JP3406189B2 - 平衡形ｆｅｔミクサ並びにこれを用いた通信装置及びレーダ装置 - Google Patents
平衡形ｆｅｔミクサ並びにこれを用いた通信装置及びレーダ装置Info
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- JP3406189B2 JP3406189B2 JP16864797A JP16864797A JP3406189B2 JP 3406189 B2 JP3406189 B2 JP 3406189B2 JP 16864797 A JP16864797 A JP 16864797A JP 16864797 A JP16864797 A JP 16864797A JP 3406189 B2 JP3406189 B2 JP 3406189B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特にミリ波無線通
信システムやレーダシステムの受信機に用いられる平衡
形ミクサの高利得化に関するものである。
信システムやレーダシステムの受信機に用いられる平衡
形ミクサの高利得化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は一般的なミリ波帯受信機の構成を
示す図であり、本発明の平衡形ミクサを適用することが
できる受信機の例である。図５において、２１は低雑音
増幅器( ＬＮＡ）、２２は帯域通過フィルタ( ＢＰ
Ｆ）、２３はミクサ、２４はＩＦ帯増幅器( ＩＦＡ）、
２５は局部発振（ＬＯ）源である。一般に受信機の感度
は雑音指数( ＮＦ) により与えられる。図５の受信機の
ＮＦは、ＬＮＡの利得Ｇａを高めることにより改善する
ことができる。
示す図であり、本発明の平衡形ミクサを適用することが
できる受信機の例である。図５において、２１は低雑音
増幅器( ＬＮＡ）、２２は帯域通過フィルタ( ＢＰ
Ｆ）、２３はミクサ、２４はＩＦ帯増幅器( ＩＦＡ）、
２５は局部発振（ＬＯ）源である。一般に受信機の感度
は雑音指数( ＮＦ) により与えられる。図５の受信機の
ＮＦは、ＬＮＡの利得Ｇａを高めることにより改善する
ことができる。
【０００３】しかしながら、ミリ波の領域では増幅用Ｆ
ＥＴの利得の低下が著しく、十分な利得を得るためには
増幅器の多段化が必要となる。その結果、感度を高めよ
うとすると、装置のコストが著しく高くなる傾向とな
る。そのため、ミリ波帯受信機においては、ＬＮＡの利
得Ｇａのみでなくミクサの利得Ｇｍをも高めることが重
要となる。
ＥＴの利得の低下が著しく、十分な利得を得るためには
増幅器の多段化が必要となる。その結果、感度を高めよ
うとすると、装置のコストが著しく高くなる傾向とな
る。そのため、ミリ波帯受信機においては、ＬＮＡの利
得Ｇａのみでなくミクサの利得Ｇｍをも高めることが重
要となる。
【０００４】次に、図６を参照して、従来のミクサにつ
いて説明する。図６は従来のミリ波帯で用いられるミク
サの１つである平衡形ＦＥＴミクサの構成を示すブロッ
ク図である。すなわち、図６に示す平衡形ＦＥＴミクサ
の構成図は1993 IEEE GaAs IC Symposium の５７ページ
から６０ページの「HEMT-BASED MMIC SINGLE-BALANCED
MIXERS FOR 60-GHz INDOOR COMMUNICATION SYSTEMS」に
記載されたものである。
いて説明する。図６は従来のミリ波帯で用いられるミク
サの１つである平衡形ＦＥＴミクサの構成を示すブロッ
ク図である。すなわち、図６に示す平衡形ＦＥＴミクサ
の構成図は1993 IEEE GaAs IC Symposium の５７ページ
から６０ページの「HEMT-BASED MMIC SINGLE-BALANCED
MIXERS FOR 60-GHz INDOOR COMMUNICATION SYSTEMS」に
記載されたものである。
【０００５】図６において、１は高周波信号（ＲＦ) 入
力端子、２は局部発振（ＬＯ) 波入力端子、３は中間周
波( ＩＦ) 出力端子であり、１０は９０度電力分配器、
１１はＬＯ/ ＲＦ波に対する１／４波長線路、１７は９
０度電力分配器１０と１／４波長線路１１とから構成さ
れる１８０度電力分配器、２６（２６ａ、２６ｂ）は整
合回路、１８（１８ａ、１８ｂ）は単位ミクサ、１２
