JPH1127053A - 高調波ミキサー回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】集積回路化に好適であって、かつ、温度変化の
影響を受け難いものとなす。 【解決手段】差動対を形成するトランジスタ３１〜３８
を備え、第１及び第２（第３及び第４）のトランジスタ
のベース間及び第５及び第６（第７及び第８）のトラン
ジスタのベース間に第１の信号の電圧から（に）所定の
オフセット電圧が減じ（加え）られて得られる電圧が供
給され、第１及び第２（第５及び第６）のトランジスタ
のエミッタ及び第３及び第４（第７及び第８）のトラン
ジスタのエミッタが、第２の信号（位相反転された第２
の信号）によって変調される差動電流を生じさせる一対
の電流端子に夫々接続され、夫々のコレクタが共通接続
されて、一対の出力端子４７Ａ，４７Ｂが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願に係る発明は、第１の信
号と第２の信号とが供給されて、第１の信号の周波数の
２倍の周波数を有した信号と第２の信号との乗算出力信
号が得られる高調波ミキサー回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】無線通信機の分野においては、アンテナ
を通じた受信信号と所定の周波数を有した局部発振信号
とをミキサー回路に供給し、ミキサー回路によって受信
信号をその周波数と局部発振信号の周波数との差の周波
数を有した中間周波信号に変換する、スーパーヘテロダ
イン受信を行うものが主流となっている。このようなス
ーパーヘテロダイン受信には、イメージ妨害の問題が伴
い、その対策のため、スーパーヘテロダイン受信が行わ
れる場合には、通常、イメージ抑圧フィルタを備えるこ
とが必要とされる。このイメージ抑圧フィルタは、無線
通信機における受信部の小型化に支障をきたすものとな
る。

【０００３】それゆえ、無線通信機における受信部のよ
り一層の小型化及び軽量化を図るべく、受信部を、アン
テナを通じた受信信号と受信信号の搬送波周波数と等し
い周波を有した局部発振信号とをミキサー回路に供給
し、ミキサー回路によって受信信号を直接にベースバン
ド信号に変換する、直接変換方式による受信を行うもの
となすことが知られている。直接変換方式による受信が
行われる場合には、スーパーヘテロダイン受信が行われ
る場合に必要とされるイメージ抑圧フィルタを備えるこ
とが不要とされる。

【０００４】しかしながら、直接変換方式による受信が
行われる場合には、ミキサー回路に受信信号と共に供給
される、受信信号の搬送波周波数と等しい周波数を有し
た局部発振信号がアンテナ側に漏洩し、ミキサー回路に
おいて漏洩した局部発振信号に起因する自己検波が行わ
れて、自己検波による干渉が生じるという問題がある。
そこで、このような問題を回避すべく、直接変換方式に
よる受信を行うにあたり、受信信号をベースバンド信号
に変換するミキサー回路を、第１の信号と第２の信号と
が供給されて、第１の信号の周波数の２倍の周波数を有
した信号と第２の信号との乗算出力信号が得られるもの
とされる高調波ミキサー回路を用い、その高調波ミキサ
ー回路に、受信信号の周波数の１／２の周波数を有した
局部発振信号を第１の信号として供給するとともに、受
信信号を第２の信号として供給し、乗算出力信号として
受信信号に基づくベースバンド信号を得るようになすこ
とが提案されている。

【０００５】図５は、上述の如くの直接変換方式による
受信に適用することができる、従来提案されている高調
波ミキサー回路を示す。この図５に示される高調波ミキ
サー回路にあっては、互いに逆向きにされて並列に接続
された一対のダイオード１１及び１２が備えられてお
り、ダイオード１１とダイオード１２との並列接続の一
端部１３及び他端部１４に、夫々、短絡スタブ１５と開
放スタブ１６とが接続されている。

【０００６】そして、ダイオード１１とダイオード１２
との並列接続の一端部１３に、信号源１７からの第１の
信号Ｓ１が供給されるとともに、ダイオード１１とダイ
オード１２との並列接続の他端部１４に、信号源１８か
らの第２の信号Ｓ２が、信号源インピーダンス１９を通
じて供給される。その際、第１の信号Ｓ１及び第２の信
号Ｓ２の各々は正弦波信号であって、第１の信号Ｓ１の
周波数ω１が第２の信号Ｓ２の周波数ω２の１／２（ω
１＝ω２／２）とされ、また、短絡スタブ１５及び開放
スタブ１６の夫々の長さは、第１の信号Ｓ１の波長の１
／４に相当するものに選定され、従って、第２の信号Ｓ
２の波長の１／２に相当する。

【０００７】このようなもとで、第１の信号Ｓ１の電圧
Ｖ１(t) 及び第２の信号Ｓ２の電圧Ｖ２(t) は、下記の
数１及び数２のようにあらわされる。

【０００８】

【数１】Ｖ１(t) ＝ｖ１・cos(ω１・ｔ）

【０００９】

【数２】Ｖ２(t) ＝ｖ２・cos(ω２・ｔ）

【００１０】上記数１及び数２において、ω１＝２・π
・ｆ１，ω２＝２・π・ｆ２であり、また、ｖ１≫ｖ２
であって、例えば、ダイオード１１及び１２の夫々の順
方向電圧をＶｆとして、ｖ１＝√２・Ｖｆとされる。

【００１１】短絡スタブ１５は、第１の信号Ｓ１に対し
ては開放線路として作用し、また、開放スタブ１６は、
第１の信号Ｓ１に対しては短絡線路として作用するの
で、ダイオード１１とダイオード１２との並列接続の一
端部１３に供給された第１の信号Ｓ１は、ダイオード１
１とダイオード１２との並列接続の他端部１４に接続さ
れた信号源１８側に漏出することなく、ダイオード１１
とダイオード１２との並列接続の両端間、即ち、一端部
１３と他端部１４との間に印加される。それにより、ダ
イオード１１とダイオード１２との並列接続を流れる電
流Ｉｄp(t)は、下記の数３のようにあらわされる。

