JPH10135744A - 複数の周波数依存入力信号を混合する方法およびミキサ回路 - Google Patents
複数の周波数依存入力信号を混合する方法およびミキサ回路Info
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- JPH10135744A JPH10135744A JP9286891A JP28689197A JPH10135744A JP H10135744 A JPH10135744 A JP H10135744A JP 9286891 A JP9286891 A JP 9286891A JP 28689197 A JP28689197 A JP 28689197A JP H10135744 A JPH10135744 A JP H10135744A
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
- H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
- H03D7/12—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing by means of semiconductor devices having more than two electrodes
- H03D7/125—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing by means of semiconductor devices having more than two electrodes with field effect transistors
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- H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
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- H03D7/1441—Balanced arrangements with transistors using field-effect transistors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 固定電圧源とソース端子との間に配置される
負荷を必要とすることなく、MOSトランジスタが4端
子デバイスとして動作できるようにし、低雑音かつ低電
圧において動作することが可能なミキサ回路を提供す
る。 【解決手段】 3個までの入力信号を混合することがで
きる4端子掛け算回路である。この回路は、ゲート、ソ
ース、ドレインおよびバックゲート端子を有するMOS
トランジスタを含む。この回路がRFミキサすなわち低
域変換器として使用される場合、RF信号がゲート端子
(126)に提供され、局部発振器信号がバックゲート
端子(130)に提供される。トランジスタをバイアス
するために、DC電圧がソース端子(124)に与えら
れ、混合/低域変換された出力(IF)信号がドレイン
端子(128)から得られる。単一平衡回路において、
2個のMOSトランジスタが使用され、正相および逆相
のIF信号が得られる。
負荷を必要とすることなく、MOSトランジスタが4端
子デバイスとして動作できるようにし、低雑音かつ低電
圧において動作することが可能なミキサ回路を提供す
る。 【解決手段】 3個までの入力信号を混合することがで
きる4端子掛け算回路である。この回路は、ゲート、ソ
ース、ドレインおよびバックゲート端子を有するMOS
トランジスタを含む。この回路がRFミキサすなわち低
域変換器として使用される場合、RF信号がゲート端子
(126)に提供され、局部発振器信号がバックゲート
端子(130)に提供される。トランジスタをバイアス
するために、DC電圧がソース端子(124)に与えら
れ、混合/低域変換された出力(IF)信号がドレイン
端子(128)から得られる。単一平衡回路において、
2個のMOSトランジスタが使用され、正相および逆相
のIF信号が得られる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の入力信号を
掛け算して出力信号を生成するための複数の端子を有す
る回路構成要素に係り、特に入力信号の中心周波数をシ
フトさせるためのRFミキサとして使用するための多端
子回路に関する。
掛け算して出力信号を生成するための複数の端子を有す
る回路構成要素に係り、特に入力信号の中心周波数をシ
フトさせるためのRFミキサとして使用するための多端
子回路に関する。
【0002】
【従来の技術】受信したRF信号を低い中心周波数また
は中間周波数(IF)に低域変換するためのミキサ回路
は、良く知られている。そのような回路は、(たとえ
ば、アンテナによりミキサ回路に提供される)受信RF
信号を局部発振器(LO)信号と掛け算すなわち混合す
る。得られた出力信号、すなわちIF信号は、LO信号
の周波数だけ周波数シフトすなわちヘテロダインされ
る。
は中間周波数(IF)に低域変換するためのミキサ回路
は、良く知られている。そのような回路は、(たとえ
ば、アンテナによりミキサ回路に提供される)受信RF
信号を局部発振器(LO)信号と掛け算すなわち混合す
る。得られた出力信号、すなわちIF信号は、LO信号
の周波数だけ周波数シフトすなわちヘテロダインされ
る。
【0003】これまでに知られている低域変換器、すな
わちミキサ回路は、3端子デバイスとして動作する金属
酸化物半導体(MOS)電界効果トランジスタを使用す
る。そのようなデバイスは、図1Aにその断面が示さ
れ、かつ図1Bに模式的に示されている。図示されたM
OSトランジスタ10(M)は、上側主面13を有する
Pドープ半導体基板12上に形成されたPチャネルデバ
イスである。トランジスタMは、その中にP+ドープの
ソース領域およびドレイン領域が形成されたNウエル領
域14を含む。このソース領域およびドレイン領域は、
間隔をおいて配置されており、トランジスタMが当業者
により良く知られた方法で適切にバイアスされたとき
に、チャネル領域がそれらの間に誘導される。
わちミキサ回路は、3端子デバイスとして動作する金属
酸化物半導体(MOS)電界効果トランジスタを使用す
る。そのようなデバイスは、図1Aにその断面が示さ
れ、かつ図1Bに模式的に示されている。図示されたM
OSトランジスタ10(M)は、上側主面13を有する
Pドープ半導体基板12上に形成されたPチャネルデバ
イスである。トランジスタMは、その中にP+ドープの
ソース領域およびドレイン領域が形成されたNウエル領
