JP2000509235A - 信号混合方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 装置は、第１ミキサ・ポート（１２），第２ミキサ・ポート（１４），第３ミキサ・ポート（１６），第１ミキサ・ポート（１２）に応答し、第１および第２入出力ポートを有する第１ハイブリッド素子（２０），第２ミキサ・ポート（１４）に応答する第２ハイブリッド素子（４０）であって、第３ミキサ・ポート（１６）が応答する第２ハイブリッド素子（４０），ならびにスイッチング素子（３０）を含む。スイッチング素子（３０）は、第１ハイブリッド素子（２０）の第１入出力ポートに応答する第１ポート（３１），第１ハイブリッド素子（２０）の第２ポートに応答する第２ポート（３２），第２ハイブリッド素子（４０）と通信する第３ポート（３４），第２ハイブリッド素子（４０）と通信する第４ポート（３６），および第１，第２，第３，および第４ポート（３１，３２，３６，３４）に応答するスイッチング・エレメントを含む。スイッチング・エレメントは、第１電界効果トランジスタ（６０）および第２電界効果トランジスタ（６２）を含む。第１電界効果トランジスタ（６０）は、第１ポート（３１）に応答し、第３ポート（３４）に結合されており、第２電界効果トランジスタ（６２）は、第２ポート（３２）に応答し、第４ポート（３６）に結合されている。

Description

【発明の詳細な説明】 信号混合方法および装置 発明の分野 本発明は、一般的に、信号の混合に関し、更に特定すれば、信号を混合するた めの改良された方法および装置に関するものである。 発明の背景 信号を混合する装置は、電気技術の分野では既知である。ミキサと呼ばれるか かる混合装置の使用の１つは、被変調または変調信号を局部発振信号と結合し、 別の周波数の変調信号を生成し、この更なる変調信号を同報通信または検波可能 とすることである。典型的なワイヤレス通信受信機の用途では、被変調無線周波 数（ＲＦ）信号は、ミキサ内において、局部発振（ＬＯ）信号と結合され、中間 周波数（ＩＦ）信号を生成し、これを更に増幅し検波することによって、ＲＦ信 号上に変調された情報を復元する。送信機では、この処理を逆に行い、ＬＯ信号 をＩＦ信号と混合してＲＦ信号を生成し、これを増幅し送信する。 従来のミキサはかかる信号を混合するために使用可能で あるが、かかる従来のミキサによって行われるミキシング・プロセスは、非線形 性を有し、不要な入力信号の三次変調間生成物(third order intermodulation p roduct)のような、望ましくない疑似信号を生成してしまうのが一般的である。 したがって、線形性を改善し、かかる疑似信号を減少可能な改善されたミキサを 提供することができれば望ましいであろう。加えて、この改善されたミキサが、 集積回路を用いて実施することにより、経済的な素子を提供することができれば 望ましいであろう。このように、疑似信号を減少させ、集積回路技術を用いて経 済的に生産可能な改善されたミキサが必要とされている。 発明の概要 この必要性に対処するために、本発明は信号を混合する装置および方法を提供 する。本発明の第１の態様によれば、前述の装置は、第１ミキサ・ポート，第２ ミキサ・ポート，第３ミキサ・ポート，第１ミキサ・ポートに応答し第１および 第２入出力ポートを有する第１ハイブリッド素子，第２ミキサ・ポートに応答す る第２ハイブリッド素子，ならびにスイッチング素子を含む。第３ミキサ・ポー トは、第２ハイブリッド素子に応答する。スイッチング素子は、第１ハイブリッ ド素子の入出力ポートに応答する第１ポート，第１ハイブリッド素子の第２ポー トに応答する第２ポート， 第２ハイブリッド素子と通信する第３ポート，第２ハイブリッド素子と通信する 第４ポート，ならびに第１，第２，第３，および第４ポートに応答するスイッチ ング要素を含む。スイッチング要素は、第１電界効果トランジスタおよび第２電 界効果トランジスタを含む。第１電界効果トランジスタは第１ポートに応答し、 第３ポートに結合されており、更に第２電界効果トランジスタは第２ポートに応 答し、第４ポートに結合されている。 