JPWO2013187037A1

JPWO2013187037A1 - ミキサ、ミキサ装置、およびこれらを備えた無線受信機

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Publication number: JPWO2013187037A1
Application number: JP2014520919A
Authority: JP
Inventors: 真大歯; 秀彦栗本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2016-02-04
Also published as: WO2013187037A1

Abstract

ミキサ（１）は、第１および第２の入力端子（ＭＩＸＩＮＰ，ＭＩＸＩＮＮ）と第１および第２の出力端子（ＭＩＸＯＵＴＰ，ＭＩＸＯＵＴＮ）との間に接続された第１導電型の第１および第４のスイッチトランジスタ（Ｍ１，Ｍ４）と、第１導電型とはスイッチ極性が反転している第２導電型の第２および第３のスイッチトランジスタ（Ｍ２，Ｍ３）とを備えている。そして、第１から第４のスイッチトランジスタ（Ｍ１〜Ｍ４）のゲート端子には、共通のＬＯ信号（ＬＯ）が与えられている。

Description

本発明は、例えば無線受信機のＲＦ（Radio Frequency）フロントエンドに用いられるミキサに関するものである。

無線受信機の受信性能向上には、無線受信機のＲＦフロントエンド部の歪み性能の向上が必要であり、特にミキサの低歪み化が重要である。

一般的に歪み性能は、ＩＰ３（Third order intercept point)を用いて表される。例えば、妨害信号となる周波数の異なる２つの信号ｆｕｄ１，ｆｕｄ２が非線形回路に入力されると、相互変調作用により“２ｆｕｄ１−ｆｕｄ２”および“２ｆｕｄ２−ｆｕｄ１”の周波数成分（３次相互変調歪み成分）の信号が希望信号の近傍に現れる。このような場合、３次相互変調歪み成分は無線受信機の受信性能に悪影響を与える。

この３次相互変調歪みを低減するためには、ミキサに含まれるスイッチトランジスタのゲート端子とソース端子との間の電圧であるゲートバイアス電圧Ｖｇと、スイッチトランジスタの閾値電圧Ｖｔｈおよびスイッチトランジスタの出力端子のコモン電圧Ｖｃｍとの間において、下記の（式１）の関係を満たす必要があることが知られている。

特許文献１では、ミキサにおいて上記のゲートバイアス電圧Ｖｇを変化させる技術が開示されている。また、非特許文献１では、ＩＱ（In-Phase/Quadrature-Phase）ミキサにおいて、ＬＯ（Local Oscillator）信号のデューティーサイクルを５０％から２５％にすることによりミキサスイッチの同時オンを回避し、低歪みのミキサを実現する技術が開示されている。

図９は、従来のミキサの一例を示した図である（例えば、非特許文献１）。

図９のミキサ９は、入力信号ＶＩＮＰを容量Ｃ９１を介してドレイン端子に受けるスイッチトランジスタＭ９１，Ｍ９２，Ｍ９５，Ｍ９６と、入力信号ＶＩＮＮを容量Ｃ９２を介してドレイン端子に受けるスイッチトランジスタＭ９３，Ｍ９４，Ｍ９７，Ｍ９８とを備えている。

そして、スイッチトランジスタＭ９１，Ｍ９３のそれぞれのソース端子から出力された信号が加算されて出力信号ＶＯＵＴＰＩが出力され、スイッチトランジスタＭ９２，Ｍ９４のそれぞれのソース端子から出力された信号が加算されて出力信号ＶＯＵＴＮＩが出力されている。同様に、スイッチトランジスタＭ９５，Ｍ９７から出力信号ＶＯＵＴＰＱが出力され、スイッチトランジスタＭ９６，Ｍ９８から出力信号ＶＯＵＴＮＱが出力されている。また、スイッチトランジスタＭ９１，Ｍ９４のゲート端子にはＬＯ信号ＶＬＰＩが与えられており、スイッチトランジスタＭ９２，Ｍ９３のゲート端子にはＬＯ信号ＶＬＮＩが与えられている。同様に、スイッチトランジスタＭ９５，Ｍ９８のゲート端子にはＬＯ信号ＶＬＰＱが与えられており、スイッチトランジスタＭ９６，Ｍ９７のゲート端子にはＬＯ信号ＶＬＮＱが与えられている。ここで、Ｍ９１とＭ９５、Ｍ９２とＭ９６、Ｍ９３とＭ９７、およびＭ９４とＭ９８はそれぞれ同じサイズのスイッチトランジスタである。

