(57)【要約】  他の従来ブリクサー設計に較べ線形性を改善しノイズを低減するブリクサーが提供される。これを達成するため、本願において提供されるブリクサーはノイズ低減を行う（及び線形性を改善する）ためそのミキシング回路内で差動増幅器及び／又はダミー経路を用いる。説明される例では、装置が入力信号（ＶＩＮ）から増幅信号を生成するトランスコンダクタンス回路（２０２）を含む。ミキシング回路（２０４−１）が、増幅信号を局部発振器信号の一部（概して５０％又は２５％）であるデューティサイクルを有するミキシング信号（ＬＯＦ１）とミキシングするため、差動増幅器（２１４）及びインピーダンスネットワーク（例えば、レジスタＲ７、Ｒ８及びスイッチＳ２、又はレジスタＲ９、Ｒ１Ｏ及びスイッチＳ１）がノイズ低減を行うことができる。ミキシングは典型的に受動ミキサ（例えばギルバートセル受動ミキサ）であるミキサ（２１０、２１２）により実行される。
2014519795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
入力信号を受け取り、且つ、第１の増幅された信号及び第２の増幅された信号を生成するトランスコンダクタンス回路、及び
ミキシング回路、
を含み、
前記ミキシング回路が、
前記第１の増幅された信号を受け取るように前記トランスコンダクタンス回路に結合される第１のミキサであって、前記第１のミキサが前記第１の増幅された信号をミキシング信号とミキシングし、前記ミキシング信号が、局部発振器デューティサイクルの一部であるデューティサイクルを有する、前記第１のミキサ、
前記第２の増幅された信号を受け取るように前記トランスコンダクタンス回路に結合される第２のミキサであって、前記第２の増幅された信号を前記ミキシング信号とミキシングする、前記第２のミキサ、
前記第１及び第２のミキサの各々に結合される第１のインピーダンスネットワークであって、フィードバックインピーダンスを有するように適合される、前記第１のインピーダンスネットワーク、
前記第１及び第２のミキサの各々に結合される第２のインピーダンスネットワークであって、前記フィードバックインピーダンスを有するように適合される、前記第２のインピーダンスネットワーク、及び
各インピーダンスネットワークに結合される差動増幅器、
を含む、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記ミキシング回路が、
前記トランスコンダクタンス回路と前記第１のミキサとの間に結合される第１のキャパシタ、及び
前記トランスコンダクタンス回路と前記第２のミキサとの間に結合される第２のキャパシタ、
を更に含む、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、前記第１のインピーダンスネットワークが、
前記第１のミキサに結合される第１のレジスタ、
前記第１のレジスタと直列に結合される第２のレジスタ、及び
前記第１のレジスタと並列に結合される第１のスイッチ、
を更に含み、
前記第１及び第２のレジスタの集合的インピーダンスが前記フィードバックインピーダンスにほぼ等しく、前記第２のミキサが前記第１及び第２のレジスタ間のノードに結合される、
装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、前記第１のインピーダンスネットワークが、
前記第１のミキサに結合される第３のレジスタ、
前記第３のレジスタと直列に結合される第４のレジスタ、及び
前記第１のレジスタと並列に結合される第２のスイッチ、
を更に含み、
第３及び第４のレジスタの集合的インピーダンスが前記フィードバックインピーダンスにほぼ等しく、前記第２のミキサが前記第１及び第２のレジスタ間のノードに結合される、
装置。
【請求項５】
請求項２に記載の装置であって、前記第１のインピーダンスネットワークが、前記フィードバックインピーダンスを有する第１のレジスタを更に含み、前記第２のインピーダンスネットワークが、前記フィードバックインピーダンスを有する第２のレジスタを更に含む、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、前記ミキシング回路が、第２のキャパシタに結合されるダミー経路を更に含む、装置。
【請求項７】
請求項５に記載の装置であって、前記差動増幅器が第１の差動増幅器を更に含み、前記ダミー経路が、前記第２のキャパシタに結合される第３のミキサ、及び、前記第３のミキサに結合される第２の差動増幅器を更に含む、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、前記一部が第１の一部を更に含み、前記ミキシング信号が第１のミキシング信号を更に含み、前記第３のミキサが、前記第２の増幅された信号を、前記局部発振器デューティサイクルの第２の一部であるデューティサイクルを有する第２のミキシング信号とミキシングする、装置。
【請求項９】
請求項７に記載の装置であって、第１及び第２のミキサの各々からの前記トランジスタが第１のサイズを有し、前記第３のミキサからの前記トランジスタが第２のサイズを有する、装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、前記トランスコンダクタンス回路が、
第１の電流を有する第１の電流源、
前記第１の電流よりＫ倍大きい第２の電流を有する第２の電流源、
前記第１の電流源に結合され、且つ、第１のバイアス電圧を受け取る第１のトランジスタ、
前記第１のトランジスタに結合され、且つ、入力信号と第２のバイアス電圧とを受け取る第２のトランジスタ、
