JP2018067878A - Frequency multiplier - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a frequency multiplier that is able to output a balanced differential signal.SOLUTION: A pair of differentials D1/D2 differentiate and output a signal of a frequency including a multiplied frequency 2nf0 obtained by inputting a differential signal, distorting the differential signal, and multiplying it by the frequency f0 of the differential signal. A pair of phase shifter PC1/PC2 perform positive-phase-/orthogonal-output such that their respective phases are orthogonal to each other at the frequency f0 of the differential signal. A pair of cascodes Ca1 input respective positive outputs of the phase shifter PC1 and combine them at a differential output node N1a, and a pair of cascodes Ca2 input respective orthogonal outputs of the phase shifter PC2 and combine them at a differential output node N2a. Consequently, a signal with a multiplied frequency 2nf0 of the differential signal can be output from the pair of differential output nodes N1a, N2a.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、周波数逓倍器に関する。   The present invention relates to a frequency multiplier.

近年、衝突防止や自動運転などの各種運転支援技術が多く提案されており、レーダ技術を使用して自装置から物標までの距離を測定する技術が注目されている。例えば出願人は、自装置から物標までの距離を測定する装置として自動車用のミリ波帯レーダ装置を提案している。このレーダ装置の内部には各種電子部品が組み込まれるが、その電子部品の中には周波数逓倍器が用いられる。   In recent years, various driving support technologies such as collision prevention and automatic driving have been proposed, and a technique for measuring the distance from the own device to a target using radar technology has attracted attention. For example, the applicant has proposed a millimeter wave band radar apparatus for automobiles as an apparatus for measuring the distance from the apparatus to the target. Various electronic parts are incorporated in the radar apparatus, and a frequency multiplier is used in the electronic parts.

従来、この種の周波数逓倍器には、比較的簡単な構成のプッシュプッシュ型のものが用いられてきている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1記載の技術によれば、逓倍器コアが、入力信号の偶数倍の周波数を有する周波数成分を含む信号を単相で出力し、差動アンプがこの単相の出力を差動増幅して出力する。   Conventionally, as this type of frequency multiplier, a push-push type having a relatively simple configuration has been used (for example, see Patent Document 1). According to the technique described in Patent Document 1, the multiplier core outputs a signal including a frequency component having an even multiple of the input signal in a single phase, and the differential amplifier differentially amplifies the single-phase output. Output.

しかしながら、この特許文献1の構成では、差動アンプを構成する一対の入力MOSトランジスタのうち一方のMOSトランジスタのゲート端子が交流的に接地されており、この結果、差動信号を出力したとしても実質的にシングルエンド出力となってしまう。   However, in the configuration of Patent Document 1, the gate terminal of one of the pair of input MOS transistors constituting the differential amplifier is grounded in an alternating manner, and as a result, even if a differential signal is output. In effect, it becomes a single-ended output.

発明者らは、このシングルエンド出力から差動出力を得るために、出力側にトランスを利用しても良いと考えているが、トランスを使用するとバランスがずれることが多く、高周波数帯(例えばミリ波帯)でバランスの良いトランスを製作することは、部品間に寄生容量を生じることから難しい。   The inventors consider that a transformer may be used on the output side in order to obtain a differential output from this single-ended output. However, when a transformer is used, the balance often shifts and a high frequency band (for example, It is difficult to produce a balanced transformer in the millimeter wave band because parasitic capacitance is generated between components.

特開2006−196963号公報JP 2006-196963 A

本発明の目的は、バランスの良い差動信号を出力できるようにした周波数逓倍器を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a frequency multiplier capable of outputting a balanced differential signal.

請求項1記載の発明によれば、一対の差動対が差動信号を入力し当該差動信号を歪ませて逓倍周波数を含む周波数の信号を差動出力するようにしているため、逓倍周波数の信号成分を当該一対の差動対による差動出力に含ませることができる。また、移相器が差動対の差動出力を差動信号の周波数にて位相が互いに直交するように正相/直交出力するようにしており、この正相/直交出力がそれぞれ一対のカスコード対を通じて一対の差動出力ノードにてそれぞれ合成するように構成されている。このため、それぞれ差動信号の基本の周波数成分を概ね相殺でき、逓倍周波数の信号を一対の差動出力ノードにて合成、重畳出力できる。これによりバランスの良い差動信号を出力できる。また、カスコード対が設けられているため、入出力端子間に高いアイソレーション特性を得ることができる。   According to the first aspect of the present invention, the pair of differential pairs inputs a differential signal, distorts the differential signal, and differentially outputs a signal having a frequency including the multiplied frequency. Can be included in the differential output by the pair of differential pairs. In addition, the phase shifter outputs the differential output of the differential pair in the normal phase / orthogonal output so that the phases are orthogonal to each other at the frequency of the differential signal. A pair of differential output nodes are combined through the pair. For this reason, the basic frequency components of the differential signals can be substantially canceled out, and signals of the multiplied frequency can be synthesized and superimposed and output at the pair of differential output nodes. As a result, a balanced differential signal can be output. Moreover, since the cascode pair is provided, high isolation characteristics can be obtained between the input and output terminals.

第1実施形態における周波数逓倍器の電気的構成図Electrical configuration diagram of frequency multiplier in the first embodiment 第1実施形態における移相器の具体例を示す電気的構成図Electrical configuration diagram showing a specific example of a phase shifter in the first embodiment 第1実施形態における周波数逓倍器のシミュレーション結果の説明図Explanatory drawing of the simulation result of the frequency multiplier in 1st Embodiment 第2実施形態における周波数逓倍器の電気的構成図Electrical configuration diagram of frequency multiplier in the second embodiment 第3実施形態における周波数逓倍器の電気的構成図Electrical configuration diagram of frequency multiplier in the third embodiment 第4実施形態における移相器の具体例を示す電気的構成図(その1)Electrical block diagram which shows the specific example of the phase shifter in 4th Embodiment (the 1) 第4実施形態における移相器の具体例を示す電気的構成図(その2)Electrical block diagram which shows the specific example of the phase shifter in 4th Embodiment (the 2) 第4実施形態における移相器のゲイン−周波数特性図Gain-frequency characteristic diagram of phase shifter in the fourth embodiment 第4実施形態における移相器の位相−周波数特性図Phase-frequency characteristic diagram of phase shifter in fourth embodiment 第4実施形態における周波数逓倍器のシミュレーション結果の説明図Explanatory drawing of the simulation result of the frequency multiplier in 4th Embodiment 第5実施形態における周波数逓倍器の電気的構成図Electrical configuration diagram of frequency multiplier in the fifth embodiment 第5実施形態における周波数逓倍器のシミュレーション結果の説明図Explanatory drawing of the simulation result of the frequency multiplier in 5th Embodiment 第6実施形態において、一対の差動出力ノードの間に構成されるLC並列共振回路の電気的構成図In 6th Embodiment, the electrical block diagram of LC parallel resonance circuit comprised between a pair of differential output nodes

以下、周波数逓倍器の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態において、同一又は類似の動作を行う構成については、同一又は類似の符号を付して必要に応じて説明を省略する。なお、下記の実施形態において同一又は類似する構成には、符号先頭数文字のアルファベット及びその後に付した十の位と一の位とに同一符号を付して説明を行っている。   Hereinafter, some embodiments of the frequency multiplier will be described with reference to the drawings. In each embodiment described below, configurations that perform the same or similar operations are denoted by the same or similar reference numerals, and description thereof is omitted as necessary. In the following embodiments, the same or similar components are described by assigning the same reference numerals to the alphabet of the first letter of the code and the tens and first places appended thereto.

(第1実施形態)
図1から図3は第1実施形態の説明図を示している。図1は周波数逓倍器1の構成例を示している。この図1に示すように、周波数逓倍器1は、一対の差動対D1/D2と、一対の移相器PC1/PC2と、一対の電流源Id1/Id2と、一対のカスコード対Ca1/Ca2と、接地容量C1/C2と、伝送線路TL1と、整合回路MCと、を備える。
(First embodiment)
1 to 3 show explanatory views of the first embodiment. FIG. 1 shows a configuration example of the frequency multiplier 1. As shown in FIG. 1, the frequency multiplier 1 includes a pair of differential pairs D1 / D2, a pair of phase shifters PC1 / PC2, a pair of current sources Id1 / Id2, and a pair of cascode pairs Ca1 / Ca2. A grounding capacitor C1 / C2, a transmission line TL1, and a matching circuit MC.

一方の差動対D1はトランジスタM1及びM2を備え、他方の差動対D2はトランジスタM5及びM6を備える。差動対D1、D2は、一対のカスコード対Ca1/Ca2及び一対の移相器PC1/PC2に対応して一対構成されている。一方のカスコード対Ca1はトランジスタM3及びM4を備え、他方のカスコード対Ca2はトランジスタM7及びM8を備える。   One differential pair D1 includes transistors M1 and M2, and the other differential pair D2 includes transistors M5 and M6. The differential pair D1, D2 is configured as a pair corresponding to the pair of cascode pairs Ca1 / Ca2 and the pair of phase shifters PC1 / PC2. One cascode pair Ca1 includes transistors M3 and M4, and the other cascode pair Ca2 includes transistors M7 and M8.

