(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エミッタを共通とし、それぞれエミッタ面積の異なる第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有した第１の差動トランジスタ対と、
エミッタを共通とした第３のトランジスタおよび第４のトランジスタを有し、該共通エミッタを前記第１のトランジスタのコレクタと接続した第２の差動トランジスタ対と、
エミッタを共通とした第５のトランジスタおよび第６のトランジスタを有し、該共通エミッタを前記第２のトランジスタのコレクタと接続し、前記第３のトランジスタと前記第６のトランジスタとのベースをそれぞれ接続し、前記第５のトランジスタのベースを前記第４のトランジスタのベースに接続した第３の差動トランジスタ対と、
前記第３および第４のトランジスタのコレクタと前記第５および第６のトランジスタのコレクタとにそれぞれ接続された第１の負荷抵抗と、
前記第５および第６のトランジスタのコレクタにそれぞれ接続された第２の負荷抵抗と、を備え、
前記第１および第２の負荷抵抗の抵抗値を前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタとのエミッタ面積比に応じて調整して、前記第２の差動トランジスタ対の伝達コンダクタンスと第１および第２の負荷抵抗値の和との積が、前記第３の差動トランジスタ対の伝達コンダクタンスと第２の負荷抵抗値との積に等しいことを特徴とする周波数変換回路。
【請求項２】
エミッタを共通とし、それぞれエミッタ面積の異なる第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有した第１の差動トランジスタ対と、
エミッタを共通とした第３のトランジスタおよび第４のトランジスタを有し、該共通エミッタを前記第１のトランジスタのコレクタと接続した第２の差動トランジスタ対と、
エミッタを共通とした第５のトランジスタおよび第６のトランジスタを有し、該共通エミッタを前記第２のトランジスタのコレクタと接続し、前記第６のトランジスタのベースを前記第３のトランジスタのベースに接続し、前記第５のトランジスタのベースを前記第４のトランジスタのベースに接続した第３の差動トランジスタ対と、
前記第３のトランジスタのコレクタに接続された第４の抵抗および前記第４のトランジスタのコレクタに接続された第６の抵抗を有した第１の負荷抵抗と、
前記第５のトランジスタのコレクタに接続された第５の抵抗および前記第６のトランジスタのコレクタに接続された第７の抵抗を有した第２の負荷抵抗と、
前記第１の差動トランジスタ対の共通エミッタにそれぞれ接続されたコンデンサおよび第１の抵抗と、
第３の抵抗を介して前記第１のトランジスタのベースに接続され、かつ第２の抵抗を介して前記第２のトランジスタのベースに接続された第１の電源と、
前記第７の抵抗を介して前記第６のトランジスタのコレクタと、前記第７の抵抗と前記第６の抵抗を介して前記第４のトランジスタのコレクタとに接続され、かつ前記第５の抵抗を介して前記第５のトランジスタのコレクタと、前記第５の抵抗と前記第４の抵抗を介して前記第３のトランジスタのコレクタとに接続された第２の電源と、
第８の抵抗を介して前記第３のトランジスタおよび前記第６のトランジスタのベースに接続され、かつ第９の抵抗を介して前記第４のトランジスタおよび前記第５のトランジスタのベースに接続された第３の電源と、
を備え、
前記第２のトランジスタのベースに第１の信号を供給し、
前記第３のトランジスタおよび前記第６のトランジスタのベースに第２の信号を供給して、
前記第３および第４のトランジスタのコレクタから出力を得る周波数変換回路であって、
前記第１および第２の負荷抵抗の抵抗値を前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタとのエミッタ面積比に応じて調整して、前記第２の差動トランジスタ対の伝達コンダクタンスと第１および第２の負荷抵抗値の和との積が、前記第３の差動トランジスタ対の伝達コンダクタンスと第２の負荷抵抗値との積に等しいことを特徴とする周波数変換回路。
【請求項３】
前記第２のトランジスタのエミッタ面積は、前記第１のトランジスタのエミッタ面積よりも大きいことを特徴とする請求項１または２記載の周波数変換回路。
【請求項４】
前記第１の差動トランジスタ対に並列に接続され、二つのトランジスタを有する第４の差動トランジスタ対と、
選択的に前記第１の差動トランジスタ対および前記第４の差動トランジスタ対の内の１つを有効に動作させるスイッチと、を備えたことを特徴とする請求項１、２または３記載の周波数変換回路。
【請求項５】
前記第１のトランジスタのエミッタと前記第１の差動トランジスタ対の共通エミッタとなる接続点間、および前記第２のトランジスタのエミッタと該共通エミッタの接続点間のそれぞれに抵抗が備えられたことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の周波数変換回路。
【請求項６】
前記第４の差動トランジスタ対の一方のベースに信号のレベルを減衰する減衰手段を接続したことを特徴とする請求項４記載の周波数変換回路。
【請求項７】
前記第３および第６のトランジスタまたは前記第４および第５のトランジスタのベースに接続された増幅手段を備えたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の周波数変換回路。
【請求項８】
前記増幅手段は差動増幅器、エミッタ接地増幅器またはカスコード増幅器であることを特徴とする請求項７記載の周波数変換回路。
【請求項９】
前記増幅手段はエミッタを共通とした第９のトランジスタおよび第１０のトランジスタを有した差動増幅器であり、前記第９または第１０のトランジスタのコレクタは前記第３および第６のトランジスタまたは第４および第５のトランジスタのベースに接続されたことを特徴とする請求項７記載の周波数変換回路。
【請求項１０】
前記第９または第１０のトランジスタのコレクタは前記第３および第６のトランジスタのベースに接続され、前記第９または第１０の他のトランジスタのコレクタは前記第４および第５のトランジスタのベースに接続されたことを特徴とする請求項９記載の周波数変換回路。
【請求項１１】
前記第１の差動トランジスタ対の共通エミッタに接続された電流源を備えたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０記載の周波数変換回路。
【請求項１２】
前記電流源が第１の抵抗およびコンデンサ、またはカレントミラー回路および前記コンデンサの組み合わせであることを特徴とする請求項１１記載の周波数変換回路。
【請求項１３】
ベースとコレクタとが接続された第１３のトランジスタを備え、
前記第１３のトランジスタのベースおよびコレクタに前記第１および第２のトランジスタのベースが接続されたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２記載の周波数変換回路。
【請求項１４】
エミッタを共通とし、それぞれエミッタ面積の異なる第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有した第１の差動トランジスタ対と、
エミッタを共通とした第３のトランジスタおよび第４のトランジスタを有し、該共通エミッタを前記第１のトランジスタのコレクタと接続した第２の差動トランジスタ対と、
エミッタを共通とした第５のトランジスタおよび第６のトランジスタを有し、該共通エミッタを前記第２のトランジスタのコレクタと接続し、前記第３のトランジスタと前記第６のトランジスタとのベースをそれぞれ接続し、前記第５のトランジスタのベースを前記第４のトランジスタのベースに接続した第３の差動トランジスタ対と、
前記第３および第４のトランジスタのコレクタと前記第５および第６のトランジスタのコレクタとにそれぞれ接続された第１の負荷抵抗と、
前記第５および第６のトランジスタのコレクタにそれぞれ接続された第２の負荷抵抗と、を備え、
第２の負荷抵抗値と第１および第２の負荷抵抗値の和との比が、前記第１のトランジスタのエミッタ面積と前記第２のトランジスタのエミッタ面積との比に等しいことを特徴とする周波数変換回路。
【請求項１５】
エミッタを共通とし、それぞれエミッタ面積の異なる第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有した第１の差動トランジスタ対と、
