專利名稱：頻率變換電路的制作方法
發(fā)明的
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用于移動無線遠(yuǎn)程通信設(shè)備的、尤其是蜂窩電話或衛(wèi)星電話的接收部分中的頻率變換電路。
現(xiàn)有技術(shù)在移動無線遠(yuǎn)程通信領(lǐng)域中，對于改善高頻單元的功能/性能的迫切要求逐年增長。在高頻單元的接收部分的頻率變換電路中，特別使已對減少消耗電流提出強(qiáng)烈要求，以便延長設(shè)備的待用時間。
下面參照一


常規(guī)的頻率變換電路。
圖3表示在日本公開待審專利申請No.Hei-6-204751中披露的一種常規(guī)的頻率變換電路。在所述專利公開中的頻率變換電路的特征在于，其具有極好的互調(diào)失真特性和變換增益特性，這是在頻率變換電路中重要的高頻特性。
圖3所示的頻率變換電路包括本地振蕩放大器51，用于放大本地振蕩信號，混頻器52，用于進(jìn)行從射頻信號到中頻信號的頻率變換，以及中頻放大器53，用于放大經(jīng)過頻率變換的中頻信號。
本地振蕩放大器51由場效應(yīng)晶體管54構(gòu)成。混頻器52由場效應(yīng)晶體管55構(gòu)成。中頻放大器53由場效應(yīng)晶體管56構(gòu)成。場效應(yīng)晶體管54，55和56的源極都接地。
場效應(yīng)晶體管54的柵極通過電阻57和電阻58接地，并通過本地振蕩輸入匹配電路59和本地振蕩信號輸入端60相連。本地振蕩信號被輸入到本地振蕩信號輸入端60。場效應(yīng)晶體管54的漏極通過負(fù)載電感器61和電源端62相連，并通過電容器63和場效應(yīng)晶體管55的柵極相連。
場效應(yīng)晶體管55的漏極通過射頻輸入匹配電路64和射頻信號輸入端64相連，并通過濾波器66和場效應(yīng)晶體管56的柵極相連。
場效應(yīng)晶體管56的漏極通過中頻輸出匹配電路和中頻信號輸出端68以及電源端69相連。
二極管70的陰極和場效應(yīng)晶體管55的柵極相連，二極管70的陽極被連接在電阻57和58之間的連接點上。
本地振蕩輸入匹配電路59、射頻輸入匹配電路64和中頻輸出匹配電路67被設(shè)計使得和每個電路使用的頻率的特征阻抗相匹配。所述特征阻抗一般是50歐姆。
下面將說明常規(guī)的頻率變換電路的操作。作為一個例子，要被使用的頻率被設(shè)置如下。射頻信號為2100MHz，本地振蕩信號是2300MHz，中頻信號是200MHz。電源電壓在3V的狀態(tài)下。
為了操作所述頻率變換電路，首先需要對電源端子62和69加上3V的電壓。已由本地振蕩信號輸入端60輸入的一個本地振蕩信號被本地振蕩放大器51的場效應(yīng)晶體管54放大，然后，通過電容器63輸入到混頻器52的場效應(yīng)晶體管55的柵級。在另一方面，已從射頻信號輸入端65輸入的射頻信號被輸入到場效應(yīng)晶體管55的漏極。
此時，場效應(yīng)晶體管55的柵極電壓借助于輸入的本地振蕩信號被極大地振蕩，結(jié)果，場效應(yīng)晶體管55的隧道電阻隨時間非線性地減弱。利用這種非線性元件，射頻信號被進(jìn)行頻率變換而成為中頻信號。變換的中頻信號被中頻放大器53的場效應(yīng)晶體管56放大，然后從中頻信號輸出端68輸出。因為不需要中頻信號之外的頻率分量，它們被濾波器66除去。
在這種情況下，這種頻率變換電路需要把由本地振蕩放大器51和中頻放大器53消耗的每個電流設(shè)置為5mA，以便滿足高頻特性。因此，整個頻率變換電路消耗10mA的電流。
然而，本地振蕩放大器51的電流值和中頻放大器53的電流值都需要被設(shè)置在可以實現(xiàn)高頻特性的最小值。因此，常規(guī)的頻率變換電路的結(jié)構(gòu)不降低高頻特性就不能較大地減少電流。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目的在于提供一種頻率變換電路，其能夠減少電流消耗，而不使高頻特性例如互調(diào)失真特性和變換增益特性變劣。
本發(fā)明的頻率變換電路包括由第一場效應(yīng)晶體管構(gòu)成的第一放大器，用于放大被輸入到柵極并從漏極輸出的本地振蕩信號；混頻器，用于根據(jù)從該第一放大器輸出的本地振蕩信號把射頻信號變換為中頻信號；以及由第二場效應(yīng)晶體管構(gòu)成的第二放大器，用于放大從混頻器輸出的并被輸入到柵極然后從漏極輸出的中頻信號。
