JP3169600B2 - High frequency module - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高周波信号を受信して中間周波信号を出力
したり、ベースバンド信号により高周波信号を変調して
出力する高周波信号処理回路で、特にICとフィルタ回路
を一体化して構成した高周波モジュールに関する。The present invention relates to a high-frequency signal processing circuit which receives a high-frequency signal and outputs an intermediate frequency signal, or modulates and outputs a high-frequency signal with a baseband signal. In particular, it relates to a high-frequency module configured by integrating an IC and a filter circuit.
従来の高周波増幅回路と周波数変換回路を含む受信回
路などは、特開昭62−180619号公報に記載されているよ
うに、ここのディスクリート部品を用いて構成してい
た。この従来例においては、回路のIC化のみならず、IC
とフィルタも一体化されていない。A conventional receiving circuit including a high-frequency amplifier circuit and a frequency conversion circuit has been constructed using discrete components as described in JP-A-62-180619. In this conventional example, not only the circuit is made into an IC, but also the IC
And filters are not integrated.
上記従来技術はIC化回路の小形集積化や集積した回路
間のフィルタを接続一体化した場合について考慮されて
おらず、特に必要周波数帯域を通過させそれ以外の信号
を減衰させる帯域通過フィルタを用いた場合は、回路間
アイソレーション特性が十分ではなく、帯域外減衰度が
十分得られないという問題があった。また、高周波信号
処理信号の入力レベル等の最適化についても考慮されて
いなく、十分な２次及び３次歪特性が得られないという
問題があった。The above-mentioned prior art does not consider the case of miniaturized integration of integrated circuits and the case where filters between integrated circuits are connected and integrated, and particularly, a band-pass filter that passes a required frequency band and attenuates other signals is used. In such a case, there is a problem that the isolation characteristics between the circuits are not sufficient and the attenuation outside the band cannot be sufficiently obtained. Further, optimization of the input level and the like of the high-frequency signal processing signal is not taken into consideration, and there is a problem that sufficient secondary and tertiary distortion characteristics cannot be obtained.
本発明の目的は、上記問題点を解決し、良好な回路間
アイソレーション特性による十分な帯域外減衰度と、広
い範囲の入力レベルの多チャンネルの信号が入力されて
も歪の少ない高周波信号処理が行える、小形で高性能な
IC化した高周波モジュールを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, to provide a sufficient out-of-band attenuation due to good inter-circuit isolation characteristics, and to provide high-frequency signal processing with little distortion even when a multi-channel signal having a wide range of input levels is input. Small, high-performance
An object of the present invention is to provide a high-frequency module in the form of an IC.
上記目的は、増幅回路、周波数変換回路、高周波変調
回路などをGaAsを主成分とする化合物半導体同一基板上
のFETを用いてIC化するとともに、増幅回路と周波数変
換回路あるいは高周波変調回路間に接続される帯域通過
形バンドパスフィルタ及び前記回路を平衡接続するよう
にして一体化して高周波モジュールを構成することによ
り、回路間アイソレーションの確保と歪特性の向上を図
ることにより達成される。The above purpose is to make the amplifier circuit, frequency conversion circuit, high-frequency modulation circuit, etc. into an IC using FET on the same substrate as a compound semiconductor containing GaAs as a main component, and to connect between the amplification circuit and the frequency conversion circuit or high-frequency modulation circuit. This is achieved by securing the isolation between the circuits and improving the distortion characteristics by forming a high-frequency module by integrating the band-pass band-pass filter and the circuit in a balanced connection.
また増幅回路として利得制御機能を付加することによ
り、広い入力レベル範囲の高周波信号に対処する。Also, by adding a gain control function as an amplifier circuit, high frequency signals in a wide input level range can be dealt with.
GaAsFETはSiバイポーラトランジスタに比べ高周波特
性および歪特性に優れている。したがって、高周波信号
を処理する回路部、すなわち、高周波増幅回路および周
波数変換回路、高周波変調回路をGaAsFETを用いて構成
することにより、上記歪特性に優れた小形な高周波受信
回路が得られる。また、入力される高周波信号は不平衡
伝送されてくる信号であり、信号処理回路を平衡構成す
ることにより、平衡回路動作している回路部分への不平
衡信号の不要結合波が相殺できることなどにより、一体
化モジュールの実装基板等のストレー誘導リアクタンス
や容量リアクタンスなどによる不要結合が減衰でき、良
好な回路間アイソレーション特性の小形で高性能なIC化
した高周波モジュールが得られる。GaAs FETs have better high-frequency characteristics and distortion characteristics than Si bipolar transistors. Therefore, a small high-frequency receiving circuit excellent in the above-described distortion characteristics can be obtained by configuring the circuit for processing the high-frequency signal, that is, the high-frequency amplifier circuit, the frequency conversion circuit, and the high-frequency modulation circuit using GaAs FETs. In addition, the input high-frequency signal is an unbalanced transmitted signal, and by configuring the signal processing circuit in a balanced manner, unnecessary coupling waves of the unbalanced signal to the circuit part operating the balanced circuit can be canceled. In addition, unnecessary coupling due to stray induction reactance or capacitance reactance of the mounting board of the integrated module can be attenuated, and a small, high-performance IC high-frequency module with good inter-circuit isolation characteristics can be obtained.
