JP2008300963A

JP2008300963A - マイクロ波移相回路、イメージリジェクションミクサおよび直交変調器

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Publication number: JP2008300963A
Application number: JP2007142169A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Nakajima; 健介中島; Hirotami Ueda; 博民上田; Mitsuhiro Shimozawa; 充弘下沢; Kenji Suematsu; 憲治末松
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2027-05-29
Also published as: JP4836868B2

Abstract

【課題】入力信号である差動高周波信号から、等振幅、かつ、４５°位相差の２つの差動高周波信号を安価な構成で生成することのできるマイクロ波移相回路を得る。
【解決手段】入力信号である差動高周波信号を、等振幅、かつ、４５度の位相差を有する第１から第８の８つの高周波信号に分配出力する８相ポリフェーズフィルタ１００と、８相ポリフェーズフィルタにより分配出力された８つの高周波信号に基づいて、等振幅、かつ、４５度の位相差を有する２つの差動高周波信号を出力信号として生成する出力信号生成回路２００、２１０、２２０、２３０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力信号である差動高周波信号から、等振幅で位相の異なる２つの差動高周波信号を生成するマイクロ波移相回路と、本発明のマイクロ波移相回路を適用したイメージリジェクションミクサおよび直交変調器に関する。

たとえば、従来の８相出力のポリフェーズフィルタ回路は、４個の抵抗と容量が交互に環状に接続されている第１のポリフェーズフィルタに対して、４個の抵抗と容量が交互に環状に接続されている第２のポリフェーズフィルタと、４個の抵抗と容量が交互に環状に接続されている第３のポリフェーズフィルタとを並列に接続して構成されている（例えば、特許文献１参照）。

これにより、第１のポリフェーズフィルタの入力端子Ｖ_ｉ１から差動の高周波信号の正相側を入力し、第１のポリフェーズフィルタの入力端子Ｖ_ｉ２から差動の高周波信号の逆相側を入力すると、第１のポリフェーズフィルタが相互に９０度の位相差を有する等振幅な４つの高周波信号を第２のポリフェーズフィルタおよび第３のポリフェーズフィルタに出力する。

第２のポリフェーズフィルタは、第１のポリフェーズフィルタから相互に９０度の位相差を有する等振幅な４つの高周波信号を受けると、相互に９０度の位相差を有する４つの高周波信号を出力する。

すなわち、第２のポリフェーズフィルタは、位相が２２．５度の高周波信号、位相が１１２．５度の高周波信号、位相が２０２．５度の高周波信号、位相が２９２．５度の高周波信号の４つを出力する。

また、第３のポリフェーズフィルタは、第１のポリフェーズフィルタから相互に９０度の位相差を有する等振幅な４つの高周波信号を受けると、相互に９０度の位相差を有する４つの高周波信号を出力する。

すなわち、第３のポリフェーズフィルタは、位相が６７．５度の高周波信号、位相が１５７．５度の高周波信号、位相が２４７．５度の高周波信号、位相が３３７．５度の高周波信号の４つを出力する。

これにより、ポリフェーズフィルタ回路から８つの高周波信号が相互に４５度の位相差を有し、かつ、等振幅な信号が得られる。ただし、ポリフェーズフィルタ回路に接続される８つの負荷のインピーダンスがすべて等しい必要がある。

米国特許第６３８８５４３号明細書

しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
このように、従来の８相出力のポリフェーズフィルタ回路においては、４５度の位相差を有し、かつ、等振幅な８つの高周波信号を得るためには、８つの出力端子に接続される８つの負荷のインピーダンスがすべて等しくなくてはならないという問題があった。そのため、所望の４５度位相差の高周波信号のみを取り出したい場合には、必要となる出力端子にのみ増幅器などを設けるわけにいかず、不要な出力端子にも同じ増幅器あるいは同等の負荷インピーダンスをもった整合回路を設けなくてはならないという課題があった。

本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、入力信号である差動高周波信号から、等振幅、かつ、４５°位相差の２つの差動高周波信号を安価な構成で生成することのできるマイクロ波移相回路を得るとともに、このマイクロ波移相回路を適用したイメージリジェクションミクサおよび直交変調器を得ることを目的とする。

本発明に係るマイクロ波移相回路は、入力信号である差動高周波信号を、等振幅、かつ、４５度の位相差を有する第１から第８の８つの高周波信号に分配出力する８相ポリフェーズフィルタと、８相ポリフェーズフィルタにより分配出力された８つの高周波信号に基づいて、等振幅、かつ、４５度の位相差を有する２つの差動高周波信号を出力信号として生成する出力信号生成回路とを備えたものである。

