JP5040431B2 - Frequency conversion circuit - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信装置等に用いられる周波数変換回路に関するものである。   The present invention relates to a frequency conversion circuit used in a wireless communication device or the like.

無線通信装置等では、受信部及び送信部に周波数変換回路（ミキサ回路）が用いられることがある。受信部に用いられる周波数変換回路は、受信したＲＦ（Radio Frequency）信号を、このＲＦ信号の周波数とデータの周波数との中間の周波数を有するＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換する。一方、送信部に用いられる周波数変換回路は、ＩＦ信号をＲＦ信号に変換する。この種の周波数変換回路は、電流−電圧特性が非線形である非線形素子を用いて信号の周波数を変換する。非特許文献１には、非線形素子としてトランジスタを有する周波数変換回路が記載されている。
宮本幸彦著、「高周波回路の設計と実装」、第４刷、日本放送出版協会、平成２年４月２０日、ｐ．１２９−１４２ In a wireless communication device or the like, a frequency conversion circuit (mixer circuit) may be used for a reception unit and a transmission unit. A frequency conversion circuit used in the reception unit converts the received RF (Radio Frequency) signal into an IF (Intermediate Frequency) signal having a frequency intermediate between the frequency of the RF signal and the frequency of the data. On the other hand, the frequency conversion circuit used in the transmission unit converts the IF signal into an RF signal. This type of frequency conversion circuit converts the frequency of a signal using a non-linear element having a non-linear current-voltage characteristic. Non-Patent Document 1 describes a frequency conversion circuit having a transistor as a nonlinear element.
Yukihiko Miyamoto, “Design and Implementation of High-Frequency Circuits”, 4th edition, Japan Broadcasting Publishing Association, April 20, 1990, p. 129-142

ところで、携帯電話などの携帯型の無線通信装置では、電池の長寿命化のために消費電力が小さく、小型な周波数変換回路が要望されている。しかしながら、非特許文献１に記載の周波数変換回路では、トランジスタを動作させるために電源が必要であり、低消費電力化や小型化が困難であった。   By the way, in portable radio communication devices such as mobile phones, there is a demand for a small frequency conversion circuit with low power consumption in order to extend battery life. However, the frequency conversion circuit described in Non-Patent Document 1 requires a power source to operate the transistor, and it has been difficult to reduce power consumption and size.

そこで、本発明は、低消費電力化及び小型化が可能な周波数変換回路を提供することを目的としている。   Therefore, an object of the present invention is to provide a frequency conversion circuit that can reduce power consumption and size.

本発明の周波数変換回路は、第１の信号と第２の信号とを受け、該第１の信号と該第２の信号との差周波数成分及び和周波数成分を生成する非線形受動素子と、非線形受動素子からの差周波数成分及び和周波数成分のうち、何れかの周波数成分を有する第３の信号を通過させるフィルタとを備えている。   A frequency conversion circuit according to the present invention includes a nonlinear passive element that receives a first signal and a second signal and generates a difference frequency component and a sum frequency component between the first signal and the second signal, and a nonlinear And a filter that allows passage of a third signal having any frequency component of the difference frequency component and the sum frequency component from the passive element.

この周波数変換回路によれば、非線形素子として受動素子を用いているので、非線形素子を動作させるための電源が不要となる。その結果、この周波数変換回路によれば、低消費電力化及び小型化が可能である。   According to this frequency conversion circuit, since the passive element is used as the nonlinear element, a power source for operating the nonlinear element becomes unnecessary. As a result, this frequency conversion circuit can reduce power consumption and size.

