JP2002118425A - 低雑音コンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周囲温度の変化の影響を受けず、周波数変換
を行なうトランジスタに安定した電圧を供給できる駆動
回路を含む低雑音コンバータを提供する。 【解決手段】 コンバータの混合回路（ＭＩＸ）におい
て、駆動回路１０内のバイポーラトランジスタＴｒ１の
ベースと正電源ノード２３との間に、温度特性補償回路
１１としてバイポーラトランジスタＴｒ２を接続する。
駆動回路１０の周囲温度が上昇した場合、トランジスタ
Ｔｒ１の温度特性によりトランジスタＴｒ１のコレクタ
電流は増加するため、高電子移動度トランジスタ５０の
ドレイン電圧は低下する方向へ働くが、同時に温度特性
補償回路１１内のトランジスタＴｒ２のコレクタ電流も
増加し、Ｂ１点の電圧が増加することから、トランジス
タＴｒ１のコレクタ電流の増加は抑制され、その結果ト
ランジスタ５０のドレイン電圧は安定化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は低雑音コンバータ
（Low Noise Block down-converter、以下ＬＮＢと称す
る）に関し、さらに詳しくは、衛星放送受信システムの
ＬＮＢに関する。

【０００２】

【従来の技術】衛星放送受信システムにおいて、ＬＮＢ
は、放送衛星から受信した１２ＧＨｚ帯の衛星放送波信
号を低雑音で増幅するとともに、中間周波数（ＩＦ）帯
域に周波数変換する機能を有する。上記周波数変換は、
ＬＮＢ内部の混合回路（以下ＭＩＸと称する）で実施さ
れる。

【０００３】図９はＭＩＸの回路図である。ＭＩＸ回路
は、実際に周波数変換を行なうトランジスタとして使用
する高電子移動度トランジスタ（以下、ＨＥＭＴと称す
る）５０と、駆動回路１０とを含む。駆動回路１０は、
ＰＮＰバイポーラトランジスタＴｒ１と複数の抵抗素子
とを含む。

【０００４】駆動回路１０はＨＥＭＴ５０のドレインに
定電圧を供給しており、この定電圧によりＭＩＸは安定
した周波数変換を行なうことが可能となる。すなわち、
ＭＩＸの特性は、このＨＥＭＴ５０のドレイン電圧に大
きく依存している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｍ
ＩＸにおいて、駆動回路１０内のＰＮＰバイポーラトラ
ンジスタＴｒ１の周囲温度が変化した場合、ＰＮＰバイ
ポーラトランジスタＴｒ１自体の温度特性によりＨＥＭ
Ｔ５０のドレインに供給する電圧が変化する。ドレイン
電圧の変化は、ＨＥＭＴ５０の利得周波数特性を変化さ
せるため、安定した周波数変換を行なうことができなく
なる。

【０００６】この発明の目的は、周囲温度の変化の影響
を受けず、周波数変換を行なうトランジスタに安定した
電圧を供給できる駆動回路を含む低雑音コンバータを提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る低雑音コ
ンバータは、受信した高周波信号を中間周波信号に変換
する混合回路を備えた衛星放送受信用の低雑音コンバー
タであって、上記混合回路は、周波数変換を行なうトラ
ンジスタと、上記トランジスタのドレインに接続された
エミッタと、上記トランジスタのゲートに接続されたコ
レクタを有する第１のバイポーラトランジスタと、上記
第１のバイポーラトランジスタのベースに接続され、上
記第１のバイポーラトランジスタの温度特性を相殺する
温度特性補償回路とを含む。

【０００８】これにより、温度特性補償回路により第１
のバイポーラトランジスタの温度特性が相殺されること
から、第１のバイポーラトランジスタの周囲温度が変化
した場合においても第１のバイポーラトランジスタは周
波数変換を行なうトランジスタのドレインに安定した電
圧を供給することが可能となる。

