JP2003198259A - Self-heterodyne down converter circuit, millimeter-wave video transmission system including the circuit, and heterojunction bipolar transferred electron device - Google Patents

Self-heterodyne down converter circuit, millimeter-wave video transmission system including the circuit, and heterojunction bipolar transferred electron device

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JP2003198259A
JP2003198259A JP2001397512A JP2001397512A JP2003198259A JP 2003198259 A JP2003198259 A JP 2003198259A JP 2001397512 A JP2001397512 A JP 2001397512A JP 2001397512 A JP2001397512 A JP 2001397512A JP 2003198259 A JP2003198259 A JP 2003198259A
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heterodyne
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a self-heterodyne down converter circuit with a simple circuit composition and proper characteristics, provided to a receiver which receives a high-frequency signal and a local oscillation signal transmitted by radio. <P>SOLUTION: A heterojunction bipolar transferred electron device (HBTED) 17 for generating an intermediate frequency signal (IF signal) in a frequency band which is lower than the high-frequency signal (RF signal) from signals, based on the high-frequency signal received and the local oscillation signal (LO signal) received is provided. This HBTED 17 operates in a oscillator-mixer mode or an amplifier-mixer mode according to a bias condition. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は自己ヘテロダイン
ダウンコンバータ回路に関し、より詳しくは、ヘテロ接
合バイポーラトランスファードエレクトロンデバイス
(この明細書を通して、適宜「HBTED」と略称す
る。)を用いて自己ヘテロダインダウンコンバートを行
う回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a self-heterodyne down-converter circuit, and more particularly, to a self-heterodyne down-converter using a heterojunction bipolar transfer electron device (hereinafter abbreviated as "HBTED"). Related to the circuit.

【0002】また、この発明は、そのような自己ヘテロ
ダインダウンコンバータ回路を受信機に用いるミリ波映
像伝送システムに関する。
The present invention also relates to a millimeter wave video transmission system using such a self-heterodyne down converter circuit as a receiver.

【0003】また、この発明は、そのような自己ヘテロ
ダインダウンコンバートの機能を有する回路および/ま
たはミリ波帯受信機の部品として適したHBTEDに関
する。
The present invention also relates to a HBTED suitable as a component of such a circuit having a function of self-heterodyne down conversion and / or a millimeter wave band receiver.

【0004】[0004]

【従来の技術】特開2001−53640号公報には、
図11に示すように、送信機から無線で変調信号(RF
信号)111とともに局部発振信号(LO信号)112
を送信し、それらの信号を受けた受信機で、2乗器を用
いて自己ヘテロダインダウンコンバートして中間周波数
信号(IF信号)113を得るようにした無線通信シス
テムが開示されている。また、同公報には、2乗器に代
えて、帯域ろ波器と注入同期型発振器(または単一同調
増幅器)とミキサを用いた自己ヘテロダインダウンコン
バータ回路を用いた無線通信システムが記載されてい
る。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Laid-Open No. 2001-53640 discloses
As shown in FIG. 11, a transmitter transmits a modulated signal (RF
Signal) 111 and local oscillation signal (LO signal) 112
Has been disclosed, and a receiver that has received these signals has disclosed a wireless communication system in which self-heterodyne down-conversion is performed using a squarer to obtain an intermediate frequency signal (IF signal) 113. Further, the publication describes a wireless communication system using a self-heterodyne down-converter circuit using a bandpass filter, an injection locking oscillator (or a single tuning amplifier) and a mixer, instead of the squarer. There is.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に自己
ヘテロダインを行う場合、受信するRF信号の帯域幅
(RFmax−RFmin)がRFの最低周波数とLO
の周波数の差(RFmin−LO)より狭いのが望まし
い。しかしながら、ミリ波帯通信システムのように帯域
幅の広い信号を送受信しようとすると、この条件を満た
すことができない。このため、図11中に示すように、
RF帯中の信号111が自己ミキシングして、IF帯に
不要信号成分(最低周波数がゼロで、必要IF信号11
3の帯域幅と同じ帯域幅を持つ)114が発生する。こ
こで、上述のように2乗器を用いて自己ヘテロダインダ
ウンコンバートを行う場合、LO信号112のパワーが
RF信号111のパワーと同程度であるため、IF帯の
不要信号成分114のパワーが必要IF信号113のパ
ワーに対して無視できないほど大きくなり、問題とな
る。
By the way, in general, when performing self-heterodyne, the bandwidth of the received RF signal (RFmax-RFmin) is equal to the minimum RF frequency and LO.
It is desirable to be narrower than the frequency difference (RFmin-LO). However, this condition cannot be satisfied when transmitting and receiving a signal with a wide bandwidth such as a millimeter wave band communication system. Therefore, as shown in FIG.
The signal 111 in the RF band is self-mixed, and an unnecessary signal component (the minimum frequency is zero, the required IF signal 11
114) (having the same bandwidth as the bandwidth of 3). Here, when performing the self-heterodyne down-conversion using the squarer as described above, the power of the LO signal 112 is about the same as the power of the RF signal 111, and therefore the power of the unnecessary signal component 114 in the IF band is required. The power of the IF signal 113 becomes so large that it cannot be ignored, which is a problem.

【0006】また、もう一方の、帯域ろ波器と注入同期
型発振器とミキサを用いた受信回路は、構成が複雑で、
単価が高く、構成要素の間のLO帯整合インピーダンス
が調整しにくいという問題がある。
On the other hand, the receiving circuit using the bandpass filter, the injection locked oscillator and the mixer has a complicated structure.
There is a problem that the unit price is high and it is difficult to adjust the LO band matching impedance between the components.

【0007】そこで、この発明の課題は、簡単な回路構
成で、特性の良好な自己ヘテロダインダウンコンバータ
回路を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a self-heterodyne down converter circuit having a simple circuit configuration and excellent characteristics.

【0008】また、この発明の課題は、そのような自己
ヘテロダインダウンコンバータ回路を受信機に用いるミ
リ波映像伝送システムを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a millimeter wave video transmission system using such a self-heterodyne down converter circuit as a receiver.

【0009】また、この発明の課題は、そのような自己
ヘテロダインダウンコンバータ回路の部品として適した
HBTEDを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an HBTED suitable as a component of such a self-heterodyne down converter circuit.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の自己ヘテロダインダウンコンバータ回路
は、無線で送信された高周波信号(以下「RF信号」と
いう。)と局部発振信号(以下「LO信号」という。)
を受信する受信機に設けられた自己ヘテロダインダウン
コンバータ回路であって、受信されたRF信号に基づく
信号と、受信されたLO信号に基づく信号とから、上記
RF信号よりも低い周波数帯の中間周波数信号(以下
「IF信号」という。)を生成するHBTEDを備えた
ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the self-heterodyne down-converter circuit of the present invention uses a radio frequency signal (hereinafter referred to as "RF signal") and a local oscillation signal (hereinafter referred to as "LO"). "Signal.")
A self-heterodyne down converter circuit provided in a receiver for receiving a signal, the intermediate frequency of a frequency band lower than the RF signal from a signal based on a received RF signal and a signal based on a received LO signal. It is characterized by including HBTED for generating a signal (hereinafter referred to as “IF signal”).

【0011】ここで「HBTED」(ヘテロ接合バイポ
ーラトランスファードエレクトロンデバイス)は、一体
に形成された3端子型または4端子型の素子である。3
端子型のものはヘテロ接合バイポーラガントリオードと
も呼ばれ、また、4端子型のものは4端子ヘテロ接合バ
イポーラガンデバイスとも呼ばれる。
Here, "HBTED" (heterojunction bipolar transfer electron device) is an integrally formed three-terminal type or four-terminal type element. Three
The terminal type is also called a heterojunction bipolar gantry device, and the 4-terminal type is also called a 4-terminal heterojunction bipolar gun device.

【0012】この発明の自己ヘテロダインダウンコンバ
ータ回路によれば、HBTEDが、受信されたRF信号
に基づく信号と、受信されたLO信号に基づく信号とか
ら、上記RF信号よりも周波数帯が低いIF信号を生成
する。HBTEDを用いることにより簡単な回路構成で
自己ヘテロダインダウンコンバートが可能となる。な
お、特性が改善される点については、後述する。
According to the self-heterodyne down-converter circuit of the present invention, the HBTED is an IF signal whose frequency band is lower than that of the RF signal from the signal based on the received RF signal and the signal based on the received LO signal. To generate. By using HBTED, self-heterodyne down-conversion becomes possible with a simple circuit configuration. The point that the characteristics are improved will be described later.

【0013】一実施形態の自己ヘテロダインダウンコン
バータ回路は、上記LO信号に基づく信号は、上記LO
信号を上記HBTEDが内部でトランスファードエレク
トロン効果によって増幅した信号であることを特徴とす
る。この自己ヘテロダインダウンコンバータ回路では、
HBTEDは、LO信号をトランスファードエレクトロ
ン効果によって増幅する機能と、その増幅されたLO信
号を上記RF信号に基づく信号とミキシングしてIF信
号を生成する機能とを実行する。このようなHBTED
の動作モードを「増幅器・ミキサモード」と呼ぶ。
In the self-heterodyne down converter circuit of one embodiment, a signal based on the LO signal is
The HBTED is a signal obtained by internally amplifying the signal by the transferred electron effect. In this self-heterodyne down converter circuit,
The HBTED performs a function of amplifying the LO signal by the transferred electron effect and a function of mixing the amplified LO signal with a signal based on the RF signal to generate an IF signal. HBTED like this
This operation mode is called "amplifier / mixer mode".

【0014】一実施形態の自己ヘテロダインダウンコン
バータ回路は、上記LO信号に基づく信号は、上記LO
信号を受けて上記HBTEDが内部でトランスファード
エレクトロン効果によって注入同期発振した信号である
ことを特徴とする。この自己ヘテロダインダウンコンバ
ータ回路では、HBTEDは、LO信号を受けてトラン
スファードエレクトロン効果によって注入同期発振する
機能と、その注入同期発振されたLO信号を上記RF信
号に基づく信号とミキシングしてIF信号を生成する機
能とを実行する。このようなHBTEDの動作モードを
「発振器・ミキサモード」と呼ぶ。
In the self-heterodyne down converter circuit of one embodiment, a signal based on the LO signal is
It is characterized in that the HBTED is a signal which is injection-locked and oscillated internally by the transferred electron effect in response to a signal. In this self-heterodyne down-converter circuit, HBTED has a function of receiving an LO signal and performing injection locking oscillation by the transferred electron effect, and mixing the injection locking oscillation LO signal with a signal based on the RF signal to generate an IF signal. Executes the function to generate. Such an operation mode of HBTED is called “oscillator / mixer mode”.

【0015】さて、HBTEDは、高周波帯、特にミリ
波帯では下記(1)〜(4)のような機能を持ってい
る。なお、第4番目の機能(増幅器・ミキサモード)
は、最近我々が発見した機能である。 (1)ミリ波帯で発振する機能(発振器モード) (2)ミリ波帯で発振して、入力信号とミキシング(ア
ップコンバートまたはダウンコンバート)する機能(発
振器・ミキサモード) (3)入力したミリ波帯信号を増幅する機能(増幅モー
ド) (4)入力したミリ波帯信号を単一同調増幅して、もう
一つの入力した信号とミキシング(アップコンバートま
たはダウンコンバート)する機能(増幅器・ミキサモー
ド)
The HBTED has the following functions (1) to (4) in the high frequency band, especially in the millimeter wave band. The fourth function (amplifier / mixer mode)
Is a feature we recently discovered. (1) Function to oscillate in millimeter wave band (oscillator mode) (2) Function to oscillate in millimeter wave band and mix (up-convert or down-convert) with input signal (oscillator / mixer mode) (3) Input millimeter Function for amplifying waveband signal (amplification mode) (4) Function for single tuning amplification of input millimeter waveband signal and mixing (up-conversion or down-conversion) with another input signal (amplifier / mixer mode) )

【0016】HBTEDについては、発振器・ミキサモ
ード動作の物理と、増幅器・ミキサモード動作の物理が
特に複雑になっている。発振や増幅の機構はトランスフ
ァードエレクトロン効果であって、トランスファードエ
レクトロン効果の電流依存性によってミキシングするこ
とが可能になる。後述するように、適正に設計された構
造を持つHBTED、特に活性層のドーピング濃度のグ
ラデーションが適正に設定されたHBTEDに対して、
所定範囲のバイアス電流やバイアス電圧を印加すること
によって、上述の発振器・ミキサモードの動作も、増幅
器・ミキサモードの動作も可能になる。
For HBTED, the physics of oscillator / mixer mode operation and the physics of amplifier / mixer mode operation are particularly complex. The mechanism of oscillation and amplification is the transferred electron effect, and it becomes possible to mix by the current dependence of the transferred electron effect. As will be described later, for HBTED having a properly designed structure, particularly for HBTED in which the gradation of the doping concentration of the active layer is properly set,
By applying a bias current or a bias voltage within a predetermined range, both the oscillator / mixer mode operation and the amplifier / mixer mode operation described above are possible.

