JP2000101342A

JP2000101342A - 逓倍器、それを用いた周波数変換器、及びそれを用いた無線機器

Info

Publication number: JP2000101342A
Application number: JP10266839A
Authority: JP
Inventors: 憲雄 ▲吉▼田; Norio Yoshida; Makoto Tochigi; 誠栃木; Mitsuhiro Matsumoto; 充弘松本
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化とともに、変換効率の向上など特性の
劣化を抑えることが可能な逓倍器、それを用いた周波数
変換器、及びそれを用いた無線機器を提供する。【解決手段】逓倍器１０は、セラミックスからなる複
数のシート層を積層して形成される積層体１１を備え
る。積層体１１の内部には、前段及び後段の単位逓倍器
１ａ，１ｂの入力整合回路３ａ，３ｂ、出力整合回路６
ａ，６ｂを構成するストリップライン電極１２ａ，１２
ｂと、前段の単位逓倍器１ａの帯域通過フィルタ５ａの
共振用インダクタＬａを構成するインダクタ電極１３
と、前段及び後段の単位逓倍器１ａ，１ｂの帯域通過フ
ィルタ５ａ，５ｂの共振用コンデンサＣａ，Ｃｂを構成
するコンデンサ電極１４ａ，１４ｂとを形成する。ま
た、積層体１１の表面には、前段及び後段の単位逓倍器
１ａ，１ｂのＢ−Ｔｒ４ａ，４ｂと、後段の単位逓倍器
１ｂの帯域通過フィルタ５ｂの共振用インダクタＬｂと
なるチップインダクタ１５とを搭載する。さらに、積層
体１１の側面には、入力端子２及び出力端子７となる外
部電極１６ａ，１６ｂを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、逓倍器、それを用
いた周波数変換器、及びそれを用いた無線機器に関し、
特に、マイクロ波の無線機器の、例えばローカル信号源
として使用する逓倍器、それを用いた周波数変換器、及
びそれを用いた無線機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】逓倍器は、トランジスタなどの入出力特
性の非線型性を利用して、入力信号の周波数の整数倍の
出力信号を出力するように構成されている。この構成の
場合には、出力信号をより大きくするとともに、出力信
号以外の低次及び高次の周波数信号である不要信号をよ
り小さくすることが要求されている。

【０００３】そして、このような逓倍器は、基本的に
は、入力整合回路とトランジスタと不要信号を抑えるフ
ィルタと出力整合回路とから構成される。入力整合回路
は入力信号の周波数に対して整合をとる回路であり、出
力整合回路は出力信号の周波数に対して整合をとる回路
であり、伝送線路とスタブとで構成される。

【０００４】図４は、一般的な逓倍器を示すブロック図
である。逓倍器は、３倍の逓倍数を有する前段の単位逓
倍器１ａと、４倍の逓倍数を有する後段の単位逓倍器１
ｂとを２段に縦列接続することで１２倍の逓倍加工が可
能となっている。

【０００５】そして、前段の単位逓倍器１ａは、入力端
子２に入力される入力信号ｆを、入力整合回路３ａでバ
イポーラトランジスタ（以下、Ｂ−Ｔｒと示す。）４ａ
の入力インピーダンスに整合し、Ｂ−Ｔｒ４ａのベース
電極へ効果的に供給する。Ｂ−Ｔｒ４ａには、その非線
形特性により、コレクタ電極に入力信号の基本周波数に
加えて高調波成分が現れる。３倍の逓倍数を有する前段
の単位逓倍器１ａの場合には、基本波成分は不要波であ
るため、基本波成分を抑えるための帯域通過フィルタ５
ａを介在させる。この帯域通過フィルタ５ａに続いて３
倍された出力信号３ｆを最大にするために、出力信号３
ｆに整合した出力インピーダンスを有する出力整合回路
６ａを接続する。この出力整合回路６ａは、３倍された
出力信号３ｆの周波数において、Ｂ−Ｔｒ４ａの出力イ
ンピーダンスと後段の単位逓倍器１ｂとの間を整合する
回路となっているため、前段の単位逓倍器１ａでは３逓
倍波が最大となる。

【０００６】一方、後段の単位逓倍器１ｂにおいても同
様の動作がなされ、後段の単位逓倍器１ｂでは前段の単
位逓倍器１ａから入力される入力信号３ｆの４逓倍波が
最大となる。

【０００７】したがって、逓倍器の入力端子２から入力
信号ｆが入力すると、前段及び後段の単位逓倍器１ａ，
１ｂを経て、出力端子７から入力信号ｆの１２逓倍波で
ある出力信号１２ｆが得られる。