エミッタを共通とした第３のトランジスタおよび第４のトランジスタを有し、該共通エミッタを前記第１のトランジスタのコレクタと接続した第２の差動トランジスタ対と、
エミッタを共通とした第５のトランジスタおよび第６のトランジスタを有し、該共通エミッタを前記第２のトランジスタのコレクタと接続し、前記第６のトランジスタのベースを前記第３のトランジスタのベースに接続し、前記第５のトランジスタのベースを前記第４のトランジスタのベースに接続した第３の差動トランジスタ対と、
前記第３のトランジスタのコレクタに接続された第４の抵抗および前記第４のトランジスタのコレクタに接続された第６の抵抗を有した第１の負荷抵抗と、
前記第５のトランジスタのコレクタに接続された第５の抵抗および前記第６のトランジスタのコレクタに接続された第７の抵抗を有した第２の負荷抵抗と、
前記第１の差動トランジスタ対の共通エミッタにそれぞれ接続されたコンデンサおよび第１の抵抗と、
第３の抵抗を介して前記第１のトランジスタのベースに接続され、かつ第２の抵抗を介して前記第２のトランジスタのベースに接続された第１の電源と、
前記第７の抵抗を介して前記第６のトランジスタのコレクタと、前記第７の抵抗と前記第６の抵抗を介して前記第４のトランジスタのコレクタとに接続され、かつ前記第５の抵抗を介して前記第５のトランジスタのコレクタと、前記第５の抵抗と前記第４の抵抗を介して前記第３のトランジスタのコレクタとに接続された第２の電源と、
第８の抵抗を介して前記第３のトランジスタおよび前記第６のトランジスタのベースに接続され、かつ第９の抵抗を介して前記第４のトランジスタおよび前記第５のトランジスタのベースに接続された第３の電源と、
を備え、
前記第２のトランジスタのベースに第１の信号を供給し、
前記第３のトランジスタおよび前記第６のトランジスタのベースに第２の信号を供給して、
前記第３および第４のトランジスタのコレクタから出力を得る周波数変換回路であって、
第２の負荷抵抗値と第１および第２の負荷抵抗値の和との比が、前記第１のトランジスタのエミッタ面積と前記第２のトランジスタのエミッタ面積との比に等しいことを特徴とする周波数変換回路。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の周波数変換回路において、全て又は一部のトランジスタを電界効果トランジスタとしたことを特徴とする周波数変換回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話やテレビ、ＶＴＲ等に用いられる周波数変換回路に係り、特に、低電圧化、低電流化、低雑音化および高変換利得化を実現した周波数変換回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の周波数変換回路には、シングルバランス型と、ダブルバランス型との二種類がある。以下、それぞれの型の周波数変換回路について説明する。
【０００３】
図１０は、従来のシングルバランス型周波数変換回路を示す図である。同図において、シングルバランス型周波数変換回路１０００は、トランジスタＱ２およびトランジスタＱ３が対になりエミッタを共通とした差動トランジスタ対１０１と、トランジスタＱ２のベースに接続されたバイアス抵抗Ｒ４と、トランジスタＱ３のベースに接続されたバイアス抵抗Ｒ５と、バイアス抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ２のベースに接続され、かつバイアス抵抗Ｒ５を介してトランジスタＱ３のベースに接続された第１の直流電源Ｖ１１３と、トランジスタＱ２のコレクタに接続された抵抗Ｒ２と、トランジスタＱ３のコレクタに接続された抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ２のコレクタに接続され、かつ抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ３のコレクタに接続された第１の直流電源Ｖ１１２と、差動トランジスタ対１０１の共通エミッタがコレクタに接続されたトランジスタＱ１と、トランジスタＱ１のベースに接続された抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ１を介してトランジスタＱ１のベースに接続された第１の直流電源Ｖ１１１とを備えて構成されている。
【０００４】
また、トランジスタＱ２のベースには、コンデンサＣ２を介して局部発信信号源１０３が接続され、局部発信信号ＬＯが供給されている。また、トランジスタＱ１のベースには、コンデンサＣ１を介して搬送波信号源１０５が接続され、搬送波信号ＲＦが供給されている。
【０００５】
このような構成の従来のシングルバランス型周波数変換回路１０００では、搬送波信号ＲＦと局部発信信号ＬＯとの積算が行われ、トランジスタＱ２，Ｑ３のコレクタをそれぞれ第１の出力端子ｏｕｔ１および第２の出力端子ｏｕｔ２とすると、該第１および第２の出力端子ｏｕｔ１，ｏｕｔ２には、それぞれ搬送波信号ＲＦと局部発信信号ＬＯとの差および和の周波数成分をもった信号が出力される。
【０００６】
図１１は、従来のダブルバランス型周波数変換回路を示す図である。同図において、ダブルバランス型周波数変換回路１１００は、トランジスタＱ６およびトランジスタＱ７が対になりエミッタを共通とした第２の差動トランジスタ対１１２と、トランジスタＱ８およびトランジスタＱ９が対になりエミッタを共通とした第３の差動トランジスタ対１１３と、トランジスタＱ６，Ｑ９のベースに接続されたバイアス抵抗Ｒａと、トランジスタＱ７，Ｑ８のベースに接続されたバイアス抵抗Ｒｂと、バイアス抵抗Ｒａを介してトランジスタＱ６，Ｑ９のベースに接続され、かつバイアス抵抗Ｒｂを介してトランジスタＱ７，Ｑ８のベースに接続された第１の直流電源Ｖ１１３と、トランジスタＱ６，Ｑ８のコレクタに接続された抵抗Ｒ８と、トランジスタＱ７，Ｑ９のコレクタに接続された抵抗Ｒ９と、抵抗Ｒ８を介してトランジスタＱ６，Ｑ８のコレクタに接続され、かつ抵抗Ｒ９を介してトランジスタＱ７，Ｑ９のコレクタに接続された第１の直流電源Ｖ１１２と、第２の差動トランジスタ対１１２の共通エミッタがコレクタに接続されたトランジスタＱ４および第３の差動トランジスタ対１１３の共通エミッタがコレクタに接続されたトランジスタＱ５が対になりエミッタを共通とした第１の差動トランジスタ対１１１と、トランジスタＱ５のベースに接続された抵抗Ｒ６と、トランジスタＱ４のベースに接続された抵抗Ｒ７と、抵抗Ｒ６を介してトランジスタＱ５のベースに接続され、かつ抵抗Ｒ７を介してトランジスタＱ４のベースに接続された第１の直流電源Ｖ１１１と、第１の差動トランジスタ対１１１の共通エミッタに接続された電流源１０７とを備えて構成されている。また、トランジスタＱ７，Ｑ８のベースは、コンデンサＣ３を介して交流的に接地されている。
【０００７】
また、トランジスタＱ６のベースには、コンデンサＣ２を介して局部発信信号源１０３が接続され、局部発信信号ＬＯが供給されている。また、トランジスタＱ２のベースには、コンデンサＣ１を介して搬送波信号源１０５が接続され、搬送波信号ＲＦが供給されている。
【０００８】
このような構成の従来のダブルバランス型周波数変換回路１１００では、シングルバランス型周波数変換回路１０００と同様に搬送波信号ＲＦと局部発信信号ＬＯとの積算が行われ、トランジスタＱ６，Ｑ９のコレクタをそれぞれ第１の出力端子ｏｕｔ１および第２の出力端子ｏｕｔ２とすると、該第１および第２の出力端子ｏｕｔ１，ｏｕｔ２には、それぞれ搬送波信号ＲＦと局部発信信号ＬＯとの差および和の周波数成分をもった信号が出力される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のシングルバランス型周波数変換回路１０００では、高変換利得や良好な雑音指数（Noise Figure：以下、ＮＦという）が良い等の利点があるが、トランジスタＱ２，Ｑ３のベースにそれぞれ接続されたバイアス抵抗Ｒ４，Ｒ５から生じる熱雑音が、第１および第２の出力端子ｏｕｔ１，ｏｕｔ２から増幅して現れるため、ＮＦ劣化の原因となり、バイアス抵抗Ｒ４，Ｒ５の抵抗値を大きくすることができない。
【００１０】
このように、シングルバランス型周波数変換回路１０００は局部発信信号ＬＯ入力部のインピーダンスが低いため、局部発信信号ＬＯ入力の前段としてトランジスタＱ２のベースに増幅器等を接続する場合には局部発信信号ＬＯレベルのロスが現れやすいという問題がある。また、温度や電圧変動、素子のばらつき等による局部発信信号ＬＯの変動によりＮＦの劣化が著しくなるため、系全体のＮＦにも影響を与えてしまう等の問題もある。
