(57)【要約】【課題】偶高調波ミキサや２周波数ミキサにおいて、変換利得を確保しながら消費電力をあまり増大させずに混変調歪を小さくする。【解決手段】入力信号を電流信号にすることによって入力信号に対しては線形に動作させ、局部発振信号は偶関数の非線形性を持たせながら入力信号に対して乗算を行い変調することにより、入力信号に対して小さい混変調歪を持ちながら変換利得が大きい偶高調波ミキサまたは２周波数ミキサを消費電力をあまり増大させずに実現する。【選択図】図１
2005159587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号と局部発振信号を入力とし、前記入力信号に対して周波数をシフトした出力信号を出力する信号変換手段において、前記入力信号は第１の入力端子および第２の入力端子から直流成分が重畳された相補的な電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、前記局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号と、第１の局部発振信号から位相が90度遅れた第３の局部発振信号と、第３の局部発振信号の反転信号である第４の局部発振信号からなり、第１の端子と第２の端子と第３の端子を持ち第３の端子と第２の端子の間に流れる電流が第１の端子と第２の端子の間の電圧の関数である第１から第８の増幅素子を持ち、第１の増幅素子の第２の端子と第２の増幅素子の第２の端子と第３の増幅素子の第２の端子と第４の増幅素子の第２の端子が第１の入力端子に接続され、第５の増幅素子の第２の端子と第６の増幅素子の第２の端子と第７の増幅素子の第２の端子と第８の増幅素子の第２の端子が第２の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１の増幅素子の第１の端子および第８の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第２の局部発振信号は第２の増幅素子の第１の端子および第７の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第３の局部発振信号は第４の増幅素子の第１の端子および第５の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第４の局部発振信号は第３の増幅素子の第１の端子および第６の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第１の増幅素子の第３の端子と第２の増幅素子の第３の端子と第５の増幅素子の第３の端子と第６の増幅素子の第３の端子は第１の出力端子に接続され、第３の増幅素子の第３の端子と第４の増幅素子の第３の端子と第７の増幅素子の第３の端子と第８の増幅素子の第３の端子は第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して前記局部発振信号の周波数の２倍の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力することを特徴とする偶高調波ミキサ。
【請求項２】
入力信号と局部発振信号を入力とし、前記入力信号に対して周波数をシフトした出力信号を出力する信号変換手段において、前記入力信号は第１の入力端子および第２の入力端子から直流成分が重畳された相補的な電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、前記局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号と、第１の局部発振信号から位相が90度遅れた第３の局部発振信号と、第３の局部発振信号の反転信号である第４の局部発振信号からなり、第１の端子と第２の端子と第３の端子を持ち第３の端子と第２の端子の間に流れる電流が第１の端子と第２の端子の間の電圧の関数である第１から第３および第５から第７の増幅素子を持ち、第１の増幅素子の第２の端子と第２の増幅素子の第２の端子と第３の増幅素子の第２の端子が第１の入力端子に接続され、第５の増幅素子の第２の端子と第６の増幅素子の第２の端子と第７の増幅素子の第２の端子が第２の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第２の局部発振信号は第２の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第３の局部発振信号は第５の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第４の局部発振信号は第６の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第３の増幅素子の第１の端子および第７の増幅素子の第１の端子には交流的には信号が供給されず、第１の増幅素子の第３の端子と第２の増幅素子の第３の端子と第５の増幅素子の第３の端子と第６の増幅素子の第３の端子は第１の出力端子に接続され、第３の増幅素子の第３の端子と第７の増幅素子の第３の端子は第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して前記局部発振信号の周波数の２倍の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力することを特徴とする偶高調波ミキサ。
【請求項３】
入力信号と局部発振信号を入力とし、前記入力信号に対して周波数をシフトした出力信号を出力する信号変換手段において、前記入力信号は第１の入力端子および第２の入力端子から直流成分が重畳された相補的な電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、前記局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号からなり、第１の端子と第２の端子と第３の端子を持ち第３の端子と第２の端子の間に流れる電流が第１の端子と第２の端子の間の電圧の関数である第１から第３および第５から第７の増幅素子を持ち、第１の増幅素子の第２の端子と第２の増幅素子の第２の端子と第３の増幅素子の第２の端子が第１の入力端子に接続され、第５の増幅素子の第２の端子と第６の増幅素子の第２の端子と第７の増幅素子の第２の端子が第２の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１の増幅素子の第１の端子および第５の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第２の局部発振信号は第２の増幅素子の第１の端子および第６の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第３の増幅素子の第１の端子および第７の増幅素子の第１の端子には交流的には信号が供給されず、第１の増幅素子の第３の端子と第２の増幅素子の第３の端子と第７の増幅素子の第３の端子は第１の出力端子に接続され、第３の増幅素子の第３の端子と第５の増幅素子の第３の端子と第６の増幅素子の第３の端子は第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して前記局部発振信号の周波数の２倍の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力することを特徴とする偶高調波ミキサ。
【請求項４】
入力信号と局部発振信号を入力とし、前記入力信号に対して周波数をシフトした出力信号を出力する信号変換手段において、前記入力信号は第１の入力端子および第２の入力端子から直流成分が重畳された相補的な電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、前記局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号からなり、第１の端子と第２の端子と第３の端子を持ち第３の端子と第２の端子の間に流れる電流が第１の端子と第２の端子の間の電圧の関数である第１および第３および第６および第７の増幅素子を持ち、第１および第６の増幅素子は第３および第７の増幅素子と特性の異なるものであり、第１の増幅素子の第２の端子と第３の増幅素子の第２の端子が第１の入力端子に接続され、第６の増幅素子の第２の端子と第７の増幅素子の第２の端子が第２の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第２の局部発振信号は第６の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第３の増幅素子の第１の端子および第７の増幅素子の第１の端子には交流的には信号が供給されず、第１の増幅素子の第３の端子と第７の増幅素子の第３の端子は第１の出力端子に接続され、第３の増幅素子の第３の端子と第６の増幅素子の第３の端子は第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して前記局部発振信号の周波数の２倍の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力することを特徴とする偶高調波ミキサ。
【請求項５】
入力信号と局部発振信号を入力とし、前記入力信号に対して周波数をシフトした出力信号を出力する信号変換手段において、前記入力信号は第１の入力端子および第２の入力端子から直流成分が重畳された相補的な電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、前記局部発振信号は第１の局部発振信号からなり、第１の端子と第２の端子と第３の端子を持ち第３の端子と第２の端子の間に流れる電流が第１の端子と第２の端子の間の電圧の関数である第１および第３および第５および第７の増幅素子を持ち、第１および第５の増幅素子は第３および第７の増幅素子と特性の異なるものであり、第１の増幅素子の第２の端子と第３の増幅素子の第２の端子が第１の入力端子に接続され、第５の増幅素子の第２の端子と第７の増幅素子の第２の端子が第２の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１の増幅素子の第１の端子および第５の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第３の増幅素子の第１の端子および第７の増幅素子の第１の端子には交流的には信号が供給されず、第１の増幅素子の第３の端子と第７の増幅素子の第３の端子は第１の出力端子に接続され、第３の増幅素子の第３の端子と第５の増幅素子の第３の端子は第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して前記局部発振信号の周波数の２倍の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力することを特徴とする偶高調波ミキサ。
【請求項６】
入力信号と局部発振信号を入力とし、前記入力信号に対して周波数をシフトした出力信号を出力する信号変換手段において、前記入力信号は第１の入力端子から直流成分が重畳された電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、前記局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号と、第１の局部発振信号から位相が90度遅れた第３の局部発振信号と、第３の局部発振信号の反転信号である第４の局部発振信号からなり、第１の端子と第２の端子と第３の端子を持ち第３の端子と第２の端子の間に流れる電流が第１の端子と第２の端子の間の電圧の関数である第１から第４の増幅素子を持ち、第１の増幅素子の第２の端子と第２の増幅素子の第２の端子と第３の増幅素子の第２の端子と第４の増幅素子の第２の端子が第１の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第２の局部発振信号は第２の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第３の局部発振信号は第３の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第４の局部発振信号は第４の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第１の増幅素子の第３の端子と第２の増幅素子の第３の端子は第１の出力端子に接続され、第３の増幅素子の第３の端子と第４の増幅素子の第３の端子は第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して前記局部発振信号の周波数の２倍の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力することを特徴とする偶高調波ミキサ。
【請求項７】
入力信号と局部発振信号を入力とし、前記入力信号に対して周波数をシフトした出力信号を出力する信号変換手段において、前記入力信号は第１の入力端子から直流成分が重畳された電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、前記局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号からなり、第１の端子と第２の端子と第３の端子を持ち第３の端子と第２の端子の間に流れる電流が第１の端子と第２の端子の間の電圧の関数である第１から第３の増幅素子を持ち、第１の増幅素子の第２の端子と第２の増幅素子の第２の端子と第３の増幅素子の第２の端子が第１の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第２の局部発振信号は第２の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第３の増幅素子の第１の端子には交流的には信号が供給されず、第１の増幅素子の第３の端子と第２の増幅素子の第３の端子は第１の出力端子に接続され、第３の増幅素子の第３の端子は第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して前記局部発振信号の周波数の２倍の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力することを特徴とする偶高調波ミキサ。
【請求項８】
入力信号と局部発振信号を入力とし、前記入力信号に対して周波数をシフトした出力信号を出力する信号変換手段において、前記入力信号は第１の入力端子から直流成分が重畳された電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、前記局部発振信号は第１の局部発振信号からなり、第１の端子と第２の端子と第３の端子を持ち第３の端子と第２の端子の間に流れる電流が第１の端子と第２の端子の間の電圧の関数である第１および第３の増幅素子を持ち、第１の増幅素子は第３の増幅素子と特性が異なるものであり、第１の増幅素子の第２の端子と第３の増幅素子の第２の端子が第１の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第３の増幅素子の第１の端子には交流的には信号が供給されず、第１の増幅素子の第３の端子は第１の出力端子に接続され、第３の増幅素子の第３の端子は第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して前記局部発振信号の周波数の２倍の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を含む信号を出力することを特徴とする偶高調波ミキサ。
【請求項９】
