(57)【要約】【課題】  隣接する周波数帯域の干渉を効果的に低減する。また、広帯域通信に適した通信機能回路を提供する。【解決手段】  ミキサ、アンプ、バルン等の機能回路を有する通信回路において、各機能回路の構成要素であるトランジスタ対Ｍ１、Ｍ２のソース若しくはエミッタ間にフィルタを備えることにより、特定の周波数帯域における機能回路の利得を制御する。【選択図】  図３
2005072725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信装置を構成する要素である通信機能回路であって、
受信または送信に関する信号の周波数を処理するためのトランジスタ対を備え、前記トランジスタ対のソース若しくはエミッタ間に形成される信号経路にフィルタを付加したことを特徴とする通信機能回路。
【請求項２】
前記トランジスタ対のソース若しくはエミッタ間に形成される信号経路に付加されるフィルタが帯域阻止フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の通信機能回路。
【請求項３】
第１の差動信号が入る差動トランジスタ対と第２の差動信号が入る２組の差動トランジス夕対と１組の負荷抵抗若しくは負荷トランジスタを有し、電源から前記負荷抵抗若しくは負荷トランジスタと前記第２の差動信号が入る差動トランジス夕対と前記第１の差動信号が入る差動トランジスタ対を介してグランド電位に電流が流れ、前記負荷抵抗若しくは負荷トランジスタと前記第２の差動信号が入る差動トランジスタ対の間から周波数変換された信号が出力される通信機能回路において、
前記第１の差動信号が入る差動トランジスタ対のソース若しくはエミッタ電極間に形成される信号経路に帯域阻止フイル夕を付加したことを特徴とする通信機能回路。
【請求項４】
トランジスタ対を備え、前記トランジスタ対と電源との間に負荷抵抗または負荷トランジスタを備え、前記トランジスタ対と前記負荷抵抗または前記負荷トランジスタの間から信号出力を得るアンプ回路において、
前記トランジスタ対のソース若しくはエミッタ電極間に形成される信号経路に帯域阻止フイル夕を付加したことを特徴とするアンプ回路。
【請求項５】
トランジスタ対を備え、前記トランジスタ対と電源との間に負荷抵抗または負荷トランジスタを備え、前記トランジスタ対と前記負荷抵抗または前記負荷トランジスタの間から信号出力を得るバルン回路において、
前記トランジスタ対のソース若しくはエミッタ電極間に形成される信号経路に帯域阻止フイル夕を付加したことを特徴とするバルン回路。
【請求項６】
前記差動トランジスタ対の各ソース若しくはエミッタ電極から見て前記帯域阻止フィルタの構成要素の電気特性が対称に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の通信機能回路。
【請求項７】
前記差動トランジス夕対のソース若しくはエミッタ電極間に複数のインダクタまたは抵抗を備え、
前記複数のインダクタまたは抵抗とグランド電位との間を短絡し、または、少なくとも一のインダクタまたは抵抗を介して接続し、または、インダクタと抵抗の直列回路を介して接続し、
前記差動トランジスタ対の各ソース若しくはエミッタ電極とグランド電位との間に、少なくとも一のコンデンサと少なくとも一のインダクタまたは抵抗を含む直列回路を備えた帯域阻止フィルタを付加したことを特徴とする請求項３に記載の通信機能回路。
【請求項８】
前記差動トランジスタ対のソース若しくはエミッタ電極間に二つのインダクタまたは抵抗を備え、
前記２つのインダク夕または抵抗の結合点とグランド電位との間を短絡し、または、少なくとも一のインダクタを介して接続し、
前記差動トランジスタ対の各ソース若しくはエミッタ電極とグランド電位との間にインダクタとコンデンサの直列回路を備えた帯域阻止フィルタを付加したことを特徴とする請求項３に記載の通信機能回路。
【請求項９】
前記差動トランジスタ対のソース若しくはエミッタ電極間にコンデンサとインダクタとの並列回路を二つ直列に備え、
前記コンデンサとインダク夕の並列回路の接続点とグランド電位を短絡し、または、少なくとも一のインダクタまたは抵抗を介して接続し、または、インダクタと抵抗の直列回路を介して接続する帯域阻止フィルタを付加したことを特徴とする請求項３に記載の通信機能回路。
【請求項１０】
前記差動トランジス夕対のソース若しくはエミッタ電極間に少なくとも一のコンデンサを直列に接続し、
前記差動トランジスタ対のソース若しくはエミッタ電極間に二つのインダク夕を直列に接続し、
前記二つのインダクタの接続点とグランド電位を短絡し、または、少なくとも一のインダクタまたは抵抗を介して接続し、または、インダクタと抵抗の直列回路を介して接続する帯域阻止フィルタを付加したことを特徴とする請求項３に記載の通信機能回路。
【請求項１１】
前記差動トランジス夕対のソース若しくはエミッタ電極とグランド電位の間に挿入されるインダクタに並列にコンデンサを備える帯域阻止フィルタを付加することを特徴とする請求項３に記載の通信機能回路。
【請求項１２】
