JP2003069345A - Frequency converter and receiver - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信に用いら
れる受信機及びその周波数変換器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a receiver used for wireless communication and its frequency converter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般的に、無線機の高周波部としてはス
ーパーヘテロダイン方式が用いられている。しかし、近
年では、無線部の小型化、高集積化を図るために、ダイ
レクトコンバージョン方式が見直され、その開発が進め
られている。2. Description of the Related Art Generally, a super-heterodyne system is used as a high frequency part of a radio device. However, in recent years, in order to reduce the size and increase the integration of the wireless unit, the direct conversion system has been reviewed and its development has been advanced.
【０００３】また、構成を簡略化してコストダウンを図
った無線機が特開２０００−６８８８６号公報に示され
ている。Further, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-68886 discloses a wireless device having a simplified structure to reduce the cost.
【０００４】図５は、特開２０００−６８８８６号公報
に記載された、従来の無線機の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional radio set described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-68886.
【０００５】従来の無線機は、送受信アンテナ９１１、
送信系９１０Ａ、受信系９１１Ａ、送受信切り替えスイ
ッチ９１２及び局部発振器９２７Ａを備えている。A conventional radio device has a transmitting / receiving antenna 911,
A transmission system 910A, a reception system 911A, a transmission / reception changeover switch 912, and a local oscillator 927A are provided.
【０００６】送受信切り替えスイッチ９１２は、送受信
アンテナ９１１に対する送信系９１０Ａと受信系９１１
Ａとの接続の切り替えを行う。局部発振器９２７Ａは、
送信系９１０Ａおよび受信系９１１Ａに局部発振信号を
供給する。The transmission / reception changeover switch 912 includes a transmission system 910A and a reception system 911 for the transmission / reception antenna 911.
The connection with A is switched. The local oscillator 927A is
A local oscillation signal is supplied to the transmission system 910A and the reception system 911A.
【０００７】局部発振器９２７Ａは、電圧制御発振器９
１８Ａ、分周器９２３、可変分周器９２２、位相比較器
９２０及びループフィルタ９１９を備えており、周波数
シンセサイザを構成している。The local oscillator 927A is a voltage controlled oscillator 9
The frequency synthesizer includes 18A, a frequency divider 923, a variable frequency divider 922, a phase comparator 920, and a loop filter 919, and constitutes a frequency synthesizer.
【０００８】分周器９２３、可変分周器９２２、位相比
較器９２０及びループフィルタ９１９は、電圧制御発振
器９１８Ａに対する位相同期ループを構成して電圧制御
発振器９１８Ａの出力周波数を安定させている。また、
分周器９２３は、位相同期ループを構成するとともに局
部発振信号の変換をも行う。The frequency divider 923, the variable frequency divider 922, the phase comparator 920 and the loop filter 919 form a phase locked loop for the voltage controlled oscillator 918A to stabilize the output frequency of the voltage controlled oscillator 918A. Also,
The frequency divider 923 constitutes a phase locked loop and also performs conversion of a local oscillation signal.
【０００９】受信系９１１Ａは、帯域制限フィルタ９１
３、増幅器９１４、第１の周波数変換器９１５、帯域制
限フィルタ９１６及び第２の周波数変換器９１７を備え
ている。帯域制限フィルタ９１３は受信信号を帯域制限
する。増幅器９１４は、帯域制限フィルタ９１３の出力
を増幅する。第１の周波数変換器９１５は、増幅器９１
４の出力を第１の中間周波数信号に周波数変換する。帯
域制限フィルタ９１６は、第１の中間周波数信号を帯域
制限する。第２の周波数変換器９１７は、帯域制限フィ
ルタ９１６の出力を第２の中間周波数信号に周波数変換
する。The receiving system 911A includes a band limiting filter 91.
3, an amplifier 914, a first frequency converter 915, a band limiting filter 916, and a second frequency converter 917. The band limiting filter 913 limits the band of the received signal. The amplifier 914 amplifies the output of the band limiting filter 913. The first frequency converter 915 includes an amplifier 91.
The output of 4 is frequency converted to a first intermediate frequency signal. The band limiting filter 916 band limits the first intermediate frequency signal. The second frequency converter 917 frequency-converts the output of the band limiting filter 916 into a second intermediate frequency signal.
【００１０】送信系９１０Ａは、第３の周波数変換器９
２４、増幅器９２５及び変調器９２６を備えている。第
３の周波数変換器９２４は、分周器９２３の出力と電圧
制御発振器９１８Ａの出力から送信搬送波を作成する。
増幅器９２５は、送信搬送波を増幅する。変調器９２６
は、増幅器９２５の出力を変調する。The transmission system 910A includes a third frequency converter 9
24, an amplifier 925 and a modulator 926. The third frequency converter 924 creates a transmission carrier from the output of the frequency divider 923 and the output of the voltage controlled oscillator 918A.
The amplifier 925 amplifies the transmission carrier. Modulator 926
Modulates the output of amplifier 925.
【００１１】図５の無線機においては、局部発振器９２
７Ａは、電圧制御発振器９１８Ａで第１の中間周波数信
号作成用の信号を作成し、受信系９１１Ａの第１の周波
数変換器９１５に出力している。また、局部発振器９２
７Ａは、分周器９２３で電圧制御発振器９１８Ａの出力
を分周して第２の中間周波数信号作成用の信号を作成
し、受信系９１１Ａの第２の周波数変換器９１７に出力
している。このように、図５の無線機は、単一の局部発
振器９２７Ａで、第１及び第２の中間周波数信号作成用
の信号を作成するので回路構成が簡略化されている。ま
た、図５の無線機は、局部発振器９２７Ａの分周器９２
３によって局部発振信号を変換することで回路構成が更
に簡略化されている。In the radio of FIG. 5, the local oscillator 92
7A creates a signal for creating a first intermediate frequency signal by the voltage controlled oscillator 918A and outputs it to the first frequency converter 915 of the reception system 911A. In addition, the local oscillator 92
The 7A divides the output of the voltage controlled oscillator 918A by the frequency divider 923 to generate a signal for generating the second intermediate frequency signal, and outputs the signal to the second frequency converter 917 of the reception system 911A. As described above, the radio device of FIG. 5 uses the single local oscillator 927A to generate the signals for generating the first and second intermediate frequency signals, so that the circuit configuration is simplified. In addition, the radio device of FIG. 5 has the frequency divider 92 of the local oscillator 927A.