【0017】図1と図2は、受信機の自己ヘテロダイン
ダウンコンバータ回路にHBTED17、27をそれぞ
れカソード接地型、ベース接地型で備えた態様を例示し
ている。図1中のカソード接地HBTED17または図
2中のベース接地HBTED27が発振器・ミキサモー
ドで動作すると、図3中に示す帯域濾波器34、発振器
35、ミキサ36およびIF信号増幅器37のような等
価機能を示す。
FIGS. 1 and 2 exemplify a mode in which HBTEDs 17 and 27 are provided in the receiver self-heterodyne down converter circuit in a cathode ground type and a base ground type, respectively. When the grounded cathode HBTED 17 in FIG. 1 or the grounded base HBTED 27 in FIG. 2 operates in the oscillator / mixer mode, equivalent functions such as the bandpass filter 34, the oscillator 35, the mixer 36 and the IF signal amplifier 37 shown in FIG. Show.

【0018】この発振器・ミキサモードでは、LO信号
とRF信号が受信アンテナ31に受信されて、低雑音増
幅器32に増幅されて、HBTED33の入力端子に入
力される。HBTED33の電流と電圧バイアスはこの
HBTED33が発振するように設定されていて、その
発振周波数は主にHBTED33の活性層の厚みと出力
インピーダンスに依存する。HBTED33と出力回路
は、その発振周波数が受信するLO信号の周波数とほぼ
同じになるように予め設計されている。HBTED33
の入力端子にLO信号が入ると、LO信号がHBTED
33の発振周波数を注入同期させるので、その発振信号
の周波数および位相は、入力信号であるLO信号のそれ
らと同一になる。
In the oscillator / mixer mode, the LO signal and the RF signal are received by the receiving antenna 31, amplified by the low noise amplifier 32, and input to the input terminal of the HBTED 33. The current and voltage bias of the HBTED 33 are set so that the HBTED 33 oscillates, and its oscillation frequency mainly depends on the thickness of the active layer of the HBTED 33 and the output impedance. The HBTED 33 and the output circuit are designed in advance so that the oscillation frequency thereof is substantially the same as the frequency of the LO signal received. HBTED33
When the LO signal enters the input terminal of, the LO signal changes to HBTED
Since the oscillation frequency of 33 is injection-locked, the frequency and phase of the oscillation signal are the same as those of the LO signal which is the input signal.

【0019】同時に、HBTED33の入力端子に入る
RF信号は非線形トランスファードエレクトロン効果で
発振信号とミキシングして、HBTED33の内部にI
F信号が現れる。このIF信号の低い周波数では、HB
TED33は通常のトランジスタとしてIF信号増幅器
37のように動作するので、IF信号が増幅される。
At the same time, the RF signal that enters the input terminal of the HBTED33 is mixed with the oscillation signal by the non-linear transfer electron effect, and the I signal enters the inside of the HBTED33.
The F signal appears. At the low frequency of this IF signal, HB
Since the TED 33 operates as a normal transistor like the IF signal amplifier 37, the IF signal is amplified.

【0020】このようにしてHBTEDは、発振器・ミ
キサモードで、図3中に示したような等価機能を示す。
HBTEDを発振器・ミキサモードで動作させるために
は、トランスファードエレクトロン効果による発振が起
こりやすいようなバイアス電流と電圧設定が必要であ
る。
In this way, the HBTED exhibits the equivalent function as shown in FIG. 3 in the oscillator / mixer mode.
In order to operate the HBTED in the oscillator / mixer mode, it is necessary to set the bias current and voltage such that oscillation due to the transferred electron effect easily occurs.

【0021】HBTEDのバイアス電流かバイアス電圧
が発振する範囲外であれば、発振は起こらないが、その
発振周波数と同じ領域で増幅することは可能である。図
1のカソード接地HBTEDと図2のベース接地HBT
EDが増幅器・ミキサモード動作すると、図4中に示す
帯域濾波器44、増幅器45、ミキサ46およびIF信
号増幅器47のような等価機能を示す。
If the bias current or bias voltage of the HBTED is out of the oscillation range, oscillation does not occur, but amplification can be performed in the same region as the oscillation frequency. Cathode grounded HBTED of FIG. 1 and base grounded HBT of FIG.
When the ED operates in the amplifier / mixer mode, it exhibits equivalent functions such as the bandpass filter 44, the amplifier 45, the mixer 46 and the IF signal amplifier 47 shown in FIG.

【0022】この増幅器・ミキサモードではLO信号と
RF信号が受信アンテナ41に受信されて、低雑音増幅
器42に増幅されて、HBTED43の入力端子に入力
される。HBTED44は発振せずに単一周波数増幅す
るようなバイアス電流と電圧に設定されている。増幅す
る周波数はHBTED44の活性層の厚みと回路の出力
インピーダンスに依存する。HBTED44と出力回路
は、LO信号の増幅率がRF信号の増幅率より高くなる
ように予め設計されている。このように設計することに
よりHBTED44の入力端子に入るLO信号が増幅さ
れる。HBTED44の入力端子に入るRF信号が増幅
されずに、増幅されたLO信号と、非線形トランスファ
ードエレクトロン効果で、ミキシングされてIF信号を
発生する。このIF信号は周波数が低いので、HBTE
D44は通常のトランジスタとしてIF信号増幅器47
のように動作し、IF信号は増幅される。
In the amplifier / mixer mode, the LO signal and the RF signal are received by the receiving antenna 41, amplified by the low noise amplifier 42, and input to the input terminal of the HBTED 43. The HBTED 44 is set to a bias current and voltage so as to amplify a single frequency without oscillating. The frequency to be amplified depends on the thickness of the active layer of the HBTED 44 and the output impedance of the circuit. The HBTED 44 and the output circuit are designed in advance so that the amplification factor of the LO signal is higher than that of the RF signal. By designing in this way, the LO signal that enters the input terminal of the HBTED 44 is amplified. The RF signal entering the input terminal of the HBTED 44 is not amplified, but is mixed with the amplified LO signal and the nonlinear transfer electron effect to generate an IF signal. Since this IF signal has a low frequency, HBTE
D44 is an IF signal amplifier 47 as a normal transistor.
The IF signal is amplified.

【0023】このようにしてHBTEDは、増幅器・ミ
キサモードHBTEDは、図4に示したような等価機能
を示す。増幅器・ミキサモードの動作は発振器・ミキサ
モードの動作に比べて、バイアス条件と出力回路インピ
ーダンスへの依存性が少ないという利点がある。
In this way, the HBTED and the amplifier / mixer mode HBTED have the equivalent functions as shown in FIG. The operation in the amplifier / mixer mode has the advantage of being less dependent on the bias condition and the output circuit impedance than the operation in the oscillator / mixer mode.

【0024】増幅器・ミキサモードHBTEDは電流を
ミキシングするデバイスである。ここで、IF信号の出
力パワーが活性層に流れるLO信号電流とRF信号電流
との積になるので、LO信号の周波数での電流増幅率が
高いことは大切である。さらに、RF帯中の信号が自己
ミキシングして、IF帯に不要信号成分が出ないよう
に、LO信号の周波数での電流増幅率がRF信号の周波
数での電流増幅率より高いことは大切である。
The amplifier / mixer mode HBTED is a device for mixing current. Since the output power of the IF signal is the product of the LO signal current and the RF signal current flowing in the active layer, it is important that the current amplification factor at the LO signal frequency is high. Furthermore, it is important that the current amplification factor at the frequency of the LO signal is higher than the current amplification factor at the frequency of the RF signal so that the signals in the RF band do not self-mix and produce unnecessary signal components in the IF band. is there.

【0025】図5は、単体ベース接地HBTEDについ
ての、電流増幅率対周波数の特性測定結果を示してい
る。なお、このHBTEDはトランスファードエレクト
ロン効果によって、増幅モード動作を行うようなバイア
ス電流と電圧を有している。図5から分かるように、こ
の電流増幅特性には周波数f0=58GHzに急なピー
クがある。この電流増幅特性のピーク周波数をf0、電
子の飽和速度をVsat、活性層の厚みをxとすると、
それらの関係式は、f0=Vsat/xで表される。こ
のHBTEDの活性層の材料はGaAs(電子の飽和速
度はVsat=107cm・s-1)、活性層の厚みは
1.7μmであって、電流増幅のピークが58GHzぐ
らいに発生する。f0から離れた周波数での増幅率が低
いから、このHBTEDの特性は自己ヘテロダインダウ
ンコンバータ回路への応用には最適である。
FIG. 5 shows the characteristic measurement result of the current amplification factor vs. frequency for the single base grounded HBTED. It should be noted that this HBTED has a bias current and voltage for performing amplification mode operation by the transferred electron effect. As can be seen from FIG. 5, this current amplification characteristic has a steep peak at the frequency f0 = 58 GHz. If the peak frequency of this current amplification characteristic is f0, the saturation speed of electrons is Vsat, and the thickness of the active layer is x,
These relational expressions are represented by f0 = Vsat / x. The material of the HBTED active layer is GaAs (electron saturation velocity is Vsat = 10 7 cm · s −1 ), the thickness of the active layer is 1.7 μm, and the peak of current amplification occurs at about 58 GHz. This HBTED characteristic is optimal for application to self-heterodyne downconverter circuits because the amplification factor at frequencies away from f0 is low.

【0026】図6は、増幅器・ミキサモードで自己ヘテ
ロダインドウンコンバートを行う単体カソード接地HB
TEDについての、変換ロス対周波数の特性測定結果を
示している。この測定では、入力LO信号のパワーが−
20dBmまたは−30dBmで、LO信号の周波数が
59.01GHzに設定されている。入力RF信号は、
パワーがLO信号と同じで、周波数が59.4GHzか
ら62.6GHzまで振られた。このHBTEDによっ
て、LO信号が増幅され、増幅されたLO信号がRF信
号とミキシングされ、発生したIF信号が増幅される。
発生した出力IF信号の周波数は0.39GHzから
3.69GHzまでである。入力LO信号のパワーとR
F信号のパワーが低いのに、このHBTEDの変換ロス
は低い。このように、本発明の自己ヘテロダインダウン
コンバータ回路によれば、良好な特性が得られる。
FIG. 6 shows a single cathode grounded HB that performs self-heterode down conversion in the amplifier / mixer mode.
The conversion loss vs. frequency characteristic measurement result about TED is shown. In this measurement, the power of the input LO signal is-
The frequency of the LO signal is set to 59.01 GHz at 20 dBm or -30 dBm. The input RF signal is
The power was the same as the LO signal and the frequency was swung from 59.4 GHz to 62.6 GHz. This HBTED amplifies the LO signal, mixes the amplified LO signal with the RF signal, and amplifies the generated IF signal.
The frequency of the generated output IF signal is from 0.39 GHz to 3.69 GHz. Input LO signal power and R
Although the power of the F signal is low, the conversion loss of this HBTED is low. As described above, according to the self-heterodyne down converter circuit of the present invention, good characteristics can be obtained.

【0027】上記の測定結果は単体のHBTEDについ
ての結果であり、HBTEDの入力端子、アノード端子
には入力回路や出力回路が付加されていない状態のもの
である。しかしながら、HBTEDは電流をミキシング
するデバイスであるから、入力されるLO信号電流とR
F信号電流を最大化するためには入力回路を付けるほう
が好ましい。そこで、一実施形態の自己ヘテロダインダ
ウンコンバータ回路は、上記HBTEDに入力される信
号パワーが上記LO信号の周波数帯で高くなるように、
上記HBTEDの入力端子に受動回路(16,26,7
6,86,96)が接続されていることを特徴とする。
The above-mentioned measurement results are for a single HBTED, and the input circuit and the output circuit are not added to the input terminal and the anode terminal of the HBTED. However, since the HBTED is a device that mixes current, the LO signal current and R
It is preferable to add an input circuit to maximize the F signal current. Therefore, in the self-heterodyne down converter circuit of one embodiment, the signal power input to the HBTED becomes high in the frequency band of the LO signal,
A passive circuit (16, 26, 7) is connected to the input terminal of the HBTED.
6, 86, 96) are connected.

【0028】また、出力回路に関しては、IF信号の周
波数帯で電流増幅率が高くなるようにする回路が望まし
い。さらに、変換ロスを更に改善するためには、IF出
力パワーを最大化する出力回路インピーダンスが望まし
い。そこで、一実施形態の自己ヘテロダインダウンコン
バータ回路は、上記HBTEDが出力する信号パワーが
上記IF信号の周波数帯で高くなるように、上記HBT
EDのアノード端子に受動回路(19,29,79,8
9,99)が接続されていることを特徴とする。
As for the output circuit, it is desirable that the current amplification factor be high in the frequency band of the IF signal. Furthermore, in order to further improve the conversion loss, an output circuit impedance that maximizes the IF output power is desirable. Therefore, the self-heterodyne down-converter circuit of one embodiment is configured so that the signal power output from the HBTED is high in the frequency band of the IF signal.
A passive circuit (19, 29, 79, 8) is connected to the anode terminal of the ED.
9, 99) are connected.

【0029】また、HBTEDに付いている出力回路
は、LO信号の周波数帯に対してインピーダンスがほと
んどゼロオームであることが望ましい。そこで、一実施
形態の自己ヘテロダインダウンコンバータ回路は、上記
HBTEDの出力インピーダンスが上記LO信号の周波
数帯で実質的にゼロであるように、上記HBTEDのア
ノード端子に受動回路(18,28,711,712,
88,98)が接続されていることを特徴とする。
The output circuit attached to the HBTED preferably has an impedance of almost zero ohm with respect to the frequency band of the LO signal. Therefore, the self-heterodyne down-converter circuit of one embodiment has a passive circuit (18, 28, 711, 11) at the anode terminal of the HBTED so that the output impedance of the HBTED is substantially zero in the frequency band of the LO signal. 712
88, 98) are connected.

