の共通端子に上記第３の信号と逆相の第４の信号が入力され、上記第３および第６のトランジスタの第３の端子にリファレンス信号が入力されることを特徴とする周波数変換器。
【請求項９】
第３のトランジスタの第１の端子は第５の受動素子を介して電源端子に接続されており、第６のトランジスタの第１の端子は第６の受動素子を介して上記電源端子に接続されていることを特徴とする請求の範囲第８項記載の周波数変換器。
【請求項１０】
第３のトランジスタの第１の端子は第２の出力端子に接続され且つ第３の受動素子を介して電源端子に接続されており、第６のトランジスタの第１の端子は第１の出力端子に接続され且つ第１の受動素子を介して上記電源端子に接続されていることを特徴とする請求の範囲第８項記載の周波数変換器。
【請求項１１】
第１から第４の受動素子は抵抗であることを特徴とする請求の範囲第８項記載の周波数変換器。
【請求項１２】
第１から第４の受動素子はインダクタであることを特徴とする請求の範囲第８項記載の周波数変換器。
【請求項１３】
第１から第６の受動素子は抵抗であることを特徴とする請求の範囲第９項記載の周波数変換器。
【請求項１４】
第１から第６の受動素子はインダクタであることを特徴とする請求の範囲第９項記載の周波数変換器。
【請求項１５】
第３および第４の受動素子の他端とグランドの間に接続された定電流源を備えたことを特徴とする請求の範囲第８項記載の周波数変換器。
【請求項１６】
第３および第４の受動素子の他端とグランドの間に接続された抵抗を備えたことを特徴とする請求の範囲第８項記載の周波数変換器。
【請求項１７】
第１から第６のトランジスタのそれぞれは、第１の端子としてコレクタ端子、第２の端子としてエミッタ端子、第３の端子としてベース端子を有する接合形バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求の範囲第８項記載の周波数変換器。
【請求項１８】
第１から第６のトランジスタのそれぞれは、第１の端子としてドレイン端子、第２の端子としてソース端子、第３の端子としてゲート端子を有する電界効果トランジスタであることを特徴とする請求の範囲第８項記載の周波数変換器。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、ＷＣＤＭＡ方式などの通信方式に準拠する広帯域通信端末などにおいて、ＵＨＦ、マイクロ波、ミリ波などの高周波帯の信号の周波数を逓倍するかまたは高周波帯域の信号を混合する周波数変換器に関するものである。
背景技術
第１図は従来の周波数変換器の構成を示す概略回路図である。図において、１は直流電圧Ｖｃｃが印加される電源端子であり、２ａ，２ｂは局所発振（ＬＯ）信号入力用トランジスタであり、３ａはリファレンス用トランジスタであり、５は定電流源であり、６ａ，６ｂは負荷抵抗であり、７ａは高周波（ＲＦ）信号入力端子であり、８ａ，８ｂは局所発振（ＬＯ）信号入力端子であり、９はリファレンス用バイアス端子であり、１０ａ，１０ｂは出力端子であり、１１ａはＬＯ信号入力用トランジスタ２ａ，２ｂから成るトランジスタ対であり、１４は高周波（ＲＦ）信号入力用トランジスタである。第１図に示すように、従来の周波数変換器では、ＲＦ信号がエミッタ接地されたＲＦ信号入力用トランジスタ１４に入力される。
次に動作について説明する。
第１図に示す従来の周波数変換器の電源端子１に印加された直流電圧Ｖｃｃは、２つの負荷抵抗６ａ，６ｂを介して、２つのＬＯ信号入力用トランジスタ２ａ，２ｂから成るトランジスタ対１１ａとＲＦ信号入力用トランジスタ１４、およびリファレンス用トランジスタ３ａにそれぞれ印加される。また、定電流源５は、ＲＦ信号入力用トランジスタ１４を介して、トランジスタ対１１ａとリファレンス用トランジスタ３ａとから成る並列回路に定電流を供給する。リファレンス用トランジスタ３ａにはリファレンス用バイアス端子９を介してバイアス電流が供給される。
ＲＦ信号入力用トランジスタ１４は、ＲＦ信号入力端子７ａを介してベース端子に入力されたＲＦ信号を増幅する。一方、ＬＯ信号入力用トランジスタ２ａは、ＬＯ信号入力端子８ａを介してベース端子に入力された正相のＬＯ信号を増幅し、ＬＯ信号入力用トランジスタ２ｂは、ＬＯ信号入力端子８ｂを介してベース端子に入力された逆相のＬＯ信号を増幅する。このように、ＬＯ信号入力用トランジスタ２ａ，２ｂのベース端子には正相、逆相のＬＯ信号がそれぞれ入力されるので、これらのトランジスタのコレクタ端子およびエミッタ端子が共通に接続されたトランジスタ対１１ａはＬＯ信号の２逓倍周波数の信号を生成する。
トランジスタ対１１ａに流れる電流とリファレンス用トランジスタ３ａに流れる電流との和は、ＲＦ信号入力用トランジスタ１４に流れる電流に等しく、したがってＲＦ信号入力用トランジスタ１４のエミッタ端子に接続された定電流源５の電流に等しい。トランジスタ対１１ａによって生成されたＬＯ信号の２逓倍周波数の信号は、トランジスタ対１１ａを流れる電流を変動させる一方、ＲＦ信号入力用トランジスタ１４は定電流源５により定電流で動作するので、トランジスタ対１１ａにより変動した電流の変化分の逆相信号がリファレンス用トランジスタ３ａに流れる。したがって、第１図に示す従来の周波数変換器は、ＲＦ信号入力用トランジスタ１４により増幅されたＲＦ信号と、トランジスタ対１１ａにより発生したＬＯ信号の２逓倍周波数の信号と、リファレンス用トランジスタ３ａを流れる上記逆相信号とを混合し、負荷抵抗１０ａ，１０ｂがそれぞれ接続された出力端子１０ａ，１０ｂを介して混合信号を差動信号として出力する、利得を有する偶高調波形周波数変換器として動作する。
