JP2005102140A - Frequency converter and radio communication device using the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a frequency converter for performing two times of frequency conversion which is capable of signal transmission having good linearity by suppressing the generation of noises. <P>SOLUTION: The frequency converter 10 applies two times of frequency conversion to a first signal by second and third signals, and two times of frequency conversion to the first signal by third and fourth signals. This frequency converter 10 suppresses deterioration in NF by using a balun 12 and using an amplification circuit 11 of a single input/output configuration. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、一般に、2回の周波数変換を行う周波数変換器に関し、より特定的には、RF(radio frequency:高周波)信号をベースバンド周波数までダウンコンバージョンし、90度位相の異なるI信号とQ信号を出力する周波数変換器に関する。この発明は、またそのような周波数変換器を用いた無線通信デバイスに関する。   The present invention generally relates to a frequency converter that performs frequency conversion twice, and more specifically, down-converts an RF (radio frequency) signal to a baseband frequency, and an I signal and a Q that are 90 degrees out of phase. The present invention relates to a frequency converter that outputs a signal. The present invention also relates to a wireless communication device using such a frequency converter.

図11は、従来の無線LANトランシーバのような端末装置のブロック図である。図11を参照して、無線LANトランシーバは、アンテナから受信した信号を周波数変換し、中間周波数の信号を得て、さらに、この中間周波数の信号を増幅し、その後復調し、デジタル信号を取り出すものである。本発明は、この周波数変換を行なう周波数変換器に関する。   FIG. 11 is a block diagram of a terminal device such as a conventional wireless LAN transceiver. Referring to FIG. 11, the wireless LAN transceiver performs frequency conversion on a signal received from an antenna to obtain an intermediate frequency signal, further amplifies the intermediate frequency signal, then demodulates it, and extracts a digital signal. It is. The present invention relates to a frequency converter that performs this frequency conversion.

さて、現在、このような周波数変換器として、2回の周波数変換を行う受信回路が用いられている(例えば特許文献1参照)。図12は、特許文献1で述べられている周波数変換器の回路図である。   Now, as such a frequency converter, a receiving circuit that performs frequency conversion twice is used (for example, see Patent Document 1). FIG. 12 is a circuit diagram of the frequency converter described in Patent Document 1. In FIG.

図12に示すように、周波数変換器100は、トランジスタQ1,Q2からなる、第1の信号(RF(+)、RF(-))を増幅する増幅回路50と、第2の信号(LO1(+)、LO1(-))を用いて、1回目の周波数変換を行うスイッチ回路51と、第3の信号(LO2(+)、LO2(-))を用いて2回目の周波数変換を行うスイッチ回路52と、第4の信号(LO3(+)、LO3(-))を用いて2回目の周波数変換を行うスイッチ回路53で構成される。1回目のスイッチ回路51は、1回目の周波数変換を行い、2回目の周波数変換を行うスイッチ回路52、53に、電流信号として分割して供給する。スイッチ回路52、53は、2回目の周波数変換を行い、I側、Q側のベースバンド周波数の信号を出力する。出力信号は、出力負荷54により電圧信号に変換されて出力される。   As shown in FIG. 12, the frequency converter 100 includes an amplifier circuit 50 that amplifies a first signal (RF (+), RF (−)), and includes a second signal (LO1 (LO1 ( +), A switch circuit 51 that performs the first frequency conversion using LO1 (-)) and a switch that performs the second frequency conversion using the third signals (LO2 (+), LO2 (-)). The circuit 52 and the switch circuit 53 that performs the second frequency conversion using the fourth signal (LO3 (+), LO3 (-)). The first switch circuit 51 performs the first frequency conversion and divides and supplies the current signals to the switch circuits 52 and 53 that perform the second frequency conversion. The switch circuits 52 and 53 perform the second frequency conversion, and output baseband frequency signals on the I side and the Q side. The output signal is converted into a voltage signal by the output load 54 and output.

米国特許第5,448,772号明細書US Pat. No. 5,448,772

しかしながら、上記した特許文献1の構成では、以下に記述する課題がある。即ち、上記特許文献1の構成において、増幅回路50は差動で構成されるため、シングルで構成される増幅回路に比べてノイズ発生量は倍になる。このため、高い利得を要する増幅回路を用いて、全体の雑音指数(NF)を抑えることは、周波数変換器に流す電流を増やすことにつながる。   However, the configuration described in Patent Document 1 has the following problems. That is, in the configuration of Patent Document 1, since the amplifier circuit 50 is configured in a differential manner, the amount of noise generation is doubled compared to a single amplifier circuit. For this reason, suppressing the overall noise figure (NF) using an amplifier circuit that requires a high gain leads to an increase in the current flowing through the frequency converter.

また、出力信号周波数がベースバンド周波数帯であるため、1/fノイズの増加から、最適な電流量をスイッチ回路に流すと、増幅回路であるトランジスタに流す電流量が足りずに利得が足りず、全体のNFは増加する。   In addition, since the output signal frequency is in the baseband frequency band, if an optimal amount of current is caused to flow through the switch circuit due to an increase in 1 / f noise, the amount of current flowing through the transistor that is an amplifier circuit is insufficient and the gain is insufficient. , The overall NF increases.

また、スイッチ回路51〜53と、増幅回路50において、それぞれに流す電流には、利得、NFや線形性の性能を得るために最適値がある。図13(A)は、スイッチ回路51〜53に流す電流(Isw)とNFとの関係、および電流(Isw)と線形性の指標となる入力3次インターセプト(IIP3)の関係を示すグラフである。図13(B)は、増幅回路50に流す電流(Igm)とNFとの関係、および電流(Igm)と線形性の指標となる入力3次インターセプト(IIP3)との関係を示すグラフである。図13に示すように増幅回路50における電流最適値と、スイッチ回路51〜53における電流最適値は異なる。また、上記した特許文献1の構成では、スイッチ回路52、53に流れる電流の和がスイッチ回路51に流れるため、スイッチ回路51には最適な電流値が流れることにはならない。   In addition, in the switch circuits 51 to 53 and the amplifier circuit 50, there are optimum values for obtaining the gain, NF, and linearity performance in the currents to be respectively passed. FIG. 13A is a graph showing the relationship between the current (Isw) flowing through the switch circuits 51 to 53 and NF, and the relationship between the current (Isw) and the input third-order intercept (IIP3) serving as a linearity index. . FIG. 13B is a graph showing the relationship between the current (Igm) flowing through the amplifier circuit 50 and NF, and the relationship between the current (Igm) and the input third-order intercept (IIP3) serving as a linearity index. As shown in FIG. 13, the optimum current value in the amplifier circuit 50 and the optimum current value in the switch circuits 51 to 53 are different. In the configuration of Patent Document 1 described above, since the sum of the currents flowing through the switch circuits 52 and 53 flows through the switch circuit 51, an optimal current value does not flow through the switch circuit 51.

本発明は、上記の実情を鑑みてなされたものであり、ノイズの発生を抑制することができるように改良された周波数変換器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an improved frequency converter that can suppress generation of noise.

本発明の他の目的は、線形性の良い信号伝達を可能とした周波数変換器を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a frequency converter that enables signal transmission with good linearity.

本発明のさらに他の目的は、消費電流の削減を図ることができるように改良された周波数変換器を提供することである。   Still another object of the present invention is to provide an improved frequency converter that can reduce current consumption.

本発明のさらに他の目的は、そのような周波数変換器を用いた無線通信デバイスを提供することである。   Still another object of the present invention is to provide a wireless communication device using such a frequency converter.

