JP3457509B2

JP3457509B2 - バランスミクサ回路

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Publication number: JP3457509B2
Application number: JP19530497A
Authority: JP
Inventors: 則昭近藤
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 2003-10-20
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: JPH1141129A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バランスミクサ回
路に関し、より具体的にはさらに、直交バランスミクサ
回路、ダブルバランスミクサ回路、受信装置およびバラ
ンスミクサ制御プログラムを記録した記録媒体に関し、
たとえば、ダイレクトコンバージョン方式を採用する無
線通信装置へ適用し得るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、通信装置の受信部において、ミク
サ部で発生する歪みは、ミクサに加えられる信号レベル
や局部発振器のレベルを最適に設計を行い、回路の経時
変化や温度変化による歪み特性の劣化に対して積極的に
補償を行うことが容易ではなかった。

【０００３】特に、受信周波数を直接に基底周波数に周
波数変換を行うダイレクトコンバージョン方式による受
信機では、ミクサの２次歪みが問題となっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】振幅変動を伴う変調方
式を扱う受信機を、基底周波数に周波数変換を行うミク
サは、局部発振周波数とミクサ入力周波数が同一周波数
であり、次に示すように２次歪みの発生が問題となって
いた。

【０００５】そこで、たとえば、図２は、受信機に用い
られている従来の構成のバランスミクサ回路７の構成図
である。この図２を用いて説明する。信号入力端子１に
受信信号1aを加えて、この信号を２分岐し、一方を第１
のミクサ２に与え、他方を位相反転回路３で位相反転し
て第２のミクサ４に与える。第１のミクサ２および第２
のミクサ４には、局部発振器６から局部発振信号が与え
られる。

【０００６】第１のミクサ２に与える信号をe1とし、第
２のミクサ４に与える信号を-e2 とする。第１のミクサ
２の２次変換係数をk1とし、第２のミクサ４の２次変換
係数をk2とすると、次のように表すことができる。

【０００７】

【数１】 e1=A1(t)cos{ωt + Φ(t)} ・・・・(1)

【０００８】

【数２】 e2=A2(t)cos{ωt + Φ(t)} ・・・・(2) 局部発振信号をeLo とし、それぞれのミクサにeLo1,eLo
2 が加えられるとする。

【０００９】

【数３】 eLo1=B1cos( ωt)、eLo2=B2cos( ωt) ・・・・(3) これらの式からミクサ出力eoは、次の式で表すことがで
きる。

【００１０】

【数４】 eo=k1(e1 + eLo1)²-k2(-e2 + eLo2)² =k1(2 ×e1×eLo1 + e1² + eLo1²) - k2(-2×e2×eLo2+e2²+eLo2²) ・・・・(4) 基底周波数信号だけを取り出すと、

【００１１】

【数５】 eo=k1A1(t)B1cos{Φ(t)}+k2A2(t)B2cos{Φ(t)} +1/2k1A1²(t)-1/2k2A2²(t)+1/2k1B1²-1/2k2B2² ・・・・(5) 式(5) の第１項および第２項は、ミクサ本来の必要とす
る基底周波数に変換されたミクサ出力である。第３項お
よび第４項は、第１のミクサ２および第２のミクサ４の
入力信号自身が２乗されて出力される信号である。ま
た、第５項および第６項は、局部発振信号が２乗されて
出力される直流成分である。第３項および第４項の信号
は、２次歪みによる干渉成分であり、第５項および第６
項は局部発振信号による直流のオフセットとなる。

【００１２】理想的には、A1=A2 でk1=k2 で且つB1=B2
である必要がある。しかしながら、ミクサの変換係数k
1,k2 のばらつきや位相反転回路３の損失により第３項
の信号と、第４項の信号の大きさが異なり、加算回路５
でキャンセルされずに出力される。また、B1,B2 につい
ても同様である。

【００１３】図３は、A1=A2,B1=B2 で、それぞれの変換
係数が、K1=10dB,k2=9.5dB, それぞれのミクサの２次イ
ンタセプトポイントが10dBm の場合の基本信号出力と２
次歪み出力の例を示す図である。この図３において、ミ
クサ入力レベルを-20dBmとした場合は、本来必要とする
信号の第１のミクサ２、第２のミクサ４および加算出力
5a1 の基本波はそれぞれ、-10dBm,-10.5dBm,約-7dBm で
あることに対して、干渉波となる２次歪み信号は、第１
のミクサ２において-20dBm, 第２のミクサ４において-2
0.5dBm, 加算出力5a1 において-55dBmとなることがわか
る。

【００１４】加算出力5a1 において、基本波と歪み成分
は43dBの差となる。この２次歪み信号は、信号自身が２
乗されて出力されるてしまうので、無線周波数帯の自局
周波数の隣接チャネル信号に対しても基底周波数帯に落
ちてきてしまう。これを避けるため中間周波数を設ける
ヘテロダイン受信方式がある。ダイレクトコンバージョ
ン受信方式では、基底周波数帯にだけチャネルフィルタ
を設けることが多いので、隣接周波数チャネルに自局の
周波数信号よりも大きい隣接干渉信号がある場合に問題
となり、もはや２次歪み成分は、濾波手段などによって
除去が不可能となる。これらの変換係数のばらつきは、
温度変化や回路構成素子などのばらつきに起因する。

【００１５】このようなことから、入力信号と局部発振
信号とのミクシングによる歪みを効率的に減少させるバ
ランスミクサ回路、直交バランスミクサ回路、ダブルバ
ランスミクサ回路および受信装置などの実現が要請され
ている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、入力
信号と局部発振信号とをミクシングする第１のミクサ
と、第１のミクサと180 度移相関係で入力信号と局部発
振信号とのミクシングを行う第２のミクサと、第１のミ
クサの出力信号と第２のミクサの出力信号とを加算する
加算手段とを含むバランスミクサ回路において、以下の
特徴的な構成で上述の課題を解決する。