トランジスタM1〜M8は、互いに同種のトランジスタにより構成され、例えばnチャネル型のMOSトランジスタにより構成されているが、バイポーラトランジスタを用いて構成しても良い。以下では、トランジスタM1〜M8をnチャネル型のMOSトランジスタにより構成した形態を示し、それぞれnMOSトランジスタM1〜M8と表記して結線の説明を行う。   The transistors M1 to M8 are composed of the same type of transistors, and are composed of, for example, an n-channel type MOS transistor, but may be composed of bipolar transistors. In the following, a configuration in which the transistors M1 to M8 are configured by n-channel MOS transistors is shown, and the connection is described by describing them as nMOS transistors M1 to M8, respectively.

nMOSトランジスタM1及びM5のゲートは互いに共通接続され、nMOSトランジスタM2及びM6のゲートもまた互いに共通接続されている。図示しないバイアス回路が設けられており、nMOSトランジスタM1、M2、M5、M6のそれぞれのゲートとソースとの間が閾値電圧近くに予めバイアスされているか、ドレイン電流が比較的低電流になるようにバイアスされる。言い換えると、nMOSトランジスタM1、M2、M5、M6は、例えばA級、AB級、B級又はC級動作するようにバイアスされている。各nMOSトランジスタM1、M2、M5、M6は、各ドレイン電圧の差動出力を非線形的に歪ませることができれば、どのようにバイアスされていても良い。   The gates of the nMOS transistors M1 and M5 are commonly connected to each other, and the gates of the nMOS transistors M2 and M6 are also commonly connected to each other. A bias circuit (not shown) is provided so that the gates and sources of the nMOS transistors M1, M2, M5, and M6 are biased in advance near the threshold voltage, or the drain current is relatively low. Biased. In other words, the nMOS transistors M1, M2, M5, and M6 are biased to operate, for example, class A, class AB, class B, or class C. The nMOS transistors M1, M2, M5, and M6 may be biased in any way as long as the differential output of each drain voltage can be distorted nonlinearly.

nMOSトランジスタM1及びM5のゲートには、正相入力端子INPから差動信号の正相電圧VINPが与えられる。他方、nMOSトランジスタM2及びM6のゲートには、逆相入力端子INNから差動信号の逆相入力電圧VINNが与えられる。これらの正相入力電圧VINP及び逆相入力電圧VINNによる差動信号は、その入力周波数が数十[GHz](例えば40[GHz])に設定されている。   The positive phase voltage VINP of the differential signal is applied to the gates of the nMOS transistors M1 and M5 from the positive phase input terminal INP. On the other hand, the negative phase input voltage VINN of the differential signal is supplied from the negative phase input terminal INN to the gates of the nMOS transistors M2 and M6. The differential signal based on the positive phase input voltage VINP and the negative phase input voltage VINN has an input frequency set to several tens [GHz] (for example, 40 [GHz]).

nMOSトランジスタM1及びM2のソースは、ノードN1にて共通接続されており、この共通接続ノードN1とグランドとの間には接地容量C1と電流源Id1とが並列接続されている。接地容量C1は、nMOSトランジスタM1及びM2の共通接続ソースを交流的に接地するために設けられている。また電流源Id1はnMOSトランジスタM1及びM2の電流バイアスを調整するように設けられている。   The sources of the nMOS transistors M1 and M2 are commonly connected at a node N1, and a grounded capacitor C1 and a current source Id1 are connected in parallel between the common connection node N1 and the ground. The grounding capacitor C1 is provided to ground the common connection source of the nMOS transistors M1 and M2 in an alternating manner. The current source Id1 is provided so as to adjust the current bias of the nMOS transistors M1 and M2.

他方、nMOSトランジスタM5及びM6のソースもまたノードN2において共通接続されており、この共通接続ノードN2とグランドとの間には接地容量C2と電流源Id2とが並列接続されている。接地容量C2はnMOSトランジスタM5及びM6の共通接続ソースを交流的に接地するために設けられている。また電流源Id1は、nMOSトランジスタM1及びM2の電流バイアスを調整するように設けられている。   On the other hand, the sources of the nMOS transistors M5 and M6 are also commonly connected at the node N2, and a grounded capacitor C2 and a current source Id2 are connected in parallel between the common connection node N2 and the ground. The grounding capacitor C2 is provided to ground the common connection source of the nMOS transistors M5 and M6 in an alternating manner. The current source Id1 is provided so as to adjust the current bias of the nMOS transistors M1 and M2.

nMOSトランジスタM1及びM2のドレインは第1移相器PC1に接続されている。この第1移相器PC1は、一対の通電経路R1a、R1bに沿って構成され、例えば互いに同一位相を移相させる伝送線路を用いて構成される。他方、nMOSトランジスタM5及びM6のドレインは第2移相器PC2に接続されている。この第2移相器PC2は、一対の通電経路R2a、R2bに沿って構成され例えば互いに同一位相を移相させる伝送線路を用いて構成される。   The drains of the nMOS transistors M1 and M2 are connected to the first phase shifter PC1. This 1st phase shifter PC1 is comprised along a pair of electricity supply path | route R1a, R1b, for example, is comprised using the transmission line which mutually shifts the same phase. On the other hand, the drains of the nMOS transistors M5 and M6 are connected to the second phase shifter PC2. This 2nd phase shifter PC2 is comprised using the transmission line which is comprised along a pair of electricity supply path | route R2a and R2b, for example, mutually makes the same phase shift.

設計者が、この周波数逓倍器1を設計するときには、各nMOSトランジスタ(例えばM1〜M8)のサイズを縦横1[μm]〜数十[μm]程度に設定しながら、数百[μm]〜数[mm](例えば、900[μm])程度の平面寸法により伝送線路を設計することになる。このため、この種の伝送線路を構成するときに回路構成の縮小化の観点で考慮すれば、折り返し屈曲した線路パターンを用いることが望ましい。   When the designer designs the frequency multiplier 1, the size of each nMOS transistor (for example, M1 to M8) is set to about 1 [μm] to about several tens [μm], and several hundred [μm] to several The transmission line is designed with a plane dimension of about [mm] (for example, 900 [μm]). For this reason, it is desirable to use a folded and bent line pattern from the viewpoint of reducing the circuit configuration when configuring this type of transmission line.

したがって、第1、第2移相器PC1、PC2について、伝送線路を用いて構成するときには、マイクロストリップライン(Microstrip Line)、コプレーナ線路(CoPlanar Waveguide:CPW)、グランド付きコプレーナ線路(Grand CoPlanar Waveguide:GCPW)などの各種線路パターンを折り返すことで構成すると良い。また、スローウェーブ伝送線路(Slow-wave transmission line:SWTL)を用いて構成しても良い。   Therefore, when the first and second phase shifters PC1 and PC2 are configured using transmission lines, a microstrip line, a coplanar line (CoPlanar Waveguide: CPW), a grounded coplanar line (Grand CoPlanar Waveguide: GCPW) and other line patterns should be folded. Moreover, you may comprise using a slow wave transmission line (Slow-wave transmission line: SWTL).

このスローウェーブ伝送線路は、例えば信号線及びグランド線に対して垂直なフローティングストリップラインを設けてダミーグランドとして用い、このダミーグランドに信号線を近づける構成となっている。これにより、実効的なインダクタンス成分を増加させることができ、同一長さ、同一容積であれば、フローティングストリップラインを設けていない通常の伝送線路(例えばコプレーナ線路)に比較して位相遅れを大きくできる。   This slow wave transmission line has a configuration in which, for example, a floating strip line perpendicular to a signal line and a ground line is provided and used as a dummy ground, and the signal line is brought close to the dummy ground. As a result, the effective inductance component can be increased, and if the length and volume are the same, the phase delay can be increased compared to a normal transmission line (for example, a coplanar line) not provided with a floating strip line. .

半導体チップ内に伝送線路を構成するときには、スローウェーブ伝送線路を用いて構成すれば、物理的な線路長を短縮して構成でき、必要な回路面積をより小さくできる。後述実施形態に示すが、第1、第2移相器PC1、PC2は、それぞれ、ローパスフィルタLPF1a、LPF1b、ハイパスフィルタHPF2a、HPF2bなどによるLC回路を用いて構成しても良い。   When the transmission line is configured in the semiconductor chip, if the transmission line is configured using the slow wave transmission line, the physical line length can be shortened and the required circuit area can be further reduced. As will be described later, the first and second phase shifters PC1 and PC2 may be configured by using LC circuits including low-pass filters LPF1a and LPF1b, high-pass filters HPF2a and HPF2b, respectively.

第1移相器PC1は、例えば差動信号の周波数f0にて所定の位相差θ/2(但しθ≧0°又はθ>0°)を遅延させた状態で正相出力する回路により構成され、例えばこの第1移相器PC1の位相−周波数特性が線形的に変化する伝送線路(後述のTL2P、TL2N、TL3P、TL3N等)により構成されている場合には、周波数f0を2逓倍した所望の逓倍周波数2・f0にて所定の位相差θを遅延させる回路となる。   The first phase shifter PC1 is configured by a circuit that outputs a positive phase in a state where a predetermined phase difference θ / 2 (where θ ≧ 0 ° or θ> 0 °) is delayed at a frequency f0 of the differential signal, for example. For example, in the case where the first phase shifter PC1 is constituted by a transmission line (TL2P, TL2N, TL3P, TL3N, etc., which will be described later) in which the phase-frequency characteristics change linearly, the desired frequency f0 is doubled This is a circuit that delays a predetermined phase difference θ at a multiplication frequency of 2 · f0.

また第2移相器PC2は、例えば差動信号の周波数f0にて所定の位相差(θ+λ/2)/2を遅延させて直交出力する回路により構成され、例えばこの第2移相器PC2の位相−周波数特性が線形的に変化する伝送線路(後述のTL2P、TL2N、TL3P、TL3N等)により構成されている場合には、周波数f0を2逓倍した逓倍周波数2・f0にて所定の位相差θの逆相(θ+λ/2)だけ遅延させる回路となる。このため、第1移相器PC1及び第2移相器PC2は、差動信号の周波数f0において位相が互いに直交するように正相/直交出力するようになっている。   The second phase shifter PC2 is configured by a circuit that outputs a quadrature signal by delaying a predetermined phase difference (θ + λ / 2) / 2 at, for example, the frequency f0 of the differential signal. For example, the second phase shifter PC2 In the case of a transmission line whose phase-frequency characteristics change linearly (TL2P, TL2N, TL3P, TL3N, etc., which will be described later), a predetermined phase difference is obtained by multiplying the frequency f0 by 2 and the frequency 2f0. The circuit is delayed by the opposite phase of θ (θ + λ / 2). For this reason, the first phase shifter PC1 and the second phase shifter PC2 are configured to output the positive / quadrature outputs so that the phases are orthogonal to each other at the frequency f0 of the differential signal.