【0030】また、出力回路インピーダンスがLO信号
の周波数帯に対してほとんどゼロオームで、出力回路イ
ンピーダンスがLO信号の2倍波の周波数帯に対してほ
とんど無限大にしてもよい。こうすることによって、L
O信号の2倍波に起因して発生するIF信号の2倍波を
抑えることが可能となる。そこで、一実施形態の自己ヘ
テロダインダウンコンバータ回路は、上記HBTEDの
出力インピーダンスが上記LO信号の周波数帯で実質的
にゼロであり、かつ上記HBTEDの出力インピーダン
スが上記LO信号の2倍波の周波数帯で実質的に無限大
であるように、上記HBTEDのアノード端子に受動回
路(711,712)が接続されていることを特徴とす
る。
The output circuit impedance may be almost zero ohms in the frequency band of the LO signal, and the output circuit impedance may be almost infinite in the frequency band of the double wave of the LO signal. By doing this, L
It is possible to suppress the second harmonic of the IF signal generated due to the second harmonic of the O signal. Therefore, in the self-heterodyne down converter circuit of one embodiment, the output impedance of the HBTED is substantially zero in the frequency band of the LO signal, and the output impedance of the HBTED is in the frequency band of the second harmonic of the LO signal. The passive circuit (711, 712) is connected to the anode terminal of the HBTED so as to be substantially infinite.

【0031】HBTEDが発振器・ミキサモード動作す
るためのバイアス範囲は比較的狭くて、増幅器・ミキサ
モード動作するためのバイアス範囲は比較的広い。バイ
アス電流や電圧がトランスファードエレクトロン効果が
起こるための範囲外であっても、HBTEDは通常のト
ランジスタとして動作することができる。普通のトラン
ジスタとして動作するHBTEDはIF帯増幅器として
使用することができる。
The bias range for the HBTED to operate in the oscillator / mixer mode is relatively narrow, and the bias range for the amplifier / mixer mode to operate is relatively wide. The HBTED can operate as a normal transistor even if the bias current or voltage is out of the range for the transfer electron effect to occur. The HBTED, which operates as an ordinary transistor, can be used as an IF band amplifier.

【0032】また、HBTEDを普通のトランジスタと
して動作させるために、HBTEDの寸法をトランスフ
ァードエレクトロン効果が起こりにくいように設定する
ことも可能である。文献"Demonstrationofa77-GHzHeter
ojunctionBipolarTransferredElectronDevice" (J.K.Tw
ynam, M.Yagura, N.Takahashi, E.Suematsu, and H.Sat
o, IEEE Electron Device Lett. 21(01), pp.2-4, 200
0)、特開2001−077444号公報、特願2001−078528号の明
細書または図面、特開2001-284682号公報に書いてある
ように、電流広がり(Current Spreading)効果のため、
HBTEDの活性層には特別なドーピンググラデーショ
ンが必要である。HBTEDの最適なカソード幅は活性
層のドーピンググラデーションの程度によって変わる。
例えば、カソード幅が最適な幅に比較して非常に狭いデ
バイスは、トランスファードエレクトロン効果が起こら
ず、普通のトランジスタとして動作することがある。逆
に、カソード幅が最適な幅に比較して非常に広いデバイ
スも、トランスファードエレクトロン効果が起こらず、
普通のトランジスタとして動作することがある。たとえ
ば、カソード幅が最適な幅よりかなり狭いデバイスを、
HBTEDの入力信号を増幅するための低雑音増幅器と
して用いることも可能である。このカソード幅が狭いデ
バイスは、高周波数特性が良いので、低雑音増幅器とし
て用いるのは望ましい。
In order to operate the HBTED as an ordinary transistor, it is possible to set the dimensions of the HBTED so that the transferred electron effect is unlikely to occur. Reference "Demonstrationofa77-GHzHeter
ojunctionBipolarTransferredElectronDevice "(JKTw
ynam, M. Yagura, N. Takahashi, E. Suematsu, and H. Sat
o, IEEE Electron Device Lett. 21 (01), pp.2-4, 200
0), JP-A-2001-077444, the specification or drawings of Japanese Patent Application No. 2001-078528, as described in JP-A-2001-284682, because of the current spreading effect,
A special doping gradation is required for the active layer of HBTED. The optimum cathode width of HBTED depends on the degree of doping gradation of the active layer.
For example, a device in which the cathode width is very narrow compared with the optimum width may not operate as a transferred electron effect and may operate as a normal transistor. On the other hand, even if the width of the cathode is much wider than the optimum width, the transferred electron effect does not occur,
It may operate as an ordinary transistor. For example, a device with a cathode width much narrower than the optimum width,
It can also be used as a low noise amplifier for amplifying the input signal of HBTED. Since the device having a narrow cathode width has good high frequency characteristics, it is desirable to use it as a low noise amplifier.

【0033】本発明の自己ヘテロダインダウンコンバー
タ回路を具体化する際には、動作効率を高くしてコスト
を低くするために、上記HBTEDと上述の各受動回路
とが同じ半導体基板上に一体に形成されているのが望ま
しい。
When embodying the self-heterodyne down-converter circuit of the present invention, the HBTED and the passive circuits described above are integrally formed on the same semiconductor substrate in order to increase the operating efficiency and reduce the cost. It is desirable that

【0034】同様に、上記HBTEDを含む自己ヘテロ
ダインダウンコンバータ回路のような受動回路と、上記
HBTEDの層構造と同じ層構造を持つトランジスタか
らなる能動回路(IF帯増幅器や低雑音増幅器)とが、
同じ半導体基板上に一体に形成されているのが望まし
い。それらの受動回路と能動回路とは同じプロセスで同
時に作製でき、したがって、ミリ波帯通信システムに用
いられる受信機を安価に作製できるからである。
Similarly, a passive circuit such as a self-heterodyne down converter circuit including the HBTED and an active circuit (IF band amplifier or low noise amplifier) including a transistor having the same layer structure as the HBTED layer structure are provided.
It is desirable that they are integrally formed on the same semiconductor substrate. This is because the passive circuit and the active circuit can be manufactured at the same time by the same process, and thus the receiver used in the millimeter wave band communication system can be manufactured at low cost.

【0035】通信システムで実際に用いられるLO信号
の周波数に合わせて上記HBTEDの構造を設計する必
要がある。HBTEDの活性層の厚みと半導体材料の組
成を変化させることにより、HBTEDを広い周波数範
囲で動作させることができる。より低い周波数とより高
い周波数の動作は不可能ではないが、本発明の望ましい
通信システムのLO信号の周波数は30GHzから12
0GHzまでである。さらに、最も望ましい通信システ
ムのLO周波数範囲は、コストが安いGaAsMMIC
技術によって作製できる、55GHzから85GHzま
での範囲である。
It is necessary to design the above HBTED structure according to the frequency of the LO signal actually used in the communication system. The HBTED can be operated in a wide frequency range by changing the thickness of the active layer of the HBTED and the composition of the semiconductor material. Lower frequency and higher frequency operation is not impossible, but the LO signal frequency of the preferred communication system of the present invention is from 30 GHz to 12 GHz.
Up to 0 GHz. Furthermore, the LO frequency range of the most desirable communication system is GaAsMMIC, which has a low cost.
The range is from 55 GHz to 85 GHz, which can be produced by technology.

【0036】色々なIII−V族化合物半導体を用いてH
BTEDを製造することができる(たとえば、GaA
s,InGaAs,InP,GaN,等)。HBTED
が半絶縁性GaAs基板上に形成されHBTEDの活性
層がGaAsでであるものが望ましく、これはコストが
安くて、パーフォーマンスが高いミリ波技術であって、
量産にも適している。つまり、そのようなHBTED
は、ミリ波帯アクティブデバイス(ミリ波トランジスタ
等)に比べて、寸法が細かくなくて、製造がしやすくて
コストが安いものである。
H using various III-V compound semiconductors
BTED can be manufactured (eg, GaA
s, InGaAs, InP, GaN, etc.). HBTED
Is preferably formed on a semi-insulating GaAs substrate, and the active layer of HBTED is GaAs, which is a millimeter-wave technology with low cost and high performance.
Suitable for mass production. In other words, such HBTED
Is smaller than a millimeter-wave band active device (millimeter-wave transistor or the like), easy to manufacture, and low in cost.

【0037】送信機から無線でRF信号とLO信号を送
信し、それらの信号を受信機で受信し、その受信機で上
述の増幅器・ミキサモードHBTEDまたは発振器・ミ
キサモードHBTEDを備えた自己ヘテロダインダウン
コンバータ回路によってIF信号を生成する通信システ
ム、例えばテレビジョンのようなミリ波帯映像伝送シス
テムが成り立つ。このような通信システムによれば、広
いIF帯域幅、具体的には最大周波数が最低周波数より
2倍以上高いIF帯域幅でも、実用に耐えることができ
る。また、HBTED回路の変換効率が高いので、受信
機の消費電力を低減することができる。
Self-heterodyne down with RF and LO signals transmitted wirelessly from the transmitter, these signals received by the receiver, at which receiver the amplifier / mixer mode HBTED or oscillator / mixer mode HBTED described above is provided. A communication system that generates an IF signal by a converter circuit, for example, a millimeter wave band video transmission system such as a television is established. According to such a communication system, a wide IF bandwidth, specifically, an IF bandwidth in which the maximum frequency is twice or more higher than the minimum frequency can be practically used. Moreover, since the conversion efficiency of the HBTED circuit is high, the power consumption of the receiver can be reduced.

【0038】また、この種のHBTEDの入力インピー
ダンスは高いことが要求される。そこで、この発明は、
半絶縁性基板上に少なくとも、アノード層と、活性層
と、ベース層と、カソードグレーデッド層と、カソード
層と、カソードバラスト層と、カソードバラストグレー
デッド層と、カソードカップ層とを順に備えたHBTE
Dにおいて、上記カソードグレーデッド層、カソード
層、カソードバラスト層、カソードバラストグレーデッ
ド層およびカソードカップ層は、上記ベース層よりも面
積が小さい円形のパターン形状を持つことを特徴とす
る。円形のカソードは、公知の細長い長方形のカソード
に比して、小型に形成され得る。したがって、入力イン
ピーダンスを容易に高めることができる。また、円形の
カソードは、活性層のドーピンググラデーション(電流
広がり効果を抑えて、トランスファードエレクトロン効
果を安定に起こさせるために必要とされる。小面積であ
れば、ドーピンググラデーションの程度が高いことが要
求される。)の程度を、小面積の割に比較的低くするこ
とができる。これにより、トランスファードエレクトロ
ン効果を安定に起こさせることができ、HBTEDを容
易に増幅器・ミキサモードまたは発振器・ミキサモード
で動作させることができる。したがって、円形のカソー
ドを持つHBTEDは、ミリ波帯の受信機の自己ヘテロ
ダインコンバータ回路の部品として適する。
The input impedance of this kind of HBTED is required to be high. So, this invention
At least an anode layer, an active layer, a base layer, a cathode graded layer, a cathode layer, a cathode ballast layer, a cathode ballast graded layer, and a cathode cup layer were sequentially provided on a semi-insulating substrate. HBTE
In D, the cathode graded layer, the cathode layer, the cathode ballast layer, the cathode ballast graded layer, and the cathode cup layer have a circular pattern shape having an area smaller than that of the base layer. Circular cathodes can be made smaller than known elongated rectangular cathodes. Therefore, the input impedance can be easily increased. The circular cathode is required to suppress the doping gradation (current spreading effect and stable transfer electron effect) of the active layer. If the area is small, the degree of doping gradation is high. Required) can be relatively low for a small area. Thereby, the transferred electron effect can be stably generated, and the HBTED can be easily operated in the amplifier / mixer mode or the oscillator / mixer mode. Therefore, the HBTED having a circular cathode is suitable as a component of a self-heterodyne converter circuit of a millimeter-wave band receiver.

【0039】[0039]

【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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings.

【0040】(第1実施形態)図1は、受信機の自己ヘ
テロダインダウンコンバータ回路15にカソード接地H
BTED17を備えた実施形態を示している。この自己
ヘテロダインドウンコンバート回路15は、概して言っ
て、無線で送信された信号(LO信号とRF信号)12
を受けて、RF信号よりも低い周波数帯のIF信号11
0を出力する。カソード接地HBTED17は増幅器・
ミキサモードで動作するようにバイアス条件が設定され
ている。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a self-heterodyne down-converter circuit 15 of a receiver with a grounded cathode H.
3 illustrates an embodiment with a BTED17. This self-heterodyne down conversion circuit 15 is generally referred to as a wirelessly transmitted signal (LO signal and RF signal) 12.
In response, the IF signal 11 of a frequency band lower than the RF signal is received.
Outputs 0. The grounded cathode HBTED17 is an amplifier
Bias conditions are set to operate in mixer mode.