域14を含む。このソース領域およびドレイン領域は、
間隔をおいて配置されており、トランジスタMが当業者
により良く知られた方法で適切にバイアスされたとき
に、チャネル領域がそれらの間に誘導される。
【0004】酸化物層22が、このチャネル領域の上に
形成され、その上に、チャネル20中のキャリア(この
場合、p型のキャリア)の流れを制御するために、ゲー
ト端子26が形成される。トランジスタMは、ソース領
域16をアクセスするソース端子(S)24、ドレイン
領域18をアクセスするドレイン端子(D)28、チャ
ネル領域20を通るキャリアの流れを制御するためのゲ
ート端子(G)26を含む端子に適切な電圧を印可する
ことにより使用される。
形成され、その上に、チャネル20中のキャリア(この
場合、p型のキャリア)の流れを制御するために、ゲー
ト端子26が形成される。トランジスタMは、ソース領
域16をアクセスするソース端子(S)24、ドレイン
領域18をアクセスするドレイン端子(D)28、チャ
ネル領域20を通るキャリアの流れを制御するためのゲ
ート端子(G)26を含む端子に適切な電圧を印可する
ことにより使用される。
【0005】また、トランジスタMは、主面13を通し
てウエル領域14をアクセスするバックゲート端子
(B)30も含む。従来技術によるミキサにおいて、バ
ックゲート端子Bは、電源のような固定電圧源、すなわ
ちソース端子Sに接続されている。したがって、トラン
ジスタMの出力電流は、ゲート端子Gに印可された電
圧、すなわちゲート端子とソース端子との間の電位差
(VGS)により制御される。この構成(すなわち、バッ
クゲート端子がソース端子Sに結合または接続された構
成)が、従来技術による図1Aおよび1Bに示されてい
る。
てウエル領域14をアクセスするバックゲート端子
(B)30も含む。従来技術によるミキサにおいて、バ
ックゲート端子Bは、電源のような固定電圧源、すなわ
ちソース端子Sに接続されている。したがって、トラン
ジスタMの出力電流は、ゲート端子Gに印可された電
圧、すなわちゲート端子とソース端子との間の電位差
(VGS)により制御される。この構成(すなわち、バッ
クゲート端子がソース端子Sに結合または接続された構
成)が、従来技術による図1Aおよび1Bに示されてい
る。
【0006】図2において、図1BのMOSデバイスを
含む従来技術によるミキサ回路32が示されている。こ
のミキサ回路は、図3においてブロック図形式で示され
ており、上述したように、到来するRF信号をLO信号
により混合すなわちシフトし、これからIF信号出力を
得る。図2に示されているように、MOSデバイスM
は、そのソース端子Sに通常通り結合されたバックゲー
ト端子Bを有する。
含む従来技術によるミキサ回路32が示されている。こ
のミキサ回路は、図3においてブロック図形式で示され
ており、上述したように、到来するRF信号をLO信号
により混合すなわちシフトし、これからIF信号出力を
得る。図2に示されているように、MOSデバイスM
は、そのソース端子Sに通常通り結合されたバックゲー
ト端子Bを有する。
【0007】受信RF信号は、第1の入力端子、すなわ
ちゲート端子Gに与えられ、LO信号は、キャパシタ3
9を介してソース端子Sに接続された第2の入力端子3
8に与えられる。LO入力は信号であるので、ソース端
子は、本来零のインピーダンス値を有する定電圧源に接
続できない。これは、そのような構成が、LO信号がソ
ース端子へ入ることを妨げるからである。
ちゲート端子Gに与えられ、LO信号は、キャパシタ3
9を介してソース端子Sに接続された第2の入力端子3
8に与えられる。LO入力は信号であるので、ソース端
子は、本来零のインピーダンス値を有する定電圧源に接
続できない。これは、そのような構成が、LO信号がソ
ース端子へ入ることを妨げるからである。
【0008】この問題を軽減するために、ミキサ回路3
2は、ソース端子Sと固定電圧源VDDとの間に配置され
たレジスタまたはタンク回路のような負荷34を含む。
この負荷34は、端子38へのLO信号の適切な入力を
可能にする。図2においてバックゲート端子Bはソース
端子に結合されているが、従来技術のミキサ回路32の
動作に影響を与えることなくVDDに結合されうることが
理解されなければならない。
2は、ソース端子Sと固定電圧源VDDとの間に配置され
たレジスタまたはタンク回路のような負荷34を含む。
この負荷34は、端子38へのLO信号の適切な入力を
可能にする。図2においてバックゲート端子Bはソース
端子に結合されているが、従来技術のミキサ回路32の
動作に影響を与えることなくVDDに結合されうることが
理解されなければならない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図2に示された従来技
術によるミキサ回路32は、いくつかの欠点を有する。
たとえば、負荷34が抵抗器である場合、雑音がもたら
され、抵抗器に本来的に生じる電圧降下を補償するため
に、回路を動作させるためのVDDに高い値が必要とされ
る。しかし、負荷34がタンク回路である場合、電圧降
下が生じず、VDDを高い値としないが、インダクタ(タ
ンク回路の部品)を含めることは、技術的に困難かつ高
価である。これらは、望ましくない結果であり、RFミ
キサ回路が安価なままでかつ可能な限り低電圧で動作す
ることが望ましい。
術によるミキサ回路32は、いくつかの欠点を有する。
たとえば、負荷34が抵抗器である場合、雑音がもたら
され、抵抗器に本来的に生じる電圧降下を補償するため
に、回路を動作させるためのVDDに高い値が必要とされ
る。しかし、負荷34がタンク回路である場合、電圧降
下が生じず、VDDを高い値としないが、インダクタ(タ
ンク回路の部品)を含めることは、技術的に困難かつ高
価である。これらは、望ましくない結果であり、RFミ
キサ回路が安価なままでかつ可能な限り低電圧で動作す
ることが望ましい。
【0010】
【課題を解決するための手段】低雑音かつ低電圧におい
て動作することが可能なミキサ回路を提供するために、
固定電圧源とソース端子との間に配置される負荷を必要
とすることなく、MOSトランジスタが4端子デバイス
として動作できることを認識することにより、従来技術
に対する改良がなされた。
て動作することが可能なミキサ回路を提供するために、
固定電圧源とソース端子との間に配置される負荷を必要
とすることなく、MOSトランジスタが4端子デバイス
として動作できることを認識することにより、従来技術
に対する改良がなされた。
【0011】本発明は、MOSトランジスタが、複数の
入力信号を混合して出力信号を形成するための掛け算回
路またはミキサ回路として使用される方法を含む。第1
