JP3147852B2 - ハーモニックミキサ回路 - Google Patents

ハーモニックミキサ回路

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JP3147852B2 JP11428198A JP11428198A JP3147852B2 JP 3147852 B2 JP3147852 B2 JP 3147852B2 JP 11428198 A JP11428198 A JP 11428198A JP 11428198 A JP11428198 A JP 11428198A JP 3147852 B2 JP3147852 B2 JP 3147852B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波回路に
おいて用いられるミキサであって、局部発振周波数のm
倍(m:偶数)の周波数波と信号波との混合波を出力す
るハーモニックミキサ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】ハーモニックミキサ回路は、第1の周波
数信号f1と第2の周波数信号f2の2波が入力される
と、(1)式で与えられる第3の周波数信号f3を出力
するミキサである。 f3=|mf1±nf2| ・・・(1) ここで、 |m±n|=2k+1 ・・・(2) である。ただし、m,n,kは整数である。
【0003】第2の周波数信号f2としての中間周波数
信号を、第3の周波数信号f3としての送信高周波信号
に周波数変換する場合には、通常、n=1の条件でミキ
サを使用する。すると、(2)式からmは偶数となり、
(1)式は(3)式で置き換えられる。 f3=|2if1±f2| ・・・(3) ただし、iは整数である。
【0004】(3)式から明らかなように、ハーモニッ
クミキサ回路を用いると、第3の周波数信号f3の約2
分の1以下の周波数の第1の周波数信号f1で第3の周
波数信号f3を得ることができる。そして、i=1の場
合には、第3の周波数信号f3の約2分の1の周波数の
第1の周波数信号f1で第3の周波数信号f3を得るこ
とができる。ここで、第1の周波数信号f1として局部
発振周波数信号fLO、第2の周波数信号f2として中間
周波数信号fIFをハーモニックミキサ回路に入力する
と、(4)式で与えられる第3の周波数信号f3として
の高周波信号fTXが発生される。 fTX=2fLO±fIF ・・・(4)
【0005】図4は、例えば文献「モノリシックマイク
ロ波集積回路(平成9年1月電子情報通信学会発行)」
の第120頁〜第121頁に記載された従来のハーモニ
ックミキサ回路の構成を示す構成図である。図に示すよ
うに、互いに逆極性になるようにダイオードが接続され
たアンチパラレルダイオード11の一端に、局部発振周
波数信号fLOの入力端子(局発入力端子)1が接続され
る。局発入力端子1にはショートスタブ14が設けられ
ている。アンチパラレルダイオード11の他端には、送
信高周波信号fTXを出力する端子(送信出力端子)3が
不要波抑圧のための高域通過フィルタ17を介して接続
されるとともに、中間周波数信号fIFの入力端子(中間
周波入力端子)2が不要波抑圧のための低域通過フィル
タ15を介して接続される。また、アンチパラレルダイ
オード11の他端には、オープンスタブ16が設けられ
ている。なお、ショートスタブ14およびオープンスタ
ブ16は、共に、局部発振信号波長に対して1/4の長
さである。
【0006】次に、動作について説明する。図4に示さ
れたハーモニックミキサ回路はアンチパラレルダイオー
ド11で局部発振周波数信号fLOのほぼ2倍の周波数の
送信高周波信号fTXを発生するのであるが、その等価回
路では、局部発振周波数信号fLOに対して、アンチパラ
レルダイオード11の局部発振信号入力側のショートス
タブ14は開放に見え、アンチパラレルダイオード11
の送信出力側のオープンスタブ16は短絡に見える。一
方、アンチパラレルダイオード11で発生された送信高
周波信号fTXに対して、アンチパラレルダイオード11
の局部発振信号入力側のショートスタブ14は短絡に見
え、送信出力側のオープンスタブ16は開放に見える。
【0007】よって、アンチパラレルダイオード11の
局部発振信号入力側では、送信高周波信号fTXが全反射
するとともに、局部発振周波数信号fLOは通過する。ま
た、アンチパラレルダイオード11の送信出力側では、
局部発振周波数信号fLOが全反射するとともに、送信高
周波信号fTXは通過する。従って、送信出力端子3に
は、送信高周波信号fTXのみが現れる。
【0008】ミキサ回路では、不要波である局部発振周
波数信号fLOの3次高調波成分(3倍波)も現れる。と
ころが、オープンスタブ16は3倍波の波長の3/4の
長さに等しい。よって、図5(a)の等価回路に示すよ
うに、3倍波に対しても、アンチパラレルダイオード1
