(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周波数のローカル信号に基づいて入力信号の周波数変換を行うミキサ回路であって、
前記入力信号のＩ−Ｑ平面における複数の次元の値をそれぞれ制御する直流又は交流の制御信号によって前記ローカル信号の位相及び振幅を変化させ、前記周波数変換を行った出力信号の位相及び振幅を調整する振幅・位相制御回路を備え、
前記振幅・位相制御回路として、前記ローカル信号に対して所定の位相成分を生成する位相成分生成手段と、前記位相成分とこれに対応する制御信号とを混合し、調整された所定の位相成分と振幅成分とを有するローカル信号を出力する第１のミキサとを有して構成された直交変調器を備え、
前記第１のミキサの出力と入力信号とを混合して周波数変換された出力信号を生成する第２のミキサを備え、
前記振幅・位相制御回路を前記第２のミキサの前段に設けたミキサ回路。
【請求項２】
前記振幅・位相制御回路として、前記ローカル信号に対して所定の複数の位相成分を生成する位相成分生成手段と、前記複数の位相成分とこれに対応する複数の制御信号とをそれぞれ混合する第１のミキサと、前記混合された複数の位相成分の信号を合成し、調整された所定の位相成分と振幅成分とを有するローカル信号を出力する合成回路とを有して構成された直交変調器を備え、
前記第２のミキサは、前記合成手段の出力と入力信号とを混合して周波数変換された出力信号を生成する請求項１に記載のミキサ回路。
【請求項３】
前記位相成分生成手段は、所定周波数のローカル信号を逓倍する逓倍器と、前記逓倍された信号を分周して所定の位相成分のローカル信号を出力する位相分周器とを有してなる請求項１又は２に記載のミキサ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信機器の周波数変換部などに用いられるミキサ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の高周波ミキサを備えた無線通信装置における受信回路の主要部の構成例を示すブロック図である。高周波ミキサ１０１には入力信号Ｆ１としての受信信号と周波数変換用ローカル信号Ｆ２とが入力され、高周波（ＲＦ）の入力信号が中間周波数（ＩＦ）に周波数変換される。高周波ミキサ１０１の後段には可変利得増幅器１０２、直交復調器１０３が設けられ、可変利得増幅器１０２で信号レベルの調整が行われた後、直交復調器１０３で復調されてＩout ，Ｑout の直交信号成分からなるベースバンド周波数の出力信号が出力される。また、直交復調器１０３には位相調整手段として機能する直交変調器１０４が接続されている。
【０００３】
このような無線通信装置に一般に用いられる高周波ミキサ１０１は、ダウンコンバータ等と呼ばれるトランジスタ単体の歪み特性を利用したものであり、ギルバートセル等の標準的なトランジスタ複合型の回路が主流となっている。この種のミキサでは、基本的にローカル（装置内の局部発信器）側の入力レベルを飽和状態で使用し、入力信号に合った出力を得る構成となっている。
【０００４】
直交変調器１０４には、周波数変換用ローカル信号Ｆ３が入力されるとともに、直流信号等の位相制御信号ＰＩ，ＰＱが入力される。周波数変換用ローカル信号Ｆ３は逓倍器１１１で２逓倍されて位相分周器１１２で０度と９０度の位相成分に分離され、低周波ミキサ１１３，１１４でそれぞれ位相制御信号ＰＩ，ＰＱと掛け合わされてから合成加算回路１１５で合成され、所望の位相を有するローカル信号として出力される。直交変調器１０４からの所定位相のローカル信号は、直交復調器１０３の逓倍器１１６で２逓倍されて位相分周器１１７で０度，９０度の位相成分に分離され、それぞれ復調ミキサ１１８，１１９に入力される。復調ミキサ１１８，１１９では、０度，９０度の位相成分と中間周波数の受信信号とがそれぞれ掛け合わされて出力信号のＩout ，Ｑout が生成される。
【０００５】
