JP2009232445A - Mixer circuit and communication device including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通信装置に用いるミキサ回路、特にUWB(Ultra Wide Band)通信に適するミキサ回路及びミキサ回路を含む通信装置に関する。 The present invention relates to a mixer circuit used in a communication device, and more particularly to a mixer circuit suitable for UWB (Ultra Wide Band) communication and a communication device including the mixer circuit.
UWB通信は、非常に広い周波数帯域を利用して高速大容量のデータ通信を行う通信方式である。広帯域の信号を利用する通信方式には、従来のスペクトル拡散による方法や直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)があるが、UWBは非常に短時間のパルスを利用したさらに、広帯域の通信方式であり、インパルスラジオ(IR:Impulse Radio)方式の通信とも呼ばれている。以下、これをUWB−IRまたは単にIR方式と記す。IR方式では、従来の変調によらない時間軸操作のみで変復調が可能であり回路の簡略化や低消費電力化が期待できるとされている(特許文献1,2,3参照)。
UWB communication is a communication method that performs high-speed and large-capacity data communication using a very wide frequency band. There are conventional spread spectrum methods and Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) as communication methods using wideband signals, but UWB uses wide-band communication using very short pulses. This is a system, and is also called impulse radio (IR) system communication. Hereinafter, this is referred to as UWB-IR or simply IR method. In the IR method, modulation / demodulation is possible only by time axis operation not based on conventional modulation, and it is expected that simplification of the circuit and reduction in power consumption can be expected (see
先ず、図12(A)に従来のIR方式のUWB送受信装置の典型的なブロック図を示し、同図(B)、(C)にその動作の概要を説明するタイミング図を示す。これらを用いてその動作と原理について簡単に説明する。 First, FIG. 12A shows a typical block diagram of a conventional IR UWB transmitter / receiver, and FIGS. 12B and 12C are timing diagrams for explaining the outline of the operation. The operation and principle will be briefly described using these.
送信するデータは、端子1201に入力される。パルス発生回路1202は、広帯域のパルスを発生する。その際、端子1201に入力される送信データ信号を受けて、発生されるパルスに所定の変調を施す。変調の方式としては、発生パルスの発生位置をずらすパルス位置変調(PPM:Pulse Position Modulation)や発生パルスの極性を反転させる2相変調(BPM:Bi-Phase Modulation)等が良く使用される、PPMの波形を図12(B)に示し、BPMの波形を図12(C)に示す。同図において、実線と破線でそれぞれビット1または0を表す。このようにして発生変調されたパルスは、送信アンテナ1203を通じて空間に放射される。
Data to be transmitted is input to the
次に、従来の典型的な受信装置の概要を説明する。受信アンテナ1204で受信された信号は、低雑音増幅回路(LNA:Low Noise Amplifier)1205によって増幅されミキサ回路1206に送られる。この際、伝送路において引き起こされる歪みを取り除く等化処理などが適宜行われる。歪みの例としては、マルチパスによる歪みやドプラー効果による周波数のシフトなどがある。
Next, an outline of a conventional typical receiving apparatus will be described. A signal received by the receiving
LNA1205によって増幅された受信信号は、ミキサ回路1206に送られ、テンプレートパルス発生回路1208によって発生されるテンプレートパルスと乗算が行われる。ミキサ回路1206は、乗算回路の一種であり2つの信号(この場合、受信信号及びテンプレートパルス)の乗算値を出力する。ミキサ回路1206が出力した信号は、積分回路1210によって平滑化され、その結果から送信されたビット情報が判別回路1212によって判別され、復調出力として端子1213より出力される。すなわちミキサ回路1206と積分回路1210は、相関器を構成し、この回路によって受信信号とテンプレートパルス相関が計算される。判別回路1212は、相関の計算結果に基づき送信された信号の判定(復調)を行う。
The reception signal amplified by the LNA 1205 is sent to the
図12(B)、(C)のタイミング図に基づき、従来のIR方式のUWB送受信装置の動作の概要を示す。 Based on the timing charts of FIGS. 12B and 12C, an outline of the operation of a conventional IR UWB transmitting / receiving apparatus is shown.
受信アンテナ1204で受信され、LNA1205によって増幅された受信信号bは、図12(B)に示すような波形となる。以下の説明では、実線がビット1が送られてきた場合、破線がビット0が送られてきた場合を示すものとする。テンプレートパルス発生回路1208は、図12(B)に示すようなビット1のテンプレートパルスcを発生する。ミキサ回路1206は、受信信号bとテンプレートパルスcとを乗算し、乗算結果信号eを出力する。乗算結果信号eを積分回路1210によって積分し、高周波成分を取り除いた後、判別回路1212に入力し、判別回路1212において相関値の大きさから送信された情報として判定する。
The received signal b received by the receiving
上記では、ビット1の信号を検出する場合を示したが、ビット0の信号を検出する場合は、テンプレートパルス発生回路1208は、ビット1用のテンプレートパルスcの替わりにビット0用のテンプレートパルスdを発生し、受信信号bとテンプレートパルスdとを乗算し、ミキサ回路1206は、受信信号bとテンプレートパルスdとを乗算し、乗算結果信号fを出力する。
In the above, the case where the signal of
このように、テンプレートパルスとの相関を計算して復調する受信方式を一般に同期検波方式という。同期検波方式では、テンプレートパルスと受信信号のタイミングが完全に一致していなければならない。ここに挙げた従来の例では、同期追跡は、判定回路1212の判定結果から常に相関値が最大になるようにテンプレート発生回路1208のテンプレートパルス発生タイミングを調整していく。この動作は一般に容易ではないが、最近のデバイス技術やデジタル信号処理技術の進歩によってこれらを駆使して高い周波数でも安定な動作ができるようになってきたとされている。
A reception method for calculating and demodulating the correlation with the template pulse as described above is generally called a synchronous detection method. In the synchronous detection method, the timing of the template pulse and the received signal must completely match. In the conventional example shown here, the synchronization tracking adjusts the template pulse generation timing of the
図12(C)は、BPMの場合の従来のIR方式のUWB送受信装置の動作の概要を説明する図である。受信アンテナ1204で受信され、LNA1205によって増幅された受信信号gは、テンプレート発生回路1208によって発生されるテンプレートパルスhとミキサ回路1206によって乗算され、乗算結果信号iとなる。乗算結果信号iは、積分回路1210によって高域成分を取り除き、その正負を判定回路1212によって判定すれば送信されたビット情報が1か0かを判定できる。積分回路1210の代わりに低域通過フィルタ(LPF)を使用しても、実質的に相関を取ることに等価であるので良い。
FIG. 12C is a diagram for explaining the outline of the operation of a conventional IR UWB transmitting / receiving apparatus in the case of BPM. The reception signal g received by the
IR方式のUWB通信では、信号が間欠的であり、従来の狭帯域通信のように信号が持続的でない。このため、受信信号がある(または信号が受信できると予想される)時だけ受信機の回路に電源を供給し、信号がない時には回路を遮断することによって、受信装置全体の消費電力を大幅に削減できることが知られている(例えば、非特許文献1参照)。 In IR UWB communication, the signal is intermittent, and the signal is not continuous as in conventional narrowband communication. For this reason, by supplying power to the receiver circuit only when there is a received signal (or when the signal is expected to be received) and shutting off the circuit when there is no signal, the power consumption of the entire receiver is greatly increased. It is known that it can be reduced (see, for example, Non-Patent Document 1).
