JPH0770927B2 - ダブルバランスミキサ回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、TV・VTRに使用されるチューナに用いられる
ダブルバランスミキサ回路に関するものである。

従来の技術 従来のダブルバランスミキサ回路は、２対の差動トラン
ジスタ対で構成したタブルバランスミキサに対し、エミ
ッタ接地かあるいはベース接地からどちらか一方の差動
増幅回路を備えた構成であった。

以下、従来のダブルバランスミキサ回路について図面に
基づいて説明する。

第２図は従来のエミッタ接地差動増幅器回路を用いたダ
ブルバランスミキサ回路の回路図である。第２図におい
て、エミッタを共通エミッタ端子１とする差動対を有す
るトランジスタ2,3と、また、同様にエミッタを共通エ
ミッタ端子４とする差動対を有すトランジスタ5,6にお
いて、トランジスタ2,6のベースと、トランジスタ3,5の
ベースをそれぞれ共通ベース端子7,8に接続し、この共
通ベース端子7,8間に局部発振信号９を供給するととも
に、トランジスタ2,5のコレクタと、トランジスタ3,6の
コレクタをそれぞれ共通コレクタ端子10,11とし、電源
ライン12よりインピーダンス素子13,14を介して、それ
ぞれの共通コレクタ端子10,11に電源を供給し、これら
共通エミッタ端子間1,4を、高周波信号15を入力する端
子とし、共通コレクタ端子10,11から出された出力端子1
6,17より混合出力を得るダブルバランスミキサ18を構成
する。さらに、別の差動対を有するトランジスタ19,20
をエミッタをインピーダンス素子21,22で接続し、その
中点と接地間に電流源23を付加して差動増幅器24を構成
し、そのトランジスタ19,20のコレクタをそれぞれダブ
ルバランスミキサ18の共通エミッタ端子1,4に接続し、
その差動増幅器24の入力端子であるトランジスタ19,20
のベースに高周波信号15を入力する。

次に、第３図は従来のベース接地差動増幅回路の用いた
他のダブルバランスミキサ回路の回路図である。第３図
におけるダブルバランスミキサ18の構成は、第２図の従
来例と同様であるが、差動対を有するトランジスタ26,2
7のベースを共通ベース端子28としてコンデンサ29で接
地し、エミッタをそれぞれインピーダンス素子30,31で
接続し、その中点と設置間に電流源32を付加して差動増
幅器33を構成し、そのトランジスタ26,27のコレクタを
ダブルバランスミキサ18の共通エミッタ端子1,4にそれ
ぞれ接続し、この差動増幅器33のトランジスタ26,27の
両エミッタ間に高周波信号15を入力するものである。

発明が解決しようする課題 上記従来の構成では、ダブルバランスミキサ回路の動作
電流は電流源23,32で決定され、変換利得、雑音指数お
よび混変調などの周波数特性は、電流源23,32とインピ
ーダンス素子13,14,21,22,30,31のインピーダンス比で
大きく影響されるため、高周波信号15をVHF帯からUHF帯
までの広い周波数帯域で動作させる場合、周波数全帯域
に渡って良好な上記の特性を得るように設定すること
は、周波数特性に対する変動が大きいことから、技術的
に非常に困難であるという問題を有していた。

また、第２図の構成の場合、一般的にトランジスタ19,2
0のそれぞれのベースの入力インピーダンスは、容量性
を示し、VHF帯前後の比較的低い周波数帯（約500MHz以
下）では、前段に構成される帯域同調回路とのインピー
ダンス整合が比較的容易に行なえるが、UHF帯などの比
較的高い周波数帯（約500MHz以上）では、入力インピー
ダンスが低くなり、インピーダンス整合が非常に難しい
という問題を有していた。

また、第３図の構成の場合、一般的にトランジスタ26,2
7のそれぞれのエミッタの入力インピーダンスは誘導性
を示し、UHF帯などの比較的高い周波数帯（約500MHz以
上）では、比較的高いインピーダンスとなり、前段に構
成される帯域同調回路とのインピーダンス整合が、比較
的容易に行なえるが、VHF帯などの比較的低い周波数帯
（約500MHz以下）では、インピーダンスが低くなり、イ
ンピーダンス整合が、非常に難しいという問題を有して
いた。

