JP2897676B2 - ミキサー回路 - Google Patents
ミキサー回路Info
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Description
の無線通信装置に用いられるミキサー回路に関する。
は図8に示すように構成される。図8において49は局
部発信周波数信号(以下局発信号)入力端子、50は高
周波信号(以下RF信号)入力端子、51は中間周波数
信号(以下IF信号)出力端子、52は不平衡信号を平
衡信号に変換するバラン、53,54はミキサダイオー
ド、55はダイオードの中点、56は局発信号及びRF
信号を阻止してIF信号のみ通過させるローパスフィル
ター(以下LPF)、57,58は接続点である。局発
信号入力端子49に印加された局発信号はバラン52に
よって平衡モードに変換され、接続点57,58に加わ
り、ダイオードを駆動する。入力端子50よりRF信号
はダイオードに加えられ、ダイオードで発生するIF信
号はLPF56を通ってIF出力端子51より出力され
る。
合、従来の技術では不平衡モードを平衡モードに変換す
るバランにはラットレース回路やブランチライン回路等
をマイクロストリップラインで同一平面上に構成したも
のや、スロットラインでマイクロ波集積回路(MIC)
基板の両面にパターンを形成して構成したものが用いら
れている。
シングルミキサであり、59は局発信号入力端子、60
はRF信号入力端子、61はIF信号出力端子、62,
63はミキサダイオード、64〜67は接続点、68は
IF信号を通過させるLPFである。接続点64〜6
5,65〜66,66〜67間は使用周波数の1/4波
長の線路長であり、接続点67〜64間は3/4波長の
線路長である。局発信号は入力端子59より入力され、
接続点64,66に現れるが、このとき接続点64と6
6の信号の位相差は180°であり平衡モードとなって
ミキサダイオード62,63に加わる。
ース回路を用いたミキサー回路はマイクロストリップラ
インにより平面回路化には向くが、その形状から場所を
とり小型化には向かない。また、特性のとれる帯域も比
較的狭い。スロットラインで構成した場合はMIC基板
の両面を利用した立体的なものとなり平面回路に比べ構
成が複雑になる。
衡変換回路の他に、使用周波数の1/4波長の結合伝送
線路2つから構成され、2つの結合伝送線路のそれぞれ
一端を短絡し、一端を開放にして互いに接続した180
°移相器はマーチャントバランと呼ばれ、広帯域で小型
化が容易にできる。例えば、A Designer’s
Guide To Planer Mixer Ba
luns(Microwaves December
1979 p52〜57)には、マーチャントバランを
用いてダブルパランスミキサーの構成にした例がある。
しかし、ダブルバランス化するためにはバランを2ケ使
用する必要があり、さらに前記論文の例に見られるよう
に、ダイオードへの配線が立体的になり、バランの平面
化の効果が無駄になってしまう。ダブルバランス構成の
メリットは信号入力と局発信号入力、局発信号入力とI
F出力、信号入力とIF出力のミキサーのすべての端子
においてアイソレーションがとれており、負荷の接続に
よるミキサー特性の変動が少ないことであるが、信号入
力と局発信号入力、局発信号入力とIF出力の2つのア
イソレーションをとるシングルバランス構成でもミキサ
ーの特性に特に重要な局発信号の負荷条件が決まるため
十分実用的であり、バランも1個で済むため構成も単純
になる。
グルバランスミキサの回路構成を示す。69は局発信号
入力端子、70はRF信号入力端子、71はIF信号出
力端子、72,73はマーチャントバランで2つの1/
4波長結合伝送線路を持つ。74,75はミキサダイオ
ード、76はIF周波数を通すLPF、77,78はマ
ーチャントバランとミキサダイオードとの接続点、79
はダイオード74,75の中点である。69より入力さ
れた局発信号は線路72aと72b、73aと73bと
の結合により平衡モードに変換され、接続点77,78
に加わり、ダイオードを駆動する。入力端子70より入
力されたRF信号はダイオードに加えられ、ダイオード
で発生するIF信号はLPF76を通ってIF出力端子
71より出力される。
計しアルミナ基板上に試作したMICの変換損失特性を
示す。1/4波長はおおよそ5.4mmである。図11
に示すように5GHzの局発信号を15dBm入力して
も変換損失は−15dB程度であり、ミキサとしては良
い性能ではない。また、図12にこのMICのリターン
ロス特性を示す。同特性からわかるように5GHz近傍
において、リターンロスが極めて不十分(反射信号が
