JP2020129779A - Transmitter - Google Patents

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鋭冰 董
Ruibing Dong
鋭冰 董
尚曄 李
Sang Yeop Lee
尚曄 李
藤島 実
Minoru Fujishima
実 藤島
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Abstract

To provide a transmitter capable of maximizing the intensity of a fundamental wave component of an intermediate frequency signal included in a transmission signal.SOLUTION: A transmitter (10) includes a modulation unit (11) that outputs a signal in which a baseband signal (BB) and a carrier signal (LO) are input and the carrier signal is superimposed on an intermediate frequency signal (IF) obtained by mixing the baseband signal and the carrier signal, and a frequency mixing unit (13) that is connected to the latter stage of the modulation unit and multiplies the output signal of the modulation unit, and the modulation unit is configured such that an amplitude voltage of the carrier signal superimposed on the intermediate frequency signal can be adjusted by an applied bias voltage (VB).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、送信機に関し、特に、ベースバンド信号を搬送波に乗せて送信する送信機に関する。 The present invention relates to a transmitter, and more particularly to a transmitter that transmits a baseband signal on a carrier.

従来、ベースバンド信号と搬送信号とを混合して得られた中間周波数信号を周波数逓倍器で周波数を逓倍して高周波の送信信号を生成する送信機が開発されている。このような送信機では、周波数逓倍器で中間周波数信号が逓倍されるとベースバンド信号の振幅が累乗されて元のベースバンド信号の振幅の線型性が崩れてしまうという問題がある。そこで、中間周波数信号に搬送信号を重ね合わせた信号を逓倍することでベースバンド信号を線型性よく高周波の送信信号にアップコンバートする送信機が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there has been developed a transmitter that multiplies an intermediate frequency signal obtained by mixing a baseband signal and a carrier signal by a frequency multiplier to generate a high frequency transmission signal. In such a transmitter, when the intermediate frequency signal is multiplied by the frequency multiplier, the amplitude of the baseband signal is raised to the power, and the linearity of the amplitude of the original baseband signal is lost. Therefore, there is known a transmitter that upconverts a baseband signal into a high-frequency transmission signal with good linearity by multiplying a signal obtained by superimposing a carrier signal on an intermediate frequency signal (see, for example, Patent Document 1).

特開2017−130804号公報JP, 2017-130804, A

送信機において、ベースバンド信号を線型性よく高周波の送信信号にアップコンバートすること以外に、送信信号に含まれるさまざまな信号成分のうち中間周波数信号の基本波成分の強度を上げるかということも重要な課題の一つである。 In the transmitter, in addition to up-converting the baseband signal to a high-frequency transmission signal with good linearity, it is important to increase the strength of the fundamental wave component of the intermediate frequency signal among various signal components included in the transmission signal. This is one of the challenges.

そこで、本発明は、送信信号に含まれる中間周波数信号の基本波成分の強度を最大にすることができる送信機を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a transmitter capable of maximizing the intensity of the fundamental wave component of the intermediate frequency signal included in the transmission signal.

本発明の一局面に従った送信機は、ベースバンド信号と搬送信号とが入力され、前記ベースバンド信号と前記搬送信号とを混合して得られた中間周波数信号に前記搬送信号を重ね合わせた信号を出力する変調部と、前記変調部の後段に接続され、前記変調部の出力信号を逓倍する周波数混合部とを備え、前記変調部が、印加されるバイアス電圧により、前記中間周波数信号に重ね合わせる前記搬送信号の振幅電圧が調整可能に構成されているものである。 In a transmitter according to one aspect of the present invention, a baseband signal and a carrier signal are input, and the carrier signal is superimposed on an intermediate frequency signal obtained by mixing the baseband signal and the carrier signal. A modulation unit that outputs a signal, and a frequency mixing unit that is connected to the subsequent stage of the modulation unit and that multiplies the output signal of the modulation unit, and the modulation unit converts the intermediate frequency signal into the intermediate frequency signal by the applied bias voltage. The amplitude voltage of the carrier signals to be superimposed is adjustable.

前記周波数混合部は、前記変調部の出力信号の周波数を2倍する2乗回路を有していてもよく、前記バイアス電圧は、前記中間周波数信号に重ね合わされる前記搬送信号の振幅電圧が前記中間周波数信号の振幅電圧と等しくなるような値に設定されていることが好ましい。 The frequency mixer may include a squaring circuit that doubles the frequency of the output signal of the modulator, and the bias voltage may be the amplitude voltage of the carrier signal superimposed on the intermediate frequency signal. The value is preferably set to be equal to the amplitude voltage of the intermediate frequency signal.

あるいは、前記周波数混合部は、前記変調部の出力信号の周波数を3倍する3乗回路を有していてもよく、前記バイアス電圧は、前記中間周波数信号に重ね合わされる前記搬送信号の振幅電圧が前記中間周波数信号の振幅電圧の√2倍になるような値に設定されていることが好ましい。 Alternatively, the frequency mixing unit may include a cube circuit that triples the frequency of the output signal of the modulator, and the bias voltage is an amplitude voltage of the carrier signal that is superimposed on the intermediate frequency signal. Is preferably set to a value that is √2 times the amplitude voltage of the intermediate frequency signal.

例えば、前記変調部が、前記ベースバンド信号と前記搬送信号とを混合して前記中間周波数信号を生成する変調器と、入力された前記搬送信号を前記バイアス電圧に応じた振幅電圧にして出力する振幅調整器と、前記変調器の出力信号と前記振幅調整器の出力信号とを加算する加算器とを有するものである。 For example, the modulation unit mixes the baseband signal and the carrier signal to generate the intermediate frequency signal, and outputs the inputted carrier signal as an amplitude voltage corresponding to the bias voltage and outputs the amplitude voltage. An amplitude adjuster and an adder for adding the output signal of the modulator and the output signal of the amplitude adjuster are included.

例えば、前記変調部がギルバートセルで構成されており、前記ギルバートセルの差動入力対の一方にシングルエンド信号としての前記ベースバンド信号が接続され、他方に前記バイアス電圧が接続されている。 For example, the modulator is composed of a Gilbert cell, one of the differential input pairs of the Gilbert cell is connected to the baseband signal as a single-ended signal, and the other is connected to the bias voltage.

前記ベースバンド信号が直交位相振幅変調された信号であってもよい。 The baseband signal may be a quadrature phase amplitude modulated signal.

中間周波数信号に重ね合わされる搬送信号の振幅電圧に応じて周波数混合部による逓倍後の送信信号に含まれる中間周波数信号の基本波成分の強度が変化する。本発明によると、変調部に印加するバイアス電圧により中間周波数信号に重ね合わせる搬送信号の振幅電圧を調整できるため、バイアス電圧を最適値にして送信信号に含まれる中間周波数信号の基本波成分の強度を最大にすることができる。 The intensity of the fundamental wave component of the intermediate frequency signal included in the transmission signal multiplied by the frequency mixing unit changes according to the amplitude voltage of the carrier signal superimposed on the intermediate frequency signal. According to the present invention, since the amplitude voltage of the carrier signal to be superimposed on the intermediate frequency signal can be adjusted by the bias voltage applied to the modulator, the bias voltage is optimized and the strength of the fundamental wave component of the intermediate frequency signal included in the transmission signal is adjusted. Can be maximized.

本発明の一実施形態に係る送信機のブロック図Block diagram of a transmitter according to an embodiment of the present invention 一例に係る変調部のブロック図Block diagram of a modulator according to an example 第1の具体例に係る送信機のブロック図Block diagram of a transmitter according to a first specific example 第1の具体例に係る送信機における変調部の回路図Circuit diagram of a modulator in the transmitter according to the first example. バイアス電圧VBを0Vに設定したときの変調部出力に含まれる各種信号強度を表すグラフA graph showing various signal intensities included in the modulator output when the bias voltage VB is set to 0V. バイアス電圧VBを0.9Vに設定したときの変調部出力に含まれる各種信号強度を表すグラフA graph showing various signal intensities included in the output of the modulator when the bias voltage VB is set to 0.9V. LO信号強度とRF信号強度との関係を表すグラフGraph showing the relationship between LO signal strength and RF signal strength 第2の具体例に係る送信機のブロック図Block diagram of a transmitter according to a second specific example 第2の具体例に係る送信機における変調部の回路図Circuit diagram of a modulator in a transmitter according to a second specific example. 図4に示したギルバートセルの変形例Modification of Gilbert cell shown in FIG.

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed description of well-known matters and repeated description of substantially the same configuration may be omitted. This is for avoiding unnecessary redundancy in the following description and for facilitating understanding by those skilled in the art.

なお、発明者は、当業者が本発明を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。 It is to be noted that the inventor provides the accompanying drawings and the following description in order for those skilled in the art to fully understand the present invention, and is not intended to limit the subject matter described in the claims by these. Absent.

≪実施形態≫
図1は、本発明の一実施形態に係る送信機のブロック図である。本実施形態に係る送信機10は、変調部11と、増幅部12と、周波数混合部13とを備えている。送信機10は、図略のベースバンドユニットから出力されたベースバンド信号(以下、BB信号という)を高周波(例えば、300GHz帯)の無線周波数信号(以下、RF信号という)にアップコンバートして送信する。
<<Embodiment>>
FIG. 1 is a block diagram of a transmitter according to an embodiment of the present invention. The transmitter 10 according to the present embodiment includes a modulator 11, an amplifier 12, and a frequency mixer 13. The transmitter 10 up-converts a baseband signal (hereinafter referred to as a BB signal) output from a baseband unit (not shown) into a radio frequency signal (hereinafter referred to as an RF signal) of a high frequency (for example, 300 GHz band) and transmits the radio frequency signal. To do.

