JP3831360B2 - 周波数変換機能を有する電子回路装置及びそれを用いた無線通信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数変換器、直交復調器あるいは直交変調器などの周波数変換機能を有する電子回路装置及びそれを用いた無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信装置、特に携帯電話機のような無線通信端末は様々な温度環境下において使用されるため、使用される回路は特性の温度変動が小さいことが要求される。無線通信端末は、一般に無線送受信が可能な高い周波数の信号と、チャネル選択などの信号処理をすることが可能な低い周波数の信号を扱うために、周波数変換器を含んでいる。
【０００３】
周波数変換器は、ローカル発振器によって生成されるローカル信号と入力信号とをミキサ回路に入力することにより、所望周波数成分の出力信号を生成する回路である。ローカル発振器とミキサ回路を用いて周波数変換機能を有する種々の回路装置、例えば直交復調器や直交変調器を実現することも可能である。
【０００４】
無線通信端末では、ギルバート乗算器タイプのミキサ回路が広く用いられている。このタイプのミキサ回路は入出力間アイソレーションが大きく、また変換利得のローカル信号レベル依存性が小さいという利点があり、無線通信端末に適している。ギルバート乗算器タイプのミキサ回路は信号入力段がトランスコンダクタで構成され、トランスコンダクタの出力電流をローカル信号によってスイッチング動作をするスイッチングトランジスタ対に入力することにより、周波数変換を行う。
【０００５】
ミキサ回路の変換利得は、信号入力段のトランスコンダクタンスｇｍとローカル信号注入レベルで決定される。変換利得の温度依存性を小さくするために、例えば非特許文献１に記載されているように、ミキサ回路のバイアス電流を温度に比例させることで、ｇｍの温度変化を抑える手法がある。一方、ローカル信号注入レベルについては、ある一定値（所要注入レベルという）以上であれば変換利得は一定となるために、ローカル信号源であるローカル発振器は、ある一定値以上のパワーレベルのローカル信号を出力するように設計される。
【０００６】
一方、非特許文献２には、出力電流が温度に比例する電流源の実現法が開示されている。
【０００７】
【非特許文献１】
Osamu Watanabe, Takafumi Yamaji, Tetsuro Itakura and Ichiro Hattori “A 2-GHz Down-Converter with 3-dB Bandwidth of 600 MHz Using LO Signal Suppressing Output Buffer” IEICE Trans. Fundamentals, VOL.E85-A, Feb 2002, pp286-pp292.
【０００８】
【非特許文献２】
P. Gray and R. Meyer “Analysis and Design of Analog Integrated Circuits Third Edition” John Willey & Sons, Inc.
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
バイアス電流が温度に比例するミキサ回路では、ローカル信号の所要注入レベルは、ミキサ回路に与えられるバイアス電流に依存するため、環境の温度によって変化する。このためローカル発振器としては、最も大きなローカル信号注入レベルを必要とする例えば高温時においてもミキサ回路の変換利得を安定させるような、比較的大きいパワーレベルのローカル信号を出力する発振器が用られている。従って、ローカル発振器は例えば低温時のようにミキサ回路が大きいローカル信号注入レベルを必要としない場合においても、必要以上のパワーレベルのローカル信号を出力しており、無駄に消費電流が使われている。
【００１０】
このように従来の周波数変換器では、ミキサ回路の必要とするローカル信号注入レベルが最も大きい場合、すなわち高温時に合わせてローカル発振器の出力振幅を決定する設計となっており、低温時に無駄な電流を消費している。
【００１１】
本発明の目的は、消費電流を無駄に消費することなく温度に対して安定な周波数変換機能を有する電子回路装置及びそれを用いた無線通信装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の第１の観点による電子回路装置は周波数変換器であって、温度に比例する信号振幅を持つローカル信号を発生するローカル発振器と、温度に比例するバイアス電流により動作し、入力信号と前記ローカル信号との乗算を行うミキサ回路とを有する。
【００１３】
本発明の第２の観点による電子回路装置は、いわゆる直交復調器であって、温度に比例する信号振幅を持つ基準ローカル信号を発生する発振器と、基準ローカル信号を入力して互いに直交する第１及び第２のローカル信号を生成する直交信号生成器と、温度に比例するバイアス電流により動作し、変調された入力信号と第１及び第２のローカル信号とをそれぞれ乗算することにより、互いに直交する第１及び第２の復調信号をそれぞれ出力する第１及び第２のミキサ回路とを有する。
【００１４】
本発明の第３の観点による電子回路装置は、いわゆる直交復調器であって、温度に比例する信号振幅を持つ基準ローカル信号を発生する発振器と、基準ローカル信号を入力して互いに直交する第１及び第２のローカル信号を生成する直交信号生成器と、温度に比例するバイアス電流により動作し、互いに直交する第１及び第２の入力信号と前記第１及び第２のローカル信号とをそれぞれ乗算することにより、直交変調信号を出力する第１及び第２のミキサ回路とを有する。
【００１５】
上述した電子回路装置によると、ミキサ回路が温度に比例したバイアス電流で動作することにより、ミキサ回路のトランスコンダクタンスの温度変化を小さくすると共に、ローカル発振器から各温度において必要最低限のローカル信号を出力することによって、各温度において必要最低限の消費電流で温度に対して安定な特性が実現される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
まず、図１を参照して本発明の第１の実施形態に係る周波数変換器について説明する。以下の説明では入力信号周波数をｆinとし、ローカル信号周波数をｆLOとし、出力信号周波数ｆoutを入力信号周波数ｆinとローカル信号周波数ｆLOの和または差の周波数とする。周波数変換器は、アップコンバータ（ｆin＜ｆout）あるいはダウンコンバータ（ｆin>ｆout）のいずれであってもよい。
【００１７】
図１に示されるように、本実施形態に係る周波数変換器はローカル発振器１１とミキサ回路１２を有する。ローカル発振器１１とミキサ回路１２は、好ましくは同一の集積回路チップ１０上に形成される。ローカル発振器１１からは、温度に比例する信号振幅を持つ周波数ｆLOのローカル信号が出力される。ローカル信号は、ミキサ回路１２のローカル入力端子に入力される。ミキサ回路１２の信号入力端子ＩＮには、周波数ｆinの入力信号が入力される。
【００１８】
ミキサ回路１２は、温度に比例するバイアス電流によって動作し、入力信号とローカル信号との乗算を行う。ミキサ回路１２の信号出力端子からは、入力信号周波数ｆinとローカル信号周波数ｆLOの和｜ｆin＋ｆLO｜、または差｜ｆin−ｆLO｜の周波数成分が出力される。
【００１９】
ここで、ミキサ回路１２のバイアス電流を温度に比例させる理由は、例えば非特許文献１に記載されているように、変換利得の温度依存性を小さくするためであり、これによって温度に対して安定した特性が得られる。さらに、本実施形態では、ローカル発振器１１から出力されるローカル信号の信号振幅を温度に比例させている。このようにする理由は、環境の温度によらず消費電流を無駄に消費しないようにするためである。
