JPH1079624A

JPH1079624A - ハーモニックミキサ

Info

Publication number: JPH1079624A
Application number: JP23222796A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Gidou; 孝信儀同
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-09-02
Filing date: 1996-09-02
Publication date: 1998-03-24
Anticipated expiration: 2016-09-02
Also published as: JP2980033B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ハーモニックミキサにおいて、ショート・オー
プンスタブの電磁的結合をなくし、小型化、ミキサ特性
を改善すること。【解決手段】３層プリント配線板１を用い、第２層をベ
タアース面とし、第１層に局発信号導入部３とショート
スタブ部５に対し、第３層にＲＦ信号出力部４とオープ
ンスタブ部６を配置する。この結果、２つのスタブ間の
結合をなくし、また、２つのスタブを信号ラインに対し
同一方向に配置できるためミキサ部のプリント配線板上
での占有面積を縮小できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波帯、ミ
リ波帯の無線通信機等に用いられるハーモニックミキサ
（偶高調波ミキサ）に関し、特に、ミキサの変換損の良
好な周波数特性と局発信号導入部及びＲＦ信号出力部間
の良好なアイソレーション特性とを有するハーモニック
ミキサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のハーモニックミキサの構成に関し
て図面を用いて説明する。

【０００３】図２は、従来の２層プリント配線板を用い
たハーモニックミキサの構成を示した図である。ここで
図２（ａ），（ｂ）は、それぞれ従来のハーモニックミ
キサの上面図とＡ−Ａ間の断面図を示している。

【０００４】図２（ａ）において、３は２層プリント配
線板２１の１層面にマイクロストリップラインで形成
し、局発信号入力コネクタ（ＳＭＡ型同軸コネクタ）９
から入力される局発信号をミキサダイオード（アンチパ
ラレルダイオード）１５に導入する局発信号導入部、４
は３と同様にマイクロストリップラインで形成し、アン
チパラレルダイオード１５の出力をＲＦ信号出力コネク
タ１０（ＳＭＡ型同軸コネクタ）に出力するＲＦ信号出
力部、５は先端が２層プリント基板２１のベタアース面
となっている２層面とビアホールで接続されたショート
スタブ、６は先端が開放されたオープンスタブ、１１は
ＩＦ信号入力コネクタ１２（ＳＭＡ型同軸コネクタ）か
ら入力されたＩＦ信号をアンチパラレルダイオード１５
に導入するＩＦ信号導入部、１５は２個のミキサダイオ
ードを互いに逆方向に接続したアンチパラレルダイオー
ドをそれぞれ示す。

【０００５】また、図２（ｂ）に示されるように２層プ
リント配線板２１の２層面のベタアース面は、前述した
局発信号入力コネクタ９、ＲＦ信号出力コネクタ１０の
コネクタ導体部と接続し、グランドを共通にしている。
さらに、図示はされていないが、ＩＦ信号入力コネクタ
１２導体部とも接続されている。

【０００６】図２に示されるように、ショートスタブ
５、オープンスタブ６は信号ラインに対し同一方向に設
けられている。このためミキサの全体寸法を小さくでき
るメリットはあるが、２つのスタブが電磁界的に結合し
やすくハーモニックミキサの変換損の周波数特性、局発
信号のＲＦポートへの漏えい特性の劣化が生じ易い。

【０００７】一方、他の構成としては、図３に示される
ハーモニックミキサがある。ここで図３（ａ），（ｂ）
は、それぞれ従来のハーモニックミキサの上面図、断面
図を示した図である。

【０００８】本図は、図２で示した構成とほぼ同一であ
り、異なる点はショートスタブ５とオープンスタブ６を
信号ラインの両側に設けた点にある。

【０００９】図３に示した２つのスタブを各々信号ライ
ンの両側に設けたハーモニックは、両スタブ間の結合の
面では図２に示したハーモニックミキサに比べ優れる
が、結合が完全ではなく、またミキサの占有面積が図２
の２倍弱になってしまう。

【００１０】他のハーモニックミキサの従来例として
は、実開平０２−２０６９０３号公報がある（図示せ
ず）。このハーモニックミキサは、導波管と、コプレナ
線路を用いて、ＲＦ信号の伝送損失を抑え、変換損を低
減する効果をもつものであるが、上記２つのスタブ間の
結合について言及してはいない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図２で示したように従
来の技術において、アンチパラレルダイオードの両端の
スタブは、先端が共に同一方向を向いて取り付けられて
おり、共にほぼ信号ライン方向と直交し互いに平行に配
置している。

