JP2000091849A - ラジオ受信機 - Google Patents

ラジオ受信機

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JP2000091849A
JP2000091849A JP10256901A JP25690198A JP2000091849A JP 2000091849 A JP2000091849 A JP 2000091849A JP 10256901 A JP10256901 A JP 10256901A JP 25690198 A JP25690198 A JP 25690198A JP 2000091849 A JP2000091849 A JP 2000091849A
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JP
Japan
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transistor
transistors
emitter
base
collector
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JP10256901A
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Makoto Tanaka
田中  誠
Shogo Nakazawa
省吾 中澤
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラジオ受信機における周波数変換器としての
乗算器の直線性を向上させて高調波の発生を抑え、妨害
信号による影響をなくす。 【解決手段】 差動対をなすトランジスタ13,14の
入力に演算増幅器21,22をそれぞれ接続する。入力
信号(RF増幅器の出力信号)の電圧変化に対してトラ
ンジスタ13の動作点が変化せず、これにより、直線性
の高い乗算器を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、妨害信号に対して
優れた特性を有するラジオ受信機に関する。
【0002】
【従来の技術】ラジオ受信機の方式として最もよく用い
られているものにスーパーヘテロダイン方式がある。こ
れは、受信したい希望信号を一旦一定の周波数(中間周
波数)に変換して以降の処理を行うものである。この方
式のラジオ受信機のブロック図を図4に示す。図4にお
いて、201はアンテナ、202はRF増幅器、203
は周波数変換器、204は局部発振器、205はIF増
幅器、206は検波器である。
【0003】この方式を適用したラジオ受信機の場合、
希望信号を中間周波数に変換する周波数変換器として乗
算器が用いられる。この乗算器の性能がラジオの妨害信
号に対する性能に大きく影響を及ぼすことが知られてい
る。2つの異なる周波数の信号を入力し、中間周波数に
変換して出力を得るわけであるが、この時、乗算器の直
線性の悪化は高調波を発生させ、希望信号の受信に影響
を及ぼすことになる。通常、乗算器に周波数f1,f2
信号を入力すると、出力として(f1±f2)の周波数を
得ることができる。しかし、入力信号のレベルが高くな
るにつれて高調波である(2f1±f2),(2f2±
1),3f1,3f2等の周波数の出力のレベルが大き
くなってくる。これは、希望信号がfdの時、周波数fd
+f3,fd+2f3の2つの信号が入力された場合、こ
の2つの妨害信号が乗算器を通ることによって、希望波
と同じ周波数fdが発生し、希望信号の受信に影響を及
ぼすことになる。この高調波の発生は、乗算器の非直線
性が大きな原因となっている。
【0004】この問題点の対策として、入力される信号
のレベルを一定レベルに抑えることにより高調波の発生
レベルを抑え、妨害を防ぐのが一般的な方法である。し
かしながら、入力信号のレベルを抑えることは、希望波
自身のレベルを落とすことでもあり、入力信号レベルを
抑える回路を通ることによって歪みや信号雑音比等の他
の基本特性を損なってしまう。そこで、乗算器の直線性
を向上させることが必要である。
【0005】図5は、乗算器として最も一般的な二平衡
型乗算器と呼ばれるものの一例を示したものである。
1,2は信号源、3,4は入力端子、5は電源端子、
6,7,8は定電圧源、9,10,11,12,13,
14はトランジスタ、15,16は抵抗、17,18は
定電流源、19は出力端子、20は乗算器である。
【0006】二平衡型乗算器において、トランジスタ9
とトランジスタ10、トランジスタ11とトランジスタ
12、トランジスタ13とトランジスタ14はそれぞれ
差動対をなしている。電源Vccが印加される電源端子
5に抵抗15を介してトランジスタ10,12のコレク
タと、トランジスタ9,11のコレクタがそれぞれ接続
されている。トランジスタ9,12のベースに第1の入
力端子3が接続され、信号f1が供給される。トランジ
スタ10,11のベースには定電圧源7が接続されてい
る。トランジスタ9,10のエミッタは互いに接続さ
れ、トランジスタ13のコレクタに接続されている。ま
