JP2873123B2 - Microwave frequency multiplier - Google Patents

Microwave frequency multiplier

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JP2873123B2
JP2873123B2 JP34444191A JP34444191A JP2873123B2 JP 2873123 B2 JP2873123 B2 JP 2873123B2 JP 34444191 A JP34444191 A JP 34444191A JP 34444191 A JP34444191 A JP 34444191A JP 2873123 B2 JP2873123 B2 JP 2873123B2
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勉 竹中
博世 小川
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、入力信号を周波数逓倍
して出力するマイクロ波周波数逓倍回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave frequency multiplying circuit for multiplying and outputting an input signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は、従来例のバランス型マイクロ波
周波数逓倍回路の回路図である。この従来例の周波数逓
倍回路は、大きく分けると、入力された信号を互いに同
振幅逆位相の関係にある2つの信号に分配して出力する
180度ハイブリッド回路30と、ソース接地の電界効
果トランジスタ11のゲート・ソース電極間電圧とドレ
イン電流との関係が非線形である領域を利用し、入力さ
れた信号を該信号の基本波信号成分と周波数が逓倍され
た高調波成分とを有する信号に周波数変換して出力する
互いに同じ回路構成の周波数逓倍回路31及び32と、
上記周波数逓倍回路31及び32のそれぞれから出力さ
れた2つの信号を同相で合成して出力するY型電力合成
器33とで構成される。
2. Description of the Related Art FIG. 9 is a circuit diagram of a conventional balanced microwave frequency multiplier. The frequency multiplier of this conventional example can be roughly divided into a 180-degree hybrid circuit 30 that divides an input signal into two signals having the same amplitude and opposite phase, and outputs the two signals; Utilizing an area where the relationship between the gate-source electrode voltage and the drain current is non-linear, the input signal is frequency-converted into a signal having a fundamental signal component of the signal and a harmonic component whose frequency is multiplied. Frequency multiplier circuits 31 and 32 having the same circuit configuration and outputting
It comprises a Y-type power combiner 33 that combines two signals output from each of the frequency multiplier circuits 31 and 32 in phase and outputs the combined signal.

【0003】180度ハイブリッド回路30は、1/4
波長のマイクロ波線路34,35,36,37及び38
と、インピーダンスZ0の終端抵抗39とを備える。上
記マイクロ波線路34と38は、それぞれ一端が接地さ
れた方向性結合回路を形成し、位相反転回路として動作
する。このため、上記入力端子10から入力された信号
は、180度ハイブリッド回路30により互いに同振幅
逆位相の関係にある2つの信号に分配された後に、一方
の信号は、端子30cを介して周波数逓倍回路31に出
力されると共に、もう一方の信号は、端子30dを介し
て周波数逓倍回路32に出力される。
[0003] The 180-degree hybrid circuit 30 is 1/4.
Wavelength microwave lines 34, 35, 36, 37 and 38
And a terminating resistor 39 having an impedance Z 0 . Each of the microwave lines 34 and 38 forms a directional coupling circuit having one end grounded, and operates as a phase inversion circuit. Therefore, the signal input from the input terminal 10 is distributed by the 180-degree hybrid circuit 30 into two signals having the same amplitude and opposite phase, and one of the signals is frequency-multiplied via the terminal 30c. While being output to the circuit 31, the other signal is output to the frequency multiplier 32 via the terminal 30d.

【0004】周波数逓倍回路31は、入力整合回路21
と、コンデンサ41と、バイアス抵抗42と、ソース接
地の電界効果トランジスタ11と、出力整合回路22と
を備える。周波数逓倍回路31に備えられる入力整合回
路21は、180度ハイブリッド回路30の端子30c
と、ソース接地の電界効果トランジスタ11のゲート電
極11gとの間のインピーダンス整合を行う。出力整合
回路22は、ソース接地の電界効果トランジスタ11の
ドレイン電極11dと、Y型電力合成器33の端子33
aとの間のインピーダンス整合を行う。
The frequency multiplying circuit 31 includes an input matching circuit 21
, A capacitor 41, a bias resistor 42, a source-grounded field effect transistor 11, and an output matching circuit 22. The input matching circuit 21 provided in the frequency multiplication circuit 31 is a terminal 30c of the 180-degree hybrid circuit 30.
And the gate electrode 11g of the field-effect transistor 11 having a common source. The output matching circuit 22 includes a drain electrode 11d of the field-effect transistor 11 having a common source and a terminal 33 of the Y-type power combiner
and impedance matching between the two.

【0005】周波数逓倍回路32は、入力整合回路21
と、コンデンサ41と、バイアス抵抗42と、ソース接
地の電界効果トランジスタ11と、出力整合回路22と
を備え、周波数逓倍回路31と同様に構成される。
The frequency multiplying circuit 32 is composed of the input matching circuit 21
, A capacitor 41, a bias resistor 42, a source-grounded field effect transistor 11, and an output matching circuit 22.

【0006】上記周波数逓倍回路31及び32内の電界
効果トランジスタ11を周波数逓倍状態で動作させるに
は、各ゲート電極11gに適当なバイアス電圧を印加す
る必要がある。ゲート電極11gは、端子43から直流
バイアス抵抗42を介して、ゲート・ソース電極間電圧
とドレイン電流との関係が最も大きな2次成分を持つ非
線形領域を有するようにバイアスされる。電界効果トラ
ンジスタ11のゲート・ソース電極間に基本波信号電圧
が印加された時であって、該基本波信号電圧とバイアス
電圧との合成電圧がピンチオフ電圧よりも大きな場合、
ドレイン電流は、ゲート・ソース間電圧に対して2次関
数的に流れる。このため、ドレイン電流は、入力された
信号の基本波信号成分と、信号に対して周波数が2倍に
された第2高調波成分をもつこととなる。従って、Y型
電力合成器33の端子33a及び33bには、基本波信
号成分と、第2高調波成分を持つドレイン電流が出力さ
れる。一方、電界効果トランジスタ11のゲート・ソー
ス電極間に基本波信号電圧が印加された時であって、該
基本波信号電圧とバイアス電圧との合成電圧がピンチオ
フ電圧よりも小さい場合には、ドレイン電流は遮断され
る。
In order to operate the field effect transistors 11 in the frequency multipliers 31 and 32 in a frequency multiplied state, it is necessary to apply an appropriate bias voltage to each gate electrode 11g. The gate electrode 11g is biased from the terminal 43 via the DC bias resistor 42 so as to have a non-linear region having a second-order component where the relationship between the gate-source electrode voltage and the drain current is the largest. When a fundamental signal voltage is applied between the gate and source electrodes of the field effect transistor 11 and the combined voltage of the fundamental signal voltage and the bias voltage is larger than the pinch-off voltage,
The drain current flows quadratically with respect to the gate-source voltage. Therefore, the drain current has a fundamental signal component of the input signal and a second harmonic component whose frequency is doubled with respect to the signal. Therefore, a drain current having a fundamental signal component and a second harmonic component is output to the terminals 33a and 33b of the Y-type power combiner 33. On the other hand, when a fundamental wave signal voltage is applied between the gate and source electrodes of the field effect transistor 11 and the combined voltage of the fundamental wave signal voltage and the bias voltage is smaller than the pinch-off voltage, the drain current Is shut off.

