JP2904037B2 - ミキサ回路 - Google Patents

ミキサ回路

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JP2904037B2
JP2904037B2 JP7001115A JP111595A JP2904037B2 JP 2904037 B2 JP2904037 B2 JP 2904037B2 JP 7001115 A JP7001115 A JP 7001115A JP 111595 A JP111595 A JP 111595A JP 2904037 B2 JP2904037 B2 JP 2904037B2
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signal input
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Nippon Electric Co Ltd
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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、通信機器等に用いられ
るミキサ回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】シングル・バランスド・ミキサは、局部
発振信号入力端子と高周波信号入力端子のアイソレーシ
ョンが良いという利点があるため、通信機器等における
ミキサ回路として、しばしば用いられるものである。シ
ングル・バランスド・ミキサでは、その回路構成上、1
80度位相器が必要となる。180度位相器としていく
つかの形式が考案されているが、ラットレース回路はそ
のひとつである。
【0003】図4は特開昭63−46808号公報で提
案されているラットレース回路を用いた従来のミキサ回
路のパターン配線図である。31は高周波信号入力線
路、32は局部発振信号入力線路、33は中間周波信号
出力線路、34はリング形状の閉ループ線路、36a、
36bは閉ループ線路34と後述するミキサダイオード
を接続する線路、37a、37bはミキサダイオード、
38は高周波信号を短絡するための短絡線路、39a、
39bは低域通過フィルタを構成する線路、39cは低
域通過フィルタと中間周波信号出力線路33を接続する
ボンディングワイヤ、40は誘電体基板である。
【0004】高周波信号入力線路31から入力された高
周波信号は、線路36a、36bを介して分配され、ミ
キサダイオード37a、37bに同相で入力される。ま
た、局部発振信号入力線路32から入力された局部発振
信号は、線路36a、36bを介して分配され、ミキサ
ダイオード37a、37bに180度の位相差で入力さ
れ、高周波信号と混合される。そして、高周波信号は、
1/4波長の先端開放の短絡線路38で短絡され、中間
周波信号は、線路39a、39bからなる低域通過フィ
ルタ、及びボンディングワイヤ39cを介して中間周波
信号出力線路33に出力される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のようなミキサ回
路の各入出力端子は、線路特性インピーダンス50Ωと
して設計されている。しかし、局部発振信号入力側、高
周波信号入力側には、トランジスタ・チップ等が接続さ
れることがあり、これらの特性インピーダンスは50Ω
でない場合が多い。したがって、従来のミキサ回路で
は、インピーダンス整合をとるために、インピーダンス
変換回路を設ける必要があり、回路構成及び回路レイア
ウトが複雑になるという問題点があった。本発明は、上
記課題を解決するためになされたもので、従来のインピ
ーダンス変換回路なしにインピーダンス整合をとること
ができるミキサ回路を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、局部発振信号
入力端子と第1のミキサダイオードを接続するための第
1のミキサダイオード接続端子との間、このミキサダイ
オード接続端子と高周波信号入力端子との間、この高周
波信号入力端子と第2のミキサダイオードを接続するた
めの第2のミキサダイオード接続端子との間、このミキ
サダイオード接続端子と中間周波信号出力端子との間
に、それぞれ使用高周波信号の1/4波長の長さを有す
る閉ループ線路を構成する第1、第2、第3、第4の線
路を備え、中間周波信号出力端子と局部発振信号入力端
子との間に、使用高周波信号の1/2波長の長さを有す
