(57)【要約】【課題】高調波信号による出力の歪みの低減を図りつつ、消費電力を抑えた高周波ミキサ回路と、該高周波ミキサ回路に使用可能な差動増幅回路とを提供する。【解決手段】差動増幅回路２とＤＢＭ回路１とから構成される。差動増幅回路２は、第１のバイポーラトランジスタ１５及び第２のバイポーラトランジスタ１６と、第１のバイポーラトランジスタ１５及び第２のバイポーラトランジスタ１６のベース間に設けられた第１の抵抗２４と、第２のバイポーラトランジスタ１６のベースと接地との間に設けられたキャパシタ４１とを備えている。第１の抵抗２４とキャパシタ４１とは、入力信号の３次の高調波に対して回路がＲＣ共振するよう設けられているので、３次以上の高調波を低減することができる。【選択図】　図１
2004120478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ信号を入力するためのＲＦ信号入力部を有する差動増幅回路と、
ＬＯ信号を入力するための第１のＬＯ信号入力部と、上記ＬＯ信号と同周波数で同振幅である逆相のＬＯ信号を入力するための第２のＬＯ信号入力部と、上記ＲＦ信号と上記ＬＯ信号とを混合したＩＦ信号を出力するための第１のＩＦ信号出力部と、上記ＩＦ信号と同周波数で同振幅である逆相のＩＦ信号を出力するための第２の出力部とを有し、上記差動増幅回路からの出力信号が入力されるダブルバランスドミキサ回路と
を備え、
上記差動増幅回路は、
上記ＲＦ信号入力部に入力されたＲＦ信号を受けるための制御部を有し、上記ＲＦ信号に応じてＲＦ増幅信号を出力するための第１のトランジスタと、
上記逆相のＲＦ信号を受けるための制御部を有し、上記逆相のＲＦ信号に応じて逆相のＲＦ増幅信号を出力するための第２のトランジスタと、
上記第２トランジスタの制御部と接地との間に設けられたキャパシタと、
上記ＲＦ信号入力部、上記第１のトランジスタの制御部及び上記第２のトランジスタの制御部に接続され、上記キャパシタを含む共振手段と
をさらに有し、
上記共振手段は、上記ＲＦ信号の高調波を低減するように設けられているミキサ回路。
【請求項２】
請求項１に記載のミキサ回路において、
上記共振手段は、上記ＲＦ信号の高調波の周波数が上記共振周波数となるように設けられることを特徴とするミキサ回路。
【請求項３】
請求項２に記載のミキサ回路において、
上記共振手段は、上記ＲＦ信号の３次の高調波の周波数が上記共振周波数となるように設けられることを特徴とするミキサ回路。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載のミキサ回路において、
上記共振手段は、上記キャパシタと上記第１のトランジスタの制御部との間に介設された第１の抵抗をさらに含むことを特徴とするミキサ回路。
【請求項５】
請求項３に記載のミキサ回路において、
上記共振手段は、上記キャパシタと上記第１のトランジスタの制御部との間に介設された第１のインダクタをさらに含むことを特徴とするミキサ回路。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか１つに記載のミキサ回路において、
上記第１のトランジスタ及び上記第２のトランジスタは共にバイポーラトランジスタであり、
上記第１のトランジスタの制御部及び上記第２のトランジスタの制御部は共にベースであり、
上記第１のトランジスタは、ベースに入力されるＲＦ信号に応じてコレクタから上記ＲＦ増幅信号を出力し、
上記第２のトランジスタは、ベースに入力される逆相のＲＦ信号に応じてコレクタから上記逆相のＲＦ増幅信号を出力することを特徴とするミキサ回路。
【請求項７】
請求項１〜５のうちいずれか１つに記載のミキサ回路において、
上記第１のトランジスタ及び上記第２のトランジスタは共にゲート、ソース及びドレインを有する電界効果型トランジスタであって、
上記第１のトランジスタの制御部及び上記第２のトランジスタの制御部は共にゲートであり、
上記第１のトランジスタは、ゲートに入力されるＲＦ信号に応じてドレインから上記ＲＦ増幅信号を出力し、
上記第２のトランジスタは、ゲートに入力される逆相のＲＦ信号に応じてドレインから上記逆相のＲＦ増幅信号を出力することを特徴とするミキサ回路。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか１つに記載のミキサ回路において、
上記差動増幅回路は、
上記第１のトランジスタに接続された第１の電流源と、
上記第２のトランジスタに接続された第２の電流源と
を有しているとともに、
上記第１のトランジスタと上記第１の電流源との間に介設された第２の抵抗と、
上記第２のトランジスタと上記第２の電流源との間に介設された第３の抵抗とをさらに有していることを特徴とするミキサ回路。
【請求項９】
請求項１〜７のうちいずれか１つに記載のミキサ回路において、
上記差動増幅回路は、
上記第１のトランジスタに接続された第１の電流源と、
上記第２のトランジスタに接続された第２の電流源と
を有しているとともに、
上記第１のトランジスタと上記第１の電流源との間に介設された第２のインダクタと、
上記第２のトランジスタと上記第２の電流源との間に介設された第３のインダクタと
をさらに有していることを特徴とするミキサ回路。
【請求項１０】
請求項８または９に記載のミキサ回路において、
上記第１の電流源と上記第２の電流源とは同一の電流源であることを特徴とするミキサ回路。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちいずれか１つに記載のミキサ回路において、
上記ＲＦ信号の周波数は０．８ＧＨｚ以上であることを特徴とするミキサ回路。
【請求項１２】
ＲＦ信号を入力するためのＲＦ信号入力部と、
上記ＲＦ信号入力部に入力されたＲＦ信号を受けるための制御部を有し、上記ＲＦ信号に応じてＲＦ増幅信号を出力するための第１のトランジスタと、
上記逆相のＲＦ信号を受けるための制御部を有し、上記逆相のＲＦ信号に応じて逆相のＲＦ増幅信号を出力するための第２のトランジスタと、
上記第２トランジスタの制御部と接地との間に設けられたキャパシタと、
上記ＲＦ信号入力部、上記第１のトランジスタの制御部及び上記第２のトランジスタの制御部に接続され、上記キャパシタを含む共振手段と
をさらに有し、
上記共振手段は、上記ＲＦ信号の高調波を低減するように設けられている差動増幅回路。
【請求項１３】
請求項１２に記載の差動増幅回路において、
上記共振手段は、上記ＲＦ信号の高調波の周波数が上記共振周波数となるように設けられることを特徴とする差動増幅回路。
【請求項１４】
請求項１３に記載の差動増幅回路において、
上記共振手段は、上記ＲＦ信号の３次の高調波の周波数が共振周波数となるように設けられることを特徴とする差動増幅回路。
【請求項１５】
請求項１３〜１５のうちいずれか１つに記載の差動増幅回路において、
上記共振手段は、上記キャパシタと上記第１のトランジスタの制御部との間に介設された第１の抵抗をさらに含むことを特徴とする差動増幅回路。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のうちいずれか１つに記載の差動増幅回路において、
上記共振手段は、上記キャパシタと上記第１のトランジスタの制御部との間に介設された第１のインダクタをさらに含むことを特徴とする差動増幅回路。
