JP2007274040A - Harmonic mixer circuit - Google Patents

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Takashi Okawa
敬 大川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a harmonic mixer circuit capable of suppressing an even number order frequency components being unnecessary waves without deteriorating a conversion gain characteristic of a desired frequency component. <P>SOLUTION: The harmonic mixer circuit includes a first diode (D1) whose anode is connected to a first node (V1) and whose cathode is connected to a second node (V2), a second diode (D2) whose cathode is connected to the first node (V1), and whose anode is connected to the second node (V2), first impedance elements (4, 11) connected to the first node (V1), and a second impedance element 5 connected to the second node (V2). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ハーモニックミキサ回路に関する。   The present invention relates to a harmonic mixer circuit.

ハーモニックミキサ回路は、局部発振周波数（Ｌｏ）信号の直接生成が困難となるミリ波通信等で、Ｌｏ周波数を逓倍する必要がないので、回路面積をコンパクトにまとめることができるので使用される。   The harmonic mixer circuit is used because it is not necessary to multiply the Lo frequency in millimeter wave communication or the like in which it is difficult to directly generate a local oscillation frequency (Lo) signal, and the circuit area can be compactly integrated.

一般的に用いられているハーモニックミキサの回路を図４に示す。周波数ｆＬＯとｆｉｆとを有する局発信号Ｌｏと中間周波数信号ＩＦが注入され、無線周波数信号ＲＦが取り出されるとき、ダイオードの両端の電位差の時間応答とアンチパラレルダイオードの電圧電流特性は、図５に示されるとおりである。ただし、図５は、２つのダイオードにばらつきがない場合である。図５から明らかなように、ばらつきがない場合には、ダイオード両端の電圧（図４において、ノードＶ１とＶ２間の電圧）の振幅の中心値が、ダイオード電圧電流特性の奇関数となる電圧値が同じであることが分かる（図５では、電圧Ｖ＝０［Ｖ］）。 FIG. 4 shows a generally used harmonic mixer circuit. When the local signal Lo and the intermediate frequency signal IF having the frequencies f LO and f if are injected and the radio frequency signal RF is extracted, the time response of the potential difference across the diode and the voltage-current characteristics of the anti-parallel diode are shown in FIG. As shown in FIG. However, FIG. 5 shows a case where there is no variation between the two diodes. As is apparent from FIG. 5, when there is no variation, the voltage value at which the center value of the amplitude of the voltage across the diode (the voltage between the nodes V1 and V2 in FIG. 4) is an odd function of the diode voltage-current characteristics. Are the same (in FIG. 5, voltage V = 0 [V]).

図２は、２つのダイオードにばらつきのないアンチパラレルダイオードの電圧Ｖと電流Ｉの特性を示す。２つのダイオードの特性にばらつきがなければ、電０Ｖにおいて奇対称なグラフとなる。ただし、ダイオードの特性にばらつきがある場合には、図３に示されるように、電圧０Ｖにおいて奇対称性が崩れてしまう。   FIG. 2 shows the characteristics of the voltage V and current I of the antiparallel diode in which the two diodes are not varied. If there is no variation in the characteristics of the two diodes, the graph becomes oddly symmetric at 0V. However, when the characteristics of the diodes vary, as shown in FIG. 3, the odd symmetry is lost at a voltage of 0V.

次に、２つのダイオードにばらつきがある場合の計算結果は、図６に示されるとおりである。この結果から明らかなように、図４に示されるように、直流的にダイオードの片側が短絡されているので、ダイオード両端の電圧は、ダイオードの電流電圧特性の原点を中心に振幅する。２つのダイオードの特性がばらついた時には、対称性が失われ、フーリエ展開した際に、（ｍ±ｎ）＝偶数の項が発生する。   Next, the calculation result when there are variations in the two diodes is as shown in FIG. As is clear from this result, as shown in FIG. 4, since one side of the diode is short-circuited in a DC manner, the voltage across the diode oscillates around the origin of the current-voltage characteristic of the diode. When the characteristics of the two diodes vary, the symmetry is lost, and (m ± n) = even terms are generated when Fourier expansion is performed.

アンチパラレルダイオードに２つの異なる周波数成分が注入されたとき、以下の周波数成分が取り出される。ダイオードに注入される信号の周波数をｆＬＯ（信号Ｌｏ）とｆｉｆ（信号ＩＦ）とし、アンチパラレルダイオードがアップコンバートのために使用される場合、ｍ×ｆＬＯ＋ｎ×ｆｉｆの周波数成分を有する信号が出力される。このとき、電流と電圧の関係が、図２に示されるように奇関数の式で表される場合には、（ｍ±ｎ）＝奇数となるような周波数成分を有する信号のみが取り出される。しかし、図３に示されるように、奇関数性が崩れた場合には、（ｍ±ｎ）＝奇数となる周波数成分の他に、（ｍ±ｎ）＝偶数の周波数成分を有する信号が取り出されることになる。本発明にて述べる不要周波数成分とは、（ｍ±ｎ）＝偶数となる周波数のことをいい、特に所望となるＲＦ周波数成分（ここでは、２×ｆＬＯ＋ｆｉｆとなる周波数成分）の近傍の２×ｆＬＯとなる周波数を不要周波数として述べている。 When two different frequency components are injected into the anti-parallel diode, the following frequency components are extracted. When the frequency of the signal injected into the diode is f LO (signal Lo) and f if (signal IF), and the anti-parallel diode is used for up-conversion, the frequency component of m × f LO + n × f if is The signal having is output. At this time, when the relationship between the current and the voltage is expressed by an odd function expression as shown in FIG. 2, only a signal having a frequency component such that (m ± n) = odd is extracted. However, as shown in FIG. 3, when the odd function is broken, a signal having (m ± n) = even frequency components in addition to the frequency components of (m ± n) = odd is extracted. Will be. The unnecessary frequency component described in the present invention refers to a frequency where (m ± n) = even, and particularly in the vicinity of a desired RF frequency component (here, a frequency component which is 2 × f LO + f if ). The frequency of 2 × f LO is described as an unnecessary frequency.