【００１２】同一方向で対置したスタブは、電磁界的に
結合し、ミキサの変換損に周波数特性を生じさせる。ま
た、係る結合により、局発信号が、ＲＦ信号出力部へ漏
えいすることによりアイソレーション特性が劣化してし
まう問題を有していた。

【００１３】さらに、図３で示した従来の技術におい
て、上記の電磁界的結合の問題を解決すべく両方のスタ
ブの先端の向く方向は、互いに逆方向に配置する構成も
とられていた。

【００１４】しかし、図３の構成ではプリント配線板上
での局発信号の実効波長の１／４の長さのオープン・シ
ョートスタブが信号ライン方向に対し、互いに逆方向に
伸びるため、プリント配線板上でのミキサの占有面積を
拡大させてしまう問題がある。

【００１５】本発明は、従来のハーモニックミキサの有
していた問題を解決すべくハーモニックミキサのオープ
ン・ショート両スタブを、ベタアース面で仕切られたプ
リント配線板の表裏面に配することで、両スタブ間の電
磁界的結合を最小にし、ミキサ特性、特に変換損の周波
数特性、Ｌｏ信号のＲＦ信号ポートへの漏えいを最良に
することを目的とする。

【００１６】また、両スタブを表裏面に配することで、
信号ラインに対し同一方向に向けて配することを可能と
し、ミキサが占有するプリント配線板の面積を最小にす
ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のハーモニックミ
キサは、ｎ層（ｎは３以上の自然数）プリント配線基板
に実装されたハーモニックミキサにおいて、第１層面
に、局発信号導入用の第１のマイクロストリップライン
と、前記第１のマイクロストリップラインの先端に一端
を接続し、他端を接地したショートスタブと、前記第１
のマイクロストリップラインの先端に接続したアンチパ
ラレルダイオードとを設け、第ｎ層面に、ＲＦ信号導入
用の第２のマイクロストリップラインと前記第２のマイ
クロストリップライン先端に接続されたオープンスタブ
とを設け、第２〜（ｎ−１）層面を全てベタアース面と
して、前記アンチパラレルダイオードの他の一端と前記
第２のマイクロストリップラインとを接続したことを特
徴とする。

【００１８】そして、前記ショートスタブと前記オープ
ンスタブは、各々の先端が同一の方向を向くよう取り付
けられることを特徴とする。

【００１９】また、本発明のハーモニックミキサは、回
路を構成するプリント配線板に、２層めをベタアース面
とした３層プリント配線板を使用する。局発信号（Ｌｏ
と記す）導入部のマイクロストリップラインと、アンチ
パラレルダイオード、さらにその入力のショートスタブ
を１層めに配置する。ＲＦ信号出力部のマイクロストリ
ップラインと、ダイオード出力のオープンスタブは３層
めに配置する。ダイオード出力部と３層めのＲＦ信号出
力部のマイクロストリップラインは、１〜３層を貫くビ
アホールで接続する。

【００２０】この構成により、Ｌｏ信号導入部、ショー
トスタブ面である１層とＲＦ信号出力部と、オープンス
タブ面である３層は、２層めのベタアースにより、電磁
界的に完全にシールドされることとなり、両者の結合は
理論上最小にすることができる。

【００２１】３層プリント配線板の２層めはベタアース
となっているため、１層めに構成されたＬｏ信号導入
部、ならびにショートスタブは、３層めのＲＦ信号出力
部、オープンスタブと完全に電磁シールドされる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して詳細に説明する。

【００２３】図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明のハ
ーモニックミキサの構成を示す上面図と断面図である。
なお、図２、図３で説明した構成部分と同一のものにつ
いては、同一符号で表わし、説明を省略する。

【００２４】ここで、図１において、図２、図３と最も
大きく相違するのは、２層プリント配線板１を用いずに
３層プリント配線板１を用いて構成している点にある。
第２層をベタアース面とした３層プリント配線板１の第
１層に局発信号導入部のマイクロストリップライン３
と、ダイオード入力端につながるショートスタブ５、さ
らにアンチパラレルダイオード１５が配置される。さら
に、第３層にはダイオード１５の出力端から第１層から
第３層までを貫くビアホール８により、ＲＦ信号出力用
のマイクロストリップライン４と、ダイオード出力端に
つながるオープンスタブ６が配置されている。

