JPH11122045A - Fetミキサ回路 - Google Patents

Fetミキサ回路

Info

Publication number
JPH11122045A
JPH11122045A JP28078297A JP28078297A JPH11122045A JP H11122045 A JPH11122045 A JP H11122045A JP 28078297 A JP28078297 A JP 28078297A JP 28078297 A JP28078297 A JP 28078297A JP H11122045 A JPH11122045 A JP H11122045A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fet
signal
circuit
drain
port
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP28078297A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukari Arai
ゆかり 新井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP28078297A priority Critical patent/JPH11122045A/ja
Publication of JPH11122045A publication Critical patent/JPH11122045A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Microwave Amplifiers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 周波数が比較的低いLO信号を用いて、IF
信号とミキシングして、高出力で周波数が高いRF信号
を取り出す。 【解決手段】 ソース接地されたFET102、および
FET104とから構成され、FET102のゲート1
02aと、FET104のゲート104aとは、一端に
LOポート110を有する逆相入力手段106により並
列に接続され、この逆相入力手段は、LOポートから入
力されるLO信号の周波数に対して実質的に1/2の波
長に相当する電気長を有しており、そして、FET10
2および104の両者のゲートは、ゲートバイアス12
6に接続されており、FET102および104の両者
のドレイン102b,104bは、ドレインバイアス電
圧印加用回路130、電力合成器108およびRFポー
ト114に接続されており、さらに、両FET102お
よび104のソース102cおよび104cは、IFポ
ート314に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、FET(電界効
果型トランジスタ)を用いて、局部発振信号(LO信
号)と、入力信号(例えば、中間周波数としてのIF信
号)との、それぞれの周波数の和や差の周波数成分(例
えば、無線周波数としてのRF信号)を発生させるミキ
サ回路(FETミキサ回路)に関する。
【0002】なお、LO信号とIF信号との、それぞれ
の周波数の和の値を有する周波数成分を発生させるミキ
サ回路をアップコンバータといい、それぞれの周波数の
差の値を有する周波数成分を発生させるミキサ回路をダ
ウンコンバータといい、特に、この発明は、アップコン
バータに適したFETミキサ回路に関する。
【0003】
【従来の技術】従来のFETミキサ回路として、例え
ば、文献1(T.Hirota etal.,1984
IEEE MTT Vol. MTT−32(7)p
p.679〜683, July 1984)に開示さ
れた回路がある。
【0004】この発明を説明するに先立ち、図6を参照
して、この従来のFETミキサ回路を説明する。すなわ
ち、このFETミキサ回路10は、基本的に、一つのF
ET(電界効果型トランジスタ)12と、ゲートバイア
ス電圧印加用回路22と、ゲートバイアス電圧の印加の
ための高周波遮断用回路20と、ドレインバイアス電圧
印加用回路30と、ドレインバイアス電圧の印加のため
の高周波遮断用回路28と、LOポート(局部周波数発
振ポート)32と、IFポート(中間周波数発振ポー
ト)34と、RFポート(無線周波数発振ポート)36
とを備えている。
【0005】そして、この従来のFETミキサ回路は、
下記のような回路構成となっている。FET12のゲー
ト12aは、LO信号入力整合回路14を介してLO信
号が入力されるLOポート32に接続されている。この
LOポート32と、LO信号入力整合回路14との接続
点bに、ローパス構成のIF信号入力整合回路(IFフ
ィルタ)18が接続されている。そして、このIFフィ
ルタ18は、コンデンサ38aを介して、IFポート3
4に接続されている。また、このIFフィルタ18と、
コンデンサ38aの接続中点aとは、上述した高周波遮
断用回路20を介して、直流(DC)のゲートバイアス
電圧を印加するためのゲートバイアス電圧印加用回路2
2に接続されている。
【0006】さらに、このFET12のドレイン12b
は、RF信号出力整合回路16およびコンデンサ38b
の直列回路を介してRFポート36に接続されている。
このRF信号出力整合回路16とコンデンサ38bとの
接続中点cは、RF阻止フィルタ26、高周波遮断用回
路28およびコンデンサ38cの直列回路を介して、グ
ランド(アース端子)40に接続されている。そして、
RF阻止フィルタ26と、高周波遮断用回路28との接
続中点dに対して、ドレインバイアス電圧印加用回路3
0が接続してある。また、FET12のソース12c
を、グランド40に接続してある。
【0007】ここで、従来のFETミキサ回路10にお
いて、LOポート32に入力される超高周波のLO信号
は、ミリ波発振器(図示せず)で発振された信号を、ア
ンプ(図示せず)を用いて増幅して得るか、または逓倍
器(図示せず)を用いて周波数を増加させて得ている。
このLO信号がLOポート32に入力されると、かかる
LO信号は、LO信号入力整合回路14を介して、ソー
ス接地されたFET12のゲート12aに入力される。
【0008】また、IFポート34からは、比較的低周
波数(例えば、1〜5GHz)のIF信号(中間周波
数)が、接続点bを介して、FET12のゲート12a
に入力される。
【0009】そして、ゲートバイアス電圧印加用回路2
2から、高周波遮断用回路20を介して、FET12の
ゲート12aに対してゲートバイアス電圧が印加され、
ドレインバイアス電圧印加用回路30から、FET12
のドレイン12bに対してドレインバイアス電圧が印加
されており、FET12の動作点の位置が調節されてい
る。
【0010】したがって、FET12のゲート12aに
入力されたLO信号と、IF信号とは、それぞれかかる
FET12内でミキシングされて、それぞれの周波数が
加算された値、すなわち、LO信号の周波数(以下、L
O周波数)と、IF信号の周波数(以下、IF周波数)
とが合算され、これらの周波数の和の値を有するRF信
号となる。すなわち、このFETミキサ回路10は、F
ET12の非線形特性により、超高周波であるLO信号
の入力に起因してLO信号の入力側の反射係数が変調さ
れた状態で、LO信号とIF信号とがミキシングされて
RF信号となる。そして、このRF信号は、RFポート
36から出力される。
【0011】また、RF阻止フィルタ26は、高周波遮
断用回路28やドレインバイアス電圧印加用回路30へ
のRF信号の入力を有効に防止しつつ、FET12のド
レイン12bに対して、直流(DC)であるドレインバ
イアス電圧を印加可能としてある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
FETミキサ回路においては、超高周波であるLO信号
と、比較的低周波であるIF信号とを直接的に一つのF
ETを用いてミキシングしていた。そのため、例えば5
0GHz程度のLO信号をミリ波発振器で発生させるた
めには、ミリ波発振器の性能上、LO信号の出力が低下
してしまうという問題があった。例えば、周波数30G
HzのLO信号を発生させるミリ波発振器においては、
0dBm程度の出力であったものが、周波数60GHz
のLO信号を発生させるミリ波発振器においては、−6
dBm程度の出力に低下してしまうのである。
【0013】したがって、50GHz程度の超高周波で
あるLO信号を用いて、例えば1〜5GHz程度の周波
数を有するIF信号をミキシングする場合には、ミリ波
発振器とLOポートとの間に、アンプを設けて、低出力
のLO信号の出力を、例えば0dBm程度まで増加させ
る必要があった。
【0014】一方、30GHz未満の比較的低周波のL
O信号をミリ波のなかでも特に準ミリ波と一般に呼ぶ
が、かかる準ミリ波のLO信号であれば、一般的なミリ
波発振器を用いても、比較的高い出力のLO信号として
発生させることができる。しかしながら、かかるLO信
号(準ミリ波)の周波数としては不十分なため、ミリ波
発振器とLOポートとの間に、逓倍器を設けて、LO信
号(準ミリ波)の周波数を増加させる必要があった。
【0015】したがって、いずれの場合も、FETミキ
サ回路におけるLOポートの近傍に、アンプや逓倍器を
設けるためのスペースや配線を設ける必要があり、かか
るFETミキサ回路が大規模(大面積)化したり、ある
いはFETミキサ回路設計の自由度が過度に制限される
などの問題があった。
【0016】このため、一般的な発振器を用いて発振さ
れる、出力は高いが、例えば20〜30GHz程度の、
周波数が比較的低いLO信号であっても、逓倍器を設け
る必要なくIF信号とミキシングすることができる、小
規模であって、FETミキサ回路設計の自由度が高いF
ETミキサ回路の出現が望まれていた。
【0017】
【課題を解決するための手段】この発明における第1の