従来の周波数変換器は上記のように構成されているので、能動素子であるＲＦ信号入力用トランジスタ１４の大信号特性により周波数変換器としての飽和特性およびひずみ特性が決定され、それ故、良好な飽和特性およびひずみ特性が得られにくく、特に低電圧および／または低電流動作時にはこれらの特性の劣化が顕著であるという課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、トランジスタの代わりに受動素子である抵抗をＲＦ信号入力部に設けることにより、低電圧および／または低電流動作時にも良好な飽和特性およびひずみ特性を有する周波数変換器を得ることを目的とする。
発明の開示
この発明に係る周波数変換器は、第１の端子同士と第２の端子同士がそれぞれ共通に接続された第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有し、共通に接続された第１の端子（以下第１の共通端子と総称する）が第１の受動素子を介して電源端子に接続されているトランジスタ対と、第２の受動素子を介して上記電源端子に接続された第１の端子と、上記トランジスタ対の共通に接続された第２の端子（以下第２の共通端子と総称する）に接続された第２の端子とを有する第３のトランジスタと、一端が上記トランジスタ対の第２の共通端子に接続され、他端が直接的または間接的に接地された第３の受動素子と、上記トランジスタ対の第１の共通端子に接続された出力端子とを備えており、上記第１のトランジスタの第３の端子に第１の信号が入力され、上記第２のトランジスタの第３の端子に上記第１の信号と逆相の第２の信号が入力され、前記トランジスタ対の第２の共通端子に第３の信号が入力され、上記第３のトランジスタの第３の端子にリファレンス信号が入力されるものである。
このことによって、周波数変換器は低電圧および／または低電流動作時にも良好な飽和特性およびひずみ特性を得ることができる。
この発明に係る周波数変換器は、第３のトランジスタの第１の端子に接続された他の出力端子を備えたものである。
このことによって、周波数変換器は出力信号の不要な周波数成分のうち同相成分を除去できる。
この発明に係る周波数変換器は、第１から第３の受動素子が抵抗であるものである。
この発明に係る周波数変換器は、第１から第３の受動素子がインダクタであるものである。
このことによって、各トランジスタの第１および第２の端子間の電圧が低下せずに、各トランジスタを線形領域で使用することが可能となる。
この発明に係る周波数変換器は、第３の受動素子の他端とグランドの間に接続された定電流源を備えたものである。
このことによって、周波数変換器は電圧変換利得を持つことができる。
この発明に係る周波数変換器は、第１から第３のトランジスタのそれぞれが、第１の端子としてコレクタ端子、第２の端子としてエミッタ端子、第３の端子としてベース端子を有する接合形バイポーラトランジスタであるものである。
この発明に係る周波数変換器は、第１から第３のトランジスタのそれぞれが、第１の端子としてドレイン端子、第２の端子としてソース端子、第３の端子としてゲート端子を有する電界効果トランジスタであるものである。
この発明に係る周波数変換器は、第１の端子同士と第２の端子同士がそれぞれ共通に接続された第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有し、共通に接続された第１の端子（以下第１の共通端子と総称する）が第１の受動素子を介して電源端子に接続されている第１のトランジスタ対と、直接的または間接的に上記電源端子に接続された第１の端子と、上記第１のトランジスタ対の共通に接続された第２の端子（以下第２の共通端子と総称する）に接続された第２の端子とを有する第３のトランジスタと、一端が上記第１のトランジスタ対の第２の共通端子に接続され、他端が直接的にまたは間接的に接地された第２の受動素子と、上記第１のトランジスタ対の第１の共通端子に接続された第１の出力端子と、第１の端子同士と第２の端子同士がそれぞれ共通に接続された第４のトランジスタおよび第５のトランジスタを有し、共通に接続された第１の端子（以下第１の共通端子と総称する）が第３の受動素子を介して上記電源端子に接続されている第２のトランジスタ対と、直接的または間接的に上記電源端子に接続された第１の端子と、上記第２のトランジスタ対の共通に接続された第２の端子（以下第２の共通端子と総称する）に接続された第２の端子とを有する第６のトランジスタと、一端が上記第２のトランジスタ対の第２の共通端子に接続され、他端が直接的にまたは間接的に接地された第４の受動素子と、上記第２のトランジスタ対の第１の共通端子に接続された第２の出力端子とを備えており、上記第１および第５のトランジスタの第３の端子に第１の信号が入力され、上記第２および第４のトランジスタの第３の端子に上記第１の信号と逆相の第２の信号が入力され、上記第１のトランジスタ対の第２の共通端子に第３の信号が入力され、上記第２のトランジスタ対の第２の共通端子に上記第３の信号と逆相の第４の信号が入力され、上記第３および第６のトランジスタの第３の端子にリファレンス信号が入力されるものである。
