JPH08191219A - ミキサ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インピーダンス変換回路なしにインピーダン
ス整合をとる。 【構成】 線路４ａ、４ｂ、５ａ〜５ｃにより閉ループ
線路が構成されている。局部発振信号入力端子２２のイ
ンピーダンスをＺ１、高周波信号入力端子２１のインピ
ーダンスをＺｒとする。端子２６ａから見た線路６ａを
含むミキサダイオード７ａのインピーダンスをＺｄ、端
子２６ｂから見た線路６ｂを含むミキサダイオード７ｂ
のインピーダンスをＺｄとする。線路５ａ〜５ｃの特性
インピーダンスを（２×Ｚ１×Ｚｄ）^1/2 とし、線路４
ａ、４ｂの特性インピーダンスを（２×Ｚｒ×Ｚｄ）
^1/2 とすることにより、各端子のインピーダンス整合を
実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通信機器等に用いられ
るミキサ回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シングル・バランスド・ミキサは、局部
発振信号入力端子と高周波信号入力端子のアイソレーシ
ョンが良いという利点があるため、通信機器等における
ミキサ回路として、しばしば用いられるものである。シ
ングル・バランスド・ミキサでは、その回路構成上、１
８０度位相器が必要となる。１８０度位相器としていく
つかの形式が考案されているが、ラットレース回路はそ
のひとつである。

【０００３】図４は特開昭６３−４６８０８号公報で提
案されているラットレース回路を用いた従来のミキサ回
路のパターン配線図である。３１は高周波信号入力線
路、３２は局部発振信号入力線路、３３は中間周波信号
出力線路、３４はリング形状の閉ループ線路、３６ａ、
３６ｂは閉ループ線路３４と後述するミキサダイオード
を接続する線路、３７ａ、３７ｂはミキサダイオード、
３８は高周波信号を短絡するための短絡線路、３９ａ、
３９ｂは低域通過フィルタを構成する線路、３９ｃは低
域通過フィルタと中間周波信号出力線路３３を接続する
ボンディングワイヤ、４０は誘電体基板である。

【０００４】高周波信号入力線路３１から入力された高
周波信号は、線路３６ａ、３６ｂを介して分配され、ミ
キサダイオード３７ａ、３７ｂに同相で入力される。ま
た、局部発振信号入力線路３２から入力された局部発振
信号は、線路３６ａ、３６ｂを介して分配され、ミキサ
ダイオード３７ａ、３７ｂに１８０度の位相差で入力さ
れ、高周波信号と混合される。そして、高周波信号は、
１／４波長の先端開放の短絡線路３８で短絡され、中間
周波信号は、線路３９ａ、３９ｂからなる低域通過フィ
ルタ、及びボンディングワイヤ３９ｃを介して中間周波
信号出力線路３３に出力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のようなミキサ回
路の各入出力端子は、線路特性インピーダンス５０Ωと
して設計されている。しかし、局部発振信号入力側、高
周波信号入力側には、トランジスタ・チップ等が接続さ
れることがあり、これらの特性インピーダンスは５０Ω
でない場合が多い。したがって、従来のミキサ回路で
は、インピーダンス整合をとるために、インピーダンス
変換回路を設ける必要があり、回路構成及び回路レイア
ウトが複雑になるという問題点があった。本発明は、上
記課題を解決するためになされたもので、従来のインピ
ーダンス変換回路なしにインピーダンス整合をとること
ができるミキサ回路を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、局部発振信号
入力端子と第１のミキサダイオードを接続するための第
１のミキサダイオード接続端子との間、このミキサダイ
オード接続端子と高周波信号入力端子との間、この高周
波信号入力端子と第２のミキサダイオードを接続するた
めの第２のミキサダイオード接続端子との間、このミキ
サダイオード接続端子と中間周波信号出力端子との間
に、それぞれ使用高周波信号の１／４波長の長さを有す
る閉ループ線路を構成する第１、第２、第３、第４の線
路を備え、中間周波信号出力端子と局部発振信号入力端
子との間に、使用高周波信号の１／２波長の長さを有す
る閉ループ線路を構成する第５の線路を備え、第１、第
２、第３、第４、第５の線路の特性インピーダンスを調
整してラットレース回路と各端子のインピーダンス整合
をとるものである。

【０００７】また、局部発振信号入力端子のインピーダ
ンスＺ１、高周波信号入力端子のインピーダンスＺｒ、
第１、第２のミキサダイオード接続端子のインピーダン
スＺｄに応じて、第１、第４、第５の線路の特性インピ
ーダンスをそれぞれ（２×Ｚ１×Ｚｄ）^1/2 とし、第
２、第３の線路の特性インピーダンスをそれぞれ（２×
Ｚｒ×Ｚｄ）^1/2 とするものである。また、第１のミキ
サダイオード接続端子と第１のミキサダイオードとの
間、第２のミキサダイオード接続端子と第２のミキサダ
イオードとの間に、使用高周波信号の１／８から３／８
波長の長さの伝送線路をそれぞれ有するものである。