通常、ハーモニックミキサ回路では、アンチパラレルダイオードの奇対称性により所望の無線周波数の近傍にある２×ｆＬＯ の周波数成分は抑圧される。アンチパラレルダイオードの電圧Ｖと電流Ｉの特性は、図２に示されるように、非線形な特性であり、式（１）で示される点を連続させたものとなる。
I=I1×{exp(α×V)-1}-I2×{exp(-β×V)-1} （１）
ここで、Ｉはダイオードへ流れる電流、Ｉ１とＩ２はそれぞれダイオードＤ１とＤ２の飽和電流、Ｖはダイオードに印加される電圧、αとβは以下の式（２）と（３）で表される。
α=q1/(n1kT1) （２）
β=q2/(n2kT2) （３）
ここで、ｑ１とｑ２は電子の電荷、ｋはボルツマン定数、Ｔ１とＴ２は絶対温度を表している。また、ｎ１とｎ２は理想ファクタである。アンチパラレルダイオードの２つのダイオードＤ１とＤ２の特性が同じならば、式（1）において、とα＝β＝ＡかつＩ１＝Ｉ２＝Ｂとなり、式（４）と表される。
I=A×{exp(B×V)-exp(-B×V)} （４）
式（４）を自然対数に対してマクローリン展開すると式（５）のように表される。
I=2BAV+(B3A/3)V3+(B5A/60)V5+(B7A/2520)V7+... （５）
式（５）から、アンチパラレルダイオードの２つのダイオードＤ１とＤ２の特性が同じならば、偶数次の項が理論上発生しないことが分かる。しかし、アンチパラレルダイオードＤ１とＤ２の特性がばらつく場合、Ｉ１≠Ｉ２及びα≠βとなり、式（１）を自然対数に対してマクローリン展開すると式（６）のように表される。
I=(I1α+I2β)V+((I1α2-I2β2)/2)V2+((I1α3+I2β3)/6)V3
+((I1α4-I2β4)/24)V4+((I1α5+I2β5)/120)V5 （６）
となり、偶数次の項が発生することがわかる。この場合、不要波となる（ｍ±ｎ）＝偶数の周波数成分が抑圧することができない。特に、ＲＦ周波数の近傍である２×ｆＬＯ周波数成分を抑圧することができなかった。 Normally, in the harmonic mixer circuit, the frequency component of 2 × f LO in the vicinity of a desired radio frequency is suppressed due to the odd symmetry of the antiparallel diode. The characteristics of the voltage V and current I of the anti-parallel diode are non-linear characteristics as shown in FIG. 2, and the points represented by the expression (1) are continuous.
I = I 1 × {exp (α × V) -1} -I 2 × {exp (-β × V) -1} (1)
Here, I is a current flowing to the diode, I 1 and I 2 are saturation currents of the diodes D1 and D2, respectively, V is a voltage applied to the diode, and α and β are expressed by the following equations (2) and (3). Is done.
α = q 1 / (n 1 kT 1 ) (2)
β = q 2 / (n 2 kT 2 ) (3)
Here, q 1 and q 2 represent electron charges, k represents a Boltzmann constant, and T 1 and T 2 represent absolute temperatures. N 1 and n 2 are ideal factors. If the characteristics of the two diodes D1 and D2 of the anti-parallel diode are the same, in equation (1), α = β = A and I 1 = I 2 = B, which is expressed as equation (4).
I = A × {exp (B × V) -exp (-B × V)} (4)
Expression (4) is expressed as Expression (5) when the Macrolin expansion is performed on the natural logarithm.
I = 2BAV + (B 3 A / 3) V 3 + (B 5 A / 60) V 5 + (B 7 A / 2520) V 7 + ... (5)
From equation (5), it can be seen that even-order terms do not theoretically occur if the characteristics of the two diodes D1 and D2 of the anti-parallel diode are the same. However, when the characteristics of the anti-parallel diodes D1 and D2 vary, I 1 ≠ I 2 and α ≠ β, and the expression (1) is expressed as the expression (6) by the macrolin expansion for the natural logarithm.
I = (I 1 α + I 2 β) V + ((I 1 α 2 -I 2 β 2 ) / 2) V 2 + ((I 1 α 3 + I 2 β 3 ) / 6) V 3
+ ((I 1 α 4 -I2β 4 ) / 24) V 4 + ((I 1 α 5 + I 2 β 5 ) / 120) V 5 (6)
It can be seen that even-order terms are generated. In this case, (m ± n) = even frequency components that become unnecessary waves cannot be suppressed. In particular, the 2 × f LO frequency component in the vicinity of the RF frequency could not be suppressed.

