(57)【要約】【課題】低電圧、低消費電力で動作し、かつ良好な線形性特性を確保できるミキサ回路を提供する。【解決手段】ミキサ回路１００は、ダブルバランス型の構成を有し、入力信号及び局部発振信号を受けて混合することにより、第１及び第２の周波数と所定の関係にある第３の周波数成分を有する差動電流信号を出力するための周波数変換ブロック１２０と、周波数変換ブロックから出力される差動電流信号を受けるように接続され、第３の周波数に対し通過特性を有するフィルタブロック１２２と、フィルタブロックによりフィルタリングされた差動電流信号を電圧信号に変換するの電流電圧変換ブロック１２４とを含む。【選択図】図２
2007110569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の周波数を有する入力信号と第２の周波数を有する局部発振信号と混合して、第１及び第２の周波数と所定の関係にある第３の周波数成分を有する電圧信号を出力するミキサ回路であって、
前記入力信号及び前記局部発振信号を受けて混合することにより、第３の周波数成分を有する差動電流信号を出力するための周波数変換ブロックと、
前記周波数変換ブロックから出力される前記差動電流信号を受けるように接続され、前記第３の周波数を含む所定周波数帯域に対し通過特性を有する第１のフィルタと、
前記差動電流信号のうち前記第１のフィルタを通過した成分を受けて、当該成分を電圧信号に変換するための第１の電流電圧変換ブロックとを含む、ミキサ回路。
【請求項２】
前記第１のフィルタは、前記差動電流信号の差動出力間に前記周波数変換ブロックから出力される前記差動電流信号を受けるように接続され、前記第３の周波数に応じて選択された所定のキャパシタンスを有するキャパシタンス要素を含む、請求項１に記載のミキサ回路。
【請求項３】
前記キャパシタンス要素は、前記周波数変換ブロックから出力される前記差動電流信号を受けるように直列配置されたキャパシタ列を含み、
前記キャパシタ列は、前記第３の周波数に応じて選択された所定のキャパシタンスを有し、かつ所定の接地点で接地されており、
前記接地点の位置は、当該接地点を挟んで両側にある前記キャパシタ列のキャパシタのキャパシタンスが略一致するよう選ばれる、請求項２に記載のミキサ回路。
【請求項４】
前記第１のフィルタはさらに、前記キャパシタンス要素と並列タンク回路を形成するよう、前記キャパシタンス要素に並列に接続されたインダクタンス要素を含み、
前記キャパシタンス要素のキャパシタンス及び前記インダクタンス要素のインダクタンスは、前記並列タンク回路の共振周波数が前記第３の周波数と略一致するよう選択される、請求項２又は請求項３に記載のミキサ回路。
【請求項５】
前記第１のフィルタは、
前記周波数変換ブロックから出力される前記差動電流信号を受けるようにそれぞれ接続された一対の抵抗と、
前記抵抗の前記周波数変換ブロックに接続されている端子とは反対側の端子で前記周波数変換ブロックの差動出力間に接続され、前記抵抗との組合せにより前記第３の周波数を含む所定周波数帯域に対し通過特性を有するよう選択された所定のキャパシタンスを有するキャパシタンス要素とを含む、請求項１に記載のミキサ回路。
【請求項６】
前記キャパシタンス要素は、前記差動電流信号の差動出力間に直列配置されたキャパシタ列を含み、
前記キャパシタ列は、前記抵抗との組合せにより前記第３の周波数を含む所定周波数帯域に対し通過特性を有するよう選択された所定のキャパシタンスを有し、かつ所定の接地点で接地されており、前記接地点の位置は、当該接地点を挟んで両側にあるキャパシタ列のキャパシタのキャパシタンスが略一致するよう選ばれる、請求項５に記載のミキサ回路。
【請求項７】
前記第１のフィルタは、
前記第３の周波数に応じて選択された所定のキャパシタンスを有するキャパシタンス要素と、
前記差動電流信号の差動出力の各々において前記周波数変換ブロック及び前記第１の電流電圧変換ブロックと前記キャパシタンス要素とを接続するための接続要素とを含む、請求項１に記載のミキサ回路。
【請求項８】
前記接続要素は、各々が寄生成分としてインダクタンスを有し、前記差動電流信号の差動出力の各々において前記周波数変換ブロック及び前記第１の電流電圧変換ブロックと前記第１のフィルタとを接続するための一対のボンディングワイヤを含み、
前記所定のキャパシタンスは、前記寄生成分と当該キャパシタンス要素とによって形成されるフィルタが第３の周波数に対し通過特性を有する直列共振器を形成するよう選択される、請求項７に記載のミキサ回路。
【請求項９】
前記所定のキャパシタンスは、前記第１のフィルタが前記第３の周波数に対し通過特性を有し、かつ前記ボンディングワイヤの寄生成分との間で形成される直列共振器の共振周波数が、少なくとも前記第３の周波数より高い所定帯域内の周波数になるよう選択される、請求項８に記載のミキサ回路。
【請求項１０】
前記キャパシタンス要素は、前記周波数変換ブロックから出力される前記差動電流信号を、前記接続要素を介して受けるように直列配置されたキャパシタ列を含み、
前記キャパシタ列は、前記第３の周波数に応じて選択された所定のキャパシタンスを有し、かつ所定の接地点で接地されており、
前記接地点の位置は、当該接地点を挟んで両側にある前記キャパシタ列のキャパシタのキャパシタンスが略一致するよう選ばれる、請求項７〜請求項９に記載のミキサ回路。
【請求項１１】
前記第１のフィルタはさらに、前記キャパシタンス要素と並列タンク回路を形成するよう、前記キャパシタンス要素に並列に接続されたインダクタンス要素を含み、
前記所定のキャパシタンス及び前記インダクタンス要素のインダクタンスは、前記並列タンク回路の共振周波数が前記第３の周波数と略一致するよう選択される、請求項７〜請求項１０のいずれかに記載のミキサ回路。
【請求項１２】
前記第１の電流電圧変換ブロックは、
前記第１のフィルタによりフィルタリングされた前記差動電流信号を受けるように接続された差動入力型の演算増幅器と、
前記演算増幅器の入出力間に接続された帰還用抵抗とを含む、請求項１〜請求項１１のいずれかに記載のミキサ回路。
【請求項１３】
前記第１の電流電圧変換ブロックはさらに、前記帰還用抵抗と並列接続されたキャパシタを含む、請求項１２に記載のミキサ回路。
【請求項１４】
前記周波数変換ブロックは、ダブルバランス型の回路構成を有する、請求項１〜請求項１３のいずれかに記載のミキサ回路。
【請求項１５】
前記周波数変換ブロックは、
前記入力信号を第１の差動電流信号に変換し、第１及び第２の出力端より出力するための、一対の増幅回路からなる電流信号出力回路と、
前記第１及び第２の出力端より出力される前記第１の差動電流信号を受けるように接続され、当該第１の差動電流信号と前記第１の局部発振信号とを乗算することにより、前記第１の差動電流信号を第２の差動電流信号に変換し前記差動電流信号として第３及び第４の出力端より出力するための第１のスイッチ回路と、
前記第３及び第４の出力端に接続され、前記第１のスイッチ回路から出力される前記第２の差動電流信号を取出し出力するための第１の電流源とを含む、請求項１〜請求項１４のいずれかに記載のミキサ回路。
【請求項１６】
前記電流信号出力回路は、前記入力信号を受け、入力信号の電流量に応じて前記第１の差動電流信号を前記第１及び第２の出力端より出力するための、一対の増幅回路からなる増幅器を含む、請求項１５に記載のミキサ回路。
【請求項１７】
前記電流信号出力回路は、前記入力信号を前記第１の差動電流信号を第１及び第２の出力端より出力するための、一対の増幅回路からなる差動増幅器を含む、請求項１５に記載のミキサ回路。
【請求項１８】
前記電圧電流変換回路はさらに、前記一対の増幅回路の間に接続されたデジェネレイション抵抗を含む、請求項１７に記載のミキサ回路。
【請求項１９】
前記入力信号は、前記第１の周波数のシングル信号であって、
前記電流信号出力回路は、前記差動増幅器の入力の一方が所定のキャパシタを介して接地され、他方が前記シングル信号の入力を受け、前記シングル信号の電圧強度に応じて前記第１の差動電流信号を第１及び第２の出力端より出力する、請求項１７又は請求項１８に記載のミキサ回路。
【請求項２０】
前記入力信号は、前記第１の周波数を有する差動信号であって、
前記電流信号出力回路は、当該電流信号出力回路の差動入力端より入力される前記差動信号の強度に応じて前記第１の差動電流信号を前記第１及び第２の出力端より出力する、請求項１５〜請求項１８のいずれかに記載のミキサ回路。
【請求項２１】
前記第１のスイッチ回路は、
前記第１の出力端から出力される電流を、前記第１の局部発振信号に応じて前記第３及び第４の出力端に振り分けて出力するための第１のスイッチユニットと、
前記第２の出力端から出力される電流を、前記第１の局部発振信号に応じて前記第４及び第３の出力端に振り分けて出力するための第２のスイッチユニットとを含む、請求項１５〜請求項２０のいずれかに記載のミキサ回路。
【請求項２２】
前記周波数変換ブロックはさらに、
前記電流信号出力回路により出力される前記第１の差動電流信号を受けるように接続され、当該第１の差動電流信号と、前記第１の局部発振信号に対し略９０度の位相差を有する第２の局部発振信号とを乗算することにより、前記第１の差動電流信号を第３の差動電流信号に変換し第５及び第６の出力端より出力するための第２のスイッチ回路と、
前記第５及び第６の出力端に接続され、前記第２のスイッチ回路から出力される前記第３の差動電流信号を取出し出力するための第２の電流源とを含む、請求項１５〜２１のいずれかに記載のミキサ回路。
【請求項２３】
前記第１のフィルタは、前記第３及び第４の出力端より出力される第２の差動電流を受けるように接続され、
前記ミキサ回路はさらに、
前記第５及び第６の出力端より出力される前記第３の差動電流信号を受けるように接続され、前記第１及び第２の周波数と所定の関係を有する第３の周波数に対し通過特性を有する第２のフィルタと、
前記第２のフィルタによりフィルタリングされた前記第３の差動電流信号を電圧信号に変換するための第２の電流電圧変換ブロックとを含む、請求項２２に記載のミキサ回路。
【請求項２４】
さらに、前記第１及び前記第２の出力端の各々に接続され、当該接続点に所定の電流を供給するための第３の電流源を含む、請求項１５〜請求項２３のいずれかに記載のミキサ回路。
【請求項２５】
請求項１〜２４のいずれかに記載のミキサ回路を有し、与えられた受信信号を前記ミキサ回路に入力して選局を行なう、チューナ。
【請求項２６】
受信されたテレビジョン放送信号を、請求項２５に記載のチューナを用いて選局する、テレビジョン受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号の周波数変換に用いられるミキサ回路、チューナ、及びテレビジョン受信機に関し、特に、テレビジョン放送信号のように、受信すべき信号とともに妨害波が受信されるような状況下において使用されるミキサ回路、チューナ、及びテレビジョン受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビジョン（以下、「ＴＶ」と呼ぶ。）放送をはじめ、様々な情報が無線によって授受されるようになった。例えば、地上波ＴＶ放送を受信するＴＶ受信機は、およそ５０ＭＨｚ〜８００ＭＨｚの広い帯域にある多数のチャネルの信号を受信し、その信号の周波数を数十ＭＨｚ程度に周波数変換し、そして、変換後の信号から所望のチャネルに対応する周波数の信号を選び、その信号から音声／映像の信号を得ている。図２１に、ＴＶ受信機等においてチャネル選択に用いられるチューナの概略的な構成を示す。図２１を参照して、チューナ６００は、入力端子６０２から電圧信号として入力される受信信号を増幅するアンプ６０４と、アンプ６０４により増幅された受信信号のうち、このチューナ６００が扱う帯域に対し通過特性を有する入力フィルタ６０６と、入力フィルタ６０６を通過した信号を入力信号とし、当該入力信号を後段の処理に使用される数十ＭＨｚ程度の信号に変換するためのミキサ回路６０８と、ミキサ回路６０８による周波数変換に使用される局部発振信号を発生するための局部発振回路６１０と、ミキサ回路６０８の出力信号のうち、所望のチャネルに対応する信号を選択的に通過させる出力フィルタ６１２と、出力フィルタ６１２を通過した信号を増幅し、その信号から所望の情報を取出す処理などを行なうための処理回路６１４とを含む。