【００１２】

【数３】Ｉｄp(t)＝Ｉｓ・ exp｛Ｖ１(t)/Ｖ_T ｝−Ｉｓ
・ exp｛−Ｖ１(t)/Ｖ_T ｝

【００１３】上記数３において、Ｉｓはダイオード１１
及び１２の夫々の逆方向飽和電流であり、また、Ｖ_T は
熱電圧である。

【００１４】ダイオード１１とダイオード１２との並列
接続は、抵抗が動的変化をするものとされた抵抗素子と
考えられ、その動的変化抵抗Ｒｄ(t) は、下記の数４の
ようにあらわされる。

【００１５】

【数４】Ｒｄ(t) ＝Ｖ１(t) ／Ｉｄp(t)

【００１６】一方、開放スタブ１６は、第１の信号Ｓ１
の周波数ω１の２倍の周波数ω２を有した第２の信号Ｓ
２に対しては開放線路として作用し、また、短絡スタブ
１５は、第２の信号Ｓ２に対しては短絡線路として作用
する。さらに、チョークコイル２０は、第２の信号Ｓ２
に対して高インピーダンスを呈する。それゆえ、ダイオ
ード１１とダイオード１２との並列接続の他端部１４に
信号源インピーダンス１９を通じて供給される第２の信
号Ｓ２は、ダイオード１１とダイオード１２との並列接
続を通じて短絡スタブ１５に流出する。

【００１７】ここで、ダイオード１１とダイオード１２
の並列接続を動的変化抵抗Ｒｄ(t)を有した抵抗素子２
１として考えると、信号源１８からの第２の信号Ｓ２
は、図６に示される如くに、信号源インピーダンス１９
と抵抗素子２１とによる分圧回路に供給されることにな
る。そして、抵抗素子２１の両端間に得られる第２の信
号Ｓ２についての分圧成分Ｓｄが、チョークコイル２０
を通じ、乗算出力信号として出力端子２２に導出され
る。

【００１８】信号源インピーダンス１９と抵抗素子２１
とによる分圧回路における抵抗素子２１についての分圧
比Ｎ(t) は、信号源インピーダンス１９の値をＲｓとし
て、下記の数５のようにあらわされる。

【００１９】

【数５】Ｎ(t) ＝Ｒｄ(t) ／（Ｒｓ＋Ｒｄ(t) ）

【００２０】抵抗素子２１の動的変化抵抗Ｒｄ(t) は、
数４からして、第１の信号Ｓ１の周波数ω１の２倍の周
波数（２・ω１）をもって変化するので、分圧比Ｎ(t)
も第１の信号Ｓ１の周波数ω１の２倍の周波数（２・ω
１）をもって変化する。図７は、信号源インピーダンス
１９の抵抗値が５０Ωである場合における分圧比Ｎ(t)
を実線をもって示し、第１の信号Ｓ１の電圧Ｖ１(t) を
破線をもって示す。

【００２１】そして、信号源１８からの第２の信号Ｓ２
が信号源インピーダンス１９と抵抗素子２１とによる分
圧回路に供給されることにより、抵抗素子２１の両端間
に得られる第２の信号Ｓ２についての分圧成分Ｓｄの電
圧Ｖｄｐ(t) は、下記の数６のようにあらわされる。

【００２２】

【数６】Ｖｄｐ(t) ＝Ｖ２(t) ・Ｎ(t)

【００２３】分周比Ｎ(t) は、理想的には周波数を２・
ω１、即ち、第１の信号Ｓ１の周波数ω１の２倍とし、
デューティ・ファクタを５０％とする矩形波パルス波形
を有する信号となるので、分圧成分Ｓｄ、即ち、出力端
子２２に導出される乗算出力信号は、第１の信号Ｓ１の
周波数の２倍の周波数を有する信号と第２の信号Ｓ２と
が乗算されて得られる信号となる。

【００２４】分周比Ｎ(t) についての理想的な矩形波パ
ルス波形は、フーリエ級数を用いてあらわすと下記の数
７の如くである。

【００２５】

【数７】

【００２６】また、抵抗素子２１の両端間に得られる第
２の信号Ｓ２についての分圧成分Ｓｄである乗算出力信
号の電圧Ｖｄｐ(t) は、理想的には下記の数８のように
あらわされる。

【００２７】

【数８】

【００２８】上記数８において、ｎ＝１とされるとき、
第１の信号Ｓ１の周波数の２倍の周波数を有する信号と
第２の信号Ｓ２との乗算出力信号が得られ、第２の信号
Ｓ２が帯域信号である場合には、そのベースバンド信号
が乗算出力信号として得られる。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】上述の図５に示される
従来提案されている高調波ミキサー回路は、その構成に
おいて、逆向きとされた一対のダイオード１１とダイオ
ード１２との並列接続の両端部に、短絡スタブ１５と開
放スタブ１６とが夫々接続されているので、その全体の
集積回路化には適していない。即ち、短絡スタブ１５及
び開放スタブ１６の夫々は、第１の信号Ｓ１の波長の１
／４に相当する長さを有するものとされるが、第１の信
号Ｓ１が、例えば、携帯無線電話システムに用いられて
いる準マイクロ波とされる場合にあっても、短絡スタブ
１５及び開放スタブ１６の長さは比較的大とされること
になり、短絡スタブ１５及び開放スタブ１６を含めた高
調波ミキサー回路全体を集積回路化することが困難とさ
れるのである。

