JP2005057629A - ミキサ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 広帯域にわたって良好かつ平坦なゲイン特性と線形性が得られるミキサ回路を提供する。
【解決手段】 入力信号を増幅するゲイン発生回路４と、上記ゲイン発生回路４の出力信号と局部発振信号とをミキシングするミキシング回路１７とを有する。上記ゲイン発生回路４の出力端子とミキシング回路１７の入力端子との間にバルントランス６と抵抗２５,２６を直列に接続する。上記バルントランス６とミキシング回路１７との間の差動信号経路に抵抗２５,２６を夫々配置することによって、信号経路に配置されるバルントランス６が有するインダクタンスと他の寄生成分によって形成されるタンク回路のＱ値を低減して、周波数依存性の小さいインピーダンス特性を実現する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ミキサ回路に関し、特に広帯域にわたって平坦な周波数特性が必要とされるミキサ回路に関する。

ＴＶチューナー等の回路では、多チャンネルの信号を同時に受信してそれらを周波数変換した後にその中から１つのチャンネルを選択する必要がある。そこで周波数変換に用いられるミキサ回路としては、種々の特性について、受信するチャンネルに対応する広帯域に亘って平坦な周波数特性が必要とされる。

そのような特性を実現するためのミキサ回路として、ダブルバランス型のミキサ回路が良く知られている(例えば、特許文献１参照)。

図５は一般的なダブルバランス型のミキサ回路の回路図を示しており、このミキサ回路は、図５に示すように、回路に流れる電流を制御する電流源１０１,１０２と、回路の変換利得に関わる利得トランジスタＭ１０３,Ｍ１０４と、周波数変換を行うためのスイッチ(ＳＷ)トランジスタＭ１０５,Ｍ１０６,Ｍ１０７,Ｍ１０８と、回路の負荷１０９,１１０と、回路の線形性を改善するためのインピーダンス素子１１１とを備えている。上記利得トランジスタＭ１０３とＭ１０４、ＳＷトランジスタＭ１０５とＭ１０６、ＳＷトランジスタＭ１０７とＭ１０８はそれぞれ差動対を構成している。

上記構成のミキサ回路において、入力信号がシングルエンド信号(single-ended)の場合には、上記入力信号が利得トランジスタＭ１０３のゲートに加えられ、利得トランジスタＭ１０４のゲートはコンデンサ等を介して接地される。また、入力信号が差動のＲＦ信号の場合には、上記差動のＲＦ信号が利得トランジスタＭ１０３,Ｍ１０４のゲートに信号入力端子１０３を介して加えられる。

上記ＳＷトランジスタＭ１０５,Ｍ１０８のゲートには、図示されていない局部発振信号生成回路からの局部発振信号が局部発振信号入力端子１０５を介して加えられる一方、ＳＷトランジスタＭ１０６,Ｍ１０７のゲートには、局部発振信号生成回路からの逆位相の局部発振信号が局部発振信号入力端子１０５を介して加えられる。

このような状態において利得トランジスタＭ１０３,Ｍ１０４のドレインには、入力ＲＦ信号に応じてそれぞれ逆位相の信号電流が流れる。

そして、ＳＷトランジスタＭ１０５,Ｍ１０６は、それぞれのゲートに加えられる局部発振信号に応じて利得トランジスタＭ１０３を流れる信号電流をスイッチングして、信号電流を負荷１０９または負荷１１０に流す。同様に、ＳＷトランジスタＭ１０７,Ｍ１０８は、それぞれのゲートに加えられる局部発振信号に応じて利得トランジスタＭ１０４を流れる信号電流をスイッチングして信号電流を負荷１０９または負荷１１０に流す。これらの動作により負荷１０９,１１０には、入力ＲＦ信号とＳＷトランジスタに加えられている局部発振信号とをミキシングした信号が信号出力端子１０４から出力されることになる。

しかし、上記ミキサ回路では、ミキサ回路においてもっとも大きな雑音を発生する要素である利得トランジスタＭ１０３,Ｍ１０４の２つ存在するので、これらの影響などによりミキサ回路としての良好な雑音指数特性(以下、ＮＦ特性という)を得ることが困難である。