【０００８】図５は、単位逓倍器のフィルタである帯域
通過フィルタの等価回路図である。帯域通過フィルタ５
ａ（５ｂ）は、共振用インダクタＬａ（Ｌｂ）と共振用
コンデンサＣａ（Ｃｂ）とからなる並列共振回路で構成
される。この際、一端はＢ−Ｔｒ４ａ（４ｂ）のコレク
タ電極Ｃに、他端はグランドにそれぞれ接続される。

【０００９】図６は、図４の逓倍器の従来例を示す断面
図である。逓倍器５０は、セラミックスからなる複数の
シート層を積層して形成される積層体５１を備える。積
層体５１の内部には、前段の単位逓倍器１ａの入力整合
回路３ａ、出力整合回路６ａ、及び後段の単位逓倍器１
ｂの入力整合回路３ｂ、出力整合回路６ｂを構成するス
トリップライン電極５２ａ，５２ｂと、前段の単位逓倍
器１ａの帯域通過フィルタ５ａの共振用インダクタＬ
ａ、及び後段の単位逓倍器１ｂの帯域通過フィルタ５ｂ
の共振用インダクタＬｂを構成するインダクタ電極５３
ａ，５３ｂと、前段の単位逓倍器１ａの帯域通過フィル
タ５ａの共振用コンデンサＣａ、及び後段の単位逓倍器
１ｂの帯域通過フィルタ５ｂの共振用コンデンサＣｂを
構成するコンデンサ電極５４ａ，５４ｂとが形成され
る。また、積層体５１の表面には、前段の単位逓倍器１
ａのＢ−Ｔｒ４ａ、及び後段の単位逓倍器１ｂのＢ−Ｔ
ｒ４ｂが搭載される。さらに、積層体５１の側面には、
入力端子２及び出力端子７となる外部電極５６ａ，５６
ｂが形成される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
の逓倍器においては、前段及び後段の単位逓倍器を構成
する帯域通過フィルタで不要波を除去することにより、
変換効率をさらに高めているが、低背化を実現するため
に、帯域通過フィルタの共振用インダクタ及び共振用コ
ンデンサを構成するインダクタ電極及びコンデンサ電極
を積層体の内部に形成するもので、その結果、インダク
タ電極とコンデンサ電極とが接近し、後段の単位逓倍器
の帯域通過フィルタをなす共振用インダクタのＱ値が劣
化し、変換効率を高めることが困難となる。そのため、
逓倍器の変換効率を高めようとすると、帯域通過フィル
タの共振用インダクタ及び共振用コンデンサを構成する
インダクタ電極及びコンデンサ電極を離す必要があり、
その結果、逓倍器の小型化と変換効率の高効率化との両
方を満足させることが困難であるという問題があった。
そして、このような逓倍器を用いた周波数変換器及び無
線機器においても小型化と変換効率の高効率化との両方
を満足させることが困難であるという問題があった。

【００１１】ちなみに、４７ｎＨの共振用インダクタの
１ＭＨｚにおけるＱ値は、インダクタ電極とコンデンサ
電極との距離が４００μｍでは約１２．５であるのに対
し、インダクタ電極とコンデンサ電極との距離が１００
μｍになると約８．５まで劣化する。その結果、逓倍器
の不要波スプリアス抑圧レベルは、インダクタ電極とコ
ンデンサ電極との距離が４００μｍでは約２５．５（ｄ
Ｂｃ）であるのに対し、インダクタ電極とコンデンサ電
極との距離が１００μｍになると約１５．５（ｄＢｃ）
まで劣化する。

【００１２】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、小型化とともに、変換効率の
向上など特性の劣化を抑えることが可能な逓倍器、それ
を用いた周波数変換器、及びそれを用いた無線機器を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述する問題点を解決す
るため本発明の逓倍器は、２倍以上の逓倍数を有するト
ランジスタとフィルタとを含む複数の単位逓倍器を縦列
接続して、入力信号を逓倍し、前記入力信号の４倍以上
の周波数の出力信号を得る逓倍器であって、セラミック
スからなる複数のシート層を積層してなる積層体を備
え、前記複数の単位逓倍器のうち少なくとも最後段の単
位逓倍器のフィルタを構成する共振用インダクタをチッ
プインダクタとして前記積層体の表面に搭載することを
特徴とする。