【００２０】
次に、ローカル発振器１１及びミキサ回路１２の具体的な構成について説明する。
図２に、温度に比例する信号振幅を持つローカル信号を発生するローカル発振器１１の具体例を示す。電流源ＣＳ２０は高電圧電源端、例えば電源Ｖccに一端が接続され、温度に比例するバイアス電流Ｉbias（Ｉbias∝Ｔ、Ｔ：温度）を他端から発生する。電流源ＣＳ２０のバイアス電流Ｉbiasを出力する他端に、一対のインダクタＬ２１，Ｌ２２の一端がそれぞれ接続される。インダクタＬ２１，Ｌ２２の他端は、印加電圧によって静電容量が変化する可変容量ダイオードのような可変容量素子ＶＣの両端と、一対のトランジスタＱ２１，Ｑ２２のコレクタ端子にそれぞれ接続される。
【００２１】
トランジスタＱ２１，Ｑ２２のコレクタ端子は、一対のローカル出力端子Ｏ２１，Ｏ２２にそれぞれ接続される。トランジスタＱ２１のコレクタ端子とトランジスタＱ２２のベース端子は互いに接続され、トランジスタＱ２２のコレクタ端子とトランジスタＱ２１のベース端子は互いに接続される。トランジスタＱ２１，Ｑ２２のエミッタ端子は低電圧電源端、例えばグラウンドＧＮＤに接続される。
【００２２】
図２に示すローカル発振器１１によると、電流源ＣＳ２０から出力されるバイアス電流Ｉbiasが温度に比例することにより、ローカル出力端子Ｏ２１とＯ２２との間から、温度に比例した信号振幅ＡLO（ＡLO∝Ｔ）を持つローカル信号が差動信号として出力される。すなわち、バイアス電流Ｉbiasを温度に比例させることによって、ローカル信号の信号振幅ＡLOを温度に比例させる。ローカル信号可変容量素子ＶＣの静電容量を変化させることによって、ローカル信号の周波数を変化させることもできる。
【００２３】
図３には、温度に比例する信号振幅を持つローカル信号を発生するローカル発振器１１の他の具体例を示す。この例のローカル発振器は、発振器コア部１１Ａと温度依存性を有する出力バッファ回路１１Ｂを有する。発振器コア部１１Ａは、図２に示したローカル発振器と基本的に同様であるが、電流源ＣＳ２０は温度依存性のない、あるいは温度依存性の非常に小さい電流を発生してもよい。
【００２４】
出力バッファ回路１１Ｂは、発振器コア部１１Ａの出力側に配置され、温度に比例するバイアス電流に従って、温度に比例する信号振幅を持つローカル信号を発生する。すなわち、発振器コア部１１Ａの出力端子であるトランジスタＱ２１，Ｑ２２のコレクタ端子にキャパシタＣ３１，Ｃ３２の一端が接続され、キャパシタＣ３１，Ｃ３２の他端にトランジスタＱ３１，Ｑ３２のベース端子がそれぞれ接続される。キャパシタＣ３１，Ｃ３２の他端は抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の一端にそれぞれ接続され、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の他端は電圧源Ｅに接続される。
【００２５】
トランジスタＱ３１，Ｑ３２は差動対を形成し、Ｑ３１，Ｑ３２の共通エミッタ端子は温度Ｔに比例するバイアス電流Ｉを発生する電流源ＣＳ３０の一端に接続され、電流源ＣＳ３０の他端はグラウンドＧＮＤに接続される。トランジスタＱ３１，Ｑ３２のコレクタ端子は、トランジスタＱ３３，Ｑ３４のエミッタ端子にそれぞれ接続される。トランジスタＱ３３，Ｑ３４のベース端子は電源Ｖccに接続され、コレクタ端子は抵抗Ｒ３３，Ｒ３４をそれぞれ介して電源Ｖccに接続される。トランジスタＱ３３，Ｑ３４のコレクタ端子は、さらにローカル出力端子Ｏ３１，Ｏ３２に接続される。従って、ローカル出力端子Ｏ３１とＯ３２との間から、温度Ｔに比例した信号振幅ＡLOを持つローカル信号が差動信号として出力される。
【００２６】
図３のように発振器コア部１１Ａと出力バッファ回路１１Ｂを含むローカル発振器において、発振器コア部１１Ａは例えば図２に示したローカル発振器と同様に、電流源ＣＳ２０が温度Ｔに比例するバイアス電流Ｉbiasを発生することによって、温度に比例するローカル信号を発生してもよい。その場合、出力バッファ回路１１Ｂ内の電流源ＣＳ３０は温度依存性のない、あるいは温度依存性の非常に小さい電流を発生してもよい。
【００２７】
図４には、温度に比例するバイアス電流によって動作するミキサ回路１２の具体例を示す。この例では電流スイッチタイプのミキサ回路について説明するが、これに限られるものではない。図４において、ローカル入力端子ＬＯ１，ＬＯ２には、ローカル発振器１１からの差動のローカル信号が入力される。例えば、ローカル入力端子ＬＯ１，ＬＯ２には図２に示したローカル発振器のローカル出力端子Ｏ２１，Ｏ２２、あるいは図３に示したローカル発振器のローカル出力端子Ｏ３１，Ｏ３２がそれぞれ接続される。
【００２８】
電流スイッチペアを形成するトランジスタＱ４１，Ｑ４２のベース端子はローカル入力端子ＬＯ１，ＬＯ２に接続され、Ｑ４１，Ｑ４２の共通エミッタ端子はトランジスタＱ４３のコレクタ端子に接続され、Ｑ４１，Ｑ４２のコレクタ端子は信号出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２にそれぞれ接続される。トランジスタＱ４３のベース端子は信号入力端子ＩＮに接続されると共に、抵抗Ｒ４１，Ｒ４２の直列回路を介してトランジスタＱ４４のベース端子に接続される。トランジスタＱ４４のエミッタ端子はグラウンドＧＮＤに接続され、コレクタ端子は電流源ＣＳ４０に接続される。
【００２９】
図４は、いわゆるシングルバランス型構成のミキサ回路を示しているが、例えば図４のトランジスタＱ４１，Ｑ４２，Ｑ４３によってそれぞれ形成される二組の差動回路を並列に接続するダブルバランス型構成のミキサ回路を用いることも可能である。ミキサ回路の具体例については、後に説明する他の実施形態においても同様に用いることができる。
【００３０】
図４に示すミキサ回路では、トランジスタＱ４３に信号入力端子ＩＮに入力される入力信号の電圧に応じて電流Ｉbias+ＩINが流れる。ここで、Ｉbiasは入力信号が0の時の電流(バイアス電流)、ＩINは入力信号が０でないときに流れる電流のＩbiasからの変化分であり、入力信号電圧レベルに応じた電流である。トランジスタＱ４１，Ｑ４２に、ローカル入力端子ＬＯ１，ＬＯ２に入力されるローカル信号の電圧に応じた電流分割比で電流が流れることにより、入力信号とローカル信号との乗算が行われる。従って、乗算により得られる入力信号周波数ｆinとローカル信号周波数ｆLOの和または差の周波数成分の信号が信号出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から差動の電流信号として出力される。
【００３１】
ここで、図４に示すミキサ回路の周波数変換利得は、トランジスタＱ４１，Ｑ４２及びＱ４３によって形成されるトランスコンダクタ（電圧−電流変換器）のトランスコンダクタンスｇｍと、ローカル入力端子ＬＯ１，ＬＯ２に入力されるローカル信号のレベル（ローカル信号注入レベル）によって定まる。トランスコンダクタｇｍは、バイアス電流Ｉbiasと熱電圧ＶT ＝ｑ／ｋＴ（ｑ：単位電荷、ｋ：ボルツマン係数、Ｔ：絶対温度）との比で決まるため、Ｉbiasを温度に比例させることにより、ｇｍの温度変化を小さくすることができる。図４の例では、電流源ＣＳ４０として温度に比例する電流源を用い、トランジスタＱ４４，Ｑ４３及び抵抗Ｒ４１，Ｒ４２を用いたカレントミラー回路によりトランジスタＱ４３のバイアス電流Ｉbiasを温度に比例させている。
【００３２】
一方、電流スイッチペアを形成するトランジスタＱ４１，Ｑ４２をスイッチングさせるために、ローカル発振器１１により発生されるローカル信号に従ってトランジスタＱ４１，Ｑ４２に流すべき電流は、バイアスＩbiasに比例する。本実施形態では、ローカル発振器１１から出力されるローカル信号の信号振幅をバイアス電流Ｉbiasの温度変化に応じた値、つまり温度に比例した値とする。
