JP2885250B2 - 周波数逓倍ミキサ回路 - Google Patents
周波数逓倍ミキサ回路Info
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- JP2885250B2 JP2885250B2 JP3023923A JP2392391A JP2885250B2 JP 2885250 B2 JP2885250 B2 JP 2885250B2 JP 3023923 A JP3023923 A JP 3023923A JP 2392391 A JP2392391 A JP 2392391A JP 2885250 B2 JP2885250 B2 JP 2885250B2
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Description
【0001】
【技術分野】本発明は周波数逓倍ミキサ回路に関するも
のである。
のである。
【0002】
【技術分野】従来の周波数逓倍及び周波数ミキサ回路は
図5に示す如く、周波数逓倍回路1により入力信号周波
数(本例ではローカル信号入力周波数)を2倍に逓倍
し、この逓倍出力を帯域フィルタ2を介してミキサ回路
3へ入力し、別の信号入力と混合する構成である。
図5に示す如く、周波数逓倍回路1により入力信号周波
数(本例ではローカル信号入力周波数)を2倍に逓倍
し、この逓倍出力を帯域フィルタ2を介してミキサ回路
3へ入力し、別の信号入力と混合する構成である。
【0003】この様に、従来の構成では、逓倍回路1と
ミキサ回路3とを夫々独立した回路で構成しており、こ
の両回路の間にはフィルタ2を必要とする。よって、周
波数特性の広帯域化が図れないと共に、全体を集積回路
化することが出来ず、フィルタが外付けされることにな
り、端子数が増大するという欠点がある。
ミキサ回路3とを夫々独立した回路で構成しており、こ
の両回路の間にはフィルタ2を必要とする。よって、周
波数特性の広帯域化が図れないと共に、全体を集積回路
化することが出来ず、フィルタが外付けされることにな
り、端子数が増大するという欠点がある。
【0004】
【発明の目的】本発明の目的は、回路全体の集積化を図
ると共に広帯域化を可能とした周波数逓倍ミキサ回路を
提供することである。
ると共に広帯域化を可能とした周波数逓倍ミキサ回路を
提供することである。
【0005】
【発明の構成】本発明による周波数逓倍ミキサ回路は、
互いのエミッタが共通接続されエミッタサイズの比が
k:1(kは1より大なる数)の第1及び第2のトラン
ジスタからなる第1の差動対と、同じく互いのエミッタ
が共通接続されエミッタサイズの比がk:1の第3及び
第4のトランジスタからなる第2の差動対と、これ等第
1及び第2の差動対に対して夫々定電流を供給する第1
及び第2の定電流源と、前記第1及び第3のトランジス
タの共通コレクタ出力と前記第2及び4のトランジスタ
の共通コレクタ出力との差電流を導出する手段と、この
差電流を駆動電流とする第3の差動対とを含み、前記第
1及び第4のトランジスタのベース共通接続点と前記第
2及び第3のトランジスタのベース共通接続点との間に
第1の入力信号を供給し、前記第3の差動対の差動入力
に第2の入力信号を印加し、前記第3の差動対の出力か
ら回路出力として前記第1の入力信号の2倍の周波数成
分と前記第2の入信号の周波数成分との和または差の成
分を導出するようにしたことを特徴とする。
互いのエミッタが共通接続されエミッタサイズの比が
k:1(kは1より大なる数)の第1及び第2のトラン
ジスタからなる第1の差動対と、同じく互いのエミッタ
が共通接続されエミッタサイズの比がk:1の第3及び
第4のトランジスタからなる第2の差動対と、これ等第
1及び第2の差動対に対して夫々定電流を供給する第1
及び第2の定電流源と、前記第1及び第3のトランジス
タの共通コレクタ出力と前記第2及び4のトランジスタ
の共通コレクタ出力との差電流を導出する手段と、この
差電流を駆動電流とする第3の差動対とを含み、前記第
1及び第4のトランジスタのベース共通接続点と前記第
2及び第3のトランジスタのベース共通接続点との間に
第1の入力信号を供給し、前記第3の差動対の差動入力
に第2の入力信号を印加し、前記第3の差動対の出力か
ら回路出力として前記第1の入力信号の2倍の周波数成
分と前記第2の入信号の周波数成分との和または差の成
分を導出するようにしたことを特徴とする。
【0006】
【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【0007】図1は本発明の実施例を示す回路図であ
る。第1及び第2の差動トランジスタQ1,Q2は互い
にエミッタが共通接続され、エミッタサイズ比がk:1
(k>1)の差動トランジスタである。この両差動トラ
ンジスタQ1、Q2のエミッタ共通接続点には定電流源
I0 が接続される。
る。第1及び第2の差動トランジスタQ1,Q2は互い
にエミッタが共通接続され、エミッタサイズ比がk:1
(k>1)の差動トランジスタである。この両差動トラ
ンジスタQ1、Q2のエミッタ共通接続点には定電流源
I0 が接続される。