The circuit configuration is further simplified by converting the local oscillation signal by 3.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】マイクロ波帯では利用
可能なシリコンのバイポーラトランジスタがミリ波帯で
は特性上利用できない。そのため、ダイレクトコンバー
ジョン方式をミリ波に適用しようとするとガリウム砒素
の半導体を用いる必要がある。ガリウム砒素半導体は１
／ｆ雑音特性が悪いため、ガリウム砒素半導体を用いた
無線機は、シリコン半導体の場合と同じ回路構成とする
と同等の特性を実現できない。A silicon bipolar transistor that can be used in the microwave band cannot be used in the millimeter wave band due to its characteristics. Therefore, in order to apply the direct conversion method to millimeter waves, it is necessary to use a gallium arsenide semiconductor. Gallium arsenide semiconductor has 1
Since the / f noise characteristic is poor, a radio device using a gallium arsenide semiconductor cannot achieve the same characteristic if the circuit configuration is the same as that of a silicon semiconductor.
【００１３】これに対して、図５の構成による６０ＧＨ
ｚの受信機では、中間周波数が１２ＧＨｚとなるので、
シリコン半導体を用いることができる。On the other hand, 60 GH having the configuration of FIG.
In the z receiver, the intermediate frequency is 12 GHz, so
A silicon semiconductor can be used.
【００１４】図６は、図５の無線機において、周波数変
換器として使用可能な偶高調波ミキサーの構成を示す回
路図である。偶高調波ミキサーは、アンチパラレルダイ
オード８３、ローパスフィルタ８４、ショートスタブ８
１及びオープンスタブ８２より構成されている。アンチ
パラレルダイオード８４の局部発信信号側にショートス
タブ８１が接続されている。また、アンチパラレルダイ
オード８３の中間周波数側にオープンスタブ８２及びロ
ーパスフィルタ８４が接続されている。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of an even harmonic mixer that can be used as a frequency converter in the radio device of FIG. The even harmonic mixer includes an anti-parallel diode 83, a low pass filter 84 and a short stub 8.
1 and an open stub 82. The short stub 81 is connected to the local transmission signal side of the anti-parallel diode 84. An open stub 82 and a low-pass filter 84 are connected to the anti-parallel diode 83 on the intermediate frequency side.
【００１５】図６の偶高調波ミキサーを図５における第
１の周波数変換器９１５として使用した場合について考
える。図６の偶高調波ミキサーでは、周波数が高くなる
と、後段の素子で反射して偶高調波ミキサーに戻る反射
波の位相のずれが大きくなり、無線周波数のノイズが増
大する。Consider the case where the even harmonic mixer of FIG. 6 is used as the first frequency converter 915 of FIG. In the even harmonic mixer of FIG. 6, when the frequency becomes high, the phase shift of the reflected wave reflected by the element in the subsequent stage and returned to the even harmonic mixer increases, and the radio frequency noise increases.
【００１６】また、一般に、ショートスタブ８１及びオ
ープンスタブ８２は長さと周波数との関係により入力イ
ンピーダンスが変化する。所定の周波数に対して長さを
調整して所定の入力インピーダンスを得ようとした場
合、周波数が高いほど長さ調整が微妙となり、誤差が生
じやすくなる。In general, the input impedance of the short stub 81 and the open stub 82 changes depending on the relationship between the length and the frequency. When trying to obtain a predetermined input impedance by adjusting the length with respect to a predetermined frequency, the higher the frequency, the more delicate the length adjustment becomes, and the error is likely to occur.
【００１７】以上のことから、図５に示された第１の周
波数変換器９１５のように中間周波数が１２ＧＨｚと高
周波数だと偶高調波ミキサーの特性が劣化し、変換損失
が大きくなる。これが原因となり、無線機の信号誤りが
増大する。From the above, when the intermediate frequency is as high as 12 GHz like the first frequency converter 915 shown in FIG. 5, the characteristics of the even harmonic mixer deteriorate and the conversion loss increases. This causes the signal error of the wireless device to increase.
【００１８】本発明の目的は、小型化、高集積化が可能
であり、雑音特性の優れた無線機を提供することであ
る。An object of the present invention is to provide a wireless device which can be miniaturized and highly integrated and has excellent noise characteristics.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の周波数変換器は、受信信号の２／５の周
波数の局部発振信号を、位相が互いに１８０度異なり、
かつ互いに同振幅の２つに分岐するハイブリッドと、反
平行に接続された２つの非線型素子からなり、前記ハイ
ブリッドで分岐された２つの信号が一方の端子にそれぞ
れ入力され、前記受信信号が他方の端子に共に入力され
た２つのミキシング素子と、前記ハイブリッドとそれぞ
れの前記ミキシング素子の間に接続された、前記受信信
号の波長の５／４倍の長さのオープンスタブと、前記ミ
キシング素子の出力を合成した信号から所望の周波数帯
の信号を取り出す第１のフィルタを有している。In order to achieve the above-mentioned object, the frequency converter of the present invention provides a local oscillation signal having a frequency of 2/5 of a received signal with a phase difference of 180 degrees from each other.
And a two-branch element having the same amplitude as each other and two non-linear elements connected in antiparallel, the two signals branched by the hybrid are input to one terminal, respectively, and the reception signal is the other. Two mixing elements that are both input to the terminals, an open stub connected between the hybrid and each of the mixing elements and having a length of 5/4 times the wavelength of the received signal, and the mixing element It has a first filter for extracting a signal in a desired frequency band from a signal obtained by combining the outputs.