【０００８】

【作用】本発明によれば、局部発振信号入力端子と第１
のミキサダイオード接続端子を接続する第１の線路、こ
のミキサダイオード接続端子と高周波信号入力端子を接
続する第２の線路、高周波信号入力端子と第２のミキサ
ダイオード接続端子を接続する第３の線路、このミキサ
ダイオード接続端子と中間周波信号出力端子を接続する
第４の線路、及び中間周波信号出力端子と局部発振信号
入力端子を接続する第５の線路の各特性インピーダンス
を調整することにより、閉ループ線路と各端子のインピ
ーダンス整合が実現される。

【０００９】また、局部発振信号入力端子のインピーダ
ンスＺ１、高周波信号入力端子のインピーダンスＺｒ、
第１、第２のミキサダイオード接続端子のインピーダン
スＺｄに応じて、第１、第４、第５の線路の特性インピ
ーダンスを（２×Ｚ１×Ｚｄ）^1/2 とし、第２、第３の
線路の特性インピーダンスを（２×Ｚｒ×Ｚｄ）^1/2と
することにより、各端子のインピーダンス整合が実現さ
れる。また、第１、第２のミキサダイオード接続端子と
第１、第２のミキサダイオードとをそれぞれ接続する線
路の長さを使用高周波信号の１／８から３／８波長とす
ることにより、閉ループ線路とミキサダイオードのイン
ピーダンス整合が実現される。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の１実施例を示すミキサ回路の
パターン配線図である。１は高周波信号入力線路、２は
局部発振信号入力線路、３は中間周波信号出力線路、５
ａ、４ａ、４ｂ、５ｂ、５ｃはリング形状の閉ループ線
路を構成する第１〜第５の線路、６ａ、６ｂはミキサダ
イオードと閉ループ線路を接続する線路、７ａ、７ｂは
第１、第２のミキサダイオード、８は高周波信号を短絡
するための短絡ブロック、９ａ、９ｂは低域通過フィル
タを構成する線路、１０は誘電体基板、１２は局部発振
信号入力線路２に接続されたトランジスタ・チップであ
る。

【００１１】また、２１は高周波信号入力線路１と閉ル
ープ線路の接続点である高周波信号入力端子、２２は局
部発振信号入力線路２と閉ループ線路の接続点である局
部発振信号入力端子、２３は中間周波信号出力端子、２
６ａ、２６ｂは線路６ａ、６ｂと閉ループ線路との接続
点である第１、第２のミキサダイオード接続端子であ
る。

【００１２】このようなミキサ回路において、各線路の
長さとインピーダンスは、以下のようにして決められて
いる。まず、閉ループ線路を構成する第１の線路５ａ、
第２の線路４ａ、第３の線路４ｂ、第４の線路５ｂは使
用高周波信号の１／４波長の長さに設計されており、第
５の線路５ｃは高周波信号の１／２波長の長さに設計さ
れている。

【００１３】高周波信号入力線路１は、インピーダンス
Ｚ０（＝５０Ω）にて閉ループ線路に接続されている。
局部発振信号入力線路２は、前段のトランジスタ・チッ
プ１２のインピーダンス特性に合わせて設計されてお
り、局部発振信号入力端子２２から見たときの、線路２
を含むトランジスタ・チップ１２の出力側のインピーダ
ンスの値がＺ１となるように長さが決められている。

【００１４】また、線路６ａは、第１のミキサダイオー
ド７ａのインピーダンス特性に合わせて設計されてお
り、第１のミキサダイオード接続端子２６ａから見たと
きの、線路６ａを含むミキサダイオード７ａのインピー
ダンスの値がＺｄとなるように長さが決められている。
同様に、線路６ｂも、第２のミキサダイオード接続端子
２６ｂから見たときの、線路６ｂを含むミキサダイオー
ド７ｂのインピーダンスの値がＺｄとなるように長さが
決められている。

【００１５】そして、第１の線路５ａ、第４の線路５
ｂ、第５の線路５ｃの特性インピーダンスは、それぞれ
（２×Ｚ１×Ｚｄ）^1/2 となるように設計されており、
第２の線路４ａ、第３の線路４ｂの特性インピーダンス
は、それぞれ（２×Ｚ０×Ｚｄ）^1/2 となるように設計
されている。図２は以上のような特性インピーダンスの
様子を示す図である。