上記した課題を解決するため、本発明における周波数変換器は、第1の信号を、第2、第3の2つの信号にて2度の周波数変換を行うとともに、第1の信号を、第2、第4の2つの信号にて2度の周波数変換を行う周波数変換器であって、上記第1の信号と上記第2の信号を混合して第1の周波数変換を行う第1のスイッチ回路と、上記第1のスイッチ回路の出力信号と上記第3の信号を混合して第2の周波数変換を行う第2のスイッチ回路と、上記第1のスイッチ回路の出力信号と上記第4の信号を混合して第2の周波数変換を行う第3のスイッチ回路と、入力端子と出力端子を有するバラン(a balanced-to-unbalanced (balun) transformer)とを備える。上記バランの上記出力端子は、上記第1のスイッチ回路の入力端子に接続されており、上記バランの上記入力端子から上記第1の信号が導入されることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the frequency converter according to the present invention performs frequency conversion twice on the first signal by the second and third signals, and converts the first signal to the second signal. A frequency converter that performs frequency conversion twice using the fourth two signals, and the first switch circuit that performs the first frequency conversion by mixing the first signal and the second signal. A second switch circuit that performs a second frequency conversion by mixing the output signal of the first switch circuit and the third signal, the output signal of the first switch circuit, and the fourth signal And a third switch circuit for performing second frequency conversion, and a balun (a balanced-to-unbalanced (balun) transformer) having an input terminal and an output terminal. The output terminal of the balun is connected to an input terminal of the first switch circuit, and the first signal is introduced from the input terminal of the balun.

上記第1のスイッチ回路に上記第1の信号を電流信号で伝達するように構成するのが好ましい。また、上記バランは、半導体基板上に交互に形成された2つのインダクタからなり、その一方のインダクタが入力側インダクタを構成し、他方のインダクタが出力側インダクタを構成するのが好ましい。   It is preferable that the first signal is transmitted as a current signal to the first switch circuit. The balun is preferably composed of two inductors alternately formed on a semiconductor substrate, one of which constitutes an input-side inductor and the other inductor constitutes an output-side inductor.

上記構成により、バランの差動の出力端の双方において、同じだけの電流信号と直流(以下DC電流という)を第1のスイッチ回路に供給出来る。   With the above configuration, the same current signal and direct current (hereinafter referred to as DC current) can be supplied to the first switch circuit at both differential output ends of the balun.

また、上記バランの出力側インダクタの中心部に接続点を設け、この接続点に電流供給用の電流源を接続するか、あるいは、この接続点を接地してもよい。   Further, a connection point may be provided at the center of the output side inductor of the balun, and a current source for supplying current may be connected to the connection point, or the connection point may be grounded.

上記構成により、上記バランの差動の出力端の双方において、同じだけの電流信号とDC電流を第1のスイッチ回路に供給出来る。   With the above configuration, the same current signal and DC current can be supplied to the first switch circuit at both differential output terminals of the balun.

また、上記バランの双方の出力端子と、第1のスイッチ回路の入力端子との接続点に、それぞれ、電流供給用の電流源を接続してもよい。   Further, a current source for supplying current may be connected to a connection point between both output terminals of the balun and an input terminal of the first switch circuit.

上記構成においても、バランの差動の出力端の双方において、同じだけの電流信号とDC電流を第1のスイッチ回路に供給出来る。   Also in the above configuration, the same current signal and DC current can be supplied to the first switch circuit at both differential output terminals of the balun.

また、入力端子と出力端子とを有するシングル入出力構成の低ノイズ増幅器をさらに備え、バランの入力側インダクタに、上記低ノイズ増幅器の出力端子が接続されるのが好ましい。この場合、上記低ノイズ増幅器の入力端子から上記第1の信号が導入される。   Further, it is preferable that a low noise amplifier having a single input / output configuration having an input terminal and an output terminal is further provided, and the output terminal of the low noise amplifier is connected to the input side inductor of the balun. In this case, the first signal is introduced from the input terminal of the low noise amplifier.

上記構成により、増幅回路がシングル入出力構成であるため、差動構成である場合に比べ、ノイズ発生量の削減、消費電流の削減につながる。   With the above configuration, since the amplifier circuit has a single input / output configuration, the amount of noise generation and current consumption can be reduced as compared to the differential configuration.

また、上記第1のスイッチ回路と上記第2のスイッチ回路との接続点、及び、上記第1のスイッチ回路と上記第3のスイッチ回路との接続点に、それぞれ、上記第1のスイッチ回路に電流を供給するための電流源が接続されるとさらに好ましい。これらの電流原はトランジスタで構成されるのが好ましい。   Further, the connection point between the first switch circuit and the second switch circuit and the connection point between the first switch circuit and the third switch circuit are respectively connected to the first switch circuit. More preferably, a current source for supplying current is connected. These current sources are preferably composed of transistors.

上記した構成により、上記第2および第3のスイッチに流れる電流量を該第2、第3のスイッチのNFおよび線形性の特性に最適な電流値に、かつ上記第1のスイッチに流れる電流量を該第1のスイッチのNFおよび線形性に最適な電流値に調節することができる。   With the configuration described above, the amount of current flowing through the second and third switches is set to an optimum current value for the NF and linearity characteristics of the second and third switches, and the amount of current flowing through the first switch. Can be adjusted to an optimum current value for the NF and linearity of the first switch.

また、第1のスイッチ回路が扱う周波数と第2、第3のスイッチ回路が扱う周波数が異なる場合には、これらのスイッチ回路を構成するトランジスタにおいて、NF、線形性に最適なトランジスタサイズを選ぶのが好ましい。   If the frequency handled by the first switch circuit is different from the frequency handled by the second and third switch circuits, the transistor size that is optimal for NF and linearity is selected for the transistors constituting these switch circuits. Is preferred.

また、本発明の他の局面に従う周波数変換器は、第1の信号を、第2、第3の2つの信号にて2度の周波数変換を行うとともに、第1の信号を、第2、第4の2つの信号にて2度の周波数変換を行う周波数変換器であって、上記第1の信号と上記第2の信号を混合して第1の周波数変換を行う第1のスイッチ回路と、上記第1のスイッチ回路の出力信号と上記第3の信号を混合して第2の周波数変換を行う第2のスイッチ回路と、上記第1のスイッチ回路の出力信号と上記第4の信号を混合して第2の周波数変換を行う第3のスイッチ回路とを有する。上記第1のスイッチ回路の入力端子には、上記第1の信号を増幅する増幅回路となる差動のトランジスタと、電流供給用の電流源が接続されていることを特徴とする。   The frequency converter according to another aspect of the present invention performs frequency conversion twice on the first signal with the second and third signals, and converts the first signal to the second and second signals. 4 is a frequency converter that performs frequency conversion twice with the two signals of 4, a first switch circuit that performs the first frequency conversion by mixing the first signal and the second signal; A second switch circuit that performs a second frequency conversion by mixing the output signal of the first switch circuit and the third signal, and a mixture of the output signal of the first switch circuit and the fourth signal And a third switch circuit for performing the second frequency conversion. A differential transistor serving as an amplifier circuit for amplifying the first signal and a current source for supplying current are connected to the input terminal of the first switch circuit.

この場合、電流源がトランジスタで構成されるのが好ましい。また、電流源を構成するトランジスタのベースにバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段を設け、上記バイアス電圧を調整可能とされているとさらに好ましい。また、上記電流原は、インダクタおよびキャパシタを含むタンク回路で構成してもよい。   In this case, the current source is preferably composed of a transistor. More preferably, bias voltage applying means for applying a bias voltage is provided at the base of a transistor constituting the current source so that the bias voltage can be adjusted. The current source may be constituted by a tank circuit including an inductor and a capacitor.