【００３３】
このようにローカル発振器１１から温度に比例した信号振幅を持つローカル信号をミキサ回路１２に注入することにより、各温度において必要最小限のローカル信号注入レベルを実現することが可能である。以下、この点について詳しく説明する。
【００３４】
ミキサ回路１１は、周波数変換利得の温度依存性を小さくするために、温度に比例するバイアス電流に従って動作するように構成される。この場合、ミキサ回路１２に対するローカル信号の所要注入レベル、つまりミキサ回路１２の変換利得を一定とする下限のローカル信号注入レベルは、ミキサ回路１２におけるバイアス電流に依存するため、バイアス電流を決定する温度によって変化することになる。
【００３５】
ローカル信号の所要注入レベルは、ミキサ回路１２のバイアス電流が大きくなる高温時（例えば、ＰＤＣの場合で８５℃〜１００℃程度の温度範囲）では、より大きくすることが必要である。これに対して、低温時（例えば、ＰＤＣの場合で−４０℃〜８５℃程度の温度範囲）では、ミキサ回路１２のバイアス電流が小さいため、ローカル信号の所要注入レベルは小さくてよい。
【００３６】
そこで、本実施形態ではローカル発振器１１から出力されるローカル信号の信号振幅、すなわちミキサ回路１２へのローカル信号の注入レベルを高温時には大きくし、温度が低下するほど小さくする。こうすることにより、特に比較的低温時に所要注入レベル以上のローカル信号を発生することによる無駄な電流消費を防ぎ、種々の温度下において最小限の消費電流で安定した特性を実現することが可能となる。
【００３７】
本実施形態においては、例えば図２における電流源ＣＳ２０、図３における電流源３０、あるいは図４における電流源ＣＳ４０に、出力電流が温度に比例する電流源が必要である。そのような電流源としては、例えば先の非特許文献１に記載されたＶBE referenced bias circuit, ＶT referenced bias circuit のような公知の回路を用いることができる。
【００３８】
図５は、ＶT referenced bias circuit と呼ばれる電流源の回路例を示している。これは熱電圧ＶT を基準として温度に比例する電流を出力する電流源であり、トランジスタＱ５１，Ｑ５２により第１のカレントミラー回路、トランジスタＱ５３，Ｑ５４，Ｑ５５により第２のカレントミラー回路、そしてトランジスタＱ５７，Ｑ５８により第３のカレントミラー回路がそれぞれ形成される。図５の回路は、電流吐き出し型電流源と電流吸い込み型電流源の二つの機能を併せ持っている。電流吐き出し型である図２における電流源ＣＳ２０や図４における電流源ＣＳ４０は、トランジスタＱ５５のコレクタ電流を出力電流に用いる。電流吸い込み型電流源である図３における電流源ＣＳ３０は、トランジスタＱ５８のコレクタ電流を出力電流として用いる。
【００３９】
このように本実施形態によれば、ミキサ回路１２のバイアス電流を温度に比例させる共に、ローカル発振器１１から出力されるローカル信号の信号振幅を温度に比例させることによって、種々の温度において消費電流を最小限に抑えつつ、温度に対して安定した良好な特性を持つ周波数変換器を提供することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態によると、ローカル発振器１１とミキサ回路１２が同一の集積回路チップ１０上に形成されている。同一の集積回路チップ上では、各素子の温度係数は等しい。従って、ローカル発振器１１とミキサ回路１２を同一の集積回路チップ１０上に形成することによって、より高い温度安定性を実現することが可能である。
【００４１】
（第２の実施形態）
図６に示すように、本発明の第２の実施形態に係る周波数変換器では、ミキサ回路１２はローカル信号増幅器６１とミキサ回路コア部６２を含んでいる。ローカル発振器１１から出力されるローカル信号は、ローカル信号増幅器６１によって増幅された後、ミキサ回路コア部６２に入力される。ローカル信号増幅器６１は、ローカル発振器１１の出力レベルが小さい場合や、あるいはローカル発振器１１とミキサ回路コア部６２とのアイソレーションを十分に確保したい場合などに用いられる。
【００４２】
本実施形態によると、ローカル信号増幅器６１のバイアス電流を温度に比例させることにより、ミキサ回路コア部６２に各温度において必要最小限のローカル信号注入レベルを供給可能とし、低消費電力で温度に対して安定な周波数変換器を実現することができる。
【００４３】
（第３の実施形態）
図７には、本発明の第３の実施形態に係る直交復調器を示す。ローカル発振器２１から出力されるローカル信号は、直交信号生成器２２に入力される。直交信号生成器２２は９０°移相器とも呼ばれ、互いに直交する（９０°の位相差を持つ）２つのローカル信号を生成する。直交生成器２２から出力される２つのローカル信号は、ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂのローカル入力端子にそれぞれ入力される。ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂの共通の信号入力端子ＩＮには、変調された信号が入力される。従って、ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂの信号出力端子Ｉ＿ＯＵＴ，Ｑ＿ＯＵＴから直交復調出力、すなわち互いに直交する２つの復調信号が出力される。
【００４４】
ここで、第１の実施形態と同様に、ローカル発振器２１は温度に比例する信号振幅のローカル信号を出力し、ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂは温度に比例するバイアス電流で動作する。従って、第１の実施形態と同様の原理によって、各温度において無駄のない消費電流で、安定した温度特性の直交復調器を実現することができる。
【００４５】
（第４の実施形態）
図８には、本発明の第４の実施形態に係る直交変調器を示す。本実施形態の直交復調器の構成要素は、図７に示した直交復調器とほぼ同様であるが、ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂのそれぞれの信号入力端子Ｉ＿ＩＮ，Ｑ＿ＩＮに互いに直交する信号、例えばベースバンド信号が入力される。従って、ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂの共通の信号出力端子ＯＵＴから直交変調信号が出力される。
【００４６】
ローカル発振器２１が温度に比例する信号振幅のローカル信号を出力し、ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂが温度に比例するバイアス電流で動作する点は、第３の実施形態と同様である。従って、第１の実施形態と同様の原理によって、各温度において無駄のない消費電流で安定した温度特性の直交変調器を実現することができる。
【００４７】
（第５の実施形態）
図９には、本発明の第５の実施形態に係る直交復調器を示す。図７に示した第３の実施形態との相違点は、直交信号生成回路２４が能動回路であり、そのバイアス電流が温度に比例している（Ｉbias∝Ｔ）点である。従って、本実施形態によっても、各温度において無駄のない消費電流で安定した温度特性の直交復調器を提供することができる。
【００４８】
（第６の実施形態）
