JPH0818346A

JPH0818346A - マイクロ波用ミキサ回路

Info

Publication number: JPH0818346A
Application number: JP15337194A
Authority: JP
Inventors: Hideki Toritsuka; 英樹鳥塚; Shigeru Watanabe; 茂渡辺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-07-05
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】高周波信号の周波数と局部発振信号の周波数
が大きく異なる場合でも、有効に機能するミキサ回路を
提供すること。【構成】互いが所定の間隔で平行に配置され、かつ一
端部１１ｂ、１２ｂで互いに接続される２つの線路１
１、１２と、この２つの線路それぞれの他端部１１ａ、
１２ａに逆向きに一端子が接続される２つのダイオ−ド
Ｄ１、Ｄ２と、この２つのダイオ−ドの他端子が接続さ
れ、第１の信号が入力する第１の入力線路１６と、２つ
の線路のいずれか一方の他端部に接続され、第２の信号
が入力する第２の入力線路１７とを具備し、２つの線路
の間隔を２つの線路の平行部分の幅より小さくしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば衛星放送受信
機のように周波数変換される信号の周波数と局部発振信
号の周波数が大きく異なる場合でも有効に機能するマイ
クロ波用ミキサ回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のマイクロ波用ミキサ回路として、
例えば特公昭６１−５０５２９号公報に記載された構成
のものがある。その構成について図８を参照して説明す
る。

【０００３】８１は、線路幅が均一に形成された１／２
波長線路で、周波数変換される信号の周波数や局部発振
信号の周波数の両方に対し、ほぼ１／２波長の長さにな
っている。そして、１／２波長線路８１の両端８１Ａ、
８１Ｂ間にダイオ−ドＤ１、Ｄ２が同じ向きで直列に接
続されている。また１／２波長線路８１の一端８１Ｂに
は、局部発振信号が入力する入力線路８２Ａ、８２Ｂが
接続されている。なお入力線路８２Ａ、８２Ｂ間には容
量性回路８３が接続されている。

【０００４】また、２つのダイオ−ドＤ１、Ｄ２の接続
点には、周波数変換される高周波信号、例えば受信信号
が入力する入力線路８４が接続されている。なお入力線
路８４には、周波数変換された中間周波数でほぼ短絡と
なるインピ−ダンスの誘導性回路８５が接続されてい
る。また１／２波長線路８１には、中間周波信号が出力
される出力回路８６が接続されている。この出力回路８
６は、入力線路８２Ａ、８４から入力される高周波信号
や局部発振信号に対しほぼ開放のインピ−ダンスになっ
ている。また、１／２波長線路８１の両端８１Ａ、８１
Ｂは、互いに離れているため相互に電磁結合がなく、１
／２波長線路８１は、特性インピ−ダンスが全体に亘っ
て均一になっている。

【０００５】上記したミキサ回路において、１／２波長
線路８１の両端８１Ａ、８１Ｂから高周波信号が同相で
供給されると、１／２波長線路８１は、１／４波長線路
を２本接続した場合と等価になる。このとき、１／２波
長線路８１と入力線路８２Ａの接続点８１Ｂは、高周波
信号の周波数に対して短絡と見なせる。したがって、入
力線路８２Ａには高周波信号は発生しない。

【０００６】また、高周波信号の周波数と局部発振信号
の周波数がほぼ等しい場合、１／２波長線路８１は、局
部発振信号の周波数に対しても１／２波長の長さとな
る。したがって、１／２波長線路８１の両端８１Ａ、８
１Ｂは、局部発振信号に対して逆相となる。このため、
ダイオ−ドＤ１、Ｄ２の接続点は、局部発振信号の周波
数で短絡となり、入力線路８４に局部発振信号は発生し
ない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のミキサ
回路では、高周波信号の周波数と局部発振信号の周波数
の両方に対して１／２波長の長さで、また特性インピ−
ダンスが均一な１／２波長線路が用いられている。この
場合、中間周波数が低いとき、即ち高周波信号の周波数
と局部発振信号の周波数がほぼ等しいとき、高周波信号
が入力する入力線路に局部発振信号が発生せず、また局
部発振信号が入力する入力線路に高周波信号が発生しな
い。