変調部11には、図略のベースバンドユニットから出力されたBB信号と、図略の局部発振器から出力された搬送信号(以下、LO信号という)とが入力される。変調部11は、BB信号とLO信号とを混合して得られた中間周波数信号(以下、IF信号という)にLO信号を重ね合わせた信号を出力する。すなわち、一般的な変調部はLO信号を用いてBB信号をアップコンバートしてIF信号を出力するのに対し、変調部11は、IF信号だけでなく、LO信号を漏洩させて出力する。 A BB signal output from a baseband unit (not shown) and a carrier signal (hereinafter, referred to as LO signal) output from a local oscillator (not shown) are input to the modulator 11. The modulator 11 outputs a signal obtained by superimposing the LO signal on an intermediate frequency signal (hereinafter, referred to as an IF signal) obtained by mixing the BB signal and the LO signal. That is, the general modulator up-converts the BB signal using the LO signal and outputs the IF signal, whereas the modulator 11 leaks and outputs the LO signal as well as the IF signal.

さらに変調部11にはバイアス電圧VBが印加されている。変調部11においてIF信号にLO信号をどの程度の振幅電圧にして重ね合わせるかは、変調部11に印加するバイアス電圧VBにより調整できるようになっている。 Further, the bias voltage VB is applied to the modulator 11. The amplitude voltage of the LO signal and the superposed signal on the IF signal in the modulator 11 can be adjusted by the bias voltage VB applied to the modulator 11.

図2は、一例に係る変調部11のブロック図である。変調部11は、変調器111と、振幅調整器112と、加算器113とを備えている。変調器111は、BB信号にLO信号を乗算してIF信号を生成する。振幅調整器112は、入力されたLO信号をバイアス電圧VBに応じた振幅電圧にして出力する。加算器113は、変調器111の出力信号と振幅調整器112の出力信号とを加算する。これにより、変調部11から、IF信号にLO信号を重ね合わせた信号が出力される。便宜上、この信号を“αLO+IF”と表す。αはIF信号に重ね合わされるLO信号の振幅電圧が調整可能であることを表している。 FIG. 2 is a block diagram of the modulator 11 according to an example. The modulator 11 includes a modulator 111, an amplitude adjuster 112, and an adder 113. The modulator 111 multiplies the BB signal by the LO signal to generate an IF signal. The amplitude adjuster 112 outputs the input LO signal as an amplitude voltage according to the bias voltage VB. The adder 113 adds the output signal of the modulator 111 and the output signal of the amplitude adjuster 112. As a result, the modulator 11 outputs a signal obtained by superimposing the LO signal on the IF signal. For convenience, this signal is referred to as “αLO+IF”. α represents that the amplitude voltage of the LO signal superimposed on the IF signal can be adjusted.

図1へ戻り、増幅部12は、変調部11から出力される信号を増幅する。なお、増幅部12は、IF信号およびLO信号の帯域において十分なゲインを有するものとする。 Returning to FIG. 1, the amplification unit 12 amplifies the signal output from the modulation unit 11. The amplification unit 12 has a sufficient gain in the bands of the IF signal and the LO signal.

周波数混合部13は、増幅部12から出力される信号をアップコンバートしてRF信号を生成する。具体的には、周波数混合部13は、一般的な周波数逓倍器と同様にCMOS素子を用いて構成することができ、また、周波数逓倍特性を有する他の能動素子や受動素子で構成することもできる。ただし、一般的な周波数逓倍器とは異なり、周波数混合部13は、IF信号とLO信号とが重ね合わされた信号(αLO+IF)を逓倍する。後述するように周波数混合部13として2乗回路や3乗回路が使用可能である。 The frequency mixer 13 up-converts the signal output from the amplifier 12 to generate an RF signal. Specifically, the frequency mixing unit 13 can be configured by using a CMOS element like a general frequency multiplier, and can also be configured by another active element or passive element having a frequency multiplying characteristic. it can. However, unlike a general frequency multiplier, the frequency mixing unit 13 multiplies a signal (αLO+IF) in which the IF signal and the LO signal are superimposed. As will be described later, a square circuit or a cube circuit can be used as the frequency mixing unit 13.

次に、本実施形態に係る送信機10のより具体的な構成例について説明する。 Next, a more specific configuration example of the transmitter 10 according to the present embodiment will be described.

≪第1の具体例≫
図3は、第1の具体例に係る送信機のブロック図である。第1の具体例に係る送信機10Aは、図1に示した送信機10における変調部11をSDBM(Semi Double Balanced Mixer)11Aで具体化し、さらに周波数混合部13を2乗回路13Aで具体化したものである。なお、SDBMとはギルバートセルを用いて構成される一般的なDBM(Double Balanced Mixer)を一部変形した回路であり、SDBMという呼び名は発明者による造語である。
<<First Specific Example>>
FIG. 3 is a block diagram of a transmitter according to the first specific example. The transmitter 10A according to the first specific example embodies the modulator 11 in the transmitter 10 shown in FIG. 1 with an SDBM (Semi Double Balanced Mixer) 11A, and further embodies the frequency mixer 13 with a squaring circuit 13A. It was done. The SDBM is a circuit obtained by partially modifying a general DBM (Double Balanced Mixer) configured by using Gilbert cells, and the name SDBM is coined by the inventor.

図4は、第1の具体例に係る送信機10Aにおける変調部(SDBM11A)の回路図である。同図に示すように、SDBM11Aはギルバートセルで構成することができる。 FIG. 4 is a circuit diagram of the modulator (SDBM 11A) in the transmitter 10A according to the first specific example. As shown in the figure, the SDBM 11A can be composed of a Gilbert cell.

一般にギルバートセルは、2つの差動スイッチングトランジスタペアを交差接続した回路(以下、交差接続回路という)と、差動増幅回路とが縦積み、すなわち直列に接続されて構成される。ギルバートセルでBB信号とLO信号を混合する場合、交差接続回路にLO信号を差動入力し、差動増幅回路にBB信号を差動入力するのが一般的である。これに対して、SDBM11Aでは、ギルバートセルにおける差動増幅回路にBB信号を差動入力せずに、差動入力対の一方にシングルエンド信号としてのBB信号を接続し、他方にバイアス電圧VBを接続している。すなわち、SDBM11Aでは、敢えてBB信号をアンバランスに入力している。 Generally, a Gilbert cell is configured by vertically stacking a circuit in which two differential switching transistor pairs are cross-connected (hereinafter referred to as a cross-connecting circuit) and a differential amplifier circuit, that is, connecting them in series. When the BB signal and the LO signal are mixed in the Gilbert cell, it is general to differentially input the LO signal to the cross-connect circuit and differentially input the BB signal to the differential amplifier circuit. On the other hand, in the SDBM 11A, the BB signal as a single end signal is connected to one of the differential input pairs and the bias voltage VB is connected to the other without inputting the BB signal differentially to the differential amplifier circuit in the Gilbert cell. Connected. That is, in the SDBM 11A, the BB signal is intentionally input unbalanced.

一般にギルバートセルにおいて、LO信号が高周波になると交差接続回路を構成するトランジスタのゲート−ドレイン間の寄生容量を通じて出力側へLO信号の漏れ(図中の破線矢印)が大きくなるが、差動増幅回路の入力バランスが取れていればLO信号の漏れとLO信号の反転信号の漏れとが打ち消しあってIF信号に重ね合わされるLO信号はキャンセルされる。ところが、SDBM11Aでは差動増幅回路の差動入力がアンバランスであるため、LO信号の漏れとLO信号の反転信号の漏れとの打ち消しが不十分となりIF信号にLO信号が重ね合わされる。すなわち、SDBM11Aから、IF信号にLO信号を重ね合わせた差動信号(αLO+IF)が出力される。さらに、係数α、すなわち、IF信号に重ね合わされるLO信号の振幅電圧はバイアス電圧VBにより調整することができる。 Generally, in a Gilbert cell, when the LO signal has a high frequency, the leakage of the LO signal to the output side (broken line arrow in the figure) increases due to the parasitic capacitance between the gate and drain of the transistor forming the cross-connect circuit. If the input signal is balanced, the leakage of the LO signal and the leakage of the inverted signal of the LO signal cancel each other and the LO signal superimposed on the IF signal is canceled. However, in the SDBM 11A, since the differential input of the differential amplifier circuit is unbalanced, the cancellation of the leakage of the LO signal and the leakage of the inverted signal of the LO signal is insufficient, and the LO signal is superimposed on the IF signal. That is, the SDBM 11A outputs a differential signal (αLO+IF) in which the LO signal is superimposed on the IF signal. Further, the coefficient α, that is, the amplitude voltage of the LO signal superimposed on the IF signal can be adjusted by the bias voltage VB.

次にSDBM11Aのシミュレーション結果を示す。LO信号を136GHzに設定し、BB信号を1−21GHzの範囲で変化させてシミュレーションを行った。図5Aは、バイアス電圧VBを0Vに設定したときの変調部(SDBM11A)出力に含まれる各種信号強度を表すグラフである。図5Bは、バイアス電圧VBを0.9Vに設定したときの変調部出力に含まれる各種信号強度を表すグラフである。横軸はBB信号の周波数を表し、縦軸は各種信号の強度を表す。グラフには変調部出力に含まれるIF信号、LO信号、およびイメージ信号のそれぞれの上側波帯(136−186GHz)および下側波帯(116−136GHz)の強度をプロットしている。 Next, the simulation result of SDBM11A is shown. The LO signal was set to 136 GHz and the BB signal was changed in the range of 1 to 21 GHz to perform the simulation. FIG. 5A is a graph showing various signal intensities included in the output of the modulator (SDBM11A) when the bias voltage VB is set to 0V. FIG. 5B is a graph showing various signal intensities included in the modulator output when the bias voltage VB is set to 0.9V. The horizontal axis represents the frequency of the BB signal, and the vertical axis represents the intensity of various signals. In the graph, the intensities of the upper sideband (136-186 GHz) and the lower sideband (116-136 GHz) of the IF signal, the LO signal, and the image signal included in the output of the modulator are plotted.