以上のように、従来のハーモニックミキサ回路では、アンチパラレル接続されたダイオードの、少なくともどちらか一方は直流的に短絡されている。その場合、ダイオードの製造等のばらつきによりアンチパラレルダイオードの直流特性が互いに異なった場合、つまり直流特性が奇対称とならない場合に、実際の動作におけるダイオード両端にかかる局部発振（Ｌｏ）周波数信号（局発信号）の振幅は、正符号側と負符号側とで非対称となり、電圧・電流が生じることになる。このため、ハーモニックミキサが送信ミキサとして使用される場合、無線周波数（ＲＦ）信号出力に、本来ダイオードのばらつきがなければ出力されるはずのない、不要波である偶数次の成分が出力されることとなる。   As described above, in the conventional harmonic mixer circuit, at least one of the anti-parallel connected diodes is short-circuited in a direct current manner. In that case, when the DC characteristics of the anti-parallel diodes are different from each other due to variations in diode manufacturing or the like, that is, when the DC characteristics are not oddly symmetric, the local oscillation (Lo) frequency signal (local) applied to both ends of the diode in actual operation. The amplitude of the generated signal is asymmetric between the positive sign side and the negative sign side, and voltage / current is generated. For this reason, when a harmonic mixer is used as a transmission mixer, an even-order component that is an unnecessary wave, which should not be output unless there is a diode variation, is output to the radio frequency (RF) signal output. It becomes.

上記説明と関連して、特開２００４−１６６２６０号公報には、ミキサ回路が開示されている。この従来例では、ダイオード特性を有する第１回路と、第１回路とインピーダンスが異なり、かつ第１回路と逆極性のダイオード特性を有する第２回路を有している。   In relation to the above description, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-166260 discloses a mixer circuit. This conventional example includes a first circuit having diode characteristics and a second circuit having impedance different from that of the first circuit and having diode characteristics having a polarity opposite to that of the first circuit.

また、特開２００５−２９５０９７号公報には、ハーモニックミキサが開示されている。この従来例では、アンチパラレルダイオードの一端に局部発振信号が供給され、他端に情報信号が供給され、また直流バイアスが印加される。他端から出力信号が取り出される。   Japanese Patent Laying-Open No. 2005-295097 discloses a harmonic mixer. In this conventional example, a local oscillation signal is supplied to one end of the antiparallel diode, an information signal is supplied to the other end, and a DC bias is applied. An output signal is taken out from the other end.

また、特開平９−２３８０２７号公報には、ハーモニックミキサが開示されている。この従来例では、４つのショットキーバリアダイオードにより２組のアンチパラレルダイオードが構成され、それらが直列に接続される。可変バイアス回路により、ハーモニック次数が奇数次の場合には２組のアンチパラレルダイオードペアがバランス動作し、偶数次の場合にはアンチパラレル動作するように、バイアスが印加されている。
特開２００４−１６６２６０号公報 特開２００５−２９５０９７号公報 特開平９−２３８０２７号公報 Japanese Patent Laid-Open No. 9-238027 discloses a harmonic mixer. In this conventional example, two sets of anti-parallel diodes are constituted by four Schottky barrier diodes, which are connected in series. The bias is applied by the variable bias circuit so that two anti-parallel diode pairs perform a balance operation when the harmonic order is an odd order and perform an anti-parallel operation when the harmonic order is an odd order.
JP 2004-166260 A JP 2005-295097 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-238027

本発明の課題は、所望周波数成分の変換利得特性を劣化させることなく、不要波となる偶数次の周波数成分を抑圧させることのできるハーモニックミキサ回路を提供することにある。
本発明の他の課題は、アンチパラレル接続されたダイオード両端子が直流的に開放されるハーモニックミキサ回路を提供することにある。
本発明の他の課題は、アンチパラレル接続されたダイオードの特性が、製造のばらつき等のために不均一であった場合でも、ダイオード両端にかかる局発信号の振幅の中心が、見かけ上、電圧・電流が奇対称となる点にあるように、自己バイアス動作するハーモニックミキサ回路を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a harmonic mixer circuit that can suppress even-order frequency components that become unnecessary waves without degrading the conversion gain characteristics of desired frequency components.
Another object of the present invention is to provide a harmonic mixer circuit in which both diode terminals connected in anti-parallel are opened in a DC manner.
Another object of the present invention is that the center of the amplitude of the local oscillation signal applied to both ends of the diode is apparently a voltage even when the characteristics of the diode connected in parallel are non-uniform due to manufacturing variations. It is to provide a harmonic mixer circuit that operates in a self-bias so that the current is at an odd symmetry point.

以下に、［発明の実施の形態］で使用する番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と発明の実施の形態の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。   The means for solving the problem will be described below using the numbers and symbols used in the [Embodiments of the Invention]. These numbers and symbols are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and the description of the embodiments of the invention, but are described in [Claims]. It should not be used to interpret the technical scope of the invention.

本発明の観点では、ハーモニックミキサ回路は、第１ノード（Ｖ１）にアノードが接続され、第２ノード（Ｖ２）にカソードが接続された第１ダイオード（Ｄ１）と、前記第１ノード（Ｖ１）にカソードが接続され、前記第２ノード（Ｖ２）にアノードが接続された第２ダイオード（Ｄ２）と、前記第１ノード（Ｖ１）に接続された第１インピーダンス素子（４，１１）と、前記第２ノード（Ｖ２）に接続された第２インピーダンス素子（５）とを具備する。   In an aspect of the present invention, the harmonic mixer circuit includes a first diode (D1) having an anode connected to a first node (V1) and a cathode connected to a second node (V2), and the first node (V1). A second diode (D2) having a cathode connected to the second node (V2) and an anode connected to the second node (V2); a first impedance element (4, 11) connected to the first node (V1); And a second impedance element (5) connected to the second node (V2).

また、本発明の他の観点では、ハーモニックミキサ回路は、第１ノード（Ｖ１）にアノードが接続され、第２ノード（Ｖ２）にカソードが接続された第１ダイオード（Ｄ１）と、前記第１ノード（Ｖ１）にカソードが接続され、前記第２ノード（Ｖ２）にアノードが接続された第２ダイオード（Ｄ２）と、前記第１ノード（Ｖ１）に接続された第１インピーダンス素子（１２）と、前記第２ノード（Ｖ２）に接続された第２インピーダンス素子（５）と、前記第１ノード（Ｖ１）に接続された第３インピーダンス素子（１３）とを具備する。   In another aspect of the present invention, the harmonic mixer circuit includes a first diode (D1) having an anode connected to a first node (V1) and a cathode connected to a second node (V2); A second diode (D2) having a cathode connected to the node (V1) and an anode connected to the second node (V2); and a first impedance element (12) connected to the first node (V1); A second impedance element (5) connected to the second node (V2) and a third impedance element (13) connected to the first node (V1).

