JP2752903B2 - 周波数逓倍器 - Google Patents

周波数逓倍器

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JP2752903B2 JP6123818A JP12381894A JP2752903B2 JP 2752903 B2 JP2752903 B2 JP 2752903B2 JP 6123818 A JP6123818 A JP 6123818A JP 12381894 A JP12381894 A JP 12381894A JP 2752903 B2 JP2752903 B2 JP 2752903B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高周波数信号を周波数逓
倍するバランス型の周波数逓倍器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の周波数逓倍器が公開特許
公報,昭61−156905号に開示されている。この
周波数逓倍器は、入力信号(基本波信号)をまず電力分
配器によって2分岐し、分岐された上記入力信号を2つ
の整流型周波数逓倍回路(例えばダイオード)によって
それぞれ2逓倍し、これら2逓倍された出力信号(逓倍
波信号)を同相合成型の電力合成回路によって合成して
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術を用い
る周波数逓倍器は、整流型周波数逓倍器の生じる,また
はこれに供給される直流電流が外部回路に流れるのを阻
止するため、基本波信号または/および逓倍波信号の伝
送路中にコンデンサ挿入を必要としている。
【0004】また、この周波数逓倍器は、上記基本波信
号が出力される逓倍波信号中に混入するのを防ぐため
に、整流型周波数逓倍回路の出力側に基本波抑圧回路が
必要である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の周波数逓倍器
は、入力端子に受けた基本波信号を直流分離の1/4波
長結合線路をそれぞれ接続した2つの出力端子に90°
位相差で分配する基本波用90°ハイブリッドと、前記
出力端子の各各にそれぞれ接続され前記基本波信号を2
逓倍して逓倍波信号をそれぞれ生じる第1および第2の
周波数逓倍素子と、前記逓倍波信号の各各を2つの入力
端子に90°位相差でそれぞれ受けこれら逓倍波信号
前記入力端子の各各に接続された直流分離の前記逓倍
波信号の1/4波長結合線路を介して出力端子で合成す
逓倍波用90°ハイブリッドとを備える。
【0006】前記周波数逓倍器の一つは、前記基本波用
90°ハイブリッドが、前記基本波信号の1/4波長長
さをそれぞれ有する第1および第2の伝送線路と、前記
基本波信号の1/4波長長さをそれぞれ有するとともに
直流的に分離された2つの線路からなる第1および第2
の信号結合線路とを有し、前記第1の伝送線路の一端と
前記第1の信号結合線路の一端とを共に前記入力端子に
接続し、前記第1の伝送線路の他端と前記第2の信号結
合線路の一端とを共にアイソレーション端子に接続し、
前記第1の信号結合線路の他端と前記第2の伝送線路の
一端とを共に前記出力端子の一つに接続し、前記第2の
信号結合線路の他端と前記第2の伝送線路の他端とを共
に前記出力端子の別の一つに接続しており、前記逓倍波
用90°ハイブリッドが、前記逓倍波信号の1/4波長
長さをそれぞれ有する第3および第4の伝送線路と、前
記逓倍波信号の1/4波長長さをそれぞれ有するととも
に直流的に分離された2つの線路からなる第3および第
4の信号結合線路とを有し、前記第3の伝送線路の一端
と前記第3の信号結合線路の一端とを共に前記入力端子
の一つに接続し、前記第3の伝送線路の他端と前記第
の信号結合線路の一端とを共に前記入力端子の別の一つ
に接続し、前記第3の信号結合線路の他端と前記第4の
伝送線路の一端とを共に前記出力端子に接続し、前記第
4の信号結合線路の他端と前記第4の伝送線路の他端と
を共にアイソレーション端子に接続している構成をとる
ことができる。
【0007】
【実施例】次に本発明について図面を説明して説明す
る。
【0008】図1は本発明の一実施例による周波数逓倍
器の平面図である。また、図2は本実施例の動作を説明
