JP3201358B2 - 高調波ミキサ - Google Patents

高調波ミキサ

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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、局発信号周波数
で平衡−不平衡変換回路が動作する回路の2つの平衡入
力端子のそれぞれにダイオードのカソードまたはアノー
ドの一端を接続し、ダイオードの他端を接地するととも
に、平衡−不平衡変換回路の平衡入力端子に無線信号の
約1/3の周波数帯の局発信号を入力し、不平衡端子間
から無線信号を出力する高調波ミキサに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来のミキサとしては、図3に開示した
如く、マイクロストリップラインとスロットライン、お
よびミキサーダイオードで構成したバランス型ミキサが
利用されている。図3では、バランス型ミキサは、誘電
体基板の接地面を上面から見るとともに、誘電体基板の
他方の面上にある構成物を破線で示している。
【0003】同図において、1は局発周波数信号端子、
2は高周波信号端子、3は中間周波信号端子、4は局発
周波信号用の(第2の)マイクロストリップライン、5
は高周波信号用の(第1の)マイクロストリップライン
である。また、6,7はそれぞれ互いに両端を結合した
第1および第2のスロットライン、8は先端短絡の第3
のスロットラインであり、第3のスロットライン8は第
1および第2のスロットライン6,7の一方の結合部に
結合している。
【0004】なお、前記マイクロストリップライン5と
スロットライン6,7の他の結合部とは図示では省略し
た誘電体基板を介して直交して配置され、同様にマイク
ロストリップライン4とスロットライン8も直交して配
置されている。そして、11および12はシングルダイ
オードであり、スロットライン6,7で囲まれた導体部
(以下、内部導体部という。)とこれ以外の導体部(以
下、接地導体部という。)とを接続している。従って、
各々がスロットライン6,7と交差し、跨ぐ形で配置さ
れている。
【0005】また、スロットライン6,7で囲まれた内
部導体部には、金ワイヤ(L)が接続され、中間周波信
号端子3が設けられている。
【0006】
【解決すべき課題】上述した、従来のバランス型ミキサ
において、出力する高周波信号の周波数が高くなれば局
発周波信号の周波数も高くする必要がある。しかし、従
来のバランス型ミキサのようにシングルダイオード1
1,12を使用する限りは、周波数の高い局部発振器が
必要となるが、高周波となると製造などが非常に困難で
ある。
【0007】このため、従来の局発信号は逓倍器でn倍
の周波数に変換して発生させ、さらにこの逓倍器の変換
損失を補うために増幅器を接続した局発信号発生回路を
ミキサの前段に設けなければならなかった。LO 周波数
帯とRF周波数帯が同一周波数帯域である通常の基本波
ミキサは、ダイオードの非線形性を用いてIFをRFに
アップコンバートしている点では、本発明と同様である
が、一般にダイオード電圧電流特性は、単一整流波であ
り、偶数次、奇数次の項とも併せ持つため、LO ±IF
のIF離れにLO 信号を生じる。
【0008】LO 信号は不要波となるため、それを抑圧
するために急峻な抑圧特性を持つフィルターが必要であ
り、装置の小型化と小型化を妨げる弊害となる。また、
偶数高調波ミキサはアンチパラレルダイオードを用いて
偶数次の項を抑圧するため、LO の偶数逓倍周波数帯域
の信号、即ち2LO ±IFをRFとして用いる偶数高調
波ミキサも開発されているが、この方式によれば周波数
逓倍器が省略できるだけでなく、信号周波数近傍に本来
生じる2LO はダイオードが偶数次の特性を持たないた
めに抑圧されるため、フィルタはイメージを抑圧(2L
O+IFに対し2LO −IFを、またはその逆)すれば良
く、基本波のミキサより2倍の周波数離れを抑圧するフ
ィルタで事足りるメリットがある。
【0009】しかし、偶数高調波ミキサにおいて、RF
周波数の半分の周波数帯域においてLO チェインに周波
数逓倍器と基本波抑圧フィルタを併せ持たねばならず、