【００１１】
また、このようなシングルバランス型周波数変換回路１０００の問題を改善すべく提案された上記従来のダブルバランス型周波数変換回路１１００では、トランジスタＱ６，Ｑ９およびトランジスタＱ７，Ｑ８のベースにそれぞれ接続するバイアス抵抗Ｒａ，Ｒｂから生じる熱雑音は、第１および第２の出力端子ｏｕｔ１，ｏｕｔ２では相殺して現れない。したがって、バイアス抵抗Ｒａ，Ｒｂの抵抗値を大きくすることができるため、局部発信信号ＬＯ入力の前段としてアンプ等を接続する場合においても、局部発信信号ＬＯレベルのロスを小さく抑えられ、また、局部発信信号ＬＯの変動に対してシングルバランス型周波数変換回路１０００に比べてＮＦの劣化量も少ない。しかしながら、ダブルバランス型周波数変換回路１１００は、同レベルの動作電流においてシングルバランス型周波数変換回路１０００と比較すると、変換利得が低い、またＮＦが高いという問題がある。さらに、定電流動作のためには電流源１０７が必要となるため動作電圧が高くなり、低電圧化には不向きである等の事情もある。
【００１２】
本発明は、上記事情や問題点に鑑みてなされたものであって、低電圧化、低電流化、低雑音化および高変換利得を同時に実現するとともに、局部発信信号ＬＯの変動に対しても雑音指数（ＮＦ）の劣化を小さく抑えることができる周波数変換回路を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る周波数変換回路は、エミッタを共通とし、それぞれエミッタ面積の異なる第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有した第１の差動トランジスタ対と、エミッタを共通とした第３のトランジスタおよび第４のトランジスタを有し、該共通エミッタを前記第１のトランジスタのコレクタと接続した第２の差動トランジスタ対と、エミッタを共通とした第５のトランジスタおよび第６のトランジスタを有し、該共通エミッタを前記第２のトランジスタのコレクタと接続し、前記第３のトランジスタと前記第６のトランジスタとのベースをそれぞれ接続し、前記第５のトランジスタのベースを前記第４のトランジスタのベースに接続した第３の差動トランジスタ対と、前記第３および第４のトランジスタのコレクタと前記第５および第６のトランジスタのコレクタとにそれぞれ接続された第１の負荷抵抗と、前記第５および第６のトランジスタのコレクタにそれぞれ接続された第２の負荷抵抗と、を備え、前記第１および第２の負荷抵抗の抵抗値を前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタとのエミッタ面積比に応じて調整して、前記第２の差動トランジスタ対の伝達コンダクタンスと第１および第２の負荷抵抗値の和との積が、前記第３の差動トランジスタ対の伝達コンダクタンスと第２の負荷抵抗値との積に等しいことを特徴とする。また、請求項１４に係る周波数変換回路は、エミッタを共通とし、それぞれエミッタ面積の異なる第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有した第１の差動トランジスタ対と、エミッタを共通とした第３のトランジスタおよび第４のトランジスタを有し、該共通エミッタを前記第１のトランジスタのコレクタと接続した第２の差動トランジスタ対と、エミッタを共通とした第５のトランジスタおよび第６のトランジスタを有し、該共通エミッタを前記第２のトランジスタのコレクタと接続し、前記第３のトランジスタと前記第６のトランジスタとのベースをそれぞれ接続し、前記第５のトランジスタのベースを前記第４のトランジスタのベースに接続した第３の差動トランジスタ対と、前記第３および第４のトランジスタのコレクタと前記第５および第６のトランジスタのコレクタとにそれぞれ接続された第１の負荷抵抗と、前記第５および第６のトランジスタのコレクタにそれぞれ接続された第２の負荷抵抗と、を備え、第２の負荷抵抗値と第１および第２の負荷抵抗値の和との比が、前記第１のトランジスタのエミッタ面積と前記第２のトランジスタのエミッタ面積との比に等しいことを特徴とすることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に係る周波数変換回路は、エミッタを共通とし、それぞれエミッタ面積の異なる第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有した第１の差動トランジスタ対と、エミッタを共通とした第３のトランジスタおよび第４のトランジスタを有し、該共通エミッタを前記第１のトランジスタのコレクタと接続した第２の差動トランジスタ対と、エミッタを共通とした第５のトランジスタおよび第６のトランジスタを有し、該共通エミッタを前記第２のトランジスタのコレクタと接続し、前記第６のトランジスタのベースを前記第３のトランジスタのベースに接続し、前記第５のトランジスタのベースを前記第４のトランジスタのベースに接続した第３の差動トランジスタ対と、前記第３のトランジスタのコレクタに接続された第４の抵抗および前記第４のトランジスタのコレクタに接続された第６の抵抗を有した第１の負荷抵抗と、前記第５のトランジスタのコレクタに接続された第５の抵抗および前記第６のトランジスタのコレクタに接続された第７の抵抗を有した第２の負荷抵抗と、前記第１の差動トランジスタ対の共通エミッタにそれぞれ接続されたコンデンサおよび第１の抵抗と、第３の抵抗を介して前記第１のトランジスタのベースに接続され、かつ第２の抵抗を介して前記第２のトランジスタのベースに接続された第１の電源と、前記第７の抵抗を介して前記第６のトランジスタのコレクタと、前記第７の抵抗と前記第６の抵抗を介して前記第４のトランジスタのコレクタとに接続され、かつ前記第５の抵抗を介して前記第５のトランジスタのコレクタと、前記第５の抵抗と前記第４の抵抗を介して前記第３のトランジスタのコレクタとに接続された第２の電源と、第８の抵抗を介して前記第３のトランジスタおよび前記第６のトランジスタのベースに接続され、かつ第９の抵抗を介して前記第４のトランジスタおよび前記第５のトランジスタのベースに接続された第３の電源と、を備え、前記第２のトランジスタのベースに第１の信号を供給し、前記第３のトランジスタおよび前記第６のトランジスタのベースに第２の信号を供給して、前記第３および第４のトランジスタのコレクタから出力を得る周波数変換回路であって、前記第１および第２の負荷抵抗の抵抗値を前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタとのエミッタ面積比に応じて調整して、前記第２の差動トランジスタ対の伝達コンダクタンスと第１および第２の負荷抵抗値の和との積が、前記第３の差動トランジスタ対の伝達コンダクタンスと第２の負荷抵抗値との積に等しいことを特徴とする。また、請求項１５に係る周波数変換回路は、エミッタを共通とし、それぞれエミッタ面積の異なる第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有した第１の差動トランジスタ対と、エミッタを共通とした第３のトランジスタおよび第４のトランジスタを有し、該共通エミッタを前記第１のトランジスタのコレクタと接続した第２の差動トランジスタ対と、エミッタを共通とした第５のトランジスタおよび第６のトランジスタを有し、該共通エミッタを前記第２のトランジスタのコレクタと接続し、前記第６のトランジスタのベースを前記第３のトランジスタのベースに接続し、前記第５のトランジスタのベースを前記第４のトランジスタのベースに接続した第３の差動トランジスタ対と、前記第３のトランジスタのコレクタに接続された第４の抵抗および前記第４のトランジスタのコレクタに接続された第６の抵抗を有した第１の負荷抵抗と、前記第５のトランジスタのコレクタに接続された第５の抵抗および前記第６のトランジスタのコレクタに接続された第７の抵抗を有した第２の負荷抵抗と、前記第１の差動トランジスタ対の共通エミッタにそれぞれ接続されたコンデンサおよび第１の抵抗と、第３の抵抗を介して前記第１のトランジスタのベースに接続され、かつ第２の抵抗を介して前記第２のトランジスタのベースに接続された第１の電源と、前記第７の抵抗を介して前記第６のトランジスタのコレクタと、前記第７の抵抗と前記第６の抵抗を介して前記第４のトランジスタのコレクタとに接続され、かつ前記第５の抵抗を介して前記第５のトランジスタのコレクタと、前記第５の抵抗と前記第４の抵抗を介して前記第３のトランジスタのコレクタとに接続された第２の電源と、第８の抵抗を介して前記第３のトランジスタおよび前記第６のトランジスタのベースに接続され、かつ第９の抵抗を介して前記第４のトランジスタおよび前記第５のトランジスタのベースに接続された第３の電源と、を備え、前記第２のトランジスタのベースに第１の信号を供給し、前記第３のトランジスタおよび前記第６のトランジスタのベースに第２の信号を供給して、前記第３および第４のトランジスタのコレクタから出力を得る周波数変換回路であって、第２の負荷抵抗値と第１および第２の負荷抵抗値の和との比が、前記第１のトランジスタのエミッタ面積と前記第２のトランジスタのエミッタ面積との比に等しいことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に係る周波数変換回路は、請求項１または２記載の周波数変換回路において、前記第２のトランジスタのエミッタ面積は、前記第１のトランジスタのエミッタ面積よりも大きいことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４に係る周波数変換回路は、請求項１、２または３記載の周波数変換回路において、前記第１の差動トランジスタ対に並列に接続され、二つのトランジスタを有する第４の差動トランジスタ対と、選択的に前記第１の差動トランジスタ対および前記第４の差動トランジスタ対の内の１つを有効に動作させるスイッチと、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５に係る周波数変換回路は、請求項１、２、３または４記載の周波数変換回路において、前記第１のトランジスタのエミッタと前記第１の差動トランジスタ対の共通エミッタとなる接続点間、および前記第２のトランジスタのエミッタと該共通エミッタの接続点間のそれぞれに抵抗が備えられたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項６に係る周波数変換回路は、請求項４記載の周波数変換回路において、前記第４の差動トランジスタ対の一方のベースに信号のレベルを減衰する減衰手段を接続したことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項７に係る周波数変換回路は、請求項１、２、３、４、５または６記載の周波数変換回路において、前記第３および第６のトランジスタまたは前記第４および第５のトランジスタのベースに接続された増幅手段を備えたことことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項８に係る周波数変換回路は、請求項７記載の周波数変換回路において、前記増幅手段は差動増幅器、エミッタ接地増幅器またはカスコード増幅器であることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項９に係る周波数変換回路は、請求項７記載の周波数変換回路において、前記増幅手段はエミッタを共通とした第９のトランジスタおよび第１０のトランジスタを有した差動増幅器であり、前記第９または第１０のトランジスタのコレクタは前記第３および第６のトランジスタまたは第４および第５のトランジスタのベースに接続されたことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１０に係る周波数変換回路は、請求項９記載の周波数変換回路において、前記第９または第１０のトランジスタのコレクタは前記第３および第６のトランジスタのベースに接続され、前記第９または第１０の他のトランジスタのコレクタは前記第４および第５のトランジスタのベースに接続されたことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１１に係る周波数変換回路は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０記載の周波数変換回路において、前記第１の差動トランジスタ対の共通エミッタに接続された電流源を備えたことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１２に係る周波数変換回路は、請求項１１記載の周波数変換回路において、前記電流源が第１の抵抗およびコンデンサ、またはカレントミラー回路および前記コンデンサの組み合わせであることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１３に係る周波数変換回路は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２記載の周波数変換回路において、ベースとコレクタとが接続された第１３のトランジスタを備え、前記第１３のトランジスタのベースおよびコレクタに前記第１および第２のトランジスタのベースが接続されたことを特徴とする。
【００２６】
さらに、請求項１６に係る周波数変換回路は、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の周波数変換回路において、全て又は一部のトランジスタを電界効果トランジスタとしたことを特徴とする。
【００２７】
本発明の請求項１および２に係る周波数変換回路では、第１のトランジスタおよび第２のトランジスタのエミッタ面積を異なるものとし、第１および第２の負荷抵抗のそれぞれの抵抗値を該エミッタ面積比に応じて調整することにより、第２の差動トランジスタ対の利得と第３の差動トランジスタ対の利得とを等しくする。特に、請求項２に係る周波数変換回路では、第１および第２の負荷抵抗の抵抗値を調整することによって、各差動トランジスタ対の伝達コンダクタンスと負荷抵抗値の積、すなわち利得を等しくする。
【００２８】
第２および第３の差動トランジスタ対のベースにバイアス抵抗を接続した場合、該バイアス抵抗から生じる熱雑音信号は、出力において第２の差動トランジスタ対と第３の差動トランジスタ対との利得の差が乗積されて出力されるため、第２の差動トランジスタ対と第３の差動トランジスタ対との利得が等しければ、ベースバイアス抵抗が発生する熱雑音による影響は出力において相殺されて現れてこない。また、一般に、差動トランジスタ対の利得は、伝達コンダクタンスと負荷抵抗とによって決定されるため、第２の差動トランジスタ対および第３の差動トランジスタ対それぞれの負荷抵抗を第２および第３の差動トランジスタ対の利得が等しくなるように調整することにより、ベースバイアス抵抗が発生する熱雑音信号は出力されなくなる。したがって、ベースバイアス抵抗の抵抗値を高くすることができるため、第２および第３の差動トランジスタ対の利得を高く設定することができ、当該周波数変換回路における信号の高利得変換が実現可能となる。また、ベースバイアス抵抗の抵抗値を高く設定することにより、第３および第６のトランジスタのベース側の入力インピーダンスを高く設定することができるため、入力される信号レベルの変動に対しても雑音指数の劣化を小さく抑えることが可能となる。
【００２９】
また、請求項１および２に係る周波数変換回路では、例えば、第１のトランジスタのエミッタ面積を第２のトランジスタのエミッタ面積よりも小さくすることで、第１の差動トランジスタ対に流れる電流を小さく抑えることができるため、系全体の消費電力を抑えることができる。したがって、相対的に低い動作電圧で周波数変換回路を動作させることができるため、低電圧化が実現可能となり、また周波数変換回路に供給される電流の低電流化が実現できる。
【００３０】
特に、請求項２に係る周波数変換回路では、ベースバイアス抵抗を第８および第９の抵抗として、第２のトランジスタのベースに第１の信号（搬送波信号）を供給し、第３のトランジスタのベースに第２の信号（局部発振信号）を供給し、第５および第６のトランジスタのコレクタから周波数変換された信号を出力し、該周波数変換された出力に対して第３および第４のトランジスタのコレクタから雑音の逆相成分を加算して雑音相殺している。すなわち、ベースバイアス抵抗から生じる熱雑音を、第２の差動トランジスタ対の接続により、同相成分と逆相成分とを加算して相殺して、出力に現れてこないようにしている。
【００３１】
以上を総括すれば、請求項１および２に係る周波数変換回路によれば、第２の信号（局部発振信号）入力のベースバイアス抵抗の大小にかかわらず、低電圧化、低電流化、低雑音化および高変換利得を同時に実現でき、ベースバイアス抵抗側の入力信号の変動に対しても雑音指数の劣化を小さく抑えることができる周波数変換回路を提供することが可能となる。
【００３２】
また、請求項３に係る周波数変換回路では、第２のトランジスタのエミッタ面積を、第１のトランジスタのエミッタ面積よりも大きくしている。これにより、第１のトランジスタに流れる動作電流を小さく抑えることができるため、周波数変換回路の消費電力を抑制し、回路の低電圧化、低電流化が実現可能となる。