【0007】上記のように、周波数逓倍回路31及び3
2には、180度ハイブリッド回路30から出力された
互いに同振幅逆位相の関係にある2つの信号がそれぞれ
入力される。上記2つの信号は、それぞれ、周波数逓倍
回路31及び32内の電界効果トランジスタ11によっ
て、基本周波信号成分と、2倍の周波数をもつ第2高調
波成分とを有する信号に周波数変換されて出力される。
ここで、2倍の周波数をもつ各第2高調波成分は、ゲー
ト・ソース電極間電圧とドレイン電流の2次関数式の2
次の項として出力されるため、同振幅同位相の関係を有
する。Y型電力合成器33は、上記周波数逓倍回路31
及び32から出力された2つの信号を同相合成する。こ
れにより、上記2つの信号の第2高調波成分は、互いに
強調して合成されて、出力線路13から出力される。
As described above, the frequency multipliers 31 and 3
2, two signals output from the 180-degree hybrid circuit 30 and having the same amplitude and opposite phase with each other are input. The two signals are frequency-converted by the field-effect transistors 11 in the frequency multipliers 31 and 32 into a signal having a fundamental frequency signal component and a second harmonic component having a double frequency, and are output. You.
Here, each second harmonic component having twice the frequency is represented by the quadratic function of the gate-source electrode voltage and the drain current.
Since they are output as the next term, they have the same amplitude and phase relationship. The Y-type power combiner 33 includes the frequency multiplying circuit 31
And 32 are in-phase synthesized. As a result, the second harmonic components of the two signals are emphasized and combined with each other, and output from the output line 13.

【0008】一方、上記2つの信号の基本波信号成分
は、ゲート・ソース電極間電圧とドレイン電流の2次関
数式の1次の項として出力されるため、それぞれ同振幅
逆位相の関係を有する。このため、Y型電力合成器33
で、上記周波数逓倍回路31及び32から出力された2
つの信号を同相合成すると、2つの信号の基本波信号成
分は、互いに打ち消しあい、出力線路13には出力され
ない。これにより、基本波信号の漏洩抑圧性能が確立さ
れる。
On the other hand, the fundamental wave signal components of the two signals are output as first-order terms of a quadratic function expression of a gate-source electrode voltage and a drain current, and thus have the same amplitude and antiphase relationship. . Therefore, the Y-type power combiner 33
In the above, 2 output from the frequency multiplier circuits 31 and 32
When the two signals are combined in phase, the fundamental signal components of the two signals cancel each other out and are not output to the output line 13. Thereby, the leakage suppression performance of the fundamental wave signal is established.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のバランス型マイクロ波周波数逓倍回路において
は、入力整合回路21及び出力整合回路22に用いられ
る各マイクロ波線路と、180度ハイブリッド30を構
成するマイクロ波線路34,35,36,37及び38
と、さらには、Y型電力合成器33を構成するマイクロ
波線路33c及び33dの各線路の長さは、上記マイク
ロ波線路に伝送する信号周波数の波長に依存し、信号周
波数が低い場合、上記マイクロ波線路により当該回路の
面積が大きくなるといった不都合を生じる。
However, in the above-mentioned conventional balanced-type microwave frequency multiplier, each microwave line used for the input matching circuit 21 and the output matching circuit 22 and the 180-degree hybrid 30 are formed. Microwave lines 34, 35, 36, 37 and 38
Further, the length of each of the microwave lines 33c and 33d constituting the Y-type power combiner 33 depends on the wavelength of the signal frequency transmitted to the microwave line, and when the signal frequency is low, The microwave line causes a disadvantage that the area of the circuit is increased.

【0010】そこで、本発明は、回路の面積が信号の波
長に依存せず、従来例と比較して小型のマイクロ波周波
数逓倍回路を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a microwave frequency multiplying circuit having a circuit area that does not depend on the wavelength of a signal and is smaller than a conventional example.

【0011】[0011]

【問題を解決するための手段】本発明に係るマイクロ波
周波数逓倍回路は、入力線路に入力された信号の周波数
を逓倍して出力線路に出力するマイクロ波周波数逓倍回
路であって、ソース電極が上記入力線路に接続されてい
るゲート接地の電界効果トランジスタと、共通のドレイ
ン電極及びソース電極を備える2つのドレイン接地の電
界効果トランジスタであって、一方の電界効果トランジ
スタのゲート電極は上記ゲート接地の電界効果トランジ
スタのドレイン電極に接続され、他方の電界効果トラン
ジスタのゲート電極は上記ゲート接地の電界効果トラン
ジスタのゲート電極に接続され、上記ソース電極は上記
出力線路に接続されている第1及び第2のドレイン接地
の電界効果トランジスタを備え、上記第1及び第2のド
レイン接地の電界効果トランジスタの2つのゲート電極
により第1スロット線路を構成し、第1のドレイン接地
の電界効果トランジスタのゲート電極及び上記共有する
ドレイン電極により第2スロット線路を構成し、第2ド
レイン接地トランジスタのゲート電極及び上記共有する
ドレイン電極により上記第2スロット線路と同じ幅の第
3スロット線路を構成し、上記第1乃至第3スロット線
路により、第1スロット線路を伝送されてきた信号を互
いに同振幅逆位相の関係にある2つの信号に分配して第
2スロット線路及び第3スロット線路に出力する分岐回
路を構成することを特徴とする。
A microwave frequency multiplying circuit according to the present invention is a microwave frequency multiplying circuit for multiplying the frequency of a signal input to an input line and outputting the same to an output line, wherein a source electrode is provided. A grounded-gate field-effect transistor connected to the input line, and two drain-grounded field-effect transistors having a common drain electrode and a source electrode, and one of the field-effect transistors has a gate electrode connected to the grounded gate. The first and second gates are connected to the drain electrode of the field effect transistor, the gate electrode of the other field effect transistor is connected to the gate electrode of the grounded field effect transistor, and the source electrode is connected to the output line. And the first and second grounded electric fields. A first slot line is constituted by two gate electrodes of the transistor, a second slot line is constituted by a gate electrode of the first grounded field effect transistor and the shared drain electrode, and a gate of the second grounded drain transistor is formed. A third slot line having the same width as the second slot line is formed by the electrode and the common drain electrode, and the signals transmitted through the first slot line are inverted by the first to third slot lines with the same amplitude. It is characterized in that it constitutes a branch circuit for distributing two signals having a phase relationship and outputting the signals to the second slot line and the third slot line.

【0012】[0012]

【作用】上記本願発明のマイクロ波周波数逓倍回路にお
いて、ソース電極が入力線路に接続されているゲート接
地の電界効果トランジスタは、そのインピーダンス整合
作用により入力線路とソース電極とのインピーダンス整
合を行う。第1及び第2のドレイン接地の電界効果トラ
ンジスタは、各電極によって第1乃至第3スロット線路
を構成し、第1スロット線路を伝送されてきた信号を互
いに同振幅逆位相の関係にある2つの信号に分配して第
2及び第3スロット線路に出力する分岐回路を構成す
る。当該第1及び第2のドレイン接地の電界効果トラン
ジスタは、上記第2及び第3スロット線路に出力される
同振幅逆位相の2つの信号をそれぞれゲート電極を介し
て受け取り、受け取った2つの信号をゲート・ソース電
極間電圧とドレイン電流との関係が非線型である領域を
利用して各々周波数変換し、共通のソース電極において
同相合成した後に、該ソース電極に接続されている出力
線路に出力する。また、第1及び第2のドレイン接地の
電界効果トランジスタは、そのインピーダンス整合作用
によりソース電極と出力線路とのインピーダンス整合を
行う。
In the microwave frequency multiplying circuit according to the present invention, the gate-grounded field effect transistor having the source electrode connected to the input line performs impedance matching between the input line and the source electrode by its impedance matching action. The first and second drain-grounded field-effect transistors constitute first to third slot lines by respective electrodes, and two signals having the same amplitude and opposite phase with respect to each other are transmitted through the first slot line. A branch circuit for distributing the signal to output to the second and third slot lines is configured. The first and second grounded field-effect transistors receive two signals of the same amplitude and opposite phases output to the second and third slot lines, respectively, via a gate electrode, and receive the two received signals. Each region is frequency-converted using a region where the relationship between the gate-source electrode voltage and the drain current is non-linear, and is subjected to in-phase synthesis at a common source electrode, and then output to an output line connected to the source electrode. . Further, the first and second grounded field effect transistors perform impedance matching between the source electrode and the output line by the impedance matching action.