また、本発明に係るイメージリジェクションミクサは、本発明のマイクロ波移相回路と、入力信号として差動局部発振信号および差動高周波信号を取り込み、差動局部発振信号の２倍の周波数を有する信号で差動高周波信号をミキシングし、ダウンコンバートされた差動中間周波数信号を出力する第１および第２の２つの偶高調波形ダウンミクサと、入力信号である４相の高周波信号を９０度合成し、１つの差動高周波信号を出力する４相ポリフェーズフィルタとを備えたイメージリジェクションミクサであって、第１の偶高調波形ダウンミクサは、出力信号生成回路から出力される２つの差動高周波信号のうちの一方を差動局部発振信号として取り込み、差動高周波信号とのミキシングを行い、第１の差動中間周波数信号を出力し、第２の偶高調波形ダウンミクサは、出力信号生成回路から出力される２つの差動高周波信号のうちの他方を差動局部発振信号として取り込み、第１の偶高調波形ダウンミクサに入力された差動高周波信号と同一の差動高周波信号とのミキシングを行い、第１の差動中間周波数信号に対して９０°位相差を持った第２の差動中間周波数信号を出力し、４相ポリフェーズフィルタは、第１の差動中間周波数信号および第２の差動中間周波数信号を４相の高周波信号として入力して９０度合成し、１つの差動高周波信号を出力するものである。

さらに、本発明に係る直交変調器は、本発明のマイクロ波移相回路と、入力信号として差動局部発振信号および差動ベースバンド信号を取り込み、差動局部発振信号の２倍の周波数を有する信号で差動ベースバンド信号をミキシングし、アップコンバートされた差動高周波信号を出力する第１および第２の２つの偶高調波形アップミクサと、第１の偶高調波形アップミクサおよび第２の偶高調波形アップミクサのそれぞれから出力される差動高周波信号を同相合成し、差動高周波信号を出力する合成器とを備えた直交変調器であって、第１の偶高調波形アップミクサは、出力信号生成回路から出力される２つの差動高周波信号のうちの一方を差動局部発振信号として取り込み、差動ベースバンド信号とのミキシングを行い、第１の差動高周波信号を出力し、第２の偶高調波形アップミクサは、出力信号生成回路から出力される２つの差動高周波信号のうちの他方を差動局部発振信号として取り込み、差動ベースバンド信号とのミキシングを行い、第２の差動高周波信号を出力し、合成器は、９０度位相差を持った第１の差動高周波信号および第２の差動高周波信号を同相合成して差動高周波信号を出力するものである。

本発明によれば、８相ポリフェーズフィルタの後段に、８相ポリフェーズフィルタにより分配出力された８つの高周波信号に基づいて、等振幅、かつ、４５度の位相差を有する２つの差動高周波信号を出力信号として生成する出力信号生成回路を備えることにより、入力信号である差動高周波信号から、等振幅、かつ、４５°位相差の２つの差動高周波信号を安価な構成で生成することのできるマイクロ波移相回路を得るとともに、このマイクロ波移相回路を適用したイメージリジェクションミクサおよび直交変調器を得ることができる。

以下、本発明のマイクロ波移相回路、イメージリジェクションミクサおよび直交変調器の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるマイクロ波移相回路の構成図である。この図１のマイクロ波移相回路は、８相ポリフェーズフィルタ１００、第１の同相合成器２００、第２の同相合成器２１０、第３の同相合成器２２０、および第４の同相合成器２３０で構成されている。ここで、４つの同相合成器は、出力信号生成回路に相当する。

また、８相ポリフェーズフィルタ１００は、差動高周波信号入力端子１ａ、１ｂと、第１の出力端子１１１〜第８の出力端子１１８を有している。そして、第１の出力端子１１１〜第８の出力端子１１８の８つの出力端子からは、相互に４５度の位相差を有し、かつ、等振幅な８つの高周波信号として、第１の高周波信号〜第８の高周波信号がそれぞれ出力される。

また、第１の同相合成器２００は、入力端子として第１の入力端子２０１および第２の入力端子２０２を有し、出力端子として第１の差動高周波信号出力端子２ａを有している。また、第２の同相合成器２１０は、入力端子として第１の入力端子２１１および第２の入力端子２１２を有し、出力端子として第１の差動高周波信号出力端子２ｂを有している。

また、第３の同相合成器２２０は、入力端子として第１の入力端子２２１および第２の入力端子２２２を有し、出力端子として第２の差動高周波信号出力端子３ａを有している。また、第４の同相合成器２３０は、入力端子として第１の入力端子２３１および第２の入力端子２３２を有し、出力端子として第２の差動高周波信号出力端子３ｂを有している。なお、符号の添え字ａ、ｂは、差動対、すなわち、差動の正相、逆相を示している。

次に、本実施の形態１におけるマイクロ波移相回路の動作について説明する。
差動高周波信号入力端子１ａ、１ｂから８相ポリフェーズフィルタ１００に入力された差動高周波信号は、８相ポリフェーズフィルタ１００の第１の出力端子１１１〜第８の出力端子１１８から、等振幅、かつ、４５度の位相差を有する８つの高周波信号に分配され、出力される。