図１０は、各ＬＯ信号の波形の一例を示している。図１０に示すように、ＬＯ信号ＶＬＰＩ，ＶＬＮＩ，ＶＬＰＱ，ＶＬＮＱのデューティーサイクルを２５％とすることにより、スイッチトランジスタＭ９１，Ｍ９３とスイッチトランジスタＭ９２，Ｍ９４、およびスイッチトランジスタＭ９５，Ｍ９８とスイッチトランジスタＭ９６，Ｍ９７の同時オンを回避できる。

特表２０１０−５３９８１０号公報

Himanshu Khatri, 他４名, "A SAW-less CDMA Receiver Front-End with Single-Ended LNA and Single-Balanced Mixer with 25% Duty-Cycle LO in 65nm CMOS", Radio Frequency Integrated Circuits Symposium, 2009.IEEE, p.13-16

しかしながら、非特許文献１のようなＬＯ信号のデューティーサイクルを２５％にする技術では、デューティーサイクルが５０％の場合と比較してミキサの変換利得が減少する課題がある。このようなミキサの変換利得の減少は、ミキサを搭載するＲＦフロントエンド部の利得減少を招き、無線受信機の感度劣化の要因となる。

また、特許文献１のようなミキサにおけるゲートバイアス電圧を変化させる技術には、ゲートバイアス電圧の調整回路が必要であり、さらに調整回路の制御が複雑であるという課題がある。

上記の点に鑑み、本発明は、ミキサの変換利得を減少させることなく、スイッチトランジスタの同時オンを回避した低歪みのミキサを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様では、第１の入力端子に入力された第１ＲＦ信号および第２の入力端子に入力された当該第１ＲＦ信号の反転信号である第２ＲＦ信号と、ＬＯ（Local Oscillator）入力端子に入力されたＬＯ信号とを乗算してＩＦ（Intermediate Frequency）信号を生成し、第１および第２の出力端子に差動出力するミキサにおいて、前記第１の入力端子と前記第１の出力端子との間に接続された第１導電型の第１のスイッチトランジスタと、前記第１の入力端子と前記第２の出力端子との間に接続された、前記第１導電型とはスイッチ極性が反転している第２導電型の第２のスイッチトランジスタと、前記第２の入力端子と前記第１の出力端子との間に接続された前記第２導電型の第３のスイッチトランジスタと、前記第２の入力端子と前記第２の出力端子との間に接続された前記第１導電型の第４のスイッチトランジスタとを備えている。そして、第１から第４のスイッチトランジスタのゲートには、共通の前記ＬＯ信号が与えられている。

この第１の態様によると、第１の入力端子からの信号を受ける第１のスイッチトランジスタと第２のスイッチトランジスタとはスイッチ極性が反転しており、かつ第１および第２のスイッチトランジスタのゲート端子には共通のＬＯ信号が与えられているため、第１および第２のスイッチトランジスタの同時オンを回避することができる。同様に、第３および第４のスイッチトランジスタの同時オンを回避することができる。このとき、デューティーサイクルを低下させる必要はない。これにより、ミキサの変換利得を減少させることなく、スイッチトランジスタの同時オンを回避した低歪みのミキサが実現できる。

本発明の第２の態様では、第１の入力端子に入力された第１ＲＦ信号および第２の入力端子に入力された当該第１ＲＦ信号の反転信号である第２ＲＦ信号と、第１のＬＯ入力端子に入力された第１ＬＯ信号および第２のＬＯ入力端子に入力された当該第１ＬＯ信号の反転信号である第２ＬＯ信号とを乗算してＩＦ信号を生成し、第１および第２の出力端子に差動出力するミキサ装置において、第１の態様記載のミキサと同一構成からなり、当該ミキサのＬＯ入力端子に前記第１のＬＯ入力端子が接続された第１のミキサ部と、第１の態様記載のミキサと同一構成からなり、当該ミキサのＬＯ入力端子に前記第２のＬＯ入力端子が接続された第２のミキサ部と、前記第１のミキサ部の第１の出力端子の信号と、前記第２のミキサ部の第２の出力端子の信号とを加算して前記第１の出力端子に出力する第１の加算回路と、前記第１のミキサ部の第２の出力端子の信号と、前記第２のミキサ部の第１の出力端子の信号とを加算して前記第２の出力端子に出力する第２の加算回路とを備えている。

この第２の態様によると、ＬＯ信号を差動信号として扱う場合、すなわちＬＯ信号が第１および第２ＬＯ信号として差動入力された場合においても、第１および第２のミキサ部の第１および第２のスイッチトランジスタ並びに第３および第４のスイッチトランジスタの同時オンを回避することができる。これにより、ミキサの変換利得を減少させることなく、スイッチトランジスタの同時オンを回避した低歪みのミキサ装置が実現できる。