図12(A)において、パルス発生回路1202やテンプレート発生回路1208は、例えば非特許文献1や非特許文献2に示す回路を使用できる。これらの回路は、デジタル回路によって構成が可能であり、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor、相補型金属酸化膜半導体)を用いて、信号のある時だけ電力を消費し、信号がない時は電力を消費しないように設計することができる。特に非特許文献2では、回路を構成する半導体素子の限界近くの高周波の短パルスが発生でき、UWBに使用できるような極めて帯域の広い、すなわち幅の短いパルス発生が可能である。しかも、信号を発しない時、すなわち待機時の消費電力は、極めて少なくすることが可能である。
In FIG. 12A, for example, the circuits shown in
また、例えば非特許文献1及び非特許文献3には、信号のある時だけ動作させ、それ以外の時では電力消費が極小である低雑音増幅回路1205が紹介されている。
Further, for example, Non-Patent
図13は、非特許文献3の低雑音増幅回路1300である。低雑音増幅回路1300は、差動の信号を増幅するために同一の回路1311,1312を二つ使用している。回路1311において、Nチャネルトランジスタ1301,1302は、カスコード接続と呼ばれ、ソース接地のNチャネルトランジスタ1301とゲート接地のNチャネルトランジスタ1302を縦に接続してなる増幅回路であり、低雑音増幅回路としてよく用いられる。
FIG. 13 shows a low
差動信号RF+は、端子1308に印加され、コンデンサ1305及びインダクタンス1304からなるマッチング回路を経てソース接地のNチャネルトランジスタ1301のゲートに印加される。Nチャネルトランジスタ1301によって増幅された信号は、端子1306によりゲート接地(Bias2)されたNチャネルトランジスタ1302に印加され増幅された後、インダクタンス1303による電圧降下によって信号IF+を取り出す。
The differential signal RF + is applied to the
端子1309は、ソース接地のNチャネルトランジスタ1301のゲートにバイアス(Bias1)を与える端子であり、抵抗1310を経てバイアス(Bias1)を印加する。また端子1306は、Nチャネルトランジスタ1302のゲートにバイアス(Bias2)を与える端子であるが、このバイアス(Bias2)をコントロールすることによって増幅回路(Nチャネルトランジスタ1301,1302)に流れる電流を制御できる。すなわち増幅回路を作動させる時は、適当なバイアス電圧(Bias2)を与え、増幅回路を作動させる必要が無い時は、この電圧値を極小(例えば接地電位)にする。この時、インダクタンス1303、Nチャネルトランジスタ1302,1301の経路に流れる電流はゼロとなるので、増幅回路を作動させる必要が無い時は、端子1306に与える電位(Bias2)を極小にすることによって動作を停止させ、回路電流をゼロにすることができる。UWB−IRにおいて、信号の無い時に端子1306の電位を極小とすることによって低雑音増幅回路の消費電力を減らすことができる。
A terminal 1309 is a terminal for applying a bias (Bias1) to the gate of the N-
ミキサ回路1206には、通常良く使用される二重平衡回路型ミキサ(Gilbert回路とも言う)を使用することができるが、電力を特に気にする時は、CMOSトランジスタなどのスイッチ素子を用いた受動型ミキサを使用することもできる。
As the
図12(A)に示したUWB−IR方式の通信装置において、信号がある時にだけ回路をアクティブにする間欠動作の技術によって回路全体の消費電力を減らせることを述べた。当然、通信装置を構成する各回路要素は、UWB−IRの高周波広帯域の信号を扱えるだけの高速動作が要求されるが、特にパルス発生回路1202やテンプレート発生回路1208、低雑音増幅回路1205は、その高速動作性能と間欠動作機能を備えた優れた回路が考案されている。しかしながらミキサ回路(乗算回路)1206は、このような動作に適する回路が存在しなかった。従来の二重平衡回路型ミキサは、上記のような間欠動作は不可能であり、また電力を消費しない受動型ミキサは、変換利得が小さいというという課題がある。
In the UWB-IR communication apparatus shown in FIG. 12A, it has been described that the power consumption of the entire circuit can be reduced by the intermittent operation technique in which the circuit is activated only when there is a signal. Naturally, each circuit element constituting the communication device is required to operate at a high speed enough to handle a UWB-IR high-frequency wideband signal. In particular, the
また、従来の技術ではUWB−IR方式の通信装置、特にその受信装置において必須の構成要素である低雑音増幅回路、ミキサ及びテンプレート発生回路は、それぞれ個別に設計され組み合わせて構成しなければならないという課題がある。 In addition, according to the conventional technology, a UWB-IR communication device, particularly a low noise amplifier circuit, a mixer, and a template generation circuit, which are essential components in the receiving device, must be individually designed and combined. There are challenges.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
第1の入力信号と第2の入力信号とを混合した第1の出力信号と第2の出力信号とを出力するミキサ回路であって、前記第1の入力信号を増幅する第1のソース接地増幅回路と、前記第2の入力信号を増幅する第2のソース接地増幅回路と、前記第1の出力信号を出力する第1の信号出力部と、前記第2の出力信号を出力する第2の信号出力部と、前記第1のソース接地増幅回路と前記第1の信号出力部との間に接続されたn行m列(nは2以上の整数、mは2以上の整数)のトランジスタを含む第1のトランジスタ群と、前記第1のソース接地増幅回路と前記第2の信号出力部との間に接続されたn行m列のトランジスタを含む第2のトランジスタ群と、前記第2のソース接地増幅回路と前記第1の信号出力部との間に接続されたn行m列のトランジスタを含む第3のトランジスタ群と、前記第2のソース接地増幅回路と前記第2の信号出力部との間に接続されたn行m列のトランジスタを含む第4のトランジスタ群と、前記第1のトランジスタ群と前記第2のトランジスタ群と前記第3のトランジスタ群と前記第4のトランジスタ群とを駆動するn×m個の制御信号と、を含む、ことを特徴とするミキサ回路。
[Application Example 1]
A mixer circuit for outputting a first output signal obtained by mixing a first input signal and a second input signal and a second output signal, wherein the first source grounding amplifies the first input signal. An amplifier circuit; a second common-source amplifier circuit that amplifies the second input signal; a first signal output unit that outputs the first output signal; and a second signal that outputs the second output signal. N-row m-column (n is an integer of 2 or more, m is an integer of 2 or more) transistor connected between the signal output section of the first and second common source amplifier circuits and the first signal output section A second transistor group including n rows and m columns of transistors connected between the first common-source amplifier circuit and the second signal output unit; and N-row m-column connected between the common-source amplifier circuit and the first signal output section A third transistor group including a transistor; a fourth transistor group including an n-row m-column transistor connected between the second common-source amplifier circuit and the second signal output unit; 1. A mixer circuit, comprising: n × m control signals for driving one transistor group, the second transistor group, the third transistor group, and the fourth transistor group.
この構成によれば、第1〜4のトランジスタ群がn×m個の制御信号によって適切にバイアスされることにより、ミキサ回路に低雑音増幅回路の機能を持たせることができる。また、第1〜4のトランジスタ群のゲートに与えるn×m個の制御信号の与え方により、多彩なミキシング動作を行わせることができる。すなわち、n×m個の制御信号に第1〜4のトランジスタ群を遮断するような電位が含まれる時は、この電位を与えることによって回路を遮断し動作を停止することができる。これによって不要時の回路の動作を遮断して消費電力を減らすことを可能とする。またn×m個の制御信号の組み合わせにより、等価的に制御信号よりも高い周波数の信号入力の動作を行わせることもできる。特に、第1〜4のトランジスタ群の制御をn×m個の制御信号によって制御できるので、n×m個の制御信号の組み合わせにより、等価的に制御信号よりも高い周波数の信号入力に相当する動作が可能となる。特にUWB−IR信号を扱う時は、UWB−IRのテンプレートパルスを用いることなく制御信号によって内部で等価的に合成し、この等価的に合成されたテンプレートパルスと入力信号の乗算を行わせることが可能である。 According to this configuration, the first to fourth transistor groups are appropriately biased by n × m control signals, so that the mixer circuit can have the function of a low noise amplifier circuit. Further, various mixing operations can be performed depending on how to give n × m control signals to the gates of the first to fourth transistor groups. That is, when a potential that interrupts the first to fourth transistor groups is included in the n × m control signals, the circuit can be shut off and the operation can be stopped by applying this potential. As a result, the operation of the circuit when it is not necessary can be cut off to reduce power consumption. In addition, a signal input operation having a frequency higher than that of the control signal can be equivalently performed by a combination of n × m control signals. Particularly, since the control of the first to fourth transistor groups can be controlled by n × m control signals, the combination of n × m control signals is equivalent to a signal input having a frequency higher than that of the control signal. Operation is possible. In particular, when dealing with UWB-IR signals, it is possible to synthesize equivalently internally by a control signal without using a UWB-IR template pulse, and to multiply the equivalently synthesized template pulse and the input signal. Is possible.
[適用例2]
上記に記載のミキサ回路において、前記n×m個の制御信号の少なくとも一つには、前記第1のトランジスタ群と前記第2のトランジスタ群と前記第3のトランジスタ群と前記第4のトランジスタ群とを遮断する電位が含まれることを特徴とするミキサ回路。
[Application Example 2]
In the mixer circuit described above, at least one of the n × m control signals includes the first transistor group, the second transistor group, the third transistor group, and the fourth transistor group. A mixer circuit characterized in that it includes a potential for interrupting.
この構成によれば、回路の動作が不要な時は、第1〜4のトランジスタ群を遮断する電位を与えることによって回路を遮断し動作を停止することができる。これにより、不要時にミキサ回路の動作を遮断して消費電力を減らすことを可能とする。特にUWB−IRのような間欠的信号を扱う時は、パルス信号が入力されない時に回路の動作を停止させて消費電力を低減することが可能となる。 According to this configuration, when the operation of the circuit is unnecessary, the circuit can be shut off and the operation can be stopped by applying a potential for shutting off the first to fourth transistor groups. This makes it possible to reduce the power consumption by interrupting the operation of the mixer circuit when unnecessary. In particular, when handling an intermittent signal such as UWB-IR, it is possible to reduce the power consumption by stopping the operation of the circuit when no pulse signal is input.
[適用例3]
上記に記載のミキサ回路において、前記n×m個の制御信号は2値であり、前記2値のうちの一方の電位は前記第1のトランジスタ群と前記第2のトランジスタ群と前記第3のトランジスタ群と前記第4のトランジスタ群とを遮断する電位であり、他方の電位は前記第1のトランジスタ群と前記第2のトランジスタ群と前記第3のトランジスタ群と前記第4のトランジスタ群とに与える所定のバイアス値であることを特徴とするミキサ回路。
[Application Example 3]
In the mixer circuit described above, the n × m control signals are binary, and one potential of the binary values is the first transistor group, the second transistor group, and the third transistor. The potential that cuts off the transistor group and the fourth transistor group, and the other potential is applied to the first transistor group, the second transistor group, the third transistor group, and the fourth transistor group. A mixer circuit having a predetermined bias value to be given.
この構成によれば、ミキサ回路の動作が不要な時は、第1〜4のトランジスタ群を遮断する電位を与えることによってミキサ回路を遮断し動作を停止することができる。また、他の電位を第1〜4のトランジスタ群に与えるバイアス値とすることによって、ミキサ回路をカスコード増幅回路とすることが可能となり、これによってミキサ機能に加え、低雑音増幅回路の機能を持たせることが可能となる。 According to this configuration, when the operation of the mixer circuit is unnecessary, the mixer circuit can be cut off and the operation can be stopped by applying a potential to cut off the first to fourth transistor groups. In addition, by using a bias value to apply other potentials to the first to fourth transistor groups, the mixer circuit can be a cascode amplifier circuit, thereby having the function of a low noise amplifier circuit in addition to the mixer function. It becomes possible to make it.
[適用例4]
上記に記載のミキサ回路を含んで構成されることを特徴とする通信装置。
[Application Example 4]
A communication apparatus comprising the mixer circuit described above.
この構成によれば、ミキサ回路は、低雑音増幅回路の機能、ミキサ回路の機能、n×m個の制御信号による多彩な制御機能、ミキサ回路を遮断し消費電力を節約する機能、を併せ持つので、このミキサ回路を用いた通信装置はその構成をきわめて簡略化することができる。 According to this configuration, the mixer circuit has the functions of a low-noise amplifier circuit, the function of the mixer circuit, various control functions based on n × m control signals, and the function of cutting off the mixer circuit and saving power consumption. The configuration of the communication device using this mixer circuit can be greatly simplified.
