JP2002043854A

JP2002043854A - マイクロ波帯用ミキサおよびそれを用いた送信コンバータと受信コンバータ

Info

Publication number: JP2002043854A
Application number: JP2000227697A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Gidou; 孝信儀同
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2002-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】変換損失を減じて増幅器への負担を軽減する。【解決手段】プリント基板１の裏面に設けられたミキシ
ング用のダイオード組立５に対し、表面側にダイオード
組立６を追加し、ダイオード組立５、６をスルーホール
６１で並列に接続することにより、ＲＦ信号からＩＦ信
号あるいはＩＦ信号からＲＦ信号への変換損失を減少さ
せる。

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用ミキ
サおよびそれを用いた送信コンバータと受信コンバータ
に関し、特に変換損失を低減したシングルバランス型の
ミキサおよびそれを用いた送信コンバータと受信コンバ
ータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のマイクロ波帯用ミキサ
は、例えば図６に示す構成をしている。図６は従来例と
してシングルバランス型のミキサの（ａ）表面、（ｂ）
裏面、（ｃ）は横断面をそれぞれ示す構成図である。

【０００３】本図において、プリント基板１の裏面に局
発信号導入部２、ＲＦ信号入力（出力）部４およびＩＦ
信号出力（入力）部３で示す各マイクロスリップライン
が形成され、そして表面にスロットライン型１８０゜バ
ラン７が形成され、このスロットライン型１８０゜バラ
ン７のスロットラインの中点部をそれぞれまたぐように
実装されかつ直列に接続された２個のダイオードから成
るダイオード組立５とから構成されている。

【０００４】局発信号導入部２、ＲＦ信号入力（出力）
部４およびＩＦ信号出力（入力）部３を構成する各マイ
クロストリップラインとスロットライン型１８０゜バラ
ン７のスロットラインとはプリント基板１を介して電磁
界結合されている。またスロットライン型１８０゜バラ
ン７のスロットラインとダイオードペア５とも電磁界結
合されているが、スロットラインの中点部をまたぐよう
に実装されたダイオード組立６の２つのダイオードには
局発信号が１８０゜の位相差を持って伝送される。

【０００５】次に動作について説明する。プリント基板
１裏面の局発信号導入部２に入力された局発信号は、表
面のスロットライン型１８０゜バラン７のスロットライ
ンに電磁界結合され、そのエネルギーをスロットライン
に伝送する。局発信号導入部２とスロットラインが結合
する部位とダイオードに結合するスロットラインの中点
部との距離（Ｌ）は、対象とするＲＦ周波数のプリント
配線板上の実効波長（λｇ）の１／４より長く構成され
ているので、局発信号導入部２からのエネルギーは殆ど
真下のスロットラインに伝送される。これにより２つの
ダイオードに局発信号が正確に位相差１８０゜をもって
２分されて伝送される。

【０００６】一方ＲＦ信号入力（出力）部４に加えられ
たマイクロ波帯の高周波信号であるＲＦ信号は、同様に
スロットラインに電磁界結合されてダイオード組立５の
２つのダイオードに伝送される。このダイオード組立で
局発信号とＲＦ信号とがミキシング（乗算）されてその
差周波数、即ち周波数ダウンされた中間周波数がＩＦ信
号としてＩＦ信号出力（入力）部２から取出される。上
述した２つのダイオードの位相差１８０゜を正確に保持
することは、この時の変換損失の軽減、また局発信号と
ＲＦ信号とのアイソレーションを良好にするためであ
る。

