JPH07297741A - ミクサ回路 - Google Patents

ミクサ回路

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JPH07297741A
JPH07297741A JP9103094A JP9103094A JPH07297741A JP H07297741 A JPH07297741 A JP H07297741A JP 9103094 A JP9103094 A JP 9103094A JP 9103094 A JP9103094 A JP 9103094A JP H07297741 A JPH07297741 A JP H07297741A
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JP
Japan
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inductor
terminal
signal
high frequency
frequency signal
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JP9103094A
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English (en)
Inventor
Katsuhide Ichikawa
勝英 市川
Toshio Nagashima
敏夫 長嶋
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、RF高周波信号を入力しIF信号を
出力するトランスとFETの非飽和領域でのスイッチン
グ動作を利用するパッシブミクサにおいて、その目的
は、数100MHz以上の高い周波数でも変換損失が小
さく歪特性が良好なミクサを提供することにある。 【構成】従来のパッシブミクサのトランスには互いに結
合し合う3つのインダクタを用いていたのに対し、互い
に結合し合う2つのインダクタを2組用いたバラン構成
のトランスを用いることで、トランスのインダクタのイ
ンピーダンスやインダクタの磁気的結合量のバラツキを
小とした。 【効果】CATV放送受信機等に用いられるダブルスー
パ方式のチューナのコンバータ装置のように低歪でしか
も1GHz以上の高い周波数まで動作が要求されるチュ
ーナ装置に有効である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電界効果トランジスタ
(以下FETと略す)を使用したチューナやコンバータ
などのミクサ装置に関するもので、特に、低歪で、1G
Hz以上の高い周波数まで動作が要求されるCATV放
送受信用等のダブルスーパ方式のチューナのコンバータ
装置などに使用して特に有効なものに関する。
【0002】
【従来の技術】FETを非飽和領域でスイッチ動作させ
ることで周波数変換を行なうミクサ(以下、パッシブミ
クサと略す)の従来例を図を用いて説明する。図5は従
来のFETを用いたパッシブミクサを示したもので、F
ET10、11によるミクサのゲートに局部発振器16
により局部発振信号を供給する。またaは互いに磁気的
に結合しあう3つのインダクタ7〜9により構成される
トランスで、RF高周波信号入力端子1からの信号を入
力するとともに、インダクタ8と9の接続点bより引き
出したIF信号出力端子3より中間周波信号(以下、I
F信号と略す)を出力する働きも兼ねている。以上のよ
うに構成された従来のパッシブミクサの動作を次に説明
する。
【0003】局部発振器16による局部発振信号は発振
信号の半周期ごとにFET10、11のうちどちらかを
オン状態とし、もう一方をオフ状態とする。例えば、F
ET10のゲートに入力される局部発振信号が正となる
半周期にはFET10がオン状態、FET11がオフ状
態となりインダクタ8はFET10を介し接地されるた
め、RF高周波信号入力端子1からの信号がインダクタ
7と8により直流阻止用コンデンサ4を介しIF信号出
力端子3に出力される。次にFET10のゲートに入力
される局部発振信号が負となる半周期にはFET10が
オフ状態、FET11がオン状態となりインダクタ79
がFET11を介し接地され、RF高周波信号入力端子
