JP2006080698A - Frequency conversion method and frequency converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ミリ波又はマイクロ波等の高周波で用いるための周波数変換方法及び装置に関し、特に所望の高周波発振周波数を設定することにより、簡便な方法で周波数変換を実現する技術に関するものである。 The present invention relates to a frequency conversion method and apparatus for use at high frequencies such as millimeter waves or microwaves, and more particularly to a technique for realizing frequency conversion by a simple method by setting a desired high-frequency oscillation frequency.
従来、中間周波数帯信号を無線周波数帯信号に周波数変換する際には、局部発振器からの局部発振信号を周波数変換器に同時に入力して、無線周波数帯における搬送波信号成分及び、その側波帯成分からなる出力信号を得ている。出力信号は増幅器を通して送信される。
本構成は、よく知られているように局部発振器を必要とするため構成が複雑であり、ミリ波帯等の高周波では安定した局部発振器の実現が困難であるという問題がある。
Conventionally, when converting an intermediate frequency band signal to a radio frequency band signal, the local oscillation signal from the local oscillator is simultaneously input to the frequency converter, and the carrier signal component in the radio frequency band and its sideband component An output signal consisting of The output signal is transmitted through an amplifier.
As is well known, this configuration is complicated because it requires a local oscillator, and there is a problem that it is difficult to realize a stable local oscillator at a high frequency such as a millimeter wave band.
局部発振器等に使われる従来から高周波の発振回路として、トランジスタを用いた直列帰還発振器が知られている。該発振器で用いられる共振器としては、誘電体共振器やYIG共振器などがあり、前者が広く使われている。
例えば誘電体共振器の構造については特許文献1が開示されている。
Conventionally, a series feedback oscillator using a transistor is known as a high-frequency oscillation circuit used in a local oscillator or the like. Examples of the resonator used in the oscillator include a dielectric resonator and a YIG resonator, and the former is widely used.
For example,
誘電体共振器を用いた高周波発振器では、図16に示すようにFET(40)の入力伝送線路(41)の適当な位置に、ある程度の距離を離して誘電体共振器(42)を配し、調整をしながら所望の発振周波数を決めている。
調整においては図17に示すように、誘電体共振器(42)を高周波回路基板(43)より高い位置に置き、さらに発振器ジグ(44)と誘電体共振器(42)との間隔を導電性ネジで調整して発振周波数を調整する。
In a high-frequency oscillator using a dielectric resonator, as shown in FIG. 16, the dielectric resonator (42) is arranged at a certain distance from an appropriate position of the input transmission line (41) of the FET (40). The desired oscillation frequency is determined while adjusting.
In the adjustment, as shown in FIG. 17, the dielectric resonator (42) is placed at a position higher than the high-frequency circuit board (43), and the distance between the oscillator jig (44) and the dielectric resonator (42) is set to be conductive. Adjust the oscillation frequency by adjusting with screws.
特許文献1にも開示されている通り、温度や圧力によっても共振周波数が変動するため、このような調整は経験と勘に頼らざるを得ないものである。図16及び図17におけるX、Y、h、dで示されるそれぞれの位置は、定量的に決められるものではなく、製造の困難性、高コスト化の原因となっていた。
As disclosed in
さらに、図18には高周波発振器の発振周波数を可能にする技術として、誘電体共振器(50)と、λ/4のマイクロストリップ伝送線路(51)とバラクタダイオード(52)とを用いる電圧制御発振器の構成を示している。該技術では、誘電体共振器(50)と半導体増幅素子(53)の入力伝送線路(54)の反対側に、伝送線路(51)及びバラクタダイオード(52)を取り付けている。そして、バラクタダイオード(52)への印加電圧を調整することにより、発振周波数を可変に構成している。 Further, FIG. 18 shows a voltage controlled oscillator using a dielectric resonator (50), a λ / 4 microstrip transmission line (51), and a varactor diode (52) as a technique for enabling the oscillation frequency of the high frequency oscillator. The structure of is shown. In this technique, a transmission line (51) and a varactor diode (52) are attached to the dielectric resonator (50) and the semiconductor amplifying element (53) on the opposite side of the input transmission line (54). The oscillation frequency is configured to be variable by adjusting the voltage applied to the varactor diode (52).
