JP6155636B2 - Wireless communication apparatus, signal adjustment circuit, and signal adjustment method - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信装置、信号調整回路、及び信号調整方法に関する。 The present invention relates to a wireless communication device, a signal adjustment circuit, and a signal adjustment method.
無線通信装置における信号の周波数変換機能の役割を担うミキサは、無線通信装置が送信機能の場合(送信ミキサ)は信号を低い周波数(中間周波数、IF)から高い周波数(無線周波数、RF)に変換し、一方、無線通信装置が受信機能の場合(受信ミキサ)は信号を高い周波数(RF)から低い周波数(IF)に変換する。いずれの場合も、周波数変換のために局部発振(LO)信号が利用される。 The mixer that plays the role of the signal frequency conversion function in the wireless communication device converts the signal from a low frequency (intermediate frequency, IF) to a high frequency (radio frequency, RF) when the wireless communication device has a transmission function (transmission mixer). On the other hand, when the wireless communication apparatus has a reception function (reception mixer), the signal is converted from a high frequency (RF) to a low frequency (IF). In either case, a local oscillation (LO) signal is used for frequency conversion.
ミキサによる信号の周波数変換効率の指標として、変換利得が利用される。変換利得は、ミキサの出力信号電力(送信ミキサの場合RF信号電力、受信ミキサの場合IF信号電力)とミキサの入力信号電力(送信ミキサの場合IF信号電力、受信ミキサの場合RF信号電力)の差を表し、変換利得が高いほうが同一入力信号電力に対する出力信号電力が高くなるため、ミキサの変換効率が高くなり望ましい動作となる。ミキサの変換利得は、一般的にLO信号電力に対して単峰型となり極大値が存在する。この極大値となるLO信号電力でミキサを動作させることが、ミキサの変換効率の点で望ましい。 A conversion gain is used as an index of the frequency conversion efficiency of the signal by the mixer. The conversion gain is the output signal power of the mixer (RF signal power for the transmission mixer, IF signal power for the reception mixer) and the input signal power of the mixer (IF signal power for the transmission mixer, RF signal power for the reception mixer). The difference represents the difference, and the higher the conversion gain, the higher the output signal power with respect to the same input signal power, so that the conversion efficiency of the mixer is increased and a desirable operation is achieved. The conversion gain of the mixer is generally unimodal with respect to the LO signal power and has a maximum value. It is desirable in terms of the conversion efficiency of the mixer to operate the mixer with the LO signal power at which the maximum value is obtained.
特許文献1には、ミキサに入力するLO信号電力を調整する方法が開示されている。特許文献1では、無線通信装置が受信機能を備えている場合に、ミキサの出力に現れる妨害波の電力に応じてLO信号電力を調整することでミキサの動作の妨害波に対する影響を抑制している。 Patent Document 1 discloses a method for adjusting LO signal power input to a mixer. In Patent Document 1, when the wireless communication apparatus has a reception function, the influence of the mixer operation on the disturbing wave is suppressed by adjusting the LO signal power according to the power of the disturbing wave appearing in the output of the mixer. Yes.
ミキサの動作に必要なLO信号電力は、LO信号を生成する局部発振器で実現することが難しいため、局部発振器とミキサの間にミキサドライバアンプを挿入し、局部発振器で発生させたLO信号電力をミキサドライバアンプで増幅することが一般的である。例えば、特許文献2、3には、ミキサの前段にLO信号に対するミキサドライバアンプが接続された例が開示されている。特許文献2では、ミキサドライバアンプのサイズを調整することで、ミキサに入力するLO信号電力を調整しミキサの変換利得を制御している。特許文献3では、ミキサドライバアンプで増幅されたLO信号と、外部から供給される参照直流信号との比較結果に基づいて、ミキサドライバアンプの増幅利得を制御している。
Since the LO signal power required for mixer operation is difficult to achieve with a local oscillator that generates the LO signal, a mixer driver amplifier is inserted between the local oscillator and the mixer, and the LO signal power generated by the local oscillator is It is common to amplify with a mixer driver amplifier. For example,
ミキサドライバアンプに対する信号電力の入出力特性は、温度といった環境条件に依存する。図7は、ミキサドライバアンプの線形領域での増幅利得(Linear Gain)及び飽和出力電力(Psat)の温度依存性を示す図であり、非特許文献1に開示されているものである。図7では、温度が−25度から75度へ上昇するとともにミキサドライバアンプの線形領域での利得及び飽和出力電力が低下することが示されている。また、温度依存性について、線形領域での利得よりも飽和出力電力のほうが小さいことが示されている。 The input / output characteristics of signal power to the mixer driver amplifier depend on environmental conditions such as temperature. FIG. 7 is a diagram showing the temperature dependence of the amplification gain (Linear Gain) and the saturation output power (Psat) in the linear region of the mixer driver amplifier, which is disclosed in Non-Patent Document 1. FIG. 7 shows that the gain and saturation output power in the linear region of the mixer driver amplifier decrease as the temperature increases from −25 degrees to 75 degrees. It is also shown that the saturation output power is smaller than the gain in the linear region with respect to temperature dependence.