ここで、本実施の形態１におけるマイクロ波移相回路では、８相ポリフェーズフィルタ１００の出力端子に４個の同相合成器が接続されている。具体的には、第１の出力端子１１１は、第１の同相合成器２００の第１の入力端子２０１に接続され、第３の出力端子１１３は、第１の同相合成器２００の第２の入力端子２０２に接続されている。

また、第５の出力端子１１５は、第２の同相合成器２１０の第１の入力端子２１１に接続され、第７の出力端子１１７は、第２の同相合成器２１０の第２の入力端子２１２に接続されている。

また、第２の出力端子１１２は、第３の同相合成器２２０の第１の入力端子２２１に接続され、第４の出力端子１１４は、第３の同相合成器２２０の第２の入力端子２２２に接続されている。

さらに、第６の出力端子１１６は、第４の同相合成器２３０の第１の入力端子２３１に接続され、第８の出力端子１１８は、第４の同相合成器２３０の第２の入力端子２３２に接続されている。

すなわち、８相ポリフェーズフィルタ１００の第１の出力端子１１１〜第８の出力端子１１８の８つの出力端子のうち、９０度位相の異なる高周波信号を出力する２つの出力端子同士がそれぞれ第１の同相合成器２００〜第４の同相合成器２３０に接続され、９０度位相の異なる２つの高周波信号が、第１の同相合成器２００〜第４の同相合成器２３０でそれぞれ同相合成される。

図２は、本発明の実施の形態１のマイクロ波移相回路において、第１の出力端子１１１〜第８の出力端子１１８のそれぞれから出力される高周波信号と、第１の差動高周波信号出力端子２ａ、２ｂ、および第２の差動高周波信号出力端子３ａ、３ｂのそれぞれから出力される高周波信号との関係をベクトル図で示したものである。この図２では、それぞれの高周波信号ベクトルに対して、端子の符号を付している。

８相ポリフェーズフィルタ１００の第１の出力端子１１１と第３の出力端子１１３のそれぞれの高周波信号は、第１の同相合成器２００で同相合成され、第１の差動高周波信号出力端子２ａから出力される高周波信号ベクトルとなる。また、第５の出力端子１１５と第７の出力端子１１７のそれぞれの高周波信号は、第２の同相合成器２１０で同相合成され、第１の差動高周波信号出力端子２ｂから出力される高周波信号ベクトルとなる。

また、第２の出力端子１１２と第４の出力端子１１４のそれぞれの高周波信号は、第３の同相合成器２２０で同相合成され、第２の差動高周波信号出力端子３ａから出力される高周波信号となる。また、第６の出力端子１１６と第８の出力端子１１８のそれぞれの高周波信号は、第４の同相合成器２３０で同相合成され、第２の差動高周波信号出力端子３ｂから出力される高周波信号となる。

以上のように、実施の形態１によれば、８相ポリフェーズフィルタの有する８個の出力端子に対して、同一の特性を有する４個の同相合成器が接続されており、８相ポリフェーズフィルタの有する８個の出力端子に接続される負荷インピーダンスがすべて等しくなる。この結果、８相ポリフェーズフィルタから出力される８つの高周波信号を無駄なく使用して、等振幅、かつ、４５度位相差を有する差動高周波信号を得ることができるマイクロ波移相回路を、安価な構成で実現できる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２におけるマイクロ波移相回路の構成図である。この図３のマイクロ波移相回路は、８相ポリフェーズフィルタ１００、第１の差動増幅器３００、および第２の差動増幅器４００で構成されている。ここで、２つの差動増幅器は、出力信号生成回路に相当する。

本実施の形態２のマイクロ波移相回路の構成は、先の実施の形態１における図１の構成と比較すると、出力信号生成回路として、４個の同相合成器の代わりに、２個の差動増幅器が用いられている点が異なっている。図３において、先の図１と同一符号が付されたものは、同一または相当部分を示すものであり、説明を省略する。

第１の差動増幅器３００は、入力端子として第１の入力端子３０１ａ、第２の入力端子３０２ａ、第３の入力端子３０１ｂ、第４の入力端子３０２ｂを有し、出力端子として第１の差動高周波信号出力端子２ａ、２ｂを有している。

同様に、第２の差動増幅器４００は、入力端子として第１の入力端子４０１ａ、第２の入力端子４０２ａ、第３の入力端子４０１ｂ、第４の入力端子４０２ｂを有し、出力端子として第２の差動高周波信号出力端子３ａ、３ｂを有している。なお、符号の添え字ａ、ｂは、差動対、すなわち、差動の正相、逆相を示している。

次に、本実施の形態２におけるマイクロ波移相回路の動作について説明する。
差動高周波信号入力端子１ａ、１ｂから８相ポリフェーズフィルタ１００に入力された差動高周波信号は、先の実施の形態１と同様に、８相ポリフェーズフィルタ１００の第１の出力端子１１１〜第８の出力端子１１８から、等振幅、かつ、４５度の位相差を有する８つの高周波信号に分配され、出力される。

