JP2005117413A - 高周波回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 スプリアス成分を抑制し、所望周波数の高周波信号のみを低損失で生成または伝送する小型の高周波回路、例えば送信信号出力回路を構成する。
【解決手段】 ＬＯ信号とＩＦ信号とがミキシングされてなるキャリア信号は、ＬＰＦ付き整合回路８を介して変調器１０に入力される。ＬＰＦ付き整合回路８は、キャリア信号に対しては整合回路として機能するとともに、キャリア信号の高域側の高調波成分等のキャリア信号よりも高域側の信号を減衰させるフィルタ回路としても機能する。次に、変調器１０で変調されたキャリア信号は、ＨＰＦ付き整合回路１１を介して、ＴＸ出力端子１２から外部回路に出力される。ＨＰＦ付き整合回路１１は、キャリア信号に対しては整合回路として機能するとともに、キャリア信号の低域側の高調波成分等のキャリア信号よりも低域側の信号を減衰させるフィルタ回路としても機能する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、高周波信号が入力されて所定機能を果たす、周波数変換機能を有さない機能回路と、機能回路間および機能回路と外部との整合を行う整合回路とを備えた高周波回路、特に、使用する高周波信号がミキシングにより得られた信号である高周波回路に関するものである。

通常、高周波信号を扱う回路（以下、単に「高周波回路」という）は複数の機能回路を備え、各機能回路間での信号の伝送を低損失に行うために整合回路が設けられている。また、この高周波回路と外部回路とで低損失に信号を伝送するため、高周波回路は少なくとも１つの機能回路（例えば増幅回路）と、該機能回路の入出力部にそれぞれ接続された整合回路とから構成されている（例えば特許文献１参照）。

ところで、前記高周波回路に伝送させる高周波信号の生成方法には、所望の周波数の高周波信号を直接生成する方法や、伝送させる高周波信号と異なる２つの信号をミキシングして所望周波数の高周波信号を生成する方法が存在する。

携帯電話等の無線通信装置においては、例えば、１４４１ＭＨｚのキャリア信号（ＲＦ信号）の送信に際し、そのローカル（ＬＯ）信号に１６１９ＭＨｚの信号を用いるものがある。この場合、１４４１ＭＨｚのキャリア信号は、１６１９ＭＨｚのＬＯ信号に１７８ＭＨｚのＩＦ信号をミキシングすることにより生成する場合がある。

このような送信信号の生成回路の一例を図４に示す。
図４は従来の送信信号生成回路の主要部の構成を示すブロック図である。なお、以下の説明では、前述のＲＦ信号の周波数を１６１９ＭＨｚとし、ＩＦ信号の周波数を１７８ＭＨｚとし、キャリア信号の周波数を１４４１ＭＨｚとした場合について説明する。
ＬＯ用ＰＬＬＩＣ１０１とＬＯ用ＶＣＯ１０２とは所定周波数（１６１９ＭＨｚ）のＬＯ信号を生成して、アンプ１０３に出力する。また、ＩＦ用ＰＬＬＩＣ１０４とＩＦ用ＶＣＯ１０５とは前記ＬＯ信号の周波数よりも低い周波数（１７８ＭＨｚ）のＩＦ信号を生成して、アンプ１０６に出力する。ミキサ１０７はアンプ１０３で増幅されたＬＯ信号とアンプ１０６で増幅されたＩＦ信号とをミキシングして、ミキシング信号（周波数が１６１９ＭＨｚ±１７８ＭＨｚの信号）を出力する。整合回路１０８はインダクタンス素子やキャパシタンス素子からなり、所望周波数（キャリア信号周波数１４４１ＭＨｚ）でミキサ１０７と変調器１１０とがインピーダンス整合するように構成される。ＳＡＷフィルタ１０９は、ミキシング時に発生するキャリア信号に含まれるスプリアス成分を除去し、キャリア信号のみを変調器１１０に出力する。変調器１１０は入力されたキャリア信号を変調して出力する。整合回路１１１はＴＸ出力端子１１２に接続する回路と変調器１１０とがキャリア信号の周波数でインピーダンス整合するように構成される。このような構成により、ＬＯ信号とＩＦ信号とをミキシングしてなるキャリア信号を生成し、それを変換してＲＦ信号として低損失に出力する。
特開２００１−６９０１６公報

前述のような高周波回路では、ミキシング時に発生するスプリアス成分が変調器に入力されないように、所望周波数のみを通過させる、急峻な選択特性を有するＳＡＷフィルタが備えられている。