前記差動トランジスタ対のソース若しくはエミッタ電極間に設けるインダクタに寄生抵抗成分負荷または抵抗を直列に接続したことを特徴とする請求項３に記載の通信機能回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミキサ、アンプおよびバルン等の通信機能回路に関し、特に、集積回路で構成され、無線通信に適した装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な無線通信装置は、アンテナに入出カされる信号を増幅するアンプと、アンテナの不平衡信号と平衡信号とを変換するバルンと、信号の周波数変換を行うミキサと、ミキサのスイッチ信号を送るロ―カル信号を発生するＰＬＬなどの機能からなる。通常の無線通信装置では、不要な周波数帯との妨害や漏洩を防ぐため、 各構成機能間に各種のフィルタを設置するのが一般的である。
【０００３】
上述のように、無線通信装置は、アンプ、バルン、ミキサといった複数の通信機能回路を有している。これらの通信機能回路は、耐雑音性などの観点から差動回路を用いることが多い。ここでは、差動回路を含んだミキサを取り上げて説明する。高周波の無線通信で周波数変換を行うミキサとしては、比較的低消費電力でも低雑音で利得が得られるギルバートセルミキサが一般に用いられている。
【０００４】
図２は、一般的なギルバートセルミキサ回路を示している。ギルバートセルミキサは、ＲＦ信号を受ける差動トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２と、ＬＯ信号を受ける２組の差動トランジスタ対Ｍ３，Ｍ４およびＭ５，Ｍ６とで構成される。
【０００５】
差動トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２のゲートにはＲＦの差動入力信号ＲＦ＋とＲＦ−が入力される。また、トランジスタＭ３，Ｍ６のゲートにはＬＯの差動信号のうちＬＯ＋が入力され、トランジスタＭ４，Ｍ５のゲートにはＬＯ−が入力される。
【０００６】
また、差動トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２のソース側には電流源トランジスタが形成される。トランジスタＭ１，Ｍ２に入力されたＲＦの差動信号は差動電流に変換され、トランジスタＭ３〜Ｍ６のゲートに入力されるＬＯ信号に応じてスイッチングされ、周波数変換された信号が負荷抵抗ＲＬ１，ＲＬ２のトランジスタ側の端部から差動信号ＩＦ＋，ＩＦ−として出力される。
【０００７】
ギルバートセルミキサは、出力される周波数変換信号（ダウンコンバータの場合、ＩＦ信号）の利得を、入力されるＲＦ信号の周波数が高くなるにつれて暫時減少するものの、広帯域で有している。
【０００８】
ギルバートセルミキサ回路は、例えば、特開２０００−１３８５３７号公報（特許文献１）に開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１３８５３７号公報（第２ページ、図８）
【０００９】
一方、最近の通信方式の発達により、近接した周波数帯域を異なった通信方式で使用するケースが増えており、同一携帯端末に複数の通信システムを内蔵するケースも現れている。そのため、隣接した周波数帯域からの干渉を除去する必要が生じ、システム内のフィルタ構成が複雑になる傾向がある。
【００１０】
また、広帯域の周波数を使用する通信方式では、帯域内に使用禁止帯域が含まれるケースがある。例えば、ＵＷＢ（超広帯域通信）などがそれにあたる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記背景の下でなされたものであり、その目的は、隣接する周波数帯域の干渉を効果的に低減できる技術を提供することにある。また、本発明の目的は、広帯域通信に適した技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の通信機能回路は、通信装置を構成する要素であり、受信または送信に関する信号の周波数を処理するためのトランジスタ対を備えている。さらに、通信機能回路は、前記トランジスタ対のソース若しくはエミッタ間に形成される信号経路にフィルタを付加した構成を有している。通信機能回路は、例えば、ミキサ、アンプまたはバルンである。また、フィルタは例えば帯域阻止フィルタである。
【００１３】
上述のように、本発明によれば、通信機能回路内に付加されるフィルタによって特定周波数帯域の利得を通信機能回路内で低減する。本発明は通信機能回路外にフィルタを用いることなく、隣接する周波数帯域の干渉を効果的に低減できる。
【００１４】
また、本発明はＵＷＢのような広帯域通信に好適に適用される。広帯域通信では、帯域内に使用禁止帯域が一部に含まれる場合があり、この点で帯域設定が従来と異なっている。従来の通信は帯域が狭く、このような帯域設定が考慮されていなかった。本発明は、使用禁止帯域の利得を通信機能回路に付加されるフィルタで効果的に低減でき、広帯域通信に適した技術を提供できる。
【００１５】
本発明の一態様はミキサのような通信機能回路である。この通信機能回路は、第１の差動信号が入る差動トランジスタ対と第２の差動信号が入る２組の差動トランジス夕対と１組の負荷抵抗若しくは負荷トランジスタを有し、電源から前記負荷抵抗若しくは負荷トランジスタと前記第２の差動信号が入る差動トランジス夕対と前記第１の差動信号が入る差動トランジスタ対を介してグランド電位に電流が流れ、前記負荷抵抗若しくは負荷トランジスタと前記第２の差動信号が入る差動トランジスタ対の間から周波数変換された信号が出力される。そして、このミキサ回路は、前記第１の差動信号が入る差動トランジスタ対のソース若しくはエミッタ電極間に形成される信号経路に帯域阻止フイル夕を付加した構成を有する。
