專利名稱：雙向頻率變換器以及使用它的無線器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在移動(dòng)體通信等無線通信裝置的無線部電路中使用的、對(duì)信號(hào)的頻率進(jìn)行變換的雙向頻率變換器以及使用它的無線器。
背景技術(shù)：
在具有收發(fā)功能的現(xiàn)有的無線通信裝置中，一般在無線部中作為獨(dú)立的系統(tǒng)分別具有發(fā)送系統(tǒng)和接收系統(tǒng)。對(duì)于此，正在嘗試通過使發(fā)送系統(tǒng)和接收系統(tǒng)的一部分乃至整個(gè)部分公用化，來實(shí)現(xiàn)無線部的簡(jiǎn)單化、小型化、和低成本。
這里，為了在發(fā)送系統(tǒng)和接收系統(tǒng)中公用對(duì)無線通信裝置中的信號(hào)的頻率進(jìn)行變換的頻率變換器，需要可以雙向進(jìn)行中間頻率信號(hào)(以下記為IF信號(hào))和無線頻率信號(hào)(以下記為RF信號(hào))的頻率變換。
作為現(xiàn)有的可以雙向變換的頻率變換器，在文獻(xiàn)《微波半導(dǎo)體電路基礎(chǔ)與發(fā)展》(本城和彥著、小西良弘監(jiān)修、日刊工業(yè)新聞社、p.196-197)中進(jìn)行了記述。圖20是表示在文獻(xiàn)《微波半導(dǎo)體電路基礎(chǔ)與發(fā)展》中記載的雙向頻率變換器的一例的電路圖。
在圖20中，雙向頻率變換器，在進(jìn)行從RF信號(hào)向IF信號(hào)的頻率變換時(shí)，輸入到端子601的RF信號(hào)經(jīng)由變壓器602輸入給二極管橋606，從端子603局部振蕩信號(hào)(以下記為LO信號(hào))經(jīng)由變壓器604輸入到二極管橋606。而后，雙向頻率變換器將這些信號(hào)通過二極管的非線性進(jìn)行混合生成IF信號(hào)，將該IF信號(hào)從端子605輸出。此外，雙向頻率變換器，在進(jìn)行從IF信號(hào)向RF信號(hào)的頻率變換時(shí)，從端子605輸入IF信號(hào)，在二極管橋606與從端子603輸入的LO信號(hào)進(jìn)行混合來生成RF信號(hào)。而后，雙向頻率變換器將該RF信號(hào)經(jīng)由變壓器602從端子601輸出。如此，在圖20的結(jié)構(gòu)中，作為非線性元件使用二極管，二極管橋606成為對(duì)稱的電路結(jié)構(gòu)，由此可以雙向地對(duì)RF信號(hào)和IF信號(hào)進(jìn)行頻率變換。
此外，作為其它雙向頻率變換器的現(xiàn)有例子，在專利第3258791號(hào)公報(bào)中進(jìn)行了記述。圖21是表示包含在專利第3258791號(hào)公報(bào)中記載的雙向頻率變換器的通信裝置的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)圖。
圖21表示通信裝置700接收時(shí)的動(dòng)作狀態(tài)。在圖21中，天線701為收發(fā)公用，與開關(guān)702相連接。開關(guān)702將天線701與接收信號(hào)放大器703連接，將天線701接收到的接收RF信號(hào)輸入給接收信號(hào)放大器703。接收信號(hào)放大器703的輸出端與開關(guān)704連接。開關(guān)704將接收信號(hào)放大器703與頻率變換器705連接，把由接收信號(hào)放大器703放大后的接收RF信號(hào)輸入給頻率變換器705。
LO信號(hào)振蕩器708生成LO信號(hào)，該LO信號(hào)經(jīng)由放大器706被輸入給頻率變換器705。頻率變換器705將接收RF信號(hào)與LO信號(hào)兩個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行混合，生成接收IF信號(hào)。開關(guān)707將頻率變換器705與接收信號(hào)輸出端子709連接，將頻率變換器705生成的接收IF信號(hào)輸出給接收信號(hào)輸出端子709。
以上是通信裝置700接收時(shí)的動(dòng)作，但在發(fā)送時(shí)，要切換為開關(guān)704將頻率變換器705與發(fā)送信號(hào)輸入端子710連接，開關(guān)707將發(fā)送信號(hào)放大器711與頻率變換器705連接，開關(guān)702將天線701與發(fā)送信號(hào)放大器711連接。如此，在圖21的結(jié)構(gòu)中，通過使用開關(guān)在收發(fā)中切換信號(hào)的路徑，通信裝置700可以在收發(fā)中公用一個(gè)頻率變換器705。
此外，作為其它雙向頻率變換器的現(xiàn)有例子，在專利第3369396號(hào)公報(bào)中進(jìn)行了記述。圖22是表示在專利第3369396號(hào)公報(bào)中記載的雙向頻率變換器的一個(gè)例子的結(jié)構(gòu)圖。
在圖22中，輸入接收RF信號(hào)的端子801和輸入發(fā)送IF信號(hào)的端子802與加法器803連接，加法器803輸出接收RF信號(hào)和發(fā)送IF信號(hào)的的加算信號(hào)。該加算信號(hào)被輸入給頻率變換器804，與從端子805輸入的LO信號(hào)進(jìn)行混合來生成接收IF信號(hào)和發(fā)送RF信號(hào)。頻率變換器804的輸出端與緩沖放大器806、807連接，緩沖放大器806對(duì)生成的接收IF信號(hào)進(jìn)行放大后輸出給端子808，緩沖放大器807對(duì)生成的發(fā)送RF信號(hào)進(jìn)行放大后輸出給端子809。
如此，在圖22的結(jié)構(gòu)中，通過在頻率變換器的輸入側(cè)使用加法器803，在輸出側(cè)使用緩沖放大器806、807，可以在接收中公用一個(gè)頻率變換器804。
但是，在文獻(xiàn)《微波半導(dǎo)體電路基礎(chǔ)與發(fā)展》的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，因?yàn)樽鳛榉蔷€性元件使用二極管，所以在頻率變換時(shí)產(chǎn)生電力損失，具有伴隨變換損失的課題。
此外，在專利第3258791號(hào)公報(bào)以及特開3369396號(hào)公報(bào)的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，在頻率變換器中是以下的結(jié)構(gòu)將接收RF信號(hào)和發(fā)送IF信號(hào)輸入給頻率變換器的同一輸入端子，將接收IF信號(hào)和發(fā)送RF信號(hào)輸出給同一輸出端子，所以需要使輸入端子以及輸出端子與各個(gè)IF信號(hào)和RF信號(hào)雙方的頻帶匹配，匹配電路變得復(fù)雜。而且，為了進(jìn)行收發(fā)需要用于切換信號(hào)路徑的開關(guān)，或者需要加法器、緩沖放大器等，具有需要頻率變換器以外的其它構(gòu)成部件的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在可以進(jìn)行從IF信號(hào)向RF信號(hào)的變換和從RF信號(hào)向IF信號(hào)的變換的雙向頻率變換器中，對(duì)一方的頻率變換可取得變換增益，并且不需要路徑切換開關(guān)、加法器等外部電路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的雙向頻率變換器。
本發(fā)明的第一形態(tài)的雙向頻率變換器，具有雙極晶體管、與該雙極晶體管的集電極端子連接的負(fù)載阻抗、給基極提供偏置的偏置部、接通切斷向該偏置部的電源供給的第一開關(guān)、與發(fā)射極端子連接的發(fā)射極阻抗，在第一開關(guān)接通供給偏置時(shí)，從與基極端子連接的第一信號(hào)端子輸出的第一頻率的輸入信號(hào)和從與發(fā)射極端子連接的第三信號(hào)端子輸入的局部振蕩信號(hào)混合后的第二頻率的輸出信號(hào)，從與集電極端子連接的第二信號(hào)端子被輸出，在第一開關(guān)切斷了時(shí)，從第二信號(hào)端子輸入的第二頻率的輸入信號(hào)與從第三信號(hào)端子輸入的局部振蕩信號(hào)混合后的第一頻率的輸出信號(hào)，從第一信號(hào)端子被輸出。
如此，本發(fā)明的雙向頻率變換器，可以僅使用電源開關(guān)實(shí)現(xiàn)由一個(gè)頻率變換器對(duì)兩種頻率的信號(hào)雙向地進(jìn)行頻率變換，而不使用信號(hào)路徑切換開關(guān)。因此，發(fā)送系統(tǒng)和接收系統(tǒng)可以公用頻率變換器，并且可以實(shí)現(xiàn)無線部的簡(jiǎn)單化、小型化以及低成本化。此外，關(guān)于接收系統(tǒng)的頻率變換，通過將基極電流作為輸入將集電極電流作為輸出，可以得到變換增益，可以減輕其它增益級(jí)的負(fù)擔(dān)。由此，放大器的設(shè)置位置的制約減小，可以提高整個(gè)無線部的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性，可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得容易。
此外，本發(fā)明第二形態(tài)的雙向頻率變換器還具有接通切斷向負(fù)載阻抗的電源的供給的第二開關(guān)，第二開關(guān)與第一開關(guān)同步地接通切斷。
由此，還可以進(jìn)一步抑制電源開關(guān)接通時(shí)的頻率變換的變換損失。
此外，在本發(fā)明第三形態(tài)的雙向頻率變換器，在第一頻率為無線頻率時(shí)，第二頻率為中間頻率；在第一頻率為中間頻率時(shí)，第二頻率為無線頻率。
由此，本發(fā)明的雙向頻率變換器，還可以用作進(jìn)行無線通信裝置的雙向頻率變換的變換器。
此外，本發(fā)明第四形態(tài)的雙向頻率變換器，具有一對(duì)第三形態(tài)中的雙向頻率變換器，將一對(duì)雙向頻率變換器的第一信號(hào)端子之間進(jìn)行連接來作為新的第一信號(hào)端子，并向一對(duì)雙向頻率變換器的第三信號(hào)端子輸入差動(dòng)的局部振蕩信號(hào)，由此做成了單平衡結(jié)構(gòu)。
由此，來自一對(duì)第二信號(hào)端子的輸出信號(hào)是具有180度的相位差的平衡輸出，所以通過差動(dòng)合成可以得到更高的變換增益。此外，因?yàn)閺囊粚?duì)第三信號(hào)端子輸出具有180度的相位差的信號(hào)，所以從第一信號(hào)端子輸出的信號(hào)為相同相位，可以進(jìn)一步抑制變換損失。
此外，本發(fā)明第五形態(tài)的雙向頻率變換器，具有四個(gè)第三形態(tài)中的雙向頻率變換器，將四個(gè)雙向頻率變換器中的第一雙向頻率變換器與第二雙向頻率變換器的第一信號(hào)端子之間連接，并將第三雙向頻率變換器與第四雙向頻率變換器的第一信號(hào)端子之間連接來構(gòu)成一對(duì)新的第一信號(hào)端子對(duì)，將第一雙向頻率變換器與第四雙向頻率變換器的第二信號(hào)端子之間連接，并將第二雙向頻率變換器與第三雙向頻率變換器的第二信號(hào)端子之間連接來構(gòu)成一對(duì)新的第二信號(hào)端子對(duì)，將第一雙向頻率變換器與第三雙向頻率變換器的第三信號(hào)端子之間連接，并將第二雙向頻率變換器與第四雙向頻率變換器的第三信號(hào)端子之間連接來構(gòu)成一對(duì)新的第三信號(hào)端子對(duì)，對(duì)第三信號(hào)端子對(duì)將差動(dòng)的局部振蕩信號(hào)作為輸入，由此成為雙平衡結(jié)構(gòu)。