このことによって、周波数変換器は低電圧および／または低電流動作時にも良好な飽和特性およびひずみ特性を得ることができる。また、第３の信号の奇数次の高調波、および第１の信号の偶数次と第３の信号の偶数次の混合波の出力をより抑制することができる。
この発明に係る周波数変換器は、第３のトランジスタの第１の端子が第５の受動素子を介して電源端子に接続されており、第６のトランジスタの第１の端子が第６の受動素子を介して上記電源端子に接続されているものである。
この発明に係る周波数変換器は、第３のトランジスタの第１の端子が第２の出力端子に接続され且つ第３の受動素子を介して電源端子に接続されており、第６のトランジスタの第１の端子が第１の出力端子に接続され且つ第１の受動素子を介して上記電源端子に接続されているものである。
このことによって、周波数変換器の回路構成を簡略化できるとともに、第１の信号の２次成分をさらに抑制できる。
この発明に係る周波数変換器は、第１から第４の受動素子が抵抗であるものである。
この発明に係る周波数変換器は、第１から第４の受動素子がインダクタであるものである。
このことによって、各トランジスタの第１および第２の端子間の電圧が低下せずに、各トランジスタを線形領域で使用することが可能となる。
この発明に係る周波数変換器は、第１から第６の受動素子が抵抗であるものである。
この発明に係る周波数変換器は、第１から第６の受動素子がインダクタであるものである。
このことによって、各トランジスタの第１および第２の端子間の電圧が低下せずに、各トランジスタを線形領域で使用することが可能となる。
この発明に係る周波数変換器は、第３および第４の受動素子の他端とグランドの間に接続された定電流源を備えたものである。
このことによって、周波数変換器は電圧変換利得を持つことができる。
この発明に係る周波数変換器は、第３および第４の受動素子の他端とグランドの間に接続された抵抗を備えたものである。
このことによって、定電流源を用いないので温度変動に伴う性能変動を防止できる。
この発明に係る周波数変換器は、第１から第６のトランジスタのそれぞれが、第１の端子としてコレクタ端子、第２の端子としてエミッタ端子、第３の端子としてベース端子を有する接合形バイポーラトランジスタであるものである。
この発明に係る周波数変換器は、第１から第６のトランジスタのそれぞれが、第１の端子としてドレイン端子、第２の端子としてソース端子、第３の端子としてゲート端子を有する電界効果トランジスタであるものである。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の実施について添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
第２図はこの発明の実施の形態１による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。図において、１は直流電圧Ｖｃｃが印加される電源端子であり、２ａ，２ｂは局所発振（ＬＯ）信号入力用トランジスタ（第１および第２のトランジスタ）であり、３ａはリファレンス用トランジスタ（第３のトランジスタ）であり、４ａは高周波（ＲＦ）信号入力抵抗（第３の受動素子）であり、５は定電流源であり、６ａ，６ｂは負荷抵抗（第１および第２の受動素子）であり、７ａは高周波（ＲＦ）信号入力端子であり、８ａ、８ｂは局所発振（ＬＯ）信号入力端子であり、９はリファレンス用バイアス端子であり、１０ａは出力端子であり、１１ａはＬＯ信号入力用トランジスタ２ａ，２ｂから成るトランジスタ対である。
第２図に示すように、トランジスタ対１１ａを構成するＬＯ信号入力用トランジスタ２ａ，２ｂのコレクタ端子（第１の端子）同士およびエミッタ端子（第２の端子）同士が共通に接続されており、ＬＯ信号入力用トランジスタ２ａ，２ｂの共通に接続されたエミッタ端子（以下、共通エミッタ端子（第２の共通端子）と総称する）には、ＲＦ信号入力端子７ａ、ＲＦ信号入力抵抗４ａの一端およびリファレンス用トランジスタ３ａのエミッタ端子が接続されている。また、ＲＦ信号入力抵抗４ａの他端は定電流源５を介してグランドに接続されている。
ＬＯ信号入力用トランジスタ２ａ，２ｂの共通に接続されたコレクタ端子（以下、共通コレクタ端子（第１の共通端子）と総称する）は出力端子１０ａおよび負荷抵抗６ａの一端に接続されており、負荷抵抗６ａの他端は電源端子１に接続されている。電源端子１にはまたもう一つの負荷抵抗６ｂの一端が接続され、負荷抵抗６ｂの他端はリファレンス用トランジスタ３ａのコレクタ端子に接続されている。また、ＬＯ信号入力用トランジスタ２ａ，２ｂのベース端子はＬＯ信号入力端子８ａ，８ｂにそれぞれ接続されており、リファレンス用トランジスタ３ａのベース端子はリファレンス用バイアス端子９に接続されている。
次に動作について説明する。
