JPH02182005A - シングル．ミキサ - 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】 産業上の利用分野 本発明はストリップ線路あるいはマイクロストリップ線
路等の平面回路を用いたミキサに関し、特にマイクロ波
帯において低雑音特性が得られるマイクロ波集済回路（
ＭＩＣ）化シングル・ミキサに関する。

従来の技術 Ｍ［Ｃを用いた従来のミキサでは第６図（特願昭６０−
２７６３１２号）に示すような回路が使われていた。

第６図において、高周波信号入力端子１から入力された
高周波信号は主線路２を伝播してミキサ・ダイオード３
に印加される。４は高周波信号のみを選択通過させる高
周波信号周波数使フィルタ（高周波信号用ＢＰＦ）で両
端開放の半波長ストノツプ線路共振器で構成され、ミキ
サ・ダイオード３の端子Ａから入力端子ｌ側を見たイン
ピーダンスがイメージ信号で開放となる位置に設けられ
ており、フィルタ４とミキサ・ダイオード３との距離は
イメージ信号のほぼ１／４波長（−λｍ／４）に選ばれ
ている。局発信号入力端子５から入力された局部発掘信
号は主線路２上に設けられた高周波信号用ＢＰＦ４と高
周波的に結合し、局部発掘信号を選択通過させる、半波
長ストリップ線路共振器で構成された局発信号用ＢＰＦ
６を介してミキサ・ダイオード３に印加される。７は高
周波信号と局部発掘信号の差の周波数成分である中間周
波信号を取り出す低域通過フィルタで、長さが高周波信
号や局部発振信号の約１／４波長（ζλ／４）の終端開
放スタブと直列インダクタンスとから構成されている。

ミキサ・ダイオード３の端子Ｂは主線路２の接地導体（
図示せず）に直接接続されており、ミキサ・ダイオード
３で発生した中間周波信号は中間周波信号出力端子８か
ら取り出される。９は中間周波信号整合回路で出力端子
８からミキサ・ダイオード３側を見たインピーダンスが
整合条件を満足するように構成される。

特に中間周波信号整合回路９は並列インダクタンス回路
９゛を含み、この並列インダクタンス回路９゛はミキサ
・ダイオード３を流れるバイアス電流の帰還回路の一部
分にもなっている。１ｏは整合線路で入力端子１からミ
キサ・ダイオード３　（１１１！を見たインピーダンス
が高周波信号周波数で整合がとれかつ、入力端子５から
ミキサ・ダイオード３側を見たインピーダンスも局部発
振信号周波数で整合がとれるように設けられており、低
インピーダンス線路で構成されている。低インピーダン
ス線路で構成される整合線路１０は中間周波信号に対し
てはミキサ・ダイオード３に最も近い容量性の整合回路
素子として機能している。

発明が解決しようとする課題 このような従来の、高周波信号と局部発掘信号を合成し
、その後、高周波信号と局部発掘信号とを共通の整合線
路１０で同時に整合状態を得ようとする構成は、高周波
信号と局部発掘信号との周波数差が小さく、ミキサ・ダ
イオード３の素子インピーダンスが両信号に対して近似
した値を示す時には問題はないが、高周波信号と局部発
据信号との周波数差が大きい時には、高周波信号周波数
に対するミキサ・ダイオード３の素子インピーダンスと
局部発振信号周波数に対するミキサ・ダイオード３の素
子インピーダンスとは大きく異なってくるため、整合線
路１０を高周波信号に対して整合がとれるように設定す
ると、局部発振信号に対しては整合線路１０は十分に整
合をとれなくなり、端子５から入力される局部発掘信号
は効率よくミキサ・ダイオード３に印加されなくなる欠
点があった。つなり、高周波信号９局部発娠信号。