由此，當(dāng)對(duì)第一信號(hào)端子對(duì)將差動(dòng)的信號(hào)作為輸入時(shí)，從第二信號(hào)端子對(duì)輸出的信號(hào)為具有180的相位差的平衡輸出，所以通過差動(dòng)合成可以得到更高的變換增益。此外，因?yàn)閺牡谌盘?hào)端子對(duì)輸出具有180度相位差的信號(hào)，所以從第一信號(hào)端子對(duì)輸出的信號(hào)被差動(dòng)合成，可以進(jìn)一步抑制變換損失。
此外，本發(fā)明第六形態(tài)的雙向頻率變換器，具有雙極晶體管、與該雙極晶體管的集電極端子連接的負(fù)載阻抗、經(jīng)由該負(fù)載阻抗向集電極端子供給電源的第一可變電壓源、與基極端子連接供給偏置的偏置部、向該偏置部供給電源的第二可變電壓源、與發(fā)射極端子連接的發(fā)射極阻抗，在對(duì)與發(fā)射極端子連接的第三信號(hào)端子輸入局部振蕩信號(hào)，第一可變電壓源對(duì)集電極端子供給第一電壓，第二可變電壓源向基極端子供給第二電壓時(shí)，把從第一信號(hào)端子輸入的第一頻率的輸入信號(hào)與局部振蕩信號(hào)進(jìn)行混合后得到的第二頻率的輸出信號(hào)，由與集電極端子連接的第二信號(hào)端子輸出；在向第三信號(hào)端子輸入局部振蕩信號(hào)，第一可變電壓源對(duì)集電極端子供給第三電壓，第二可變電壓源對(duì)基極端子供給第四電壓時(shí)，把從第二信號(hào)端子輸入的第二頻率的輸入信號(hào)與局部振蕩信號(hào)進(jìn)行混合后得到的第一頻率的輸出信號(hào)由第一信號(hào)端子輸出。
由此，從第二信號(hào)端子輸入了信號(hào)時(shí)的變換損失，可以在局部振蕩信號(hào)的電平更大的范圍內(nèi)降低。
此外，本發(fā)明第七形態(tài)的雙向頻率變換器的第一可變電壓源的第三電壓和第二可變電壓源的第四電壓，被設(shè)定為雙極晶體管不導(dǎo)通的電壓。
由此，雙極晶體管確實(shí)地作為二極管來動(dòng)作，所以可以將來自第二信號(hào)端子的輸入信號(hào)以較低的變換損失向第一信號(hào)端子進(jìn)行頻率變換。
此外，在本發(fā)明第八形態(tài)的雙向頻率變換器中，在第一頻率為無線頻率時(shí)，第二頻率為中間頻率；在第一頻率為中間頻率時(shí)，第二頻率為無線頻率。
由此，本發(fā)明的雙向頻率變換器可以用作進(jìn)行無線通信裝置的雙向頻率變換。
此外，本發(fā)明第九形態(tài)的雙向頻率變換器，具有一對(duì)第八形態(tài)中的雙向頻率變換器，公用一對(duì)雙向頻率變換器的第一可變電壓源作為新的第一可變電壓源，公用第二可變電壓源作為新的第二可變電壓源，連接一對(duì)雙向頻率變換器的第一信號(hào)端子作為新的第一信號(hào)端子，向一對(duì)雙向頻率變換器的第三信號(hào)端子輸入差動(dòng)的局部振蕩信號(hào)，由此做成為單平衡結(jié)構(gòu)。
由此，來自一對(duì)第二信號(hào)端子的輸出信號(hào)，是具有180度的相位差的平衡輸出，所以通過差動(dòng)合成可以得到更高的變換增益。此外，因?yàn)閺囊粚?duì)第三信號(hào)端子輸出具有180度的相位差的信號(hào)，所以從第一信號(hào)端子輸出的信號(hào)為相同相位，可以進(jìn)一步抑制變換損失。
此外，本發(fā)明第十形態(tài)的雙向頻率變換器，具有四個(gè)第八形態(tài)中的雙向頻率變換器，四個(gè)雙向頻率變換器公用各自的第一可變電壓源作為新的第一可變電壓源，分別公用第二可變電壓源作為新的第二可變電壓源，將四個(gè)雙向頻率變換器中的第一雙向頻率變換器與第二雙向頻率變換器的第一信號(hào)端子之間連接，并將第三雙向頻率變換器與第四雙向頻率變換器的第一信號(hào)端子之間連接來構(gòu)成一對(duì)新的第一信號(hào)端子對(duì)，將第一雙向頻率變換器與第四雙向頻率變換器的第二信號(hào)端子之間連接，并將第二雙向頻率變換器與第三雙向頻率變換器的第二信號(hào)端子之間連接來構(gòu)成一對(duì)新的第二信號(hào)端子對(duì)，將第一雙向頻率變換器與第三雙向頻率變換器的第三信號(hào)端子之間連接，并將第二雙向頻率變換器與第四雙向頻率變換器的第三信號(hào)端子之間連接來構(gòu)成一對(duì)新的第三信號(hào)端子對(duì)，對(duì)第三信號(hào)端子對(duì)輸入差動(dòng)的局部振蕩信號(hào)，由此做成為雙平衡結(jié)構(gòu)。
由此，當(dāng)對(duì)第一信號(hào)端子對(duì)輸入差動(dòng)的信號(hào)時(shí)，從第二信號(hào)端子對(duì)輸出的信號(hào)為具有180的相位差的平衡輸出，所以通過差動(dòng)合成可以得到更高的變換增益。此外，因?yàn)閺牡谌盘?hào)端子對(duì)輸出具有180度相位差的信號(hào)，所以從第一信號(hào)端子對(duì)輸出的信號(hào)被差動(dòng)合成，可以進(jìn)一步抑制變換損失。
此外，本發(fā)明第十一形態(tài)的雙向頻率變換器在第一形態(tài)至第十形態(tài)任意一種形態(tài)的雙向頻率變換器中，負(fù)載阻抗為負(fù)載電阻或負(fù)載電感器。
此外，本發(fā)明第十二形態(tài)的雙向頻率變換器在第一形態(tài)至第十一形態(tài)任意一種形態(tài)的雙向頻率變換器中，負(fù)載阻抗為可變負(fù)載阻抗，通過變更可變負(fù)載阻抗的阻抗值，控制從第一信號(hào)端子得到的輸出信號(hào)的相位，控制從第二信號(hào)端子得到的輸出信號(hào)的增益。
由此，本發(fā)明的雙向頻率變換器可以更加容易地控制輸出信號(hào)的增益。
此外，本發(fā)明第十三形態(tài)的雙向頻率變換器在第一形態(tài)至第十二形態(tài)任意一種形態(tài)的雙向頻率變換器中，使發(fā)射極阻抗為發(fā)射極電阻或發(fā)射極電感器。
此外，本發(fā)明第十四形態(tài)的雙向頻率變換器在第一形態(tài)至第十三形態(tài)任意一種形態(tài)的雙向頻率變換器中，使發(fā)射極阻抗為可變發(fā)射極阻抗，根據(jù)可變發(fā)射極阻抗的值控制輸出信號(hào)的電力。
由此，本發(fā)明的雙向頻率變換器可以更加容易地控制輸出信號(hào)的增益。
此外，本發(fā)明第十五形態(tài)的雙向頻率變換器在第四形態(tài)或第九形態(tài)的雙向頻率變換器中，一對(duì)或者四個(gè)雙向頻率變換器的發(fā)射極阻抗為可變發(fā)射極阻抗，負(fù)載阻抗為可變負(fù)載阻抗，而且，具備分配對(duì)新的第一信號(hào)端子輸入輸出的信號(hào)的電力的電力分配器；和輸出與電力分配器分配的信號(hào)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)的控制部，根據(jù)控制信號(hào)改變可變發(fā)射極阻抗和可變負(fù)載阻抗的阻抗值來控制輸出信號(hào)的相位。
由此，電力分配器檢測(cè)輸入信號(hào)電平或者輸出信號(hào)電平來變更負(fù)載阻抗的阻抗值，所以還可以自動(dòng)地調(diào)整變換增益而使輸出保持在規(guī)定的電平。
此外，在本發(fā)明第十六形態(tài)的雙向頻率變換器中，第五形態(tài)或第十形態(tài)中的所述四個(gè)雙向頻率變換器的發(fā)射極阻抗為可變發(fā)射極阻抗，負(fù)載阻抗為可變負(fù)載阻抗，而且，具備分配對(duì)新的第一信號(hào)端子輸入輸出的信號(hào)的電力的電力分配器；和輸出與該電力分配器分配的信號(hào)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)的控制部，根據(jù)該控制信號(hào)改變可變發(fā)射極阻抗和可變負(fù)載阻抗的阻抗值來控制輸出信號(hào)的相位。
由此，電力分配器檢測(cè)輸入信號(hào)電平或者輸出信號(hào)電平來變更負(fù)載阻抗的阻抗值，所以更可以自動(dòng)地調(diào)整變換增益使輸出保持在規(guī)定的電平。
此外，本發(fā)明第十七形態(tài)的雙向頻率變換器在第一形態(tài)至第十六形態(tài)任意一種形態(tài)的雙向頻率變換器中，使用FET(場(chǎng)效應(yīng)管)來代替雙極晶體管，將基極端子作為FET的柵極端子，將發(fā)射極端子作為FET的源極端子，將集電極端子作為FET的漏極端子。由此，可以進(jìn)一步集成化，變得更小型。
本發(fā)明第十八形態(tài)的無線器，具有天線，與天線連接的雙向放大器、經(jīng)由雙向放大器與天線連接的本發(fā)明第一形態(tài)至第17形態(tài)的任意一種形態(tài)中記載的雙向頻率變換器、為輸入局部振蕩信號(hào)與雙向頻率變換器連接的局部振蕩器。
由此，本發(fā)明的無線器可以通過一個(gè)頻率變換器對(duì)兩種頻率的信號(hào)雙向地進(jìn)行頻率變換。具體地說，可以只使用電源開關(guān)實(shí)現(xiàn)從IF信號(hào)向RF信號(hào)的變換和從RF信號(hào)向IF信號(hào)的變換，所以無線部可以變得簡(jiǎn)單小型化。與此相伴，無線器也可以簡(jiǎn)單化、小型化以及低成本。
此外，本發(fā)明第十九形態(tài)的無線器，由第十八形態(tài)的雙向頻率變換器由3端子開關(guān)、輸入端與該3端子開關(guān)的一個(gè)連接端子連接的第一放大器、輸出端與3端子開關(guān)的另一連接端子連接的第二放大器構(gòu)成，天線與三端子開關(guān)的公共端子連接，第一放大器的輸出端與第二放大器的輸入端與本發(fā)明的頻率變換器連接。
如此，也可以使用通常的前置放大器和開關(guān)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的無線器。
此外，本發(fā)明第二十形態(tài)的無線器在天線和雙向放大器之間還具有功率放大器和2端子開關(guān)，功率放大器的輸出端和2端子開關(guān)的一個(gè)端子與天線連接，功率放大器的輸入端和2端子開關(guān)的另一端子與本發(fā)明的雙向放大器連接。
由此，還可以實(shí)現(xiàn)僅發(fā)送的高輸出的無線器。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的雙向頻率變換器以及無線器，可以不使用信號(hào)路徑切換開關(guān)等外部電路，由一個(gè)頻率變換器實(shí)現(xiàn)從IF信號(hào)向RF信號(hào)的變換和從RF信號(hào)向IF信號(hào)的變換。此外，由此，在用于通過時(shí)間分割進(jìn)行發(fā)送和接收的時(shí)分雙工(TDD)方式的無線系統(tǒng)的裝置的無線部中，因?yàn)榘l(fā)送系統(tǒng)和接收系統(tǒng)可以公用頻率變換器，所以可以實(shí)現(xiàn)該無線部的簡(jiǎn)單化、小型化以及低成本。