装置の小型化の妨げとなる。すなわち、上述した従来の
バランス型ミキサは、高い周波数の局発信号を得るため
にバランス型ミキサの前段に逓倍器や増幅器を必要と
し、パネルの構成が複雑となってしまうほか、コストも
高価にならざるを得ないという問題があった。
【0010】従って、本発明が解決しようとする課題
、局発信号の入力回路を簡易な構成にせしめることに
よってパネルの構成を簡易にするとともに、低コストで
製造することのできる高調波ミキサ提供することであ
【0011】
【課題を解決するための手段】前記の課題は、中間周波
数信号IF及び局発周波数信号LOをミキサし、前記局
発周波数信号LOの奇数次逓倍周波数帯域の無線周波数
信号RFを出力する平衡−不平衡変換回路(バラン)型
の高調波ミキサであって、接地導体を有する誘電体基板
と、この誘電体基板の一方の面にマイクロストリップ線
路で構成され、無線周波数信号RFの出力を行うために
設けられた不平衡入力端子と、前記誘電体基板の他方の
面にスロット線路で構成され、局発周波数信号LOの全
長の1/2波長の電気長を有するループと、前記不平衡
入力端子に一端を接続した高インピーダンスのマイクロ
ストリップ線路で構成された中間周波数信号IFの入力
端子と、前記ループの近傍の一点であって誘電体基板の
表裏に貫通して設けられ、前記不平衡入力端子に対して
所定の信号を出力するためのスルーホールと、このスル
ーホールに対向する位置であって、前記ループを1/4
波長に分割する位置のスロット線路に接続した局発周波
数信号LOの入力のための平衡入力端子と、前記スルー
ホールに対向する位置であって、前記ループを1/4波
長に分割する一方の位置に配置され、前記平衡入力端子
に一方の端子が接続され、他方の端子が前記ループの内
側に接地された第1のダイオードと、前記スルーホール
に対向する位置であって、前記ループを1/4波長に分
割する他方の位置に配置され、前記第1のダイオードが
接続された端子の極性と同じ端子が前記平衡入力端子に
接続され、他方の端子が前記ループの内側に接地された
第2のダイオードを有することを特徴とする高調波ミ
キサによって解決される
【0012】特に、前記高調波ミキサは、 前記平衡入力
端子に入力される局発周波数信号LO、及び前記入力端
子に入力される中間周波数信号IFをミキサする手段を
有し、 前記不平衡入力端子より無線周波数信号RF=3
・局発周波数信号LO±中間周波数信号IFを出力でき
るよう構成したことを特徴とする又は、前記高調波ミ
キサは、 前記平衡入力端子に入力される局発周波数信号
LO、及び前記入力端子に入力される中間周波数信号I
Fをミキサする手段を有し、 前記不平衡入力端子より無
線周波数信号RF=5・局発周波数信号LO±中間周波
数信号IFを出力できるよう構成したことを特徴とす
【0013】或いは、前記高調波ミキサは、 前記平衡入
力端子に入力される局発周波数信号LO、及び前記入力
端子に入力される中間周波数信号IFをミキサする手段
を有し、 前記不平衡入力端子より無線周波数信号RF=
7・局発周波数信号LO±中間周波数信号IFを出力で
きるよう構成したことを特徴とする
【0014】又、前記高調波ミキサを二つ用いて、不平
衡入力端子からの出力信号に周波数で90°の位相差を
持たせたハイブリッド回路で合成するとともに、中間周
波数信号IFの入力端子への入力信号をIF周波数で9
0°の位相差をもつハイブリッド回路で構成したことを
特徴とする又、前記高調波ミキサの不平衡入力端子か
ら信号を入力し、中間周波数信号IFの入力端子より出
力させるダウンコンバータとして構成したことを特徴と
する
【0015】
【発明の実施態様】図1は、本発明に係る高調波ミキサ
(平衡−不平衡変換回路、以下バランと略称する)の構
図である。なお、同図に示すバラン型の高調波ミキサ
は、誘電体基板の接地面を上面から見るとともに、誘電
体基板の他方の面上にある構成物を破線で示している。
【0016】同図中10は、高調波ミキサであるバラン
であり、このバラン10は、マイクロストリップ線路1
1と、スロット線路12からなる平衡−不平衡変換回路
であって、誘電体基板13の表面13a 、及び裏面13