しかしながら、本構成でも、上記のように誘電体共振器(50)の位置調整により発振周波数を調整しなければならず、一定の発振周波数範囲を実現するためには経験と勘に頼らざるを得ない問題がある。また、発振周波数範囲を十分に広く取ることができなかった。
このように、特に周波数変換に用いるための局部発振器は周波数の安定性が求められるため、高価で構造も複雑なものになっていた。
However, even in this configuration, the oscillation frequency must be adjusted by adjusting the position of the dielectric resonator (50) as described above, and in order to realize a certain oscillation frequency range, it is necessary to rely on experience and intuition. There is no problem. Further, the oscillation frequency range could not be made sufficiently wide.
As described above, a local oscillator particularly used for frequency conversion is required to be stable in frequency, so that it is expensive and has a complicated structure.
本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて創出されたものであり、リング型共振器を用いた高周波発振回路により局部発振信号の生成及び周波数変換を同時に実現させる技術を提供し、これによって周波数変換器の構造の簡素化と低コスト化を図るものである。 The present invention was created in view of the above-described problems of the prior art, and provides a technique for simultaneously generating a local oscillation signal and frequency conversion by a high frequency oscillation circuit using a ring resonator. Thus, the structure of the frequency converter is simplified and the cost is reduced.
本発明は、上記の課題を解決するために、次のようなリング共振器の構成を提供する。
すなわち、請求項1に記載の発明は、半導体増幅素子を用いた直列帰還形の高周波発振回路を用いた周波数変換方法を提供する。
該方法において、線路の電気長が1波長であるマイクロストリップ線路リング共振器を用い、該マイクロストリップ線路上の入力端子から高周波信号と中間周波数帯信号とを合わせて入力する。
該入力端子から電気長で半波長の位置にある点を該半導体増幅素子の入力伝送線路に接続し、さらに該入力端子から電気長で1/4波長の位置にある点に所定の特性インピーダンスのスタブ部を設ける。
本構成により、該半導体増幅素子の出力端子から該高周波発信回路の発振周波数を局部発振信号として搬送波成分を構成し、該中間周波数帯信号をその側波帯成分として周波数変換することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides the following ring resonator configuration.
That is, the invention described in
In this method, a microstrip line ring resonator whose line has an electrical length of one wavelength is used, and a high frequency signal and an intermediate frequency band signal are input together from an input terminal on the microstrip line.
A point at a half wavelength position in electrical length from the input terminal is connected to the input transmission line of the semiconductor amplifying element, and a predetermined characteristic impedance is set at a point at a quarter wavelength in electrical length from the input terminal. A stub part is provided.
According to this configuration, a carrier wave component is configured from the output terminal of the semiconductor amplifying element using the oscillation frequency of the high-frequency transmission circuit as a local oscillation signal, and the frequency conversion is performed using the intermediate frequency band signal as its sideband component. .
請求項2に記載の発明によれば、前記スタブ部を、可変キャパシタを介して接地し、可変キャパシタの容量を変化させることで周波数変換量を変更可能とした周波数変換方法を提供することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to provide a frequency conversion method in which the frequency conversion amount can be changed by grounding the stub portion via a variable capacitor and changing the capacitance of the variable capacitor. .
本発明は、請求項3に記載のように、周波数変換器として提供することもできる。すなわち、半導体増幅素子を用いた直列帰還形の高周波発振回路を備えた周波数変換器であって、高周波信号と中間周波数帯信号との入力端子を、該マイクロストリップ線路上に設ける一方、該入力端子から電気長で半波長の位置にある点を該半導体増幅素子の入力伝送線路に接続する。
さらに該入力端子から電気長で1/4波長の位置にある点に所定の特性インピーダンスのスタブ部を設けて、該半導体増幅素子の出力端子から該高周波発信回路の発振周波数を局部発振信号として搬送波成分を構成し、該中間周波数帯信号をその側波帯成分として周波数変換された信号を出力することを特徴とする。
The present invention can also be provided as a frequency converter. That is, a frequency converter including a series feedback type high-frequency oscillation circuit using a semiconductor amplifying element, wherein input terminals for a high-frequency signal and an intermediate frequency band signal are provided on the microstrip line, while the input terminal The point at the half-wavelength in electrical length is connected to the input transmission line of the semiconductor amplifying element.
