(57)【要約】【課題】低消費電力化及び小型化が可能な周波数変換回路を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る周波数変換回路１は、第１の信号Ｓｒｆと第２の信号Ｓｌｏとを受け、該第１の信号Ｓｒｆと該第２の信号Ｓｌｏとの差周波数成分及び和周波数成分を生成する非線形受動素子１４と、非線形受動素子１４からの差周波数成分及び和周波数成分のうち、何れかの周波数成分を有する第３の信号Ｓｉｆを通過させるフィルタ１６とを備えている。【選択図】図１
2008283635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の信号と第２の信号とを受け、該第１の信号と該第２の信号との差周波数成分及び和周波数成分を生成する非線形受動素子と、
前記非線形受動素子からの前記差周波数成分及び前記和周波数成分のうち、何れかの周波数成分を有する第３の信号を通過させるフィルタと、
を備える、周波数変換回路。
【請求項２】
前記非線形受動素子は、磁性体を含むインダクタである、請求項１に記載の周波数変換回路。
【請求項３】
前記非線形受動素子は、バリスタである、請求項１に記載の周波数変換回路。
【請求項４】
前記非線形受動素子は、サーミスタである、請求項１に記載の周波数変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置等に用いられる周波数変換回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信装置等では、受信部及び送信部に周波数変換回路（ミキサ回路）が用いられることがある。受信部に用いられる周波数変換回路は、受信したＲＦ（Radio Frequency）信号を、このＲＦ信号の周波数とデータの周波数との中間の周波数を有するＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換する。一方、送信部に用いられる周波数変換回路は、ＩＦ信号をＲＦ信号に変換する。この種の周波数変換回路は、電流−電圧特性が非線形である非線形素子を用いて信号の周波数を変換する。非特許文献１には、非線形素子としてトランジスタを有する周波数変換回路が記載されている。
【非特許文献１】宮本幸彦著、「高周波回路の設計と実装」、第４刷、日本放送出版協会、平成２年４月２０日、ｐ．１２９−１４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、携帯電話などの携帯型の無線通信装置では、電池の長寿命化のために消費電力が小さく、小型な周波数変換回路が要望されている。しかしながら、非特許文献１に記載の周波数変換回路では、トランジスタを動作させるために電源が必要であり、低消費電力化や小型化が困難であった。
【０００４】
そこで、本発明は、低消費電力化及び小型化が可能な周波数変換回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の周波数変換回路は、第１の信号と第２の信号とを受け、該第１の信号と該第２の信号との差周波数成分及び和周波数成分を生成する非線形受動素子と、非線形受動素子からの差周波数成分及び和周波数成分のうち、何れかの周波数成分を有する第３の信号を通過させるフィルタとを備えている。
【０００６】
この周波数変換回路によれば、非線形素子として受動素子を用いているので、非線形素子を動作させるための電源が不要となる。その結果、この周波数変換回路によれば、低消費電力化及び小型化が可能である。
【０００７】
上記した非線形受動素子は、磁性体を含むインダクタであることが好ましい。例えば、磁性体コアに巻線が巻き回されてなるインダクタや磁性体層上に配線パターンが形成されてなるインダクタ等は、磁性体の磁気飽和特性に起因して非線形な磁界−磁束特性を有する。したがって、インダクタに電流が流れると磁界が発生し、磁性体に磁束が発生することとなる。電流を大きくしていくと磁束が大きくなり、磁性体において磁気飽和が発生する。この磁気飽和状態で電流をさらに大きくしていくと、インダクタンス（すなわち、インピーダンス）が減少する。そのため、入力信号の電流に対するインピーダンスの電圧降下分が変化し、電流と電圧との関係が非線形となる。このように、磁性体を含むインダクタは、非線形な電流−電圧特性を有することとなり、周波数変換回路の非線形素子として適用可能である。このインダクタは、受動素子であるので電源が不要である。
【０００８】
上記した非線形受動素子は、バリスタであることが好ましい。バリスタは、電流−電圧非直線特性を有するので、周波数変換回路の非線形素子として適用可能である。このバリスタは、受動素子であるので電源が不要である。