[適用例5]
上記に記載のミキサ回路を含んで構成されるUWB−IR信号を受信する通信装置であって、前記ミキサ回路の前記n×m個の制御信号は、前記UWB−IR信号のテンプレートパルスよりも幅の広いパルス信号を含むことを特徴とする通信装置。
[Application Example 5]
A communication apparatus that receives a UWB-IR signal including the mixer circuit described above, wherein the n × m control signals of the mixer circuit are wider than a template pulse of the UWB-IR signal. A communication device including a wide pulse signal.
この構成によれば、上記構成のUWB−IRのテンプレートパルスよりも幅の広い(すなわち低周波の)制御信号によって第1〜4のトランジスタ群を制御することで、ミキサ回路内で等価的にUWB−IRのテンプレート信号を発生できるので、ミキサ回路にUWB−IRのテンプレートパルスのような高周波広帯域の信号を入力する必要がなくなる。さらに、ミキサ回路は、低雑音増幅回路の機能、ミキサ回路の機能、制御信号によるテンプレート信号合成の機能、ミキサ回路を遮断し消費電力を節約する機能、を併せ持つので、このミキサ回路を用いた通信装置は、その構成をきわめて簡略化することができる。特にUWB−IRのような間欠的信号を扱う通信装置において有効である。 According to this configuration, the first to fourth transistor groups are controlled by the control signal having a width (that is, low frequency) wider than the UWB-IR template pulse having the above configuration, so that the UWB is equivalently equivalent in the mixer circuit. Since a -IR template signal can be generated, it is not necessary to input a high-frequency broadband signal such as a UWB-IR template pulse to the mixer circuit. Furthermore, the mixer circuit has the functions of a low-noise amplifier circuit, the function of the mixer circuit, the function of synthesizing the template signal by the control signal, and the function of cutting off the mixer circuit and saving power consumption. The configuration of the device can be greatly simplified. This is particularly effective in a communication apparatus that handles intermittent signals such as UWB-IR.
[適用例6]
上記に記載のミキサ回路を含んで構成される通信装置であって、前記ミキサ回路の前記n×m個の制御信号は、少なくとも周波数f1の成分を持つ信号と周波数f2の成分を持つ信号を含み、受信する信号の周波数frは、前記周波数f1及び前記周波数f2との和または差のどちらか一方に一致することを特徴とする通信装置。
[Application Example 6]
A communication apparatus including the mixer circuit described above, wherein the n × m control signals of the mixer circuit include a signal having at least a frequency f 1 component and a frequency f 2 component. hints, frequency f r of the received signal, the communication apparatus characterized by matching either one of the sum or difference between the frequency f 1 and the frequency f 2.
この構成によれば、ミキサ回路は、低雑音増幅回路の機能、ミキサ回路の機能、制御信号による多彩な制御機能、ミキサ回路を遮断し消費電力を節約する機能を併せ持つので、このミキサ回路を用いた通信装置は、その構成をきわめて簡略化することができる。特に制御信号として周波数f1,f2の2つの周波数成分をもつ信号を用いると、出力信号にはfr−(f1±f2)の信号を得ることができる。これによって(f1+f2)または(f1−f2)をfrに一致するように選ぶと、受信信号を直接ベースバンドに周波数変換することができる。これによってダイレクトコンバージョンによる受信装置構成が可能となり、しかも受信信号の周波数と同一の局所発振周波数を用いないので、従来のダイレクトコンバージョン方式受信装置で問題となるDCオフセットの問題を回避できる。 According to this configuration, the mixer circuit has the functions of a low-noise amplifier circuit, the function of the mixer circuit, various control functions based on the control signal, and the function of cutting off the mixer circuit and saving power consumption. The configuration of the existing communication apparatus can be greatly simplified. In particular, when a signal having two frequency components of frequencies f 1 and f 2 is used as a control signal, a signal of f r − (f 1 ± f 2 ) can be obtained as an output signal. Accordingly, when (f 1 + f 2 ) or (f 1 −f 2 ) is selected so as to coincide with f r , the received signal can be directly frequency-converted to baseband. As a result, a receiving device configuration by direct conversion becomes possible, and since the same local oscillation frequency as the frequency of the received signal is not used, the problem of DC offset which is a problem in the conventional direct conversion type receiving device can be avoided.
以下、ミキサ回路の実施形態について図面に従って説明する。 Hereinafter, embodiments of the mixer circuit will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
<ミキサ回路の構成>
先ず、第1実施形態に係るミキサ回路の構成について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係るミキサ回路の構成を示す回路図である。図2は、第1実施形態に係るミキサ回路の動作を示すタイミング図である。
(First embodiment)
<Configuration of mixer circuit>
First, the configuration of the mixer circuit according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a mixer circuit according to the first embodiment. FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the mixer circuit according to the first embodiment.
図1に示すように、ミキサ回路1は、第1のソース接地増幅回路であるソース接地増幅回路11と、第2のソース接地増幅回路であるソース接地増幅回路12と、第1の信号出力部である信号出力部21と、第2の信号出力部である信号出力部22と、第1のトランジスタ群であるトランジスタ群31と、第2のトランジスタ群であるトランジスタ群32と、第3のトランジスタ群であるトランジスタ群33と、第4のトランジスタ群であるトランジスタ群34と、から構成されている。
As shown in FIG. 1, the
ソース接地増幅回路11は、ソース端子が接地されドレイン端子が配線13に接続されたNチャネルトランジスタ101と、コンデンサ105と、インダクタンス107と、抵抗109と、から構成されている。コンデンサ105及びインダクタンス107は、入力端子103とNチャネルトランジスタ101のゲート端子との間に直列に接続されている。抵抗109は、コンデンサ105とインダクタンス107との接続線と入力端子111との間に接続されている。入力端子103には、第1の入力信号である差動信号RF+が入力される。
The common
ソース接地増幅回路12は、ソース端子が接地されドレイン端子が配線14に接続されたNチャネルトランジスタ102と、コンデンサ106と、インダクタンス108と、抵抗110と、から構成されている。コンデンサ106及びインダクタンス108は、入力端子104とNチャネルトランジスタ102のゲート端子との間に直列に接続されている。抵抗110は、コンデンサ106とインダクタンス108との接続線と入力端子111との間に接続されている。入力端子104には、第2の入力信号である差動信号RF−が入力される。
The grounded
入力端子111には、バイアス電圧Biasが供給される。バイアス電圧Biasは、抵抗109とインダクタンス107とを介してNチャネルトランジスタ101のゲート端子に印加される。また、バイアス電圧Biasは、抵抗110とインダクタンス108とを介してNチャネルトランジスタ102のゲート端子に印加される。
A bias voltage Bias is supplied to the
信号出力部21は、電源電圧VDDを印加する電源端子136と配線23との間に接続されたインダクタンス134で構成されている。配線23には、第1の出力信号である出力信号IF−を出力する出力端子121が接続されている。
The
信号出力部22は、電源端子136と配線24との間に接続されたインダクタンス135で構成されている。配線24には、第2の出力信号である出力信号IF+を出力する出力端子120が接続されている。
The
トランジスタ群31は、(n=)2行(m=)2列のNチャネルトランジスタ112,113,114,115で構成されている。Nチャネルトランジスタ112,113は、配線23と配線13との間に直列に接続されている。Nチャネルトランジスタ114,115は、配線23と配線13との間に直列に接続されている。Nチャネルトランジスタ112のゲート端子は、入力端子130と接続されている。Nチャネルトランジスタ113のゲート端子は、入力端子131と接続されている。Nチャネルトランジスタ114のゲート端子は、入力端子132と接続されている。Nチャネルトランジスタ115のゲート端子は、入力端子133と接続されている。
The
トランジスタ群32は、2行2列のNチャネルトランジスタ116,117,118,119で構成されている。Nチャネルトランジスタ116,117は、配線24と配線13との間に直列に接続されている。Nチャネルトランジスタ118,119は、配線24と配線13との間に直列に接続されている。Nチャネルトランジスタ116のゲート端子は、入力端子131と接続されている。Nチャネルトランジスタ117のゲート端子は、入力端子132と接続されている。Nチャネルトランジスタ118のゲート端子は、入力端子133と接続されている。Nチャネルトランジスタ119のゲート端子は、入力端子130と接続されている。
The