上記構成により、第1のスイッチ回路に流れる電流を、ノイズ発生量が抑えられる最適な電流値に設定することができる。   With the above configuration, the current flowing through the first switch circuit can be set to an optimal current value that can suppress the amount of noise generation.

この発明のさらに他の局面に従う無線通信デバイスは、上述の特徴を有する周波数変換器を備える。   A wireless communication device according to still another aspect of the present invention includes a frequency converter having the characteristics described above.

本発明によれば、バランを使うことで、増幅回路となるトランジスタはシングルで構成できるため、差動で構成される増幅回路に比べてノイズ発生量が半分になる。このため、全体のNFを抑えることができる。   According to the present invention, by using a balun, a transistor serving as an amplifier circuit can be configured as a single transistor, so that the amount of noise generation is halved compared to a differential amplifier circuit. For this reason, overall NF can be suppressed.

また、スイッチ回路と、増幅回路であるトランジスタに、NF、線形性において最適な電流量を流すことができるため、回路全体の性能調製を行うことができる。   In addition, since an optimum amount of current in terms of NF and linearity can be supplied to the switch circuit and the transistor that is an amplifier circuit, the performance of the entire circuit can be adjusted.

また、それぞれのスイッチ回路においても、NF、線形性において最適な電流量を流すことができるため、回路全体の性能の調製を最良に行うことができる   Also, in each switch circuit, an optimum amount of current can be passed in terms of NF and linearity, so that the performance of the entire circuit can be optimally adjusted.

図1は、本発明に係る周波数変換器を用いた無線LANトランシーバの端末装置のブロック図である。図1を参照して、アンテナ31から受信した第1の信号(例えば2.4GHz)は、低ノイズ増幅器(LNA)32で増幅され、その後第1のスイッチ回路1に例えば電流信号で伝達される。   FIG. 1 is a block diagram of a terminal device of a wireless LAN transceiver using a frequency converter according to the present invention. Referring to FIG. 1, a first signal (for example, 2.4 GHz) received from an antenna 31 is amplified by a low noise amplifier (LNA) 32 and then transmitted to the first switch circuit 1 by, for example, a current signal. .

第1のスイッチ回路1は、第1回目の周波数変換をするために、上記第1の信号と第2の信号(例えば、3.2GHz)とを混合し、その差である800MHzの信号に変換し、その後、この信号を第2のスイッチ回路2と第3のスイッチ回路3に分割して供給する。   In order to perform the first frequency conversion, the first switch circuit 1 mixes the first signal and the second signal (for example, 3.2 GHz) and converts them to an 800 MHz signal that is the difference between them. Thereafter, this signal is divided and supplied to the second switch circuit 2 and the third switch circuit 3.

第2および第3のスイッチ回路2、3は、それぞれ、第2回目の周波数変換をするために、送られてきた信号に、例えば800MHzの信号を混合し、その差である0Hz付近のI側またはQ側のベースバンド周波数の信号を生成する。生成したI側、Q側のベースバンド周波数の信号は、ローパスフィルタ33を通過し、その後、可変利得増幅器(VGA)34で増幅され、AD変換器(AD/C)35、復調器36を通って、デジタル信号として取り出される。   Each of the second and third switch circuits 2 and 3 mixes a signal of, for example, 800 MHz with the transmitted signal to perform the second frequency conversion, and the difference is the I side near 0 Hz. Alternatively, a Q-side baseband frequency signal is generated. The generated I-side and Q-side baseband frequency signals pass through the low-pass filter 33, are then amplified by the variable gain amplifier (VGA) 34, pass through the AD converter (AD / C) 35, and the demodulator 36. And extracted as a digital signal.

以下、この発明の実施例を、図面を用いてさらに詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

図2は、実施例1に係る周波数変換器の構成を示す回路図である。   FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the configuration of the frequency converter according to the first embodiment.

周波数変換器10は、第1の信号と第2の信号を混合して第1の周波数変換を行う第1のスイッチ回路1と、第1のスイッチ回路1の出力信号と第3の信号を混合して第2の周波数変換を行う第2のスイッチ回路2と、第1のスイッチ回路1の出力信号と第4の信号を混合して第2の周波数変換を行う第3のスイッチ回路3と、バラン12と増幅回路11とを有する。   The frequency converter 10 mixes the first switch circuit 1 that performs the first frequency conversion by mixing the first signal and the second signal, and mixes the output signal of the first switch circuit 1 and the third signal. A second switch circuit 2 for performing a second frequency conversion, a third switch circuit 3 for performing a second frequency conversion by mixing the output signal of the first switch circuit 1 and the fourth signal, A balun 12 and an amplifier circuit 11 are included.

第1のスイッチ回路1の入力端子には、バラン12の出力端子16aが接続され、バラン12から第1のスイッチ回路1に、第1の信号RFが電流信号で伝達される。バラン12の等価回路図を図3に示す。バラン12は、半導体基板の外側に設けたディスクリート部品のバランで構成してもよいが、本実施例では、周波数変換器であるスイッチ回路1,2,3が形成された半導体基板と同一の半導体基板上に形成されたバランを例にとって説明する。   The output terminal 16a of the balun 12 is connected to the input terminal of the first switch circuit 1, and the first signal RF is transmitted from the balun 12 to the first switch circuit 1 as a current signal. An equivalent circuit diagram of the balun 12 is shown in FIG. The balun 12 may be constituted by a discrete component balun provided outside the semiconductor substrate, but in this embodiment, the same semiconductor as the semiconductor substrate on which the switch circuits 1, 2, and 3 as frequency converters are formed. An explanation will be given by taking a balun formed on a substrate as an example.

バラン12は、半導体基板上に2つのインダクタ(入力側インダクタ15,出力側インダクタ16)を交互に形成し、正方形状に巻回されて構成されている。なお、バラン12は、正方形状に限らず、五角、六角、七角、八角等の多角形状、円形状等に巻回されていてもよい。バラン12は、半導体基板の上に形成された、上位メタル層、下位メタル層およびこれらをつなぐ連結層で形成される。上位メタル層と下位メタル層とは層間絶縁膜(図示せず)で隔てられ、層間絶縁膜中に形成されたスルーホールに埋め込まれた連結層により、上位メタル層と下位メタル層は電気的に接続される。   The balun 12 is formed by alternately forming two inductors (input-side inductor 15 and output-side inductor 16) on a semiconductor substrate and winding them in a square shape. The balun 12 is not limited to a square shape, and may be wound in a polygonal shape such as a pentagon, a hexagon, a heptagon, an octagon, or a circle. The balun 12 is formed of an upper metal layer, a lower metal layer, and a connecting layer connecting them, which are formed on a semiconductor substrate. The upper metal layer and the lower metal layer are separated from each other by an interlayer insulating film (not shown), and the upper metal layer and the lower metal layer are electrically connected by a connection layer embedded in a through hole formed in the interlayer insulating film. Connected.

バラン12と第1のスイッチ回路1との接続は、図のように、第1のスイッチ回路1の入力端と、バラン12の出力端16aを接続することによって行なわれる。そして、バラン12の出力側インダクタ16の中心部13に接続点を設け、この接続点を接地する。バラン12の入力側インダクタ15の一端は、AC信号を第1のスイッチ回路1に与えられるように、接地(実際には電源電圧を接続)され、他端はシングル入出力構成の増幅回路11の出力に接続される。   The balun 12 and the first switch circuit 1 are connected by connecting the input terminal of the first switch circuit 1 and the output terminal 16a of the balun 12 as shown in the figure. Then, a connection point is provided at the central portion 13 of the output-side inductor 16 of the balun 12, and this connection point is grounded. One end of the input-side inductor 15 of the balun 12 is grounded (actually connected to a power supply voltage) so that an AC signal is supplied to the first switch circuit 1, and the other end of the amplifier circuit 11 having a single input / output configuration. Connected to output.