実施形態のFET(電界効果型トランジスタ)を用いた
ミキサ回路によれば、ミキサ回路に使用するFETとし
て、ソース接地された第1のFETと、ソース接地され
た第2のFETとを備えている。第1のFETのゲート
が片端に接続され、かつ、第2のFETのゲートがもう
一方の片端に接続された伝送ラインを備え、この伝送ラ
インは、一端にLOポートが接続してあり、また、この
伝送ラインは、LOポートから入力されるLO信号の周
波数に対して、実質的に1/2の波長に相当する電気長
を有しており、さらに、この伝送ラインにおける第1の
FETのゲートおよび第2のFETのゲートから実質的
に電気長が等しい位置にIFポートが接続してある。
【0018】また、第1のFETのゲートおよび第2の
FETのゲートに対して、ゲートバイアス電圧印加用回
路が接続してあり、また、第1のFETのドレインおよ
び該第2のFETのドレインに対して、ドレインバイア
ス電圧印加用回路が接続してある。
【0019】そして、第1のFETのドレインと、第2
のFETのドレインとは、電力合成器を用いて接続して
あるとともに、この電力合成器における第1のFETの
ドレインおよび第2のFETのドレインから実質的に電
気長が等しい位置にRFポートが接続してある。
【0020】このようにFETミキサ回路(第1の実施
形態)を構成すると、伝送ラインの効果により、並列関
係にある第1のFETのドレインと、第2のFETのド
レインとの電力合成器における接続点がLO信号に対し
て仮想的な短絡点となる。すなわち、LO信号の基本波
は、第1のFETのドレインおよび第2のFETのドレ
インから、それぞれ電力合成器に入力された時点におい
て、伝送ラインを通過したものとそうでないものとで、
それぞれの位相が逆相関係にあるため位相的に打ち消し
合うことができる。
【0021】それに対して、第1のFETおよび第2の
FETでそれぞれ発生するLO信号の基本波の2倍の周
波数を有する第2次高調波は、第1のFETのドレイン
および第2のFETのドレインから、それぞれ電力合成
器に入力された時点において、位相が同相関係にあるた
め、位相的に打ち消し合うことがない。
【0022】したがって、第1のFETおよび第2のF
ETのそれぞれにおいて、LOポートから入力されたL
O信号の周波数は比較的低いものの、かかるLO信号の
第2次高調波を高い出力のまま、高い周波数(LOポー
トから入力されたLO信号の周波数の約2倍)のLO信
号として使用することができる。すなわち、かかるLO
信号の第2次高調波と、IF信号とが、第1のFETお
よび第2のFETのそれぞれにおいてミキシングされる
ため、高い出力の信号をRF信号としてRFポートから
取り出すことができる。
【0023】なお、伝送ラインは安価であり、また、伝
送ラインを用いるとLO信号の周波数の実質的に1/2
の波長に相当する電気長の設計が容易である点でも好ま
しい。
【0024】また、この発明における第2の実施形態の
FET(電界効果型トランジスタ)を用いたミキサ回路
によれば、ミキサ回路に使用するFETとして、ソース
接地された第1のFETと、ソース接地された第2のF
ETとを備えている。また、第1のFETのゲートが片
端に接続され、かつ、第2のFETのゲートがもう一方
の片端に接続された伝送ラインを備え、この伝送ライン
は、一端にLOポートが接続してあり、また、この伝送
ラインは、LOポートから入力されるLO信号の周波数
の、実質的に1/2の波長に相当する電気長を有してい
る。
【0025】また、第1のFETのゲートおよび第2の
FETのゲートに対しては、ゲートバイアス電圧印加用
回路が接続してあり、第1のFETのドレインおよび第
2のFETのドレインに対しては、IFポートと、ドレ
インバイアス電圧印加用回路とが接続してあり、このI
Fポートから第1のFETのドレインおよび第2のFE
Tのドレインまでの電気長を実質的に等しくしてある。
【0026】さらに、第1のFETのドレインと、第2
のFETのドレインとは、電力合成器を用いて接続して
あるとともに、この電力合成器における第1のFETの
ドレインおよび第2のFETのドレインから実質的に電
気長が等しい位置にRFポートが接続してある。
【0027】このようにFETミキサ回路(第2の実施
形態)を構成すると、第1の実施形態のFETミキサ回
路と同様に、伝送ラインの効果により、並列関係にある
第1のFETのドレインと、第2のFETのドレインと
の電力合成器における接続点がLO信号に対して仮想的
な短絡点となって、LO信号の基本波は打ち消し合って
消える(キャンセルされる。)。その一方、第1のFE
Tおよび第2のFETでそれぞれ発生するLO信号の基
本波の2倍の周波数を有する第2次高調波は、第1のF
ETのドレインおよび第2のFETのドレインから、そ
れぞれ電力合成器に入力された時点において、位相が同
相関係にあるため位相的に打ち消し合うことがなく、高
い出力の、高い周波数のLO信号として使用することが
できる。
【0028】そして、また、第2の実施形態のFETミ
キサ回路によれば、IFポートが、FETのドレイン側
に設けてあり、かかるFETのドレインに対してIF信
号を入力しているためFETのS12(FETのドレイン
からゲートへの帰還)が小さいことより、IF信号のL
Oポートへのリークが抑制されるという効果も得られ
る。よって、これらのポート間の分離が図られ、IF信
号が減少することなく、IF信号と、LO信号の第2次
高調波とを、より効率的にミキシングすることができ
る。
【0029】また、この発明における第3の実施形態の
FET(電界効果型トランジスタ)を用いたミキサ回路
によれば、ミキサ回路に使用するFETとして、ソース
接地された第1のFETと、ソース接地された第2のF
ETとを備えている。また、第1のFETのゲートが片
端に接続され、かつ、第2のFETのゲートがもう一方
の片端に接続された伝送ラインを備え、この伝送ライン
は、一端にLOポートが接続してあり、また、この伝送
ラインは、LOポートから入力されるLO信号の周波数
に対して、実質的に1/2の周波数における波長に相当
する電気長を有している。
【0030】そして、第1のFETのゲートおよび第2
のFETのゲートに対して、ゲートバイアス電圧印加用
回路が接続してあり、第1のFETのドレインおよび第
2のFETのドレインに対して、ドレインバイアス電圧
印加用回路が接続してあり、第1のFETのソースおよ
び第2のFETのソースに対して、IFポートが接続し
てあり、このIFポートから第1のFETのソースおよ
び第2のFETのソースまでの電気長を実質的に等しく
してある。
【0031】さらに、第1のFETのドレインと、第2
のFETのドレインとは、電力合成器を用いて接続して
あるとともに、この電力合成器における第1のFETの
ドレインおよび第2のFETのドレインから実質的に電
気長が等しい位置にRFポートが接続してある。
【0032】このようにFETミキサ回路(第3の実施
形態)を構成すると、第1の実施形態および第2の実施
形態のFETミキサ回路と同様に、伝送ラインの効果に
より、並列関係にある第1のFETのドレインと、第2
のFETのドレインとの接続点がLO信号に対して仮想
的な短絡点となって、LO信号の基本波は打ち消し合っ
て消える(キャンセルされる。)。その一方、第1のF
ETおよび第2のFETでそれぞれ発生するLO信号の
基本波の2倍の周波数を有する第2次高調波は、第1の
FETのドレインおよび第2のFETのドレインから、
それぞれ電力合成器に入力された時点において、位相が
同相関係にあるため位相的に打ち消し合うことがなく、
高い出力の、高い周波数のLO信号として使用すること
ができる。
【0033】そして、また、第3の実施形態のFETミ
キサ回路によれば、LOポートを第1および第2のFE
Tのゲートに対して設け、かかる第1および第2のFE
TのゲートにLO信号を入力し、また、IFポートを第
1および第2のFETのソースに対して設け、かかる第
1および第2のFETのソースにIF信号を入力し、さ
らに、RFポートを第1および第2のFETのドレイン
に対して設け、かかる第1および第2のFETのドレイ
ンから、RF信号を取り出している。すなわち、3端子
FETのそれぞれの端子(ゲート、ソース、ドレイン)
に対して、LOポート、IFポートおよびRFポートを
それぞれ設けてあるため、IF信号がLOポートやRF
ポートへリ−クされるおそれがなく、IF信号と、LO
信号の第2次高調波とをより効率的にミキシングするこ
とができるとともに、それぞれのポート間のアイソレー
ション(分離)を確実なものとすることができる。
【0034】また、このようにFETミキサ回路(第3
の実施形態)を構成すると、LOポートと、IFポート
と、RFポートとが、それぞれ物理的に離れた位置に配
置することが可能となり、これらのLOポート等以外の
他の回路要素を含めて、FETミキサ回路全体の設計性
および配置性がより良好となる。
【0035】また、この発明のFETミキサ回路(第3
の実施形態)において、第1のFETのソースおよび第
2のFETのソースに対して、それぞれソース接地回路
を設けることが好ましい。
【0036】このように第1のFETのソース側および
第2のFETのソース側に、それぞれソース接地回路を
設けてFETミキサ回路(第3の実施形態)を構成する
と、これらのソース接地回路をハイパス構成または帯域
阻止フィルタとすることにより、接地に関してIF周波
数においては開放とする一方、他の周波数に対しては、
短絡させることができる。
【0037】よって、IF信号が第1および第2のFE
Tのソースから、グランド(接地)に流れるおそれが少
なくなり、結果として、RF信号をRFポートからより
効率良く出力することができる。
【0038】また、この発明のFETミキサ回路(第1
〜3の実施形態)において、電力合成器は、ウィルキン