Further, a stub portion having a predetermined characteristic impedance is provided at a point that is 1/4 wavelength in electrical length from the input terminal, and the oscillation frequency of the high-frequency oscillation circuit is used as a local oscillation signal from the output terminal of the semiconductor amplifying element. And a frequency-converted signal is output using the intermediate frequency band signal as its sideband component.
ここで、請求項4に記載の発明では、前記スタブ部を、可変キャパシタを介して接地し、該可変キャパシタの容量を変化させることで周波数変換量を変更可能とした周波数変換器を提供することもできる。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、前記可変キャパシタが、バラクタダイオードであって、該バラクタダイオードへの印加電圧を調整することにより周波数変換量を変更可能とした構成を提供する。
The invention according to
請求項6に記載の発明は、前記周波数変換器において、半導体増幅素子がFETであって、前記リング共振器をゲート回路に接続し、ソース回路からは周波数変換後の信号を出力し、ドレイン回路には開放スタブを設けた構成を提供するものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the frequency converter, the semiconductor amplifying element is an FET, the ring resonator is connected to a gate circuit, a signal after frequency conversion is output from a source circuit, and a drain circuit Is provided with an open stub.
本発明によれば、本発明に係るリング共振器を用いることにより、周波数変換量を解析的、定量的に設計することができ、安定した高周波発振により高精度な周波数変換に寄与することができる。特に、局部発振器を別に用いない簡便な構成により、小型化及び安定化を図ることができる。 According to the present invention, by using the ring resonator according to the present invention, the amount of frequency conversion can be designed analytically and quantitatively, and can contribute to high-accuracy frequency conversion by stable high-frequency oscillation. . In particular, downsizing and stabilization can be achieved with a simple configuration that does not use a local oscillator.
以下、本発明の実施形態を、図面に示す実施例を基に説明する。なお、実施形態は下記に限定されるものではない。
まず本発明における共振周波数が可変なリング共振器の構造について説述する。リング共振器の第1の実施態様としては、図1に示すようマイクロストリップ線路で実現されたリング共振器(1)を挙げることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples shown in the drawings. The embodiment is not limited to the following.
First, the structure of a ring resonator having a variable resonance frequency according to the present invention will be described. As a first embodiment of the ring resonator, a ring resonator (1) realized by a microstrip line as shown in FIG. 1 can be mentioned.
該リング共振器(1)において、リングは通過周波数での電気長が1波長(λ)のマイクロストリップ線路であり、線路上には共振器の入力側端(2)と出力側端(3)が、電気長でλ/2離れた位置に設けられる。さらに、リング周上で入力側端(2)から電気長でλ/4離れた位置(4)に電気長でλ/4の長さのスタブ部(5)が接続されている。なお、以下の記載では線路長の記述においては、すべて電気長を意味するものとして説述する。 In the ring resonator (1), the ring is a microstrip line having an electrical length of one wavelength (λ) at a passing frequency, and on the line, an input side end (2) and an output side end (3) of the resonator. Are provided at positions separated by λ / 2 in electrical length. Further, a stub portion (5) having an electrical length of λ / 4 is connected to a position (4) that is separated from the input side end (2) by an electrical length of λ / 4 on the ring circumference. In the following description, in the description of the line length, all are described as meaning the electrical length.
本発明では、スタブ部(5)には印加電圧により容量を可変可能な可変キャパシタとしてバラクタダイオード(9)の一端が連結されており、他端は接地されている。本構成により後述するように電圧により共振周波数を変更させることができるが、可変キャパシタとしてはバラクタダイオード(9)以外の周知のデバイスを用いることができる。 In the present invention, one end of a varactor diode (9) is connected to the stub portion (5) as a variable capacitor whose capacity can be changed by an applied voltage, and the other end is grounded. As will be described later, this configuration can change the resonance frequency by a voltage, but a known device other than the varactor diode (9) can be used as the variable capacitor.