此外，就其一方的頻率變換而言，可以帶來變換增益，所以可以減輕其它增益級(jí)的負(fù)擔(dān)。由此，整個(gè)無線部的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性提高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單。


圖1A是本發(fā)明實(shí)施方式1的雙向頻率變換器順方向變換時(shí)的電路圖。
圖1B是本發(fā)明實(shí)施方式1的雙向頻率變換器逆方向變換時(shí)的等價(jià)電路圖。
圖2A是本發(fā)明實(shí)施方式2的雙向頻率變換器順方向變換時(shí)的電路圖。
圖2B是本發(fā)明實(shí)施方式2的雙向頻率變換器逆方向變換時(shí)的等價(jià)電路圖。
圖3A是表示針對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式1的雙向頻率變換器的LO信號(hào)電平的變換增益的分析結(jié)果的特性圖。
圖3B是表示針對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式2的雙向頻率變換器的LO信號(hào)電平的變換增益的分析結(jié)果的特性圖。
圖4A是本發(fā)明實(shí)施方式4的雙向頻率變換器的電路圖。
圖4B是本發(fā)明實(shí)施方式4的雙向頻率變換器的電路圖。
圖4C是本發(fā)明實(shí)施方式4的雙向頻率變換器的電路圖。
圖5A是本發(fā)明實(shí)施方式5的雙向頻率變換器的電路圖。
圖5B是本發(fā)明實(shí)施方式5的雙向頻率變換器的電路圖。
圖5C是本發(fā)明實(shí)施方式5的雙向頻率變換器的電路圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施方式6的單平衡雙向頻率變換器的電路圖。
圖7是本發(fā)明實(shí)施方式7的單平衡雙向頻率變換器的電路圖。
圖8是本發(fā)明實(shí)施方式8的雙平衡雙向頻率變換器的電路圖。
圖9是本發(fā)明實(shí)施方式9的單平衡雙向頻率變換器的電路圖。
圖10是本發(fā)明實(shí)施方式10的無線器的方框圖。
圖11是本發(fā)明實(shí)施方式11的無線器的方框圖。
圖12是本發(fā)明實(shí)施方式12的無線器的方框圖。
圖13A是本發(fā)明實(shí)施方式1的其它例子的雙向頻率變換器的電路圖。
圖13B是本發(fā)明實(shí)施方式2的其它例子的雙向頻率變換器的電路圖。
圖14是本發(fā)明實(shí)施方式6的其它例子的單平衡雙向頻率變換器的電路圖。
圖15是本發(fā)明實(shí)施方式8的其它例子的雙平衡雙向頻率變換器的電路圖。
圖16A是本發(fā)明實(shí)施方式3的雙向頻率變換器順方向變換時(shí)的電路圖。
圖16B是本發(fā)明實(shí)施方式3的雙向頻率變換器逆方向變換時(shí)的等價(jià)電路圖。
圖17是表示針對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式3的雙向頻率變換器的LO信號(hào)電平的變換增益的分析結(jié)果的特性圖。
圖18是本發(fā)明實(shí)施方式6的其它例子的單平衡雙向頻率變換器的電路圖。
圖19是本發(fā)明實(shí)施方式8的其它例子的雙平衡雙向頻率變換器的電路圖。
圖20是現(xiàn)有的雙向頻率變換器的電路圖。
圖21是包含現(xiàn)有的雙向頻率變換器的通信裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖22是現(xiàn)有的雙向頻率變換器的結(jié)構(gòu)圖。
符號(hào)說明1雙極晶體管2發(fā)射極端子3集電極端子4基極端子5、8、12電容器6、6a、6b LO端子7發(fā)射極一側(cè)電阻9、9a、9b、33 IF端子10集電極側(cè)電阻11電源開關(guān)12、13a、13b RF端子14、15基極偏置電阻16、17電壓供給源18可變發(fā)射極側(cè)電阻19可變集電極側(cè)電阻20電力分配器21、22控制部30、701天線
31雙向放大器32LO信號(hào)振蕩器343端子開關(guān)35、36放大器372端子開關(guān)38功率放大器40、41可變電壓供給源100、200、250、300、301、401、402、403、404、411、412、413、414、440雙向頻率變換器400、410單平衡雙向頻率變換器420、430雙平衡雙向頻率變換器500、510、520無線器601、603、605、801、802、805、808、809端子602、604變壓器606二極管橋700通信裝置702、704、707開關(guān)703接收信號(hào)放大器705、804頻率變換器706放大器708LO信號(hào)振蕩器709接收信號(hào)輸出端子710發(fā)送信號(hào)輸入端子711發(fā)送信號(hào)放大器803加法器806、807緩沖放大器具體實(shí)施方式
以下參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。此外，在以下的說明中，把從RF信號(hào)向IF信號(hào)降低頻率的頻率變換稱為順方向變換，把從IF信號(hào)向RF信號(hào)提高頻率的頻率變換稱為逆方向變換。此外，在附圖中，對(duì)相同的部分付以相同的符號(hào)來進(jìn)行表示。
(實(shí)施方式1)圖1A以及圖1B是本發(fā)明實(shí)施方式1的雙向頻率變換器100的電路圖。圖1A是雙向頻率變換器100的順方向變換時(shí)的電路圖。圖1B是雙向頻率變換器100逆方向變換時(shí)的電路圖。
在圖1A以及圖1B中，NPN型的雙極晶體管1，具有發(fā)射極端子2、集電極端子3以及基極端子4。發(fā)射極端子2經(jīng)由電容器5與輸入LO信號(hào)的LO端子6連接，并且經(jīng)由發(fā)射極側(cè)電阻7接地。發(fā)射極端子3，經(jīng)由電容器8與輸入輸出IF信號(hào)的IF端子9連接，并且經(jīng)由集電極側(cè)電阻10與電壓供給源17連接。該集電極側(cè)電阻10相當(dāng)于負(fù)載阻抗。
基極端子4經(jīng)由電容器12與輸入輸出RF信號(hào)的RF端子13連接，并且與基極偏置電阻14、基極偏置電阻15連接?；鶚O偏置電阻14經(jīng)由電源開關(guān)11與電壓供給源16連接，基極偏置電阻15接地來對(duì)基極端子4提供基極偏置。這些基極偏置電阻14、15向基極端子4提供基極偏置的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于本發(fā)明的偏置部。電源開關(guān)11接通/切斷電壓供給源16與基極偏置電阻14的連接。該電源開關(guān)11相當(dāng)于本發(fā)明的第一開關(guān)。
此外，在本實(shí)施方式中，作為具體的頻率的一個(gè)例子，將RF信號(hào)的頻率設(shè)為2.45GHz，將LO信號(hào)的頻率設(shè)為1.88GHz，將IF信號(hào)的頻率設(shè)為570MHz，但并不限定于這些信號(hào)頻率。
然后，使用圖1A對(duì)順方向變換的動(dòng)作進(jìn)行說明。
在順方向變換時(shí)，電源開關(guān)11接通。關(guān)注RF信號(hào)，當(dāng)RF信號(hào)經(jīng)由電容器12被輸入給基極端子4時(shí)，作為放大后的RF信號(hào)成為流入集電極端子3的集電極電流。關(guān)注LO信號(hào)，LO信號(hào)經(jīng)由電容器5被輸入給發(fā)射極端子2，作為放大后的LO信號(hào)成為流入集電極端子3的集電極電流。此時(shí)，通過雙極晶體管1的非線性在集電極端子3輸出放大后的RF信號(hào)和放大后的LO信號(hào)混合后的信號(hào)。即，雙極晶體管1根據(jù)RF信號(hào)(2.45GHz)和LO信號(hào)(1.88GHz)輸出570MHz的信號(hào)和4.33GHz的信號(hào)組成的混合信號(hào)，雙向頻率變換器通過在IF端子9附加使低頻一側(cè)的混合信號(hào)通過的濾波器(省略圖示)，來選擇570MHz的IF信號(hào)。此外，在上述的例子中，RF信號(hào)相當(dāng)于本發(fā)明第一頻率的輸入信號(hào)，IF信號(hào)相當(dāng)于第二頻率的輸出信號(hào)。
然后，使用圖1B，對(duì)逆向變換的動(dòng)作進(jìn)行說明。
圖1B是在雙向頻率變換器100的逆向變換時(shí)以二極管表現(xiàn)雙極晶體管的等價(jià)電路圖。
在圖1B中，電源開關(guān)11在逆向變換時(shí)切斷。因此，沒有加基極偏置，所以雙極晶體管1無法作為晶體管動(dòng)作，而是作為二極管動(dòng)作。
雙極晶體管1可以作為連接基極端子4與發(fā)射極端子2之間以及連接基極端子4與集電極端子3之間的兩個(gè)二極管來表示。由此，從IF端子9輸入的IF信號(hào)和從LO端子6輸入的LO信號(hào)通過二極管進(jìn)行混合，在RF端子13輸出該混合后的信號(hào)。這里，雙極晶體管1根據(jù)IF信號(hào)(570MHz)和LO信號(hào)(1.88GHz)輸出1.31GHz的信號(hào)和2.45GHz的信號(hào)組成的混合信號(hào)，雙向頻率變換器，通過在RF端子13附加使高頻一側(cè)的混合信號(hào)通過的濾波器(省略圖示)，來選擇2.45GHz的RF信號(hào)。此外，在上述的例子中，RF信號(hào)相當(dāng)于本發(fā)明第一頻率的輸出信號(hào)，IF信號(hào)相當(dāng)于第二頻率的輸入信號(hào)。
然后，對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式1的雙向頻率變換器的分析例子進(jìn)行說明。此時(shí)，將電壓供給源16設(shè)定為3V，與通常的發(fā)射極接地型的放大器相同地給予雙極晶體管1各端子的電位來進(jìn)行分析。此外，RF信號(hào)的頻率為2.45GHz，LO信號(hào)的頻率為1.88GHz，IF信號(hào)的頻率為570MHz。
圖3A是本實(shí)施方式1中針對(duì)LO信號(hào)輸入電平的變換增益的分析結(jié)果。在圖3A中，順方向的變換增益特性3001表示在LO信號(hào)電平為+8dBm時(shí)具有+11.3dB的變換增益，逆方向的變換增益特性3002表示具有15dB的變換損失。
以上，根據(jù)本實(shí)施方式的雙向頻率變換器，可以不使用信號(hào)路徑切換開關(guān)，僅使用電源開關(guān)來實(shí)現(xiàn)由一個(gè)頻率變換器進(jìn)行從IF信號(hào)向RF信號(hào)的變換和從RF信號(hào)向IF信號(hào)的變換。由此，可以實(shí)現(xiàn)無線部的簡(jiǎn)化，小型化以及低成本。此外，對(duì)于順方向的頻率變換，可以帶來變換增益，所以可以減輕其他增益段的負(fù)擔(dān)。由此，放大器設(shè)置位置的制約減少，可以提高整個(gè)無線部的系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活性，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得容易。