【請求項１７】
請求項１３〜１６のうちいずれか１つに記載の差動増幅回路において、
上記第１のトランジスタ及び上記第２のトランジスタは共にバイポーラトランジスタであり、
上記第１のトランジスタの制御部及び上記第２のトランジスタの制御部は共にベースであり、
上記第１のトランジスタは、ベースに入力されるＲＦ信号に応じてコレクタから上記ＲＦ増幅信号を出力し、
上記第２のトランジスタは、ベースに入力される逆相のＲＦ信号に応じてコレクタから上記逆相のＲＦ増幅信号を出力することを特徴とする差動増幅回路。
【請求項１８】
請求項１３〜１６のうちいずれか１つに記載の差動増幅回路において、
上記第１のトランジスタ及び上記第２のトランジスタは共にゲート、ソース及びドレインを有する電界効果型トランジスタであって、
上記第１のトランジスタの制御部及び上記第２のトランジスタの制御部は共にゲートであり、
上記第１のトランジスタは、ゲートに入力されるＲＦ信号に応じてドレインから上記ＲＦ増幅信号を出力し、
上記第２のトランジスタは、ゲートに入力される逆相のＲＦ信号に応じてドレインから上記逆相のＲＦ増幅信号を出力することを特徴とする差動増幅回路。
【請求項１９】
請求項１３〜１８のうちいずれか１つに記載の差動増幅回路において、
上記第１のトランジスタに接続された第１の電流源と、
上記第２のトランジスタに接続された第２の電流源と
を有しているとともに、
上記第１のトランジスタと上記第１の電流源との間に介設された第２の抵抗と、
上記第２のトランジスタと上記第２の電流源との間に介設された第３の抵抗とをさらに有していることを特徴とする差動増幅回路。
【請求項２０】
請求項１３〜１８のうちいずれか１つに記載の差動増幅回路において、
上記第１のトランジスタに接続された第１の電流源と、
上記第２のトランジスタに接続された第２の電流源と
を有しているとともに、
上記第１のトランジスタと上記第１の電流源との間に介設された第２のインダクタと、
上記第２のトランジスタと上記第２の電流源との間に介設された第３のインダクタと
をさらに有していることを特徴とする差動増幅回路。
【請求項２１】
請求項１９または２０に記載の差動増幅回路において、
上記第１の電流源と上記第２の電流源とは同一の電流源であることを特徴とする差動増幅回路。
【請求項２２】
請求項１３〜２０のうちいずれか１つに記載の差動増幅回路において、
上記ＲＦ信号の周波数は０．８ＧＨｚ以上であることを特徴とする差動増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、差動増幅回路及びこれを利用した集積化が可能な差動増幅回路及びミキサ回路に関し、特に、移動体通信用の機器に用いることができる差動増幅回路及びミキサ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報通信では、２ＧＨｚ帯の高周波を用いたワイドバンドＣＤＭＡや、２．４ＧＨｚ帯の高周波を用いたブルートゥース、あるいはさらなる高周波を用いた無線ＬＡＮなど、より周波数の高い高周波を用いた技術の開発が進んでいる。
【０００３】
このような情報通信に用いられる端末機器や無線の基地局などの機器において、送受信する高周波で微弱な信号を増幅すると、コストがかかる上、複数段のアンプも必要になる。そのため、例えばアンテナから受信した高周波をより低い周波数の信号に変換することが一般に行われる。このような場合、高周波信号をより低い周波数の信号に変換するために、差動増幅回路を利用した高周波ミキサ回路が用いられる。
【０００４】
図６は、従来のダブルバランス型の高周波ミキサ回路の構成を示す回路図である。
【０００５】
同図に示す従来の高周波ミキサ回路は、差動増幅回路１１１と差動増幅回路１１１に接続されたダブルバランスドミキサ回路（以下ＤＢＭ回路、と表記する）１１０とから構成されている。差動増幅回路１１１に高周波信号（ＲＦ信号）が入力され、ＤＢＭ回路１１０に局部発振信号（ローカル信号：ＬＯ信号）が入力されると、ＤＢＭ回路１１０においてこれらの信号は混合され、より周波数の低い中間周波数信号（ＩＦ信号）が出力される。
【０００６】
差動増幅回路１１１は、第１のバイポーラトランジスタ１０５と、第１のバイポーラトランジスタ１０５のベースに接続されたＲＦ信号入力部と、ベースがキャパシタ４０１を介して接地に接続され、第１のバイポーラトランジスタ１０５とエミッタ同士で接続された第２のバイポーラトランジスタ１０６と、第１のバイポーラトランジスタ１０５のエミッタと第２のバイポーラトランジスタ１０６のエミッタとの間に介設された抵抗２０２，２０３と、抵抗２０２と抵抗２０３との間に接続され、抵抗２０１を有する電流源とを有している。この差動増幅回路１１１において、ＲＦ信号入力部に周波数ｆ１のＲＦ信号が入力されると、第１のバイポーラトランジスタ１０５及び第２のバイポーラトランジスタ１０６のそれぞれのコレクタから周波数ｆ１で互いに位相が１８０度異なる信号が出力される。
【０００７】
一方、ＤＢＭ回路は、互いのエミッタ同士が接続された第３のバイポーラトランジスタ１０１及び第４のバイポーラトランジスタ１０２と、互いのエミッタ同士が接続された第５のバイポーラトランジスタ１０３及び第６のバイポーラトランジスタ１０４と、第１及び第２のＬＯ信号入力部と、第１及び第２のＩＦ信号出力部とを有している。また、第３のバイポーラトランジスタ１０１のベースと第６のバイポーラトランジスタ１０４のベースとは互いに接続されるとともに第１のＬＯ信号入力部に接続され、第４のバイポーラトランジスタ１０２のベースと第５のバイポーラトランジスタ１０３のベースとは互いに接続されるとともに第２のＬＯ信号入力部に接続される。
【０００８】
第１のＬＯ信号入力部と第２のＬＯ信号入力部には、共に周波数がｆ２で、振幅が互いに等しく、互いの位相が１８０度異なるＬＯ信号がそれぞれ入力される。また、第３のバイポーラトランジスタ１０１のコレクタと第５のバイポーラトランジスタ１０３のコレクタとは共に第１のＩＦ信号出力部に接続され、第４のバイポーラトランジスタ１０２のコレクタと第６のバイポーラトランジスタ１０４のコレクタとは共に第２のＩＦ信号出力部に接続される。第１，第２のＬＯ信号入力部にＬＯ信号が入力され、第３のバイポーラトランジスタ１０１及び第４のバイポーラトランジスタ１０２、第５のバイポーラトランジスタ１０３及び第６のバイポーラトランジスタ１０４にそれぞれ差動増幅回路１１１からの出力信号が入力されると、第１及び第２のＩＦ信号出力部からは周波数及び振幅が互いに等しく位相差が１８０度である出力信号が出力される。
【０００９】
以後の本明細書中では、周波数及び振幅が互いに等しく位相差が１８０度の一組の信号の一方を「同相」の信号、他方を「逆相」の信号と称する。
【００１０】
従来のミキサ回路においては、単相のＲＦ信号から同相と逆相の２つの平衡出力信号を生成する差動増幅回路を用いることで、歪み特性の向上を図っている。すなわち、差動変換増幅回路の２つの平衡出力信号が互いに等しい振幅を有し、位相差が１８０度であることで出力信号間の非線形性を減少させている。このため、従来の高周波ミキサ回路は、シングルバランスド型の高周波ミキサ回路に比べてノイズ及び高調波が低減されている。ここで、高調波とは、入力された信号の整数倍の周波数を有する信号のことである。