実際にこの回路についてＮＦ特性のシミュレーションを行うと、ＮＦ特性が８ｄＢ程度の値であった。

そこで、上記ミキサ回路の問題に対処可能な回路として、図６に示すミキサ回路がある。このミキサ回路は、利得トランジスタＭ１１１と第１の負荷１１３とによって構成されるゲイン発生回路１１４と、上記ゲイン発生回路１１４からのシングルエンド信号を差動信号に変換するバルントランス１１６と、ＳＷトランジスタＭ１１８,Ｍ１１９,Ｍ１２０,Ｍ１２１、第２の負荷１２２、および、第３の負荷１２３などからなるミキシング回路１２７を備えている。上記ＳＷトランジスタＭ１１８,Ｍ１１９,Ｍ１２０,Ｍ１２１には、局部発振信号生成回路１２６からの局部発振信号が供給されている。

上記ミキサ回路では、入力されたＲＦ信号を増幅するゲイン発生回路１１４と、ＲＦ信号と局部発振信号とをミキシングするミキシング回路１２７とが分離されており、かつ、ゲイン発生回路１１４は差動信号を出力する差動増幅回路ではなく、シングルエンド出力の増幅回路となっている。

また、そのため、シングルエンド信号から差動信号への変換をゲイン発生回路１１４とミキシング回路１２７の間でバルントランス１１６により行う形になっている。

このミキサ回路によれば、ＮＦ特性の大幅な改善が実現され、シミュレーションにおいて５ｄＢ以下の値が得られた。

しかしながら、上記図６に示すミキサ回路においては、ＮＦ特性以外の特性において次のような問題が発生する。

それは、ゲインが大きな周波数特性を有することと、IIP３(入力換算３次インターセプトポイント)特性と呼ばれる回路の線形性についても大きな周波数依存性を有するということであり、これは例えば図７に示すような特性である。図７において、横軸は周波数(ＭＨz)を表し、縦軸はゲイン(ｄＢ)とIIP３(ｄＢm)を表しており、黒三角印はゲイン、黒丸印はIIP３を示す。

上記図６に示すミキサ回路について、このようなゲインやIIP３の大きな周波数依存性の原因について評価を進めたところ、シングルエンド信号から差動信号に変換するのに用いるバルントランス１１６とその周辺に配置されている回路要素のインダクタンスやキャパシタンスの寄生成分によってタンク回路が形成され、このタンク回路によって、ゲイン発生回路１１４の出力端子１２９からそれに続く回路を見たときのインピーダンス、つまり、ゲイン発生回路１１４の負荷インピーダンスの周波数特性が大きく変化し、それによってゲインの周波数依存性が生じていることが明らかとなった。

また、このミキサ回路をゲイン発生回路１１４とミキシング回路１２７の２段構成の回路と考えると、ゲイン発生回路１１４で大きなゲインを発生すると、ある入力信号レベルに対するゲイン発生回路１１４の出力端子１２９での信号レベルが大きくなることによって、より小さい入力信号で出力が飽和の傾向を示すこととなり、ゲイン発生回路１１４の入力での信号レベルに対する特性値であるIIP３特性が劣化することになる。

さらに、これは同時にミキシング回路１２７に大きな信号が入力されることを意味し、ミキシング回路１２７のIIP３特性による回路全体のIIP３の劣化への作用も大きくなることになる。

以上に示したように、図６のミキサ回路では、バルントランス１１６とその周辺に配置されている回路要素のインダクタンスやキャパシタンスの寄生成分によってタンク回路が形成され、それによってゲイン発生回路１１４の負荷インピーダンスが大きくなる周波数では、ゲイン発生回路１１４のゲインが大きくなるとともにIIP３特性が劣化することになる。
特開平５−１７５７５５号公報

そこで、この発明の目的は、広帯域にわたって良好かつ平坦なゲイン特性と線形性が得られるミキサ回路を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明のミキサ回路は、入力信号を増幅するゲイン発生回路と、上記ゲイン発生回路の出力信号と局部発振信号とをミキシングするミキシング回路とを有するミキサ回路であって、上記ゲイン発生回路の出力端子と上記ミキシング回路の入力端子との間にインダクタンス成分を有する回路要素と抵抗を直列に接続していることを特徴としている。

従来の図６に示すミキサ回路におけるゲインとIIP３の大きな周波数特性は、シングルエンド信号を差動信号に変換するバルントランス１１６とその周辺に配置されている回路要素のインダクタンスやキャパシタンスの寄生成分により形成されたタンク回路の共振周波数近傍でインピーダンスが急上昇することに起因すると考えられる。逆に言えば、タンク回路の共振周波数近傍での急激なインピーダンス上昇を抑えることができれば、ゲインやIIP３の周波数特性の劣化を低減できることになる。

