JP2005244681A - Mixer circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は周波数変換技術に関し、特に、ふたつの周波数の間で周波数を変換するミキサ回路(周波数変換回路)およびそれを利用した無線装置に関する。 The present invention relates to a frequency conversion technique, and more particularly to a mixer circuit (frequency conversion circuit) that converts a frequency between two frequencies and a radio apparatus using the mixer circuit.
一般的な無線通信装置は、アンテナに入出カされる信号を増幅するアンプと、アンテナの不平衡信号と平衡信号とを変換するバルンと、無線周波数と変復調を行う周波数との周波数変換を行うミキサと、ミキサのスイッチ信号を送るロ―カル信号を発生するPLLなどの機能からなる。通常の無線通信装置では、不要な周波数帯との妨害や漏洩を防ぐため、 各構成機能間に各種のフィルタを設置するのが一般的である。一方、無線周波数が高周波化しており、デバイスプロセスの微細化によるトランジスタの高速化で対応されている。しかしながら、プロセスを微細化すると耐圧が低下するため、トランジスタの動作電圧も低くする必要がある。 A general wireless communication apparatus includes an amplifier that amplifies a signal input to and output from an antenna, a balun that converts an unbalanced signal and a balanced signal of the antenna, and a mixer that performs frequency conversion between a radio frequency and a frequency for modulation and demodulation. And a function such as a PLL for generating a local signal for sending a mixer switch signal. In ordinary wireless communication devices, it is common to install various filters between each component function to prevent interference and leakage with unnecessary frequency bands. On the other hand, the radio frequency is increasing, and this is dealt with by increasing the transistor speed by miniaturizing the device process. However, since the breakdown voltage decreases when the process is miniaturized, it is necessary to reduce the operating voltage of the transistor.
上述のように、無線通信装置は、アンプ、バルン、ミキサといった複数の通信機能回路を有している。ここでは、ミキサを取り上げて説明する。高周波の無線通信で周波数変換を行うミキサは、アクティブ・ミキサとパッシブ・ミキサに大別される。パッシブ・ミキサは、ダイオードなどを受動的な素子として使用し、周波数を変換するので、変換によって損失を生じるが、電源電圧に依存せず電力も消費しない特徴がある。一方、カットオフ周波数を変更させるようなミキサも提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
最近の通信方式の発達により、近接した周波数帯域を異なった通信方式で使用するケースが増えており、同一携帯端末に複数の通信システムを内蔵するケースも現れている。そのため、隣接した周波数帯域からの干渉を除去する必要が生じ、システム内のフィルタ構成が複雑になる傾向がある。また、広帯域の周波数を使用する通信方式、例えば、UWB(超広帯域通信)では、帯域内に使用禁止帯域が含まれるケースがある。一方、無線通信装置の製造者にとっては、不要な信号を除去できれば、ミキサを様々な無線通信システムに適用できるので、ミキサの汎用性が高くなる。 Due to the recent development of communication systems, cases where adjacent frequency bands are used in different communication systems are increasing, and there are cases where a plurality of communication systems are built in the same portable terminal. Therefore, it becomes necessary to remove interference from adjacent frequency bands, and the filter configuration in the system tends to be complicated. Further, in a communication method using a wideband frequency, for example, UWB (ultra-wideband communication), there is a case where a prohibited band is included in the band. On the other hand, for the manufacturer of the wireless communication device, if the unnecessary signal can be removed, the mixer can be applied to various wireless communication systems, and therefore the versatility of the mixer is increased.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、周波数を変換しつつも所定の周波数帯域の干渉を効果的に低減できるミキサ回路(周波数変換回路)およびそれを利用した無線装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a mixer circuit (frequency conversion circuit) capable of effectively reducing interference in a predetermined frequency band while converting the frequency, and a radio apparatus using the mixer circuit. Is to provide.
本発明のある態様は、ミキサ回路(周波数変換回路)である。この回路は、処理対象の信号を入力する第1入力部と、入力した処理対象の信号の周波数を変換するための参照信号を入力する第2入力部と、入力した参照信号にもとづいて、入力した処理対象の信号の周波数を変換する変換部と、周波数を変換した処理対象の信号を出力する出力部とを備える。この回路において、変換部は、受動的に使用される複数の素子によってブリッジを構成し、かつ受動的に使用される複数の素子のノード間に帯域除去フィルタを配置し、出力部から出力される周波数を変換した処理対象の信号は、帯域除去フィルタによって所定の周波数帯域が減衰されてもよい。
「受動的に使用される複数の素子のノード間に帯域除去フィルタを配置」は、「受動的に使用される複数の素子のいずれかと並列に帯域除去フィルタを配置」であってもよい。
One embodiment of the present invention is a mixer circuit (frequency conversion circuit). The circuit includes a first input unit that inputs a signal to be processed, a second input unit that inputs a reference signal for converting the frequency of the input signal to be processed, and an input based on the input reference signal. A conversion unit that converts the frequency of the signal to be processed, and an output unit that outputs the signal to be processed whose frequency is converted. In this circuit, the conversion unit forms a bridge with a plurality of passively used elements, and a band elimination filter is arranged between nodes of the plurality of passively used elements, and is output from the output unit. The signal to be processed whose frequency is converted may be attenuated in a predetermined frequency band by a band elimination filter.
“A band elimination filter is arranged between nodes of a plurality of passively used elements” may be “a band elimination filter is arranged in parallel with any of a plurality of passively used elements”.
以上の回路により、ブリッジを構成した受動的に使用される複数の素子のいずれかと並列に帯域除去フィルタを配置するので周波数を変換しつつ、帯域除去フィルタの特性に応じて、不要な周波数成分を減衰できる。 With the above circuit, the band elimination filter is arranged in parallel with any of the plurality of passively used elements that constitute the bridge. Therefore, unnecessary frequency components are converted according to the characteristics of the band elimination filter while converting the frequency. Can be attenuated.