の入力信号(たとえば、RF信号)が、MOSトランジ
スタのゲート端子に提供される。第2の入力信号(たと
えば、LO信号)は、タンク回路すなわち負荷を必要と
しないように、MOSトランジスタのバックゲート端子
に提供される。ソース端子は、DC電圧でバイアスさ
れ、第3の入力信号信号を受信でき、入力信号の混合で
ある出力信号が、ドレイン端子から得られる。
入力信号を混合して出力信号を形成するための掛け算回
路またはミキサ回路として使用される方法を含む。第1
の入力信号(たとえば、RF信号)が、MOSトランジ
スタのゲート端子に提供される。第2の入力信号(たと
えば、LO信号)は、タンク回路すなわち負荷を必要と
しないように、MOSトランジスタのバックゲート端子
に提供される。ソース端子は、DC電圧でバイアスさ
れ、第3の入力信号信号を受信でき、入力信号の混合で
ある出力信号が、ドレイン端子から得られる。
【0012】他の好ましい実施形態において、単一平衡
回路および二重平衡ミキサ回路が提供される。単一平衡
ミキサ回路において、2個のMOSトランジスタが使用
され、非平衡終端RF信号が、両方のゲート端子に与え
られ、同時に、LO信号の逆位相部分がバックゲート端
子に与えられる。分離された出力信号、正相出力信号お
よび逆相出力信号が得られる。
回路および二重平衡ミキサ回路が提供される。単一平衡
ミキサ回路において、2個のMOSトランジスタが使用
され、非平衡終端RF信号が、両方のゲート端子に与え
られ、同時に、LO信号の逆位相部分がバックゲート端
子に与えられる。分離された出力信号、正相出力信号お
よび逆相出力信号が得られる。
【0013】二重平衡回路において、4個のトランジス
タが使用される。RF信号の正相部分が、2個のトラン
ジスタのゲート端子に与えられ、RF信号の逆相部分
が、残りの2個のトランジスタのゲート端子に与えられ
る。同様に、LO信号の正相部分が、2個のトランジス
タのバックゲート端子に与えられ、LO信号の逆相部分
が、残りの2個のトランジスタのバックゲート端子に与
えられる。得られる出力信号(2個の正相出力信号およ
び2個の逆相出力信号)は結合されて、単一の結合正相
出力信号および単一の結合逆相出力信号を形成する。
タが使用される。RF信号の正相部分が、2個のトラン
ジスタのゲート端子に与えられ、RF信号の逆相部分
が、残りの2個のトランジスタのゲート端子に与えられ
る。同様に、LO信号の正相部分が、2個のトランジス
タのバックゲート端子に与えられ、LO信号の逆相部分
が、残りの2個のトランジスタのバックゲート端子に与
えられる。得られる出力信号(2個の正相出力信号およ
び2個の逆相出力信号)は結合されて、単一の結合正相
出力信号および単一の結合逆相出力信号を形成する。
【0014】
【発明の実施の形態】図4において、本発明の一実施形
態によるデバイスおよび回路配置を説明する。単純さお
よび便宜上のために、ここでは、受信回路のような通信
デバイスの分野において使用するためのミキサ、すなわ
ち低域変換器の適用例との関連で説明する。しかし、本
発明は、決してそのような特定の適用例に限定されるも
のではなく、様々な適用例において使用するためにいず
れかの周波数成分信号を掛け算することに適用できる。
態によるデバイスおよび回路配置を説明する。単純さお
よび便宜上のために、ここでは、受信回路のような通信
デバイスの分野において使用するためのミキサ、すなわ
ち低域変換器の適用例との関連で説明する。しかし、本
発明は、決してそのような特定の適用例に限定されるも
のではなく、様々な適用例において使用するためにいず
れかの周波数成分信号を掛け算することに適用できる。
【0015】図4において、たとえば受信RF信号の混
合すなわち低域変換において使用するための掛け算回路
100が図示されている。掛け算回路100は、それぞ
れソース(S)124、ゲート(G)126およびバッ
クゲート(B)130に対応する第1、第2および第3
の入力端子を有するPチャネルMOSトランジスタMを
含む。図示されているように、本発明に従って、バック
ゲート端子130は、図2中の従来技術による回路32
の場合のように、ソース端子124に結合されていな
い。ドレイン(D)128に対応する出力端子としての
第4の端子も提供される。これから、出力信号が得られ
る。負荷142は、ドレイン端子128と大地との間に
接続されており、ソース端子は、VDDとして示された高
いDC電位に維持される。
合すなわち低域変換において使用するための掛け算回路
100が図示されている。掛け算回路100は、それぞ
れソース(S)124、ゲート(G)126およびバッ
クゲート(B)130に対応する第1、第2および第3
の入力端子を有するPチャネルMOSトランジスタMを
含む。図示されているように、本発明に従って、バック
ゲート端子130は、図2中の従来技術による回路32
の場合のように、ソース端子124に結合されていな
い。ドレイン(D)128に対応する出力端子としての
第4の端子も提供される。これから、出力信号が得られ
る。負荷142は、ドレイン端子128と大地との間に
接続されており、ソース端子は、VDDとして示された高
いDC電位に維持される。
【0016】上述したように、バックゲート端子130
を高い電位に固定することにより、たとえば図2の従来
技術による回路におけるように、バックゲート端子13
0をソース端子124に結合させることにより、トラン
ジスタMが通常の方法で動作し、出力すなわちドレイン
電流が、ゲート端子に与えられる電圧により制御される
ことが知られている。
を高い電位に固定することにより、たとえば図2の従来
技術による回路におけるように、バックゲート端子13
0をソース端子124に結合させることにより、トラン
ジスタMが通常の方法で動作し、出力すなわちドレイン
電流が、ゲート端子に与えられる電圧により制御される
ことが知られている。
【0017】反対に、ゲート端子が高い電圧に固定され
る場合、たとえば、ソース端子に結合される場合、トラ
ンジスタMの出力電流は、バックゲート(B)端子によ
り制御され、トランジスタMはバイポーラ接合トランジ
スタ(BJT)の特性を示す。ここで、バックゲート端
子は、ベース端子として機能し、ソース端子は、エミッ
タ端子として機能し、ドレイン端子は、コレクタ端子と
して機能する。さらに、バックゲート端子が固定電圧に
結合されている場合、MOSトランジスタのしきい値電
圧が固定値であることも広く認識されている。しかし、
バックゲート端子が固定されていない場合、すなわち信
号がこれに与えられる場合、しきい値電圧はもはや固定
されておらず、バックゲート電圧に依存して変化するこ
とになる。
る場合、たとえば、ソース端子に結合される場合、トラ