また、FETの動作電流や動作抵抗を制御することによ
り歪の少ない利得制御が可能であり、広い入力レベル範
囲の他チャンネルの高周波信号が入力されても歪の少な
い高周波信号処理が行える。Further, by controlling the operation current and the operation resistance of the FET, gain control with less distortion is possible, and high-frequency signal processing with little distortion can be performed even when a high-frequency signal of another channel is input in a wide input level range.
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図であ
る。同図において、１は第１の高周波モジュール、11は
半導体基板（半導体基板としてGaAs（ガリウム砒素化合
物））上の第１のIC化回路、２は高周波信号入力端子、
３は利得制御端子、５はIC化回路11のうち高周波増幅回
路、６は帯域通過フィルタ、７は第１のIC化回路11のう
ち周波数変換回路、８及び９は発振信号入力端子、10は
中間周波信号出力端子、80は不平衡平衡変換回路、81は
IF（中間周波）整合回路で、高周波増幅回路５はFET5
1、52、53、バイアス抵抗54、55、58、59と定電流源5
6、57から構成されている。また周波数変換回路７は、
ダブルバランスミクサ構成のFET70,71,72,73と差動増幅
回路形式のFET74,75、定電流源76から構成されている。
また61,62,63,64は整合用のコンデンサ、65、66は整合
用のインダクタンス、91は高周波バイパスコンデンサ、
95は電源（＋Ｂ）端子、96は接地端子である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a first high-frequency module, 11 is a first integrated circuit on a semiconductor substrate (GaAs (gallium arsenide compound) as a semiconductor substrate), 2 is a high-frequency signal input terminal,
3 is a gain control terminal, 5 is a high-frequency amplifier circuit of the IC circuit 11, 6 is a bandpass filter, 7 is a frequency conversion circuit of the first IC circuit 11, 8 and 9 are oscillation signal input terminals, 10 is Intermediate frequency signal output terminal, 80 is unbalanced balanced conversion circuit, 81 is
IF (intermediate frequency) matching circuit, high-frequency amplifier 5 is FET5
1, 52, 53, bias resistors 54, 55, 58, 59 and constant current source 5
It consists of 6, 57. The frequency conversion circuit 7
It comprises FETs 70, 71, 72, 73 of a double balance mixer configuration, FETs 74, 75 of a differential amplifier circuit type, and a constant current source 76.
61, 62, 63, 64 are matching capacitors, 65 and 66 are matching inductances, 91 is a high-frequency bypass capacitor,
95 is a power supply (+ B) terminal, and 96 is a ground terminal.
第１図に示した高周波モジュールの動作について説明
する。The operation of the high-frequency module shown in FIG. 1 will be described.
高周波信号入力端子２より入力された高周波信号は、
不平衡平衡変換回路80で平衡信号に変換され差動増幅回
路形式のFET51,52で増幅されインピーダンス整合のコン
デンサ61、62をへて帯域通過フィルタ６に入力される。
帯域通過フィルタ６は、２トランジューサタイプのSAW
（弾性表面波フィルタ）を用いており平衡動作を行って
いる。この帯域通過フィルタ６である周波数帯域のみを
選択通過させた後平衡信号出力して、周波数変換回路７
に入力し差動増幅回路形式のFET74,75で増幅後、FET70,
71,72,73からなるダブルバランスミクサで発振信号入力
端子８及び９から入力される逆位相の発振信号と周波数
混合され、差あるいは和の中間周波信号を得て、IF（中
間周波）整合回路81を経て中間周波信号出力端子10より
出力される。また高周波増幅回路５の利得制御は差動増
幅回路形式のFET51,52のソース端子間にFET53を接続し
てチャネル抵抗を利特性御端子３からの制御電圧で制御
して利得を変化させている。The high frequency signal input from the high frequency signal input terminal 2 is
The signal is converted into a balanced signal by an unbalanced-balanced conversion circuit 80, amplified by FETs 51 and 52 in the form of a differential amplifier, input to impedance-matching capacitors 61 and 62, and input to the bandpass filter 6.
The band pass filter 6 is a 2-transducer type SAW
(Surface acoustic wave filter) to perform balanced operation. After selectively passing only the frequency band which is the band-pass filter 6, a balanced signal is output, and the frequency conversion circuit 7
And amplified by the differential amplifier circuit type FET74,75, then FET70,
A double balance mixer composed of 71, 72 and 73 is frequency-mixed with the oscillating signals of opposite phases inputted from the oscillating signal input terminals 8 and 9 to obtain a difference or sum intermediate frequency signal, and an IF (intermediate frequency) matching circuit The signal is output from the intermediate frequency signal output terminal 10 via 81. In the gain control of the high frequency amplifier circuit 5, the FET 53 is connected between the source terminals of the FETs 51 and 52 of the differential amplifier type, and the channel resistance is controlled by the control voltage from the gain control terminal 3 to change the gain. .
