(57)【要約】【課題】局部発振信号のリーク信号や電源雑音や基板雑音などのノイズの影響によって受信感度が劣化してしまうのを抑制できる周波数変換器を提供する。【解決手段】各々がＮ個のトランジスタ（ＭＮ・ＰＮ）を有する第１および第２ミキサブロック（３・４）を備え、各々のミキサブロック（３・４）において、Ｎ個のトランジスタ（ＭＮ・ＰＮ）のソース端子（Ｓ）同士およびドレイン端子（Ｄ）同士がそれぞれ電気的に接続され、Ｎ個の局部発振信号の各々は、各々のミキサブロック（３・４）の異なる一つのトランジスタ（ＭＮ・ＰＮ）のゲート端子（Ｇ）に供給され、各々のミキサブロック（３・４）のソース端子（Ｓ）には、入力信号と、前記入力信号から位相が１８０度遅延された信号とがそれぞれ供給される。【選択図】図１
2016036080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号と、所定期間毎に反転する互いの位相が異なるＮ個（Ｎは２以上の整数）の局部発振信号とを入力とし、
周波数が前記入力信号と異なる出力信号を出力する周波数変換器において、
各々がＮ個のトランジスタを有する第１および第２ブロックを備え、
各々の前記ブロックにおいて、前記Ｎ個のトランジスタのソース端子同士およびドレイン端子同士がそれぞれ電気的に接続され、
前記Ｎ個の局部発振信号の各々は、各々の前記ブロックの異なる一つのトランジスタのゲート端子に供給され、
各々の前記ブロックの前記ソース端子には、前記入力信号と、前記入力信号から位相が１８０度遅延された信号とがそれぞれ供給されることを特徴とする周波数変換器。
【請求項２】
入力信号と、所定期間毎に反転する局部発振信号とを入力とし、
周波数が前記入力信号と異なる出力信号を出力する周波数変換器において、
前記局部発振信号は、互いの位相が異なるＮ個（Ｎは２以上の整数）の第１局部発振信号と、前記第１局部発振信号の各々から位相が３６０／（２×Ｎ）度遅延された互いの位相が異なるＮ個の第２局部発振信号とからなり、
各々がＮ個のトランジスタを有する第１および第２ブロックを備え、
各々の前記ブロックにおいては、前記Ｎ個のトランジスタのソース端子同士およびドレイン端子同士がそれぞれ電気的に接続され、
前記第１局部発振信号および前記第２局部発振信号の一方の各々は、前記第１ブロックにおける異なる一つのトランジスタのゲート端子に供給され、前記第１局部発振信号および前記第２局部発振信号の他方の各々は、前記第２ブロックにおける異なる一つのトランジスタのゲート端子に供給され、
前記第１および前記第２ブロックの前記ソース端子には前記入力信号が供給されることを特徴とする周波数変換器。
【請求項３】
前記入力信号は、前記局部発振信号に対して、Ｎ倍またはＮ倍に近い周波数を有することを特徴とする請求項１または２に記載の周波数変換器。
【請求項４】
前記互いの位相が異なるＮ個の局部発振信号は、その位相が互いに３６０／Ｎ度異なることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の周波数変換器。
【請求項５】
前記局部発振信号を供給する回路を備えており、
前記局部発振信号に重畳される電圧は、前記局部発振信号を供給する回路の電源電圧と同電位であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の周波数変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミリ波帯またはそれ以上の高周波の入力信号を、局部発振信号を用いて混合し、ベースバンド信号または中間周波数に変換する周波数変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から用いられているギルバードセル型ミキサなどの構成においては、トランジスタの最大動作周波数（ｆＭＡＸ）を超えた高周波の入力信号を、局部発振信号を用いて、混合することはできないので問題であった。
【０００３】
特許文献１には、偶高調波ミキサを用いて、入力信号に対して、１／２の周波数となる局部発振信号をベースバンド信号に周波数変換する構成について記載されている。
【０００４】
しかしながら、このような偶高調波ミキサにおいては、トランジスタの最大動作周波数（ｆＭＡＸ）を超えた高周波の入力信号を、局部発振信号を用いて混合することはできないとともに、入力信号に対して１／２の周波数となる局部発振信号しかベースバンド信号に周波数変換できない問題があったため、このような問題点を改善した周波数変換器が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５９５８７号公報（２００５年６月１６日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、トランジスタの最大動作周波数（ｆＭＡＸ）を超えた高周波の入力信号を、局部発振信号を用いて混合することができるとともに、入力信号に対して１／２の周波数となる局部発振信号しかベースバンド信号に周波数変換できない問題を改善した以下のような周波数変換器が考えられる。
【０００７】
図５は、このような周波数変換器２０の概略構成を示す図である。
【０００８】
図示されているように、周波数変換器２０は、Ｎ個のスイッチトランジスタ（トランジスタ）Ｍ１・Ｍ２・・・ＭＮを有しており、Ｎ個のスイッチトランジスタＭ１・Ｍ２・・・ＭＮのソース端子（Ｓ）は全てＩＮ（入力端子）に電気的に接続されている。また、Ｎ個のスイッチトランジスタＭ１・Ｍ２・・・ＭＮのドレイン端子（Ｄ）は全て端子Ｉ（Ｉ点）に電気的に接続され、端子Ｉ（Ｉ点）から電流信号が出力される。