本発明の第３の態様では、無線受信機は、アンテナからの入力ＲＦ信号を増幅するＬＮＡ（Low Noise Amplifier）と、前記ＬＮＡの出力信号を前記第１および第２の入力端子に受ける、第１の態様に記載のミキサ、あるいは第２の態様に記載のミキサ装置と同一構成のミキサと、前記ミキサから出力された前記ＩＦ信号を増幅する可変利得増幅回路と、前記可変利得増幅回路のアナログ出力信号をデジタル変換するＡ／Ｄ（Analog to Digital)コンバータと、前記Ａ／Ｄコンバータから出力されたデジタル信号を処理するＤＳＰ（Digital Signal Processor)とを備えている。

この第３の態様のように、無線受信機に第１または第２の態様に記載のミキサを用いることにより、無線受信機の受信性能を向上させることができる。

本発明によると、ミキサが有するスイッチトランジスタの同時オンを回避でき、ミキサの変換利得を減少させることなく、低歪みのミキサを実現することができる。

第１の実施形態に係るミキサの構成例を示す図である。ＬＯ信号波形の一例を示す図である。第２の実施形態に係るミキサの構成例を示す図である。コモン電圧生成回路の構成例を示す図である。第３の実施形態に係るミキサの構成例を示す図である。第４の実施形態に係るミキサの構成例を示す図である。各実施形態に係るミキサを備えた無線受信機の構成例を示す図である。各実施形態に係るミキサを備えた無線受信機の他の構成例を示す図である。従来のミキサの構成例を示す図である。従来のミキサのＬＯ信号波形の一例を示す図である。

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。なお、以下の各実施形態において各端子と当該端子の信号とに同一の符号を付して説明する。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係るミキサの構成例を示す図である。図１のミキサ１において、ＭＩＸＩＮＰ，ＭＩＸＩＮＮは第１および第２の入力端子、Ｃ１は一端が第１の入力端子ＭＩＸＩＮＰに接続された第１の容量、Ｃ２は一端が第２の入力端子ＭＩＸＩＮＮに接続された第２の容量である。第１の容量Ｃ１の他端と第１および第２の出力端子ＭＩＸＯＵＴＰ，ＭＩＸＯＵＴＮとの間には第１および第２のスイッチトランジスタＭ１，Ｍ２がそれぞれ接続されている。第２の容量Ｃ２の他端と第１および第２の出力端子ＭＩＸＯＵＴＰ，ＭＩＸＯＵＴＮとの間には第３および第４のスイッチトランジスタＭ３，Ｍ４がそれぞれ接続されている。以下の各実施形態では、第１および第４のスイッチトランジスタＭ１，Ｍ４はＮＭＯＳトランジスタであり、第２および第３のスイッチトランジスタＭ２，Ｍ３はＰＭＯＳトランジスタであるものとして説明する。そして、第１から第４のスイッチトランジスタＭ１〜Ｍ４のゲート端子には、ＬＯ入力端子ＬＯが接続され、共通のＬＯ信号ＬＯが与えられている。また、第１および第２の出力端子ＭＩＸＯＵＴＰ，ＭＩＸＯＵＴＮには、それぞれコモン電圧Ｖｃｍが与えられている。

上記の構成により、第１および第２の入力端子ＭＩＸＩＮＰ，ＭＩＸＩＮＮから入力された第１および第２ＲＦ信号と、ＬＯ入力端子ＬＯから入力されたＬＯ信号ＬＯとが乗算されることにより、差動のＩＦ信号が生成され第１および第２の出力端子ＭＩＸＯＵＴＰ，ＭＩＸＯＵＴＮから出力される。

図２はＬＯ入力端子から入力されるＬＯ信号波形とコモン電圧Ｖｃｍとの関係の一例を示した図である。ここでは、第１および第４のスイッチトランジスタＭ１，Ｍ４のサイズが同じであり、第２および第３のスイッチトランジスタＭ２，Ｍ３のサイズが同じであり、第１から第４のスイッチトランジスタＭ１〜Ｍ４のオン抵抗がすべて同じであるものとする。例えば、第２および第３のスイッチトランジスタＭ２，Ｍ３のサイズを、第１および第４のスイッチトランジスタＭ１，Ｍ４のサイズの２〜３倍程度にすることによりオン抵抗を同じにすることができる。