【００１１】
なお、バイポーラトランジスタに代えて電界効果トランジスタを用いたダブルバランス型の高周波ミキサ回路の例が、特許文献１に開示されている。電界効果トランジスタを用いても上述のミキサ回路と同様に出力信号の歪みの低減を図ることができる。
【００１２】
一方、差動増幅回路１１１は、上述のミキサ回路に用いられる他、信号を増幅するために単独で種々の回路に用いられる。
【００１３】
図７は、従来の差動増幅回路の構成を示す図である。同図に示す差動増幅回路は、図６に示す高周波ミキサ回路における差動増幅回路１１１と同一の構成を採っている。ただし、第１のバイポーラトランジスタ１０５のコレクタは第１の出力部１５０に接続され、第２のバイポーラトランジスタ１０６のコレクタは第２の出力部１５１に接続される。このような従来の差動増幅回路は、上述のミキサ回路など、ダブルバランス型の構成を有する回路の信号増幅用等に用いられる。
【００１４】
【特許文献１】
特開平５−１７５７５５号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、高周波ミキサ回路においては、入力された高周波によって高調波信号が生じる。高調波信号のうち、２次や４次といった偶数次数の高調波に関しては、対称性のよい従来のダブルバランス型高周波ミキサを用いることでキャンセルされるので、偶数次数の歪みは低減される。
【００１６】
その一方、３次や５次などの奇数次数の高調波は、従来の高周波ミキサ回路ではキャンセルされずに出力に現れるため、奇数次数の高調波により生じる出力の歪みを抑えることができなかった。なお、奇数次の歪みの中でも、３次の歪みの振幅は最も大きく、歪みの主要な原因となっている。周波数が高くなるとトランジスタの特性上歪みやすくなるため、高調波による不具合も高周波においては特に顕著になる。
【００１７】
以上のように、従来の高周波ミキサ回路の構成では、より小型で高性能の通信機器を実現することが難しかった。
【００１８】
奇数次数の歪みはＲＦ信号が入力される差動増幅器のトランジスタの非線形性によって生じる。このため、ＲＦ信号が入力される差動増幅回路１１１では、図１に示すように、第１のバイポーラトランジスタ１０５及び第２のバイポーラトランジスタ１０６のエミッタ端にそれぞれ抵抗２０２，２０３を挿入して電流出力によるフィードバックを与え、非線形性を小さくする方法がとられている。
【００１９】
これにより、電流に比例して３次の歪みのフィードバック量も大きくなるので、３次の歪みは小さくなる。
【００２０】
しかしながら、抵抗２０２，２０３において電力が消費されるので、低消費電流化を目標とした設計では、その効果に限界が生じる。このため、従来の高周波ミキサ回路では、低歪みと低消費電力を両立することは困難であった。
【００２１】
また、差動増幅回路を単独で使用する際にも、奇数次の歪みは機器の不具合につながるので、消費電力を増加させずに高調波を低減することが求められている。
【００２２】
本発明の目的は、高調波信号による出力の歪みの低減を図りつつ、消費電力が抑えられた高周波ミキサ回路と、該高周波ミキサ回路に使用可能な差動増幅回路とを提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明のミキサ回路は、ＲＦ信号を入力するためのＲＦ信号入力部を有する差動増幅回路と、ＬＯ信号を入力するための第１のＬＯ信号入力部と、上記ＬＯ信号と同周波数で同振幅である逆相のＬＯ信号を入力するための第２のＬＯ信号入力部と、上記ＲＦ信号と上記ＬＯ信号とを混合したＩＦ信号を出力するための第１のＩＦ信号出力部と、上記ＩＦ信号と同周波数で同振幅である逆相のＩＦ信号を出力するための第２の出力部とを有し、上記差動増幅回路からの出力信号が入力されるダブルバランスドミキサ回路とを備え、上記差動増幅回路は、上記ＲＦ信号入力部に入力されたＲＦ信号を受けるための制御部を有し、上記ＲＦ信号に応じてＲＦ増幅信号を出力するための第１のトランジスタと、上記逆相のＲＦ信号を受けるための制御部を有し、上記逆相のＲＦ信号に応じて逆相のＲＦ増幅信号を出力するための第２のトランジスタと、上記第２トランジスタの制御部と接地との間に設けられたキャパシタと、上記ＲＦ信号入力部、上記第１のトランジスタの制御部及び上記第２のトランジスタの制御部に接続され、上記キャパシタを含む共振手段とをさらに有し、上記共振手段は、上記ＲＦ信号の高調波を低減するように設けられている。
【００２４】
この構成により、ＲＦ信号の入力時には、該ＲＦ信号に含まれる高調波が低減されるので、ＩＦ信号の歪みを低減することができる。また、高調波に基づく変調波が低減されるので、出力の歪みも低減することができる。
【００２５】
上記共振手段は、上記ＲＦ信号の高調波の周波数が上記共振周波数となるように設けられることにより、ＲＦ信号の入力時には、ＲＦ信号に含まれる高調波と逆相のＲＦ信号に含まれる高調波とが共振手段を通過して互いに打ち消しあうのでＲＦ増幅信号中の高調波成分を低減することができる。その結果、高調波により生じる信号が低減されるので、ＩＦ信号の歪みを低減することができる。このため、本発明のミキサ回路は、高周波通信用の機器などに特に好ましく用いられる。
【００２６】
上記共振手段は、上記ＲＦ信号の３次の高調波の周波数が上記共振周波数となるように設けられることにより、差動増幅回路でＲＦ信号の３次の高調波を低減し、ダブルバランスドミキサ回路で偶数次数の高調波を低減することができるので、ＩＦ信号に含まれる高調波成分を効果的に低減することができる。
【００２７】
上記共振手段は、上記キャパシタと上記第１のトランジスタの制御部との間に介設された第１の抵抗をさらに含むことにより、共振回路はＲＣ共振し、共振手段は共振周波数以上の高調波を通過させるので、複数の高調波を低減することができる。これにより、ＩＦ信号の歪みを低減することができる。その上、従来のミキサ回路と比べて面積の増加は抑えられるので、集積化に適し、例えば数ＧＨｚを越える高周波を用いる通信機器等にも使用可能なミキサ回路を実現することができる。
【００２８】
上記共振手段は、上記キャパシタと上記第１のトランジスタの制御部との間に介設された第１のインダクタをさらに含むことにより、共振回路はＬＣ共振し、共振手段は共振周波数付近の高調波を選択的に通過させるので、所望の高調波を低減することができる。特に、３次の高調波の周波数を共振周波数とすることで、奇数次の高調波の中で最も振幅の大きい３次の高調波を低減することができるので、ＩＦ信号の高調波成分を低減し、該ＩＦ信号の歪みを低減することができる。加えて、従来のミキサ回路と比べて面積の増加は抑えられるので、集積化に適し、例えば数ＧＨｚを越える高周波を用いる通信機器等にも使用可能なミキサ回路を実現することができる。
【００２９】
上記第１のトランジスタ及び上記第２のトランジスタは共にバイポーラトランジスタであり、上記第１のトランジスタの制御部及び上記第２のトランジスタの制御部は共にベースであり、上記第１のトランジスタは、ベースに入力されるＲＦ信号に応じてコレクタから上記ＲＦ増幅信号を出力し、上記第２のトランジスタは、ベースに入力される逆相のＲＦ信号に応じてコレクタから上記逆相のＲＦ増幅信号を出力することにより、高速動作可能で、微弱なＲＦ信号に対しても使用可能なミキサ回路を実現することができる。