また、nMOSトランジスタM3及びM4はカスコード対Ca1を構成する。これらのnMOSトランジスタM3及びM4のゲートには共通の直流バイアス電圧VGが与えられる。カスコード対Ca1のカスコード出力端となるnMOSトランジスタM3及びM4のドレインはノードN1aにて共通接続されている。この共通接続ノードN1aは、正相出力電圧VOUTPの出力端子(以下、必要に応じて正相出力端子と称する)OUTPに接続されている。   The nMOS transistors M3 and M4 form a cascode pair Ca1. A common DC bias voltage VG is applied to the gates of the nMOS transistors M3 and M4. The drains of the nMOS transistors M3 and M4 serving as the cascode output terminals of the cascode pair Ca1 are commonly connected at the node N1a. The common connection node N1a is connected to an output terminal (hereinafter referred to as a positive phase output terminal as necessary) OUTP of the positive phase output voltage VOUTP.

nMOSトランジスタM3及びM4は、nMOSトランジスタM1及びM2から一方の移相器PC1を介してカスコード接続されており、これによりトランジスタM1及びM3並びにM2及びM4がカスコード回路を構成する。カスコード対Ca1が設けられているため、正相入力端子INP側と正相出力端子OUTP側とを高アイソレーション状態に保持できる。   The nMOS transistors M3 and M4 are cascode-connected from the nMOS transistors M1 and M2 via one phase shifter PC1, and the transistors M1 and M3 and M2 and M4 constitute a cascode circuit. Since the cascode pair Ca1 is provided, the positive phase input terminal INP side and the positive phase output terminal OUTP side can be kept in a high isolation state.

他方、nMOSトランジスタM7及びM8はカスコード対Ca2を構成している。これらのnMOSトランジスタM7及びM8のゲートには、共通の直流バイアス電圧VGが与えられている。カスコード対Ca2のカスコード出力端となるnMOSトランジスタM7及びM8のドレインはノードN2aにて共通接続され、この共通接続ノードN2aは逆相出力電圧VOUTNの出力端子(以下、必要に応じて逆相出力端子と称する)OUTNに接続されている。   On the other hand, the nMOS transistors M7 and M8 constitute a cascode pair Ca2. A common DC bias voltage VG is applied to the gates of these nMOS transistors M7 and M8. The drains of the nMOS transistors M7 and M8 serving as the cascode output terminals of the cascode pair Ca2 are commonly connected at a node N2a. The common connection node N2a is an output terminal of a negative-phase output voltage VOUTN (hereinafter referred to as a negative-phase output terminal if necessary). This is connected to OUTN.

nMOSトランジスタM7及びM8は、nMOSトランジスタM5及びM6から他方の移相器PC2を介してカスコード接続されており、これによりトランジスタM5及びM7並びにM6及びM8がカスコード回路を構成する。カスコード対Ca2が設けられているため、逆相入力端子INNと逆相出力端子OUTN側とを高アイソレーション状態に保持できる。   The nMOS transistors M7 and M8 are cascode-connected from the nMOS transistors M5 and M6 via the other phase shifter PC2, whereby the transistors M5 and M7 and M6 and M8 constitute a cascode circuit. Since the cascode pair Ca2 is provided, the opposite phase input terminal INN and the opposite phase output terminal OUTN can be kept in a high isolation state.

正相出力端子OUTPと逆相出力端子OUTNとの間には移相器SS1が接続されている。この移相器SS1は、逓倍周波数(2×n×f0)にてλ/2となる伝送線路TL1を備える。また、電源電圧VDDが与えられる電源端子Tと正相出力端子OUTP及び逆相出力端子OUTNとの間には、整合回路MCが接続されている。この整合回路MCは、後段に接続される後段回路とインピーダンスマッチングするための回路を示す。   A phase shifter SS1 is connected between the positive phase output terminal OUTP and the negative phase output terminal OUTN. The phase shifter SS1 includes a transmission line TL1 that is λ / 2 at a multiplied frequency (2 × n × f0). A matching circuit MC is connected between the power supply terminal T to which the power supply voltage VDD is applied and the positive phase output terminal OUTP and the negative phase output terminal OUTN. This matching circuit MC is a circuit for impedance matching with a subsequent circuit connected to the subsequent stage.

整合回路MCは、電源電圧VDDによるバイアスを差動出力ノードN1a、N2aに与えながら構成されていることが望ましく、差動信号の逓倍周波数において電源端子Tと差動出力ノードN1a、N2aとの間のインピーダンスを高インピーダンスに保持するように構成すると良い。このため、電源端子Tと差動出力ノードN1a、N2aとの間にはインダクタ(図示せず)又はインダクタとして機能する伝送線路を接続すると良い。これにより、正相出力端子OUTPと逆相出力端子OUTNとの間に差動信号を出力できる。   The matching circuit MC is preferably configured while applying a bias based on the power supply voltage VDD to the differential output nodes N1a and N2a, and between the power supply terminal T and the differential output nodes N1a and N2a at the frequency of the differential signal. It is preferable that the impedance is maintained at a high impedance. For this reason, it is preferable to connect an inductor (not shown) or a transmission line functioning as an inductor between the power supply terminal T and the differential output nodes N1a and N2a. Thereby, a differential signal can be output between the positive phase output terminal OUTP and the negative phase output terminal OUTN.

前述構成について周波数逓倍器1の動作説明を行う。この周波数逓倍器1は、差動入力信号の2n(n≧1)倍の周波数(2・n・f0:主に2倍波)を主とした周波数成分を含む信号を出力する逓倍器を示している。周波数逓倍器1が、例えば2逓倍周波数の差動信号を出力するときには、下記のような原理により行われる。   The operation of the frequency multiplier 1 will be described for the above configuration. The frequency multiplier 1 is a multiplier that outputs a signal including frequency components mainly having a frequency 2n (n ≧ 1) times the differential input signal (2 · n · f0: mainly a double wave). ing. For example, when the frequency multiplier 1 outputs a differential signal having a doubled frequency, for example, the following principle is used.

前述したように、差動対D1、D2は、図示しないバイアス回路によりnMOSトランジスタM1、M2、M5、M6のそれぞれのゲートとソースとの間が閾値電圧付近となるようにバイアスされているか、または、ドレイン電流がさらに低電流になるように予めバイアスされている。このため、nMOSトランジスタM1、M2のゲートに正弦波の差動信号が入力されると、当該nMOSトランジスタM1及びM2のドレイン端子には、信号が差動信号の逓倍周波数となる高調波を含む歪んだ状態で出力されることになる。   As described above, the differential pair D1, D2 is biased by a bias circuit (not shown) so that the gates and sources of the nMOS transistors M1, M2, M5, M6 are close to the threshold voltage, or The drain current is biased in advance so that the drain current becomes lower. For this reason, when a sine wave differential signal is input to the gates of the nMOS transistors M1 and M2, the drain terminals of the nMOS transistors M1 and M2 are distorted including harmonics at which the signal has a frequency multiplied by the differential signal. It will be output in the state.

この信号は、第1移相器PC1、及び、カスコード対Ca1を通じてノードN1aに出力される。nMOSトランジスタM3及びM4のドレイン共通接続ノードとなる差動出力ノードN1aでは、基本波成分等の奇数次成分が互いに逆相となるように現れる。このため、奇数次成分は差動出力ノードN1aにて合成されることで打ち消される。数式上では、(1)式のように示すことができる。   This signal is output to the node N1a through the first phase shifter PC1 and the cascode pair Ca1. At the differential output node N1a that is the drain common connection node of the nMOS transistors M3 and M4, the odd-order components such as the fundamental wave components appear so as to be out of phase with each other. For this reason, the odd-order component is canceled by being synthesized at the differential output node N1a. On the mathematical formula, it can be shown as the formula (1).

Figure 2018067878
他方、偶数次成分は、ノードN1aにおいて互いに同相で現れることになるため互いに加算されることになり、正相出力端子OUTPから正相出力電圧VOUTPを取り出すことができる。数式上では、下記の(2)式のように示すことができる。
Figure 2018067878
On the other hand, since the even-order components appear in phase with each other at the node N1a, they are added together, and the positive-phase output voltage VOUTP can be taken out from the positive-phase output terminal OUTP. On the mathematical formula, it can be shown as the following formula (2).

Figure 2018067878
他方、同様に、正弦波による差動信号がnMOSトランジスタM5、M6のゲートにそれぞれ差動入力されると、当該nMOSトランジスタM5及びM6のドレイン端子には信号が差動信号の逓倍周波数となる高調波を含んで歪んだ状態で出力されることになる。
Figure 2018067878
On the other hand, similarly, when a differential signal based on a sine wave is differentially input to the gates of the nMOS transistors M5 and M6, the harmonics at which the signal becomes the multiplied frequency of the differential signal are supplied to the drain terminals of the nMOS transistors M5 and M6. It is output in a distorted state including waves.

この信号は第2移相器PC2及びカスコード対Ca2を通じてノードN2aに出力される。ノードN2aにおいては、基本波成分等の奇数次成分は互いに逆相となるが、これらの奇数次成分は合成されることで打ち消される。他方、偶数次成分はノードN2aにて互いに同相で現れるため互いに加算される。このためノードN2aにおいては、偶数次成分の加算成分を合成して取得することができ、この合成信号成分を逆相出力電圧VOUTNとして出力端子OUTNから取得できる。   This signal is output to the node N2a through the second phase shifter PC2 and the cascode pair Ca2. In the node N2a, the odd-order components such as the fundamental wave components are out of phase with each other, but these odd-order components are canceled by being synthesized. On the other hand, even-order components appear in phase with each other at the node N2a, and are added to each other. For this reason, at the node N2a, the addition component of the even-order components can be combined and acquired, and this combined signal component can be acquired from the output terminal OUTN as the negative phase output voltage VOUTN.