するための信号ベクトル図であり、(a)は90°ハイ
ブリッド1の出力端子における基本波信号のベクトル、
(b)はダイオード2および4の生じる逓倍波信号のベ
クトル、(c)は90°ハイブリッド6の入力端子にお
ける逓倍波信号のベクトルを示している。
【0009】このバランス型の周波数逓倍器は、誘電体
基板としてアルミナセラミック基板またはテフロン基板
を用いるマイクロストリップ基板30上に形成してい
る。マイクロストリップ基板30は、図示されている表
面に、マイクロストリップ線路21,22,23および
24と基本波用90°ハイブリッド1用および逓倍波用
90°ハイブリッド6のマイクロストリップ導体とチョ
ークコイル11および13と接地回路3,5,8,1
0,12および14用の導体パターンとを形成し、図示
されない裏面の全面に接地導体を形成している。上記接
地回路の導体パターンの各各は、スルーホールで上記接
地導体に接続される。
【0010】マイクロ波等の高周波数信号である基本波
信号は、マイクロストリップ線路21に設けた信号入力
端21aに入力され、さらに、基本波用90°ハイブリ
ッド1の入力端子1aに供給される。このハイブリッド
1は上記基本波信号を入力端子1aとは直流的に分離さ
れた出力端子1cおよび1dに90°位相差で分配する
90°ハイブリッドである(図2(a)参照)。なお、
ハイブリッド1のアイソレーション端子1bでは、接続
した終端抵抗器7および接地回路8によって不要な高周
波数信号を吸収する。
【0011】出力端子1cに生じた基本波信号は、マイ
クロストリップ線路22の基本波伝送路22aを介して
ダイオード2に供給される。また、出力端子1dに生じ
た基本波信号は、マイクロストリップ線路23の基本波
伝送路23aを介してダイオード4に供給される。基本
波伝送路22aと23aとはほぼ等長としている。ダイ
オード2およびダイオード4は、基本波信号を2逓倍し
た逓倍波信号をそれぞれ生じる。ダイオード2が生じた
逓倍波信号とダイオード4が生じた逓倍波信号との間に
は互いに180°(π)の位相差がある(図2(b)参
照)。ここで、ダイオード2は、アノードを接地回路3
によって接地し、カソードを基本波信号および逓倍波信
号に対して高インピーダンスを呈するチョークコイル1
1を介して接地回路12によって接地し、直流帰路を形
成している。また、ダイオード4も、アノードを接地回
路4によって接地し、カソードをチョークコイル11を
介して接地回路14によって接地し、直流帰路を形成し
ている。なお、ダイオード2および4には、逓倍効率の
向上効果等を狙って外部よりバイアス電流を供給するこ
とができる。
【0012】ダイオード2で生じた逓倍波信号はマイク
ロストリップ線路22の逓倍波伝送路22bを介して逓
倍波用90°ハイブリッド6の入力端子6aに供給さ
れ、ダイオード4で生じた逓倍波信号はマイクロストリ
ップ線路23の逓倍波伝送路23bを介して逓倍波用9
0°ハイブリッド6の入力端子6bに供給される。ここ
で、逓倍波伝送路23bの長さは、逓倍波伝送路22b
より、逓倍波信号の1/4波長(λg2/4)だけ長く
している。このため、入力端子6bへ供給される逓倍波
信号の位相は、入力端子6aへ供給される逓倍波信号の
位相より90°遅れとなる(図2(c)参照)。
【0013】逓倍波用90°ハイブリッド6は、入力端
子6aおよび6bに90°位相差でそれぞれ受けた逓倍
波信号をこれら入力端子6aおよび6bとは直流的に分
離された出力端子6cに合成して生じる。出力端子6c
に生じた逓倍波信号は、マイクロストリップ線路24に
設けた信号出力端24aから出力される。なお、ハイブ
リッド6のアイソレーション端子6bでは、接続した終
端抵抗器9および接地回路10によって不要な高周波数
信号を吸収する。
【0014】本実施例の周波数逓倍回路は、基本波用ハ
イブリッド1および逓倍波用ハイブリッド6により、周
波数逓倍素子であるダイオード2および4で生じる直流
電流,あるいは場合によりこれらダイオード2および4
に供給される直流電流が外部回路に流れるのを阻止して
いるので、この直流阻止のために、基本波信号および逓
倍波信号の伝送路にコンデンサを挿入する必要がない。
【0015】次に、本実施例の周波数逓倍器に用いた基
本波用90°ハイブリッド1および逓倍波用90°ハイ
ブリッド6について詳しく説明する。