中間周波信号に対するインピーダンス整合が、相互に独
立して調整できないという、ミキサの設計にとって重大
な欠点があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、高周波信号
と局部発振信号の周波数差が比較的大きくて、高周波信
号と局部発掘信号に対するミキサ・ダイオードのインピ
ーダンスの違いが無視できない場合にも、高周波信号に
対してのみならず、局部発振信号に対しても整合がとれ
、その結果、局部発掘信号が効率よくミキサ・ダイオー
ドに印加され、しかも高周波信号に対して整合がよくと
れて不整合損失が少なく、中間周波信号に対するインピ
ーダンス整合も、高周波信号や局部発振信号に対する機
能する回路の影響を受けないか、受けても極めて小さい
シングル・ミキサを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、高周波信号入力端子とミキサ・ダイオードの
一端とを主線路で接続し、主線路と局発信号用帯域通過
フィルタとの高周波的結合点とミキサ・ダイオード間に
局部発振信号に対する整合回路を設け、高周波信号入力
端子と前記高周波的接合点との間には高周波信号に対す
る整合回路とともに高周波信号通過フィルタを設け、高
周波信号通過フィルタとミキサ・ダイオードとの間の主
線路上に中間周波信号に対しては開放インピーダンスを
中間周波信号阻止回路を設けたことを特徴とする。

作　　　用 本発明は上記した構成により、高周波信号周波数と局部
発掘信号周波数とでミキサ・ダイオードの素子インピー
ダンスが太き（異なり、簡単な整合回路で高周波信号と
ともに局部発振信号の画周波数で広帯域にわたり整合を
実現するのが困難な場合にも、高周波信号に対する整合
と同時に、局部発振信号に対する整合も同時に満足させ
ることが可能となり、局部発掘信号を効率よ（ミキサ・
ダイオードに印加することができる。しがち、中間周波
信号に対するミキサの出力整合回路を、高周波信号や局
部発振信号に対するフィルタや整合回路の構成に影響さ
れないので決定することができる。

実　　施　　例 第１図は本発明の第１の実施例である。第１図において
、１１．１２．１３はそれぞれ高周波信号入力端子１局
発信号入力端子、中間周波信号出力端子である。１４は
ミキサ・ダイオード、１５．１６．１７はそれぞれ高周
波信号通過フィルタ、局発信号用ＢＰＦ低域通過フィル
タである。

１８．１９はそれぞれ高周波信号用整合回路２局発信号
用整合回路、２０は中間周波信号阻止回路である。

高周波信号入力端子１１から入力された高周波信号は高
周波信号用整合回路１８、高周波信号通過フィルタ１５
、中間周波信号阻止回路２０、局発信号用整合回路１９
を通過してミキサ・ダイオード１４に印加される。局発
信号入力端子１２がら入力された局部発振信号は局発信
号用ＢＰＦ　１６、局発信号用整合回路１９を通過して
ミキサ・ダイオード１４に印加される。点Ｃは高周波信
号入力端子１１から入力された高周波信号をミキサ・ダ
イオード１４に伝達する主線路（第１図では高周波信号
用整合回路１８、高周波信号通過フィルタ１５、中間周
波信号阻止回路２０．局発信号用整合回路１９を構成す
るストリップ線路や、それらを接続するストリップ線路
のことを意味する）と局発信号用ＢＰＦ１６との高周波
的接合点であり、直流的には主線路と局発信号用ＢＰＦ
　１６とは分離されており、点Ｃから高周波信号入力端
子１１側を見たインピーダンスが局部発据信号周波数で
開放となる位置に選ばれている。そして、局発信号入力
端子１２から見たインピーダンスが局部発振信号周波数
で整合条件を満足するように局発信号用整合回路１９は
設定される。高周波信号通過フィルタ１５は高周波信号
周波数では通過域となるが局部発振信号周波数とイメー
ジ信号周波数では阻止域となるフィルタで、高周波信号
用整合回路１８は高周波信号入力端子１２から見たイン
ピーダンスが高周波信号周波数で整合条件を満足するよ
うに設定される。中間周波信号阻止回路２０は高周波信
号周波数では通過域となるが中間周波信号に対しては開
放インピーダンスを示し、高周波信号通過フィルタ１５
と局発信号用整合回路１９との間の主線路上に設けられ
ている。低域通過フィルタ１７はミキサ・ダイオード１
４の端子Ａに接続され中間周波信号を中間周波信号出力
端子に取り出すもので、中間周波信号出力端子１３から
ミキサ・ダイオード１４倒を見たインピーダンスが中間
周波信号で整合条件を満足するように中間周波信号整合
回路を含んでいる。