ンジスタMの出力電流は、バックゲート(B)端子によ
り制御され、トランジスタMはバイポーラ接合トランジ
スタ(BJT)の特性を示す。ここで、バックゲート端
子は、ベース端子として機能し、ソース端子は、エミッ
タ端子として機能し、ドレイン端子は、コレクタ端子と
して機能する。さらに、バックゲート端子が固定電圧に
結合されている場合、MOSトランジスタのしきい値電
圧が固定値であることも広く認識されている。しかし、
バックゲート端子が固定されていない場合、すなわち信
号がこれに与えられる場合、しきい値電圧はもはや固定
されておらず、バックゲート電圧に依存して変化するこ
とになる。
【0018】MOSトランジスタのこれらの特性を認識
して、出願人は、信号をゲート端子およびバックゲート
端子の両方に同時に与えることにより、MOSトランジ
スタは、入力信号を混合すなわち掛け算して出力信号を
生成するために、そのような構成を特に適したものにす
るMOSおよびBJT特性の両方を示すことを発見し
た。たとえば、アンテナのようないずれかの知られた源
から提供されうる受信RF信号が、第1の端子すなわち
ゲート(G)に提供され、局部発振器(LO)信号がバ
ックゲート(B)に提供される。得られる出力電流、す
なわちドレイン電流Iが、ドレイン端子128において
生成される。電圧出力が望まれる場合、出力端子140
において電圧降下を生成するために、負荷142が含ま
れる。しかし、出力電流が望まれる場合、負荷142は
必要とされず、ドレイン電流Iが出力信号となる。
して、出願人は、信号をゲート端子およびバックゲート
端子の両方に同時に与えることにより、MOSトランジ
スタは、入力信号を混合すなわち掛け算して出力信号を
生成するために、そのような構成を特に適したものにす
るMOSおよびBJT特性の両方を示すことを発見し
た。たとえば、アンテナのようないずれかの知られた源
から提供されうる受信RF信号が、第1の端子すなわち
ゲート(G)に提供され、局部発振器(LO)信号がバ
ックゲート(B)に提供される。得られる出力電流、す
なわちドレイン電流Iが、ドレイン端子128において
生成される。電圧出力が望まれる場合、出力端子140
において電圧降下を生成するために、負荷142が含ま
れる。しかし、出力電流が望まれる場合、負荷142は
必要とされず、ドレイン電流Iが出力信号となる。
【0019】回路100がミキサすなわち低域変換器と
して使用される場合、到来RF信号の中心周波数は、L
O周波数だけ下方向にシフトされ、出力端子140にお
いて、中間周波数(IF)の出力信号が得られる。回路
100の動作は、RF信号がゲート端子に与えられ、L
O信号がバックゲート信号に与えられるように示されて
いるが、回路100は、RF信号がバックゲート端子に
与えられ、LO信号がゲート信号に与えられるようにも
動作する。
して使用される場合、到来RF信号の中心周波数は、L
O周波数だけ下方向にシフトされ、出力端子140にお
いて、中間周波数(IF)の出力信号が得られる。回路
100の動作は、RF信号がゲート端子に与えられ、L
O信号がバックゲート信号に与えられるように示されて
いるが、回路100は、RF信号がバックゲート端子に
与えられ、LO信号がゲート信号に与えられるようにも
動作する。
【0020】また、回路100は、受信RF信号をソー
ス端子に与えられ得る第2の信号(すなわち、LO信号
に追加される信号)と混合するために使用されうる。換
言すれば、タンク回路は、トランジスタMの適切なバイ
アスを提供するために、VDDとソース端子との間に配置
することができ、そして、到来RF信号が、バックゲー
ト(B)に与えられるLO信号およびソース端子に与え
られる第2の信号の両方により、混合すなわち低域変換
されるように、第2の信号がソース端子に与えられる。
ス端子に与えられ得る第2の信号(すなわち、LO信号
に追加される信号)と混合するために使用されうる。換
言すれば、タンク回路は、トランジスタMの適切なバイ
アスを提供するために、VDDとソース端子との間に配置
することができ、そして、到来RF信号が、バックゲー
ト(B)に与えられるLO信号およびソース端子に与え
られる第2の信号の両方により、混合すなわち低域変換
されるように、第2の信号がソース端子に与えられる。
【0021】RF信号が、バックゲートに与えられるL
O信号と混合される場合、図4の回路100は、低い電
圧で動作可能であり、図2の従来技術による回路32よ
りも安価になりうる。これは、ソース端子へのLO信号
の入力を収容するために、ソース端子とVDDとの間に接
続される負荷を必要としないからである。換言すれば、
上述したように、抵抗負荷による誘導雑音および電圧降
下がなく、ICインダクタをタンク回路負荷に含めるこ
とによる追加的コストがない。また、回路100は、長
チャネルまたは短チャネルトランジスタを使用すること
ができる。
O信号と混合される場合、図4の回路100は、低い電
圧で動作可能であり、図2の従来技術による回路32よ
りも安価になりうる。これは、ソース端子へのLO信号
の入力を収容するために、ソース端子とVDDとの間に接
続される負荷を必要としないからである。換言すれば、
上述したように、抵抗負荷による誘導雑音および電圧降
下がなく、ICインダクタをタンク回路負荷に含めるこ
とによる追加的コストがない。また、回路100は、長
チャネルまたは短チャネルトランジスタを使用すること
ができる。
【0022】図5において、単一平衡ミキサ回路200
が示されている。図4のミキサ回路100と異なり、図
示された回路200は、2つのMOSトランジスタM1
およびM2を含む。このような回路は、平衡信号と反対
に、受信RF信号が非平衡終端されている場合に、特に
有用である。図5において、非平衡終端RF信号(RF
+)は、トランジスタM1およびM2の両方のゲート端子
への入力として示されている。両方のトランジスタのソ
ース端子は、高電圧源(VDD)に接続され、局部発振器
信号(LO+およびLO−)の正相および逆相部分は、
トランジスタM1およびM2のそれぞれのバックゲート端
子G1’およびG2’に入力される。トランジスタM1の
出力信号すなわちドレイン電流は、正相信号(IF+)
であり、トランジスタM2の出力信号すなわちドレイン
電流は、逆相信号(IF−)である。両方の中間周波数
信号(IF+およびIF−)は、図示のように、出力端
子240から得ることができる。
が示されている。図4のミキサ回路100と異なり、図
示された回路200は、2つのMOSトランジスタM1
およびM2を含む。このような回路は、平衡信号と反対
に、受信RF信号が非平衡終端されている場合に、特に
有用である。図5において、非平衡終端RF信号(RF
+)は、トランジスタM1およびM2の両方のゲート端子
