JP2795972B2 - 偶高調波ミクサ - Google Patents

偶高調波ミクサ

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JP2795972B2 JP2189726A JP18972690A JP2795972B2 JP 2795972 B2 JP2795972 B2 JP 2795972B2 JP 2189726 A JP2189726 A JP 2189726A JP 18972690 A JP18972690 A JP 18972690A JP 2795972 B2 JP2795972 B2 JP 2795972B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は偶高調波ミクサに係わるものであり、特に
偶高調波ミクサにおけるフィルタの削減に関するもので
ある。
[従来の技術] 第6図は例えば1986年第16回European Microwave C
onference Proceedingsのp418〜p422に記載されたよう
な従来の偶高調波ミクサの一例を示す構成図であり、高
周波信号(周波数frf)と局発信号(周波数fl0)とを入
力し、中間周波信号(周波数fif)としてfl0の偶数倍の
周波数とfrfとの差の周波数を出力するダウンコンバー
タ用偶高調波ミクサの例である。図において、(1)は
高周波信号端子、(2)は局発信号端子、(3)は中間
周波信号端子、(4a)、(4b)はダイオード、(5)は
逆極性のダイオード(4a)、(4b)を並列接続して構成
されるアンチパラレルダイオードペア、(6)は中間周
波信号を通過させる低域通過フィルタ、(7)は局発信
号を通過させる高域通過フィルタ、(8)は低域通過フ
ィルタ(6)と高域通過フィルタ(7)とから構成され
る分波器、(9)は高周波信号を阻止する帯域阻止フィ
ルタ、(10)は高周波信号を通過させる帯域通過フィル
タである。
次に動作について説明する。
上記のような従来の偶高調波ミクサにおいては、上記
の各フィルタ(6)、(7)、(9)、(10)を用いる
ことにより、各信号端子(1)、(2)、(3)間を分
離し、効率良くアンチパラレルダイオードペア(5)に
対し各周波数の信号の入出力させている。このような偶
高調波ミクサでは、局発信号を局発信号端子(2)から
入力し、高域通過フィルタ(7)と帯域阻止フィルタ
(9)とを介しアンチパラレルダイオードペア(5)に
加えると、ダイオード(4a)、(4b)の接合抵抗と接合
容量の値が局発信号により時間的に変化する。このと
き、高周波信号を高周波信号端子(1)に入力し、帯域
通過フィルタ(10)を介し、アンチパラレルダイオード
ペア(5)に加えると、次式で与えられる混合液(周波
数fout)がアンチパラレルダイオードペア(5)の両端
に発生する。
fout=|frf±2mfl0| (1) ここで、mは整数である。この従来の偶高調波ミクサ
では、これらの混合波のうち、例えば次式で与えられる
周波数fifの信号を、帯域阻止フィルタ(9)と分波器
(8)により選択し、中間周波信号として中間周波信号
端子(3)に出力する。
fif=frf−2fl0 (2) なお、このような偶高調波ミクサは、局発周波数fl0
が通常のミクサの2m分の1の周波数で動作するため、特
にミリ波受信機等に多用されている。
[発明が解決しようとする課題] 上記のような従来の偶高調波ミクサでは、各信号端子
(1)、(2)、(3)間を分離するために、多くのフ
ィルタ(6)、(7)、(9)、(10)が必要である。
そのため、回路構成が複雑かつ大形になる問題点があっ
た。また、そのため半導体基体上にモノリシック集積化
するのが困難であるという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたものであり、小形で半導体基板上にモノリシック集
積化しやすい構成で、フィルタを削減した構成の偶高調
波ミクサを得ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] 2つのダイオードをそれぞれの極性を逆にして並列接
続したアンチパラレルダイオードペアを用いた偶高調波
ミクサであって、上記アンチパラレルダイオードペアの
一端に先端開放の第1の線路が接続され、上記アンチパ
ラレルダイオードペアの他端に先端短絡の第2の線路が
接続され、上記第1の線路および上記第2の線路の電気
長が局発信号周波数で概略1/4波長となるよう設定さ
れ、上記アンチパラレルダイオードペアと上記第1の線
路との接続点側に高周波信号端子を、上記アンチパラレ
ルダイオードペアと上記第2の線路との接続点側に局発
信号端子を接続したものである。
[作用] 上記のように構成された偶高調波ミクサでは、局発信
号周波数で1/4波長の電気長を呈する第1の線路および
第2の線路とを用い分波する。ここで、偶高調波ミクサ
では局発信号周波数が高周波信号周波数の1/2となる場
合の作用について述べる。すなわち、線路の電気長が1/
2波長となる高周波信号周波数では、アンチパラレルダ
イオードペアから見た先端開放の第1の線路は開放、先
