JPH05327357A - ミキサ回路 - Google Patents

ミキサ回路

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JPH05327357A
JPH05327357A JP13091992A JP13091992A JPH05327357A JP H05327357 A JPH05327357 A JP H05327357A JP 13091992 A JP13091992 A JP 13091992A JP 13091992 A JP13091992 A JP 13091992A JP H05327357 A JPH05327357 A JP H05327357A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 第1、第2および第3電界効果トランジスタ
を備え、第1および第2電界効果トランジスタについて
は、各ゲートにそれぞれ高周波信号および局部発振信号
を入力し、各ソースをそれぞれ接地し、各ドレイン間を
互に接続し、各トランジスタを電力利得が1以上になる
動作領域におくために各ゲートにバイアスを印加し、前
記ドレイン接続部に抵抗を介して電圧を印加し、第3の
電界効果トランジスタについては、ゲートに前記ドレイ
ン接続部を接続して前記高周波信号と局部発振信号との
和の信号を入力し、ソースを接地し、トランジスタをピ
ンチオフ動作領域付近におくためにゲートにバイアスを
印加し、ドレインを介して電圧を印加し、第3電界効果
トランジスタのドレインが中間周波信号を出力すること
を特徴とする。 【効果】 アイソレーション性能の高い電力合成回路部
を有するゲート注入型ミキサを構成できるため、MMI
C化に非常に適したミキサ回路が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、主に移動式の無線通
信装置や放送用装置の受信機のミキサ回路に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】電界効果トランジスタ(以下、FETと
称する)の非線形特性を利用したミキサ回路には、FE
Tのゲートから高周波信号(以下、RF信号と称する)
と局部発振信号(以下、LO信号と称する)の両方を入
力するゲートLO注入型ミキサや、2個のFETを直列
に接続するか又はデュアルゲートFETを用いて、2つ
のゲートからそれぞれRF信号とLO信号を入力するカ
スコードFET型またはデュアルゲートFET型ミキ
サ、あるいは、ゲートからRF信号を、ドレインからは
LO信号をそれぞれ入力するドレインLO注入型ミキサ
等が知られている。
【0003】このうちゲートLO注入型ミキサ(以下ゲ
ート注入型ミキサという)は、ピンチオフ付近のゲート
電圧−ドレイン電流の二乗特性を利用したものである。
以下にゲート注入型ミキサの原理を簡単に説明する。F
ETのゲート電圧−ドレイン電流の関係は近似的に次の
2次関数で表される。すなわち、 Id=K・(Vg−Vth)2 (1) ここで、IdはFETのドレイン電流、Kは入力電圧出
力電流変換二乗係数いわゆるK値、Vgはゲート電圧、
Vthはしきい値電圧である。ここで、Vgが2種の周
波数ω1 とω2 の和信号、 Vg= a1 ・sin(ω1 ・t) +a2 ・sin(ω2 ・t)+Vg0 (2) であったとすると、(1)式より、Idの成分に、 sin(ω1 ・t)×sin(ω2 ・t) (3) の成分が発生する。周知の通り、(3)式を積から和に
変換すると、周波数として(ω1 +ω2 )と|ω1 −ω
2 |の入力信号周波数の和および差の信号成分が発生す
るため、周波数変換の機能を有することがわかる。
【0004】図4は、ゲート注入型ミキサの従来例で、
特にダウンコンバータの回路構成を示す。この図に示す
ように、RFフィルタF1、LOフィルタF2から構成
された電力合成回路部により生成されたRF信号とLO
信号の和入力信号がFETのゲートより入力され、ドレ
インからこの2つの信号周波数の和および差の信号が出
力される。和の周波数を得ることをアップコンバート、
差の周波数を得ることをダウンコンバートという。差の
周波数の信号を一般に中間周波信号(以下IFという)
という。
【0005】FETのドレインから出力された信号は、
IFフィルタF3によりIF信号のみ選択され、IF端
子P3から出力される。このミキサが自動車電話やセル
ラ電話のような携帯端末の受信回路に用いられる場合、
LO信号がRF端子P2より漏れる不要輻射があると、
ミキサの前段回路からさらにアンテナへ漏れて外部に輻
射され、他の端末に対する妨害信号を与える恐れがある
ため、LO信号のRF端子P2への漏れを少なくする、
すなわちアイソレーションをとることが必要となる。そ
のため、電力合成回路分離のアイソレーション特性は重
要である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図4におい
て、ダウンコンバートを行う場合、RF信号とLO信号
の周波数は一般的に非常に近いので、LO端子P1とR
F端子P2のアイソレーションをとるためのRFフィル
タF1とLOフィルタF2は、各々の周波数のみ通す急
峻な特性を持つことが要求されるが、このようなミキサ
回路を半導体基板上にMMIC(Monolithic
Microwave Integrated Cir
cuit:モノリシック化マイクロ波集積回路)化して
形成する場合には、フィルタの構成要素となるインダク
タに、サイズの制約から大きな値や、薄膜金属により作
成することから高いQ値を持たせることが困難であるこ
と、また急峻な特性を持たせるには数多くの容量やイン
ダクタを用いればよいが、複雑な受動回路はチップ面積
をとるためのチップ当たりのコストが上昇してしまうこ
とから、高いアイソレーション性能を有するミキサのM
MIC化が困難となるという問題がある。
【0007】また、通常、受動素子は損失を持っている
ため入力した信号が電力合成回路部を通る間に減衰し、
有効にミキサへ供給されないため、変換利得を向上する
ためにLO電力を上げなければならず、逆にRF端子P
2への漏れ電力が増加するという問題もある。この発明
は、以上のような問題点を解決するため、RF端子とL
O端子間に非常に高いアイソレーションを持ち、入力信