【０００３】
図２２に、ミキサ回路６０８として多く用いられているギルバートミキサ回路の構成を示す。図２２を参照して、このギルバートミキサ回路６２０は、第１の周波数を有する入力信号と第２の周波数を有する局部発振信号とを混合して、第３の周波数を有する電圧信号を出力する。なお、本明細書においては、第１の周波数、第２の周波数、第３の周波数はそれぞれミキサ回路への入力信号、局部発振信号、ミキサ回路の出力の周波数を代表的に示したものであり、単純に単一の周波数を示すものではない。ギルバートミキサ回路６２０は、電流源トランジスタ６２２と、差動構成を有する３対のトランジスタ６２４及び６２６、６３０及び６３２、並びに６３４及び６３６と、図示しない上位電源に接続された抵抗６４０及び６４２とを含む。電流源トランジスタ６２２は、エミッタが接地され、ベースにおいてバイアス電圧を受ける。電流源トランジスタ６２２のコレクタは、トランジスタ６２４及び６２６のエミッタに接続される。トランジスタ６２４及び６２６のベースに入力信号が印加されると、トランジスタ６２４及び６２６は、第１の周波数の電流信号を発生する。発生した電流信号は、トランジスタ６２４及び６２６の各々のコレクタからトランジスタ６３０及び６３２、並びに６３４及び６３６のエミッタへ出力される。トランジスタ６３０及び６３２、並びに６３４及び６３６のベースには局部発振信号が印加される。これらのトランジスタの対はそれぞれ、エミッタに入力された信号と局部発振信号との乗算を行なう。その結果、コレクタから第３の周波数の電流信号を出力する。この電流信号は、抵抗６４０及び６４２により電圧信号に変換されて後段に出力される。
【０００４】
チューナ６００のようなＴＶチューナでは、所望の受信信号以外に種々の信号が入力信号に含まれる。例えば所望の受信チャネル以外のチャネルの信号が含まれる。これら種々の信号は、所望の受信信号に対しての妨害信号になる。このように妨害信号が存在する環境においては、妨害信号によって所望の信号帯域内に不要な信号成分が発生しないように、各回路の線形性を確保することが重要となる。チューナとして良好な線形性を確保するためには、これを構成する各要素回路について良好な線形性を確保することが必要となる。そしてそのような良好な線形性を低電圧、低消費電力で実現することが望ましい。よって図２１に示すミキサ回路６０８もまた、低電圧、低消費電力で動作し、かつ高い線形性を確保できることが求められる。
【０００５】
しかし、図２２に示すギルバートミキサ回路６２０においては、良好な線形性を確保するために回路にある程度大きな電流を流すという条件の下で良好なゲイン特性を確保するために抵抗６４０及び６４２として大きな抵抗値のものを用いようとすると、抵抗６４０及び６４２に大きな直流電圧が加わることとなる。低電源電圧下では、その分トランジスタ６２４、６２６、６３０、６３２、６３４、及び６３６に加わる電圧が小さくなる。すなわちギルバートミキサ回路６２０のミキサ回路としての特性を支配するトランジスタに対して、良好な線形性等を確保するのに必要な電圧が確保できなくなり、良好な線形性が得られなくなる。
【０００６】
特許文献１には、少ない消費電流で所望の特性を得ることができる周波数変換器が開示されている。図２３に、特許文献１に記載の周波数変換器の構成を示す。図２３を参照して、この周波数変換器６６０は、ダイレクトコンバージョン方式、Ｌｏｗ−ＩＦ（Low-Intermediate  Frequency）方式など、周波数変換後の信号の周波数が数ＭＨｚとなる周波数変換方式に好適な周波数変換器であり、電圧入力電流出力型の周波数変換回路６６２と電流入力電圧出力型の緩衝増幅回路６６４とを含む。
【０００７】
周波数変換回路６６２は、入力信号を電流信号に変換するためのトランジスタ６７０と、差動構成の一対のトランジスタ６７２及び６７４と、一対の電流源回路６７６及び６７８とを含む。緩衝増幅回路６６４は、差動型の演算増幅器６８０と、帰還用の抵抗６８２及び６８４と、抵抗６８２及び６８４とそれぞれ並列に接続されたキャパシタ６８６及び６８８とを含む。緩衝増幅回路６６４は、低入力インピーダンスの電流入力電圧出力回路であり、入力された電流信号を電圧信号に変換して出力する機能を持つ。また、緩衝増幅回路６６４は、帰還パスにあたる抵抗６８２及び６８４、並びにキャパシタ６８６及び６８８の並列回路により、低域通過特性を有する。抵抗６８２及び６８４、並びにキャパシタ６８６及び６８８は、緩衝増幅回路６６４が所望のチャネルに対応する帯域より高くかつ隣接又は次隣接チャネル周波数より低いカットオフ周波数の低域通過特性を有するよう選ばれる。
【０００８】
トランジスタ６７０のベースには、入力信号として高周波信号が印加される。トランジスタ６７２及び６７４のベースには局部発振信号が印加される。トランジスタ６７０は、高周波信号を電流信号に変換しコレクタより出力する。トランジスタ６７２及び６７４からなる差動回路は、この電流信号と局部発振信号とを混合することにより、周波数変換された電流信号を発生する。電流源回路６７６及び６７８は、周波数変換された電流信号の出力負荷として機能する。周波数変換された電流信号は、ほぼそのまま緩衝増幅回路６６４に出力される。緩衝増幅回路６６４は、入力された電流信号を電圧信号に変換して出力する。この際、緩衝増幅回路６６４の低域通過特性により、上記カットオフ周波数より高い周波数の不要な信号が減衰する。
【０００９】
この回路構成では図２２示すギルバートミキサ回路６２０において抵抗６４０及び６４２を配置していたところに、電流源回路６７６及び６７８を配置している。この構成により、周波数変換回路６６２にある程度大きな電流を流しても、電流源回路６７６及び６７８に印加される電圧はある程度小さく抑えることが可能となり、低電源電圧下でも良好な特性が得られることが期待される。
【００１０】
特許文献１は、不要信号が増幅されなくなるので、緩衝増幅回路６６４の線形増幅の範囲を小さく選び、消費電流を少なくすることがこの周波数変換器６６０により可能になるとしている。また、電流源回路６７６及び６７８のインピーダンスは大きく、次段の緩衝増幅回路６６４の入力インピーダンスは小さいため、電流源回路６７６及び６７８とトランジスタ６７２及び６７４との接点における信号による電圧変動は小規模なものに留まる。そのため特許文献１は、コレクタ寄生容量の非線形性による相互変調歪みが発生しないという利点がこの周波数変換器６６０にあるとしている。
【特許文献１】特開２０００−１０１３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１によれば周波数変換器６６０（図２３参照）は、周波数変換後の信号の周波数が数ＭＨｚとなる周波数変換方式に好適であるとしているが、図２１に示す、ＴＶ受信機用のチューナ６００において受信信号を数十ＭＨｚの周波数に変換するミキサ回路６０８として、低電圧動作で必要な線形性が確保できる可能性を有する。そこで、本願の発明者らは、チューナ６００におけるミキサ回路６０８として、このような構成の周波数変換器の特性を検討した。その結果、このような周波数変換回路と緩衝増幅回路とからなる周波数変換器では、チューナ６００におけるミキサ回路６０８として、期待したような十分な線形性を得られないことが明らかとなった。
【００１２】
それゆえに本発明の目的は、低電圧、低消費電力で動作して受信信号の周波数を数十ＭＨｚ程度に周波数変換し、かつ、良好な線形性特性を確保できるミキサ回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の局面に係るミキサ回路は、第１の周波数を有する入力信号と第２の周波数を有する局部発振信号と混合して、第１及び第２の周波数と所定の関係にある第３の周波数成分を有する電圧信号を出力するミキサ回路である。このミキサ回路は、入力信号及び局部発振信号を受けて混合することにより、第３の周波数成分を有する差動電流信号を出力するための周波数変換ブロックと、周波数変換ブロックから出力される差動電流信号を受けるように接続され、第３の周波数を含む所定周波数帯域に対し通過特性を有する第１のフィルタと、差動電流信号のうち第１のフィルタを通過した成分を受けて、当該成分を電圧信号に変換するための第１の電流電圧変換ブロックとを含む。
【００１４】
周波数変換ブロックは電流出力型の回路であり、第１の周波数を有する入力信号と第２の周波数を有する局部発振信号とを混合して、第３の周波数を有する差動電流信号を出力する。この差動電流信号が第１の電流電圧変換ブロックにより電圧信号に変換される前の段階で、第１のフィルタによりフィルタリングされる。その結果、第１及び第２の周波数と所定の関係を有する第３の周波数の成分は電流電圧変換ブロックへと通過し、それ以外の不要帯域成分は減衰する。フィルタリングされた差動電流信号は、電流電圧変換ブロックにより電圧信号に変換され出力される。第１の電流電圧変換ブロックに入力される差動電流信号においては、不要帯域成分が減衰しているため、第１の電流電圧変換ブロックで処理される所定の帯域成分は少なくなる。そのため、電流電圧変換ブロックでの処理に不要帯域成分が及ぼす影響が低減する。したがって、このミキサ回路の後段に、不要成分の影響が伝播するのを抑制できる。
【００１５】
好ましくは、第１のフィルタは、差動電流信号の差動出力間に周波数変換ブロックから出力される差動電流信号を受けるように接続され、第３の周波数に応じて選択された所定のキャパシタンスを有するキャパシタンス要素を含む。
【００１６】
この第１のフィルタは、低域通過フィルタとして機能する。そのため、差動電流信号に含まれる不要な高周波の信号を良好に減衰させることができ、後段に不要な高周波の信号を含む劣化した信号が伝送されるのを抑制できる。
【００１７】
より好ましくは、キャパシタンス要素は、周波数変換ブロックから出力される差動電流信号を受けるように直列配置されたキャパシタ列を含む。キャパシタ列は、第３の周波数に応じて選択された所定のキャパシタンスを有し、かつ所定の接地点で接地されている。接地点の位置は、当該接地点を挟んで両側にあるキャパシタ列のキャパシタのキャパシタンスが略一致するよう選ばれる。
【００１８】
この第１のフィルタにより、差動電流信号に含まれる不要な高周波の信号及び差動電流信号にコモンモードとして存在する偶数次の高調波信号を良好に減衰させることができる。
【００１９】
