JP2016058788A - 高周波集積回路およびそれを用いた装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図2に示されるように、実施例1における高周波ICは、負荷インダクタ113を有する差動増幅器111と、試験用発振器112を持つ高周波ICにおいて、試験用発振器112は増幅器111の負荷インダクタ113を共用する。接続関係としては、負荷インダクタ113の両端が、差動増幅器111の出力に接続されるとともに、試験用発信機112の出力に接続される。
実施例2は実施例1の高周波ICの変形例であり、インダクタ113をトランスフォーマ構成としている。トランスフォーマの1次側が差動増幅器111と試験用発振器112に接続され、2次側が高周波ICの出力端子OUTP、OUTNに接続されている。その他の回路構成、および回路動作、トランジスタのコモンセントロイド配置については実施例1と同様のため、繰り返しの説明については省略する。
実施例3は、実施例1の高周波ICの変形例であり、差動増幅器111がカスコード型となっているのが特徴である。以下、差動増幅器111の回路構成について説明する。
実施例4は、実施例2で示したトランスフォーマ113を用いた出力部の構成と、実施例3で示したカスコード型の構成の両者を合成した高周波ICである。回路構成および動作原理については、実施例1〜3で示した通りであるため繰り返しの説明は省略する。
実施例5は、実施例4の高周波ICにおいて、容量114、115が可変容量となっていることを特徴としている。可変容量114、115は制御電圧VFINEによって、容量値を可変とすることができる容量である。
実施例6は、実施例5の高周波ICにおいて、差動増幅器111がインダクタ2117を用いたエミッタ縮退型となっていることを特徴としている。以下、本実施例における差動増幅器111の回路構成について説明する。差動増幅器111は、トランジスタ1111、1112、1116、1117と抵抗素子1113、1114、1115、インダクタ2218、2117から構成され、トランジスタ1111のベース端子は高周波ICの入力端子INPおよび抵抗1114に接続され、トランジスタ1112のベース端子は高周波ICの入力端子INNおよび抵抗1115に接続される。トランジスタ1112のエミッタ端子はインダクタ2117と抵抗1113を介してGNDに接続され、トランジスタ1113はインダクタ2118と抵抗1113を介してGNDに接続される。トランジスタ1111のコレクタ端子はトランジスタ1116のエミッタ端子に接続され、トランジスタ1112のコレクタ端子は、トランジスタ1117のエミッタ端子に接続される。トランジスタ1116とトランジスタ1117のベース端子は、電源端子に接続される。トランジスタ1116のコレクタ端子は、インダクタ113の端子1131と容量114および出力端子OUTPに接続され、トランジスタ1117のコレクタ端子はインダクタ113の端子1132と容量115および出力端子OUTNに接続される。バイアス電圧端子VBIAS1は、高周波特性に影響を与えないため抵抗1114および1115を介してトランジスタ1111および1112のベース端子に接続されている。一方、試験用発振器112およびインダクタ113については、実施例5と同様の回路構成であるため説明は省略する。
実施例7は、実施例1〜6の高周波ICにおいて出力端子OUTP、OUTNにパワーセンサ140を具備していることを特徴としている。パワーセンサ140は、差動増幅器111および試験用発振器112から出力される高周波信号を検波することで、その出力信号レベルに比例した直流電圧もしくは直流電流を出力する回路ブロックである。以下で、実施例7の詳細動作について説明する。
図12は、実施例8の送信機IC100の回路構成図である。実施例8は、実施例1〜6で示した高周波ICの後段に、PGA120(Plogramable Gain Amplifier:可変利得増幅器)と、PA130(Power Amplifier:電力増幅器)およびパワーセンサ140が接続されることを特徴とする。ここで本実施例では、実施例1〜6で示した高周波ICは、IC内の一ブロックとなるため、本実施例以降では試験用発振器付き差動増幅器110として定義する。
図14は、実施例9の受信機IC200の回路構成図である。実施例9は、実施例1〜6で示した試験用発振器付き差動増幅器110の後段に、MIX220(Mixer:周波数変換機)と、IFA230(Intermediate Frequency Amplifier:中間周波数増幅器)が接続されることを特徴とする受信機IC200である。