本構成によれば、通過帯城で2等分点の片側回路を切り離すことができ、伝送線路の間に通過周波数でλ/2長の伝送線路を形成できる。
図1において、このリング共振器(1)の上側リング部の特性インピーダンスをZ1、下側リング部の特性インピーダンスをZ2、スタブ部(5)の特性インピーダンスをZ3とすると、減衰極周波数fは次の数1によって求められる。
(数1)tan2θp=2(1+Z1/Z2) ×Z3/Z2
f=θp°/90°×f0 (GHz) (f0は中心周波数)
According to this configuration, the one-sided circuit at the bisection point can be cut off at the passband castle, and a transmission line having a length of λ / 2 can be formed between the transmission lines at the passing frequency.
In FIG. 1, when the characteristic impedance of the upper ring portion of the ring resonator (1) is Z 1 , the characteristic impedance of the lower ring portion is Z 2 , and the characteristic impedance of the stub portion (5) is Z 3 , the attenuation pole frequency f is obtained by the following equation (1).
(Equation 1) tan 2 θ p = 2 (1 + Z 1 / Z 2 ) × Z 3 / Z 2
f = θ p ° / 90 ° x f 0 (GHz) (f 0 is the center frequency)
例えば、リング共振器(1)を比誘電率3.5、基板厚1.67mm、導体厚35μm、誘電損失0.025の高周波回路基板において作成する。リングの実効半径は15mmで、開放スタブの長さは約20mmである。このときの各特性インピーダンスは、Z1=50Ω、Z2=131.8Ω、Z3=24.6Ωとした場合の周波数特性を測定した。 For example, the ring resonator (1) is formed on a high-frequency circuit board having a relative dielectric constant of 3.5, a substrate thickness of 1.67 mm, a conductor thickness of 35 μm, and a dielectric loss of 0.025. The effective radius of the ring is 15 mm and the length of the open stub is about 20 mm. Each characteristic impedance at this time was measured for frequency characteristics when Z 1 = 50Ω, Z 2 = 131.8Ω, and Z 3 = 24.6Ω.
このときのリング共振器の高周波特性は図4に示す通りである。図において上側が通過特性で、下側が群遅延特性を示している。2GHz帯における通過損失は、約0.28dB、減衰極周波数は、約800MHzと約3200MHzであり、上記数2により求めた理論値(792MHz、3208MHz)とよく一致していることが分かる。また、比帯域は100%を超えており、群遅延特性も、2GHz±0.4GHzで1ns程度(一定)、ほぼ伝送線路の値である。
このように、リング共振器では急峻な減衰特性が得られる他、平坦な群遅延特性、平坦でロスの少ない通過帯域の周波数特性が特徴であり、従来の誘電体共振器に比して優れた特性を有する。
The high frequency characteristics of the ring resonator at this time are as shown in FIG. In the figure, the upper side shows the pass characteristic and the lower side shows the group delay characteristic. The passage loss in the 2 GHz band is about 0.28 dB, and the attenuation pole frequencies are about 800 MHz and about 3200 MHz, which are found to be in good agreement with the theoretical values (792 MHz, 3208 MHz) obtained by the
As described above, the ring resonator has a steep attenuation characteristic, and is also characterized by a flat group delay characteristic and a flat and low loss frequency characteristic of the passband, which is superior to a conventional dielectric resonator. Has characteristics.
次に、リング共振器の各特性インピーダンスに係る減衰極周波数の解析について説述する。図8は、本リング共振器(1)におけるSマトリクスを説明する図である。各ポート#1〜#3を図のように定めると、このときのSマトリクスは数2で表される。
そして、図9のように該共振回路の入力側端と出力側端との間で2ポートのデバイスとして扱い、スタブ部の反射係数をΓとすると、このときのSマトリクスは数3で表される。
そして、共振条件S21R=0となるのはΓ=ΓLであり、出力側整合ΓLは、数4で表される。
ここで、各特性インピーダンスがZ1=62.3Ω、Z2=90Ω、Z3=50Ωであり、中心周波数6.5GHzを入力した場合の通過特性を測定した。この結果を図10に示す。
図10において、反射特性S11と通過特性S21を示しており、減衰極周波数は3.9GHz及び9.1GHzとなっている。
Here, each characteristic impedance was Z 1 = 62.3Ω, Z 2 = 90Ω, Z 3 = 50Ω, and the passing characteristics when the center frequency was 6.5 GHz were measured. The result is shown in FIG.