上記した非線形受動素子は、磁性体を含むインダクタであることが好ましい。例えば、磁性体コアに巻線が巻き回されてなるインダクタや磁性体層上に配線パターンが形成されてなるインダクタ等は、磁性体の磁気飽和特性に起因して非線形な磁界−磁束特性を有する。したがって、インダクタに電流が流れると磁界が発生し、磁性体に磁束が発生することとなる。電流を大きくしていくと磁束が大きくなり、磁性体において磁気飽和が発生する。この磁気飽和状態で電流をさらに大きくしていくと、インダクタンス（すなわち、インピーダンス）が減少する。そのため、入力信号の電流に対するインピーダンスの電圧降下分が変化し、電流と電圧との関係が非線形となる。このように、磁性体を含むインダクタは、非線形な電流−電圧特性を有することとなり、周波数変換回路の非線形素子として適用可能である。このインダクタは、受動素子であるので電源が不要である。   The nonlinear passive element described above is preferably an inductor including a magnetic material. For example, an inductor in which a winding is wound around a magnetic core or an inductor in which a wiring pattern is formed on a magnetic layer has a nonlinear magnetic field-flux characteristic due to the magnetic saturation characteristics of the magnetic substance. . Therefore, when a current flows through the inductor, a magnetic field is generated, and a magnetic flux is generated in the magnetic material. As the current is increased, the magnetic flux increases and magnetic saturation occurs in the magnetic material. As the current is further increased in this magnetic saturation state, the inductance (ie, impedance) decreases. Therefore, the voltage drop of the impedance with respect to the current of the input signal changes, and the relationship between the current and the voltage becomes nonlinear. Thus, an inductor including a magnetic material has nonlinear current-voltage characteristics, and can be applied as a nonlinear element of a frequency conversion circuit. Since this inductor is a passive element, no power source is required.

上記した非線形受動素子は、バリスタであることが好ましい。バリスタは、電流−電圧非直線特性を有するので、周波数変換回路の非線形素子として適用可能である。このバリスタは、受動素子であるので電源が不要である。   The nonlinear passive element described above is preferably a varistor. Since the varistor has a current-voltage nonlinear characteristic, it can be applied as a non-linear element of a frequency conversion circuit. Since this varistor is a passive element, no power source is required.

上記した非線形受動素子は、サーミスタであることが好ましい。サーミスタは、入力信号の電流による自己発熱に起因して非線形な温度−抵抗特性を有する。ここで、抵抗値は、入力信号の電流に対する電圧降下量を定める。したがって、サーミスタは、非線形な電流−電圧特性を有することとなり、周波数変換回路の非線形素子として適用可能である。このサーミスタは、受動素子であるので電源が不要である。   The nonlinear passive element described above is preferably a thermistor. The thermistor has a non-linear temperature-resistance characteristic due to self-heating due to the current of the input signal. Here, the resistance value determines the amount of voltage drop with respect to the current of the input signal. Therefore, the thermistor has a non-linear current-voltage characteristic, and can be applied as a non-linear element of a frequency conversion circuit. Since this thermistor is a passive element, no power source is required.

本発明によれば、低消費電力化及び小型化が可能な周波数変換回路が得られる。   According to the present invention, a frequency conversion circuit capable of reducing power consumption and size can be obtained.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。図１に示す周波数変換回路１は、例えば無線通信システムにおける受信装置等に用いられ、受信したＲＦ信号（第１の信号）Ｓｒｆを、中間周波数を有するＩＦ信号（第３の信号）Ｓｉｆに変換するものである。周波数変換回路１は、ＲＦフィルタ１１と、ＬＯフィルタ１２と、ＲＦ整合部１３と、インダクタ（非線形受動素子）１４と、ＩＦ整合部１５と、ＩＦフィルタ１６とを備えている。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a frequency conversion circuit according to the first embodiment of the present invention. A frequency conversion circuit 1 shown in FIG. 1 is used, for example, in a receiver in a wireless communication system, and converts a received RF signal (first signal) Srf into an IF signal (third signal) Sif having an intermediate frequency. To do. The frequency conversion circuit 1 includes an RF filter 11, an LO filter 12, an RF matching unit 13, an inductor (nonlinear passive element) 14, an IF matching unit 15, and an IF filter 16.

ＲＦフィルタ１１は、受信したＲＦ信号Ｓｒｆにおける高周波ノイズ及び低周波ノイズを遮断する。ＲＦフィルタ１１には、例えばバンドパスフィルタが用いられる。ＲＦフィルタ１１はＲＦ整合部１３に接続されている。   The RF filter 11 blocks high frequency noise and low frequency noise in the received RF signal Srf. For example, a band pass filter is used as the RF filter 11. The RF filter 11 is connected to the RF matching unit 13.