号を有効にミキサへ供給するゲート注入型のミキサ回路
を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、第1、第2
および第3の電界効果トランジスタを備え、第1および
第2の電界効果トランジスタについては、各ゲートにそ
れぞれ高周波信号および局部発振信号を入力する入力端
子と、各ソースをそれぞれ接地する接地部と、各ドレイ
ン間を互に接続するドレイン接続部と、各トランジスタ
を電力利得が1以上になる動作領域におくために各ゲー
トにバイアスを印加する第1ゲートバイアス印加部と、
前記ドレイン接続部に第1負荷抵抗を介して電圧を印加
する電源部が設けられ、第3の電界効果トランジスタに
ついては、ゲートに前記ドレイン接続部を接続して前記
高周波信号と局部発振信号との和の信号を入力する和信
号入力部と、ソースを接地する接地部と、トランジスタ
をピンチオフ動作領域付近におくためにゲートにバイア
スを印加する第2ゲートバイアス印加部と、ドレインと
前記電源部との間に挿入された第2負荷抵抗が設けら
れ、これによって、第3の電界効果トランジスタのドレ
インが中間周波信号を出力することを特徴とするミキサ
回路を提供するものである。
【0009】
【作用】第1および第2の電界効果トランジスタは、電
圧利得が1を越える、いわゆる、線形動作領域にバイア
ス設定され、ドレイン接続部からの出力は局部発振信号
による歪みがないようにしている。高周波信号と局部発
振信号との和の信号は第3の電界効果トランジスタのゲ
ートに入力されるが、第3の電界効果トランジスタのゲ
ートバイアスはピンチオフ付近に設定されているので、
入力された和信号は、第3の電界効果トランジスタにて
周波数変換され、そのドレインから出力される。
【0010】
【実施例】次に本発明を図に示す第1〜第3実施例を参
照して説明する。図1は本発明の第1実施例を示すミキ
サの回路図である。図1において、16は電力合成回路
部、17はゲート注入型ミキサ部、1,2はそれぞれ高
周波信号(以下、RF信号という)と局部発振信号(以
下、LO信号という)の入力端子、8,9はそれぞれド
レイン同士、ソース同士を接続した1組のソース接地ア
ンプをなすFET(電界効果トランジスタ)、4,5は
それぞれRF信号、LO信号入力に対するマッチング回
路、10は電力合成回路部の出力端子、12はゲート入
力型ミキサをなすFET、6はIF(中間周波信号)フ
ィルタ、7,11は負荷抵抗、13は駆動電源入力端
子、14,15はゲートバイアス入力端子である。
【0011】電力合成回路部16は、電圧利得が1を越
えるいわゆる線形動作領域にバイアス設定されており、
合成回路部16の出力からLO信号による歪みがないよ
うにしている。RF端子1及びLO端子2から入力され
た信号は、和信号として端子10から出力され、ゲート
注入型ミキサ部17に入力される。
【0012】ミキサ部17のFET12のゲートバイア
スはピンチオフ付近に設定されている。入力された和信
号は、ミキサ部17にて周波数変換され、IFフィルタ
6を通りIF端子3から出力される。RF端子1とLO
端子2は、ドレインバイアスが印加された2つのFET
のCgdの直列容量で分離されていることになるため、
アイソレーション性能が30〜40dBと非常に秀れて
いる。
【0013】電力合成回路部16は、ソース接地アンプ
をなしているために電圧増幅率が1以上とすることが可
能であるため、入力されたRF、LO信号は、従来のよ
うに減衰せずにミキサに入力でき、不要なLOパワの増
加をさけることが可能となり、さらにRF端子1からの
LO信号の漏れを抑制することも可能である。
【0014】RF、LO入力マッチング回路4,5はそ
れぞれの周波数帯でのマッチングのみを考えればよく、
互いに他の信号周波数を考慮せずとも構成できるため、
容量やインダクタも大きなものは必要ない。よって、図
1に示す回路は、MMIC化に非常に適したものであ
る。
【0015】図2は本発明の第2実施例を示すミキサの
回路図である。現在広く使用されている携帯電話等の信
号周波数は800MHz〜2GHzと比較的低いので、
受信機初段ミキサのIF周波数は約数十MHzから10
0MHz程度である。
【0016】この辺の周波数においては、ミキサ分離の
出力インピーダンスは通常用いられる伝送線路のインピ
ーダンス50Ωに比べて非常に高い。そのためミキサ出
力マッチングをとるための容量やインダクタは、MMI
Cのエレメントとしては大きな値となってしまう。
【0017】そこで図1のミキサ部17の出力に2つの
FET30,31からなるソースフォロワバッファアン
プを追加してミキサ部17aを構成することにより、出
力マッチングをよりとり易くしたものである。電力合成
回路部16aの構成と動作については第1実施例の電力
合成回路部16と同様である。
【0018】図3は本発明の第3実施例を示すミキサの
回路図である。携帯通信器では、小型軽量化のためシス
テム的に制約がある。ICに必要となる電源回路につい
ても、より小さいことが望まれる。
【0019】この例では、電力合成回路部16bについ
ては自分自身の電流を利用し、ミキサ部17bについて
は後段のバッファアンプの電流を利用して、抵抗32,
35とバイパス容量33,35から構成された自己バイ
アス回路を備えることにより、ゲートバイアスを与えて
いる。これによりこのミキサ回路の単一電源化を行って
いる。
【0020】電力合成回路16bおよびミキサ部17b
のその他の構成および動作については、第2実施例の電
力合成回路16aおよびミキサ部17aと同様である。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、アイソレーション性能
の高い小型の電力合成回路部を有するゲート注入型ミキ
サを構成できるため、回路のMMIC化に非常に適した
ミキサ回路が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の回路図である。
【図2】本発明の第2実施例の回路図である。
【図3】本発明の第3実施例の回路図である。
【図4】ゲート注入型ミキサの従来例回路図である。
【符号の説明】
1,2,3 端子FET 4 RFマッチング回路 5 LOマッチング回路 6 IFフィルタ 7,11 負荷抵抗 8,9 FET 10 出力端子 12 FET