ここで、本実施の形態２におけるマイクロ波移相回路では、８相ポリフェーズフィルタ１００の出力端子に２個の差動増幅器が接続されている。具体的には、第１の出力端子１１１は、第１の差動増幅器３００の第１の入力端子３０１ａに接続され、第３の出力端子１１３は、第１の差動増幅器３００の第２の入力端子３０２ａに接続され、第５の出力端子１１５は、第１の差動増幅器３００の第４の入力端子３０１ｂに接続され、第７の出力端子１１７は、第１の差動増幅器３００の第３の入力端子３０２ｂに接続されている。

また、第２の出力端子１１２は、第２の差動増幅器４００の第１の入力端子４０１ａに接続され、第４の出力端子１１４は、第２の差動増幅器４００の第２の入力端子４０２ａに接続され、第６の出力端子１１６は、第２の差動増幅器４００の第４の入力端子４０１ｂに接続され、第８の出力端子１１８は、第２の差動増幅器４００の第３の入力端子４０２ｂに接続されている。

すなわち、８相ポリフェーズフィルタ１００の第１の出力端子１１１〜第８の出力端子１１８の８つの出力端子のうち、９０度位相差にある２つの出力端子とその逆相、すなわち１８０度位相差にある２つの出力端子が、それぞれ第１の差動増幅器３００および第２の差動増幅器４００に接続され、９０度位相差にある差動高周波信号が、第１の差動増幅器３００および第２の差動増幅器４００でそれぞれ同相合成される。

先の実施の形態１で用いた図２のベクトル図を参照すると、第１の差動増幅器３００においては、図２（ａ）に示すベクトル合成が行われ、第２の差動増幅器４００においては、図２（ｂ）に示すベクトル合成が行われることとなる。

図４は、本実施の形態２におけるマイクロ波移相回路で用いられる差動増幅器の内部回路図である。この内部回路は、第１の差動増幅器３００および第２の差動増幅器４００で共通である。

上述したように、図４における差動増幅器は、入力端子として第１の入力端子３０１ａ、第２の入力端子３０２ａ、第３の入力端子３０１ｂ、第４の入力端子３０２ｂを有し、出力端子として第１の差動高周波信号出力端子２ａ、２ｂを有している。

さらに、この図４の差動増幅器は、第１の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０３ａ、第２の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０４ａ、第３の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０３ｂ、第４の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０４ｂ、第５の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０５ａ、第６の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０５ｂ、ソースインダクタ３０６、第１の負荷インダクタ３０７ａ、第２の負荷インダクタ３０７ｂ、第１の定電流源３０８ａ、第２の定電流源３０８ｂ、および電源電圧３０９で構成されている。

なお、符号の添え字ａ、ｂは、差動対、すなわち、差動の正相、逆相を示している。また、素子は、それぞれ同じサイズによるものである。また、第１の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０３ａ〜第４の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０４ｂは、すべて同じサイズである。

次に、本実施の形態２におけるマイクロ波移相回路で用いられる差動増幅器の動作について説明する。
第１の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０３ａおよび第２の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０４ａは、ドレインおよびソース同士が接続されている。同様に、第３の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０３ｂおよび第４の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０４ｂも、ドレインおよびソース同士が接続されている。

そして、第１の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０３ａおよび第２の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０４ａのドレインが、第５の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０５ａのソースに接続されている。同様に、第３の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０３ｂおよび第４の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０４ｂのドレインが、第６の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０５ｂのソースに接続されている。

さらに、第５の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０５ａおよび第６の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０５ｂのゲートが、電源電圧３０９に接続されている。また、第５の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０５ａのドレインが、第１の差動高周波信号出力端子２ａおよび第１の負荷インダクタ３０７ａの一端に接続されている。

同様に、第６の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０５ｂのドレインが、第１の差動高周波信号出力端子２ｂおよび第２の負荷インダクタ３０７ｂの一端に接続されている。また、第１の負荷インダクタ３０７ａおよび第２の負荷インダクタ３０７ｂの他端は、電源電圧３０９に接続されている。

また、第１の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０３ａおよび第２の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０４ａのソースと、第３の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０３ｂおよび第４の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０４ｂのソースとの間にソースインダクタ３０６が接続されている。

さらに、第１の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０３ａおよび第２の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０４ａのソースに、第１の定電流源３０８ａが接続され、第３の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０３ｂおよび第４の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０４ｂのソースに、第２の定電流源３０８ｂが接続されている。すなわち、第１の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０３ａ〜第６の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０５ｂは、カスコード接続型の差動増幅器を構成している。