ミキサ・ダイオード１４の端子Ａから中間周波信号阻止
回路２０までの距離は、端子Ａから中間周波信号阻止回
路２０側を見たインピーダンスが中間周波信号で適切な
容量性を示すように設定され、通常、中間周波信号の１
／８波長以下に選ぶ。

第１の実施例では、高周波的結合点Ｃから高周波信号入
力端子１１側を見たインピーダンスが局部発振信号周波
数では開放となるので局部発振信号に対する整合状態は
局発信号用整合回路］９で決定され、高周波信号に対す
る整合状態は高周波信号用整合回路１８と局発信号用整
合回路１９の２つの独立した整合回路で決定されるので
、高周波信号２局部発撮信号の両信号に対して同時に整
合状態を作り出すことができる。しかも、中間周波信号
阻止回路２０とミキサ・ダイオード１４との間に存在す
る唯一の回路である局発信号用整合回路１９は中間周波
信号の波長に比べて十分に短かい線路長で構成が可能で
あり、中間周波信号に対する主線路が与える影響は局発
信号用整合回路１９の形状のみであるので中間周波信号
での整合を高周波信号や局部発振信号に対するフィルタ
や整合回路の構成に影響されないで決定することができ
る効果を有する。

第２図は本発明の第２の実施例で、第１図の実施例の具
体的構成例である。高周波信号入力端子２１から入力さ
れた高周波信号は主線路２２を伝播してミキサ・ダイオ
ード２３に印加される。２４は高周波信号のみを選択通
過させる高周波信号用ＢＰＦで両端開放ストリップ線路
が分布結合してなる分布結合線路型帯域通過フィルタで
構成されている。局発信号入力端子２５から入力された
局部発振信号は半波長ストリップ線路共振器で構成され
た局発信号用ＢＰＦ２６を介してミキサ・ダイオード２
３に印加される。点Ｃは主線路２２と局発信号用ＢＰＦ
２６の高周波的結合点で点Ｃから高周波信号入力端子２
１側を見たインピーダンスが局部発振信号周波数で開放
となるように選ばれている。２７は局発信号用整合回路
で局発信号入力端子２５から見たインピーダンスを局部
発振信号で整合状態にしている。２８は高周波信号用整
合回路で局発信号用整合回路２７と七もに高周波信号入
力端子２１から見たインピーダンスを高周波信号で整合
状態にしている。高周波信号用ＢＰＦ２４の端子りは開
放端になっており、中間周波信号に対して開放インピー
ダンスを示す。

従って高周波信号用ＢＰＦ２４は中間周波信号に対して
開放インピーダンスを示す中間周波信号阻止回路の役割
も兼ねている。２つは中間周波信号を通過させる低域通
過フィルタ、３０はミキサ・ダイオード２３で発生した
中間周波信号を取り出す中間周波信号出力端子である。

３１は中間周波信号整合回路で中間周波信号出力端子３
０からミキサ・ダイオード２３側を見たインピーダンス
が中間周波信号で整合条件を満足するように構成される
。特に中間周波信号整合回路は並列インダクタンス回路
３１′を含み、この並列インダクタンス回路３１゛はミ
キサ・ダイオード２３を流れるバイアス電流の帰還回路
の一部分にもなっている。

第２図の実施例では、第１図の実施例による効果に加え
て、中間周波信号阻止回路の機能が高周波信号用ＢＰＦ
２４に含まれているので新たに中間周波信号阻止回路を
設ける必要がなくミキサ全体の構成が簡素化される。