【０００７】尚、上述した動作説明は本ミキサを受信コ
ンバータに使用した場合であるが、ＲＦ信号とＩＦ信号
の入出力関係を変えることにより送信コンバータにも適
用することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような構成により
ＲＦ信号入力部に加えられたＲＦ信号は、局発信号との
ミキシングによりその差周波数であるＩＦ信号に変換さ
れてＩＦ信号出力部から取出されるが、この変換動作に
は損失が発生する。この損失は、マイクロストリップラ
インからスロットラインあるいはダイオードへの伝送損
失およびダイオード自体の変換損失などを合計したもの
であり、従来例のように低減努力はされているものの、
通常６〜７ｄＢでありまだ大きい値である。この損失分
は装置側のマイクロ波帯送信増幅器あるいは受信増幅器
などで補償するが、これら増幅器はこの分利得を上げね
ばならず負担がかかるという問題がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波帯用
ミキサは、局発信号とＲＦ信号（ＩＦ信号）とを同時に
複数のダイオードからなるミキシング用ダイオード組立
に加えここで発生する前記局発信号とＲＦ信号（ＩＦ信
号）との差（和）周波数をＩＦ信号（ＲＦ信号）として
取り出すマイクロ波帯用ミキサにおいて、前記ミキシン
グ用ダイオード組立の各ダイオードに同特性のダイオー
ドを並列に付加している。

【００１０】例えば、２層プリント基板と、この２層プ
リント基板の表面に形成されたスロットライン型１８０
゜バランとこのスロットライン型１８０゜バランのスロ
ットラインの中点部をそれぞれ跨ぐように実装されかつ
直列に接続された２つのダイオードからなる第１のダイ
オード組立と、前記２層プリント基板の裏面に形成され
た局発信号導入部とＲＦ信号入力（出力）部とＩＦ信号
出力（入力）部と前記第１のダイオード組立と前記２層
プリント基板を介して背中合わせに実装されかつ極性を
合わせてそれぞれのダイオードが並列に接続された第２
のダイオード組立とを備えて構成する。

【００１１】更に、３層プリント基板と、この３層プリ
ント基板の中間層に形成されたスロットライン型１８０
゜バランと、前記３層プリント基板の表面に前記スロッ
トライン型１８０゜バランのスロットラインの中点部を
プリント基板を介してそれぞれ跨ぐように実装されかつ
直列に接続された２つのダイオードからなる第１のダイ
オード組立と、前記３層プリント基板の裏面に形成され
た局発信号導入部とＲＦ信号入力（出力）部とＩＦ信号
出力（入力）部と前記第１のダイオード組立とプリント
基板を介して背中合わせに実装されかつ極性を合わせて
それぞれダイオードが並列に接続された第２のダイオー
ド組立と備えて構成しても良い。

【００１２】また、前記第１のダイオード組立と前記第
２のダイオード組立とはプリント基板に設けられたスル
ーホールを介して接続するようにしても良い。

【００１３】本発明の送信コンバータは、送信ＩＦ信号
を入力し局発信号との和周波数を発生する送信ミキサ
と、前記送信ミキサの発生する和周波数を選択するバン
ドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタの出力信号
を電力増幅し送信ＲＦ信号として出力する電力増幅器と
前記局発信号を発生する局部発振器とから成る送信コン
バータにおいて、前記送信ミキサは請求項２記載のマイ
クロ波帯用ミキサを用いこのマイクロ波帯ミキサの１Ｆ
信号出力（入力）部に前記送信ＩＦ信号を入力しそして
ＲＦ信号入力（出力）部から前記和周波数を取出してい
る。

【００１４】また、本発明の受信コンバータは、受信信
号を入力し所定のレベルまで電圧増幅する低雑音増幅器
と、前記低騒音増幅器の出力信号から受信ＲＦ信号を選
択するバンドパスフィルタと、前記受信ＲＦ信号を入力
し局発信号との差周波数を発生し、これを受信ＩＦ信号
として出力する受信ミキサと、前記局発信号を発生する
局部発振器とより成る受信コンバータにおいて、前記受
信ミキサは請求項２記載のマイクロ波帯用ミキサを用い
このマイクロ波帯用ミキサのＲＦ信号入力（出力）部に
前記受信ＲＦ信号を入力しそしてＩＦ信号出力（入力）
部から前記受信ＩＦ信号を取出すようにしている。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。図１はマイクロ波帯用ミキサ
について本発明の第１の実施の形態例を示す（ａ）表
面、（ｂ）裏面、（ｃ）横断面の各構成図、図２はマイ
クロ波帯用ミキサについて、本発明の第２の実施の形態
例を示す（ａ）表面、（ｂ）中間層、（ｃ）裏面、
（ｄ）横断面の各構成図、図３は図１、２における変換
損失を示す特性図である。