ここで、前記第１ダイオード（Ｄ１）と第２ダイオード（Ｄ２）は、同じＰＮ接合面積を有することが望ましく、前記第１インピーダンス素子（４，１１）は、前記第１ノード（Ｖ１）に接続された分布定数線路（４）と、前記分布定数線路と接地の間に接続されたキャパシタ（１１）とを有することが望ましい。
また、前記第３インピーダンス素子（１３）は、前記第１ノード（Ｖ１）に接続されたインダクタンスと、前記インダクタンスと接地の間に接続されたキャパシタとを有することが望ましい。
また、アップコンバータとして使用されるとき、前記第１ノード（Ｖ１）に第１キャパシタ（８）を介して局部発振周波数信号が供給され、前記第２ノード（Ｖ２）に第２キャパシタ（１０）と低域通過フィルタ（７）を介して中間周波数信号が供給され、前記第２ノード（Ｖ２）から第３キャパシタ（９）を介して無線周波数信号が出力される。また、ダウンコンバータとして使用されるとき、ハーモニックミキサ回路では、前記第１ノード（Ｖ１）に第１キャパシタを介して局部発振周波数信号が供給され、前記第２ノード（Ｖ２）に第３キャパシタ（９）を介して無線周波数信号が供給され、前記第２ノード（Ｖ２）から低域通過フィルタ（７）と第２キャパシタ（１０）とを介して中間周波数信号が出力される。
また、アップコンバータとして使用されるとき、前記第１ノード（Ｖ１）に第１キャパシタ（８）を介して局部発振周波数信号が供給され、前記第２ノード（Ｖ２）に第２キャパシタ（10）と低域通過フィルタ（７）を介して中間周波数信号が供給され、前記第２ノード（Ｖ２）から第３キャパシタ（９）を介して無線周波数信号が出力される。また、ダウンコンバータとして使用されるとき、前記第１ノード（Ｖ１）に第１キャパシタ（８）を介して局部発振周波数信号が供給され、前記第２ノード（Ｖ２）に第３キャパシタ（9）を介して無線周波数信号が供給され、前記第２ノード（Ｖ２）から低域通過フィルタ（７）と第２キャパシタ（１０）とを介して中間周波数信号が出力される。
前記第１ノード（Ｖ１）と前記第２ノード（Ｖ２）は直流的に開放されていることが好ましい。 Here, the first diode (D1) and the second diode (D2) preferably have the same PN junction area, and the first impedance element (4, 11) is connected to the first node (V1). It is desirable to have a distributed constant line (4) and a capacitor (11) connected between the distributed constant line and ground.
The third impedance element (13) preferably includes an inductance connected to the first node (V1) and a capacitor connected between the inductance and the ground.
When used as an up-converter, a local oscillation frequency signal is supplied to the first node (V1) via a first capacitor (8), and a second capacitor (10) is supplied to the second node (V2). An intermediate frequency signal is supplied through the low-pass filter (7), and a radio frequency signal is output from the second node (V2) through the third capacitor (9). When used as a down converter, in the harmonic mixer circuit, a local oscillation frequency signal is supplied to the first node (V1) via a first capacitor, and a third capacitor (9) is supplied to the second node (V2). ), And an intermediate frequency signal is output from the second node (V2) via the low-pass filter (7) and the second capacitor (10).
When used as an up-converter, a local oscillation frequency signal is supplied to the first node (V1) via a first capacitor (8), and a second capacitor (10) is connected to the second node (V2). An intermediate frequency signal is supplied through the low-pass filter (7), and a radio frequency signal is output from the second node (V2) through the third capacitor (9). When used as a down converter, a local oscillation frequency signal is supplied to the first node (V1) via a first capacitor (8), and a third capacitor (9) is supplied to the second node (V2). A radio frequency signal is supplied through the second node (V2), and an intermediate frequency signal is output through the low pass filter (7) and the second capacitor (10).
The first node (V1) and the second node (V2) are preferably opened in a direct current manner.

アンチパラレル接続されたダイオードを使用した、ハーモニックミキサ回路において、ダイオード両端子を直流的に開放することにより、アンチパラレル接続されたそれぞれのダイオードの特性が、製造のばらつき等で不均等であった場合でも、実際の動作におけるダイオード両端にかかる局発信号の振幅が、見かけ上、電圧・電流が奇対称となる点を中心として掛かるように、自己バイアス動作する。これにより、所望周波数成分の変換利得特性を劣化させることなく、不要波となる偶数次の周波数成分を抑圧させることのできる回路。   In a harmonic mixer circuit using anti-parallel connected diodes, the characteristics of each diode connected anti-parallel are non-uniform due to manufacturing variations, etc. by opening both diode terminals in a DC manner However, the self-bias operation is performed so that the amplitude of the local oscillation signal applied to both ends of the diode in the actual operation is centered around a point where the voltage and current are oddly symmetric. As a result, a circuit that can suppress even-order frequency components that become unnecessary waves without degrading the conversion gain characteristics of the desired frequency components.