増幅回路11をシングル入出力構成にすることにより、差動で構成される増幅回路に比べてノイズ発生量が半分になる。このため、全体のNFを抑えることができる。また、増幅回路11がシングル入出力構成であるため、差動構成である場合に比べ、消費電流の削減につながる。さらに、上記構成により、バラン12の差動の出力端16a,16aの双方において、同じだけの電流信号とDC電流を第1のスイッチ回路1に供給出来る。   By making the amplifier circuit 11 have a single input / output configuration, the amount of noise generation is halved compared to a differential amplifier circuit. For this reason, overall NF can be suppressed. Further, since the amplifier circuit 11 has a single input / output configuration, current consumption can be reduced as compared with a differential configuration. Further, with the above configuration, the same current signal and DC current can be supplied to the first switch circuit 1 at both the differential output terminals 16 a and 16 a of the balun 12.

なお、増幅回路11はシングル入出力構成であればどんな構成であっても良く、ここでは、エミッタ接地NPNトランジスタで構成し、RF信号をベースに入力する場合を例示する。   The amplifier circuit 11 may have any configuration as long as it has a single input / output configuration. Here, a case where the amplifier circuit 11 is configured by a grounded emitter NPN transistor and an RF signal is input to the base is illustrated.

ここで、本実施例1では、第1の信号は高周波信号(以下、第1の信号を第1の信号RFと称する)であり、第2の信号は局部発振器等からの第1のローカル信号(以下、第2の信号を第2の信号LO1と称する)であり、第3の信号は局部発振器等からの第2のローカル信号(以下、第3の信号を第3の信号LO2と称する)であり、第4の信号は局部発振器等からの第3のローカル信号(以下、第4の信号を第4の信号LO3と称する)である。   Here, in the first embodiment, the first signal is a high-frequency signal (hereinafter, the first signal is referred to as a first signal RF), and the second signal is a first local signal from a local oscillator or the like. (Hereinafter, the second signal is referred to as a second signal LO1), and the third signal is a second local signal from a local oscillator or the like (hereinafter, the third signal is referred to as a third signal LO2). The fourth signal is a third local signal (hereinafter, the fourth signal is referred to as a fourth signal LO3) from a local oscillator or the like.

第2のスイッチ回路2はI信号を出力し、第3のスイッチ回路3はQ信号を出力する。これについては、後述する。   The second switch circuit 2 outputs an I signal, and the third switch circuit 3 outputs a Q signal. This will be described later.

第1〜第3のスイッチ回路1〜3は、いずれもダブルバランス入出力構成のスイッチ回路であり、エミッタが共通に接続された第1及び第2のバイポーラトランジスタM1,M2(NPN)からなるトランジスタ差動対と、エミッタが共通に接続された第3及び第4のバイポーラトランジスタM3,M4(NPN)からなるトランジスタ差動対とを有する。第1のトランジスタM1のエミッタと第2のトランジスタM2のエミッタの接続点は、差動の入力端子の一方の入力端子P1を構成し、第3のトランジスタM3のエミッタと第4のトランジスタM4のエミッタの接続点は、差動の入力端子の他方の入力端子P2を構成する。スイッチ回路1,2,3を差動で構成すると、線形性および安定性がよくなる。   Each of the first to third switch circuits 1 to 3 is a switch circuit having a double-balanced input / output configuration, and is composed of first and second bipolar transistors M1 and M2 (NPN) having emitters connected in common. A differential pair, and a transistor differential pair including third and fourth bipolar transistors M3 and M4 (NPN) having emitters connected in common. The connection point of the emitter of the first transistor M1 and the emitter of the second transistor M2 constitutes one input terminal P1 of the differential input terminal, and the emitter of the third transistor M3 and the emitter of the fourth transistor M4. The other connection terminal constitutes the other input terminal P2 of the differential input terminals. If the switch circuits 1, 2, and 3 are configured differentially, the linearity and stability are improved.

第1のバイポーラトランジスタM1のコレクタと、第3のバイポーラトランジスタM3のコレクタは共通に接続され、この接続点が差動の出力端子の一方の出力端子P3を構成し、また、第2のバイポーラトランジスタM2のコレクタと、第4のバイポーラトランジスタM4のコレクタは共通に接続され、この接続点が差動の出力端子の他方の出力端子P4を構成する。   The collector of the first bipolar transistor M1 and the collector of the third bipolar transistor M3 are connected in common, and this connection point constitutes one output terminal P3 of the differential output terminal, and the second bipolar transistor The collector of M2 and the collector of the fourth bipolar transistor M4 are connected in common, and this connection point constitutes the other output terminal P4 of the differential output terminals.

第1のスイッチ回路1において、第2及び第3のトランジスタM2,M3のベースには局部発振器からの正相の第1のローカル信号LO1(+)(第2の信号に相当)が印加され、第1及び第4のトランジスタM1,M4のベースには逆相の第1のローカル信号LO1(−)(第2の信号に相当)が印加される。この第1のローカル信号LO1の周波数は、第1の信号RFの周波数のN/M倍(N、Mは正の整数)とされている。これにより、第1のスイッチ回路1は、第1の信号RFの周波数のN/M倍(N、Mは正の整数)の第2の信号LO1と、第1の信号RFとの和または差の周波数成分にて中間周波数IF信号を出力する。第1のスイッチ回路1の出力端子P3は、第2及び第3のスイッチ回路2,3の各入力端子P1に接続され、第1のスイッチ回路1の出力端子P4は、第2及び第3のスイッチ回路2,3の各入力端子P2に接続されている。   In the first switch circuit 1, the first local signal LO1 (+) of the positive phase from the local oscillator (corresponding to the second signal) is applied to the bases of the second and third transistors M2 and M3, A negative-phase first local signal LO1 (−) (corresponding to a second signal) is applied to the bases of the first and fourth transistors M1 and M4. The frequency of the first local signal LO1 is N / M times the frequency of the first signal RF (N and M are positive integers). As a result, the first switch circuit 1 is configured such that the sum or difference between the second signal LO1 that is N / M times the frequency of the first signal RF (N and M are positive integers) and the first signal RF. The intermediate frequency IF signal is output with the frequency component of. The output terminal P3 of the first switch circuit 1 is connected to the input terminals P1 of the second and third switch circuits 2 and 3, and the output terminal P4 of the first switch circuit 1 is connected to the second and third switch terminals 1. The switch circuits 2 and 3 are connected to the input terminals P2.

第2のスイッチ回路2における、第2及び第3のトランジスタM2,M3のベースには局部発振器からの正相ローカル信号LO2(+)(第3の信号に相当)が印加され、第1及び第4のトランジスタM1,M4のベースには逆相ローカル信号LO2(−)(第3の信号に相当)が印加される。また、第3のスイッチ回路3における、第2及び第3のトランジスタM2,M3のベースには局部発振器からの正相ローカル信号LO3(+)(第4の信号に相当)が印加され、第1及び第4のトランジスタM1,M4のベースには逆相ローカル信号LO3(−)(第4の信号に相当)が印加される。   A positive-phase local signal LO2 (+) (corresponding to the third signal) from the local oscillator is applied to the bases of the second and third transistors M2 and M3 in the second switch circuit 2, and the first and second transistors The negative phase local signal LO2 (−) (corresponding to the third signal) is applied to the bases of the four transistors M1 and M4. Further, the positive phase local signal LO3 (+) (corresponding to the fourth signal) from the local oscillator is applied to the bases of the second and third transistors M2 and M3 in the third switch circuit 3, and the first switch The negative phase local signal LO3 (−) (corresponding to the fourth signal) is applied to the bases of the fourth transistors M1 and M4.

