(実施の形態1)
 図1は、本発明の実施の形態1におけるサン� �リングミキサの回路図である。図1において� ��サンプリングミキサ100は、第1のトランスコ ンダクタンスアンプTA1aと、第2のトランスコ� ��ダクタンスアンプTA1bと、TA1a及びTA1bに接続� ��れた同相ミキサ部102と、同相ミキサ部102と� ��列接続された逆相ミキサ部103と、同相ミキ� ��部102及び逆相ミキサ部103への制御信号を生� ��する信号生成部104とを備えている。

 同相ミキサ部102は、第1のサンプリングス イッチ5a、第2のサンプリングスイッチ5bと、� ��1のヒストリキャパシタ(Ch)6a、第2のヒスト� �キャパシタ6bと、積分スイッチ18a、18b、19a、 19bと、放出スイッチ26a、26b、27a、27bと、第1� �ローテートキャパシタ群(Cr)7a、8a、第2のロ� �テートキャパシタ群7b、8bと、バッファキャ� ��シタ(Cb)15と、ダンプスイッチ16と、リセッ� �スイッチ17と、フィードバックスイッチ34を� ��えている。ここで放出スイッチ26bは、第1の ローテートキャパシタCr8aに積分された信号� �第2のローテートキャパシタCr7bに放出するた めの第1の放出スイッチであり、放出スイッ� �27bは、第2のローテートキャパシタCr8bに積分 された信号を第1のローテートキャパシCr7aに� ��出するための第2の放出スイッチである。

 第1のヒストリキャパシタCh6aは第1のサン� ��リングスイッチ5aを介して、第1のトランス� ��ンダクタンスアンプTA1aと接続している。Cr7 aは、積分スイッチ18aを介してCh6aと接続し、� ��出スイッチ26aとダンプスイッチ16を介してCb 15と接続している。Cr8aは、積分スイッチ19aを 介してCh6aと接続し、放出スイッチ27aとダン� �スイッチ16を介してCb15と接続している。

 第2のヒストリキャパシタCh6bは第2のサン� ��リングスイッチ5bを介して、第2のトランス� ��ンダクタンスアンプTA1bと接続している。Cr7 bは、積分スイッチ18bを介してCh6bと接続し、� ��出スイッチ26bを介してCr8aと接続している。 Cr8bは、積分スイッチ19bを介してCh6bと接続し� ��放出スイッチ27bを介してCr7aと接続している 。

 本実施の形態では、サンプリングスイッ� ��5a、5b、積分スイッチ18a、18b、19a、19b、放出 スイッチ26a、26b、27a、27b、ダンプスイッチ16� ��リセットスイッチ17、フィードバックスイ� �チ34は、n型FETで構成してもよいし、p型FETに� ��る構成、または、CMOSによる構成でも構わな い。

 サンプリングスイッチ5a、5bのゲートには 、LO信号が入力される。積分スイッチ18a、18b� ��放出スイッチ27a、27bのゲートには、信号生� ��部104からSV0信号が入力される。積分スイッ� ��19a、19bと放出スイッチ26a、26bのゲートには� ��信号生成部104からSV1信号が入力される。

 図2は、信号生成部104が生成する制御信号 のタイミングチャートである。D信号、R信号� ��びF信号は、それぞれダンプスイッチ16のゲ� ��ト、リセットスイッチ17のゲート及びフィ� �ドバックスイッチ34のゲートに入力される。 逆相ミキサ部103は、同相ミキサ部102と同じ構 成であり、サンプリングスイッチにLO信号と� ��相が180度異なるLOB信号が入力されている。

 サンプリングミキサ100の動作を同相ミキサ� ��102を用いて説明する。電圧受信信号V _RF は、TA1a、1bにて、電流受信信号i _RFa 、i _RFb に変換される。電流受信信号iRFaは、サンプ� �ングスイッチ5aでサンプリングされて、SV0信 号がハイであるときは、Ch6a、Cr7a及びCr8bに積 分される。

 また、電流受信信号iRFbは、サンプリング スイッチ5bでサンプリングされて、SV0信号が� ��イであるときは、Ch6b及びCr7bに積分される� �次に、SV1信号がハイになると、Cr7aに積分さ� ��た信号は、Cb15に放出される。

 また、SV1信号がハイのときは、電流受信� ��号iRFaは、サンプリングスイッチ5aでサンプ� ��ングされ、Ch6a、Cr8a及びCr7bに積分される。� ��流受信信号iRFbは、サンプリングスイッチ5b� ��サンプリングされ、Ch6b及びCr8bに積分され� �。次に、SV0信号がハイになると、Cr8aに積分� ��れた信号は、Cb15に放出される。

 以降、信号生成部104において生成される� ��制御信号に従って動作を繰り返す。Ch6a、Cr7 a及びCr8aで第1のIIRフィルタ(主系統)を構成し� ��Ch6b、Cr7b及びCr8bで第2のIIRフィルタ(ダミー� �路系)を構成し、Cr7a、Cr8a及びCb15で第3のIIRフ ィルタを構成している。