【0013】[0013]

【実施例】【Example】

<第1実施例> 図1は、本発明に係る第1実施例のバランス型マイクロ
波周波数逓倍回路を示す図である。本回路は、上記従来
例の入力整合回路2の替わりにゲート接地の電界効果ト
ランジスタ112を備え、180度ハイブリッド回路3
0の替わりにスロット線路の分岐回路を備え、周波数逓
倍回路31及び32と、その内部の出力整合回路22
と、Y型電力合成器33との替わりに、互いに接続され
た各ソース電極を有する2個のドレイン接地の電界効果
トランジスタ121及び122とを備えたハイブリッド
集積回路であることを特徴とする。
First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a balanced microwave frequency multiplier according to a first embodiment of the present invention. This circuit includes a grounded field effect transistor 112 instead of the input matching circuit 2 of the conventional example, and a 180-degree hybrid circuit 3
0, a branch circuit of a slot line is provided, and frequency multiplier circuits 31 and 32 and an output matching circuit 22 therein are provided.
And a hybrid integrated circuit including, in place of the Y-type power combiner 33, two grounded field effect transistors 121 and 122 having respective source electrodes connected to each other.

【0014】上記バランス型マイクロ波周波数逓倍回路
は、以下のように構成される。誘電体基板101上に
は、第1の導体113と、第2の導体114と、第3の
導体130とが形成される。誘電体基板101の裏面に
は、接地導体である第1の導体113と対向してストリ
ップ形状の第4の導体105が形成され、また、接地導
体である第3の導体130に対向してストリップ形状の
第5の導体107とが形成される。上記第4の導体10
5と、接地導体の第1の導体113とによって、特性イ
ンピーダンスZ0を有する入力線路であるマイクロスト
リップ線路150を構成する。同様に、上記第5の導体
107と、接地導体の第3の導体130とによって、特
性インピーダンスZ0を有する出力線路であるマイクロ
ストリップ線路151を構成する。
The above-mentioned balanced microwave frequency multiplier is constituted as follows. On the dielectric substrate 101, a first conductor 113, a second conductor 114, and a third conductor 130 are formed. A strip-shaped fourth conductor 105 is formed on the back surface of the dielectric substrate 101 so as to face the first conductor 113 serving as a ground conductor, and a strip-shaped fourth conductor 105 is provided facing the third conductor 130 serving as a ground conductor. A fifth conductor 107 having a shape is formed. The fourth conductor 10
5 and the first conductor 113 of the ground conductor constitute a microstrip line 150 which is an input line having a characteristic impedance Z 0 . Similarly, the fifth conductor 107 and the third conductor 130 as a ground conductor constitute a microstrip line 151 which is an output line having a characteristic impedance Z 0 .

【0015】第4の導体105の一端は、誘電体基板1
01を厚さ方向に貫通するスルーホール106内に形成
された内導体を介して第1の電界効果トランジスタ11
2のソース電極112sに接続されている。同様に、第
5の導体107の一端は、誘電体基板101を厚さ方向
に貫通するスルーホール108内に形成された内導体を
介して第2及び第3の電界効果トランジスタ121及び
122のソース電極121s及び122sを互いに接続
する導体143に接続されている。第1の電界効果トラ
ンジスタ112のゲート電極112gは第1の導体11
3に接続され、そのドレイン電極112dは第2の導体
114に接続されている。ここで、第1の導体113と
第2の導体114とは、互いに所定の間隔だけ離れて形
成されてスロット線路115を構成する。第1の導体1
13は、ゲート電極112gを接続した位置から図上右
側の縁端部に形成されたDCバイアスカット用のキャパ
シタンス118を介してインダクタンス120の一端に
高周波的に接続される。また、第2の導体114は、ド
レイン電極112dを接続した位置から図上右側の縁端
部に形成されたDCバイアスカット用のキャパシタンス
117を介してインダクタンス119の一端に高周波的
に接続される。
One end of the fourth conductor 105 is connected to the dielectric substrate 1
01 through the inner conductor formed in the through hole 106 penetrating the first field effect transistor 11 in the thickness direction.
2 is connected to the second source electrode 112s. Similarly, one end of the fifth conductor 107 is connected to the source of the second and third field effect transistors 121 and 122 via an inner conductor formed in a through hole 108 penetrating the dielectric substrate 101 in the thickness direction. The electrodes 121s and 122s are connected to a conductor 143 that connects the electrodes to each other. The gate electrode 112g of the first field-effect transistor 112 is connected to the first conductor 11
3 and its drain electrode 112 d is connected to the second conductor 114. Here, the first conductor 113 and the second conductor 114 are formed at a predetermined distance from each other to form a slot line 115. First conductor 1
Reference numeral 13 is connected to one end of an inductance 120 at a high frequency from a position to which the gate electrode 112g is connected, via a DC bias cut capacitance 118 formed at the right edge in the drawing. The second conductor 114 is connected at a high frequency to one end of an inductance 119 from a position where the drain electrode 112d is connected, via a DC bias cut capacitance 117 formed at the right edge in the drawing.

【0016】さらに、インダクタンス119及び120
の各他端はそれぞれ、誘電体基板101上に形成された
導体140及び141に接続される。導体140及び1
41にはそれぞれ、第2及び第3の電界効果トランジス
タ121及び122の各ゲート電極121g及び122
gが接続されている。第2及び第3の電界効果トランジ
スタ121及び122の各ドレイン電極121d及び1
22dは、誘電体基板101上に形成された導体142
によってそれぞれ等距離に接続される。導体142は、
ジャンパ線126とDCバイアスカット用のキャパシタ
ンス123を介して第3の導体130に高周波的に接続
されるとともに、ジャンパ線127とDCバイアスカッ
ト用のキャパシタンス124を介して第3の導体130
に高周波的に接続されて接地される。
Further, the inductances 119 and 120
Are connected to conductors 140 and 141 formed on the dielectric substrate 101, respectively. Conductors 140 and 1
Reference numeral 41 denotes gate electrodes 121g and 122 of the second and third field-effect transistors 121 and 122, respectively.
g is connected. Each of the drain electrodes 121d and 1d of the second and third field effect transistors 121 and 122
22d is a conductor 142 formed on the dielectric substrate 101
Are connected at the same distance. The conductor 142
A high frequency connection to the third conductor 130 via a jumper wire 126 and a DC bias cut capacitance 123 and a third conductor 130 via a jumper wire 127 and a DC bias cut capacitance 124.
Is connected at high frequency and grounded.

【0017】図2の拡大図に示されるように、導体14
0と導体141とは、互いに所定間隔だけ離れて形成さ
れてスロット線路160を構成する。また、導体140
と導体142とは、互いに所定間隔だけ離れて形成され
てスロット線路161を構成する。またさらに、導体1
41と導体142とは、上記スロット線路161と同じ
幅の間隔だけ離れて形成されてスロット線路162を構
成する。ここで、上記スロット線路160、スロット線
路161及び162は、スロット線路160に伝送され
てきた信号を、互いに同振幅逆位相の関係にある2つの
信号に分配してスロット線路161及び162に出力す
る分岐回路を構成する。
As shown in the enlarged view of FIG.
0 and the conductor 141 are formed apart from each other by a predetermined distance to form the slot line 160. Also, the conductor 140
The conductor 142 and the conductor 142 are formed at a predetermined distance from each other to form a slot line 161. Furthermore, conductor 1
41 and the conductor 142 are formed apart from each other by the same width as the slot line 161 to form the slot line 162. Here, the slot line 160 and the slot lines 161 and 162 divide the signal transmitted to the slot line 160 into two signals having the same amplitude and opposite phase, and output the two signals to the slot lines 161 and 162. Configure a branch circuit.