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1、第2および第3の電界効果トラン
    ジスタを備え、 第1および第2の電界効果トランジスタについては、 各ゲートにそれぞれ高周波信号および局部発振信号を入
    力する入力端子と、各ソースをそれぞれ接地する接地部
    と、各ドレイン間を互に接続するドレイン接続部と、各
    トランジスタを電力利得が1以上になる動作領域におく
    ために各ゲートにバイアスを印加する第1ゲートバイア
    ス印加部と、前記ドレイン接続部に第1負荷抵抗を介し
    て電圧を印加する電源部が設けられ、 第3の電界効果トランジスタについては、 ゲートに前記ドレイン接続部を接続して前記高周波信号
    と局部発振信号との和の信号を入力する和信号入力部
    と、ソースを接地する接地部と、トランジスタをピンチ
    オフ動作領域付近におくためにゲートにバイアスを印加
    する第2ゲートバイアス印加部と、ドレインと前記電源
    部との間に挿入された第2負荷抵抗が設けられ、 これによって、第3の電界効果トランジスタのドレイン
    が中間周波信号を出力することを特徴とするミキサ回
    路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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SG91810A1 (en) * 1998-10-13 2002-10-15 Inst Of Microelectronics A novel mixer with high order intermodulation suppression and robust conversion gain
JP2012244627A (ja) * 2011-05-13 2012-12-10 Intel Mobile Communications GmbH ミキサーセル、変調器および方法
US8604958B2 (en) 2011-05-13 2013-12-10 Intel Mobile Communications GmbH RF DAC with configurable DAC mixer interface and configurable mixer

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US9143155B2 (en) 2011-05-13 2015-09-22 Intel Deutschland Gmbh RF DAC with configurable DAC mixer interface and configurable mixer

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