JP2004526390A - 発振器周波数を搬送周波数に変換する回路構成 - Google Patents

Abstract

本発明は、発振器周波数（Ａ）を搬送周波数（Ｃ）に変換する回路構成に関するものである。この回路構成は混合器（４）を含んでおり、発振器周波数（Ａ）を有する信号を、この混合器の一方の入力部（５）には、周波数を変化させることなく供給でき、第２入力部（６）には、周波数が分周されるように供給できる。この場合の周波数分周（１０）は、周波数を４分の１に分周する周波数分周であることが好ましい。この回路構成は、必要な面積が特に小さく、かつ電流蓄積量も特に少なく、さらに、その製造公差はわずかである。この回路構成は、移動式無線トランシーバに好適に使用できる。

Description

【０００１】
本発明は、発振器周波数（Oszallatorfrequenz）を搬送周波数に変換する回路構成に関するものである。
【０００２】
ワイヤレスデータ転送（例えば、いわゆるブルートゥース概念によるもの）では、変調された信号の送受信に、通常はトランシーバ（送受信機）を使用する。局所発振器からの発振器周波数を有する信号を、搬送周波数を有する搬送信号に混合して増加または低減する場合、近年の送信概念では、発振器周波数は送信側の搬送周波数の高調波ではないことに留意する必要がある。さもないと、フィードバック効果のため、例えば電圧制御型発振器を無要に妨害してしまうことになる。
【０００３】
例えば、周波数混合器の一方の入力部に、発振器周波数の２分の１周波数を有する信号を供給し、他方の入力部には、発振器周波数の４分の１の周波数を有する信号を供給することが考えられる。これによると、混合器の出力部は、もとの発振器周波数の４分の３の発振器周波数を有する信号を出力する。さらに、混合器の出力部では、望ましくない映像周波数（Spiegelfrequenz）が生じる。この映像周波数は、混合器を映像抑制混合器（Spiegelunterdrueckender Mischer）（いわゆるImage-Reject(IR)-Mixer）として設計することによって、抑制できる。また、混合器の入力信号は、複素ＩＱ信号である必要がある。しかし、このことによって、回路構成は複雑になり、チップの所要面積は比較的大きくなる。さらに、ＩＲ混合器中の映像抑制の品質は、チップを製造する際の製造公差の影響を強く受け、その結果、製造コストが上昇し、あるいは、品質管理について言えば欠陥商品が増大してしまう。
【０００４】
このような問題については、特許明細書ＤＥ１９９２８９９８Ａ１に提示されている。ここには、発振器信号を送信信号に変換する映像周波数抑制混合器を有する、回路構成が示されている。この変換のために、発振器信号は、一方の入力部では発振器周波数のままで、他方の入力部では分周された周波数で、映像周波数抑制混合器に供給される。
【０００５】
上述した、近年の移動式無線の概念では、チップ面積が特に縮小され、電気蓄積量（Stromaufnahme）が少なく、回路が製造公差の影響を受けない送受信回路の実現が期待されている。
【０００６】
したがって、搬送周波数（いわゆる伝送周波数（Transmitfrequenz））を供給する際に、不要な信号および周波数成分の抑制、チップ面積の縮小、および、電力需要の低減を考慮する必要がある。
【０００７】
本発明の目的は、チップ面積を縮小し、電気蓄積量を低減し、構成が簡単な、発振器周波数を搬送周波数に変換する回路構成を提供することにある。
【０００８】
上記目的を、以下のものを備えた、発振器周波数を搬送周波数に変換する本発明の回路構成によって達成する。つまり、この回路構成は、発振器周波数を有する信号を供給できる回路接続点と、第１入力部、第２入力部、および１つの出力部を有する混合器と、回路接続点と混合器の第１入力部とを接続し、発振器周波数を有する信号を周波数を変化させることなく伝送する第１信号経路と、入力側では回路接続点に接続され、出力側で第２混合器入力部に接続されている周波数分周器を有する第２信号経路、とを備えている。なお、この周波数分周器は、入力部における発振器信号の周波数の４分の１の周波数を有する出力信号を出力するように設計されている。
【０００９】
この回路構成の周波数混合器は、第１信号経路から供給される、周波数が変化されることなく伝送された発振器信号と、同様に発振器信号に由来し、周波数が分周された信号とを混合する。
【００１０】
この場合、発振器周波数が変化していない信号が供給される混合器の第１入力部は、スイッチによって駆動する混合器の局所発振器入力部であることが好ましい。また、発振器周波数が低減型分周された信号が供給される混合器の第２入力部は、混合器の線状の（linearer）信号入力部であることが好ましい。
【００１１】
この混合器の出力部に、一方では、両方の入力部周波数の差周波数（Differenzfrequenz）を有する信号を供給し、他方では、両方の差周波数の和周波数（Summenfrequenz）を有する信号（いわゆる映像信号）を供給する。ローパスフィルターを用いることで、映像周波数から、低域の有効信号周波数を簡単に分離できる。それゆえ、伝送周波数が数ギガヘルツ（ブルートゥースで通常用いられる）である場合、混合器の出力部に位置し、通常は如何なる場合でも信号の増幅用に備えられている従来の緩衝増幅器（Bufferverstaerker）は、周波数レベルの高い映像周波数を充分に抑制する。
【００１２】
それゆえ、混合器自体を映像抑制混合器として形成する必要すらなく、したがって、混合器のチップ面積を縮小して形成でき、その所要電流を低く保つことができる。加えて、映像周波数抑制は、生産および製造のばらつきによって変動してしまう、第１および第２信号経路から伝送された信号の周波数成分の同相分と直交成分との位相角の影響を受けない。混合器の入力信号をＩＱ信号として伝送することをできる限り避けることによって、チップ面をさらに著しく縮小できる。
【００１３】
本発明では、周波数分周器は４分の１分周器であり、入力部における発振器信号の周波数の４分の１の周波数を有する出力信号を出力するように設計されている。
【００１４】
４分の１周波数分周器は、チップ面積を特に縮小し、構成を特に簡単にすることによって実現できる。この場合、混合器の出力部では、一方では、発振器周波数の４分の３の周波数を有する信号、および、発振器周波数の４分の５の周波数を有する映像信号を出力する。それゆえに、発振器周波数は、搬送周波数の高調波（hoehere Harmonische）ではない。したがって、発振器は、フィードバックによる妨害を受けない。
【００１５】