第１図に示した第１の高周波モジュールでは高周波増
幅回路５と周波数変換回路７は同一半導体基板上にIC化
されており、帯域通過フィルタ６の帯域外信号減衰度の
確保が重要になる。本実施例では帯域通過フィルタ６
と、高周波増幅回路５、周波数変換回路７の入出力回路
を平衡接続動作させており、不平衡信号入力である高周
波信号入力端子２と平衡動作している帯域通過フィルタ
６の入出力端子間の不要波の結合があっても、平衡動作
を行っていることにより相殺され、また第一のIC化回路
11と帯域通過フィルタ６が平衡接続されていることによ
り、帯域通過フィルタ６と第一のIC化回路11の接地イン
ピーダンスの相違により不要波結合も小さくなり、良好
な帯域外減衰度が得られる。In the first high-frequency module shown in FIG. 1, the high-frequency amplifier circuit 5 and the frequency conversion circuit 7 are integrated on the same semiconductor substrate, and it is important to ensure the out-of-band signal attenuation of the band-pass filter 6. In this embodiment, the band-pass filter 6
And the input / output circuits of the high-frequency amplifier circuit 5 and the frequency conversion circuit 7 are connected in a balanced manner, and the high-frequency signal input terminal 2 which is an unbalanced signal input and the input / output terminal of the band-pass filter 6 performing the balanced operation. Even if there is unwanted wave coupling, it is canceled by the balanced operation, and the first IC circuit
Since the band-pass filter 11 and the band-pass filter 6 are connected in a balanced manner, unnecessary wave coupling is reduced due to a difference in ground impedance between the band-pass filter 6 and the first integrated circuit 11, and a good out-of-band attenuation is obtained.
さらに半導体基板としてGaAs（ガリウム砒素化合物）
を用い、より高い周波数での動作を可能するとともに、
IC化回路素子としてFETの良好な３次歪特性および平衡
動作を行っているIC化回路による良好な２次歪特性と高
周波増幅回路の利得制御機能により、多チャンネルの広
範囲な入力レベルの高周波信号を歪の少ない状態で信号
処理（周波数変換）される。GaAs (gallium arsenide compound) as a semiconductor substrate
To enable operation at higher frequencies,
Good third-order distortion characteristics of FET as IC circuit element and good second-order distortion characteristics by IC circuit that performs balanced operation and gain control function of high-frequency amplifier circuit, multi-channel high frequency signal with wide input level Is subjected to signal processing (frequency conversion) with little distortion.
以上説明したように、本実施例によれば、高周波増幅
回路５および周波数変換回路７にGaAsFETを用い、帯域
通過フィルタ６をこれらIC化回路の入出力端子と平衡接
続することにより、不要波結合の少なくすることにより
帯域外減衰度の確保と良好な２、３次歪特性により、多
波の高周波信号が入力されても歪の少ない、より高性能
で小形な高周波モジュールが得られる。As described above, according to the present embodiment, the GaAs FET is used for the high-frequency amplifier circuit 5 and the frequency conversion circuit 7, and the band-pass filter 6 is connected to the input / output terminals of these integrated circuits in a balanced manner, so that unnecessary wave coupling is achieved. As a result, a high-performance and compact high-frequency module with little distortion even when a multi-wave high-frequency signal is input can be obtained by securing out-of-band attenuation and excellent second- and third-order distortion characteristics.
第２図は、本発明の第２の実施例を示すブロック図で
ある。同図において、20は第２の高周波モジュール、21
は半導体基板（半導体基板としてGaAs（ガリウム砒素化
合物））上の第２のIC化回路、160は帯域通過フィル
タ、82は整合回路で、高周波増幅回路150はデュアルゲ
ーFET153、インダクタンス151、バイパスコンデンサ15
4、156、157、バイアス抵抗152、155から構成してい
る。161、164、165は整合用コンデンサ162、163は整合
用インダクタンスであり、図中、第１図のそれと同様の
動作を行うものには、第１図のそれと同一の番号を付
し、説明を省略する。FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 20 denotes a second high-frequency module, 21
Is a second integrated circuit on a semiconductor substrate (GaAs (gallium arsenide compound) as a semiconductor substrate), 160 is a band-pass filter, 82 is a matching circuit, high-frequency amplifier circuit 150 is dual-gate FET 153, inductance 151, bypass capacitor 15
4, 156 and 157, and bias resistors 152 and 155. 161, 164, 165 are matching capacitors 162, 163 are matching inductances. In the figure, those that perform the same operations as those in FIG. 1 are given the same numbers as those in FIG. Omitted.
第２図に示した高周波モジュールの動作について説明
する。The operation of the high-frequency module shown in FIG. 2 will be described.