しかしながら、ＳＡＷフィルタは形状が大きく、さらに価格が高いので、高周波回路を小型化、低価格化することが難しく、携帯電話端末等に搭載しにくくなってしまう。

このような、使用周波数の高周波信号のみを低損失で伝送し、他の周波数帯域の信号（スプリアス成分）を極力抑制する処理は、前記送信信号生成回路に限らず、所定の機能回路を備える高周波回路にも要求されるものであり、小型化、低価格化についても同様に、殆どの高周波回路で要求されるものである。

この発明の目的は、スプリアス成分を抑制し、所望周波数の高周波信号のみを低損失で生成または伝送する小型の高周波回路を提供することにある。

この発明は、周波数変換機能を有さない機能回路と、該機能回路の入出力部にそれぞれ接続される整合回路とを少なくとも１組備えた高周波回路において、
整合回路の少なくとも１つに機能回路で処理される所望周波数の信号より高域側の信号を減衰させるローパスフィルタを備えるとともに、該ローパスフィルタを備える整合回路とは別の整合回路の少なくとも１つに所望周波数の信号より低域側の信号を減衰させるハイパスフィルタを備えることを特徴としている。ここで、各フィルタ特性を備える整合回路は、所定機能回路の入出力部に備えられた整合回路に限らず、高周波回路内に配置される所定機能回路に直接接続されていない整合回路であってもよい。

この構成では、高周波回路に入力される信号にスプリアス成分が含まれていても、高周波回路内の１つの整合回路で、所望周波数の信号の高域側のスプリアス成分が抑制され、もう１つの整合回路で、所望周波数の信号の低域側のスプリアス成分が抑制される。この際、２つの整合回路では、所望周波数の信号は位相が回転するだけで、損失が殆ど生じない。これにより、機能回路で扱われる所望周波数の信号のみが高周波回路から出力され、この信号の高調波成分を含むスプリアス成分は抑制されて出力されない。

また、この発明は、ローパスフィルタを備える整合回路とハイパスフィルタを備える整合回路とが、１つの機能回路の入力側と出力側とに配置されたことを特徴としている。

この構成では、１つの機能回路とその前段（入力側）の回路との整合を行う整合回路と、前記機能回路とその後段（出力側）の回路との整合を行う整合回路とが、ローパスフィルタとハイパスフィルタの機能を果たす。すなわち、１つの機能回路の入力側にローパスフィルタの機能を有する整合回路が接続されれば、出力側にハイパスフィルタの機能を有する整合回路が接続される。一方、１つの機能回路の入力側にハイパスフィルタの機能を有する整合回路が接続されれば、出力側にローパスフィルタの機能を有する整合回路が接続される。これにより、これらの回路からなる高周波回路の入力にスプリアス成分を含む高周波信号が入力されても、機能回路で処理される所望周波数の高周波信号のみが出力される。

また、この発明は、高周波回路に伝送される信号が２つの異なる周波数の信号をミキシングしてなるミキシング信号であり、ハイパスフィルタを備えた整合回路でミキシング信号の高域側のスプリアス成分を減衰させ、ローパスフィルタを備えた整合回路でミキシング信号の低域側のスプリアス成分を減衰させることを特徴としている。

この構成では、ミキシングにより発生する高調波成分等のスプリアス成分が２つの整合回路で抑制され、機能回路で処理された所望周波数の信号のみが出力される。

この発明によれば、高周波回路内の機能回路間に接続されている、または機能回路と高周波回路の入出力部との間に接続されている整合回路で、所望周波数より高域側を抑制するローパスフィルタの機能や所望周波数より低域側を抑制するハイパスフィルタの機能を備えるので、ＳＡＷフィルタを設ける必要が無くなる。これにより、スプリアス成分を抑制し、且つ小型で低価格の高周波回路を構成することができる。

本発明の実施形態に係る高周波回路について図１〜３を参照して説明する。なお、以下の説明では、高周波回路として送信信号出力回路を例に説明する。

図１は送信信号出力回路の主要部の構成を示すブロック図であり、図２は、図１に示すミキサ７、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）付き整合回路８、本発明の「機能回路」に相当する変調器１０、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）付き整合回路１１、およびＴＸ出力端子１２の部分を示す回路図である。