【０００９】
そして、端子Ｉ（Ｉ点）から出力される電流信号は、後段に接続された電流‐電圧変換素子、すなわち、トランスインピーダンスアンプ２１と抵抗などのインピーダンス素子Ｚ１とによって電圧信号に変換してからＯＵＴ（出力端子）から出力される。
【００１０】
なお、図中の位相の異なるＮ個（Ｎは２以上の整数）の局部発振信号は、それぞれ３６０／Ｎ度ずつ位相の異なる局部発振信号であって、スイッチトランジスタＭ１・Ｍ２・・・ＭＮのゲート端子（Ｇ）にそれぞれ供給される。
【００１１】
スイッチトランジスタＭ１・Ｍ２・・・ＭＮはＭＯＳ型トランジスタであり、このようなＭＯＳ型トランジスタの一般的なＩ−Ｖ特性は、周波数ωにおいて、ｖ＝Ｖｃｏｓωｔ（Ｖは係数）とすると、下記（式１）で表すことができる。
【００１２】
【数１】
2016036080.tif 000003
【００１３】
そして、例えば、前記（式１）において、４次高調波を考えると、下記（式２）および下記（式３）で表すことができる。
【００１４】
【数２】
2016036080.tif 000004
【００１５】
【数３】
2016036080.tif 000005
【００１６】
それから、前記（式２）および前記（式３）を用いて、４次高調波を第２項まで表すと、前記ＭＯＳ型トランジスタの電流の４次高調波成分は、下記（式４）となる。
【００１７】
【数４】
2016036080.tif 000006
【００１８】
そして、前記（式１）で規定されている電流ｉについて、基準周波数ωとして互いに異なる４位相（ｔ＋ｋＴ／４、ｋ＝０、１、２、３）を用意する。なお、Ｔは周期である。この４位相を足し合わせると、下記（式５）となる。
【００１９】
【数５】
2016036080.tif 000007
【００２０】
前記（式５）においては、４倍以外の高調波成分は消去され、４倍の高調波成分が検出でき、局部発振信号の４倍の周波数を有する入力信号を扱うことができる。これは、４位相の場合に限定されるものではなく、一般化すると、下記（式６）で表すことができる。
【００２１】
【数６】
2016036080.tif 000008
【００２２】
したがって、例えば、基準周波数ωとして互いに異なる６位相を用意すると、６倍以外の高調波成分は消去され、６倍の高調波成分が検出でき、局部発振信号の６倍の周波数を有する入力信号を扱うことができる。また、基準周波数ωとして互いに異なる８位相を用意すると、８倍以外の高調波成分は消去され、８倍の高調波成分が検出でき、局部発振信号の８倍の周波数を有する入力信号を扱うことができる。
【００２３】
図５に図示した周波数変換器２０においては、このような特性を利用することにより、具体的には、Ｎ個のスイッチトランジスタＭ１・Ｍ２・・・ＭＮを並列に接続し、その和を用いることで、スイッチトランジスタＭ１・Ｍ２・・・ＭＮの最大動作周波数（ｆＭＡＸ）を超えた高周波の入力信号を、局部発振信号を用いて混合することができ、最大動作周波数（ｆＭＡＸ）を超えるような高周波信号もベースバンド信号または中間周波数に変換できる。
【００２４】
また、入力信号に対して１／２の周波数だけでなく、１／Ｎの周波数となる局部発振信号を用いて、入力信号をベースバンド信号または中間周波数に変換できる。
【００２５】
しかしながら、図示されているように、図５に図示した周波数変換器２０は、シングルエンド（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｅｎｄｅｄ）信号方式の入出力回路となっている。シングルエンド信号方式の入出力回路であるため、局部発振信号のリーク信号がそのままＩＮ（入力端子）およびＯＵＴ（出力端子）に伝達されてしまう恐れがある。局部発振信号のリーク信号は、入力信号に対し雑音信号となるので、周波数変換器２０の受信感度の劣化を招いてしまう。また、電源雑音および基板雑音なども周波数変換器２０のようなシングルエンド信号方式の入出力回路には、雑音信号として載りやすいため、これらの影響によってもその受信感度が劣化するという問題が生じてしまう。
【００２６】
以下、図６に基づいて、シングルエンド（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｅｎｄｅｄ）信号方式と差動信号方式との差について説明する。
【００２７】
図６（ａ）は、シングルエンド信号の一例を示す図である。
【００２８】
図示されているように、シングルエンド信号方式の場合、１本の信号線を用いて、一つの信号を転送する方式で、グラウンド（ＧＮＤ）との電位差を利用するので、差動信号方式と同電位レベルの信号を出力するためには、その信号の振幅が比較的大きくなってしまい、高速データ伝送が困難となる。
【００２９】
また、シングルエンド信号方式の場合、信号線にノイズが生じても、差動信号方式のように、ノイズはキャンセルされないので、ノイズに弱い方式となる。
【００３０】
一方、図６（ｂ）は差動信号対の一例を示す図であり、図６（ｃ）は差動信号対間の電位差を示す図である。
【００３１】
図示されているように、差動信号方式の場合、２本の信号線を用いて、二つの信号を転送する方式で、差動信号対間の電位差を利用するので、小さい振幅とすることができ、高速データ伝送が可能となる。
【００３２】
また、差動信号対間の電位差を利用するので、図示されているように、２本の信号線にノイズが生じたとしても、そのノイズは互いにキャンセルされるので、ノイズに強い方式である。
