JP2013165433A - 周波数変換回路、送受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い精度の制御を必要とすることがなく、しかも温度や電源電圧といった周囲の影響を受けることがなく、高い２次線形性が得られる周波数変換回路を提供する。
【解決手段】 入力された信号の極性を、極性制御信号ｐに応じて切替え可能な極性切替え回路１０１と、極性切替え回路１０１によって極性が切替えられた信号の周波数を変換するミキサ回路１０２と、ミキサ回路１０２によって周波数が切替えられた信号の極性を、極性制御信号ｑに応じて切替え可能な極性切替え回路１０３と、によって周波数切替え回路を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、周波数変換回路、送受信機に係り、特に、無線通信に用いられる周波数変換回路、この周波数変換回路を有する送受信機に関する。

図１０は、無線通信用の一般的な送受信機を説明するための図である。図示したように、一般的な送受信機は、送信機１と受信機２とを有し、アンテナ４から送信される送信機１の出力信号と、アンテナ４によって受信される受信機２の入力信号とが結合器３によって結合されている。このような構成により、送受信機は、送信機１と受信機２とでアンテナ４を共有する場合が多い。

図１０に示した構成において、送信信号の出力波が、結合器３及びアンテナ４での反射を通じて受信機２に漏れこんでくることがある。送受信機の分野では、送信信号と受信信号との混信が起こることを防ぐため、様々な技術が提案されている。
混信を防ぐ従来の主な技術には、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex：周波数分割）方式とＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割）方式とがある。ＦＤＤ方式は、送受信機が送信に用いる信号の周波数と受信に用いる信号の周波数とが分割されるものである。ＴＤＤ方式は、送受信機が送信を行うタイミングと受信を行うタイミングとをずらすように制御することによって混信を防ぐものである。

以下、本明細書では、ＦＤＤ方式を例に挙げて本発明の背景技術を説明する。ただし、本発明は、ＦＤＤ方式に適用されるものに限定されるものではない。
図１１（ａ）、（ｂ）は、ＦＤＤ方式で送信される信号の送信波と受信される信号の受信波とを説明するための図である。図１１（ａ）は周波数変換前の受信波と送信波とを示していて、図１１（ｂ）は、送信機１、受信機２において、例えばダイレクトコンバージョン方式で周波数変換した際の受信波と送信波の関係を示したものである。なお、図１１（ａ）、（ｂ）の縦軸は受信波、送信波の強度を示し、横軸は周波数を示している。

例えば、携帯電話機等のセルラーシステムでは、送信と受信とが同時に行われるが、送信波と受信波とではその周波数が異なっている。受信は、ｆRX（受信側周波数）の電波を使用し、送信は、ｆTX（送信側周波数）を使用して行われる。ｆRXとｆTXとはΔｆ（ｆTX−ｆRX）の差がある。送信波と受信波とでこのような周波数の差分を設ける（電波を分離する）ことにより、ＦＤＤ方式は、送信と受信との間で電波の混信が起こることを防いでいる。

つまり、ＦＤＤ方式では、送信と受信とが同時に行われるので、送信波による飽和や信号歪みを防ぐことが必要になる。このため、図１０に示した受信機には、fTXの送信波を抑制するフィルタが必要になる。
また、受信機のシステムでは、受信した高周波の信号を信号処理が容易な低い周波数に変換した後、信号処理を行うことがなされている。この理由は、以下のとおりである。

例えば、セルラーシステムでは、fRXは数GHzであるのに対し、Δfは数百MHzとなるため、周波数変換前でフィルタ処理を行おうとするとＱ値が非常に高い急峻なフィルタ回路が必要となる。しかし、周波数変換後であれば、受信波の周波数は０Ｈｚ付近であり、送信波の周波数は数百MHzとなる。このとき、それほど急峻なフィルタは必要とされず、フィルタ処理が容易に行えるようになる。

ただし、一般的に、ノイズ特性を向上させるため、受信機には周波数変換前に信号を増幅することが必要になる。このため、受信波に混入してくる送信波による回路の飽和や信号歪みが問題となる。このような問題を解決するため、受信機にＳＡＷ（surface acoustic wave：表面弾性波）フィルタやＳＡＷ−Ｄｕｐｌｅｘｅｒ等の特殊な受動高周波フィルタを設け、送信波を抑制する技術があった。