た、トランジスタ11,12のエミッタも互いに接続さ
れ、トランジスタ14のコレクタに接続されている。ト
ランジスタ13のベースは、第2の入力端子4に接続さ
れ、信号f2が供給される。トランジスタ14のベース
には定電圧源8が接続されている。トランジスタ13の
エミッタとトランジスタ14のエミッタは、抵抗16を
介して互いに接続されており、さらにそれぞれ電流Iの
定電流源17,18が接続されている。
【0007】次に、この従来例の動作について説明す
る。信号源2による電圧の微小変化により、差動対をな
すトランジスタ13,14及び抵抗16に微小変化電流
Δi1が生じる。例えば、トランジスタ13のベース電
圧がΔv2上昇したとすると、微小変化電流Δi1は(数
1)と表される。
【0008】
【数1】Δi1=Δv2/(re1+re1+RE) ここで、reはトランジスタ13、14の直流電流Iが
流れているときのインンピーダンス、REは抵抗16の
抵抗値である。これにより、トランジスタ13のコレク
タに流れる電流I1は(数2)に、トランジスタ14の
コレクタに流れる電流I2は(数3)と表される。
【0009】
【数2】I1=I+Δi
【0010】
【数3】I=I−Δi1 次に、信号源1による電圧の微小変化Δv1により差動
対をなすトランジスタ9,10とトランジスタ11,1
2にそれぞれ微小変化電流Δi2,Δi3が流れる。前述
と同様の考え方により、微小変化電流Δi2,Δi3はそ
れぞれ(数4)と表される。
【0011】
【数4】 Δi2=Δv1/(re2+re2) Δi3=Δv1/(re3+re3) これによりトランジスタ9のコレクタに流れる電流
3、トランジスタ10のコレクタに流れる電流I4、ト
ランジスタ11のコレクタに流れる電流I5及びトラン
ジスタ12のコレクタに流れる電流I6は、それぞれ
(数5)と表される。
【0012】
【数5】 I3=I1/2+Δi24=I1/2−Δi25=I2/2−Δi36=I2/2+Δi3 これにより、出力負荷抵抗15に流れる電流Iout
(数6)と表される。
【0013】
【数6】Iout=I4+I6=I/2−1/Vt*1/
(2re+RE)*Δv1*Δv2 ここで、すべてのトランジスタの微小変化に対するイン
ピーダンスはreに等しいとし、また、トランジスタの
エミッタに流れる電流をIとしVtを熱定数としたとき
e=Vt/Iとしている。この式が示すように出力成
分には、2つの入力信号の積が現れている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5に
示す回路構成では、その出力成分に前述の式で示したよ
うにreを含んでいる。これは、計算を簡略化するため
に、そのトランジスタの直流電流成分は入力電圧の微小
変化に対して一定として計算している。しかし、実際は
入力電圧の微小変化により、各トランジスタの動作点が
移動しトランジスタに流れる直流電流も変化する。つま
りreは一定の値ではなく、その入力信号Δv2により変
化するのである。したがって、このreの変化により、
この乗算器の直線性が損なわれるのである。
【0015】本発明は、上記従来技術の問題点を解決し
ようとするもので、周波数変換器、即ち乗算器の直線性
を向上することにより高調波の発生を抑え、妨害信号に
よる影響の少ない、優れた特性を有するラジオ受信機を
提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のラジオ受信機は、差動対をなすトランジス
タの入力に演算増幅器を接続し、入力電圧の変化に対し
て乗算器内部のトランジスタが影響を受けないようにし
た周波数変換器、又は、入力電圧の変化によるトランジ
スタ特性の変化を補正する回路を設けた周波数変換器を
構成することにより、妨害信号に対して優れた特性を持
たせるようにしたものである。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0018】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1における周波数変換器としての乗算器を示したも
ので、図5の従来例と同一構成要素には同一符号を付し
てあり、また、21,22は演算増幅器である。
【0019】回路構成を詳細に述べれば、9及び10は
エミッタが互いに接続されて対をなす第1及び第2のト
ランジスタ、11及び12は同じくエミッタが互いに接
続されて対をなす第3及び第4のトランジスタである。
第1及び第3のトランジスタ9,11のコレクタは互い
に接続されて電源端子5に接続され、第2及び第4のト
ランジスタ10,12のコレクタは互いに接続されて出
力端子19に接続されている。また、第1及び第4のト
ランジスタ9,12のベースは互いに接続されて第1の
入力端子3に接続され、第2及び第3のトランジスタ1
0,11のベースは互いに接続されて第1の定電圧源7
に接続されている。
【0020】13及び14は、各コレクタが第1及び第
2のトランジスタ9,10のエミッタと、第3及び第4
のトランジスタ11,12のエミッタにそれぞれ接続さ
れるとともに、各エミッタが第1と第2の定電流源1
7,18にそれぞれ接続されて対をなす第5及び第6の