【００１６】
前記差動トランジスタ対の各ソース若しくはエミッタ電極から見て前記帯域阻止フィルタの構成要素の電気特性が対称に構成されてもよい。
【００１７】
通信機能回路は、前記差動トランジス夕対のソース若しくはエミッタ電極間に複数のインダクタまたは抵抗を備え、前記複数のインダクタまたは抵抗とグランド電位との間を短絡し、または、少なくとも一のインダクタまたは抵抗を介して接続し、または、インダクタと抵抗の直列回路を介して接続し、前記差動トランジスタ対の各ソース若しくはエミッタ電極とグランド電位との間に、少なくとも一のコンデンサと少なくとも一のインダクタまたは抵抗を含む直列回路を備えた帯域阻止フィルタを付加した構成を有してもよい。
【００１８】
通信機能回路は、前記差動トランジスタ対のソース若しくはエミッタ電極間に二つのインダクタまたは抵抗を備え、前記２つのインダク夕または抵抗の結合点とグランド電位との間を短絡し、または、少なくとも一のインダクタを介して接続し、前記差動トランジスタ対の各ソース若しくはエミッタ電極とグランド電位との間にインダクタとコンデンサの直列回路を備えた帯域阻止フィルタを備えた構成を有してもよい。
【００１９】
通信機能回路は、前記差動トランジスタ対のソース若しくはエミッタ電極間にコンデンサとインダクタとの並列回路を二つ直列に備え、前記コンデンサとインダク夕の並列回路の接続点とグランド電位を短絡し、または、少なくとも一のインダクタまたは抵抗を介して接続し、または、インダクタと抵抗の直列回路を介して接続する帯域阻止フィルタを付加した構成を有してもよい。
【００２０】
通信機能回路は、前記差動トランジス夕対のソース若しくはエミッタ電極間に少なくとも一のコンデンサを直列に接続し、前記差動トランジスタ対のソース若しくはエミッタ電極間に二つのインダク夕を直列に接続し、前記二つのインダクタの接続点とグランド電位を短絡し、または、少なくとも一のインダクタまたは抵抗を介して接続し、または、インダクタと抵抗の直列回路を介して接続する帯域阻止フィルタを付加した構成を有してもよい。
【００２１】
通信機能回路は、前記差動トランジス夕対のソース若しくはエミッタ電極とグランド電位の間に挿入されるインダクタに並列にコンデンサを備える帯域阻止フィルタを付加した構成を有してもよい。
【００２２】
通信機能回路は、前記差動トランジスタ対のソース若しくはエミッタ電極間に設けるインダクタに寄生抵抗成分負荷または抵抗を直列に接続した構成を有してもよい。
【００２３】
本発明の一態様はアンプ回路である。このアンプ回路は、トランジスタ対を備え、前記トランジスタ対と電源との間に負荷抵抗または負荷トランジスタを備え、前記トランジスタと前記負荷抵抗または前記負荷トランジスタの間から信号出力を得る。そして、このアンプ回路は、前記トランジスタ対のソース若しくはエミッタ電極間に形成される信号経路に帯域阻止フイル夕を付加した構成を有する。
【００２４】
本発明の一態様はバルン回路である。このバルン回路は、トランジスタ対を備え、前記トランジスタ対と電源との間に負荷抵抗または負荷トランジスタを備え、前記トランジスタと前記負荷抵抗または前記負荷トランジスタの間から信号出力を得る。そして、このバルン回路は、前記トランジスタ対のソース若しくはエミッタ電極間に形成される信号経路に帯域阻止フイル夕を付加した構成を有する。
【００２５】
なお、以上の構成要素の任意の組合せや組み替え、本発明を方法と表現したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２６】
上述のように、本発明によれば、隣接する周波数帯域の干渉を効果的に低減できる技術を提供できる。また、本発明によれば、ＵＷＢのような広帯域通信で、帯域内の一部が使用禁止であるような状況に好適に適合可能な技術を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は、本実施の形態の通信装置の一例を示している。図１の通信装置１０は受信用回路である。通信装置１０は、一つのＩＣ回路で構成されてもよい。通信装置１０は、複数の通信機能回路として、バルン回路１４、アンプ回路１２およびミキサ回路１６を有しており、これらは直列に接続されている。適宜、通信機能回路は単に通信機能と呼び、同様に、バルン回路、アンプ回路およびミキサ回路をそれぞれバルン、アンプおよびミキサと呼ぶ。アンプ１２はローノイズアンプ（ＬＮＡ）であり、無線信号を送信または受信する信号を増幅する。バルン（バルントランス）１４はアクティブバルンであり、不平衡信号から平衡信号へ、若しくは平衡信号から不平衡信号へ変換する。ミキサ１６はギルバートセルミキサであり、周波数を変換する。
【００２９】
バルン１４はアンテナ１８に接続されている。そして、ＲＦ信号がアンテナ１８に受信され、バルン１４でＲＦ信号に対して、不平衡信号から平衡信号への変換を行う。アンプ１２で信号が増幅され、さらに、ミキサ１６が、ＲＦ信号とローカルＰＬＬで発生されたＬＯ信号からＩＦ信号を出力する。
【００３０】
本実施の形態の通信装置１０は、複数の通信機能の少なくとも一つに特定周波数における利得低減手段を内設している。利得低減手段は帯域阻止フィルタであり、トランジスタ対の間に形成される信号経路に備えられる。以下、この点について、ミキサ１６が帯域阻止フィルタを備える場合に着目して説明する。
【００３１】