【００３３】
また、請求項４に係る周波数変換回路では、二つのトランジスタを有する第４の差動トランジスタ対を第１の差動トランジスタ対に並列に接続し、第１の差動トランジスタ対および第４の差動トランジスタ対の内の１つを有効に動作させるスイッチを備え、該スイッチを切り替えることによって使用する差動トランジスタ対を選択している。このような構成において、差動トランジスタ対ごとにその変換利得が異なるものとすることにより、有効に動作する差動トランジスタの変換利得を選択できるため、変換利得を多くのパターンで変化させることが可能となる。
【００３４】
また、請求項５に係る周波数変換回路では、前記第１のトランジスタのエミッタと前記第１の差動トランジスタ対の共通エミッタとなる接続点間、および前記第２のトランジスタのエミッタと該共通エミッタの接続点間のそれぞれに抵抗が接続される。抵抗の抵抗値を調整することにより、第２および第３の差動トランジスタ対に流れ込む電流値の比を決定することができるため、周波数変換回路における歪み特性の改善を図ることが可能となる。なお、第１の差動トランジスタ対に並列接続される第４の差動トランジスタ対等の複数の差動トランジスタ対についても同様である。
【００３５】
また、請求項６に係る周波数変換回路では、第４の差動トランジスタ対の一方のトランジスタのベースに入力される信号のレベルを減衰する減衰手段を接続している。これにより、大きな信号レベルの第１の信号（搬送波信号）に対しても該信号レベルを下げることができるため、広いレンジにわたり第１の信号（搬送波信号）を線形的に処理することが可能となる。
【００３６】
また、請求項７、８および９に係る周波数変換回路では、第３および第６のトランジスタまたは第４および第５のトランジスタのベースに接続された増幅手段を備え、第２の信号（局部発振信号）を増幅して第２および第３の差動トランジスタ対に供給している。特に、請求項８に係る周波数変換回路では、増幅手段を、差動増幅器、エミッタ接地増幅器またはカスコード増幅器とするのが望ましい。また特に、請求項９に係る周波数変換回路では、増幅手段を、エミッタが共通である第９および第１０のトランジスタを有した差動増幅器とし、第９または第１０のトランジスタのコレクタを第３および第６のトランジスタまたは第４および第５のトランジスタのベースに接続した。これにより、第３および第６のトランジスタのベースに入力される第２の信号（局部発振信号）のレベルが小さいときは、該入力信号のレベルを増幅して該ベースに入力することが可能となる。なお、上述のように本発明の周波数変換回路では、第２および第３の差動トランジスタ対のベースバイアス抵抗の抵抗値を大きくすることができることから、増幅手段の負荷抵抗として並列接続のベースバイアス抵抗を考慮しなくてもよいため、増幅手段の利得設計を簡単に行うことが可能となる。
【００３７】
また、請求項１０に係る周波数変換回路では、第９または第１０のトランジスタのコレクタを第３および第６のトランジスタのベースに接続し、第９および第１０の他のトランジスタのコレクタを第４および第５のトランジスタのベースに接続した。これにより、差動増幅された第２の信号（局部発振信号）を第２および第３の差動トランジスタ対に入力することができるため、当該周波数変換回路の出力において直流オフセット電圧を低減することが可能となる。なお、第４のトランジスタおよび第５のトランジスタのベースは交流的に接地される必要がないため、素子の数も低減できる。
【００３８】
また、請求項１１および１２に係る周波数変換回路では、電流源を第１の差動トランジスタ対の共通エミッタに接続し、特に、請求項１２に係る周波数変換回路では、電流源を、第１の抵抗およびコンデンサ、またはカレントミラー回路およびコンデンサの組み合わせとするのが望ましい。これにより、第１の差動トランジスタ対を流れる動作電流を安定化することができ、当該周波数変換回路において安定した定電流動作を行うことが可能となる。
【００３９】
また、請求項１３に係る周波数変換回路では、ベースとコレクタとが接続された第１３のトランジスタを備え、第１３のトランジスタのベースおよびコレクタに第１および第２のトランジスタのベースを接続している。したがって、第１３のトランジスタおよび第１のトランジスタが第１のカレントミラー回路を構成し、第１３のトランジスタおよび第２のトランジスタが第２のカレントミラー回路を構成する。これにより、第１のカレントミラー回路が第２の差動トランジスタ対の共通エミッタに安定した電流を供給し、第２のカレントミラー回路が第３の差動トランジスタ対の共通エミッタに安定した電流を供給ことができるため、当該周波数変換回路において安定した定電流動作を行うことが可能となる。
【００４０】
さらに、請求項１６に係る周波数変換回路では、全て又は一部のトランジスタを電界効果トランジスタを用いて実現している。電界効果トランジスタはゲート電圧の２乗に比例してドレイン・ソース間に電流が流れることから、上記の請求項１〜１３に係る周波数変換回路が奏する効果に加えて、３次の相互変調歪みを抑えるという効果も奏することとなる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による周波数変換回路の実施の形態について、〔第１の実施形態〕、〔第２の実施形態〕、〔第３の実施形態〕、〔第４の実施形態〕、〔第５の実施形態〕、〔第６の実施形態〕、〔第７の実施形態〕の順に図面を参照して詳細に説明する。
【００４２】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。なお同図において、従来の技術（図１０および１１）と重複する部分には同一の符号を付している。図１において、本実施形態の周波数変換回路１００は、第３のトランジスタＱ１３および第４のトランジスタＱ１４が対になりエミッタを共通とした第２の差動トランジスタ対１２と、第５のトランジスタＱ１５および第６のトランジスタＱ１６が対になりエミッタを共通とした第３の差動トランジスタ対１３と、第３および第６のトランジスタＱ１３，Ｑ１６のベースに接続された第８の抵抗Ｒ１８と、第４および第５のトランジスタＱ１４，Ｑ１５のベースに接続された第９の抵抗Ｒ１９と、第８の抵抗Ｒ１８を介して第３および第６のトランジスタＱ１３，Ｑ１６のベースに接続され、かつ第９の抵抗Ｒ１９を介して第４および第５のトランジスタＱ１４，Ｑ１５のベースに接続された、特許請求の範囲の第３の電源に該当する第３の直流電源Ｖ１３とを備えて構成されている。
【００４３】
また、周波数変換回路１００は、第３および第５のトランジスタＱ１３，Ｑ１５のコレクタに接続された第４の抵抗Ｒ１４と、第４および第６のトランジスタＱ１４，Ｑ１６のコレクタに接続された第６の抵抗Ｒ１６と、第５のトランジスタＱ１５のコレクタおよび第４の抵抗Ｒ１４に接続された第５の抵抗Ｒ１５と、第６のトランジスタＱ１６のコレクタおよび第６の抵抗Ｒ１６に接続された第７の抵抗Ｒ１７と、第４および第５の抵抗Ｒ１４，Ｒ１５を介して第３および第５のトランジスタＱ１３，Ｑ１５のコレクタに接続され、かつ第６および第７の抵抗Ｒ１６，Ｒ１７を介して第４および第６のトランジスタＱ１４，Ｑ１６のコレクタに接続された第２の直流電源Ｖ１２と、第２の差動トランジスタ対１２の共通エミッタがコレクタに接続された第１のトランジスタＱ１１および第３の差動トランジスタ対１３の共通エミッタがコレクタに接続された第２のトランジスタＱ１２が対になりエミッタを共通とした第１の差動トランジスタ対１１と、第２のトランジスタＱ１２のベースに接続された第２の抵抗Ｒ１２と、第１のトランジスタＱ１１のベースに接続された第３の抵抗Ｒ１３と、第２および第３の抵抗Ｒ１２，Ｒ１３を介して第２および第１のトランジスタＱ１２，Ｑ１１のベースに接続された第１の直流電源Ｖ１１と、一端が第１の差動トランジスタ対１１の共通エミッタに接続され、かつ他端が接地されたコンデンサＣ４および第１の抵抗Ｒ１１とを備えて構成されている。
【００４４】
さらに、第４および第５のトランジスタＱ１４，Ｑ１５のベースは、コンデンサＣ３を介して交流的に接地されており、第１および第２のトランジスタＱ１１，Ｑ１２の共通エミッタはコンデンサＣ４で交流的に接地されており、電流源となる第１の抵抗Ｒ１１を介して接地されている。なお、本実施形態の第１〜第６のトランジスタＱ１１〜Ｑ１６には、バイポーラ型トランジスタを用いている。
【００４５】
