JP2004140438A - 周波数変換回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】偶高調波ミキサのダイオードにインダクタンス素子を接続することにより、ダイオードの接合容量を補償して周波数変換時の損失を低減する。
【解決手段】偶高調波ミキサ１の非線形回路１０を、分波回路２に対して互いに極性を逆向きにして並列に接続される一対のダイオード１１，１２と、これらのダイオード１１，１２にそれぞれ直列に接続されたコイル１３，１４とにより構成する。これにより、例えば高周波信号ＲＦを中間周波信号ＩＦにダウンコンバートするときには、ダイオード１１，１２の寄生的な接合容量Ｃｊにより生じる容量性のリアクタンスをコイル１３，１４の誘導性リアクタンスによって打消すことができ、分波回路２と非線形回路１０のインピーダンスを安定的に整合して周波数変換時の損失を低減することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】偶高調波ミキサ１の非線形回路１０を、分波回路２に対して互いに極性を逆向きにして並列に接続される一対のダイオード１１，１２と、これらのダイオード１１，１２にそれぞれ直列に接続されたコイル１３，１４とにより構成する。これにより、例えば高周波信号ＲＦを中間周波信号ＩＦにダウンコンバートするときには、ダイオード１１，１２の寄生的な接合容量Ｃｊにより生じる容量性のリアクタンスをコイル１３，１４の誘導性リアクタンスによって打消すことができ、分波回路２と非線形回路１０のインピーダンスを安定的に整合して周波数変換時の損失を低減することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば高周波信号、中間周波信号等からなる交流信号の周波数を変換するのに好適に用いられる周波数変換回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、周波数変換回路としては、例えば無線信号に対してアップコンバート、ダウンコンバート等の信号処理を行う偶高調波ミキサ等が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−７８２０３号公報
【０００４】
この種の従来技術による偶高調波ミキサは、高周波信号ＲＦ、中間周波信号ＩＦ及び局発信号ＬＯを入力または出力する複数の信号端子を有し該各信号端子間に各種のフィルタが接続された分波回路と、この分波回路に接続された例えば２個のダイオードからなる非線形回路とを含んで構成されている。
【０００５】
そして、例えばダウンコンバート用の偶高調波ミキサにおいては、無線の受信信号等からなる高周波信号ＲＦと、搬送波となる局発信号ＬＯとがそれぞれの信号端子に入力されると、これらの信号を非線形回路により混合してダウンコンバートし、中間周波信号ＩＦを出力するものである。
【０００６】
この場合、非線形回路を構成する２個のダイオードは、分波回路に対して互いに極性を逆向きにした状態で並列に接続され、所謂アンチパラレルダイオードペアを構成している。そして、この非線形回路は、分波回路から入力される高周波信号ＲＦと局発信号ＬＯとがそれぞれ周波数ｆＲＦ，ｆＬＯをもつときに、下記数１の式により表される周波数ｆｏｕｔの混合波を分波回路に出力する。
【０００７】
【数１】
ｆｏｕｔ＝｜ｆＲＦ±２ｍｆＬＯ｜
但し、ｍは正数
【０００８】
これにより、分波回路は、これらの混合波のうち、例えばｆｏｕｔ＝ｆＲＦ−２ｆＬ Ｏとなる周波数の信号だけを各種のフィルタにより選択し、この信号を中間周波信号ＩＦとして外部に出力する。
【０００９】
また、アップコンバート用の偶高調波ミキサにおいては、中間周波信号ＩＦと局発信号ＬＯとが入力されることにより、これらの入力信号を混合してアップコンバートし、高周波信号ＲＦを出力する。このように、偶高調波ミキサは、高周波信号ＲＦと中間周波信号ＩＦとの間で相互に周波数変換を行うものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、非線形回路をアンチパラレルダイオードペアにより構成している。しかし、ダイオードには、アノード側とカソード側の接合部位等に一定の接合容量が存在しているため、偶高調波ミキサ等の周波数変換回路においては、ダイオードの接合容量が原因となって分波回路と非線形回路との間にインピーダンスの不整合が生じ易い。
【００１１】
このため、偶高調波ミキサによりアップコンバート、ダウンコンバート等の信号変換を行うときには、インピーダンスの不整合によって電力損失が大きくなることがあり、特に、設計上の理由等により接合容量の大きなダイオードを用いる場合には、変換効率の高い回路を形成するのが難しくなるという問題がある。
【００１２】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、例えばダイオードの接合容量等が大きい場合でも、回路内のインピーダンスを安定的に整合でき、インピーダンスの不整合による変換損失を低減できると共に、変換効率を向上できるようにした周波数変換回路を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明は、高周波信号、中間周波信号及び局発信号を分離するための分波回路と、前記分波回路に接続され前記高周波信号と中間周波信号のうちの一方の信号が前記局発信号と一緒に入力されるときにこれらの入力信号の混合波を分波回路に出力する非線形回路とを備えた周波数変換回路に適用される。
【００１４】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、非線形回路は、分波回路に対して互いに極性を逆向きにして並列に接続される２個のダイオードと、該２個のダイオードに対してそれぞれ直列に接続されたインダクタンス素子とにより構成したことにある。
【００１５】
このように構成することにより、例えばダイオードに比較的大きな接合容量が存在する場合でも、この接合容量により生じる容量性のリアクタンスをインダクタンス素子の誘導性のリアクタンスによって打消すことができ、ダイオードの接合容量が原因で生じるインピーダンス成分をインダクタンス素子によって補償することができる。
【００１６】
また、請求項２の発明によると、ダイオードはドレインとソースとを接続したＦＥＴにより構成している。
【００１７】
これにより、非線形回路の製造時には、例えばＦＥＴを形成する汎用的な半導体プロセス等によってダイオードを形成することができる。また、ＦＥＴを用いることにより、ダイオードとしての接合容量が比較的大きくなる場合でも、この接合容量が原因で生じるインピーダンス成分をインダクタンス素子によって打消すことができる。
【００１８】
また、請求項３の発明によると、インダクタンス素子は、一端側をＦＥＴのドレイン、ソース及びゲートにそれぞれ接続して設け、前記ドレイン側のインダクタンス素子の他端と前記ソース側のインダクタンス素子の他端とを接続する構成としている。
【００１９】
これにより、ＦＥＴのドレイン、ソース及びゲートに接続されるリアクタンスの大きさを各インダクタ素子によって個別に調整することができる。また、例えば個々のインダクタンス素子をＦＥＴの配線等として利用することができる。
【００２０】
また、請求項４の発明によると、ダイオードは半導体基板に搭載し、分波回路は誘電体基板に搭載し、前記ダイオードと前記誘電体基板側の電極パッドとを金属線により接続し、インダクタンス素子は該金属線により構成している。
【００２１】
これにより、例えばダイオードのみを半導体基板に搭載し、ダイオード以外の部品を誘電体基板に搭載することができる。また、誘電体基板の近傍においては、その誘電率に応じて高周波信号等の波長が短くなるから、例えば所定の波長に対応した長さを有するスタブ等の伝送線路を誘電体基板に搭載することにより、半導体基板に搭載する場合と比較してスタブの長さを短くすることができる。また、例えばボンディングワイヤ等の金属線によってインダクタンス素子を形成することができる。
【００２２】
さらに、請求項５の発明によると、分波回路と非線形回路とは無線通信装置の偶高調波ミキサを構成している。これにより、例えばアップコンバート用またはダウンコンバート用の偶高調波ミキサ等において、インダクタンス素子により分波回路と非線形回路のインピーダンスを安定的に整合させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による周波数変換回路を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
ここで、図１ないし図３は第１の実施の形態を示し、本実施の形態では、周波数変換回路として無線通信装置用の偶高調波ミキサを例に挙げて述べる。
【００２５】
１は例えば無線通信装置等に搭載されるダウンコンバート用の偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ１は、後述の分波回路２と、非線形回路１０とにより構成されている。
【００２６】
そして、偶高調波ミキサ１は、例えばマイクロ波、ミリ波等の高周波の電磁波からなる高周波信号ＲＦと、局発発信器（図示せず）等から出力される低周波の電磁波からなる局発信号ＬＯとが入力されるときに、この局発信号ＬＯの偶数倍の周波数をもつ信号と高周波信号ＲＦとの差に対応する周波数をもつ中間周波信号ＩＦを出力するものである。
【００２７】
２は高周波信号ＲＦ、中間周波信号ＩＦ及び局発信号ＬＯを分離するための分波回路で、該分波回路２は、高周波信号ＲＦが入力される高周波信号端子３と、中間周波信号ＩＦを出力する中間周波信号端子４と、局発信号ＬＯが入力される局発信号端子５と、これらの信号端子３，４，５間に接続された後述のフィルタ６，７，８，９とを含んで構成されている。
【００２８】
ここで、信号端子３，４，５は、図１中の点Ｐで互いに接続され、高周波信号端子３と点Ｐとの間には、高周波信号ＲＦを通過させる帯域通過フィルタ６と、高周波信号ＲＦを遮断する帯域阻止フィルタ７とが直列に接続されている。また、中間周波信号端子４と点Ｐとの間には、中間周波信号ＩＦを通過させる低域通過フィルタ８が接続され、局発信号端子５と点Ｐとの間には、局発信号ＬＯを通過させる高域通過フィルタ９が接続されている。
【００２９】
１０は例えば図１中の点Ｑで分波回路２のフィルタ６，７間に接続された非線形回路で、該非線形回路１０は、後述のダイオード１１，１２と、コイル１３，１４とにより構成されている。
【００３０】
１１，１２は非線形回路１０を構成する一対のダイオードで、該ダイオード１１，１２は、分波回路２に対して互いに極性を逆向きにした状態で並列に接続され、所謂アンチパラレルダイオードペアを構成している。
【００３１】
この場合、例えば図１中で左側に位置する一方のダイオード１１は、アノードＡとカソードＫとからなる電極のうち、アノードＡが後述のコイル１３を介して分波回路２に接続され、カソードＫがグランド側に接続されている。また、右側に位置する他方のダイオード１２は、アノードＡが他のコイル１４を介してグランド側に接続され、カソードＫが分波回路２に接続されている。
【００３２】
そして、非線形回路１０は、従来技術とほぼ同様に、高周波信号ＲＦ、局発信号ＬＯが信号端子３，４に入力されると、これらの入力信号を混合し、分波回路２に混合波を出力する。また、分波回路２は、混合波のうち所定の周波数をもつ信号だけをフィルタ６〜９により選択し、中間周波信号端子４に伝送する。
【００３３】
これにより、偶高調波ミキサ１は、例えば無線の受信信号等からなる高周波信号ＲＦと、搬送波となる局発信号ＬＯとを混合してダウンコンバートし、中間周波信号端子４から中間周波信号ＩＦを出力するものである。
【００３４】
ここで、ダイオード１１，１２の素子単体としての等価回路は、図２に示すようになり、アノード側とカソード側の接合部位の抵抗成分（接合抵抗）Ｒｊと容量成分（接合容量）Ｃｊとが内部抵抗Ｒｓに対して直列に接続されたものと考えられる。このため、ダイオード１１，１２のそれぞれのインピーダンスＺは、これらの内部抵抗Ｒｓ、接合抵抗Ｒｊ及び接合容量Ｃｊを用いて、下記数２の式のように表すことができる。
【００３５】
【数２】
【００３６】
従って、ダイオード１１，１２のインピーダンスＺのうち、接合容量Ｃｊにより生じる容量性のリアクタンスＸは、下記数３の式のように表すことができる。
【００３７】
【数３】
【００３８】
そして、本実施の形態による偶高調波ミキサ１は、ダイオード１１，１２の接合容量Ｃｊにより生じる寄生的なリアクタンスＸを、後述するコイル１３，１４によって打消し、これを補償するものである。
【００３９】
１３は非線形回路１０の一部を構成する例えば２個のインダクタンス素子としてのコイルで、該コイル１３，１４のうち、例えば図１中で左側に位置するコイル１３は、一方のダイオード１１のアノードＡ側に直列に接続され、これらのコイル１３とダイオード１１との直列回路は、他方のダイオード１２と並列に接続されている。また、右側に位置するコイル１４は、他方のダイオード１２のアノードＡ側に直列に接続され、これらのコイル１４とダイオード１２との直列回路は、一方のダイオード１１と並列に接続されている。
【００４０】
また、コイル１３，１４は、図３に示す如く、例えば非線形回路１０を搭載する基板１５の表面側に渦巻き状の金属膜（スパイラルインダクタ）等として形成され、絶縁膜１６により覆われている。この場合、コイル１３，１４の一端側は、例えば配線１７により絶縁膜１６の外縁側から引出され、その他端側は、配線１８により絶縁膜１６の中央部位からスルーホール等を介して引出されている。
【００４１】
そして、コイル１３，１４は、その巻き線数、形状等を調整することにより予め設定されたインダクタンスＬを有し、このインダクタンスＬは、例えば前記数３の式によるダイオード１１，１２のリアクタンスＸを実験的に求めておくことにより、このリアクタンスＸに対して下記数４の式のように定められている。
【００４２】
【数４】
【００４３】