図１０には、本発明の第６の実施形態に係る直交変調器を示す。本実施形態の直交復調器の構成要素は、図９に示した直交復調器とほぼ同様であり、ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂのそれぞれの信号入力端子Ｉ＿ＩＮ，Ｑ＿ＩＮに互いに直交する信号、例えばベースバンド信号が入力される点が異なる。従って、ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂの共通の信号出力端子ＯＵＴから直交変調信号が出力される。従って、各温度において無駄のない消費電流で安定した温度特性の直交変調器を実現することができる。
【００４９】
（第７の実施形態）
図１１に、本発明の第７の実施形態に係る周波数変換器を示す。第１の実施形態で説明した周波数変換器と同様に、温度に比例した信号振幅のローカル信号を出力するローカル発振器３１と、温度に比例したバイアス電流で動作するミキサ回路３２を有する。図１に示した第１の実施形態との相違点は、ローカル発振器３１が例えば電圧制御発振器であり、ローカル発振器３１から出力されるローカル信号の周波数が制御端子ｆcontrolに入力される制御信号により制御されることである。ローカル発振器３１は、例えば図２に示したような回路であり、可変容量素子ＶＣの両端に、制御端子ｆcontrolに入力される制御信号の電圧が引火される。
【００５０】
システム帯域内に複数のチャネルを持つ通信システムにおいては、周波数変換器に含まれるローカル発振器の発振周波数を切り替えることで、受信周波数または送信周波数を切り替えて、所望のチャネルの受信または送信が行われる。本実施形態の周波数変換器は、このようなローカル信号周波数を可変とした周波数変換器として有用である。
【００５１】
このようにローカル発振器の出力信号周波数を制御信号により制御して所望帯域の受信または送信する技術は、本実施形態で説明したような周波数変換器のみでなく、第３乃至第６の実施形態で説明した直交復調器や直交変調器に対しても適用が可能である。
【００５２】
（第８の実施形態）
次に、本発明の第８の実施形態に係る無線通信装置として、例えば図１２に無線通信端末の受信部を示す。アンテナ１０１によって受信されたＲＦ信号は、低雑音増幅器１０２により増幅された後、周波数変換器１０３に入力され、例えばダウンコンバートされる。周波数変換器１０３からの出力信号はフィルタ１０４を介して直交復調器１０５に入力され、互いに直交する２つのベースバンド信号（Ｉ信号及びＱ信号）として復調される。直交復調器１０５から出力されるベースバンド信号は、Ａ／Ｄ変換器とＤＳＰ（ディジタル・シグナルプロセッサ）を含むベースバンド処理部１０６によって処理され、元のデータが復号・再生される。
【００５３】
ここで、本実施形態では周波数変換器１０３に例えば図１１に示したローカル信号周波数が可変の周波数変換器が用いられ、直交復調器１０５に例えば図７に示した直交復調器が用いられる。これにより、安定した温度特性を持ち、かつ環境の温度変化に対して無駄に電流を消費することがなく省電力の無線通信端末を提供することができる。
【００５４】
本発明の他の実施形態として、例えば図７あるいは図９に示した直交復調器に含まれるローカル発振器を周波数制御可能な電圧制御発振器とし、これを低雑音増幅器の後段に配置した受信機や、図１、図６あるいは図１１に示した周波数変換器をアップコンバータとして用い、さらに図８あるいは図１０に示した直交変調器を用いた送信機など様々な実施形態が可能である。
【００５５】
第２〜第８の実施形態においても、第１の実施形態で説明したと同様に、ローカル発振器とミキサ回路、さらには直交信号生成器を同一の集積回路チップ上に形成することにより、温度特性のより一層の安定化を図ることができることはいうまでもない。
【００５６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る周波数変換器の構成を示すブロック図
【図２】 温度に比例する信号振幅を持つローカル信号を発生するローカル発振器の第１の具体例を示す回路図
【図３】 温度に比例する信号振幅を持つローカル信号を発生するローカル発振器の第２の具体例を示す回路図
【図４】 バイアス電流が温度に比例するミキサ回路の具体例を示す回路図
【図５】 温度に比例する電流を出力する電流源の具体例を示す回路図
【図６】 本発明の第２の実施形態に係る周波数変換器の構成を示すブロック図
【図７】 本発明の第３の実施形態に係る直交復調器の構成を示すブロック図
【図８】 本発明の第４の実施形態に係る直交変調器の構成を示すブロック図
【図９】 本発明の第５の実施形態に係る直交復調器の構成を示すブロック図
【図１０】 本発明の第６の実施形態に係る直交変調器の構成を示すブロック図
【図１１】 本発明の第７の実施形態に係る周波数変換器の構成を示すブロック図
【図１２】 本発明の第８の実施形態に係る無線通信装置の受信系の構成例を示すブロック図
【符号の説明】
１０…集積回路チップ
１１，２１，３１…ローカル発振器
１２，２３Ａ，２３Ｂ，３２…ミキサ回路
１１Ａ…発振器コア部
１１Ｂ…出力バッファ回路
２２，２４…直交信号生成器
６１…ローカル信号増幅器
６２…ミキサ回路コア部
１０１…アンテナ
１０２…低雑音増幅器
１０３…周波数変換器
１０４…フィルタ
１０５…直交復調器
１０６…ベースバンド処理部
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数変換器、直交復調器あるいは直交変調器などの周波数変換機能を有する電子回路装置及びそれを用いた無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信装置、特に携帯電話機のような無線通信端末は様々な温度環境下において使用されるため、使用される回路は特性の温度変動が小さいことが要求される。無線通信端末は、一般に無線送受信が可能な高い周波数の信号と、チャネル選択などの信号処理をすることが可能な低い周波数の信号を扱うために、周波数変換器を含んでいる。
【０００３】
周波数変換器は、ローカル発振器によって生成されるローカル信号と入力信号とをミキサ回路に入力することにより、所望周波数成分の出力信号を生成する回路である。ローカル発振器とミキサ回路を用いて周波数変換機能を有する種々の回路装置、例えば直交復調器や直交変調器を実現することも可能である。
【０００４】
無線通信端末では、ギルバート乗算器タイプのミキサ回路が広く用いられている。このタイプのミキサ回路は入出力間アイソレーションが大きく、また変換利得のローカル信号レベル依存性が小さいという利点があり、無線通信端末に適している。ギルバート乗算器タイプのミキサ回路は信号入力段がトランスコンダクタで構成され、トランスコンダクタの出力電流をローカル信号によってスイッチング動作をするスイッチングトランジスタ対に入力することにより、周波数変換を行う。
【０００５】
ミキサ回路の変換利得は、信号入力段のトランスコンダクタンスｇｍとローカル信号注入レベルで決定される。変換利得の温度依存性を小さくするために、例えば非特許文献１に記載されているように、ミキサ回路のバイアス電流を温度に比例させることで、ｇｍの温度変化を抑える手法がある。一方、ローカル信号注入レベルについては、ある一定値（所要注入レベルという）以上であれば変換利得は一定となるために、ローカル信号源であるローカル発振器は、ある一定値以上のパワーレベルのローカル信号を出力するように設計される。
【０００６】
一方、非特許文献２には、出力電流が温度に比例する電流源の実現法が開示されている。
【０００７】
【非特許文献１】
Osamu Watanabe, Takafumi Yamaji, Tetsuro Itakura and Ichiro Hattori “A 2-GHz Down-Converter with 3-dB Bandwidth of 600 MHz Using LO Signal Suppressing Output Buffer” IEICE Trans. Fundamentals, VOL.E85-A, Feb 2002, pp286-pp292.