【００３０】また、図５に示される従来提案されている
高調波ミキサー回路にあっては、第１の信号Ｓ１の振幅
ｖ１が、例えば、√２・Ｖｆ（Ｖｆはダイオード１１及
び１２の夫々の順方向電圧）とされているが、順方向電
圧Ｖｆは、通常、例えば、−１．５ｍＶ／℃程度の温度
係数を伴うものとなる。従って、仮に順方向電圧値Ｖｆ
の温度係数が−１．５ｍＶ／℃であるとすると、例え
ば、−２０℃から８０℃までの温度変化範囲において
は、順方向電圧Ｖｆが１５０ｍＶも変化してしまうこと
になる。斯かるもとにあっては、例えば、低温時あるい
は高温時において、図６に示される如くの、第２の信号
Ｓ２に対しての信号源インピーダンス１９と抵抗素子２
１（ダイオード１１とダイオード１２との並列接続）と
による分圧回路における抵抗素子２１についての分圧比
Ｎ(t) が大幅に変動することになって、その波形が、例
えば、図８に示される如く、デューティ・ファクタを５
０％とする矩形波パルス波形という理想的なものとは著
しく異なったものとされる。その結果、抵抗素子２１の
両端間に得られる第２の信号Ｓ２についての分圧成分Ｓ
ｄ、即ち、チョークコイル２０を通じて出力端子２２に
導出される乗算出力信号に関する周波数変換利得が低下
してしまうという不都合が生じる。

【００３１】斯かる点に鑑み、本願の特許請求の範囲に
おける請求項１から請求項４までのいずれかに記載され
た発明は、第１の信号と第２の信号とが供給されて、第
１の信号の周波数の２倍の周波数を有した信号と第２の
信号との乗算出力信号が得られるものとされるにあた
り、全体の集積回路化に好適であって、かつ、温度変化
の影響を受け難いものとされる高調波ミキサー回路を提
供する。

【００３２】

【課題を解決するための手段】本願の特許請求の範囲に
おける請求項１から請求項４までのいずれかに記載され
た発明に係る高調波ミキサー回路は、エミッタが共通接
続されて第１の差動対を形成する第１及び第２のトラン
ジスタ，エミッタが共通接続されて第２の差動対を形成
する第３及び第４のトランジスタ，エミッタが共通接続
されて第３の差動対を形成する第５及び第６のトランジ
スタ、及び、エミッタが共通接続されて第４の差動対を
形成する第７及び第８のトランジスタが設けられ、第１
の差動対を形成する第１及び第２のトランジスタの夫々
のベース間及び第３の差動対を形成する第５及び第６の
トランジスタの夫々のベース間に、第１の信号の電圧か
ら所定のオフセット電圧が減じられて得られる電圧が供
給されるとともに、第２の差動対を形成する第３及び第
４のトランジスタの夫々のベース間及び第４の差動対を
形成する第７及び第８のトランジスタの夫々のベース間
に、第１の信号の電圧に所定のオフセット電圧が加えら
れて得られる電圧が供給され、また、第１及び第２のト
ランジスタの共通接続されたエミッタ及び第３及び第４
のトランジスタの共通接続されたエミッタが、第２の信
号によって変調される一対の差動電流を夫々生じさせる
一対の電流端子に夫々接続されるとともに、第５及び第
６のトランジスタの共通接続されたエミッタ及び第７及
び第８のトランジスタの共通接続されたエミッタが、位
相反転された第２の信号によって変調される一対の差動
電流を夫々生じさせる一対の電流端子に夫々接続される
ものとされる。そして、斯かるもとで、第１，第４，第
６及び第７のトランジスタの夫々のコレクタが共通接続
されて第１の共通接続点が形成されるとともに、第２，
第３，第５及び第８のトランジスタの夫々のコレクタが
共通接続されて第２の共通接続点が形成されて、これら
の第１及び第２の共通接続点が、第１の信号の周波数の
２倍の周波数を有した信号と第２の信号との乗算出力信
号が得られる一対の出力端子とされる。

【００３３】このように構成される本願の特許請求の範
囲における請求項１から請求項４までのいずれかに記載
された発明に係る高調波ミキサー回路にあっては、第１
の差動対を形成する第１及び第２のトランジスタの共通
接続されたエミッタ、及び、第２の差動対を形成する第
３及び第４のトランジスタの共通接続されたエミッタ
を、第２の信号によって変調された一対の差動電流が夫
々流れ、また、第３の差動対を形成する第５及び第６の
トランジスタの共通接続されたエミッタ、及び、第４の
差動対を形成する第７及び第８のトランジスタの共通接
続されたエミッタを、第２の信号によって変調された一
対の差動電流が夫々流れる。そして、第１及び第２のト
ランジスタの夫々のベース間及び第５及び第６のトラン
ジスタの夫々のベース間に、第１の信号の電圧から所定
のオフセット電圧が減じられて得られる電圧が供給さ
れ、また、第３及び第４のトランジスタの夫々のベース
間及び第７及び第８のトランジスタの夫々のベース間
に、第１の信号の電圧から所定のオフセット電圧が減じ
られて得られる電圧が供給される。

【００３４】それにより、第１の差動対を形成する第１
及び第２のトランジスタのうちの第１のトランジスタ，
第２の差動対を形成する第３及び第４のトランジスタの
うちの第４のトランジスタ，第３の差動対を形成する第
５及び第６のトランジスタのうちの第６のトランジス
タ、及び、第４の差動対を形成する第７及び第８のトラ
ンジスタのうちの第７のトランジスタの夫々のコレクタ
電流の総和と、第１の差動対を形成する第１及び第２の
トランジスタのうちの第２のトランジスタ，第２の差動
対を形成する第３及び第４のトランジスタのうちの第３
のトランジスタ，第３の差動対を形成する第５及び第６
のトランジスタのうちの第５のトランジスタ、及び、第
４の差動対を形成する第７及び第８のトランジスタのう
ちの第８のトランジスタの夫々のコレクタ電流の総和と
の差の電流は、第１の信号の周波数の２倍の周波数を有
する信号と第２の信号との乗算結果をあらわすものとさ
れる。そして、この第１，第４，第６及び第７のトラン
ジスタの夫々のコレクタ電流の総和と第２，第３，第５
及び第８のトランジスタの夫々のコレクタ電流の総和と
の差の電流は、一対の出力端子に導出される。