そこで、この発明のミキサ回路では、インダクタンス成分を有する回路要素(例えばバルントランス)とミキシング回路との間に適切な値の抵抗を挿入することにより、タンク回路のＱ値を低減して、インピーダンス変化を緩やかにすることができ、共振周波数に向けての急激なインピーダンス上昇を抑えて、ゲインやIIP３の周波数特性を低減できる。

また、一実施形態のミキサ回路は、上記ミキシング回路は、ＭＯＳトランジスタで構成されており、上記ＭＯＳトランジスタのゲートに上記局部発振信号が印加され、上記ＭＯＳトランジスタのソースに上記ゲイン発生回路の出力信号が印加されるダブルバランス型の回路であることを特徴とする。

また、一実施形態のミキサ回路は、上記ミキシング回路は、バイポーラトランジスタで構成されており、上記バイポーラトランジスタのベースに上記局部発振信号が印加され、上記バイポーラトランジスタのエミッタに上記ゲイン発生回路の出力信号が印加されるダブルバランス型の回路であることを特徴とする。

また、一実施形態のミキサ回路は、上記ゲイン発生回路がシングルエンド信号を出力するシングルエンド増幅回路であって、上記インダクタンス成分を有する回路要素が、上記シングルエンド増幅回路からのシングルエンド信号を差動信号に変換するバルントランスであることを特徴とする。

上記実施形態のミキサ回路によれば、上記シングルエンド増幅回路からのシングルエンド信号を差動信号に変換するのにインダクタンス成分を有するバルントランスを用いた場合に、バルントランスのインダクタンス成分と回路の別の寄生のキャパシタンス成分によって形成されるタンク回路に起因する周波数特性の劣化を、バルントランスとミキシング回路との間の差動信号経路に抵抗を挿入することによって緩和する。

また、一実施形態のミキサ回路は、上記バルントランスは、入力側端子間に印加される信号電圧の略２倍の出力電圧を出力側端子間から出力する特性を有することを特徴とする。

また、一実施形態のミキサ回路は、上記バルントランスは、入力側端子間に印加される信号電圧と出力側端子間から出力される出力電圧とが略等しいことを特徴とする。

また、一実施形態のミキサ回路は、上記シングルエンド増幅回路の出力段のＭＯＳトランジスタのソースとグランドとの間に少なくともインダクタンス成分を有するインピーダンス素子が配置されていることを特徴とする。

上記実施形態のミキサ回路によれば、タンク回路のＱ値を低減することによりインピーダンス変化を緩やかにすることのみで不十分な場合、ゲイン発生回路の出力段のＭＯＳトランジスタのソースとグランドとの間に適切な周波数特性を有するインピーダンス素子を挿入することにより、より平坦な周波数特性を有するゲイン特性およびIIP３特性を得ることが可能となる。

また、一実施形態のミキサ回路は、上記シングルエンド増幅回路の出力段のバイポーラトランジスタのエミッタとグランドとの間に少なくともインダクタンス成分を有するインピーダンス素子が配置されていることを特徴とする。

上記実施形態のミキサ回路によれば、タンク回路のＱ値を低減することによりインピーダンス変化を緩やかにすることのみで不十分な場合、ゲイン発生回路の出力段のバイポーラトランジスタのエミッタとグランドとの間に適切な周波数特性を有するインピーダンス素子を挿入することにより、より平坦な周波数特性を有するゲイン特性およびIIP３特性を得ることが可能となる。

また、一実施形態のミキサ回路は、上記ゲイン発生回路が差動増幅回路であって、上記インダクタンス成分を有する回路要素は、上記差動増幅回路から出力される差動信号の夫々に対応する２つ以上のインダクタンス素子を有することを特徴とする。

上記実施形態のミキサ回路によれば、回路を対称構成にすることができるので、IIP３特性以外のもう１の線形性を示す特性であるIIP２特性を大幅に改善することができる。

また、一実施形態のミキサ回路は、上記ゲイン発生回路が差動増幅回路であって、上記差動増幅回路の出力段を構成する２つのＭＯＳトランジスタのソース間に少なくともインダクタンス成分を有するインピーダンス素子を配置していることを特徴とする。

