JP3027779B2 - マイクロ波回路 - Google Patents

マイクロ波回路

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JP3027779B2
JP3027779B2 JP04044737A JP4473792A JP3027779B2 JP 3027779 B2 JP3027779 B2 JP 3027779B2 JP 04044737 A JP04044737 A JP 04044737A JP 4473792 A JP4473792 A JP 4473792A JP 3027779 B2 JP3027779 B2 JP 3027779B2
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憲治 末松
護重 檜枝
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、マイクロ波・ミリ波
帯において使用される周波数逓倍器、ミクサ、変調器な
どのマイクロ波回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は、例えば特開昭58−13810
5号公報に示された従来の周波数逓倍器の原理図であ
る。図において、1は入力端子、2は出力端子、3,4
は変成器、6〜9は特性の等しいダイオードである。
【0003】次に動作について説明する。入力端子1に
印加された高周波信号は、変成器3を介して、ダイオー
ド6〜9を励振する。
【0004】ダイオードに、高周波電圧Vexp(jω
t)を印加した時、その非線形特性により生じる高周波
電流iは数1に示される式で表わされる。
【0005】
【数1】
【0006】ここで、nは高調波の次数、Inはn次高
調波の電流振幅を示す。
【0007】入力端子1に高周波電圧Vexp(jω
t)が印加された時ダイオード6〜9に流れる電流i1
〜i4 は、それぞれ数2〜数5に示される式で表され
る。
【0008】
【数2】
【0009】
【数3】
【0010】
【数4】
【0011】
【数5】
【0012】したがって、変成器4に流れる電流iout
は、数6に示される式で表される。
【0013】
【数6】
【0014】数6によれば、偶数次の高調波成分のみが
出力される。したがって、出力端子2には、入力信号の
偶数次の高調波成分が出力され、図8の回路は逓倍器と
して動作する。
【0015】図9は、図8と同様な構成であるが、ダイ
オードの向きが異なる。
【0016】図9において、変成器4に流れる電流i
out は、数7に示される式で表される。
【0017】
【数7】
【0018】数7によれば、奇数次の高調波成分のみが
出力される。したがって、出力端子2には、入力信号の
奇数次の高調波成分が出力される。
【0019】図10は、図8の回路の一具体例を示した
ものである。図において、15、16は、いずれもコプ
レーナ形λ/4式バランであり、図8における変成器
3、4に対応する。なお、ダイオード6〜9は、前記バ
ラン15および16の平衡出力端に接続されている。
【0020】入力信号は、バラン15で平衡モードに変
換され、ダイオード6〜9を励振する。数6に示したよ
うに入力信号の2次高調波がバラン16の平衡端子間に
生じ、前記高調波は、バラン16でモード変換され、出
力される。
【0021】また、図10に示した回路において、ダイ
オード6〜9の極性を変更することにより、図9に示し
た回路を実現することができる。
【0022】ここでは、周波数逓倍器の動作について述
べたが、周波数の異なる2信号を入力することにより図
8〜図9の回路はミクサあるいは変調器としても動作す
る。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】従来のマイクロ波回路
は以上のように構成されおり、マイクロストリップ線路
のストリップ導体と同じ面にダイオード6〜9を実装で
きるため、基板表面の実装だけですむものの、ダイオー
ド7,9が交差してしまい、これらのダイオードの実装
が困難であるという問題点があった。
【0024】また、交差部があるために、ダイオード
7,9とダイオード6,8とのリード線の長さが異な