【0008】第3及び第4の差動トランジスタQ3,Q
4は互いにエミッタが共通接続されてエミッタサイズ比
が同じくk:1の差動トランジスタである。この両差動
トランジスタQ3,Q4のエミッタ共通接続点にも同じ
く定電流源I0が接続される。トランジスタQ1,Q4
の共通ベースとトランジスタQ2,Q3の共通ベースと
の間に信号(本例ではローカル信号)VLOが印加されて
いる。
4は互いにエミッタが共通接続されてエミッタサイズ比
が同じくk:1の差動トランジスタである。この両差動
トランジスタQ3,Q4のエミッタ共通接続点にも同じ
く定電流源I0が接続される。トランジスタQ1,Q4
の共通ベースとトランジスタQ2,Q3の共通ベースと
の間に信号(本例ではローカル信号)VLOが印加されて
いる。
【0009】そして、トランジスタQ1,Q3の共通コ
レクタ出力とトランジスタQ2,Q4の共通コレクタ出
力との差電流を、トランジスタQ5〜Q8からなるカレ
ントミラー回路により導出している。
レクタ出力とトランジスタQ2,Q4の共通コレクタ出
力との差電流を、トランジスタQ5〜Q8からなるカレ
ントミラー回路により導出している。
【0010】このカレントミラー回路による差電流出力
は、トランジスタQ9,Q10による別のカレントミラ
ー回路により取出されて、トランジスタQ11,Q12
からなる差動増幅器の駆動電流となっている。
は、トランジスタQ9,Q10による別のカレントミラ
ー回路により取出されて、トランジスタQ11,Q12
からなる差動増幅器の駆動電流となっている。
【0011】このトランジスタQ11,Q12はエミッ
タが共通接続された差動トランジスタであり、両トラン
ジスタのベース間にミクスすべき入力信号VINが印加さ
れている。この差動増幅器の差動出力はトランジスタQ
13,Q14によるカレントミラー負荷により導出さ
れ、トランジスタQ15と抵抗RLによるエミッタフォ
ロワ回路により回路出力V0 となっている。
タが共通接続された差動トランジスタであり、両トラン
ジスタのベース間にミクスすべき入力信号VINが印加さ
れている。この差動増幅器の差動出力はトランジスタQ
13,Q14によるカレントミラー負荷により導出さ
れ、トランジスタQ15と抵抗RLによるエミッタフォ
ロワ回路により回路出力V0 となっている。
【0012】トランジスタの直流増幅率をαとすると、
各トランジスタQ1〜Q4のコレクタ電流Ic1〜Ic4は
次の様になる。
各トランジスタQ1〜Q4のコレクタ電流Ic1〜Ic4は
次の様になる。
【0013】 Ic1=αI0 /{1+(1/k )exp (−VL0/VT )} Ic2=αI0 /{1+kexp (VL0/VT )} Ic3=αI0 /{1+(1/k )exp (VL0/VT )} Ic4=αI0 /{1+kexp (−VL0/VT )} 但し、VT =kT/qであって、kはボルツマン定数、Tは
絶対温度、qは単位電子電荷である。
絶対温度、qは単位電子電荷である。
【0014】従って、 Ip =Ic1+Ic3 =αI0 [1/{1+(1/k )exp (−VL0/VT )}+ 1/{1+(1/k )exp (VL0/VT )}] ………………(1) Iq =Ic2+Ic4 =αI0 [1/{1+kexp (−VL0/VT )}+ 1/{1+kexp (VL0/VT )}] ………………(2) と表すことができる。
【0015】故に、Ip とIq との差△Iは、 △I=Ip −Iq =2αI0 (k−1/k )/[(k+1/k )+{exp (VL0/VT )+ exp (−VL0/VT )}] ………………(3) となる。ここでkは定数であるから、△IはVL0に対し
て偶関数となっている。いま exp (±x)=Σ(±1)n (Xn /n!) である(尚、Σはn=0〜∞の加算を示す)ことから、 △I=2αI0 (k−1/k )/{(k+1/k )+2+(VL0/VT )2 +(1/12)(VL0/VT )4 +………} ………………(4) となる。
て偶関数となっている。いま exp (±x)=Σ(±1)n (Xn /n!) である(尚、Σはn=0〜∞の加算を示す)ことから、 △I=2αI0 (k−1/k )/{(k+1/k )+2+(VL0/VT )2 +(1/12)(VL0/VT )4 +………} ………………(4) となる。
【0016】いま、k>1であるから、VL0に比しVT
が極めて大であれば、(k+1/k +2)は(VL0/VT
)2 より極めて大きく、また、(VL0/VT )2 は(1
/12)(VL0/VT )4 より極めて大きいことになるか
ら、 △I=2αI0 (k−1/k ){1−(VL0/VT )2 /(k+1/k +2)} /(k+1/k +2) ………………(5) と近似することができる。
が極めて大であれば、(k+1/k +2)は(VL0/VT
)2 より極めて大きく、また、(VL0/VT )2 は(1
/12)(VL0/VT )4 より極めて大きいことになるか
ら、 △I=2αI0 (k−1/k ){1−(VL0/VT )2 /(k+1/k +2)} /(k+1/k +2) ………………(5) と近似することができる。
