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JP3922950B2 - Frequency conversion circuit - Google Patents

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JP3922950B2
JP3922950B2 JP2002082671A JP2002082671A JP3922950B2 JP 3922950 B2 JP3922950 B2 JP 3922950B2 JP 2002082671 A JP2002082671 A JP 2002082671A JP 2002082671 A JP2002082671 A JP 2002082671A JP 3922950 B2 JP3922950 B2 JP 3922950B2
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field effect
effect transistor
gate
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fet
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JP2002082671A
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進 高木
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New Japan Radio Co Ltd
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New Japan Radio Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数変換回路に係り、特に、高周波信号を扱う無線受信機等に用いられ、半導体集積回路化に適したものに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、準マイクロ波帯等の高周波信号の周波数変換回路においては、例えば、ガリウム砒素化合物半導体からなるデュアルゲート構造の電界効果トランジスタ(FET−Field Effect Transistor)等を用いて集積回路化されたものがあり、例えば、図4に示されたような構成を有してなる周波数変換用半導体回路が公知・周知となっている。
以下、同図を参照しつつこの従来回路について説明する。
この回路は、デュアルゲートFET51が周波数変換に用いられる構成となっており、まず、第1のゲートG1には、第1のインピーダンス整合回路52及び第1のDCカット用キャパシタ55を介して外部から局部発振信号が、また、第2のゲートG2には、第2のインピーダンス整合回路53及び第2のDCカット用キャパシタ56を介して外部から高周波信号が、それぞれ印加されるようになっている。
【0003】
また、デュアルゲートFET51のソースは、自己バイアス用抵抗器59を介して接地電位とされると共に、ソースと接地電位との間には、バイパスキャパシタ58が設けられたものとなっている。ここで、このバイパスキャパシタ58は、周波数変換時のこの回路の利得、すなわち、変換利得を確保する観点からデュアルゲートFET51のソースと接地電位間のインピーダンスを所要周波数において低下させるために設けられるものである。
そして、デュアルゲートFET51のドレインは、高周波遮断用インダクタ62を介して電源電圧が印加されるようになっていると共に、第2のゲートG2へ印加された高周波信号と第1のゲートG1に印加された局部発振信号との和及び差の周波数成分を有する高周波信号が、第3のインピーダンス整合回路54及び第3のDCカット用キャパシタ57を介して得られるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば、携帯用無線端末などの受信部に用いられる周波数変換回路においては、通常、周波数変換回路に入力される高周波信号は微弱ではあるが、ある特別な条件下における使用を想定し、周波数変換回路に強電界の妨害波信号が入力される場合の受信感度抑圧が定義されることがある。しかし、弱電界の高周波信号の周波数変換を前提とした周波数変換回路においては、そのような強電界の妨害波信号が入力されると、回路動作は線形動作領域を越えてしまい、変換利得が抑圧されて、受信感度を著しく劣化させてしまうという問題がある。
このような場合、例えば、周波数変換回路のバイアス電流を増加させて高出力化を図ることによって、強電界の妨害波信号の入力による変換利得抑圧を低減することが可能であるが、電池電源を用いる携帯無線端末のようなものにあっては、通常動作時におけるバイアス電流の増加に伴い電池電源の消費電力量が増えるため、動作可能時間が短くなってしまうという問題を招来することとなる。
また、強電界の妨害波信号入力時における出力特性の劣化の改善を図ったものとして、例えば、特開2000−91938号公報に示されたように、周波数変換回路の入力段に、バッファアンプ等を有してなるレベル検出回路を設け、それによって検出された高周波信号のレベルに応じて周波数変換回路のバイアス電流を制御する技術が提案されている。
しかしながら、かかる従来技術においては、レベル検出回路の規模が大きくなり、特に、集積回路化するものにあっては、チップ面積の増大による製造コストの増加を招くこととなるという問題がある。
【0005】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、強電界の妨害波信号が入力された場合にのみバイアス電流が増加して変換利得抑圧を小さくすることができる周波数変換回路を提供するものである。
また、本発明の他の目的は、従来に比して集積回路化の際の回路規模及び面積を極力増やすことなく、強電界の妨害波信号が入力された際の変換利得抑圧が小さい周波数変換回路を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記発明の目的を達成するため、本発明に係る周波数変換回路は、