1からの信号がインダクタ7と9によりIF信号出力端
子3より出力される。このときFET11を介し接地さ
れるインダクタ9の極性はインダクタ8と逆方向である
ため、IF信号出力端子3にはRF高周波信号入力端子
1からの信号が反転されて出力される。つまりFET1
0がオン状態、FET11がオフ状態であればRF高周
波信号入力端子1へ入力された信号と同相の信号が、F
ET10がオフ状態、FET11がオン状態であれば逆
相の信号がIF信号出力端子3に出力される。この動作
は、RF高周波信号と局部発振信号との乗算となり、I
F信号となるこれら信号周波数の和あるいは差成分がI
F信号出力端子3より出力される。また、これらのFE
Tはオン状態時は非飽和領域で動作するため、ドレイン
とソース間電圧にほぼ比例してドレイン電流が流れる。
したがってFETのオン抵抗はドレインとソース間電圧
によらずほぼ一定とみなすことができるため良好な歪特
性を得ることが可能である。なお、変換損失や歪特性が
最良となるようVcc電源端子6よりチョークコイル5
を介し0〜1V程度のVcc電圧を加えるとともに、両
ゲートにはゲート電圧端子17より−1〜1V程度の電
圧を加えている。
【0004】上記のパッシブミクサについては1991
年6月25日に特許された米国特許第5,027,16
3号あるいは1988年2月23日に特許された米国特
許第4,727,596号等に見られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のパッシブミクサ
のトランスには3本のリード線を撚りそれをトロイダル
・コアに巻く構成が一般的であり、図5のインダクタ8
の巻き終わりとインダクタ9の巻きはじめを数mm程度
のリード線で結線し、そこに接続点bを設けIF信号を
引き出す必要がある。この場合、数mm程度のリード線
の中点に接続点bを設けることは難しく、接続点bがイ
ンダクタ8の巻き終わりあるいはインダクタ9の巻きは
じめとなるため、接続点bからみたインダクタ8とイン
ダクタ9のインピーダンスが異なってしまう。また、イ
ンダクタ7とインダクタ8およびインダクタ7とインダ
クタ9の磁気的結合量もリード線の撚り方等でバラツキ
が生じやすい。これらの影響は数百MHz以上の高い周
波数ほど大となりミクサのバランスが崩れ歪特性が劣化
したりミクサの変換損失が増大するという問題を有して
いた。本発明の目的は数百MHz以上の高い周波数でも
バランスがとれ、歪特性が良好で変換損失の少ないミク
サを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明はRF高周波信号を入力しIF信号を出力させる
トランスに互いに結合し合う2つのインダクタを2組用
いるバラン構成のトランスを用いることで、トランスの
インダクタの結線が対称となりインピーダンスのバラツ
キが小となるとともにトロイダル・コアに巻く撚り線の
本数が3本から2本になることでそれぞれの組のインダ
クタの結合量のバラツキを小とした。
【0007】以上の手段により数百MHz以上の高い周
波数でもバランスがとれ、歪特性が良好で変換損失の少
ないミクサを得ることができる。またIF信号出力端子
にRF高周波信号にはアースに対し低インピーダンスと
なり、IF信号にはアースに対し高インピーダンスとな
る回路を付加することでRF高周波信号のIF信号出力
端子への漏れを抑えることができる。さらに、RF高周
波信号入力端子にIF信号にはアースに対し低インピー
ダンスとなり、RF高周波信号には高インピーダンスと
なる回路を付加することで、IF信号のRF高周波信号
入力端子への漏れを抑えることもできる。
【0008】なお、交互にオンオフするFETを複数個
ペアで用いることでFETのオン抵抗を小とし、変換損
失の改善を図ることも可能である。
【0009】
【作用】RF高周波信号を入力しIF信号を出力するト
ランスに従来互いに結合し合う3つのインダクタを用い
ていたのに対し、結合し合う2つのインダクタを2組用
いるバラン構成とすることにより数百MHz以上の高い
周波数でもバランスを崩さずにIF信号を引き出すこと
が可能となり、さらに、それぞれの組のインダクタの磁
気的結合量のバラツキが小となることで歪特性が良好で
変換損失の少ないミクサを得ることができる。また、F