この実施の形態１による周波数変換器は、ＲＦ信号入力端子７ａを介して入力されたＲＦ信号（第３の信号）と、トランジスタ対１１ａによりＬＯ信号入力端子８ａ，８ｂを介してそれぞれ入力されたＬＯ信号（第１の信号）およびこのＬＯ信号と逆相のＬＯ信号（第２の信号）から生成されたこれら正相、逆相のＬＯ信号の２逓倍の周波数を有する信号とを混合し、出力端子１０ａを介してその混合信号を出力する。
この際、周波数変換器の電源端子１に印加された直流電圧Ｖｃｃは、２つの負荷抵抗６ａ，６ｂを介して、ＬＯ信号入力用トランジスタ２ａ，２ｂから成るトランジスタ対１１ａおよびリファレンス用トランジスタ３ａに印加される。また、定電流源５から定電流がＬＯ信号入力用トランジスタ２ａ，２ｂおよびリファレンス用トランジスタ３ａにそれぞれ供給され、リファレンス用トランジスタ３ａのベース端子にはリファレンス用バイアス端子９を介してバイアス電流（リファレンス信号）が供給される。
ＬＯ信号入力用トランジスタ２ａは、ＬＯ信号入力端子８ａを介してベース端子に入力された正相のＬＯ信号を増幅する。同様に、ＬＯ信号入力用トランジスタ２ｂは、ＬＯ入力用端子８ｂを介してベース端子に入力された逆相のＬＯ信号を増幅する。このように、正相、逆相のＬＯ信号がＬＯ信号入力用トランジスタ２ａ，２ｂのベース端子にそれぞれ入力されるので、これらのトランジスタのコレクタ端子およびエミッタ端子が共通に接続されたトランジスタ対１１ａはＬＯ信号の２逓倍の周波数を有する信号を生成する。
トランジスタ対１１ａに流れる電流とリファレンス用トランジスタ３ａに流れる電流との和はＲＦ信号入力抵抗４ａに流れる電流すなわち定電流源５の電流に等しい。したがって、トランジスタ対１１ａによって生成されたＬＯ信号の２逓倍の周波数を有する信号はトランジスタ対１１ａを流れる電流を変動させる一方で、トランジスタ対１１ａおよびリファレンス用トランジスタ３ａから成る一つ並列回路全体を流れる電流すなわちＲＦ信号入力抵抗４ａを流れる電流は定電流源５により一定に維持されるので、トランジスタ対１１ａにより変動した電流変化分の逆相の信号がリファレンス用トランジスタ３ａに流れる。したがって、この実施の形態１による周波数変換器は、ＲＦ信号、トランジスタ対１１ａにより生成されたＬＯ信号の２逓倍周波数の正相信号およびリファレンス用トランジスタ３ａを流れる上記逆相信号の混合信号（例えば周波数ｆＲＦ−２ｆＬＯの信号。但し、ｆＲＦ：ＲＦ信号の周波数、ｆＬＯ：ＬＯ信号の周波数）を、負荷抵抗６ａとトランジスタ対１１ａの共通コレクタ端子の間に接続された出力端子１０ａを介して中間周波数（ＩＦ）信号として出力する偶高調波形周波数変換器として動作する。
この実施の形態１による周波数変換器は、ＲＦ入力部に能動素子であるトランジスタを用いていないので、高い飽和特性およびひずみ特性を得ることができる。さらに、負荷抵抗６ａ，６ｂの抵抗値を適当に設定するとともに定電流源５の電流を適当に設定することにより、電圧変換利得を持たせることも可能である。
なお、この実施の形態１による周波数変換器は、上記のダウンコンバータに限定されるものではなく、ＲＦ信号の代わりに入力されたＩＦ信号、トランジスタ対１１ａにより生成されたＬＯ信号の２逓倍周波数の正相信号およびリファレンス用トランジスタ３ａを流れる逆相信号の混合信号、例えば周波数ｆＩＦ＋２ｆＬＯ（ｆＩＦ：ＩＦ周波数）のＲＦ信号を出力端子１０ａを介して出力するアップコンバータであってもよい。
以上のように、この実施の形態１によれば、周波数変換器はＲＦ入力部に能動素子であるトランジスタを用いていないので、高い飽和特性およびひずみ特性を得ることができる効果がある。
実施の形態１には多くの変形例があり得る。第３図は実施の形態１の一変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。この変形例では、トランジスタ対１１ａは２つの電界効果トランジスタ２０ａ，２０ｂから構成されているとともに、リファレンス用トランジスタ３ａの代わりにリファレンス用電界効果トランジスタ３０ａが設けられている。この場合、第２図の各接合形バイポーラトランジスタのコレクタ端子、エミッタ端子およびベース端子は、電界効果トランジスタのドレイン端子、ソース端子およびゲート端子に置き換えられる。
第４図は実施の形態１の他の変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。この変形例では、負荷抵抗６ａ，６ｂおよびＲＦ入力抵抗４ａがインダクタ６０ａ，６０ｂ，４０ａにそれぞれ置き換えられている。これにより、直流バイアス電流の増加時にも、各トランジスタのコレクタ端子−エミッタ端子間電圧が低下せず、各トランジスタを線形領域で使用することが可能となる。なお、全ての抵抗をインダクタに置き換える必要はなく、第５図および第６図に示すように、負荷抵抗６ａ，６ｂとＲＦ入力抵抗４ａのうちのいずれか一方のみをインダクタに置き換えてもよい。
第７図は実施の形態１の他の変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。この変形例では、定電流源５が省略されており、ＲＦ入力抵抗４ａの他端はグランドに直接接続されている。このように、定電流源５がない場合においても、トランジスタ対１１ａとリファレンス用トランジスタ３ａとから成る一つ並列回路全体を流れる電流は、電源端子１に印加される直流電圧ＶｃｃおよびＲＦ入力抵抗４ａにより一定に維持されるので、同様の効果が得られる。