端短絡の第2の線路は短絡となる。従って、これらの線
路の作用でアンチパラレルダイオードペアは高周波信号
端子に結合する。一方、局発信号周波数では、これらの
線路は、1/4波長である。その結果、アンチパラレルダ
イオードペアから見た先端開放の第1の線路は短絡、先
端短絡の第2の線路は開放となる。従って、これらの線
路の作用で、アンチパラレルダイオードペアは局発信号
端子に結合する。以上のように、第1の線路と第2の線
路の作用により、簡易な構成で分波が可能となり、フィ
ルタを削減できる。
[実施例] 第1図はこの発明の偶高調波ミクサの一実施例の構成
図である。ここでは、従来例と同様、高周波信号(周波
数frf)と局発信号(周波数fl0)とを入力し、中間周波
信号(周波数fif)としてfl0の偶数倍の周波数とfrf
の差の周波数を出力するダウンコンバータ用偶高調波ミ
クサの場合を例として説明する。図において、(1)〜
(6)(10)は第6図に示した従来例のものと同一ある
いは相当部分であり、(11)(12)はそれぞれ非線形素
子であるアンチパラレルダイオードペア(5)の第1の
端子と第2の端子、(13)は高周波信号を通過させる帯
域通過フィルタ(10)中間周波信号を通過させる低域通
過フィルタ(6)とからなる分波器、(14)は先端が開
放で、かつ長さが局発信号周波数fl0で概略1/4波長の第
1の線路、(15)は先端が短絡され、かつ長さが局発信
号周波数fl0で概略1/4波長の第2の線路である。
次に動作を説明する。
局発信号を局発信号端子(2)から入力してアンチパ
ラレルダイオードペア(5)に加え、高周波信号を高周
波信号端子(1)から入力してアンチパラレルダイオー
ドペア(5)に加えると、従来例と同様にして前述の
(1)式と同様の次式で与えられる混合波(周波数
fout)がアンチパラレルダイオードペア(5)の両端に
発生する。
fout=|frf±2mfl0| (1) ここで、mは整数である。これらの混合液のうち、例
えば次式で与えられる周波数fifの信号を選択し、中間
周波信号として中間周波信号端子(3)に出力する。
fif=frf−2mfl0 (3) ここで、例えば、fif<<fl0<frf,fif<0.4fl0,frf
≒2mfloで、中間周波信号周波数fifが他の信号周波数に
比較して十分低い場合を例に説明する。
第2図に第1の線路(14)と第2の線路(15)の上記
各周波数での電気長とアンチパラレルダイオードペア
(5)側からみた線路のインピーダンスの一覧表を示
す。第1の線路(14)と第2の線路(15)の電気長は開
発信号周波数fl0で概略1/4波長の長さに設定したもので
あり、周波数frfではfl0の偶数倍の周波数で電気長は概
略1/4波長の偶数倍の長さになり、周波数fifではfif
0.4fl0で電気長は概略1/10波長以下の無視できる長さに
なる。従って、アンチパラレルダイオードペア(5)側
からみた線路のインピーダンスは第2図に示したように
なる。線路のインピーダンスで、短絡は接地面として扱
え、開放端はなにも無いのに等しい。また、帯域通過フ
ィルタ(10)、低域通過フィルタ(6)の遮断域では信
号は通過しない。これらのことから、上記ミクサの各周
波数での等価回路を第3図に示す回路で表すことができ
る。すなわち、アンチパレルダイオードペア(5)は、
高周波信号周波数においては帯域通過フィルタ(10)を
介して高周波信号端子(1)に、局発信号周波数におい
ては局発信号端子(2)に、さらに、中間周波信号周波
数においては低域通過フィルタ(6)を介して中間周波
信号端子(3)にのみ結合する。この様に、上記ミクサ
では第1の線路(14)と第2の線路(15)とを用い局発
信号と他の信号を分離し、分波している。
以上のように、この発明によるミクサにおいては、第
1の線路(14)と第2の線路(15)により、電気長が概
略1/4波長の偶数倍となる周波数の信号と上記電気長が
概略1/4波長の奇数倍となる周波数の信号とを分離し分
波できるため、フィルタを削減できる効果がある。
また上記実施例では、用いている分波器(13)は高周
波信号と中間周波信号とを分波している。この分波器
(13)は、第6図の従来例で示した局発信号と中間周波
信号とを分波している分波器(8)と比較すると、第4
図に示すように分波する周波数間隔が離れているので、
より小形なフィルタで構成することが可能である。この
ように、この発明による偶高調波ミクサでは、フィルタ
を削減でき、かつ、構成が複雑で大形なフィルタを多用
することなしに各信号端子を分離することができる。従
って、小形で、モノリシック集積化しやすい構成の偶高
調波ミクサを得ることができる。
また、上記実施例ではアンチパラレルダイオードペア
(5)と高周波信号端子(1)との間に帯域通過フィル
タ(10)を設けているが、この具体的な実施例として、
結合線路を用いた例を示す。第5図は結合線路を用いた
帯域通過フィルタ(7)のパターン図であり、(16)は
長さが高周波信号周波数frfで1/4波長の結合線路、(17
a)(17b)は接続用線路である。この結合線路(16)
は、電気長が90度となる周波数では、次式の影像インピ
ーダンスZ1を有するインピーダンス変成器として動作す
る。
