JP7753833B2 - Transmitting device and electronic device - Google Patents
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Description
本開示は、送信装置、及び、電子機器に関する。 This disclosure relates to a transmitting device and an electronic device.
従来より、第1のベースバンド信号と中間周波信号を混合して第2のベースバンド信号を生成する第1の変調部と、前記第2のベースバンド信号と局部発振信号を混合して高周波信号を生成する第2の変調部とを備え、前記局部発振信号の周波数は、前記高周波信号のキャリア周波数と前記中間周波信号の周波数との和または差の周波数である、送信装置がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there has been a transmission device that includes a first modulation unit that mixes a first baseband signal with an intermediate frequency signal to generate a second baseband signal, and a second modulation unit that mixes the second baseband signal with a local oscillation signal to generate a high-frequency signal, where the frequency of the local oscillation signal is the sum or difference of the carrier frequency of the high-frequency signal and the frequency of the intermediate frequency signal (see, for example, Patent Document 1).
このような送信装置のアンプ等の回路には半導体で実現される半導体装置が用いられることが多いが、半導体装置の動作可能な周波数には上限がある。このため、半導体装置の上限周波数を超える周波数帯域で送信装置を動作させるようなニーズがある場合には、従来の送信装置では対応することができない。 Semiconductor devices implemented using semiconductors are often used in circuits such as amplifiers in such transmitters, but there is an upper limit to the frequency at which semiconductor devices can operate. Therefore, if there is a need to operate a transmitter in a frequency band that exceeds the upper limit frequency of the semiconductor device, conventional transmitters cannot be used.
そこで、半導体装置の上限周波数を超える周波数帯域の送信信号を出力可能な送信装置、及び、電子機器を提供することを目的とする。 The objective is to provide a transmitter and electronic device that can output a transmission signal in a frequency band that exceeds the upper frequency limit of a semiconductor device.
本開示の送信装置は、第1周波数のローカル信号を出力する信号源と、前記信号源から出力されるローカル信号を増幅する第1増幅器と、中間周波数の第1入力信号と、前記第1増幅器で増幅されたローカル信号とを混合して第1出力信号を出力する第1ミキサと、前記第1ミキサから出力される前記第1出力信号と、前記第1増幅器で増幅されたローカル信号とを混合して第2出力信号を出力する第2ミキサとを含む。 The transmitting device of the present disclosure includes a signal source that outputs a local signal of a first frequency, a first amplifier that amplifies the local signal output from the signal source, a first mixer that mixes a first input signal of an intermediate frequency with the local signal amplified by the first amplifier to output a first output signal, and a second mixer that mixes the first output signal output from the first mixer with the local signal amplified by the first amplifier to output a second output signal.
半導体装置の上限周波数を超える周波数帯域の送信信号を出力可能な送信装置、及び、電子機器を提供することができる。 It is possible to provide a transmitter and electronic device that can output a transmission signal in a frequency band that exceeds the upper frequency limit of the semiconductor device.
以下、本開示の送信装置、及び、電子機器を適用した実施形態について説明する。 The following describes embodiments in which the disclosed transmitter and electronic device are applied.
<実施形態1>
図1は、実施形態1の送信装置100を含む電子機器10の構成を示す図である。電子機器10は、データ出力部50と送信装置100を含む。電子機器10は、例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、又はその他の通信機能を有する携帯機器等である。
<Embodiment 1>
1 is a diagram showing the configuration of an electronic device 10 including a transmission device 100 according to embodiment 1. The electronic device 10 includes a data output unit 50 and the transmission device 100. The electronic device 10 is, for example, a smartphone, a tablet computer, or any other portable device having a communication function.
データ出力部50は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現される。データ出力部50は、出力端子51を有し、出力端子51は、送信装置100の入力端子101に接続されている。データ出力部50は、電子機器10の動作に伴って生じるデータに基づいてIF(Intermediate Frequency)信号を生成し、出力端子51から出力する。IF信号の周波数は一例として10GHzである。IF信号は、中間周波数の第1入力信号の一例である。 The data output unit 50 is realized by a computer including a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), an input/output interface, an internal bus, etc. The data output unit 50 has an output terminal 51, which is connected to the input terminal 101 of the transmitting device 100. The data output unit 50 generates an IF (Intermediate Frequency) signal based on data generated by the operation of the electronic device 10 and outputs it from the output terminal 51. The frequency of the IF signal is, for example, 10 GHz. The IF signal is an example of a first intermediate frequency input signal.
送信装置100は、入力端子101、出力端子102、信号源110、アンプ121、122、ミキサ130、140、及びHPF(High Pass Filter)150を有する。アンプ121及び122は、第1増幅器の一例である。ここでは、第1増幅器が2つのアンプ121、122を有する形態について説明する。また、ミキサ130、140は、それぞれ、第1ミキサ、第2ミキサの一例である。ミキサ130、140は、IF信号に対して2段で設けられている。 Transmitting device 100 has input terminal 101, output terminal 102, signal source 110, amplifiers 121 and 122, mixers 130 and 140, and HPF (High Pass Filter) 150. Amplifiers 121 and 122 are examples of first amplifiers. Here, a configuration in which the first amplifier has two amplifiers 121 and 122 will be described. Mixers 130 and 140 are examples of a first mixer and a second mixer, respectively. Mixers 130 and 140 are provided in two stages for the IF signal.
入力端子101は、送信装置100の外部ではデータ出力部50の出力端子51に接続されており、データ出力部50からIF信号が入力される。入力端子101は、送信装置100の内部ではミキサ130の一方の入力端子に接続されている。 Outside the transmitting device 100, the input terminal 101 is connected to the output terminal 51 of the data output unit 50, and an IF signal is input from the data output unit 50. Inside the transmitting device 100, the input terminal 101 is connected to one input terminal of the mixer 130.
出力端子102は、送信装置100の内部ではHPF150の出力端子に接続されており、送信装置100の外部ではアンテナ103に接続されている。出力端子102は、送信装置100がIF信号に対して周波数変換と増幅を行って得られる送信信号RF(Radio Freqency)を出力する端子である。送信信号RFは、アンテナ103から送信される。なお、出力端子102とアンテナ103との間には、例えばインピーダンス整合又はその他の処理を行う回路が設けられていてもよい。 Output terminal 102 is connected to the output terminal of HPF 150 inside transmitting device 100, and is connected to antenna 103 outside transmitting device 100. Output terminal 102 is a terminal that outputs a transmission signal RF (Radio Frequency) obtained by transmitting device 100 performing frequency conversion and amplification on the IF signal. The transmission signal RF is transmitted from antenna 103. Note that a circuit that performs, for example, impedance matching or other processing may be provided between output terminal 102 and antenna 103.
信号源110は、ローカル信号(LO)を出力する。ローカル信号の周波数は一例として150GHzである。ローカル信号の周波数は第1周波数の一例である。150GHzは、HEMT((High Electron Mobility Transistor:高電子移動度トランジスタ)で実現されるアンプ121、122で増幅可能な信号の周波数の上限に近いが、HEMTが良好な増幅特性でアンプ121、122として動作可能な周波数である。信号源110の出力端子は、アンプ121、122の入力端子に接続されている。このような信号源110としては、一例としてPLL(Phase Locked Loop)シンセサイザを用いることができる。 Signal source 110 outputs a local signal (LO). The frequency of the local signal is, for example, 150 GHz. The frequency of the local signal is an example of a first frequency. 150 GHz is close to the upper limit of the frequency of signals that can be amplified by amplifiers 121 and 122, which are realized using HEMTs (High Electron Mobility Transistors). However, it is a frequency at which HEMTs can operate as amplifiers 121 and 122 with good amplification characteristics. The output terminal of signal source 110 is connected to the input terminals of amplifiers 121 and 122. For example, a PLL (Phase Locked Loop) synthesizer can be used as such signal source 110.
アンプ121は、信号源110に接続される入力端子と、ミキサ130の他方の入力端子に接続される出力端子とを有し、信号源110から入力されるローカル信号を増幅してミキサ130に出力する。アンプ121は、一例としてHEMTで実現される。 Amplifier 121 has an input terminal connected to signal source 110 and an output terminal connected to the other input terminal of mixer 130, and amplifies the local signal input from signal source 110 and outputs it to mixer 130. As an example, amplifier 121 is realized by a HEMT.
アンプ122は、信号源110に接続される入力端子と、ミキサ140の一方の入力端子に接続される出力端子とを有し、信号源110から入力されるローカル信号を増幅してミキサ140に出力する。なお、アンプ122は、アンプ121と同様に一例としてHEMTで実現可能である。アンプ122の増幅率(利得)は、アンプ121の増幅率と等しくてもよく、異なっていてもよい。 Amplifier 122 has an input terminal connected to signal source 110 and an output terminal connected to one input terminal of mixer 140, and amplifies the local signal input from signal source 110 and outputs it to mixer 140. Similar to amplifier 121, amplifier 122 can be realized, for example, by a HEMT. The amplification factor (gain) of amplifier 122 may be the same as or different from the amplification factor of amplifier 121.
また、ここでは、2つのアンプ121、122で増幅したローカル信号をミキサ130、140に入力する形態について説明するが、アンプは1つであってもよい。信号源110から出力されるローカル信号を1つのアンプで増幅してから分岐させてミキサ130、140に入力してもよい。 Furthermore, although the configuration in which local signals amplified by two amplifiers 121 and 122 are input to mixers 130 and 140 is described here, a single amplifier may also be used. The local signal output from signal source 110 may also be amplified by a single amplifier, then branched and input to mixers 130 and 140.
ミキサ130は、入力端子101とアンプ121の出力端子とに接続される2つの入力端子と、ミキサ140の他方の入力端子に接続される出力端子とを有する。ミキサ130は、入力端子101から入力されるIF信号と、アンプ121で増幅されたローカル信号とを混合し、出力信号RF1としてミキサ140に出力する。出力信号RF1は、第1出力信号の一例である。このため、ローカル信号の周波数をLO、IF信号の周波数をIFとすると、出力信号RF1の周波数は、LO±IFとなる。周波数LO±IFは、150GHzを含む帯域である。なお、ミキサ130は、一例としてHEMTで実現される。 Mixer 130 has two input terminals connected to input terminal 101 and the output terminal of amplifier 121, and an output terminal connected to the other input terminal of mixer 140. Mixer 130 mixes the IF signal input from input terminal 101 with the local signal amplified by amplifier 121, and outputs the result to mixer 140 as output signal RF1. Output signal RF1 is an example of a first output signal. Therefore, if the frequency of the local signal is LO and the frequency of the IF signal is IF, the frequency of output signal RF1 is LO±IF. Frequencies LO±IF are a band including 150 GHz. As an example, mixer 130 is realized using a HEMT.
ミキサ140は、ミキサ130の出力端子とアンプ122の出力端子とに接続される2つの入力端子と、HPF150の入力端子に接続される出力端子とを有する。ミキサ140は、ミキサ130から入力される出力信号RF1と、アンプ122で増幅されたローカル信号とを混合し、出力信号RF2としてHPF150に出力する。出力信号RF2は、第2出力信号の一例である。このため、出力信号RF2の周波数は、2×LO±IFとなる。周波数2×LO±IFは、300GHzを含む帯域である。300GHzを含む帯域は、第1周波数の2倍の第2周波数を含む帯域の一例である。なお、ミキサ140は、一例としてHEMTで実現される。 Mixer 140 has two input terminals connected to the output terminal of mixer 130 and the output terminal of amplifier 122, and an output terminal connected to the input terminal of HPF 150. Mixer 140 mixes output signal RF1 input from mixer 130 with the local signal amplified by amplifier 122, and outputs the result to HPF 150 as output signal RF2. Output signal RF2 is an example of a second output signal. Therefore, the frequency of output signal RF2 is 2×LO±IF. The frequency 2×LO±IF is a band including 300 GHz. The band including 300 GHz is an example of a band including a second frequency that is twice the first frequency. Note that mixer 140 is implemented, as an example, using a HEMT.
このように、2段のミキサ130、140でIF信号に対してローカル信号を2回混合することにより、信号源110から出力されるローカル信号の2倍の周波数の出力信号RF2が得られる。IF信号に対して2回混合されるローカル信号の出力源はともに信号源110で同一であり、同一の周波数のローカル信号を2回混合することになるため、余分な周波数成分の発生を抑制し、元のローカル信号の2倍の300GHzの帯域の出力信号RF2が得られる。2回混合するローカル信号の信号源が異なると、2つの信号源110が出力するローカル信号の周波数の誤差等によって、出力信号RF2に余分な周波数成分が含まれる可能性があるが、1つの信号源110から出力されるローカル信号を2回合成することにより、周波数を高精度に2倍にした出力信号RF2を得ることができる。 In this way, by mixing the local signal twice with the IF signal using two mixers 130 and 140, an output signal RF2 with twice the frequency of the local signal output from signal source 110 is obtained. The output sources of the local signals mixed twice with the IF signal are both the same signal source 110, and because local signals of the same frequency are mixed twice, the generation of extraneous frequency components is suppressed, and an output signal RF2 with a 300 GHz band, twice the frequency of the original local signal, is obtained. If the signal sources of the local signals mixed twice were different, there is a possibility that extraneous frequency components would be included in output signal RF2 due to errors in the frequencies of the local signals output by the two signal sources 110. However, by combining the local signal output from a single signal source 110 twice, an output signal RF2 with a frequency that is doubled with high precision can be obtained.
HPF150は、ミキサ140の出力端子に接続される入力端子と、出力端子102に接続される出力端子とを有する。HPF150は、出力信号RF2の周波数2×LO±IF(300GHzの帯域)を通過可能なカットオフ周波数を有する。カットオフ周波数は、2×LO-IFよりも少し低い周波数である。このようなHPF150を用いることにより、出力信号RF2に含まれる可能性がある150GHzの帯域の成分、及び、その他の余分な周波数成分を除去し、2×LO±IFの周波数帯域(300GHzの帯域)の成分を効率的に取り出すことができる。 HPF 150 has an input terminal connected to the output terminal of mixer 140, and an output terminal connected to output terminal 102. HPF 150 has a cutoff frequency that allows the frequency of output signal RF2, 2 x LO ± IF (300 GHz band), to pass through. The cutoff frequency is slightly lower than 2 x LO - IF. By using such an HPF 150, it is possible to remove components in the 150 GHz band that may be contained in output signal RF2, as well as other unnecessary frequency components, and efficiently extract components in the 2 x LO ± IF frequency band (300 GHz band).
図2は、ミキサ130の回路構成の一例を示す図である。ミキサ130、140は同一の回路構成を有するため、ここではミキサ130について説明する。ミキサ130は、一例として図2(A)に示すように、HEMT130A、2つの入力端子131、132、1つの出力端子133、LPF(Low Pass Filter)134、及びHPF135を有する。 Figure 2 shows an example of the circuit configuration of mixer 130. Since mixers 130 and 140 have the same circuit configuration, only mixer 130 will be described here. As shown in Figure 2(A), mixer 130 includes, as an example, a HEMT 130A, two input terminals 131 and 132, one output terminal 133, an LPF (Low Pass Filter) 134, and an HPF 135.
HEMTのドレインDには、LPF134を介して入力端子131が接続されるとともに、HPF135を介して入力端子132が接続される。HEMT130AのゲートGには出力端子133が接続され、HEMT130AのソースSは接地される。このようなHEMT130Aの接続構造を有するミキサ130は、ドレインローカルインジェクションミキサを構築する。 The drain D of the HEMT is connected to input terminal 131 via LPF 134, and to input terminal 132 via HPF 135. The gate G of HEMT 130A is connected to output terminal 133, and the source S of HEMT 130A is grounded. A mixer 130 having such a connection structure for HEMT 130A constitutes a drain local injection mixer.