図３はミキサの構成を示しており、このミキサは、図２の従来一般のギルバートセルミキサと同様に、ＲＦ信号を受ける差動トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２と、ＬＯ信号を受ける２組の差動トランジスタ対Ｍ３，Ｍ４およびＭ５，Ｍ６とで構成される。ここでは、ＲＦ信号、ＬＯ信号がそれぞれ第１の差動信号および第２の差動信号に相当する。
【００３２】
トランジス夕Ｍ１，Ｍ２はｎ−ＭＯＳトランジスタであり、それらのゲート端子にＲＦの差動信号ＲＦ＋、ＲＦ−が入力される。トランジスタＭ１，Ｍ２のドレイン端子は、それぞれ、差動トランジスタ対Ｍ３，Ｍ４およびＭ５，Ｍ６の共通化したソース端子と電気的に接続されている。周波数変換のスイッチを行うＬＯ信号はｎ−ＭＯＳトランジスタＭ３〜Ｍ６のゲート端子から入力される。トランジスタＭ３，Ｍ６のゲート端子にはＬＯ差動信号のＬＯ＋が入力され、トランジスタＭ４，Ｍ５のゲート端子にはＬＯ−が入力されるように結線される。トランジスタＭ３，Ｍ５のドレイン端子は共通に結線され、負荷抵抗ＲＬ１若しくは負荷トランジスタを介して電源電位ＶＤＤに結線される。同様にトランジスタＭ４，Ｍ６のドレイン端子は共通に結線され、負荷抵抗ＲＬ２若しくは負荷トランジスタを介して、電源電位ＶＤＤに結線される。
【００３３】
図３のミキサでは、入力されたＲＦ信号は、ＬＯ信号でスイッチングされ、負荷抵抗ＲＬ１，ＲＬ２とトランジスタＭ３〜Ｍ６のドレイン端子の間からＩＦの差動信号ＩＦ＋，ＩＦ−として出力される。
【００３４】
帯域阻止フィルタは、図３に示されるように、ＲＦ信号を受信するトランジスタＭ１，Ｍ２のソース端子間に備えられる。ここで、帯域阻止フィルタは、グランドに直流電流が流れる経路を有するように設けられている。
【００３５】
図４を参照し、図３のミキサの差動トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２の各ソ―ス端をポート１、ポート２、グランド接地点をポート３として、３端子の回路網を考える。このとき、ポート１とポート２のインピーダンスが特定周波数で高くなるように回路を形成し、トランジスタＭ１，Ｍ２のソース間に帯域阻止フイル夕を形成する。ポート１、ポート３間、およびポート２、ポート３間には、直流電流が流れるような回路構成とする。
【００３６】
図５は、本実施の形態のミキサの一の構成例を示している。差動トランジスタ対Ｍ１、Ｍ２のソース間は仮想接地点となり、交流信号的にはグランドに対して高インピーダンスを有する。トランジス夕対Ｍ１、Ｍ２のソースと仮想接地点との間にそれぞれインダク夕Ｌ１，Ｌ２を形成し、ミキサの直流電流を流すため仮想接地点からグランドに接地する。この際、図５の例では、仮想接地点とグランド間にインダクタＬ３が形成されている。
【００３７】
なお、仮想設置点（インダクタＬ１，Ｌ２の結合点）とグランドは短絡されてもよく、抵抗を介して接続されてもよく、インダクタと抵抗の直列回路を介して接続されてもよい（後出のフィルタでも同様）。
【００３８】
また、各トランジス夕Ｍ１，Ｍ２のソースからグランドに対しては、インダクタとコンデンサの直列回路を形成する。トランジスタＭ１のソースからグランドに対しては、インダクタＬ４とコンデンサＣ１の直列回路が形成され、トランジスタＭ２のソースからグランドに対しては、インダクタＬ５とコンデンサＣ２の直列回路が形成される。
【００３９】
このように、図５に例示されるフィルタは、トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２のソース間に複数のインダクタ（図５では２つのインダクタＬ１，Ｌ２）を備え、それら複数のインダクタとグランド電位を接続した構成を有し、さらに、トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２のソースとグランド電位の間にコンデンサとインダクタの直列回路（Ｌ４，Ｃ１およびＬ５，Ｃ２）を備えている。
【００４０】
なお、インダクタＬ１，Ｌ２の結合点（仮想設置点）とグランドは短絡されてもよく、抵抗を介して接続されてもよく、インダクタと抵抗の直列回路を介して接続されてもよい。また、トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２の間には抵抗が設けられてもよい。また、トランジスタＭ１，Ｍ２とグランド電位の間に抵抗が設けられてもよく、ここではコンデンサと抵抗の直列回路が設けられてもよい。
【００４１】
ここで、図４と同様に、差動トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２の各ソース端をポート１、ポート２、グランド接地点をポート３として、３端子の回路網を考える。ポート１とポート２のインピーダンスが特定周波数で高くなるように各インダクタとコンデンサの値を適切に設計することにより、トランジスタＭ１とＭ２のソース間に帯域阻止フィル夕を形成する。
【００４２】
フィルタ特性は、周知のように、ｆ＝１／（２π（ＬＣ）１／２）の関係に従って設定される。ここで、ｆは共振周波数である。
【００４３】
また、各エレメントの値は仮想接地点から対称になるように設定されている。この場合インダクタＬ１とインダクタＬ２は同じ大きさであり、同様にインダクタＬ４とインダクタＬ５およびコンデンサＣ１とコンデンサＣ２は同じ大きさである。
【００４４】
