JP2567151Y2 - Mixer - Google Patents

Mixer

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JP2567151Y2
JP2567151Y2 JP1991014631U JP1463191U JP2567151Y2 JP 2567151 Y2 JP2567151 Y2 JP 2567151Y2 JP 1991014631 U JP1991014631 U JP 1991014631U JP 1463191 U JP1463191 U JP 1463191U JP 2567151 Y2 JP2567151 Y2 JP 2567151Y2
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JP
Japan
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mixer
impedance
diode
diodes
input signal
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JP1991014631U
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Japanese (ja)
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JPH0725611U (en
Inventor
ウイリアム・エス・ハリス,ジユニア
ハンス・オー・モルテルマンス
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HP Inc
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Hewlett Packard Co
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/14Balanced arrangements
    • H03D7/1408Balanced arrangements with diodes

Description

【考案の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本考案はミクサに関するものであ
り、特に過負荷保護されたミクサに関する。 【0002】 【従来技術及びその問題点】ミクサはスペクトラム・ア
ナライザ、選択レベル・メータ、PLL、ラジオ受信機
等の周波数変換や位相検出に使用されている。図2に一
般的な二重平衡型ミクサの一般的形態を示した。図示し
たミクサは、直列接続されてループを形成する4個のダ
イオード11〜14からなるダイオード・ブリッジ10
を用いている。局部発振器15及び高周波源19等の一
対の入力信号源からの入力信号が供給できるように、一
対のトランス17及び111がダイオード・ブリッジ1
0に接続されている。ダイオード・ブリッジの節点B及
びDがトランス17の2次巻線38の両端に接続されて
おり、2次巻線38のセンター・タップは接地されてい
る。同様に、ダイオード・ブリッジ10の節点A及びC
がトランス111の2次巻線312の両端に接続されて
いる。トランス111の2次巻線312のセンター・タ
ップに出力信号が発生される。この信号は図2において
センター・タップとアース間の出力信号IFとして示さ
れている。 【0003】このミクサを周波数変換用に用いる場合、
局部発振器15からの入力信号振幅は、一般に、高周波
入力信号振幅よりもかなり大きく設定される。この場
合、ダイオード11〜14両端の電圧降下はトランス1
7によりダイオードのループに供給される電圧に依存す
る。トランス17の2次巻線のセンター・タップが接地
されているので、局部発振器15は節点Bから節点Dの
電圧を引いた電圧での駆動を行なう。従って節点Bが高
電圧の時、ダイオード11及び12は逆バイアス、ダイ
オード13及び14は順バイアスとなる。よって、節点
Aからダイオード11及び12を介してトランス17の
2次巻線のセンター・タップへの径路は高インピーダン
スとなり、節点Cからダイオード13及び14を介して
トランス17の2次巻線のセンター・タップへの径路は
低インピーダンスとなる。よってダイオード11〜14
は局部発振器信号に応答してそれぞれが高インピーダン
ス又は低インピーダンス状態を有するスイッチとして動
作する。 【0004】ダイオード13及び14は局部発振器15
の入力信号による準方向電流に対して特性を揃えてある
ので、これらのダイオードのインピーダンスはほぼ等し
い。このようにインピーダンスが揃っていると、高周波
入力信号がない場合節点Cは接地電位となる。局部発振
器入力信号と比較して高周波入力信号が小さい場合、節
点Cの電圧はほぼ接地電位を保つ。しかし、高周波入力
信号が小さい場合、逆バイアスにより高インピーダンス
になっているダイオード11及び12により、節点Aに
は大きな電圧振幅が生ずる。よってトランス111の2
次巻線の下端は接地電位に維持され、他方この巻線の上
端はフローティング状態となる(すなわち、ダイオード
11及び12が逆バイアスによる高インピーダンス状態
であるため、節点B及びDとこの2次巻線の上端部とは
実効的に切離された状態になる)。従って、出力信号I