ローカル信号LO2,LO3は、共に周波数が同一であって、第1の信号RFの周波数の|M±N|/M倍の周波数のうちの何れかの周波数に設定されている。さらに、ローカル信号LO2とローカル信号LO3は、その位相が90度異なっている。例えば、ローカル信号LO2(+)の位相が0°、ローカル信号LO2(−)の位相が180°であれば、ローカル信号LO3(+)の位相が90°、ローカル信号LO3(−)の位相が270°である。   The local signals LO2 and LO3 have the same frequency, and are set to any one of the frequencies | M ± N | / M times the frequency of the first signal RF. Further, the local signal LO2 and the local signal LO3 are 90 degrees out of phase. For example, if the phase of the local signal LO2 (+) is 0 ° and the phase of the local signal LO2 (−) is 180 °, the phase of the local signal LO3 (+) is 90 ° and the phase of the local signal LO3 (−) is 270 °.

このような構成により図4を参照して、第2のスイッチ回路2は、ローカル信号LO2と中間周波数信号IFの和または差の周波数成分にてベースバンド周波数に変換し、I側の信号出力(I,I)を行う。また、スイッチ回路3には、スイッチ回路2に供給される信号周波数と同周波数であり、かつ位相が90度異なるローカル信号LO3が供給されるため、スイッチ回路3は、上記I側の信号出力(I,I)と位相が90度ずれた、Q側のベースバンド周波数の信号出力(Q,Q)を行う。 With this configuration, referring to FIG. 4, the second switch circuit 2 converts the frequency component of the sum or difference of the local signal LO2 and the intermediate frequency signal IF into a baseband frequency, and outputs the I-side signal output ( I, I B ). Further, since the switch circuit 3 is supplied with a local signal LO3 having the same frequency as the signal frequency supplied to the switch circuit 2 and having a phase different by 90 degrees, the switch circuit 3 is configured to output the I-side signal output ( A signal output (Q, Q B ) of the baseband frequency on the Q side, which is 90 degrees out of phase with I, I B ), is performed.

なお、図2に戻って、スイッチ回路2、スイッチ回路3の出力端子のそれぞれには、出力負荷4が接続されており、出力信号は電圧信号に変換されて出力される。ここで、出力負荷4は、抵抗、インダクタ等で構成される。なお、電流源を介し、電流−電圧変換を行うバッファアンプを、スイッチ回路2、スイッチ回路3の出力端子のそれぞれに接続してもよい。   Returning to FIG. 2, an output load 4 is connected to each of the output terminals of the switch circuit 2 and the switch circuit 3, and the output signal is converted into a voltage signal and output. Here, the output load 4 includes a resistor, an inductor, and the like. A buffer amplifier that performs current-voltage conversion may be connected to each of the output terminals of the switch circuit 2 and the switch circuit 3 via a current source.

また、第1のスイッチ回路1が扱う周波数と第2、第3のスイッチ回路2,3が扱う周波数が異なるので、これらのスイッチ回路を構成するトランジスタにおいて、NF、線形性に最適なトランジスタサイズを選ぶのが好ましい。すなわち、周波数が異なるとトランジスタのサイズにも適正値があるので、第1のスイッチ回路1を構成するトランジスタのサイズと、第2又は第3のスイッチ回路2,3を構成するトランジスタのサイズを異ならせるのが好ましい。   In addition, since the frequency handled by the first switch circuit 1 and the frequency handled by the second and third switch circuits 2 and 3 are different, the transistor size that is optimal for NF and linearity is set in the transistors constituting these switch circuits. It is preferable to choose. That is, if the frequency is different, the transistor size also has an appropriate value. Therefore, the size of the transistor constituting the first switch circuit 1 and the size of the transistor constituting the second or third switch circuit 2 or 3 are different. Preferably.

図5は、実施例2にかかる周波数変換器の回路図である。図2に示す部材と同一部分には、同一の参照番号を付し、その説明を繰り返さない。   FIG. 5 is a circuit diagram of a frequency converter according to the second embodiment. The same parts as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

実施例2にかかる周波数変換器では、バラン12の出力側インダクタ16の中心部13に接続点を設け、この接続点にトランジスタ(NPN)で構成される電流源14が接続されている。電流源14を構成するトランジスタのベースにはバイアス電圧Vb3が印加されており、このバイアス電圧Vb3はバイアス回路(図示せず)によって調整可能とされている。出力側インダクタ16の中心部13に電流源14を接続することにより、安定した電流をスイッチ回路1〜3に供給することができる。   In the frequency converter according to the second embodiment, a connection point is provided at the central portion 13 of the output-side inductor 16 of the balun 12, and a current source 14 including a transistor (NPN) is connected to the connection point. A bias voltage Vb3 is applied to the base of the transistor constituting the current source 14, and this bias voltage Vb3 can be adjusted by a bias circuit (not shown). A stable current can be supplied to the switch circuits 1 to 3 by connecting the current source 14 to the central portion 13 of the output-side inductor 16.

図6は、実施例3にかかる周波数変換器の回路図である。図2に示す部材と同一部分には、同一の参照番号を付し、その説明を繰り返さない。   FIG. 6 is a circuit diagram of a frequency converter according to the third embodiment. The same parts as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

実施例3にかかる周波数変換器では、第1のスイッチ回路1の入力端と、バラン12の出力端のそれぞれに独立して、トランジスタ(NPN)で構成される電流源17、18が接続されている。電流源17、18を構成するトランジスタのベースにはバイアス電圧Vb4が印加されており、このバイアス電圧Vb4はバイアス回路(図示せず)によって調整可能とされている。電流源17、18を設けることにより、安定した電流をスイッチ回路1〜3に供給することができる。また、この場合、バラン12の出力側インダクタ16の中心部には接続点を与えなくて良いため、バラン12を構成するインダクタの中央において、接地線が不要となる。   In the frequency converter according to the third embodiment, current sources 17 and 18 each including a transistor (NPN) are independently connected to the input terminal of the first switch circuit 1 and the output terminal of the balun 12. Yes. A bias voltage Vb4 is applied to the bases of the transistors constituting the current sources 17 and 18, and this bias voltage Vb4 can be adjusted by a bias circuit (not shown). By providing the current sources 17 and 18, a stable current can be supplied to the switch circuits 1 to 3. Further, in this case, since it is not necessary to provide a connection point at the center of the output-side inductor 16 of the balun 12, no ground line is required at the center of the inductor constituting the balun 12.

なお、上記実施例1,2,3では、1回目の周波数変換および2回目の周波数変換は、いずれもダウンコンバージョンであったけれども、1回目の周波数変換はアップコンバージョンし、2回目の周波数変換はベースバンド周波数までダウンコンバージョンするようにしてもよい。   In the first, second, and third embodiments, although the first frequency conversion and the second frequency conversion are both down-conversion, the first frequency conversion is up-converted, and the second frequency conversion is You may make it down-convert to a baseband frequency.

