JPH0486108A - ミキサ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、無線通信機器の主としてダイレクトコンバー
ジョン方式の受信機におけるミキサ回路に関するもので
ある。

従来の技術 近年、無線通信機器の受信機は、小型化、低消費電力化
のだめに、ダイレクトコンバージョン方式と呼ばれる搬
送波周波数に対して直接ベースパッドの信号に周波数変
換する受信方式が実用化されつ−）ある。

以ド１ｆこ、第６図を用いて従来のダイレクトコンバー
ジョン方式の受信機に用いるミキサ回路（例えば昭和６
２年電子情報通信学会春季全国大会２２３２　）に一つ
いて説明する。第６図はダイレクトコンパ−７ニヨン力
式によ７．）受信機の構成を示すものである。

第６図において、３１は搬送波周波数に対する増幅回路
、１２．２２はミキサ回路、１８は９０度移相器である
。

以」−のように構成された直交ミキサ回路につい１以下
その動作について説明する。局部発振信号を９０度移相
器１８により直交した２つの信号に分配する。また搬送
波周波数に対しては分配増幅回路３１により２つの信号
に分配する。七オフそれの局部発振周波数と搬送波周波
数をミキサ１２．２２で混合し７．９０度位相差のある
■信号、Ｑ信号が出力される。なお、第６図において、
６１はアンテナ、６２はその増幅器、６３（ま局部発振
信号（Ｌｏ）を発生する発振器、６４．６５は各Ｉ、　
　Ｑ信号のフィルタ、６６６７はその増幅器、６８は検
波器、６９はそのフィルタ７０は識別器である。

発明が解決しようとする課題 １、かじ、上記従来の直交ミキサをモノリシック半導体
集積回路に構成する場合、例えば、電源電圧２Ｖ以下の
低電圧で、低消費電流で増幅回路を構成する場合、差動
形増幅回路よりもエミッタ接地回路とベース接地回路の
縦続接続増幅回路の方が、低消費電流で高周波での利得
が得られるが、外来ノイズ、素子バラツキに弱い。同様
は、低電圧、低消費電流では一般に半導体集積回路に用
いられているダブルバランスミキサでは高周波において
十分と変換利得が得られとい。またダイレクトコンバー
ジョン方式では、搬送周波数を直接ベースパッドの周波
数に変換するために、電源に復調回路等から発生するベ
ースパッドの周波数がノイズとして混入した場合、出力
周波数とノイズ成力・のＬへゴ波数が同一であることか
ら、フィルタなどで、ノイズ成分を除去することか不可
能であるために、Ｓ、”Ｎ劣化の要因となる。特に消費
電流を低く抑えて使用する場合、電源のノイズが問題と
なる、搬送波信号と局部発振信号は、両者の周波数カ・
ｊ１常：こ近いので、局部発振信号が搬送波信号側−＼
漏洩し、アンテナを通じて放射する現象が起こり、隣接
受信機に受信妨害を与える。また直交ミキサどして、搬
送波信号は２つに分配されて用いられるので、搬送波信
号間の信号の干渉が課題となる１、 発明は上記従来の課題な解決すて）もので、低電圧、低
消費電流で高周波まで動作し、外部から混入する低周波
の雑音に対し、Ｓ／Ｎ劣化すＺ）こ１″−なく、外部へ
の雑音の漏洩を抑えた、ダイレクトコンバージョン方式
に適したミキサ回路を提供することをＬ］的とする。

課題を解決するだめの手段 、−のＩｉ的を・達成するために本発明のミキサ回路は
、搬送波信号と搬送波信号にほぼ等しい局部発振信号を
入力とし、搬送波信号に対する増幅回路とし、搬送波信
号に対する増幅回路として、バイポーラトランジスタに
よるエミッタ接地回路のベスを入力とし、エミッタ接地
回路のコレクタとベース接地回路のエミッタを接続し、
ベース接地回路のコレクタを出力とした、第１の縦続接
続増幅回路を有し、前記第１の縦続接続増幅回路の出力
を第１のシングルバランス形式のミキサ回路に入力する
とともに、前記第１の縦続接続増幅回路と、第１のＳキ
サ回路に一定電圧を供給する定電圧源回路を設け、前記
第１の縦続接続増幅回路と第１のミキサ回路を半導体集
積回路内に構成（７、ベースパッドの出力信号を得る構
成としている。