【００２０】したがって、本発明の周波数変換器は、局
発信号の周波数を受信信号の周波数の２／５とし、受信
信号の波長の５／４の長さのオープンスタブを用いてい
るので、オープンスタブで局発信号に影響を与えること
なく受信信号が反射され、感度が上がると共に前段素子
での反射による影響が防止され、信号の誤り率を低く抑
えることができる。Therefore, in the frequency converter of the present invention, the frequency of the local oscillation signal is set to 2/5 of the frequency of the received signal and the open stub having a length of 5/4 of the wavelength of the received signal is used. The reception signal is reflected by the stub without affecting the local oscillation signal, the sensitivity is increased, the influence of reflection by the preceding element is prevented, and the signal error rate can be suppressed to a low level.
【００２１】また、本発明の周波数変換器は、局部発振
信号をハイブリッドで１８０度位相の異なる２つに分岐
し、それぞれに対応したミキシング素子の出力を合成し
て出力得るので、１８０度位相の異なる局部発振信号が
打ち消し合い、局部発振信号が出力に漏洩するのを防止
し、受信信号の誤り率を低く抑えることができる。Further, the frequency converter of the present invention branches the local oscillation signal into two hybrids having different phases by 180 degrees and synthesizes the outputs of the corresponding mixing elements to obtain the outputs. It is possible to prevent different local oscillation signals from canceling each other and leaking the local oscillation signals to the output, and to suppress the error rate of the received signal to a low level.
【００２２】また、本発明の周波数変換器は、受信信号
の２／５の周波数の局発信号で、受信信号を周波数変換
するので、ミリ波帯の受信信号を雑音特性の良いシリコ
ン半導体を用いることのできる中間周波数に変換するこ
とができる。Further, since the frequency converter of the present invention frequency-converts the received signal with the local oscillation signal having a frequency of 2/5 of the received signal, the received signal in the millimeter wave band is made of a silicon semiconductor having good noise characteristics. It can be converted to an intermediate frequency that can be used.
【００２３】また、本発明の周波数変換器は、１８０度
位相の異なる局発信号が打ち消し合い、局発信号が出力
に漏洩するのが防止されているので、ショートスタブが
不要である。Further, in the frequency converter of the present invention, it is possible to prevent the local oscillator signals having phases different from each other by 180 degrees from canceling each other and leaking the local oscillator signals to the output, so that the short stub is not necessary.
【００２４】また、本発明の周波数変換器は、オープン
スタブのみでショートスタブが不要なので、長さ調整が
容易なオープンスタブにより特性の調整が容易に可能で
ある。Further, since the frequency converter of the present invention has only the open stub and does not require the short stub, the characteristics can be easily adjusted by the open stub whose length can be easily adjusted.
【００２５】本発明の一態様によれば、前記ミキシング
素子はアンチパラレルダイオードである。According to one aspect of the present invention, the mixing element is an anti-parallel diode.
【００２６】本発明の一態様によれば、前記第１のフィ
ルタは、中間周波数帯の信号を取り出すローパスフィル
タである。According to one aspect of the present invention, the first filter is a low-pass filter for extracting a signal in the intermediate frequency band.
【００２７】本発明の一態様によれば、前記受信信号は
前記ミキシング素子の他方の端子の接続点から前記ミキ
シング素子に入力され、前記第１のフィルタは前記接続
点から所望の周波数帯の信号を取り出す。According to one aspect of the present invention, the received signal is input to the mixing element from a connection point of the other terminal of the mixing element, and the first filter outputs a signal in a desired frequency band from the connection point. Take out.
【００２８】本発明の一態様の周波数変換器は、前記受
信信号から所望の周波数帯の信号を取り出して前記ミキ
シング素子に入力する第２のフィルタを更に有してい
る。The frequency converter according to one aspect of the present invention further includes a second filter for extracting a signal in a desired frequency band from the received signal and inputting the signal into the mixing element.
【００２９】したがって、受信信号側に接続された負荷
のインピーダンスの影響が第２のフィルタで低減される
ので、中間周波数帯の信号を効率よく取り出すことがで
きる。Therefore, the influence of the impedance of the load connected to the reception signal side is reduced by the second filter, so that the signal in the intermediate frequency band can be efficiently extracted.
【００３０】本発明の一態様によれば、前記第２のフィ
ルタは、ハイパスフィルタである。According to one aspect of the present invention, the second filter is a high pass filter.
【００３１】本発明の受信機は、本発明のいずれかの周
波数変換器であり、受信信号の２／５の周波数の局部発
振信号を用いて、前記受信信号を中間周波数に周波数変
換する第１の周波数変換器と、前記局部発振信号を分周
した信号を用いて、前記第１の周波数変換器で中間周波
数に変換された受信信号をベースバンド周波数に周波数
変換する第２の周波数変換器を有している。A receiver of the present invention is any one of the frequency converters of the present invention, which uses a local oscillation signal having a frequency of 2/5 of the received signal to frequency convert the received signal to an intermediate frequency. And a second frequency converter for frequency-converting the received signal converted into the intermediate frequency by the first frequency converter into a baseband frequency by using the frequency converter and the frequency-divided signal of the local oscillation signal. Have
【００３２】したがって、本発明の受信機は、第１及び
第２の周波数変換器の局部発振信号の信号源が同じなの
で、発振器の位相雑音による特性の劣化が２つの発振器
の雑音の和とならず、特性劣化が少ない。また、信号源
が１つで良いので、２つの発振器を用いた一般的なダブ
ルコンバージョン方式の受信機より小型化が可能であ
る。Therefore, in the receiver of the present invention, since the signal sources of the local oscillation signals of the first and second frequency converters are the same, if the characteristic deterioration due to the phase noise of the oscillator is the sum of the noises of the two oscillators. No deterioration of characteristics. Further, since only one signal source is required, the size can be reduced as compared with a general double conversion type receiver using two oscillators.
【００３３】本発明の他の受信機は、本発明のいずれか
の周波数変換器であり、所定の発振信号が逓倍されて生
成された、受信信号の２／５の周波数の局部発振信号を
用いて、前記受信信号を中間周波数に周波数変換する第
１の周波数変換器と、前記発振信号を用いて、前記第１
の周波数変換器で中間周波数に変換された受信信号をベ
ースバンド周波数に周波数変換する第２の周波数変換器
を有している。Another receiver of the present invention is any one of the frequency converters of the present invention, which uses a local oscillation signal having a frequency of 2/5 of the received signal, which is generated by multiplying a predetermined oscillation signal. A first frequency converter that frequency-converts the received signal into an intermediate frequency, and the first frequency converter using the oscillation signal.
