(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
電圧信号を受取る入力と、電流信号を出力する出力とを有する電流発生器と、
前記電流発生器出力に結合された複数のミキサと
を備え、
前記複数のミキサのうち少なくとも一つは、少なくとも２つのスイッチング可能な電流ミラーからなり、前記少なくとも２つのスイッチング可能な電流ミラーのうち第１および第２電流ミラーが活性化された場合に、前記複数のミキサのうち前記少なくとも一つは、第１平均電力出力レベル設定で動作し、前記少なくとも２つのスイッチング可能な電流ミラーのうち第１電流ミラーが活性化された場合に、前記複数のミキサのうち前記少なくとも一つは第２平均電力出力レベル設定で動作し、前記複数のミキサのうち少なくとも一つに設けられた前記第１および第２電流ミラーは、同じサイズにして、対称的な集積回路構成を得て、最良の整合特性を有するとともに、不整合エラーによるＬＯフィードスルーが低減された前記第１および第２電流ミラーが提供されるようにすることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記電流発生器および前記複数のミキサは、無線周波数通信ユニット内に設けられることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記電流発生器は、差動電圧である入力を有し、また前記電流発生器の出力は、前記入力差動電圧に比例する電流であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
装置であって、
電圧信号を受取る入力と、電流信号を出力する出力とを有する電流発生器と、
前記電流発生器出力に結合された電流ミラーと、
前記電流ミラーに結合された複数のミキサと
を備え、
前記複数のミキサの少なくとも一つは、少なくとも２つのスイッチング可能な電流ミラーからなり、前記少なくとも２つのスイッチング可能な電流ミラーのうち第１および第２電流ミラーが活性化された場合に、前記複数のミキサのうち前記少なくとも一つは第１平均電力出力レベル設定で動作し、また前記少なくとも２つのスイッチング可能な電流ミラーのうち第１電流ミラーが活性化された場合に、前記複数のミキサのうち前記少なくとも一つは、第２平均電力出力レベル設定で動作し、前記第１平均電力出力レベル設定は、前記第２平均電力出力レベル設定よりも電力が高く、前記第１電流ミラーは、前記第１電流ミラーと前記第２電流ミラーとを組み合わせたものよりも流す電流が少なく、前記複数のミキサのうち少なくとも一つに設けられた前記第１および第２電流ミラーは、同じサイズにして、対称的な集積回路構成を得て、最良の整合特性を有するとともに、不整合エラーによるＬＯフィードスルーが低減された前記第１および第２電流ミラーが提供されるようにすることを特徴とする装置。
【請求項５】
方法であって、
入力信号に比例する電流を生成する段階；
送信機について平均電力出力レベルを確立する段階；
複数のミキサのうち第１ミキサを選択する段階；
前記比例電流を前記第１ミキサに印加する段階
を備え、
前記第１ミキサは、最大平均電力出力レベル設定と最小平均電力出力レベル設定とを含む少なくとも２つの異なる平均電力出力レベル設定を与え、また前記選択する段階は：
前記確立した平均電力出力レベルが前記最小平均電力出力レベル設定よりも前記最大平均電力出力レベル設定に近い場合に、前記第１ミキサ内に設けられた複数の電流ミラーのうち第１電流ミラーおよび第２電流ミラーを動作状態にスイッチングする段階；
前記確立した平均電力出力レベルが前記最大平均電力出力レベル設定よりも低い場合に、前記第１電流ミラーのみを動作状態にスイッチングする段階；
をさらに含み、前記第１ミキサ内に設けられた前記第１および第２電流ミラーは、同じサイズにして、対称的な集積回路構成を得て、最良の整合特性を有するとともに、不整合エラーによるＬＯフィードスルーが低減された前記第１および第２電流ミラーが提供されるようにすることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、無線周波数通信におけるミキサを含むが、それに制限されない、無線周波数通信に関する。
発明の背景
周知のように、無線周波数（ＲＦ）送信機は、アナログ音声またはデジタル音声サンプルなどのベースバンド信号をＲＦ搬送波上に変調し、このＲＦ搬送波を増幅し、アンテナを介して空中で電磁エネルギとしてＲＦ搬送波を送信する。その後、電磁エネルギは受信機のアンテナによって受信され、ベースバンド信号に復調され、（音声が送信された場合には）音声が受信者に聞こえるようにする。