Fは、高周波入力信号により、下半分の巻線で発生され
る信号と等しくなる。 【0005】局部発振器入力信号が負側に振れた場合、
ダイオード11及び12は順バイアスとなり、ダイオー
ド13及び14は逆バイアスとなる。ダイオード11及
び12は特性が揃えてあるので動作状態において同じ順
方向バイアス・インピーダンスとなる。上述したものと
同じ理由により、トランス111の2次巻線の上側が実
効的に接地電位に保持され、また下側がフローティング
状態となる。この結果、局部発振器入力信号の極性の反
転の度に出力信号IFの極性が反転する。従って出力信
号IFは、高周波信号と互いに当振幅かつ反対極性の交
互電圧である方形波との積に比例する。従って出力信号
は高周波入力信号の周波数に局部発振器入力信号の周波
数を整数倍して加減算したのと等しい周波数成分を含
む。実際にミクサでは上での説明とは少し異なり、出力
信号には高周波信号の周波数を整数倍したものから局部
発振器からの入力信号の周波数を整数倍したものを加減
算したものと等しい周波数成分が含まれる。 【0006】局部発振器入力信号は一般的に、ダイオー
ドが破損しない程度の最大順方向バイアス電流点付近の
電流が流れるように充分に大きくなるように選択され
る。これは2つの順方向バイアスされたダイオードの節
点がほぼ接地電位となるように順方向バイアス時のイン
ピーダンスを小さくするためである(高周波入力信号が
小さいので、この信号の効果を評価するのに適切なイン
ピーダンスはダイオード両端の電圧をダイオードを流れ
る電流で微分したもの、すなわちdV/dIであり、電
流Iに反比例することに注意)。しかしながら、動作条
件をこのように設定することは、ダイオードに対して定
格動作入力信号を上回る入力信号があった場合、ダイオ
ードが特に破損しやすいという欠点がある。 【0007】多くの応用例では、ミクサは装置の入力ポ
ートに位置しており、局部発振器入力信号及び/又は高
周波入力信号が使用者によりそこに供給される。従って
このような場合、入力信号が定格範囲を越えた場合のミ
クサの保護が必要となる。ダイオードを損傷する可能性
がある過大電力に対する保護を与えるための今ある主要
な方法としては、ダイオードの許容最大電力を使用者に
知らせ、それを忠実に守らせる(明らかに信頼性のない
方法ではあるが)か、又は過負荷保護機能が組み込まれ
た増幅器またはパッド(pads)と呼ばれるインピー
ダンス整合や減衰用の回路をミクサの前段に設けること
がある。この過負荷保護としては、最大入力電圧をある
所定値に制限する電圧クランプの形態としても良い。 【0008】他の保護方法としては、図3に示した回路
がある。同図において、ダイオード・ブリッジ20は各
辺は夫々一対のダイオード(すなわちダイオード21、
213、ダイオード24、214、ダイオード23、2
15、及びダイオード24、216)で構成してある。
これによって各辺での電力の消費はその対の2つのダイ
オードに分配され、ダイオード・ブリッジは損傷する事
なく2倍の電力を取り扱うことができる。しかし、この
ダイオード・ブリッジが図2に示した回路と同様の動作
特性を有するとすると、図2に示したダイオード・ブリ
ッジと同じ順方向電流特性を有する。よって、図3のミ
クサにおいては図2に示したミクサの2倍の入力電力を
必要とすることになり、図2に示した回路と同じ割合の
電力の増加があっただけで損傷の危険が同様に現れる。
このように、従来技術においては、ミクサに流れる電流
の制眼によってミクサを保護しようという技術思想は提
案されておらず、従って過負荷に対する保護も不充分で
あった。 【0009】 【考案の目的】本考案は上述の従来技術の欠点を解消
し、過負荷による破壊の危険性を除去したミクサを提供
することを目的とする。 【0010】 【考案の概要】本考案の好適な実施例においては、固有
の過負荷保護手段を備えた二重平衡型のミクサが与えら
れる。このミクサは4箇所で接続され、閉ループを形成
している4つの辺を有するダイオード・ブリッジを用い
ている。第1の入力源は第1のトランスを介してループ
内の反対側の節点の第1の対に接続される。また、第2
の入力源は第2のトランスを介してループ内の他の節点
の対と接続されている。好適な実施例においては、ルー
プ内の各辺にダイオード及び可変インピーダンス素子が
含まれている。本考案の他の実施例においては、ループ
内の辺がダイオードを含み、また各トランスからダイオ
ード・ループへのリードに可変インピーダンス素子が含
まれている。 【0011】各ダイオードのカソードはループ内の他の
ダイオードのアノードに接続されている。好適な実施例
においては、この接続は可変インピーダンス素子を介し
て行なわれる。第1のトランスの2次巻線のセンター・
タップは固定電圧V1に維持される。出力信号は第2の
トランスの2次巻線のセンター・タップと電圧V0間の
差により発生される。4つのダイオード及び4つの可変
インピーダンス素子の特性は、推奨動作条件下で同じ特
性を有するように揃えられている。このように整合を取
ることによって、出力信号IF中の両入力信号周波数成
分を除去することができる。これが有益であるのは、出
力信号の内最も重要な成分は両入力信号の周波数間の和
または差だからである。 【0012】可変インピーダンス素子は種々の構成を取
り得るが、いずれにしても回路の定格動作状態において