The second frequency converter for frequency-converting the reception signal converted to the intermediate frequency by the frequency converter of 1 to the baseband frequency.
【００３４】[0034]
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について図面
を参照して詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００３５】図１は、本発明の一実施形態の受信機の構
成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a receiver according to an embodiment of the present invention.
【００３６】図１を参照すると、本実施形態の受信機１
００は、低雑音増幅器１０、第１の周波数変換器１１、
中間周波数帯増幅器１２、第２の周波数変換器１３、発
振器１４及び分周器１５を有している。Referring to FIG. 1, the receiver 1 of this embodiment
00 is a low noise amplifier 10, a first frequency converter 11,
It has an intermediate frequency band amplifier 12, a second frequency converter 13, an oscillator 14 and a frequency divider 15.
【００３７】低雑音増幅器１０は受信信号を増幅する。
第１の周波数変換器１１は低雑音増幅器１０の出力を中
間周波数信号に変換する。中間周波数帯増幅器１２は中
間周波数信号を増幅する。第２の周波数変換器１３は中
間周波数帯増幅器１２の出力をベースバンド信号に変換
する。発振器１４は、受信信号の中間周波数ｆRFの２／
５の周波数信号を発生させ、第１の周波数変換器１１に
局部発振信号（以下、局発信号と称す）として供給する
と共に、分周器１５に供給する。分周器１５は発振器１
４の出力を１／２に分周し、第２の周波数変換器１３に
局発信号として供給する。The low noise amplifier 10 amplifies the received signal.
The first frequency converter 11 converts the output of the low noise amplifier 10 into an intermediate frequency signal. The intermediate frequency band amplifier 12 amplifies the intermediate frequency signal. The second frequency converter 13 converts the output of the intermediate frequency band amplifier 12 into a baseband signal. The oscillator 14 is 2 / of the intermediate frequency f RF of the received signal.
The frequency signal of No. 5 is generated and supplied to the first frequency converter 11 as a local oscillation signal (hereinafter, referred to as a local oscillation signal) and to the frequency divider 15. Frequency divider 15 is oscillator 1
The output of 4 is divided into 1/2 and supplied to the second frequency converter 13 as a local oscillation signal.
【００３８】アンテナ（不図示）から入力した受信信号
は、低雑音増幅器１０を経て、局発信号が周波数２／５
ｆRFの第１の周波数変換器１１に入力される。第１の周
波数変換器１１の出力は中間周波数帯増幅器１２で増幅
される。中間周波数帯増幅器１２の出力は、局発信号が
周波数１／５ｆRFの第２の周波数変換器１３に入力さ
れ、第２の周波数変換器１３によりベースバンド帯信号
に変換される。The received signal input from the antenna (not shown) passes through the low noise amplifier 10 and the local oscillation signal has a frequency of 2/5.
It is input to the first frequency converter 11 of f RF . The output of the first frequency converter 11 is amplified by the intermediate frequency band amplifier 12. The output of the intermediate frequency band amplifier 12 is a local oscillator signal input to a second frequency converter 13 having a frequency of 1 / 5f RF , and converted by the second frequency converter 13 into a baseband signal.
【００３９】図２は、本実施形態の第１の周波数変換器
の構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the first frequency converter of this embodiment.
【００４０】本実施形態の第１の周波数変換器１１は、
ハイブリッド１、オープンスタブ２１，２２、アンチパ
ラレルダイオード３１，３２及びローパスフィルタ５を
有している。The first frequency converter 11 of this embodiment is
It has a hybrid 1, open stubs 21 and 22, anti-parallel diodes 31 and 32, and a low-pass filter 5.
【００４１】ハイブリッド１は、局発信号入力端子（Ｌ
Ｏ ＩＮ）から中心周波数ｆRFの２／５の局発信号が入
力され、位相が互いに１８０度異なる２つの信号を出力
する。アンチパラレルダイオード３１，３２は、一方の
端子がハイブリッド１の２つの出力にそれぞれ直列接続
されている。アンチパラレルダイオード３１及びアンチ
パラレルダイオード３２の他方の端子は接続点４で互い
に接続され、更に受信信号入力端子（ＲＦ ＩＮ）に接
続されている。受信信号入力端子（ＲＦ ＩＮ）からロ
ーパスフィルタ５を介して中間周波数出力端子（ＩＦ
ＯＵＴ）が接続されている。また、ハイブリッド１の各
出力には、受信周波数ｆRFの波長の５／４倍の長さのオ
ープンスタブ２１，２２がそれぞれ接続されている。The hybrid 1 has a local signal input terminal (L
A local oscillation signal of 2/5 of the center frequency f RF is input from O IN), and two signals having phases different from each other by 180 degrees are output. One terminals of the anti-parallel diodes 31 and 32 are respectively connected in series to the two outputs of the hybrid 1. The other terminals of the anti-parallel diode 31 and the anti-parallel diode 32 are connected to each other at a connection point 4 and further connected to a reception signal input terminal (RF IN). From the reception signal input terminal (RF IN) to the intermediate frequency output terminal (IF
OUT) is connected. Further, open stubs 21 and 22 each having a length 5/4 times the wavelength of the reception frequency f RF are connected to the respective outputs of the hybrid 1.
【００４２】本実施形態の受信機１００の動作について
説明する。The operation of the receiver 100 of this embodiment will be described.
【００４３】受信機１００は、発振器１４で、受信信号
の中心周波数ｆRFの２／５の周波数信号を発生させ、第
１の周波数変換器１１に局発信号として供給すると共
に、分周器１５に供給する。また、受信機１００は、分
周器１５で、発振器１４の出力を１／２に分周し、第２
の周波数変換器１３に局発信号として供給する。In the receiver 100, the oscillator 14 generates a frequency signal of 2/5 of the center frequency f RF of the received signal, supplies the frequency signal to the first frequency converter 11 as a local oscillation signal, and the frequency divider 15 Supply to. Further, the receiver 100 divides the output of the oscillator 14 into ½ by the frequency divider 15,
Is supplied to the frequency converter 13 as a local oscillation signal.