【0018】ゲート電極121gは、導体140及び抵
抗132を介して接地導体である第3の導体130に接
続され、これにより、零バイアス電圧がゲート電極12
1gに印加される。また、ゲート電極122gは、導体
141及び抵抗133を介して接地導体である第3の導
体130に接続され、これにより、零バイアス電圧がゲ
ート電極122gに印加される。第1、第2及び第3の
電界効果トランジスタ112、121及び122のドレ
インバイアス電圧は、ジャンパ線128を介して印加さ
れる。第1の電界効果トランジスタ112のドレインバ
イアス電圧は、ドレイン電極112dの電流がゲート・
ソース電極間電圧との関係において線形領域で変化する
ように、導体114における入力交流信号に重畳されて
印加される。また、第2及び第3の電界効果トランジス
タ121及び122のソースバイアス電圧は、電界効果
トランジスタ121及び122の互いに接続されたドレ
イン電極121d及び122dの電流がゲート・ソース
電極間電圧との関係において大きな2次成分のみを持つ
非線形領域で変化するように、第5の導体107におけ
る出力交流信号に重畳されて印加される。
The gate electrode 121g is connected to the third conductor 130, which is a ground conductor, via the conductor 140 and the resistor 132, so that a zero bias voltage is applied to the gate electrode 12g.
Applied to 1 g. Further, the gate electrode 122g is connected to the third conductor 130, which is a ground conductor, via the conductor 141 and the resistor 133, whereby a zero bias voltage is applied to the gate electrode 122g. The drain bias voltages of the first, second, and third field effect transistors 112, 121, and 122 are applied via a jumper line 128. The drain bias voltage of the first field-effect transistor 112 is such that the current of the drain electrode 112d is equal to the gate voltage.
The signal is superimposed on the input AC signal in the conductor 114 and applied so as to change in a linear region in relation to the voltage between the source electrodes. Further, the source bias voltage of the second and third field effect transistors 121 and 122 is such that the current of the drain electrodes 121d and 122d connected to each other of the field effect transistors 121 and 122 is large in relation to the gate-source electrode voltage. The signal is superimposed on the output AC signal of the fifth conductor 107 so as to change in a nonlinear region having only the second-order component.

【0019】図3は、上記第1実施例のバランス型マイ
クロ波周波数逓倍回路の等価回路を示す図である。入力
信号は、第4の導体105と、接地導体である第1の導
体113とによって構成される特性インピーダンスZ0
のマイクロストリップ線路150を介して、第1のゲー
ト接地電界効果トランジスタ112に入力された後、ス
ロット線路115と、キャパシタンス117及び118
と、インダクタンス119及び120と分岐回路とを介
して第2及び第3の電界効果トランジスタ121及び1
22のゲート電極121g及び122gに印加される。
ここで、第1の電界効果トランジスタ112が有するイ
ンピーダンス整合作用により、第1の電界効果トランジ
スタ112のソース電極112sのインピーダンスを入
力線路であるマイクロストリップ線路150の特性イン
ピーダンスZ0に整合させることができる。また、イン
ダクタンス119,120は、電界効果トランジスタ1
12、121及び122に寄生するキャパシタ容量成分
による高周波特性の劣化を補正して周波数特性を広帯域
化する役割を持つ。具体的には、インダクタンス11
9,120は、電界効果トランジスタ112,121及
び122の各ドレイン・ゲート電極間の寄生容量とLC
ローパスフィルタを構成し、当該LCローパスフィルタ
により逓倍動作の周波数の広帯域化、即ち、所望周波数
帯域内での特性平坦化を実現する。
FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of the balanced microwave frequency multiplier of the first embodiment. The input signal has a characteristic impedance Z 0 constituted by the fourth conductor 105 and the first conductor 113 which is a ground conductor.
Is input to the first grounded gate field effect transistor 112 via the microstrip line 150, and the slot line 115 and the capacitances 117 and 118
, And second and third field effect transistors 121 and 1 via inductances 119 and 120 and a branch circuit.
22 are applied to the gate electrodes 121g and 122g.
Here, the impedance of the source electrode 112s of the first field-effect transistor 112 can be matched to the characteristic impedance Z 0 of the microstrip line 150 as an input line by the impedance matching function of the first field-effect transistor 112. . The inductances 119 and 120 are the same as those of the field effect transistor 1.
It has a role to correct the deterioration of the high frequency characteristic due to the capacitance component of the capacitor parasitic on 12, 121 and 122 and to widen the frequency characteristic. Specifically, the inductance 11
9, 120 are the parasitic capacitance between each drain and gate electrode of the field effect transistors 112, 121 and 122 and LC
A low-pass filter is formed, and the LC low-pass filter realizes a wide band of the frequency of the multiplying operation, that is, realizes a flat characteristic in a desired frequency band.

【0020】上記スロット線路160、161及び16
2で構成される分岐回路は、図3に示される等価回路図
内では2次側に直列接続された2つの等しいインダクタ
ンスのコイルを備える変成器で表される。スロット線路
160に入力された入力信号は、分岐回路である変成器
により同振幅逆位相の2つの信号に分配された後、各信
号がそれぞれ、スロット線路161とスロット線路16
2に出力される。これら2つの信号は、それぞれ第2及
び第3の電界効果トランジスタ121及び122によっ
てゲート・ソース電極間電圧とドレイン電流との関係が
非線形である領域を利用して入力信号の基本波信号成分
とその周波数が逓倍された高調波成分を有する信号に周
波数変換され、導体143で互いに接続されたソース電
極121s及び122sに出力される。また、第2及び
第3の電界効果トランジスタ121及び122が有する
インピーダンス整合作用により、第2及び第3の電界効
果トランジスタ121及び122のソース電極121s
及び122sのインピーダンスを出力線路であるマイク
ロストリップ線路151の特性インピーダンスZ0に整
合させることができる。
The slot lines 160, 161 and 16
The branch circuit composed of 2 is represented in the equivalent circuit diagram shown in FIG. 3 by a transformer having two coils of equal inductance connected in series on the secondary side. The input signal input to the slot line 160 is divided into two signals having the same amplitude and opposite phase by a transformer, which is a branch circuit, and then the signals are respectively divided into the slot line 161 and the slot line 16.
2 is output. These two signals are converted by the second and third field effect transistors 121 and 122 into a fundamental signal component of the input signal and its fundamental signal using a region where the relationship between the gate-source electrode voltage and the drain current is non-linear. The frequency is converted into a signal having a harmonic component whose frequency is multiplied, and is output to the source electrodes 121 s and 122 s connected to each other by the conductor 143. Further, the source electrodes 121s of the second and third field effect transistors 121 and 122 are formed by the impedance matching function of the second and third field effect transistors 121 and 122.
, And 122 s can be matched to the characteristic impedance Z 0 of the microstrip line 151 that is the output line.

【0021】各ソース電極121s及び122sに出力
される2つの信号は、該ソース電極121s及び122
sが導体143によりそれぞれ第5の導体107に等距
離で接続されているために、同相で合成される。ここ
で、上記2つの信号の基本波信号成分及び第3高調波成
分は、ゲート・ソース電極間電圧とドレイン電流の2次
関数式の1次及び3次の項として出力されるため、それ
ぞれ同振幅逆位相の信号成分となり、これらの信号成分
が合成されて互いに打ち消し合い、出力線路であるマイ
クロストリップ線路151には出力されない。
The two signals output to each of the source electrodes 121s and 122s are
Since s are connected to the fifth conductor 107 at equal distances by the conductors 143, they are combined in phase. Here, the fundamental signal component and the third harmonic component of the two signals are output as the first and third order terms of the quadratic function equation of the gate-source electrode voltage and the drain current, respectively. The signal components have amplitude opposite phases, and these signal components are combined and cancel each other, and are not output to the microstrip line 151 which is the output line.