大)である。
入力端子側からみたインピーダンスは設計周波数で開放
状態にあり、信号との整合状態が良くないことがわか
る。
るもので、平面回路で構成されるシングルバランス型ミ
キサにおいて、低局発信号レベルで広帯域に低変換損失
を実現し、また、より小型化を可能とすることを目的と
する。
解決するため、2個のマーチャントバランとミキサダイ
オードを用いたシングルバランス型のミキサ回路におい
て、前記マーチャントバランに使用周波数の略1/8波
長の不平衡側の開放伝送線路と使用周波数の略1/8波
長の平衡側の短絡伝送線路を用いることを特徴とする。
また、一端が第1の入力端子に接続された1/6〜1/
10波長の長さの線路及び一端が開放端に構成された1
/6〜1/10波長の長さの線路からなりそれぞれの他
端が直接又は線路を介して接続された第1及び第2の結
合線路と、前記第1及び第2の結合線路にそれぞれ結合
し一端が短絡され他端が平衡端子となる1/6〜1/1
0波長の長さの第3及び第4の結合線路と、前記第3及
び第4の結合線路の平衡端子に接続された一対の直列接
続ダイオードと、 前記直列接続ダイオードの接続点に
接続された第2の入力端子と、前記直列接続ダイオード
の接続点に低域濾波器を介して接続された出力端子とを
有することを特徴とする。
ントバランとミキサダイオードを用いたシングルバラン
ス型のミキサ回路において、前記マーチャントバランに
使用周波数の略1/4波長の2つの結合線路を用い、前
記マーチャントバランの平衡端子と前記ミキサダイオー
ドの間に使用周波数帯の略1/4波長の2つの伝送線路
を具備することを特徴とする。具体的は、一端が第1の
入力端子に接続された1/3〜1/5波長の長さの線路
及び一端が開放端に構成された1/3〜1/5波長の長
さの線路からなりそれぞれの他端が直接又は線路を介し
て接続された第1及び第2の結合線路と、前記第1及び
第2の結合線路にそれぞれ結合し一端が短絡され他端が
平衡端子となる1/3〜1/5波長の長さの第3及び第
4の結合線路と、前記第3及び第4の結合線路の平衡端
子にそれぞれ1/3〜1/5波長の長さの線路を介して
接続された一対の直列接続ダイオードと、前記直列接続
ダイオードの接続点に一端が接続され他端に第2の入力
端子が接続された線路と、前記直列接続ダイオードの接
続点又は該接続点に接続された前記線路に低域濾波器を
介して接続された出力端子とを有することを特徴とす
る。
前記第1及び第2の結合線路はそれぞれ複数の線路から
なり、それぞれの複数の線路の一端及び他端が互いに接
続されて構成され、前記第3及び第4の結合線路は前記
第1及び第2の結合線路を構成する前記複数の線路の2
つ及び1つにそれぞれ結合する複数の線路で構成され、
それぞれの一端及び他端が互いに接続されて構成されて
いることを特徴としている。
いて説明する。
回路の回路図である。図1において従来の図10の構成
と異なる点は使用したマーチャントバランが設計周波数
の1/4の波長ではなく、略1/8波長の結合伝送線路
2つから構成される点である。
1に一端が接続された略1/8の波長の長さの結合線路
4aと、一端が開放端に構成された略1/8波長の結合
線路5aを有し、それぞれが他端(中央)において結合
された全体として略1/4波長の不平衡線路と、前記略
1/8の波長の長さの結合線路4a、5aとそれぞれ結
合され一端が短絡され他端が平衡端子10、11とされ
た略1/8波長の長さの結合線路4b、5bとから成る
結合線路4、5の構成を有している。
ーダイオード6、7が直列接続され、その接続点には伝
送線路、低域フィルタ8等を介してそれぞれRF信号入
力端子2、IF信号出力端子3が接続されている。
等の誘電体基板上に形成したMICパターンで構成した
他の実施例である。
の構成を複数の結合線路の複合構成としている。不平衡
側の線路は4つの略1/8波長の長さの線路をH形状に
接続、配置しており、開放端及び信号入力端をそれぞれ
ワイヤーボンデイング等により接続した構成とし、ま
た、平衡側の線路は4つの略1/8波長の長さの線路を
コ形状に接続、配置し互いの接続線路部を短絡し、また
互いの開放端をそれぞれワイヤーボンデイング等により
接続した構成とし、両線路は互いにかみ合わせた構成の
結合線路15、16としている。
ダイオード17、18が直列接続され、その接続点20
には伝送線路と低域フィルタ19の複合線路等を介して
それぞれRF信号入力端子13、IF信号出力端子14
が接続されている。結合線路15、16は設計周波数の
略1/8波長の不平衡側の開放伝送線路と平衡側の略1
/8波長の短絡伝送線路2つからなるマーチャントバラ
ンを構成しており、又低域フィルタ19はRF信号及び