【００３３】
本発明の目的は、局部発振信号のリーク信号や電源雑音や基板雑音などのノイズの影響によって受信感度が劣化してしまうのを抑制できる周波数変換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明の周波数変換器は、前記課題を解決するために、入力信号と、所定期間毎に反転する互いの位相が異なるＮ個（Ｎは２以上の整数）の局部発振信号とを入力とし、周波数が前記入力信号と異なる出力信号を出力する周波数変換器において、各々がＮ個のトランジスタを有する第１および第２ブロックを備え、各々の前記ブロックにおいて、前記Ｎ個のトランジスタのソース端子同士およびドレイン端子同士がそれぞれ電気的に接続され、前記Ｎ個の局部発振信号の各々は、各々の前記ブロックの異なる一つのトランジスタのゲート端子に供給され、各々の前記ブロックの前記ソース端子には、前記入力信号と、前記入力信号から位相が１８０度遅延された信号とがそれぞれ供給されることを特徴としている。
【００３５】
前記構成によれば、前記Ｎ個の局部発振信号の各々は、前記第１ブロックおよび前記第２ブロックの各々における異なる一つのトランジスタのゲート端子に供給され、前記第１ブロックおよび前記第２ブロックの各々における前記ソース端子には、前記入力信号と、前記入力信号から位相が１８０度遅延された信号とがそれぞれ供給されるようになっている。
【００３６】
したがって、前記第１ブロックの前記ドレイン端子から出力される信号と前記第２ブロックの前記ドレイン端子から出力される信号とは差動信号対となるので、これを用いることにより、局部発振信号のリーク信号や電源雑音や基板雑音などのノイズを打ち消すことができ、受信感度が劣化してしまうのを抑制できる周波数変換器を実現できる。すなわち、入力信号を感度良く受信できる周波数変換器を実現できる。
【００３７】
本発明の周波数変換器は、前記課題を解決するために、入力信号と、所定期間毎に反転する局部発振信号とを入力とし、周波数が前記入力信号と異なる出力信号を出力する周波数変換器において、前記局部発振信号は、互いの位相が異なるＮ個（Ｎは２以上の整数）の第１局部発振信号と、前記第１局部発振信号の各々から位相が３６０／（２×Ｎ）度遅延された互いの位相が異なるＮ個の第２局部発振信号とからなり、各々がＮ個のトランジスタを有する第１および第２ブロックを備え、各々の前記ブロックにおいては、前記Ｎ個のトランジスタのソース端子同士およびドレイン端子同士がそれぞれ電気的に接続され、前記第１局部発振信号および前記第２局部発振信号の一方の各々は、前記第１ブロックにおける異なる一つのトランジスタのゲート端子に供給され、前記第１局部発振信号および前記第２局部発振信号の他方の各々は、前記第２ブロックにおける異なる一つのトランジスタのゲート端子に供給され、前記第１および前記第２ブロックの前記ソース端子には前記入力信号が供給されることを特徴としている。
【００３８】
前記構成によれば、前記第１ブロックおよび前記第２ブロックの前記ソース端子には前記入力信号が供給され、前記第１局部発振信号および前記第２局部発振信号の一方の各々は、前記第１ブロックにおける異なる一つのトランジスタのゲート端子に供給され、前記第１局部発振信号および前記第２局部発振信号の他方の各々は、前記第２ブロックにおける異なる一つのトランジスタのゲート端子に供給されるようになっている。
【００３９】
したがって、前記第１ブロックの前記ドレイン端子から出力される信号と前記第２ブロックの前記ドレイン端子から出力される信号とは差動信号対となるので、これを用いることにより、局部発振信号のリーク信号や電源雑音や基板雑音などのノイズを打ち消すことができ、受信感度が劣化してしまうのを抑制できる周波数変換器を実現できる。すなわち、入力信号を感度良く受信できる周波数変換器を実現できる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の一態様によれば、局部発振信号のリーク信号や電源雑音や基板雑音などのノイズの影響によって受信感度が劣化してしまうのを抑制できる周波数変換器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施の形態１の周波数変換器の回路図である。
【図２】実施の形態１の周波数変換器に備えられたバッファアンプの回路図である。
【図３】実施の形態２の周波数変換器の回路図である。
【図４】実施の形態３の周波数変換器を説明するための図である。
【図５】改善された周波数変換器の概略構成を示す図である。
【図６】シングルエンド信号方式と差動信号方式との差を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などはあくまで一実施形態に過ぎず、これらによってこの発明の範囲が限定解釈されるべきではない。
【００４３】
本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００４４】
［実施の形態１］
以下、図１および図２に基づいて、本実施の形態について説明する。
（周波数変換器の全体構成）
図１は、周波数変換器１の回路図である。
【００４５】