【００３５】従って、本願の特許請求の範囲における請
求項１から請求項４までのいずれかに記載された発明に
係る高調波ミキサー回路にあっては、第１の信号が所定
のオフセット電圧を伴って供給されるとともに第２の信
号が供給されて、一対の出力端子に、第１の信号の周波
数の２倍の周波数を有した信号と第２の信号との乗算出
力信号が得られることになる。そして、第１の信号が、
第１の差動対を形成する第１及び第２のトランジスタの
共通接続されたエミッタ，第２の差動対を形成する第３
及び第４のトランジスタの共通接続されたエミッタ，第
３の差動対を形成する第５及び第６のトランジスタの共
通接続されたエミッタ、及び、第４の差動対を形成する
第７及び第８のトランジスタの共通接続されたエミッタ
を夫々流れる電流を変調する事態は生じないことにな
り、第１〜第４の作動対において自己検波による干渉が
生じるという問題はない。

【００３６】このような本願の特許請求の範囲における
請求項１から請求項４までのいずれかに記載された発明
に係る高調波ミキサー回路は、開放スタブ及び短絡スタ
ブのいずれも備える必要がないので、その全体の集積回
路化に好適である。また、所定のオフセット電圧はダイ
オードの順方向電圧とは無関係に設定され、それによ
り、ダイオードの順方向電圧の温度変化により周波数変
換利得が低下してしまうという問題は生じない。

【００３７】

【発明の実施の形態】図１は、本願の特許請求の範囲に
おける請求項１から請求項４までのいずれかに記載され
た発明に係る高調波ミキサー回路の一例を示す。

【００３８】図１に示される例においては、エミッタが
共通接続されて第１の差動対を形成する第１のトランジ
スタ３１及び第２のトランジスタ３２，エミッタが共通
接続されて第２の差動対を形成する第３のトランジスタ
３３及び第４のトランジスタ３４，エミッタが共通接続
されて第３の差動対を形成する第５のトランジスタ３５
及び第６のトランジスタ３６、及び、エミッタが共通接
続されて第４の差動対を形成する第７のトランジスタ３
７及び第８のトランジスタ３８が設けられている。これ
らの第１〜第８のトランジスタ３１〜３８は、それらの
いずれもがＮＰＮ形とされており、また、各々のエミッ
タ領域面積が実質的に等しくされている。

【００３９】第１の差動対を形成する第１及び第２のト
ランジスタ３１及び３２の各々のベース間、及び、第３
の差動対を形成する第５及び第６のトランジスタ３５及
び３６の各々のベース間には、それらに対して共通に、
第１の信号Ｓ１を発する信号源４０とオフセット電圧Ｖ
ｋを供給する直流電源４１とが直列に接続されている。
また、第２の差動対を形成する第３及び第４のトランジ
スタ３３及び３４の各々のベース間、及び、第４の差動
対を形成する第７及び第８のトランジスタ３７及び３８
の各々のベース間には、それらに対して共通に、信号源
４０とオフセット電圧Ｖｋを供給する直流電源４２とが
直列に接続されている。

【００４０】第１の信号Ｓ１は、例えば、周波数ω１を
有した正弦波信号であって、その電圧Ｖ１(t) は前述の
数１によりあらわされるものとされる。そして、第１及
び第２のトランジスタ３１及び３２の各々のベース間及
び第５及び第６のトランジスタ３５及び３６の各々のベ
ース間に共通に配された信号源４０と直流電源４１と
は、信号源４０が発する第１の信号Ｓ１の電圧Ｖ１(t)
から直流電源４１が供給するオフセット電圧Ｖｋが減じ
られることになる極性をもって、直列接続されている。
それにより、第１及び第２のトランジスタ３１及び３２
の各々のベース間及び第５及び第６のトランジスタ３５
及び３６の各々のベース間の夫々には、第１の信号Ｓ１
の電圧Ｖ１(t) からオフセット電圧Ｖｋが減じられて得
られる電圧が供給されることになる。

【００４１】一方、第３及び第４のトランジスタ３３及
び３４の各々のベース間及び第７及び第８のトランジス
タ３７及び３８の各々のベース間に共通に配された信号
源４０と直流電源４２とは、信号源４０が発する第１の
信号Ｓ１の電圧Ｖ１(t) に直流電源４２が供給するオフ
セット電圧Ｖｋが加えられることになる極性をもって、
直列接続されている。それにより、第３及び第４のトラ
ンジスタ３３及び３４の各々のベース間及び第７及び第
８のトランジスタ３７及び３８の各々のベース間の夫々
には、第１の信号Ｓ１の電圧Ｖ１(t) にオフセット電圧
Ｖｋが加えられて得られる電圧が供給されることにな
る。

【００４２】また、図１に示される例にあっては、第２
の信号Ｓ２を発する信号源４４が接続された電流源部４
５と電流源部４６とが設けられている。第２の信号Ｓ２
は、例えば、第１の信号Ｓ１の周波数ω１の２倍に相当
する周波数ω２を有した正弦波信号であって、その電圧
Ｖ２(t) は前述の数２によりあらわされるものとされ
る。

【００４３】電流源部４５は、電流端子４５Ａ及び４５
Ｂを有しており、信号源４４が発する第２の信号Ｓ２に
よって変調される一対の差動電流である電流Ｉ１及び電
流Ｉ２を、電流端子４５Ａ及び４５Ｂに夫々生じさせ
る。電流Ｉ１は、例えば、第２の信号Ｓ２の電圧Ｖ２
(t) が大である程大とされ、また、電流Ｉ２は、例え
ば、第２の信号Ｓ２の電圧Ｖ２(t) が大である程小とさ
れる。