第１の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０３ａ〜第４の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０４ｂのサイズは、すべて等しいので、第１の差動増幅器３００の第１の入力端子３０１ａ〜第４の入力端子３０２ｂの入力インピーダンスは、すべて等しい。従って、第１の入力端子３０１ａおよび第２の入力端子３０２ａから入力された９０度位相差の高周波信号は、第１の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０３ａおよび第２の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０４ａで同相合成される。

同様に、第３の入力端子３０１ｂおよび第４の入力端子３０２ｂに入力された、第１の入力端子３０１ａおよび第２の入力端子３０２ａに入力された９０度位相差の高周波信号と逆相関係にある９０度位相差の高周波信号も、第３の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０３ｂおよび第４の増幅用ＭＯＳトランジスタ３０４ｂで同相合成される。同相合成された差動高周波信号は、所望の利得で増幅され、第１の差動高周波信号出力端子２ａ、２ｂから出力される。

以上のように、実施の形態２によれば、８相ポリフェーズフィルタの有する８個の出力端子に対して、同一の特性を有する２個の差動増幅器が接続されており、８相ポリフェーズフィルタの有する８個の出力端子に接続される負荷インピーダンスがすべて等しくなる。この結果、８相ポリフェーズフィルタから出力される８つの高周波信号を無駄なく使用して、等振幅、かつ、４５度位相差を有する差動高周波信号を得ることができるマイクロ波移相回路を、安価な構成で実現できる。

なお、上述の実施の形態では、ＭＯＳトランジスタを用いた差動増幅器を示したが、ＭＯＳトランジスタには限定されず、バイポーラトランジスタなどの他のトランジスタによる差動増幅器を適用することも可能である。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３におけるイメージリジェクションミクサの構成図であり、先の実施の形態２におけるマイクロ波移相回路を適用している。この図５のイメージリジェクションミクサは、マイクロ波移相回路１とともに、第１の偶高調波形ダウンミクサ５００、第２の偶高調波形ダウンミクサ６００、および４相ポリフェーズフィルタ７００を備えている。さらに、入力端子として、差動高周波信号入力端子４ａ、４ｂを有し、出力端子として、差動中間周波数信号出力端子５ａ、５ｂを有している。

また、第１の偶高調波形ダウンミクサ５００は、差動局部発振信号入力端子５０１ａ、５０１ｂ、差動高周波信号入力端子５０２ａ、５０２ｂ、および差動中間周波数信号出力端子５０３ａ、５０３ｂを備えている。

同様に、第２の偶高調波形ダウンミクサ６００は、差動局部発振信号入力端子６０１ａ、６０１ｂ、差動高周波信号入力端子６０２ａ、６０２ｂ、および差動中間周波数信号出力端子６０３ａ、６０３ｂを備えている。

また、４相ポリフェーズフィルタ７００は、第１の入力端子７０１〜第４の入力端子７０４を備えている。

次に、本実施の形態３におけるイメージリジェクションミクサの動作について説明する。
マイクロ波移相回路１の第１の差動高周波信号出力端子２ａ、２ｂは、第１の偶高調波形ダウンミクサ５００の差動局部発振信号入力端子５０１ａ、５０１ｂに接続されている。また、マイクロ波移相回路１の第２の差動高周波信号出力端子３ａ、３ｂは、第２の偶高調波形ダウンミクサ６００の差動局部発振信号入力端子６０１ａ、６０１ｂに接続されている。

差動高周波信号入力端子４ａ、４ｂの正相側である４ａに、第１の偶高調波形ダウンミクサ５００の正相側の差動高周波信号入力端子５０２ａおよび第２の偶高調波形ダウンミクサ６００の正相側の差動高周波信号入力端子６０２ａが接続されている。また、差動高周波信号入力端子４ａ、４ｂの逆相側である４ｂに、第１の偶高調波形ダウンミクサ５００の逆相側の差動高周波信号入力端子５０２ｂおよび第２の偶高調波形ダウンミクサ６００の逆相側の差動高周波信号入力端子６０２ｂが接続されている。

また、第１の偶高調波形ダウンミクサ５００の正相側の差動中間周波数信号出力端子５０３ａは、４相ポリフェーズフィルタ７００の第１の入力端子７０１に接続され、第１の偶高調波形ダウンミクサ５００の逆相側の差動中間周波数信号出力端子５０３ｂは、４相ポリフェーズフィルタ７００の第３の入力端子７０３に接続されている。

同様に、第２の偶高調波形ダウンミクサ６００の正相側の差動中間周波数信号出力端子６０３ａは、４相ポリフェーズフィルタ７００の第２の入力端子７０２に接続され、第２の偶高調波形ダウンミクサ６００の逆相側の差動中間周波数信号出力端子６０３ｂは、４相ポリフェーズフィルタ７００の第４の入力端子７０４に接続されている。