【００１６】高周波信号入力線路１から入力された高周
波信号は、線路４ａ、４ｂ、６ａ、６ｂを介して分配さ
れ、ミキサダイオード７ａ、７ｂに同相で入力される。
また、局部発振信号は、トランジスタ・チップ１２によ
って増幅され、局部発振信号入力線路２を通って、線路
５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂを介して分配され、ミキ
サダイオード７ａ、７ｂに１８０度の位相差で入力さ
れ、高周波信号と混合される。

【００１７】このとき、局部発振信号は、高周波信号入
力線路１においては１８０度の位相差で打ち消し合うた
め、入力線路１には伝搬しないという特徴がある。そし
て、各端子では後述のようにインピーダンス整合が実現
されており、高周波信号、局部発振信号は、損失なくミ
キサダイオード７ａ、７ｂに入力される。このような混
合の結果生じる、高周波信号と局部発振信号の差である
中間周波信号は、線路９ａ、９ｂからなる低域通過フィ
ルタを介して、中間周波信号出力線路３へ出力される。
こうして、図４の例と同様の動作をするミキサ回路が実
現される。

【００１８】次に、本実施例のインピーダンス整合につ
いて説明する。上述の線路の構成により、２つのミキサ
ダイオード接続端子２６ａ、２６ｂのインピーダンスＺ
ｄ（閉ループ線路から見たときの線路６ａ、６ｂを含む
ミキサダイオード７ａ、７ｂの特性インピーダンス）
は、高周波信号入力端子２１から見ると、それぞれ
｛（２×Ｚ０×Ｚｄ）^1/2 ｝² ／Ｚｄ＝２×Ｚ０とな
り、高周波信号入力端子２１のインピーダンスＺ０に整
合する。

【００１９】また、２つのインピーダンスＺｄは、局部
発振信号入力端子２２から見ると、それぞれ｛（２×Ｚ
１×Ｚｄ）^1/2 ｝² ／Ｚｄ＝２×Ｚ１となり、局部発振
信号入力端子２２のインピーダンスＺ１に整合する。そ
して、高周波信号入力側と局部発振信号入力側はアイソ
レーションがとれているため、互いのインピーダンスの
影響は受けにくい。こうして、各端子のインピーダンス
整合が実現する。

【００２０】以上の構成によれば、トランジスタ・チッ
プ１２の出力側にインピーダンス変換回路は必要なく、
またミキサダイオード７ａ、７ｂと閉ループ線路のイン
ピーダンス整合もインピーダンス変換回路なしにとるこ
とができる。

【００２１】ただし、閉ループ線路を構成する線路４
ａ、４ｂ、５ａ〜５ｃの特性インピーダンスが上記のイ
ンピーダンスＺｄに基づいて決定されるため、インピー
ダンスＺｄに含まれるミキサダイオード７ａ、７ｂの特
性インピーダンスが低インピーダンスであった場合、図
１の例のインピーダンス設計に従って回路のレイアウト
を試みると、線路４ａ、４ｂ、５ａ〜５ｃの特性インピ
ーダンスが低くなり、その線路幅が大きくなりすぎて現
実的でないことがある。そこで、このような場合には別
の対応が必要となる。

【００２２】図３は本発明の他の実施例を示すミキサ回
路のパターン配線図であり、図１と同一の部分には同一
の符号を付してある。１１は高周波信号入力線路１に接
続されたトランジスタ・チップ、１６ａ、１６ｂは使用
高周波信号の１／８から３／８波長の長さを有する線路
である。

【００２３】局部発振信号入力線路２、線路４ａ、４
ｂ、５ａ〜５ｃの構成は図１の例と同様であるが、本実
施例では、閉ループ線路とミキサダイオード７ａ、７ｂ
とを接続する線路１６ａ、１６ｂの長さを使用高周波信
号の１／８から３／８波長としている。これにより、ミ
キサダイオード接続端子２６ａから見た線路１６ａを含
むミキサダイオード７ａのインピーダンスＺｄ、ミキサ
ダイオード接続端子２６ｂから見た線路１６ｂを含むミ
キサダイオード７ｂのインピーダンスＺｄを共に高イン
ピーダンスとすることができる。

【００２４】これは、線路１６ａ、１６ｂの長さを高周
波信号の１／４波長にしたときに最も高インピーダンス
となり、１／２波長にしたときに元のＺｄと等しくなる
からであり、こうして１／４（２／８）波長を中心とし
た１／８から３／８波長とすることによって、Ｚｄを高
インピーダンスにするものである。以上の線路１６ａ、
１６ｂによるインピーダンス変換によって、ミキサダイ
オード７ａ、７ｂのインピーダンスが低くても、ミキサ
ダイオード７ａ、７ｂと閉ループ線路のインピーダンス
整合を実現することができる。