る閉ループ線路を構成する第5の線路を備え、局部発振
信号入力端子のインピーダンスZ1、高周波信号入力端
子のインピーダンスZr、第1、第2のミキサダイオー
ド接続端子のインピーダンスZdに応じて、第1、第
4、第5の線路の特性インピーダンスをそれぞれ(2×
Z1×Zd) 1/2 とし、第2、第3の線路の特性イン
ピーダンスをそれぞれ(2×ZrxZd) 1/2 とし、
ラットレース回路と各端子のインピーダンス整合をとる
ものである。
【0007】た、第1のミキサダイオード接続端子と
第1のミキサダイオードとの間、第2のミキサダイオー
ド接続端子と第2のミキサダイオードとの間に、使用高
周波信号の1/8から3/8波長の長さの伝送線路をそ
れぞれ有するものである。
【0008】
【作用】本発明によれば、局部発振信号入力端子と第1
のミキサダイオード接続端子を接続する第1の線路、こ
のミキサダイオード接続端子と高周波信号入力端子を接
続する第2の線路、高周波信号入力端子と第2のミキサ
ダイオード接続端子を接続する第3の線路、このミキサ
ダイオード接続端子と中間周波信号出力端子を接続する
第4の線路、及び中間周波信号出力端子と局部発振信号
入力端子を接続する第5の線路の各特性インピーダンス
を調整することにより、閉ループ線路と各端子のインピ
ーダンス整合が実現される。
【0009】また、局部発振信号入力端子のインピーダ
ンスZ1、高周波信号入力端子のインピーダンスZr、
第1、第2のミキサダイオード接続端子のインピーダン
スZdに応じて、第1、第4、第5の線路の特性インピ
ーダンスを(2×Z1×Zd)1/2 とし、第2、第3の
線路の特性インピーダンスを(2×Zr×Zd)1/2
することにより、各端子のインピーダンス整合が実現さ
れる。また、第1、第2のミキサダイオード接続端子と
第1、第2のミキサダイオードとをそれぞれ接続する線
路の長さを使用高周波信号の1/8から3/8波長とす
ることにより、閉ループ線路とミキサダイオードのイン
ピーダンス整合が実現される。
【0010】
【実施例】図1は本発明の1実施例を示すミキサ回路の
パターン配線図である。1は高周波信号入力線路、2は
局部発振信号入力線路、3は中間周波信号出力線路、5
a、4a、4b、5b、5cはリング形状の閉ループ線
路を構成する第1〜第5の線路、6a、6bはミキサダ
イオードと閉ループ線路を接続する線路、7a、7bは
第1、第2のミキサダイオード、8は高周波信号を短絡
するための短絡ブロック、9a、9bは低域通過フィル
タを構成する線路、10は誘電体基板、12は局部発振
信号入力線路2に接続されたトランジスタ・チップであ
る。
【0011】また、21は高周波信号入力線路1と閉ル
ープ線路の接続点である高周波信号入力端子、22は局
部発振信号入力線路2と閉ループ線路の接続点である局
部発振信号入力端子、23は中間周波信号出力端子、2
6a、26bは線路6a、6bと閉ループ線路との接続
点である第1、第2のミキサダイオード接続端子であ
る。
【0012】このようなミキサ回路において、各線路の
長さとインピーダンスは、以下のようにして決められて
いる。まず、閉ループ線路を構成する第1の線路5a、
第2の線路4a、第3の線路4b、第4の線路5bは使
用高周波信号の1/4波長の長さに設計されており、第
5の線路5cは高周波信号の1/2波長の長さに設計さ
れている。
【0013】高周波信号入力線路1は、インピーダンス
Z0(=50Ω)にて閉ループ線路に接続されている。
局部発振信号入力線路2は、前段のトランジスタ・チッ
プ12のインピーダンス特性に合わせて設計されてお
り、局部発振信号入力端子22から見たときの、線路2
を含むトランジスタ・チップ12の出力側のインピーダ
ンスの値がZ1となるように長さが決められている。
【0014】また、線路6aは、第1のミキサダイオー
ド7aのインピーダンス特性に合わせて設計されてお
り、第1のミキサダイオード接続端子26aから見たと
きの、線路6aを含むミキサダイオード7aのインピー
ダンスの値がZdとなるように長さが決められている。
同様に、線路6bも、第2のミキサダイオード接続端子
26bから見たときの、線路6bを含むミキサダイオー
ド7bのインピーダンスの値がZdとなるように長さが
決められている。
【0015】そして、第1の線路5a、第4の線路5
b、第5の線路5cの特性インピーダンスは、それぞれ
(2×Z1×Zd)1/2 となるように設計されており、
第2の線路4a、第3の線路4bの特性インピーダンス
は、それぞれ(2×Z0×Zd)1/2 となるように設計
されている。図2は以上のような特性インピーダンスの