第１のフィルタはさらに、キャパシタンス要素と並列タンク回路を形成するよう、キャパシタンス要素に並列に接続されたインダクタンス要素を含んでもよい。キャパシタンス要素のキャパシタンス及びインダクタンス要素のインダクタンスは、並列タンク回路の共振周波数が、第３の周波数と略一致するよう選択される。
【００２０】
第１のフィルタが、第３の周波数と略一致する共振周波数の並列タンク回路を含むことにより、不要な高周波の信号だけでなく、不要な低周波信号をも減衰させることができる。
【００２１】
好ましくは、第１のフィルタは、周波数変換ブロックから出力される差動電流信号を受けるようにそれぞれ接続された一対の抵抗と、抵抗の周波数変換ブロックに接続されている端子とは反対側の端子で周波数変換ブロックの差動出力間に接続され、抵抗との組合せにより第３の周波数を含む所定周波数帯域に対し通過特性を有するよう選択された所定のキャパシタンスを有するキャパシタンス要素とを含む。
【００２２】
この第１のフィルタも、低域通過フィルタとして機能する。そのため、差動電流信号に含まれる不要な高周波の信号を良好に減衰させることができ、後段に不要な高周波の信号を含む劣化した信号が伝送されるのを抑制できる。さらに、抵抗を用いることにより回路を集積回路に実装する場合に実装面積を小さくすることが可能となる。
【００２３】
キャパシタンス要素は、差動電流信号の差動出力間に直列配置されたキャパシタ列を含んでもよい。キャパシタ列は、抵抗との組合せにより第３の周波数を含む所定周波数帯域に対し通過特性を有するよう選択された所定のキャパシタンスを有し、かつ所定の接地点で接地されており、接地点の位置は、当該接地点を挟んで両側にあるキャパシタ列のキャパシタのキャパシタンスが略一致するよう選ばれる。
【００２４】
この第１のフィルタにより、抵抗を用いることにより回路を集積回路に実装する場合に実装面積を小さくすることが可能となり、さらに、差動電流信号に含まれる不要な高周波の信号及び差動電流信号にコモンモードとして存在する偶数次の高調波信号を良好に減衰させることができる。
【００２５】
好ましくは、第１のフィルタは、第３の周波数に応じて選択された所定のキャパシタンスを有するキャパシタンス要素と、差動電流信号の差動出力の各々において周波数変換ブロック及び第１の電流電圧変換ブロックとキャパシタンス要素とを接続するための接続要素とを含む。
【００２６】
このように接続要素を介してキャパシタンス要素を接続することにより、ミキサ回路の設計上の自由度が増す。
【００２７】
より好ましくは、接続要素は、各々が寄生成分としてインダクタンスを有し、差動電流信号の差動出力の各々において周波数変換ブロック及び第１の電流電圧変換ブロックとキャパシタンス要素とを接続するための一対のボンディングワイヤを含む。所定のキャパシタンスは、寄生成分と当該キャパシタンス要素とによって形成されるフィルタが第３の周波数に対し通過特性を有する直列共振器を形成するよう選択される。
【００２８】
ボンディングワイヤを介してキャパシタンス要素を接続することにより、周波数変換ブロック、及び第１の電流電圧変換ブロックを一つの半導体チップ等に実装する場合において、接続要素とキャパシタンス要素との組合せにより第１のフィルタを構成するキャパシタンス要素を実装することが可能になる。また、第１のフィルタ内にそれのみでフィルタとしての機能を有する構成を配置することも可能である。この場合に、ボンディングワイヤとキャパシタンス要素とにより直列共振器を形成するようにすると、直列共振器の共振周波数及びその近傍の周波数において大きなフィルタ効果を得ることができる。
【００２９】
所定のキャパシタンスは、第１のフィルタが第３の周波数に対し通過特性を有し、かつボンディングワイヤの寄生成分との間で形成される直列共振器の共振周波数が、少なくとも第３の周波数より高い所定帯域内の周波数になるよう選択されてもよい。
【００３０】
このように所定のキャパシタンスを選択することにより、第３の周波数より高い所定の帯域に内にある共振周波数及び共振周波数近傍の帯域において大きなフィルタ効果を得ることができる。
【００３１】
キャパシタンス要素は、周波数変換ブロックから出力される差動電流信号を、接続要素を介して受けるように直列配置されたキャパシタ列を含んでもよい。キャパシタ列は、第３の周波数に応じて選択された所定のキャパシタンスを有し、かつ所定の接地点で接地されており、接地点の位置は、当該接地点を挟んで両側にあるキャパシタ列のキャパシタのキャパシタンスが略一致するよう選ばれる。このようなキャパシタンス要素を接続要素を介して接続することにより、ミキサ回路の設計上の自由度が増すとともに、差動電流信号に含まれる不要な高周波の信号及び差動電流信号にコモンモードとして存在する偶数次の高調波信号を良好に減衰させることができる。
【００３２】
第１のフィルタはさらに、キャパシタンス要素と並列タンク回路を形成するよう、キャパシタンス要素に並列に接続されたインダクタンス要素を含んでもよい。この並列タンク回路の共振周波数を第３の周波数近傍に設定することにより第３の周波数の低周波側に存在する不要な周波数成分に対しても減衰効果を獲得することができる。
【００３３】
好ましくは、第１の電流電圧変換ブロックは、第１のフィルタによりフィルタリングされた差動電流信号を受けるように接続された差動入力型の演算増幅器と演算増幅器の入出力間に接続された帰還用抵抗とを含む。
【００３４】
帰還用抵抗と演算増幅器とを組合せた第１の電流電圧変換ブロックが低入力インピーダンスの回路として動作し、フィルタリングされた差動電流信号を電圧信号に変換する。
【００３５】
より好ましくは、第１の電流電圧変換ブロックはさらに、帰還用抵抗と並列接続されたキャパシタを含む。
【００３６】
帰還用抵抗と並列接続されたキャパシタにより、電流電圧変換ブロックの発振を防止できる。また、キャパシタによる帰還効果により、ミキサ回路全体の線形性が改善される。
【００３７】
好ましくは、周波数変換ブロックは、ダブルバランス型の回路構成を有する。
【００３８】
周波数変換ブロックが、ダブルバランス型の回路構成を有することにより、局部発振信号の漏れを低減できる。そのため、局部発振信号の漏れによって生じる不要な成分が、周波数変換ブロックの後段での処理に与える影響を低減できる。よって、線形性の高いミキサ回路の実現が容易となる。
【００３９】
好ましくは、周波数変換ブロックは、入力信号を第１の差動電流信号に変換し、第１及び第２の出力端より出力するための、一対の増幅回路からなる電流信号出力回路と、第１及び第２の出力端より出力される第１の差動電流信号を受けるように接続され、当該第１の差動電流信号と第１の局部発振信号とを乗算することにより、第１の差動電流信号を第２の差動電流信号に変換し差動電流信号として第３及び第４の出力端より出力するための第１のスイッチ回路と、第３及び第４の出力端に接続され、第１のスイッチ回路から出力される第２の差動電流信号を取出し出力するための第１の電流源とを含む。
【００４０】
電流信号出力回路は、入力信号を受けて第１の差動電流信号を出力する。この第１の差動電流信号は、スイッチ回路による第１の局部発振信号との乗算により周波数変換されて第２の差動電流信号として、第３及び第４の出力端に出力される。第３及び第４の出力端には、高入力インピーダンス特性を有する第１の電流源が接続されており、これにより第２の差動電流信号は、ほとんどそのまま第１のフィルタへ出力される。電流源回路は、大きな直流電流を流す場合に、大きな直流電流に対する電圧降下が小さい。そのため、低電圧動作時においても、高い線形性で周波数変換を行なうことを可能とする。
【００４１】
より好ましくは、電流信号出力回路は、入力信号を受け、入力信号の電流量に応じて第１の差動電流信号を第１及び第２の出力端より出力するための、一対の増幅回路からなる増幅器を含む。この場合、周波数変換ブロックは、電流信号として入力信号を受けて、電流信号を出力する。入力信号を差動信号とすることにより第１の差動電流信号の出力が得られる。そして、第１のスイッチ回路により、第２の差動電流信号に変換される。この第２の差動電流信号が第１のフィルタによりフィルタリングされ、第１の電流電圧変換ブロックにより電圧信号に変換されて出力される。よって、ミキサ回路は、電流信号として入力される入力信号に対して、高い線形性を確保できる。
【００４２】
より好ましくは、電流信号出力回路は、入力信号を第１の差動電流信号を第１及び第２の出力端より出力するための、一対の増幅回路からなる差動増幅器を含む。したがって、周波数変換ブロックは、電圧信号として入力信号を受けて、差動増幅器の電圧電流変換効果を利用して第１の差動電流信号に変換する。そして、スイッチ回路により、第２の差動電流信号に変換する。この第２の差動電流信号が第１のフィルタによりフィルタリングされ、第１の電流電圧変換ブロックにより電圧信号に変換されて出力される。よって、ミキサ回路は、電圧信号として入力される入力信号に対して、高い線形性を確保できる。
【００４３】
電流信号出力回路はさらに、一対の増幅回路の間に接続されたデジェネレイション抵抗を含んでもよい。デジェネレイション抵抗により、電流信号出力回路の線形性が向上し、それによって周波数変換ブロックの線形性が向上する。また、周波数変換回路のゲイン特性が安定し、製造時のばらつきを低減させることができる。
【００４４】
入力信号は、第１の周波数のシングル信号であってもよい。電流信号出力回路は、一対の増幅回路の入力の一方が所定のキャパシタを介して接地され、他方がシングル信号の入力を受け、シングル信号の電圧強度に応じて第１の差動電流信号を第１及び第２の出力端より出力する。そしてスイッチ回路は、この第１の差動電流信号を第２の差動電流信号に変換する。この第２の差動電流信号が第１のフィルタによりフィルタリングされ、第１の電流電圧変換ブロックにより電圧信号に変換されて出力される。よって、ミキサ回路は、シングル信号として入力される入力信号に対して、高い線形性を確保できる。
【００４５】
入力信号は、第１の周波数を有する差動信号であってもよい。電流信号出力回路は、当該電流信号出力回路の差動入力端より入力される差動信号の強度に応じて第１の差動電流信号を第１及び第２の出力端より出力する。そしてスイッチ回路は、この第１の差動電流信号を第２の差動電流信号に変換する。この第２の差動電流信号が第１のフィルタによりフィルタリングされ、第１の電流電圧変換ブロックにより電圧信号に変換されて出力される。よって、ミキサ回路は、差動入力される入力信号に対して、高い線形性を確保できる。
【００４６】
より好ましくは、第１のスイッチ回路は、第１の出力端から出力される電流を、第１の局部発振信号に応じて第３及び第４の出力端に振り分けて出力するための第１のスイッチユニットと、第２の出力端から出力される電流を、第１の局部発振信号に応じて第４及び第３の出力端に振り分けて出力するための第２のスイッチユニットとを含む。
【００４７】
第１及び第２のスイッチユニットは、第１及び第２の出力端に出力された第１の差動電流信号を、局部発振信号に応じて第３及び第４の出力端に振り分けて出力する。このスイッチ回路はダブルバランス構成を有しており、これによって局部発振信号の漏れが低減され周波数変換ブロックの後段での処理に与える影響を低減できる。
【００４８】
より好ましくは、周波数変換ブロックはさらに、電流信号出力回路により出力される第１の差動電流信号を受けるように接続され、当該第１の差動電流信号と、第１の局部発振信号に対し略９０度の位相差を有する第２の局部発振信号とを乗算することにより、第１の差動電流信号を第３の差動電流信号に変換し第５及び第６の出力端より出力するための第２のスイッチ回路と、第５及び第６の出力端に接続され、第２のスイッチ回路から出力される第３の差動電流信号を取出し出力するための第２の電流源とを含む。