【００４４】そして、受信機１００は、低雑音増幅器１
０で受信信号を増幅する。次に、受信機１００は、第１
の周波数変換器１１で低雑音増幅器１０の出力を中間周
波数信号に変換する。次に、受信機１００は、中間周波
数帯増幅器１２で、中間周波数信号を増幅する。次に、
受信機１００は、第２の周波数変換器１３で、中間周波
数帯増幅器１２の出力をベースバンド信号に変換する。The receiver 100 includes the low noise amplifier 1
The received signal is amplified by 0. Next, the receiver 100 receives the first
The frequency converter 11 converts the output of the low noise amplifier 10 into an intermediate frequency signal. Next, the receiver 100 amplifies the intermediate frequency signal with the intermediate frequency band amplifier 12. next,
In the receiver 100, the second frequency converter 13 converts the output of the intermediate frequency band amplifier 12 into a baseband signal.
【００４５】本実施形態の第１の周波数変換器１１の動
作について説明する。The operation of the first frequency converter 11 of this embodiment will be described.
【００４６】周波数２／５のｆRFの局発信号が局発信号
入力端子（ＬＯ ＩＮ）から第１の周波数変換器１１に
入力する。第１の周波数変換器１１はハイブリッド１で
局発信号を、互いに１８０度位相が異なり振幅の等しい
２つに分岐し、それぞれをアンチパラレルダイオード３
１，３２に入力する。A local oscillator signal of f RF having a frequency of 2/5 is input to the first frequency converter 11 from the local oscillator signal input terminal (LO IN). The first frequency converter 11 uses the hybrid 1 to branch the local oscillation signal into two signals that are 180 degrees out of phase with each other and have the same amplitude.
Input to 1,32.
【００４７】なお、アンチパラレルダイオード３１，３
２の分岐点の長さ、即ちアンチパラレルダイオード３
１，３２と接続点４との距離は短く、局発信号の波長に
対して１／１０〜１／２０程度である。ハイブリッド１
からの２つの信号は互いに１８０度位相が異なり、振幅
がほぼ等しいので接続点４で互いに打ち消し合う。Incidentally, the anti-parallel diodes 31, 3
2, the length of the branch point, that is, the anti-parallel diode 3
The distance between the connection points 1 and 32 and the connection point 4 is short, and is about 1/10 to 1/20 of the wavelength of the local oscillation signal. Hybrid 1
The two signals from 1 to 3 are 180 degrees out of phase with each other and have substantially equal amplitudes, so they cancel each other out at connection point 4.
【００４８】また、ハイブリッド１とアンチパラレルダ
イオード３１，３２の間に接続された受信信号の波長の
５／４の長さのオープンスタブ２１，２２は、受信信号
の周波数ｆRFにおいてはショートであり、局発信号の周
波数２／５ｆRFにおいてはオープンである。したがっ
て、オープンスタブ２１，２２は、ハイブリッド１側か
らの局発信号をアンチパラレルダイオード３１，３２側
へ伝達させ、アンチパラレルダイオード３１，３２側か
らの受信信号を反射する。Further, the open stubs 21 and 22 connected between the hybrid 1 and the anti-parallel diodes 31 and 32 and having a length of 5/4 of the wavelength of the received signal are short-circuited at the frequency f RF of the received signal. , It is open at the frequency 2 / 5f RF of the local oscillator signal. Therefore, the open stubs 21 and 22 transmit the local oscillation signal from the hybrid 1 side to the anti-parallel diodes 31 and 32 side, and reflect the reception signal from the anti-parallel diodes 31 and 32 side.
【００４９】アンチパラレルダイオード３１，３２の受
信入力側は、局発信号に対してショートであり、局発信
号側は受信信号に対してショートであるため、第１の周
波数変換器１１は偶高調波ミキサーとして動作する。The reception input sides of the anti-parallel diodes 31 and 32 are short-circuited with respect to the local oscillation signal, and the local oscillation signal side is short-circuited with respect to the reception signal. Acts as a wave mixer.
【００５０】第１の周波数変換器１１は、受信信号入力
端子（ＲＦ ＩＮ）からの受信信号を２つのアンチパラ
レルダイオード３１，３２に供給する。そして、第１の
周波数変換器１１は、アンチパラレルダイオード３１，
３２で、局発信号と受信信号をミキシングし、ローパス
フィルタ５で中間周波数帯の信号のみを取り出す。ま
た、中間周波数帯信号は受信信号の周波数の１／５であ
るため、オープンスタブ２１，２２が接続されているこ
とにより、アンチパラレルダイオード３１，３２とオー
プンスタブ２１，２２の接続点ではショートの位相関係
にある。そのため、中間周波数信号はハイブリッド１側
には伝搬せず、オープンスタブ２１，２２で反射されて
ローパスフィルタ５から出力される。The first frequency converter 11 supplies the reception signal from the reception signal input terminal (RF IN) to the two anti-parallel diodes 31 and 32. Then, the first frequency converter 11 includes the anti-parallel diode 31,
At 32, the local oscillation signal and the reception signal are mixed, and the low-pass filter 5 extracts only the signal in the intermediate frequency band. Further, since the intermediate frequency band signal is ⅕ of the frequency of the received signal, since the open stubs 21 and 22 are connected, a short circuit occurs at the connection point between the anti-parallel diodes 31 and 32 and the open stubs 21 and 22. There is a phase relationship. Therefore, the intermediate frequency signal does not propagate to the hybrid 1 side, is reflected by the open stubs 21 and 22, and is output from the low pass filter 5.