【００１７】すなわち、本発明によればバランスミクサ
回路は、(1) 第１のミクサおよび第２のミクサに対する
歪み補償を行うための試験信号を発生する試験信号発生
手段と、(2) 試験信号を第１のミクサおよび第２のミク
サに供給したときの、第１のミクサおよび第２のミクサ
の出力信号、または加算手段の出力信号から歪み量を検
出する歪み量検出手段と、(3) 試験信号を第１のミクサ
および第２のミクサに供給したときの歪み量から第１の
ミクサおよび第２のミクサ、または加算手段に対する感
度制御量信号を決定し、非試験信号入力時には決定した
感度制御量信号で第１のミクサおよび第２のミクサ、ま
たは加算手段に対する感度制御を行う感度制御手段とを
含む。

【００１８】このような構成を採ることで、第１のミク
サおよび第２のミクサから出力される歪み量を加算手段
の出力信号で検出することができ、この歪み量に応じ
て、最適な感度制御信号を生成し、第１のミクサおよび
第２のミクサに対して歪みを抑えるように制御すること
ができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に本発明の好適な実施例を図面
を用いて説明する。本実施例では、受信信号と局部発振
信号との混合を行うミクサを少なくとも２つ備えるバラ
ンスミクサを有する受信装置において、受信装置入力に
試験信号を加え、試験信号に基づきバランスミクサの歪
みを検出する回路を設け、この歪み検出回路の結果に基
づき２つのミクサの歪み量を制御する感度制御回路を設
け、２つのミクサは感度制御信号によって歪みの大きさ
を制御し、ミクサの歪み成分を互いに位相反転状態で加
算するバランスミクサを備えるように構成する。これに
よって歪みを抑圧する。

【００２０】また、経時変化や温度変化による２次歪み
の発生に対しては、起動時および／または非情報通信時
（情報非通信時）に試験信号を発生させ、歪み成分が所
定値以下になるよう制御する。これによって、中間周波
数を持たない受信装置を構成することができる。

【００２１】具体的には、感度制御信号の更新を、受信
装置の起動時および／または非情報通信時に行うように
構成する。

【００２２】また、バランスミクサ回路に、それぞれの
ミクサの信号入力端子に独立に制御可能な利得可変手段
を設けて、歪み量に基づき発生した感度制御信号により
利得を制御するように構成する。

【００２３】またはバランスミクサ回路に、それぞれの
ミクサの信号入力端子に独立に利得可変手段を設け、歪
み量に基づき発生した感度制御信号によって利得を制御
するように構成する。

【００２４】また、バランスミクサ回路に、それぞれの
ミクサ出力に利得可変手段を設け、歪み量に基づき発生
した感度制御信号によって利得を制御し加算するように
構成する。

【００２５】さらに、バランスミクサ回路に、それぞれ
のミクサの出力に可変利得差動演算増幅器からなる加算
手段を設け、歪み量に基づき発生した感度制御信号によ
って可変利得差動演算増幅器の利得を制御するように構
成する。

【００２６】さらにまた、バランスミクサ回路は、エミ
ッタ結合トランジスタ対回路とし、歪み量制御法とし
て、歪み量に基づき発生した感度制御信号によってそれ
ぞれのトランジスタのベースバイアスを独立に制御する
ように構成する。

【００２７】また、バランスミクサ回路は、ソース結合
FET 対回路とし、歪み制御法として、歪み量に基づき発
生した感度制御信号によって、それぞれのFET のゲート
バイアスを独立に制御するように構成する。

【００２８】さらに、バランスミクサ回路は、２つの差
動対増幅器からなるギルバートセル構成とし、歪み制御
方法として、歪み量に基づき発生した感度制御信号によ
ってそれぞれの差動対増幅器の電流を独立に制御するよ
うに構成する。

【００２９】さらにまた、バランスミクサ回路は、エミ
ッタ結合トランジスタ対回路とし、歪み制御方法とし
て、歪み量に基づき発生した感度制御信号によって、そ
れぞれのトランジスタのコレクタ電圧を独立に制御する
ように構成する。

【００３０】また、バランスミクサ回路は、ソース結合
FET 対回路とし、歪み制御方法として、歪み量に基づき
発生した感度制御信号によってそれぞれのFET のドレイ
ン電圧を独立に制御するように構成する。

【００３１】さらに、バランスミクサ回路は、それぞれ
のミクサの出力にA/D 変換器を設け、A/D 変換出力をデ
ジタルシグナルプロセッサに取り込み、歪み量に基づき
発生した感度制御信号によってそれぞれの取り込んだ信
号の歪み成分が等しくなるように基準化演算を行い、歪
みがキャンセルされるように加算する構成を採る。

【００３２】さらにまた、歪み検出方法として、信号入
力２以上の線スペクトルを持つ変調信号または２以上の
CW波（連続波）を試験信号として加え、さらにバランス
ミクサの局部発振信号入力端子に局部発振信号を加え、
バランスミクサ回路の出力に歪み成分検出濾波手段を設
け、歪み成分検出濾波手段の出力を検出信号とするよう
に歪み検出法を構成する。

【００３３】歪み検出方法として、信号入力２以上の線
スペクトルを持つ変調信号または２以上のCW波（連続
波）を試験信号として加え、さらにバランスミクサ回路
の局部発振信号入力端子に局部発振信号を加え、バラン
スミクサ回路のそれぞれのミクサ出力に歪み成分検出濾
波手段をそれぞれ設け、この歪み成分検出濾波手段の出
力を検出信号とするように構成する。

【００３４】また、歪み検出方法として、受信装置に信
号入力２以上の線スペクトルを持つ変調信号または２以
上のCW波（連続波）を試験信号として加え、さらにバラ
ンスミクサ回路の局部発振信号入力端子に局部発振信号
を加え、バランスミクサ回路のそれぞれのミクサ出力に
それぞれA/D 変換器を設け、このA/D 変換出力でデジタ
ルシグナルプロセッサに取り込み、このデジタルシグナ
ルプロセッサに組み込まれたプログラムによってFFT な
どのフーリエ変換演算を行い、それぞれのミクサの歪み
量を検出する歪み検出回路を構成する。

