JP2737678B2 - スロットライン型シングルバランスミキサ - Google Patents

スロットライン型シングルバランスミキサ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波による周波
数変換器用のスロットライン型シングルバランスミキサ
に関し、特に、ミキサの変換損の周波数特性を良好にす
ることができるスロットライン型シングルバランスミキ
サに関する。
【0002】
【従来の技術】多層プリント基板は、実装する回路を各
層に分離させて構成することができ、回路の平面面積を
小さくすることができるという利点を有し、地上幹線系
のマイクロ波通信システムでは、このような利点に着眼
し、多層プリント基板に構成したスロットライン型シン
グルバランスミキサが用いられている。
【0003】以下、従来の多層プリント基板に構成した
スロットライン型シングルバランスミキサについて、図
面を参照しつつ説明する。図6は従来の四層プリント基
板に構成したスロットライン型シングルバランスミキサ
を示す側面断面図である。図7(a)〜(d)は上記ス
ロットライン型シングルバランスミキサの各層を示す平
面図である。
【0004】これら図面において、従来のスロットライ
ン型シングルバランスミキサは、三枚のプリント基板1
10,120,130を重ね合わせて第一〜第四層14
1,,142,143,144を形成し、第一層(最上
層)141と第四層(最下層)144にミキサ回路を設
けるとともに、第二及び第三層142,143に、これ
ら第一層141と第四層144の干渉を防止するための
GNDパターンを形成した構成としてあった。
【0005】すなわち、図7(a)に示すように、第一
層141には、局部発振源入力用のストリップライン1
11と信号の送受信用のストリップライン112が形成
してあり、また、図7(b)〜(d)に示すように、第
二層142、第三層143及び第四層144には、第一
〜第三GNDパターン121,131,132をそれぞ
れ形成した構成としてあった。そして、図7(d)に示
すように、第三GNDパターン132の中央部には、ス
ロットライン133が形成してあり、このスロットライ
ン133には、図6に示すように、周波数変換用の二つ
のダイオード134,135が接続してあった。
【0006】ここで、第一層141と第四層144のシ
ールド性を担保するため、第一及び第二GNDパターン
121,131は、ストリップライン111及びストリ
ップライン112と対応する基板両側を全て導体とした
構成(いわゆるベタアース)としてあり、また、外部へ
のシールド性を担保するため、第三GNDパターン13
2のストリップライン111及びストリップライン11
2と対応する基板両側もベタアースとしてあった。そし
て、これら第一〜第三GNDパターン121,131,
132は、四層プリント基板110,120,130の
端面に形成したサイドメタル(ショート端面)171,
172と接続してあり、それぞれ同電位となっていた。
【0007】また、局部発振源入力用のストリップライ
ン111とスロットライン133の一端近傍、及び、信
号の送受信用のストリップライン112とスロットライ
ン133の他端近傍は、ぞれぞれ信号用スルーホール1
51,151によって接続してあった。さらに、ストリ
ップライン111,112等のインピーダンス特性が変
化するのを防ぐため、各GNDパターン121,13
1,132を複数のGND変換用スルーホール152に
よって接続し、GND変換を行なっていた。またさら
に、これらGND変換用スルーホール152は、四層プ
リント基板110,120,130を三つに区分し、局
部発振信号伝搬エリア161、ミキサエリア162、送
受信号伝搬エリア163を形成していた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来のスロットライン型シングルバランスミキサでは、図
6及び図7(c),(d)に示すように、第二及び第三
GNDパターン131,132の、局部発振信号伝搬エ
リア161及び送受信号伝搬エリア163と対応する部
分(GND変換用スルーホール152から外側)を全て
導体とした構成としてあったため、第二及び第三GND