また、第１から第４のスイッチトランジスタＭ１〜Ｍ４の出力端子にはコモン電圧Ｖｃｍとして電源電圧ＶＤＤの１／２の電圧が与えられているものとする。また、Ｖｔｈｎは第１および第４のスイッチトランジスタＭ１，Ｍ４の閾値電圧であり、Ｖｔｈｐは第２および第３のスイッチトランジスタＭ２，Ｍ３の閾値電圧である。

図２において、ＬＯ信号ＬＯが下記の（式２）の関係を満たす場合、第１および第４のスイッチトランジスタＭ１，Ｍ４はオンする（図２の期間ｔ２）。

同様に、ＬＯ信号ＬＯが下記の（式３）の関係を満たす場合、第２および第３のスイッチトランジスタＭ２，Ｍ３はオンする（図２の期間ｔ４）。

ＬＯ信号ＬＯには、立上り時間、立下り時間が存在するため、第１のスイッチトランジスタＭ１と第２のスイッチトランジスタＭ２、および第３のスイッチトランジスタＭ３と第４のスイッチトランジスタＭ４とが同時オンする期間は発生しない。また、ｔ１，ｔ３の期間では、第１から第４のスイッチトランジスタＭ１〜Ｍ４がすべてオフしている。これにより、ミキサの変換利得を減少させることなく、スイッチトランジスタの同時オンを回避した低歪みのミキサを提供することができる。

なお、本実施形態ではコモン電圧ＶｃｍはＶＤＤ／２としたが、これに限定されない。ただし、上記の例のように、第１から第４のスイッチトランジスタＭ１〜Ｍ４のオン抵抗がすべて同じである場合には、コモン電圧ＶｃｍはＶＤＤ／２とするのが好ましい。

また、本実施形態では第１から第４のスイッチトランジスタＭ１〜Ｍ４のオン抵抗がすべて等しいものとしたが、これに限定されない。ただし、第１から第４のスイッチトランジスタＭ１〜Ｍ４のオン抵抗が等しい方が好ましい。また、第１および第４のスイッチトランジスタＭ１，Ｍ４のサイズ、並びに第２および第３のスイッチトランジスタＭ２，Ｍ３のサイズは同じでなくてもかまわない。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、コモン電圧ＶｃｍをＶＤＤ／２とする場合について説明した。しかしながら、ＮＭＯＳトランジスタの閾値電圧とＰＭＯＳトランジスタの閾値電圧とが製造ばらつき等によりばらついた場合、コモン電圧ＶｃｍをＶＤＤ／２にすると第１および第４のスイッチトランジスタＭ１，Ｍ４と第２および第３のスイッチトランジスタＭ２，Ｍ３とのオン／オフ期間の対称性が崩れてしまう。そのため、トランジスタの閾値電圧に連動したコモン電圧生成回路が必要となる。

図３は第２の実施形態に係るミキサの構成例を示す図である。図３において、図１と共通の構成要素に対する重複説明を省略する場合がある。

図１と対比すると、第１および第２のＬＯ入力端子ＬＯＰ，ＬＯＮに差動入力された差動ＬＯ信号ＬＯＰ，ＬＯＮを差動シングル変換してＬＯ信号ＬＯを出力する差動シングル変換部としてのＯＰＡＭＰ（オペアンプ）１１と、第１および第２の出力端子ＭＩＸＯＵＴＰ，ＭＩＸＯＵＴＮにそれぞれ第１および第２の抵抗としての抵抗Ｒａを介してコモン電圧Ｖｃｍを与えるコモン電圧生成回路１２とを備えている点で異なる。なお、ＬＯ信号ＬＯＰ，ＬＯＮをＯＰＡＭＰ１１で差動シングル変換するとしたが、差動シングル変換する構成であればＯＰＡＭＰに限定しない。

図４はコモン電圧生成回路１２の一例を示す図である。

ＮＭＯＳトランジスタＭ１１のソース端子はグランドに接続されており、ゲート端子およびドレイン端子はノードＮ１に接続されている。また、ノードＮ１と電源との間には、カレントミラーの２次側のＰＭＯＳトランジスタＭ１２が接続されている。これにより、ＮＭＯＳトランジスタＭ１１に所定の電流が流れ、ＮＭＯＳトランジスタＭ１１の閾値電圧をＶｔｈｎとすると、ノードＮ１の電圧はＶｔｈｎとなる。

ＰＭＯＳトランジスタＭ１３のソース端子は電源に接続されており、ゲート端子およびドレイン端子はノードＮ２に接続されている。また、ノードＮ２とグランドとの間には、カレントミラーの２次側のＮＭＯＳトランジスタＭ１４が接続されている。これにより、ＰＭＯＳトランジスタＭ１３に所定の電流が流れ、電源電圧をＶＤＤとしてＰＭＯＳトランジスタＭ１３の閾値電圧をＶｔｈｐとするとノードＮ２の電圧はＶＤＤ−｜Ｖｔｈｐ｜となる。