これにより、ダイオード１１とコイル１３とを直列に接続した状態では、ダイオード１１の接合容量Ｃｊによる容量性のインピーダンス成分（−ｊＸ）と、コイル１３の誘導性のインピーダンス成分（ｊωＬ＝ｊＸ）とが相殺される。また、ダイオード１２とコイル１４のインピーダンス成分も相殺される。従って、非線形回路１０の作動時には、ダイオード１１，１２の接合容量Ｃｊによる影響をコイル１３，１４によって打消すことができるものである。
【００４４】
本実施の形態による偶高調波ミキサ１は上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。
【００４５】
まず、分波回路２の高周波信号端子３、局発信号端子５にそれぞれ高周波信号ＲＦ、局発信号ＬＯが入力されると、偶高調波ミキサ１は、非線形回路１０により入力信号（高周波信号ＲＦと局発信号ＬＯ）を混合して周波数を変換し、高周波信号ＲＦをダウンコンバートすることにより、中間周波信号端子４から中間周波信号ＩＦを出力する。
【００４６】
この場合、非線形回路１０により周波数を変換するときには、ダイオード１１，１２の接合容量Ｃｊによる容量性のインピーダンス成分（−ｊＸ）をコイル１３，１４のインダクタンスＬによる誘導性のインピーダンス成分（ｊＸ）によって打消すことができる。
【００４７】
かくして、本実施の形態によれば、非線形回路１０のダイオード１１，１２には、コイル１３，１４をそれぞれ直列に接続する構成としたので、例えばダイオード１１，１２に比較的大きな接合容量Ｃｊが存在する場合でも、この接合容量Ｃｊが原因で生じる容量性のリアクタンスをコイル１３，１４によって補償でき、ダイオード１１，１２の接合容量Ｃｊによって分波回路２と非線形回路１０のインピーダンスが不整合となるのを確実に防止することができる。
【００４８】
特に、マイクロ波、ミリ波等の高い周波数領域においては、ダイオード１１，１２の接合容量Ｃｊによるインピーダンスの不整合が大きくなり、周波数変換時の損失が増大し易い。
【００４９】
従って、非線形回路１０にコイル１３，１４を付加することにより、無線用の高い周波数領域等においても、分波回路２と非線形回路１０のインピーダンスを安定的に整合でき、インピーダンスの不整合により生じる変換損失を確実に低減することができる。これにより、変換効率の高い偶高調波ミキサ１を容易に実現でき、偶高調波ミキサ１から安定した信号出力を行うことができる。
【００５０】
次に、図４は本発明による第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、第１の実施の形態と異なる仕様の分波回路に適用したことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５１】
２１はダウンコンバート用の偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ２１は、分波回路２２と非線形回路１０とからなり、分波回路２２は、第１の実施の形態とほぼ同様の高周波信号端子２３、中間周波信号端子２４、局発信号端子２５と、後述のフィルタ２６，２７，２８とを含んで構成されている。
【００５２】
ここで、信号端子２３〜２５は図４中の点Ｐ′で互いに接続され、これらの信号端子２３，２４，２５と点Ｐ′との間には、高周波信号ＲＦを通過させる帯域通過フィルタ２６、中間周波信号ＩＦを通過させる帯域通過フィルタ２７、局発信号ＬＯを通過させる帯域通過フィルタ２８がそれぞれ接続されている。また、分波回路の点Ｐ′とグランド側との間には、非線形回路１０が接続されている。
【００５３】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、例えば３個の帯域通過フィルタ２６，２７，２８を用いて分波回路２２を形成でき、フィルタの種類と部品点数を削減できると共に、非線形回路１０の適用回路を増やして設計自由度を高めることができる。
【００５４】
次に、図５は本発明による第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、伝送線路（スタブ）を有する分波回路に適用したことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５５】
３１はダウンコンバート用の偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ３１は、分波回路３２と非線形回路１０とからなり、分波回路３２は、第１の実施の形態とほぼ同様の高周波信号端子３３、中間周波信号端子３４、局発信号端子３５と、後述のフィルタ３６，３７、伝送線路３８，３９とにより構成されている。
【００５６】
ここで、高周波信号端子３３と中間周波信号端子３４とは、図５中の点Ｐ１で互いに接続されている。そして、高周波信号端子３３と点Ｐ１との間には、高周波信号ＲＦを通過させる高域通過フィルタ３６が接続され、中間周波信号端子３４と点Ｐ１との間には、中間周波信号ＩＦを通過させる低域通過フィルタ３７が接続されている。また、局発信号端子３５は、非線形回路１０を介して点Ｐ２に接続されている。
【００５７】
３８は信号端子３３，３４間（フィルタ３６，３７間）の点Ｐ１に接続された伝送線路で、該伝送線路３８は、例えばマイクロストリップ線路、コプレーナ線路、スロット線路等により構成され、例えば局発信号ＬＯの１／４波長等に対応する線路長Ｌ１をもって形成されている。
【００５８】
そして、伝送線路３８は、局発信号ＬＯに対して分波回路３２の点Ｐ１を短絡状態に保持し、高周波信号ＲＦと中間周波信号ＩＦとに対して点Ｐ１を開放状態に保持するものである。
【００５９】
３９は伝送線路３８とほぼ同様に形成された他の伝送線路で、該伝送線路３９は、例えば局発信号ＬＯの１／４波長等に対応する線路長Ｌ２を有し、その一端側が局発信号端子３５と非線形回路１０との間に位置する点Ｐ２に接続されると共に、他端側がグランド側に接続されている。そして、伝送線路３９は、高周波信号ＲＦと中間周波信号ＩＦとに対して分波回路３２の点Ｐ２を短絡状態に保持し、局発信号ＬＯに対して点Ｐ２を開放状態に保持するものである。
【００６０】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、伝送線路（スタブ）３８，３９を用いて分波回路３２を構成したので、フィルタの種類と部品点数を削減して回路構成を簡略化することができる。
【００６１】
次に、図６ないし図８は本発明による第４の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、非線形回路をＦＥＴ（電界効果トランジスタ）によって構成したことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６２】
４１はダウンコンバート用の偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ４１は、第１ないし第３の実施の形態とほぼ同様に形成された分波回路４２と、後述の非線形回路４３とによって構成されている。
【００６３】
４３は分波回路４２に接続された非線形回路で、該非線形回路４３は、例えばガリウム砒素等の半導体基板（図示せず）に高周波用の集積回路を設けたモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ＝Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）として形成され、後述のＦＥＴ４４，４５と、コイル４６，４７とを含んで構成されている。
【００６４】
４４，４５は非線形回路４３を構成する一対のＦＥＴで、該ＦＥＴ４４，４５は、ドレインＤ、ソースＳ及びゲートＧからなる電極のうち、ゲートＧがドレインＤ及びソースＳに対してショットキー接合され、この接合構造を利用したダイオードとして用いられている。
【００６５】
また、ＦＥＴ４４，４５は、第１の実施の形態とほぼ同様に、分波回路４２に対して互いに極性を逆向きにした状態で並列に接続され、所謂アンチパラレルダイオードペアを構成している。
【００６６】
この場合、例えば図６中で左側に位置する一方のＦＥＴ４４は、そのドレインＤ及びソースＳが互いに接続されてダイオードのカソードを構成し、これらはコイル４６を介して分波回路４２に接続されている。また、ＦＥＴ４４のゲートＧは、ダイオードのアノードを構成し、グランド側に接続されている。一方、右側に位置する他方のＦＥＴ４５は、そのドレインＤ及びソースＳがコイル４７を介してグランド側に接続され、そのゲートＧが分波回路４２に接続されている。
【００６７】
４６，４７はＦＥＴ４４，４５に対してそれぞれ直列に接続されたインダクタンス素子としてのコイルで、該コイル４６，４７は、第１の実施の形態とほぼ同様に、例えば半導体基板上に渦巻き状の導体パターン等として形成されている。そして、コイル４６，４７のインダクタンスは、その巻き線数等に応じて予め適切な大きさに調整されている。
【００６８】
この結果、偶高調波ミキサ４１により周波数の変換を行うときには、ＦＥＴ４４，４５の接合容量による容量性のインピーダンス成分がコイル４６，４７の誘導性のインピーダンス成分によって打消されるため、分波回路４２と非線形回路４３のインピーダンスを安定的に整合でき、インピーダンスの不整合により生じる変換損失を確実に低減できるものである。
【００６９】
ここで、図７及び図８を参照しつつ、コイルの巻き線数と周波数変換時の損失との関係について述べる。まず、図７において、４８は非線形回路４３を用いて形成された偶高調波ミキサのシミュレーション回路を示し、このシミュレーション回路４８は、前記第３実施の形態による偶高調波ミキサ３１とほぼ同様に、信号端子４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃと、インダクタ４８Ｄ、コンデンサ４８Ｅ、伝送線路４８Ｆ，４８Ｇとを有している。
【００７０】
この場合、シミュレーション回路４８は、偶高調波ミキサ３１に対して非線形回路１０、フィルタ３６，３７をそれぞれ非線形回路４３、インダクタ４８Ｄ、コンデンサ４８Ｅに置換えたものであり、インダクタ４８Ｄ、コンデンサ４８Ｅ、伝送線路４８Ｆ，４８Ｇ等は、シミュレータの理想素子を使用している。
【００７１】
また、非線形回路４３のＦＥＴ４４，４５としては、例えばゲートＧの全長（総ゲート幅）が１００μｍ程度のＦＥＴを想定し、コイル４６，４７としては、例えば一辺の長さ寸法が２００μｍ程度の略正方形状をなした渦巻き状のコイルを想定している。さらに、高周波信号ＲＦの周波数を５．０１ＧＨｚ程度、中間周波信号ＩＦの周波数を１０ＭＨｚ程度、局発信号ＬＯの周波数を２．５ＧＨｚ程度の周波数値としてそれぞれ想定した。
【００７２】
そして、このシミュレーション回路４８を用いてコイル４６，４７の巻き線数と周波数変換時の損失との関係をシミュレーション演算すると、図８に示すようになった。この場合、変換損失は、例えばコイル４６，４７の巻き線数が５．７５回のときに−７．８ｄＢ程度の最小値となり、コイル４６，４７が巻き線数＝０で存在しないときには、−１５．２ｄＢ程度の大きな値となる。従って、非線形回路４３にコイル４６，４７を付加することにより、周波数変換時の損失を低減できることが確認できた。
【００７３】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、ＦＥＴ４４，４５によりダイオードを構成したので、偶高調波ミキサ３１の製造時には、例えばダイオード専用の素子を備えていないモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）等に対して、ＦＥＴ４４，４５を形成する汎用的な半導体プロセス等によってダイオードを容易に形成することができる。
【００７４】
これにより、例えば既成の半導体プロセスにダイオード専用の素子形成工程を追加する場合と比較して、工程の管理項目等を少なくすることができ、偶高調波ミキサ３１の製造工程を簡素化してコストダウンを図ることができる。
【００７５】
また、ＦＥＴ４４，４５を用いることにより、ダイオードとしての接合容量が比較的大きくなる場合でも、この接合容量が原因で生じるインピーダンス成分をコイル４６，４７によって確実に打消すことができるから、偶高調波ミキサ４１の変換効率を高め、その性能を向上させることができる。
【００７６】
次に、図９は本発明による第５の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ＦＥＴのドレイン、ソース及びゲートにインダクタンス素子をそれぞれ設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７７】
５１はダウンコンバート用の偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ５１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、分波回路２と、後述の非線形回路５２とによって構成されている。
【００７８】
５２は例えば図９中の点Ｑで分波回路２のフィルタ６，７間に接続された非線形回路で、該非線形回路５２は、アンチパラレルダイオードペアを構成する一対のＦＥＴ５３，５４と、インダクタンス素子としての後述のコイル５５，５６，５７，５８とを含んで構成されている。そして、ＦＥＴ５３，５４は、前記第４の実施の形態とほぼ同様に、ドレインＤとソースＳとが接続され、分波回路２に対して互いに極性を逆向きにした状態で並列に接続されている。
【００７９】
ここで、ＦＥＴ５３には、そのドレインＤ及びソースＳにコイル５５の一端側がそれぞれ接続され、これらのコイル５５の他端側は互いに接続されている。また、ＦＥＴ５３のゲートＧには、他のコイル５６の一端側が設けられている。そして、ＦＥＴ５３のドレインＤとソースＳとは、各コイル５５を介して互いに接続されると共に、分波回路２に接続されている。また、ＦＥＴ５３のゲートＧは、コイル５６を介してグランド側に接続されている。
【００８０】