また、前記定電圧源回路を前記半導体集積回路内に構成
してもよい。さらに、第１の縦続接続増幅回路と同じ回
路形式の第２．第３　第４の増幅回路と、前記第１のミ
キサ回路と同じ回路形式の第２、第３のミキサ回路と、
前記定電圧源回路とを、半導体集積回路内に設け、搬送
波信号を第２の増幅回路に接続し、前記第２の増幅回路
の出力な２つに分配し、各々に第３．第４の増幅回路を
接続し、前記第３．第４の増幅回路の出力を前記第２゜
第３のミキサ回路に各々入力し、前記第２．第３゜第４
の増幅回路、および前記第２．第３のミキサ回路に定電
圧源回路から一定電圧を供給する接続とし、位相が直交
した２つの局部発振信号をそれぞれ第２．第３のミキサ
に入力し、出力信号として位相の直交した２つのベース
パッド信号を得る構成としている。

作用 本発明は上記構成によって、電源から混入する低周波の
雑音は、定電圧源回路で抑圧され、ミキサ回路の電源に
混入する低周波の雑音成分は大幅に抑圧される。また定
電圧源回路を内蔵することにより、電源電圧変動に対す
る特性のバラツキを低く抑えることができるために、半
導体集積回路としての動作可能な電源電圧の範囲を広く
することができる。差動構成のトランジスタを用いない
で増幅回路を構成することにより、低電圧、低電流で高
周波での利得を得ることができる。同時に差動構成をと
らないことに起因する、増幅回路内で発生する高周波成
分を外部に漏らすことを少なくすることができる。ミキ
サ回路として、シングルバランス形式を採用することに
より、ダブルバランスミキサと比較して、低電圧、低電
流で高周波での変換利得を得ることができる。ミキサの
搬送波入力に増幅回路を挿入することにより、局部発振
信号が搬送波に漏洩することを防ぐことができるととも
に、縦続接続増幅回路により、搬送波信号の大入力レベ
ル時に、ミキサ回路には過大入力が入らないために、シ
ングルバランスミキサでも動作が大きく変動することが
ない。

またこの構成のミキサを使い、直交ミキサを構成した場
合には、局部発振信号の搬送波への漏洩ばかりでなく、
分配された搬送波信号間の干渉を防ぐことができる。

実施例 以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明
する。第１図は本発明の第１の実施例におけるミキサ回
路のブロック構成図を示すものである。第１図において
、１１は搬送波信号に対する縦続接続増幅回路、１２は
ミキサ部、１３は定電圧源回路、１４は高周波信号（Ｒ
Ｆ）入力端子、１５は局部発振信号（ローカルＬｏ）入
力端子、１６は出力端子である。第２図は本発明の第１
の実施例における搬送波信号に対する縦続接続増幅回路
１１の詳細な回路図を示すものである。第２図において
、１１１はエミッタ接地増幅回路を構成するトランジス
タ、１１２はベース接地増幅回路を構成するトランジス
タ、１１３は利得を決定する負荷抵抗、１１４はエミッ
タ接地回路と、ベース接地回路のベースバイアスを決定
するバイアス回路である。第３図は本発明の第１の実施
例におけるミキサ部１２の詳細な回路図を示すものであ
る。第３図において、１２１、　１２２はシングルバラ
ンスミキサを構成する差動構成のトランジスタ、１２３
は搬送波信号の入力およびシングルバランスミキサの電
流を決定すルトランジスタ、１２４．　１２５はシング
ルバランスミキサの能動負荷として動作するＰＮＰ　）
ランジスタ、１２６はエミッタフォロワ回路を構成する
トランジスタ、１２７は接地容量、１２８は周波数変換
利得を決定する負荷抵抗、１２９は、シングルバランス
ミキサおよびエミッタフォロワ回路の電流を決定するバ
イアス回路、１６はベースパッド信号の出力端子である
。

以上のように構成されたミキサ回路１７について、以下
その動作を説明する。第１図に示す様に、搬送波信号は
縦続接続増幅回路１１に入力され、縦続接続増幅回路１
１の出力がミキサ部１２に入力される。

一方搬送波信号とほぼ等しい周波数を有する局部発振信
号もミキサ部１２に入力され、出力信号としてベースパ
ッドの信号が出力端子１６に出力される。

また縦続接続増幅回路１１とミキサ部１２には定電圧源
回路１３から一定電圧が供給される。このような構成を
とることにより、局部発振信号がミキサ部１２を通じて
搬送波信号側に漏洩することを抑えることができるとと
もに、定電圧源回路１３により、ダイレクトコンバージ
ョン方式で問題トするベースパッドの信号が電源から混
入することを防ぐことができる。