入力端子131は、入力端子101(図1参照)に接続されてIF信号が入力され、入力端子132はアンプ121(図1参照)の出力端子に接続され、アンプ121で増幅されたローカル信号(LO)が入力される。出力端子133は、ミキサ140の他方の入力端子に接続される。図2(A)に示すHEMT130Aは、ドレインDにIF信号及びローカル信号が入力され、ゲートGから出力信号RF1を出力する。出力信号RF1の周波数は、LO±IFである。このようなドレインローカルインジェクションミキサをミキサ130及び140として利用してもよい。 Input terminal 131 is connected to input terminal 101 (see Figure 1) and receives an IF signal, while input terminal 132 is connected to the output terminal of amplifier 121 (see Figure 1) and receives a local signal (LO) amplified by amplifier 121. Output terminal 133 is connected to the other input terminal of mixer 140. HEMT 130A shown in Figure 2(A) receives an IF signal and a local signal at drain D and outputs output signal RF1 from gate G. The frequency of output signal RF1 is LO ± IF. Such a drain local injection mixer may be used as mixers 130 and 140.
また、図2(A)に示すミキサ130の代わりに、図2(B)に示すミキサ130を用いてもよい。図2(B)に示すミキサ130は、図2(A)に示す入力端子132と出力端子133とを入れ替えた構成を有する。図2(B)に示すHEMT130Aは、レジスティブミキサを構築する。なお、入力端子131、入力端子132、及び、出力端子133は、図2(A)のHEMT130Aと同様に、それぞれ、入力端子101、アンプ121(図1参照)の出力端子、及びミキサ140の他方の入力端子に接続される。 In addition, the mixer 130 shown in FIG. 2(B) may be used instead of the mixer 130 shown in FIG. 2(A). The mixer 130 shown in FIG. 2(B) has a configuration in which the input terminal 132 and output terminal 133 shown in FIG. 2(A) are swapped. The HEMT 130A shown in FIG. 2(B) forms a resistive mixer. Note that, like the HEMT 130A in FIG. 2(A), the input terminal 131, the input terminal 132, and the output terminal 133 are connected to the input terminal 101, the output terminal of the amplifier 121 (see FIG. 1), and the other input terminal of the mixer 140, respectively.
図2(B)に示すHEMT130Aは、ドレインDにIF信号が入力されるとともにゲートGにローカル信号が入力され、ドレインDから出力信号RF1を出力する。出力信号RF1の周波数は、LO±IFである。このようなレジスティブミキサをミキサ130及び140として利用してもよい。 HEMT 130A shown in Figure 2(B) receives an IF signal at drain D and a local signal at gate G, and outputs output signal RF1 from drain D. The frequency of output signal RF1 is LO ± IF. Such a resistive mixer may be used as mixers 130 and 140.
図3は、ミキサ130及び140の出力信号RF1及びRF2を示す図である。図3において横軸は周波数を表し、縦軸は信号強度を表す。出力信号RF1及びRF2には、IF信号の10GHzの成分も含まれるが、ここでは省略する。 Figure 3 shows the output signals RF1 and RF2 of mixers 130 and 140. In Figure 3, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents signal strength. The output signals RF1 and RF2 also contain a 10 GHz component of the IF signal, but this is omitted here.
図3に示すように、150GHzの前後にミキサ130の出力信号RF1(LO±IF)が生じ、300GHzの前後にミキサ140の出力信号RF2(2×LO±IF)が生じる。このように、IF信号に対して2段のミキサ130及び140で同一周波数のローカル信号を2回混合することにより、300GHzの帯域の出力信号RF2を得ることができる。出力信号RF2は、HPF150を通過することにより、余分な周波数成分が除去され、300GHzの帯域の送信信号RFとして出力端子102から出力される。 As shown in Figure 3, mixer 130 generates output signal RF1 (LO ± IF) around 150 GHz, and mixer 140 generates output signal RF2 (2 x LO ± IF) around 300 GHz. In this way, by mixing the IF signal twice with local signals of the same frequency in two stages of mixers 130 and 140, output signal RF2 in the 300 GHz band can be obtained. Output signal RF2 passes through HPF 150, which removes unnecessary frequency components, and is output from output terminal 102 as a transmit signal RF in the 300 GHz band.
以上のように、同一の信号源110から出力される同一周波数の2つのローカル信号をIF信号に対して2段のミキサ130及び140でそれぞれ混合することにより、150GHzのローカルを用いて300GHzの帯域の出力信号RF2を得ることができる。同一の信号源110から出力され、アンプ121、122でそれぞれ増幅されるローカル信号をミキサ130及び140に供給するため、ミキサ130及び140に供給される2つのローカル信号の周波数は150GHzで完全に等しい。このため、HEMTで実現されるアンプ121、122が増幅可能な上限周波数以下の150GHzのローカルを用いて、高精度に300GHzの帯域の出力信号RF2を生成することができる。そして、出力信号RF2に含まれる余分な周波数成分をHPF150で除去して送信信号RFとして出力端子102から出力することができる。 As described above, by mixing two local signals of the same frequency output from the same signal source 110 with the IF signal in two stages of mixers 130 and 140, a 300 GHz band output signal RF2 can be obtained using a 150 GHz local signal. Because the local signals output from the same signal source 110 and amplified by amplifiers 121 and 122 are supplied to mixers 130 and 140, the frequencies of the two local signals supplied to mixers 130 and 140 are exactly equal at 150 GHz. Therefore, a 300 GHz band output signal RF2 can be generated with high precision using a 150 GHz local signal, which is below the upper limit frequency that amplifiers 121 and 122, realized using HEMTs, can amplify. The extraneous frequency components contained in output signal RF2 can then be removed by HPF 150 and output from output terminal 102 as the transmit signal RF.
したがって、半導体装置の上限周波数を超える周波数帯域の送信信号RFを出力可能な送信装置100、及び、電子機器10を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a transmitter device 100 and electronic device 10 that can output a transmission signal RF in a frequency band that exceeds the upper frequency limit of the semiconductor device.
また、ミキサ140で出力信号RF2を得るために、同一の信号源110から出力され、アンプ121、122でそれぞれ増幅される、周波数が互いに完全に等しい2つの150GHzのローカル信号をミキサ130及び140に供給する。このため、余分な周波数成分の発生を抑制して、高精度で誤差の少ない300GHzの出力信号RF2及び送信信号RFを得ることができる。 Furthermore, to obtain output signal RF2 from mixer 140, two 150 GHz local signals with exactly the same frequency are supplied to mixers 130 and 140. These signals are output from the same signal source 110 and amplified by amplifiers 121 and 122, respectively. This suppresses the generation of unnecessary frequency components, making it possible to obtain output signal RF2 and transmission signal RF of 300 GHz with high precision and minimal error.
300GHzの帯域は、次世代通信の6G(Sixth Generatiton)で有望な周波数帯域である。ところが、300GHzのような高い周波数で動作する半導体回路は実現が難しい。HEMTのように電子移動度の高いトランジスタを利用しても、アンプ121、122で良好な増幅特性で増幅可能な信号の周波数の上限は、150GHzより少し高い程度である。 The 300 GHz band is a promising frequency band for 6G (Sixth Generation) next-generation communications. However, it is difficult to realize semiconductor circuits that operate at frequencies as high as 300 GHz. Even when using transistors with high electron mobility such as HEMTs, the upper limit of signal frequencies that can be amplified with good amplification characteristics by amplifiers 121 and 122 is only slightly higher than 150 GHz.
このため、例えば、1つのミキサでIF信号と300GHzのローカル信号とを合成することは困難である。300GHzのローカルを増幅可能なアンプを実現することが現実的ではないからである。 For this reason, it is difficult to combine an IF signal and a 300 GHz local signal using a single mixer, for example, because it is not realistic to create an amplifier capable of amplifying a 300 GHz local signal.
また、例えば、100GHz又は150GHzのローカル信号をHEMTで実現されるアンプで増幅し、IF信号と、アンプで増幅されたローカル信号とを1つのミキサで混合し、混合して得る出力信号の周波数を逓倍器で3倍又は2倍にすることによって、300GHzの送信信号を出力する回路も考えられる。しかしながら、この場合には、IF信号の帯域も3倍又は2倍(3×IF又は2×IF)に広がるため、上述の実施形態1のように周波数が2×LO±IFの出力信号RF2を得ることはできない。IF信号の成分が±3IF又は±2IFになってしまう。また、逓倍器は変換ロスが大きいという問題もある。一例として、ミキサ130及び140の変換ロスが-10dBであるのに対して、逓倍器の変換ロスは-20dBである。 Also possible is a circuit that outputs a 300 GHz transmit signal by amplifying a 100 GHz or 150 GHz local signal with an amplifier implemented using a HEMT, mixing the IF signal with the amplified local signal in a single mixer, and then tripling or doubling the frequency of the resulting output signal with a multiplier. However, in this case, the bandwidth of the IF signal is also tripled or doubled (3 x IF or 2 x IF), making it impossible to obtain an output signal RF2 with a frequency of 2 x LO ± IF as in the first embodiment described above. The IF signal components become ±3 IF or ±2 IF. Multipliers also have the problem of high conversion loss. As an example, the conversion loss of mixers 130 and 140 is -10 dB, while the conversion loss of the multiplier is -20 dB.
このような観点からも、同一の信号源110から出力され、アンプ121、122でそれぞれ増幅され周波数が完全に等しい2つの150GHzのローカル信号をミキサ130及び140に供給する送信装置100は、非常に効率的な周波数変換及び増幅を実現しているといえる。また、このような構成によって、高精度で誤差の少ない300GHzの出力信号RF2及び送信信号RFが得られる。 From this perspective, it can be said that the transmitter 100, which supplies two 150 GHz local signals with identical frequencies output from the same signal source 110, amplified by amplifiers 121 and 122, respectively, to mixers 130 and 140, achieves extremely efficient frequency conversion and amplification. Furthermore, this configuration enables the generation of a 300 GHz output signal RF2 and a transmission signal RF with high precision and minimal error.
また、ミキサ140の出力側に設けられるHPF150を含むので、出力信号RF2に含まれる可能性がある150GHzの帯域の成分を効率的かつ容易に除去でき、高品質な300GHzの帯域の送信信号RFを出力することができる。 In addition, the inclusion of HPF 150 on the output side of mixer 140 makes it possible to efficiently and easily remove 150 GHz band components that may be included in output signal RF2, enabling a high-quality 300 GHz band transmission signal RF to be output.
図4は、実施形態1の変形例の送信装置100Mを含む電子機器10Mの構成を示す図である。電子機器10Mは、データ出力部50と送信装置100Mを含む。電子機器10Mは、電子機器10と同様に、例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、又はその他の通信機能を有する携帯機器等である。 Figure 4 is a diagram showing the configuration of electronic device 10M including a transmission device 100M according to a modified example of embodiment 1. Electronic device 10M includes a data output unit 50 and transmission device 100M. Like electronic device 10, electronic device 10M is, for example, a smartphone, tablet computer, or other portable device with communication capabilities.
送信装置100Mは、ミキサ130とミキサ140との間にアンプ160を追加した点が実施形態1の送信装置100と異なる。その他の構成は、実施形態1の送信装置100と同様であるため、ここでは相違点について説明する。 Transmitting device 100M differs from transmitting device 100 of embodiment 1 in that an amplifier 160 is added between mixer 130 and mixer 140. Other configurations are the same as those of transmitting device 100 of embodiment 1, so only the differences will be explained here.
アンプ160は、第2増幅器の一例である。アンプ160は、ミキサ130の出力端子に接続される入力端子と、ミキサ140の入力端子に接続される出力端子とを有する。アンプ160は、アンプ121、122と同様に、一例としてHEMTで実現される。アンプ160は、ミキサ130から出力される出力信号RF1をさらに増幅してミキサ140に出力する。ミキサ140で合成した後は、実施形態1の送信装置100と同様である。 Amplifier 160 is an example of a second amplifier. Amplifier 160 has an input terminal connected to the output terminal of mixer 130 and an output terminal connected to the input terminal of mixer 140. Like amplifiers 121 and 122, amplifier 160 is realized, for example, by a HEMT. Amplifier 160 further amplifies output signal RF1 output from mixer 130 and outputs it to mixer 140. After being combined by mixer 140, the operation is the same as that of transmitting device 100 in embodiment 1.
したがって、半導体装置の上限周波数を超える周波数帯域の送信信号RFを出力可能な送信装置100M、及び、電子機器10Mを提供することができる。また、送信装置100Mは、ミキサ130とミキサ140との間にアンプ160を含むため、送信信号RFの出力をさらに増大させることができる。なお、アンプ160の増幅率は、送信装置100Mの用途等に応じて適切な値に設定すればよい。 Therefore, it is possible to provide a transmitting device 100M and electronic device 10M that are capable of outputting a transmission signal RF in a frequency band that exceeds the upper frequency limit of the semiconductor device. Furthermore, because the transmitting device 100M includes an amplifier 160 between the mixer 130 and the mixer 140, the output of the transmission signal RF can be further increased. The amplification factor of the amplifier 160 can be set to an appropriate value depending on the application of the transmitting device 100M, etc.
<実施形態2>
図5は、実施形態2の送信装置200を含む電子機器20の構成を示す図である。電子機器20は、データ出力部50と送信装置200を含む。電子機器20は、電子機器10と同様に、例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、又はその他の通信機能を有する携帯機器等である。
<Embodiment 2>
5 is a diagram showing the configuration of an electronic device 20 including a transmission device 200 according to embodiment 2. The electronic device 20 includes a data output unit 50 and the transmission device 200. Like the electronic device 10, the electronic device 20 is, for example, a smartphone, a tablet computer, or other portable device having a communication function.
実施形態2では、データ出力部50は、2つの出力端子51A、51Bを有し、I信号とQ信号をそれぞれ出力する。I信号はIF信号の実数成分であり、Q信号はIF信号の虚数成分である。Q信号はI信号に対して位相が90度遅れている。I信号は第1入力信号の一例であり、Q信号は、第1入力信号と90度異なる位相を有し中間周波数の第2入力信号の一例である。 In embodiment 2, the data output unit 50 has two output terminals 51A and 51B, which output an I signal and a Q signal, respectively. The I signal is the real component of the IF signal, and the Q signal is the imaginary component of the IF signal. The Q signal is 90 degrees out of phase with respect to the I signal. The I signal is an example of a first input signal, and the Q signal is an example of a second input signal of intermediate frequency that has a phase that differs by 90 degrees from the first input signal.
送信装置200は、入力端子201A、201B、出力端子202、信号源110、アンプ221、222、223、224、ミキサ130、140、230、240、HPF150、位相シフタ270、及び加算器280を有する。ミキサ130、140、230、240は、I信号及びQ信号に対して2系統で2段設けられている。ここでは、実施形態1の送信装置100と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。 The transmitting device 200 has input terminals 201A and 201B, an output terminal 202, a signal source 110, amplifiers 221, 222, 223, and 224, mixers 130, 140, 230, and 240, an HPF 150, a phase shifter 270, and an adder 280. The mixers 130, 140, 230, and 240 are provided in two stages with two systems for the I signal and the Q signal. Here, components similar to those in the transmitting device 100 of embodiment 1 are designated by the same reference numerals, and their description will be omitted.
アンプ221、222、223、224は、第1増幅器の一例である。ここでは、第1増幅器が4つのアンプ221、222、223、224を有する形態について説明する。ミキサ130、140、230、240は、それぞれ、第1ミキサ、第2ミキサ、第3ミキサ、第4ミキサの一例である。 Amplifiers 221, 222, 223, and 224 are examples of first amplifiers. Here, a configuration in which the first amplifier has four amplifiers 221, 222, 223, and 224 is described. Mixers 130, 140, 230, and 240 are examples of a first mixer, a second mixer, a third mixer, and a fourth mixer, respectively.
