JPH03117906A - 平衡不平衡変成器回路付平衡高周波数ミクサー - 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） 本発明は平行な又は一致している面に置かれた線及び接
地面のような導体材料の輪郭を支持する誘電体基板によ
り主として構成される“平衡不平衡変成器”形式の回路
の回りに形成される平衡高周波数ミクサーに関するもの
である。

（従来の技術） 一般に、ストリップ伝送線路形式の回路を用いている平
衡高周波数ミキサーは、そのミキサーの非線型素子を組
み合わせているダイオードに付随する強力な結合（３ｄ
Ｂ）を有している連結器により構成されている。そのよ
うな連結器は“平衡不平衡変成器″（Ｂａｌｕｎ＝Ｂａ
ｌａｎｃｅｄ　ｔｏ　Ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ）形式の回
路、言い換えれば平衡線を不平衡線に結合することを許
容する回路を記載している欧州特許出願第０２１３８６
４号中に提供されている。前記特許出願においては“平
衡不平衡変成器”回路はそれ故に導体材料の表面線が上
に置かれている誘電体材料により主として構成されてい
る。基板が多量の誘電体損失を生じる場合には、そのミ
キサーの動作が減退させられるという事実はよく知られ
ている。従って、普通の解決方法は、テフロンガラス、
デュロイド（ｄｕｒｏｉｄ）あるいは上述の特許出願内
に提案されているように、セラミックあるいは半導体材
料のような、貴基板とも呼ばれる低損失基板上に製造さ
れたミキサーを生産することによっている。基板にこの
形式のものを選択する主な欠点は、そのミキサーの製造
コストに関係している。

（発明が解決しようとする課題） この欠点を除去し、そのミキサーが良好な動作を提供す
るにもかかわらず、製造コストと従って原価が大幅に低
減されるミキサーを提案することが本発明の目的である
。

（課題を解決するための手段） この目的のために、冒頭に記載した高周波数ミキサーは
、前記基板が、一方では高損失誘電体材料から選択され
、且つ他方では半硬質低損失同軸ケーブルの区間が導体
材料の線に付随し、一方このケーブルに接続されたケー
ブルと同じ長さと同じ直径の導線区間が導体材料の第２
の線に付随し、前記同軸ケーブルと導線区間が少なくと
も部分的に導体材料の前記線を覆うことを特徴とする。

従って本発明の概念は、高周波数領域におけるすべての
期待とは逆に、動作周波数が概略１０ＧＨｚであり得る
応用に対して、平衡線上に蝋付けされた同軸ケーブルと
導線との区間と同時に（高周波数では特に用いられない
）高損失基板を使用することからなっている。そのよう
な高周波数においては、この技術に熟達した人々はその
ような基板の選択あるいは同軸ケーブルの使用を確信を
もって見放すであろう。しかし本発明によるミキサーは
、明らかに低減されたコストで扱い難さがデ・ランゲ連
結器（ｄｅ　Ｉａｎｇｅ　ｃｏｕｐｌｅｒ）の扱い難さ
の程度であるのに、６λ／４形式のミキサーの動作と全
ての点で同等の動作で働き且つ同等の動作を示すことを
、経験が知らせた。事実上、例えば半硬質低損失ケーブ
ルにより構成された“平衡不平衡変成器”回路はそれの
スリーブにより平衡している線上に蝋付けされ、損失を
与えるミクサーの素子はダイオードの蝋付はスタッド及
び平衡している線を最小限度にされる。

好適な態様によると、二面エポキシガラスプリント回路
が用いられ、高損失誘電体基板はエポキシガラスにより
構成されており、導体線及び接地面はこのプリント回路
を彫り込むことにより得られている一方、半硬質同軸ケ
ーブル区間と導線区間とがこの導体線上に蝋付けされる
。実際には、エポキシガラスは高価ではなく且つ丈夫な
材料であり、取り囲む構造がもはや必要でないので、そ
のエポキシガラスの丈夫さがミクサーの構造の体積を低
減することを許容する。

最後に、一実施例によると、そのような輪郭が複数の機
能を実行することを許容するので、多層エポキシガラス
プリント回路が有利に用いられ得る。

（実施例） 制限的でない例による添付の図面を参照した以下の説明
が、いかにして本発明が実行され得るかを−層よく理解
させるであろう。

第１図は、本発明によるミクサーに用いられ得る、例え
ばエポキシガラスの、高損失二面銅基板プリント回路（
ＳＵＢ）の一実施例を表現している。

図においては反対面上の接地面は示されていないが、接
地面は固体銅により実現されている。上部表面（図にお
いて見ることができる）上には、対称で同じ長さを有し
且つ金属の孔■１及び■２により接地（接地面）へ接続
された、二つの線（ストリップ伝送線路）Ｌｌ及びＬ２
がプリントされている。