此外，還分別對(duì)本發(fā)明的雙向頻率變換器的RF端子13、LO端子6以及IF端子9附加匹配電路。此時(shí)，即可以是符合順方向變換時(shí)的匹配電路，也可以是符合逆方向變換時(shí)的匹配電路。此外，還可以按照順方向變換時(shí)、逆方向變換時(shí)的各自狀態(tài)，改變或切換匹配電路。
此外，在本實(shí)施方式中，對(duì)集電極端子輸入輸出IF信號(hào)，對(duì)基極端子輸入輸出RF信號(hào)，由此，在順方向變換中從RF信號(hào)變換為IF信號(hào)，在逆方向變換中，從IF信號(hào)變換為RF信號(hào)。但是，并不限于此，還可以通過對(duì)集電極端子輸入輸出RF信號(hào)，對(duì)基極端子輸入輸出IF信號(hào)，由此，在順方向變換中，從IF信號(hào)變換為RF信號(hào)，在逆方向變換中，從RF信號(hào)變換為IF信號(hào)。此外，還可以通過對(duì)集電極端子輸入輸出第一中間頻率信號(hào)(IF1信號(hào))，對(duì)基極端子輸入輸出第二中間頻率信號(hào)(IF2信號(hào))，由此，在順方向變換中，從IF2信號(hào)變換為IF1信號(hào)，在逆方向變換中，從IF1信號(hào)變換為IF2信號(hào)。
此外，在本實(shí)施方式中，在順方向變換和逆方向變換中使用了相同頻率的LO信號(hào)，但也可以在順方向變換和逆方向變換時(shí)使用各自不同頻率的LO信號(hào)。
此外，在本實(shí)施方式中，使用NPN型的雙極晶體管進(jìn)行了說明，但也可以使用PNP型的雙極晶體管。
而且，在本實(shí)施方式中，使用雙極晶體管進(jìn)行了說明，但也可以如圖13A所示，使用FET，將基極端子置換為柵極端子，將發(fā)射機(jī)端子置換為源極端子，將集電極端子置換為漏極端子。由此，可以集成化為更小型。
此外，在本實(shí)施方式中，采用了對(duì)雙極晶體管的基極偏置使用了兩個(gè)偏置電阻的電流反饋型，但也可以是其他的結(jié)構(gòu)。
此外，在本實(shí)施方式中，還可以代替發(fā)射極一側(cè)的電阻使用電感器，或者代替集電極一側(cè)的電阻使用電感器。
此外，在本實(shí)施方式中，對(duì)于電源開關(guān)是機(jī)械地切換接通/切斷的開關(guān)進(jìn)行了說明，但還可以使用FET晶體管等，根據(jù)柵極電壓切換源極·漏極之間的導(dǎo)通/截止。
此外，本實(shí)施方式的雙向變頻變換器可以用作集成電路的一部分，也可以用作組件部件。
(第二實(shí)施方式)圖2A以及圖2B是本發(fā)明實(shí)施方式2的雙向頻率變換器200的電路圖。圖2A是雙向頻率變換器200順方向變換時(shí)的電路圖，圖2B是雙向頻率變換器200逆方向變換時(shí)的電路圖。以下僅對(duì)與實(shí)施方式1的不同點(diǎn)進(jìn)行說明。
本實(shí)施方式是省略了實(shí)施方式1中的電壓供給源17，公共電壓供給源16的雙向頻率變換器。
在圖2A中，電源開關(guān)23、24在順方向變換時(shí)接通，從一個(gè)電壓供給源16通過基極偏置電阻14以及基極偏置電阻15供給基極偏置。此外，通過集電極側(cè)電阻10向負(fù)載電阻供給電壓。此時(shí)的動(dòng)作與實(shí)施方式1相同。此外，電源開關(guān)23與本發(fā)明的第一開關(guān)相當(dāng)，電源開關(guān)24與本發(fā)明的第二開關(guān)相當(dāng)。
然后，使用圖2B對(duì)逆方向變換時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。
在逆方向變換時(shí)，電源開關(guān)23、24切斷，所以集電極端子3成為浮接狀態(tài)。此外，因?yàn)橐矝]有加基極偏置，所以雙極晶體管1無法作為晶體管動(dòng)作，而是作為二極管動(dòng)作。
圖2B是在雙向頻率變換器200的逆方向變換時(shí)，由二極管表現(xiàn)雙極晶體管的等價(jià)電路圖。
在圖2B中，雙極晶體管1可以作為連接基極端子4與發(fā)射極端子2以及連接基極端子4與集電極端子3的兩個(gè)二極管表示。由此，在RF端子13輸出從IF端子9輸入的IF信號(hào)和從LO端子6輸入的LO信號(hào)通過二極管進(jìn)行混合后的信號(hào)。這里，雙極晶體管1根據(jù)IF信號(hào)(570MHz)和LO信號(hào)(1.88GHz)輸出1.31GHz的信號(hào)和2.45GHz的信號(hào)組成的混合信號(hào)，頻率變換器通過在RF端子13附加使高頻一側(cè)的混合信號(hào)通過的濾波器(省略圖示)，來選擇2.45GHz的RF信號(hào)。
然后，對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式2的雙向頻率變換器的分析例子進(jìn)行說明。與實(shí)施方式1相同，將電壓供給源16設(shè)定為3V，與通常的發(fā)射極接地型的放大器相同地對(duì)雙極晶體管1各端子的電位來進(jìn)行分析。此外，RF信號(hào)的頻率為2.45GHz，LO信號(hào)的頻率為1.88GHz，IF信號(hào)的頻率為570MHz。
在圖3B中，順方向的變換增益特性3003表示在LO信號(hào)電平為+8dBm時(shí)變換增益為+11.3dB，逆方向的變換增益特性3004表示變換損失為8dB。此外，表示本實(shí)施方式的雙向頻率變換器的逆方向的最小變換損失小于實(shí)施方式1。
根據(jù)以上，通過本實(shí)施方式的雙向頻率變換器，除了實(shí)施方式1的效果之外，還可以進(jìn)一步抑止逆方向的頻率變換，即發(fā)送系統(tǒng)的頻率變換中的變換損失。
此外，在本實(shí)施方式中，使用雙極晶體管進(jìn)行了說明，但也可以如圖13B所示，使用FET，將基極端子置換為柵極端子，將發(fā)射機(jī)端子置換為源極端子，將集電極端子置換為漏極端子。
(實(shí)施方式3)圖16A以及圖16B是本發(fā)明實(shí)施方式3的雙向頻率變換器250的電路圖。圖16A是雙向頻率變換器250順方向變換時(shí)的電路圖，圖16B是雙向頻率變換器250逆方向變換時(shí)的等價(jià)電路圖。以下，僅對(duì)與實(shí)施方式1的不同點(diǎn)進(jìn)行說明。
本實(shí)施方式的雙向頻率變換器代替實(shí)施方式1中的電壓供給源17將可變電壓供給源40與集電極一側(cè)電阻10連接，并代替實(shí)施方式1的電壓供給源16和電源開關(guān)11將可變電壓供給源41與基極偏置電阻14連接。此外，作為可變電壓供給源40、41的一個(gè)例子，使用了切換多個(gè)電壓供給源的電路，但并不限定于此。此外，可變電壓供給源40相當(dāng)于本發(fā)明第一可變電壓源，可變電壓供給源41相當(dāng)于第二可變電壓源。
使用圖16A對(duì)順方向變換的動(dòng)作進(jìn)行說明。
在圖16A中，在順方向變換時(shí)，可變電壓供給源40將順方向集電極側(cè)電位40a給予集電極一側(cè)電阻10，可變電壓供給源41將順方向基極側(cè)電位41a給予基極偏置電阻14。這些順方向集電極側(cè)電位40a與順方向基極側(cè)電位41a分別相當(dāng)于本發(fā)明的第一電壓和第二電壓。
關(guān)注RF信號(hào)，當(dāng)RF信號(hào)經(jīng)由電容器12被輸入給基極端子4時(shí)，作為放大后的RF信號(hào)成為流入集電極端子3的集電極電流。關(guān)注LO信號(hào)，LO信號(hào)經(jīng)由電容器5被輸入給發(fā)射極端子2，作為放大后的LO信號(hào)成為流入集電極端子3的集電極電流。此時(shí)，通過雙極晶體管1的非線性集電極端子3輸出放大后的RF信號(hào)和放大后的LO信號(hào)混合后的信號(hào)。即，雙極晶體管1根據(jù)RF信號(hào)(2.45GHz)和LO信號(hào)(1.88GHz)輸出570MHz的信號(hào)和4.33GHz的信號(hào)組成的混合信號(hào)，雙向頻率變換器通過在IF端子9附加使低頻一側(cè)的混合信號(hào)通過的濾波器(省略圖示)，來選擇570MHz的IF信號(hào)。
然后，使用圖16B對(duì)逆方向變換的動(dòng)作進(jìn)行說明。
在逆方向變換時(shí)，可變電壓供給源40將逆方向集電極側(cè)電位40b給予集電極一側(cè)電阻10，可變電壓供給源41將逆方向基極側(cè)電位41b給予基極偏置電阻14。這些逆方向集電極側(cè)電位40b與逆方向基極側(cè)電位41b分別相當(dāng)于本發(fā)明的第三電壓和第四電壓。此外，將該逆方向基極側(cè)電位41b設(shè)定得高于逆方向集電極側(cè)電位40b，以使基極電位4為不導(dǎo)通雙極晶體管1的電位，即，通常電位差為0.6～0.7伏特。因此，通過逆方向集電極側(cè)電位40b和逆方向基極側(cè)電位41b，雙極晶體管1無法作為晶體管動(dòng)作，作為二極管進(jìn)行動(dòng)作。圖16B是在雙向頻率變換器250的逆方向變換時(shí)，由二極管表現(xiàn)雙極晶體管1的等價(jià)電路圖。此時(shí)的動(dòng)作與實(shí)施方式1相同。
然后，對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式3的雙向頻率變換器的分析例子進(jìn)行說明。作為一個(gè)例子，將順方向集電極側(cè)電位40a和順方向基極側(cè)電位41a設(shè)定為3V，將逆方向集電極側(cè)電位40b設(shè)定為0V，將逆方向基極側(cè)電位41b設(shè)定為0.8V。與通常的發(fā)射極接地型的放大器相同地對(duì)雙極晶體管1各端子的電位來進(jìn)行分析。此外，與實(shí)施方式1相同，RF信號(hào)的頻率為2.45GHz，LO信號(hào)的頻率為1.88GHz，IF信號(hào)的頻率為570MHz。
圖17是對(duì)LO信號(hào)輸入電平的變換增益的分析結(jié)果。在圖17中，順方向的變換增益特性1701與實(shí)施方式1和實(shí)施方式2相差不大，但逆方向的變換增益特性1702為LO信號(hào)電平為+7～+13dBm的范圍，逆方向變換的變換損失為10dB左右。
根據(jù)以上，通過本實(shí)施方式的雙向頻率變換器，除了實(shí)施方式1的效果以外，可以在LO信號(hào)電平較寬的區(qū)域中確保變換損失較低的狀態(tài)。
(實(shí)施方式4)在本實(shí)施方式中，對(duì)于對(duì)實(shí)施方式2中說明的雙向頻率變換器附加了調(diào)整變換增益以及輸出的信號(hào)的相位的功能的雙向頻率變換器進(jìn)行說明。此外，在以下的說明中，僅說明與實(shí)施方式2的不同點(diǎn)。
圖4A是本發(fā)明實(shí)施方式4的雙向頻率變換器300的電路圖。與實(shí)施方式2的不同點(diǎn)在于代替發(fā)射極一側(cè)電阻7，將可變發(fā)射極一側(cè)電阻18與雙極晶體管1的發(fā)射極端子連接。