In FIG. 10, the reflection characteristic S 11 and the transmission characteristic S 21 are shown, and the attenuation pole frequencies are 3.9 GHz and 9.1 GHz.
またΓ及びΓLの周波数・位相特性を図11に示す。図11に見るように、減衰極周波数の値は、図11におけるΓ及びΓLの交点(Γ=ΓL)における周波数であり、Γによって定まることが分かる。
このような特性を利用して、本発明ではスタブ部(5)にバラクタダイオード(9)を配設し、Γの特性を変化させるように構成した。
FIG. 11 shows the frequency / phase characteristics of Γ and Γ L. As can be seen from FIG. 11, the value of the attenuation pole frequency is the frequency at the intersection (Γ = Γ L ) of Γ and Γ L in FIG. 11, and is determined by Γ.
Utilizing such characteristics, in the present invention, a varactor diode (9) is disposed in the stub portion (5) to change the characteristic of Γ.
すなわち、可変キャパシタの容量C=0pFの場合には、上述のようにグラフ(30)の特性を示し、減衰極周波数が3.9GHz、9.1GHzとなるが、容量Cを変化させることで、グラフが移動し、Γ及びΓLの交点も変化する。
例えば、C=0.2pFの時には、3.3GHz及び8.3GHz、C=0.5pFの時には、2.9GHz及び7.6GHzに変化する。
このように、本発明によればバラクタダイオード(9)への印加電圧を変化させることで、減衰極周波数が変化するように構成した。
That is, when the capacitance C of the variable capacitor is 0 pF, the characteristics of the graph (30) are shown as described above, and the attenuation pole frequencies are 3.9 GHz and 9.1 GHz, but by changing the capacitance C, The graph moves and the intersection of Γ and Γ L changes.
For example, when C = 0.2 pF, the frequency changes to 3.3 GHz and 8.3 GHz, and when C = 0.5 pF, the frequency changes to 2.9 GHz and 7.6 GHz.
Thus, according to the present invention, the attenuation pole frequency is changed by changing the voltage applied to the varactor diode (9).
次に、本リング共振器のQ値について考察する。
一般的に、誘電体共振器は、そのQ値が高いことから、誘電体共振器で安定化した発振器からの出力波形は、信号純度が高い特徴がある。従って、信号純度の指標の1つである位相雑音特性に優れている。
Next, the Q value of this ring resonator will be considered.
In general, since the dielectric resonator has a high Q value, the output waveform from an oscillator stabilized by the dielectric resonator is characterized by high signal purity. Therefore, the phase noise characteristic which is one of the indicators of signal purity is excellent.
本発明に係るリング共振器のQ値は数5によって表すことができる。数5に示されるように、Q値は各特性インピーダンスによって決まり、本数式に基づくシミュレーション及び実証実験により、リング共振器のQ値が十分に高いことが示されている。
本発明に係るリング共振器の構成は以上の通りであり、本発明ではこれを用いて高周波発振回路を構成し、該高周波発振回路による周波数変換器を提供する。
図2は本発明における周波数変換器(10)であり、マイクロストリップ線路長が1波長のリング共振器(11)を用いている。リング共振器(11)の入力側端(12)からは高周波信号(RF)と共に中間周波数帯信号(IF)を入力(13)する。
出力側端(14)は半導体増幅素子としてFET(15)のゲート回路(16)に接続する。
The configuration of the ring resonator according to the present invention is as described above. In the present invention, a high frequency oscillation circuit is configured using the ring resonator, and a frequency converter using the high frequency oscillation circuit is provided.
FIG. 2 shows a frequency converter (10) according to the present invention, which uses a ring resonator (11) having a microstrip line length of one wavelength. The intermediate frequency band signal (IF) is input (13) together with the high frequency signal (RF) from the input side end (12) of the ring resonator (11).
The output side end (14) is connected to the gate circuit (16) of the FET (15) as a semiconductor amplifying element.