【０００９】好ましくは、上記温度特性補償回路は、上
記第１のバイポーラトランジスタのベースと接続された
導通端子を有する第２のバイポーラトランジスタを含
む。

【００１０】これにより、周囲温度の変化に対し第２の
バイポーラトランジスタは、第１のバイポーラトランジ
スタのコレクタ電流を安定化し、その結果第１のバイポ
ーラトランジスタは周波数変換を行なうトランジスタの
ドレインに安定した電圧を供給することが可能となる。

【００１１】さらに好ましくは、上記第１および第２の
バイポーラトランジスタは、単一の２素子内蔵複合トラ
ンジスタにパッケージ化される。

【００１２】これにより、第１のバイポーラトランジス
タと第２のバイポーラトランジスタはパッケージ化され
ることから双方ともに同一の温度条件での動作となる。
その結果、周波数変換を行なうトランジスタのドレイン
により安定した電圧を供給することが可能となる。ま
た、２つのトランジスタを１つにパッケージ化すること
によって回路内に占める占有面積を小さくすることが可
能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して詳しく説明する。なお図中同一または相当
部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

【００１４】［実施の形態１］図１に代表的な衛星放送
の受信システムを示す。この衛星放送受信システムは、
アンテナ１０１と、ＬＮＢ１０２と、ＢＳ−ＩＦケーブ
ル１０３と、ＢＳチューナ１０４と、テレビジョン１０
５とから構成される。

【００１５】地上局から送出された１４ＧＨｚのアップ
リング信号は放送衛星１００によって受信される。放送
衛星１００は、アップリング信号を１２ＧＨｚ帯に変換
・増幅して再び衛星放送波信号として地上に向けて放送
する。衛星放送波信号はアンテナ１０１で受信されＬＮ
Ｂ１０２に入力される。ＬＮＢ１０２は、周波数が１２
ＧＨｚ帯の微弱電波である衛星放送波信号を低雑音増幅
した後、内部回路であるＭＩＸにて中間周波数帯の信号
（以下、ＢＳ−ＩＦ信号と称する）に周波数変換する。
ＢＳ−ＩＦ信号は、ＢＳ−ＩＦケーブル１０３を介して
ＢＳチューナ１０４に送信される。ＢＳチューナ１０４
ではユーザが希望する番組のチャネルを選択後、ＦＭ復
調して映像信号および音声信号を再生する。再生された
映像信号、音声信号はテレビジョン１０５へ送信され
る。

【００１６】次に、ＬＮＢ１０２の内部構造について説
明する。図２は、ＬＮＢ１０２の回路ブロック図であ
る。

【００１７】ＬＮＢ１０２は、衛星放送波信号を受信す
る円形導波管１と、衛星放送波信号を低雑音増幅する低
雑音増幅器（Low Noise Amplifier、以下ＬＮＡと称す
る）２と、所望の周波数帯域を通過させイメージ周波数
帯域の信号を除去するＢＰＦ（Band Pass Filter）３
と、ＭＩＸ４と、ＭＩＸ４に発振信号を供給する局部発
振器５と、ＢＳチューナ１０４に送信するための信号を
増幅をする中間周波増幅器（以下ＩＦ−ＡＭＰと称す
る）６と、電源部７と、出力端子８とから構成される。

【００１８】周波数が１１．７１〜１２．０１ＧＨｚで
ある衛星放送波信号が導波管１内のアンテナプローブで
受信される。続いて衛星放送波はＬＮＡ２に入力され、
低雑音増幅される。増幅された１２ＧＨｚ帯の信号はＢ
ＰＦ３に入力され、イメージ周波数帯域の信号が除去さ
れる。

【００１９】ＢＰＦ３を通過した衛星放送波信号は、Ｍ
ＩＸ４に入力される。ＭＩＸ４には、局部発振器５から
の発振信号１０．６７８ＧＨｚが供給される。ＭＩＸ４
において、１２ＧＨｚ帯の衛星放送信号は、１０３５〜
１３３５ＭＨｚのＢＳ−ＩＦ信号に周波数変換される。