b の両面を用いて構成される。ところで、前記誘電体基
板13の裏面13b には、無線周波数RFの出力を行う
ための不平衡入力端子14を構成する第一のマイクロス
トリップ線路11a と、中間周波数信号IF供給するた
めの高インピーダンス線路11b が形成される。
【0017】また、前記誘電体基板13の表面13a に
は、波長でLO 周波数の全長1/2波長の電気長を有す
るループ15と、前記マイクロストリップ線路11の出
力個所であるスルーホール16を一端とし、ループ15
の左右半分に相当する1/4波長を有する個所を他端A
とするLOの入力端子である平衡入力端子17を構成す
るスロット線路12が形成される。
【0018】なお、前記スルーホール16は、前記スロ
ット線路12を跨いで裏面13b に接地されている。ま
た、前記局発信号周波数LOでバラン10の回路が動作す
る2つの平衡入力端子17のそれぞれに二個のダイオー
ド18a 、 18b のカソードまたはアノードの何れか片
方が接続され、これらダイオード18a 、 18b の他端
は接地される。
【0019】ところで、前記のバラン10の平衡入力端
子17には、本実施例では無線信号RFの約1/3の周
波数帯の局発信号LOを入力するように構成する。そし
て、前記無線信号RFはバラン10の不平衡端子14間
から出力され、その線路に併せて高インピーダンス線路
11b にて中間周波数(IF)信号を供給するととも
に、各周波数間には、本実施例ではF( RF) =3・F
(LO )±IFなる関係を維持させる。
【0020】以下、上記の構成に基づいて本発明に係る
高調波ミキサの動作を説明する。バランの平衡端子17
から入力されたLO信号は正の半サイクルにて片方のダイ
オード18a を導通せしめ、負の半サイクルにてはもう
片方のダイオード18b を導通せしめるため不平衡端子1
4においてはLOの信号は全波整流波形が出力される。平
衡端子17からの正負の両極性振幅をもった正弦波入力
に対し、不平衡端子14への出力波形は二つの半サイク
ルにおいて同一の極性をもった出力を行う偶関数回路で
ある。
【0021】なお、上記の実施例では、各周波数間に
は、F( RF) =3・F(LO )±IFなる関係を維持
させるべく説明したが、3次に限らず、LO 信号の5
次、7次の奇数次逓倍周波数帯域をRFとすることも可
能であり、上記の実施例のみに限定するものではない。
また、バランの構成例としてラットレース型ハイブリッ
トリングとして構成することも、バランの構成例として
マーチャントバランとして構成することも可能である。
【0022】さらに、バランの構成例として、巻線トラ
ンスでもって構成することも可能である。また、本発明
の高調波ミキサを二つ用いることで、不平衡端子14か
らの出力信号をRF周波数で90°の位相差を持つハイ
ブリッド回路で合成し、中間周波数の入力端子への入力
信号をIF周波数で90°の位相差をもつハイブリッド
回路で分配することにより、イメージキャンセル型のミ
キサを構成することも可能である。
【0023】さらに、前述したバラン10を不平衡端子
14から信号を入力し、中間周波数の入力端子へ出力す
ることで、ダウンコンバータとして構成することも可能
である。
【0024】
【発明の効果】 本発明に係る高調波ミキサは、上述し
た如く、構成したので、従来のバランス型ミキサのよう
に、出力する高周波信号の周波数が高くなにつれ局発周
波信号の周波数を高くする必要もなく、従って周波数の
高い局部発振器の必要がなく、逓倍器による周波数変換
も不要で、さらにこの逓倍器の変換損失を補うために増
幅器等の接続も不要であり、構造が非常に簡単であっ
て、しかも非常に安価である。
【0025】また、LO 信号は不要波となるため、それ
を抑圧するために急峻な抑圧特性を持つフィルターも不
要であり、装置の小型化が非常に容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係る高調波ミキサの概要を示
す説明図である。
【図2】図2は、本発明に係る高調波ミキサの動作状況
を説明するための図である。
【図3】図3は、従来の高調波ミキサの一例を示す図で
ある。
【符号の説明】