トランジスタ群33は、2行2列のNチャネルトランジスタ126,127,128,129で構成されている。Nチャネルトランジスタ126,127は、配線23と配線14との間に直列に接続されている。Nチャネルトランジスタ128,129は、配線23と配線14との間に直列に接続されている。Nチャネルトランジスタ126のゲート端子は、入力端子131と接続されている。Nチャネルトランジスタ127のゲート端子は、入力端子132と接続されている。Nチャネルトランジスタ128のゲート端子は、入力端子133と接続されている。Nチャネルトランジスタ129のゲート端子は、入力端子130と接続されている。
The
トランジスタ群34は、2行2列のNチャネルトランジスタ122,123,124,125で構成されている。Nチャネルトランジスタ122,123は、配線24と配線14との間に直列に接続されている。Nチャネルトランジスタ124,125は、配線24と配線14との間に直列に接続されている。Nチャネルトランジスタ122のゲート端子は、入力端子130と接続されている。Nチャネルトランジスタ123のゲート端子は、入力端子131と接続されている。Nチャネルトランジスタ124のゲート端子は、入力端子132と接続されている。Nチャネルトランジスタ125のゲート端子は、入力端子133と接続されている。
The
入力端子130,131,132,133には、各々(n×m=2×2=)4個の制御信号G1,G2,G3,G4が入力される。
Four (n × m = 2 × 2 =) four control signals G1, G2, G3, and G4 are input to the
本実施形態では、差動信号RF+,RF−の例としてUWB−IR信号の場合を示し、図2に示すように周期T、パルスフィンガ数=4周期のパルス列をあげる。図2に示すような差動信号RF+,RF−は、例えば上記のUWB−IR信号を平衡型のアンテナで受信した場合などで得ることができる。これらの差動信号RF+,RF−は、各々、コンデンサ105,106とインダクタンス107,108による入力マッチング回路を経てNチャネルトランジスタ101,102のゲート端子に印加される。
In the present embodiment, a case of a UWB-IR signal is shown as an example of the differential signals RF + and RF−, and a pulse train having a period T and a number of pulse fingers = 4 periods as shown in FIG. The differential signals RF + and RF− as shown in FIG. 2 can be obtained, for example, when the above UWB-IR signal is received by a balanced antenna. These differential signals RF + and RF− are applied to the gate terminals of the N-
直列に接続されたNチャネルトランジスタ112,113は、それぞれのゲート端子に同一の電圧が与えられたとするとチャネル長がL1+L2の一つのトランジスタと見ることができる。ここでL1,L2は、それぞれNチャネルトランジスタ112,113のチャネル長である。直列接続されたNチャネルトランジスタ112,113をひとつのトランジスタと考え、これにNチャネルトランジスタ101のドレインが接続されていると見るとこれらのNチャネルトランジスタ112,113,101は、図13に示した従来のカスコード接続とみなすことができる。
The N-
Nチャネルトランジスタ101には、上記のNチャネルトランジスタ112,113の他に直列に接続されたNチャネルトランジスタ114,115と、Nチャネルトランジスタ116,117と、Nチャネルトランジスタ118,119とが並列に接続される。これら8個のNチャネルトランジスタ112〜119のゲート端子は、図1に示すような接続によって入力端子130,131,132,133に与えられる制御信号G1,G2,G3,G4によって制御される。
In addition to the above
入力端子130,131,132,133には、各々、図2に示すような制御信号G1,G2,G3,G4を与える。これらの制御信号G1〜G4は、最小値V0、最大値V1の2値を取り、図2に示すような順序で小さな遷移時間を経て変化するものとする。このような信号をどのように作るかは後述する。また後の説明のために、各信号の遷移する時点を図2のようにt1,t2、〜t9と定義する。なお、図2では間欠的なUWB−IR信号の存在する部分のみ拡大して描いている。実際には、信号のない時点t1以前および時点t9以後の時間の方が時点t1〜t9の期間よりずっと長い。
Control signals G1, G2, G3, and G4 as shown in FIG. 2 are applied to the
今、最小値V0を図1においてNチャネルトランジスタ112〜119及びNチャネルトランジスタ122〜129を遮断するような低い電圧値とし、最大値V1をこれらの直列接続されているNチャネルトランジスタ112〜119及び122〜129をゲート接地段のひとつのトランジスタと見た場合のゲートバイアス値とする。このように最小値V0及び最大値V1を選ぶと、Nチャネルトランジスタ112,113は、図2に示すように制御信号G1,G2が共に最大値V1となる時点t2〜t3の期間及び時点t6〜t7の期間にゲート接地段として作動する。同様に、Nチャネルトランジスタ114,115は、制御信号G3,G4が共に最大値V1となる時点t4〜t5の期間及び時点t8〜t9の期間にゲート接地段として作動し、またNチャネルトランジスタ126,127は、制御信号G2,G3が共に最大値V1となる時点t3〜t4の期間及び時点t7〜t8の期間にゲート接地段として作動し、Nチャネルトランジスタ128,129は、制御信号G1,G4が共に最大値V1となる時点t1〜t2の期間及び時点t5〜t6の期間にゲート接地段として作動する。
Now, the minimum value V 0 is set to a low voltage value that cuts off the N-
そのためインダクタンス134には、時点t1〜t2の期間においてNチャネルトランジスタ102によって(反転)増幅され、さらにNチャネルトランジスタ128,129によるゲート接地段によって増幅された信号が検出される。また、同様に時点t2〜t3の期間には、Nチャネルトランジスタ101によって増幅され、さらに直列に接続されたNチャネルトランジスタ112,113によって増幅された信号がインダクタンス134に検出される。以下同様に、周期T/2毎にNチャネルトランジスタ101,102のドレイン出力が切り替り、直列トランジスタによるゲート接地段で増幅した信号がインダクタンス134に検出され、出力端子121に出力信号IF−として出力される。
Therefore, a signal amplified (inverted) by the N-
一方、インダクタンス135には、上記と相補的な接続によって、すなわちNチャネルトランジスタ116,117によって時点t3〜t4の期間及び時点t7〜t8の期間、またNチャネルトランジスタ118,119によって時点t1〜t2の期間及び時点t5〜t6の期間、Nチャネルトランジスタ101のドレイン出力をゲート接地増幅し、さらにNチャネルトランジスタ122,123によって時点t2〜t3の期間及び時点t6〜t7の期間、またNチャネルトランジスタ124,125によって時点t4〜t5の期間及び時点t8〜t9の期間、Nチャネルトランジスタ102のドレイン出力をゲート接地増幅し出力端子120に出力信号IF+として出力する。
On the other hand, the
以上をまとめると、最大値V1、最小値V0をそれぞれ2値信号の真、偽に当てはめると、論理式Ga=G1×G4+G2×G3が真の時、出力端子120には入力端子103に入った差動信号RF+が(反転)増幅されて出力され、また出力端子121には入力端子104に入った差動信号RF−が(反転)増幅され出力される。また、論理式Gb=G1×G2+G3×G4が真の時、出力端子120には入力端子104に入った差動信号RF−が(反転)増幅されて出力され、また出力端子121には入力端子103に入った差動信号RF+が増幅され出力される。上記2つの論理式Ga,Gbがいずれも真でない時、すなわち時点t1以前または時点t9以後は、ミキサ回路1は遮断され電力を消費しない。これは、上記2つの論理式Ga,Gbによる2値信号の差Ga−Gbと差動信号RF+,RF−の乗算結果が出力されていることになる。
In summary, when the maximum value V 1 and the minimum value V 0 are applied to the true and false values of the binary signal, respectively, when the logical expression Ga = G1 × G4 + G2 × G3 is true, the
図2のように制御信号G1〜G4を設定することにより、図2の2値信号の差Ga−Gbは、UWB−IR通信に用いるテンプレート信号と等価となり、このミキサ回路1で低雑音増幅回路、乗算回路及びテンプレート発生回路の一部の機能をもたせることが可能となる。すなわち、図12(A)に示す従来のUWB−IR受信機構成図において、低雑音増幅回路1205及び乗算回路1206とテンプレート発生回路1208の一部に置き換えて使用することができる。本実施形態のミキサ回路1では、テンプレートパルスを外部から供給する必要がない。UWB−IR通信において、テンプレート信号として用いられるテンプレートパルスは非常に高速であり、しばしば機器を構成する素子の限界周波数程度になるが、本実施形態のミキサ回路1ではこのような高速の信号を発生する必要がない。また、本実施形態のミキサ回路1は、テンプレートパルスのない時は電力を消費しないので、従来のように回路電源のオン、オフを制御するスイッチ回路が不要である。
By setting the control signals G1 to G4 as shown in FIG. 2, the binary signal difference Ga-Gb shown in FIG. 2 becomes equivalent to the template signal used for UWB-IR communication. It is possible to provide some functions of the multiplication circuit and the template generation circuit. That is, in the conventional UWB-IR receiver configuration diagram shown in FIG. 12A, the low
図3は、上記に説明した制御信号G1〜G4を生成する論理回路300の一例であり、図4は、制御信号G1〜G4を生成する論理回路300のタイミング図である。以下、説明のために否定論理和回路(NOR)301,302,303,304の出力をそれぞれQ1,Q2,Q3,Q4とし、それぞれの出力値の状態を表すために例えば(Q1,Q2,Q3,Q4)=(L,L,H,H)または単に(LLHH)のように記すものとする。これは、NOR301,302の出力値が偽、NOR303,304の出力値が真、であることを表している。
FIG. 3 is an example of the logic circuit 300 that generates the control signals G1 to G4 described above, and FIG. 4 is a timing diagram of the logic circuit 300 that generates the control signals G1 to G4. Hereinafter, for the sake of explanation, the outputs of the NOR circuits (NOR) 301, 302, 303, and 304 are Q1, Q2, Q3, and Q4, respectively, and for example, (Q1, Q2, Q3) , Q4) = (L, L, H, H) or simply (LLHH). This indicates that the output values of the
制御回路305は、端子311に入力される図4に示す起動信号SSを受けて、論理回路300を初期化するための初期化信号ISを発生する。また、端子310には常に偽(L)が入力される。NOR301,304は、2入力NORでもよいが、NOR302,303との対称性を保つために3入力NORを接続している。論理回路300において、NOR301の出力信号Q1は、Q1=X(Q2+Q4)、NOR302の出力信号Q2は、Q2=X(Q1+Q3+IS)、NOR303の出力信号Q3は、Q3=X(Q1+Q4+IS)、NOR304の出力信号Q4は、Q4=X(Q2+Q3)、となる。ここでXは論理の否定を表す記号で論理式または論理値に前置してその論理の否定を表す。
The
以下、図4のタイミング図を参照しながら図3の論理回路300の動作を説明する。 The operation of the logic circuit 300 of FIG. 3 will be described below with reference to the timing diagram of FIG.