【0017】従って、△Iは入力信号VL0の2乗のみの
式で近似されることから、入力信号周波数fL0に対して
△Iに含まれる周波数成分は直流成分を除くと2fL0の
周波数成分がほとんどであることが判る。
式で近似されることから、入力信号周波数fL0に対して
△Iに含まれる周波数成分は直流成分を除くと2fL0の
周波数成分がほとんどであることが判る。
【0018】その理由は、信号を正弦波であるとすれ
ば、 2 sin2 A=1− cos2A となり、直流成分と2倍の周波数成分が得られるからで
ある。よって、トランジスタQ1〜Q8による回路は周
波数逓倍回路となっているのである。
ば、 2 sin2 A=1− cos2A となり、直流成分と2倍の周波数成分が得られるからで
ある。よって、トランジスタQ1〜Q8による回路は周
波数逓倍回路となっているのである。
【0019】無信号時(VL0=0)の△I(△I(△I
D と表わす)は直流となり、(4) 式から、△ID =2α
I0 (k−1/k )/{(k+1/k+2) となる。この値は(5) 式の近似式で、VL0=0とおいた
値と一致する。
D と表わす)は直流となり、(4) 式から、△ID =2α
I0 (k−1/k )/{(k+1/k+2) となる。この値は(5) 式の近似式で、VL0=0とおいた
値と一致する。
【0020】すなわち、△Iには直流成分△ID に2f
L0の交流成分が重畳されていることがわかる。このとき
の△Iの特性を図2に示している。
L0の交流成分が重畳されていることがわかる。このとき
の△Iの特性を図2に示している。
【0021】例えば、図2において、各パラメータをk
=9、VL0=60mV、fL0=1KHz に夫々制定し、シミ
ュレーションを行えば、入力信号の周波数成分(fL0)
は出力側では入力信号の2倍の周波数成分(2fL0)に
対して−60dB以下のレベルとなり、非常に良好な歪率
特性が得られる。すなわち、出力側にはフィルタが不要
となるのである。よって、動作入力周波数範囲も、フィ
ルタが不要のために広帯域化が図れる。
=9、VL0=60mV、fL0=1KHz に夫々制定し、シミ
ュレーションを行えば、入力信号の周波数成分(fL0)
は出力側では入力信号の2倍の周波数成分(2fL0)に
対して−60dB以下のレベルとなり、非常に良好な歪率
特性が得られる。すなわち、出力側にはフィルタが不要
となるのである。よって、動作入力周波数範囲も、フィ
ルタが不要のために広帯域化が図れる。
【0022】次に、この△IはトランジスタQ5,Q
6,Q7,Q8からなるカレントミラー回路によりトラ
ンジスタQ8のコレクタ出力電流とほぼ等しくなる。こ
の電流はトランジスタQ9,Q10によるカレントミラ
ー回路により、トランジスタQ11,Q12で構成され
る差動増幅器の駆動電流源となっている。
6,Q7,Q8からなるカレントミラー回路によりトラ
ンジスタQ8のコレクタ出力電流とほぼ等しくなる。こ
の電流はトランジスタQ9,Q10によるカレントミラ
ー回路により、トランジスタQ11,Q12で構成され
る差動増幅器の駆動電流源となっている。
【0023】従って、この差動増幅器の出力電流IOUT
は、 IOUT =Ic11 −Ic12 =α△Itanh(VIN/2VT ) と表わされる。尚、Ic11 ,Ic12 はトランジスタ電力
増幅回路Q11,Q12のコレクタ電流を示す。
は、 IOUT =Ic11 −Ic12 =α△Itanh(VIN/2VT ) と表わされる。尚、Ic11 ,Ic12 はトランジスタ電力
増幅回路Q11,Q12のコレクタ電流を示す。
【0024】ここで、tanhx=x−x3 /3………(|
x|は1より極めて小)と級数展開されることから、|
VIN|が2VT より極めて小であれば、IOUT =2α2
I0 (k−1/k ){1−(VL0/VT )2 /(k+1/k
+2)} {VIN/2VT −(1/3 )(VIN/
2VT )3 }/(k+1/k +2)と近似される。
x|は1より極めて小)と級数展開されることから、|
VIN|が2VT より極めて小であれば、IOUT =2α2
I0 (k−1/k ){1−(VL0/VT )2 /(k+1/k
+2)} {VIN/2VT −(1/3 )(VIN/
2VT )3 }/(k+1/k +2)と近似される。
【0025】この式から(VL0)2 とVINとの積(VL
0)2 (VIN)が得られる。この積によってIOUT に含
まれる周波数成分は、 2fL0+fIN 及び 2fL0+fIN または fIN−2fL0 が支配的となる。
0)2 (VIN)が得られる。この積によってIOUT に含
まれる周波数成分は、 2fL0+fIN 及び 2fL0+fIN または fIN−2fL0 が支配的となる。
【0026】その理由は、 sin2 Aとsin Bとの積はco
s 2Aとsin Bとの積になり、このcos 2Aとsin Bと
の積はsin (2A+B)とsin (2A−B)またはsin
(B−2A)との和になるからである。
s 2Aとsin Bとの積になり、このcos 2Aとsin Bと
の積はsin (2A+B)とsin (2A−B)またはsin