への入力として示されている。両方のトランジスタのソ
ース端子は、高電圧源(VDD)に接続され、局部発振器
信号(LO+およびLO−)の正相および逆相部分は、
トランジスタM1およびM2のそれぞれのバックゲート端
子G1’およびG2’に入力される。トランジスタM1の
出力信号すなわちドレイン電流は、正相信号(IF+)
であり、トランジスタM2の出力信号すなわちドレイン
電流は、逆相信号(IF−)である。両方の中間周波数
信号(IF+およびIF−)は、図示のように、出力端
子240から得ることができる。
【0023】図4に関して上述したように、電圧の形の
出力信号が望まれる場合、トランジスタM1およびM2の
ドレイン電流を使用して電圧降下を生じさせるために、
負荷242を含めることができる。一方、電流出力が望
まれる場合、負荷242は必要とされない。また、この
技術分野において良く知られているように、生成された
IF信号がチップにとどまる場合、すなわち他のマイク
ロチップアプリケーションおよび計算に使用される場
合、平衡分離出力(IF+およびIF−)が好ましい。
しかし、出力信号がチップから取り除かれる場合、平衡
信号は、他のアプリケーションにおける使用のための信
号損失を防止するために、知られている方法で、一般的
に結合される。
出力信号が望まれる場合、トランジスタM1およびM2の
ドレイン電流を使用して電圧降下を生じさせるために、
負荷242を含めることができる。一方、電流出力が望
まれる場合、負荷242は必要とされない。また、この
技術分野において良く知られているように、生成された
IF信号がチップにとどまる場合、すなわち他のマイク
ロチップアプリケーションおよび計算に使用される場
合、平衡分離出力(IF+およびIF−)が好ましい。
しかし、出力信号がチップから取り除かれる場合、平衡
信号は、他のアプリケーションにおける使用のための信
号損失を防止するために、知られている方法で、一般的
に結合される。
【0024】図6において、本発明に従って構成された
二重平衡ミキサ回路300が示されている。図示されて
いるように、回路300は、4個のMOSトランジスタ
(M1、M2、M3およびM4)を含む。これらのそれぞれ
のソース端子は、VDDで示された高電位にある。この回
路は、4個の入力、すなわち到来RF信号の正相および
逆相部分と生成された局部発振器(LO)信号の正相お
よび逆相部分を収容する。
二重平衡ミキサ回路300が示されている。図示されて
いるように、回路300は、4個のMOSトランジスタ
(M1、M2、M3およびM4)を含む。これらのそれぞれ
のソース端子は、VDDで示された高電位にある。この回
路は、4個の入力、すなわち到来RF信号の正相および
逆相部分と生成された局部発振器(LO)信号の正相お
よび逆相部分を収容する。
【0025】図6の構成において、RF信号の正相部分
(RF+)は、トランジスタM1およびM2のゲート端子
に与えられ、RF信号の逆相部分(RF−)は、トラン
ジスタM3およびM4のゲート端子に与えられる。また、
局部発振器信号の正相部分(LO+)は、トランジスタ
M1およびM2のバックゲート端子(B)に与えられ、局
部発振器信号の逆相部分(LO−)は、トランジスタM
3およびM4のバックゲート端子に与えられる。
(RF+)は、トランジスタM1およびM2のゲート端子
に与えられ、RF信号の逆相部分(RF−)は、トラン
ジスタM3およびM4のゲート端子に与えられる。また、
局部発振器信号の正相部分(LO+)は、トランジスタ
M1およびM2のバックゲート端子(B)に与えられ、局
部発振器信号の逆相部分(LO−)は、トランジスタM
3およびM4のバックゲート端子に与えられる。
【0026】各トランジスタからの出力電流、すなわち
ドレイン電流は、結合されて、2つの非平衡終端出力信
号IF+およびIF−を形成する。具体的には、トラン
ジスタM1およびM3のドレイン電流は、結合されて、出
力端子340のうちの1つにおいてIF+を形成し、ト
ランジスタM2およびM4のドレイン電流は、結合され
て、他の出力端子340において別の非平衡終端信号I
F+を形成する。前述した実施形態と同様に、出力電圧
信号が望まれる場合、負荷342が提供されるが、出力
電流信号が望まれる場合、負荷342は必要とされな
い。
ドレイン電流は、結合されて、2つの非平衡終端出力信
号IF+およびIF−を形成する。具体的には、トラン
ジスタM1およびM3のドレイン電流は、結合されて、出
力端子340のうちの1つにおいてIF+を形成し、ト
ランジスタM2およびM4のドレイン電流は、結合され
て、他の出力端子340において別の非平衡終端信号I
F+を形成する。前述した実施形態と同様に、出力電圧
信号が望まれる場合、負荷342が提供されるが、出力
電流信号が望まれる場合、負荷342は必要とされな
い。
【0027】たとえば、実質的に同じ方法で実質的に同
じ機能を達成し、同じ結果を得る構成要素および/また
は方法ステップの全ての組み合わせが、本発明の範囲内
にあることを意図されている。さらに、ここで説明され
た本発明の回路において使用されるMOSトランジスタ
は、Pチャネル素子として開示されているが、当業者に
良く知られた方法で、Nチャネル素子に置き換えること
が可能である。したがって、本発明は、特許請求の範囲
に示されたものによってのみ限定される。
じ機能を達成し、同じ結果を得る構成要素および/また
は方法ステップの全ての組み合わせが、本発明の範囲内
にあることを意図されている。さらに、ここで説明され
た本発明の回路において使用されるMOSトランジスタ
は、Pチャネル素子として開示されているが、当業者に
良く知られた方法で、Nチャネル素子に置き換えること
が可能である。したがって、本発明は、特許請求の範囲
に示されたものによってのみ限定される。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、固
定電圧源とソース端子との間に配置される負荷を必要と
することなく、MOSトランジスタが4端子デバイスと
して動作できるようにし、低雑音かつ低電圧において動
作することが可能なミキサ回路を提供することができ
る。
定電圧源とソース端子との間に配置される負荷を必要と
することなく、MOSトランジスタが4端子デバイスと
して動作できるようにし、低雑音かつ低電圧において動
作することが可能なミキサ回路を提供することができ
る。
【図1】A 通常のMOSトランジスタの構造を示す断
面図。 B 図1Aの通常のMOSトランジスタの模式図。
面図。 B 図1Aの通常のMOSトランジスタの模式図。
【図2】従来技術によるミキサ回路を示す図。
【図3】RFミキサを示す図。
【図4】本発明の一実施形態によるミキサ回路を示す