【００２０】続いて、ＢＳ−ＩＦ信号はＩＦ−ＡＭＰ６
に入力され、ここで適当な雑音特性と利得特性を持つよ
うに増幅される。増幅されたＢＳ−ＩＦ信号は出力端子
８から出力され、ＢＳ−ＩＦケーブル１０３を介してＢ
Ｓチューナ１０４へ送信される。

【００２１】次に、ＬＮＢ１０２内部のＭＩＸ４につい
て説明する。図３は、本発明の実施の形態によるＭＩＸ
４の構成を示す回路図である。

【００２２】ＭＩＸ４は、入力端子２０と、出力端子２
１と、入力された衛星放送波信号を周波数変換するＨＥ
ＭＴ５０と、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２と、駆動回路１０とを
含む。

【００２３】駆動回路１０は、ＨＥＭＴ５０に安定なド
レイン電圧を供給するＰＮＰトランジスタＴｒ１と、ト
ランジスタＴｒ１の温度特性を相殺する温度特性補償回
路１１と、抵抗素子Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５とを含む。

【００２４】抵抗素子Ｒ１は、ＨＥＭＴ５０のゲートと
トランジスタＴｒ１のコレクタとの間に接続される。抵
抗素子Ｒ２は、ＨＥＭＴ５０のドレインとトランジスタ
Ｔｒ１のエミッタとの間に接続される。抵抗素子Ｒ３は
負電源ノード２５とトランジスタＴｒ１のコレクタとの
間に接続される。また、抵抗素子Ｒ４は正電源ノード２
２とトランジスタＴｒ１のエミッタとの間に接続され
る。抵抗素子Ｒ５はトランジスタＴｒ１のベースと接地
ノード２４との間に接続される。温度特性補償回路１１
は正電源ノード２３とトランジスタＴｒ１のベースとの
間に接続される。またＨＥＭＴ５０のソースは接地ノー
ド２４に接続される。

【００２５】ＨＥＭＴ５０は、入力端子２０からＨＥＭ
Ｔ５０のベースに入力される衛星放送波信号を、局部発
振器５からＨＥＭＴ５０のドレインに入力される局部発
信信号を用いて周波数変換する。

【００２６】図４は実施の形態１によるＭＩＸ４の構成
を示す回路図である。ここでは、図３における温度特性
補償回路１１としてＮＰＮバイポーラトランジスタを１
個追加している。温度特性補償回路１１は、ＮＰＮバイ
ポーラトランジスタＴｒ２と、抵抗素子Ｒ６、Ｒ７、Ｒ
８とを含む。

【００２７】抵抗素子Ｒ６は正電源ノード２３とトラン
ジスタＴｒ２のコレクタとの間に接続される。抵抗素子
Ｒ７は正電源ノード２６とトランジスタＴｒ２のベース
との間に接続される。抵抗素子Ｒ８はトランジスタＴｒ
２のベースと接地ノード２４との間に接続される。トラ
ンジスタＴｒ２のエミッタはトランジスタＴｒ１のベー
スに接続される。

【００２８】次に、図４に示したＭＩＸ４の動作につい
て説明する。図４において、トランジスタＴｒ１のベー
スと抵抗素子Ｒ５との接続点であるＢ１点の電圧に従っ
て、トランジスタＴｒ１のコレクタ電流は決定される。
また、ＨＥＭＴ５０のドレイン電圧はトランジスタＴｒ
１のコレクタ電流で決定される。

【００２９】一方、トランジスタＴｒ２と抵抗素子Ｒ７
との接続点であるＢ２点の電圧で決定されるトランジス
タＴｒ２のコレクタ電流に従って、Ｂ１点の電圧は決定
される。

【００３０】ここで、駆動回路１０に温度変化を与えた
場合を考える。トランジスタＴｒ１の周囲温度が上昇し
た場合、トランジスタＴｒ１のベース・エミッタ間の電
圧は負の温度依存性を示すため、この温度特性に従いト
ランジスタＴｒ１のコレクタ電流は増加する。したがっ
て、トランジスタＴｒ１のコレクタ電流の増加はＨＥＭ
Ｔ５０のドレイン電圧を低下させる方向に働く。