ミキサは、ある周波数の信号を別の周波数に変換する３ポートの時変回路網である。例えば、ベースバンド信号は、中間周波数（ＩＦ）に混合、すなわち変調され、ついで搬送周波数に再度混合される。ゼロＩＦ送信機では、ベースバンド信号は搬送周波数に直接混合される。この変換を行うため、ベースバンド信号は非線形デバイスにおいて局部発振器からのＲＦ信号とヘテロダインまたは混合される。
ゼロＩＦ送信機では、この送信機の平均電力出力レベルを調整するためにアップミキサおよび選択可能な減衰器が用いられる。アップミキサは、良好な信号対雑音比を提供するために、選択可能な減衰器についていかなる電力出力が選択されようとも、同じ電流を流す。アップミキサは、常に同じ電流を流すＡ級増幅器や、増幅器電流が電力に常に追従する（すなわち、出力電力がない場合には、電流がない）Ｂ級増幅器や、増幅器の電流が高電力またはピーク時に電力レベルに追従するが、低電力出力時に固定電流でアイドル状態となるＡＢ級増幅器と用いられる場合でも、同じ電流を流す。
従って、高電力が増幅器によって出力されるときに比べて低い平均電力が電力増幅器によって出力されるときに、電流を流すのがより効率的で、しかも良好な信号対雑音比を提供するアップミキサが必要とされる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による複数のミキサから構成されるＲＦ通信ユニットのブロック図である。
第２図は、本発明によるアップミキサから構成されるＲＦ通信ユニットのブロック図である。
第３図は、本発明による電流発生器の概略図である。
第４図は、本発明によるミキサの概略図である。
第５図は、本発明による電流ミラーの概略図である。
第６図は、本発明によるミキサ組み合わせの動作方法を示すフローチャートである。
好適な実施例の説明
以下では、平均電力出力レベルに比例して電流を流すアップミキサを提供するために、アップミキサにおいて複数のミキサを利用する装置およびその方法について説明する。複数のミキサのうちの一つは、所望の平均電力出力レベルにて混合を行うために選択される。好適な実施例では、３つの異なるサイズのミキサは、約１０ｄＢだけ離間された３つの異なる平均電力出力レベルを与える。さらに、各ミキサは、このミキサ内の１つ，２つまたはそれ以上の電流ミラーをスイッチングすることによって、２つまたはそれ以上の平均電力出力レベルを与える。
装置は、出力を有する電流発生器からなる。複数のミキサは、電流発生器出力にスイッチング可能に結合されており、複数のミキサのうち第１ミキサが関与するとき、第１平均電力出力レベルが与えられ、複数のミキサのうち第２ミキサが関与するとき、第２平均電力出力レベルが与えられ、ここで第１平均電力出力レベルと第２平均電力出力レベルとは異なる。
あるいは、装置は、出力を有する電流発生器と、この電流発生器出力に結合された電流ミラーと、この電流ミラーにスイッチング可能に結合された複数のミキサとによって構成され、複数のミキサのうち第１ミキサが関与するとき、第１平均電力出力レベルが与えられ、複数のミキサのうち第２ミキサが関与するとき、第２平均電力出力レベルが与えられ、ここで第１平均電力出力レベルと第２平均電力出力レベルとは異なる。
好適な実施例では、第１平均電力出力レベルは、第２平均電力出力レベルよりも電力が高く、第２ミキサは第１ミキサよりも流す電流が少なく、さらに、第１平均電力出力レベルは装置の最も高い平均電力レベルであり、第２平均電力出力レベルはフルパワーよりも実質的に１０ｄＢ低い。また好適な実施例では、複数のミキサのうち第３ミキサは、フルパワーよりも実質的に２０ｄＢ低い第３平均電力出力レベルを与える。
また、複数のミキサのうち少なくとも一つは、少なくとも２つの異なる平均電力出力レベル設定を与えてもよく、さらに、この平均電力出力レベル設定は第２平均電力出力レベル設定よりも高い電力出力レベルであり、また複数のミキサのうち少なくとも一つは、第１平均電力出力レベル設定で動作する場合に比べて、第２平均電力出力レベル設定で動作する場合に、少ない電流しか流さない。
あるいは、複数のミキサのうち少なくとも一つは、少なくとも２つのスイッチング可能な電流ミラーによって構成され、これら少なくとも２つのスイッチング可能な電流ミラーのうち第１電流ミラーが関与するとき、複数のミキサのうち少なくとも一つは第１平均電力出力レベル設定で動作し、少なくとも２つのスイッチング可能な電流ミラーのうち第１および第２電流ミラーが関与するとき、複数のミキサのうち前記少なくとも一つは第２平均電力出力レベル設定で動作する。さらに、第１平均電力出力レベル設定と第２平均電力出力レベル設定とは異なってもよい。第１平均電力出力レベル設定が第２平均電力出力レベル設定よりも電力が高い場合、第１電流ミラーは、第１電流ミラーと第２電流ミラーとをあわせたよりも流す電流は少ない。