様子を示す図である。
【0016】高周波信号入力線路1から入力された高周
波信号は、線路4a、4b、6a、6bを介して分配さ
れ、ミキサダイオード7a、7bに同相で入力される。
また、局部発振信号は、トランジスタ・チップ12によ
って増幅され、局部発振信号入力線路2を通って、線路
5a、5b、5c、6a、6bを介して分配され、ミキ
サダイオード7a、7bに180度の位相差で入力さ
れ、高周波信号と混合される。
【0017】このとき、局部発振信号は、高周波信号入
力線路1においては180度の位相差で打ち消し合うた
め、入力線路1には伝搬しないという特徴がある。そし
て、各端子では後述のようにインピーダンス整合が実現
されており、高周波信号、局部発振信号は、損失なくミ
キサダイオード7a、7bに入力される。このような混
合の結果生じる、高周波信号と局部発振信号の差である
中間周波信号は、線路9a、9bからなる低域通過フィ
ルタを介して、中間周波信号出力線路3へ出力される。
こうして、図4の例と同様の動作をするミキサ回路が実
現される。
【0018】次に、本実施例のインピーダンス整合につ
いて説明する。上述の線路の構成により、2つのミキサ
ダイオード接続端子26a、26bのインピーダンスZ
d(閉ループ線路から見たときの線路6a、6bを含む
ミキサダイオード7a、7bの特性インピーダンス)
は、高周波信号入力端子21から見ると、それぞれ
{(2×Z0×Zd)1/22 /Zd=2×Z0とな
り、高周波信号入力端子21のインピーダンスZ0に整
合する。
【0019】また、2つのインピーダンスZdは、局部
発振信号入力端子22から見ると、それぞれ{(2×Z
1×Zd)1/22 /Zd=2×Z1となり、局部発振
信号入力端子22のインピーダンスZ1に整合する。そ
して、高周波信号入力側と局部発振信号入力側はアイソ
レーションがとれているため、互いのインピーダンスの
影響は受けにくい。こうして、各端子のインピーダンス
整合が実現する。
【0020】以上の構成によれば、トランジスタ・チッ
プ12の出力側にインピーダンス変換回路は必要なく、
またミキサダイオード7a、7bと閉ループ線路のイン
ピーダンス整合もインピーダンス変換回路なしにとるこ
とができる。
【0021】ただし、閉ループ線路を構成する線路4
a、4b、5a〜5cの特性インピーダンスが上記のイ
ンピーダンスZdに基づいて決定されるため、インピー
ダンスZdに含まれるミキサダイオード7a、7bの特
性インピーダンスが低インピーダンスであった場合、図
1の例のインピーダンス設計に従って回路のレイアウト
を試みると、線路4a、4b、5a〜5cの特性インピ
ーダンスが低くなり、その線路幅が大きくなりすぎて現
実的でないことがある。そこで、このような場合には別
の対応が必要となる。
【0022】図3は本発明の他の実施例を示すミキサ回
路のパターン配線図であり、図1と同一の部分には同一
の符号を付してある。11は高周波信号入力線路1に接
続されたトランジスタ・チップ、16a、16bは使用
高周波信号の1/8から3/8波長の長さを有する線路
である。
【0023】局部発振信号入力線路2、線路4a、4
b、5a〜5cの構成は図1の例と同様であるが、本実
施例では、閉ループ線路とミキサダイオード7a、7b
とを接続する線路16a、16bの長さを使用高周波信
号の1/8から3/8波長としている。これにより、ミ
キサダイオード接続端子26aから見た線路16aを含
むミキサダイオード7aのインピーダンスZd、ミキサ
ダイオード接続端子26bから見た線路16bを含むミ
キサダイオード7bのインピーダンスZdを共に高イン
ピーダンスとすることができる。
【0024】これは、線路16a、16bの長さを高周
波信号の1/4波長にしたときに最も高インピーダンス
となり、1/2波長にしたときに元のZdと等しくなる
からであり、こうして1/4(2/8)波長を中心とし
た1/8から3/8波長とすることによって、Zdを高
インピーダンスにするものである。以上の線路16a、
16bによるインピーダンス変換によって、ミキサダイ
オード7a、7bのインピーダンスが低くても、ミキサ
ダイオード7a、7bと閉ループ線路のインピーダンス
整合を実現することができる。
【0025】なお、本実施例では、高周波信号入力線路
1にもトランジスタ・チップ11が接続されているが、
この場合は局部発振信号入力線路2の場合と同様に設計
すればよい。すなわち、このときの高周波信号入力線路
1は、高周波信号入力端子21から見たときの、線路1
を含むトランジスタ・チップ11の出力側のインピーダ