第1移相器PC1と第2移相器PC2とは偶数次の所望の2・n逓倍周波数2・n・f0(但しn≧1)において互いに逆相成分を出力し、移相器SS1が差動出力端子OUTP及びOUTNの間に接続されている。このように構成することで、正相出力電圧VOUTPと逆相出力電圧VOUTNとが所望の2・n逓倍周波数にて互いに逆相成分となり、差動出力端子OUTP及びOUTNから差動信号の偶数次成分を安定的に取得できる。   The first phase shifter PC1 and the second phase shifter PC2 output anti-phase components to each other at a desired 2 · n multiplied frequency 2 · n · f0 (where n ≧ 1) of the even order, and the phase shifter SS1 The differential output terminals OUTP and OUTN are connected. With this configuration, the positive phase output voltage VOUTP and the negative phase output voltage VOUTN become opposite phase components at a desired 2 · n multiplication frequency, and the differential output terminals OUTP and OUTN receive even-numbered differential signals. Ingredients can be obtained stably.

図2は、第1及び第2移相器PC101及びPC102の構成例を示しており、図3は当該回路を適用したときのシミュレーション結果を示す。図2に示すように、周波数逓倍器101は、第1移相器PC101及び第2移相器PC102を備える。   FIG. 2 shows a configuration example of the first and second phase shifters PC101 and PC102, and FIG. 3 shows a simulation result when the circuit is applied. As illustrated in FIG. 2, the frequency multiplier 101 includes a first phase shifter PC101 and a second phase shifter PC102.

図2に示す構成例では、第1移相器PCがn逓倍周波数の所定位相0°を移相する、すなわちnMOSトランジスタM1及びM3間、nMOSトランジスタM2及びM4間が長さ0°で直接接続されている。また、第2移相器PC2がn逓倍周波数の所定位相0°+180°を移相するように構成されている。図2に示す構成例では、この第2移相器PC2が所定位相0°+180°を移相する伝送線路TL2P、TL2Nにより構成される例を示している。   In the configuration example shown in FIG. 2, the first phase shifter PC shifts the predetermined phase 0 ° of the n-multiplied frequency, that is, the nMOS transistors M1 and M3 and the nMOS transistors M2 and M4 are directly connected with a length of 0 °. Has been. Further, the second phase shifter PC2 is configured to shift the predetermined phase 0 ° + 180 ° of the n-multiplied frequency. In the configuration example illustrated in FIG. 2, an example is illustrated in which the second phase shifter PC2 is configured by transmission lines TL2P and TL2N that are shifted in phase by a predetermined phase 0 ° + 180 °.

なお図2に示す回路構成例では、ノードN1に対応したノードN1bの接地側に定電流源Id1及びId2、並びに接地容量C1及びC2を設けず、一対のnMOSトランジスタM1/M2の共通接続ソースを接地するように構成すると共に、一対のnMOSトランジスタM5/M6の共通接続ソースを接地するように構成している形態を示しているが、このように構成しても良い。特に、出力振幅を大きく得たいときにはこの回路構成を用いることが望ましい。   In the circuit configuration example shown in FIG. 2, the constant current sources Id1 and Id2 and the ground capacitors C1 and C2 are not provided on the ground side of the node N1b corresponding to the node N1, and the common connection source of the pair of nMOS transistors M1 / M2 is provided. Although the configuration is such that the ground is connected and the common connection source of the pair of nMOS transistors M5 / M6 is grounded, this configuration may be used. In particular, it is desirable to use this circuit configuration when it is desired to obtain a large output amplitude.

このような場合においても、前述の原理に示したように、互いに逆相となる信号を一対の差動出力端子OUTP/OUTNに出力できる。図3(A)は正相入力電圧VINP、逆相入力電圧VINNの時間波形を示している。この図3(A)では、前述の正相入力電圧VINPについて、nMOSトランジスタM1のゲート入力電圧をVINP1とし、nMOSトランジスタM5のゲート入力電圧をVINP2として分けて図示している。前述の逆相入力電圧VINNについて、nMOSトランジスタM2のゲート入力電圧をVINN1とし、nMOSトランジスタM6のゲート入力電圧をVINN2として分けて図示している。   Even in such a case, as shown in the principle described above, signals having opposite phases can be output to the pair of differential output terminals OUTP / OUTN. FIG. 3A shows time waveforms of the positive phase input voltage VINP and the negative phase input voltage VINN. FIG. 3A shows the above-described positive-phase input voltage VINP by dividing the gate input voltage of the nMOS transistor M1 as VINP1 and the gate input voltage of the nMOS transistor M5 as VINP2. Regarding the above-described negative phase input voltage VINN, the gate input voltage of the nMOS transistor M2 is shown as VINN1, and the gate input voltage of the nMOS transistor M6 is shown as VINN2.

図3(B)は一対の移相器PC101/PC102と一対のカスコード対Ca1/Ca2との間の段間電圧VISP1、VISN1、VISP2、VISN2の各電圧波形を示し、図3(C)は差動出力電圧VOUTP、VOUTNの時間変化波形を示す。   FIG. 3B shows voltage waveforms of the interstage voltages VISP1, VISN1, VISP2, and VISN2 between the pair of phase shifters PC101 / PC102 and the pair of cascode pairs Ca1 / Ca2, and FIG. The time change waveforms of the dynamic output voltages VOUTP and VOUTN are shown.

一対の移相器PC101/PC102は、周波数f0にて位相が互いに直交するように正相/直交出力しているため、正相段間電圧VISP1及びVISP2は、周波数f0にて互いに90°の位相差を備えている。また、直交段間電圧VISN1及びVISN2は、差動信号の周波数f0にて互いに90°の位相差を有している。また、段間電圧VISP1及びVISN1は、周波数f0にて互いに逆相となる関係を有しており、時間変化波形は概ね同様に歪んでいる。また、段間電圧VISP2及びVISN2は周波数f0にて互いに逆相の関係を有しており、時間変化波形は概ね同様に歪んでいる。   Since the pair of phase shifters PC101 / PC102 outputs the positive / quadrature outputs so that the phases are orthogonal to each other at the frequency f0, the positive phase interstage voltages VISP1 and VISP2 are about 90 ° relative to each other at the frequency f0. Has a phase difference. Further, the inter-stage voltages VISN1 and VISN2 have a phase difference of 90 ° from each other at the frequency f0 of the differential signal. In addition, the interstage voltages VISP1 and VISN1 have a relationship in which the phases are opposite to each other at the frequency f0, and the time-varying waveform is generally distorted in the same manner. Further, the interstage voltages VISP2 and VISN2 have a phase relationship opposite to each other at the frequency f0, and the time-varying waveform is distorted in the same manner.

このとき、たとえ段間電圧VISP1、VISN1、VISP2、VISN2が、図3(B)に示すように歪んでいたとしても、(1)式及び(2)式に示したように、奇数次成分はそれぞれの差動出力ノードN1a、N2aにて相殺され、偶数次成分はそれぞれの差動出力ノードN1a、N2aにて合成、重畳されることになり、各差動出力ノードN1a、N2aを通じて差動出力端子OUTP、OUTNから互いに逆相の偶数次成分を取得できる。   At this time, even if the interstage voltages VISP1, VISN1, VISP2, and VISN2 are distorted as shown in FIG. 3B, the odd-order components are as shown in the equations (1) and (2). The differential output nodes N1a and N2a cancel each other, and the even-order components are combined and superimposed at the differential output nodes N1a and N2a. The differential outputs are output through the differential output nodes N1a and N2a. Even-order components having opposite phases can be obtained from the terminals OUTP and OUTN.

この図3(A)〜図3(C)に示すシミュレーション結果は、図2の回路構成を採用して得ている結果であり、図3(B)に示すように、段間電圧VISP1、VISN1、VISP2、VISN2の位相が互いに直交位相(quadrature phase)の関係になる。   The simulation results shown in FIGS. 3A to 3C are obtained by adopting the circuit configuration of FIG. 2, and as shown in FIG. 3B, the interstage voltages VISP1, VISN1 are obtained. , VISP2 and VISN2 have a quadrature phase relationship.

なお、出力電圧VOUTP、VOUTNに現れる偶数次成分は、差動信号VINP1、VINN1、VINP2、VINN2の2n(但しn≧1)倍の周波数成分となるが、2次周波数成分のレベルが一番大きくなり、4次、6次…の各成分については、2次成分に比較して無視できる程度になる。このため、時間軸波形では、2次成分の波形が最も大きくなる。なお、後段にフィルタ回路を設けることでフィルタ処理し、4次成分、6次成分等の2n(但し、n≧2)次成分を取出すようにしても良い。   The even-order component appearing in the output voltages VOUTP and VOUTN is a frequency component 2n (where n ≧ 1) times the differential signals VINP1, VINN1, VINP2, and VINN2, but the level of the secondary frequency component is the largest. Therefore, the fourth, sixth,... Components are negligible compared to the secondary components. For this reason, in the time axis waveform, the waveform of the secondary component is the largest. It is also possible to filter by providing a filter circuit in the subsequent stage to extract 2n (where n ≧ 2) order components such as a 4th order component and a 6th order component.

本実施形態の特徴を概念的にまとめる。本実施形態によれば、一対の差動対D1/D2が差動信号を入力し当該差動信号を歪ませて逓倍周波数2・n・f0を含む周波数の信号を差動出力するようにしているため、逓倍周波数2・n・f0の信号成分を差動出力に含ませることができる。また、移相器PC1、PC2又はPC101、PC102が差動対D1、D2の差動出力を周波数f0にて位相が互いに直交するように正相/直交出力するようにしており、この正相/直交出力がそれぞれ一対のカスコード対Ca1/Ca2を通じて一対の差動出力ノードN1a/N2aにてそれぞれ合成している。このため、それぞれ差動信号の周波数f0の成分を相殺できる。また、カスコード対Ca1、Ca2が設けられているため、入出力端子間に高いアイソレーション特性を得ることができる。   The features of the present embodiment are conceptually summarized. According to this embodiment, the pair of differential pairs D1 / D2 inputs a differential signal, distorts the differential signal, and differentially outputs a signal having a frequency including the multiplied frequency 2 · n · f0. Therefore, the signal component of the multiplication frequency 2 · n · f0 can be included in the differential output. Further, the phase shifters PC1, PC2 or PC101, PC102 output the differential outputs of the differential pairs D1, D2 so that the phases are orthogonal to each other at the frequency f0. The orthogonal outputs are respectively combined at the pair of differential output nodes N1a / N2a through the pair of cascode pairs Ca1 / Ca2. For this reason, the component of the frequency f0 of each differential signal can be canceled. Further, since the cascode pairs Ca1 and Ca2 are provided, high isolation characteristics can be obtained between the input and output terminals.