【００３０】
上記第１のトランジスタ及び上記第２のトランジスタは共にゲート、ソース及びドレインを有する電界効果型トランジスタであって、上記第１のトランジスタの制御部及び上記第２のトランジスタの制御部は共にゲートであり、上記第１のトランジスタは、ゲートに入力されるＲＦ信号に応じてドレインから上記ＲＦ増幅信号を出力し、上記第２のトランジスタは、ゲートに入力される逆相のＲＦ信号に応じてドレインから上記逆相のＲＦ増幅信号を出力することにより、バイポーラトランジスタを用いる場合に比べて回路面積を小さくすることが可能であるので、集積化に適したミキサ回路を提供できる。
【００３１】
また、上記差動増幅回路は、上記第１のトランジスタに接続された第１の電流源と、上記第２のトランジスタに接続された第２の電流源とを有しているとともに、上記第１のトランジスタと上記第１の電流源との間に介設された第２の抵抗と、上記第２のトランジスタと上記第２の電流源との間に介設された第３の抵抗とをさらに有していることにより、ＲＦ信号の高調波をさらに低減することができ、且つＲＦ増幅信号及び逆相のＲＦ増幅信号の非線形性を低減することができる。結果として、従来のミキサ回路と比べ、消費電力は同等で、出力の歪みがより低減されたミキサ回路を実現することができる。
【００３２】
また、上記差動増幅回路は、上記第１のトランジスタに接続された第１の電流源と、上記第２のトランジスタに接続された第２の電流源とを有しているとともに、上記第１のトランジスタと上記第１の電流源との間に介設された第２のインダクタと、上記第２のトランジスタと上記第２の電流源との間に介設された第３のインダクタとをさらに有していることにより、ＲＦ増幅信号に含まれるノイズを低減し、差動増幅回路の出力の非線形性を低減することができる。また、インダクタは抵抗に比べて電力消費が少ないので、従来のミキサ回路に比べて消費電力を小さくすることもできる。
【００３３】
上記第１の電流源と上記第２の電流源とは同一の電流源であってもよい。
【００３４】
上記ＲＦ信号の周波数は０．８ＧＨｚ以上であることが好ましい。これは、ミキサ回路を構成するトランジスタの歪みは、周波数が高いほど問題となるからである。また、ＲＦ信号の周波数を０．８ＧＨｚ以上に設定することで、携帯電話等の通信機器に好ましく用いることができる。
【００３５】
本発明の差動増幅回路は、ＲＦ信号を入力するためのＲＦ信号入力部と、上記ＲＦ信号入力部に入力されたＲＦ信号を受けるための制御部を有し、上記ＲＦ信号に応じてＲＦ増幅信号を出力するための第１のトランジスタと、上記逆相のＲＦ信号を受けるための制御部を有し、上記逆相のＲＦ信号に応じて逆相のＲＦ増幅信号を出力するための第２のトランジスタと、上記第２トランジスタの制御部と接地との間に設けられたキャパシタと、上記ＲＦ信号入力部、上記第１のトランジスタの制御部及び上記第２のトランジスタの制御部に接続され、上記キャパシタを含む共振手段とをさらに有し、上記共振手段は、上記ＲＦ信号の高調波を低減するように設けられている。
【００３６】
この構成により、共振手段が上記ＲＦ信号の高調波を低減するように設けられているので、高調波により生じる信号が低減され、ＲＦ増幅信号及び逆相のＲＦ信号の歪みを低減することができる。
【００３７】
上記共振手段は、上記ＲＦ信号の高調波の周波数が上記共振周波数となるように設けられることにより、ＲＦ信号の入力時には、ＲＦ信号に含まれる高調波と逆相のＲＦ信号に含まれる高調波とが共振手段を通過して互いに打ち消しあうのでＲＦ増幅信号中の高調波成分を低減することができる。その結果、高調波により生じる信号が低減されるので、ＲＦ増幅信号及び逆相のＲＦ信号の歪みを低減することができる。このため、本発明の差動増幅回路は、高周波通信用の機器に用いられるダブルバランス型のミキサ回路に利用される他、微小信号を扱う種々の機器に使用される。
【００３８】
上記共振手段は、上記ＲＦ信号の３次の高調波の周波数が共振周波数となるように設けられることにより、ＲＦ増幅信号中の３次の高調波成分を低減し、該ＲＦ増幅信号の歪みを低減することができる。また、出力中の３次の高調波成分が低減されるので、ダブルバランス型のミキサ回路の一部として好ましく用いられる。
【００３９】
上記共振手段は、上記キャパシタと上記第１のトランジスタの制御部との間に介設された第１の抵抗をさらに含むことにより、共振回路はＲＣ共振し、共振手段は共振周波数以上の高調波を通過させるので、複数の高調波を低減することができる。これにより、出力中の歪みを低減し、出力の線形性を向上させることができる。その上、従来の差動増幅回路と比べて面積の増加は抑えられているので、集積化に適し、例えば数ＧＨｚを越える高周波を用いる通信機器等にも使用可能な差動増幅回路を実現することができる。
【００４０】
上記共振手段は、上記キャパシタと上記第１のトランジスタの制御部との間に介設された第１のインダクタをさらに含むことにより、共振回路はＬＣ共振し、共振手段は共振周波数付近の高調波を選択的に通過させるので、ＲＦ増幅信号中の所望の高調波を低減することができる。特に、３次の高調波の周波数を共振周波数とすることで、奇数次の高調波の中で最も振幅の大きい３次の高調波を低減することができるので、出力の歪みを低減することができる。加えて、従来の差動増幅回路と比べて面積の増加は抑えられるので、集積化に適している。そのため、本発明の差動増幅回路は、ダブルバランスドミキサ回路と組み合わせた場合、例えば数ＧＨｚを越える高周波通信用の機器等にも使用可能なミキサ回路を構成することができる。
【００４１】
上記第１のトランジスタ及び上記第２のトランジスタは共にバイポーラトランジスタであり、上記第１のトランジスタの制御部及び上記第２のトランジスタの制御部は共にベースであり、上記第１のトランジスタは、ベースに入力されるＲＦ信号に応じてコレクタから上記ＲＦ増幅信号を出力し、上記第２のトランジスタは、ベースに入力される逆相のＲＦ信号に応じてコレクタから上記逆相のＲＦ増幅信号を出力することにより、高速動作可能で、微弱なＲＦ信号に対しても増幅されたＲＦ増幅信号及び逆相のＲＦ増幅信号を出力可能な差動増幅回路を実現できる。
【００４２】
上記第１のトランジスタ及び上記第２のトランジスタは共にゲート、ソース及びドレインを有する電界効果型トランジスタであって、上記第１のトランジスタの制御部及び上記第２のトランジスタの制御部は共にゲートであり、上記第１のトランジスタは、ゲートに入力されるＲＦ信号に応じてドレインから上記ＲＦ増幅信号を出力し、上記第２のトランジスタは、ゲートに入力される逆相のＲＦ信号に応じてドレインから上記逆相のＲＦ増幅信号を出力することにより、バイポーラトランジスタを用いる場合に比べて回路面積を小さくすることが可能であるので、集積化に適した差動増幅回路を提供できる。
【００４３】
上記第１のトランジスタに接続された第１の電流源と、上記第２のトランジスタに接続された第２の電流源とを有しているとともに、上記第１のトランジスタと上記第１の電流源との間に介設された第２の抵抗と、上記第２のトランジスタと上記第２の電流源との間に介設された第３の抵抗とをさらに有していることにより、ＲＦ信号の高調波をさらに低減することができるので、出力の非線形性を低減することができる。また、従来の差動増幅回路に比べ、消費電力は同等に抑えることができる。