入力信号と第１の局部発振器の局部発振信号と第２の局部発振器の局部発振信号を入力とし、前記入力信号に対して周波数をシフトした出力信号を出力する信号変換手段において、前記入力信号は第１の入力端子および第２の入力端子から直流成分が重畳された相補的な電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、第１の局部発振器の局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号からなり、第２の局部発振器の局部発振信号は第５の局部発振信号と、第５の局部発振信号の反転信号である第６の局部発振信号からなり、第１の端子と第２の端子と第３の端子を持ち第３の端子と第２の端子の間に流れる電流が第１の端子と第２の端子の間の電圧の関数である第１から第８の増幅素子を持ち、第１の増幅素子の第２の端子と第２の増幅素子の第２の端子と第３の増幅素子の第２の端子と第４の増幅素子の第２の端子が第１の入力端子に接続され、第５の増幅素子の第２の端子と第６の増幅素子の第２の端子と第７の増幅素子の第２の端子と第８の増幅素子の第２の端子が第２の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１の増幅素子の第１の端子および第８の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第２の局部発振信号は第３の増幅素子の第１の端子および第６の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第５の局部発振信号は第４の増幅素子の第１の端子および第５の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第６の局部発振信号は第２の増幅素子の第１の端子および第７の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第１の増幅素子の第３の端子と第２増幅素子の第３の端子と第５の増幅素子の第３の端子と第６の増幅素子の第３の端子は第１の出力端子に接続され、第３の増幅素子の第３の端子と第４の増幅素子の第３の端子と第７の増幅素子の第３の端子と第８の増幅素子の第３の端子は第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して第１の局部発振器の局部発振信号の周波数と第２の局部発振器の局部発振信号の周波数の和または差の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力することを特徴とする２周波数ミキサ。
【請求項１０】
入力信号と第１の局部発振器の局部発振信号と第２の局部発振器の局部発振信号を入力とし、前記入力信号に対して周波数をシフトした出力信号を出力する信号変換手段において、前記入力信号は第１の入力端子および第２の入力端子から直流成分が重畳された相補的な電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、第１の局部発振器の局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号からなり、第２の局部発振器の局部発振信号は第５の局部発振信号と、第５の局部発振信号の反転信号である第６の局部発振信号からなり、第１の端子と第２の端子と第３の端子を持ち第３の端子と第２の端子の間に流れる電流が第１の端子と第２の端子の間の電圧の関数である第１から第３および第５から第７の増幅素子を持ち、第１の増幅素子の第２の端子と第２の増幅素子の第２の端子と第３の増幅素子の第２の端子が第１の入力端子に接続され、第５の増幅素子の第２の端子と第６の増幅素子の第２の端子と第７の増幅素子の第２の端子が第２の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第２の局部発振信号は第６の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第５の局部発振信号は第５の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第６の局部発振信号は第２の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第３の増幅素子の第１の端子と第７の増幅素子の第１の端子には交流的には信号は供給されず、第１の増幅素子の第３の端子と第２の増幅素子の第３の端子と第５の増幅素子の第３の端子と第６の増幅素子の第３の端子は第１の出力端子に接続され、第３の増幅素子の第３の端子と第７の増幅素子の第３の端子は第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して第１の局部発振器の局部発振信号の周波数と第２の局部発振器の局部発振信号の周波数の和または差の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力することを特徴とする２周波数ミキサ。
【請求項１１】
入力信号と第１の局部発振器の局部発振信号と第２の局部発振器の局部発振信号を入力とし、前記入力信号に対して周波数をシフトした出力信号を出力する信号変換手段において、前記入力信号は第１の入力端子および第２の入力端子から直流成分が重畳された相補的な電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、第１の局部発振器の局部発振信号は第１の局部発振信号からなり、第２の局部発振器の局部発振信号は第５の局部発振信号からなり、第１の端子と第２の端子と第３の端子を持ち第３の端子と第２の端子の間に流れる電流が第１の端子と第２の端子の間の電圧の関数である第１から第３および第５から第７の増幅素子を持ち、第１の増幅素子の第２の端子と第２の増幅素子の第２の端子と第３の増幅素子の第２の端子が第１の入力端子に接続され、第５の増幅素子の第２の端子と第６の増幅素子の第２の端子と第７の増幅素子の第２の端子が第２の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１の増幅素子の第１の端子および第６の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第５の局部発振信号は第５の増幅素子の第１の端子および第２の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第３の増幅素子の第１の端子と第７の増幅素子の第１の端子には交流的には信号は供給されず、第１の増幅素子の第３の端子と第２の増幅素子の第３の端子と第７の増幅素子の第３の端子は第１の出力端子に接続され、第３の増幅素子の第３の端子と第５の増幅素子の第３の端子と第６の増幅素子の第３の端子は第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して第１の局部発振器の局部発振信号の周波数と第２の局部発振器の局部発振信号の周波数の和または差の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力することを特徴とする２周波数ミキサ。
【請求項１２】
入力信号と第１の局部発振器の局部発振信号と第２の局部発振器の局部発振信号を入力とし、前記入力信号に対して周波数をシフトした出力信号を出力する信号変換手段において、前記入力信号は第１の入力端子から直流成分が重畳された電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、第１の局部発振器の局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号からなり、第２の局部発振器の局部発振信号は第５の局部発振信号と、第５の局部発振信号の反転信号である第６の局部発振信号からなり、第１の端子と第２の端子と第３の端子を持ち第３の端子と第２の端子の間に流れる電流が第１の端子と第２の端子の間の電圧の関数である第１から第４の増幅素子を持ち、第１の増幅素子の第２の端子と第２の増幅素子の第２の端子と第３の増幅素子の第２の端子と第４の増幅素子の第２の端子が第１の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第２の局部発振信号は第４の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第５の局部発振信号は第３の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第６の局部発振信号は第２の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第１の増幅素子の第３の端子と第２の増幅素子の第３の端子は第１の出力端子に接続され、第３の増幅素子の第３の端子と第４の増幅素子の第３の端子は第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して第１の局部発振器の局部発振信号の周波数と第２の局部発振器の局部発振信号の周波数の和または差の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力することを特徴とする２周波数ミキサ。
【請求項１３】
入力信号と第１の局部発振器の局部発振信号と第２の局部発振器の局部発振信号を入力とし、前記入力信号に対して周波数をシフトした出力信号を出力する信号変換手段において、前記入力信号は第１の入力端子から直流成分が重畳された電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、第１の局部発振器の局部発振信号は第１の局部発振信号からなり、第２の局部発振器の局部発振信号は第５の局部発振信号からなり、第１の端子と第２の端子と第３の端子を持ち第３の端子と第２の端子の間に流れる電流が第１の端子と第２の端子の間の電圧の関数である第１から第３の増幅素子を持ち、第１の増幅素子の第２の端子および第２の増幅素子の第２の端子および第３の増幅素子の第２の端子が第１の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第５の局部発振信号は第２の増幅素子の第１の端子に交流的に供給され、第３の増幅素子の第１の端子には交流的には信号は供給されず、第１の増幅素子の第３の端子および第２の増幅素子の第３の端子は第１の出力端子に接続され、第３の増幅素子の第３の端子は第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して第１の局部発振器の局部発振信号の周波数と第２の局部発振器の局部発振信号の周波数の和または差の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力することを特徴とする２周波数ミキサ。
【請求項１４】
請求項１から１３に記載の偶高調波ミキサおよび２周波数ミキサにおいて、該入力信号を高周波信号または中間周波信号、該出力信号をベースバンド信号とすることを特徴とする偶高調波ミキサまたは２周波数ミキサ。
【請求項１５】
請求項１から６に記載の偶高調波ミキサおよび請求項９から請求項１１に記載の２周波数ミキサにおいて、該入力信号をベースバンド信号、該出力信号を高周波信号または中間周波信号とすることを特徴とする偶高調波ミキサまたは２周波数ミキサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号に対して局部発振信号の２倍の周波数の信号を混合する偶高調波ミキサ、および、入力信号に対して二つの周波数の局部発振信号を同時に混合する２周波数ミキサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波信号を受信する受信機において、装置の小型化などの観点からダイレクトコンバージョン方式が注目されているが、高周波信号をベースバンド信号に変換する際に、局部発振器の信号が高周波信号入力に回り込んで発生する自己混合と呼ばれる現象が発生し、そのために受信機の受信性能が悪化してしまうといった問題点があった。自己混合は局部発振器の出力信号の周波数と受信周波数が同じであることに起因する。
【０００３】
この自己混合の問題を回避する方法として、局部発振器の信号の周波数に対して２倍の周波数だけ入力信号の周波数をシフトさせる偶高調波ミキサの使用が提案されている。偶高調波ミキサにおいては、入力信号と局部発振器の出力信号の和や差の信号に対して奇対称の非線形演算を行い、非線形演算に含まれる３次の項によって発生する信号の一部である、入力信号に対して局部発振器の出力信号の２倍の周波数だけ周波数をシフトした信号成分を取り出している。したがって、理想的な状態では自己混合は発生しない。
【０００４】
しかし、偶高調波ミキサにおいては、３次の歪項を用いているため、混変調歪が大きくなってしまうといった問題点があった。一般的に、ミキサの消費電力の増大を許容すれば混変調歪を抑えることができるが、受信機には低消費電力の要求が課せられることが多く、ミキサにおいても低消費電力は必要条件となっている。また、３次の歪項を用いることにより、従来の２次の歪項を用いていた場合と比べて局部発振器の出力信号のレベルを相当高くしないといけないといった問題があった。
【０００５】
図２０は、すでに提案されている偶高調波ミキサの一例である。入力信号は相補的になっており（ＩＮ１およびＩＮ２）、局部発振信号ＬＯ１との間で非線形性が奇関数となるように二つの差動増幅器により混合が行われている。局部発振信号ＬＯ１は、二つの差動増幅器が非線形特性を示すように十分な信号レベルを有しているものである。差動増幅器における偶数次の非線形項は、二つの差動増幅器を用いることによって互いに相殺されるようになっている。したがって、理想的には偶数次の混変調歪は二つの差動増幅器によって相殺されることになるが、実際には二つの差動増幅器の特性の不一致などによって偶数次の混変調歪が残ってしまう。二つの差動増幅器は３次歪が発生するように動作する必要があるので、２次の歪項の大きさは必然的に大きくなる。したがって、２次歪項のわずかな相殺残が混変調に大きく関与してしまう。この問題に対して、二つの差動増幅器の動作点を微調整することにより混変調歪を低減させる方法などが提案されているが、その分、製造コストが大幅に増大してしまう。
【特許文献１】特開２００３−３２０４８号公報
【非特許文献１】谷本洋著，「ダイレクトコンバージョン受信機用ミクサの研究開発動向」，電子情報通信学会論文誌Ｃ，Vol. J84-C, No. 5, pp. 337-348,  ２００１年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、偶高調波ミキサなどの自己混合の小さいミキサにおいて、消費電力を低く抑えながら混変調歪を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、入力信号に対して、局部発振信号を乗算的に作用させ、その際に偶数次の非線形項が発生するようにすることにより、偶高調波ミキサを実現する。または、その際に２種類の周波数の局部発振信号を注入することにより、入力信号に対して２種類の周波数の局部発振信号の差または和の周波数の信号を混合させる２周波数ミキサを実現する。具体的には次のようにする。
【０００８】
入力信号と局部発振信号を入力とする偶高調波ミキサにおいて、前記入力信号は第１の入力端子および第２の入力端子から直流成分が重畳された相補的な電流入力として入力され、出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、前記局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号と、第１の局部発振信号から位相が90度遅れた第３の局部発振信号と、第３の局部発振信号の反転信号である第４の局部発振信号からなり、第１から第８の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）またはバイポーラトランジスタを持ち、第１のＦＥＴのソースと第２のＦＥＴのソースと第３のＦＥＴのソースと第４のＦＥＴのソースが第１の入力端子に接続され、第５のＦＥＴのソースと第６のＦＥＴのソースと第７のＦＥＴのソースと第８のＦＥＴのソースが第２の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１のＦＥＴのゲートおよび第８のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第２の局部発振信号は第２のＦＥＴのゲートおよび第７のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第３の局部発振信号は第４のＦＥＴのゲートおよび第５のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第４の局部発振信号は第３のＦＥＴのゲートおよび第６のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第１のＦＥＴのドレインと第２のＦＥＴのドレインと第５のＦＥＴのドレインと第６のＦＥＴのドレインは第１の出力端子に接続され、第３のＦＥＴのドレインと第４のＦＥＴのドレインと第７のＦＥＴのドレインと第８のＦＥＴのドレインは第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して前記局部発振信号の周波数の２倍の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力するようにする。
【０００９】