【００３５】さらに、歪み検出方法として、受信装置に
信号入力２以上の線スペクトルを持つ変調信号または２
以上のCW波（連続波）を試験信号として加え、さらにバ
ランスミクサ回路の局部発振信号入力端子に局部発振信
号を加え、バランスミクサ回路の出力にA/D 変換器を設
け、このA/D 変換出力をデジタルシグナルプロセッサに
取り込み、このデジタルシグナルプロセッサに組み込ま
れたプログラムによってFFT などのフーリエ変換演算を
行い、バランスミクサ回路の歪み量を検出するように歪
み検出回路を構成する。次に、さらに具体的に図面を用
いて説明を行う。

【００３６】図１は、第１の実施例のバランスミクサ回
路16の構成図である。本バランスミクサ回路16は、第１
のミクサ２と位相反転回路３と第２のミクサ４と加算回
路５とからなるバランスミクサ７を備え、第１のミクサ
２および第２のミクサ４に局部発振信号6aを供給する局
部発振器６と、起動検出／非情報通信時を検出する起動
時／非情報通信時検出回路15と、試験信号発生回路10
と、試験信号または入力信号1aを選択し、増幅器９に与
えるスイッチ８と、スイッチ８を制御する補償制御回路
14と、バランスミクサ７の出力信号の歪み量を検出する
歪み検出回路12と、バランスミクサ７の感度を制御する
感度制御回路13などから構成されている。

【００３７】図１において、信号入力端子１に入力信号
1aをスイッチ８の一方の入力端子8c、8aに加え、増幅器
９を通じてバランスミクサ７の信号入力端子7aに加え
る。一方、スイッチ８の他方の入力端子8bには試験信号
発生回路10からの試験信号が加えられる。バランスミク
サ７は、入力信号を２分岐し、一方を第１のミクサ２に
加え、他方を位相反転回路３を通じて第２のミクサ４に
加える。第２のミクサ４の出力信号は、加算回路５の反
転入力端子5aに加え、第１のミクサ２の出力信号は、加
算回路５のもう一方の非反転入力端子5bに加える。加算
回路５の出力信号は、バランスミクサ７の出力信号とし
て出力端子11に出力される。

【００３８】さらに、出力端子11のバランスミクサ出力
信号を、歪み検出回路12に加え、検出結果12a を感度制
御回路13に供給する。感度制御回路13は、補償制御回路
14からの制御信号14a に基づき第１のミクサ２および第
２のミクサ４の感度を制御するために感度制御信号13a
、13b を出力する。

【００３９】一方、補償制御回路14は、起動時／非情報
通信時検出回路15の検出結果15a に基づき、補償制御回
路14を起動し、試験信号発生回路10に起動制御信号14b
を与え起動すると共にスイッチ８にも制御信号14c を与
え、試験信号発生回路10側に切り替えさせ、歪み補償動
作が行われるように制御する。

【００４０】第１のミクサ２、第２のミクサ４は、上述
の式(5) の変換係数k1、k2が感度制御回路13からの感度
制御信号13a 、13b によって制御される。出力端子11に
接続された歪み検出回路12は、通常のランダムな変調信
号を入力したのでは、上述の式(5) から明らかなよう
に、第１項および第２項の基本信号と第３項および第４
項の歪み信号の区別がつかないので、次に示すような試
験信号を用いる。すなわち、試験信号として、周波数の
異なる２波のCW（連続波）を用いる。

【００４１】局部発振器６の出力信号6aを1000MHz 、試
験信号周波数を1001MHz と1001.1MHz の２波とする。こ
れによって、ミクサ出力は、基本周波数成分は1MHzの信
号と1.1MHzの信号が出力される。

【００４２】２次歪み信号は、周波数が0.1MHzの信号成
分となり、それぞれは、濾波回路などで分離できる。ま
た、試験信号は、キャリア周波数1001MHz に0.1MHzの変
調周波数でキャリア抑圧振幅変調をかけた変調信号など
でも良い。したがって、歪み成分を分離する分離回路を
有する歪み検出回路12によってその大きさが検出され
る。検出された歪み成分が小さくなるように感度制御回
路13によってバランスミクサ７を制御する。

【００４３】図４は、第２の実施例のバランスミクサ回
路16C の構成図である。この図４において、バランスミ
クサ回路16C は、直交ミクサ回路であり、バランスミク
サ回路16A およびバランスミクサ回路16B から構成さ
れ、複素信号を基底周波数に変換するように構成されて
いる。バランスミクサ回路16A は、図１のバランスミク
サ回路16とほぼ同じ構成であり、少し異なることは、歪
み検出回路12A が、バランスミクサ回路16A およびバラ
ンスミクサ回路16B の両方の出力信号を検出し、検出結
果を感度制御回路13A に与えることと、この感度制御回
路13A が、バランスミクサ回路16A およびバランスミク
サ回路16B の両方のミクサをそれぞれ制御するように構
成していることである。

【００４４】図４のバランスミクサ回路16C の構成は、
複素信号を扱うダイレクトコンバージョンミクサ回路の
構成である。２つのバランスミクサ回路16A 、16B を直
交して動作させるようにバランスミクサ回路16A および
バランスミクサ回路16B を配置し、それぞれのバランス
ミクサ回路16A 、16B の出力端子11A 、11B における歪
み成分が小さくなるように制御するものである。

【００４５】バランスミクサ回路16A およびバランスミ
クサ回路16B を互いに直交して動作させるため、図４で
は、90度移相回路17を、局部発振器６の出力信号6aを分
岐した一方の経路に挿入した例を示しているが、他の例
として、90度移相回路17を増幅器９の出力信号9aを分岐
しバランスミクサ7Aおよびバランスミクサ7Bに信号を供
給する経路のいずれか一方に挿入してもよい。

【００４６】また、バランスミクサ7Aおよびバランスミ
クサ7Bの位相反転回路3A、3Bは、入力信号9aを分岐した
一方の経路に挿入したが、これを他の例として、これを
局部発振器６の出力を分岐したいずれか一方に挿入して
も同一の効果を得ることができることは上述の式(4) に
よって明らかである。

【００４７】図５は、第３の実施例のバランスミクサ回
路16D の構成図である。この図５において、上述の図１
の構成と異なることは、歪み検出回路12を、濾波回路18
に置き換えたことである。なお、起動時／非情報通信時
検出回路15と、補償制御回路14と、試験信号発生回路10
と、スイッチ８と、増幅器９とは、図示を省略してい
る。