ZI=(Zeven−Zodd)/2 (4) ここで、Zeven,Zoddは結合線路(16)の偶モードイン
ピーダンス,奇モードインピーダンスである。一方、中
間周波信号周波数fifでは、結合線路(16)はほぼ開放
端として動作するので、このような簡単な構成で、分波
器(13)用帯域通過フィルタ(10)として十分動作す
る。
さらに、上記結合線路(16)を用いた帯域通過フィル
タ(10)の影像インピーダンスZIを次式に設定すると、
これは整合回路としても動作する。
ZI 2=Zd・Z0 (5) ここで、Zdは結合線路(16)からアンチパラレルダイ
オードペア(5)側をみたときの高周波信号周波数frf
でのインピーダンス、Z0は高周波信号端子(1)の特性
インピーダンスである。以上のように、この結合線路
(16)を用いると回路を大形化することなしに、整合回
路を設けることができる。
以上の実施例では第1の線路(14)と第2の線路(1
5)の電気長が等しい場合の例を示したが、第1の線路
と第2の線路の電気長の関係は、一方が他方の奇数倍で
あれば異なっていても良く、同様の効果を奏する。
なお、以上の実施例ではダウンコンバータ用ミクサで
説明を実施したが、中間周波信号を中間周波信号端子
(3)に入力し、局発信号を局発信号端子(2)に入力
し、高周波信号を高周波信号端子(1)から出力するア
ップコンバータ用ミクサであっても良く、また、信号端
子の配置も以上の実施例の場合に限らず入れ替えても良
く、上記同様の効果を奏することは自明である。
[発明の効果] 以上のように、この発明においては、2つのダイオー
ドをそれぞれの極性を逆にして並列接続したアンチパラ
レルダイオードペアを用いた偶高調波ミクサであって、
上記アンチパラレルダイオードペアの一端に先端開放の
第1の線路が接続され、上記アンチパラレルダイオード
ペアの他端に先端短絡の第2の線路が接続され、上記第
1の線路および上記第2の線路の電気長が局発信号周波
数で概略1/4波長となるよう設定され、上記アンチパラ
レルダイオードペアと上記第1の線路との接続点側に高
周波信号端子を、上記アンチパラレルダイオードペアと
上記第2の線路との接続点側に局発信号端子を接続した
ので、第1の線路と第2の線路がアンチパラレルダイオ
ードペアに入出力される信号周波数に対してそれぞれ短
絡,開放、または、開放,短絡として作用し、アンチパ
ラレルダイオードペアに入出力される信号を分波するた
め、フィルタを削減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の偶高調波ミクサの一実施例の構成
図、第2図は線路のインピーダンスの一覧表の図、第3
図は偶高調波ミクサの各周波数での等価回路図、第4図
は分波器を形成するフィルタの特性図、第5図は結合線
路を用いた帯域通過フィルタのパターン図、第6図は従
来の偶高調波ミクサの一例を示す構成図である。 図において、(1)は高周波信号端子、(2)は局発信
号端子、(3)は中間周波信号端子、(4a)、(4b)は
ダイオード、(5)はアンチパラレルダイオードペア、
(6)は低域通過フィルタ、(7)は高域通過フィル
タ、(8)は分波器、(9)は帯域阻止フィルタ、(1
0)は帯域通過フィルタ、(11)(12)は非線形素子の
第1の端子と第2の端子、(13)は分波器、(14)は第
1の線路、(15)は第2の線路、(16)は結合線路、
(17a)(17b)は接続用線路である。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 明夫 神奈川県鎌倉市大船5丁目1番1号 三 菱電機株式会社電子システム研究所内 (72)発明者 浦崎 修治 神奈川県鎌倉市大船5丁目1番1号 三 菱電機株式会社電子システム研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−235511(JP,A) 特開 昭62−241408(JP,A) 特開 平3−154506(JP,A) 実開 平1−18814(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03D 7/02 - 7/04 H03D 7/14 H03D 7/18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2つのダイオードをそれぞれの極性を逆に
    して並列接続したアンチパラレルダイオードペアを用い
    た偶高調波ミクサであって、上記アンチパラレルダイオ
    ードペアの一端に先端開放の第1の線路が接続され、上
    記アンチパラレルダイオードペアの他端に先端短絡の第
    2の線路が接続され、上記第1の線路および上記第2の
    線路の電気長が局発信号周波数で概略1/4波長となるよ
    う設定され、上記アンチパラレルダイオードペアと上記
    第1の線路との接続点側に高周波信号端子を、上記アン
    チパラレルダイオードペアと上記第2の線路との接続点
    側に局発信号端子を接続したことを特徴とする偶高調波
    ミクサ。
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