【００１６】図１において、マイクロ波帯用ミキサの本
発明の第１の実施の形態例を説明する。２層のプリント
基板１と、このプリント基板１の表面に形成されたスロ
ットライン型１８０゜バラン７とこのスロットライン型
１８０゜バラン７のスロットラインの中点部をそれぞれ
跨ぐように実装されかつ直列に接続された２つのダイオ
ードからなるダイオード組立５と、プリント基板１の裏
面に形成された局発信号導入部２とＲＦ信号入力（出
力）部４とＩＦ信号出力（入力）部３とダイオード組立
５とプリント基板１を介して背中合わせに実装されかつ
極性を合わせてそれぞれのダイオードが並列に接続され
たダイオード組立６とで構成されている。

【００１７】また、ダイオード組立５とダイオード組立
６とはプリント基板１に設けられたスルーホール６１に
よりそれぞれ接続されている。

【００１８】局発信号導入部２、ＲＦ信号入力（出力）
部４およびＩＦ信号出力（入力）部３で示した各マイク
ロストリップラインとスロットライン型１８０゜バラン
７のスロットラインとは交差する部分でプリント基板１
を介して電磁界結合されている。更にスロットライン型
１８０゜バラン７のスロットラインとこのスロットライ
ンの中点部に実装されてダイオード組立５、６とも電磁
界結合されている。そして、各ダイオードペアの２つの
ダイオードには局発信号が１８０゜の位相差で伝送され
る。

【００１９】次に動作について説明する。局発信号導入
部２に入力された局部信号はプリント基板１裏面のスロ
ットライン型１８０゜バラン７のスロットラインに電磁
界結合され、そのエネルギーをスロットラインに伝送す
る。局発信号導入部２とスロットラインが結合する部位
とダイオード組立５の２つのダイオードに結合するスロ
ットライン部の中点との距離（Ｌ）は、対象とするＲＦ
周波数のプリント配線板上の実効波長（λｇ）の１／４
より長く構成されているので、局発信号導入部２からの
エネルギーは殆ど真下のスロットラインに伝送される。
これらによりスロットのインからダイオード組立６の２
つのダイオードに局発信号が正確に位相差１８０゜をも
って２分されて伝送される。また同様にスロットライン
からプリント基板１を介してダイオード組立６の２つの
ダイオードにも伝送される。

【００２０】一方、ＲＦ信号入力（出力）部４にＲＦ信
号が加えられた場合、ＲＦ信号はスロットラインを介し
てそれぞれダイオード組立５、６に伝送される。各ダイ
オード組立で局発信号とＲＦ信号とがミキシング（乗
算）されてその差周波数が発生し、これがＩＦ信号とし
てＩＦ信号出力（入力）部３から取出される。

【００２１】あるいは、ＩＦ信号出力（入力）部３にＩ
Ｆ信号が入力された場合、ＩＦ信号はスロットラインを
介してそれぞれダイオード組立５、６へ伝達される。各
ダイオード組立で局発信号とＩＦ信号とがミキシングさ
れてその和周波数が発生し、これがＲＦ信号としてＲＦ
信号入力（出力）部４から出力される。

【００２２】ダイオード組立５と６とは並列接続されて
いるので、加えられた信号により各ダイオードに発生す
るミキシング出力は合算したものとなりＩＦ出力は増加
する。従って変換損失はこの分軽減されることになる。
図３はこの変換損失を示す特性図で、図示のように従来
のダイオード組立が１つの場合に比べて変換損失は１〜
２ｄＢ改善されている。

【００２３】次に図２について本発明の第２の実施の形
態例を説明する。図２において、３層のプリント基板８
と、このプリント基板８の中間層に形成されたスロット
ライン型１８０゜バラン７と、プリント基板８の表面に
スロットライン型１８０゜バラン７のスロットラインの
中点部をプリント基板を介してそれぞれ跨ぐように実装
されかつ直列に接続された２つのダイオードからなるダ
イオード組立５と、プリント基板８の裏面に形成された
局発信号導入部２とＲＦ信号入力（出力）部４とＩＦ信
号出力（入力）部３とダイオード組立５とプリント基板
を介して背中合わせに実装されかつ極性を合わせてそれ
ぞれのダイオードが並列に接続されたダイオード組立６
とで構成されている。