ブルートゥース用（fuer）数値例に関して（Am）、このことは、局所発振器（例えば電圧制御発振器）の発振器周波数が３．２ＧＨｚであることを意味する。混合器の第１入力部には、３．２ＧＨｚの発振器周波数を供給し、第２入力部には、周波数が分周された、３．２ＧＨｚ÷４に等しい８００ＭＨｚの発振器周波数を供給する。したがって、一方ではブルートゥース用の２．４ＧＨｚの所望の搬送周波数を有し、他方では４ＧＨｚの映像周波数を供給する信号を、混合器の出力部から出力する。しかし、現時点では、４ＧＨｚの領域にある周波数用に、移動式無線機の送受信機中の増加混合器（Aufwaertsmischern）の出力部に使用されるような、通常の緩衝増幅器が、充分なローパス作用を有する減衰器として用いられている。したがって、映像周波数は効果的に抑制される。
【００１６】
本発明の他の好ましい実施形態では、周波数分周器は、２つの２分の１分周器を含んでいる。これらの分周器はフリップフロップとして形成される、並列接続型の分周器である。高周波数領域における周波数を分周するために用いられるフリップフロップは、通常、２つの出力部を、互いに位相が９０°ずれた状態で備えている。この構成では、上述したように、出力側においてフリップフロップに入力される信号を、ＩＱ信号として伝送する必要はない。
【００１７】
本発明の他の好ましい実施形態では、第２信号経路は、周波数分周器の下流に位置するローパスフィルターを接続している。この周波数分周器を用いて周波数を分周することによって、高調波が生じる。この高調波は、通常、ローパスフィルターを適切に設計し、かつ、その遮断周波数を適切に設定することによって、透過されるものである。その結果、混合器の入力部、好ましくは混合器の信号入力部には、４分の１局所発振器周波数を有する信号のみが入力される。
【００１８】
また、本発明の他の好ましい実施形態では、入力側に入力された２つの周波数の加算によって生じる映像周波数を抑制するための増幅器が、接続されている。増幅器（好ましくは緩衝増幅器）の代わりに、適切に設計されたローパスフィルターを明示的に（explizit）備えてもよい。映像周波数は、混合器の出力部に位置するローパスフィルターによって十分に減衰され、回路の下流段階においてさらに処理される。そのため、特に、構成が複雑な周波数混合器である映像周波数抑制混合器を用いなくて済む。
【００１９】
本発明の他の好ましい実施形態では、発振器周波数を供給するために、発振器が回路接続点に接続されている。好ましくは電圧制御発振器として形成されるこの発振器の出力部に、望ましくは搬送周波数の４分の３倍であるべき発振器周波数を出力する。この結果、第２信号経路で周波数を４分の１に分周するという特別な場合に、搬送周波数または伝送周波数を、混合器の出力部において取得できる。
【００２０】
本発明の他の詳細については、従属請求項に示す。
【００２１】
次に、本発明を実施例に沿って図に基づいて詳述する。この図は、本回路構成の第１実施形態を示す、簡略化されたブロック回路図である。
【００２２】
図は、発振器周波数を搬送周波数に変換するための回路構成を示している。この回路構成は、信号増幅器２を介して回路接続点３に接続された電圧制御発振器１を含んでいる。また、増加混合器４が、局所発振器として形成された第１入力部５と、線状の信号入力部６として形成された第２入力部とを備えており、各信号経路７・８を介して回路接続点３に接続している。第１信号経路７は、電圧制御発振器１から供給された発振器周波数Ａを有する信号が、混合器４の第１入力部５に周波数を変化させることなく供給されるように、形成されている。この発振器周波数Ａを有する信号は、本実施例では、角周波数がω（ωとは所望の搬送周波数の角周波数である）の３分の４倍である正弦信号である。また、第１信号経路７には、信号増幅器９が備えられている。同様に、第２信号経路８は、回路接続点３と混合器４とを接続しており、このために、線状の信号入力部として形成されている混合器の第２入力部６に接続されている。第２信号経路８は、１つのローパスフィルター１１と２つの：２分周器１０とからなる、直列回路を含んでいる。ここで、ローパスフィルターは、周波数分周１０に起因する発振器周波数の高調波を分割するためのものである。：２分周器１０の出力部からは、入力信号周波数の半分の周波数を有する信号を出力する。その後、混合器４の入力部６に、発振器周波数Ａを有する信号の周波数の４分の１の周波数を有する信号Ｂを入力する。本実施例では、この信号は、搬送周波数の角周波数ωの３分の１の角周波数を有する余弦信号である。
【００２３】
また、周波数混合器４の出力部１２は、信号（一方では、入力信号Ａ・Ｂの周波数の差からなる周波数成分を含み、他方では、入力信号Ａ・Ｂの周波数成分の合計からなる映像周波数成分を含んだ信号）を出力する。それゆえに、混合器４の出力部１２から出力される搬送周波数Ｃを有する信号は、角周波数ωおよびωの５分の３の角周波数成分を含んでいる。後者の周波数成分は、周波数ωを有する所望の搬送波の映像周波数である。混合器４は、映像周波数抑制混合器としては形成されていない。むしろ、望ましくない映像周波数成分は、混合器４の出力部１２に接続された緩衝増幅器１３によって、効果的に抑制される。映像周波数の減衰率を改善するために、緩衝装置１３の下流に他の増幅器１４を接続できる。この実施形態では、信号経路７・８は、複素信号を搬送するためのＩＱ信号経路としては設計されていない。
【００２４】
例えば第１信号経路において周波数を２分の１に分周され、第２信号経路において周波数を４分の１に分周された、発振器周波数から得られた搬送周波数を供給する映像周波数抑制混合器を用いる構成と比べて、上述の回路構成は、以下の利点を有している。つまり、例えば移動式無線機に用いられるトランシーバ中の送信経路の電流摂取量（Stromaufnahme）を、約４０％と著しく低減できるという点にある。同時に、上述の回路構成を、上述の実施形態のチップ面の半分に集積できる。さらに、上述の映像周波数抑制の性能に関する製造公差は、著しく低減される。上述の回路構成の出力性能も、製造公差の影響をほとんど受けない。映像周波数の抑制は、本構成では、ＩＱ成分の位相角の影響を受けない。
【００２５】
この回路構成は、発振器周波数を分周する際に、ＩＱ信号を形成するためのトグルフリップフロップ（Toggle-Flipflops）を使用しないため、移動式無線トランシーバの送信経路において、遮断周波数を上げることができる。
【００２６】
また、混合器４の出力側に備えられる増幅器１３・１４に代えて、映像周波数を抑制するために、ローパスフィルターを備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本回路構成の第１実施形態を示す、簡略化されたブロック回路図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 発振器
２ 増幅器
３ 回路接続点
４ 混合器
５ ＬＯ入力部
６ 信号入力部
７ 信号経路
８ 信号経路
９ 増幅器
１０ フリップフロップ
１１ フリップフロップ
１２ 出力部
１３ 緩衝装置
１４ 増幅器