また、ミキサドライブアンプのみならず、ミキサの変換特性も、温度といった環境条件に依存して変化する。特に、温度といった環境条件の変化により、ミキサの変換利得のLO信号電力依存性が変化してしまうと、仮にミキサドライブアンプの出力が一定でも、ミキサの変換利得が劣化する可能性がある。 Further, not only the mixer drive amplifier but also the conversion characteristics of the mixer change depending on environmental conditions such as temperature. In particular, if the LO signal power dependency of the conversion gain of the mixer changes due to a change in environmental conditions such as temperature, even if the output of the mixer drive amplifier is constant, the conversion gain of the mixer may deteriorate.
以上をまとめると、上述した各先行技術文献に記載の技術では、以下に述べるようにいくつかの課題が残されていることがわかる。 Summarizing the above, it can be seen that the techniques described in the above-mentioned prior art documents still have some problems as described below.
温度といった環境条件の変化によりミキサドライバアンプの入出力特性が変化すると、ミキサドライバアンプの出力信号電力(ミキサへのLO信号入力電力)が変化し、ミキサの変換利得の劣化が発生する。また、ミキサドライブアンプのみならず、温度といった環境条件の変化によりミキサの変換特性が変化すると、ミキサの変換利得の劣化も発生する可能性がある。 When the input / output characteristics of the mixer driver amplifier change due to changes in environmental conditions such as temperature, the output signal power of the mixer driver amplifier (LO signal input power to the mixer) changes, and the conversion gain of the mixer deteriorates. In addition to the mixer drive amplifier, if the conversion characteristics of the mixer change due to changes in environmental conditions such as temperature, the conversion gain of the mixer may also deteriorate.
特に、LO信号の周波数がミリ波(30GHz〜300GHz)といった高周波となると、ミキサの変換利得がLO信号電力に対してより凸になる傾向にある。この原因は、LO信号の周波数が上昇するにつれてミキサのLO信号に対する入力インピーダンスがLO信号電力に対して変化しやすくなるためである。そのため、高周波信号を扱うミキサでは、ミキサに入力するLO信号電力を温度といった環境条件の変化に合わせて調整する必要性が一層増すこととなる。 In particular, when the LO signal frequency is a high frequency such as millimeter waves (30 GHz to 300 GHz), the conversion gain of the mixer tends to be more convex with respect to the LO signal power. This is because the input impedance of the mixer to the LO signal is likely to change with respect to the LO signal power as the frequency of the LO signal increases. Therefore, in a mixer that handles high-frequency signals, the necessity for adjusting the LO signal power input to the mixer in accordance with changes in environmental conditions such as temperature is further increased.
非特許文献1によれば、ミキサドライバアンプの特性の温度依存性は、飽和出力電力のほうが線形領域の利得よりも小さいことが示されている。すなわち、ミキサドライバアンプを線形領域よりも飽和領域で動作させることが、ミキサドライバアンプの出力信号電力の安定化の観点では望ましい。 According to Non-Patent Document 1, it is shown that the temperature dependence of the characteristics of the mixer driver amplifier is such that the saturated output power is smaller than the gain in the linear region. That is, it is desirable to operate the mixer driver amplifier in the saturation region rather than the linear region from the viewpoint of stabilizing the output signal power of the mixer driver amplifier.
上述したように、温度といった環境条件に依存してミキサドライバアンプの入出力特性が変化することにより、ミキサの変換利得が変化してしまうという課題がある。 As described above, there is a problem that the conversion gain of the mixer changes due to the change in the input / output characteristics of the mixer driver amplifier depending on the environmental conditions such as temperature.
そこで、本発明の目的は、上述した課題を解決するために、ミキサの変換利得が、温度といった環境変化に対して安定する無線通信装置、信号調整回路、及び信号調整方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a wireless communication apparatus, a signal adjustment circuit, and a signal adjustment method in which the conversion gain of a mixer is stable against environmental changes such as temperature in order to solve the above-described problems. .
本発明の一形態である無線通信装置は、局部発振信号を増幅するミキサドライバアンプと、前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を調整するミキサドライバアンプ電力調整手段と、前記ミキサドライバアンプの出力信号となる増幅後の局部発振信号に基づいて入力信号の周波数変換を行うことで、周波数変換後の入力信号を出力信号として生成するミキサと、前記ミキサで生成された出力信号の電力を検出するミキサ電力検出手段とを備え、前記ミキサドライバアンプ電力調整手段は、前記ミキサドライバアンプを飽和領域で動作させるように、前記ミキサ電力検出手段で検出された前記出力信号の電力に基づいて前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を調整することを特徴とする。 A wireless communication apparatus according to an aspect of the present invention includes a mixer driver amplifier that amplifies a local oscillation signal, mixer driver amplifier power adjustment means that adjusts power of an output signal of the mixer driver amplifier, and an output signal of the mixer driver amplifier A mixer that generates the input signal after frequency conversion as an output signal by performing frequency conversion of the input signal based on the amplified local oscillation signal, and a mixer that detects the power of the output signal generated by the mixer The mixer driver amplifier power adjustment means based on the power of the output signal detected by the mixer power detection means so as to operate the mixer driver amplifier in a saturation region. The power of the output signal is adjusted.