局部発振器から信号を受信する線ＬＯと同時に同一で且
つ対称なスタッドＳ１及びＳ２もプリントされている。

第２図は、本発明によるミクサーの製造の次の段階を示
し、その段階は同軸ケーブルが部分的に線路Ｌ＋を覆っ
ている間に半硬質ケーブル区間ＣＣをストリップ伝送線
路Ｌ＋上へ蝋付けすることからなる。このスト’ＩＪツ
ブ伝送線路が接地に関する同軸ケーブル利得の特性イン
ピーダンスＺ、を決定する。

入力端子ＲＦ　（同軸ケーブルＣＣ）は局部発振器から
来る信号ＬＯと混合されるべき信号ＲＦを受信する。

この同軸ケーブルＣＣと同じ長さと同じ直径とを有する
導線ＣＡの一区間が適合させる回路である線Ｌ２上へ蝋
付けされ、線Ｌ２はそれ故に、同軸ケーブルＣＣにより
覆われた線区間Ｌ１の長さと同じ長さにわたって、導線
ＣＡにより部分的に覆われている。同軸ケーブルＣＣと
導線ＣＡとが相互に接続される。最後に、第２図に示し
たように、ダイオードＤ１及びＤ２と、コンデンサー及
びＣ２と、同時にチョークコイルＣＨ，及びＣＨ２がこ
のプリント回路上へ蝋付けされる。ダイオードＤ１及び
Ｄ２のアノードが個別のスタッドＳ１及びＳ２へ接続さ
れるのに対して、それらのダイオードのカソードが個別
の線Ｌ１及びＬ２へ接続される。コンデンサＣ１及びＣ
２は局部発振器から来る信号を受信する線ＬＯへそれら
の第１端部により接続され、コンデンサＣ８及びＣ２の
第２端部はそれぞれスタッドＳ１及びＳ２へ接続される
。最後に、チョークコイルＣＨ＋及びＣＨ２はそれらの
第１端部により個別のスタッドＳ１及びＳ２へ接続され
、それ故それらの第２端部において信号ＦＩ夏びＦＩを
傍受することを許容し、それらの信号は正反対の位相を
有する中間周波数信号である。

第３図及び第４図は、局部発振器から来る信号ＬＯの側
からと、信号ＲＦの側から見た前記回路での信号の通路
をたどることにより、この回路の動作を理解することを
可能にする。

最初に信号ＬＯの側から見た回路（第３図）を見よう。

対称であるから、局部発振器からの信号ＬＯは、素子Ｃ
１、Ｄｌ及びＬｌによってと素子Ｃ２、Ｄ２及びＬ２に
よっても形成された二つの回路の間に等しく分割される
。従って局部発振器から来る電流Ｉｔ、。

の半分はＣ１、Ｄｌ、し、により形成された回路へ向か
って導かれ、他の半分はＣ２、Ｄ２、Ｌ２により形成さ
れた回路へ導かれる。Ａが導線ＣＡの端部Ｂへ接続され
た同軸ケーブルＣＣの端部である点Ａ及びＢを考えよう
。二つの点Ａ及びＢは等電位であるから、ケーブルＣＣ
内で信号ＲＦの側へは電力は送られない。

代わりに、この回路が信号ＲＦの側から見られた場合に
は（第４図）、同軸ケーブルは点ＡとＢとの間に接続さ
れ得る発電機ＲＦ　（図中で点線で示した交流信号用発
電機により記号化された）と考えられる。点Ａにおいて
、電流ＩがダイオードＤ１内に得られる電流１１と、同
軸ケーブルＣＣにより覆われたＬｌの分岐内に得られる
電流Ｉ２とに分割される。

対称であるから、ダイオードＤ２からの電流−１１と導
線ＣＡにより覆われた線分岐し２からの電流−１２との
合計により形成された電流−■が点Ｂにおいて捕捉され
る。この導線ＬＯは全く電圧を有さず、従って電力が局
部発振器へ向かっては送られず、それは回路ＬＯとＲＦ
とが非常によく減結合されていることを意味する。

さて、動作中の、言い換えればミクサーが信号ＲＦとＬ
Ｏとを同時に供給し始めた場合のミクサーを考えよう。

二つのダイオードＤ１及びＤ２が同時に駆動され、従っ
て信号ＬＯと同位相であり、逆に言えば、それらは直列
に駆動され、従って信号ＲＦと逆位相である。従って、
混合の後に、両ダイオードに対して逆位相（Ｈについて
）である信号Ｆ１が得られる。