入力信号と局部発振信号を入力とする偶高調波ミキサにおいて、前記入力信号は第１の入力端子および第２の入力端子から直流成分が重畳された相補的な電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、前記局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号と、第１の局部発振信号から位相が90度遅れた第３の局部発振信号と、第３の局部発振信号の反転信号である第４の局部発振信号からなり、第１から第３および第５から第７のＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを持ち、第１のＦＥＴのソースと第２のＦＥＴのソースと第３のＦＥＴのソースが第１の入力端子に接続され、第５のＦＥＴのソースと第６のＦＥＴのソースと第７のＦＥＴのソースが第２の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第２の局部発振信号は第２のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第３の局部発振信号は第５のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第４の局部発振信号は第６のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第３のＦＥＴのゲートおよび第７のＦＥＴのゲートには交流的には信号が供給されず、第１のＦＥＴのドレインと第２のＦＥＴのドレインと第５のＦＥＴのドレインと第６のＦＥＴのドレインは第１の出力端子に接続され、第３のＦＥＴのドレインと第７のＦＥＴのドレインは第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して前記局部発振信号の周波数の２倍の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力するようにする。
【００１０】
入力信号と局部発振信号を入力とする偶高調波ミキサにおいて、前記入力信号は第１の入力端子および第２の入力端子から直流成分が重畳された相補的な電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、前記局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号からなり、第１から第３および第５から第７のＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを持ち、第１のＦＥＴのソースと第２のＦＥＴのソースと第３のＦＥＴのソースが第１の入力端子に接続され、第５のＦＥＴのソースと第６のＦＥＴのソースと第７のＦＥＴのソースが第２の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１のＦＥＴのゲートおよび第５のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第２の局部発振信号は第２のＦＥＴのゲートおよび第６のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第３のＦＥＴのゲートおよび第７のＦＥＴのゲートには交流的には信号が供給されず、第１のＦＥＴのドレインと第２のＦＥＴのドレインと第７のＦＥＴのドレインは第１の出力端子に接続され、第３のＦＥＴのドレインと第５のＦＥＴのドレインと第６のＦＥＴのドレインは第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して前記局部発振信号の周波数の２倍の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力するようにする。
【００１１】
入力信号と局部発振信号を入力とする偶高調波ミキサにおいて、前記入力信号は第１の入力端子および第２の入力端子から直流成分が重畳された相補的な電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、前記局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号からなり、第１および第３および第６および第７のＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを持ち、第１および第６のＦＥＴは第３および第７のＦＥＴと特性が異なるものであり、第１のＦＥＴのソースと第３のＦＥＴのソースが第１の入力端子に接続され、第６のＦＥＴのソースと第７のＦＥＴのソースが第２の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第２の局部発振信号は第６のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第３のＦＥＴのゲートおよび第７のＦＥＴのゲートには交流的には信号が供給されず、第１のＦＥＴのドレインと第７のＦＥＴのドレインは第１の出力端子に接続され、第３のＦＥＴのドレインと第６のＦＥＴのドレインは第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して前記局部発振信号の周波数の２倍の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力するようにする。
【００１２】
入力信号と局部発振信号を入力とする偶高調波ミキサにおいて、前記入力信号は第１の入力端子および第２の入力端子から直流成分が重畳された相補的な電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、前記局部発振信号は第１の局部発振信号からなり、第１および第３および第５および第７のＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを持ち、第１および第５のＦＥＴは第３および第７のＦＥＴと特性が異なるものであり、第１のＦＥＴのソースと第３のＦＥＴのソースが第１の入力端子に接続され、第５のＦＥＴのソースと第７のＦＥＴのソースが第２の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１のＦＥＴのゲートおよび第５のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第３のＦＥＴのゲートおよび第７のＦＥＴのゲートには交流的には信号が供給されず、第１のＦＥＴのドレインと第７のＦＥＴのドレインは第１の出力端子に接続され、第３のＦＥＴのドレインと第５のＦＥＴのドレインは第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して前記局部発振信号の周波数の２倍の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力するようにする。
【００１３】
入力信号と局部発振信号を入力とする偶高調波ミキサにおいて、前記入力信号は第１の入力端子から直流成分が重畳された電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、前記局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号と、第１の局部発振信号から位相が90度遅れた第３の局部発振信号と、第３の局部発振信号の反転信号である第４の局部発振信号からなり、第１から第４のＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを持ち、第１のＦＥＴのソースと第２のＦＥＴのソースと第３のＦＥＴのソースと第４のＦＥＴのソースが第１の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第２の局部発振信号は第２のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第３の局部発振信号は第３のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第４の局部発振信号は第４のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第１のＦＥＴのドレインと第２のＦＥＴのドレインは第１の出力端子に接続され、第３のＦＥＴのドレインと第４のＦＥＴのドレインは第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して前記局部発振信号の周波数の２倍の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力するようにする。
【００１４】
入力信号と局部発振信号を入力とする偶高調波ミキサにおいて、前記入力信号は第１の入力端子から直流成分が重畳された電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、前記局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号からなり、第１から第３のＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを持ち、第１のＦＥＴのソースと第２のＦＥＴのソースと第３のＦＥＴのソースが第１の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第２の局部発振信号は第２のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第３のＦＥＴのゲートには交流的には信号が供給されず、第１のＦＥＴのドレインと第２のＦＥＴのドレインは第１の出力端子に接続され、第３のＦＥＴのドレインは第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して前記局部発振信号の周波数の２倍の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力するようにする。
【００１５】
入力信号と局部発振信号を入力とする偶高調波ミキサにおいて、前記入力信号は第１の入力端子から直流成分が重畳された電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、前記局部発振信号は第１の局部発振信号からなり、第１および第３のＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを持ち、第１のＦＥＴと第３のＦＥＴは特性が異なり、第１のＦＥＴのソースと第３のＦＥＴのソースが第１の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第３のＦＥＴのゲートには交流的には信号が供給されず、第１のＦＥＴのドレインは第１の出力端子に接続され、第３のＦＥＴのドレインは第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して前記局部発振信号の周波数の２倍の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を含む信号を出力するようにする。
【００１６】
入力信号と第１の局部発振器の局部発振信号と第２の局部発振器の局部発振信号を入力とする２周波数ミキサにおいて、前記入力信号は第１の入力端子および第２の入力端子から直流成分が重畳された相補的な電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、第１の局部発振器の局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号からなり、第２の局部発振器の局部発振信号は第５の局部発振信号と、第５の局部発振信号の反転信号である第６の局部発振信号からなり、第１から第８のＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを持ち、第１のＦＥＴのソースと第２のＦＥＴのソースと第３のＦＥＴのソースと第４のＦＥＴのソースが第１の入力端子に接続され、第５のＦＥＴのソースと第６のＦＥＴのソースと第７のＦＥＴのソースと第８のＦＥＴのソースが第２の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１のＦＥＴのゲートおよび第８のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第２の局部発振信号は第３のＦＥＴのゲートおよび第６のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第５の局部発振信号は第４のＦＥＴのゲートおよび第５のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第６の局部発振信号は第２のＦＥＴのゲートおよび第７のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第１のＦＥＴのドレインと第２ＦＥＴのドレインと第５のＦＥＴのドレインと第６のＦＥＴのドレインは第１の出力端子に接続され、第３のＦＥＴのドレインと第４のＦＥＴのドレインと第７のＦＥＴのドレインと第８のＦＥＴのドレインは第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して第１の局部発振器の局部発振信号の周波数と第２の局部発振器の局部発振信号の周波数の和または差の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力するようにする。
【００１７】
入力信号と第１の局部発振器の局部発振信号と第２の局部発振器の局部発振信号を入力とする２周波数ミキサにおいて、前記入力信号は第１の入力端子および第２の入力端子から直流成分が重畳された相補的な電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、第１の局部発振器の局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号からなり、第２の局部発振器の局部発振信号は第５の局部発振信号と、第５の局部発振信号の反転信号である第６の局部発振信号からなり、第１から第３および第５から第７のＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを持ち、第１のＦＥＴのソースと第２のＦＥＴのソースと第３のＦＥＴのソースが第１の入力端子に接続され、第５のＦＥＴのソースと第６のＦＥＴのソースと第７のＦＥＴのソースが第２の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第２の局部発振信号は第６のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第５の局部発振信号は第５のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第６の局部発振信号は第２のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第３のＦＥＴのゲートと第７のＦＥＴのゲートには交流的には信号は供給されず、第１のＦＥＴのドレインと第２のＦＥＴのドレインと第５のＦＥＴのドレインと第６のＦＥＴのドレインは第１の出力端子に接続され、第３のＦＥＴのドレインと第７のＦＥＴのドレインは第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して第１の局部発振器の局部発振信号の周波数と第２の局部発振器の局部発振信号の周波数の和または差の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力するようにする。
【００１８】
入力信号と第１の局部発振器の局部発振信号と第２の局部発振器の局部発振信号を入力とする２周波数ミキサにおいて、前記入力信号は第１の入力端子および第２の入力端子から直流成分が重畳された相補的な電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、第１の局部発振器の局部発振信号は第１の局部発振信号からなり、第２の局部発振器の局部発振信号は第５の局部発振信号からなり、第１から第３および第５から第７のＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを持ち、第１のＦＥＴのソースと第２のＦＥＴのソースと第３のＦＥＴのソースが第１の入力端子に接続され、第５のＦＥＴのソースと第６のＦＥＴのソースと第７のＦＥＴのソースが第２の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１のＦＥＴのゲートおよび第６のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第５の局部発振信号は第５のＦＥＴのゲートおよび第２のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第３のＦＥＴのゲートと第７のＦＥＴのゲートには交流的には信号は供給されず、第１のＦＥＴのドレインと第２のＦＥＴのドレインと第７のＦＥＴのドレインは第１の出力端子に接続され、第３のＦＥＴのドレインと第５のＦＥＴのドレインと第６のＦＥＴのドレインは第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して第１の局部発振器の局部発振信号の周波数と第２の局部発振器の局部発振信号の周波数の和または差の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力するようにする。
