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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2019-24163(P2019-24163A)
(43)【公開日】2019年2月14日
(54)【発明の名称】周波数変換回路
(51)【国際特許分類】
H03D 7/00 20060101AFI20190118BHJP
【ＦＩ】
H03D7/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】7
(21)【出願番号】特願2017-142639(P2017-142639)
(22)【出願日】2017年7月24日
(71)【出願人】
【識別番号】000191238
【氏名又は名称】新日本無線株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100083194
【弁理士】
【氏名又は名称】長尾 常明
(72)【発明者】
【氏名】三柴 竹太郎
(57)【要約】 （修正有）
【課題】周波数に依存せず広帯域な直交信号を生成でき、且つローカル信号として必要な信号の２倍の周波数の信号を必要とせずに所望の周波数変換を行う。【解決手段】２Ｎ−１（Ｎは１以上の整数）個の第１乗算器が縦続接続され第１信号を入力して第２信号を生成する乗算器群１０と、第３信号を２Ｎ分周にするとともに位相が直交する第４信号及び第５信号を生成する分周器４と、第２信号と第４信号を乗算する第２乗算器２と、第２信号と第５信号を乗算する第３乗算器３とを備え、乗算器群は、第１信号に対して第４信号を２Ｎ−１乗算して第２信号を生成するようにした。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
２Ｎ−１（Ｎは１以上の整数）個の第１乗算器が縦続接続され第１信号を入力して第２信号を生成する乗算器群と、第３信号を２Ｎ分周にするとともに位相が直交する第４信号及び第５信号を生成する分周器と、前記第２信号と前記第４信号を乗算する第２乗算器と、前記第２信号と前記第５信号を乗算する第３乗算器とを備え、前記乗算器群は、前記第１信号に対して前記第４信号を２Ｎ−１回乗算して前記第２信号を生成することを特徴とする周波数変換回路。
【請求項2】
請求項１に記載の周波数変換回路において、
前記第１信号が高周波信号、前記第３信号がローカル信号であり、前記第１信号と前記第３信号の周波数の差分信号が前記第２乗算器の出力信号と前記第３乗算器の出力信号にそれぞれ含まれることを特徴とする周波数変換回路。
前記第１信号が高周波信号、前記第３信号がローカル信号であり、前記第１信号と前記第３信号の周波数の差分信号が前記第２乗算器の出力信号と前記第３乗算器の出力信号にそれぞれ含まれることを特徴とする周波数変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は入力信号の周波数を直交する関係にある２個の周波数に変換して出力する周波数変換回路に関する。
【背景技術】
【0002】
通信システムにおいて、直交関係にあるＩチャネル信号とＱチャネル信号を用いて情報を送受信する場合、その際に使用される機能ブロックにＩ／Ｑ周波数変換回路がある（例えば、特許文献１）。この周波数変換回路は、一般的に図４に示すように、乗算器２、乗算器３及び９０度移相器４Ａで構成されている。９０度移相器４Ａは、ローカル信号ＳLOを入力して９０度位相差を持ったＩチャネルのローカル信号ＳLOIとＱチャネルのローカル信号ＳLOQを生成する。乗算器２は高周波信号ＳRFとＩチャネルのローカル信号ＳLOIを乗算してＩチャネルのＩＦ信号ＳIFIを生成し、乗算器３は高周波信号ＳRFとＱチャネルのローカル信号ＳLOQを乗算してＱチャネルのＩＦ信号ＳIFQを生成する。
【0003】
乗算器２としては、例えば、図５に示すようなギルバートセルミキサ回路が使用されている。Ｑ１〜Ｑ６はＮＰＮトランジスタ、ＣＳは電流源である。乗算器３も同様な構成である。また、９０度移相器４Ａとしては、図６に示すようなポリフェーズフィルタ回路で構成されたものが使用されている。Ｒ１、Ｒ２は抵抗（Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ）、Ｃ１，Ｃ２はキャパシタ（Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃ）であり、Ｒ，Ｃの値を適宜設定することで、周波数に依存せず９０度位相の異なる２個の信号を生成することができる。また、９０度移相器４Ａの別例として、図７に示すような２個のＤＦＦ回路ＦＦ１，ＦＦ２で構成される２分周回路を用いたものも使用されている。ＩＮＶ１はインバータである。図７の９０度移相器４Ａは比較的高精度な移相器であり、デューティ比が５０％の信号が入力されれば、広帯域に一定の振幅と９０度の位相差をもつ信号が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００６−１４８６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、図６のポリフェーズフィルタ回路を使用した移相器は、振幅が周波数によって変動するため、これが直交信号の精度低下につながる問題がある。また、図７の移相器は、入力信号の周波数が１／２に分周されてしまうため、所望の周波数変換を行うためには、ローカル信号ＳLOとして本来の２倍の周波数の信号が必要となる問題がある。
【0006】