由此，可以通過變更可變發(fā)射極一側(cè)電阻18的電阻值來控制順方向變換的變換增益。即，當(dāng)減小可變發(fā)射極一側(cè)電阻18時(shí)順方向變換的變換增益上升，當(dāng)增大可變發(fā)射極一側(cè)電阻18的值時(shí)順方向變換的變換增益下降。
此外，在逆方向變換時(shí)，可以通過變更可變發(fā)射極一側(cè)電阻18的電阻值來控制逆方向變換的變換損失以及輸出的RF信號(hào)的相位。即，當(dāng)減小可變發(fā)射極一側(cè)電阻18的值時(shí)逆方向變換的變換損失增大，輸出的RF信號(hào)的相位滯后。此外，當(dāng)增大可變發(fā)射極一側(cè)電阻18的值時(shí)逆方向變換的變換損失減小，輸出的RF信號(hào)的相位超前。
根據(jù)以上，通過本實(shí)施方式的雙向頻率變換器，可以容易地控制輸出信號(hào)的增益。
此外，在本實(shí)施方式中，集電極一側(cè)電阻和基極偏置電阻與公共的電壓供給源連接，但是，也可以和實(shí)施方式1的雙向頻率變換器相同，集電極一側(cè)電阻和基極偏置電阻與各自不同的電壓供給源連接。圖4B表示此時(shí)的雙向頻率變換器的電路圖?；蛘?，還可以和實(shí)施方式3的雙向頻率變換器相同，集電極一側(cè)電阻和基極偏置電阻與各自不同的可變電壓供給源連接。圖4C表示此時(shí)的雙向頻率變換器的電路圖。具體地說，在順方向變換時(shí)，可變電壓供給源40對(duì)集電極一側(cè)電阻10給予順方向集電極側(cè)電位40a，可變電壓供給源41對(duì)基極偏置電阻14給予順方向基極側(cè)電位41a。此外，在逆方向變換時(shí)，可變電壓供給源40對(duì)集電極一側(cè)電阻10給予逆方向集電極側(cè)電位40b，可變電壓供給源41對(duì)基極偏置電阻14給予逆方向基極側(cè)電位41b。此外，基極偏置可以通過其他的基極偏置結(jié)構(gòu)與可變電壓供給源連接。
此外，在本實(shí)施方式中，使用可變發(fā)射極一側(cè)電阻進(jìn)行了說明，但可以代替可變發(fā)射極一側(cè)電阻而使用可變電感器，代替集電極一側(cè)電阻使用電感器。
(實(shí)施方式5)
在本實(shí)施方式中，對(duì)于對(duì)在實(shí)施方式2中說明的雙向頻率變換器附加了在順方向變換時(shí)調(diào)整變換增益，在逆方向變換時(shí)調(diào)整輸出的信號(hào)的相位的功能的雙向頻率變換器進(jìn)行說明。此外，在以下的說明中，僅說明與實(shí)施方式2的不同點(diǎn)。
圖5A是本實(shí)施方式5的雙向頻率變換器301的電路圖。與實(shí)施方式2的不同點(diǎn)在于代替集電極一側(cè)電阻10，將可變集電極一側(cè)電阻19與雙極晶體管1的集電極端子2連接。
由此，通過變更可變集電極一側(cè)電阻19的電阻值，可以控制順方向變換時(shí)輸出的IF信號(hào)的變換增益。即，當(dāng)減小可變集電極一側(cè)電阻19的值時(shí)變換增益減小，對(duì)那個(gè)增大可變集電極一側(cè)電阻19的值時(shí)變換增益增大。
此外，在逆方向變換時(shí)，可以通過變更可變集電極一側(cè)電阻19的電阻值來控制逆方向變換時(shí)輸出的RF信號(hào)的相位。即，當(dāng)減小可變集電極一側(cè)電阻19的值時(shí)逆方向變換時(shí)輸出的RF信號(hào)的相位超前。此外，當(dāng)增大可變集電極一側(cè)電阻19的值時(shí)逆方向變換時(shí)輸出的RF信號(hào)的相位滯后。
根據(jù)以上，通過本實(shí)施方式的雙向頻率變換器，可以容易地控制輸出信號(hào)的增益。
此外，在本實(shí)施方式中，集電極一側(cè)電阻和基極偏置電阻與公共電壓供給源連接，但是，也可以和實(shí)施方式1的雙向頻率變換器相同，集電極一側(cè)電阻和基極偏置電阻與各自不同的電壓供給源連接。圖5B表示此時(shí)的雙向頻率變換器的電路圖。
或者，還可以和實(shí)施方式3的雙向頻率變換器相同，集電極一側(cè)電阻和基極偏置電阻與各自不同的可變電壓供給源連接。圖5C表示此時(shí)的雙向頻率變換器的電路圖。具體地說，在順方向變換時(shí)，可變電壓供給源40對(duì)集電極一側(cè)電阻10給予順方向集電極側(cè)電位40a，可變電壓供給源41對(duì)基極偏置電阻14給予順方向基極側(cè)電位41a。此外，在逆方向變換時(shí)，可變電壓供給源40對(duì)集電極一側(cè)電阻10給予逆方向集電極側(cè)電位40b，可變電壓供給源41對(duì)基極偏置電阻14給予逆方向基極側(cè)電位41b。此外，基極偏置可以通過其他的基極偏置結(jié)構(gòu)由可變電壓供給源施加。
此外，還可以代替發(fā)射極電阻使用電感器，代替可變集電極一側(cè)電阻而使用可變電感器。
(實(shí)施方式6)在本實(shí)施方式中，對(duì)單平衡雙向頻率變換器進(jìn)行說明。
圖6是本發(fā)明實(shí)施方式6中的單平衡雙向頻率變換器400的電路圖。
在圖6中，雙向頻率變換器401、402與實(shí)施方式2相同，公用電源開關(guān)23、24和電壓供給源16。為此，在雙向頻率變換器401、402中，各自的集電極一側(cè)電阻10與電源開關(guān)24連接，基極偏置電阻14也和電源開關(guān)23連接。此外，將雙方的RF端子連接，輸入或輸出相同的RF信號(hào)。分別具有一對(duì)IF端子9a、9b和LO端子6a、6b。
以下對(duì)如此構(gòu)成的雙向頻率變換器的動(dòng)作進(jìn)行說明。
首先，對(duì)順方向變換的動(dòng)作進(jìn)行說明。在順方向變換時(shí)，電源開關(guān)23、24接通。RF信號(hào)從RF端子13輸入到雙向頻率變換器401、402。此時(shí)，在LO端子6a輸入LO信號(hào)，在LO端子6b輸入與LO信號(hào)具有180度的相位差的LOB信號(hào)。由此，在IF端子9a輸出的信號(hào)(以下稱為IF信號(hào)。)和在IF端子9b輸出的信號(hào)(以下稱為IFB信號(hào))成為具有180度的相位差的平衡輸出。因此，通過差動(dòng)合成這些IF信號(hào)和IFB信號(hào)，得到更高的變換增益。
然后，對(duì)逆方向變換的動(dòng)作進(jìn)行說明。
在逆方向變換時(shí)，電源開關(guān)23、24切斷。在IF端子9a輸入IF信號(hào)，在IF端子9b輸入與IF信號(hào)具有180度的相位差的IFB信號(hào)。此外，在LO端子6a輸入LO信號(hào)，在LO端子6b輸入與LO信號(hào)具有180度的相位差的LOB信號(hào)。由此，從雙向頻率變換器401輸出的信號(hào)和從雙向頻率變換器402輸出的信號(hào)具有相同的相位，在RF端子13輸出合成后的進(jìn)一步抑制了變換損失的RF信號(hào)。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的雙向頻率變換器，與實(shí)施方式2相比，在順方向的頻率變換中，來自一對(duì)IF信號(hào)端子的輸出信號(hào)為具有180度的相位差的平衡輸出，所以通過差動(dòng)合成可以得到更高的變換增益。此外，在逆方向的頻率變換中，因?yàn)閺囊粚?duì)IF信號(hào)端子輸入具有180度相位差的信號(hào)，所以，從RF信號(hào)端子輸出的信號(hào)為相同相位，可以進(jìn)一步抑制變換損失。
此外，可以分別對(duì)RF端子13、LO端子6以及IF端子9附加匹配電路。此時(shí)，即可以是符合順方向變換時(shí)的匹配電路，也可以是符合逆方向變換時(shí)的匹配電路。此外，還可以按照順方向變換時(shí)、逆方向變換時(shí)的各自狀態(tài)，改變或切換匹配電路。
此外，在本實(shí)施方式中，在集電極端子對(duì)輸入輸出IF信號(hào)和IFB信號(hào)，在基極端子輸入輸出RF信號(hào)，由此，在順方向變換中，可以從RF信號(hào)變換為IF信號(hào)，在逆方向變換中，可以從IF信號(hào)變換為RF信號(hào)，在集電極端子對(duì)輸入輸出RF信號(hào)和與其具有180度的相位差的RFB信號(hào)，在基極端子輸入輸出IF信號(hào)，由此，在順方向變換中可以從IF信號(hào)變換為RF信號(hào)，在逆方向變換中可以從RF信號(hào)變換為IF信號(hào)。此外，在集電極端子對(duì)輸入輸出第一中間頻率信號(hào)(IF1信號(hào))，在基極端子輸入輸出第二中間頻率信號(hào)(IF2信號(hào))，由此，在順方向變換中可以從IF2信號(hào)變換為IF1信號(hào)，在逆方向變換中可以從IF1信號(hào)變換為IF2信號(hào)。
此外，在本實(shí)施方式中，在順方向變換和逆方向變換中使用了相同頻率的LO信號(hào)，但也可以在順方向變換和逆方向變換中使用各自不同頻率的LO信號(hào)。
此外，在本實(shí)施方式中，集電極一側(cè)電阻和基極偏置電阻與公共電壓供給源連接，但也可以與實(shí)施方式1的雙向頻率變換器相同，對(duì)集電極一側(cè)電阻和基極偏置電阻準(zhǔn)備各自不同的電源開關(guān)以及電壓供給源來進(jìn)行連接。圖14表示此時(shí)的雙向頻率變換器的電路圖。或者，可以與實(shí)施方式3的雙向頻率變換器相同，集電極一側(cè)電阻和基極偏置電阻與各自不同的可變電壓供給源連接。圖18表示此時(shí)的雙向頻率變換器的電路圖。此外，基極偏置可以通過其他的基極偏置結(jié)構(gòu)由可變電壓供給源施加。
此外，在本實(shí)施方式中，在順方向變換中為單輸入·平衡輸出，在逆方向變換中為平衡輸入·單射出，但也可以在順方向變換中為平衡輸入·單輸出，在逆方向變換中為單輸入·平衡輸出。
(實(shí)施方式7)在本實(shí)施方式中，對(duì)于在實(shí)施方式6中說明的單平衡雙向頻率變換器中附加了變換增益的調(diào)整功能以及逆方向變換時(shí)輸出的相位的調(diào)整功能的單平衡雙向頻率變換器進(jìn)行說明。此外，以下的說明僅記述與實(shí)施方式6的不同點(diǎn)。
圖7是本發(fā)明實(shí)施方式7的單平衡雙向頻率變換器410的電路圖。
在圖7中，雙向頻率變換器411、412的發(fā)射極端子2經(jīng)由電容器5與輸入LO信號(hào)的LO端子6a、6b連接，并且經(jīng)由可變發(fā)射極一側(cè)電阻18接地。集電極端子3經(jīng)由電容器8與輸入輸出IF信號(hào)的IF端子9a、9b連接，并且經(jīng)由可變集電極一側(cè)電阻19還與電源開關(guān)24連接。基極端子4經(jīng)由電容器12與電力分配器20連接，并且與基極偏置電阻14、基極偏置電阻15連接。基極偏置電阻14與電源開關(guān)23連接，基極偏置電阻15接地，對(duì)基極端子4給予基極偏置。
如此，雙向頻率變換器411和雙向頻率變換器412公用電源開關(guān)23、24和電壓供給源16。此外，控制部21與電力分配器20、可變發(fā)射極一側(cè)電阻18以及可變集電極一側(cè)電阻19連接，把與從電力分離器20分配的信號(hào)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)輸出給可變發(fā)射極一側(cè)電阻18、可變集電極一側(cè)電阻19，來變更這些電阻值。
以下對(duì)如此構(gòu)成的雙向頻率變換器的動(dòng)作進(jìn)行說明。