第一電阻的一端接地，第一電阻的另一端和第一場效應(yīng)晶體管的柵極相連。第二電阻被連接在外部電源和第一場效應(yīng)晶體管之間。第一電容器的一端接地，第一電容器的另一端和第一場效應(yīng)晶體管的源極相連。
第三電阻的一端接地，第三電阻的另一端和第二場效應(yīng)晶體管的柵極相連。第二電容器和第四電阻相互并聯(lián)，第二電容器和第四電阻的每個的一端接地，第二電容器和第四電阻的每個的另一端和第二場效應(yīng)晶體管的源極相連。
用于導(dǎo)通直流而阻斷交流的交流阻斷電路被連接在第一場效應(yīng)晶體管的源極和第二場效應(yīng)晶體管的漏極之間。
按照本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，第一放大器的電流和第二放大器的電流由它們互相共用，因此，所述電流可以被減少到在常規(guī)情況下的一半，而不使高頻特性變劣。不過，要做到這一點，最好提供一個偏置，使得每個放大器的場效應(yīng)晶體管的漏極和源極之間的漏-源電壓大約可以達(dá)到電源電壓的一半。
此外，因為交流阻斷電路使本地振蕩信號和中頻信號相互分離，不會由于相互干擾而使高頻特性變劣。
在本發(fā)明的頻率變換電路中，例如，混頻器的結(jié)構(gòu)如下。詳細(xì)地說，這種混頻器由源極接地的第三場效應(yīng)晶體管構(gòu)成。本地振蕩信號被輸入到第三場效應(yīng)晶體管的柵極，然后，射頻信號被輸入到第三場效應(yīng)晶體管的漏極，并且從第三場效應(yīng)晶體管的漏極輸出中頻信號。
按照這種結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)和上述的本發(fā)明的有利效果相同的效果，此外，頻率變換電路可以大大減少電流消耗，因為混頻器永不消耗電流。
在本發(fā)明的頻率變換電路中，例如，交流阻斷電路由電感器構(gòu)成。所述電感器被設(shè)置在這樣一個值，按照這個值，其可以被用作相對于本地振蕩頻率的相當(dāng)高的阻抗，并且其可被用作相對于中頻的輸出匹配電路。
電感器的電感值應(yīng)當(dāng)大，以便使得所述電感器能夠用作交流阻斷電路。不過，在另一方面，必須選擇最佳值，以便使中頻放大器的增益最大，因為電感器是一個強(qiáng)加于中頻放大器上的負(fù)載。
此外，中頻一般是100到300MHz，其比本地振蕩頻率大約小一位數(shù)，因此，如果電感器的電感值例如被設(shè)置在100nH和400nH之間，便可以使其作為強(qiáng)加于中頻放大器上的負(fù)載，同時維持本地振蕩信號和中頻信號的分離。因此，按照這種結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)和上述的本發(fā)明的有利效果相同的效果，此外，如果選擇最佳的電感值，則可以用一個簡單電路同時實現(xiàn)本地振蕩信號和中頻信號的分離以及使中頻放大器的增益最大。
如上所述，本發(fā)明的頻率變換電路的第一放大器和第二放大器的電流共用，因此可以使電流減少到常規(guī)情況下的一半而不使高頻特性變劣。
在這個例子中，中頻被設(shè)置為比射頻和本地振蕩頻率大約少一位數(shù)字，因此，中頻信號和本地振蕩信號可以在交流阻斷電路中相當(dāng)容易地被分開。因此，不會由于干擾而損害高頻特性。

圖1是表示按照本發(fā)明的一個實施例的頻率變換電路的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖2是表示按照本發(fā)明的實施例的頻率變換電路的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的電路圖；
圖3是表示常規(guī)的頻率變換電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明下面參照圖1和圖2詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。
圖1是按照本發(fā)明的一個實施例的頻率變換電路的電路圖。
圖1所示的頻率變換電路包括本地振蕩放大器1，用于放大本地振蕩信號；混頻器2，用于從射頻信號向中頻信號進(jìn)行頻率變換；以及中頻放大器3，用于完成放大已經(jīng)過頻率變換的中頻信號。本地振蕩放大器是一個第一放大器，中頻放大器是一個第二放大器。本地振蕩放大器1由第一場效應(yīng)晶體管4構(gòu)成。場效應(yīng)晶體管4的源極在高頻下由電容器20接地。場效應(yīng)晶體管4的柵極通過本地振蕩輸入匹配電路9與本地振蕩信號輸入端10相連。此外，電阻7的一端接地，電阻8的一端和電源端子19相連，場效應(yīng)晶體管4的柵極與電阻7和8的另一端相連。