ソン形電力合成器であることが好ましい。電力合成器と
してのウィルキンソン形電力合成器は、逆相の周波数の
信号成分どうしを正確に打ち消し合う(キャンセル)こ
とが可能であり、また、これらの回路自体の構成も簡単
なため、FETミキサ回路自体をより小面積とすること
ができるためである。
【0039】また、この発明のFETミキサ回路(第1
〜3の実施形態)において、LO信号が入力される第1
のFETのゲートおよび第2のFETのゲートに対し
て、それぞれLO信号入力整合回路を設けてあることが
好ましい。
【0040】このように第1のFETのゲート側および
第2のFETのゲート側に、それぞれLO信号入力整合
回路を設けてあると、LOポートと、第1のFET、第
2のFET、および伝送ラインとのインピーダンスマッ
チングがそれぞれ図られ、第1のFETのゲートおよび
第2のFETのゲートに対し、それぞれLOポートから
LO信号をより効率よく入力することができる。
【0041】また、この発明のFETミキサ回路(第1
〜3の実施形態)において、IFポートに対して、IF
信号入力整合回路を設けることが好ましい。
【0042】このようにIF信号入力整合回路をIFポ
ートに対して設けてあると、IFポートと、第1のFE
T、第2のFET、および伝送ラインとのインピーダン
スマッチングがそれぞれ図られ、第1のFETのゲート
および第2のFETのゲートに対し、それぞれIFポー
トから、IF信号をより効率よく入力することができ
る。
【0043】また、この発明のFETミキサ回路(第1
〜3の実施形態)において、IFポートに対して、ロー
パス構成のIF信号入力整合回路を設けることが好まし
い。
【0044】このようにローパス構成のIF信号入力整
合回路をIFポートに対して設けてあると、高周波のL
O信号が、IFポートにリーク(漏洩)するおそれが少
なくなり、また、第1のFETのゲートおよび第2のF
ETのゲートに対し、それぞれ、比較的低周波のIF信
号をより効率よく入力することができる。
【0045】また、この発明のFETミキサ回路(第1
〜3の実施形態)において、RFポートに対して、RF
信号出力整合回路を設けることが好ましい。
【0046】このようにRF信号出力整合回路を、RF
ポートに対して設けてあると、RFポートと、第1およ
び第2のFETとの間のインピーダンスマッチングがそ
れぞれ図られ、第1および第2のFETのドレインから
RF信号をより効率よくRFポートに対して出力するこ
とができる。
【0047】また、この発明のFETミキサ回路(第1
〜3の実施形態)において、RFポートに対して設けた
RF信号出力整合回路をハイパス構成とすることが好ま
しい。
【0048】このようにRF信号出力整合回路をハイパ
ス構成とすると、RFポートと、第1および第2のFE
Tとのインピーダンスマッチングがそれぞれ図られると
ともに、比較的低周波のIF信号がRFポートに対して
出力されたとしても、このIF信号を、かかるハイパス
構成のRF信号出力整合回路により遮断することができ
る。よって、RFポートに対して、第1および第2のF
ETのドレインから、それぞれ、RF信号をより効率よ
く出力することができる。
【0049】また、この発明のFETミキサ回路(第1
〜3の実施形態)において、ゲートバイアス電圧印加用
回路に対して、ゲートバイアス電圧印加のための高周波
遮断用回路を設けることが好ましい。
【0050】このように高周波遮断用回路を、ゲートバ
イアス電圧印加用回路に対して、電力合成器で合成され
た第2次高調波に基づくRF信号が、バイアス電圧印加
用回路に対して入力されるのを効率良く防止することが
できる。
【0051】また、この発明のFETミキサ回路(第1
〜3の実施形態)において、ドレインバイアス電圧印加
用回路に対して、ドレインバイアス電圧印加のための高
周波遮断用回路を設けることが好ましい。
【0052】このように高周波遮断用回路をドレインバ
イアス電圧印加用回路に対して設けることにより、IF
ポートから出力されたIF信号が、ドレインバイアス電
圧印加用回路に入力されるのを効率良く防止することが
できる。
【0053】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図5を参照して、こ
の発明の第1〜第3の実施形態のFETミキサ回路につ
き説明する。但し、図1〜図5は、この発明が理解でき
る程度にFETミキサ回路やその構成回路の一部を概略
的に示してあるにすぎない。よって、言うまでもなく、
この発明のFETミキサ回路は、これらの実施形態に理
由なく限定されるものではない。
【0054】まず、図1は、この発明の第1の実施形態
のFETミキサ回路100を示しており、信号入力部
と、FET部と、信号出力部とを備えている。これらの
信号入力部と、FET部と、信号出力部との位置関係
を、それぞれ、図中、X、YおよびZの矢印で大まかに
表している。
【0055】そして、信号入力部Xは、LOポート11
0、IFポート112および遅延回路としての伝送ライ
ン106(図中、左側の点線で囲んで示してある。)等
の構成を備えている。また、好ましくは、この、伝送ラ
インとして、マイクロストリップライン、コプレーナ線
路その他のラインを用いるのが良い。
【0056】また、FET部Yは、第1のFET(電界
効果型トランジスタ)102および第2のFET104
を有している。FET102および104におけるそれ
ぞれのゲート102aおよび104aに対して、一つの
ゲートバイアス電圧印加用回路126が接続されてい
る。また、FET102および104におけるそれぞれ
のドレイン102bおよび104bに対して、一つのド
レインバイアス電圧印加用回路130が接続されてい
る。尚、第1および第2のFET102および104の
それぞれのソース102cおよび104cはグランド1
40に接続されている。
【0057】また、信号出力部Zは、RFポート114
および電力合成器(同相のディバイダとも称する。)と
してのウィルキンソン(Wilkinson)形電力合
成器(以下、電力合成器)108(図中、右側の点線で
囲んで示してある。)等の構成を備えている。
【0058】ここで、第1のFET102のゲート10
2aと、第2のFET104のゲート104aとは、伝
送ライン106により並列的に接続してある。したがっ
て、伝送ライン106の実質的な中間位置、すなわち、
伝送ライン106の片端(一端)Q1と、もう一方の片
端(他端)Q2とからそれぞれ電気長が等しい(等距離
に位置する)B点を始点として、第1のFET102を
介して、電力合成器108における第1のFETのドレ
イン102bおよび第2のFETのドレイン104bか
ら実質的に電気長が等しい位置、すなわちRFポート1
14が接続してある位置のD点に通じる一つの回路と、
同様に、伝送ライン106のB点から、第2のFET1
04を介して、電力合成器108におけるD点に通じる
もう一つの回路とが、それぞれ構成されている。
【0059】そして、この伝送ライン106は、この一
端にLOポート110が接続してあり、このLOポート
110に対して、発振器(図示せず)からLO信号を供
給可能としてある。なお、この例では、LOポート11
0は、第2のFET104側の伝送ライン106の一端
に接続してあるが、第1のFET102側の伝送ライン
106の一端であっても良い。そして、LO信号は、こ
の発振器(図示せず)を用いて発生させた、高出力では
あるが周波数が比較的低い信号である。但し、この発明
のFETミキサ回路100に使用されるLO信号の周波
数としては、準ミリ波(30GHz未満)に該当する、
例えば20〜30GHzの範囲内のものが好ましいが、
ミリ波(30GHz以上)に該当する、例えば35GH
z程度の周波数を有するLO信号を使用する場合もあ
る。
【0060】また、LOポート110から入力されたL
O信号は、一方において、第1のFET102のゲート
102aに、伝送ライン106を介して入力され、他方
において、第2のFET104のゲート104aには、
伝送ライン106を経ずに入力する。すなわち、LO信
号は、2つに実質的に等分割されて、個別のFET10
2および104へ入力されるようになっている。
【0061】そして、このように第1のFET102の
ゲート102aに入力されたLO信号を、便宜的に、第
1のLO信号と呼び、同様に、第2のFET104のゲ
ート104aに入力されたLO信号を、便宜的に、第2
のLO信号と呼ぶ。以下、同様である。
【0062】なお、LOポート110から入力されたL
O信号が2つに実質的に等分割されて、第1のLO信号
および第2のLO信号として、第1のFET102のゲ
ート102aおよび第2のFET104のゲート104
aにそれぞれ安定して入力されるように、第1のFET
102(この場合、伝送ライン106等を含む。)と、
第2のFET104との間のインピーダンスマッチング
が図られていることが好ましい。この例では、これらの
インピーダンスマッチングを図るために、LO信号入力
整合回路116を伝送ライン106の一方の端部(片
端)Q1と、第1のFETのゲート102aとの間に設
けるとともに、別のLO信号入力整合回路118を、伝
送ライン106の他方の端部(片端)Q2、すなわち、
LOポート110と、第2のFET104のゲート10
4aとの間に設けてある。
【0063】そして、伝送ライン106は、LOポート
110から入力されるLO信号の周波数における、実質
的に1/2波長に相当する電気長を有している。具体的
に、LO信号の周波数をfLOとすると、その1/2の周
波数(fLO/2)に相当する実効的な波長(λ)に等し
い電気長を伝送ライン106は有している。したがっ
て、LOポート110から入力されたLO信号のうち第
1のLO信号については、第2のLO信号と異なり、伝
送ライン106を通過するための時間を要する。
【0064】そのため、この第1のLO信号が第1のF