好適な実施例では、電流発生器および複数のミキサならびに、もし採用した場合には、電流ミラーは、無線周波数通信ユニット内に設けられる。
本発明において、本方法は、入力信号に比例する電流を生成する段階からなる。送信機について、平均電力出力レベルが確立される。複数のミキサのうち第１ミキサが選択され、ここで複数のミキサのそれぞれは異なる平均電力出力レベルを有し、また第１ミキサは確立された平均電力出力レベルにて電力出力レベルを有する。比例電流は、第１ミキサに印加される。
また、第１ミキサは最大平均電力出力レベル設定と最小平均電力出力レベル設定とを含む少なくとも２つの異なる平均電力出力レベル設定を与えることができ、また前記選択する段階は、前記確立した平均電力出力レベルが少なくとも２つの異なる平均電力出力レベル設定の他のいずれよりも最大平均電力出力レベル設定に近い場合に、第１ミキサ内に設けられた複数の電流ミラーのうち第１電流ミラーおよび第２電流ミラーを動作状態にスイッチングする段階；および前記確立した平均電力出力レベルが最大平均電力出力レベル設定よりも低い場合に、第１電流ミラーのみを動作状態にスイッチングする段階をさらに含んで構成される。
あるいは、第１ミキサは最大平均電力出力レベル設定と最小平均電力出力レベル設定とを含む少なくとも３つの異なる平均電力出力レベル設定を与えることができ、また前記選択する段階は、前記確立した平均電力出力レベルが少なくとも３つの異なる平均電力出力レベル設定の他のいずれよりも最大平均電力出力レベル設定に近い場合に、第１ミキサ内に設けられた複数の電流ミラーのうち第１電流ミラー，第２電流ミラーおよび第３電流ミラーを動作状態にスイッチングする段階；前記確立した平均電力出力レベルが最大平均電力主力レベル設定よりも低く、かつ最小平均電力出力レベル設定よりも高い場合に、第１電流ミラーおよび第２電流ミラーのみを動作状態にスイッチングする段階；および前記確立した平均電力出力レベルが少なくとも３つの異なる平均電力出力レベル設定のうち他のいずれよりも最小平均電力出力レベル設定に近い場合、第１電流ミラーのみを動作状態にスイッチングする段階をさらに含んで構成される。あるいは、前記確立した平均電力出力レベルが少なくとも３つの異なる平均電力出力レベル設定のうち他のいずれよりも最大平均電力レベル設定に近い場合に、第１ミキサ内に設けられた複数の電流ミラーのうち第１電流ミラーを動作状態にスイッチングしてもよく；前記確立した平均電力出力レベルが最大平均電力出力レベル設定よりも低く、かつ最小平均電力出力レベル設定よりも高い場合に、複数の電流ミラーのうち第２電流ミラーを動作状態にスイッチングしてもよく；また前記確立した平均電力出力レベルが少なくとも３つの異なる平均電力出力レベル設定のうち他のいずれよりも最小平均電力出力レベル設定に近い場合に、複数の電流ミラーのうちの第３電流ミラーを動作状態にスイッチングしてもよく、ここで第１電流ミラー，第２電流ミラーおよび第３電流ミラーは異なる。
本発明による複数のミキサからなるアップミキサによって構成されるＲＦ通信ユニット１００を第１図に示す。電流発生器１０１は、電圧の形式で入力信号を受けて、電流を複数のミキサ１０３，１０５，１０７に出力する。入力信号はベースバンド信号で、好適な実施例ではアップミキサ１１５によってＲＦ送信周波数に変換される。図面では３つのミキサ１０３，１０５，１０７を示すが、２つ，３つ，４つまたはそれ以上のミキサを利用しても、良好な構成は達成可能である。複数のミキサ１０３，１０５，１０７の出力は、加算器１０９に入力される。この加算器の出力は、電力増幅器（ＰＡ）１１１に入力され、この電力増幅器は信号をアンテナ１１３に出力する。電流発生器１０１およびミキサ１０３，１０５，１０７については以下で詳細に説明する。
本発明によるアップミキサ２０３を含むＲＦ通信ユニット２００を第２図に示す。この本発明の別の実施例では、同じ電流発生器１０１，複数のアップミキサ１０３，１０５，１０７，加算器１０９，ＰＡ１１１およびアンテナ１１３が電流ミラー２０１に加えて構成される。第２図と第１図との間の相違点は、電流発生器１０１の出力が電流ミラー２０１に入力され、電流ミラー２０１の出力が複数のミキサ１０３，１０５，１０７に入力されることである。第２図におけるアップミキサは、電流ミラー２０１，複数のミキサ１０３，１０５，１０７および加算器１０９によって構成される。電流ミラー２０１の一例としての回路を第５図に示す。この特定の設計では、電流発生器の電流出力はＶｃｃを基準にし、電流ミラーの電流出力はグランドを基準にするので、第１図の回路よりも優れた低電圧性能が得られる。グランドを基準にすることにより、ミキサはグランドを基準にすることができ、それによりミキサ出力にて必要な許容最小電圧を低減できる。ＲＦ通信ユニット１００または２００は、Motorola, Inc.から入手可能なｉＤＥＮ移動携帯無線機など、携帯または移動無線機でもよい。