強電界の高周波信号が入力された場合に、変換利得抑圧の増大を抑制する強電界利得調整手段を備えた電界効果トランジスタを用いてなる周波数変換回路において、
前記電界効果トランジスタは、デュアルゲート構造を有するものであり、当該デュアルゲート電界効果トランジスタのソースと接地電位との間には、並列接続された自己バイアス抵抗器とバイパスキャパシタが直列接続されて設けられる一方、
前記強電界利得調整手段は、エンハンスメント型電界効果トランジスタを有してなり、当該エンハスメント型電界効果トランジスタのゲートには、高周波信号の一部が印加されるよう構成されてなると共に、当該エンハンスメント型電界効果トランジスタは、前記自己バイアス抵抗器とバイパスキャパシタに対して並列接続されてなるものである。
【0007】
かかる構成においては、高周波信号の入力レベルが高くなると、強電界利得調整手段により、変換利得抑圧の増大が抑制されるため、従来と異なり、例えば受信回路に用いられた場合などにおいて、強電界の高周波信号の入力時に、変換利得抑圧が増大して受信感度の著しい劣化を招くというようなことが防止され、動作特性の安定した周波数変換回路が提供されることとなるものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図1乃至図3を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、第1の構成例における回路構成について、図1を参照しつつ説明する。
この第1の構成例は、デュアルゲート構造を有してなる電界効果トランジスタ(以下「デュアルゲートFET」と言う)1を周波数変換に用いてなるものである。
すなわち、まず、デュアルゲートFET1の第2のゲート(図1においては「G2」と表記)は、第1のゲート抵抗器11を介して接地電位に接続されると共に、第1のDCカット用キャパシタ25及び第1のインピーダンス整合回路21を介して、高周波信号入力端子35に接続されたものとなっている。そして、この高周波信号入力端子35には、外部からの高周波信号が印加されるようになっている。
また、デュアルゲートFET1の第1のゲート(図1においては「G1」と表記)は、第2のゲート抵抗器12を介して接地電位に接続されると共に、第2のDCカット用キャパシタ26及び第2のインピーダンス整合回路22を介して局部信号入力端子36に接続されたものとなっている。そして、この局部信号入力端子36には、外部からの局部発振信号が印加されるようになっている。
【0009】
一方、デュアルゲートFET1のドレイン(図1においては「D1」と表記)は、第3のインピーダンス整合回路23及び第3のDCカット用キャパシタ27を介して出力端子39に接続されたものとなっている。そして、第3のインピーダンス整合回路23と第3のDCカット用キャパシタ27との相互の接続点には、高周波遮断用インダクタ31の一端が接続されている。この高周波遮断用インダクタ31の他端は、外部から電源電圧が印加される電源印加端子37に接続されており、デュアルゲートFET1のドレインには、高周波遮断用インダクタ31及び第3のインピーダンス整合回路23を介して電源電圧が印加されるようになっている。
さらに、デュアルゲートFET1のソース(図1においては「S1」と表記)は、自己バイアス抵抗器14及びバイパスキャパシタ29の一端がそれぞれ接続され、これら自己バイアス抵抗器14及びバイパスキャパシタ29の他端は、接地電位に接続されたものとなっている。
【0010】
また、この周波数変換回路には、第2の電界効果トランジスタ(以下「第2のFET」と言う)2を主たる構成要素として次述するように強電界利得調整手段が構成されたものとなっている。
すなわち、まず、この第2のFET2は、エンハンスメント型が好適であり、そのゲート(図1においては「G3」と表記)は、第4のDCカット用キャパシタ28を介して、先の第1のインピーダンス整合回路21と第1のDCカット用キャパシタ25との接続点に接続されると共に、第3のゲート抵抗器13を介して接地電位に接続されたものとなっている。
さらに、第2のFET2のドレイン(図1においては「D3」と表記)は、先のデュアルゲートFET1のソースに接続される一方、ソース(図1においては「S3」と表記)は、接地電位に接続されたものとなっている。したがって、第2のFET2は、自己バイアス抵抗器14及びバイパスキャパシタ29に対して並列接続された状態に設けられたものとなっている。
【0011】
上記構成においては、第2のFET2のゲートには、高周波信号入力端子35に印加された高周波信号の一部が第4のDCカット用キャパシタ28を介して印加されるが、その印加信号の大きさは、第4のDCカット用キャパシタ28の容量値及び第3のゲート抵抗器13の抵抗値並びに第2のFET2のゲート幅によって決定されるものである。
そして、より具体的には、次のような観点からこれらの回路定数が設定されるものとなっている。
すなわち、まず、高周波信号入力端子35に弱電界の高周波信号が印加された場合においては、第2のFET2のドレイン・ソース間電流が、自己バイアス抵抗器14に流れる電流に比べてほぼ零となる一方、高周波信号入力端子35に強電界の高周波信号が印加される場合においては、第2のFET2のドレイン・ソース間電流と自己バイアス抵抗器14に流れる電流との和が所望の電流値となるように、第4のDCカット用キャパシタ28の容量値及び第3のゲート抵抗器13の抵抗値並びに第2のFET2のゲート幅が設定されたものとなっている。
なお、上記構成における回路は、半導体集積回路化したものが好適であるが、勿論、いわゆるディスクリートに構成しても良いものである。
【0012】
次に、上記構成における動作について説明する。
最初に、高周波信号入力端子35に弱電界の高周波信号が印加された状態にあっては、先に説明した回路の動作条件により、第2のFET2には、殆ど電流(ドレイン・ソース間電流)が流れない状態となるため、この周波数変換回路におけるバイアス電流としてはデュアルゲートFET1のソースと接地電位間に接続された自己バイアス抵抗器14に流れる電流のみとなり、その値は、所望される周波数変換回路の特性に鑑みて設定された低い電流値となる。