【００１４】また、前記複数の単位逓倍器のうち少なく
とも最前段の単位逓倍器の逓倍数が５倍以下であること
を特徴とする。

【００１５】また、本発明の周波数変換器は、上記の逓
倍器を用いたことを特徴とする。

【００１６】また、本発明の無線機器は、上記の周波数
変換器を用いたことを特徴とする。

【００１７】本発明の逓倍器によれば、Ｑ値の劣化が直
接逓倍器の特性に影響を与える最後段の単位逓倍器のフ
ィルタの共振用インダクタをチップインダクタとして積
層体の表面に搭載するため、最後段以外の単位逓倍器の
フィルタの共振用インダクタ及び共振用コンデンサを構
成する積層体の内部に形成されたインダクタ電極及びコ
ンデンサ電極の距離を小さくすることができる。

【００１８】また、最後段の単位逓倍器のフィルタの共
振用インダクタをチップインダクタとして積層体の表面
に搭載するため、最後段の単位逓倍器のフィルタの共振
用インダクタのＱ値の劣化を防ぐことができる。

【００１９】本発明の周波数変換器によれば、変換効率
を高めることができる小型の逓倍器を使用しているた
め、小型化が実現できるとともに、精度の良い周波数変
換ができる。

【００２０】本発明の無線機器によれば、精度良く周波
数変換ができる小型の周波数変換器を使用しているた
め、小型化が実現できるとともに、受信側では周波数変
動の少ない中間周波数信号、送信側では周波数変動の少
ない送信信号を得ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図１は、本発明の逓倍器の一実施例の
断面図である。なお、逓倍器１０のブロック図は図４と
同一である。逓倍器１０は、３倍の逓倍数を有する最前
段である前段の単位逓倍器１ａと４倍の逓倍数を有する
最後段である後段の単位逓倍器１ｂからなり、１２倍の
逓倍加工が可能となる。

【００２２】そして、セラミックスからなる複数のシー
ト層を積層して形成される積層体１１を備え、積層体１
１の内部には、前段の単位逓倍器１ａの入力整合回路３
ａ、出力整合回路６ａ、及び後段の単位逓倍器１ｂの入
力整合回路３ｂ、出力整合回路６ｂを構成するストリッ
プライン電極１２ａ，１２ｂと、前段の単位逓倍器１ａ
のフィルタである帯域通過フィルタ５ａの共振用インダ
クタＬａを構成するインダクタ電極１３と、前段の単位
逓倍器１ａの帯域通過フィルタ５ａの共振用コンデンサ
Ｃａ、及び後段の単位逓倍器１ｂのフィルタである帯域
通過フィルタ５ｂの共振用コンデンサＣｂを構成するコ
ンデンサ電極１４ａ，１４ｂとを形成する。

【００２３】また、積層体１１の表面には、前段の単位
逓倍器１ａのＢ−Ｔｒ４ａ、及び後段の単位逓倍器１ｂ
のＢ−Ｔｒ４ｂと、後段の単位逓倍器１ｂの帯域通過フ
ィルタ５ｂの共振用インダクタＬｂとなるチップインダ
クタ１５とを搭載する。

【００２４】さらに、積層体１１の裏面には、入力端子
２及び出力端子７となる外部電極１６ａ，１６ｂを形成
する。

【００２５】なお、図示していないが、積層体１１の内
部のストリップライン電極１２ａ，１２ｂ、インダクタ
電極１３及びコンデンサ電極１４ａ，１４ｂと、積層体
１１の表面のＢ−Ｔｒ４ａ，４ｂ及びチップインダクタ
１５と、積層体１１の裏面の外部電極１６ａ，１６ｂと
は、積層体１１の内部に形成された接続手段であるビア
ホール電極、スルーホール電極などで接続される。

【００２６】上述の実施例の逓倍器によれば、Ｑ値の劣
化が直接逓倍器の特性に影響を与える後段の単位逓倍器
のフィルタの共振用インダクタをチップインダクタとし
て積層体の表面に搭載するため、前段の単位逓倍器のフ
ィルタの共振用インダクタ及び共振用コンデンサを構成
する積層体の内部に形成されたインダクタ電極及びコン
デンサ電極の距離を小さくすることができる。その結
果、逓倍器の小型化を実現することができる。

【００２７】また、後段の単位逓倍器のフィルタの共振
用インダクタをチップインダクタとして積層体の表面に
搭載するため、後段の単位逓倍器のフィルタの共振用イ
ンダクタのＱ値の劣化を防ぐことができる。その結果、
逓倍器の変換効率を高めることが可能となる。

【００２８】ちなみに、後段の単位逓倍器のフィルタの
共振用インダクタである４７ｎＨのチップインダクタの
１ＭＨｚにおけるＱ値は、約１１．５であり、その際の
逓倍器の不要波スプリアス抑圧レベルは、約２２であっ
た。