中間周波数信号が、高周波数において非常に高いインピ
ーダンスを有する、言い換えれば、信号ＲＦ及びＬＯの
周波数と中間周波数Ｆｌにおける非常に低いインピーダ
ンスとに対する、チョークコイル（ＦＴに対するＣＨ，
及びＦＩに対するＣＨ２）によって傍受される。

本発明によるミクサーが実現される方法に加えて、単純
ではあるが明示的な解析が革命的な概念と得られた結果
とのより良い理解を可能にし、それがこの技術に熟達し
た人々を驚かせる結果となる。この解析は二つの問題に
関連する二つの部分に分割され得る。

第１の問題は次のように述べられ得る。“平衡不平衡変
成器”回路を具えるミクサー内に損失が存在している基
板を用いることが、なぜ可能であるか？ 高周波数回路内の損失は、導電による損失、言い換えれ
ば鋼内の直列損失と、誘電体損失、言い換えれば並列損
失とに分割され得る。

誘電体材料が損失を与える回路は従って並列損失を増大
し得る。この損失は回路のインピーダンスの関数であり
、インピーダンスが高ければ損失も高くなる。

普通の高周波数ミクサーは対称であり、それは入力ＲＦ
　（信号）及び入力ＬＯ（局部発振器）を、目に見えて
動作を減退させることなしに、極めてしばしば変節させ
ることが可能である。

しかし、“平衡不平衡変成器”回路を具えたミクサーは
（定義により）明らかに非対称である。

従って、回路ＬＯは損失を与える基板上に完全に置かれ
、しかしながら、入力しＯの水準を増強することにより
、この損失に対して補償することは容易である。

回路ＲＦの側から（第４図参照）、信号ＲＦは損失なし
に点Ａ及びＢにおいてケーブルを通って到達し、そこで
５０オームのケーブルインピーダンスが直列にこの部分
へ電力を供給するから、その信号は２５オームのインピ
ーダンスを各々有する二つの対称な部分に再分割される
。

第５図（ミクサーの等価図）において、コンデンサＣ２
はＨＦ短絡回路として働き、基本的回路ＲＦの損失はダ
イオードＤ１の５０オーム〜２５オームのインピーダン
スを適合させることを許容するハツチングを施した部分
に制限される。

回路の小さい寸法と低いインピーダンスとによっても、
この損失は低減される。

従って、“平衡不平衡変成器”回路を具えているミクサ
ーの非対称は、それが回路ＲＦの誘電体損失を最小限度
にすることを許容し、それがエポキシガラスが基板とし
て用いられた場合にこのミクサーの良好な特性を説明す
るので興味深い。

それから第２の問題も明確に述べられ得る。同軸ケーブ
ルが概略ＩＧＧＨ７の周波数においてなぜ使用され得る
のか？ 通常は、高周波数が関係する場合には、この技術に熟達
下人々により、λ／ｌＯ（λは波長である）以下の伝送
線区間は無視することが規則であると考えられていた。

原理的には、半硬質同軸ケーブルは非周期的な伝送線で
あり、高周波数に関するそれの使用を制限する素子は、
“平衡不平衡変成器”回路を具えたミクサーの場合には
、長さが同軸ケーブルの外径ｄの付近にある蝿付けされ
た線（それの一つは同軸ケーブルの心線である）である
二つのケーブル分岐である。先の規則は従って以下の関
係式を示すことを許容する。

ｄ〈λ　ケーブル／１０ 例えば、ｄ＝１．３ｍｍの場合、ケーブルの波長λが１
３ｍｍを超過し、ε、＝２　について約１５Ｇｌ（ｚの
最大周波数が許容されることになる。本発明によるミク
サーが使用される周波数を１０ＧＨｚに制限することに
より、相当な安全余裕が想定され、従って正しい動作が
保証される。

この形式のミクサーは無線高度計用トランシーバ−ブロ
ックに有利に用いられ得る。

約４．２〜４．４　Ｇ　Ｈｚの周波数及び１．２ｍｍの
半硬質同軸ケーブルの外径の選択に対する典型的な実施
例については、同軸ケーブルの長さは１１ｍｍであった
。

この同軸ケーブルは、エポキシガラス基板により支持さ
れた幅が１．６ｍｍで長さが１１ｍｍの平衡線上に蝋付
けされた。

この実施例においては、得られた絶縁ＬＯ／ＲＦは前記
帯域内で２６ｄＢであり、電波高度計（２５ｋＨｚ）の
周波数ＦＩで測定された受信器の雑音指数ＮＦは、同じ
条件のもとで動作するがテフロンガラスのような前基板
上に実現された等価のミクサーの雑音指数と確かに匹敵
する１０ｄＢであった。