ＬＯフィルタ１２は、局部発振器からのＬＯ（Local Oscillator）信号（第２の信号）Ｓｌｏにおける高周波ノイズ及び低周波ノイズを遮断する。ＬＯフィルタ１２には、例えばバンドパスフィルタが用いられる。ＬＯフィルタ１２はＲＦ整合部１３に接続されている。   The LO filter 12 blocks high-frequency noise and low-frequency noise in a LO (Local Oscillator) signal (second signal) Slo from the local oscillator. As the LO filter 12, for example, a band pass filter is used. The LO filter 12 is connected to the RF matching unit 13.

ＲＦ整合部１３は、ＲＦフィルタ１１及びその前段回路と、インダクタ１４とのインピーダンス整合を行うためのものである。また、ＲＦ整合部１３は、ＬＯフィルタ１２及びその前段の局部発振器と、インダクタ１４とのインピーダンス整合を行うためのものである。ＲＦ整合部１３は、ＲＦ信号Ｓｒｆの周波数及びＬＯ信号Ｓｌｏの周波数に対して最もインピーダンス整合されている。すなわち、ＲＦ整合部１３は、ＲＦ信号Ｓｒｆ及びＬＯ信号Ｓｌｏに対して伝達率が最も大きい。ＲＦ整合部１３は、インダクタ１４に接続されている。   The RF matching unit 13 is for performing impedance matching between the RF filter 11 and its pre-stage circuit and the inductor 14. The RF matching unit 13 is for performing impedance matching between the LO filter 12 and the local oscillator in the preceding stage and the inductor 14. The RF matching unit 13 is most impedance matched to the frequency of the RF signal Srf and the frequency of the LO signal Slo. That is, the RF matching unit 13 has the highest transmission rate with respect to the RF signal Srf and the LO signal Slo. The RF matching unit 13 is connected to the inductor 14.

インダクタ１４は、例えば、磁性体コアに巻線が巻き回されてなるインダクタや磁性体層上に配線パターンが形成されてなるインダクタ等である。インダクタ１４は、磁性体の磁気飽和特性に起因して非線形な磁界−磁束特性を有する。したがって、インダクタ１４に電流が流れると磁界が発生し、磁性体に磁束が発生することとなる。電流を大きくしていくと磁束が大きくなり、磁性体において磁気飽和が発生する。この磁気飽和状態で電流をさらに大きくしていくと、インダクタンス（すなわち、インピーダンス）が減少する。そのため、入力信号の電流に対するインピーダンスの電圧降下分（交流分）が変化し、電流と電圧との関係が非線形となる。このように、インダクタ１４は、非線形な電流−電圧特性を有する。インダクタ１４は、ＲＦ信号ＳｒｆとＬＯ信号Ｓｌｏとの差周波数成分及び和周波数成分であって、下式（１）のようにｎ，ｍをパラメータとした複数の差周波数成分及び和周波数成分を生成する。インダクタ１４は、ＩＦ整合部１５に接続されている。
±ｎ・ωｒ±ｍ・ωｌ・・・（１）
ωｒ：ＲＦ信号Ｓｒｆの角周波数
ωｌ：ＬＯ信号Ｓｌｏの角周波数
ｎ，ｍ：正の整数 The inductor 14 is, for example, an inductor in which a winding is wound around a magnetic core or an inductor in which a wiring pattern is formed on a magnetic layer. The inductor 14 has a nonlinear magnetic field-flux characteristic due to the magnetic saturation characteristic of the magnetic material. Therefore, when a current flows through the inductor 14, a magnetic field is generated, and a magnetic flux is generated in the magnetic body. As the current is increased, the magnetic flux increases and magnetic saturation occurs in the magnetic material. As the current is further increased in this magnetic saturation state, the inductance (ie, impedance) decreases. Therefore, the voltage drop (AC component) of the impedance with respect to the current of the input signal changes, and the relationship between the current and the voltage becomes nonlinear. Thus, the inductor 14 has non-linear current-voltage characteristics. The inductor 14 is a difference frequency component and a sum frequency component between the RF signal Srf and the LO signal Slo, and generates a plurality of difference frequency components and a sum frequency component using n and m as parameters as in the following equation (1). To do. The inductor 14 is connected to the IF matching unit 15.
± n · ωr ± m · ωl (1)
ωr: angular frequency of RF signal Srf ωl: angular frequency of LO signal Slo n, m: positive integer