【0041】詳しくは、送信機の送信アンテナ11から
LO信号とRF信号からなる送信信号12が送信され、
受信機の受信アンテナ13に受信される。LO信号とR
F信号は低雑音増幅器14によって増幅され、自己ヘテ
ロダインダウンコンバータ回路15に入る。入力整合回
路16の影響でカソード接地HBTED17に入るLO
信号とRF信号のパワーを高くできる。このLO信号
は、カソード接地HBTED17の内部でトランスファ
ードエレクトロン効果によって増幅される。さらに、カ
ソード接地HBTED17の内部で、この増幅されたL
O信号とRF信号とがミキシングされて、RF信号より
も低い周波数帯のIF信号が発生する。発生したIF信
号は、カソード接地HBTED17のトランジスタ動作
によって、増幅される。出力回路のλ/4オープンスタ
ブ18(LO信号周波数の波長に対して長さが4分の1
に設定されている。)の影響で、HBTED活性層中の
LO信号電流が最大化されて、LO信号があまり自己ヘ
テロダインダウンコンバート回路15からは出力されな
い。また、出力IF整合回路19の影響で、出力IF信
号110のパワーを高くできる。
More specifically, a transmission signal 12 consisting of an LO signal and an RF signal is transmitted from the transmission antenna 11 of the transmitter,
The signal is received by the receiving antenna 13 of the receiver. LO signal and R
The F signal is amplified by the low noise amplifier 14 and enters the self-heterodyne down converter circuit 15. LO that enters the cathode grounded HBTED 17 under the influence of the input matching circuit 16
The power of the signal and the RF signal can be increased. This LO signal is amplified by the transferred electron effect inside the grounded cathode HBTED17. Furthermore, inside the grounded cathode HBTED17, this amplified L
The O signal and the RF signal are mixed to generate an IF signal in a frequency band lower than that of the RF signal. The generated IF signal is amplified by the transistor operation of the grounded cathode HBTED 17. Λ / 4 open stub 18 of output circuit (length is 1/4 of the wavelength of LO signal frequency
Is set to. ), The LO signal current in the HBTED active layer is maximized, and the LO signal is not so much output from the self-heterodyne down-conversion circuit 15. Further, the power of the output IF signal 110 can be increased due to the influence of the output IF matching circuit 19.

【0042】この実施形態では、LO信号周波数が5
9.01GHzで、RF信号周波数が59.4GHz−
62.5GHzで、IF信号周波数が0.39GHz−
3.49GHzである。IF信号の帯域幅は3.1GH
zであって、IFの最低周波数の0.39GHzより大
きいから、LO信号の増幅率が高いのは大切なことであ
る。従来技術に関して図11に示したように、ミキシン
グされるLO信号112のパワーがRF信号111のパ
ワーと同程度であれば、IF帯の不要信号成分114の
パワーが必要IF信号113のパワーに対して無視でき
ないほど大きくなり、問題となる。これに対して、本実
施形態では、図12に示すように、ミキシングされるL
O信号(HBTED17の内部で増幅されたもの)12
2のパワーがRF信号121のパワーよりも大きいの
で、必要IF信号123のパワーがIF帯の不要信号成
分124のパワーより大きく上回って、IF帯の不要信
号成分124が問題にならない。
In this embodiment, the LO signal frequency is 5
At 9.01 GHz, the RF signal frequency is 59.4 GHz-
At 62.5 GHz, the IF signal frequency is 0.39 GHz-
3.49 GHz. Bandwidth of IF signal is 3.1GH
Since z is higher than the lowest frequency of 0.39 GHz of IF, it is important that the LO signal has a high amplification factor. As shown in FIG. 11 regarding the conventional technique, if the power of the LO signal 112 to be mixed is about the same as the power of the RF signal 111, the power of the unnecessary signal component 114 in the IF band with respect to the power of the necessary IF signal 113. It becomes too big to ignore and becomes a problem. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG.
O signal (amplified inside HBTED17) 12
Since the power of 2 is larger than the power of the RF signal 121, the power of the necessary IF signal 123 exceeds the power of the unnecessary signal component 124 in the IF band, and the unnecessary signal component 124 in the IF band does not matter.

【0043】HBTED17のカソードは細長い長方形
のパターン形状を持ち、カソード幅が4μmで、カソー
ド長さが20μmである。HBTED17の活性層はG
aAsで、厚みが1.7μmで、ドーピングされてい
る。活性層のドーピング濃度には、アノード界面でのN
D=1.7×1016cm-3からベース界面でのND=3×1
16cm-3までのグラデーションがある。このHBTED
17の構造については、後に詳述する。
The cathode of the HBTED 17 has an elongated rectangular pattern shape, the cathode width is 4 μm, and the cathode length is 20 μm. The active layer of HBTED17 is G
It is made of aAs and has a thickness of 1.7 μm and is doped. The doping concentration of the active layer depends on N at the anode interface.
D = 1.7 × 10 16 cm −3 to N D at base interface = 3 × 1
There is a gradation of up to 0 16 cm -3 . This HBTED
The structure of 17 will be described in detail later.

【0044】λ/4オープンスタッブ18は、出力回路
インピーダンスがLO信号の周波数に対してほとんどゼ
ロオームになるように設計されている。入力整合回路1
6とλ/4オープンスタッブ18は通常のマイクロスト
リップ線路またはコプレーナ線路で作られている。出力
IF整合回路19はMMIC用の容量とインダクタで作
られている。
The λ / 4 open stub 18 is designed so that the output circuit impedance is almost zero ohms with respect to the frequency of the LO signal. Input matching circuit 1
The 6 and λ / 4 open stubs 18 are made of conventional microstrip or coplanar lines. The output IF matching circuit 19 is made up of an MMIC capacitor and an inductor.

【0045】(第2実施形態)図2は、受信機の自己ヘ
テロダインダウンコンバータ回路25にベース接地HB
TED27を備えた実施形態を示している。この自己ヘ
テロダインドウンコンバート回路25は、概して言っ
て、無線で送信された信号(LO信号とRF信号)22
を受けて、RF信号よりも低い周波数帯のIF信号21
0を出力する。ベース接地HBTED27は増幅器・ミ
キサモードで動作するようにバイアス条件が設定されて
いる。
(Second Embodiment) FIG. 2 shows a base-grounded HB in a self-heterodyne down converter circuit 25 of a receiver.
3 illustrates an embodiment with a TED 27. This self-heterodyne down conversion circuit 25 is generally referred to as a wirelessly transmitted signal (LO signal and RF signal) 22.
In response, the IF signal 21 of a frequency band lower than the RF signal is received.
Outputs 0. The bias condition of the grounded base HBTED 27 is set so as to operate in the amplifier / mixer mode.

【0046】詳しくは、送信機の送信アンテナ21から
LO信号とRF信号からなる送信信号22が送信され、
受信機の受信アンテナ23に受信される。LO信号とR
F信号は低雑音増幅器24によって増幅され、自己ヘテ
ロダインドウンコンバート回路25に入る。入力整合回
路26の影響でベース接地HBTED27に入るLO信
号とRF信号のパワーを高くできる。このLO信号は、
ベース接地HBTED27の内部でトランスファードエ
レクトロン効果によって増幅される。さらに、ベース接
地HBTED27の内部で、この増幅されたLO信号と
RF信号とがミキシングされて、RF信号よりも低い周
波数帯のIF信号が発生する。発生したIF信号は、ベ
ース接地HBTED27のトランジスタ動作によって、
増幅される。出力回路のλ/4オープンスタッブ28
(LO信号周波数の波長に対して長さが4分の1に設定
されている。)の影響で、HBTED活性層中のLO信
号電流が最大化されて、LO信号があまり自己ヘテロダ
インドウンコンバート回路25からは出力されない。ま
た、出力IF整合回路29の影響で、出力IF信号21
0のパワーを高くできる。
More specifically, a transmission signal 21 composed of an LO signal and an RF signal is transmitted from the transmission antenna 21 of the transmitter,
The signal is received by the receiving antenna 23 of the receiver. LO signal and R
The F signal is amplified by the low noise amplifier 24 and enters the self-heterodyne down conversion circuit 25. Due to the influence of the input matching circuit 26, the power of the LO signal and the RF signal entering the grounded base HBTED 27 can be increased. This LO signal is
It is amplified by the transferred electron effect inside the base ground HBTED 27. Further, inside the grounded base HBTED 27, the amplified LO signal and the RF signal are mixed, and an IF signal in a frequency band lower than the RF signal is generated. The generated IF signal is generated by the transistor operation of the base ground HBTED27.
Is amplified. Output circuit λ / 4 open stub 28
(The length is set to 1/4 with respect to the wavelength of the LO signal frequency.) The LO signal current in the HBTED active layer is maximized due to the influence of the LO signal, and the LO signal is self-heterodyne down-converted too much. It is not output from the circuit 25. In addition, the output IF signal 21 is affected by the output IF matching circuit 29.
The power of 0 can be increased.

【0047】この実施形態では、LO信号周波数が5
9.01GHzで、RF信号周波数が59.4GHz−
62.5GHzで、IF信号周波数が0.39GHz−
3.49GHzである。IF信号の帯域幅は3.1GH
zであって、IFの最低周波数の0.39GHzより大
きいから、LO信号の増幅率が高いのは大切なことであ
る。本実施形態では、図12に示すように、ミキシング
されるLO信号(HBTED27の内部で増幅されたも
の)122のパワーがRF信号121のパワーよりも大
きいので、必要IF信号123のパワーがIF帯の不要
信号成分124のパワーより大きく上回って、IF帯の
不要信号成分124が問題にならない。
In this embodiment, the LO signal frequency is 5
At 9.01 GHz, the RF signal frequency is 59.4 GHz-
At 62.5 GHz, the IF signal frequency is 0.39 GHz-
3.49 GHz. Bandwidth of IF signal is 3.1GH
Since z is higher than the lowest frequency of 0.39 GHz of IF, it is important that the LO signal has a high amplification factor. In the present embodiment, as shown in FIG. 12, the power of the LO signal (amplified inside the HBTED 27) 122 to be mixed is larger than the power of the RF signal 121, so that the power of the necessary IF signal 123 is in the IF band. The power of the unnecessary signal component 124 of 1 is greatly exceeded, and the unnecessary signal component 124 of the IF band does not become a problem.

【0048】HBTED27のカソードは細長い長方形
のパターン形状を持ち、カソード幅が5μmで、カソー
ド長さが30μmである。HBTED27の活性層はG
aAsで、厚みが1.7μmで、ドーピングされてい
る。活性層のドーピング濃度には、アノード界面でのN
D=1.3×1016cm-3からベース界面でのND=2×1
16cm-3までのグラデーションがある。このHBTED
27の構造については、後に詳述する。
The cathode of HBTED27 has an elongated rectangular pattern shape, the cathode width is 5 μm, and the cathode length is 30 μm. The active layer of HBTED27 is G
It is made of aAs and has a thickness of 1.7 μm and is doped. The doping concentration of the active layer depends on N at the anode interface.
D = 1.3 × 10 16 cm −3 to N D at base interface = 2 × 1
There is a gradation of up to 0 16 cm -3 . This HBTED
The structure of 27 will be described later in detail.

【0049】入力整合回路26とλ/4オープンスタブ
28は通常のマイクロストリップ線路またはコプレーナ
線路で作られている。出力IF整合回路29はMMIC
用の容量とインダクタで作られている。
The input matching circuit 26 and the λ / 4 open stub 28 are made of ordinary microstrip lines or coplanar lines. The output IF matching circuit 29 is an MMIC
Made of capacitors and inductors for.

【0050】(第3実施形態)図7は、受信機の自己ヘ
テロダインダウンコンバータ回路75にカソード接地H
BTED77を備えた実施形態を示している。この自己
ヘテロダインドウンコンバート回路75は、概して言っ
て、無線で送信された信号(LO信号とRF信号)72
を受けて、RF信号よりも低い周波数帯のIF信号71
0を出力する。
(Third Embodiment) FIG. 7 shows a self-heterodyne down-converter circuit 75 of a receiver with a grounded cathode H.
7 illustrates an embodiment with a BTED77. This self-heterodyne down conversion circuit 75 is generally referred to as a wirelessly transmitted signal (LO signal and RF signal) 72.
In response, the IF signal 71 of a frequency band lower than the RF signal is received.
Outputs 0.

【0051】詳しくは、送信機の送信アンテナ71から
LO信号とRF信号からなる送信信号72が送信され、
受信機の受信アンテナ73に受信される。LO信号とR
F信号は低雑音増幅器74によって増幅され、自己ヘテ
ロダインダウンコンバータ回路75に入る。入力整合回
路76の影響でカソード接地HBTED77に入るLO
信号とRF信号のパワーを高くできる。このLO信号
は、カソード接地HBTED77の内部でトランスファ
ードエレクトロン効果によって増幅される。さらに、カ
ソード接地HBTED77の内部で、この増幅されたL
O信号とRF信号とがミキシングされて、RF信号より
も低い周波数帯のIF信号が発生する。発生したIF信
号は、カソード接地HBTED77のトランジスタ動作
によって、増幅される。出力回路のλ/8伝送線路71
1とλ/8オープンスタブ712(両方ともLO信号周
波数の波長に対して長さが8分の1に設定されてい
る。)の影響でHBTED活性層中のLO信号電流が最
大化されて、LO信号があまり自己ヘテロダインドウン
コンバート回路75からは出力されない。更に、λ/8
伝送線路711とλ/8オープンスタッブ712の影響で
LO信号の2倍波の電流が抑えられて、IF信号の2倍
波がほとんど発生しない。また、出力IF整合回路79
の影響で、出力IF信号710のパワーを高くできる。
More specifically, a transmission signal 72 consisting of an LO signal and an RF signal is transmitted from the transmission antenna 71 of the transmitter,
The signal is received by the receiving antenna 73 of the receiver. LO signal and R
The F signal is amplified by the low noise amplifier 74 and enters the self-heterodyne down converter circuit 75. LO which enters the cathode grounded HBTED 77 under the influence of the input matching circuit 76
The power of the signal and the RF signal can be increased. This LO signal is amplified by the transferred electron effect inside the grounded cathode HBTED77. Furthermore, inside the grounded cathode HBTED77, this amplified L
The O signal and the RF signal are mixed to generate an IF signal in a frequency band lower than that of the RF signal. The generated IF signal is amplified by the transistor operation of the grounded cathode HBTED77. Output circuit λ / 8 transmission line 71
The LO signal current in the HBTED active layer is maximized by the influence of 1 and the λ / 8 open stub 712 (both of which are set to 1/8 in length with respect to the wavelength of the LO signal frequency). The LO signal is not output so much from the self-heterodyne down conversion circuit 75. Furthermore, λ / 8
Due to the influence of the transmission line 711 and the λ / 8 open stub 712, the current of the second harmonic of the LO signal is suppressed, and the second harmonic of the IF signal is hardly generated. Further, the output IF matching circuit 79
Due to the influence of, the power of the output IF signal 710 can be increased.