上記実施形態のミキサ回路によれば、上記差動増幅回路の出力段を構成する２つのＭＯＳトランジスタのソース間に配置されたインピーダンス素子のインダクタンス成分によりゲイン発生回路の高周波でのゲインを抑制することが可能となり、上記インピーダンス素子はゲイン発生回路の線形性を改善する効果を得ることができ、十分な線形性が確保できない場合に、よりフラットな周波数特性を有するゲイン特性およびIIP３特性を得ることが可能となる。

また、一実施形態のミキサ回路は、上記ゲイン発生回路が差動増幅回路であって、上記差動増幅回路の出力段を構成する２つのバイポーラトランジスタのエミッタ間に少なくともインダクタンス成分を有するインピーダンス素子が配置されていることを特徴とする。

上記実施形態のミキサ回路によれば、上記差動増幅回路の出力段を構成する２つのバイポーラトランジスタのエミッタ間に配置されたインピーダンス素子のインダクタンス成分によりゲイン発生回路の高周波でのゲインを抑制することが可能となり、上記インピーダンス素子はゲイン発生回路の線形性を改善する効果を得ることができ、十分な線形性が確保できない場合に、より平坦な周波数特性を有するゲイン特性およびIIP３特性を得ることが可能となる。

また、一実施形態のミキサ回路は、上記ゲイン発生回路がカスコード構成であることを特徴とする。

上記実施形態のミキサ回路によれば、上記ゲイン発生回路をカスコード構成とすることにより、ゲイン発生回路とミキシング回路との間のインピーダンス特性の変動の影響がゲイン発生回路の入力回路へ及ぶことを低減することが可能となり、回路の入力インピーダンス特性を安定化すると共に、それに伴うゲイン特性等の変動を低減することができる。

以上より明らかなように、この発明のミキサ回路によれば、広帯域で使用するミキサ回路において、ゲイン発生回路の出力端子とミキシング回路の入力端子との間の信号経路に、インダクタンス成分を有する回路要素と抵抗を直列に挿入することにより、入力信号を増幅するゲイン発生回路の負荷インピーダンスの周波数依存性を小さくできるので、ミキサ回路としてのゲイン特性や線形性(IIP３特性)の周波数特性を小さくできる。

また、入力信号を増幅するゲイン発生回路の出力段のトランジスタのソース(またはエミッタ)とグランドとの間にインダクタンス成分を有するインピーダンス素子を接続することにより、ゲイン発生回路のゲイン特性に周波数特性を持たせることが可能になり、信号経路に直列に挿入する抵抗による周波数特性の改善効果との組み合わせにより、ゲイン特性やIIP３特性がより平坦な周波数特性を実現できる。

以下、この発明のミキサ回路を図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態のミキサ回路の回路図を示している。

この第１実施形態のミキサ回路は、図１に示すように、入力部２２の出力端子がＤＣ阻止用コンデンサ２０を介して入力端子に接続されたゲイン発生回路４と、上記ゲイン発生回路４の出力端子１９がＤＣ阻止用コンデンサ５を介して入力端子に接続されたバルントランス６と、上記バルントランス６の一方の出力端子が抵抗２５を介して一方の入力端子に接続され、バルントランス６の他方の出力端子が抵抗２５を介して他方の入力端子に接続されたダブルバランス型のミキシング回路１７と、上記ミキシング回路１７の出力端子が接続された出力回路１８とを備えている。上記バルントランス６の他の端子とグランドとの間にコンデンサ７を接続すると共に、他のもう１つの端子をグランドに接続している。上記ミキシング回路１７に、局部発振信号生成回路１６により生成された局部発振信号が供給される。

上記ゲイン発生回路４は、入力部２２の出力端子がＤＣ阻止用コンデンサ２０を介してゲートに接続され、ソースがグランドに接続された利得トランジスタＭ１と、上記利得トランジスタＭ１のドレインにソースが接続され、ゲートに電源ＶCCが接続されたカスコードトランジスタＭ２と、上記カスコードトランジスタＭ２のドレインと電源ＶCCとの間に接続された第１の負荷３とによって構成されている。上記ゲイン発生回路４は、利得トランジスタＭ１,カスコードトランジスタＭ２がカスコード接続されたカスコード構成である。上記利得トランジスタＭ１のゲートにバイアス電圧印加用抵抗２１を介してバイアス電圧印加端子２３を接続している。また、上記カスコードトランジスタＭ２により回路の周波数特性やゲイン特性の改善を図っている。

また、上記バルントランス６は、ゲイン発生回路４から出力されたシングルエンド信号を差動信号に変換する。上記抵抗２５,２６によって、バルントランス６とその周辺の回路要素により構成されるタンク回路のＱ値を低減している。