リング共振器には図1の構成の通り、電気長で1/4波長のスタブ(17)を設けており、上述したとおり、バラクタダイオード(18)により共振周波数を変更可能としている。バラクタダイオード(18)には図示しないDC電源により印加電圧を入力する。
FET(15)のソース回路(19)からは周波数変換された出力信号を出力(20)し、ドレイン回路(21)には開放スタブ(22)を設けている。
As shown in FIG. 1, the ring resonator is provided with a stub (17) having an electrical length of ¼ wavelength. As described above, the resonance frequency can be changed by the varactor diode (18). An applied voltage is input to the varactor diode (18) by a DC power source (not shown).
An output signal subjected to frequency conversion is output (20) from the source circuit (19) of the FET (15), and an open stub (22) is provided in the drain circuit (21).
以上の構成によると、リング共振器を用いた高周波発振回路により、高周波信号の発振が実現されると共に、入力に中間周波数帯信号(IF)を入力することにより、高周波信号を搬送波成分、中間周波数帯信号が周波数変換されて側波帯成分となる出力信号が得られる。
すなわち、上記の高周波発振回路によると、可変キャパシタの容量が0である場合、図3に示すような発振周波数特性が得られる。9.3GHz付近において急峻な発振特性を示しており、本発明のリング共振器による安定で急峻な発振回路の特徴が実証されている。
According to the above configuration, high-frequency signal oscillation is realized by a high-frequency oscillation circuit using a ring resonator, and by inputting an intermediate frequency band signal (IF) to the input, the high-frequency signal is converted into a carrier component and an intermediate frequency. The band signal is frequency-converted to obtain an output signal that becomes a sideband component.
That is, according to the above-described high-frequency oscillation circuit, when the capacitance of the variable capacitor is 0, the oscillation frequency characteristic as shown in FIG. 3 can be obtained. A steep oscillation characteristic is shown in the vicinity of 9.3 GHz, and the characteristics of a stable and steep oscillation circuit using the ring resonator of the present invention have been demonstrated.
そして、このときに25MHzの中間周波数帯信号を入力した時の出力特性が図4に示されるスペクトルである。図のように、9.3GHzの搬送波成分の両側に、25MHz離れて側波帯成分が形成されている。
また、図5は100MHzの中間周波数帯信号を入力した時の出力特性であり、ここでも100MHz離れて側波帯成分が形成されている。
このように、本発明では従来の局部発振器を別に設けて周波数変換器で変換する構成と異なり、リング共振器に対して発振周波数と異なる信号を入力することにより、周波数変換されて、図のようなスペクトルを得ることができる。
And the output characteristic when the intermediate frequency band signal of 25 MHz is input at this time is the spectrum shown in FIG. As shown in the figure, sideband components are formed on both sides of the 9.3 GHz carrier component with a separation of 25 MHz.
FIG. 5 shows output characteristics when an intermediate frequency band signal of 100 MHz is input. Here, sideband components are also formed 100 MHz apart.
Thus, in the present invention, unlike the conventional configuration in which a local oscillator is separately provided and converted by the frequency converter, the frequency is converted by inputting a signal different from the oscillation frequency to the ring resonator, as shown in the figure. Spectrum can be obtained.
以上のように、本発明の周波数変換器は、従来の誘電体共振器を用いた構成では位置の決定が経験と勘に頼らざるを得ず、設計が困難かつ不安定であった問題点を解消し、各特性インピーダンスを定めることで定式的に周波数変換量の設計が行えるようになった。 As described above, the frequency converter of the present invention has a problem in that it is difficult and unstable to design because the position determination has to rely on experience and intuition in the configuration using the conventional dielectric resonator. The frequency conversion amount can be designed in a formal manner by eliminating each characteristic impedance.
さらに、図1で示したリング共振器のように可変キャパシタを設けた場合には、高周波発振回路の発振周波数特性は図6のように変化する。設計値で9.24GHz〜9.37GHzの周波数範囲とし、実測値として9.26GHz〜9.35GHzの高周波発振を得た。
本発明の周波数変換器に、このように十分な周波数範囲で、安定に高周波発振が可能な可変高周波発振回路を設けることにより、自在に周波数変換量を変化させることができる。
Further, when a variable capacitor is provided like the ring resonator shown in FIG. 1, the oscillation frequency characteristics of the high-frequency oscillation circuit change as shown in FIG. The frequency range was 9.24 GHz to 9.37 GHz as a design value, and high frequency oscillation of 9.26 GHz to 9.35 GHz was obtained as an actual measurement value.