変換部は、1次巻線と2次巻線を有しており、1次巻線の一端が第1入力部に接続され、かつ2次巻線の中点が第2入力部に接続された第1トランスと、第1トランスが有した2次巻線の両端にそれぞれ接続されたブリッジを構成した受動的に使用される複数の素子としての4つのダイオードと、4つのダイオードのノード間に接続された帯域除去フィルタと、第1トランスとは別に、1次巻線と2次巻線を有しており、1次巻線の両端が4つのダイオードにそれぞれ接続され、かつ2次巻線の一端が出力部に接続された第2トランスとを備え、4つのダイオードの4つの接点のうちで隣接しないふたつの接点が、第1トランスが有した2次巻線の両端にそれぞれ接続され、4つの接点のうちで残りのふたつの接点が、第2トランスが有した1次巻線の両端にそれぞれ接続されてもよい。
「4つのダイオードのノード間に接続された帯域除去フィルタ」は、「4つのダイオードのうちのいずれかに並列に接続された帯域除去フィルタ」であってもよい。
The conversion unit has a primary winding and a secondary winding, one end of the primary winding is connected to the first input unit, and the midpoint of the secondary winding is connected to the second input unit. Between the four diodes as a plurality of passively used elements that form bridges connected to both ends of the first transformer and the secondary winding of the first transformer, and between the nodes of the four diodes. Apart from the connected band elimination filter and the first transformer, it has a primary winding and a secondary winding, and both ends of the primary winding are connected to four diodes, respectively, and the secondary winding A second transformer having one end of the first diode connected to the output unit, two non-adjacent contacts of the four contacts of the four diodes are respectively connected to both ends of the secondary winding of the first transformer, The remaining two of the four contacts are the primary that the second transformer has. It may be connected to both ends of the line.
The “band elimination filter connected between the nodes of the four diodes” may be “a band elimination filter connected in parallel to any one of the four diodes”.
第1入力部は、差動信号を構成した処理対象の信号を入力するためのふたつの端子を含み、第2入力部は、差動信号を構成した参照信号を入力するためのふたつの端子を含み、出力部は、差動信号を構成した出力すべき処理対象の信号を出力するためのふたつの端子を含み、変換部は、ブリッジを構成した受動的に使用される複数の素子としての4つのトランジスタと、4つのトランジスタのノード間に接続された帯域除去フィルタを含み、4つのトランジスタの4つの接点のうちで隣接しないふたつの接点が、第1入力部のふたつの端子にそれぞれ接続され、4つの接点のうちで残りのふたつの接点が、出力部のふたつの端子にそれぞれ接続されており、4つのトランジスタのうちで隣接しないふたつのトランジスタに含まれ、かつ当該トランジスタのうちでブリッジに接続されていない端子が、第2入力部のふたつの端子のうちの一方に接続され、4つのトランジスタのうちで残りのふたつのトランジスタに含まれ、かつ当該トランジスタのうちでブリッジに接続されていない端子が、第2入力部のふたつの端子のうちの他方に接続されてもよい。
「4つのトランジスタのノード間に接続された帯域除去フィルタ」は、「4つのトランジスタのうちのいずれかに並列に接続された帯域除去フィルタ」であってもよい。
The first input unit includes two terminals for inputting a signal to be processed that configures a differential signal, and the second input unit includes two terminals for inputting a reference signal that configures the differential signal. The output unit includes two terminals for outputting a signal to be processed that constitutes a differential signal, and the conversion unit includes 4 as a plurality of passively used elements that constitute a bridge. Two non-adjacent contacts among the four contacts of the four transistors are respectively connected to the two terminals of the first input unit, including a band elimination filter connected between one transistor and a node of the four transistors, The remaining two contacts of the four contacts are respectively connected to the two terminals of the output unit, and are included in two non-adjacent transistors of the four transistors, and Among the transistors, a terminal not connected to the bridge is connected to one of the two terminals of the second input unit, and is included in the remaining two transistors among the four transistors, and A terminal that is not connected to the bridge may be connected to the other of the two terminals of the second input unit.
The “band elimination filter connected between the nodes of the four transistors” may be “a band elimination filter connected in parallel to any of the four transistors”.
変換部に配置された帯域除去フィルタは、中心周波数を可変でき、帯域除去フィルタの中心周波数を外部から設定する端子をさらに備えてもよい。変換部に配置された帯域除去フィルタがふたつ以上であってもよい。変換部に配置されたふたつ以上の帯域除去フィルタは、中心周波数が略同一になるように規定されてもよい。変換部に配置されたふたつ以上の帯域除去フィルタのうちで少なくともひとつは、他の帯域除去フィルタに対して、中心周波数が異なるように規定されてもよい。 The band elimination filter arranged in the conversion unit may further include a terminal that can vary the center frequency and sets the center frequency of the band elimination filter from the outside. Two or more band elimination filters may be arranged in the conversion unit. Two or more band elimination filters arranged in the conversion unit may be defined such that the center frequencies are substantially the same. At least one of the two or more band elimination filters arranged in the conversion unit may be defined such that the center frequency is different from the other band elimination filters.
