JP2003198329A - 能動型ポリフェーズフィルタ・アンプおよびミキサ回路、ならびにイメージリジェクションミキサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来に比べて性能が安定し、かつ、性能の優
れたイメージリジェクションミキサを提供する。また、
イメージリジェクションミキサなどの回路に使用される
ことによりその回路の性能を向上させることのできる能
動型ポリフェーズフィルタ・アンプおよびミキサ回路を
提供する。 【解決手段】 第１および第２のミキサ回路１３，１４
を、ベース接地の差動アンプを挿入したギルバート・ミ
キサで構成することで、歪み特性を改善し、ＯＩＰ３を
向上させる。第１および第２の位相器１１，１２を、異
なるタイプのポリフェーズフィルタを用いて構成し、定
数にばらつきが生じた場合に、各ポリフェーズフィルタ
における位相回転角のずれを逆方向に生じさせる。これ
により、回路素子の定数のばらつきに対し、良好なイメ
ージリジェクション特性を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＲＦ（Radio Freq
uency：無線周波数）帯を利用した無線通信システム、
例えばブルートゥース（Bluetooth）規格での無線通信
システムにおける受信系回路部分または送信系回路部分
に使用して好適な能動型ポリフェーズフィルタ・アンプ
およびミキサ回路、ならびにイメージリジェクションミ
キサに関する。

【０００２】

【従来の技術】無線通信システムにおける受信機では、
希望とする周波数帯（例えばＲＦ帯）の受信信号（希望
受信信号）を局部発信信号（ローカル（ＬＯ）信号）Ｓ
_LOと混合し、ＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波
数）信号Ｓ_IFに周波数変換する処理が行われる。また逆
に送信機では、ＩＦ信号Ｓ_IFをローカル信号Ｓ_LOと混合
し、希望とする周波数帯（例えばＲＦ帯）の送信信号
（希望送信信号）に変換する処理が行われる。このよう
に、２以上の入力信号を混合して周波数変換された出力
信号を得る回路を、ミキサ回路という。近年、ミキサ回
路を含む受信または送信回路全体の構成は、ＩＣ（inte
grated circuit：集積回路）技術の発達に伴い、高集約
化および１チップ化の方向での開発が進められている。

【０００３】受信系のミキサ回路では、ローカル信号Ｓ
_LOの周波数がｆ_LOのとき、中間周波数ｆ_IFだけ高い周波
数（ｆ_LO＋ｆ_IF）または低い周波数（ｆ_LO−ｆ_IF）のど
ちらの周波数の信号が入力されても、その入力信号に応
答し、中間周波数ｆ_IFに変換してしまう。

【０００４】従って、図１６（Ａ）に示したように、例
えば、局部発信周波数ｆ_LOに対して上側波帯にある周波
数ｆ_RF（＝ｆ_LO＋ｆ_IF）の信号を希望とするＲＦ信号Ｓ
_RFとして受信しているときに、下側波帯にある周波数ｆ
_IM（＝ｆ_LO−ｆ_IF）の他の信号Ｓ_IMが入力されると、ミ
キサ回路は、希望とするＲＦ信号Ｓ_RFのみならず、他の
信号Ｓ_IMにも応答し、ＩＦ信号Ｓ_IFに変換してしまう。
すなわち、ＩＦ信号Ｓ _IFに変換したい信号成分は、周波
数ｆ_RFのＲＦ信号Ｓ_RFのみであるのに、周波数ｆ_IMの他
の信号Ｓ_IMが、妨害波として機能し、受信障害を生じさ
せる。この妨害波は、その周波数ｆ_IMが局部発信周波数
ｆ_LOを中心として希望受信周波数ｆ_RFとちょうど鏡像の
位置関係にあるため、“イメージ（Image）信号”と呼
ばれている。また、イメージ信号Ｓ_IMの周波数ｆ_IMは、
“イメージ周波数”と呼ばれ、イメージ信号Ｓ_IMによる
受信障害は“イメージ妨害”と呼ばれる。

【０００５】このイメージ信号Ｓ_IMは、送信系のミキサ
回路においても発生する。すなわち、図１６（Ｂ）に示
したように、周波数ｆ_IFのＩＦ信号Ｓ_IFと周波数ｆ_LOの
ローカル信号Ｓ_LOとを混合すると、希望とする送信信号
がＲＦ信号Ｓ_RFのみであるのに、局部発信周波数ｆ_LOに
対してＲＦ信号Ｓ_RFとは逆側の側波帯にも他の信号が発
生する。この逆側の側波帯に発生する信号がイメージ信
号Ｓ_IMとなる。送信系の回路では、このイメージ信号Ｓ
_IMを、最終的なアンテナ出力以前において除去する必要
がある。

【０００６】このイメージ信号Ｓ_IMを除去するために、
従来では、外付けのＢＰＦ（バンドパス・フィルタ）回
路、特にＳＡＷ（Surface Acoustic Waves：表面弾性
波）フィルタと呼ばれるフィルタ回路を用いた信号除去
方法が一般的に採用されている。

【０００７】図１３は、外付けのフィルタ回路を用いた
送信回路の構成例を示している。この回路例では、内蔵
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３０１，３０２、変調器３
０３、局部発振器（ＯＳＣ）３０４、およびミキサ回路
３０４が、１つのＩＣチップ３００内に設けられてい
る。イメージ信号Ｓ_IMを除去するためのイメージ除去フ
ィルタ３１０は、ＩＣチップ３００に対して外付けされ
ている。イメージ除去フィルタ３１０の出力側には、パ
ワーアンプ（ＰＡ）３２０が設けられている。

【０００８】この回路では、Ｉチャネルのベースバンド
（ＢＢ）信号Ｓ_Iが内蔵ＬＰＦ３０１に平衡入力され
る。また、Ｑチャネルのベースバンド信号Ｓ_Qが内蔵Ｌ
ＰＦ３０２に平衡入力される。内蔵ＬＰＦ３０１，３０
２は、入力された信号Ｓ_I，Ｓ_Qのうち所定周波数成分を
変調器３０３に出力する。変調器３０３は、内蔵ＬＰＦ
３０１，３０２を介して入力された信号を変調し、ＩＦ
信号Ｓ_IFを平衡出力する。ミキサ回路３０４は、変調器
３０３からのＩＦ信号Ｓ_IFと局部発振器３０４からのロ
ーカル信号Ｓ_LOとを混合し、周波数ｆ_RFに周波数変換さ
れたＲＦ信号Ｓ_RFを平衡出力する。このときミキサ回路
３０４からは、イメージ信号Ｓ_IMも出力される。イメー
ジ除去フィルタ３１０は、ミキサ回路３０４からの信号
のうち、イメージ信号Ｓ_IMを除去し、ＲＦ信号Ｓ_RFのみ
を通過させる。パワーアンプ３２０は、イメージ除去フ
ィルタ３１０からのＲＦ信号Ｓ_RFを増幅して出力する。

【０００９】このように外付けのフィルタ回路を用いる
ことにより、イメージ信号Ｓ_IMを除去することができ
る。しかしながら、外付けのフィルタ回路の使用は、回
路素子数の増加、回路全体の大型化、ならびにコスト高
などを招いてしまう問題がある。そこで、近年では、外
付けのフィルタを不要化した“イメージリジェクション
ミキサ”と呼ばれるミキサ回路が開発されている。イメ
ージリジェクションミキサは、単体でイメージ信号Ｓ_IM
を除去可能に構成されたものである。このイメージリジ
ェクションミキサを用いることによって、例えば送信系
の回路の場合には、外付けのフィルタ回路より前の段階
においてイメージ信号Ｓ_IMを除去することが可能とな
る。これにより、外付けのフィルタ回路を用いる場合に
比べて、回路素子数、システムコスト、回路の歪などの
点において優位な構成となる。

【００１０】イメージリジェクションミキサは、図１４
に示したように、第１および第２の９０°位相器４１
１，４１２と、第１および第２のミキサ回路４１３，４
１４と、加算器４１５とを有して構成されている。第１
および第２のミキサ回路４１３，４１４は、一般にギル
バート・ミキサで構成される。第１および第２の９０°
位相器４１１，４１２は、一般にＲＣフィルタが用いら
れている。このイメージリジェクションミキサ４０１を
用いた送信回路の全体構成は、図１３の回路におけるミ
キサ回路３０４をイメージリジェクションミキサ４０１
で置き換え、さらに、イメージ除去フィルタ３１０を回
路構成から省いたものとなる。

【００１１】図１４に示したイメージリジェクションミ
キサ４０１において、第１の９０°位相器４１１には、
変調器３０３からのＩＦ信号Ｓ_IFが入力される。このと
き第１の９０°位相器４１１への信号入力は平衡的に行
われる。すなわち、１８０°位相の異なる一対のバラン
ス信号がＩＦ信号Ｓ_IFとして入力される。第１の９０°
位相器４１１は、入力されたＩＦ信号Ｓ_IFを９０°位相
シフトした２種類のバランス信号に２分割して出力す
る。分割されたＩＦ信号Ｓ_IFのうちの一方（位相０°，
１８０°）は、第１のミキサ回路４１３に入力される。
他方（位相９０°，２７０°）は、第２のミキサ回路４
１４に入力される。

【００１２】一方、第２の９０°位相器４１２には、局
部発振器３０４からのローカル信号Ｓ_LOが入力される。
このとき第２の９０°位相器４１２への信号入力は平衡
的に行われる。すなわち、１８０°位相の異なる一対の
バランス信号がローカル信号Ｓ_LOとして入力される。第
２の９０°位相器４１２は、入力されたローカル信号Ｓ
_LOを９０°位相シフトした２種類のバランス信号に２分
割して出力する。分割されたローカル信号Ｓ_LOのうちの
一方（位相０°，１８０°）は、第２のミキサ回路４１
４に入力される。他方（位相９０°，２７０°）は、第
１のミキサ回路４１３に入力される。

【００１３】第１のミキサ回路４１３は、第１の９０°
位相器４１１を介して入力されたＩＦ信号Ｓ_IFと、第２
の９０°位相器４１２を介して入力されたローカル信号
Ｓ_LOとを混合し、局部発信周波数ｆ_LOに対して上側波帯
および下側波帯にある２種の（周波数の異なる）信号を
発生する。第２のミキサ回路４１４も同様に、ＩＦ信号
Ｓ_IFとローカル信号Ｓ_LOとを混合し、局部発信周波数ｆ
_LOに対して上側波帯および下側波帯にある２種の信号を
発生する。第１および第２のミキサ回路４１３，４１４
で発生した２種の信号は、加算器４１５に出力される。
このとき、第１のミキサ回路４１３から出力される２種
の信号と第２のミキサ回路４１４から出力される２種の
信号との位相関係が適切に調整されていれば、上下側波
帯のうち希望とする信号成分のみを、希望とするＲＦ信
号Ｓ_RFとして加算器４１５から出力することができる。
すなわち、希望とする信号成分については位相一致で加
算器４１５を通過させる。一方、希望としない他の信号
成分、すなわちイメージ信号Ｓ_IMについては位相関係を
逆転させることでキャンセルしあい、除去される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１４
に示したイメージリジェクションミキサ４０１の機能
を、従来の回路技術で構成した場合、ＩＣの製造工程上
で生じる回路素子の定数のばらつきに対し、イメージリ
ジェクション特性と呼ばれる、イメージ信号除去特性が
弱いという問題がある。一例として、イメージリジェク
ションミキサ４０１を一般的に用いられるＲＣ−ＲＣ構
成と呼ばれる回路で構成した場合には、抵抗素子Ｒの抵
抗値とキャパシタＣの容量値とが設計値に対して同じ方
向に２０％ばらつきが生じたときに、Typ.>４０ｄＢの
イメージリジェクションが２０ｄＢ前後まで低下してし
まう。

【００１５】なお、ＲＣ−ＲＣ構成とは、イメージリジ
ェクションミキサ４０１における２つの９０°位相器４
１１，４１２を、ＲＣ構成のローパスフィルタとＲＣ構
成のハイパスフィルタとで構成したものをいう。イメー
ジリジェクションミキサ４０１によってイメージ信号を
良好に除去するためには、回路の最終段（加算器４１
５）に入力される各ミキサ回路４１３，４１４からのイ
メージ信号に関して、振幅と位相とが所定の条件を満足
している必要がある。すなわち、それぞれのイメージ信
号について、振幅が等しく、かつ位相が逆転した関係で
あるとそれらのイメージ信号がキャンセルしあい、良好
に除去できる。ＲＣ−ＲＣ構成の回路では、回路素子の
定数のばらつきに対し、特に、振幅の関係が理想状態か
ら崩れてしまう傾向にあり、イメージリジェクション特
性が低下してしまうという問題がある。