高周波信号入力端子２より入力された高周波信号は、
整合回路82、高周波増幅回路150、帯域通過フィルタ160
経て周波数変換回路７に入力され、第１図の実施例と同
様に発振信号入力端子８及び９から入力される逆位相の
局部発振信号と周波数混合され、差あるいは和の中間周
波信号を得て、IF（中間周波）整合回路81を経て中間周
波信号出力端子10より出力される。本実施例では帯域通
過フィルタ160としてアイ・イー・イー・イー，トラン
ザクション オン マイクロウェーブ セオリー アン
ド テクニック，エム テーテー −33,（1985年）第5
10頁から517頁（IEEE,Trans.Microwave Theory Tech.,M
TT−33,（1985）PP510−517）に述べている映像インピ
ーダンス接続形共振器タイプSAWフィルタを用いてい
る。入力端子は不平衡信号動作、出力端子は平衡動作さ
せている。本タイプのSAWフィルタは低損失であり、第
１図に示す実施例より良い帯域外減衰度が得られやすい
が、本実施例にあるように帯域通過フィルタの出力とIC
化周波数変換回路の入力端子を平衡接続することによ
り、帯域通過フィルタ160及び周波数変換回路７の入力
端子間で不要波（高周波増幅回路150出力の不平衡信
号）の結合があっても、平衡動作を行っていることによ
り相殺され、また第２のIC化回路21と帯域通過フィルタ
160の出力端子が平衡接続されていることにより、帯域
通過フィルタ160と第２のIC化回路21の接地インピーダ
ンスの相違による不要波結合も小さくなり、良好な帯域
外減衰度が得られる。なお本実施例の高周波増幅回路15
0ではFET153の第２ゲートの電圧を変化させ利得制御を
行わせている。The high frequency signal input from the high frequency signal input terminal 2 is
Matching circuit 82, high frequency amplifier circuit 150, band pass filter 160
The frequency is then mixed with the local oscillation signal of opposite phase which is input to the frequency conversion circuit 7 and input from the oscillation signal input terminals 8 and 9 as in the embodiment of FIG. , Through an IF (intermediate frequency) matching circuit 81 and output from an intermediate frequency signal output terminal 10. In the present embodiment, as the band pass filter 160, IEE, Transaction on Microwave Theory and Technique, MT-33, (1985) No. 5
Pages 10 to 517 (IEEE, Trans.Microwave Theory Tech., M
TT-33, (1985) PP510-517) uses an image impedance connection type resonator type SAW filter. The input terminal operates unbalanced signal, and the output terminal operates balanced. This type of SAW filter has low loss, and it is easier to obtain better out-of-band attenuation than the embodiment shown in FIG. 1. However, as in this embodiment, the output of the band-pass filter and the IC
Even if there is coupling of an unnecessary wave (unbalanced signal of the output of the high-frequency amplification circuit 150) between the band-pass filter 160 and the input terminal of the frequency conversion circuit 7 by balanced connection of the input terminals of the frequency conversion circuit, the balanced operation is performed. And the second IC circuit 21 and the band-pass filter
Since the output terminals of 160 are connected in a balanced manner, unnecessary wave coupling due to the difference in the ground impedance between the band-pass filter 160 and the second IC circuit 21 is reduced, and a good out-of-band attenuation is obtained. The high-frequency amplifier circuit 15 of the present embodiment
At 0, the gain control is performed by changing the voltage of the second gate of the FET 153.
以上説明したように、本実施例によれば、高周波増幅
回路150および周波数変換回路７にGaAsFETを用い、帯域
通過フィルタ160とIC化回路の入力端子を平衡接続する
ことにより、良好な帯域外減衰度及び２、３次歪特性に
より、多波の高周波信号が入力されても歪の少ない、よ
り高性能で低損失で小形な高周波モジュールが得られ
る。As described above, according to this embodiment, the GaAs FET is used for the high-frequency amplifier circuit 150 and the frequency conversion circuit 7, and the band-pass filter 160 and the input terminal of the integrated circuit are balanced, so that good out-of-band attenuation is achieved. Due to the degree and second- and third-order distortion characteristics, a high-performance, low-loss, small high-frequency module with less distortion even when a multi-wave high-frequency signal is input can be obtained.