図１２は、従来のＳＡＷフィルタを用いた送受信回路を説明するための図である。図１２のうち、図１０に示した構成と同様の構成については同様の符号を付し、その説明を一部略すものとする。ＳＡＷフィルタを用いた送受信機は、送信機１と、受信機３２と、送信機１、受信機３２とをアンテナ４と結合する送受切替え器（Duplexer）３１とを備えている。

送受切替え機３１は、送信機１と受信機３２とを切替える構成である。受信機３２は、最初に低ノイズで動作するアンプ（ＬＮＡ）３２ａ、ＳＡＷフィルタ３２ｂ、受信回路３２ｃを備えている。受信回路３２ｃは、周波数変換回路を含んでいる。送信波は、Ｄｕｐｌｅｘｅｒ３１を介してアンテナ４へ供給される。このとき、送信波は、受信機３２へ漏れだしていく。

図１２に示した送受信機では、アンプ３２ａの次段ＳＡＷフィルタ３２ｂによって送信波が受信回路３２ｃに漏れだすことが抑制される。このため、受信回路３２ｃに要求される信号増幅の線形性が大幅に緩和される。
しかし、近年、ＳＡＷフィルタの実装面積とコストを省くため、受信回路３２ｃの高周波動作部の線形性を高めることによってＳＡＷフィルタを用いない構成が主流になりつつある。

受信回路３２ｃにおいて、送信波による飽和や信号歪みを防ぐため、受信回路３２ｃの高周波部分および周波数変換回路には、主として高いＩＩＰ３（Third Order Input Intercept Point：３次入力インターセプトポイント）特性と、ＩＩＰ２（Second Order Input Intercept Point：２次入力インターセプトポイント）特性が求められる。
特に、受信回路３２ｃの周波数変換回路には、その前段で増幅された信号が入力されるため、高い線形性が要求される。近年、多くのアプリケーションで用いられているダイレクトコンバージョン方式においては、特に周波数変換回路のＩＩＰ２特性が重要となる。この理由は、ダイレクトコンバージョン方式において、周波数変換回路で生じる２次歪成分は、周波数変換後の信号周波数帯域に発生し、フィルタ等での分離ができないからである。

以上のことから、受信機の周波数変換回路には、２次の線形性が高い全差動回路が多く用いられてきた。そして、ＳＡＷフィルタが不要の構成を実現するため、周波数変換回路にはさらなるＩＩＰ２特性向上が求められている。
全差動回路において、２次の線形性を劣化させる要因は、主に正負回路（正の極性信号を処理する回路と負の極性信号を処理する回路）のミスマッチであると考えられる。正負回路のミスマッチを解消するため、正負回路に生じたミスマッチに対し、ダイレクトコンバージョンミクサの入力バイアスのパラメータを調整することでミスマッチを解消する技術がある。このような技術は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された技術によれば、発生したミスマッチを逆方向のミスマッチ成分を発生させることによって打消し、全差動回路の２次の線形性を向上させることができる。

特開２００２−３３５１８２号公報

しかしながら、上記した特許文献１記載の発明では、先に発生したミスマッチに新たに発生させたミスマッチを加えて打ち消している。このため、特許文献１記載の発明を使って高い線形性を実現するためには、パラメータを高い精度で制御することが必要になる。また、元来生じるミスマッチは、受信機の環境温度や回路に供給される電源電圧等によって変化する。このような要素によって生じるミスマッチと、このミスマッチをキャンセルするために発生させたミスマッチのバランスが崩れた場合、特許文献１記載の発明では、良好な線形性が得られないことになる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、高い精度の制御を必要とすることがなく、しかも温度や電源電圧といった周囲の影響を受けることがなく、高い２次線形性が得られる周波数変換回路、この周波数変換回路を備える送受信機を提供することを目的とする。

本発明の一態様の周波数変換回路は、入力された信号の極性を、第１極性制御信号（例えば図１に示した極性制御信号ｐ）に応じて切替え可能な第１極性切替え回路（例えば図１に示した極性切替え回路１０１）と、前記第１極性切替え回路によって極性が切替えられた前記信号の周波数を変換するミキサ回路（例えば図１に示したミキサ回路１０２）と、前記ミキサ回路によって周波数が切替えられた前記信号の極性を、第２極性制御信号（例えば図１に示した極性制御信号ｑ）に応じて切替え可能な第２極性切替え回路（例えば図１に示した極性切替え回路１０３）と、を含むことを特徴とする。