【００１６】そこで、各９０°位相器４１１，４１２
を、ＲＣフィルタではなく他のフィルタ、例えばポリフ
ェーズ（Poly-Phase）フィルタで構成することが考えら
れる。ポリフェーズフィルタは、一般にＲＣ−ＲＣ構成
に比べて定数のばらつきに対するイメージ信号除去特性
の低下は少ないと考えられる。本願出願人も、特願２０
０１−８５０６５号において、受信系のイメージリジェ
クションミキサに関して、ポリフェーズフィルタを用い
ることによりイメージリジェクション特性を向上させた
新規な回路を提案している。

【００１７】図１５は、ポリフェーズフィルタを用いた
従来の送信系のイメージリジェクションミキサの構成例
を示している。なお、図１５では、図１４に示した各回
路ブロックに対応する部分には同一の符号を付してい
る。

【００１８】この回路例において、抵抗Ｒ７９，Ｒ８０
は、加算器４１５を構成している。抵抗Ｒ７７およびト
ランジスタＱ６３，Ｑ６４、ならびにトランジスタＱ７
１〜Ｑ７４は、第１のミキサ回路４１３を構成してい
る。抵抗Ｒ７８およびトランジスタＱ６５，Ｑ６６、な
らびにトランジスタＱ７５〜Ｑ７８は、第２のミキサ回
路４１４を構成している。

【００１９】この回路例では、第１および第２のミキサ
回路４１３，４１４がそれぞれ、ギルバート・ミキサの
構成となっている。すなわち、第１のミキサ回路４１３
においては、抵抗Ｒ７７およびトランジスタＱ６３，Ｑ
６４が、ギルバート・ミキサにおけるエミッタ接地の差
動アンプ部を形成し、トランジスタＱ７１〜Ｑ７４がギ
ルバート・ミキサにおけるミキサ・セルを形成してい
る。差動アンプ部には、定電流源Ｉ６１，Ｉ６２が接続
されている。

【００２０】また、第２のミキサ回路４１４において
は、抵抗Ｒ７８およびトランジスタＱ６５，Ｑ６６が、
ギルバート・ミキサにおけるエミッタ接地の差動アンプ
を形成し、トランジスタＱ７５〜Ｑ７８がギルバート・
ミキサにおけるミキサ・セルを形成している。差動アン
プ部には、定電流源Ｉ６３，Ｉ６４が接続されている。

【００２１】この回路例では、第１および第２の９０°
位相器４１１，４１２がそれぞれ、同一種類の２段構成
のポリフェーズフィルタによって形成されている。すな
わち、第１の９０°位相器４１１については、抵抗Ｒ５
１〜Ｒ５４およびキャパシタＣ５１〜Ｃ５４からなる１
段目のポリフェーズフィルタと、抵抗Ｒ５５〜Ｒ５８お
よびキャパシタＣ５５〜Ｃ５８からなる２段目のポリフ
ェーズフィルタとによって２段構成のポリフェーズフィ
ルタが形成されている。また、第２の９０°位相器４１
２については、抵抗Ｒ４１〜Ｒ４４およびキャパシタＣ
４１〜Ｃ４４からなる１段目のポリフェーズフィルタ
と、抵抗Ｒ４５〜Ｒ４８およびキャパシタＣ４５〜Ｃ４
８からなる２段目のポリフェーズフィルタとによって２
段構成のポリフェーズフィルタが形成されている。

【００２２】第１の９０°位相器４１１の入力段には、
キャパシタＣ７３，Ｃ７４を介してプリアンプ５１１が
接続されている。プリアンプ５１１は、トランジスタＱ
５１〜Ｑ５４、抵抗Ｒ６０，Ｒ６１を有して構成されて
いる。トランジスタＱ５１，Ｑ５２には定電流源Ｉ７１
が接続されている。

【００２３】第２の９０°位相器４１２の入力段には、
キャパシタＣ７１，Ｃ７２を介してバッファアンプ５１
２が接続されている。バッファアンプ５１２は、トラン
ジスタＱ５７〜Ｑ６０、抵抗Ｒ７３，Ｒ７４を有して構
成されている。トランジスタＱ５７，Ｑ５８には定電流
源Ｉ７２が接続されている。

【００２４】このように、従来のイメージリジェクショ
ンミキサとして、第１および第２の９０°位相器４１
１，４１２に同一種類のポリフェーズフィルタを用いた
ものがある。これにより、一般に、ＲＣ−ＲＣ構成に比
べて良好なイメージリジェクション特性を維持すること
ができる。

【００２５】しかしながら、このポリフェーズフィルタ
を用いたイメージリジェクションミキサは、まだ開発が
不十分なところがあり、改善の余地がある。例えば、ポ
リフェーズフィルタを用いると、第１および第２の９０
°位相器４１１，４１２での信号の損失が大きく、この
損失を補償するために別途アンプが必要とされ、これに
より、消費電力が増加する問題がある。また、ＲＣ−Ｒ
Ｃ構成と共通する問題として、特にＩＦ信号の入力段に
おいて位相器を用いているため、一般に回路のＮＦ（No
ise Figure）特性が低下する傾向がある。この対応とし
て、ＩＦ入力部にアンプを用いることでＮＦの特性を維
持しうるが、この場合は回路全体の電流が増加する傾向
がある。

【００２６】また、ポリフェーズフィルタを用いること
により、一般にはＲＣ−ＲＣ構成に比べて良好なイメー
ジリジェクション特性を維持することができるが、単に
同一種類のポリフェーズフィルタを用いた構成では、回
路素子の定数のばらつきの条件によってはイメージリジ
ェクション特性が低下することも考えられる。

【００２７】なお、第１および第２の９０°位相器４１
１，４１２を、ＲＣフィルタとポリフェーズフィルタと
で構成する方法も考えられる。すなわち、第１および第
２の９０°位相器４１１，４１２のいずれか一方をポリ
フェーズフィルタで構成し、他方をＲＣフィルタで構成
する方法も考えられる。しかしながら、この場合にも、
回路素子の定数のばらつきに対し、イメージリジェクシ
ョン特性が弱いという問題がある。

【００２８】また、以上では特に位相器に関する問題を
挙げたが、それ以外の回路部分（特に、ミキサ回路）に
ついても、イメージリジェクションミキサの特性を向上
させるために、さらなる改善の余地があると考えられ
る。

【００２９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その第１の目的は、従来に比べて性能が安定し、
かつ、性能の優れたイメージリジェクションミキサを提
供することにある。また、本発明の第２の目的は、イメ
ージリジェクションミキサなどの回路に使用されること
によりその回路の性能を向上させることのできる能動型
ポリフェーズフィルタ・アンプおよびミキサ回路を提供
することにある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明による能動型ポリ
フェーズフィルタ・アンプは、２段構成のポリフェーズ
フィルタと、信号の入力段に設けられ、ポリフェーズフ
ィルタと一体化された差動アンプとを備えたものであ
る。

【００３１】本発明による能動型ポリフェーズフィルタ
・アンプでは、ポリフェーズフィルタ単独で構成されて
いる場合に比べて、別構成のアンプを別途追加すること
なく、ポリフェーズフィルタによるＮＦ特性の悪化が防
止され、消費電力の低減が図られる。これにより、例え
ば、イメージリジェクションミキサの位相器部分または
ＱＰＳＫ方式の直交変調器の位相器部分などに使用し
て、それらの性能の向上が見込まれる。

【００３２】ここで、本発明による能動型ポリフェーズ
フィルタ・アンプは、さらに、ポリフェーズフィルタの
１段目の回路部分と２段目の回路部分との間に挿入さ
れ、ポリフェーズフィルタと一体化されたベース接地ア
ンプを備えていてもよい。これにより、ＮＦ特性のさら
なる向上が見込まれる。また、ポリフェーズフィルタに
よる信号ロスの低減が防止され、歪み特性の向上が図ら
れる。

【００３３】本発明によるミキサ回路は、エミッタ接地
の差動アンプと共にギルバート・ミキサを構成するミキ
サ・セルと、エミッタ接地の差動アンプとミキサ・セル
との間に挿入されたベース接地の差動アンプとを備えた
ものである。

【００３４】本発明によるミキサ回路では、ベース接地
の差動アンプが挿入されていることにより、通常のギル
バート・ミキサに比べて、エミッタ接地の差動アンプで
の歪み成分が軽減され、かつゲインの確保がなされる。
これにより、例えば送信系のイメージリジェクションミ
キサに使用した場合には、ＯＩＰ３の向上が見込まれ
る。

【００３５】本発明の第１の観点に係るイメージリジェ
クションミキサは、２段構成の第１のポリフェーズフィ
ルタを有し、入力信号を、互いに位相の異なる第１およ
び第２の入力信号に分割して出力する第１の位相器と、
２段構成の第２のポリフェーズフィルタを有し、入力さ
れた局部発信信号を、互いに位相の異なる第１および第
２の局部発信信号に分割して出力する第２の位相器と、
第１の局部発信信号と第１の入力信号とを混合する第１
のミキサ回路と、第２の局部発信信号と第２の入力信号
とを混合する第２のミキサ回路と、第１および第２のミ
キサ回路からのそれぞれの出力信号を加算し、所望の周
波数の信号を出力する加算器とを備えたものである。そ
してさらに、第１のポリフェーズフィルタの１段目の回
路を構成する各回路素子の接続状態と、第２のポリフェ
ーズフィルタの１段目の回路を構成する各回路素子の接
続状態とが、互いに鏡像的な関係となり、第１のポリフ
ェーズフィルタの２段目の回路を構成する各回路素子の
接続状態と、第２のポリフェーズフィルタの２段目の回
路を構成する各回路素子の接続状態とが、互いに鏡像的
な関係となるように構成したものである。

【００３６】本発明の第２の観点に係るイメージリジェ
クションミキサは、入力信号を、互いに位相の異なる第
１および第２の入力信号に分割して出力する第１の位相
器と、入力された局部発信信号を、互いに位相の異なる
第１および第２の局部発信信号に分割して出力する第２
の位相器と、第１の局部発信信号と第１の入力信号とを
混合する第１のミキサ回路と、第２の局部発信信号と第
２の入力信号とを混合する第２のミキサ回路と、第１お
よび第２のミキサ回路からのそれぞれの出力信号を加算
し、所望の周波数の信号を出力する加算器とを備えたも
のである。そしてさらに、第１および第２のミキサ回路
がそれぞれ、エミッタ接地の差動アンプと、エミッタ接
地の差動アンプと共にギルバート・ミキサを構成するミ
キサ・セルと、エミッタ接地の差動アンプとミキサ・セ
ルとの間に挿入されたベース接地の差動アンプとを有し
たものである。

【００３７】本発明の第３の観点に係るイメージリジェ
クションミキサは、２段構成の第１のポリフェーズフィ
ルタを有し、入力信号を、互いに位相の異なる第１およ
び第２の入力信号に分割して出力する第１の位相器と、
２段構成の第２のポリフェーズフィルタを有し、入力さ
れた局部発信信号を、互いに位相の異なる第１および第
２の局部発信信号に分割して出力する第２の位相器と、
第１の局部発信信号と第１の入力信号とを混合する第１
のミキサ回路と、第２の局部発信信号と第２の入力信号
とを混合する第２のミキサ回路と、第１および第２のミ
キサ回路からのそれぞれの出力信号を加算し、所望の周
波数の信号を出力する加算器とを備えたものである。

【００３８】本発明の第３の観点に係るイメージリジェ
クションミキサにおいて、第１および第２のポリフェー
ズフィルタの１段目、２段目の回路はそれぞれ、両端に
信号の入力端および出力端が設けられた複数の入出力ラ
インと、複数の入出力ライン上に配置された複数の抵抗
素子と、隣接する入出力ライン間に配置されると共に、
一端が一方の入出力ラインの入力端に接続され、他端が
他方の入出力ラインの出力端に接続された複数の容量素
子とを有し、第１のポリフェーズフィルタにおける各容
量素子の両端の接続状態と、それに対応する第２のポリ
フェーズフィルタにおける各容量素子の両端の接続状態
とが、入出力ライン上で互いに入出力逆の状態にあるよ
うに構成されている。