図示されているように、周波数変換器１は、一つのＩＮ（入力端子）と、遅延素子２と、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のスイッチトランジスタ（トランジスタ）Ｍ１・Ｍ２・・・ＭＮを有する第１ミキサブロック（第１ブロック）３と、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のスイッチトランジスタ（トランジスタ）Ｐ１・Ｐ２・・・ＰＮを有する第２ミキサブロック（第２ブロック）４と、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のバッファアンプＡ１・Ａ２・・・ＡＮ（バッファ回路）と、トランスインピーダンスアンプ５と、抵抗などのインピーダンス素子Ｚ１・Ｚ２と、二つの出力端子としてＯＵＴ＋（出力端子＋）およびＯＵＴ−（出力端子−）と、を備えている。
【００４６】
高周波信号は、ＩＮ（入力端子）から入力され、ミリ波帯またはさらに高い周波数の搬送波を持つ入力信号である。
【００４７】
一方、局部発振信号は、バッファアンプＡ１・Ａ２・・・ＡＮに供給されるものであって、前記ＩＮ（入力端子）に入力される入力信号の周波数の１／Ｎ倍（Ｎは２以上の整数）または１／Ｎ倍付近の周波数を有するものとする。すなわち、前記入力信号は、前記局部発振信号に対して、Ｎ倍またはＮ倍に近い周波数を有するものとする。
【００４８】
本実施の形態においては、前記局部発振信号は、周波数変換器１と同一半導体基板上に形成された電圧制御発振器（未図示）から供給されるものとするが、これに限定されることはない。
【００４９】
なお、バッファアンプＡ１・Ａ２・・・ＡＮの各々に供給される位相の異なるＮ個（Ｎは２以上の整数）の局部発振信号は、互いに３６０／Ｎ度ずつ位相が異なる。
【００５０】
そして、本実施の形態においては、バッファアンプＡ１に供給された局部発振信号は、バッファアンプＡ１を介して、第１ミキサブロック３のスイッチトランジスタＭ１のゲート端子（Ｇ）と、第２ミキサブロック４のスイッチトランジスタＰ１のゲート端子（Ｇ）とに供給される。バッファアンプＡ２に供給された局部発振信号は、バッファアンプＡ２を介して、第１ミキサブロック３のスイッチトランジスタＭ２のゲート端子（Ｇ）と、第２ミキサブロック４のスイッチトランジスタＰ２のゲート端子（Ｇ）とに供給され、バッファアンプＡＮに供給された局部発振信号は、バッファアンプＡＮを介して、第１ミキサブロック３のスイッチトランジスタＭＮのゲート端子（Ｇ）と、第２ミキサブロック４のスイッチトランジスタＰＮのゲート端子（Ｇ）とに供給される。
【００５１】
本実施の形態においては、バッファアンプに付けられた順番とバッファアンプからの出力が供給されるスイッチトランジスタに付けられた順番とが一致する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、例えば、バッファアンプＡ１からの出力が、第１ミキサブロック３のスイッチトランジスタＭ２のゲート端子（Ｇ）と、第２ミキサブロック４のスイッチトランジスタＰＮのゲート端子（Ｇ）とに供給されるように構成されてもよい、すなわち、Ｎ個の局部発振信号の各々は、第１ミキサブロック３の異なる一つのスイッチトランジスタのゲート端子と第２ミキサブロック４の異なる一つのスイッチトランジスタのゲート端子とに供給されればよい。
【００５２】
第１ミキサブロック３においては、Ｎ個のスイッチトランジスタＭ１・Ｍ２・・・ＭＮのソース端子（Ｓ）同士が電気的に接続されており、同様に、第２ミキサブロック４においては、Ｎ個のスイッチトランジスタＰ１・Ｐ２・・・ＰＮのソース端子（Ｓ）同士が電気的に接続されている。
【００５３】
一方、第１ミキサブロック３においては、Ｎ個のスイッチトランジスタＭ１・Ｍ２・・・ＭＮのドレイン端子（Ｄ）同士も電気的に接続されており、同様に、第２ミキサブロック４においては、Ｎ個のスイッチトランジスタＰ１・Ｐ２・・・ＰＮのドレイン端子（Ｄ）同士も電気的に接続されている。
【００５４】
すなわち、第１ミキサブロック３および第２ミキサブロック４の各々においては、Ｎ個のスイッチトランジスタが並列接続されている。
【００５５】
そして、ＩＮ（入力端子）から入力されたミリ波帯またはさらに高い周波数の搬送波を持つ信号は、第１ミキサブロック３の端子Ａ（Ａ点）に入力されるとともに、位相が１８０度遅延された（位相が１８０度回転された）逆位相信号を生成する遅延素子２によって、第１ミキサブロック３の端子Ａ（Ａ点）に入力される信号から位相が１８０度遅延された逆位相信号となってから第２ミキサブロック４の端子Ｂ（Ｂ点）から入力される。
【００５６】
それから、第１ミキサブロック３に入力された信号は、第１ミキサブロック３のスイッチトランジスタＭ１・Ｍ２・・・ＭＮにて、各々のスイッチトランジスタのゲート端子（Ｇ）に供給される局部発振信号に基づいて周波数変換され、端子Ｃ（Ｃ点）から電流信号として出力される。この電流信号は、後段に接続された電流‐電圧変換素子、すなわち、トランスインピーダンスアンプ５と抵抗などのインピーダンス素子Ｚ１とによって電圧信号に変換され、ＯＵＴ＋（出力端子＋）から出力される。
【００５７】
一方、第２ミキサブロック４に入力された信号は、第２ミキサブロック４のスイッチトランジスタＰ１・Ｐ２・・・ＰＮにて、各々のスイッチトランジスタのゲート端子（Ｇ）に供給される局部発振信号に基づいて周波数変換され、端子Ｄ（Ｄ点）から電流信号として出力される。この電流信号は、後段に接続された電流‐電圧変換素子、すなわち、トランスインピーダンスアンプ５と抵抗などのインピーダンス素子Ｚ２とによって電圧信号に変換され、ＯＵＴ−（出力端子−）から出力される。
【００５８】