第３図は、本発明の第３の実施例を示すブロック図で
ある。同図において、30は第３の高周波モジュール、31
は半導体基板（半導体基板としてGaAs（ガリウム砒素化
合物））上の第３のIC化回路、200、201は中間波信号入
力端子、213は利得制御端子、250はIC化回路31のうち高
周波増幅回路、260は帯域通過フィルタ、270は第３のIC
化回路31のうち周波数変換回路、208及び209は発振信号
入力端子、212は送信信号出力端子、281は出力整合回
路、高周波増幅回路250はデュアルゲーFET253、インダ
クタンス251、バイパスコンデンサ254、256、257バイア
ス抵抗252、255から構成している。また周波数変換回路
270は、ダブルバランスミクサ構成のFET271,272,273,27
4と差動増幅回路形式のFET275,276、定電流源277から構
成されている。また264、265は整合用のコンデンサ、26
2、263は整合用のインダクタンス、267は整合回路91、9
2は高周波バイパスコンデンサ、95は電源（＋Ｂ）端
子、96は接地端子である。FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. In the figure, 30 is a third high-frequency module, 31
Is a third integrated circuit on a semiconductor substrate (GaAs (gallium arsenide compound) as a semiconductor substrate); 200 and 201 are intermediate wave signal input terminals; 213 is a gain control terminal; , 260 is a band pass filter, 270 is the third IC
Of the conversion circuit 31, 208 and 209 are oscillation signal input terminals, 212 is a transmission signal output terminal, 281 is an output matching circuit, and the high-frequency amplifier circuit 250 is a dual-gate FET 253, an inductance 251 and bypass capacitors 254, 256, and 257. It is composed of bias resistors 252 and 255. Also frequency conversion circuit
270 is a double-balanced mixer configuration FET 271, 272, 273, 27
4 and FETs 275 and 276 in the form of a differential amplifier, and a constant current source 277. 264 and 265 are matching capacitors, 26
2, 263 is a matching inductance, 267 is a matching circuit 91, 9
2 is a high frequency bypass capacitor, 95 is a power supply (+ B) terminal, and 96 is a ground terminal.
第３図で中間周波信号入力端子200、201より入力され
た高周波信号は、周波数変換回路270に入力し差動増幅
回路形式のFET275,276で増幅後、FET271、272、273、27
4からなるダブルバランスミクサで発振信号入力端子208
及び209から入力される逆位相の局部発振信号と周波数
混合され、差あるいは和の送信信号を得て帯域通過フィ
ルタ260に入力し希望周波数帯域のみを選択通過させ、
整合回路267をへて高周波増幅回路250で増幅後、出力整
合回路281を経て送信信号出力端子212より出力される。
高周波増幅回路250及び周波数変換回路270、帯域通過フ
ィルタ260は、第２図に示す実施例と同じ回路構成で入
出力を逆に接続したものであり詳細な動作説明を略す
る。In FIG. 3, the high-frequency signals input from the intermediate frequency signal input terminals 200 and 201 are input to the frequency conversion circuit 270 and amplified by the FETs 275 and 276 in the form of a differential amplifier, and then the FETs 271, 272, 273, and 27
Oscillation signal input terminal 208 with double balanced mixer consisting of 4
And 209 are frequency-mixed with the local oscillation signal of the opposite phase input from 209, obtain the transmission signal of the difference or the sum, input to the band-pass filter 260 and selectively pass only the desired frequency band,
After being amplified by the high frequency amplifier circuit 250 through the matching circuit 267, the signal is output from the transmission signal output terminal 212 via the output matching circuit 281.
The high-frequency amplifier circuit 250, the frequency conversion circuit 270, and the band-pass filter 260 have the same circuit configuration as the embodiment shown in FIG.
本実施例では、第１図、第２図に示す高周波モジュー
ルのように高周波増幅後に周波数変換するのではなく周
波数変換後に高周波増幅するものであるが、帯域通過フ
ィルタ260の入力とIC化周波数変換回路270の出力端子を
平衡接続することにより、帯域通過フィルタ260及び高
周波増幅回路250で不要波の結合があっても、平衡動作
を行っていることにより相殺され、また第３のIC化回路
31と帯域通過フィルタ260の入力端子が平衡接続されて
いることにより、帯域通過フィルタ260と第３のIC化回
路31の接地インピーダンスの相違による不要波結合も小
さくなり、良好な帯域外減衰度が得られる。In the present embodiment, the high-frequency amplification is performed after the frequency conversion instead of the frequency conversion after the high-frequency amplification as in the high-frequency module shown in FIGS. 1 and 2. However, the input of the band-pass filter 260 and the By connecting the output terminals of the circuit 270 in a balanced manner, even if unnecessary waves are coupled in the band-pass filter 260 and the high-frequency amplifier circuit 250, they are canceled out by performing the balanced operation.
Since the input terminal of the bandpass filter 260 and the input terminal of the bandpass filter 260 are balanced, unnecessary wave coupling due to a difference in ground impedance between the bandpass filter 260 and the third IC circuit 31 is also reduced, and a good out-of-band attenuation is achieved. can get.
