JP2007174629A - サンプリングミキサおよび受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】受信した信号のＲＦ周波数と変調帯域の比帯域に応じて出力信号のサンプリングレートを最適化することができるサンプリングミキサおよび受信機を提供する。
【解決手段】連続時間で電流変換された入力信号を積分するヒストリ容量６と、入力信号の積分と放出を繰り返すローテーション容量７〜１４と、ローテーション容量７〜１４の積分期間を制御するデジタルコントロール１０４と、ローテーション容量７〜１４の放出を制御する制御部１０５と備えたサンプリングミキサにおいて、ＲＦ周波数と変調帯域の比帯域に応じて、バッファ容量１５に同時に接続するローテーション容量７〜１４の数を切り替える。これにより、デシメーション比を可変し、ＡＤ変換時の量子化雑音を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動体通信などの無線通信装置の無線回路に用いられる、信号を時間的に離散化し周波数変換およびフィルタリングを行うデシメーション比可変サンプリングミキサおよび受信機に関する。

従来のサンプリングミキサとしては、特許文献１に記載された電流変換された信号をサンプリングし、スイッチトキャパシタ回路でフィルタ効果を持たせたものがあった。図８は、前記特許文献１に記載された従来のサンプリングミキサの回路図である。

図８において、サンプリングミキサ８００は、受信した無線周波数（ＲＦ）信号を電流に変換するトランスコンダクタンスアンプ（TA）１と、TAから出力されたＲＦ電流信号をサンプリングする同相サンプリングミキサ部２と、逆相サンプリングミキサ部３と、同相サンプリングミキサ部２と逆相サンプリングミキサ部３を制御する信号を生成するデジタルコントロールユニット４を備えている。

同相サンプリングミキサ部２は、ＦＥＴで構成されたサンプリングスイッチ５と、サンプリングスイッチ５でサンプリングされた信号を放電することなく連続時間で積分するヒストリ容量（Ｃｈ）６と、サンプリングスイッチ５でサンプリングされた信号の積分と放出を繰り返すローテーション容量（Ｃｒ）７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４と、ローテーション容量７〜１４で放出した信号をバッファするバッファ容量（Ｃｂ）１５と、ローテーション容量７〜１４とバッファ容量１５の接続をオン、オフするダンプスイッチ１６と、信号を放出したあとのローテーション容量７〜１４をリセットするリセットスイッチ１７と、ヒストリ容量６とローテーション容量７〜１４との接続をオン、オフする積分スイッチ１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５と、ローテーション容量７〜１４とバッファ容量１５との接続をオン、オフする放出スイッチ２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３とを備えている。

ダンプスイッチ１６とリセットスイッチ１７と積分スイッチ１８〜２５と放出スイッチ２６〜３３は、ＦＥＴ（ｎ型）で構成されている。ｎ型ＦＥＴは、ゲート電圧が高いハイ状態でオンし、ゲート電圧が低いロー状態でオフする。逆相サンプリング部３は、同相サンプリングミキサ部２と同じ構成をしている。

デジタルコントロールユニット４は、レジスタ８個用いたシフトレジスタ３４と、図示されていない局部発振器と局部発振器の出力を分周する分周器を備えている。シフトレジスタ３４は、積分スイッチ１８〜２５に接続している。分周器は、放出スイッチ２６〜２９に接続された端子３５と放出スイッチ３０〜３３に接続された端子３６に接続している。

図９は、デジタルコントロールユニット４が生成する制御信号のタイミングチャートを示す。ＣＫＶ＿ＬＯ信号は、サンプリングスイッチ５のゲートに入力される。ＣＮＴ＿ＳＶ０〜７信号は、積分スイッチ１８〜２５のゲートにそれぞれに入力される。ＣＮＴ＿ＳＡＺ信号は、端子３５から放出スイッチ２６、２７、２８、２９のゲートに入力される。ＣＮＴ＿ＳＢＺ信号は、端子３６から放出スイッチ３０、３１、３２、３３のゲートに入力される。ＣＮＴ＿Ｄは、ダンプスイッチ１６のゲートに入力される。ＣＮＴ＿Ｒは、リセットスイッチ１７のゲートに入力される。

サンプリングミキサ８００の動作について同相サンプリングミキサ部２を用いて説明する。ＴＡ１は、ＲＦ信号をＲＦ電流信号に変換し同相サンプリングミキサ部２に出力する。同相サンプリングミキサ部２では、サンプリングスイッチ５がＲＦ電流信号とほぼ同じ周波数の局部発振（ＬＯ）信号でサンプリングする。サンプリングされたＲＦ電流信号は、時間的に離散化された離散信号となる。

離散信号は、ヒストリ容量６とローテーション容量７〜１４に積分される時にフィルタリングとデシメーション（ｄｅｃｉｍａｔｉｏｎ：間引き）をされる。始めに、ＣＮＴ＿ＳＶ０信号によりローテーション容量７がヒストリ容量６と接続し、離散信号をＣＮＴ＿ＳＶ０がハイになっている期間（ＣＫＶ＿ＬＯ信号８周期）積分する。

ＣＮＴ＿ＳＶ０がローになるとローテーション容量７はヒストリ容量６と接続をオフして、ＣＮＴ＿ＳＶ１信号によりローテーション容量８がヒストリ容量６と接続する。ローテーション容量８は、ＣＫＶ＿ＬＯ８周期の離散信号を積分した後、ヒストリ容量６と接続をオフする。

同じようにローテーション容量９〜１４は、ＣＮＴ＿ＳＶ２〜７信号により、ＣＫＶ＿ＬＯ８周期ごとに順番にヒストリ容量６と接続し離散信号を積分する。ＣＮＴ＿ＳＶ０〜７信号は、シフトレジスタ３４から出力されている。

端子３７にＬＯ信号周波数の１／８の信号（ＬＯ／８信号）が分周器からシフトレジスタのクロックとして入力される。よって、シフトレジスタ３４は、ＣＫＶ＿ＬＯ８周期ごとに信号を次のレジスタにシフトさせて、ＣＮＴ＿ＳＶ０〜７信号を生成している。

このとき、ＣＫＶ＿ＬＯ８周期の離散信号を積分することで、８タップのＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ効果を持ち、サンプリングレートはＣＫＶ＿ＬＯの８周期分の信号を移動平均した効果で１／８にデシメーションされる。このフィルタ効果を１段目ＦＩＲフィルタとする。

また、ヒストリ容量６にローテーション容量７〜１４が順番に接続することでＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ効果を持つ。このフィルタ効果を１段目ＩＩＲフィルタとする。

次に、ローテーション容量７〜１０に積分された信号は、ＣＮＴ＿ＳＡＺ信号によりバッファ容量１５に放出される。ローテーション容量７〜１０のそれぞれに積分された信号をまとめてバッファ容量１５に放出する。信号をバッファ容量１５に放出した後、ダンプスイッチ１６は、ＣＮＴ＿Ｄ信号によりオフする。ダンプスイッチ１６がオフしている期間に、リセットスイッチ１７がＣＮＴ＿Ｒ信号によりオンしてローテーション容量７〜１０に残っている信号をリセットする。

このとき、ローテーション容量７〜１０にそれぞれ積分された信号をまとめてバッファ容量１５に放出することで、４タップのＦＩＲフィルタ効果を持ち、サンプリングレートはローテーション容量７〜１０にそれぞれ積分された信号を移動平均した効果で１／４にデシメーションされる。

ローテーション容量１１〜１４も同じように、ＣＮＴ＿ＳＢＺ信号によりそれぞれに積分された信号をまとめてバッファ容量１５に放出する。これにより、４タップのＦＩＲフィルタ効果と１／４デシメーションされる。このフィルタ効果を２段目ＦＩＲフィルタとする。ＣＮＴ＿ＳＡＺ信号、ＣＮＴ＿ＳＢＺ信号は、デジタルコントロールユニット４内で、ＬＯ信号を６４分周した信号（ＬＯ／６４信号）である。

また、ローテーション容量７〜１０及び、ローテーション容量１１〜１４のグループが順番にバッファ容量１５に接続することでＩＩＲフィルタ効果を持つ。このフィルタ効果を２段目ＩＩＲフィルタとする。