【００３９】本発明の第１、第２および第３の観点に係
るイメージリジェクションミキサでは、第１の位相器の
機能によって、入力信号が、互いに位相の異なる第１お
よび第２の入力信号に分割して出力される。第１の位相
器への入力信号としては、例えば受信系の回路の場合に
はＲＦ信号、送信系の回路の場合にはＩＦ信号が入力さ
れる。また、第２の位相器の機能によって、局部発信信
号が、互いに位相の異なる第１および第２の局部発信信
号に分割して出力される。そして、第１の局部発信信号
と第１の入力信号とが第１のミキサ回路によって混合さ
れ、第２の局部発信信号と第２の入力信号とが第２のミ
キサ回路によって混合される。第１および第２のミキサ
回路からのそれぞれの出力信号は、加算器の機能によっ
て加算されることにより、所望としない不要な信号成分
が除去され、所望の周波数の信号のみが出力される。加
算器からは、例えば受信系の回路の場合にはＩＦ信号、
送信系の回路の場合にはＲＦ信号が出力される。

【００４０】特に、本発明の第１の観点に係るイメージ
リジェクションミキサでは、第１および第２の位相器に
おいて、各ポリフェーズフィルタの各回路素子の接続状
態が互いに鏡像的な関係となっていることにより、例え
ばＩＣの製造工程上で回路素子の定数のばらつきが生じ
たとしても、第１および第２の位相器から出力される信
号の位相関係が補償される。これにより、イメージリジ
ェクション特性の低下が防止される。

【００４１】ここで、本発明による第１の観点に係るイ
メージリジェクションミキサにおいて、第１の位相器
が、さらに、信号の入力段において第１のポリフェーズ
フィルタと一体化された差動アンプを有し、また、第２
の位相器が、さらに、信号の入力段において第２のポリ
フェーズフィルタと一体化された差動アンプを有してい
てもよい。さらに、第１のポリフェーズフィルタの１段
目の回路部分と２段目の回路部分との間に、第１のポリ
フェーズフィルタと一体化される形でベース接地アンプ
が挿入されていてもよい。また、第２のポリフェーズフ
ィルタの１段目の回路部分と２段目の回路部分との間
に、第２のポリフェーズフィルタと一体化される形でベ
ース接地アンプが挿入されていてもよい。

【００４２】第１および第２のポリフェーズフィルタが
それぞれ、アンプと一体化されていることにより、各ポ
リフェーズフィルタによるＮＦ特性の悪化が防止され、
消費電力の低減が図られる。

【００４３】特に、本発明の第２の観点に係るイメージ
リジェクションミキサでは、第１および第２のミキサ回
路がそれぞれ、ギルバート・ミキサにベース接地の差動
アンプが挿入された構成であることにより、通常のギル
バート・ミキサを用いる場合に比べて、エミッタ接地の
差動アンプでの歪み成分が軽減され、かつゲインの確保
がなされる。これにより、例えば送信系のイメージリジ
ェクションミキサでは、ＯＩＰ３の向上が見込まれる。
また、特に受信系のイメージリジェクションミキサで
は、ＩＩＰ３の向上が見込まれる。

【００４４】ここで、本発明による第２の観点に係るイ
メージリジェクションミキサにおいて、第１の位相器
が、２段構成の第１のポリフェーズフィルタを有し、第
２の位相器が、２段構成の第２のポリフェーズフィルタ
を有していてもよい。そして、第１のポリフェーズフィ
ルタの１段目の回路を構成する各回路素子の接続状態
と、第２のポリフェーズフィルタの１段目の回路を構成
する各回路素子の接続状態とが、互いに鏡像的な関係に
あり、第１のポリフェーズフィルタの２段目の回路を構
成する各回路素子の接続状態と、第２のポリフェーズフ
ィルタの２段目の回路を構成する各回路素子の接続状態
とが、互いに鏡像的な関係にあるように構成されていて
もよい。これにより、例えばＩＣの製造工程上で回路素
子の定数のばらつきが生じたとしても、第１および第２
の位相器から出力される信号の位相関係が補償される。
これにより、イメージリジェクション特性の低下が防止
される。

【００４５】また特に、本発明の第３の観点に係るイメ
ージリジェクションミキサでは、第１のポリフェーズフ
ィルタにおける各容量素子の両端の接続状態と、それに
対応する第２のポリフェーズフィルタにおける各容量素
子の両端の接続状態とが、入出力ライン上で互いに入出
力逆の状態にあるように構成されていることにより、例
えばＩＣの製造工程上で回路素子の定数のばらつきが生
じたとしても、第１および第２の位相器から出力される
信号の位相関係が補償される。これにより、イメージリ
ジェクション特性の低下が防止される。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００４７】図１は、本発明の一実施の形態に係るイメ
ージリジェクションミキサが適用される送信回路の全体
構成を示している。図１に示した送信回路は、例えばブ
ルートゥース規格での無線通信システムに適用されるも
のである。この送信回路は、イメージリジェクションミ
キサ１と、内蔵ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２，３と、
変調器４と、局部発振器（ＯＳＣ）５とを備えている。
これらの各回路要素は、１つのＩＣチップ１０内に設け
られている。この送信回路はまた、パワーアンプ（Ｐ
Ａ）６を備えている。

【００４８】内蔵ＬＰＦ２は、入力されたＩチャネルの
ベースバンド（ＢＢ）信号Ｓ_Iに含まれる所定周波数成
分の信号をフィルタリングして変調器４に出力する機能
を有している。内蔵ＬＰＦ３は、入力されたＱチャネル
のベースバンド信号Ｓ_Qに含まれる所定周波数成分の信
号をフィルタリングして変調器４に出力する機能を有し
ている。変調器４は、内蔵ＬＰＦ２，３を介して入力さ
れた信号を変調し、ＩＦ信号Ｓ_IFとして出力する機能を
有している。局部発振器５は、周波数変換に必要なロー
カル（ＬＯ）信号Ｓ_LOをイメージリジェクションミキサ
１に供給する機能を有している。パワーアンプ６は、イ
メージリジェクションミキサ１から出力されたＲＦ信号
Ｓ_RFを増幅する機能を有している。

【００４９】イメージリジェクションミキサ１は、変調
器４からのＩＦ信号Ｓ_IFと局部発振器５からのローカル
信号Ｓ_LOとを混合し、周波数ｆ_RFに周波数変換されたＲ
Ｆ信号Ｓ_RFを出力する機能を有している。イメージリジ
ェクションミキサ１は、また、周波数変換の際に発生す
るイメージ信号Ｓ_IMを除去する機能を有している。

【００５０】このイメージリジェクションミキサ１は、
第１および第２の９０°位相器１１，１２と、第１およ
び第２のミキサ回路１３，１４と、加算器１５とを有し
て構成されている。

【００５１】第１の９０°位相器１１は、変調器４から
平衡入力されたＩＦ信号Ｓ_IFを、互いに９０°位相の異
なる２種類のバランス信号に２分割して出力する機能を
有している。第１の９０°位相器１１によって分割され
たＩＦ信号Ｓ_IFのうちの一方（位相０°，１８０°）
は、第１のミキサ回路１３に入力され、他方（位相９０
°，２７０°）は、第２のミキサ回路１４に入力される
ようになっている。第２の９０°位相器１２は、局部発
振器５から平衡入力されたローカル信号Ｓ_LOを、互いに
９０°位相の異なる２種類のバランス信号に２分割して
出力する機能を有している。第２の９０°位相器１２に
よって分割されたローカル信号Ｓ_LOのうちの一方（位相
０°，１８０°）は、第２のミキサ回路１４に入力さ
れ、他方（位相９０°，２７０°）は、第１のミキサ回
路１３に入力されるようになっている。これら第１およ
び第２の９０°位相器１１，１２は、後述するように、
それぞれ異なる種類のポリフェーズフィルタを用いて構
成されている。

【００５２】第１および第２のミキサ回路１３，１４は
それぞれ、第１の９０°位相器１１を介して入力された
ＩＦ信号Ｓ_IFと、第２の９０°位相器１２を介して入力
されたローカル信号Ｓ_LOとを混合し、局部発信周波数ｆ
_LOに対して上側波帯および下側波帯にある２種の（周波
数の異なる）信号を発生する機能を有している。

【００５３】加算器１５は、第１および第２のミキサ回
路１３，１４からのそれぞれの出力信号を加算し、イメ
ージ信号Ｓ_IMが除去された所望の周波数のＲＦ信号Ｓ_RF
を出力するようになっている。

【００５４】［回路構成の具体例］次に、図２を参照し
て、本実施の形態の特徴部分であるイメージリジェクシ
ョンミキサ１の具体的な回路構成について説明する。本
回路例は、１ＧＨｚのＩＦ信号Ｓ_IFを５．２５〜５．３
５ＧＨｚのＲＦ周波数にイメージリジェクションしなが
らアップミキシングする回路である。本回路例におい
て、希望側波帯は上側波帯、イメージ信号Ｓ_IMは下側波
帯となる。

【００５５】この回路例において、抵抗Ｒ２９，Ｒ３０
は、加算器１５を構成している。抵抗Ｒ２７およびトラ
ンジスタＱ１３，Ｑ１４、トランジスタＱ１７，Ｑ１
８、ならびにトランジスタＱ２１〜Ｑ２４は、第１のミ
キサ回路１３を構成している。抵抗Ｒ２８およびトラン
ジスタＱ１５，Ｑ１６、トランジスタＱ１９，Ｑ２０、
ならびにトランジスタＱ２５〜Ｑ２８は、第２のミキサ
回路１４を構成している。

【００５６】＜各ミキサ回路の構成＞本回路例では、第
１および第２のミキサ回路１３，１４がそれぞれ、通常
のギルバート・ミキサに、ベース接地の差動アンプを追
加した構成となっている。ギルバート・ミキサは、大別
してミキサ部（ミキサ・セル）とアンプ部とで構成され
るものであり、アンプ部が通常、エミッタ接地の差動ア
ンプの１段構成となっている。これに対し、本回路例で
は、第１および第２のミキサ回路１３，１４がそれぞ
れ、下段にエミッタ接地の差動アンプ、上段にミキサ・
セルを有し、それらの間の中段にベース接地の差動アン
プが挿入された構成となっている。すなわち、ギルバー
ト・ミキサにおけるアンプ部が２段の差動アンプの構成
となっている。

【００５７】より具体的には、第１のミキサ回路１３に
おいては、抵抗Ｒ２７およびトランジスタＱ１３，Ｑ１
４が、ギルバート・ミキサにおけるエミッタ接地の差動
アンプ部を形成し、トランジスタＱ２１〜Ｑ２４がギル
バート・ミキサにおけるミキサ・セルを形成している。
そして、トランジスタＱ１７，Ｑ１８が、ベース接地の
差動アンプを形成している。下段にあるエミッタ接地の
差動アンプ部には、定電流源Ｉ５，Ｉ６が接続されてい
る。

【００５８】トランジスタＱ１３，Ｑ１４のベース端子
は、第１の９０°位相器１１に接続されており、第１の
９０°位相器１１によって分割されたＩＦ信号Ｓ_IFの一
方（位相０°，１８０°）が入力されるようになってい
る。トランジスタＱ１７，Ｑ１８のエミッタ端子はそれ
ぞれ、トランジスタＱ１３，Ｑ１４のコレクタ端子に接
続されている。トランジスタＱ１７，Ｑ１８のベース端
子は互いに接続されている。トランジスタＱ２１，Ｑ２
２のエミッタ端子は互いに、トランジスタＱ１７のコレ
クタ端子に接続されている。トランジスタＱ２３，Ｑ２
４のエミッタ端子は互いに、トランジスタＱ１８のコレ
クタ端子に接続されている。

【００５９】トランジスタＱ２１，Ｑ２４のベース端子
は、キャパシタＣ２３を介して第２の９０°位相器１２
に接続されており、第２の９０°位相器１２によって分
割されたローカル信号Ｓ_LOの１つ（位相２７０°）が共
通入力されるようになっている。一方、トランジスタＱ
２２，Ｑ２３のベース端子は、キャパシタＣ２２を介し
て第２の９０°位相器１２に接続されており、第２の９
０°位相器１２によって分割されたローカル信号Ｓ_LOの
１つ（位相９０°）が共通入力されるようになってい
る。