例えば、BB信号が10GHzのところを見ると、バイアス電圧VBが0Vのとき、変調器出力に含まれるLO信号の強度はおよそ−7dBmである(図5Aを参照)。一方、バイアス電圧VBが0.9Vのとき、変調器出力に含まれるLO信号の強度はおよそ−1.5dBmである(図5Bを参照)。この結果から、SDBM11Aでは、バイアス電圧VBにより、IF信号に重ね合わされるLO信号の振幅電圧を調整できることがわかる。 For example, looking at the BB signal at 10 GHz, when the bias voltage VB is 0 V, the intensity of the LO signal contained in the modulator output is approximately -7 dBm (see FIG. 5A). On the other hand, when the bias voltage VB is 0.9 V, the intensity of the LO signal included in the modulator output is approximately -1.5 dBm (see FIG. 5B). From this result, it is understood that in the SDBM 11A, the amplitude voltage of the LO signal superimposed on the IF signal can be adjusted by the bias voltage VB.

図4へ戻り、SDBM11Aから出力された差動信号(αLO+IF)は増幅部12により増幅されて2乗回路13Aに入力される。2乗回路13Aは、差動信号(αLO+IF)の周波数を2倍にしてRF信号を出力する。なお、2乗回路13Aは、ペアトランジスタで構成されたアクティブダブラ(周波数ダブラともいう)などの既知の回路であるため、回路構成の詳細な説明については省略する。 Returning to FIG. 4, the differential signal (αLO+IF) output from the SDBM 11A is amplified by the amplification unit 12 and input to the squaring circuit 13A. The squaring circuit 13A doubles the frequency of the differential signal (αLO+IF) and outputs an RF signal. Since the squaring circuit 13A is a known circuit such as an active doubler (also referred to as a frequency doubler) including a pair of transistors, a detailed description of the circuit configuration will be omitted.

2乗回路13Aは実質的に次の(1)式で表される演算を実行する。 The squaring circuit 13A substantially executes the operation represented by the following expression (1).

(αLO+βIF)=αLO+2αβ・LO・IF+βIF …(1)
ただし、(1)式中、LOはLO信号、IFはIF信号を表す。また、α、βはそれぞれLO信号およびIF信号の振幅電圧を表す。
(ΑLO+βIF) 22 LO 2 +2αβ·LO·IF+β 2 IF 2 (1)
However, in the formula (1), LO represents a LO signal and IF represents an IF signal. Further, α and β represent the amplitude voltage of the LO signal and the IF signal, respectively.

このように、2乗回路13AにおいてIF信号とLO信号とが重ね合わされた信号を2乗することで、(1)式の右辺第2項で表されるIF信号の1次高調波成分(基本波成分ともいう)および右辺第3項で表されるIF信号の2次高調波成分が生成される。このうち、IF信号の基本波成分が送信機10AからRF信号として出力すべき信号である。したがって、2乗回路13Aの後段に所望の帯域の信号を通過させる図略のバンドパスフィルタを設けてIF信号の基本波成分を通過させるようにすればよい。 In this way, by squaring the signal obtained by superimposing the IF signal and the LO signal in the squaring circuit 13A, the first harmonic component (basic component) of the IF signal represented by the second term on the right side of the equation (1) (Also referred to as wave component) and the second harmonic component of the IF signal represented by the third term on the right side. Among these, the fundamental wave component of the IF signal is a signal to be output as an RF signal from the transmitter 10A. Therefore, a bandpass filter (not shown) that allows a signal in a desired band to pass therethrough may be provided at the subsequent stage of the squaring circuit 13A to allow the fundamental wave component of the IF signal to pass.

(1)式の右辺各項の係数は各成分の振幅電圧を表す。すなわち、IF信号の基本波成分(RF信号)の振幅電圧は2αβ、IF信号の2次高調波成分の振幅電圧はβでそれぞれ表される。ここで、RF信号の振幅電圧、すなわち、(1)式の右辺第2項の係数(2αβ)が最大になる条件について考える。LO信号とIF信号のトータルの信号強度が一定、すなわち、α+β=1という条件で右辺第2項の係数(2αβ)が最大になるのはα=βのときである。すなわち、LO信号の振幅電圧をIF信号の振幅電圧と等しくしたときにRF信号の振幅電圧を最大化することができ、結果としてRF信号の強度が最大となる。 The coefficient of each term on the right side of the equation (1) represents the amplitude voltage of each component. That is, the amplitude voltage of the fundamental wave component (RF signal) of the IF signal is represented by 2αβ, and the amplitude voltage of the second harmonic component of the IF signal is represented by β 2 . Here, consider the condition where the amplitude voltage of the RF signal, that is, the coefficient (2αβ) of the second term on the right side of the equation (1) becomes maximum. It is when α=β that the coefficient (2αβ) of the second term on the right side becomes maximum under the condition that the total signal intensity of the LO signal and the IF signal is constant, that is, α 22 =1. That is, when the amplitude voltage of the LO signal is made equal to the amplitude voltage of the IF signal, the amplitude voltage of the RF signal can be maximized, and as a result, the strength of the RF signal is maximized.

図6は、LO信号強度とRF信号強度との関係を表すグラフである。ここではIF信号の周波数を136GHz、強度を−10dBmにしている。同グラフからわかるように、LO信号の振幅電圧とIF信号の振幅電圧とが同じ、すなわち、LO信号の強度がIF信号の強度と同じ−10dBmのとき、RF信号の強度は最大となる。 FIG. 6 is a graph showing the relationship between LO signal strength and RF signal strength. Here, the frequency of the IF signal is 136 GHz and the intensity is -10 dBm. As can be seen from the graph, when the amplitude voltage of the LO signal and the amplitude voltage of the IF signal are the same, that is, when the strength of the LO signal is the same as the strength of the IF signal, ie, −10 dBm, the strength of the RF signal becomes maximum.

上記知見から、送信機10Aから出力されるRF信号の強度を最大にするには、SDBM11Aにおいて、バイアス電圧VBを、LO信号の振幅電圧がIF信号の振幅電圧と等しくなるような値に設定すればよいと言える。 From the above knowledge, in order to maximize the strength of the RF signal output from the transmitter 10A, in the SDBM 11A, the bias voltage VB should be set to a value such that the amplitude voltage of the LO signal becomes equal to the amplitude voltage of the IF signal. It can be said that it is good.

≪第2の具体例≫
図7は、第2の具体例に係る送信機のブロック図である。第2の具体例に係る送信機10Bは、直交位相振幅変調されたBB信号を変調できるようにしたものである。詳細には、送信機10Bは、図1に示した送信機10における変調部11をSDBQM(Semi Double Balanced Quadrature Mixer)11Bで具体化し、さらに周波数混合部13を2乗回路13Aで具体化したものである。なお、SDBQMとは2つギルバートセルを用いて構成される一般的なDBQM(Double Balanced Quadrature Mixer)を一部変形した回路であり、SDBQMという呼び名は発明者による造語である。
<<Second Specific Example>>
FIG. 7 is a block diagram of a transmitter according to the second specific example. The transmitter 10B according to the second specific example is capable of modulating a BB signal that is quadrature-phase amplitude modulated. More specifically, the transmitter 10B embodies the modulator 11 in the transmitter 10 shown in FIG. 1 with an SDBQM (Semi Double Balanced Quadrature Mixer) 11B, and further embodies the frequency mixer 13 with a squaring circuit 13A. Is. The SDBQM is a circuit obtained by partially modifying a general DBQM (Double Balanced Quadrature Mixer) configured by using two Gilbert cells, and the name SDBQM is coined by the inventor.

図8は、第2の具体例に係る送信機10Bにおける変調部(SDBQM11B)の回路図である。同図に示すように、SDBQM11Bは2つギルバートセルで構成することができる。第1のギルバートセル(同図の左側に配置されたギルバートセル)はBB信号およびLO信号の同相位相成分であるBB信号およびLO信号の混合を行う。第2のギルバートセル(同図の右側に配置されたギルバートセル)はBB信号およびLO信号の直交位相成分であるBB信号およびLO信号の混合を行う。 FIG. 8 is a circuit diagram of the modulator (SDBQM11B) in the transmitter 10B according to the second specific example. As shown in the figure, the SDBQM 11B can be composed of two Gilbert cells. The first Gilbert cell (the Gilbert cell arranged on the left side of the figure) mixes the BB I signal and the LO I signal which are in-phase components of the BB signal and the LO signal. The second Gilbert cell (Gilbert cell arranged on the right side of the figure) mixes the BB Q signal and the LO Q signal, which are quadrature phase components of the BB signal and the LO signal.

いずれのギルバートセルにおいても、SDBM11Aの例と同様に、差動増幅回路にはBB信号およびBB信号を差動入力せずに、差動入力対の一方にシングルエンド信号としてのBB信号およびBB信号を接続し、他方にバイアス電圧VBを接続している。すなわち、SDBQM11Bでは、敢えてBB信号およびBB信号をアンバランスに入力している。 In any of the Gilbert cell, as in the example of SDBM11A, BB I signal without differential inputs the BB I signal and the BB Q signal in the differential amplifier circuit, as a single-ended signal to one of the differential input pair and connect the BB Q signal, it connects the bias voltage VB to the other. That is, the SDBQM 11B intentionally inputs the BB I signal and the BB Q signal unbalanced.

これにより、LO信号の漏れとLO信号の反転信号の漏れとの打ち消し、およびLO信号の漏れとLO信号の反転信号の漏れとの打ち消しがいずれも不十分となりIF信号にLO信号が重ね合わされる。すなわち、SDBQM11Bから、IF信号にLO信号を重ね合わせた差動信号(αLO+IF)が出力される。さらに、係数α、すなわち、IF信号に重ね合わされるLO信号の振幅電圧はバイアス電圧VBにより調整することができる。 Thus, LO cancellation of the leakage of the inverted signal of the leakage and LO I signal of the I signal, and LO Q signal leakage and LO Q signal LO signal to the IF signal becomes insufficient either cancel the leakage of the inverted signal of the Are overlaid. That is, the differential signal (αLO+IF) in which the LO signal is superimposed on the IF signal is output from the SDBQM 11B. Further, the coefficient α, that is, the amplitude voltage of the LO signal superimposed on the IF signal can be adjusted by the bias voltage VB.

送信機10Bでも送信機10Aと同様に、バイアス電圧VBは、LO信号の振幅電圧がIF信号の振幅電圧と等しくなるような値に設定すればよい。これにより、送信機10Aから出力されるRF信号の強度を最大にすることができる。 In the transmitter 10B as well, as in the transmitter 10A, the bias voltage VB may be set to a value such that the amplitude voltage of the LO signal becomes equal to the amplitude voltage of the IF signal. Thereby, the strength of the RF signal output from the transmitter 10A can be maximized.