実施の形態２．
第８図はこの発明の実施の形態２による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。図において、第２図と同一の符号は上記実施の形態１による周波数変換器と同一または相当する構成要素を示しており、以下ではその説明を省略する。また、第８図において、１０ｂは負荷抵抗６ｂとリファレンス用トランジスタ３ｂのコレクタ端子との間に接続された第２の出力端子である。
次に動作について説明する。
この実施の形態２による周波数変換器は上記実施の形態１によるものと基本的には同様に動作する。以下ではこの実施の形態２による周波数変換器の特徴的な動作についてのみ説明する。
この実施の形態２による周波数変換器は、第１および第２の出力端子１０ａ，１０ｂの差動端子対から差動信号を出力信号として出力する。この結果、この実施の形態２による周波数変換器は、出力信号の不要な周波数成分のうち同相成分を除去することができる。
上記実施の形態１と同様に、実施の形態２には多くの変形例があり得る。第３図の場合と同様に、トランジスタ対１１ａは２つの電界効果トランジスタから構成されているとともに、リファレンス用トランジスタ３ａの代わりにリファレンス用電界効果トランジスタが設けられていてもよい。この場合、第８図の各接合形バイポーラトランジスタのコレクタ端子、エミッタ端子およびベース端子は、電界効果トランジスタのドレイン端子、ソース端子およびゲート端子に置き換えられる。
また、他の変形例では、第４図の場合と同様に、負荷抵抗６ａ，６ｂおよびＲＦ入力抵抗４ａがインダクタに置き換えられる。これにより、直流バイアス電流の増加時にも、各トランジスタのコレクタ端子−エミッタ端子間電圧が低下せず、各トランジスタを線形領域で使用することが可能となる。なお、第５図および第６図の場合と同様に、全ての抵抗をインダクタに置き換える必要はなく、負荷抵抗６ａ，６ｂとＲＦ入力抵抗４ａのうちのいずれか一方のみをインダクタに置き換えてもよい。
他の変形例では、第７図の場合と同様に、定電流源５が省略されＲＦ入力抵抗４ａの他端がグランドに直接接続される。このように、定電流源５がない場合においても、トランジスタ対１１ａとリファレンス用トランジスタ３ａとから成る一つ並列回路全体を流れる電流は、電源端子１に印加される直流電圧ＶｃｃおよびＲＦ入力抵抗４ａにより一定に維持されるので、同様の効果が得られる。
実施の形態３．
第９図はこの発明の実施の形態３による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。図において、第８図と同一の符号は上記実施の形態２による周波数変換器と同一または相当する構成要素を示しており、以下ではその説明を省略する。第９図において、２ｃ，２ｄは局所発振（ＬＯ）信号入力用トランジスタ（第４および第５のトランジスタ）であり、３ｂは第２のリファレンス用トランジスタ（第６のトランジスタ）であり、４ｂは第２のＲＦ信号入力抵抗（第４の受動素子）であり、６ｃ，６ｄは負荷抵抗であり、７ｂは第２の高周波（ＲＦ）信号入力端子であり、１１ｂはＬＯ信号入力用トランジスタ２ｃ，２ｄから成る第２のトランジスタ対である。
第９図に示すように、この実施の形態３による周波数変換器では、上記実施の形態２による周波数変換器を構成する第８図に示す並列回路が２つ電源端子１とグランドの間に並列に接続されている。第１のＲＦ信号入力端子７ａは、第１のＲＦ信号入力抵抗（第２の受動素子）４ａと第１のトランジスタ対１１ａの共通エミッタ端子との間に接続されている。一方、第２のＲＦ信号入力端子７ｂは、第２のＲＦ信号入力抵抗４ｂと第２のトランジスタ対１１ｂの共通エミッタ端子との間に接続されている。また、ＬＯ信号入力端子８ａは、第１のトランジスタ対１１ａのＬＯ信号入力用トランジスタ２ａのベース端子および第２のトランジスタ対１１ｂのＬＯ信号入力用トランジスタ２ｄのベース端子に接続されている。一方、ＬＯ信号入力端子８ｂは、第１のトランジスタ対１１ａのＬＯ信号入力用トランジスタ２ｂのベース端子および第２のトランジスタ対１１ｂのＬＯ信号入力用トランジスタ２ｃのベース端子に接続されている。さらに、第１の出力端子１０ａは、負荷抵抗６ａ（第１の受動素子）と第１のトランジスタ対１１ａの共通コレクタ端子との間に接続されている。一方、第２の出力端子１０ｂは、負荷抵抗６ｃ（第３の受動素子）と第２のトランジスタ対１１ｂの共通コレクタ端子との間に接続されている。また、第１および第２のリファレンス用トランジスタ３ａ，３ｂのベース端子はともにリファレンス用バイアス端子９に接続され、コレクタ端子はそれぞれ負荷抵抗６ｂ，６ｄ（第５および第６の受動素子）を介して電源端子１に接続され、エミッタ端子はそれぞれ第１および第２のトランジスタ対１１ａ，１１ｂの共通エミッタ端子に接続されている。
次に動作について説明する。
この実施の形態３による周波数変換器は上記実施の形態２によるものと基本的には同様に動作する。以下ではこの実施の形態３による周波数変換器の特徴的な動作についてのみ説明する。