また、上記ミキシング回路１７は、ＳＷトランジスタＭ８,Ｍ９,Ｍ１０,Ｍ１１および第２,第３の負荷１２,１３とからなり、ＳＷトランジスタＭ８,Ｍ９のソースが抵抗２５を介してバルントランス６の一方の出力端子に接続され、ＳＷトランジスタＭ１０,Ｍ１１のソースが抵抗２６を介してバルントランス６の他方の出力端子に接続されている。そして、ＳＷトランジスタＭ８のドレインに第２の負荷１２を介して電源ＶCCを接続し、ＳＷトランジスタＭ８,Ｍ１０のドレインを互いに接続している。また、上記ＳＷトランジスタＭ１１のドレインに第３の負荷１３を介して電源ＶCCを接続し、ＳＷトランジスタＭ９,Ｍ１１のドレインを互いに接続している。上記ＳＷトランジスタＭ８,Ｍ１１のゲートに局部発振回路１６からの局部発振信号を印加する一方、その局部発振信号とは逆位相の局部発振信号をＳＷトランジスタＭ９,Ｍ１０のゲートに印加する。

また、上記利得トランジスタＭ１のゲートには、図に示されていないバイアス回路よりバイアス電圧印加端子２３およびバイアス電圧印加用抵抗２１を介して適切なバイアス電圧が供給されている。また、上記ＳＷトランジスタＭ９,Ｍ１０のゲートには、図示しないバイアス回路よりバイアス電圧印加端子２４およびバイアス電圧印加用抵抗１４を介して適切なバイアス電圧が供給されると共に、ＳＷトランジスタＭ８,Ｍ１１のゲートには、図示しないバイアス回路よりバイアス電圧印加端子２４およびバイアス電圧印加用抵抗１５を介して適切なバイアス電圧が供給されている。

上記構成のミキサ回路において、入力部２２に入力ＲＦ信号が入力されると、ここで、抵抗２５および抵抗２６が無い場合、つまり図６に相当する回路では、ゲイン発生回路４の出力端子１９からその後段を見たときのインピーダンスは、図２に示す特性Ａ(黒三角印)のようになる。これに対して、図１に示すこの第１実施形態の抵抗２５,２６を挿入したミキサ回路では、そのインピーダンス特性は、図２に示す特性Ｂ(黒四角印)のように、低周波領域で持ち上がり、高周波側で低下し、全体としては大幅に平坦に近い特性となっている。なお、図２において、横軸は周波数(ＭＨz)を表し、縦軸はインピーダンス(Ω)を表している。

この効果により、まずゲイン発生回路４のゲイン特性が平坦な特性に近づき、特に高周波領域でのゲイン上昇が抑えられることになる。さらに、この効果によって、IIP３特性も改善され、高周波領域での劣化の小さい特性が得られる。

図２に示したインピーダンス特性の変化は、回路パラメータや抵抗２５,２６の値に依存するが、回路パラメータに応じて抵抗２５,２６の値を適宜選ぶことにより良好な特性を得ることができる。ただし、抵抗２５,２６の値があまりに小さいと、その効果が小さく高周波でのインピーダンス上昇を抑えることができない。逆に抵抗２５,２６の値が大きすぎると、Ｑ値を小さくすることはできるが、インピーダンス特性に対して抵抗２５,２６の値が支配的となり、その大きな抵抗値により大きなゲインを発生することとなりIIP３特性は劣化してしまう。また、抵抗２５,２６の値が大きすぎると、この抵抗に加わる電圧が大きくなり、所望の特性を得るために必要な電流を流すことができなくなる場合も発生する。この抵抗の範囲は、回路の諸条件に依存するので、これを厳密に規定することは困難であるが、大まかには１０Ω以上かつ１００Ω以下程度であることが必要である。

すなわち、回路要素のインダクタンスやキャパシタンスの寄生成分によって形成されるタンク回路に起因する周波数依存性を低減して、あるレベルのゲイン特性やIIP3特性の周波数依存性の改善効果を得るために、バルントランスとミキシング回路の間に挿入する抵抗の値として１０Ω程度以上が必要である。また、上記挿入する抵抗の電圧降下による回路性能の低下を防ぐためには、抵抗値はある値以下であることが必要となり、バルントランスとミキシング回路の間に挿入する抵抗の値として例えば１００Ω以下であることが必要である。