≪効果≫
上述したように、IF信号に重ね合わされるLO信号の振幅電圧に応じて周波数混合部13による逓倍後のRF信号に含まれるIF信号の基本波成分の強度が変化する。本実施形態に係る送信機10では、変調部11に印加するバイアス電圧VBによりIF信号に重ね合わせるLO信号の振幅電圧を調整できるため、バイアス電圧VBを最適値にしてRF信号に含まれるIF信号の基本波成分の強度を最大にすることができる。
<<Effect>>
As described above, the intensity of the fundamental wave component of the IF signal included in the RF signal multiplied by the frequency mixing unit 13 changes according to the amplitude voltage of the LO signal superimposed on the IF signal. In the transmitter 10 according to the present embodiment, the amplitude voltage of the LO signal to be superimposed on the IF signal can be adjusted by the bias voltage VB applied to the modulation unit 11, so that the bias voltage VB is set to an optimum value and the IF signal included in the RF signal is adjusted. The intensity of the fundamental wave component of can be maximized.

≪変形例≫
図4に示したギルバートセルではBB信号およびバイアス電圧VBは差動増幅回路におけるトランジスタのゲートに接続されているが、BB信号およびバイアス電圧VBを交差接続回路のペアトランジスタの共通ソースに直接接続してもよい。図9は、図4に示したギルバートセルの変形例を示す。図9に示したギルバートセルではBB信号およびバイアス電圧VBが交差接続回路のペアトランジスタの共通ソースに直接接続されている。なお、図8に示したギルバートセルについても図9と同様の考えに基づいて変形可能である。
≪Modification≫
In the Gilbert cell shown in FIG. 4, the BB signal and the bias voltage VB are connected to the gates of the transistors in the differential amplifier circuit, but the BB signal and the bias voltage VB are directly connected to the common source of the pair transistors of the cross-connect circuit. May be. FIG. 9 shows a modification of the Gilbert cell shown in FIG. In the Gilbert cell shown in FIG. 9, the BB signal and the bias voltage VB are directly connected to the common source of the pair transistors of the cross-connection circuit. The Gilbert cell shown in FIG. 8 can be modified based on the same idea as in FIG.

変調部11の一例として図4、図8および図9に示したギルバートセルはMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)で構成されているが、NPN型バイポーラトランジスタなどの別のタイプのトランジスタでギルバートセル、すなわち変調部11を構成してもよい。 The Gilbert cell shown in FIGS. 4, 8 and 9 as an example of the modulation unit 11 is composed of a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor), but may be another type of transistor such as an NPN bipolar transistor. The Gilbert cell, that is, the modulation unit 11 may be configured.

周波数混合部13に3乗回路を用いてもよい。なお、3乗回路は周波数トリプラといったような既知の回路であるため、回路構成の詳細な説明については省略する。 A cube circuit may be used for the frequency mixing unit 13. Since the cube circuit is a known circuit such as a frequency tripler, detailed description of the circuit configuration will be omitted.

3乗回路としての周波数混合部13は実質的に次の(2)式で表される演算を実行する。 The frequency mixer 13 as a cube circuit substantially executes the operation represented by the following equation (2).

(αLO+βIF)=αLO+3αβ・LO・IF
+3αβ・LO・IF+βIF …(2)
ただし、(2)式中、LOはLO信号、IFはIF信号を表す。また、α、βはそれぞれLO信号およびIF信号の振幅電圧を表す。
(ΑLO+βIF) 33 LO 3 +3α 2 β·LO 2 ·IF
+3αβ 2 ·LO·IF 23 IF 3 (2)
However, in the equation (2), LO represents the LO signal and IF represents the IF signal. Further, α and β represent the amplitude voltage of the LO signal and the IF signal, respectively.

このように、3乗回路においてIF信号とLO信号とが重ね合わされた信号を3乗することで、(2)式の右辺第2項で表されるIF信号の1次高調波成分(基本波成分ともいう)、右辺第3項で表されるIF信号の2次高調波成分、および右辺第4項で表されるIF信号の3次高調波成分が生成される。このうち、IF信号の基本波成分が送信機10からRF信号として出力すべき信号である。したがって、3乗回路としての周波数混合部13の後段に所望の帯域の信号を通過させる図略のバンドパスフィルタを設けてIF信号の基本波成分を通過させるようにすればよい。 In this way, the signal in which the IF signal and the LO signal are superposed is cubed in the cube circuit, so that the first harmonic component (fundamental wave component) of the IF signal represented by the second term on the right side of the equation (2) is expressed. (Also referred to as a component), the second harmonic component of the IF signal represented by the third term on the right side, and the third harmonic component of the IF signal represented by the fourth term on the right side. Among these, the fundamental wave component of the IF signal is a signal to be output as an RF signal from the transmitter 10. Therefore, a bandpass filter (not shown) that passes a signal in a desired band may be provided in the subsequent stage of the frequency mixer 13 as a cube circuit to pass the fundamental wave component of the IF signal.

(2)式の右辺各項の係数は各成分の振幅電圧を表す。すなわち、IF信号の基本波成分(RF信号)の振幅電圧は3αβ、IF信号の2次高調波成分の振幅電圧は3αβ、IF信号の3次高調波成分の振幅電圧はβでそれぞれ表される。ここで、RF信号の振幅電圧、すなわち、(2)式の右辺第2項の係数(3αβ)が最大になる条件について考える。LO信号とIF信号のトータルの信号強度が一定、すなわち、α+β=1という条件で右辺第2項の係数(3αβ)が最大になるのはα=√2βのときである。すなわち、LO信号の振幅電圧をIF信号の振幅電圧の√2倍にしたときにRF信号の振幅電圧が最大化することができ、結果としてRF信号の強度が最大となる。 The coefficient of each term on the right side of the equation (2) represents the amplitude voltage of each component. That is, the amplitude voltage of the fundamental wave component (RF signal) of the IF signal is 3α 2 β, the amplitude voltage of the second harmonic component of the IF signal is 3αβ 2 , and the amplitude voltage of the third harmonic component of the IF signal is β 3 . Represented respectively. Here, the condition that the amplitude voltage of the RF signal, that is, the coefficient (3α 2 β) of the second term on the right side of the expression (2) becomes maximum will be considered. It is when α=√2β that the coefficient (3α 2 β) of the second term on the right side becomes maximum under the condition that the total signal intensity of the LO signal and the IF signal is constant, that is, α 22 =1. That is, when the amplitude voltage of the LO signal is √2 times the amplitude voltage of the IF signal, the amplitude voltage of the RF signal can be maximized, and as a result, the strength of the RF signal is maximized.

上記知見から、周波数混合部13として3乗回路を用いる場合、送信機10から出力されるRF信号の強度を最大にするには、変調部11において、バイアス電圧VBを、LO信号の振幅電圧がIF信号の振幅電圧の√2倍になるような値に設定すればよいと言える。 From the above knowledge, when the cube circuit is used as the frequency mixing unit 13, in order to maximize the strength of the RF signal output from the transmitter 10, the bias voltage VB is set to the amplitude voltage of the LO signal in the modulation unit 11. It can be said that the value should be set to a value that is √2 times the amplitude voltage of the IF signal.

以上のように、本発明における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。 As described above, the embodiment has been described as an example of the technique of the present invention. To that end, the accompanying drawings and detailed description are provided.

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。 Therefore, among the components described in the accompanying drawings and the detailed description, not only the components essential for solving the problem but also the components not essential for solving the problem in order to exemplify the above technology Can also be included. Therefore, it should not be immediately recognized that the non-essential components are essential by the fact that the non-essential components are described in the accompanying drawings and the detailed description.

また、上述の実施の形態は、本発明における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。 Further, since the above-described embodiment is for exemplifying the technique of the present invention, various changes, replacements, additions, omissions, etc. can be made within the scope of the claims or the scope equivalent thereto.

10、10A、10B…送信機、11…変調部、11A…SDBM(変調部の具体例)、11B…SDBQM(変調部の具体例)、13…周波数混合部、13A…2乗回路(周波数混合部の具体例)、111…変調器、112…振幅調整器、113…加算器、BB…ベースバンド信号、LO…搬送信号、IF…中間周波数信号、VB…バイアス電圧 10, 10A, 10B... Transmitter, 11... Modulation section, 11A... SDBM (specific example of modulation section), 11B... SDBQM (Specific example of modulation section), 13... Frequency mixing section, 13A... Square circuit (frequency mixing) Specific example), 111... Modulator, 112... Amplitude adjuster, 113... Adder, BB... Baseband signal, LO... Carrier signal, IF... Intermediate frequency signal, VB... Bias voltage

本発明は、送信機に関し、特に、ベースバンド信号を搬送波に乗せて送信する送信機に関する。 The present invention relates to a transmitter, and more particularly, to a transmitter that transmits a baseband signal on a carrier wave.

従来、ベースバンド信号と搬送信号とを混合して得られた中間周波数信号を周波数逓倍器で周波数を逓倍して高周波の送信信号を生成する送信機が開発されている。このような送信機では、周波数逓倍器で中間周波数信号が逓倍されるとベースバンド信号の振幅が累乗されて元のベースバンド信号の振幅の線型性が崩れてしまうという問題がある。そこで、中間周波数信号に搬送信号を重ね合わせた信号を逓倍することでベースバンド信号を線型性よく高周波の送信信号にアップコンバートする送信機が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there has been developed a transmitter that multiplies an intermediate frequency signal obtained by mixing a baseband signal and a carrier signal by a frequency multiplier to generate a high frequency transmission signal. In such a transmitter, when the intermediate frequency signal is multiplied by the frequency multiplier, the amplitude of the baseband signal is raised, and the linearity of the amplitude of the original baseband signal is lost. Therefore, there is known a transmitter that upconverts a baseband signal into a high-frequency transmission signal with good linearity by multiplying a signal obtained by superimposing a carrier signal on an intermediate frequency signal (for example, refer to Patent Document 1).