【００４９】
第２のスイッチ回路に、第１の局部発振信号と略９０度の位相差を持つ第２の局部発振信号を印加し、第５及び第６の出力端より出力される第３の差動電流信号を電圧信号に変換することにより、当該電圧信号と第１の電流電圧変換ブロックより出力される電圧信号とを用いてイメージリジェクションを行なうことができる。また、イメージリジェクションに必要な信号を得るために、独立した二つのミキサ回路又は二つの周波数変換ブロックを用いなくてもよく、その分消費電力を抑えることができる。
【００５０】
より好ましくは、第１のフィルタは、第３及び第４の出力端より出力される第２の差動電流を受けるように接続される。ミキサ回路はさらに、第５及び第６の出力端より出力される第３の差動電流信号を受けるように接続され、第１及び第２の周波数と所定の関係を有する第３の周波数に対し通過特性を有する第２のフィルタと、第２のフィルタによりフィルタリングされた第３の差動電流信号を電圧信号に変換するための第２の電流電圧変換ブロックとを含む。したがって、第１の電流電圧変換ブロックから出力される電圧信号と第２電流電圧変換ブロックから出力される電圧信号とを用いて、イメージリジェクションを行なうことができる。第２の電流電圧変換ブロックから出力される電圧信号は、第２のフィルタによりフィルタリングされた差動電流信号を電流電圧変換することにより得られた信号である。そのため、イメージリジェクション及びさらにその後段での処理に不要な信号成分が及ぼす影響を低減できる。
【００５１】
周波数変換ブロックはさらに、第１及び第２の出力端の各々に接続され、当該接続点に所定の電流を供給するための第３電流源を含む。第３電流源により、電流信号出力回路を流れる電流の値と、電流信号変換回路を流れる電流の値を別個に設定でき、周波数変換ブロックの雑音特性を改善できる。
【００５２】
本発明の第２の局面に係るチューナは、本発明の第１の局面に係るミキサ回路を有し、与えられた受信信号をミキサ回路に入力して当該ミキサ回路より出力される電圧信号に対して選局を行なう。本発明の第１の局面に係るミキサ回路は高い線形性を確保できるこれをチューナの構成回路として採用することにより所望の信号周波数の近辺に妨害信号があるような環境下においても良好な信号選択特性と受信特性を有するチューナ回路が実現できる。
【００５３】
本発明の第３の局面に係るテレビジョン受信機は、受信されたテレビジョン放送信号を、本発明の第２の局面に係るチューナを用いて選局する。したがって、所望の信号周波数の近辺に妨害信号があるような環境下においても良好な受像特性を有するテレビジョン受像が実現できる。
【発明の効果】
【００５４】
本発明によれば、低電圧、低消費電力で良好な線形性を有するミキサ回路を実現することが可能となる。またこれによって、不要な信号がミキサ回路の後段の処理に及ぼす影響を的確に低減することができる。特に、本発明に係るミキサ回路をチューナに適用することにより、所望の信号周波数の近傍の帯域に妨害成分があるような状況下においても良好な信号選択特性と受信特性とを有するチューナを実現できる。さらには、所望の信号周波数の近傍の帯域に妨害成分があるような状況下において、良好な受像特性を有するテレビジョン受信機が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
［概要］
ＴＶ用のチューナに使用されるミキサ回路には、前述のとおり高い線形性が求められる。図２２に示すギルバートミキサ回路６２０で、低電源電圧下で、十分な線形性が確保できない理由として、次の理由が考えられる。すなわち、ゲイン、線形性など所望の特性を確保するためには、ある程度大きな電流を流し、かつ、出力負荷のインピーダンスを大きくすることが必要となる。そのため、抵抗６４０及び６４２には大きな抵抗値のものを用いることが必要となる。また、ミキサ回路において線形性を確保するためには、トランジスタ６３０〜６３６にもある程度高い電圧を印加することが必要となる。しかし、大きな抵抗値の抵抗６４０及び６４２を備えたギルバートミキサ回路に大きな電流を流すと、抵抗６４０及び６４２の負荷抵抗で大きな電圧降下が生じる。この電圧降下に対処するために、抵抗６４０及び６４２に上位電源から高い電圧を加えなければならなくなる。低電源電圧下では、その分、トランジスタ６３０〜６３６に印加される電圧が小さくなってしまって良好な線形性の確保に必要な電圧を確保できなくなってしまう。そしてミキサ回路に必要とされていた特性が得られなくなるという矛盾を生じてしまうことになる。
【００５６】
ギルバートミキサ回路６２０においては、抵抗６４０及び６４２の代わりに、出力負荷としてインダクタを用いることができる。インダクタは、直流抵抗が小さいため、抵抗６４０及び６４２を用いた場合より、出力負荷に加える必要のある直流電圧を低く抑えることができる。ただし、インダクタは高い周波数に対しては大きなインピーダンスを有するが、低い周波数ではインピーダンスが小さくなってしまう。ＴＶチューナにおいて想定される周波数変換後の信号の周波数は数十ＭＨｚである。この周波数では、ミキサの負荷として用いたときに十分なゲインを確保できるほどの大きなインピーダンスを確保するのが難しい。よって、ギルバートミキサ回路６２０に大きな電流を流してゲイン、線形性など所望の特性を確保することが難しくなる。
【００５７】
図２３に示す構成の周波数変換器６６０は、周波数変換回路６６２の出力負荷にあたる部分には、電流源回路６７６及び６７８が配置されている。電流源回路６７６及び６７８は、大きなインピーダンスを有し、その後段の緩衝増幅回路６６４は小さなインピーダンスを有する。そのため、ミキサ回路に大きな電流を流してゲイン、線形性など所望の特性を確保する効果が期待された。しかし、前述の検討によりミキサ回路は十分な線形性を確保することができないことが明らかとなった。図２３に示す構成のミキサ回路で十分な線形性が確保できない理由としては、周波数変換回路６６２の線形性に関し以下に示す問題点とが考えられる。すなわち、
（１）周波数変換回路６６２のトランジスタ６７０の電圧電流変換特性が非線形性を有する。これに対して何ら改善策は講じられておらず、図２３に示すような回路構成が有する線形性改善効果を有効に活用することが困難である。
（２）周波数変換回路６６２への入力信号は広い帯域に分布する周波数成分からなる信号である。また、局部発振信号は、現実的には理想的な正弦波ではなく、高調波を付随する場合が多い。そのため、周波数変換回路６６２による周波数変換時に、出力する電流信号に、不要な成分が混入する。すなわち、周波数変換回路６６２における不要な信号の影響が、緩衝増幅回路６６４に伝播することとなる。不要な成分が緩衝増幅回路６６４に入力されることによって、さらに不要な信号成分を生じることも考えられる。不要な信号成分も電圧信号に変換されて出力されてしまう。結果としてミキサ回路全体としてみると、線形性が悪い特性を示すことになる。
（３）周波数変換回路６６２は、入力信号を一対のトランジスタ６７２及び６７４を用いて局部発振信号と混合する、いわゆるシングルバランス型の回路構成となっている。シングルバランス型の回路構成は単純であるが、出力の一方側のみをみると局部発振信号の一方側の位相成分のみしか関与しない。そのため局部発振信号の周波数の成分とその高調波成分を含む不要な成分が出現しやすい。局部発振信号の周波数の成分及びその高調波成分等の不要な成分が緩衝増幅回路６２４に入力されると、その成分は上記（２）で述べた不要な成分と同様に、線形性を悪化させる要因となる。不要な信号の影響はさらに大きくなり、周波数変換回路６６２の線形性がさらに悪化することとなる。
【００５８】
以下に例示する本実施の形態に係るミキサ回路は、これらの問題点を、一つの出力端子に対し、局部発振信号の一方の極性成分の信号とそれとは反対の極性の成分が寄与して両者の間でキャンセル作用が働くダブルバランス型の構成を持つ電流出力型の周波数変換ブロックと、周波数変換ブロックから出力される電流出力の信号を電圧信号に変換する低インピーダンスの電流電圧変換ブロックと、周波数変換ブロックにより出力される電流信号のフィルタリングを行なうフィルタブロックとによって解決する。
【００５９】
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照しつつ本発明の一実施の形態について説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、同一の部品に同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００６０】
図１に、本実施の形態に係るミキサ回路１００の概略構成を示す。図１を参照して、ミキサ回路１００は、ＴＶ受信機に使用される例えば図２１に示すＴＶチューナ６００と同様のチューナにおいて使用されるミキサ回路である。このミキサ回路１００は、入力端子１０６と局部発振信号端子１０８とにそれぞれ第１の周波数ｆ１の入力信号１０２と第２の周波数ｆ２の局部発振信号１０４とを受けて、これらを混合して第３の周波数ｆ３の出力信号１１０を発生し、出力端子１１２から出力する回路である。なお、本実施の形態においては、これらの信号はいずれも差動信号である。
【００６１】
ミキサ回路１００は、入力信号１０２と局部発振信号１０４とから第３の周波数ｆ３の成分を持つ電流信号（以下、「混合電流信号」と呼ぶ。）１１４を発生する周波数変換ブロック１２０と、電流信号１１４の不要な帯域成分を減衰させるためのフィルタブロック１２２と、フィルタブロック１２２を通過した電流信号１１６を電圧信号に変換することによって、出力信号１１０を発生するための低入力インピーダンスの電流電圧変換ブロック１２４とを含む。
【００６２】
図２に、ミキサ回路１００の回路構成を示す。図２を参照して、周波数変換ブロック１２０は、ダブルバランス型の構成を有する電圧入力電流出力の回路である。周波数変換ブロック１２０は、当該周波数変換ブロック１２０に流す電流量を規定するバイアス電圧を与えるための電流源端子１３４と入力端子１０６とに接続され、入力信号１０２（図１参照）の電圧強度に応じた強度の電流信号を出力するための電流信号出力ユニット１３０と、電流信号出力ユニット１３０、局部発振信号端子１０８、及びフィルタブロック１２２に接続され、電流信号出力ユニット１３０が出力する電流信号と局部発振信号１０４とを混合することにより、当該電流信号を混合電流信号１１４に変換して出力するためのスイッチ回路１３２とを含む。
【００６３】
電流信号出力ユニット１３０は、電流源端子１３４に接続された一対のバイポーラトランジスタ１４０及び１４２と、一対のバイポーラトランジスタ１４４及び１４６からなる差動回路で構成された電流信号発生段１４８とを含む。
【００６４】
トランジスタ１４０及び１４２のベースは、電流源端子１３４に接続される。トランジスタ１４０及び１４２の各エミッタは接地される。電流信号発生段１４８のトランジスタ１４４及び１４６のエミッタは、いずれもトランジスタ１４０及び１４２のコレクタと接続される。電流信号発生段１４８のトランジスタ１４４及び１４６のベースは、入力端子１０６に接続される。トランジスタ１４４及び１４６のコレクタは、スイッチ回路１３２に接続される。すなわち、電流信号発生段１４８は、エミッタ接地型の差動アンプを構成する。
