JP2002344246A - 偶高調波ミキサおよびそれを用いた高周波通信回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変換損が小さく十分な出力を得る。 【解決手段】 アンチパラレルダイオードペア２１の一
端に第１伝送線路２２の一端を接続し、この第１伝送線
路２２の他端３２に先端開放スタブ２４を接続してい
る。また、アンチパラレルダイオードペア２１の他端に
第２伝送線路２３の一端を接続し、この第２伝送線路２
３の他端３３に先端短絡スタブ２５を接続している。こ
のように、アンチパラレルダイオードペア２１の両側に
伝送線路２２,２３を設けて先端開放スタブ２４の電気
長を調整することによって、アンチパラレルダイオード
ペア２１を構成するダイオードの接合容量がキャンセル
され、偶高調波ミキサの周波数変換特性および出力特性
が向上する。

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、マイクロ波ミリ
波通信装置に用いられる偶高調波ミキサ、及び、それを
用いた高周波通信回路装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、例えば、特許第２７９５９７２
号に記載されている従来の偶高調波ミキサの構成図であ
る。この偶高調波ミキサにおいては、高周波信号(周波
数ｆrf)と局発信号(周波数ｆlo)とを入力し、中間周波
信号(周波数ｆif)としてｆloの偶数倍とｆrfとの差の周
波数の局波数を出力するダウンコンバータ用偶高調波ミ
キサの例である。

【０００３】図９において、１は高周波信号端子、２は
局発信号端子、３は中間周波信号端子、４a,４bはダイ
オードである。このダイオード４a,４bは、逆極性で並
列接続されており、アンチパラレルダイオードペア５を
構成している。また、６は中間周波信号を通過させる低
域通過フィルタ、７は高周波信号を通過させる帯域通過
フィルタであり、共にアンチパラレルダイオードペア５
の第１の端子８に接続されている。さらに、この第１の
端子８には、局発信号周波数に対して略１/４波長の先
端開放スタブ１０が接続されている。一方、アンチパラ
レルダイオードペア５の第２の端子９には、局発信号周
波数に対して略１/４波長の先端短絡スタブ１１が接続
されている。尚、低域通過フィルタ６及び帯域通過フィ
ルタ７で、分波器１２を構成している。

【０００４】上記構成を有するダウンコンバータ用偶高
調波ミキサは次のように動作する。すなわち、局発信号
端子２から周波数ｆloの局発信号を入力して、アンチパ
ラレルダイオードペア５の第２の端子９に加える。一
方、高周波信号端子１から周波数ｆrfの高周波信号を入
力して、帯域通過フィルタ７を介してアンチパラレルダ
イオードペア５の第１の端子８に加える。そうすると、
次式で与えられる混合波(周波数ｆout)が、アンチパラ
レルダイオードペア５の両端に発生する。 ｆout=|ｆrf±２ｍｆlo| ここで、ｍ：整数 そして、この混合波のうち、例えば次式で与えられる周
波数ｆifの信号を選択して、中間周波信号として中間周
波信号端子３から出力するのである。 ｆif＝ｆrf−２ｍｆlo

【０００５】ここで、上記中間周波信号の周波数ｆif
が、周波数ｆrfと比較して十分小さい場合には、局発信
号周波数ｆloに対して略１/４波長の先端開放スタブ１
０との接続点８は、高周波信号ｆrfに対しては開放、局
発信号ｆloに対しては短絡として機能する。一方、局発
信号周波数ｆloに対して略１/４波長の先端短絡スタブ
１１との接続点９は、高周波信号ｆrfに対しては短絡、
局発信号ｆloに対しては開放として機能する。局発信号
と高周波信号はお互いにアイソレーションが取れる。ま
た、局発信号の偶高調波信号は、アンチパラレルダイオ
ードペア５内でキャンセルされるために、どこからも出
力されない。

【０００６】尚、上記構成を有するダウンコンバータ用
偶高調波ミキサは、中間周波信号を中間周波信号端子３
に入力し、局発信号を局発信号端子２に入力して、高周
波信号を高周波信号端子１から出力するアップコンバー
タ用ミキサとして機能させてもよい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の偶高調波ミキサにおいては、使用する周波数が非常
に高い場合には、ダイオード４a,４bの接合容量のため
に、変換損が増大したり十分な出力が得られない等の間
題がある。

【０００８】そこで、この発明の目的は、変換損が小さ
く十分な出力が得られる偶高調波ミキサおよびそれを用
いた高周波通信回路装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、２つのダイオードを夫々の極性を逆
にして並列に接続して成るアンチパラレルダイオードペ
アを有する偶高調波ミキサにおいて、上記アンチパラレ
ルダイオードペアの両端における少なくとも一方に伝送
線路の一端が接続され、上記アンチパラレルダイオード
ペアの一端またはこの一端に接続された上記伝送線路
に,先端開放スタブが接続され、上記アンチパラレルダ
イオードペアの他端またはこの他端に接続された上記伝
送線路に,先端短絡スタブが接続され、上記アンチパラ
レルダイオードペアまたは伝送線路と上記先端開放スタ
ブとの接続点に,高周波信号用伝送線路および中間周波
信号用伝送線路の一端が接続され、上記アンチパラレル
ダイオードペアまたは伝送線路と上記先端短絡スタブと
の接続点に,局発信号用伝送線路の一端が接続されると
共に、上記各伝送線路の電気長の合計が,高周波信号の
波長に対して２０゜以上且つ６０゜以下であることを特徴
としている。

【００１０】ここで、上記電気長は、 θ＝２π・ｌ/λ と定義される。但し、θは電気長であり、ｌは伝送線路
の長さであり、λは伝送線路における実効波長である。

【００１１】上記構成によれば、アンチパラレルダイオ
ードペアの両端または何れか一方に接続されている伝送
線路によって、上記アンチパラレルダイオードペアを構
成する２つのダイオードの接合容量がキャンセルされ
る。したがって、本偶高調波ミキサの周波数変換特性お
よび出力特性が向上される。