一方、高周波信号入力端子35に強電界の高周波信号が印加された状態にあっては、第2のFET2のドレイン・ソース間にも電流が流れ、この電流と自己バイアス抵抗器14に流れる電流の和は、先に述べたように回路定数の設定によって所定の値となる。すなわち、より具体的には、この周波数変換回路の線形動作領域が高くなるような電流値となる。その結果、強電界の妨害波信号が入力された状態にあっては、従来と異なり変換利得抑圧特性が大幅に向上された状態となる。
【0013】
次に、図3及び図5を参照しつつ上記構成例における動作特性を、従来回路のものと比較して説明する。
まず、図3には、上記構成例における妨害波信号入力電力に対する変換利得、電源電流特性のシュミレーションによる試験結果が示されており、また、図5には、従来回路における同様な特性例が示されている。
いずれの図においても、横軸は、妨害波入力電力を示し、縦軸は、変換利得及び電源電流を示すものとなっている。そして、いずれの図においても、一点鎖線は、妨害波入力電力変化に対する電源電流の変化を示す特性線であり、実線は、妨害波入力電力変化に対する変換利得の変化を示す特性線である。
妨害波入力電力を比較してみると、従来回路の場合、変換利得が1dB圧縮された時の妨害波入力電力が−11.5dBmであるのに対し(図5参照)、本発明の実施の形態における第1の構成例においては、妨害波入力電力が−7.3dBmとなり(図3参照)、従来に比して、妨害波入力信号時における変換利得抑圧特性が、4.2dB程度改善されていることがわかる。なお、弱電界における動作特性は、本発明の実施の形態における回路も、従来回路もいずれもほぼ同様である(図3及び図5参照)。
【0014】
次に、第2の構成例について図2を参照しつつ説明する。
なお、図1に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。この第2の構成例は、先の第1の構成例における第2のFET2を中心に構成された回路部分を、縦続接続された第2乃至第4の電界効果トランジスタ2〜4を中心に構成された回路に置き換えたものとなっている。
すなわち、以下、具体的に説明すれば、まず、第2乃至第4の電界効果トランジスタ(以下、それぞれ「第2のFET」、「第3のFET」、「第4のFET」と言う)2〜4は、エンハンスメント型電界効果トランジスタが用いられるのが好適である。
第2のFET2は、そのゲートが、第4のDCカット用キャパシタ28を介して、第1のインピーダンス整合回路21と第1のDCカット用キャパシタ25との接続点に接続されると共に、第3のゲート抵抗器13を介して接地電位に接続される一方、ソースは直接接地電位に接続されたものとなっている点は、先の図1に示された第1の構成例と同一である。
そして、この第2のFET2のドレインは、第3のFET3のゲート(図2においては「G4」と表記)へ接続されると共に、この第2のFET2のドレインと第3のFET3のゲートは、共に第1の電圧印加用抵抗器としての第4の抵抗器15を介して第2の電源印加端子38に接続されており、電源電圧が印加されるようになっている。
【0015】
第3のFET3は、そのドレイン(図2においては「D4」と表記)が第4のFET4のゲート(図2においては「G5」と表記)と共に第2の電圧印加端子としての第5の抵抗器16を介して、それぞれ第2の電源印加端子38に接続されており、それぞれ電源電圧が印加されるようになっている。そして、この第3のFET3のソース(図2においては「S4」表記)は、次述する第4のFET4のソース(図2においては「S5」と表記)と共に接地電位に接続されたものとなっている。
そして、第4のFET4のドレイン(図2においては「D5」と表記)は、デュアルゲートFET1のソースに接続されたものとなっている。
【0016】
次に、上記構成における動作について説明する。
最初に、高周波信号入力端子35に弱電界の高周波信号が印加された場合について説明すれば、高周波信号入力端子35に印加された高周波信号の一部は、第4のDCカット用キャパシタ28を介して第2のFET2のゲートへ印加されるが、その印加される電圧振幅は、第2のFET2を導通状態とすることができる電圧(ピンチオフ電圧)以下の大きさとなるように、先の図1に示された第1の構成例で説明したように回路定数が定められているため、第2のFET2は、非導通状態となる。
第2のFET2の非導通により、第3のFET3のゲートには、第4の抵抗器15を介して外部からピンチオフ電圧以上の電源電圧が印加されることとなるため、第3のFET3は導通状態となる。
そして、この第3のFET3の導通により、そのドレイン・ソース間の電位差は、ほぼ零Vとなるため、第4のFET4のゲートには、第4のFET4を導通状態とするに足りるピンチオフ電圧以上の直流バイアス電圧が印加されない状態となり、第4のFET4は非導通状態となる。
すなわち、高周波信号入力端子35に弱電界の高周波信号が印加された場合、第4のFET4のドレイン・ソース間に流れる電流は、自己バイアス抵抗器14を流れる電流に比してほぼ零となるようになっている。
したがって、この場合には、自己バイアス抵抗器14にのみバイアス電流が流れる状態となり、その値は、所望される周波数変換回路の特性に鑑みて設定された低い電流値となっている。
【0017】
一方、高周波信号入力端子35に強電界の高周波信号が印加された場合は、第2のFET2が、第4のDCカット用キャパシタ28を介して印加される高周波信号によって導通状態となり、それによって、第3のFET3が非導通状態となる。そのため、第4のFET4のゲートには、第5の抵抗器16を介して電源電圧が印加される結果、第4のFET4は導通状態となる。
そして、この場合、第4のFET4のドレイン・ソース間に流れる電流と、自己バイアス抵抗器14に流れる電流の和が所望の電流値となる。