はこの可変インピーダンス素子は低インピーダンスでな
ければならず、かつ可変インピーダンス素子がなければ
ダイオード・ブリッジが損傷するような定格動作状態を
はるかに越える入力信号の場合には高インピーダンスで
なければならない。好適な実施例においては、可変イン
ピーダンス素子として、ゲートをソースまたはドレイン
に接続した接合型のFET(JFET)が使用されてい
る。 【0013】 【実施例】以下、添付図面を用いて本考案の実施例を説
明する。 【0014】図1は本考案の好適な実施例である固有過
負荷保護手段を有する二重平衡型のミクサの回路図であ
る。このミクサは、4辺がループABCDを形成するよ
うに、節点A、B、C、Dで接続されているダイオード
・ブリッジ30を有している。ダイオード・ブリッジ3
0の各辺には夫々ダイオード31〜34の1つが含まれ
ている。これらのダイオード31〜34の各カソードは
可変インピーダンス素子を介してこれらダイオードの他
の1つに接続されている。 【0015】第1の入力信号として局部発振器35の様
な入力信号源からの信号が供給されている。ある応用で
は、この入力信号は使用者により供給されており、完全
に使用者の制御下にある。局部発振器35は第1のトラ
ンス37の一次巻線36の一端に接続されている。一次
巻線の他端は基準電位V0に保たれている。本実施例で
は、この基準電位V0は接地電位である。トランス37
の二次巻線38の両端は夫々節点B、Dに接続され、ま
たセンター・タップは基準電位V1に保たれている。本
実施例では、この基準電位V1は接地電位である。 【0016】高周波信号源39等の入力信号源から第2
の入力信号が供給されている。この信号は、一般的には
使用者により供給されるので、その場合は本ミクサで高
周波信号を発生させる必要はない。高周波信号源39は
第2のトランス311の一次巻線310の一端に接続さ
れている。一次巻線の他端は基準電位V2に保たれてい
る。この基準電位は本実施例では接地電位である。トラ
ンス311の二次巻線312の一端は節点Aに、他端は
節点Cに接続されている。出力信号IFは二次巻線31
2のセンター・タップと基準電位V1の差の電圧として
発生される。 【0017】ダイオード・ブリッジ30の各辺には、J
FET313〜316等の可変インピーダンス素子が設
けられている。JFET313〜316の各々はダイオ
ード・ブリッジ30の各辺と関連付けられており、固有
の過負荷保護を与える。JFET313〜316の各々
のゲートはソースと直結されているので、ドレイン電流
Dが小さい場合にはソース・ドレイン間のインピーダ
ンスは低い。また、ドレイン電流IDが大きくなればソ
ース・ドレイン間インピーダンスは高くなる。JFET
のこのような特性は図4中のVGS=0の場合の曲線に見
ることができる。 【0018】これらのJFETの各々の選択に当って
は、ミクサが過負荷状態ではなく、各JFETに関連付
けられたダイオードが順方向バイアスで動作している限
りにおいて、JFETのソース・ドレイン間インピーダ
ンスは関連するダイオードのインピーダンスと同程度か
それ以下であるようにされる。これらJFETの各々は
また、ダイオードの電流が、ダイオードが損傷せずに流
すことのできる最大ダイオード電流に接近するにつれ
て、その微分インピーダンスが急に増加し(そのJFE
Tに関連付けられたダイオードの微分インピーダンスよ
りも好ましくは数桁程度大きくならねばならない)、よ
って関連するダイオードを流れる電流を制限するように
選択されている。 【0019】実際、JFET313〜316は関連する
ダイオードの最大電流レベルに近いがより小さい(例え
ば最大電流レベルの90%)電流レベルになると、低微
分インピーダンス状態から高インピーダンス状態に遷移
する。図4から理解できるように、JFETはID=0
付近において最初の準線形領域(低微分インピーダンス
状態)を有する。最初の準線形領域の微分インピーダン
ス(dV/dI)はドレイン電流IDを増加していった
場合に再度出現する準線形領域(高微分インピーダンス
状態)の微分インピーダンスよりも数桁低い値を有す
る。図1の回路に示したJFET313〜316の選択
においては、ダイオード31〜34が過負荷状態でない
場合にはダイオード31〜34を流れる順方向バイアス
電流はID=0付近の準線形領域内に入るようにする。
また、ダイオード31〜34の最大電流はJFET31
3〜316の別の準線形領域内に入るようにする。ま
た、JFET313〜316も特性を揃えておき、これ
により節点Cの両側のダイオード33、34が順方向に
バイアスされている時は節点Cの電位は基本的にV1
なり、また節点Aの両側のダイオード31、32が順方
向にバイアスされている時は節点Aの電位は基本的に基
準電位V1になる様にする。 【0020】ゲート・ソース間電圧の関数としてのドレ
イン電流のカーブは、MOSFETの場合もJFETの
場合も同じ特性である。従って、可変インピーダンス素
子の他の簡単な選択として、ゲートとソースとを接続し
たMOSFETを用いることができる。ゲートとソース
(すなわち多数キャリアはここから供給される)を接続
したFETを用いれば、図4に示すような特性が得られ
る。従ってnチャネルまたはpチャネルいずれのFET
でも使用できる。ゲートとソース間の電位差がゼロでな
い場合の特性曲線は電位差がゼロの場合のものと類似し