入力段の電力整合と雑音整合を同時に取ることが可能となるため、実施例1〜5の試験用発振器付き差動増幅器110と比較して雑音性能を向上させることが可能となる。
実施例10における送受信機IC10は、送信ブロック100、受信ブロック200、SYNTH310から構成されている。
二つ目の試験動作モード時は、送信ブロック100においてはSYNTH310により供給された高周波信号を入力差動増幅回路150とPGA120とPA130にて増幅された後、パワーセンサ140に入力され、高周波信号の信号レベルに応じた直流電圧もしくは直流電流に変換し、その直流電圧値もしくは直流電流値をモニタする。一方の受信ブロック200においては実施例9と同様に、前記バイアス電圧端子VBIAS1のバイアス電圧をGNDレベルに落とし差動増幅器111をOFF状態とし、一方、前記バイアス電圧端子VBIAS2のバイアス電圧は、試験用発振器112が正常動作する直流電圧値を印加しON状態とする。これにより、試験用発振器112はインダクタ113と容量114、115、トランジスタ等の寄生容量で決定する共振周波数にて発振信号を出力する。試験用発振器112で生成された高周波信号は、MIX220にて中間周波数帯信号にダウンコンバートされ、IFA230にて増幅された後、送受信機IC10の出力端子OUTP、OUTNにおける中間周波数帯信号の 信号レベルをモニタする。上記中間周波数帯信号は、上記の試験用発振器112で生成した高周波信号の周波数と比較すると十分に低いため高価な測定器を必要とせずに、その信号レベルを測定することができる。
実施例11におけるミリ波レーダモジュール1は、少なくとも実施例1〜10で示した高周波IC110、送信機IC100、受信機IC200、送受信機IC10のいずれか一つもしくは複数と、BBIC400と、送信アンテナTXANT500と、受信アンテナRXANT600から構成されている。本実施例では、送受信機IC10と、BBIC400と、送信アンテナTXANT500と、受信アンテナRXANT600から構成されるミリ波レーダモジュール1について説明を行う。
10…送受信機IC
100…送信機IC
110…試験用発振器付き差動増幅器
111…差動増幅器
1111、1112、1116、1117…バイポーラトランジスタ
1113、1114、1115…抵抗
112…試験用発振器
1121、1122…バイポーラトランジスタ
1123、1126、1127…抵抗
1124、1125…容量
113…インダクタもしくはトランスフォーマ
1131、1132…インダクタの入力端子
1133…インダクタの中点
1134、1135…トランスフォーマの2次側出力端子
114、115…容量もしくは可変容量
1141…容量
1142…可変容量ダイオード
1143…抵抗
120…PGA
130…PA
140…パワーセンサ
150…入力差動増幅器
200…受信機IC
2117、2118…インダクタ
220…Mixer
230…IFA
310…SYNTH
Claims (15)
- 少なくとも負荷インダクタと、増幅器と、発振器を有し、
前記増幅器と前記発振器は、前記負荷インダクタを共用し、
前記増幅器は前記増幅器の動作状態を活性/非活性と切り替えるための第1のバイアス電圧端子を有し、
前記発振器は前記発振器の動作状態を活性/非活性と切り替えるための第2のバイアス電圧端子を有することを特徴とする高周波IC。 - 請求項1に記載の高周波ICにおいて、
前記負荷インダクタは、第1と第2と第3の端子を具備し、前記第1と第2の端子によって高周波ICの出力端子対が構成されており、前記第3の端子は電源端子と接続され、
前記増幅器は、第1のトランジスタ、第2のトランジスタを具備し、
前記第1のトランジスタのベース端子と前記第2トランジスタのベース端子が高周波ICの入力対となっており、
前記第1のトランジスタのエミッタ端子と前記第2のエミッタ端子同士が接続され交流接地となっており、
前記第1のトランジスタのコレクタ端子は前記負荷インダクタの第1の端子と接続され、
前記第2のトランジスタのコレクタ端子は前記負荷インダクタの第2の端子と接続され、
前記第1のトランジスタのベース端子と前記第2のトランジスタのベース端子には、前記第1のバイアス電圧端子が接続され、
前記発振器は、第3と第4のトランジスタと、第1と第2の容量素子を具備し、
前記第3のトランジスタと前記第4のトランジスタのエミッタ端子同士が接続され高周波接地となっており、
前記第3のトランジスタのコレクタ端子は前記負荷インダクタの第1の端子と前記第1の容量素子を介して第4のトランジスタのベース端子に接続され、