すなわち、先の図1に示された第1の構成例と同様に、強電界の高周波信号が高周波信号入力端子35に印加されて第4のFET4が導通状態となる場合には、第4のDCカット用キャパシタ28の容量値、第3のゲート抵抗器13の抵抗値、第2乃至第4のFET2〜4のゲート幅、第4及び第5の抵抗器15,16の抵抗値が、第4のFET4のドレイン・ソース間に流れる電流と、自己バイアス抵抗器14に流れる電流の和が所望の電流値となる好適な値に設定されたものとなっている。
【0018】
なお、上記構成例においては、周波数変換動作を得るためにデュアルゲート構造の電界効果トランジスタを用いたが、これに限定される必要はなく、例えば、いわゆるシングルゲート構造の電界効果トランジスタをスタック構造に接続しても良いことは勿論である。
【0019】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、強電界の高周波信号入力が生じた場合にのみ変換利得抑圧の増大を防ぐような構成としたので、従来回路に比して、集積回路化の際の回路規模及び面積の増大が極力小さくてすみ、しかも、強電界の高周波信号が入力された場合にのみバイアス電流の調整がなされることにより、弱電界の高周波信号の入力時には、従来回路同様にバイアス電流を低減し消費電力を抑えることができるという効果を奏するものである。
さらに、強電界の高周波信号が入力された場合には、バイアス電流を効率良く増加させて変換利得抑圧を抑えた周波数変換回路を提供することができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における周波数変換回路の第1の構成例を示す回路図である。
【図2】本発明の実施の形態における周波数変換回路の第2の構成例を示す回路図である。
【図3】本発明の実施の形態における第1の構成例の妨害波入力電力の変化に対する変換利得及び電源電流の変化特性を示す特性線図である。
【図4】従来回路の一例を示す回路図である。
【図5】従来回路の妨害波入力電力の変化に対する変換利得及び電源電流の変化特性を示す特性線図である。
【符号の説明】
1…デュアルゲートFET
2…エンハンスメント型第2のFET
3…エンハンスメント型第3のFET
4…エンハンスメント型第4のFET
14…自己バイアス抵抗器
35…高周波信号入力端子
36…局部信号入力端子
39…出力端子
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a frequency conversion circuit, and more particularly to a circuit suitable for use in a semiconductor integrated circuit, which is used in a radio receiver or the like that handles high-frequency signals.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a frequency conversion circuit for a high-frequency signal such as a quasi-microwave band, an integrated circuit is formed using, for example, a dual-gate field effect transistor (FET-Field Effect Transistor) made of a gallium arsenide compound semiconductor. For example, a semiconductor circuit for frequency conversion having a configuration as shown in FIG. 4 is publicly known.
The conventional circuit will be described below with reference to FIG.
In this circuit, the dual gate FET 51 is used for frequency conversion. First, the first gate G1 is externally connected to the first gate G1 via the first impedance matching circuit 52 and the first DC cut capacitor 55. A local oscillation signal is applied to the second gate G2, and a high-frequency signal is applied to the second gate G2 from the outside via the second impedance matching circuit 53 and the second DC cut capacitor 56, respectively.
[0003]
The source of the dual gate FET 51 is set to the ground potential via the self-bias resistor 59, and a bypass capacitor 58 is provided between the source and the ground potential. Here, the bypass capacitor 58 is provided in order to lower the impedance between the source of the dual gate FET 51 and the ground potential at a required frequency from the viewpoint of securing the gain of the circuit at the time of frequency conversion, that is, the conversion gain. is there.