【0022】また、上記2つの信号の2倍の周波数をも
つ各第2高調波成分は、ゲート・ソース電極間電圧とド
レイン電流の2次関数式の2次の項として出力されるた
め、それぞれ同振幅同位相の第2高調波成分が出力さ
れ、これらの成分が同相で合成されて互いに強調し合
い、マイクロストリップ線路151を介して出力され
る。
Each second harmonic component having twice the frequency of the above two signals is output as a second order term of a quadratic function expression of a gate-source electrode voltage and a drain current. The second harmonic components having the same amplitude and the same phase are output, these components are combined in the same phase, emphasize each other, and output via the microstrip line 151.

【0023】上記したように、第2及び第3の電界効果
トランジスタ121及び122のソースバイアス電圧
は、各ドレイン電流とゲート・ソース電極間電圧との関
係が大きな2次成分のみを有する非線形の関係となるよ
うに設定されているため、4次以上の高調波成分は、無
視できるほど小さい。このため、結果として第2高調波
成分を持つ信号のみが、第2及び第3の電界効果トラン
ジスタ121及び122からマイクロストリップ線路1
51を介して出力される。
As described above, the source bias voltages of the second and third field effect transistors 121 and 122 have a non-linear relationship having only a secondary component in which the relationship between each drain current and the voltage between the gate and source electrodes is large. Therefore, the fourth-order and higher harmonic components are negligibly small. As a result, only the signal having the second harmonic component is transmitted from the second and third field-effect transistors 121 and 122 to the microstrip line 1.
It is output via 51.

【0024】 <第2実施例> 図4は、本発明に係る第2の実施例のMMIC型マイク
ロ波周波数逓倍回路を示す。本回路は、上記従来例の入
力整合回路21の替わりにゲート接地の電界効果トラン
ジスタ212を備え、180度ハイブリッド回路30の
替わりにスロット線路で構成される分岐回路を備え、周
波数逓倍回路31及び32とその内部の出力整合回路2
2及びY型電力合成器33の替わりに、互いに接続され
た各ソース電極を有する2個のドレイン接地の電界効果
トランジスタ221及び222とを備え、半導体集積回
路製作技術を用いて、半導体基板202上に一体的に集
積化して形成されることを特徴とする。
Second Embodiment FIG. 4 shows an MMIC-type microwave frequency multiplier according to a second embodiment of the present invention. This circuit includes a field-effect transistor 212 having a grounded gate in place of the input matching circuit 21 of the conventional example, a branch circuit formed of a slot line in place of the 180-degree hybrid circuit 30, and frequency multiplier circuits 31 and 32. And its internal output matching circuit 2
In place of the 2 and Y type power combiners 33, there are provided two drain-grounded field effect transistors 221 and 222 having respective source electrodes connected to each other, and on the semiconductor substrate 202 using a semiconductor integrated circuit manufacturing technique. It is characterized by being formed integrally and integrally.

【0025】該MMIC型マイクロ波周波数逓倍回路
は、以下のように構成される。第1の導体213と、第
2の導体214と、第3の導体230とが、適切な間隔
をもって半導体基板202上に形成される。第1の導体
213は、第1の電界効果トランジスタ212のゲート
電極対面部分で互いに所定の間隔だけ離れるように2分
割され、それらの間の半導体基板202上に各第1の導
体213と所定の間隔だけ離れてストリップ形状の第4
の導体205が形成される。上記第4の導体205と、
接地導体である第1の導体213とによって、特性イン
ピーダンスZ0を有する入力線路であるコプレーナ線路
210を構成する。同様に、第3の導体230は、第2
及び第3の電界効果トランジスタ221及び222のソ
ース電極221s及び222sの図上右側の延伸部近傍
で互いに所定の間隔だけ離れるように2分割され、それ
らの間の半導体基板202上に各第3の導体230と所
定の間隔だけ離れてストリップ形状の第5の導体207
が形成される。上記第5の導体207と、接地導体であ
る第3の導体230とによって、特性インピーダンスZ
0を有する出力線路であるコプレーナ線路211を構成
する。
The MMIC type microwave frequency multiplying circuit is configured as follows. The first conductor 213, the second conductor 214, and the third conductor 230 are formed on the semiconductor substrate 202 at appropriate intervals. The first conductor 213 is divided into two parts at a portion facing the gate electrode of the first field-effect transistor 212 so as to be separated from each other by a predetermined distance, and each first conductor 213 and a predetermined part are formed on the semiconductor substrate 202 therebetween. 4th of strip shape separated by interval
Conductor 205 is formed. The fourth conductor 205,
The first conductor 213 that is a ground conductor forms a coplanar line 210 that is an input line having a characteristic impedance Z 0 . Similarly, the third conductor 230 is
The source electrodes 221 s and 222 s of the third field-effect transistors 221 and 222 are divided into two portions at predetermined intervals in the vicinity of the extending portions on the right side in the drawing, and each third electrode is formed on the semiconductor substrate 202 therebetween. A strip-shaped fifth conductor 207 is separated from the conductor 230 by a predetermined distance.
Is formed. By the fifth conductor 207 and the third conductor 230 which is a ground conductor, the characteristic impedance Z
A coplanar line 211, which is an output line having zero , is formed.

【0026】第4の導体205の一端は、第1の電界効
果トランジスタ212のソース電極212sに接続され
る。同様に、第5の導体207の一端は、第2及び第3
の電界効果トランジスタ221及び222の互いに接続
されたソース電極221s及び222sに接続される。
第1の電界効果トランジスタ212のゲート電極212
gは、2分割された各第1の導体213の縁端部であっ
てそれらの間に形成される。エアーブリッジ導体241
は、2分割された各第1の導体213を同電位にするた
めに、第4の導体205に接触しないように2分割され
た各第1の導体213同志を、図7に示されるように橋
脚用導体241aを介して接続する。
One end of the fourth conductor 205 is connected to the source electrode 212 s of the first field effect transistor 212. Similarly, one end of the fifth conductor 207 is connected to the second and third conductors 207.
Are connected to the mutually connected source electrodes 221 s and 222 s of the field effect transistors 221 and 222.
Gate electrode 212 of first field effect transistor 212
g is the edge of each of the first conductors 213 divided into two and formed between them. Air bridge conductor 241
In order to make the first conductors 213 divided into two equal potentials, the first conductors 213 divided into two so as not to contact the fourth conductor 205 are connected as shown in FIG. The connection is made via the bridge pier conductor 241a.

【0027】第1の電界効果トランジスタ212のドレ
イン電極212dは、第2の導体214の突出部分に接
続され、第1の導体213と第2の導体214は互いに
所定間隔離れて形成されてスロット線路215を構成し
ている。上記第2の導体214は、スロット線路215
の長手方向の延伸端において第2の導体214上の一部
に絶縁体(図示せず。)を介して金属導体を形成して構
成される第1のMIMキャパシタンス217を介して、
誘電リアクタンス成分を有し半導体基板202上に形成
されるストリップ形状の第6の導体219の一端に接続
される。同様に、上記第1の導体213は、スロット線
路215の長手方向延伸端において、第1の導体213
上の一部に絶縁体(図示せず。)を介して金属導体を形
成して構成される第2のMIMキャパシタンス218を
介して誘電リアクタンス成分を有し半導体基板202上
に形成されるストリップ形状の第7の導体220の一端
に接続される。さらに、第6の導体219と第7の導体
220の各他端はそれぞれ、第2及び第3の電界効果ト
ランジスタ221及び222の各ゲート電極221g及
び222gに接続される。
The drain electrode 212d of the first field-effect transistor 212 is connected to the protruding portion of the second conductor 214, and the first conductor 213 and the second conductor 214 are formed at a predetermined interval from each other to form a slot line. 215. The second conductor 214 has a slot line 215.
Through a first MIM capacitance 217 formed by forming a metal conductor on a part of the second conductor 214 via an insulator (not shown) at the longitudinally extending end of
It has a dielectric reactance component and is connected to one end of a strip-shaped sixth conductor 219 formed on the semiconductor substrate 202. Similarly, the first conductor 213 is connected to the first conductor 213 at the longitudinally extending end of the slot line 215.
A strip shape formed on a semiconductor substrate 202 having a dielectric reactance component via a second MIM capacitance 218 formed by forming a metal conductor via an insulator (not shown) on an upper part thereof Is connected to one end of the seventh conductor 220. Further, the other ends of the sixth conductor 219 and the seventh conductor 220 are connected to the gate electrodes 221g and 222g of the second and third field effect transistors 221 and 222, respectively.

