JP2002353833A - 高周波受信回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イメージ受信周波数に対する信号減衰特性が
充分で、しかも、軽量、小型化の要請に充分対応可能な
高周波受信回路を提供する。 【解決手段】 トランジスタ増幅回路１とミキサー回路
３の間に設けられた整合回路２は、整合用第１のコンデ
ンサ１１Ａと整合用第１の高周波コイル１１Ｂとからな
る第１の並列共振素子１１と、直列容量素子としての整
合用第２のコンデンサ１２と、整合用第２の高周波コイ
ル１３Ａと整合用第３のコンデンサ１３Ｂとからなる第
２の並列共振素子１３とからなり、通過帯域周波数をほ
ぼ減衰させることなく通過せしめる一方、イメージ受信
周波数に対しては減衰作用を呈するものとなっており、
従来設けられたようなトランジスタ増幅回路１とミキサ
ー回路３の間のバンドフィルタを不要としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超短波から準マイ
クロ波、さらにはマイクロ波などの高周波信号の高周波
受信回路に係り、特に、中間周波数変換を行う回路にお
けるイメージ信号の抑圧等の改善を図ったものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の回路としては、例えば、
図５に示されたような構成を有してなる高周波受信回路
が公知・周知となっている。すなわち、以下、同図を参
照しつつ、この従来回路について説明すれば、この従来
回路は、トランジスタ増幅回路１と、出力整合回路４１
と、バンドパスフィルタ４２と、入力整合回路４３と、
ミキサー回路３とを有してなるものである。トランジス
タ増幅回路１に設けられた入力端子４には、図示されな
い前段のバンドパスフィルタと入力整合回路を介して高
周波受信信号が印加され、増幅されるようになってい
る。出力整合回路４１は、トランジスタ増幅回路１とバ
ンドパスフィルタ４２との整合のために設けられてお
り、トランジスタ増幅回路１において増幅、出力された
高周波受信信号は、この出力整合回路４１を介してバン
ドパスフィルタ４２へ印加されて、いわゆるイメージ受
信特性の向上のため、所定範囲外の高周波信号に対する
減衰が施されるようになっている。すなわち、従来から
良く知られているように、中間周波数変換回路（ミキサ
ー回路）においては、本来所望する受信周波数に対して
中間周波数の２倍の周波数分だけ高い受信信号が存在す
ると、その信号も中間周波数変換されて、混信を招くい
わゆるイメージ混信が生ずる。バンドパスフィルタ４２
は、かかるイメージ混信を生ずる不要な受信周波数（以
下「イメージ受信周波数」と言う）に対する信号減衰、
除去のために設けられているものである。このような作
用を有するバンドパスフィルタ４２を通過した高周波信
号は、入力整合回路４３を介してミキサー回路３へ印加
され、局部発振信号印加端子１５を介して外部から入力
された局部発振信号と周波数混合されて中間周波数信号
が生成されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年のデジ
タル変調方式を用いる通信システムの端末においては、
極力、軽量、小型化が要求され、それ故、端末を構成す
る個々の部品は最小限のものが求められる。例えば、上
述のような高周波受信回路の場合、一般にバンドパスフ
ィルタのイメージ受信周波数における信号の減衰量を大
きく設定すると、フィルタの通過損失が増大するため、
従来の受信器においては、初段トランジスタ増幅回路の
前段に設けられるバンドパスフィルタを低通過損失のも
のとする一方、その初段トランジスタ増幅回路とミキサ
ー回路との段間にバンドパスフィルタを設ける構成とし
ている。そして、このバンドパスフィルタのイメージ受
信周波数に対する信号減衰量を、先の初段トランジスタ
増幅回路の前段に設けられるバンドパスフィルタより大
きく設定し、二つのバンドパスフィルタによる通過損失
を総合しても、フィルタ特性の良好なバンドパスフィル
タを一つ設けた場合の通過損失に比して小さくなるよう
にしていた。

【０００４】一方、近年、ＳＡＷフィルタや、初段トラ
ンジスタ増幅回路における雑音特性の特性向上により、
初段トランジスタ増幅回路の前段にのみバンドパスフィ
ルタを設け、初段トランジスタ増幅回路とミキサー回路
の段間には、バンドパスフィルタを可能な限り設けない
ようにとする要求が生じている。それ故、上述した初段
トランジスタ増幅回路とミキサー回路の周波数特性で定
まるイメージ受信周波数に対する信号減衰特性は、先に
述べた初段トランジスタ増幅回路の前段にのみ設けられ
たバンドパスフィルタの特性だけでは不足する減衰量以
上のものであることが要求される。