ているので、ゲートとソース間の電圧をドレイン電流の
関数とした、更に複雑な可変インピーダンス発生器を用
いることができる。このような可変インピーダンス発生
器を用いた場合、低インピーダンス状態から高インピー
ダンス状態への遷移が一段と急峻になる様に設計するこ
とはできるが、回路がより複雑になるという欠点があ
る。 【0021】図5は本考案の他の実施例を示す図であ
る。この実施例において、ダイオード・ブリッジ50を
形成するダイオード51〜54の過負荷からの保護は、
トランス57及び511からの4本のリード線517〜
520のそれぞれに可変インピーダンス素子513〜5
16を1つずつ挿入することにより行なっている。これ
ら可変インピーダンス素子513〜516は図1に示し
た実施例の場合と同一の基準により選択されている。す
なわち、これらの可変インピーダンス素子は特性が揃っ
ていなければならず、過負荷状態でない場合においては
ダイオード51〜54の順方向バイアスのインピーダン
スとほぼ等しいかより低いインピーダンスを有しておら
ねばならず、またダイオード51〜54の最大電流値に
近づくにつれてこれらの可変インピーダンス素子のイン
ピーダンスはダイオード51〜54よりもはるかに大き
な値を持つ様にならねばならない。 【0022】しかし、可変インピーダンス素子513〜
516を図1中の可変インピーダンス素子1313〜3
16と比較すると、1つの重要な相違点がある。すなわ
ち、可変インピーダンス素子513〜516の方は双方
向性でなければならない。図1の回路においては、たと
えばダイオード31、32は節点Bから節点Dへ向かう
方向へ流れる電流を基本的に阻止する。従って、可変イ
ンピーダンス素子313、314は双方向性を有してい
る必要はなく、単方向、すなわち節点Dから節点Bへ向
かう方向の電流のみに対して所望の特性を有していれば
よい。これとは異なり、可変インピーダンス素子513
〜516の場合は、双方向性の素子でなければならな
い。と言うのは、両極性の電流が流れることが必要であ
り、また可変インピーダンス素子513〜516が電流
制限の機能を発揮するか否かは電流の極性ではなく電流
の絶対値で決まるからである。この様な可変インピーダ
ンス素子513〜516に適切なものとしては、例えば
1965年にマグロウ・ヒル社より出版された、L.
J.Sevin著の「電界効果トランジスタ」の114
頁に記載の双方向定電流源を用いることができる。 【0023】本考案は図2に示した二重平衡型ミクサ以
外にも広範囲に適用することができる。一般にミクサは
少なくとも1つの非線形素子を用いる。この非線形素子
は一対の入力信号に応答して出力信号を発生する。この
出力信号のフーリエ展開成分中には両入力信号のフーリ
エ展開成分の周波数を整数倍したものの和や差が含まれ
ている。出力信号の特定のフーリエ展開成分を抑圧する
ために種々のミクサが設計されている(例えば、入力信
号の整数倍成分を抑圧できるように)。多くのミクサに
おいて、非線形素子は入力源に直列接続されているイン
ピーダンス素子であり、そのインピーダンスは本素子を
流れる電流の関数である。ミクサとして動作するために
は、このインピーダンスは、ミクサの動作領域において
流れる電流に対して非線形関数で電圧降下を生じるよう
にしなければならない。また過負荷に対して保護を与え
るためには、この非線形素子の微分インピーダンスは動
作領域の両側の隣接する制限領域においては急激に増加
しなければならない。ダイオードの微分インピーダンス
は逆バイアス状態においては急激に増加するので、隣接
する領域の一方においてはある固有の過負荷保護特性を
有することになる。しかし、順方向に深いバイアスをか
けた状態においては微分インピーダンスはそれほど大き
く増加しない。従って、もう一方の隣接する領域におい
ては、電流レベルが動作状態を越えた時に低インピーダ
ンスから高インピーダンスに遷移する可変インピーダン
ス素子(例えばJFET又はMOSFET、あるいはよ
り複雑な回路等)を直列に接続することにより過大電流
に対して保護しなければならない。 【0024】 【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
簡単な構成で、過負荷に対して充分な保護が与えられた
ミクサを得ることができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mixer, and more particularly, to an overload protected mixer. 2. Description of the Related Art Mixers are used for frequency conversion and phase detection of spectrum analyzers, selective level meters, PLLs, radio receivers and the like. FIG. 2 shows a general form of a general double-balanced mixer. The mixer shown is a diode bridge 10 consisting of four diodes 11 to 14 connected in series to form a loop.