前記第4のトランジスタのコレクタ端子は前記負荷インダクタの第2の端子と第3のトランジスタのベース端子に接続されることで正帰還ループを形成し、
前記第1のトランジスタのベース端子と前記第2のトランジスタのベース端子には、前記第2バイアス電圧端子が接続されていることを特徴とする高周波IC。 - 請求項2に記載の高周波ICにおいて、
前記負荷インダクタは、第1と第2と第3の第4と第5の端子を持つトランスフォーマであり、
前記第1の端子と前記第2の端子間で1次側のインダクタを形成し、
前記第4の端子と前記第5の端子間で2次側のインダクタを形成し、
前記第3の端子は電源端子と接続され、
前記第4の端子と前記第5の端子によって高周波ICの出力端子対が構成されることを特徴とする高周波IC。 - 請求項2に記載の高周波ICにおいて、
前記増幅器は、さらに第5のトランジスタ、第6のトランジスタを具備し、
前記第1のトランジスタのベース端子と前記第2トランジスタのベース端子が高周波ICの入力対となっており、
前記第1のトランジスタのエミッタ端子と前記第2のエミッタ端子同士が接続され交流接地となっており、
第1のトランジスタのコレクタ端子は前記第5のトランジスタのエミッタ端子に接続し、
前記第2のトランジスタのコレクタ端子は前記第6のトランジスタのエミッタ端子に接続し、
前記第5と第6のトランジスタのベース端子は電源端子と接続され、
前記第5のトランジスタのコレクタ端子は前記負荷インダクタの第1の端子と接続され、
第6のトランジスタのコレクタ端子は前記負荷インダクタの第2の端子と接続され、
前記第1のトランジスタのベース端子と前記第2のトランジスタのベース端子には、前記第1のバイアス電圧端子が接続されることを特徴とする高周波IC。 - 請求項4に記載の高周波ICにおいて、
前記負荷インダクタは、第1と第2と第3の第4と第5の端子を持つトランスフォーマであり、
前記第1の端子と第2の端子間で1次側のインダクタを形成し、
前記第4と第5の端子間で2次側のインダクタを形成し、
前記第3の端子は電源端子と接続され、
前記第4と前記第5の端子によって高周波ICの出力端子対が構成されることを特徴とする高周波IC。 - 請求項1に記載の高周波ICにおいて、
第1と第2の可変容量を具備し、
前記第1と第2の可変容量はそれぞれ第1と第2の端子を有し、
前記第1の可変容量の第1の端子は前記負荷インダクタの第1の端子に接続し、
前記第2の可変容量の第1の端子は前記負荷インダクタの第2の端子に接続し、
前記第1と第2の可変容量のそれぞれの第2の端子に周波数制御用電源端子に接続されることを特徴とする高周波IC。 - 請求項1に記載の高周波ICにおいて、
第2のインダクタと第3のインダクタを有し、
前記増幅器の第1のトランジスタのエミッタ端子と第2のトランジスタのエミッタ端子はそれぞれ第2のインダクタと第3のインダクタを介して接続され交流接地となることを特徴とする高周波IC。 - 負荷インダクタと、増幅器と、発振器と、パワーセンサを有し、
前記増幅器の出力端子に前記パワーセンサが接続され、
前記増幅器の負荷側に前記負荷インダクタが接続され、
前記発振器の出力側に前記負荷インダクタが接続され、
前記増幅器は前記増幅器の動作状態を活性/非活性と切り替えるための第1のバイアス電圧端子を有し、
前記発振器は前記発振器の動作状態を活性/非活性と切り替えるための第2のバイアス電圧端子を有し、
試験動作モード時は前記増幅器を非活性状態かつ前記発振器を活性化し、
通常動作モード時は前記増幅器を活性状態かつ前記発振器を非活性とするように制御可能なことを特徴とする高周波IC。 - 請求項8に記載の高周波ICにおいて、
さらに可変利得増幅器と、電力増幅器と、を備え、
前記高周波ICの入力端子は前記増幅器に接続され、
前記増幅器の出力端子は前記可変利得増幅器に接続され、
前記可変利得増幅器の出力端子は前記電力増幅器に接続され、
前記電力増幅器の出力端子は前記送信機ICの出力端子となるとともに前記パワーセンサに接続され、送信装置の少なくとも一部を構成することを特徴とする高周波IC。 - 請求項8に記載の高周波ICにおいて、
さらに周波数変換器と、中間周波数増幅器と、を備え、
前記高周波ICの入力端子は前記増幅器に接続され、
前記増幅器の出力端子は前記周波数変換器に接続され、
前記周波数変換器によって周波数変換された後に前記中間周波数増幅器に接続され、
前記中間周波数増幅器によって増幅された信号は前記高周波ICの出力端子に接続され、受信装置の少なくとも一部を構成することを特徴とする高周波IC。 - 請求項8記載の高周波ICにおいて、
周波数生成を行う周波数生成ブロックと、
前記発振器と、前記増幅器と、周波数変換器と、中間周波数増幅器を有する受信ブロックと、