第１の偶高調波形ダウンミクサ５００および第２の偶高調波形ダウンミクサ６００は、差動局部発振信号入力端子５０１ａ、５０１ｂ、および６０１ａ、６０１ｂから入力される局部発振信号の２倍の周波数を、差動高周波信号入力端子５０２ａ、５０２ｂ、および６０２ａ、６０２ｂから入力される高周波信号とミキシングし、差動中間周波数信号出力端子５０３ａ、５０３ｂ、および６０３ａ、６０３ｂからダウンコンバートされた差動中間周波数信号を出力する。

差動局部発振信号入力端子５０１ａ、５０１ｂ、および６０１ａ、６０１ｂから入力される局部発振信号は、４５度位相差で入力されるので、高周波信号とミキシングされる２倍の周波数においては、位相差も２倍され、中間周波数信号は、９０度位相差を持つことになる。

９０度位相差を持った差動中間周波数信号出力端子５０３ａ、５０３ｂ、および６０３ａ、６０３ｂから出力される中間周波数信号は、４相ポリフェーズフィルタ７００で９０度合成され、イメージ信号が抑圧され、所望の中間周波数信号が差動中間周波数信号出力端子５ａ、５ｂから出力されることとなる。

以上のように、実施の形態３によれば、先の実施の形態２によるマイクロ波移相回路を用いて４５度移相器を実現しているため、偶高調波形ミクサと組み合わせることで，局部発振信号周波数を半分にでき、半導体集積回路において、周波数が低い分、十分な局部発振信号電力を低消費電流に実現し易い。

なお、上述の実施の形態３では、先の実施の形態２のマイクロ波移相回路を用いて４５度位相差を実現した場合について説明したが、先の実施の形態１のマイクロ波移相回路を用いても同様の効果を得ることができる。

また、先の図５では、イメージリジェクションミクサを実現しているが、４相ポリフェーズフィルタ７００を除去し、差動中間周波数信号出力端子５０３ａ、５０３ｂ、および６０３ａ、６０３ｂから直接ダウンコンバートされたベースバンド信号を出力として取り出すことで、直交復調器を実現することもできる。

実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４における直交変調器の構成図であり、先の実施の形態２におけるマイクロ波移相回路を適用している。この図６の直交変調器は、マイクロ波移相回路１とともに、第１の偶高調波形アップミクサ８００および第２の偶高調波形アップミクサ８００を備えている。さらに、出力端子として、差動高周波信号出力端子６ａ、６ｂを有している。

また、第１の偶高調波形アップミクサ８００は、差動局部発振信号入力端子８０１ａ、８０１ｂ、差動ベースバンド信号入力端子８０２ａ、８０２ｂ、および差動高周波信号出力端子８０３ａ、８０３ｂを備えている。

同様に、第２の偶高調波形アップミクサ９００は、差動局部発振信号入力端子９０１ａ、９０１ｂ、差動ベースバンド信号入力端子９０２ａ、９０２ｂ、および差動高周波信号出力端子９０３ａ、９０３ｂを備えている。

次に、本実施の形態４における直交変調器の動作について説明する。
マイクロ波移相回路１の第１の差動高周波信号出力端子２ａ、２ｂは、第１の偶高調波形アップミクサ８００の差動局部発振信号入力端子８０１ａ、８０１ｂに接続されている。また、マイクロ波移相回路１の第２の差動高周波信号出力端子３ａ、３ｂは、第２の偶高調波形アップミクサ９００の差動局部発振信号入力端子９０１ａ、９０１ｂに接続されている。

第１の偶高調波形アップミクサ８００の正相側の差動高周波信号出力端子８０３ａ、および第２の偶高調波形アップミクサ９００の正相側の差動高周波信号出力端子９０３ａは、正相側の差動高周波信号出力端子６ａに接続されている。また、第１の偶高調波形アップミクサ８００の逆相側の差動高周波信号出力端子８０３ｂおよび第２の偶高調波形アップミクサ９００の逆相側の差動高周波信号出力端子９０３ｂは、逆相側の差動高周波信号出力端子６ｂに接続されている。

第１の偶高調波形アップミクサ８００および第２の偶高調波形アップミクサ９００は、差動局部発振信号入力端子８０１ａ、８０１ｂ、および９０１ａ、９０１ｂから入力される差動局部発振信号の２倍の周波数を、差動ベースバンド信号入力端子８０２ａ、８０２ｂ、および９０２ａ、９０２ｂから入力されるベースバンド信号とミキシングし、差動高周波信号出力端子８０３ａ、８０３ｂ、および９０３ａ、９０３ｂからアップコンバートされた高周波信号を出力する。

差動局部発振信号入力端子８０１ａ、８０１ｂ、および９０１ａ、９０１ｂから入力される差動局部発振信号は、互いに４５度の位相差を有して入力されるので、ベースバンド信号とミキシングされる２倍の周波数においては、位相差も２倍され、出力される差動高周波信号は、９０度位相差を持つことになる。

９０度位相差を持った差動高周波信号出力端子８０３ａ、８０３ｂ、および９０３ａ、９０３ｂから出力される高周波信号は、同相合成されるので、イメージ信号が抑圧され、所望の高周波信号が差動高周波信号出力端子６ａ、６ｂから出力されることとなる。