特開2017−130804号公報JP, 2017-130804, A

送信機において、ベースバンド信号を線型性よく高周波の送信信号にアップコンバートすること以外に、送信信号に含まれるさまざまな信号成分のうち中間周波数信号の基本波成分の強度を上げるかということも重要な課題の一つである。 In the transmitter, in addition to up-converting the baseband signal to a high-frequency transmission signal with good linearity, it is also important to increase the strength of the fundamental wave component of the intermediate frequency signal among various signal components included in the transmission signal. It is one of the challenges.

そこで、本発明は、送信信号に含まれる中間周波数信号の基本波成分の強度を最大にすることができる送信機を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a transmitter capable of maximizing the intensity of the fundamental wave component of the intermediate frequency signal included in the transmission signal.

本発明の一局面に従った送信機は、ベースバンド信号と搬送信号とが入力され、前記ベースバンド信号と前記搬送信号とを混合して得られた中間周波数信号に前記搬送信号を重ね合わせた信号を出力する変調部と、前記変調部の後段に接続され、前記変調部の出力信号を逓倍する周波数混合部とを備え、前記変調部が、印加されるバイアス電圧により、前記中間周波数信号に重ね合わせる前記搬送信号の振幅電圧が調整可能に構成されているものである。 In a transmitter according to one aspect of the present invention, a baseband signal and a carrier signal are input, and the carrier signal is superimposed on an intermediate frequency signal obtained by mixing the baseband signal and the carrier signal. A modulation unit that outputs a signal, and a frequency mixing unit that is connected to the subsequent stage of the modulation unit and that multiplies the output signal of the modulation unit, and the modulation unit converts the intermediate frequency signal into the intermediate frequency signal by the applied bias voltage. The amplitude voltage of the carrier signals to be superimposed is adjustable.

前記周波数混合部は、前記変調部の出力信号の周波数を2倍する2乗回路を有していてもよく、前記バイアス電圧は、前記中間周波数信号に重ね合わされる前記搬送信号の振幅電圧が前記中間周波数信号の振幅電圧と等しくなるような値に設定されていることが好ましい。 The frequency mixer may include a squaring circuit that doubles the frequency of the output signal of the modulator, and the bias voltage may be the amplitude voltage of the carrier signal superimposed on the intermediate frequency signal. The value is preferably set to be equal to the amplitude voltage of the intermediate frequency signal.

あるいは、前記周波数混合部は、前記変調部の出力信号の周波数を3倍する3乗回路を有していてもよく、前記バイアス電圧は、前記中間周波数信号に重ね合わされる前記搬送信号の振幅電圧が前記中間周波数信号の振幅電圧の√2倍になるような値に設定されていることが好ましい。 Alternatively, the frequency mixing unit may include a cube circuit that triples the frequency of the output signal of the modulator, and the bias voltage is an amplitude voltage of the carrier signal that is superimposed on the intermediate frequency signal. Is preferably set to a value that is √2 times the amplitude voltage of the intermediate frequency signal.

例えば、前記変調部が、前記ベースバンド信号と前記搬送信号とを混合して前記中間周波数信号を生成する変調器と、入力された前記搬送信号を前記バイアス電圧に応じた振幅電圧にして出力する振幅調整器と、前記変調器の出力信号と前記振幅調整器の出力信号とを加算する加算器とを有するものである。 For example, the modulation unit mixes the baseband signal and the carrier signal to generate the intermediate frequency signal, and outputs the inputted carrier signal as an amplitude voltage corresponding to the bias voltage and outputs the amplitude voltage. An amplitude adjuster and an adder for adding the output signal of the modulator and the output signal of the amplitude adjuster are included.

例えば、前記変調部がギルバートセルで構成されており、前記ギルバートセルの差動入力対の一方にシングルエンド信号としての前記ベースバンド信号が接続され、他方に前記バイアス電圧が接続されている。 For example, the modulator is composed of a Gilbert cell, one of the differential input pairs of the Gilbert cell is connected to the baseband signal as a single-ended signal, and the other is connected to the bias voltage.

前記ベースバンド信号が直交位相振幅変調された信号であってもよい。 The baseband signal may be a quadrature phase amplitude modulated signal.

中間周波数信号に重ね合わされる搬送信号の振幅電圧に応じて周波数混合部による逓倍後の送信信号に含まれる中間周波数信号の基本波成分の強度が変化する。本発明によると、変調部に印加するバイアス電圧により中間周波数信号に重ね合わせる搬送信号の振幅電圧を調整できるため、バイアス電圧を最適値にして送信信号に含まれる中間周波数信号の基本波成分の強度を最大にすることができる。 The intensity of the fundamental wave component of the intermediate frequency signal included in the transmission signal multiplied by the frequency mixing unit changes according to the amplitude voltage of the carrier signal superimposed on the intermediate frequency signal. According to the present invention, since the amplitude voltage of the carrier signal to be superimposed on the intermediate frequency signal can be adjusted by the bias voltage applied to the modulator, the bias voltage is optimized and the strength of the fundamental wave component of the intermediate frequency signal included in the transmission signal is adjusted. Can be maximized.

本発明の一実施形態に係る送信機のブロック図Block diagram of a transmitter according to an embodiment of the present invention 一例に係る変調部のブロック図Block diagram of a modulator according to an example 第1の具体例に係る送信機のブロック図Block diagram of a transmitter according to a first specific example 第1の具体例に係る送信機における変調部の回路図Circuit diagram of a modulator in the transmitter according to the first example. 第2の具体例に係る送信機のブロック図Block diagram of a transmitter according to a second specific example 第2の具体例に係る送信機における変調部の回路図Circuit diagram of a modulator in a transmitter according to a second specific example. バイアス電圧VBを0Vに設定したときの変調部出力に含まれる各種信号強度を表すグラフA graph showing various signal intensities included in the output of the modulator when the bias voltage VB is set to 0V. バイアス電圧VBを0.9Vに設定したときの変調部出力に含まれる各種信号強度を表すグラフA graph showing various signal intensities included in the output of the modulator when the bias voltage VB is set to 0.9V. LO信号強度とRF信号強度との関係を表すグラフGraph showing the relationship between LO signal strength and RF signal strength 図4に示したギルバートセルの変形例Modification of Gilbert cell shown in FIG.

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed description of well-known matters and repeated description of substantially the same configuration may be omitted. This is for avoiding unnecessary redundancy in the following description and for facilitating understanding by those skilled in the art.

なお、発明者は、当業者が本発明を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。 It is to be noted that the inventor provides the accompanying drawings and the following description in order for those skilled in the art to fully understand the present invention, and is not intended to limit the subject matter described in the claims by these. Absent.

≪実施形態≫
図1は、本発明の一実施形態に係る送信機のブロック図である。本実施形態に係る送信機10は、変調部11と、増幅部12と、周波数混合部13とを備えている。送信機10は、図略のベースバンドユニットから出力されたベースバンド信号(以下、BB信号という)を高周波(例えば、300GHz帯)の無線周波数信号(以下、RF信号という)にアップコンバートして送信する。
<<Embodiment>>
FIG. 1 is a block diagram of a transmitter according to an embodiment of the present invention. The transmitter 10 according to the present embodiment includes a modulator 11, an amplifier 12, and a frequency mixer 13. The transmitter 10 up-converts a baseband signal (hereinafter referred to as a BB signal) output from a baseband unit (not shown) into a radio frequency signal (hereinafter referred to as an RF signal) of a high frequency (for example, 300 GHz band) and transmits the radio frequency signal. To do.

変調部11には、図略のベースバンドユニットから出力されたBB信号と、図略の局部発振器から出力された搬送信号(以下、LO信号という)とが入力される。変調部11は、BB信号とLO信号とを混合して得られた中間周波数信号(以下、IF信号という)にLO信号を重ね合わせた信号を出力する。すなわち、一般的な変調部はLO信号を用いてBB信号をアップコンバートしてIF信号を出力するのに対し、変調部11は、IF信号だけでなく、LO信号を漏洩させて出力する。 A BB signal output from a baseband unit (not shown) and a carrier signal (hereinafter, referred to as LO signal) output from a local oscillator (not shown) are input to the modulator 11. The modulator 11 outputs a signal obtained by superimposing the LO signal on an intermediate frequency signal (hereinafter, referred to as an IF signal) obtained by mixing the BB signal and the LO signal. That is, the general modulator up-converts the BB signal using the LO signal and outputs the IF signal, whereas the modulator 11 leaks and outputs the LO signal as well as the IF signal.

さらに変調部11にはバイアス電圧VBが印加されている。変調部11においてIF信号にLO信号をどの程度の振幅電圧にして重ね合わせるかは、変調部11に印加するバイアス電圧VBにより調整できるようになっている。 Further, the bias voltage VB is applied to the modulator 11. The amplitude voltage of the LO signal and the superposition of the LO signal in the modulator 11 can be adjusted by the bias voltage VB applied to the modulator 11.

図2は、一例に係る変調部11のブロック図である。変調部11は、変調器111と、振幅調整器112と、加算器113とを備えている。変調器111は、BB信号にLO信号を乗算してIF信号を生成する。振幅調整器112は、入力されたLO信号をバイアス電圧VBに応じた振幅電圧にして出力する。加算器113は、変調器111の出力信号と振幅調整器112の出力信号とを加算する。これにより、変調部11から、IF信号にLO信号を重ね合わせた信号が出力される。便宜上、この信号を“αLO+IF”と表す。αはIF信号に重ね合わされるLO信号の振幅電圧が調整可能であることを表している。 FIG. 2 is a block diagram of the modulator 11 according to an example. The modulator 11 includes a modulator 111, an amplitude adjuster 112, and an adder 113. The modulator 111 multiplies the BB signal by the LO signal to generate an IF signal. The amplitude adjuster 112 outputs the input LO signal as an amplitude voltage according to the bias voltage VB. The adder 113 adds the output signal of the modulator 111 and the output signal of the amplitude adjuster 112. As a result, the modulator 11 outputs a signal obtained by superimposing the LO signal on the IF signal. For convenience, this signal is referred to as “αLO+IF”. α represents that the amplitude voltage of the LO signal superimposed on the IF signal can be adjusted.