【0028】第2及び第3の電界効果トランジスタ22
1及び222はそれぞれ、一体的に形成されたドレイン
電極221d及び222dと、互いに接続されたソース
電極221s及び222sとを有する。上記ドレイン電
極221d及び222dは、図6に示すように、橋脚用
導体245bと、エアーブリッジ導体245と、橋脚用
導体245aと、MIMキャパシタンス223とを介し
て接地導体である第3の導体230に高周波的に接続さ
れると共に、橋脚用導体245bと、エアーブリッジ導
体245と、橋脚用導体245cと、MIMキャパシタ
ンス224とを介して接地導体である第3の導体230
に高周波的に接続される。ここで、エアーブリッジ導体
245は、第2及び第3の電界効果トランジスタ221
及び222上で各ゲート電極221g及び222gと各
ソース電極221s及び222sに接触しないように、
上記橋脚用導体245a、245b及び245cを用い
て形成される。また、MIMキャパシタンス223及び
224はそれぞれ、図6に示されるように、接地導体で
ある第3の導体230上の一部に絶縁体膜223b及び
224bを介して金属導体膜223a及び224aを形
成して構成される。
Second and third field effect transistors 22
Each of 1 and 222 has drain electrodes 221d and 222d formed integrally, and source electrodes 221s and 222s connected to each other. As shown in FIG. 6, the drain electrodes 221d and 222d are connected to the third conductor 230 which is a ground conductor via the pier conductor 245b, the air bridge conductor 245, the pier conductor 245a, and the MIM capacitance 223. The third conductor 230 which is connected at a high frequency and is a ground conductor via the pier conductor 245b, the air bridge conductor 245, the pier conductor 245c, and the MIM capacitance 224.
Is connected to a high frequency. Here, the air bridge conductor 245 is connected to the second and third field effect transistors 221.
And 222, so as not to contact each of the gate electrodes 221g and 222g and each of the source electrodes 221s and 222s.
It is formed using the pier conductors 245a, 245b and 245c. As shown in FIG. 6, the MIM capacitances 223 and 224 form metal conductor films 223a and 224a on the third conductor 230, which is a ground conductor, via insulator films 223b and 224b, respectively. It is composed.

【0029】図5に示されるように、それぞれ誘電リア
クタンス成分を有するストリップ形状の第6の導体21
9と第7の導体220とは、互いに所定の間隔だけ離れ
て形成されてスロット線260を構成する。ドレイン電
極221d及び222dは、上記スロット線路260を
構成する第6の導体219と第7の導体220との間の
間隙の中央部であってスロット線路260の図上右側の
端部に三角形の縁端部が位置し、かつスロット線路26
0への方向に突出するように配設された三角形状の突出
部(以下、電極突出部という。)を有する。該電極突出
部と第6の導体219とは第2の電界効果トランジスタ
221へ近づくにつれて互いの間隔が狭くなるように形
成されてテーパ状のスロット線路261を構成し、一
方、該電極突出部と第7の導体220とは第3の電界効
果トランジスタ222に近づくにつれて互いの間隔が狭
くなるように形成されてテーパ状のスロット線路262
を構成する。従って、スロット線路260に入力された
信号は上記電極突出部の三角形の縁端部で、同振幅逆位
相で2分配された後に、2分配された各信号がそれぞれ
スロット線路261とスロット線路262に出力され、
第2及び第3の電界効果トランジスタ221及び222
に入力される。従って、これらスロット線路260、2
61及び262によって分岐回路を構成している。
As shown in FIG. 5, the strip-shaped sixth conductors 21 each having a dielectric reactance component
The 9th and seventh conductors 220 are formed at a predetermined interval from each other to form a slot line 260. The drain electrodes 221d and 222d are located at the center of the gap between the sixth conductor 219 and the seventh conductor 220 constituting the slot line 260 and have a triangular edge at the right end in the figure of the slot line 260. The end is located and the slot line 26
It has a triangular protrusion (hereinafter, referred to as an electrode protrusion) disposed so as to protrude in the direction toward zero. The electrode protruding portion and the sixth conductor 219 are formed so that the distance between them becomes smaller as approaching the second field-effect transistor 221 to form a tapered slot line 261. The seventh conductor 220 is formed so that the distance between the seventh conductor 220 and the third field-effect transistor 222 becomes smaller as it approaches the third field-effect transistor 222.
Is configured. Therefore, the signal input to the slot line 260 is divided into two with the same amplitude and opposite phase at the edge of the triangle of the electrode protrusion, and then the two divided signals are respectively transmitted to the slot line 261 and the slot line 262. Output
Second and third field effect transistors 221 and 222
Is input to Therefore, these slot lines 260, 2
61 and 262 constitute a branch circuit.

【0030】第2及び第3の電界効果トランジスタ22
1及び222のソース電極221s及び222sは共
に、コプレーナ線路211の中心導体207と一体的に
形成される。ゲート電極221gは、抵抗232を介し
て接地導体である第3の導体230に接続され、これに
よって零バイアス電圧がゲート電極221gに印加され
る。また、ゲート電極222gは、抵抗233を介して
接地導体である第3の導体230に接続され、これによ
って零バイアス電圧がゲート電極222gに印加され
る。第1の電界効果トランジスタ212のドレイン電極
212dは、第2の導体214と、抵抗242と、スト
リップ形状の導体228と、図6に示すMIMキャパシ
タンス243の構成要素である金属導体膜243aとを
介してDCパッド229に接続される。これによってD
Cパッド229に印加されたドレインバイアス電圧が、
ドレイン電極212dに印加される。ここで、MIMキ
ャパシタンス243は、図6に示されるように、第3の
導体230上の一部に絶縁体膜243bを介して金属導
体膜243aを形成して構成される。第2及び第3の電
界効果トランジスタ221及び222のドレイン電極2
21d及び222dは、橋脚用導体245bと、エアー
ブリッジ導体245と、橋脚用導体245aと、MIM
キャパシタンス223の金属導体膜223aと、抵抗2
44とを介してDCパッド229に接続される。これに
よってDCパッド229に印加されたドレインバイアス
電圧が、ドレイン電極221d及び222dに印加され
る。第1の電界効果トランジスタ212のドレインバイ
アス電圧は、ドレイン電極212dの電流がゲート・ソ
ース電極間電圧との関係において線形領域で変化するよ
うに印加される。また、第2及び第3の電界効果トラン
ジスタ221及び222のソースバイアス電圧は、電界
効果トランジスタ221及び222の互いに接続された
ドレイン電極221d及び222dの電流がゲート・ソ
ース電極間電圧との関係において大きな2次成分のみを
持つ非線形領域で変化するように印加される。
Second and third field effect transistors 22
The source electrodes 221 s and 222 s of 1 and 222 are both formed integrally with the center conductor 207 of the coplanar line 211. The gate electrode 221g is connected to the third conductor 230, which is a ground conductor, via a resistor 232, whereby a zero bias voltage is applied to the gate electrode 221g. Further, the gate electrode 222g is connected to the third conductor 230, which is a ground conductor, via the resistor 233, whereby a zero bias voltage is applied to the gate electrode 222g. The drain electrode 212d of the first field-effect transistor 212 is connected via a second conductor 214, a resistor 242, a strip-shaped conductor 228, and a metal conductor film 243a which is a component of the MIM capacitance 243 shown in FIG. Connected to the DC pad 229. This gives D
The drain bias voltage applied to the C pad 229 is
The voltage is applied to the drain electrode 212d. Here, as shown in FIG. 6, the MIM capacitance 243 is formed by forming a metal conductor film 243a on a part of the third conductor 230 via an insulator film 243b. Drain electrode 2 of second and third field effect transistors 221 and 222
21d and 222d are pier conductor 245b, air bridge conductor 245, pier conductor 245a, and MIM.
A metal conductor film 223a having a capacitance 223 and a resistance 2
44 to the DC pad 229. As a result, the drain bias voltage applied to the DC pad 229 is applied to the drain electrodes 221d and 222d. The drain bias voltage of the first field-effect transistor 212 is applied such that the current of the drain electrode 212d changes in a linear region in relation to the gate-source electrode voltage. The source bias voltage of the second and third field-effect transistors 221 and 222 is such that the current of the drain electrodes 221d and 222d of the field-effect transistors 221 and 222 is large in relation to the gate-source electrode voltage. It is applied so as to change in a nonlinear region having only a second-order component.