【００４４】
上記第１のトランジスタに接続された第１の電流源と、上記第２のトランジスタに接続された第２の電流源とを有しているとともに、上記第１のトランジスタと上記第１の電流源との間に介設された第２のインダクタと、上記第２のトランジスタと上記第２の電流源との間に介設された第３のインダクタとをさらに有していることにより、ＲＦ増幅信号に含まれるノイズを低減し、出力の非線形性を低減することができる。また、インダクタは抵抗に比べて電力消費が少ないので、従来の差動増幅回路に比べて消費電力を小さくすることもできる。
【００４５】
上記第１の電流源と上記第２の電流源とは同一の電流源であってもよい。
【００４６】
上記ＲＦ信号の周波数は０．８ＧＨｚ以上であることにより、携帯電話等の通信機器に好ましく用いることができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る高周波ミキサ回路の構成を示す回路図である。
【００４８】
同図に示すように、本実施形態の高周波ミキサ回路は、差動増幅回路２と、差動増幅回路２に接続されたダブルバランスドミキサ回路（ＤＢＭ回路）１とから構成されている。
【００４９】
本実施形態の高周波ミキサ回路では、従来と同様に、差動増幅回路２にＲＦ信号が入力され、ＤＢＭ回路１にＬＯ信号及び逆相のＬＯ信号が入力されると、ＤＢＭ回路１においてこれらの信号は混合され、ＲＦ信号とＬＯ信号との混合信号であるＩＦ信号が出力される。
【００５０】
本実施形態の高周波ミキサ回路では、差動増幅回路２の出力中に含まれる高調波成分が従来に比べて低減されているので、ＤＢＭ回路１の出力中の高調波成分も低減されている。この効果については、回路構成を説明した後に詳述する。
【００５１】
以下、本実施形態の高周波ミキサ回路の詳しい構成を説明する。
【００５２】
本実施形態の高周波ミキサ回路のうち、ＤＢＭ回路１は従来の高周波ミキサ回路と同一の構成を有しており、差動増幅回路２は従来と異なる構成を有している。
【００５３】
差動増幅回路２は、第１のバイポーラトランジスタ１５と、第１のバイポーラトランジスタ１５と互いのベース同士が接続された第２のバイポーラトランジスタ１６と、第１のバイポーラトランジスタ１５のベース及び第２のバイポーラトランジスタ１６のベースに接続されたＲＦ信号入力部２６とを有している。
【００５４】
さらに、差動増幅回路２は、第１のバイポーラトランジスタ１５のベースと第２のバイポーラトランジスタ１６のベースとの間に介設された第１の抵抗２４と、一端が第１の抵抗２４及び第２のバイポーラトランジスタ１６のベースに接続され、他端が接地に接続されたキャパシタ４１と、第１のバイポーラトランジスタ１５のエミッタに接続された第１のインダクタ３１と、一端が第２のバイポーラトランジスタ１６のエミッタに接続され、他端が第１のインダクタに接続された第２のインダクタ３２と、第１のインダクタ３１と第２のインダクタとの間に接続され、接地された第２の抵抗２１からなる電流源とを有している。
【００５５】
本実施形態の高周波ミキサ回路は主に高周波を利用する通信機器に用いられるので、差動増幅回路の入力部には０．８ＧＨｚ以上の高周波が入力される。
【００５６】
また、ＤＢＭ回路１は、互いのエミッタ同士が接続された第３のバイポーラトランジスタ１１及び第４のバイポーラトランジスタ１２と、互いのエミッタ同士が接続された第５のバイポーラトランジスタ１３及び第６のバイポーラトランジスタ１４と、第１のＬＯ信号入力部２７及び第２のＬＯ信号入力部２８と、第１のＩＦ信号出力部２９及び第２のＩＦ信号出力部３０とを有している。そして、第３のバイポーラトランジスタ１１のベースと第６のバイポーラトランジスタ１４のベースとは互いに接続されるとともに第１のＬＯ信号入力部２７に接続され、第４のバイポーラトランジスタ１２のベースと第５のバイポーラトランジスタ１３のベースとは互いに接続されるとともに第２のＬＯ信号入力部２８に接続される。
【００５７】
本実施形態の高周波ミキサの特徴は、ＲＦ信号入力部２６と第２のバイポーラトランジスタ１６のベースとの両方に接続され、且つ接地に接続されたキャパシタ４１と、キャパシタ４１に接続された第１の抵抗２４とが設けられていることである。特に、本実施形態の高周波ミキサにおいては、第１のトランジスタ１５のベースと第２のトランジスタ１６のベースとを接続し、第１の抵抗２４とキャパシタ４１とを含む回路が、ＲＦ信号の３次の高調波の周波数に対して共振するように第１の抵抗２４とキャパシタ４１とを設計している。例えば本実施形態では、第１の抵抗２４の抵抗値が４００Ωでキャパシタ４１の容量値が１０ｐＦである。このような、抵抗とキャパシタとが引き起こす共振のことを、一般にＲＣ共振と称する。なお、ＲＣ共振の条件は、入力される３次の高調波信号の周波数をｆ、第１の抵抗２４の抵抗値をＲ、キャパシタ４１の容量値をＣとすると、ｆ＝１／２πＣＲである。
【００５８】
また、本実施形態の高周波ミキサでは、第１のバイポーラトランジスタ１５と第２のバイポーラトランジスタ１６のそれぞれのエミッタに、抵抗に代えて第１のインダクタ３１及び第２のインダクタ３２がそれぞれ接続されている。
【００５９】
次に、本実施形態の高周波ミキサにおける回路動作を説明する。
【００６０】
まず、ＲＦ信号入力部２６に単相のＲＦ信号が入力されると、第１のバイポーラトランジスタ１５のベースには周波数ｆ１のＲＦ信号が入力される。一方、キャパシタ４１によってＲＦ信号の位相は１８０度回転されるので、第２のバイポーラトランジスタ１６のベースには周波数ｆ１で逆相のＲＦ信号が入力される。
【００６１】
ここで、第１のバイポーラトランジスタ１５と第２のバイポーラトランジスタ１６、第１のインダクタ３１と第２のインダクタ３２とはそれぞれ互いに特性が揃えられている。そのため、第１のバイポーラトランジスタ１５のコレクタ及び第２のバイポーラトランジスタ１６のコレクタからは、周波数がｆ１で、増幅され、互いに位相が１８０度ずれた信号ｓ１，ｓ２が出力される。
【００６２】
この際に、接地に対して互いに直列接続された第１の抵抗２４とキャパシタ４１とが、ＲＦ信号の３次の高調波の周波数３ｆ１を共振周波数としてＲＣ共振を生じるように設計されているため、ＲＦ信号に含まれる３次以上の高調波信号を低減することができる。これは、ＲＣ共振の条件において、周波数が高い信号ほど第１の抵抗２４とキャパシタ４１がローインピーダンスとなるので、ＲＦ信号の３次以上の高調波と逆相のＲＦ信号の高調波とが相殺されることによる。この結果、３次以上の高調波を効果的に低減することができ、信号ｓ１，ｓ２に含まれる高調波も低減することができる。このため、信号ｓ１，ｓ２に含まれる歪みも低減されている。
【００６３】
これに加え、第２のバイポーラトランジスタ１６のベースがキャパシタ４１を介して高周波的に接地していることにより、該ベースを直接接地する場合に比べて電力消費が少なくなっている。
【００６４】
また、差動増幅回路２において、素子数で見れば、従来に比べ抵抗が１つ増えるだけなので、回路面積の増加は小さくなっている。
【００６５】