ＡＢ級増幅器３００の形式の電流発生器１０１の概略図を第３図に示す。なお、好適な実施例における信号は差動信号であるが、第１図および第２図では一つのラインのみが図示される。例えば、ＩＮおよびＩＮＢとしての入力や、ＯＵＴおよびＯＵＴＢとしての出力などの信号は、第３図，第４図および第５図のブロック図では差動形式で図示される。
電流発生器は、２つの差動増幅器３０１，３０３からなる。２つの差動増幅器３０１，３０３，２つのトランジスタＱ５，Ｑ６および２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２は、電流モード・フィードバック・ペアを形成する。電流源Ｉ１および回路３０５は、トランジスタＱ５，Ｑ６を活性領域に維持するバイアス電流回路を形成する。回路３０５は、入力信号ＩＮおよびＩＮＢのうち低い電圧をＲ１およびＲ２の接合部に転送する。トランジスタＱ２，Ｑ３は、トランジスタＱ１，Ｑ４よりも物理的に小さく、そのためＩＮ電圧およびＩＮＢ電圧が同じであっても、トランジスタＱ２，Ｑ３のベース電圧は入力ＩＮおよびＩＮＢにおける電圧よりも若干大きく、それによりＲ１およびＲ２において小さな電流を与える。通常動作中に、差動入力を構成する各入力ＩＮおよびＩＮＢは、値が異なる。入力ＩＮおよびＩＮＢにおけるピン電圧のうち低いほうは、トランジスタＱ７，Ｑ８またはトランジスタＱ９，Ｑ８によって検出され、またＱ１２を介した電流出力の動作により抵抗接合Ｒ１，Ｒ２において複製される。また、入力ピン電圧ＩＮおよびＩＮＢは、電流モード・フィードバック回路３０１およびＱ５または３０３およびＱ６によって、それぞれトランジスタＱ５およびＱ６のエミッタにおいて存在する。２つのピン電圧のうち低いほうは、抵抗接合Ｒ１，Ｒ２にあるので、２つの入力ピン電圧のうち大きいほうの電流モード・フィードバック回路は、抵抗Ｒ１またはＲ２を介して電流を発生し、その値は抵抗値によって分圧された差動入力電圧である。このように、入力差動電圧に比例する差動電流と共通モード電流が生成され、出力にて与えられる。
ミキサ１０３，１０５，１０７の概略図を第４図に示す。この種のミキサは、ギルバート・セル・ミキサ(Gilbert cell mixer)と呼ばれる。好適な実施例では、各ミキサは局部発振器バッファ４０１，選択可能な電流ミラー・バンク４０３およびトランジスタ・スイッチ・アレイ４０５によって構成される。従来のＲＦミキサは、バンク４０３の選択可能な電流ミラーのうちの一つと、トランジスタ・スイッチ・アレイ４０５とによって構成してもよい。好適な実施例では、局部発振器バッファ４０１が追加されるが、本発明をうまく実施する上で必要ではない。各ミキサ１０３，１０５，１０７について同じ概略図を利用できるが、各ミキサについて異なる平均電力出力値を与えるために抵抗値およびトランジスタ・サイズは増減される。適切なミキサ１０３，１０５または１０７は、ミキサ１０３，１０５，１０７内の適切な電流ミラーに電流を印加することによって、動作状態にスイッチングされる。好適な実施例では、第１ミキサ１０３はフル（平均）電力信号をＰＡに与える。第２ミキサ１０５は、フルパワーから１０ｄＢ低い信号を与える。第３ミキサ１０７は、フルパワーから２０ｄＢ低い信号を与える。従って、第１ミキサ１０３が送信機回路において動作状態にスイッチングされると、フルパワー送信が可能になる。第２ミキサ１０５が送信機回路内でスイッチングされると、フルパワーから１０ｄＢ低い信号がＰＡ１１１によって送信される。第３ミキサ１０７が送信機回路内で動作状態にスイッチングされると、ＰＡ１１１のフルパワーから２０ｄＢ低い信号が与えられる。第２ミキサ１０５および第３ミキサ１０７は第１ミキサのスケールダウンされたものであるので、これらのミキサ１０５，１０７は、動作状態にスイッチングされると、大きなミキサ１０３よりも流す電流が少ない。同様に、第３ミキサ１０７は、動作状態にスイッチングされると、第２ミキサ１０５よりも流す電流が少ない。