本発明の別の態様は、無線装置である。この装置は、無線周波数の信号を処理する無線部と、無線周波数の信号と、無線周波数より低い中間周波数の信号の間で周波数を変換する周波数変換部と、中間周波数の信号と、中間周波数より低いベースバンドの信号を処理する処理部とを備える。この装置において、周波数変換部は、無線周波数の信号と中間周波数の信号のうちの一方を処理対象の信号として入力する第1入力部と、入力した処理対象の信号の周波数を変換するための参照信号を入力する第2入力部と、入力した参照信号にもとづいて、入力した処理対象の信号の周波数を変換する変換部と、周波数を変換した処理対象の信号を無線周波数の信号と中間周波数の信号のうちの他方として出力する出力部とを含み、変換部は、受動的に使用される複数の素子によってブリッジを構成し、かつ受動的に使用される複数の素子のノード間に帯域除去フィルタを配置し、出力部から出力される周波数を変換した処理対象の信号は、帯域除去フィルタによって所定の周波数帯域が減衰されてもよい。 Another aspect of the present invention is a wireless device. This device includes a radio unit that processes a radio frequency signal, a radio frequency signal, a frequency conversion unit that converts a frequency between intermediate frequency signals lower than the radio frequency, an intermediate frequency signal, and an intermediate frequency And a processing unit for processing a low baseband signal. In this apparatus, the frequency conversion unit includes a first input unit that inputs one of a radio frequency signal and an intermediate frequency signal as a signal to be processed, and a reference for converting the frequency of the input signal to be processed. A second input unit that inputs a signal, a conversion unit that converts the frequency of the input signal to be processed based on the input reference signal, a signal to be processed that has been converted in frequency, a radio frequency signal, and an intermediate frequency signal An output unit that outputs the other of the signals, and the conversion unit forms a bridge with a plurality of passively used elements, and a band elimination filter between nodes of the passively used elements The processing target signal obtained by converting the frequency output from the output unit may be attenuated in a predetermined frequency band by a band elimination filter.
本発明によれば、周波数を変換しつつも所定の周波数帯域の干渉を効果的に低減できるミキサ回路(周波数変換回路)およびそれを利用した無線装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mixer circuit (frequency conversion circuit) which can reduce effectively the interference of a predetermined frequency band, converting a frequency, and a radio | wireless apparatus using the same can be provided.
(実施例1)
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例1は、簡易型携帯電話システムや第3世代携帯電話システムのような無線通信システムに使用される無線装置に関し、特に無線周波数(RF)と中間周波数(IF)の間で、送信信号や受信信号を周波数変換する周波数変換回路、すなわちミキサ回路に関する。本実施例に係るミキサ回路は、パッシブミキサ回路にもとづいて構成されており、さらにパッシブミキサ回路の内部に含まれたダイオードのブリッジのうちの所定のダイオードと並列に帯域除去フィルタが配置されている。その結果、信号の周波数を変換しつつ、所定の帯域の信号強度を減衰させることが可能になる。
(Example 1)
Before describing the present invention in detail, an outline will be described. Embodiment 1 of the present invention relates to a wireless device used in a wireless communication system such as a simplified mobile phone system or a third generation mobile phone system, and particularly between a radio frequency (RF) and an intermediate frequency (IF). The present invention relates to a frequency conversion circuit that converts the frequency of a transmission signal and a reception signal, that is, a mixer circuit. The mixer circuit according to the present embodiment is configured based on a passive mixer circuit, and a band elimination filter is disposed in parallel with a predetermined diode among the diode bridges included in the passive mixer circuit. . As a result, it is possible to attenuate the signal intensity of a predetermined band while converting the frequency of the signal.
図1は、本発明の実施例1に係る無線装置100の構成を示す。無線装置100は、アンテナ10、無線部12、処理部14、インターフェース部16、制御部70を含む。また、無線部12は、切替部18、LNA20、第1周波数変換部22、HPA24、第2周波数変換部26、発振器28を含み、処理部14は、直交検波部30、AGC32、AD変換部34、復調部36、直交変調部38、DA変換部40、変調部42を含む。また信号として、RF信号200、IF信号202、ローカル信号204を含む。
FIG. 1 shows a configuration of a
アンテナ10は、無線伝搬路を介して信号を送信し、または受信する。切替部18は、通信システムが簡易型携帯電話システムのようにTDDを使用している場合に、送信側と受信側を切りかえる。すなわち、無線装置100が送信側として動作する場合はアンテナ10から入力した信号をLNA20へ出力し、一方、無線装置100が受信側として動作する場合はHPA24から入力した信号をアンテナ10へ出力する。LNA20は、受信した信号を増幅し、RF信号200を出力する。発振器28は、予め定めた周波数のローカル信号204を出力する。第1周波数変換部22は、ローカル信号204にもとづいてRF信号200を周波数変換、ここではダウンコンバートしてIF信号202を出力する。直交検波部30は、IF信号202を直交検波する。なお、直交検波された信号は一般的に同相成分と直交成分を含んでいるので、直交検波部30から出力される信号に対応した図中の矢印は2本であるべきであるが、ここでは省略して1本の矢印で示すものとする。
The