（１２ａ、１２ｂ）は高電子移動度トランジスタ( ＨＥ
ＭＴ) 、１３はＩＦ用１８０度合成器、１９（１９ａ、
１９ｂ）はＲＦ信号とＬＯ波の終端回路である。
力端子、２は局部発振（ＬＯ) 波入力端子、３は中間周
波( ＩＦ) 出力端子であり、１０は９０度電力分配器、
１１はＬＯ/ ＲＦ波に対する１／４波長線路、１７は９
０度電力分配器１０と１／４波長線路１１とから構成さ
れる１８０度電力分配器、２６（２６ａ、２６ｂ）は整
合回路、１８（１８ａ、１８ｂ）は単位ミクサ、１２
（１２ａ、１２ｂ）は高電子移動度トランジスタ( ＨＥ
ＭＴ) 、１３はＩＦ用１８０度合成器、１９（１９ａ、
１９ｂ）はＲＦ信号とＬＯ波の終端回路である。
【０００６】この平衡形ＦＥＴミクサは２つの単位ミク
サ１８（１８ａ、１８ｂ）を１８０度電力分配器１７と
ＩＦ用１８０度合成器１３とで合成するよう構成したも
のであり、大型の分波回路を用いることなくＬＯ波とＲ
Ｆ信号とを分波することができる。まず、単位ミクサ１
８の動作を説明する。単位ミクサ１８（以下、ａ及びｂ
の符号は省略する）はＨＥＭＴ１２とＨＥＭＴ１２のゲ
ート端子の整合回路２６とＲＦ信号及びＬＯ波の終端回
路１９とを接続して構成される。
サ１８（１８ａ、１８ｂ）を１８０度電力分配器１７と
ＩＦ用１８０度合成器１３とで合成するよう構成したも
のであり、大型の分波回路を用いることなくＬＯ波とＲ
Ｆ信号とを分波することができる。まず、単位ミクサ１
８の動作を説明する。単位ミクサ１８（以下、ａ及びｂ
の符号は省略する）はＨＥＭＴ１２とＨＥＭＴ１２のゲ
ート端子の整合回路２６とＲＦ信号及びＬＯ波の終端回
路１９とを接続して構成される。
【０００７】このような構成において、整合回路２６で
はＲＦ信号及びＬＯ波に対する整合を行うことにより、
変換利得Ｇｍを高くする。また、終端回路１９の電気長
を適当に設定することにより変換利得を高くする。更
に、ＩＦ信号は低周波（一般には２ＧＨｚ未満）である
から、ＩＦ信号に対する整合回路は大型となるため、こ
のような単位ミクサ回路内に整合回路が設けられること
はない。尚、その点については後述する。
はＲＦ信号及びＬＯ波に対する整合を行うことにより、
変換利得Ｇｍを高くする。また、終端回路１９の電気長
を適当に設定することにより変換利得を高くする。更
に、ＩＦ信号は低周波（一般には２ＧＨｚ未満）である
から、ＩＦ信号に対する整合回路は大型となるため、こ
のような単位ミクサ回路内に整合回路が設けられること
はない。尚、その点については後述する。
【０００８】次に、図６を参照して、上記のような従来
の平衡形ＦＥＴミクサの動作を説明する。１８０度電力
分配器１７ではＲＦ入力端子１から入力したＲＦ信号に
対しては同相、ＬＯ波入力端子２から入力したＬＯ波に
対しては逆相となるよう分配を行う。従って、２つのＨ
ＥＭＴ１２（１２ａ、１２ｂ）のゲート端子には〔表
１〕に示すような位相関係でＲＦ信号及びＬＯ波が入力
される。これら２つの信号がそれぞれのＨＥＭＴ１２
（１２ａ、１２ｂ）で混合されると、〔表１〕に示すよ
うな逆相のＩＦ信号が生成される。このＩＦ信号をＨＥ
ＭＴ１２のドレイン端子側に接続された１８０度電力合
成器１３によって逆相合成することにより、ミクサ出力
を得ることが出来る。
の平衡形ＦＥＴミクサの動作を説明する。１８０度電力
分配器１７ではＲＦ入力端子１から入力したＲＦ信号に
対しては同相、ＬＯ波入力端子２から入力したＬＯ波に
対しては逆相となるよう分配を行う。従って、２つのＨ
ＥＭＴ１２（１２ａ、１２ｂ）のゲート端子には〔表
１〕に示すような位相関係でＲＦ信号及びＬＯ波が入力
される。これら２つの信号がそれぞれのＨＥＭＴ１２
（１２ａ、１２ｂ）で混合されると、〔表１〕に示すよ
うな逆相のＩＦ信号が生成される。このＩＦ信号をＨＥ
ＭＴ１２のドレイン端子側に接続された１８０度電力合
成器１３によって逆相合成することにより、ミクサ出力
を得ることが出来る。
【０００９】
【表１】
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】平衡形ＦＥＴミクサを
ミリ波帯で用いる場合、一般には利得を高めるために高
電子移動度トランジスタ( ＨＥＭＴ) １２を用いる。更
に利得を高めるためには、ＨＥＭＴ１２のカットオフ周
波数を下げる要因となるリアクタンス成分を減らすため
にゲート幅を小さくする必要がある。そのため、ＨＥＭ