ET102のゲート102aに入力される時刻と、伝送
ライン106を通過しないで第2のLO信号が、第2の
FET104のゲート104aに入力された時刻とを比
較すると、第1のLO信号は実質的に1/2波長分に相
当する時間だけ遅れることとなる。このことは、第1の
FET102のゲート102aにおける第1のLO信号
の波形と、第2のFET104のゲート104aの第2
のLO信号の波形とは、いわゆる逆相関係にあることを
意味する。
【0065】この点、図4を参照してより詳細に説明す
る。横軸には、時間(相対値)を取ってあり、縦軸に
は、振幅(相対値)を取ってある。そして、第1のFE
T102のゲート102aに入力された時の第1のLO
信号の波形を点線で、同様に、第2のFET104のゲ
ート104aに入力された時の第2のLO信号の波形を
実線で、それぞれ示してある。第1のLO信号の波形を
表す点線と、第2のLO信号の波形を表す実線とは、時
間軸に沿って線対称の関係にあり、これらの波形は、上
述したように逆相関係にあることがわかる。
【0066】なお、図中、記号Tは、伝送ライン106
を通過するための所要時間、したがって、第1のLO信
号の波長と第2のLO信号との波長のずれに相当する時
間を示す。
【0067】よって、後述するように、逆相関係にある
第1のLO信号と、第2のLO信号とは、電力合成器と
してのウィルキンソン形電力合成器108に入力された
としても、それぞれ打ち消し合うため(キャンセル)、
LO信号そのものがRFポートに出力することはない。
【0068】ここで、図5を用いて、電力合成器として
のウィルキンソン形電力合成器について簡単に説明す
る。かかるウィルキンソン形電力合成器400は、第1
の電気長θの1/4波長インピーダンス変成器402
と、抵抗404と、第2の電気長θの1/4波長インピ
ーダンス変成器406とから基本的に構成されている。
この電力合成器400の二つのインピーダンス変成器4
02および406との出力側の共通接続点は、RFポー
ト114に結合され、インピーダンス変成器402と、
抵抗404との接続点は、ドレイン102bに結合さ
れ、およびインピーダンス変成器406と、抵抗404
との接続点は、ドレイン104bに結合されされる。
【0069】尚、第1のFET102のドレイン102
bにおけるインピーダンスをZL1とし、第2のFET1
04のドレイン104bにおけるインピーダンスをZL2
とし、第1の電気長θの1/4波長インピーダンス変成
器402のインピーダンスをZ1 とし、第2の電気長θ
の1/4波長インピーダンス変成器406のインピーダ
ンスをZ2 としたとき、合成された特性インピーダンス
0 は以下の関係にある。
【0070】 Z1 =(2Z03/4L1 1/4 (1) Z2 =(2Z03/4L2 1/4 (2) 次に、図1に戻り、LO信号とミキシングされるIF信
号(中間周波数信号)の、FETミキサ回路100への
入力について説明する。IF信号発生器(図示せず)で
発振されるIF信号は、LO信号と比較すると、一般に
かなり低周波であり、例えば、1〜5GHz程度の周波
数を有している。
【0071】そのため、このFETミキサ回路100の
例では、IFポート112と、伝送ライン106との間
に、ローパス構成のIF信号入力整合回路120が設け
てある。そして、このIF信号入力整合回路120を通
過したIF信号は、伝送ライン106の片端Q1と、も
う一方の片端Q2とからそれぞれ電気長が等しい位置
(図1中、記号Bで表してある。)に入力される。
【0072】よって、IF信号発生器(図示せず)にお
いて発生したIF信号がIFポート112に入力される
と、かかるローパス構成のIF信号入力整合回路120
を介して、伝送ライン106に入力される。そして、ロ
ーパス構成のIF信号入力整合回路120により、IF
ポート112と、第1のFET102、第2のFET1
04および伝送ライン106とのそれぞれの間のインピ
ーダンスマッチングが図られるとともに、IF信号の周
波数のうち高調波成分がカットされ、この例では、例え
ば1〜5GHz程度の範囲の所望の周波数成分に制御さ
れる。また、このIF信号入力整合回路120により、
LOポート110から入力されたLO信号のうち第1の
FET102に入力されるはずの第1のLO信号が、I
Fポート112にリーク(漏洩)しないようにしてあ
る。
【0073】したがって、入力されたIF信号は、実質
的に2つに等分割され、第1のIF信号および第2のI
F信号として、それぞれ、第1のFET102のゲート
102aおよび第2のFET104のゲート104aに
入力される。そして、IF信号が入力されたB点から、
第1のFET102のゲート102aおよび第2のFE
T104のゲート104aまでの電気長がそれぞれ実質
的に等しいため、後述するように、かかるIF信号と、
LO信号の第2次高調波とを効率よくミキシングするこ
とができる。
【0074】次に、第1のFET102および第2のF
ET104における、LO信号の第2次高調波と、上述
したIF信号とのミキシングについて説明する。すなわ
ち、アップコンバータの場合、FETにおける周波数ミ
キシング効果により、前述したLO信号の周波数と、I
F信号の周波数との和の周波数を有するRF信号が発生
する。
【0075】よって、第1のFET102においては、
第1のLO信号と、第1のIF信号とがミキシングさ
れ、第1のRF信号が発生する。同様に、第2のFET
104においては、第2のLO信号と、第2のIF信号
とがミキシングされ、第2のRF信号が発生する。
【0076】そして、電力合成器108において、逆相
の高周波成分どうしは打ち消し合い(キャンセル)、同
相の高周波成分どおしのみを合成することができるよう
になっている。よって、このFETミキサ回路100に
おいては、図1に示す電力合成器108における接続点
DがLO信号の基本波に対して仮想的な短絡点となる。
すなわち、LO信号の基本波は、第1のFETのドレイ
ンおよび第2のFETのドレインから、それぞれ電力合
成器に入力された時点において、伝送ラインを通過した
ものとそうでないものとで、それぞれの位相が逆相関係
にあるため位相的に打ち消し合うことができる。
【0077】なお、かかる接続点Dは、このFETミキ
サ回路100の例では、この点Dから電力合成器108
の片端(一端)Q3までおよびもう一方の片端(他端)
Q4までのそれぞれの電気長が実質的に等しくなる位置
であり、また、前述したように、第1のFET102の
ドレイン102bおよび第2のFET104のドレイン
104bからも電気長が実質的に等しい位置としてあ
る。
【0078】その一方、第1のFET102および第2
のFET104において、これらの第1および第2のF
ET102および104に、LO信号のような高周波が
入力されると、これらのFET102および104の非
線形特性のために、LO信号の入力(ゲート)側の反射
係数がこのLO信号の入力に起因して変調され、LO信
号における基本波の2倍の波長を有する第2次高調波が
発生することが知られている。
【0079】具体的に、ω1とω2の2つの周波数成分
が、非線形半導体素子に入力されると、以下の式(3)
にのっとった周波数の第2次高調波(ω1、1 )が発生す
ることが知られている。
【0080】 ωm、n =|mω1+nω2| (m、n=0、±1、±2…) (3) そして、これらのFET102および104における、
LO信号の入力(ゲート)側の反射係数が変調されやす
いように、ゲートバイアス電圧およびドレインバイアス
電圧が調節されている。すなわち、これらのFET10
2および104の動作点が、それぞれの飽和領域に位置
するようにこれらのバイアス電圧が調節されている。
【0081】なお、FETの飽和領域とは、FETのV
DS−ID 特性において、ドレイン・ソース間電圧VDS
値を増加しても、ドレイン電流値ID がほとんど変化し
ない状態(平坦)となる場合の、かかるドレイン・ソー
ス間電圧の一定範囲をいう。
【0082】したがって、この例のFETミキサ回路
(第1の実施形態)100の第1のFET102および
第2のFET104において、第1のLO信号から第1
の第2次高調波が、そして同様に、第2のLO信号から
第2の第2次高調波がそれぞれ発生する。
【0083】よって、第1のFET102においては、
第1の第2次高調波と第1のIF信号とが、第2のFE
T104においては、第2の第2次高調波と第2のIF
信号とが、それぞれミキシングされて第2次高調波に基
づいた第1および第2のRF信号が発生する。
【0084】但し、前述したように、IF信号は、両側
波帯に分かれるため、LO信号の周波数をLOとし、I
F信号の周波数をIFとすると、第2次高調波に基づい
た第1および第2のRF信号の周波数は、2LO±IF
となる。
【0085】そして、これらの第1の第2次高調波およ
び第2の第2次高調波は、それぞれLO信号における基
本波の2倍の波長を有しているため、第1の第2次高調
波の波形と、第2の第2次高調波の波形とが、完全に一
致し同相の関係となっている。
【0086】したがって、これらの第2次高調波に基づ
いた第1および第2のRF信号は、電力合成器108に
おいてそれぞれ効率的に合成され、第2次高調波に基づ
いたRF信号として、電力合成器108における接続点
Dに設けてあるRFポート114から取り出すことがで
きる。
【0087】なお、かかる接続点Dは、前述したよう
に、このFETミキサ回路100の例では、電力合成器
108の片端Q3からもう一方の片端Q4までの電気長
の実質的に中間位置に該当するため、RFポート114
から第1のFET102のドレイン102bおよび第2
のFET104のドレイン104bまでの電気長がそれ
ぞれ等しくなり、RFポート114に入力されるまでに
第2次高調波に基づいた第1および第2のRF信号の位
相がずれるおそれがない。
【0088】また、このように電力合成器108を利用