【０００５】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、初段トランジスタ増幅回路とミキサー回路の周波数
特性で定まるイメージ受信周波数に対する信号減衰特性
が充分で、初段のトランジスタ増幅回路とミキサー回路
の段間のバンドパスフィルタを不要とし、しかも、軽
量、小型化の要請に充分対応可能な高周波受信回路を提
供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記発明の目的を達成す
るため、本発明に係る高周波受信回路は、高周波信号を
増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力信号を、外部
から印加された局部発振信号との周波数混合により中間
周波数信号へ変換するミキサー回路とを具備してなる高
周波受信回路において、前記増幅回路と前記ミキサー回
路との間に、前記増幅回路の出力端に一端が接続され、
前記ミキサー回路の入力段に他端が接続された直列容量
素子と、前記増幅回路の出力段に接続された前記直列容
量素子の一端とグランドとの間に設けられた第１の並列
共振素子と、前記ミキサー回路の入力段に接続された前
記直列容量素子の他端とグランドとの間に設けられた第
２の並列共振素子とを具備してなり、所望する高周波受
信信号を通過可能とする一方、前記所望する高周波受信
信号の範囲外の高周波受信周波数に対して減衰特性を有
するよう構成されてなる整合回路が設けられてなるもの
である。

【０００７】かかる構成においては、増幅回路の出力段
とミキサー回路の入力段とのインピーダンス整合を行う
ための整合回路を、さらに、いわゆるバンドパス機能を
奏するように構成することで、イメージ受信周波数に対
して減衰特性を発揮し、そのため、従来回路におけるよ
うなバンドパスフィルタを不要とし、軽量、小型化の要
請に充分対応可能な高周波受信回路となるものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１乃至図４を参照しつつ説明する。なお、以下に
説明する部材、配置等は本発明を限定するものではな
く、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができる
ものである。また、先に図５に示された従来回路と同一
の構成要素については、同一符号を付すこととする。図
１に示すように本発明の実施の形態における高周波受信
回路は、トランジスタ増幅回路１と、整合回路２と、ミ
キサー回路３とに大別されてなるものとなっている。ト
ランジスタ増幅回路１は、その入力端子４に図示されな
い前段の回路、すなわち、バンドパスフィルタと入力整
合回路を経た高周波受信信号が印加され、その信号を高
周波増幅する公知・周知のものである。本発明の実施の
形態におけるトランジスタ増幅回路１は、第１の電界効
果トランジスタ５を中心に高周波増幅回路が構成された
もので、この第１の電界効果トランジスタ５のゲートに
は、増幅用第１のコンデンサ６を介して入力端子４に印
加された信号が印加されるようになっていると共に、こ
のゲートは、増幅用第１の抵抗器７を介してグランドに
接続されたものとなっている。また、第１の電界効果ト
ランジスタ５のドレインは、次述する整合用第２のコン
デンサ１２の一端に接続される一方、ソースは、増幅用
高周波コイル８及び増幅用第２の抵抗器９を介してグラ
ンドに接続されている。なお、増幅用高周波コイル８と
増幅用第２の抵抗器９との接続点は、増幅用第２コンデ
ンサ１０を介してグランドに接続されるようになってい
る。

【０００９】整合回路２は、第１の並列共振素子１１
と、直列容量素子としての整合用第２のコンデンサ１２
と、第２の並列共振素子１３とからなり、トランジスタ
増幅回路１と後述するミキサー回路３との整合を図るも
のとなっている。本発明の実施の形態においては、第１
の並列共振素子１１は、整合用第１のコンデンサ１１Ａ
と整合用第１の高周波コイル１１Ｂとが並列接続されて
構成されたものとなっており、また、第２の並列共振素
子１３は、整合用第２の高周波コイル１３Ａと整合用第
３のコンデンサ１３Ｂとが並列接続されて構成されたも
のとなっている。そして、整合用第１及び第２のコンデ
ンサ１１Ａ，１２と整合用第１の高周波コイル１１Ｂの
それぞれの一方の端部が相互に接続されると共に、その
接続点には、先の第１の電界効果トランジスタ５のドレ
インが接続されたものとなっている。また、整合用第１
のコンデンサ１１Ａの他端は、グランドに接続される一
方、整合用第１の高周波コイル１１Ｂの他端には、高周
波的に接地電位となる電源電圧ＶDDが印加されるものと
なっている。さらに、整合用第２のコンデンサ１２の他
端は、整合用第２の高周波コイル１３Ａ及び整合用第３
のコンデンサ１３Ｂが接続され、整合回路２の出力端子
となっている。