先ず、時点tb以前の静止状態においては、制御回路305の発する初期化信号ISはHとなっており、ゆえに(Q2,Q3)=(L,L)となる。これによって(Q1,Q4)=(L,H)となる。すなわち、時点tb以前では(Q1,Q2,Q3,Q4)=(L,L,L,H)の状態を保持し続ける。
First, in a stationary state before time tb, the initialization signal IS generated by the
時点taにおいて起動信号SSが立ち上がると、これに呼応して制御回路305は回路を作動させるために初期化信号ISを立ち下げる。すなわち時点taから遅れを伴い時点tbにおいてIS=Lに変化させる。
When the activation signal SS rises at the time ta, in response to this, the
初期化信号IS=Lの時、NOR301とNOR302は、RSフリップフロップ回路を形成する。NOR303とNOR304も同様にRSフリップフロップ回路を形成し、正帰還がかかるように接続されているので、論理回路300は発振を開始する。すなわち、NORの回路動作の遅れを伴って時点t1以降Q1,Q2,Q3,Q4は、(LHLH)→(LHHL)→(HLHL)→(HLLH)のように変化していく。制御回路305は、Q3またはQ4を監視していて、パルスフィンガ数が所定の値になった時に初期化信号IS=Hとすれば、上記発振を停止することができ、初期の静止状態に戻すことができる。
When the initialization signal IS = L, NOR 301 and NOR 302 form an RS flip-flop circuit. Since the NOR 303 and the NOR 304 similarly form an RS flip-flop circuit and are connected so that positive feedback is applied, the logic circuit 300 starts oscillation. That is, Q1, Q2, Q3, and Q4 after time t1 change in the order of (LHLH) → (LHHL) → (HLHL) → (HLLH) with a delay in the circuit operation of NOR. The
上記出力信号Q1,Q2,Q3,Q4は、G1=Q2,G2=Q3,G3=Q1,G4=Q4と対応させることにより図1の制御信号G1,G2,G3,G4になる。論理回路300によって発生された出力信号Q1,Q2,Q3,Q4を合成してできるテンプレートパルスは、NOR301〜304の遅延量によって決まる遷移時間に設定できる。UWB−IR通信に使用できるような短いテンプレートパルスに対応可能であるが、上記制御信号G1,G2,G3,G4は、テンプレートパルスよりもずっと低速の信号であり、このことは論理回路300の回路構成をきわめて容易にする。なお、テンプレートパルスとして使用する場合の周波数調整は、NOR301〜304の電源電圧を制御したり、出力に負荷となる小容量の容量を付加してその負荷量を調整する、等の方法で目的の周波数にあわせ込むことが可能である。
The output signals Q1, Q2, Q3, and Q4 become the control signals G1, G2, G3, and G4 in FIG. 1 by corresponding to G1 = Q2, G2 = Q3, G3 = Q1, G4 = Q4. The template pulse generated by synthesizing the output signals Q1, Q2, Q3, and Q4 generated by the logic circuit 300 can be set to a transition time determined by the delay amount of the
図5に、制御信号G1〜G4を生成する他の論理回路500の一例を示す。図5において、トランジスタ501,502,503,504,505によって差動増幅回路が形成されている。Nチャネルトランジスタ501は、回路電流を制限する電流源を形成し回路電流を制限する。この回路電流の制御によって差動増幅回路の応答時間が変わり、信号の伝達する遅延量を制御できる。すなわちNチャネルトランジスタ501のゲートには、端子516から印加する電圧VSに応じて、発生する信号のパルス幅を制御することができる。
FIG. 5 shows an example of another
Pチャネルトランジスタ504,505は、Nチャネルトランジスタ502,503で形成される差動増幅段の負荷であり、Pチャネルトランジスタ504,505のゲートはお互いのドレインに接続されており、いわゆるクロスカップル回路を形成する。この接続は、互いの変化を強調し信号遷移のずれを最小にする。Nチャネルトランジスタ507は、初期状態をセットするためのスイッチであり、端子515に印加される初期化信号ISによって、初期状態と動作状態を切り替えることができる。すなわち初期化信号ISの電位が高い場合、Nチャネルトランジスタ507は強制的にオンとなり、Pチャネルトランジスタ505のドレイン電位(Q2)は強制的にLとなり、論理回路500は初期の状態にセットされる。また初期化信号ISの電位が低い場合、Nチャネルトランジスタ507はオフして論理回路500は動作状態となる。Nチャネルトランジスタ506は、ゲート電位が常に接地電位にセットされており常にオフとなっている。このNチャネルトランジスタ506は、動作には直接影響を及ぼさないが差動増幅器の動作の良好な平衡性(対称性)を得るために付加する。
P-
トランジスタ508〜514による回路は、上記に説明したトランジスタ501〜507による回路と同様に差動増幅回路を構成する。この2つの差動増幅回路を縦続接続して図5に示すような接続にすることによって、出力を正帰還となるように入力側に戻してやると4相の出力を持つ発振回路となる。図3の回路と同様の動作によって端子515に印加する初期化信号ISを制御することによって、上記制御信号G1,G2,G3,G4を得ることができる。すなわちトランジスタ504,505,511,512のドレインの出力信号をQ1,Q2,Q3,Q4とし、それぞれをバッファ518によって緩衝増幅し取り出すと、それぞれ制御信号G3,G1,G2,G4となる。
The circuit composed of the
以上に述べた本実施形態によれば、以下の効果が得られる。 According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
本実施形態のミキサ回路1では、直列接続のトランジスタに与える制御信号(G1〜G4)によって、回路動作の必要ない時にはミキサ回路1を遮断する間欠動作が可能である。これによって、間欠信号によるUWB−IRのような通信装置に、ミキサ回路1を用いれば装置全体の消費電力の削減が可能となる。
In the
また、本実施形態のミキサ回路1では、低雑音増幅回路のカスコード接続においてゲート接地段にミキサが組み込まれた回路と見ることもできるので、ミキサ機能に加え低雑音増幅回路の機能を持たせることができる。そのうえ、従来低雑増幅音回路とミキサ回路で別々に電源から電流が流れていたのに対し、ミキサ回路1では電流が流れる経路は1つとなる。そのために従来の技術による回路構成に比べ回路に消費される電力の削減が可能となる。
In addition, the
さらに、従来ではミキサに対してはテンプレート波形が入力され、受信信号との乗算が行われていたのに対し、ミキサ回路1ではゲート接地段の論理合成によりテンプレートパルスが合成される。このため、ミキサ回路1にテンプレートパルスを入力する必要が無く、テンプレートパルスよりも極端に低い周波数の信号を入力するだけでよい。すなわちミキサ回路1の入力のためにテンプレートパルスを生成する必要が無い。これによって回路素子の限界に近いような高い周波数のテンプレートパルスを扱わなければならないUWB−IRのような場合において回路設計をきわめて容易にする。
Further, conventionally, a template waveform is input to the mixer and multiplication with the received signal is performed, whereas in the
また、従来のUWB−IRの受信機の構成において、ミキサに入力するテンプレートパルスは大振幅が要求され、そのため適当なテンプレート発生回路で発生されたテンプレートパルスを増幅するドライブ回路を必要とする。これらの回路の設計は、扱う周波数が高いため困難を伴うが、本実施形態においては、ミキサ回路1に入力される制御信号の組み合わせによりテンプレートパルスを合成できるので、ミキサ回路1に入力する信号は、テンプレートパルスの周波数よりかなり低い周波数の信号でよく設計が容易である。従来の技術で必要であったドライブ回路などの回路の省略が可能であり、このことはまたさらなる低消費電力化を可能にする。
In the conventional UWB-IR receiver configuration, the template pulse input to the mixer is required to have a large amplitude, and therefore a drive circuit for amplifying the template pulse generated by an appropriate template generation circuit is required. The design of these circuits is difficult because the frequency to be handled is high, but in this embodiment, a template pulse can be synthesized by a combination of control signals input to the
さらに、従来のミキサ回路を用いて受信信号を直接ベースバンドに落とすいわゆるダイレクトコンバージョン方式の受信機を構成する場合には、局所発振器で発生される局所信号が無線信号(差動信号RF)側に漏洩してその信号が回路のミスマッチなどにより反射し、これが自身の局所信号によって直流成分に変換されるいわゆるDCオフセットが生じるという深刻な問題があった。本実施形態のミキサ回路1では、局所信号に当たる信号は無線信号と同じ周波数成分を持たないようにすることができるので、上記のようなDCオフセットのような問題は生じない。本実施形態のミキサ回路1は、従来の狭帯域の信号による通信においても効果が大きい。
Furthermore, when configuring a so-called direct conversion receiver that uses a conventional mixer circuit to drop the received signal directly to the baseband, the local signal generated by the local oscillator is transferred to the radio signal (differential signal RF) side. There is a serious problem that a leak occurs and the signal is reflected by a circuit mismatch or the like, and this causes a so-called DC offset that is converted into a direct current component by its own local signal. In the
(第2実施形態)
次に、ミキサ回路の第2実施形態について説明する。第1実施形態においては、信号出力部21,22にインダクタンス134,135を用いて、増幅された電流信号を電圧に変換して取り出している。一般にミキサ回路(乗算回路)をUWB−IRに用いる乗算回路や受信機のミキサ回路として周波数変換に用いる場合は、取り出す信号の周波数は入力信号に比較して低くなる。そのような場合、インダクタンスによって信号を取り出そうとすると大きな値のインダクタンスが必要となる。集積回路上にインダクタンスを形成するような場合は、十分な振幅値の取れる大きなインダクタンスを搭載することが困難となり、そのような場合は、信号振幅は小さくなってしまう場合もある。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the mixer circuit will be described. In the first embodiment, using the
本第2実施形態では、上記のような場合に対応する例を2つ示す。図6は、図1のインダクタンス134,135にかえて抵抗601,602を接続した信号出力部621,622を用いたミキサ回路600の例である。このように構成することにより、ミキサ回路600は、インダクタンス値によらず低い周波数成分の信号も取り出すことが可能となる。図6のミキサ回路600では、大きな信号を取り出すには抵抗601,602によって大きな電圧降下を引き起こす。そのため、大きな信号を得ようとすると電源電圧VDDを高くする必要がある。
In the second embodiment, two examples corresponding to the above cases are shown. FIG. 6 shows an example of a