また、このようにI信号用の第2のスイッチ回路2と、Q信号用の第3のスイッチ回路3とを分けて構成すると、回路要素のレイアウトが左右対称になっていなかったり、プロセスのバラツキ等があっても、ローカル信号が入力側に漏れることが少なくなる(例えば,H.Sjoland et al:”A Marged CMOS LNA and Mixer for a WCDMA Receiver”IEEE J. Solid-State Circuits,Vol.38,No.6(2003),pp.1045-1050にも同様のことが書かれている)。   Further, if the second switch circuit 2 for I signal and the third switch circuit 3 for Q signal are separately configured in this way, the layout of circuit elements is not symmetrical and the process varies. However, local signals are less likely to leak to the input side (for example, H. Sjoland et al: “A Marged CMOS LNA and Mixer for a WCDMA Receiver” IEEE J. Solid-State Circuits, Vol. 38, No.6 (2003), pp.1045-1050 has the same information).

また、第1の信号RFと第2〜4の信号LO1〜LO3の周波数が異なるため、第1の信号端子側に、上記第2〜4の信号が漏洩することがない。このことはDCオフセットの発生を減少させることが出来るため、受信感度の劣化を抑えることが出来る。   Further, since the first signal RF and the second to fourth signals LO1 to LO3 have different frequencies, the second to fourth signals do not leak to the first signal terminal side. Since this can reduce the occurrence of DC offset, it is possible to suppress degradation of reception sensitivity.

図7は実施例4に係る周波数変換器の回路図である。図2に示す部材と同一部分には、同一の参照番号を付し、その説明を繰り返さない。   FIG. 7 is a circuit diagram of a frequency converter according to the fourth embodiment. The same parts as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

図7を参照して、第1のスイッチ回路1と、第2スイッチ回路2〜3との接続点には、電流源21、22がそれぞれ接続されている。この電流源21、22はトランジスタ(NPN)で構成されている。電流源21、22を構成するトランジスタのベースにはバイアス電圧Vb1が印加されており、このバイアス電圧Vb1はバイアス回路(図示せず)によって調整可能とされている。   Referring to FIG. 7, current sources 21 and 22 are connected to a connection point between the first switch circuit 1 and the second switch circuits 2 to 3, respectively. The current sources 21 and 22 are composed of transistors (NPN). A bias voltage Vb1 is applied to the bases of the transistors constituting the current sources 21 and 22, and the bias voltage Vb1 can be adjusted by a bias circuit (not shown).

図7から明らかなように、第1のスイッチ回路1に流れる電流量は、第2のスイッチ回路2に流れる電流量と第3のスイッチ回路3に流れる電流量の和である。従って、仮にスイッチ回路2,3に最適な電流量であっても、その和である電流量が必ずしも第1のスイッチ回路1に最適な電流量とはならない。また、同様に、スイッチ回路1に流れる電流量が最適であっても、必ずしも増幅回路11が最適な電流量とはならない。そこで、バイアス電圧Vb1を調整することにより、スイッチ回路1〜3と、増幅回路11に適切な電流が流れるようにすることが可能となる。これにより、スイッチ性能と信号増幅性能を最適な状態にすることができることになる。   As is clear from FIG. 7, the amount of current flowing through the first switch circuit 1 is the sum of the amount of current flowing through the second switch circuit 2 and the amount of current flowing through the third switch circuit 3. Therefore, even if the current amount is optimal for the switch circuits 2 and 3, the sum of the current amounts is not necessarily the optimal current amount for the first switch circuit 1. Similarly, even if the amount of current flowing through the switch circuit 1 is optimum, the amplifier circuit 11 is not necessarily the optimum amount of current. Therefore, by adjusting the bias voltage Vb1, it is possible to allow an appropriate current to flow through the switch circuits 1 to 3 and the amplifier circuit 11. As a result, the switch performance and the signal amplification performance can be brought into an optimum state.

なお、図13(A)に示したように、スイッチ回路に流れる電流IswとIIP3(3次歪み)、及び、スイッチ回路に流れる電流IswとNF(雑音指標)は、それぞれ図に示す関係がある。IIP3は大きい値の方が好ましく、NFは小さい値の方が好ましいとされている。そこで、両者のバランスを図るように電流量の調整を行うことにより、最適な電流量が得られることになる。この関係は図13(b)に示した増幅回路11も同様で、IIP3とNFのバランスを図るように電流量の調節を行なうことにより、最適な電流量が得られる。   As shown in FIG. 13A, the currents Isw and IIP3 (third order distortion) flowing through the switch circuit, and the currents Isw and NF (noise index) flowing through the switch circuit have the relationships shown in the figure. . A larger value of IIP3 is preferred, and a smaller value of NF is preferred. Therefore, an optimal current amount can be obtained by adjusting the current amount so as to balance the two. This relationship is the same in the amplifier circuit 11 shown in FIG. 13B, and an optimum current amount can be obtained by adjusting the current amount so as to balance IIP3 and NF.

図8は実施例5に係る周波数変換器の構成を示す回路図である。図2に示す部材と同一部分には、同一の参照番号を付し、その説明を繰り返さない。実施例5に係る周波数変換器では、第1のスイッチ回路1の入力端子に、トランジスタ(NPN)で構成した差動の増幅回路11が、キャパシタ27を介して接続されている。増幅回路11には、差動のRFが入力される。第1のスイッチ回路1の入力端子とキャパシタ27との接続点に、電流源25が接続されている。本実施例では、電流源25はRF周波数にて共振するようにインダクタ26とキャパシタ29を含むタンク回路で構成されており、インダクタ26の中心は接地されている。これにより、スイッチ回路1、2、3を構成するトランジスタのエミッタ−コレクタ間の電位差が増えることにより、スイッチ性能を良化できる。また、第1のスイッチ回路1に流れる電流を、ノイズ発生量が抑えられる最適な電流値に設定することができる。   FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a configuration of a frequency converter according to the fifth embodiment. The same parts as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. In the frequency converter according to the fifth embodiment, the differential amplifier circuit 11 configured by a transistor (NPN) is connected to the input terminal of the first switch circuit 1 via the capacitor 27. Differential RF is input to the amplifier circuit 11. A current source 25 is connected to a connection point between the input terminal of the first switch circuit 1 and the capacitor 27. In this embodiment, the current source 25 is constituted by a tank circuit including an inductor 26 and a capacitor 29 so as to resonate at an RF frequency, and the center of the inductor 26 is grounded. As a result, the potential difference between the emitter and collector of the transistors constituting the switch circuits 1, 2 and 3 increases, so that the switch performance can be improved. In addition, the current flowing through the first switch circuit 1 can be set to an optimum current value that can suppress the amount of noise generation.

なお、電流原25は、図9に示すような2個のインダクタと2個のキャパシタを含むタンク回路で形成されてもよい。さらに、電流源25はトランジスタにて構成してもよい。いずれの場合にも増幅回路11と、スイッチ回路1、2、3に流す電流を適切な電流値にすることにより、スイッチ性能と信号増幅性能を最適な状態にすることができる。   The current source 25 may be formed of a tank circuit including two inductors and two capacitors as shown in FIG. Further, the current source 25 may be constituted by a transistor. In any case, the switch performance and the signal amplification performance can be optimized by setting the currents flowing through the amplifier circuit 11 and the switch circuits 1, 2, and 3 to appropriate current values.