【０００８】
【非特許文献２】
P. Gray and R. Meyer “Analysis and Design of Analog Integrated Circuits Third Edition” John Willey & Sons, Inc.
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
バイアス電流が温度に比例するミキサ回路では、ローカル信号の所要注入レベルは、ミキサ回路に与えられるバイアス電流に依存するため、環境の温度によって変化する。このためローカル発振器としては、最も大きなローカル信号注入レベルを必要とする例えば高温時においてもミキサ回路の変換利得を安定させるような、比較的大きいパワーレベルのローカル信号を出力する発振器が用られている。従って、ローカル発振器は例えば低温時のようにミキサ回路が大きいローカル信号注入レベルを必要としない場合においても、必要以上のパワーレベルのローカル信号を出力しており、無駄に消費電流が使われている。
【００１０】
このように従来の周波数変換器では、ミキサ回路の必要とするローカル信号注入レベルが最も大きい場合、すなわち高温時に合わせてローカル発振器の出力振幅を決定する設計となっており、低温時に無駄な電流を消費している。
【００１１】
本発明の目的は、消費電流を無駄に消費することなく温度に対して安定な周波数変換機能を有する電子回路装置及びそれを用いた無線通信装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の第１の観点による電子回路装置は周波数変換器であって、温度に比例する信号振幅を持つローカル信号を発生するローカル発振器と、温度に比例するバイアス電流により動作し、入力信号と前記ローカル信号との乗算を行うミキサ回路とを有する。
【００１３】
本発明の第２の観点による電子回路装置は、いわゆる直交復調器であって、温度に比例する信号振幅を持つ基準ローカル信号を発生する発振器と、基準ローカル信号を入力して互いに直交する第１及び第２のローカル信号を生成する直交信号生成器と、温度に比例するバイアス電流により動作し、変調された入力信号と第１及び第２のローカル信号とをそれぞれ乗算することにより、互いに直交する第１及び第２の復調信号をそれぞれ出力する第１及び第２のミキサ回路とを有する。
【００１４】
本発明の第３の観点による電子回路装置は、いわゆる直交復調器であって、温度に比例する信号振幅を持つ基準ローカル信号を発生する発振器と、基準ローカル信号を入力して互いに直交する第１及び第２のローカル信号を生成する直交信号生成器と、温度に比例するバイアス電流により動作し、互いに直交する第１及び第２の入力信号と前記第１及び第２のローカル信号とをそれぞれ乗算することにより、直交変調信号を出力する第１及び第２のミキサ回路とを有する。
【００１５】
上述した電子回路装置によると、ミキサ回路が温度に比例したバイアス電流で動作することにより、ミキサ回路のトランスコンダクタンスの温度変化を小さくすると共に、ローカル発振器から各温度において必要最低限のローカル信号を出力することによって、各温度において必要最低限の消費電流で温度に対して安定な特性が実現される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
まず、図１を参照して本発明の第１の実施形態に係る周波数変換器について説明する。以下の説明では入力信号周波数をｆinとし、ローカル信号周波数をｆLOとし、出力信号周波数ｆoutを入力信号周波数ｆinとローカル信号周波数ｆLOの和または差の周波数とする。周波数変換器は、アップコンバータ（ｆin＜ｆout）あるいはダウンコンバータ（ｆin>ｆout）のいずれであってもよい。
【００１７】
図１に示されるように、本実施形態に係る周波数変換器はローカル発振器１１とミキサ回路１２を有する。ローカル発振器１１とミキサ回路１２は、好ましくは同一の集積回路チップ１０上に形成される。ローカル発振器１１からは、温度に比例する信号振幅を持つ周波数ｆLOのローカル信号が出力される。ローカル信号は、ミキサ回路１２のローカル入力端子に入力される。ミキサ回路１２の信号入力端子ＩＮには、周波数ｆinの入力信号が入力される。
【００１８】
ミキサ回路１２は、温度に比例するバイアス電流によって動作し、入力信号とローカル信号との乗算を行う。ミキサ回路１２の信号出力端子からは、入力信号周波数ｆinとローカル信号周波数ｆLOの和｜ｆin＋ｆLO｜、または差｜ｆin−ｆLO｜の周波数成分が出力される。
【００１９】
ここで、ミキサ回路１２のバイアス電流を温度に比例させる理由は、例えば非特許文献１に記載されているように、変換利得の温度依存性を小さくするためであり、これによって温度に対して安定した特性が得られる。さらに、本実施形態では、ローカル発振器１１から出力されるローカル信号の信号振幅を温度に比例させている。このようにする理由は、環境の温度によらず消費電流を無駄に消費しないようにするためである。
【００２０】
次に、ローカル発振器１１及びミキサ回路１２の具体的な構成について説明する。
図２に、温度に比例する信号振幅を持つローカル信号を発生するローカル発振器１１の具体例を示す。電流源ＣＳ２０は高電圧電源端、例えば電源Ｖccに一端が接続され、温度に比例するバイアス電流Ｉbias（Ｉbias∝Ｔ、Ｔ：温度）を他端から発生する。電流源ＣＳ２０のバイアス電流Ｉbiasを出力する他端に、一対のインダクタＬ２１，Ｌ２２の一端がそれぞれ接続される。インダクタＬ２１，Ｌ２２の他端は、印加電圧によって静電容量が変化する可変容量ダイオードのような可変容量素子ＶＣの両端と、一対のトランジスタＱ２１，Ｑ２２のコレクタ端子にそれぞれ接続される。
【００２１】
トランジスタＱ２１，Ｑ２２のコレクタ端子は、一対のローカル出力端子Ｏ２１，Ｏ２２にそれぞれ接続される。トランジスタＱ２１のコレクタ端子とトランジスタＱ２２のベース端子は互いに接続され、トランジスタＱ２２のコレクタ端子とトランジスタＱ２１のベース端子は互いに接続される。トランジスタＱ２１，Ｑ２２のエミッタ端子は低電圧電源端、例えばグラウンドＧＮＤに接続される。
【００２２】
図２に示すローカル発振器１１によると、電流源ＣＳ２０から出力されるバイアス電流Ｉbiasが温度に比例することにより、ローカル出力端子Ｏ２１とＯ２２との間から、温度に比例した信号振幅ＡLO（ＡLO∝Ｔ）を持つローカル信号が差動信号として出力される。すなわち、バイアス電流Ｉbiasを温度に比例させることによって、ローカル信号の信号振幅ＡLOを温度に比例させる。ローカル信号可変容量素子ＶＣの静電容量を変化させることによって、ローカル信号の周波数を変化させることもできる。
【００２３】
図３には、温度に比例する信号振幅を持つローカル信号を発生するローカル発振器１１の他の具体例を示す。この例のローカル発振器は、発振器コア部１１Ａと温度依存性を有する出力バッファ回路１１Ｂを有する。発振器コア部１１Ａは、図２に示したローカル発振器と基本的に同様であるが、電流源ＣＳ２０は温度依存性のない、あるいは温度依存性の非常に小さい電流を発生してもよい。