また、一対の差動対D1/D2が、それぞれ逓倍周波数2・n・f0を含む周波数の信号を差動出力しているが、これらの差動出力がそれぞれ一対のカスコード対Ca1/Ca2を通じて一対の差動出力ノードN1a、N2aにて合成すると逓倍周波数2・n・f0の信号が合成、重畳されることになる。この結果、一対の差動出力ノードN1a、N2aから逓倍周波数2・n・f0の信号を互いに正相/逆相出力でき、これにより逓倍周波数2・n・f0の差動信号を出力できる。この結果、差動信号の周波数f0の成分の少ない逓倍周波数2・n・f0の差動信号を高利得出力できる。   The pair of differential pairs D1 / D2 outputs differential signals each having a frequency including the multiplied frequency 2 · n · f0. These differential outputs are paired through the pair of cascode pairs Ca1 / Ca2, respectively. When the signals are combined at the differential output nodes N1a and N2a, signals with a multiplication frequency of 2 · n · f0 are combined and superimposed. As a result, the signals having the multiplication frequency of 2 · n · f0 can be outputted from the pair of differential output nodes N1a and N2a in the normal phase / reverse phase, and the differential signal of the multiplication frequency of 2 · n · f0 can be outputted. As a result, it is possible to output a differential signal having a multiplication frequency of 2 · n · f0 with a small component of the frequency f0 of the differential signal at a high gain.

図1に示す回路構成では、電流源Id1が差動対D1の一対のnMOSトランジスタM1/M2から接地端子に定電流を引き、接地容量C1が電流源Id1と並列接続されている。他方、電流源Id2が差動対D2の一対のnMOSトランジスタM5/M6から接地端子に定電流を引き、接地容量C2が電流源Id2と並列接続されている。nMOSトランジスタM1/M2、M5/M6のドレイン電流を電流源Id1、Id2により調整できるため、バイアス条件等の設計の余裕度を増すことができる。なお、図2に示すように、電流源Id1、Id2、接地容量C1、C2を省くように構成することで出力振幅を稼ぐことができる。   In the circuit configuration shown in FIG. 1, the current source Id1 draws a constant current from the pair of nMOS transistors M1 / M2 of the differential pair D1 to the ground terminal, and the ground capacitor C1 is connected in parallel with the current source Id1. On the other hand, the current source Id2 draws a constant current from the pair of nMOS transistors M5 / M6 of the differential pair D2 to the ground terminal, and the ground capacitor C2 is connected in parallel with the current source Id2. Since the drain currents of the nMOS transistors M1 / M2 and M5 / M6 can be adjusted by the current sources Id1 and Id2, design margins such as bias conditions can be increased. As shown in FIG. 2, the output amplitude can be increased by omitting the current sources Id1 and Id2 and the grounded capacitors C1 and C2.

また、逓倍周波数2・n・f0にて180°の位相差特性となる伝送線路TL1が、一対の差動出力ノードN1a、N2aの間に構成されているため、両差動出力ノードN1a、N2aには互いに逆相となる信号を強化して生成でき、これにより、両差動出力端子OUTP及びOUTN間に差動信号の振幅を安定的に出力できる。   Further, since the transmission line TL1 having a phase difference characteristic of 180 ° at the multiplication frequency 2 · n · f0 is formed between the pair of differential output nodes N1a and N2a, both the differential output nodes N1a and N2a Can be generated by reinforcing signals that are out of phase with each other, whereby the amplitude of the differential signal can be stably output between the differential output terminals OUTP and OUTN.

図2に示すように、一対の移相器PC101/PC102が、差動信号の周波数f0にてそれぞれ0°及び90°移相するように構成され、これにより差動信号の2・n逓倍周波数2・n・f0にてそれぞれ0°及び180°移相するように構成されている。このため、2・n逓倍周波数2・n・f0の信号を差動出力ノードN1a、N2aから安定出力できる。   As shown in FIG. 2, the pair of phase shifters PC101 / PC102 are configured to shift the phase by 0 ° and 90 ° respectively at the frequency f0 of the differential signal. The phase shift is 0 ° and 180 ° at 2 · n · f0, respectively. For this reason, it is possible to stably output a signal of 2 · n multiplication frequency 2 · n · f0 from the differential output nodes N1a and N2a.

差動対D1/D2がnMOSトランジスタM1/M2、M5/M6により構成されていることによって集積化しやすくなる。
例えば、図示しない制御回路が、この周波数逓倍器1を用いて周波数を線形的に変化させるFMCW(Frequency-Modulated Continuous-Wave)変調方式により発振周波数を制御するときには、周波数逓倍器1の出力差動信号の共振周波数を微小制御することになる。例えばミリ波帯などの高周波帯において寄生容量が無視できない高周波帯で微小制御したとしても、この周波数逓倍器1を用いて微小制御することでFMCW周波数変調の線形性を極力高く性能保持できるようになる。低位相雑音性能を実現できる。
Since the differential pair D1 / D2 is composed of nMOS transistors M1 / M2 and M5 / M6, integration is facilitated.
For example, when a control circuit (not shown) controls the oscillation frequency by an FMCW (Frequency-Modulated Continuous-Wave) modulation method in which the frequency is linearly changed by using the frequency multiplier 1, the output differential of the frequency multiplier 1 is used. The resonance frequency of the signal is finely controlled. For example, even if fine control is performed in a high frequency band where parasitic capacitance cannot be ignored in a high frequency band such as the millimeter wave band, the linearity of the FMCW frequency modulation can be maintained as high as possible by performing the fine control using the frequency multiplier 1. Become. Low phase noise performance can be realized.

(第2実施形態)
図4は、第2実施形態の追加説明図を示している。第2実施形態は、第1実施形態の図1中の第1及び第2移相器PC1、PC2の別の具体例を示している。図4に示すように、周波数逓倍器201は、第1移相器PC201及び第2移相器PC202を備える。
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows an additional explanatory diagram of the second embodiment. The second embodiment shows another specific example of the first and second phase shifters PC1 and PC2 in FIG. 1 of the first embodiment. As shown in FIG. 4, the frequency multiplier 201 includes a first phase shifter PC201 and a second phase shifter PC202.

第1移相器PC201は、一対の伝送線路TL3P/TL3Nにより構成されている。これらの一対の伝送線路TL3P/TL3Nは、逓倍周波数2・n・f0において互いに同一の所定位相θとなる特性のものを用いることが望ましい。   The first phase shifter PC201 includes a pair of transmission lines TL3P / TL3N. It is desirable that the pair of transmission lines TL3P / TL3N have characteristics having the same predetermined phase θ at the multiplication frequency 2 · n · f0.

これに対し、第2移相器PC202は、一対の伝送線路TL2P/TL2Nにより構成されている。これらの一対の伝送線路TL2P/TL2Nは、逓倍周波数2・n・f0において互いに同一の所定位相θ+180°となる特性のものを用いることが望ましい。これにより、逓倍周波数2・n・f0において互いに逆相となる信号を差動出力端子OUTP及びOUTNから出力できる。   On the other hand, the second phase shifter PC202 is configured by a pair of transmission lines TL2P / TL2N. It is desirable that the pair of transmission lines TL2P / TL2N have the characteristics of having the same predetermined phase θ + 180 ° at the multiplication frequency 2 · n · f0. As a result, signals having phases opposite to each other at the multiplication frequency 2 · n · f0 can be output from the differential output terminals OUTP and OUTN.

本実施形態によれば、一対の移相器PC201/PC202の双方が伝送線路TL3P/TL3N、TL2P/TL2Nにより構成されている。このため、例えば所定位相θを適切な値に設定することで、差動対D1とカスコード対Ca1との間や差動対D2とカスコード対Ca2との間に、数百μm〜数mm程度の実用的な線路パターンを用いて伝送線路TL3P/TL3N、TL2P/TL2Nを構成できる。これにより、より実用的に構成できる。   According to this embodiment, both of the pair of phase shifters PC201 / PC202 are configured by the transmission lines TL3P / TL3N and TL2P / TL2N. For this reason, for example, by setting the predetermined phase θ to an appropriate value, between the differential pair D1 and the cascode pair Ca1 or between the differential pair D2 and the cascode pair Ca2, it is about several hundred μm to several mm. Transmission lines TL3P / TL3N and TL2P / TL2N can be configured using a practical line pattern. Thereby, it can comprise more practically.

(第3実施形態)
図5は、第3実施形態の追加説明図を示している。第3実施形態は、整合回路MCの構成例を示す。第1実施形態に説明したように、整合回路MCは電源端子Tと差動出力ノードN1a、N2aとの間にインダクタを接続すると良い。このため図5に示すように、電源端子Tと差動出力ノードN1a、N2aとの間に伝送線路TL4、TL5をそれぞれ接続しても良い。直流電源電圧VDDを通電するための他のインダクタ(図示せず)を電源端子Tと差動出力ノードN1a、N2aとの間にさらに追加接続しても良い。
(Third embodiment)
FIG. 5 shows an additional explanatory diagram of the third embodiment. The third embodiment shows a configuration example of the matching circuit MC. As described in the first embodiment, the matching circuit MC is preferably connected with an inductor between the power supply terminal T and the differential output nodes N1a and N2a. Therefore, transmission lines TL4 and TL5 may be connected between the power supply terminal T and the differential output nodes N1a and N2a, respectively, as shown in FIG. Another inductor (not shown) for energizing the DC power supply voltage VDD may be additionally connected between the power supply terminal T and the differential output nodes N1a and N2a.