首先，對(duì)順方向變換時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。在順方向變換時(shí)，電源開關(guān)23、24接通。RF信號(hào)從RF端子13輸入給雙向頻率變換器411、412。此時(shí)，在LO端子6a輸入LO信號(hào)，在LO端子6b輸入與LO信號(hào)具有180相位差的LOB信號(hào)。由此，在IF端子9a輸出的信號(hào)和在IF端子9b輸出的信號(hào)成為具有180度的相位差的平衡輸出。
因此，通過差動(dòng)合成這些IF信號(hào)和IFB信號(hào)，得到更高的變換增益。此時(shí)，由電力分配器20分配在RF端子13輸入的RF信號(hào)的電力的一部分，并輸入給控制部21。控制部21在來自電力分配器20的輸入較低時(shí)，輸出減小可變發(fā)射極一側(cè)電阻18的值的控制信號(hào)，在來自電力分配器20的輸入較高時(shí)，輸出增大可變發(fā)射極一側(cè)電阻18的值的控制信號(hào)。由此，可以自動(dòng)地控制順方向變換時(shí)的變換增益。
然后，對(duì)逆方向變換的動(dòng)作進(jìn)行說明。在逆方向變換時(shí)，電源開關(guān)11切斷。在IF端子9a輸入IF信號(hào)，在IF端子9b輸入IFB信號(hào)。此外，在LO端子6a輸入LO信號(hào)，在LO端子6b輸入LOB信號(hào)。
由此，從雙向變頻變換器411輸出的信號(hào)和從雙向變頻變換器412輸出的信號(hào)具有相同的相位，在RF端子13輸出合成后的進(jìn)一步抑制了變換損失的RF信號(hào)。此時(shí)，由電力分配器20分配從雙向變頻變換器411和雙向變頻變換器412輸出的RF信號(hào)的電力的一部分，并輸入給控制部21。
控制部21在來自電力分配器20的輸入較低時(shí)，輸出增大可變發(fā)射極一側(cè)電阻18的值的控制信號(hào)，在來自電力分配器20的輸入較高時(shí)，輸出減小可變發(fā)射極一側(cè)電阻18的值的控制信號(hào)。由此，可以自動(dòng)地控制逆方向變換時(shí)的變換損失。此外，在LO信號(hào)以及IF信號(hào)的泄漏較大時(shí)，控制部21對(duì)可變發(fā)射極一側(cè)電阻18和可變集電極一側(cè)電阻19輸出并調(diào)整減少LO信號(hào)以及IF信號(hào)的泄漏的控制信號(hào)。
如此，通過本實(shí)施方式的雙向頻率變換器，與實(shí)施方式6相比，電力分配器檢測(cè)輸入信號(hào)電平、或者輸出信號(hào)電平來變更負(fù)載阻抗的阻抗值，所以可以自動(dòng)地調(diào)整變換增益，進(jìn)一步將輸出保持在規(guī)定的電平。
(實(shí)施方式8)在本實(shí)施方式中對(duì)爽平衡雙向變頻變換器進(jìn)行說明。
圖8是本實(shí)施方式8的雙平衡雙向變頻變換器420的電路圖。
在圖8中，雙平衡雙向變頻變換器420由雙向變頻變換器401、雙向變頻變換器402、雙向變頻變換器403以及雙向變頻變換器404構(gòu)成。雙向變頻變換器401、402、403、404與實(shí)施方式2相同，公用電源開關(guān)23、24和電壓供給源16。為此，雙向變頻變換器401、402、403、404各自的集電極一側(cè)電路10與電源開關(guān)24連接，基極偏置電阻14與電源開關(guān)23連接。此外，在雙向變頻變換器401和雙向變頻變換器402中公用RF端子13a，在雙向變頻變換器403和雙向變頻變換器404中公用RF端子13b。在雙向變頻變換器401和雙向變頻變換器403中公用LO端子6a，在雙向變頻變換器402和雙向變頻變換器404中公用LO端子6b。在雙向變頻變換器401和雙向變頻變換器404中公用IF端子9a，在雙向變頻變換器402和雙向變頻變換器403中公用IF端子9b。
然后，對(duì)順方向變換的動(dòng)作進(jìn)行說明。在順方向變換時(shí)，電源開關(guān)23、24接通。從RF端子13a輸入RF信號(hào)，從RF端子13b輸入與RF信號(hào)具有180度的相位差的RFB信號(hào)。在LO端子6a輸入LO信號(hào)，在LO端子6b輸入與LO信號(hào)具有180度的相位差的LOB信號(hào)。由此，在IF端子9a輸出的信號(hào)和在IF端子9b輸出的信號(hào)成為具有180度的相位差的平衡輸出。因此，通過差動(dòng)合成這些IF信號(hào)和IFB信號(hào)，得到更高的變換增益。
此外，分別對(duì)合成輸出的雙向變頻變換器401和雙向變頻變換器404輸入的LO信號(hào)和LOB信號(hào)具有180度的相位差，所以在IF端子9a相互抵消，可以抑制LO信號(hào)以及LOB信號(hào)向IF端子9a的泄漏。同樣地，可以抑制IF端子9b中的LO信號(hào)以及LOB信號(hào)的泄漏。
然后，對(duì)逆方向變換的動(dòng)作進(jìn)行說明。在逆方向變換時(shí)，電源開關(guān)23、24切斷。在IF端子9a輸入IF信號(hào)，在IF端子9b輸入IFB信號(hào)。在LO端子6a輸入LO信號(hào)，在LO端子6b輸入LOB信號(hào)。由此，通過在RF端子13a輸出RF信號(hào)，在RF端子13b輸出與RF信號(hào)具有180度相位差的RFB信號(hào)并進(jìn)行差動(dòng)合成，來進(jìn)一步抑制變換損失。此外，與順方向變換相同，可以抑制RF端子13a和RF端子13b中的LO信號(hào)以及LOB信號(hào)的泄漏。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的雙向變頻變換器，因?yàn)槌蔀殡p平衡結(jié)構(gòu)，所以在順方向的頻率變換中，當(dāng)在RF信號(hào)端子對(duì)輸入差動(dòng)的信號(hào)時(shí)，從IF信號(hào)端子對(duì)輸出的信號(hào)成為具有180度的相位差的平衡輸出，并且，通過差動(dòng)合成，與實(shí)施方式6相比，可以得到更高的變換增益。此外，在逆方向的頻率變換中，因?yàn)閺腎F信號(hào)端子對(duì)輸入具有180度的相位差的信號(hào)，所以對(duì)從RF信號(hào)端子對(duì)輸出的信號(hào)進(jìn)行差動(dòng)合成，可以進(jìn)一步抑制變換損失。
此外，還可以在RF端子13、LO端子6以及IF端子9中附加匹配電路。此時(shí)，既可以是符合順方向變換時(shí)的匹配電路，也可以是符合逆方向變換時(shí)的匹配電路。此外，還可以按照順方向變換時(shí)、逆方向變換時(shí)的各自狀態(tài)，改變或切換匹配電路。
此外，在本實(shí)施方式中，在集電極端子對(duì)輸入輸出IF信號(hào)和IFB信號(hào)，在基極端子對(duì)輸入輸出RF信號(hào)和RFB信號(hào)，由此，在順方向變換中從RF信號(hào)變換為IF信號(hào)，在逆方向變換中，從IF信號(hào)變換為RF信號(hào)，但是，還可以通過在集電極端子輸入輸出RF信號(hào)和與其具有180度的相位差的RFB信號(hào)，在基極端子輸入輸出IF信號(hào)和與其具有180度的相位差的IFB信號(hào)，由此，在順方向變換中，從IF信號(hào)變換為RF信號(hào)，在逆方向變換中，從RF信號(hào)變換為IF信號(hào)。此外，還可以通過在集電極端子輸入輸出第一中間頻率信號(hào)(IF1信號(hào))，在基極端子輸入輸出第二中間頻率信號(hào)(IF2信號(hào))，由此，在順方向變換中，從IF2信號(hào)變換為IF1信號(hào)，在逆方向變換中，從IF1信號(hào)變換為IF2信號(hào)。
此外，在本實(shí)施方式中，在順方向變換和逆方向變換中使用了相同頻率的LO信號(hào)，但也可以在順方向變換和逆方向變換時(shí)使用各自不同頻率的LO信號(hào)。
此外，在本實(shí)施方式中，集電極一側(cè)電阻和基極偏置電阻與通用電壓供給源連接，但也可以與實(shí)施方式1的雙向頻率變換器相同，準(zhǔn)備各自不同的電源開關(guān)以及電壓供給源與集電極一側(cè)電阻和基極偏置電阻連接。圖15表示此時(shí)的雙向頻率變換器的電路圖。或者，還可以與實(shí)施方式3的雙向頻率變換器相同，集電極一側(cè)電阻和基極偏置電阻與各自不同的可變電壓供給源連接。圖19表示此時(shí)的雙向頻率變換器。此外，基極偏置可以通過其它的基極偏置結(jié)構(gòu)由可變電壓供給源施加。
此外，在本實(shí)施方式中，作為雙平衡雙向頻率變換器進(jìn)行了說明，但也可以使用兩個(gè)該雙平衡雙向頻率變換器作為正交調(diào)制解調(diào)器使用。
(實(shí)施方式9)在本實(shí)施方式中，對(duì)在實(shí)施方式8中說明的雙平衡雙向頻率變換器中附加了調(diào)整逆方向變換時(shí)輸出的相位的功能的雙平衡雙向頻率變換進(jìn)行說明。
圖9是本發(fā)明實(shí)施方式9的雙平衡雙向頻率變換器430的電路圖。本實(shí)施方式的雙平衡雙向頻率變換器具有電力分配器20和控制部22，在這一點(diǎn)上與實(shí)施方式8不同。
電力分配器20與RF端子13、13a連接，分配在RF端子13、13a輸入或者輸出的RF信號(hào)的電力的一部分。
控制部22與電力分配器20、可變發(fā)射極一側(cè)電阻18以及可變集電極一側(cè)電阻19連接，把與從電力分配器20分配的信號(hào)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)輸出給可變發(fā)射極一側(cè)電阻18、可變集電極一側(cè)電阻19，來變更它們的電阻值。
以下對(duì)如此構(gòu)成的雙向頻率變換器的動(dòng)作進(jìn)行說明。
首先，對(duì)順方向變換時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。在順方向變換時(shí)，電源開關(guān)23、24接通。RF信號(hào)從RF端子13輸入，與RF信號(hào)具有180度的相位差的RFB信號(hào)從RF端子13b輸入。在LO端子6a輸入LO信號(hào)，在LO端子6b輸入與LO信號(hào)具有180相位差的LOB信號(hào)。由此，在IF端子9a輸出的信號(hào)和在IF端子9b輸出的信號(hào)成為具有180度的相位差的平衡輸出。因此，通過差動(dòng)合成這些IF信號(hào)和IFB信號(hào)得到更高的變換增益。
此外，分別對(duì)合成輸出的雙向變頻變換器411和雙向變頻變換器413輸入的LO信號(hào)和LOB信號(hào)具有180度的相位差，所以在IF端子9a相互抵消，可以抑制LO信號(hào)以及LOB信號(hào)向IF端子9a的泄漏。同樣地，可以抑制IF端子9b中的LO信號(hào)以及LOB信號(hào)的泄漏。
此時(shí)，由電力分配器20分配在RF端子13a和RF端子13b輸入的RF信號(hào)和RFB信號(hào)的電力的一部分，并輸入給控制部22?？刂撇?2在來自電力分配器20的輸入較低時(shí)，輸出減小可變發(fā)射極一側(cè)電阻18的值的控制信號(hào)，在來自電力分配器20的輸入較高時(shí)，輸出增大可變發(fā)射極一側(cè)電阻18的值的控制信號(hào)。由此，可以自動(dòng)地控制順方向變換時(shí)的變換增益。