第４図は、本発明の第４の実施例を示すブロック図で
ある。同図において、40は第４の高周波モジュール、41
は半導体基板（半導体基板としてGaAs（ガリウム砒素化
合物））上の第４のIC化回路、301、302、302、303はデ
ータ入力端子、300は高周波変調信号出力端子、308、30
9は高周波被変調信号入力端子、370は高周波変調回路で
ある。高周波変調回路370は位相反転増幅回路320、32
1、ダブルバランスミクサ構成のFET330、331、332、333
と差動増幅回路形式のFET334、335、定電流源336および
同じダブルバランスミクサ構成のFET340、341、342、34
3と差動増幅回路形式のFET344、345、定電流源346と負
荷抵抗350、351から構成されている。図中、第１、２、
３図のそれと同様の動作を行うものには、第１、２、３
図のそれと同一の番号を付し、説明を省略する。FIG. 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In the figure, 40 is a fourth high-frequency module, 41
Is a fourth integrated circuit on a semiconductor substrate (GaAs (gallium arsenide compound) as a semiconductor substrate), 301, 302, 302, 303 are data input terminals, 300 is a high frequency modulation signal output terminal, 308, 30
9 is a high-frequency modulated signal input terminal, and 370 is a high-frequency modulation circuit. The high-frequency modulation circuit 370 includes the phase inversion amplification circuits 320 and 32.
1, FET330,331,332,333 of double balance mixer configuration
And differential amplifier circuit type FET334,335, constant current source 336 and FET340,341,342,34 of the same double balance mixer configuration
3 and FETs 344 and 345 in the form of a differential amplifier, a constant current source 346, and load resistors 350 and 351. In the figure, the first, second,
3 that perform operations similar to those in FIG.
The same numbers as those in the figure are assigned and the description is omitted.
第４図に示した高周波モジュールの動作について説明
する。第４図は直交変調器を示している。データ入力端
子301と302とデータ入力端子303と304からのデータ（Q,
Q′）（I,I′）はデジィタル直交変調用のデータであり
位相が反転したペアとして入力される。FET330から333
で構成されるダブルバランスミクサについて説明する。
データ入力端子301,302からのデータＩ＝cos（Φ
（ｔ））,I′＝−cos（Φ（ｔ））はFET334,335を介し
てFET330から333で構成されるダブルバランスミクサの
ソース端子に加えられる。このダブルバランスミクサの
FET331および332と330および333には、高周波被変調信
号入力端子308から位相反転増幅回路320により位相が反
転した発振信号cos（２πFc・ｔ）及び−cos（２πFc・
ｔ）が加えられ、この信号によりFET330から333がスイ
チング動作している。FET330、332のドレインからはそ
れぞれcos（２πFc・ｔ）・cos（Φ（ｔ））の掛け算成
分が得られ、さらにこの時、データ信号及び発振信号は
FET330,332から逆相、等振幅で出力されており、ドレイ
ン同志が接続されているのでデータ信号及び発振信号は
キャンセルされ、加算された２・cos（２πFc・ｔ）・c
os（Φ（ｔ））の変調信号のみが得られる。同様にして
FET331,333からは加算された−２・cos（２πFc・ｔ）
・cos（Φ（ｔ））の変調信号のみが得られる。一方、F
ET340から343で構成されるダブルバランスミクサではデ
ータ入力端子303と304からのデータＱ＝sin（Φ
（ｔ））,Q′＝−sin（Φ（ｔ））はFET344,345を介し
てFET340から343で構成されるダブルバランスミクサの
ソース端子に加えられる。この時、高周波被変調信号入
力端子309から発振信号はFET330から333で構成されるダ
ブルバランスミクサと90゜位相が異なるsin（２πFc・
ｔ）が印加され、FET340,342からは−２・sin（２πFc
・ｔ）・sin（Φ（ｔ））がFET341,343からは２・sin
（２πFc・ｔ）・sin（Φ（ｔ））の変調信号が得られ
る。これによりFET330,332,340,342からは２・cos｛２
πFc・ｔ＋Φ（ｔ）｝、FET331,333,341,343からは−２
・cos｛２πFc・ｔ＋Φ（ｔ）｝という逆位相の平衡変
調信号を高周波変調回路370から得ている。この平衡変
調信号は264、265は整合用のコンデンサ、262、263は整
合用のインダクタンスを経て260は帯域通過フィルタ260
に加えられ平衡加算され希望の信号帯域のみ通過させ、
その後高周波増幅回路250で増幅後、出力整合回路281を
経て高周波変調信号出力端子300より出力される。The operation of the high-frequency module shown in FIG. 4 will be described. FIG. 4 shows a quadrature modulator. Data from the data input terminals 301 and 302 and the data input terminals 303 and 304 (Q,
Q ') (I, I') are data for digital quadrature modulation, and are input as pairs whose phases are inverted. FET330-333
Will be described.
Data I = cos (Φ from the data input terminals 301 and 302
(T)), I ′ = − cos (Φ (t)) is applied to the source terminal of the double balance mixer composed of FETs 330 to 333 via FETs 334 and 335. Of this double balance mixer
The oscillation signals cos (2πFc · t) and −cos (2πFc · t) whose phases have been inverted by the phase inversion amplifier circuit 320 from the high frequency modulated signal input terminal 308 are supplied to the FETs 331 and 332 and 330 and 333.
t) is added, and this signal causes the FETs 330 to 333 to perform a switching operation. From the drains of the FETs 330 and 332, a multiplication component of cos (2πFct · t) · cos (Φ (t)) is obtained, and at this time, the data signal and the oscillation signal are
FETs 330 and 332 output the signals with opposite phases and equal amplitudes. Since the drains are connected to each other, the data signal and the oscillation signal are canceled and the added 2 · cos (2πFct · t) · c is added.