ＲＦ信号（第３の信号）が第１のＲＦ信号入力端子７ａを介して第１のトランジスタ対１１ａの共通エミッタ端子に入力されるとともに、逆相のＲＦ信号（第４の信号）が第２のＲＦ信号入力端子７ｂを介して第２のトランジスタ対１１ｂの共通エミッタ端子に入力される。したがって、この実施の形態３による周波数変換器は、正相のＲＦ信号、第１のトランジスタ対１１ａにより生成されたＬＯ信号の２逓倍周波数の正相信号および第１のリファレンス用トランジスタ３ａを流れる逆相信号の混合信号（例えば周波数ｆＲＦ−２ｆＬＯの信号。但し、ｆＲＦはＲＦ信号の周波数、ｆＬＯはＬＯ信号の周波数）と、逆相のＲＦ信号、第２のトランジスタ対１１ｂにより生成されたＬＯ信号の２逓倍周波数の正相信号および第２のリファレンス用トランジスタ３ｂを流れる逆相信号の混合信号（例えば周波数ｆＲＦ−２ｆＬＯの信号）とから成る差動信号を、第１および第２の出力端子１０ａ，１０ｂを介して中間周波数（ＩＦ）信号として出力する偶高調波形周波数変換器として動作する。
この実施の形態３による周波数変換器は、このようにバランス形の構成を有し正相および逆相のＲＦ信号を受信して、それぞれを含む混合信号対から成る差動信号を出力するので、上記実施の形態１と同様の効果を奏することができるとともに、上記実施の形態１と比較して、ＲＦ信号の奇数次の高調波、およびＬＯ信号の偶数次とＲＦ信号の偶数次の混合波の出力をより抑制することができる。したがって、この実施の形態３による周波数変換器は、高調波ミクサからの一般的な出力信号であるＬＯの２次成分とＲＦの１次成分の混合波の出力を容易にし、かつ必要のないスプリアス成分を抑制するので、周波数変換器の出力段に接続されるスプリアス抑制のためのフィルタ回路を簡略化することができる。
なお、この実施の形態３による周波数変換器は、上記のダウンコンバータに限定されるものではなく、正相のＲＦ信号の代わりに入力された正相のＩＦ信号、第１のトランジスタ対１１ａにより生成されたＬＯ信号の２逓倍周波数の正相信号およびリファレンス用トランジスタ３ａを流れる逆相信号の混合信号、例えば周波数ｆＩＦ＋２ｆＬＯ（なおｆＩＦはＩＦ信号の周波数）のＲＦ信号と、逆相のＲＦ信号の代わりに入力された逆相のＩＦ信号、第２のトランジスタ対１１ｂにより生成されたＬＯ信号の２逓倍周波数の正相信号およびリファレンス用トランジスタ３ｂを流れる逆相信号の混合信号、例えば周波数ｆＩＦ＋２ｆＬＯのＲＦ信号とから成る差動信号を第１および第２の出力端子１０ａ，１０ｂを介して出力するアップコンバータであってもよい。
実施の形態３には多くの変形例があり得る。第１０図は実施の形態３の一変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。この変形例では、第１のトランジスタ対１１ａは２つの電界効果トランジスタ２０ａ，２０ｂから構成され且つ第２のトランジスタ対１１ｂは２つの電界効果トランジスタ２０ｃ，２０ｄから構成されているとともに、リファレンス用トランジスタ３ａ，３ｂの代わりにリファレンス用電界効果トランジスタ３０ａ，３０ｂが設けられている。この場合、第９図の各接合形バイポーラトランジスタのコレクタ端子、エミッタ端子およびベース端子は、電界効果トランジスタのドレイン端子、ソース端子およびゲート端子に置き換えられる。
第１１図は実施の形態３の他の変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。この変形例では、負荷抵抗６ａから６ｄおよびＲＦ入力抵抗４ａ，４ｂがインダクタ６０ａから６０ｄおよび４０ａ，４０ｂにそれぞれ置き換えられている。これにより、直流バイアス電流の増加時にも、各トランジスタのコレクタ端子−エミッタ端子間電圧が低下せず、各トランジスタを線形領域で使用することが可能となる。なお、全ての抵抗をインダクタに置き換える必要はなく、第１２図および第１３図に示すように、負荷抵抗６ａから６ｄとＲＦ入力抵抗４ａ，４ｂのうちのいずれか一方のみをインダクタに置き換えてもよい。
第１４図は実施の形態３の他の変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。この変形例では、定電流源５が省略されており、ＲＦ入力抵抗４ａ，４ｂの他端はグランドに直接接続されている。このように、定電流源５がない場合においても、第１のトランジスタ対１１ａと第１のリファレンス用トランジスタ３ａとから成る一つ並列回路全体を流れる電流は、電源端子１に印加される直流電圧Ｖｃｃおよび第１のＲＦ入力抵抗４ａにより一定に維持され、さらに、第２のトランジスタ対１１ｂと第２のリファレンス用トランジスタ３ｂとから成る一つ並列回路全体を流れる電流は、電源端子１に印加される直流電圧Ｖｃｃおよび第２のＲＦ入力抵抗４ｂにより一定に維持されるので、同様の効果が得られる。
第１５図は実施の形態３の他の変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。この変形例では、定電流源５が抵抗１２に置き換えられている。これにより、一般にトランジスタにより構成される定電流源５の温度変動に伴う性能変動がなくなる。
実施の形態４．