入力端子201Aは、送信装置200の外部ではデータ出力部50の出力端子51Aに接続されており、データ出力部50からI信号が入力される。入力端子201Aは、送信装置200の内部ではミキサ130の一方の入力端子に接続されている。 Outside the transmitting device 200, the input terminal 201A is connected to the output terminal 51A of the data output unit 50, and an I signal is input from the data output unit 50. Inside the transmitting device 200, the input terminal 201A is connected to one input terminal of the mixer 130.
入力端子201Bは、送信装置200の外部ではデータ出力部50の出力端子51Bに接続されており、データ出力部50からQ信号が入力される。入力端子201Bは、送信装置200の内部ではミキサ230の一方の入力端子に接続されている。 Outside the transmitting device 200, the input terminal 201B is connected to the output terminal 51B of the data output unit 50, and the Q signal is input from the data output unit 50. Inside the transmitting device 200, the input terminal 201B is connected to one input terminal of the mixer 230.
出力端子202は、送信装置200の内部ではHPF150の出力端子に接続されており、送信装置200の外部ではアンテナ103に接続されている。出力端子202は、送信装置200がIF信号に対して周波数変換と増幅を行って得られる送信信号RFを出力する端子である。なお、出力端子202とアンテナ103との間には、例えばインピーダンス整合又はその他の処理を行う回路が設けられていてもよい。 Output terminal 202 is connected to the output terminal of HPF 150 inside transmitting device 200, and is connected to antenna 103 outside transmitting device 200. Output terminal 202 is a terminal that outputs the transmission signal RF obtained by transmitting device 200 performing frequency conversion and amplification on the IF signal. Note that a circuit for performing impedance matching or other processing, for example, may be provided between output terminal 202 and antenna 103.
信号源110は、ローカル信号(LO)を出力する。ローカル信号の周波数は一例として150GHzである。150GHzは、HEMTで実現されるアンプ221、222、223、224で増幅可能な信号の周波数の上限に近いが、HEMTが良好な増幅特性でアンプ221、222、223、224として動作可能な周波数である。信号源110の出力端子は、アンプ221、222、223、224の入力端子に接続されている。 Signal source 110 outputs a local signal (LO). The frequency of the local signal is, for example, 150 GHz. 150 GHz is close to the upper limit of the frequency of signals that can be amplified by amplifiers 221, 222, 223, and 224, which are realized using HEMTs, but it is a frequency at which HEMTs can operate as amplifiers 221, 222, 223, and 224 with good amplification characteristics. The output terminal of signal source 110 is connected to the input terminals of amplifiers 221, 222, 223, and 224.
アンプ221は、実施形態1のアンプ121と同様であり、信号源110に接続される入力端子と、ミキサ130の他方の入力端子に接続される出力端子とを有し、信号源110から入力されるローカル信号を増幅してミキサ130に出力する。アンプ221は、HEMTで実現される。 The amplifier 221 is similar to the amplifier 121 in embodiment 1, and has an input terminal connected to the signal source 110 and an output terminal connected to the other input terminal of the mixer 130. It amplifies the local signal input from the signal source 110 and outputs it to the mixer 130. The amplifier 221 is realized by a HEMT.
アンプ222は、実施形態1のアンプ122と同様であり、信号源110に接続される入力端子と、ミキサ140の一方の入力端子に接続される出力端子とを有し、信号源110から入力されるローカル信号を増幅してミキサ140に出力する。なお、アンプ222は、アンプ221と同様にHEMTで実現可能である。アンプ222の増幅率は、アンプ221の増幅率と等しくてもよく、異なっていてもよい。 Amplifier 222 is similar to amplifier 122 in embodiment 1, and has an input terminal connected to signal source 110 and an output terminal connected to one input terminal of mixer 140. It amplifies the local signal input from signal source 110 and outputs it to mixer 140. Note that amplifier 222 can be realized using a HEMT, just like amplifier 221. The amplification factor of amplifier 222 may be the same as or different from the amplification factor of amplifier 221.
アンプ223は、信号源110に接続される入力端子と、ミキサ230の他方の入力端子に接続される出力端子とを有し、信号源110から入力されるローカル信号を増幅してミキサ230に出力する。アンプ223は、HEMTで実現される。アンプ223の増幅率は、回路の対称性を考慮してアンプ221の増幅率と同一値に設定することが好ましい。 Amplifier 223 has an input terminal connected to signal source 110 and an output terminal connected to the other input terminal of mixer 230, and amplifies the local signal input from signal source 110 and outputs it to mixer 230. Amplifier 223 is implemented using a HEMT. It is preferable to set the gain of amplifier 223 to the same value as the gain of amplifier 221, taking into account the symmetry of the circuit.
アンプ224は、信号源110に接続される入力端子と、ミキサ240の一方の入力端子に接続される出力端子とを有し、信号源110から入力されるローカル信号を増幅してミキサ240に出力する。なお、アンプ224は、回路の対称性を考慮してアンプ221の増幅率と同一値に設定することが好ましい。 Amplifier 224 has an input terminal connected to signal source 110 and an output terminal connected to one of the input terminals of mixer 240, and amplifies the local signal input from signal source 110 and outputs it to mixer 240. It is preferable to set the gain of amplifier 224 to the same value as that of amplifier 221, taking into account the symmetry of the circuit.
また、ここでは、4つのアンプ221、222、223、224で増幅したローカル信号をミキサ130、140、230、240に入力する形態について説明するが、アンプは1つであってもよい。信号源110から出力されるローカル信号を1つのアンプで増幅してから分岐させてミキサ130、140、230、240に入力してもよい。 Furthermore, although the configuration described here is one in which local signals amplified by four amplifiers 221, 222, 223, and 224 are input to mixers 130, 140, 230, and 240, a single amplifier may also be used. The local signal output from signal source 110 may also be amplified by a single amplifier, then branched and input to mixers 130, 140, 230, and 240.
ミキサ130は、入力端子201Aとアンプ221の出力端子とに接続される2つの入力端子と、ミキサ140の他方の入力端子に接続される出力端子とを有する。ミキサ130は、入力端子201Aから入力されるI信号と、アンプ221で増幅されたローカル信号とを混合し、出力信号RF1としてミキサ140に出力する。出力信号RF1は、第1出力信号の一例である。このため、出力信号RF1の周波数は、LO±IFとなる。周波数LO±IFは、150GHzを含む帯域である。なお、I信号の周波数はIFである。 Mixer 130 has two input terminals connected to input terminal 201A and the output terminal of amplifier 221, and an output terminal connected to the other input terminal of mixer 140. Mixer 130 mixes the I signal input from input terminal 201A with the local signal amplified by amplifier 221, and outputs the result to mixer 140 as output signal RF1. Output signal RF1 is an example of a first output signal. Therefore, the frequency of output signal RF1 is LO±IF. Frequencies LO±IF are a band including 150 GHz. The frequency of the I signal is IF.
ミキサ140は、ミキサ130の出力端子とアンプ222の出力端子とに接続される2つの入力端子と、加算器280の一方の入力端子に接続される出力端子とを有する。ミキサ140は、ミキサ130から入力される出力信号RF1と、アンプ222で増幅されたローカル信号とを混合し、出力信号RF2として加算器280に出力する。出力信号RF2は、第2出力信号の一例である。このため、出力信号RF2の周波数は、2×LO±IFとなる。周波数2×LO±IFは、300GHzを含む帯域である。 Mixer 140 has two input terminals connected to the output terminal of mixer 130 and the output terminal of amplifier 222, and an output terminal connected to one input terminal of adder 280. Mixer 140 mixes output signal RF1 input from mixer 130 with the local signal amplified by amplifier 222, and outputs the result to adder 280 as output signal RF2. Output signal RF2 is an example of a second output signal. Therefore, the frequency of output signal RF2 is 2 x LO ± IF. The frequency 2 x LO ± IF is a band that includes 300 GHz.
ミキサ230は、入力端子201Bとアンプ223の出力端子とに接続される2つの入力端子と、ミキサ240の他方の入力端子に接続される出力端子とを有する。ミキサ230は、入力端子201Bから入力されるQ信号と、アンプ223で増幅されたローカル信号とを混合し、出力信号RF3としてミキサ140に出力する。出力信号RF3は、第3出力信号の一例である。このため、出力信号RF3の周波数は、LO±IFとなる。周波数LO±IFは、150GHzを含む帯域である。なお、Q信号の周波数はIFである。 Mixer 230 has two input terminals connected to input terminal 201B and the output terminal of amplifier 223, and an output terminal connected to the other input terminal of mixer 240. Mixer 230 mixes the Q signal input from input terminal 201B with the local signal amplified by amplifier 223, and outputs the result as output signal RF3 to mixer 140. Output signal RF3 is an example of a third output signal. Therefore, the frequency of output signal RF3 is LO±IF. Frequencies LO±IF are a band including 150 GHz. The frequency of the Q signal is IF.
ミキサ240は、ミキサ230の出力端子とアンプ224の出力端子とに接続される2つの入力端子と、位相シフタ270の入力端子に接続される出力端子とを有する。ミキサ240は、ミキサ230から入力される出力信号RF3と、アンプ224で増幅されたローカル信号とを混合し、出力信号RF4として位相シフタ270に出力する。出力信号RF4は、第4出力信号の一例である。このため、出力信号RF4の周波数は、2×LO±IFとなる。周波数2×LO±IFは、300GHzを含む帯域である。 Mixer 240 has two input terminals connected to the output terminal of mixer 230 and the output terminal of amplifier 224, and an output terminal connected to the input terminal of phase shifter 270. Mixer 240 mixes output signal RF3 input from mixer 230 with the local signal amplified by amplifier 224, and outputs the result as output signal RF4 to phase shifter 270. Output signal RF4 is an example of a fourth output signal. Therefore, the frequency of output signal RF4 is 2 x LO ± IF. The frequency 2 x LO ± IF is a band that includes 300 GHz.
位相シフタ270は、ミキサ240の出力端子に接続される入力端子と、加算器280の他方の入力端子に接続される出力端子とを有し、ミキサ240から入力される出力信号RF4の位相を90度進めて出力する。このため、位相シフタ270で位相がシフトされて出力される出力信号RF4と、出力信号RF2との位相は等しくなる。このように、位相シフタ270は、出力信号RF4と、出力信号RF2との位相を揃える。なお、このような位相シフタ270としては、一例として、出力信号RF4の周波数における波長の1/4の長さを有する伝送線路を用いることができる。このような伝送線路で位相を90度進めればよい。 Phase shifter 270 has an input terminal connected to the output terminal of mixer 240 and an output terminal connected to the other input terminal of adder 280, and outputs the output signal RF4 input from mixer 240 with the phase advanced by 90 degrees. As a result, the output signal RF4, which is phase-shifted by phase shifter 270 and output, is in phase with the output signal RF2. In this way, phase shifter 270 aligns the phases of output signal RF4 and output signal RF2. As an example, a transmission line having a length of 1/4 the wavelength at the frequency of output signal RF4 can be used as such phase shifter 270. It is sufficient to advance the phase by 90 degrees using such a transmission line.
加算器280は、ミキサ140の出力端子と位相シフタ270の出力端子とに接続される2つの入力端子と、HPF150の入力端子に接続される出力端子とを有する。加算器280は、ミキサ140から入力される出力信号RF2と、位相シフタ270で位相が90度進められてから入力される出力信号RF4とを加算する。 Adder 280 has two input terminals connected to the output terminal of mixer 140 and the output terminal of phase shifter 270, and an output terminal connected to the input terminal of HPF 150. Adder 280 adds output signal RF2 input from mixer 140 and output signal RF4 input after its phase has been advanced by 90 degrees by phase shifter 270.
ここで、IF信号の角速度をωIF、ローカル信号の角速度をωLOとする。角速度ωLOで得られる周波数は150GHzである。I信号をcos(ωIF・t)、Q信号をsin(ωIF・t)とすると、出力信号RF1はcos(ωLO+ωIF)t+cos(ωLO-ωIF)tであり、出力信号RF2はcos(2ωLO+ωIF)t+cos(2ωLO-ωIF)t+cos(2ωIF)tとなる。出力信号RF2のcos(2ωIF)tは、cos(2ωLO+ωIF)t+cos(2ωLO-ωIF)tに比べて周波数が低いため、無視することとする。 Here, the angular velocity of the IF signal is ω IF and the angular velocity of the local signal is ω LO . The frequency obtained at the angular velocity ω LO is 150 GHz. If the I signal is cos(ω IF · t) and the Q signal is sin(ω IF · t), the output signal RF1 is cos(ω LO + ω IF ) t + cos(ω LO - ω IF ) t, and the output signal RF2 is cos(2ω LO + ω IF ) t + cos(2ω LO - ω IF ) t + cos(2ω IF ) t. Since the cos(2ω IF ) t of the output signal RF2 is lower in frequency than cos(2ω LO + ω IF ) t + cos(2ω LO - ω IF ) t, it will be ignored.
また、出力信号RF3はsin(ωLO+ωIF)t-sin(ωLO-ωIF)tであり、出力信号RF4はsin(2ωLO+ωIF)t-sin(2ωLO-ωIF)t+sin(2ωIF)tとなる。出力信号RF4のsin(2ωIF)tは、sin(2ωLO+ωIF)t-sin(2ωLO-ωIF)tに比べて周波数が低いため、無視することとする。 Furthermore, output signal RF3 is sin(ω LO +ω IF )t - sin(ω LO -ω IF )t, and output signal RF4 is sin(2ω LO +ω IF )t - sin(2ω LO -ω IF )t + sin(2ω IF )t. The sin(2ω IF )t of output signal RF4 is ignored because it has a lower frequency than sin(2ω LO +ω IF )t - sin(2ω LO -ω IF )t.
位相シフタ270は、ミキサ240から出力される出力信号RF4の位相を90度進めるため、位相シフタ270から出力される出力信号RF4は、cos(2ωLO+ωIF)t-cos(2ωLO-ωIF)tとなる。 The phase shifter 270 advances the phase of the output signal RF4 output from the mixer 240 by 90 degrees, so that the output signal RF4 output from the phase shifter 270 becomes cos(2ω LO +ω IF )t-cos(2ω LO -ω IF )t.
このため、加算器280の出力は、出力信号RF2のcos(2ωLO+ωIF)t+cos(2ωLO-ωIF)tと、位相シフタ270の出力のcos(2ωLO+ωIF)t-cos(2ωLO-ωIF)tとを加算した2cos(2ωLO+ωIF)tとなる。角速度ωLOで得られる周波数は150GHzであるため、加算器280の出力の周波数は、300GHzの帯域である。すなわち、加算器280から出力される出力信号RFの周波数は2×LO+IFであり、300GHzにI信号及びQ信号の周波数IFを加算した帯域になる。 Therefore, the output of adder 280 is 2cos( 2ωLO + ωIF )t, which is the sum of cos(2ωLO + ωIF )t+cos( 2ωLO -ωIF )t of output signal RF2 and cos( 2ωLO + ωIF )t-cos( 2ωLO -ωIF )t of the output of phase shifter 270. Since the frequency obtained from angular velocity ωLO is 150 GHz, the frequency of the output of adder 280 is in the 300 GHz band. In other words, the frequency of output signal RF output from adder 280 is 2×LO+IF, which is in the band obtained by adding the frequency IF of the I signal and the Q signal to 300 GHz.
HPF150は、実施形態2では加算器280の出力端子に接続される入力端子と、出力端子202に接続される出力端子とを有する。HPF150は、加算器280の出力のうちの300GHzの帯域の成分を送信信号RF(2×LO+IF)として出力する。 In embodiment 2, HPF 150 has an input terminal connected to the output terminal of adder 280 and an output terminal connected to output terminal 202. HPF 150 outputs the 300 GHz band component of the output of adder 280 as the transmit signal RF (2 x LO + IF).