る。このため、高い周波数帯になるにつれ、ブリッジあ
るいはリングダイオードの平衡が劣化するため、本マイ
クロ波回路をミクサとして用いる場合、平衡ミクサの特
長である端子間のアイソレーションが劣化する。特に、
局発波の信号端子への漏れが大きくなるのでアップコン
バータとして用いる時に、大きな問題がある。
【0025】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、コプレーナ線路あるいはマイク
ロストリップ線路のストリップ導体と同じ面にダイオー
ド等の素子が実装でき、かつ、その実装が容易なマイク
ロ波回路を得ることを目的としている。
【0026】
【課題を解決するための手段】この発明に係るマイクロ
波回路は、コプレーナ形λ/4式バランと、前記バラン
の平衡出力端子と対向するコプレーナ線路(線路部の一
例)と、前記バランとコプレーナ線路間に接続された4
つのダイオード(第1〜第4の素子の一例)とから構成
され、第1のダイオードを前記バランの平衡出力端子の
第1の導体と前記コプレーナ線路の第1の地導体に接続
し、第2のダイオードを前記バランの平衡出力端子の第
1の導体と前記コプレーナ線路の信号導体に接続し、第
3のダイオードを前記バランの平衡出力端子の第2の導
体と前記コプレーナ線路の信号導体に接続し、第4のダ
イオードを前記バランの平衡出力端子の第2の導体と前
記コプレーナ線路の第2の地導体に接続したものであ
る。
【0027】また、コプレーナ形λ/4式バランと、前
記バランの平衡出力端子と対向するマイクロストリップ
線路(線路部の一例)と、前記マイクロストリップ線路
のストリップ導体の両脇に配置された一対の高周波的に
接地された導体(第1と第2の地導体の一例)と、前記
バランと前記マイクロストリップ線路のストリップ導体
(信号導体の一例)間および前記バランと前記一対の高
周波的に接地された導体間に接続された4つのダイオー
ドとから構成され、第1のダイオードを前記バランの平
衡出力端子の第1の導体と前記一対の接地された導体の
第1の接地導体に接続し、第2のダイオードを前記バラ
ンの平衡出力端子の第1の導体と前記マイクロストリッ
プ線路のストリップ導体に接続し、第3のダイオードを
前記バランの平衡出力端子の第2の導体と前記マイクロ
ストリップ線路のストリップ導体に接続し、第4のダイ
オードを前記バランの平衡出力端子の第2の導体と前記
一対の接地された導体の第2の接地導体に接続したもの
である。
【0028】
【作用】従来は線路部に地導体がひとつしかなかった
が、この発明においては、線路部に第1と第2の地導体
を設けたので、コプレーナ形λ/4バランの第1と第2
の導体との接続がそれぞれ対向する第1と第2の地導体
と別々に行うことができる。このため、ダイオード等の
素子はいずれも交差することなく配置されるので、マイ
クロストリップ線路のストリップ導体と同じ面に、ダイ
オード等の素子を容易に実装することができる。
【0029】
【実施例】実施例1.図1は、この発明の一実施例を示
す構成図である。図において、1は入力端子、2は出力
端子、6〜9は特性の等しいダイオード、10はコプレ
ーナ形λ/4式バラン、11、12はコプレーナ線路、
13はバイアス回路、20a,20bはワイヤ、30は
第1の導体、31は第2の導体、40は第1の地導体、
41は第2の地導体、42は信号導体である。なお、バ
イアス回路13により、コプレーナ線路12のストリッ
プ導体は直流的には接地されている。
【0030】図2は、図1の回路を説明する原理図であ
り、図において、3はコプレーナ形λ/4式バラン10
に対応する変成器、5はコプレーナ線路12およびバイ
アス回路12に対応する変成器である。
【0031】次に図2により、逓倍器としての動作につ
いて説明する。入力端子1に入力した信号は変成器3に
より平衡モードとなり、ダイオード6〜9を励振する。
入力信号を電圧 Vejωt で表現すれば、ダイオード
6〜9が図2に示される極性で接続されている場合、発
生する電流は数6で示されように、入力信号の偶数倍の
周波数成分を持つ。よって、変成器5を介して出力端子
2には、入力信号周波数の偶数倍の周波数成分をもつ信
号が出力される。なお、ここでワイヤ20bは、単に変
成器3を構成するだけでなく、ダイオード6〜9のDC