第３図は本発明の第３の実施例を示し、第２図と同一箇
所には同一番号を付して説明する。高周波信号入力端子
２１から入力された高周波信号は主線路２２を伝播して
ミキサ・ダイオード２３に印加される。３２は高周波信
号に対しては通過特性を示すが局部発振信号やイメージ
信号は抑圧する帯域阻止フィルタで主線路２２と平行に
形成されかつ主線路２２に一端が接続された４本の終端
開放ストリップ線路で構成されている。局発信号入力端
子２５から人力された局部発振信号は半波長ストリップ
線路共振器で構成された局発信号用ＢＰＦ２６を介して
ミキサ・ダイオード２３に印加される。３３は高周波信
号に対しては通過特性を示すが中間周波信号に対しては
開放インピーダンスを示す中間周波信号阻止回路で、２
本の終端開放ストリップ線路が開放端から高周波信号の
約１／４波長の長さにわたり分布結合した１／４波長波
長線路形インタディジタル直流阻止回路で構成されてい
る。中間周波信号阻止回路３３を構成する終端開放スト
リップ線路の開放端である点Ｃは主線路２２に対する局
発信号用ＢＰＦ２６の高周波的結合点で点Ｃからフィル
タ３２憫を見たインピーダンスが局部発振信号周波数で
開放となる位置に高周波的結合点Ｃは設けられている。

２７は局発信号用整合回路で局発信号入力端子２５から
みたインピーダンスが局部発振信号で整合がとれるよう
に設けられており、ここでは終端開放スタブと高インピ
ーダンス線路とで構成されている。整合回路２７の線路
長は長（でも局部発振信号の１／２波長以下に設定する
ことが可能であるため、結合点Ｃとミキサ・ダイオード
２３との距離は長くても局部発振信号の約３／４波長以
下にできる。２８は高周波信号用整合回路で高周波信号
入力端子２１からみたインピーダンスが高周波信号で整
合がとれるように設けられており、ここでは終端開放ス
タブで構成されている。２つは中間周波信号を通過させ
る低域通過フィルタ、３０はミキサ・ダイオード２３で
発生した中間周波信号を取り出す中間周波信号出力端子
、３１は中間周波信号整合回路で中間周波信号出力端子
３０がらミキサ・ダイオード２３側をみたインピーダン
スが整合条件を満足するように構成される。特に中間周
波信号整合回路３１は並列インダクンス回路３１′を含
み、この並列インダクタンス回路３１′はミキサ・ダイ
オード２３を流れるバイアス電流の帰還回路の一部分に
もなっている。

第３図の実施例では、第１図の実施例による効果に加え
て、高周波信号に対しては通過特性を示し、局部発振信
号やイメージ信号は抑圧する帯域阻止フィルタ３２を、
構成が簡単で寸法が小さい４本の終端開放の平行結合ス
トリップ線路で構成しているため輻射による損失が少な
（なり、高周波信号入力端子２１から人力された高周波
信号は少ない挿入損失でミキサ・ダイオード２３に伝播
し、しかも、ミキサ・ダイオード２３で発生するイメー
ジ信号を再度中間周波信号に効率よく変換せしめるため
、変換損失の少ないミキサ特性が得られる。また、中間
周波信号阻止回路３３が主線路２２に対し直列に設けら
れ、しかも局発信号用ＢＰＦ２６は主線路２２と直流的
に分離されているため、ミキサ・ダイオード２３の端子
Ａから中間周波信号阻止回路３３倒を見た中間周波信号
周波数でのインピーダンスが、高周波信号入力端子２１
や局発信号入力端子２５側に接続される回路から受ける
影響を除去することができる。よって、中間周波信号で
の整合状態が入力端子２１や２５側に接続される回路に
よって影響されるのを除去することができる。

第４図は第３図の実施例における帯域阻止フィルタ３２
の一構成例を示すものである。主線路３４に長さがそれ
ぞれＩ　　　ｌ　　　ｌ　　、＋２゛、の終端開放の平
行結合線路３５．３６．３７．３８を主線路３４と平行
にかつ分布結合するように設け、主線路３４と平行結合
線路３５．３６．３７．３８はそれぞれ間隔１゜、　１
１、　ｉｏ’をおいて主線路３４に接続されている。し
かも、平行結合線路３５と３６とが主線路３４に対して
対向するように、平行結合線路３７と３８とが主線路３
４に対して対向するようにして構成されている。