【0052】この実施形態では、LO周波数が59.0
1GHzで、RF周波数が59.4GHz−62.5G
Hzで、IF周波数が0.39GHz−3.49GHz
である。IF信号の帯域幅は3.1GHzであって、I
F信号の最低周波数の0.39GHzより大きいから、
LO信号の増幅率が高いのは大切なことである。本実施
形態では、図12に示すように、ミキシングされるLO
信号(HBTED77の内部で増幅されたもの)122
のパワーがRF信号121のパワーよりも大きいので、
必要IF信号123のパワーがIF帯の不要信号成分1
24のパワーより大きく上回って、IF帯の不要信号成
分124が問題にならない。
In this embodiment, the LO frequency is 59.0.
At 1 GHz, RF frequency is 59.4 GHz-62.5G
IF frequency is 0.39 GHz-3.49 GHz in Hz
Is. The bandwidth of the IF signal is 3.1 GHz, and I
Since it is higher than the lowest frequency of the F signal, 0.39 GHz,
It is important that the LO signal has a high amplification factor. In the present embodiment, as shown in FIG.
Signal (amplified inside HBTED77) 122
Since the power of is larger than the power of the RF signal 121,
The power of the required IF signal 123 is the unnecessary signal component 1 in the IF band
Greater than the power of 24, the unwanted signal component 124 in the IF band does not matter.

【0053】カソード接地HBTED77は増幅器・ミ
キサモードで動作するようにバイアス条件が設定されて
いる。HBTED77のカソードは細長い長方形のパタ
ーン形状を持ち、カソード幅が4μmで、カソード長さ
が20μmである。HBTED77の活性層はGaAs
で、厚みが1.7μmで、ドーピングされている。活性
層のドーピング濃度には、アノード界面でのND=1.
7×1016cm-3からベース界面でのND=3×1016cm
-3までのグラデーションがある。このHBTED77の
構造については、後に詳述する。
The bias condition of the cathode grounded HBTED 77 is set so as to operate in the amplifier / mixer mode. The cathode of HBTED77 has an elongated rectangular pattern shape, the cathode width is 4 μm, and the cathode length is 20 μm. HBTED77 active layer is GaAs
The thickness is 1.7 μm and is doped. For the doping concentration of the active layer, N D = 1.
From 7 × 10 16 cm −3 to N D at the base interface = 3 × 10 16 cm
-There are gradations up to -3 . The structure of this HBTED77 will be described in detail later.

【0054】入力整合回路76とλ/8伝送線路711と
λ/8オープンスタッブ712は通常のマイクロストリ
ップ線路またはコプレーナ線路で作られている。出力I
F整合回路79はMMIC用の容量とインダクタで作ら
れている。
The input matching circuit 76, the λ / 8 transmission line 711 and the λ / 8 open stub 712 are made of ordinary microstrip lines or coplanar lines. Output I
The F matching circuit 79 is made of an MMIC capacitor and an inductor.

【0055】(第4実施形態)図8は、受信機の自己ヘ
テロダインダウンコンバータ回路85にカソード接地H
BTED87を備えた実施形態を示している。この自己
ヘテロダインドウンコンバート回路85は、概して言っ
て、無線で送信された信号(LO信号とRF信号)82
を受けて、RF信号よりも低い周波数帯のIF信号81
0を出力する。カソード接地HBTED87は増幅器・
ミキサモードで動作するようにバイアス条件が設定され
ている。
(Fourth Embodiment) FIG. 8 shows a self-heterodyne down-converter circuit 85 of the receiver having a grounded cathode H.
9 illustrates an embodiment with a BTED 87. The self-heterodyne down conversion circuit 85 is generally referred to as a wirelessly transmitted signal (LO signal and RF signal) 82.
In response, the IF signal 81 in the frequency band lower than the RF signal is received.
Outputs 0. The grounded cathode HBTED87 is an amplifier
Bias conditions are set to operate in mixer mode.

【0056】詳しくは、送信機の送信アンテナ81から
LO信号とRF信号とからなる送信信号82が送信さ
れ、受信機の受信アンテナ83に受信される。LO信号
とRF信号は低雑音増幅器84によって増幅され、自己
ヘテロダインダウンコンバート回路85に入る。入力整
合回路86の影響でカソード接地HBTED87に入る
LO信号とRF信号パワーを高くできる。このLO信号
は、カソード接地HBTED87の内部でトランスファ
ードエレクトロン効果によって増幅される。さらに、カ
ソード接地HBTED87の内部で、この増幅されたL
O信号とRF信号とがミキシングされて、RF信号より
も低い周波数帯のIF信号が発生する。発生したIF信
号はカソード接地HBTED87のトランジスタ動作に
よって、増幅される。出力回路のλ/4オープンスタッブ
88(LO信号周波数の波長に対して長さが4分の1に
設定されている。)の影響で、HBTED活性層中のL
O信号電流が最大化されて、LO信号があまり自己ヘテ
ロダインダウンコンバート回路85からは出力されな
い。出力IF整合回路89の影響で、出力IF信号81
0のパワーを高くできる。出力IF整合回路89の後段
に設けられたIF増幅器813の影響で、さらにIF信
号が増幅される。したがって、さらに出力IF信号81
0のパワーを高くできる。
More specifically, a transmission antenna 81 of the transmitter transmits a transmission signal 82 composed of an LO signal and an RF signal, which is received by a reception antenna 83 of the receiver. The LO signal and RF signal are amplified by the low noise amplifier 84 and enter the self-heterodyne down-conversion circuit 85. Due to the influence of the input matching circuit 86, the LO signal and RF signal power entering the cathode grounded HBTED 87 can be increased. This LO signal is amplified by the transferred electron effect inside the cathode grounded HBTED 87. Further, inside the grounded cathode HBTED87, this amplified L
The O signal and the RF signal are mixed to generate an IF signal in a frequency band lower than that of the RF signal. The generated IF signal is amplified by the transistor operation of the cathode grounded HBTED 87. L in the HBTED active layer is affected by the λ / 4 open stub 88 of the output circuit (the length is set to 1/4 with respect to the wavelength of the LO signal frequency).
The O signal current is maximized, and the LO signal is not output so much from the self-heterodyne down-conversion circuit 85. The output IF signal 81 is affected by the output IF matching circuit 89.
The power of 0 can be increased. The IF signal is further amplified by the influence of the IF amplifier 813 provided in the subsequent stage of the output IF matching circuit 89. Therefore, the output IF signal 81
The power of 0 can be increased.

【0057】この実施形態では、LO周波数が59.0
1GHzで、RF周波数が59.4GHz−62.5G
Hzで、IF周波数が0.39GHz−3.49GHz
である。IF信号の帯域幅は3.1GHzであって、I
F信号の最低周波数の0.39GHzより大きいから、
LO信号の増幅率が高いのは大切なことである。本実施
形態では、図12に示すように、ミキシングされるLO
信号(HBTED87の内部で増幅されたもの)122
のパワーがRF信号121のパワーよりも大きいので、
必要IF信号123のパワーがIF帯の不要信号成分1
24のパワーより大きく上回って、IF帯の不要信号成
分124が問題にならない。
In this embodiment, the LO frequency is 59.0.
At 1 GHz, RF frequency is 59.4 GHz-62.5G
IF frequency is 0.39 GHz-3.49 GHz in Hz
Is. The bandwidth of the IF signal is 3.1 GHz, and I
Since it is higher than the lowest frequency of the F signal, 0.39 GHz,
It is important that the LO signal has a high amplification factor. In the present embodiment, as shown in FIG.
Signal (amplified inside HBTED87) 122
Since the power of is larger than the power of the RF signal 121,
The power of the required IF signal 123 is the unnecessary signal component 1 in the IF band
Greater than the power of 24, the unwanted signal component 124 in the IF band does not matter.

【0058】HBTED87のカソードは細長い長方形
のパターン形状を持ち、カソード幅が4μmで、カソー
ド長さが20μmである。HBTED87の活性層はG
aAsで、厚みが1.7μmで、ドーピングされてい
る。活性層のドーピング濃度には、アノード界面でのN
D=1.7×1016cm-3からベース界面でのND=3×1
16cm-3までのグラデーションがある。このHBTED
87の構造については、後に詳述する。
The cathode of HBTED87 has an elongated rectangular pattern shape, the cathode width is 4 μm, and the cathode length is 20 μm. The active layer of HBTED87 is G
It is made of aAs and has a thickness of 1.7 μm and is doped. The doping concentration of the active layer depends on N at the anode interface.
D = 1.7 × 10 16 cm −3 to N D at base interface = 3 × 1
There is a gradation of up to 0 16 cm -3 . This HBTED
The structure of 87 will be described in detail later.

【0059】IF増幅器813は、HBTED87の層
構造と同じ層構造を持つトランジスタからなっている。
このトランジスタは、HBTED87と一体に、同じ半
導体基板上に同じ製造プロセスで形成されている。言い
換えれば、このトランジスタは、HBTEDをトランス
ファードエレクトロン効果が起こらないようなバイアス
条件で使用したものである。
The IF amplifier 813 is composed of a transistor having the same layer structure as that of the HBTED 87.
This transistor is integrally formed with the HBTED 87 on the same semiconductor substrate by the same manufacturing process. In other words, this transistor uses HBTED under a bias condition such that the transferred electron effect does not occur.

【0060】入力整合回路86とλ/4オープンスタッブ
88は、通常のマイクロストリップ線路またはコプレー
ナ線路で作られている。出力IF整合回路89はMMI
C用の容量とインダクタで作られている。
The input matching circuit 86 and the λ / 4 open stub 88 are made of ordinary microstrip lines or coplanar lines. The output IF matching circuit 89 is an MMI
It is made of a capacitor for C and an inductor.

【0061】(第5実施形態)図9は、受信機の自己ヘ
テロダインダウンコンバータ回路95にカソード接地H
BTED97を備えた実施形態を示している。この自己
ヘテロダインドウンコンバート回路95は、概して言っ
て、無線で送信された信号(LO信号とRF信号)92
を受けて、RF信号よりも低い周波数帯のIF信号91
0を出力する。カソード接地HBTED97は発振器・
ミキサモード動作するようにバイアス条件が設定されて
いる。
(Fifth Embodiment) FIG. 9 shows a self-heterodyne down-converter circuit 95 of the receiver having a grounded cathode H.
7 illustrates an embodiment with a BTED 97. This self-heterodyne down conversion circuit 95 is, generally speaking, a signal (LO signal and RF signal) 92 transmitted by radio.
In response, the IF signal 91 of a frequency band lower than the RF signal is received.
Outputs 0. The grounded cathode HBTED97 is an oscillator
Bias conditions are set to operate in mixer mode.

【0062】詳しくは、送信機の送信アンテナ91から
LO信号とRF信号からなる送信信号92が送信され、
受信機の受信アンテナ93に受信される。LO信号とR
F信号は自己ヘテロダインダウンコンバート回路95に
入って、初段の低雑音増幅器914によって増幅され
る。入力整合回路96の影響でカソード接地HBTED
97に入るLO信号とRF信号パワーを高くできる。こ
のLO信号を受けたカソード接地HBTED97は内部
でトランスファードエレクトロン効果によって注入同期
発振してLO信号を生成する。カソード接地HBTED
97の内部で、この注入同期発振されたLO信号とRF
信号とがミキシングされて、RF信号よりも低い周波数
帯のIF信号が発生する。発生したIF信号は、カソー
ド接地HBTED97のトランジスタ動作によって、増
幅される。出力回路のλ/4オープンスタッブ98(LO
信号周波数の波長に対して長さ4分の1に設定されてい
る。)の影響で、HBTED活性層中のLO信号電流が
最大化されて、LO信号があまり自己ヘテロダインドウ
ンコンバート回路95からは出力されない。また、出力
IF整合回路99の影響で、出力IF信号910のパワ
ーを高くできる。
More specifically, a transmission signal 92 consisting of an LO signal and an RF signal is transmitted from the transmission antenna 91 of the transmitter,
The signal is received by the receiving antenna 93 of the receiver. LO signal and R
The F signal enters the self-heterodyne down conversion circuit 95 and is amplified by the low noise amplifier 914 in the first stage. Cathode grounded HBTED due to input matching circuit 96
The LO signal and RF signal power entering 97 can be increased. The cathode grounded HBTED 97 that receives this LO signal internally performs injection locking oscillation by the transferred electron effect to generate an LO signal. Cathode ground HBTED
Inside 97, this injection-locked LO signal and RF
The signal and the signal are mixed to generate an IF signal in a frequency band lower than that of the RF signal. The generated IF signal is amplified by the transistor operation of the grounded cathode HBTED97. Output circuit λ / 4 open stub 98 (LO
The length is set to 1/4 of the wavelength of the signal frequency. ), The LO signal current in the HBTED active layer is maximized, and the LO signal is not output so much from the self-heterodyne down conversion circuit 95. Moreover, the power of the output IF signal 910 can be increased due to the influence of the output IF matching circuit 99.