このような構成の受信回路において、位相調整を行う場合、位相制御信号ＰＩ，ＰＱに所定の値の信号を入力して直交復調器１０３に入力するローカル信号の位相を変化させる。この場合、信号の位相と振幅とは相互に影響するため、可変利得増幅器１０２で利得を調整しながら位相を変化させる必要がある。また、図６に示すようなＩ−Ｑ平面において、バイアス電圧点をゼロ点とすると、位相制御信号ＰＩ，ＰＱの座標がゼロ点を通ると直交変調器１０４の出力がゼロとなって直交変調器１０４が意図しない値に位相が変化してしまうため、この位相制御信号ＰＩ，ＰＱは前記バイアス電圧点から等距離にある点を移動していくようにしなければならない。この場合、例えば５度単位で位相制御信号ＰＩ，ＰＱをそれぞれ変化させて位相調整を行うとすると、Ａ点からＢ点のように反対位相まで調整するには合計７２回の命令を与えて制御信号を変化させる必要がある。また、直交変調器１０４や直交復調器１０３にはＮ倍周波数入力型の素子を使用すると位相の調整範囲が９０〜１８０度に限定されるため、入力同期逓倍回路内蔵型のものを用いなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の高周波ミキサを用いた受信回路では、位相を調整する際に制御信号を多段階に変化させて徐々に目的の値に近づける必要があるため、調整に手間がかかっていた。また、信号の振幅の変化に伴って位相が変化するため、可変利得増幅器等を用いてからこの位相変化により生じる信号レベルの変化に合わせて回路の利得を調整する必要があった。このような利得調整手段を設けることにより、回路規模が大きくなるという問題点もあった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、信号の位相及び振幅等をそれぞれ所望の値に容易に制御することができ、また、可変利得増幅器等を省略でき、回路規模を縮小することが可能なミキサ回路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１に、所定周波数のローカル信号に基づいて入力信号の周波数変換を行うミキサ回路であって、直流又は交流の制御信号によって前記ローカル信号のレベル、位相の少なくとも一方を含む特性を変化させ、前記周波数変換を行った出力信号のレベル、位相の少なくとも一方を含む特性を調整する特性制御回路を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、第２に、前記特性制御回路を前記ローカル信号と前記入力信号とを混合して周波数変換を行うミキサの前段に設けたことを特徴とする。
【００１０】
第３に、所定周波数のローカル信号に基づいて入力信号の周波数変換を行うミキサ回路であって、直流又は交流の制御信号によって前記ローカル信号のレベル、位相の少なくとも一方を変化させ、前記周波数変換を行った出力信号のレベル、位相の少なくとも一方を調整する振幅・位相制御回路を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、第４に、前記振幅・位相制御回路を前記ローカル信号と前記入力信号とを混合して周波数変換を行うミキサの前段に設けたことを特徴とする。
【００１２】
さらに、第５に、前記ローカル信号に対して所定の位相成分を生成する位相成分生成手段と、前記位相成分とこれに対応する制御信号とを混合し、調整された所定の位相成分と振幅成分とを有するローカル信号を出力する第１のミキサと、前記第１のミキサの出力と入力信号とを混合して周波数変換された出力信号を生成する第２のミキサとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
或いは、第６に、前記ローカル信号に対して所定の複数の位相成分を生成する位相成分生成手段と、前記複数の位相成分とこれに対応する複数の制御信号とをそれぞれ混合する第１のミキサと、前記混合された複数の位相成分の信号を合成し、調整された所定の位相成分と振幅成分とを有するローカル信号を出力する合成回路と、前記合成手段の出力と入力信号とを混合して周波数変換された出力信号を生成する第２のミキサとを備えたことを特徴とする。
【００１４】
第７に、前記位相成分生成手段、第１のミキサ、合成回路を有して構成された直交変調器を前記振幅・位相制御回路として備えたことを特徴とする。
【００１５】
第８に、前記位相成分生成手段は、所定周波数のローカル信号を逓倍する逓倍器と、前記逓倍された信号を分周して所定の位相成分のローカル信号を出力する位相分周器とを有してなることを特徴とする。
【００１６】
また、位相成分生成手段として、複数の位相のローカル信号をそれぞれ生成する手段とか、複数の位相のローカル信号を入力する入力端子等を設けることもできる。また、上記構成は、半導体チップ上などに形成して単一の素子に組み込んで構成することもできる。なお、制御信号の数、すなわち位相や振幅等を制御するためのパラメータの次元の数を増加させることにより、より精度を向上させることが可能である。
【００１７】
上記構成により、信号の位相及び振幅等をそれぞれ所望の値に容易に制御することが可能となり、また、可変利得増幅器等を省略可能であるため、回路規模の縮小化を図れる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係るミキサ回路の構成を示すブロック図である。