図。
図。
【図5】本発明の別の一実施形態による部分的平衡ミキ
サ回路を示す図。
サ回路を示す図。
【図6】本発明のさらに別の一実施形態による二重平衡
ミキサ回路を示す図。
ミキサ回路を示す図。
M MOSトランジスタ 100 ミキサ回路 124 ソース端子 126 ゲート端子 128 ドレイン端子 130 バックゲート端子 142 負荷 200 単一平衡ミキサ回路 240 出力端子 242 負荷 300 二重平衡ミキサ回路 340 出力端子 342 負荷
フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Mountain Avenue, Murray Hill, New Je rsey 07974−0636U.S.A.
Claims (9)
- 【請求項1】 ゲート端子(126)、ソース端子(1
24)、バックゲート端子(130)およびドレイン端
子(128)を有するMOSトランジスタを使用して周
波数依存出力信号を形成するために、複数の周波数依存
入力信号を混合する方法において、 複数の周波数成分を有する第1の入力信号を前記ゲート
端子に提供するステップと、 複数の周波数成分を有する第2の入力信号を前記バック
ゲート端子に提供するステップと、 第3の入力信号を前記ソース端子に提供するステップ
と、 少なくとも前記第1および第2の入力信号の関数である
出力信号を、前記ドレイン端子から得るステップとを有
することを特徴とする方法。 - 【請求項2】 第3の入力信号が、DC電圧であること
を特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 第3の入力信号が、周波数依存信号であ
ることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 第1の周波数依存入力信号が、第1の所
定の中心周波数を有する受信RF信号であり、 第2の周波数依存入力信号が、前記第1の所定の中心周
波数とは異なる第2の所定の周波数を有する局部発振器
信号であり、 得られる出力信号が、前記第1および第2の入力信号の
前記第1および第2の所定の中心周波数の差に実質的に
等しい中心周波数、および前記第1および第2の入力信
号の前記第1および第2の所定の中心周波数の和に実質
的に等しい中心周波数を有することを特徴とする請求項
1記載の方法。 - 【請求項5】 入力RF信号を正相部分と逆相部分とを
有する平衡局部発振器信号と混合することにより、所定
の中心周波数値を有する非平衡終端入力RF信号を低い
中心周波数値に低域変換するための単一平衡ミキサ回路
において、 それぞれがゲート端子(126)、ソース端子(12
4)、バックゲート端子(130)およびドレイン端子
(128)を有する第1のMOSトランジスタおよび第
2のMOSトランジスタと、 前記第1および第2のMOSトランジスタのソース端子
に接続されて、これらをバイアスする手段とを有し、 前記第1のトランジスタは、前記ゲート端子およびバッ
クゲート端子の一方を介して前記入力RF信号を第1の
入力信号として受信し、前記ゲート端子およびバックゲ
ート端子の他方を介して前記局部発振器信号の正相部分
および逆相部分の一方を受信し、前記ドレイン端子にお
いて、第1の出力信号を生成し、 前記第2のトランジスタは、前記第2のMOSトランジ
スタのゲート端子およびバックゲート端子の前記一方を
介して前記入力RF信号を第1の入力信号として受信
し、前記第2のMOSトランジスタのゲート端子および
バックゲート端子の前記他方を介して前記局部発振器信
号の正相部分および逆相部分の他方を受信し、前記第2
のMOSトランジスタのドレイン端子において、第2の
出力信号を生成し、前記第2の出力信号は、前記第1の
出力信号と位相が反対であることを特徴とするミキサ回
路。 - 【請求項6】 第1および第2の出力信号が電圧信号と
なるように、第1および第2のトランジスタのドレイン
端子と大地との間に接続された負荷(142)をさらに
有することを特徴とする請求項5記載のミキサ回路。 - 【請求項7】 入力RF信号を正相部分と逆相部分とを
有する平衡局部発振器信号と混合することにより、正相
部分と逆相部分とを有し、かつ所定の中心周波数値を有
する平衡入力RF信号を低い中心周波数値に低域変換す
るための二重平衡ミキサ回路において、 それぞれがゲート端子、ソース端子、バックゲート端子
およびドレイン端子を有する第1、第2、第3および第
4のMOSトランジスタと、 前記第1、第2、第3および第4のトランジスタのソー
ス端子に接続されて、これらをバイアスする手段とを有
し、 前記第1のトランジスタは、前記ゲート端子を介して前
記入力RF信号の正相部分および逆相部分の一方を第1
の入力信号として受信し、前記バックゲート端子を介し
て前記局部発振器信号の正相部分および逆相部分の一方
を第2の入力信号として受信し、前記ドレイン端子にお
いて、第1の出力信号を生成し、 前記第2のトランジスタは、前記第2のMOSトランジ
スタのゲート端子を介して前記入力RF信号の正相部分
および逆相部分の前記一方を第1の入力信号として受信
し、前記第2のMOSトランジスタのバックゲート端子
を介して前記局部発振器信号の正相部分および逆相部分
の他方を受信し、前記第2のMOSトランジスタのドレ
イン端子において、第2の出力信号を生成し、前記第2
の出力信号は、前記第1の出力信号と位相が反対であ
り、 前記第3のトランジスタは、前記第3のMOSトランジ
スタのゲート端子を介して前記入力RF信号の正相部分
および逆相部分の他方を第1の入力信号として受信し、
前記第3のMOSトランジスタのバックゲート端子を介
して前記局部発振器信号の正相部分および逆相部分の前
記他方を第2の入力信号として受信し、前記第3のMO
Sトランジスタのドレイン端子において、第3の出力信
号を生成し、前記第3の出力信号は、前記第1の出力信
号と同相であり、 前記第4のトランジスタは、前記第4のMOSトランジ
スタのゲート端子を介して前記入力RF信号の正相部分
および逆相部分の前記他方を第1の入力信号として受信
し、前記第4のMOSトランジスタのバックゲート端子
を介して前記局部発振器信号の正相部分および逆相部分
の前記一方を受信し、前記第4のMOSトランジスタの
ドレイン端子において、第4の出力信号を生成し、前記
第4の出力信号は、前記第2の出力信号と同相であり、 前記第1および第3のトランジスタのドレイン端子は、
ある位相を有する第1の結合出力信号を前記第1および
第3の出力信号から形成するために接続され、 前記第2および第4のトランジスタのドレイン端子は、
前記第1の結合出力信号の位相と反対の位相を有する第