以下に添付図面を参照して、本発明のハーモニックミキサ回路について詳細に説明する。   Hereinafter, a harmonic mixer circuit of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

２つの特性が揃っているアンチパラレルダイオードに局発信号を注入すると、直流成分は発生しない。しかし、それぞれの特性が、ダイオードの製造ばらつき等により、ずれた特性を持っている場合には、ダイオード両端が直流的に開放であるため、整流動作による直流成分が発生する。直流成分は、アンチパラレルダイオード両端にかかる局発信号の振幅が、正符号側と負符号側で、対称に近くなるように発生する。本発明では、この自己バイアス動作により、アンチパラレルダイオードは、局発信号に対する応答が、奇対称の電圧電流特性をもつように動作し、不要波である偶数次の周波数成分の出力を抑圧する。   When a local oscillation signal is injected into an anti-parallel diode having two characteristics, no DC component is generated. However, when each characteristic has a shifted characteristic due to a manufacturing variation of the diode or the like, since both ends of the diode are open to DC, a DC component is generated by the rectification operation. The direct current component is generated so that the amplitude of the local oscillation signal applied to both ends of the anti-parallel diode is close to symmetry on the positive sign side and the negative sign side. In the present invention, by this self-bias operation, the anti-parallel diode operates so that the response to the local oscillation signal has an odd-symmetric voltage-current characteristic, and suppresses the output of even-order frequency components that are unnecessary waves.

図１は、本発明の第１実施形態によるハーモニックミキサ回路の構成を示している。図１を参照して、第１実施形態によるハーモニックミキサ回路は、局部発振周波数信号（Ｌｏ：局発信号）のための信号端子１、中間周波数信号（ＩＦ）のための信号端子２、無線周波数信号（ＲＦ）のための信号端子３に接続されている。   FIG. 1 shows the configuration of a harmonic mixer circuit according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the harmonic mixer circuit according to the first embodiment includes a signal terminal 1 for a local oscillation frequency signal (Lo: local oscillation signal), a signal terminal 2 for an intermediate frequency signal (IF), and a radio frequency. It is connected to a signal terminal 3 for signal (RF).

第１実施形態によるハーモニックミキサ回路は、キャパシタ８，９，１０，１１、分布定数線路４、５、アンチパラレルダイオード回路６、ＩＦ信号を入出力するために設けた、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）７とを備えている。信号端子１とノードＶ１との間にキャパシタ８が設けられ、ノードＶ１とＶ２の間にアンチパラレルダイオード回路６が設けられている。アンチパラレルダイオード回路６では、ダイオードＤ１が順方向に、ダイオードＤ２が逆方向に接続されている。ノードＶ１と設置の間に、分布定数線路４とキャパシタ１１が直列に接続されている。ノードＶ２には分布定数線路５が接続されている。ノードＶ２と信号端子３の間にはキャパシタ９が設けられている。ノードＶ２と信号端子２の間には、低域通過フィルタ７とキャパシタ１０とが直列に接続されている。   The harmonic mixer circuit according to the first embodiment includes capacitors 8, 9, 10, and 11, distributed constant lines 4 and 5, an antiparallel diode circuit 6, and a low-pass filter (LPF) provided for inputting and outputting IF signals. 7. A capacitor 8 is provided between the signal terminal 1 and the node V1, and an anti-parallel diode circuit 6 is provided between the nodes V1 and V2. In the anti-parallel diode circuit 6, the diode D1 is connected in the forward direction and the diode D2 is connected in the reverse direction. The distributed constant line 4 and the capacitor 11 are connected in series between the node V1 and the installation. A distributed constant line 5 is connected to the node V2. A capacitor 9 is provided between the node V 2 and the signal terminal 3. A low-pass filter 7 and a capacitor 10 are connected in series between the node V2 and the signal terminal 2.

ノードＶ１に接続されたインピーダンス素子としての分布定数線路４とキャパシタ１１は、局部発振周波数信号ｏに対しては開放であるが、無線周波数信号ＲＦに対しては接地として働く。ノードＶ２に接続されたインピーダンス素子としての分布定数線路５は、局部発振周波数信号ＬＯに対しては接地であるが、無線周波数信号ＲＦに対しては開放として働く。   The distributed constant line 4 and the capacitor 11 as impedance elements connected to the node V1 are open to the local oscillation frequency signal o, but serve as a ground for the radio frequency signal RF. The distributed constant line 5 as an impedance element connected to the node V2 is grounded for the local oscillation frequency signal LO, but works as an open for the radio frequency signal RF.

次に、本発明の第１実施形態によるハーモニックミキサ回路の動作について説明する。   Next, the operation of the harmonic mixer circuit according to the first embodiment of the present invention will be described.

第１実施形態によるハーモニックミキサ回路が周波数アップコンバータとして用いられる場合、信号端子１と２が入力端子であり、信号端子３が出力端子となる。即ち、ノードＶ１にキャパシタ８を介して局部発振周波数信号Ｌｏが供給され、ノードＶ２にキャパシタ１０と低域通過フィルタ７を介して中間周波数信号が供給され、ノードＶ２からキャパシタ９を介して無線周波数信号ＲＦが出力される。また、第１実施形態によるハーモニックミキサ回路が周波数ダウンコンバータとして用いられる場合、信号端子１と３が入力端子であり、信号端子２が出力端子である。即ち、ノードＶ１にキャパシタ８を介して局部発振周波数信号Ｌｏが供給され、ノードＶ２にキャパシタ９を介して無線周波数信号ＲＦが供給され、ノードＶ２から低域通過フィルタ７とキャパシタ１０とを介して中間周波数信号ＩＦが出力される。   When the harmonic mixer circuit according to the first embodiment is used as a frequency upconverter, the signal terminals 1 and 2 are input terminals, and the signal terminal 3 is an output terminal. That is, the local oscillation frequency signal Lo is supplied to the node V1 through the capacitor 8, the intermediate frequency signal is supplied to the node V2 through the capacitor 10 and the low-pass filter 7, and the radio frequency from the node V2 through the capacitor 9 is supplied. A signal RF is output. When the harmonic mixer circuit according to the first embodiment is used as a frequency down converter, the signal terminals 1 and 3 are input terminals, and the signal terminal 2 is an output terminal. That is, the local oscillation frequency signal Lo is supplied to the node V1 through the capacitor 8, the radio frequency signal RF is supplied to the node V2 through the capacitor 9, and the low-pass filter 7 and the capacitor 10 are supplied from the node V2. An intermediate frequency signal IF is output.