【０００９】
上記した非線形受動素子は、サーミスタであることが好ましい。サーミスタは、入力信号の電流による自己発熱に起因して非線形な温度−抵抗特性を有する。ここで、抵抗値は、入力信号の電流に対する電圧降下量を定める。したがって、サーミスタは、非線形な電流−電圧特性を有することとなり、周波数変換回路の非線形素子として適用可能である。このサーミスタは、受動素子であるので電源が不要である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、低消費電力化及び小型化が可能な周波数変換回路が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１２】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。図１に示す周波数変換回路１は、例えば無線通信システムにおける受信装置等に用いられ、受信したＲＦ信号（第１の信号）Ｓｒｆを、中間周波数を有するＩＦ信号（第３の信号）Ｓｉｆに変換するものである。周波数変換回路１は、ＲＦフィルタ１１と、ＬＯフィルタ１２と、ＲＦ整合部１３と、インダクタ（非線形受動素子）１４と、ＩＦ整合部１５と、ＩＦフィルタ１６とを備えている。
【００１３】
ＲＦフィルタ１１は、受信したＲＦ信号Ｓｒｆにおける高周波ノイズ及び低周波ノイズを遮断する。ＲＦフィルタ１１には、例えばバンドパスフィルタが用いられる。ＲＦフィルタ１１はＲＦ整合部１３に接続されている。
【００１４】
ＬＯフィルタ１２は、局部発振器からのＬＯ（Local Oscillator）信号（第２の信号）Ｓｌｏにおける高周波ノイズ及び低周波ノイズを遮断する。ＬＯフィルタ１２には、例えばバンドパスフィルタが用いられる。ＬＯフィルタ１２はＲＦ整合部１３に接続されている。
【００１５】
ＲＦ整合部１３は、ＲＦフィルタ１１及びその前段回路と、インダクタ１４とのインピーダンス整合を行うためのものである。また、ＲＦ整合部１３は、ＬＯフィルタ１２及びその前段の局部発振器と、インダクタ１４とのインピーダンス整合を行うためのものである。ＲＦ整合部１３は、ＲＦ信号Ｓｒｆの周波数及びＬＯ信号Ｓｌｏの周波数に対して最もインピーダンス整合されている。すなわち、ＲＦ整合部１３は、ＲＦ信号Ｓｒｆ及びＬＯ信号Ｓｌｏに対して伝達率が最も大きい。ＲＦ整合部１３は、インダクタ１４に接続されている。
【００１６】
インダクタ１４は、例えば、磁性体コアに巻線が巻き回されてなるインダクタや磁性体層上に配線パターンが形成されてなるインダクタ等である。インダクタ１４は、磁性体の磁気飽和特性に起因して非線形な磁界−磁束特性を有する。したがって、インダクタ１４に電流が流れると磁界が発生し、磁性体に磁束が発生することとなる。電流を大きくしていくと磁束が大きくなり、磁性体において磁気飽和が発生する。この磁気飽和状態で電流をさらに大きくしていくと、インダクタンス（すなわち、インピーダンス）が減少する。そのため、入力信号の電流に対するインピーダンスの電圧降下分（交流分）が変化し、電流と電圧との関係が非線形となる。このように、インダクタ１４は、非線形な電流−電圧特性を有する。インダクタ１４は、ＲＦ信号ＳｒｆとＬＯ信号Ｓｌｏとの差周波数成分及び和周波数成分であって、下式（１）のようにｎ，ｍをパラメータとした複数の差周波数成分及び和周波数成分を生成する。インダクタ１４は、ＩＦ整合部１５に接続されている。
±ｎ・ωｒ±ｍ・ωｌ・・・（１）
ωｒ：ＲＦ信号Ｓｒｆの角周波数
ωｌ：ＬＯ信号Ｓｌｏの角周波数
ｎ，ｍ：正の整数
【００１７】
ＩＦ整合部１５は、インダクタ１４と、ＩＦフィルタ１６及びその後段回路とのインピーダンス整合を行うためのものである。ＩＦ整合部１５は、インダクタ１４によって生成された中間周波数ωｒ−ωｌ（上記（１）式においてｎ，ｍ＝１）を有する差周波数成分に対して最もインピーダンス整合されている。すなわち、ＩＦ整合部１５は、この差周波数成分に対して伝達率が最も大きい。ＩＦ整合部１５は、ＩＦフィルタ１６に接続されている。
【００１８】
ＩＦフィルタ１６は、インダクタ１４によって生成された差周波数成分及び和周波数成分のうち、中間周波数ωｒ−ωｌを有する差周波数成分のみを通過させ、ＩＦ信号Ｓｒｆとして出力する。ＩＦフィルタ１６には、例えばバンドパスフィルタが用いられる。
【００１９】
ここで、第１の実施形態の周波数変換回路１と従来の周波数変換回路１Ｘとを比較する。図５は、従来の周波数変換回路を示す回路図である。図５に示すように、従来の周波数変換回路１Ｘは、非線形素子としてインダクタ１４に代えてトランジスタ（非線形能動素子）１４Ｘを備えている。このトランジスタ１４Ｘを動作させるために、電源１７が接続されている。このように、従来の周波数変換回路１Ｘでは、トランジスタ１４Ｘを動作させるための電源１７が必要であり、低消費電力化や小型化が困難であった。