本発明の一態様の周波数変換回路は、前記第１極性切替え回路が、前記第１極性制御信号に応じ、前記信号の極性を変更することなく出力する同相転送動作、または前記信号の極性を反転させて出力する逆相転送動作を行い、前記第２極性切替え回路は、前記第２極性制御信号に応じ、前記ミキサ回路によって周波数変換された信号の極性を変更することなく出力する同相転送動作、または前記信号の極性を反転させて出力する逆相転送動作を行うことが望ましい。

本発明の一態様の周波数変換回路は、前記第１極性切替え回路及び前記第２極性切替え回路が同時に前記同相転送動作または前記逆相転送動作する場合、前記第１極性切替え回路及び前記第２極性切替え回路は、その一方が前記同相転送動作し、同時に他方が前記逆相転送動作をすることがないように動作することが望ましい。
本発明の一態様の周波数変換回路は、前記第１極性切替え回路及び前記第２極性切替え回路の一方が前記同相転送動作し、同時に他方が前記逆相転送動作する場合、前記第１極性切替え回路及び前記第２極性切替え回路は、前記第１極性切替え回路及び前記第２極性切替え回路が同時に前記同相転送動作または前記逆相転送動作をすることがないように動作することが望ましい。

本発明の一態様の周波数変換回路は、前記第１極性切替え回路及び前記第２極性切替え回路が、極性制御信号によって前記同相転送動作と前記逆相転送動作とを切替え、前記極性制御信号は、前記ミキサ回路によって周波数変換された前記信号の周波数よりも高い周波数で、前記前記第１極性切替え回路及び前記第２極性切替え回路の動作を切替えることが望ましい。

本発明の一態様の送受信機は、アンテナ（例えば図７に示したアンテナ１７４）と、送信機（例えば図７に示した送信機７１１）と、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の周波数変換回路を含む受信機（例えば図７に示した受信機７１２）と、前記送信機から出力された送信信号と、前記受信機によって受信される受信信号とのいずれか一方を前記アンテナに送受信させるように切り替える送受切替え器（例えば図７に示した結合器７１３）と、を備えることを特徴とする。

以上説明した本発明は、周波数変換回路の２次の線形性に起因する２次歪成分を、精度の高い補正を行うことなく容易に低減することができ、結果として極めて高い２次線形性を実現することと同等の効果を得ることができる。また、温度変化や電源電圧変化などによる差動間ミスマッチの変動による線形性の変化も起こらないため、安定した性能を実現することができる。

このような本発明によれば、高い精度の制御を必要とすることがなく、しかも温度や電源電圧といった環境の影響を受けることがなく、高い２次線形性が得られる周波数変換回路、この周波数変換回路を備える送受信機を提供することができる。

本発明の第１実施形態の周波数回路を説明するための図である。 図１に示した周波数変換回路に妨害波が入力されたときの動作を説明するための図である。 図１に示した周波数変換回路の各段から出力される信号を説明した図である。 本発明の第１実施形態の、妨害波による２次歪み成分の極性を説明するための図である。 本発明の第１実施形態の、妨害波による２次歪み成分の極性を説明するための他の図である。 本発明の第１実施形態の、極性切替え回路の同相転送動作と逆相転送動作とを切替える動作を説明するための図である。 本発明の第１実施形態の周波数変換回路を備える送受信機を説明するための図である。 本発明の第２実施形態の２つの極性切替え回路の構成を具体的に説明するための図である。 第２実施形態の極性信号と、２つの周波数切替え回路の動作との関係を説明するための図である。 無線通信用の一般的な送受信機を説明するための図である。 ＦＤＤ方式で送信される信号の送信波と受信される信号の受信波とを説明するための図である。 従来のＳＡＷフィルタを用いた送受信回路を説明するための図である。

以下、本発明の第１実施形態、第２実施形態の周波数変換回路及び送受信機を説明する。
・第１実施形態
（周波数変換回路）
図１は、本発明の第１実施形態の周波数回路を説明するための図である。なお、図１以降に説明する図において、図１に示した構成と同様の構成については同様の符号を付し、その説明を一部略すものとする。