パターン131,132のインピーダンスに不連続を生
じ、特定の周波数におけるミキサの変換損が異常に大き
くなってしまうという問題があった。
【0009】すなわち、第二及び第三GNDパターン1
31,132は、四層プリント基板110,120,1
30の端面に形成したサイドメタル171,172と接
続され、電気的にショートした状態となっている。した
がって、この第二及び第三GNDパターン131,13
2の局部発振信号伝搬エリア161及び送受信号伝搬エ
リア163の部分は、GND変換用スルーホール152
にとって、ショートスタブが接続されているのと同等の
はたらきをしてしまう。
【0010】そして、本発明者が実験した結果、第二及
び第三GNDパターン131,132の局部発振信号伝
搬エリア161及び送受信号伝搬エリア163の部分の
長さlが、(x/4)λ(x=奇数、λ=ミキサが取り
扱う周波数の実効波長)となると、この部分がショート
スタブ又はオープンスタブとして作用し、GND変換用
スルーホール152のインピーダンスが無視できない大
きさとなり、第二及び第三GNDパターン131,13
2に電位の不連続が生じ、特定の周波数におけるミキサ
の変換損が異常に大きくなってしまうことが分かった。
【0011】なお、特開平3−71703号では、多層
プリント基板の第一層にマイクロストリップラインを有
する高周波回路の接続方法であって、前記多層プリント
基板の内層に形成したGNDパターンの一部を削除する
ことによって、半田ランドを設けるために前記マイクロ
ストリップラインの幅を途中で広くした場合でも特性イ
ンピーダンスを一定に保てる多層プリント基板の接続方
法が提案されている。
【0012】しかし、この特開平3−71703号の多
層プリント基板の接続方法は、内層のGNDパターンの
一部を削除することによって、プリント基板の肉厚を実
質的を大きくし、特性インピーダンスを調整するという
ものであり、このような技術では、上記問題点を解決す
ることはできない。
【0013】そこで、本発明者がさらに実験を行なった
結果、第二及び第三GNDパターン131,132の局
部発振信号伝搬エリア161及び送受信号伝搬エリア1
63の部分の長さlを、l<λ/8(λ=ミキサが取り
扱う実効波長)とすると、この部分がスタブとして作用
しなくなり、これによって、GND変換用スルーホール
のインピーダンスが小さくなり、ミキサの変換損の周波
数特性が良好となることを見出した。
【0014】本発明は、上記問題点にかんがみてなされ
たものであり、多層プリント基板の最上層と最下層に形
成した回路のシールド性、及び、外部へのシールド性を
担保しつつ、ミキサの変換損の周波数特性を良好にする
ことができるスロットライン型シングルバランスミキサ
の提供を目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載のスロットライン型シングルバランス
ミキサは、多層プリント基板の最上層と最下層にミキサ
回路を形成するとともに、複数の内層にこれらミキサ回
路をシールドするGNDパターンを形成し、これらGN
DパターンをGND変換用スルーホールによって接続
し、GND変換を行なうスロットライン型シングルバラ
ンスミキサにおいて、前記複数の内層のうち一つの内層
のほぼ全面に形成された第一GNDパターンと、この第
一GNDパターンと別の内層に形成され、前記GND変
換用スルーホールから外側の長さlを、 l<λ/8 ただし、λ=ミキサが取り扱う周波数の実効波長とした
第二GNDパターンとを備えた構成としてある。
【0016】請求項2記載のスロットライン型シングル
バランスミキサは、多層プリント基板の最上層と最下層
にミキサ回路を形成するとともに、一又は複数の内層及
び前記最下層にこれらミキサ回路をシールドするGND
パターンを形成し、これらGNDパターンをGND変換
用スルーホールによって接続し、GND変換を行なうス
ロットライン型シングルバランスミキサにおいて、前記
一又は複数の内層のうち一つの内層のほぼ全面に形成さ
れた第一GNDパターンと、前記最下層に形成され、前
記GND変換用スルーホールから外側の長さlを、 l<λ/8 ただし、λ=ミキサが取り扱う周波数の実効波長とした
第二GNDパターンとを備えた構成としてある。