【０００８】しかし、衛星放送受信機のように周波数変
換される高周波信号の周波数と局部発振信号の周波数が
大きく相違し、中間周波数が高くなる場合、１／２波長
線路を例えば局部発振信号の周波数に対して１／２波長
に設定すると、高周波信号の周波数に対しては１／２波
長でなくなる。このため、局部発振信号が入力する入力
線路に高周波信号が発生するようになる。また、高周波
信号の周波数に対して１／２波長に設定すると局部発振
信号の周波数に対して１／２波長でなくなり、高周波信
号が入力する入力線路に局部発振信号が発生する。

【０００９】したがって、従来のミキサ回路は、高周波
信号の周波数と局部発振信号の周波数がほぼ等しいとき
に機能し、両者の周波数が大きく異なってくると、有効
に機能しなくなる。

【００１０】本発明は、上記した欠点を解決し、高周波
信号の周波数と局部発振信号の周波数が大きく異なる場
合でも、有効に機能するミキサ回路を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波用ミ
キサ回路は、互いが所定の間隔で平行に配置され、かつ
一端部で互いに接続される２つの線路と、この２つの線
路それぞれの他端部に逆向きに一端子が接続される２つ
のダイオ−ドと、この２つのダイオ−ドの他端子が接続
され、第１の信号が入力する第１の入力線路と、前記２
つの線路のいずれか一方の前記他端部に接続され、第２
の信号が入力する第２の入力線路とを具備し、前記第１
の入力線路から入力される前記第１の信号の周波数に対
し、前記２つの線路がそれぞれ１／４波長の長さにな
り、また、前記第２の入力線路から入力され、前記第１
の信号の周波数とは異なる前記第２の信号の周波数に対
し、前記一端部が互いに接続された２つの線路が１／２
波長となるように、前記２つの線路の前記間隔を、前記
２つの線路の平行部分の幅より小さくしている。

【００１２】また、互いが所定の間隔で平行に配置さ
れ、かつ一端部で互いに接続される２つの線路と、この
２つの線路それぞれの他端部に逆向きに一端子が接続さ
れる２つのダイオ−ドと、この２つのダイオ−ドの他端
子が接続され、第１の信号が入力する第１の入力線路
と、前記２つの線路のいずれか一方の前記他端部に接続
され、第２の信号が入力する第２の入力線路とを具備
し、前記第１の入力線路から入力される前記第１の信号
の周波数に対し、前記２つの線路がそれぞれ１／４波長
の長さになり、また、前記第２の入力線路から入力さ
れ、前記第１の信号の周波数とは異なる前記第２の信号
の周波数に対し、前記一端部が互いに接続された２つの
線路が１／２波長となるように、前記２つの線路の接続
部分の幅を、前記２つの線路の平行部分の幅より大きく
している。

【００１３】また、互いが所定の間隔で平行に配置さ
れ、かつ一端部で互いに接続される２つの線路と、この
２つの線路それぞれの他端部に逆向きに一端子が接続さ
れる２つのダイオ−ドと、この２つのダイオ−ドの他端
子が接続され、第１の信号が入力する第１の入力線路
と、前記２つの線路のいずれか一方の前記他端部に接続
され、第２の信号が入力する第２の入力線路とを具備
し、前記第１の入力線路から入力される前記第１の信号
の周波数に対し、前記２つの線路がそれぞれ１／４波長
の長さになり、また、前記第２の入力線路から入力さ
れ、前記第１の信号の周波数とは異なる前記第２の信号
の周波数に対し、前記一端部が互いに接続された２つの
線路が１／２波長となるように、前記２つの線路の相手
の線路との接続点近くの線路の特性インピーダンスを低
く形成している。

【００１４】

【作用】上記した構成によれば、２つの線路が、互いに
所定の間隔で平行に配置され、そして、両者はその一方
の端部で互いに接続されている。また、２つの線路のそ
れぞれの他方の端部に２つのダイオ−ドの一端子が逆向
きに接続され、この２つのダイオ−ドの他端子に第１の
信号が入力される第１の入力線路が接続されている。ま
た、２つの線路のいずれか一方の他端部に、第２の信号
が入力される第２の入力線路が接続されている。そし
て、２つの線路の間隔が２つの線路の平行部分の幅より
小さくされ、あるいは、２つの線路の接続部分の幅が２
つの線路の平行部分の幅より大きくされ、あるいは、２
つの線路の相手線路との接続点近くの線路の特性インピ
ーダンスが低く形成されている。