このようにして、帯域阻止フィルタの構成要素の電気特性が、トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２の各ソース端から見て対称に配置される。こうした対称の配置は、他の構成のフィルタでも好適に採用される。
【００４５】
また、設計したインダクタ値が大きい場合は、ＩＣ上にマイクロストリップラインによるスパイラル状のパターンを形成する必要がある。この際、ミキサの線形性を改善するため、インダクタの寄生抵抗以外に抵抗成分を持たせてもよい。
【００４６】
トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２間に入るインダクタに寄生抵抗成分負荷、または抵抗を直列に接続されてもよく、こうした構成も他のフィルタでも採用されてよい。
【００４７】
また、本実施の形態では、差動トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２のソースとグランド電位間に挿入されるインダクタに並列にコンデンサを形成してもよく、この構成も他のフィルタでも採用されてよい。
【００４８】
上記の構成により、ギルバートセルの動作に必要なトランジスタの直流電流はインダクタを介してグランドに流れ、トランジスタＭ１，Ｍ２とＩＣグランド間にはインダクタの抵抗成分による電位低下しか現れない。また、インダク夕Ｌ１，Ｌ２とインダクタＬ３、コンデンサＣ１およびインダク夕Ｌ４とコンデンサＣ２およびインダクタＬ５の共振によって狭帯域阻止フイルタを形成するので、特定帯域内でのインピーダンスを大きくすることができる。これにより、変換利得は図６に示すような周波数特性を得る。したがって、特定の周波数における変換効率を低減でき、他の通信システムからの干渉を低減できる。
【００４９】
また、一般にミキサの相互変調歪を低減する手法として、差動トランジスタ対のソースと仮想接地点との間にインダクタもしくは抵抗を挿入する手法が使われる。差動トランジスタ対のソースと仮想接地点の間にインピーダンスを設けると、図７に示すように、差動トランジスタ対のゲートから入力された信号に対する出力信号の利得は低減するが線形性が改善される。このような効果も得ることができる。
【００５０】
次に、図８は、ミキサの別の構成例を示している。図８と図５は、ミキサの基本的な構成については共通であるが、フィルタ部分の構成が異なっている。
【００５１】
図８では、ＲＦ信号が入カされるトランジス夕対Ｍ１，Ｍ２のソース端子間に同じ大きさのインダク夕Ｌ１，Ｌ２が形成されている。インダクタＬ１，Ｌ２の結合点（仮想接地点）Ｇ１はＩＣグランドに接地されている。前述のように、仮想接地点とＩＣグランドの間にインダクタを形成してもよい。図８の構成では、さらに、インダクタＬ１，Ｌ２とそれぞれ並列回路を形成するようにコンデンサＣ１，Ｃ２が設置されている。
【００５２】
このようにして、図８に例示されるフィルタは、トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２のソース間に、コンデンサとインダクタとの並列回路を二つ直列に備え、並列回路の接続点をグランド電位に接地した構成を有する。なお、接続点とグランド電位は、短絡されてもよく、上記のようにインダクタを介して接続されてもよく、また、抵抗を介して接続されてもよく、また、インダクタと抵抗の直列回路を介して接続されてもよい。
【００５３】
この回路構成によると、ギルバートセルの動作に必要なトランジス夕の直流電流はインダク夕を介してグランドに流れ、トランジス夕Ｍ１，Ｍ２とＩＣグランド間にはインダク夕の抵抗成分による電位低下しか現れない。また、インダクタＬ１とコンデンサＣ１およびインダクタＬ２とコンデンサＣ２の共振によって狭帯域阻止フィルタを形成するので、特定帯域内でのインピーダンスを大きくすることができる。したがって、この構成でも、図６に示すように、特定の周波数における変換効率を低減できる。
【００５４】
図９は、ミキサの別の構成例を示している。図９も、ミキサの基本的な構成については図５と共通であるが、フィルタ部分の構成が図５と異なっている。
【００５５】
図９のミキサでは、ＲＦ信号が入力されるトランジス夕対Ｍ１，Ｍ２のソース端子間に同じ大きさのインダクタＬ１，Ｌ２が形成されている。インダクタＬ１，Ｌ２の結合点（仮想接地点）Ｇ１はＩＣのグランドに接地されている。上述したように仮想接地点とＩＣグランドの間にインダク夕を形成してもよい。図９の構成では、さらに、トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２のソース端子間にコンデンサＣ１が設置されている。
【００５６】
このように、図９に例示されるフィルタは、トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２のソース間にコンデンサＣ１を接続し、また、トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２のソース間に２つのインダクタＬ１，Ｌ２を直列に接続し、これらインダクタＬ１，Ｌ２の接続点をグランド電位に接地した構成を有する。接続点とグランド電位は、短絡されてもよく、上記のようにインダクタを介して接続されてもよく、また、抵抗を介して接続されてもよく、また、インダクタと抵抗の直列回路を介して接続されてもよい。トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２のソース間のコンデンサを複数にするときは、それらは直列に接続されてよい。
