JPH02128506A - 発振混合回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業−］−の利用分野〕 本発明は、発振混合回路に関し、例えば、マイクロ波帯
の受信機、送信機等に用いられる周波数変換器（受信周
波数変換器、送信周波数変換器等）を一つの非線形能動
回路で構成した発振混合回路に関するものである。

〔従来の技術］ 衛星放送受信機等のマイクロ波装置を低廉化−するには
、高価な構成要素であるマイクロ波半導体素子の必要個
数を削減できることが望ましい。そのためには、１個の
半導体素子に複数の機能を持たせた複合機能回路を用い
ることが、有効な手段の一つであるといえる。

例えば、マイクロ波帯での周波数変換器（ダウンコンバ
ータ）として、発振回路と混合回路とを１個の電界効果
トランジスタ（ＦＥＴ）で構成した発振混合回路が次の
文献で紹介されている。

Ｙ、　　Ｔａｊｉｍａ：　　”ＧａＡｓ　　ＦＥＴ　　
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　　ｆｏｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎ
−１ｏｃｋｅｄ　ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ　ａｎｄ　ｓｅ
ｌｆｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ　ｍ１ｘｅｒｓ″、　ＩＥ
ＥＥ　Ｔｒａｎｓ、　ＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒｙ
　Ｔｅｃｈ、、　ｖｏｌ、ＭＴＴ−２７，ｐｐ、６２９
−６３２．　Ｊｕｌｙ　１９７９゜ この文献に紹介されている発振混合回路の回路構成を第
３図に示す。図において、誘電体共振器（ｄｉｅｌｅｃ
ｔｒｉｃ　ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）　１１　、　Ｆ　Ｅ　
Ｔ　１３および帰還回路（コイルとコンデンサとの直列
回路）１５で成る発振回路は周波数ｆＬｏで発振する。

この発振回路の出力側には、高域通過回路（ＨＰＦ）と
抵抗器とで成る発振安定化回路１７が接続されており、
発振の安定化が図られるようになっている。

このように構成された発振混合回路はダウンコンバータ
であり、ＦＥＴ１３のゲートに、ＲＦ入力端子１９から
ＲＦ整合回路２１を介して周波数ｆＲＦの高周波（ＲＦ
）信号を入力すると、当該ＦＥＴ１３の非線形特性によ
って、周波数ｆＲＦと周波数ｆＬｏ　　との周波数差（
ｌ　ｆ＋＋ｙ−ｆｔｏｌ）の中間周波（Ｔ　Ｆ）信号が
ＦＥＴ１３のドレインに得られる。

ＦＥＴ１３のドレインに得られる信号（周波数ｆ　ＲＦ
　　ｆ　ＬＯｌ　）は、低域通過回路（ＬＰＦ）２３お
よびＩＦ整合回路２５を介してＩＦ出力端子２７にて出
力される。このように、１個のＦＥＴ１３で発振と混合
との２つの機能を持たせることにより、簡単な回路でマ
イクロ波の周波数変換器（ダウンコンバーク）が構成で
きる。

また、このようなダウンコンバータと異なるアップコン
バータであっても同様にして、１個のＦＥＴで発振と混
合との２つの機能を持たせ、簡単な回路でマイクロ波の
周波数変換器が構成可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した従来の周波数変換器を形成する発振
混合回路には以下の欠点がある。

先ず、第３図に示すようなダウンコンバータにあっては
、能動素子（ＦＥＴ１３）がＲＦ整合回路２１を介して
直接ＲＦ入力端子１９に接続されているため、発振周波
数（ＬＯ）信号がＲＦ入力端子１９に漏洩してしまう。

そのため、ＲＦ入力端子１９に接続される前段の外部回
路の出力インピーダンスおよびＲＦ整合回路２１の反射
特性によってＬＯ倍信号周波数が変化する。極端な場合
には、発振が停止してしまうという問題点があった。ま
た、漏洩したＬＯ倍信号前段の回路に歪み発生等の悪影
響を及ぼしたり、アンテナを接続した場合には空中へＬ
Ｏ倍信号不要発射されてしまうという問題点があった。