【００６５】
このような構成により、トランジスタ１４０及び１４２は、電流源端子１３４に印加されるバイアス電圧に応じて、周波数変換ブロック１２０に流す電流量を規定する機能を持つ。また、電流信号発生段１４８は、入力信号１０２をその電圧電流変換特性により電流信号に変換する機能を持つ。
【００６６】
スイッチ回路１３２は、一対のバイポーラトランジスタ１６０及び１６２からなる第１スイッチユニット１５０、並びに一対のバイポーラトランジスタ１６４及び１６６からなる第２スイッチユニット１５２で構成されたスイッチ段１５４と、高入力インピーダンス特性の一対の電流源回路１５６及び１５８からなる電流源１３８とを含む。
【００６７】
トランジスタ１６０及び１６６のベース、並びに１６４及び１６６のベースは、局部発振信号端子１０８の二つの端子にそれぞれ接続される。トランジスタ１６０及び１６２のエミッタは共に、トランジスタ１４４のコレクタに接続される。トランジスタ１６４及び１６６のエミッタは共に、トランジスタ１４６のコレクタに接続される。トランジスタ１６０及び１６４のコレクタは共に、電流源回路１５６とフィルタブロック１２２とに接続される。トランジスタ１６２及び１６６のコレクタは共に、電流源回路１５８とフィルタブロック１２２とに接続される。第１スイッチユニット１５０及び第２スイッチユニット１５２は、局部発振信号１０４に応じたスイッチ動作により電流信号発生段１４８から出力される電流信号と局部発振信号１０４との乗算を行ない、周波数ｆ＝｜ｆ１−ｆ２｜の成分と、周波数ｆ＝（ｆ１＋ｆ２）の成分を持つ電流信号をコレクタ側から差動信号として出力する機能を持つ。なお、このうち一方の周波数成分が目的周波数ｆ３の成分であり、他方の周波数成分がイメージ信号となる。
【００６８】
電流源１３８の電流源回路１５６及び１５８はそれぞれ、ＭＯＳ（Metal-Oxide  Semiconductor）トランジスタ又はバイポーラトランジスタ等により構成される。電流源回路１５６及び１５８に、図示しない上位電源から所定の直流電圧が印加されると、電流源回路１５６及び１５８は高入力インピーダンスの回路として機能する。スイッチ段１５４から見ると電流源回路１５６及び１５８は大きなインピーダンスを有し、これに対しフィルタブロック１２２及び電流電圧変換ブロック１２４は小さな入力インピーダンスを有する。そのためスイッチ段１５４から出力される電流信号はほとんどそのまま、混合電流信号１１４（図１参照）としてフィルタブロック１２２に出力されることになる。
【００６９】
フィルタブロック１２２は、インダクタ１７０と、キャパシタ１７２とを含む。インダクタ１７０及びキャパシタ１７２とは、並列タンク回路を構成している。このフィルタブロック１２２は、混合電流信号１１４の差動出力を構成する一対の経路の間に接続される。この一対の経路は、フィルタブロック１２２の後段において、電流電圧変換ブロック１２４に接続される。
【００７０】
インダクタ１７０のインダクタンスとキャパシタ１７２の容量とは、このフィルタブロック１２２を構成している並列タンク回路の共振周波数が周波数ｆ３と略一致するよう、適宜選択される。そのためフィルタブロック１２２は、混合電流信号１１４のうち周波数ｆ３の近傍の信号帯域成分を後段の電流電圧変換ブロック１２４に通過させ、それ以外の不要な帯域成分を減衰させる機能を持つことになる。
【００７１】
電流電圧変換ブロック１２４は、差動型の演算増幅器１８０と、演算増幅器１８０の入出力間にそれぞれ接続された帰還ユニット１８２及び１８４とを含む。帰還ユニット１８２及び１８４はそれぞれ、演算増幅器１８０の入出力間にそれぞれ接続された帰還用抵抗１８６及び１８８と、当該帰還用抵抗１８６及び１８８に並列接続されたキャパシタ１９０及び１９２とを含む。電流電圧変換ブロック１２４は、フィルタブロック１２２の後段において、フィルタ処理された電流信号を受けて、この電流信号を電圧信号に変換し、出力信号１１０（図１参照）として出力端子１１２に出力する機能を持つ。
【００７２】
キャパシタ１９０及び１９２は、演算増幅器１８０のゲインの周波数特性（ゲイン帯域）を低減させることにより、帰還ユニット１８２及び１８４によるフィードバックが原因で発振が生じるのを防止する機能を持つ。また、キャパシタ１９０及び１９２は、高周波領域での帰還効果によって低域通過特性を有し、電流電圧変換ブロック１２４の線形性を改善する機能を持つ。
【００７３】
なお、キャパシタ１９０及び１９２の容量が大きいほど、キャパシタ１９０及び１９２の発振防止及び線形性改善機能は高くなるが、その分、演算増幅器１８０のゲイン特性を損ねることになる。本願発明者によるシミュレーションによれば、数十ＭＨｚの信号周波数に対しては信号周波数の約１．５倍から約５倍のカットオフ周波数範囲の低域通過特性を有するようにすれば、良好なゲイン特性及び線形性が確保できる。
【００７４】
以下、図２を参照しつつ、ミキサ回路１００の動作を説明する。トランジスタ１４０及び１４２は、それぞれ電流源端子１３４においてバイアス電圧の入力を受けて、周波数変換ブロック１２０に流す電流量を規定する。この状態でトランジスタ１４４及び１４６のベースに、周波数ｆ１の成分を持つ入力信号１０２が印加されると、トランジスタ１４４及び１４６は、印加された信号の電圧強度に応じた大きさの電流信号を発生する。その結果、トランジスタ１４４及び１４６のコレクタにおいて、入力信号１０２と同じ周波数ｆ１の成分を持つ差動電流信号が発生する。
【００７５】
スイッチ段１５４にある第１スイッチユニット１５０を構成するトランジスタ１６０及び１６２のエミッタは、トランジスタ１４４のコレクタに発生した電流信号を受ける。第２スイッチユニット１５２を構成するトランジスタ１６４及び１６６のエミッタは、トランジスタ１４６のコレクタに発生した電流信号を受ける。さらに、スイッチ段１５４のトランジスタ１６０、１６２、１６４、及び１６６のベースには、局部発振信号端子１０８から、周波数ｆ２の成分を持つ局部発振信号１０４が印加される。第１のスイッチユニット１５０及び第２のスイッチユニット１５２は、局部発振信号端子１０８の二つの端子間に印加された局部発振信号１０４に応じたスイッチ動作を行なう。これにより、トランジスタ１６０、１６２、１６４、及び１６６の各コレクタにおいて、周波数ｆ３を有する電流信号が発生する。トランジスタ１６０及び１６４のコレクタの接点には電流源回路１５６が、トランジスタ１６２及び１６６のコレクタの接点には電流源回路１５８が、それぞれ接続されている。電流源回路１５６及び１５８は大きなインピーダンスを有する。これに対し、フィルタブロック１２２及び電流電圧変換ブロック１２４の入力インピーダンスは小さい。そのため、トランジスタ１６０、１６２、１６４、及び１６６の各コレクタにおいて発生した周波数ｆ３の成分が、混合電流信号１１４としてフィルタブロック１２２に出力される。
【００７６】
混合電流信号１１４のうち、フィルタブロック１２２を構成する並列タンク回路の共振周波数近傍の帯域成分は、フィルタブロック１２２によりほとんど減衰することはなく、電流電圧変換ブロック１２４にほぼそのまま通過する。それ以外の帯域の成分は、フィルタブロック１２２によって減衰する。その結果、不要な成分の減衰した電流信号が、電流電圧変換ブロック１２４に入力されることになる。フィルタブロック１２２を通過した電流信号は、電流電圧変換ブロック１２４によって、電圧信号に変換して出力される。その結果、不要な成分の減衰した電圧信号が、出力信号１１０として出力端子１１２より出力される。
【００７７】
本実施の形態に係るミキサ回路１００においては、周波数変換ブロック１２０がダブルバランス型の構成である。周波数変換ブロック１２０がシングルバランス型の構成であった場合、差動出力される電流信号の一方をみると、その信号には、局部発振信号１０４の一方の位相成分だけが関与することになる。そのため、局部発振信号１０４のリーク成分が出現し、後続の電流電圧変換ブロック１２４に伝播することとなる。これに対し、本実施の形態に係る周波数変換ブロック１２０は、ダブルバランス型の構成であるため、第１のスイッチユニット１５０及び第２のスイッチユニット１５２が発生する信号のうち、局部発振信号１０４のリーク成分は打消されることになる。すなわち、局部発振信号の漏れが少なくなる。よって、当該不要信号成分による影響が電流電圧変換ブロック１２４及びその後段に伝播することを低減できる。
【００７８】
加えて、周波数変換ブロック１２０における出力負荷となる部分に電流源回路１５６及び１５８を配置しているので、線形性改善のため電流信号発生段１４８にある程度大きなバイアス電流を流した場合でもスイッチ段１５４のコレクタ側での電圧降下は小規模に留まる。よって低電源電圧、大信号電流の条件下で、高い線形性の確保が可能となる。
【００７９】
そして、本実施の形態に係るミキサ回路１００においては、電流信号が電流電圧変換される前の段階で、フィルタブロック１２２によりフィルタリングされる。その結果、電流電圧変換ブロックでは十分に減衰させることができない、周波数ｆ３近傍以外の帯域の成分を良好に減衰させることができる。これによって、周波数変換ブロックから出力される不要な信号成分を減衰させて電流電圧変換ブロックへ伝えることが可能となり、このような不要信号成分が関与した線形性の劣化を大幅に改善することが可能となる。また、フィルタブロック１２２を構成するキャパシタ又はインダクタを適切に選択することにより、フィルタブロック１２２のフィルタ特性を調整することができる。これにより、ミキサ回路１００の周波数特性を容易に調整することができる。
【００８０】
［第２の実施の形態］
図３に、第２の実施の形態に係るミキサ回路２００の構成を示す。図３を参照して、このミキサ回路２００は、それぞれ第１の実施の形態に係るミキサ回路１００のものと同一の周波数変換ブロック１２０及び電流電圧変換ブロック１２４に加え、フィルタブロック２０２を含む。
【００８１】
フィルタブロック２０２は、第１の実施の形態に係るフィルタブロック１２２のものと同様のインダクタ１７０と、二つのキャパシタ２０４及び２０６とを含む。キャパシタ２０４及び２０６は、フィルタユニット２０２の差動出力を構成する二つの端子間に直列に接続される。フィルタユニット２０２は、キャパシタ２０４及び２０６の容量値の略中間点で接地される。
【００８２】
このフィルタブロック２０２は、第１の実施の形態に係るフィルタブロック１２２のように差動出力信号を構成する二つの信号出力に存在する不要な成分を減衰させるばかりでなく、周波数変換ブロック１２０より出力される混合電流信号１１４（図１参照）にコモンモードとして存在する高調波成分をも減衰させる。したがって、線形性をより改善することが可能となる。
【００８３】
なお、本実施の形態に係るフィルタブロック２０２は、直列に接続された二つのキャパシタを含むものであったが、それ以上の数のキャパシタが直列に接続されたものであってもよい。ただし、その場合、それらキャパシタの容量値の略中間点で接地されることが望ましい。
【００８４】
［第３の実施の形態］
図４に、第３の実施の形態に係るミキサ回路２２０の構成を示す。図４を参照して、このミキサ回路２２０は、それぞれ第１の実施の形態に係るミキサ回路１００のものと同一の周波数変換ブロック１２０及び電流電圧変換ブロック１２４に加え、フィルタブロック２２２を含む。
【００８５】