【００２４】
出力バッファ回路１１Ｂは、発振器コア部１１Ａの出力側に配置され、温度に比例するバイアス電流に従って、温度に比例する信号振幅を持つローカル信号を発生する。すなわち、発振器コア部１１Ａの出力端子であるトランジスタＱ２１，Ｑ２２のコレクタ端子にキャパシタＣ３１，Ｃ３２の一端が接続され、キャパシタＣ３１，Ｃ３２の他端にトランジスタＱ３１，Ｑ３２のベース端子がそれぞれ接続される。キャパシタＣ３１，Ｃ３２の他端は抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の一端にそれぞれ接続され、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の他端は電圧源Ｅに接続される。
【００２５】
トランジスタＱ３１，Ｑ３２は差動対を形成し、Ｑ３１，Ｑ３２の共通エミッタ端子は温度Ｔに比例するバイアス電流Ｉを発生する電流源ＣＳ３０の一端に接続され、電流源ＣＳ３０の他端はグラウンドＧＮＤに接続される。トランジスタＱ３１，Ｑ３２のコレクタ端子は、トランジスタＱ３３，Ｑ３４のエミッタ端子にそれぞれ接続される。トランジスタＱ３３，Ｑ３４のベース端子は電源Ｖccに接続され、コレクタ端子は抵抗Ｒ３３，Ｒ３４をそれぞれ介して電源Ｖccに接続される。トランジスタＱ３３，Ｑ３４のコレクタ端子は、さらにローカル出力端子Ｏ３１，Ｏ３２に接続される。従って、ローカル出力端子Ｏ３１とＯ３２との間から、温度Ｔに比例した信号振幅ＡLOを持つローカル信号が差動信号として出力される。
【００２６】
図３のように発振器コア部１１Ａと出力バッファ回路１１Ｂを含むローカル発振器において、発振器コア部１１Ａは例えば図２に示したローカル発振器と同様に、電流源ＣＳ２０が温度Ｔに比例するバイアス電流Ｉbiasを発生することによって、温度に比例するローカル信号を発生してもよい。その場合、出力バッファ回路１１Ｂ内の電流源ＣＳ３０は温度依存性のない、あるいは温度依存性の非常に小さい電流を発生してもよい。
【００２７】
図４には、温度に比例するバイアス電流によって動作するミキサ回路１２の具体例を示す。この例では電流スイッチタイプのミキサ回路について説明するが、これに限られるものではない。図４において、ローカル入力端子ＬＯ１，ＬＯ２には、ローカル発振器１１からの差動のローカル信号が入力される。例えば、ローカル入力端子ＬＯ１，ＬＯ２には図２に示したローカル発振器のローカル出力端子Ｏ２１，Ｏ２２、あるいは図３に示したローカル発振器のローカル出力端子Ｏ３１，Ｏ３２がそれぞれ接続される。
【００２８】
電流スイッチペアを形成するトランジスタＱ４１，Ｑ４２のベース端子はローカル入力端子ＬＯ１，ＬＯ２に接続され、Ｑ４１，Ｑ４２の共通エミッタ端子はトランジスタＱ４３のコレクタ端子に接続され、Ｑ４１，Ｑ４２のコレクタ端子は信号出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２にそれぞれ接続される。トランジスタＱ４３のベース端子は信号入力端子ＩＮに接続されると共に、抵抗Ｒ４１，Ｒ４２の直列回路を介してトランジスタＱ４４のベース端子に接続される。トランジスタＱ４４のエミッタ端子はグラウンドＧＮＤに接続され、コレクタ端子は電流源ＣＳ４０に接続される。
【００２９】
図４は、いわゆるシングルバランス型構成のミキサ回路を示しているが、例えば図４のトランジスタＱ４１，Ｑ４２，Ｑ４３によってそれぞれ形成される二組の差動回路を並列に接続するダブルバランス型構成のミキサ回路を用いることも可能である。ミキサ回路の具体例については、後に説明する他の実施形態においても同様に用いることができる。
【００３０】
図４に示すミキサ回路では、トランジスタＱ４３に信号入力端子ＩＮに入力される入力信号の電圧に応じて電流Ｉbias+ＩINが流れる。ここで、Ｉbiasは入力信号が0の時の電流(バイアス電流)、ＩINは入力信号が０でないときに流れる電流のＩbiasからの変化分であり、入力信号電圧レベルに応じた電流である。トランジスタＱ４１，Ｑ４２に、ローカル入力端子ＬＯ１，ＬＯ２に入力されるローカル信号の電圧に応じた電流分割比で電流が流れることにより、入力信号とローカル信号との乗算が行われる。従って、乗算により得られる入力信号周波数ｆinとローカル信号周波数ｆLOの和または差の周波数成分の信号が信号出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から差動の電流信号として出力される。
【００３１】
ここで、図４に示すミキサ回路の周波数変換利得は、トランジスタＱ４１，Ｑ４２及びＱ４３によって形成されるトランスコンダクタ（電圧−電流変換器）のトランスコンダクタンスｇｍと、ローカル入力端子ＬＯ１，ＬＯ２に入力されるローカル信号のレベル（ローカル信号注入レベル）によって定まる。トランスコンダクタｇｍは、バイアス電流Ｉbiasと熱電圧ＶT ＝ｑ／ｋＴ（ｑ：単位電荷、ｋ：ボルツマン係数、Ｔ：絶対温度）との比で決まるため、Ｉbiasを温度に比例させることにより、ｇｍの温度変化を小さくすることができる。図４の例では、電流源ＣＳ４０として温度に比例する電流源を用い、トランジスタＱ４４，Ｑ４３及び抵抗Ｒ４１，Ｒ４２を用いたカレントミラー回路によりトランジスタＱ４３のバイアス電流Ｉbiasを温度に比例させている。
【００３２】
一方、電流スイッチペアを形成するトランジスタＱ４１，Ｑ４２をスイッチングさせるために、ローカル発振器１１により発生されるローカル信号に従ってトランジスタＱ４１，Ｑ４２に流すべき電流は、バイアスＩbiasに比例する。本実施形態では、ローカル発振器１１から出力されるローカル信号の信号振幅をバイアス電流Ｉbiasの温度変化に応じた値、つまり温度に比例した値とする。
【００３３】
このようにローカル発振器１１から温度に比例した信号振幅を持つローカル信号をミキサ回路１２に注入することにより、各温度において必要最小限のローカル信号注入レベルを実現することが可能である。以下、この点について詳しく説明する。
【００３４】
ミキサ回路１１は、周波数変換利得の温度依存性を小さくするために、温度に比例するバイアス電流に従って動作するように構成される。この場合、ミキサ回路１２に対するローカル信号の所要注入レベル、つまりミキサ回路１２の変換利得を一定とする下限のローカル信号注入レベルは、ミキサ回路１２におけるバイアス電流に依存するため、バイアス電流を決定する温度によって変化することになる。
【００３５】
ローカル信号の所要注入レベルは、ミキサ回路１２のバイアス電流が大きくなる高温時（例えば、ＰＤＣの場合で８５℃〜１００℃程度の温度範囲）では、より大きくすることが必要である。これに対して、低温時（例えば、ＰＤＣの場合で−４０℃〜８５℃程度の温度範囲）では、ミキサ回路１２のバイアス電流が小さいため、ローカル信号の所要注入レベルは小さくてよい。