本発明では、アンチパラレルダイオード回路６を直流的に開放している。従って、２つのダイオードにばらつきがある場合には、自己バイアスを行って電圧−電流特性が奇関数となる点とダイオードに両端の電圧の振幅値の中心が同じ電位となるようにした。図７は、計算結果を示す。アンチパラレルダイオード回路６のどちらか一方のダイオードがショートした場合には、強制的に電圧が０Ｖのところで応答していたのに対して、この結果から、図７の結果から電圧０．１Ｖのところを中心に応答が行われていることが分かる。これにより、（ｍ±ｎ）＝偶数となる周波数成分の発生を抑圧することができる。   In the present invention, the anti-parallel diode circuit 6 is opened in a DC manner. Therefore, when there are variations in the two diodes, self-biasing is performed so that the voltage-current characteristic becomes an odd function and the center of the amplitude value of the voltage across the diode is the same potential. FIG. 7 shows the calculation results. When either one of the diodes in the anti-parallel diode circuit 6 is short-circuited, the response was forcibly performed when the voltage was 0 V. From this result, the voltage was 0.1 V based on the result of FIG. It can be seen that the response is performed centering on. Thereby, generation | occurrence | production of the frequency component used as (m ± n) = even number can be suppressed.

図８は、図１の構成を有する本発明のハーモニックミキサ回路における変換利得と２×ｆＬＯリークとを示す。ここで、変換利得とは周波数がｆｉｆである入力信号の電力と、周波数がｆrｆ=２×ｆＬＯ＋ｆｉｆである出力信号の電力の差（ｄＢ）をいう。２×ｆＬＯリークとは、２×ｆＬＯの周波数成分のことを示し、グラフにおいては、所望周波数であるｆrｆとの電力差Ｄ／Ｕ比（ｄＢｃ）として示されている。Ｄ／Ｕ比が大きいほど、不要な成分は少なく良好な特性といえる。比較対象として、一般的に用いられている回路（図４）の結果が図９に示される。 FIG. 8 shows the conversion gain and 2 × f LO leakage in the harmonic mixer circuit of the present invention having the configuration of FIG. Here, the conversion gain refers to the difference (dB) between the power of the input signal whose frequency is f if and the power of the output signal whose frequency is f rf = 2 × f LO + f if . The 2 × f LO leak indicates a frequency component of 2 × f LO , and is shown in the graph as a power difference D / U ratio (dBc) with respect to frf which is a desired frequency. It can be said that the larger the D / U ratio, the fewer unnecessary components and the better characteristics. As a comparison object, the result of a commonly used circuit (FIG. 4) is shown in FIG.

図８と図９を比べると、図８の方が図９より２×ｆＬＯリークの特性が、２０ｄＢｃ以上も良くなっていることがわかる。ただし、その時の変換利得は図８と図９では変わりがない。本発明の回路と一般的に用いられている従来回路との２×ｆＬＯリークの比較を図１０に示す。所望周波数成分への変換利得は、効率が落ちることなく、不要波となる周波数成分は抑圧されている。よって、本発明の有効性が分かる。 Comparing FIG. 8 with FIG. 9, it can be seen that the characteristics of 2 × f LO leakage in FIG. 8 are 20 dBc or more better than in FIG. However, the conversion gain at that time does not change between FIG. 8 and FIG. FIG. 10 shows a comparison of 2 × f LO leakage between the circuit of the present invention and a commonly used conventional circuit. In the conversion gain to the desired frequency component, the frequency component that becomes an unnecessary wave is suppressed without lowering the efficiency. Therefore, the effectiveness of the present invention can be understood.

次に、本発明の第２実施形態によるハーモニックミキサ回路について説明する。図１１は、本発明の第２実施形態によるハーモニックミキサ回路の構成を示す回路図である。図１１を参照して、第２実施形態によるハーモニックミキサ回路は、局部発振周波数信号（Ｌｏ）のための信号端子１、中間周波数信号（ＩＦ）のための信号端子２、無線周波数信号（ＲＦ）のための信号端子３に接続されている。第１実施形態によるハーモニックミキサ回路は、キャパシタ８，９，１０、インピーダンス素子としての分布定数線路５、１２、アンチパラレルダイオード回路６、中間周波数信号ＩＦを入出力するために設けられ低域通過フィルタ（ＬＰＦ）７とを備えている。更に、インピーダンス回路１３がノードＶ１と接地の間に接続されている。インピーダンス回路１３は、インダクタンスとそれに直列に接続されたキャパシタとを有している。   Next, a harmonic mixer circuit according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a harmonic mixer circuit according to the second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, the harmonic mixer circuit according to the second embodiment includes a signal terminal 1 for a local oscillation frequency signal (Lo), a signal terminal 2 for an intermediate frequency signal (IF), and a radio frequency signal (RF). Is connected to a signal terminal 3 for The harmonic mixer circuit according to the first embodiment includes capacitors 8, 9, and 10, distributed constant lines 5 and 12 as impedance elements, an anti-parallel diode circuit 6, and a low-pass filter provided for inputting and outputting an intermediate frequency signal IF. (LPF) 7. Further, an impedance circuit 13 is connected between the node V1 and the ground. The impedance circuit 13 has an inductance and a capacitor connected in series thereto.