本発明の別の態様によれば、前述の装置は信号混合装置である。この信号混合 装置は、第１ミキサ・ポート，第２ミキサ・ポート，第３ミキサ・ポート，第１ ミキシング素子，および第２ミキシング素子を含む。第１ミキシング素子は、第 １ハイブリッド素子，第２ハイブリッド素子，およびスイッチング素子を含む。 第１ハイブリッド素子は、第１ミキサ・ポートに応答し、第１および第２入出力 ポートを有する。第２ハイブリッド素子は第２ミキサ・ポートに応答し、第３ミ キサ・ポートは第２ハイブリッド素子に応答する。スイッチング素子は、第１ハ イブリッド素子の第１入出力ポートに応答する第１ポート，第１ハイブリッド素 子の第２入出力ポートに応答する第２ポート，第２ハイブリッド素子と通信する 第３ポート，第２ハイブリッド素子と通信する第４ポート，ならびに第１，第２ ，第３，および第４ポートに応答するスイッチング要素を含む。 第２ミキシング素子は、第１ハイブリッド素子，第２ハ イブリッド素子，およびスイッチング素子を含む。第１ハイブリッド素子は、第 １ミキサ・ポートに応答し、第１および第２入出力ポートを有する。第２ハイブ リッド素子は、第２ミキサ・ポートに応答し、第３ミキサ・ポートは第２ハイブ リッド素子に応答する。スイッチング素子は、第１ハイブリッド素子の第１入出 力ポートに応答する第１ポート，第１ハイブリッド素子の第２入出力ポートに応 答する第２ポート，第２ハイブリッド素子と通信する第３ポート，第２ハイブリ ッド素子と通信する第４ポート，ならびに第１，第２，第３，および第４ポート に応答するスイッチング要素を含む。 本発明の更に別の態様によれば、信号を混合する方法を提供する。この方法は 、スイッチング素子の第１ポートにおいて受信した局部発振信号を第１および第 ２局部発振信号に分割する段階であって、第１局部発振信号を第２局部発振信号 に対して位相外れとする段階，第１局部発振信号を第１抵抗間に印加して第１電 圧を生成する段階，第２局部発振信号を第２抵抗間に印加して第２電圧を生成す る段階であって、第１および第２電圧を平衡電圧とする段階，スイッチング素子 の第２ポートに無線周波数信号を印加する段階であって、無線周波数信号の振幅 を局部発振信号の振幅よりも小さくする段階，無線周波数信号を第１および第２ 無線周波数信号に分割する段階，第１無線周波数信号に基づいて第３電圧を生成 する段階，第２無線周波数信号 に基づいて第４電圧を生成する段階，第１，第２，第３，および第４電圧に基づ いて、スイッチング素子内におけるスイッチング作用によって、第１および第２ 中間周波数信号を発生する段階であって、第１中間周波数信号が第２中間周波数 信号とほぼ同一位相および振幅を有する段階，および第１中間周波数信号を第２ 中間周波数信号に加算し、その結果中間周波数信号を生成する段階から成る。 本発明自体は、それに伴う利点と共に、添付図面に関連付けて以下の詳細な説 明を参照することにより、最良に理解されよう。 図面の簡単な説明 第１図は、信号を混合する装置の特定実施例の回路図である。 第２図は、第１図のスイッチング素子の拡大回路構成図である。 第３図は、信号を混合する装置の他の実施例の回路図である。 好適実施例の詳細な説明 第１図を参照すると、信号を混合する装置１０が開示されている。装置１０は 、第１ミキサ・ポート１２，第２ミ キサ・ポート１４，および第３ミキサ・ポート１６を有する。装置１０は、第１ ハイブリッド素子２０，第２ハイブリッド素子４０，およびスイッチング素子３ ０を含む。第１ハイブリッド素子２０は、第１入出力ポート２２，第２入出力ポ ート２４，第３入出力ポート２６，および第４入出力ポート２８を有する。同様 に、第２ハイブリッド素子４０は、第１入出力ポート４２，第２入出力ポート４ ６，第３入出力ポート４８，および第４入出力ポート４４を有する。スイッチン グ素子３０は、第１ポート３１，第２ポート３２，第３ポート３４，第４ポート ３６，および第５ポート３８を有する。更に、装置１０は、抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ ４を含む。