回路４０１は、局部発振器（ＬＯ）信号ＬＯおよびＬＯＢをトランジスタ・スイッチ・アレイ４０５から分離する。共通のＬＯバッファおよびＲＦミキサを利用せずに、ＬＯバッファおよびＲＦミキサを選択可能なミキサ内に内蔵することには、２つの明確な利点がある。第１の利点は、電流の節減である。任意の周波数にてトランジスタ・スイッチ・アレイ４０５をスイッチングするために必要なＬＯバッファ電流は、トランジスタ・スイッチ・アレイ４０５のデバイスのサイズに依存する。トランジスタ・スイッチ・アレイ４０５のデバイスのサイズは、選択可能な電流ミラー・バンク４０３における電流ミラーのサイズと実質的に整合する。第１ミキサ１０３について、ＲＦスイッチ４０５のデバイスはもっとも大きいが、これはミキサ１０３が最大の電力、つまり、最大の電流出力を与えるためである。トランジスタ・スイッチ・アレイ４０５のデバイスは、第２ミキサ１０５では小さくなり、第３ミキサ１０７ではさらに小さくなる。トランジスタ・スイッチ・アレイ４０５のデバイスのサイズが小さくされるにつれて、ＬＯバッファが必要とする電流も低減される。第２の利点は、ＬＯ信号をミキサ出力から分離することである。ミキサ１０３，１０５，１０７は、平衡ミキサ(balanced mixer)と呼ばれることが多い。平衡ミキサの一つの長所は、ＬＯ信号が回路の出力において理想的にキャンセルされることである。このキャンセルは、回路構成要素の整合のエラーや、トランジスタ・スイッチ・アレイ４０５のベースから出力までのＬＯ信号の電気経路を形成する寄生要素におけるエラーのために、実際には完全に実現されない。これらの寄生経路は、すべての半導体デバイスにおいて存在する接合容量であって、その値がデバイスの物理的なサイズによって決定される接合容量によって形成される。一般に、平衡ミキサの出力におけるＬＯ信号レベルはＬＯフィードスルーと呼ばれ、ミキサの所望信号出力に対して測定されるのが一般的である。第１ミキサ１０３から第２ミキサ１０５または第３ミキサ１０７にスイッチングすることにより低い電力設定でミキサを動作させることは、トランジスタ・スイッチ・アレイ４０５デバイスのサイズを低減し、同時に、ＬＯフィードスルーの相対量がより高い電力のミキサ１０３で測定したものと同じままであるか、または低いレベルとなるように、寄生容量のために出力において存在するＬＯ信号の量を低減する。
本発明は、第１ミキサ１０３と第２ミキサ１０５との間、また第２ミキサ１０５と第３ミキサ１０７との間の平均電力出力の１０ｄＢステップ差を与えることの他に、各ミキサ１０３，１０５，１０７内でより小さな電力差を与える装置を提供する。これらより小さな平均電力出力差は、各ミキサ１０３，１０５，１０７内の２つまたはそれ以上の電流ミラー４０３によって与えられる。
２つの電流ミラー４０３は、平衡トランジスタ・スイッチ・アレイ４０５の各部分について設けられる。これらの電流ミラーは、電流を鏡映するトランジスタの名称、例えば、Ｑ２５，Ｑ２６，Ｑ２７，Ｑ２８で呼ぶものとする。特定のミキサについて最大平均電力出力が望ましい場合、両方の電流ミラー回路（Ｑ２５，Ｑ２８およびＱ２６，Ｑ２７）はオンされる。特定のミキサについて最大平均電力出力以下が望ましい場合、電流ミラーのうち一方のみ、すなわち、Ｑ２５およびＱ２８またはＱ２６およびＱ２７をオンすることにより、好適な実施例では５ｄＢの電力差が達成できる。当技術分野で周知なように、電流ミラーＱ２５，Ｑ２６がオンすると、電流ミラーＱ２７，Ｑ２８もミキサの平衡性のためにオンする。同様に、電流ミラーＱ２５またはＱ２６がオンすると、適切な対をなす電流ミラーＱ２８またはＱ２７もオンする。電流ミラーＱ２５，Ｑ２６，Ｑ２７，Ｑ２８および抵抗Ｒ２７，Ｒ２８，Ｒ２９，Ｒ３０は同じ値を有するが、好適な実施例では好適なペアが存在する。このペア構成は、回路の物理的な構成の結果である。好適な実施例では、電流ミラーＱ２５とＱ２８および抵抗Ｒ２７とＲ３０の対称的な集積回路構成は、最良の整合特性を有する電流ミラーを提供し、不整合エラーによるＬＯフィードスルーを低減する。また同じ整合は、電流ミラーＱ２６，Ｑ２７および抵抗Ｒ２８，Ｒ２９にも当てはまる。
ミキサ内の選択可能な電流ミラーのために、各ミキサは少なくとも２つの異なる平均電力出力レベル、すなわち、最大平均電力出力レベルと、この最大平均電力出力レベルより５ｄＢ低い平均電力出力レベルとを与えることができる。好適な実施例では、第１ミキサ１０３は、その平均電力出力レベルとして、フルパワーと、フルパワーから５ｄＢ低い電力を与え、第２ミキサ１０５は、その平均電力出力レベルとして、フルパワーから１０ｄＢ低い電力と、フルパワーから１５ｄＢ低い電力とを与える。当業者であれば、好適な実施例で行ったように同じサイズの２つの電流ミラーを利用する代わりに、２つの異なるサイズの電流ミラーを構成してもよいことが理解されよう。