以上のように、実施の形態４によれば、先の実施の形態２によるマイクロ波移相回路を用いて４５度移相器を実現しているため、局部発振信号の信号周波数が半分の偶高調波形アップミクサと組み合わせることができ、イメージ信号が抑圧された所望の高周波信号を得ることができる。半導体集積回路において、周波数が低い分、十分な局部発振信号電力を低消費電流に実現し易い。

なお、上述の実施の形態３では、先の実施の形態２のマイクロ波移相回路を用いて４５度位相差を実現した場合について説明したが、先の実施の形態１のマイクロ波移相回路を用いても同様の効果が得ることができる。

本発明の実施の形態１におけるマイクロ波移相回路の構成図である。本発明の実施の形態１のマイクロ波移相回路において、第１の出力端子〜第８の出力端子のそれぞれから出力される高周波信号と、第１の差動高周波信号出力端子および第２の差動高周波信号出力端子のそれぞれから出力される高周波信号との関係をベクトル図で示したものである。本発明の実施の形態２におけるマイクロ波移相回路の構成図である。本実施の形態２におけるマイクロ波移相回路で用いられる差動増幅器の内部回路図である。本発明の実施の形態３におけるイメージリジェクションミクサの構成図である。本発明の実施の形態４における直交変調器の構成図である。

符号の説明

１マイクロ波移相回路、１ａ、１ｂ差動高周波信号入力端子、２ａ、２ｂ第１の差動高周波信号出力端子、３ａ、３ｂ第２の差動高周波信号出力端子、４ａ、４ｂ差動高周波信号入力端子、５ａ、５ｂ差動中間周波数信号出力端子、６ａ、６ｂ差動高周波信号出力端子、１００８相ポリフェーズフィルタ、１１１〜１１８出力端子、２００、２１０、２２０、２３０同相合成器（出力信号生成回路）、２０１、２１１、２２１、２３１第１の入力端子、２０２、２１２、２２２、２３２第２の入力端子、３００、４００差動増幅器（出力信号生成回路）、３０１ａ、４０１ａ第１の入力端子、３０１ｂ、４０１ｂ第２の入力端子、３０２ａ、４０２ａ第３の入力端子、３０２ｂ、４０２ｂ第４の入力端子、３０３ａ、３０４ａ、３０３ｂ、３０４ｂ、３０５ａ、３０５ｂ増幅用ＭＯＳトランジスタ、３０６ソースインダクタ、３０７ａ、３０７ｂ負荷インダクタ、３０８ａ、３０８ｂ定電流源、３０９電源電圧、５００、６００偶高調波形ダウンミクサ、５０１ａ、５０１ｂ、６０１ａ、６０１ｂ差動局部発振信号入力端子、５０２ａ、５０２ｂ、６０２ａ、６０２ｂ差動高周波信号入力端子、５０３ａ、５０３ｂ、６０３ａ、６０３ｂ差動中間周波数信号出力端子、７００４相ポリフェーズフィルタ、７０１〜７０４入力端子、８００、９００偶高調波形アップミクサ、８０１ａ、８０１ｂ、９０１ａ、９０１ｂ差動中間周波数信号入力端子、８０２ａ、８０２ｂ、９０２ａ、９０２ｂ差動ベースバンド信号入力端子、８０３ａ、８０３ｂ、９０３ａ、９０３ｂ差動高周波信号出力端子。