The power supply voltage is applied to the drain of the dual gate FET 51 via the high frequency cutoff inductor 62, and the high frequency signal applied to the second gate G2 and the first gate G1. A high frequency signal having a frequency component that is the sum and difference of the local oscillation signal is obtained via the third impedance matching circuit 54 and the third DC cut capacitor 57.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, for example, in a frequency conversion circuit used in a receiving unit such as a portable wireless terminal, a high-frequency signal input to the frequency conversion circuit is usually weak, but it is assumed that the frequency conversion circuit is used under certain special conditions. In some cases, reception sensitivity suppression is defined when an interference wave signal having a strong electric field is input to the conversion circuit. However, in frequency conversion circuits that presuppose frequency conversion of high-frequency signals with weak electric fields, when such strong electric field interference wave signals are input, the circuit operation exceeds the linear operating region, and the conversion gain is suppressed. As a result, there is a problem that the reception sensitivity is significantly deteriorated.
In such a case, for example, by increasing the bias current of the frequency conversion circuit to increase the output, it is possible to reduce conversion gain suppression due to the input of a strong electric field disturbance wave signal. In a portable wireless terminal to be used, the amount of power consumed by the battery power supply increases with an increase in bias current during normal operation, leading to a problem that the operable time is shortened.
Further, for example, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-91938, a buffer amplifier or the like is provided at the input stage of a frequency conversion circuit as an improvement in output characteristics when an interference signal of a strong electric field is input. There has been proposed a technique for providing a level detection circuit having the above and for controlling the bias current of the frequency conversion circuit in accordance with the level of the high-frequency signal detected thereby.
However, in such a conventional technique, the scale of the level detection circuit becomes large, and particularly in the case of an integrated circuit, there is a problem that the manufacturing cost increases due to the increase in the chip area.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a frequency conversion circuit capable of reducing the conversion gain suppression by increasing the bias current only when a disturbance signal of a strong electric field is input. is there.
Another object of the present invention is to perform frequency conversion with a small conversion gain suppression when a strong electric field disturbance wave signal is input, without increasing the circuit scale and area when integrating the circuit as much as possible. It is to provide a circuit.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a frequency conversion circuit according to the present invention includes:
In a frequency conversion circuit using a field effect transistor having a strong electric field gain adjusting means for suppressing an increase in conversion gain suppression when a high-frequency signal of a strong electric field is input,
The field effect transistor has a dual gate structure, and a self-bias resistor and a bypass capacitor connected in parallel are provided in series between the source of the dual gate field effect transistor and the ground potential. on the other hand,
The strong electric field gain adjusting means includes an enhancement type field effect transistor, and is configured so that a part of a high frequency signal is applied to the gate of the enhancement type field effect transistor, and the enhancement type electric field effect transistor. The effect transistor is connected in parallel with the self-bias resistor and the bypass capacitor.
[0007]
In such a configuration, when the input level of the high-frequency signal is increased, the strong electric field gain adjusting means suppresses an increase in conversion gain suppression. Therefore, unlike the conventional case, for example, when used in a receiving circuit, the strong electric field When a high-frequency signal is input, it is possible to prevent a conversion gain suppression from increasing and cause a significant deterioration in reception sensitivity, and to provide a frequency conversion circuit with stable operating characteristics.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
The members and arrangements described below do not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.
First, a circuit configuration in the first configuration example will be described with reference to FIG.
In the first configuration example, a field effect transistor (hereinafter referred to as “dual gate FET”) 1 having a dual gate structure is used for frequency conversion.
That is, first, the second gate (denoted as “G2” in FIG. 1) of the dual gate FET 1 is connected to the ground potential via the first gate resistor 11 and the first DC cut capacitor. 25 and the first impedance matching circuit 21 are connected to the high frequency signal input terminal 35. An external high frequency signal is applied to the high frequency signal input terminal 35.
The first gate (denoted as “G1” in FIG. 1) of the dual gate FET 1 is connected to the ground potential via the second gate resistor 12, and the second DC cut capacitor 26 and The local signal input terminal 36 is connected via the second impedance matching circuit 22. The local signal input terminal 36 is applied with a local oscillation signal from the outside.
[0009]
On the other hand, the drain (denoted as “D1” in FIG. 1) of the dual gate FET 1 is connected to the output terminal 39 via the third impedance matching circuit 23 and the third DC cut capacitor 27. Yes. One end of a high frequency cutoff inductor 31 is connected to a connection point between the third impedance matching circuit 23 and the third DC cut capacitor 27. The other end of the high frequency cutoff inductor 31 is connected to a power supply application terminal 37 to which a power supply voltage is applied from the outside, and the high frequency cutoff inductor 31 and the third impedance matching circuit 23 are connected to the drain of the dual gate FET 1. A power supply voltage is applied via the.
Furthermore, the source of the dual gate FET 1 (denoted as “S1” in FIG. 1) is connected to one end of the self-bias resistor 14 and the bypass capacitor 29, and the other end of the self-bias resistor 14 and the bypass capacitor 29 is Are connected to the ground potential.