【００１０】ミキサー回路３は、第２の電界効果トラン
ジスタ１４を中心に構成されてなり、トランジスタ増幅
回路１及び整合回路２を介して印加された高周波信号を
周波数混合により所定の中間周波数に変換して出力する
公知・周知のものである。本発明の実施の形態において
は、第２の電界効果トランジスタ１４は、いわゆるデュ
アルゲートＦＥＴが用いられており、その第１のゲート
には、図示されない外部の回路（局部発振回路）より局
部発振信号印加端子１５へ印加された局部発振信号が、
ミキサー用第１のコンデンサ１６を介して印加されるよ
うになっていると共に、その第１のゲートとグランドと
の間には、ミキサー用第１の抵抗器１７が接続されたも
のとなっている。また、第２の電界効果トランジスタ１
４の第２のゲートには、上述した整合回路２の出力端、
すなわち、整合用第２のコンデンサ１２と整合用第２の
高周波コイル１３Ａと整合用第３のコンデンサ１３Ｂの
相互の接続点が接続されると共に、その第２のゲートと
グランドとの間には、ミキサー用第２の抵抗器１８が接
続されている。

【００１１】一方、この第２の電界効果トランジスタ１
４のドレインには、出力端子１９が接続されており、ミ
キサー回路３により得られた中間周波数信号が出力され
るようになっている。また、第２の電界効果トランジス
タ１４のソースは、ミキサー用第１の高周波コイル２０
及びミキサー用第３の抵抗器２１を介してグランドに接
続されると共に、ミキサー用第１の高周波コイル２０と
ミキサー用第３の抵抗器２１の相互の接続点とグランド
との間には、ミキサー用第２のコンデンサ２２が接続さ
れたものとなっている。

【００１２】しかして、上記構成において、トランジス
タ増幅回路１により増幅された高周波受信信号は、整合
回路２を経てミキサー回路３へ印加され、局部発振信号
と周波数混合されて中間周波数信号が生成され出力端子
１９から出力されるのは、従来のこの種の回路における
動作と基本的に変わるところはない。本発明の実施の形
態における整合回路２は、単にトランジスタ増幅回路１
とミキサー回路３の整合を図るだけでなく、ミキサー回
路３におけるイメージ受信周波数発生の原因となる高周
波受信信号に対する減衰を与える機能を果たすように、
第１の並列共振素子１１、直列容量素子としての整合用
第２のコンデンサ１２及び第２の並列共振素子１３の各
々の値が設定されたものとなっているもので、これにつ
いて図２及び図３を参照しつつ説明することとする。

【００１３】整合回路２は、各々の素子を以下に述べる
ように等価的に分解して捉えることにより図２に示され
た回路に等価なものとなるものである。すなわち、ま
ず、第１の並列共振素子１１の構成要素の一つである整
合用第１の高周波コイル（図２においては「Ｌ１」と表
記１１Ａは、高周波的には、電源回路（図示せず）を介
してグランドに接続された状態と等価であり、その結
果、図１に示された整合回路２は、図２において、等価
的に符号２Ａが付されたような回路接続されたものとし
て表すことができる。そして、この整合用第１の高周波
コイル１１Ｂは、後述する第１の並列共振回路３１に必
要なインダクタンスを有する整合用第３の高周波コイル
（図２においては「Ｌ３」と表記）２３と、後述する出
力整合回路２に必要なインダクタンスを有する整合用第
４の高周波コイル（図２においては「Ｌ４」と表記）２
４とを合成したものと見ることができる。また、整合用
第２の高周波コイル１３Ａは、後述する入力整合回路３
３に必要なインダクタンスを有する整合用第５の高周波
コイル（図２においては「Ｌ５」と表記）２５と、後述
する第２の並列共振回路３４に必要なインダクタンスを
有する整合用第６の高周波コイル（図２においては「Ｌ
６」と表記）２６とを合成したものと見ることができ
る。さらに、整合用第２のコンデンサ１２は、出力整合
回路３２に必要な容量を有する整合用第５のコンデンサ
（図２においては「Ｃ５」と表記）２７と、入力整合回
路３３に必要な容量を有する整合用第６のコンデンサ
（図２においては「Ｃ６」と表記）２８とを合成したも
のと見ることができる。