これらの抵抗の値の例は、Ｒ１＝５０オーム、およびＲ３＝Ｒ４＝１ ２０オームである。 第１ハイブリッド素子２０の第１入出力ポート２２は、第１ミキサ・ポート１ ２に結合されている。第２入出力ポート２４は、抵抗Ｒ１の第１端子に結合され ている。第３入出力ポート２６は、スイッチング素子３０の第１ポート３１およ び抵抗Ｒ４の第１端子に結合され、第４入出力ポート２８は、スイッチング素子 ３０の第２ポートおよび抵抗Ｒ３の第１端子に結合されている。抵抗Ｒ３，Ｒ４ の第２端子は接地されている。スイッチング素子３０の第３ポート３４は、第２ 入出力ポート４６を介して、第２ハイブリッド素子４０に結合されている。スイ ッチング素子３０の第４ポート３６は、第１入出力ポート４２を介して、第２ハ イブリッド素子４０に結合されている。スイッチング素子３０の第５ポート３８ は接地されている。 第２ハイブリッド素子４０の第３入出力ポート４８は、第３ミキサ・ポート１ ６に結合されている。第４入出力ポート４４は、第２ミキサ・ポート１４に結合 されている。 第１および第２ハイブリッド素子２０，４０は、各々、米国特許番号第４，９ ９２，７６１号に開示されているハイブリッドのような四ポート１８０度ハイブ リッド素子とすることが好ましい。この特許の内容は本願でも使用可能である。 ミキサ・ポート１２，１４，１６は、標準的なミキサ・ポートである。特定実施 例では、第１ミキサ・ポート１２はＬＯ信号ポートであり、第２ミキサ・ポート １４はＲＦ信号ポートであり、第３ミキサ・ポート１６はＩＦ信号ポートである 。一例としてダウンコンバータの用途では、第１ミキサ・ポート１２は局部発振 信号を受信し、第２ミキサ・ポート１４はＲＦ信号を受信し、第３ミキサ・ポー ト１６は得られたＩＦ信号を出力する。 動作の間、ＬＯ信号がＬＯ信号ポート１２に印加される。ＬＯ信号は、スイッ チング素子３０がほぼ完全に切り替えられる、即ち、飽和するように、十分に大 きな振幅（Ａ）を有さなければならない。ハイブリッド２０は、第１入出力ポー ト２２におけるＬＯ信号を、互いに約１８０度位相外れで振幅がＡ／２のほぼ等 しい２つの信号に分割する。これらの内第１信号は、位相φでポート２８におい て得ら れる。第２信号はポート２６においてφ＋１８０度の位相で得られる。ＬＯ信号 はポート２４では得られず、したがって抵抗Ｒ１から分離される。このように加 工されたＬＯ信号は、抵抗Ｒ３，Ｒ４間に印加され、互いに１８０度位相外れの 各電圧を発生する（位相φにおいてＡ／２および位相φ＋１８０度においてＡ／ ２）。更に、抵抗Ｒ３，Ｒ４は好ましくは同じ値のものとし、ＬＯハイブリッド ２０に一致するインピーダンスを与えるように選択する。このように加工された ＬＯ電圧は、スイッチング素子３０のポート３２，３１に印加される。印加され る電圧は平衡状態にあると言う。即ち、ポート３８に結合された基準接地に対し て上下に等しい状態となる。 ＲＦ信号をＲＦ信号ポート１４に印加する。このＲＦ信号は、ＬＯ信号振幅Ａ よりも大幅に小さい振幅（Ｂ）を有し、圧縮および関連するひずみ生成物の発生 を大幅に減少させる。ハイブリッド４０は、ポート４４におけるＲＦ信号を、振 幅がＢ／２のほぼ等しい２つの信号に分割する。これらは、互いに位相が約１８ ０度ずれている。これらの信号の第１信号は、位相φでポート４６において得ら れる。第２信号は位相φ＋１８０度でポート４２において得られる。ＲＦ信号は ４８において得られないので、ＲＦ信号はＩＦポート１６からほぼ分離されてい る。このように加工されたＲＦ信号は、それぞれ、スイッチング素子３０のポー ト３４，３６に印加され、互いに約１８０度位相外れの各 電圧を発生する（位相φにおけるＢ／２および位相φ＋１８０度におけるＢ／２ ）。ＲＦポート４４におけるＲＦの一致は、スイッチング素子のサイズを適切に 選択することによって得られる。このようにして発生したＲＦ電圧は、スイッチ ング素子３０のポート３４，３６に印加される。これらの印加電圧は、平衡状態 にあると言う。即ち、ポート３８に結合された基準接地に対して上下に等しい状 態となる。 