【００５７】
この回路構成によると、ギルバートセルの動作に必要なトランジスタの直流電流はインダクタを介してグランドに流れ、トランジスタＭ１，Ｍ２とＩＣグランド間にはインダクタの抵抗成分による電位低下しか現れない。また、インダクタＬ１，Ｌ２とコンデンサＣ１の共振によって狭帯域阻止フイル夕を形成するので、特定帯域内でのインピーダンスを大きくすることができる。したがって、この構成でも、図６に示すように、特定の周波数における変換効率を低減できる。
【００５８】
図１０は、ミキサの別の構成例を示している。図１０は、図９の構成に対して、さらに、インダクタＬ３とコンデンサＣ２の直列回路を付加した構成を有する。インダクタＬ３およびコンデンサＣ２の直列回路は、トランジスタＭ１，Ｍ２のソース端子間に配置され、そして、インダクタＬ１，Ｌ２と並列に、かつ、コンデンサＣ１と並列に配置される。図１０の構成では、２つの高インピーダンス帯域が現れる。このように、本実施の形態によれば、複数の周波数に高インピーダンス帯域を設けることができる。
【００５９】
図１１は、ミキサの別の構成例を示している。図１１では、図１０の構成に対して、さらに、インダクタＬ４とコンデンサＣ３の直列回路が付加されている。このインダクタＬ４とコンデンサＣ３の直列回路は、インダクタＬ３とコンデンサＣ２の直列回路と同様に、トランジスタＭ１，Ｍ２のソース間に配置されている。図１１の構成によれば、３つの高インピーダンス帯域が現れる。
【００６０】
図１２、図１３は、フィルタ特性のシミュレーション計算例を示している。図１２は、図９の回路に関する計算例であり、図示のように、高インピーダンス帯域が好適に現れる。一方、図１３は、図１０の回路に関する計算例であり、図示のように、２つの周波数にて高インピーダンス帯域が現れる。
【００６１】
以上、帯域阻止フィルタをミキサに備える好適な例を幾つか説明した。なお、上述の説明において、ＲＦ信号が受信される差動トランジス夕対Ｍ１，Ｍ２はｎ−ＭＯＳであった。これに対して、差動トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２はｐ−ＭＯＳであってもよい。また、ダウンコンバートミキサが説明されているが、アップコンバートミキサでも同様である。
【００６２】
また、上記説明において、ＦＥＴを用いたが、バイポーラ・トランジスタを用いても同様である。その場合、「ソース」は「エミッタ」に、「ゲート」は「ベース」に、「ドレイン」は「コレクタ」に相当する。
【００６３】
図１に戻ると、通信装置１０は、通信機能として、ミキサ１６の他にもアンプ１２とバルン１４を備えている。帯域阻止フィルタは、ミキサ１６と同様にアンプ１２に設けられてもよく、また、バルン１４に設けられてもよい。以下、この点について説明する。
【００６４】
図１４は、差動ローノイズアンプの基本回路を示している。通常は、図１４の構成に各種のオプション回路がつく。ローノイズアンプは、トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２を有している。トランジスタ対Ｍ１，Ｍ２のゲートから信号が入力され、ドレインから信号が出力される。
【００６５】
このように、ローノイズアンプは、ギルバートセルミキサと同様にトランジスタ対を備えている。本実施の形態は、図１４のトランジスタ対Ｍ１，Ｍ２の間に、図３に示されるフィルタを付加した構成を有する。フィルタの具体的構成例は、図５〜図１１に示されている。フィルタ自体の構成および付加の形態は、上述のミキサと同様でよい。各フィルタの説明は、ミキサに関する説明と重複するので省略する。
【００６６】
次に、図１５および図１６は、アクティブバルンの代表的な回路を示している。アクティブバルンとして図１５と図１６の例を示す。これら回路では、ＩＮ端子から不平衡信号が入力され、ＯＵＴ＋、ＯＵＴ−端子から平衡信号が出力される。
【００６７】
図１５および図１６に示されるように、バルンもトランジスタ対Ｍ１，Ｍ２を有している。本実施の形態は、図１５および図１６のトランジスタ対Ｍ１，Ｍ２の間に、図３に示されるフィルタを付加した構成を有する。フィルタの具体的構成例は、図５〜図１１に示されている。フィルタ自体の構成および付加の形態は、上述のミキサと同様でよい。各フィルタの説明は、ミキサに関する説明と重複するので省略する。
【００６８】
以上の説明では、アンプ、ミキサ、バルンといった通信機能が想定されており、それらの少なくとも一つの通信機能にフィルタが備えられる。複数のフィルタを少なくとも二つの通信機能に振り分けて設けることも好適である。以下、このような構成の実施の形態について説明する。
【００６９】
図１７を参照すると、本実施の形態では、バルン、アンプ、ミキサのそれぞれに帯域阻止フィルタが備えられる。各フィルタの構成は、例えば、図５〜図１１に例示されたフィルタから選択される。図示のように、フィルタが阻止する周波数帯域がバルン、アンプ、ミキサで異なるように、３つのフィルタが構成される。すなわち、アンプのフィルタは周波数ｆ１の通過を阻止するように構成され、バルンのフィルタは周波数ｆ２の通過を阻止するように構成され、ミキサのフィルタは周波数ｆ３の通過を阻止するように構成される。このようにして、本実施の形態では、複数の異なる周波数帯域の利得を通信装置１０で低減できる。本実施の形態は、複数の異なる使用禁止周波数が設けられている広帯域通信のようなケースに有利に適用される。