また、本発明の他の態様である信号調整回路は、局部発振信号を増幅するミキサドライバアンプと、前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を調整するミキサドライバアンプ電力調整手段と、前記ミキサドライバアンプの出力信号となる増幅後の局部発振信号に基づいて入力信号の周波数変換を行うことで、周波数変換後の入力信号を出力信号として生成するミキサと、前記ミキサで生成された出力信号の電力を検出するミキサ電力検出手段とを備え、前記ミキサドライバアンプ電力調整手段は、前記ミキサドライバアンプを飽和領域で動作させるように、前記ミキサ電力検出手段で検出された出力信号の電力に基づいて前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を調整することを特徴とする。 The signal adjustment circuit according to another aspect of the present invention includes a mixer driver amplifier that amplifies a local oscillation signal, a mixer driver amplifier power adjustment unit that adjusts power of an output signal of the mixer driver amplifier, and the mixer driver amplifier. By performing frequency conversion of the input signal based on the amplified local oscillation signal that becomes the output signal of the output signal, the mixer that generates the input signal after frequency conversion as an output signal, and the power of the output signal generated by the mixer Mixer power detection means for detecting, the mixer driver amplifier power adjustment means based on the power of the output signal detected by the mixer power detection means so as to operate the mixer driver amplifier in a saturation region. The power of the output signal of the driver amplifier is adjusted.
また、本発明の他の形態である信号調整方法は、局部発振信号を増幅して出力信号を生成するステップと、前記局部発振信号の増幅後の出力信号に基づいて入力信号の周波数変換を行うことで、周波数変換後の入力信号を出力信号として生成するステップと、前記入力信号の周波数変換後の出力信号の電力を検出するステップと、前記局部発振信号の増幅が飽和領域で実施されるように、前記検出された出力信号の電力に基づいて前記局部発振信号の増幅後の出力信号の電力を調整するステップと、を備える。 According to another aspect of the present invention, there is provided a signal adjustment method comprising: amplifying a local oscillation signal to generate an output signal; and performing frequency conversion of the input signal based on the amplified output signal of the local oscillation signal Thus, the step of generating the input signal after frequency conversion as an output signal, the step of detecting the power of the output signal after frequency conversion of the input signal, and the amplification of the local oscillation signal are performed in a saturation region. And adjusting the power of the output signal after amplification of the local oscillation signal based on the detected power of the output signal.
上述した本発明の各形態により、ミキサの変換利得が、温度といった環境条件の変化に対して安定する。 According to each embodiment of the present invention described above, the conversion gain of the mixer is stabilized against changes in environmental conditions such as temperature.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の実施の形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、それに限定されるものではない。また、以下の記載及び図面では、説明の明確化のため、当業者にとって自明な事項等については、適宜、省略及び簡略化がなされている。なお、以下で説明する実施の形態では、無線通信装置が無線送信装置である場合を例に挙げて説明するが、本発明は無線受信装置においても同様の議論が成立する。すなわち、本発明は、以下に説明するようにIF信号を周波数変換してRF信号を生成するミキサのみならず、RF信号を周波数変換してIF信号を生成するミキサに対しても適用することが可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Specific numerical values and the like shown in the following embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and are not limited thereto unless otherwise specified. In the following description and drawings, matters obvious to those skilled in the art are omitted or simplified as appropriate for the sake of clarity. In the embodiment described below, a case where the wireless communication apparatus is a wireless transmission apparatus will be described as an example. However, the present invention also holds the same argument for a wireless reception apparatus. That is, the present invention can be applied not only to a mixer that generates an RF signal by frequency-converting an IF signal as described below, but also to a mixer that generates an IF signal by frequency-converting an RF signal. Is possible.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態にかかる無線通信装置1の構成を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