この形式のミクサーは、空間問題又はプリント回路基板
の質に関する問題が存在する場合には、６λ／４リング
ミクサーを有利に置き換え得る。

ミクサーのこの形式は非周期的であり、基本的にはなに
もそれを周波数に依存させないが、それは周波数応答を
制限するこの回路の順応である。

従って、理論ではそれが非周期的であるとしても、この
制限は回路ＬＯ及びＲＦを適合させることから生じる。

実際に、且つ第１近似として、Ｚｄが混合ダイオード（
Ｄ、又はＤ２）のインピーダニメスである場合、回路Ｌ
Ｏは並列な２個のインピーダンスＺｄ、すなわちＺｄ／
２を適合し、回路ＲＦは直列な二個のインピーダンスＺ
ｄ、すなわち２Ｚｄを適合し、それが周波数曹域の制限
となる。

もう一つの制限はケーブル区間の実際の実現から発生す
る。従って、低周波数に向かって、平衡している線の長
さが約ＩＧＨｚへの応用の分野を制限する。この周波数
においては、この区間の長さが４０ｍｍに等しい。同じ
ことが高周波数に対しても維持し、検定された長さのケ
ーブル区間の実現が微妙になる。１０ＧＨｚの周波数に
おいて３ｍｍに等しいケーブル区間の長さについて、こ
の敷居が容易には超えられないと思われる。

結論として、この形式のミクサーは、それが丈夫であっ
て、非常に扱い難くはなく、且つそれが現在よくあるよ
うな種々の混合素子を使用し得る材料の原価を相当低減
することができるので、１〜１０ＧＨｚの周波数帯域に
おいて有利に使用され得る。その上、テフロンガラスの
ような前基板でできた普通の４λ／４リングミクサー（
二つの分岐を有するミクサー）の条件と同じ動作の条件
のもとで比較される種々の匹敵する試験を通じて、この
ミクサーはより良い結果を与えた。従って、これらの匹
敵する試験によって、本発明によるミクサーを用いるこ
とにより約１０ｄＢの信号ＲＦとＬＯとの間のより良い
減結合（１／３の実質的改良）を確かめることができた
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるミクサー用のプリント回路の例を
提案し、 第２図はこのミクサーの動作のために必要な主構成成分
の配置の例を示し、 第３図は局部発振器から来る信号の側から見た回路内の
信号の通路を示し、 第４図は信号ＲＦの側から見た回路内の信号の通路を示
し、 第５図はこのミクサーの置き換え図を提案する。 Ａ、　Ｂ・・・点 Ｃ，、Ｃ２・・・コンデンサ ＣＡ・・・導線 ＣＣ・・・半硬質同軸ケーブル ＣＨ，、ＣＨ２・・・チョークコイル ＤＩｌ　Ｄ２・・・ダイオード ＦＩ、　１７”Ｔ・・・信号 Ｉ、　ｒ＋、　１２．　　ＩＬＯ・・・電流り、、　Ｌ
２・・・ストリップ伝送線路ＬＯ・・・線 ＲＦ・・・入力端子 Ｓ、、　Ｓ２・・・スタッド ＳＵＢ・・・プリント回路基板 Ｖｌ、　Ｖ２・・・金属の孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．平行な又は一致している面に置かれた線及び接地面
   のような導体材料の輪郭を支持する誘電体基板により主
   として構成される“平衡不平衡変成器”形式の回路の回
   りに形成される平衡高周波数ミクサーにおいて、 前記基板が、一方では高損失誘電体材料か ら選択され、且つ他方では半硬質低損失同軸ケーブルの
   区間が導体材料の線に付随し、一方このケーブルに接続
   されたケーブルと同じ長さと同じ直径の導線区間が導体
   材料の第２の線に付随し、前記同軸ケーブルと導線区間
   が少なくとも部分的に導体材料の前記線を覆うことを特
   徴とする平衡不平衡変成器回路付平衡高周波数ミクサー
   。
2. ２．二面エポキシガラスプリント回路が用いられ、高損
   失誘電体基板がこのエポキシガラスにより構成されてお
   り、導体線と接地面とがこのプリント回路を彫り込むこ
   とにより得られており、一方半硬質同軸ケーブル区間と
   導線区間とが前記導体線上に蝋付けされていることを特
   徴とする請求項１記載の平衡不平衡変成器回路付平衡高
   周波数ミクサー。
3. ３．多層エポキシガラスプリント回路が複数の機能を実
   行するために用いられていることを特徴とする請求項１
   記載の平衡不平衡変成器回路付平衡高周波数ミクサー。