 この動作の中で、サンプリングスイッチ5 aでサンプリングされた受信信号をCh6a、Cr7a及 びCr8bで積分する際に、Cr8bに既に積分されて� ��る電荷(SV1信号がハイのときにサンプリング スイッチ5b経由でサンプリングされた受信信� ��)の一部が、放出スイッチ27bを経由してCh6a� �びCr7aに放出されている。すなわち、Ch6a、Cr7 a及びCr8bは、サンプリングスイッチ5aから入� �される受信信号と、Ch6aに既に積分されてい� ��電荷と、Cr8bに既に積分されている電荷とを シェアしている。このように、複数のキャパ シタ間で電荷をシェアすることを電荷共有と もいう。

 同様に、サンプリングスイッチ5aでサン� �リングされた受信信号をCh6a、Cr8a及びCr7bで� �分する際に、Cr7bに既に積分されている受信� ��号(SV0信号がハイのときにたサンプリングス イッチ5b経由でサンプリングされた受信信号) の一部が、放出スイッチ26bを経由してCh6a及� �Cr8aに放出されている。すなわち、Ch6a、Cr8a� �びCr7bは、サンプリングスイッチ5aから入力� �れる受信信号と、Ch6aに既に積分されている� ��荷と、Cr7bに既に積分されている電荷とをシ ェアしている。このように、複数のキャパシ タ間で電荷をシェアすることを電荷共有とも いい、電荷共有後の各キャパシタに積分され る電荷の量は、電荷を分け合う複数のキャパ シタの容量比により決まる。

 よって、第2のIIRフィルタ(ダミー回路系)� ��ら第1のIIRフィルタ(主系統)へ電荷を放出す� ��ことにより、Ch6a、Cr7a及びCr8aで構成される� ��1のIIRフィルタ(主系統)のIIRフィルタ伝達関� ��に、ダミー回路系のトランスコンダクタTA1b の相互コンダクタンスで重み付けした信号を 用いることができる。つまり、ダミー回路系 のトランスコンダクタTA1bの相互コンダクタ� �スの値を制御することにより、第1のIIRフィ� ��タ(主系統)のフィルタ特性を制御すること� �できる。

 このときの第1のIIRフィルタ伝達関数は以 下のように求められる。サンプリングスイッ チ5aから出力される電荷をq(t)、q(t)入力後のCh 6aの電圧をx(t)、サンプリングスイッチ5bから� ��力される電荷をq(t)のα倍としたα×q(t)、α×q (t)入力後のCh6bの電圧をy(t)、Ch6a、6bの容量値� ��Ch、Cr7a、7b、8a、8bの容量値をCrとすると、� �荷保存の式は以下のようになる。

 式6、7から、z変換後の伝達関数Hは以下の ようになる。

 次に、フィルタ特性の解析例を示す。TA1a の相互コンダクタンスを3mS、TA1bの相互コン� �クタンスをTA1aのα倍、LO信号の周波数を2.4GHz 、Ch6a、6bを15pF、Cr7a、7b、8a、8bを0.2pF、Cbを15p Fとして、αを変化させたときのフィルタ特性 を図3に示す。

 図3において、α=1の場合のフィルタ特性� �、従来構成と同一特性である。αを大きくす るとフィルタ特性は急峻となり、αを小さく� ��ると周波数変換後のDC(図3では2.4GHz)のレベ� �が小さくなる。α=-0.7で平坦な特性が得られ� ��α=-1で、減衰極となる。負の値のαは、TA1a� �逆位相にすることで実回路の表現ができる� �

 α=-0.7のフィルタ特性は、通過帯域の広帯 域化が可能であり、α=-1のフィルタ特性は、� ��ンドパス特性の実現が可能である。上記の� ��ィルタ特性はいずれも、キャパシタの容量� ��でフィルタ特性がきまる従来構成のサンプ� ��ングミキサでは得られない特性である。こ� ��ように本実施の形態の構成によれば、電荷� ��有するキャパシタの容量比以外に、主系統� ��ダミー回路系統の相互コンダクタンスの比� �を用いてフィルタ特性を設定することがで� �、従来構成のサンプリングミキサよりもフ� �ルタの設計自由度が格段に向上する。

 また、本実施の形態では、Ch6a、6bの容量� ��をCh=15pFとしたが、これ以外でもよく、Ch6a� �Ch6bが違う値でも構わない。また、本実施の� ��態では、Cr7a、7b、8a、8bの容量値をCr=0.2pFと� ��たが、これ以外でもよく、それぞれ違う値� ��も構わない。