ノードＮ１とノードＮ２との間には、抵抗Ｒ３，Ｒ４が直列に接続されており、その中間ノードと出力端子ＶＣＭＯＵＴとが接続されている。

例えば、抵抗Ｒ３の抵抗値と抵抗Ｒ４の抵抗値とが等しい場合、出力端子ＶＣＭＯＵＴのコモン電圧Ｖｃｍは下記の（式４）で表される。

（式４）からもわかるように、コモン電圧Ｖｃｍは、ＮＭＯＳトランジスタＭ１１の閾値電圧ＶｔｈｎとＰＭＯＳトランジスタＭ１３の閾値電圧の絶対値｜Ｖｔｈｐ｜との差の１／２の電圧、すなわちＮＭＯＳトランジスタＭ１１の閾値電圧とＰＭＯＳトランジスタの閾値電圧との中点の電圧と、所定のバイアスとしてのＶＤＤ／２とが加えられた電圧となる。

これにより、コモン電圧生成回路１２からはＮＭＯＳトランジスタとＰＭＯＳトランジスタの閾値電圧に応じたコモン電圧Ｖｃｍが出力される。すなわち、第１から第４のスイッチトランジスタＭ１〜Ｍ４の閾値電圧に連動したコモン電圧Ｖｃｍが出力される。

これにより、製造ばらつき等によりトランジスタの閾値電圧がばらついた場合でも、第１および第４のスイッチトランジスタＭ１，Ｍ４と第２および第３のスイッチトランジスタＭ２，Ｍ３とのオン／オフ期間の対称性を保つことができる。したがって、ばらつきに強いミキサを実現することができる。

なお、ＮＭＯＳトランジスタＭ１１およびＰＭＯＳトランジスタＭ１３に流れる所定の電流はカレントミラー回路によって生成されるものとしたが、別の回路で電流を供給してもよい。

（第３の実施形態）
第２の実施形態において説明したように、製造ばらつき等によりトランジスタの閾値電圧がばらついた場合、第１および第４のスイッチトランジスタＭ１，Ｍ４と第２および第３のスイッチトランジスタＭ２，Ｍ３とのオン／オフ期間の対称性が崩れるという課題がある。第３の実施形態では、この課題についての他の対策例を示す。

図５は第３の実施形態に係るミキサの構成例を示す図である。図５において、図３と共通の構成要素に対する重複説明を省略する場合がある。

図３と対比すると、第１および第２のスイッチトランジスタＭ１，Ｍ２の出力端子と第１および第２の出力端子ＭＩＸＯＵＴＰ，ＭＩＸＯＵＴＮとの間に、それぞれ第５および第６のスイッチトランジスタＭ５，Ｍ６を備えており、第３および第４のスイッチトランジスタＭ３，Ｍ４の出力端子と第１および第２の出力端子ＭＩＸＯＵＴＰ，ＭＩＸＯＵＴＮとの間に、それぞれ第７および第８のスイッチトランジスタＭ７，Ｍ８を備えている点で異なる。第５および第８のスイッチトランジスタＭ５，Ｍ８はＰＭＯＳトランジスタであり、第６および第７のスイッチトランジスタＭ６，Ｍ７はＮＭＯＳトランジスタである。また、第２、第３、第５および第８のスイッチトランジスタＭ２，Ｍ３，Ｍ５，Ｍ８のサイズは同じであり、第１、第４、第６および第７のスイッチトランジスタＭ１，Ｍ４，Ｍ６，Ｍ７のサイズは同じである。また、第５および第８のスイッチトランジスタＭ５，Ｍ８のゲート端子はグランドＶＳＳと接続されており、第６および第７のスイッチトランジスタＭ６，Ｍ７のゲート端子は電源ＶＤＤと接続されている。したがって、第５から第８のスイッチトランジスタＭ５〜Ｍ８は導通状態となっている。

上記のような構成とすることにより、第１および第２の入力端子ＭＩＸＩＮＰ，ＭＩＸＩＮＮから第１および第２の出力端子ＭＩＸＯＵＴＰ，ＭＩＸＯＵＴＮへの各信号経路にＮＭＯＳトランジスタとＰＭＯＳトランジスタとが直列に配置される。これにより、ミキサ１の出力信号ＭＩＸＯＵＴＰ，ＭＩＸＯＵＴＮの対称性を保つことができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態では、差動入力された差動ＬＯ信号を差動シングル変換せずに、差動信号として扱う場合におけるミキサ装置の構成例を示す。