AGC32は、直交検波された信号の振幅を所定の値に近づくように調節する。AD変換部34は、AGC32から出力された信号をアナログ−ディジタル変換して、ディジタル信号を出力する。復調部36は、ディジタル信号を復調する。インターフェース部16は、無線装置100によって送信すべき信号や受信した信号と、それらの信号を処理する装置、例えばPCとの間で信号を伝送する。変調部42は、送信すべき信号を変調する。DA変換部40は、変調した信号をディジタル−アナログ変換して、アナログ信号を出力する。直交変調部38は、アナログ信号を直交変調し、IFの信号を出力する。第2周波数変換部26は、発振器28から出力されたローカル信号204にもとづいてIF信号を周波数変換、ここではアップコンバートしてRF信号を出力する。HPA24は、RF信号を増幅する。
制御部70は、無線装置100の動作タイミング等を制御する。
The
The
図2(a)−(b)は、日本と欧州での2GHz帯近傍の周波数割り当てを示す。図2(a)は、日本の場合の周波数割り当てを示しており、1.885GHzから1.9196GHzは、簡易型携帯電話システムに割り当てられ、1.920GHzから1.980GHzは、第3世代携帯電話システムに割り当てられ、1.980GHzから2.010GHzは、移動体衛星通信サービスに割り当てられ、2.010GHzから2.025GHzは、第3世代携帯電話システムに割り当てられている。一方、図2(b)は、欧州の場合の周波数割り当てを示しており、1.880GHzから1.900GHzは、ディジタルコードレス電話システムに割り当てられ、1.900GHzから1.920GHzは、第3世代携帯電話システム(TDD)に割当てられ、1.920GHzから1.980GHzは、第3世代携帯電話システム(FDD)に割り当てられ、1.980GHzから2.010GHzは、移動体衛星通信サービス(FDD)に割り当てられ、2.010GHzから2.025GHzは、第3世代携帯電話システム(FDD)に割り当てられている。 FIGS. 2A to 2B show frequency allocation in the vicinity of the 2 GHz band in Japan and Europe. FIG. 2 (a) shows frequency allocation in the case of Japan, where 1.885 GHz to 1.9196 GHz is allocated to the simple mobile phone system, and 1.920 GHz to 1.980 GHz is the third generation mobile phone. Assigned to the system, 1.980 GHz to 2.010 GHz is assigned to the mobile satellite communication service, and 2.010 GHz to 2.025 GHz is assigned to the third generation mobile phone system. On the other hand, FIG. 2B shows frequency allocation in the case of Europe. 1.880 GHz to 1.900 GHz is allocated to the digital cordless telephone system, and 1.900 GHz to 1.920 GHz is the third generation mobile phone. Allocated to the telephone system (TDD), 1.920 GHz to 1.980 GHz allocated to the 3rd generation mobile phone system (FDD), 1.980 GHz to 2.010 GHz allocated to the mobile satellite communications service (FDD) 2.010 GHz to 2.025 GHz is allocated to the third generation mobile phone system (FDD).
日本の場合と欧州の場合の両方において、異なる無線通信システムが隣接した周波数帯域に割り当てられている。そのため、例えば、簡易型携帯電話の場合、周波数変換回路はIF信号からRF信号を生成すると共に、隣接した第3世代携帯電話システムの周波数帯域への漏洩電力を小さくする必要がある。一方、第3世代携帯電話システムについても同様であり、さらにひとつの無線装置100が簡易型携帯電話システムと第3世代携帯電話システムの両方に対応する場合、一方のシステムを使用していれば他方のシステムへの漏洩電力を小さくする必要がある。
Different radio communication systems are assigned to adjacent frequency bands in both Japan and Europe. Therefore, for example, in the case of a simple mobile phone, the frequency conversion circuit needs to generate an RF signal from the IF signal and reduce the leakage power to the frequency band of the adjacent third generation mobile phone system. On the other hand, the same applies to the third-generation mobile phone system, and when one
図3は、第1周波数変換部22の構成を示す。第1周波数変換部22は、第1トランス50、ブリッジ52、第2トランス54を含む。第1トランス50は、第1巻線56、第2巻線58を含み、ブリッジ52は、ダイオードD1からダイオードD4、帯域除去フィルタF1から帯域除去フィルタF2を含み、第2トランス54は、第1巻線60、第2巻線62を含む。また、図示のごとくブリッジ52のうちダイオード間の接点は、N1からN4を示されている。なお、第2周波数変換部26も同様の構成を有している。
FIG. 3 shows the configuration of the
第1トランス50は、第1巻線56と第2巻線58で構成され、第1巻線56の一端が図示しないLNA20に接続され、IF信号202が入力される。また、第1巻線56の他端は接地されている。第2巻線58の中点は図示しない発振器28に接続され、ローカル信号204が入力される。第2トランス54は、ローカル信号204にもとづいて、RF信号200を周波数変換するために、ダイオードD1からダイオードD4でブリッジを構成する。また、ノードN1からノードN4うちで隣接しないノードN1とノードN3が、それぞれ第2巻線58の両端に接続される。ここで、ブリッジ内部にはふたつの帯域除去フィルタが設けられており、そのうちの帯域除去フィルタF1はダイオードD2と並列に配置され、帯域除去フィルタF2はダイオードD4と並列に配置される。図4は、帯域除去フィルタF1の構成を示す。帯域除去フィルタF1は、インダクタL1とコンデンサC1が直列に接続されている。このような構成によれば、帯域除去フィルタF1のフィルタ特性は、周知のように、f=1/(2π(LC)1/2)の関係に従って設定され、信号の強度を減衰させる。ここで、fは共振周波数である。
The
ノードN1からノードN4うちで残りのノードN2とノードN4が、それぞれ第2トランス54の第1巻線60に接続される。さらに、第1巻線60の中点は接地されている。第2トランス54の第2巻線62の一端は図示しない直交検波部30に接続され、IF信号202を出力する。このような構成のために、IF信号202は、周波数がRF信号200とローカル信号204の差で定められる周波数を有し、さらに帯域除去フィルタF1と帯域除去フィルタF2で設定された周波数領域を減衰した信号となる。ここで、帯域除去フィルタF1と帯域除去フィルタF2は、それらの共振周波数が同一になるように設定されてもよいし、異なるように設定されてもよい。前者によれば、中心周波数がひとつであり、その減衰量が大きくなる。一方、後者によれば、中心周波数がふたつになる。
Among the nodes N1 to N4, the remaining nodes N2 and N4 are connected to the first winding 60 of the
図5(a)−(b)は、第1周波数変換部22の動作原理を示す。ローカル信号204の入力がない場合、ダイオードD1からダイオードD4は、すべてオフ状態になるので、第1トランス50と第2トランス54は電気的に切り離される。そのため、RF信号200とIF信号202は分離される。ローカル信号204が正のサイクルにある場合、すなわちローカル信号204が正の電圧を有すれば、ノードN1とノードN3の電圧がノードN2とノードN4の電圧よりも高くなるので、ダイオードD1とダイオードD3が順方向にバイアスされてオン状態になるが、ダイオードD2とダイオードD4が逆バイアスされてオフ状態になる。そのため、電気的な接続は、図5(a)のようになる。図中の矢印は信号の流れを示しており、RF信号200とIF信号202が同一方向の信号の流れを有する。なお、RF信号200とIF信号202は共に交流信号であるので、図に示した矢印と反対方向の信号の流れになる場合もあるが、その場合においてもRF信号200とIF信号202は同一方向の信号の流れを有する。