【００３６】
そこで、本実施形態ではローカル発振器１１から出力されるローカル信号の信号振幅、すなわちミキサ回路１２へのローカル信号の注入レベルを高温時には大きくし、温度が低下するほど小さくする。こうすることにより、特に比較的低温時に所要注入レベル以上のローカル信号を発生することによる無駄な電流消費を防ぎ、種々の温度下において最小限の消費電流で安定した特性を実現することが可能となる。
【００３７】
本実施形態においては、例えば図２における電流源ＣＳ２０、図３における電流源３０、あるいは図４における電流源ＣＳ４０に、出力電流が温度に比例する電流源が必要である。そのような電流源としては、例えば先の非特許文献１に記載されたＶBE referenced bias circuit, ＶT referenced bias circuit のような公知の回路を用いることができる。
【００３８】
図５は、ＶT referenced bias circuit と呼ばれる電流源の回路例を示している。これは熱電圧ＶT を基準として温度に比例する電流を出力する電流源であり、トランジスタＱ５１，Ｑ５２により第１のカレントミラー回路、トランジスタＱ５３，Ｑ５４，Ｑ５５により第２のカレントミラー回路、そしてトランジスタＱ５７，Ｑ５８により第３のカレントミラー回路がそれぞれ形成される。図５の回路は、電流吐き出し型電流源と電流吸い込み型電流源の二つの機能を併せ持っている。電流吐き出し型である図２における電流源ＣＳ２０や図４における電流源ＣＳ４０は、トランジスタＱ５５のコレクタ電流を出力電流に用いる。電流吸い込み型電流源である図３における電流源ＣＳ３０は、トランジスタＱ５８のコレクタ電流を出力電流として用いる。
【００３９】
このように本実施形態によれば、ミキサ回路１２のバイアス電流を温度に比例させる共に、ローカル発振器１１から出力されるローカル信号の信号振幅を温度に比例させることによって、種々の温度において消費電流を最小限に抑えつつ、温度に対して安定した良好な特性を持つ周波数変換器を提供することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態によると、ローカル発振器１１とミキサ回路１２が同一の集積回路チップ１０上に形成されている。同一の集積回路チップ上では、各素子の温度係数は等しい。従って、ローカル発振器１１とミキサ回路１２を同一の集積回路チップ１０上に形成することによって、より高い温度安定性を実現することが可能である。
【００４１】
（第２の実施形態）
図６に示すように、本発明の第２の実施形態に係る周波数変換器では、ミキサ回路１２はローカル信号増幅器６１とミキサ回路コア部６２を含んでいる。ローカル発振器１１から出力されるローカル信号は、ローカル信号増幅器６１によって増幅された後、ミキサ回路コア部６２に入力される。ローカル信号増幅器６１は、ローカル発振器１１の出力レベルが小さい場合や、あるいはローカル発振器１１とミキサ回路コア部６２とのアイソレーションを十分に確保したい場合などに用いられる。
【００４２】
本実施形態によると、ローカル信号増幅器６１のバイアス電流を温度に比例させることにより、ミキサ回路コア部６２に各温度において必要最小限のローカル信号注入レベルを供給可能とし、低消費電力で温度に対して安定な周波数変換器を実現することができる。
【００４３】
（第３の実施形態）
図７には、本発明の第３の実施形態に係る直交復調器を示す。ローカル発振器２１から出力されるローカル信号は、直交信号生成器２２に入力される。直交信号生成器２２は９０°移相器とも呼ばれ、互いに直交する（９０°の位相差を持つ）２つのローカル信号を生成する。直交生成器２２から出力される２つのローカル信号は、ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂのローカル入力端子にそれぞれ入力される。ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂの共通の信号入力端子ＩＮには、変調された信号が入力される。従って、ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂの信号出力端子Ｉ＿ＯＵＴ，Ｑ＿ＯＵＴから直交復調出力、すなわち互いに直交する２つの復調信号が出力される。
【００４４】
ここで、第１の実施形態と同様に、ローカル発振器２１は温度に比例する信号振幅のローカル信号を出力し、ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂは温度に比例するバイアス電流で動作する。従って、第１の実施形態と同様の原理によって、各温度において無駄のない消費電流で、安定した温度特性の直交復調器を実現することができる。
【００４５】
（第４の実施形態）
図８には、本発明の第４の実施形態に係る直交変調器を示す。本実施形態の直交復調器の構成要素は、図７に示した直交復調器とほぼ同様であるが、ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂのそれぞれの信号入力端子Ｉ＿ＩＮ，Ｑ＿ＩＮに互いに直交する信号、例えばベースバンド信号が入力される。従って、ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂの共通の信号出力端子ＯＵＴから直交変調信号が出力される。
【００４６】
ローカル発振器２１が温度に比例する信号振幅のローカル信号を出力し、ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂが温度に比例するバイアス電流で動作する点は、第３の実施形態と同様である。従って、第１の実施形態と同様の原理によって、各温度において無駄のない消費電流で安定した温度特性の直交変調器を実現することができる。
【００４７】
（第５の実施形態）
図９には、本発明の第５の実施形態に係る直交復調器を示す。図７に示した第３の実施形態との相違点は、直交信号生成回路２４が能動回路であり、そのバイアス電流が温度に比例している（Ｉbias∝Ｔ）点である。従って、本実施形態によっても、各温度において無駄のない消費電流で安定した温度特性の直交復調器を提供することができる。
【００４８】
（第６の実施形態）
図１０には、本発明の第６の実施形態に係る直交変調器を示す。本実施形態の直交復調器の構成要素は、図９に示した直交復調器とほぼ同様であり、ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂのそれぞれの信号入力端子Ｉ＿ＩＮ，Ｑ＿ＩＮに互いに直交する信号、例えばベースバンド信号が入力される点が異なる。従って、ミキサ回路２３Ａ，２３Ｂの共通の信号出力端子ＯＵＴから直交変調信号が出力される。従って、各温度において無駄のない消費電流で安定した温度特性の直交変調器を実現することができる。