信号端子１とノードＶ１との間にキャパシタ８が設けられ、ノードＶ１とＶ２の間にアンチパラレルダイオード回路６が設けられている。アンチパラレルダイオード回路６では、ダイオードＤ１が順方向に、ダイオードＤ２が逆方向に接続されている。ノードＶ１には、分布定数線路１２が接続されている。ノードＶ２には分布定数線路５が接続されている。ノードＶ２と信号端子３の間にはキャパシタ９が設けられている。ノードＶ２と信号端子２の間には、低域通過フィルタ７とキャパシタ１０とが直列に接続されている。   A capacitor 8 is provided between the signal terminal 1 and the node V1, and an anti-parallel diode circuit 6 is provided between the nodes V1 and V2. In the anti-parallel diode circuit 6, the diode D1 is connected in the forward direction and the diode D2 is connected in the reverse direction. A distributed constant line 12 is connected to the node V1. A distributed constant line 5 is connected to the node V2. A capacitor 9 is provided between the node V 2 and the signal terminal 3. A low-pass filter 7 and a capacitor 10 are connected in series between the node V2 and the signal terminal 2.

第２実施形態によるハーモニックミキサ回路が周波数アップコンバータとして用いられる場合、信号端子１と２が入力端子であり、信号端子３が出力端子となる。即ち、ノードＶ１にキャパシタ８を介して局部発振周波数信号Ｌｏが供給され、ノードＶ２にキャパシタ１０と低域通過フィルタ７を介して中間周波数信号ＩＦが供給され、ノードＶ２からキャパシタ９を介して無線周波数信号ＲＦが出力されるまた、第２実施形態によるハーモニックミキサ回路が周波数ダウンコンバータとして用いられる場合、信号端子１と３が入力端子であり、信号端子２が出力端子である。即ち、ノードＶ１にキャパシタ８を介して局部発振周波数信号Ｌｏが供給され、ノードＶ２にキャパシタ１０を介して無線周波数信号ＲＦが供給され、ノードから低域通過フィルタ７と第２キャパシタ１０とを介して中間周波数信号ＩＦが出力される。   When the harmonic mixer circuit according to the second embodiment is used as a frequency upconverter, the signal terminals 1 and 2 are input terminals, and the signal terminal 3 is an output terminal. That is, the local oscillation frequency signal Lo is supplied to the node V1 through the capacitor 8, the intermediate frequency signal IF is supplied to the node V2 through the capacitor 10 and the low-pass filter 7, and the node V2 wirelessly passes through the capacitor 9. When the frequency signal RF is output and the harmonic mixer circuit according to the second embodiment is used as a frequency down converter, the signal terminals 1 and 3 are input terminals, and the signal terminal 2 is an output terminal. That is, the local oscillation frequency signal Lo is supplied to the node V1 via the capacitor 8, the radio frequency signal RF is supplied to the node V2 via the capacitor 10, and the low pass filter 7 and the second capacitor 10 are supplied from the node. The intermediate frequency signal IF is output.

分布定数線路１２は、Ｌｏ信号に対しては開放であるが、ＲＦ信号に対しては接地として働く。イピーダンス回路１３は、ＩＦ信号に対して接地として働き、Ｌｏ信号およびＲＦ信号に対しては開放として働く。
図１１に示す本構成は、図１に示す４の分布定数線路に比べ、1２の分布定数線路の方が回路スペースを占有しないので、回路面積が限りあるときに有効といえる。 The distributed constant line 12 is open for the Lo signal, but acts as a ground for the RF signal. The impedance circuit 13 acts as a ground for the IF signal and acts as an open for the Lo signal and the RF signal.
The present configuration shown in FIG. 11 is effective when the circuit area is limited because the 12 distributed constant lines do not occupy circuit space compared to the 4 distributed constant lines shown in FIG.

図１は、本発明の第１実施形態によるハーモニックミキサ回路の構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a harmonic mixer circuit according to a first embodiment of the present invention. 図２は、２つのダイオードにばらつきのないアンチパラレルダイオードの電圧Ｖと電流Ｉの特性を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the characteristics of the voltage V and current I of the anti-parallel diode where there is no variation between the two diodes. 図３は、２つのダイオードにばらつきのあるときのアンチパラレルダイオードの電圧Ｖと電流Ｉの特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the characteristics of the voltage V and current I of the anti-parallel diode when there are variations in the two diodes. 図４は、従来のハーモニックミキサ回路構成を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional harmonic mixer circuit configuration. 図５は、従来の回路で２つのダイオードにばらつきがない場合における、アンチパラレルダイオード回路の出力での応答特性と電圧電流特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing response characteristics and voltage-current characteristics at the output of the anti-parallel diode circuit when there is no variation between the two diodes in the conventional circuit. 図６は、従来の回路で２つのダイオードにばらつきがある場合における、アンチパラレルダイオード回路の出力での応答特性と電圧電流特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing response characteristics and voltage-current characteristics at the output of the anti-parallel diode circuit when there are variations in two diodes in the conventional circuit. 図７は、本発明の回路で２つのダイオードにばらつきがある場合における、アンチパラレルダイオード回路の出力での応答特性と電圧電流特性を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing response characteristics and voltage-current characteristics at the output of the anti-parallel diode circuit when two diodes vary in the circuit of the present invention. 図８は、図１の構成を有する本発明のハーモニックミキサ回路における変換利得と２×ｆＬＯリークとを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the conversion gain and 2 × f LO leakage in the harmonic mixer circuit of the present invention having the configuration of FIG. 図９は、従来の構成を有するハーモニックミキサ回路における変換利得と２×ｆＬＯリークとを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing conversion gain and 2 × f LO leakage in a harmonic mixer circuit having a conventional configuration. 図１０は、本発明の回路と一般的に用いられている従来回路との２×ｆＬＯリークの比較を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a comparison of 2 × f LO leakage between the circuit of the present invention and a commonly used conventional circuit. 図１１は、本発明の第２実施形態によるハーモニックミキサ回路の構成を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a harmonic mixer circuit according to the second embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１，２，３：端子
４，５，１２：分布定数線路
６：アンチパラレルダイオード回路
７：低域通過フィルタ
８，９，１０，１１：キャパシタ
13：インピーダンス回路 1, 2, 3: Terminals 4, 5, 12: Distributed constant line 6: Anti-parallel diode circuit 7: Low-pass filter 8, 9, 10, 11: Capacitor
13: Impedance circuit