スイッチング素子３０は、ポート３２，３１において、平衡ＬＯ信号を受け入 れる。スイッチング素子３０は電圧制御型である。したがって、スイッチング素 子３０への入力３２，３１は、ハイ・インピーダンス入力である。スイッチング 素子３０は、スイッチング素子３０のポート３４，３６において、ＬＯ周波数の レートで、ＲＦ入力インピーダンスをハイ・インピーダンスおよびロー・インピ ーダンス間で切り替える。更に、平衡ＬＯ信号は、ポート３４がハイ・インピー ダンスの場合にはポート３６がロー・インピーダンスとなり、ポート３４がロー ・インピーダンスの場合にはポート３６がハイ・インピーダンスとなるように、 スイッチング素子３０を切り替えるように機能する。このスイッチング作用によ って発生する信号は、ＬＯ信号とＲＦ信号との間の周波数差となり、ＩＦ信号と 呼ばれる。２つのＩＦ信号が別個に発生する。第１ＩＦは、スイッチング素子３ ０において発生し、ポート３４において得られる。 これは、φＬＯ＋φＲＦ＝φＩＦの相対位相を有する。第２ＩＦ信号は、スイッ チング素子３０において発生し、ポート３６において得られる。これは、φＬＯ ＋１８０＋φＲＦ＋１８０＝φＬＯ＋φＲＦ＋３６０＝φＬＯ＋φＲＦ＝φＩＦ の相対位相を有し、ポート３４における第１ＩＦと同一であることが好ましい。 したがって、スイッチング素子３０において発生しそれぞれのポート３４，３６ において得られる双方のＩＦ信号は、ほぼ同じ位相および振幅を有する。 スイッチング素子３０のポート３４，３６から得られるＩＦ信号は、ハイブリ ッド４０のポート４６，４２にそれぞれ印加される。ハイブリッド４０は、これ らのＩＦ信号を加算し、得られたＩＦ信号をポート４８に出力し、ここからＩＦ ポート１６に供給する。２つのＩＦ信号はポート４４には得られず、したがって 、ＲＦ入力１４から実質的に分離される。 第２図を参照すると、スイッチング素子３０が示されている。スイッチング素 子３０は、第１電界効果トランジスタ６０および第２電界効果トランジスタ６２ を含む。第１電界効果トランジスタ６０は、第３ポート３４に結合された第１端 子７６を有し、更に第５ポート３８に結合された第２端子７８を有する。第２電 界効果トランジスタ６２は、第５ポート３８に結合された第１端子８０を有し、 更に第４ポート３６に結合された第２端子８２を有する。スイッ チング素子３０は、更に、第１コンデンサ６４，第１抵抗６８，第２コンデンサ ６６，および第２抵抗７０を含む。第１コンデンサ６４は第１ポート３１に結合 され、第２コンデンサ６６は第２ポート３２に結合されている。第１コンデンサ ６４および第１抵抗６８は、各々、第１電界効果トランジスタ６０のゲート入力 ７２に結合されている。 同様に、第２コンデンサ６６および第２抵抗７０は、各々、第２電界効果トラ ンジスタ６２のゲート入力７４に結合されている。第１および第２抵抗６８，７ ０は、各々、第５ポート３８に結合されている。第２図に示す特定例では、第１ および第２抵抗６８，７０は、各々５０００オームの抵抗であり、第１および第 ２コンデンサ６４，６６は、各々１０ピコファラッドのコンデンサである。第１ および第２電界効果トランジスタ６０，６２は、金属半導体電界効果トランジス タ（ＭＥＳＦＥＴ：Metal Semiconductor Field Effect Transistor）とするこ とが好ましい。スイッチング素子３０を含む装置１０は、モノリシック・マイク ロ波集積回路（ＭＭＩＣ：Monolithic Microwave Integrated Circuit）に実施 可能とすることが好ましい。 ハイブリッド２０において発生した１対の平衡ＬＯ信号は、接地電位であるポ ート３８に対して、スイッチング素子３０のポート３１，３２に印加される。振 幅Ａ／２および位相φの第１ＬＯは、第１スイッチング素子３０のポート３１に 印加される。振幅Ａ／２および位相φ＋１８０度 の第２ＬＯは、第２スイッチング素子３０のポート３２に印加される。コンデン サ６４，６６は、それぞれのＬＯ電圧信号を、それぞれのＭＥＳＦＥＴ６０，６ ２のゲート７２，７４に通すように機能する。