【００１２】また、１実施例では、上記第１の発明の偶
高調波ミキサにおいて、上記先端短絡スタブの電気長が
高周波信号の波長に対して略１８０゜であり、上記先端
開放スタブの電気長が高周波信号の波長に対して２００
゜以上且つ２４０゜以下であることを特徴としている。

【００１３】この実施例によれば、上記先端短絡スタブ
は、接続点において高周波信号に対しては短絡と見なせ
るのに対して、局発信号に対しては開放と見なすことが
できるため、何も接続されていないのに等しい。したが
って、上記先端開放スタブの電気長が調整されることに
よって、上記アンチパラレルダイオードペアの接合容量
がより厳密にキャンセルされる。

【００１４】また、１実施例では、上記第１の発明の偶
高調波ミキサにおいて、上記中間周波信号用伝送線路の
他端に,一端が接地されたキャパシタの他端が接続さ
れ、上記中間周波信号用伝送線路とキャパシタとの接続
点に中間周波信号用端子を設けると共に、上記中間周波
信号用伝送線路およびキャパシタの実効的な電気長が高
周波信号の波長に対して略９０゜であることを特徴とし
ている。

【００１５】この実施例によれば、上記中間周波信号用
伝送線路およびキャパシタの実効的な電気長が高周波信
号の波長に対して略９０゜になっているので、高周波信
号に対して上記中間周波信号用伝送線路は開放に見え、
何も接続されていないのと等しくなる。その結果、本偶
高調波ミキサの周波数変換特性および出力特性が向上す
ることに加えて、上記高周波信号,局発信号および中間
周波信号がお互いにアイソレーションが取れるようにな
る。

【００１６】また、１実施例では、上記第１の発明の偶
高調波ミキサにおいて、上記中間周波信号用伝送線路の
他端に低域通過フィルタの一端が接続され、上記低域通
過フィルタの他端に中間周波信号用端子を設けたことを
特徴としている。

【００１７】この実施例によれば、上記先端開放スタブ
の電気長が高周波信号の波長に対して略１８０゜であ
り、上記中間周波信号用伝送線路の電気長が高周波信号
の波長に対して２０゜以上且つ６０゜以下である場合に
は、上記低域通過フィルタは高周波信号に対して開放と
見えるため、上記中間周波信号用伝送線路は、高周波信
号に対して電気長が２０゜以上且つ６０゜以下の先端開放
スタブと等価になる。その場合には、上記中開局波信号
用伝送線路で実現された等価的な先端開放スタブの電気
長を調整することによって、上記アンチパラレルダイオ
ードペアの接合容量をより厳密にキャンセルすることが
可能になる。

【００１８】また、１実施例では、上記中間周波信号用
伝送線路に上記低域通過フィルタが接続された偶高調波
ミキサにおいて、上記低域通過フィルタは、直列に接続
された第１インダクタと第２インダクタとの接続点に、
一端が接地されたキャパシタの他端が接続されて構成さ
れていることを特徴としている。

【００１９】また、１実施例では、上記中間周波信号用
伝送線路に低域通過フィルタが接続された偶高調波ミキ
サにおいて、上記先端短絡スタブの電気長が高周波信号
の波長に対して略１８０゜であり、上記先端開放スタブ
の電気長が高周波信号の波長に対して略１８０゜であ
り、上記中間周波信号用伝送線路の電気長が高周波信号
の波長に対して２０゜以上且つ６０゜以下であることを特
徴としている。

【００２０】この実施例によれば、上記先端開放スタブ
は、その電気長が高周波信号の波長に対して略１８０゜
となっているため上記高周波信号に対しては開放とな
り、何も接続されていないのと等しい。一方、上記低域
通過フィルタは高周波信号に対して開放と見え、且つ、
上記中間周波信号用伝送線路の電気長は高周波信号の波
長に対して２０゜以上且つ６０゜以下であるため、中間周
波信号用伝送線路は、高周波信号から見ると電気長が２
０゜以上且つ６０゜以下の先端開放スタブと等価になる。

【００２１】したがって、上記中開局波信号用伝送線路
で実現された等価的な先端開放スタブの電気長が調整さ
れることによって、上記アンチパラレルダイオードペア
の接合容量がより厳密にキャンセルされるのである。

【００２２】また、第２の発明の高周波通信回路装置
は、上記第１の発明の偶高調波ミキサを、アップコンバ
ータおよびダウンコンバータの少なくとも一方として使
用したことを特徴としている。

【００２３】上記構成によれば、アップコンバータとし
て上記第１の発明の偶高調波ミキサを用いた場合には、
上記アップコンバータの変換損は小さくなり、出力も大
きくなる。したがって、所望の送信機出力を得る場合に
おけるアンプの段数低減が可能になる。また、ダウンコ
ンバータとして上記第１の発明の偶高調波ミキサを用い
た場合には、受信機の低雑音化が可能になる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。 ＜第１実施の形態＞図１は、本実施の形態の偶高調波ミ
キサにおける構成を示す図である。尚、ここでは、中間
周波信号(周波数ｆ_IF)と局発信号(周波数ｆ_LO)とを入力
し、周波数ｆ_LOの２倍と周波数ｆ_IFとを混合した周波数
の高周波信号(周波数ｆ_RF)を出力するアップコンバータ
用偶高調波ミキサである場合を例に説明する。すなわ
ち、周波数ｆ_RFと周波数ｆ_IFと周波数ｆ_LOとの間には、
以下の関係があるのである。 ｆ_RF＝２×ｆ_LO±ｆ_IF

【００２５】本偶高調波ミキサは、２つのダイオードを
夫々の極性を逆にして並列接続して成るアンチパラレル
ダイオードペア２１と、第１伝送線路２２と、第２伝送
線路２３と、先端開放スタブ２４と、先端短絡スタブ２
５と、中間周波信号用伝送線路２６と、高周波信号用伝
送線路２７と、局発信号用伝送線路２８と、キャパシタ
２９,３０,３１で構成される。