【００４８】本バランスミクサ回路16D は、バランスミ
クサ７の出力信号から、試験信号を加えた場合の歪み成
分を濾波回路18によって分離し、その大きさを検出す
る。この検出結果18a を感度制御回路13に与えて感度を
制御する。

【００４９】図６は、第４の実施例のバランスミクサ回
路16E の構成図である。この図６において、上述の図５
と異なることは、試験信号を加え、歪み信号に対する濾
波回路として、濾波回路18A 、18B とを設け、加算回路
５の入力側でバランスミクサ７の第１のミクサ２、第２
のミクサ４の歪み信号2a、4aを別々に検出し、検出した
歪みの大きさが等しくなるように、第１のミクサ２およ
び第２のミクサ４の感度を感度制御回路13によって制御
する。このように構成することによって加算回路５の出
力では、歪み成分はキャンセルされる。なお、起動時／
非情報通信時検出回路15と、補償制御回路14と、試験信
号発生回路10と、スイッチ８と、増幅器９とは、図示を
省略している。

【００５０】図７は、第５の実施例のバランスミクサ回
路16F の構成図である。この図７において、上述の実施
例の構成と異なることは、バランスミクサ７の加算回路
５の出力経路にアナログ／デジタル(A/D) 変換回路19を
備え、アナログ／デジタル変換回路19の出力信号をデジ
タルシグナルプロセッサ回路20に取り込み、組み込まれ
た高速フーリエ変換(FFT) 演算などのプログラムによっ
て、フーリエ演算を行い、基本波成分と歪み成分とを分
離し、分離された歪み信号が最も小さくなるよう感度制
御回路13を動作させることである。なお、起動時／非情
報通信時検出回路15と、補償制御回路14と、試験信号発
生回路10と、スイッチ８と、増幅器９とは、図示を省略
している。

【００５１】図８は、図７の第５の実施例のバランスミ
クサ回路16F における歪み補償動作の制御フローチャー
トである。先ず、アナログ／デジタル変換回路19によっ
て量子化したミクサ出力信号を、所定のデータ数取り込
む（ステップS10 、S20 ）。そして、高速フーリエ演算
を行い歪み成分の大きさを検出する（ステップS30 ）。
次に、C1(n) を現在のバランスミクサの歪み信号とし、
C1(n-1) を前回のバランスミクサの歪み信号として、前
回の高速フーリエ変換演算結果の歪み成分の大きさC1(n
-1) に比較して、現在の歪み成分の大きさC1(n) が小さ
くなっていれば（ステップS40 ）、感度制御回路13によ
って制御した制御方法と同一とし（ステップS50 ）、逆
に前回の高速フーリエ変換演算結果の歪み成分の大きさ
C1(n-1)に比較して、現在の歪み成分の大きさC1(n) が
大きくなっていれば、前回制御した方法と逆の方向に所
定の大きさで制御する（ステップS60 ）。

【００５２】次に、歪み成分の大きさが所定値以下にな
ったか否かを確認し（ステップS70）、所定値以下にな
ったら感度制御回路13の制御信号を固定し、試験を終了
する（ステップS80 ）。所定値以下になっていない場合
は、上述のステップS10 〜S70 を繰り返す。

【００５３】このような図８の処理を行う制御プログラ
ムは、プログラムＲＯＭなどに格納し、マイクロコンピ
ュータで実行することができるようにすると小型化する
上でよい。

【００５４】図９は、第６の実施例のバランスミクサ回
路16G の構成図である。この図９において、上述の実施
例と異なることは、第１のミクサ２の出力にアナログ／
デジタル変換回路19A を設け、第２のミクサ４の出力に
アナログ／デジタル変換回路19B を設け、アナログ／デ
ジタル変換回路19A 、19B の出力をデジタルシグナルプ
ロセッサ回路20A に取り込み、ミクサ出力信号を出力す
ると共に感度制御信号を出力することである。なお、起
動時／非情報通信時検出回路15と、補償制御回路14と、
試験信号発生回路10と、スイッチ８と、増幅器９とは、
図示を省略している。

【００５５】図10は、図９の第６の実施例のバランスミ
クサ回路16G の歪み補償動作の制御フローチャートであ
る。この図10において、デジタルシグナルプロセッサ回
路20A において、所定のデータ数を取り込むと（ステッ
プS90 、S100）、高速フーリエ演算を行い（ステップS1
10）、第１のミクサ２の歪み成分D2とし、第２のミクサ
４の歪み成分D1とし、歪み成分D1、D2の大きさを比較し
（ステップS120）、歪み成分D1が大きい場合は、第２の
ミクサ４の感度を下げる、および／または第１のミクサ
２の感度を上げる制御信号20Aaを感度制御回路13に与え
（ステップS130）、一方、歪み成分D2が大きい場合は、
第１のミクサ２の感度を下げる、および／または第２の
ミクサ４の感度を上げる制御信号20Aaを感度制御回路13
に与える（ステップS130）。

【００５６】そして、歪み成分D1、D2の大きさが所定値
以下になったか否かを確認し（ステップS140）、所定値
以下になった場合は、試験を終了する（ステップS15
0）。所定値以下になっていない場合は、上述のステッ
プS90 〜S140を繰り返す。

【００５７】このような図10の処理を行う制御プログラ
ムは、プログラムROM などに格納し、マイクロコンピュ
ータで実行することができるようにすると小型化するう
えでよい。

【００５８】図11は、上述のバランスミクサ７の第２の
実施例の構成図である。この図11において、バランスミ
クサ7Aは、特徴的には、第１のミクサ2Aが、利得可変回
路21とミクサ22とから構成され、第２のミクサ4Aが、利
得可変回路41とミクサ42とから構成されている。

【００５９】入力信号7aは、利得可変回路21と位相反転
回路３とに与えられる。位相反転回路３は、入力信号7a
を位相反転して利得可変回路41に与える。利得可変回路
21には、感度制御回路13から利得制御信号13a が供給さ
れ、入力信号7aを利得制御して出力しミクサ22に与え
る。そして、ミクサ22は、利得制御された入力信号を局
部発振信号6aとミクシングして加算回路５に与える。