一方、ＦＥＴ５４には、そのドレインＤ及びソースＳにコイル５７がそれぞれ設けられ、ゲートＧに他のコイル５８が設けられている。そして、ＦＥＴ５４のドレインＤとソースＳとは、各コイル５７を介して互いに接続されると共に、グランド側に接続されている。また、ＦＥＴ５３のゲートＧは、コイル５８を介して分波回路２に接続されている。
【００８１】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１，第４の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、ＦＥＴ５３のドレインＤ及びソースＳにコイル５５を設け、ゲートＧにコイル５６を設けると共に、ＦＥＴ５４のドレインＤ及びソースＳにコイル５７を設け、ゲートＧにコイル５８を設ける構成としている。
【００８２】
これにより、ＦＥＴ５３，５４の各電極に接続されるリアクタンスの大きさを個々のコイル５５〜５８によって適切に調整でき、ＦＥＴ５３，５４の接合容量をより安定的に打消すことができる。また、例えば個々のコイル５５〜５８をＦＥＴ５３，５４の配線として利用できるから、偶高調波ミキサ５１の回路を簡略化できると共に、その設計自由度を高めることができる。
【００８３】
次に、図１０は本発明による第６の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、誘電体基板に搭載した分波回路と、半導体基板に搭載したダイオードとを金属線によって接続する構成としたことにある。
【００８４】
６１は本実施の形態による偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ６１は、誘電体基板６２に搭載された分波回路（図示せず）と、後述の非線形回路６３とによって構成されている。この場合、誘電体基板６２は、後述の半導体基板６４等と比較して誘電率が高い材料を用いて形成され、その表面側には、例えば分波回路に接続された電極パッド６２Ａと、グランド側に接続された電極パッド６２Ｂとが設けられている。
【００８５】
６３は分波回路に接続される非線形回路で、該非線形回路６３は、誘電体基板６２に実装された半導体基板６４と、該半導体基板６４に搭載された一対のダイオード６５，６６と、後述の金属線６７，６８，６９，７０とによって構成されている。
【００８６】
ここで、半導体基板６４には、ダイオード６５，６６のアノードＡとカソードＫとが個別に接続された例えば４個の電極パッド６４Ａが設けられている。また、ダイオード６５，６６は、金属線６７〜７０により分波回路に対して互いに極性を逆向きにした状態で並列に接続されている。この場合、一方のダイオード６５は、例えばアノードＡが金属線６７等を用いて分波回路側の電極パッド６２Ａに接続され、カソードＫが例えば複数本の金属線６８等を用いてグランド側の電極パッド６２Ｂに接続されている。また、他方のダイオード６６は、例えばアノードＡが金属線６９等を用いてグランド側の電極パッド６２Ｂに接続され、カソードＫが金属線７０等を用いて分波回路の電極パッド６２Ａに接続されている。
【００８７】
６７，６８，６９，７０はインダクタンス素子としての金属線で、該金属線６７，６８，６９，７０は、例えばワイヤボンディング等の手段により誘電体基板６２と半導体基板６４との間に１本または複数本設けられ、電極パッド６２Ａ，６４Ａ間または電極パッド６２Ｂ，６４Ａ間に接続されている。
【００８８】
ここで、金属線６７，６８は、ダイオード６５のアノードＡ、カソードＫにそれぞれ直列に接続されている。そして、金属線６７，６８全体のインダクタンスは、その本数、長さ等に応じて予め適切な大きさに調整され、ダイオード６５の接合容量によるインピーダンス成分を打消す構成となっている。また、金属線６９，７０は、ダイオード６６のアノードＡ、カソードＫにそれぞれ直列に接続され、そのインダクタンスは、金属線６７，６８の場合とほぼ同様に、ダイオード６６の接合容量を打消すように予め適切な大きさに調整されている。
【００８９】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、分波回路を誘電体基板６２に搭載し、ダイオード６５，６６を半導体基板６４に搭載すると共に、これらの間を金属線６７〜７０により接続する構成としたので、偶高調波ミキサ６１の部品のうち、ダイオード６５，６６以外の部品を比較的安価な誘電体基板６２に搭載することができる。これにより、半導体基板６４の面積を可能な限り小さくすることができ、コストダウンを図ることができる。
【００９０】
また、誘電体基板６２の近傍においては、その誘電率に応じて高周波信号等の波長が短くなる。このため、例えば所定の波長に対応した長さを有するスタブ等の伝送線路を誘電体基板６２に搭載することにより、半導体基板６４に搭載する場合と比較してスタブの長さを短くすることができ、これによって偶高調波ミキサ６１を小型化することができる。
【００９１】
また、ボンディングワイヤ等の金属線６７〜７０を利用してインダクタンス素子を容易に形成できるから、基板６２，６４に専用のインダクタンス素子等を実装する必要がなくなり、これらの実装面積を小型化できると共に、偶高調波ミキサ６１の部品点数を削減して回路構造や製造工程を簡略化することができる。
【００９２】
次に、図１１は本発明による第７の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、前記第６の実施の形態に対して誘電体基板と半導体基板とを取付板に搭載する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、第６の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００９３】
７１は本実施の形態による偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ７１は、そのベース部分を構成する取付板７２を有し、該取付板７２には、非線形回路６３の半導体基板６４と、例えば２個の誘電体基板７３とが搭載されている。
【００９４】
ここで、各誘電体基板７３は、例えば第６の実施の形態による誘電体基板６２を分割することにより形成され、電極パッド７３Ａ，７３Ｂと、分波回路（図示せず）とが設けられている。そして、これらの電極パッド７３Ａ，７３Ｂは、第６の実施の形態とほぼ同様に、金属線６７〜７０のいずれかを用いて半導体基板６４と接続されている。
【００９５】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１，第６の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、半導体基板６４と各誘電体基板７３のレイアウト設計を容易に行うことができ、設計自由度を高めることができる。
【００９６】
次に、図１２は本発明による第８の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、前記第６の実施の形態に対してダイオードをＦＥＴに置換える構成としたことにある。
【００９７】
８１は本実施の形態による偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ８１は、第６の実施の形態とほぼ同様に、誘電体基板８２に搭載された分波回路（図示せず）と、後述の非線形回路８３とによって構成されている。また、誘電体基板８２は、誘電率が比較的高い材料からなり、例えば分波回路に接続された電極パッド８２Ａと、グランド側に接続された電極パッド８２Ｂとが設けられている。
【００９８】
８３は非線形回路で、該非線形回路８３は、誘電体基板８２に実装された半導体基板８４と、該半導体基板８４に搭載された一対のダイオードとしてのＦＥＴ８５，８６と、後述の金属線８７，８８，８９，９０とにより構成されている。
【００９９】
ここで、半導体基板８４には、第６の実施の形態とほぼ同様に、例えば４個の電極パッド８４Ａが設けられている。また、ＦＥＴ８５，８６は、ドレインＤとソースＳとが接続され、金属線８７〜９０により分波回路に対して互いに極性を逆向きにした状態で並列に接続されている。
【０１００】
この場合、一方のＦＥＴ８５は、例えばドレインＤ及びソースＳが金属線８７等を用いてグランド側の電極パッド８２Ｂに接続され、ゲートＧが例えば複数本の金属線８８等を用いて分波回路側の電極パッド８２Ａに接続されている。また、他方のＦＥＴ８６は、例えばドレインＤ及びソースＳが金属線８９等を用いて分波回路側の電極パッド８２Ａに接続され、ゲートＧが複数本の金属線９０等を用いてグランド側の電極パッド８２Ｂに接続されている。
【０１０１】
８７，８８，８９，９０はインダクタンス素子としての金属線で、該金属線８７，８８，８９，９０は、第６の実施の形態とほぼ同様に、例えばワイヤボンディング等の手段により基板８２，８４の電極パッド８２Ａ，８４Ａ間に設けられている。そして、金属線８７〜９０は、そのインダクタンスが金属線の本数、長さ等に応じて予め適切な大きさに調整され、ＦＥＴ８５，８６の接合容量によるインピーダンス成分を打消す構成となっている。
【０１０２】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１，第４，第６の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【０１０３】
次に、図１３は本発明による第９の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、前記第８の実施の形態に対して誘電体基板と半導体基板とを取付板に搭載する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、第８の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【０１０４】
９１は本実施の形態による偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ９１は、そのベース部分を構成する取付板９２を有し、該取付板９２には、非線形回路８３の半導体基板８４と、例えば２個の誘電体基板９３とが搭載されている。
【０１０５】
ここで、各誘電体基板９３は、例えば第８の実施の形態による誘電体基板８２を分割することにより形成され、電極パッド９３Ａ，９３Ｂと、分波回路（図示せず）とが設けられている。そして、これらの電極パッド９３Ａ，９３Ｂは、第８の実施の形態とほぼ同様に、金属線８７〜９０のいずれかを用いて半導体基板８４と接続されている。
【０１０６】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１，第７，第８の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【０１０７】
次に、図１４は本発明による第１０の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、半導体基板に搭載したＦＥＴのドレイン、ソース及びゲートを、個別の金属線によって分波回路またはグランド側に接続する構成としたことにある。
【０１０８】
１０１は本実施の形態による偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ１０１は、第８の実施の形態とほぼ同様に、誘電体基板１０２に搭載された分波回路（図示せず）と、後述の非線形回路１０３とによって構成されている。また、誘電体基板１０２には、例えば分波回路に接続された電極パッド１０２Ａと、グランド側に接続された電極パッド１０２Ｂとが設けられている。
【０１０９】
１０３は非線形回路で、該非線形回路１０３は、誘電体基板１０２に実装された半導体基板１０４と、該半導体基板１０４に搭載された一対のＦＥＴ１０５，１０６と、後述の金属線１０７，１０８とにより構成されている。
【０１１０】
この場合、半導体基板１０４には、例えば６個の電極パッド１０４Ａが設けられ、該各電極パッド１０４Ａは、ＦＥＴ１０５，１０６のドレインＤ、ソースＳ及びゲートＧに対してそれぞれ個別に接続されている。また、ＦＥＴ１０５，１０６は、金属線１０７，１０８により分波回路に対して互いに極性を逆向きにした状態で並列に接続されている。
【０１１１】
１０７はＦＥＴ１０５側に配置されたインダクタンス素子としての例えば３本の金属線で、該各金属線１０７は、第８の実施の形態とほぼ同様に、例えばワイヤボンディング等の手段により誘電体基板１０２と半導体基板１０４との間に設けられ、電極パッド１０２Ａ，１０４Ａ間または電極パッド１０２Ｂ，１０４Ａ間に接続されている。
【０１１２】
そして、各金属線１０７のうち２本の金属線は、例えばＦＥＴ１０５のドレインＤ及びソースＳをグランド側の電極パッド１０２Ｂに対してそれぞれ個別に接続し、他の金属線１０７は、ＦＥＴ１０５のゲートＧを分波回路側の電極パッド１０２Ａに接続している。
【０１１３】
１０８はＦＥＴ１０６側に配置されたインダクタンス素子としての例えば３本の金属線で、該各金属線１０８のうち２本の金属線は、例えばＦＥＴ１０６のドレインＤ及びソースＳを分波回路側の電極パッド１０２Ａに対してそれぞれ個別に接続し、他の金属線１０８は、ＦＥＴ１０６のゲートＧをグランド側の電極パッド１０２Ｂに接続している。
【０１１４】
そして、これらの金属線１０７，１０８は、そのインダクタンスが金属線の本数、長さ等に応じて予め適切な大きさに調整され、ＦＥＴ１０５，１０６の接合容量によるインピーダンス成分を打消す構成となっている。
【０１１５】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１，第８の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、ＦＥＴ１０５のドレインＤ、ソースＳ及びゲートＧに金属線１０７をそれぞれ設け、ＦＥＴ１０６のドレインＤ、ソースＳ及びゲートＧに金属線１０８をそれぞれ設ける構成としたので、ＦＥＴ１０５，１０６の各電極に接続されるリアクタンスの大きさを複数本の金属線１０７，１０８によって個別に調整でき、ＦＥＴ１０５，１０６の接合容量をより安定的に打消すことができる。