ＩＦ整合部１５は、インダクタ１４と、ＩＦフィルタ１６及びその後段回路とのインピーダンス整合を行うためのものである。ＩＦ整合部１５は、インダクタ１４によって生成された中間周波数ωｒ−ωｌ（上記（１）式においてｎ，ｍ＝１）を有する差周波数成分に対して最もインピーダンス整合されている。すなわち、ＩＦ整合部１５は、この差周波数成分に対して伝達率が最も大きい。ＩＦ整合部１５は、ＩＦフィルタ１６に接続されている。   The IF matching unit 15 is for performing impedance matching between the inductor 14, the IF filter 16, and the subsequent circuit. The IF matching unit 15 is most impedance matched to the difference frequency component having the intermediate frequency ωr−ωl (n, m = 1 in the above equation (1)) generated by the inductor 14. That is, the IF matching unit 15 has the highest transfer rate for this difference frequency component. The IF matching unit 15 is connected to the IF filter 16.

ＩＦフィルタ１６は、インダクタ１４によって生成された差周波数成分及び和周波数成分のうち、中間周波数ωｒ−ωｌを有する差周波数成分のみを通過させ、ＩＦ信号Ｓｒｆとして出力する。ＩＦフィルタ１６には、例えばバンドパスフィルタが用いられる。   The IF filter 16 passes only the difference frequency component having the intermediate frequency ωr−ωl out of the difference frequency component and the sum frequency component generated by the inductor 14 and outputs the result as an IF signal Srf. For example, a band pass filter is used as the IF filter 16.

ここで、第１の実施形態の周波数変換回路１と従来の周波数変換回路１Ｘとを比較する。図５は、従来の周波数変換回路を示す回路図である。図５に示すように、従来の周波数変換回路１Ｘは、非線形素子としてインダクタ１４に代えてトランジスタ（非線形能動素子）１４Ｘを備えている。このトランジスタ１４Ｘを動作させるために、電源１７が接続されている。このように、従来の周波数変換回路１Ｘでは、トランジスタ１４Ｘを動作させるための電源１７が必要であり、低消費電力化や小型化が困難であった。   Here, the frequency conversion circuit 1 of the first embodiment is compared with the conventional frequency conversion circuit 1X. FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional frequency conversion circuit. As shown in FIG. 5, the conventional frequency conversion circuit 1X includes a transistor (nonlinear active element) 14X instead of the inductor 14 as a nonlinear element. A power supply 17 is connected to operate the transistor 14X. Thus, in the conventional frequency conversion circuit 1X, the power source 17 for operating the transistor 14X is necessary, and it is difficult to reduce power consumption and size.

しかしながら、第１の実施形態の周波数変換回路１によれば、非線形素子として受動素子であるインダクタ１４を用いているので、従来の周波数変換回路１Ｘのように非線形素子であるトランジスタ１４Ｘを動作させるための電源１７が不要となる。その結果、第１の実施形態の周波数変換回路１によれば、低消費電力化及び小型化が可能である。   However, according to the frequency conversion circuit 1 of the first embodiment, since the inductor 14 that is a passive element is used as the nonlinear element, the transistor 14X that is a nonlinear element is operated like the conventional frequency conversion circuit 1X. The power supply 17 is not required. As a result, according to the frequency conversion circuit 1 of the first embodiment, it is possible to reduce power consumption and size.

したがって、この第１の実施形態の周波数変換回路１を携帯電話などの携帯型の無線通信装置に適用すれば、電池の長寿命化が可能となり、また小型化が可能となる。   Therefore, if the frequency conversion circuit 1 of the first embodiment is applied to a portable wireless communication apparatus such as a mobile phone, the battery life can be extended and the battery can be downsized.

［第２の実施形態］
図２は、本発明の第２の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。図２に示す周波数変換回路１Ａは、例えば無線通信システムにおける受信装置等に用いられ、受信したＲＦ信号Ｓｒｆを、中間周波数を有するＩＦ信号Ｓｉｆに変換するものである。周波数変換回路１Ａは、周波数変換回路１においてインダクタ１４に代えてバリスタ（非線形受動素子）１４Ａを備えている構成で第１の実施形態と異なっている。周波数変換回路１Ａの他の構成は、周波数変換回路１と同一である。 [Second Embodiment]
FIG. 2 is a circuit diagram showing a frequency conversion circuit according to the second embodiment of the present invention. A frequency conversion circuit 1A shown in FIG. 2 is used, for example, in a receiving device in a wireless communication system, and converts a received RF signal Srf into an IF signal Sif having an intermediate frequency. The frequency conversion circuit 1A is different from the first embodiment in that the frequency conversion circuit 1 includes a varistor (nonlinear passive element) 14A instead of the inductor 14 in the frequency conversion circuit 1. The other configuration of the frequency conversion circuit 1A is the same as that of the frequency conversion circuit 1.