Only the modulation signal of os (Φ (t)) is obtained. In the same way
-2 cos (2πFct) added from FET331,333
-Only the modulation signal of cos (Φ (t)) is obtained. Meanwhile, F
In the double balance mixer composed of ET340 to 343, data Q = sin (Φ from the data input terminals 303 and 304)
(T)), Q ′ = − sin (Φ (t)) is applied via FETs 344 and 345 to the source terminal of the double balanced mixer composed of FETs 340 to 343. At this time, the oscillation signal from the high-frequency modulated signal input terminal 309 is sin (2πFc ·
t) is applied, and from the FETs 340 and 342, −2 · sin (2πFc
・ T) ・ sin (Φ (t)) is 2 ・ sin from FET341,343
A modulated signal of (2πFc · t) · sin (Φ (t)) is obtained. As a result, 2 · cos は 2 from FET330,332,340,342
πFc · t + Φ (t)｝, -2 from FET331,333,341,343
A balanced modulation signal having the opposite phase of cos {2πFc · t + Φ (t)} is obtained from the high-frequency modulation circuit 370. The balanced modulation signals 264 and 265 pass through a matching capacitor, 262 and 263 pass through a matching inductance, and 260 is a bandpass filter.
Is added to the balance and only the desired signal band is passed,
Thereafter, after being amplified by the high frequency amplifier circuit 250, the signal is output from the high frequency modulation signal output terminal 300 via the output matching circuit 281.
本実施例では、直交したディジタルデータの直交変調
器であり、変調後に高周波増幅するものであるが、帯域
通過フィルタ260の入力とIC化高周波変調回路370の出力
端子を平衡接続することにより、帯域通過フィルタ260
及び高周波増幅回路250で不要波の結合があっても、平
衡動作を行っていることにより相殺され、また第４のIC
化回路41と帯域通過フィルタ260の入力端子が平衡接続
されていることにより帯域通過フィルタ260と第４のIC
化回路41の接地インピーダンスの相違による不要波結合
も小さくなり、良好な帯域外減衰度が得られる。さらに
本実施例の直交変調器では、発振信号及びデータ信号は
原理的にキャンセルされ出力されないので、余分なロー
パスフィルタは必要なく、単に集積したSAWフィルタを
用いるだけ小形でしかも不要なスプリアスが少ない変調
器を構成できるという利点を有する。さらに、本実施例
によれば、高周波増幅回路250および高周波変調回路370
にGaAsFETを用い、帯域通過フィルタ260とIC化回路の入
力端子を平衡接続することにより良好な帯域外減衰度及
び２、３次歪特性を有する歪の少ない、より高性能で低
損失で小形な高周波モジュールが得られる。In the present embodiment, a quadrature modulator of orthogonal digital data is used to amplify the high frequency after modulation. However, by connecting the input of the band-pass filter 260 and the output terminal of the integrated high-frequency modulation circuit 370 in a balanced manner, Pass filter 260
And even if there is unwanted wave coupling in the high-frequency amplifier circuit 250, it is canceled by performing the balanced operation, and the fourth IC
Circuit 41 and the input terminal of the band-pass filter 260 are balanced, so that the band-pass filter 260 and the fourth IC
Unnecessary wave coupling due to the difference in the ground impedance of the conversion circuit 41 is also reduced, and a good out-of-band attenuation is obtained. Further, in the quadrature modulator of the present embodiment, the oscillation signal and the data signal are not canceled and output in principle, so that an extra low-pass filter is not required, and the modulation is small and unnecessary spurious is reduced only by using the integrated SAW filter. This has the advantage that a vessel can be constructed. Further, according to the present embodiment, the high-frequency amplification circuit 250 and the high-frequency modulation circuit 370
GaAsFET is used, and the bandpass filter 260 and the input terminal of the IC circuit are balanced and connected, so that it has better out-of-band attenuation and less distortion with second and third-order distortion characteristics, higher performance, lower loss and smaller size. A high-frequency module is obtained.