図6は、ミキサ130の出力信号RF1とHPF150から出力される送信信号RFを示す図である。図6において横軸は周波数を表し、縦軸は信号強度を表す。出力信号RF1には、IF信号の10GHzの成分も含まれるが、ここでは省略する。 Figure 6 shows the output signal RF1 from mixer 130 and the transmit signal RF output from HPF 150. In Figure 6, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents signal strength. The output signal RF1 also contains a 10 GHz component of the IF signal, but this is omitted here.
図6に示すように、150GHzの帯域にはミキサ130の出力信号RF1(LO±IF)である+IFの帯域と-IFの帯域とが生じ、300GHzの帯域には送信信号RF(2×LO+IF)である+IFの帯域のみが生じ、-IFの帯域は生じない。このように、I信号及びQ信号に対して2系統で2段のミキサ130、230及びミキサ140、240で同一周波数のローカル信号を2回混合することにより、300GHzの帯域の送信信号RFを得ることができる。 As shown in Figure 6, the 150 GHz band contains the +IF and -IF bands, which are the output signal RF1 (LO ± IF) of mixer 130, and the 300 GHz band contains only the +IF band, which is the transmit signal RF (2 x LO + IF), and no -IF band. In this way, by mixing the I and Q signals with local signals of the same frequency twice in two systems using two-stage mixers 130, 230 and mixers 140, 240, a transmit signal RF in the 300 GHz band can be obtained.
以上のように、同一の信号源110から出力される同一周波数の4つのローカル信号をI信号及びQ信号に対して2系統で2段のミキサ130、140及びミキサ230、240で混合することにより、150GHzのローカルを用いて300GHzの帯域の出力信号RF2、RF4を得ることができる。同一の信号源110から出力され、アンプ221、222、223、224で増幅されるローカル信号をミキサ130、140、230、240にそれぞれ供給するため、ミキサ130、140、230、240に供給される4つのローカル信号の周波数は150GHzで完全に等しい。このため、HEMTで実現されるアンプ221、222、223、224が増幅可能な上限周波数以下の150GHzのローカルを用いて、高精度に300GHzの帯域の出力信号RF2、RF4を生成することができる。そして、出力信号RF2と、位相シフタ270で位相を出力信号RF2に合わせて90度進めた出力信号RF4とを加算器280で加算してから、余分な周波数成分をHPF150で除去して送信信号RFとして出力端子202から出力することができる。 As described above, by mixing four local signals of the same frequency output from the same signal source 110 in two systems for the I and Q signals using two-stage mixers 130, 140 and mixers 230, 240, it is possible to obtain output signals RF2 and RF4 in the 300 GHz band using a 150 GHz local signal. Because local signals output from the same signal source 110 and amplified by amplifiers 221, 222, 223, and 224 are supplied to mixers 130, 140, 230, and 240, respectively, the frequencies of the four local signals supplied to mixers 130, 140, 230, and 240 are exactly equal at 150 GHz. Therefore, it is possible to generate output signals RF2 and RF4 in the 300 GHz band with high precision using a 150 GHz local signal, which is below the upper limit frequency that amplifiers 221, 222, 223, and 224, realized using HEMTs, can amplify. Then, output signal RF2 and output signal RF4, whose phase has been advanced by 90 degrees to match output signal RF2 by phase shifter 270, are added by adder 280, and unnecessary frequency components are removed by HPF 150, after which the signal can be output from output terminal 202 as transmission signal RF.
したがって、半導体装置の上限周波数を超える周波数帯域の送信信号RFを出力可能な送信装置200、及び、電子機器20を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a transmitting device 200 and electronic device 20 that can output a transmission signal RF in a frequency band that exceeds the upper frequency limit of the semiconductor device.
また、ミキサ140で出力信号RF2を得るために、同一の信号源110から出力され、アンプ221、222でそれぞれ増幅される、周波数が互いに完全に等しい2つの150GHzのローカル信号をミキサ130及び140に供給する。同様に、ミキサ240で出力信号RF4を得るために、同一の信号源110から出力され、アンプ223、224でそれぞれ増幅される、周波数が互いに完全に等しい2つの150GHzのローカル信号をミキサ230及び240に供給する。このため、余分な周波数成分の発生を抑制して、高精度で誤差の少ない300GHzの出力信号RF2、RF4を得ることができる。 Furthermore, to obtain output signal RF2 at mixer 140, two 150 GHz local signals with completely equal frequencies are output from the same signal source 110 and amplified by amplifiers 221 and 222, respectively, and supplied to mixers 130 and 140. Similarly, to obtain output signal RF4 at mixer 240, two 150 GHz local signals with completely equal frequencies are output from the same signal source 110 and amplified by amplifiers 223 and 224, respectively, and supplied to mixers 230 and 240. This suppresses the generation of unnecessary frequency components, making it possible to obtain 300 GHz output signals RF2 and RF4 with high precision and little error.
また、さらに、ミキサ240から出力される出力信号RF4については、位相シフタ270で位相を90度進めて出力信号RF2に合わせてから加算器280で加算するので、-IFの帯域を相殺させて+IFの帯域のみを選択的に残した出力信号RF(2×LO+IF)を得ることができる。このため、+IFの帯域のみを選択的に残した出力信号RF(2×LO+IF)を出力することができる。すなわち、最終的に出力する出力信号RFの周波数を2×LO+IFに設定することができる。 Furthermore, the phase of the output signal RF4 output from mixer 240 is advanced by 90 degrees by phase shifter 270 to match it with output signal RF2, and then added by adder 280. This cancels out the -IF band and results in an output signal RF (2 x LO + IF) that selectively retains only the +IF band. This makes it possible to output an output signal RF (2 x LO + IF) that selectively retains only the +IF band. In other words, the frequency of the final output signal RF can be set to 2 x LO + IF.
さらに、加算器280から出力される出力信号RF(2×LO+IF)に含まれる余分な周波数成分をHPF150で除去して送信信号RFとして出力端子202から出力することができる。送信信号RFの周波数は2×LO+IFであり、+IFの帯域を含み、-IFの帯域を含まないため、最終的に出力される送信信号RFの周波数帯域を300GHzにおける+IFの帯域に選択的に設定することができる。 Furthermore, extraneous frequency components contained in the output signal RF (2 x LO + IF) output from adder 280 can be removed by HPF 150 and output as the transmit signal RF from output terminal 202. The frequency of the transmit signal RF is 2 x LO + IF, which includes the +IF band but not the -IF band, so the frequency band of the transmit signal RF that is finally output can be selectively set to the +IF band at 300 GHz.
300GHzの帯域は、次世代通信の6Gで有望な周波数帯域である。ところが、300GHzのような高い周波数で動作する半導体回路は実現が難しい。HEMTのように電子移動度の高いトランジスタを利用しても、アンプ221、222、223、224で良好な増幅特性で増幅可能な信号の上限は、150GHz程度である。 The 300 GHz band is a promising frequency band for next-generation 6G communications. However, it is difficult to realize semiconductor circuits that operate at such high frequencies as 300 GHz. Even when using transistors with high electron mobility such as HEMTs, the upper limit of signals that can be amplified with good amplification characteristics by amplifiers 221, 222, 223, and 224 is around 150 GHz.
実施形態1で説明したように、例えば、1つのミキサでIF信号と300GHzのローカル信号とを合成することは困難である。また、逓倍器を用いると、IF信号の帯域も3倍又は2倍(3×IF又は2×IF)に広がるため、上述の実施形態2のように周波数が2×LO±IFの出力信号RF2、RF4を得ることはできない。 As explained in embodiment 1, it is difficult to combine an IF signal and a 300 GHz local signal using a single mixer. Furthermore, if a multiplier is used, the bandwidth of the IF signal will be tripled or doubled (3 x IF or 2 x IF), making it impossible to obtain output signals RF2 and RF4 with frequencies of 2 x LO ± IF, as in embodiment 2 above.
このような観点からも、同一の信号源110から出力され、アンプ221、222、223、224で増幅され周波数が完全に等しい4つの150GHzのローカル信号をミキサ130、140及びミキサ230、240に供給する送信装置200は、非常に効率的な周波数変換及び増幅を実現しているといえる。また、このような構成によって、高精度で誤差の少ない300GHzの出力信号RF2、RF4、RF、及び送信信号RFが得られる。 From this perspective, it can be said that the transmitter 200, which outputs four 150 GHz local signals with identical frequencies from the same signal source 110, amplified by amplifiers 221, 222, 223, and 224, and supplies them to mixers 130, 140 and mixers 230, 240, achieves extremely efficient frequency conversion and amplification. Furthermore, this configuration produces highly accurate, low-error 300 GHz output signals RF2, RF4, RF, and transmit signal RF.
また、加算器280の出力側に設けられるHPF150を含むので、加算器280から出力される出力信号RFに含まれる可能性がある150GHzの帯域の成分を効率的かつ容易に除去でき、高品質な300GHzの帯域の送信信号RFを出力することができる。 In addition, by including an HPF 150 provided on the output side of the adder 280, it is possible to efficiently and easily remove 150 GHz band components that may be included in the output signal RF output from the adder 280, enabling a high-quality 300 GHz band transmission signal RF to be output.
<実施形態2の第1変形例>
図7は、実施形態2の第1変形例の送信装置200M1を含む電子機器20M1の構成を示す図である。電子機器20M1は、データ出力部50と送信装置200M1を含む。電子機器20M1は、電子機器20と同様に、例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、又はその他の通信機能を有する携帯機器等である。
<First Modification of Second Embodiment>
7 is a diagram showing the configuration of an electronic device 20M1 including a transmission device 200M1 according to a first modified example of embodiment 2. The electronic device 20M1 includes a data output unit 50 and the transmission device 200M1. Like the electronic device 20, the electronic device 20M1 is, for example, a smartphone, a tablet computer, or another portable device having a communication function.
送信装置200M1は、ミキサ130とミキサ140との間にアンプ260Aを追加するとともに、ミキサ230とミキサ240との間にアンプ260Bを追加した点が実施形態2の送信装置200と異なる。その他の構成は、実施形態2の送信装置200と同様であるため、ここでは相違点について説明する。 Transmitting device 200M1 differs from transmitting device 200 of embodiment 2 in that amplifier 260A is added between mixer 130 and mixer 140, and amplifier 260B is added between mixer 230 and mixer 240. The rest of the configuration is the same as transmitting device 200 of embodiment 2, so only the differences will be explained here.
アンプ260Aは、第2増幅器の一例であり、アンプ260Bは、第3増幅器の一例である。アンプ260Aは、ミキサ130の出力端子に接続される入力端子と、ミキサ140の入力端子に接続される出力端子とを有する。アンプ260Bは、ミキサ230の出力端子に接続される入力端子と、ミキサ240の入力端子に接続される出力端子とを有する。 Amplifier 260A is an example of a second amplifier, and amplifier 260B is an example of a third amplifier. Amplifier 260A has an input terminal connected to the output terminal of mixer 130 and an output terminal connected to the input terminal of mixer 140. Amplifier 260B has an input terminal connected to the output terminal of mixer 230 and an output terminal connected to the input terminal of mixer 240.
アンプ260A、260Bは、アンプ221、222、223、224と同様に、一例としてHEMTで実現される。アンプ260Aは、ミキサ130から出力される出力信号RF1をさらに増幅してミキサ140に出力し、アンプ260Bは、ミキサ230から出力される出力信号RF3をさらに増幅してミキサ240に出力する。ミキサ140、240で合成した後は、実施形態2の送信装置200と同様である。 Like amplifiers 221, 222, 223, and 224, amplifiers 260A and 260B are realized, for example, by HEMTs. Amplifier 260A further amplifies output signal RF1 output from mixer 130 and outputs it to mixer 140, and amplifier 260B further amplifies output signal RF3 output from mixer 230 and outputs it to mixer 240. After being combined by mixers 140 and 240, the operation is the same as that of transmitting device 200 in embodiment 2.
したがって、半導体装置の上限周波数を超える周波数帯域の送信信号RFを出力可能な送信装置200M1、及び、電子機器20M1を提供することができる。また、送信装置200M1は、ミキサ130とミキサ140との間にアンプ260Aを含むとともに、ミキサ230とミキサ240との間にアンプ260Bを含むため、送信信号RFの出力をさらに増大させることができる。なお、アンプ260A、260Bの増幅率は、送信装置200M1の用途等に応じて適切な値に設定すればよい。 Therefore, it is possible to provide a transmitting device 200M1 and electronic device 20M1 that are capable of outputting a transmit signal RF in a frequency band that exceeds the upper frequency limit of the semiconductor device. Furthermore, because transmitting device 200M1 includes amplifier 260A between mixer 130 and mixer 140, and amplifier 260B between mixer 230 and mixer 240, the output of the transmit signal RF can be further increased. The amplification factors of amplifiers 260A and 260B can be set to appropriate values depending on the application of transmitting device 200M1, etc.
<実施形態2の第2変形例>
図8は、実施形態2の第2変形例の送信装置200M2を含む電子機器20M2の構成を示す図である。電子機器20M2は、データ出力部50と送信装置200M2を含む。電子機器20M2は、電子機器20と同様に、例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、又はその他の通信機能を有する携帯機器等である。
<Second Modification of Second Embodiment>
8 is a diagram showing the configuration of an electronic device 20M2 including a transmission device 200M2 according to a second modification of embodiment 2. The electronic device 20M2 includes a data output unit 50 and the transmission device 200M2. Like the electronic device 20, the electronic device 20M2 is, for example, a smartphone, a tablet computer, or another portable device having a communication function.
送信装置200M2は、加算器280の代わりに減算器290を設けた点が実施形態2の送信装置200と異なる。その他の構成は、実施形態2の送信装置200と同様であるため、ここでは相違点について説明する。 Transmitting device 200M2 differs from transmitting device 200 of embodiment 2 in that it has a subtractor 290 instead of an adder 280. Other configurations are the same as transmitting device 200 of embodiment 2, so only the differences will be explained here.
減算器290の出力は、出力信号RF2のcos(2ωLO+ωIF)t+cos(2ωLO-ωIF)tと、位相シフタ270の出力のcos(2ωLO+ωIF)t-cos(2ωLO-ωIF)tとの差分である2cos(2ωLO-ωIF)tとなる。角速度ωLOで得られる周波数は150GHzであるため、減算器290の出力の周波数は、300GHzの帯域である。すなわち、減算器290から出力される出力信号RFの周波数は2×LO-IFであり、300GHzからI信号及びQ信号の周波数IFを減算した帯域になる。 The output of the subtractor 290 is 2cos( 2ωLO -ωIF)t, which is the difference between cos(2ωLO+ ωIF )t+cos( 2ωLO - ωIF )t of the output signal RF2 and cos( 2ωLO + ωIF )t-cos( 2ωLO - ωIF )t of the output of the phase shifter 270. Since the frequency obtained from the angular velocity ωLO is 150 GHz, the frequency of the output of the subtractor 290 is in the 300 GHz band. In other words, the frequency of the output signal RF output from the subtractor 290 is 2×LO-IF, which is in the band obtained by subtracting the frequency IF of the I signal and Q signal from 300 GHz.
HPF150は、実施形態2の第2変形例では減算器290の出力のうちの300GHzの帯域の成分を送信信号RF(2×LO-IF)として出力する。 In the second variant of embodiment 2, the HPF 150 outputs the 300 GHz band component of the output of the subtractor 290 as the transmit signal RF (2 x LO-IF).
図9は、ミキサ130の出力信号RF1とHPF150から出力される送信信号RFを示す図である。図9において横軸は周波数を表し、縦軸は信号強度を表す。出力信号RF1には、IF信号の10GHzの成分も含まれるが、ここでは省略する。 Figure 9 shows the output signal RF1 from mixer 130 and the transmit signal RF output from HPF 150. In Figure 9, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents signal strength. The output signal RF1 also contains a 10 GHz component of the IF signal, but this is omitted here.