【００１５】上記した構成で、第１の入力線路から例え
ば周波数変換される高周波信号が入力され、第２の入力
線路から局部発振信号が入力される。

【００１６】この場合、第１の入力線路から入力される
高周波信号によって、イーブンモ−ド（以下ｅｖｅｎモ
ードという）で励振され、２つの線路はそれぞれ高周波
信号の周波数に対して１／４波長の長さになる。また、
第２の入力線路から入力される局部発振信号によって、
オッドモ−ド（以下ｏｄｄモ−ドという）で励振され、
２つの線路は、局部発振信号の周波数に対して１／２波
長の長さになる。この結果、第１の入力線路に局部発振
信号が発生せず、また、第２の入力線路に高周波信号が
発生しない。したがって、高周波信号の周波数と局部発
振信号の周波数が大きく相違していても、有効に機能す
るミキサ回路が実現される。なお、第１の入力線路から
局部発振信号が入力され、第２の入力線路から高周波信
号が入力される場合も同様に動作する。

【００１７】

【実施例】この発明の一実施例について図１を参照して
詳細に説明する。

【００１８】１１、１２は、２つの線路で、線路１１、
１２はある間隔で平行に、また接近して配置されてい
る。そして、周波数変換される高周波信号に対し特性イ
ンピ−ダンスが均一になるように、またその長さは１／
４波長に形成されている。線路１１、１２のそれぞれの
一端１１ａ、１２ａには、ダイオ−ドＤ１、Ｄ２が逆向
きに接続されている。また線路１１、１２は、それぞれ
相手の線路方向にほぼ直角に曲り、その曲がった他端１
１ｂ、１２ｂ部分で接続される。なお、両線路１１、１
２が接続される接続点１３を点線で示している。この場
合、一方の線路１１の一端１１ａから他方の線路１２の
一端１２ａまで、特性インピ−ダンスが均一になるよう
に、２つの線路１１、１２の接続点１３方向にほぼ直角
に曲がるその外側の角部分１４、１５は３角形状に切り
欠かかれている。

【００１９】また、ダイオ−ドＤ１、Ｄ２の他端は、高
周波信号が入力する入力線路１６に接続されている。入
力線路１６の先端、即ちダイオ−ドＤ１、Ｄ２が接続さ
れる部分の幅は、線路１１、１２の幅より広く形成され
ている。これはダイオ−ドＤ１、Ｄ２との接続を容易に
し、同時に、高周波信号と整合をとるためである。ま
た、ダイオ−ドＤ２と接続される１／４波長線路１２の
一端１２ａには、局部発振信号が入力する入力線路１７
が接続されている。

【００２０】入力線路１６や入力線路１７は、高周波信
号や局部発振信号の周波数に対する整合回路１８、１９
が形成され、高周波信号や局部発振信号がミキサ回路に
効率よく入力するようになっている。また、入力線路１
６や入力線路１７には、高周波信号や局部発振信号など
の高い周波数に対してハイインピ−ダンスを示し、また
それより低い周波数の中間周波数に対してロ−インピ−
ダンスを示すロ−パスフィルタ回路（以下フィルタ回路
という）２０、２１が接続されている。

【００２１】そして、フィルタ回路２０から中間周波信
号を出力するときは、他方のフィルタ回路２１を短絡
し、逆に、フィルタ回路２１から中間周波信号を出力す
るときは、フィルタ回路２０を短絡する。また、フィル
タ回路２０、２１の両方から中間周波信号を出力させる
こともでき、この場合は、中間周波信号に対して平衡回
路となり、平衡信号が取り出される。