【００３１】このとき、トランジスタＴｒ１と同様に、
トランジスタＴｒ２においても周囲温度が上昇する。ト
ランジスタＴｒ２のベース・エミッタ間電圧は、トラン
ジスタＴｒ１と同様に負の温度依存性を示す。よって、
トランジスタＴｒ２のコレクタ電流は増加する。トラン
ジスタＴｒ２のコレクタ電流の増加により、Ｂ１点の電
圧は上昇する。Ｂ１点の電圧の上昇はすなわちトランジ
スタＴｒ１のベース・エミッタ間の電圧の降下を意味
し、Ｔｒ１のコレクタ電流を減少させる方向へと働く。
したがって、温度上昇によるトランジスタＴｒ１のコレ
クタ電流の上昇は抑制され、結果として周囲温度の上昇
に対してもＨＥＭＴ５０のドレイン電圧は安定化する。

【００３２】以上のように、ＨＥＭＴ１に安定した電圧
を供給する駆動回路としてのトランジスタＴｒ１に、温
度特性の補償回路としてトランジスタＴｒ１と相反する
極性構造を有するトランジスタＴｒ２を接続することに
よりＨＥＭＴ５０のドレイン電圧の温度による変動を小
さくすることが可能となる。

【００３３】［実施の形態２］以上、この発明の実施の
形態を説明したが、この発明は上述した実施の形態に制
限されることなく、その他の形態でも実施することがで
きる。

【００３４】図５は、ＬＮＢ１０２内におけるＭＩＸ４
の他の例を示す回路図である。このＭＩＸ４は、図４に
示されたトランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ２のよ
うに、両者を独立した素子として設置するのではなく、
トランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２とをパッケー
ジ化した２素子内蔵複合トランジスタ１２を用いてい
る。

【００３５】周囲の温度変化に対するＭＩＸ４の動作に
ついては実施の形態１と同様であり、２素子内蔵複合ト
ランジスタ１２により周囲温度の変化に対してＨＥＭＴ
５０のドレイン電圧は安定化する。

【００３６】２素子内蔵複合トランジスタ１２としてト
ランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２とをパッケージ
化することにより、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２各素子
の温度条件は同一となることから、温度変化に対するば
らつきが抑えられ、より安定した電圧をＨＥＭＴ５０に
供給することが可能となる。

【００３７】また、パッケージ化することにより回路内
における占有面積を削減できるために、省スペース化に
よる機器の軽量化が可能となる。

【００３８】

【実施例】図６は、温度変化に対するＨＥＭＴ５０のド
レイン電圧の変化を測定したときの本発明のＭＩＸの構
成を示す回路図である。

【００３９】駆動回路には、トランジスタＴｒ１とトラ
ンジスタＴｒ２とをパッケージ化した２素子内蔵複合ト
ランジスタ１２を用いている。

【００４０】図５における抵抗素子Ｒ１は、図６におい
ては、直列に接続された抵抗素子Ｒ１１およびＲ１２
と、バイパスコンデンサＣ１とで構成されている。同様
に、図５における抵抗素子Ｒ２は、図６においては、直
列に接続された抵抗素子Ｒ２１およびＲ２２と、バイパ
スコンデンサＣ２とで構成されている。

【００４１】さらに図６においてはトランジスタＴｒ１
のベースと接地ノード２４との間にバイパスコンデンサ
Ｃ３を接続し、トランジスタＴｒ２のベースと接地ノー
ド２４との間にバイパスコンデンサＣ４を接続してい
る。

【００４２】比較例として図７に、温度変化に対するＨ
ＥＭＴ５０のドレイン電圧の変化を測定したときの従来
のＭＩＸの回路構成を示す。

【００４３】正電源を７ボルト、負電源を−２ボルトと
して周囲温度を−３０℃、２５℃、５０℃における従来
のＭＩＸと本発明のＭＩＸにおけるＨＥＭＴ５０のドレ
イン電圧の変化について測定を行なった。