【００１９】
入力信号と第１の局部発振器の局部発振信号と第２の局部発振器の局部発振信号を入力とする２周波数ミキサにおいて、前記入力信号は第１の入力端子から直流成分が重畳された電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、第１の局部発振器の局部発振信号は第１の局部発振信号と、第１の局部発振信号の反転信号である第２の局部発振信号からなり、第２の局部発振器の局部発振信号は第５の局部発振信号と、第５の局部発振信号の反転信号である第６の局部発振信号からなり、第１から第４のＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを持ち、第１のＦＥＴのソースと第２のＦＥＴのソースと第３のＦＥＴのソースと第４のＦＥＴのソースが第１の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第２の局部発振信号は第４のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第５の局部発振信号は第３のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第６の局部発振信号は第２のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第１のＦＥＴのドレインと第２のＦＥＴのドレインは第１の出力端子に接続され、第３のＦＥＴのドレインと第４のＦＥＴのドレインは第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して第１の局部発振器の局部発振信号の周波数と第２の局部発振器の局部発振信号の周波数の和または差の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力するようにする。
【００２０】
入力信号と第１の局部発振器の局部発振信号と第２の局部発振器の局部発振信号を入力とする２周波数ミキサにおいて、前記入力信号は第１の入力端子から直流成分が重畳された電流入力として入力され、前記出力信号は第１の出力端子および第２の出力端子から直流成分が重畳された差動的な電流出力として出力され、第１の局部発振器の局部発振信号は第１の局部発振信号からなり、第２の局部発振器の局部発振信号は第５の局部発振信号からなり、第１から第３のＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを持ち、第１のＦＥＴのソースおよび第２のＦＥＴのソースおよび第３のＦＥＴのソースが第１の入力端子に接続され、第１の局部発振信号は第１のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第５の局部発振信号は第２のＦＥＴのゲートに交流的に供給され、第３のＦＥＴのゲートには交流的には信号は供給されず、第１のＦＥＴのドレインおよび第２のＦＥＴのドレインは第１の出力端子に接続され、第３のＦＥＴのドレインは第２の出力端子に接続され、前記入力信号に対して第１の局部発振器の局部発振信号の周波数と第２の局部発振器の局部発振信号の周波数の和または差の周波数だけ加えたまたは減じた周波数の信号を含む信号を出力するようにする。
【００２１】
上記の偶高調波ミキサまたは２周波数ミキサにおいて、該入力信号を高周波信号または中間周波信号、該出力信号をベースバンド信号とする。
【００２２】
上記の偶高調波ミキサまたは２周波数ミキサにおいて、該入力信号をベースバンド信号、該出力信号を高周波信号または中間周波信号とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の偶高調波ミキサおよび２周波数ミキサにおいては、入力信号に対して局部発振信号を乗算的に作用させることにより、入力信号に対しては線形動作をさせることになり、故意に非線形動作をさせるわけではないので、消費電力を増大させることなく混変調歪を容易に抑制させることができる。
【００２４】
また、同様の偶高調波ミキサおよび２周波数ミキサをアップコンバータとして送信機に用いることにより、混変調歪が小さいことからスプリアスを減らすことができ、かつ、送受信器の応用に関しては局部発振器を送受信で共用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
入力信号に関しては、差動増幅器を用いて直流が重畳された相補信号を作成し、これを用いる。増幅素子としては、電界効果トランジスタまたはバイポーラトランジスタを用いる。直流が重畳された差動出力信号は、抵抗負荷により差動電圧信号に変換して出力する。
【実施例１】
【００２６】
図１は本発明における第１の実施例である偶高調波ミキサを示す回路図であり、高周波信号を入力とするものである。ＩＮ１およびＩＮ２には相補的な入力信号が入力され、電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０により構成される差動増幅器により直流が重畳された相補電流信号に変換され、端子Ｐ１，Ｐ２を通過する。端子Ｐ１を通過した電流は電界効果トランジスタＱ１からＱ４により分配される。その分配の比は電界効果トランジスタＱ１からＱ４のゲート電圧によって決まる。電界効果トランジスタＱ１のゲートには局部発振器の位相０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ２のゲートには局部発振器の位相１８０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ３のゲートには局部発振器の位相２７０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ４のゲートには局部発振器の位相９０度の信号が供給されている。局部発振器からの信号は、電界効果トランジスタＱ１からＱ４が非線形動作を起こすような信号レベルが大きいものとする。すると、電界効果トランジスタＱ１からＱ４のソースの電位はすべて共通となっているので、電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計および電界効果トランジスタＱ３とＱ４のドレイン電流の合計は、それぞれ端子Ｐ１を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波により変調された信号となる。局部発振器からの信号がかなり大きいときは、端子Ｐ１を流れる電流の経路は、局部発振器からの信号周波数で４分の１周期ずつ、電界効果トランジスタＱ１、Ｑ４、Ｑ２、Ｑ３の順番に変遷していくことになる。同様に、電界効果トランジスタＱ５とＱ６のドレイン電流の合計および電界効果トランジスタＱ７とＱ８のドレイン電流の合計は、それぞれ端子Ｐ２を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波により変調された信号となる。この場合、偶数次高調波の中でも次数の低い２次の高調波が支配的になる。
【００２７】
ここで入力信号の角周波数をωi、端子Ｐ１，Ｐ２を流れる電流の振幅をa、直流成分をbとすると、端子Ｐ１を流れる電流IP1、端子Ｐ２を流れる電流IP2は次のようになる。
【００２８】
IP1 = a*sin(ωit)+b
【００２９】
IP2 = -a*sin(ωit)+b
【００３０】
また、電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計I12、電界効果トランジスタＱ３とＱ４のドレイン電流の合計I34、電界効果トランジスタＱ５とＱ６のドレイン電流の合計I56、電界効果トランジスタＱ７とＱ８のドレイン電流の合計I78は、局部発振の信号の角周波数をωoとすると、次のようになる。
【００３１】
I12 = {a*sin(ωit)+b}*{0.5-c*cos(2ωot)}
【００３２】
I34 = {a*sin(ωit)+b}*{0.5+c*cos(2ωot)}
【００３３】
I56 = {-a*sin(ωit)+b}*{0.5+c*cos(2ωot)}
【００３４】
I78 = {-a*sin(ωit)+b}*{0.5-c*cos(2ωot)}
【００３５】
ただし、cは適当な定数である。したがって、端子Ｐ３を通過する電流IP3、端子Ｐ４を通過する電流IP4は
【００３６】
IP3 = -2*a*c*sin(ωit)*cos(2ωot)+b
= -a*c*{sin(ωit+2ωot)+ sin(ωit-2ωot)}+b
【００３７】
IP4 = 2*a*c*sin(ωit)*cos(2ωot)+b
= a*c*{sin(ωit+2ωot)+ sin(ωit-2ωot)}+b
【００３８】
となるので、出力信号は入力信号に対して局部発振信号の２倍の周波数で変調が掛けられ、ミキシングされた信号となる。
【００３９】
この偶高調波ミキサの消費電力はギルバートミキサのそれと同じである。使用しているトランジスタの数はギルバートミキサのそれよりも４つ多いが、混変調歪特性は電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０により構成される差動増幅器により決まるので、消費電力の増加にはならない。また、白色雑音に関する雑音指数についても電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０により構成される差動増幅器によりほぼ決まってしまうので、ギルバートミキサとほぼ同じということになる。
【００４０】
偶高調波ミキサの使用動機は自己混合の防止である。すなわち、局部発振信号が高周波入力にまわることにより出力に直流成分が重畳することを防止するために、局部発振周波数を高周波信号周波数の半分にして自己混合といった現象が発生しないようにしている。通常の偶高調波ミキサにおける自己混合の原因として考えられるものは、局部発振信号の第２次高調波に起因するものである。しかし、図１に示す偶高調波ミキサはそれに加えて電界効果トランジスタＱ１からＱ８のドレイン電流に含まれる第２次高調波に起因するものが考えられる。ただし、端子Ｐ３およびＰ４に流れる電流には第２次高調波は相殺されてほとんど含まれない。図１に示す偶高調波ミキサにおいては、局部発振信号の第２次高調波の高周波入力への回り込みや電界効果トランジスタＱ１からＱ８のドレイン電流に含まれる第２次高調波に起因する自己混合は、回路の物理的なレイアウトの工夫により相殺させることが可能である上に、電界効果トランジスタＱ１からＱ８のドレイン電流に含まれる第２次高調波による自己混合は、電界効果トランジスタＱ１からＱ８のドレインから端子Ｐ３またはＰ４までの配線を短くすることにより軽減することが可能である。端子Ｐ１およびＰ２の電位変動に関しては、理想的状態では局部発振信号の４倍の周波数成分を持ち、局部発振信号の２倍の周波数成分は相殺される。この相殺残の影響を低減するために、図１にはないが、端子Ｐ１と電界効果トランジスタＱ９のドレインの間および端子Ｐ２と電界効果トランジスタＱ１０のドレインの間にゲート接地のバッファやベース接地のバッファを入れてもよい。
【００４１】
混変調歪特性に関しては、前述したように電界効果トランジスタＱ９およびＱ１０により構成される差動増幅器により発生する信号歪によりほぼ決まる。電界効果トランジスタＱ１からＱ８は端子Ｐ１およびＰ２を通過する電流の端子Ｐ３およびＰ４への配分の比率を制御するだけであるので、入力信号に対する歪にはほとんど関与しない。この様子はギルバートミキサと同じである。図１においては、電界効果トランジスタＱ９およびＱ１０のソースに抵抗が入っていないが、電界効果トランジスタＱ９およびＱ１０のソースに抵抗を設けてもよい。利得の低下や雑音指数の悪化と引き換えに混変調歪の低減を図ることができる。
【００４２】
図１に示す回路においては、入力信号をＩＮ１およびＩＮ２に相補的に入力することを仮定しているが、端子Ｐ１およびＰ２を流れる電流の静止状態からの偏差が相補的であればよいので、入力信号をＩＮ１のみに供給し、電界効果トランジスタＱ１０のゲートには入力信号を供給しないようにしてもよい。
【００４３】
図１に示す回路においては、端子Ｐ３，Ｐ４を通過する電流に対して負荷抵抗Ｒ１，Ｒ２を用いて出力信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２を取り出しているが、抵抗負荷を用いなくてもよく、定電流負荷やインダクタンス性負荷を用いてもよい。さらに、トランス結合を用いて交流信号出力を取り出してもよい。
【００４４】
図１においては、偶高調波ミキサをダウンコンバータへ応用することを想定しているために、コンデンサＣ１，Ｃ２が挿入されているが、偶高調波ミキサをアップコンバータに用いてもよい。特にそのような場合は、コンデンサＣ１，Ｃ２はなくてもよく、ＩＮ１およびＩＮ２からの信号を電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０のゲートに直接入力してもよい。
【００４５】
図２は本発明における偶高調波ミキサの第１の実施例をモノリシックＩＣ化したときのチップレイアウトの一例である。上面図である。断面図を図３に示す。図１に示す回路のうちの電界効果トランジスタＱ１からＱ１０に対する部分のみを表示しており、その他の部品および配線は省略してある。図中、Ｇ１からＧ１０はそれぞれ電界効果トランジスタＱ１からＱ１０のゲートの領域を示し、同様にＤ１からＤ１０はドレインの領域、Ｓ１からＳ１０はソースの領域である。電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０は、それぞれ四つに分割されている。各電界効果トランジスタのサブストレートはＰ型であり、ドレイン領域およびソース領域においては、表面がＮ型となっている。図中、Ｓ９＋Ｓ１０とあるのは、電界効果トランジスタＱ９のソースと電界効果トランジスタＱ１０のソースが兼ねられている領域である。また、Ｄ９＋Ｓ１＋Ｓ５とあるのは、電界効果トランジスタＱ１のソース領域と電界効果トランジスタＱ５のソース領域を合わせた領域で電界効果トランジスタＱ９のドレインの一部も兼ねている領域、Ｄ９＋Ｓ４＋Ｓ８とあるのは、電界効果トランジスタＱ４のソース領域と電界効果トランジスタＱ８のソース領域を合わせた領域で電界効果トランジスタＱ９のドレインの一部も兼ねている領域、Ｄ１０＋Ｓ２＋Ｓ６とあるのは、電界効果トランジスタＱ２のソース領域と電界効果トランジスタＱ６のソース領域を合わせた領域で電界効果トランジスタＱ１０のドレインの一部も兼ねている領域、Ｄ１０＋Ｓ３＋Ｓ７とあるのは、電界効果トランジスタＱ３のソース領域と電界効果トランジスタＱ７のソース領域を合わせた領域で電界効果トランジスタＱ１０のドレインの一部も兼ねている領域である。Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ５＋Ｄ６とあるのは、電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ５，Ｑ６のドレイン領域を合わせた領域であり、Ｄ３＋Ｄ４＋Ｄ７＋Ｄ８とあるのは、電界効果トランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ７，Ｑ８のドレイン領域を合わせた領域である。領域「Ｄ９＋Ｓ１＋Ｄ５」と領域「Ｄ９＋Ｓ４＋Ｓ８」は電気的に互いに接続され、領域「Ｄ１０＋Ｓ２＋Ｓ６」と領域「Ｄ１０＋Ｓ３＋Ｓ７」は電気的に互いに接続されている。
【００４６】
このようにある電界効果トランジスタのドレイン領域と他の電界効果トランジスタのソース領域を兼ねることの一つの利点は、チップ面積を縮小することができることである。チップ面積を縮小することの一つの利点はコストを抑えることができることであるが、他の利点として局部発振信号の第２高調波の輻射や誘導を抑えることができ、自己混合を抑制できることが挙げられる。
【００４７】
図１に示す回路においては、局部発振信号の第２高調波成分は電界効果トランジスタＱ１からＱ８までのドレインから端子Ｐ３または端子Ｐ４までの配線に流れる電流に多く含まれる。図２に示すチップレイアウトでは、電界効果トランジスタＱ１と電界効果トランジスタＱ５を隣接して配置させることにより、それぞれのドレイン電流に含まれる局部発振信号の第２高調波成分の誘導や輻射を相殺させ、自己混合を抑制するように配慮してある。
【００４８】
図１に示す回路の偶高調波ミキサにおいては、回路が完全に対称になっていて、信号の誘導や輻射も完全に対称になっている場合、自己混合は発生しない。しかし、ＩＣ上に偶高調波ミキサを作りこむ場合、ＩＣ製造に用いるマスクのずれなどが発生し、個々の電界効果トランジスタの特性が揃わないなどの理由により、回路が完全には対称にはならない。その対策として、図２に示すレイアウトを複数用意して、マスクの整合誤差の影響を相殺するように、複数のレイアウトの対応する部位を互いに電気的に接続するようにしてもよい。
【実施例２】
【００４９】