図9に示すように、150GHzの前後にミキサ130の出力信号RF1(LO±IF)が生じ、300GHzよりもIF信号の周波数分だけ低い帯域に送信信号RF(2×LO-IF)が生じる。このように、I信号及びQ信号に対して2系統で2段のミキサ130、230及びミキサ140、240で同一周波数のローカル信号を2回混合することにより、300GHzの帯域の送信信号RFを得ることができる。 As shown in Figure 9, mixer 130's output signal RF1 (LO ± IF) is generated around 150 GHz, and a transmit signal RF (2 x LO - IF) is generated in a band that is lower than 300 GHz by the frequency of the IF signal. In this way, by mixing local signals of the same frequency twice for the I and Q signals in two systems using two-stage mixers 130, 230 and mixers 140, 240, a transmit signal RF in the 300 GHz band can be obtained.
したがって、半導体装置の上限周波数を超える周波数帯域の送信信号RFを出力可能な送信装置200M2、及び、電子機器20M2を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a transmitting device 200M2 and electronic device 20M2 that can output a transmission signal RF in a frequency band that exceeds the upper frequency limit of the semiconductor device.
ミキサ240から出力される出力信号RF4については、位相シフタ270で位相を90度進めて出力信号RF2に合わせてから減算器290で差分が求められるので、+IFの帯域を相殺させて-IFの帯域のみを選択的に残した出力信号RF(2×LO-IF)を得ることができる。このため、-IFの帯域のみを選択的に残した出力信号RF(2×LO-IF)を出力することができる。すなわち、最終的に出力する出力信号RFの周波数を2×LO-IFに設定することができる。 The phase of output signal RF4 output from mixer 240 is advanced by 90 degrees by phase shifter 270 to match output signal RF2, and then the difference is calculated by subtractor 290. This cancels out the +IF band and results in an output signal RF (2 x LO-IF) that selectively retains only the -IF band. This makes it possible to output an output signal RF (2 x LO-IF) that selectively retains only the -IF band. In other words, the frequency of the final output signal RF can be set to 2 x LO-IF.
さらに、減算器290から出力される出力信号RF(2×LO-IF)に含まれる余分な周波数成分をHPF150で除去して送信信号RFとして出力端子202から出力することができる。送信信号RFの周波数は2×LO-Fであり、-IFの帯域を含み、+IFの帯域を含まないため、最終的に出力される送信信号RFの周波数帯域を300GHzにおける-IFの帯域に選択的に設定することができる。 Furthermore, the HPF 150 removes unnecessary frequency components contained in the output signal RF (2×LO-IF) output from the subtractor 290, and the result is output from the output terminal 202 as the transmit signal RF. The frequency of the transmit signal RF is 2×LO-F, which includes the -IF band but not the +IF band, so the frequency band of the transmit signal RF that is finally output can be selectively set to the -IF band at 300 GHz.
<シミュレーション結果>
図10は、実施形態1の送信装置100のシミュレーションモデルを示す図である。図10に示すシミュレーションモデルは、図1に示す送信装置100に相当する。図10には、入力端子101、出力端子102、信号源110、ミキサ130、140を示し、アンプ121、122とHPF150は省略する。IF信号として10GHz、10dBmの信号を入力し、ローカル信号として150GHz、20dBmの信号を入力した。
<Simulation results>
Fig. 10 is a diagram showing a simulation model of the transmitting device 100 of the first embodiment. The simulation model shown in Fig. 10 corresponds to the transmitting device 100 shown in Fig. 1. Fig. 10 shows the input terminal 101, the output terminal 102, the signal source 110, and the mixers 130 and 140, but omits the amplifiers 121 and 122 and the HPF 150. A 10 GHz, 10 dBm signal was input as the IF signal, and a 150 GHz, 20 dBm signal was input as the local signal.
シミュレーションの条件として、+IFの成分(LO+IF、2×LO+IF)のみを求め、-IFの成分(LO-IF、2×LO-IF)は求めないこととした。また、アンプ121、122を省く代わりにアンプ121、122の増幅率の分だけローカル信号の出力を増大させた。また、ミキサ130、140の変換損失を-20dBに設定した。 The simulation conditions were to calculate only the +IF components (LO + IF, 2 x LO + IF), and not the -IF components (LO - IF, 2 x LO - IF). Furthermore, amplifiers 121 and 122 were omitted, and instead the local signal output was increased by the amplification factor of amplifiers 121 and 122. The conversion loss of mixers 130 and 140 was set to -20 dB.
図11は、実施形態1の送信装置100についてのシミュレーション結果を示す図である。IF信号(10GHz、10dBm)とローカル信号(150GHz、20dBm)を入力したところ、出力信号RF1は160GHz、-11.1dBmであり、出力信号RF2は、310GHz、-31.1dBmであった。出力信号RF2の出力が低かったが、310GHzの出力信号RF2が得られることを確認できた。 Figure 11 shows the simulation results for the transmitter 100 of embodiment 1. When an IF signal (10 GHz, 10 dBm) and a local signal (150 GHz, 20 dBm) were input, the output signal RF1 was 160 GHz, -11.1 dBm, and the output signal RF2 was 310 GHz, -31.1 dBm. Although the output power of the output signal RF2 was low, it was confirmed that an output signal RF2 of 310 GHz was obtained.
図12は、実施形態1の変形例の送信装置100Mのシミュレーションモデルを示す図である。図12に示すシミュレーションモデルは、図10に示すシミュレーションモデルに対して、増幅率(利得)が40dBのアンプ160を追加したものである。その他のシミュレーションの条件は、図10に示すシミュレーションモデルと同一である。 Figure 12 is a diagram showing a simulation model of a transmission device 100M according to a modified example of the first embodiment. The simulation model shown in Figure 12 is the same as the simulation model shown in Figure 10 except that an amplifier 160 with an amplification factor (gain) of 40 dB has been added. The other simulation conditions are the same as those of the simulation model shown in Figure 10.
図13は、実施形態1の変形例の送信装置100Mについてのシミュレーション結果を示す図である。IF信号(10GHz、10dBm)とローカル信号(150GHz、20dBm)を入力したところ、出力信号RF1は160GHz、-11.1dBmであり、図11に示す結果と同じである。アンプ160の増幅の影響が生じる出力信号RF2は、310GHz、8.85dBmであった。図11のシミュレーション結果と比べて出力が約40dB増大したことを確認できた。 Figure 13 shows the simulation results for a transmission device 100M according to a modified example of embodiment 1. When an IF signal (10 GHz, 10 dBm) and a local signal (150 GHz, 20 dBm) were input, the output signal RF1 was 160 GHz and -11.1 dBm, the same as the results shown in Figure 11. The output signal RF2, which is affected by the amplification of amplifier 160, was 310 GHz and 8.85 dBm. It was confirmed that the output increased by approximately 40 dB compared to the simulation results shown in Figure 11.
以上のように、150GHzのローカル信号を用いて、310GHz(300GHzの帯域)で8.85dBM(約7.67mW)の送信信号RFが得られることを確認できた。実施形態2の送信装置200、200M1、200M2についても同様の送信信号RFが得られるものと考えられる。 As described above, it was confirmed that a transmission signal RF of 8.85 dBM (approximately 7.67 mW) can be obtained at 310 GHz (300 GHz band) using a 150 GHz local signal. It is believed that a similar transmission signal RF can also be obtained with the transmitting devices 200, 200M1, and 200M2 of embodiment 2.
<実施形態3>
図14は、実施形態3の送信装置300を含む電子機器30の構成の一例を示す図である。図15は、送信装置300の各部で得られる信号の波形の一例を示す図である。図15において、横軸は周波数を表し、縦軸は振幅を表す。
<Embodiment 3>
Fig. 14 is a diagram showing an example of the configuration of an electronic device 30 including a transmitting device 300 according to the third embodiment. Fig. 15 is a diagram showing an example of the waveform of a signal obtained at each unit of the transmitting device 300. In Fig. 15, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents amplitude.
図14に示すように、電子機器30は、データ出力部50MMと送信装置300を含む。電子機器30は、実施形態1の電子機器10と同様に、例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、又はその他の通信機能を有する携帯機器等である。 As shown in FIG. 14, the electronic device 30 includes a data output unit 50MM and a transmission device 300. Similar to the electronic device 10 of embodiment 1, the electronic device 30 is, for example, a smartphone, a tablet computer, or other portable device with communication capabilities.
実施形態3では、データ出力部50Mは、2つの出力端子51A、51Bを有し、中間周波数のIF信号及びIFバー信号をそれぞれ出力する。IFバー信号は、IF信号と位相が180度異なる信号であり、IF信号の位相を反転させた信号である。IF信号及びIFバー信号は差動入力信号であり、データ出力部50Mの内部で生成され、出力端子51A、51Bから出力される。IF信号は第1入力信号の一例であり、IFバー信号は第2入力信号の一例である。 In embodiment 3, the data output unit 50M has two output terminals 51A and 51B, which output an intermediate frequency IF signal and an IF bar signal, respectively. The IF bar signal is a signal whose phase is 180 degrees different from that of the IF signal, and is a signal with the phase of the IF signal inverted. The IF signal and IF bar signal are differential input signals that are generated inside the data output unit 50M and output from the output terminals 51A and 51B. The IF signal is an example of a first input signal, and the IF bar signal is an example of a second input signal.
送信装置300は、入力端子301A、301B、出力端子302、信号源110、バラン310、アンプ321、322、ミキサ331、332、333、334、整合回路340A、340B、接続部350、及び加算器360を有する。ミキサ331、332、333、334は、IF信号及びIFバー信号に対して2系統で2段設けられている。 Transmitting device 300 has input terminals 301A and 301B, output terminal 302, signal source 110, balun 310, amplifiers 321 and 322, mixers 331, 332, 333, and 334, matching circuits 340A and 340B, a connection unit 350, and an adder 360. Mixers 331, 332, 333, and 334 are provided in two stages with two systems for the IF signal and the IF bar signal.
バラン310は、差動出力部の一例である。アンプ321は、第1増幅器の一例である。アンプ322は、第2増幅器の一例である。ミキサ331、332、333、334は、それぞれ、第1ミキサ、第2ミキサ、第3ミキサ、第4ミキサの一例である。 Balun 310 is an example of a differential output section. Amplifier 321 is an example of a first amplifier. Amplifier 322 is an example of a second amplifier. Mixers 331, 332, 333, and 334 are examples of a first mixer, a second mixer, a third mixer, and a fourth mixer, respectively.
入力端子301Aは、送信装置300の外部ではデータ出力部50Mの出力端子51Aに接続されており、データ出力部50MからIF信号が入力される。入力端子301Aは、送信装置300の内部ではミキサ331の一方の入力端子に接続されている。 Outside the transmitting device 300, the input terminal 301A is connected to the output terminal 51A of the data output unit 50M, and an IF signal is input from the data output unit 50M. Inside the transmitting device 300, the input terminal 301A is connected to one input terminal of the mixer 331.
入力端子301Bは、送信装置300の外部ではデータ出力部50Mの出力端子51Bに接続されており、データ出力部50MからIFバー信号が入力される。入力端子301Bは、送信装置300の内部ではミキサ332の一方の入力端子に接続されている。 Outside the transmitting device 300, the input terminal 301B is connected to the output terminal 51B of the data output unit 50M, and an IF bar signal is input from the data output unit 50M. Inside the transmitting device 300, the input terminal 301B is connected to one input terminal of the mixer 332.
出力端子302は、送信装置300の内部では加算器360の出力端子に接続されており、送信装置300の外部ではアンテナ103に接続されている。出力端子302は、送信装置300がIF信号及びIFバー信号に対して周波数変換と増幅を行って得られる送信信号RFを出力する端子である。なお、出力端子302とアンテナ103との間には、例えばインピーダンス整合又はその他の処理を行う回路が設けられていてもよい。 Output terminal 302 is connected to the output terminal of adder 360 inside transmitting device 300, and is connected to antenna 103 outside transmitting device 300. Output terminal 302 is a terminal that outputs the transmission signal RF obtained by transmitting device 300 performing frequency conversion and amplification on the IF signal and IF bar signal. Note that a circuit for performing impedance matching or other processing, for example, may be provided between output terminal 302 and antenna 103.
信号源110は、ローカル信号(LO)を出力する。信号源110は、実施形態1及び2の信号源110と同一である。ローカル信号LOの周波数LOは一例として150GHzである。150GHzは、HEMTで実現されるアンプ321、322で増幅可能な信号の周波数の上限に近いが、HEMTが良好な増幅特性でアンプ321、322として動作可能な周波数である。信号源110の出力端子は、バラン310の不平衡側巻き線311と、接続部350とに接続されている。 Signal source 110 outputs a local signal (LO). Signal source 110 is the same as signal source 110 in embodiments 1 and 2. The frequency LO of local signal LO is, for example, 150 GHz. 150 GHz is close to the upper limit of the frequency of signals that can be amplified by amplifiers 321 and 322 realized with HEMTs, but it is a frequency at which HEMTs can operate as amplifiers 321 and 322 with good amplification characteristics. The output terminal of signal source 110 is connected to unbalanced side winding 311 of balun 310 and connection part 350.
バラン310は、不平衡側巻き線311と、平衡側巻き線312とを有する。平衡側巻き線312の一端はアンプ321の入力端子に接続され、他端はアンプ322の入力端子に接続される。バラン310は、信号源110から入力されるローカル信号LOからローカル信号+LO及び-LOを生成して出力する。ローカル信号+LOは、ローカル信号LOと等しい、振幅、周波数、及び位相を有する。ローカル信号+LOは、ローカル信号LOと同一である。ローカル信号-LOは、ローカル信号+LOの位相を反転させた信号であり、ローカル信号+LOとは位相が180度異なる。ローカル信号+LO及び-LOは差動信号を構築する。 Balun 310 has an unbalanced side winding 311 and a balanced side winding 312. One end of balanced side winding 312 is connected to the input terminal of amplifier 321, and the other end is connected to the input terminal of amplifier 322. Balun 310 generates and outputs local signals +LO and -LO from local signal LO input from signal source 110. Local signal +LO has the same amplitude, frequency, and phase as local signal LO. Local signal +LO is identical to local signal LO. Local signal -LO is a signal with the phase of local signal +LO inverted, and is 180 degrees out of phase with local signal +LO. Local signals +LO and -LO form a differential signal.
ローカル信号+LOは、図15(A)に示すように、正の振幅を有する信号であり、cosωLO・tで表すことができる。また、ローカル信号-LOは、図15(B)に示すように、負の振幅を有する信号であり、-cosωLO・tで表すことができる。 The local signal +LO is a signal having a positive amplitude and can be expressed as cosω LO ·t as shown in Fig. 15(A), and the local signal −LO is a signal having a negative amplitude and can be expressed as −cosω LO ·t as shown in Fig. 15(B).
アンプ321は、平衡側巻き線312の一端に接続される入力端子と、ミキサ331の他方の入力端子に接続される出力端子とを有し、バラン310から入力されるローカル信号+LOを増幅してミキサ331に出力する。アンプ321は、HEMTで実現される。 Amplifier 321 has an input terminal connected to one end of balanced side winding 312 and an output terminal connected to the other input terminal of mixer 331, and amplifies the local signal +LO input from balun 310 and outputs it to mixer 331. Amplifier 321 is implemented using a HEMT.
アンプ322は、平衡側巻き線312の他端に接続される入力端子と、ミキサ332の他方の入力端子に接続される出力端子とを有し、バラン310から入力されるローカル信号-LOを増幅してミキサ332に出力する。アンプ322は、HEMTで実現される。アンプ322の増幅率は、回路の対称性を考慮してアンプ321の増幅率と同一値に設定することが好ましい。 Amplifier 322 has an input terminal connected to the other end of balanced side winding 312 and an output terminal connected to the other input terminal of mixer 332, and amplifies the local signal -LO input from balun 310 and outputs it to mixer 332. Amplifier 322 is implemented using a HEMT. It is preferable to set the gain of amplifier 322 to the same value as the gain of amplifier 321, taking into account the symmetry of the circuit.