してRF信号を取り出すと、第1のFET102のドレ
イン102bおよび第2のFET104のドレイン10
4bから、RFポート114への伝送ラインをそれぞれ
別途設ける必要がなくなる点でも良い。
【0089】その他、この発明のFETミキサ回路(第
1の実施形態)100の例では、第1のFET102の
ゲート102a側に設けてあるLO信号入力整合回路1
16と、伝送ライン106との間の接続点Cには、高周
波遮断用回路(ゲートバイアス電圧印加用)124およ
びコンデンサ138が順次に接続してあり、コンデンサ
138の他端をグランド140に接続してある。
【0090】したがって、この高周波遮断用回路124
は、チョークインダクタンスとしての機能を果たし、第
1のFET102で発生した第1の第2次高調波および
第2のFET104で発生した第2の第2次高調波が、
それぞれ、ゲートバイアス電圧印加用回路126にリー
ク(漏洩)されるのを防止している。
【0091】また、このゲートバイアス電圧印加用回路
126は、高周波遮断用回路124を介して、接続点C
に接続してあり、直流(DC)である所定のゲートバイ
アス電圧を、第1のFET102のゲート102aおよ
び第2のFET104のゲート104aに印加して、L
O信号における第2次高調波が発生しやすいようにして
いる。すなわち、これらのFET102および104の
飽和領域でこれらのFET102および104を、それ
ぞれ動作させている。
【0092】なお、この例では、一つのゲートバイアス
電圧印加用回路126により、第1のFET102のゲ
ート102aおよび第2のFET104のゲート104
aに対してゲートバイアス電圧を印加しているが、必要
があれば、二つのゲートバイアス電圧印加用回路を設け
て、第1のFET102のゲート102aおよび第2の
FET104のゲート104aに対し、それぞれ別のゲ
ートバイアス電圧印加用回路からゲートバイアス電圧を
印加することも可能である。
【0093】また、この発明のFETミキサ回路(第1
の実施形態)100の例では、RF信号出力整合回路1
22と、接続点Dとの間の接続点Eに対して、高周波遮
断用回路(ドレインバイアス電圧印加用)128および
コンデンサ138が接続されていて、さらにコンデンサ
138の他端をグランド140に接続してある。したが
って、この高周波遮断用回路128は、チョークインダ
クタンスとしての機能を果たし、電力合成器108で合
成された、第2次高調波に基づくRF信号が、ドレイン
バイアス電圧印加用回路130にリーク(漏洩)される
のを防止している。
【0094】なお、この例では、一つのドレインバイア
ス電圧印加用回路130により、第1のFET102の
ドレイン102bおよび第2のFET104のドレイン
104bに対してドレインバイアス電圧を印加している
が、必要があれば、二つのドレインバイアス電圧印加用
回路を設けて、第1のFET102のドレイン102b
および第2のFET104のドレイン104bに対し、
それぞれ別のドレインバイアス電圧印加用回路からドレ
インバイアス電圧を印加することも可能である。
【0095】また、このドレインバイアス電圧印加用回
路130は、高周波遮断用回路(ドレインバイアス電圧
印加用)128を介して、接続点Eに接続してあり、直
流(DC)である所定のバイアス電圧を、第1のFET
102のドレイン102bおよび第2のFET104の
ドレイン104bにそれぞれ印加して、上述したゲート
バイアス電圧印加用回路126とともに、LO信号にお
ける第2次高調波が発生しやすいようにしている。すな
わち、これらのFET102および104の飽和領域で
これらのFET102および104を、動作させてい
る。
【0096】次に、この発明の第2の実施形態のFET
ミキサ回路について説明する。すなわち、図2は、この
発明の第2の実施形態のFETミキサ回路200を示し
ている。なお、かかる第2の実施形態のFETミキサ回
路200の説明に当たり、第1の実施形態のFETミキ
サ回路100と共通する構成については適宜省略し、異
なる構成部分を中心に説明する。また、第2の実施形態
のFETミキサ回路200において、第1の実施形態の
FETミキサ回路100と共通する構成については、同
一の番号を付してある。
【0097】そして、この第2の実施形態のFETミキ
サ回路200は、LOポート110および伝送ライン1
06等から構成される信号入力部Xと、第1のFET
(電界効果型トランジスタ)102および第2のFET
104から構成されるFET部Yと、RFポート114
および電力合成器108等から構成される信号出力部Z
とから構成されており、基本的な構成は第1の実施形態
のFETミキサ回路100と同様である。
【0098】したがって、第1の実施形態のFETミキ
サ回路100と同様に、第2の実施形態のFETミキサ
回路200においても、第1のFET102のゲート1
02aと、第2のFET104のゲート104aとは、
伝送ライン106により並列的に接続してある。
【0099】そして、この伝送ライン106の一端に
は、LOポート110が設けてあり、このLOポート1
10から、発振器(図示せず)で発生させた、高出力で
はあるが、周波数が比較的低い、例えば20〜30GH
zのLO信号を、第1のFET102のゲート102a
には、伝送ライン106を介した配線を通じて、および
第2のFET104のゲート104aには、直接的に配
線を通じて、2つに実質的に等分割して入力することが
できるようになっている。
【0100】また、第1の実施形態のFETミキサ回路
100と同様に、この第2の実施形態のFETミキサ回
路200においても、LO信号が実質的に2つに等分割
されて、第1のLO信号および第2のLO信号として、
第1のFET102のゲート102aおよび第2のFE
T104のゲート104aに対して、それぞれが安定し
て入力されるように、第1のFET102(この場合、
伝送ライン106等を含む。)と、第2のFET104
との間のインピーダンスマッチングが図られている。そ
のため、LO信号入力整合回路116、118が、それ
ぞれ、第1のFET102のゲート102aおよび第2
のFET104のゲート104aの直前に設けてある。
【0101】そして、この場合の構成でも、伝送ライン
106は、LOポート110から入力されるLO信号の
周波数に対して、実質的に1/2の波長に相当する電気
長を有している。したがって、既に第1の実施形態のF
ETミキサ回路100の説明で述べた理由により、第2
のFET104のゲート104aに入力する第2のLO
信号と比較して、第1のLO信号は、第1のFET10
2のゲート102aに実質的に1/2波長分だけ遅れて
入力する。このため、第1のLO信号と、第2のLO信
号とは、互いに逆相関係となる。
【0102】よって、これらのLO信号の基本波に基づ
いた第1のLO信号と、第2のLO信号とを用いて、第
1のFET102および第2のFET104においてI
F信号(中間周波数信号)とをミキシングしても、電力
合成器108において、それぞれが打ち消し合う(キャ
ンセル)ためLO信号そのものがRFポートに出力する
ことはなく、合成信号をRF信号としてRFポート11
4から取り出すことはできない。すなわち、図2に示す
電力合成器108における接続点DがLO信号の基本波
に対して仮想的な短絡点となる。
【0103】しかしながら、この第2の実施形態のFE
Tミキサ回路200の第1のFET102および第2の
FET104においても、第1の実施形態のFETミキ
サ回路100と同様に、これらの第1および第2のFE
T102および104に、LO信号のような高周波成分
が入力されると、これらのFET102および104の
非線形特性により、LO信号の入力(ゲート)側の反射
係数がこのLO信号の入力に起因して変調され、LO信
号における基本波の2倍の波長を有する、第1および第
2の第2次高調波がそれぞれ発生する。よって、この第
2の実施形態のFETミキサ回路200においても、か
かる同相の関係を有する第1の第2次高調波および第2
の第2次高調波を用いることができる。
【0104】ここで、この第2の実施形態のFETミキ
サ回路200においては、IF信号(中間周波数信号)
のFETミキサ回路への入力の方法が、第1の実施形態
のFETミキサ回路100とは大きく異なっている。す
なわち、第1の実施形態のFETミキサ回路100にお
いては、伝送ライン106に対してIFポート112を
接続してIF信号を入力する代わりに、この第2の実施
形態のFETミキサ回路200においては、第1のFE
T102のドレイン102bおよび第2のFET104
のドレイン104bに対して、IF信号入力整合回路2
20を介してIFポート212を設けて、IF信号を入
力する構成としてある。
【0105】そして、第1のFET102のドレイン1
02bおよび第2のFET104のドレイン104b
と、電力合成器108との間に、それぞれ接続点F、H
を設け、さらに、かかる接続点FおよびHの間の配線の
実質的に中間位置である接続点Gから、IF信号を入力
するようにしてある。
【0106】なお、IF信号を入力するためのIFポー
ト212およびIF信号入力整合回路220の構成自体
は、基本的に、第1の実施形態のFETミキサ回路10
0におけるIFポート112およびIF信号入力整合回
路120の構成と同様であるため、ここでは説明を省略
する。
【0107】そして、IFポート212から入力され、
IF信号入力整合回路220を通過したIF信号は、接
続点Gで正確に2分割され、第1のIF信号および第2
のIF信号として、それぞれ、第1のFET102のド
レイン102bおよび第2のFET104のドレイン1
04bに入力される。よって、かかる第1および第2の
IF信号と、上述した第2次高調波に基づいた第1およ
び第2のLO信号とを、それぞれ第1のFET102お
よび第2のFET104内において効率よくミキシング