ETを複数個ペアで用いることでFETのオン抵抗を小
とし、変換損失の改善を図ることも可能である。
【0010】以上の手段はCATV放送受信機等に用い
られるダブルスーパ方式のチューナのコンバータ装置の
ように低歪でしかも1GHz以上の高い周波数まで動作
が要求されるチューナ装置に特に有効である。
【0011】
【実施例】以下本発明の第1の実施例を図を用いて説明
する。図1は本発明の第1の実施例を示したもので、1
01はRF高周波信号入力端子、114はIF信号出力
端子、124は局部発振器、cはトランスで103〜1
06のインダクタにより構成され、インダクタ103と
104およびインダクタ105と106はそれぞれ互い
に磁気的に結合可能なバラン構成となっている。また、
FET115、116の両ゲートには直流阻止用コンデ
ンサ122、123を介し、局部発振信号が供給される
とともにドレインにはバラン構成のトランスが接続さ
れ、ソースは接地される。なお、変換損失および歪特性
が最良となるようVcc電源端子108より0〜1V程
度のVcc電圧を印加するとともに、両ゲート間の干渉
を防ぐための抵抗117あるいは119とインダクタ1
18あるいは120を介し、ゲート電圧端子121より
ゲート電圧を印加する。なお、フィルタ回路dはRF高
周波信号にはアースに対し低インピーダンスとなり高周
波接地を行ない、IF信号にはアースに対し高インピー
ダンスとなり減衰なしにそのまま通過させる回路であ
る。図のフィルタ回路は周波数範囲がRF高周波信号が
50〜1000MHz、IF信号が1.2GHz、局部
発振信号が1.25〜2.2GHzのCATV放送受信
機に用いられるダブルスーパ方式のチューナのアップコ
ンバータの場合で、インダクタ110、112とコンデ
ンサ111および直流阻止用コンデンサ109と113
によりカットオフ周波数1.1GHz程度のハイパスフ
ィルタを構成し、IF信号出力端子114へのRF高周
波信号成分の漏れ込みを抑えている。次に以上の構成の
ミクサ回路の動作を説明する。
【0012】局部発振器124による局部発振信号は発
振信号の半周期ごとにFET115、116のうちどち
らかをオン状態とし、もう一方をオフ状態とする。例え
ば、FET115のゲートに入力される局部発振信号が
正となる半周期にはFET115がオン状態、FET1
156がオフ状態となりインダクタ103はFET11
5を介し接地されるため、インダクタ103にはRF高
周波信号による電流が流れる。これによりインダクタ1
03とインダクタ104が磁気的に結合するため、IF
信号出力端子114には入力されたRF高周波信号に応
じた信号が出力される。このときFET115を介し接
地されるインダクタ103の接地の極性と高周波接地用
コンデンサ107より接地されるインダクタ104の接
地の極性は異なるためIF信号出力端子114には入力
されたRF高周波信号が反転された信号が生じる。ま
た、FET116がオフ状態であるためインダクタ10
6には電流はほとんど流れない。このためインダクタ1
06からインダクタ105への磁気的結合がないことで
インダクタ105のインピーダンスは非常に大きな値と
なりRF高周波信号入力端子101から見た場合、イン
ダクタ105を無視できる。 次にFET116のゲー
トに入力される局部発振信号が正となる半周期にはFE
T115がオフ状態、FET116がオン状態となりイ
ンダクタ106はFET116を介し接地されるため、
インダクタ106は高周波接地用コンデンサ107とF
ET116により高周波的に短絡状態となり、これによ
り流れる高周波電流でインダクタ105に流れる電流で
生じる起磁力を打ち消す方向にはたらくためインダクタ
105のインピーダンスはほぼ無視できるほど小さくな
る。このため、IF信号出力端子114には入力された
RF高周波信号と同相の信号が生じる。このとき、FE
T115がオフ状態であるためインダクタ103は無視
できる。以上の動作は、RF高周波信号と局部発振信号
との乗算となり、IF信号となるこれら信号周波数の和
あるいは差成分がIF出力端子114より出力される。
なお、これらのFETはオン状態時は非飽和領域で動作
し、ドレインとソース間電圧にほぼ比例してドレイン電
流が流れるためドレインとソース間電圧によらずほぼ一
定値の抵抗とみなすことができ、良好な歪特性を得るこ