Claims

入力信号である差動高周波信号を、等振幅、かつ、４５度の位相差を有する第１から第８の８つの高周波信号に分配出力する８相ポリフェーズフィルタと、
前記８相ポリフェーズフィルタにより分配出力された前記８つの高周波信号に基づいて、等振幅、かつ、４５度の位相差を有する２つの差動高周波信号を出力信号として生成する出力信号生成回路と
を備えたことを特徴とするマイクロ波移相回路。
請求項１に記載のマイクロ波移相回路において、
前記出力信号生成回路は、入力信号として取り込んだ２つの高周波信号を同相合成して１つの差動高周波信号を出力信号として生成する第１から第４の４つの同相合成器で構成され、
前記第１の同相合成器は、前記８相ポリフェーズフィルタの第１の高周波信号と、前記第１の高周波信号に対して９０°位相差を持った第３の高周波信号とを入力信号として同相合成し、正相側の第１の差動高周波信号を出力信号として生成し、
前記第２の同相合成器は、前記第１の高周波信号に対して１８０°位相差を持った第５の高周波信号と、前記第５の高周波信号に対して９０°位相差を持った第７の高周波信号とを入力信号として同相合成し、逆相側の第１の差動高周波信号を出力信号として生成し、
前記第３の同相合成器は、前記第１の高周波信号に対して４５°位相差を持った第２の高周波信号と、前記第２の高周波信号に対して９０°位相差を持った第４の高周波信号とを入力信号として同相合成し、正相側の第２の差動高周波信号を出力信号として生成し
前記第４の同相合成器は、前記第２の高周波信号に対して１８０°位相差を持った第６の高周波信号と、前記第６の高周波信号に対して９０°位相差を持った第８の高周波信号とを入力信号として同相合成し、逆相側の第２の差動高周波信号を出力信号として生成する
ことにより、等振幅、かつ、４５度の位相差を有する２つの差動高周波信号を出力信号として生成する
ことを特徴とするマイクロ波移相回路。
請求項１に記載のマイクロ波移相回路において、
前記出力信号生成回路は、入力信号として取り込んだ４つの高周波信号から２対の差動高周波信号を同相合成して、所望の利得で増幅された１つの差動高周波信号を出力信号として生成する第１と第２の２つの差動増幅器で構成され、
前記第１の差動増幅器は、前記８相ポリフェーズフィルタの第１の高周波信号と、前記第１の高周波信号に対して９０°位相差を持った第３の高周波信号とを１対目の差動高周波信号として入力して同相合成し、正相側の第１の差動高周波信号を出力信号として生成するとともに、前記第１の高周波信号に対して１８０°位相差を持った第５の高周波信号と、前記第５の高周波信号に対して９０°位相差を持った第７の高周波信号とを２対目の差動高周波信号として入力して同相合成し、逆相側の第１の差動高周波信号を出力信号として生成し、
前記第２の差動増幅器は、前記第１の高周波信号に対して４５°位相差を持った第２の高周波信号と、前記第２の高周波信号に対して９０°位相差を持った第４の高周波信号とを１対目の差動高周波信号として入力して同相合成し、正相側の第２の差動高周波信号を出力信号として生成するとともに、前記第２の高周波信号に対して１８０°位相差を持った第６の高周波信号と、前記第６の高周波信号に対して９０°位相差を持った第８の高周波信号とを２対目の差動高周波信号として入力して同相合成し、逆相側の第２の差動高周波信号を出力信号として生成する
ことにより、等振幅、かつ、４５度の位相差を有する２つの差動高周波信号を出力信号として生成する
ことを特徴とするマイクロ波移相回路。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のマイクロ波移相回路と、
入力信号として差動局部発振信号および差動高周波信号を取り込み、前記差動局部発振信号の２倍の周波数を有する信号で前記差動高周波信号をミキシングし、ダウンコンバートされた差動中間周波数信号を出力する第１および第２の２つの偶高調波形ダウンミクサと、
入力信号である４相の高周波信号を９０度合成し、１つの差動高周波信号を出力する４相ポリフェーズフィルタと
を備えたイメージリジェクションミクサであって、
前記第１の偶高調波形ダウンミクサは、前記出力信号生成回路から出力される前記２つの差動高周波信号のうちの一方を前記差動局部発振信号として取り込み、差動高周波信号とのミキシングを行い、第１の差動中間周波数信号を出力し、
前記第２の偶高調波形ダウンミクサは、前記出力信号生成回路から出力される前記２つの差動高周波信号のうちの他方を前記差動局部発振信号として取り込み、前記第１の偶高調波形ダウンミクサに入力された差動高周波信号と同一の差動高調波信号とのミキシングを行い、前記第１の差動中間周波数信号に対して９０°位相差を持った第２の差動中間周波数信号を出力し、
前記４相ポリフェーズフィルタは、前記第１の差動中間周波数信号および前記第２の差動中間周波数信号を４相の高周波信号として入力して９０度合成し、前記１つの差動高周波信号を出力する
ことを特徴とするイメージリジェクションミクサ。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のマイクロ波移相回路と、
入力信号として差動局部発振信号および差動ベースバンド信号を取り込み、前記差動局部発振信号の２倍の周波数を有する信号で前記差動ベースバンド信号をミキシングし、アップコンバートされた差動高周波信号を出力する第１および第２の２つの偶高調波形アップミクサと、
前記第１の偶高調波形アップミクサおよび前記第２の偶高調波形アップミクサのそれぞれから出力される差動高周波信号を同相合成し、差動高周波信号を出力する合成器と
を備えた直交変調器であって、
前記第１の偶高調波形アップミクサは、前記出力信号生成回路から出力される前記２つの差動高周波信号のうちの一方を前記差動局部発振信号として取り込み、差動ベースバンド信号とのミキシングを行い、第１の差動高周波信号を出力し、
前記第２の偶高調波形アップミクサは、前記出力信号生成回路から出力される前記２つの差動高周波信号のうちの他方を前記差動局部発振信号として取り込み、差動ベースバンド信号とのミキシングを行い、第２の差動高周波信号を出力し、
前記合成器は、９０度位相差を持った前記第１の差動高周波信号および前記第２の差動高周波信号を同相合成して差動高周波信号を出力する
ことを特徴とする直交変調器。