Is used. The pair of transformers 17 and 111 are connected to the diode bridge 1 so that input signals from a pair of input signal sources such as the local oscillator 15 and the high-frequency source 19 can be supplied.
Connected to 0. The nodes B and D of the diode bridge are connected to both ends of the secondary winding 38 of the transformer 17, and the center tap of the secondary winding 38 is grounded. Similarly, nodes A and C of diode bridge 10
Are connected to both ends of the secondary winding 312 of the transformer 111. An output signal is generated at the center tap of the secondary winding 312 of the transformer 111. This signal is shown in FIG. 2 as the output signal IF between the center tap and ground. When this mixer is used for frequency conversion,
The amplitude of the input signal from the local oscillator 15 is generally set to be much larger than the amplitude of the high-frequency input signal. In this case, the voltage drop across the diodes 11 to 14 is
7 depends on the voltage supplied to the diode loop. Since the center tap of the secondary winding of the transformer 17 is grounded, the local oscillator 15 drives at a voltage obtained by subtracting the voltage at the node D from the node B. Therefore, when node B is at a high voltage, diodes 11 and 12 are reverse biased, and diodes 13 and 14 are forward biased. Accordingly, the path from the node A to the center tap of the secondary winding of the transformer 17 via the diodes 11 and 12 has a high impedance, and the center C of the secondary winding of the transformer 17 via the diodes 13 and 14 from the node C. -The path to the tap has low impedance. Therefore, diodes 11 to 14
Operate as switches, each having a high impedance or low impedance state, in response to a local oscillator signal. The diodes 13 and 14 are connected to a local oscillator 15
The characteristics of these diodes are made uniform with respect to the quasi-directional current due to the input signal of FIG. If the impedances are equal, the node C is at the ground potential when there is no high-frequency input signal. When the high-frequency input signal is small compared to the local oscillator input signal, the voltage at the node C keeps substantially the ground potential. However, when the high-frequency input signal is small, a large voltage amplitude is generated at the node A due to the diodes 11 and 12 having high impedance due to reverse bias. Therefore, the transformer 111
The lower end of the secondary winding is maintained at ground potential, while the upper end of the winding is floating (i.e., nodes B and D and this secondary winding because diodes 11 and 12 are in a high impedance state due to reverse bias). It is effectively cut off from the upper end of the line). Therefore, the output signal I
F is equal to the signal generated in the lower half winding by the high frequency input signal. When the local oscillator input signal swings to the negative side,
The diodes 11 and 12 are forward biased, and the diodes 13 and 14 are reverse biased. Since the diodes 11 and 12 have the same characteristics, they have the same forward bias impedance in the operating state. For the same reason as described above, the upper side of the secondary winding of the transformer 111 is effectively held at the ground potential, and the lower side is in a floating state. As a result, the polarity of the output signal IF is inverted each time the polarity of the local oscillator input signal is inverted. Therefore, the output signal IF is proportional to the product of the high-frequency signal and the square wave, which is an alternating voltage having the same amplitude and opposite polarity. Therefore, the output signal includes a frequency component equal to the frequency of the high-frequency input signal multiplied by an integer times the frequency of the local oscillator input signal and added or subtracted. In fact, in the case of a mixer, the output signal contains a frequency component that is slightly different from the above description, and is equal to the result of adding or subtracting the integer multiple of the frequency of the high frequency signal from the integer multiple of the input signal from the local oscillator. It is. [0006] The local oscillator input signal is generally selected to be large enough to allow current to flow near the point of maximum forward bias current such that the diode will not be damaged. This is because the impedance at the time of forward bias is reduced so that the nodes of the two forward-biased diodes are almost at the ground potential. (Since the high-frequency input signal is small, it is appropriate to evaluate the effect of this signal.) The important impedance is a value obtained by differentiating the voltage between both ends of the diode with the current flowing through the diode, that is, dV / dI, and is inversely proportional to the current I. However, setting the operating conditions in this way has the disadvantage that the diode is particularly susceptible to damage when there is an input signal exceeding the rated operating input signal to the diode. [0007] In many applications, the mixer is located at an input port of the device, and a local oscillator input signal and / or a high frequency input signal is provided thereto by a user. Therefore, in such a case, it is necessary to protect the mixer when the input signal exceeds the rated range. The main current method of providing protection against excessive power that can damage the diode is to inform the user of the maximum allowable power of the diode and adhere to it (obviously in an unreliable way). However, there is a case in which a circuit for impedance matching or attenuation called an amplifier or a pad (pads) having a built-in overload protection function is provided in front of the mixer. This overload protection may be in the form of a voltage clamp that limits the maximum input voltage to a certain predetermined value. As another protection method, there is a circuit shown in FIG. In the figure, a diode bridge 20 has a pair of diodes on each side (ie, a diode 21,
213, diodes 24, 214, diodes 23, 2
15 and diodes 24, 216).