縦続接続増幅回路１１について、第２図に示すように、
バ・イボーラトランジスタ１１１によるエミッタ接地回
路のベースを入力どし、エミッタ接地回路のコレクタと
ベース接地回路のエミッタを接続し、コ１／クタと電源
の間には負荷抵抗１１３を接続（−５１、コし、・フタ
を出力とした、縦続接続増幅回路を構成し、エミッタ接
地回路のベースバイアスをバイアス回路１１４で決定す
る二とにより、電流値が決ま′７．）、　４だベース接
地回路のベースバイアスもバイアス回路１１４で決定す
る。縦続接続増幅回路１１としての利得は、はぼ回路を
流れろ電流値と負荷抵抗１１３の積で決まる。縦続接続
増幅回路１１の電源電圧は必ず定電圧源Ｆｍ路１３を通
じて供給されシ）。二のような回路構成の増幅回路を用
いることにより、「８の値が７から３ＧＨｚ程度のバイ
ポーラプロセス技術による半導体集積回路に構成した際
でも、Ｖ　ＨＦ帯の周波数において２■以下の電源電圧
に対Ｉ〜１００μ、八以丁の電流で１ＱｄＢ以−りの利
得を得る、二とができる。またトラン・７゛スタ１１２
　、Ｌ１２を縦続Ｗ続していることから、差動形増幅回
路と同じ程度の入出力間アイソレーンヨン？得ることか
できる。しかし、差動増幅回路では生じない電源電流の
交流成分が生じ、半導体集積回路外部に漏洩する現象が
起こる。ところが定電圧源回路１３から電圧を供給する
ことにより、Ｖ　ＨＦ帯の雑音成分が電源に漏洩するこ
とを抑えζ）ことができる。

ミキサ部１２について、第３図に示すように、・／ング
ルバランスミギサは差動形増幅回路と同じ回路構成であ
り、局部発振信号は差動形増幅回路の片側の入力端子で
あるトランジスタ１２１のベースに入力される。もう一
方のトランジスタのベースはコンデンサ１２７を通じて
接地されている。一方搬送波信号は電流源としても動作
１−てい７−）トランジスタ１２３のベースに入力され
、局部発振信号と搬送波信号の混合された周波数成分が
次段のエミッタフォロワ回路のトランジスタ１２６のベ
ースに入力される。シングルバランスミキサの負荷どし
てＰＮＰ）ランジフタを用いているので、９荷抵抗１２
８を数１０にΩといった抵抗値のものを用いねば、非常
に大きな利得が得られる。一般に斗導体集積回路内に構
成されるＰ　Ｎ　Ｐ　ｈ　５　ｚ　、、；フタは、ＮＰ
’ＮＩ−ラン、゛フタｊ・こ比べて周波数特性が著しく
劣る場合が多く、ダイレクトコンバージョンの様に出力
信号どしてベースパッドの信号を得る場合（、−は、Ｐ
ＮＰＩ・ラン、゛フタを負荷として用いろこと：・１＝
よｌ）、高い利得が得られ、搬送波信号や局部発振信号
を抑圧する効果も期待できる。このような構成のシング
ルバランスミキサを半導体集積回路内に構成することに
より、ダブルバランス形式と比べで、低電圧、低電流で
高周波での変換利得が得ら才する。このような構成のシ
ングルパランスミギザでは、トランジスタ１２３は搬送
波入力と電流源を兼ねているために、搬送波信号として
太きなし・ベルの信号が入力された場合、動作点がずれ
てミキサに大きな電流が流れるという現象が起こるが、
第１図（て示す様に搬送波入力の直前に縦続接続増幅回
路を挿入することで、搬送波信号の大人力し・ベル時に
対し縦続接続増幅回路の出力レベルが飽和し、シングル
バランス形式のミキサに入力される信号レベルが制限さ
れるために、動作が大きく変動することなどがない。

以下本発明の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。第４図は本発明の第２の実施例におけるミキ
サ回路のブロック構成図を示すものである。第４図にお
いて、１１は搬送波信号に対する縦続接続増幅回路、１
２はミキサ部１３は低電圧源回路であＩ）、第１図と異
なるのは定電圧源（ロ）路１３を半導体集積回路内に構
成した点である。

上記のように構成されたミキサ回路は、定電圧源回路を
半導体集積回路に構成することにより、半導体集積回路
として、動作可能な電源電圧範囲を広く確保すると共に
、消費電流を一定に保つことができる。

以下本発明の第３の実施例について図面を参照しながら
説明する。第５図は本発明の第３の実施例におけるミキ
サ回路のブロック構成図を示すものである。第５図にお
いて、１１．２１は搬送波信号に対する縦続接続増幅回
路、１１．２２はミキサ部、３１は搬送波信号に対する
分配増幅回路、１８は局部発振信号を位相が直交した２
信号に分配する移相回路である。

上記のように構成されたミキサ回路の動作を説明する。

搬送波信号は、分配増幅回路３１に入力され、その出力
は２つに分配される。分配された２つの信号はそれぞれ
、縦続接続増幅回路１１．２１に入力されその出力はそ
れぞれミキサ回路１２．２２に入力される。一方、局部
発振信号は、移相回路１８に入力し、移相の直交した２
信号閲分配される。