これに加え、本実施形態の高周波ミキサ回路では、高調波が低減されているので、第１のバイポーラトランジスタ１５及び第２のバイポーラトランジスタ１６のエミッタにそれぞれ抵抗を接続する必要がなくなっている。その上、その抵抗に代えて第１のインダクタ３１及び第２のインダクタ３２を用いているので、従来の高周波ミキサ回路に比べて差動増幅回路の出力に含まれるノイズが低減すると共に、電力のロスも小さくなっている。また、差動増幅回路２の出力の線形性が向上している。
【００６６】
一方、ローカル発振器から出力されたＬＯ信号からバランを介することによって同振幅で互いの位相差が１８０度であるバランス信号（逆相のＬＯ信号）が生成される。
【００６７】
そして、ＤＢＭ回路１に信号ｓ１，ｓ２と、周波数ｆ２のＬＯ信号（同相のＬＯ信号及び逆相のＬＯ信号）が入力されると、第１のＩＦ信号出力部２９及び第２のＩＦ信号出力部３０からは互いに１８０度位相がずれたＩＦ信号が出力される。
【００６８】
ここで、第３のバイポーラトランジスタ１１と第４のバイポーラトランジスタ１２とから構成されるトランジスタ対と、第５のバイポーラトランジスタ１３と第６のバイポーラトランジスタ１４から構成されるトランジスタ対とはインピーダンス等の特性が揃えられていると共に、各トランジスタ対を構成するトランジスタ同士の特性も揃えられているので、偶数次の変調波は相殺され、ＩＦ信号中に含まれる高調波の変調波成分は非常に小さく抑えられる。また、差動増幅回路２からの出力に含まれる３次以上の高調波はすでに低減されているので、ＩＦ信号中に含まれる３次以上の変調波は偶数次、奇数次とも従来よりも大きく低減されている。そのため、高調波による歪みも非常に小さく抑えられている。ここで、３次の変調波とは、３次の高調波がミキサ回路によって変調された信号を意味する。
【００６９】
このように、本実施形態の高周波ミキサ回路は、従来に比べ、出力中の歪みが低減されているので、例えば高周波通信に用いる通信機器に好ましく使用することができる。中でも、現在の携帯電話の他、ワイドバンドＣＤＭＡ用機器（２ＧＨｚ帯使用）や無線ＬＡＮ用機器（５ＧＨｚ帯使用）など、０．８ＧＨｚ以上の高周波を使用する機器においては、電力消費を抑えると共に歪みを抑えているので、特に好ましく用いられる。また、本実施形態の高周波ミキサ回路は、従来以上に通信機器のサイズを小さくし、性能を向上させることにも寄与する。
【００７０】
なお、本実施形態のミキサ回路には、０．８ＧＨｚより低い周波数の入力信号を入力することも可能であるが、ＲＣ共振を利用した低歪みの効果を生かすためには、入力信号の周波数がより高い方が好ましい。
【００７１】
また、本実施形態の高周波ミキサ回路は、従来に比べて面積の増加も小さいので、集積化にも適している。
【００７２】
次に、本実施形態の高周波ミキサ回路の効果をについて、シミュレーション結果を交えてさらに説明する。
【００７３】
図２は、本発明の高周波ミキサ回路と従来のミキサ回路の性能を比較するための図であって、ミキサ回路の出力のインターセプトポイント（ＯＩＰ３）とＬＯ信号の電力との関係のシミュレーション結果を示す図である。
【００７４】
また、図３は、高周波ミキサ回路において、ＲＦ信号の入力電力（ＰＩＮ）とＩＦ信号の出力電力（ＰＯＵＴ）との関係を示すグラフ図である。
【００７５】
ここで、出力のインターセプトポイント（ＯＩＰ３）とは、歪みの評価パラメータの１つであり、これが大きい程、低歪みであることを示す。なお、ＯＩＰ３の電力ＰＯＩＰ３について、次式（１）の関係が成り立つ。
【００７６】
ＰＯＩＰ３＝（３ＰＯＵＴ−ＰＩＭ３）／２　　　　　　　　（１）
式（１）において、ＰＯＵＴはＩＦ信号の出力電力であり、ＰＩＭ３は３次変調波の出力電力である。すべての電力の単位はｄＢｍとする。
【００７７】
図２に示すシミュレーション結果は、ＲＦ信号として２．１４ＧＨｚと２．１４１ＧＨｚの２つの信号を、ＬＯ信号として２．４１９ＧＨｚを入力し、２７９ＭＨｚに変換される信号を得るようにした時のものである。ここで、２．１４ＧＨｚの信号と２．１４１ＧＨｚの信号を同時に入力するのは、意図的に３次の高調波を生じさせ、その影響を見やすくするためである。
【００７８】
同図から、シミュレーションされたＬＯ信号のすべての電力範囲において、本発明の高周波ミキサ回路の方が従来のものよりもＯＩＰ３が大きいことが分かる。つまり、本実施形態の高周波ミキサ回路の方がＩＦ信号の歪みを低減することができる。なお、実使用の場合の電力は−１０ｄＢｍ程度である。
【００７９】
また、ＬＯ信号の電力が大きくなるにつれ、本発明の高周波ミキサ回路ではＯＩＰ３が小さくなり、従来の高周波ミキサ回路ではＯＩＰ３が大きくなる。このことから、低消費電力化のためにＬＯ信号の電力を小さくする程、従来に比べて出力の歪みを効果的に小さくできることが分かる。なお、図２に示すのは３次の変調波についてのみのシミュレーション結果であるが、奇数次の高調波のうち、振幅が最も大きいのは３次の変調波であり、ＲＣ共振の共振周波数を３次の高調波に設定することで、ＩＦ出力の３次変調波が低減できる。さらに高次の変調波が低減されているのも明らかなので、本実施形態の高周波ミキサ回路で出力の歪みが低減されていると考えてよい。
【００８０】
ここで、シミュレーション結果を用いてＯＩＰ３が出力の歪みのパラメータとなる理由について説明する。
【００８１】
図３において、例えば、線Ｉ及び線ＩＩは、それぞれ本実施形態及び従来の高周波ミキサ回路での３次の歪みによる高調波の入出力特性を示し、線ＩＩＩは、出力中の希望波の入出力特性を示す。線Ｉ及び線ＩＩは、それぞれ互いに異なる高周波ミキサ回路について、３次変調波の出力電力ＰＩＭ３を示す。なお、図２のシミュレーションで用いた条件の場合、出力中の希望波は２７９ＭＨｚで、３次の歪みにより生じる３次変調波信号の周波数は２８０ＭＨｚである。
【００８２】
電力がｄＢｍ表示の場合、ＰＩＮが小さい範囲においてＲＦ信号の入力電力と希望波の出力電力とは比例し、希望波の出力電力の変化を示す線ＩＩＩの傾きは１となる。また、ＰＩＮがある一定範囲にあるとき、ＰＩＭ３の変化を示す線Ｉ及び線ＩＩの傾きは共に３となる。
【００８３】
ここで、線Ｉ〜ＩＩＩについて、ＰＩＮとＰＯＵＴが比例する範囲を越える範囲まで比例範囲の傾きを外挿すると、線ＩＩＩと線Ｉ及び線ＩＩとは、必ず交点ＩＰ３を持つ。この交点ＩＰ３におけるＰＯＵＴの値がＯＩＰ３である。また、交点ＩＰ３におけるＰＩＮの値がＩＩＰ３である。
【００８４】
図３において、線Ｉに示す従来の高周波ミキサ回路の特性と線ＩＩに示す本実施形態の高周波ミキサ回路の特性を有する高周波ミキサ回路とを比較すると、同じＰＩＮに対するＰＩＭ３は後者の方が小さい。すると、ＯＩＰ３及びＩＩＰ３は出力中の変調波成分が小さい本実施形態の高周波ミキサ回路の方が大きくなっている。なお、図２に示すシミュレーションの条件では、ＲＦ信号の入力電力ＰＩＮが−３０ｄＢｍ、ＬＯ信号の入力電力が−１０ｄＢｍ、電源電圧が２．８Ｖとする時、本実施形態の高周波ミキサ回路のＯＩＰ３は１３．０ｄＢｍ、変換利得は１２．１ｄＢｍ、消費電力は５．１ｍＡである。また、従来の高周波ミキサ回路では、ＯＩＰ３が１１．２ｄＢｍである。つまり、本実施形態の高周波ミキサ回路では従来と比較してＯＩＰ３が約２．０ｄＢｍ向上している。
【００８５】
このように、３次の歪みによる高調波成分が少ないミキサ回路ほどＯＩＰ３は大きくなる。それ故、ＯＩＰ３が大きい程出力の歪みが小さくなり、ＯＩＰ３は歪みのパラメータとなるのである。
【００８６】