【００２２】次に、上記したミキサ回路の動作について
図２を参照して説明する。なお図２は、図１に対応する
部分には同一の符号を付してある。図２（ａ）で示すよ
うに、２つの線路１１、１２は、高周波信号の周波数に
対して特性インピ−ダンスは均一になっている。また線
路１１の一端１１ａから接続点１３までの長さと、線路
１２の一端１２ａから接続点１３までの長さは等しく、
ともに１／４波長である。また、線路１１、１２は接続
点１３に付された点線に対し線対称になっている。上
記した構成で、線路１１、１２の一端１１ａ、１２ａか
ら高周波信号を同相で給電し、線路１１、１２がｅｖｅ
ｎモ−ドで励起されるとき、一端１１ａ、１２ａが短絡
となる周波数をｆeven（イ−ブンモ−ド周波数）とす
る。

【００２３】また、図２（ｂ）に示すように、線路１１
の一端１１ａには何も接続せず、線路１２の一端１２ａ
から高周波信号を給電し、線路１１、１２がｏｄｄモ−
ドで励起されるとき、線路１１、１２の一端１１ａ、１
２ａが逆相となる周波数をｆodd （オッドモ−ド周波
数）とする。

【００２４】そして、線路１１、１２の平行部分の間隔
Ｇを変えると、線路１１、１２の間隔Ｇとｆodd ／ｆev
enの関係は、例えば図３のように変化する。図３は、比
誘電率が３、厚みが０．２８ｍｍの誘電体上に線路幅が
０．８ｍｍのマイクロストリップ線路を構成した場合の
特性をコンピュ−タで計算した結果で、この結果は実験
結果ともよく一致している。なお、横軸が線路１１、１
２の間隔Ｇで、縦軸がｆodd ／ｆevenである。また、線
路１１、１２の平行部分の幅をＷで示している。

【００２５】図３から分かるように、線路１１、１２の
間隔Ｇが小さくなると、odd モ−ドとevenモ−ドの周波
数が離れる。このとき、evenモ−ドの周波数ｆevenの変
化は僅かであるが、odd モ−ドの周波数ｆodd は高くな
り変化も大きい。

【００２６】このような関係を利用し、例えば高周波信
号をevenモ−ドで励振させ、局部発振信号をodd モ−ド
で励振させる。そして、線路１１、１２の長さや間隔Ｇ
の変化で、ｆodd ／ｆevenの関係が変わる特性を利用す
れば、高周波信号と局部発振信号との周波数が大きく異
なる場合でも、有効に機能するミキサが実現できる。な
お間隔Ｇが大きい場合ｆodd ＝ｆevenである。この条件
は、図８で説明した従来のミキサ−回路に相当し、高周
波信号の周波数と局部発振信号の周波数がほぼ等しく、
中間周波数が低い場合に有効となる。

【００２７】上記したように間隔Ｇを線路幅Ｗより小さ
くすると、ｆodd ／ｆevenの値が１より大きくなり、ｆ
odd がｆevenより高くなる。したがって、局部発振信号
の周波数を例えばｆodd に対応させ、高周波信号の周波
数をｆevenに対応させれば、有効に機能するミキサ−回
路が実現される。

【００２８】次に、本発明の他の実施例について図４を
参照して説明する。なお図４では、図１と同一部分には
同一符号を付し、重複する説明は省略する。図１の場合
は、高周波信号が入力する入力線路１６と線路１１、１
２をミキサダイオ−ドそのもので接続している。これに
対し図４の場合は、パッケ−ジに入った構造のミキサダ
イオ−ドを使用している。また、図１では、線路１１、
１２の幅Ｗが接続部分を含めて全体が均一に構成され、
特性インピ−ダンスがほぼ一定になっている。しかし、
図４の場合、線路１１、１２は、相手の線路方向にほぼ
直角に曲げられ、そして曲げられた部分で接続される。
このとき、接続部分の幅Ｌ、即ち、接続部分１３を線路
１１、１２の延長方向に計った長さが、平行部分の線路
幅Ｗより大きくなるようにしている。また、ミキサダイ
オ−ドがパッケ−ジに収納される場合、パッケ−ジによ
って寸法が大きくなる。このため、線路１１、１２の間
隔Ｇを線路幅Ｗより大きくし、パッケ−ジを並べて配置
できるようにしている。したがって、図１の場合より間
隔Ｇは大きくなっている。このとき、線路１１、１２の
他端１１ｂ、１２ｂ近辺は、平行部分より特性インピ−
ダンスが低くなる。なお、接続点１３に付した破線に対
して線路１１、１２が線対称であることは図１の場合と
同じである。