第1の実施の形態の無線通信装置1は、ミキサ2、ミキサドライバアンプ3、電力検出手段4、及び電力調整手段5を有する。
The wireless communication apparatus 1 according to the first embodiment includes a
第1の実施の形態の無線通信装置1は、LO信号(局部発振信号)を利用してIF信号をRF信号に周波数変換する送信機能を有しており、そのためにミキサ2が備わっている。ミキサ2のLO信号端の前段にはLO信号の増幅用にミキサドライバアンプ3が接続されている。また、ミキサ2の出力端に電力検出手段4が接続され、電力検出手段4においてミキサ2から出力されるRF信号の電力が検出される。さらに、ミキサドライバアンプ3には電力調整手段5が接続され、電力調整手段5においてミキサドライバアンプ3の出力信号電力が調整される。
The wireless communication apparatus 1 according to the first embodiment has a transmission function of converting an IF signal into an RF signal using an LO signal (local oscillation signal), and is provided with a
ミキサ2は、ミキサドライバアンプ3から出力されるLO信号(図の「Plo」)に基づいて、IF信号(図の「Rif」)を周波数変換することでRF信号(図の「Prf」)を生成し、出力する。ミキサドライバアンプ3は、入力されたLO信号(図の「Pin」)を増幅し、増幅後のLO信号(図の「Plo」)をミキサ2に出力する。ミキサドライバアンプ3は、MOSトランジスタを搭載した回路(IC(Integrated Circuit))で構成されており、MOSトランジスタのドレイン電圧及びゲートバイアス電圧は外部から制御可能となっている。電力検出手段4は、ミキサ2から出力されるRF信号の電力(RF信号電力)を検出し、検出したRF信号電力を示すRF信号電力通知信号を生成し、電力調整手段5に出力する。電力調整手段5は、電力検出手段4から出力されたRF電力通知信号で示されるRF信号電力に基づいて、ドレイン電圧(図の「Vd」)及びゲートバイアス電圧(図の「Vg」)を制御することによりミキサドライバアンプ3の出力信号電力を調整する。電力検出手段4及び電力調整手段5も、例えば、回路(IC)で構成される。
The
図2Aは、ミキサドライバアンプ3における入出力特性のドレイン電圧依存性の例を示した図である。図2Bは、ミキサドライバアンプ3における入出力特性のゲートバイアス電圧依存性の例を示した図である。図2A及び図2Bは、一例として、それぞれ、ドレイン電圧又はゲートデバイス電圧に応じた入出力特性として、4つの異なる大きさの電圧に対するパターンを示している。図2Aに示すように、ドレイン電圧を上昇させると線形領域の増幅利得及び飽和領域での飽和出力電力が共に上昇する。一方、図2Bに示すように、ゲートバイアス電圧を変化させると線形領域での増幅利得のみが変化し、飽和出力電力は一定である。ゲートバイアス電圧を上昇させると線形領域での増幅利得が上昇することから、ミキサドライバアンプ3が飽和領域で動作する入力信号電力の範囲が増大する。
FIG. 2A is a diagram showing an example of drain voltage dependency of input / output characteristics in the
図3は、ミキサドライバアンプ3の出力信号電力を調整する方法について示す図である。図3に基づいて、本実施の形態においてミキサ2の変換利得を安定でかつ最大にする方法を以下に説明する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for adjusting the output signal power of the
第1のステップとして、電力調整手段5はミキサドライバアンプ3のドレイン電圧を制御し、電力検出手段4で検出されたRF信号電力が最大となるようにドレイン電圧を設定する。これにより、ミキサ2の変換利得のLO信号電力依存性を取得でき、ミキサ2の変換利得が極大となるLO信号電力に設定することができる。なお、このステップでは、ミキサドライバアンプ3が飽和領域になるように、ゲートバイアス電圧を予め高い電圧に設定することが望ましい。このゲートデバイス電圧として、無線通信装置2の使用環境において、ミキサドライバアンプ3が十分に飽和領域になると考えられる任意の電圧を予め設定するようにしてよい。
As a first step, the power adjustment means 5 controls the drain voltage of the
また、電力調整手段5におけるRF信号電力が最大となるドレイン電圧の特定も任意の手法によって実施するようにしてよい。例えば、図3に示すように、ミキサドライバアンプ3に供給するドレイン電圧を段階的に変化させ、それぞれのドレイン電圧のうち、RF信号電力が最大となったドレイン電圧を、RF信号電力が最大となるドレイン電圧であると判定し、ミキサドライバアンプ3に供給するように設定するようにしてもよい。
Also, the drain voltage that maximizes the RF signal power in the power adjusting means 5 may be specified by any method. For example, as shown in FIG. 3, the drain voltage supplied to the
第2のステップとして、電力調整手段5はミキサドライバアンプ3のゲートバイアス電圧を制御し、電力検出手段4で検出されたRF信号電力が一定となる範囲内でゲートバイアス電圧を設定する。RF信号電力のゲートバイアス依存性が一定の範囲内はミキサドライバアンプ3が飽和領域で動作するため、この範囲内でゲートバイアス電圧が設定させることとなる。
As a second step, the
電力調整手段5におけるRF信号電力が一定となるゲートバイアス電圧の特定も任意の手法によって実施するようにしてよい。例えば、ミキサドライバアンプ3に供給するゲートバイアス電圧を段階的に変化させ、それぞれのゲートバイアス電圧のうち、RF信号電力が一定となる(例えば、RF信号電力の変化が無い又は所定値未満となる)範囲に含まれる任意のゲートバイアス電圧を、RF信号電力が一定となる範囲内のゲートバイアス電圧であると判定し、ミキサドライバアンプ3に供給するように設定するようにしてもよい。
The identification of the gate bias voltage at which the RF signal power in the power adjusting means 5 is constant may be performed by any method. For example, the gate bias voltage supplied to the
第2のステップにおけるゲートバイアス電圧の設定条件としては、ミキサドライバアンプ3が飽和領域となる範囲という条件以外にも、ミキサ2の出力端に現れるRF信号のスプリアス成分(LOリーク、イメージ成分など)を最小化するという条件や、ミキサドライバアンプ3の消費電力を最小化するという条件など、様々な条件が付加されることがある。