図7は、図1の信号出力部21,22にかえて信号出力部721,722を用いたミキサ回路700の例である。ミキサ回路700は、大きな電圧降下なしで大きな信号を取り出すことが可能となる。Pチャネルトランジスタ703,704は、ダイオード接続され、各々Pチャネルトランジスタ705,706とでカレントミラー回路を構成する。すなわち、Pチャネルトランジスタ703,704で検出された信号電流は、Pチャネルトランジスタ705,706によってコピーされ出力される。これらのカレントミラー回路は、電流源であり、十分に高いインピーダンスを持つので、相関回路を構成するための後段に接続する積分回路の設計は容易である。すなわち、コンデンサ707,709を図のように接続するだけで十分な性能が得られる。なお、スイッチ708,710は、積分の開始時にコンデンサに充電された電荷を放電し初期状態に戻すためのリセットスイッチである。
FIG. 7 shows an example of a
(第3実施形態)
次に、ミキサ回路の第3実施形態について説明する。第1実施形態においては、トランジスタ群31〜34は、2行2列のトランジスタで構成する場合を示した。トランジスタ群31〜34のトランジスタをもっと多くすると、制御信号のパルス幅はもっと長くすることができる。これによって、制御信号の周波数成分はより低くなり、回路設計が容易になる。本第3実施形態では、2行4列のトランジスタで構成したトランジスタ群831〜834を用いたミキサ回路800を説明する。ミキサ回路800は、各制御信号の1回の遷移のみで、例として第1実施形態と同様のパルスフィンガ数4のテンプレートパルスの乗算が可能であるが、この場合に限られるものではなく、ゲート接地段の数を増やせばより多くのパルスフィンガ数のパルス検出が可能になる。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the mixer circuit will be described. In the first embodiment, the case where the
図8(A)は、第3実施形態のミキサ回路800であり、図8(B)は、制御信号を発生するための回路図例である。図8(A)において、直列トランジスタによるゲート接地段を除いて図1と同じであり、図1の回路と同様動作をするところは簡素化のために図1と同一の番号を付し説明を省略する。
FIG. 8A shows a
図8(A)において、一点鎖線の楕円835で囲まれた端子群は、16本の制御信号D1〜D8、XD2〜XD9を入力する端子で、それぞれ以下に説明するルールに従ってゲート接地段のトランジスタ801〜832のゲートに接続されている。制御信号D1〜D8、XD2〜XD9の生成方法については図8(B)を参照して後述する。また図9は、制御信号D1〜D8、XD2〜XD9及びそれらの動作を補足説明するためのタイミング図が示される。
In FIG. 8A, a terminal group surrounded by an alternate long and short
トランジスタ群831のNチャネルトランジスタ801〜808は、ソース接地段のNチャネルトランジスタ101によって増幅された信号をゲート接地増幅し、インダクタンス134によって出力端子121に出力する。
The N-
トランジスタ群832のNチャネルトランジスタ809〜816は、ソース接地段のNチャネルトランジスタ101によって増幅された信号をゲート接地増幅し、インダクタンス135によって出力端子120に出力する。
The N-
トランジスタ群834のNチャネルトランジスタ817〜824は、ソース接地段のNチャネルトランジスタ102によって増幅された信号をゲート接地増幅し、インダクタンス135によって出力端子120に出力する。
The N-
トランジスタ群833のNチャネルトランジスタ825〜832は、ソース接地段のNチャネルトランジスタ102によって増幅された信号をゲート接地増幅し、インダクタンス134によって出力端子121に出力する。
The N-
制御信号D1〜D8,XD2〜XD9を上記第1実施形態での説明と同様に、最小値V0、最大値V1の2値を取るものとし、これを論理値と見ると、Nチャネルトランジスタ801,802は、制御信号D1とXD2の論理積が真の時、ゲート接地増幅回路として作動し、その他の時は遮断する。トランジスタ群831の他のNチャネルトランジスタ803〜808は、3組の直列ペアを形成し、それぞれの組は、D3とXD4,D5とXD6,D7とXD8の論理積が真の時、ゲート接地増幅回路として作動し、その他の時は遮断する。つまり、トランジスタ群831は、iを偶数とする時Di-1とXDiの論理積が真の時、ゲート接地増幅回路として作動し、その他の時は遮断する。
Similarly to the description in the first embodiment, the control signals D1 to D8 and XD2 to XD9 take the binary values of the minimum value V 0 and the
トランジスタ群834のNチャネルトランジスタ817〜824は、トランジスタ群831のNチャネルトランジスタ801〜808とまったく同様の接続であるので、Di-1とXDiの論理積が真の時、ゲート接地増幅回路として作動し、その他の時は遮断する。
Since the N-
トランジスタ群832のNチャネルトランジスタ809〜816及びトランジスタ群833のNチャネルトランジスタ825〜832は、DiとXDi+1の論理積が真の時、ゲート接地増幅回路として作動し、その他の時は遮断する。
The N-
従って、Di-1とXDiの論理積が真の時、Nチャネルトランジスタ101によってソース接地増幅された信号は、トランジスタ群831のNチャネルトランジスタ801〜808によってゲート接地増幅され、出力端子121に出力される。またこの時、Nチャネルトランジスタ102によってソース接地増幅された信号は、トランジスタ群834のNチャネルトランジスタ817〜824によってゲート接地増幅され、出力端子120に出力される。
Therefore, when the logical product of D i−1 and XD i is true, the signal that is grounded by the
DiとXDi+1の論理積が真の時、Nチャネルトランジスタ101によってソース接地増幅された信号は、トランジスタ群832のNチャネルトランジスタ809〜816によってゲート接地増幅され、出力端子120に出力される。またこの時、Nチャネルトランジスタ102によってソース接地増幅された信号は、トランジスタ群833のNチャネルトランジスタ825〜832によってゲート接地増幅され、出力端子121に出力される。
When the logical product of D i and XD i + 1 is true, the signal that is ground-amplified by the N-
Di-1とXDiの論理積及びDiとXDi+1の論理積において、i=2〜8の場合のすべてについて総和(総論理和)を取ると、図9のSUM1,SUM2のようになる。この2つの信号SUM1,SUM2を差動信号と見ると、UWB−IRに使用するテンプレート信号となっている。 In the logical product of D i-1 and XD i and the logical product of D i and XD i + 1 , the sum (total logical sum) is obtained for all cases where i = 2 to 8, and SUM1 and SUM2 in FIG. It becomes like this. When these two signals SUM1 and SUM2 are regarded as differential signals, they are template signals used for UWB-IR.
以上の動作説明により制御信号D1〜D8、XD2〜XD9を適切に生成し、それらのDi-1とXDiの論理積及びDiとXDi+1の論理積によって生成される信号がテンプレートパルスになるようにすれば、ミキサ回路800の出力端子120,121には、このテンプレートパルスと入力端子103,104に印加された差動信号RF+,RF−を増幅した後の乗算を行った結果が得られる。
As described above, the control signals D1 to D8 and XD2 to XD9 are appropriately generated, and the signals generated by the logical product of D i-1 and XD i and the logical product of D i and XD i + 1 are templates. If the pulse is used, the
以下に、制御信号D1〜D8、XD2〜XD9の生成方法について、図8(B)の論理回路及び図9の動作を示すタイミング図を参照して説明する。 Hereinafter, a method for generating the control signals D1 to D8 and XD2 to XD9 will be described with reference to the logic circuit of FIG. 8B and the timing chart showing the operation of FIG.
遅延回路841〜849は、差動型の遅延回路である。遅延回路841〜849は、差動信号を所定の遅延を伴って差動出力する遅延回路であり、図3のNOR301,302(または303,304)によって構成されたフリップフロップ回路や、図5のトランジスタ501〜505(または508〜512)による差動増幅回路などを使用できる。また、電流制限されたインバータの出力をクロスカップルドインバータで結合した回路なども良く使われる。
The
今、起動信号としてD0,XD0を遅延回路841に入力すると、所定の遅延を伴って制御信号XD1,D1を出力する(図9)。以下、遅延回路842〜849によって信号は、順に遅延を伴って出力され、D2〜D9,XD2〜XD9が出力される。なお本第3実施形態のミキサ回路800では、XD1及びD9は使用していない。
When D0 and XD0 are input to the
Di-1とXDiの論理積及びDiとXDi+1の論理積において、i=2〜8の場合のすべてについて総和(総論理和)を取ると、図9のSUM1,SUM2のようになる。この2つの波形を差動信号と見ると、UWB−IRに用いたパルスフィンガ数4のパルスであり、遅延回路841〜849の遅延量を制御してUWB−IRに用いたパルスの周期に一致させれば、UWB−IRに用いるテンプレート波形となる。第1実施形態では、パルスフィンガ数を規定するためにフィンガ数をカウントする制御回路305が必要であったが、本第3実施形態では、パルスフィンガ数は遅延回路の数とゲート接地増幅段の直列トランジスタの組数によって自動的に決まってしまうため、このような回路は必要ない。パルスフィンガ数が多くなると、直列トランジスタの数も多くなり、寄生容量などの寄生素子の影響が懸念されるところであるが、数が多くなるのはゲート接地段であり、通常ゲート接地段の入出力インピーダンスは、寄生素子に比較し十分に低く、その影響は大きくはならない。
In the logical product of D i-1 and XD i and the logical product of D i and XD i + 1 , the sum (total logical sum) is obtained for all cases where i = 2 to 8, and SUM1 and SUM2 in FIG. It becomes like this. When these two waveforms are viewed as differential signals, they are pulses of 4 pulse fingers used for UWB-IR, and the delay amount of
従って、本第3実施形態のミキサ回路800を用いれば、UWB−IRのテンプレート信号を生成することなく受信信号を低雑音増幅し、かつテンプレート信号との乗算結果を得ることができる。しかも、信号受信が無い時には、回路の電流をオフにできるので待機時消費電力はきわめて低い。また、テンプレートパルスを発生する必要が無く、遅延回路列の1回の状態遷移で1回のテンプレートパルスを発生できるため、高速動作が要求される回路を極小にすることができる。
Therefore, by using the
上記説明では、起動信号D0の立ち上がりでDi-1とXDiの論理積及びDiとXDi+1の論理積による信号が発生し、その時に受信信号との乗算が実行されるが、回路に少しの変更を加えればD0の立ち下りでもテンプレート信号との乗算を実行させることが可能である。この時は、遅延回路列が電力を消費する立ち上がりと立ち下りの両方の信号遷移時において乗算が可能となるため、回路消費電力あたりの受信可能な情報量を増やすことができる。このためには、Di-1とXDiの論理積及びDiとXDi+1の論理積の状態で回路が作動するように、ゲート接地増幅段の直列トランジスタのゲートに各制御信号を接続し、さらにトランジスタ群831〜834に加え4つのトランジスタ群を作り、並列に接続する。