【００２６】上記アンチパラレルダイオードペア２１の
一端に第１伝送線路２２の一端が接続され、第１伝送線
路２２の他端３２に先端開放スタブ２４が接続されてい
る。また、アンチパラレルダイオードペア２１の他端に
第２伝送線路２３の一端が接続され、第２伝送線路２３
の他端３３に先端短絡スタブ２５が接続されている。第
１伝送線路２２と先端開放スタブ２４との接続点３２
に、高周波信号用伝送線路２７および中間周波信号用伝
送線路２６の一端が接続されている。また、第２伝送線
路２３と先端短絡スタブ２５との接続点３３に、局発信
号用伝送線路２８が接続されている。

【００２７】上記中間周波信号用伝送線路２６の他端３
４にはキャパシタ２９の一端が接続されると共に、キャ
パシタ２９の他端は接地されている。また、高周波信号
用伝送線路２７の他端および局発信号用伝送線路２８の
他端には、キャパシタ３０およびキャパシタ３１の一端
が接続されている。そして、中間周波信号用伝送線路２
６とキャパシタ２９との接続点３４が中間周波信号用端
子３５となり、キャパシタ３０およびキャパシタ３１の
他端が高周波信号用端子３６および局発信号用端子３７
となっている。

【００２８】上記先端短絡スタブ２５の電気長は、高周
波信号の波長に対して略１８０゜となっており、先端開
放スタブ２４の電気長は高周波信号の波長に対して２２
０゜となっている。また、第１伝送線路２２および第２
伝送線路２３の電気長は、夫々高周波信号の波長に対し
て略２０゜となっている。また、中間周波信号用伝送線
路２６は高周波信号に対して略９０゜となっている。さ
らに、中間周波信号の周波数ｆ_IFが高周波信号の周波数
ｆ_RFと比較して非常に小さい場合には、 ｆ_RF≒２×ｆ_LO となるために、先端短絡スタブ２５の電気長は局発信号
の波長に対して略９０゜となり、先端開放スタブ２４の
電気長は局発信号の波長に対して略１１０゜となる。

【００２９】先端短絡スタブ２５は、接続点３３におい
て高周波信号に対しては短絡と見なせるのに対して、局
発信号に対しては開放と見なすことができ、何も接続さ
れていないのに等しい。一方、先端開放スタブ２４は、
高周波信号に対しては、電気長４０゜の先端開放スタブ
と同インピーダンスとなる。これは、高周波信号に対し
ては容量 Ｃ＝１/(ωＺc)・tan(４０゜) ここで、ω：高周波信号の角周波数 Ｚc：先端開放スタブの特性インピーダンス のシャントキャパシタと等価に機能する。

【００３０】上記構成の偶高調波ミキサは、以下のよう
に動作する。すなわち、上記中間周波信号用端子３５か
ら入力された中間周波信号は、中間周波信号用伝送線路
２６および第１伝送線路２２を通して、アンチパラレル
ダイオードペア２１に入力される。一方、局発信号用端
子３７から入力された局発信号は、キャパシタ３１,局
発信号用伝送線路２８および第２伝送線路２３を通過し
て、アンチパラレルダイオードペア２１に入力される。
こうして、アンチパラレルダイオードペア２１に入力さ
れた中間周波信号と局発信号とは、ダイオードの非線型
性によって混合されて高周波信号が高周波信号用端子３
６から出力される。

【００３１】上記中間周波信号は、周波数ｆ_IFが低いの
で、キャパシタ３０およびキャパシタ３１を殆ど通過せ
ず、高周波信号用端子３６および局発信号用端子３１に
は殆ど漏れない。また、先端開放スタブ２４の接続点３
２は、局発周波数に対して低インピーダンスとなり、局
発信号(周波数ｆ_LO)は中間周波信号用端子３５および高
周波信号用端子３６には殆ど出力されない。また、局発
信号の２倍波(周波数２ｆ_LO)は、アンチパラレルダイオ
ードペア２１内でキャンセルされるため、何れの端子３
５,３６,３７にも出力されない。

【００３２】上記第１伝送線路２２と第２伝送線路２３
は、高周波信号に対してインダクタ的に機能する。した
がって、本偶高調波ミキサの構成を高周波信号に対する
等価回路で示すと、図２に示すように表すことができ
る。尚、ここでは、アンチパラレルダイオードペア２１
を構成する各ダイオードの等価回路を、接合容量と非線
型抵抗との並列回路だけの理想的なものとして表してい
る。

【００３３】図２に示す等価回路は、上記アンチパラレ
ルダイオードペア２１の接合容量４１および非線型抵抗
４２と、第１インダクタ４３と、第２インダクタ４４
と、シャントキャパシタ４５と、高周波信号用伝送線路
４６で構成される。ここで、第１インダクタ４３,第２
インダクタ４４,シャントキャパシタ５５および高周波
信号用伝送線路４６は、図１に示す偶高調波ミキサにお
ける第１伝送線路２２,第２伝送線路２３,先端開放スタ
ブ２４および高周波信号用伝送線路２７に対応してい
る。

【００３４】上記等価回路において、上記第１インダク
タ４３および第２インダクタ４４と接合容量４１とは互
いに打ち消し合うために高周波特性が向上する。すなわ
ち、シャントキャパシタ４５の容量をアンチパラレルダ
イオードペア２１の動作時の接合容量４１と略等価にな
るように設定し、第１インダクタ４３と第２インダクタ
４４とのインピーダンスの合計を、シャントキャパシタ
４５のインピーダンスの絶対値と等しくなるように設定
すれば、線分Ａ‐Ａ'から左を見たインピーダンスＺ
は、 Ｚ＝(ωＬ)²/Ｒ ここで、Ｌ：第１インダクタ４３および第２インダクタ
４４の合計インダクタンス Ｒ：非線型抵抗４２の動作時抵抗値 となり、その虚部は０となって接合容量４１が完全にキ
ャンセルされる。こうして、接合容量４１がキャンセル
される結果、高周波特性が向上するのである。

【００３５】ここで、図１において、上記第１伝送線路
２２および第２伝送線路２３の電気長が等しくなるよう
に設定したが、それらの電気長の合計が高周波信号の波
長に対して電気長４０゜となっていれば、どのような長
さ配分となっていても差し支えないのである。