As a setting condition of the gate bias voltage in the second step, in addition to the condition that the
具体的には、RF信号のスプリアス成分を最小化するという条件を付加する場合、電力検出手段4は、RF信号の電力を検出するときに、さらに、そのRF信号と共に出力されるスプリアス成分の電力(スプリアス成分電力)を検出し、検出したスプリアス成分電力を示すスプリアス成分電力通知信号を生成し、電力調整手段5に出力するようにする。電力調整手段5は、RF信号電力通知信号に加えて、電力検出手段4から出力されたスプリアス成分電力通知信号で示されるスプリアス成分電力に基づいて、RF信号電力が一定となる範囲内で、スプリアス成分電力が最小となるゲートバイアス電圧を、ミキサドライバアンプ3に供給するように設定する。
Specifically, when the condition for minimizing the spurious component of the RF signal is added, the power detection means 4 further detects the power of the spurious component output together with the RF signal when detecting the power of the RF signal. (Spurious component power) is detected, and a spurious component power notification signal indicating the detected spurious component power is generated and output to the power adjusting means 5. Based on the spurious component power indicated by the spurious component power notification signal output from the power detection means 4 in addition to the RF signal power notification signal, the power adjustment means 5 is within the range in which the RF signal power is constant. A gate bias voltage that minimizes the component power is set to be supplied to the
また、ミキサドライバアンプ3の消費電力を最小化するという条件を付加する場合、電力調整手段5は、RF信号電力が一定となる範囲内で最小となるゲートバイアス電圧を、ミキサドライバアンプ3に供給するように設定する。
When a condition for minimizing the power consumption of the
なお、本実施の形態ではミキサドライバアンプ3はMOSトランジスタを搭載した回路ICで構成されているが、ほかにもバイポーラトランジスタを利用した回路やHEMT(高電子移動度トランジスタ)を搭載した構成など、様々な構成が考えられる。なお、例えばバイポーラトランジスタによる構成の場合は、ドレイン電圧の代わりにコレクタ電圧、ゲートバイアス電圧の代わりにベース電流が制御されることとなる。
In the present embodiment, the
以上に説明したように、本実施の形態では、電力検出手段4で検出されたRF信号の電力に基づいて、ミキサドライバアンプ3を飽和領域で動作させるように、ミキサドライバアンプ3の出力信号(増幅後のLO信号)の電力を調整するようにしている。これによれば、温度といった環境条件への依存性が低い飽和領域でミキサドライバアンプ3を動作させることができるため、ミキサドライバアンプ3で増幅するLO信号を安定した状態でミキサ2に供給することができる。よって、そのLO信号に基づいて動作するミキサ2の変換利得も安定させることができる。
As described above, in the present embodiment, based on the power of the RF signal detected by the power detection unit 4, the output signal of the mixer driver amplifier 3 (the
また、本実施の形態では、電力検出手段4によってミキサ2から出力されたRF信号の電力を検出し、検出したRF信号の電力に基づいて、ミキサドライバアンプ3を飽和領域で動作させるように制御している。これによれば、最終的な出力となるミキサ2の出力信号(RF信号)の変動をみながらLO信号を調整することができるため、温度といった環境条件によるミキサ2の変換特性の変化も考慮した最適なミキサドライバアンプ3の設定することが可能となる。
In the present embodiment, the power of the RF signal output from the
(第2の実施の形態)
図4は、本発明の第2の実施の形態にかかる無線通信装置11の構成を示すブロック図である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the
第2の実施の形態の無線通信装置11は、ミキサ12、ミキサドライバアンプ13、電力検出手段14、及び電力調整手段15を有する。ミキサ12、ミキサドライバアンプ13、電力検出手段14、及び電力調整手段15のそれぞれの動作は、第1の実施の形態と異なる点として後述する内容を除き、原則、第1の実施の形態にかかるミキサ2、ミキサドライバアンプ3、電力検出手段4、及び電力調整手段5のそれぞれの動作と同様であるため、適宜詳細な説明は省略する。
The
第2の実施の形態は、第1の実施の形態と異なり、電力調整手段15によりミキサドライバアンプ13を制御できるバイアスがゲートバイアス電圧のみとなっており、ミキサドライバアンプ13のドレイン電圧は一定である。
In the second embodiment, unlike the first embodiment, the bias that can control the
第2の実施の形態においては、第1の実施の形態の第2のステップと同様の手法により、電力調整手段15はミキサドライバアンプ13のゲートバイアス電圧を制御し、電力検出手段4で検出されたRF出力電力が一定となる範囲内でゲートバイアス電圧を設定する。なお、本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様にゲートバイアス電圧の設定条件として様々な条件が付加されることがある。これにより、ゲートバイアス電圧のみの制御の場合においてもミキサの変換利得を安定でかつ最大にすることができる。
In the second embodiment, the power adjustment means 15 controls the gate bias voltage of the
本実施の形態によっても、温度といった環境条件への依存性が低い飽和領域でミキサドライバアンプ3を動作させることができるため、ミキサドライバアンプ3で増幅するLO信号を安定した状態でミキサ2に供給することができ、ミキサ2の変換利得を安定させることができる。
Also according to the present embodiment, the
(第3の実施の形態)
図5は、本発明の第1の実施の形態にかかる無線通信装置21の構成を示すブロック図である。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the
第2の実施の形態の無線通信装置11は、サブハーモニックミキサ22、ミキサドライバアンプ23、電力検出手段24、及び電力調整手段25を有する。ミキサドライバアンプ23、電力検出手段24、及び電力調整手段25のそれぞれの動作は、第1の実施の形態と異なる点として後述する内容を除き、原則、第1の実施の形態にかかるミキサドライバアンプ3、電力検出手段4、及び電力調整手段5のそれぞれの動作と同様であるため、適宜詳細な説明は省略する。