図４は、本発明における第２の実施例である偶高調波ミキサを示す回路図であり、高周波信号を入力するものである。基本動作は本発明における偶高調波ミキサの第１の実施例と同じであるが、相違点は、本発明における偶高調波ミキサの第１の実施例においては、端子Ｐ１およびＰ２に直流が重畳した相補的な入力信号電流を流すために差動増幅器を用いていたのに対し、本発明における偶高調波ミキサの第２の実施例においては、相補的な入力信号ＩＮ１およびＩＮ２に対して、インダクタＬ１，Ｌ２による誘導性負荷を用いて端子Ｐ１およびＰ２に流す電流を作成していることである。
【００５０】
インダクタＬ１，Ｌ２による誘導性負荷を用いることの利点は、ミキサ回路におけるトランジスタの縦積みの段数を減らすことができるので、電源電圧を下げることができ、特にポータブルタイプの装置への適用に有利であることである。本発明における偶高調波ミキサの第１の実施例と同じような特性を確保するためには、前段に高インピーダンス出力の増幅器を設ける必要がある。また、この方法の不利な点は、インダクタＬ１，Ｌ２を実装する必要があり、ＩＣ化したときにチップ面積が増大してしまうことである。
【実施例３】
【００５１】
図５は本発明における第３の実施例である偶高調波ミキサを示す回路図であり、高周波信号を入力するものである。基本動作は本発明における偶高調波ミキサの第１の実施例と同じであるが、相違点は、本発明における第１の実施例である偶高調波ミキサにおいては電界効果トランジスタを用いているのに対し、本発明における第３の実施例である偶高調波ミキサにおいてはバイポーラトランジスタを用いていることである。電界効果トランジスタを用いるかバイポーラトランジスタを用いるかは、同一チップ内に実装する他の部分の回路との整合性や消費電力などの条件によって選択することになる。
【００５２】
本発明における第３の実施例である偶高調波ミキサにおいては、すべてのトランジスタにバイポーラトランジスタを採用していたが、差動増幅器を構成しているバイポーラトランジスタＢ９，Ｂ１０のみを電界効果トランジスタで置き換え、バイポーラトランジスタＢ１からＢ８をそのままにしてもよいし、バイポーラトランジスタＢ９，Ｂ１０のみをそのままにし、バイポーラトランジスタＢ１からＢ８を電界効果トランジスタで置き換えてもよい。
【実施例４】
【００５３】
図６は本発明における第４の実施例である偶高調波ミキサを示す回路図であり、高周波信号を入力とするものである。ＩＮ１およびＩＮ２には相補的な入力信号が入力され、電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０により構成される差動増幅器により直流が重畳された相補電流信号に変換され、端子Ｐ１，Ｐ２を通過する。端子Ｐ１を通過した電流は電界効果トランジスタＱ１からＱ３により分配される。その分配の比は電界効果トランジスタＱ１およびＱ２のゲート電圧によって決まる。電界効果トランジスタＱ１のゲートには局部発振器の位相０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ２のゲートには局部発振器の位相１８０度の信号が供給されている。局部発振器からの信号は、電界効果トランジスタＱ１およびＱ２が非線形動作を起こすような信号レベルが大きいものとする。すると、電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計は、端子Ｐ１を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波により変調された信号となる。これは、電界効果トランジスタＱ３が図６に示すように接続されていることにより発生する現象であり、電界効果トランジスタＱ１およびＱ２だけでは効果的に変調を掛けることはできない。電界効果トランジスタＱ３のドレイン電流は端子Ｐ１を流れる電流から電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計を引いたものとなるので、同様に端子Ｐ１を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波により変調された信号となる。同様に、電界効果トランジスタＱ５とＱ６のドレイン電流の合計および電界効果トランジスタＱ７のドレイン電流は、それぞれ端子Ｐ２を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波により変調された信号となる。この場合、偶数次高調波の中でも次数の低い２次の高調波が支配的になる。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ５，Ｑ６のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ１に供給され出力ＯＵＴ１に信号が出力される。電界効果トランジスタＱ３，Ｑ７のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ２に供給され出力ＯＵＴ２に信号が出力される。その結果、出力ＯＵＴ１とＯＵＴ２の差動信号は、入力信号に対して局部発振信号の第２高調波により変調された信号を多く含むものとなる。
【００５４】
本発明における第１の実施例である偶高調波ミキサに対する本発明における第４の実施例である偶高調波ミキサの優位な点は、使用するトランジスタの数が二つ少ないことである。しかしその分、偶高調波ミキサとしての変換ゲインが低くなる。また、端子Ｐ１およびＰ２の電位の変動成分に局部発振信号の第２高調波成分が多く含まれてしまうので、自己混合の抑制のためには、その分注意が必要となる。
【００５５】
本発明における第４の実施例である偶高調波ミキサにおいては、すべてのトランジスタに対して電界効果トランジスタを用いていたが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタを混在させてもよい。
【００５６】
本発明における第４の実施例である偶高調波ミキサにおいては、直流の重畳した相補的電流信号を作成するのに差動増幅器を用いていたが、差動増幅器を用いなくてもよく、本発明における第２の実施例である偶高調波ミキサで行ったように、差動信号となる一対の入力信号のそれぞれに対して、コンデンサで直流成分をカットしたあとに誘導負荷を掛けることにより、直流の重畳した相補的電流信号を作成してもよい。
【００５７】
本発明における第４の実施例である偶高調波ミキサにおいては、入力信号が高周波信号であることを仮定したが、入力信号がベースバンド信号で出力信号が高周波信号であってもよい。その際、必要に応じて、コンデンサＣ１，Ｃ２を除去して入力信号を電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０のゲートに直接入力するようにする。
【実施例５】
【００５８】
図７は本発明における第５の実施例である偶高調波ミキサを示す回路図であり、高周波信号を入力とするものである。ＩＮ１およびＩＮ２には相補的な入力信号が入力され、電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０により構成される差動増幅器により直流が重畳された相補電流信号に変換され、端子Ｐ１，Ｐ２を通過する。端子Ｐ１を通過した電流は電界効果トランジスタＱ１からＱ３により分配される。その分配の比は電界効果トランジスタＱ１およびＱ２のゲート電圧によって決まる。電界効果トランジスタＱ１のゲートには局部発振器の位相０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ２のゲートには局部発振器の位相１８０度の信号が供給されている。局部発振器からの信号は、電界効果トランジスタＱ１およびＱ２が非線形動作を起こすような信号レベルが大きいものとする。すると、電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計は、端子Ｐ１を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波により変調された信号となる。これは、電界効果トランジスタＱ３が図７に示すように接続されていることにより発生する現象であり、電界効果トランジスタＱ１およびＱ２だけでは効果的に変調を掛けることはできない。電界効果トランジスタＱ３のドレイン電流は端子Ｐ１を流れる電流から電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計を引いたものとなるので、同様に端子Ｐ１を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波により変調された信号となる。同様に、電界効果トランジスタＱ５とＱ６のドレイン電流の合計および電界効果トランジスタＱ７のドレイン電流は、それぞれ端子Ｐ２を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波により変調された信号となる。この場合、偶数次高調波の中でも次数の低い２次の高調波が支配的になる。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ７のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ１に供給され出力ＯＵＴ１に信号が出力される。電界効果トランジスタＱ３，Ｑ５，Ｑ６のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ２に供給され出力ＯＵＴ２に信号が出力される。その結果、出力ＯＵＴ１とＯＵＴ２の差動信号は、入力信号に対して局部発振信号の第２高調波により変調された信号を多く含むものとなる。
【００５９】
本発明における第１の実施例である偶高調波ミキサに対する本発明における第５の実施例である偶高調波ミキサの優位な点は、使用するトランジスタの数が二つ少ないことである。しかしその分、偶高調波ミキサとしての変換ゲインが低くなる。また、本発明における第４の実施例である偶高調波ミキサに対する本発明における第５の実施例である偶高調波ミキサの優位な点は、局部発振信号が２相で済むことである。しかし、入力信号のＩ相およびＱ相の成分をそれぞれ復調する際においては、二つの偶高調波ミキサに互いに位相が４５度ずれた信号を供給する必要があり、そのような場合においては本発明の第４の実施例の方が局部発振器の対称性が良くなるといった面もある。
【００６０】
本発明における第５の実施例である偶高調波ミキサにおいては、端子Ｐ１およびＰ２の電位の変動成分に局部発振信号の第２高調波成分が多く含まれてしまうので、自己混合の抑制のためには、その分注意が必要となる。
【００６１】
本発明における第５の実施例である偶高調波ミキサにおいては、すべてのトランジスタに対して電界効果トランジスタを用いていたが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタを混在させてもよい。
【００６２】
本発明における第５の実施例である偶高調波ミキサにおいては、直流の重畳した相補的電流信号を作成するのに差動増幅器を用いていたが、差動増幅器を用いなくてもよく、本発明における第２の実施例である偶高調波ミキサで行ったように、差動信号となる一対の入力信号のそれぞれに対して、コンデンサで直流成分をカットしたあとに誘導負荷を掛けることにより、直流の重畳した相補的電流信号を作成してもよい。
【００６３】
本発明における第５の実施例である偶高調波ミキサにおいては、入力信号が高周波信号であることを仮定したが、入力信号がベースバンド信号で出力信号が高周波信号であってもよい。その際、必要に応じて、コンデンサＣ１，Ｃ２を除去して入力信号を電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０のゲートに直接入力するようにする。
【実施例６】
【００６４】
図８は本発明における第６の実施例である偶高調波ミキサを示す回路図であり、高周波信号を入力とするものである。電界効果トランジスタＱ１およびＱ６は、電界効果トランジスタＱ３およびＱ７に対して、チャネル幅が異なったりしきい電圧が異なるなど特性が異なるものである。ＩＮ１およびＩＮ２には相補的な入力信号が入力され、電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０により構成される差動増幅器により直流が重畳された相補電流信号に変換され、端子Ｐ１，Ｐ２を通過する。端子Ｐ１を通過した電流は電界効果トランジスタＱ１とＱ３により分配される。その分配の比は電界効果トランジスタＱ１およびＱ３のゲート電圧によって決まる。電界効果トランジスタＱ１のゲートには局部発振器の位相０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ３のゲートには交流信号は供給されていない。局部発振器からの信号は、電界効果トランジスタＱ１が非線形動作を起こすような信号レベルが大きいものとする。すると、電界効果トランジスタＱ１のドレイン電流は、端子Ｐ１を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波を含む信号により変調された信号となる。これは電界効果トランジスタＱ１とＱ３の特性が異なっているために、偶数次の非線型項の影響が現れるためであり、電界効果トランジスタＱ１とＱ３の特性が揃っている場合は、偶数次高調波により変調された信号成分は、効果的に取り出すことはできない。電界効果トランジスタＱ３のドレイン電流は端子Ｐ１を流れる電流から電界効果トランジスタＱ１のドレイン電流を引いたものとなるので、同様に端子Ｐ１を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波を含む信号により変調された信号となる。同様に、電界効果トランジスタＱ６のドレイン電流および電界効果トランジスタＱ７のドレイン電流は、それぞれ端子Ｐ２を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波を含む信号により変調された信号となる。この場合、偶数次高調波の中でも次数の低い２次の高調波が支配的になる。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ７のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ１に供給され出力ＯＵＴ１に信号が出力される。電界効果トランジスタＱ３，Ｑ６のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ２に供給され出力ＯＵＴ２に信号が出力される。その結果、出力ＯＵＴ１とＯＵＴ２の差動信号は、入力信号に対して局部発振信号の第２高調波により変調された信号を多く含むものとなる。
【００６５】
本発明における第５の実施例である偶高調波ミキサに対する本発明における第６の実施例である偶高調波ミキサの優位な点は、使用するトランジスタの数が二つ少ないことである。しかしその分、偶高調波ミキサとしての変換ゲインが低くなる。
【００６６】
本発明における第６の実施例である偶高調波ミキサにおいては、端子Ｐ１およびＰ２の電位の変動成分に局部発振信号の基本波成分と第２高調波成分が多く含まれてしまう。この実施例においては、局部発振器の基本周波数に対する変換ゲインも高いので、自己混合の抑制のためには、その分注意が必要となる。
【００６７】
本発明における第６の実施例である偶高調波ミキサにおいては、すべてのトランジスタに対して電界効果トランジスタを用いていたが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタを混在させてもよい。
【００６８】
本発明における第６の実施例である偶高調波ミキサにおいては、直流の重畳した相補的電流信号を作成するのに差動増幅器を用いていたが、差動増幅器を用いなくてもよく、本発明における第２の実施例である偶高調波ミキサで行ったように、差動信号となる一対の入力信号のそれぞれに対して、コンデンサで直流成分をカットしたあとに誘導負荷を掛けることにより、直流の重畳した相補的電流信号を作成してもよい。
【００６９】
本発明における第６の実施例である偶高調波ミキサにおいては、入力信号が高周波信号であることを仮定したが、入力信号がベースバンド信号で出力信号が高周波信号であってもよい。その際、必要に応じて、コンデンサＣ１，Ｃ２を除去して入力信号を電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０のゲートに直接入力するようにする。
【実施例７】
【００７０】