また、アンプコンバータにあっても、能動素子（ＦＥＴ
）がＲＦ整合回路を介して直接ＲＦ出力端子に接続され
るようになるため、ＬＯ倍信号ＲＦ出力端子に接続され
る後段の外部回路に漏洩してしまう。それと共に、外部
回路の入力インピーダンスによって発振が影響を受ける
という問題点があった。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもので
あり、ダウンコンバーク、アップコンバータ等の周波数
変換器において、所望周波数で安定に発振し且つ外部に
悪影響を及ぼさない発振混合回路を提供することを目的
としている。

〔課題を解決するための手段〕

（ｉ　云ン゛Ｊ１の　１ 上述した目的を達成するために、請求項１による発明に
あっては、伝送線路、誘電体共振器および非線形能動回
路を具える発振部が形成されている。ここで、伝送線路
は有限長であり、この伝送線路と誘電体共振器とは所望
の結合度で電磁結合されている。伝送線路の一端に非線
形能動回路が接続されている。伝送線路の他端側から高
周波信号が入力されるようになっている。この発振部に
て得られる発振周波数信号と高周波信号とが混合される
。このようにして周波数混合された信号が中間周波信号
として出力されるように構成されている。

一ズー１ｊ−月謹求碩−？−９を所 また、請求項２による発明にあっては、伝送線路、誘電
体共振器および非線形能動回路を具える発振部が形成さ
れている。ここで、伝送線路は有限長であり、この伝送
線路と誘電体共振器とは所望の結合度で電磁結合されて
いる。伝送線路の一端に非線形能動回路が接続されてい
る。非線形能動回路に対して中間周波信号が入力される
ようになっている。この発振部にて得られる発振周波数
信号と中間周波信号とが混合される。このようにして周
波数混合された高周波信号が伝送線路の他端側から出力
されるよ・うに構成されている。

〔作　用］ 工」−斤菫」碩↓辺溌Ｍ 本発明による発振混合回路はダウンコンバータとして機
能する。

非線形能動回路を含む発振部は、誘電体共振器と伝送線
路との電磁的な結合度に基づいて定まる所望の周波数に
て発振する。

高周波信号が入力され、伝送線路を介して非線形能動回
路に導入されると、当該非線形能動回路の非線形特性に
より、該発振部による発振周波数信号と高周波信号とが
混合される。

このようにして非線形能動回路を含む発振部からは、周
波数混合された中間周波信号が出力信号として得られる
。

誘電体共振器と伝送線路との電磁的な結合度に基づいて
当該伝送線路を通過する周波数が定まっているので、そ
の周波数によらない周波数成分（例えば発振周波数信号
）は伝送線路を伝わって高周波信号を供給する側には伝
わらない。

従って、入力側に接続される外部回路に悪影響を及ぼす
ことはなく且つ非線形能動回路を含む発振部においても
安定した発振動作が為される。

（ｉｉ　　云ン゛Ｊ２の　日 本発明による発振混合回路はアップコンハークとして機
能する。

非線形能動回路を含む発振部は、誘電体共振器と伝送線
路との電磁的な結合度に基づいて定まる所望の周波数に
て発振する。

中間周波信号が入力され、発振部に含まれる非線形能動
回路に導入されると、その非線形特性によって該発振部
による発振周波数信号と中間周波信号とが混合され、そ
の周波数変換された高周波信号が非線形能動回路と伝送
線路との接続部分に得られる。

ところで、誘電体共振器と伝送線路との電磁的な結合度
に基づいて当該伝送線路を通過させる周波数が定まって
いる。例えば、通過させる周波数が混合周波数であれば
、当該周波数混合で得られた高周波信号が主として伝送
線路を伝わって出力信刊となる。

従って、発振周波数信号が出力側に接続される外部回路
に伝わらないので外部回路に対して悪影響を及ばずよう
なことはない。また、発振回路動作も安定する。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例につぃ゛ζ詳細に
説明する。