第１実施形態の周波数回路は、２つの極性切替え回路１０１、１０３と、ミキサ回路１０２と、を含んでいる。極性切替え回路１０１には極性制御信号ｐが入力され、極性切替え回路１０３には極性制御信号ｑが入力される。
極性制御信号ｐ、ｑは、各々入力された極性切り回路１０１、１０３が、入力された信号と同相の信号を次段に転送するか、または逆相の信号を次段に転送するかを制御する信号である。極性切替え回路１０１、１０３は、入力された極性制御信号ｐ、ｑにしたがって、入力された信号と同相の信号を出力する、または逆相の信号を出力する。極性切替え回路１０１には差動信号が入力される入力端子１０４ａ、１０４ｂが接続されている。また、極性切替え回路１０３には、差動信号が出力される出力端子１０４ｃ、１０４ｄが接続されている。

図１に示した周波数変換回路において、例えば、ミキサ回路１０２に正負回路のミスマッチが存在する等の理由により、周波数変換回路の２次の線形性が悪い場合を考える。極性切替え回路１０１、１０３を常に同相転送動作（入力された信号と同相の信号を出力する動作）させる場合、周波数変換回路の動作は、ミキサ回路１０２だけが動作するものと同じになる。

このとき、周波数変換回路に受信周波数と異なる、周波数スペクトルが変調された妨害波もしくは複数の周波数成分を持った妨害波が信号入力（差動）から入力された場合、周波数変換後のミキサ回路１０２の出力に妨害波に起因する２次歪み成分が発生する。図２は、このことを説明するための図であって、縦軸にミキサ回路１０２の出力信号の強度を、横軸には出力信号の周波数を示している。図２に示したように、ミキサ回路１０２の出力信号には、０Ｈｚ付近に２次歪みが生成されている。

また、極性制御信号ｐ、ｑが、極性切替え回路１０１、１０３を、適当な周期で同時に同相転送動作、逆転転送動作（入力された信号と逆相の信号を出力する動作）させる場合、極性切替え回路１０１、１０３は、常に同時に同相運転動作、逆相運転動作する。
極性切替え回路１０１、１０３が上記動作を行っている場合において、所望の受信信号について考える。

図３（ａ）、（ｂ）は、図１に示した周波数変換回路の各段から出力される信号を説明した図である。図３（ａ）は極性切替え回路１０１、１０３が同相転送動作を行っているときの信号を示し、図３（ｂ）は極性切替え回路１０１、１０３が逆相転送動作を行っているときの信号を示している。図３（ａ）の（ａ−ｉ）〜（ａ−ｉｖ）、図３（ｂ）の（ｂ−ｉ）〜（ｂ−ｉｖ）は、周波数変換回路の各構成に入力、または出力される信号を示していて、その縦軸は信号の振幅を示し、横軸は時間を示している。

図３（ａ）に示したように、極性切替え回路１０１、１０３が同相転送動作を行うとき、周波数変換回路の動作はミキサ回路１０２の動作と同様になる。すなわち、極性切替え回路１０１に入力された信号（ａ−ｉ）がそのまま出力されてミキサ回路１０２に入力される（ａ−ｉｉ）。そして、ミキサ回路１０２において周波数が変換され（ａ−ｉｉｉ）、極性切替え回路１０３に入力される。極性切替え回路１０３では、入力された信号が、そのまま出力される（ａ−ｉｖ）。

一方、図３（ｂ）に示したように、極性切替え回路１０１、１０３が逆相転送動作を行うとき、極性切替え回路１０１に入力された信号（ｂ−ｉ）は、極性切替え回路１０１において、その極性が反転されて出力される（ｂ−ｉｉ）。この信号は、ミキサ回路１０２において周波数変換され（ｂ−ｉｉｉ）、極性切替え回路１０３に入力される。極性切替え回路１０３は、入力された信号の極性を反転し（ｂ−ｉｖ）、出力する。

ここで、妨害波によって生じる２次歪成分について考える。
図４、図５は、妨害波による２次歪み成分の極性を説明するための図である。図４は極性切替え回路１０１、１０３が同相転送動作を行っているときの状態を示す。また、図５は極性切替え回路１０１、１０３が逆相転送動作を行っているときの状態を示す。図４の（ｉ）、（ｉｉ）、図５の（ｉ）、（ｉｉ）は、周波数変換回路の各構成に入力、または出力される、妨害波信号によって発生した２次歪成分を示していて、その縦軸は信号の振幅を示し、横軸は時間を示している。