[0010]
In addition, the frequency converter circuit includes a second field effect transistor (hereinafter referred to as “second FET”) 2 as a main component, and includes a strong electric field gain adjusting means as described below. Yes.
That is, first, the second FET 2 is preferably an enhancement type, and its gate (indicated as “G3” in FIG. 1) is connected to the first first FET 2 via the fourth DC cut capacitor 28. It is connected to a connection point between the impedance matching circuit 21 and the first DC cut capacitor 25, and is connected to the ground potential via the third gate resistor 13.
Further, the drain of the second FET 2 (denoted as “D3” in FIG. 1) is connected to the source of the previous dual gate FET 1, while the source (denoted as “S3” in FIG. 1) is ground potential. Is connected to. Therefore, the second FET 2 is provided in a state of being connected in parallel to the self-bias resistor 14 and the bypass capacitor 29.
[0011]
In the above configuration, a part of the high-frequency signal applied to the high-frequency signal input terminal 35 is applied to the gate of the second FET 2 through the fourth DC cut capacitor 28. This is determined by the capacitance value of the fourth DC cut capacitor 28, the resistance value of the third gate resistor 13, and the gate width of the second FET 2.
More specifically, these circuit constants are set from the following viewpoints.
That is, first, when a high-frequency signal having a weak electric field is applied to the high-frequency signal input terminal 35, the drain-source current of the second FET 2 becomes substantially zero as compared with the current flowing through the self-bias resistor 14. On the other hand, when a high frequency signal of a strong electric field is applied to the high frequency signal input terminal 35, the sum of the drain-source current of the second FET 2 and the current flowing through the self-bias resistor 14 becomes a desired current value. As described above, the capacitance value of the fourth DC cut capacitor 28, the resistance value of the third gate resistor 13, and the gate width of the second FET 2 are set.
The circuit in the above configuration is preferably a semiconductor integrated circuit, but of course, it may be configured as a so-called discrete.
[0012]
Next, the operation in the above configuration will be described.
First, when a high-frequency signal of a weak electric field is applied to the high-frequency signal input terminal 35, the second FET 2 has almost no current (drain-source current) due to the operating conditions of the circuit described above. Therefore, the bias current in this frequency conversion circuit is only the current flowing through the self-bias resistor 14 connected between the source of the dual gate FET 1 and the ground potential, and the value is the desired frequency conversion. A low current value is set in consideration of the characteristics of the circuit.
On the other hand, when a high-frequency signal of a strong electric field is applied to the high-frequency signal input terminal 35, a current also flows between the drain and source of the second FET 2, and the current flowing through the self-bias resistor 14 As described above, the sum becomes a predetermined value by setting circuit constants. That is, more specifically, the current value is such that the linear operation region of the frequency conversion circuit becomes high. As a result, in a state where a strong electric field interference wave signal is input, the conversion gain suppression characteristic is greatly improved unlike the conventional case.
[0013]
Next, the operation characteristics in the above configuration example will be described in comparison with those of the conventional circuit with reference to FIG. 3 and FIG.
First, FIG. 3 shows a test result by simulation of the conversion gain with respect to the input power of the interference wave signal and the power supply current characteristic in the above configuration example, and FIG. 5 shows a similar characteristic example in the conventional circuit. Has been.
In any of the figures, the horizontal axis indicates the interference wave input power, and the vertical axis indicates the conversion gain and the power supply current. In any of the drawings, the alternate long and short dash line is a characteristic line indicating a change in the power supply current with respect to the disturbance wave input power change, and the solid line is a characteristic line indicating a change in conversion gain with respect to the disturbance wave input power change.
Comparing the interference wave input power, in the case of the conventional circuit, the interference wave input power when the conversion gain is compressed by 1 dB is −11.5 dBm (see FIG. 5). In the first configuration example of the embodiment, the interference wave input power is −7.3 dBm (see FIG. 3), and the conversion gain suppression characteristic at the time of the interference wave input signal is improved by about 4.2 dB compared to the conventional case. You can see that Note that the operating characteristics in the weak electric field are almost the same in both the circuit in the embodiment of the present invention and the conventional circuit (see FIGS. 3 and 5).
[0014]
Next, a second configuration example will be described with reference to FIG.
The same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be mainly described below. In this second configuration example, the circuit portion configured around the second FET 2 in the previous first configuration example is configured around the second to fourth field effect transistors 2 to 4 connected in cascade. It has been replaced with the circuit.
Specifically, the second to fourth field effect transistors (hereinafter referred to as “second FET”, “third FET”, and “fourth FET”, respectively) 2 will be described in detail below. It is preferable that enhancement type field effect transistors are used for .about.4.