また、第３のトランジスタＱ１３のベースには、コンデンサＣ２を介して局部発信信号源１０３が接続され、局部発信信号（第２の信号）ＬＯが供給されている。また、第２のトランジスタＱ２のベースには、コンデンサＣ１を介して搬送波信号源１０５が接続され、搬送波信号（第１の信号）ＲＦが供給されている。
【００４６】
このような構成の本実施形態の周波数変換回路１００では、搬送波信号ＲＦと局部発信信号ＬＯとの積算が行われ、第３および第４のトランジスタＱ１３，Ｑ１４のコレクタをそれぞれ第１および第２の出力端子ｏｕｔ１，ｏｕｔ２とすると、該第１および第２の出力端子ｏｕｔ１，ｏｕｔ２には、それぞれ搬送波信号ＲＦと局部発信信号ＬＯとの差および和の周波数成分をもった信号が出力される。
【００４７】
本実施形態では、第１および第２のトランジスタＱ１１，Ｑ１２はそれぞれエミッタ面積比が異なるものとし、第１のトランジスタＱ１１のエミッタ面積：第２のトランジスタＱ１２のエミッタ面積を１：ｎと設定している。ここで、ｎは1以上の実数である。したがって、このエミッタ面積比により、第１のトランジスタＱ１１の動作電流：第２のトランジスタＱ１２の動作電流も１：ｎとなるため、第２の差動トランジスタ対１２に流れる動作電流は第３の差動トランジスタ対１３に流れる動作電流よりも小さくなる。
【００４８】
本実施形態において、第８の抵抗Ｒ１８から生じる熱雑音信号をＶｎｏすると、該熱雑音信号Ｖｎｏが第３および第６のトランジスタＱ１３，Ｑ１６のベースにそれぞれ印加される。差動トランジスタ対を差動増幅器と考えたとき、第２の差動トランジスタ対１２と第１および第２の負荷とから得られる電圧利得をＡ２とし、第３の差動トランジスタ対１３と第２の負荷とから得られる電圧利得をＡ３とすると、第３のトランジスタＱ１３のコレクタに現れる熱雑音信号は−Ａ２×Ｖｎｏであり、第４のトランジスタＱ１４のコレクタに現れる熱雑音信号はＡ２×Ｖｎｏである。また、同様にして第５のトランジスタＱ１５のコレクタに現れる熱雑音信号はＡ３×Ｖｎｏであり、第６のトランジスタＱ１６のコレクタに現れる熱雑音信号は−Ａ３×Ｖｎｏである。
【００４９】
したがって、第１の出力端子ｏｕｔ１から現れる熱雑音信号は、第３のトランジスタＱ１３と第５のトランジスタＱ１５とのコレクタが接続されているため、加算により、（−Ａ２＋Ａ３）×Ｖｎｏとなる。一方、第２の出力端子ｏｕｔ２から現れる熱雑音信号は、第４のトランジスタＱ１４と第６のトランジスタＱ１６とのコレクタが接続されているため、同様に（Ａ２−Ａ３）×Ｖｎｏとなる。このため、第２の差動トランジスタ対１２と第１および第２の負荷とから得られる電圧利得Ａ２と、第３の差動トランジスタ対１３と第２の負荷とから得られる電圧利得Ａ３とが等しいときには、それぞれの熱雑音信号は互いに打ち消され、第１および第２の出力端子ｏｕｔ１，ｏｕｔ２には第８の抵抗Ｒ１８の熱雑音による信号は現れてこない。なお、第９の抵抗Ｒ１９が生じる熱雑音信号についても第８の抵抗Ｒ１８と同様に相殺され、出力端子において現れてこない。
【００５０】
一般に、トランジスタの電圧利得は、伝達コンダクタンス（または相互コンダクタンス）をｇｍとし、負荷抵抗をＲＬとすると、ｇｍ×ＲＬであらわされる。第２の差動トランジスタ対１２および第３の差動トランジスタ対１３の伝達コンダクタンスをそれぞれｇｍ１およびｇｍ２とし、第４および第６の抵抗Ｒ１４，Ｒ１６の合成抵抗を第１の負荷抵抗ＲＬ１とし、第５および第７の抵抗Ｒ１５，Ｒ１７の合成抵抗を第２の負荷抵抗ＲＬ２とすると、このときの第２の差動トランジスタ対１２および第３の差動トランジスタ対１３の電圧利得は、それぞれｇｍ１×（ＲＬ１＋ＲＬ２）およびｇｍ２×ＲＬ２となる。
【００５１】
また、第２の差動トランジスタ対１２と第３の差動トランジスタ対１３のベースに印加される熱雑音信号は同じなので、伝達コンダクタンスの比＝動作電流の比＝エミッタ面積比となる。このため、第２の差動トランジスタ対１２および第３の差動トランジスタ対１３の電圧利得を等しくするためには、第１および第２の負荷抵抗ＲＬ１，ＲＬ２に対して下記の式（１）が成り立つように抵抗値を決定する。
【００５２】
【数１】
0004282802.tif 000002
【００５３】
このように、定められた第１および第２のトランジスタＱ１１，Ｑ１２のエミッタ面積比と式（１）とに基づいて第１および第２の負荷抵抗ＲＬ１，ＲＬ２を決定、すなわち第４〜第７の抵抗Ｒ１４〜Ｒ１７を決定することによって、第８および第９の抵抗Ｒ１８，Ｒ１９で生じるそれぞれの熱雑音信号は、第１および第２の出力端子ｏｕｔ１，ｏｕｔ２において相殺されるため現れず、同時に、必要な動作電流を従来よりも小さく抑えることができる。
【００５４】
図２は、回路シミュレータＳＰＩＣＥを用いて、本実施形態の周波数変換回路１００、従来のシングルバランス型周波数変換回路１０００およびダブルバランス型周波数変換回路１１００に関して、出力レベルおよびＮＦの局部発信信号ＬＯ依存性についてシミュレーションを行った結果を示す説明図である。なお、本シミュレーションにおいて用いたパラメータは、次の通りである。即ち、差動トランジスタ対のコレクタ電流を１２５μＡ、電源電圧を５Ｖ、負荷抵抗を２ｋΩ、局部発信信号ＬＯの周波数を１００ＭＨｚ、搬送波信号ＲＦの周波数を１１０ＭＨｚにそれぞれ設定して行った。
【００５５】
図２から、本実施形態の周波数変換回路１００は、出力レベルについては従来のダブルバランス型周波数変換回路１１００と略同一の特性を持っており、局部発信信号ＬＯレベルに対してＮＦは低レベルまで小さく抑えられていることがわかる。
【００５６】
以上のように、本実施形態の周波数変換回路１００では、従来のダブルバランス型周波数変換回路１１００と比べて、特に、電流源の代わりにコンデンサＣ４および第１の抵抗Ｒ１１を第１の差動トランジスタ対１１のベースに接続し、第３〜第６のトランジスタＱ１３〜Ｑ１６のコレクタに接続される負荷抵抗として第４〜第７の抵抗Ｒ１４〜Ｒ１７を備えた構成となっている。
【００５７】
このような構成において、第２の差動トランジスタ対１２および第３の差動トランジスタ対１３の電圧利得が等しくなるように第４〜第７の抵抗Ｒ１４〜Ｒ１７が決定されるため、第８および第９の抵抗Ｒ１８，Ｒ１９で生じる熱雑音信号は、第３の差動トランジスタ１３によって相殺されるため、第１および第２の出力端子ｏｕｔ１，ｏｕｔ２には現れてこない。このため、第８および第９の抵抗Ｒ１８，Ｒ１９の抵抗値を高く設定することができ、高変換利得を実現できることとなる。また、従来のダブルバランス型周波数変換回路１１００と略同一の入出力特性を持っており、局部発信信号ＬＯからの入力インピーダンスを高く設定することができるため、局部発信信号レベルの変動に対してもＮＦの劣化を小さく抑えることができる。さらに、電流源を必要としない構成であることから、低い動作電圧で動作することができ、低電圧化および低電流化を実現できる。また、第１のトランジスタＱ１１のエミッタ面積を第２のトランジスタＱ１２のエミッタ面積に比べ１／ｎに小さくすることで、第１の差動トランジスタ対１１に流れる電流を小さく抑えることができ、全体として消費電力を低く抑えることができる。以上総括すれば、本実施形態の周波数変換回路１００によれば、低電圧化、低電流化、低雑音化および高変換利得を同時に実現することができる。なお、本実施形態の周波数変換回路１００は、ＩＣで構成することによって容易に製造することが可能である。
【００５８】
〔第２の実施形態〕
図３は、本発明の第２の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。なお同図において、第１の実施形態（図１）と重複する部分には同一の符号を付している。図３において、本実施形態の周波数変換回路２００は、図１に示した第１の実施形態の回路構成に対して、第１のトランジスタＱ１１のエミッタを交流的に接地する第１０の抵抗Ｒ２０、並びに、第２のトランジスタＱ１２のエミッタを交流的に接地する第１１の抵抗Ｒ２１を追加した構成となっている。
【００５９】
本実施形態においては、第１０の抵抗Ｒ２０および第１１の抵抗Ｒ２１により第２の差動トランジスタ対１２および第３の差動トランジスタ対１３に流れ込む電流（すなわち、動作電流）が左右されるため、上記の式（１）を満たすよう第１０および第１１の抵抗Ｒ２０，Ｒ２１の抵抗値を設定して動作電流の比を決定する。したがって、このような構成の本実施形態の周波数変換回路２００によれば、第１０および第１１の抵抗Ｒ２０，Ｒ２１の抵抗値を調整することによって、歪み特性の改善を図ることができる。
【００６０】
〔第３の実施形態〕