【0016】基本波用90°ハイブリッド1は、上記基
本波信号の波長λg1の1/4の長さ(λg1/4)を
有するマイクロストリップ線路1eおよび1hと、上記
基本波信号の1/4波長(λg1/4)を有するととも
に直流的に分離された2つの線路(結合線路)からなる
信号結合線路1fおよび1gとを有する。マイクロスト
リップ線路1eの一端と信号結合線路1fの一端とが共
に入力端子1aに接続され、マイクロストリップ線路1
eの他端と信号結合線路1gの一端とが共にアイソレー
ション端子1bに接続され、信号結合線路1fの他端と
マイクロストリップ線路1hの一端とが共に出力端子1
cに接続され、信号結合線路1gの他端とマイクロスト
リップ線路1hの他端とが共に出力端子1dに接続され
ている。
【0017】ここで、信号結合線路1fおよび1gの長
さは基本波信号の1/4波長であるので、信号結合線路
1fおよび1gは基本波のみを通過させる帯域通過フィ
ルタとして動作する。従って、このハイブリッド1は、
ダイオード2および4で発生する逓倍波の入力端子1a
への通過を、このハイブリッド1の基本的形態ともいえ
るラットレース型ハイブリッド等よりはるかに効率よく
阻止する。基本波信号の入力端子1aへの反射も、この
90°ハイブリッドの基本的性質によってもとより阻止
される。
【0018】また、逓倍波用90°ハイブリッド6は、
上記逓倍波信号の波長λg2の1/4の長さ(λg2/
4)を有するマイクロストリップ線路6eおよび6h
と、上記逓倍波信号の1/4波長(λg2/4)を有す
るとともに直流的に分離された2つの線路(結合線路)
からなる信号結合線路6fおよび6gとを有する。マイ
クロストリップ線路6eの一端と信号結合線路6fの一
端とが共に入力端子6aに接続され、マイクロストリッ
プ線路6eの他端と信号結合線路6gの一端とが共に入
力端子6bに接続され、信号結合線路6fの他端とマイ
クロストリップ線路6hの一端とが共に出力端子6cに
接続され、信号結合線路6gの他端とマイクロストリッ
プ線路6hの他端とが共にアイソレーション端子1dに
接続されている。
【0019】ここで、信号結合線路6fおよび6gの長
さは逓倍波信号の1/4波長であるので、信号結合線路
6fおよび6gは2逓倍波のみを通過させる帯域通過フ
ィルタとして動作する。従って、このハイブリッド6
は、ダイオード2および4から伝送されてくる基本波信
号および2逓倍波(逓倍波信号)以外の逓倍波の出力端
子6cへの通過を阻止する。
【0020】上述したとおり、本実施例の周波数逓倍器
は、周波数逓倍素子であるダイオード2および4の入力
側および出力側,つまりマイクロストリップ線路22お
よび23に上記基本波信号あるいは上記逓倍波信号の同
調用の整合回路を設けなくとも、信号入力端21aへの
基本波信号の反射および上記逓倍波の洩れ,信号出力端
24aへの上記基本波信号および上記逓倍波の洩れを阻
止することができ、回路の大きさを縮減できる。なお、
周波数逓倍効率等の向上のための整合回路の付加は、こ
の周波数逓倍回路の大きさ縮減効果を減殺するものであ
るが、本発明はこれを禁止するものではない。
【0021】また、本実施例では、周波数逓倍素子とし
てダイオードを用いてたが、これに代えて電界効果トラ
ンジスタ等,周知の周波数逓倍素子を用いることができ
るのは勿論である。この場合にはバイアス供給回路等を
若干変更する必要がある。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、入力端子
に受けた基本波信号を前記入力端子とは直流的に分離さ
れた2つの出力端子に90°位相差で分配する基本波用
90°ハイブリッドと、前記出力端子の各各にそれぞれ
接続され前記基本波信号を2逓倍して逓倍波信号をそれ
ぞれ生じる第1および第2の周波数逓倍素子と、前記逓
倍波信号の各各を2つの入力端子に90°位相差でそれ
ぞれ受けこれら逓倍波信号を前記入力端子とは直流的に
分離された出力端子に合成して生じる逓倍波用90°ハ
イブリッドとを備えるので、上記周波数逓倍素子に生じ
る,またはこれに供給される直流電流が外部回路に流れ
るのを阻止するためのコンデンサを必要とせず、回路構
成の簡易化およびコストダウンを達成できる効果があ
る。
【0023】また、本発明の一つは、前記基本波用90
°ハイブリッドが前記基本波信号の1/4波長長さをそ