平行結合線路３５．３６．３７．３８の長さ１　　１　
　１　　．１２’はイメージ信号の帯域内２’　　　　
　３　−　　　３ あるいは帯域近傍に減衰極がくるようにイメージ信号の
１／４波長あるいはほぼ１／４波長の長さに選ぶ。そし
て、平行結合線路３５．３６．３７．３８の長さｌ　　
　ｌ　　　ｌ’、１２’および間２１　　　　３’　　
　　　３ 隔１゜、　１１、　ｉｏ’は１１＜（１３かつ１３’　
）　＜（Ｉ２かつ１１、’）＜（１゜かつＩ。’）＜２
１３かつ２１３°）の条件を満足するか、あるいは１１
＜１３＃　１１’　＜　１２＃　Ｉ２’　＜　１．＃　
１１’　＜　（２１゜かつ２１２’　）の条件を満足す
るように選ぶと同特に、ＩｏＪｏ’の長さは高岡波信号
の１／４波長の１．５倍前後に選び１１の長さは高周波
信号の１／４波長の０．５〜１．０倍前後に選んでいる
。しかも、減衰極がイメージ信号の高域倒、つまり高周
波信号に近い側に（る平行結合線路３６．３７の特性イ
ンピーダンスは帯域阻止フィルタの入出力側に接続され
ている主線路３４の特性インピーダンス（通常５０Ω）
よりも高くなるように選んでいる。なお第５図は第４図
においてマイクロ波集積回路基板の比誘電率を２．１５
厚さを０．４閣、平行結合線路３５，３６，３７．３８
の特性インピーダンスを約１１０Ω、帯域阻止フィルタ
の入出力側に接続されている主線路３４の特性インピー
ダンスを５０Ωとし、ｉｏ＝　ｌｏ’　＝３．７５閣、
　　ｌ　　〜２．３鴫、１２＝　１２’　〜２．８６聰
１３−１３゛＝２．７４ｍ＋ｏとした場合の帯域阻止フ
ィルタの特性を示したものである。但し、平行結合路線
３５．３６，３７．３８の開放端にはエツジ効果による
縁容量が生じているが、この縁容量の効果を考慮して計
算している。第４図に示す帯域阻止フィルタでは、周波
数が２２．２〜２５　Ｇ　Ｈｚの範囲ではＶＳＷＲは１
．６以下であり、１９．６〜２１２　Ｉ　ＧＨｘの周波
数範囲では３０ｄＢ以上の減衰量を有する特性が得られ
ている。従って、第５図に示すような特性を有するフィ
ルタは、高周波信号周波数が２２．５〜２３　Ｇ　Ｈｚ
、イメージ信号周波数が２０〜２０．５ＧＨｚ、局部発
振信号周波数が２１２５ＧＨｚのミキサの帯域阻止フィ
ルタとして特に有効である。しかも、第４図に示す帯域
阻止フィルタは寸法が小さく、輻射損失の少ない平行結
合線路を用いているので、高周波信号における挿入損失
は小さい。

発明の効果 以上のように本発明による実施例では、（１）　　主線
路と局発信号用ＢＰＦの高周波的結合点とミキサ・ダイ
オード間に局発信号用整合回路を設け、高周波的結合点
と高周波信号入力端子間に高周波信号用整合回路を設け
ることにより、高周波信号と局部発振信号とにおけるミ
キサ・ダイオードの素子インピーダンスの違いが大きい
時にも、高周波信号と局部発振信号に対する整合状態を
同時に容易に実現することができる。

（２）　　中間周波信号阻止回路を主線路上に設けるこ
とにより中間周波信号における出力インビーダンス整合
が高周波信号入力端子側に接続される回路や主線路上に
設けられるフィルタの形状から受ける影響を除去するこ
とができるので、中間周波信号での整合帯域が外部回路
によって制限されることがない。