図４は、本発明の第３の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。なお同図において、第１の実施形態（図１）と重複する部分には同一の符号を付している。図４において、本実施形態の周波数変換回路３００は、図１に示した第１の実施形態の回路構成に対して、第１のトランジスタＱ１１に並列に接続された第７のトランジスタＱ１７、第２のトランジスタＱ１２に並列に接続された第８のトランジスタＱ１８、減衰器３０１およびスイッチ３０３を追加した構成となっている。
【００６１】
即ち、第７のトランジスタＱ１７のコレクタは第１のトランジスタＱ１１のコレクタに接続され、エミッタは第１の差動トランジスタ対１１の共通エミッタに接続され、ベースは第１３の抵抗Ｒ２３およびスイッチ３０３の端子▲１▼を介して第１の直流電源Ｖ１１に接続されている。一方、第８のトランジスタＱ１８のコレクタは第２のトランジスタＱ１２のコレクタに接続され、エミッタは第１の差動トランジスタ対１１の共通エミッタに接続され、ベースは第１２の抵抗Ｒ２２およびスイッチ３０３の端子▲１▼を介して第１の直流電源Ｖ１１に接続されている。第７および第８のトランジスタＱ１７，Ｑ１８は対となって第４の差動トランジスタ対１４を形成し、第１の差動トランジスタ対１１に並列に接続されている。
【００６２】
また、スイッチ３０３は端子▲１▼または端子▲２▼への接続を選択し、該スイッチ３０３によって端子▲１▼に接続されたときは、第１の直流電源Ｖ１１が第１２および第１３の抵抗Ｒ２２，Ｒ２３を介して第４の差動トランジスタ対１４に電圧を印加し、端子▲２▼に接続されたときには、第１の直流電源Ｖ１１が第２および第３の抵抗Ｒ１２，Ｒ１３を介して第１の差動トランジスタ対１１に電圧を印加する。さらに、減衰器３０１は、一端が第８のトランジスタＱ１８のベースと第１２の抵抗Ｒ２２との間に接続され、他端がコンデンサＣ５を介して搬送波信号源１０５に接続されている。
【００６３】
このような構成の本実施形態の周波数変換回路３００によれば、第１の差動トランジスタ対１１に第７のトランジスタＱ１７および第８のトランジスタＱ１８を有する第４の差動トランジスタ対１４を並列に接続して、スイッチ３０３によって接続を切り替える構成としたので、第１の差動トランジスタ対１１若しくは第４の差動トランジスタ対１４のどちらか一方を使用することができ、第１の差動トランジスタ対１１と第４の差動トランジスタ対１４との利得を異なるものすれば、スイッチを切り替えることにより変換利得を２パターンに変化させることができる。また、スイッチ３０３を端子▲１▼に接続した場合には、大きな電圧レベルの搬送波信号ＲＦに対しても減衰器３０１でレベルを下げることができるため、広いレンジにわたって搬送波信号ＲＦを線形的に変化させることができる。
【００６４】
〔第４の実施形態〕
図５は、本発明の第４の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。なお同図において、第１の実施形態（図１）と重複する部分には同一の符号を付している。図５において、本実施形態の周波数変換回路４００は、図１に示した第１の実施形態の回路構成に対して、差動増幅器４０１を追加した構成となっている。
【００６５】
差動増幅器４０１は、第９のトランジスタＱ１９および第１０のトランジスタＱ２０が対になりエミッタを共通とした第５の差動トランジスタ対１５と、第９のトランジスタＱ１９のコレクタに接続された第１４の抵抗Ｒ２４と、第１０のトランジスタＱ２０のコレクタに接続された第１５の抵抗Ｒ２５と、第１４の抵抗Ｒ２４を介して第９のトランジスタＱ１９のコレクタに接続され、かつ第１５の抵抗Ｒ２５を介して第１０のトランジスタＱ２０のコレクタに接続された第４の直流電源Ｖ１４と、第９のトランジスタＱ１９のベースと第１０のトランジスタＱ２０のベースとを互いに接続する第１６の抵抗Ｒ２６と、第１０のトランジスタＱ２０のベースに接続された第５の直流電源Ｖ１５と、および第５の差動トランジスタ対１５の共通エミッタに接続された電流源４０３とを備えて構成されている。
【００６６】
また、差動増幅器４０１の第９のトランジスタＱ１９のベースには、コンデンサＣ２を介して局部発信信号源１０３が接続されており、また第１０のトランジスタＱ２０のコレクタはコンデンサＣ６を介して第３および第６のトランジスタＱ１３，Ｑ1６のベースに接続されている。このため、局部発信信号源１０３によって発生された局部発信信号ＬＯは差動増幅器４０１によって増幅された後、第３および第６のトランジスタＱ１３，Ｑ１６のベースに入力されることとなる。
【００６７】
このような構成の本実施形態の周波数変換回路４００では、局部発信信号ＬＯのレベルが小さくても差動増幅器４０１によって大きなレベルに増幅して、第２の差動トランジスタ対１２および第３の差動トランジスタ対１３に供給することが可能である。また、第１の実施形態の周波数変換回路１００において説明したように、第８および第９の抵抗Ｒ１８，Ｒ１９で発生する熱雑音信号は、第１および第２の出力端子ｏｕｔ１，ｏｕｔ２において相殺されて現れてこない。この二点の特徴から、本実施形態の周波数変換回路４００においては、第１４および第１５の抵抗Ｒ２４，Ｒ２５に比べて第８および第９の抵抗Ｒ１８，Ｒ１９の抵抗値を十分大きく設定することができる。差動増幅器４０１の負荷抵抗は、第８および第１５の抵抗Ｒ１８，Ｒ２５の合成抵抗と、第９および第１４の抵抗Ｒ１９，Ｒ２４の合成抵抗とを接続したものであるが、上記抵抗値の大小関係から、これはほぼ第１４および第１５の抵抗Ｒ２４，Ｒ２５の合成抵抗のみを考慮すれば良いこととなる。したがって、差動増幅器４０１の利得設計を簡単に行うことが可能である。例えば、９０ｄＢμＶの電圧レベルの局部発信信号ＬＯを１１０ｄＢμＶに増幅する場合は、２０ｄＢ増幅する差動増幅器を設計すれば良いが、その際には、差動増幅器４０１の負荷抵抗として第１４および第１５の抵抗Ｒ２４，Ｒ２５のみを考慮すれば良いこととなる。
【００６８】
なお、本実施形態においては、局部発信信号ＬＯの増幅手段として差動増幅器４０１を用いたが、エミッタ接地増幅器またはカスコード増幅器等の他の回路構成による増幅手段を用いても良い。
【００６９】
また、第４の実施形態（図５）の変形として、図６に示すように、第９のトランジスタＱ１９のコレクタをコンデンサＣ７を介して第４および第５のトランジスタＱ１４，Ｑ１５のベースに接続して、コンデンサＣ３を取り除き、これらベースを接地しない構成としても良い。本変形例の構成では、局部発信信号ＬＯを第２の差動トランジスタ対１２および第３の差動トランジスタ対１３に対して差動入力することができるため、当該周波数変換回路５００の出力ｏｕｔ１，ｏｕｔ２において、直流オフセット電圧を低減することができる。
【００７０】
〔第５の実施形態〕
図７は、本発明の第５の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。なお同図において、第１の実施形態（図１）と重複する部分には同一の符号を付している。図７において、本実施形態の周波数変換回路６００は、図１に示した第１の実施形態の周波数変換回路１００における第１の抵抗Ｒ１１の代わりに、第１１のトランジスタＱ２１、第１２のトランジスタＱ２２、第１７の抵抗Ｒ２７および第６の直流電源Ｖ１６を備えたカレントミラー回路６０１を用いた構成である。
【００７１】
カレントミラー回路６０１は、第１１のトランジスタＱ２１のコレクタを第１の差動トランジスタ対１１の共通エミッタに接続し、エミッタを接地し、ベースを第１２のトランジスタＱ２２のベースおよびコレクタに接続し、また第１２のトランジスタＱ２２のエミッタを接地し、コレクタを第１７の抵抗Ｒ２７を介して第６の直流電源Ｖ１６に接続して構成されている。このような構成の本実施形態の周波数変換回路６００によれば、第１の差動トランジスタ対１１を流れる動作電流を安定化することができ、当該周波数変換回路６００において安定した定電流動作を行うことができる。
【００７２】
〔第６の実施形態〕
図８は、本発明の第６の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。なお同図において、第１の実施形態（図１）と重複する部分には同一の符号を付している。図８において、本実施形態の周波数変換回路７００は、図１に示した第１の実施形態の回路構成に対して、第１３のトランジスタＱ２３および第１８の抵抗Ｒ２８を追加した構成となっている。なお、第１の差動トランジスタ対１１の共通エミッタ、すなわち第１および第２のトランジスタＱ１１，Ｑ１２のエミッタはそれぞれ接地されている。
【００７３】