図４に示したように、極性切替え回路１０１、１０３が同相で動作しているとき、ミキサ回路１０２で発生した２次歪み成分（ｉ）は、そのまま極性切替え回路１０３から出力される（ｉｉ）。
また、図５に示したように、極性切替え回路１０１、１０３が逆相で動作しているとき、ミキサ回路１０２へ入力される妨害波の極性が逆相になる。ただし、ミキサ回路１０２で発生した２次歪み成分は、妨害波の極性によらず、図４の（ｉ）に示した波形と同様の波形の信号としてミキサ回路１０２から出力される。ミキサ回路１０２から極性切替え回路１０３に入力された２次歪み成分は、極性切替え回路１０３から逆相となって出力される（ｉｉ）。

つまり、極性切替え回路１０１、１０３が同相転送動作しているときと、逆相転送動作しているときとで、出力される２次歪み成分の極性が逆になる。
２次歪み成分が、入力される信号の極性によって変化しない理由について、以下に説明する。なお、この説明では、説明の簡単のため、２次歪み成分が、ミキサ回路１０２で発生するものとする。

ミキサ回路１０２において、例えば２つの周波数成分を持つ妨害波が入力された時、ミキサ回路１０２によって周波数変換された妨害波は、２つの信号の周波数の重ね合わせとして、以下のように表される。

また、ミキサ回路１０２の２次の非線形性は、ミキサ回路１０２により周波数変換された入力信号が、２次の項をもったＡ（ｘ）として出力されることによって表現される。なお、式(２)中のｘは、周波数変換された入力信号を示している。

このとき、妨害波のミキサ出力Ａ（ｘ）は、以下の式（３）によって表される。

上記した式（３）において、第３項（ａ）及び第７項（ｃｏｓ（θ1−θ2）ｔ）が２次歪により０Ｈｚ付近に現れる歪成分である。第１項（ｓｉｎθ1ｔ）および第２項（ｓｉｎθ2ｔ）は妨害波そのものであり、それ以外の項は０Ｈｚ付近には表れないためここでは無視する。入力される妨害波が逆相になった場合、ミキサ回路１０２から出力される信号は、以下の式（４）によって表される。

式（３）及び式（４）から、２次歪により０Ｈｚ付近に現れる歪成分である第３項及び第７項の符号が変わらないことから、ミキサ回路１０２から出力される信号に現れる２次歪成分は、入力される妨害波の極性によらないことが明らかである。
本実施形態は、以上のことを利用して、極性切替え回路１０１、１０２の同相転送動作と逆相転送動作とを適当な周期で切替える。第１実施形態では、動作の切替え周波数をＦ（Ｈｚ）とする。

図６は、このような動作を説明するための図である。図６の（ｉ）、（ｉｉ）は、周波数変換回路の各構成に入力、または出力される、妨害波信号によって発生した２次歪成分を示していて、その縦軸は信号の振幅を示し、横軸は時間を示している。図６では、ミキサ回路１０２から出力される信号に表れる２次歪み成分が妨害波の極性によらないため、図４、図５（ｉ）と同様の信号がミキサ回路１０２から出力される（ｉ）
ただし、図６に示した例では、極性切替え回路１０３が、同相転送動作と逆相転送動作とを繰り返している。このため、周波数変換回路から出力される信号に表れる２次歪み成分は、極性の切替えタイミングに応じてその極性が切替えられる（ｉｉ）。極性の切替えにより２次歪み成分を持った信号は、周波数Ｆで変調されることになる。

以上の動作により、第１実施形態では、本来０Ｈｚ付近に表れる２次歪み成分を、極性切替えによって周波数ＦＨｚ付近に周波数変換することができる。このため、第１実施形態によれば、周波数Ｆとして適正な値を選ぶことにより、受信信号として使用される周波数の範囲から２次歪み成分を除き、受信信号として使用されない周波数帯域に移動させる（受信信号から２次歪み成分を分離する）ことができる。