FIGS. 5A and 5B show the operating principle of the
ローカル信号204が負のサイクルにある場合、すなわちローカル信号204が負の電圧を有すれば、ノードN2とノードN4の電圧がノードN1とノードN3の電圧よりも高くなるので、ダイオードD2とダイオードD4が順方向にバイアスされてオン状態になるが、ダイオードD1とダイオードD3が逆バイアスされてオフ状態になる。そのため、電気的な接続は、図5(b)のようになる。図中の矢印は信号の流れを示しており、RF信号200とIF信号202が反対方向の信号の流れを有する。なお、前述のごとくRF信号200とIF信号202は共に交流信号であるので、図に示した矢印と反対方向の信号の流れになる場合もあるが、その場合においてもRF信号200とIF信号202は反対方向の信号の流れを有する。ここで用いられるダイオードは、CMOSにおけるPN接合ダイオードの他、GaAs等の化合物半導体によるショットキーバリアダイオードでもよい。
When the
図6(a)−(b)は、周波数変換部22のフィルタ特性を示すが、これらはいずれも周波数変換された後の特性である。図6(a)は、帯域除去フィルタF1と帯域除去フィルタF2の共振周波数が同一の値に設定されている場合である。図示のごとく、中心周波数がひとつであって、当該中心周波数で信号を減衰させる特性になっている。一方、図6(b)は、帯域除去フィルタF1と帯域除去フィルタF2の共振周波数が別の値に設定されている場合である。図示のごとく、中心周波数がふたつであって、当該ふたつの中心周波数で信号を減衰させる特性になっている。なお、両者を比較すれば、図6(a)の方が、大きな減衰量となる。
FIGS. 6A to 6B show filter characteristics of the
本発明の実施例によれば、パッシブミキサ回路の内部に帯域除去フィルタを配置させるため、周波数変換を行うと共に、不要な周波数の信号を減衰させられる。また、ミキサ回路と帯域除去フィルタを別々に配置する場合よりも、回路を小型化できる。また、パッシブミキサ回路をベースにするので、電力が消費されずに済む。 According to the embodiment of the present invention, since the band elimination filter is arranged inside the passive mixer circuit, it is possible to perform frequency conversion and attenuate a signal having an unnecessary frequency. Also, the circuit can be made smaller than when the mixer circuit and the band elimination filter are separately provided. Further, since the passive mixer circuit is used as a base, power is not consumed.
(実施例2)
本発明の実施例2は、実施例1と同様に無線装置内部で送信信号や受信信号を周波数変換する周波数変換回路に関し、さらに当該周波数変換回路がパッシブミキサ回路で構成されている。しかしながら、実施例1と異なって、パッシブミキサ回路がFET等のトランジスタで構成されている。必ずしもトランスを必要としないため、周波数変換回路の1チップ化が容易になり、無線装置への実装が容易になる。
(Example 2)
A second embodiment of the present invention relates to a frequency conversion circuit that performs frequency conversion of a transmission signal and a reception signal inside a wireless device as in the first embodiment, and the frequency conversion circuit includes a passive mixer circuit. However, unlike the first embodiment, the passive mixer circuit is composed of transistors such as FETs. Since a transformer is not necessarily required, the frequency conversion circuit can be easily made into one chip and can be easily mounted on a wireless device.
図7は、本発明の実施例2に係る無線部110の構成を示す。無線部110は、バルン部112、LNA114、周波数変換部116、発振器118を含む。また信号として、第1RF信号200a、第2RF信号200b、第1IF信号202a、第2IF信号202b、第1ローカル信号204a、第2ローカル信号204bを含む。なおここでは、受信装置として使用した場合のみを説明し、送信装置として使用する場合に関しては、説明を省略する。
FIG. 7 shows a configuration of the
バルン部112は、図示しないアンテナ10で受信した信号を不平衡信号から平衡信号へ変換する。LNA114、周波数変換部116、発振器118は、図1のLNA20、第1周波数変換部22、発振器28にそれぞれ対応しているが、RF信号200、IF信号202、ローカル信号204がそれぞれ平衡信号になっており、それらは差動信号を構成する。
The
図8は、周波数変換部116の構成を示す。周波数変換部116は、トランジスタM1からトランジスタM4、帯域除去フィルタF1,帯域除去フィルタF2を含む。また、図示のごとくトランジスタ間の接点は、N1からN4で示されている。
トランジスタM1からトランジスタM4は、互いにソース端子またはドレイン端子が接続されてブリッジを構成している。ブリッジのうちで、ノードN1が第1RF信号200aに、ノードN3が第2RF信号200bに、ノードN2が第1IF信号202aに、ノードN4が第4IF信号202bに対応するよう配置されている。さらに、トランジスタM1とトランジスタM3のゲート端子が第2ローカル信号204bに、トランジスタM2とトランジスタM4のゲート端子が第1ローカル信号204aに対応するように配置されている。一方、帯域除去フィルタF1がトランジスタM2と並列して配置され、帯域除去フィルタF2がM4と並列して配置されている。
FIG. 8 shows the configuration of the
The transistors M1 to M4 form a bridge with their source terminals or drain terminals connected to each other. Among the bridges, the node N1 is arranged to correspond to the
ローカル信号204は差動信号を構成しているので、ローカル信号204にもとづいて、トランジスタM1とトランジスタM3の組合せ、トランジスタM2とトランジスタM4の組合せのいずれか一方がオンになる。トランジスタM1とトランジスタM3がオンになれば、第1RF信号200aが第1IF信号202aに対応し、第2RF信号200bが第2IF信号202bに対応する。一方、トランジスタM2とトランジスタM4がオンになれば、第1RF信号200aが第2IF信号202bに対応し、第2RF信号200bが第1IF信号202aに対応する。そのため、実施例1と同様に、ローカル信号204にもとづいて、RF信号200とローカル信号204の関係が同一あるいは反対になる。なお、帯域除去フィルタF1と帯域除去フィルタF2は、実施例1と同一のなので、帯域除去の効果も得られる。ここで使われているFETは、CMOS−FETの他に、GaAs等の化合物半導体上に作製されたMESFET、及びショットキーバリアダイオードでもよい。
Since the
本発明の実施例によれば、トランジスタで構成されてトランス等を含まないので、1チップ化が容易にできる。1チップ化が容易にできるので、無線装置が携帯端末であっても実装が容易にできる。 According to the embodiment of the present invention, since it is composed of a transistor and does not include a transformer or the like, it can be easily made into one chip. Since it can be easily made into one chip, it can be easily mounted even if the wireless device is a portable terminal.