【００２９】ここで、上記した他の実施例の動作につい
て図５で説明する。

【００３０】図５（ａ）で示すように、２つの線路１
１、１２は、高周波信号の周波数に対して特性インピ−
ダンスは途中まで均一である。しかし、他端１１ｂ、１
２ｂ近辺で幅Ｌが平行部分の線路幅Ｗより大きくなって
いる。したがって、この部分で線路１１、１２の特性イ
ンピ−ダンスは低くなる。

【００３１】そして、線路１１、１２の一端１１ａ、１
２ａから高周波信号を同相で給電し、線路１１、１２が
evenモ−ドで励起されるとき、線路１１、１２の一端１
１ａ、１２ａが短絡となる周波数をｆeven（イ−ブンモ
−ド周波数）とする。

【００３２】また、図５（ｂ）に示すように、一方の線
路１１の一端１１ａに何も接続せず、他方の線路１２の
一端１２ａから高周波信号を給電し、線路１１、１２が
oddモ−ドで励起されるとき、線路１１、１２の一端１
１ａ、１２ａが逆相となる周波数をｆodd （オッドモ−
ド周波数）とする。

【００３３】ここで、線路１１、１２の接続部分の幅Ｌ
を、線路１１、１２の平行部分の幅Ｗより大きくする
と、幅Ｌとｆodd ／ｆevenの関係は図６のようになる。
図６は、比誘電率が３、厚みが０．２８ｍｍの誘電体上
に、線路幅が０．８ｍｍのマイクロストリップ線路を形
成した場合で、他端１１ｂ、１２ｂの線路１１、１２幅
Ｌを横軸に、そして、ｆodd ／ｆevenを縦軸にとり、コ
ンピュ−タによる計算結果を示している。この結果は実
験結果ともよく一致する。

【００３４】線路１１、１２の他端１１ｂ、１２ｂの幅
Ｌを線路１１、１２の線路幅Ｗより大きくしていくと、
odd モ−ドとevenモ−ドにおける周波数が次第に離れ
る。evenモ−ドの周波数ｆevenの変化は微小であるのに
対し、odd モ−ドの周波数ｆodd は大きく変化し高くな
る。

【００３５】したがって、高周波信号によって例えばev
enモ−ドで励振させ、局部発振信号によってodd モ−ド
で励振させれば、高周波信号と局部発振信号の周波数が
大きく異なる場合でも有効に機能するミキサ回路が実現
できる。

【００３６】なお、Ｗ（幅）＜Ｇ（間隔）で、Ｌ（接続
点の長さ）＝Ｗ（幅）の場合、ｆodd ＝ｆevenとなる。
この条件は、図８で説明した従来のミキサ−回路と一致
する。これは、高周波信号の周波数と局部発振信号の周
波数がほぼ等しく中間周波数が低い場合のミキサ回路に
適用される。

【００３７】本発明のもう１つの他の実施例について、
図７を参照して説明する。

【００３８】図７では、図１と同一部分については同一
符号を付け、重複する説明は省略する。

【００３９】図１や図４の実施例では、２つの線路１
１、１２の接続点１３方向にほぼ直角に曲がるその外側
の角部分１４、１５が３角形状に切り欠かかれている。
この実施例では、角部分１４、１５を切り欠かないで直
角の形状に残している。

【００４０】角部１４、１５を残した構造にすると、Ｗ
（幅）＜Ｇ（間隔）で、Ｌ（接続点の長さ）＝Ｗ（幅）
であっても、接続点１３近くの線路面積が、角部１４、
１５を残した分だけ図４の場合より大きくなり、特性イ
ンピーダンスも低くなりｆodd ＞ｆevenの特性が得られ
る。したがって、これまでの実施例の場合と同様に、高
周波信号の周波数と局部発振信号の周波数が大きく相違
しても有効に機能するミキサ−回路が実現できる。