この別の構成では、好適な実施例において２つの電流ミラーが関与する場合に、大きいほうの電流ミラーがスイッチングされ、また好適な実施例において一つの電流ミラーが関与する場合に、小さいほうの電流ミラーがスイッチングされる。ただし、この別の構成は、例えば、好適な実施例の第１および第２ミキサ１０３，１０５の場合のように、ペア内の電流量が物理的に大きなデバイスの利用を必要とする場合には効率性が低い。スイッチングされる電流の量が物理的に大きなデバイスを必要としない場合、より直接的な方法では、好適な実施例における第３ミキサ１０７の場合のように、各所望の電力出力レベルについて電流ミラー・ペアのうち一つのみを選択する。第３ミキサ１０７では、好適な実施例ではすべてのデバイス・ペアは同じサイズであり、そのため集積回路面積の増加は必要ない。
好適な実施例では、第３電流ミラー（図示せず）は、電流ミラー回路Ｑ２５およびＱ２６と並列に選択可能な電流ミラー・アレイ４０３に挿入され、また別の電流ミラー（図示せず）は電流ミラー回路Ｑ２７およびＱ２８と並列に挿入される。従って、好適な実施例における第３ミキサ１０７は、３つの異なる平均電力出力レベル、すなわち、第１電流ミラー回路Ｑ２５およびＱ２８が関与する場合に、フルパワーから２０ｄＢ低いレベルと、第２電流ミラー回路Ｑ２６およびＱ２７が関与する場合に、フルパワーから２５ｄＢ低いレベルと、第３電流ミラー回路（図示せず）が関与する場合に、フルパワーから３０ｄＢ低いレベルを与える。第３電流ミラーは第４図に図示しないが、第３電流ミラーは第１電流ミラー回路Ｑ２５およびＱ２８または第２電流ミラー回路Ｑ２６およびＱ２７と同様な回路要素を含む。第３電流ミラーは、第１電流ミラー回路Ｑ２５およびＱ２８が第２電流ミラー回路Ｑ２６およびＱ２７と並列であるのと同様に、第１電流ミラー回路Ｑ２５およびＱ２８と並列に配置される。平衡ミキサにおいて選択可能な電流ミラー４０３を利用することにより、いくつかの利点が得られる。ミキサの動作電流は、このミキサの電力出力が低減されると低減する。デバイス不整合によって生じるＬＯフィードスルーは、デバイスのサイズとともに増減し、そのためＬＯフィードスルーは、３０ｄＢの出力電力範囲では、所望の信号に対して比較的一定レベルのままとなる。ミキサの雑音は、エミッタ抵抗（Ｒ２７，Ｒ２８，Ｒ２９，Ｒ３０）の縮退(degeneration)の増加により低減され、信号対雑音比を３０ｄＢ電力出力範囲で一定に維持できる。この特定の方法は、すべての回路を低い平均電力で動作させて、後で増幅することにより電流損を低減するよりも優れており、なぜならばこのような方法は、当技術分野で周知なように、きわめて高い信号対雑音比を有するためである。好適な実施例では、上記の平均電力出力レベルは、±１ｄＢの推定エラーを有する、実質的には、例えば０ｄＢ，−５ｄＢ，−１０ｄＢなどである。
第２図に示すような電流ミラーを第５図に示す。好適な実施例では、電流ミラー２０１は、８つの抵抗，２つのＦＥＴであるＰ５，Ｐ６，２つのバイポーラ・トランジスタＱ１３，Ｑ１４および２つの演算増幅器Ａ１，Ａ２によって構成される。この特定の電流ミラーは、低い入力電圧、例えば、２．５ボルト未満にて、複数のミキサのより良好な動作を可能にする。
好適な実施例では、第１図，第２図，第３図，第４図および第５図の回路は、０．５μｍＢＩＣＭＯＳ(bipolar integrated complementary metal oxide silicon)集積回路で構成される。出力周波数範囲は、ベースバンドから２．５ＧＨｚであり、プログラム可能な平均電力出力レベルは−３０ｄＢｍから０ｄＢｍ（２００オーム負荷）の範囲である。Ｖｃｃは３Ｖである。
好適な実施例では、第３図の成分値は次の通りである。コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３は２ｐＦコンデンサである。抵抗Ｒ１，Ｒ２は４５０オームであり、抵抗Ｒ３、Ｒ４は５ｋオームであり、Ｒ５は２００オームである。トランジスタＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、ＰＭＯＳ（ｐチャネル金属酸化物シリコン）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、４３μｍの幅と４μｍの長さを有する。トランジスタＱ７，Ｑ８，Ｑ９は、横方向ＰＮＰバイポーラ・トランジスタである。トランジスタＱ１，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１２は、６μｍ×５１μｍのエミッタＮＰＮバイポーラ・トランジスタである。トランジスタＱ２，Ｑ３，Ｑ１０，Ｑ１１は、１μｍ×２μｍのエミッタＮＰＮバイポーラ・トランジスタである。第５図の成分値は次の通りである。抵抗Ｒ７，Ｒ８，Ｒ１２，Ｒ１３は４７０オームであり、抵抗Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１４，Ｒ１５は５１２オームであり、抵抗Ｒ６，Ｒ１１は４５０オームである。トランジスタＱ１３，Ｑ１４は、マルチエミッタ櫛型バイポーラ・トランジスタであり、幅１μｍおよび長さ１５μｍの６つのベースと５つのエミッタを有する。トランジスタＰ５，Ｐ６は、幅１２００μｍおよび長さ３μｍのＦＥＴである。