ミキサ331は、入力端子301Aとアンプ321の出力端子とに接続される2つの入力端子と、整合回路340Aの入力端子に接続される出力端子とを有する。ミキサ331は、入力端子301Aから入力されるIF信号と、アンプ321で増幅されたローカル信号+LOとを混合し、出力信号RF1として整合回路340Aに出力する。出力信号RF1は、第1出力信号の一例である。 Mixer 331 has two input terminals connected to input terminal 301A and the output terminal of amplifier 321, and an output terminal connected to the input terminal of matching circuit 340A. Mixer 331 mixes the IF signal input from input terminal 301A with the local signal + LO amplified by amplifier 321, and outputs the result as output signal RF1 to matching circuit 340A. Output signal RF1 is an example of a first output signal.
このため、出力信号RF1の周波数は、LO±IFとなる。周波数LO±IFは、150GHzを含む帯域である。また、図15(C)に示すように、出力信号RF1の波形は、周波数LOで正の振幅を有するローカル信号+LOの前後に、周波数がLO±IFで正の振幅を有するIF信号が存在する波形になる。 As a result, the frequency of output signal RF1 is LO ± IF. Frequencies LO ± IF are a band that includes 150 GHz. Also, as shown in Figure 15 (C), the waveform of output signal RF1 is a waveform in which an IF signal with a positive amplitude and a frequency of LO ± IF exists before and after a local signal + LO with a positive amplitude at frequency LO.
ミキサ332は、入力端子301Bとアンプ322の出力端子とに接続される2つの入力端子と、整合回路340Bの入力端子に接続される出力端子とを有する。ミキサ332は、入力端子301Bから入力されるIFバー信号と、アンプ322で増幅されたローカル信号-LOとを混合し、出力信号RF2として整合回路340Bに出力する。出力信号RF2は、第2出力信号の一例である。 Mixer 332 has two input terminals connected to input terminal 301B and the output terminal of amplifier 322, and an output terminal connected to the input terminal of matching circuit 340B. Mixer 332 mixes the IF bar signal input from input terminal 301B with the local signal -LO amplified by amplifier 322, and outputs the result as output signal RF2 to matching circuit 340B. Output signal RF2 is an example of a second output signal.
このため、出力信号RF2の周波数は、LO±IFとなる。周波数LO±IFは、150GHzを含む帯域である。また、図15(D)に示すように、出力信号RF2の波形は、周波数LOで負の振幅を有するローカル信号-LOの前後に、周波数がLO±IFで正の振幅を有するIF信号が存在する波形になる。 As a result, the frequency of output signal RF2 is LO ± IF. Frequencies LO ± IF are a band that includes 150 GHz. Also, as shown in Figure 15 (D), the waveform of output signal RF2 is such that an IF signal with a positive amplitude and a frequency of LO ± IF exists before and after a local signal -LO with a negative amplitude and a frequency of LO.
整合回路340Aは、ミキサ331の出力端子に接続される入力端子と、ミキサ333の一方の入力端子に接続される出力端子とを有する。整合回路340Aは、第1整合回路の一例である。整合回路340Aは、ミキサ331及び333の間におけるインピーダンス整合を取るために設けられており、ミキサ331から出力される出力信号RF1をそのまま通過させる。 Matching circuit 340A has an input terminal connected to the output terminal of mixer 331 and an output terminal connected to one input terminal of mixer 333. Matching circuit 340A is an example of a first matching circuit. Matching circuit 340A is provided to achieve impedance matching between mixers 331 and 333, and allows output signal RF1 output from mixer 331 to pass through unchanged.
整合回路340Bは、ミキサ332の出力端子に接続される入力端子と、ミキサ334の一方の入力端子に接続される出力端子とを有する。整合回路340Bは、第2整合回路の一例である。整合回路340Bは、ミキサ332及び334の間におけるインピーダンス整合を取るために設けられており、ミキサ332から出力される出力信号RF2をそのまま通過させる。 Matching circuit 340B has an input terminal connected to the output terminal of mixer 332 and an output terminal connected to one input terminal of mixer 334. Matching circuit 340B is an example of a second matching circuit. Matching circuit 340B is provided to achieve impedance matching between mixers 332 and 334, and allows output signal RF2 output from mixer 332 to pass through unchanged.
ミキサ333は、整合回路340Aの出力端子と接続部350とに接続される2つの入力端子と、加算器360の一方の入力端子に接続される出力端子とを有する。ミキサ333は、整合回路340Aから入力される出力信号RF1と、接続部350から入力されるローカル信号LOとを混合し、出力信号RF3として加算器360に出力する。出力信号RF3は、第3出力信号の一例である。 Mixer 333 has two input terminals connected to the output terminal of matching circuit 340A and connection unit 350, and an output terminal connected to one input terminal of adder 360. Mixer 333 mixes output signal RF1 input from matching circuit 340A with local signal LO input from connection unit 350, and outputs the result to adder 360 as output signal RF3. Output signal RF3 is an example of a third output signal.
このため、出力信号RF3の周波数は、2×LO±IFとなる。周波数2×LO±IFは、300GHzを含む帯域である。図15(E)に示すように、出力信号RF3の波形は、周波数2LOで正の振幅を有するローカル信号+2LOと、周波数が2LO±IFで正の振幅を有するIF信号とが有する波形になる。 As a result, the frequency of output signal RF3 is 2 x LO ± IF. The frequency 2 x LO ± IF is a band that includes 300 GHz. As shown in Figure 15 (E), the waveform of output signal RF3 is a waveform that has a local signal +2LO with a frequency of 2LO and a positive amplitude, and an IF signal with a frequency of 2LO ± IF and a positive amplitude.
ミキサ334は、整合回路340Bの出力端子と接続部350とに接続される2つの入力端子と、加算器360の他方の入力端子に接続される出力端子とを有する。ミキサ334は、整合回路340Bから入力される出力信号RF2と、接続部350から入力されるローカル信号LOとを混合し、出力信号RF4として加算器360に出力する。出力信号RF4は、第4出力信号の一例である。 Mixer 334 has two input terminals connected to the output terminal of matching circuit 340B and connection unit 350, and an output terminal connected to the other input terminal of adder 360. Mixer 334 mixes output signal RF2 input from matching circuit 340B with local signal LO input from connection unit 350, and outputs the result to adder 360 as output signal RF4. Output signal RF4 is an example of a fourth output signal.
このため、出力信号RF4の周波数は、2×LO±IFとなる。周波数2×LO±IFは、300GHzを含む帯域である。図15(F)に示すように、出力信号RF4の波形は、周波数2LOで負の振幅を有するローカル信号-2LOと、周波数が2LO±IFで正の振幅を有するIF信号とを有する波形になる。 As a result, the frequency of output signal RF4 is 2×LO±IF. The frequency 2×LO±IF is a band that includes 300 GHz. As shown in Figure 15 (F), the waveform of output signal RF4 has a local signal -2LO with a negative amplitude at frequency 2LO, and an IF signal with a frequency 2LO±IF with a positive amplitude.
加算器360は、ミキサ333の出力端子とミキサ334の出力端子とに接続される2つの入力端子と、出力端子302に接続される出力端子とを有する。加算器360は、ミキサ333から入力される出力信号RF3と、ミキサ334から入力される出力信号RF4とを加算する。 Adder 360 has two input terminals connected to the output terminal of mixer 333 and the output terminal of mixer 334, and an output terminal connected to output terminal 302. Adder 360 adds output signal RF3 input from mixer 333 and output signal RF4 input from mixer 334.
出力信号RF3と、出力信号RF4とを加算すると、図15(G)に示すようになる。周波数2LOで正の振幅を有するローカル信号+2LOと、周波数が2LO±IFで正の振幅を有するIF信号とを有する出力信号RF3と、周波数2LOで負の振幅を有するローカル信号-2LOと、周波数が2LO±IFで正の振幅を有するIF信号とを有する出力信号RF4とを加算するため、ローカル信号+2LOとローカル信号-2LOとが打ち消し合い、周波数が2LO±IFで正の振幅を有するIF信号が得られる。図15(G)に示すIF信号の周波数は、300GHz±IFであり、振幅は図15(C)~図15(F)に示すIF信号の2倍である。 When output signals RF3 and RF4 are added together, the result is as shown in Figure 15(G). By adding output signal RF3, which has a local signal +2LO with a frequency of 2LO and a positive amplitude, and an IF signal with a frequency of 2LO ± IF, to output signal RF4, which has a local signal -2LO with a negative amplitude at frequency 2LO and an IF signal with a frequency of 2LO ± IF and a positive amplitude, the local signals +2LO and -2LO cancel each other out, resulting in an IF signal with a frequency of 2LO ± IF and a positive amplitude. The frequency of the IF signal shown in Figure 15(G) is 300 GHz ± IF, and its amplitude is twice that of the IF signals shown in Figures 15(C) to 15(F).
ここで、IF信号の角速度をωIF、ローカル信号の角速度をωLOとする。角速度ωLOで得られる周波数は150GHzである。ローカル信号+LOをcosωLO・t、ローカル信号-LOを-cosωLO・t、IF信号をcos(ωIF・t)、IFバー信号を-cos(ωIF・t)する。 Here, the angular velocity of the IF signal is ω IF , and the angular velocity of the local signal is ω LO . The frequency obtained at angular velocity ω LO is 150 GHz. The local signal +LO is cosω LO ·t, the local signal −LO is −cosω LO ·t, the IF signal is cos(ω IF ·t), and the IF bar signal is −cos(ω IF ·t).
出力信号RF1はcosωLO・t+cos(ωLO+ωIF)t+cos(ωLO-ωIF)tであり、出力信号RF2は-cosωLO・t+cos(ωLO+ωIF)t+cos(ωLO-ωIF)tである。 The output signal RF1 is cosω LO ·t+cos(ω LO +ω IF )t+cos(ω LO −ω IF )t, and the output signal RF2 is −cosω LO ·t+cos(ω LO +ω IF )t+cos(ω LO −ω IF )t.
出力信号RF3はcos2ωLO・t+cos(2ωLO+ωIF)t+cos(2ωLO-ωIF)tであり、出力信号RF4は-cos2ωLO・t+cos(2ωLO+ωIF)t+cos(2ωLO-ωIF)tとなる。 The output signal RF3 is cos2ω LO ·t+cos(2ω LO +ω IF )t+cos(2ω LO −ω IF )t, and the output signal RF4 is −cos2ω LO ·t+cos(2ω LO +ω IF )t+cos(2ω LO −ω IF )t.
このため、加算器360の出力は、出力信号RF3のcos2ωLO・t+cos(2ωLO+ωIF)t+cos(2ωLO-ωIF)tと、出力信号RF4の-cos2ωLO・t+cos(2ωLO+ωIF)t+cos(2ωLO-ωIF)tとを加算して得る2cos(2ωLO+ωIF)t+2cos(2ωLO-ωIF)tになる。加算器360の出力は送信信号RFである。 Therefore, the output of adder 360 becomes 2cos ( 2ωLO +ωIF)t+2cos(2ωLO -ωIF )t, which is obtained by adding cos2ωLO.t +cos( 2ωLO + ωIF )t+cos( 2ωLO -ωIF )t of output signal RF3 and -cos2ωLO.t+cos ( 2ωLO + ωIF )t+cos( 2ωLO -ωIF )t of output signal RF4 . The output of adder 360 is the transmit signal RF.
角速度ωLOで得られる周波数は150GHzであるため、加算器360の出力の周波数は、300GHzの帯域である。すなわち、加算器360から出力される出力信号RFの周波数は2×LO+IFであり、図15(G)に示すように、周波数が300GHz±IFで、振幅は図15(C)~図15(F)に示すIF信号の2倍のIF信号が得られる。 Since the frequency obtained from the angular velocity ω LO is 150 GHz, the frequency of the output of the adder 360 is in the 300 GHz band. That is, the frequency of the output signal RF output from the adder 360 is 2×LO+IF, and as shown in FIG. 15(G), an IF signal is obtained whose frequency is 300 GHz±IF and whose amplitude is twice that of the IF signal shown in FIGS. 15(C) to 15(F).
以上のように、バラン310で得られるローカル信号+LO及び-LOを増幅してからIF信号及びIFバー信号をそれぞれ混合して出力信号RF1及びRF2を生成し、出力信号RF1及びRF2にローカル信号LOを加算することによって、出力信号RF3及びRF4を得る。出力信号RF3及びRF4を加算すると、出力信号RF3に含まれるローカル信号+2LO(cos2ωLO・t)と、出力信号RF4に含まれるローカル信号-2LO(-cos2ωLO・t)とが打ち消し合い、周波数が2LO±IFで、振幅が元のIF信号の2倍のIF信号が送信信号RFとして得られる。2LO±IFは、300GHz±IFである。 As described above, the local signals +LO and -LO obtained by the balun 310 are amplified and then mixed with the IF signal and IF bar signal to generate output signals RF1 and RF2. The local signal LO is then added to the output signals RF1 and RF2 to obtain output signals RF3 and RF4. When the output signals RF3 and RF4 are added, the local signal +2LO (cos2ω LO ·t) contained in the output signal RF3 and the local signal -2LO (-cos2ω LO ·t) contained in the output signal RF4 cancel each other out, resulting in an IF signal with a frequency of 2LO±IF and twice the amplitude of the original IF signal being obtained as the transmit signal RF. 2LO±IF is 300 GHz±IF.
したがって、半導体装置の上限周波数を超える周波数帯域の送信信号RFを出力可能な送信装置300、及び、電子機器30を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a transmitting device 300 and electronic device 30 that can output a transmission signal RF in a frequency band that exceeds the upper frequency limit of the semiconductor device.
また、送信信号RFには、ローカル信号+2LOと、ローカル信号-2LOとが含まれないため、周波数が300GHz±IFで、振幅が元のIF信号の2倍のIF信号のみを得ることができる。 In addition, since the transmit signal RF does not include the local signal +2LO and the local signal -2LO, only an IF signal with a frequency of 300 GHz ±IF and an amplitude twice that of the original IF signal can be obtained.
また、実施形態1、2と同様に、逓倍器を用いずに、IF信号の帯域も2倍に広がるため、高精度で誤差の少ない300GHzの出力信号送信信号RFが得られる。 Furthermore, as in embodiments 1 and 2, the IF signal bandwidth is doubled without using a multiplier, resulting in a highly accurate and error-free 300 GHz output signal transmission RF.
図16は、実施形態3の変形例の送信装置300Mを含む電子機器30Mの構成の一例を示す図である。図17は、送信装置300Mの各部で得られる信号の波形の一例を示す図である。図17において、横軸は周波数を表し、縦軸は振幅を表す。 Figure 16 is a diagram showing an example of the configuration of electronic device 30M including transmission device 300M according to a modified example of embodiment 3. Figure 17 is a diagram showing an example of the waveform of a signal obtained at each section of transmission device 300M. In Figure 17, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents amplitude.
図16に示すように、電子機器30Mは、データ出力部50MMと送信装置300Mを含む。電子機器30Mは、電子機器30と同様に、例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、又はその他の通信機能を有する携帯機器等である。 As shown in FIG. 16, electronic device 30M includes a data output unit 50MM and a transmission device 300M. Like electronic device 30, electronic device 30M is, for example, a smartphone, tablet computer, or other portable device with communication capabilities.
送信装置300Mは、入力端子301A、301B、出力端子302、信号源110M、バラン310、アンプ321、322、ミキサ331、332、333M、334M、整合回路340MA、340MB、接続部350、及び加算器360を有する。ミキサ331、332、333M、334Mは、IF信号及びIFバー信号に対して2系統で2段設けられている。以下では、図14に示す送信装置300との相違点を中心に説明する。ミキサ333M、334Mは、それぞれ、第3ミキサ、第4ミキサの一例である。 Transmitting device 300M has input terminals 301A and 301B, output terminal 302, signal source 110M, balun 310, amplifiers 321 and 322, mixers 331, 332, 333M, and 334M, matching circuits 340MA and 340MB, connection section 350, and adder 360. Mixers 331, 332, 333M, and 334M are arranged in two stages and two systems for the IF signal and the IF bar signal. The following explanation focuses on the differences from transmitting device 300 shown in Figure 14. Mixers 333M and 334M are examples of the third mixer and fourth mixer, respectively.