【００４４】そして、電流源部４５における電流端子４
５Ａ及び４５Ｂには、第１の差動対を形成する第１及び
第２のトランジスタ３１及び３２の各々における共通接
続されたエミッタ、及び、第２の差動対を形成する第３
及び第４のトランジスタ３３及び３４の各々における共
通接続されたエミッタが、夫々接続されている。それに
より、共通接続された第１のトランジスタ３１のエミッ
タ及び第２のトランジスタ３２のエミッタには電流Ｉ１
が分流して流れ、また、共通接続された第３のトランジ
スタ３３のエミッタ及び第４のトランジスタ３４のエミ
ッタには電流Ｉ２が分流して流れる。

【００４５】電流源部４６は、電流端子４６Ａ及び４６
Ｂを有しており、信号源４４が発する第２の信号Ｓ２に
よって変調される一対の差動電流である電流Ｉ３及び電
流Ｉ４を、電流端子４６Ａ及び４６Ｂに夫々生じさせ
る。電流Ｉ３は、例えば、第２の信号Ｓ２の電圧Ｖ２
(t) が大である程小とされ、また、電流Ｉ４は、例え
ば、第２の信号Ｓ２の電圧Ｖ２(t) が大である程大とさ
れる。

【００４６】そして、電流源部４６における電流端子４
６Ａ及び４６Ｂには、第３の差動対を形成する第５及び
第６のトランジスタ３５及び３６の各々における共通接
続されたエミッタ、及び、第４の差動対を形成する第７
及び第８のトランジスタ３７及び３８の各々における共
通接続されたエミッタが、夫々接続されている。それに
より、共通接続された第５のトランジスタ３５のエミッ
タ及び第６のトランジスタ３６のエミッタには電流Ｉ３
が分流して流れ、また、共通接続された第７のトランジ
スタ３７のエミッタ及び第８のトランジスタ３８のエミ
ッタには電流Ｉ４が分流して流れる。

【００４７】さらに、図１に示される例にあっては、第
１の差動対を形成する第１及び第２のトランジスタ３１
及び３２のうちの第１のトランジスタ３１のコレクタ，
第２の差動対を形成する第３及び第４のトランジスタ３
３及び３４のうちの第４のトランジスタ３４のコレク
タ，第３の差動対を形成する第５及び第６のトランジス
タ３５及び３６のうちの第６のトランジスタ３６のコレ
クタ、及び、第４の差動対を形成する第７及び第８のト
ランジスタ３７及び３８のうちの第７のトランジスタ３
７のコレクタが共通接続されて、その共通接続点から出
力端子４７Ａが導出されている。また、第１の差動対を
形成する第１及び第２のトランジスタ３１及び３２のう
ちの第２のトランジスタ３２のコレクタ，第２の差動対
を形成する第３及び第４のトランジスタ３３及び３４の
うちの第３のトランジスタ３３のコレクタ，第４の差動
対を形成する第５及び第６のトランジスタ３５及び３６
のうちの第５のトランジスタ３５のコレクタ、及び、第
４の差動対を形成する第７及び第８のトランジスタ３７
及び３８のうちの第８のトランジスタ３８のコレクタが
共通接続されて、その共通接続点から出力端子４７Ｂが
導出されている。これら出力端子４７Ａ及び４７Ｂは、
対を成している。

【００４８】このようなもとで、電流源部４５と電流源
部４６とは、実質的に同等の特性を備えていて、信号源
４４からの第２の信号Ｓ２の電圧が０であるとき、電流
Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３及びＩ４の夫々として直流電流Ｉ０を
発生し、また、電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３及びＩ４の形成に
あたっての相互コンダクタンスｇｍを有するものとされ
る。

【００４９】電流源部４５における電流端子４５Ａ及び
４５Ｂに夫々得られる電流Ｉ１及びＩ２の夫々の値Ｉ１
(t) 及びＩ2 (t) と、電流源部４６における電流端子４
６Ａ及び４６Ｂに夫々得られる電流Ｉ３及びＩ４の夫々
の値Ｉ３(t) 及びＩ４(t) とは、下記の数９によってあ
らわされる。

【００５０】

【数９】Ｉ１(t) ＝Ｉ０／２＋ｇｍ・Ｖ２(t) Ｉ２(t) ＝Ｉ０／２−ｇｍ・Ｖ２(t) Ｉ３(t) ＝Ｉ０／２−ｇｍ・Ｖ２(t) Ｉ４(t) ＝Ｉ０／２＋ｇｍ・Ｖ２(t)

【００５１】第１〜第８のトランジスタ３１〜３８の夫
々について、そのコレクタ電流をＩｃ，ベース−エミッ
タ間電圧をＶ_BE, 逆方向コレクタ飽和電流をＩｓ，熱電
圧をＶ_T （Ｖ_T ＝ｋ・Ｔ／ｑ，ｋはボルツマン係数，Ｔ
は絶対温度，ｑは電子の単位電荷）とすると、下記の数
１０により示される関係が成立する。

【００５２】

【数１０】Ｉｃ＝Ｉｓ・ exp (Ｖ_BE／Ｖ_T ）

【００５３】これよりして、第１〜第８のトランジスタ
３１〜３８の夫々についてのコレクタ電流Ｉｃ１(t) ，
Ｉｃ２(t) ，Ｉｃ３(t) ，Ｉｃ４(t) ，Ｉｃ５(t) ，Ｉ
ｃ６(t) ，Ｉｃ７(t) 及びＩｃ８(t) は、下記の数１１
によってあらわされる。