【0031】図8は、上記第2実施例のMMIC型マイ
クロ波周波数逓倍回路の等価回路図である。入力信号
は、コプレーナ線路210を介して、第1の電界効果ト
ランジスタ212に入力された後、スロット線路215
と、キャパシタンス217及び218と、誘導リアクタ
ンス成分をもつストリップ形状の第6の導体219及び
第7の導体220と、分岐回路とを介して、第2及び第
3の電界効果トランジスタ221及び222のゲート電
極221g及び222gに印加される。第1の電界効果
トランジスタ212が有するインピーダンス整合作用に
より、第1の電界効果トランジスタ212のソース電極
212sのインピーダンスを入力コプレーナ線路210
の特性インピーダンスZ0に整合させることができる。
また、誘導リアクタンス成分をもつストリップ形状の第
6の導体219と第7の導体220は、第1の電界効果
トランジスタ212と、第2及び第3の電界効果トラン
ジスタ221及び222に寄生するキャパシタ容量成分
による高周波特性の劣化を補正して周波数特性を広帯域
化する役割を持つ。具体的には、第6の導体219と第
7の導体220は、電界効果トランジスタ212、22
1及び222の各ドレイン・ゲート電極間の寄生容量と
LCローパスフィルタを構成し、当該LCローパスフィ
ルタにより逓倍動作の周波数の広帯域化、即ち、所望周
波数帯域内での特性平坦化を実現する。
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of the MMIC type microwave frequency multiplier of the second embodiment. The input signal is input to the first field-effect transistor 212 via the coplanar line 210, and then is input to the slot line 215.
, The capacitances 217 and 218, the strip-shaped sixth conductor 219 and the seventh conductor 220 having an inductive reactance component, and the gates of the second and third field-effect transistors 221 and 222 through the branch circuit. The voltage is applied to the electrodes 221g and 222g. The impedance of the source electrode 212s of the first field-effect transistor 212 is reduced by the impedance matching action of the first field-effect transistor 212.
Can be matched to the characteristic impedance Z 0 .
The strip-shaped sixth conductor 219 and the seventh conductor 220 each having an inductive reactance component are formed by the first field-effect transistor 212 and the capacitor capacitance component parasitic to the second and third field-effect transistors 221 and 222. It has the role of compensating for the deterioration of the high-frequency characteristics due to the noise and broadening the frequency characteristics. Specifically, the sixth conductor 219 and the seventh conductor 220 are connected to the field-effect transistors 212 and 22.
The LC low-pass filter and the parasitic capacitance between the respective drain and gate electrodes 1 and 222 are configured, and the LC low-pass filter realizes a wider frequency band of the multiplying operation, that is, a flattening of characteristics within a desired frequency band.

【0032】上記スロット線路260、261及び26
2で構成される分岐回路は、図8に示される等価回路図
内では2次側に直列接続された2つの等しいインダクタ
ンスのコイルを備えた変成器で表される。スロット線路
260に入力された入力信号は、分岐回路である変成器
により同振幅逆位相の2つの信号に分配された後、各信
号がそれぞれ、スロット線路261とスロット線路26
2に出力される。これら2つの信号は、それぞれ第2及
び第3の電界効果トランジスタ221及び222によっ
てゲート・ソース電極間電圧とドレイン電流との関係が
非線形である領域を利用して入力信号の基本波信号成分
とその周波数が逓倍された高調波成分を有する信号に周
波数変換されて互いに接続されたソース電極221s及
び222sに出力される。また、第2及び第3の電界効
果トランジスタ221及び222が有するインピーダン
ス整合作用により、第2及び第3の電界効果トランジス
タ221及び222の互いに接続されたソース電極22
1s及び222sのインピーダンスを出力コプレーナ線
路211の特性インピーダンスZ0に整合させることが
できる。
The slot lines 260, 261 and 26
In the equivalent circuit diagram shown in FIG. 8, the branch circuit constituted by 2 is represented by a transformer having two coils of equal inductance connected in series on the secondary side. The input signal input to the slot line 260 is divided into two signals having the same amplitude and opposite phases by a transformer, which is a branch circuit, and then the signals are respectively divided into the slot line 261 and the slot line 26.
2 is output. These two signals are converted by the second and third field effect transistors 221 and 222 into a fundamental wave signal component of the input signal and its fundamental signal using a region where the relationship between the gate-source electrode voltage and the drain current is non-linear. The signal is frequency-converted into a signal having a harmonic component whose frequency is multiplied, and is output to the source electrodes 221s and 222s connected to each other. The source electrode 22 connected to the second and third field effect transistors 221 and 222 is connected to each other by the impedance matching function of the second and third field effect transistors 221 and 222.
The impedance of 1 s and 222 s can be matched to the characteristic impedance Z 0 of the output coplanar line 211.

【0033】各ソース電極221s及び222sに出力
される2つの信号は、該ソース電極221s及び222
sがそれぞれ等距離で第5の導体207に接続されてい
るために、合成される。ここで、上記2つの信号の基本
波信号成分及び第3高調波成分は、ゲート・ソース電極
間電圧とドレイン電流の2次関数式の1次及び3次の項
として出力されるため、それぞれ同振幅逆位相の信号成
分となりこれらの信号成分が同相で合成されて互いに打
ち消し合い、出力線路であるコプレーナ線路211には
出力されない。
The two signals output to each of the source electrodes 221 s and 222 s are
Since s are connected to the fifth conductor 207 at the same distance from each other, synthesis is performed. Here, the fundamental signal component and the third harmonic component of the two signals are output as the first and third order terms of the quadratic function equation of the gate-source electrode voltage and the drain current, respectively. The signal components have amplitude opposite phases, and these signal components are combined in phase and cancel each other, and are not output to the coplanar line 211 which is the output line.

【0034】また、上記2つの信号の2倍の周波数をも
つ各第2高調波成分は、ゲート・ソース電極間電圧とド
レイン電流の2次関数式の2次の項として出力されるた
め、それぞれ同振幅同位相の第2高調波成分が出力さ
れ、これらの成分が同相で合成されて互いに強調し合
い、コプレーナ線路211を介して出力される。
Each second harmonic component having twice the frequency of the above two signals is output as a second order term of a quadratic function equation of a gate-source electrode voltage and a drain current. The second harmonic components having the same amplitude and the same phase are output, these components are combined in the same phase, emphasize each other, and output via the coplanar line 211.