以上のように、端子Ｃ（Ｃ点）および端子Ｄ（Ｄ点）から出力されたそれぞれの電流信号は、後段に接続されたトランスインピーダンスアンプ５への差動信号入力となり、抵抗などのインピーダンス素子Ｚ１・Ｚ２などで閉ループを構成したのちそれぞれの電圧信号をＯＵＴ＋（出力端子＋）およびＯＵＴ−（出力端子−）から差動信号対として出力する。
【００５９】
周波数変換器１の第１ミキサブロック３においては、Ｎ個のスイッチトランジスタＭ１・Ｍ２・・・ＭＮが並列に接続されており、その和を用いることで、スイッチトランジスタＭ１・Ｍ２・・・ＭＮの最大動作周波数（ｆＭＡＸ）を超えた高周波の入力信号を、局部発振信号を用いて混合することができ、最大動作周波数（ｆＭＡＸ）を超えるような高周波信号もベースバンド信号または中間周波数に変換して、端子Ｃ（Ｃ点）から出力できる。
【００６０】
同様に、周波数変換器１の第２ミキサブロック４においても、Ｎ個のスイッチトランジスタＰ１・Ｐ２・・・ＰＮが並列に接続されており、その和を用いることで、スイッチトランジスタＰ１・Ｐ２・・・ＰＮの最大動作周波数（ｆＭＡＸ）を超えた高周波の入力信号を、局部発振信号を用いて混合することができ、最大動作周波数（ｆＭＡＸ）を超えるような高周波信号もベースバンド信号または中間周波数に変換して、端子Ｄ（Ｄ点）から出力できる。
【００６１】
したがって、入力信号に対して１／２の周波数だけでなく、１／Ｎの周波数となる局部発振信号を用いて、入力信号をベースバンド信号または中間周波数に変換できる。
【００６２】
また、以上のように、周波数変換器１においては、ＩＮ（入力端子）から入力された信号は、Ａ端子（Ａ点）を通して第１ミキサブロック３に入力されると同時に、遅延素子２によって、第１ミキサブロック３の端子Ａ（Ａ点）に入力される信号から位相が１８０度遅延された逆位相信号となってから第２ミキサブロック４の端子Ｂ（Ｂ点）からも入力される。
【００６３】
すなわち、第１ミキサブロック３および第２ミキサブロック４には、例えば、図６（ｂ）に図示されているような同じ周波数を有しながら、その位相のみが１８０度遅延された差動信号対が入力されるのである。このように入力された差動信号対は、第１ミキサブロック３および第２ミキサブロック４の各々において、Ｎ個の局部発振信号によりベースバンド信号または中間周波数に周波数変換される。そして、端子Ｃ（Ｃ点）および端子Ｄ（Ｄ点）から出力されたそれぞれの電流信号は、上述した後段に接続された電流‐電圧変換素子によって電圧信号に変換され、ＯＵＴ＋（出力端子＋）およびＯＵＴ−（出力端子−）から差動信号対として出力される。
【００６４】
以上のように、周波数変換器１の第１ミキサブロック３および第２ミキサブロック４に入力される入力信号は差動信号対であり、入力信号である高周波信号をベースバンド信号または中間周波数に変換した後、周波数変換器１のＯＵＴ＋（出力端子＋）およびＯＵＴ−（出力端子−）から出力される出力信号も差動信号対となっている。
【００６５】
このような構成によれば、局部発振信号のリーク信号や電源雑音や基板雑音などのノイズの影響によって受信感度が劣化してしまうのを抑制できる周波数変換器１を実現できる。
【００６６】
なお、本実施の形態においては、第１ミキサブロック３に入力される信号より第２ミキサブロック４に入力される信号が遅延されている場合を例に挙げて説明したが、第２ミキサブロック４に入力される信号より第１ミキサブロック３に入力される信号が遅延されていてもよい。
（周波数変換器に備えられたバファアンプの構成）
図２は、周波数変換器１に備えられたバッファアンプＡ１・Ａ２・・・ＡＮの回路図である。
【００６７】
図示されているように、周波数変換器１に備えられたバッファアンプＡＮは、トランジスタＱＮと、スイッチトランジスタＭＮ・ＰＮのゲート端子（Ｇ）に、最適な電圧を与えるためにＤＣ電圧をカット（遮断）する容量と、を備えた構成となっている。
【００６８】
そして、電圧制御発振器（未図示）などから入力される局部発振信号は、バッファアンプＡＮに備えられたトランジスタＱＮのゲート端子（Ｇ）に入力される。それから、バッファアンプＡＮにおいては、トランジスタＱＮのドレイン端子（Ｄ）にＤＣ電圧をカット（遮断）する容量が接続されており、バッファアンプＡＮから出力された信号は、第１ミキサブロック３のスイッチトランジスタＭＮのゲート端子（Ｇ）と第２ミキサブロック４のスイッチトランジスタＰＮのゲート端子（Ｇ）とに供給されるようになっている。
【００６９】
〔実施の形態２〕
次に、図３に基づいて、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態の周波数変換器１０においては、第１ミキサブロック３と第２ミキサブロック４とに同じ入力信号が供給される点と、第１ミキサブロック３と第２ミキサブロック４とのそれぞれに、互いの位相が異なるＮ個（Ｎは２以上の整数）の第１局部発振信号と、前記第１局部発振信号の各々から位相が３６０／（２×Ｎ）度遅延された互いの位相が異なるＮ個の第２局部発振信号とが供給される点とにおいて、前記の実施の形態１とは異なる。その他の構成については実施の形態１において説明したとおりである。説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７０】
図３は、周波数変換器１０の回路図である。
【００７１】