【００３６】図３は、図１に示す構成を有する偶高調波
ミキサを、砒化ガリウム基板上に形成した具体例であ
る。但し、図３(a)は平面図であり、図３(b)は図３(a)
におけるＢ‐Ｂ'矢視断面図である。基板のサイズは９
００ミクロン×９００ミクロンであり、基板の厚さは１
００ミクロンである。高周波信号は６０ＧＨz、局発信
号は２９.５ＧＨz、中間周波信号は１ＧＨzである。

【００３７】図３において、５１はアンチパラレルダイ
オードペア、５２は第１伝送線路、５３は第２伝送線
路、５４は先端開放スタブ、５５は先端短絡スタブ、５
６は中間周波信号用伝送線路、５７は高周波信号用伝送
線路、５８は局発信号用伝送線路、５９,６０,６１はＭ
ＩＭ(金属‐絶縁物‐金属)キャパシタである。ここで、
第１伝送線路５２,第２伝送線路５３,先端開放スタブ５
４,先端短絡スタブ５５,高周波信号用伝送線路５７およ
び局発信号用伝送線路５８は、特性インピーダンスが略
５０Ωとなるように線路の幅を６５ミクロンに形成して
いる。また、中間周波信号用伝送線路５６は、特性イン
ピーダンスが略７０Ωとなるように線路幅を３０ミクロ
ンに形成している。さらに、ＭＩＭキャパシタ５９,６
０,６１は、中間周波信号に対しては高インピーダンス
となり、高周波信号および局発信号に対しては低インピ
ーダンスとなるように、その容量を０.４pＦに設定して
いる。

【００３８】上記先端短絡スタブ５５の電気長は上記高
周波信号の波長に対して１８０゜となり、先端開放スタ
ブ５４の電気長は高周波信号の波長に対して略２２０゜
となっている。先端短絡スタブ５５は、先端がパッド６
２及びスルーホール６３を介して接地されており、上記
先端短絡スタブ５５の電気長をスルーホール６３の電気
長をも含んで定義している。したがって、６０ＧＨzに
対する電気長１８０゜は８７０ミクロンとなるので、先
端開放スタブ５４の実効長は１０５０ミクロン、先端短
絡スタブ５５の伝送線路部の実効長は７２０ミクロン、
パッド６２およびスルーホール６３の実効長は１５０ミ
クロンに夫々設定してある。

【００３９】上記第１伝送線路５２および第２伝送線路
５３は、夫々高周波信号の波長に対して略２０゜であ
り、すなわち夫々の実効値は１００ミクロンとなってい
る。また、中間周波信号用伝送線路５６の電気長は、第
１伝送線路５２との接続点において、高周波信号に対し
て開放となるように設定してある。すなわち、中間周波
信号用伝送線路５６とＭＩＭキャパシタ５９とスルーホ
ール６４との電気長の合計が、高周波信号に対して略９
０゜となっている。つまり、中間周波信号用伝送線路５
６は３００ミクロンである。

【００４０】本実施の形態における偶高調波ミキサと従
来の偶高調波ミキサとにおけるミキサとの特性を比較し
たものを図４に示す。図４は、１ＧＨzの中間周波信号
を入力して出力として６０ＧＨzの高周波信号を取り出
した場合における中間周波信号の入力電力(横軸)と高周
波信号の出力電力(縦軸)との関係を示す。図４によれ
ば、本実施の形態による偶高調波ミキサの場合、従来の
構成の偶高調波ミキサに比較して、変換損および出力共
に２dＢ以上改善されることが分る。

【００４１】以上のように、本実施の形態においては、
２つのダイオードを夫々の極性を逆にして並列接続して
成るアンチパラレルダイオードペア２１の一端に第１伝
送線路２２の一端を接続し、この第１伝送線路２２の他
端３２に先端開放スタブ２４を接続している。また、ア
ンチパラレルダイオードペア２１の他端に第２伝送線路
２３の一端を接続し、この第２伝送線路２３の他端３３
に先端短絡スタブ２５を接続している。さらに、第１伝
送線路２２と先端開放スタブ２４との接続点３２に、高
周波信号用伝送線路２７および中間周波信号用伝送線路
２６を接続している。また、第２伝送線路２３と先端短
絡スタブ２５との接続点３３に、局発信号用伝送線路２
８を接続している。そして、第１伝送線路２２と第２伝
送線路２３との電気長の合計を、高周波信号の波長に対
して４０゜にしている。

【００４２】さらに、上記先端短絡スタブ２５の電気長
を高周波信号の波長に対して略１８０゜にしているた
め、先端短絡スタブ２５は、接続点３３において高周波
信号に対しては短絡と見なせるのに対して、局発信号に
対しては開放と見なすことができるため、何も接続され
ていないのに等しい。また、先端開放スタブ２４の電気
長を高周波信号の波長に対して２２０゜にしており、高
周波信号に対しては電気長４０゜のオープンスタブと等
価になる。

【００４３】このように、上記アンチパラレルダイオー
ドペア２１の両側に伝送線路２２,２３を追加し、先端
開放スタブ２４の電気長を調整することによって、アン
チパラレルダイオードペア２１を構成するダイオードの
接合容量がキャンセルされ、偶高調波ミキサの周波数変
換特性および出力特性が向上するのである。

【００４４】さらに、上記中間周波信号用伝送線路２６
の他端３４にはキャパシタ２９の一端を接続し、このキ
ャパシタ２９の他端を接地している。したがって、中間
周波信号用伝送線路２６およびキャパシタ２９の実効的
な電気長が高周波信号の波長に対して略９０゜となり、
高周波信号に対して中間周波信号用伝送線路２６は開放
に見え、何も接続されていないのと等しくなる。

【００４５】以上の構成を取ることによって、偶高調波
ミキサの周波数変換特性および出力特性が向上すること
に加えて、高周波信号,局発信号および中間周波信号の
互いのアイソレーションが取れるようになる。