このため、第２図および第３図のような従来方式では、
非整合損失による雑音指数の劣化と帯域同調回路のダン
ピングを招き、選択度特性が広帯域となり、混変調など
の妨害排除特性を悪化させるという問題もあった。

さらに、動作周波数帯毎に区分して第２図および第３図
の従来例をそのまま複合化して使い分けることも可能で
あるが、この場合、回路構成が複雑かつ大規模化し、回
路を実装するスペースを広く要し、コスト的に高くな
る。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、安価に、
VHF帯の比較的低い周波数からUHF帯の比較的高い周波数
に渡って非整合損失による雑音指数の劣化や選択度特性
の劣化などによる妨害排除特性の悪化がないダブルバラ
ンスミキサ回路を提供することを目的とするものであ
る。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のダブルバランスミキ
サ回路は、比較的低い周波数帯の高周波信号が入力され
る第１の入力端子に接続されたエミッタ接地の差動増幅
器と、比較的高い周波数帯の高周波信号が入力される第
２の入力端子に接続されたベース接地の差動増幅器と、
前記エミッタ接地の差動増幅器と前記ベース接地の差動
増幅器の出力とが一方の入力に接続されるとともに他方
の入力には局部発振器の出力が接続されるダブルバラン
スミキサと、このダブルバランスミキサの出力に接続さ
れた出力端子とを備え、前記エミッタ接地の差動増幅器
は、第１のトランジスタと第２のトランジスタのエミッ
タを２つのインピーダンス素子で接続するとともに、こ
の接続点と接地との間に接続された電流源と、前記第１
のトランジスタと前記第２のトランジスタのベースにそ
れぞれ接続された前記第１の入力端子と、前記第１のト
ランジスタと前記第２のトランジスタのコレクタにそれ
ぞれ接続された第１の出力端子とを有し、前記ベース接
地の差動増幅器は、第３のトランジスタと第４のトラン
ジスタのエミッタを２つのインピーダンス素子で接続す
るとともに、この接続点と接地との間に接続された電流
源と、前記第３のトランジスタと前記第４のトランジス
タのベースが接続されるとともに、この接続点と接地と
の間に接続されたコンデンサと、前記第３のトランジス
タと前記第４のトランジスタのコレクタはそれぞれ前記
第１の出力端子に接続されるとともに、前記第３のトラ
ンジスタと前記第４のトランジスタのエミッタにそれぞ
れ接続された前記第２の入力端子とを設け、前記ダブル
バランスミキサは、第５のトランジスタと第６のトラン
ジスタのエミッタが接続された第１の差動対と、第７の
トランジスタと第８のトランジスタのエミッタが接続さ
れた第２の差動対とを有し、前記第５のトランジスタと
前記第８のトランジスタ並びに前記第６のトランジスタ
と前記第７のトランジスタのベースをそれぞれ接続して
前記局部発振器の出力に接続するとともに、前記第５の
トランジスタと前記第７のトランジスタ並びに前記第６
のトランジスタと前記第８のトランジスタのコレクタを
それぞれ接続して前記出力端子に接続し、この出力端子
と電源ラインとの間にインピーダンス素子を設け、前記
高周波信号の入力された差動増幅器の電流源のみを駆動
し、前記高周波信号が入力されない差動増幅器の電流源
は遮断するように構成されたものである。