リターンとしても機能する。
【0032】したがって、図1の回路は、入力信号周波
数の偶数倍の周波数をもつ信号を発生させる周波数逓倍
器として動作する。
【0033】実施例2.図1に示した回路においてダイ
オードを、図3に示すように接続すると、ダイオード6
〜9で発生する電流は、数7に示されるように入力信号
の奇数倍の周波数成分を持つ。よって、変成器5を介し
て出力端子2には、入力信号周波数の奇数倍の周波数成
分をもつ信号が出力される。
【0034】なお、上記実施例においては、入力波を1
つとし、周波数逓倍器の動作について説明したが、入力
端子1に周波数の異なる2信号を入力すれば、図1、お
よび図3の回路はミクサあるいは変調器として動作す
る。
【0035】実施例3.上記実施例では、入力側にコプ
レーナ形λ/4式バラン線路を用いたが、出力側に用い
ても、同様に動作する。図4に、このときの回路の原理
図をしめす。特に入力信号周波数が低い時、その入力側
にその寸法が波長に比例するコプレーナ形λ/4式バラ
ン線路を用いる必要がないので、回路を小形に構成する
ことができる。
【0036】以上のように、上記実施例1〜3では、コ
プレーナ形λ/4式バランと、前記バランの平衡出力端
子と対向するコプレーナ線路と、前記バランの平衡出力
端子の第1の導体と前記コプレーナ線路の第1の地導体
とを接続する第1のダイオードと、前記平衡出力端子の
第1の導体と前記コプレーナ線路の信号導体とを接続す
る第2のダイオードと、前記平衡出力端子の第2の導体
と前記コプレーナ線路の信号導体とを接続する第3のダ
イオードと、前記平衡出力端子の第2の導体と前記コプ
レーナ線路の第2の地導体とを接続する第4のダイオー
ドとからなることを特徴とするマイクロ波回路を説明し
た。
【0037】この実施例によれば、先端開放のスロット
線路とコプレーナ線路を対向させ、第1のダイオードを
前記スロット線路の第1の導体と前記コプレーナ線路の
第1の地導体に接続し、第2のダイオードを前記スロッ
ト線路の第1の導体と前記コプレーナ線路の信号導体に
接続し、第3のダイオードを前記スロット線路の第2の
導体と前記コプレーナ線路の信号導体に接続し、第4の
ダイオードを前記スロット線路の第2の導体と前記コプ
レーナ線路の第2の地導体に接続したので、ダイオード
を容易に実装できる効果がある。
【0038】さらに、上記4つのダイオードのリード線
の長さを等しくできるので、本マイクロ波回路をアップ
コンバータとして用いる場合、局発波の信号端子への漏
れを低減することができる。
【0039】実施例4.上記実施例1〜2では、出力側
をコプレーナ線路としたが、マイクロストリップ線路で
あってもよい。
【0040】図5はこの時の一実施例を示したものであ
り、図において、21a〜21dは高周波的に接地され
たスルーホール、25,26はマイクロストリップ線路
である。この回路の原理図は図2と同一であり、図1に
示した回路と同様に動作する。
【0041】実施例5.上記実施例4では、マイクロス
トリップ線路26のストリップ導体の両脇に配置された
一対の高周波的に接地された導体として、スルーホール
21c,21dが用いられているが、マイクロストリッ
プ線路で構成された回路を用いてもよい。
【0042】図6はこの時の一実施例を示したものであ
り、図において、27は1/4波長の先端開放の線路、
28は高インピーダンス線路、21e,21fはスルー
ホールである。ダイオードは高周波的には1/4波長の
先端開放の線路27により短絡、また、直流的には21
e,21fにより接地されている。したがって、図6の
回路は図5の回路と同様に動作する。
【0043】実施例6.上記実施例5では、マイクロス
トリップ線路26のストリップ導体の両脇に配置された
一対の高周波的に接地された導体27は直流的にも接地
されていたが、接続するダイオードの極性によっては、
直流的に接地する必要がない場合もある。
【0044】図7は、この時の一実施例を示したもので
あり、図6の回路において、ダイオード6〜9の極性を
変え、1/4波長の先端開放の線路27およびマイクロ
ストリップ線路26に接続されていた直流的に接地する
バイアス回路13を除いたものである。ダイオード6〜
9とワイヤ20bにより、ダイオードリングが構成され