バリスタ１４Ａは、電流−電圧非直線特性を有する。バリスタ１４Ａは、ＲＦ信号ＳｒｆとＬＯ信号Ｓｌｏとの差周波数成分及び和周波数成分であって、上記（１）式のようにｎ，ｍをパラメータとした複数の差周波数成分及び和周波数成分を生成する。   The varistor 14A has a current-voltage nonlinear characteristic. The varistor 14A is a difference frequency component and a sum frequency component between the RF signal Srf and the LO signal Slo, and generates a plurality of difference frequency components and sum frequency components using n and m as parameters as in the above equation (1). To do.

この第２の実施形態の周波数変換回路１Ａでも、非線形素子として受動素子であるバリスタ１４Ａを用いているので、従来の周波数変換回路１Ｘのように非線形素子であるトランジスタ１４Ｘを動作させるための電源１７が不要となる。その結果、第２の実施形態の周波数変換回路１Ａによれば、低消費電力化及び小型化が可能である。   Also in the frequency conversion circuit 1A of the second embodiment, since the varistor 14A which is a passive element is used as a nonlinear element, the power supply 17 for operating the transistor 14X which is a nonlinear element like the conventional frequency conversion circuit 1X. Is no longer necessary. As a result, according to the frequency conversion circuit 1A of the second embodiment, it is possible to reduce power consumption and size.

したがって、この第２の実施形態の周波数変換回路１Ａを携帯電話などの携帯型の無線通信装置に適用しても、電池の長寿命化が可能となり、また小型化が可能となる。   Therefore, even if the frequency conversion circuit 1A of the second embodiment is applied to a portable wireless communication device such as a mobile phone, the battery life can be extended and the size can be reduced.

［第３の実施形態］
図３は、本発明の第３の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。図３に示す周波数変換回路１Ｂは、例えば無線通信システムにおける受信装置等に用いられ、受信したＲＦ信号Ｓｒｆを、中間周波数を有するＩＦ信号Ｓｉｆに変換するものである。周波数変換回路１Ｂは、周波数変換回路１においてインダクタ１４に代えてサーミスタ（非線形受動素子）１４Ｂを備えている構成で第１の実施形態と異なっている。周波数変換回路１Ｂの他の構成は、周波数変換回路１と同一である。 [Third Embodiment]
FIG. 3 is a circuit diagram showing a frequency conversion circuit according to the third embodiment of the present invention. A frequency conversion circuit 1B shown in FIG. 3 is used, for example, in a receiving apparatus in a wireless communication system, and converts a received RF signal Srf into an IF signal Sif having an intermediate frequency. The frequency conversion circuit 1B is different from the first embodiment in that the frequency conversion circuit 1 includes a thermistor (nonlinear passive element) 14B instead of the inductor 14 in the frequency conversion circuit 1. Other configurations of the frequency conversion circuit 1B are the same as those of the frequency conversion circuit 1.

サーミスタ１４Ｂは、入力信号の電流による自己発熱に起因して非線形な温度−抵抗特性を有する。ここで、抵抗値は入力信号の電流に対する電圧降下量を定める。したがって、サーミスタ１４Ｂは、非線形な電流−電圧特性を有する。サーミスタ１４Ｂは、ＲＦ信号ＳｒｆとＬＯ信号Ｓｌｏとの差周波数成分及び和周波数成分であって、上記（１）式のようにｎ，ｍをパラメータとした複数の差周波数成分及び和周波数成分を生成する。   The thermistor 14B has non-linear temperature-resistance characteristics due to self-heating due to the current of the input signal. Here, the resistance value determines the amount of voltage drop with respect to the current of the input signal. Therefore, the thermistor 14B has a non-linear current-voltage characteristic. The thermistor 14B generates a difference frequency component and a sum frequency component between the RF signal Srf and the LO signal Slo, and generates a plurality of difference frequency components and a sum frequency component using n and m as parameters as in the above equation (1). To do.