トランジスタである。
【0021】15は第2,第4のトランジスタ10,1
2のコレクタ及び出力端子19と電源端子5との間に接
続された第1の負荷手段としての抵抗であり、また、1
6は第5,第6のトランジスタ13,14の各エミッタ
間に接続された第2の負荷手段としての抵抗である。
【0022】21は、出力端が第5のトランジスタ13
のベースに接続され、正入力端が第2の入力端子4に接
続され、負入力端が第5のトランジスタ13のエミッタ
に接続された第1の演算増幅器、22は、出力端が第6
のトランジスタ14のベースに接続され、正入力端が第
2の定電圧源8に接続され、負入力端が第6のトランジ
スタ14のエミッタに接続された第2の演算増幅器であ
る。
【0023】次に、本実施の形態1における乗算器23
の動作について説明する。信号源2による電圧微小変化
により抵抗16に微小電流変化Δi´が生じる。信号源
2の電圧がΔv2´上昇したとすると、トランジスタ1
3のベース電圧がΔv2´上昇する。この時演算増幅器
21が理想的なものとすると、いわゆる仮想接地により
演算増幅器21の負入力端子もΔv2´上昇する。即
ち、トランジスタ13のエミッタ電圧がΔv2´上昇す
ることになる。これにより微小変化電流Δi´は(数
7)と表される。
【0024】
【数7】Δi1´=Δv2´/RE 後は、従来技術の動作説明と同様であり、結果としてV
out´は(数8)と表される。
【0025】
【数8】Vout´=Rc(I/2−1/Vt*1/RE
Δv1´*Δv2´) (数8)が示すように、reは含まれておらず、完全な
直線特性を得ることができる。
【0026】つまり、差動入力に演算増幅器を接続する
ことにより信号源2の変化がトランジスタ13のベース
とエミッタに同様に伝わり、トランジスタ13の動作点
が変化しない。これにより、抵抗16に信号源2の変化
が直接伝わるため、トランジスタ13のreの影響を受
けず、直線性の高い乗算器を実現することが可能とな
る。
【0027】(実施の形態2)図2は、本発明の実施の
形態2における乗算器を示したもので、図1と同一構成
要素には同一符号を付してある。ここでは、演算増幅器
の代りに、第5及び第6のトランジスタ13,14のエ
ミッタに、対をなす第7及び第8のトランジスタ31,
32を設けたものである。すなわち、第7及び第8のト
ランジスタ31,32の各コレクタは第5及び第6のト
ランジスタ13,14の各エミッタにそれぞれ接続さ
れ、各エミッタは第1の電流源17及び第2の電流源1
8にそれぞれ接続されており、また、第7のトランジス
タ31のベースは第8のトランジスタ32のコレクタ
に、第8のトランジスタ32のベースは第7のトランジ
スタ31のコレクタにそれぞれ接続されている。また第
2の負荷手段としての抵抗16は第7及び第8のトラン
ジスタの各エミッタ間に接続されている。
【0028】次に、本実施の形態2の動作について説明
する。信号源2による電圧微小変化によりトランジスタ
13のコレクタにΔI31が流れる。各トランジスタのh
feが十分に大きいとすると、トランジスタ31のコレク
タとエミッタにも同様に電流ΔI31が流れる。この時の
トランジスタ13のベースエミッタ間電圧VBE13とトラ
ンジスタ31のベースエミッタ間電圧VBE31は等しいと
考えて良い。同様のことがトランジスタ14,32に付
いても言え、トランジスタ14のベースエミッタ電圧V
BE14とトランジスタ32のベースエミッタ電圧VBE32
等しい。ここで、トランジスタ31のエミッタの電圧
は、(VBE14+VBE31)と表される。一方、トランジス
タ32のエミッタ電圧は(Δv+VBE13+VBE32)と表
される。VBE 13=VBE31,VBE14=VBE32であるから、
抵抗16間の微小電圧変化はΔvと等しい。後は、従来
技術の動作説明と同様であり、結果としてVoutは前述
した第一の乗算器と同じ結果を得ることになる。
【0029】つまり、本実施の形態2における乗算器を
周波数変換器として利用すると直線性の高い周波数変換
を実現することが可能となる。
【0030】図3は、上記実施の形態における乗算器を
ラジオ受信機の周波数変換器として用いた場合を示した
ものである。RF増幅器202からの信号を、図1又は
図2の信号源2として入力端子4に入力し、局部発振器
204からの信号を信号源1として入力端子3に入力
し、出力端子19を周波数変換器の出力端子としてIF
増幅器に接続する。これにより、周波数変換器における
高調波の発生レベルが抑えられ、強い妨害波が存在して
も希望信号は妨害を受けずに受信することができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
強い妨害信号に対してもその影響を受けることなく、希
望信号を受信できるため、AGCをかけるタイミングを
遅らせることができ、強い信号レベルでの受信特性を向
上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における乗算器の構成図
【図2】本発明の実施の形態2における乗算器の構成図
【図3】本発明の乗算器を周波数変換器として使用した