図10は実施例6に係る周波数変換器の構成を示す回路図である。図2に示す部材と同一部分には、同一の参照番号を付し、その説明を繰り返さない。   FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a configuration of a frequency converter according to the sixth embodiment. The same parts as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

実施例6に係る周波数変換器では、第1のスイッチ回路1の入力端子に差動の増幅回路11が接続されている。差動の増幅回路11はトランジスタ(NPN)で構成され、差動のRFが入力される。第1のスイッチ回路1の出力端子と第2のスイッチ回路2の入力端子との接続点、並びに、第1のスイッチ回路1の出力端子と第3のスイッチ回路3の入力端子との接続点に、それぞれトランジスタ(NPN)で構成される電流源21,22が接続されている。そして、電流源21、22を構成するトランジスタのベースにはバイアス電圧Vb1が印加されており、このバイアス電圧Vb1はバイアス回路(図示せず)によって調整可能とされている。これにより、バイアス電圧Vb1を調整することにより、第1〜第3のスイッチ回路1〜3に適切な電流が流れるようにすることが可能となる。   In the frequency converter according to the sixth embodiment, the differential amplifier circuit 11 is connected to the input terminal of the first switch circuit 1. The differential amplifier circuit 11 is composed of a transistor (NPN) and receives differential RF. The connection point between the output terminal of the first switch circuit 1 and the input terminal of the second switch circuit 2 and the connection point between the output terminal of the first switch circuit 1 and the input terminal of the third switch circuit 3 , Current sources 21 and 22 each composed of a transistor (NPN) are connected. A bias voltage Vb1 is applied to the bases of the transistors constituting the current sources 21 and 22, and the bias voltage Vb1 can be adjusted by a bias circuit (not shown). Thereby, by adjusting the bias voltage Vb1, it is possible to allow an appropriate current to flow through the first to third switch circuits 1-3.

さらに、第1のスイッチ回路1の入力端子と増幅回路11の出力端子との接続点に、それぞれトランジスタ(PNP)で構成される電流源23,24が接続されている。バイアス電圧Vb2を調整することにより、増幅回路11に適切な電流が流れるようにすることが可能となる。これにより、スイッチ性能と信号増幅性能を最適な状態にすることができる。   Furthermore, current sources 23 and 24 each composed of a transistor (PNP) are connected to a connection point between the input terminal of the first switch circuit 1 and the output terminal of the amplifier circuit 11. By adjusting the bias voltage Vb2, it is possible to allow an appropriate current to flow through the amplifier circuit 11. Thereby, the switch performance and the signal amplification performance can be brought into an optimum state.

なお、上記実施例では、ICチップの各要素を主にバイポーラトランジスタにて実現した例を記述したが、この発明は特にバイポーラトランジスタに限定したものでなく、MOSトランジスタなど他の形式のトランジスタで実現するようにしてもよい。   In the above embodiment, an example in which each element of the IC chip is realized mainly by a bipolar transistor has been described. However, the present invention is not particularly limited to a bipolar transistor, and is realized by another type of transistor such as a MOS transistor. You may make it do.

また、上記実施例1では、バランを用いて第1のスイッチ回路に第1の信号を電流信号で伝達する場合を例示したが、この発明は、これに限られるものでなく、第1のスイッチ回路に第1の信号をバランを用いて電圧信号で伝達するように構成してもよい。   In the first embodiment, the case where the first signal is transmitted to the first switch circuit using the balun as the current signal is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and the first switch You may comprise so that a 1st signal may be transmitted to a circuit with a voltage signal using a balun.

さらに、上記実施例では、無線LANトランシーバに本発明にかかる周波数変換器を適用する場合を例示したが、この発明はこれに限られるものでなく、携帯電話等、広く電波を用いる全ての無線通信デバイスに適用することができる。   Furthermore, in the above embodiment, the case where the frequency converter according to the present invention is applied to the wireless LAN transceiver is illustrated, but the present invention is not limited to this, and all wireless communication using a wide range of radio waves such as mobile phones. Can be applied to devices.

また、本発明は、出力信号を2つのリファレンス信号と乗算してローカル信号を生成する位相補償器等にも適用することが可能である。   The present invention can also be applied to a phase compensator or the like that generates a local signal by multiplying an output signal by two reference signals.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、RF信号をベースバンド周波数までダウンコンバージョンし、90度位相の異なるI信号とQ信号を出力する周波数変換器であり、無線LANトランシーバのような端末装置の受信回路に用いられる。   The present invention is a frequency converter that down-converts an RF signal to a baseband frequency and outputs an I signal and a Q signal having a phase difference of 90 degrees, and is used in a receiving circuit of a terminal device such as a wireless LAN transceiver.

本発明に係る周波数変換器を用いた無線LANトランシーバの端末装置のブロック図The block diagram of the terminal device of the wireless LAN transceiver using the frequency converter which concerns on this invention 実施例1に係る周波数変換器の構成を示す回路図1 is a circuit diagram illustrating a configuration of a frequency converter according to a first embodiment. バランの等価回路図Equivalent circuit diagram of balun I側、Q側の出力信号の波形図Waveform diagram of output signal on I side and Q side 実施例2にかかる周波数変換器の回路図Circuit diagram of frequency converter according to embodiment 2 実施例3にかかる周波数変換器の回路図Circuit diagram of frequency converter according to embodiment 3 実施例4に係る周波数変換器の回路図Circuit diagram of frequency converter according to Embodiment 4 実施例5に係る周波数変換器の構成を示す回路図Circuit diagram showing configuration of frequency converter according to embodiment 5 電流原の他の構成例を示す回路図Circuit diagram showing another configuration example of current source 実施例6に係る周波数変換器の構成を示す回路図Circuit diagram showing configuration of frequency converter according to embodiment 6 従来の無線LANトランシーバのような端末装置のブロック図Block diagram of a terminal device such as a conventional wireless LAN transceiver 従来の周波数変換器の回路図Circuit diagram of conventional frequency converter (A) スイッチ回路に流れる電流値(Isw)と、NFおよびIIP3との関係を示す図 (B) 増幅回路に流れる電流値(Igm)と、NFおよびIIP3との関係を示す図(A) The figure which shows the relationship between current value (Isw) which flows into a switch circuit, and NF and IIP3 (B) The figure which shows the relationship between the current value (Igm) which flows into an amplifier circuit, and NF and IIP3

符号の説明Explanation of symbols

1 第1のスイッチ回路
2 第2のスイッチ回路
3 第3のスイッチ回路
4 出力負荷
10 周波数変換器
11 増幅回路
12 バラン
13 出力側インダクタの中心部
15 入力側インダクタ
16 出力側インダクタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st switch circuit 2 2nd switch circuit 3 3rd switch circuit 4 Output load 10 Frequency converter 11 Amplifying circuit 12 Balun 13 Center part of output side inductor 15 Input side inductor 16 Output side inductor

Claims (18)