(実施例3)
本発明の実施例3は、これまでの実施例と同様に無線装置内部で送信信号や受信信号を周波数変換する周波数変換回路に関し、さらに当該周波数変換回路がパッシブミキサ回路で構成されている。しかしながら、これまでの実施例と異なって、パッシブミキサ回路に配置された帯域除去フィルタの中心周波数が外部から設定可能になっている。その結果、本実施例の周波数変換路の汎用性が高くなる。
(Example 3)
The third embodiment of the present invention relates to a frequency conversion circuit that converts the frequency of a transmission signal and a reception signal inside the wireless device as in the previous embodiments, and the frequency conversion circuit is configured by a passive mixer circuit. However, unlike the previous embodiments, the center frequency of the band elimination filter arranged in the passive mixer circuit can be set from the outside. As a result, the versatility of the frequency conversion path of the present embodiment is enhanced.
実施例3に係る周波数変換部は、図3の第1周波数変換部22、図8の周波数変換部116と同一なので説明を省略する。ここでは、それらに備えられた帯域除去フィルタF1、帯域除去フィルタF2の構成が異なる。
図9は、本発明の実施例3に係る帯域除去フィルタF1の構成を示す。帯域除去フィルタF1は、インダクタL2、インダクタL3、コンデンサC2、コンデンサC3、ダイオードD5、ダイオードD6、抵抗R1、抵抗R2を含み、外部に端子150を含む。端子150は、帯域除去フィルタF1に外部に設けられ、所定の電圧を設定できるようなっている。ダイオードD5とダイオードD6は、バラクタダイオードであり、帯域除去フィルタF1は、ダイオードD5とダイオードD6がインダクタL2、コンデンサC2、インダクタL3、コンデンサC3と直列に接続されている。端子150で設定された電圧が変更されれば、ダイオードD5とダイオードD6のバイアス電圧が変更される。その結果、帯域除去フィルタF1の共振周波数が変更され、帯域除去のための中心周波数も変更される。なお、帯域除去フィルタF2も同様の構成である。
The frequency converter according to the third embodiment is the same as the
FIG. 9 shows the configuration of the band elimination filter F1 according to the third embodiment of the present invention. The band elimination filter F1 includes an inductor L2, an inductor L3, a capacitor C2, a capacitor C3, a diode D5, a diode D6, a resistor R1, and a resistor R2, and includes a terminal 150 outside. The terminal 150 is provided outside the band elimination filter F1, and can set a predetermined voltage. The diode D5 and the diode D6 are varactor diodes, and the band elimination filter F1 includes the diode D5 and the diode D6 connected in series with the inductor L2, the capacitor C2, the inductor L3, and the capacitor C3. If the voltage set at the terminal 150 is changed, the bias voltages of the diode D5 and the diode D6 are changed. As a result, the resonance frequency of the band elimination filter F1 is changed, and the center frequency for band elimination is also changed. The band elimination filter F2 has the same configuration.
このような構成によって、周波数変換部を簡易型携帯電話システムに使用する場合には、第3世代携帯電話システムに使用される周波数帯に帯域除去フィルタF1や帯域除去フィルタF2の中心周波数が定められるように、設計者は、端子150に電圧を設定する。一方、周波数変換部を第3世代携帯電話システムに使用する場合には、簡易型携帯電話システムに使用される周波数帯に帯域除去フィルタF1や帯域除去フィルタF2の中心周波数が定められるように、設計者は、端子150に電圧を設定する。 With such a configuration, when the frequency conversion unit is used in a simple mobile phone system, the center frequencies of the band elimination filter F1 and the band elimination filter F2 are determined in the frequency band used in the third generation cellular phone system. Thus, the designer sets a voltage at the terminal 150. On the other hand, when the frequency conversion unit is used in the third generation mobile phone system, the design is made so that the center frequencies of the band removal filter F1 and the band removal filter F2 are determined in the frequency band used in the simplified mobile phone system. The person sets a voltage at the terminal 150.
本発明の実施例によれば、外部から電圧を設定すれば帯域除去フィルタの中心周波数を変更できるので、周波数変換回路の汎用性を増加できる。 According to the embodiment of the present invention, if the voltage is set from the outside, the center frequency of the band elimination filter can be changed, so that the versatility of the frequency conversion circuit can be increased.
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. is there.