前記第２の電流源に結合され、且つ、第１のバイアス電圧を受け取る第３のトランジスタ、及び
前記第３のトランジスタに結合され、且つ、前記入力信号と前記第２のバイアス電圧とを受け取る第４のトランジスタ、
を含む、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、前記トランスコンダクタンス回路が、
前記第４のトランジスタに結合され、且つ、前記第２のバイアス電圧を受け取るレジスタ、及び
前記第４のトランジスタに結合され、且つ、前記入力信号を受け取るキャパシタ、
を更に含む、装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置であって、ミキシング回路が、
前記トランスコンダクタンス回路と前記第１のミキサとの間に結合される第１のキャパシタ、及び
前記トランスコンダクタンス回路と前記第２のミキサとの間に結合される第２のキャパシタ、
を更に含む、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、前記第１のインピーダンスネットワークが、
前記第１のミキサに結合される第１のレジスタ、
前記第１のレジスタと直列に結合される第２のレジスタ、及び
前記第１のレジスタと並列に結合される第１のスイッチ、
を更に含み、
前記第１及び第２のレジスタの集合的インピーダンスが前記フィードバックインピーダンスにほぼ等しく、前記第２のミキサが前記第１及び第２のレジスタ間のノードに結合される、
装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって、前記第１のインピーダンスネットワークが、
前記第１のミキサに結合される第３のレジスタ、
前記第３のレジスタと直列に結合される第４のレジスタ、及び
前記第１のレジスタと並列に結合される第２のスイッチ、
を更に含み、
第３及び第４のレジスタの集合的インピーダンスが前記フィードバックインピーダンスにほぼ等しく、前記第２のミキサが前記第１及び第２のレジスタ間のノードに結合される、
装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の装置であって、
前記第１のインピーダンスネットワークが、前記フィードバックインピーダンスを有する第１のレジスタを更に含み、
前記第２のインピーダンスネットワークが、前記フィードバックインピーダンスを有する第２のレジスタを更に含む、
装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置であって、前記ミキシング回路が、第２のキャパシタに結合されるダミー経路を更に含む、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して無線周波数（ＲＦ）回路要素に関し、更に特定して言えば、ブリクサー（ｂｌｉｘｅｒ）に関連する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来のブリクサー１００の一例を図示する。ブリクサー（即ち、１００）はバラン、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）、及びＩ／Ｑミキサを組み合わせる回路である。図示するように、ブリクサー１００は概して、スイッチングクワッド又はスイッチングコア（これは概して、ＮＭＯＳトランジスタＱ３〜Ｑ６、及びレジスタ・キャパシタ（ＲＣ）ネットワーク１０２−１及び１０２−２を含む）に結合されるバランＬＮＡコア（これは概して、ＮＭＯＳトランジスタＱ１及びＱ２、インダクタＬ、キャパシタＣ１、及びレジスタＲ１を含む）を含む。オペレーションにおいて、ＲＦ入力信号がバランＬＮＡコア（これはバイアス電圧ＶＢＩＡＳ１及びＶＢＩＡＳ２も受け取る）に供給される。トランジスタＱ２は、トランジスタＱ１のサイズのｎ倍であるため、トランジスタＱ２のトランスコンダクタンスｇｍ２は、トランジスタＱ１のトランスコンダクタンスｇｍ１のｎ倍である（又はｇｍ２＝ｎ×ｇｍ１）。バラン−ＬＮＡコアからの信号（これらはｇｍ１×ＶＩＮ及びｇｍ２×ＶＩＮである）は、差動局部発振器信号ＬＯＰ及びＬＯＭと組み合わされるように、スイッチングコアの低インピーダンスノードに印加される。所望の中間周波数信号ＩＦＰ及びＩＦＭを達成するため、トランジスタＱ４及びＱ５はトランジスタＱ３及びＱ６のサイズのｎ倍である。また、各ＲＣネットワーク１０４−１〜１０４−４が、ＲＣネットワーク１０２−１及び１０２−２の各々のインピーダンスＺ１のｎ分の一であるインピーダンスＺ２を有する（又はＺ２＝Ｚ１／ｎ）。しかし、このブリクサー１００はノイズがある可能性があり、また、トランジスタＱ１〜Ｑ６のスタッキングに起因して、信号スイングのために利用可能なヘッドルームの量は著しく制限され得、達成可能な利得が制限される。また、供給電圧に起因するこのヘッドルーム制約は、ブリクサー１００の線形性も制限する。そのため、このブリクサー１００の線形性を改善し、ノイズ低減する要望がある。
【０００３】
従来のブリクサーの一例は下記文献に記載されている。
【非特許文献１】Blaakmeer et al., "The BLIXER, a wideband balun-LNA-I/Q-mixer topology," IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 43, No. 12, pp. 2706-2715, Dec. 2008.