【0017】請求項3記載のスロットライン型シングル
バランスミキサは、多層プリント基板の最上層と最下層
にミキサ回路を形成するとともに、一又は複数の内層に
これらミキサ回路をシールドするGNDパターンを形成
し、これらGNDパターンをGND変換用スルーホール
によって接続し、GND変換を行なうスロットライン型
シングルバランスミキサにおいて、前記多層プリント基
板の、前記GND変換用スルーホールから基板端面まで
の長さLを、 L<λ/8又はnλ/2−λ/8<L<nλ/2+λ/
8 ただし、λ=ミキサが取り扱う周波数の実効波長、n=
自然数とし、前記一又は複数の内層の全面をGNDパタ
ーンとした構成としてある。
【0018】
【作用】上記構成からなる請求項1又は2記載のスロッ
トライン型シングルバランスミキサによれば、多層プリ
ント基板の内層又は最下層に形成した、第二GNDパタ
ーンのGND変換用スルーホールから外側の長さlを、
l<λ/8(λ=ミキサが取り扱う周波数の実効波長)
としたことにより、この第二GNDパターンのGND変
換用スルーホールから外側の部分が、GND変換用スル
ーホールにオープンスタブとして作用しなくなる。これ
により、取り扱う周波数の付近においては、前記GND
変換用スルーホールのインピーダンスが小さくなり、ミ
キサの変換損の周波数特性が良好となる。
【0019】また、全面導体の第一GNDパターンを、
複数の内層のうちの一つの内層に形成してあるので、最
上層と最下層に形成したミキサ回路は確実にシールドさ
れる。
【0020】請求項3記載のスロットライン型シングル
バランスミキサによれば、多層プリント基板の、GND
変換用スルーホールから基板端面までの長さLを、L<
λ/8又はnλ/2−λ/8<L<nλ/2+λ/8と
することにより、GNDパターンのGND変換用スルー
ホールから外側の長さlも、l<λ/8又はnλ/2−
λ/8<l<nλ/2+λ/8となり、前記GNDパタ
ーンのGND変換用スルーホールから外側の部分が、前
記GND変換用スルーホールにショートスタブとして作
用しなくなる。これにより、取り扱う周波数の付近にお
いては、前記GND変換用スルーホールのインピーダン
スが小さくなり、ミキサの変換損の周波数特性が良好と
なる。
【0021】また、内層の全面をGNDパターンとして
あるので、最上層と最下層に形成したミキサ回路は確実
にシールドされる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の一実施例に係るスロットライ
ン型シングルバランスミキサについて、図面を参照しつ
つ説明する。図1は本実施例に係るスロットライン型シ
ングルバランスミキサを示す斜視図である。図2は本ス
ロットライン型シングルバランスミキサの側面断面図で
ある。図3(a)〜(d)は本スロットライン型シング
ルバランスミキサの各層を示す平面図である。図4は本
スロットライン型シングルバランスミキサの回路図であ
る。
【0023】本実施例に係るスロットライン型シングル
バランスミキサは、図1及び図2に示すように、三枚の
プリント基板10,20,30を重ね合わせた四層プリ
ント基板にミキサ回路及びGNDパターンを形成した構
成としてある。
【0024】図1及び図3(a)に示すように、四層プ
リント基板の第一層41には、局部発振源入力用のスト
リップライン11と、信号の送受信用のストリップライ
ン12が形成してある。また、図3(b)〜(d)に示
すように、第二層42、第三層43及び第四層44に
は、それぞれ第一、第二及び第三GNDパターン21,
31,32が形成してある。なお、これら第一〜第三G
NDパターン21,31,32は本発明の特徴部分であ
り、後に詳述する。第四層44(第三GNDパターン3
2)の中央には、ストリップライン11及び13の一端
側と対応するスロットライン33が形成してある。
【0025】図1及び図2に示すように、局部発振源入
力用のストリップライン11とスロットライン33の一
端近傍、及び、信号の送受信用のストリップライン12
とスロットライン33の他端近傍を、それぞれ信号用ス
ルーホール51,51によって接続してある。このスロ
ットライン33には、周波数変換用の二つのダイオード
34,35が接続してある。