フィルタブロック２２２は、第１の実施の形態に係るフィルタブロック１２２のものと同様のキャパシタ１７２と、当該キャパシタ１７２の前段に設けられた二つの抵抗２２４及び２２６とを含む。
【００８６】
このフィルタブロック２２２における抵抗２２４及び２２６の抵抗値とキャパシタ１７２の容量とは、周波数ｆ３に応じて選ばれる。フィルタブロック２２２は、第１の実施の形態に係るフィルタブロック１２２と異なり、周波数ｆ３に対し通過特性を有し、それより高い周波数の成分を減衰させる、低域通過フィルタとして機能する。この構成では半導体チップ上への実装上大きな面積を必要とするインダクタンスを用いること無くフィルタブロック構成することができるので実装面積の低減が可能となる。
【００８７】
例えば、ＴＶチューナの中間周波信号のように低い周波数を周波数ｆ３とする信号を扱う場合、第１の実施の形態に係るフィルタブロック１２２で良好なフィルタリング特性を得るには、並列タンク回路を構成するインダクタ１７０のインダクタンス及びキャパシタ１７２の容量の少なくとも一方を大きくする必要がある。特にインダクタ１７０は、半導体チップ上での実装面積が大きくなる。それに対し、本実施の形態に係るフィルタブロック２２２において、抵抗２２４及び２２６は、インダクタ１７０に比べると小さな実装面積で半導体チップ上に実装できる。そのため、ＴＶチューナ等で使用される周波数を混合電流信号１１４の目的周波数として想定した場合に、フィルタブロック２２０はフィルタブロック１２２より小さな実装面積で半導体チップ上に実装できるようになる可能性がある。
【００８８】
なお、大きなフィルタ効果を確保するために、本実施の形態に係るフィルタブロック２２２を多段構成にしてもよい。
【００８９】
［第４の実施の形態］
図５に、第４の実施の形態に係るミキサ回路２４０の構成を示す。図５を参照して、このミキサ回路２４０は、それぞれ第１の実施の形態に係るミキサ回路１００のものと同一の周波数変換ブロック１２０及び電流電圧変換ブロック１２４に加え、フィルタブロック２４２を含む。
【００９０】
フィルタブロック２４２は、第２の実施の形態に係るフィルタブロック２０２のものと同様の二つのキャパシタ２０４及び２０６と、抵抗２４４及び２４６とを含む。
【００９１】
このフィルタブロック２４２における抵抗２４４及び２４６の抵抗値とキャパシタ２０４及び２０６の容量は、周波数ｆ３に応じて選ばれる。フィルタブロック２４２は、第３の実施の形態に係るフィルタブロック２２２と同様に、低域通過フィルタとして機能する。さらに、このフィルタブロック２４２は、第２の実施の形態に係るフィルタブロック２０２と同様に、混合電流信号１１４にコモンモードとして存在する高調波成分をも減衰させるフィルタブロックを、半導体チップ上への実装上大きな面積を必要とするインダクタを用いずに構成することができ、ミキサ回路の実装面積の低減が可能となる。
【００９２】
なお、本実施の形態に係るフィルタブロック２４２においてもまた、第２の実施の形態に係るフィルタブロック２０２と同様、さらに多くのキャパシタが直列に接続されてもよい。ただし、その場合、それらキャパシタの容量値の略中間点で接地されることが望ましい。
【００９３】
また、本実施の形態に係るフィルタブロック２４２を多段構成にしてもよい。
【００９４】
［第５の実施の形態］
図６に、第５の実施の形態に係るミキサ回路２６０の構成を示す。図６を参照して、このミキサ回路２６０は、それぞれ第１の実施の形態に係るミキサ回路１００のものと同一の周波数変換ブロック１２０及び電流電圧変換ブロック１２４と、周波数変換ブロック１２０及び電流電圧変換ブロック１２４の間に設けられたフィルタブロック２６２とを含む。フィルタブロック２６２は、ボンディングワイヤ２６８及び２７０と、周波数変換ブロック１２０及び電流電圧変換ブロック１２４を結ぶ差動電流信号の伝送経路上に設けられ当該伝送経路とボンディングワイヤ２６８及び２７０とを接続するためのパッド２６４及び２６６と、ボンディングワイヤ２６８及び２７０、並びにパッド２６４及び２６６を介して上記伝送経路に接続されたキャパシタンス要素２７２とを含む。図６に示すキャパシタンス要素２７２は、一つのキャパシタ２７４を含む。本実施の形態に係るミキサ回路２６０の構成要素のうち、キャパシタ２７４以外の要素が、一つの半導体チップ上に実装され、キャパシタンス要素２７２が、パッド２６４及び２６６、並びにボンディングワイヤ２６８及び２７０を介して当該半導体チップに外付けされる構成となる。
【００９５】
フィルタブロック２６２を構成するパッド２６４及び２６６、並びにボンディングワイヤ２６８及び２７０には、寄生成分が存在する。図７に、パッド２６４及び２６６、並びにボンディングワイヤ２６８及び２７０に存在する主要な寄生成分を模式的に示す。図７を参照して、パッド２６４及び２６６の間には、寄生容量２８０及び２８２が存在する。ボンディングワイヤ２６８及び２７０には、寄生成分としてインダクタンス２８４及び２８６が存在する。この寄生成分として存在するインダクタンス２８４及び２８６と、キャパシタ２７４とにより、直列共振器が形成される。直列共振器は直列共振の共振周波数において入力インピーダンスが極めて小さくなる。そのため、当該共振周波数においてフィルタ特性が極めて大きくなる。そのため、直列共振の共振周波数が周波数ｆ３より高く、共振周波数が周波数ｆ３にある程度近くなるよう、フィルタブロック２６２は調整される。このように調整されたフィルタブロック２６２の周波数ｆ３から共振周波数までの帯域のフィルタ特性について注目すると、フィルタブロック２６２は、当該領域において、周波数が高くなるにしたがいその周波数の成分を強く減衰させるという周波数特性を持つようになる。
【００９６】
また、本実施の形態に係るミキサ回路２６０においては、パッド及びボンディングワイヤを介してキャパシタ２７４を接続する構成となっており、周波数変換ブロック１２０及び電流電圧変換ブロック１２４は半導体チップ上に実装され、キャパシタ２７４のみを半導体チップ外に設ける構成となる。そのため、キャパシタ２７４を、半導体チップ上に実装する際に生じる種々の制約から解放される。例えば、大容量のキャパシタを用いるようにすると、フィルタブロック２６２の共振周波数を低く設定することができるため、低周波数の信号に対応したミキサ回路を形成することができる。
【００９７】
なお、本実施の形態に係るミキサ回路２６０において、キャパシタンス要素２７２は、一つのキャパシタ２７４からなるものであったが、本実施の形態に係るミキサ回路はこのようなものには限定されない。例えば、図８に示すフィルタブロック２９０のように、ボンディングワイヤ２６８及び２７０の間に直列接続された二つのキャパシタ２９４及び２９６からなるキャパシタンス要素２９２であってもよい。この場合、キャパシタ２９４及び２９６の間で接地される。さらには、それ以上の数のキャパシタが直列に接続されたものであってもよい。ただし、その場合、それらキャパシタの容量値の略中間点で接地されることが望ましい。
【００９８】
また、キャパシタンス要素２７２に替えて、図２に示す第１の実施の形態に係るフィルタブロック１２２のものと同様の並列タンク回路、又は図３に示す第２の実施の形態に係るフィルタブロック２０２のものと同様の並列タンク回路をフィルタ構成要素として用いてもよい。この場合、インダクタとキャパシタを並列に接続した並列タンク回路と、ボンディングワイヤ等によるインダクタンス成分とキャパシタとによって構成される直列共振器が形成されるで、それぞれの特性を重ね合わせたようなフィルタ特性が実現される。特に、フィルタ構成要素として構成されている並列タンクの特性により、フィルタ構成要素としてキャパシタのみを含む場合に対して、周波数変換ブロックからの出力である第３の周波数よりも低周波側で減衰特性を示すこととなり、この周波数領域に存在する不要な周波数成分を低減できる。
【００９９】
［第６の実施の形態］
図９に、第６の実施の形態に係るミキサ回路３００の回路構成を示す。図９を参照して、このミキサ回路３００は、それぞれ第１の実施の形態に係るミキサ回路１００のものと同一のフィルタブロック１２２と、電流電圧変換ブロック１２４とを含む。ミキサ回路３００はさらに、第１の実施の形態に係る周波数変換ブロック１２０に替えて、本実施の形態に係る周波数変換ブロック３０２を含む。
【０１００】
周波数変換ブロック３０２は、第１の実施の形態に係る周波数変換ブロック１２０と類似のダブルバランス型の構成を持つ。ただし、周波数変換ブロック３０２は、第１の実施の形態に係る電流信号出力ユニット１３０に替えて、電流信号出力ユニット３０４を含む。電流信号出力ユニット３０４は、第１の実施の形態に係る電流信号出力ユニット１３０の電流信号発生段１４８に替えて、電流信号発生段３０６を含む。
【０１０１】
電流信号発生段３０６は、第１の実施の形態に係る電流信号発生段１４８のものとそれぞれ同一のトランジスタ１４４及び１４６と、トランジスタ１４４及び１４６のエミッタの間に設置されたデジェネレイション抵抗３１０とを含む。
【０１０２】
デジェネレイション抵抗３１０を設置し、その抵抗値を適切に選択することにより、周波数変換ブロック３０２の線形性が改善される。よって、ミキサ回路３００の線形性も改善される。さらに、本実施の形態に係るミキサ回路３００のゲインは、デジェネレイション抵抗３１０と、電流電圧変換ブロック１２４の帰還用抵抗１８６及び１８８とによって、おおむね定められるようになる。そのため、所望のゲインが得られるよう、ミキサ回路３００を設計することが容易になる。また、これらの抵抗３１０、１８６、及び１８８以外の要素の影響によるゲインの変動が少なくなるため、ミキサ回路としての性能のばらつきが低減される。
【０１０３】
さらに、デジェネレイション抵抗３１０の両端は直流的には等電位である。仮に周波数変換ブロック３０２がシングルバランス型の構成であったとすると、デジェネレイション抵抗は、電流源に対し直列に配置しなければならなくなる。そのためデジェネレイション抵抗に直流電流が流れることになり、その両端に電位差が生じ、直流的な損失が生じることになる。よってその分、低電圧動作が困難になる。それに対し、本実施の形態に係る周波数変換ブロック３０２では、デジェネレイション抵抗３１０により直流的な損失が生じることはない。よって、周波数変換ブロック３０２にある程度大きな直流電流を供給しても、周波数変換ブロック３０２の特性に影響を及ぼすことはほとんどない。したがって、本実施の形態に係るミキサ回路３００により、低電圧動作で線形性の高いミキサ回路を実現できる。
【０１０４】
［第７の実施の形態］
図１０に、第７の実施の形態に係るミキサ回路３２０の回路構成を示す。図１０を参照して、このミキサ回路３２０は、それぞれ第１の実施の形態に係るミキサ回路１００のものと同一のフィルタブロック１２２と、電流電圧変換ブロック１２４とを含む。ミキサ回路３２０はさらに、第１の実施の形態に係る周波数変換ブロック１２０に替えて、周波数変換ブロック３２２を含む。周波数変換ブロック３２２は、第１の実施の形態に係る周波数変換ブロック１２０と類似のダブルバランス型の構成を持つ。ただし、周波数変換ブロック３２２は、第１の実施の形態に係る電流信号出力ユニット１３０に替えて、電流信号出力ユニット３２４を含む。電流信号出力ユニット３２４は、第１の実施の形態に係る電流信号出力ユニット１３０の電流信号発生段１４８に替えて、電流信号発生段３２６を含む。電流信号発生段３２６は、第１の実施の形態に係る電流信号発生段１４８と同様に、一対のトランジスタ１４４及び１４６を含む。ただし、電流電圧変換段３２６においては、トランジスタ１４４及び１４６のエミッタは、それぞれトランジスタ１４０及び１４２並びに入力端子１０６接続される。トランジスタ１４４及び１４６のベースは接地される。すなわち、本実施の形態に係る電流信号発生段３２６は、ベース接地型アンプ構成を有する。このミキサ回路３２０は、電流入力型のミキサ回路３２０として機能する。