【0063】この実施形態では、LO周波数が59.0
1GHzで、RF周波数が59.4GHz−62.5G
Hzで、IF周波数が0.39GHz−3.49GHz
である。IF信号の帯域幅は3.1GHzであって、I
F信号の最低周波数の0.39GHzより大きいから、
LO信号の増幅率が高いのは大切なことである。本実施
形態では、図12に示すように、ミキシングされるLO
信号(HBTED97の内部で増幅されたもの)122
のパワーがRF信号121のパワーよりも大きいので、
必要IF信号123のパワーがIF帯の不要信号成分1
24のパワーより大きく上回って、IF帯の不要信号成
分124が問題にならない。
In this embodiment, the LO frequency is 59.0.
At 1 GHz, RF frequency is 59.4 GHz-62.5G
IF frequency is 0.39 GHz-3.49 GHz in Hz
Is. The bandwidth of the IF signal is 3.1 GHz, and I
Since it is higher than the lowest frequency of the F signal, 0.39 GHz,
It is important that the LO signal has a high amplification factor. In the present embodiment, as shown in FIG.
Signal (amplified inside HBTED97) 122
Since the power of is larger than the power of the RF signal 121,
The power of the required IF signal 123 is the unnecessary signal component 1 in the IF band
Greater than the power of 24, the unwanted signal component 124 in the IF band does not matter.

【0064】HBTED97のカソードは細長い長方形
のパターン形状を持ち、カソード幅が4μmで、カソー
ド長さが20μmである。HBTED97の活性層はG
aAsで、厚みが1.7μmで、ドーピングされてい
る。活性層のドーピング濃度には、アノード界面でのN
D=1.7×1016cm-3からベース界面でのND=3×1
16cm-3までのグラデーションがある。このHBTED
97の構造については、後に詳述する。
The cathode of HBTED97 has an elongated rectangular pattern shape, the cathode width is 4 μm, and the cathode length is 20 μm. The active layer of HBTED97 is G
It is made of aAs and has a thickness of 1.7 μm and is doped. The doping concentration of the active layer depends on N at the anode interface.
D = 1.7 × 10 16 cm −3 to N D at base interface = 3 × 1
There is a gradation of up to 0 16 cm -3 . This HBTED
The structure of 97 will be described in detail later.

【0065】低雑音増幅器914は、HBTED97の
層構造と同じ層構造を持つトランジスタからなってい
る。このトランジスタは、HBTED87と一体に、同
じ半導体基板上に同じ製造プロセスで形成されている。
言い換えれば、このトランジスタは、HBTEDをトラ
ンスファードエレクトロン効果が起こらないようなバイ
アス条件で使用したものである。このトランジスタはカ
ソード幅が1μmで、カソード長さが5μmである。こ
の寸法ならば、トランスファードエレクトロン効果が起
こらない。
The low noise amplifier 914 is composed of a transistor having the same layer structure as that of the HBTED97. This transistor is integrally formed with the HBTED 87 on the same semiconductor substrate by the same manufacturing process.
In other words, this transistor uses HBTED under a bias condition such that the transferred electron effect does not occur. This transistor has a cathode width of 1 μm and a cathode length of 5 μm. With this size, the transferred electron effect does not occur.

【0066】入力整合回路96とλ/4オープンスタッブ
98は、通常のマイクロストリップ線路またはコプレー
ナ線路で作られている。出力IF整合回路99はMMI
C用の容量とインダクタで作られている。
The input matching circuit 96 and the λ / 4 open stub 98 are made of ordinary microstrip lines or coplanar lines. The output IF matching circuit 99 is an MMI
It is made of a capacitor for C and an inductor.

【0067】(第6実施形態)図10は、本発明の自己
ヘテロダインダウンコンバータ回路をミリ波帯受信機1
08に内蔵して構成された60GHz帯家庭内ミリ波映
像伝送システムの実施形態を模式的に示している。
(Sixth Embodiment) FIG. 10 shows the self-heterodyne down-converter circuit of the present invention in a millimeter-wave band receiver 1.
10 schematically shows an embodiment of a 60-GHz band domestic millimeter-wave video transmission system built in 08.

【0068】この実施形態では、日本のBS(放送衛
星)および/またはCS(通信衛星)からの放送/通信
信号102を家屋101の屋根に設けられたBS/CS
アンテナ103で受信する。そのBS/CSアンテナ1
03にケーブルを介してミリ波帯アップコンバータ10
4が接続されている。このミリ波帯アップコンバータ1
04は、受信した放送/通信信号102をIF信号と
し、59.01GHzのLO信号を使ってアップコンバ
ートして、ミリ波帯のRF信号を生成する。このミリ波
帯RF信号は、59.01GHzのLO信号と一緒に、
ミリ波帯送信アンテナ105から家屋101内へ無線で
送信される。
In this embodiment, the BS / CS provided on the roof of the house 101 is the broadcast / communication signal 102 from the BS (broadcast satellite) and / or CS (communication satellite) of Japan.
It is received by the antenna 103. The BS / CS antenna 1
03 through a cable to millimeter-wave band up converter 10
4 is connected. This millimeter wave band up converter 1
04 uses the received broadcast / communication signal 102 as an IF signal and up-converts it using the LO signal of 59.01 GHz to generate an RF signal in the millimeter wave band. This millimeter-wave band RF signal, together with the LO signal of 59.01 GHz,
It is wirelessly transmitted from the millimeter-wave band transmission antenna 105 into the house 101.

【0069】家屋101内のさまざまな場所に、通常の
テレビ受像機109が配置されている。各テレビ受像機
109には、自己ヘテロダインダウンコンバータ回路を
内蔵したミリ波帯受信機108と、ミリ波帯受信アンテ
ナ107とがケーブルを介して接続されている。ミリ波
帯アンテナ105から送信された信号(ミリ波帯RF信
号とLO信号)106は、ミリ波帯受信アンテナ107
に受信される。そして、ミリ波帯受信機108は、ミリ
波帯RF信号を、本発明の自己ヘテロダインダウンコン
バータ回路を使ってダウンコンバートして、BSとCS
の元のIF信号を再生する。これで、各テレビ受像機1
09に全てのBSとCSの信号が入ってきて、チャネル
の選択が自由になる。
Normal television receivers 109 are arranged at various places in the house 101. A millimeter-wave band receiver 108 having a built-in self-heterodyne down converter circuit and a millimeter-wave band receiving antenna 107 are connected to each television receiver 109 via a cable. A signal (millimeter wave band RF signal and LO signal) 106 transmitted from the millimeter wave band antenna 105 is a millimeter wave band receiving antenna 107.
To be received. Then, the millimeter-wave band receiver 108 down-converts the millimeter-wave band RF signal using the self-heterodyne down-converter circuit of the present invention, and BS and CS
The original IF signal of is reproduced. With this, each TV receiver 1
All BS and CS signals come into 09, and channel selection becomes free.

【0070】このような通信システムによれば、広いI
F帯域幅、具体的には最大周波数が最低周波数より2倍
以上高いIF帯域幅でも、実用に耐えることができる。
また、HBTED回路の変換効率が高いので、受信機の
消費電力を低減することができる。また、HBTEDの
高機能動作の影響で、受信機108の回路の多くが一体
の半導体基板に製造されるので、製造コストが安い。
According to such a communication system, a wide I
Even an F bandwidth, specifically, an IF bandwidth whose maximum frequency is twice or more higher than the minimum frequency can withstand practical use.
Moreover, since the conversion efficiency of the HBTED circuit is high, the power consumption of the receiver can be reduced. Further, due to the high-performance operation of HBTED, most of the circuits of the receiver 108 are manufactured on an integrated semiconductor substrate, so that the manufacturing cost is low.

【0071】(第7実施形態)図14は、上述の各実施
形態で用いられるHBTEDの断面構造を示している。
このHBTEDのカソードは細長い長方形のパターン形
状を持ち、カソード幅が4μmで、カソード長さが20
μmに設定されている。
(Seventh Embodiment) FIG. 14 shows a sectional structure of an HBTED used in each of the above-described embodiments.
The HBTED cathode has an elongated rectangular pattern shape, the cathode width is 4 μm, and the cathode length is 20 μm.
It is set to μm.

【0072】具体的には、このHBTEDは、半絶縁性
GaAs基板141上にGaAsアノード層(厚さ50
0nm,ドナーのドーピング濃度ND=5×1018cm
-3)142を備えている。このGaAsアノード層14
2上の一部の領域に、In0. 49Ga0.51Pアノード層
(厚さ20nm,ドナーのドーピング濃度ND=3×1
18cm-3)143と、GaAs活性層(厚さ1700
nm,ドナーのドーピング濃度ND=1.4×1016
-3→3×1016cm-3)144と、GaAsベース層
(厚さ150nm,アクセプタのドーピング濃度NA
4×1019cm-3)145とが、この順に同じパターン
で積層されている。さらに、このGaAsベース層14
5上の一部の領域に、AlxGa1-xAsカソードグレー
デッド層(厚さ20nm,ドナーのドーピング濃度ND
=5×1017cm-3,混晶比x=0.2→0.35)1
46と、Al0.35Ga0.65Asカソード層(厚さ40n
m,ドナーのドーピング濃度ND=5×1017cm-3
147と、Al0.35Ga0.65Asカソードバラスト層
(厚さ150nm,ドナーのドーピング濃度ND=1×
1017cm-3)148と、AlxGa1-xAsカソードバ
ラストグレーデッド層(厚さ50nm,ドナーのドーピ
ング濃度ND=5×1017cm-3,混晶比x=0.35
→0.0)149と、GaAsカソードカップ層(厚さ
200nm,ドナーのドーピング濃度ND=5×1018
cm-3)1410とが、この順に同じパターンで積層さ
れている。1411はAuGe/Ni/Auアノードオ
ーミツク電極、1412はTi/Pt/Auベースオー
ミック電極、1413はAuGe/Ni/Auカソード
オーミック電極をそれぞれ示している。
Specifically, this HBTED is obtained by forming a GaAs anode layer (thickness: 50) on a semi-insulating GaAs substrate 141.
0 nm, donor doping concentration N D = 5 × 10 18 cm
-3 ) 142 is provided. This GaAs anode layer 14
Some of the area on the 2, In 0. 49 Ga 0.51 P anode layer (a thickness of 20 nm, the doping concentration of donor N D = 3 × 1
0 18 cm -3 ) 143 and a GaAs active layer (thickness 1700
nm, donor doping concentration N D = 1.4 × 10 16 c
m −3 → 3 × 10 16 cm −3 ) 144 and a GaAs base layer (thickness 150 nm, acceptor doping concentration N A =)
4 × 10 19 cm −3 ) 145 are laminated in the same pattern in this order. Furthermore, this GaAs base layer 14
Al x Ga 1-x As cathode graded layer (thickness: 20 nm, donor doping concentration N D)
= 5 × 10 17 cm −3 , mixed crystal ratio x = 0.2 → 0.35) 1
46 and Al 0.35 Ga 0.65 As cathode layer (thickness 40n
m, donor doping concentration N D = 5 × 10 17 cm −3 )
147 and Al 0.35 Ga 0.65 As cathode cathode ballast layer (thickness 150 nm, donor doping concentration N D = 1 ×
10 17 cm −3 ) 148 and Al x Ga 1-x As cathode ballast graded layer (thickness 50 nm, donor doping concentration N D = 5 × 10 17 cm −3 , mixed crystal ratio x = 0.35)
→ 0.0) 149 and GaAs cathode cup layer (thickness 200 nm, donor doping concentration N D = 5 × 10 18
cm −3 ) 1410 are laminated in the same pattern in this order. Reference numeral 1411 indicates an AuGe / Ni / Au anode ohmic electrode, 1412 indicates a Ti / Pt / Au base ohmic electrode, and 1413 indicates an AuGe / Ni / Au cathode ohmic electrode.

【0073】上述のドーピング濃度、混晶比における矢
印「→」は、図14中の下から上へ向かうにつれて値が
変化することを表している。GaAs活性層144にお
けるドナーのドーピング濃度NDがアノード界面での
1.4×1016cm-3からベース界面での3×1016
-3まで変化していることが注目される。このHBTE
Dの測定を行って、既に説明した図5および図6と、次
に説明する図13の結果が得られた。
The arrow "→" in the above-mentioned doping concentration and mixed crystal ratio shows that the value changes from the bottom to the top in FIG. The doping concentration N D of the donor in the GaAs active layer 144 is 1.4 × 10 16 cm −3 at the anode interface to 3 × 10 16 c at the base interface.
It is noted that it has changed to m -3 . This HBTE
The measurement of D was performed, and the results of FIGS. 5 and 6 described above and FIG. 13 described below were obtained.