作用 上記構成により、比較的低い周波数帯の高周波信号が入
力される差動増幅器はエミッタ接地であるため、その入
力インピーダンスは容量性となるので、比較的低い高周
波信号では高インピーダンスとなり、前段に接続される
回路とのインピーダンス整合が容易となる。また、比較
的高い周波数帯の高周波信号が入力される差動増幅器は
ベース接地であるため、その入力インピーダンスは誘導
性となるので、比較的高い高周波信号では高インピーダ
ンスとなり、前段に接続される回路とのインピーダンス
整合が容易となる。従って、各動作周波数対帯に適した
差動増幅器を各動作周波数帯に応じて割り当てることが
でき、VHF帯からUHF帯までの広範囲な動作周波数帯に渡
って良好な周波数特性が得られ、整合損失による変換利
得、雑音指数、混変調などの特性が改善される。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すダブルバランスミキ
サ回路の回路図である。第１図において、エミッタを共
通端子41とする差動対を有するトランジスタ42,43と、
エミッタを共通端子44とする差動対を有するトランジス
タ45,46において、トランジスタ42,46のベースと、トラ
ンジスタ43,45のベースをそれぞれ共通ベース端子47,48
に接続し、これら２つの共通ベース端子47,48間に局部
発振信号49を供給するとともに、トランジスタ42,45の
コレクタとトランジスタ43,46のコレクタとをそれぞれ
共通コレクタ端子50,51とし、電源ライン52よりインピ
ーダンス素子53,54を介してそれぞれの共通コレクタ端
子50,51に電源供給し、これら共通エミッタ端子41,44間
を高周波信号を入力する端子とし、共通コレクタ端子5
0,51より出された出力端子55,56より混合出力を得るダ
ブルバランスミキサ57を構成する。

さらに、差動対を有するトランジスタ58,59、トランジ
スタ60,61およびトランジスタ62,63のエミッタをそれぞ
れ２つのインピーダンス素子64,65と66,67と68,69で接
続し、その中点70,71,72と接地間に電流源73,74,75をそ
れぞれ付加し、トランジスタ59,60,62と58,61,63のそれ
ぞれのコレクタをダブルバランスミキサ57の共通エミッ
タ端子41,44にそれぞれ接続した複数の差動増幅器76,7
7,78を備えている。79,80,81は、各差動増幅器76,77,78
に入力する高周波信号を示している。42,43,45,46およ
び58〜63の各差動対を構成するトランジスタはそれぞれ
均一な固有特性を示すように形成されており、電流源7
3,74,75のオン、オフを制御することにより、電流源73,
74,75のいずれかがオンした差動増幅器とダブルバラン
スミキサ57のみが動作することになり、電流源がオフ状
態の差動増幅器は切離して考えることができ、従来回路
例の第２図または第３図と同様の回路に等価できる。

今、仮に高周波信号79のみを入力し、電流源73のみをオ
ンさせた場合、トランジスタ60〜63はオフ状態となり、
ダブルバランスミキサ57のトランジスタ42,43,45,46と
差動増幅回路のトランジスタ58,59のみがオン状態とな
り、入力された高周波信号79は、差動増幅器76で増幅さ
れ、共通エミッタ端子41,44に入力され、トランジスタ4
2,43,45,46のダブルバランスミキサ57で局部発振信号49
と混合され、共通コレクタ端子50,51の出力端子55,56か
ら周波数変換された信号が出力される。同様に別の電流
源74,75を制御することにより差動増幅器77,78の場合も
任意にオン状態とすることができる。

したがって、各動作周波数帯において非接合損失による
変換利得、雑音指数および混変調などの主要特性が、最
良となるように差動増幅器76,77,78を割当てれば、VHF
帯からUHF帯などの広範囲な動作周波数帯に渡って１つ
のダブルバランスミキサで良好な周波数特性が得られる
ようにでき従来の各動作周波数毎に独立なダブルバラン
スミキサを使用する場合に比べコスト的にも実装スペー
ス的にも有効となり、この工業的価値は大きい。

また、差動増幅回路78はベース接地の差動増幅回路を構
成しており、高周波信号81が、UHF帯前後の比較的高い
周波数帯（約500MHz以上）とするとベース接地差動増幅
器回路78のトランジスタ62,63のエミッタの入力インピ
ーダンスは、その周波数帯では、一般的に誘導性を示
し、前段に構成される帯域同調回路とのインピーダンス
整合が比較的容易に行なえ、非整合損失による雑音指数
の劣化も少なく帯域同調回路とダンピング効果も少なく
急峻な選択度特性が得られ、混変調などの妨害排除特性
に有効に働くという効果が得られる。他方差動増幅回路
76,77は、エミッタ接地の差動増幅回路を構成してお
り、そのベース入力インピーダンスは、一般的に容量性
を示しVHL帯前後の比較的低い周波数帯（約500MHz以
下）では、前段に構成される帯域同調回路とのインピー
ダンスが比較的容易に行なえ、非接合損失による雑音指
数および混変調などの妨害排除特性に有効に働いてい
る。