第１６図はこの発明の実施の形態４による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。図において、第９図と同一の符号は上記実施の形態３による周波数変換器と同一または相当する構成要素を示しており、以下ではその説明を省略する。
この実施の形態４による周波数変換器は、第９図に示す負荷抵抗６ｂ，６ｄ（第５および第６の受動素子）が除去されている点において上記実施の形態３による周波数変換器と異なる。すなわち、第１および第２のリファレンス用トランジスタ３ａ，３ｂのコレクタ端子はともに直接電源端子１に接続されている。
次に動作について説明する。
この実施の形態４による周波数変換器は上記実施の形態３によるものと同様に動作する。すなわち、この実施の形態４による周波数変換器は、上記実施の形態３によるものと同様に、負荷抵抗６ａ，６ｃにそれぞれ接続された第１および第２の出力端子１０ａ，１０ｂを介して差動信号を出力する。
したがって、第９図に示すような負荷抵抗６ｂ，６ｄがなくても、上記実施の形態３と同様の効果を奏することができるうえに、回路構成を簡略化できる。
上記実施の形態３と同様に、実施の形態４には多くの変形例があり得る。一変形例では、第１０図の場合と同様に、第１および第２のトランジスタ対１１ａ，１１ｂのそれぞれは２つの電界効果トランジスタから構成されているとともに、第１および第２のリファレンス用トランジスタ３ａ，３ｂのそれぞれの代わりにリファレンス用電界効果トランジスタが設けられる。この場合、各接合型バイポーラトランジスタのコレクタ端子、エミッタ端子およびベース端子は、電界効果トランジスタのドレイン端子、ソース端子およびゲート端子に置き換えられる。
また、他の変形例では、第１１図の場合と同様に、負荷抵抗６ａから６ｄおよびＲＦ入力抵抗４ａ，４ｂがインダクタに置き換えられる。これにより、直流バイアス電流の増加時にも、各トランジスタのコレクタ端子−エミッタ端子間電圧が低下せず、各トランジスタを線形領域で使用することが可能となる。なお、第１２図および第１３図の場合と同様に、全ての抵抗をインダクタに置き換える必要はなく、負荷抵抗６ａから６ｄとＲＦ入力抵抗４ａ，４ｂのうちのいずれか一方のみをインダクタに置き換えてもよい。
他の変形例では、第１４図の場合と同様に、定電流源５が省略され、ＲＦ入力抵抗４ａ，４ｂの他端はグランドに直接接続される。このように、定電流源５がない場合においても、第１のトランジスタ対１１ａと第１のリファレンス用トランジスタ３ａとから成る一つ並列回路全体を流れる電流は、電源端子１に印加される直流電圧Ｖｃｃおよび第１のＲＦ入力抵抗４ａにより一定に維持され、さらに、第２のトランジスタ対１１ｂと第２のリファレンス用トランジスタ３ｂとから成る一つ並列回路全体を流れる電流は、電源端子１に印加される直流電圧Ｖｃｃおよび第２のＲＦ入力抵抗４ｂにより一定に維持されるので、同様の効果が得られる。
また、他の変形例では、第１５図の場合と同様に、定電流源５が抵抗に置き換えられる。これにより、一般にトランジスタにより構成される定電流源５の温度変動に伴う性能変動がなくなる。
実施の形態５．
第１７図はこの発明の実施の形態５による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。図において、第１６図と同一の符号は上記実施の形態４による周波数変換器と同一または相当する構成要素を示しており、以下ではその説明を省略する。
この実施の形態５による周波数変換器は、上記実施の形態４による周波数変換器と同様な回路構成を有するが、第１のリファレンス用トランジスタ３ａのコレクタ端子が第２の出力端子１０ｂすなわち負荷抵抗６ｃと第２のトランジスタ対１１ｂの共通コレクタ端子の間に接続され、第２のリファレンス用トランジスタ３ｂのコレクタ端子が第１の出力端子１０ａすなわち負荷抵抗６ａと第１のトランジスタ対１１ａの共通コレクタ端子の間に接続されている点が異なる。
次に動作について説明する。
この実施の形態５による周波数変換器は上記実施の形態４によるものと基本的には同様に動作する。以下ではこの実施の形態５による周波数変換器の特徴的な動作についてのみ説明する。
第１および第２のリファレンス用トランジスタ３ａ，３ｂはＬＯ信号の２次成分を抑える働きをするが、第９図に示す上記実施の形態３による周波数変換器では、抵抗６ｂ，６ｄを流れる電流に応じて第１および第２のリファレンス用トランジスタ３ａ，３ｂのコレクタ端子の電圧がそれぞれ変動してしまう。この結果、ＬＯ信号の２次成分を十分に抑えることができなくなる。これに対して、この実施の形態５による周波数変換器では、抵抗６ａを流れる電流に関わらず、第１のトランジスタ対１１ａの共通コレクタ端子の電圧と第２のリファレンス用トランジスタ３ｂのコレクタ端子の電圧は等しく、さらに、抵抗６ｃを流れる電流に関わらず、第２のトランジスタ対１１ｂの共通コレクタ端子の電圧と第１のリファレンス用トランジスタ３ａのコレクタ端子の電圧は等しいので、第１および第２の出力端子１０ａ，１０ｂへのＬＯ信号の２次成分の出現をさらに抑えることができる。
以上のように、上記実施の形態４と同様の効果が得られるとともに、第１および第２の出力端子１０ａ，１０ｂへのＬＯ信号の２次成分の出現をさらに抑える効果がある。