図９は本発明における第７の実施例である偶高調波ミキサを示す回路図であり、高周波信号を入力とするものである。電界効果トランジスタＱ１およびＱ５は、電界効果トランジスタＱ３およびＱ７に対して、チャネル幅が異なったりしきい電圧が異なるなど特性が異なるものである。ＩＮ１およびＩＮ２には相補的な入力信号が入力され、電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０により構成される差動増幅器により直流が重畳された相補電流信号に変換され、端子Ｐ１，Ｐ２を通過する。端子Ｐ１を通過した電流は電界効果トランジスタＱ１とＱ３により分配される。その分配の比は電界効果トランジスタＱ１のゲート電圧によって決まる。電界効果トランジスタＱ１のゲートには局部発振器の位相０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ３のゲートには交流信号は供給されていない。局部発振器からの信号は、電界効果トランジスタＱ１が非線形動作を起こすような信号レベルが大きいものとする。すると、電界効果トランジスタＱ１のドレイン電流は、端子Ｐ１を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波を含む信号により変調された信号となる。これは電界効果トランジスタＱ１とＱ３の特性が異なっているために、偶数次の非線型項の影響が現れるためであり、電界効果トランジスタＱ１とＱ３の特性が揃っている場合は、偶数次高調波により変調された信号成分はあまり含まれない。電界効果トランジスタＱ３のドレイン電流は端子Ｐ１を流れる電流から電界効果トランジスタＱ１のドレイン電流を引いたものとなるので、同様に端子Ｐ１を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波を含む信号により変調された信号となる。同様に、電界効果トランジスタＱ５のドレイン電流および電界効果トランジスタＱ７のドレイン電流は、それぞれ端子Ｐ２を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波を含む信号により変調された信号となる。この場合、偶数次高調波の中でも次数の低い２次の高調波が支配的になる。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ７のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ１に供給され出力ＯＵＴ１に信号が出力される。電界効果トランジスタＱ３，Ｑ５のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ２に供給され出力ＯＵＴ２に信号が出力される。その結果、出力ＯＵＴ１とＯＵＴ２の差動信号は、入力信号に対して局部発振信号の第２高調波により変調された信号を多く含むものとなる。
【００７１】
本発明における第７の実施例である偶高調波ミキサにおいては、端子Ｐ１およびＰ２の電位の変動成分に局部発振信号の基本波成分と第２高調波成分が多く含まれてしまう。この実施例においては、局部発振器の基本周波数に対する変換ゲインも高いので、自己混合の抑制のためには、その分注意が必要となる。
【００７２】
本発明における第６の実施例である偶高調波ミキサに対する本発明における第７の実施例である偶高調波ミキサの優位な点は、局部発振信号が１相ですむことである。しかし、局部発振信号が１相であることから、局部発振信号が高周波増幅回路へ回り込むことを抑制する際に注意が必要となる。
【００７３】
本発明における第７の実施例である偶高調波ミキサにおいては、すべてのトランジスタに対して電界効果トランジスタを用いていたが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタを混在させてもよい。
【００７４】
本発明における第７の実施例である偶高調波ミキサにおいては、直流の重畳した相補的電流信号を作成するのに差動増幅器を用いていたが、差動増幅器を用いなくてもよく、本発明における第２の実施例である偶高調波ミキサで行ったように、差動信号となる一対の入力信号のそれぞれに対して、コンデンサで直流成分をカットしたあとに誘導負荷を掛けることにより、直流の重畳した相補的電流信号を作成してもよい。
【００７５】
本発明における第７の実施例である偶高調波ミキサにおいては、入力信号が高周波信号であることを仮定したが、入力信号がベースバンド信号で出力信号が高周波信号であってもよい。その際、必要に応じて、コンデンサＣ１，Ｃ２を除去して入力信号を電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０のゲートに直接入力するようにする。
【実施例８】
【００７６】
図１０は本発明における第８の実施例である偶高調波ミキサを示す回路図であり、高周波信号を入力とするものである。ＩＮ１には入力信号が入力され、電界効果トランジスタＱ９により構成される増幅器により直流が重畳された電流信号に変換され、端子Ｐ１を通過する。端子Ｐ１を通過した電流は電界効果トランジスタＱ１からＱ４により分配される。その分配の比は電界効果トランジスタＱ１からＱ４のゲート電圧によって決まる。電界効果トランジスタＱ１のゲートには局部発振器の位相０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ２のゲートには局部発振器の位相１８０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ３のゲートには局部発振器の位相９０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ４のゲートには局部発振器の位相２７０度の信号が供給されている。局部発振器からの信号は、電界効果トランジスタＱ１からＱ４が非線形動作を起こすような信号レベルが大きいものとする。すると、電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計は、端子Ｐ１を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波により変調された信号となる。局部発振器からの信号がかなり大きいときは、端子Ｐ１を流れる電流の経路は、局部発振器からの信号周波数で４分の１周期ずつ、電界効果トランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ２、Ｑ４の順番に変遷していくことになる。同様に、電界効果トランジスタＱ３とＱ４のドレイン電流の合計は、端子Ｐ１を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波により変調された信号となる。この場合、偶数次高調波の中でも次数の低い２次の高調波が支配的になる。電界効果トランジスタＱ１およびＱ２のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ１に供給され出力ＯＵＴ１に信号が出力される。電界効果トランジスタＱ３およびＱ４のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ２に供給され出力ＯＵＴ２に信号が出力される。その結果、出力ＯＵＴ１とＯＵＴ２の差動信号は、入力信号に対して局部発振信号の第２高調波により変調された信号を多く含むものとなる。
【００７７】
本発明における第１の実施例である偶高調波ミキサに対する本発明における第８の実施例である偶高調波ミキサの優位な点は、使用するトランジスタの数が少ないことである。しかし、入力信号に対しては相補的には動作していないので、その分、混変調歪が多くなってしまうことが懸念される。
【００７８】
本発明における第８の実施例である偶高調波ミキサにおいては、すべてのトランジスタに対して電界効果トランジスタを用いていたが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタを混在させてもよい。
【００７９】
本発明における第８の実施例である偶高調波ミキサにおいては、直流の重畳した入力電流信号を作成するのに増幅器を用いていたが、増幅器を用いなくてもよく、本発明における第２の実施例である偶高調波ミキサで行ったように、入力信号に対して、コンデンサで直流成分をカットしたあとに誘導負荷を掛けることにより、直流の重畳した入力電流信号を作成してもよい。
【実施例９】
【００８０】
図１１は本発明における第９の実施例である偶高調波ミキサを示す回路図であり、高周波信号を入力とするものである。ＩＮ１には入力信号が入力され、電界効果トランジスタＱ９により構成される増幅器により直流が重畳された電流信号に変換され、端子Ｐ１を通過する。端子Ｐ１を通過した電流は電界効果トランジスタＱ１からＱ３により分配される。その分配の比は電界効果トランジスタＱ１およびＱ２のゲート電圧によって決まる。電界効果トランジスタＱ１のゲートには局部発振器の位相０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ２のゲートには局部発振器の位相１８０度の信号が供給されている。電界効果トランジスタＱ３のゲートには局部発振器の信号は入力されない。局部発振器からの信号は、電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２が非線形動作を起こすような信号レベルが大きいものとする。すると、電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計は、端子Ｐ１を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波により変調された信号となる。これは、電界効果トランジスタＱ３が図１１に示すように接続されていることにより発生する現象であり、電界効果トランジスタＱ１およびＱ２だけでは効果的に変調を掛けることはできない。電界効果トランジスタＱ３のドレイン電流は端子Ｐ１を流れる電流から電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計を引いたものとなるので、同様に端子Ｐ１を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波により変調された信号となる。この場合、偶数次高調波の中でも次数の低い２次の高調波が支配的になる。電界効果トランジスタＱ１およびＱ２のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ１に供給され出力ＯＵＴ１に信号が出力される。電界効果トランジスタＱ３のドレイン電流は負荷抵抗Ｒ２に供給され出力ＯＵＴ２に信号が出力される。その結果、出力ＯＵＴ１とＯＵＴ２の差動信号は、入力信号に対して局部発振信号の第２高調波により変調された信号を多く含むものとなる。
【００８１】
本発明における第８の実施例である偶高調波ミキサに対する本発明における第９の実施例である偶高調波ミキサの優位な点は、使用するトランジスタの数がさらに少ないことと、局部発振信号として２相しか必要としないことである。しかし、端子Ｐ１の電位の変動成分に局部発振信号の第２高調波成分が多く含まれてしまうので、自己混合の抑制のためには、その分注意が必要となる。本発明における第９の実施例である偶高調波ミキサにおいては、入力信号に対しては相補的には動作していないので、その分、混変調歪が多くなってしまうことが懸念される。
【００８２】
本発明における第９の実施例である偶高調波ミキサにおいては、すべてのトランジスタに対して電界効果トランジスタを用いていたが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタを混在させてもよい。
【００８３】
本発明における第９の実施例である偶高調波ミキサにおいては、直流の重畳した入力電流信号を作成するのに増幅器を用いていたが、増幅器を用いなくてもよく、本発明における第２の実施例である偶高調波ミキサで行ったように、入力信号に対して、コンデンサで直流成分をカットしたあとに誘導負荷を掛けることにより、直流の重畳した入力電流信号を作成してもよい。
【実施例１０】
【００８４】
図１２は本発明における第１０の実施例である偶高調波ミキサを示す回路図であり、高周波信号を入力とするものである。電界効果トランジスタＱ１とＱ３は、チャネル幅が異なったりしきい電圧が異なるなど、特性の異なったものである。ＩＮ１には入力信号が入力され、電界効果トランジスタＱ９により構成される増幅器により直流が重畳された電流信号に変換され、端子Ｐ１を通過する。端子Ｐ１を通過した電流は電界効果トランジスタＱ１およびＱ３により分配される。その分配の比は電界効果トランジスタＱ１のゲート電圧によって決まる。電界効果トランジスタＱ１のゲートには局部発振器の信号が供給されている。電界効果トランジスタＱ３のゲートには局部発振器の信号は入力されない。局部発振器からの信号は、電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２が非線形動作を起こすような信号レベルが大きいものとする。すると、電界効果トランジスタＱ１のドレイン電流は、端子Ｐ１を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波を含む信号により変調された信号となる。これは電界効果トランジスタＱ１とＱ３の特性が異なっているために、偶数次の非線型項の影響が現れるためであり、電界効果トランジスタＱ１とＱ３の特性が揃っている場合は、偶数次高調波により変調された信号成分は、あまり含まれない。電界効果トランジスタＱ３のドレイン電流は端子Ｐ１を流れる電流から電界効果トランジスタＱ１のドレイン電流を引いたものとなるので、同様に端子Ｐ１を流れる電流に対して局部発振信号の偶数次高調波を含む信号により変調された信号となる。この場合、偶数次高調波の中でも次数の低い２次の高調波が支配的になる。電界効果トランジスタＱ１のドレイン電流は負荷抵抗Ｒ１に供給され出力ＯＵＴ１に信号が出力される。電界効果トランジスタＱ３のドレイン電流は負荷抵抗Ｒ２に供給され出力ＯＵＴ２に信号が出力される。その結果、出力ＯＵＴ１とＯＵＴ２の差動信号は、入力信号に対して局部発振信号の第２高調波により変調された信号を多く含むものとなる。
【００８５】
本発明における第９の実施例である偶高調波ミキサに対する本発明における第１０の実施例である偶高調波ミキサの優位な点は、使用するトランジスタの数がさらに少ないことと、局部発振信号として１相しか必要としないことである。しかし、偶高調波ミキサとしてのゲインを確保するためには、電界効果トランジスタＱ１とＱ３のチャネル幅の比を適切に設定し、局部発振器からの信号ＬＯ１のレベルを適切に設定するなど、注意が必要である。
【００８６】
本発明における第１０の実施例である偶高調波ミキサにおいては、入力信号に対しては相補的には動作していないので、その分、混変調歪が多くなってしまうことが懸念される。また、端子Ｐ１の電位の変動成分に局部発振信号の第２高調波成分が多く含まれてしまうので、自己混合の抑制のためには、その分注意が必要となる。
【００８７】
本発明における第１０の実施例である偶高調波ミキサにおいては、すべてのトランジスタに対して電界効果トランジスタを用いていたが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタを混在させてもよい。
【００８８】
本発明における第１０の実施例である偶高調波ミキサにおいては、直流の重畳した入力電流信号を作成するのに増幅器を用いていたが、増幅器を用いなくてもよく、本発明における第２の実施例である偶高調波ミキサで行ったように、入力信号に対して、コンデンサで直流成分をカットしたあとに誘導負荷を掛けることにより、直流の重畳した入力電流信号を作成してもよい。
【実施例１１】
【００８９】
図１３は本発明第１１の実施例である偶高調波ミキサのダウンコンバータとしての使用形態を示した説明図である。高周波信号または中間周波信号を入力とし、ベースバンド信号のＩ相成分およびＱ相成分の２相の信号を取り出すダウンコンバータである。図中、偶高調波ミキサＭＸ１およびＭＸ２は、本発明第１の実施例または第３から第１０の実施例のいずれかの偶高調波ミキサである。本発明第１１の実施例である偶高調波ミキサのダウンコンバータにおいては、入力信号が二つのミキサに直接分配されているので、偶高調波ミキサＭＸ１およびＭＸ２は入力信号に対して電圧入力である必要がある。本発明の第２の実施例である偶高調波ミキサは、入力信号に対しては電流入力となっているので、本発明第１１の実施例であるダウンコンバータに用いる際には、偶高調波ミキサの入力信号の入力部分にバッファを設けるか、高周波信号を二つのミキサに入力するための分配器を用いるなどの対策が必要となる。図１３においては、偶高調波ミキサＭＸ１およびＭＸ２は相補的な入力信号と４相の局部発振信号の入力を持っているのに対し、使用する偶高調波ミキサの種類によっては、入力が相補的でなかったり、局部発振信号の入力が２相であったり１相であったりするが、対応する入力がない配線は、配線がないものとする。局部発振器ＯＳＣ１は、受信したい周波数の半分の周波数の信号を出力するものであり、４５度ずつ位相のずれた８相の信号を出力するものである。偶高調波ミキサＭＸ２に供給する局部発振信号は偶高調波ミキサＭＸ１に供給する局部発振信号に対してそれぞれ４５度位相がずれたものとなっているので、偶高調波ミキサＭＸ１およびＭＸ２はベースバンド信号のそれぞれ直交した２相の成分を検出することができる。
【実施例１２】
【００９０】