本発明の実施例1から3において、無線通信システムとして簡易型携帯電話システムや第3世代携帯電話システムを想定し、使用するシステムの周波数に隣接した周波数を割り当てられたシステムへの干渉を帯域除去フィルタF1や帯域除去フィルタF2によって低減している。しかしながらこれに限らず例えば、無線通信システムとしてUWBを想定し、UWBの周波数帯域のなかで他のシステムに割り当てられた周波数への干渉を帯域除去フィルタF1や帯域除去フィルタF2によって低減してもよい。本変形例によれば、様々な無線通信システムに対して、本発明を適用できる。つまり、使用すべき周波数に隣接した周波数を他のシステムが使用していればよい。 In Embodiments 1 to 3 of the present invention, it is assumed that a simple mobile phone system or a third generation mobile phone system is used as a wireless communication system, and band elimination is performed for interference with a system assigned a frequency adjacent to the frequency of the system to be used. It is reduced by the filter F1 and the band elimination filter F2. However, the present invention is not limited to this. For example, UWB is assumed as a wireless communication system, and interference to frequencies assigned to other systems in the UWB frequency band may be reduced by the band removal filter F1 or the band removal filter F2. . According to this modification, the present invention can be applied to various wireless communication systems. That is, it is only necessary that another system uses a frequency adjacent to the frequency to be used.
本発明の実施例1から3において、帯域除去フィルタF1と帯域除去フィルタF2のふたつを配置している。しかしながらこれに限らず例えば、ひとつでもよいし、3つ以上であってもよい。さらにふたつ以上の場合、ブリッジに含まれる受動的に使用される素子のうち、ダイオードD1やダイオードD2、あるいはトランジスタM1やトランジスタM2のような隣接したものと並列に配置されてもよい。本変形例によれば、要求されるフィルタ特性に応じた帯域除去フィルタF1等の配置が可能になる。つまり、受動的に使用される素子と並列に配置されていればよい。 In the first to third embodiments of the present invention, two band elimination filters F1 and F2 are arranged. However, the present invention is not limited to this. For example, one or three or more may be used. Further, in the case of two or more, among the passively used elements included in the bridge, they may be arranged in parallel with the adjacent elements such as the diode D1 and the diode D2, or the transistor M1 and the transistor M2. According to this modification, it is possible to arrange the band elimination filter F1 and the like according to the required filter characteristics. In other words, it may be arranged in parallel with the passively used elements.
10 アンテナ、 12 無線部、 14 処理部、 16 インターフェース部、 18 切替部、 20 LNA、 22 第1周波数変換部、 24 HPA、 26 第2周波数変換部、 28 発振器、 30 直交検波部、 32 AGC、 34 AD変換部、 36 復調部、 38 直交変調部、 40 DA変換部、 42 変調部、 50 第1トランス、 52 ブリッジ、 54 第2トランス、 56 第1巻線、 58 第2巻線、 60 第1巻線、 62 第2巻線、 70 制御部、 100 無線装置、 112 バルン部、 114 LNA、 116 周波数変換部、 118 発振器、 150 端子、 200 RF信号、 202 IF信号、 204 ローカル信号、 D1〜D6 ダイオード、 F1〜F2 帯域除去フィルタ、 N1〜N4 ノード、 L1〜L3 インダクタ、 C1〜C3 コンデンサ、 M1〜M4 トランジスタ、 R1〜R2 抵抗。 10 antenna, 12 radio unit, 14 processing unit, 16 interface unit, 18 switching unit, 20 LNA, 22 first frequency conversion unit, 24 HPA, 26 second frequency conversion unit, 28 oscillator, 30 quadrature detection unit, 32 AGC, 34 AD converter, 36 demodulator, 38 quadrature modulator, 40 DA converter, 42 modulator, 50 first transformer, 52 bridge, 54 second transformer, 56 first winding, 58 second winding, 60 second 1 winding, 62 2nd winding, 70 control unit, 100 wireless device, 112 balun unit, 114 LNA, 116 frequency conversion unit, 118 oscillator, 150 terminals, 200 RF signal, 202 IF signal, 204 local signal, D1 D6 diode, F1-F2 band elimination filter, N1 N4 nodes, L1 to L3 inductor, C1 to C3 capacitors, M1 to M4 transistors, R1 to R2 resistor.
Claims (8)
前記入力した処理対象の信号の周波数を変換するための参照信号を入力する第2入力部と、
前記入力した参照信号にもとづいて、前記入力した処理対象の信号の周波数を変換する変換部と、
前記周波数を変換した処理対象の信号を出力する出力部とを備え、
前記変換部は、受動的に使用される複数の素子によってブリッジを構成し、かつ前記受動的に使用される複数の素子のノード間に帯域除去フィルタを配置し、
前記出力部から出力される前記周波数を変換した処理対象の信号は、前記帯域除去フィルタによって所定の周波数帯域が減衰されていることを特徴とするミキサ回路。 A first input unit for inputting a signal to be processed;
A second input unit for inputting a reference signal for converting the frequency of the input signal to be processed;
A converter that converts the frequency of the input signal to be processed based on the input reference signal;
An output unit that outputs a signal to be processed with the frequency converted;
The conversion unit forms a bridge with a plurality of elements used passively, and arranges a band elimination filter between nodes of the plurality of elements used passively,
A mixer circuit characterized in that a predetermined frequency band is attenuated by the band elimination filter for the signal to be processed, which is obtained by converting the frequency output from the output unit.