れぞれ有するとともに直流的に分離された2つの線路か
らなる第1および第2の信号結合線路とを有し、前記逓
倍波用90°ハイブリッドが、前記逓倍波信号の1/4
波長長さをそれぞれ有するとともに直流的に分離された
2つの線路からなる第3および第4の信号結合線路とを
有するので、上記周波数逓倍素子の入力側および出力側
上記基本波信号あるいは上記逓倍波信号の同調用の整合
回路を設けなくとも、上記基本波信号の入力端への基本
波信号の反射および不要逓倍波の洩れ,上記逓倍波信号
の出力端への上記基本波信号および上記不要逓倍波の洩
れを阻止することができ、回路の大きさを縮減できると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による周波数逓倍器の平面図
である。
【図2】本実施例の動作を説明するための信号ベクトル
図であり、(a)は90°ハイブリッド1の出力端子に
おける基本波信号のベクトル、(b)はダイオード2お
よび4の生じる逓倍波信号のベクトル、(c)は90°
ハイブリッド6の入力端子における逓倍波信号のベクト
ルを示している。
【符号の説明】
1,6 90°ハイブリッド 1a,6a,6b 入力端子 1c,1d,6c 出力端子 1d,6d アイソレーション端子 1e,1h,6e,6h マイクロストリップ線路 1f,1g,6f,6g 信号結合線路 2,4 ダイオード 3,5,8,10,12,14 接地回路 7,9 終端抵抗器 11,13 チョークコイル 21〜24 マイクロストリップ線路 21a 信号入力端 22a,23a 基本波伝送路 22b,23b 逓倍波伝送路 24a 信号出力端 30 マイクロストリップ基板

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力端子に受けた基本波信号を直流分離
    の1/4波長結合線路をそれぞれ接続した2つの出力端
    子に90°位相差で分配する基本波用90°ハイブリッ
    ドと、前記出力端子の各各にそれぞれ接続され前記基本
    波信号を2逓倍して逓倍波信号をそれぞれ生じる第1お
    よび第2の周波数逓倍素子と、前記逓倍波信号の各各を
    2つの入力端子に90°位相差でそれぞれ受けこれら
    逓倍波信号を前記入力端子の各各に接続された直流分離
    の前記逓倍波信号の1/4波長結合線路を介して出力端
    で合成する逓倍波用90°ハイブリッドとを備えるこ
    とを特徴とする周波数逓倍器。
  2. 【請求項2】 前記基本波用90°ハイブリッドが、前
    記基本波信号の1/4波長長さをそれぞれ有する第1お
    よび第2の伝送線路と、前記基本波信号の1/4波長長
    さをそれぞれ有するとともに直流的に分離された2つの
    線路からなる第1および第2の信号結合線路とを有し、
    前記第1の伝送線路の一端と前記第1の信号結合線路の
    一端とを共に前記入力端子に接続し、前記第1の伝送線
    路の他端と前記第2の信号結合線路の一端とを共にアイ
    ソレーション端子に接続し、前記第1の信号結合線路の
    他端と前記第2の伝送線路の一端とを共に前記出力端子
    の一つに接続し、前記第2の信号結合線路の他端と前記
    第2の伝送線路の他端とを共に前記出力端子の別の一つ
    に接続しており、 前記逓倍波用90°ハイブリッドが、前記逓倍波信号の
    1/4波長長さをそれぞれ有する第3および第4の伝送
    線路と、前記逓倍波信号の1/4波長長さをそれぞれ有
    するとともに直流的に分離された2つの線路からなる第
    3および第4の信号結合線路とを有し、前記第3の伝送
    線路の一端と前記第3の信号結合線路の一端とを共に前
    記入力端子の一つに接続し、前記第3の伝送線路の他端
    と前記第の信号結合線路の一端とを共に前記入力端子
    の別の一つに接続し、前記第3の信号結合線路の他端と
    前記第4の伝送線路の一端とを共に前記出力端子に接続
    し、前記第4の信号結合線路の他端と前記第4の伝送線
    路の他端とを共にアイソレーション端子に接続している
    ことを特徴とする請求項1記載の周波数逓倍器。
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