The second FET 2 has a gate connected to a connection point between the first impedance matching circuit 21 and the first DC cut capacitor 25 via a fourth DC cut capacitor 28, and a third FET 2. The gate resistor 13 is connected to the ground potential, while the source is directly connected to the ground potential, which is the same as the first configuration example shown in FIG. .
The drain of the second FET 2 is connected to the gate of the third FET 3 (denoted as “G4” in FIG. 2), and the drain of the second FET 2 and the gate of the third FET 3 are Both are connected to a second power supply application terminal 38 via a fourth resistor 15 as a first voltage application resistor, so that a power supply voltage is applied.
[0015]
The third FET 3 has a drain (denoted as “D4” in FIG. 2) and a gate of the fourth FET 4 (denoted as “G5” in FIG. 2) and a fifth resistor as a second voltage application terminal. The power supply voltage is applied to each of the second power supply application terminals 38 via the devices 16. The source of the third FET 3 (indicated as “S4” in FIG. 2) is connected to the ground potential together with the source of the fourth FET 4 (indicated as “S5” in FIG. 2) described below. It has become.
The drain of the fourth FET 4 (denoted as “D5” in FIG. 2) is connected to the source of the dual gate FET 1.
[0016]
Next, the operation in the above configuration will be described.
First, a case where a high-frequency signal having a weak electric field is applied to the high-frequency signal input terminal 35 will be described. A part of the high-frequency signal applied to the high-frequency signal input terminal 35 is passed through the fourth DC cut capacitor 28. 1 is applied to the gate of the second FET 2, and the applied voltage amplitude is equal to or smaller than a voltage (pinch-off voltage) that can make the second FET 2 conductive. Since the circuit constants are determined as described in the first configuration example shown in (2), the second FET 2 is in a non-conductive state.
Due to the non-conduction of the second FET 2, a power supply voltage equal to or higher than the pinch-off voltage is applied to the gate of the third FET 3 from the outside via the fourth resistor 15. It becomes a state.
Since the third FET 3 is conductive, the potential difference between the drain and the source becomes almost zero V. Therefore, the gate of the fourth FET 4 has a pinch-off voltage that is sufficient to bring the fourth FET 4 into a conductive state. No DC bias voltage is applied, and the fourth FET 4 becomes non-conductive.
That is, when a high-frequency signal having a weak electric field is applied to the high-frequency signal input terminal 35, the current flowing between the drain and source of the fourth FET 4 is substantially zero as compared with the current flowing through the self-bias resistor 14. It has become.
Therefore, in this case, a bias current flows only through the self-bias resistor 14, and the value thereof is a low current value set in view of the desired characteristics of the frequency conversion circuit.
[0017]
On the other hand, when a high-frequency signal of a strong electric field is applied to the high-frequency signal input terminal 35, the second FET 2 becomes conductive by the high-frequency signal applied via the fourth DC cut capacitor 28, thereby The third FET 3 is turned off. Therefore, as a result of the power supply voltage being applied to the gate of the fourth FET 4 via the fifth resistor 16, the fourth FET 4 becomes conductive.
In this case, the sum of the current flowing between the drain and source of the fourth FET 4 and the current flowing through the self-bias resistor 14 becomes a desired current value.
That is, as in the first configuration example shown in FIG. 1, when the high-frequency signal of the strong electric field is applied to the high-frequency signal input terminal 35 and the fourth FET 4 becomes conductive, The capacitance value of the DC cut capacitor 28, the resistance value of the third gate resistor 13, the gate widths of the second to fourth FETs 2 to 4, and the resistance values of the fourth and fifth resistors 15 and 16 are The sum of the current flowing between the drain and the source of the FET 4 and the current flowing through the self-bias resistor 14 is set to a suitable value that is a desired current value.
[0018]
In the above configuration example, a dual-gate field effect transistor is used to obtain a frequency conversion operation. However, the present invention is not limited to this. For example, a so-called single-gate field effect transistor has a stacked structure. Of course, they may be connected.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the configuration is such that the increase in conversion gain suppression is prevented only when a high-frequency signal input with a strong electric field occurs. In addition, the increase in circuit size and area can be minimized as much as possible, and the bias current is adjusted only when a high-frequency signal with a strong electric field is input. In addition, the bias current can be reduced and the power consumption can be suppressed.
Further, when a high-frequency signal of a strong electric field is input, an effect is obtained that a frequency conversion circuit can be provided in which the bias current is efficiently increased to suppress conversion gain suppression.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first configuration example of a frequency conversion circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a second configuration example of the frequency conversion circuit in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing conversion gain and power supply current change characteristics with respect to changes in interference wave input power in the first configuration example according to the embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a conventional circuit.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a change characteristic of a conversion gain and a power supply current with respect to a change in interference wave input power of a conventional circuit.