第４図が第１ミキサ１０３を表す場合の第４図の成分値は次の通りである。抵抗Ｒ１６は１ｋオームであり、抵抗Ｒ１７，Ｒ２０は１００オームであり、抵抗Ｒ１８，Ｒ１９は２０オームであり、抵抗Ｒ２１は６オームであり、抵抗Ｒ２２は１．２ｋオームであり、抵抗Ｒ２３，Ｒ２４，Ｒ２５，Ｒ２６は５０オームであり、抵抗Ｒ２７，Ｒ２８，Ｒ２９，Ｒ３０は３２オームであり、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３，Ｒ３４は５オームである。トランジスタＱ１６，Ｑ１７，Ｑ１８，Ｑ１９，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４は、マルチエミッタ櫛型バイポーラ・トランジスタであり、幅１μｍおよび長さ１５μｍの６つのベースと５つのエミッタを有する。トランジスタＱ２９，Ｑ３０，Ｑ３１，Ｑ３２は、マルチエミッタ櫛型バイポーラ・トランジスタであり、幅１μｍおよび長さ１５μｍの６つのベースおよび５つのエミッタを有し、４つは並列である。トランジスタＱ２５，Ｑ２６，Ｑ２７，Ｑ２８は、マルチエミッタ櫛型バイポーラ・トランジスタであり、幅１μｍおよび長さ１５μｍの６つのベースおよび５つのエミッタを有し、２つは並列である。トランジスタＰ７，Ｐ９，Ｐ１１，Ｐ１３は、ＮＭＯＳ（ｎチャネル金属酸化物シリコン）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、１８０μｍの幅と１μｍの長さを有する。トランジスタＰ８，Ｐ１０，Ｐ１２，Ｐ１４は、ＮＭＯＳ（ｎチャネル金属酸化物シリコン）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、１２μｍの幅と１μｍの長さを有する。
第４図が第２ミキサ１０５を表す場合の第４図の成分値は次の通りである。抵抗Ｒ１６は１オームであり、抵抗Ｒ１７，Ｒ２０は１２５オームであり、抵抗Ｒ１８，Ｒ１９は１２５オームであり、抵抗Ｒ２１は１０オームであり、抵抗Ｒ２２は６．５ｋオームであり、抵抗Ｒ２３，Ｒ２４，Ｒ２５，Ｒ２６は４００オームであり、抵抗Ｒ２７，Ｒ２８，Ｒ２９，Ｒ３０は１２８オームであり、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３，Ｒ３４はオームである。トランジスタＱ１６，Ｑ１７、Ｑ１８，Ｑ１９，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４は、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタで、１μｍ×８μｍのエミッタを有し、２つは並列である。トランジスタＱ２５，Ｑ２６，Ｑ２７，Ｑ２８，Ｑ２９，Ｑ３０，Ｑ３１，Ｑ３２はマルチエミッタ櫛型バイポーラ・トランジスタであり、幅１μｍおよび長さ１５μｍの６つのベースおよび５つのエミッタを有する。トランジスタＰ７，Ｐ９，Ｐ１１，Ｐ１３は、ＮＭＯＳ（ｎチャネル金属酸化物シリコン）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、１８０μｍの幅と１μｍの長さを有する。トランジスタＰ８，Ｐ１０，Ｐ１２，Ｐ１４は、ＮＭＯＳ（ｎチャネル金属酸化物シリコン）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、１２μｍの幅と１μｍの長さを有する。