【0026】また、ストリップライン11,12等のイ
ンピーダンス特性が変化するのを防止するため、第一〜
第三GNDパターン21,31,32を、複数のGND
変換用スルーホール52によって接続し、GND変換を
行なっている。
【0027】さらに、本スロットライン型シングルバラ
ンスミキサは、GND変換用スルーホール52によって
三つに区切られており、局部発振源入力用のストリップ
ライン11側を局部発振信号伝搬エリア61、中央をミ
キサエリア62、信号の送受信用のストリップライン1
2側を送受信信号伝搬エリア63としてある。
【0028】次に、第一〜第三GNDパターン21,3
1,32について、図3(b)〜(d)を参照して説明
する。図3(b)に示すように、第一GNDパターン2
1は、局部発振信号伝搬エリア61と送受信信号伝搬エ
リア63に対応する部分を全て導体とした、いわゆるベ
タアースとした構成としてある。
【0029】図3(c)に示すように、第二GNDパタ
ーン31は、局部発振信号伝搬エリア61、ミキサエリ
ア62及び送受信信号伝搬エリア63と対応する部分を
除いた、基板周縁及びGND変換用スルーホール52と
対応する部分を導体とした構成としてある。図3(d)
に示すように、第三GNDパターン32は、局部発振信
号伝搬エリア61及び送受信信号伝搬エリア63と対応
する部分を除いた、基板中央と基板両側周縁を導体とし
た構成としてある。
【0030】また、これら第二及び第三GNDパターン
31,32は、GND変換用スルーホール52から外側
の長さlを、l<λ/8としてある。ここで、λは本ミ
キサの取り扱う周波数の実効波長である。なお、長さl
は、例えば、ミキサの取り扱う周波数=6GHz、多層
プリント基板の比誘電率=4とすると、実効波長λ=約
25mmとなるから、長さl=3mm程度となる。
【0031】さらに、第一〜第三GNDパターン21,
31,32は、四層プリント基板10,20,30の端
面に形成したサイドメタル(ショート端面)71,72
と接続してあり、それぞれ同電位となっている。
【0032】このような構成からなる本実施例のスロッ
トライン型シングルバランスミキサによれば、第四層4
4に形成した第二及び第三GNDパターン31,32
の、局部発振信号伝搬エリア61及び送受信信号伝搬エ
リア63と対応する部分を削除し、これら第二及び第三
GNDパターン31,32のGND変換用スルーホール
52から外側の長さlを、l<λ/8としたことによ
り、これら第二及び第三GNDパターン31,32が、
GND変換用スルーホール52にとってオープンスタブ
として作用するのを防止することができ、GND変換用
スルーホール52のインピーダンスを十分に小さくする
ことができる。
【0033】これによって四層プリント基板の第一層4
1と第四層44に形成した回路のシールド性、及び、外
部へのシールド性を担保しつつ、ミキサの変換損の周波
数特性を良好にすることができる。
【0034】なお、本発明のスロットライン型シングル
バランスミキサは、上記実施例に限定されるものではな
い。上記実施例では、第二及び第三GNDパターン3
1,32の一部を削除して、これら第二及び第三GND
パターン31,32のGND変換用スルーホール52か
ら外側の長さlを、l<λ/8としたが、これは特に限
定されるものではなく、図5に示すように、四層プリン
ト基板10,20,30のGND変換用スルーホール5
2から外側の長さLを、L<λ/8又はnλ/2−λ/
8<L<nλ/2+λ/8とし、第二及び第三GNDパ
ターン31,32をベタアースとする構成としてもよ
い。
【0035】このような構成とすると、第二及び第三G
NDパターン31,32の、GND変換用スルーホール
52から外側の部分がショートスタブとして作用せず、
上記実施例と同様、ミキサの変換損の周波数特性を良好
にすることができる。
【0036】また、上記実施例では、四層プリント基板
に本発明のスロットライン型シングルバランスミキサを
実施した場合について説明したが、本発明は、三層以上
の多層プリント基板であれば実施可能である。
【0037】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のスロッ
トライン型シングルバランスミキサによれば、余分なG
