JP2001308647A - ハーモニックミキサ回路および不要波抑圧方法 - Google Patents

ハーモニックミキサ回路および不要波抑圧方法

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JP2001308647A
JP2001308647A JP2000121644A JP2000121644A JP2001308647A JP 2001308647 A JP2001308647 A JP 2001308647A JP 2000121644 A JP2000121644 A JP 2000121644A JP 2000121644 A JP2000121644 A JP 2000121644A JP 2001308647 A JP2001308647 A JP 2001308647A
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harmonic mixer
mixer circuit
signal
voltage
frequency
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Toshihide Kuwabara
俊秀 桑原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 局部発振信号周波数の2倍の不要波が送信高
周波信号に現れてしまうことを効果的に防止できるハー
モニックミキサ回路を提供する。 【解決手段】 アンチパラレルダイオード5を構成する
2つのダイオードD1,D2の特性がばらついていたと
きには、出力信号周波数fTXに、局部発振信号周波数f
LOの2倍の周波数成分が現れてくる可能性があるが、バ
イアスフィード回路10を介して可変直流電源13から
直流バイアスが印加される。直流バイアスのレベルは、
アンチパラレルダイオード5を構成する2つのダイオー
ドD1,D2によるクリップ波形の上下のばらつきを解
消するような値である。よって、等価的に、アンチパラ
レルダイオード5を構成する2つのダイオードの特性は
一致し、不要波の発生が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波送信装
置において用いられるハーモニックミキサ回路、および
ハーモニックミキサ回路の出力信号における不要周波数
成分を抑制するための不要波抑制方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来の一般的なハーモニックミ
キサ回路の構成を示す構成図である。図5に示すよう
に、互いに逆極性になるようにダイオードD1,D2が
接続されたアンチパラレルダイオード5の一端に、周波
数fLOの局部発振周波数信号の入力端子(局発入力端
子)1が接続される。局発入力端子1にはショートスタ
ブ6が設けられている。アンチパラレルダイオード5の
他端には、送信高周波信号(周波数fTXとする。)を出
力する端子(送信出力端子)3が不要波抑圧のための高
域通過フィルタ8を介して接続されるとともに、周波数
fIFの中間周波数信号の入力端子(中間周波入力端子)
2が不要波抑圧のための低域通過フィルタ9を介して接
続される。
【0003】また、アンチパラレルダイオード5の他端
には、オープンスタブ7が設けられている。なお、ショ
ートスタブ6は、局部発振周波数信号の波長に対して1
/4の長さを持つ。また、オープンスタブ7は、送信高
周波信号の波長に対して1/2の長さを持つ。
【0004】アンチパラレルダイオード5に正弦波が印
加されると、波形の上下がクリップされて、出力波は方
形波に変換される。方形波は基本周波数の奇数倍の周波
数成分の和として表される。よって、アンチパラレルダ
イオード5を、奇数次の周波数結合素子として利用でき
る。アンチパラレルダイオード5のこのような特性にも
とづいて、図5に示されたハーモニックミキサ回路で
は、送信出力端子3には、周波数fTX=2×fLO±fIF
の送信出力信号が現れる。
【0005】しかし、アンチパラレルダイオード5を構
成する2つのダイオードの特性がばらついていた場合に
は、不要な周波数成分が出力されることがある。例え
ば、アンチパラレルダイオード5による波形の上下のク