【００４９】
（第７の実施形態）
図１１に、本発明の第７の実施形態に係る周波数変換器を示す。第１の実施形態で説明した周波数変換器と同様に、温度に比例した信号振幅のローカル信号を出力するローカル発振器３１と、温度に比例したバイアス電流で動作するミキサ回路３２を有する。図１に示した第１の実施形態との相違点は、ローカル発振器３１が例えば電圧制御発振器であり、ローカル発振器３１から出力されるローカル信号の周波数が制御端子ｆcontrolに入力される制御信号により制御されることである。ローカル発振器３１は、例えば図２に示したような回路であり、可変容量素子ＶＣの両端に、制御端子ｆcontrolに入力される制御信号の電圧が引火される。
【００５０】
システム帯域内に複数のチャネルを持つ通信システムにおいては、周波数変換器に含まれるローカル発振器の発振周波数を切り替えることで、受信周波数または送信周波数を切り替えて、所望のチャネルの受信または送信が行われる。本実施形態の周波数変換器は、このようなローカル信号周波数を可変とした周波数変換器として有用である。
【００５１】
このようにローカル発振器の出力信号周波数を制御信号により制御して所望帯域の受信または送信する技術は、本実施形態で説明したような周波数変換器のみでなく、第３乃至第６の実施形態で説明した直交復調器や直交変調器に対しても適用が可能である。
【００５２】
（第８の実施形態）
次に、本発明の第８の実施形態に係る無線通信装置として、例えば図１２に無線通信端末の受信部を示す。アンテナ１０１によって受信されたＲＦ信号は、低雑音増幅器１０２により増幅された後、周波数変換器１０３に入力され、例えばダウンコンバートされる。周波数変換器１０３からの出力信号はフィルタ１０４を介して直交復調器１０５に入力され、互いに直交する２つのベースバンド信号（Ｉ信号及びＱ信号）として復調される。直交復調器１０５から出力されるベースバンド信号は、Ａ／Ｄ変換器とＤＳＰ（ディジタル・シグナルプロセッサ）を含むベースバンド処理部１０６によって処理され、元のデータが復号・再生される。
【００５３】
ここで、本実施形態では周波数変換器１０３に例えば図１１に示したローカル信号周波数が可変の周波数変換器が用いられ、直交復調器１０５に例えば図７に示した直交復調器が用いられる。これにより、安定した温度特性を持ち、かつ環境の温度変化に対して無駄に電流を消費することがなく省電力の無線通信端末を提供することができる。
【００５４】
本発明の他の実施形態として、例えば図７あるいは図９に示した直交復調器に含まれるローカル発振器を周波数制御可能な電圧制御発振器とし、これを低雑音増幅器の後段に配置した受信機や、図１、図６あるいは図１１に示した周波数変換器をアップコンバータとして用い、さらに図８あるいは図１０に示した直交変調器を用いた送信機など様々な実施形態が可能である。
【００５５】
第２〜第８の実施形態においても、第１の実施形態で説明したと同様に、ローカル発振器とミキサ回路、さらには直交信号生成器を同一の集積回路チップ上に形成することにより、温度特性のより一層の安定化を図ることができることはいうまでもない。
【００５６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る周波数変換器の構成を示すブロック図
【図２】 温度に比例する信号振幅を持つローカル信号を発生するローカル発振器の第１の具体例を示す回路図
【図３】 温度に比例する信号振幅を持つローカル信号を発生するローカル発振器の第２の具体例を示す回路図
【図４】 バイアス電流が温度に比例するミキサ回路の具体例を示す回路図
【図５】 温度に比例する電流を出力する電流源の具体例を示す回路図
【図６】 本発明の第２の実施形態に係る周波数変換器の構成を示すブロック図
【図７】 本発明の第３の実施形態に係る直交復調器の構成を示すブロック図
【図８】 本発明の第４の実施形態に係る直交変調器の構成を示すブロック図
【図９】 本発明の第５の実施形態に係る直交復調器の構成を示すブロック図
【図１０】 本発明の第６の実施形態に係る直交変調器の構成を示すブロック図
【図１１】 本発明の第７の実施形態に係る周波数変換器の構成を示すブロック図
【図１２】 本発明の第８の実施形態に係る無線通信装置の受信系の構成例を示すブロック図
【符号の説明】
１０…集積回路チップ
１１，２１，３１…ローカル発振器
１２，２３Ａ，２３Ｂ，３２…ミキサ回路
１１Ａ…発振器コア部
１１Ｂ…出力バッファ回路
２２，２４…直交信号生成器
６１…ローカル信号増幅器
６２…ミキサ回路コア部
１０１…アンテナ
１０２…低雑音増幅器
１０３…周波数変換器
１０４…フィルタ
１０５…直交復調器
１０６…ベースバンド処理部
Claims (9)
- 温度に比例する信号振幅を持つローカル信号を発生するローカル発振器と；
温度に比例するバイアス電流により動作し、入力信号と前記ローカル信号との乗算を行うミキサ回路と
を具備する周波数変換機能を有する電子回路装置。 - 前記ミキサ回路は、前記入力信号の周波数と前記ローカル信号の周波数との和または差の周波数を有する出力信号を発生する請求項１に記載の電子回路装置。
- 前記発振器及び前記ミキサ回路は、同一の集積回路チップ上に形成される請求項１記載の電子回路装置。
- 前記ミキサ回路は、前記ローカル信号を増幅する増幅器を含む請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子回路装置。
- 温度に比例する信号振幅を持つ基準ローカル信号を発生する発振器と；
前記基準ローカル信号を入力して互いに直交する第１及び第２のローカル信号を生成する直交信号生成器と；
温度に比例するバイアス電流により動作し、変調された入力信号と前記第１及び第２のローカル信号とをそれぞれ乗算することにより、互いに直交する第１及び第２の復調信号をそれぞれ出力する第１及び第２のミキサ回路と
を具備する電子回路装置。 - 温度に比例する信号振幅を持つ基準ローカル信号を発生する発振器と；
前記基準ローカル信号を入力して互いに直交する第１及び第２のローカル信号を生成する直交信号生成器と；
温度に比例するバイアス電流により動作し、互いに直交する第１及び第２の入力信号と前記第１及び第２のローカル信号とをそれぞれ乗算することにより、直交変調信号を出力する第１及び第２のミキサ回路と
を具備する電子回路装置。 - 前記直交信号生成器は、温度に比例するバイアス電流によって動作する能動回路である請求項５または６に記載の電子回路装置。
- 前記ローカル発振器は、発振周波数が制御信号により制御される請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電子回路装置。
- 請求項１〜８のいずれか１項に記載の電子回路装置を含む無線通信装置。
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