図1へ戻り、増幅部12は、変調部11から出力される信号を増幅する。なお、増幅部12は、IF信号およびLO信号の帯域において十分なゲインを有するものとする。 Returning to FIG. 1, the amplification unit 12 amplifies the signal output from the modulation unit 11. The amplification unit 12 has a sufficient gain in the bands of the IF signal and the LO signal.

周波数混合部13は、増幅部12から出力される信号をアップコンバートしてRF信号を生成する。具体的には、周波数混合部13は、一般的な周波数逓倍器と同様にCMOS素子を用いて構成することができ、また、周波数逓倍特性を有する他の能動素子や受動素子で構成することもできる。ただし、一般的な周波数逓倍器とは異なり、周波数混合部13は、IF信号とLO信号とが重ね合わされた信号(αLO+IF)を逓倍する。後述するように周波数混合部13として2乗回路や3乗回路が使用可能である。 The frequency mixer 13 up-converts the signal output from the amplifier 12 to generate an RF signal. Specifically, the frequency mixing unit 13 can be configured by using a CMOS element like a general frequency multiplier, and can also be configured by another active element or passive element having a frequency multiplying characteristic. it can. However, unlike a general frequency multiplier, the frequency mixing unit 13 multiplies a signal (αLO+IF) in which the IF signal and the LO signal are superimposed. As will be described later, a square circuit or a cube circuit can be used as the frequency mixing unit 13.

次に、本実施形態に係る送信機10のより具体的な構成例について説明する。 Next, a more specific configuration example of the transmitter 10 according to the present embodiment will be described.

≪第1の具体例≫
図3は、第1の具体例に係る送信機のブロック図である。第1の具体例に係る送信機10Aは、図1に示した送信機10における変調部11をSDBM(Semi Double Balanced Mixer)11Aで具体化し、さらに周波数混合部13を2乗回路13Aで具体化したものである。なお、SDBMとはギルバートセルを用いて構成される一般的なDBM(Double Balanced Mixer)を一部変形した回路であり、SDBMという呼び名は発明者による造語である。
<<First Specific Example>>
FIG. 3 is a block diagram of a transmitter according to the first specific example. The transmitter 10A according to the first specific example embodies the modulator 11 in the transmitter 10 shown in FIG. 1 with an SDBM (Semi Double Balanced Mixer) 11A, and further embodies the frequency mixer 13 with a squaring circuit 13A. It was done. The SDBM is a circuit obtained by partially modifying a general DBM (Double Balanced Mixer) configured using Gilbert cells, and the name SDBM is coined by the inventor.

図4は、第1の具体例に係る送信機10Aにおける変調部(SDBM11A)の回路図である。同図に示すように、SDBM11Aはギルバートセルで構成することができる。 FIG. 4 is a circuit diagram of the modulator (SDBM 11A) in the transmitter 10A according to the first specific example. As shown in the figure, the SDBM 11A can be composed of a Gilbert cell.

一般にギルバートセルは、2つの差動スイッチングトランジスタペアを交差接続した回路(以下、交差接続回路という)と、差動増幅回路とが縦積み、すなわち直列に接続されて構成される。ギルバートセルでBB信号とLO信号を混合する場合、交差接続回路にLO信号を差動入力し、差動増幅回路にBB信号を差動入力するのが一般的である。これに対して、SDBM11Aでは、ギルバートセルにおける差動増幅回路にBB信号を差動入力せずに、差動入力対の一方にシングルエンド信号としてのBB信号を接続し、他方にバイアス電圧VBを接続している。すなわち、SDBM11Aでは、敢えてBB信号をアンバランスに入力している。 Generally, a Gilbert cell is configured by vertically stacking a circuit in which two differential switching transistor pairs are cross-connected (hereinafter referred to as a cross-connecting circuit) and a differential amplifier circuit, that is, connecting them in series. When the BB signal and the LO signal are mixed in the Gilbert cell, it is general that the LO signal is differentially input to the cross-connect circuit and the BB signal is differentially input to the differential amplifier circuit. On the other hand, in the SDBM 11A, the BB signal as a single end signal is connected to one of the differential input pairs and the bias voltage VB is connected to the other without inputting the BB signal differentially to the differential amplifier circuit in the Gilbert cell. Connected. That is, the SDBM 11A intentionally inputs the BB signal unbalanced.

一般にギルバートセルにおいて、LO信号が高周波になると交差接続回路を構成するトランジスタのゲート−ドレイン間の寄生容量を通じて出力側へLO信号の漏れ(図中の破線矢印)が大きくなるが、差動増幅回路の入力バランスが取れていればLO信号の漏れとLO信号の反転信号の漏れとが打ち消しあってIF信号に重ね合わされるLO信号はキャンセルされる。ところが、SDBM11Aでは差動増幅回路の差動入力がアンバランスであるため、LO信号の漏れとLO信号の反転信号の漏れとの打ち消しが不十分となりIF信号にLO信号が重ね合わされる。すなわち、SDBM11Aから、IF信号にLO信号を重ね合わせた差動信号(αLO+IF)が出力される。さらに、係数α、すなわち、IF信号に重ね合わされるLO信号の振幅電圧はバイアス電圧VBにより調整することができる。 Generally, in a Gilbert cell, when the LO signal has a high frequency, the leakage of the LO signal to the output side (broken line arrow in the figure) increases due to the parasitic capacitance between the gate and drain of the transistor forming the cross-connect circuit. If the input signal is balanced, the leakage of the LO signal and the leakage of the inverted signal of the LO signal cancel each other and the LO signal superimposed on the IF signal is canceled. However, in the SDBM 11A, since the differential input of the differential amplifier circuit is unbalanced, the cancellation of the leakage of the LO signal and the leakage of the inverted signal of the LO signal is insufficient, and the LO signal is superimposed on the IF signal. That is, the SDBM 11A outputs a differential signal (αLO+IF) in which the LO signal is superimposed on the IF signal. Further, the coefficient α, that is, the amplitude voltage of the LO signal superimposed on the IF signal can be adjusted by the bias voltage VB.

SDBM11Aから出力された差動信号(αLO+IF)は増幅部12により増幅されて2乗回路13Aに入力される。2乗回路13Aは、差動信号(αLO+IF)の周波数を2倍にしてRF信号を出力する。なお、2乗回路13Aは、ペアトランジスタで構成されたアクティブダブラ(周波数ダブラともいう)などの既知の回路であるため、回路構成の詳細な説明については省略する。 The differential signal (αLO+IF) output from the SDBM 11A is amplified by the amplification unit 12 and input to the squaring circuit 13A. The squaring circuit 13A doubles the frequency of the differential signal (αLO+IF) and outputs an RF signal. Since the squaring circuit 13A is a known circuit such as an active doubler (also referred to as a frequency doubler) including a pair of transistors, a detailed description of the circuit configuration will be omitted.

2乗回路13Aは実質的に次の(1)式で表される演算を実行する。 The squaring circuit 13A substantially executes the operation represented by the following expression (1).

(αLO+βIF)=αLO+2αβ・LO・IF+βIF …(1)
ただし、(1)式中、LOはLO信号、IFはIF信号を表す。また、α、βはそれぞれLO信号およびIF信号の振幅電圧を表す。
(ΑLO+βIF) 22 LO 2 +2αβ·LO·IF+β 2 IF 2 (1)
However, in the formula (1), LO represents a LO signal and IF represents an IF signal. Further, α and β represent the amplitude voltage of the LO signal and the IF signal, respectively.

このように、2乗回路13AにおいてIF信号とLO信号とが重ね合わされた信号を2乗することで、(1)式の右辺第2項で表されるIF信号の1次高調波成分(基本波成分ともいう)および右辺第3項で表されるIF信号の2次高調波成分が生成される。このうち、IF信号の基本波成分が送信機10AからRF信号として出力すべき信号である。したがって、2乗回路13Aの後段に所望の帯域の信号を通過させる図略のバンドパスフィルタを設けてIF信号の基本波成分を通過させるようにすればよい。 In this way, by squaring the signal obtained by superimposing the IF signal and the LO signal in the squaring circuit 13A, the first harmonic component (basic component) of the IF signal represented by the second term on the right side of the equation (1) (Also referred to as wave component) and the second harmonic component of the IF signal represented by the third term on the right side. Among these, the fundamental wave component of the IF signal is a signal to be output as an RF signal from the transmitter 10A. Therefore, a bandpass filter (not shown) that allows a signal in a desired band to pass therethrough may be provided at the subsequent stage of the squaring circuit 13A to allow the fundamental wave component of the IF signal to pass.

(1)式の右辺各項の係数は各成分の振幅電圧を表す。すなわち、IF信号の基本波成分(RF信号)の振幅電圧は2αβ、IF信号の2次高調波成分の振幅電圧はβでそれぞれ表される。ここで、RF信号の振幅電圧、すなわち、(1)式の右辺第2項の係数(2αβ)が最大になる条件について考える。LO信号とIF信号のトータルの信号強度が一定、すなわち、α+β=1という条件で右辺第2項の係数(2αβ)が最大になるのはα=βのときである。すなわち、LO信号の振幅電圧をIF信号の振幅電圧と等しくしたときにRF信号の振幅電圧を最大化することができ、結果としてRF信号の強度が最大となる。 The coefficient of each term on the right side of the equation (1) represents the amplitude voltage of each component. That is, the amplitude voltage of the fundamental wave component (RF signal) of the IF signal is represented by 2αβ, and the amplitude voltage of the second harmonic component of the IF signal is represented by β 2 . Here, consider the condition where the amplitude voltage of the RF signal, that is, the coefficient (2αβ) of the second term on the right side of the equation (1) becomes maximum. It is when α=β that the coefficient (2αβ) of the second term on the right side becomes maximum under the condition that the total signal intensity of the LO signal and the IF signal is constant, that is, α 22 =1. That is, when the amplitude voltage of the LO signal is made equal to the amplitude voltage of the IF signal, the amplitude voltage of the RF signal can be maximized, and as a result, the strength of the RF signal is maximized.