【0074】図13は、ベース接地HBTEDの最大電
流利得のバイアス依存性を示している。この測定の入力
インピーダンスと出力インピーダンスは50Ωである。
この図13には、アノード電流対アノード・ベース電圧
の平面内に設定された幾つかの測定点(それぞれ記号
「◇」で表す。)での、ベース接地HBTEDの電流利
得の測定値が記入されている。ここで、電流利得は図5
に示したような強い周波数依存性を示す。図13の各測
定点に記入された値は、周波数を変化させて得られた最
も高い電流利得の値である。ベース接地の場合は、通常
のトランジスタ動作による電流利得が0dB以下である
ので、図13に示した高い電流利得の結果はトランスフ
ァードエレクトロン効果によると言える。最も高い電流
利得が57GHzから6OGHzまでの範囲に起こる。
図13中に記号「○」で示したように、バイアス条件に
よっては、HBTEDがトランスファードエレクトロン
効果による発振を行うことがある。このトランスファー
ドエレクトロン効果による発振は、発振発振数が57G
Hzから6OGHzまでの範囲で起こる。このように、
同一のHBTEDがバイアス条件に応じて増幅器・ミキ
サモードと発振器・ミキサモードで動作する。
FIG. 13 shows the bias dependence of the maximum current gain of the grounded base HBTED. The input impedance and output impedance of this measurement are 50Ω.
In FIG. 13, the measured values of the current gain of the base-grounded HBTED are entered at several measurement points (represented by the symbol “◇”) set in the plane of the anode current vs. the anode-base voltage. ing. Here, the current gain is shown in FIG.
It exhibits a strong frequency dependence as shown in. The value entered at each measurement point in FIG. 13 is the highest current gain value obtained by changing the frequency. In the case of grounded base, the current gain due to normal transistor operation is 0 dB or less, so it can be said that the result of the high current gain shown in FIG. 13 is due to the transferred electron effect. The highest current gain occurs in the range 57 GHz to 60 GHz.
As indicated by the symbol “◯” in FIG. 13, HBTED may oscillate due to the transferred electron effect depending on the bias conditions. The oscillation due to the transferred electron effect has an oscillation frequency of 57 G.
Occurs in the range from Hz to 60 GHz. in this way,
The same HBTED operates in the amplifier / mixer mode and the oscillator / mixer mode depending on the bias conditions.

【0075】(第8実施形態)図15は、受信機の自己
ヘテロダインダウンコンバータ回路165にカソード接
地HBTED167を備えた実施形態を示している。こ
の自己ヘテロダインドウンコンバート回路165は、概
して言って、無線で送信された信号(LO信号とRF信
号)162を受けて、RF信号よりも低い周波数帯のI
F信号1610を出力する。カソード接地HBTED1
67は増幅器・ミキサモードで動作するようにバイアス
条件が設定されている。後に詳述するが、この実施形態
は、HBTED167のカソードが円形のパターン形状
を持つ点に特徴がある。
(Eighth Embodiment) FIG. 15 shows an embodiment in which a self-heterodyne down converter circuit 165 of a receiver is provided with a grounded cathode HBTED167. This self-heterodyne down conversion circuit 165 generally receives the signals (LO signal and RF signal) 162 transmitted by radio and receives the I signal in a frequency band lower than that of the RF signal.
The F signal 1610 is output. Cathode ground HBTED1
The bias condition of 67 is set so as to operate in the amplifier / mixer mode. As will be described in detail later, this embodiment is characterized in that the cathode of HBTED167 has a circular pattern shape.

【0076】既述の例えば第1実施形態と同様に、送信
機の送信アンテナ161からLO信号とRF信号からな
る送信信号162が送信され、受信機の受信アンテナ1
63に受信される。LO信号とRF信号は低雑音増幅器
164によって増幅され、自己ヘテロダインダウンコン
バータ回路165に入る。入力整合回路166の影響で
カソード接地HBTED167に入るLO信号とRF信
号のパワーを高くできる。このLO信号は、カソード接
地HBTED167の内部でトランスファードエレクト
ロン効果によって増幅される。さらに、カソード接地H
BTED167の内部で、この増幅されたLO信号とR
F信号とがミキシングされて、RF信号よりも低い周波
数帯のIF信号が発生する。発生したIF信号は、カソ
ード接地HBTED167のトランジスタ動作によっ
て、増幅される。出力回路のλ/4オープンスタブ16
8(LO信号周波数の波長に対して長さが4分の1に設
定されている。)の影響で、HBTED活性層中のLO
信号電流が最大化されて、LO信号があまり自己ヘテロ
ダインダウンコンバート回路165からは出力されな
い。また、出力IF整合回路169の影響で、出力IF
信号1610のパワーを高くできる。
Similar to the above-described first embodiment, for example, the transmission antenna 161 of the transmitter transmits the transmission signal 162 composed of the LO signal and the RF signal, and the reception antenna 1 of the receiver.
63. The LO signal and the RF signal are amplified by the low noise amplifier 164 and enter the self-heterodyne down converter circuit 165. Due to the influence of the input matching circuit 166, the power of the LO signal and the RF signal entering the cathode grounded HBTED 167 can be increased. This LO signal is amplified inside the grounded cathode HBTED 167 by the transferred electron effect. Furthermore, the cathode ground H
Inside the BTED167, this amplified LO signal and R
The F signal is mixed to generate an IF signal in a frequency band lower than that of the RF signal. The generated IF signal is amplified by the transistor operation of the grounded cathode HBTED167. Output circuit λ / 4 open stub 16
8 (the length is set to 1/4 with respect to the wavelength of the LO signal frequency), the LO in the HBTED active layer is affected.
The signal current is maximized, and the LO signal is not output from the self-heterodyne down-conversion circuit 165 so much. Further, due to the influence of the output IF matching circuit 169, the output IF
The power of the signal 1610 can be increased.

【0077】この実施形態では、LO信号周波数が5
9.01GHzで、RF信号周波数が59.4GHz−
62.5GHzで、IF信号周波数が0.39GHz−
3.49GHzである。IF信号の帯域幅は3.1GH
zであって、IFの最低周波数の0.39GHzより大
きいから、LO信号の増幅率が高いのは大切なことであ
る。本実施形態では、図12に示すように、ミキシング
されるLO信号(HBTED17の内部で増幅されたも
の)122のパワーがRF信号121のパワーよりも大
きいので、必要IF信号123のパワーがIF帯の不要
信号成分124のパワーより大きく上回って、IF帯の
不要信号成分124が問題にならない。
In this embodiment, the LO signal frequency is 5
At 9.01 GHz, the RF signal frequency is 59.4 GHz-
At 62.5 GHz, the IF signal frequency is 0.39 GHz-
3.49 GHz. Bandwidth of IF signal is 3.1GH
Since z is higher than the lowest frequency of 0.39 GHz of IF, it is important that the LO signal has a high amplification factor. In the present embodiment, as shown in FIG. 12, the power of the mixed LO signal (amplified inside the HBTED 17) 122 is larger than the power of the RF signal 121, so the power of the necessary IF signal 123 is in the IF band. The power of the unnecessary signal component 124 of 1 is greatly exceeded, and the unnecessary signal component 124 of the IF band does not become a problem.

【0078】HBTED167は、図14に示したHB
TEDの層構造と同じ層構造を有している。HBTED
167の活性層はGaAsで、厚みが1.7μmで、ド
ーピングされている。活性層のドーピング濃度には、ア
ノード界面でのND=1.0×1016cm-3からベース界
面でのND=3×1016cm-3までのグラデーションがあ
る。このHBTED167のカソードは、長方形ではな
く、円形のパターン形状を持っている。円形のカソード
は、公知の細長い長方形のカソードに比して、小型に形
成され得る。したがって、入力インピーダンスを容易に
高めることができる。また、円形のカソードは、活性層
のドーピンググラデーション(電流広がり効果を抑え
て、トランスファードエレクトロン効果を安定に起こさ
せるために必要とされる。小面積であれば、ドーピング
グラデーションの程度が高いことが要求される。)の程
度を、小面積の割に比較的低くすることができる。これ
により、トランスファードエレクトロン効果を安定に起
こさせることができ、HBTEDを容易に増幅器・ミキ
サモードまたは発振器・ミキサモードで動作させること
ができる。このように、円形のカソードを持つHBTE
Dは、ミリ波帯の受信機の自己ヘテロダインコンバータ
回路の部品として適する。
The HBTED 167 is the HB shown in FIG.
It has the same layer structure as that of TED. HBTED
The active layer of 167 is GaAs, has a thickness of 1.7 μm, and is doped. The doping concentration of the active layer has a gradation from N D = 1.0 × 10 16 cm −3 at the anode interface to N D = 3 × 10 16 cm −3 at the base interface. The cathode of this HBTED167 has a circular pattern shape instead of a rectangular shape. Circular cathodes can be made smaller than known elongated rectangular cathodes. Therefore, the input impedance can be easily increased. The circular cathode is required to suppress the doping gradation (current spreading effect and stable transfer electron effect) of the active layer. If the area is small, the degree of doping gradation is high. Required) can be relatively low for a small area. Thereby, the transferred electron effect can be stably generated, and the HBTED can be easily operated in the amplifier / mixer mode or the oscillator / mixer mode. Thus, HBTE with a circular cathode
D is suitable as a component of a self-heterodyne converter circuit of a millimeter-wave band receiver.

【0079】λ/4オープンスタッブ168は、出力回
路インピーダンスがLO信号の周波数に対してほとんど
ゼロオームになるように設計されている。入力整合回路
166とλ/4オープンスタッブ168は通常のマイク
ロストリップ線路またはコプレーナ線路で作られてい
る。出力IF整合回路169はMMIC用の容量とイン
ダクタで作られている。
The λ / 4 open stub 168 is designed so that the output circuit impedance is almost zero ohms with respect to the frequency of the LO signal. The input matching circuit 166 and the λ / 4 open stub 168 are made of ordinary microstrip lines or coplanar lines. The output IF matching circuit 169 is made of an MMIC capacitor and an inductor.

【0080】[0080]

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の自
己ヘテロダインダウンコンバータ回路によれば、簡単な
回路構成で、良好な特性を示すことができる。の良好な
自己ヘテロダインダウンコンバータ回路を提供すること
にある。
As is apparent from the above, according to the self-heterodyne down converter circuit of the present invention, good characteristics can be exhibited with a simple circuit configuration. To provide a good self-heterodyne down-converter circuit.

【0081】また、この発明のミリ波映像伝送システム
は、そのような自己ヘテロダインダウンコンバータ回路
を受信機に用いているので、広いIF帯域幅、具体的に
は最大周波数が最低周波数より2倍以上高いIF帯域幅
でも、実用に耐えることができる。また、HBTED回
路の変換効率が高いので、受信機の消費電力を低減する
ことができる。
Further, since the millimeter wave video transmission system of the present invention uses such a self-heterodyne down converter circuit in the receiver, the wide IF bandwidth, specifically, the maximum frequency is twice or more than the minimum frequency. Even a high IF bandwidth can withstand practical use. Moreover, since the conversion efficiency of the HBTED circuit is high, the power consumption of the receiver can be reduced.

【0082】また、この発明のHBTEDは、カソード
が円形のパターン形状を持つので、ミリ波帯受信機の自
己ヘテロダインダウンコンバータ回路の部品として適す
る。
Further, the HBTED of the present invention is suitable as a component of a self-heterodyne down converter circuit of a millimeter wave band receiver because the cathode has a circular pattern shape.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明のカソード接地HBTED自己ヘテ
ロダイン受信器の実施形態を示す図である。
FIG. 1 illustrates an embodiment of a grounded cathode HBTED self-heterodyne receiver of the present invention.

【図2】 この発明のベース接地HBTED自己ヘテロ
ダイン受信器の実施形態を示す図である。
FIG. 2 illustrates an embodiment of a grounded-base HBTED self-heterodyne receiver of the present invention.

【図3】 自己ヘテロダインダウンコンバータ回路に入
っている発振器・ミキサモードHBTEDの等価機能を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an equivalent function of an oscillator / mixer mode HBTED included in a self-heterodyne down-converter circuit.

【図4】 自己ヘテロダインダウンコンバータ回路に入
っている増幅器・ミキサモードHBTEDの等価機能を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an equivalent function of an amplifier / mixer mode HBTED included in a self-heterodyne down-converter circuit.

【図5】 測定した増幅器モードの単体ベース接地HB
TEDの電流利得対周波数特性を示す図である。
FIG. 5: Single base ground HB in measured amplifier mode
It is a figure which shows the current gain-versus-frequency characteristic of TED.

【図6】 測定した増幅器モードの単体カソード接地H
BTEDの変換ロス対周波数特性を示す図である。
FIG. 6: Measured amplifier mode single cathode ground H
It is a figure which shows the conversion loss versus frequency characteristic of BTED.

【図7】 この発明のカソード接地HBTED自己ヘテ
ロダイン受信器の実施形態を示す図である。
FIG. 7 illustrates an embodiment of the grounded cathode HBTED self-heterodyne receiver of the present invention.

【図8】 この発明のカソード接地HBTEDとIF増
幅器とが一体に形成された自己ヘテロダイン受信器の実
施形態を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of a self-heterodyne receiver in which the grounded cathode HBTED and the IF amplifier of the present invention are integrally formed.