移相の直交した２信号は上記のミキサ部１２．２２に入
力され、出力として位相の直交したベースパッドの信号
、■信号、Ｑ信号が得られる。なお、全ての増幅回路１
１．２１．３１およびミキサ部１２．２２には、定電圧
源回路１３より一定電圧が供給される。

この構成により、局部発振信号がミキサ部１２゜２２を
通じて、搬送波信号に漏洩し、アンテナより放射側るこ
とを防ぐことができる。また搬送波周波数は、２つに分
配されているが、分配された搬送波信号間の干渉も防ぐ
ことができる。

なお、第３の実施例において、半導体集積回路の外部に
設けである局部発振周波数に対する移相回路１８は、半
導体集積回路内ムて構成してもよい。

まだ第３の実施例において移相の直交した局部発振信号
とミキサ部との間に、縦続接続増幅回路を挿入してもよ
い。

発明の効果 以上のように本発明は、半導体集積回路内に設ける増幅
回路として、エミッタ接地回路とベース接地回路による
縦続接続増幅回路を用いることにより、低電圧、低電流
での高周波動作を可能とし、同様に半導体回路内に設け
るミキサ回路として、シングルバランス形式を用いるこ
とにより、低電圧、低電流での高周波数変換利得が得ら
れる。さらに定電圧源により、一定電圧を増幅回路に供
給することにより、ダイレクトコンバージョン方式で問
題となる、電源にベースパッドの雑音が混入することを
防ぐことができ、ミキサの出力信号のＳ／Ｎ比が劣化す
ることを抑えることができる。

また、増幅回路として、差動増幅回路を用いないことに
起因する高周波雑音が外部に漏れることを防ぐことがで
きる。縦続接続増幅回路により、大入力レベル時に、ミ
キサ回路には過大入力が入らないために、シングルバラ
ンスミキサでも動作が大きく変動することがない。

まだ直交ミキサを構成した場合には、局部発振信号が搬
送波信号側に漏洩し、アンテナより放射されるのを防ぐ
ばがりでな（、分配して使用される搬送波信号間の干渉
を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるミキサ回路のブロッ
ク結線図、第２図は同ミキサ回路における搬送波信号に
対する増幅回路の詳細回路図、第３図は同ミキサ回路の
詳細な回路図、第４図は本発明筒２の実施例におけるミ
キサ回路ブロック結線図、第５図は本発明の第３の実施
例におけるミキサ回路のブロック結線図、第６図は従来
のダイレクトコンバージョン受信方式の回路のブロック
結線図である。 １１、２１・・・増幅回路、３１・・・分配増幅回路、
１２．２２・・・ミキサ部、１３・・・定電圧源回路、
２３・・・定電流源回路、１８・・・移相回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）搬送波信号と、前記搬送波信号にほぼ等しい周波
   数を有する局部発振信号とを入力とし、バイポーラトラ
   ンジスタによるエミッタ接地回路のベースを入力とし、
   エミッタ接地回路のコレクタとベース接地回路のエミッ
   タを接続し、ベース接地回路のコレクタを出力とした第
   １の縦続接続増幅回路を有し、前記第１の縦続接続増幅
   回路の出力を第１のシングルバランス形式のミキサ回路
   に入力するとともに、前記第１の縦続接続増幅回路と、
   第１のミキサ回路に一定電圧を供給する定電圧源回路を
   設け、前記第１の縦続接続増幅回路と第１のミキサ回路
   を半導体集積回路内に構成し、ベースパッドの出力信号
   を得ることを特徴とするミキサ回路。
2. （２）定電圧源回路を半導体集積回路内に構成したこと
   を特徴とする請求項４記載のミキサ回路。
3. （３）第１の縦続接続増幅回路と同じ回路形式の第２，
   第３，第４の増幅回路と、第１のミキサ回路と同じ回路
   形式の第２，第３のミキサ回路と、定電圧源回路とを半
   導体集積回路内に設け、搬送波信号を第２の増幅回路に
   接続し、前記第２の増幅回路の出力を２つに分配し、各
   々に第３，第４の増幅回路を接続し、前記第３，第４の
   増幅回路の出力を前記第２，第３のミキサ回路に各々入
   力し、前記第２，第３，第４の増幅回路、および前記第
   ２，第３のミキサ回路に定電圧源回路から一定電圧を供
   給する接続とし、位相が直交した２つの局部発振信号を
   それぞれ第２，第３のミキサに入力し、出力信号として
   位相の直交した２つのベースパッド信号を得ることを特
   徴とするミキサ回路。