【００７０】
図１８は、別の実施の形態を示している。本実施の形態でも、バルン、アンプ、ミキサのそれぞれに帯域阻止フィルタが備えられる。ただし、本実施の形態では、３つのフィルタが、同じ周波数帯域を阻止する特性を有するように構成される。ＩＣ上に形成されるインダクタは、一般にＱ値が低いため、フィルタの減衰量が小さくなるが、この構成では、同じ周波数帯域を阻止する複数のフィルタを複数段に設けることにより、ある周波数帯域の信号の通過を確実に阻止できる。
【００７１】
図１９は、別の実施の形態を示している。本実施の形態でも、バルン、アンプ、ミキサのそれぞれに帯域阻止フィルタが備えられる。そして、これら３つのフィルタが、近接した異なる周波数帯域を阻止する特性を有するように構成される。
【００７２】
仮に、一つの機能に上記のような複数のフィルタを備えたとすると、阻止すべき周波数帯域が近接するために、互いの影響が生じ、所望のフィルタリングが困難なことがあり得る。この点につき、本実施の形態は、複数のフィルタを複数の通信機能に振り分ける構成を有するので、近接する複数の周波数帯域の利得を落とす上で有利である。
【００７３】
図２０は、別の実施の形態を示している。この実施の形態でも、バルン、アンプ、ミキサが、近接した異なる周波数帯域を阻止する特性を有する。さらに、本実施の形態では、３つのフィルタが阻止する周波数帯域の合成により一定の幅の周波数帯域が阻止されるように、複数のフィルタの特性が設定されている。
【００７４】
本実施の形態によれば、複数のフィルタの合成によって一定の幅の周波数帯域の通過を阻止できる。ここで、一つのフィルタで急峻な特性を得ようとすると、阻止する周波数帯域の幅を広げることが容易でない。逆に、阻止する周波数帯域の幅を広げようとすると、急峻な特性が得られない。急峻な特性とは、一部の周波数帯域のみ阻止し、その周囲の周波数帯域を極力阻止しない特性を意味する。本実施の形態では、上述のように複数のフィルタを使うことで、急峻な特性を実現しつつ、より広い幅の周波数帯域を阻止可能である。
【００７５】
以上に、複数のフィルタを複数の通信回路に振り分ける実施の形態を説明した。なお、上述の実施の形態では、３つのフィルタが３つの通信機能に振り分けられているが、これに限定されなくてよい。例えば、２つのフィルタが２つの通信機能に設けられてもよい。ミキサに２つのフィルタ、アンプに３つのフィルタといったように、一部または全部の通信機能に複数のフィルタ（図１０および図１１に例示）が設けられてもよい。
【００７６】
以上、本実施の形態の通信装置とその構成要素である通信機能回路を説明してきた。次に、通信装置が備えられる電子機器を説明する。
【００７７】
図２１は、本実施の形態の通信機能付き電子機器を示している。この例では、電子機器は携帯電話装置２０である。携帯電話装置２０は、音声通信用の電子機器の一例として示されている。
【００７８】
携帯電話装置２０は、音声処理部２２およびベースバンド信号処理部２４を有し、これらは制御部２６により制御される。音声処理部２２は、マイク２８およびスピーカ３０に接続されている。また、制御部２６は、操作部３２およびディスプレイ３４と接続されている。ベースバンド信号処理部２４は、ベースバンドの信号をＲＦ信号へと変換して送受信するためのＲＦ・ＩＦ部３６に接続されている。このＲＦ・ＩＦ部３６、特に、ＲＦ信号を処理する部分が、図１の通信装置に相当する。すなわち、ＲＦ・ＩＦ部３６に、上述のミキサ等の通信機能が備えられ、通信機能にフィルタが内設される。
【００７９】
次に、図２２は、別の通信機能付き電子機器を示している。この例では、電子機器は、データ通信用の機器の一例としての基地局４０であり、Ｗ−ＬＡＮ（無線ＬＡＮ）の基地局に対応する。基地局４０は、ネットワークＩＦ部４２およびベースバンド信号処理部４４を有し、これらは制御部４６により制御される。ネットワークＩＦ部４２はＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等によりネットワークに接続されている。また、ベースバンド信号処理部４４はＲＦ・ＩＦ部４８に接続されている。このＲＦ・ＩＦ部４８が、図１の通信装置に相当する。すなわち、ＲＦ・ＩＦ部４８に、上述のミキサ等の通信機能が備えられ、通信機能にフィルタが内設される。
【００８０】
次に、図２３は、別の通信機能付き電子機器を示している。この例では、電子機器は、データ通信用の機器の一例としての端末５０であり、Ｗ−ＬＡＮの端末に対応する。端末５０は、ＰＣＩＦ部５２およびベースバンド信号処理部５４を有し、これらは制御部５６により制御される。ＰＣＩＦ部５２はＰＣＭＣＩＡ等により別のＰＣに接続されている。また、ベースバンド信号処理部５４はＲＦ・ＩＦ部５８に接続されている。このＲＦ・ＩＦ部５８が、図１の通信装置に相当する。すなわち、ＲＦ・ＩＦ部５８に、上述のミキサ等の通信機能が備えられ、通信機能にフィルタが内設される。
【００８１】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明した。本発明によれば、通信機能回路に付加されるフィルタによって特定周波数の利得が通信機能回路内で低減される。通信機能回路は上述の実施の形態ではミキサ回路、アンプ回路およびバルン回路であり、図５〜図１１に例示されたような各種の好適な帯域阻止フィルタが通信機能回路に付加される。従来は、外部のフィルタで行っていた機能につき、本発明は通信機能回路の内部で利得を低減しており、このような構成により、使用周波数帯域に隣接する周波数帯域の干渉を効果的に低減できる技術を提供することができる。