入力増幅器と、可変利得増幅器と、電力増幅器と、パワーセンサを有する送信ブロックを具備し、
前記周波数生成ブロックで生成された高周波信号は、前記送信ブロックの入力増幅器と、前記受信ブロックの周波数変換器のLO端子に接続され、
前記送信ブロックでは、
前記周波数生成ブロックから入力された高周波信号を、前記入力増幅器で増幅した後に前記可変利得増幅器に入力し、
前記可変利得増幅器の出力端子は前記電力増幅器に接続され、
前記電力増幅器の出力端子は前記送信ブロックの出力端子となるとともに前記パワーセンサに接続され、
前記受信ブロックでは、
前記受信ブロックの入力端子は、前記増幅器に接続され、
前記増幅器の出力端子は前記周波数変換器に接続され、
前記周波数変換器によって周波数変換された信号は前記中間周波数増幅器に入力され、
前記中間周波数増幅器によって増幅された信号を前記受信機ブロックの出力端子に接続し、送受信装置の少なくとも一部を構成することを特徴とする高周波IC。 - 高周波ICを搭載する無線通信用モジュールであって、
前記高周波ICは、
負荷インダクタと、増幅器と、試験用発振器を有し、
前記増幅器と前記試験用発振器は、前記増幅器と前記試験用発振器の出力側に接続されている前記負荷インダクタを共用し、
前記増幅器と前記試験用発振器は、モード切り替え信号により通常動作中には前記増幅器が動作し、試験中には前記試験用発信器が動作するように制御されることを特徴とする無線通信用モジュール。 - 請求項12記載の無線通信用モジュールにおいて、
前記高周波ICは、
さらに可変利得増幅器と、電力増幅器と、を備え、
前記高周波ICの入力端子は前記増幅器に接続され、
前記増幅器の出力端子は前記可変利得増幅器に接続され、
前記可変利得増幅器の出力端子は前記電力増幅器に接続され、
前記電力増幅器の出力端子は前記送信機ICの出力端子となるとともに前記パワーセンサに接続された送信用ICであるか、
あるいは、
さらに周波数変換器と、中間周波数増幅器と、を備え、
前記高周波ICの入力端子は前記増幅器に接続され、
前記増幅器の出力端子は前記周波数変換器に接続され、
前記周波数変換器によって周波数変換された後に前記中間周波数増幅器に接続され、
前記中間周波数増幅器によって増幅された信号は前記高周波ICの出力端子に接続された受信用ICであり、
前記無線通信用モジュールは、
前記送信用ICと受信用ICのうちの一方を搭載するか、
あるいは、前記送信用ICと受信用ICの両方を搭載するか、
あるいは、前記送信用ICと受信用ICを一体化した送受信用ICを搭載する、無線通信用モジュール。 - 請求項12記載の無線通信用モジュールにおいて、
前記負荷インダクタは、第1と第2と第3の端子を具備し、前記第1と第2の端子によって高周波ICの出力端子対が構成されており、前記第3の端子は電源端子と接続され、
前記増幅器は、第1のトランジスタ、第2のトランジスタを具備し、
前記第1のトランジスタのベース端子と前記第2トランジスタのベース端子が高周波ICの入力対となっており、
前記第1のトランジスタのエミッタ端子と前記第2のエミッタ端子同士が接続され交流接地となっており、
前記第1のトランジスタのコレクタ端子は前記負荷インダクタの第1の端子と接続され、
前記第2のトランジスタのコレクタ端子は前記負荷インダクタの第2の端子と接続され、
前記第1のトランジスタのベース端子と前記第2のトランジスタのベース端子には、前記第1のバイアス電圧端子が接続され、
前記試験用発振器は、第3と第4のトランジスタと、第1と第2の容量素子を具備し、
前記第3のトランジスタと前記第4のトランジスタのエミッタ端子同士が接続され高周波接地となっており、
前記第3のトランジスタのコレクタ端子は前記負荷インダクタの第1の端子と前記第1の容量素子を介して第4のトランジスタのベース端子に接続され、
前記第4のトランジスタのコレクタ端子は前記負荷インダクタの第2の端子と第3のトランジスタのベース端子に接続されることで正帰還ループを形成し、
前記第1のトランジスタのベース端子と前記第2のトランジスタのベース端子には、前記第2バイアス電圧端子が接続されていることを特徴とする無線通信用モジュール。 - 請求項12記載の無線通信用モジュールにおいて、
前記高周波ICはさらにパワーセンサを有し、
前記試験中には、前記試験用発信器から生成された高周波信号を前記パワーセンサにより、前記高周波信号の信号レベルに応じた直流電圧もしくは直流電圧に変換することを特徴とする無線通信用モジュール。
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