【００２５】なお、本実施例では、高周波信号入力線路
１にもトランジスタ・チップ１１が接続されているが、
この場合は局部発振信号入力線路２の場合と同様に設計
すればよい。すなわち、このときの高周波信号入力線路
１は、高周波信号入力端子２１から見たときの、線路１
を含むトランジスタ・チップ１１の出力側のインピーダ
ンスの値がＺｒとなるように長さを決めればよい。そし
て、閉ループ線路を構成する第２の線路４ａ、第３の線
路４ｂの特性インピーダンスを、それぞれ（２×Ｚｒ×
Ｚｄ）^1/2 となるように設計すれば、図１の例と同様の
インピーダンス整合を実現できる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、ラットレース回路の閉
ループ線路を構成する第１〜第５の線路の各特性インピ
ーダンスを調整することにより、閉ループ線路と各端子
のインピーダンス整合を実現することができるので、イ
ンピーダンス変換回路が不要となって、回路の簡略化や
小型化が可能になり、特にモノリシックマイクロ波集積
回路のように、同一半導体基板上に局部発振信号用増幅
器、高周波信号用低雑音増幅器等をミキサ回路と共に作
成するような場合に大きな効果を得ることができる。

【００２７】また、局部発振信号入力端子のインピーダ
ンスＺ１、高周波信号入力端子のインピーダンスＺｒ、
第１、第２のミキサダイオード接続端子のインピーダン
スＺｄに応じて、第１、第４、第５の線路の特性インピ
ーダンスをそれぞれ（２×Ｚ１×Ｚｄ）^1/2 とし、第
２、第３の線路の特性インピーダンスを（２×Ｚｒ×Ｚ
ｄ）^1/2 とすることにより、各端子のインピーダンス整
合を容易に実現することができる。

【００２８】また、第１、第２のミキサダイオード接続
端子と第１、第２のミキサダイオードとをそれぞれ接続
する線路の長さを、使用高周波信号の１／８から３／８
波長とすることにより、第１、第２のミキサダイオード
のインピーダンスが低くても、閉ループ線路とミキサダ
イオードのインピーダンス整合を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施例を示すミキサ回路のパター
ン配線図である。

【図２】 図１のミキサ回路における特性インピーダン
スの様子を示す図である。

【図３】 本発明の他の実施例を示すミキサ回路のパタ
ーン配線図である。

【図４】 ラットレース回路を用いた従来のミキサ回路
のパターン配線図である。

【符号の説明】

１…高周波信号入力線路、２…局部発振信号入力線路、
３…中間周波信号出力線路、４ａ、４ｂ、５ａ〜５ｃ…
閉ループ線路、６ａ、６ｂ、１６ａ、１６ｂ…線路、７
ａ、７ｂ…ミキサダイオード、２１…高周波信号入力端
子、２２…局部発振信号入力端子、２３…中間周波信号
出力端子、２６ａ、２６ｂ…ミキサダイオード接続端
子。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用高周波信号の３／２波長の長さの閉
   ループ線路に入出力端子が付加されたラットレース回路
   を用いたミキサ回路において、 局部発振信号入力端子と第１のミキサダイオードを接続
   するための第１のミキサダイオード接続端子との間、こ
   のミキサダイオード接続端子と高周波信号入力端子との
   間、この高周波信号入力端子と第２のミキサダイオード
   を接続するための第２のミキサダイオード接続端子との
   間、このミキサダイオード接続端子と中間周波信号出力
   端子との間に、それぞれ使用高周波信号の１／４波長の
   長さを有する前記閉ループ線路を構成する第１、第２、
   第３、第４の線路を備え、 中間周波信号出力端子と局部発振信号入力端子との間
   に、使用高周波信号の１／２波長の長さを有する前記閉
   ループ線路を構成する第５の線路を備え、 第１、第２、第３、第４、第５の線路の特性インピーダ
   ンスを調整してラットレース回路と各端子のインピーダ
   ンス整合をとることを特徴とするミキサ回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載のミキサ回路において、 局部発振信号入力端子のインピーダンスＺ１、高周波信
   号入力端子のインピーダンスＺｒ、第１、第２のミキサ
   ダイオード接続端子のインピーダンスＺｄに応じて、第
   １、第４、第５の線路の特性インピーダンスをそれぞれ
   （２×Ｚ１×Ｚｄ）^1/2 とし、第２、第３の線路の特性
   インピーダンスをそれぞれ（２×Ｚｒ×Ｚｄ）^1/2 とす
   ることを特徴とするミキサ回路。
3. 【請求項３】 請求項２記載のミキサ回路において、 第１のミキサダイオード接続端子と第１のミキサダイオ
   ードとの間、第２のミキサダイオード接続端子と第２の
   ミキサダイオードとの間に、使用高周波信号の１／８か
   ら３／８波長の長さの伝送線路をそれぞれ有することを
   特徴とするミキサ回路。