Ｔ１２はＵ／ＶＨＦ帯〜マイクロ波帯で用いられるミク
サ用ＦＥＴと比較してゲート幅が狭いため低ドレインコ
ンダクタンスとなる。従って、ＩＦ周波数におけるＨＥ
ＭＴ１２の出力インピーダンスは高くなる。
ミリ波帯で用いる場合、一般には利得を高めるために高
電子移動度トランジスタ( ＨＥＭＴ) １２を用いる。更
に利得を高めるためには、ＨＥＭＴ１２のカットオフ周
波数を下げる要因となるリアクタンス成分を減らすため
にゲート幅を小さくする必要がある。そのため、ＨＥＭ
Ｔ１２はＵ／ＶＨＦ帯〜マイクロ波帯で用いられるミク
サ用ＦＥＴと比較してゲート幅が狭いため低ドレインコ
ンダクタンスとなる。従って、ＩＦ周波数におけるＨＥ
ＭＴ１２の出力インピーダンスは高くなる。
【００１１】このように、ＨＥＭＴ１２を用いて平衡形
ＦＥＴミクサを構成すると、ＩＦ出力端子３からみたＨ
ＥＭＴ１２の出力インピーダンスは２倍となる。図７に
ミリ波帯におけるＨＥＭＴ１２の出力インピーダンスの
測定例を示す。ＩＦ周波数における出力インピーダンス
は４００Ωである。従って平衡形ＦＥＴミクサとしてみ
た場合には８００Ωとなり、一般的な出力負荷である５
０Ωに対し、１６倍にも達する。そのため、ミリ波帯で
使用する平衡形ＦＥＴミクサにおいては、ＩＦ信号の不
整合により変換利得が低下するという問題があった。
ＦＥＴミクサを構成すると、ＩＦ出力端子３からみたＨ
ＥＭＴ１２の出力インピーダンスは２倍となる。図７に
ミリ波帯におけるＨＥＭＴ１２の出力インピーダンスの
測定例を示す。ＩＦ周波数における出力インピーダンス
は４００Ωである。従って平衡形ＦＥＴミクサとしてみ
た場合には８００Ωとなり、一般的な出力負荷である５
０Ωに対し、１６倍にも達する。そのため、ミリ波帯で
使用する平衡形ＦＥＴミクサにおいては、ＩＦ信号の不
整合により変換利得が低下するという問題があった。
【００１２】次に、図８及び図９を参照し、その問題の
緩和について説明する。図８はＩＦ信号に対する外部整
合回路を接続したミクサの構成を示す図、図９は周波数
と変換利得の比帯域を示す説明図である。図８に示すよ
うに、出力インピーダンスの不整合を外部の整合回路２
７で整合し、変換利得を高めるようにした場合でも、図
９に示すように、整合可能な周波数範囲はＩＦ周波数で
高々２０％であり、ミリ波平衡形ＦＥＴミクサを著しく
狭帯域化するという問題があった。また、このような外
部整合回路２７により、平衡形ＦＥＴミクサが大型にな
るという問題があった。
緩和について説明する。図８はＩＦ信号に対する外部整
合回路を接続したミクサの構成を示す図、図９は周波数
と変換利得の比帯域を示す説明図である。図８に示すよ
うに、出力インピーダンスの不整合を外部の整合回路２
７で整合し、変換利得を高めるようにした場合でも、図
９に示すように、整合可能な周波数範囲はＩＦ周波数で
高々２０％であり、ミリ波平衡形ＦＥＴミクサを著しく
狭帯域化するという問題があった。また、このような外
部整合回路２７により、平衡形ＦＥＴミクサが大型にな
るという問題があった。
【００１３】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたもので、外部整合回路２７を用いることなく
変換利得を高めることが可能な、ミリ波帯の平衡形ＦＥ
Ｔミクサを得ることを第１の目的とし、さらに、このよ
うな平衡形ＦＥＴミクサを実現することにより、これを
用いて構成簡単且つ高感度なミリ波受信機を実現するこ
とを目的とする。
になされたもので、外部整合回路２７を用いることなく
変換利得を高めることが可能な、ミリ波帯の平衡形ＦＥ
Ｔミクサを得ることを第１の目的とし、さらに、このよ
うな平衡形ＦＥＴミクサを実現することにより、これを
用いて構成簡単且つ高感度なミリ波受信機を実現するこ
とを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明にか
かる平衡形ＦＥＴミクサは、２つの電界効果トランジス
タ（ＦＥＴ）と、前記２つの電界効果トランジスタのそ
れぞれのゲート端子に接続された１８０度電力分配器
と、前記２つの電界効果トランジスタのそれぞれのドレ
イン端子に接続された１８０度合成器とからなる平衡形
ＦＥＴミクサであって、前記１８０度合成器を平衡不平
衡変換器（バラン）で構成するとともに、前記平衡不平
衡変換器の出力端子と前記２つの電界効果トランジスタ