【００６０】他方の利得可変回路41も、感度制御回路13
から利得制御信号13a が供給され、位相反転回路３から
の位相反転信号を利得制御して出力しミクサ42に与え
る。そして、ミクサ42は、利得制御された位相反転信号
を局部発振信号6aとミクシングして加算回路５に与え
る。

【００６１】ミクサ22、42の２次歪みの大きさは、上述
の式(5) から明らかなように、入力レベルの２乗に比例
して大きくなる。したがって、ミクサ22、42の入力に利
得可変手段としてたとえば可変減衰器を挿入することに
よって、それぞれのミクサ22、42の入力レベルを変える
ことで歪みの大きさを調整することができる。

【００６２】また、第１のミクサ2Aと第２のミクサ4Aに
は、独立に制御できる利得制御信号13a 、13b を加え、
加算回路５の出力において歪み成分が最小となるように
制御すればよい。また、利得制御信号13a 、13b は、一
方を固定しておき、他方を可変しても同一の効果を得る
ことができる。

【００６３】図12は、上述のバランスミクサ７の第３の
実施例の構成図である。この図12において、バランスミ
クサ7Bは、特徴的に上述の図11と異なることは、第１の
ミクサ2Bが、利得可変回路21とミクサ22の接続順番を入
れ替えて、ミクサ22で処理した後に利得可変回路21で利
得制御するように構成され、第２のミクサ4Bが、利得可
変回路41とミクサ42の接続順番を入れ替えて、ミクサ42
で処理した後に利得可変回路41で利得制御するように構
成されている。そして、加算回路５の出力において歪み
の大きさが最小となるように第１のミクサ2Bおよび第２
のミクサ4Bの出力を制御するように構成されている。

【００６４】図13は、上述のバランスミクサ７の第４の
実施例の構成図である。この図13において、バランスミ
クサ7Cは、第１のミクサ22に対する利得可変回路21を局
部発振信号入力側に設け、第１のミクサ42に対する利得
可変回路41も局部発振信号入力側に設けている。すなわ
ち、局部発振信号6aを利得可変回路21、41に与え、利得
可変回路21は、利得制御信号13a によって局部発振信号
6aを利得制御し、第１のミクサ22に与える。他方、利得
可変回路41も、利得制御信号13b によって局部発振信号
6aを利得制御し、第２のミクサ42に与える。第１のミク
サ22の出力と第２のミクサ42の出力信号とは、加算回路
５で加算され出力される。

【００６５】ミクサ22、42に加える局部発振信号6aのレ
ベルを変えることは、上述の式(5)からも妥当なことで
ある。したがって、ミクサ22、42の出力の歪み量を制御
することができることとなり、加算回路５の出力では歪
みを小さく抑えることができる。

【００６６】図14は、上述のバランスミクサ７の第５の
実施例の構成図である。この図14においては、バランス
ミクサ7Dの特に加算回路5Aを詳細に説明している。ミク
サ２、４の出力信号を、利得制御回路5Bからの制御によ
って演算増幅器51で加算し出力する。ミクサ２、４の出
力信号は、加算回路5Aの端子52, 53に与えられ、演算増
幅器51に接続されている抵抗器R20 、R21 、R22 、R23
の値によって加算の利得制御がされ出力される。利得制
御は、利得制御回路5Bの制御入力端子5B1 に加えられる
制御信号によって利得制御信号が出力され、加算回路5A
の制御端子54に加えられて、抵抗器R20 の抵抗値が制御
されて行われる。このようにすることで、ミクサ出力信
号の歪み成分の大きさを制御できることは明らかであ
る。

【００６７】図15は、上述の図14の加算回路5Aの抵抗器
R20 の具体的な構成図である。この図15において、抵抗
器R20 は、抵抗器R20-a 〜R20-n のいずれかを制御端子
54に加えられた利得制御信号によってスイッチ55を切り
替えて所望の抵抗器に接続して抵抗器R20 の抵抗値を決
定するとよい。

【００６８】なお、抵抗器をスイッチ55によって切り替
える動作を示したが、PIN ダイオードなどのバイアス電
流を変えることによって、等価的に抵抗値を変えても同
一の効果を得ることができる。

【００６９】図16は、バランスミクサの第６の実施例の
回路構成図である。この図16において、バランスミクサ
7Eは、バイポーラトランジスタQ1およびQ2による差動接
続と、バイポーラトランジスタQ3による定電流回路と、
ミクサ出力する加算回路51と、バイアス制御回路52とか
ら構成されている。入力端子7a1 、7a2 には、互いに位
相反転した入力信号が加えられ、局部発振信号入力端子
61には、局部発振信号が加えられ、抵抗器R6を通じてバ
イポーラトランジスタQ3のベースに加えられる。バイポ
ーラトランジスタQ3のエミッタは抵抗器R5を通じて接地
されている。

【００７０】バイアス端子B3には、バイポーラトランジ
スタQ3のコレクタ電流を制御するバイアス電圧が加えら
れ、抵抗器R7を通じてバイポーラトランジスタQ3のベー
スに加えられる。バイアス端子B1およびバイアス端子B2
は、バイアス制御回路52からのバイアス電圧が供給され
る。バイアス端子B1に加えられたバイアス電圧は、抵抗
器R1を通じてバイポーラトランジスタQ1のベースに加え
られる。バイアス端子B2に加えられたバイアス電圧は、
抵抗器R2を通じてバイポーラトランジスタQ2のベースに
加えられる。

【００７１】コレクタバイアス端子Vcc1、Vcc2には、所
定のコレクタバイアス電圧が加えられる。コレクタバイ
アス端子Vcc1に加えられたコレクタ電圧は、抵抗器R3を
通じてバイポーラトランジスタQ1のコレクタと加算回路
51とに加えられる。コレクタバイアス端子Vcc2に加えら
れたコレクタ電圧は、抵抗器R4を通じてバイポーラトラ
ンジスタQ2のコレクタと加算回路51とに加えられる。