然后，對(duì)逆方向變換的動(dòng)作進(jìn)行說明。在逆方向變換時(shí)，電源開關(guān)11切斷。在IF端子9a輸入IF信號(hào)，在IF端子9b輸入IFB信號(hào)。此外，在LO端子6a輸入LO信號(hào)，在LO端子6b輸入LOB信號(hào)。由此，通過在RF端子13a輸出RF信號(hào)，在RF端子13b輸出與RF信號(hào)具有180度的相位差的RFB信號(hào)，并進(jìn)行差動(dòng)合成，由此進(jìn)一步抑制變換損失。
此外，與順方向變換相同，可以抑制RF端子13a和RF端子13b中的LO信號(hào)以及LOB信號(hào)的泄漏。此時(shí)，由電力分配器20分配從雙向頻率變換器411和雙向頻率變換器412輸出的RF信號(hào)以及從雙向頻率變換器413和雙向頻率變換器414輸出的RFB信號(hào)的電力的一部分，并輸入給控制部22。
控制部22在來自電力分配器20的輸入較低時(shí)，輸出增大可變發(fā)射極一側(cè)電阻18的值的控制信號(hào)，在來自電力分配器20的輸入較高時(shí)，輸出減小可變發(fā)射極一側(cè)電阻18的值的控制信號(hào)。由此，可以自動(dòng)地控制逆方向變換時(shí)的變換損失。此外，在LO信號(hào)以及IF信號(hào)的泄漏較大時(shí)，控制部22對(duì)可變發(fā)射極一側(cè)電阻18和可變集電極一側(cè)電阻19輸出并調(diào)整減少LO信號(hào)以及IF信號(hào)的泄漏的控制信號(hào)。
如此，通過本實(shí)施方式的雙向頻率變換器，與實(shí)施方式8相比，電力分配器檢測(cè)輸入信號(hào)電平、或者輸出信號(hào)電平來變更負(fù)載阻抗的阻抗值，所以可以自動(dòng)地調(diào)整變換增益，進(jìn)一步將輸出保持在規(guī)定的電平。
此外，在本實(shí)施方式中，集電極一側(cè)電阻和基極偏置電阻與通用電壓供給源連接，但也可以與實(shí)施方式1的雙向頻率變換器相同，準(zhǔn)備各自不同的電源開關(guān)以及電壓供給源與集電極一側(cè)電阻和基極偏置電阻連接?；蛘?，還可以與實(shí)施方式3的雙向頻率變換器相同，集電極一側(cè)電阻和基極偏置電阻與各自不同的可變電壓供給源連接。此外，基極偏置可以通過其它的基極偏置結(jié)構(gòu)由可變電壓供給源施加。
此外，在本實(shí)施方式中，作為雙平衡雙向頻率變換器進(jìn)行了說明，但也可以使用兩個(gè)該雙平衡雙向頻率變換器作為正交調(diào)制解調(diào)器使用。
(實(shí)施方式10)在本實(shí)施方式中，對(duì)使用了在實(shí)施方式1至9中說明的雙向頻率變換器的無線器進(jìn)行說明。
圖10是本發(fā)明實(shí)施方式10的無線器500的框圖。在圖10中，天線30與雙向放大器31連接，雙向放大器31與在實(shí)施方式1至9中說明的雙向頻率變換器中的任意一個(gè)雙向頻率變換器440連接，雙向頻率變換器440、LO信號(hào)振蕩器32以及IF端子33連接。天線30、雙向放大器31、雙向頻率變換器440在收發(fā)中公用。
以下，對(duì)如此構(gòu)成的無線器的動(dòng)作進(jìn)行說明。
本實(shí)施方式的無線器在接收時(shí)，通過雙向放大器31對(duì)由天線30接收到的接收RF信號(hào)進(jìn)行放大，并輸出給雙向頻率變換器440。雙向頻率變換器440把從LO信號(hào)振蕩器32輸出的LO信號(hào)與接收RF信號(hào)進(jìn)行混合，將接收IF信號(hào)輸出給IF端子33。此外，在發(fā)送時(shí)，雙向頻率變換器440把從IF端子33輸入的發(fā)送IF信號(hào)和LO信號(hào)進(jìn)行混合，將發(fā)送RF信號(hào)輸出給雙向放大器31。然后，雙向放大器31對(duì)發(fā)送RF信號(hào)進(jìn)行放大，并輸出給天線30向空中發(fā)射。
如上所述，通過本實(shí)施方式的無線器，不使用信號(hào)路徑切換開關(guān)等外部電路，可以通過一個(gè)頻率變換器實(shí)現(xiàn)從IF信號(hào)向RF信號(hào)的變換和從RF信號(hào)向IF信號(hào)的變換，所以可以實(shí)現(xiàn)無線部的簡(jiǎn)單化，小型化以及低成本。此外，對(duì)于接收系統(tǒng)的頻率變換，可以得到變換增益，所以可以減輕其他增益段的負(fù)擔(dān)。由此，放大器設(shè)置位置的制約減少，可以提高整個(gè)無線部的系統(tǒng)設(shè)計(jì)柔性，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得容易。
此外，在本實(shí)施方式中，設(shè)雙向頻率變換器的頻率變換為從RF信號(hào)向IF信號(hào)，從IF信號(hào)向RF信號(hào)的變換，但也可以是從RF信號(hào)向基帶信號(hào)，從基帶信號(hào)向RF信號(hào)的變換。
(實(shí)施方式11)本實(shí)施方式表示通過兩個(gè)放大器和一個(gè)三端子開關(guān)構(gòu)成實(shí)施方式10的無線器中的雙向放大器的例子。
圖11是本發(fā)明實(shí)施方式11的無線器510的方框圖。在圖11中，天線30與開關(guān)34的公共端子相連接。開關(guān)34的一個(gè)連接端子與放大器35的輸入端連接，另一個(gè)連接端子與放大器36的輸出端連接。此外，放大器35的輸出端和放大器36的輸入端與雙向頻率變換器440連接。除此之外的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式10相同。此外，放大器35、36分別相當(dāng)于本發(fā)明的第一放大器和第二放大器。
下面，對(duì)如此構(gòu)成的無線器的動(dòng)作進(jìn)行說明。
本實(shí)施方式的無線器在接收時(shí)，開關(guān)34使天線30和放大器35為接通狀態(tài)，通過放大器35對(duì)由天線30接收到的接收RF信號(hào)進(jìn)行放大。然后，輸出給雙向頻率變換器440。在雙向頻率變換器440中，把從LO信號(hào)振蕩器32輸出的LO信號(hào)與接收RF信號(hào)進(jìn)行混合，將接收IF信號(hào)輸出給IF端子33。此外，本實(shí)施方式的無線器在發(fā)送時(shí)，開關(guān)34使天線30和放大器36為接通狀態(tài)。然后，放大器36對(duì)從雙向頻率變換器440輸出的RF信號(hào)進(jìn)行放大，并輸出給天線30向空中發(fā)射。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的無線器，可以通過廣泛使用的電子部件和涉及本發(fā)明的一個(gè)頻率變換器構(gòu)成，所以可以使無線器的設(shè)計(jì)變得更加容易。
此外，在本實(shí)施方式中，將雙向頻率變換器作為第一段頻率變換器使用，但也可以作為第二段頻率變換器使用，進(jìn)行從第一IF信號(hào)向第二IF信號(hào)，從第二IF信號(hào)向第一IF信號(hào)的變換。-此外，在本實(shí)施方式中，使用開關(guān)34切換收發(fā)路徑，但也可以使用雙工器。
(實(shí)施方式12)本實(shí)施方式表示了進(jìn)一步放大輸出實(shí)施方式11的無線器的RF信號(hào)的結(jié)構(gòu)。
圖12是本發(fā)明實(shí)施方式12的無線器520的框圖。在圖12中，天線30、2端子開關(guān)37的連接端子以及放大器38的輸出端連接，2端子開關(guān)37的另一個(gè)連接端子與功率放大器38的輸入端以及雙向放大器31連接。除此之外的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式10相同。
對(duì)如此構(gòu)成的無線器的動(dòng)作進(jìn)行說明。
本實(shí)施方式的無線器在接收時(shí)，2端子開關(guān)37接通使天線30和雙向放大器31為接通狀態(tài)，通過雙向放大器31對(duì)由天線30接收到的接收RF信號(hào)進(jìn)行放大，輸出給雙向頻率變換器440。此外，在發(fā)送時(shí)，2端子開關(guān)37切斷使天線30和功率放大器38為接通狀態(tài)。然后，功率放大器38對(duì)由雙向放大器31放大后的發(fā)送RF信號(hào)進(jìn)一步放大，并輸出給天線30向空中發(fā)射。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的無線器，還可以實(shí)現(xiàn)僅發(fā)送為高輸出的無線器。
此外，在本實(shí)施方式中，將雙向頻率變換器作為第一段頻率變換器使用，但也可以作為第二段頻率變換器使用，進(jìn)行從第一IF信號(hào)向第二IF信號(hào)，從第二IF信號(hào)向第一IF信號(hào)的變換。-此外，在本實(shí)施方式中，使用開關(guān)切換收發(fā)的路徑，但也可以使用雙工器。
產(chǎn)業(yè)上的使用本發(fā)明的雙向頻率變換器用于無線通信裝置的無線部電路，適于變換信號(hào)的頻率。
權(quán)利要求
1.一種雙向頻率變換器，其特征在于，具有雙極晶體管；與所述雙極晶體管的集電極端子連接的負(fù)載阻抗；對(duì)所述雙極晶體管的基極端子提供偏置的偏置部；接通切斷向所述偏置部的電源供給的第一開關(guān)；與所述雙極晶體管的發(fā)射極端子連接的發(fā)射極阻抗；在所述第一開關(guān)接通供給偏置時(shí)，從與所述基極端子連接的第一信號(hào)端子輸出的第一頻率的輸入信號(hào)以及從與所述發(fā)射極端子連接的第三信號(hào)端子輸入的局部振蕩信號(hào)混合后的第二頻率的輸出信號(hào)，從與所述集電極端子連接的第二信號(hào)端子輸出，在所述第一開關(guān)切斷時(shí)，從所述第二信號(hào)端子輸入的第二頻率的輸入信號(hào)與從所述第三信號(hào)端子輸入的局部振蕩信號(hào)混合后的第一頻率的輸出信號(hào)，從所述第一信號(hào)端子輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向頻率變換器，其特征在于，還具有接通切斷向所述負(fù)載阻抗的電源的供給的第二開關(guān)，第二開關(guān)與所述第一開關(guān)同步地接通切斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙向頻率變換器，其特征在于，在所述第一頻率為無線頻率時(shí)，所述第二頻率為中間頻率；在所述第一頻率為中間頻率時(shí)，所述第二頻率為無線頻率。
4.一種雙向頻率變換器，其特征在于，具有一對(duì)權(quán)利要求3所述的雙向頻率變換器，將所述一對(duì)雙向頻率變換器的第一信號(hào)端子之間進(jìn)行連接來作為新的第一信號(hào)端子，并向所述一對(duì)雙向頻率變換器的第三信號(hào)端子輸入差動(dòng)的局部振蕩信號(hào)，由此做成單平衡結(jié)構(gòu)。