抵抗６８，７０は、各ゲート７２ ，７４から過剰な電荷を排出する手段を与える。また、コンデンサ６４，６６は 、ＬＯハイブリッド２０からのこの電荷を遮断することにより、スイッチング作 用の不平衡に至る可能性がある、放電経路の不一致を防止する(combat)ように機 能する。 ＭＥＳＦＥＴ６０，６２は、ＬＯ周波数のレートでＬＯ信号を印加することに よって切り替えられる。このスイッチング作用は、ＭＥＳＦＥＴのドレイン７６ とソース７８との間で、ＬＯ周波数のレートで、ＭＥＳＦＥＴ６０のチャネルに ハイ・インピーダンスおよびロー・インピーダンスを交互に形成する効果を有す る。同様に、ＭＥＳＦＥＴ６２を切り替えることにより、ＭＥＳＦＥＴのドレイ ン８２とソース８０との間で、ＬＯ周波数のレートで、ＭＥＳＦＥＴ６２にハイ ・インピーダンスおよびロー・インピーダンスを形成する。互いに位相外れでポ ート３１，３２に印加されるＬＯ信号は、ＭＥＳＦＥＴ６０，６２を互いに位相 外れで切り替えるように作用する。したがって、スイッチング素子３０のポート ３４におけるインピーダンスは、印加されるＬＯ周波数のレートで、ハイ・イン ピーダンスからロー・インピーダンスに切り替わっている。同様に、 スイッチング素子３０のポート３６におけるインピーダンスは、印加されるＬＯ 周波数のレートで、ハイ・インピーダンスからロー・インピーダンスに切り替わ っている。ポート３１，３２に互いに位相外れで印加されるＬＯ信号により、ポ ート３６におけるインピーダンス３６がローの場合ポート３４におけるインピー ダンスはハイとなり、ポート３６におけるインピーダンス３６がハイの場合ポー ト３４におけるインピーダンスはローとなる。 ハイブリッド４０において発生した１対の平衡ＲＦ信号は、接地電位であるポ ート３８に対して、スイッチング素子３０のポート３４，３６間に印加される。 振幅Ｂ／２および位相φの第１ＲＦ信号は、第１スイッチング素子３０のポート ３４に印加される。振幅Ｂ／２および位相φ＋１８０度の第２ＲＦ信号は、第２ スイッチング素子３０のポート３２に印加される。 スイッチング作用によって発生する信号は、ＬＯ信号とＲＦ信号との間の周波 数差であり、これをＩＦ信号と呼ぶ。２つの別個のＩＦ信号が発生する。第１Ｉ ＦはＭＥＳＦＥＴ６０において発生し、ポート３４において得られる。これは、 φＬＯ＋φＲＦ＝φＩＦの相対位相を有する。第２ＩＦはＭＥＳＦＥＴ６２にお いて発生し、ポート３６において得られる。これは、ポート３４における第１Ｉ Ｆとほぼ同様、φＬＯ＋１８０＋φＲＦ＋１８０＝φＬＯ＋φＲＦ＋３６０＝φ ＬＯ＋φＲＦ＝φＩＦの相対位相を有する。 したがって、スイッチング素子３０において発生し、ポート３４，３６において 得られる双方のＩＦ信号は、ほぼ同一の位相および振幅、好ましくは事実上同一 の位相および振幅を有する。 第３図を参照すると、二重スター・ミキサ(double starmixer)１００の一実施 例が示されている。ミキサ１００は、ミキサと表記された第１ミキサ１０，ミキ サ２と表記された第２ミキサ１０，第１ハイブリッド１０２，および第２ハイブ リッド１２０を含む。ミキサ１００は、第１ミキサ入出力ポート１１２，第２ミ キサ入出力ポート１１４，および第３ミキサ入出力ポート１１６を有する。第１ ハイブリッド１０２は、４つの入出力ポート１０４，１０６，１０８，１１０を 有する。第１ハイブリッド１０２は、入出力ポート１０４を介して第１ミキサ１ ０に結合され、入出力ポート１０８を介して第２ミキサ１０に結合されている。 第１ハイブリッド素子１０２は、入出力ポート１１０を介して、第１ミキサ・ポ ート１１２に結合されている。更に、第１ハイブリッド１０２は、抵抗Ｒ２に結 合されている。抵抗Ｒ２は、好ましくは約５０オームの抵抗を有し、入出力ポー ト１０６を介して接地に接続されている。第１および第２ミキサ１０の各々は、 他方のミキサ１０に結合され、更にミキサ・ポート１６を介して第２ミキサ・ポ ート１１４に結合されている。また、第２ハイブリッド１２０も、４つの入出力 ポート１２２，１２４，１２６，１２ ８を有する。