【０１１６】
また、例えば個々の金属線１０７，１０８によりインダクタ素子を形成できるから、基板１０２，１０４に専用のインダクタンス素子等を実装する必要がなくなり、偶高調波ミキサ１０１の回路を簡略化できると共に、その設計自由度を高めることができる。
【０１１７】
次に、図１５は本発明による第１１の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、前記第１０の実施の形態に対して誘電体基板と半導体基板とを取付板に搭載する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、第１０の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【０１１８】
１１１は本実施の形態による偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ１１１は、そのベース部分を構成する取付板１１２を有し、該取付板１１２には、非線形回路１０３の半導体基板１０４と、例えば２個の誘電体基板１１３とが搭載されている。
【０１１９】
ここで、各誘電体基板１１３は、例えば第１０の実施の形態による誘電体基板１０２を分割することにより形成され、電極パッド１１３Ａ，１１３Ｂと、分波回路（図示せず）とが設けられている。そして、これらの電極パッド１１３Ａ，１１３Ｂは、第１０の実施の形態とほぼ同様に、金属線１０７，１０８のいずれかを用いて半導体基板１０４と接続されている。
【０１２０】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１，第７，第１０の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【０１２１】
次に、図１６は本発明による第１２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、無線通信装置に搭載されるアップコンバート用とダウンコンバート用の偶高調波ミキサに適用したことにある。
【０１２２】
１２１は本実施の形態に適用される無線通信装置で、該無線通信装置１２１は、後述のアンテナブロック１２２、共用器ブロック１２３、送信ブロック１２４、受信ブロック１２５、発信器ブロック１２６等を含んで構成されている。
【０１２３】
１２２は無線通信装置１２１のアンテナブロックで、該アンテナブロック１２２は、電波の送信または受信を行うものである。
【０１２４】
１２３はアンテナ共用器をなす共用器ブロックで、該共用器ブロック１２３は共振器１２３Ａ等を有し、アンテナブロック１２２、送信ブロック１２４及び受信ブロック１２５にそれぞれ接続されている。
【０１２５】
１２４はアンテナブロック１２２に向けて送信信号を出力する送信ブロックで、該送信ブロック１２４は、発信器ブロック１２６から出力される搬送波（局発信号ＬＯ）に中間周波信号ＩＦを混合して送信信号（高周波信号ＲＦ）にアップコンバートする混合器１２４Ａと、該混合器１２４Ａによる送信信号から雑音を除去する帯域通過フィルタ１２４Ｂと、該帯域通過フィルタ１２４Ｂを通過した送信信号の電力を増幅する電力増幅器１２４Ｃとを含んで構成されている。
【０１２６】
ここで、アップコンバート用の混合器１２４Ａは、第１ないし第１１の実施の形態による偶高調波ミキサ１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１のいずれかによって構成されている。
【０１２７】
１２５はアンテナブロック１２２から受信信号が入力される受信ブロックで、該受信ブロック１２５は、低雑音増幅器１２５Ａ、帯域通過フィルタ１２５Ｂ、ダウンコンバート用の混合器１２５Ｃ等を含んで構成されている。
【０１２８】
この場合、ダウンコンバート用の混合器１２５Ｃは、偶高調波ミキサ１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１のいずれかによって構成され、アンテナブロック１２２から入力される受信信号（高周波信号ＲＦ）に局発信号ＬＯを混合して中間周波信号ＩＦにダウンコンバートするものである。
【０１２９】
１２６は送信ブロック１２４と受信ブロック１２５とに接続された発信器ブロックで、該発信器ブロック１２６は、例えばマイクロ波、ミリ波等の所定周波数をもつ局発信号ＬＯを、搬送波として送信ブロック１２４と受信ブロック１２５とに供給する。また、１２７は無線通信装置１２１の各部位を接続する伝送線路である。
【０１３０】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１ないし第１１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、無線通信装置１２１の混合器１２４Ａ，１２５Ｃに適用する構成としたので、アップコンバート用の混合器１２４Ａ及びダウンコンバート用の混合器１２５Ｃにおいて回路のインピーダンスを安定的に整合させることができる。
【０１３１】
従って、マイクロ波、ミリ波等の高い周波数領域においても、インピーダンスの不整合により生じる変換損失を確実に低減でき、送信及び受信時の変換効率が高い無線通信装置１２１を容易に実現することができる。
【０１３２】
なお、前記第１ないし第３の実施の形態では、ダイオード１１，１２のアノードＡにコイル１３，１４を接続する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１７に示す第１の変形例のように構成してもよい。この場合、非線形回路１０′のコイル１３′，１４′は、ダイオード１１，１２のカソードＫに接続されている。
【０１３３】
また、図１８に示す第２の変形例のように構成してもよい。この場合、非線形回路１０″は、ダイオード１１，１２のアノードＡにコイル１３，１４が接続されると共に、カソードＫにコイル１３″，１４″が接続されている。
【０１３４】
また、第４の実施の形態では、ＦＥＴ４４，４５のドレインＤ及びソースＳにコイル４６，４７を接続する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１９に示す第３の変形例のように構成してもよい。この場合、非線形回路４３′のコイル４６′，４７′は、ＦＥＴ４４，４５のゲートＧに接続されている。
【０１３５】
また、図２０に示す第４の変形例のように構成してもよい。この場合、非線形回路４３″は、ＦＥＴ４４，４５のドレインＤ及びソースＳにコイル４６，４７が接続されると共に、ゲートＧにコイル４６″，４７″が接続されている。
【０１３６】
また、実施の形態では、インダクタンス素子として、渦巻き状のコイル１３（スパイラルインダクタ）や、ボンディングワイヤからなる金属線６７等を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばメアンダインダクタ、高インピーダンス線路、リボン等を含めて誘導性リアクタンスを有する各種のインダクタ素子を用いることができる。
【０１３７】
さらに、実施の形態では、無線通信装置に用いられる偶高調波ミキサ１等を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、無線通信装置以外にも、各種の周波数変換回路に適用できるのは勿論である。
【０１３８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、非線形回路の各ダイオードには、インダクタンス素子をそれぞれ直列に接続する構成としたので、ダイオードの接合容量が原因で生じる容量性のリアクタンスをインダクタンス素子の誘導性リアクタンスによって補償することができる。従って、例えばマイクロ波、ミリ波等の高い周波数領域においても、回路のインピーダンスを安定的に整合でき、インピーダンスの不整合により生じる変換損失を確実に低減できると共に、変換効率の高い周波数変換回路を容易に実現することができる。
【０１３９】
また、請求項２の発明によれば、ダイオードをＦＥＴによって構成したので、周波数変換回路の製造時には、例えばダイオード専用の素子を備えていない集積回路等に対して、ＦＥＴを形成する汎用的な半導体プロセス等によってダイオードを容易に形成できるから、周波数変換回路の製造工程を簡素化でき、コストダウンを図ることができる。また、ＦＥＴからなるダイオードの接合容量が比較的大きい場合でも、この接合容量による影響をインダクタンス素子によって確実に補償することができる。
【０１４０】
また、請求項３の発明によれば、インダクタンス素子は、一端側をＦＥＴのドレイン、ソース及びゲートにそれぞれ接続して設け、ドレイン側とソース側のインダクタンス素子の他端を互いに接続する構成としたので、ＦＥＴの各電極に接続されるリアクタンスの大きさを個々のインダクタンス素子によって適切に調整でき、ＦＥＴの接合容量をより安定的に打消すことができる。また、例えば各インダクタンス素子をＦＥＴの配線等として利用することにより、周波数変換回路を簡略化できると共に、その設計自由度を高めることができる。
【０１４１】
また、請求項４の発明によれば、分波回路は誘電体基板に搭載し、ダイオードは半導体基板に搭載し、インダクタンス素子を金属線により構成したので、ダイオード以外の部品を比較的安価な誘電体基板に搭載でき、半導体基板の面積を小さくしてコストダウンを図ることができる。また、誘電体基板の近傍で高周波信号等の波長が短くなるのを利用してスタブ等の伝送線路を短くすることができ、周波数変換回路を小型化することができる。また、ボンディングワイヤ等の金属線を利用してインダクタンス素子を容易に形成できるから、回路全体をより小型化できると共に、その部品点数を削減して回路構造や製造工程を簡略化することができる。
【０１４２】
さらに、請求項５の発明によれば、周波数変換回路を、無線通信装置の偶高調波ミキサとして構成したので、アップコンバート用やダウンコンバート用の偶高調波ミキサが作動するときには、インピーダンスの不整合により生じる変換損失を確実に低減でき、無線用の高い周波数領域においても、送信及び受信時の変換効率が高い無線通信装置を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図２】ダイオードの等価回路を示す回路図である。
【図３】図１中のインダクタンス素子を具体的に示す正面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図７】偶高調波ミキサによる周波数変換時の損失をシミュレーションするためのシミュレーション回路を示す回路構成図である。
【図８】図７のシミュレーション回路を用いて演算したインダクタンス素子の巻き線数と信号の変換効率との関係を示す特性線図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１０】本発明の第６の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１１】本発明の第７の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１２】本発明の第８の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１３】本発明の第９の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１４】本発明の第１０の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１５】本発明の第１１の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１６】本発明の第１２の実施の形態に適用される無線通信装置を示す回路構成図である。
【図１７】本発明の第１の変形例による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１８】本発明の第２の変形例による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１９】本発明の第３の変形例による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図２０】本発明の第４の変形例による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【符号の説明】
１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１ 偶高調波ミキサ（周波数変換回路）
２，２２，３２，４２ 分波回路
３，２３，３３ 高周波信号端子
４，２４，３４ 中間周波信号端子
５，２５，３５ 局発信号端子
６，７，８，９，２６，２７，２８，３６，３７，１２４Ｂ，１２５Ｂ フィルタ
１０，１０′，１０″，４３，４３′，４３″，５２，６３，８３，１０３ 非線形回路
１１，１２，６５，６６ ダイオード
１３，１３′，１３″，１４，１４′，１４″，４６，４６′，４６″，４７，４７′，４７″，５５，５６，５７，５８ コイル（インダクタンス素子）
３８，３９ 伝送線路
４４，４５，５３，５４，８５，８６，１０５，１０６ ＦＥＴ（ダイオード）
６２，７３，８２，９３，１０２，１１３ 誘電体基板
６２Ａ，６２Ｂ，６４Ａ，７３Ａ，７３Ｂ，８２Ａ，８２Ｂ，８４Ａ，９３Ａ，９３Ｂ，１０２Ａ，１０２Ｂ，１０４Ａ，１１３Ａ，１１３Ｂ 電極パッド
６４，８４，１０４ 半導体基板
６７，６８，６９，７０，８７，８８，８９，９０，１０７，１０８ 金属線（インダクタンス素子）
１２１ 無線通信装置
１２４ 送信ブロック
１２４Ａ，１２５Ｃ 混合器（偶高調波ミキサ）
１２５ 受信ブロック