して、第2次高調波に基づいた第1および第2のRF信
号を発生させることができる。
【0108】すなわち、この第2の実施形態のFETミ
キサ回路200においても、第2次高調波に基づいた第
1および第2のRF信号を電力合成器108においてそ
れぞれを効率的に合成し、第2次高調波に基づいたRF
信号として、電力合成器108の接続点Dに設けてある
RFポート114から取り出すことができる。
【0109】また、この第2の実施形態のFETミキサ
回路200においては、IFポート212が、第1およ
び第2のFET102および104のドレイン側102
b、104bに対して設けてあるため、IF信号がLO
ポート110へリーク(漏洩)されるおそれがない。よ
って、IF信号をより有効に利用することができ、IF
信号とLO信号の第2次高調波とを、より効率的にミキ
シングすることができる。
【0110】その他、この第2の実施形態のFETミキ
サ回路200において、第1の実施形態のFETミキサ
回路100の説明で既に述べた理由と同様の理由で、第
1のFET102のゲート102a側に設けてあるLO
信号入力整合回路116と、伝送ライン106との間の
接続点Cには、高周波遮断用回路124、コンデンサ1
38、グランド140およびゲートバイアス電圧印加用
回路126が接続してあり、また、RF信号出力整合回
路122と、電力合成器108の接続点Dとの間の接続
点Eに対して、高周波遮断用回路128、コンデンサ1
38、グランド140およびドレインバイアス電圧印加
用回路130が接続してある。
【0111】次に、この発明の第3の実施形態のFET
ミキサ回路を説明する。すなわち、図3は、この発明の
第3の実施形態のFETミキサ回路300を示してい
る。なお、かかる第3の実施形態のFETミキサ回路3
00の説明に当たり、第1の実施形態のFETミキサ回
路100および第2の実施形態のFETミキサ回路20
0と共通する構成については適宜省略し、これらと異な
る構成部分について中心に説明する。また、第3の実施
形態のFETミキサ回路300において、第1の実施形
態のFETミキサ回路100あるいは第2の実施形態の
FETミキサ回路200と共通する構成については、同
一の番号を付してある。
【0112】そして、この第3の実施形態のFETミキ
サ回路300は、LOポート110および伝送ライン1
06等から構成される信号入力部Xと、第1のFET1
02および第2のFET104から構成されるFET部
Yと、RFポート114および電力合成器108等から
構成される信号出力部Zとから構成されており、基本的
な構成は第1の実施形態および第2の実施形態のFET
ミキサ回路100、200と同様である。
【0113】したがって、この第3の実施形態のFET
ミキサ回路300においても、第1のFET102のゲ
ート102aと、第2のFET104のゲート104a
とは、伝送ライン106により、並列的に接続してあ
る。そして、この伝送ライン106の一端には、LOポ
ート110が設けてあり、このLOポート110から、
発振器(図示せず)を用いて発生させた、高出力ではあ
るが周波数が比較的低いLO信号を、第1のFET10
2のゲート102aには、伝送ライン106を介し配線
を通じて、および第2のFET104のゲート104a
には、直接的に配線を通じて、2つに等分割して入力す
ることができるようになっている。
【0114】また、第1の実施形態のFETミキサ回路
100の説明で述べた理由と同様の理由により、この第
3の実施形態のFETミキサ回路300においても、L
O信号入力整合回路116および118が、それぞれ、
第1のFET102のゲート102aおよび第2のFE
T104のゲート104aの直前に設けてある。
【0115】そして、この場合の構成でも、伝送ライン
106は、LOポート110から入力されるLO信号の
周波数の実質的に1/2の波長に相当する電気長を有し
ている。従って、既に第1の実施形態のFETミキサ回
路100の説明で述べた理由により、第2のFET10
4のゲート104aに入力する第2のLO信号と比較し
て、第1のLO信号は、第1のFET102のゲート1
02aに実質的に1/2波長分だけ遅れて入力する。よ
って、第1のLO信号と、第2のLO信号とは、互いに
逆相関係となる。
【0116】よって、これらのLO信号の基本波に基づ
いた第1のLO信号と、第2のLO信号とを用いて、第
1のFET102および第2のFET104においてI
F信号(中間周波数信号)をミキシングしても、電力合
成器108において打ち消し合う(キャンセル)ため、
LO信号そのものがRFポートに出力することはなく、
合成信号をRF信号としてRFポート114から取り出
すことはできない。すなわち、図3に示す電力合成器1
08における接続点DがLO信号の基本波に対して仮想
的な短絡点となる。
【0117】その一方、この第3の実施形態におけるF
ETミキサ回路300の第1のFET102および第2
のFET104においても、第1の実施形態のFETミ
キサ回路100と同様に、これらの第1および第2のF
ET102および104に、LO信号のような高周波が
入力されると、これらのFET102および104の非
線形特性により、LO信号の入力(ゲート)側の反射係
数がこのLO信号の入力に起因して変調され、LO信号
における基本波の2倍の波長を有する第2次高調波(第
1および第2の第2次高調波)が、それぞれのFET1
02および104において発生する。
【0118】したがって、この第3の実施形態のFET
ミキサ回路300においても、かかる同相の関係を有す
る第1の第2次高調波および第2の第2次高調波を用い
て、第1のFETのソース102cおよび第2のFET
のソース104cに入力されたIF信号と、それぞれミ
キシングすることができる。
【0119】ここで、この第3の実施形態のFETミキ
サ回路300においては、IF信号(中間周波数信号)
のFETミキサ回路への入力の方法が、第1の実施形態
のFETミキサ回路100および第2の実施形態のFE
Tミキサ回路200とは大きく異なっている。すなわ
ち、第1の実施形態のFETミキサ回路100では、第
1のFET102のゲート102aおよび第2のFET
104のゲート104aに対してIF信号を入力する構
成としてあり、また、第2の実施形態のFETミキサ回
路200では、第1のFET102のドレイン102b
および第2のFET104のドレイン104bに対して
IF信号を入力する構成としてあるが、この第3の実施
形態のFETミキサ回路300では、第1のFET10
2のソース102cおよび第2のFET104のソース
104cに対してIF信号をそれぞれ入力する構成とし
てある。
【0120】すなわち、第1のFET102のソース1
02cおよび第2のFET104のソース104cに対
して、IF信号入力整合回路322およびIFポート3
14をこの順に接続してある。なお、この例では、IF
信号入力整合回路322およびIFポート314をそれ
ぞれ一つ設けてあり、接続点Iを介して、第1のFET
102のソース102cおよび第2のFET104のソ
ース104cに対して、それぞれIF信号を入力するこ
とができるようにしてある。
【0121】そして、このIFポート314から第1の
FET102のソース102cおよび第2のFET10
4のソース104cまでの電気長を実質的に等しくして
ある。したがって、IFポート314から入力されたI
F信号は、IF信号入力整合回路322を通過した後、
接続点Iで2等分され、それぞれ第1のIF信号および
第2のIF信号として、第1のFET102のソ−ス1
02cおよび第2のFET104のソース104cに入
力される。よって、かかる第1および第2のIF信号
と、上述した第2次高調波に基づいた第1および第2の
LO信号とを、それぞれ第1のFET102および第2
のFET104内において効率よくミキシングして、第
2次高調波に基づいた第1および第2のRF信号を発生
させることができる。
【0122】一方、第1のFET102のソース102
cおよび第2のFET104のソース104cと、分岐
点Iの途中に、さらに接続点JおよびKがそれぞれ設け
てあり、これらの接続点JおよびKにソース接地回路3
10、320、コンデンサ138およびグランド(接
地)140が設けてある。
【0123】したがって、このように第1のFET10
2のソース102cおよび第2のFET104のソース
104cに対して、それぞれソース接地回路310およ
び320を設けてFETミキサ回路300を構成する
と、これらのソース接地回路310および320をハイ
パス構成または帯域阻止フィルタ(構成)とすることに
より、IF信号の周波数においては開放(IF信号がリ
ークしない)とする一方、他の周波数に対しては、その
周波数を有する信号をグランド140に短絡させること
ができる。よって、IF信号が第1および第2のFET
のソース102cおよび104cに入力されずに、グラ
ンド140に流れるおそれが少なくなり、結果として、
RF信号をRFポート114からより効率良く出力する
ことができる。
【0124】すなわち、以上のとおり、この第3の実施
形態のFETミキサ回路300においても、第2次高調
波に基づいた第1および第2のRF信号を電力合成器1
08においてそれぞれを効率的に合成し、第2次高調波
に基づいたRF信号として、電力合成器108の接続点
Dに設けてあるRFポート114から取り出すことがで
きる。
【0125】また、この第3の実施形態のFETミキサ
回路300においては、LOポート110は、第1およ
び第2のFET102および104のゲート102a、
104aに対して設けてあり、IFポート212は、第
1および第2のFET102および104のソース10
2c、104cに対して設けてあり、RFポート114
は、第1および第2のFET102および104のドレ
イン102b、104bに対して設けてある。したがっ