第２ハイブリッド１２０は、ポート１２４を介して第１ミキサ１０ に、ポート１２２を介して第２ミキサ１０に、ポート１２８を介して第３ミキサ ・ポート１１６に、更にポート１２６を介して抵抗Ｒ１に結合されている。好ま しくは、抵抗Ｒ１は、約５０オームの抵抗を有し、接地されている。 第１および第２ミキサ１０は、各々、第１図および第２図のミキサ１０につい て説明したように構成することが好ましい。しかしながら、他の適切なミキサを 用いてもよいことも考えられる。第１および第２ハイブリッド１０２，１２０は 、米国特許番号第４，９９２，７６１号に記載されているハイブリッド素子のよ うな、１８０度四ポート・ハイブリッドとすることが好ましいが、当業者には既 知の他の適切なハイブリッド素子であれば、いずれでも使用可能である。更に、 抵抗Ｒ１，Ｒ２の値は、必要に応じて、装置１００を使用する特定のミキサの用 途毎に変更可能である。 ミキサ１００の動作の間、ＬＯ信号は、ＬＯ信号ポート１１２に印加される。 ＬＯ信号の振幅は、スイッチング素子３０が完全に切り替えられる、即ち、飽和 するように、十分に大きくなければならない。ハイブリッド１０２は、１１０に おける振幅ＣのＬＯ信号を、互いに約１８０度位相外れで振幅がＣ／２の実質的 に等しい２つの信号に分割する。これらの内第１信号は、位相φでポート１０４ にお いて得られる。第２信号は、ポート１０８において、φ＋１８０度の位相で得ら れる。ＬＯ信号は１０６では得られないので、したがって抵抗Ｒ２から実質的に 分離される。こうして発生したＬＯ信号は、ミキサ１およびミキサ２のポート１ ２に印加される。このように、これらのミキサの各々は、ＬＯ周波数のレートで あるが、互いに１８０度位相外れ（位相φにおいてＣ／２および位相φ＋１８０ 度においてＣ／２）で切り替えられる。印加されるＬＯ信号は平衡状態となって いる。 ＲＦ信号はＲＦ信号ポート１１６に印加される。ＲＦ信号は、ＬＯ信号よりも 振幅が大幅に小さく、圧縮および関連する歪み生成物の発生を実質的に防止する 。ハイブリッド１２０は、ポート１２８における振幅ＤのＲＦ信号を、互いに約 １８０度位相外れで振幅がＤ／２の等しい２つの信号に分割する。これらの内第 １信号は、位相φでポート１２４において得られる。第２信号は、位相φ＋１８ ０度でポート１２２において得られる。ＲＦ信号は、抵抗Ｒ１から実質的に分離 される。ハイブリッド１２０において発生した１対の平衡ＲＦ信号は、ミキサ１ およびミキサ２に印加される。印加される電圧は平衡状態にある（即ち、基準の 接地に対して上下に等しい状態となる）。 ミキサ１００は、ミキサ１がポート１６において相対位相がφＬＯ＋φＲＦ＝ φＩＦのＩＦ信号を発生するように動作する。ミキサ２は、ポート１６において 、相対位相が φＬＯ＋１８０＋φＲＦ＋１８０＝φＬＯ＋φＲＦ＋３６０＝φＬＯ＋φＲＦ＝ φＩＦのＩＦ信号を発生する。これは、ミキサ１のＩＦ信号と事実上同一である ことが好ましい。こうして、これらのＩＦ信号双方は、ＩＦ出力１１４において 直接加算することが可能となる。 上述の好適実施例は多くの利点を与える。例えば、ＩＦバラン(balun)回路お よび／またはハイブリッドは、物理的に大きくしかもモノリシックで実現するの は非常に難しい。ここで説明するトポロジ(topology)では、ＩＦ信号の整相(pha sing)によって、ＩＦバラン回路またはＩＦハイブリッドの必要性を低下または ほぼ排除する。したがって、ミキサ全体、ミキサ１０またはミキサ１００の両者 は、ダイにおける他の素子を排除することなく(off-die component)、ダイ上に 集積可能である。加えて、ミキサのトポロジは、ＩＦポートへの電流の直接注入 を可能とし、ＭＥＳＦＥＴスイッチング素子において転送特性歪みを与え、その 結果、ミキサの線形性を著しく改善する。 尚、この出願の目的のために、２つの素子が直接結合されているか、またはあ る時間区間だけ素子を動作可能に結合するスイッチを含む、中間素子を介してと いうように間接的に結合されているかには拘らず、信号経路が当該素子間に直接 的または間接的に関係を確立することが見出されるのであれば、一方の素子は他 方の素子に応答するかまたはこれと通信することは理解されよう。