逆相サンプリングミキサ部３も同様の動作を行っている。同相サンプリングミキサ部２と異なる点は、サンプリングスイッチ５とサンプリングスイッチ３８のゲートに入力する信号の位相が１８０度ずれていて、サンプリングのタイミングが位相で１８０度ずれている点である。サンプリングスイッチ３８には、ＬＯ信号と１８０度位相がずれたＬＯＢ信号が入力されている。

図１０に、ＬＯ信号周波数を２．４ＧＨｚとしたときのサンプリングミキサ８００の周波数特性を示す。これより、サンプリングミキサ８００は、ゲイン２３dB、カットオフ周波数１．０ＭＨｚのフィルタ効果を持っているとしていた。
米国特許出願公開第２００３／００８３０３３号明細書（第７−８頁、図１１ａ）

しかしながら、前記従来の構成では、１段目ＦＩＲフィルタで１／８デシメーションを行い、２段目ＦＩＲフィルタで１／４デシメーションを行っているため、サンプリングミキサ全体で１／３２デシメーションを行っていた。サンプリングレートは、ＲＦ周波数によってきまり、サンプリングミキサ出力信号のサンプリングレートは、ＲＦ周波数の１／３２となっていた。

したがって、ＲＦ信号の周波数と比較して変調帯域が狭い場合には、サンプリングレートを１／３２デシメーションした信号をアナログ−デジタル（ＡＤ）変換した後の信号雑音比（ＳＮＲ）を充分に確保できたが、ＲＦ信号の周波数に比較して変調帯域が広い場合には、サンプリングレートを１／３２デシメーションすると量子化雑音が大きくなり、ＡＤ変換後のＳＮＲが充分確保できなかった。

また、広い範囲のＲＦ周波数を使用するシステム（例えば、デジタルテレビ等）や、マルチバンド対応では、サンプリングミキサ出力信号のサンプリングレートの範囲が受信したＲＦ信号に応じて広くなっていた。低い周波数のＲＦ信号受信時にＡＤ変換後のＳＮＲが充分になるようにデシメーションを設計すると、高い周波数のＲＦ信号受信時には、サンプリングレートが高いままＡＤ変換を行う必要があった。したがって、高速動作のＡＤ変換器が必要となり、消費電流が増加するという事情があった。

本発明は、前記従来の事情に鑑みてなされたものであって、受信した信号のＲＦ周波数と変調帯域の比帯域に応じて出力信号のサンプリングレートを最適化することができるサンプリングミキサおよび受信機を提供することを目的とする。

本発明のサンプリングミキサは、電流変換された受信信号を連続時間で積分するヒストリ容量と、前記ヒストリ容量に所定時間接続され、前記受信信号を積分する複数のローテーション容量と、前記複数のローテーション容量から放出された信号を積分するバッファ容量と、を備えるサンプリングミキサであって、前記複数のローテーション容量で積分した信号を前記バッファ容量に放出する場合に、前記バッファ容量に同時に接続する前記複数のローテーション容量の組み合わせを切り替えるものである。

これにより、バッファ容量に同時に接続された複数のローテーション容量に積分された信号を移動平均した効果によって、サンプリングレートのデシメーション比が切り替えられる。よって、受信した信号のＲＦ周波数と変調帯域の比帯域に応じて、出力信号のサンプリングレートを最適化でき、また、ＡＤ変換時の量子化雑音を低減することができる。

また、本発明のサンプリングミキサは、前記ヒストリ容量と前記複数のローテーション容量の接続を切り替える複数の積分切替手段と、前記複数のローテーション容量と前記バッファ容量の接続を切り替える複数の放出切替手段と、前記複数の積分切替手段および前記複数の放出切替手段を切り替えるシフトレジスタと、を備える。

また、本発明のサンプリングミキサは、前記複数のローテーション容量の組み合わせを切り替える複数のローテーション容量切替手段と、前記シフトレジスタと前記複数の放出切替手段の接続を切り替える複数の放出信号用切替手段と、前記複数のローテーション容量切替手段および前記複数の放出信号用切替手段を切り替える制御手段と、を備える。

また、本発明のサンプリングミキサは、前記ローテーション容量を８個有し、前記ローテーション容量を４個、２個または１個ずつ前記バッファ容量に同時に接続するものである。

これにより、本発明のサンプリングミキサはデシメーション比を３段階に切り替えることができるので、ＲＦ周波数と比較して変調帯域が広い信号を受信する場合でも、ＲＦ周波数と変調帯域の比帯域に応じて出力信号のサンプリングレートを最適化することができる。

また、本発明のサンプリングミキサは、前記ローテーション容量を２個ずつ前記バッファ容量に同時に接続する場合に、前記ローテーション容量を２個ずつまとめた４グループで前記受信信号を順番に積分し、前記ローテーション容量を１個ずつ前記バッファ容量に接続する場合に、前記ローテーション容量のそれぞれで前記受信信号を順番に積分するものである。

また、本発明のサンプリングミキサは、前記ローテーション容量を２個ずつ前記バッファ容量に同時に接続する場合に、前記ローテーション容量を２個ずつまとめた２グループで前記受信信号を順番に積分し、前記ローテーション容量を１個ずつ前記バッファ容量に接続する場合に、前記ローテーション容量２個で前記受信信号を順番に積分するものである。

これにより、動作する回路を少なく制御しているので消費電流を抑えることができる。

また、本発明のサンプリングミキサは、前記受信信号の周波数に対応する基準信号を発振する局部発振器と、前記局部発振器の出力信号を分周し、前記複数の放出切替手段を切り替える分周器と、を備える。

これにより、デシメーション比を切り替えるごとに局部発振信号を必要とせず、１個の局部発振器でデシメーション比を切り替えることができるので、回路規模を低減することができる。

また、本発明のサンプリングミキサは、前記ローテーション容量を１２個有し、前記ローテーション容量を４個、３個または２個ずつ前記バッファ容量に同時に接続するものである。

また、本発明のサンプリングミキサは、前記制御手段が、前記受信信号の周波数、または通信を行っている無線システムに応じて、前記複数のローテーション容量切替手段および前記複数の放出信号用切替手段を切り替えるものである。

これにより、ＲＦ周波数と変調帯域の比帯域に応じてサンプリングレートのデシメーション比を変化させることで、高速動作するＡＤ変換器を必要とせず消費電流を抑えることができる。

また、本発明のサンプリングミキサは、前記バッファ容量に同時に接続する複数のローテーション容量のうち少なくとも一つの容量値が他とは異なるものである。

これにより、ノッチを深くし、減衰量を大きく取れるようにローテーション容量値で重み付けした信号を積分することができる。

また、本発明のサンプリングミキサは、前記ヒストリ容量と前記複数のローテーション容量の接続を切り替える複数の積分切替手段と、前記複数のローテーション容量と前記バッファ容量の接続を切り替える複数の放出切替手段と、前記複数の積分切替手段および前記複数の放出切替手段を切り替えるシフトレジスタと、を備える。

また、本発明のサンプリングミキサは、前記複数のローテーション容量の組み合わせを切り替える複数のローテーション容量切替手段と、前記シフトレジスタと前記複数の放出切替手段との接続を切り替える複数の放出信号用切替手段と、前記複数のローテーション容量切替手段および前記複数の放出信号用切替手段を切り替える制御手段と、を備える。

また、本発明のサンプリングミキサは、前記ローテーション容量を８個有し、前記ローテーション容量を５個、３個または２個ずつ前記バッファ容量に同時に接続するものである。

また、本発明のサンプリングミキサは、前記ローテーション容量を１２個有し、前記ローテーション容量を５個、４個または３個ずつ前記バッファ容量に同時に接続するものである。

また、本発明のサンプリングミキサは、前記制御手段が、前記受信信号の周波数、または通信を行っている無線システムに応じて、前記複数のローテーション容量切替手段および前記複数の放出信号用切替手段を切り替えるものである。

さらに、本発明の受信機は、無線信号を受信するアンテナと、前記アンテナに接続され、受信信号を増幅する増幅器と、前記増幅器に接続され、前記受信信号を周波数変換および時間離散化したベースバンド信号を生成するサンプリングミキサと、前記サンプリングミキサに接続され、前記ベースバンド信号を処理する信号処理部とを備える。

これにより、本発明の受信機は、ＲＦ周波数と比較して変調帯域が広い受信信号について、ＡＤ変換時の量子化雑音を低減することができる。また、ＲＦ周波数と変調帯域の比帯域に応じてデシメーション比を変化させることで、高速動作するＡＤ変換器を必要とせず消費電流を抑えることができる。