【００５４】

【数１１】Ｉｃ１(t) ＝ Ｉ１(t) ／〔１＋ exp｛−
（Ｖ１(t) −Ｖｋ）／Ｖ_T ｝〕 Ｉｃ２(t) ＝ Ｉ１(t) ／〔１＋ exp｛（Ｖ１(t) −Ｖ
ｋ）／Ｖ_T ｝〕 Ｉｃ３(t) ＝ Ｉ２(t) ／〔１＋ exp｛（Ｖ１(t) ＋Ｖ
ｋ）／Ｖ_T ｝〕 Ｉｃ４(t) ＝ Ｉ２(t) ／〔１＋ exp｛−（Ｖ１(t) ＋
Ｖｋ）／Ｖ_T ｝〕 Ｉｃ５(t) ＝ Ｉ３(t) ／〔１＋ exp｛−（Ｖ１(t) −
Ｖｋ）／Ｖ_T ｝〕 Ｉｃ６(t) ＝ Ｉ３(t) ／〔１＋ exp｛（Ｖ１(t) −Ｖ
ｋ）／Ｖ_T ｝〕 Ｉｃ７(t) ＝ Ｉ４(t) ／〔１＋ exp｛（Ｖ１(t) ＋Ｖ
ｋ）／Ｖ_T ｝〕 Ｉｃ８(t) ＝ Ｉ４(t) ／〔１＋ exp｛−（Ｖ１(t) ＋
Ｖｋ）／Ｖ_T ｝〕

【００５５】出力端子４７Ａには、コレクタ電流Ｉｃ１
(t) ，Ｉｃ４(t) ，Ｉｃ６(t) 及びＩｃ７(t) の和が流
れ、出力端子４７Ｂには、コレクタ電流Ｉｃ２(t) ，Ｉ
ｃ３(t) ，Ｉｃ５(t) 及びＩｃ８(t) の和が流れる。従
って、一対の出力端子４７Ａ及び４７Ｂに得られる差動
出力電流Ｉｃd(t)は、下記の数１２によりあらわされ
る。

【００５６】

【数１２】 Ｉｃd(t)＝（Ｉｃ１(t) ＋Ｉｃ４(t) ＋Ｉｃ６(t) ＋Ｉｃ７(t) ） −（Ｉｃ２(t) ＋Ｉｃ３(t) ＋Ｉｃ５(t) ＋Ｉｃ８(t) ） ＝２・ｇｍ・Ｖ２(t) ・〔 tanh｛（Ｖ１(t) −Ｖｋ）／２・Ｖ_T ｝ −tanh｛（Ｖ１(t) ＋Ｖｋ）／２・Ｖ_T ｝〕

【００５７】ここで、上記数１２における tanh の項を
下記の数１３に示される如くの、第１の信号Ｓ１の電圧
Ｖ１(t) とオフセット電圧Ｖｋとの関数Ｆ｛Ｖ１(t) ，
Ｖｋ｝とする。

【００５８】

【数１３】Ｆ｛Ｖ１(t) ，Ｖｋ｝＝ tanh｛（Ｖ１(t)
−Ｖｋ）／２・Ｖ_T ｝−tanh｛（Ｖ１(t) ＋Ｖｋ）／２
・Ｖ_T ｝

【００５９】関数Ｆ｛Ｖ１(t) ，Ｖｋ｝は、例えば、図
２に示される如く、オフセット電圧ＶｋがＶ_T の４倍以
上の場合、第１の信号Ｓ１の電圧Ｖ１(t) の負から正へ
の変化に伴って、０と−２との間を２回遷移する。そし
て、第１の信号Ｓ１は周波数ω１を有した正弦波信号で
あるので、関数Ｆ｛Ｖ１(t) ，Ｖｋ｝は、図３において
実線により示される如くに、周波数ω１の２倍の周波数
をもって変化する。

【００６０】例えば、第１の信号Ｓ１の振幅ｖ１が、オ
フセット電圧Ｖｋの√２倍（ｖ１＝√２・Ｖｋ）に選定
され、オフセット電圧ＶｋがＶ_T の２倍より十分に大で
あるようにされると、数１３によってあらわされる関数
Ｆ｛Ｖ１(t) ，Ｖｋ｝は、０と−２との間の値を繰り返
しとることになる。そして、第２の信号Ｓ２は周波数ω
２を有した正弦波信号であるので、数１２によってあら
わされる差動出力電流Ｉｃd(t)は、下記の数１４に示さ
れるフーリエ級数をもってあらわされる。

【００６１】

【数１４】

【００６２】上記数１４において、ｎ＝１とされると
き、差動出力電流Ｉｃd(t)が、第１の信号Ｓ１の周波数
の２倍の周波数を有する信号と第２の信号Ｓ２との乗算
出力信号として、下記の数１５に示される如くに得ら
れ、第２の信号Ｓ２が帯域信号である場合には、そのベ
ースバンド信号が乗算出力信号として得られる。

【００６３】

【数１５】 Ｉｃd(t)＝８／π・ｇｍ・ｖ２・cos(２・ω１・ｔ) ・cos(ω２・ｔ) ＝４／π・ｇｍ・ｖ２ ・〔 cos｛ (２・ω１＋ω２）・ｔ｝ ＋ cos｛ (２・ω１−ω２）・ｔ｝〕 −２・ｇｍ・ｖ２・cos(ω２・ｔ)

【００６４】上述の如くの図１に示される例は、開放ス
タブ及び短絡スタブのいずれも用いていず、差動対を成
す複数のトランジスタ３１〜３８，直流電圧源４１及び
４２，電流源部４５及び４６等を含んで構成されている
ので、その全体の集積回路化に好適である。また、オフ
セット電圧Ｖｋがダイオードの順方向電圧とは無関係に
設定され、ダイオードの順方向電圧に依存しないので、
ダイオードの順方向電圧の温度変化により周波数変換利
得が低下してしまうという問題は生じない。

【００６５】

【実施例】図４は、本願の特許請求の範囲における請求
項１から請求項４までのいずれかに記載された発明に係
る高調波ミキサー回路の一例についての具体構成例を示
す。この図４に示される具体構成例は、図１に示される
例における直流電圧源４１及び４２が、２組の差動対を
成すトランジスタを含む回路によって構成されたものに
相当する。直流電圧源４１及び４２に対応する部分以外
の部分は、図１に示される例と同様であり、それらにつ
いては、図１と共通の符号を付して示し、重複説明は省
略する。