5.一種雙向頻率變換器，其特征在于，具有四個(gè)權(quán)利要求3所述的雙向頻率變換器，將所述四個(gè)雙向頻率變換器中的第一雙向頻率變換器與第二雙向頻率變換器的第一信號(hào)端子之間連接，并將第三雙向頻率變換器與第四雙向頻率變換器的第一信號(hào)端子之間連接來構(gòu)成一對(duì)新的第一信號(hào)端子對(duì)，將所述第一雙向頻率變換器與所述第四雙向頻率變換器的第二信號(hào)端子之間連接，并將所述第二雙向頻率變換器與所述第三雙向頻率變換器的第二信號(hào)端子之間連接來構(gòu)成一對(duì)新的第二信號(hào)端子對(duì)，將所述第一雙向頻率變換器與所述第三雙向頻率變換器的第三信號(hào)端子之間連接，并將所述第二雙向頻率變換器與所述第四雙向頻率變換器的第三信號(hào)端子之間連接來構(gòu)成一對(duì)新的第三信號(hào)端子對(duì)，對(duì)所述第三信號(hào)端子對(duì)輸入差動(dòng)的局部振蕩信號(hào)，由此做成雙平衡結(jié)構(gòu)。
6.一種雙向頻率變換器，其特征在于，具有雙極晶體管；與所述雙極晶體管的集電極端子連接的負(fù)載阻抗；經(jīng)由所述負(fù)載阻抗向所述雙極晶體管的集電極端子供給電源的第一可變電壓源；與所述雙極晶體管的基極端子連接供給偏置的偏置部；向所述偏置部供給電源的第二可變電壓源；與所述雙極晶體管的發(fā)射極端子連接的發(fā)射極阻抗；當(dāng)在與所述發(fā)射極端子連接的第三信號(hào)端子輸入局部振蕩信號(hào)、所述第一可變電壓源對(duì)所述集電極端子供給第一電壓、所述第二可變電壓源向所述基極端子供給第二電壓時(shí)，把從與所述基極端子連接的第一信號(hào)端子輸入的第一頻率的輸入信號(hào)與局部振蕩信號(hào)進(jìn)行混合后得到的第二頻率的輸出信號(hào)，由與所述集電極端子連接的第二信號(hào)端子輸出；當(dāng)在所述第三信號(hào)端子輸入局部振蕩信號(hào)。所述第一可變電壓源對(duì)所述集電極端子供給第三電壓，且所述第二可變電壓源對(duì)所述基極端子供給第四電壓時(shí)，把從所述第二信號(hào)端子輸入的第二頻率的輸入信號(hào)與所述局部振蕩信號(hào)進(jìn)行混合后得到的第一頻率的輸出信號(hào)，由所述第一信號(hào)端子輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙向頻率變換器，其特征在于，所述第三電壓和所述第四電壓為雙極晶體管不導(dǎo)通的電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙向頻率變換器，其特征在于，在所述第一頻率為無線頻率時(shí)，所述第二頻率為中間頻率；在所述第一頻率為中間頻率時(shí)，所述第二頻率為無線頻率。
9.一種雙向頻率變換器，其特征在于，具有一對(duì)權(quán)利要求8所述的雙向頻率變換器，公用所述一對(duì)雙向頻率變換器的所述第一可變電壓源作為新的第一可變電壓源，公用所述第二可變電壓源作為新的第二可變電壓源，連接所述一對(duì)雙向頻率變換器的第一信號(hào)端子作為新的第一信號(hào)端子，向所述一對(duì)雙向頻率變換器的第三信號(hào)端子輸入差動(dòng)的局部振蕩信號(hào)，由此做成單平衡結(jié)構(gòu)。
10.一種雙向頻率變換器，其特征在于，具有四個(gè)權(quán)利要求8所述的雙向頻率變換器，所述四個(gè)雙向頻率變換器，公用各自的所述第一可變電壓源作為新的第一可變電壓源，分別公用所述第二可變電壓源作為新的第二可變電壓源，將所述四個(gè)雙向頻率變換器的第一雙向頻率變換器與第二雙向頻率變換器的第一信號(hào)端子之間連接，并將第三雙向頻率變換器與第四雙向頻率變換器的第一信號(hào)端子之間連接來構(gòu)成一對(duì)新的第一信號(hào)端子對(duì)，將所述第一雙向頻率變換器與所述第四雙向頻率變換器的第二信號(hào)端子之間連接，并將所述第二雙向頻率變換器與所述第三雙向頻率變換器的第二信號(hào)端子之間連接來構(gòu)成一對(duì)新的第二信號(hào)端子對(duì)，將所述第一雙向頻率變換器與所述第三雙向頻率變換器的第三信號(hào)端子之間連接，并將所述第二雙向頻率變換器與所述第四雙向頻率變換器的第三信號(hào)端子之間連接來構(gòu)成一對(duì)新的第三信號(hào)端子對(duì)，對(duì)所述第三信號(hào)端子對(duì)將差動(dòng)的局部振蕩信號(hào)作為輸入，由此做成雙平衡結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向頻率變換器，其特征在于，所述負(fù)載阻抗為負(fù)載電阻或負(fù)載電感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向頻率變換器，其特征在于，所述負(fù)載阻抗為可變負(fù)載阻抗，通過變更所述可變負(fù)載阻抗的阻抗值控制從所述第一信號(hào)端子得到的輸出信號(hào)的相位，控制從所述第二信號(hào)端子得到的輸出信號(hào)的增益。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向頻率變換器，其特征在于，所述發(fā)射極阻抗為發(fā)射極電阻或發(fā)射極電感器。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向頻率變換器，其特征在于，所述發(fā)射極阻抗為可變發(fā)射極阻抗，通過變更所述可變發(fā)射機(jī)阻抗的阻抗值，控制從所述第一信號(hào)端子得到的輸出信號(hào)的相位，控制從所述第二信號(hào)端子得到的輸出信號(hào)的增益。
15.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙向頻率變換器，其特征在于，所述一對(duì)雙向頻率變換器的發(fā)射極阻抗為可變發(fā)射極阻抗，負(fù)載阻抗為可變負(fù)載阻抗，還具備分配在所述新的第一信號(hào)端子輸入輸出的信號(hào)的電力的電力分配器；和輸出與由所述電力分配器分配的信號(hào)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)的控制部；根據(jù)所述控制信號(hào)改變可變發(fā)射極阻抗和可變負(fù)載阻抗的阻抗值來控制輸出信號(hào)的相位。
16.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙向頻率變換器，其特征在于，所述四個(gè)雙向頻率變換器的發(fā)射極阻抗為可變發(fā)射極阻抗，負(fù)載阻抗為可變負(fù)載阻抗，還具備分配在所述新的第一信號(hào)端子輸入輸出的信號(hào)的電力的電力分配器；和輸出與由所述電力分配器分配的信號(hào)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)的控制部；根據(jù)所述控制信號(hào)改變所述可變發(fā)射極阻抗和可變負(fù)載阻抗的阻抗值來控制輸出信號(hào)的相位。
17.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向頻率變換器，其特征在于，使用FET來代替所述雙極晶體管，將所述基極端子作為所述FET的柵極端子，將所述發(fā)射極端子作為所述FET的源極端子，將所述集電極端子作為所述FET的漏極端子。
18.一種無線器，其特征在于，具有天線；與所述天線連接的雙向放大器；經(jīng)由所述雙向放大器與所述天線連接的在權(quán)利要求1至權(quán)利要求17的任意一項(xiàng)中所記載的雙向頻率變換器；和連接成給所述雙向頻率變換器輸入局部振蕩信號(hào)的局部振蕩器。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無線器，其特征在于，所述雙向頻率變換器，由3端子開關(guān)、將輸入端與所述3端子開關(guān)的一個(gè)連接端子連接的第一放大器、將輸出端與所述3端子開關(guān)的另一連接端子連接的第二放大器構(gòu)成，所述天線與所述三端子開關(guān)的公共端子連接，所述第一放大器的輸出端與所述第二放大器的輸入端與所述頻率變換器連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無線器，其特征在于，在所述天線和所述雙向放大器之間還具有功率放大器和2端子開關(guān)，所述功率放大器的輸出端和所述2端子開關(guān)的一個(gè)端子與所述天線連接，所述功率放大器的輸入端和所述2端子開關(guān)的另一端子與所述雙向放大器連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙向頻率變換器，其特征在于，所述一對(duì)雙向頻率變換器的發(fā)射極阻抗為可變發(fā)射極阻抗，負(fù)載阻抗為可變負(fù)載阻抗，還具有分配在所述新的第一信號(hào)端子輸入輸出的信號(hào)的電力的電力分配器；和輸出與由所述電力分配器分配的信號(hào)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)的控制部；根據(jù)所述控制信號(hào)改變所述可變發(fā)射極阻抗和可變負(fù)載阻抗的阻抗值來控制輸出信號(hào)的相位。
22.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙向頻率變換器，其特征在于，所述四個(gè)雙向頻率變換器的發(fā)射極阻抗為可變發(fā)射極阻抗，負(fù)載阻抗為可變負(fù)載阻抗，還具有分配在所述新的第一信號(hào)端子所輸入輸出的信號(hào)的電力的電力分配器；和輸出與由所述電力分配器分配的信號(hào)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)的控制部；根據(jù)所述控制信號(hào)改變所述可變發(fā)射極阻抗和可變負(fù)載阻抗的阻抗值來控制輸出信號(hào)的相位。
全文摘要
與RF端子(13)、IF端子(9)以及LO端子(6)連接的雙極晶體管(1)的基極，經(jīng)由電源開關(guān)(11)與電源(16)連接。當(dāng)使電源開關(guān)(11)接通，對(duì)雙極晶體管(1)輸入RF信號(hào)和LO信號(hào)時(shí)，兩者的混合信號(hào)作為IF信號(hào)輸出。當(dāng)使電源開關(guān)(11)切斷時(shí)，雙極晶體管(1)作為連接基極端子(4)和發(fā)射極端子(2)之間以及連接基極端子(4)和集電極端子(3)之間的兩個(gè)二極管動(dòng)作，當(dāng)輸入IF信號(hào)和LO信號(hào)時(shí)，通過二極管進(jìn)行混合輸出RF信號(hào)。由此，一個(gè)方向的頻率變換具有正的變換增益，此外，在通過一個(gè)頻率變換器雙向地進(jìn)行頻率變換時(shí)，不需要信號(hào)路徑切換開關(guān)等外部電路。
文檔編號(hào)H04B1/40GK1977446SQ20058002131
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2005年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月8日
發(fā)明者細(xì)川嘉史, 松尾道明, 齊藤典昭 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社