従って、本発明の高周波ミキサ回路によれば、従来に比べて奇数次の高調波信号が低減されており、出力の歪みも低減されていると言える。
【００８７】
なお、本実施形態の高周波ミキサ回路においては、ノイズの低減と、消費電力の削減とのために第１のインダクタ３１及び第２のインダクタ３２を設けたが、従来と同様にこれらのインダクタを抵抗に置き換えてもよい。この場合、図３に示す線ＩＩＩ、線ＩＩが共に下方に平行移動するため、出力中の変調波成分をさらに低減することができる。
【００８８】
なお、本実施形態の高周波ミキサ回路ではバイポーラトランジスタとしてｎｐｎ型を用いたが、ｐｎｐ型を用いても同様の効果を得ることができる。
【００８９】
また、本実施形態の高周波ミキサ回路において、第１のバイポーラトランジスタ１５及び第２のバイポーラトランジスタ１６に代えて電界効果型トランジスタを用いても歪みが低減されたミキサ回路として機能する。この場合、回路面積をより小さくすることができるので、集積化に有利である。
【００９０】
ただし、バイポーラトランジスタの方が高速動作が可能であり、信号を増幅する能力が高いので、微弱な信号を扱う通信機器に用いる場合には、図１に示す本実施形態の構成が特に好ましい。
【００９１】
また、第１のインダクタ３１及び第２のインダクタ３２を設けない場合もある。
【００９２】
また、本実施形態の高周波ミキサ回路においては、ＲＣ共振の共振周波数をＲＦ信号の３次の高調波の周波数に設定したが、共振周波数をＲＦ信号の２次の高調波に設定することもできる。これにより、差動増幅回路２の出力信号に含まれる２次以上の高調波を低減することができる。
【００９３】
また、本実施形態の高周波ミキサ回路は、上述のように０．８ＧＨＺ以上の高周波を使用する機器に用いることが好ましいが、０．８ＧＨＺを下回る周波数で用いてもよい。
【００９４】
また、本実施形態の高周波ミキサ回路において、第１のインダクタ３１と第２のインダクタ３２とが同一の電流源に接続されていたが、それぞれ別個の電流源に接続されるようにしてもよい。
【００９５】
なお、本実施形態の高周波ミキサ回路の特徴は差動増幅回路２にあるので、図１に示す以外の構成のＤＢＭ回路と組み合わせても歪みの低減された高周波ミキサ回路を実現することができる。
【００９６】
また、本実施形態の高周波ミキサ回路のうち、差動増幅回路２は、単独の差動増幅回路としても用いられる。この場合、特に高周波を用いる機器に好ましく用いられる。これについては後の実施形態で詳述する。
【００９７】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る高周波ミキサ回路の構成を示す回路図である。
【００９８】
同図に示すように、本実施形態の高周波ミキサ回路は、第１の実施形態に係る高周波ミキサ回路と比べ、第１の抵抗２４（図１参照）が第３のインダクタ２５に置き換わった構成となっている。それ以外の回路は第１の実施形態と同一になっている。
【００９９】
簡単に説明すると、本実施形態の高周波ミキサ回路は、従来及び第１の実施形態と同一構成のＤＢＭ回路１と、差動増幅回路２とから構成されている。
【０１００】
差動増幅回路２は、互いに位相が１８０度ずれたＲＦ信号がベースに入力される第１のバイポーラトランジスタ１５、第２のバイポーラトランジスタ１６と、第１のバイポーラトランジスタ１５のエミッタ、第２のバイポーラトランジスタ１６のエミッタにそれぞれ接続された第１のインダクタ３１及び第２のインダクタ３２と、第１のインダクタ３１と第２のインダクタ３２とを結ぶ配線に接続された電流源と、第１のバイポーラトランジスタ１５のベースと第２のバイポーラトランジスタ１６のベースの間に介設された第３のインダクタ２５と、一方の電極が接地され、他方の電極が第３のインダクタ２５に接続されたキャパシタ４１とを有している。また、第２のバイポーラトランジスタ１６のベースは、キャパシタ４１を介して高周波的に接地されている。
【０１０１】
本実施形態の特徴は、第１の抵抗２４（図１参照）に代えて第３のインダクタ２５が設けられていることであり、第１のバイポーラトランジスタ１５のベースと第２のバイポーラトランジスタ１６のベースとを接続し、且つ第３のインダクタ２５及びキャパシタ４１を含む回路がＬＣ共振するように第３のインダクタ２５とキャパシタ４１とが設計されていることである。なお、ＬＣ共振の共振周波数は、ＲＦ信号の３次の高調波の周波数３ｆ１　とする。ここで、ＬＣ共振とは、インダクタとキャパシタが共振することであり、この条件では、インダクタ及びキャパシタは特定周波数の電波（ここではＲＦ信号の３次の高調波）を特異的に通過させる。
【０１０２】
このため、本実施形態の高周波ミキサ回路においては、次に示す式（２）が成り立っている。
【０１０３】
３ｆ１＝１／２π√（ＬＣ）　　　　　　　　　　　　（２）
ＲＣ共振する回路は、共振周波数以上の周波数を有する信号に対して低インピーダンスとなる。これに対し、ＬＣ共振する回路は、共振周波数の信号に対して選択的に低インピーダンスとなる。このため、本実施形態の高周波ミキサ回路においては、３次の高調波が選択的に第３のインダクタ２５及びキャパシタ４１を通過するので、同相のＲＦ信号に含まれる３次の高調波と逆相のＲＦ信号に含まれる３次の高調波とが相殺され、結果として差動増幅回路２の出力の歪みが低減される。そして、差動増幅回路２の出力の歪みが従来よりも低減されることにより、高周波ミキサ回路の出力（ＩＦ信号）の歪みも低減される。
【０１０４】
本実施形態と第１の実施形態の高周波ミキサ回路とを比べると、ＬＣ共振により通過しやすくなる周波数が選択的であるため、本実施形態の高周波ミキサ回路は、使用目的が特定されたオーダーメードの回路に適している。また、ＲＣ共振を利用する場合に比べて周波数が低い場合でも有効であるので、入力信号の周波数が０．８ＧＨＺを下回る場合でも、歪みを低減する効果を発揮することができる。
【０１０５】
このように、本実施形態の高周波ミキサ回路は、従来に比べ、出力中の高調波による信号が低減されているので、より性能が向上した高周波通信用の機器にも好ましく用いられる。
【０１０６】
また、従来の高周波ミキサ回路に比べてインダクタを１つ加えただけなので、従来に比べ本実施形態の高周波ミキサ回路の面積の増加は小さく、回路を集積化する上でも好ましい。
【０１０７】
さらに、本実施形態の高周波ミキサ回路においても第１の実施形態と同じく第１のバイポーラトランジスタ１５及び第２のバイポーラトランジスタの各々のエミッタにそれぞれ第１のインダクタ３１及び第２のインダクタ３２が接続されているので、従来に比べノイズが低減し、消費電力も小さくなっている。
【０１０８】
ただし、第１のインダクタ３１と第２のインダクタ３２とを共に抵抗で置き換えてもよい。
【０１０９】
また、第１の実施形態と同様に、本実施形態の高周波ミキサ回路において、第１のバイポーラトランジスタ１５及び第２のバイポーラトランジスタ１６に代えて電界効果型トランジスタを用いてもよい。あるいは、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタに代えてもよい。
【０１１０】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態として、入力信号と逆相の入力信号に対して増幅信号を出力する差動増幅回路を説明する。