ているので、リング内でダイオードの整流電流が流れる
ために、直流的に接地する回路が不要となる。
【0045】以上のように、上記実施例4〜6では、コ
プレーナ線路の代わりに、マイクロストリップ線路と、
前記マイクロストリップ線路のストリップ導体の両脇に
配置された一対の高周波的に接地された導体を用いたこ
とを特徴とするマイクロ波回路を説明した。
【0046】この実施例によれば、先端開放のスロット
線路とマイクロストリップ線路を対向させ、一対の高周
波的に接地されたの導体を前記マイクロストリップ線路
の両脇に配置し、第1のダイオードを前記スロット線路
の第1の導体と前記一対の高周波的に接地されたの導体
の第1の導体に接続し、第2のダイオードを前記スロッ
ト線路の第1の導体と前記マイクロストリップ線路のス
トリップ導体に接続し、第3のダイオードを前記スロッ
ト線路の第2の導体と前記マイクロストリップ線路のス
トリップ導体に接続し、第4のダイオードを前記スロッ
ト線路の第2の導体と前記一対の高周波的に接地された
導体の第2の導体に接続したので、ダイオードを容易に
実装できる効果がある。
【0047】さらに、上記4つのダイオードのリード線
の長さを等しくできるので、本マイクロ波回路をアップ
コンバータとして用いる場合、局発波の信号端子への漏
れを低減することができる。
【0048】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ダイ
オード等の素子を容易に実装できるとともに、素子のリ
ード線の長さを等しくできるので、本マイクロ波回路を
アップコンバータとして用いる場合、局発波の信号端子
への漏れを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1によるマイクロ波回路の構
成図である。
【図2】この発明の実施例1によるマイクロ波回路の原
理図である。
【図3】この発明の実施例2によるマイクロ波回路の原
理図である。
【図4】この発明の実施例3によるマイクロ波回路の構
成図である。
【図5】この発明の実施例4によるマイクロ波回路の構
成図である。
【図6】この発明の実施例5によるマイクロ波回路の構
成図である。
【図7】この発明の実施例6によるマイクロ波回路の構
成図である。
【図8】従来の周波数逓倍器の原理図である。
【図9】従来の周波数逓倍器の原理図である。
【図10】従来の周波数逓倍器の構成図である。
【符号の説明】
1 入力端子 2 出力端子 3〜5 変成器 6〜9 ダイオード 10,15,16 コプレーナ形λ/4式バラン 11、12 コプレーナ線路 13 バイアス回路 20a,20b ワイヤ 21a〜21f スルーホール 25,26 マイクロストリップ線路 27 1/4波長の先端開放の線路 28 高インピーダンス線路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−138105(JP,A) 特開 昭62−210708(JP,A) 特開 昭63−148705(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03D 7/00 - 7/14 H03B 19/00 - 19/18

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の要素を有するマイクロ波回路 (a)第1と第2の導体を有するコプレーナ形λ/4式
    バラン、 (b)信号を伝える信号導体と、上記第1と第2の導体
    に対抗して信号導体の両側に設けられた第1と第2の地
    導体を有する線路部、 (c)第1の導体と第1の地導体を接続する第1のダイ
    オード、 (d)第1の導体と信号導体を接続する第2のダイオー
    ド、 (e)第2の導体と信号導体を接続する第3のダイオー
    ド、 (f) 第2の導体と第2の地導体を接続する第4のダイ
    オード
  2. 【請求項2】 上記線路部は少なくともコプレーナ線路
    とストリップ線路のいずれかで構成されたことを特徴と
    する請求項1記載のマイクロ波回路。
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