場效應(yīng)晶體管4的漏極通過負(fù)載電感器11和電源端子12相連，并通過電容器13和混頻器2相連。
頻率變換電路2通過射頻輸入匹配電路14與射頻信號輸入端15相連，并和濾波器16的一端相連。濾波器16的另一端通過中頻輸入匹配電路21和電容器22與構(gòu)成中頻放大器3的場效應(yīng)晶體管6的柵極相連。
場效應(yīng)晶體管6的柵極通過電阻23接地，場效應(yīng)晶體管6的源極通過相互并聯(lián)的電阻24和電容25接地。場效應(yīng)晶體管6的漏極通過阻斷直流的電容26以及中頻輸出匹配電路17與中頻信號輸出端18相連。此外，場效應(yīng)晶體管6的漏極通過交流阻斷電路27和場效應(yīng)晶體管4的源極相連。交流阻斷電路27用于導(dǎo)通直流，阻斷交流電流。
本地振蕩輸入匹配電路9，射頻輸入匹配電路14，以及中頻輸出匹配電路17被設(shè)計用于在每個電路使用的頻率下匹配特性阻抗。所述特性阻抗一般是50歐姆。
下面說明在本實施例中的頻率變換電路的操作。
本發(fā)明的實施例的頻率變換電路對電源端子12和19提供3V的電壓。高頻信號的流動如下。從本地振蕩信號輸入端10輸入的本地振蕩信號被本地振蕩放大器1的場效應(yīng)晶體管4放大，然后通過電容器13被輸入到混頻器2。從射頻信號輸入端15輸入的射頻信號在混頻器2中借助于本地振蕩信號進(jìn)行頻率變換，從而被變換為中頻信號。變換的中頻信號被中頻放大器3的場效應(yīng)晶體管6放大，然后從中頻信號輸出端18輸出。因為不需要中頻信號之外的頻率分量，故由濾波器16將其濾除。
使用本地振蕩放大器1放大本地振蕩信號。如果增益小，則本地振蕩放大器1不能驅(qū)動混頻器2，因而影響高頻特性。為了避免這樣，需要使場效應(yīng)晶體管4的漏極和源極之間的電壓至少為拐點電壓Vk或更高。拐點電壓Vk是一個常數(shù)，其和所用的場效應(yīng)晶體管的柵極的寬度和柵極的長度有關(guān)，或者和制造場效應(yīng)晶體管的工藝有關(guān)。所述電壓大約是0.7V。
在本實施例的頻率變換電路中，為了提高場效應(yīng)晶體管4的漏極和源極之間的電壓，使其大于拐點電壓Vk，需要設(shè)置場效應(yīng)晶體管4的柵極電壓為一個高的值。為此，在電阻7和8中的分壓比需要適當(dāng)?shù)剡x擇。這個分壓比按照所用的場效應(yīng)晶體管的柵極寬度和柵極長度而改變，或者按照制造場效應(yīng)晶體管的工藝而改變。一般地說，場效應(yīng)晶體管4的漏極和源極之間的電壓被設(shè)置為大約電源電壓的一半。在本實施例中大約為1.5V。
此外，在中頻放大器3中，大約為電源電壓的一半的電壓在此時被施加于場效應(yīng)晶體管6的漏極和源極之間，因此，不發(fā)生特性變劣。此外，交流阻斷電路27維持本地振蕩放大器1和中頻放大器3的高頻分離。
按照本發(fā)明的實施例的頻率變換電路的電流由施加于場效應(yīng)晶體管4的柵極和電阻24上的電壓確定。如上所述，施加于場效應(yīng)晶體管4的柵極上的電壓由電阻7和8確定。
為了比較，如果上述條件被這樣建立，使得由本地振蕩放大器1和中頻放大器3消耗的電流為5mA，其等于常規(guī)的頻率變換電路消耗的電流，則由每個放大器消耗的電流不變，因而獲得相同的高頻特性。
在另一方面，電流由電源12向負(fù)載電感器11，場效應(yīng)晶體管4，交流阻斷電路27，場效應(yīng)晶體管6，和電阻24依次流動。結(jié)果，本地振蕩放大器1的消耗電流和中頻放大器3的消耗電流相等，因而消耗電流可以減少到常規(guī)的頻率變換電路消耗電流的一半。
圖2表示在圖1所示的頻率變換電路中的混頻器2、本地振蕩輸入匹配電路9、射頻輸入匹配電路14、濾波器16、中頻輸入匹配電路21、以及中頻輸出匹配電路17的細(xì)節(jié)。
在圖2中，混頻器2包括場效應(yīng)晶體管5，其源極接地，以及電阻28，其一端和場效應(yīng)晶體管5的柵極相連，另一端接地。場效應(yīng)晶體管5的柵極和電容器13相連，其漏極和射頻輸入匹配電路14以及濾波器16相連。