したがって、ダブルバランスミキサ57を構成するトラン
ジスタ42〜46は、共用のまま高周波信号の周波数帯によ
り最適な入力インピーダンス特性を示す差動増幅回路を
用いることが可能となり、TV・VTRチューナの受信周波
数全帯域に渡って良好な特性が得られる。

なお、上述の実施例において、NPNトランジスタを使用
したが、電界効果トランジスタを用いても、同様の効果
が得られる。ただし、その場合、ベース，エミッタ，コ
レクタはそれぞれゲート，ソース，ドレインに相当させ
る必要がある。さらに、周波数変換に用いる混合器とし
て説明したが、本発明の基本構成は変調器や復調器とし
て使用できることは、言うまでもない。

発明の効果 以上のように本発明によれば、比較的低い周波数帯の高
周波信号が入力される第１の入力端子に接続されたエミ
ッタ接地の差動増幅器と、比較的高い周波数帯の高周波
信号が入力される第２の入力端子に接続されたベース接
地の差動増幅器と、前記エミッタ接地の差動増幅器と前
記ベース接地の差動増幅器の出力とが一方の入力に接続
されるとともに他方の入力には局部発振器の出力が接続
されるダブルバランスミキサと、このダブルバランスミ
キサの出力に接続された出力端子とを備え、前記エミッ
タ接地の差動増幅器は、第１のトランジスタと第２のト
ランジスタのエミッタを２つのインピーダンス素子で接
続するとともに、この接続点と接地との間に接続された
電流源と、前記第１のトランジスタと前記第２のトラン
ジスタのベースにそれぞれ接続された前記第１の入力端
子と、前記第１のトランジスタと前記第２のトランジス
タのコレクタにそれぞれ接続された第１の出力端子とを
有し、前記ベース接地の差動増幅器は、第３のトランジ
スタと第４のトランジスタのエミッタを２つのインピー
ダンス素子で接続するとともに、この接続点と接地との
間に接続された電流源と、前記第３のトランジスタと前
記第４のトランジスタのベースが接続されるとともに、
この接続点と接地との間に接続されたコンデンサと、前
記第３のトランジスタと前記第４のトランジスタのコレ
クタはそれぞれ前記第１の出力端子に接続されるととも
に、前記第３のトランジスタと前記第４のトランジスタ
のエミッタにそれぞれ接続された前記第２の入力端子と
を設け、前記ダブルバランスミキサは、第５のトランジ
スタと第６のトランジスタのエミッタが接続された第１
の差動対と、第７のトランジスタと第８のトランジスタ
のエミッタが接続された第２の差動対とを有し、前記第
５のトランジスタと前記第８のトランジスタ並びに前記
第６のトランジスタと前記第７のトランジスタのベース
をそれぞれ接続して前記局部発振器の出力に接続すると
ともに、前記第５のトランジスタと前記第７のトランジ
スタ並びに前記第６のトランジスタと前記第８のトラン
ジスタのコレクタをそれぞれ接続して前記出力端子に接
続し、この出力端子と電源ラインとの間にインピーダン
ス素子を設け、前記高周波信号の入力された差動増幅器
の電流源のみを駆動し、前記高周波信号が入力されない
差動増幅器の電流源は遮断するように構成されているの
で、比較的低い周波数帯の高周波信号が入力される差動
増幅器はエミッタ接地であるため、その入力インピーダ
ンスは容量性となるので、比較的低い高周波信号では高
インピーダンスとなり、前段に接続される回路とのイン
ピーダンス整合が容易となる。また、比較的高い周波数
帯の高周波信号が入力される差動増幅器はベース接地で
あるため、その入力インピーダンスは誘導性となるの
で、比較的高い高周波信号では高インピーダンスとな
り、前段に接続される回路とのインピーダンス整合が容
易となる。従って、各動作周波数帯に適した差動増幅器
を各動作周波数帯に応じて割り当てることができ、VHF
帯からUHF帯までの広範囲な動作周波数帯に渡って良好
な周波数特性が得られ、整合損失による変換利得、雑音
指数、混変調などの特性が改善される。