なお、第１実施形態では、周波数Ｆとして、ミキサ回路１０２による周波数変換された受信信号の周波数よりも高い周波数を選択するものとする。このようにすれば、２次歪み成分を受信信号の周波数の範囲よりも高い周波数の領域に２次歪み成分を移動させることができる。
以上説明した第１実施形態は、正負回路のミスマッチを打ち消すのではなく、２次歪み成分を周波数変換するものである。このため、第１実施形態は、ミスマッチを打ち消すためにパラメータを高精度に調整する制御が必要なく、ミキサ回路で発生した２次歪成分を受信信号から分離することができ、周波数変換回路の２次の線形性を向上させることができる。

また、第１実施形態では、２次歪み成分が正負回路のもつミスマッチ量に依存しないため、温度や電源電圧などの環境変化の影響を受けることが原理的にない。なお、第１実施形態は、このような構成に限定されるものではない。例えば、第１実施形態は、２つの極性切替え回路１０１、１０２が同時に同相転送動作または逆相転送動作で動作するものとしたが、２つの極性切替え回路１０１、１０２の一方が同相転送動作を行い、他方が逆相転送動作を行うものであってもよい。

（送受信機）
図７は、第１実施形態の周波数変換回路を備える送受信機を説明するための図である。図示した送受信機は、アンテナ７１４と、送信機７１１と、以上説明した第１実施形態の周波数変換回路７２０を含む受信機７１２と、送信機７１１から出力された送信信号と、受信機７１２によって受信される受信信号とのいずれか一方をアンテナ７１４に送受信させるように切り替える結合器７１３と、備えている。

このような送受信機によれば、受信信号の２次歪み成分を使用される周波数範囲から除き、良好な受信信号を得ることが可能な送受信機を実現することができる。なお、本発明の送受信機は、このような構成に限定されるものでなく、後述する第２実施形態の周波数変換回路を受信機が含む構成であってもよい。

・第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図８は、第２実施形態の２つの極性切替え回路の構成を具体的に説明するための図である。第２実施形態の極性切替え回路は、第１実施形態と同様に、周波数変換回路が、ミキサ回路を挟んで２つ設けられている。２つの極性切替え回路は、同様に構成されているから、１つの極性切替え回路の構成を図８に示して説明し、他の極性切替え回路の説明に代えるものとする。また、図８の説明においては、２つの極性切替え回路を区別する必要がないため、両者を単に極性切替え回路と記す。

第２実施形態の極性切替え回路は、１つの極性回路に２つの極性制御信号ｐ1、ｐ2が入力される点で第１実施形態と相違する。
第２実施形態の極性切替え回路は、第１スイッチ７０１、第２スイッチ７０２、第３スイッチ７０３、第４スイッチ７０４によって構成されている。図１に示した入力端子１０４ａは、差動入力信号のうちの正極の信号の入力端子である。また、図１に示した入力端子１０４ｂは、差動入力信号のうちの負極の信号の入力端子である。出力端子１０４ｃは差動出力信号のうちの正極の信号の出力端子であり、出力端子１０４ｄは差動出力信号のうちの負極の信号の出力端子である。

第１スイッチ７０１の一端は、入力端子１０４ａに接続され、他端は出力端子１０４ｃに接続されている。第２スイッチ７０２の一端は入力端子１０４ａに接続され、他端は出力端子１０４ｄに接続されている。第３スイッチ７０３の一端は、入力端子１０４ｂに接続され、他端は出力端子１０４ｃに接続されている。第４スイッチ７０４の一端は、入力端子１０４ｂに接続され、他端は出力端子１０４ｄに接続されている。さらに、第１スイッチ７０１、第４スイッチ７０４の短絡、切断を制御する制御端子７０５、第２スイッチ７０２、第３スイッチ７０３の短絡、切断を制御する制御端子７０６には、図１に示した極性制御信号が入力される。制御端子７０５に入力される極性制御信号をｐ1、制御端子７０６に入力される極性制御信号をｐ2とする。

図８に示した構成において、極性制御信号ｐ1によって第１スイッチ７０１と第４スイッチ７０４とを短絡し、極性制御信号ｐ2によって第２スイッチ７０２と第３スイッチ７０３とを切断すると、極性切替え回路は、同相転送動作をする。また、極性制御信号ｐ1によって第１スイッチ７０１と第４スイッチ７０４とを切断し、極性制御信号ｐ2によって第２スイッチ７０２と第３スイッチ７０３とを短絡すると、極性切替え回路は、逆転送動作をする。さらに、極性制御信号ｐ1によって第１スイッチ７０１と第４スイッチ７０４とを切断し、極性制御信号ｐ2によって第２スイッチ７０２と第３スイッチ７０３とを切断した場合、極性切替え回路は、入力信号によらず停止する。