【発明の概要】
【０００４】
本発明の開示される一実施例は或る装置を提供する。この装置は、入力信号を受け取り、且つ、第１の増幅された信号及び第２の増幅された信号を生成するトランスコンダクタンス回路と、ミキシング回路とを含む。ミキシング回路は、第１の増幅された信号を受け取るようにトランスコンダクタンス回路に結合される第１のミキサ、第２の増幅された信号を受け取るようにトランスコンダクタンス回路に結合される第２のミキサ、第１及び第２のミキサの各々に結合される第１のインピーダンスネットワーク、第１及び第２のミキサの各々に結合される第２のインピーダンスネットワーク、及び各インピーダンスネットワークに結合される差動増幅器を含む。第１のミキサは第１の増幅された信号をミキシング信号とミキシングし、ミキシング信号は、局部発振器デューティサイクルの一部（ｆｒａｃｔｉｏｎ）であるデューティサイクルを有する。第２のミキサは、第２の増幅された信号をミキシング信号とミキシングする。第１のインピーダンスネットワークは、フィードバックインピーダンスを有するように適合される。第２のインピーダンスネットワークは、フィードバックインピーダンスを有するように適合される。
【０００５】
一実施例において、ミキシング回路は、トランスコンダクタンス回路と第１のミキサとの間に結合される第１のキャパシタ、及びトランスコンダクタンス回路と第２のミキサとの間に結合される第２のキャパシタを更に含む。
【０００６】
一実施例において、第１のインピーダンスネットワークは、第１のミキサに結合される第１のレジスタ、第１のレジスタと直列に結合される第２のレジスタ、及び第１のレジスタと並列に結合される第１のスイッチを更に含む。第１及び第２のレジスタの集合的インピーダンスはフィードバックインピーダンスにほぼ等しく、第２のミキサは第１及び第２のレジスタ間のノードに結合される。
【０００７】
一実施例において、第１のインピーダンスネットワークは、第１のミキサに結合される第３のレジスタ、第３のレジスタと直列に結合される第４のレジスタ、及び第１のレジスタと並列に結合される第２のスイッチを更に含む。第３及び第４のレジスタの集合的インピーダンスはフィードバックインピーダンスにほぼ等しく、第２のミキサは第１及び第２のレジスタ間のノードに結合される。
【０００８】
一実施例において、第１のインピーダンスネットワークは、フィードバックインピーダンスを有する第１のレジスタを更に含み、第２のインピーダンスネットワークは、フィードバックインピーダンスを有する第２のレジスタを更に含む。
【０００９】
一実施例において、ミキシング回路は第２のキャパシタに結合されるダミー経路を更に含む。
【００１０】
一実施例において、差動増幅器は第１の差動増幅器を更に含み、ダミー経路は、第２のキャパシタに結合される第３のミキサ、及び、第３のミキサに結合される第２の差動増幅器を更に含む。
【００１１】
一実施例において、前記一部は第１の一部を更に含み、ミキシング信号は第１のミキシング信号を更に含み、第３のミキサは、第２の増幅された信号を、局部発振器デューティサイクルの第２の一部であるデューティサイクルを有する第２のミキシング信号とミキシングする。
【００１２】
一実施例において、第１及び第２のミキサの各々からのトランジスタは第１のサイズを有し、第３のミキサからのトランジスタは第２のサイズを有する。
【００１３】