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば高周波信号、中間周波信号等からなる交流信号の周波数を変換するのに好適に用いられる周波数変換回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、周波数変換回路としては、例えば無線信号に対してアップコンバート、ダウンコンバート等の信号処理を行う偶高調波ミキサ等が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−７８２０３号公報
【０００４】
この種の従来技術による偶高調波ミキサは、高周波信号ＲＦ、中間周波信号ＩＦ及び局発信号ＬＯを入力または出力する複数の信号端子を有し該各信号端子間に各種のフィルタが接続された分波回路と、この分波回路に接続された例えば２個のダイオードからなる非線形回路とを含んで構成されている。
【０００５】
そして、例えばダウンコンバート用の偶高調波ミキサにおいては、無線の受信信号等からなる高周波信号ＲＦと、搬送波となる局発信号ＬＯとがそれぞれの信号端子に入力されると、これらの信号を非線形回路により混合してダウンコンバートし、中間周波信号ＩＦを出力するものである。
【０００６】
この場合、非線形回路を構成する２個のダイオードは、分波回路に対して互いに極性を逆向きにした状態で並列に接続され、所謂アンチパラレルダイオードペアを構成している。そして、この非線形回路は、分波回路から入力される高周波信号ＲＦと局発信号ＬＯとがそれぞれ周波数ｆＲＦ，ｆＬＯをもつときに、下記数１の式により表される周波数ｆｏｕｔの混合波を分波回路に出力する。
【０００７】
【数１】
ｆｏｕｔ＝｜ｆＲＦ±２ｍｆＬＯ｜
但し、ｍは正数
【０００８】
これにより、分波回路は、これらの混合波のうち、例えばｆｏｕｔ＝ｆＲＦ−２ｆＬ Ｏとなる周波数の信号だけを各種のフィルタにより選択し、この信号を中間周波信号ＩＦとして外部に出力する。
【０００９】
また、アップコンバート用の偶高調波ミキサにおいては、中間周波信号ＩＦと局発信号ＬＯとが入力されることにより、これらの入力信号を混合してアップコンバートし、高周波信号ＲＦを出力する。このように、偶高調波ミキサは、高周波信号ＲＦと中間周波信号ＩＦとの間で相互に周波数変換を行うものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、非線形回路をアンチパラレルダイオードペアにより構成している。しかし、ダイオードには、アノード側とカソード側の接合部位等に一定の接合容量が存在しているため、偶高調波ミキサ等の周波数変換回路においては、ダイオードの接合容量が原因となって分波回路と非線形回路との間にインピーダンスの不整合が生じ易い。
【００１１】
このため、偶高調波ミキサによりアップコンバート、ダウンコンバート等の信号変換を行うときには、インピーダンスの不整合によって電力損失が大きくなることがあり、特に、設計上の理由等により接合容量の大きなダイオードを用いる場合には、変換効率の高い回路を形成するのが難しくなるという問題がある。
【００１２】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、例えばダイオードの接合容量等が大きい場合でも、回路内のインピーダンスを安定的に整合でき、インピーダンスの不整合による変換損失を低減できると共に、変換効率を向上できるようにした周波数変換回路を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明は、高周波信号、中間周波信号及び局発信号を分離するための分波回路と、前記分波回路に接続され前記高周波信号と中間周波信号のうちの一方の信号が前記局発信号と一緒に入力されるときにこれらの入力信号の混合波を分波回路に出力する非線形回路とを備えた周波数変換回路に適用される。
【００１４】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、非線形回路は、分波回路に対して互いに極性を逆向きにして並列に接続される２個のダイオードと、該２個のダイオードに対してそれぞれ直列に接続されたインダクタンス素子とにより構成したことにある。
【００１５】
このように構成することにより、例えばダイオードに比較的大きな接合容量が存在する場合でも、この接合容量により生じる容量性のリアクタンスをインダクタンス素子の誘導性のリアクタンスによって打消すことができ、ダイオードの接合容量が原因で生じるインピーダンス成分をインダクタンス素子によって補償することができる。
【００１６】
また、請求項２の発明によると、ダイオードはドレインとソースとを接続したＦＥＴにより構成している。
【００１７】
これにより、非線形回路の製造時には、例えばＦＥＴを形成する汎用的な半導体プロセス等によってダイオードを形成することができる。また、ＦＥＴを用いることにより、ダイオードとしての接合容量が比較的大きくなる場合でも、この接合容量が原因で生じるインピーダンス成分をインダクタンス素子によって打消すことができる。
【００１８】
また、請求項３の発明によると、インダクタンス素子は、一端側をＦＥＴのドレイン、ソース及びゲートにそれぞれ接続して設け、前記ドレイン側のインダクタンス素子の他端と前記ソース側のインダクタンス素子の他端とを接続する構成としている。
【００１９】
これにより、ＦＥＴのドレイン、ソース及びゲートに接続されるリアクタンスの大きさを各インダクタ素子によって個別に調整することができる。また、例えば個々のインダクタンス素子をＦＥＴの配線等として利用することができる。
【００２０】
また、請求項４の発明によると、ダイオードは半導体基板に搭載し、分波回路は誘電体基板に搭載し、前記ダイオードと前記誘電体基板側の電極パッドとを金属線により接続し、インダクタンス素子は該金属線により構成している。
【００２１】
これにより、例えばダイオードのみを半導体基板に搭載し、ダイオード以外の部品を誘電体基板に搭載することができる。また、誘電体基板の近傍においては、その誘電率に応じて高周波信号等の波長が短くなるから、例えば所定の波長に対応した長さを有するスタブ等の伝送線路を誘電体基板に搭載することにより、半導体基板に搭載する場合と比較してスタブの長さを短くすることができる。また、例えばボンディングワイヤ等の金属線によってインダクタンス素子を形成することができる。
【００２２】
さらに、請求項５の発明によると、分波回路と非線形回路とは無線通信装置の偶高調波ミキサを構成している。これにより、例えばアップコンバート用またはダウンコンバート用の偶高調波ミキサ等において、インダクタンス素子により分波回路と非線形回路のインピーダンスを安定的に整合させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による周波数変換回路を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
ここで、図１ないし図３は第１の実施の形態を示し、本実施の形態では、周波数変換回路として無線通信装置用の偶高調波ミキサを例に挙げて述べる。
【００２５】
１は例えば無線通信装置等に搭載されるダウンコンバート用の偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ１は、後述の分波回路２と、非線形回路１０とにより構成されている。
【００２６】
そして、偶高調波ミキサ１は、例えばマイクロ波、ミリ波等の高周波の電磁波からなる高周波信号ＲＦと、局発発信器（図示せず）等から出力される低周波の電磁波からなる局発信号ＬＯとが入力されるときに、この局発信号ＬＯの偶数倍の周波数をもつ信号と高周波信号ＲＦとの差に対応する周波数をもつ中間周波信号ＩＦを出力するものである。
【００２７】
２は高周波信号ＲＦ、中間周波信号ＩＦ及び局発信号ＬＯを分離するための分波回路で、該分波回路２は、高周波信号ＲＦが入力される高周波信号端子３と、中間周波信号ＩＦを出力する中間周波信号端子４と、局発信号ＬＯが入力される局発信号端子５と、これらの信号端子３，４，５間に接続された後述のフィルタ６，７，８，９とを含んで構成されている。
【００２８】
ここで、信号端子３，４，５は、図１中の点Ｐで互いに接続され、高周波信号端子３と点Ｐとの間には、高周波信号ＲＦを通過させる帯域通過フィルタ６と、高周波信号ＲＦを遮断する帯域阻止フィルタ７とが直列に接続されている。また、中間周波信号端子４と点Ｐとの間には、中間周波信号ＩＦを通過させる低域通過フィルタ８が接続され、局発信号端子５と点Ｐとの間には、局発信号ＬＯを通過させる高域通過フィルタ９が接続されている。
【００２９】
１０は例えば図１中の点Ｑで分波回路２のフィルタ６，７間に接続された非線形回路で、該非線形回路１０は、後述のダイオード１１，１２と、コイル１３，１４とにより構成されている。
【００３０】
１１，１２は非線形回路１０を構成する一対のダイオードで、該ダイオード１１，１２は、分波回路２に対して互いに極性を逆向きにした状態で並列に接続され、所謂アンチパラレルダイオードペアを構成している。
【００３１】
この場合、例えば図１中で左側に位置する一方のダイオード１１は、アノードＡとカソードＫとからなる電極のうち、アノードＡが後述のコイル１３を介して分波回路２に接続され、カソードＫがグランド側に接続されている。また、右側に位置する他方のダイオード１２は、アノードＡが他のコイル１４を介してグランド側に接続され、カソードＫが分波回路２に接続されている。
【００３２】
そして、非線形回路１０は、従来技術とほぼ同様に、高周波信号ＲＦ、局発信号ＬＯが信号端子３，４に入力されると、これらの入力信号を混合し、分波回路２に混合波を出力する。また、分波回路２は、混合波のうち所定の周波数をもつ信号だけをフィルタ６〜９により選択し、中間周波信号端子４に伝送する。
【００３３】
これにより、偶高調波ミキサ１は、例えば無線の受信信号等からなる高周波信号ＲＦと、搬送波となる局発信号ＬＯとを混合してダウンコンバートし、中間周波信号端子４から中間周波信号ＩＦを出力するものである。
【００３４】
ここで、ダイオード１１，１２の素子単体としての等価回路は、図２に示すようになり、アノード側とカソード側の接合部位の抵抗成分（接合抵抗）Ｒｊと容量成分（接合容量）Ｃｊとが内部抵抗Ｒｓに対して直列に接続されたものと考えられる。このため、ダイオード１１，１２のそれぞれのインピーダンスＺは、これらの内部抵抗Ｒｓ、接合抵抗Ｒｊ及び接合容量Ｃｊを用いて、下記数２の式のように表すことができる。
【００３５】
【数２】
従って、ダイオード１１，１２のインピーダンスＺのうち、接合容量Ｃｊにより生じる容量性のリアクタンスＸは、下記数３の式のように表すことができる。
【００３７】
【数３】
そして、本実施の形態による偶高調波ミキサ１は、ダイオード１１，１２の接合容量Ｃｊにより生じる寄生的なリアクタンスＸを、後述するコイル１３，１４によって打消し、これを補償するものである。
【００３９】
１３は非線形回路１０の一部を構成する例えば２個のインダクタンス素子としてのコイルで、該コイル１３，１４のうち、例えば図１中で左側に位置するコイル１３は、一方のダイオード１１のアノードＡ側に直列に接続され、これらのコイル１３とダイオード１１との直列回路は、他方のダイオード１２と並列に接続されている。また、右側に位置するコイル１４は、他方のダイオード１２のアノードＡ側に直列に接続され、これらのコイル１４とダイオード１２との直列回路は、一方のダイオード１１と並列に接続されている。
【００４０】
また、コイル１３，１４は、図３に示す如く、例えば非線形回路１０を搭載する基板１５の表面側に渦巻き状の金属膜（スパイラルインダクタ）等として形成され、絶縁膜１６により覆われている。この場合、コイル１３，１４の一端側は、例えば配線１７により絶縁膜１６の外縁側から引出され、その他端側は、配線１８により絶縁膜１６の中央部位からスルーホール等を介して引出されている。
【００４１】
そして、コイル１３，１４は、その巻き線数、形状等を調整することにより予め設定されたインダクタンスＬを有し、このインダクタンスＬは、例えば前記数３の式によるダイオード１１，１２のリアクタンスＸを実験的に求めておくことにより、このリアクタンスＸに対して下記数４の式のように定められている。
【００４２】
【数４】
これにより、ダイオード１１とコイル１３とを直列に接続した状態では、ダイオード１１の接合容量Ｃｊによる容量性のインピーダンス成分（−ｊＸ）と、コイル１３の誘導性のインピーダンス成分（ｊωＬ＝ｊＸ）とが相殺される。また、ダイオード１２とコイル１４のインピーダンス成分も相殺される。従って、非線形回路１０の作動時には、ダイオード１１，１２の接合容量Ｃｊによる影響をコイル１３，１４によって打消すことができるものである。
【００４４】
本実施の形態による偶高調波ミキサ１は上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。
【００４５】
まず、分波回路２の高周波信号端子３、局発信号端子５にそれぞれ高周波信号ＲＦ、局発信号ＬＯが入力されると、偶高調波ミキサ１は、非線形回路１０により入力信号（高周波信号ＲＦと局発信号ＬＯ）を混合して周波数を変換し、高周波信号ＲＦをダウンコンバートすることにより、中間周波信号端子４から中間周波信号ＩＦを出力する。
【００４６】
この場合、非線形回路１０により周波数を変換するときには、ダイオード１１，１２の接合容量Ｃｊによる容量性のインピーダンス成分（−ｊＸ）をコイル１３，１４のインダクタンスＬによる誘導性のインピーダンス成分（ｊＸ）によって打消すことができる。
【００４７】
かくして、本実施の形態によれば、非線形回路１０のダイオード１１，１２には、コイル１３，１４をそれぞれ直列に接続する構成としたので、例えばダイオード１１，１２に比較的大きな接合容量Ｃｊが存在する場合でも、この接合容量Ｃｊが原因で生じる容量性のリアクタンスをコイル１３，１４によって補償でき、ダイオード１１，１２の接合容量Ｃｊによって分波回路２と非線形回路１０のインピーダンスが不整合となるのを確実に防止することができる。
【００４８】
特に、マイクロ波、ミリ波等の高い周波数領域においては、ダイオード１１，１２の接合容量Ｃｊによるインピーダンスの不整合が大きくなり、周波数変換時の損失が増大し易い。
【００４９】