とが可能である。また、フィルタ回路dはRF高周波信
号に対しては高周波接地を行ない、IF信号に対しては
通過特性とし、IF信号出力端子114へのRF高周波
信号成分の漏れ込みを抑えている。
【0013】以上の実施例によれば、RF高周波信号を
入力しIF信号を出力させるトランスに従来それぞれ結
合し合う3つのインダクタを用いていたのに対し、互い
に結合し合う2つのインダクタを2組用いる構成とし、
それぞれのインダクタのインピーダンスのバラツキおよ
びインダクタ相互の結合量のバラツキを小とすることで
ミクサのバランスを崩さずにIF信号を引き出すことが
可能となった。これにより数百MHz以上の高い周波数
でもバランスがとれ、歪特性が良好で変換損失の少ない
ミクサを得ることができる。
【0014】次に本発明の第2の実施例を図2を用いて
説明する。図2は本発明の第2の実施例を示したもの
で、第1の実施例と同様の動作を行なうものは同じ番号
を付し説明を省略する。同図においてフィルタ回路eは
IF信号に対しては高周波接地を行ない、RF高周波信
号に対しては通過特性となる回路である。この回路によ
りRF高周波信号入力端子101より入力されたRF高
周波信号は減衰なしにミクサに入力させるとともにミク
サで生じたIF信号がRF高周波信号入力端子101へ
漏れるのを抑える働きをしている。なお、図では第1の
実施例同様CATV放送受信機等に用いられるダブルス
ーパ方式のチューナのアップコンバータ部の場合を示し
たものでインダクタ202とコンデンサ201、203
によりローパスフィルタを構成し、RF高周波信号入力
端子101へのIF信号成分の漏れを抑えている。
【0015】次に本発明の第3の実施例を図3を用いて
説明する。図3は本発明の第3の実施例を示したもの
で、第1あるいは第2の実施例と同様の動作を行なうも
のは同じ番号を付し説明を省略する。図は第1あるいは
第2の実施例で示したパッシブミクサをIC化した場合
で、図のfがIC部分であり、fに設けられた端子30
9と310にはトランスcが接続され、端子311、3
12には局部発振器124が接続される。また、FET
301とFET302およびFET303とFET30
4のドレインおよびソースはそれぞれ接続されペアとな
っており、ゲートにはそれぞれ独立したドライブ回路に
より局部発振信号が供給される。このようにFETを2
つペアで用いることでFETのオン抵抗が半分となり、
ミクサの変換損失を改善することができる。なお、ドラ
イブ回路305、306、307および308を付加す
ることでFETをペアで用いたことによる局部発振信号
入力端子314と315からみたインピーダンスの低下
を抑え、局部発振信号波形の歪による諸特性の劣化を防
いでいる。また、図ではFETを2つずつ用いたが、さ
らに多くのFETを用いるほどミクサの変換損失は改善
される。
【0016】次に本発明の第4の実施例を図4を用いて
説明する。図4は本発明の第4の実施例を示したもの
で、第1、第2および第3の実施例と同様の動作を行な
うものは同じ番号を付し説明を省略する。図はCATV
放送受信機に用いられるダブルスーパ方式のチューナの
ブロック図であり、CATV信号入力端子401より入
力された50〜1000MHzのCATV信号はRFア
ンプ402により増幅されパッシブミクサgに入力され
る。パッシブミクサgでは入力されたCATV信号のう
ち所望のチャネルの信号が1.2GHz帯の第1IF信
号に周波数変換される。この周波数変換された信号はバ
ンドパスフィルタ403により、第1IF信号のみが帯
域選択され、ダウンコンバータ404と発振器405に
より50MHz帯のIF信号に変換され、CATV−I
F信号出力端子407より出力される。
【0017】以上の構成のダブルスーパ方式のチューナ
のアップコンバータ部はシングルスーパ方式のチューナ
のミクサ部と比べ多波の信号が入力されるため、歪特性
が重要となる。したがって、アップコンバータ部に歪特
性が良好なパッシブミクサを用いることで容易にダブル
スーパ方式のチューナの実現が可能となる。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によればFETを非
飽和領域でスイッチ動作させるパッシブミクサにおいて
RF高周波信号を入力しIF信号を出力させるトランス