図示されているように、周波数変換器１０は、一つのＩＮ（入力端子）と、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のスイッチトランジスタ（トランジスタ）Ｍ１・Ｍ２・・・ＭＮを有する第１ミキサブロック（第１ブロック）３と、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のスイッチトランジスタ（トランジスタ）Ｐ１・Ｐ２・・・ＰＮを有する第２ミキサブロック（第２ブロック）４と、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のバッファアンプＢ１・Ｂ２・・・ＢＮと、Ｎ個のバッファアンプＣ１・Ｃ２・・・ＣＮと、トランスインピーダンスアンプ５と、抵抗などのインピーダンス素子Ｚ１・Ｚ２と、二つの出力端子としてＯＵＴ＋（出力端子＋）およびＯＵＴ−（出力端子−）と、を備えている。
【００７２】
そして、ＩＮ（入力端子）から入力されたミリ波帯またはさらに高い周波数の搬送波を持つ信号は、第１ミキサブロック３の端子Ｅ（Ｅ点）と第２ミキサブロック４の端子Ｆ（Ｆ点）とに入力される。すなわち、第１ミキサブロック３の端子Ｅ（Ｅ点）と第２ミキサブロック４の端子Ｆ（Ｆ点）とには、同一信号が供給される。
【００７３】
一方、バッファアンプＢ１・Ｂ２・・・ＢＮに供給される局部発振信号１（第１局部発振信号）は、周波数変換器１０と同一半導体基板上に形成された電圧制御発振器（未図示）から供給されるものであって、前記ＩＮ（入力端子）に入力される入力信号の周波数の１／Ｎ倍（Ｎは２以上の整数）または１／Ｎ倍付近の周波数を有するものとする。なお、バッファアンプＢ１・Ｂ２・・・ＢＮの各々に供給される位相の異なるＮ個（Ｎは２以上の整数）の局部発振信号１は、互いに３６０／Ｎ度ずつ位相が異なる。
【００７４】
そして、バッファアンプＣ１・Ｃ２・・・ＣＮに供給される局部発振信号２（第２局部発振信号）は、周波数変換器１０と同一半導体基板上に形成された電圧制御発振器（未図示）から出力され、前記ＩＮ（入力端子）に入力される入力信号の周波数の１／Ｎ倍（Ｎは２以上の整数）または１／Ｎ倍付近の周波数を有するものとする。なお、バッファアンプＣ１・Ｃ２・・・ＣＮの各々に供給される位相の異なるＮ個（Ｎは２以上の整数）の局部発振信号２は、互いに３６０／Ｎ度ずつ位相が異なる。
【００７５】
それから、周波数変換器１０と同一半導体基板上に形成された電圧制御発振器（未図示）から、バッファアンプＢ１・Ｂ２・・・ＢＮに供給される局部発振信号１の各々と、バッファアンプＣ１・Ｃ２・・・ＣＮに供給される局部発振信号２の各々とは、位相が互いに３６０／（２×Ｎ）度異なる。
【００７６】
具体的に、周波数変換器１０においては、第２ミキサブロック４のスイッチトランジスタＰ１のゲート端子（Ｇ）に供給される局部発振信号は、第１ミキサブロック３のスイッチトランジスタＭ１のゲート端子（Ｇ）に供給される局部発振信号より３６０／（２×Ｎ）度遅延されたものであり、同様に、第２ミキサブロック４のスイッチトランジスタＰ２のゲート端子（Ｇ）に供給される局部発振信号は、第１ミキサブロック３のスイッチトランジスタＭ２のゲート端子（Ｇ）に供給される局部発振信号より３６０／（２×Ｎ）度遅延されたものであり、第２ミキサブロック４のスイッチトランジスタＰＮのゲート端子（Ｇ）に供給される局部発振信号は、第１ミキサブロック３のスイッチトランジスタＭＮのゲート端子（Ｇ）に供給される局部発振信号より３６０／（２×Ｎ）度（Ｎは２以上の整数）遅延されたものとなっている。
【００７７】
第１ミキサブロック３のスイッチトランジスタＭＮのゲート端子（Ｇ）に供給される局部発振信号と、第２ミキサブロック４のスイッチトランジスタＰＮのゲート端子（Ｇ）に供給される局部発振信号とが、互いに３６０／（２×Ｎ）度異なる位相を有していればよいので、第１ミキサブロック３のスイッチトランジスタＭＮのゲート端子（Ｇ）に供給される局部発振信号が第２ミキサブロック４のスイッチトランジスタＰＮのゲート端子（Ｇ）に供給される局部発振信号より３６０／（２×Ｎ）度（Ｎは２以上の整数）遅延されたものであってもよい。
【００７８】
周波数変換器１０の第１ミキサブロック３においては、Ｎ個のスイッチトランジスタＭ１・Ｍ２・・・ＭＮが並列に接続されており、その和を用いることで、スイッチトランジスタＭ１・Ｍ２・・・ＭＮの最大動作周波数（ｆＭＡＸ）を超えた高周波の入力信号を、局部発振信号を用いて混合することができ、最大動作周波数（ｆＭＡＸ）を超えるような高周波信号もベースバンド信号または中間周波数に変換して、端子Ｇ（Ｇ点）から出力できる。
【００７９】
同様に、周波数変換器１０の第２ミキサブロック４においても、Ｎ個のスイッチトランジスタＰ１・Ｐ２・・・ＰＮが並列に接続されており、その和を用いることで、スイッチトランジスタＰ１・Ｐ２・・・ＰＮの最大動作周波数（ｆＭＡＸ）を超えた高周波の入力信号を、局部発振信号を用いて混合することができ、最大動作周波数（ｆＭＡＸ）を超えるような高周波信号もベースバンド信号または中間周波数に変換して、端子Ｈ（Ｈ点）から出力できる。
【００８０】
したがって、入力信号に対して１／２の周波数だけでなく、１／Ｎの周波数となる局部発振信号を用いて、入力信号をベースバンド信号または中間周波数に変換できる。
【００８１】
そして、端子Ｇ（Ｇ点）および端子Ｈ（Ｈ点）から出力されたそれぞれの電流信号は、後段に接続されたトランスインピーダンスアンプ５への差動信号入力となり、抵抗などのインピーダンス素子Ｚ１・Ｚ２などで閉ループを構成したのちそれぞれの電圧信号をＯＵＴ＋（出力端子＋）およびＯＵＴ−（出力端子−）から差動信号対として出力する。
【００８２】
このような構成によれば、局部発振信号のリーク信号や電源雑音や基板雑音などのノイズの影響によって受信感度が劣化してしまうのを抑制できる周波数変換器１０を実現できる。