【００４４】測定するＭＩＸについては従来のＭＩＸと
して全く同じ構造の回路を２つ作製し、それぞれＮｏ．
１従来回路、Ｎｏ．２従来回路とし、同様に本発明のＭ
ＩＸについても全く同じ構造の回路を２つ作製し、Ｎ
ｏ．１発明回路、Ｎｏ．２発明回路とした。

【００４５】各周囲温度におけるＨＥＭＴ５０のドレイ
ン電圧Ｖｄ値（Ｖ）の測定結果を表１に示し、そのグラ
フについて図８の（ａ）に示す。また、周囲温度が２５
℃におけるＨＥＭＴ５０のドレイン電圧の値を基準とし
た各周囲温度におけるＨＥＭＴ５０のドレイン電圧の変
化率（％）について表２に示し、そのグラフについて図
８の（ｂ）に示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】 測定の結果、周囲温度の変化に対してのＨＥＭＴ５０の
ドレイン電圧の変化は本発明によるＭＩＸの方が小さく
なっている。

【００４８】よって、温度補償回路として、トランジス
タＴｒ２を設置することで、トランジスタＴｒ１のコレ
クタ電流の変動が抑えられ、結果としてＨＥＭＴ５０の
ドレイン電圧の変動は抑制される。

【００４９】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと解釈されるべきで
ある。本発明の範囲は上述した実施の形態ではなく特許
請求の範囲によって定められ、特許請求の範囲と均等の
意味およびその範囲内でのすべての変更が含まれること
を意図するものである。

【００５０】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ＬＮＢ
内のＭＩＸにおいて、駆動回路に温度特性補償回路を設
置することにより、周囲温度の変化の影響を受けず、周
波数変換を行なうトランジスタに安定した電圧を供給す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 衛星放送受信システムの概略構成を示す図で
ある。

【図２】 図１中のＬＮＢの概略構成を示すブロック図
である。

【図３】 この発明の実施の形態による、図２中のＭＩ
Ｘの構成を示す回路図である。

【図４】 図３に示したＭＩＸの一例を示す回路図であ
る。

【図５】 図３に示したＭＩＸの他の例を示す回路図で
ある。

【図６】 ドレイン電圧の測定に使用したこの発明の実
施例によるＭＩＸの構成を示す回路図である。

【図７】 ドレイン電圧の測定に使用した従来のＭＩＸ
の構成を示す回路図である。

【図８】 ドレイン電圧の測定結果を示す図である。

【図９】 従来のＭＩＸの構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 円形導波管、２ 低雑音増幅器、３ ＢＰＦ、４
ＭＩＸ、５ 局部発振器、６ 中間周波増幅器、７ 電
源部、８ 出力端子、１０ 駆動回路、１１温度特性補
償回路、１２ ２素子内蔵複合トランジスタ、５０ 高
電子移動度トランジスタ、Ｔｒ１ ＰＮＰバイポーラト
ランジスタ、Ｔｒ２ ＮＰＮバイポーラトランジスタ、
Ｒ１〜Ｒ２２ 抵抗素子、Ｃ１〜Ｃ４ バイパスコンデ
ンサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信した高周波信号を中間周波信号に変
   換する混合回路を備えた衛星放送受信用の低雑音コンバ
   ータであって、 前記混合回路は、 周波数変換を行なうトランジスタと、 前記トランジスタのドレインに接続されたエミッタと、
   前記トランジスタのゲートに接続されたコレクタを有す
   る第１のバイポーラトランジスタと、 前記第１のバイポーラトランジスタのベースに接続さ
   れ、前記第１のバイポーラトランジスタの温度特性を相
   殺する温度特性補償回路とを含む、低雑音コンバータ。
2. 【請求項２】 前記温度特性補償回路は、 前記第１のバイポーラトランジスタのベースと接続され
   た導通端子を有する第２のバイポーラトランジスタを含
   む、請求項１に記載の低雑音コンバータ。
3. 【請求項３】 前記第１および第２のバイポーラトラン
   ジスタは、 単一の２素子内蔵複合トランジスタにパッケージ化され
   る、請求項２に記載の低雑音コンバータ。