2の結合出力信号を前記第2および第4の出力信号から
形成するために接続されていることを特徴とするミキサ
回路。 - 【請求項8】 入力RF信号を正相部分と逆相部分とを
有する平衡局部発振器信号と混合することにより、正相
部分と逆相部分とを有し、かつ所定の中心周波数値を有
する平衡入力RF信号を低い中心周波数値に低域変換す
るための二重平衡ミキサ回路において、 それぞれがゲート端子、ソース端子、バックゲート端子
およびドレイン端子を有する第1、第2、第3および第
4のMOSトランジスタと、 前記第1、第2、第3および第4のトランジスタのソー
ス端子に接続されて、これらをバイアスする手段とを有
し、 前記第1のトランジスタは、前記ゲート端子を介して前
記局部発振器信号の正相部分および逆相部分の一方を第
1の入力信号として受信し、前記バックゲート端子を介
して前記RF信号の正相部分および逆相部分の一方を第
2の入力信号として受信し、前記ドレイン端子におい
て、第1の出力信号を生成し、 前記第2のトランジスタは、前記第2のMOSトランジ
スタのゲート端子を介して前記局部発振器信号の正相部
分および逆相部分の前記一方を第1の入力信号として受
信し、前記第2のMOSトランジスタのバックゲート端
子を介して前記RF信号の正相部分および逆相部分の他
方を受信し、前記第2のMOSトランジスタのドレイン
端子において、第2の出力信号を生成し、前記第2の出
力信号は、前記第1の出力信号と位相が反対であり、 前記第3のトランジスタは、前記第3のMOSトランジ
スタのゲート端子を介して前記局部発信器信号の正相部
分および逆相部分の他方を第1の入力信号として受信
し、前記第3のMOSトランジスタのバックゲート端子
を介して前記RF信号の正相部分および逆相部分の前記
他方を第2の入力信号として受信し、前記第3のMOS
トランジスタのドレイン端子において、第3の出力信号
を生成し、前記第3の出力信号は、前記第1の出力信号
と同相であり、 前記第4のトランジスタは、前記第4のMOSトランジ
スタのゲート端子を介して前記局部発信器信号の正相部
分および逆相部分の前記他方を第1の入力信号として受
信し、前記第4のMOSトランジスタのバックゲート端
子を介して前記RF信号の正相部分および逆相部分の前
記一方を受信し、前記第4のMOSトランジスタのドレ
イン端子において、第4の出力信号を生成し、前記第4
の出力信号は、前記第2の出力信号と同相であり、 前記第1および第3のトランジスタのドレイン端子は、
ある位相を有する第1の結合出力信号を前記第1および
第3の出力信号から形成するために接続され、 前記第2および第4のトランジスタのドレイン端子は、
前記第1の結合出力信号の位相と反対の位相を有する第
2の結合出力信号を前記第2および第4の出力信号から
形成するために接続されていることを特徴とするミキサ
回路。 - 【請求項9】 第1および第2の結合出力信号が電圧信
号となるように、第1、第2、第3および第4のトラン
ジスタのドレイン端子と接地端子との間に接続された負
荷をさらに有することを特徴とする請求項7または8記
載のミキサ回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/734658 | 1996-10-21 | ||
| US08/734,658 US5767726A (en) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | Four terminal RF mixer device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10135744A true JPH10135744A (ja) | 1998-05-22 |
Family
ID=24952580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9286891A Pending JPH10135744A (ja) | 1996-10-21 | 1997-10-20 | 複数の周波数依存入力信号を混合する方法およびミキサ回路 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5767726A (ja) |
| EP (1) | EP0837556A1 (ja) |
| JP (1) | JPH10135744A (ja) |
| CA (1) | CA2213318A1 (ja) |
Families Citing this family (59)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990003770A (ko) * | 1997-06-26 | 1999-01-15 | 김영환 | 전압 제어 발진기 |
| EP0959503A1 (en) | 1998-05-11 | 1999-11-24 | Alcatel Alsthom Compagnie Générale d'Electricité | Field effect transistor, control method for controlling such a field affect transistor and a frequency mixer means including such a field effect transistor |
| US6061551A (en) | 1998-10-21 | 2000-05-09 | Parkervision, Inc. | Method and system for down-converting electromagnetic signals |
| US7515896B1 (en) | 1998-10-21 | 2009-04-07 | Parkervision, Inc. | Method and system for down-converting an electromagnetic signal, and transforms for same, and aperture relationships |
| US6091940A (en) | 1998-10-21 | 2000-07-18 | Parkervision, Inc. | Method and system for frequency up-conversion |
| US6694128B1 (en) | 1998-08-18 | 2004-02-17 | Parkervision, Inc. | Frequency synthesizer using universal frequency translation technology |