【００６６】図４に示される具体構成例にあっては、エ
ミッタが共通接続されて差動対を形成するＮＰＮ形のト
ランジスタ５１及び５２，共通接続されたトランジスタ
５１及び５２の夫々のエミッタに接続された電流源５
３、及び、トランジスタ５１及び５２の夫々のコレクタ
に接続された抵抗素子５４，５５及び５６を含んで形成
される電圧発生部５７と、エミッタが共通接続されて差
動対を形成するＮＰＮ形のトランジスタ６１及び６２，
共通接続されたトランジスタ６１及び６２の夫々のエミ
ッタに接続された電流源６３、及び、トランジスタ６１
及び６２の夫々のコレクタに接続された抵抗素子６４，
６５，６６及び６７を含んで形成される電圧発生部５８
とが設けられている。そして、トランジスタ５１及び５
２の各々のベース間、及び、トランジスタ６１及び６２
の各々のベース間の夫々に、第１の信号Ｓ１を発する信
号源４０が共通に接続されている。

【００６７】トランジスタ５１，５２，６１及び６２の
各々は、実質的に同等の特性を有したものとされ、ま
た、電流源５３及び６３の夫々は共に実質的な定電流Ｉ
ｏを発生する。抵抗素子５４，５５、６４及び６５の各
々は、実質的に同一の抵抗値Ｒｃを有しており、また、
抵抗素子５６及び６６の各々も、実質的に同一の抵抗値
Ｒｏを有している。さらに、抵抗素子６７は、抵抗値Ｒ
ｋを有している。なお、図４に示されるＶｃｃは、電源
電圧である。

【００６８】このようなもとで、第１の差動対を形成す
る第１及び第２のトランジスタ３１及び３２の各々のベ
ース間、及び、第３の差動対を形成する第５及び第６の
トランジスタ３５及び３６の各々のベース間には、それ
らに対して共通に、トランジスタ５２のコレクタとトラ
ンジスタ６１のコレクタとの間に得られる電圧が供給さ
れる。また、第２の差動対を形成する第３及び第４のト
ランジスタ３３及び３４の各々のベース間、及び、第４
の差動対を形成する第７及び第８のトランジスタ３７及
び３８の各々のベース間には、それらに対して共通に、
トランジスタ５１のコレクタとトランジスタ６２のコレ
クタとの間に得られる電圧が供給される。

【００６９】トランジスタ５２のコレクタとトランジス
タ６１のコレクタとの間に得られる電圧は、信号源４０
から発せられる第１の信号Ｓ１の電圧Ｖ１(t) に基づく
電圧Ｖ１’(t) からオフセット電圧Ｖｋ’が減じられて
得られる電圧であり、トランジスタ５１のコレクタとト
ランジスタ６２のコレクタとの間に得られる電圧は、信
号源４０から発せられる第１の信号Ｓ１の電圧Ｖ１(t)
に基づく電圧Ｖ１’(t) にオフセット電圧Ｖｋ’が加え
られて得られる電圧である。ここで、電圧Ｖ１’(t)
は、電圧Ｖ１(t) に比例した電圧であって、下記の数１
６によってあらわされ、また、オフセット電圧Ｖｋ’
は、下記の数１７によってあらわされる。

【００７０】

【数１６】Ｖ１’(t) ＝Ｖ１(t) ・（Ｒｃ・Ｉｏ）／
（２・Ｖ_T ）

【００７１】

【数１７】Ｖｋ’＝Ｒｋ・Ｉｏ

【００７２】このように、図４に示される具体構成例に
あっては、第１の差動対を形成する第１及び第２のトラ
ンジスタ３１及び３２の各々のベース間、及び、第３の
差動対を形成する第５及び第６のトランジスタ３５及び
３６の各々のベース間には、それらに対して共通に、数
１６によってあらわされる電圧Ｖ１’(t) から数１７に
よってあらわされるオフセット電圧Ｖｋ’が減じられて
得られる電圧が供給され、また、第２の差動対を形成す
る第３及び第４のトランジスタ３３及び３４の各々のベ
ース間、及び、第４の差動対を形成する第７及び第８の
トランジスタ３７及び３８の各々のベース間には、それ
らに対して共通に、数１６によってあらわされる電圧Ｖ
１’(t) に数１７によってあらわされるオフセット電圧
Ｖｋ’が加えられて得られる電圧が供給される。

【００７３】従って、図４に示される具体構成例にあっ
ても、第１の差動対を形成する第１及び第２のトランジ
スタ３１及び３２の各々のベース間、及び、第３の差動
対を形成する第５及び第６のトランジスタ３５及び３６
の各々のベース間には、実質的に、信号源４０が発する
第１の信号Ｓ１の電圧Ｖ１(t) から所定のオフセット電
圧が減じられて得られる電圧が供給されるとともに、第
２の差動対を形成する第３及び第４のトランジスタ３３
及び３４の各々のベース間、及び、第４の差動対を形成
する第７及び第８のトランジスタ３７及び３８の各々の
ベース間には、実質的に、信号源４０が発する第１の信
号Ｓ１の電圧Ｖ１(t) に所定のオフセット電圧が加えら
れて得られる電圧が供給されることになる。それゆえ、
図４に示される具体構成例に備えられた、第１〜第４の
差動対を形成する第１〜第８のトランジスタ３１〜３
８、及び、電流源部４５及び４６を含んで構成される部
分も、図１に示される例の場合と同様な動作を行う。

【００７４】なお、図４に示される具体構成例が、実際
に使用されるに際しては、図１に示される例についての
説明において述べられたことからして、電圧Ｖ１’(t)
の振幅がオフセット電圧Ｖｋ’の√２倍に選定され、か
つ、オフセット電圧Ｖｋ’が、例えば、Ｖ_T の４倍以上
とされることが望ましい。