1の送信出力側のオープンスタブ16は短絡に見える。
従って、不要波である3倍波はアンチパラレルダイオー
ド11の送信出力側で全反射され、3倍波の電力はダイ
オードの抵抗成分に吸収される。すなわち、送信出力端
子3に3倍波は現れない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は、アンチパラレルダイオード11を構成する2つのダ
イオードの間の特性のばらつきや、アンチパラレルダイ
オード11の実装時の誤差等に起因して、図5(b)に
示す等価回路に示すように、送信出力端子3を見たとき
のインピーダンスは少量のリアクタンス成分XS を持
つ。すると、このリアクタンス成分XS によって、アン
チパラレルダイオード11の送信出力側において3倍波
の一部が送信出力端子3に漏洩してしまう。図6は、従
来のハーモニックミキサ回路における3倍波漏洩の電磁
界解析シミュレーションによるシミュレーション結果を
示す説明図である。図に示すように、例えば、局部発振
信号の入力電力が10dBmのときに約0dBmの3倍
波が送信出力端子3に現れてしまう。なお、図6におい
て、Aは変換効率を示し、Bが3倍波出力電力を示す。
【0010】以上のように、従来のアンチパラレルダイ
オード11を用いたハーモニックミキサ回路では、不要
波である3倍波が送信出力端子3に現れてしまうという
課題がある。
【0011】本発明はそのような課題を解決するための
ものであって、送信出力端子に現れる不要波を低減する
ことができるハーモニックミキサ回路を提供することを
目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によるハーモニッ
クミキサ回路は、局部発振信号入力側に、局部発振信号
の3倍波の波長の4分の3に相当する長さの不要波低減
素子が設けられている構成である。ハーモニックミキサ
回路は、周波数混合のためのアンチパラレルダイオード
と、アンチパラレルダイオードの局部発振信号入力側端
子に設けられた局部発振信号の波長の4分の1に相当す
る長さのショートスタブと、アンチパラレルダイオード
の出力信号出力側端子に設けられた局部発振信号の波長
の4分の1に相当する長さのオープンスタブとを含むも
のである。不要波低減素子は、オープンスタブとストリ
ップラインとで構成されていてもよい。ここで、オープ
ンスタブは局部発振信号の3倍波の波長の4分の1に相
当する長さであり、ストリップラインは局部発振信号
3倍波の波長の2分の1に相当する長さである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、ハーモニックミキサ回路
の構成を示す構成図である。図に示すように、互いに逆
極性になるようにダイオードが接続されたアンチパラレ
ルダイオード11の一端にはショートスタブ14が設け
られている。局発入力端子1には、局部発振周波数信号
fLOの3倍波の波長の1/4に相当する長さのオープン
スタブ12と、3倍波の波長の1/2に相当する長さの
マイクロストリップライン13とが接続されている。そ
して、マイクロストリップライン13がショートスタブ
14に接続されている。
【0014】アンチパラレルダイオード11の他端に
は、送信出力端子3が高域通過フィルタ17を介して接
続されるとともに、中間周波入力端子2が低域通過フィ
ルタ15を介して接続される。また、アンチパラレルダ
イオード11の他端には、オープンスタブ16が設けら
れている。なお、ショートスタブ14およびオープンス
タブ16は、共に、局部発振信号波長に対して1/4の
長さである。
【0015】図4と比較するとわかるように、この実施
の形態は、従来のハーモニックミキサ回路における局部
発振信号入力側に、3倍波の波長の1/2に相当する長
さのマイクロストリップライン13と3倍波の波長の1
/4に相当する長さのオープンスタブ12とが追加され
たものである。
【0016】次に、動作について説明する。送信高周波
信号fTXの発生の仕方および送信高周波信号fTXの送信
出力端子3への出力の仕方は従来の場合と同様である。
そこで、以下、オープンスタブ12とマイクロストリッ
プライン13とによる3倍波の低減に関して説明する。
【0017】図2は、局部発振周波数信号fLOの3倍波
に対するミキサ回路の等価回路を示す。オープンスタブ
12とマイクロストリップライン13の合計の長さは、
局部発振周波数信号fLOの3倍波の波長の3/4に相当
している。すると、図2に示すように、3倍波に対し
て、アンチパラレルダイオード11の局部発振信号入力
側(A点)は等価的に接地される。また、オープンスタ
ブ16の長さは、局部発振周波数信号fLOの3倍波の波
長の3/4に相当している。すると、図2に示すよう
に、3倍波に対して、アンチパラレルダイオード11の
送信出力側(B点)も等価的に接地される。
【0018】3倍波に対してアンチパラレルダイオード