第1の信号を、第2、第3の2つの信号にて2度の周波数変換を行うとともに、前記第1の信号を、第2、第4の2つの信号にて2度の周波数変換を行う周波数変換器であって、
前記第1の信号と前記第2の信号を混合して第1の周波数変換を行う第1のスイッチ回路と、
前記第1のスイッチ回路の出力信号と前記第3の信号を混合して第2の周波数変換を行う第2のスイッチ回路と、
前記第1のスイッチ回路の出力信号と前記第4の信号を混合して第2の周波数変換を行う第3のスイッチ回路と、
入力端子と出力端子を有するバランとを備え、
前記バランの出力端子は、前記第1のスイッチ回路の入力端子に接続されており、
前記バランの入力端子から前記第1の信号が導入される周波数変換器。
The frequency conversion of the first signal is performed twice with the second and third signals, and the frequency conversion of the first signal is performed twice with the second and fourth signals. A frequency converter to perform,
A first switch circuit that mixes the first signal and the second signal to perform a first frequency conversion;
A second switch circuit that performs a second frequency conversion by mixing the output signal of the first switch circuit and the third signal;
A third switch circuit for performing a second frequency conversion by mixing the output signal of the first switch circuit and the fourth signal;
A balun having an input terminal and an output terminal;
An output terminal of the balun is connected to an input terminal of the first switch circuit;
A frequency converter into which the first signal is introduced from an input terminal of the balun.
請求項1に記載の周波数変換器において、
前記第1のスイッチ回路に前記第1の信号を電流信号で伝達することを特徴とする周波数変換器。
The frequency converter according to claim 1, wherein
A frequency converter for transmitting the first signal as a current signal to the first switch circuit.
請求項1又は2に記載の周波数変換器において、
前記バランは、半導体基板上に交互に形成された2つのインダクタからなり、その一方のインダクタが入力側インダクタを構成し、他方のインダクタが出力側インダクタを構成することを特徴とする周波数変換器。
The frequency converter according to claim 1 or 2,
The balun is composed of two inductors alternately formed on a semiconductor substrate, one of which constitutes an input-side inductor and the other inductor constitutes an output-side inductor.
請求項3に記載の周波数変換器において、
前記バランの前記出力側インダクタの中心部に接続点が設けられ、該接続点に電流供給用の電流源が接続されていることを特徴とする周波数変換器。
The frequency converter according to claim 3,
A frequency converter, wherein a connection point is provided at the center of the output-side inductor of the balun, and a current source for supplying current is connected to the connection point.
請求項3に記載の周波数変換器において、
前記バランの前記出力側インダクタの中心部に接続点が設けられ、該接続点が接地されていることを特徴とする周波数変換器。
The frequency converter according to claim 3,
A frequency converter, wherein a connection point is provided at the center of the output-side inductor of the balun, and the connection point is grounded.
請求項3に記載の周波数変換器において、
前記バランの前記出力端子と前記第1のスイッチ回路の入力端子との接続点に、電流供給用の電流源が接続されていることを特徴とする周波数変換器。
The frequency converter according to claim 3,
A frequency converter, wherein a current source for supplying current is connected to a connection point between the output terminal of the balun and an input terminal of the first switch circuit.
請求項3〜6の何れかに記載の周波数変換器において、
入力端子と出力端子とを有するシングル入出力構成の低ノイズ増幅器をさらに備え、
前記バランの前記入力側インダクタに、前記低ノイズ増幅器の出力端子が接続されており、
前記低ノイズ増幅器の入力端子から前記第1の信号が導入されることを特徴とする周波数変換器。
In the frequency converter in any one of Claims 3-6,
A low noise amplifier having a single input / output configuration having an input terminal and an output terminal;
The output terminal of the low noise amplifier is connected to the input side inductor of the balun,
The frequency converter, wherein the first signal is introduced from an input terminal of the low noise amplifier.
請求項1〜7の何れかに記載の周波数変換器において、
前記第1のスイッチ回路と前記第2のスイッチ回路との接続点、及び、前記第1のスイッチ回路と前記第3のスイッチ回路との接続点に、それぞれ、電流供給用の電流源が接続されていることを特徴とする周波数変換器。
In the frequency converter in any one of Claims 1-7,
A current source for supplying current is connected to a connection point between the first switch circuit and the second switch circuit and a connection point between the first switch circuit and the third switch circuit, respectively. A frequency converter characterized in that
請求項8に記載の周波数変換器において、
前記電流源がトランジスタで構成されていることを特徴とする周波数変換器。
The frequency converter according to claim 8, wherein
The frequency converter characterized in that the current source comprises a transistor.
請求項9に記載の周波数変換器において、
前記電流源を構成する前記トランジスタのベースにバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段を設け、前記バイアス電圧を調整可能としたことを特徴とする周波数変換器。
The frequency converter according to claim 9, wherein
A frequency converter characterized in that a bias voltage applying means for applying a bias voltage is provided to a base of the transistor constituting the current source so that the bias voltage can be adjusted.
請求項1〜10の何れかに記載の周波数変換器において、
前記第1のスイッチ回路を構成するトランジスタと、前記第2および第3のスイッチ回路を構成するトランジスタは、サイズが異なることを特徴とする周波数変換器。
In the frequency converter in any one of Claims 1-10,
The frequency converter according to claim 1, wherein the transistors constituting the first switch circuit and the transistors constituting the second and third switch circuits have different sizes.
第1の信号を、第2、第3の2つの信号にて2度の周波数変換を行うとともに、前記第1の信号を、第2、第4の2つの信号にて2度の周波数変換を行う周波数変換器であって、
前記第1の信号と前記第2の信号を混合して第1の周波数変換を行う第1のスイッチ回路と、
前記第1のスイッチ回路の出力信号と前記第3の信号を混合して第2の周波数変換を行う第2のスイッチ回路と、
前記第1のスイッチ回路の出力信号と前記第4の信号を混合して第2の周波数変換を行う第3のスイッチ回路と、を備え、
前記第1のスイッチ回路の入力端子には、前記第1の信号を増幅する増幅回路となる差動のトランジスタと、電流供給用の電流源が接続されている周波数変換器。
The frequency conversion of the first signal is performed twice with the second and third signals, and the frequency conversion of the first signal is performed twice with the second and fourth signals. A frequency converter to perform,
A first switch circuit that mixes the first signal and the second signal to perform a first frequency conversion;
A second switch circuit that performs a second frequency conversion by mixing the output signal of the first switch circuit and the third signal;
A third switch circuit that performs a second frequency conversion by mixing the output signal of the first switch circuit and the fourth signal;
A frequency converter in which a differential transistor serving as an amplifier circuit for amplifying the first signal and a current source for supplying current are connected to an input terminal of the first switch circuit.
請求項12に記載の周波数変換器において、
前記電流源がトランジスタで構成されていることを特徴とする周波数変換器。
The frequency converter according to claim 12,
The frequency converter characterized in that the current source comprises a transistor.
請求項13に記載の周波数変換器において、
前記電流源を構成する前記トランジスタのベースにバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段を設け、バイアス電圧を調整可能としたことを特徴とする周波数変換器。
The frequency converter according to claim 13,
A frequency converter comprising a bias voltage applying means for applying a bias voltage to a base of the transistor constituting the current source so that the bias voltage can be adjusted.
請求項12に記載の周波数変換器において、
前記電流源はインダクタおよびキャパシタを含むタンク回路であることを特徴とする周波数変換器。
The frequency converter according to claim 12,
The frequency converter, wherein the current source is a tank circuit including an inductor and a capacitor.
請求項12〜15の何れかに記載の周波数変換器において、
前記第1のスイッチ回路と前記第2のスイッチ回路との接続点、及び、前記第1のスイッチ回路と前記第3のスイッチ回路との接続点に、それぞれ、電流供給用の電流源が接続されていることを特徴とする周波数変換器。
In the frequency converter in any one of Claims 12-15,
A current source for supplying current is connected to a connection point between the first switch circuit and the second switch circuit and a connection point between the first switch circuit and the third switch circuit, respectively. A frequency converter characterized in that
請求項12〜16の何れかに記載の周波数変換器において、
前記第1のスイッチ回路と、前記第2および/または第3のスイッチ回路を構成するトランジスタは、サイズが異なることを特徴とする周波数変換器。
The frequency converter according to any one of claims 12 to 16,
The frequency converter characterized in that the transistors constituting the first switch circuit and the second and / or third switch circuit have different sizes.
請求項1から17に記載の周波数変換器を備えた無線通信デバイス。   A wireless communication device comprising the frequency converter according to claim 1.
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