リップ動作において、クリップされる電圧が上下でばら
ついていた場合には、半波整流成分が出力に含まれるの
で、出力に2×fLOの周波数成分が現れてくる。
【0006】例えば、図6に示すように、ダイオードD
1,D2のしきい値Vt1,Vt2が等しくない場合には、
アンチパラレルダイオード5のクリップ動作にアンバラ
ンスが生ずる。
【0007】図7(a)に示すように、アンチパラレル
ダイオード5に周波数f0 の正弦波交流信号を印加した
場合を考えると、アンチパラレルダイオード5を構成す
る2つのダイオードの特性が一致していたときには、図
7(b)に示すように、クリップされる電圧(P1点の
電圧)が上下で一致する。その場合、出力の周波数成分
に、周波数f0 の偶数倍の成分は現れない。
【0008】ところが、アンチパラレルダイオード5を
構成する2つのダイオードD1,D2の特性がばらつい
ていたときには、図7(c)に示すように、クリップさ
れる電圧(P1点の電圧)が上下でばらつく。すると、
出力の周波数成分に、周波数f0 の偶数倍の成分が現れ
てくる。従って、図5に示されたハーモニックミキサ回
路では、クリップされる電圧が上下でばらついていた場
合には、出力に2×fLOの周波数成分が現れてくる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】通常、局部発振周波数
信号の周波数(局部発振信号周波数)fLOは、中間周波
数信号の周波数(中間周波信号周波数)fIFに対して1
桁以上高く設定されている。すると、2×fLOの周波数
は、送信高周波信号の周波数(出力信号周波数)fTXに
近い。例えば、中間周波信号周波数fIF=0.5GH
z、局部発振信号周波数fLO=10GHzである場合、
出力信号周波数fTX=20.5GHzまたは19.5G
Hzであるが、2×fLOの周波数は20GHzと出力信
号周波数fTXに近い。
【0010】従って、出力信号周波数fTXに接近した周
波数の不要波が現れるので、出力信号周波数fTXを通過
させつつ、このような不要波を遮断することが難しい。
例えば、後段の高域通過フィルタ8でこのような不要波
を遮断しようとすると、急峻な特性を持つフィルタを用
いなければならないが、そのようなフィルタは高価であ
って、ハーモニックミキサ回路の価格が上昇してしま
う。
【0011】そこで、本発明は、局部発振信号周波数の
偶数倍の不要波が送信高周波信号に現れてしまうことを
効果的に防止できるハーモニックミキサ回路および不要
波抑圧方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によるハーモニッ
クミキサ回路は、中間周波信号入力側に、アンチパラレ
ルダイオードによるクリップ電圧の上下波形のばらつき
を解消する直流バイアス電圧を印加するためのバイアス
フィード回路が接続されていることを特徴とする。
【0013】バイアスフィード回路は、例えば、中間周
波信号入力側に設置されたキャパシタと、直流バイアス
電圧が印加される直流入力端子側に設置されたコイルと
を含む構成である。
【0014】バイアスフィード回路には、アンチパラレ
ルダイオードによるクリップ電圧の上下波形のばらつき
を解消する直流バイアス電圧を供給する直流電圧供給手
段が接続される。
【0015】本発明による不要波抑圧方法は、ハーモニ
ックミキサ回路の中間周波信号入力側に可変直流電源を
接続し、可変直流電源の出力電圧を可変しつつハーモニ
ックミキサ回路の出力信号を観測し、ハーモニックミキ
サ回路の出力信号に含まれる不要波成分を最小にする可
変直流電源の出力電圧を最適のバイアス電圧とすること
を特徴とする。
【0016】ここで、ハーモニックミキサ回路の出力信
号に含まれる不要波成分として、例えば、局部発振信号
の周波数の2倍の周波数の信号を観測する。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明によるハーモニッ
クミキサ回路の一構成例を示すブロック図である。図1
に示す構成において、互いに逆極性になるようにダイオ
ードD1,D2が接続されたアンチパラレルダイオード
5の一端に、周波数fLOの局部発振周波数信号の局発入
力端子1が接続される。局発入力端子1にはショートス
タブ6が設けられている。アンチパラレルダイオード5