NDパターンの一部を削除することにより、GNDパタ
ーンがGND変換用スルーホールのスタブとして作用し
なくなり、前記GND変換用スルーホールのインピーダ
ンスを小さくすることができる。これにより、多層プリ
ント基板の最上層と最下層に形成した回路のシールド
性、及び、外部へのシールド性を担保しつつ、ミキサの
変換損の周波数特性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るスロットライン型シン
グルバランスミキサを示す斜視図である。
【図2】本スロットライン型シングルバランスミキサの
側面断面図である。
【図3】同図(a)〜(d)は本スロットライン型シン
グルバランスミキサの各層を示す平面図である。
【図4】本スロットライン型シングルバランスミキサを
示す回路図である。
【図5】本発明のスロットライン型シングルバランスミ
キサの他の実施例を示す側面図である。
【図6】従来例に係るスロットライン型シングルバラン
スミキサの側面断面図である。
【図7】同図(a)〜(d)は従来のスロットライン型
シングルバランスミキサの各層を示す平面図である。
【符号の説明】
10,20,30 プリント基板 11 局部発振源入力用ストリップライン 12 信号送受信用ストリップライン 21 第一GNDパターン 31 第二GNDパターン 32 第三GNDパターン 33 スロットライン 35,35 ダイオード 41 第一層 42 第二層 43 第三層 44 第四層 51 信号用スルーホール 52 GND変換用スルーホール 61 局部発振信号伝搬エリア 62 ミキサエリア 63 送受信信号伝搬エリア

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多層プリント基板の最上層と最下層にミ
    キサ回路を形成するとともに、複数の内層にこれらミキ
    サ回路をシールドするGNDパターンを形成し、これら
    GNDパターンをGND変換用スルーホールによって接
    続し、GND変換を行なうスロットライン型シングルバ
    ランスミキサにおいて、 前記複数の内層のうち一つの内層のほぼ全面に形成され
    た第一GNDパターンと、 この第一GNDパターンと別の内層に形成され、前記G
    ND変換用スルーホールから外側の長さlを、 l<λ/8 ただし、λ=ミキサが取り扱う周波数の実効波長とした
    第二GNDパターンとを備えたことを特徴とするスロッ
    トライン型シングルバランスミキサ。
  2. 【請求項2】 多層プリント基板の最上層と最下層にミ
    キサ回路を形成するとともに、一又は複数の内層及び前
    記最下層にこれらミキサ回路をシールドするGNDパタ
    ーンを形成し、これらGNDパターンをGND変換用ス
    ルーホールによって接続し、GND変換を行なうスロッ
    トライン型シングルバランスミキサにおいて、 前記一又は複数の内層のうち一つの内層のほぼ全面に形
    成された第一GNDパターンと、 前記最下層に形成され、前記GND変換用スルーホール
    から外側の長さlを、 l<λ/8 ただし、λ=ミキサが取り扱う周波数の実効波長とした
    第二GNDパターンとを備えたことを特徴とするスロッ
    トライン型シングルバランスミキサ。
  3. 【請求項3】 多層プリント基板の最上層と最下層にミ
    キサ回路を形成するとともに、一又は複数の内層にこれ
    らミキサ回路をシールドするGNDパターンを形成し、
    これらGNDパターンをGND変換用スルーホールによ
    って接続し、GND変換を行なうスロットライン型シン
    グルバランスミキサにおいて、 前記多層プリント基板の、前記GND変換用スルーホー
    ルから基板端面までの長さLを、 L<λ/8又はnλ/2−λ/8<L<nλ/2+λ/
    8 ただし、λ=ミキサが取り扱う周波数の実効波長、n=
    自然数とし、前記一又は複数の内層の全面をGNDパタ
    ーンとしたことを特徴とするスロットライン型シングル
    バランスミキサ。
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