本発明によれば、バッファ容量に同時に信号を放出するローテーション容量の数を変えることで、サンプリングレートのデシメーション比を切り替えることができる。これにより、ＲＦ周波数と比較して変調帯域が広い受信信号について、ＡＤ変換時の量子化雑音を低減することができる。また、ＲＦ周波数と変調帯域の比帯域に応じてデシメーション比を変化させることで、高速動作するＡＤ変換器を必要とせず消費電流を抑えられる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。また、図面において、同一のものについては同一符号を付して表示する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるサンプリングミキサの回路図である。図１において、サンプリングミキサ１００は、ＴＡ（トランスコンダクタンスアンプ）１と、同相サンプリングミキサ部１０２と、逆相サンプリングミキサ部１０３と、デジタルコントロールユニット１０４と、制御部１０５とから構成されている。なお、制御部１０５が本発明に係る制御手段に相当する。

同相サンプリングミキサ部１０２は、ＦＥＴで構成されたサンプリングスイッチ５と、ヒストリ容量（Ｃｈ）６と、ローテーション容量（Ｃｒ）７〜１４と、バッファ容量（Ｃｂ）１５と、ＦＥＴで構成されたダンプスイッチ１６と、ＦＥＴで構成されたリセットスイッチ１７と、積分スイッチ１８〜２５と、放出スイッチ２６〜３３と、ＦＥＴで構成されたローテーション容量切替スイッチ４０、４１、４２、４３、４４、４５と、ＦＥＴで構成された放出信号用スイッチ４６、４７、４８、４９、５０、５１とを備えている。積分スイッチ１８〜２５が本発明に係る積分切替手段に相当し、放出スイッチ２６〜３３が放出切替手段に相当し、ローテーション容量スイッチ４０〜４５がローテーション切替手段に相当し、放出信号用スイッチ４６〜５１が放出信号用切替手段に相当する。

ローテーション容量切替スイッチ４０は、放出スイッチ２６と放出スイッチ２７のゲート間に接続されている。放出信号用スイッチ４６は、放出スイッチ２６と積分スイッチ１９のゲート間に接続されている。同様に、ローテーション容量切替スイッチ４１〜４５は、放出スイッチ２７〜３３のそれぞれのゲート間に接続し、放出信号用スイッチ４７〜５１は、放出スイッチ２７〜３３と積分スイッチ２０〜２５のそれぞれのゲート間に接続している。

ローテーション容量切替スイッチ４０、４２、４３、４５のゲートは、制御部１０５の制御信号SW＿Aに接続されている。ローテーション容量切替スイッチ４１、４４のゲートは、制御部１０５の制御信号SW＿Bに接続されている。放出信号用スイッチ４６、４８、４９、５１のゲートは、制御部１０５の制御信号SW＿Cに接続されている。放出信号用スイッチ４７、５０のゲートは、制御部１０５の制御信号SW＿Dに接続されている。

逆相サンプリングミキサ部１０３は、同相サンプリングミキサ部１０２と同じ構成で、サンプリングスイッチのゲートに入力される信号が１８０度の位相差を持ち、サンプリングのタイミングが位相で１８０度ずれている。

図２は、デジタルコントロールユニット１０４が生成する制御信号のタイミングチャートである。ＣＫＶ＿ＬＯ信号は、サンプリングスイッチ５のゲートに入力される。ＣＮＴ＿ＳＶ０〜７信号は、積分スイッチ１８〜２５のゲートにそれぞれに入力される。

サンプリングミキサ１００の動作について同相サンプリングミキサ部１０２を用いて説明する。同相サンプリングミキサ部１０２は、ＣＫＶ＿ＬＯ信号８周期分の離散信号をヒストリ容量Ｃｈ６とローテーション容量Ｃｒ７〜１４で積分することで１段目ＦＩＲフィルタとなる。このとき、サンプリングレートは移動平均の効果で１／８にデシメーションされる。また、同相サンプリングミキサ部１０２は、ヒストリ容量６に接続するローテーション容量７〜１４が順番に切り替わることで１段目ＩＩＲフィルタとなる。

次にローテーション容量７〜１０に積分された信号をバッファ容量１５に放出する。このとき、バッファ容量１５にまとめて信号を放出するローテーション容量の数を４個、２個、１個のいずれかに切り替えることで、２段目ＦＩＲフィルタの移動平均の効果のデシメーション比は、１／４、１／２、１（デシメーションなし）の３段階に切り替えることができる。

ローテーション容量４個からまとめて信号をバッファ容量１５に放出するときは、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｂはハイ、制御信号ＳＷ＿Ｃ、制御信号ＳＷ＿Ｄはローである。これにより、ローテーション容量７〜１０に接続された放出スイッチ２６〜２９のゲートが接続され、ＣＮＴ＿ＳＶ４信号でバッファ容量１５に積分された信号が放出される。

同じように、ローテーション容量１１〜１４に接続された放出スイッチ３０〜３３のゲートが接続され、ＣＮＴ＿ＳＶ０信号でバッファ容量１５に出力される。ローテーション容量４個からまとめて信号を放出しているので、２段目ＦＩＲフィルタは４タップで、サンプリングレートは１／４にデシメーションされる。

ローテーション容量２個からまとめて信号をバッファ容量１５に放出するときは、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｄはハイ、制御信号ＳＷ＿Ｂ、制御信号ＳＷ＿Ｃはローである。これにより、ローテーション容量７、８に接続された放出スイッチ２６、２７のゲートが接続され、ＣＮＴ＿ＳＶ２信号でバッファ容量１５に積分された信号が放出される。

同じように、放出スイッチ２８、２９のゲート、放出スイッチ３０、３１のゲート、放出スイッチ３２、３３のゲートが接続され、それぞれＣＮＴ＿ＳＶ４信号、ＣＮＴ＿ＳＶ６信号、ＣＮＴ＿ＳＶ０信号でバッファ容量１５に信号を放出する。ローテーション容量２個からまとめて信号を放出しているので、２段目ＦＩＲフィルタは２タップで、サンプリングレートは１／２にデシメーションされる。

ローテーション容量１個から信号をバッファ容量１５に放出するときは、制御信号ＳＷ＿Ｃ、制御信号ＳＷ＿Ｄはハイ、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｂはローである。これにより、ローテーション容量７〜１４は、順番にバッファ容量１５に接続し、積分した信号を放出する。このとき、２段目ＦＩＲフィルタの効果は無く、サンプリングレートは変わらずデシメーションされない。

また、バッファ容量１５と、４個、２個、１個ずつにまとめられたローテーション容量が順番に接続することで２段目ＩＩＲフィルタとなっている。

図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、サンプリングミキサ１００の特性を示す。このとき、ＬＯ信号周波数は４７０ＭＨｚである。図３（ａ）は周波数特性であり、バッファ容量１５にまとめて信号を放出するローテーション容量の数を変えてもノッチの数が変わるだけで、周波数特性は変わらない。図３（ｂ）は図３（ａ）のカットオフ周波数付近を拡大した周波数特性を示している。これより、ローテーション容量の数を変えてもカットオフ周波数は変化していない。

図３（ｃ）は、時間波形を示している。図に示すように、ローテーション容量４個からまとめて信号を放出する波形はサンプル間隔が広いのでサンプリングレートが低く、ローテーション容量２個、１個から信号を放出する波形はサンプル間隔が狭いのでサンプリングレートが高い。

制御部１０５は、受信信号の周波数や通信を行っている無線システム等の情報に応じて、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｂ、制御信号ＳＷ＿Ｃ、制御信号ＳＷ＿Ｄの制御を行う。制御部１０５は、あらかじめ受信信号の周波数またはチャネルごとに出力信号のサンプリングレートが最適となるデシメーション比を記憶している。つまり、バッファ容量１５に同時に接続されるローテーション容量の組み合わせを記憶している。

ユーザーが操作により周波数またはチャネルを指定したときは、その指定された周波数またはチャネルに応じた制御信号を制御部１０５は出力する。または、無線システムの報知チャネル（例えばGSMにおけるBCCH等）やサービスセット識別子等から通信を行う周波数またはチャネルの情報をサンプリングミキサ１００の後段に接続された信号処理部より得て、制御部１０５は制御信号を出力する。