本発明の目的は、周波数に依存せず広帯域な直交信号を生成でき、且つローカル信号として本来の周波数の信号を使用して所望の周波数変換を行うことができるようにした周波数変換回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、２Ｎ−１（Ｎは１以上の整数）個の第１乗算器が縦続接続され第１信号を入力して第２信号を生成する乗算器群と、第３信号を２Ｎ分周にするとともに位相が直交する第４信号及び第５信号を生成する分周器と、前記第２信号と前記第４信号を乗算する第２乗算器と、前記第２信号と前記第５信号を乗算する第３乗算器とを備え、前記乗算器群は、前記第１信号に対して前記第４信号を２Ｎ−１回乗算して前記第２信号を生成することを特徴とする。請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の周波数変換回路において、前記第１信号が高周波信号、前記第３信号がローカル信号であり、前記第１信号と前記第３信号の周波数の差分信号が前記第２乗算器の出力信号と前記第３乗算器の出力信号にそれぞれ含まれることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、ローカル信号として本来の周波数の信号をそのまま使用でき、また、広帯域且つ高精度に直交関係をもつ周波数信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の周波数変換回路の原理を説明する回路図である。
【図2】本発明の第１実施例の周波数変換回路の回路図である。
【図3】本発明の第２実施例の周波数変換回路の回路図である。
【図4】従来の周波数変換回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
＜原理説明＞図１に本発明の周波数変換回路の原理構成を示す。１０は２Ｎ−１個（Ｎは１以上の整数）の乗算器１を縦続接続した乗算器群であり、高周波信号ＳRFが入力する。２はＩチャネルのＩＦ信号ＩIFIを生成する乗算器、３はＱチャネルのＩＦ信号ＳIFQを生成する乗算器である。４は分周比が２Ｎの分周器である。
【0011】
分周器４は、入力するローカル信号ＳLOの周波数を２Ｎだけ分周したＩチャネルのローカル信号ＳLOIと、そのＩチャネルのローカル信号ＳLOIと９０度の位相差をもつＱチャネルのローカル信号ＳLOQを生成する。乗算器群１０では、入力する高周波信号ＳRFに対して、分周器４から出力するＩチャネルのローカル信号ＳLOIを２Ｎ−１回だけ乗算することで、高周波信号ＳRFOを出力する。乗算器２は高周波信号ＳRFOとＩチャネルのローカル信号ＳLOIを乗算してＩチャネルのＩＦ信号ＳIFIを生成し、乗算器３は高周波信号ＳRFOとＱチャネルのローカル信号ＳLOQを乗算してＱチャネルのＩＦ信号ＳIFQを生成する。
【0012】
ＩチャネルのＩＦ信号ＳIFI、ＱチャネルのＩＦ信号ＳIFQの位相精度は、回路を構成する素子（寄生素子を含む）の相対的な遅延時間の差などの影響を受けるが、その位相精度は分周されたＩチャネルのローカル信号ＳLOI、Ｑチャネルのローカル信号ＳLOQの位相精度で決まる。これらのＩチャネルのローカル信号ＳLOI、Ｑチャネルのローカル信号ＳLOQは分周されることでより低周波となるので、位相精度を高くすることでき、高精度なＩチャネルのＩＦ信号ＳIFI、ＱチャネルのＩＦ信号ＳIFQを得ることができる。
【0013】
また、ローカル信号ＳLOの周波数は、目標とするＩＦ信号ＳIFI、ＳIFQの周波数と入力信号ＳRFの周波数との差分の周波数に設定することができ、従来のような本来の周波数の２倍の周波数のローカル信号を使用する必要はない。
【0014】
＜第１実施例＞図２に本発明の第１実施例の周波数変換回路を示す。本実施例は図１の周波数変換回路においてＮ＝１とした場合の回路である。乗算器１、２、３としては、図５で説明したギルバートセルミキサ回路を使用することができる。また、分周器４としては、図７で説明したＤＦＦ回路を用いた２分周回路を使用することができる。
【0015】
本実施例では、乗算器群１０は１個の乗算器１で構成される。また、分周器４の分周比は２となるので、入力する高周波信号ＳRF＝sin（ωRFｔ）、Ｉチャネルのローカル信号ＳLOI＝sin（ωLOｔ/２）とすると、乗算器１から出力する高周波信号ＳRFOは、【0016】
また、ＩチャネルのＩＦ信号ＳIFIは、【0017】
さらに、ＱチャネルのＩＦ信号ＳIFQは、ＳLOQ＝cos（ωLOｔ/２）とすると、【0018】
このように、Ｉチャネルの中間周波数、Ｑチャネルの中間周波数は、いずれも高周波信号ＳRFの周波数ωRFとローカル信号ＳLOの周波数ωLOの差分の周波数（ωRF−ωLO）となり、ローカル信号に本来の周波数の２倍の周波数の信号を使用する必要はない。
【0019】
＜第２実施例＞図３に本発明の第２実施例の周波数変換回路を示す。本実施例は図１の周波数変換回路においてＮ＝３とした場合の回路である。この場合は、乗算器群１０は乗算器１を５個縦続接続して構成される。また、分周器４の分周比は６となるので、Ｉチャネルのローカル信号ＳLOI＝sin（ωLOｔ/６）となる。乗算器１から出力する高周波信号ＳRFOは、
【0020】
また、ＩチャネルのＩＦ信号ＳIFIは、【0021】
さらに、ＱチャネルのＩＦ信号ＳIFQは、ＳLOQ＝cos（ωLOｔ/６）となるので、【0022】
このように、Ｉチャネルの中間周波数、Ｑチャネルの中間周波数は、いずれも高周波信号ＳRFの周波数ωRFとローカル信号ＳLOの周波数ωLOの差分の周波数（ωRF−ωLO）となり、ローカル信号に本来の周波数の２倍の周波数の信号を使用する必要はない。
【符号の説明】
【0023】
１，２，３：乗算器、４：分周器、４Ａ：９０度移相器