例えば、第１ ハイ ブリッド２０のような中間素子がスイッチング素子３０と第１ミキサ・ポート１ ２との間に配置されているが、スイッチング素子３０は、ここに定義するように 、第１ミキサ・ポート１２に応答する。 本発明のある態様について、その具体的な実施例に関連付けて説明したが、前 述の説明を基に多くの変更，改良，および変形が当業者には明白であることは明 らかである。例えば、第１図のミキサ１０は、具体的な電子回路関係に関して説 明したが、ミキサは、適切に構成されたハードワイヤ回路素子またはＡＳＩＣ（ 特定用途集積回路）のような種々の方法で実施可能であることを当業者は認めよ う。更に、本発明は、ワイヤレス通信システムにおけるミキサの用途のみに限定 される訳ではなく、他の種類のシステムの他のミキサにも適用されるものである 。 上述の装置および方法の更に別の利点および改良も、当業者には容易に想起さ れよう。したがって、本発明は、その広範な態様においては、これまでに示しか つ記載した具体的な詳細、代表的な装置、および図示した例に限定されるもので はない。本発明の範囲または精神から逸脱することなく、種々の改良や変形が可 能である。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 ポート（３４）に結合されており、第２電界効果トラン ジスタ（６２）は、第２ポート（３２）に応答し、第４ ポート（３６）に結合されている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．無線周波数信号を混合する装置であって： 第１ミキサ・ポート； 第２ミキサ・ポート； 第３ミキサ・ポート； 前記第１ミキサ・ポートに結合し、第１および第２入出力ポートを有する第１ ハイブリッド素子； 前記第２、第３ミキサ・ポートに結合する第２ハイブリッド素子；ならびに スイッチング素子であって： 前記第１ハイブリッド素子の前記第１入出力ポートに結合する第１ポート； 前記第１ハイブリッド素子の前記第２入出力ポートに結合する第２ポート； 前記第２ハイブリッド素子に結合する第３ポート； 前記第２ハイブリッド素子に結合する第４ポート；および 前記第１，第２，第３，および第４ポートに結合するスイッチング要素であっ て、該スイッチング要素は第１電界効果トランジスタおよび第２電界効果トラン ジスタを備え、前記第１電界効果トランジスタは前記第１ポートに応答し、前記 第３ポートに結合されており、前記第２電界効果トランジスタは、前記第２ポー トに応答し、前記第４ポートに 結合されているスイッチング要素； を備えているスイッチング素子； から成ることを特徴とする装置。 ２．以下の事項の内少なくとも１つを特徴とする請求項１記載の装置： 前記スイッチング素子が、更に第５ポートを備えていること； 前記第１電界効果トランジスタが、第１抵抗の第１端子に結合され、かつ第１ コンデンサの第１端子に結合されているゲート入力を有すること； 前記第１ハイブリッド素子が、四ポート１８０度ハイブリッド回路を備えてい ること；および 前記第１ハイブリッド素子が、四ポート信号分割／結合素子を備えていること 。 ３．前記第１および第２電界効果トランジスタは、各々、前記第５ポートに結合 されていることを特徴とする請求項２記載の装置。 ４．前記第２電界効果トランジスタは、第２抵抗の第１端子に結合され、かつ第 ２コンデンサの第１端子に結合されたゲート入力を有することを特徴とする請求 項２記載の装置。 ５．前記第１抵抗は、前記第５ポートに結合された第２端子を有し、前記第２抵 抗は、前記第５ポートに結合された第２端子を有することを特徴とする請求項４ 記載の装置。 ６．前記第１コンデンサは、前記第１ポートに結合された第２端子を有し、前記 第２コンデンサは、前記第２ポートに結合された第２端子を有することを特徴と する請求項５記載の装置。 ７．前記第５ポートは接地されていることを特徴とする請求項６記載の装置。 ８．