【００４６】尚、上記実施の形態においては、上記第１
伝送線路２２と第２伝送線路２３との電気長の合計を高
周波信号の波長に対して４０゜にしている。しかしなが
ら、この発明は、上記４０゜に限定されるものではな
い。但し、各伝送線路の高周波信号の波長に対する電気
長の合計は、２０゜よりも小さくなると図２におけるＡ
‐Ａ'から左を見たインピーダンスがキャパシティブに
なり、６０゜よりも大きくなると上記インピーダンスが
インダクティブになり、何れの場合も上述の効果を殆ど
得ることができない。したがって、２０゜以上且つ６０゜
以下に設定することが望ましい。また、上記実施の形態
においては、先端開放スタブ２４の電気長を高周波信号
の波長に対して２２０゜にしている。しかしながら、こ
の発明は、上記２２０゜に限定されるものではない。但
し、先端開放スタブ２４の高周波信号の波長に対する電
気長は、２００゜よりも小さくなると図２におけるＡ‐
Ａ'から左を見たインピーダンスがインダクティブにな
り、２４０゜よりも大きくなると上記インピーダンスが
キャパシティブになり、何れの場合も上述の効果を殆ど
得ることができない。したがって、２００゜以上且つ２
４０゜以下に設定することが望ましい。

【００４７】＜第２実施の形態＞図５は、本実施の形態
の偶高調波ミキサにおける構成を示す図である。図５に
おいて、アンチパラレルダイオードペア７１,先端開放
スタブ７３,先端短絡スタブ７４,中間周波信号用伝送線
路７５,高周波信号用伝送線路７６,局発信号用伝送線路
７７,キャパシタ７８・７９・８０,中間周波信号用端子８
１,高周波信号用端子８２および局発信号用端子８３
は、上記第１実施の形態における図１に示すアンチパラ
レルダイオードペア２１,先端開放スタブ２４,先端短絡
スタブ２５,中間周波信号用伝送線路２６,高周波信号用
伝送線路２７,局発信号用伝送線路２８,キャパシタ２９
・３０・３１,中間周波信号用端子３５,高周波信号用端子
３６および局発信号用端子３７と同じである。

【００４８】伝送線路７２は、その両端が上記アンチパ
ラレルダイオードペア７１と先端開放スタブ７３とに接
続されて、図１における第１伝送線路２２と第２伝送線
路２３の代わりを勤めている。そして、その電気長は高
周波信号の波長に対して略４０゜となっている。このよ
うに、伝送線路をアンチパラレルダイオードペア７１の
片側のみに接続しても、上記第１実施の形態のごとく、
第１伝送線路２２および第２伝送線路２３の二つの伝送
線路をアンチパラレルダイオードペア２１の両端に接続
した場合と、略同様の効果を得ることができるのであ
る。

【００４９】＜第３実施の形態＞図６は、本実施の形態
の偶高調波ミキサにおける構成を示す図である。図６に
おいて、アンチパラレルダイオードペア９１,先端開放
スタブ９３,先端短絡スタブ９４,中間周波信号用伝送線
路９５,高周波信号用伝送線路９６,局発信号用伝送線路
９７,キャパシタ９８・９９・１００,中間周波信号用端子
１０１,高周波信号用端子１０２および局発信号用端子
１０３は、上記第１実施の形態における図１に示すアン
チパラレルダイオードペア２１,先端開放スタブ２４,先
端短絡スタブ２５,中間周波信号用伝送線路２６,高周波
信号用伝送線路２７,局発信号用伝送線路２８,キャパシ
タ２９・３０・３１,中間周波信号用端子３５,高周波信号
用端子３６および局発信号用端子３７と同じである。

【００５０】伝送線路９２は、その両端が上記アンチパ
ラレルダイオードペア９１と先端短絡スタブ９４とに接
続されて、図１における第１伝送線路２２と第２伝送線
路２３の代わりを勤めている。そして、その電気長は高
周波信号の波長に対して略４０゜となっている。このよ
うに、伝送線路９２を、アンチパラレルダイオードペア
９１の両端子における上記第２実施の形態の伝送線路７
２の場合とは逆の端子に接続しても、上記第１,第２実
施の形態の場合と略同様の効果を得ることができるので
ある。

【００５１】つまり、上記第１実施の形態における図１
に示す第１伝送線路２２と第２伝送線路２３はその電気
長の合計が略４０゜であればよく、極端な長さ配分の例
が上記第２実施の形態および第３実施の形態なのであ
る。

【００５２】＜第４実施の形態＞図７は、本実施の形態
の偶高調波ミキサにおける構成を示す図である。図７に
示す偶高調波ミキサは、２つのダイオードを夫々の極性
を逆にして並列接続して成るアンチパラレルダイオード
ペア１１１と、第１伝送線路１１２と、第２伝送線路１
１３と、先端開放スタブ１１４と、先端短絡スタブ１１
５と、中間周波信号用伝送線路１１６と、高周波信号用
伝送線路１１７と、局発信号用伝送線路１１８と、キャ
パシタ１１９,１２０と、インダクタ１２１,１２２およ
びシャントキャパシタ１２３で成る低域通過フィルタ１
２４で構成される。

【００５３】上記アンチパラレルダイオードペア１１１
の一端に第１伝送線路１１２の一端が接続され、第１伝
送線路１１２の他端１２５に先端開放スタブ１１４が接
続されている。また、アンチパラレルダイオードペア１
１１の他端に第２伝送線路１１３の一端が接続され、第
２伝送線路１１３の他端１２６に先端短絡スタブ１１５
が接続されている。第１伝送線路１１２と先端開放スタ
ブ１１４との接続点１２５には、高周波信号用伝送線路
１１７および中間周波信号用伝送線路１１６の一端が接
続されている。また、第２伝送線路１１３と先端短絡ス
タブ１１５との接続点１２６には、局発信号用伝送線路
１１８が接続されている。

【００５４】上記高周波信号用伝送線路１１７の他端お
よび局発信号用伝送線路１１８の他端には、キャパシタ
１１９およびキャパシタ１２０の一端が接続されてい
る。そして、キャパシタ１１９およびキャパシタ１２０
の他端が高周波信号用端子１２７および局発信号用端子
１２８となっている。尚、先端短絡スタブ１１５の電気
長は高周波信号の波長に対して略１８０゜となってい
る。

【００５５】上記中間周波信号用伝送線路１１６の他端
には、低域通過フィルタ１２４を構成するインダクタ１
２２およびインダクタ１２１を順次直列に接続し、イン
ダクタ１２１とインダクタ１２２との接続点にシャント
キャパシタ１２３の一端を接続している。そして、シャ
ントキャパシタ１２３の他端を接地し、インダクタ１２
１の先端を中間周波信号用端子１２９としている。