（３）　　シングル・ミキサであるためミキサ・ダイオ
ードが１個でよく、ミキサの製造コストが安価にできる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるシングル・ミキサの
構成を示すブロック図、第２図は本発明の一実施例によ
るシングル・ミキサのパターン図、第３図は本発明の別
の実施例によるシングル・ミキサのパターン図、第４図
は第３図の実施例に用いられる４つの終端開放の平行結
合線路により構成された帯域阻止フィルタのパターン図
、第５図は第４図の実施例による帯域阻止フィルタの挿
入損失の周波数特性図、第６図は従来のシングル・ミキ
サのバター・ン図である４、 １４・・・・・・ミキサ・ダイオード、１５・・・・・
・高周波信号通過フィルタ、 ６・・・・・・局発信号用帯域通 過フィルタ、 ７・・・・・・低域通過フィルタ、 ・・・・・・高周波信号用整合回路、 ９・・・・・・局発信号用 整合回路、 ２０・・・・・・中間周波信号整合回路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ストリップ線路あるいはマイクロストリップ線路
   を基本構成とするマイクロ波集積回路を用いたシングル
   ・ミキサにおいて、高周波信号入力端子とミキサ・ダイ
   オードの一端とを、高周波信号を前記ミキサ・ダイオー
   ドに伝達する主線路で接続し、前記ミキサ・ダイオード
   の他端を接地するとともに、前記主線路に局部発振信号
   を選択通過させる局発信号用帯域通過フィルタを高周波
   的に結合させ、前記主線路と前記局発信号用帯域通過フ
   ィルタの高周波的結合点と前記ミキサ・ダイオードとの
   間にある前記主線路上に局発信号用整合回路を設け、前
   記高周波的結合点と前記高周波信号入力端子との間にあ
   る前記主線路上には高周波信号周波数では通過域となる
   が局部発振信号周波数とイメージ信号周波数では阻止域
   となる高周波信号通過フィルタを、前記高周波結合点か
   ら前記高周波信号入力端子側を見たインピーダンスが局
   部発振信号周波数で開放となる位置に設け、前記高周波
   信号入力端子と前記高周波結合点との間の前記主線路上
   に高周波信号用整合回路を設け、前記高周波信号通過フ
   ィルタと前記ミキサ・ダイオードとの間の前記主線路上
   には高周波信号と局部発振信号の差の周波数成分である
   中間周波信号に対しては開放インピーダンスを示す中間
   周波信号阻止回路を設け、前記ミキサ・ダイオードの一
   端の近傍で前記主線路に並列に中間周波信号を取り出す
   低域通過フィルタを接続したことを特徴とするシングル
   ・ミキサ。
2. （２）高周波信号通過フィルタとして、両端開放ストリ
   ップ線路が分布結合してなる分布結合線路型帯域通過フ
   ィルタで構成し、該分布結合線路型帯域通過フィルタを
   中間周波信号阻止回路として兼用したことを特徴とする
   請求項１記載のシングル・ミキサ。
3. （３）中間周波信号阻止回路として、２本の終端開放ス
   トリップ線路が前記終端開放ストリップ線路の開放端か
   ら高周波信号の約１／４波長の長さにわたり分布結合し
   てなる１／４波長線路結合型インタディジタル直流阻止
   回路で構成したことを特徴とする請求項１記載のシング
   ル・ミキサ。
4. （４）高周波信号通過フィルタが、主線路に１＿０，１
   ＿１，１＿０’（但し、１＿０≒１＿０’）の間隔でそ
   れぞれ一端が順次接続された終端開放の第１、第２、第
   ３および第４の平行結合線路で構成され、かつ、この第
   １、第２、第３および第４の平行結合線路は長さがそれ
   ぞれ１＿２，１＿３，１＿３’，１＿２’であって、前
   記主線路と分布結合するとともに、それと平行に設けら
   れ、長さ１＿２，１＿３，１＿３’，１＿２’をイメー
   ジ信号周波数帯域内に減衰極がくるようにイメージ信号
   の１／４波長の長さに選ぶとともに、１＿１＜（１＿３
   かつ１＿３’）＜（１＿２かつ１＿２’）＜（１＿０か
   つ１＿０’）＜（２１＿３かつ２１＿２’）の条件を満
   足するか、あるいは１＿１＜１＿３≒１＿３’＜１＿２
   ≒１＿２’＜１＿０≒１＿０’＜（２１＿３かつ２１＿
   ３’）の条件を満足するように１＿０，１＿０’，１＿
   １，１＿２，１＿２’，１＿３，１＿３’の長さを選ん
   だことを特徴とする請求項２記載のシングル・ミキサ。