【００１９】
本実施形態のミキサ回路は、入力信号のＩ−Ｑ平面における複数の次元の値をそれぞれ制御する制御信号により位相及び振幅を調整する位相・振幅調整機能を備えた多次元高周波ミキサ１１の構成例である。多次元高周波ミキサ１１は、高周波ミキサ１２、図１中波線で囲んだ要素からなる直交変調器１３、逓倍器１４を有して構成される。直交変調器１３は、合成加算器１５、低周波ミキサ１６，１７、位相分周器１８、バッファ増幅器１９，２０を有して構成される。
【００２０】
この多次元高周波ミキサ１１の動作を説明する。装置内の局部発信器より出力される所定周波数の周波数変換用ローカル信号Ｆ２が逓倍器１４に入力されて逓倍され、位相分周器１８に入力されて分周される。ここでは、例えばローカル信号Ｆ２が２逓倍されて０度と９０度の２つの位相成分が生成される。０度と９０度の直交する位相成分を生成するには、ローカル信号を２逓倍すれば半周期ずれた信号を生成可能である。なお、逓倍器及び位相分周器を設けずに、相当する位相成分を有する複数位相のローカル信号を供給するような構成でもよい。
【００２１】
また、所定の大きさを持った直流信号等による位相利得制御信号Ｐ１，Ｐ２が入力されてそれぞれバッファ増幅器１９，２０でフィルタリングされて不要なノイズ成分が除去された後、低周波ミキサ１６，１７に入力される。低周波ミキサ１６，１７では、それぞれ位相利得制御信号Ｐ１，Ｐ２の振幅と位相分周器１８からのローカル信号の０度，９０度の位相成分とが掛け合わされ、それぞれの位相利得制御信号の大きさに合ったレベルに変換された出力信号が合成加算器１５に入力される。なお、位相利得制御信号Ｐ１，Ｐ２は直流信号（ＤＣ信号）の他に、低周波の交流信号（ＡＣ信号）を用いることもできる。
【００２２】
合成加算器１５では、低周波ミキサ１６，１７からのそれぞれの位相及び振幅を有するローカル信号が加算され、所望の位相変化特性、及び振幅特性を持ったローカル信号として高周波ミキサ１２に入力される。高周波ミキサ１２では、高周波（ＲＦ）の入力信号Ｆ１と前述のように位相及び振幅が調整されたローカル信号とが掛け合わされ、入力信号Ｆ１の信号レベルに基づきローカル信号で振幅調整された出力レベルで、ローカル信号の位相に対応した位相特性を持った信号として、中間周波数（ＩＦ）に周波数変換された出力信号Ｓ１が得られる。
【００２３】
次に、上記のようなミキサ回路を無線通信機器の受信回路に用いた場合の構成及び作用を説明する。図２は本実施形態のミキサ回路を用いた受信回路の構成を示すブロック図である。
【００２４】
多次元高周波ミキサ１１の後段には、直交復調器２１が設けられ、多次元高周波ミキサ１１の出力信号Ｓ１が直交復調器２１で復調されてＩout ，Ｑout の直交信号成分からなるベースバンド周波数の出力信号Ｓ２が出力されるようになっている。直交復調器２１は、復調ミキサ２２，２３、逓倍器２４、位相分周器２５を有して構成される。
【００２５】
直交復調器２１には、周波数変換用ローカル信号Ｆ３が入力され、逓倍器２４で逓倍（ここでは２逓倍）されて位相分周器２５で０度，９０度の位相成分に分離され、それぞれ復調ミキサ２２，２３に入力される。復調ミキサ２２，２３では、ローカル信号の０度，９０度の位相成分と中間周波数の前記出力信号Ｓ１とがそれぞれ掛け合わされて周波数変換され、Ｉout ，Ｑout の信号成分を持ったベースバンド周波数の出力信号Ｓ２が生成されて出力される。ここで、入力信号Ｆ１、高周波から中間周波数への周波数変換用ローカル信号Ｆ２、中間周波数からベースバンド周波数への周波数変換用ローカル信号Ｆ３の各周波数の関係は、Ｆ１−Ｆ２＝Ｆ３、又はＦ２−Ｆ１＝Ｆ３となるように設定されている。
【００２６】
上記のような本実施形態の構成では、多次元高周波ミキサ１１において、位相利得制御信号Ｐ１，Ｐ２をそれぞれ設定することで、周波数変換用のローカル信号のＩ成分とＱ成分のレベルをそれぞれ独立して制御することができ、所望の位相と振幅を持ったローカル信号となるように位相調整及び振幅調整が容易に可能である。この場合、図３に示すようなＩ−Ｑ平面において、Ａ点からＢ点のように反対位相まで調整する場合であっても、位相制御信号を直線的に変化させて位相調整を行うことができるため、安定度を維持したまま１回の命令を与えるだけで所望の位相が得られるように制御することが可能である。したがって、従来必要であった多段階に制御信号を変化させて位相調整を行うような手間を省くことができる。また、受信部に設ける直交復調器２１は、汎用のものを用いることができるため、図５に示した従来例のように入力同期逓倍回路内蔵型のものに限定されず、設計の自由度が向上し、コストも削減できる。