また、バルントランスについてはいろいろなタイプのものが存在し、それぞれ本発明のミキサ回路に適用可能である。その典型的なものとしては、バルントランスに対する理想状態において、入力側端子間に印加される信号電圧の約２倍の出力電圧が得られる特性を有するものか、または、入力側端子間に印加される信号電圧と出力側端子間で発生する出力電圧がほぼ等しい特性を有するものなどがある。

図１のゲイン発生回路４に示されているカスコード構成は、増幅回路の周波数特性改善などの目的でしばしば用いられる構成であるが、この第１実施形態に示されているようなゲイン発生回路とミキシング回路を組み合わせたような構成においては、それのみにとどまらず、後段のミキシング回路の入力インピーダンスの影響を低減して、良好なゲイン特性と線形性を確保する上で必須の回路である。

（第２実施形態）
図３はこの発明の第２実施形態のミキサ回路の回路図を示している。この第２実施形態のミキサ回路は、ゲイン発生回路の一部を除き第１実施形態の図１に示すミキサ回路と同一の構成をしており、同一構成部は同一の参照番号を付して説明を省略する。

この第２実施形態のミキサ回路は、第１実施形態の図１に示すミキサ回路と基本的な回路構成は同じであるが、ゲイン発生回路４を構成する利得トランジスタＭ１のソースとグランドとの間に、インダクタンス素子２７と抵抗２８が直列に接続されている点が異なる。

これらインダクタンス素子２７と抵抗２８は、そのインピーダンスによりゲイン発生回路４のゲインを低くするように作用し、インダクタンス素子２７が周波数とともにインピーダンスが大きくなることに伴ってゲイン発生回路４のゲインを下げる方向に作用する。

これは、上記第１実施形態の図１に示すミキサ回路において、抵抗２５および抵抗２６のみによっては完全に平坦な特性にできないインピーダンス特性によってもたらされるゲイン特性（やIIP3特性）の周波数特性を補償し、ゲイン発生回路４のゲイン特性をより平坦な特性に近づけるように作用させることができる。さらに、これによってIIP３特性もより平坦な特性に近づけることが可能となる。

なお、利得トランジスタＭ１のソースとグランドとの間に配置しているインダクタンス素子２７と抵抗２８は、チップ上またはボード上に配されたインダクタンス素子や抵抗素子ばかりではなく、配線やボンディングワイヤ等の寄生成分を利用することも可能である。

（第３実施形態）
図４はこの発明の第３実施形態のミキサ回路の回路図を示している。この第３実施形態のミキサ回路は、入力部とゲイン発生回路およびバルントランスの部分を除き第１実施形態の図１に示すミキサ回路と同一の回路構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。

この第３実施形態のミキサ回路は、図４に示すように、ゲイン発生回路５４が差動アンプで構成され、それに伴ってシングルエンド信号を差動信号に変換するのに用いていたバルントランスの替わりに、ゲイン発生回路５４とミキシング回路１７との間の差動信号経路のそれぞれに対応するインダクタンス素子７６,７７を配置している。このインダクタンス素子７６,７７とその周辺の回路要素とによって形成されるタンク回路のＱ値を下げる目的で、インダクタンス素子７６とミキシング回路１７の一方の入力端子との間およびインダクタンス素子７７とミキシング回路１７の他方の入力端子との間にそれぞれ抵抗７４,７５を配置している。

上記ゲイン発生回路５４は、入力部２２の一方の出力端子がＤＣ阻止用コンデンサ２０Ａを介してゲートに接続された利得トランジスタＭ５１と、上記利得トランジスタＭ１のドレインにソースが接続され、ゲートに電源ＶCCが接続されたカスコードトランジスタＭ５２と、上記カスコードトランジスタＭ５２のドレインと電源ＶCCとの間に接続された負荷５３と、入力部２２の他方の出力端子がＤＣ阻止用コンデンサ２０Ｂを介してゲートに接続された利得トランジスタＭ６１と、上記利得トランジスタＭ６１のドレインにソースが接続され、ゲートに電源ＶCCが接続されたカスコードトランジスタＭ６２と、上記カスコードトランジスタＭ６２のドレインと電源ＶCCとの間に接続された負荷６３とを備えている。また、上記ゲイン発生回路５４は、利得トランジスタＭ５１のソースがドレインに接続され、ソースがグランドに接続された定電流供給用トランジスタＭ５７と、利得トランジスタＭ６１のソースがドレインに接続され、ソースがグランドに接続された定電流供給用トランジスタＭ６７とを備えている。