【０１０５】
この電流信号発生段３２６は、入力端子１０６より入力される入力信号の電流量に応じた電流信号を出力する。ミキサ回路３２０は、電流信号発生段３２６から出力された電流信号を、図２に示す第１の実施の形態に係るミキサ回路１００の動作と同様の動作で局部発振信号と混合して周波数変換し、フィルタリングして不要な成分を減衰させて、さらに電圧信号に変換して出力する。よって、本実施の形態に係るミキサ回路３２０により、電流入力型のミキサ回路においても、第１の実施の形態に係るミキサ回路１００と同様に高い線形性を確保できる。
【０１０６】
［第８の実施の形態］
図１１に、第８の実施の形態に係るミキサ回路３４０の概略構成を示す。図１１を参照して、このミキサ回路３４０は、それぞれ第１の実施の形態に係るミキサ回路１００のものと同一のフィルタブロック１２２と、電流電圧変換ブロック１２４とを含む。ミキサ回路３４０はさらに、第１の実施の形態に係る周波数変換ブロック１２０に替えて、周波数ｆ１のシングル信号である入力信号を受けて、周波数ｆ２の局部発振信号１０４と混合して第３の周波数ｆ３の電流信号を差動信号として発生しフィルタブロック１２２に出力するための周波数変換ブロック３４２を含む。
【０１０７】
図１２に、周波数変換ブロック３４２の回路構成を示す。図１２を参照して、周波数変換ブロック３４２は、電流信号出力ユニット３４４と、第１の実施の形態に係る周波数変換ブロック１２０のものと同一のスイッチ回路１３２とを含む。電流信号出力ユニット３４４は、トランジスタ１４０及び１４２と、電圧電流変換と同時にシングル信号から差動信号への変換を行なうための電流信号発生段３４６とを含む。
【０１０８】
電流信号発生段３４６は、第６の実施の形態に係る電流信号発生段３０６のものと同様のトランジスタ１４４、１４６、及びデジェネレイション抵抗３１０と、信号入力端子の片側と接地間に配置されたキャパシタ３４８とを含む。トランジスタ１４４のベースは、第６の実施の形態と同様に、入力端子１０６に接続され、シングル信号の入力を受ける。これに対し、トランジスタ１４６のベースは、入力端子１０６には接続されず、キャパシタ３４８を介して交流的に接地される。
【０１０９】
本実施の形態に係る周波数変換ブロック３４２に、入力信号としてシングル信号が入力されると、電流信号発生段３４６において差動の電流信号に変換される。電流信号発生段３４６から出力された電流信号は、図９に示す第６の実施の形態に係るミキサ回路３００の動作と同様の動作で周波数が変換され、フィルタリングされ、さらに電圧信号に変換されて出力される。ミキサ回路３４０は、電流信号発生段３４６から出力された電流信号を、図９に示す第６の実施の形態に係るミキサ回路３００の動作と同様の動作で局部発振信号と混合して周波数変換し、フィルタリングして不要な成分を減衰させて、さらに電圧信号に変換して出力する。よって、本実施の形態に係るミキサ回路３４０により、入力信号としてシングル信号を受けるミキサ回路においても、第６の実施の形態に係るミキサ回路３００と同様に高い線形性を確保できる。
【０１１０】
［第９の実施の形態］
図１３に、第９の実施の形態に係るミキサ回路３６０の回路構成を示す。図１３を参照して、このミキサ回路３６０は、それぞれ第１の実施の形態に係るミキサ回路１００のものと同一のフィルタブロック１２２と、電流電圧変換ブロック１２４とを含む。ミキサ回路３６０はさらに、第１の実施の形態に係る周波数変換ブロック１２０に替えて、本実施の形態に係る周波数変換ブロック３６２を含む。
【０１１１】
周波数変換ブロック３６２は、図９に示す第６の実施の形態に係る周波数変換ブロック３００のものと同一の電流信号出力ユニット３０４と、スイッチ回路１３２とを含む。本実施の形態に係る周波数変換ブロック３６２はさらに、第１スイッチユニット１５０と電流信号出力ユニット３０４との間に接続され、図示しない上位電源から当該接続点へ、所定の電流量の直流電流を流すための電流源回路３６４と、第２スイッチユニット１５２と電流信号出力ユニット３０４との間に接続され、図示しない上位電源から当該接続点へ、所定の電流量の直流電流を流すための電流源回路３６６とを含む。
【０１１２】
電流源回路３６４及び３６６がそれぞれ、電流信号出力ユニット３０４とスイッチ回路１３２との間に、所定の直流電流を流すことより、電流信号出力ユニット３０４に流すバイアス電流の値と、スイッチ回路１３２に流すバイアス電流の値とを別個の値に設定できる。よって、電流源回路３６４及び３６６が適切な値の直流電流を流すことにより、電流信号出力ユニット３０４に流れる電流の値と、スイッチ回路に流れる電流の値とを最適な値に設定することが可能になる。これにより、周波数変換ブロック３６２は、低電圧動作環境下においても高い線形性と変換利得とを確保しつつ、雑音特性を改善させることができる。
【０１１３】
［第１０の実施の形態］
図１４に、第１０の実施の形態に係るミキサ回路の概略構成を示す。図１４を参照して、第１０の実施の形態に係るミキサ回路３７０は、このミキサ回路３７０の後段においてイメージリジェクションを行なうことを想定した構成の回路であり、入力端子１０６に入力される入力信号と、局部発振信号端子１０８Ａ及び１０８Ｂにそれぞれ入力され、互いに他と略９０度の位相差を有する局部発振信号１０４Ａ及び１０４Ｂとを受けて、一対の混合電流信号を出力する周波数変換ブロック３８０と、それぞれ図１に示すフィルタブロック１２２と同様の機能を有するフィルタブロック１２２Ａ及び１２２Ｂと、それぞれ図１に示す電流電圧変換ブロック１２４と同様の機能を有する電流電圧変換ブロック１２４Ａ及び１２４Ｂとを含む。
【０１１４】
図１５に、周波数変換ブロック３８０の回路構成を示す。図１５を参照して、周波数変換ブロック３８０は、図１２に示す第８の実施の形態に係る周波数変換ブロック３４２のものと同一の電流信号出力ユニット３４４と、それぞれ第１の実施の形態に係るスイッチ回路１３２と同一の構成を有する一対のスイッチ回路１３２Ａ及び１３２Ｂとを含む。なお、図１４及び以下の説明においては、スイッチ回路１３２Ａ及び１３２Ｂの各構成要素には、対応する第１の実施の形態に係るスイッチ回路１３２（図２参照）の構成要素に付した参照番号と同じ参照番号を付し、さらに、スイッチ回路１３２Ａ及び１３２Ｂのどちらに属する構成要素であるかを表す符号「Ａ」又は「Ｂ」を付してある。
【０１１５】
出力端３９０Ａにはフィルタブロック１２２Ａが接続され、さらにその後段に電流電圧変換ブロック１２４Ａが接続される。出力端３９０Ｂには、フィルタブロック１２２Ｂが接続され、さらにその後段に電流電圧変換ブロック１２４Ｂが接続される。スイッチ回路１３２Ａ及び１３２Ｂは、電流信号出力ユニット３４４に対して並列に接続される。
【０１１６】
局部発振信号端子１０８Ａの二つの端子間、及び局部発振信号端子１０８Ａの二つの端子間にはそれぞれ、互いに他と略９０度の位相差を有する局部発振信号１０４Ａ及び１０４Ｂが印加される。スイッチ回路１３２Ａ及び１３２Ｂは、電流信号発生段３４６から出力された差動の電流信号をそれぞれ、対応する局部発信信号端子に印加された局部発振信号と混合し、混合電流信号に変換し出力する。スイッチ回路１３２Ａ及び１３２Ｂにより出力された混合電流信号の各々は、対応するフィルタブロック及び電流電圧変換ブロックによってそれぞれ処理され、その結果得られる電圧信号を用いてイメージリジェクションが行なわれる。なお、イメージリジェクションを行なうための回路は周知であり、ここでは説明しない。
【０１１７】
周波数変換ブロック３８０及びそれを含むミキサ回路３７０により、ミキサ回路の後段でイメージリジェクションを行なう場合においても、第６の実施の形態に係るミキサ回路３００と同様に高い線形性を確保できる。また、ミキサ回路３７０を用いると、独立したミキサ回路を二つ使用しなくても、イメージリジェクションを行なうことができる。さらに、本実施の形態に係る周波数変換ブロック３８０においては、入力信号を受ける一つの電流信号発生段で、イメージリジェクションに必要な信号を得ることができる。電流信号発生段において線形性を確保するには、比較的大きな電流を必要とする。その電流信号発生段を一元化することにより、独立したミキサ回路を使用するよりも少ない消費電流で、イメージリジェクションを行なうことが可能になる。
【０１１８】
［第１１の実施の形態］
図１６に、第１１の実施の形態に係る周波数変換ブロックの回路構成を示す。図１６を参照して、本実施の形態に係る周波数変換ブロック４００は、図１４に示す第１０の実施の形態に係るミキサ回路３７０の周波数変換ブロック３８０と同様に、イメージリジェクションを行なうことを想定した構成の回路である。図１６を参照して、この周波数変換ブロック４００は、図１２に示す第８の実施の形態に係る周波数変換ブロック３４２のものと同一の電流信号出力ユニット３４４と、それぞれ第１の実施の形態に係るスイッチ回路１３２と同一の構成を有する一対のスイッチ回路１３２Ａ及び１３２Ｂとを含む。なお、図１６においても図１５と同様に、スイッチ回路１３２Ａ及び１３２Ｂの各構成要素のうち、スイッチ回路１３２Ａに属するものにはそれぞれ、対応するスイッチ回路１３２の構成要素に付してある番号と同じ番号、及び符号「Ａ」を付してある。また、スイッチ回路１３２Ｂに属するものにはそれぞれ、対応するスイッチ回路１３２の構成要素に付してある番号と同じ番号、及び符号「Ｂ」を付してある。
【０１１９】
周波数変換ブロック４００はさらに、スイッチ回路１３２Ａの第１スイッチユニット１５０Ａ及びスイッチ回路１３２Ｂの第１スイッチユニット１５０Ｂと電流信号出力ユニット３４４との間に接続され、図示しない上位電源から当該接続点へ、所定の電流量の直流電流を流すための電流源回路４０４と、スイッチ回路１３２Ａの第２スイッチユニット１５２Ａ及びスイッチ回路１３２Ｂの第２スイッチユニット１５２Ｂと電流信号出力ユニット３４４との間に接続され、図示しない上位電源から当該接続点へ、所定の電流量の直流電流を流すための電流源回路４０６とを含む。
【０１２０】
電流源回路４０４及び４０６がそれぞれ、電流信号出力ユニット３４４とスイッチ回路１３２Ａ及び１３２Ｂとの間に、所定の直流信号を流すことにより、電流信号出力ユニット３４４に流れる電流の値と、スイッチ回路１３２Ａ及び１３２Ｂに流れる電流の値とを別個の値に設定できる。よって、周波数変換ブロック４００は、電流源回路４０２及び４０４により適切な値の直流電流を流すことにより、電流信号出力ユニット３４４に流れる電流の値と、スイッチ回路１３２に流れる電流の値とを最適の値に設定できる。これにより、低電圧動作環境下において高い線形性と高い利得とを確保しつつ、雑音特性を改善させることができる。よって、ミキサ回路３７０において周波数変換ブロック３８０に替えて周波数変換ブロック４００を使用することにより、ミキサ回路の後段でイメージリジェクションを行なう場合において、高い線形性を確保し、少ない消費電流で、イメージリジェクションを行ない、さらに雑音特性を改善させることができる。