【００７２】バイアス制御回路52からのバイアス電圧に
よってミクサ素子であるバイポーラトランジスタQ1およ
びQ2のコレクタ電流が制御される。このバランスミクサ
の変換係数k1およびk2の大きさは、バイポーラトランジ
スタQ1およびQ2のコレクタ電流、コレクタ電圧を変える
ことによって変化するので、バイポーラトランジスタQ1
およびQ2のバイアス電圧を独立にバイアス制御回路52に
よって制御することによって、加算回路51の出力におい
て歪み成分を抑圧することができる。

【００７３】図17は、バランスミクサの第７の実施例の
構成図である。この図17において、バランスミクサ7F
は、上述の図16の回路構成でバイポーラトランジスタを
使用したことに対して、FET （電界効果型トランジス
タ）に置き換えた回路構成である。

【００７４】バランスミクサ7Fは、FET1およびFET2によ
る差動接続と、FET3による定電流回路と、ミクサ出力す
る加算回路51と、バイアス制御回路52とから構成されて
いる。入力端子7a1 、7a2 には、互いに位相反転した入
力信号が加えられ、局部発振信号入力端子61には、局部
発振信号が加えられ、抵抗器R6を通じてFET3のゲートに
加えられる。FET3のソースは抵抗器R5を通じて接地され
ている。

【００７５】バイアス端子B3には、FET3のドレイン電流
を制御するバイアス電圧が加えられ、抵抗器R7を通じて
FET3のゲートに加えられる。バイアス端子B1およびバイ
アス端子B2は、バイアス制御回路52からのバイアス電圧
が供給される。バイアス端子B1に加えられたバイアス電
圧は、抵抗器R1を通じてFET1のゲートに加えられる。バ
イアス端子B2に加えられたバイアス電圧は、抵抗器R2を
通じてFET2のゲートに加えられる。

【００７６】ドレインバイアス端子Vdd1、Vdd2には、所
定のドレインバイアス電圧が加えられる。ドレインバイ
アス端子Vdd1に加えられたドレイン電圧は、抵抗器R3を
通じてFET1のドレインと加算回路51とに加えられる。ド
レインバイアス端子Vdd2に加えられたドレイン電圧は、
抵抗器R4を通じてFET2のドレインと加算回路51とに加え
られる。

【００７７】バイアス制御回路52からのバイアス電圧に
よってミクサ素子であるFET1およびFET2のドレイン電流
が制御される。このバランスミクサの変換係数k1および
k2の大きさは、FET1およびFET2のドレイン電流、ドレイ
ン電圧を変えることによって変化するので、FET1および
FET2のバイアス電圧を独立にバイアス制御回路52によっ
て制御することによって、加算回路51の出力において歪
み成分を抑圧することができる。

【００７８】図18は、バランスミクサの第８の実施例の
構成図である。上述の図16においてはバイアス制御回路
52によって、バイポーラトランジスタQ1およびQ2のベー
スに加えられるベース電圧を制御するように構成した
が、この図18において、バランスミクサ7Gは、バイアス
制御回路52をコレクタバイアス端子Vcc1、Vcc2に接続
し、バイポーラトランジスタQ1およびQ2のコレクタ電圧
を制御する構成を採っている。これによって、バイポー
ラトランジスタQ1およびQ2のコレクタ電圧を加算する加
算回路51の出力の歪み量を小さく抑圧することができ
る。

【００７９】図19は、バランスミクサの第９の実施例の
構成図である。上述の図17においては、バイアス制御回
路52によって、FET1およびFET2のゲートに加えられるゲ
ート電圧を制御するように構成したが、この図19におい
て、バランスミクサ7Hは、バイアス制御回路52をドレイ
ンバイアス端子Vdd1、Vd2 に接続し、FET1およびFET2の
ドレイン電圧を制御する構成を採っている。これによっ
て、FET1およびFET2のドレイン電圧を加算する加算回路
51の出力の歪み量を小さく抑圧することができる。

【００８０】図20は、バランスミクサの第10の実施例の
構成図である。この図20において、本バランスミクサ7I
は、バイアス端子B1、バイアス端子B2に固定バイアスを
供給し、入力端子7a1 とバイポーラトランジスタQ1のベ
ースとの間に制御可能な可変減衰器(ATT) 54を挿入し、
さらに、入力端子7a2 とバイポーラトランジスタQ2のベ
ースとの間に制御可能な可変減衰器55を挿入したもので
ある。

【００８１】可変減衰器54および可変減衰器55の減衰量
は、独立して利得制御回路53からの制御によって制御さ
れる。その他の回路構成については、上述の図16と同様
である。加算回路51の出力の歪みの大きさは、それぞれ
のバイポーラトランジスタQ1、Q2の入力レベルにより変
化するので、可変減衰器54および可変減衰器55を切り替
えることによって、歪みの大きさを制御できる。

【００８２】図21は、バランスミクサの第11の実施例の
構成図である。この図21において、本バランスミクサ7J
は、上述の図20の構成と異なり、可変減衰器54および可
変減衰器55の接続位置を変えている。すなわち、バイア
ス端子B1およびバイアス端子B2に固定バイアスを供給
し、バイポーラトランジスタQ1のコレクタ出力と加算回
路51との間に制御可能な可変減衰器54を挿入し、さら
に、バイポーラトランジスタQ2のコレクタ出力と加算回
路51との間に制御可能な可変減衰器55を挿入している。
可変減衰器54および可変減衰器55は、利得制御回路53に
よって制御される。本回路構成では、原理的には上述の
図12と同様な動作を行う。

【００８３】図22は、上述の図16のバランスミクサをダ
ブルバランスミクサとした場合の回路構成図である。こ
の回路構成は、ギルバートセルと呼ばれる基本回路を応
用したものである。

【００８４】第１のバランスミクサ56と第２のバランス
ミクサ57の構成は、上述の図16の構成とほぼ同様であ
り、第１のバランスミクサ56は、バイポーラトランジス
タQ1およびQ2による差動接続と、バイポーラトランジス
タQ3による定電流回路とから構成されている。第２のバ
ランスミクサ57は、バイポーラトランジスタQ4およびQ5
による差動接続と、バイポーラトランジスタQ6による定
電流回路とから構成されている。