放出スイッチ２６〜３３のゲートに入力する信号は、デジタルコントロールユニット１０４から積分スイッチ１８〜２５のゲートに入力する信号を共用している。よって、デジタルコントロールユニット１０４は、端子３７に入力するLO／８信号を生成する分周器のみを備えている。

以上より、本実施の形態のサンプリングミキサによれば、バッファ容量に同時に信号を放出するローテーション容量の数を変えることで、サンプリングレートのデシメーション比を切り替えることができる。

これにより、ＲＦ周波数と比較して変調帯域が広い受信信号について、ＡＤ変換時の量子化雑音を低減することができる。また、ＲＦ周波数と変調帯域の比帯域に応じてデシメーション比を変化させることで、高速動作するＡＤ変換器を必要とせず消費電流を抑えられる。

また、本実施の形態では、スイッチを構成する素子をｎ型ＦＥＴとしたがｐ型ＦＥＴでもかまわないし、ｎ型ＦＥＴとｐ型ＦＥＴを組み合わせて使用してもかまわない。また、スイッチに微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を使用してもかまわない。

また、本実施の形態では、ローテーション容量の数を８個としたが、これに限らない。また、本実施の形態では、バッファ容量に同時に信号を放出するローテーション容量の数を４個、２個、１個と切り替えるとしたが、これに限らない。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるサンプリングミキサ２００の回路図である。以下、実施の形態１と異なる点のみ説明する。

本実施の形態は、実施の形態１におけるｎ型ＦＥＴ放出信号用スイッチ４６〜５１（図１）をｐ型ＦＥＴとしたサンプリングミキサであり、ローテーション容量切替スイッチと放出信号用スイッチを同一信号で制御するとしている。

図４において、同相サンプリングミキサ部２０２は、ｎ型ＦＥＴの放出信号用スイッチ４６〜５１のかわりにｐ型ＦＥＴの放出信号用スイッチ５２〜５７を備えている。放出信号用スイッチ５２は、放出スイッチ２６と積分スイッチ１９のゲート間に接続されている。同様に、放出信号用スイッチ５３〜５７は、放出スイッチ２７〜３３と積分スイッチ２０〜２５のそれぞれのゲート間に接続している。

放出信号用スイッチ５２、５４、５５、５７のゲートは、制御部２０５の制御信号ＳＷ＿Ａに接続されている。放出信号用スイッチ５３、５６のゲートは、制御部２０５の制御信号ＳＷ＿Ｂに接続されている。ｐ型ＦＥＴは、ゲート電圧が高いハイ状態でオフし、ゲート電圧が低いロー状態でオンする。

逆相サンプリングミキサ部２０３は、同相サンプリングミキサ部２０３と同じ構成で、サンプリングスイッチのゲートに入力される信号が１８０度位相差を持ち、サンプリングのタイミングが位相で１８０度ずれている。

２段目ＦＩＲフィルタの動作について説明する。ローテーション容量４個からまとめて信号をバッファ容量１５に放出するときは、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｂはハイである。これにより、２段目ＦＩＲフィルタは４タップで、サンプリングレートは１／４にデシメーションされる。

ローテーション容量２個からまとめて信号をバッファ容量１５に放出するときは、制御信号ＳＷ＿Ａはハイ、制御信号ＳＷ＿Ｂはローである。これにより、２段目ＦＩＲフィルタは２タップで、サンプリングレートは１／２にデシメーションされる。

ローテーション容量１個から信号をバッファ容量１５に放出するときは、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｂはローである。このとき、２段目ＦＩＲフィルタの効果は無く、サンプリングレートは変わらずデシメーションはされない。

制御部２０５は、受信信号の周波数や通信を行っている無線システム等の情報に応じて、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｂの制御を行う。以上より、本実施の形態のサンプリングミキサによれば、実施の形態１の効果に加えて、制御部による制御を簡単にすることができる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３におけるサンプリングミキサ３００の回路図である。以下、実施の形態１と異なる点のみ説明する。

本実施の形態は、実施の形態１の放出信号用スイッチ４６〜５１、およびローテーション容量切替スイッチ４２〜４５を省略し、デジタルコントロールユニット３０４にシフトレジスタ切替スイッチ６０、６１と、局部発振器７０と、局発切替スイッチ７１、７２、７３と、分周器７４、７５、７６を備えたサンプリングミキサである。

図５において、シフトレジスタ切替スイッチ６０を積分スイッチ２１と積分スイッチ２５のゲート間に接続し、シフトレジスタ切替スイッチ６１を積分スイッチ１９と積分スイッチ２５のゲート間に接続している。

シフトレジスタ切替スイッチ６０のゲートは、制御部３０５の制御スイッチＳＷ＿Ｆに接続されている。シフトレジスタ切替スイッチ６１のゲートは、制御部３０５の制御信号ＳＷ＿Ｅに接続されている。

局発切替スイッチ７１は、局部発振器７０と分周器７４に接続され、ゲートは制御部３０５の制御信号ＳＷ＿Ｂに接続されている。局発切替スイッチ７２は、局部発振器７０と分周器７５に接続され、ゲートは制御部３０５の制御信号ＳＷ＿Ｆに接続されている。局発切替スイッチ７３は、局部発振器７０と分周器７６に接続され、ゲートは、制御部３０５の制御信号ＳＷ＿Ｅに接続されている。

逆相サンプリングミキサ部３０３は、同相サンプリングミキサ部３０２と同じ構成で、サンプリングスイッチに入力される信号が１８０度位相差を持ち、サンプリングのタイミングが位相で１８０度ずれている。

２段目ＦＩＲフィルタの動作について説明する。ローテーションキャパシタ容量４個からまとめて信号をバッファ容量１５に放出するときは、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｂはハイ、制御信号ＳＷ＿Ｅ、制御信号ＳＷ＿Ｆはローである。

局部発振器７０は、局発切替スイッチ７１を介して分周器７４に接続される。分周器７４は、ＬＯ信号を６４分周したLO／６４信号を、放出スイッチ２６〜２９のゲートと、放出スイッチ３０〜３３のゲートに差動で出力する。これにより、２段目ＦＩＲフィルタは４タップで、サンプルレートを１／４にデシメーションされる。

ローテーション容量２個からまとめて信号をバッファ容量１５に放出するときは、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｆはハイ、制御信号ＳＷ＿Ｂ、制御信号ＳＷ＿Ｅはローである。

局部発振器７０は、局発切替スイッチ７２を介して分周器７５に接続される。分周器７４は、ＬＯ信号を３２分周したＬＯ／３２信号を、放出スイッチ２６、２７のゲートと、放出スイッチ２８、２９のゲートに差動で出力する。これにより、２段目ＦＩＲフィルタは２タップで、サンプルレートを１／２にデシメーションされる。

また、ローテーション容量１１〜１４は使用しないので、積分スイッチ２２〜２４に接続されたレジスタ６３〜６６を動作させなくてよい。よって、シフトレジスタ６２において、レジスタ６３〜６６の消費電流を削減できる。

ローテーション容量１個から信号をバッファ容量１５に放出するときは、制御信号ＳＷ＿Ｅはハイ、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｂ、制御信号ＳＷ＿Ｆはローである。局部発振器７０は、局発切替スイッチ７３を介して分周器７６に接続される。

分周器７６は、ＬＯ信号を１／１６分周したＬＯ／１６信号を、放出スイッチ２６のゲートと放出スイッチ２７のゲートに差動で出力する。これより、２段目ＦＩＲフィルタの効果は無く、サンプリングレートは変わらずデシメーションはされない。

また、ローテーション容量８〜１４は使用しないので、積分スイッチ２０〜２４に接続されたレジスタ６３〜６８を動作させなくてよい。よって、シフトレジスタ６２において、レジスタ６３〜６８の消費電流を削減できる。

制御部３０５は、受信信号の周波数や通信を行っている無線システム等の情報に応じて、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｂ、制御信号ＳＷ＿Ｅ、制御信号ＳＷ＿Ｆの制御を行う。以上より、本実施の形態のサンプリングミキサによれば、実施の形態１の効果に加えて、消費電流を削減することができる。

（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４におけるサンプリングミキサ４００の回路図である。以下に実施の形態３と異なる点のみ説明する。

本実施の形態は、実施の形態３における局発切替スイッチ７１、７２、７３と、分周器７４、７５、７６を省略し、放出信号用スイッチ４６、４７、５８、５９を備えたサンプリングミキサである。