に従来それぞれ結合し合う3つのインダクタを用いてい
たのに対し、互いに結合し合う2つのインダクタを2組
用いる構成とし、インダクタのインピーダンスのバラツ
キやインダクタの磁気的結合量のバラツキを小とするこ
とでバランスを崩さずにIF信号を引き出すことが可能
となった。これにより数百MHz以上の高い周波数でも
歪特性が良好で変換損失の少ないミクサを得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示す回路図である。
【図3】本発明の第3の実施例を示す回路図である。
【図4】本発明の第4の実施例を示す回路図である。
【図5】パッシブミクサの従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
1,101…RF高周波信号入力端子、 3,114…IF信号出力端子、 7,8,9,103,104,105,106,11
0,112,118,120,202…インダクタ、 10,11,115,116,301,302,30
3,304…FET、 16,124,405…局部発振器、 17,121…ゲート電圧端子、 6,108…Vcc電源端子、 5…チョークコイル、 305,306,307,308…ドライブ回路、 309,310,311,312,401,407…端
子、 402,407…アンプ、 403…バンドパスフィルタ、 404…ミクサ、 2,4,14,15,102,107,109,11
1,113,122,123,201,203…コンデ
ンサ、 12,13,117,119…抵抗、 a,c…トランス、 b…接続点、 d…ハイパスフィルタ、 e…ローパスフィルタ、 f…IC、 g…パッシブミクサ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも第1および第2の電界効果トラ
    ンジスタと、それぞれ同一の巻方向の第1、第2、第3
    および第4のインダクタの第1と第2および第3と第4
    のインダクタが磁気的に結合し、第1の端子には第1の
    インダクタの一方と、これと同一極性となる第3のイン
    ダクタの一方が接続され、第2の端子には第1および第
    2のインダクタと同一極性となる第2のインダクタの一
    方および第4のインダクタの一方が接続され、第3の端
    子には第1インダクタのもう一方が接続され、第4の端
    子には第2と第3のインダクタのもう一方が接続され、
    第5の端子には第4のインダクタのもう一方が接続され
    た構成のバランと、少なくとも第1および第2の電界効
    果トランジスタのゲートにそれぞれバイアスを加えるバ
    イアス回路からなり、上記バランの第2の端子が高周波
    接地され、第1および第2の電界効果トランジスタのド
    レインにはそれぞれ上記バランの第3および第5の端子
    が接続され、第1および第2の電界効果トランジスタの
    ソースが接地され、第1および第2の電界効果トランジ
    スタのゲートには位相が180°異なる局部発振信号が
    供給され、上記バランの第1の端子より高周波信号を供
    給し、第1および第2の電界効果トランジスタを非飽和
    領域で局部発振信号により交互にスイッチ動作させるこ
    とにより上記バランの第4の端子より中間周波信号を取
    り出すことを特徴としたミクサ回路。
  2. 【請求項2】請求項1記載のミクサ回路において、中間
    周波信号を取り出すバランの第4の端子にバランの第1
    の端子より入力された高周波信号にはアースに対し低イ
    ンピーダンスとなり、中間周波信号にはアースに対し高
    インピーダンスとなる回路を設けたことを特徴とするミ
    クサ回路。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2記載のミクサ回路
    において、高周波信号を入力するバランの第1の端子
    に、中間周波信号にはアースに対し低インピーダンスと
    なり、高周波信号にはアースに対し高インピーダンスと
    なる回路を設けたことを特徴とするミクサ回路。
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