この第３の実施形態の周波数変換回路１Ｂでも、非線形素子として受動素子であるサーミスタ１４Ｂを用いているので、従来の周波数変換回路１Ｘのように非線形素子であるトランジスタ１４Ｘを動作させるための電源１７が不要となる。その結果、第３の実施形態の周波数変換回路１Ｂによれば、低消費電力化及び小型化が可能である。   Also in the frequency conversion circuit 1B of the third embodiment, the thermistor 14B that is a passive element is used as a nonlinear element, and therefore, a power supply 17 for operating the transistor 14X that is a nonlinear element like the conventional frequency conversion circuit 1X. Is no longer necessary. As a result, the frequency conversion circuit 1B of the third embodiment can reduce power consumption and size.

したがって、この第３の実施形態の周波数変換回路１Ｂを携帯電話などの携帯型の無線通信装置に適用しても、電池の長寿命化が可能となり、また小型化が可能となる。   Therefore, even when the frequency conversion circuit 1B of the third embodiment is applied to a portable wireless communication device such as a mobile phone, the battery life can be extended and the size can be reduced.

［第４の実施形態］
図４は、本発明の第４の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。図４に示す周波数変換回路１Ｃは、例えば無線通信システムにおける送信装置等に用いられ、中間周波数を有するＩＦ信号（第１の信号）Ｓｉｆを送信するためのＲＦ信号（第３の信号）Ｓｒｆに変換するものである。周波数変換回路１Ｃは、ＩＦフィルタ２１と、ＬＯフィルタ２２と、ＩＦ整合部２３と、インダクタ（非線形受動素子）１４と、ＲＦ整合部２５と、ＲＦフィルタ２６とを備えている。 [Fourth Embodiment]
FIG. 4 is a circuit diagram showing a frequency conversion circuit according to the fourth embodiment of the present invention. The frequency conversion circuit 1C shown in FIG. 4 is used, for example, in a transmission apparatus in a wireless communication system, and is used as an RF signal (third signal) Srf for transmitting an IF signal (first signal) Sif having an intermediate frequency. To convert. The frequency conversion circuit 1 </ b> C includes an IF filter 21, an LO filter 22, an IF matching unit 23, an inductor (nonlinear passive element) 14, an RF matching unit 25, and an RF filter 26.

ＩＦフィルタ２１は、中間周波数を有するＩＦ信号Ｓｉｆにおける高周波ノイズ及び低周波ノイズを遮断する。ＩＦフィルタ２１には、例えばバンドパスフィルタが用いられる。ＩＦフィルタ２１はＩＦ整合部２３に接続されている。   The IF filter 21 blocks high frequency noise and low frequency noise in the IF signal Sif having an intermediate frequency. For example, a band pass filter is used as the IF filter 21. The IF filter 21 is connected to the IF matching unit 23.

ＬＯフィルタ２２は、局部発振器からのＬＯ（Local Oscillator）信号（第２の信号）Ｓｌｏにおける高周波ノイズ及び低周波ノイズを遮断する。ＬＯフィルタ２２には、例えばバンドパスフィルタが用いられる。ＬＯフィルタ２２はＩＦ整合部２３に接続されている。   The LO filter 22 blocks high frequency noise and low frequency noise in a LO (Local Oscillator) signal (second signal) Slo from the local oscillator. For example, a band pass filter is used as the LO filter 22. The LO filter 22 is connected to the IF matching unit 23.

ＩＦ整合部２３は、ＩＦフィルタ２１及びその前段回路と、インダクタ１４とのインピーダンス整合を行うためのものである。また、ＩＦ整合部２３は、ＬＯフィルタ１２及びその前段の局部発振器と、インダクタ１４とのインピーダンス整合を行うためのものである。ＩＦ整合部２３は、ＩＦ信号Ｓｉｆの周波数及びＬＯ信号Ｓｌｏの周波数に対して最もインピーダンス整合されている。すなわち、ＩＦ整合部２３は、ＩＦ信号Ｓｉｆ及びＬＯ信号Ｓｌｏに対して伝達率が最も大きい。ＩＦ整合部２３は、インダクタ１４に接続されている。   The IF matching unit 23 is for impedance matching between the IF filter 21 and its pre-stage circuit and the inductor 14. The IF matching unit 23 is for performing impedance matching between the LO filter 12 and the local oscillator in the preceding stage and the inductor 14. The IF matching unit 23 is most impedance matched with respect to the frequency of the IF signal Sif and the frequency of the LO signal Slo. That is, the IF matching unit 23 has the highest transmission rate with respect to the IF signal Sif and the LO signal Slo. The IF matching unit 23 is connected to the inductor 14.