【００５１】図３は、図２の第１の周波数変換器におい
て、受信信号入力にハイパスフィルタを設けた場合の構
成を示す回路図である。図３に示すように受信信号入力
にハイパスフィルタ６を設けると、受信信号側に接続さ
れる負荷のインピーダンスに影響されにくくなるため、
中間周波数帯の信号を効率よくローパスフィルタ５の出
力ＩＦＯＵＴから取り出すことができ、さらに良好な特
性が得られる。FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the first frequency converter of FIG. 2 when a high-pass filter is provided at the input of the received signal. As shown in FIG. 3, when the high-pass filter 6 is provided at the input of the reception signal, the impedance of the load connected to the reception signal side is less likely to affect the impedance.
A signal in the intermediate frequency band can be efficiently taken out from the output IFOUT of the low-pass filter 5, and better characteristics can be obtained.
【００５２】本実施形態の受信機１００は、第１の周波
数変換器１１の局発信号の周波数を受信信号の周波数の
２／５とし、受信信号の波長の５／４の長さのオープン
スタブ２１，２２を用いているので、オープンスタブ２
１，２２で局発信号に影響を与えることなく受信信号が
反射され、感度が上がると共に前段素子での反射による
影響が防止され、信号の誤り率を低く抑えることができ
る。In the receiver 100 of this embodiment, the frequency of the local oscillator signal of the first frequency converter 11 is set to 2/5 of the frequency of the received signal, and the open stub having a length of 5/4 of the wavelength of the received signal is used. Since 21 and 22 are used, open stub 2
In 1 and 22, the received signal is reflected without affecting the local oscillation signal, the sensitivity is increased, the influence due to the reflection in the preceding element is prevented, and the error rate of the signal can be suppressed low.
【００５３】また、本実施形態の受信機１００は第１の
周波数変換器１１の局発信号の周波数を受信信号の周波
数の２／５として受信信号を中間周波数に変換するの
で、ミリ波帯に適用した場合に、雑音特性の良いシリコ
ン半導体を用いることができる。Further, since the receiver 100 of the present embodiment converts the frequency of the local oscillator signal of the first frequency converter 11 into 2/5 of the frequency of the received signal and converts the received signal into an intermediate frequency, it becomes a millimeter wave band. When applied, a silicon semiconductor having good noise characteristics can be used.
【００５４】また、本実施形態の受信機１００の第１の
周波数変換器１１は、ハイブリッド１で局発信号を１８
０度位相の異なる２つに分岐し、それぞれに対応したア
ンチパラレルダイオード３１，３２の出力同士を接続し
た接続点４から出力を得るので、１８０度位相の異なる
局発信号が打ち消し合い、局発信号が出力に漏洩するの
を防止し、信号の誤り率を低く抑えることができる。ま
た、アンチパラレルダイオード３の出力同士を接続して
いるので、構成が単純で小型化が可能である。The first frequency converter 11 of the receiver 100 of this embodiment uses the hybrid 1 to generate a local oscillation signal of 18
Since the output is obtained from the connection point 4 where the outputs of the anti-parallel diodes 31 and 32 corresponding to each are branched to two with different phases of 0 degrees, the local oscillation signals with different phases of 180 degrees cancel each other out, and the local oscillation is transmitted. Signal can be prevented from leaking to the output, and the error rate of the signal can be kept low. Moreover, since the outputs of the anti-parallel diode 3 are connected to each other, the structure is simple and the size can be reduced.
【００５５】また、本実施形態の受信機１００の第１の
周波数変換器１１は、１８０度位相の異なる局発信号が
接続点４で打ち消し合い、局発信号が出力に漏洩するの
が防止されているので、従来の様なショートスタブが不
要である。一般に、プリント基板上のパターンで構成し
た場合、ショートスタブは長さ調整が困難であるが、オ
ープンスタブは調整が容易である。本実施形態の第１の
周波数変換器１１は、オープンスタブ２１，２２の長さ
調整により特性の調整が容易に可能である。In the first frequency converter 11 of the receiver 100 of this embodiment, it is possible to prevent the local oscillator signals having different phases by 180 degrees from canceling each other at the connection point 4 and leaking the local oscillator signals to the output. Therefore, the conventional short stub is unnecessary. In general, when the pattern is formed on the printed circuit board, it is difficult to adjust the length of the short stub, but the adjustment of the open stub is easy. The characteristics of the first frequency converter 11 of this embodiment can be easily adjusted by adjusting the lengths of the open stubs 21 and 22.
【００５６】なお、本実施形態では、局発信号により受
信信号を周波数変換するミキシング素子をアンチパラレ
ルダイオードにより構成したが、ダイオード等の非線型
素子を互いに反平行に接続した素子であればよい。In this embodiment, the mixing element for frequency-converting the received signal by the local signal is formed by the anti-parallel diode, but any element in which non-linear elements such as diodes are connected in antiparallel to each other may be used.
【００５７】図１に示した本実施形態の受信機１００
は、第１の周波数変換器１１の局発信号源である周波数
２／５ｆRFの発振器１４の出力を分周器１５で２分周
し、中間周波数帯の第２の周波数変換器１３の局発信号
として用いている。そのため、本実施形態の受信機１０
０は、２つの発振器を用いた一般的なダブルコンバージ
ョン方式の受信機のように、発振器の位相雑音による特
性の劣化が２つの発振器の雑音の和とならず、特性劣化
が少ない。また、本実施形態の受信機１００は発振器が
１つで良いので、２つの発振器を用いた一般的なダブル
コンバージョン方式の受信機より小型化が可能である。The receiver 100 of this embodiment shown in FIG.
Is the frequency of 2 / 5f RF , which is the local oscillator signal source of the first frequency converter 11, divided by 2 by the frequency divider 15 to obtain the frequency of the second frequency converter 13 in the intermediate frequency band. It is used as an outgoing signal. Therefore, the receiver 10 of the present embodiment
In the case of 0, the characteristic deterioration due to the phase noise of the oscillator does not become the sum of the noises of the two oscillators as in a general double conversion type receiver using the two oscillators, and the characteristic deterioration is small. Further, since the receiver 100 of the present embodiment only needs one oscillator, it can be made smaller than a general double conversion type receiver using two oscillators.