【０１２１】
［変形例］
上記第１の実施の形態に係るミキサ回路１００は、ＴＶ受信機に使用される、例えば図２１に示すＴＶチューナ６００と同様のチューナにおいて使用されるミキサ回路であるが、第２〜１１の実施の形態に係るミキサ回路もまたミキサ回路１００と同様に、ＴＶ受信機に使用される図２１に示すＴＶチューナ６００と同様のチューナにおいて、ミキサ回路６０８として使用できる。
【０１２２】
上記第６〜１１の実施の形態においては、フィルタブロックとして第１の実施の形態に係るフィルタブロック１２２を含むミキサ回路を例示した。しかし、本発明はこのような実施の形態には限定されず、これらの実施の形態に係るミキサ回路においては、フィルタブロックとして、第１〜第４の実施の形態に係るいずれのフィルタブロックも用いることができる。また、第５の実施の形態で例示したように、ミキサ回路を半導体チップ上に実装し、これと、接続要素を介して半導体チップ外に設置したフィルタ又はフィルタを構成するいずれかの要素とを接続し、これらによってフィルタブロックを構成するようにしてもよい。
【０１２３】
上記第９〜１１の実施の形態に係る周波数変換ブロックにおいて、電流信号発生段として、上記第６〜８の実施の形態に係るいずれの電流信号発生段を用いることも可能である。
【０１２４】
上記各実施の形態において、バイポーラトランジスタにより構成された周波数変換ブロックを例示したが、本発明はそのような実施の形態には限定されない。バイポーラトランジスタに替えてＭＯＳトランジスタを用いてもよい。全てのトランジスタをＭＯＳトランジスタで構成してもよい。また、バイポーラトランジスタとＭＯＳトランジスタとを混在させてもよい。ただし、構成上対称となる要素には、互いに同種のデバイスを用いることが必要である。
【０１２５】
なお、上記各実施の形態及び変形例では、電流源として、図２に示す電流源１３６のトランジスタ１４０又は１４２のように、１個のトランジスタからなる簡単な構成のものを例示したが、電流源は、このような構成のものには限定されない。複数のトランジスタからなる電流源であってもよい。その他、ミキサ回路等に一般に使用される電流源であれば、その形態は問わない。
【０１２６】
［ミキサ回路の周波数特性のシミュレーション］
本発明に係るミキサ回路のフィルタブロックによる不要成分の抑圧効果を確かめるために、電流電圧変換ブロック１２４の周波数特性、電流電圧変換ブロック１２４及びフィルタブロックの組合せの周波数特性、並びに電流電圧変換ブロック１２４、フィルタブロック、パッド、及びボンディングワイヤの組合せについて、不要成分の抑圧効果のシミュレーションを行なった。
【０１２７】
これらのシミュレーションにおいては、周波数変換ブロックとして、上記第１１の実施の形態に係る周波数変換ブロック４００（図１６参照）を採用した。そして、周波数変換ブロック４００の一つの差動出力対間に信号源を設け、当該信号源から一定強度の信号電流を供給した場合の電流電圧変換ブロックからの出力強度をシミュレートした。なお、周波数変換後の周波数ｆ３は５７ＭＨｚに設定している。
【０１２８】
シミュレーションの結果を図１７〜図２０に示す。図１７は、周波数変換ブロック４００の出力信号がフィルタブロックを介さずに電流電圧変換ブロック１２４に入力される場合のシミュレーション結果を示す。図１８は、フィルタブロックに、第２の実施の形態に係るフィルタブロック２０２（図３参照）を採用したミキサ回路におけるシミュレーション結果を示す。図１９は、パッド及びボンディングワイヤを有する図８に示すフィルタブロックを有するミキサ回路におけるシミュレーション結果を示す。図２０は、図８に示すフィルタブロックにおいてキャパシタンス要素２９２に替えて、第２の実施の形態に係るフィルタブロック２０２における並列タンク回路を用いたミキサ回路におけるシミュレーション結果を示す。
【０１２９】
図１７を参照して、電流電圧変換ブロック１２４単独では、周波数ｆ３より高い帯域において、周波数が高くなるにつれて緩やかにその帯域の成分が減衰するという周波数特性が現れている。また、目的信号の周波数以下の帯域において減衰はみられない。
【０１３０】
図１８を参照して、この周波数変換ブロックと電流電圧変換ブロックとにフィルタブロックを直結した場合、当初の予測どおり、周波数ｆ３付近でゲインが最大となり、それ以外の帯域では、周波数ｆ３との差が大きくなるにしたがい出力強度を減衰させるという周波数特性が得られることが明らかとなった。特に周波数ｆ３より高い帯域においては、図１７に示す減衰傾向より強い傾向が現れており、フィルタブロックにより、効果的に周波数ｆ３より高い帯域にある不要な成分を減衰させ、それら不要な成分の影響がチューナにおける後段に及ぶことを抑制できることが分かる。
【０１３１】
図１９を参照して、パッド及びボンディングワイヤと、キャパシタンス要素とを接続したフィルタを構成した場合、周波数ｆ３より高い帯域の成分が減衰するという周波数特性が現れている。さらに、この場合、特に周波数ｆ３から３００ＭＨｚ付近にかけて、周波数が高くなるにしたがい、その周波数の成分を強く減衰させる特性が得られることが分かる。これは、主に、ボンディングワイヤの寄生成分とキャパシタンス要素との直列共振を反映したものである。
【０１３２】
図２０を参照して、パッド及びボンディングワイヤと、並列タンク回路とを接続したフィルタを構成した場合、周波数ｆ３より高い周波数の帯域において、図１９に示す周波数特性と類似の周波数特性が得られ、さらに、周波数ｆ３より低い帯域においても、周波数ｆ３との差が大きくなるにしたがい出力強度を減衰させるという並列タンク回路の特性を反映した周波数特性が現れている。
【０１３３】
このように、上記実施の形態に係るミキサ回路は、低電源電圧において、上記のような周波数特性を持ち、かつ高い線形性を有する。そのため、ミキシングによる妨害成分の発生を低減させることができる。上記実施の形態に係るミキサ回路をＴＶチューナに使用すれば、ミキサ回路の後段の回路に、不要な信号の影響が伝播することを抑制できる。よって、このようなチューナは、高い線形性を確保することができる。そして、このような良好な線形性を低電源電圧下で実現することが可能となる。さらに、上記実施の形態に係るミキサ回路の後段に、ＳＡＷフィルタなど急峻なカットオフ特性を有するフィルタを設けておけば、良好なチャネル選択特性と受信特性とを確保することが可能となり、低消費電力で、良好な線形性や雑音特性を有するＴＶチューナを提供することができる。
【０１３４】
今回開示された実施の形態は単に例示であって、本発明が上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含む。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】第１の実施の形態に係るミキサ回路１００の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係るミキサ回路１００の構成を示す図である。
【図３】第２の実施の形態に係るミキサ回路２００の構成を示す図である。
【図４】第３の実施の形態に係るミキサ回路２２０の構成を示す図である。
【図５】第４の実施の形態に係るミキサ回路２４０の構成を示す図である。
【図６】第５の実施の形態に係るミキサ回路２６０の構成を示す図である。
【図７】パッド２６４及び２６６、並びにボンディングワイヤ２６８及び２７０に生じる寄生成分を模式的に示す図である。
【図８】第５の実施の形態に係るミキサ回路２６０を構成するフィルタブロックの別の一例を示す図である。
【図９】第６の実施の形態に係るミキサ回路３００の構成を示す図である。
【図１０】第７の実施の形態に係るミキサ回路３２０の構成を示す図である。
【図１１】第８の実施の形態に係るミキサ回路３４０の構成を示す図である。
【図１２】第８の実施の形態に係る周波数変換ブロック３４２の回路構成を示す図である。
【図１３】第９の実施の形態に係るミキサ回路３６０の回路構成を示す図である。
【図１４】第１０の実施の形態に係るミキサ回路３７０の概略構成を示す図である。
【図１５】第１０の実施の形態に係る周波数変換ブロック３８０の回路構成を示す図である。
【図１６】第１１の実施の形態に係る周波数変換ブロック３８０の回路構成を示す図である。
【図１７】周波数変換ブロックと電流電圧変換ブロックとを含み、フィルタブロックを含まないミキサ回路の周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図１８】並列タンク回路からなるフィルタブロックを電流電圧変換ブロックの前段に直結されたミキサ回路の周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図１９】ボンディングワイヤ、パッド、及びキャパシタからなるフィルタブロックを電流電圧変換ブロックの前段に設けたミキサ回路の周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図２０】ボンディングワイヤ、パッド、及び並列タンク回路からなるフィルタブロックを電流電圧変換ブロックの前段に設けたミキサ回路の周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図２１】ＴＶチューナの概略構成を示す図である。
【図２２】従来のギルバートミキサ回路の構成を示す図である。
【図２３】電流出力型の周波数変換回路を持つ従来のミキサ回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１００，２００，２２０，２４０，２６０，３００，３２０，３４０，３６０，３７０  ミキサ回路、１０２  入力信号、１０４  局部発振信号、１０６  入力端子、１０８，１０８Ａ，１０８Ｂ  局部発振信号端子、１１０  出力信号、１１２  出力端子、１１４，１１６  電流信号、１２０，３０２，３２２，３４２，３６２，３８０，４００  周波数変換ブロック、１２２，１２２Ａ，１２２Ｂ，２０２，２２２，２４２，２６２，２９０  フィルタブロック、１２４，１２４Ａ，１２４Ｂ  電流電圧変換ブロック、１３０，３０４，３２４，３４４  電流信号出力ユニット、１３２，１３２Ａ，１３２Ｂ  スイッチ回路、１３４  電流源端子、１３８  電流源、１４０，１４２，１４４，１４６，１６０，１６０Ａ，１６０Ｂ，１６２，１６２Ａ，１６２Ｂ，１６４，１６４Ａ，１６４Ｂ，１６６，１６６Ａ，１６６Ｂ  トランジスタ、１４８，３０６，３２６，３４６  電流信号発生段、１５０，１５０Ａ，１５０Ｂ，１５２，１５２Ａ，１５２Ｂ  スイッチユニット、１５４  スイッチ段、１５６，１５８，３６４，３６６，４０４，４０６  電流源回路、１７０  インダクタ、１７２，１９０，１９２，２０４，２０６，２７４，２９４，２９６，３４８  キャパシタ、１８０  演算増幅器、１８２，１８４  帰還ユニット、１８６，１８８  帰還用抵抗、２２４，２２６，２４４，２４６  抵抗、２６４，２６６  パッド、２６８，２７０  ボンディングワイヤ、３１０  デジェネレイション抵抗、３９０Ａ，３９０Ｂ  出力端
【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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