【００４１】上記した各実施例では、例えば図１では線
路の間隔を小さくし、また図４では線路他端部の幅を広
くし、また図７では線路他端部の角部を残している。し
かし、これらの構成を組み合わせた構成にすることもで
きる。

【００４２】また、上記した実施例では、周波数変換さ
れる高周波信号によってevenモ−ドで励振させ、局部発
振信号によってodd モ−ドで励振させている。しかし、
周波数変換される高周波信号の周波数が局部発振信号の
周波数より高い場合は、周波数変換される高周波信号を
odd モ−ドで励振させ、局部発振信号をevenモ−ドで励
振させてもよい。

【００４３】

【発明の効果】この発明によれば、周波数変換されるよ
り信号の周波数と局部発振信号の周波数が大きく異なる
場合でも有効に機能するミキサ回路を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路構成図である。

【図２】本発明の動作を説明する図である。

【図３】本発明の動作を説明する特性図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す回路構成図である。

【図５】本発明の他の実施例の動作を説明する図であ
る。

【図６】本発明の他の実施例の動作を説明する特性図で
ある。

【図７】本発明にもう１つの他の実施例を示す回路構成
図である。

【図８】従来例を示す回路構成図である。

【符号の説明】

１１、１２…線路１１ａ、１２ａ…線路の他端部１１ｂ、１２ｂ…線路の一端部１３…接続点１６、１７…入力線路１８、１９…整合回路２０、２１…ロ−パスフィルタ回路Ｄ１、Ｄ２…ミキサダイオ−ド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いが所定の間隔で平行に配置され、か
つ一端部で互いに接続される２つの線路と、この２つの
線路それぞれの他端部に逆向きに一端子が接続される２
つのダイオ−ドと、この２つのダイオ−ドの他端子が接
続され、第１の信号が入力する第１の入力線路と、前記
２つの線路のいずれか一方の前記他端部に接続され、第
２の信号が入力する第２の入力線路とを具備し、前記第
１の入力線路から入力される前記第１の信号の周波数に
対し、前記２つの線路がそれぞれ１／４波長の長さにな
り、また、前記第２の入力線路から入力され、前記第１
の信号の周波数とは異なる前記第２の信号の周波数に対
し、前記一端部が互いに接続された２つの線路が１／２
波長となるように、前記２つの線路の前記間隔を、前記
２つの線路の平行部分の幅より小さくしたことを特徴と
するマイクロ波用ミキサ回路。
【請求項２】互いが所定の間隔で平行に配置され、か
つ一端部で互いに接続される２つの線路と、この２つの
線路それぞれの他端部に逆向きに一端子が接続される２
つのダイオ−ドと、この２つのダイオ−ドの他端子が接
続され、第１の信号が入力する第１の入力線路と、前記
２つの線路のいずれか一方の前記他端部に接続され、第
２の信号が入力する第２の入力線路とを具備し、前記第
１の入力線路から入力される前記第１の信号の周波数に
対し、前記２つの線路がそれぞれ１／４波長の長さにな
り、また、前記第２の入力線路から入力され、前記第１
の信号の周波数とは異なる前記第２の信号の周波数に対
し、前記一端部が互いに接続された２つの線路が１／２
波長となるように、前記２つの線路の接続部分の幅を、
前記２つの線路の平行部分の幅より大きくしたことを特
徴とするマイクロ波用ミキサ回路。
【請求項３】互いが所定の間隔で平行に配置され、か
つ一端部で互いに接続される２つの線路と、この２つの
線路それぞれの他端部に逆向きに一端子が接続される２
つのダイオ−ドと、この２つのダイオ−ドの他端子が接
続され、第１の信号が入力する第１の入力線路と、前記
２つの線路のいずれか一方の前記他端部に接続され、第
２の信号が入力する第２の入力線路とを具備し、前記第
１の入力線路から入力される前記第１の信号の周波数に
対し、前記２つの線路がそれぞれ１／４波長の長さにな
り、また、前記第２の入力線路から入力され、前記第１
の信号の周波数とは異なる前記第２の信号の周波数に対
し、前記一端部が互いに接続された２つの線路が１／２
波長となるように、前記２つの線路の接続点近くの線路
の特性インピーダンスが低く形成されていることを特徴
とするマイクロ波用ミキサ回路。