従って、非線形回路１０にコイル１３，１４を付加することにより、無線用の高い周波数領域等においても、分波回路２と非線形回路１０のインピーダンスを安定的に整合でき、インピーダンスの不整合により生じる変換損失を確実に低減することができる。これにより、変換効率の高い偶高調波ミキサ１を容易に実現でき、偶高調波ミキサ１から安定した信号出力を行うことができる。
【００５０】
次に、図４は本発明による第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、第１の実施の形態と異なる仕様の分波回路に適用したことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５１】
２１はダウンコンバート用の偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ２１は、分波回路２２と非線形回路１０とからなり、分波回路２２は、第１の実施の形態とほぼ同様の高周波信号端子２３、中間周波信号端子２４、局発信号端子２５と、後述のフィルタ２６，２７，２８とを含んで構成されている。
【００５２】
ここで、信号端子２３〜２５は図４中の点Ｐ′で互いに接続され、これらの信号端子２３，２４，２５と点Ｐ′との間には、高周波信号ＲＦを通過させる帯域通過フィルタ２６、中間周波信号ＩＦを通過させる帯域通過フィルタ２７、局発信号ＬＯを通過させる帯域通過フィルタ２８がそれぞれ接続されている。また、分波回路の点Ｐ′とグランド側との間には、非線形回路１０が接続されている。
【００５３】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、例えば３個の帯域通過フィルタ２６，２７，２８を用いて分波回路２２を形成でき、フィルタの種類と部品点数を削減できると共に、非線形回路１０の適用回路を増やして設計自由度を高めることができる。
【００５４】
次に、図５は本発明による第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、伝送線路（スタブ）を有する分波回路に適用したことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５５】
３１はダウンコンバート用の偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ３１は、分波回路３２と非線形回路１０とからなり、分波回路３２は、第１の実施の形態とほぼ同様の高周波信号端子３３、中間周波信号端子３４、局発信号端子３５と、後述のフィルタ３６，３７、伝送線路３８，３９とにより構成されている。
【００５６】
ここで、高周波信号端子３３と中間周波信号端子３４とは、図５中の点Ｐ１で互いに接続されている。そして、高周波信号端子３３と点Ｐ１との間には、高周波信号ＲＦを通過させる高域通過フィルタ３６が接続され、中間周波信号端子３４と点Ｐ１との間には、中間周波信号ＩＦを通過させる低域通過フィルタ３７が接続されている。また、局発信号端子３５は、非線形回路１０を介して点Ｐ２に接続されている。
【００５７】
３８は信号端子３３，３４間（フィルタ３６，３７間）の点Ｐ１に接続された伝送線路で、該伝送線路３８は、例えばマイクロストリップ線路、コプレーナ線路、スロット線路等により構成され、例えば局発信号ＬＯの１／４波長等に対応する線路長Ｌ１をもって形成されている。
【００５８】
そして、伝送線路３８は、局発信号ＬＯに対して分波回路３２の点Ｐ１を短絡状態に保持し、高周波信号ＲＦと中間周波信号ＩＦとに対して点Ｐ１を開放状態に保持するものである。
【００５９】
３９は伝送線路３８とほぼ同様に形成された他の伝送線路で、該伝送線路３９は、例えば局発信号ＬＯの１／４波長等に対応する線路長Ｌ２を有し、その一端側が局発信号端子３５と非線形回路１０との間に位置する点Ｐ２に接続されると共に、他端側がグランド側に接続されている。そして、伝送線路３９は、高周波信号ＲＦと中間周波信号ＩＦとに対して分波回路３２の点Ｐ２を短絡状態に保持し、局発信号ＬＯに対して点Ｐ２を開放状態に保持するものである。
【００６０】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、伝送線路（スタブ）３８，３９を用いて分波回路３２を構成したので、フィルタの種類と部品点数を削減して回路構成を簡略化することができる。
【００６１】
次に、図６ないし図８は本発明による第４の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、非線形回路をＦＥＴ（電界効果トランジスタ）によって構成したことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６２】
４１はダウンコンバート用の偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ４１は、第１ないし第３の実施の形態とほぼ同様に形成された分波回路４２と、後述の非線形回路４３とによって構成されている。
【００６３】
４３は分波回路４２に接続された非線形回路で、該非線形回路４３は、例えばガリウム砒素等の半導体基板（図示せず）に高周波用の集積回路を設けたモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ＝Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）として形成され、後述のＦＥＴ４４，４５と、コイル４６，４７とを含んで構成されている。
【００６４】
４４，４５は非線形回路４３を構成する一対のＦＥＴで、該ＦＥＴ４４，４５は、ドレインＤ、ソースＳ及びゲートＧからなる電極のうち、ゲートＧがドレインＤ及びソースＳに対してショットキー接合され、この接合構造を利用したダイオードとして用いられている。
【００６５】
また、ＦＥＴ４４，４５は、第１の実施の形態とほぼ同様に、分波回路４２に対して互いに極性を逆向きにした状態で並列に接続され、所謂アンチパラレルダイオードペアを構成している。
【００６６】
この場合、例えば図６中で左側に位置する一方のＦＥＴ４４は、そのドレインＤ及びソースＳが互いに接続されてダイオードのカソードを構成し、これらはコイル４６を介して分波回路４２に接続されている。また、ＦＥＴ４４のゲートＧは、ダイオードのアノードを構成し、グランド側に接続されている。一方、右側に位置する他方のＦＥＴ４５は、そのドレインＤ及びソースＳがコイル４７を介してグランド側に接続され、そのゲートＧが分波回路４２に接続されている。
【００６７】
４６，４７はＦＥＴ４４，４５に対してそれぞれ直列に接続されたインダクタンス素子としてのコイルで、該コイル４６，４７は、第１の実施の形態とほぼ同様に、例えば半導体基板上に渦巻き状の導体パターン等として形成されている。そして、コイル４６，４７のインダクタンスは、その巻き線数等に応じて予め適切な大きさに調整されている。
【００６８】
この結果、偶高調波ミキサ４１により周波数の変換を行うときには、ＦＥＴ４４，４５の接合容量による容量性のインピーダンス成分がコイル４６，４７の誘導性のインピーダンス成分によって打消されるため、分波回路４２と非線形回路４３のインピーダンスを安定的に整合でき、インピーダンスの不整合により生じる変換損失を確実に低減できるものである。
【００６９】
ここで、図７及び図８を参照しつつ、コイルの巻き線数と周波数変換時の損失との関係について述べる。まず、図７において、４８は非線形回路４３を用いて形成された偶高調波ミキサのシミュレーション回路を示し、このシミュレーション回路４８は、前記第３実施の形態による偶高調波ミキサ３１とほぼ同様に、信号端子４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃと、インダクタ４８Ｄ、コンデンサ４８Ｅ、伝送線路４８Ｆ，４８Ｇとを有している。
【００７０】
この場合、シミュレーション回路４８は、偶高調波ミキサ３１に対して非線形回路１０、フィルタ３６，３７をそれぞれ非線形回路４３、インダクタ４８Ｄ、コンデンサ４８Ｅに置換えたものであり、インダクタ４８Ｄ、コンデンサ４８Ｅ、伝送線路４８Ｆ，４８Ｇ等は、シミュレータの理想素子を使用している。
【００７１】
また、非線形回路４３のＦＥＴ４４，４５としては、例えばゲートＧの全長（総ゲート幅）が１００μｍ程度のＦＥＴを想定し、コイル４６，４７としては、例えば一辺の長さ寸法が２００μｍ程度の略正方形状をなした渦巻き状のコイルを想定している。さらに、高周波信号ＲＦの周波数を５．０１ＧＨｚ程度、中間周波信号ＩＦの周波数を１０ＭＨｚ程度、局発信号ＬＯの周波数を２．５ＧＨｚ程度の周波数値としてそれぞれ想定した。
【００７２】
そして、このシミュレーション回路４８を用いてコイル４６，４７の巻き線数と周波数変換時の損失との関係をシミュレーション演算すると、図８に示すようになった。この場合、変換損失は、例えばコイル４６，４７の巻き線数が５．７５回のときに−７．８ｄＢ程度の最小値となり、コイル４６，４７が巻き線数＝０で存在しないときには、−１５．２ｄＢ程度の大きな値となる。従って、非線形回路４３にコイル４６，４７を付加することにより、周波数変換時の損失を低減できることが確認できた。
【００７３】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、ＦＥＴ４４，４５によりダイオードを構成したので、偶高調波ミキサ３１の製造時には、例えばダイオード専用の素子を備えていないモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）等に対して、ＦＥＴ４４，４５を形成する汎用的な半導体プロセス等によってダイオードを容易に形成することができる。
【００７４】
これにより、例えば既成の半導体プロセスにダイオード専用の素子形成工程を追加する場合と比較して、工程の管理項目等を少なくすることができ、偶高調波ミキサ３１の製造工程を簡素化してコストダウンを図ることができる。
【００７５】
また、ＦＥＴ４４，４５を用いることにより、ダイオードとしての接合容量が比較的大きくなる場合でも、この接合容量が原因で生じるインピーダンス成分をコイル４６，４７によって確実に打消すことができるから、偶高調波ミキサ４１の変換効率を高め、その性能を向上させることができる。
【００７６】
次に、図９は本発明による第５の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ＦＥＴのドレイン、ソース及びゲートにインダクタンス素子をそれぞれ設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７７】
５１はダウンコンバート用の偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ５１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、分波回路２と、後述の非線形回路５２とによって構成されている。
【００７８】
５２は例えば図９中の点Ｑで分波回路２のフィルタ６，７間に接続された非線形回路で、該非線形回路５２は、アンチパラレルダイオードペアを構成する一対のＦＥＴ５３，５４と、インダクタンス素子としての後述のコイル５５，５６，５７，５８とを含んで構成されている。そして、ＦＥＴ５３，５４は、前記第４の実施の形態とほぼ同様に、ドレインＤとソースＳとが接続され、分波回路２に対して互いに極性を逆向きにした状態で並列に接続されている。
【００７９】
ここで、ＦＥＴ５３には、そのドレインＤ及びソースＳにコイル５５の一端側がそれぞれ接続され、これらのコイル５５の他端側は互いに接続されている。また、ＦＥＴ５３のゲートＧには、他のコイル５６の一端側が設けられている。そして、ＦＥＴ５３のドレインＤとソースＳとは、各コイル５５を介して互いに接続されると共に、分波回路２に接続されている。また、ＦＥＴ５３のゲートＧは、コイル５６を介してグランド側に接続されている。
【００８０】
一方、ＦＥＴ５４には、そのドレインＤ及びソースＳにコイル５７がそれぞれ設けられ、ゲートＧに他のコイル５８が設けられている。そして、ＦＥＴ５４のドレインＤとソースＳとは、各コイル５７を介して互いに接続されると共に、グランド側に接続されている。また、ＦＥＴ５３のゲートＧは、コイル５８を介して分波回路２に接続されている。
【００８１】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１，第４の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、ＦＥＴ５３のドレインＤ及びソースＳにコイル５５を設け、ゲートＧにコイル５６を設けると共に、ＦＥＴ５４のドレインＤ及びソースＳにコイル５７を設け、ゲートＧにコイル５８を設ける構成としている。
【００８２】
これにより、ＦＥＴ５３，５４の各電極に接続されるリアクタンスの大きさを個々のコイル５５〜５８によって適切に調整でき、ＦＥＴ５３，５４の接合容量をより安定的に打消すことができる。また、例えば個々のコイル５５〜５８をＦＥＴ５３，５４の配線として利用できるから、偶高調波ミキサ５１の回路を簡略化できると共に、その設計自由度を高めることができる。
【００８３】
次に、図１０は本発明による第６の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、誘電体基板に搭載した分波回路と、半導体基板に搭載したダイオードとを金属線によって接続する構成としたことにある。
【００８４】
６１は本実施の形態による偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ６１は、誘電体基板６２に搭載された分波回路（図示せず）と、後述の非線形回路６３とによって構成されている。この場合、誘電体基板６２は、後述の半導体基板６４等と比較して誘電率が高い材料を用いて形成され、その表面側には、例えば分波回路に接続された電極パッド６２Ａと、グランド側に接続された電極パッド６２Ｂとが設けられている。