図１４は本発明第１２の実施例である偶高調波ミキサのアップコンバータとしての使用形態を示した説明図である。Ｉ相成分およびＱ相成分の２相のベースバンド信号を入力とし、高周波信号または中間周波信号を取り出すアップコンバータである。図中、偶高調波ミキサＭＸ１およびＭＸ２は、本発明の第１から第７の実施例のいずれかの偶高調波ミキサである。偶高調波ミキサＭＸ１およびＭＸ２は電流信号を抵抗負荷に供給することにより出力信号を得ているので、偶高調波ミキサＭＸ１およびＭＸ２の出力同士を互いに接続することにより、信号の加算を行っている。図１４においては、偶高調波ミキサＭＸ１およびＭＸ２は４相の局部発振信号の入力を持っているのに対し、使用する偶高調波ミキサの種類によっては、局部発振信号の入力が２相であったり１相であったりするが、対応する入力がない配線は、配線がないものとする。局部発振器ＯＳＣ１は、出力信号の中心周波数の半分の周波数の信号を出力するものであり、４５度ずつ位相のずれた８相の信号を出力するものである。偶高調波ミキサＭＸ２に供給する局部発振信号は偶高調波ミキサＭＸ１に供給する局部発振信号に対してそれぞれ４５度位相がずれたものとなっているので、偶高調波ミキサＭＸ１およびＭＸ２は２相のベースバンド信号をそれぞれ直交した２相の成分として変調することができる。
【実施例１３】
【００９１】
図１５は本発明の第１３の実施例である２周波数ミキサの回路図である。入力信号に対して２種類の異なる周波数の局部発振信号を混合し、入力信号の周波数に対して、二つの局部発振周波数の和または差の周波数だけ周波数をシフトした信号を含む信号を出力するものである。
【００９２】
ＩＮ１およびＩＮ２には相補的な入力信号が入力され、電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０により構成される差動増幅器により直流が重畳された相補電流信号に変換され、端子Ｐ１，Ｐ２を通過する。端子Ｐ１を通過した電流は電界効果トランジスタＱ１からＱ４により分配される。その分配の比は電界効果トランジスタＱ１からＱ４のゲート電圧によって決まる。電界効果トランジスタＱ１のゲートには第１の局部発振器の位相０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ２のゲートには第１の局部発振器の位相１８０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ３のゲートには第２の局部発振器の位相１８０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ４のゲートには第２の局部発振器の位相０度の信号が供給されている。第１および第２の局部発振器からの信号は、電界効果トランジスタＱ１からＱ４が非線形動作を起こすような信号レベルが大きいものとする。すると、電界効果トランジスタＱ１からＱ４のソースの電位はすべて共通となっているので、電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計および電界効果トランジスタＱ３とＱ４のドレイン電流の合計は、それぞれ端子Ｐ１を流れる電流に対して第１の局部発振器の周波数と第２の局部発振器の周波数の和および差の周波数成分を含む信号により変調された信号となる。同様に、電界効果トランジスタＱ５とＱ６のドレイン電流の合計および電界効果トランジスタＱ７とＱ８のドレイン電流の合計は、それぞれ端子Ｐ２を流れる電流に対して第１の局部発振器の周波数と第２の局部発振器の周波数の和および差の周波数成分を含む信号により変調された信号となる。この場合、非線形動作の中でも次数の低い２次の非線形項が支配的になる。
【００９３】
ここで入力信号の角周波数をωi、端子Ｐ１，Ｐ２を流れる電流の振幅をa、直流成分をbとすると、端子Ｐ１を流れる電流IP1、端子Ｐ２を流れる電流IP2は次のようになる。
【００９４】
IP1 = a*sin(ωit)+b
【００９５】
IP2 = -a*sin(ωit)+b
【００９６】
また、電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計I12、電界効果トランジスタＱ３とＱ４のドレイン電流の合計I34、電界効果トランジスタＱ５とＱ６のドレイン電流の合計I56、電界効果トランジスタＱ７とＱ８のドレイン電流の合計I78は、第１の局部発振の信号の角周波数をω1、第２の局部発振の信号の角周波数をω2とすると、それぞれ次のようになる。
【００９７】
【数１】
2005159587.tif 000003
【００９８】
【数２】
2005159587.tif 000004
【００９９】
【数３】
2005159587.tif 000005
【０１００】
【数４】
2005159587.tif 000006
【０１０１】
ただし、c, dは適当な定数である。したがって、端子Ｐ３を通過する電流IP3、端子Ｐ４を通過する電流IP4は、それぞれ次のようになる。
【０１０２】
【数５】
2005159587.tif 000007
【０１０３】
【数６】
2005159587.tif 000008
【０１０４】
これらは入力信号と二つの局部発振周波数の信号の三つの積の項を含んでいるので、出力信号は入力信号に対して二つの局部発振信号周波数の和または差の周波数によっても変調が掛けられた信号を含む信号となる。
【０１０５】
この２周波数ミキサの消費電力はギルバートミキサのそれと同じである。使用しているトランジスタの数はギルバートミキサのそれよりも４つ多いが、混変調歪特性は電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０により構成される差動増幅器により決まるので、消費電力の増加にはならない。また、白色雑音に関する雑音指数についても電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０により構成される差動増幅器によりほぼ決まってしまうので、ギルバートミキサとほぼ同じということになる。
【０１０６】
２周波数ミキサの使用動機の一つは自己混合の防止である。すなわち、局部発振信号が高周波入力にまわることにより出力に直流成分が重畳することを防止するために、二つの局部発振周波数の和または差を受信信号周波数にして自己混合といった現象が発生しないようにしている。
【０１０７】
２周波数ミキサの他の利点として、受信周波数の可変幅を大きくしないといけないときに、局部発振周波数の可変範囲の相対値を小さくできるといったことが挙げられる。例えば、470MHzから770MHzの周波数帯をカバーする受信機を考える。この受信機を偶高調波ミキサによるダイレクトコンバージョン方式により実現させるには、局部発振器の発振周波数の可変幅を、相対比で1:1.64とする必要がある。これだけの大きな可変域を実現するためには使用する発振器の回路に対して、大きな制約を課すことになる。しかし、２周波数ミキサを用いると、例えば、第１の局部発振器の発振周波数を3.6GHzから3.9GHzとし、第２の局部発振周波数を3.13GHzとすることにより実現でき、その際の第１の局部発振器の発振周波数の可変幅を相対比で1:1.09以下と小さくすることができる。ただし、この例においては、第１の局部発振器の第４高調波と第２の局部発振器の第５高調波の相互干渉によって妨害波を受信してしまうので、その影響が十分に小さくなるように局部発振信号のレベルを設定する必要がある。
【０１０８】
混変調歪特性に関しては、前述したように電界効果トランジスタＱ９およびＱ１０により構成される差動増幅器により発生する信号歪によりほぼ決まる。電界効果トランジスタＱ１からＱ８は端子Ｐ１およびＰ２を通過する電流の端子Ｐ３およびＰ４への配分の比率を制御するだけであるので、入力信号に対する歪にはほとんど関与しない。この様子はギルバートミキサと同じである。図１５においては、電界効果トランジスタＱ９およびＱ１０のソースに抵抗が入っていないが、電界効果トランジスタＱ９およびＱ１０のソースに抵抗を設けてもよい。利得の低下や雑音指数の低下と引き換えに混変調歪の低減を図ることができる。
【０１０９】
図１５に示す回路においては、入力信号をＩＮ１およびＩＮ２に相補的に入力することを仮定しているが、端子Ｐ１およびＰ２を流れる電流の静止状態からの偏差が相補的であればよいので、入力信号をＩＮ１のみに供給し、電界効果トランジスタＱ１０のゲートには入力信号を供給しないようにしてもよい。
【０１１０】
図１５に示す回路においては、端子Ｐ３，Ｐ４を通過する電流に対して負荷抵抗Ｒ１，Ｒ２を用いて出力信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２を取り出しているが、抵抗負荷を用いなくてもよく、定電流負荷やインダクタンス性負荷を用いてもよい。さらに、トランス結合を用いて交流信号出力を取り出してもよい。
【０１１１】
図１５においては、偶高調波ミキサをダウンコンバータへ応用することを想定しているために、コンデンサＣ１，Ｃ２が挿入されているが、偶高調波ミキサをアップコンバータに用いてもよい。特にそのような場合は、コンデンサＣ１，Ｃ２はなくてもよく、ＩＮ１およびＩＮ２からの信号を電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０のゲートに直接入力してもよい。
【０１１２】
本発明における第１３の実施例である２周波数ミキサにおいては、すべてのトランジスタに対して電界効果トランジスタを用いていたが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタを混在させてもよい。
【０１１３】
本発明における第１３の実施例である２周波数ミキサにおいては、直流の重畳した相補的電流信号を作成するのに差動増幅器を用いていたが、差動増幅器を用いなくてもよく、本発明における第２の実施例である偶高調波ミキサで行ったように、差動信号となる一対の入力信号のそれぞれに対して、コンデンサで直流成分をカットしたあとに誘導負荷を掛けることにより、直流の重畳した相補的電流信号を作成してもよい。
【実施例１４】
【０１１４】
図１６は本発明における第１４の実施例である２周波数ミキサを示す回路図であり、高周波信号を入力とするものである。ＩＮ１およびＩＮ２には相補的な入力信号が入力され、電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０により構成される差動増幅器により直流が重畳された相補電流信号に変換され、端子Ｐ１，Ｐ２を通過する。端子Ｐ１を通過した電流は電界効果トランジスタＱ１からＱ３により分配される。その分配の比は電界効果トランジスタＱ１およびＱ２のゲート電圧によって決まる。電界効果トランジスタＱ１のゲートには第１の局部発振器の位相０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ２のゲートには第２の局部発振器の位相１８０度の信号が供給されている。第１および第２の局部発振器からの信号は、電界効果トランジスタＱ１およびＱ２が非線形動作を起こすような信号レベルが大きいものとする。すると、電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計は、端子Ｐ１を流れる電流に対して第１の局部発振器の信号の周波数と第２の局部発振器の周波数の和および差の周波数成分を含んだ信号により変調された信号となる。電界効果トランジスタＱ３のドレイン電流は端子Ｐ１を流れる電流から電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計を引いたものとなるので、同様に端子Ｐ１を流れる電流に対して第１の局部発振器の信号の周波数と第２の局部発振器の周波数の和および差の周波数成分を含んだ信号により変調された信号となる。同様に、電界効果トランジスタＱ５とＱ６のドレイン電流の合計および電界効果トランジスタＱ７のドレイン電流は、それぞれ端子Ｐ２を流れる電流に対して第１の局部発振器の信号の周波数と第２の局部発振器の周波数の和および差の周波数成分を含んだ信号により変調された信号となる。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ５，Ｑ６のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ１に供給され出力ＯＵＴ１に信号が出力される。電界効果トランジスタＱ３，Ｑ７のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ２に供給され出力ＯＵＴ２に信号が出力される。その結果、出力ＯＵＴ１とＯＵＴ２の差動信号は、入力信号に対して第１の局部発振器の信号の周波数と第２の局部発振器の周波数の和および差の周波数成分を含んだ信号により変調された信号を多く含むものとなる。
【０１１５】
本発明における第１３の実施例である２周波数ミキサに対する本発明における第１４の実施例である２周波数ミキサの優位な点は、使用するトランジスタの数が二つ少ないことである。しかしその分、２周波数ミキサとしての変換ゲインが低くなる。
【０１１６】
本発明における第１４の実施例である２周波数ミキサにおいては、すべてのトランジスタに対して電界効果トランジスタを用いていたが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタを混在させてもよい。
【０１１７】
本発明における第１４の実施例である２周波数ミキサにおいては、直流の重畳した相補的電流信号を作成するのに差動増幅器を用いていたが、差動増幅器を用いなくてもよく、本発明における第２の実施例である偶高調波ミキサで行ったように、差動信号となる一対の入力信号のそれぞれに対して、コンデンサで直流成分をカットしたあとに誘導負荷を掛けることにより、直流の重畳した相補的電流信号を作成してもよい。
【０１１８】
本発明における第１４の実施例である２周波数ミキサにおいては、入力信号が高周波信号であることを仮定したが、入力信号がベースバンド信号で出力信号が高周波信号であってもよい。その際、必要に応じて、コンデンサＣ１，Ｃ２を除去して入力信号を電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０のゲートに直接入力するようにする。
【実施例１５】
【０１１９】
図１７は本発明における第１５の実施例である２周波数ミキサを示す回路図であり、高周波信号を入力とするものである。ＩＮ１およびＩＮ２には相補的な入力信号が入力され、電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０により構成される差動増幅器により直流が重畳された相補電流信号に変換され、端子Ｐ１，Ｐ２を通過する。端子Ｐ１を通過した電流は電界効果トランジスタＱ１からＱ３により分配される。その分配の比は電界効果トランジスタＱ１およびＱ２のゲート電圧によって決まる。電界効果トランジスタＱ１のゲートには第１の局部発振器の位相０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ２のゲートには第２の局部発振器の位相０度の信号が供給されている。第１および第２の局部発振器からの信号は、電界効果トランジスタＱ１およびＱ２が非線形動作を起こすような信号レベルが大きいものとする。すると、電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計は、端子Ｐ１を流れる電流に対して第１の局部発振器の信号の周波数と第２の局部発振器の周波数の和および差の周波数成分を含んだ信号により変調された信号となる。電界効果トランジスタＱ３のドレイン電流は端子Ｐ１を流れる電流から電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計を引いたものとなるので、同様に端子Ｐ１を流れる電流に対して第１の局部発振器の信号の周波数と第２の局部発振器の周波数の和および差の周波数成分を含んだ信号により変調された信号となる。同様に、電界効果トランジスタＱ５とＱ６のドレイン電流の合計および電界効果トランジスタＱ７のドレイン電流は、それぞれ端子Ｐ２を流れる電流に対して第１の局部発振器の信号の周波数と第２の局部発振器の周波数の和および差の周波数成分を含んだ信号により変調された信号となる。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ５，Ｑ６のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ１に供給され出力ＯＵＴ１に信号が出力される。電界効果トランジスタＱ３，Ｑ７のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ２に供給され出力ＯＵＴ２に信号が出力される。その結果、出力ＯＵＴ１とＯＵＴ２の差動信号は、入力信号に対して第１の局部発振器の信号の周波数と第２の局部発振器の周波数の和および差の周波数成分を含んだ信号により変調された信号を多く含むものとなる。
【０１２０】