【００６０】トランジスタＱ２１，Ｑ２３のコレクタ端
子は、第２のミキサ回路１４におけるトランジスタＱ２
５，Ｑ２７のコレクタ端子と共に、加算器１５の抵抗Ｒ
２９の一端に接続されている。トランジスタＱ２１，Ｑ
２３，Ｑ２５，Ｑ２７のコレクタ端子と抵抗Ｒ２９との
間の信号線には、ＲＦ信号Ｓ_RFの出力端子５１が接続さ
れ、この接続端からＲＦ信号Ｓ_RFを構成するバランス信
号の１つが取り出されるようになっている。一方、トラ
ンジスタＱ２２，Ｑ２４のコレクタ端子は、第２のミキ
サ回路１４におけるトランジスタＱ２６，Ｑ２８のコレ
クタ端子と共に、加算器１５の抵抗Ｒ３０の一端に接続
されている。トランジスタＱ２２，Ｑ２４，Ｑ２６，Ｑ
２８のコレクタ端子と抵抗Ｒ３０との間の信号線には、
ＲＦ信号Ｓ_RFの出力端子５２が接続され、この接続端か
らＲＦ信号Ｓ_RFを構成するもう１つのバランス信号が取
り出されるようになっている。

【００６１】また、第２のミキサ回路１４においては、
抵抗Ｒ２８およびトランジスタＱ１５，Ｑ１６が、ギル
バート・ミキサにおけるエミッタ接地の差動アンプ部を
形成し、トランジスタＱ２５〜Ｑ２８がギルバート・ミ
キサにおけるミキサ・セルを形成している。そして、ト
ランジスタＱ１９，Ｑ２０が、ベース接地の差動アンプ
を形成している。下段にあるエミッタ接地の差動アンプ
部には、定電流源Ｉ７，Ｉ８が接続されている。

【００６２】トランジスタＱ１５，Ｑ１６のベース端子
は、第１の９０°位相器１１に接続されており、第１の
９０°位相器１１によって分割されたＩＦ信号Ｓ_IFの他
方（位相９０°，２７０°）が入力されるようになって
いる。トランジスタＱ１９，Ｑ２０のエミッタ端子はそ
れぞれ、トランジスタＱ１５，Ｑ１６のコレクタ端子に
接続されている。トランジスタＱ１９，Ｑ２０のベース
端子は互いに接続されている。トランジスタＱ２５，Ｑ
２６のエミッタ端子は互いに、トランジスタＱ１９のコ
レクタ端子に接続されている。トランジスタＱ２７，Ｑ
２８のエミッタ端子は互いに、トランジスタＱ２０のコ
レクタ端子に接続されている。

【００６３】トランジスタＱ２５，Ｑ２８のベース端子
は、キャパシタＣ２４を介して第２の９０°位相器１２
に接続されており、第２の９０°位相器１２によって分
割されたローカル信号Ｓ_LOの１つ（位相１８０°）が共
通入力されるようになっている。一方、トランジスタＱ
２６，Ｑ２７のベース端子は、キャパシタＣ２１を介し
て第２の９０°位相器１２に接続されており、第２の９
０°位相器１２によって分割されたローカル信号Ｓ_LOの
１つ（位相０°）が共通入力されるようになっている。

【００６４】＜各９０°位相器の構成＞第１の９０°位
相器１１は、図７にその詳細を示したように、２段のポ
リフェーズフィルタ２１，２２を有して構成されてい
る。一方、第２の９０°位相器１２は、図８にその詳細
を示したように、第１の９０°位相器１１におけるポリ
フェーズフィルタ２１，２２とは異なる種類の２段のポ
リフェーズフィルタ３１，３２を有して構成されてい
る。第１および第２の９０°位相器１１，１２において
ポリフェーズフィルタを２段構成にしたのは、１段のみ
の構成では、十分なイメージリジェクション特性を得る
ことができず、また、３段以上の構成では、信号の損失
が増加しすぎて、イメージリジェクション特性以外の他
の諸特性を従来と同等レベルまで確保することが困難と
なるためである。なお、第１および第２の９０°位相器
１１，１２におけるポリフェーズフィルタの構成および
その機能については、後に詳述する。

【００６５】第１の９０°位相器１１はさらに、ポリフ
ェーズフィルタ２１，２２と一体化された差動アンプ２
３およびベース接地アンプ２４（図７）を有している。
第１の９０°位相器１１はさらに、給電用の抵抗Ｒ１０
〜Ｒ１３を有している。この第１の９０°位相器１１に
おける信号の出力端は、ＤＣカット用のキャパシタＣ９
〜Ｃ１２（図２）を介して、第１および第２のミキサ回
路１３，１４における差動アンプ部に接続されている。

【００６６】一方、第２の９０°位相器１２はさらに、
ポリフェーズフィルタ３１，３２と一体化された差動ア
ンプ３３およびベース接地アンプ３４（図８）を有して
いる。第２の９０°位相器１２はさらに、給電用の抵抗
Ｒ２３〜Ｒ２６を有している。この第２の９０°位相器
１２における信号の出力端は、ＤＣカット用のキャパシ
タＣ２１〜Ｃ２４（図２）を介して、第１および第２の
ミキサ回路１３，１４におけるミキサ・セルに接続され
ている。

【００６７】このように、第１および第２の９０°位相
器１１，１２はそれぞれ、アンプと２段のポリフェーズ
フィルタとが一体化された能動型ポリフェーズフィルタ
・アンプの構成となっている。第１および第２の９０°
位相器１１，１２をポリフェーズフィルタとアンプとの
一体構成にしたのは、ポリフェーズフィルタ単体での構
成では、信号のロスが無視しがたく、それを改善するた
めである。アンプとの一体構成にすることにより、ポリ
フェーズフィルタ単独で構成されている場合に比べて、
ポリフェーズフィルタによるＮＦ特性の悪化を防ぎ、歪
特性を向上させ、消費電流の低減を図るようになってい
る。

【００６８】なお、ポリフェーズフィルタを多段接続し
た構成において、中間段にそれ単独で動作する独立した
アンプを挿入することによりＮＦ特性の維持を図った回
路は、前例がある。

【００６９】図１７は、２段構成のポリフェーズフィル
タの中間段にアンプを挿入した従来の回路例を示してい
る。この回路では、１段目のポリフェーズフィルタ５０
１（抵抗Ｒ１１１〜Ｒ１１４およびキャパシタＣ１１１
〜Ｃ１１４）の前段に、プリアンプ５０３（抵抗Ｒ２１
１〜Ｒ２１３およびトランジスタＱ２１１〜Ｑ２１４）
が設けられている。また、１段目のポリフェーズフィル
タ５０１と２段目のポリフェーズフィルタ５０２（抵抗
Ｒ１２１〜Ｒ１２４およびキャパシタＣ１２１〜Ｃ１２
４）との間（中間段）に、アンプ５０４（抵抗Ｒ４１１
〜Ｒ４１３およびトランジスタＱ４１１〜Ｑ４１４）
と、アンプ５０５（抵抗Ｒ３１１〜Ｒ３１３およびトラ
ンジスタＱ３１１〜Ｑ３１４）とが設けられている。

【００７０】このように従来の回路では、１段目のポリ
フェーズフィルタ５０１から出力される２種のバランス
信号（位相０°，１８０°および位相９０°，２７０
°）用に、バランス入出力の２つの独立したカスコード
アンプ５０４，５０５を挿入した構成となっている。

【００７１】これに対し、本回路（図７、図８）の構成
は、２段構成のポリフェーズフィルタにアンプを一体化
させている点に特徴がある。本回路は、信号の入力側か
ら、「差動アンプ→ポリフェーズフィルタ→ベース接地
アンプ→ポリフェーズフィルタ」という構成となってお
り、差動アンプとベース接地アンプの両アンプに対して
それぞれ、ポリフェーズフィルタが負荷の役割を兼ねて
いる。

【００７２】これにより、図１７のポリフェーズフィル
タ５０１，５０２とカスコードアンプ５０４，５０５と
を組み合わせた通常の回路と比較して、個々のアンプ５
０４，５０５の負荷抵抗（抵抗Ｒ４１２，Ｒ４１３およ
び抵抗Ｒ３１２，Ｒ３１３）を構成要素から削除するこ
とができ、トランジスタで増幅された信号の伝送効率が
上昇する。なお、本回路のポリフェーズフィルタ・アン
プにおいても、最上段に４つの給電用抵抗Ｒ１０〜Ｒ１
３（図７）および抵抗Ｒ２３〜Ｒ２６（図８）を用いて
いる。これらの給電用抵抗では、通常の中間段のアンプ
に比べてその抵抗値を高めに設定することで、その給電
用抵抗による信号損失を低減している。

【００７３】また、従来の回路では中間段のアンプに電
流源が独立に必要になるのに対し、本回路では、アンプ
が共用化されていることで、必要とされる電流の低減を
行っている。ただし、中間段に独立のカスコードアンプ
を用いた方が全体のゲインは高くなる。しかしながら、
ＮＦ特性の維持という見地から見れば、本回路の構成で
十分なゲインが得られる。

【００７４】次に、第１および第２の９０°位相器１
１，１２の各部の回路構成について具体的に説明する
と、まず、第１の９０°位相器１１における差動アンプ
２３は、ＩＦ信号Ｓ_IFの入力段に設けられている。この
差動アンプ２３は、抵抗Ｒ１およびトランジスタＱ１，
Ｑ２を有して構成されている。差動アンプ２３には、定
電流源Ｉ１，Ｉ２が接続されている。トランジスタＱ
１，Ｑ２のベース端子には、ＩＦ信号Ｓ_IFが平衡入力さ
れるようになっている。トランジスタＱ１，Ｑ２のコレ
クタ端子はそれぞれ、１段目のポリフェーズフィルタ２
１の入力端子に接続されている。

【００７５】第１の９０°位相器１１におけるベース接
地アンプ２４（図７）は、１段目のポリフェーズフィル
タ２１と２段目のポリフェーズフィルタ２２との間に設
けられている。このベース接地アンプ２４は、トランジ
スタＱ３，Ｑ４およびトランジスタＱ５，Ｑ６を有して
構成されている。

【００７６】トランジスタＱ３，Ｑ４のベース端子は互
いに接続されている。トランジスタＱ３，Ｑ４のエミッ
タ端子はそれぞれ、１段目のポリフェーズフィルタ２１
の構成要素である抵抗Ｒ２，Ｒ４の一端（ポリフェーズ
フィルタ２１の出力端）に接続されている。トランジス
タＱ３，Ｑ４のコレクタ端子はそれぞれ、２段目のポリ
フェーズフィルタ２２の構成要素である抵抗Ｒ６，Ｒ８
の一端（ポリフェーズフィルタ２２の入力端）に接続さ
れている。

【００７７】一方、トランジスタＱ５，Ｑ６のベース端
子は互いに接続されている。トランジスタＱ５，Ｑ６の
エミッタ端子はそれぞれ、１段目のポリフェーズフィル
タ２１の構成要素である抵抗Ｒ３，Ｒ５の一端（ポリフ
ェーズフィルタ２１の出力端）に接続されている。トラ
ンジスタＱ５，Ｑ６のコレクタ端子はそれぞれ、２段目
のポリフェーズフィルタ２２の構成要素である抵抗Ｒ
７，Ｒ９の一端（ポリフェーズフィルタ２２の入力端）
に接続されている。

【００７８】第２の９０°位相器１２における差動アン
プ３３（図８）は、ローカル信号Ｓ _LOの入力段に設けら
れている。この差動アンプ３３は、抵抗Ｒ１４およびト
ランジスタＱ７，Ｑ８を有して構成されている。差動ア
ンプ３３には、定電流源Ｉ３，Ｉ４が接続されている。
トランジスタＱ７，Ｑ８のベース端子には、ローカル信
号Ｓ_LOが平衡入力されるようになっている。トランジス
タＱ７，Ｑ８のコレクタ端子はそれぞれ、１段目のポリ
フェーズフィルタ３１の入力端子に接続されている。

【００７９】第２の９０°位相器１２におけるベース接
地アンプ３４は、１段目のポリフェーズフィルタ３１と
２段目のポリフェーズフィルタ３２との間に設けられて
いる。このベース接地アンプ３４は、トランジスタＱ１
１，Ｑ１２およびトランジスタＱ９，Ｑ１０を有して構
成されている。