の他端には、周波数fTXの送信高周波信号を出力する送
信出力端子3が不要波抑圧のための高域通過フィルタ8
を介して接続されるとともに、周波数fIFの中間周波数
信号の中間周波入力端子2が不要波抑圧のための低域通
過フィルタ9を介して接続される。
【0018】また、アンチパラレルダイオード5の他端
には、オープンスタブ7が設けられている。なお、ショ
ートスタブ6は、局部発振周波数信号の波長に対して1
/4の長さを持つ。また、オープンスタブ7は、送信高
周波信号の波長に対して1/2の長さを持つ。
【0019】さらに、低域通過フィルタ9と中間周波入
力端子2との間に、直流バイアス電圧を印加するための
バイアスフィード回路10が設けられている。バイアス
フィード回路10において、中間周波入力端子2の側に
直流成分素子のためのキャパシタ11が設置され、キャ
パシタ11の中間周波入力端子2接続側とは反対の側
に、交流成分素子のためのコイル12が設置され、コイ
ル12の他端に直流入力端子4が設けられている。直流
入力端子4には、可変直流電源13が接続される。
【0020】次に動作について説明する。バイアスフィ
ード回路10以外の構成要素の動作は、図5に示された
回路における構成要素の動作と同じである。従って、ア
ンチパラレルダイオード5を構成する2つのダイオード
D1,D2の特性がばらついていたときには、出力信号
周波数fTXに、局部発振信号周波数fLOの2倍の周波数
成分が現れてくる可能性がある。
【0021】そこで、この実施の形態では、バイアスフ
ィード回路10を介して可変直流電源13から直流バイ
アスが印加される。直流バイアスのレベルは、アンチパ
ラレルダイオード5を構成する2つのダイオードD1,
D2によるクリップ波形の上下のばらつきを解消するよ
うな値である。
【0022】図2は、バイアスフィード回路および可変
直流電源が接続されたアンチパラレルダイオード5に正
弦波交流信号を印加する場合を示す模式図である。可変
直流電源からバイアス電圧が供給されていない状態で、
アンチパラレルダイオード5によるクリップ波形(P1
点の電圧)の上下が、図3(a)に示すようにばらつい
ていたとする。その場合、上下のばらつきを解消するよ
うな直流電圧が可変直流電源からバイアスフィード回路
を介して供給される。
【0023】従って、等価的に、アンチパラレルダイオ
ード5を構成する2つのダイオードの特性は一致するこ
とになり、図3(b)に示すように、クリップされる電
圧が上下で一致する。その場合、出力信号周波数fTX
に、局部発振信号周波数fLOの2倍の成分は現れなくな
る。
【0024】アンチパラレルダイオード5を構成する2
つのダイオードD1,D2として、図4に示すような特
性のショットキーダイオードを用いた場合、可変直流電
源13は、±500mV程度の可変範囲を有していれば
十分である。ただし、一般に、ばらつきの程度はVthの
10%以内であるから、−50mV〜+50mVの範囲
でバイアス電圧が供給されることになる。
【0025】次に、具体的なバイアス電圧値決定方法を
説明する。図1に示す構成で、可変直流電源13からバ
イアス電圧が供給されていない状態で、送信出力端子3
からの出力信号をスペクトラムアナライザ等の測定器で
観測する。不要波が含まれていることが観測されると、
可変直流電源13の出力電圧を可変しながら送信出力端
子3からの出力信号を観測する。そして、不要波成分、
特に局部発振信号周波数fLOの2倍の周波数成分を最も
小さくする可変直流電源13の出力電圧を見つける。そ
の後、可変直流電源13の出力電圧を見つかった値に固
定するか、または、見つかった値を固定的に出力するよ
うな固定直流電源を直流入力端子4に接続して、ハーモ
ニックミキサ回路を実稼働に供する。
【0026】なお、この方法によれば、ハーモニックミ
キサ回路を運用中に何らかの理由で出力信号における不
要波成分が増大した場合でも、再度、可変直流電源13
の出力電圧を可変しながら送信出力端子3からの出力信
号を観測して、新たな最適バイアス値を見つけることが
できる。
【0027】以上のように、この実施の形態では、ハー
モニックミキサ回路におけるアンチパラレルダイオード
5を構成する2つのダイオードD1,D2の特性がばら
つき、その結果、出力信号周波数fTXに、局部発振信号
周波数fLOの2倍の成分が不要波として現れるような場