図６において、放出信号用スイッチ５８を放出スイッチ２９と積分スイッチ１８のゲート間に接続している。放出信号用スイッチ５９を放出スイッチ２７と積分スイッチ１８のゲート間に接続している。

シフトレジスタ切替スイッチ６０を積分スイッチ２１と積分スイッチ２５のゲート間に接続し、シフトレジスタ切替スイッチ６１を積分スイッチ１９と積分スイッチ２５のゲート間に接続している。

放出信号用スイッチ４６、５９とシフトレジスタ切替スイッチ６１のゲートは、制御部３０５の制御信号ＳＷ＿Ｅに接続されている。放出信号用スイッチ４７、５８とシフトレジスタ切替スイッチ６０のゲートは、制御部３０５の制御スイッチＳＷ＿Ｆに接続されている。

逆相サンプリングミキサ部３０３は、同相サンプリングミキサ部２０３と同じ構成で、サンプリングスイッチのゲートに入力される信号が１８０度位相差を持ち、サンプリングのタイミングが位相で１８０度ずれている。

２段目ＦＩＲフィルタの動作について説明する。ローテーション容量４個からまとめて信号をバッファ容量１５に放出するときは、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｂはハイ、制御信号ＳＷ＿Ｅ、制御信号ＳＷ＿Ｆはローである。これにより、２段目ＦＩＲフィルタは４タップで、サンプリングレートを１／４にデシメーションされる。

ローテーション容量２個からまとめて信号をバッファ容量１５に放出するときは、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｆはハイ、制御信号ＳＷ＿Ｂ、制御信号ＳＷ＿Ｅはローである。これにより、２段目ＦＩＲフィルタは２タップで、サンプリングレートは１／２にデシメーションされる。

また、ローテーション容量１１〜１４は使用しないので、積分スイッチ２２〜２４に接続されたレジスタ６３〜６６を動作させなくてよい。よって、シフトレジスタ６２において、レジスタ６３〜６６の消費電流を削減できる。

ローテーション容量１個から信号をバッファ容量１５に放出するときは、制御信号ＳＷ＿Ｅはハイ、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｂ、制御信号ＳＷ＿Ｆはローである。これにより、２段目ＦＩＲフィルタの効果は無く、サンプリングレートは変わらずデシメーションはされない。

また、ローテーション容量８〜１４は使用しないので、積分スイッチ２０〜２４に接続されたレジスタ６３〜６８を動作させなくてよい。よって、シフトレジスタ６２において、レジスタ６３〜６８の消費電流を削減できる。

制御部３０５は、受信信号の周波数や通信を行っている無線システム等の情報に応じて、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｂ、制御信号ＳＷ＿Ｅ、制御信号ＳＷ＿Ｆの制御を行う。以上より、本実施の形態のサンプリングミキサによれば、実施の形態３の効果に加えて、分周器を必要とせず回路規模を低減できる。

（実施の形態５）
図１１は、本発明の実施の形態５におけるサンプリングミキサ６００の回路図である。以下、実施の形態１と異なる点のみ説明する。本実施の形態は、実施の形態１において８個であったローテーション容量の数を１２個としたサンプリングミキサである。サンプリングミキサ６００は、同相サンプリングミキサ部６０２と、逆相サンプリングミキサ部６０３と、デジタルコントロールユニット６０４と、制御部６０５とを備えている。

同相サンプリングミキサ部６０２は、ローテーション容量（Ｃｒ）６０７〜６１８と、積分スイッチ６１９〜６３０と、放出スイッチ６３１〜６４２と、ローテーション容量切替スイッチ６４３〜６４９と、放出信号用スイッチ６５０〜６５６とを備えている。

ローテーション容量切替スイッチ６４３は、放出スイッチ６３２と放出スイッチ６３３のゲート間に接続されている。同様に、ローテーション容量切替スイッチ６４４〜６４９は、放出スイッチ６３３〜６４１のそれぞれのゲート間に接続されている。放出スイッチ６３１と放出スイッチ６３２のゲート間は接続されている。同様に、放出スイッチ６３５と放出スイッチ６３６のゲート間、放出スイッチ６４１と放出スイッチ６４２のゲート間は接続されている。放出信号用スイッチ６５０は、放出スイッチ６３２と積分スイッチ６２１のゲート間に接続されている。同様に、放出信号用スイッチ６５１〜６５６は、放出スイッチ６３３、６３４、６３６、６３８〜６４０と積分スイッチ６２２、６２３、６２５、６２７〜６２９のそれぞれのゲート間に接続されている。

ローテーション容量切替スイッチ６４３、６４９のゲートは、制御部６０５の制御信号ＳＷ＿Ａに接続されている。ローテーション容量切替スイッチ６４６のゲートは、制御部６０５の制御信号ＳＷ＿Ｂに接続されている。ローテーション容量切替スイッチ６４５、６４７のゲートは、制御部６０５の制御信号ＳＷ＿Ｃに接続されている。ローテーション容量切替スイッチ６４４、６４８のゲートは、制御部６０５の制御信号ＳＷ＿Ｄに接続されている。放出信号用スイッチ６５１、６５５のゲートは、制御部６０５の制御信号ＳＷ＿Ｃに接続されている。放出信号用スイッチ６５２、６５４のゲートは、制御部６０５の制御信号ＳＷ＿Ｄに接続されている。放出信号用スイッチ６５３のゲートは、制御部６５３の制御信号ＳＷ＿Ｅに接続されている。放出信号用スイッチ６５０、６５６のゲートは、制御部６０５の制御信号ＳＷ＿Ｆに接続されている。

逆相サンプリングミキサ部６０５は、同相サンプリングミキサ部６０２と同じ構成で、サンプリングスイッチに入力される信号が１８０度位相差を持ち、サンプリングのタイミングが位相で１８０度ずれている。

デジタルコントロールユニット６０４は、レジスタ１２個を用いたシフトレジスタを備え、積分スイッチ６１９〜６３０に接続されている。図１２は、デジタルコントロールユニット６０４が生成する制御信号のタイミングチャートである。ＣＫＶ＿ＬＯ信号は、サンプリングスイッチ５のゲートに入力される。ＣＮＴ＿ＳＶ０〜１１信号は、積分スイッチ６１９〜６３０のゲートにそれぞれ入力される。

サンプリングミキサ６００の動作について同相サンプリングミキサ部６０２を用いて説明する。同相サンプリングミキサ部６０２は、ＣＫＶ＿ＬＯ信号２周期分の離散信号をヒストリ容量６とローテーション容量６０７〜６１８で積分することで１段目ＦＩＲフィルタとなる。このとき、サンプリングレートは１／２にデシメーションされる。

次にローテーション容量６０７〜６１８に積分された信号をバッファ容量１５に放出する。このとき、バッファ容量１５にまとめて信号を放出するローテーション容量の数を４個、３個、２個のいずれかに切り替えることで、２段目ＦＩＲフィルタのデシメーション比は、１／４、１／３、１／２の３段階に切り替えることができる。

ローテーション容量４個からまとめて信号をバッファ容量１５に放出するときは、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｂ、制御信号ＳＷ＿Ｄはハイ、制御信号ＳＷ＿Ｃ、制御信号ＳＷ＿Ｅ、制御信号ＳＷ＿Ｆはローである。これにより、ローテーション容量６０７〜６１０に接続された放出スイッチ６３１〜６３４のゲートが接続され、ＣＮＴ＿ＳＶ４信号でバッファ容量１５に信号が放出される。ローテーション容量６１１〜６１８についても同様に、ローテーション容量４個（ローテーション容量６１１〜６１４、６１５〜６１８）からまとめて信号を放出する。よって、サンプリングレートは１／４にデシメーションされる。

ローテーション容量３個からまとめて信号をバッファ容量１５に放出するときは、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｃ、制御信号ＳＷ＿Ｅはハイ、制御信号ＳＷ＿Ｂ、制御信号ＳＷ＿Ｄ、制御信号ＳＷ＿Ｆはローである。これにより、ローテーション容量６０７〜６０９に接続された放出スイッチ６３１〜６３３のゲートが接続され、ＣＮＴ＿ＳＶ３信号でバッファ容量１５に信号が放出される。ローテーション容量６１０〜６１８（ローテーション容量６１０〜６１２、６１３〜６１５、６１６〜６１８）についても同様に、ローテーション容量３個からまとめて信号を放出する。よって、サンプリングレートは１／３にデシメーションされる。