[Explanation of symbols]
1 ... Dual gate FET
2 ... Enhancement-type second FET
3 ... Enhancement-type third FET
4 ... Enhancement-type fourth FET
14 ... Self-bias resistor 35 ... High-frequency signal input terminal 36 ... Local signal input terminal 39 ... Output terminal

Claims (3)

強電界の高周波信号が入力された場合に、変換利得抑圧の増大を抑制する強電界利得調整手段を備えた電界効果トランジスタを用いてなる周波数変換回路において、
前記電界効果トランジスタは、デュアルゲート構造を有するものであり、当該デュアルゲート電界効果トランジスタのソースと接地電位との間には、並列接続された自己バイアス抵抗器とバイパスキャパシタが直列接続されて設けられる一方、
前記強電界利得調整手段は、エンハンスメント型電界効果トランジスタを有してなり、当該エンハスメント型電界効果トランジスタのゲートには、高周波信号の一部が印加されるよう構成されてなると共に、当該エンハンスメント型電界効果トランジスタは、前記自己バイアス抵抗器とバイパスキャパシタに対して並列接続されてなることを特徴とする周波数変換回路。
In a frequency conversion circuit using a field effect transistor having a strong electric field gain adjusting means for suppressing an increase in conversion gain suppression when a high-frequency signal of a strong electric field is input,
The field effect transistor has a dual gate structure, and a self-bias resistor and a bypass capacitor connected in parallel are provided in series between the source of the dual gate field effect transistor and the ground potential. on the other hand,
The strong electric field gain adjusting means includes an enhancement type field effect transistor, and is configured so that a part of a high frequency signal is applied to the gate of the enhancement type field effect transistor, and the enhancement type electric field effect transistor. The frequency conversion circuit according to claim 1, wherein the effect transistor is connected in parallel to the self-bias resistor and the bypass capacitor.
強電界の高周波信号が入力された場合に、変換利得抑圧の増大を抑制する強電界利得調整手段を備えた電界効果トランジスタを用いてなる周波数変換回路において、
前記電界効果トランジスタは、デュアルゲート構造を有するものであり、当該デュアルゲート電界効果トランジスタのソースと接地電位との間には、並列接続された自己バイアス抵抗器とバイパスキャパシタが直列接続されて設けられる一方、
前記強電界利得調整手段は、エンハンスメント型第1乃至第3の電界効果トランジスタを有してなり、前記エンハンスメント型第1の電界効果トランジスタは、そのゲートに高周波信号の一部が印加されるよう設けられ、また、そのドレインは、前記エンハンスメント型第2の電界効果トランジスタのゲートに接続されると共に、当該エンハンスメント型第1の電界効果トランジスタのドレイン及びエンハンスメント型第2の電界効果トランジスタのゲートには、第1の電圧印加用抵抗器を介して電源電圧が印加可能とされ、
前記エンハンスメント型第2の電界効果トランジスタのドレインは、前記エンハンスメント型第3の電界効果トランジスタのゲートに接続されると共に、当該エンハンスメント型第2の電界効果トランジスタのドレイン及びエンハンスメント型第3の電界効果トランジスタのゲートには、第2の電圧印加用抵抗器を介して電源電圧が印加可能とされ、
前記エンハンスメント型第1乃至第3の電界効果トランジスタは、ソースが接地電位に接続され、
前記エンハンスメント型第3の電界効果トランジスタは、前記自己バイアス抵抗器とバイパスキャパシタに対して並列接続されてなることを特徴とする周波数変換回路。
In a frequency conversion circuit using a field effect transistor having a strong electric field gain adjusting means for suppressing an increase in conversion gain suppression when a high-frequency signal of a strong electric field is input,
The field effect transistor has a dual gate structure, and a self-bias resistor and a bypass capacitor connected in parallel are provided in series between the source of the dual gate field effect transistor and the ground potential. on the other hand,
The strong field gain adjusting means includes enhancement type first to third field effect transistors, and the enhancement type first field effect transistor is provided so that a part of a high frequency signal is applied to a gate thereof. The drain is connected to the gate of the enhancement type second field effect transistor, and the drain of the enhancement type first field effect transistor and the gate of the enhancement type second field effect transistor include A power supply voltage can be applied via the first voltage application resistor,
The drain of the enhancement type second field effect transistor is connected to the gate of the enhancement type third field effect transistor, and the drain of the enhancement type second field effect transistor and the enhancement type third field effect transistor. A power supply voltage can be applied to the gate of the gate via a second voltage application resistor,
The enhancement type first to third field effect transistors have a source connected to a ground potential,
The enhancement-type third field effect transistor is connected in parallel to the self-bias resistor and a bypass capacitor.
前記デュアルゲート電界効果トランジスタに代えて、2つのシングルゲート構造の電界効果トランジスタをスタック構造に接続してなることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の周波数変換回路。3. The frequency conversion circuit according to claim 1, wherein two field effect transistors having a single gate structure are connected in a stack structure instead of the dual gate field effect transistor.
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