【００８０】トランジスタＱ１１，Ｑ１２のベース端子
は互いに接続されている。トランジスタＱ１１，Ｑ１２
のエミッタ端子はそれぞれ、１段目のポリフェーズフィ
ルタ３１の構成要素である抵抗Ｒ１５，Ｒ１８の一端
（ポリフェーズフィルタ３１の出力端）に接続されてい
る。トランジスタＱ１１，Ｑ１２のコレクタ端子はそれ
ぞれ、２段目のポリフェーズフィルタ３２の構成要素で
ある抵抗Ｒ１９，Ｒ１８の一端（ポリフェーズフィルタ
３２の入力端）に接続されている。

【００８１】一方、トランジスタＱ９，Ｑ１０のベース
端子は互いに接続されている。トランジスタＱ９，Ｑ１
０のエミッタ端子はそれぞれ、１段目のポリフェーズフ
ィルタ３１の構成要素である抵抗Ｒ１６，Ｒ１７の一端
（ポリフェーズフィルタ３１の出力端）に接続されてい
る。トランジスタＱ９，Ｑ１０のコレクタ端子はそれぞ
れ、２段目のポリフェーズフィルタ３２の構成要素であ
る抵抗Ｒ２０，Ｒ２１の一端（ポリフェーズフィルタ３
２の入力端）に接続されている。

【００８２】＜ポリフェーズフィルタの構成および機能
＞次に、第１および第２の９０°位相器１１，１２にお
けるポリフェーズフィルタの構成およびその機能につい
て説明する。

【００８３】図３は、第１の９０°位相器１１の回路要
素からポリフェーズフィルタ２１，２２の部分のみを抽
出して示したものである。また、図４は、第２の９０°
位相器１２の回路要素からポリフェーズフィルタ３１，
３２の部分のみを抽出して示したものである。

【００８４】第１の９０°位相器１１（図３）における
１段目のポリフェーズフィルタ２１は、４つの抵抗Ｒ２
〜Ｒ５と、４つのキャパシタＣ１〜Ｃ４とを有してい
る。２段目のポリフェーズフィルタ２２も同様に、４つ
の抵抗Ｒ６〜Ｒ９と、４つのキャパシタＣ５〜Ｃ８とを
有している。

【００８５】１段目のポリフェーズフィルタ２１は、ま
た、２つの入力端子６１，６２と、４つの出力端子とを
有している。２段目のポリフェーズフィルタ２２は、４
つの入力端子と、４つの出力端子６３〜６６とを有して
いる。図３では端子の図示を省略しているが、１段目の
ポリフェーズフィルタ２１の４つの出力端子と、２段目
のポリフェーズフィルタ２２の４つの入力端子は、互い
に接続されている。

【００８６】２段目のポリフェーズフィルタ２２におい
て、抵抗Ｒ６〜Ｒ９は、それぞれ、各入力端子と各出力
端子６３〜６６とを結んだ４つの入出力ライン６７〜７
０上に配置されている。４つのキャパシタＣ５〜Ｃ８
は、４つの入出力ライン６７〜７０における隣接するラ
イン間に配置され、両端が異なる入出力ライン６７〜７
０の入力端または出力端に接続されている。

【００８７】すなわち、第１の入出力ライン６７の入力
端には、抵抗Ｒ６の一端とキャパシタＣ５の一端とが接
続され、出力端には、抵抗Ｒ６の他端とキャパシタＣ８
の他端とが接続されている。また、第２の入出力ライン
６８の入力端には、抵抗Ｒ７の一端とキャパシタＣ６の
一端とが接続され、出力端には、抵抗Ｒ７の他端とキャ
パシタＣ５の他端とが接続されている。また、第３の入
出力ライン６９の入力端には、抵抗Ｒ８の一端とキャパ
シタＣ７の一端とが接続され、出力端には、抵抗Ｒ８の
他端とキャパシタＣ６の他端とが接続されている。ま
た、第４の入出力ライン７０の入力端には、抵抗Ｒ９の
一端とキャパシタＣ８の一端とが接続され、出力端に
は、抵抗Ｒ９の他端とキャパシタＣ７の他端とが接続さ
れている。このように、１つの入力端子が、１つの抵抗
と１つのキャパシタとを介して２つの出力端子に循環的
に結合された構成となっている。例えば、第１の入出力
ライン６７における入力端子が、抵抗Ｒ６を介して第１
の出力端子６３に結合されると共に、キャパシタＣ５を
介して第２の出力端子６４に結合されている。

【００８８】１段目のポリフェーズフィルタ２１も、基
本的には２段目のポリフェーズフィルタ２２と同様の構
成となっており、４つの抵抗Ｒ２〜Ｒ５が、それぞれ、
４つの入出力ライン６７〜７０上に配置され、また、４
つのキャパシタＣ１〜Ｃ４が、４つの入出力ライン６７
〜７０における隣接するライン間に配置されている。構
造上、２段目のポリフェーズフィルタ２２と異なるの
は、第１および第２の入出力ライン６７，６８の入力端
が、１つの入力端子６１として結合され、第３および第
４の入出力ライン６９，７０の入力端が、１つの入力端
子６２として結合されている点である。

【００８９】第２の９０°位相器１２における１段目の
ポリフェーズフィルタ３１（図４）も、第１の９０°位
相器１１における１段目のポリフェーズフィルタ２１
（図３）と同様、４つの抵抗Ｒ１５〜Ｒ１８と、４つの
キャパシタＣ１３〜Ｃ１６とを有している。２段目のポ
リフェーズフィルタ３２も同様に、４つの抵抗Ｒ１９〜
Ｒ２２と、４つのキャパシタＣ１７〜Ｃ２０とを有して
いる。

【００９０】１段目のポリフェーズフィルタ３１は、ま
た、第１の９０°位相器１１における１段目のポリフェ
ーズフィルタ２１（図３）と同様、２つの入力端子７
１，７２と、４つの出力端子とを有している。２段目の
ポリフェーズフィルタ３２も、第１の９０°位相器１１
における２段目のポリフェーズフィルタ２２と同様、４
つの入力端子と、４つの出力端子７３〜７６とを有して
いる。図４では端子の図示を省略しているが、１段目の
ポリフェーズフィルタ３１の４つの出力端子と、２段目
のポリフェーズフィルタ３２の４つの入力端子は、互い
に接続されている。

【００９１】２段目のポリフェーズフィルタ３２におい
て、抵抗Ｒ１９〜Ｒ２２は、第１の９０°位相器１１に
おける１段目のポリフェーズフィルタ２１（図３）と同
様、各入力端子と各出力端子７３〜７６とを結んだ４つ
の入出力ライン７７〜８０上に配置されている。４つの
キャパシタＣ１７〜Ｃ２０も第１の９０°位相器１１と
同様、４つの入出力ライン７７〜８０における隣接する
ライン間に配置され、両端が異なる入出力ライン７７〜
８０の入力端または出力端に接続されている。

【００９２】第１および第２の９０°位相器１１，１２
における２段目のポリフェーズフィルタ２２，３２は、
各回路素子の接続状態が互いに鏡像的な関係となってい
る。そして、各キャパシタの両端の接続状態が、入出力
ライン上で入出力逆の状態となっている。例えば、第１
および第２の入出力ライン間に配置されたキャパシタの
接続状態に着目すると、第１の９０°位相器１１におい
ては、“第１の入出力ライン６７の入力端”にキャパシ
タＣ５の一方の端子が接続され、“第２の入出力ライン
６８の出力端”にキャパシタＣ５の他方の端子が接続さ
れている。一方、第２の９０°位相器１２においては、
キャパシタＣ５に対応するキャパシタＣ１７の一方の端
子が“第１の入出力ライン７７の出力端”に接続され、
他方の端子が“第２の入出力ライン７８の入力端”に接
続されている。他の入出力ライン間に配置されたキャパ
シタについても同様、ポリフェーズフィルタ２２，３２
における、対応する各キャパシタ同士の両端の接続状態
が、互いに入出力逆の状態となっている。

【００９３】１段目のポリフェーズフィルタ３１も、基
本的には２段目のポリフェーズフィルタ３２と同様の構
成となっており、４つの抵抗Ｒ１５〜Ｒ１８が、４つの
入出力ライン７７〜８０上に配置され、また、４つのキ
ャパシタＣ１３〜Ｃ１６が、４つの入出力ライン７７〜
８０における隣接するライン間に配置されている。構造
上、２段目のポリフェーズフィルタ３２と異なるのは、
第１および第２の入出力ライン７７，７８の入力端が、
１つの入力端子７１として結合され、第３および第４の
入出力ライン７９，８０の入力端が、１つの入力端子７
２として結合されている点である。

【００９４】第１および第２の９０°位相器１１，１２
における１段目のポリフェーズフィルタ２１，３１につ
いても、２段目のポリフェーズフィルタ３１，３２と同
様、各回路素子の接続状態が互いに鏡像的な関係となっ
ている。そして、対応する各キャパシタ同士の両端の接
続状態が、入出力ライン上で互いに入出力逆の状態とな
っている。

【００９５】このように、本回路では、第１および第２
の９０°位相器１１，１２に、２種類のポリフェーズフ
ィルタ（図３、図４）を用いている。これら２種類のポ
リフェーズフィルタを比較すると、各回路素子の接続状
態が互いに鏡像的な関係となっていることから、バラン
ス信号の入力方向が逆方向となっている。これは、トポ
ロジーとしては同種のポリフェーズフィルタであるが、
バランス信号の入力の向きが逆となっているだけである
といえる。

【００９６】本回路では、以上のような２種類のポリフ
ェーズフィルタを適切に組み合わせることにより、良好
にイメージリジェクション特性の維持が図れるようにな
っている。以下、このイメージリジェクション特性の維
持が図れる原理について説明する。以下では、便宜上、
適宜図３に示した第１のポリフェーズフィルタをＡタイ
プ、図４に示した第２のポリフェーズフィルタをＢタイ
プと呼称する。

【００９７】図３に示した第１のポリフェーズフィルタ
では、２つの入力端子６１，６２に希望周波数のバラン
ス信号が入力されると、その４つの出力端子６３〜６６
から、振幅が等しく位相が９０°ずつずれた４つの信号
が出力される。このとき、出力される位相回転方向を図
示すると、図５（Ａ）に示したように、反時計回りとな
っている。一方、図４に示した第２のポリフェーズフィ
ルタにおいても、２つの入力端子７１，７２に希望周波
数のバランス信号が入力されると、その４つの出力端子
７３〜７６から、振幅が等しく位相が９０°ずつずれた
４つの信号が出力される。このとき、出力される位相回
転方向を図示すると、図５（Ｂ）に示したように、Ａタ
イプとは逆方向の時計回りとなっている。

【００９８】このようにＡタイプとＢタイプとでは、出
力される位相回転方向がちょうど逆になっている。この
場合、各ポリフェーズフィルタの抵抗値Ｒと容量値Ｃと
が、設計値に対してばらつきがない限りにおいては、両
タイプの特性は各端子の位相回転方向が逆向きであるも
のの、９０°位相のずれた信号を出すという点では変わ
りがない。このため、定数のばらつきがないという条件
下では、第１および第２の９０°位相器１１，１２に、
ＡタイプまたはＢタイプのいずれを用いたとしてもイメ
ージリジェクション特性は一致する。

【００９９】一方、定数にばらつきが生じた場合には、
各ポリフェーズフィルタにおいて、位相回転角のずれが
生じる。しかしながら、ＡタイプとＢタイプとでは、位
相回転角のずれの向きが異なっている（図５（Ｂ）およ
び図６（Ｂ）参照）。ＩＣ内部では抵抗値Ｒと容量値Ｃ
とのばらつきに関して、相対誤差が非常に小さく、全素
子がいっせいにほぼ同じ大きさにばらつくことが多い。
このような条件下では、Ａタイプ、Ｂタイプにおける位
相回転角のずれは、ずれの絶対値が同じで、かつずれの
向きが逆向きとなる。

【０１００】このため、「ＲＦ出力周波数＞ローカル周
波数＞ＩＦ入力周波数」のアップミキサの場合、本回路
のように、ＩＦ信号Ｓ_IFの入力側（第１の９０°位相器
１１）にＡタイプ、ローカル信号Ｓ_LOの入力側（第２の
９０°位相器１２）にＢタイプのポリフェーズフィルタ
を用いることで、回路素子の定数のばらつきに対するイ
メージリジェクション特性を維持することができる。具
体的には、例えば抵抗値Ｒと容量値Ｃとが同じ向きに２
０％ばらついたときのイメージリジェクション特性が３
０ｄＢ以上確保できるようになる。また、「ＲＦ入力周
波数＞ローカル周波数＞ＩＦ出力周波数」のダウンミキ
サの場合、双方の位相器にＡタイプを用いることで、同
様にイメージリジェクション特性を維持することができ
る。このように、位相器に２段構成のポリフェーズフィ
ルタを組み合わせてイメージリジェクション特性を維持
するためには、入力信号とローカル信号との組み合わせ
に対して、ＡタイプまたはＢタイプの２種のポリフェー
ズフィルタの組み合わせパターンを適切に選択する。こ
れにより、アップミキサ、ダウンミキサの区別なく、定
数のばらつき時のイメージリジェクション能力の保持が
可能となる。