【００１４】その結果、整合回路２は、通過帯域周波数
内で共振する（換言すれば、イメージ受信周波数に対し
て減衰を与える）第１の並列共振回路３１と、トランジ
スタ増幅回路１の出力整合のための出力整合回路３２
と、ミキサー回路３の入力整合のための入力整合回路３
３と、通過帯域周波数内で共振する（換言すれば、イメ
ージ受信周波数に対して減衰を与える）第２の並列共振
回路３４とが縦続接続されて構成されたものと等価なも
のと見ることができる（図２参照）。そして、第１の並
列共振回路３１は、高周波信号が伝達される信号ライン
とグランドとの間に、整合用第１のコンデンサ１１Ａと
整合用第３の高周波コイル２３とが並列接続されて構成
されたものとなっている。出力整合回路３２は、整合用
第５のコンデンサ２７が信号ラインに直列に設けられる
と共に、上述の第１の並列共振回路３１が接続される整
合用第５のコンデンサ２７の一端とグランドとの間に、
整合用第４の高周波コイル２４が接続されて構成された
ものとなっている。入力整合回路３３は、整合用第６の
コンデンサ２８が信号ラインに直列に設けられると共
に、第２の並列共振回路３４に接続される整合用第６の
コンデンサ２８の一端とグランドとの間に、整合用第５
の高周波コイル２５が接続されて構成されたものとなっ
ている。第２の並列共振回路３４は、信号ラインとグラ
ンドとの間に、整合用第６の高周波コイル２６と整合用
第３のコンデンサ１３Ｂとが並列接続されて構成された
ものとなっている。

【００１５】ここで、第１の並列共振回路３１の入力側
から先のトランジスタ増幅回路１の出力側を見たインピ
ーダンスを便宜的にａ、第１の並列共振回路３１と出力
整合回路３２の間からトランジスタ増幅回路１の出力側
を見たインピーダンスを便宜的にａ´、出力整合回路３
２の整合用第４の高周波コイル２４と整合用第５のコン
デンサ２７の間からトランジスタ増幅回路１の出力側を
見たインピーダンスを便宜的にｂ、出力整合回路３２と
入力整合回路３３の間からトランジスタ増幅回路１の出
力側を見たインピーダンスを便宜的にｃ、入力整合回路
３３の整合用第６のコンデンサ２８と整合用第５の高周
波コイル２５の間からトランジスタ増幅回路１の出力側
を見たインピーダンスを便宜的にｄ、入力整合回路３３
と第２の並列共振回路３４の間からトランジスタ増幅回
路１の出力側を見たインピーダンスを便宜的にｅ´、第
２の並列共振回路３４の出力側からトランジスタ増幅回
路１の出力側を見たインピーダンスを便宜的にｅ、とす
る。

【００１６】そして、このａ〜ｅの通過帯域周波数にお
けるインピーダンスは、スミス図上では、図３に表され
たように、ａ〜ｅの各々のインピーダンス点を経てミキ
サー回路３の入力インピーダンスと整合がとれるものと
なっている。すなわち、ＶＳＷＲ＝１で整合がとれた場
合、インピーダンスｅの共役インピーダンスがミキサー
回路３の入力インピーダンスと等しくなる。また、通過
帯域周波数において、第１の並列共振回路３１のインピ
ーダンスは無限大に近づき、何ら接続されていない状態
と等価になるため、インピーダンスａとａ´は、同一の
インピーダンスとなる。さらに、第２の並列共振回路３
４も第１の並列共振回路３１と同様に、通過帯域周波数
においてはインピーダンス無限大の状態となるため、イ
ンピーダンスｅとｅ´は、同一のインピーダンスとな
る。さらに、通過帯域周波数においてインピーダンスｃ
は、実抵抗で整合しているが（図３参照）、勿論５０Ω
整合とは限らず、その抵抗値は、第１の並列共振回路３
１及び出力整合回路３２のそれぞれの構成部品のインダ
クタンス、容量値を適宜に選定することで所望の値とす
ることができるものである。またさらに、第１及び第２
の並列共振回路３１，３４の負荷Ｑと、出力整合回路３
２及び入力整合回路３３のＱは、公知・周知の通り、通
過帯域周波数の帯域幅と、所望するイメージ信号減衰特
性とに基づいて求められるものである。

【００１７】このように、本発明の実施の形態における
整合回路２は、整合用第１の高周波コイル１１Ｂが、整
合用第３及び第４の高周波コイル２３，２４の並列定数
値に相当するインダクタンスを有し、整合用第２のコン
デンサ１２が、整合用第５及び第６のコンデンサ２７，
２８の直列定数値に相当する容量を有し、整合用第２の
高周波コイル１３Ａが、整合用第５及び第６の高周波コ
イル２５，２６の並列定数値に相当するインダクタンス
を有するものとなっているため、回路を構成する部品点
数が大幅に削減されたものとなっている。