合に、中間周波入力端子2の側から直流バイアス電圧を
印加することによって、そのような不要波を抑圧するこ
とができる。
【0028】従って、所望の出力信号周波数fTXが局部
発振信号周波数fLOの2倍の周波数に近いような使用状
況において、高価格のフィルタ等を使用することなく、
効果的に不要波を抑圧できる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、ハーモニックミキサ回
路を、中間周波信号入力側に、アンチパラレルダイオー
ドによるクリップ電圧の上下波形のばらつきを解消する
直流バイアス電圧を印加するためのバイアスフィード回
路が接続されている構成にしたので、アンチパラレルダ
イオードを構成する各ダイオードの特性にばらつきがあ
ってもばらつきを補償するような直流バイアスを供給す
ることが容易になり、ダイオードのばらつきに起因する
不要波の発生を抑制することができる。
【0030】また、不要波抑圧方法を、ハーモニックミ
キサ回路の中間周波信号入力側に可変直流電源を接続
し、可変直流電源の出力電圧を可変しつつハーモニック
ミキサ回路の出力信号を観測し、ハーモニックミキサ回
路の出力信号に含まれる不要波成分を最小にする可変直
流電源の出力電圧を最適のバイアス電圧とするように構
成したので、不要波の発生を効果的に抑制することがで
きる直流バイアスを設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるハーモニックミキサ回路の一構
成例を示すブロック図である。
【図2】 アンチパラレルダイオードに正弦波交流信号
を印加する場合を示す模式図である。
【図3】 アンチパラレルダイオードによるクリップ波
形例を示す説明図である。
【図4】 アンチパラレルダイオードの特性例を示す説
明図である。
【図5】 従来のハーモニックミキサ回路を示すブロッ
ク図である。
【図6】 アンチパラレルダイオードのDC特性のばら
つきを説明するための説明図である。
【図7】 アンチパラレルダイオードに正弦波交流信号
を印加したる場合の波形例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 局発入力端子 2 中間周波入力端子 3 送信出力端子 5 アンチパラレルダイオード 6 ショートスタブ 7 オープンスタブ 8 高域通過フィルタ 9 低域通過フィルタ 10 バイアスフィード回路 13 可変直流電源

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アンチパラレルダイオードを有し、局部
    発振信号と中間周波信号とを混合して出力信号を得るハ
    ーモニックミキサ回路において、 中間周波信号入力側に、前記アンチパラレルダイオード
    によるクリップ電圧の上下波形のばらつきを解消する直
    流バイアス電圧を印加するためのバイアスフィード回路
    が接続されていることを特徴とするハーモニックミキサ
    回路。
  2. 【請求項2】 バイアスフィード回路は、中間周波信号
    入力側に設置されたキャパシタと、直流バイアス電圧が
    印加される直流入力端子側に設置されたコイルとを含む
    請求項1記載のハーモニックミキサ回路。
  3. 【請求項3】 バイアスフィード回路には、アンチパラ
    レルダイオードによるクリップ電圧の上下波形のばらつ
    きを解消する直流バイアス電圧を供給する直流電圧供給
    手段が接続される請求項2記載のハーモニックミキサ回
    路。
  4. 【請求項4】 ハーモニックミキサ回路の中間周波信号
    入力側に、可変直流電源を接続し、 前記可変直流電源の出力電圧を可変しつつ、ハーモニッ
    クミキサ回路の出力信号を観測し、 ハーモニックミキサ回路の出力信号に含まれる不要波成
    分を最小にする前記可変直流電源の出力電圧を最適のバ
    イアス電圧とする不要波抑圧方法。
  5. 【請求項5】 ハーモニックミキサ回路の出力信号に含
    まれる不要波成分として、局部発振信号の周波数の2倍
    の周波数の信号を観測する請求項4記載の不要波抑圧方
    法。
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