第１３のトランジスタＱ２３のベースは、第３の抵抗Ｒ１３を介して第１のトランジスタＱ１１のベースに接続され、第１３のトランジスタＱ２３のコレクタに接続されている。また、第１３のトランジスタＱ２３のコレクタおよびベースは、第１８の抵抗Ｒ２８を介して第１の直流電源Ｖ１１に接続されている。
【００７４】
本実施形態において、第１３のトランジスタＱ２３、第１８の抵抗Ｒ２８および第１の直流電源Ｖ１１に加えて第１のトランジスタＱ１１を合わせた回路構成は、第２の差動トランジスタ対１２の共通エミッタに接続されるカレントミラー回路とみなすことができる。したがって、本実施形態の周波数変換回路７００によれば、第２の差動トランジスタ対１２の動作電流を安定化できるので、周波数変換時に安定した定電流動作を行うことができる。
【００７５】
また、第１３のトランジスタＱ２３のベースは、第２の抵抗Ｒ１２を介して第２のトランジスタＱ１２のベースにも接続されており、第１３のトランジスタＱ２３、第１８の抵抗および第１の直流電源Ｖ１１に加えて第２のトランジスタＱ１２を合わせた回路構成は、第３の差動トランジスタ対１３の共通エミッタに接続されるカレントミラー回路とみなすことができる。したがって、本実施形態の周波数変換回路７００によれば、第３の差動トランジスタ対１３の動作電流を安定化できるので、周波数変換時に安定した定電流動作を行うことができる。
【００７６】
〔第７の実施形態〕
図９は、本発明の第７の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。なお同図において、第１の実施形態（図１）と重複する部分には同一の符号を付している。図７において、本実施形態の周波数変換回路８００は、図１に示した第１の実施形態の周波数変換回路１００のバイポーラ型トランジスタ（Ｑ１１〜Ｑ１６）の代わりに、ｐチャネルの電圧効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いている。このとき、トランジスタのベースをゲートに、エミッタをソースに、コレクタをドレインに置き換えている。
【００７７】
なお、図９に示した本実施形態ではＦＥＴとして接合型を用いているが、ＭＯＳ型を用いても良い。また、全てのトランジスタをＦＥＴに置き換えずに、一部を置き換えることによってトランジスタとＦＥＴとを混在させても良い。さらに、第１の実施形態（図１）のみならず他の第２〜第６の実施形態に対しても、同様の置き換えが可能である。例えば、図４に示した第３の実施形態の周波数変換回路３００においては、第４の差動トランジスタ対１４が有する第７および第８のトランジスタＱ１７，Ｑ１８をＦＥＴに置き換えても良い。
【００７８】
このような構成の本実施形態の周波数変換回路８００は、第１の実施形態の周波数変換回路１００と同様に動作し、それによる効果も第１の実施形態の周波数変換回路１００と同等であるが、ＦＥＴにおいてはゲート電圧の２乗に比例してドレイン・ソース間に電流が流れるため、３次の相互変調歪みを抑制することができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の周波数変換回路によれば、第１のトランジスタと第２のトランジスタとのエミッタ面積比を異なるものとし、第１および第２の負荷抵抗のそれぞれの抵抗値を該エミッタ面積比に応じて調整することにより、第２の差動トランジスタ対の利得と第３の差動トランジスタ対の利得とを等しくしたので、第２および第３の差動トランジスタ対のベースにバイアス抵抗を接続した場合に、該バイアス抵抗から生じる熱雑音信号を相殺することができ、その結果、ベースバイアス抵抗の抵抗値を高くすることができることから、第２および第３の差動トランジスタ対の利得を高く設定することができ、当該周波数変換回路における信号の高利得変換が実現可能となる。また、ベースバイアス抵抗の抵抗値を高く設定することにより、第３および第６のトランジスタのベース側の入力インピーダンスを高く設定することができるため、入力される信号レベルの変動に対しても雑音指数の劣化を小さく抑えることが可能となる。
【００８０】
また、例えば、第１のトランジスタのエミッタ面積を第２のトランジスタのエミッタ面積よりも小さくすることで、第１の差動トランジスタ対に流れる電流を小さく抑えることができるため、系全体の消費電力を抑えることができ、低電圧化、低電流化が実現できる。
【００８１】
また、本発明の周波数変換回路によれば、二つのトランジスタを有する第４の差動トランジスタ対を第１の差動トランジスタ対に並列に接続し、第１の差動トランジスタ対および第４の差動トランジスタ対の内の１つを有効に動作させるスイッチを備え、該スイッチを切り替えることによって使用する差動トランジスタ対を選択することとしたので、変換利得を多くのパターンで変化させることが可能となる。
【００８２】
また、本発明の周波数変換回路によれば、前記第１のトランジスタのエミッタと前記第１の差動トランジスタ対の共通エミッタとなる接続点間、および前記第２のトランジスタのエミッタと該共通エミッタの接続点間のそれぞれに抵抗を接続して、抵抗の抵抗値を調整することとしたので、第２および第３の差動トランジスタ対に流れ込む電流値の比を決定することができ、周波数変換回路における歪み特性の改善を図ることが可能となる。
【００８３】
また、本発明の周波数変換回路によれば、第４の差動トランジスタ対の一方のトランジスタのベースに入力される信号のレベルを減衰する減衰手段を接続したので、大きな信号レベルの第１の信号（搬送波信号）に対しても該信号レベルを下げることができ、広いレンジにわたり第１の信号（搬送波信号）を線形的に処理することが可能となる。
【００８４】
また、本発明の周波数変換回路によれば、第３および第６のトランジスタまたは第４および第５のトランジスタのベースに接続された増幅手段により、第２の信号（局部発振信号）を増幅して第２および第３の差動トランジスタ対に供給することとしたので、第３および第６のトランジスタのベースに入力される第２の信号（局部発振信号）のレベルが小さいときは、該入力信号のレベルを増幅して該ベースに入力することが可能となる。
【００８５】
また、本発明の周波数変換回路によれば、電流源を第１の差動トランジスタ対の共通エミッタに接続することとしたので、第１の差動トランジスタ対を流れる動作電流を安定化することができ、当該周波数変換回路において安定した定電流動作を行うことが可能となる。
【００８６】
また、本発明の周波数変換回路によれば、ベースとコレクタとが接続された第１３のトランジスタを備え、第１３のトランジスタのベースおよびコレクタに第１および第２のトランジスタのベースを接続することとしたので、第２および第３の差動トランジスタ対の共通エミッタに安定した電流を供給することができ、当該周波数変換回路において安定した定電流動作を行うことが可能となる。
【００８７】
さらに、本発明の周波数変換回路によれば、全て又は一部のトランジスタを電界効果トランジスタを用いて実現することとしたので、３次の相互変調歪みを抑えるということが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる周波数変換回路を示す回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る周波数変換回路と従来の周波数変換回路とをシミュレーションした結果を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。
【図８】本発明の第６の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。
【図９】本発明の第７の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。
【図１０】従来のシングルバランス型周波数変換回路を示す回路図である。
【図１１】従来のダブルバランス型周波数変換回路を示す回路図である。
【符号の説明】
Ｃ１〜Ｃ７  コンデンサ
Ｑ１１〜Ｑ２３  トランジスタ
Ｒ１１〜Ｒ２８  抵抗
ＲＬ１  第１の負荷抵抗
ＲＬ２  第２の負荷抵抗
Ｖ１１  第１の直流電源
Ｖ１２  第２の直流電源
Ｖ１３  第３の直流電源
１１〜１４  差動トランジスタ対
１０３  局部発信信号源
１０５  搬送波信号源
３０１  減衰器
３０３  スイッチ
４０１  差動増幅器
４０３  電流源
【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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