11の両端が接地されているので、アンチパラレルダイ
オード11を構成するダイオードD1,D2で発生する
3倍波電圧は0になる。よって、ダイオードD1,D2
の両端子間の電位差も0になり、3倍波はアンチパラレ
ルダイオード11の外部では生じないことになる。
【0019】図3は、本発明によるハーモニックミキサ
回路における変換損失(図中A曲線)と局部発振周波数
信号fLOの3倍波の送信出力端子3での出力レベル(図
中B曲線)とが、局部発振信号入力レベルに対してプロ
ットされた説明図である。図3は、図6に示されたシミ
ュレーション結果を得たときと同様の電磁界解析シミュ
レーションによるシミュレーション結果である。図3に
示すシミュレーション結果では、例えば、局部発振信号
の入力電力が10dBmのときに約−15dBmの3倍
波電力しか送信出力端子3に現れていない。
【0020】図6に示された従来のハーモニックミキサ
回路のシミュレーション結果と図3に示されたシミュレ
ーション結果とを比較すると、変換損失はほぼ同じであ
る。また、本発明によるハーモニックミキサ回路では、
従来のハーモニックミキサ回路に対して、3倍波出力レ
ベルが約15dB低減されている。すなわち、本発明に
よるハーモニックミキサ回路は、変換損失特性を損なう
ことなく、局部発振周波数信号fLOの3倍波の送信出力
端子3での出力レベルを低減させることができる。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ハーモ
ニックミキサ回路を、局部発振信号入力側に局部発振信
号の3倍波の波長の4分の3に相当する長さの不要波低
減素子が設けられた構成としたので、出力端子に現れる
3倍波成分を低減することができる効果がある。不要波
低減素子が、局部発振信号の3倍波の波長の4分の1に
相当する長さのオープンスタブと局部発振信号の3倍波
の波長の2分の1に相当する長さのストリップラインと
で構成されている場合には、周波数混合素子であるアン
チパラレルダイオードを構成する各ダイオードの局部発
振信号の3倍波に対する端子間電圧を十分に低下させる
ことによって、出力端子に現れる3倍波のレベルを十分
に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるハーモニックミキサ回路の構成
を示す構成図である。
【図2】 3倍波に対するミキサ回路の等価回路を示す
回路図である。
【図3】 本発明によるハーモニックミキサ回路におけ
る変換損失と3倍波の出力レベルとを局部発振信号入力
レベルに対してプロットした説明図である。
【図4】 従来のハーモニックミキサ回路の構成を示す
構成図である。
【図5】 従来の3倍波に対するミキサ回路の等価回路
を示す回路図である。
【図6】 従来のハーモニックミキサ回路における変換
損失と3倍波の出力レベルとを局部発振信号入力レベル
に対してプロットした説明図である。
【符号の説明】
1 局発入力端子 2 中間周波入力端子 3 送信出力端子 11 アンチパラレルダイオード 12 オープンスタブ 13 マイクロストリップライン 14 ショートスタブ 15 低域通過フィルタ 16 オープンスタブ 17 高域通過フィルタ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 局部発振信号と中間周波信号とを混合し
    て前記局部発振信号の偶高調波付近の出力信号を得るハ
    ーモニックミキサ回路において、 局部発振信号入力側に不要波低減素子(12,13)
    設けられ 前記不要波低減素子(12,13)は、局部発振信号の
    3倍波の波長の4分の3に相当する長さのものである
    とを特徴とするハーモニックミキサ回路。
  2. 【請求項2】 周波数混合のためのアンチパラレルダイ
    オード(11)と、 前記アンチパラレルダイオードの局部発振信号入力側端
    子に設けられた前記局部発振信号の波長の4分の1に相
    当する長さのショートスタブ(14)と、 前記アンチパラレルダイオードの出力信号出力側端子に
    設けられた前記局部発振信号の波長の4分の1に相当す
    る長さのオープンスタブ(16)とを含む請求項1記載
    のハーモニックミキサ回路。
  3. 【請求項3】 不要波低減素子は、オープンスタブ(1
    2)とストリップライン(13)とで構成されている
    求項1または請求項2記載のハーモニックミキサ回路。
  4. 【請求項4】 オープンスタブ(12)は局部発振信号
    の3倍波の波長の4分の1に相当する長さであり、スト
    リップライン(13)は前記局部発振信号の3倍波の波
    長の2分の1に相当する長さである請求項3記載のハー
    モニックミキサ回路。
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