図６は第４の実施形態に係るミキサ装置の構成例を示す図である。図６のミキサ装置１０において、図３と共通の構成要素に対する重複説明を省略する場合がある。なお、第１および第２のミキサ部２０，３０は第１および第２の容量Ｃ１，Ｃ２を共有化している以外は、それぞれ図１のミキサ１と同一の構成となっている。

第１のミキサ部２０のスイッチトランジスタＭ２１〜Ｍ２４のゲート端子には、差動ＬＯ信号の一方が入力される第１のＬＯ入力端子ＬＯＰが接続されている。また、第２のミキサ部３０のスイッチトランジスタＭ３１〜Ｍ３４のゲート端子には、差動ＬＯ信号の他方が入力される第２のＬＯ入力端子ＬＯＮが接続されている。

第１のミキサ部２０のスイッチトランジスタＭ２１，Ｍ２３の出力端子と接続された出力ノードＯＵＴＰ２、およびスイッチトランジスタＭ２２，Ｍ２４の出力端子と接続された出力ノードＯＵＴＮ２には、それぞれ抵抗Ｒａを介してコモン電圧生成回路１２からコモン電圧Ｖｃｍが与えられる。同様に、第２のミキサ部３０のスイッチトランジスタＭ３１，Ｍ３３の出力端子と接続された出力ノードＯＵＴＰ３、およびスイッチトランジスタＭ３２，Ｍ３４の出力端子と接続された出力ノードＯＵＴＮ３には、それぞれ抵抗Ｒａを介してコモン電圧生成回路１２からコモン電圧Ｖｃｍが与えられる。

第１の加算回路１３は、第１のミキサ部２０の出力ノードＯＵＴＰ２の信号と、第２のミキサ部３０の出力ノードＯＵＴＮ３の信号とを加算し、差動のＩＦ信号を構成する一方の信号として第１の出力端子ＭＩＸＯＵＴＰに出力する。

第２の加算回路１４は、第１のミキサ部２０の出力ノードＯＵＴＮ２の信号と、第２のミキサ部３０の出力ノードＯＵＴＰ３の信号とを加算し、差動のＩＦ信号を構成する他方の信号として第２の出力端子ＭＩＸＯＵＴＮに出力する。

以上のような構成とすることにより、ＬＯ信号を差動信号として扱う場合においても、第１〜第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、第２および第３の実施形態において、差動ＬＯ信号ＬＯＰ，ＬＯＮの差動シングル変換にＯＰＡＭＰ１１を使用したが、これ以外の方法で差動シングル変換してもよい。

また、上記の第１および第２の実施形態において、第１から第４のスイッチトランジスタＭ１〜Ｍ４について、極性をそれぞれ反転させてもかまわない。また、上記の第３の実施形態において、第１から第８のスイッチトランジスタＭ１〜Ｍ８について、極性をそれぞれ反転させてもかまわない。その場合においても、第５〜第８のスイッチトランジスタのゲート端子にはこれらを導通状態にする電圧が印加される。

また、上記の第１から第３の実施形態において、第１および第２の出力端子ＭＩＸＯＵＴＰ，ＭＩＸＯＵＴＮのコモン電圧Ｖｃｍは等しいものとしたが、例えば、図５のコモン電圧生成回路１２をもう１つ設け、出力端子ＭＩＸＯＵＴＰ，ＭＩＸＯＵＴＮにそれぞれ接続し、抵抗Ｒ３、Ｒ４を切替えることで異なる電圧を印加することで２次歪みを改善することもできる。

（適用例）
図７は第１〜第３の実施形態のうちのいずれか１つに記載されたミキサ、または第４の実施形態に記載されたミキサ装置と同一構成のミキサ（以下、第４の実施形態に記載されたミキサと称する）を備えた無線受信機の構成例を示す図である。

図７において、無線受信機は、アンテナ７１からの入力ＲＦ信号を増幅するＬＮＡ（Low Noise Amplifier）７２と、ＬＮＡ７２からの出力信号を第１または第２ＲＦ信号として受ける第１〜第４実施形態のうちのいずれか１つに記載されたミキサ７３と、ミキサ７３から出力されたＩＦ信号を増幅する可変利得増幅回路７４と、可変利得増幅回路７４の出力信号をアナログデジタル変換し、デジタル信号として出力するＡ／Ｄコンバータ７５と、Ａ／Ｄコンバータ７５から出力されたデジタル信号を処理するＤＳＰ７６とを備えている。また、無線受信機は、さらにＬＯ信号を生成するＶＣＯ７９と、Ｎ分周回路７８と、ミキサ７３を駆動するＬＯバッファ７７とを備えている。このように、無線受信機に第１〜第４実施形態のうちのいずれか１つに記載されたミキサを用いることにより、無線受信機の受信性能を向上させることができる。