【００８５】バイポーラトランジスタQ1のコレクタとバ
イポーラトランジスタQ4のコレクタとが接続され、ここ
から加算回路51にコレクタ電圧が加算回路51に印加され
ている。また、バイポーラトランジスタQ2のコレクタと
バイポーラトランジスタQ5のコレクタとが接続され、こ
こから加算回路51にコレクタ電圧が加算回路51に印加さ
れている。

【００８６】第１のバランスミクサ56のバイアス端子B1
には、バイアス制御回路52からバイアス電圧が供給され
ている。第２のバランスミクサ57の抵抗器R2にもバイア
ス制御回路52からバイアス電圧が供給されている。第１
のバランスミクサ56の局部発振信号入力端子61には、局
部発振信号が供給され、この局部発振信号は、位相反転
回路58によって位相反転され第２のバランスミクサ57の
抵抗器R9に供給されている。第１のバランスミクサ56の
バイポーラトランジスタQ2のベースと第２のバランスミ
クサ57のバイポーラトランジスタQ4のベースとは共通に
入力端子7a2 に加えられる入力信号が供給されている。

【００８７】入力端子7a1 、7a2 には、上述の図16と同
様に互いに反転した試験信号を加える。バイアス制御回
路52によって第１のバランスミクサ56と第２のバラン
スミクサ57の変換係数を制御することによって、加算回
路51の出力において歪み量を抑圧するものである。

【００８８】図23は、上述の図22のダブルバランスミク
サの回路構成において、第１のバランスミクサおよび第
２のバランスミクサに使用しているバイポーラトランジ
スタQ1、Q2、Q3をFET1、FET2、FET3に置き換え、第１の
バランスミクサ56A と、第２のバランスミクサ57A とか
ら構成される回路である。

【００８９】このような構成によっても、バイアス制御
回路52によって第１のバランスミクサ56A と第２のバ
ランスミクサ57A の変換係数を制御することによって、
加算回路51の出力において歪み量を抑圧することができ
る。

【００９０】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、第１のミク
サおよび第２のミクサに対する歪み補償を行うための試
験信号を発生し、この試験信号を第１のミクサおよび第
２のミクサに供給したときの出力信号から歪み量を検出
し、この歪み量から第１のミクサおよび第２のミクサに
対する感度制御量信号を決定し、非試験信号入力時には
決定した感度制御量信号で第１のミクサおよび第２のミ
クサに対する感度制御を行うように構成したので、入力
信号と局部発振信号とのミクシングによる歪みを効率的
に減少させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のバランスミクサ回路の
構成図である。

【図２】従来例のバランスミクサ回路の構成図である。

【図３】従来例のバランスミクサ回路におけるミクサ入
力とミクサ出力との関係を表す図であり、第１のミクサ
および第２のミクサの基本波出力および２次歪み出力
と、加算回路の出力の基本波出力と２次歪み出力とを表
す図である。

【図４】本発明の第２の実施例のバランスミクサ回路の
構成図であり、複素信号を扱うダイレクトコンバージョ
ンミクサ回路の構成である。

【図５】第３の実施例のバランスミクサ回路の構成図で
ある。

【図６】第４の実施例のバランスミクサ回路の構成図で
ある。

【図７】第５の実施例のバランスミクサ回路の構成図で
ある。

【図８】図７のバランスミクサ回路における歪み補償動
作の制御フローチャートである。

【図９】第６の実施例のバランスミクサ回路の構成図で
ある。

【図１０】図９のバランスミクサ回路における歪み補償
動作の制御フローチャートである。

【図１１】バランスミクサの第２の実施例の構成図であ
る。

【図１２】バランスミクサの第３の実施例の構成図であ
る。

【図１３】バランスミクサの第４の実施例の構成図であ
る。

【図１４】バランスミクサの第５の実施例の構成図であ
る。

【図１５】図14のバランスミクサの加算回路の詳細構成
図である。

【図１６】バランスミクサの第６の実施例の回路構成図
である。

【図１７】バランスミクサの第７の実施例の構成図であ
る。

【図１８】バランスミクサの第８の実施例の構成図であ
る。

【図１９】バランスミクサの第９の実施例の構成図であ
る。

【図２０】バランスミクサの第10の実施例の構成図であ
る。

【図２１】バランスミクサの第11の実施例の構成図であ
る。

【図２２】第１の実施例のダブルバランスミクサ回路の
構成図である。

【図２３】第２の実施例のダブルバランスミクサ回路の
構成図である。

【符号の説明】

２、４ミクサ５加算回路６局部発振器７バランスミクサ 10 試験信号発生回路 12 歪み検出回路 13 感度制御回路 14 補償制御回路 15 起動時／非情報通信時検出回路