Claims (10)

第１ノードにアノードが接続され、第２ノードにカソードが接続された第１ダイオードと、
前記第１ノードにカソードが接続され、前記第２ノードにアノードが接続された第２ダイオードと、
前記第１ノードに接続された第１インピーダンス素子と、
前記第２ノードに接続された第２インピーダンス素子と
を具備するハーモニックミキサ回路。 A first diode having an anode connected to the first node and a cathode connected to the second node;
A second diode having a cathode connected to the first node and an anode connected to the second node;
A first impedance element connected to the first node;
A harmonic mixer circuit comprising a second impedance element connected to the second node. 第１ノードにアノードが接続され、第２ノードにカソードが接続された第１ダイオードと、
前記第１ノードにカソードが接続され、前記第２ノードにアノードが接続された第２ダイオードと、
前記第１ノードに接続された第１インピーダンス素子と、
前記第２ノードに接続された第２インピーダンス素子と
前記第１ノードに接続された第３インピーダンス素子と
を具備するハーモニックミキサ回路。 A first diode having an anode connected to the first node and a cathode connected to the second node;
A second diode having a cathode connected to the first node and an anode connected to the second node;
A first impedance element connected to the first node;
A harmonic mixer circuit comprising: a second impedance element connected to the second node; and a third impedance element connected to the first node. 請求項１又は２において、
前記第１ダイオードと第２ダイオードは、同じＰＮ接合面積を有する
ハーモニックミキサ回路。 In claim 1 or 2,
The first diode and the second diode have the same PN junction area. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記第１インピーダンス素子は、
前記第１ノードに接続された分布定数線路と、前記分布定数線路と接地の間に接続されたキャパシタとを有する
ハーモニックミキサ回路。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The first impedance element is
A harmonic mixer circuit comprising: a distributed constant line connected to the first node; and a capacitor connected between the distributed constant line and ground. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記第３インピーダンス素子は、
前記第１ノードに接続されたインダクタンスと、前記インダクタンスと接地の間に接続されたキャパシタとを有する
ハーモニックミキサ回路。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The third impedance element is:
A harmonic mixer circuit comprising: an inductance connected to the first node; and a capacitor connected between the inductance and ground. 請求項１において、
前記第１ノードに第１キャパシタを介して局部発振周波数信号が供給され、
前記第２ノードに第２キャパシタと低域通過フィルタを介して中間周波数信号が供給され、
前記第２のノードから第３キャパシタを介して無線周波数信号が出力される
ハーモニックミキサ回路。 In claim 1,
A local oscillation frequency signal is supplied to the first node via a first capacitor;
An intermediate frequency signal is supplied to the second node through a second capacitor and a low-pass filter,
A harmonic mixer circuit that outputs a radio frequency signal from the second node via a third capacitor. 請求項１において、
前記第１ノードに第１キャパシタを介して局部発振周波数信号が供給され、
前記第２のノードに第３キャパシタを介して無線周波数信号が供給され、
前記第２ノードから低域通過フィルタと第２キャパシタとを介して中間周波数信号が出力される
ハーモニックミキサ回路。 In claim 1,
A local oscillation frequency signal is supplied to the first node via a first capacitor;
A radio frequency signal is supplied to the second node via a third capacitor;
A harmonic mixer circuit that outputs an intermediate frequency signal from the second node through a low-pass filter and a second capacitor. 請求項２において、
前記第１ノードに第１キャパシタを介して局部発振周波数信号が供給され、
前記第２ノードに第２キャパシタと低域通過フィルタを介して中間周波数信号が供給され、
前記第２のノードから第３キャパシタを介して無線周波数信号が出力される
ハーモニックミキサ回路。 In claim 2,
A local oscillation frequency signal is supplied to the first node via a first capacitor;
An intermediate frequency signal is supplied to the second node through a second capacitor and a low-pass filter,
A harmonic mixer circuit that outputs a radio frequency signal from the second node via a third capacitor. 請求項２において、
前記第１ノードに第１キャパシタを介して局部発振周波数信号が供給され、
前記第２のノードに第３キャパシタを介して無線周波数信号が供給され、
前記第２ノードから低域通過フィルタと第２キャパシタとを介して中間周波数信号が出力される
ハーモニックミキサ回路。 In claim 2,
A local oscillation frequency signal is supplied to the first node via a first capacitor;
A radio frequency signal is supplied to the second node via a third capacitor;
A harmonic mixer circuit that outputs an intermediate frequency signal from the second node through a low-pass filter and a second capacitor. 前記第１ノードと前記第２ノードは直流的に開放されている
ハーモニックミキサ回路。 A harmonic mixer circuit in which the first node and the second node are opened in a direct current manner.
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