信号源110Mは、100GHzのローカル信号(LO)を出力する点が図14に示す信号源110と異なる。実施形態3の変形例では、ローカル信号LOの周波数LOは100GHzである。このため、HEMTで実現されるアンプ321、322で増幅可能な信号の周波数の上限に対して実施形態1の信号源110よりも信号源110Mの方がより余裕があり、HEMTで実現されるアンプ321、322が良好な増幅特性で動作可能である。 Signal source 110M differs from signal source 110 shown in FIG. 14 in that it outputs a 100 GHz local signal (LO). In the modified example of embodiment 3, the frequency LO of the local signal LO is 100 GHz. As a result, signal source 110M has more leeway than signal source 110 of embodiment 1 with respect to the upper limit of the frequency of signals that can be amplified by amplifiers 321 and 322 realized using HEMTs, allowing amplifiers 321 and 322 realized using HEMTs to operate with good amplification characteristics.
ローカル信号+LOは、図17(A)に示すように、正の振幅を有する信号であり、cosωLO・tで表すことができる。また、ローカル信号-LOは、図17(B)に示すように、負の振幅を有する信号であり、-cosωLO・tで表すことができる。周波数LOは100GHzである。 As shown in Fig. 17(A), the local signal +LO is a signal having a positive amplitude and can be expressed as cosω LO ·t. Also, as shown in Fig. 17(B), the local signal −LO is a signal having a negative amplitude and can be expressed as −cosω LO ·t. The frequency LO is 100 GHz.
ミキサ331が出力する出力信号RF1の周波数は、LO±IFであり、周波数LO±IFは、100GHzを含む帯域である。また、図17(C)に示すように、出力信号RF1の波形は、周波数LOで正の振幅を有するローカル信号+LOの前後に、周波数がLO±IFで正の振幅を有するIF信号が存在する波形になる。 The frequency of the output signal RF1 output by mixer 331 is LO ± IF, where the frequencies LO ± IF are in a band that includes 100 GHz. Furthermore, as shown in Figure 17 (C), the waveform of the output signal RF1 is such that an IF signal with a positive amplitude and a frequency of LO ± IF exists before and after a local signal with a positive amplitude and a frequency of LO + LO.
同様に、ミキサ332が出力する出力信号RF2の周波数は、LO±IFであり、周波数LO±IFは、100GHzを含む帯域である。また、図17(D)に示すように、出力信号RF2の波形は、周波数LOで負の振幅を有するローカル信号-LOの前後に、周波数がLO±IFで正の振幅を有するIF信号が存在する波形になる。 Similarly, the frequency of the output signal RF2 output by mixer 332 is LO ± IF, where the frequencies LO ± IF are in a band that includes 100 GHz. Also, as shown in Figure 17 (D), the waveform of the output signal RF2 is such that an IF signal with a frequency of LO ± IF and a positive amplitude exists before and after a local signal -LO with a negative amplitude at frequency LO.
ミキサ333Mは、高調波ミキサである点が図14に示すミキサ333と異なる。高調波ミキサとしてのミキサ333Mは、接続部350から入力されるローカル信号LOに基づいて、内部で歪み成分(非線形成分)を用いて200GHzの信号を作り出し、200GHzの信号と、出力信号RF1とを混合して300GHzの出力信号RF3を出力する。ミキサ333Mが出力する出力信号RF3は、第3出力信号の一例である。 Mixer 333M differs from mixer 333 shown in FIG. 14 in that it is a harmonic mixer. As a harmonic mixer, mixer 333M creates a 200 GHz signal using internal distortion components (nonlinear components) based on the local signal LO input from connection section 350, and mixes the 200 GHz signal with output signal RF1 to output output signal RF3 at 300 GHz. Output signal RF3 output by mixer 333M is an example of a third output signal.
このため、出力信号RF3の周波数は、3×LO±IFとなる。周波数3×LO±IFは、300GHzを含む帯域である。図17(E)に示すように、出力信号RF3の波形は、周波数3LOで正の振幅を有するローカル信号+3LOと、周波数が3LO±IFで正の振幅を有するIF信号とを有する波形になる。 As a result, the frequency of output signal RF3 is 3 x LO ± IF. The frequency 3 x LO ± IF is a band that includes 300 GHz. As shown in Figure 17 (E), the waveform of output signal RF3 has a local signal +3LO with a frequency of 3LO and a positive amplitude, and an IF signal with a frequency of 3LO ± IF and a positive amplitude.
ミキサ334Mは、高調波ミキサである点が図14に示すミキサ334と異なる。高調波ミキサとしてのミキサ334Mは、接続部350から入力されるローカル信号LOに基づいて、内部で歪み成分(非線形成分)を用いて200GHzの信号を作り出し、200GHzの信号と、出力信号RF2とを混合して300GHzの出力信号RF4を出力する。ミキサ334Mが出力する出力信号RF4は、第4出力信号の一例である。 Mixer 334M differs from mixer 334 shown in FIG. 14 in that it is a harmonic mixer. As a harmonic mixer, mixer 334M creates a 200 GHz signal using internal distortion components (nonlinear components) based on the local signal LO input from connection section 350, and mixes the 200 GHz signal with output signal RF2 to output output signal RF4 at 300 GHz. Output signal RF4 output by mixer 334M is an example of a fourth output signal.
このため、出力信号RF4の周波数は、3×LO±IFとなる。周波数3×LO±IFは、300GHzを含む帯域である。図17(F)に示すように、出力信号RF4の波形は、周波数3LOで負の振幅を有するローカル信号-3LOと、周波数が3LO±IFで正の振幅を有するIF信号とを有する波形になる。 As a result, the frequency of output signal RF4 is 3 x LO ± IF. The frequency 3 x LO ± IF is a band that includes 300 GHz. As shown in Figure 17 (F), the waveform of output signal RF4 has a local signal -3LO with a negative amplitude at frequency 3LO, and an IF signal with a frequency 3LO ± IF with a positive amplitude.
加算器360は、ミキサ333Mの出力端子とミキサ334Mの出力端子とに接続される2つの入力端子と、出力端子302に接続される出力端子とを有する。加算器360は、ミキサ333Mから入力される出力信号RF3と、ミキサ334Mから入力される出力信号RF4とを加算する。 Adder 360 has two input terminals connected to the output terminal of mixer 333M and the output terminal of mixer 334M, and an output terminal connected to output terminal 302. Adder 360 adds output signal RF3 input from mixer 333M and output signal RF4 input from mixer 334M.
出力信号RF3と、出力信号RF4とを加算すると、図17(G)に示すようになる。周波数3LOで正の振幅を有するローカル信号+3LOと、周波数が3LO±IFで正の振幅を有するIF信号とを有する出力信号RF3と、周波数3LOで負の振幅を有するローカル信号-3LOと、周波数が3LO±IFで正の振幅を有するIF信号とを有する出力信号RF4とを加算するため、ローカル信号+3LOとローカル信号-3LOとが打ち消し合い、周波数が3LO±IFで正の振幅を有するIF信号が得られる。図17(G)に示すIF信号の周波数は、300GHz±IFであり、振幅は図17(C)~図17(F)に示すIF信号の2倍である。 When output signals RF3 and RF4 are added together, the result is as shown in Figure 17(G). By adding output signal RF3, which has a local signal +3LO with a frequency of 3LO and a positive amplitude, and an IF signal with a frequency of 3LO ± IF, to output signal RF4, which has a local signal -3LO with a negative amplitude at frequency 3LO and an IF signal with a frequency of 3LO ± IF and a positive amplitude, the local signals +3LO and -3LO cancel each other out, resulting in an IF signal with a frequency of 3LO ± IF and a positive amplitude. The frequency of the IF signal shown in Figure 17(G) is 300 GHz ± IF, and its amplitude is twice that of the IF signals shown in Figures 17(C) to 17(F).
ここで、角速度ωLOで得られる周波数は100GHzである。ローカル信号+LOをcosωLO・t、ローカル信号-LOを-cosωLO・t、IF信号をcos(ωIF・t)、IFバー信号を-cos(ωIF・t)する。 Here, the frequency obtained at angular velocity ω LO is 100 GHz. The local signal +LO is cosω LO ·t, the local signal −LO is −cosω LO ·t, the IF signal is cos(ω IF ·t), and the IF bar signal is −cos(ω IF ·t).
出力信号RF1はcosωLO・t+cos(ωLO+ωIF)t+cos(ωLO-ωIF)tであり、出力信号RF2は-cosωLO・t+cos(ωLO+ωIF)t+cos(ωLO-ωIF)tである。 The output signal RF1 is cosω LO ·t+cos(ω LO +ω IF )t+cos(ω LO −ω IF )t, and the output signal RF2 is −cosω LO ·t+cos(ω LO +ω IF )t+cos(ω LO −ω IF )t.
出力信号RF3はcos3ωLO・t+cos(3ωLO+ωIF)t+cos(3ωLO-ωIF)tであり、出力信号RF4は-cos3ωLO・t+cos(3ωLO+ωIF)t+cos(3ωLO-ωIF)tとなる。 The output signal RF3 is cos3ω LO ·t+cos(3ω LO +ω IF )t+cos(3ω LO −ω IF )t, and the output signal RF4 is −cos3ω LO ·t+cos(3ω LO +ω IF )t+cos(3ω LO −ω IF )t.
このため、加算器360の出力は、出力信号RF3のcos3ωLO・t+cos(3ωLO+ωIF)t+cos(3ωLO-ωIF)tと、出力信号RF4の-cos3ωLO・t+cos(3ωLO+ωIF)t+cos(3ωLO-ωIF)tとを加算して得る2cos(3ωLO+ωIF)t+2cos(3ωLO-ωIF)tになる。 Therefore, the output of the adder 360 becomes 2cos ( 3ωLO + ωIF )t+2cos(3ωLO -ωIF)t, which is obtained by adding cos3ωLO.t +cos( 3ωLO + ωIF )t+cos( 3ωLO -ωIF )t of the output signal RF3 and -cos3ωLO.t+cos( 3ωLO + ωIF )t+cos( 3ωLO -ωIF )t of the output signal RF4 .
角速度ωLOで得られる周波数は100GHzであるため、加算器360の出力の周波数は、300GHzの帯域である。すなわち、加算器360から出力される出力信号RFの周波数は3×LO+IFであり、図17(G)に示すように、周波数が300GHz±IFで、振幅は図17(C)~図17(F)に示すIF信号の2倍のIF信号が得られる。 Since the frequency obtained from the angular velocity ω LO is 100 GHz, the frequency of the output of the adder 360 is in the 300 GHz band. That is, the frequency of the output signal RF output from the adder 360 is 3×LO+IF, and as shown in FIG. 17(G), an IF signal is obtained whose frequency is 300 GHz±IF and whose amplitude is twice that of the IF signal shown in FIGS. 17(C) to 17(F).
以上のように、バラン310で得られるローカル信号+LO及び-LOを増幅してからIF信号及びIFバー信号をそれぞれ混合して出力信号RF1及びRF2を生成し、出力信号RF1及びRF2にローカル信号LOを加算することによって、出力信号RF3及びRF4を得る。出力信号RF3及びRF4を加算すると、出力信号RF3に含まれるローカル信号+3LO(cos3ωLO・t)と、出力信号RF4に含まれるローカル信号-3LO(-cos3ωLO・t)とが打ち消し合い、周波数が300GHz±IFで、振幅が元のIF信号の2倍のIF信号が得られる。 As described above, the local signals +LO and −LO obtained by the balun 310 are amplified and then mixed with the IF signal and IF bar signal to generate output signals RF1 and RF2, and the local signal LO is added to the output signals RF1 and RF2 to obtain output signals RF3 and RF4. When the output signals RF3 and RF4 are added, the local signal +3LO (cos3ω LO ·t) included in the output signal RF3 and the local signal −3LO (−cos3ω LO ·t) included in the output signal RF4 cancel each other out, resulting in an IF signal with a frequency of 300 GHz±IF and an amplitude twice that of the original IF signal.
したがって、半導体装置の上限周波数を超える周波数帯域の送信信号RFを出力可能な送信装置300M、及び、電子機器30Mを提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a transmitting device 300M and electronic device 30M that can output a transmission signal RF in a frequency band that exceeds the upper frequency limit of the semiconductor device.
また、送信信号RFには、ローカル信号+3LOと、ローカル信号-3LOとが含まれないため、周波数が300GHz±IFで、振幅が元のIF信号の2倍のIF信号のみを得ることができる。 In addition, since the transmit signal RF does not include the local signal +3LO and local signal -3LO, only an IF signal with a frequency of 300 GHz ±IF and an amplitude twice that of the original IF signal can be obtained.
また、実施形態1、2と同様に、逓倍器を用いずに、IF信号の帯域も2倍に広がるため、高精度で誤差の少ない300GHzの出力信号送信信号RFが得られる。 Furthermore, as in embodiments 1 and 2, the IF signal bandwidth is doubled without using a multiplier, resulting in a highly accurate and error-free 300 GHz output signal transmission RF.
また、実施形態1乃至3に比べて、より低い周波数のローカル信号LOを出力する信号源110Mを用いることができるので、HEMTで実現されるアンプ321、322で増幅可能な信号の周波数の上限に対して実施形態1の信号源110よりも信号源110Mの方がより余裕があり、HEMTで実現されるアンプ321、322が良好な増幅特性で動作可能である。 Furthermore, compared to embodiments 1 to 3, it is possible to use a signal source 110M that outputs a local signal LO at a lower frequency. Therefore, compared to the signal source 110 of embodiment 1, the signal source 110M has a greater margin for the upper frequency limit of the signal that can be amplified by the amplifiers 321 and 322 realized using HEMTs, and the amplifiers 321 and 322 realized using HEMTs can operate with good amplification characteristics.