なお、上記の第１〜第４の実施形態において、第１および第２の容量Ｃ１，Ｃ２はミキサ内部に設けられているものとして説明したが、これに限定されない。例えば、ミキサの外部に設けられていてもよい。具体的には、例えば図７において、ＬＮＡ７２とミキサ７３との間、またはＬＮＡ７２の内部に設けられていてもかまわない。また、第１および第２の容量Ｃ１、Ｃ２を削除し、ＬＮＡ７２とミキサ７３とを直接接続してもよい。

また、ミキサ７３はＩＱ直交方式であっても同様の効果が得られる。その場合は図８に示すようにＩＱ信号を生成するために９０°位相器８０が必要になる。この場合、ＬＮＡ７２からの出力信号が２つのミキサ７３ａ，７３ｂに入力され、それぞれのミキサ７３ａ，７３ｂには９０°位相器８０から出力された信号がＬＯバッファ７７を介して入力される。

本発明の多くの特徴および優位性は、記載された説明から明らかであり、よって添付の特許請求の範囲によって、本発明のそのような特徴および優位性の全てをカバーすることが意図される。さらに、多くの変更および改変が当業者には容易に可能であるので、本発明は図示され記載されたものと全く同じ構成および動作に限定されるべきではない。したがって、全ての適切な改変物および等価物は本発明の範囲に入るものとされる。

本発明では、ばらつきに強い低歪みのミキサが実現されるため、例えばミキサ回路を用いる車載ラジオチューナー等の無線通信機器などに有用である。

１，７３，７３ａ，７３ｂミキサ
１０ミキサ装置
１１ＯＰＡＭＰ（差動シングル変換部）
１３第１の加算回路
１４第２の加算回路
２０第１のミキサ部
３０第２のミキサ部
７２ＬＮＡ
７４可変利得増幅回路
７５Ａ／Ｄコンバータ
７６ＤＳＰ
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７，Ｍ８第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７および第８のスイッチトランジスタ
Ｃ１，Ｃ２第１および第２の容量
Ｒａ抵抗（第１および第２の抵抗）
ＭＩＸＩＮＰ，ＭＩＸＩＮＮ第１および第２の入力端子
ＭＩＸＯＵＴＰ，ＭＩＸＯＵＴＮ第１および第２の出力端子
ＬＯＬＯ入力端子
ＬＯＰ，ＬＯＮ第１および第２のＬＯ入力端子
Ｖｃｍコモン電圧
Ｖｔｈｎ，Ｖｔｈｐ閾値電圧