上記利得トランジスタＭ５１のゲートとグランドとの間にバイアス電圧印加用抵抗２１Ａを介してバイアス電圧印加端子２３を接続し、利得トランジスタＭ６１のゲートとグランドとの間にバイアス電圧印加用抵抗２１Ｂを介してバイアス電圧印加端子２３を接続している。

また、上記定電流供給用トランジスタＭ５７,Ｍ６７のゲートに、図に示されていないバイアス回路よりバイアス電圧印加端子５０を介して適切なバイアス電圧が供給されている。さらに、上記定電流供給用トランジスタＭ５７,Ｍ６７のドレイン間には、利得トランジスタＭ５１から順にインダクタンス素子５５,抵抗５６,インダクタンス素子６５および抵抗６６を直列に接続している。ただし、上記インダクタンス素子５５,６５と抵抗５６,６６とそれぞれ２つずつ示しているのは、回路の対称性を示すために示しているのであって、実際回路においては必ずしも２つずつ配置する必要はない。上記インダクタンス素子５５,６５と抵抗５６,６６で、インダクタンス成分を有するインピーダンス素子を構成している。

そして、上記ゲイン発生回路５４の一方の出力端子５９とミキシング回路１７の一方の入力端子との間に、ＤＣ阻止用コンデンサ５８とインダクタンス素子７６および抵抗７４をゲイン発生回路５４側から順に直列に接続している。また、上記ゲイン発生回路５４の他方の出力端子６９とミキシング回路１７の他方の入力端子との間に、ＤＣ阻止用コンデンサ６８とインダクタンス素子７７および抵抗７５をゲイン発生回路５４側から順に直列に接続している。

上記インダクタンス素子７６,７７とその周辺の回路要素によって形成されるタンク回路のインピーダンスの周波数依存特性を抵抗７４,７５により平坦化する効果と、インダクタンス素子５５,６５によるゲイン発生回路５４の高周波でのゲインを抑制する効果により、広い周波数範囲に亘って平坦なゲイン特性とIIP３特性を実現することができる。

この第３実施形態のミキサ回路は、ゲイン発生回路５４において利得トランジスタＭ５１,Ｍ６１の２つが配置されているため、第１,第２実施形態に比べＮＦ特性が劣化する傾向にあるが、回路を対称構成にすることができるので、IIP３特性以外のもう１の線形性を示す特性であるIIP２特性を大幅に改善することができる。

なお、インダクタンス素子５５,６５,７６,７７や抵抗５６,６６は、デバイスとしてのインダクタンス素子を配置する以外に、チップから信号を取り出したり、逆にチップに信号を入力したりするなどのために配置するボンディングワイヤや配線が有する寄生インダクタンス成分や寄生抵抗分を利用することもできる。

なお、上記第１〜第３実施形態では、すべてトランジスタとしてはＭＯＳトランジスタを用いて説明を行ってきたが、ＭＯＳトランジスタの代わりにバイポーラトランジスタを用いても同様の効果を得ることができる。

また、上記第１〜第３実施形態では、例えばゲイン発生回路の利得トランジスタは、ｎ型ＭＯＳトランジスタもしくはｎｐｎ型バイポーラトランジスタである場合について説明を行っているが、トランジスタの極性が逆の場合の回路構成においても同様の効果を得ることが可能である。

図１はこの発明の第１実施形態のミキサ回路の回路図である。 図２は上記ミキサ回路の信号経路に直列に挿入する抵抗の有無によるインピーダンス特性の差を示す図である。 図３はこの発明の第２実施形態のミキサ回路の回路図である。 図４はこの発明の第３実施形態のミキサ回路の回路図である。 図５は従来のミキサ回路の回路図である。 図６は従来の別のミキサ回路の回路図である。 図７は従来のミキサ回路の特性を示す図である。