ラジオ受信機のブロック図
【図4】従来例のラジオ受信機のブロック図
【図5】従来例の乗算器の構成図
【符号の説明】
1,2 信号源 3,4 入力端子 5 電源端子 6 定電圧源 7 第1の定電圧源 8 第2の定電圧源 9 第1のトランジスタ 10 第2のトランジスタ 11 第3のトランジスタ 12 第4のトランジスタ 13 第5のトランジスタ 14 第6のトランジスタ 15 第1の負荷手段としての抵抗 16 第2の負荷手段としての抵抗 17 第1の定電流源 18 第2の定電流源 19 出力端子 21 第1の演算増幅器 22 第2の演算増幅器 23 乗算器 31 第7のトランジスタ 32 第8のトランジスタ 33 乗算器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エミッタが互いに接続されて対をなす第
    1及び第2のトランジスタ(9,10)と、エミッタが互
    いに接続されて対をなす第3及び第4のトランジスタ
    (11,12)と、 前記第1及び第3のトランジスタのコレクタは互いに接
    続されて電源端子(5)に接続され、前記第2及び第4の
    トランジスタのコレクタは互いに接続されて出力端子
    (19)に接続され、前記第1及び第4のトランジスタの
    ベースは互いに接続されて第1の入力端子(3)に接続さ
    れ、前記第2及び第3のトランジスタのベースは互いに
    接続されて第1の定電圧源(7)に接続されており、 前記第2,第4のトランジスタのコレクタ及び前記出力
    端子と前記電源端子との間に接続された第1の負荷手段
    (15)と、 各コレクタが前記第1及び第2のトランジスタのエミッ
    タと第3及び第4のトランジスタのエミッタにそれぞれ
    接続されるとともに、各エミッタが第1の定電流源(1
    7)と第2の定電流源(18)にそれぞれ接続されて対を
    なす第5及び第6のトランジスタ(13,14)と、 前記第5及び第6のトランジスタのエミッタ間に接続さ
    れた第2の負荷手段(16)と、 出力端が前記第5のトランジスタのベースに接続され、
    正入力端が第2の入力端子(4)に接続され、負入力端が
    前記第5のトランジスタのエミッタに接続された第1の
    演算増幅器(21)と、出力端が前記第6のトランジスタ
    のベースに接続され、正入力端が第2の定電圧源(8)に
    接続され、負入力端が前記第6のトランジスタのエミッ
    タに接続された第2の演算増幅器(22)とを有する周波
    数変換器(23)を備えたことを特徴とするラジオ受信
    機。
  2. 【請求項2】 エミッタが互いに接続されて対をなす第
    1及び第2のトランジスタ(9,10)と、エミッタが互
    いに接続されて対をなす第3及び第4のトランジスタ
    (11,12)と、 前記第1及び第3のトランジスタのコレクタは互いに接
    続されて電源端子(5)に接続され、前記第2及び第4の
    トランジスタのコレクタは互いに接続されて出力端子
    (19)に接続され、前記第1及び第4のトランジスタの
    ベースは互いに接続されて第1の入力端子(3)に接続さ
    れ、前記第2及び第3のトランジスタのベースは互いに
    接続されて第1の定電圧源(7)に接続されており、 前記第2,第4のトランジスタのコレクタ及び前記出力
    端子と前記電源端子との間に接続された第1の負荷手段
    (15)と、 各コレクタが前記第1及び第2のトランジスタのエミッ
    タと第3及び第4のトランジスタのエミッタにそれぞれ
    接続されるとともに、各ベースが第2の入力端子(4)と
    第2の定電圧源(8)にそれぞれ接続されて対をなす第5
    及び第6のトランジスタ(13,14)と、 各コレクタが前記第5と第6のトランジスタの各エミッ
    タにそれぞれ接続されるとともに、各エミッタが第1の
    定電流源(17)と第2の定電流源(18)にそれぞれ接続
    されて対をなす第7及び第8のトランジスタ(31,3
    2)と、 前記第7のトランジスタのベースは第8のトランジスタ
    のコレクタに、前記第8のトランジスタのベースは第7
    のトランジスタのコレクタにそれぞれ接続されており、 前記第7及び第8のトランジスタのエミッタ間に接続さ
    れた第2の負荷手段(16)とを有する周波数変換器(3
    3)を備えたことを特徴とするラジオ受信機。
JP10256901A 1998-09-10 1998-09-10 ラジオ受信機 Pending JP2000091849A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1289124A2 (en) * 2001-08-31 2003-03-05 Nokia Corporation Stacked modulator and automatic gain control amplifier

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