【００８５】
６３は分波回路に接続される非線形回路で、該非線形回路６３は、誘電体基板６２に実装された半導体基板６４と、該半導体基板６４に搭載された一対のダイオード６５，６６と、後述の金属線６７，６８，６９，７０とによって構成されている。
【００８６】
ここで、半導体基板６４には、ダイオード６５，６６のアノードＡとカソードＫとが個別に接続された例えば４個の電極パッド６４Ａが設けられている。また、ダイオード６５，６６は、金属線６７〜７０により分波回路に対して互いに極性を逆向きにした状態で並列に接続されている。この場合、一方のダイオード６５は、例えばアノードＡが金属線６７等を用いて分波回路側の電極パッド６２Ａに接続され、カソードＫが例えば複数本の金属線６８等を用いてグランド側の電極パッド６２Ｂに接続されている。また、他方のダイオード６６は、例えばアノードＡが金属線６９等を用いてグランド側の電極パッド６２Ｂに接続され、カソードＫが金属線７０等を用いて分波回路の電極パッド６２Ａに接続されている。
【００８７】
６７，６８，６９，７０はインダクタンス素子としての金属線で、該金属線６７，６８，６９，７０は、例えばワイヤボンディング等の手段により誘電体基板６２と半導体基板６４との間に１本または複数本設けられ、電極パッド６２Ａ，６４Ａ間または電極パッド６２Ｂ，６４Ａ間に接続されている。
【００８８】
ここで、金属線６７，６８は、ダイオード６５のアノードＡ、カソードＫにそれぞれ直列に接続されている。そして、金属線６７，６８全体のインダクタンスは、その本数、長さ等に応じて予め適切な大きさに調整され、ダイオード６５の接合容量によるインピーダンス成分を打消す構成となっている。また、金属線６９，７０は、ダイオード６６のアノードＡ、カソードＫにそれぞれ直列に接続され、そのインダクタンスは、金属線６７，６８の場合とほぼ同様に、ダイオード６６の接合容量を打消すように予め適切な大きさに調整されている。
【００８９】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、分波回路を誘電体基板６２に搭載し、ダイオード６５，６６を半導体基板６４に搭載すると共に、これらの間を金属線６７〜７０により接続する構成としたので、偶高調波ミキサ６１の部品のうち、ダイオード６５，６６以外の部品を比較的安価な誘電体基板６２に搭載することができる。これにより、半導体基板６４の面積を可能な限り小さくすることができ、コストダウンを図ることができる。
【００９０】
また、誘電体基板６２の近傍においては、その誘電率に応じて高周波信号等の波長が短くなる。このため、例えば所定の波長に対応した長さを有するスタブ等の伝送線路を誘電体基板６２に搭載することにより、半導体基板６４に搭載する場合と比較してスタブの長さを短くすることができ、これによって偶高調波ミキサ６１を小型化することができる。
【００９１】
また、ボンディングワイヤ等の金属線６７〜７０を利用してインダクタンス素子を容易に形成できるから、基板６２，６４に専用のインダクタンス素子等を実装する必要がなくなり、これらの実装面積を小型化できると共に、偶高調波ミキサ６１の部品点数を削減して回路構造や製造工程を簡略化することができる。
【００９２】
次に、図１１は本発明による第７の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、前記第６の実施の形態に対して誘電体基板と半導体基板とを取付板に搭載する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、第６の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００９３】
７１は本実施の形態による偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ７１は、そのベース部分を構成する取付板７２を有し、該取付板７２には、非線形回路６３の半導体基板６４と、例えば２個の誘電体基板７３とが搭載されている。
【００９４】
ここで、各誘電体基板７３は、例えば第６の実施の形態による誘電体基板６２を分割することにより形成され、電極パッド７３Ａ，７３Ｂと、分波回路（図示せず）とが設けられている。そして、これらの電極パッド７３Ａ，７３Ｂは、第６の実施の形態とほぼ同様に、金属線６７〜７０のいずれかを用いて半導体基板６４と接続されている。
【００９５】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１，第６の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、半導体基板６４と各誘電体基板７３のレイアウト設計を容易に行うことができ、設計自由度を高めることができる。
【００９６】
次に、図１２は本発明による第８の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、前記第６の実施の形態に対してダイオードをＦＥＴに置換える構成としたことにある。
【００９７】
８１は本実施の形態による偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ８１は、第６の実施の形態とほぼ同様に、誘電体基板８２に搭載された分波回路（図示せず）と、後述の非線形回路８３とによって構成されている。また、誘電体基板８２は、誘電率が比較的高い材料からなり、例えば分波回路に接続された電極パッド８２Ａと、グランド側に接続された電極パッド８２Ｂとが設けられている。
【００９８】
８３は非線形回路で、該非線形回路８３は、誘電体基板８２に実装された半導体基板８４と、該半導体基板８４に搭載された一対のダイオードとしてのＦＥＴ８５，８６と、後述の金属線８７，８８，８９，９０とにより構成されている。
【００９９】
ここで、半導体基板８４には、第６の実施の形態とほぼ同様に、例えば４個の電極パッド８４Ａが設けられている。また、ＦＥＴ８５，８６は、ドレインＤとソースＳとが接続され、金属線８７〜９０により分波回路に対して互いに極性を逆向きにした状態で並列に接続されている。
【０１００】
この場合、一方のＦＥＴ８５は、例えばドレインＤ及びソースＳが金属線８７等を用いてグランド側の電極パッド８２Ｂに接続され、ゲートＧが例えば複数本の金属線８８等を用いて分波回路側の電極パッド８２Ａに接続されている。また、他方のＦＥＴ８６は、例えばドレインＤ及びソースＳが金属線８９等を用いて分波回路側の電極パッド８２Ａに接続され、ゲートＧが複数本の金属線９０等を用いてグランド側の電極パッド８２Ｂに接続されている。
【０１０１】
８７，８８，８９，９０はインダクタンス素子としての金属線で、該金属線８７，８８，８９，９０は、第６の実施の形態とほぼ同様に、例えばワイヤボンディング等の手段により基板８２，８４の電極パッド８２Ａ，８４Ａ間に設けられている。そして、金属線８７〜９０は、そのインダクタンスが金属線の本数、長さ等に応じて予め適切な大きさに調整され、ＦＥＴ８５，８６の接合容量によるインピーダンス成分を打消す構成となっている。
【０１０２】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１，第４，第６の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【０１０３】
次に、図１３は本発明による第９の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、前記第８の実施の形態に対して誘電体基板と半導体基板とを取付板に搭載する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、第８の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【０１０４】
９１は本実施の形態による偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ９１は、そのベース部分を構成する取付板９２を有し、該取付板９２には、非線形回路８３の半導体基板８４と、例えば２個の誘電体基板９３とが搭載されている。
【０１０５】
ここで、各誘電体基板９３は、例えば第８の実施の形態による誘電体基板８２を分割することにより形成され、電極パッド９３Ａ，９３Ｂと、分波回路（図示せず）とが設けられている。そして、これらの電極パッド９３Ａ，９３Ｂは、第８の実施の形態とほぼ同様に、金属線８７〜９０のいずれかを用いて半導体基板８４と接続されている。
【０１０６】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１，第７，第８の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【０１０７】
次に、図１４は本発明による第１０の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、半導体基板に搭載したＦＥＴのドレイン、ソース及びゲートを、個別の金属線によって分波回路またはグランド側に接続する構成としたことにある。
【０１０８】
１０１は本実施の形態による偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ１０１は、第８の実施の形態とほぼ同様に、誘電体基板１０２に搭載された分波回路（図示せず）と、後述の非線形回路１０３とによって構成されている。また、誘電体基板１０２には、例えば分波回路に接続された電極パッド１０２Ａと、グランド側に接続された電極パッド１０２Ｂとが設けられている。
【０１０９】
１０３は非線形回路で、該非線形回路１０３は、誘電体基板１０２に実装された半導体基板１０４と、該半導体基板１０４に搭載された一対のＦＥＴ１０５，１０６と、後述の金属線１０７，１０８とにより構成されている。
【０１１０】
この場合、半導体基板１０４には、例えば６個の電極パッド１０４Ａが設けられ、該各電極パッド１０４Ａは、ＦＥＴ１０５，１０６のドレインＤ、ソースＳ及びゲートＧに対してそれぞれ個別に接続されている。また、ＦＥＴ１０５，１０６は、金属線１０７，１０８により分波回路に対して互いに極性を逆向きにした状態で並列に接続されている。
【０１１１】
１０７はＦＥＴ１０５側に配置されたインダクタンス素子としての例えば３本の金属線で、該各金属線１０７は、第８の実施の形態とほぼ同様に、例えばワイヤボンディング等の手段により誘電体基板１０２と半導体基板１０４との間に設けられ、電極パッド１０２Ａ，１０４Ａ間または電極パッド１０２Ｂ，１０４Ａ間に接続されている。
【０１１２】
そして、各金属線１０７のうち２本の金属線は、例えばＦＥＴ１０５のドレインＤ及びソースＳをグランド側の電極パッド１０２Ｂに対してそれぞれ個別に接続し、他の金属線１０７は、ＦＥＴ１０５のゲートＧを分波回路側の電極パッド１０２Ａに接続している。
【０１１３】
１０８はＦＥＴ１０６側に配置されたインダクタンス素子としての例えば３本の金属線で、該各金属線１０８のうち２本の金属線は、例えばＦＥＴ１０６のドレインＤ及びソースＳを分波回路側の電極パッド１０２Ａに対してそれぞれ個別に接続し、他の金属線１０８は、ＦＥＴ１０６のゲートＧをグランド側の電極パッド１０２Ｂに接続している。
【０１１４】
そして、これらの金属線１０７，１０８は、そのインダクタンスが金属線の本数、長さ等に応じて予め適切な大きさに調整され、ＦＥＴ１０５，１０６の接合容量によるインピーダンス成分を打消す構成となっている。
【０１１５】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１，第８の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、ＦＥＴ１０５のドレインＤ、ソースＳ及びゲートＧに金属線１０７をそれぞれ設け、ＦＥＴ１０６のドレインＤ、ソースＳ及びゲートＧに金属線１０８をそれぞれ設ける構成としたので、ＦＥＴ１０５，１０６の各電極に接続されるリアクタンスの大きさを複数本の金属線１０７，１０８によって個別に調整でき、ＦＥＴ１０５，１０６の接合容量をより安定的に打消すことができる。
【０１１６】
また、例えば個々の金属線１０７，１０８によりインダクタ素子を形成できるから、基板１０２，１０４に専用のインダクタンス素子等を実装する必要がなくなり、偶高調波ミキサ１０１の回路を簡略化できると共に、その設計自由度を高めることができる。
【０１１７】
次に、図１５は本発明による第１１の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、前記第１０の実施の形態に対して誘電体基板と半導体基板とを取付板に搭載する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、第１０の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【０１１８】
１１１は本実施の形態による偶高調波ミキサで、該偶高調波ミキサ１１１は、そのベース部分を構成する取付板１１２を有し、該取付板１１２には、非線形回路１０３の半導体基板１０４と、例えば２個の誘電体基板１１３とが搭載されている。
【０１１９】
ここで、各誘電体基板１１３は、例えば第１０の実施の形態による誘電体基板１０２を分割することにより形成され、電極パッド１１３Ａ，１１３Ｂと、分波回路（図示せず）とが設けられている。そして、これらの電極パッド１１３Ａ，１１３Ｂは、第１０の実施の形態とほぼ同様に、金属線１０７，１０８のいずれかを用いて半導体基板１０４と接続されている。
【０１２０】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１，第７，第１０の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【０１２１】