| US6278872B1 (en) * | 1998-10-16 | 2001-08-21 | Nortel Networks Limited | Frequency converter with improved linearity |
| US7039372B1 (en) | 1998-10-21 | 2006-05-02 | Parkervision, Inc. | Method and system for frequency up-conversion with modulation embodiments |
| US6370371B1 (en) | 1998-10-21 | 2002-04-09 | Parkervision, Inc. | Applications of universal frequency translation |
| US6061555A (en) | 1998-10-21 | 2000-05-09 | Parkervision, Inc. | Method and system for ensuring reception of a communications signal |
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| US6813485B2 (en) | 1998-10-21 | 2004-11-02 | Parkervision, Inc. | Method and system for down-converting and up-converting an electromagnetic signal, and transforms for same |
| US7027786B1 (en) | 1998-10-21 | 2006-04-11 | Parkervision, Inc. | Carrier and clock recovery using universal frequency translation |
| US6542722B1 (en) | 1998-10-21 | 2003-04-01 | Parkervision, Inc. | Method and system for frequency up-conversion with variety of transmitter configurations |
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| US6049706A (en) | 1998-10-21 | 2000-04-11 | Parkervision, Inc. | Integrated frequency translation and selectivity |
| US7236754B2 (en) | 1999-08-23 | 2007-06-26 | Parkervision, Inc. | Method and system for frequency up-conversion |
| US6704558B1 (en) | 1999-01-22 | 2004-03-09 | Parkervision, Inc. | Image-reject down-converter and embodiments thereof, such as the family radio service |
| US7006805B1 (en) | 1999-01-22 | 2006-02-28 | Parker Vision, Inc. | Aliasing communication system with multi-mode and multi-band functionality and embodiments thereof, such as the family radio service |
| US6704549B1 (en) | 1999-03-03 | 2004-03-09 | Parkvision, Inc. | Multi-mode, multi-band communication system |
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| US7110435B1 (en) | 1999-03-15 | 2006-09-19 | Parkervision, Inc. | Spread spectrum applications of universal frequency translation |
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| US7110444B1 (en) | 1999-08-04 | 2006-09-19 | Parkervision, Inc. | Wireless local area network (WLAN) using universal frequency translation technology including multi-phase embodiments and circuit implementations |
| US7065162B1 (en) | 1999-04-16 | 2006-06-20 | Parkervision, Inc. | Method and system for down-converting an electromagnetic signal, and transforms for same |
| US7072390B1 (en) | 1999-08-04 | 2006-07-04 | Parkervision, Inc. | Wireless local area network (WLAN) using universal frequency translation technology including multi-phase embodiments |
| US8295406B1 (en) | 1999-08-04 | 2012-10-23 | Parkervision, Inc. | Universal platform module for a plurality of communication protocols |
| US7054296B1 (en) | 1999-08-04 | 2006-05-30 | Parkervision, Inc. | Wireless local area network (WLAN) technology and applications including techniques of universal frequency translation |
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