【００８３】
なお、本実施の形態においては、バッファアンプに付けられた順番が同じである２つのバッファアンプ（例えば、バッファアンプＢ１とバッファアンプＣ１）のそれぞれに供給される信号の位相が互いに３６０／（２×Ｎ）度異なる場合を例に挙げて説明しているが、これに限定されることはなく、バッファアンプに付けられた順番が異なる２つのバッファアンプ（例えば、バッファアンプＢ１とバッファアンプＣ２）のそれぞれに供給される信号の位相が互いに３６０／（２×Ｎ）度異なっていてもよい。
【００８４】
〔実施の形態３〕
次に、図４に基づいて、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態の周波数変換器においては、バッファアンプの形成面積を小さくするかまたは、バッファアンプを用いていない点において、前記の実施の形態１および２とは異なる。その他の構成については実施の形態１および２において説明したとおりである。説明の便宜上、前記の実施の形態１および２の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８５】
図４（ａ）は、バッファアンプの形成面積を小さくできる場合を示した図であり、図４（ｂ）は、バッファアンプを用いていない場合を示した図である。
【００８６】
一般的に、スイッチトランジスタＭＮ・ＰＮのゲート端子（Ｇ）に、最適な電圧を与えるためには、局部発振信号を供給するバッファアンプＤＮに、ＤＣ電圧をカット（遮断）するための容量を設ける必要があり（図２参照）、半導体基板上に形成する容量は、形成される面積が一般的に大きいので問題となっている。
【００８７】
そこで、本実施の形態においては、周波数変換器に備えられるバッファアンプＤＮにおいて、スイッチトランジスタＭＮのゲート電圧およびスイッチトランジスタＰＮのゲート電圧（バッファアンプＤＮから出力される局部発振信号）を、バッファアンプＤＮの電源電圧（電圧制御発振器（未図示）から供給される局部発振信号）と同一となるようにし、バッファアンプＤＮにおけるＤＣ電圧をカットする容量を削除し、回路の簡素化を図る構成としている。
【００８８】
具体的には、図４（ａ）に図示されているように、トランジスタＱＮと、負荷としてのインダクタＬ１と、を備えたバッファアンプＤＮであって、電圧制御発振器（未図示）などから入力される局部発振信号は、バッファアンプＤＮに備えられたトランジスタＱＮのゲート端子（Ｇ）に入力され、トランジスタＱＮのドレイン端子（Ｄ）にインダクタＬ１が接続され、バッファアンプＤＮの出力は、スイッチトランジスタＭＮのゲート端子（Ｇ）と、スイッチトランジスタＰＮのゲート端子（Ｇ）とに供給されるようになっている。
【００８９】
上記構成によれば、バッファアンプ（バッファ回路）の形成面積を小さくすることができるので、周波数変換器の小型化を実現できる。
【００９０】
以上においては、バッファアンプを用いた場合を例に挙げて説明したが、バッファアンプが不必要な程に、電圧制御発振器（未図示）などから供給される局部発振信号の振幅が大きい場合には、図４（ｂ）に図示されているように、バッファアンプを用いずに、電圧制御発振器（未図示）から供給される局部発振信号をスイッチトランジスタＭＮのゲート端子（Ｇ）と、スイッチトランジスタＰＮのゲート端子（Ｇ）とに直接供給してもよい。この場合においては、スイッチトランジスタＭＮのゲート電圧およびスイッチトランジスタＰＮのゲート電圧を、負荷がインダクタである電圧制御発振器（未図示）の電源電圧と同一となるようにし、ＤＣ電圧をカットする容量を削除できるので、周波数変換器の小型化を実現できるとともに、回路の簡素化を実現できる。
【００９１】
なお、本実施の形態においては、上述した実施の形態１と組み合わせた場合を例に挙げて説明したが、上述した実施の形態２と組み合わせてもよいのは勿論である。
【００９２】
本発明は前記した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る周波数変換器は、入力信号と、所定期間毎に反転する互いの位相が異なるＮ個（Ｎは２以上の整数）の局部発振信号とを入力とし、周波数が前記入力信号と異なる出力信号を出力する周波数変換器であって、各々がＮ個のトランジスタを有する第１および第２ブロックを備え、各々の前記ブロックにおいて、前記Ｎ個のトランジスタのソース端子同士およびドレイン端子同士がそれぞれ電気的に接続され、前記Ｎ個の局部発振信号の各々は、各々の前記ブロックの異なる一つのトランジスタのゲート端子に供給され、各々の前記ブロックの前記ソース端子には、前記入力信号と、前記入力信号から位相が１８０度遅延された信号とがそれぞれ供給されることを特徴としている。
【００９３】
前記構成によれば、前記Ｎ個の局部発振信号の各々は、前記第１ブロックおよび前記第２ブロックの各々における異なる一つのトランジスタのゲート端子に供給され、前記第１ブロックおよび前記第２ブロックの各々における前記ソース端子には、前記入力信号と、前記入力信号から位相が１８０度遅延された信号とがそれぞれ供給されるようになっている。
【００９４】
したがって、前記第１ブロックの前記ドレイン端子から出力される信号と前記第２ブロックの前記ドレイン端子から出力される信号とは差動信号対となるので、これを用いることにより、局部発振信号のリーク信号や電源雑音や基板雑音などのノイズを打ち消すことができ、受信感度が劣化してしまうのを抑制できる周波数変換器を実現できる。すなわち、入力信号を感度良く受信できる周波数変換器を実現できる。