射頻輸入匹配電路14由電容器29構(gòu)成，并被連接在射頻信號輸入端15和場效應(yīng)晶體管5的漏極之間。本地振蕩輸入匹配電路9由電感器30和串聯(lián)連接的電容器31構(gòu)成，并被連接在本地振蕩信號輸入端10和場效應(yīng)晶體管4的柵極之間。濾波器16由相互并聯(lián)連接的電感器32和電容器33構(gòu)成，并被連接在場效應(yīng)晶體管5的漏極和中頻輸入匹配電路21之間。中頻輸入匹配電路21由電感器34構(gòu)成，并被連接在濾波器16和電容器22之間。中頻輸入匹配電路17由電容器26和一端接地的電容器35構(gòu)成。電容器26被連接在場效應(yīng)晶體管6的漏極和中頻信號輸出端18之間。
構(gòu)成濾波器16的電感器32的電感值和電容器33的電容值被這樣確定，使得其通過中頻并阻斷其它頻率。如果要使用的射頻信號是2100MHz，本地振蕩信號是2300MHz，中頻信號是200MHz，則電感器32的電感值應(yīng)當(dāng)是3.9nH，電容器33的電容值應(yīng)當(dāng)是1pF。
中頻輸出匹配借助于構(gòu)成交流阻斷電路27的電感器36和構(gòu)成中頻輸出匹配電路17的電容器26實現(xiàn)。例如，通過設(shè)置電感器36的電感值為100nH，電容器26的電容值為6pF，電容器35的電容值為5pF，來實現(xiàn)匹配。雖然電感器36必須同時阻斷本地振蕩信號，100nH的電感值足以阻斷頻率為2300MHz的信號。因此，仍然保持本地振蕩放大器1和中頻放大器3的隔離。
在這個實施例中，給出了一個例子，其中本地振蕩放大器1和中頻放大器3的場效應(yīng)晶體管4和6分別具有單柵極結(jié)構(gòu)。不過，即使場效應(yīng)晶體管4和6中的一個或兩個具有雙柵極結(jié)構(gòu)，也可以實現(xiàn)同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種頻率變換電路，包括一個由第一場效應(yīng)晶體管構(gòu)成的第一放大器，用于放大被輸入到柵極并從漏極輸出的本地振蕩信號；混頻器，用于根據(jù)從第一放大器輸出的本地振蕩信號把射頻信號變換為中頻信號；一個由第二場效應(yīng)晶體管構(gòu)成的第二放大器，用于放大從混頻器輸出的并被輸入到柵極然后從漏極輸出的中頻信號；第一電阻，其一端接地，另一端和第一場效應(yīng)晶體管的柵極相連；第二電阻，其被連接在外部電源和第一場效應(yīng)晶體管的柵極之間；第一電容器，其一端接地，另一端和第一場效應(yīng)晶體管的源極相連；第三電阻，其一端接地，另一端和第二場效應(yīng)晶體管的柵極相連；相互并聯(lián)的第二電容器和第四電阻，它們的每個的一端接地，每個的另一端和第二場效應(yīng)晶體管的源極相連；以及導(dǎo)通直流而阻斷交流的交流阻斷電路，其被連接在第一場效應(yīng)晶體管的源極和第二場效應(yīng)晶體管的漏極之間。
2.如權(quán)利要求1所述的頻率變換電路，其中混頻器由源極接地的第三場效應(yīng)晶體管構(gòu)成，本地振蕩信號被輸入到第三場效應(yīng)晶體管的柵極，射頻信號被輸入到第三場效應(yīng)晶體管的漏極，并且從第三場效應(yīng)晶體管的漏極輸出中頻信號。
3.如權(quán)利要求1所述的頻率變換電路，其中交流阻斷電路由電感器構(gòu)成，所述電感器相對于本地振蕩頻率具有足夠高的阻抗，并且被設(shè)置為相對于中頻具有可用于輸出匹配的值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能夠減少電流消耗而不損害射頻特性的頻率變換電路。本地振蕩放大器由第一場效應(yīng)晶體管構(gòu)成。其源極在高頻時由第一電容器接地,其柵極與第一、第二電阻的每個的一端相連。第一電阻的另一端接地,第二電阻的另一端和電源端子相連。中頻放大器由第二場效應(yīng)晶體管構(gòu)成。其源極通過相互并聯(lián)的第三電阻和第二電容器接地。其漏極通過第三電容器和中頻輸出匹配電路與中頻信號輸出端相連。第一場效應(yīng)晶體管的源極和第二場效應(yīng)晶體管的漏極通過交流阻斷電路相連。
文檔編號H03F3/68GK1379544SQ0210611
公開日2002年11月13日 申請日期2002年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月4日
發(fā)明者小泉治彥, 多良勝司 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社