JP2000514988A - Ｍｍｉｃ技術によるコールドｆｅｔカッドを有するダブルバランスド小型ミクサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、コールドＦＥＴ（１１〜１４）のカッド（１０）を有するダブルバランスドミクサに関する。ミクサはカッド（１０）の入出力接続部用の１８０°カップラを備え、これらのカップラは、カッド（１０）に直接カスケード接続された三線路を有するλ／１６カップラ（２１、２２）である。本発明により、λ／４カップラを使用するコールドＦＥＴカッド型ミクサと比べ、ＫＵバンドにおいて空間占有体積を５．４分の１にすることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 ＭＭＩＣ技術によるコールドＦＥＴカッドを有する ダブルバランスド小型ミクサ 本発明の分野は高周波信号ミクサの分野である。より詳細には、本発明は、特 にＭＭＩＣ（マイクロ波モノリシック集積回路）技術で実現可能なコールドＦＥ Ｔカッドを有するダブルバランスド小型ミクサに関する。 ミクサは従来、例えば、受信無線周波数信号ＲＦなどの入力信号を、局部発振 器信号ＬＯにより、例えば、中間周波数信号ＦＩなどの出力信号に周波数変換す る機能を有する。Ｆ_RFを信号RFの周波数とし、Ｆ_LOを信号ＬＯの周波数とする時 、一般に、Ｆ_RF−Ｆ_LOに等しい信号ＦＩの周波数Ｆ_FIが求められる。 ミクサを使用した場合に直面する問題は、実際には、ミクサの出力信号が複数 の周波数のスペクトルで構成されること、すなわち、ｎおよびｍを整数とする時 、 ｎ・Ｆ_RF±ｍ・Ｆ_LO となることである。 従ってミクサの出力側では、所望の周波数だけでなく一群の寄生周波数も得ら れるが、後者は除去するのが望ましい。この目的のため、入力接続部（ＲＦ）お よび出力接続部（ＦＩ）に１８０°カップラを備え、ある数の寄生周波数の逆位 相結合が可能なバランスドミクサを使用する。 第１図は、ミクサ内で使用するためのダブルバランスドコールドＦＥＴカッド を示す図である。 通常、符号１０で示す第１図のカッドは、平衡ブリッジを形成する四つのコー ルドＦＥＴ１１〜１４を含む。直流バイアス電圧Ｖｇｓ１およびＶｇｓ２は場合 によっては同一であることもあるが、これらがＦＥＴ１１〜１４のゲートに印加 される。カッド１０は、中間周波数信号ＦＩを供給するために、無線周波数信号 ＲＦを局部発振器信号ＯＬと混合するためのものである。より詳細には、六つの 接続部、すなわち、信号ｒｆおよび一入力接続部１５および１６と、局部発振器信号ＯＬおよびそ 信号ＲＦが印加される図示しない１８０°カップラから出力さ 組み合わされ、出力信号ＦＩを供給するようになっている。通常、５０Ωインピ ーダンス適合網が、接続部１５および１６と入力カップラとの間、ならびに、接 続部１９および２０と出力カップラとの間に挿入される。 ＦＥＴ１１〜１４はスイッチとして動作する。すなわち、そ 数Ω（導通状態）あるいは数ｋΩ（阻止状態）になる。 １８０°カップラは複数の形態で実現することができる。すなわち、第一実施 形態は、米国特許第４６０３４３６号において記載されているようなハイブリッ ドリング（「ラットレース」とも呼ばれる）を使用することから成る。ハイブリ ッドリングは、λを当該信号の波長とする時、１．５λの円周のマイクロストリ ップ線路であり、その出力はλ／４のピッチで分布している。第二実施形態は、 同じく波長λ／４の結合線路を用いる「バラン」回路を使用することから成る。 バラン回路を用いるミクサは例えば米国特許第５１４２６９７号において記載 されている。第三の解決方法は、コプレーナ技術で、同じくλ／４の均一寸法開 放型回路を必要とするコプレーナ線路／スロット線路移行部を使用することであ る。 これら種々のカップラがもたらす主たる問題は、カップラのλ／４構造にとも ない、どのカップラも大きな空間占有体積を有することである。従ってカップラ は、Ｓ、Ｃ、Ｘ、さらにはＫＵバンド（１０〜１５ＧＨｚ）におけるＭＭＩＣ技 術による実施には適さず、そのために、小型ミクサが得られるようにしなければ ならない。さらに、カッドとカップラとの間でインピーダンス適合網を使用する ことが必要であり、そのため、ミクサの空間占有体積が更に増加する。 本発明は特にこれらの欠点を解消することを目的とする。 より詳細には、本発明の目的の一つは、カッドの入出力接続部（ＲＦおよびＦ Ｉ）用の１８０°カップラを備え、従来の技術のミクサと比べ小さな空間占有体 積を有するコールドＦＥＴカッドを有するダブルバランスドミクサを提供するこ とである。 これらの目的、ならびに下で明らかになる他の目的は、カップラが、カッドに 直接カスケード接続された三線路を有するλ／１６カップラであることを特徴と する、カッドの入出力接続 部用の１８０°カップラを備える種類のコールドＦＥＴカッドを有するダブルバ ランスドミクサにより達成される。 有利には、カッドによりもたらされるインピーダンスが、カップラによりもた らされるインピーダンスの共役複素インピーダンスに等しくなるように、ＦＥＴ のゲートの展開と、ゲートのバイアスが最適化される。 好ましくは、１ＧＨｚを上回る周波数の信号がカッドの入力接続部に接続され たカップラに印加され、同様に、１ＧＨｚを上回る周波数の信号がカッドの出力 接続部に接続されたカップラから出力される。 