ローテーション容量２個からまとめて信号をバッファ容量１５に放出するときは、制御信号ＳＷ＿Ｄ、制御信号ＳＷ＿Ｆはハイ、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｂ、制御信号ＳＷ＿Ｃ、制御信号ＳＷ＿Ｅはローである。これにより、ローテーション容量６０９、６１０に接続された放出スイッチ６３３、６３４のゲートが接続され、ＣＮＴ＿ＳＶ４信号でバッファ容量１５に信号が放出される。ローテーション容量６０７、６０８、６１１〜６１８（ローテーション容量６０７〜６０８、６１１〜６１２、６１３〜６１４、６１５〜６１６、６１７〜６１８）についても同様に、ローテーション容量２個からまとめて信号を放出する。よって、サンプリングレートは１／２にデシメーションされる。

以上から、サンプリングミキサ６００全体としてのデシメーション比は、１／８、１／６、１／４に切り替えることができる。

ここで一例として、サンプリングミキサ６００を地上デジタル放送（ＲＦ周波数＝４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ）に適用した場合について説明する。サンプリングミキサ６００の出力信号をＡＤ変換した後でＳＮＲ＞７０ｄＢ必要であるとする。今回の例では、サンプリングミキサの後段に図示されていないΔΣ型のＡＤ変換器（ΔΣＡＤＣ）が接続されるとする。ΔΣＡＤＣの一般的な特性としては、４０倍オーバーサンプリングでＡＤ変換後のＳＮＲ＝７０ｄＢで、ΔΣＡＤＣに入力する前に折り返し歪を除去するＦＩＲフィルタ（１／２デシメーション）が必要である。よって、サンプリングミキサ６００〜ΔΣＡＤＣのデシメーション比は、１／１６、１／１２、１／８に切り替えられる。切り替える条件は、ΔΣＡＤＣ入力時のサンプリングレートが４０ＭＨｚ以上である。したがって、ＲＦ周波数４７０ＭＨｚ以上４８２ＭＨｚ未満の時には、１／８デシメーション行い、サンプリングレートは、５９ＭＨｚ〜６１ＭＨｚとなる。ＲＦ周波数４８２ＭＨｚ以上６４４ＭＨｚ未満の時には、１／１２デシメーション行い、サンプリングレートは４１ＭＨｚ〜５４ＭＨｚとなる。ＲＦ周波数６４４ＭＨｚ以上の時には、１／１６デシメーション行い、サンプリングレートは４１ＭＨｚ〜４８ＭＨｚとなる。すなわち、サンプリングミキサ６００をＲＦ周波数４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚに適用した場合、サンプリングミキサ６００の後段に接続されるΔΣＡＤＣの最高動作周波数は６１ＭＨｚである。一方、サンプリングミキサのデシメーション比を最低の１／８に固定した場合のΔΣＡＤＣの最高動作周波数は９６ＭＨｚである。したがって、デシメーション比を変えられることで今回の例では、動作周波数を３６％下げることができる。今回は、地上デジタル放送について説明したが、他の広帯域通信システムに適用しても良い。

以上より、本実施の形態のサンプリングミキサによれば、バッファ容量に同時に信号を放出するローテーション容量の数を変えることで、サンプリングレートのデシメーション比を切り替えることができる。これにより、サンプリングミキサの後段にＡＤ変換器を接続する場合において、ＡＤ変換器の動作周波数を下げ、消費電流を抑えることができる。

（実施の形態６）
図１３は、本発明の実施の形態６におけるサンプリングミキサ７００の回路図である。以下、実施の形態１と異なる点のみ説明する。本実施の形態は、実施の形態１における同相サンプリングミキサ部１０２、逆相サンプリングミキサ部１０３の代わりに、同相サンプリングミキサ部７０２、逆相サンプリングミキサ部７０３を備えたサンプリングミキサである。

本実施の形態は、同相サンプリングミキサ部７０２において、実施の形態１の同相サンプリングミキサ部１０２におけるローテーションキャパシタ７〜１４、積分スイッチ１８〜２５、放出スイッチ２６〜３３の代わりに、ローテーション容量部７０７〜７１４を備えている。また、同相サンプリングミキサ部７０２は、ローテーション容量切替スイッチ７２０〜７２６と、放出信号用スイッチ７２９〜７３３とを備えている。逆相サンプリングミキサ部７０３は、同相サンプリングミキサ部７０２と同じ構成で、サンプリングスイッチに入力される信号が１８０度位相差を持ち、サンプリングのタイミングが位相で１８０度ずれている。

図１４は、ローテーション容量部７０７の回路図である。ローテーション容量部７０７は、ローテーション容量７ａ、７ｂ、積分スイッチ１８ａ、１８ｂ、及び、放出スイッチ２６ａ、２６ｂを備えている。ローテーション容量７ａ、７ｂのそれぞれの容量値は、ローテーション容量７（図１参照）の半分である。積分スイッチ１８ａ、１８ｂのゲートには同一の制御信号が入力し、ローテーション容量７ａ、７ｂに同時に信号を積分する。ローテーション容量７ａに積分された信号は、放出スイッチ２６ａのゲートに入力された制御信号により放出される。また、ローテーション容量７ｂに積分された信号は、放出スイッチ２６ｂのゲートに入力された制御信号により放出される。つまり、ローテーション容量７ａ、７ｂは、同時に信号を積分し、異なるタイミングで放出することができる。または、放出スイッチ２６ａ、２６ｂのゲートに同一の制御信号が入力されることで同時に放出もできる。ローテーション容量部７０８〜７１４についてもローテーション容量部７０７と同様の構成をしている。

図１３において、ローテーション容量部７０７は、ローテーション容量部７０８とローテーション容量部７１４とに接続されている。ローテーション容量部７０８〜７１４も同様に接続されている。ローテーション容量切替スイッチ７２０は、ローテーション容量部７０８とローテーション容量部７０９の間に接続されている。同様に、ローテーション容量切替スイッチ７２１〜７２６は、ローテーション容量部７０９〜７１４のそれぞれの間に接続されている。放出信号用スイッチ７２８は、ローテーション容量部７１４とデジタルコントロールユニット１０４との間に接続されている。同様に、放出信号用スイッチ７２９〜７３３は、ローテーション容量部７０８〜７１０、７１２、７１３のそれぞれの間に接続されている。

ローテーション容量切替スイッチ７２０、７２３、７２４、７２６のゲートは、制御部１０５の制御信号ＳＷ＿Ａに接続されている。ローテーション容量切替スイッチ７２１、７２５のゲートは、制御部１０５の制御信号ＳＷ＿Ｂに接続されている。放出信号用スイッチ７２８、７２９、７３１、７３２のゲートは、制御部１０５の制御信号ＳＷ＿Ｃに接続されている。放出信号用スイッチ７３０、７３３のゲートは、制御部１０５の制御信号ＳＷ＿Ｄに接続されている。

２段目ＦＩＲフィルタの動作について説明する。ローテーション容量部７０７〜７１４に積分された信号をバッファ容量１５に放出することで２段目ＦＩＲフィルタが構成される。このとき、バッファ容量１５にまとめて信号を放出するローテーション容量部の個数を切り替えることで２段目ＦＩＲフィルタのデシメーション比は、１／４、１／２、１の３段階に切り替えられる。

デシメーション比１／４のときは、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｂはハイ、制御信号ＳＷ＿Ｃ、制御信号ＳＷ＿Ｄはローである。このとき、ローテーション容量部７０７内の１個のローテーション容量とローテーション容量部７０８〜７１０内の全てのローテーション容量とローテーション容量部７１１内の１個のローテーション容量とが、デジタルコントロールユニット１０４のＣＮＴ＿ＳＶ５信号により、まとめてバッファ容量１５に信号を放出する。同様に、ローテーション容量部７１１内の１個のローテーション容量とローテーション容量部７１２〜７１４内の全てのローテーション容量とローテーション容量部７０７内の１個のローテーション容量とが、デジタルコントロールユニット１０４のＣＮＴ＿ＳＶ１信号により、まとめてバッファ容量１５に信号を放出する。バッファ容量１５に同時に接続するローテーション容量部の数は５個であるが、ＣＮＴ＿ＳＶ１信号、ＣＮＴ＿ＳＶ５信号で出力するタイミングは、ＣＫＶ＿ＬＯの４周期ごとになっているのでデシメーション比は１／４となる。