【００２０】
しかしながら、第１の実施形態の周波数変換回路１によれば、非線形素子として受動素子であるインダクタ１４を用いているので、従来の周波数変換回路１Ｘのように非線形素子であるトランジスタ１４Ｘを動作させるための電源１７が不要となる。その結果、第１の実施形態の周波数変換回路１によれば、低消費電力化及び小型化が可能である。
【００２１】
したがって、この第１の実施形態の周波数変換回路１を携帯電話などの携帯型の無線通信装置に適用すれば、電池の長寿命化が可能となり、また小型化が可能となる。
【００２２】
［第２の実施形態］
図２は、本発明の第２の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。図２に示す周波数変換回路１Ａは、例えば無線通信システムにおける受信装置等に用いられ、受信したＲＦ信号Ｓｒｆを、中間周波数を有するＩＦ信号Ｓｉｆに変換するものである。周波数変換回路１Ａは、周波数変換回路１においてインダクタ１４に代えてバリスタ（非線形受動素子）１４Ａを備えている構成で第１の実施形態と異なっている。周波数変換回路１Ａの他の構成は、周波数変換回路１と同一である。
【００２３】
バリスタ１４Ａは、電流−電圧非直線特性を有する。バリスタ１４Ａは、ＲＦ信号ＳｒｆとＬＯ信号Ｓｌｏとの差周波数成分及び和周波数成分であって、上記（１）式のようにｎ，ｍをパラメータとした複数の差周波数成分及び和周波数成分を生成する。
【００２４】
この第２の実施形態の周波数変換回路１Ａでも、非線形素子として受動素子であるバリスタ１４Ａを用いているので、従来の周波数変換回路１Ｘのように非線形素子であるトランジスタ１４Ｘを動作させるための電源１７が不要となる。その結果、第２の実施形態の周波数変換回路１Ａによれば、低消費電力化及び小型化が可能である。
【００２５】
したがって、この第２の実施形態の周波数変換回路１Ａを携帯電話などの携帯型の無線通信装置に適用しても、電池の長寿命化が可能となり、また小型化が可能となる。
【００２６】
［第３の実施形態］
図３は、本発明の第３の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。図３に示す周波数変換回路１Ｂは、例えば無線通信システムにおける受信装置等に用いられ、受信したＲＦ信号Ｓｒｆを、中間周波数を有するＩＦ信号Ｓｉｆに変換するものである。周波数変換回路１Ｂは、周波数変換回路１においてインダクタ１４に代えてサーミスタ（非線形受動素子）１４Ｂを備えている構成で第１の実施形態と異なっている。周波数変換回路１Ｂの他の構成は、周波数変換回路１と同一である。
【００２７】
サーミスタ１４Ｂは、入力信号の電流による自己発熱に起因して非線形な温度−抵抗特性を有する。ここで、抵抗値は入力信号の電流に対する電圧降下量を定める。したがって、サーミスタ１４Ｂは、非線形な電流−電圧特性を有する。サーミスタ１４Ｂは、ＲＦ信号ＳｒｆとＬＯ信号Ｓｌｏとの差周波数成分及び和周波数成分であって、上記（１）式のようにｎ，ｍをパラメータとした複数の差周波数成分及び和周波数成分を生成する。
【００２８】
この第３の実施形態の周波数変換回路１Ｂでも、非線形素子として受動素子であるサーミスタ１４Ｂを用いているので、従来の周波数変換回路１Ｘのように非線形素子であるトランジスタ１４Ｘを動作させるための電源１７が不要となる。その結果、第３の実施形態の周波数変換回路１Ｂによれば、低消費電力化及び小型化が可能である。
【００２９】
したがって、この第３の実施形態の周波数変換回路１Ｂを携帯電話などの携帯型の無線通信装置に適用しても、電池の長寿命化が可能となり、また小型化が可能となる。
【００３０】
［第４の実施形態］
図４は、本発明の第４の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。図４に示す周波数変換回路１Ｃは、例えば無線通信システムにおける送信装置等に用いられ、中間周波数を有するＩＦ信号（第１の信号）Ｓｉｆを送信するためのＲＦ信号（第３の信号）Ｓｒｆに変換するものである。周波数変換回路１Ｃは、ＩＦフィルタ２１と、ＬＯフィルタ２２と、ＩＦ整合部２３と、インダクタ（非線形受動素子）１４と、ＲＦ整合部２５と、ＲＦフィルタ２６とを備えている。
【００３１】
ＩＦフィルタ２１は、中間周波数を有するＩＦ信号Ｓｉｆにおける高周波ノイズ及び低周波ノイズを遮断する。ＩＦフィルタ２１には、例えばバンドパスフィルタが用いられる。ＩＦフィルタ２１はＩＦ整合部２３に接続されている。
【００３２】