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 1/30 H04B 1/26 H03D 7/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号と局部発振信号とをミクシング
する第１のミクサと、該第１のミクサと180 度移相関係
で前記入力信号と前記局部発振信号とのミクシングを行
う第２のミクサと、前記第１のミクサの出力信号と前記
第２のミクサの出力信号とを加算する加算手段とを含む
バランスミクサ回路において、該回路は、前記第１のミクサおよび第２のミクサに対する歪み補償
を行うための試験信号を発生する試験信号発生手段と、前記試験信号を前記第１のミクサおよび第２のミクサに
供給したときの、前記第１のミクサおよび第２のミクサ
の出力信号、または前記加算手段の出力信号から歪み量
を検出する歪み量検出手段と、前記試験信号を前記第１のミクサおよび第２のミクサに
供給したときの前記歪み量から前記第１のミクサおよび
第２のミクサ、または前記加算手段に対する感度制御量
信号を決定し、非試験信号入力時には決定した前記感度
制御量信号で前記第１のミクサおよび第２のミクサ、ま
たは前記加算手段に対する感度制御を行う感度制御手段
とを含むことを特徴とするバランスミクサ回路。
【請求項２】請求項１に記載の回路において、前記歪
み量検出手段は、前記第１のミクサおよび第２のミクサ
の出力信号、または前記加算手段の出力信号を濾波して
歪み成分を分離し歪み成分の大きさを検出することを特
徴とするバランスミクサ回路。
【請求項３】請求項１に記載の回路において、前記歪
み量検出手段は、前記第１のミクサおよび第２のミクサ
の出力信号、または前記加算手段の出力信号をフーリエ
変換して歪み成分を検出することを特徴とするバランス
ミクサ回路。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の回
路において、前記感度制御手段は、前記第１のミクサお
よび第２のミクサの入力側または出力側において入力信
号または出力信号のレベルの大きさを制御することを特
徴とするバランスミクサ回路。
【請求項５】請求項１ないし３のいずれかに記載の回
路において、前記感度制御手段は、前記第１のミクサお
よび第２のミクサに対する局部発振信号のレベルの大き
さを制御することを特徴とするバランスミクサ回路。
【請求項６】請求項１ないし３のいずれかに記載の回
路において、前記加算手段は可変利得差動演算増幅器を
含み、該可変利得差動演算増幅器は利得が前記感度制御
量信号で制御されることを特徴とするバランスミクサ回
路。
【請求項７】請求項１ないし３のいずれかに記載の回
路において、前記第１のミクサおよび第２のミクサはエ
ミッタ結合トランジスタ対回路を含み、該エミッタ結合
トランジスタ対回路はベースバイアスまたはコレクタ電
圧が前記感度制御量信号で独立に制御されることを特徴
とするバランスミクサ回路。
【請求項８】請求項１ないし３のいずれかに記載の回
路において、前記第１のミクサおよび第２のミクサはソ
ース結合電界効果型トランジスタ対回路を含み、そのゲ
ートバイアスまたはドレイン電圧は前記感度制御量信号
で独立に制御されることを特徴とするバランスミクサ回
路。
【請求項９】入力信号と局部発振信号とをミクシング
する第１のミクサと、該第１のミクサと180 度移相関係
で前記入力信号と前記局部発振信号とのミクシングを行
う第２のミクサと、前記第１のミクサの出力信号と前記
第２のミクサの出力信号とを加算する第１の加算手段と
を含む第１のバランスミクサと、前記入力信号と前記局部発振信号を90度移相した局部発
振信号とをミクシングする第３のミクサと、該第３のミ
クサと180 度移相関係で前記入力信号と前記90移相局部
発振信号とのミクシングを行う第４のミクサと、前記第
３のミクサの出力信号と前記第４のミクサの出力信号と
を加算する第２の加算手段とを含む第２のバランスミク
サとを含む直交バランスミクサ回路において、該回路
は、前記第１のバランスミクサおよび第２のバランスミクサ
に対する歪み補償を行うための試験信号を発生する試験
信号発生手段と、前記試験信号を前記第１のバランスミクサおよび第２の
バランスミクサに供給したときの、前記第１のバランス
ミクサおよび第２のバランスミクサの出力信号から歪み
量を検出する歪み量検出手段と、前記試験信号を前記第１のバランスミクサおよび第２の
バランスミクサに供給したときの前記歪み量から前記第
１のバランスミクサおよび第２のバランスミクサに対す
る感度制御量信号を決定し、非試験信号入力時には該決
定した感度制御量信号で前記第１のバランスミクサおよ
び第２のバランスミクサに対する感度制御を行う感度制
御手段とを含むことを特徴とする直交バランスミクサ回
路。
【請求項１０】入力信号と局部発振信号とをミクシン
グする差動対増幅器からなる第１のバランスミクサと、
該第１のバランスミクサと180 度移相関係で前記入力信
号と前記局部発振信号とのミクシングを行う差動対増幅
器を含む第２のバランスミクサとがギルバートセル構成
にされて、前記第１のバランスミクサの出力信号と前記
第２のバランスミクサの出力信号とを加算する加算手段
を含むダブルバランスミクサ回路において、該回路は、前記第１のバランスミクサおよび第２のバランスミクサ
に対する歪み補償を行うための試験信号を発生する試験
信号発生手段と、前記試験信号を前記第１のバランスミクサおよび第２の
バランスミクサに供給したときの、前記第１のバランス
ミクサおよび第２のバランスミクサの出力信号から歪み
量を検出する歪み量検出手段と、前記試験信号を前記第１のバランスミクサおよび第２の
バランスミクサに供給したときの前記歪み量から前記第
１のバランスミクサおよび第２のバランスミクサに対す
る感度制御量信号を決定し、非試験信号入力時には該決
定した感度制御量信号で前記第１のバランスミクサおよ
び第２のバランスミクサの差動対増幅器の電流を独立に
制御する感度制御手段とを含むことを特徴とするダブル
バランスミクサ回路。
【請求項１１】請求項１〜10のいずれかに記載のバラ
ンスミクサ回路、直交バランスミクサ回路およびダブル
バランスミクサ回路のうちのいずれかを含む受信装置で
あって、該受信装置は、起動直後または情報非受信時に、前記試
験信号の前記ミクサ回路への供給によって前記感度制御
手段での感度制御量信号を決定し、または前記感度制御
量信号を更新し、情報受信時には、決定または更新された前記感度制御量
信号を使用して前記ミクサ回路に対する感度制御を行う
ことを特徴とする受信装置。
【請求項１２】コンピュータによって、入力信号と局
部発振信号とをミクシングするバランスミクサの出力信
号に含まれる歪み量を検出し、前記バランスミクサの感
度を制御するためのバランスミクサ制御プログラムを記
録した記録媒体であって、前記バランスミクサ制御プロ
グラムは、前記バランスミクサの出力信号を取り込ませ、該出力信
号に含まれる歪み量を演算処理させて検出させる検出工
程と、該検出した歪み量から前記バランスミクサに対する感度
制御を行うための感度制御信号を生成させる感度制御信
号生成工程とを含むことを特徴とするバランスミクサ制
御プログラムを記録した記録媒体。
【請求項１３】請求項12に記載の記録媒体において、
前記検出工程は、濾波処理またはフーリエ変換処理によ
って前記歪み量を検出することを特徴とするバランスミ
クサ制御プログラムを記録した記録媒体。