【００２７】
図４は本発明の第２実施形態に係るミキサ回路の構成を示すブロック図である。第２実施形態は、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の３つの位相利得制御信号を用いて位相及び振幅を調整する構成例である。
【００２８】
第２実施形態では、図１に示した第１実施形態の構成に加えて、第３の位相利得制御信号Ｐ３に対応したバッファ増幅器３４、低周波ミキサ３５を備えるとともに、この位相利得制御信号Ｐ３に乗算するための６０度の位相成分を０度及び９０度に加えて生成する位相分周器３２と、６０度の位相成分を生成するために周波数変換用ローカル信号Ｆ２を２逓倍及び３逓倍する逓倍器３３とを備えている。
【００２９】
第２実施形態の構成によれば、第１実施形態と同様、簡単な手順でローカル信号の位相及び振幅をそれぞれ任意に設定して受信回路の位相及び利得を調整することができ、また、制御信号を増やすことによって、より精密な制御が可能となるため、位相及び利得の調整精度を向上させることができる。
【００３０】
なお、本実施形態において、回路の位相や利得を制御する制御信号は、３つ以上用いてさらなる精度向上を図ることもできるし、逆に１つのみでも調整範囲は限定されるが信号レベルや位相などを所望の値に制御することが可能である。
【００３１】
上述したように、本実施形態では、直交変調器等の回路で構成した位相・振幅調整手段をローカル（装置内の局部発信器）側に設け、これを単一又は複数の制御信号によって制御することで、ミキサ出力の信号のレベル、位相、時間変動、直交軸変位等を所望の値に容易に調整することができ、またこのような複数の調整機能を包括してかつ少数の制御信号で実現できる。
【００３２】
また、本実施形態の構成は、位相・振幅調整機能を備えた多次元高周波ミキサ１１，３１を含む回路を半導体チップ上などに形成し、単一の素子に組み込んで構成することが可能であり、装置のさらなる小型化を図れる。
【００３３】
本実施形態によれば、従来単一の周波数変換機能のみを有していたミキサに、ローカル信号のレベルを変更することによる信号特性調整機能を付加することで、位相や振幅等をそれぞれ所望の値に容易に制御することができるとともに、通常後段に設けられる可変利得制御回路を削除でき、また位相調整回路の構成も簡略化できる。また、入力信号に直交的な歪みがあった場合には、同様な手順で逆特性を与えることによって歪みを解消することができる。またこの場合、位相や振幅などの複数のパラメータを、直交変調器等に入力する小数の制御信号によって同時にかつ独立して制御することができる。さらに、制御信号の数を増加することによって調整精度を向上させることが可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、信号の位相及び振幅等をそれぞれ所望の値に容易に制御することができ、また、可変利得増幅器等を省略でき、回路規模を縮小することが可能なミキサ回路を提供できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るミキサ回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態のミキサ回路を用いた受信回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態における位相及び振幅の調整動作例を説明するＩ−Ｑ平面の説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るミキサ回路の構成を示すブロック図である。
【図５】従来の高周波ミキサを備えた受信回路の主要部の構成例を示すブロック図である。
【図６】従来例における位相及び振幅の調整動作例を説明するＩ−Ｑ平面の説明図である。
【符号の説明】
１１，３１  多次元高周波ミキサ
１２  高周波ミキサ
１３  直交変調器
１４  逓倍器
１５  合成加算器
１６，１７，３５  低周波ミキサ
１８  位相分周器
１９，２０，３４  バッファ増幅器
２１  直交復調器
２２，２３  復調ミキサ
２４  逓倍器
２５  位相分周器
【図１】
0004521959.tif 000002
【図２】
0004521959.tif 000003
【図３】
0004521959.tif 000004
【図４】
0004521959.tif 000005
【図５】
0004521959.tif 000006
【図６】
0004521959.tif 000007