The
無線通信装置21には、ミキサとして、ミキサに入力するLO信号の2倍波を周波数変換に利用するサブハーモニックミキサ22が搭載されている。サブハーモニックミキサ22は、ミキサドライバアンプ23から出力されるLO信号に基づいて、IF信号を周波数変換することでRF信号を生成し、出力する。
The
このサブハーモニックミキサ22の出力端には、RF信号のほかに、LO信号の2倍波の信号(2LOリーク)が現れる。2LOリークは、サブハーモニックミキサ22の周波数変換と同時に発生するもので、2LOリークの電力が高くなるとRF信号を妨害するため、2LOリークの電力は低いほうが望ましい。
In addition to the RF signal, a signal that is a second harmonic of the LO signal (2LO leak) appears at the output end of the
第3の実施の形態は、第1の実施の形態と異なり、電力検出手段24は、RF信号の電力を検出するときに、さらに、そのRF信号と共に出力される2LOリークの電力(2LOリーク電力)を検出し、検出した2LOリーク電力を示す2LOリーク電力通知信号を生成し、電力調整手段25に出力する。そして、電力調整手段25は、RF信号電力通知信号に加えて、電力検出手段24から出力された2LOリーク電力通知信号で示される2LOリーク電力に基づいて、2LOリーク電力が低くなるバイアス(ドレイン電圧及びゲートバイアス電圧)を、ミキサドライバアンプ23に供給するように設定する。
In the third embodiment, unlike the first embodiment, when the
図6は、本発明の第3の実施の形態にかかる無線通信装置21における、サブハーモニックミキサ22の出力端に現れるRF信号及び2LOリークのLO信号電力依存性の例を示した図である。本実施の形態では、電力調整手段25は、LO信号電力の設定点として、RF出力電力と2LOリークの電力の差がある一定のレベル(一定電力差)となる点を設定する。この一定のレベルとして、図6に示す依存性に応じて、RF信号電力が低くなりすぎず、2LOリーク電力が低くなる電力差を任意に予め設定するようにすればよい。このLO信号電力に合わせて、電力調整手段25はミキサドライバアンプ23を飽和領域で動作させるようにミキサドライバアンプ23のバイアスを制御する。これにより、サブハーモニックミキサ22の出力端に現れるRF出力電力を最大化しながら、2LOリークの電力を最小化することができる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of dependency of the RF signal appearing at the output terminal of the
具体的には、ミキサドライバアンプ23のバイアスの制御は、第1のステップにおいて、電力検出手段4で検出されるRF信号電力が最大となるようにドレイン電圧を設定する動作に代えて、電力検出手段4で検出されるRF信号電力及び2LOリーク電力の電力差が、上記の一定電力差となるようにドレイン電圧を設定する動作を実施するようにすればよい。
Specifically, in the first step, the bias control of the
また、電力調整手段25におけるRF信号電力と2LOリーク電力との電力差が一定電力差となるドレイン電圧の特定も任意の手法によって実施するようにしてよい。例えば、ミキサドライバアンプ3に供給するドレイン電圧を段階的に変化させ、それぞれのドレイン電圧のうち、RF信号電力と2LOリーク電力の電力差が一定電力差に最も近いドレイン電圧を、RF信号電力と2LOリーク電力の電力差が一定電力差となるドレイン電圧であると判定し、ミキサドライバアンプ3に供給するように設定するようにしてもよい。
Further, the drain voltage at which the power difference between the RF signal power and the 2LO leakage power in the power adjusting means 25 becomes a constant power difference may be specified by any method. For example, the drain voltage supplied to the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1、11、21 無線通信装置
2、12、22 ミキサ
3、13、23 ミキサドライバアンプ
4、14、24 電力検出手段
5、15、25 電力調整手段
Pif IF信号
Prf RF信号
Pin LO信号(増幅前)
Plo LO信号(増幅後)
Vd ドレイン電圧
Vg ゲートデバイス電圧
1, 11, 21
Plo LO signal (after amplification)
Vd Drain voltage Vg Gate device voltage
Claims (9)
前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を調整するミキサドライバアンプ電力調整手段と、
前記ミキサドライバアンプの出力信号となる増幅後の局部発振信号に基づいて入力信号の周波数変換を行うことで、周波数変換後の入力信号を出力信号として生成するミキサと、
前記ミキサで生成された出力信号の電力を検出するミキサ電力検出手段とを備え、
前記ミキサドライバアンプ電力調整手段は、前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を変化させた場合に、前記ミキサ電力検出手段で検出される出力信号の電力が一定となる範囲内における出力信号の電力を、前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力とすることで前記ミキサドライバアンプを飽和領域で動作させることを特徴とする無線通信装置。 A mixer driver amplifier that amplifies the local oscillation signal;
Mixer driver amplifier power adjusting means for adjusting the power of the output signal of the mixer driver amplifier;
A mixer that generates the input signal after frequency conversion as an output signal by performing frequency conversion of the input signal based on the amplified local oscillation signal that becomes the output signal of the mixer driver amplifier;
Mixer power detection means for detecting the power of the output signal generated by the mixer,
The mixer driver amplifier power adjustment means adjusts the power of the output signal within a range in which the power of the output signal detected by the mixer power detection means is constant when the power of the output signal of the mixer driver amplifier is changed. A wireless communication apparatus that operates the mixer driver amplifier in a saturation region by using power of an output signal of the mixer driver amplifier.