本発明における第１４の実施例である２周波数ミキサと本発明における第１５の実施例である２周波数ミキサの相異点は、本発明における第１４の実施例においては第１および第２の局部発振器の信号として２相の信号が必要であったが、本発明における第１５の実施例においては、それぞれ１相の信号しか必要としない。どちらの２周波数ミキサの方が優位であるかは、用いる局部発振器の回路に依存する。
【０１２１】
本発明における第１５の実施例である２周波数ミキサにおいては、すべてのトランジスタに対して電界効果トランジスタを用いていたが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタを混在させてもよい。
【０１２２】
本発明における第１５の実施例である２周波数ミキサにおいては、直流の重畳した相補的電流信号を作成するのに差動増幅器を用いていたが、差動増幅器を用いなくてもよく、本発明における第２の実施例である偶高調波ミキサで行ったように、差動信号となる一対の入力信号のそれぞれに対して、コンデンサで直流成分をカットしたあとに誘導負荷を掛けることにより、直流の重畳した相補的電流信号を作成してもよい。
【０１２３】
本発明における第１５の実施例である２周波数ミキサにおいては、入力信号が高周波信号であることを仮定したが、入力信号がベースバンド信号で出力信号が高周波信号であってもよい。その際、必要に応じて、コンデンサＣ１，Ｃ２を除去して入力信号を電界効果トランジスタＱ９，Ｑ１０のゲートに直接入力するようにする。
【実施例１６】
【０１２４】
図１８は本発明における第１６の実施例である２周波数ミキサを示す回路図であり、高周波信号を入力とするものである。ＩＮ１には入力信号が入力され、電界効果トランジスタＱ９により構成される増幅器により直流が重畳された電流信号に変換され、端子Ｐ１を通過する。端子Ｐ１を通過した電流は電界効果トランジスタＱ１からＱ４により分配される。その分配の比は電界効果トランジスタＱ１からＱ４のゲート電圧によって決まる。電界効果トランジスタＱ１のゲートには第１の局部発振器の位相０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ２のゲートには第２の局部発振器の位相１８０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ３のゲートには第２の局部発振器の位相０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ４のゲートには第１の局部発振器の位相１８０度の信号が供給されている。第１および第２の局部発振器からの信号は、電界効果トランジスタＱ１からＱ４が非線形動作を起こすような信号レベルが大きいものとする。すると、電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計は、端子Ｐ１を流れる電流に対して第１の局部発振器の信号の周波数と第２の局部発振器の周波数の和および差の周波数成分を含んだ信号により変調された信号となる。電界効果トランジスタＱ３とＱ４のドレイン電流の合計は端子Ｐ１を流れる電流から電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計を引いたものとなるので、同様に端子Ｐ１を流れる電流に対して第１の局部発振器の信号の周波数と第２の局部発振器の周波数の和および差の周波数成分を含んだ信号により変調された信号となる。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ１に供給され出力ＯＵＴ１に信号が出力される。電界効果トランジスタＱ３，Ｑ４のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ２に供給され出力ＯＵＴ２に信号が出力される。その結果、出力ＯＵＴ１とＯＵＴ２の差動信号は、入力信号に対して第１の局部発振器の信号の周波数と第２の局部発振器の周波数の和および差の周波数成分を含んだ信号により変調された信号を多く含むものとなる。
【０１２５】
本発明における第１６の実施例である２周波数ミキサにおいては、入力信号が相補信号となっていないので、回路がその分簡素であるといった特徴を持っているが、反面、入力信号が相補信号となっていないので、入力信号が他の信号を拾いやすいとか、混変調歪がその分大きくなってしまうなどの注意すべき点も持っている。
【０１２６】
本発明における第１６の実施例である２周波数ミキサにおいては、すべてのトランジスタに対して電界効果トランジスタを用いていたが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタを混在させてもよい。
【０１２７】
本発明における第１６の実施例である２周波数ミキサにおいては、直流の重畳した電流信号を作成するのに増幅器を用いていたが、増幅器を用いなくてもよく、本発明における第２の実施例である偶高調波ミキサで行ったように、入力信号に対して、コンデンサで直流成分をカットしたあとに誘導負荷を掛けることにより、直流の重畳した電流信号を作成してもよい。
【実施例１７】
【０１２８】
図１９は本発明における第１７の実施例である２周波数ミキサを示す回路図であり、高周波信号を入力とするものである。ＩＮ１には入力信号が入力され、電界効果トランジスタＱ９により構成される増幅器により直流が重畳された電流信号に変換され、端子Ｐ１を通過する。端子Ｐ１を通過した電流は電界効果トランジスタＱ１からＱ３により分配される。その分配の比は電界効果トランジスタＱ１およびＱ２のゲート電圧によって決まる。電界効果トランジスタＱ１のゲートには第１の局部発振器の位相０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ２のゲートには第２の局部発振器の位相０度の信号が供給され、電界効果トランジスタＱ３のゲートには交流信号は供給されない。第１および第２の局部発振器からの信号は、電界効果トランジスタＱ１からＱ４が非線形動作を起こすような信号レベルが大きいものとする。すると、電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計は、端子Ｐ１を流れる電流に対して第１の局部発振器の信号の周波数と第２の局部発振器の周波数の和および差の周波数成分を含んだ信号により変調された信号となる。電界効果トランジスタＱ３のドレイン電流は端子Ｐ１を流れる電流から電界効果トランジスタＱ１とＱ２のドレイン電流の合計を引いたものとなるので、同様に端子Ｐ１を流れる電流に対して第１の局部発振器の信号の周波数と第２の局部発振器の周波数の和および差の周波数成分を含んだ信号により変調された信号となる。電界効果トランジスタＱ１，Ｑ２のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ１に供給され出力ＯＵＴ１に信号が出力される。電界効果トランジスタＱ３のドレイン電流は合計され負荷抵抗Ｒ２に供給され出力ＯＵＴ２に信号が出力される。その結果、出力ＯＵＴ１とＯＵＴ２の差動信号は、入力信号に対して第１の局部発振器の信号の周波数と第２の局部発振器の周波数の和および差の周波数成分を含んだ信号により変調された信号を多く含むものとなる。
【０１２９】
本発明における第１６の実施例である２周波数ミキサに対する本発明における第１７の実施例である２周波数ミキサの利点は、使用するトランジスタの数が少ないことと、第１および第２の局部発振器からの信号が１相ですむことである。しかし、その分、２周波数ミキサとしての変換ゲインは低くなる。
【０１３０】
本発明における第１７の実施例である２周波数ミキサにおいては、すべてのトランジスタに対して電界効果トランジスタを用いていたが、バイポーラトランジスタを用いてもよい。また、電界効果トランジスタとバイポーラトランジスタを混在させてもよい。
【０１３１】
本発明における第１７の実施例である２周波数ミキサにおいては、直流の重畳した電流信号を作成するのに増幅器を用いていたが、増幅器を用いなくてもよく、本発明における第２の実施例である偶高調波ミキサで行ったように、入力信号に対して、コンデンサで直流成分をカットしたあとに誘導負荷を掛けることにより、直流の重畳した電流信号を作成してもよい。
【実施例１８】
【０１３２】
図２０は本発明第１８の実施例である２周波数ミキサのダウンコンバータとしての使用形態を示した説明図である。高周波信号または中間周波信号を入力とし、ベースバンド信号のＩ相成分およびＱ相成分の２相の信号を取り出すダウンコンバータである。図中、２周波数ミキサＭＸ３およびＭＸ４は、本発明第１３の実施例から第１７の実施例のいずれかの２周波数ミキサである。図２０においては、２周波数ミキサＭＸ３およびＭＸ４は相補的な入力信号と二つの局部発振器からのそれぞれ２相の入力を持っているのに対し、使用する２周波数ミキサの種類によっては、入力が相補的でなかったり、局部発振信号の入力が１相であったりするが、対応する入力がない配線は、配線がないものとする。局部発振器ＯＳＣ１およびＯＳＣ２は、それぞれの出力周波数の和または差が受信信号の周波数となるものである。局部発振器ＯＳＣ１は９０度ずつ位相が異なった４相の信号を出力するものであり、２周波数ミキサＭＸ４には２周波数ミキサＭＸ３に供給する信号に対して位相が９０度ずれたもの信号を供給する。局部発振器ＯＳＣ２の出力に関しては、２周波数ミキサＭＸ３およびＭＸ４に同じ信号を供給する。すると、２周波数ミキサＭＸ３およびＭＸ４から、互いに直交した成分の復調信号を得ることができる。２周波数ミキサを用いた場合は、偶高調波ミキサを用いた場合と異なり、Ｉ相およびＱ相の直交信号を復調する際には、二つの局部発振器のどちらかにおいて、位相が互いに９０度ずれた信号を発生すればよく、位相が４５度ずれた信号の組みを用意する必要はない。
【０１３３】
図２０においては局部発振器ＯＳＣ１は４相の信号を出力しているが、２周波数ミキサＭＸ３およびＭＸ４の局部発振信号入力が１相である場合は、２相の出力のものとすることができる。そのとき、局部発振器ＯＳＣ２は１相の出力のものとすることができる。
【実施例１９】
【０１３４】
図２１は本発明第１９の実施例である２周波数ミキサのアップコンバータとしての使用形態を示した説明図である。Ｉ相成分およびＱ相成分の２相のベースバンド信号を入力とし、高周波信号または中間周波信号を取り出すアップコンバータである。図中、２周波数ミキサＭＸ３およびＭＸ４は、本発明の第１３から第１５の実施例のいずれかの２周波数ミキサである。２周波数ミキサＭＸ３およびＭＸ４は電流信号を抵抗負荷に供給することにより出力信号を得ているので、２周波数ミキサＭＸ３およびＭＸ４の出力同士を互いに接続することにより、信号の加算を行っている。図２１においては、２周波数ミキサＭＸ３およびＭＸ４は二つの局部発振器からのそれぞれ２相の入力を持っているのに対し、使用する２周波数ミキサの種類によっては、局部発振信号の入力が１相であったりするが、対応する入力がない配線は、配線がないものとする。局部発振器ＯＳＣ１およびＯＳＣ２は、それぞれの出力周波数の和または差が受信信号の周波数となるものである。局部発振器ＯＳＣ１は９０度ずつ位相が異なった４相の信号を出力するものであり、２周波数ミキサＭＸ４には２周波数ミキサＭＸ３に供給する信号に対して位相が９０度ずれたもの信号を供給する。局部発振器ＯＳＣ２の出力に関しては、２周波数ミキサＭＸ３およびＭＸ４に同じ信号を供給する。すると、２相のベースバンド信号をそれぞれ直交した２相の成分として変調することができる。２周波数ミキサを用いた場合は、偶高調波ミキサを用いた場合と異なり、Ｉ相およびＱ相の直交信号を変調する際には、二つの局部発振器のどちらかにおいて、位相が互いに９０度ずれた信号を発生すればよく、位相が４５度ずれた信号の組みを用意する必要はない。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明の偶高調波ミキサおよび２周波数ミキサは、ダイレクトコンバージョン方式の受信装置におけるミキサとして利用することができる。これらは混変調歪が小さいといった特徴を有しているので、ダイレクトコンバージョン方式の受信装置の高性能化に大きく寄与する。
【０１３６】
また、同一もしくは互いに近い送受信周波数を用いる送受信装置において、受信の際に本発明の偶高調波ミキサまたは２周波数ミキサを用いたダイレクトコンバージョン方式を用いた場合、送信の際に本発明の偶高調波ミキサまたは２周波数ミキサを用いたシングルコンバージョン方式を用いることにより、送受信において局部発振器を共用することができ、送受信機の小型化を図ることができる。また、ミキサの混変調歪が小さいことから、送信信号のスプリアスの抑制も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明の第１の実施例である偶高調波ミキサ。
【図２】本発明の第１の実施例である偶高調波ミキサにおけるチップレイアウトの例。
【図３】本発明の第１の実施例である偶高調波ミキサにおけるチップレイアウトの例における断面図。
【図４】本発明の第２の実施例である偶高調波ミキサ。
【図５】本発明の第３の実施例である偶高調波ミキサ。
【図６】本発明の第４の実施例である偶高調波ミキサ。
【図７】本発明の第５の実施例である偶高調波ミキサ。
【図８】本発明の第６の実施例である偶高調波ミキサ。
【図９】本発明の第７の実施例である偶高調波ミキサ。
【図１０】本発明の第８の実施例である偶高調波ミキサ。
【図１１】本発明の第９の実施例である偶高調波ミキサ。
【図１２】本発明の第１０の実施例である偶高調波ミキサ。
【図１３】本発明の第１１の実施例である偶高調波ミキサのダウンコンバータとしての使用形態を示した説明図。
【図１４】本発明の第１２の実施例である偶高調波ミキサのアップコンバータとしての使用形態を示した説明図。
【図１５】本発明の第１３の実施例である２周波数ミキサ。
【図１６】本発明の第１４の実施例である２周波数ミキサ。
【図１７】本発明の第１５の実施例である２周波数ミキサ。
【図１８】本発明の第１６の実施例である２周波数ミキサ。
【図１９】本発明の第１７の実施例である２周波数ミキサ。
【図２０】本発明の第１８の実施例である２周波数ミキサのダウンコンバータとしての使用形態を示した説明図。
【図２１】本発明の第１９の実施例である２周波数ミキサのアップコンバータとしての使用形態を示した説明図。
【図２２】従来の偶高調波ミキサの例。
【符号の説明】
【０１３８】
ＩＮ１・・・入力信号
ＩＮ２・・・入力信号でＩＮ１と逆位相のもの
ＯＵＴ１・・・出力信号
ＯＵＴ２・・・出力信号でＯＵＴ１とで差動信号となっているもの
ＬＯ１・・・第１の局部発振器の出力信号
ＬＯ２・・・第１の局部発振器の出力信号でＬＯ１と位相が１８０度異なっている信号
ＬＯ３・・・第１の局部発振器の出力信号でＬＯ１と位相が９０度異なっている信号
ＬＯ４・・・第１の局部発振器の出力信号でＬＯ１と位相が２７０度異なっている信号
ＬＯ５・・・第２の局部発振器の出力信号
ＬＯ６・・・第２の局部発振器の出力信号でＬＯ１と位相が１８０度異なっている信号
Ｐ１〜Ｐ４・・・信号端子
ＭＸ１，ＭＸ２・・・偶高調波ミキサ
ＭＸ３，ＭＸ４・・・２周波数ミキサ
ＯＳＣ１，ＯＳＣ２・・・局部発振器
Ｑ１〜Ｑ１０・・・電界効果トランジスタ
Ｇ１〜Ｇ１０・・・電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ１０のゲート領域
Ｄ１〜Ｄ１０・・・電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ１０のドレイン領域
Ｓ１〜Ｓ１０・・・電界効果トランジスタＱ１〜Ｑ１０のソース領域
Ｂ１〜Ｂ１０・・・バイポーラトランジスタ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ５・・・抵抗
Ｃ１，Ｃ２・・・コンデンサ
Ｌ１，Ｌ２・・・インダクタ
ＶＢ１，ＶＢ２・・・バイアス電圧
【図１】
2005159587.tif 000009
【図２】
2005159587.tif 000010
【図３】
2005159587.tif 000011
【図４】
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【図５】
2005159587.tif 000013
【図６】
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【図７】
2005159587.tif 000015
【図８】
2005159587.tif 000016
【図９】
2005159587.tif 000017
【図１０】
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【図１１】
2005159587.tif 000019
【図１２】
2005159587.tif 000020
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005159587.tif 000023
【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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