1次巻線と2次巻線を有しており、前記1次巻線の一端が前記第1入力部に接続され、かつ前記2次巻線の中点が前記第2入力部に接続された第1トランスと、
前記第1トランスが有した2次巻線の両端にそれぞれ接続された前記ブリッジを構成した受動的に使用される複数の素子としての4つのダイオードと、
前記4つのダイオードのノード間に接続された帯域除去フィルタと、
前記第1トランスとは別に、1次巻線と2次巻線を有しており、前記1次巻線の両端が前記4つのダイオードにそれぞれ接続され、かつ前記2次巻線の一端が前記出力部に接続された第2トランスとを備え、
前記4つのダイオードの4つの接点のうちで隣接しないふたつの接点が、前記第1トランスが有した2次巻線の両端にそれぞれ接続され、前記4つの接点のうちで残りのふたつの接点が、前記第2トランスが有した1次巻線の両端にそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項1に記載のミキサ回路。 The converter is
A primary winding and a secondary winding, wherein one end of the primary winding is connected to the first input unit, and a midpoint of the secondary winding is connected to the second input unit; The first transformer,
Four diodes as a plurality of passively used elements constituting the bridge respectively connected to both ends of a secondary winding of the first transformer;
A band rejection filter connected between nodes of the four diodes;
Apart from the first transformer, it has a primary winding and a secondary winding, both ends of the primary winding are connected to the four diodes, respectively, and one end of the secondary winding is the A second transformer connected to the output unit,
Of the four contacts of the four diodes, two non-adjacent contacts are respectively connected to both ends of the secondary winding of the first transformer, and the remaining two contacts of the four contacts are The mixer circuit according to claim 1, wherein the mixer circuit is connected to both ends of a primary winding of the second transformer.
前記第2入力部は、差動信号を構成した前記参照信号を入力するためのふたつの端子を含み、
前記出力部は、差動信号を構成した前記出力すべき処理対象の信号を出力するためのふたつの端子を含み、
前記変換部は、前記ブリッジを構成した受動的に使用される複数の素子としての4つのトランジスタと、前記4つのトランジスタのノード間に接続された帯域除去フィルタを含み、
前記4つのトランジスタの4つの接点のうちで隣接しないふたつの接点が、前記第1入力部のふたつの端子にそれぞれ接続され、前記4つの接点のうちで残りのふたつの接点が、前記出力部のふたつの端子にそれぞれ接続されており、前記4つのトランジスタのうちで隣接しないふたつのトランジスタに含まれ、かつ当該トランジスタのうちで前記ブリッジに接続されていない端子が、前記第2入力部のふたつの端子のうちの一方に接続され、前記4つのトランジスタのうちで残りのふたつのトランジスタに含まれ、かつ当該トランジスタのうちで前記ブリッジに接続されていない端子が、前記第2入力部のふたつの端子のうちの他方に接続されていることを特徴とする請求項1に記載のミキサ回路。 The first input unit includes two terminals for inputting the signal to be processed that constitutes a differential signal,
The second input unit includes two terminals for inputting the reference signal constituting a differential signal,
The output unit includes two terminals for outputting a signal to be processed to be output, which constitutes a differential signal,
The conversion unit includes four transistors as a plurality of passively used elements constituting the bridge, and a band elimination filter connected between nodes of the four transistors,
Of the four contacts of the four transistors, two non-adjacent contacts are respectively connected to the two terminals of the first input unit, and the remaining two of the four contacts are connected to the output unit. The terminals connected to the two terminals, included in the two transistors not adjacent to each other among the four transistors, and the terminals not connected to the bridge among the transistors are the two terminals of the second input unit. A terminal connected to one of the terminals, included in the remaining two transistors of the four transistors, and not connected to the bridge among the transistors, the two terminals of the second input unit The mixer circuit according to claim 1, wherein the mixer circuit is connected to the other of the two.
前記帯域除去フィルタの中心周波数を外部から設定する端子をさらに備えることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のミキサ回路。 The band elimination filter arranged in the conversion unit can vary the center frequency,
4. The mixer circuit according to claim 1, further comprising a terminal for setting a center frequency of the band elimination filter from the outside.
前記無線周波数の信号と、前記無線周波数より低い中間周波数の信号の間で周波数を変換する周波数変換部と、
前記中間周波数の信号と、前記中間周波数より低いベースバンドの信号を処理する処理部とを備え、
前記周波数変換部は、
前記無線周波数の信号と前記中間周波数の信号のうちの一方を処理対象の信号として入力する第1入力部と、
前記入力した処理対象の信号の周波数を変換するための参照信号を入力する第2入力部と、
前記入力した参照信号にもとづいて、前記入力した処理対象の信号の周波数を変換する変換部と、
前記周波数を変換した処理対象の信号を前記無線周波数の信号と前記中間周波数の信号のうちの他方として出力する出力部とを含み、
前記変換部は、受動的に使用される複数の素子によってブリッジを構成し、かつ前記受動的に使用される複数の素子のノード間に帯域除去フィルタを配置し、
前記出力部から出力される前記周波数を変換した処理対象の信号は、前記帯域除去フィルタによって所定の周波数帯域が減衰されていることを特徴とする無線装置。 A radio unit for processing radio frequency signals;
A frequency converter that converts a frequency between the radio frequency signal and an intermediate frequency signal lower than the radio frequency;
The intermediate frequency signal, and a processing unit for processing a baseband signal lower than the intermediate frequency,
The frequency converter is
A first input unit that inputs one of the radio frequency signal and the intermediate frequency signal as a signal to be processed;
A second input unit for inputting a reference signal for converting the frequency of the input signal to be processed;
A converter that converts the frequency of the input signal to be processed based on the input reference signal;
An output unit that outputs the signal to be processed with the frequency converted as the other of the signal of the radio frequency and the signal of the intermediate frequency;
The conversion unit forms a bridge with a plurality of elements used passively, and arranges a band elimination filter between nodes of the plurality of elements used passively,
A radio apparatus in which a predetermined frequency band is attenuated by the band removal filter for a signal to be processed, which is obtained by converting the frequency output from the output unit.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009135782A (en) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Sharp Corp | Portable communication terminal |
-
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- 2004-02-27 JP JP2004052738A patent/JP2005244681A/en active Pending
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