【００２４】また、ダイオード組立５とダイオード組立
６とはプリント基板に設けられたスルーホール６１を介
して接続されている。

【００２５】動作の説明は図１で説明した第１の実施の
形態例と同様であるので省略するが、図１と比較する
と、３層プリント基板を用いるので製造コストがやや高
くなる反面、スロットライン型１８０゜バラン７が３層
のプリント基板８の中間層に形成されているので、スロ
ットラインを通過する信号の放射が抑えられ伝送損失が
小さくなる。更にダイオード組立５、６がスロットライ
ンに対して対称の位置関係になるので結合バランスが良
くなり、全体として変換損失が更に減少する特徴があ
る。

【００２６】次に図４を参照して本発明の送信コンバー
タについて説明する。図４において、本送信コンバータ
は、送信ＩＦ信号４０１を入力し局発信号との和周波数
を発生する送信ミキサ４１と、送信ミキサ４１の発生す
る和周波数を選択するバンドパスフィルタ４２と、バン
ドパスフィルタ４２の出力信号を電力増幅し送信ＲＦ信
号４０２として出力する電力増幅器４３とから構成され
ている。送信ミキサ４１は図１で説明したマイクロ波帯
用ミキサを用い、このマイクロ波帯ミキサのＩＦ信号出
力（入力）部３に送信ＩＦ信号４０２を入力し、そして
ＲＦ信号入力（出力）部４から和周波数を取出してい
る。

【００２７】通常、送信ＩＦ信号４０１は７０ＭＨｚの
中間周波数、送信ＲＦ信号４０２は６，０７０ＭＨｚま
た局発信号は６，０００ＭＨｚのマイクロ波帯の周波数
で使用される。

【００２８】特に送信ミキサ４１は変換損失が少ないの
で、この分電力増幅４３は利得を小さくできるなど負担
が軽くなる。

【００２９】次に図５を参照して本発明の受信コンバー
タについて説明する。図５において、本受信コンバータ
は、受信信号を入力し所定のレベルまで電圧増幅する低
雑音増幅器５１と、低雑音増幅器５１の出力信号から所
定の帯域の受信ＲＦ信号５１を選択するバンドパスフィ
ルタ５２と、受信ＲＦ信号５０１を入力し局発信号との
差周波数を発生しこれを受信ＩＦ信号５０２として出力
する受信ミキサ５３と、前記局発信号を出力する局発信
号発振器５４とから構成されている。受信ミキサ５３は
図１で説明したマイクロ波帯用ミキサを用いており、こ
のマイクロ波帯用ミキサのＲＦ信号入力（出力）部４に
受信ＲＦ信号５０１を入力し、そしてＩＦ信号出力（入
力）部３から受信ＩＦ信号５０２を取出している。

【００３０】通常、この受信コンバータも前述した送信
コンバータと同じ周波数帯で使用される。また、受信ミ
キサ５３は変換損失が少ないので、低雑音増幅器５１は
この分利得が小さくてすむなど負担が軽くなっている。

【００３１】尚、送信ミキサ４１、受信ミキサ５３に図
２で説明したマイクロ波帯用ミキサを用いても同様な効
果があることは言うまでもない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のマイクロ波
帯用ミキサは、ミキシング用のダイオード組立を２組み
用いるなどしているので、ダイオードから発生するＩＦ
出力信号あるいはＲＦ信号が増加し、結果として変換損
失が減少するという効果がある。

【００３３】また、本発明の送信コンバータあるいは受
信コンバータはミキサ損失が減少するので送信側増幅器
あるいは受信側増幅器の負担が軽減されるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】マイクロ波帯用ミキサについて、本発明の第１
の実施の形態例を示す（ａ）表面、（ｂ）裏面、（ｃ）
横断面の各構成図である。