て、各ポートがFETにより分離されているので、LO
信号と、IF信号と、RF信号とが、それぞれリーク
(漏洩)されるおそれがない。すなわち、IF信号と、
LO信号の第2次高調波とを、より効率的にミキシング
することができる。
【0126】さらに、この第3の実施形態のFETミキ
サ回路300の構成においては、LOポート110と、
IFポート314と、RFポート114とは、それぞ
れ、第1および第2のFET102および104のそれ
ぞれのゲート102a、104aと、ソース102c、
104cとドレイン102b、104bとに割り振られ
ているため、回路設計の自由度も飛躍的に増大する。
【0127】その他、この第3の実施形態のFETミキ
サ回路300において、第1の実施形態のFETミキサ
回路100の説明で既に述べた理由と同様の理由で、第
1のFET102のゲート102a側に設けてあるLO
信号入力整合回路116と、伝送ライン106との間の
接続点Cには、一つの高周波遮断用回路124、コンデ
ンサ138、グランド140およびゲートバイアス電圧
印加用回路126が接続してあり、また、RF信号出力
整合回路122と、電力合成器108の接続点Dとの間
の接続点Eに対して、一つの高周波遮断用回路128、
コンデンサ138、グランド140およびドレインバイ
アス電圧印加用回路130が接続してある。
【0128】尚、上述した構成例では、遅延回路として
伝送ラインを用いているが、この伝送ラインに代わり、
180°ハイブリッドを用いても、この発明のFETミ
キサ回路を構成できる。
【0129】
【発明の効果】この発明の第1〜3の実施形態のFET
(電界効果型トランジスタ)ミキサ回路によれば、第1
のFETのゲートと、第2のFETのゲートとを、遅延
回路としての伝送ラインを用いて並列に接続する等によ
り、高出力ではあるが、周波数が比較的低いLO信号を
用いて、高出力であって、周波数が高いRF信号をRF
ポートから取り出すことができるようになった。
【0130】よって、第1〜第3の実施形態のFETミ
キサ回路によれば、一般的なミリ波発振器を用いて発振
される、出力は高いが周波数が低いLO信号であって
も、逓倍器を設けることなくIF信号とミキシングする
ことができるようになり、回路設計の自由度が大きい、
小面積のFETミキサ回路を提供することが可能となっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のFETミキサ回路(第1の実施形
態)を説明するための図である。
【図2】この発明のFETミキサ回路(第2の実施形
態)を説明するための図である。
【図3】この発明のFETミキサ回路(第3の実施形
態)を説明するための図である。
【図4】この発明のFETミキサ回路におけるLO信号
を説明するための図である。
【図5】ウイルキンソン形電力合成器を説明するための
図である。
【図6】従来のFETミキサ回路を説明するための図で
ある。
【符号の説明】
10、100、200、300:FETミキサ回路 12、102、104:FET(電界効果型トランジス
タ) 12a、102a、104a:ゲ−ト 12b、102b、104b:ドレイン 12c、102c、104c:ソース 14、116、118:LO信号入力整合回路 16、122:RF信号出力整合回路 18、120、220、322:IF信号入力整合回路 20、124:高周波遮断用回路(ゲートバイアス電圧
印加用) 22、126:ゲートバイアス電圧印加用回路 26:RF阻止フィルタ 28、128:高周波遮断用回路(ドレインバイアス電
圧印加用) 30、130:ドレインバイアス電圧印加用回路 32、110:LOポート 34、112、212、314:IFポート 36、114:RFポート 38a、38b、38c、138:コンデンサ 40、140:グランド 106:伝送ライン 108:電力合成器(ウイルキンソン形電力合成器) 310、320:ソース接地回路 400:ウィルキンソン形電力合成器 402、406:1/4波長インピーダンス変成器 404:抵抗

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 FET(電界効果型トランジスタ)を用
    いたミキサ回路において、 ソース接地された第1のFETと、ソース接地された第
    2のFETとを備え、 前記第1のFETのゲートが片端に接続され、かつ、前
    記第2のFETのゲートがもう一方の片端に接続された
    伝送ラインを備え、該伝送ラインは、一端にLOポート
    が接続してあり、該伝送ラインは、該LOポートから入
    力されるLO信号の周波数に対して、実質的に1/2の
    波長に相当する電気長を有しており、該伝送ラインの前
    記第1のFETのゲートおよび前記第2のFETのゲー
    トから実質的に電気長が等しい位置にIFポートが接続
    してあり、 前記第1のFETのゲートおよび前記第2のFETのゲ
    ートに対して、ゲートバイアス電圧印加用回路が接続し
    てあり、 前記第1のFETのドレインおよび前記第2のFETの
    ドレインに対して、ドレインバイアス電圧印加用回路が
    接続してあり、 さらに、該第1のFETのドレインと、該第2のFET
    のドレインとは、電力合成器を用いて接続してあるとと
    もに、該電力合成器における前記第1のFETのドレイ
    ンおよび前記第2のFETのドレインから実質的に電気
    長が等しい位置にRFポートが接続してあることを特徴
    とするFETミキサ回路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のFETミキサ回路にお
    いて、前記電力合成器は、ウィルキンソン形電力合成器
    であることを特徴とするFETミキサ回路。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載のFETミキサ
    回路において、LO信号が入力される前記第1のFET
    のゲート側および前記第2のFETのゲート側に、それ
    ぞれLO信号入力整合回路を設けてあることを特徴とす
    るFETミキサ回路。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載のF
    ETミキサ回路において、前記IFポートに対して、I
    F信号入力整合回路を設けてあることを特徴とするFE
    Tミキサ回路。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載のFETミキサ回路にお
    いて、前記IF信号入力整合回路を、ローパス構成とし
    てあることを特徴とするFETミキサ回路。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項に記載のF
    ETミキサ回路において、前記RFポートに対して、R
    F信号出力整合回路を設けてあることを特徴とするFE
    Tミキサ回路。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載のFETミキサ回路にお
    いて、前記RF信号出力整合回路を、ハイパス構成とし
    てあることを特徴とするFETミキサ回路。
  8. 【請求項8】 請求項1〜7のいずれか1項に記載のF
    ETミキサ回路において、前記ゲートバイアス電圧印加
    用回路に対して、高周波遮断用回路が設けてあることを
    特徴とするFETミキサ回路。
  9. 【請求項9】 請求項1〜8のいずれか1項に記載のF
    ETミキサ回路において、前記ドレインバイアス電圧印
    加用回路に対して、高周波遮断用回路が設けてあること
    を特徴とするFETミキサ回路。
  10. 【請求項10】 FETを用いたミキサ回路において、 ソース接地された第1のFETと、ソース接地された第
    2のFETとを備え、 前記第1のFETのゲートが片端に接続され、かつ、前
    記第2のFETのゲートがもう一方の片端に接続された
    伝送ラインを備え、該伝送ラインは、一端にLOポート
    が接続してあり、また、該伝送ラインは、該LOポート
    から入力されるLO信号の周波数に対して、実質的に1
    /2の波長に相当する電気長を有しており、 前記第1のFETのゲートおよび前記第2のFETのゲ
    ートに対して、ゲートバイアス電圧印加用回路が接続し
    てあり、 前記第1のFETのドレインおよび前記第2のFETの
    ドレインに対して、IFポートと、ドレインバイアス電
    圧印加用回路とが接続してあり、該IFポートから前記
    第1のFETのドレインおよび前記第2のFETのドレ
    インまでの電気長を実質的に等しくしてあり、 さらに、前記第1のFETのドレインと、前記第2のF
    ETのドレインとは、電力合成器を用いて接続してある
    とともに、該電力合成器における前記第1のFETのド
    レインおよび前記第2のFETのドレインから実質的に
    電気長が等しい位置にRFポートが接続してあることを
    特徴とするFETミキサ回路。
  11. 【請求項11】 請求項10に記載のFETミキサ回路
    において、前記電力合成器は、ウィルキンソン形電力合
    成器であることを特徴とするFETミキサ回路。
  12. 【請求項12】 請求項10または11に記載のFET
    ミキサ回路において、LO信号が入力される前記第1の
    FETのゲート側および前記第2のFETのゲート側
    に、それぞれLO信号入力整合回路を設けてあることを
    特徴とするFETミキサ回路。
  13. 【請求項13】 請求項10〜12のいずれか1項に記
    載のFETミキサ回路において、前記IFポートに対し
    て、IF信号入力整合回路を設けてあることを特徴とす