本発明によるミクサは、有利には、ＫＵバンド内で動作するようにＭＭＩＣ技 術で実現される。 本発明の他の特徴および長所は、非限定的例として示した好ましい実施形態に ついての以下の説明と添付の図面を読むことにより明らかになろう。 − 第１図は、ミクサ内で使用するためのダブルバランスドコールドＦＥＴカ ッドを示す図である。 − 第２図は、ＭＭＩＣ技術で実現される本発明によるコールドＦＥＴカッド を有するダブルバランスドミクサを示す図で ある。 − 第３図は、第２図のミクサ内で使用されるような接続された三線路を有す るλ／１６カップラを示す図である。 第１図は従来の技術を参照して上で記述した。 第２図は、ＭＭＩＣ技術で実現される本発明によるコールドＦＥＴカッドを有 するダブルバランスドミクサを示す図である。 カスケード接続された三線路を有するλ／１６、１８０°カップラを使用するこ とを提案する。このようなカップラを第３図に示す。 入力部３０に印加される信号の波長をλとする時、符号２９で示す第３図のカ ップラはλ／１６に等しい長さを有する。二つの出力部３１および３２は各々、 入力部３０に印加された信号を減衰して供給するが、この信号は反対の位相であ る。従って入力部３０に信号Ｅを印加することにより、出力部３１に信 ２９は完全に対称である。すなわち、接続部３１および３２に信号を印加するこ とにより、接続部３０に出力信号が供給され る。カップラ２９は、以下のようにして相互に結合された３本の並列線路３３、 ３４、３５を含む。接続部３０は中央線路３４の下端に接続され、中央線路の上 端は埋め込み端子極３６（金属穴）によりアースに接続される。線路３３の下端 は埋め込み端子極３７によりアースに接続され、その上端は接続部３２に接続さ れ、線路３５の上端は埋め込み端子極３６に接続され、その下端は接続部３１を 構成する。 第２図に戻ると、この種類の二つのカップラ２１、２２は、 使用され、他方は、カッド１０から出力された信号ｆｉおよび 信号ＦＩよりも高い周波数を有する（Ｆ_FI＝Ｆ_RF−Ｆ_OL）ので、カップラ２１は カップラ２２より小さいことに留意されたい。 また、カップラ２１および２２とコールドＦＥＴカッド１０との間にはインピ ーダンス適合網が存在しないことにも留意されたい。すなわち、発明者は、コー ルドＦＥＴのカッドと接続された三線路を有するλ／１６カップラとの間にイン ピーダンスの優れた適合性があることを明らかにした。その場合、イン ピーダンスの完全な適合を得るために、ＦＥＴ１１〜１４のゲートの展開と、こ れらのＦＥＴのゲートバイアスＶｇｓ１およびＶｇｓ２が最適化される。例えば 、カッドによりもたらされるインピーダンスは、カップラ２１および２２により もたらされるインピーダンスの共役複素インピーダンスに等しく、これらの要素 は直接カスケード接続することができる。 カップラの接続部とカッドの接続部との間の結合は自己誘導特性を有するので 、有利には、四つの補償コンデンサ２３〜２６がカッド１０の接続部１５、１６ 、および１９、２０の近傍に設けられる。さらに、これらのコンデンサ２３〜２ ６により、コールドＦＥＴのゲートに印加される連続バイアスをさらに切断する ことが可能である。 本発明により、λ／４カップラを使用するコールドＦＥＴカッドを有するミク サと比べ、ＫＵバンドにおいて空間占有体積を５．４分の１にすることが可能で ある。本発明は、非限定的にＡｓＧａまたはＳｉ技術で実現可能である。本発明 によるミクサは、空間占有体積が小さいため、特にハイブリッド技術による実施 にも適する。 一般的に本発明は、１ＧＨｚを上回る周波数を有する全信号 ＲＦおよびＦＩの混合、および特にＫＵバンド（１０〜１５ＧＨｚ）での動作に 適用される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．カップラが、カッド（１０）に直接カスケード接続された三線路を有するλ ／１６カップラ（２１、２２）であることを特徴とする、カッド（１０）の入出 力接続部用の１８０°カップラを備える種類のコールドＦＥＴカッド（１０）を 有するダブルバランスドミクサ。 ２．前記カッド（１０）によりもたらされるインピーダンスが、前記カップラ（ ２１、２２）によりもたらされるインピーダンスの共役複素インピーダンスに等 しくなるように、前記ＦＥＴ（１１〜１４）のゲートの展開と、前記ゲートのバ イアス（Ｖｇｓ１、Ｖｇｓ２）が最適化されることを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載のミクサ。 ３．１ＧＨｚを上回る周波数の信号（ＲＦ）が、前記カッド（１０）の入力接続 部（１５、１６）に接続された前記カップラ（２１）に印加されることを特徴と する請求の範囲第１項または第２項に記載のミクサ。 ４．１ＧＨｚを上回る周波数の信号（ＦＩ）が、前記カッドの出力接続部（１９ 、２０）に接続された前記カップラ（２２） から出力されることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に 記載のミクサ。 ５．ＭＭＩＣ技術で実現されることを特徴とする請求の範囲第１項から第４項の いずれか一項に記載のミクサ。 ６．ＫＵバンド内で動作することを特徴とする請求の範囲第１項から第５項のい ずれか一項に記載のミクサ。