インダクタ１４Ｃは、例えば、磁性体コアに巻線が巻き回されてなるインダクタや磁性体層上に配線パターンが形成されてなるインダクタ等である。インダクタ１４Ｃは、磁性体の磁気飽和特性に起因して非線形な磁界−磁束特性を有する。したがって、インダクタ１４Ｃに電流が流れると磁界が発生し、磁性体に磁束が発生することとなる。電流を大きくしていくと磁束が大きくなり、磁性体において磁気飽和が発生する。この磁気飽和状態で電流をさらに大きくしていくと、インダクタンス（すなわち、インピーダンス）が減少する。そのため、入力信号の電流に対するインピーダンスの電圧降下分（交流分）が変化し、電流と電圧との関係が非線形となる。このように、インダクタ１４Ｃは、非線形な電流−電圧特性を有する。インダクタ１４Ｃは、ＩＦ信号ＳｉｆとＬＯ信号Ｓｌｏとの差周波数成分及び和周波数成分であって、上記（１）式のようにｎ，ｍをパラメータとした複数の差周波数成分及び和周波数成分を生成する。インダクタ１４Ｃは、ＲＦ整合部２５に接続されている。   The inductor 14C is, for example, an inductor in which a winding is wound around a magnetic core or an inductor in which a wiring pattern is formed on a magnetic layer. The inductor 14C has non-linear magnetic field-magnetic flux characteristics due to the magnetic saturation characteristics of the magnetic material. Therefore, when a current flows through the inductor 14C, a magnetic field is generated, and a magnetic flux is generated in the magnetic body. As the current is increased, the magnetic flux increases and magnetic saturation occurs in the magnetic material. As the current is further increased in this magnetic saturation state, the inductance (ie, impedance) decreases. Therefore, the voltage drop (AC component) of the impedance with respect to the current of the input signal changes, and the relationship between the current and the voltage becomes nonlinear. Thus, the inductor 14C has a non-linear current-voltage characteristic. The inductor 14C is a difference frequency component and a sum frequency component between the IF signal Sif and the LO signal Slo, and generates a plurality of difference frequency components and a sum frequency component using n and m as parameters as in the above equation (1). To do. The inductor 14 </ b> C is connected to the RF matching unit 25.

ＲＦ整合部２５は、インダクタ１４Ｃと、ＲＦフィルタ２６及びその後段回路とのインピーダンス整合を行うためのものである。ＲＦ整合部２５は、インダクタ１４Ｃによって生成された高周波数ωｒ＋ωｌ（上記（１）式においてｎ，ｍ＝１）を有する和周波数成分に対して最もインピーダンス整合されている。すなわち、ＲＦ整合部２５は、この和周波数成分に対して伝達率が最も大きい。ＲＦ整合部２５は、ＲＦフィルタ２６に接続されている。   The RF matching unit 25 is for impedance matching between the inductor 14C, the RF filter 26, and the subsequent circuit. The RF matching unit 25 is most impedance-matched to the sum frequency component having the high frequency ωr + ωl (n, m = 1 in the above equation (1)) generated by the inductor 14C. That is, the RF matching unit 25 has the highest transmission rate for this sum frequency component. The RF matching unit 25 is connected to the RF filter 26.

ＲＦフィルタ２６は、インダクタ１４Ｃによって生成された差周波数成分及び和周波数成分のうち、高周波数ωｒ＋ωｌを有する和周波数成分のみを通過させ、ＲＦ信号Ｓｒｆとして出力する。ＲＦフィルタ２６には、例えばバンドパスフィルタが用いられる。   The RF filter 26 passes only the sum frequency component having the high frequency ωr + ωl out of the difference frequency component and the sum frequency component generated by the inductor 14C, and outputs it as the RF signal Srf. For example, a band pass filter is used as the RF filter 26.