上記知見から、送信機10Aから出力されるRF信号の強度を最大にするには、SDBM11Aにおいて、バイアス電圧VBを、LO信号の振幅電圧がIF信号の振幅電圧と等しくなるような値に設定すればよいと言える。 From the above knowledge, in order to maximize the strength of the RF signal output from the transmitter 10A, in the SDBM 11A, the bias voltage VB should be set to a value such that the amplitude voltage of the LO signal becomes equal to the amplitude voltage of the IF signal. It can be said that it is good.

≪第2の具体例≫
図5は、第2の具体例に係る送信機のブロック図である。第2の具体例に係る送信機10Bは、直交位相振幅変調されたBB信号を変調できるようにしたものである。詳細には、送信機10Bは、図1に示した送信機10における変調部11をSDBQM(Semi Double Balanced Quadrature Mixer)11Bで具体化し、さらに周波数混合部13を2乗回路13Aで具体化したものである。なお、SDBQMとは2つギルバートセルを用いて構成される一般的なDBQM(Double Balanced Quadrature Mixer)を一部変形した回路であり、SDBQMという呼び名は発明者による造語である。
<<Second Specific Example>>
FIG. 5 is a block diagram of a transmitter according to the second specific example. The transmitter 10B according to the second specific example is capable of modulating a BB signal that is quadrature-phase amplitude modulated. More specifically, the transmitter 10B embodies the modulator 11 in the transmitter 10 shown in FIG. 1 with an SDBQM (Semi Double Balanced Quadrature Mixer) 11B and further embodies the frequency mixer 13 with a squaring circuit 13A. Is. The SDBQM is a circuit obtained by partially modifying a general DBQM (Double Balanced Quadrature Mixer) configured by using two Gilbert cells, and the name SDBQM is coined by the inventor.

図6は、第2の具体例に係る送信機10Bにおける変調部(SDBQM11B)の回路図である。同図に示すように、SDBQM11Bは2つギルバートセルで構成することができる。第1のギルバートセル(同図の左側に配置されたギルバートセル)はBB信号およびLO信号の同相位相成分であるBB信号およびLO信号の混合を行う。第2のギルバートセル(同図の右側に配置されたギルバートセル)はBB信号およびLO信号の直交位相成分であるBB信号およびLO信号の混合を行う。 FIG. 6 is a circuit diagram of the modulator (SDBQM11B) in the transmitter 10B according to the second specific example. As shown in the figure, the SDBQM 11B can be composed of two Gilbert cells. The first Gilbert cell (the Gilbert cell arranged on the left side of the figure) mixes the BB I signal and the LO I signal which are in-phase components of the BB signal and the LO signal. The second Gilbert cell (Gilbert cell arranged on the right side of the figure) mixes the BB Q signal and the LO Q signal, which are quadrature phase components of the BB signal and the LO signal.

いずれのギルバートセルにおいても、SDBM11Aの例と同様に、差動増幅回路にはBB信号およびBB信号を差動入力せずに、差動入力対の一方にシングルエンド信号としてのBB信号およびBB信号を接続し、他方にバイアス電圧VBを接続している。すなわち、SDBQM11Bでは、敢えてBB信号およびBB信号をアンバランスに入力している。 In any of the Gilbert cell, as in the example of SDBM11A, BB I signal without differential inputs the BB I signal and the BB Q signal in the differential amplifier circuit, as a single-ended signal to one of the differential input pair and connect the BB Q signal, it connects the bias voltage VB to the other. That is, the SDBQM 11B intentionally inputs the BB I signal and the BB Q signal unbalanced.

これにより、LO信号の漏れとLO信号の反転信号の漏れとの打ち消し、およびLO信号の漏れとLO信号の反転信号の漏れとの打ち消しがいずれも不十分となりIF信号にLO信号が重ね合わされる。すなわち、SDBQM11Bから、IF信号にLO信号を重ね合わせた差動信号(αLO+IF)が出力される。さらに、係数α、すなわち、IF信号に重ね合わされるLO信号の振幅電圧はバイアス電圧VBにより調整することができる。 Thus, LO cancellation of the leakage of the inverted signal of the leakage and LO I signal of the I signal, and LO Q signal leakage and LO Q signal LO signal to the IF signal becomes insufficient either cancel the leakage of the inverted signal of the Are overlaid. That is, the differential signal (αLO+IF) in which the LO signal is superimposed on the IF signal is output from the SDBQM 11B. Further, the coefficient α, that is, the amplitude voltage of the LO signal superimposed on the IF signal can be adjusted by the bias voltage VB.

送信機10Bでも送信機10Aと同様に、バイアス電圧VBは、LO信号の振幅電圧がIF信号の振幅電圧と等しくなるような値に設定すればよい。これにより、送信機10Aから出力されるRF信号の強度を最大にすることができる。 In the transmitter 10B as well, as in the transmitter 10A, the bias voltage VB may be set to a value such that the amplitude voltage of the LO signal becomes equal to the amplitude voltage of the IF signal. Thereby, the strength of the RF signal output from the transmitter 10A can be maximized.

次にSDBQM11Bのシミュレーション結果を示す。LO信号を136GHzに設定し、BB信号を1−21GHzの範囲で変化させてシミュレーションを行った。図7Aは、バイアス電圧VBを0Vに設定したときの変調部(SDBQM11B)出力に含まれる各種信号強度を表すグラフである。図7Bは、バイアス電圧VBを0.9Vに設定したときの変調部出力に含まれる各種信号強度を表すグラフである。横軸はBB信号の周波数を表し、縦軸は各種信号の強度を表す。グラフには変調部出力に含まれるIF信号、LO信号、およびイメージ信号のそれぞれの上側波帯(136−186GHz)および下側波帯(116−136GHz)の強度をプロットしている。 Next, the simulation result of SDBQM11B is shown. The LO signal was set to 136 GHz and the BB signal was changed in the range of 1 to 21 GHz to perform the simulation. FIG. 7A is a graph showing various signal intensities included in the output of the modulator ( SDBQM11B ) when the bias voltage VB is set to 0V. FIG. 7B is a graph showing various signal intensities included in the modulator output when the bias voltage VB is set to 0.9V. The horizontal axis represents the frequency of the BB signal, and the vertical axis represents the intensity of various signals. In the graph, the intensities of the upper sideband (136-186 GHz) and the lower sideband (116-136 GHz) of the IF signal, the LO signal, and the image signal included in the output of the modulator are plotted.

例えば、BB信号が10GHzのところを見ると、バイアス電圧VBが0Vのとき、変調器出力に含まれるLO信号の強度はおよそ−7dBmである(図7Aを参照)。一方、バイアス電圧VBが0.9Vのとき、変調器出力に含まれるLO信号の強度はおよそ−1.5dBmである(図7Bを参照)。この結果から、SDBQM11Bでは、バイアス電圧VBにより、IF信号に重ね合わされるLO信号の振幅電圧を調整できることがわかる。 For example, looking at the BB signal at 10 GHz, when the bias voltage VB is 0 V, the intensity of the LO signal included in the modulator output is approximately −7 dBm (see FIG. 7A ). On the other hand, when the bias voltage VB is 0.9 V, the intensity of the LO signal included in the modulator output is approximately -1.5 dBm (see FIG. 7B ). From this result, it is understood that in the SDBQM 11B , the amplitude voltage of the LO signal superimposed on the IF signal can be adjusted by the bias voltage VB.

図8は、LO信号強度とRF信号強度との関係を表すグラフである。ここではIF信号の周波数を136GHz、強度を−10dBmにしている。同グラフからわかるように、LO信号の振幅電圧とIF信号の振幅電圧とが同じ、すなわち、LO信号の強度がIF信号の強度と同じ−10dBmのとき、RF信号の強度は最大となる。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between LO signal strength and RF signal strength. Here, the frequency of the IF signal is 136 GHz and the intensity is -10 dBm. As can be seen from the graph, when the amplitude voltage of the LO signal and the amplitude voltage of the IF signal are the same, that is, when the strength of the LO signal is the same as the strength of the IF signal, ie, −10 dBm, the strength of the RF signal becomes maximum.

≪効果≫
上述したように、IF信号に重ね合わされるLO信号の振幅電圧に応じて周波数混合部13による逓倍後のRF信号に含まれるIF信号の基本波成分の強度が変化する。本実施形態に係る送信機10では、変調部11に印加するバイアス電圧VBによりIF信号に重ね合わせるLO信号の振幅電圧を調整できるため、バイアス電圧VBを最適値にしてRF信号に含まれるIF信号の基本波成分の強度を最大にすることができる。
<<Effect>>
As described above, the intensity of the fundamental wave component of the IF signal included in the RF signal multiplied by the frequency mixing unit 13 changes according to the amplitude voltage of the LO signal superimposed on the IF signal. In the transmitter 10 according to the present embodiment, the amplitude voltage of the LO signal to be superimposed on the IF signal can be adjusted by the bias voltage VB applied to the modulation unit 11, so that the bias voltage VB is set to an optimum value and the IF signal included in the RF signal is adjusted. The intensity of the fundamental wave component of can be maximized.

≪変形例≫
図4に示したギルバートセルではBB信号およびバイアス電圧VBは差動増幅回路におけるトランジスタのゲートに接続されているが、BB信号およびバイアス電圧VBを交差接続回路のペアトランジスタの共通ソースに直接接続してもよい。図9は、図4に示したギルバートセルの変形例を示す。図9に示したギルバートセルではBB信号およびバイアス電圧VBが交差接続回路のペアトランジスタの共通ソースに直接接続されている。なお、図6に示したギルバートセルについても図9と同様の考えに基づいて変形可能である。
≪Modification≫
In the Gilbert cell shown in FIG. 4, the BB signal and the bias voltage VB are connected to the gates of the transistors in the differential amplifier circuit, but the BB signal and the bias voltage VB are directly connected to the common source of the pair transistors of the cross-connect circuit. May be. FIG. 9 shows a modification of the Gilbert cell shown in FIG. In the Gilbert cell shown in FIG. 9, the BB signal and the bias voltage VB are directly connected to the common source of the pair transistors of the cross-connection circuit. The Gilbert cell shown in FIG. 6 can be modified based on the same idea as in FIG.