【００５６】本実施の形態は、上記第１実施の形態と、
上記先端開放スタブ１１４の電気長が高周波信号の波長
に対して略１８０゜となっている点、中間周波信号用伝
送線路１１６の電気長が高周波信号に対して略４０゜と
なっている点、中間周波信号用伝送線路１１６の先端に
インダクタ１２１,１２２およびシャントキャパシタ１
２３で成る低域通過フィルタ１２４が接続されている点
において異なる。

【００５７】このように、上記先端開放スタブ１１４
は、その電気長が高周波信号の波長に対して略１８０゜
となっているので高周波信号に対しては開放となり、何
も接続されていないのと等しい。一方、低域通過フィル
タ１２４は高周波信号に対して開放と見え、中間周波信
号用伝送線路１１６は、その電気長が高周波信号に対し
て略４０゜となっているために、高周波信号からみると
電気長が略４０゜の先端開放スタブと等価になる。した
がって、本実施の形態における偶高調波ミキサは、高周
波信号に対しては、上記第１実施の形態における図２に
示す等価回路で表わすことができ、上記第１実施の形態
の場合と全く同じ効果が得られるのである。その場合、
第１インダクタ４３,第２インダクタ４４,シャントキャ
パシタ５５及び高周波信号用伝送線路４６は、図７に示
す偶高調波ミキサにおける第１伝送線路１１２,第２伝
送線路１１３,中開局波信号用伝送線路１１６で実現さ
れた等価的な先端開放スタブ及び高周波信号用伝送線路
１１７に対応している。また、中間周波信号は低域通過
フィルタ１２４を通過することが可能なのに対して、局
発信号波は低域通過フィルタ１２４を通過することがで
きない。以上のことより、本実施の形態は、上記第１実
施の形態の場合と全く同様の機能を持つのである。

【００５８】尚、上記低域通過フィルタ１２４を構成す
るインダクタ１２１,１２２とシャントキャパシタ１２
３の具体的な値の一例として、例えば高周波信号６０Ｇ
Ｈz,中間周波信号１ＧＨz,局発信号２９.５ＧＨzである
場合には、夫々のインダクタは３nＨ、シャントキャパ
シタは１pＦが適当である。また、本実施の形態におい
ては、低域通過フィルタ１２４を、直列に接続されたイ
ンダクタ１２１,１２２と、両インダクタ１２１,１２２
の接続点に接続されたシャントキャパシタ１２３とで構
成している。しかしながら、この発明は、これに限定さ
れるものではない。

【００５９】また、上記第１伝送線路１１２と第２伝送
線路１１３とは、上記第１実施の形態で述べたようにそ
れらの電気長の合計が高周波信号に対して略４０゜であ
ればよい。したがって、上記第２あるいは第３実施の形
態の場合と同様に、伝送線路をアンチパラレルダイオー
ドペア１１１の何れか片側の端子にまとめてしまっても
差し支えない。

【００６０】また、上記実施の形態の場合にも、上記第
１伝送線路１１２と第２伝送線路１１３との高周波信号
の波長に対する電気長の合計は、上記４０゜に限定され
るものではなく、２０゜以上且つ６０゜以下であればよ
い。また、中間周波信号用伝送線路１１６の電気長を高
周波信号に対して略４０゜にしている。しかしながら、
この発明は、上記４０゜に限定されるものではない。但
し、中間周波信号用伝送線路１１６の高周波信号の波長
に対する電気長は、２０゜よりも小さくなると図２にお
けるＡ‐Ａ'から左を見たインピーダンスがインダクテ
ィブになり、６０゜よりも大きくなると上記インピーダ
ンスがキャパシティブになり、何れの場合も上述の効果
を殆ど得ることができない。したがって、２０゜以上且
つ６０゜以下に設定することが望ましい。

【００６１】＜第５実施の形態＞本実施の形態は、上記
第１〜第４実施の形態における偶高調波ミキサをアップ
コンバータおよびダウンコンバータとして用いた高周波
通信回路装置に関する。図８は、本高周波通信回路装置
におけるブロック図である。図８において、送信機１３
１は、変調信号源１３３,アップコンバータ１３４,帯域
通過フィルタ１３５,パワーアンプ１３６,アンテナ１３
７および局発信号源１３８で構成される。また、受信機
１３２は、チューナ１３９,ダウンコンバータ１４０,帯
域通過フィルタ１４１,ローノイズアンプ１４２,アンテ
ナ１４３および局発信号源１４４で構成される。

【００６２】上記構成を有する高周波通信回路装置は、
以下のように動作する。すなわち、送信機１３１の変調
信号源１３３で生成される中間周波信号は１ＧＨzから
２ＧＨzの間を占めており、アップコンバータ１３４の
中間周波信号用端子(３５,８１,１０１,１２９に相当)
に入力される。一方、局発信号源１３８で生成される局
発信号は周波数２９.５ＧＨzの正弦波であり、アップコ
ンバータ１３４の局発信号用端子(３７,８３,１０３,１
２８に相当)に入力される。そして、上記中間周波信号
と局発信号とはアップコンバータ１３４内で混合され
る。こうして、アップコンバータ１３４から発生する信
号のうち、周波数６０ＧＨzから６１ＧＨzの間の高周波
信号のみが帯域通過フィルタ１３５を通過し、パワーア
ンプ１３６で増幅され、アンテナ１３７から高周波電波
１４５として放射される。

【００６３】上記放射された高周波電波１４５は、上記
受信機１３２のアンテナ１４３で受信されて受信機の高
周波信号となり、ローノイズアンプ１４２で増幅され
る。さらに帯域通過フィルタ１４１を通過して、ダウン
コンバータ１４０の高周波信号用端子(３６,８２,１０
２,１２７に相当)に入力される。一方、局発信号源１４
４で生成された周波数２９.５ＧＨzの正弦波の信号は、
ダウンコンバータ１４０の局発信号用端子に入力され
る。そして、高周波信号は、ダウンコンバータ１４０の
内部で局発信号と混合され、再び周波数１ＧＨzから２
ＧＨzの間の中間周波信号に変換される。こうして得ら
れた中間周波信号はチューナ１３９に入力されて、所望
の情報に変換される。