前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を調整するミキサドライバアンプ電力調整手段と、
前記ミキサドライバアンプの出力信号となる増幅後の局部発振信号に基づいて入力信号の周波数変換を行うことで、周波数変換後の入力信号を出力信号として生成するミキサと、
前記ミキサで生成された出力信号の電力を検出するミキサ電力検出手段とを備え、
前記ミキサドライバアンプ電力調整手段は、前記ミキサドライバアンプを飽和領域で動作させるように、前記ミキサ電力検出手段で検出された前記出力信号の電力に基づいて前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を調整するものであり、前記ミキサ電力検出手段で検出される出力信号の電力が最大となるように前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を調整すること、及び、
前記ミキサドライバアンプ電力調整手段は、前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を変化させた場合に、前記ミキサ電力検出手段で検出される出力信号の電力が一定となる範囲内における出力信号の電力を、前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力とすることで前記ミキサドライバアンプを飽和領域で動作させることを特徴とする、
無線通信装置。 A mixer driver amplifier that amplifies the local oscillation signal;
Mixer driver amplifier power adjusting means for adjusting the power of the output signal of the mixer driver amplifier;
A mixer that generates the input signal after frequency conversion as an output signal by performing frequency conversion of the input signal based on the amplified local oscillation signal that becomes the output signal of the mixer driver amplifier;
Mixer power detection means for detecting the power of the output signal generated by the mixer,
The mixer driver amplifier power adjustment means adjusts the power of the output signal of the mixer driver amplifier based on the power of the output signal detected by the mixer power detection means so that the mixer driver amplifier operates in a saturation region. Adjusting the power of the output signal of the mixer driver amplifier so that the power of the output signal detected by the mixer power detection means is maximized , and
The mixer driver amplifier power adjustment means adjusts the power of the output signal within a range in which the power of the output signal detected by the mixer power detection means is constant when the power of the output signal of the mixer driver amplifier is changed. The mixer driver amplifier is operated in a saturation region by using the power of the output signal of the mixer driver amplifier .
Wireless communication device.
前記ミキサドライバアンプ電力調整手段は、前記ミキサドライバアンプを飽和領域で動作させる出力信号の電力のうち、前記ミキサ電力検出手段で検出されるスプリアス成分の電力が最小となる出力信号の電力となるように、前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を調整することを特徴とする、
請求項1又は2に記載の無線通信装置。 The mixer power detection means further detects the power of a spurious component included in the output signal,
The mixer driver amplifier power adjustment unit is configured to be an output signal power that minimizes a spurious component power detected by the mixer power detection unit among powers of an output signal that causes the mixer driver amplifier to operate in a saturation region. The power of the output signal of the mixer driver amplifier is adjusted,
The wireless communication apparatus according to claim 1 or 2 .
前記ミキサドライバアンプを飽和領域で動作させる出力信号の電力のうち、前記ミキサドライバアンプの消費電力が最小となる出力信号の電力となるように、前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を調整することを特徴とする、
請求項1又は2に記載の無線通信装置。 The mixer driver amplifier power adjustment means includes:
Adjusting the power of the output signal of the mixer driver amplifier so that the power of the output signal for operating the mixer driver amplifier in a saturation region is the power of the output signal that minimizes the power consumption of the mixer driver amplifier. Characterized by the
The wireless communication apparatus according to claim 1 or 2 .