By providing the variable frequency oscillation circuit of the present invention with a variable high-frequency oscillation circuit capable of stably performing high-frequency oscillation in such a sufficient frequency range, the frequency conversion amount can be freely changed.
本発明では、必ずしも可変キャパシタを用いたリング共振器ではなく、図12に示すようにスタブ部(5)に開放スタブを用いる構成でもよい。
また、図13及び図14に示すようなリング共振器を用いることもできる。図13は図12で示した円形のリングに代えて矩形のリングを用いたリング共振器を示している。
本発明は、このようなリングの形状は問わず、電気長及びインピーダンスが同じであれば、どのように構成してもよい。
なお、入力端子及び出力端子に接続されているマイクロストリップ線路6及び7は信号の反射を抑えるために設けられているものであり、その特性インピーダンスZ0は、数1からも分かるように、減衰極周波数には影響しない。
In the present invention, a ring resonator using a variable capacitor is not necessarily used, and an open stub may be used for the stub portion (5) as shown in FIG.
A ring resonator as shown in FIGS. 13 and 14 can also be used. FIG. 13 shows a ring resonator using a rectangular ring instead of the circular ring shown in FIG.
The present invention may be configured in any manner as long as the electrical length and impedance are the same regardless of the shape of such a ring.
Note that the
図14はリング共振器の別実施例を示す模式図である。図12の構成と異なる点は、入力側端(2)からλ/4離れた位置(4)に接続されるスタブ部(5)の長さがλ/2であり、かつ、先端が接地されていることである。
図1における開放スタブ付リング共振器は、減衰極の周波数間隔を広くできるが、周波数がゼロのときに減衰が起きないのに対し、本短絡スタブ付リング共振器は、減衰極の周波数間隔を開放スタプの場合ほど広くできないが、周波数がゼロ(と通渦中心周波数の2倍の周波数)のとき、信号を通過させないという特徴がある。
FIG. 14 is a schematic view showing another embodiment of the ring resonator. The difference from the configuration of FIG. 12 is that the length of the stub portion (5) connected to the position (4) away from the input side end (2) by λ / 4 is λ / 2, and the tip is grounded. It is that.
The ring resonator with an open stub in FIG. 1 can widen the frequency interval between the attenuation poles, but attenuation does not occur when the frequency is zero, whereas the ring resonator with a shorted stub has a frequency interval between the attenuation poles. Although not as wide as in the case of an open stap, when the frequency is zero (and a frequency twice the center of the vortex center), there is a feature that the signal is not passed.
図15は、図14のリングフィルタにおいて、Z1=50Ω、Z2=131.8Ω、Z3=70.7Ωにしたときの特性図(上側が通過特性で、下側が反射特性)である。通過中心周波数が2GHzのとき、減裳裾周波数が約1.4GHzと2.6GHzであり、開放スタブの場合(800MHzと3.2GHz)よりも間隔が狭いが、周波数ゼロの場合と4GHz(通過中心周波数町置倍の周波数)においても減衰していることが分かる。 FIG. 15 is a characteristic diagram of the ring filter of FIG. 14 when Z 1 = 50Ω, Z 2 = 131.8Ω, and Z 3 = 70.7Ω (the upper side is a pass characteristic and the lower side is a reflection characteristic). When the passing center frequency is 2 GHz, the reduced tail frequencies are about 1.4 GHz and 2.6 GHz, and the interval is narrower than in the case of the open stub (800 MHz and 3.2 GHz), but when the frequency is zero and 4 GHz (passing center) It can be seen that the frequency is also attenuated at the frequency (frequency multiplied by the frequency).