ここで、図１、２に示す高周波回路について、ＬＯ信号の周波数を１６１９ＭＨｚとし、ＩＦ信号の周波数を１７８ＭＨｚとし、キャリア信号の周波数を１４４１ＭＨｚとする場合について説明する。
ＬＯ用ＰＬＬＩＣ１とＬＯ用ＶＣＯ２とは所定周波数（１６１９ＭＨｚ）のＬＯ信号を生成して、アンプ３に出力する。また、ＩＦ用ＰＬＬＩＣ４とＩＦ用ＶＣＯ５とは前記ＬＯ信号の周波数よりも低い周波数（１７８ＭＨｚ）のＩＦ信号を生成して、アンプ６に出力する。
ミキサ７には、図２に示すように、インダクタＬ１と抵抗素子Ｒ１との並列回路を介して駆動電圧入力端子Ｖｄｄ１が接続されており、この駆動電圧入力端子Ｖｄｄ１から入力される駆動信号により動作する。駆動信号が入力されると、ミキサ７は、アンプ３で増幅されたＬＯ信号とアンプ６で増幅されたＩＦ信号とをミキシングして、ミキシング信号（周波数が１６１９ＭＨｚ±１７８ＭＨｚの信号）を出力する。

ローパスフィルタ付き整合回路８は、図２に示すように、ミキサ７の出力端子に接続されたキャパシタＣ１と、該キャパシタＣ１に接続されたキャパシタＣ２と、該キャパシタＣ２と変調器１０の入力部１０ａに接続されたインダクタＬ３と、キャパシタＣ１，Ｃ２の接続点と接地との間に接続されたインダクタＬ２と、キャパシタＣ２とインダクタＬ３との接続点と接地との間に接続されたキャパシタＣ３とからなる。この回路は、キャリア信号周波数１４４１ＭＨｚでミキサ７と変調器１０とがインピーダンス整合するように構成されており、且つキャリア信号周波数よりも高域側の信号を減衰させる。すなわち、ローパスフィルタ付き整合回路８は、キャリア信号に対してミキサ７と変調器１０とのインピーダンス整合を行う整合回路として機能するとともに、キャリア信号より高域側の信号を減衰させるフィルタ回路として機能する。これにより、キャリア信号よりも高域の信号、および、ミキサ７でキャリア信号を生成する際に発生するキャリア信号よりも高域側のスプリアス成分、例えば、周波数が１４４１＋１７８ＭＨｚや１４４１＋２×１７８ＭＨｚのスプリアスを減衰させる。

本発明の「機能回路」に相当する変調器１０は、図２に示すように、例えば、直交変調器であり、電源端子１０ｃにインダクタＬ４を介して駆動電圧入力端子Ｖｄｄ２が接続されており、この駆動電圧入力端子Ｖｄｄ２から入力される駆動信号により動作する。なお、この直交変調器１０の電源端子１０ｃはキャパシタＣ４を介して接地されている。電源端子１０ｃに駆動信号が入力されると、直交変調回路１０は、ローパスフィルタ付き整合回路８を介してミキサ７から入力された信号を２つの信号に分離して、互いの信号の位相差が９０°となる処理を行った後、変調信号に応じてこれらの信号をミキシングして、直交変調されたキャリア信号を出力端子１０ｂから出力する。出力された信号は、ハイパスフィルタ付き整合回路１１を介してＴＸ出力端子１２に伝送され、ＴＸ出力端子１２から外部に出力される。

ハイパスフィルタ付き整合回路（ＨＰＦ付き整合回路）１１は、直交変調器１０の電源端子１０ｃと出力端子１０ｂとの間に接続されたインダクタＬ５、抵抗素子Ｒ２からなる並列回路と、該並列回路の出力端子１０ｂ側とＴＸ出力端子１２との間に接続されたキャパシタＣ６と、前記並列回路とキャパシタＣ６との接続点と接地との間に接続されたキャパシタＣ５と、キャパシタＣ６のＴＸ出力端子１２側と接地との間に接続されたキャパシタＣ７とからなる。

このハイパスフィルタ付き整合回路１１は、ＴＸ出力端子１２に接続する回路と変調器１０とがキャリア信号周波数（１４４１ＭＨｚ）でインピーダンス整合するように構成される。また、ハイパスフィルタ付き整合回路１１は、キャリア信号周波数よりも低域側の信号を減衰させる。これにより、キャリア信号よりも低域側の信号、および、ミキサ７でキャリア信号を生成する際に発生するキャリア信号よりも低域側のスプリアス成分、例えば、周波数が１４４１−１７８ＭＨｚや１４４１−２×１７８ＭＨｚのスプリアスを減衰させる。