変調部11の一例として図4、図6および図9に示したギルバートセルはMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)で構成されているが、NPN型バイポーラトランジスタなどの別のタイプのトランジスタでギルバートセル、すなわち変調部11を構成してもよい。 The Gilbert cell shown in FIGS . 4, 6 and 9 as an example of the modulator 11 is composed of a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor), but it may be another type of transistor such as an NPN bipolar transistor. The Gilbert cell, that is, the modulation unit 11 may be configured.

周波数混合部13に3乗回路を用いてもよい。なお、3乗回路は周波数トリプラといったような既知の回路であるため、回路構成の詳細な説明については省略する。 A cube circuit may be used for the frequency mixing unit 13. Since the cube circuit is a known circuit such as a frequency tripler, detailed description of the circuit configuration will be omitted.

3乗回路としての周波数混合部13は実質的に次の(2)式で表される演算を実行する。 The frequency mixer 13 as a cube circuit substantially executes the operation represented by the following equation (2).

(αLO+βIF)=αLO+3αβ・LO・IF
+3αβ・LO・IF+βIF …(2)
ただし、(2)式中、LOはLO信号、IFはIF信号を表す。また、α、βはそれぞれLO信号およびIF信号の振幅電圧を表す。
(ΑLO+βIF) 33 LO 3 +3α 2 β·LO 2 ·IF
+3αβ 2 ·LO·IF 23 IF 3 (2)
However, in the equation (2), LO represents the LO signal and IF represents the IF signal. Further, α and β represent the amplitude voltage of the LO signal and the IF signal, respectively.

このように、3乗回路においてIF信号とLO信号とが重ね合わされた信号を3乗することで、(2)式の右辺第2項で表されるIF信号の1次高調波成分(基本波成分ともいう)、右辺第3項で表されるIF信号の2次高調波成分、および右辺第4項で表されるIF信号の3次高調波成分が生成される。このうち、IF信号の基本波成分が送信機10からRF信号として出力すべき信号である。したがって、3乗回路としての周波数混合部13の後段に所望の帯域の信号を通過させる図略のバンドパスフィルタを設けてIF信号の基本波成分を通過させるようにすればよい。 In this way, the signal in which the IF signal and the LO signal are superposed is cubed in the cube circuit, so that the first harmonic component (fundamental wave component) of the IF signal represented by the second term on the right side of the equation (2). Component), the second harmonic component of the IF signal represented by the third term on the right side, and the third harmonic component of the IF signal represented by the fourth term on the right side. Among these, the fundamental wave component of the IF signal is a signal to be output as an RF signal from the transmitter 10. Therefore, a bandpass filter (not shown) that allows signals in a desired band to pass therethrough may be provided in the subsequent stage of the frequency mixer 13 as a cube circuit to allow the fundamental wave component of the IF signal to pass.

(2)式の右辺各項の係数は各成分の振幅電圧を表す。すなわち、IF信号の基本波成分(RF信号)の振幅電圧は3αβ、IF信号の2次高調波成分の振幅電圧は3αβ、IF信号の3次高調波成分の振幅電圧はβでそれぞれ表される。ここで、RF信号の振幅電圧、すなわち、(2)式の右辺第2項の係数(3αβ)が最大になる条件について考える。LO信号とIF信号のトータルの信号強度が一定、すなわち、α+β=1という条件で右辺第2項の係数(3αβ)が最大になるのはα=√2βのときである。すなわち、LO信号の振幅電圧をIF信号の振幅電圧の√2倍にしたときにRF信号の振幅電圧が最大化することができ、結果としてRF信号の強度が最大となる。 The coefficient of each term on the right side of the equation (2) represents the amplitude voltage of each component. That is, the amplitude voltage of the fundamental wave component (RF signal) of the IF signal is 3α 2 β, the amplitude voltage of the second harmonic component of the IF signal is 3αβ 2 , and the amplitude voltage of the third harmonic component of the IF signal is β 3 . Represented respectively. Here, the condition that the amplitude voltage of the RF signal, that is, the coefficient (3α 2 β) of the second term on the right side of the expression (2) becomes maximum will be considered. It is when α=√2β that the coefficient (3α 2 β) of the second term on the right side becomes maximum under the condition that the total signal intensity of the LO signal and the IF signal is constant, that is, α 22 =1. That is, when the amplitude voltage of the LO signal is √2 times the amplitude voltage of the IF signal, the amplitude voltage of the RF signal can be maximized, and as a result, the strength of the RF signal is maximized.

上記知見から、周波数混合部13として3乗回路を用いる場合、送信機10から出力されるRF信号の強度を最大にするには、変調部11において、バイアス電圧VBを、LO信号の振幅電圧がIF信号の振幅電圧の√2倍になるような値に設定すればよいと言える。 From the above knowledge, when the cube circuit is used as the frequency mixing unit 13, in order to maximize the strength of the RF signal output from the transmitter 10, the bias voltage VB is set to the amplitude voltage of the LO signal in the modulation unit 11. It can be said that the value should be set to a value that is √2 times the amplitude voltage of the IF signal.

以上のように、本発明における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。 As described above, the embodiment has been described as an example of the technique of the present invention. To that end, the accompanying drawings and detailed description are provided.

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。 Therefore, among the components described in the accompanying drawings and the detailed description, not only the components essential for solving the problem but also the components not essential for solving the problem in order to exemplify the above technology Can also be included. Therefore, it should not be immediately recognized that the non-essential components are essential by the fact that the non-essential components are described in the accompanying drawings and the detailed description.

また、上述の実施の形態は、本発明における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。 Further, since the above-described embodiment is for exemplifying the technique of the present invention, various changes, replacements, additions, omissions, etc. can be made within the scope of the claims or the scope equivalent thereto.

10、10A、10B…送信機、11…変調部、11A…SDBM(変調部の具体例)、11B…SDBQM(変調部の具体例)、13…周波数混合部、13A…2乗回路(周波数混合部の具体例)、111…変調器、112…振幅調整器、113…加算器、BB…ベースバンド信号、LO…搬送信号、IF…中間周波数信号、VB…バイアス電圧 10, 10A, 10B... Transmitter, 11... Modulation section, 11A... SDBM (specific example of modulation section), 11B... SDBQM (Specific example of modulation section), 13... Frequency mixing section, 13A... Square circuit (frequency mixing) Specific examples), 111... Modulator, 112... Amplitude adjuster, 113... Adder, BB... Baseband signal, LO... Carrier signal, IF... Intermediate frequency signal, VB... Bias voltage

Claims (6)

ベースバンド信号と搬送信号とが入力され、前記ベースバンド信号と前記搬送信号とを混合して得られた中間周波数信号に前記搬送信号を重ね合わせた信号を出力する変調部と、
前記変調部の後段に接続され、前記変調部の出力信号を逓倍する周波数混合部とを備え、
前記変調部が、印加されるバイアス電圧により、前記中間周波数信号に重ね合わせる前記搬送信号の振幅電圧が調整可能に構成されている
ことを特徴とする送信機。
A baseband signal and a carrier signal are input, and a modulator that outputs a signal in which the carrier signal is superimposed on an intermediate frequency signal obtained by mixing the baseband signal and the carrier signal,
A frequency mixing unit connected to the latter stage of the modulation unit and multiplying an output signal of the modulation unit,
The transmitter is configured such that an amplitude voltage of the carrier signal to be superimposed on the intermediate frequency signal can be adjusted by the applied bias voltage in the modulator.
前記周波数混合部が、前記変調部の出力信号の周波数を2倍する2乗回路を有しており、
前記バイアス電圧が、前記中間周波数信号に重ね合わされる前記搬送信号の振幅電圧が前記中間周波数信号の振幅電圧と等しくなるような値に設定されている、請求項1に記載の送信機。
The frequency mixing section has a squaring circuit that doubles the frequency of the output signal of the modulation section,
The transmitter according to claim 1, wherein the bias voltage is set to a value such that an amplitude voltage of the carrier signal superimposed on the intermediate frequency signal becomes equal to an amplitude voltage of the intermediate frequency signal.
前記周波数混合部が、前記変調部の出力信号の周波数を3倍する3乗回路を有しており、
前記バイアス電圧が、前記中間周波数信号に重ね合わされる前記搬送信号の振幅電圧が前記中間周波数信号の振幅電圧の√2倍になるような値に設定されている、請求項1に記載の送信機。
The frequency mixing section has a cube circuit that triples the frequency of the output signal of the modulation section,
The transmitter according to claim 1, wherein the bias voltage is set to a value such that the amplitude voltage of the carrier signal superimposed on the intermediate frequency signal is √2 times the amplitude voltage of the intermediate frequency signal. ..
前記変調部が、前記ベースバンド信号と前記搬送信号とを混合して前記中間周波数信号を生成する変調器と、入力された前記搬送信号を前記バイアス電圧に応じた振幅電圧にして出力する振幅調整器と、前記変調器の出力信号と前記振幅調整器の出力信号とを加算する加算器とを有する、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の送信機。 A modulator in which the modulator mixes the baseband signal and the carrier signal to generate the intermediate frequency signal, and an amplitude adjustment for outputting the inputted carrier signal as an amplitude voltage according to the bias voltage. The transmitter according to any one of claims 1 to 3, further comprising: an adder for adding an output signal of the modulator and an output signal of the amplitude adjuster. 前記変調部がギルバートセルで構成されており、
前記ギルバートセルの差動入力対の一方にシングルエンド信号としての前記ベースバンド信号が接続され、他方に前記バイアス電圧が接続されている、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の送信機。
The modulator is composed of a Gilbert cell,
The transmitter according to claim 1, wherein the baseband signal as a single-ended signal is connected to one of the differential input pairs of the Gilbert cell, and the bias voltage is connected to the other. ..
前記ベースバンド信号が直交位相振幅変調された信号である、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の送信機。 The transmitter according to claim 1, wherein the baseband signal is a quadrature phase amplitude modulated signal.
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