デシメーション比１／２のときは、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｄはハイ、制御信号ＳＷ＿Ｂ，制御信号ＳＷ＿Ｃはローである。このとき、ローテーション容量部７０７内の１個のローテーション容量とローテーション容量部７０８内の２個のローテーション容量とローテーション容量部７０９内の１個のローテーション容量とが、ＣＮＴ＿ＳＶ３信号により、まとめてバッファ容量１５に信号を放出する。以下、同様の動作でＣＮＴ＿ＳＶ５、７、１信号で放出される。バッファ容量１５に同時に接続するローテーション容量部の数は３個であるが、ＣＮＴ＿ＳＶ１、３、５、７信号で出力するタイミングは、ＣＫＶ＿ＬＯの２周期ごとになっているのでデシメーション比は１／２となる。

デシメーション比１のときは、制御信号ＳＷ＿Ｃ、制御信号ＳＷ＿Ｄはハイ、制御信号ＳＷ＿Ａ、制御信号ＳＷ＿Ｂはローである。このとき、ローテーション容量部７０７内の１個のローテーション容量とローテーション容量部７０８内の１個のローテーション容量とが、ＣＮＴ＿ＳＶ２信号により、まとめてバッファ容量１５に信号を放出する。以下、同様の動作でＣＮＴ＿ＳＶ３、４、５、６、７、０、１信号で放出される。バッファ容量１５に同時に接続するローテーション容量部の数は２個であるが、ＣＮＴ＿ＳＶ０〜７信号で出力するタイミングは、ＣＫＶ＿ＬＯの１周期ごとになるのでデシメーション比は１となる。

図１５は、サンプリングミキサ７００の周波数特性を示す。このとき、ＬＯ信号周波数は４７０ＭＨｚである。図に示すように、実施の形態１のサンプリングミキサ１００の場合（図３（ａ））よりもノッチが深くなっている。これは、ノッチを深くし、減衰量を大きく取れるように、積分したタイミングが異なる信号がローテーション容量値で重み付けされバッファ容量１５に接続するためである。なお、本実施の形態では、ローテーション容量部のローテーション容量値をそれぞれ元のローテーション容量の半分としたが、それ以外でもよい。本実施の形態のサンプリングミキサ７００によれば、実施の形態１のサンプリングミキサ１００の周波数特性よりも、ノッチが深く減衰量が大きく取れることで、折り返し成分を除去できる。

以上より、本実施の形態のサンプリングミキサによれば、バッファ容量に同時に信号を放出するローテーション容量部の数を変えることで、サンプリングレートのデシメーション比を切り替えることができる。さらに、ローテーション容量値に重み付けをしてノッチを深くすることができ、より折り返し成分を除去できる。

また、本実施の形態では、バッファ容量に同時に接続するローテーション容量部の数を５個、３個、２個としたが、これ以上の数でもかまわない。

（実施の形態７）
図１６は、本発明の実施の形態７におけるサンプリングミキサ９００の回路図である。以下、実施の形態５と異なる点のみ説明する。本実施の形態は、実施の形態５における同相サンプリングミキサ部６０２、逆相サンプリングミキサ部６０３の代わりに、同相サンプリングミキサ部９０２、逆相サンプリングミキサ部９０３を備えたサンプリングミキサである。

本実施の形態は、同相サンプリングミキサ部９０２において、実施の形態５の同相サンプリングミキサ部６０２におけるローテーション容量６０７、６０９〜６１１、６１３、６１５〜６１７、積分スイッチ６１９、６２１〜６２３、６２５、６２７〜６２９、放出スイッチ６３１、６３３〜６３５、６３７、６３９〜６４１の代わりにローテーション容量部９０７、９０９〜９１１、９１３、９１５〜９１７を備えている。ローテーション容量部９０７、９０９〜９１１、９１３、９１５〜９１７は、図１４に示すローテーション容量部７０７と同様の構成である。逆相サンプリングミキサ部９０３は、同相サンプリングミキサ部９０２と同じ構成で、サンプリングスイッチに入力される信号が１８０度位相差を持ち、サンプリングのタイミングが位相で１８０度ずれている。

図１６において、ローテーション容量部９０７は、ローテーション容量部９０９とローテーション容量部９１７と接続されている。ローテーション容量部９０９〜９１１、９１３、９１５〜９１７も同様に接続されている。

２段目ＦＩＲフィルタの動作について説明する。デシメーション比１／４のときは、ローテーション容量部９０７内の１個のローテーション容量とローテーション容量６０８とローテーション容量部９０９、９１０内の全てのローテーション容量とローテーション容量部９１１内の１個のローテーション容量と（すなわち、５個のローテーション容量（部））が、まとめてバッファ容量部１５に信号を放出する。他のローテーション容量部、ローテーション容量についても同様である。

デシメーション比１／３のときは、ローテーション容量部９０７内の１個のローテーション容量とローテーション容量６０８とローテーション容量部９０９内の全ての容量とローテーション容量部９１０内の１個のローテーション容量と（すなわち、４個のローテーション容量（部））が、まとめてバッファ容量１５に信号を放出する。他のローテーション容量部、ローテーション容量についても同様である。

デシメーション比１／２のときは、ローテーション容量部９０７内の１個のローテーション容量とローテーション容量６０８とローテーション容量部９０９内の１個の容量と（すなわち、３個のローテーション容量（部））が、まとめてバッファ容量１５に信号を放出する。他のローテーション容量部、ローテーション容量についても同様である。

本実施の形態のサンプリングミキサ９００によれば、積分したタイミングが異なる信号が、ノッチを深くし、減衰量を大きく取れるようにローテーション容量値で重み付けされバッファ容量１５に接続することで、実施の形態５のサンプリングミキサ６００の周波数特性よりも、ノッチが深く減衰量が大きく取れる。

以上より、本実施の形態のサンプリングミキサによれば、バッファ容量に同時に信号を放出するローテーション容量の数を変えることで、サンプリングレートのデシメーション比を切り替えることができる。さらに、ローテーション容量値で重み付けをしてノッチを深くすることができ、より折り返し成分を除去できる。

（実施の形態８）
本実施の形態では、実施の形態１から７で説明したサンプリングミキサを用いた無線機について説明する。

図７は、本発明の実施の形態８における無線機５００のブロック図である。図７において、アンテナ５０１と低雑音増幅器５０２が接続し、低雑音増幅器５０２と実施の形態１から７で説明したサンプリングミキサのいずれかのサンプリングミキサ５０３、５０４が接続し、サンプリングミキサ５０３とサンプリングミキサ５０４が信号処理部５０５に接続している。送信部は図示していない。

このように構成された無線機５００について、受信時のその動作を説明する。本実施の形態の無線機５００は、アンテナ５０１で受信した受信信号を低雑音増幅器５０２で増幅し、サンプリングミキサ５０３、５０４に出力する。サンプリングミキサ５０３、５０４は、受信信号を周波数変換及び時間離散化したベースバンド信号を信号処理部５０５に出力する。

サンプリングミキサ５０３とサンプリングミキサ５０４との違いは、サンプリングスイッチにおけるサンプリングのタイミングが位相で９０度ずれている点である。これにより直交復調される。信号処理部５０５は、入力されたベースバンド信号を処理して、音声、データ等をユーザーに出力する。

サンプリングミキサ５０３、５０４の制御部は、受信信号の周波数や通信を行っている無線システム等の情報に応じて、バッファ容量に同時に信号を放出するローテーション容量の数を制御する。

以上説明したように、本実施の形態の無線機によれば、バッファ容量に同時に信号を放出するローテーション容量の数を変えることで、サンプリングレートのデシメーション比を切り替えることができる。

これにより、ＲＦ周波数と比較して変調帯域が広い受信信号について、ＡＤ変換時の量子化雑音を低減することができる。また、ＲＦ周波数と変調帯域の比帯域に応じてデシメーション比を変化させることで、高速動作するＡＤ変換器を必要とせず消費電流を抑えられる。

また、本実施の形態では、サンプリングミキサ内の制御部の制御信号よりバッファ容量に同時に信号を放出するローテーション容量の数を切り替えていたが、信号処理部からの制御信号で切り替えてもよい。