図３（ａ）はローパスフィルタ付き整合回路８の通過特性（Ｓ２１特性）図であり、図３（ｂ）はハイパスフィルタ付き整合回路１１の通過特性（Ｓ２１特性）図である。
このように、ローパスフィルタ付き整合回路８の通過特性を図３（ａ）に示すように設定し、ハイパスフィルタ付き整合回路１１の通過特性を図３（ｂ）に示すような特性に設定すると、これらのローパスフィルタ付き整合回路８、直交変調器１０、およびハイパスフィルタ付き整合回路１１を伝送する信号の通過特性はバンドパスフィルタの特性と同等の特性を得ることができる。このため、従来例のように、バンドパス特性を有するＳＡＷフィルタを伝送系に設置しなくても、所望周波数のキャリア信号のみを出力し、スプリアス成分を抑制する送信信号出力回路を構成することができる。このように、ＳＡＷフィルタを用いないので、送信信号出力回路を小型に且つ低価格に構成することができる。

なお、前述の説明では、送信信号出力回路について説明したが、少なくとも１つの機能回路と該機能回路に応じて設置される複数の整合回路とからなる高周波回路においても、これら整合回路にハイパスフィルタやローパスフィルタの機能を持たせることにより、スプリアス成分を有する状態で入力された信号のスプリアス成分を除去して、機能回路で所定の処理が為された所望周波数の信号のみを出力することができる。

また、前述の説明では、機能回路として直交変調回路を示したが、周波数変換機能を有さない機能回路であれば、前述の構成を適用することができ、前述の効果を奏することができる。

また、前述の説明では、機能回路としての直交変調回路の入力側と出力側に、それぞれローパスフィルタ付き整合回路とハイパスフィルタ付き整合回路とを接続したが、これらが逆になってもよい。

さらには、他の機能回路を高周波回路内に備える場合には、１つの機能回路の前後の整合回路にそれぞれローパスフィルタの機能とハイパスフィルタの機能とを備えるのではなく、高周波回路内に存在する整合回路のうち２つをローパスフィルタ付き整合回路とハイパスフィルタ付き整合回路に構成すればよい。

本発明の送信信号出力回路の主要部の構成を示すブロック図 図１に示すミキサ７、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）付き整合回路８、変調器１０、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）付き整合回路１１、およびＴＸ出力端子１２の部分を示す回路図 ハイパスフィルタ付き整合回路およびローパスフィルタ付き整合回路の通過特性図 従来の送信信号生成回路の主要部の構成を示すブロック図

符号の説明

１，１０１−ＬＯ用ＰＬＬＩＣ
２，１０２−ＬＯ用ＶＣＯ
３，６，１０３，１０６−アンプ
４，１０４−ＩＦ用ＰＬＬＩＣ
５，１０５−ＩＦ用ＶＣＯ
７，１０７−ミキサ
８−ＬＰＦ付き整合回路
１０，１１０−変調器
１１−ＨＰＦ付き整合回路
１２，１１２−ＴＸ出力端子
１０８，１１１−整合回路
１０９−ＳＡＷフィルタ

Claims (3)

1. 周波数変換機能を有さない機能回路と、該機能回路の入出力部にそれぞれ接続される整合回路とを少なくとも１組備えた高周波回路において、
   前記整合回路の少なくとも１つに前記機能回路で処理される所望周波数の信号より高域側の信号を減衰させるローパスフィルタを備えるとともに、
   該ローパスフィルタを備える整合回路とは別の整合回路の少なくとも１つに前記所望周波数の信号より低域側の信号を減衰させるハイパスフィルタを備えることを特徴とする高周波回路。
2. 前記ローパスフィルタを備える整合回路と前記ハイパスフィルタを備える整合回路とが、１つの機能回路の入力側と出力側とにそれぞれ配置された請求項１に記載の高周波回路。
3. 前記高周波回路に伝送される信号が２つの異なる周波数の信号をミキシングしてなるミキシング信号であり、前記ハイパスフィルタを備えた整合回路で前記ミキシング信号の高域側のスプリアス成分を減衰させ、前記ローパスフィルタを備えた整合回路で前記ミキシング信号の低域側のスプリアス成分を減衰させる請求項１または２に記載の高周波回路。

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