This distributes the power consumption on each side to the two diodes in the pair, and the diode bridge can handle twice the power without damage. However, assuming that this diode bridge has the same operating characteristics as the circuit shown in FIG. 2, it has the same forward current characteristics as the diode bridge shown in FIG. Therefore, the mixer of FIG. 3 requires twice the input power of the mixer shown in FIG. 2, and the risk of damage is increased only by the increase in power at the same rate as the circuit shown in FIG. Appears similarly.
Thus, in the prior art, the current flowing through the mixer is
The technical idea of protecting the mixer by controlling the eyes
Is not planned, and therefore provides insufficient protection against overload.
there were. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art and to provide a mixer which eliminates the risk of destruction due to overload. SUMMARY OF THE INVENTION In a preferred embodiment of the present invention, a double balanced mixer with inherent overload protection is provided. The mixer uses a diode bridge having four sides connected at four points to form a closed loop. A first input source is connected via a first transformer to a first pair of opposing nodes in the loop. Also, the second
Are connected to other node pairs in the loop via a second transformer. In the preferred embodiment, each side of the loop includes a diode and a variable impedance element. In another embodiment of the invention, the sides in the loop include diodes and the leads from each transformer to the diode loop include a variable impedance element. The cathode of each diode is connected to the anode of another diode in the loop. In the preferred embodiment, this connection is made through a variable impedance element. The center of the secondary winding of the first transformer
Tap is maintained at a fixed voltage V 1. The output signal is generated by the difference between the center tap and the voltage V 0 which secondary winding of the second transformer. The characteristics of the four diodes and the four variable impedance elements are aligned to have the same characteristics under recommended operating conditions. By performing such matching, both input signal frequency components in the output signal IF can be removed. This is useful because the most important component of the output signal is the sum or difference between the frequencies of both input signals. The variable impedance element can take various configurations. In any case, the variable impedance element must have low impedance in the rated operating state of the circuit, and without the variable impedance element, the diode bridge is High impedance must be present for input signals that far exceed the rated operating conditions that would be damaging. In a preferred embodiment, a junction FET (JFET) having a gate connected to a source or a drain is used as the variable impedance element. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a double balanced mixer having an inherent overload protection means according to a preferred embodiment of the present invention. The mixer has a diode bridge 30 connected at nodes A, B, C and D such that four sides form a loop ABCD. Diode bridge 3
Each side of 0 includes one of the diodes 31 to 34, respectively. Each cathode of these diodes 31 to 34 is connected to another one of these diodes via a variable impedance element. A signal from an input signal source such as a local oscillator 35 is supplied as a first input signal. In some applications, this input signal is provided by the user and is completely under the control of the user. The local oscillator 35 is connected to one end of the primary winding 36 of the first transformer 37. The other end of the primary winding is maintained at a reference potential V 0. In this embodiment, the reference potential V 0 which is a ground potential. Transformer 37
Both ends of the secondary winding 38 each node B, is connected to the D, also the center tap is kept at a reference potential V 1. In this embodiment, the reference potential V 1 was a ground potential. A second signal from an input signal source such as the high-frequency signal source 39
Are supplied. This signal is typically supplied by the user, in which case there is no need to generate a high frequency signal in the mixer. The high frequency signal source 39 is connected to one end of the primary winding 310 of the second transformer 311. The other end of the primary winding is maintained at a reference potential V 2. This reference potential is the ground potential in this embodiment. One end of the secondary winding 312 of the transformer 311 is connected to the node A, and the other end is connected to the node C. The output signal IF is the secondary winding 31
It is generated as the second center tap and the difference between the voltage of the reference potential V 1. Each side of the diode bridge 30 has a J
Variable impedance elements such as FETs 313 to 316 are provided. Each of the JFETs 313-316 is associated with each side of the diode bridge 30 and provides inherent overload protection. Since the gate of each of the JFETs 313 to 316 is directly connected to the source, when the drain current ID is small, the impedance between the source and the drain is low. Also, as the drain current ID increases, the source-drain impedance increases. JFET
This characteristic can be seen from the curve for V GS = 0 in FIG. In selecting each of these JFETs, as long as the mixer is not overloaded and the diode associated with each JFET is operating at forward bias, the source-drain impedance of the JFET will be The impedance is set to be equal to or less than the impedance of the associated diode. Each of these JFETs also has a sudden increase in its differential impedance (its JFE) as the diode current approaches the maximum diode current that the diode can carry without damage.