この図5に示すように、キャパシタC3、C4が、差動出力ノードN1a、N2aと差動出力端子OUTP、OUTNとの間に接続されている。これにより、差動出力ノードN1a、N2aを後段回路(図示せず)と直流的に分断するように構成できる。そして、伝送線路TL4、TL5とキャパシタC3、C4とによるLC回路により後段回路とのインピーダンスマッチングを図ると良い。これにより、後段回路の入力インピーダンスに応じて整合回路MCの定数を調整でき、様々な後段回路に対応させることができる。   As shown in FIG. 5, capacitors C3 and C4 are connected between the differential output nodes N1a and N2a and the differential output terminals OUTP and OUTN. Thereby, the differential output nodes N1a and N2a can be configured to be separated from the subsequent circuit (not shown) in a DC manner. And it is good to aim at impedance matching with a back | latter stage circuit by LC circuit by transmission line TL4, TL5 and capacitor C3, C4. As a result, the constant of the matching circuit MC can be adjusted according to the input impedance of the subsequent circuit, and can be adapted to various subsequent circuits.

(第4実施形態)
図6から図10は、第4実施形態の追加説明図を示している。第4実施形態は、第1及び第2移相器の具体例を示す。第1移相器PC301は、図6に示すように、一対の通電経路R1a、R1bにそれぞれ通ずるように一対のパッシブCLCタイプのローパスフィルタLPF1a、LPF1bをLC回路として備える。
(Fourth embodiment)
6 to 10 show additional explanatory views of the fourth embodiment. The fourth embodiment shows a specific example of the first and second phase shifters. As shown in FIG. 6, the first phase shifter PC301 includes a pair of passive CLC type low-pass filters LPF1a and LPF1b as LC circuits so as to communicate with the pair of energization paths R1a and R1b, respectively.

ローパスフィルタLPF1aは、インダクタL1a及びキャパシタC5a、C6aをπ型に備えて構成され、差動信号の周波数f0において位相が45°遅れる遅相特性を示すようにインダクタL1a及びキャパシタC5a、C6aの各定数が設定されている。   The low-pass filter LPF1a is configured by including an inductor L1a and capacitors C5a and C6a in a π type, and each constant of the inductor L1a and the capacitors C5a and C6a so as to exhibit a lagging characteristic in which the phase is delayed by 45 ° at the frequency f0 of the differential signal. Is set.

同様に、ローパスフィルタLPF1bは、インダクタL1b及びキャパシタC5b、C6bをπ型に備えて構成され、差動信号の周波数f0において位相が45°遅れる遅相特性を示すように、インダクタL1b及びキャパシタC5b、C6bの各定数が設定されている。   Similarly, the low-pass filter LPF1b is configured by including an inductor L1b and capacitors C5b and C6b in a π type, and the inductor L1b and the capacitor C5b, so that the phase is delayed by 45 ° at the frequency f0 of the differential signal. Each constant of C6b is set.

他方、第2移相器PC302は、図7に示すように、一対の通電経路R2a、R2bにそれぞれ通ずるようにパッシブLCLタイプのπ型ハイパスフィルタHPF2a、HPF2bをLC回路として備える。   On the other hand, as shown in FIG. 7, the second phase shifter PC302 includes passive LCL type π-type high-pass filters HPF2a and HPF2b as LC circuits so as to respectively pass through the pair of energization paths R2a and R2b.

ハイパスフィルタHPF2aは、インダクタL2a、L3a及びキャパシタC7aをπ型に備えて構成され、差動信号の周波数f0において位相が45°進む進相特性を示すようにインダクタL2a、L3a及びキャパシタC7aの各定数が設定されている。   The high-pass filter HPF2a includes inductors L2a and L3a and a capacitor C7a in a π type, and each constant of the inductors L2a and L3a and the capacitor C7a so as to exhibit a phase advance characteristic in which the phase advances by 45 ° at the frequency f0 of the differential signal. Is set.

同様に、ハイパスフィルタHPF2bは、インダクタL2b、L3b及びキャパシタC7bをπ型に備えて構成され、差動信号の周波数f0において位相が45°進む進相特性を示すようにインダクタL2b、L3b及びキャパシタC7bの各定数が設定されている。   Similarly, the high-pass filter HPF2b includes inductors L2b and L3b and a capacitor C7b in a π type, and the inductors L2b and L3b and the capacitor C7b so as to exhibit a phase advance characteristic in which the phase advances by 45 ° at the frequency f0 of the differential signal. Each constant is set.

以下、シミュレーション条件とその結果を説明する。図8は、ローパスフィルタLPF1a、LPF1b、ハイパスフィルタHPF2a、HPF2bの各振幅−周波数特性を示しており、図9は、ローパスフィルタLPF1a、LPF1b、ハイパスフィルタHPF2a、HPF2bの各位相−周波数特性を示している。なお、ローパスフィルタLPF1a、LPF1bは互いに同一特性であり、ハイパスフィルタHPF2a、HPF2bは互いに同一特性である。ここで差動信号の周波数f0を40GHzとしてシミュレーションを実施している。図8及び図9のマーカ部分参照。   Hereinafter, simulation conditions and results will be described. FIG. 8 shows amplitude-frequency characteristics of the low-pass filters LPF1a and LPF1b, high-pass filters HPF2a and HPF2b. FIG. 9 shows phase-frequency characteristics of the low-pass filters LPF1a and LPF1b, high-pass filters HPF2a and HPF2b. Yes. The low-pass filters LPF1a and LPF1b have the same characteristics, and the high-pass filters HPF2a and HPF2b have the same characteristics. Here, the simulation is performed by setting the frequency f0 of the differential signal to 40 GHz. See the marker portion in FIGS.

なお、図7に示すハイパスフィルタHPF2a、HPF2bには接地容量Cdcが構成されている。このため、図8のハイパスフィルタHPF2a、HPF2bの振幅周波数特性に示すように、DC側の比較的低い周波数帯域(DC〜数GHz)ではハイパスフィルタHPF2a、HPF2bは信号通過する。   Note that a high-pass filter HPF2a and HPF2b shown in FIG. Therefore, as shown in the amplitude frequency characteristics of the high-pass filters HPF2a and HPF2b in FIG. 8, the high-pass filters HPF2a and HPF2b pass signals in a relatively low frequency band (DC to several GHz) on the DC side.

図10(A)〜図10(D)に各ノードの信号波形を示す。図10(B)中の信号電圧VIBP1、VIBN1、VIBP2、VIBN2は、図6及び図7に示すように、各フィルタLPF1a、LPF1b、HPF2a、HPF2bの前ノードの信号波形を示しており、図10(C)中の電圧VISP1、VISN1、VISP2、VISN2は、図6及び図7に示すように、各フィルタLPF1a、LPF1b、HPF2a、HPF2bの後のノードの信号波形を示しており、以下では、段間電圧VISP1、VISN1、VISP2、VISN2として説明する。   FIG. 10A to FIG. 10D show signal waveforms at each node. The signal voltages VIBP1, VIBN1, VIBP2, and VIBN2 in FIG. 10B indicate the signal waveforms of the previous nodes of the filters LPF1a, LPF1b, HPF2a, and HPF2b, as shown in FIGS. Voltages VISP1, VISN1, VISP2, and VISN2 in (C) show signal waveforms at nodes after the filters LPF1a, LPF1b, HPF2a, and HPF2b, as shown in FIGS. The inter-voltages VISP1, VISN1, VISP2, and VISN2 will be described.

これらの図10(A)〜図10(D)において、図10(C)に示すフィルタ後の正相段間電圧VISP1及びVISP2は、周波数f0にて互いに概ね90°の位相差を有している。また直交段間電圧VISN1及びVISN2は、周波数f0にて互いに概ね90°の位相差を有している。また、段間電圧VISP1及びVISN1は周波数f0にて互いに逆相の関係を有しており概ね同様に歪んでいる。また、段間電圧VISP2及びVISN2は周波数f0にて互いに逆相の関係を有しており概ね同様に歪んでいる。   10 (A) to 10 (D), the post-filter positive-phase voltages VISP1 and VISP2 shown in FIG. 10 (C) have a phase difference of approximately 90 ° from each other at the frequency f0. Yes. Further, the orthogonal interstage voltages VISN1 and VISN2 have a phase difference of approximately 90 ° from each other at the frequency f0. In addition, the interstage voltages VISP1 and VISN1 have a reverse phase relationship with each other at the frequency f0 and are distorted in the same manner. Further, the interstage voltages VISP2 and VISN2 have a phase relationship opposite to each other at the frequency f0 and are distorted in the same manner.

このとき、たとえ段間電圧VISP1、VISN1、VISP2、VISN2が、図10(C)に示すように歪んでいたとしても、(1)式及び(2)式に示したように奇数次成分はそれぞれの差動出力ノードN1a、N2aにて相殺され、偶数次成分は個々の差動出力ノードN1a、N2aにて合成、重畳されることになり、各差動出力端子OUTP及びOUTNから互いに逆相の偶数次成分を取得できる。   At this time, even if the interstage voltages VISP1, VISN1, VISP2, and VISN2 are distorted as shown in FIG. 10C, the odd-order components are respectively expressed as shown in the equations (1) and (2). The differential output nodes N1a and N2a cancel each other, and even-order components are synthesized and superimposed at the individual differential output nodes N1a and N2a. Even order components can be acquired.

このため、前述実施形態と同様の作用効果が得られるようになり、逓倍周波数にて互いに逆相となる信号を差動出力端子OUTP及びOUTNから出力できる。
(第5実施形態)
図11及び図12は、第5実施形態の追加説明図を示している。第5実施形態は、差動対の他の構成例を示す。前述実施形態に示した差動対D1、D2は、一対のカスコード対Ca1/Ca2及び一対の移相器PC1/PC2に対応して一対構成されていたが、本実施形態の差動対D401は、これらの一対のカスコード対Ca1/Ca2及び一対の移相器PC1/PC2に対応して一つの差動対D401(Only one differential pair)だけ設けられている。
For this reason, the same operational effects as those of the above-described embodiment can be obtained, and signals having opposite phases at the multiplied frequency can be output from the differential output terminals OUTP and OUTN.
(Fifth embodiment)
11 and 12 show additional explanatory views of the fifth embodiment. The fifth embodiment shows another configuration example of the differential pair. The differential pair D1 and D2 shown in the above embodiment is configured as a pair corresponding to the pair of cascode pairs Ca1 / Ca2 and the pair of phase shifters PC1 / PC2, but the differential pair D401 of the present embodiment is Only one differential pair D401 (Only one differential pair) is provided corresponding to the pair of cascode pairs Ca1 / Ca2 and the pair of phase shifters PC1 / PC2.