Claims

第１の入力端子に入力された第１ＲＦ（Radio Frequency）信号および第２の入力端子に入力された当該第１ＲＦ信号の反転信号である第２ＲＦ信号と、ＬＯ（Local Oscillator）入力端子に入力されたＬＯ信号とを乗算してＩＦ（Intermediate Frequency）信号を生成し、第１および第２の出力端子に差動出力するミキサであって、
前記第１の入力端子と前記第１の出力端子との間に接続された第１導電型の第１のスイッチトランジスタと、
前記第１の入力端子と前記第２の出力端子との間に接続された、前記第１導電型とはスイッチ極性が反転している第２導電型の第２のスイッチトランジスタと、
前記第２の入力端子と前記第１の出力端子との間に接続された前記第２導電型の第３のスイッチトランジスタと、
前記第２の入力端子と前記第２の出力端子との間に接続された前記第１導電型の第４のスイッチトランジスタとを備えており、
前記第１から第４のスイッチトランジスタのゲート端子には、共通の前記ＬＯ信号が与えられている
ことを特徴とするミキサ。
請求項１記載のミキサにおいて、
前記第１および第４のスイッチトランジスタのサイズが同じであり、かつ前記第２および第３のスイッチトランジスタのサイズが同じである
ことを特徴とするミキサ。
請求項２記載のミキサにおいて、
前記第１から第４のスイッチトランジスタのオン抵抗が同じになるように当該第１から第４のスイッチトランジスタのサイズが設定されている
ことを特徴とするミキサ。
請求項１記載のミキサにおいて、
前記第１のスイッチトランジスタの出力端子と前記第１の出力端子との間に接続された前記第２導電型の第５のスイッチトランジスタと、
前記第２のスイッチトランジスタの出力端子と前記第２の出力端子との間に接続された前記第１導電型の第６のスイッチトランジスタと、
前記第３のスイッチトランジスタの出力端子と前記第１の出力端子との間に接続された前記第１導電型の第７のスイッチトランジスタと、
前記第４のスイッチトランジスタの出力端子と前記第２の出力端子との間に接続された前記第２導電型の第８のスイッチトランジスタとを備えており、
前記第５から第８のスイッチトランジスタのそれぞれのゲート端子には、当該第５から第８のスイッチトランジスタを導通状態にする電圧が与えられている
ことを特徴とするミキサ。
請求項４記載のミキサにおいて、
前記第５および第８のスイッチトランジスタと前記第２および第３のスイッチトランジスタとは同じサイズであり、かつ前記第６および第７のスイッチトランジスタと前記第１および第４のスイッチトランジスタとは同じサイズである
ことを特徴とするミキサ。
請求項１または４記載のミキサにおいて、
一端が前記第１の出力端子に接続された第１の抵抗と、
一端が前記第２の出力端子に接続された第２の抵抗とを備えており、
前記第１の抵抗の他端と前記第２の抵抗の他端とが接続されている
ことを特徴とするミキサ。
請求項６記載のミキサにおいて、
前記第１の抵抗の他端には前記第１のスイッチトランジスタの閾値電圧と前記第２のスイッチトランジスタの閾値電圧との中点の電圧と、所定のバイアス電圧とを加えたコモン電圧が与えられる
ことを特徴とするミキサ。
請求項１記載のミキサにおいて、
一端に前記第１ＲＦ信号を受け、他端に前記第１の入力端子が接続された第１の容量と、
一端に前記第２ＲＦ信号を受け、他端に前記第２の入力端子が接続された第２の容量とを備えており、
前記第１および第２の入力端子には、それぞれ前記第１および第２の容量を介して前記第１および第２ＲＦ信号が与えられる
ことを特徴とするミキサ。
請求項１または４記載のミキサにおいて、
第１ＬＯ信号および当該第１ＬＯ信号の反転信号である第２ＬＯ信号を受け、差動シングル変換して前記ＬＯ信号を出力する差動シングル変換部をさらに備える
ことを特徴とするミキサ。
請求項９記載のミキサにおいて、
ＩＱ（In-Phase/Quadrature-Phase）直交方式である
ことを特徴とするミキサ。
第１の入力端子に入力された第１ＲＦ信号および第２の入力端子に入力された当該第１ＲＦ信号の反転信号である第２ＲＦ信号と、第１のＬＯ入力端子に入力された第１ＬＯ信号および第２のＬＯ入力端子に入力された当該第１ＬＯ信号の反転信号である第２ＬＯ信号とを乗算してＩＦ信号を生成し、第１および第２の出力端子に差動出力するミキサ装置であって、
請求項１記載のミキサと同一構成からなり、当該ミキサのＬＯ入力端子に前記第１のＬＯ入力端子が接続された第１のミキサ部と、
請求項１記載のミキサと同一構成からなり、当該ミキサのＬＯ入力端子に前記第２のＬＯ入力端子が接続された第２のミキサ部と、
前記第１のミキサ部の第１の出力端子の信号と、前記第２のミキサ部の第２の出力端子の信号とを加算して前記第１の出力端子に出力する第１の加算回路と、
前記第１のミキサ部の第２の出力端子の信号と、前記第２のミキサ部の第１の出力端子の信号とを加算して前記第２の出力端子に出力する第２の加算回路とを備えている
ことを特徴とするミキサ装置。
請求項１１記載のミキサ装置において、
ＩＱ（In-Phase/Quadrature-Phase）直交方式である
ことを特徴とするミキサ装置。
アンテナからの入力ＲＦ信号を増幅するＬＮＡ（Low Noise Amplifier）と、
前記ＬＮＡの出力信号を前記第１および第２の入力端子に受ける、請求項１から１０のうちのいずれか１項に記載のミキサ、または請求項１１若しくは１２記載のミキサ装置と同一構成のミキサと、
前記ミキサから出力された前記ＩＦ信号を増幅する可変利得増幅回路と、
前記可変利得増幅回路のアナログ出力信号をデジタル変換するＡ／Ｄ（Analog to Digital)コンバータと、
前記Ａ／Ｄコンバータから出力されたデジタル信号を処理するＤＳＰ（Digital Signal Processor)とを備えている
ことを特徴とする無線受信機。