一実施例において、装置が、第１の増幅された信号及び第２の増幅された信号を生成するトランスコンダクタンス回路を含む。トランスコンダクタンス回路は、第１の電流を有する第１の電流源、第１の電流よりＫ倍大きい第２の電流を有する第２の電流源、第１の電流源に結合され、且つ、第１のバイアス電圧を受け取る第１のトランジスタ、第１のトランジスタに結合され、且つ、入力信号と第２のバイアス電圧とを受け取る第２のトランジスタ、第２の電流源に結合され、且つ、第１のバイアス電圧を受け取る第３のトランジスタ、第３のトランジスタに結合され、且つ、入力信号と第２のバイアス電圧とを受け取る第４のトランジスタ、及びミキシング回路を含む。ミキシング回路は、第１の増幅された信号を受け取るようにトランスコンダクタンス回路に結合される第１のミキサ、第２の増幅された信号を受け取るようにトランスコンダクタンス回路に結合される第２のミキサ、第１及び第２のミキサの各々に結合される第１のインピーダンスネットワーク、第１及び第２のミキサの各々に結合される第２のインピーダンスネットワーク、及び各インピーダンスネットワークに結合される差動増幅器を含む。第１のミキサは第１の増幅された信号をミキシング信号とミキシングし、ミキシング信号は、局部発振器デューティサイクルの一部であるデューティサイクルを有する。第２のミキサは、第２の増幅された信号をミキシング信号とミキシングする。第１のインピーダンスネットワークは、フィードバックインピーダンスを有するように適合される。第２のインピーダンスネットワークは、フィードバックインピーダンスを有するように適合される。
【００１４】
一実施例において、トランスコンダクタンス回路は、第４のトランジスタに結合され、且つ、第２のバイアス電圧を受け取るレジスタ、及び第４のトランジスタに結合され、且つ、入力信号を受け取るキャパシタを更に含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
例示の実施例を添付の図面を参照して説明する。
【００１６】
【図１】従来のブリクサーの回路図である。
【００１７】
【図２】一実施例におけるブリクサーの例の回路図である。
【図３】一実施例におけるブリクサーの例の回路図である。
【図４】一実施例におけるブリクサーの例の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図２は、本発明の原理を実装する例示のブリクサー２００−１を図示する。ブリクサー２００−１は概して、トランスコンダクタンス回路２０２及びミキシング回路２０４−１を含む。オペレーションにおいて、トランスコンダクタンス回路２０２は概して、入力信号ＶＩＮを受け取り、入力信号ＶＩＮから増幅された信号を生成する。ミキシング回路２０４−１はその後、これらの増幅された信号を、局部発振器信号の一部（概して５０％又は２５％）であるデューティサイクルを有するミキシング信号ＬＯＦ１とミキシングすることができ、そのため、差動増幅器２１４及びインピーダンスネットワーク（概して、レジスタＲ７及びＲ８及びスイッチＳ２、又はレジスタＲ９及びＲ１０及びスイッチＳ１）が概してノイズキャンセル又はノイズ低減を実行することができる。ミキシングは概して、典型的に受動ミキサ（これは例えばギルバートセルミキサとし得る）であるミキサ２１０及び２１２によって実行される。
【００１９】
増幅された信号を生成するため、トランスコンダクタンス回路２０２は概して、各々が増幅された信号の一つを生成する、２つのブランチを用いる。入力信号ＶＩＮは概して、ＮＭＯＳトランジスタＱ９（これは、バイアス電圧ＶＢＩＡＳ３によりバイアスされ得、概してトランスコンダクタンスｇｍ３を有する）のソースで受信され、電流源２０６（これは電流Ｉ０を生成することができる）及びＮＭＯＳトランジスタＱ７（これは、バイアス電圧ＶＢＩＡＳ４によりバイアスされ得る）と連携して、トランジスタＱ９が、増幅された信号（これは概してＶＩＮ×ｇｍ３である）を生成する。また、ＮＭＯＳトランジスタＱ１０は概して、キャパシタＣ６（これもレジスタＲ６を介してバイアス電圧ＶＢＩＡＳ３によりバイアスされる）を介して入力電圧ＶＩＮを受け取る。このトランジスタＱ１０は概してＫ×ｇｍ３のトランスコンダクタンスを有し、トランジスタＱ８（これは概してバイアス電圧ＶＢＩＡＳ４によりバイアスされる）及び電流源２０８（これはＫ×Ｉ０の電流を生成する）と連携して、増幅された信号（これは概してＶＩＮ×Ｋ×ｇｍ３である）を生成する。これらの増幅された信号はその後、ＡＣカップリングキャパシタＣ７及びＣ８に提供され得る。