次に、図１６は本発明による第１２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、無線通信装置に搭載されるアップコンバート用とダウンコンバート用の偶高調波ミキサに適用したことにある。
【０１２２】
１２１は本実施の形態に適用される無線通信装置で、該無線通信装置１２１は、後述のアンテナブロック１２２、共用器ブロック１２３、送信ブロック１２４、受信ブロック１２５、発信器ブロック１２６等を含んで構成されている。
【０１２３】
１２２は無線通信装置１２１のアンテナブロックで、該アンテナブロック１２２は、電波の送信または受信を行うものである。
【０１２４】
１２３はアンテナ共用器をなす共用器ブロックで、該共用器ブロック１２３は共振器１２３Ａ等を有し、アンテナブロック１２２、送信ブロック１２４及び受信ブロック１２５にそれぞれ接続されている。
【０１２５】
１２４はアンテナブロック１２２に向けて送信信号を出力する送信ブロックで、該送信ブロック１２４は、発信器ブロック１２６から出力される搬送波（局発信号ＬＯ）に中間周波信号ＩＦを混合して送信信号（高周波信号ＲＦ）にアップコンバートする混合器１２４Ａと、該混合器１２４Ａによる送信信号から雑音を除去する帯域通過フィルタ１２４Ｂと、該帯域通過フィルタ１２４Ｂを通過した送信信号の電力を増幅する電力増幅器１２４Ｃとを含んで構成されている。
【０１２６】
ここで、アップコンバート用の混合器１２４Ａは、第１ないし第１１の実施の形態による偶高調波ミキサ１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１のいずれかによって構成されている。
【０１２７】
１２５はアンテナブロック１２２から受信信号が入力される受信ブロックで、該受信ブロック１２５は、低雑音増幅器１２５Ａ、帯域通過フィルタ１２５Ｂ、ダウンコンバート用の混合器１２５Ｃ等を含んで構成されている。
【０１２８】
この場合、ダウンコンバート用の混合器１２５Ｃは、偶高調波ミキサ１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１のいずれかによって構成され、アンテナブロック１２２から入力される受信信号（高周波信号ＲＦ）に局発信号ＬＯを混合して中間周波信号ＩＦにダウンコンバートするものである。
【０１２９】
１２６は送信ブロック１２４と受信ブロック１２５とに接続された発信器ブロックで、該発信器ブロック１２６は、例えばマイクロ波、ミリ波等の所定周波数をもつ局発信号ＬＯを、搬送波として送信ブロック１２４と受信ブロック１２５とに供給する。また、１２７は無線通信装置１２１の各部位を接続する伝送線路である。
【０１３０】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１ないし第１１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、無線通信装置１２１の混合器１２４Ａ，１２５Ｃに適用する構成としたので、アップコンバート用の混合器１２４Ａ及びダウンコンバート用の混合器１２５Ｃにおいて回路のインピーダンスを安定的に整合させることができる。
【０１３１】
従って、マイクロ波、ミリ波等の高い周波数領域においても、インピーダンスの不整合により生じる変換損失を確実に低減でき、送信及び受信時の変換効率が高い無線通信装置１２１を容易に実現することができる。
【０１３２】
なお、前記第１ないし第３の実施の形態では、ダイオード１１，１２のアノードＡにコイル１３，１４を接続する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１７に示す第１の変形例のように構成してもよい。この場合、非線形回路１０′のコイル１３′，１４′は、ダイオード１１，１２のカソードＫに接続されている。
【０１３３】
また、図１８に示す第２の変形例のように構成してもよい。この場合、非線形回路１０″は、ダイオード１１，１２のアノードＡにコイル１３，１４が接続されると共に、カソードＫにコイル１３″，１４″が接続されている。
【０１３４】
また、第４の実施の形態では、ＦＥＴ４４，４５のドレインＤ及びソースＳにコイル４６，４７を接続する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１９に示す第３の変形例のように構成してもよい。この場合、非線形回路４３′のコイル４６′，４７′は、ＦＥＴ４４，４５のゲートＧに接続されている。
【０１３５】
また、図２０に示す第４の変形例のように構成してもよい。この場合、非線形回路４３″は、ＦＥＴ４４，４５のドレインＤ及びソースＳにコイル４６，４７が接続されると共に、ゲートＧにコイル４６″，４７″が接続されている。
【０１３６】
また、実施の形態では、インダクタンス素子として、渦巻き状のコイル１３（スパイラルインダクタ）や、ボンディングワイヤからなる金属線６７等を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばメアンダインダクタ、高インピーダンス線路、リボン等を含めて誘導性リアクタンスを有する各種のインダクタ素子を用いることができる。
【０１３７】
さらに、実施の形態では、無線通信装置に用いられる偶高調波ミキサ１等を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、無線通信装置以外にも、各種の周波数変換回路に適用できるのは勿論である。
【０１３８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、非線形回路の各ダイオードには、インダクタンス素子をそれぞれ直列に接続する構成としたので、ダイオードの接合容量が原因で生じる容量性のリアクタンスをインダクタンス素子の誘導性リアクタンスによって補償することができる。従って、例えばマイクロ波、ミリ波等の高い周波数領域においても、回路のインピーダンスを安定的に整合でき、インピーダンスの不整合により生じる変換損失を確実に低減できると共に、変換効率の高い周波数変換回路を容易に実現することができる。
【０１３９】
また、請求項２の発明によれば、ダイオードをＦＥＴによって構成したので、周波数変換回路の製造時には、例えばダイオード専用の素子を備えていない集積回路等に対して、ＦＥＴを形成する汎用的な半導体プロセス等によってダイオードを容易に形成できるから、周波数変換回路の製造工程を簡素化でき、コストダウンを図ることができる。また、ＦＥＴからなるダイオードの接合容量が比較的大きい場合でも、この接合容量による影響をインダクタンス素子によって確実に補償することができる。
【０１４０】
また、請求項３の発明によれば、インダクタンス素子は、一端側をＦＥＴのドレイン、ソース及びゲートにそれぞれ接続して設け、ドレイン側とソース側のインダクタンス素子の他端を互いに接続する構成としたので、ＦＥＴの各電極に接続されるリアクタンスの大きさを個々のインダクタンス素子によって適切に調整でき、ＦＥＴの接合容量をより安定的に打消すことができる。また、例えば各インダクタンス素子をＦＥＴの配線等として利用することにより、周波数変換回路を簡略化できると共に、その設計自由度を高めることができる。
【０１４１】
また、請求項４の発明によれば、分波回路は誘電体基板に搭載し、ダイオードは半導体基板に搭載し、インダクタンス素子を金属線により構成したので、ダイオード以外の部品を比較的安価な誘電体基板に搭載でき、半導体基板の面積を小さくしてコストダウンを図ることができる。また、誘電体基板の近傍で高周波信号等の波長が短くなるのを利用してスタブ等の伝送線路を短くすることができ、周波数変換回路を小型化することができる。また、ボンディングワイヤ等の金属線を利用してインダクタンス素子を容易に形成できるから、回路全体をより小型化できると共に、その部品点数を削減して回路構造や製造工程を簡略化することができる。
【０１４２】
さらに、請求項５の発明によれば、周波数変換回路を、無線通信装置の偶高調波ミキサとして構成したので、アップコンバート用やダウンコンバート用の偶高調波ミキサが作動するときには、インピーダンスの不整合により生じる変換損失を確実に低減でき、無線用の高い周波数領域においても、送信及び受信時の変換効率が高い無線通信装置を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図２】ダイオードの等価回路を示す回路図である。
【図３】図１中のインダクタンス素子を具体的に示す正面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図７】偶高調波ミキサによる周波数変換時の損失をシミュレーションするためのシミュレーション回路を示す回路構成図である。
【図８】図７のシミュレーション回路を用いて演算したインダクタンス素子の巻き線数と信号の変換効率との関係を示す特性線図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１０】本発明の第６の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１１】本発明の第７の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１２】本発明の第８の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１３】本発明の第９の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１４】本発明の第１０の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１５】本発明の第１１の実施の形態による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１６】本発明の第１２の実施の形態に適用される無線通信装置を示す回路構成図である。
【図１７】本発明の第１の変形例による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１８】本発明の第２の変形例による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図１９】本発明の第３の変形例による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【図２０】本発明の第４の変形例による偶高調波ミキサを示す回路構成図である。
【符号の説明】
１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１ 偶高調波ミキサ（周波数変換回路）
２，２２，３２，４２ 分波回路
３，２３，３３ 高周波信号端子
４，２４，３４ 中間周波信号端子
５，２５，３５ 局発信号端子
６，７，８，９，２６，２７，２８，３６，３７，１２４Ｂ，１２５Ｂ フィルタ
１０，１０′，１０″，４３，４３′，４３″，５２，６３，８３，１０３ 非線形回路
１１，１２，６５，６６ ダイオード
１３，１３′，１３″，１４，１４′，１４″，４６，４６′，４６″，４７，４７′，４７″，５５，５６，５７，５８ コイル（インダクタンス素子）
３８，３９ 伝送線路
４４，４５，５３，５４，８５，８６，１０５，１０６ ＦＥＴ（ダイオード）
６２，７３，８２，９３，１０２，１１３ 誘電体基板
６２Ａ，６２Ｂ，６４Ａ，７３Ａ，７３Ｂ，８２Ａ，８２Ｂ，８４Ａ，９３Ａ，９３Ｂ，１０２Ａ，１０２Ｂ，１０４Ａ，１１３Ａ，１１３Ｂ 電極パッド
６４，８４，１０４ 半導体基板
６７，６８，６９，７０，８７，８８，８９，９０，１０７，１０８ 金属線（インダクタンス素子）
１２１ 無線通信装置
１２４ 送信ブロック
１２４Ａ，１２５Ｃ 混合器（偶高調波ミキサ）
１２５ 受信ブロック
Claims (5)
- 高周波信号、中間周波信号及び局発信号を分離するための分波回路と、前記分波回路に接続され前記高周波信号と中間周波信号のうちの一方の信号が前記局発信号と一緒に入力されるときにこれらの入力信号の混合波を前記分波回路に出力する非線形回路とを備えた周波数変換回路において、
前記非線形回路は、前記分波回路に対して互いに極性を逆向きにして並列に接続される２個のダイオードと、該２個のダイオードに対してそれぞれ直列に接続されたインダクタンス素子とにより構成したことを特徴とする周波数変換回路。 - 前記ダイオードはドレインとソースとを接続したＦＥＴにより構成してなる請求項１に記載の周波数変換回路。
- 前記インダクタンス素子は、一端側を前記ＦＥＴのドレイン、ソース及びゲートにそれぞれ接続して設け、前記ドレイン側のインダクタンス素子の他端と前記ソース側のインダクタンス素子の他端とを接続する構成としてなる請求項２に記載の周波数変換回路。
- 前記ダイオードは半導体基板に搭載し、前記分波回路は誘電体基板に搭載し、前記ダイオードと前記誘電体基板側の電極パッドとを金属線により接続し、前記インダクタンス素子は該金属線により構成してなる請求項１，２または３に記載の周波数変換回路。
- 前記分波回路と非線形回路とは無線通信装置の偶高調波ミキサを構成してなる請求項１，２，３または４に記載の周波数変換回路。
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| JP2002300675A JP2004140438A (ja) | 2002-10-15 | 2002-10-15 | 周波数変換回路 |
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| JP2006333060A (ja) * | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Renesas Technology Corp | 高周波電力増幅及びそれを用いた無線通信装置 |
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2002
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