It must be preferably several orders of magnitude greater than the differential impedance of the diode associated with T), and is thus selected to limit the current flowing through the associated diode. In fact, JFETs 313-316 transition from a low differential impedance state to a high impedance state when the current level is near, but lower (eg, 90% of the maximum current level) of the associated diode. As can be understood from FIG. 4, JFET has ID = 0.
Near the first quasi-linear region (low differential impedance state). The differential impedance (dV / dI) in the first quasi-linear region has a value several orders of magnitude lower than the differential impedance in the quasi-linear region (high differential impedance state) that appears again when the drain current ID is increased. In the selection of the JFETs 313 to 316 shown in the circuit of FIG. 1, when the diodes 31 to 34 are not overloaded, the forward bias current flowing through the diodes 31 to 34 falls within a quasi-linear region near ID = 0. To do.
The maximum current of the diodes 31 to 34 is JFET31.
Try to fall within another quasi-linear region of 3-316. The characteristics of the JFETs 313 to 316 are also uniformed, so that when the diodes 33 and 34 on both sides of the node C are forward-biased, the potential of the node C basically becomes V 1 , and the potential of the node a when the both sides of the diodes 31 and 32 are forward biased basically to such becomes the reference potential V 1. The drain current curve as a function of gate-source voltage has the same characteristics for both MOSFETs and JFETs. Therefore, as another simple choice of the variable impedance element, a MOSFET having a gate and a source connected can be used. If an FET in which a gate and a source (that is, majority carriers are supplied from here) are used is used, characteristics as shown in FIG. 4 can be obtained. Therefore, either n-channel or p-channel FETs
But can be used. Since the characteristic curve when the potential difference between the gate and the source is not zero is similar to that when the potential difference is zero, a more complicated variable impedance generator in which the voltage between the gate and the source is a function of the drain current is used. Can be used. When such a variable impedance generator is used, it can be designed so that the transition from the low impedance state to the high impedance state becomes steeper, but there is a disadvantage that the circuit becomes more complicated. FIG. 5 is a view showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, the protection of the diodes 51-54 forming the diode bridge 50 from overload is:
Four leads 517- from transformers 57 and 511
520 each having a variable impedance element 513-5.
16 are inserted one by one. These variable impedance elements 513 to 516 are selected based on the same criteria as in the embodiment shown in FIG. That is, these variable impedance elements must have the same characteristics, and have an impedance substantially equal to or lower than the forward biased impedance of the diodes 51 to 54 when not in an overload state, Also, as the current approaches the maximum value of the diodes 51 to 54, the impedance of these variable impedance elements must have a much larger value than the diodes 51 to 54. However, the variable impedance elements 513-
516 is a variable impedance element 1313-3 in FIG.
There is one important difference as compared to 16. That is, the variable impedance elements 513 to 516 must be bidirectional. In the circuit of FIG. 1, for example, diodes 31 and 32 basically block a current flowing in a direction from node B to node D. Therefore, the variable impedance elements 313 and 314 do not need to have bidirectionality, but need only have desired characteristics in a single direction, that is, only in a direction from the node D to the node B. Unlike this, the variable impedance element 513
In the case of 5516, the element must be a bidirectional element. This is because it is necessary for a current of both polarities to flow, and whether or not the variable impedance elements 513 to 516 exhibit the current limiting function is determined not by the polarity of the current but by the absolute value of the current. . Suitable examples of such variable impedance elements 513 to 516 include, for example, L.M.
J. 114 of "Field Effect Transistor" by Sevin
The bidirectional constant current source described on page can be used. The present invention can be widely applied to other than the double balanced type mixer shown in FIG. Generally, a mixer uses at least one nonlinear element. The nonlinear element generates an output signal in response to a pair of input signals. The Fourier expansion component of this output signal includes the sum or difference of the product obtained by multiplying the frequency of the Fourier expansion component of both input signals by an integer. Various mixers have been designed to suppress specific Fourier expansion components of the output signal (eg, to be able to suppress an integer multiple of the input signal). In many mixers, the non-linear element is an impedance element connected in series with the input source, the impedance of which is a function of the current flowing through the element. In order to operate as a mixer, this impedance must cause a voltage drop in a non-linear function to the current flowing in the operating region of the mixer. Also, in order to provide protection against overload, the differential impedance of this non-linear element must increase sharply in adjacent restricted areas on both sides of the operating area. Since the differential impedance of the diode increases rapidly in a reverse bias condition, one of the adjacent regions will have some inherent overload protection characteristics. However, when a deep forward bias is applied, the differential impedance does not increase so much. Therefore, in the other adjacent region, a series connection of a variable impedance element (for example, a JFET or a MOSFET, or a more complicated circuit) that transitions from a low impedance to a high impedance when the current level exceeds the operating state. Must be protected against excessive current. As described above, according to the present invention,
With a simple configuration, a mixer with sufficient protection against overload can be obtained.