【０１１１】
図５は、本実施形態の差動増幅回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、本実施形態の差動増幅回路は第１の実施形態の高周波ミキサ回路のうちの差動増幅回路２（図１参照）と同一のものである。なお、ＲＦ信号入力部２６は、本実施形態では入力部５３となっている。また、信号を出力するための出力部５０，５１が設けられている。
【０１１２】
すなわち、本実施形態の差動増幅回路は、第１のバイポーラトランジスタ１５と、第１のバイポーラトランジスタ１５と互いのベース同士が接続された第２のバイポーラトランジスタ１６と、第１のバイポーラトランジスタ１５のベース及び第２のバイポーラトランジスタ１６のベースに接続された入力部５３とを有している。さらに、差動増幅回路は、第１のバイポーラトランジスタ１５のベースと第２のバイポーラトランジスタ１６のベースとの間に介設された第１の抵抗２４と、一端が第１の抵抗２４及び第２のバイポーラトランジスタ１６のベースに接続され、他端が接地に接続されたキャパシタ４１と、第１のバイポーラトランジスタ１５のエミッタに接続された第１のインダクタ３１と、一端が第２のバイポーラトランジスタ１６のエミッタに接続され、他端が第１のインダクタ３１に接続された第２のインダクタ３２と、第１のインダクタ３１と第２のインダクタ３２とを結ぶ配線に接続され、接地された第２の抵抗２１からなる電流源と、第１のバイポーラトランジスタ１５のコレクタに接続された出力部５０と、第２のバイポーラトランジスタ１６のコレクタに接続された出力部５１とを有している。
【０１１３】
また、入力部５３に高周波を入力する場合、第２のバイポーラトランジスタ１６のベースはキャパシタ４１を介して高周波的に接地する。
【０１１４】
そして、第１の抵抗２４とキャパシタ４１とは、第１のバイポーラトランジスタ１５のベースと第２のバイポーラトランジスタ１６のベースとを接続し、且つ第１の抵抗２４及び接地されたキャパシタ４１を含む回路が入力信号の３次の高調波の周波数に対するＲＣ共振回路となるように設計されている。
【０１１５】
次に、本実施形態の差動増幅回路の動作について説明する。なお、第１の実施形態で説明した差動増幅回路の動作と同様である。
【０１１６】
つまり、入力部５３に周波数ｆ１の入力信号が入力されると、第１のバイポーラトランジスタ１５のベースと第２のバイポーラトランジスタ１６のベースには逆相の入力信号が印加される。ここで、第１の抵抗２４とキャパシタ４１とを含む回路は３次の高調波の周波数３ｆ１に対してＲＣ共振の状態になるため、入力信号と逆相の入力信号に含まれるそれぞれの３次以上の高調波は第１の抵抗２４を通過して相殺される。
【０１１７】
すると、第１のバイポーラトランジスタ１５と第２のバイポーラトランジスタ１６の動作周期はちょうど逆となるので、出力部５０及び出力部５１からは、周波数がｆ１で振幅が増幅され、互いの位相が１８０度ずれた信号がそれぞれ出力される。ここで、本実施形態の差動増幅回路においては、入力信号中の高調波が低減されているため、従来に比べて出力信号に含まれる高調波成分は低減され、歪みも小さくなっている。
【０１１８】
また、本実施形態の差動増幅回路は、従来の差動増幅回路に比べ面積の増加が小さいので、高密度に集積化することも可能である。
【０１１９】
また、抵抗の代わりに第１のインダクタ３１と第２のインダクタ３２を用いるため、従来に比べノイズが低減し、電力消費も小さくなっている。
【０１２０】
ただし、消費電力の低減よりも高調波のより一層の低減を望む場合には、第１のインダクタ３１と第２のインダクタ３２に代えて抵抗を用いてもよい。また、場合によっては、第１のトランジスタ１５及び第２のトランジスタ１６の各エミッタに接続される抵抗やインダクタが不要であることもある。
【０１２１】
以上のように、本実施形態の差動増幅回路は、単相の入力信号に対して奇数次の高調波による歪みが低減された平衡信号を出力することができるので、ＤＢＭ回路と組み合わせてダブルバランス型の高周波ミキサ回路を構成するために好ましく用いられる。この他にも、２次の高調波を低減できるダブルバランス型高周波回路に好ましく用いられる。
【０１２２】
また、微弱信号の増幅を行なう目的で、増幅器（ＬＮＡ）、ローカルアンプなど、種々の機器に好ましく用いられる。この際には、第１の抵抗２４とキャパシタ４１との共振周波数を、入力信号の２次の高調波３ｆ１　に設定しても有効である。これにより、出力中の３次以上の高調波は全体的に低減される。
【０１２３】
なお、本実施形態においてはＲＣ共振を利用した差動増幅回路を説明したが、第２の実施形態で説明した差動増幅回路と同様に、ＬＣ共振を利用した差動増幅回路であっても信号の増幅に用いることができる。この場合には、最も低減したい高調波をＬＣ共振の共振周波数にするよう回路を設計することが好ましい。
【０１２４】
なお、本実施形態の差動増幅回路において、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタに代えてｐｎｐ型のバイポーラトランジスタを用いてもよい。
【０１２５】
また、バイポーラトランジスタに代えて電界効果型トランジスタを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る高周波ミキサ回路の構成を示す回路図である。
【図２】第１の実施形態に係る高周波ミキサ回路と従来のミキサ回路の歪み特性を比較するための図である。
【図３】高周波ミキサ回路において、ＲＦ信号の入力電力（ＰＩＮ）とＩＦ信号の出力電力（ＰＯＵＴ）との関係を示すグラフ図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る高周波ミキサ回路の構成を示す回路図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る差動増幅回路の構成を示す回路図である。
【図６】従来のダブルバランス型の高周波ミキサ回路の構成を示す回路図である。
【図７】従来の差動増幅回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　ダブルバランスドミキサ回路
２　　　　　　　　差動増幅回路
１１　　　　　　　第３のバイポーラトランジスタ
１２　　　　　　　第４のバイポーラトランジスタ
１３　　　　　　　第５のバイポーラトランジスタ
１４　　　　　　　第６のバイポーラトランジスタ
１５　　　　　　　第１のバイポーラトランジスタ
１６　　　　　　　第２のバイポーラトランジスタ
２１　　　　　　　第２の抵抗
２４　　　　　　　第１の抵抗
２５　　　　　　　第３のインダクタ
２６　　　　　　　ＲＦ信号入力部
２７　　　　　　　　第１のＬＯ信号入力部
２８　　　　　　　第２のＬＯ信号入力部
２９　　　　　　　第１のＩＦ信号出力部
３０　　　　　　　第２のＩＦ信号出力部
３１　　　　　　　第１のインダクタ
３２　　　　　　　第２のインダクタ
４１　　　　　　　キャパシタ
【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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