ンスの値がZrとなるように長さを決めればよい。そし
て、閉ループ線路を構成する第2の線路4a、第3の線
路4bの特性インピーダンスを、それぞれ(2×Zr×
Zd)1/2 となるように設計すれば、図1の例と同様の
インピーダンス整合を実現できる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、ラットレース回路の閉
ループ線路を構成する第1〜第5の線路の各特性インピ
ーダンスを調整することにより、閉ループ線路と各端子
のインピーダンス整合を実現することができるので、イ
ンピーダンス変換回路が不要となって、回路の簡略化や
小型化が可能になり、特にモノリシックマイクロ波集積
回路のように、同一半導体基板上に局部発振信号用増幅
器、高周波信号用低雑音増幅器等をミキサ回路と共に作
成するような場合に大きな効果を得ることができる。
【0027】また、局部発振信号入力端子のインピーダ
ンスZ1、高周波信号入力端子のインピーダンスZr、
第1、第2のミキサダイオード接続端子のインピーダン
スZdに応じて、第1、第4、第5の線路の特性インピ
ーダンスをそれぞれ(2×Z1×Zd)1/2 とし、第
2、第3の線路の特性インピーダンスを(2×Zr×Z
d)1/2 とすることにより、各端子のインピーダンス整
合を容易に実現することができる。
【0028】また、第1、第2のミキサダイオード接続
端子と第1、第2のミキサダイオードとをそれぞれ接続
する線路の長さを、使用高周波信号の1/8から3/8
波長とすることにより、第1、第2のミキサダイオード
のインピーダンスが低くても、閉ループ線路とミキサダ
イオードのインピーダンス整合を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の1実施例を示すミキサ回路のパター
ン配線図である。
【図2】 図1のミキサ回路における特性インピーダン
スの様子を示す図である。
【図3】 本発明の他の実施例を示すミキサ回路のパタ
ーン配線図である。
【図4】 ラットレース回路を用いた従来のミキサ回路
のパターン配線図である。
【符号の説明】
1…高周波信号入力線路、2…局部発振信号入力線路、
3…中間周波信号出力線路、4a、4b、5a〜5c…
閉ループ線路、6a、6b、16a、16b…線路、7
a、7b…ミキサダイオード、21…高周波信号入力端
子、22…局部発振信号入力端子、23…中間周波信号
出力端子、26a、26b…ミキサダイオード接続端
子。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 使用高周波信号の3/2波長の長さの閉
    ループ線路に入出力端子が付加されたラットレース回路
    を用いたミキサ回路において、 局部発振信号入力端子と第1のミキサダイオードを接続
    するための第1のミキサダイオード接続端子との間、こ
    のミキサダイオード接続端子と高周波信号入力端子との
    間、この高周波信号入力端子と第2のミキサダイオード
    を接続するための第2のミキサダイオード接続端子との
    間、このミキサダイオード接続端子と中間周波信号出力
    端子との間に、それぞれ使用高周波信号の1/4波長の
    長さを有する前記閉ループ線路を構成する第1、第2、
    第3、第4の線路を備え、 中間周波信号出力端子と局部発振信号入力端子との間
    に、使用高周波信号の1/2波長の長さを有する前記閉
    ループ線路を構成する第5の線路を備え、局部発振信号入力端子のインピーダンスZ1、高周波信
    号入力端子のインピーダンスZr、第1、第2のミキサ
    ダイオード接続端子のインピーダンスZdに応じて、第
    1、第4、第5の線路の特性インピーダンスをそれぞれ
    (2×Z1×Zd) 1/2 とし、第2、第3の線路の特
    性インピーダンスをそれぞれ(2×Zr×Zd) 1/2
    とし、 ラットレース回路と各端子のインピーダンス整合
    をとることを特徴とするミキサ回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のミキサ回路において、第1のミキサダイオード接続端子と第1のミキサダイオ
    ードとの間、第2のミキサダイオード接続端子と第2の
    ミキサダイオードとの間に、使用高周波信号の1/8か
    ら3/8波長の長さの伝送線路をそれぞれ有する ことを
    特徴とするミキサ回路
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