差動対D401のnMOSトランジスタM401のドレインは、第1移相器PC101を通じてnMOSトランジスタM3のソースに接続されると共に第2移相器PC102の伝送線路TL2Pを通じてnMOSトランジスタM7のソースに接続されている。差動対D401のnMOSトランジスタM402のドレインは、第1移相器PC101を通じてnMOSトランジスタM4のソースに接続されると共に第2移相器PC102を通じてnMOSトランジスタM8のソースに接続されている。   The drain of the nMOS transistor M401 of the differential pair D401 is connected to the source of the nMOS transistor M3 through the first phase shifter PC101 and to the source of the nMOS transistor M7 through the transmission line TL2P of the second phase shifter PC102. . The drain of the nMOS transistor M402 of the differential pair D401 is connected to the source of the nMOS transistor M4 through the first phase shifter PC101 and to the source of the nMOS transistor M8 through the second phase shifter PC102.

この場合、図1中のnMOSトランジスタM1及びM2が図11中のnMOSトランジスタM401及びM402に対応するため、本実施形態では図1中のnMOSトランジスタM5及びM6を削減できるようになり、回路面積の削減効果が得られる。   In this case, since the nMOS transistors M1 and M2 in FIG. 1 correspond to the nMOS transistors M401 and M402 in FIG. 11, in this embodiment, the nMOS transistors M5 and M6 in FIG. Reduction effect is obtained.

図12には各ノードの信号電圧を示している。これらの図12(A)〜図12(C)に示すように、入力電圧VINP及びVINN、出力電圧VOUTP及びVOUTN、並びに、段間電圧VISP1、VISN1、VISP2、VISN2の間の各関係は、前述の第1実施形態で説明した図3、及び、第4実施形態で説明した図10に示した各関係と同様の関係にあることから、当該第1実施形態又は第4実施形態における作用効果と同様の作用効果を奏する。   FIG. 12 shows the signal voltage at each node. As shown in FIGS. 12A to 12C, the relationship among the input voltages VINP and VINN, the output voltages VOUTP and VOUTN, and the interstage voltages VISP1, VISN1, VISP2, and VISN2 are as described above. 3 described in the first embodiment and the relationship shown in FIG. 10 described in the fourth embodiment are the same as those in the first embodiment or the fourth embodiment. The same effect is obtained.

また、前述実施形態と同一の定電流値を引く電流源を用いることで、第1移相器PC101及びPC102の一対の通電経路R1a及びR1b並びにR2a及びR2bに電流を分配できるようになり、この結果、前述実施形態よりも動作時の消費電流を低減できる。   In addition, by using the same current source that draws the constant current value as in the previous embodiment, it becomes possible to distribute the current to the pair of energization paths R1a and R1b and R2a and R2b of the first phase shifters PC101 and PC102. As a result, current consumption during operation can be reduced as compared with the above-described embodiment.

(第6実施形態)
図13は、第6実施形態の追加説明図を示している。第6実施形態は、伝送線路TL1に代えて、一対の差動出力ノードの間に介在して逓倍周波数2・n・f0を共振周波数とするLC並列共振回路を設けたところに特徴を備えている。
(Sixth embodiment)
FIG. 13 shows an additional explanatory diagram of the sixth embodiment. The sixth embodiment is characterized in that instead of the transmission line TL1, an LC parallel resonance circuit having a resonance frequency of the multiplied frequency 2 · n · f0 is provided between a pair of differential output nodes. Yes.

図13に示すように、移相器SS501はLC並列共振回路LC501を備える。このLC並列共振回路LC501は、差動出力ノードN1a及びN2a間に介在して構成されインダクタL4とキャパシタC8を並列接続して構成されている。このLC並列共振回路LC501は、逓倍周波数2・n・f0又はこの逓倍周波数2・n・f0を中心とした所定範囲内の周波数が並列共振周波数となるように、インダクタL4及びキャパシタC8の各インピーダンスが定められている。したがって、このLC並列共振回路LC501は、差動出力ノードN1a及びN2a間を逓倍周波数2・n・f0及びその近隣において高インピーダンスに保持する。このため、逓倍周波数2・n・f0の信号を差動出力端子OUTP及びOUTNから安定的に生成出力できるようになり、これにより両差動出力端子OUTP及びOUTN間の振幅バランスを保持できる。   As shown in FIG. 13, the phase shifter SS501 includes an LC parallel resonant circuit LC501. The LC parallel resonant circuit LC501 is configured to be interposed between the differential output nodes N1a and N2a, and is configured by connecting an inductor L4 and a capacitor C8 in parallel. The LC parallel resonance circuit LC501 includes impedances of the inductor L4 and the capacitor C8 such that the frequency within a predetermined range centered on the frequency 2 · n · f0 or the frequency 2 · n · f0 is the parallel resonance frequency. Is stipulated. Therefore, the LC parallel resonant circuit LC501 maintains a high impedance between the differential output nodes N1a and N2a at the multiplied frequency 2 · n · f0 and the vicinity thereof. For this reason, it becomes possible to stably generate and output a signal having a multiplication frequency of 2 · n · f0 from the differential output terminals OUTP and OUTN, thereby maintaining the amplitude balance between the differential output terminals OUTP and OUTN.

(他の実施形態)
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができ、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, can be implemented with various modifications, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof. For example, the following modifications or expansions are possible.

2逓倍の例について主に説明したが、2・n(n≧2:例えば4、8…)逓倍以上の偶数次の逓倍周波数2・n・f0においても同様に、差動出力ノードN1a、N2aを通じて差動信号を差動出力端子OUTP及びOUTNから取得できる。   The example of the multiplication by 2 has been mainly described, but the differential output nodes N1a and N2a are similarly applied to the even-order multiplication frequency 2 · n · f0 of 2 · n (n ≧ 2: 4, 8,...) Or more. The differential signal can be obtained from the differential output terminals OUTP and OUTN.

前述実施形態においては、差動対D1が一対のトランジスタM1、M2により構成されると共に、差動対D2が一対のトランジスタM5、M6により構成される形態を示したが、pMOSトランジスタを用いて構成しても良く、またその他、バイポーラトランジスタを用いて構成しても良い。バイポーラトランジスタを用いることで高周波特性を良好にすることができ出力パワーを増加させやすくなる。   In the above-described embodiment, the differential pair D1 is configured by the pair of transistors M1 and M2 and the differential pair D2 is configured by the pair of transistors M5 and M6. However, the differential pair D1 is configured by using pMOS transistors. Alternatively, a bipolar transistor may be used. By using a bipolar transistor, high frequency characteristics can be improved and output power can be easily increased.

前述の第4実施形態では、整合回路MCが伝送線路TL4、TL5とキャパシタC3、C4とにより構成される形態を説明したが、電源端子Tと差動出力ノードN1a、N2aとの間にキャパシタ(図示せず)を接続すると共に、差動出力ノードN1a、N2aと差動出力端子OUTP、OUTNとの間にインダクタ(図示せず)を接続して構成しても良い。   In the above-described fourth embodiment, the configuration in which the matching circuit MC is configured by the transmission lines TL4 and TL5 and the capacitors C3 and C4 has been described, but a capacitor (between the power supply terminal T and the differential output nodes N1a and N2a). (Not shown) may be connected, and an inductor (not shown) may be connected between the differential output nodes N1a and N2a and the differential output terminals OUTP and OUTN.

第4実施形態では、π型ローパスフィルタLPF1a、LPF1bの遅相特性、π型ハイパスフィルタHPF2a、HPF2bの進相特性を用い、差動信号の周波数f0の奇数次の周波数を相殺するように構成したが、これに限定されるものではなく、例えばLCフィルタ等の各種LC回路を用いて構成することができる。   In the fourth embodiment, the lag characteristics of the π-type low-pass filters LPF1a and LPF1b and the phase-advance characteristics of the π-type high-pass filters HPF2a and HPF2b are used to cancel the odd-order frequency of the frequency f0 of the differential signal. However, the present invention is not limited to this, and can be configured using various LC circuits such as an LC filter.

前述した複数の実施形態を組み合わせて構成しても良い。また、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、本発明の一つの態様として前述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。前述実施形態の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も実施形態と見做すことが可能である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において、考え得るあらゆる態様も実施形態と見做すことが可能である。   You may comprise combining several embodiment mentioned above. Further, the reference numerals in parentheses described in the claims indicate the correspondence with the specific means described in the embodiment described above as one aspect of the present invention, and the technical scope of the present invention is It is not limited. An aspect in which a part of the above-described embodiment is omitted as long as the problem can be solved can be regarded as the embodiment. In addition, any conceivable aspect can be regarded as an embodiment as long as it does not depart from the essence of the invention specified by the words described in the claims.

本開示は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範畴や思想範囲に入るものである。   Although the present disclosure has been described based on the above-described embodiments, it is understood that the present disclosure is not limited to the embodiments and structures. The present disclosure includes various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms including one element, more or less, are within the scope and spirit of the present disclosure.