In the above description, a signal based on the logical product of D i−1 and XD i and the logical product of D i and XD i + 1 is generated at the rising edge of the activation signal D0, and multiplication with the received signal is performed at that time. If the circuit is slightly changed, it is possible to execute multiplication with the template signal even at the fall of D0. At this time, multiplication is possible at both rising and falling signal transitions in which the delay circuit array consumes power, so that the amount of information that can be received per circuit power consumption can be increased. For this purpose, each control signal is applied to the gate of the series transistor in the common-gate amplification stage so that the circuit operates in the state of the logical product of D i-1 and XD i and the logical product of D i and XD i + 1. Further, in addition to the
本第3実施形態のミキサ回路800では、低雑音増幅と、高速なテンプレート信号を外部から入力せずにその増幅された信号とテンプレート信号の乗算を行い、かつ間欠的な信号を扱うUWB−IRのような通信装置において、特に有効な信号のある時だけ電力を消費する間欠動作を可能とするスイッチ機能を併せ持つ。これによって、本第3実施形態のミキサ回路800をUWB−IRの通信装置、特に受信装置に用いると装置の大幅な低消費電力化と構成の簡略化が実現できる。
In the
(第4実施形態)
次に、ミキサ回路の第4実施形態について説明する。図10に、上記実施形態のミキサ回路を用いてUWB−IRの通信装置を構成する例を示す。図10(A)は、送信装置を示す。送信するデータは、端子1001に入力される。パルス発生回路1002は、広帯域のパルスを発生する。その際、端子1001に入力される送信データ信号を受けて、発生されるパルスに所定の変調を施す。変調の方式としては発生パルスの発生位置をずらすパルス位置変調(PPM:Pulse Position Modulation)や発生パルスの極性を反転させる2相変調(BPM:Bi-Phase Modulation)等が良く使用される。発生変調されたパルスは送信アンテナ1003を通じて空間に放射される。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the mixer circuit will be described. FIG. 10 shows an example of configuring a UWB-IR communication apparatus using the mixer circuit of the above embodiment. FIG. 10A illustrates a transmission device. Data to be transmitted is input to the
ここで、パルス発生回路1002に上記実施形態のミキサ回路を使用することができる。すなわち、ソース接地段の入力信号として、シリアル化した送信すべき情報をベースバンド信号として入力端子103,104(図1,6,7,8)に入力すればよい。この場合、PPMで送信する時は、パルス位置をずらすために起動信号(図3の初期化信号IS、図8のD0,XD0に相当する信号)のタイミングを調整する。また、BPMの場合は、起動信号に同期して入力端子103,104に入力する信号の極性を変更する。上記実施形態のミキサ回路は、ベースバンド信号と制御信号G1〜G4(図1,3,6,7)、またはD1〜D8及びXD2〜XD9(図8,9)の論理によって、ミキサ回路内で合成されるテンプレートパルス(図2のGa−Gb、図9のSUM1,SUM2)と上記ベースバンド信号の乗算値が出力されるので、UWB−IRの変調も同時に行うことができる。
Here, the mixer circuit of the above embodiment can be used for the
次に、上記実施形態のミキサ回路を用いた受信装置の構成を図10(B)で説明する。アンテナ1004で受信された信号は、上記実施形態のミキサ回路1005に入力される。ミキサ回路1005として、図1,6,7,8に示したミキサ回路1,600,700,800を使用することができる。これらのミキサ回路1,600,700,800では、差動信号を処理できるので、アンテナ1004も平衡型のアンテナを使用することができる。差動信号を扱うことによって、回路の低電源電圧化や信号歪みの軽減などが可能となる。上記実施形態のミキサ回路では、低雑音増幅の機能とテンプレート信号の発生及び増幅された信号との乗算の機能を併せ持つため、それら1つの回路で行える。回路1006は、ミキサ回路1005に送られる制御信号を発生する回路であり、図3,図5または図8(B)に示した回路を用いることができる。
Next, a configuration of a receiving device using the mixer circuit of the above embodiment will be described with reference to FIG. A signal received by the
ミキサ回路1005によって増幅され、テンプレートパルスを乗算された受信信号は、積分回路1007によって平滑化され、その結果から送信されたビット情報が判別回路1008によって判別され、復調出力として端子1009より出力される。すなわち、ミキサ回路1005と積分回路1007は、相関器を構成し、この回路によって受信信号とテンプレートパルス相関が計算される。相関の計算結果から、送信された信号の判定(復調)が行われる。判別回路1008では、回路全体の制御も受け持ち、復調された信号に同期し、次に信号がやってくるタイミングを見計らい、ミキサ回路1005の制御信号を発生する回路1006に起動信号を送り、ミキサ回路1005に与える制御信号を発生させる。
The received signal amplified by the
上記実施形態のミキサ回路は、低雑音増幅の機能とテンプレート信号の発生及び増幅された入力信号とテンプレート信号の乗算の機能を併せ持つため、回路の構成が極めて簡素化される。また、上記実施形態のミキサ回路は、起動信号が入力されない静止状態(待機状態)では消費電流は、回路素子のリーク電流のみとなりきわめて小さい。これによって、システムの消費電力を極めて小さくすることが可能である。 The mixer circuit of the above embodiment has both a low-noise amplification function and a template signal generation function and a multiplication function of the amplified input signal and the template signal, so that the circuit configuration is greatly simplified. Further, in the mixer circuit of the above embodiment, in a stationary state (standby state) in which no activation signal is input, the current consumption is only a leakage current of the circuit element and is extremely small. As a result, the power consumption of the system can be extremely reduced.
本第4実施形態による上記構成は送信装置、受信装置で同一のミキサ回路を共用することも可能である。これによって、送受信機が一体化されたトランシーバ装置を構成する場合、さらなる構成の簡素化が可能となる。 In the above-described configuration according to the fourth embodiment, the same mixer circuit can be shared by the transmission device and the reception device. This makes it possible to further simplify the configuration when configuring a transceiver device in which a transceiver is integrated.
(第5実施形態)
次に、ミキサ回路の第5実施形態について説明する。上記実施形態では、ミキサ回路に入力される制御信号は、2値を取るデジタル値として説明したが、正弦波のようなアナログ信号を入力することもできる。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the mixer circuit will be described. In the above embodiment, the control signal input to the mixer circuit has been described as a digital value that takes two values, but an analog signal such as a sine wave can also be input.
アナログ信号を入力する時は、4つの制御信号を必要とする図1、図6、図7の回路では、制御信号をG1とG3またはG2とG4の2組に分け、それぞれに差動の信号vb1±v1,vb2±v2を入力する。ここで、vb1,vb2は、それぞれの組の信号の同相成分であり、信号に与えるバイアスである。vb1,vb2としては、通常電圧が一定の直流を与える。また、v1,v2は、差動成分でありアナログの制御信号である。 In the circuits of FIGS. 1, 6, and 7 that require four control signals when inputting an analog signal, the control signals are divided into two sets of G1 and G3 or G2 and G4, and differential signals are respectively provided. Input v b1 ± v 1 and v b2 ± v 2 . Here, v b1 and v b2 are in-phase components of each pair of signals, and are biases applied to the signals. As v b1 and v b2 , a direct current with a constant voltage is given. Further, v 1 and v 2 are differential components and analog control signals.
このように信号を印加すると、入力信号(入力端子103,104に与えられる信号の差動成分)をvrとすれば、出力端子に現れる出力信号には、これら3つの差動成分の積で表される信号成分v1×v2×vrが含まれる。ゆえに、vr,v1,v2として周波数fr,f1,f2の正弦波を考えると、出力にはfr±f1±f2の周波数成分の信号が含まれる。
When the signal is applied in this way, if the input signal (the differential component of the signal applied to the
fr=f1+f2(またはf1=f2=fr/2)に設定すると、vrは、周波数変換され直接ベースバンドに落とすことができる。この場合、ローカル発振回路の周波数がvrの周波数と同一でないので、多くのダイレクトコンバージョン方式の受信機で問題になるDCオフセットを生じない。これによって、UWBに限らず通常の位相変調や周波数変調あるいは振幅変調を用いる狭帯域信号を使う通信の受信機においても、その構成を極めて簡略化することが可能となる。 If f r = f 1 + f 2 (or f 1 = f 2 = f r / 2) is set, v r can be frequency converted and dropped directly to baseband. In this case, because not the same as the frequency of the local oscillator circuit is v r, no DC offset to be a problem in the receiver a number of direct conversion system. As a result, not only UWB but also a communication receiver using a narrowband signal using normal phase modulation, frequency modulation, or amplitude modulation can be greatly simplified.