【0035】上記したように、第2及び第3の電界効果
トランジスタ221及び222のソースバイアス電圧
は、各ドレイン電流とゲート・ソース電極間電圧との関
係が大きな2次成分のみを有する非線形の関係となるよ
うに設定されているため、4次以上の高調波成分は、無
視できるほど小さい。このため、結果として第2高調波
成分を持つ信号のみが、第2及び第3の電界効果トラン
ジスタ221及び222からコプレーナ線路211を介
して出力される。
As described above, the source bias voltages of the second and third field-effect transistors 221 and 222 have a non-linear relationship having only a secondary component in which the relationship between each drain current and the voltage between the gate and source electrodes is large. Therefore, the fourth-order and higher harmonic components are negligibly small. Therefore, as a result, only the signal having the second harmonic component is output from the second and third field-effect transistors 221 and 222 via the coplanar line 211.

【0036】 <他の実施例> 上記第2実施例の第6の導体219と第7の導体220
は、小型化のために螺旋形状、メアンダ形状又はジグザ
グ形状としてもよい。また、第1実施例及び第2実施例
のスロット線路の分岐回路は、スロット線路で形成され
ることに限定されない。
<Other Embodiments> The sixth conductor 219 and the seventh conductor 220 of the second embodiment are described.
May have a spiral shape, meander shape or zigzag shape for miniaturization. Further, the branch circuits of the slot lines of the first and second embodiments are not limited to being formed by the slot lines.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上詳細に述べたように、本発明のマイ
クロ波周波数逓倍回路の備える第1及び第2のドレイン
接地の電界効果トランジスタは、周波数逓倍回路として
機能する他に、分岐回路及び出力整合回路として機能す
る。これにより、回路の構成を簡単化してサイズの小型
化を図ることができる。また、当該マイクロ波周波数逓
倍回路を構成するゲート接地の電界効果トランジスタ、
第1および第2のドレイン接地の電界効果トランジス
タ、該第1及び第2のドレイン接地の電界効果トランジ
スタの電極により構成されるスロット線路により構成さ
れる分岐回路は、何れも入力信号の周波数に影響されな
い。このため、動作する信号の周波数により長さの決定
されるマイクロ波線路を用いる従来例と比較して、バラ
ンス型マイクロ波周波数逓倍回路の大幅な小型化及び動
作周波数の広帯域化を実現できる。
As described above in detail, the first and second grounded field-effect transistors provided in the microwave frequency multiplier of the present invention not only function as a frequency multiplier, but also have a branch circuit and an output. Functions as a matching circuit. Thereby, the configuration of the circuit can be simplified and the size can be reduced. Further, a grounded gate field-effect transistor constituting the microwave frequency multiplier,
The branch circuits formed by the first and second grounded field-effect transistors and the slot lines formed by the electrodes of the first and second grounded field-effect transistors all affect the frequency of the input signal. Not done. For this reason, compared with the conventional example using a microwave line whose length is determined by the frequency of the operating signal, it is possible to realize a significant reduction in the size of the balanced microwave frequency multiplier and a wider operating frequency band.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1実施例であるバランス型マイク
ロ波周波数逓倍回路の平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a balanced microwave frequency multiplier according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1のバランス型マイクロ波周波数逓倍回路
内で構成される分岐回路の拡大平面図である。
FIG. 2 is an enlarged plan view of a branch circuit formed in the balanced microwave frequency multiplier of FIG. 1;

【図3】 図1のバランス型マイクロ波周波数逓倍回路
の等価回路図である。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the balanced microwave frequency multiplier of FIG. 1;

【図4】 本発明の第2実施例であるMMICバランス
型マイクロ波周波数逓倍回路の平面図である。
FIG. 4 is a plan view of an MMIC balanced microwave frequency multiplier according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 図4のMMICバランス型マイクロ波周波数
逓倍回路内で構成される分岐回路の拡大平面図である。
FIG. 5 is an enlarged plan view of a branch circuit formed in the MMIC balanced microwave frequency multiplier of FIG. 4;

【図6】 図4のA−A’線についての縦断面図であ
る。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view taken along line AA ′ of FIG. 4;

【図7】 図4のB−B’線についての縦断面図であ
る。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view taken along line BB ′ of FIG. 4;

【図8】 図4のMMICバランス型マイクロ波周波数
逓倍回路の等価回路図である。
8 is an equivalent circuit diagram of the MMIC-balanced microwave frequency multiplier shown in FIG.

【図9】 従来例のバランス型マイクロ波周波数逓倍回
路の回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram of a conventional balanced microwave frequency multiplier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

112,212…ゲート接地の電界効果トランジスタ 121,122,221,222…ドレイン接地の電界
効果トランジスタ 150,210…入力線路 151,211…出力線路 160,161,162,260,261,262…ス
ロット線路。
112, 212 ... grounded field effect transistors 121, 122, 221, 222 ... grounded drain field effect transistors 150, 210 ... input lines 151, 211 ... output lines 160, 161, 162, 260, 261, 262 ... slot lines .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−138008(JP,A) 特開 平1−208908(JP,A) 特開 昭63−114305(JP,A) 特開 昭57−124908(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03B 19/14 H03H 11/28 - 11/40 H01P 5/02 - 5/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-138008 (JP, A) JP-A-1-208908 (JP, A) JP-A-63-114305 (JP, A) JP-A-57- 124908 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H03B 19/14 H03H 11/28-11/40 H01P 5/02-5/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力線路に入力された信号の周波数を逓
倍して出力線路に出力するマイクロ波周波数逓倍回路で
あって、 ソース電極が上記入力線路に接続されているゲート接地
の電界効果トランジスタと、 共通のドレイン電極及びソース電極を備える2つのドレ
イン接地の電界効果トランジスタであって、一方の電界
効果トランジスタのゲート電極は上記ゲート接地の電界
効果トランジスタのドレイン電極に接続され、他方の電
界効果トランジスタのゲート電極は上記ゲート接地の電
界効果トランジスタのゲート電極に接続され、上記ソー
ス電極は上記出力線路に接続されている第1及び第2の
ドレイン接地の電界効果トランジスタを備え、 上記第1及び第2のドレイン接地の電界効果トランジス
タの2つのゲート電極により第1スロット線路を構成
し、第1のドレイン接地の電界効果トランジスタのゲー
ト電極及び上記共有するドレイン電極により第2スロッ
ト線路を構成し、第2ドレイン接地トランジスタのゲー
ト電極及び上記共有するドレイン電極により上記第2ス
ロット線路と同じ幅の第3スロット線路を構成し、上記
第1乃至第3スロット線路により、第1スロット線路を
伝送されてきた信号を互いに同振幅逆位相の関係にある
2つの信号に分配して第2スロット線路及び第3スロッ
ト線路に出力する分岐回路を構成することを特徴とする
マイクロ波周波数逓倍回路。
1. A microwave frequency multiplying circuit for multiplying the frequency of a signal input to an input line and outputting the multiplied signal to an output line, the source electrode comprising: a gate-grounded field-effect transistor connected to the input line; A grounded drain field effect transistor having a common drain electrode and a source electrode, wherein the gate electrode of one field effect transistor is connected to the drain electrode of the grounded gate field effect transistor and the other field effect transistor The gate electrode of the first and second grounded field-effect transistors is connected to the gate electrode of the field-effect transistor, and the source electrode includes first and second grounded field-effect transistors connected to the output line. The first slot line is formed by the two gate electrodes of the two drain-grounded field effect transistors. A second slot line is formed by the gate electrode of the first grounded drain field effect transistor and the shared drain electrode, and the second slot line is formed by the gate electrode of the second grounded drain transistor and the shared drain electrode. A third slot line having the same width as the slot line is formed, and the signals transmitted through the first slot line are divided into two signals having the same amplitude and opposite phase with each other by the first to third slot lines. And a branch circuit for outputting to the second slot line and the third slot line.
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