    るFETミキサ回路。
  14. 【請求項14】 請求項13に記載のFETミキサ回路
    において、前記IF信号入力整合回路を、ローパス構成
    としてあることを特徴とするFETミキサ回路。
  15. 【請求項15】 請求項10〜14のいずれか1項に記
    載のFETミキサ回路において、前記RFポートに対し
    て、RF信号出力整合回路を設けてあることを特徴とす
    るFETミキサ回路。
  16. 【請求項16】 請求項15に記載のFETミキサ回路
    において、前記RF信号出力整合回路を、ハイパス構成
    としてあることを特徴とするFETミキサ回路。
  17. 【請求項17】 請求項10〜16のいずれか1項に記
    載のFETミキサ回路において、前記ゲートバイアス電
    圧印加用回路に対して、高周波遮断用回路が設けてある
    ことを特徴とするFETミキサ回路。
  18. 【請求項18】 請求項10〜17のいずれか1項に記
    載のFETミキサ回路において、前記ドレインバイアス
    電圧印加用回路に対して、高周波遮断用回路が設けてあ
    ることを特徴とするFETミキサ回路。
  19. 【請求項19】 FETを用いたミキサ回路において、 ソース接地された第1のFETと、ソース接地された第
    2のFETとを備え、 前記第1のFETのゲートが片端に接続され、かつ、前
    記第2のFETのゲートがもう一方の片端に接続された
    伝送ラインを備え、該伝送ラインは、一端にLOポート
    が接続してあり、また、該伝送ラインは、該LOポート
    から入力されるLO信号の周波数に対して、実質的に1
    /2の波長に相当する電気長を有しており、 前記第1のFETのゲートおよび前記第2のFETのゲ
    ートに対して、ゲートバイアス電圧印加用回路が接続し
    てあり、 前記第1のFETのドレインおよび前記第2のFETの
    ドレインに対して、ドレインバイアス電圧印加用回路を
    接続してあり、 前記第1のFETのソースおよび前記第2のFETのソ
    ースに対して、IFポートを接続してあり、該IFポー
    トから前記第1のFETのソ−スおよび前記第2のFE
    Tのソ−スまでの電気長を実質的に等しくしてあり、 さらに、前記第1のFETのドレインと、前記第2のF
    ETのドレインとは、電力合成器を用いて接続してある
    とともに、該電力合成器における前記第1のFETのド
    レインおよび前記第2のFETのドレインから実質的に
    電気長が等しい位置にRFポートが接続してあることを
    特徴とするFETミキサ回路。
  20. 【請求項20】 請求項19に記載のFETミキサ回路
    において、前記第1のFETのソ−スおよび前記第2の
    FETのソ−スに対して、それぞれソ−ス接地回路が設
    けてあることを特徴とするFETミキサ回路。
  21. 【請求項21】 請求項19または20に記載のFET
    ミキサ回路において、前記電力合成器は、ウィルキンソ
    ン形電力合成器であることを特徴とするFETミキサ回
    路。
  22. 【請求項22】 請求項19〜21のいずれか1項に記
    載のFETミキサ回路において、LO信号が入力される
    前記第1のFETのゲート側および前記第2のFETの
    ゲート側に、それぞれLO信号入力整合回路を設けてあ
    ることを特徴とするFETミキサ回路。
  23. 【請求項23】 請求項19〜22のいずれか1項に記
    載のFETミキサ回路において、前記IFポートに対し
    て、IF信号入力整合回路を設けてあることを特徴とす
    るFETミキサ回路。
  24. 【請求項24】 請求項23に記載のFETミキサ回路
    において、前記IF信号入力整合回路を、ローパス構成
    としてあることを特徴とするFETミキサ回路。
  25. 【請求項25】 請求項19〜24のいずれか1項に記
    載のFETミキサ回路において、前記RFポートに対し
    て、RF信号出力整合回路を設けてあることを特徴とす
    るFETミキサ回路。
  26. 【請求項26】 請求項25に記載のFETミキサ回路
    において、前記RF信号出力整合回路を、ハイパス構成
    としてあることを特徴とするFETミキサ回路。
  27. 【請求項27】 請求項19〜26のいずれか1項に記
    載のFETミキサ回路において、前記ゲートバイアス電
    圧印加用回路に対して、高周波遮断用回路が設けてある
    ことを特徴とするFETミキサ回路。
  28. 【請求項28】 請求項19〜27のいずれか1項に記
    載のFETミキサ回路において、前記ドレインバイアス
    電圧印加用回路に対して、高周波遮断用回路が設けてあ
    ることを特徴とするFETミキサ回路。
JP28078297A 1997-10-14 1997-10-14 Fetミキサ回路 Withdrawn JPH11122045A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28078297A JPH11122045A (ja) 1997-10-14 1997-10-14 Fetミキサ回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28078297A JPH11122045A (ja) 1997-10-14 1997-10-14 Fetミキサ回路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11122045A true JPH11122045A (ja) 1999-04-30

Family

ID=17629889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28078297A Withdrawn JPH11122045A (ja) 1997-10-14 1997-10-14 Fetミキサ回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11122045A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017046246A (ja) * 2015-08-27 2017-03-02 住友電気工業株式会社 電子回路
CN113114114A (zh) * 2021-04-07 2021-07-13 电子科技大学 一种栅极fet混频器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017046246A (ja) * 2015-08-27 2017-03-02 住友電気工業株式会社 電子回路
CN113114114A (zh) * 2021-04-07 2021-07-13 电子科技大学 一种栅极fet混频器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5039891A (en) Planar broadband FET balun
US5006811A (en) Dual quadrature frequency converter
JPH0347766B2 (ja)
US5809409A (en) Balanced mixer, distributer and band rejection filter for use in same, and frequency mixing method
US4401952A (en) Microwave switched amplifier/multiplier
US5886595A (en) Odd order MESFET frequency multiplier
JP4021541B2 (ja) 高周波変換回路
JPWO2001001564A1 (ja) 半導体回路
JP2558258B2 (ja) マイクロ波受信機
US4449245A (en) High gain balanced mixer
JPH1070481A (ja) 中間周波数信号発生装置、周波数変換装置、送信装置、受信装置及び送、受信装置
Ricco et al. Analysis and design of a CMOS E-band frequency quadrupler with transformer-based harmonic reflectors
US5963858A (en) Method and apparatus for mixing signals
US4531105A (en) Frequency multiplier circuit for producing isolated odd and even harmonics
JP3504598B2 (ja) マイクロ波又はミリ波に対するバランス型周波数逓倍器
US7084693B2 (en) Sub-harmonic mixer
JPH11122045A (ja) Fetミキサ回路
JP2763889B2 (ja) 単側帯波変調器
KR20210086408A (ko) 주파수 선택적 특성을 갖는 이중 평형 주파수 변환 믹서
Jackson Subharmonic mixers in CMOS microwave integrated circuits
JP3929254B2 (ja) 高周波回路及びそれを用いた通信装置
JPH07176953A (ja) マイクロ波発振器
JPH05167352A (ja) 周波数変換装置
JP3220895B2 (ja) 注入同期発振器
JPH11112238A (ja) Fetミキサ

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20050104