【００１８】図４には、本発明の実施の形態における高
周波受信回路の利得特性が従来回路の利得特性と共に示
されており、以下、同図を参照しつつ本発明の実施の形
態における整合回路２の効果について説明することとす
る。先ず、同図は、本発明の実施の形態における高周波
受信回路の周波数変化に対する利得変化を従来回路のそ
れと共に示したもので、同図において、横軸は周波数
を、縦軸は利得を、それぞれ示している。そして、同図
において、実線で表された特性線が本発明の実施の形態
における高周波受信回路の利得特性を、また、点線で表
された特性線が従来回路の利得特性を、それぞれ表した
ものとなっている。なお、この場合の従来回路は、図５
に示された構成において、バンドパスフィルタ４２を外
し、出力整合回路３２の出力段をミキサー回路３の入力
段に接続した構成としたもので、図４の点線で表された
特性線は、かかる構成において測定された利得特性であ
る。この図４に示された利得特性は、１.５ＧＨｚ帯の
受信回路とした場合のもので、測定の便宜上、トランジ
スタ増幅回路１の前段に設けられた図示されない入力整
合回路を含み、ミキサー回路３の入力インピーダンスを
整合回路２の負荷と見た場合の周波数通過特性で示され
たものとなっている。

【００１９】ここで、例えば、受信周波数を１４７７Ｍ
Ｈｚとし、中間周波数を１３０ＭＨｚ、局部発振信号を
いわゆるアッパーローカル周波数とする条件におけるイ
メージ受信信号の改善度を比較すると、上述した構成の
従来回路においては、受信周波数とイメージ受信周波数
の減衰比が−２１dＢであるのに対して、本発明の実施
の形態における高周波受信回路では、同減衰比が−３８
dＢとなり、従来回路に比して１７dＢもの改善がなされ
たものとなっており、整合回路２がイメージ受信信号に
対する充分な減衰特性を有していることが確認できる
（図４参照）。

【００２０】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
増幅回路とミキサー回路間のインピーダンス整合を行う
整合回路を、インピーダンス整合と共に、いわゆるバン
ドパス機能を発揮するように構成することにより、従来
と異なり、増幅回路とミキサー回路の間に、専用のバン
ドパスフィルタを設けることなくイメージ受信周波数に
対する減衰特性を確保することができ、軽量、小型化の
要請に充分対応可能な高周波受信回路を提供することが
できるという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における高周波受信回路の
回路構成を示す回路図である。

【図２】図１に示された高周波受信回路を構成する整合
回路の等価回路図である。

【図３】図１に示された高周波受信回路を構成する整合
回路のインピーダンス整合を示すスミス図である。

【図４】図１に示された高周波受信回路及び従来回路の
周波数変化に対する利得変化を示す特性線図である。

【図５】従来回路の回路構成例を示す回路図である。

【符号の説明】

２…整合回路 １１…第１の並列共振素子 １２…整合用第２のコンデンサ １３…第２の並列共振素子 ３１…第１の並列共振回路 ３２…出力整合回路 ３３…入力整合回路 ３４…第２の並列共振回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波信号を増幅する増幅回路と、前記
   増幅回路の出力信号を、外部から印加された局部発振信
   号との周波数混合により中間周波数信号へ変換するミキ
   サー回路とを具備してなる高周波受信回路において、 前記増幅回路と前記ミキサー回路との間に、 前記増幅回路の出力端に一端が接続され、前記ミキサー
   回路の入力段に他端が接続された直列容量素子と、 前記増幅回路の出力段に接続された前記直列容量素子の
   一端とグランドとの間に設けられた第１の並列共振素子
   と、 前記ミキサー回路の入力段に接続された前記直列容量素
   子の他端とグランドとの間に設けられた第２の並列共振
   素子とを具備してなり、所望する高周波受信信号を通過
   可能とする一方、前記所望する高周波受信信号の範囲外
   の高周波受信周波数に対して減衰特性を有するよう構成
   されてなる整合回路を設けたことを特徴とする高周波受
   信回路。
2. 【請求項２】 前記第１の並列共振素子は、前記増幅回
   路の出力段に接続された前記直列容量素子の一端とグラ
   ンドとの間に接続された整合用第１のコンデンサと、前
   記増幅回路の出力段に接続された前記直列容量素子の一
   端と高周波的に接地された電源との間に接続された整合
   用第１の高周波コイルとを具備してなり、 前記第２の並列共振素子は、前記ミキサー回路の入力段
   に接続された前記直列容量素子の他端とグランドとの間
   に整合用第２の高周波コイルと整合用第３のコンデンサ
   が並列接続されてなることを特徴とする請求項１記載の
   高周波受信回路。