前記ミキサ電力検出手段は、さらに、前記ミキサによって前記出力信号と共に生成される2LOリークの電力を検出し、
前記ミキサドライバアンプ電力調整手段は、前記ミキサ電力検出手段で検出される出力信号及び2LOリークの電力差が、所定の一定電力差となるように、前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を調整することを特徴とする、
請求項1又は2に記載の無線通信装置。 The mixer is a sub-harmonic mixer;
The mixer power detection means further detects the power of 2LO leakage generated together with the output signal by the mixer,
The mixer driver amplifier power adjustment unit adjusts the power of the output signal of the mixer driver amplifier so that the power difference between the output signal detected by the mixer power detection unit and the power of 2LO leakage becomes a predetermined constant power difference. It is characterized by
The wireless communication apparatus according to claim 1 or 2.
前記ミキサドライバアンプのバイアスを制御することで、前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を調整することを特徴とする、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の無線通信装置。 The mixer driver amplifier power adjustment means includes:
The power of the output signal of the mixer driver amplifier is adjusted by controlling the bias of the mixer driver amplifier,
The wireless communication apparatus according to any one of claims 1 to 5 .
前記ミキサドライバアンプのドレイン電圧を制御することで、前記出力信号の電力が最大となるように前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を調整し、
前記ミキサドライバアンプのゲートバイアス電圧を制御することで、前記ミキサドライバアンプを飽和領域で動作させるように前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を調整することを特徴とする、
請求項2に記載の無線通信装置。 The mixer driver amplifier power adjustment means includes:
By controlling the drain voltage of the mixer driver amplifier, the power of the output signal of the mixer driver amplifier is adjusted so that the power of the output signal is maximized,
By controlling the gate bias voltage of the mixer driver amplifier, the power of the output signal of the mixer driver amplifier is adjusted so that the mixer driver amplifier operates in a saturation region,
The wireless communication apparatus according to claim 2.
前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を調整するミキサドライバアンプ電力調整手段と、
前記ミキサドライバアンプの出力信号となる増幅後の局部発振信号に基づいて入力信号の周波数変換を行うことで、周波数変換後の入力信号を出力信号として生成するミキサと、
前記ミキサで生成された出力信号の電力を検出するミキサ電力検出手段とを備え、
前記ミキサドライバアンプ電力調整手段は、前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力を変化させた場合に、前記ミキサ電力検出手段で検出される出力信号の電力が一定となる範囲内における出力信号の電力を、前記ミキサドライバアンプの出力信号の電力とすることで前記ミキサドライバアンプを飽和領域で動作させることを特徴とする信号調整回路。 A mixer driver amplifier that amplifies the local oscillation signal;
Mixer driver amplifier power adjusting means for adjusting the power of the output signal of the mixer driver amplifier;
A mixer that generates the input signal after frequency conversion as an output signal by performing frequency conversion of the input signal based on the amplified local oscillation signal that becomes the output signal of the mixer driver amplifier;
Mixer power detection means for detecting the power of the output signal generated by the mixer,
The mixer driver amplifier power adjustment means adjusts the power of the output signal within a range in which the power of the output signal detected by the mixer power detection means is constant when the power of the output signal of the mixer driver amplifier is changed. A signal adjustment circuit for operating the mixer driver amplifier in a saturation region by using power of an output signal of the mixer driver amplifier.
前記局部発振信号の増幅後の出力信号に基づいて入力信号の周波数変換を行うことで、周波数変換後の入力信号を出力信号として生成するステップと、
前記入力信号の周波数変換後の出力信号の電力を検出するステップと、
前記局部発振信号の増幅が飽和領域で実施されるように、前記検出された出力信号の電力に基づいて前記局部発振信号の増幅後の出力信号の電力を調整するステップと、
を備え、
前記調整するステップは、
前記局部発振信号の増幅後の出力信号の電力を変化させた場合に、前記検出するステップで検出される出力信号の電力が一定となる範囲内における出力信号の電力を、前記局部発振信号の増幅後の出力信号の電力とすることで前記局部発振信号の増幅が飽和領域で実施される、
信号調整方法。 Amplifying the local oscillation signal to generate an output signal;
Generating an input signal after frequency conversion as an output signal by performing frequency conversion of the input signal based on the output signal after amplification of the local oscillation signal;
Detecting the power of the output signal after frequency conversion of the input signal;
Adjusting the power of the output signal after amplification of the local oscillation signal based on the power of the detected output signal so that amplification of the local oscillation signal is performed in a saturation region;
With
The adjusting step includes
When the power of the output signal after amplification of the local oscillation signal is changed, the power of the output signal within a range in which the power of the output signal detected in the detecting step is constant is amplified. Amplification of the local oscillation signal is performed in the saturation region by using the power of the later output signal,
Signal adjustment method.
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