また、複数の差動増幅器に対して一つのダブルバランス
ミキサを使用するのみであるので、各差動増幅器毎に独
立したダブルバランスミキサを使用する場合と比べて、
小型化に寄与するとともに低価格なダブルバランスミキ
サ回路が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すダブルバランスミキサ
回路の回路図、第２図は従来のエミッタ接地差動増幅回
路を用いたダブルバランスミキサ回路の回路図、第３図
は従来のベース接地差動増幅回路を用いたダブルバラン
スミキサ回路の回路図である。 41,44……共通エミッタ端子、42,43,45,46,58,59,60,6
1,62,63……トランジスタ、47,48……共通ベース端子、
49……局部発振信号、50,51……共通コレクタ端子、52
……電源ライン、53,54,64,65,66,67,68,69……インピ
ーダンス、55,56……出力端子、57……ダブルバランス
ミキサ、70,71,72……中点、73,74,75……電流源、76,7
7,78……差動増幅器、79,80,81……高周波信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金井 勝一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 有可 功 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 岩瀬 彰男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】比較的低い周波数帯の高周波信号が入力さ
   れる第１の入力端子に接続されたエミッタ接地の差動増
   幅器と、比較的高い周波数帯の高周波信号が入力される
   第２の入力端子に接続されたベース接地の差動増幅器
   と、前記エミッタ接地の差動増幅器と前記ベース接地の
   差動増幅器の出力とが一方の入力に接続されるとともに
   他方の入力には局部発振器の出力が接続されるダブルバ
   ランスミキサと、このダブルバランスミキサの出力に接
   続された出力端子とを備え、前記エミッタ接地の差動増
   幅器は、第１のトランジスタと第２のトランジスタのエ
   ミッタを２つのインピーダンス素子で接続するととも
   に、この接続点と接地との間に接続された電流源と、前
   記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタのベー
   スにそれぞれ接続された前記第１の入力端子と、前記第
   １のトランジスタと前記第２のトランジスタのコレクタ
   にそれぞれ接続された第１の出力端子とを有し、前記ベ
   ース接地の差動増幅器は、第３のトランジスタと第４の
   トランジスタのエミッタを２つのインピーダンス素子で
   接続するとともに、この接続点と接地との間に接続され
   た電流源と、前記第３のトランジスタと前記第４のトラ
   ンジスタのベースが接続されるとともに、この接続点と
   接地との間に接続されたコンデンサと、前記第３のトラ
   ンジスタと前記第４のトランジスタのコレクタはそれぞ
   れ前記第１の出力端子に接続されるとともに、前記第３
   のトランジスタと前記第４のトランジスタのエミッタに
   それぞれ接続された前記第２の入力端子とを設け、前記
   ダブルバランスミキサは、第５のトランジスタと第６の
   トランジスタのエミッタが接続された第１の差動対と、
   第７のトランジスタと第８のトランジスタのエミッタが
   接続された第２の差動対とを有し、前記第５のトランジ
   スタと前記第８のトランジスタ並びに前記第６のトラン
   ジスタと前記第７のトランジスタのベースをそれぞれ接
   続して前記局部発振器の出力に接続するとともに、前記
   第５のトランジスタと前記第７のトランジスタ並びに前
   記第６のトランジスタと前記第８のトランジスタのコレ
   クタをそれぞれ接続して前記出力端子に接続し、この出
   力端子と電源ラインとの間にインピーダンス素子を設
   け、前記高周波信号の入力された差動増幅器の電流源の
   みを駆動し、前記高周波信号が入力されない差動増幅器
   の電流源は遮断するように構成されたダブルバランスミ
   キサ回路。