前記第１ハイブリッド素子の前記第１入出力ポートに結合された第１抵抗と 、前記第１ハイブリッド素子の前記第２入出力ポートに結合された第２抵抗とを 更に備えていることを特徴とする請求項１記載の装置。 ９．信号混合装置であって当該装置は： 第１ミキサ・ポート； 第２ミキサ・ポート； 第３ミキサ・ポート； 第１ミキシング素子；および 第２ミキシング素子から構成され、前記第１ミキシング 素子は： 前記第１ミキサ・ポートに応答し、第１および第２入出力ポートを有する第１ ハイブリッド素子； 前記第２ミキサ・ポートに応答する第２ハイブリッド素子；および スイッチング素子から構成され、前記スイッチング素子は： 前記第１ハイブリッド素子の前記第１入出力ポートに応答する第１ポート； 前記第１ハイブリッド素子の前記第２入出力ポートに応答する第２ポート； 前記第２ハイブリッド素子と結合する第３ポート； 前記第２ハイブリッド素子と結合する第４ポート；および 前記第１，第２，第３，および第４ポートに応答するスイッチング要素； から構成され、前記第２ミキシング素子は： 前記第１ミキサ・ポートに応答し、第１および第２入出力ポートを有する第１ ハイブリッド素子； 前記第２ミキサ・ポートに応答する第２ハイブリッド素子；および スイッチング素子から構成され、前記スイッチング素子は： 前記第１ハイブリッド素子の前記第１入出力ポートに応 答する第１ポート； 前記第１ハイブリッド素子の前記第２入出力ポートに応答する第２ポート； 前記第２ハイブリッド素子と結合する第３ポート； 前記第２ハイブリッド素子と結合する第４ポート；および 前記第１，第２，第３，および第４ポートに応答するスイッチング要素； から成ることを特徴とする信号混合装置。 １０．前記第１および第２ミキシング素子に応答する第３ハイブリッド素子を更 に備え、該第３ハイブリッド素子は、前記第１ミキシング素子の前記第２ハイブ リッド素子および前記第２ミキシング素子の前記第２ハイブリッド素子を前記第 ２ミキサ・ポートに結合することを特徴とする請求項９記載の装置。 １１．前記第１ミキサの前記第１ハイブリッド素子，前記第２ミキサの前記第１ ハイブリッド素子，および前記第１入力ポートを結合する第４ハイブリッド素子 を更に備えることを特徴とする請求項１０記載の装置。 １２．以下の事項内少なくとも１つを特徴とする請求項９記載の装置： 前記第３ミキサ・ポートが、前記第１ミキサの前記第２ハイブリッド素子およ び前記第２ミキサの前記第２ハイブリッド素子に直接結合されていること；およ び 前記第１ミキサの前記第１ハイブリッド素子が、四ポート信号分割／結合ネッ トワークを備えていること。 １３．前記第１ハイブリッド素子は、前記第１および第２出力間に、相対的位相 シフトを与えることを特徴とする請求項１２記載の装置。 １４．前記相対的位相シフトは約１８０度であることを特徴とする請求項１３記 載の装置。 １５．信号を混合する方法であって： スイッチング素子の第１ポートにおいて受信した局部発振信号を、第１および 第２局部発振信号に分割し、前記第１局部発振信号は前記第２局部発振信号に対 して位相がずれている、段階； 前記第１局部発振信号を第１抵抗間に印加し、第１電圧を生成する段階； 前記第２局部発振信号を第２抵抗間に印加し、第２電圧を生成する段階であっ て、前記第１および第２電圧が平衡電圧である段階； 無線周波数信号を前記スイッチング素子の第２ポートに 印加する段階であって、前記無線周波数信号の振幅は前記局部発振信号の振幅よ り小さい、段階； 前記無線周波数信号を、第１および第２無線周波数信号に分割する段階； 前記第１無線周波数信号に基づいて、第３電圧を生成する段階； 前記第２無線周波数信号に基づいて、第４電圧を生成する段階； 前記第１，第２，第３，および第４電圧に基づいて、前記スイッチング素子の スイッチングによって第１および第２中間周波数信号を発生する段階であって、 前記第１中間周波数信号が、前記第２中間周波数信号と実質的に同じ位相および 振幅を有する段階；および 前記第１中間周波数信号を前記第２中間周波数信号に加算し、中間周波数信号 を生成する段階； から成ることを特徴とする方法。