１−−Ｍ目艮項二しΦＪ１明−＠天」１例第１図は、本
発明の一実施例における発振混合回路の構成を示す。こ
の実施例は、ダウンコンバータを形成している。

と　　　との対 ここで、本発明と第１実施例との対応関係を述べておく
。

伝送線路は、マイクロストリップ線路３１に相当する。

誘電体共振器は誘電体共振器３３に相当する。

非線形能動回路は、ＦＥＴ３５．帰還回路３７゜低域通
過回路３９．負荷抵抗器４１．直流電源４３に相当する
。

ユ１ユＪＪｉＩｉｌかλ敗戊 第１図において、所望の長さ（有限長）のマイクロスト
リップ線路３１の途中近傍に誘電体共振器３３が装荷さ
れており、これらは互いに電磁的に結合している。マイ
クロストリップ線路３１の一端（図中右端）側に能動回
路が形成されている。

つまり、マイクロストリンフ゛線路３１の一端はＦＥＴ
３５のゲートに接続され、該ＦＥＴ３５のソスはコイル
とコンデンサとの並列回路で成る帰還回路３７を介して
、また、トレインはコイルとコンデンサとの直列回路で
成る低域通過回路３９を介してそれぞれ接地されている
。低域通過回路３９に含まれるコイルとコンデンサとの
共通接続点から負荷抵抗器４１および直流電源４３が直
列接続されている。

また、マイクロストリップ線路３１の他端（図中左端）
が、コイル、コンデンサの並列回路と抵抗器上の直列回
路で成る発振安定化回路４５を介して接地されている。

これらの要素で発振回路が構成されている。

ところで、マイクロストリップ線路３１の他端（左端）
側において、ＲＦ倍信号入力されるようになっている。

つまり、マイクロス）・リップ線路３１の左端に、ＲＦ
入力端子４７からＲＦ整合回路４９を介して高周波信号
が入力される。

更に、低域通過回路３９に含まれるコイルとコンデンサ
との共通接続点から、出力結合容量素子５１とＩＦ整合
回路５３とを介して中間周波（ＩＦ）信号がＩＦ出力端
子５５へ取り出されるようになっている。

このようにして構成される発振混合回路において、低域
通過回路３９に含まれるコイルのインダクタンス値およ
びコンデンサの容量値は、中間周波（Ｉ　Ｐ）信号のみ
を通過させ、高周波（ＲＦ）信号と発振（ＬＯ）信号と
は反射するように設定されている。そのため、ＦＥＴ３
５の出力信潟のうちＲＦ倍信号ＬＯ倍信号は、低域通過
回路３９７反射されてＦＥＴ３５へ戻り、ＦＥＴ３５の
ドレイン・ゲート間浮遊容量およびソースに挿入された
帰還回路３７によりＦＥＴ３５のゲートへ帰還される。

ところで、ＦＥＴ３５のグー１〜から左（入力）側をみ
た反射係数はＬＯ倍信号周波数において略Ｉであり、そ
れ以外の周波数においてはＯに近い値となるように、誘
電体共振器３３の共振周波数と結合度を設定しである。

即ち、マイクロストリップ線路３１を伝播する信号のう
ち、ＬＯ倍信号成分のみが誘電体共振器３３の結合部で
ほぼ全反射してＦＥＴ３５のゲートへ戻されるものであ
る。

□（へ）ＬＬ実１士ｄ丸作 上述したようにして構成される第１実施例の動作を以下
に説明する。

ここで、ＦＥＴ３３は発振し、その発振周波数にて１５
０信号が得られる。

ＲＦ倍信号周波数においては、マイクロストリップ線路
３１は反射係数が略０すなわち殆ど通過する。従って、
ＲＦ入力端子４７からＲＦ整合回路４９を介して入力さ
れたＲＦ倍信号そのままマイクロストリップ線路３１を
通過してＦＥＴ３５のゲートへ加えられる。ＦＥＴ３５
の非線形性により、ＲＦ倍信号Ｌ○倍信号が混合され、
差（ｆ　ＲＦ　　ｆ　ＬＯｌ　）の周波数であるＩＦ倍
信号、当該ＦＥＴ３５のドレイン側に得られる。ドレイ
ンには低域通過回路３９が設けられているので、３信号
のうちＩＦ倍信号みが低域通過回路３９を通過して、Ｉ
Ｆ出力端子５５へ出力される。