【００７５】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本願の特
許請求の範囲における請求項１から請求項４までのいず
れかに記載された発明に係る高調波ミキサー回路にあっ
ては、第１の信号が所定のオフセット電圧を伴って供給
されるとともに第２の信号が供給されて、一対の出力端
子に、第１の信号の周波数の２倍の周波数を有した信号
と第２の信号との乗算出力信号が得られることになり、
その際、第１の信号が、第１の差動対を形成する第１及
び第２のトランジスタの共通接続されたエミッタ，第２
の差動対を形成する第３及び第４のトランジスタの共通
接続されたエミッタ，第３の差動対を形成する第５及び
第６のトランジスタの共通接続されたエミッタ、及び、
第４の差動対を形成する第７及び第８のトランジスタの
共通接続されたエミッタを夫々流れる電流を変調する事
態は生じないことになり、第１〜第４の作動対において
自己検波による干渉が生じるという問題はない。

【００７６】そして、本願の特許請求の範囲における請
求項１から請求項４までのいずれかに記載された発明に
係る高調波ミキサー回路は、開放スタブ及び短絡スタブ
のいずれも備える必要がないので、その全体の集積回路
化に好適であるとともに、所定のオフセット電圧はダイ
オードの順方向電圧とは無関係に設定されて、ダイオー
ドの順方向電圧に依存しないので、ダイオードの順方向
電圧の温度変化により周波数変換利得が低下してしまう
という問題を回避できるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の特許請求の範囲における請求項１から請
求項４までのいずれかに記載された発明に係る高調波ミ
キサー回路の一例を示す回路接続図である。

【図２】図１に示される例の動作説明に供される特性図
である。

【図３】図１に示される例の動作説明に供される特性図
である。

【図４】本願の特許請求の範囲における請求項１から請
求項４までのいずれかに記載された発明に係る高調波ミ
キサー回路の一例についての具体構成例を示す回路接続
図である。

【図５】従来提案されている高調波ミキサー回路を示す
回路接続図である。

【図６】図５に示される高調波ミキサー回路の説明に供
される等価回路接続図である。

【図７】図５に示される高調波ミキサー回路の動作説明
に供される特性図である。

【図８】図５に示される高調波ミキサー回路の動作説明
に供される特性図である。

【符号の説明】 ３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，５
１，５２，６１，６２トランジスタ ４０，４４
信号源 ４１，４２ 直流電源 ４５，４６
電流源部 ４７Ａ，４７Ｂ 出力端子 ５３，
６３ 電流源５４，５５，５６，６４，６５，６６，６
７ 抵抗素子 ５７，５８電圧発生部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エミッタが共通接続されて第１の差動対を
   形成する第１及び第２のトランジスタ，エミッタが共通
   接続されて第２の差動対を形成する第３及び第４のトラ
   ンジスタ，エミッタが共通接続されて第３の差動対を形
   成する第５及び第６のトランジスタ、及び、エミッタが
   共通接続されて第４の差動対を形成する第７及び第８の
   トランジスタが設けられたもとで、 上記第１及び第２のトランジスタの夫々のベース間及び
   上記第５及び第６のトランジスタの夫々のベース間に、
   第１の信号の電圧から所定のオフセット電圧が減じられ
   て得られる電圧が供給され、 上記第３及び第４のトランジスタの夫々のベース間及び
   上記第７及び第８のトランジスタの夫々のベース間に、
   上記第１の信号の電圧に所定のオフセット電圧が加えら
   れて得られる電圧が供給され、 上記第１及び第２のトランジスタの共通接続されたエミ
   ッタ及び上記第３及び第４のトランジスタの共通接続さ
   れたエミッタが、第２の信号によって変調される一対の
   差動電流を夫々生じさせる一対の電流端子に夫々接続さ
   れ、 上記第５及び第６のトランジスタの共通接続されたエミ
   ッタ及び上記第７及び第８のトランジスタの共通接続さ
   れたエミッタが、位相反転された上記第２の信号によっ
   て変調される一対の差動電流を夫々生じさせる一対の電
   流端子に夫々接続され、 上記第１，第４，第６及び第７のトランジスタの夫々の
   コレクタが共通接続されて第１の共通接続点が形成され
   るとともに、上記第２，第３，第５及び第８のトランジ
   スタの夫々のコレクタが共通接続されて第２の共通接続
   点が形成されて、該第１及び第２の共通接続点が、上記
   第１の信号の周波数の２倍の周波数を有した信号と上記
   第２の信号との乗算出力信号が得られる出力端子とされ
   ることを特徴とする高調波ミキサー回路。
2. 【請求項２】第１及び第２のトランジスタの共通接続さ
   れたエミッタ及び第３及び第４のトランジスタの共通接
   続されたエミッタが、一対の電流端子を有し該一対の電
   流端子に、第２の信号の電圧が大である程大とされる電
   流と上記第２の信号の電圧が大である程小とされる電流
   を夫々生じさせる電流源部に接続されるとともに、第５
   及び第６のトランジスタの共通接続されたエミッタ及び
   第７及び第８のトランジスタの共通接続されたエミッタ
   が、一対の電流端子を有し該一対の電流端子に、位相反
   転された第２の信号の電圧が大である程大とされる電流
   と上記位相反転された第２の信号の電圧が大である程小
   とされる電流を夫々生じさせる電流源部に接続されるこ
   とを特徴とする請求項１記載の高調波ミキサー回路。
3. 【請求項３】第２の信号が帯域信号であって、第１の信
   号の周波数の２倍の周波数と上記第２の信号の搬送波周
   波数とが実質的に等しくされることを特徴とする請求項
   １または２記載の高調波ミキサー回路。
4. 【請求項４】第１のトランジスタから第８のトランジス
   タまでの８個のトランジスタが、各々のエミッタ領域面
   積が実質的に等しいものとされることを特徴とする請求
   項１または２記載の高調波ミキサー回路。