局発信号を阻止しIF信号を通過させるものである。
により、不平衡平衡の結合特性を良好にし、平衡側のバ
ランスを一層向上でき、又インピーダンス整合を改善で
きる。
ナ基板上に試作したMICの変換損失の周波数特性と局
発信号レベル依存性を図3に示す。局発信号レベル5d
Bmで変換損失は飽和し、変換損失は6dB程度であ
る。帯域は設計周波数5GHzに対し4.2〜5.7G
Hzを得た。従来の図10の構成の特性に比較して大き
な改善がみられた。RF信号端子から見たリターンロス
の局発信号レベル依存を調べると、図4のように低局発
信号レベルで、RF端子から見たリターンロスは大きく
変化し、設計周波数5GHz帯で最も良くなる。従来の
図10の構成に比べて大きく改善している。また、通常
マーチャントバランの線路長を半分にしてインピーダン
ス整合を改善しているため、バランの平面回路の面積は
従来の約半分になり、小型化できる。
の回路図である。図5において従来の図10の構成と異
なる点は通常のマーチャントバランの平衡側端子34,
35とミキサダイオード30,31との間に使用周波数
の略1/4波長の伝送線路28,29を設けている点で
ある。
ありインピーダンスが高いが、その平衡端子に更に略1
/4波長の線路28、29を接続することによりダイオ
ード側から見た伝送線路長を長くし、結果的にインピー
ダンスを下げ整合性を高めることを可能にしている。
ナ等の誘電体基板上に形成したMICパターンで構成し
た他の実施例である。36は局発信号入力端子、37は
RF信号入力端子、38はIF信号出力端子、39,4
0は通常の1/4波長短絡伝送線路2つからなるマーチ
ャントバラン、41,42は1/4波長伝送線路、4
3,44はミキサダイオード、45はIF信号を通過さ
せるLPFである。
し平衡出力端の平衡性の向上とインピーダンス整合を改
善している。
ナ基板上に試作したMICの変換損失の周波数特性の局
発信号レベル依存性を図7に示す。従来に比べ、図1の
実施例とほぼ同程度のミキサーの特性の改善が見られ、
低局発信号レベルで広帯域に低変換損失のミキサー回路
を平面回路に実現できた。
長として1/8波長又は1/4波長の長さを採用した例
でミキサー回路を説明したが、設計周波数の数分の一波
長の長さの結合線路を用いたマーチャントバランを基本
構成とした本発明においては、広帯域性とインピーダン
ス整合特性に優れ、入出力回路との整合を考慮すること
により所望の特性を引き出すのは容易であることから、
線路長は必ずしも正確に設計周波数の1/8波長又は1
/4波長の長さにする必要はなく、その前後の長さでも
所望の性能を十分実現できる。
線路については1/6波長から1/10波長の範囲で、
又1/4波長の線路の場合は1/3波長から1/5波長
の範囲で実施することが可能である。また、本発明の結
合線路の平衡側構成としては、それぞれの短絡端側と平
衡端側を互いに替えた2個の結合線路で構成しても実施
できることは明らかである。
イオード等の非線形素子を用いたミキサ回路においてマ
ーチャントバランを使用周波数の略1/8波長の結合伝
送線路2つから成るものにして構成するか、または通常
の略1/4波長の結合伝送線路2つからなるマーチャン
トバランの平衡端子と非線形素子の間に略1/4波長の
伝送線路を設けることにより、ミキサ回路の入力信号及
び局発信号に対するインピーダンス整合を改善し、低局
発信号レベルで動作する、広帯域な低変換損失のミキサ
回路を平面回路で小型に実現できる。またこの発明は、
精度の高い結合線路の実現が容易なモノリシックマイク
ロ波集積回路に特に適しており、装置の小型化を図るこ
とが可能である。
す図である。
特性の局発信号レベル依存性を示す特性図である。
見た局発側のインピーダンスの特性図である。
す図である。
特性の局発信号レベル依存性を示す特性図である。
ある。
ンス型ミキサーの回路図である。
バランス型ミキサーの回路図である。
の局発信号レベル依存性を示す特性図である。
の中点から局発側を見たインピーダンスの特性図であ
る。
ン 6,7,17,18,30,31,43,44 ミキ
サダイオード 8,19,32,45 ローパスフィルター 9,20,33,46 ミキサダイオードの中点 10,11,21,22,34,35,47,48
バランとダイオードの接続点
Claims (6)
- 【請求項1】 2個のマーチャントバランとミキサダイ
オードを用いたシングルバランス型のミキサ回路におい
て、 前記マーチャントバランに使用周波数の略1/8波長の
不平衡側の開放伝送線路と使用周波数の略1/8波長の
平衡側の短絡伝送線路を用いることを特徴とするミキサ
回路。 - 【請求項2】 2個のマーチャントバランとミキサダイ