この第１実施例の発振混合回路は、誘電体共振器３３を
装荷した伝送線路を発振に用いるのめならず、これが共
振周波数において狭帯域の帯域阻止作用があることに着
目して、これを利用することにより、Ｌ、）信号がＩＦ
入力端子４７に漏洩するのを防ぐことを特徴としている
。即ち、誘電体共振器３３に共振と帯域阻止の２つの機
能を担わさせている点が従来の発振混合回路と異なる。

上述した回路を、例えばアンテナに接続してマイクロ波
受信装置を構成した場合、不要信号がアンテナから放射
されることはない。

Ｉｌ、　　　　２の　　の 第２図は、本発明の別実施例における発振混合回路の構
成を示す。この実施例は、アップコンバータを形成して
いる。

と　　　との こごて、本発明と第２実施例との対応関係を述・＼てお
く。

伝送線路は、マ・イク１」スＩ・リップ線路６１に相当
する。

誘電体共振器は誘電体共振器６３に相当する。

非線形能動回路は、ＦＥＴ６５．帰還回路６７低域通過
回路６９．直流電源７３に相当する。

」則−バー実施−例２」■成 第２図において、マイクロストリップ線路６１の途中近
傍に誘電体共振器６３が装荷されており、これらは互い
に電磁的に結合している。マイクロス（・リップ線路６
］の一端（図中左端）側には能動回路が形成されている
。つまり、マイクロストリップ線路６１の一端はＦＥＴ
６５のトレインに接続され、該ＦＥＴ６５のソースはコ
イルとコンデンサとの並列回路で成る帰還回路６７を介
して接地されている。また、ＦＦ、Ｔ６５のゲートはコ
イルとコンデンサとの直列回路で成る低域通過回路６９
を介して接地されている。

また、マイクロストリップ線路６１の他端（図］ 中右端）には、寄生発振を防くために抵抗器とコイル、
コンデンサの並列回路とを直列接続した発振安定化回路
７１が接続されている。この発振安定化回路７１には、
直流電源７３が接続されている。

これらの要素で発振回路が構成されている。

更に、ＩＦ入力端子７５から［Ｆ整合回路７７と低域通
過回路６９とを介して中間周波（ＩＦ）信号がＦＥＴ６
５のゲートへ入力される。また、マイクロストリップ線
路６１の右端から出力結合容量素子７９．ＲＦ整合回路
８１を介してＲＦ出力端子８３へ高周波（ＲＦ）信号が
出力されるようになっている。

このようにして構成される発振混合回路において、ＦＥ
Ｔ６５のドレインから右（マイクロストリップ線路６１
）側をめた反則係数は発振周波数（ＬＯ）信号の周波数
において略１であり、それ以外の周波数においてはＯに
近い値となるように、誘電体共振器６３の共振周波数と
結合度とが設定されている。即ち、マイクロストリップ
線路６１■ を伝播する信号のうらＬ　Ｏ信号の成分だけが誘電体共
振器６３の結合部でほぼ全反射してＦ　Ｅ　Ｔ　６５の
トレインへ戻される。そのため、ＦＥＴ６５の出力信号
のうちＩ７０信号だけが誘電体共振器６３で反則されて
ＦＥＴ６５へ戻り、該ＦＥＴ６５ノ１”　レイン・ケー
ト間の浮遊容量およびソースに挿入された帰還回路６７
によりＦＥＴ６５のゲートへ帰還される。