Claims (5)

1. 発振器周波数（Ａ）を搬送周波数（Ｃ）に変換する回路構成であって、
   上記発振器周波数（Ａ）を有する信号を供給できる回路接続点（３）と、
   第１入力部（５）、第２入力部（６）、および１つの出力部（１２）を有する混合器（４）と、
   上記回路接続点（３）と上記混合器の第１入力部（５）とを接続し、上記発振器周波数（Ａ）を有する信号を周波数を変化させることなく伝送する第１信号経路（７）と、
   入力側では回路接続点（３）に接続され、出力側では第２混合器入力部（６）に接続されている周波数分周器（１０）を有する第２信号経路（８）とを備え、
   上記周波数分周器（１０）は、入力部における発振器信号（Ａ）の周波数（Ｂ）の４分の１の周波数を有する出力信号を出力するように設計されている、回路構成。
2. 上記周波数分周器（１０）はフリップフロップとして形成され、かつ並列接続型の２つの分周器（１０）であり、入力部における信号の周波数の２分の１の周波数を有する信号を出力部に供給することを特徴とする、請求項１に記載の回路構成。
3. 上記第２信号経路（８）には、上記周波数分周器（１０）の下流に位置するローパスフィルター（１１）が接続されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の回路構成。
4. 上記混合器（４）の入力部における信号（Ａ・Ｂ）の周波数を加算することによって生じる高うなり周波数（hoeheren Mischfrequenz）を抑制するための増幅器（１３）が、上記混合器（４）の出力部（１２）に接続されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路構成。
5. 上記発振器周波数（Ａ）を供給するために、発振器（１）が上記回路接続点（３）に接続されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路構成。