(B−2A)との和になるからである。
【0027】よって、回路出力IOUT としては、信号入
力VL0の2倍波とVINの信号とが混合されて出力される
ことになる。すなわち、図1の回路は入力信号VL0の周
波数逓倍回路とミキサ回路とをカレントミラー回路で直
結した構成となっており、また周波数逓倍回路の出力電
流をミキサ回路の駆動電流源に用いることで、ミキサ回
路のバイアス回路を不要としている。
力VL0の2倍波とVINの信号とが混合されて出力される
ことになる。すなわち、図1の回路は入力信号VL0の周
波数逓倍回路とミキサ回路とをカレントミラー回路で直
結した構成となっており、また周波数逓倍回路の出力電
流をミキサ回路の駆動電流源に用いることで、ミキサ回
路のバイアス回路を不要としている。
【0028】図3は本発明の他の実施例の回路図であ
り、図1と同等部分は同一符号により示している。本実
施例では、各差動トランジスタQ1〜Q4の各エミッタ
に対して夫々直列に抵抗を挿入したものである。
り、図1と同等部分は同一符号により示している。本実
施例では、各差動トランジスタQ1〜Q4の各エミッタ
に対して夫々直列に抵抗を挿入したものである。
【0029】このエミッタ抵抗の値としては、トランジ
スタQ1とQ2とを例にとると、エミッタ比がk:1で
あることから、トランジスタQ2のエミッタ抵抗REに
対してRE/kなるエミッタ抵抗をトランジスタQ1に
挿入する。トランジスタQ3とQ4とについても全く同
様である。
スタQ1とQ2とを例にとると、エミッタ比がk:1で
あることから、トランジスタQ2のエミッタ抵抗REに
対してRE/kなるエミッタ抵抗をトランジスタQ1に
挿入する。トランジスタQ3とQ4とについても全く同
様である。
【0030】この様なエミッタ抵抗を挿入した場合の特
性が図4に示されており、エミッタ抵抗の値により入力
信号VL0の振幅レベルを上げることができ、よってエミ
ッタ抵抗の値を選定することで、任意の入力信号レベル
で回路の使用が可能となるものである。
性が図4に示されており、エミッタ抵抗の値により入力
信号VL0の振幅レベルを上げることができ、よってエミ
ッタ抵抗の値を選定することで、任意の入力信号レベル
で回路の使用が可能となるものである。
【0031】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、周波
数逓倍回路とミキサ回路とをカレントミラー回路を用い
て直結しているので、フィルタ等が不要となり、広帯域
化及び集積回路化が容易となるという効果がある。
数逓倍回路とミキサ回路とをカレントミラー回路を用い
て直結しているので、フィルタ等が不要となり、広帯域
化及び集積回路化が容易となるという効果がある。
【0032】また、周波数逓倍回路の出力の歪率特性が
良好であり、更にカレントミラー回路による直結のため
に、ミキサ回路のバイアス回路が省略できるという効果
もある。
良好であり、更にカレントミラー回路による直結のため
に、ミキサ回路のバイアス回路が省略できるという効果
もある。
【図1】本発明の実施例の回路図である。
【図2】図1の回路の特性を示す図である。
【図3】本発明の他の実施例の回路図である。
【図4】図3の回路の特性を示す図である。
【図5】従来の周波数逓倍ミキサ回路のブロック図であ
る。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 互いのエミッタが共通接続されエミッタ
サイズの比がk:1(kは1より大なる数)の第1及び
第2のトランジスタからなる第1の差動対と、同じく互
いのエミッタが共通接続されエミッタサイズの比がk:
1の第3及び第4のトランジスタからなる第2の差動対
と、これ等第1及び第2の差動対に対して夫々定電流を
供給する第1及び第2の定電流源と、前記第1及び第3
のトランジスタの共通コレクタ出力と前記第2及び4の
トランジスタの共通コレクタ出力との差電流を導出する
手段と、この差電流を駆動電流とする第3の差動対とを
含み、前記第1及び第4のトランジスタのベース共通接
続点と前記第2及び第3のトランジスタのベース共通接
続点との間に第1の入力信号を供給し、前記第3の差動
対の差動入力に第2の入力信号を印加し、前記第3の差
動対の出力から回路出力として前記第1の入力信号の2
倍の周波数成分と前記第2の入信号の周波数成分との和
または差の成分を導出するようにしたことを特徴とする
周波数逓倍ミキサ回路。 - 【請求項2】 前記第1の差動対を構成する第1及び第
2のトランジスタ、更には前記第2の差動対を構成する
前記第3及び第4のトランジスタの各エミッタに夫々直
列に挿入された抵抗を有することを特徴とする請求項1
記載の周波数逓倍ミキサ回路。
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3023923A JP2885250B2 (ja) | 1991-01-24 | 1991-01-24 | 周波数逓倍ミキサ回路 |
US07/824,216 US5319267A (en) | 1991-01-24 | 1992-01-22 | Frequency doubling and mixing circuit |