この第４の実施形態の周波数変換回路１Ｃでも、非線形素子として受動素子であるインダクタ１４Ｃを用いているので、従来の周波数変換回路１Ｘのように非線形素子であるトランジスタ１４Ｘを動作させるための電源１７が不要となる。その結果、第４の実施形態の周波数変換回路１Ｃによれば、低消費電力化及び小型化が可能である。   Also in the frequency conversion circuit 1C of the fourth embodiment, the inductor 14C, which is a passive element, is used as a non-linear element. Therefore, the power supply 17 for operating the transistor 14X, which is a non-linear element, like the conventional frequency conversion circuit 1X. Is no longer necessary. As a result, according to the frequency conversion circuit 1C of the fourth embodiment, it is possible to reduce power consumption and size.

したがって、この第４の実施形態の周波数変換回路１Ｃを携帯電話などの携帯型の無線通信装置に適用すれば、電池の長寿命化が可能となり、また小型化が可能となる。   Therefore, if the frequency conversion circuit 1C of the fourth embodiment is applied to a portable wireless communication device such as a mobile phone, the battery life can be extended and the size can be reduced.

なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。本発明の思想によれば、非線形受動素子には、半導体素子（例えばダイオード）以外にも、周波数変換回路に求められる非線形特性（電流−電圧特性）を満たすような非線形特性を有するインダクタ、バリスタ及びサーミスタが適用可能であることがわかった。この非線形受動素子には、インダクタ、バリスタ及びサーミスタ以外にも、周波数変換回路に求められる非線形特性（電流−電圧特性）を満たすような非線形特性を有する様々な非線形受動素子が適用可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. According to the idea of the present invention, in addition to a semiconductor element (for example, a diode), an inductor, a varistor having a nonlinear characteristic that satisfies a nonlinear characteristic (current-voltage characteristic) required for a frequency conversion circuit, and a non-linear passive element It turns out that the thermistor is applicable. In addition to the inductor, the varistor, and the thermistor, various nonlinear passive elements having nonlinear characteristics that satisfy the nonlinear characteristics (current-voltage characteristics) required for the frequency conversion circuit can be applied to the nonlinear passive elements.

本発明の第１の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a frequency conversion circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the frequency converter circuit which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the frequency converter circuit which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係る周波数変換回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the frequency converter circuit which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 従来の周波数変換回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the conventional frequency conversion circuit.

符号の説明Explanation of symbols

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…周波数変換回路、１１…ＲＦフィルタ、１２…ＬＯフィルタ、１３…ＲＦ整合部、１４，１４Ｃ…インダクタ（非線形受動素子）、１４Ａ…バリスタ（非線形受動素子）、１４Ｂ…サーミスタ（非線形受動素子）、１５…ＩＦ整合部、１６…ＩＦフィルタ（フィルタ）、２１…ＩＦフィルタ、２２…ＬＯフィルタ、２３…ＩＦ整合部、２５…ＲＦ整合部、２６…ＲＦフィルタ（フィルタ）。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A, 1B, 1C ... Frequency conversion circuit, 11 ... RF filter, 12 ... LO filter, 13 ... RF matching part, 14, 14C ... Inductor (nonlinear passive element), 14A ... Varistor (nonlinear passive element), 14B ... Thermistor (nonlinear passive element), 15 ... IF matching unit, 16 ... IF filter (filter), 21 ... IF filter, 22 ... LO filter, 23 ... IF matching unit, 25 ... RF matching unit, 26 ... RF filter (filter) .

Claims (1)

磁性体を含むインダクタであって、第１の信号と第２の信号とを受け、該第１の信号と該第２の信号との差周波数成分及び和周波数成分を生成する該インダクタと、
前記インダクタからの前記差周波数成分及び前記和周波数成分のうち、何れかの周波数成分を有する第３の信号を通過させるフィルタと、
を備える、周波数変換回路。 A inductor including a magnetic material, and said inductor receiving the first signal and the second signal to produce a difference frequency component and the sum frequency components of the first signal and the second signal,
A filter that passes a third signal having any frequency component of the difference frequency component and the sum frequency component from the inductor ;
A frequency conversion circuit comprising:
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