【００２５】次に、本発明の実施の形態の動作について
説明する。

【００２６】局発信号導入部３からアンチパラレルダイ
オード１５にフィードされた局発信号はダイオード１５
をスイッチングするが、ダイオード出力端１５に設けら
れたオープンスタブ６により反射され、ダイオード１５
をスイッチングするためにその電力は有効に使われる。
一方ダイオード１５で生成されたＲＦ出力信号は、ダイ
オード１５の入力部のショートスタブ５により反射され
ＲＦ信号出力部４へその電力を有効に伝えられる。

【００２７】ここで局発信号周波数×２≒ＲＦ信号周波
数、つまり中間周波周波数（ＩＦ）《局発信号周波数、
としているため上述しているオープンスタブ６は局発信
号にとってはスタブの根元でショート面、ショートスタ
ブはＲＦ信号にとっては根元でショート面となっている
ため、上記のような反射特性となる。

【００２８】この２つのスタブは各々、局発信号、ＲＦ
信号をそれぞれの端面で反射する役割りになっており、
各々独立して存在する。つまり電磁界的に結合をしない
ことが必要条件である。

【００２９】従って本発明による構成を用いることによ
り、両スタブは完全に独立して存在できる。

【００３０】図１について、さらに詳細に説明する。

【００３１】第２層ベタアース面とした３層プリント配
線板１の第１，３層にそれぞれ局発信号導入用のマイク
ロストリップライン１６、ＲＦ信号出力用のマイクロス
トリップライン４が設けられている。

【００３２】ダイオード特性のそろった２つのダイオー
ドを互いに逆極性に対向させて接続してあるアンチパラ
レルダイオード１５は、第１層の局発信号導入用マイク
ロストリップライン３の端面に接続され、他の極は、第
１層から第３層を貫通するビアホール８により、ＲＦ信
号出力用のマイクロストリップライン４に接続される。

【００３３】いま局発信号の周波数をｆＬＯ、ＩＦ信号
の周波数をｆＩＦ《ｆＬＯとすると、このハーモニック
ミキサからとりだせるＲＦ信号の周波数をｆＲＦとす
る。この場合に、ｆＲＦ=２×ｆＬＯ±ｆＩＦ≒２×ｆ
ＬＯとなる。

【００３４】次に、使用するプリント配線板による波長
短縮率を考慮したプリント配線板上でのｆＬＯ,ｆＲＦ
の実効波長をそれぞれλｇ（ＬＯ）,λｇ（ＲＦ）とす
る。

【００３５】アンチパラレルダイオード１５の局発信号
とＲＦ信号側にそれぞれ配置されたショートスタブ、オ
ープンスタブ５，６長を１／４λｇ（ＬＯ）(＝１／２
λｇ（ＲＦ）)とすることにより、ショートスタブの根
元はＲＦ信号にとってはショート面となり、ＲＦ信号出
力ポート側へ反射される。さらに、オープンスタブの根
元は局発信号にとってはショート面となり、局発信号入
力ポートつまり、ダイオード側へ反射される。これによ
りダイオードをスイッチングするための局発信号の電力
が無駄なくダイオードに供給され、さらに、アンチパラ
レルダイオードで発生したｆＲＦ=２×ｆＬＯ±ｆＩＦ
なるＲＦ信号は、無駄なくＲＦ出力ポートへと出力され
る。

【００３６】本発明では、上述の２つのスタブを３層プ
リント配線板を使い、さらに、第１層と第３層のマイク
ロストリップラインのアース面を内層の第２層で共通に
することにより、第１層と第３層に配置し、電磁界的な
結合の発生を抑制している。

【００３７】もちろん、プリント配線板は、最終的には
側面が密着した金属ケースに収納されるため、側面方向
などからのリークによる第１層と第３層間のシールドの
劣化は防止できる。

【００３８】以上の説明で示したハーモニックミキサ
は、ＩＦ信号入力を周波数変換してＲＦ信号出力を得る
送信周波数変換器としての構成で示して説明した。

【００３９】しかし、これに限定されるものではなくＲ
Ｆ信号とＩＦ信号を交換してＲＦ信号を入力し、ＩＦ信
号出力を得る受信周波数変換器として構成できるのは勿
論のことである。