図８に示した極性切替え回路において、制御信号ｐ1とｐ2との制御タイミングがずれた場合、すなわち、例えば制御信号ｐ1及び制御信号ｐ2は同じ動作周期で動作しているが、制御信号ｐ1による制御が制御信号ｐ2による制御に比べ、ある時間遅れた場合を考える。
このような場合、第１実施形態で説明した、周期的な極性切替えの動作中に、極性切替え回路１０１、１０２の一方が同相転送動作し、他方が逆相反転動作する、ごく短い期間が生じ得る。極性切替え回路１０１、１０２が異なる動作を行う期間が存在すると、極性切替えの周期ごとに、受信機の入力信号には、入力信号にはスパイク状のノイズ信号が表れる。

ノイズ信号は、周波数変換後の受信信号の周波数に対し、極性切替え動作の周波数が十分高い場合には、ローパスフィルタ等を使って周波数変換後の受信信号から除くことができる。ただし、周波数変換回路の入力信号に妨害波が入力される場合、この妨害波のミキサ回路による周波数変換後の周波数が極性切替え動作によって周波数変換される。妨害波のミキサ回路による周波数変換後の周波数が極性切替え動作の周波数に近い場合、極性切替え動作によって妨害波が周波数変換されると、周波数変換回路の出力信号には微弱な低周波成分が生じ、この低周波成分が受信信号帯域に混入してしまう。

第２実施形態は、以上の点に鑑みて行われたものであり、２つの極性制御信号ｐ1、ｐ2をそれぞれ別に制御し、２つ極性変換回路の一方が同相転送動作を行って、他方が逆相転送動作を行う期間を生じないようにするものである。
このような動作を実現するため、第２実施形態では、例えば、同相転送動作から逆相転送動作へ極性切替え回路の動作を切替える場合、２つの極性切替え回路を停止状態にする。そして、２つの極性切替え回路の両方が停止状態になった後、２つの極性切替え回路の一方を逆相転送動作に移行させる。続いて、他方の極性切替え回路も逆転転送動作に移行させる。

第２実施形態では、逆相転送動作から同相転送動作へ極性切替え回路の動作を切替える場合にも、上記した動作と同様に、動作の切替えの前に２つの極性切替え回路を停止させる。また、第２実施形態では、２つの極性回路を順番に停止させるようにしてもよいし、同時に停止させるようにしてもよい。
図９は、第２実施形態の極性信号ｐ1、ｐ2と、２つの周波数切替え回路の動作との関係を説明するための図である。図９の縦軸は極性制御信号ｐ1、ｐ2のオン、オフを示していて、横軸はタイミングｔを示している。また、「同相転送動作」、「逆相転送動作」、「動作停止」を示す矩形は、各極性切替え回路が同相転送動作、逆相転送動作、動作停止を実行するタイミングを示している。図中に示した複数の矩形のうち、第２実施形態の１つの極性切替え回路の動作を示す矩形群をａとし、他方の極性切替え回路の動作を示す矩形群をｂとする。

極性制御信号ｐ1、ｐ2のいずれにあっても、極性制御信号ｐ1、ｐ2がオンのときに図８に示した第１スイッチ７０１、第４スイッチ７０４、または第２スイッチ７０２、第３スイッチ７０３が短絡（オン）する。また、極性制御信号ｐ1、ｐ2がオフのときに図８に示した第１スイッチ７０１、第４スイッチ７０４、または第２スイッチ７０２、第３スイッチ７０３が切断（オフ）する。

第２実施形態では、前記したように、第１スイッチ７０１、第４スイッチ７０４が短絡され、第２スイッチ７０２、第３スイッチ７０３が切断されているとき極性切替え回路が同相転送動作をする。また。第１スイッチ７０１、第４スイッチ７０４が切断され、第２スイッチ７０２、第３スイッチ７０３が短絡されたときに極性切替え回路が逆相転送動作をする。