【００２９】また、前段の単位逓倍器の逓倍数を５倍以
下に設定しているため、逓倍加工された出力の劣化を防
ぎ、高い変換効率を得ることができる。

【００３０】すなわち、周波数が約１５ＭＨｚの逓倍器
の入力を約６逓倍した逓倍周波数１００ＭＨｚ近傍で、
逓倍器の低背化に起因した前段の単位逓倍器のフィルタ
の共振用インダクタのＱ値の劣化が逓倍器の変換効率に
影響を与える。

【００３１】しかしながら、最前段である前段の単位逓
倍器の逓倍数を５倍以下に設定しておくと、逓倍周波数
は前段では７５MHz以下になり、逓倍器の変換効率が前
段の単位逓倍器のフィルタの共振用インダクタのＱ値の
劣化の影響をあまり受けなくなる。

【００３２】図２は、図１の逓倍器を受信側の周波数変
換器に応用した例のブロック図である。局部発振部２０
は、発振器２１と、この発振器２１の出力である発振周
波数をｍ逓倍する逓倍器１０（図１）と、増幅器２２と
で構成される。

【００３３】そして、この局部発振器２０の出力を受信
側のミキサ２３に局部信号として入力させ、入力端子２
４から入力される高周波信号と混合して周波数変換した
上で、中間周波数信号として出力端子２５から出力させ
ている。

【００３４】上述の実施例の周波数変換器によれば、変
換効率を高めることができる小型の逓倍器を使用してい
るため、小型化が実現できるとともに、精度の良い周波
数変換ができる。

【００３５】図３は、図２の周波数変換器を無線機器の
受信側に応用した例のブロック図である。無線機器の受
信側あるいは送信側において２つのミキサを用いるダブ
ルコンバージョンシステムは、同調周波数の選択を容易
にするため、あるいはビート周波数を避けるなどの目的
のために良く用いられる。

【００３６】図３の構成における受信側の動作は、以下
の通りとなる。入力端子３１から第１のミキサ３２への
入力の受信信号ｆＲは、電圧制御発振器からなる局部発
振器３３からの出力である局部信号ｆＬ１と混合し、第
１の中間周波数信号ｆＩ１に変換される。

【００３７】その後、帯域通過フィルタ３４を経て第２
のミキサ３５で、ｍ逓倍の逓倍加工が可能な逓倍器１０
（図１）を備える局部発振部２０からの出力である局部
信号ｆＬ２と混合し、第２中間周波数信号ｆＩ２に変換
されて、出力端子３６から出力される。

【００３８】すなわち、受信信号ｆＲが第１及び第２の
ミキサ３２，３４によって、ダウンコンバートされるた
め、出力である第２の中間周波数信号ｆＩ２は、結局｜
｜ｆＲ−ｆＬ１｜−ｆＬ２｜となる。この際、局部発振
部２０からの出力である局部信号ｆＬ２は、水晶発振器
からなる発振器２１の発振信号ｆｏを逓倍器１０でｍ逓
倍したものである。

【００３９】例えば、入力端子３１から入力される受信
信号ｆＲの周波数が１５０１〜１５１３ＭＨｚとなる
１．５ＧＨｚ帯に用いる場合には、電圧制御発振器３３
の局部信号ｆＬ１の周波数を１３７２〜１３８４ＭＨ
ｚ、発振器２１の発振信号ｆｏの周波数を１０．７１２
５ＭＨｚ、逓倍器１０の逓倍数を１２逓倍とすれば、第
１の中間周波数信号ｆＩ１の周波数が１２９ＭＨｚ（ｆ
Ｒ−ｆＬ１＝１５０１〜１５１３ＭＨ−１３７２〜１３
８４ＭＨｚ）、局部発振部２０の局部信号ｆＬ２の周波
数が１２８．５５ＭＨｚ（＝ｍ×ｆｏ＝１２×１０．７
１２５ＭＨｚ）となり、出力端子３６から出力される第
２の中間周波数信号ｆＩ２の周波数は４５０ｋＨｚとな
る。

【００４０】上述の実施例の周波数変換器によれば、精
度良く周波数変換ができる小型の周波数変換器を使用し
ているため、小型化が実現できるとともに、受信側では
周波数変動の少ない中間周波数信号、送信側では周波数
変動の少ない送信信号を得ることができる。

【００４１】なお、上記の逓倍器の実施例では、少なく
ともＱ値の劣化が直接逓倍器の特性に影響を与える最後
段である後段の単位逓倍器のフィルタの共振用インダク
タのみをチップインダクタとして積層体の表面に搭載す
る場合について説明したが、最後段の単位逓倍器のフィ
ルタの共振用インダクタのみならず、その他の単位逓倍
器のフィルタの共振用インダクタをチップインダクタと
して積層体の表面に搭載しても良い。その場合には、単
位逓倍器のフィルタの共振用インダクタのＱ値の劣化を
より抑えることができるため、より特性の良い逓倍器を
得ることができる。