10 周波数変換器
11 リング共振器
12 入力側端
13 RF・IF帯の各信号入力
14 出力側端
15 FET
16 ゲート回路
17 スタブ部
18 バラクタダイオード
19 ソース回路
20 周波数変換後の出力信号
21 ドレイン回路
22 開放スタブ
DESCRIPTION OF
16
Claims (6)
線路の電気長が1波長であるマイクロストリップ線路リング共振器を用い、
該マイクロストリップ線路上の入力端子から高周波信号と中間周波数帯信号とを合わせて入力する一方、
該入力端子から電気長で半波長の位置にある点を該半導体増幅素子の入力伝送線路に接続し、
さらに該入力端子から電気長で1/4波長の位置にある点に所定の特性インピーダンスのスタブ部を設けることにより、
該半導体増幅素子の出力端子から該高周波発信回路の発振周波数を局部発振信号として搬送波成分を構成し、該中間周波数帯信号をその側波帯成分として周波数変換する
ことを特徴とする周波数変換方法。 A frequency conversion method using a series feedback type high frequency oscillation circuit using a semiconductor amplification element,
Using a microstrip line ring resonator whose electrical length is one wavelength,
While inputting the high frequency signal and the intermediate frequency band signal together from the input terminal on the microstrip line,
A point located at a half wavelength position in electrical length from the input terminal is connected to the input transmission line of the semiconductor amplifying element,
Furthermore, by providing a stub portion with a predetermined characteristic impedance at a point at an electrical length of ¼ wavelength from the input terminal,
A frequency conversion method comprising: forming a carrier wave component from the output terminal of the semiconductor amplifying element using the oscillation frequency of the high-frequency transmission circuit as a local oscillation signal, and frequency-converting the intermediate frequency band signal as its sideband component.
該可変キャパシタの容量を変化させることで周波数変換量を変更可能とした
請求項1に記載の周波数変換方法。 The stub portion is grounded via a variable capacitor,
The frequency conversion method according to claim 1, wherein a frequency conversion amount can be changed by changing a capacitance of the variable capacitor.
高周波信号と中間周波数帯信号との入力端子を、該マイクロストリップ線路上に設ける一方、
該入力端子から電気長で半波長の位置にある点を該半導体増幅素子の入力伝送線路に接続し、
さらに該入力端子から電気長で1/4波長の位置にある点に所定の特性インピーダンスのスタブ部を設けて、
該半導体増幅素子の出力端子から該高周波発信回路の発振周波数を局部発振信号として搬送波成分を構成し、該中間周波数帯信号をその側波帯成分として周波数変換された信号を出力する
ことを特徴とする周波数変換器。 A frequency converter having a series feedback type high frequency oscillation circuit using a semiconductor amplification element,
While providing input terminals for high frequency signals and intermediate frequency band signals on the microstrip line,
A point located at a half wavelength position in electrical length from the input terminal is connected to the input transmission line of the semiconductor amplifying element,
In addition, a stub portion having a predetermined characteristic impedance is provided at a point at an electrical length of ¼ wavelength from the input terminal,
A carrier wave component is configured using the oscillation frequency of the high-frequency transmission circuit as a local oscillation signal from an output terminal of the semiconductor amplifying element, and a frequency-converted signal is output using the intermediate frequency band signal as its sideband component. To frequency converter.
該可変キャパシタの容量を変化させることで周波数変換量を変更可能とした
請求項3に記載の周波数変換器。 The stub portion is grounded via a variable capacitor,
The frequency converter according to claim 3, wherein a frequency conversion amount can be changed by changing a capacitance of the variable capacitor.
該バラクタダイオードへの印加電圧を調整することにより周波数変換量を変更可能とした
ことを特徴とする請求項4に記載の周波数変換器。 The variable capacitor is a varactor diode,
The frequency converter according to claim 4, wherein the frequency conversion amount can be changed by adjusting a voltage applied to the varactor diode.
前記リング共振器をゲート回路に接続し、ソース回路からは周波数変換後の信号を出力し、ドレイン回路には開放スタブを設けた
請求項3又は4に記載の可変高周波発振器。 In the frequency converter, the semiconductor amplifying element is an FET,
The variable high-frequency oscillator according to claim 3 or 4, wherein the ring resonator is connected to a gate circuit, a signal after frequency conversion is output from a source circuit, and an open stub is provided in a drain circuit.
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