 ここで具体例として、図9に、地上デジタ ルテレビ放送(ISDB-T、13セグメント)受信に対� �したサンプリングミキサのフィルタ特性例� �示す。LO信号の周波数は480MHzとし、ゲインは 正規化している。ダイレクトコンバージョン 方式では、受信信号の帯域はLO信号の周波数� ��ら2.8MHzの範囲となる。この特性例では、受� ��信号の帯域内におけるフィルタ特性の偏差� ��6dBとして設計している。このときの各設定� ��は、Ch=8pF、Cr=0.1pF、Cb=2.7pF、α=-0.65である。

 また、図9に、従来のサンプリングミキサ で同様に設計したフィルタ特性を併せて示す 。このときの各設定値は、Ch=4.5pF、Cr=0.1pF、Cb =1pFである。受信信号の帯域外のフィルタ特� �に注目すると、本実施の形態のサンプリン� �ミキサの方が減衰していることがわかる。� �って、受信信号に対して妨害波となる隣接� �ャンネルの信号(LO信号の周波数から3.2~8.8MHz� ��範囲)をより減衰させることができ、受信感 度劣化を抑えることができる。

 以上説明したように、本実施の形態のサ� ��プリングミキサによれば、互いに異なる相� ��コンダクタンスを有する第1及び第2のトラ� �スコンダクタンスアンプで電流変換された� �号を用いてIIRフィルタを構成することで、� �荷共有するキャパシタの容量比以外に、相� �コンダクタンスの重み付け(主系統とダミー� ��路系の相互コンダクタンスの比)でフィルタ 特性を設計することができる。これにより、 広帯域フィルタ特性や、バンドパスフィルタ 特性が得られ、無線通信システムに最適なフ ィルタ特性を設計することで受信感度劣化を 抑えることができる。

 また、ダミー回路系のトランスコンダク� ��ンスアンプTA1bの相互コンダクタンスを可変 制御、または、切替制御を行うことでサンプ リングミキサ100のフィルタ特性を可変制御、 または、切替制御しても良い。相互コンダク タンスの可変制御、または、切替制御は、TA� ��構成するトランジスタの面積(個数)切替や� �電流制御によって行うことが出来る。

 また、本実施の形態では、サンプリング� ��イッチ5a、5bを用いて周波数変換を行ったが 、サンプリングスイッチを無くし、ベースバ ンド信号を入力としたベースバンド帯フィル タ装置としても構わない。

 (実施の形態2)
 図4は、本発明の実施の形態2におけるサン� �リングミキサ200の回路図である。以下、実� �の形態1と異なる点のみ説明する。

 本実施の形態では、実施の形態1(図1)に示 した逆相ミキサ部103、TA1bを設けず、同相ミ� �サ部202において、TA1aからの出力がサンプリ� ��グスイッチ5aおよび5bに入力されている。す なわち、本実施の形態では、サンプリングス イッチ5bがTA1aに接続し、LO信号と位相が180度� ��なるLOB信号が入力されている。これにより� ��TA1aは、α=-1に重み付けした動作を行うこと� ��できる。このときの伝達関数は以下のよう� ��なる。

 以上説明したように、本実施の形態のサ� ��プリングミキサによれば、実施の形態1にお けるバンドパスフィルタ特性の実現に加え、 回路規模を削減することができる。

 (実施の形態3)
 本実施の形態では、実施の形態1から2で説� �したサンプリングミキサを用いた無線機に� �いて説明する。図5は、本発明の実施の形態3 における無線機500のブロック図である。図5� �おいて、アンテナ501と低雑音増幅器502が接� �している。低雑音増幅器502と実施の形態1か� ��2で説明したサンプリングミキサのいずれか のサンプリングミキサ503、504が接続している 。サンプリングミキサ503、504と信号処理部505 が接続している。送信部は図示していない。

 このように構成された無線機500について� ��受信時のその動作を説明する。本実施の形� ��の無線機500は、アンテナ501で受信した受信� ��号を低雑音増幅器502で増幅し、サンプリン� ��ミキサ503、504に出力する。サンプリングミ� ��サ503、504は、低雑音増幅器502で増幅された� ��信信号を周波数変換及び時間離散化したベ� ��スバンド信号として信号処理部505に出力す� ��。

 サンプリングミキサ503とサンプリングミ� ��サ504の違いは、サンプリングスイッチによ� ��サンプリングタイミングが位相で90度ずれ� �いる点である。これにより、直交復調され� �。信号処理部505は、入力されたベースバン� �信号を処理して、音声、データ等をユーザ� �に出力する。

 以上説明したように、無線機500が通信を� ��う無線システムに応じたフィルタ特性をサ� ��プリングミキサ503、504で実現することで、� ��線機500の受信感度劣化を抑えることができ� ��。また、本実施の形態では、サンプリング� ��キサを用いた無線機としたが、サンプリン� ��スイッチを用いずフィルタ装置としてもよ� ��。

 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照� ��て説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱� ��ることなく様々な変更や修正を加えること� ��できることは当業者にとって明らかである� ��
 本出願は、2007年3月29日出願の日本特許出願 (特願2007-089446)に基づくものであり、その内� �はここに参照として取り込まれる。