【図9】 この発明のカソード接地HBTEDと低雑音
増幅器とが一体に形成された自己ヘテロダイン受信器の
実施形態を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an embodiment of a self-heterodyne receiver in which the grounded cathode HBTED of the present invention and a low noise amplifier are integrally formed.

【図10】 本発明の自己ヘテロダインダウンコンバー
タ回路をミリ波帯受信機に内蔵して構成された60GH
z帯家庭内ミリ波映像伝送システムの実施形態を示す図
である。
FIG. 10: 60 GH configured by incorporating the self-heterodyne down converter circuit of the present invention in a millimeter wave band receiver
It is a figure showing an embodiment of a millimeter wave image transmission system in a z-band home.

【図11】 ミリ波帯通信システムのように帯域幅の広
い信号を送受信しようとするとき、IF帯に不要信号成
分が発生する問題を説明する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a problem that an unnecessary signal component is generated in the IF band when transmitting and receiving a signal with a wide bandwidth like a millimeter wave band communication system.

【図12】 ミリ波帯通信システムのように帯域幅の広
い信号を送受信しようとするとき、本発明により、必要
IF信号に対してIF帯の不要信号成分が相対的に小さ
くなった状態を示す図である。
FIG. 12 shows a state in which an unnecessary signal component in the IF band is relatively small with respect to a required IF signal according to the present invention when a signal with a wide bandwidth is to be transmitted and received as in a millimeter wave band communication system. It is a figure.

【図13】 ベース接地HBTEDの最大電流利得のバ
イアス依存性を示すとともに、同じHBTEDがバイア
ス条件に応じて増幅器・ミキサモードと発振器・ミキサ
モードで動作することを示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing the bias dependence of the maximum current gain of the grounded base HBTED, and showing that the same HBTED operates in the amplifier / mixer mode and the oscillator / mixer mode according to the bias conditions.

【図14】 本発明の各実施形態で用いられるHBTE
Dの断面構造を示す図である。
FIG. 14 is an HBTE used in each embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the cross-section of D.

【図15】 本発明の一実施形態の円形カソードを持つ
HBTEDを備えた自己ヘテロダインコンバータ回路を
用いる受信器の実施形態を示す図である。
FIG. 15 illustrates an embodiment of a receiver using a self-heterodyne converter circuit with HBTED having a circular cathode according to one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols] 【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21,71,81,91 送信アンテナ 12,22,72,82,92 送信したLO信号とR
F信号 13,23,73,83,93 受信アンテナ 14,24,74,84,94 低雑音増幅器 15,25,75,85,95 自己ヘテロダインダウ
ンコンバータ回路 16,26,76,86,96 入力整合回路 17,77,87,97 カソード接地HBTED 27 ベース接地HBTED 18,28,78,88,98 λ/4オープンスタッ
ブ 19,29,79,89,99 IF出力整合回路 110,210,710,810,910 IF出力信
号 711 λ/8伝送線路 712 λ/8オープンスタッブ 813 一体化されたIF増幅器 914 一体化された低雑音増幅器
11, 21, 71, 81, 91 Transmit antenna 12, 22, 72, 82, 92 Transmitted LO signal and R
F signal 13,23,73,83,93 receiving antenna 14,24,74,84,94 low noise amplifier 15,25,75,85,95 self-heterodyne down converter circuit 16,26,76,86,96 input matching Circuit 17, 77, 87, 97 Cathode grounded HBTED 27 Base grounded HBTED 18, 28, 78, 88, 98 λ / 4 open stub 19, 29, 79, 89, 99 IF output matching circuit 110, 210, 710, 810, 910 IF output signal 711 λ / 8 transmission line 712 λ / 8 open stub 813 integrated IF amplifier 914 integrated low noise amplifier

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 無線で送信された高周波信号と局部発振
信号を受信する受信機に設けられた自己ヘテロダインダ
ウンコンバータ回路であって、 受信された高周波信号に基づく信号と、受信された局部
発振信号に基づく信号とから、上記高周波信号よりも低
い周波数帯の中間周波数信号を生成するHBTEDを備
えたことを特徴とする自己ヘテロダインダウンコンバー
タ回路。
1. A self-heterodyne down-converter circuit provided in a receiver for receiving a radio frequency signal and a local oscillation signal, the signal being based on the received radio frequency signal and the received local oscillation signal. A self-heterodyne down-converter circuit comprising an HBTED for generating an intermediate frequency signal in a frequency band lower than the high frequency signal from the signal based on the above.
【請求項2】 請求項1に記載の自己ヘテロダインダウ
ンコンバータ回路において、 上記局部発振信号に基づく信号は、上記局部発振信号を
上記HBTEDが内部でトランスファードエレクトロン
効果によって増幅した信号であることを特徴とする自己
ヘテロダインダウンコンバータ回路。
2. The self-heterodyne down converter circuit according to claim 1, wherein the signal based on the local oscillation signal is a signal obtained by internally amplifying the local oscillation signal by the HBTED by the transferred electron effect. Self-heterodyne down converter circuit.
【請求項3】 請求項1に記載の自己ヘテロダインダウ
ンコンバータ回路において、 上記局部発振信号に基づく信号は、上記局部発振信号を
受けて上記HBTEDが内部でトランスファードエレク
トロン効果によって注入同期発振した信号であることを
特徴とする自己ヘテロダインダウンコンバータ回路。
3. The self-heterodyne down-converter circuit according to claim 1, wherein the signal based on the local oscillation signal is a signal generated by injection-locked oscillation by the HBTED internally by receiving the local oscillation signal. A self-heterodyne down-converter circuit characterized by being present.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか一つに記載の
自己ヘテロダインダウンコンバータ回路において、 上記HBTEDがIII−V族化合物半導体によって形成
され、 上記III族の元素としてIn、Ga、Alのうちの少な
くとも一つが含まれ、 上記V族の元素としてAs、P、N、Sbのうちの少な
くとも一つ含まれることを特徴とする自己ヘテロダイン
ダウンコンバータ回路。
4. The self-heterodyne down-converter circuit according to claim 1, wherein the HBTED is formed of a III-V group compound semiconductor, and In, Ga, and Al are added as the group III element. A self-heterodyne down converter circuit comprising at least one of As, P, N, and Sb as the V group element.
【請求項5】 請求項1乃至3のいずれか一つに記載の
自己ヘテロダインダウンコンバータ回路において、 上記HBTEDが半絶縁性GaAs基板上に形成されて
いることを特徴とする自己ヘテロダインダウンコンバー
タ回路。
5. The self-heterodyne down-converter circuit according to claim 1, wherein the HBTED is formed on a semi-insulating GaAs substrate.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか一つに記載の
自己ヘテロダインダウンコンバータ回路において、 上記HBTEDがベース接地になっていることを特徴と
する自己ヘテロダインダウンコンバータ回路。
6. The self-heterodyne down converter circuit according to claim 1, wherein the HBTED is grounded to the base.
【請求項7】 請求項1乃至5のいずれか一つに記載の
自己ヘテロダインダウンコンバータ回路において、 上記HBTEDがカソード接地になっていることを特徴
とする自己ヘテロダインダウンコンバータ回路。
7. The self-heterodyne down converter circuit according to claim 1, wherein the HBTED is grounded at the cathode.
【請求項8】 請求項1乃至7のいずれか一つに記載の
自己ヘテロダインダウンコンバータ回路において、 上記HBTEDに入力される信号パワーが上記局部発振
信号の周波数帯で高くなるように、上記HBTEDの入
力端子に受動回路(16,26,76,86,96)が
接続されていることを特徴とする自己ヘテロダインダウ
ンコンバータ回路。
8. The self-heterodyne down converter circuit according to claim 1, wherein the signal power input to the HBTED is high in the frequency band of the local oscillation signal. A self-heterodyne down converter circuit characterized in that a passive circuit (16, 26, 76, 86, 96) is connected to an input terminal.
【請求項9】 請求項1乃至7のいずれか一つに記載の
自己ヘテロダインダウンコンバータ回路において、 上記HBTEDが出力する信号パワーが上記中間周波数
信号の周波数帯で高くなるように、上記HBTEDのア
ノード端子に受動回路(19,29,79,89,9
9)が接続されていることを特徴とする自己ヘテロダイ
ンダウンコンバータ回路。
9. The self-heterodyne down-converter circuit according to claim 1, wherein the anode of the HBTED is arranged so that the signal power output by the HBTED becomes high in the frequency band of the intermediate frequency signal. Passive circuit (19, 29, 79, 89, 9)
9) is connected to the self-heterodyne down converter circuit.
【請求項10】 請求項1乃至7のいずれか一つに記載
の自己ヘテロダインダウンコンバータ回路において、 上記HBTEDの出力インピーダンスが上記局部発振信
号の周波数帯で実質的にゼロであるように、上記HBT
EDのアノード端子に受動回路(18,28,711,
712,88,98)が接続されていることを特徴とす
る自己ヘテロダインダウンコンバータ回路。
10. The self-heterodyne downconverter circuit according to claim 1, wherein the output impedance of the HBTED is substantially zero in the frequency band of the local oscillation signal.
Passive circuit (18, 28, 711,
712, 88, 98) are connected to the self-heterodyne down converter circuit.
【請求項11】 請求項1乃至7のいずれか一つに記載
の自己ヘテロダインダウンコンバータ回路において、 上記HBTEDの出力インピーダンスが上記局部発振信
号の周波数帯で実質的にゼロであり、かつ上記HBTE
Dの出力インピーダンスが上記局部発振信号の2倍波の
周波数帯で実質的に無限大であるように、上記HBTE
Dのアノード端子に受動回路(711,712)が接続
されていることを特徴とする自己ヘテロダインダウンコ
ンバータ回路。
11. The self-heterodyne downconverter circuit according to claim 1, wherein the output impedance of the HBTED is substantially zero in the frequency band of the local oscillation signal, and the HBTE.
As the output impedance of D is substantially infinite in the frequency band of the second harmonic of the local oscillation signal, the HBTE
A self-heterodyne down converter circuit in which a passive circuit (711, 712) is connected to the anode terminal of D.
【請求項12】 請求項1乃至11のいずれか一つに記
載の自己ヘテロダインダウンコンバータ回路において、 上記HBTEDと受動回路が半導体基板上に一体に形成
されていることを特徴とする自己ヘテロダインダウンコ
ンバータ回路。
12. The self-heterodyne down-converter circuit according to claim 1, wherein the HBTED and the passive circuit are integrally formed on a semiconductor substrate. circuit.
【請求項13】 請求項1乃至11のいずれか一つに記
載の自己ヘテロダインダウンコンバータ回路において、 上記HBTEDと、このHBTEDが生成した中間周波
数信号を増幅するためのIF信号増幅器とが、同じ半導
体基板上に一体に形成され、 上記IF信号増幅器は、上記HBTEDの層構造と同じ
層構造を持つ少なくとも1個のトランジスタで構成され
ていることを特徴とする自己ヘテロダインダウンコンバ
ータ回路。
13. The self-heterodyne downconverter circuit according to claim 1, wherein the HBTED and an IF signal amplifier for amplifying an intermediate frequency signal generated by the HBTED are the same semiconductor. A self-heterodyne down converter circuit, wherein the IF signal amplifier is integrally formed on a substrate, and the IF signal amplifier is composed of at least one transistor having the same layer structure as that of the HBTED.
【請求項14】 請求項1乃至11のいずれか一つに記
載の自己ヘテロダインダウンコンバータ回路において、 上記HBTEDと、このHBTEDに入力される信号を
増幅するための低雑音増幅器(LNA)とが、同じ半導
体基板上に一体に形成され、 上記低雑音増幅器は、上記HBTEDの層構造と同じ層
構造を持つ少なくとも1個のトランジスタで構成されて
いることを特徴とする自己ヘテロダインダウンコンバー
タ回路。
14. The self-heterodyne down-converter circuit according to claim 1, wherein the HBTED and a low noise amplifier (LNA) for amplifying a signal input to the HBTED, A self-heterodyne down converter circuit, wherein the low noise amplifier is integrally formed on the same semiconductor substrate, and the low noise amplifier is composed of at least one transistor having the same layer structure as that of the HBTED.
【請求項15】 請求項1乃至14のいずれか一つに記
載の自己ヘテロダインダウンコンバータ回路を受信機に
用いるミリ波映像伝送システム。
15. A millimeter wave video transmission system using the self-heterodyne down-converter circuit according to claim 1 for a receiver.
【請求項16】 半絶縁性基板上に少なくとも、アノー
ド層と、活性層と、ベース層と、カソードグレーデッド
層と、カソード層と、カソードバラスト層と、カソード
バラストグレーデッド層と、カソードカップ層とを順に
備えたHBTEDにおいて、 上記カソードグレーデッド層、カソード層、カソードバ
ラスト層、カソードバラストグレーデッド層およびカソ
ードカップ層は、上記ベース層よりも面積が小さい円形
のパターン形状を持つことを特徴とする自己ヘテロダイ
ンダウンコンバータ回路。
16. A semi-insulating substrate, at least an anode layer, an active layer, a base layer, a cathode graded layer, a cathode layer, a cathode ballast layer, a cathode ballast graded layer, and a cathode cup layer. In the HBTED having the following items, the cathode graded layer, the cathode layer, the cathode ballast layer, the cathode ballast graded layer, and the cathode cup layer have a circular pattern shape having an area smaller than that of the base layer. Self-heterodyne down converter circuit.
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