【０１０１】なお、ＲＣフィルタとポリフェーズフィル
タとを組み合わせた構成、すなわち、第１の９０°位相
器１１をＲＣフィルタ（またはポリフェーズフィルタ）
で構成し、第２の９０°位相器１２をポリフェーズフィ
ルタ（またはＲＣフィルタ）で構成した場合では、回路
素子の定数のばらつきに対して、本イメージリジェクシ
ョンミキサ１のような優れたイメージリジェクション特
性を得ることはできない。また、第１および第２の９０
°位相器１１，１２を３段以上のポリフェーズで構成し
た場合には、位相器における信号損失が増加しすぎて、
イメージリジェクション特性以外の他の諸特性を従来と
同等レベルまで確保することが困難となる。

【０１０２】次に、本実施の形態に係る送信回路の動作
について説明する。

【０１０３】図１に示した送信回路では、Ｉチャネルの
ベースバンド（ＢＢ）信号Ｓ_Iが内蔵ＬＰＦ２に平衡入
力される。また、Ｑチャネルのベースバンド信号Ｓ_Qが
内蔵ＬＰＦ３に平衡入力される。内蔵ＬＰＦ２，３は、
入力された信号Ｓ_I，Ｓ_Qのうち所定周波数成分を変調器
４に出力する。変調器４は、内蔵ＬＰＦ２，３を介して
入力された信号を変調し、ＩＦ信号Ｓ_IFを平衡出力す
る。イメージリジェクションミキサ１は、変調器４から
のＩＦ信号Ｓ_IFと局部発振器５からのローカル信号Ｓ_LO
とを混合し、周波数ｆ_RFに周波数変換されたＲＦ信号Ｓ
_RFを平衡出力する。周波数変換の際に発生するイメージ
信号Ｓ_IMは、イメージリジェクションミキサ１の機能に
より除去される。パワーアンプ６は、イメージリジェク
ションミキサ１から出力されたＲＦ信号Ｓ_RFを増幅して
出力する。

【０１０４】イメージリジェクションミキサ１におい
て、第１の９０°位相器１１には、変調器４からのＩＦ
信号Ｓ_IFが入力される。このとき第１の９０°位相器１
１への信号入力は平衡的に行われる。すなわち、１８０
°位相の異なる一対のバランス信号がＩＦ信号Ｓ_IFとし
て入力される。第１の９０°位相器１１は、入力された
ＩＦ信号Ｓ_IFを９０°位相シフトした２種類のバランス
信号に２分割して出力する。分割されたＩＦ信号Ｓ_IFの
うちの一方（位相０°，１８０°）は、第１のミキサ回
路１３に入力される。他方（位相９０°，２７０°）
は、第２のミキサ回路１４に入力される。

【０１０５】一方、第２の９０°位相器１２には、局部
発振器５４からのローカル信号Ｓ_LOが入力される。この
とき第２の９０°位相器１２への信号入力は平衡的に行
われる。すなわち、１８０°位相の異なる一対のバラン
ス信号がローカル信号Ｓ_LOとして入力される。第２の９
０°位相器１２は、入力されたローカル信号Ｓ_LOを９０
°位相シフトした２種類のバランス信号に２分割して出
力する。分割されたローカル信号Ｓ_LOのうちの一方（位
相０°，１８０°）は、第２のミキサ回路１４に入力さ
れる。他方（位相９０°，２７０°）は、第１のミキサ
回路１３に入力される。

【０１０６】第１のミキサ回路１３は、第１の９０°位
相器１１を介して入力されたＩＦ信号Ｓ_IFと、第２の９
０°位相器１２を介して入力されたローカル信号Ｓ_LOと
を混合し、局部発信周波数ｆ_LOに対して上側波帯および
下側波帯にある２種の（周波数の異なる）信号を発生す
る。第２のミキサ回路１４も同様に、ＩＦ信号Ｓ_IFとロ
ーカル信号Ｓ_LOとを混合し、局部発信周波数ｆ_LOに対し
て上側波帯および下側波帯にある２種の信号を発生す
る。第１および第２のミキサ回路１３，１４で発生した
２種の信号は、加算器１５に出力される。このとき、第
１のミキサ回路１３から出力される２種の信号と第２の
ミキサ回路１４から出力される２種の信号との位相関係
が適切に調整されていれば、上下側波帯のうち希望とす
る信号成分のみを、希望とするＲＦ信号Ｓ_RFとして加算
器１５から出力することができる。すなわち、希望とす
る信号成分については位相一致で加算器１５を通過させ
る。一方、希望としない他の信号成分、すなわちイメー
ジ信号Ｓ_IMについては位相関係を逆転させることでキャ
ンセルしあい、除去される。

【０１０７】次に、図２に示した具体的な回路構成にお
けるイメージリジェクションミキサ１の動作について説
明する。

【０１０８】図２の回路例において、第１の９０°位相
器１１に平衡入力されたＩＦ信号Ｓ _IFは、図７に示した
ように、まず差動アンプ２３において増幅され、次に、
１段目のポリフェーズフィルタ２１において９０°位相
分配される。この分配されたＩＦ信号Ｓ_IFは、さらにベ
ース接地アンプ２４によって増幅され、２段目のポリフ
ェーズフィルタ２２に入力される。２段目のポリフェー
ズフィルタ２２では、入力された信号を改めて９０°位
相分配する。分配されたＩＦ信号Ｓ_IFは、ＤＣカット用
のキャパシタＣ９〜Ｃ１２（図２）を介して第１および
第２のミキサ回路１３，１４のアンプ部に出力される。

【０１０９】このように第１の９０°位相器１１では、
「差動アンプ→ポリフェーズフィルタ→ベース接地アン
プ→ポリフェーズフィルタ→信号出力」という動作を行
うことにより、ＩＩＰ３およびＮＦが同時に確保され
る。より具体的には、第１の９０°位相器１１では、差
動アンプの段階でＶ−Ｉ変換の動作をさせるような通常
のカスコードアンプの構成とは異なり、ポリフェーズフ
ィルタを挿入することで通常の差動アンプとして動作さ
せ、そのＩＩＰ３を確保している。また、１段目のポリ
フェーズフィルタ２１と２段目のポリフェーズフィルタ
２２との間に、ベース接地アンプを挿入することによっ
て、ポリフェーズフィルタ２１，２２にらよる信号レベ
ルの低下を防ぎ、ＮＦが維持される。この際、ベース接
地アンプを中間段に用いていることで、電流変化がない
まま、ベース接地部の入出力インピーダンス比分の電圧
ゲインを稼ぎ、これにより、１段目のポリフェーズフィ
ルタ２１による電圧振幅低下分を補償している。

【０１１０】ここで、第１の９０°位相器１１を構成す
る能動型ポリフェーズフィルタ・アンプ（図７）の単体
での性能を、Ｚｓ＝６００Ω，Ｚ１＝６００Ω×２（位
相０°，９０°各々）の条件で、シミュレーションして
示すと以下のとおりとなる。なお、Ｚｓは、信号源イン
ピーダンスである。Ｚ１は、負荷インピーダンスであ
り、各バランス信号（位相０°，１８０°および位相９
０°，２７０°）に関して、６００Ωである。ＩＦ周波
数は、１ＧＨｚである。ＮＦはノイズフィギュア、ＰＧ
はパワーゲインを示す。ＩＩＰ３は、入力インターセプ
トポイントを示す。

【０１１１】Ｖｃｃ＝２．８Ｖ Ｉｃｃ＝１．５ｍＡ Ｚｓ＝６００Ω Ｚｌ＝６００Ω（０°，９０°個別） ＩＩＰ３＝−７．５ｄＢｍ ＮＦ＝４．５ｄＢ ＰＧ＝１．６ｄＢ（０°，９０°個別）

【０１１２】第１の９０°位相器１１から出力されたＩ
Ｆ信号Ｓ_IFは、図２に示したように、第１および第２の
ミキサ回路１３，１４に入力され、エミッタ接地、ベー
ス接地の２段の差動アンプによって増幅される。通常の
ギルバートミキサにおいては、入力アンプ部はエミッタ
接地の差動アンプ１段のみで構成される。これに対し、
本回路ではベース接地の差動アンプ（トランジスタＱ１
７，Ｑ１８およびトランジスタＱ１９，Ｑ２０）を追加
して入力アンプ部が構成されている。このベース接地の
差動アンプにおいて、適切なセルサイズ、バイアス電位
など選択することによって、通常のギルバート・ミキサ
に比べて、エミッタ接地の差動アンプでの歪み成分が軽
減され、かつゲインの確保がなされる。これにより、送
信系のイメージリジェクションミキサに使用した場合に
おけるＯＩＰ３の向上が見込まれる。

【０１１３】本回路例では、ベース接地の差動アンプと
して、サイズの大きめのトランジスタを挿入している。
これにより、ベース接地の差動アンプでの入出力信号レ
ベルに差を持たせ、この信号レベル差によりその差動ア
ンプ部においてパワーゲインを持たせている。この結
果、下部のエミッタ接地の差動アンプ部は、通常のギル
バートミキサの差動アンプと同様、Ｖ−Ｉ変換アンプの
ような動作をするのに対し、中間段のベース接地アンプ
ではパワーゲインを増加させ、下部の差動アンプの特性
を劣化させることなくミキサ回路全体のＣＧ（コンバー
ジョンゲイン）を上昇させている。これによりＯＩＰ３
の増加が図られる。本回路においては、このベース接地
の差動アンプの挿入により、ベース接地の差動アンプを
設けなかった場合と比べて、ＯＩＰ３の３ｄＢ以上の向
上がシミュレーション結果として得られた。

【０１１４】一方、第２の９０°位相器１２は、平衡入
力されたローカル信号Ｓ_LOに対して、第１の９０°位相
器１１に平衡入力されたＩＦ信号Ｓ_IFと同様の動作を行
う。すなわち、入力されたローカル信号Ｓ_LOは、図８に
示したように、まず差動アンプ３３において増幅され、
次に、１段目のポリフェーズフィルタ３１において９０
°位相分配される。この分配されたローカル信号Ｓ
_LOは、さらにベース接地アンプ３４によって増幅され、
２段目のポリフェーズフィルタ３２に入力される。２段
目のポリフェーズフィルタ３２では、入力された信号を
改めて９０°位相分配する。分配されたローカル信号Ｓ
_LOは、ＤＣカット用のキャパシタＣ２１〜Ｃ２４（図
２）を介して第１および第２のミキサ回路１３，１４の
ミキサ・セル（トランジスタＱ２１〜Ｑ２８）に出力さ
れる。

【０１１５】第２の９０°位相器１２においても、第１
の９０°位相器１１と同様、アンプと２段のポリフェー
ズフィルタとが一体化された能動型ポリフェーズフィル
タ・アンプの構成となっていることにより、カスコード
アンプと２段のポリフェーズフィルタとを組み合わせた
通常の構成に比べて、出力電力などの点においておいて
優位となる。

【０１１６】第１および第２のミキサ回路１３，１４に
入力されたローカル信号Ｓ_LOとＩＦ信号Ｓ_IFは、図２に
示したように、トランジスタＱ２１〜Ｑ２８において混
合される。そして、希望波については、同相成分で加算
器１５を介してＲＦ信号Ｓ_RFとして出力される。イメー
ジ信号Ｓ_IMについては、逆相成分となりキャンセルしあ
い、除去される。

【０１１７】＜シミュレーションデータ＞次に、本イメ
ージリジェクションミキサ１（図２）の具体的な性能デ
ータをシミュレーションして示す。なお、Ｔｙｐ．定数
時の帯域内特性とは、各回路素子の定数が設計値どおり
の値であった場合の特性を示す。ＣＧは、コンバージョ
ンゲインを表し、ＮＦは、ノイズフィギュアを表す。Ｉ
ＩＰ３は、入力インターセプトポイントを表す。定数２
０％変動時のイメージリジェクションとは、第１および
第２の９０°位相器１１，１２における各ポリフェーズ
フィルタの抵抗値と容量値とが、設計値に対して同じ方
向（プラスまたはマイナス）に２０％ばらつきが生じた
ときのイメージリジェクション特性の値を表す。