【００６４】上述したように、上記アップコンバータ１
３４およびダウンコンバータ１４０は、上記第１〜第４
実施の形態における偶高調波ミキサを用いており、アッ
プコンバータ１３４とダウンコンバータ１４０として全
く同じ構成のものを使用することが可能である。また、
パワーアンプ１３６とローノイズアンプ１４２、アンテ
ナ１３７とアンテナ１４３、局発信号源１３８と局発信
号源１４４は、夫々同じ構成のものを用いてもよい。

【００６５】特に、上記高周波信号の周波数がミリ波帯
のような非常に高い周波数である場合には、高周波アン
プ１段当りの利得は低くなる。そのために、所望の送信
機出力を得るためには、アップコンバータ１３４の変換
損が小さく且つ出力が大きいことが望ましい。また、受
信側も、ダウンコンバータ１４０の変換損ができるだけ
小さいことが低雑音化の観点から望ましい。

【００６６】すなわち、本実施の形態によれば、上記第
１〜第４実施の形態における偶高調波ミキサを本高周波
通信回路装置のアップコンバータ１３４とダウンコンバ
ータ１４０とに用いることによって、アンプの段数の低
減が可能となり、小型で低価格な高周波通信回路装置を
実現することが可能になる。さらに、第１〜第４実施の
形態における偶高調波ミキサをダウンコンバータ１４０
として用いることによって、受信機１３２の低雑音化が
可能になり、通信可能な距離を伸ばすことができる。
尚、必ずしもアップコンバータ１３４とダウンコンバー
タ１４０との両方に上記第１〜第４実施の形態における
偶高調波ミキサを適用する必要はなく、いずれか一方の
みに適用しても差し支えない。

【００６７】

【発明の効果】以上より明らかなように、第１の発明の
偶高調波ミキサは、アンチパラレルダイオードペアの両
端における少なくとも一方に伝送線路を接続し、上記ア
ンチパラレルダイオードペアの一端または上記伝送線路
に先端開放スタブを接続し、上記アンチパラレルダイオ
ードペアの他端または上記伝送線路に先端短絡スタブを
接続し、上記アンチパラレルダイオードペアまたは伝送
線路と上記先端開放スタブとの接続点に高周波信号用伝
送線路および中間周波信号用伝送線路を接続し、上記ア
ンチパラレルダイオードペアまたは伝送線路と上記先端
短絡スタブとの接続点に局発信号用伝送線路を接続し、
上記各伝送線路の電気長の合計を高周波信号の波長に対
して２０゜以上且つ６０゜以下にしたので、上記アンチパ
ラレルダイオードペアの両端における少なくとも一方に
接続されている伝送線路によって、上記アンチパラレル
ダイオードペアを構成する２つのダイオードの接合容量
をキャンセルできる。したがって、本偶高調波ミキサの
周波数変換特性および出力特性を向上することができ
る。

【００６８】また、１実施例の偶高調波ミキサは、上記
先端短絡スタブの電気長を高周波信号の波長に対して略
１８０゜とし、上記先端開放スタブの電気長を高周波信
号の波長に対して２００゜以上且つ２４０゜以下としたの
で、上記先端短絡スタブは、接続点において高周波信号
に対しては短絡と見なせる一方、局発信号に対しては開
放と見なすことができるため、何も接続されていないの
に等しいと見なすことができる。したがって、上記先端
開放スタブの電気長を調整することによって、上記アン
チパラレルダイオードペアの接合容量をより厳密にキャ
ンセルすることができる。

【００６９】また、１実施例の偶高調波ミキサは、上記
中間周波信号用伝送線路の他端にキャパシタを接続して
接地し、上記中間周波信号用伝送線路とキャパシタとの
接続点に中間周波信号用端子を設け、上記中間周波信号
用伝送線路およびキャパシタの実効的な電気長を高周波
信号の波長に対して略９０゜としたので、高周波信号に
対して上記中間周波信号用伝送線路は開放に見え、何も
接続されていないのと等しくなる。したがって、上記高
周波信号,局発信号および中間周波信号の互いのアイソ
レーションを取ることができる。

【００７０】また、１実施例の偶高調波ミキサは、上記
中間周波信号用伝送線路の他端に低域通過フィルタを接
続し、上記低域通過フィルタの端に中間周波信号用端子
を設けたので、上記中間周波信号用伝送線路の電気長が
高周波信号の波長に対して２０゜以上且つ６０゜以下であ
る場合には、上記中間周波信号用伝送線路は、高周波信
号に対して電気長が２０゜以上且つ６０゜以下の先端開放
スタブと等価になる。その場合には、上記中開局波信号
用伝送線路で実現された等価的な先端開放スタブの電気
長を調整することによって、上記アンチパラレルダイオ
ードペアの接合容量をより厳密にキャンセルすることが
可能になる。

【００７１】また、１実施例の偶高調波ミキサは、上記
先端開放スタブの電気長を上記高周波信号の波長に対し
て略１８０゜としたので、上記高周波信号に対しては開
放となり、上記アンチパラレルダイオードペアの一端に
は伝送線路以外は何も接続されていないのと等しくな
る。また、上記先端短絡スタブの電気長を上記高周波信
号の波長に対して略１８０゜としたので、接続点におい
て高周波信号に対しては短絡と見なせるのに対し、局発
信号に対しては開放と見なすことができるため、何も接
続されていないのに等しい。また、上記中間周波信号用
伝送線路の電気長を高周波信号の波長に対して２０゜以
上且つ６０゜以下としたので、上記低域通過フィルタが
高周波信号に対して開放と見えるため、上記中間周波信
号用伝送線路の電気長は高周波信号から見ると２０゜以
上且つ６０゜以下の先端開放スタブと等価になる。

【００７２】したがって、上記中開局波信号用伝送線路
で実現された等価的な先端開放スタブの電気長を調整す
ることによって、上記アンチパラレルダイオードペアの
接合容量を厳密にキャンセルできる。すなわち、本偶高
調波ミキサの周波数変換特性および出力特性を更に向上
することができるのである。