オードを用いたシングルバランス型のミキサ回路におい
て、 一端が第1の入力端子に接続された1/6〜1/10波
長の長さの線路及び一端が開放端に構成された1/6〜
1/10波長の長さの線路からなりそれぞれの他端が直
接又は線路を介して接続された第1及び第2の結合線路
と、 前記第1及び第2の結合線路にそれぞれ結合し一端が短
絡され他端が平衡端子となる1/6〜1/10波長の長
さの第3及び第4の結合線路と、 前記第3及び第4の結合線路の平衡端子に接続された一
対の直列接続ダイオードと、 前記直列接続ダイオードの接続点に接続された第2の入
力端子と、 前記直列接続ダイオードの接続点に低域濾波器を介して
接続された出力端子とを有することを特徴とするミキサ
ー回路。 - 【請求項3】 前記第1及び第2の結合線路はそれぞれ
複数の1/6〜1/10波長の長さの線路からなり、そ
れぞれの複数の線路の一端及び多端が互いに接続されて
構成され、前記第3及び第4の結合線路は前記第1及び
第2の結合線路を構成する前記複数の線路の2つ及び1
つの線路にそれぞれ結合する1/6〜1/10波長の長
さの複数の線路からなり、それぞれの一端及び他端が互
いに接続されて構成されていることを特徴とする請求項
2記載のミキサー回路。 - 【請求項4】 2個のマーチャントバランとミキサダイ
オードを用いたシングルバランス型のミキサ回路におい
て、 前記マーチャントバランに使用周波数の略1/4波長の
2つの結合線路を用い、前記マーチャントバランの平衡
端子と前記ミキサダイオードの間に使用周波数帯の略1
/4波長の2つの伝送線路を具備することを特徴とする
ミキサ回路。 - 【請求項5】 2個のマーチャントバランとミキサダイ
オードを用いたシングルバランス型のミキサ回路におい
て、 一端が第1の入力端子に接続された1/3〜1/5波長
の長さの線路及び一端が開放端に構成された1/3〜1
/5波長の長さの線路からなりそれぞれの他端が直接又
は線路を介して接続された第1及び第2の結合線路と、 前記第1及び第2の結合線路にそれぞれ結合し一端が短
絡され他端が平衡端子となる1/3〜1/5波長の長さ
の第3及び第4の結合線路と、 前記第3及び第4の結合線路の平衡端子にそれぞれ1/
3〜1/5波長の長さの線路を介して接続された一対の
直列接続ダイオードと、 前記直列接続ダイオードの接続点に一端が接続され他端
に第2の入力端子が接続された線路と、 前記直列接続ダイオードの接続点又は該接続点に接続さ
れた前記線路に低域濾波器を介して接続された出力端子
とを有することを特徴とするミキサー回路。 - 【請求項6】 前記第1及び第2の結合線路はそれぞれ
複数の1/3〜1/5波長の長さの線路からなり、それ
ぞれの複数の線路の一端及び他端が互いに接続されて構
成され、前記第3及び第4の結合線路は前記第1及び第
2の結号線路を構成する前記複数の線路の2つ及び1つ
にそれぞれ結合する1/3〜1/5波長の長さの複数の
線路からなり、それぞれの一端及び他端が互いに接続さ
れて構成されていることを特徴とする請求項5記載のミ
キサー回路。
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JP6088095A JP2897676B2 (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | ミキサー回路 |
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JP6088095A JP2897676B2 (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | ミキサー回路 |
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Family Applications (1)
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JP6088095A Expired - Fee Related JP2897676B2 (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | ミキサー回路 |
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- 1995-03-20 JP JP6088095A patent/JP2897676B2/ja not_active Expired - Fee Related
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