【０１１８】ＲＦ信号出力…５．１５Ｇ〜５．３５ＧＨ
ｚ ＬＯ信号入力…４．２５Ｇ〜４．３５ＧＨｚ ＩＦ信号入力…１ＧＨｚ ＜Ｔｙｐ．定数時の帯域内特性＞ ＬＯ信号入力：−１６ｄＢｍ時 ＣＧ…１２ｄＢ ＮＦ…６ｄＢ ＩＩＰ３…−１０ｄＢｍ イメージリジェクション…４２ｄＢ 定数２０％変動時のイメージリジェクション：＞３４ｄ
Ｂ Ｖｃｃ＝２．８Ｖ Ｉｃｃ＝１０．５ｍＡ

【０１１９】以上のシミュレーションデータの結果から
分かるように、本イメージリジェクションミキサ１で
は、回路素子の定数のばらつきに対して、良好なイメー
ジリジェクション特性が得られ、かつ、その他の信号特
性（特に、ゲイン、ＮＦおよびＩＩＰ３）も良好な値が
得られた。

【０１２０】＜本実施の形態の効果＞以上説明したよう
に、本イメージリジェクションミキサ１によれば、従来
に比べて性能が安定し、かつ、性能の優れたイメージリ
ジェクションミキサを提供することができる。特に、第
１および第２のミキサ回路１３，１４がそれぞれ、ベー
ス接地の差動アンプを挿入したギルバート・ミキサの構
成となっていることにより、アンプ部がエミッタ接地の
差動アンプのみである通常のギルバート・ミキサに比べ
て、特に歪み特性を改善し、ＯＩＰ３を向上させること
ができる。

【０１２１】また特に、第１および第２の位相器１１，
１２を、異なるタイプのポリフェーズフィルタ（図３，
図４参照）を用いて構成し、定数にばらつきが生じた場
合に、各ポリフェーズフィルタにおける位相回転角のず
れを逆方向に生じさせ、第１および第２の位相器１１，
１２から出力される信号の位相関係が補償されるように
したので、回路素子の定数のばらつきに対し、良好なイ
メージリジェクション特性を維持することができる。

【０１２２】また、第１および第２の位相器１１，１２
を、アンプと２段のポリフェーズフィルタとが一体化さ
れた能動型ポリフェーズフィルタ・アンプの構成にした
ので、ポリフェーズフィルタとは別構成のアンプを別途
追加することなく、ポリフェーズフィルタ単体で構成さ
れている場合に比べて、特にポリフェーズフィルタによ
るＮＦ特性の悪化を防ぎ、消費電力の低減を図ることが
できる。特に、各位相器において、ポリフェーズフィル
タの１段目の回路部分と２段目の回路部分との間にポリ
フェーズフィルタと一体化されたベース接地アンプ２
４，３４（図７，図８）を挿入するようにしたので、Ｎ
Ｆ特性をより向上させることができる。そして、ポリフ
ェーズフィルタによる信号ロスの低減を防ぎ、歪み特性
を向上させることができる。

【０１２３】このように、本イメージリジェクションミ
キサ１によれば、回路素子の定数のばらつきに対し、良
好なイメージリジェクション特性を維持することがで
き、かつ、その他の信号特性についても従来と同等また
はそれ以上の性能を維持することができる。具体的に
は、各ポリフェーズフィルタの抵抗値と容量値とが、設
計値に対して同じ方向に２０％ばらつきが生じたとして
も、ゲイン、ＮＦおよびＩＩＰ３について従来レベルの
性能を維持し、かつ、３４ｄＢを越えるイメージリジェ
クション特性を維持することができる。また、本イメー
ジリジェクションミキサ１を用いてＩＣ化された送信機
を構成した場合には、送信機の構成から外付けのフィル
タを除去することができ、回路の小型化を図ることがで
きる。また、回路素子の定数のばらつきに対し、良好な
イメージリジェクション特性を維持することができるの
で、ＩＣの歩留まりの向上を図ることができる。

【０１２４】［変形例］次に、図２に示したイメージリ
ジェクションミキサ１の回路構成に対する変形例につい
て説明する。なお、以下で説明する変形例は、図２に示
した回路例と比較して構成が部分的に異なっているのみ
であり、回路全体の作用、動作は、基本的に図２の回路
例と同じである。

【０１２５】図１１は、イメージリジェクションミキサ
１の第１の変形例を示している。この変形例では、図２
に示した回路と比較して、第１および第２のミキサ回路
１３，１４と、第１の９０°位相器１１との構成が部分
的に異なっている。本変形例では、図２における第１お
よび第２のミキサ回路１３，１４に相当する回路部分１
３Ａ，１４Ａが、ギルバート・ミキサにおけるミキサ・
コア部分（トランジスタＱ２１〜Ｑ２８）のみとなって
いる。また、本変形例における第１の９０°位相器１１
Ａは、図２における第１の９０°位相器１１と比べて、
ＤＣカット用のキャパシタＣ９〜Ｃ１２と給電用抵抗Ｒ
１０〜Ｒ１３（図７）とが省略された構成になってい
る。すなわち、本変形例では、ギルバート・ミキサのア
ンプ部を、図７に示した能動型ポリフェーズフィルタ・
アンプで代用した構成となっている。

【０１２６】本変形例におけるイメージリジェクション
ミキサは、図２の構成に比べてＶｃｃが高く、各トラン
ジスタのコレクタ電圧Ｖｃｅにおいて余裕のある条件で
の構成に向いた回路となる。なお、図２の回路構成に対
して、個々の回路素子の定数、セルサイズなどは、もち
ろん再調整を要する。

【０１２７】図１２は、イメージリジェクションミキサ
１の第２の変形例を示している。この変形例では、図２
に示した回路と比較して、第１および第２のミキサ回路
１３，１４と、第１の９０°位相器１１との構成が部分
的に異なっている。本変形例における回路部分１３Ｂ，
１４Ｂは、図２における第１および第２のミキサ回路１
３，１４から、下段のエミッタ接地の差動アンプ（抵抗
Ｒ２７およびトランジスタＱ１３，Ｑ１４、ならびに抵
抗Ｒ２８およびトランジスタＱ１５，Ｑ１６）を省略し
た構成となっている。また、本変形例における第１の９
０°位相器１１Ａは、図２における第１の９０°位相器
１１と比べて、ＤＣカット用のキャパシタＣ９〜Ｃ１２
と給電用抵抗Ｒ１０〜Ｒ１３（図７）とが省略された構
成になっている。すなわち、本変形例では、図２におけ
る下段のエミッタ接地の差動アンプを、図７に示した能
動型ポリフェーズフィルタ・アンプで代用した構成とな
っている。

【０１２８】本変形例におけるイメージリジェクション
ミキサは、図１１の第１の変形例の構成に比べてさらに
Ｖｃｃが高く、各トランジスタのコレクタ電圧Ｖｃｅに
おいて余裕のある条件での構成に向いた回路となる。な
お、図２の回路構成に対して、個々の回路素子の定数、
セルサイズなどは、もちろん再調整を要する。

【０１２９】なお、図１１および図１２に示した変形例
のうちどちらの構成を採用するかは、回路の電源電圧条
件などから、適宜選択する。

【０１３０】図９および図１０は、それぞれ図７および
図８に示した能動型ポリフェーズフィルタ・アンプ（第
１および第２の９０°位相器１１，１２）に対する変形
例である。

【０１３１】図９に示した能動型ポリフェーズフィルタ
・アンプが図７に示した回路と異なるのは、差動アンプ
２３およびベース接地アンプ２４の部分である。図７に
示した回路では、これらの部分にトランジスタを用いて
いたが、図９に示した回路では、ＭＯＳ（Metal Oxide
Semiconductor）−ＦＥＴ（Field Effect Transistor）
を用いている。すなわちこの変形例は、図７に示した回
路におけるトランジスタＱ１，Ｑ２（差動アンプ２３）
とトランジスタＱ３〜Ｑ６（ベース接地アンプ２４）と
を、それぞれ、ＭＯＳ素子Ｔ１，Ｔ２（差動アンプ２３
Ａ）とＭＯＳ素子Ｔ３〜Ｔ６（ベース接地アンプ２４
Ａ）とに置き換えた構成となっている。

【０１３２】図１０に示した能動型ポリフェーズフィル
タ・アンプも同様に、トランジスタに代えてＭＯＳ−Ｆ
ＥＴを用いている。すなわちこの変形例は、図８に示し
た回路におけるトランジスタＱ７，Ｑ８（差動アンプ３
３）とトランジスタＱ９〜Ｑ１２（ベース接地アンプ３
４）とを、それぞれ、ＭＯＳ素子Ｔ７，Ｔ８（差動アン
プ３３Ａ）とＭＯＳ素子Ｔ９〜Ｔ１２（ベース接地アン
プ３４Ａ）とに置き換えた構成となっている。

【０１３３】図９および図１０に示した変形例のように
ＭＯＳ−ＦＥＴを用いることで、回路をＩＣチップ化す
る際において、低コスト化を図ることができる。

【０１３４】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れず種々の変形実施が可能である。例えば、本発明の能
動型ポリフェーズフィルタ・アンプおよびミキサ回路、
ならびにイメージリジェクションミキサは、図１に示し
た構成の送信回路に限定されず、ＲＦ帯を利用した種々
の無線通信システムにおける送信系回路部分に広く適用
可能である。また、送信系の回路に限らず、受信回路に
も適用可能である。受信回路に適用した場合には、特に
ＩＩＰ３を向上させることができる。受信回路に適用し
た場合には、第１の９０°位相器１１に受信ＲＦ信号が
入力され、加算器１５からＩＦ信号が出力される。

【０１３５】また、本発明の能動型ポリフェーズフィル
タ・アンプは、イメージリジェクションミキサの位相器
に限定されず、他の回路にも使用することが可能であ
る。例えば、ＱＰＳＫ（Quadriphase Phase Shift Keyi
ng）方式の変調器などにも適用可能である。

【０１３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし３
のいずれか１項に記載の能動型ポリフェーズフィルタ・
アンプによれば、信号の入力段に、２段構成のポリフェ
ーズフィルタと一体化する形で差動アンプを設けるよう
にしたので、ポリフェーズフィルタとは別構成のアンプ
を別途追加することなく、特にポリフェーズフィルタに
よるＮＦ特性の悪化を防ぎ、消費電力の低減を図ること
ができる。これにより、例えば、イメージリジェクショ
ンミキサの位相器部分またはＱＰＳＫ方式の直交変調器
の位相器部分などに使用して、それらの性能を向上させ
ることができる。

【０１３７】特に、請求項２記載のミキサ回路によれ
ば、請求項１記載のミキサ回路において、ポリフェーズ
フィルタの１段目の回路部分と２段目の回路部分との間
にポリフェーズフィルタと一体化されたベース接地アン
プを挿入するようにしたので、ＮＦ特性をより向上させ
ることができる。また、ポリフェーズフィルタによる信
号ロスの低減を防ぎ、歪み特性を向上させることができ
る。

【０１３８】また、請求項４記載のミキサ回路によれ
ば、ギルバートミキサを構成するエミッタ接地の差動ア
ンプとミキサ・セルとの間に、ベース接地の差動アンプ
を挿入するようにしたので、特に歪み特性を改善するこ
とができる。また、特に送信系のイメージリジェクショ
ンミキサに使用した場合には、ＯＩＰ３を向上させるこ
とができる。また、特に受信系のイメージリジェクショ
ンミキサのミキサ回路部分に使用した場合には、ＩＩＰ
３を向上させることができる。

【０１３９】また、請求項５ないし７のいずれか１項に
記載のイメージリジェクションミキサによれば、第１お
よび第２の位相器がそれぞれ、２段構成の第１および第
２のポリフェーズフィルタを有し、第１のポリフェーズ
フィルタの１段目の回路を構成する各回路素子の接続状
態と、第２のポリフェーズフィルタの１段目の回路を構
成する各回路素子の接続状態とが、互いに鏡像的な関係
となり、第１のポリフェーズフィルタの２段目の回路を
構成する各回路素子の接続状態と、第２のポリフェーズ
フィルタの２段目の回路を構成する各回路素子の接続状
態とが、互いに鏡像的な関係となるように構成したの
で、従来に比べて性能が安定し、かつ、性能の優れたイ
メージリジェクションミキサを実現できる。特に、第１
および第２の位相器において、第１および第２の位相器
から出力される信号の位相関係が補償されるような異な
る種類のポリフェーズフィルタを用いているので、回路
素子の定数のばらつきに対し、良好なイメージリジェク
ション特性を維持することができる。