このため、２つの極性回路の各々は、図９に示したように、同相転送動作から逆相転送動作へ、または逆相転送動作から同相転送動作へ移行する際、その間に動作を停止している。さらに、２つの極性切替え回路が同時に動作を停止し、一方が動作を移行した後、わずかに遅れて他方が動作の移行を開始する。
このような第２実施形態によれば、２つの切替え制御回路の一方が同相転送動作をし、他方が逆相転送動作を行う期間をなくすことができる。このため、ミキサ回路による周波数変換後の周波数が極性切替えの周波数に近い妨害波がミキサ回路に入力された場合にも、その妨害波が周波数変換されることによって周波数変換回路の出力信号に低周波成分が生じることを防ぐことができる。

なお、第２実施形態は、以上説明した構成に限定されるものではない。すなわち、第２実施形態では、２つの極性切替え回路が共に同相転送動作または逆相転送動作し、この際に一方が同相転送動作を行って、他方が逆相転送動作を行うことを防ぐものである。しかし、本発明は、２つの極性切替え回路の一方が同相転送動作をし、他方が逆相転送動作をし、この際に両方が同時に同相転送動作、または逆相転送動作を行うことを防ぐようにしてもよい。このようにしても、本発明は、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

さらに、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載された請求項に画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。

本発明の周波数変換回路、送受信機は、特に、受信信号に高い線形性が要求される受信機の周波数変換回路、送受信機に好適である。

１ 送信機
２ 受信機
３ 結合器
４ アンテナ
３１ 送信切替え器
３２ 受信機
３２ 受信機
３２ａ アンプ
３２ｂ ＳＡＷフィルタ
３２ｃ 受信回路
１０１、１０３ 極性切替え回路
１０４ａ、１０４ｂ 入力端子
１０４ｃ、１０４ｄ 出力端子
７０１ 第１スイッチ
７０２ 第２スイッチ
７０３ 第３スイッチ
７０４ 第４スイッチ
７０５、７０６ 制御端子

Claims (6)

1. 入力された信号の極性を、第１極性制御信号に応じて切替え可能な第１極性切替え回路と、
   前記第１極性切替え回路によって極性が切替えられた前記信号の周波数を変換するミキサ回路と、
   前記ミキサ回路によって周波数が切替えられた前記信号の極性を、第２極性制御信号に応じて切替え可能な第２極性切替え回路と、
   を含むことを特徴とする周波数変換回路。
2. 前記第１極性切替え回路は、前記第１極性制御信号に応じ、前記信号の極性を変更することなく出力する同相転送動作、または前記信号の極性を反転させて出力する逆相転送動作を行い、
   前記第２極性切替え回路は、前記第２極性制御信号に応じ、前記ミキサ回路によって周波数変換された信号の極性を変更することなく出力する同相転送動作、または前記信号の極性を反転させて出力する逆相転送動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の周波数変換回路。
3. 前記第１極性切替え回路及び前記第２極性切替え回路が同時に前記同相転送動作または前記逆相転送動作する場合、前記第１極性切替え回路及び前記第２極性切替え回路は、その一方が前記同相転送動作し、同時に他方が前記逆相転送動作をすることがないように動作することを特徴とする請求項２に記載の周波数変換回路。
4. 前記第１極性切替え回路及び前記第２極性切替え回路の一方が前記同相転送動作し、同時に他方が前記逆相転送動作する場合、前記第１極性切替え回路及び前記第２極性切替え回路は、前記第１極性切替え回路及び前記第２極性切替え回路が同時に前記同相転送動作または前記逆相転送動作をすることがないように動作することを特徴とする請求項２に記載の周波数変換回路。
5. 前記第１極性切替え回路及び前記第２極性切替え回路が、極性制御信号によって前記同相転送動作と前記逆相転送動作とを切替え、前記極性制御信号は、前記ミキサ回路によって周波数変換された前記信号の周波数よりも高い周波数で、前記前記第１極性切替え回路及び前記第２極性切替え回路の動作を切替えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の周波数変換装置。
6. アンテナと、
   送信機と、
   請求項１ないし５のいずれか１項に記載の周波数変換回路を含む受信機と、
   前記送信機から出力された送信信号と、前記受信機によって受信される受信信号とのいずれか一方を前記アンテナに送受信させるように切り替える送受切替え器と、
   を備えることを特徴とする送受信機。

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