低域通過回路６９は中間周波数（ＩＦ）信号のめを通過
させ、高周波（ＲＦ）信号と発振（ＬＯ）信号は反射す
るようにＬ　Ｃの値か設定されている。

（ｉｉｉ　）実画ｌ朋ｑ動］ｔ −１−述したようにして構成される第２実施例の動作を
以下に説明する。

ＩＦ入力端子７５から入力されるＩＦ倍信号低域通過回
路６９を通過して、ＦＥＴ６５ノ−人力される。ＦＥＴ
６５の非線形性によってＩＦ信ηとＬＯ倍信号が混合さ
れて、差または和の周波数であるＲＦ倍信号ドレイン側
に得られる。

ＲＦ倍信号周波数においては、マイクロストリソブ線路
６１は反則係数が略Ｏずなわち殆どが通過するので、Ｆ
ＥＴ６５のドレインに発生したＲＦ倍信号そのままマイ
クロストリップ綿路６１を通過してＲＦ出力端子８３へ
出力される。

ＦＥＴ６５が発振するＬ　Ｏ信号は、低域通過回路６９
で反射されるため、＋Ｆ入力端子７５へは漏洩しない。

同様に、誘電体共振器６３で反射されるため、ＲＦ出力
端子８３へも漏洩しない。即ち、外部回路のインピーダ
ンスに関係なく所望の周波数のＬ　Ｏ信号が得られる。

このように、本回路構成では、誘電体共振器６３はＬＯ
倍信号周波数を決定する働きをしているだけではなく、
その狭帯域な反則特性を利用することにより、ＬＯ倍信
号ＲＦ出力端子８３側へ漏洩するのを防く働きをもして
いる。即ち、誘電体共振器６３に共振と帯域阻止の２つ
の機能を担わさせでいる点が従来の発振混合回路と異な
る。

上述した回路を、例えばアンテナに接続してマイクロ波
送信装置を構成した場合、不要信号がアンテナから放射
されることはない。

■、Ｂの・ンピ。

なお、上述した本発明の実施例にあっては、ＦＥＴを用
いた構成例について説明したが、バイポーラトランジス
タやその他の能動素子であってもよい。また、本発明に
は各種の変形態様があることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、伝送線路脇に装荷さ
れた誘電体共振器が発振周波数信号の周波数に対して狭
帯域の帯域阻止作用があることを利用することにより、
発明周波数信号が外部回路器こ漏洩することを防止でき
る。また、発振回路としての動作も安定化する。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１の発明の実施例による発振混合回路の
構成ブロック図、 第２図は請求項２の発明の実施例による発振混合回路の
構成ブロック図、 第３図は従来の発振混合回路の説明図である。 図において、 ＩＩ、　　３３．６３は誘電体共振器、１３．３５．６
５はＦＥＴ、 １５．３７．６７は帰還回路、 １７．４５．７１は発振安定化回路、 １９．４７はＲＦ入力端子、 ２１．３９．８１はＲＦ整合回路、 ２３．３９．６９は低域通過回路、 ２５．５３．７７はＩＦ整合回路、 ２７．５５はＩＦ出力端子、 ３１．６１はマイクロストリップ線路、４１は負荷抵抗
器、 ４３．７３は直流電源、 ５１．７９は出力結合容量素子、 ７５はＩＦ入力端子、 ８３はＲＦ出力端子である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）有限長の伝送線路と、 前記伝送線路と電磁的に所望の度合で結合された誘電体
   共振器と、 前記伝送線路の一端に接続され、所望の周波数で発振す
   るように、前記伝送線路、誘電体共振器と共に発振部を
   構成する非線形能動回路と、を具え、前記発振部にて得
   られる発振周波数信号と前記伝送線路の他端側から導入
   される高周波信号とを混合して中間周波信号を得るよう
   に構成したことを特徴とする発振混合回路。
2. （２）有限長の伝送線路と、 前記伝送線路と電磁的に所望の度合で結合された誘電体
   共振器と、 前記伝送線路の一端に接続され、所望の周波数で発振す
   るように、前記伝送線路、誘電体共振器と共に発振部を
   構成する非線形能動回路と、を具え、前記発振部にて得
   られる発振周波数信号と前記非線形能動回路に導入され
   る中間周波信号とを混合し、前記伝送線路の他端側から
   高周波信号を得るように構成したことを特徴とする発振
   混合回路。