符号の説明

３,５３,６３…負荷
４,５４…ゲイン発生回路
５,５８,６８…ＤＣ阻止用コンデンサ
６…バルントランス
７…コンデンサ
１４,１５…バイアス電圧印加用抵抗
１６…局部信号生成回路
１７…ミキシング回路
１８…出力部
２０,２０Ａ,２０Ｂ,…ＤＣ阻止用コンデンサ
１４,１５,２１,２１Ａ,２１Ｂ…バイアス電圧印加用抵抗
２２… 入力部
２３,２４…バイアス電圧印加端子
２５,２６,２８,５６,６６,７４,７５…抵抗
２７,５５,６５,７６,７７…インダクタンス素子
５０…バイアス電圧印加端子
Ｍ１,Ｍ５１,Ｍ６１…利得トランジスタ
Ｍ２,Ｍ５２,Ｍ６２…カスコードトランジスタ
Ｍ５７,Ｍ６７…定電流供給用トランジスタ
１０３…信号入力端子
１０４…信号出力端子
１０５…局部発振信号入力端子
１１５…ＤＣ阻止用コンデンサ
１１７…コンデンサ
１２４,１２５…バイアス電圧印加用抵抗
１２８…出力部
１３０…ＤＣ阻止用コンデンサ
１３１…バイアス電圧印加用抵抗
１３２…入力部
１３３…バイアス電圧印加端子
１３４…バイアス電圧印加端子

Claims (12)

1. 入力信号を増幅するゲイン発生回路と、上記ゲイン発生回路の出力信号と局部発振信号とをミキシングするミキシング回路とを有するミキサ回路であって、
   上記ゲイン発生回路の出力端子と上記ミキシング回路の入力端子との間にインダクタンス成分を有する回路要素と抵抗を直列に接続していることを特徴とするミキサ回路。
2. 請求項１に記載のミキサ回路において、
   上記ミキシング回路は、ＭＯＳトランジスタで構成されており、上記ＭＯＳトランジスタのゲートに上記局部発振信号が印加され、上記ＭＯＳトランジスタのソースに上記ゲイン発生回路の出力信号が印加されるダブルバランス型の回路であることを特徴とするミキサ回路。
3. 請求項１に記載のミキサ回路において、
   上記ミキシング回路は、バイポーラトランジスタで構成されており、上記バイポーラトランジスタのベースに上記局部発振信号が印加され、上記バイポーラトランジスタのエミッタに上記ゲイン発生回路の出力信号が印加されるダブルバランス型の回路であることを特徴とするミキサ回路。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載のミキサ回路において、
   上記ゲイン発生回路がシングルエンド信号を出力するシングルエンド増幅回路であって、
   上記インダクタンス成分を有する回路要素が、上記シングルエンド増幅回路からのシングルエンド信号を差動信号に変換するバルントランスであることを特徴とするミキサ回路。
5. 請求項４に記載のミキサ回路において、
   上記バルントランスは、入力側端子間に印加される信号電圧の略２倍の出力電圧を出力側端子間から出力する特性を有することを特徴とするミキサ回路。
6. 請求項４に記載のミキサ回路において、
   上記バルントランスは、入力側端子間に印加される信号電圧と出力側端子間から出力される出力電圧とが略等しいことを特徴とするミキサ回路。
7. 請求項４乃至６のいずれか１つに記載のミキサ回路において、
   上記シングルエンド増幅回路の出力段のＭＯＳトランジスタのソースとグランドとの間に少なくともインダクタンス成分を有するインピーダンス素子が配置されていることを特徴とするミキサ回路。
8. 請求項４乃至６のいずれか１つに記載のミキサ回路において、
   上記シングルエンド増幅回路の出力段のバイポーラトランジスタのエミッタとグランドとの間に少なくともインダクタンス成分を有するインピーダンス素子が配置されていることを特徴とするミキサ回路。
9. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載のミキサ回路において、
   上記ゲイン発生回路が差動増幅回路であって、
   上記インダクタンス成分を有する回路要素は、上記差動増幅回路から出力される差動信号の夫々に対応する２つ以上のインダクタンス素子を有することを特徴とするミキサ回路。
10. 請求項９に記載のミキサ回路において、
    上記ゲイン発生回路が差動増幅回路であって、
    上記差動増幅回路の出力段を構成する２つのＭＯＳトランジスタのソース間に少なくともインダクタンス成分を有するインピーダンス素子を配置していることを特徴とするミキサ回路。
11. 請求項９に記載のミキサ回路において、
    上記ゲイン発生回路が差動増幅回路であって、
    上記差動増幅回路の出力段を構成する２つのバイポーラトランジスタのエミッタ間に少なくともインダクタンス成分を有するインピーダンス素子が配置されていることを特徴とするミキサ回路。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１つに記載のミキサ回路において、
    上記ゲイン発生回路がカスコード構成であることを特徴とするミキサ回路。
    

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