DE69225012T DE69225012T2 (de) | 1991-01-24 | 1992-01-23 | Schaltung zur Frequenzverdopplung und zur Mischung |
AU10426/92A AU643867B2 (en) | 1991-01-24 | 1992-01-23 | Frequency doubling and mixing circuit |
CA002059887A CA2059887C (en) | 1991-01-24 | 1992-01-23 | Frequency doubling and mixing circuit |
SG1996005529A SG46517A1 (en) | 1991-01-24 | 1992-01-23 | Frequency doubling and mixing circuit |
ES92101083T ES2113895T3 (es) | 1991-01-24 | 1992-01-23 | Circuito duplicador y mezclador de frecuencia. |
EP92101083A EP0498221B1 (en) | 1991-01-24 | 1992-01-23 | Frequency doubling and mixing circuit |
KR1019920000999A KR960014530B1 (ko) | 1991-01-24 | 1992-01-24 | 주파수 2배 및 믹싱 회로 |
HK98109752A HK1009069A1 (en) | 1991-01-24 | 1998-08-06 | Frequency doubling and mixing circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3023923A JP2885250B2 (ja) | 1991-01-24 | 1991-01-24 | 周波数逓倍ミキサ回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04240904A JPH04240904A (ja) | 1992-08-28 |
JP2885250B2 true JP2885250B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=12124041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3023923A Expired - Fee Related JP2885250B2 (ja) | 1991-01-24 | 1991-01-24 | 周波数逓倍ミキサ回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2885250B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102332865A (zh) * | 2011-07-25 | 2012-01-25 | 复旦大学 | 一种宽带可重构下变频混频器 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2885021B2 (ja) * | 1993-10-27 | 1999-04-19 | 日本電気株式会社 | 周波数逓倍・ミキサ回路 |
JP2546172B2 (ja) * | 1993-11-04 | 1996-10-23 | 日本電気株式会社 | 高速バス装置 |
US5448772A (en) * | 1994-08-29 | 1995-09-05 | Motorola, Inc. | Stacked double balanced mixer circuit |
KR100645531B1 (ko) | 2005-11-10 | 2006-11-14 | 삼성전자주식회사 | 저전력을 위한 고속 모드 스위칭 주파수 합성 장치 및 방법 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5261945A (en) * | 1975-11-18 | 1977-05-21 | Sony Corp | Transistor circuit |
JPS60121318U (ja) * | 1984-01-25 | 1985-08-16 | 株式会社日立製作所 | 周波数変換回路 |
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1991
- 1991-01-24 JP JP3023923A patent/JP2885250B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN102332865A (zh) * | 2011-07-25 | 2012-01-25 | 复旦大学 | 一种宽带可重构下变频混频器 |
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