【図２】マイクロ波帯用ミキサについて、本発明の第２
の実施の形態例を示す（ａ）表面、（ｂ）裏面、（ｃ）
横断面の各構成図を示す。

【図３】図１、２における変換損失を示す特性図であ
る。

【図４】送信コンバータについて、本発明の実施の形態
例を示すブロック図である。

【図５】受信コンバータについて、本発明の実施の形態
例を示すブロック図である。

【図６】マイクロ波帯用ミキサの従来例を示す（ａ）表
面、（ｂ）裏面、（ｃ）横断面の各構成図である。

【符号の説明】

１、８プリント基板２局発信号導入部３ＩＦ信号出力（入力）部４ＲＦ信号入力（出力）部５、６ダイオードペア６１スルーホール７スロットライン型１８０゜バラン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】局発信号とＲＦ信号（ＩＦ信号）とを同
時に複数のダイオードからなるミキシング用ダイオード
組立に加えここで発生する前記局発信号とＲＦ信号（Ｉ
Ｆ信号）との差（和）周波数をＩＦ信号（ＲＦ信号）と
して取り出すマイクロ波帯用ミキサにおいて、前記ミキ
シング用ダイオード組立の各ダイオードに同特性のダイ
オードを並列に付加することを特徴とするマイクロ波帯
用ミキサ。
【請求項２】２層プリント基板と、この２層プリント
基板の表面に形成されたスロットライン型１８０゜バラ
ンとこのスロットライン型１８０゜バランのスロットラ
インの中点部をそれぞれ跨ぐように実装されかつ直列に
接続された２つのダイオードからなる第１のダイオード
組立と、前記２層プリント基板の裏面に形成された局発
信号導入部とＲＦ信号入力（出力）部とＩＦ信号出力
（入力）部と前記第１のダイオード組立と前記２層プリ
ント基板を介して背中合わせに実装されかつ極性を合わ
せてそれぞれのダイオードが並列に接続された第２のダ
イオード組立とを備えることを特徴とするマイクロ波帯
用ミキサ。
【請求項３】３層プリント基板と、この３層プリント
基板の中間層に形成されたスロットライン型１８０゜バ
ランと、前記３層プリント基板の表面に前記スロットラ
イン型１８０゜バランのスロットラインの中点部をプリ
ント基板を介してそれぞれ跨ぐように実装されかつ直列
に接続された２つのダイオードからなる第１のダイオー
ド組立と、前記３層プリント基板の裏面に形成された局
発信号導入部とＲＦ信号入力（出力）部とＩＦ信号出力
（入力）部と前記第１のダイオード組立とプリント基板
を介して背中合わせに実装されかつ極性を合わせてそれ
ぞれダイオードが並列に接続された第２のダイオード組
立と備えることを特徴とするマイクロ波帯用ミキサ。
【請求項４】前記第１のダイオード組立と前記第２の
ダイオード組立とはプリント基板に設けられたスルーホ
ールを介して接続することを特徴とする請求項２あるい
は３記載のマイクロ波帯用ミキサ。
【請求項５】送信ＩＦ信号を入力し局発信号との和周
波数を発生する送信ミキサと、前記送信ミキサの発生す
る和周波数を選択するバンドパスフィルタと、前記バン
ドパスフィルタの出力信号を電力増幅し送信ＲＦ信号と
して出力する電力増幅器と前記局発信号を発生する局部
発振器とから成る送信コンバータにおいて、前記送信ミ
キサは請求項２記載のマイクロ波帯用ミキサを用いこの
マイクロ波帯ミキサの１Ｆ信号出力（入力）部に前記送
信ＩＦ信号を入力しそしてＲＦ信号入力（出力）部から
前記和周波数を取出すことを特徴とする送信コンバー
タ。
【請求項６】受信信号を入力し所定のレベルまで電圧
増幅する低雑音増幅器と、前記低騒音増幅器の出力信号
から受信ＲＦ信号を選択するバンドパスフィルタと、前
記受信ＲＦ信号を入力し局発信号との差周波数を発生
し、これを受信ＩＦ信号として出力する受信ミキサと、
前記局発信号を発生する局部発振器とより成る受信コン
バータにおいて、前記受信ミキサは請求項２記載のマイ
クロ波帯用ミキサを用いこのマイクロ波帯用ミキサのＲ
Ｆ信号入力（出力）部に前記受信ＲＦ信号を入力しそし
てＩＦ信号出力（入力）部から前記受信ＩＦ信号を取出
すことを特徴とする受信コンバータ。