第４図が第３ミキサ１０７を表す場合の第４図の成分値は次の通りである。抵抗Ｒ１６は１ｋオームであり、抵抗Ｒ１７，Ｒ２０は１２５オームであり、抵抗Ｒ１８，Ｒ１９は１２５オームであり、抵抗Ｒ２１は１０オームであり、抵抗Ｒ２２は５．５ｋオームであり、抵抗Ｒ２３，Ｒ２４，Ｒ２５，Ｒ２６は４００オームであり、抵抗Ｒ２７，Ｒ３０は３５０オームであり、抵抗Ｒ２８，Ｒ２９は２００オームであり、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３，Ｒ３４は５オームである。回路４０３における第３電流ミラーの抵抗（図示せず）の値は、６５０オームである。トランジスタＱ１６，Ｑ１７，Ｑ１８，Ｑ１９，Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４は、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタであり、１μｍ×８μｍのエミッタを有し、２つは並列である。トランジスタＱ２５，Ｑ２６，Ｑ２７，Ｑ２８は、マルチエミッタ櫛型バイポーラ・トランジスタであり、幅１μｍおよび長さ１５μｍの６つのベースお帯び５つのエミッタを有する。トランジスタＱ２９，Ｑ３，Ｑ３１、Ｑ３２は、ＮＰＮバイポーラ・トランジスタであり、１μｍ×８μｍのエミッタを有し、２つは並列である。トランジスタＰ７，Ｐ９，Ｐ１１，Ｐ１３は、ＮＭＯＳ（ｎチャネル金属酸化物シリコン）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、１８０μｍの幅と１μｍの長さを有する。トランジスタＰ８，Ｐ１０，Ｐ１２，Ｐ１４は、ＮＭＯＳ（ｎチャネル金属酸化物シリコン）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、１２μｍの幅と１μｍの長さを有する。回路４０３における第３電流ミラーの抵抗（図示せず）の値は、Ｑ２５，Ｑ２６，Ｑ２７またはＱ２８；およびＰ７，Ｐ９，Ｐ１１またはＰ１８；およびＰ８，Ｐ１０，Ｐ１２またはＰ１４の値と同じである。
好適な実施例では、第４図の選択可能な電流ミラー・バンク４０３の選択可能な電流ミラーのうちの一つが選択されると、トランジスタＰ７，Ｐ９，Ｐ１１および／またはＰ１３の適切なゲートが高(high)になり、対応するトランジスタＰ８，Ｐ１０，Ｐ１２および／またはＰ１４のゲートが低(low)になる。
このミキサ組み合わせの動作方法を図示するフローチャートを第６図に示す。ステップ６０１において、入力信号に比例する電流が生成される。ステップ６０３において、送信機の平均電力出力レベルが確立される。すなわち、アップミキサについて、利用可能な平均電力出力レベルから平均電力出力レベルが選択される。好適な実施例では、フルパワーと、フルパワーより５ｄＢ，１０ｄＢ，１５ｄＢ，２０ｄＢ，２５ｄＢおよび３０ｄＢ低い設定がある。ステップ６０５において、複数のミキサ１０３，１０５，１０７からミキサが選択される。この選択されたミキサは、ステップ６０３において確立された平均電力出力レベルにて平均電力出力レベルを有する。ステップ６０７において、比例電流がステップ６０５において選択されたミキサに印加される。また、この選択段階６０５は、各ミキサに設けられる複数の電流ミラーから第１電流ミラーおよび／または第２電流ミラーを選択、あるいは動作状態にスイッチングすることを含む。例えば、フルパワーから５ｄＢ低いレベルが出力信号として望ましい場合、第１ミキサ１０５が選択され、一つの電流ミラーのみが動作状態にされ、それによりアップミキサ１１５または２０３から−５ｄＢ平均電力出力レベルを与える。好適な実施例において、例えば−２５ｄＢ動作が望ましい場合、第３ミキサ１０７がステップ６０５において選択され、電流ミラーのうち２つが動作状態にされ、フル平均電力出力伝送から−２５ｄＢを与える。
以上、平均電流をとり、かつこれらの信号変動に対処すべく調整する電流発生器を利用し、また一度に一つスイッチングする複数のミキサを設けることにより、ミキサは従来の回路の場合に比べて少ない電流しか利用しないので、電流損および電力散逸はともに最小限に抑えられる。従って、いかなる電力設定または変調設定を利用しても、電流損は同じではなく、またアップミキサの電流損は、より高いレベルで一定というよりも、平均電力出力レベルに比例するので、ミキサについてより効率的な電流消費が得られる。デバイス不整合に起因するキャリア・フィードスルーは、デバイスが電力出力に沿ってサイズが決められるので、一定のままとなる。また、寄生結合に起因するキャリア・フィードスルーも、ミキサ１０３，１０５，１０７におけるサイズ決めされたトランジスタ・スイッチ・アレイ４０５およびＬＯバッファ４０１回路によって低減される。ミキサの信号対雑音比は、電力が低下するとエミッタ縮退抵抗が増加するので、３０ｄＢ範囲では一定のままである。
【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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