以上、本開示の例示的な実施形態の送信装置、及び、電子機器について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
第1周波数のローカル信号を出力する信号源と、
前記信号源から出力されるローカル信号を増幅する第1増幅器と、
中間周波数の第1入力信号と、前記第1増幅器で増幅されたローカル信号とを混合して第1出力信号を出力する第1ミキサと、
前記第1ミキサから出力される前記第1出力信号と、前記第1増幅器で増幅されたローカル信号とを混合して第2出力信号を出力する第2ミキサと
を含む、送信装置。
(付記2)
前記第1ミキサと前記第2ミキサとの間に設けられ、前記第1ミキサから出力される前記第1出力信号を増幅して前記第2ミキサに出力する第2増幅器をさらに含む、付記1に記載の送信装置。
(付記3)
前記第2ミキサの出力側に設けられ、前記第1周波数の2倍の第2周波数を含む帯域の信号を通過させるハイパスフィルタをさらに含む、付記1又は2に記載の送信装置。
(付記4)
前記第1入力信号と90度異なる位相を有し前記中間周波数の第2入力信号と、前記第1増幅器で増幅されたローカル信号とを混合して第3出力信号を出力する第3ミキサと、
前記第3ミキサから出力される前記第3出力信号と、前記第1増幅器で増幅されたローカル信号とを混合して第4出力信号を出力する第4ミキサと
前記第2出力信号と前記第4出力信号との位相を揃える位相シフタと、
前記位相が揃えられた前記第2出力信号と前記第4出力信号とを加算する加算器と
をさらに含む、付記1又は2に記載の送信装置。
(付記5)
前記加算器の出力側に設けられ、前記第1周波数の2倍の第2周波数を含む帯域の信号を通過させるハイパスフィルタをさらに含む、付記4に記載の送信装置。
(付記6)
前記第1入力信号と90度異なる位相を有し前記中間周波数の第2入力信号と、前記第1増幅器で増幅されたローカル信号とを混合して第3出力信号を出力する第3ミキサと、
前記第3ミキサから出力される前記第3出力信号と、前記第1増幅器で増幅されたローカル信号とを混合して第4出力信号を出力する第4ミキサと
前記第2出力信号と前記第4出力信号との位相を揃える位相シフタと、
前記位相が揃えられた前記第2出力信号と前記第4出力信号との差分を出力する減算器と
をさらに含む、付記1又は2に記載の送信装置。
(付記7)
前記減算器の出力側に設けられ、前記第1周波数の2倍の第2周波数を含む帯域の信号を通過させるハイパスフィルタをさらに含む、付記6に記載の送信装置。
(付記8)
前記第1ミキサと前記第2ミキサとの間に設けられ、前記第1ミキサから出力される前記第1出力信号を増幅して前記第2ミキサに出力する第2増幅器と、
前記第3ミキサと前記第4ミキサとの間に設けられ、前記第3ミキサから出力される前記第3出力信号を増幅して前記第4ミキサに出力する第3増幅器をさらに含む、付記4乃至7のいずれか1項に記載の送信装置。
(付記9)
前記第1増幅器は、
前記信号源と前記第1ミキサとの間に設けられ、前記信号源から出力されるローカル信号を増幅して前記第1ミキサに出力する増幅器と、
前記信号源と前記第2ミキサとの間に設けられ、前記信号源から出力されるローカル信号を増幅して前記第2ミキサに出力する増幅器と
を有する、付記1乃至3のいずれか1項に記載の送信装置。
(付記10)
前記第1増幅器は、
前記信号源と前記第1ミキサとの間に設けられ、前記信号源から出力されるローカル信号を増幅して前記第1ミキサに出力する増幅器と、
前記信号源と前記第2ミキサとの間に設けられ、前記信号源から出力されるローカル信号を増幅して前記第2ミキサに出力する増幅器と、
前記信号源と前記第3ミキサとの間に設けられ、前記信号源から出力されるローカル信号を増幅して前記第3ミキサに出力する増幅器と、
前記信号源と前記第4ミキサとの間に設けられ、前記信号源から出力されるローカル信号を増幅して前記第4ミキサに出力する増幅器と
を有する、付記4乃至8のいずれか1項に記載の送信装置。
(付記11)
前記第1増幅器の前記複数の増幅器は、高電子移動度トランジスタで実現される、付記10に記載の送信装置。
(付記12)
第1周波数のローカル信号を出力する信号源と、
前記信号源の出力側に接続され、前記ローカル信号から、第1ローカル信号と、前記第1ローカル信号の位相を反転させた第2ローカル信号とを含む差動信号を出力する差動出力部と、
前記差動出力部の出力側に接続され、前記第1ローカル信号を増幅する第1増幅器と、
前記差動出力部の出力側に接続され、前記第2ローカル信号を増幅する第2増幅器と、
中間周波数の第1入力信号と、前記第1増幅器で増幅された前記第1ローカル信号とを混合して第1出力信号を出力する第1ミキサと、
前記第1入力信号の位相を反転させた第2入力信号と、前記第2ローカル信号とを混合して第2出力信号を出力する第2ミキサと、
前記第1ミキサから出力される前記第1出力信号と、前記ローカル信号とを混合して第3出力信号を出力する第3ミキサと、
前記第2ミキサから出力される前記第2出力信号と、前記ローカル信号とを混合して第4出力信号を出力する第4ミキサと、
前記第3ミキサから出力される前記第3出力信号と、前記第4ミキサから出力される前記第4出力信号とを加算する加算器と
をさらに含む、送信装置。
(付記13)
前記第1ミキサと前記第3ミキサとの間に設けられ、前記第1周波数の帯域の信号を通過させるする第1整合回路と、
前記第2ミキサと前記第4ミキサとの間に設けられ、前記第1周波数の帯域の信号を通過させる第2整合回路と
をさらに含む、付記12に記載の送信装置。
(付記14)
前記第3ミキサは、前記第1ミキサから出力される前記第1出力信号と、前記ローカル信号とを混合して前記第1周波数の3倍の周波数の前記第3出力信号を出力する高調波ミキサであり、
前記第4ミキサは、前記第2ミキサから出力される前記第2出力信号と、前記ローカル信号とを混合して前記第1周波数の3倍の周波数の前記第4出力信号を出力する高調波ミキサである、付記12又は13に記載の送信装置。
(付記15)
前記第1増幅器及び前記第2増幅器は、高電子移動度トランジスタで実現される、付記12乃至14のいずれか1項に記載の送信装置。
(付記16)
前記第1周波数は、150GHzである、付記1乃至15のいずれか1項に記載の送信装置。
(付記17)
データ信号としての前記第1入力信号を出力するデータ出力部と、
付記1乃至3及び9のいずれか1項に記載の送信装置と
を含む、電子機器。
(付記18)
データ信号としての前記第1入力信号及び前記第2入力信号を出力するデータ出力部と、
付記4乃至8及び10のいずれか1項に記載の送信装置と
を含む、電子機器。
(付記19)
データ信号としての前記第1入力信号及び前記第2入力信号を出力するデータ出力部と、
付記12乃至15のいずれか1項に記載の送信装置と
を含む、電子機器。
The above describes a transmitting device and an electronic device according to exemplary embodiments of the present disclosure. However, the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments, and various modifications and changes are possible without departing from the scope of the claims.
The following additional notes are provided regarding the above-described embodiments.
(Appendix 1)
a signal source that outputs a local signal of a first frequency;
a first amplifier that amplifies the local signal output from the signal source;
a first mixer that mixes a first input signal of an intermediate frequency with the local signal amplified by the first amplifier to output a first output signal;
a second mixer that mixes the first output signal output from the first mixer with a local signal amplified by the first amplifier and outputs a second output signal.
(Appendix 2)
The transmitting device described in Supplementary Note 1 further includes a second amplifier provided between the first mixer and the second mixer, amplifying the first output signal output from the first mixer and outputting the amplified signal to the second mixer.
(Appendix 3)
3. The transmitting device according to claim 1, further comprising a high-pass filter provided on the output side of the second mixer, the high-pass filter passing signals in a band including a second frequency that is twice the first frequency.
(Appendix 4)
a third mixer that mixes a second input signal of the intermediate frequency, which has a phase difference of 90 degrees from that of the first input signal, with the local signal amplified by the first amplifier, and outputs a third output signal;
a fourth mixer that mixes the third output signal output from the third mixer with the local signal amplified by the first amplifier to output a fourth output signal; a phase shifter that aligns the phases of the second output signal and the fourth output signal;
3. The transmitting device according to claim 1, further comprising: an adder that adds the second output signal and the fourth output signal whose phases are aligned.
(Appendix 5)
5. The transmitting device according to claim 4, further comprising a high-pass filter provided on the output side of the adder, the high-pass filter passing signals in a band including a second frequency that is twice the first frequency.
(Appendix 6)
a third mixer that mixes a second input signal of the intermediate frequency, which has a phase difference of 90 degrees from that of the first input signal, with the local signal amplified by the first amplifier, and outputs a third output signal;
a fourth mixer that mixes the third output signal output from the third mixer with the local signal amplified by the first amplifier to output a fourth output signal; a phase shifter that aligns the phases of the second output signal and the fourth output signal;
a subtractor that outputs a difference between the second output signal and the fourth output signal, the phases of which are aligned.
(Appendix 7)
7. The transmitting device according to claim 6, further comprising a high-pass filter provided on the output side of the subtractor, for passing signals in a band including a second frequency that is twice the first frequency.
(Appendix 8)
a second amplifier provided between the first mixer and the second mixer, amplifying the first output signal output from the first mixer and outputting the amplified first output signal to the second mixer;
The transmitting device according to any one of appendixes 4 to 7, further comprising a third amplifier provided between the third mixer and the fourth mixer, amplifying the third output signal output from the third mixer and outputting the amplified signal to the fourth mixer.
(Appendix 9)
The first amplifier
an amplifier provided between the signal source and the first mixer, amplifying the local signal output from the signal source and outputting the amplified local signal to the first mixer;
an amplifier provided between the signal source and the second mixer, amplifying the local signal output from the signal source and outputting the amplified signal to the second mixer.
(Appendix 10)
The first amplifier
an amplifier provided between the signal source and the first mixer, amplifying the local signal output from the signal source and outputting the amplified local signal to the first mixer;
an amplifier provided between the signal source and the second mixer, amplifying the local signal output from the signal source and outputting the amplified signal to the second mixer;
an amplifier provided between the signal source and the third mixer, amplifying the local signal output from the signal source and outputting the amplified local signal to the third mixer;
an amplifier provided between the signal source and the fourth mixer, amplifying the local signal output from the signal source and outputting the amplified signal to the fourth mixer.
(Appendix 11)
11. The transmitter of claim 10, wherein the plurality of amplifiers of the first amplifier are implemented with high electron mobility transistors.
(Appendix 12)
a signal source that outputs a local signal of a first frequency;
a differential output unit connected to an output side of the signal source and configured to output, from the local signal, a differential signal including a first local signal and a second local signal obtained by inverting the phase of the first local signal;
a first amplifier connected to an output side of the differential output unit and amplifying the first local signal;
a second amplifier connected to an output side of the differential output unit and amplifying the second local signal;
a first mixer that mixes a first input signal of an intermediate frequency with the first local signal amplified by the first amplifier to output a first output signal;
a second mixer that mixes a second input signal obtained by inverting the phase of the first input signal with the second local signal to output a second output signal;
a third mixer that mixes the first output signal output from the first mixer with the local signal to output a third output signal;
a fourth mixer that mixes the second output signal output from the second mixer with the local signal to output a fourth output signal;
an adder that adds the third output signal output from the third mixer and the fourth output signal output from the fourth mixer.
(Appendix 13)
a first matching circuit provided between the first mixer and the third mixer, the first matching circuit passing signals in the first frequency band;
13. The transmitting device according to claim 12, further comprising: a second matching circuit provided between the second mixer and the fourth mixer, the second matching circuit passing signals in the first frequency band.
(Appendix 14)
the third mixer is a harmonic mixer that mixes the first output signal output from the first mixer with the local signal to output the third output signal having a frequency three times the first frequency,
The transmitting device described in Appendix 12 or 13, wherein the fourth mixer is a harmonic mixer that mixes the second output signal output from the second mixer with the local signal and outputs the fourth output signal having a frequency three times the first frequency.
(Appendix 15)
15. The transmitter device according to any one of claims 12 to 14, wherein the first amplifier and the second amplifier are realized using high electron mobility transistors.
(Appendix 16)
16. The transmitting device according to any one of claims 1 to 15, wherein the first frequency is 150 GHz.
(Appendix 17)
a data output section that outputs the first input signal as a data signal;
10. An electronic device comprising: a transmitting device according to any one of Supplementary Notes 1 to 3 and 9.
(Appendix 18)
a data output section that outputs the first input signal and the second input signal as data signals;
An electronic device comprising: a transmitting device according to any one of Supplementary Notes 4 to 8 and 10.
(Appendix 19)
a data output section that outputs the first input signal and the second input signal as data signals;
16. An electronic device comprising: a transmitting device according to any one of appendices 12 to 15.
10、10M 電子機器
50 データ出力部
100、100M 送信装置
101 入力端子
102 出力端子
110 信号源
121、122 アンプ
130、140 ミキサ
150 HPF
160 アンプ
20、20M1、20M2 電子機器
200、200M1、200M2 送信装置
201A、201B 入力端子
202 出力端子
110 信号源
221、222、223、224 アンプ
130、140、230、240 ミキサ
150 HPF
260A、260B アンプ
270 位相シフタ
280 加算器
290 減算器
50、50M データ出力部
300、300M 送信装置
110M 信号源
321、322 アンプ
331、332、333、334 ミキサ
350 接続部
360 加算器
10, 10M Electronic device 50 Data output section 100, 100M Transmitter 101 Input terminal 102 Output terminal 110 Signal source 121, 122 Amplifier 130, 140 Mixer 150 HPF
160 Amplifier 20, 20M1, 20M2 Electronic device 200, 200M1, 200M2 Transmitter 201A, 201B Input terminal 202 Output terminal 110 Signal source 221, 222, 223, 224 Amplifier 130, 140, 230, 240 Mixer 150 HPF
260A, 260B Amplifier 270 Phase shifter 280 Adder 290 Subtractor 50, 50M Data output section 300, 300M Transmitter 110M Signal source 321, 322 Amplifier 331, 332, 333, 334 Mixer 350 Connection section 360 Adder
Claims (5)
前記信号源の出力側に接続され、前記ローカル信号から、第1ローカル信号と、前記第1ローカル信号の位相を反転させた第2ローカル信号とを含む差動信号を出力する差動出力部と、
前記差動出力部の出力側に接続され、前記第1ローカル信号を増幅する第1増幅器と、
前記差動出力部の出力側に接続され、前記第2ローカル信号を増幅する第2増幅器と、
中間周波数の第1入力信号と、前記第1増幅器で増幅された前記第1ローカル信号とを混合して第1出力信号を出力する第1ミキサと、
前記第1入力信号の位相を反転させた第2入力信号と、前記第2ローカル信号とを混合して第2出力信号を出力する第2ミキサと、
前記第1ミキサから出力される前記第1出力信号と、前記ローカル信号とを混合して第3出力信号を出力する第3ミキサと、
前記第2ミキサから出力される前記第2出力信号と、前記ローカル信号とを混合して第4出力信号を出力する第4ミキサと、
前記第3ミキサから出力される前記第3出力信号と、前記第4ミキサから出力される前記第4出力信号とを加算する加算器と
を含む、送信装置。 a signal source that outputs a local signal of a first frequency;
a differential output unit connected to an output side of the signal source and configured to output, from the local signal, a differential signal including a first local signal and a second local signal obtained by inverting the phase of the first local signal;
a first amplifier connected to an output side of the differential output unit and amplifying the first local signal;
a second amplifier connected to an output side of the differential output unit and amplifying the second local signal;
a first mixer that mixes a first input signal of an intermediate frequency with the first local signal amplified by the first amplifier to output a first output signal;
a second mixer that mixes a second input signal obtained by inverting the phase of the first input signal with the second local signal to output a second output signal;
a third mixer that mixes the first output signal output from the first mixer with the local signal to output a third output signal;
a fourth mixer that mixes the second output signal output from the second mixer with the local signal to output a fourth output signal;
an adder that adds the third output signal output from the third mixer and the fourth output signal output from the fourth mixer;
a transmitting device including :
前記第2ミキサと前記第4ミキサとの間に設けられ、前記第1周波数の帯域の信号を通過させる第2整合回路と
をさらに含む、請求項1に記載の送信装置。 a first matching circuit provided between the first mixer and the third mixer, the first matching circuit passing signals in the first frequency band;
The transmitting device according to claim 1 , further comprising: a second matching circuit provided between the second mixer and the fourth mixer, the second matching circuit passing signals in the first frequency band.
前記第4ミキサは、前記第2ミキサから出力される前記第2出力信号と、前記ローカル信号とを混合して前記第1周波数の3倍の周波数の前記第4出力信号を出力する高調波ミキサである、請求項1又は2に記載の送信装置。 the third mixer is a harmonic mixer that mixes the first output signal output from the first mixer with the local signal to output the third output signal having a frequency three times the first frequency,
3. The transmitting device according to claim 1, wherein the fourth mixer is a harmonic mixer that mixes the second output signal output from the second mixer with the local signal to output the fourth output signal having a frequency three times the first frequency.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の送信装置と
を含む、電子機器。 a data output section that outputs the first input signal and the second input signal as data signals;
An electronic device comprising: a transmitter according to claim 1 ;
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