【図面の簡単な説明】 【図1】本考案の一実施例のミクサの回路を示す図。 【図2】従来のミクサの回路を示す図。 【図3】従来のミクサの回路を示す図。 【図4】JFETのドレイン・ソース間電圧対ドレイン
電流特性を示す図。 【図5】本考案の別実施例のミクサの回路を示す図。 【符号の説明】 10、20、30、50:ダイオード・ブリッジ 11〜14、21〜24、213〜216、31〜3
4、51〜54:ダイオード 15、35:局部発振器 19、39:高周波信号源 17、111、37、311、57、511:トランス 36、310:一次巻線 38、312:二次巻線 313〜316:JFET 513〜516:可変インピーダンス素子 517〜520:リード線 A、B、C、D:節点 IF:出力信号 V0、V1、V2:基準電位
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a mixer circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a circuit of a conventional mixer. FIG. 3 is a diagram showing a circuit of a conventional mixer. FIG. 4 is a diagram showing drain-source voltage versus drain current characteristics of a JFET. FIG. 5 is a diagram showing a circuit of a mixer according to another embodiment of the present invention. [Description of Signs] 10, 20, 30, 50: Diode Bridges 11 to 14, 21 to 24, 213 to 216, 31 to 3
4, 51-54: Diodes 15, 35: Local oscillators 19, 39: High frequency signal sources 17, 111, 37, 311, 57, 511: Transformers 36, 310: Primary windings 38, 312: Secondary windings 313- 316: JFET 513 to 516: the variable impedance element 517 to 520: lead wire A, B, C, D: node IF: output signal V 0, V 1, V 2 : reference potential

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ハンス・オー・モルテルマンス アメリカ合衆国ワシントン州エドモン ズ・フオーテイエイス・プレイス・ウエ スト 13509 (56)参考文献 特開 昭51−54778(JP,A) 特開 昭54−84469(JP,A) 特開 昭52−75962(JP,A) 特開 昭53−60510(JP,A)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Hans au Mortermans               Edmon, Washington, United States               'S Fate Ace Place We               Strike 13509                (56) References JP-A-51-54778 (JP, A)                 JP-A-54-84469 (JP, A)                 JP-A-52-75962 (JP, A)                 JP-A-53-60510 (JP, A)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】 1.第1の入力信号が印可される第1の入力ポートと、
前記第1の入力信号と混合すべき第2の入力信号が印可
される第2の入力ポートと、出力ポートを有するミクサ
において、 前記ミクサは、4つの頂点を有し、前記頂点の間の辺の
各々にダイオードを有するダイオードブリッジを含み、 前記ダイオードブリッジの各辺には当該辺に含まれるダ
イオードに直列に非線型インピーダンスが挿入され、 前記非線型インピーダンスの各々は、当該非線型インピ
ーダンスの電流が所定値を越えないときはほぼ前記ダイ
オードのインピーダンス以下の値を取り、当該非線型イ
ンビーダンスの電流が前記所定値を越えたとき前記ダイ
オードの微分インピーダンスよりも充分に大きい値を取
ことを特徴とするミクサ。 2.前記非線形インピーダンスの各々は、ゲートがソー
スまたはドレインに接続されたFETであることを特徴
とする請求項1記載のミクサ。
(57) [Rules for requesting registration of utility model] A first input port to which a first input signal is applied;
In a mixer having a second input port to which a second input signal to be mixed with the first input signal is applied and an output port, the mixer has four vertices, and an edge between the vertices Each includes a diode bridge having a diode, and a non-linear impedance is inserted into each side of the diode bridge in series with a diode included in the side, and each of the non-linear impedances is
When the dance current does not exceed the specified value, the die
Take a value equal to or less than the impedance of the
When the ambient current exceeds the predetermined value, the die
Take a value sufficiently larger than the differential impedance of the
Mixer, characterized in that that. 2. The mixer according to claim 1, wherein each of the non-linear impedances is an FET having a gate connected to a source or a drain.
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