本発明によれば、少なくとも高周波増幅回路、周波数
変換回路、高周波変調回路などを含み同一半導体基板上
に形成してなるIC化回路と帯域通過フィルタとを一体形
成し、高周波信号を受信して周波数変換後帯域通過フィ
ルタで帯域選択し増幅する、あるいは高周波増幅後帯域
通過フィルタで帯域選択し周波数変換する、または高周
波変調後帯域通過フィルタで帯域選択し増幅するなどの
機能を有する高周波モジュールにおいて、 半導体基板をGaAs（ガリウム砒素化合物）とするとと
もに回路素子としてFETを用い、さらに帯域通過フィル
タの入力あるいは出力と、高周波増幅回路、周波数変換
回路、高周波変調回路の入力あるいは出力と平衡接続す
るとともに、高周波増幅回路は利得制御機能もたせるこ
とにより、より高い周波数で、広い入力レベル範囲の多
チャンネルの信号を、２、３次歪が少なく、また良好な
帯域外減衰度特性を有した信号処理が可能な、高性能で
低損失で小形な高周波モジュールが得られる。According to the present invention, at least a high-frequency amplification circuit, a frequency conversion circuit, a high-frequency modulation circuit, and the like, an integrated circuit formed on the same semiconductor substrate and a band-pass filter are integrally formed, and a high-frequency signal is received and In a high-frequency module having a function of selecting and amplifying a band with a band-pass filter after conversion, or selecting and amplifying a band with a band-pass filter after high-frequency amplification, or selecting and amplifying a band with a band-pass filter after high-frequency modulation, The substrate is made of GaAs (gallium arsenide compound) and FETs are used as circuit elements. In addition, the input or output of the band-pass filter is balanced with the input or output of a high-frequency amplifier, frequency converter, or high-frequency modulator. The amplifier circuit also has a gain control function, allowing higher input frequencies and wider input A high-performance, low-loss, compact high-frequency module capable of processing a multi-channel signal in a level range with little second- and third-order distortion and good out-of-band attenuation characteristics can be obtained.
第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図は本発
明の第２の実施例を示す図、第３図は本発明の第３の実
施例を示す図、第４図は本発明の第４の実施例を示す図
である。 １……第１の高周波モジュール、 ２……高周波信号入力端子、 ３……利得制御端子、 ５……高周波増幅回路、 ６……帯域通過フィルタ、 ７……周波数変換回路、 8,9……発振信号入力端子、 10……中間周波信号出力端子、 11……第１のIC化回路、 20……第２の高周波モジュール、 21……第２のIC化回路、 30……第３の高周波モジュール、 31……第３のIC化回路、 40……第４の高周波モジュール、 41……第４のIC化回路、 150……高周波増幅回路、 160……帯域通過フィルタ、 200,201……中間波信号入力端子、 208,209……発振信号入力端子、 212……送信信号出力端子、 213……利得制御端子、 250……高周波増幅回路、 260……帯域通過フィルタ、 270……周波数変換回路、 301,302,302,303……データ入力端子、 300……高周波変調信号出力端子、 308,309……高周波被変調信号入力端子、 370……高周波変調回路。FIG. 1 is a view showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing a second embodiment of the present invention, FIG. 3 is a view showing a third embodiment of the present invention, FIG. The figure shows a fourth embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st high frequency module, 2 ... High frequency signal input terminal, 3 ... Gain control terminal, 5 ... High frequency amplification circuit, 6 ... Bandpass filter, 7 ... Frequency conversion circuit, 8, 9 ... Oscillation signal input terminal, 10 ... Intermediate frequency signal output terminal, 11 ... First integrated circuit, 20 ... Second high frequency module, 21 ... Second integrated circuit, 30 ... Third high frequency Module, 31 Third IC circuit, 40 Fourth high frequency module, 41 Fourth IC circuit, 150 High frequency amplifier circuit, 160 Bandpass filter, 200, 201 Intermediate wave Signal input terminal, 208,209 ... Oscillation signal input terminal, 212 ... Transmission signal output terminal, 213 ... Gain control terminal, 250 ... High frequency amplifier circuit, 260 ... Bandpass filter, 270 ... Frequency conversion circuit, 301, 302, 302, 303 ... … Data input terminal, 300 …… High frequency modulation signal output terminal, 308,309 …… Frequency modulated signal input terminal, 370 ...... high frequency modulation circuit.
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 1/26 - 1/28 H04L 27/00 - 27/30 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H04B 1/26-1/28 H04L 27/00-27/30
Claims (2)
と高周波信号とが入力され、該高周波信号を上記Ｉおよ
びＱデータで変調して高周波変調信号を出力する高周波
変調回路と、変調後の高周波信号が入力される高周波増
幅回路を同一半導体基板上に形成するとともに、前記回
路間に帯域通過フィルタを接続して一体化構成してなる
高周波モジュールにおいて、 前記高周波変調回路、高周波増幅回路、帯域通過フィル
タのうち、少なくとも２回路の入出力回路が、平衡接続
されていることを特徴とする高周波モジュール。1. An orthogonal data signal (I and Q data)
And a high-frequency signal, and modulates the high-frequency signal with the I and Q data to output a high-frequency modulation signal, and a high-frequency amplifier circuit to which the modulated high-frequency signal is input, on the same semiconductor substrate. A high-frequency module formed and connected integrally with a band-pass filter between the circuits, wherein at least two of the high-frequency modulation circuit, the high-frequency amplifier circuit, and the band-pass filter have balanced input / output circuits. A high-frequency module which is connected.
て、 前記高周波増幅回路は、利得制御機能を備えてなること
を特徴とする高周波モジュール。2. The high-frequency module according to claim 1, wherein said high-frequency amplifier circuit has a gain control function.
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