図面中、1、101、201、301、401は周波数逓倍器、D1、D2は差動対、PC1、PC101、PC201は移相器(一対の一方の移相器)、PC2、PC102、PC202は移相器(一対の他方の移相器)、PC1/PC2、PC101/PC102、PC201/PC202、PC301/PC302は一対の移相器、Ca1はカスコード対(一対の一方のカスコード対)、Ca2はカスコード対(一対の他方のカスコード対)、R1a、R1b、R2a、R2bは通電経路(R1a/R2a、R1b/R2bは一対の通電経路)、N1aは差動出力ノード(一対の一方の差動出力ノード)、N2aは差動出力ノード(一対の他方の差動出力ノード)、C1,C2は接地容量、Id1,Id2は電流源、TL1は伝送線路、LC501はLC並列共振回路、R1a,R2a、R1b,R2bは通電経路、R1a/R1bは一対の通電経路、L1a、L1b、L2a、L2b、L3a、L3bはインダクタ、C5a、C5b、C6a、C6b、C7a、C7bはキャパシタ、LPF1a、LPF1bはローパスフィルタ(LC回路)、HPF2a、HPF2bはハイパスフィルタ(LC回路)、TL2P/TL2N;TL2P/TL2N、TL3P/TL3Nは伝送線路、を示す。   In the drawing, 1, 101, 201, 301, 401 are frequency multipliers, D1, D2 are differential pairs, PC1, PC101, PC201 are phase shifters (one pair of phase shifters), PC2, PC102, PC202 are Phase shifters (a pair of other phase shifters), PC1 / PC2, PC101 / PC102, PC201 / PC202, PC301 / PC302 are a pair of phase shifters, Ca1 is a cascode pair (one pair of cascode pairs), and Ca2 is Cascode pair (a pair of other cascode pairs), R1a, R1b, R2a, R2b are energization paths (R1a / R2a, R1b / R2b are a pair of energization paths), N1a is a differential output node (a pair of differential outputs) Node), N2a is a differential output node (a pair of other differential output nodes), C1 and C2 are ground capacitances, Id1 and Id2 are current sources, and TL1 is a transmission line. LC501 is an LC parallel resonant circuit, R1a, R2a, R1b, and R2b are energization paths, R1a / R1b are a pair of energization paths, L1a, L1b, L2a, L2b, L3a, and L3b are inductors, C5a, C5b, C6a, C6b, and C7a , C7b is a capacitor, LPF1a and LPF1b are low-pass filters (LC circuits), HPF2a and HPF2b are high-pass filters (LC circuits), TL2P / TL2N; TL2P / TL2N and TL3P / TL3N are transmission lines.

Claims (13)

一対のトランジスタ(M1/M2、M5/M6;M401/M402)を備えて構成され、差動信号を入力し当該差動信号を歪ませて前記差動信号の周波数を逓倍した逓倍周波数を含む周波数の信号を差動出力する差動対(D1/D2;D401)と、
一対の通電経路(R1a/R1b、R2a/R2b)を備えて構成され前記差動対の差動出力を前記一対の通電経路を通じて移相する移相器(PC1、PC2;PC101、PC102;PC201、PC202;PC301、PC302)を一対構成したものであり、前記差動信号の周波数にて位相が互いに直交するように正相/直交出力する一対の移相器(PC1/PC2;PC101/PC102;PC201/PC202;PC301/PC302)と、
前記一対の移相器と一対のカスコード出力端としての一対の差動出力ノード(N1a/N2a)との間にそれぞれ構成された一対のカスコード対(Ca1/Ca2)と、
を備え、
前記一対の一方のカスコード対(Ca1)は前記一対の一方の移相器(PC1)の正相出力を入力し前記一対の一方の差動出力ノード(N1a)にて合成するように構成され、前記一対の他方のカスコード対(Ca2)は前記一対の他方の移相器(PC2)の直交出力を入力し前記一対の他方の差動出力ノード(N2a)にて合成するように構成され、
前記一対の差動出力ノードから前記差動信号の逓倍周波数の信号を出力する周波数逓倍器。
A frequency comprising a pair of transistors (M1 / M2, M5 / M6; M401 / M402) including a multiplied frequency obtained by inputting a differential signal, distorting the differential signal, and multiplying the frequency of the differential signal A differential pair (D1 / D2; D401) that differentially outputs the signal of
A phase shifter (PC1, PC2; PC101, PC102; PC201, which includes a pair of energization paths (R1a / R1b, R2a / R2b) and shifts the differential output of the differential pair through the pair of energization paths. A pair of phase shifters (PC1 / PC2; PC101 / PC102; PC201) that output a positive phase / a quadrature so that phases are orthogonal to each other at the frequency of the differential signal. / PC202; PC301 / PC302),
A pair of cascode pairs (Ca1 / Ca2) respectively configured between the pair of phase shifters and a pair of differential output nodes (N1a / N2a) as a pair of cascode output ends;
With
The pair of cascode pairs (Ca1) is configured to receive the positive phase output of the pair of one phase shifter (PC1) and synthesize it at the pair of one differential output node (N1a), The pair of other cascode pairs (Ca2) are configured to input orthogonal outputs of the pair of other phase shifters (PC2) and synthesize them at the pair of other differential output nodes (N2a),
A frequency multiplier that outputs a signal having a frequency multiplied by the differential signal from the pair of differential output nodes.
請求項1記載の周波数逓倍器であって、
前記差動対の一対のトランジスタから接地端子に定電流を引く電流源(Id1、Id2)と、
前記電流源と並列接続される接地容量(C1、C2)と、
を備える周波数逓倍器。
The frequency multiplier according to claim 1, wherein
A current source (Id1, Id2) that draws a constant current from a pair of transistors of the differential pair to a ground terminal;
Grounded capacitors (C1, C2) connected in parallel with the current source;
A frequency multiplier comprising:
請求項1または2記載の周波数逓倍器であって、
前記一対の差動出力ノードの間に構成され、前記逓倍周波数において180°の位相差特性となる伝送線路(TL1)をさらに備える周波数逓倍器。
The frequency multiplier according to claim 1 or 2,
A frequency multiplier further comprising a transmission line (TL1) configured between the pair of differential output nodes and having a phase difference characteristic of 180 ° at the multiplied frequency.
請求項1または2記載の周波数逓倍器であって、
前記一対の差動出力ノードの間に構成され、前記逓倍周波数に応じた周波数を共振周波数とするLC並列共振回路(LC501)をさらに備える周波数逓倍器。
The frequency multiplier according to claim 1 or 2,
A frequency multiplier further comprising an LC parallel resonant circuit (LC501) configured between the pair of differential output nodes and having a frequency corresponding to the multiplied frequency as a resonant frequency.
請求項1から4の何れか一項に記載の周波数逓倍器であって、
前記一対の移相器(PC301/PC302)のうちの一方または双方は、インダクタ(L1a、L1b、L2a、L2b、L3a、L3b)とキャパシタ(C5a、C5b、C6a、C6b、C7a、C7b)とを組み合わせたLC回路(LPF1a、LPF1b、HPF2a、HPF2b)の遅相特性又は進相特性を用いて構成されている周波数逓倍器。
A frequency multiplier according to any one of claims 1 to 4,
One or both of the pair of phase shifters (PC301 / PC302) includes inductors (L1a, L1b, L2a, L2b, L3a, L3b) and capacitors (C5a, C5b, C6a, C6b, C7a, C7b). A frequency multiplier configured using the slow phase characteristics or the leading phase characteristics of the combined LC circuit (LPF1a, LPF1b, HPF2a, HPF2b).
請求項1から5の何れか一項に記載の周波数逓倍器であって、
前記一対の移相器(PC101/PC102;PC201/PC202)のうち一方または双方は、伝送線路(TL2P/TL2N;TL3P/TL3N、TL2P/TL2N)により構成されている周波数逓倍器。
A frequency multiplier according to any one of claims 1 to 5,
One or both of the pair of phase shifters (PC101 / PC102; PC201 / PC202) are frequency multipliers configured by transmission lines (TL2P / TL2N; TL3P / TL3N, TL2P / TL2N).
請求項1から6の何れか一項に記載の周波数逓倍器であって、
前記差動対(D401)は、一つの差動対により構成されている周波数逓倍器。
A frequency multiplier according to any one of claims 1 to 6,
The differential pair (D401) is a frequency multiplier configured by one differential pair.
請求項1から6の何れか一項に記載の周波数逓倍器であって、
前記差動対(D1/D2)は、前記一対の移相器に対応して一対構成されている周波数逓倍器。
A frequency multiplier according to any one of claims 1 to 6,
The differential pair (D1 / D2) is a frequency multiplier configured as a pair corresponding to the pair of phase shifters.
請求項1から8の何れか一項に記載の周波数逓倍器であって、
前記一対の移相器(PC101/PC102)は、前記差動信号の周波数においてそれぞれ0°及び90°移相するように構成されている周波数逓倍器。
A frequency multiplier according to any one of claims 1 to 8,
The pair of phase shifters (PC101 / PC102) are frequency multipliers configured to shift phases by 0 ° and 90 °, respectively, at the frequency of the differential signal.
請求項1から8の何れか一項に記載の周波数逓倍器であって、
前記一対の移相器(PC201/PC202)は、前記差動信号の周波数においてそれぞれ所定位相θ及び当該所定位相θ+180°、但しθ>0°、だけ移相するように構成されている周波数逓倍器。
A frequency multiplier according to any one of claims 1 to 8,
The pair of phase shifters (PC201 / PC202) are configured to shift the phase by a predetermined phase θ and the predetermined phase θ + 180 °, where θ> 0 °, respectively, at the frequency of the differential signal. .
請求項1から10の何れか一項に記載の周波数逓倍器であって、
前記一対の差動出力ノードから後段回路にインピーダンスマッチングする整合回路(MC)をさらに備える周波数逓倍器。
A frequency multiplier according to any one of claims 1 to 10,
A frequency multiplier further comprising a matching circuit (MC) for impedance matching from the pair of differential output nodes to a subsequent circuit.
請求項1から11の何れか一項に記載の周波数逓倍器であって、
前記差動対を構成する一対のトランジスタは、MOSトランジスタ(M1/M2、M5/M6;M401/M402)により構成される周波数逓倍器。
A frequency multiplier according to any one of claims 1 to 11,
The pair of transistors constituting the differential pair is a frequency multiplier constituted by MOS transistors (M1 / M2, M5 / M6; M401 / M402).
請求項1から12の何れか一項に記載の周波数逓倍器であって、
前記一対の差動出力ノードから前記差動信号の2・n逓倍周波数、但しn≧1、の信号を出力する周波数逓倍器。
A frequency multiplier according to any one of claims 1 to 12,
A frequency multiplier that outputs a signal of 2 · n multiplied frequency of the differential signal, where n ≧ 1, from the pair of differential output nodes.
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