【００４２】また、２個の単位逓倍器が直列接続される
場合について説明したが、３個以上の単位逓倍器が直列
接続されてもよい。単位逓倍器の数が増えるにともない
逓倍器の逓倍数を大きくすることができる。

【００４３】さらに、３倍の逓倍数を有する単位逓倍器
と４倍の逓倍数を有する単位逓倍器とからなる場合につ
いて説明したが、単位逓倍器の逓倍数は２倍以上であれ
ばよい。

【００４４】さらに、単位逓倍器を構成するフィルタが
帯域通過フィルタの場合について説明したが、共振用イ
ンダクタと共振用コンデンサとからなる共振回路で構成
されていれば、低域通過フィルタ、高域通過フィルタ、
あるいは帯域阻止フィルタであってもよい。

【００４５】また、上記の周波数変換器及び無線機器の
実施例においては、受信側について説明したが、送信側
の場合でも同様の動作をし、同様の効果が得られる。

【００４６】

【発明の効果】請求項１の逓倍器によれば、少なくとも
Ｑ値の劣化が直接逓倍器の特性に影響を与える最後段の
単位逓倍器のフィルタの共振用インダクタをチップイン
ダクタとして積層体の表面に搭載するため、最終段以外
の単位逓倍器のフィルタの共振用インダクタ及び共振用
コンデンサを構成する積層体の内部に形成されたインダ
クタ電極及びコンデンサ電極の距離を小さくすることが
できる。その結果、逓倍器の小型化を実現することがで
きる。

【００４７】また、少なくとも最後段の単位逓倍器のフ
ィルタの共振用インダクタをチップインダクタとして積
層体の表面に搭載するため、最後段の単位逓倍器のフィ
ルタの共振用インダクタのＱ値の劣化を防ぐことができ
る。その結果、逓倍器の変換効率を高めることが可能と
なる。

【００４８】請求項２の逓倍器によれば、少なくとも最
前段の単位逓倍器の逓倍数が５倍以下であるため、逓倍
加工された出力の劣化を防ぎ、高い変換効率を得ること
が可能となる。

【００４９】請求項３の周波数変換器によれば、変換効
率を高めることができる小型の逓倍器を使用しているた
め、小型化が実現できるとともに、精度の良い周波数変
換ができる。

【００５０】請求項４の無線機器によれば、精度良く周
波数変換ができる小型の周波数変換器を使用しているた
め、小型化が実現できるとともに、受信側では周波数変
動の少ない中間周波数信号、送信側では周波数変動の少
ない送信信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の逓倍器に係る一実施例の断面図であ
る。

【図２】図１の逓倍器を受信側の周波数変換器に応用し
た例のブロック図である。

【図３】図２の周波数変換器を無線機器の受信側に応用
した例のブロック図である。

【図４】一般的な逓倍器のブロック図である。

【図５】図４の逓倍器を構成する単位逓倍器のフィルタ
の等価回路図である。

【図６】従来の逓倍器の断面図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ単位逓倍器４ａ，４ｂトランジスタ（Ｂ−Ｔｒ：バイポーラ
トランジスタ）５ａ，５ｂフィルタ（帯域通過フィルタ）１０逓倍器１１積層体Ｌａ，Ｌｂ共振用インダクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J081 AA02 AA19 BB06 CC11 CC42 DD03 DD24 EE02 EE03 FF04 GG10 JJ02 LL01 MM01 MM07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２倍以上の逓倍数を有するトランジスタ
とフィルタとを含む複数の単位逓倍器を縦列接続して、
入力信号を逓倍し、前記入力信号の４倍以上の周波数の
出力信号を得る逓倍器であって、セラミックスからなる複数のシート層を積層してなる積
層体を備え、前記複数の単位逓倍器のうち少なくとも最
後段の単位逓倍器のフィルタを構成する共振用インダク
タをチップインダクタとして前記積層体の表面に搭載す
ることを特徴とする逓倍器。
【請求項２】前記複数の単位逓倍器のうち少なくとも
最前段の単位逓倍器の逓倍数が５倍以下であることを特
徴とする請求項１に記載の逓倍器。
【請求項３】請求項１あるいは請求項２に記載の逓倍
器を用いたことを特徴とする周波数変換器。
【請求項４】請求項３に記載の周波数変換器を用いた
ことを特徴とする無線機器。