ＬＯフィルタ２２は、局部発振器からのＬＯ（Local Oscillator）信号（第２の信号）Ｓｌｏにおける高周波ノイズ及び低周波ノイズを遮断する。ＬＯフィルタ２２には、例えばバンドパスフィルタが用いられる。ＬＯフィルタ２２はＩＦ整合部２３に接続されている。
【００３３】
ＩＦ整合部２３は、ＩＦフィルタ２１及びその前段回路と、インダクタ１４とのインピーダンス整合を行うためのものである。また、ＩＦ整合部２３は、ＬＯフィルタ１２及びその前段の局部発振器と、インダクタ１４とのインピーダンス整合を行うためのものである。ＩＦ整合部２３は、ＩＦ信号Ｓｉｆの周波数及びＬＯ信号Ｓｌｏの周波数に対して最もインピーダンス整合されている。すなわち、ＩＦ整合部２３は、ＩＦ信号Ｓｉｆ及びＬＯ信号Ｓｌｏに対して伝達率が最も大きい。ＩＦ整合部２３は、インダクタ１４に接続されている。
【００３４】
インダクタ１４Ｃは、例えば、磁性体コアに巻線が巻き回されてなるインダクタや磁性体層上に配線パターンが形成されてなるインダクタ等である。インダクタ１４Ｃは、磁性体の磁気飽和特性に起因して非線形な磁界−磁束特性を有する。したがって、インダクタ１４Ｃに電流が流れると磁界が発生し、磁性体に磁束が発生することとなる。電流を大きくしていくと磁束が大きくなり、磁性体において磁気飽和が発生する。この磁気飽和状態で電流をさらに大きくしていくと、インダクタンス（すなわち、インピーダンス）が減少する。そのため、入力信号の電流に対するインピーダンスの電圧降下分（交流分）が変化し、電流と電圧との関係が非線形となる。このように、インダクタ１４Ｃは、非線形な電流−電圧特性を有する。インダクタ１４Ｃは、ＩＦ信号ＳｉｆとＬＯ信号Ｓｌｏとの差周波数成分及び和周波数成分であって、上記（１）式のようにｎ，ｍをパラメータとした複数の差周波数成分及び和周波数成分を生成する。インダクタ１４Ｃは、ＲＦ整合部２５に接続されている。
【００３５】
ＲＦ整合部２５は、インダクタ１４Ｃと、ＲＦフィルタ２６及びその後段回路とのインピーダンス整合を行うためのものである。ＲＦ整合部２５は、インダクタ１４Ｃによって生成された高周波数ωｒ＋ωｌ（上記（１）式においてｎ，ｍ＝１）を有する和周波数成分に対して最もインピーダンス整合されている。すなわち、ＲＦ整合部２５は、この和周波数成分に対して伝達率が最も大きい。ＲＦ整合部２５は、ＲＦフィルタ２６に接続されている。
【００３６】
ＲＦフィルタ２６は、インダクタ１４Ｃによって生成された差周波数成分及び和周波数成分のうち、高周波数ωｒ＋ωｌを有する和周波数成分のみを通過させ、ＲＦ信号Ｓｒｆとして出力する。ＲＦフィルタ２６には、例えばバンドパスフィルタが用いられる。
【００３７】
この第４の実施形態の周波数変換回路１Ｃでも、非線形素子として受動素子であるインダクタ１４Ｃを用いているので、従来の周波数変換回路１Ｘのように非線形素子であるトランジスタ１４Ｘを動作させるための電源１７が不要となる。その結果、第４の実施形態の周波数変換回路１Ｃによれば、低消費電力化及び小型化が可能である。
【００３８】
したがって、この第４の実施形態の周波数変換回路１Ｃを携帯電話などの携帯型の無線通信装置に適用すれば、電池の長寿命化が可能となり、また小型化が可能となる。
【００３９】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。本発明の思想によれば、非線形受動素子には、半導体素子（例えばダイオード）以外にも、周波数変換回路に求められる非線形特性（電流−電圧特性）を満たすような非線形特性を有するインダクタ、バリスタ及びサーミスタが適用可能であることがわかった。この非線形受動素子には、インダクタ、バリスタ及びサーミスタ以外にも、周波数変換回路に求められる非線形特性（電流−電圧特性）を満たすような非線形特性を有する様々な非線形受動素子が適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。
【図５】従来の周波数変換回路を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…周波数変換回路、１１…ＲＦフィルタ、１２…ＬＯフィルタ、１３…ＲＦ整合部、１４，１４Ｃ…インダクタ（非線形受動素子）、１４Ａ…バリスタ（非線形受動素子）、１４Ｂ…サーミスタ（非線形受動素子）、１５…ＩＦ整合部、１６…ＩＦフィルタ（フィルタ）、２１…ＩＦフィルタ、２２…ＬＯフィルタ、２３…ＩＦ整合部、２５…ＲＦ整合部、２６…ＲＦフィルタ（フィルタ）。
【図１】
2008283635.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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