図11は、上記原理によって受信機を構成する時のブロック図である。アンテナ1101で受信された受信信号は、上記実施形態のミキサ回路1102に直接入力される。上記実施形態のミキサ回路は、低雑音増幅の機能も併せ持つので、ミキサに前置して低雑音増幅回路をおく必要がない。ここでは、図1,図6または図7で説明した回路を用いることができる。
FIG. 11 is a block diagram when the receiver is configured according to the above principle. A reception signal received by the
局所発振回路1103,1104は、それぞれ周波数f1,f2を発振する。今、受信しようとする信号の周波数をfrとし、fr=f1+f2に設定すれば、受信信号は、ベースバンドに変換される。回路1105は、ミキサ回路1102によって変換された信号からベースバンド成分のみを取り出すフィルタ及び復調回路から構成される。受信信号の(位相変調、周波数変調、振幅変調などの)変調方式に従って、受信信号を復調し受信した情報を復元する。局所発振回路1103,1104は、位相固定ループなどによって受信信号にトラッキングし、常に受信信号と搬送波との位相差を一定に保つなどの制御を行い、高い受信機性能を得ることもできる。
上記構成によれば、ダイレクトコンバージョン方式の受信機を簡単に構成できる。ダイレクトコンバージョン方式の受信機は、中間周波増幅段がないので、構成そのものが簡単であり、何回も変換を繰り返すヘテロダイン方式に比べて高感度で、混変調などの大信号による妨害や歪みに対しても耐性が強い。しかも従来のダイレクトコンバージョン方式では、DCオフセットという深刻な問題があったが、本ミキサ回路では、DCオフセットを生じない。さらに、本ミキサ回路では、低雑音増幅の機能も併せ持つので、回路はより簡素化できる。さらに、上記に説明したように、ミキサ回路1102に制御電圧として与えられる局所発振回路1103,1104の出力電位を所定の値にすることによって、上記ミキサ回路の動作を停止させ、回路電流を最小(ほとんどゼロ)にすることもできる。このことは回路待機時の消費電力を減らすことに対してきわめて有効である。
According to the above configuration, a direct conversion receiver can be easily configured. The direct conversion receiver has no intermediate frequency amplification stage, so the configuration itself is simple, and it has higher sensitivity than the heterodyne system that repeats the conversion many times. But it is very resistant. In addition, the conventional direct conversion method has a serious problem of DC offset, but this mixer circuit does not cause DC offset. Furthermore, since this mixer circuit also has a low noise amplification function, the circuit can be further simplified. Further, as described above, by setting the output potential of the
上記では、局所発振回路として2つ持つ場合を説明したが、さらに多くの信号を入力してもよい。以下、2以上の整数n個の信号を入力する場合について説明する。図8(A)の回路に、さらに、上記第3実施形態で説明したDi-1とXDiの論理積及びDiとXDi+1の論理積の状態で作動する4つのトランジスタグループを追加した回路は、n=8の回路例である。ここで、信号列vi(i=1〜n)を差動信号としてDiとXDiに与える。ただし、図8(A)では、XD1の端子がないがXD9をXD1として代用するものとする。またDi-1とXDiの論理積及びDiとXDi+1の論理積のスイッチグループにはD9の信号が必要になるが、これはD1で代用するものとする。一般に、各グループにn組の直列トランジスタを配する時は、n+1番目までの制御信号が必要であるがDn+1,XDn+1にはそれぞれD1,XD1を当てる物とする。上記のような規則によって、信号列viを差動信号としてDi,XDi間に与えると、出力には入力信号vrとそれらの積の成分、すなわちvr×v1×v2×・・×vnの成分が現れる。これによって、4以上の周波数の混合が可能となる。これらをうまく使うと、機器の簡略化や特定の妨害周波数の除去などに応用が可能である。 In the above, the case where two local oscillation circuits are provided has been described, but more signals may be input. Hereinafter, the case where an integer n signals of 2 or more are input will be described. The circuit shown in FIG. 8A further includes four transistor groups that operate in the state of the logical product of D i−1 and XD i and the logical product of D i and XD i + 1 described in the third embodiment. The added circuit is an example of n = 8. Here, the signal sequence v i (i = 1 to n) is given to D i and XD i as differential signals. However, in FIG. 8A, although there is no XD1 terminal, XD9 is substituted for XD1. The switch group of the logical product of D i-1 and XD i and the logical product of D i and XD i + 1 requires the signal of D9, which is substituted by D1. In general, when n sets of series transistors are arranged in each group, up to n + 1th control signals are required, but Dn + 1 and XDn + 1 are respectively assigned D1 and XD1. When the signal sequence v i is given as a differential signal between D i and XD i according to the above rules, the input signal v r and the product of those products, that is, v r × v 1 × v 2 × component of ·· × v n appears. This allows mixing of four or more frequencies. If they are used well, they can be applied to simplify equipment and remove specific interference frequencies.
以上、ミキサ回路の実施形態を説明したが、こうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることができる。以下、変形例を挙げて説明する。 Although the embodiment of the mixer circuit has been described above, the present invention is not limited to such an embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the mixer circuit. Hereinafter, a modification will be described.
(変形例1)ミキサ回路の変形例1について説明する。前記第1実施形態では、MOS型のトランジスタを用いた場合を例に説明したが、これに限定されるのではなく、例えば、バイポーラ型のトランジスタを用いて、それぞれ対応電極をソース→エミッタ、ゲート→ベース、ドレイン→コレクタに置き換え適当なバイアスを付せば、まったく同様に作動させることができる。
(Modification 1)
(変形例2)ミキサ回路の変形例2について説明する。ゲート接地段を構成するトランジスタを2個でなく3個以上とすれば、更に制御信号の組合せによる多彩な制御が可能となり、制御信号の発生に何らかの制約が伴う場合にはその制約を緩和する。
(Modification 2)
(変形例3)ミキサ回路の変形例3について説明する。前記第1実施形態では、2つの同一の回路を用いて差動信号を扱ったが、ソース接地段のトランジスタ(図1、6、7及び図8(A)におけるNチャネルトランジスタ101,102)のそれぞれのソースを電流源に接続し、両トランジスタに流れる電流を常に一定になるように制御すれば、同相ゲインをさらに小さくすることができ、より差動増幅の効果を高めることも可能である。
(Modification 3) Modification 3 of the mixer circuit will be described. In the first embodiment, the differential signal is handled using two identical circuits. However, the source grounded stage transistors (N-
(変形例4)ミキサ回路の変形例4について説明する。前記第1実施形態では、2つの同一の回路を用いて差動信号を扱ったが、逆に2つのうちの一方のみの回路を用いることによって、シングルエンドの信号を扱うことも可能である。この場合は、ゲインの減少を伴うが、使用する素子数は半分となり、消費電力も半分になる。制御信号もシングルエンドの信号でよく、回路はさらに簡略化される。 (Modification 4) Modification 4 of the mixer circuit will be described. In the first embodiment, differential signals are handled using two identical circuits. Conversely, a single-ended signal can be handled by using only one of the two circuits. In this case, the gain decreases, but the number of elements used is halved and the power consumption is also halved. The control signal may be a single-ended signal, and the circuit is further simplified.
以上、述べたように本ミキサ回路によれば、低雑音増幅回路の機能、テンプレートパルスの生成機能、待機時の消費電力を最小にする機能を併せ持ったミキサ回路を提供できる。これを用いて、効率のよいUWB−IR受信機を構成することができる。また、本ミキサ回路は、従来の狭帯域の通信方式における受信機に使用してもDCオフセットの問題のないミキサ回路を提供できるので、高性能かつ構成の簡単なダイレクトコンバージョン方式の受信機構成が可能である。 As described above, according to the present mixer circuit, it is possible to provide a mixer circuit having a function of a low noise amplifier circuit, a function of generating a template pulse, and a function of minimizing standby power consumption. By using this, an efficient UWB-IR receiver can be configured. In addition, since this mixer circuit can provide a mixer circuit that does not have a problem of DC offset even when used in a receiver in a conventional narrow-band communication system, a direct conversion system receiver configuration with high performance and simple configuration can be provided. Is possible.
1,600,700,800…ミキサ回路、101,102…Nチャネルトランジスタ、112〜119,122〜129…Nチャネルトランジスタ、801〜832…Nチャネルトランジスタ、300…論理回路、305…制御回路、500…論理回路、1002…パルス発生回路、1003…送信アンテナ、1004…アンテナ、1005…ミキサ回路、1006…回路、1007…積分回路、1008…判別回路、1009…端子、1101…アンテナ、1102…ミキサ回路、1103,1104…局所発振回路、1105…回路、1205…低雑音増幅回路、1206…乗算回路、1208…テンプレート発生回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,600,700,800 ... Mixer circuit, 101,102 ... N channel transistor, 112-119, 122-129 ... N channel transistor, 801-832 ... N channel transistor, 300 ... Logic circuit, 305 ... Control circuit, 500 ... Logic circuit, 1002 ... Pulse generation circuit, 1003 ... Transmission antenna, 1004 ... Antenna, 1005 ... Mixer circuit, 1006 ... Circuit, 1007 ... Integration circuit, 1008 ... Discrimination circuit, 1009 ... Terminal, 1101 ... Antenna, 1102 ... Mixer circuit , 1103, 1104... Local oscillator circuit, 1105... Circuit, 1205... Low noise amplifier circuit, 1206.
Claims (6)
前記第1の入力信号を増幅する第1のソース接地増幅回路と、
前記第2の入力信号を増幅する第2のソース接地増幅回路と、
前記第1の出力信号を出力する第1の信号出力部と、
前記第2の出力信号を出力する第2の信号出力部と、
前記第1のソース接地増幅回路と前記第1の信号出力部との間に接続されたn行m列(nは2以上の整数、mは2以上の整数)のトランジスタを含む第1のトランジスタ群と、
前記第1のソース接地増幅回路と前記第2の信号出力部との間に接続されたn行m列のトランジスタを含む第2のトランジスタ群と、
前記第2のソース接地増幅回路と前記第1の信号出力部との間に接続されたn行m列のトランジスタを含む第3のトランジスタ群と、
前記第2のソース接地増幅回路と前記第2の信号出力部との間に接続されたn行m列のトランジスタを含む第4のトランジスタ群と、
前記第1のトランジスタ群と前記第2のトランジスタ群と前記第3のトランジスタ群と前記第4のトランジスタ群とを駆動するn×m個の制御信号と、
を含む、
ことを特徴とするミキサ回路。 A mixer circuit that outputs a first output signal and a second output signal obtained by mixing a first input signal and a second input signal,
A first common-source amplifier circuit for amplifying the first input signal;
A second common-source amplifier circuit for amplifying the second input signal;
A first signal output unit for outputting the first output signal;
A second signal output unit for outputting the second output signal;
A first transistor including a transistor of n rows and m columns (n is an integer of 2 or more and m is an integer of 2 or more) connected between the first common-source amplifier circuit and the first signal output unit; Group,
A second transistor group including n rows and m columns of transistors connected between the first common-source amplifier circuit and the second signal output unit;
A third transistor group including n rows and m columns of transistors connected between the second common-source amplifier circuit and the first signal output unit;
A fourth transistor group including n rows and m columns of transistors connected between the second common-source amplifier circuit and the second signal output unit;
N × m control signals for driving the first transistor group, the second transistor group, the third transistor group, and the fourth transistor group;
including,
A mixer circuit characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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