【００２０】
ノイズキャンセルを提供するため、スイッチＳ１及びＳ２は、インピーダンスネットワークのインピーダンスを変えるように作動され得る。典型的に、レジスタＲ８及びＲ１０はＫ×ＲＬの抵抗値を有し、レジスタＲ７及びＲ９は典型的に、（Ｋ−１）ＲＬ／Ｋの抵抗値を有する。スイッチＳ１及びＳ２が作動されるとき、各インピーダンスネットワークに対する総抵抗（又は図示する回路に対するインピーダンス）はＲＬである。そのため、スイッチＳ１及びＳ２が作動されるとき、差動増幅器２１４は、インピーダンスネットワークの総インピーダンスを用いてノイズ低減を実行するために用いられるのに対し、通常オペレーションでは（スイッチＳ１及びＳ２が開けられるとき）、Ｋ×ＲＬの抵抗が用いられる。
【００２１】
図３は、別のブリクサーの例の２００−２を図示する。この構成においてブリクサー２００−１のインピーダンスネットワークは、レジスタＲ１１及びＲ１２（これは概してＲＬの抵抗を有する）で置き換えられており、ダミー経路２１６−１が含まれている。ダミー経路２１６−１は概して、ミキサ２２０−１（これは、典型的に、ミキサ２１０及び２２０に用いられるトランジスタとほぼ同じサイズ又はアスペクト比（チャネル幅対チャネル長さ）であるトランジスタを有する受動ミキサである）、差動増幅器２１８、及びレジスタＲ１３及びＲ１４（これらは各々典型的にＲＬの抵抗を有する）を含む。典型的に、ミキサ２２０−１は、キャパシタＣ７からの増幅された出力信号を、局部発振器デューティサイクルの一部又は倍数（即ち、Ｋ−２倍）であるデューティサイクルを有するミキシング信号ＬＯＦ２とミキシングする。このダミー経路２１６−１は概して、メイン経路からの余分の信号電流を「吸い取る」。また、ダミー経路２１６−１は、増幅器２１８周辺のフィルタを適当なサイズにすることによりＲＦフィルタリングに用いることができる。
【００２２】
図４に示す別の代替例において、ブリクサー２００−３が概して、ダミー経路２１６−１の代わりにダミー経路２１６−２を用いる。ダミー経路２１６−１と２１６−２との間の差は、ミキサ２２０−１及び２２０−２間の差にある。即ち、ミキサ２２０−２は、ミキシング信号ＬＯＦｌを用いるが、ミキサ２２０−２内で用いられるトランジスタは、ミキサ２１０及び２１２に用いられるトランジスタのサイズのＫ−１倍である。ブリクサー２００−３のためのこの配置は概して、ブリクサー２００−２のための配置と実質的に同様の機能性を提供するが、有利なレイアウトを提供し得る。
【００２３】
ブリクサー２００−１、２００−２、又は２００−３を用いた結果、幾つかの利点が実現され得る。即ち、線形性は、トランスコンダクタンス回路２０２の出力における低い信号スイングに起因して、ブリクサー１００に較べて改善される。利用可能な信号スイングに起因して、ずっと大きい中間周波数利得もある。また、ミキシング回路２０４−１、２０４−２、及び２０４−３の受動性のため、概してフリッカノイズがわずかしかない又は全くない。改善された性能を示すため、ブリクサー１００をブリクサー２００−１、２００−２、及び２００−３と比較する表１が以下に提供される。
【表１】
2014519795.tif 000003
【００２４】
本発明に関連する技術に習熟した者であれば、本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に変形が成され得ること、及び他の実施例を実装し得ることが分かるであろう。
【図１】
2014519795.tif 000004
【図２】
2014519795.tif 000005
【図３】
2014519795.tif 000006
【図４】
2014519795.tif 000007
【国際調査報告】
2014519795.tif 000008
2014519795.tif 000009