【００８２】
本発明は、ＵＷＢのような広帯域通信に好適に適用される。広帯域通信では、既に説明したように、帯域内に部分的に使用禁止帯域が含まれる場合があり、本発明は、使用禁止帯域の利得を通信機能回路に付加されるフィルタで効果的に低減でき、広帯域通信に適した技術を提供できる。
【００８３】
本発明は、広帯域通信の帯域設定に適応する技術を検討する過程で、ミキサ、アンプ等の通信機能回路に着目し、通信機能回路にフィルタを内設し、一部の利得を落としている。このようにして、使用禁止帯域を一部に含むような広帯域通信に適した技術を提供可能となる。
【００８４】
なお、従来技術では、トランジスタ対の間にインダクタのみを設け、また、抵抗のみを設ける構成も見られ、このような構成は線形性の改善に寄与する。また、従来技術ではトランジスタ対の間にタンク回路を設けたものも見られるが、この従来技術は信号の反射を目的としている。このような従来技術と異なり、本発明は利得を落として信号をトラップするものである。
【００８５】
また、本発明によれば、構成の一体化によって部品が減るといった効果も得られ、フィルタ構成の単純化に寄与することもできる。
【００８６】
また、本発明では、通信機能回路に複数のフィルタが備えられてもよい。トランジスタ対の間に複数の高インピーダンス帯域が設けられればよく、こうした構成は図１０および図１１に例示されている。
【００８７】
本発明によれば、特定の周波数帯域だけ送信または受信をできるように周波数特性を調整することも可能である。
【００８８】
さらに、本発明によれば、上述のように、複数のフィルタを複数の通信機能回路に振り分けて設けることにより、それら複数のフィルタが共に機能して、所望のフィルタ特性を得ることができ、この点は、図１７〜図２０の例を参照して説明した通りである。
【００８９】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明したが、これらの実施の形態は例示であり、その各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、通信装置は図１の構成に限定されない。通信装置における通信機能回路の配置が図１と異なってもよい。アクティブバルンとローノイズアンプの配置が逆でもよい。また通信装置に備えられる通信機能が図１の通りにアクティブバルン、ローノイズアンプおよびミキサでなくてもよい。また通信装置が受信用でもよく、その場合に、受信に適合するための変形がなされてよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、通信装置の改良に利用でき、通信技術の分野で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態の通信装置を示す図である。
【図２】ギルバートセルミキサの構成を示す図である。
【図３】フィルタが付加されたギルバートセルミキサの構成を示す図である。
【図４】図３の構成におけるフィルタ部分を抽出して示す図である。
【図５】フィルタが付加されたギルバートセルミキサの構成を示す図である。
【図６】フィルタが付加されたギルバートセルミキサのフィルタ特性を示す図である。
【図７】ミキサの歪対策回路と出力特性を示す図である。
【図８】フィルタが付加されたギルバートセルミキサの構成を示す図である。
【図９】フィルタが付加されたギルバートセルミキサの構成を示す図である。
【図１０】フィルタが付加されたギルバートセルミキサの構成を示す図である。
【図１１】フィルタが付加されたギルバートセルミキサの構成を示す図である。
【図１２】フィルタが付加されたギルバートセルミキサのフィルタ特性のシミュレーション計算例を示す図である。
【図１３】フィルタが付加されたギルバートセルミキサのフィルタ特性のシミュレーション計算例を示す図である。
【図１４】ローノイズアンプの構成を示す図である。
【図１５】バルンの構成を示す図である。
【図１６】バルンの構成を示す図である。
【図１７】複数のフィルタを複数の通信回路に振り分ける実施の形態を示す図である。
【図１８】複数のフィルタを複数の通信回路に振り分ける実施の形態を示す図である。
【図１９】複数のフィルタを複数の通信回路に振り分ける実施の形態を示す図である。
【図２０】複数のフィルタを複数の通信回路に振り分ける実施の形態を示す図である。
【図２１】通信機能付き電子機器の例としての携帯電話端末の構成例を示す図である。
【図２２】通信機能付き電子機器の例としてのＷ−ＬＡＮ基地局の構成例を示す図である。
【図２３】通信機能付き電子機器の例としてのＷ−ＬＡＮ携帯の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  通信装置、  １２  アンプ、  １４  バルン、  １６  ミキサ、  Ｍ１〜Ｍ６  トランジスタ、  ＲＬ１，ＲＬ２  抵抗、  Ｌ１〜Ｌ５  インダクタ、Ｃ１〜Ｃ３  コンデンサ。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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