【００５８】また、本実施形態の受信機１００によれ
ば、例えば受信信号を６０ＧＨｚとすると中間周波数は
１２ＧＨｚとなるため、中間周波数帯の第２の周波数変
換器１３は１／ｆ雑音の少ないシリコンを材料としたダ
イオード等の半導体を用いることができ、雑音による劣
化が少ない。Further, according to the receiver 100 of the present embodiment, for example, when the received signal is 60 GHz, the intermediate frequency is 12 GHz, so that the second frequency converter 13 in the intermediate frequency band has a silicon with less 1 / f noise. A semiconductor such as a diode made of a material can be used, and deterioration due to noise is small.
【００５９】図４は、本発明の他の実施形態の受信機の
構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the structure of a receiver according to another embodiment of the present invention.
【００６０】図４を参照すると、本発明の他の実施形態
の受信機２００は、低雑音増幅器１０、第１の周波数変
換器１１、中間周波数帯増幅器１２、第２の周波数変換
器１３、発振器１６及び逓倍器１７を有している。Referring to FIG. 4, a receiver 200 according to another embodiment of the present invention includes a low noise amplifier 10, a first frequency converter 11, an intermediate frequency band amplifier 12, a second frequency converter 13, and an oscillator. 16 and a multiplier 17.
【００６１】低雑音増幅器１０、第１の周波数変換器１
１、中間周波数帯増幅器１２及び第２の周波数変換器１
３は、図１に示したものと同じである。Low-noise amplifier 10, first frequency converter 1
1, intermediate frequency band amplifier 12 and second frequency converter 1
3 is the same as that shown in FIG.
【００６２】発振器１６は、発振器１４は、受信信号の
中心周波数ｆRFの１／５の周波数信号を発生させ、第２
の周波数変換器１３に局発信号として供給すると共に、
逓倍器１７に供給する。逓倍器１７は発振器１６の出力
を２倍に逓倍し、第１の周波数変換器１１に局発信号と
して供給する。The oscillator 16 generates a frequency signal that is ⅕ of the center frequency f RF of the received signal,
While supplying as a local signal to the frequency converter 13 of
It is supplied to the multiplier 17. The multiplier 17 doubles the output of the oscillator 16 and supplies it to the first frequency converter 11 as a local oscillation signal.
【００６３】図４の受信機２００においては、図１の受
信機１００と同様に、アンテナ（不図示）から入力した
受信信号は、低雑音増幅器１０を経て、局発信号が周波
数２／５ｆRFの第１の周波数変換器１１に入力される。
第１の周波数変換器１１の出力は中間周波数帯増幅器１
２で増幅される。中間周波数帯増幅器１２の出力は、局
発信号が周波数１／５ｆRFの第２の周波数変換器１３に
入力され、第２の周波数変換器１３によりベースバンド
帯信号に変換される。In the receiver 200 of FIG. 4, similarly to the receiver 100 of FIG. 1, the received signal input from the antenna (not shown) passes through the low noise amplifier 10 and the local oscillation signal has a frequency of 2 / 5f RF. Is input to the first frequency converter 11.
The output of the first frequency converter 11 is the intermediate frequency band amplifier 1
It is amplified by 2. The output of the intermediate frequency band amplifier 12 is a local oscillation signal input to a second frequency converter 13 having a frequency of 1 / 5f RF , and converted by the second frequency converter 13 into a baseband signal.
【００６４】[0064]
【発明の効果】本発明によれば、周波数変換器は、局発
信号の周波数を受信信号の周波数の２／５とし、受信信
号の波長の５／４の長さのオープンスタブを用いている
ので、オープンスタブで局発信号に影響を与えることな
く受信信号が反射され、感度が上がると共に前段素子で
の反射による影響が防止され、信号の誤り率を低く抑え
ることができる。According to the present invention, the frequency converter uses the open stub having the frequency of the local oscillation signal as 2/5 of the frequency of the received signal and the length of 5/4 of the wavelength of the received signal. Therefore, the received signal is reflected by the open stub without affecting the local oscillation signal, the sensitivity is increased, and the influence of the reflection by the preceding element is prevented, so that the error rate of the signal can be suppressed low.
【００６５】また、周波数変換器は、局部発振信号をハ
イブリッドで１８０度位相の異なる２つに分岐し、それ
ぞれに対応したミキシング素子の出力を合成して出力得
るので、１８０度位相の異なる局部発振信号が打ち消し
合い、局部発振信号が出力に漏洩するのを防止し、受信
信号の誤り率を低く抑えることができ、ミキシング素子
の出力同士を単純に接続した構成とできる。Further, since the frequency converter branches the local oscillation signal into two hybrid signals having different phases by 180 degrees and synthesizes the outputs of the mixing elements corresponding to the respective signals to obtain the output, the local oscillation signals having different phases by 180 degrees are generated. It is possible to prevent the signals from canceling each other out and leaking the local oscillation signal to the output, to suppress the error rate of the received signal to a low level, and to simply connect the outputs of the mixing elements.
【００６６】また、本発明の周波数変換器は、受信信号
の２／５の周波数の局発信号で、受信信号を周波数変換
するので、ミリ波帯の受信信号を、雑音特性の良いシリ
コン半導体を用いることのできる中間周波数に変換する
ことができ、良好な特性を得ることができる。Further, since the frequency converter of the present invention frequency-converts the received signal with the local oscillation signal having a frequency of 2/5 of the received signal, the received signal in the millimeter wave band is converted into a silicon semiconductor having good noise characteristics. It can be converted to an intermediate frequency that can be used, and good characteristics can be obtained.
【００６７】また、受信信号側に接続された負荷のイン
ピーダンスの影響が第２のフィルタで低減されるので、
中間周波数帯の信号を効率よく取り出すことができ、さ
らに良好な特性が得られる。Since the influence of the impedance of the load connected to the reception signal side is reduced by the second filter,
Signals in the intermediate frequency band can be efficiently extracted, and more excellent characteristics can be obtained.