【００９５】
本発明の態様２に係る周波数変換器は、入力信号と、所定期間毎に反転する局部発振信号とを入力とし、周波数が前記入力信号と異なる出力信号を出力する周波数変換器であって、前記局部発振信号は、互いの位相が異なるＮ個（Ｎは２以上の整数）の第１局部発振信号と、前記第１局部発振信号の各々から位相が３６０／（２×Ｎ）度遅延された互いの位相が異なるＮ個の第２局部発振信号とからなり、各々がＮ個のトランジスタを有する第１および第２ブロックを備え、各々の前記ブロックにおいては、前記Ｎ個のトランジスタのソース端子同士およびドレイン端子同士がそれぞれ電気的に接続され、前記第１局部発振信号および前記第２局部発振信号の一方の各々は、前記第１ブロックにおける異なる一つのトランジスタのゲート端子に供給され、前記第１局部発振信号および前記第２局部発振信号の他方の各々は、前記第２ブロックにおける異なる一つのトランジスタのゲート端子に供給され、前記第１および前記第２ブロックの前記ソース端子には前記入力信号が供給されることを特徴としている。
【００９６】
前記構成によれば、前記第１ブロックおよび前記第２ブロックの前記ソース端子には前記入力信号が供給され、前記第１局部発振信号および前記第２局部発振信号の一方の各々は、前記第１ブロックにおける異なる一つのトランジスタのゲート端子に供給され、前記第１局部発振信号および前記第２局部発振信号の他方の各々は、前記第２ブロックにおける異なる一つのトランジスタのゲート端子に供給されるようになっている。
【００９７】
したがって、前記第１ブロックの前記ドレイン端子から出力される信号と前記第２ブロックの前記ドレイン端子から出力される信号とは差動信号対となるので、これを用いることにより、局部発振信号のリーク信号や電源雑音や基板雑音などのノイズを打ち消すことができ、受信感度が劣化してしまうのを抑制できる周波数変換器を実現できる。すなわち、入力信号を感度良く受信できる周波数変換器を実現できる。
【００９８】
本発明の態様３に係る周波数変換器においては、前記入力信号は、前記局部発振信号に対して、Ｎ倍またはＮ倍に近い周波数を有することが好ましい。
【００９９】
上記構成によれば、入力信号に対して１／Ｎの周波数となる局部発振信号が、ベースバンド信号または中間周波数に周波数変換される。したがって、局部発振信号が低い周波数であっても、ミリ波またはそれ以上の周波数である入力信号をベースバンド信号または中間周波数に周波数変換が可能になる。
【０１００】
また、トランジスタの最大動作周波数（ｆＭＡＸ）を超えた高周波の入力信号を、局部発振信号を用いて混合することにより、ベースバンド信号または中間周波数に変換できるので、ダウンコンバータとして機能させることができる。
【０１０１】
本発明の態様４に係る周波数変換器においては、前記互いの位相が異なるＮ個の局部発振信号は、その位相が互いに３６０／Ｎ度異なることが好ましい。
【０１０２】
上記構成によれば、入力信号に対して１／Ｎの周波数となる局部発振信号が、ベースバンド信号または中間周波数に周波数変換される。したがって、局部発振信号が低い周波数であっても、ミリ波またはそれ以上の周波数である入力信号をベースバンド信号または中間周波数に周波数変換が可能になる。
【０１０３】
本発明の態様５に係る周波数変換器は、前記局部発振信号を供給する回路を備えており、前記局部発振信号に重畳される電圧は、前記局部発振信号を供給する回路の電源電圧と同電位であることが好ましい。
【０１０４】
上記構成によれば、前記局部発振信号を供給する回路において、ＤＣ電圧をカット（遮断）する容量を削除でき、回路の小型化が実現できるので、周波数変換器の小型化が実現できる。
【０１０５】
本発明の態様６に係る周波数変換器においては、前記入力信号から位相が１８０度遅延された信号を生成する遅延素子を備えている構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、ミリ波帯またはそれ以上の高周波の入力信号を、局部発振信号を用いて混合し、ベースバンド信号または中間周波数に変換する周波数変換器に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１        周波数変換器
２        遅延素子
３        第１ミキサブロック（第１ブロック）
４        第２ミキサブロック（第２ブロック）
５        トランスインピーダンスアンプ
１０      周波数変換器
ＡＮ      バッファアンプ（回路）
ＢＮ      バッファアンプ（回路）
ＣＮ      バッファアンプ（回路）
ＭＮ      スイッチトランジスタ（トランジスタ）
ＰＮ      スイッチトランジスタ（トランジスタ）
ＩＮ      入力端子
ＯＵＴ＋  出力端子＋
ＯＵＴ−  出力端子−
Ｇ        ゲート端子
Ｓ        ソース端子
Ｄ        ドレイン端子
ＱＮ      トランジスタ
Ｌ１      インダクタ
Ｚ１      インピーダンス素子
Ｚ２      インピーダンス素子
Ａ点      端子Ａ
Ｂ点      端子Ｂ
Ｃ点      端子Ｃ
Ｄ点      端子Ｄ
Ｅ点      端子Ｅ
Ｆ点      端子Ｆ
Ｇ点      端子Ｇ
Ｈ点      端子Ｈ
【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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