【００４０】また、本発明の実施の形態では３層基板を
用いたハーモニックミキサについて説明したが、本発明
は３層基板以上の多層基板においても構成できる。すな
わち、ｎ（ｎは３以上の自然数）層基板について、第１
層面に局発導入用のマイクロストリップライン３、アン
チパラレルダイオード１５、ショートスタブ５を設け
る。また、第ｎ層面にＲＦ信号出力用のマイクロストリ
ップライン４、オープンスタブ６を設ける。そして、第
２〜（ｎ−１）層については全てベタアース面として、
アンチパラレルダイオード１５の一端は、第１層から第
ｎ層まで貫通するビアホールによって、マイクロストリ
ップライン４と接続すれば良い。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明のハーモニッ
クミキサは、２つのスタブを、３層プリント配線板の第
１と第３層に分離して配し、第２層を第１，３層に共通
なベタアース面として構成し、両者間の電磁シールドを
理論上完全に行ったためショート・オープンの２つのス
タブの電磁界的結合によるミキサ特性（変換損のｆ持、
局発信号のＲＦポートへの漏えい）の劣化がない。

【００４２】また、２つのスタブ間の結合がなくなるた
め、信号ラインに対し同一側面に配置でき、プリント配
線板上に占めるハーモニックミキサの面積を最小にで
き、小型・軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の実施の形態を示すハーモニック
ミキサの上面図である。（ｂ）本発明の実施の形態を示すハーモニックミキサの
Ａ−Ａ断面図である。

【図２】（ａ）従来のハーモニックミキサの上面図であ
る。（ｂ）従来のハーモニックミキサのＡ−Ａ断面図であ
る。

【図３】（ａ）従来の他のハーモニックミキサの上面図
である。（ｂ）従来の他のハーモニックミキサのＡ−Ａ断面図で
ある。

【符号の説明】

１３層プリント配線板２２層ベタアース面３局発信号導入部４ＲＦ信号出力部５ショートスタブ６オープンスタブ７１〜２層をつなぐビアホール８１〜３層をつなぐビアホール９局発信号入力コネクタ１０ＲＦ信号出力コネクタ１１ＩＦ信号導入部１２ＩＦ信号入力コネクタ１３２〜３層をつなぐビアホール１４２〜１層をつなぐビアホール１５アンチパラレルダイオード１６コネクタのアース面とプリント板２層のベタア
ース面をつなぐビアホール２１２層プリント配線板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｎ層（ｎは３以上の自然数）プリント配
線基板に実装されたハーモニックミキサにおいて、第１層面に、局発信号導入用の第１のマイクロストリッ
プラインと、前記第１のマイクロストリップラインの先
端に一端を接続し、他端を接地したショートスタブと、
前記第１のマイクロストリップラインの先端に接続した
アンチパラレルダイオードとを設け、第ｎ層面に、ＲＦ信号導入用の第２のマイクロストリッ
プラインと前記第２のマイクロストリップライン先端に
接続されたオープンスタブとを設け、第２〜（ｎ−１）層面を全てベタアース面として、前記アンチパラレルダイオードの他の一端と前記第２の
マイクロストリップラインとを接続したことを特徴とす
るハーモニックミキサ。
【請求項２】前記ショートスタブと前記オープンスタ
ブは、各々の先端が同一の方向を向くよう取り付けられ
ることを特徴とする請求項１記載のハーモニックミキ
サ。
【請求項３】前記ショートスタブと前記オープンスタ
ブは、共にほぼ前記局発信号の実効波長の１／４の長さ
とすることを特徴とする請求項１，２記載のハーモニッ
クミキサ。
【請求項４】前記第ｎ層面には、ＩＦ信号用経路を設
けて、前記第２のマイクロストリップラインに接続する
ことを特徴とする請求項１記載のハーモニックミキサ。
【請求項５】前記アンチパラレルダイオードは、特性
のそろった２個のダイオードを互いに逆極性に対向させ
て接続することを特徴とする請求項１記載のハーモニッ
クミキサ。
【請求項６】前記アンチパラレルダイオードの他の一
端と前記第２のマイクロストリップラインとの接続は、
前記第１層から第ｎ層間を接続するビアホールを用いる
ことを特徴とする請求項１記載のハーモニックミキサ。