【００６８】また、本発明の受信機は、第１及び第２の
周波数変換器の局部発振信号の信号源が同じなので、発
振器の位相雑音による特性の劣化が２つの発振器の雑音
の和とならず、特性劣化が少なく、良好な特性を得るこ
とができる。また、信号源が１つで良いので、２つの発
振器を用いた一般的なダブルコンバージョン方式の受信
機より小型化が可能である。Further, in the receiver of the present invention, since the local oscillation signals of the first and second frequency converters have the same signal source, the characteristic deterioration due to the phase noise of the oscillator is not the sum of the noises of the two oscillators. As a result, good characteristics can be obtained with little deterioration in characteristics. Further, since only one signal source is required, the size can be reduced as compared with a general double conversion type receiver using two oscillators.
【図１】本発明の一実施形態の受信機の構成を示すブロ
ック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a receiver according to an embodiment of the present invention.
【図２】本実施形態の第１の周波数変換器の構成を示す
回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a first frequency converter of the present embodiment.
【図３】受信信号入力にハイパスフィルタを設けた第１
の周波数変換器の構成を示す回路図である。FIG. 3 is a first diagram in which a high-pass filter is provided for a received signal input.
It is a circuit diagram which shows the structure of the frequency converter of FIG.
【図４】本発明の他の実施形態の受信機の構成を示すブ
ロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a receiver according to another embodiment of the present invention.
【図５】特開２０００−６８８８６号公報に記載され
た、従来の無線機の構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional wireless device described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-68886.
【図６】図５の無線機において、周波数変換器として使
用可能な偶高調波ミキサーの構成を示す回路図である。6 is a circuit diagram showing a configuration of an even harmonic mixer usable as a frequency converter in the wireless device of FIG.
１ ハイブリッド ２１，２２ オープンスタブ ３１，３２ アンチパラレルダイオード ４ 接続点 ５ ローパスフィルタ ６ ハイパスフィルタ １０ 低雑音増幅器 １１ 第１の周波数変換器 １２ 中間周波数帯増幅器 １３ 第２の周波数変換器 １４ 発振器 １５ 分周器 １６ 発振器 １７ 逓倍器 １００ 受信機 ２００ 受信機 1 hybrid 21,22 open stub 31,32 Anti-parallel diode 4 connection points 5 Low pass filter 6 high pass filter 10 Low noise amplifier 11 First frequency converter 12 Intermediate frequency band amplifier 13 Second frequency converter 14 oscillator 15 frequency divider 16 oscillators 17 multiplier 100 receiver 200 receiver
Claims (8)
号を、位相が互いに１８０度異なり、かつ互いに同振幅
の２つに分岐するハイブリッドと、 反平行に接続された２つの非線型素子からなり、前記ハ
イブリッドで分岐された２つの信号が一方の端子にそれ
ぞれ入力され、前記受信信号が他方の端子に共に入力さ
れた２つのミキシング素子と、 前記ハイブリッドとそれぞれの前記ミキシング素子の間
に接続された、前記受信信号の波長の５／４倍の長さの
オープンスタブと、 前記ミキシング素子の出力を合成した信号から所望の周
波数帯の信号を取り出す第１のフィルタを有する周波数
変換器。1. A hybrid for branching a local oscillation signal having a frequency of 2/5 of a received signal into two having phases different from each other by 180 degrees and having the same amplitude, and two non-linear elements connected in antiparallel. Between the hybrid and each of the mixing elements, and the two signals branched by the hybrid are respectively input to one terminal and the reception signal is also input to the other terminal. A frequency converter having a connected open stub having a length of 5/4 times the wavelength of the received signal and a first filter for extracting a signal in a desired frequency band from a signal obtained by combining the outputs of the mixing elements.
イオードである、請求項１に記載の周波数変換器。2. The frequency converter according to claim 1, wherein the mixing element is an anti-parallel diode.
信号を取り出すローパスフィルタである、請求項１また
は２に記載の周波数変換器。3. The frequency converter according to claim 1, wherein the first filter is a low-pass filter that extracts a signal in an intermediate frequency band.
方の端子の接続点から前記ミキシング素子に入力され、
前記第１のフィルタは前記接続点から所望の周波数帯の
信号を取り出す、請求項３記載の周波数変換器。4. The received signal is input to the mixing element from a connection point of the other terminal of the mixing element,
The frequency converter according to claim 3, wherein the first filter extracts a signal in a desired frequency band from the connection point.
を取り出して前記ミキシング素子に入力する第２のフィ
ルタを更に有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載
の周波数変換器。5. The frequency converter according to claim 1, further comprising a second filter that extracts a signal in a desired frequency band from the received signal and inputs the signal to the mixing element.
タである、請求項５記載の周波数変換器。6. The frequency converter according to claim 5, wherein the second filter is a high-pass filter.
た前記周波数変換器であり、受信信号の２／５の周波数
の局部発振信号を用いて前記受信信号を中間周波数に周
波数変換する第１の周波数変換器と、 前記局部発振信号を分周した信号を用いて、前記第１の
周波数変換器で中間周波数に変換された受信信号をベー
スバンド周波数に周波数変換する第２の周波数変換器を
有する受信機。7. The frequency converter according to claim 1, wherein the received signal is frequency-converted to an intermediate frequency by using a local oscillation signal having a frequency of 2/5 of the received signal. And a second frequency for frequency-converting the received signal, which has been converted to an intermediate frequency by the first frequency converter, into a baseband frequency by using a signal obtained by frequency-dividing the local oscillation signal. A receiver with a converter.
た前記周波数変換器であり、所定の発振信号が逓倍され
て生成された、受信信号の２／５の周波数の局部発振信
号を用いて、前記受信信号を中間周波数に周波数変換す
る第１の周波数変換器と、 前記発振信号を用いて、前記第１の周波数変換器で中間
周波数に変換された受信信号をベースバンド周波数に周
波数変換する第２の周波数変換器を有する受信機。8. The frequency converter according to claim 1, wherein the local oscillator signal has a frequency of 2/5 of a received signal, which is generated by multiplying a predetermined oscillator signal. A first frequency converter that frequency-converts the received signal to an intermediate frequency, and the received signal converted to an intermediate frequency by the first frequency converter using the oscillation signal to a baseband frequency. A receiver having a second frequency converter for frequency conversion.
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Legal Events
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