本発明にかかるサンプリングミキサは、無線通信装置の無線部回路に有用であり、信号の周波数を変換するのに有用である。

本発明の実施の形態１におけるサンプリングミキサ１００の回路図 本発明の実施の形態１におけるデジタルコントロールユニット１０４が生成する信号のタイミングチャート図 本発明の実施の形態１におけるサンプリングミキサ１００の周波数特性を示す図 本発明の実施の形態２におけるサンプリングミキサ２００の回路図 本発明の実施の形態３におけるサンプリングミキサ３００の回路図 本発明の実施の形態４におけるサンプリングミキサ４００の回路図 本発明の実施の形態８における無線機５００のブロック図 従来のサンプリングミキサの回路図 従来のサンプリングミキサのデジタルコントロールユニットが生成する信号のタイミングチャート図 従来のサンプリングミキサの周波数特性を示す図 本発明の実施の形態５におけるサンプリングミキサ６００の回路図 本発明の実施の形態５におけるデジタルコントロールユニット６０４が生成する信号のタイミングチャート図 本発明の実施の形態６におけるサンプリングミキサ７００の回路図 本発明の実施の形態６におけるローテーション容量部７０７の回路図 本発明の実施の形態６におけるサンプリングミキサ７００の周波数特性を示す図 本発明の実施の形態７におけるサンプリングミキサ９００の回路図

符号の説明

１ トランスコンダクタンスアンプ
２、１０２、２０２、３０２、４０２、６０２、７０２、９０２ 同相サンプリングミキサ部
３、１０３、２０３、３０３、４０３、６０３、７０３、９０３ 逆相サンプリングミキサ部
４、１０４、３０４、４０４、６０４ デジタルコントロールユニット
５、３８ サンプリングスイッチ
６ ヒストリ容量
７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、６０７、６０８、６０９、６１０、６１１、６１２、６１３、６１４、６１５、６１６、６１７、６１８ ローテーション容量
１５ バッファ容量
１６ ダンプスイッチ
１７ リセットスイッチ
１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、６１９、６２０、６２１、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０ 積分スイッチ
２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、６３１、６３２、６３３、６３４、６３５、６３６、６３７、６３８、６３９、６４０、６４１、６４２ 放出スイッチ
３４、６２ シフトレジスタ
３５、３６、３７ 端子
４０、４１、４２、４３、４４、４５、６４３、６４４、６４５、６４６、６４７、６４８、６４９、７２０、７２１、７２２、７２３、７２４、７２５、７２６ ローテーション容量切替スイッチ
４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６５０、６５１、６５２、６５３、６５４、６５５、６５６、７２８、７２９、７３０、７３１、７３２、７３３ 放出信号用スイッチ
６０、６１ シフトレジスタ切替スイッチ
６２ シフトレジスタ
６３、６４、６５、６６、６７、６８ レジスタ
７０ 局部発振器
７１、７２、７３ 局発切替スイッチ
７４、７５、７６ 分周器
１００、２００、３００、４００、５０３、５０４、６００、７００、９００ サンプリングミキサ
１０５、２０５、３０５、６０５ 制御部
５００ 無線機
５０１ アンテナ
５０２ 低雑音増幅器
５０５ 信号処理部
７０７、７０８、７０９、７１０、７１１、７１２、７１３、７１４ ローテーション容量部
８００ サンプリングミキサ

Claims (16)

1. 電流変換された受信信号を連続時間で積分するヒストリ容量と、前記ヒストリ容量に所定時間接続され、前記受信信号を積分する複数のローテーション容量と、前記複数のローテーション容量から放出された信号を積分するバッファ容量と、を備えるサンプリングミキサであって、
   前記複数のローテーション容量で積分した信号を前記バッファ容量に放出する場合に、前記バッファ容量に同時に接続する前記複数のローテーション容量の組み合わせを切り替えるサンプリングミキサ。
2. 請求項１記載のサンプリングミキサであって、
   前記ヒストリ容量と前記複数のローテーション容量の接続を切り替える複数の積分切替手段と、
   前記複数のローテーション容量と前記バッファ容量の接続を切り替える複数の放出切替手段と、
   前記複数の積分切替手段および前記複数の放出切替手段を切り替えるシフトレジスタと、を備えるサンプリングミキサ。
3. 請求項２記載のサンプリングミキサであって、
   前記複数のローテーション容量の組み合わせを切り替える複数のローテーション容量切替手段と、
   前記シフトレジスタと前記複数の放出切替手段との接続を切り替える複数の放出信号用切替手段と、
   前記複数のローテーション容量切替手段および前記複数の放出信号用切替手段を切り替える制御手段と、を備えるサンプリングミキサ。
4. 請求項１記載のサンプリングミキサであって、
   前記ローテーション容量を８個有し、
   前記ローテーション容量を４個、２個または１個ずつ前記バッファ容量に同時に接続するサンプリングミキサ。
5. 請求項４記載のサンプリングミキサであって、
   前記ローテーション容量を２個ずつ前記バッファ容量に同時に接続する場合に、前記ローテーション容量を２個ずつまとめた４グループで前記受信信号を順番に積分し、
   前記ローテーション容量を１個ずつ前記バッファ容量に接続する場合に、前記ローテーション容量のそれぞれで前記受信信号を順番に積分するサンプリングミキサ。
6. 請求項４記載のサンプリングミキサであって、
   前記ローテーション容量を２個ずつ前記バッファ容量に同時に接続する場合に、前記ローテーション容量を２個ずつまとめた２グループで前記受信信号を順番に積分し、
   前記ローテーション容量を１個ずつ前記バッファ容量に接続する場合に、前記ローテーション容量２個で前記受信信号を順番に積分するサンプリングミキサ。
7. 請求項２記載のサンプリングミキサであって、
   前記受信信号の周波数に対応する基準信号を発振する局部発振器と、
   前記局部発振器の出力信号を分周し、前記複数の放出切替手段を切り替える分周器と、を備えるサンプリングミキサ。
8. 請求項１に記載のサンプリングミキサであって、
   前記ローテーション容量を１２個有し、
   前記ローテーション容量を４個、３個または２個ずつ前記バッファ容量に同時に接続するサンプリングミキサ。
9. 請求項３記載のサンプリングミキサであって、
   前記制御手段は、前記受信信号の周波数、または通信を行っている無線システムに応じて、前記複数のローテーション容量切替手段および前記複数の放出信号用切替手段を切り替えるサンプリングミキサ。
10. 請求項１に記載のサンプリングミキサであって、
    前記バッファ容量に同時に接続する複数のローテーション容量のうち少なくとも一つの容量値が他とは異なるサンプリングミキサ。
11. 請求項１０記載のサンプリングミキサであって、
    前記ヒストリ容量と前記複数のローテーション容量の接続を切り替える複数の積分切替手段と、
    前記複数のローテーション容量と前記バッファ容量の接続を切り替える複数の放出切替手段と、
    前記複数の積分切替手段および前記複数の放出切替手段を切り替えるシフトレジスタと、を備えるサンプリングミキサ。
12. 請求項１１記載のサンプリングミキサであって、
    前記複数のローテーション容量の組み合わせを切り替える複数のローテーション容量切替手段と、
    前記シフトレジスタと前記複数の放出切替手段との接続を切り替える複数の放出信号用切替手段と、
    前記複数のローテーション容量切替手段および前記複数の放出信号用切替手段を切り替える制御手段と、を備えるサンプリングミキサ。
13. 請求項１０記載のサンプリングミキサであって、
    前記ローテーション容量を８個有し、
    前記ローテーション容量を５個、３個または２個ずつ前記バッファ容量に同時に接続するサンプリングミキサ。
14. 請求項１０記載のサンプリングミキサであって、
    前記ローテーション容量を１２個有し、
    前記ローテーション容量を５個、４個または３個ずつ前記バッファ容量に同時に接続するサンプリングミキサ。
15. 請求項１２記載のサンプリングミキサであって、
    前記制御手段は、前記受信信号の周波数、または通信を行っている無線システムに応じて、前記複数のローテーション容量切替手段および前記複数の放出信号用切替手段を切り替えるサンプリングミキサ。
16. 無線信号を受信するアンテナと、
    前記アンテナに接続され、受信信号を増幅する増幅器と、
    前記増幅器に接続され、前記受信信号を周波数変換および時間離散化したベースバンド信号を生成する請求項１から１５のいずれか一項記載のサンプリングミキサと、
    前記サンプリングミキサに接続され、前記ベースバンド信号を処理する信号処理部と、を備える受信機。

Images