10 バラン(高調波ミキサ) 11 マイクロストリップ線路 11a 第一のマイクロストリップ線路 11b 高インピーダンス線路 12 スロット線路 13 誘電体基板 13a 表面 13b 裏面 14 不平衡入力端子 15 ループ 16 スルーホール 17 平衡入力端子 18a 、 18b ダイオードの

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中間周波数信号IF及び局発周波数信号
    LOをミキサし、前記局発周波数信号LOの奇数次逓倍
    周波数帯域の無線周波数信号RFを出力する平衡−不平
    衡変換回路(バラン)型の高調波ミキサであって、 接地導体を有する誘電体基板と、 この誘電体基板の一方の面にマイクロストリップ線路で
    構成され、無線周波数信号RFの出力を行うために設け
    られた不平衡入力端子と、 前記誘電体基板の他方の面にスロット線路で構成され、
    局発周波数信号LOの全長の1/2波長の電気長を有す
    るループと、 前記不平衡入力端子に一端を接続した高インピーダンス
    のマイクロストリップ線路で構成された中間周波数信号
    IFの入力端子と、 前記ループの近傍の一点であって誘電体基板の表裏に貫
    通して設けられ、前記不平衡入力端子に対して所定の信
    号を出力するためのスルーホールと、この スルーホールに対向する位置であって、前記ループ
    を1/4波長に分割する位置のスロット線路に接続した
    局発周波数信号LOの入力のための平衡入力端子と、前記スルーホールに対向する位置であって、前記ループ
    を1/4波長に分割する一方の位置に配置され、 前記平
    衡入力端子に一方の端子が接続され、他方の端子が前記
    ループの内側に接地された第1のダイオードと、前記スルーホールに対向する位置であって、前記ループ
    を1/4波長に分割する他方の位置に配置され、前記第
    1のダイオードが接続された端子の極性と同じ端子が前
    記平衡入力端子に接続され、他方の端子が前記ループの
    内側に接地された第2のダイオードを有することを特
    徴とする高調波ミキサ。
  2. 【請求項2】 前記高調波ミキサは、 前記平衡入力端子に入力される局発周波数信号LO、及
    び前記入力端子に入力される中間周波数信号IFをミキ
    サする手段を有し、 前記不平衡入力端子より無線周波数信号RF=3・局発
    周波数信号LO±中間 周波数信号IFを出力できるよう
    構成した ことを特徴とする請求項1記載の高調波ミキ
    サ。
  3. 【請求項3】 前記高調波ミキサは、 前記平衡入力端子に入力される局発周波数信号LO、及
    び前記入力端子に入力される中間周波数信号IFをミキ
    サする手段を有し、 前記不平衡入力端子より無線周波数信号RF=5・局発
    周波数信号LO±中間周波数信号IFを出力できるよう
    構成した ことを特徴とする請求項1記載の高調波ミキ
    サ。
  4. 【請求項4】 前記高調波ミキサは、 前記平衡入力端子に入力される局発周波数信号LO、及
    び前記入力端子に入力される中間周波数信号IFをミキ
    サする手段を有し、 前記不平衡入力端子より無線周波数信号RF=7・局発
    周波数信号LO±中間周波数信号IFを出力できるよう
    構成した ことを特徴とする請求項1記載の高調波ミキ
    サ。
  5. 【請求項5】 前記高調波ミキサを二つ用いて、不平衡
    入力端子からの出力信号に周波数で90°の位相差を持
    たせたハイブリッド回路で合成するとともに、中間周波
    数信号IFの入力端子への入力信号をIF周波数で90
    °の位相差をもつハイブリッド回路で構成したことを特
    徴とする請求項1記載の高調波ミキサ。
  6. 【請求項6】 前記高調波ミキサの不平衡入力端子から
    信号を入力し、中間周波数信号IFの入力端子より出力
    させるダウンコンバータとして構成したことを特徴とす
    る請求項1記載の高調波ミキサ。
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