上記実施の形態３と同様に、実施の形態５には多くの変形例があり得る。一変形例では、第１０図の場合と同様に、第１および第２のトランジスタ対１１ａ，１１ｂのそれぞれは２つの電界効果トランジスタから構成されているとともに、第１および第２のリファレンス用トランジスタ３ａ，３ｂのそれぞれの代わりにリファレンス用電界効果トランジスタが設けられている。この場合、各接合形バイポーラトランジスタのコレクタ端子、エミッタ端子およびベース端子は、電界効果トランジスタのドレイン端子、ソース端子およびゲート端子に置き換えられる。
また、他の変形例では、第１１図の場合と同様に、負荷抵抗６ａから６ｄおよびＲＦ入力抵抗４ａ，４ｂがインダクタに置き換えられる。これにより、直流バイアス電流の増加時にも、各トランジスタのコレクタ端子−エミッタ端子間電圧が低下せず、各トランジスタを線形領域で使用することが可能となる。なお、第１２図および第１３図の場合と同様に、全ての抵抗をインダクタに置き換える必要はなく、負荷抵抗６ａから６ｄとＲＦ入力抵抗４ａ，４ｂのうちのいずれか一方のみをインダクタに置き換えてもよい。
他の変形例では、第１４図の場合と同様に、定電流源５が省略され、ＲＦ入力抵抗４ａ，４ｂの他端はグランドに直接接続される。このように、定電流源５がない場合においても、第１のトランジスタ対１１ａと第１のリファレンス用トランジスタ３ａとから成る一つ並列回路全体を流れる電流は、電源端子１に印加される直流電圧Ｖｃｃおよび第１のＲＦ入力抵抗４ａにより一定に維持され、さらに、第２のトランジスタ対１１ｂと第２のリファレンス用トランジスタ３ｂとから成る一つ並列回路全体を流れる電流は、電源端子１に印加される直流電圧Ｖｃｃおよび第２のＲＦ入力抵抗４ｂにより一定に維持されるので、同様の効果が得られる。
また、他の変形例では、第１５図の場合と同様に、定電流源５が抵抗に置き換えられる。これにより、一般にトランジスタにより構成される定電流源５の温度変動に伴う性能変動がなくなる。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明に係る周波数変換器は、ＷＣＤＭＡ方式などの通信方式に準拠する広帯域通信端末などにおいて、ＵＨＦ、マイクロ波、ミリ波などの高周波帯の信号の周波数を逓倍するかまたは高周波帯域の信号を混合するのに適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
第２図はこの発明の実施の形態１による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
第３図はこの発明の実施の形態１の一変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
第４図はこの発明の実施の形態１の他の変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
第５図はこの発明の実施の形態１の他の変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
第６図はこの発明の実施の形態１の他の変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
第７図はこの発明の実施の形態１の他の変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
第８図はこの発明の実施の形態２による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
第９図はこの発明の実施の形態３による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
第１０図はこの発明の実施の形態３の一変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
第１１図はこの発明の実施の形態３の他の変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
第１２図はこの発明の実施の形態３の他の変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
第１３図はこの発明の実施の形態３の他の変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
第１４図はこの発明の実施の形態３の他の変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
第１５図はこの発明の実施の形態３の他の変形例による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
第１６図はこの発明の実施の形態４による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
第１７図はこの発明の実施の形態５による周波数変換器の構成を示す概略回路図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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