【００７３】また、第２の発明の高周波通信回路装置
は、上記第１の発明の偶高調波ミキサを、アップコンバ
ータおよびダウンコンバータの少なくとも一方として使
用したので、上記第１の発明の偶高調波ミキサを上記ア
ップコンバータとして用いた場合には、上記アップコン
バータの変換損を小さくでき、出力も大きくできる。し
たがって、所望の送信機出力を得る場合におけるアンプ
の段数を低減できる。また、上記ダウンコンバータとし
て用いた場合には、受信機の低雑音化が可能になる。す
なわち、この発明によれば、小型で低価格な且つ高性能
な高周波通信回路装置を実現することができるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の偶高調波ミキサにおける構成を示
す図である。

【図２】 図１に示す偶高調波ミキサの構成を高周波信
号に対する等価回路で表した図である。

【図３】 図１に示す偶高調波ミキサを砒化ガリウム基
板上に形成した具体例を示す図である。

【図４】 図１に示す偶高調波ミキサと従来の偶高調波
ミキサとの特性の比較図である。

【図５】 図１とは異なる偶高調波ミキサの構成図であ
る。

【図６】 図１及び図５とは異なる偶高調波ミキサの構
成図である。

【図７】 図１,図５及び図６とは異なる偶高調波ミキ
サの構成図である。

【図８】 この発明の高周波通信回路装置におけるブロ
ック図である。

【図９】 従来の偶高調波ミキサにおける構成図であ
る。

【符号の説明】

２１,５１,７１,９１,１１１…アンチパラレルダイオー
ドペア、 ２２,５２,１１２…第１伝送線路、 ２３,５３,１１３…第２伝送線路、 ２４,５４,７３,９３,１１４…先端開放スタブ、 ２５,５５,７４,９４,１１５…先端短絡スタブ、 ２６,５６,７５,９５,１１６…中間周波信号用伝送線
路、 ２７,４６,５７,７６,９６,１１７…高周波信号用伝送
線路、 ２８,５８,７７,９７,１１８…局発信号用伝送線路、 ２９,３０,３１,７８,７９,８０,９８,９９,１００,１
１９,１２０…キャパシタ、 ３５,８１,１０１,１２９…中間周波信号用端子、 ３６,８２,１０２,１２７…高周波信号用端子、 ３７,８３,１０３,１２８…局発信号用端子、 ４１…接合容量、 ４２…非線型抵抗、 ４３…第１インダクタ、 ４４…第２インダクタ、 ４５,１２３…シャントキャパシタ、 ５９,６０,６１…ＭＩＭキャパシタ、 ６２…パッド、 ６３,６４…スルーホール、 ７２,９２…伝送線路、 １２１,１２２…インダクタ、 １２４…低域通過フィルタ、 １３１…送信機、 １３２…受信機、 １３３…変調信号源、 １３４…アップコンバータ、 １３５,１４１…帯域通過フィルタ、 １３６…パワーアンプ、 １３７,１４３…アンテナ、 １３８,１４４…局発信号源、 １３９…チューナ、 １４０…ダウンコンバータ、 １４２…ローノイズアンプ、 １４５…高周波電波。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つのダイオードを夫々の極性を逆にし
   て並列に接続して成るアンチパラレルダイオードペアを
   有する偶高調波ミキサにおいて、 上記アンチパラレルダイオードペアの両端における少な
   くとも一方に伝送線路の一端が接続され、 上記アンチパラレルダイオードペアの一端またはこの一
   端に接続された上記伝送線路に、先端開放スタブが接続
   され、 上記アンチパラレルダイオードペアの他端またはこの他
   端に接続された上記伝送線路に、先端短絡スタブが接続
   され、 上記アンチパラレルダイオードペアまたは伝送線路と上
   記先端開放スタブとの接続点に、高周波信号用伝送線路
   および中間周波信号用伝送線路の一端が接続され、 上記アンチパラレルダイオードペアまたは伝送線路と上
   記先端短絡スタブとの接続点に、局発信号用伝送線路の
   一端が接続されると共に、 上記各伝送線路の電気長の合計が、高周波信号の波長に
   対して２０゜以上且つ６０゜以下であることを特徴とする
   偶高調波ミキサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の偶高調波ミキサにおい
   て、 上記先端短絡スタブの電気長が高周波信号の波長に対し
   て略１８０゜であり、上記先端開放スタブの電気長が高
   周波信号の波長に対して２００゜以上且つ２４０゜以下で
   あることを特徴とする偶高調波ミキサ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の偶高調波ミキサにおい
   て、 上記中間周波信号用伝送線路の他端に、一端が接地され
   たキャパシタの他端が接続され、 上記中間周波信号用伝送線路とキャパシタとの接続点に
   中間周波信号用端子を設けると共に、 上記中間周波信号用伝送線路およびキャパシタの実効的
   な電気長が高周波信号の波長に対して略９０゜であるこ
   とを特徴とする偶高調波ミキサ。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の偶高調波ミキサにおい
   て、 上記中間周波信号用伝送線路の他端に低域通過フィルタ
   の一端が接続され、 上記低域通過フィルタの他端に中間周波信号用端子を設
   けたことを特徴とする偶高調波ミキサ。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の偶高調波ミキサにおい
   て、 上記低域通過フィルタは、直列に接続された第１インダ
   クタと第２インダクタとの接続点に、一端が接地された
   キャパシタの他端が接続されて構成されていることを特
   徴とする偶高調波ミキサ。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の偶高調波ミキサにおい
   て、 上記先端短絡スタブの電気長が高周波信号の波長に対し
   て略１８０゜であり、 上記先端開放スタブの電気長が高周波信号の波長に対し
   て略１８０゜であり、 上記中間周波信号用伝送線路の電気長が高周波信号の波
   長に対して２０゜以上且つ６０゜以下であることを特徴と
   する偶高調波ミキサ。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の偶高調波ミキサを、ア
   ップコンバータおよびダウンコンバータの少なくとも一
   方として使用したことを特徴とする高周波通信回路装
   置。