【０１４０】特に、請求項６または７に記載のイメージ
リジェクションミキサによれば、第１および第２のポリ
フェーズフィルタがそれぞれ、アンプと一体化されてい
るので、特に各ポリフェーズフィルタによるＮＦ特性の
悪化を防ぎ、消費電力の低減を図ることができる。

【０１４１】また、請求項８または９に記載のイメージ
リジェクションミキサによれば、第１および第２のミキ
サ回路がそれぞれ、エミッタ接地の差動アンプと、エミ
ッタ接地の差動アンプと共にギルバート・ミキサを構成
するミキサ・セルと、エミッタ接地の差動アンプとミキ
サ・セルとの間に挿入されたベース接地の差動アンプと
を有した構成となっているので、従来に比べて性能が安
定し、かつ、性能の優れたイメージリジェクションミキ
サを実現できる。特に、ベース接地の差動アンプが挿入
されていることにより、特に歪み特性を改善することが
できる。また、特に送信系の場合には、ＯＩＰ３を向上
させることができる。また、特に受信系の場合には、Ｉ
ＩＰ３を向上させることができる。

【０１４２】特に、請求項９記載のイメージリジェクシ
ョンミキサによれば、請求項８記載のイメージリジェク
ションミキサにおいて、第１および第２の位相器に、第
１および第２の位相器から出力される信号の位相関係が
補償されるような、異なる種類のポリフェーズフィルタ
を用いているので、回路素子の定数のばらつきに対し、
良好なイメージリジェクション特性を維持することがで
き、かつ、その他の信号特性についても従来と同等また
はそれ以上の性能を維持することができる。

【０１４３】また、請求項１０記載のイメージリジェク
ションミキサによれば、第１および第２の位相器がそれ
ぞれ、２段構成の第１および第２のポリフェーズフィル
タを有し、第１のポリフェーズフィルタにおける各容量
素子の両端の接続状態と、それに対応する第２のポリフ
ェーズフィルタにおける各容量素子の両端の接続状態と
が、入出力ライン上で互いに入出力逆の状態にあるよう
に構成されていることにより、従来に比べて性能が安定
し、かつ、性能の優れたイメージリジェクションミキサ
を実現できる。特に、第１および第２の位相器におい
て、第１および第２の位相器から出力される信号の位相
関係が補償されるような異なる種類のポリフェーズフィ
ルタを用いているので、回路素子の定数のばらつきに対
し、良好なイメージリジェクション特性を維持すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るイメージリジェク
ションミキサが適用される送信回路の概要を示すブロッ
ク図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係るイメージリジェク
ションミキサの具体的な構成を示す回路図である。

【図３】図２に示したイメージリジェクションミキサに
おける第１の９０°位相器を構成するポリフェーズフィ
ルタの機能を説明するための回路図である。

【図４】図２に示したイメージリジェクションミキサに
おける第２の９０°位相器を構成するポリフェーズフィ
ルタの機能を説明するための回路図である。

【図５】第１の９０°位相器を構成するポリフェーズフ
ィルタから出力される信号の位相回転角について示す説
明図である。

【図６】第２の９０°位相器を構成するポリフェーズフ
ィルタから出力される信号の位相回転角について示す説
明図である。

【図７】図２に示したイメージリジェクションミキサに
おける第１の９０°位相器の構成を示す回路図である。

【図８】図２に示したイメージリジェクションミキサに
おける第２の９０°位相器の構成を示す回路図である。

【図９】図７に示した第１の９０°位相器に対する変形
例を示す回路図である。

【図１０】図８に示した第２の９０°位相器に対する変
形例を示す回路図である。

【図１１】図２に示したイメージリジェクションミキサ
の第１の変形例を示す回路図である。

【図１２】図２に示したイメージリジェクションミキサ
の第２の変形例を示す回路図である。

【図１３】従来の送信回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図１４】イメージリジェクションミキサの構成を示す
ブロック図である。

【図１５】ポリフェーズフィルタを用いた従来のイメー
ジリジェクションミキサの具体的な構成を示す回路図で
ある。

【図１６】ミキサ回路において発生するイメージ信号に
ついて示す説明図である。

【図１７】２段構成のポリフェーズフィルタの中間段に
アンプを挿入した従来の回路例を示す回路図である。

【符号の説明】

Ｓ_IF…ＩＦ（中間周波数）信号、Ｓ_IM…イメージ信号、
Ｓ_LO…局部発信信号（ローカル（ＬＯ）信号）、Ｓ_RF…
ＲＦ（無線周波数）信号、１…イメージリジェクション
ミキサ、２，３…内蔵ＬＰＦ（ローパス・フィルタ）、
４…変調器、５…局部発振器、６…ＰＡ（パワーアン
プ）、１１…第１の９０°位相器、１２…第２の９０°
位相器、１３…第１のミキサ回路、１４…第２のミキサ
回路、１５…加算器、２１，２２，３１，３２…ポリフ
ェーズフィルタ、１５…加算器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坪田 英俊 神奈川県川崎市高津区坂戸３丁目２番１号 アールエフ・チップス・テクノロジー株 式会社内 Ｆターム(参考） 5J098 AA02 AA11 AA14 AB03 AD29 DA04 DA08

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２段構成のポリフェーズフィルタと、 信号の入力段に設けられ、前記ポリフェーズフィルタと
   一体化された差動アンプとを備えたことを特徴とする能
   動型ポリフェーズフィルタ・アンプ。
2. 【請求項２】 さらに、前記ポリフェーズフィルタの１
   段目の回路部分と２段目の回路部分との間に挿入され、
   前記ポリフェーズフィルタと一体化されたベース接地ア
   ンプを備えたことを特徴とする請求項１記載の能動型ポ
   リフェーズフィルタ・アンプ。
3. 【請求項３】 さらに、前記ポリフェーズフィルタの出
   力端子側に接続された給電用抵抗を備えたことを特徴と
   する請求項１または２記載の能動型ポリフェーズフィル
   タ・アンプ。
4. 【請求項４】 イメージリジェクションミキサに適用さ
   れるミキサ回路において、 イメージリジェクションミキサにおける位相器に接続さ
   れたエミッタ接地の差動アンプと、 前記エミッタ接地の差動アンプと共にギルバート・ミキ
   サを構成するミキサ・セルと、 前記エミッタ接地の差動アンプと前記ミキサ・セルとの
   間に挿入されたベース接地の差動アンプとを備えたこと
   を特徴とするミキサ回路。
5. 【請求項５】 ２段構成の第１のポリフェーズフィルタ
   を有し、入力信号を、互いに位相の異なる第１および第
   ２の入力信号に分割して出力する第１の位相器と、 ２段構成の第２のポリフェーズフィルタを有し、入力さ
   れた局部発信信号を、互いに位相の異なる第１および第
   ２の局部発信信号に分割して出力する第２の位相器と、 前記第１の局部発信信号と前記第１の入力信号とを混合
   する第１のミキサ回路と、 前記第２の局部発信信号と前記第２の入力信号とを混合
   する第２のミキサ回路と、 前記第１および第２のミキサ回路からのそれぞれの出力
   信号を加算し、所望の周波数の信号を出力する加算器と
   を備え、 前記第１のポリフェーズフィルタの１段目の回路を構成
   する各回路素子の接続状態と、前記第２のポリフェーズ
   フィルタの１段目の回路を構成する各回路素子の接続状
   態とが、互いに鏡像的な関係にあり、 前記第１のポリフェーズフィルタの２段目の回路を構成
   する各回路素子の接続状態と、前記第２のポリフェーズ
   フィルタの２段目の回路を構成する各回路素子の接続状
   態とが、互いに鏡像的な関係にあるように構成されてい
   ることを特徴とするイメージリジェクションミキサ。
6. 【請求項６】 前記第１の位相器は、さらに、信号の入
   力段において前記第１のポリフェーズフィルタと一体化
   された差動アンプを有し、 前記第２の位相器は、さらに、信号の入力段において前
   記第２のポリフェーズフィルタと一体化された差動アン
   プを有することを特徴とする請求項５記載のイメージリ
   ジェクションミキサ。
7. 【請求項７】 前記第１の位相器は、さらに、前記第１
   のポリフェーズフィルタの１段目の回路部分と２段目の
   回路部分との間に挿入され、前記第１のポリフェーズフ
   ィルタと一体化されたベース接地アンプを有し、 前記第２の位相器は、さらに、前記第２のポリフェーズ
   フィルタの１段目の回路部分と２段目の回路部分との間
   に挿入され、前記第２のポリフェーズフィルタと一体化
   されたベース接地アンプを有することを特徴とする請求
   項６記載のイメージリジェクションミキサ。
8. 【請求項８】 入力信号を、互いに位相の異なる第１お
   よび第２の入力信号に分割して出力する第１の位相器
   と、 入力された局部発信信号を、互いに位相の異なる第１お
   よび第２の局部発信信号に分割して出力する第２の位相
   器と、 前記第１の局部発信信号と前記第１の入力信号とを混合
   する第１のミキサ回路と、 前記第２の局部発信信号と前記第２の入力信号とを混合
   する第２のミキサ回路と、 前記第１および第２のミキサ回路からのそれぞれの出力
   信号を加算し、所望の周波数の信号を出力する加算器と
   を備え、 前記第１および第２のミキサ回路はそれぞれ、 エミッタ接地の差動アンプと、 前記エミッタ接地の差動アンプと共にギルバート・ミキ
   サを構成するミキサ・セルと、 前記エミッタ接地の差動アンプと前記ミキサ・セルとの
   間に挿入されたベース接地の差動アンプとを有すること
   を特徴とするイメージリジェクションミキサ。
9. 【請求項９】 前記第１の位相器は、２段構成の第１の
   ポリフェーズフィルタを有し、 前記第２の位相器は、２段構成の第２のポリフェーズフ
   ィルタを有し、 前記第１のポリフェーズフィルタの１段目の回路を構成
   する各回路素子の接続状態と、前記第２のポリフェーズ
   フィルタの１段目の回路を構成する各回路素子の接続状
   態とが、互いに鏡像的な関係にあり、 前記第１のポリフェーズフィルタの２段目の回路を構成
   する各回路素子の接続状態と、前記第２のポリフェーズ
   フィルタの２段目の回路を構成する各回路素子の接続状
   態とが、互いに鏡像的な関係にあるように構成されてい
   ることを特徴とする請求項８記載のイメージリジェクシ
   ョンミキサ。
10. 【請求項１０】 ２段構成の第１のポリフェーズフィル
    タを有し、入力信号を、互いに位相の異なる第１および
    第２の入力信号に分割して出力する第１の位相器と、 ２段構成の第２のポリフェーズフィルタを有し、入力さ
    れた局部発信信号を、互いに位相の異なる第１および第
    ２の局部発信信号に分割して出力する第２の位相器と、 前記第１の局部発信信号と前記第１の入力信号とを混合
    する第１のミキサ回路と、 前記第２の局部発信信号と前記第２の入力信号とを混合
    する第２のミキサ回路と、 前記第１および第２のミキサ回路からのそれぞれの出力
    信号を加算し、所望の周波数の信号を出力する加算器と
    を備え、 前記第１および第２のポリフェーズフィルタの１段目、
    ２段目の回路はそれぞれ、 両端に信号の入力端および出力端が設けられた複数の入
    出力ラインと、 前記複数の入出力ライン上に配置された複数の抵抗素子
    と、 隣接する前記入出力ライン間に配置されると共に、一端
    が一方の入出力ラインの入力端に接続され、他端が他方
    の入出力ラインの出力端に接続された複数の容量素子と
    を有し、 前記第１のポリフェーズフィルタにおける前記各容量素
    子の両端の接続状態と、それに対応する前記第２のポリ
    フェーズフィルタにおける前記各容量素子の両端の接続
    状態とが、前記入出力ライン上で互いに入出力逆の状態
    にあるように構成されていることを特徴とするイメージ
    リジェクションミキサ。