のドレイン端子とのインピーダンス整合を取るように前
記平衡不平衡変換器の巻き線比を設定するようにしたも
のである。
かる平衡形ＦＥＴミクサは、２つの電界効果トランジス
タ（ＦＥＴ）と、前記２つの電界効果トランジスタのそ
れぞれのゲート端子に接続された１８０度電力分配器
と、前記２つの電界効果トランジスタのそれぞれのドレ
イン端子に接続された１８０度合成器とからなる平衡形
ＦＥＴミクサであって、前記１８０度合成器を平衡不平
衡変換器（バラン）で構成するとともに、前記平衡不平
衡変換器の出力端子と前記２つの電界効果トランジスタ
のドレイン端子とのインピーダンス整合を取るように前
記平衡不平衡変換器の巻き線比を設定するようにしたも
のである。
【００１５】本発明の第２の発明にかかる平衡形ＦＥＴ
ミクサは、２つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、
前記２つの電界効果トランジスタのそれぞれのゲート端
子に接続された１８０度電力分配器と、前記２つの電界
効果トランジスタのそれぞれのドレイン端子に接続され
た１８０度合成器とからなる平衡形ＦＥＴミクサであっ
て、前記１８０度合成器を差動増幅器で構成し、その差
動増幅器は、出力端子と、その出力端子と前記２つの電
界効果トランジスタのドレイン端子とのインピーダンス
整合を取るよう設定された整合抵抗を有ようにしたもの
である。
ミクサは、２つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、
前記２つの電界効果トランジスタのそれぞれのゲート端
子に接続された１８０度電力分配器と、前記２つの電界
効果トランジスタのそれぞれのドレイン端子に接続され
た１８０度合成器とからなる平衡形ＦＥＴミクサであっ
て、前記１８０度合成器を差動増幅器で構成し、その差
動増幅器は、出力端子と、その出力端子と前記２つの電
界効果トランジスタのドレイン端子とのインピーダンス
整合を取るよう設定された整合抵抗を有ようにしたもの
である。
【００１６】
【００１７】本発明の第３の発明に係る通信装置は、請
求項１または２に記載の平衡形ＦＥＴミクサを適用する
ようにしたものである。
求項１または２に記載の平衡形ＦＥＴミクサを適用する
ようにしたものである。
【００１８】本発明の第４の発明に係るレーダ装置は、
請求項１または２に記載の平衡形ＦＥＴミクサを適用す
るようにしたものである。
請求項１または２に記載の平衡形ＦＥＴミクサを適用す
るようにしたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面、図１乃至図４に
基づき、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、
図中、同一の符号は同一又は相当部分を示す。
基づき、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、
図中、同一の符号は同一又は相当部分を示す。
【００２０】実施の形態１．図１は本発明の実施の形態
１における平衡形ＦＥＴミクサの構成を示すブロック
図、図２はバランの巻き線比対平衡形ＦＥＴミクサの変
換利得の計算例を示すグラフ図である。まず、図１を参
照して、本発明の実施の形態１におけるミリ波帯で用い
られる平衡形ＦＥＴミクサの構成を説明する。図１にお
いて、１は高周波信号（ＲＦ) 入力端子、２は局部発振
（ＬＯ) 波入力端子、３は中間周波( ＩＦ) 出力端子、
１０は９０度電力分配器、１１はＬＯ/ ＲＦ波に対する
１／４波長線路、１７は９０度電力分配器１０と１／４
波長線路１１とから構成される１８０度電力分配器、２
６（２６ａ、２６ｂ）は整合回路、１８（１８ａ、１８
ｂ）は単位ミクサ、１２（１２ａ、１２ｂ）は高電子移
動度トランジスタ( ＨＥＭＴ) 、１９（１９ａ、１９
ｂ）はＲＦ信号とＬＯ波の終端回路である。
１における平衡形ＦＥＴミクサの構成を示すブロック
図、図２はバランの巻き線比対平衡形ＦＥＴミクサの変
換利得の計算例を示すグラフ図である。まず、図１を参
照して、本発明の実施の形態１におけるミリ波帯で用い
られる平衡形ＦＥＴミクサの構成を説明する。図１にお
いて、１は高周波信号（ＲＦ) 入力端子、２は局部発振
（ＬＯ) 波入力端子、３は中間周波( ＩＦ) 出力端子、
１０は９０度電力分配器、１１はＬＯ/ ＲＦ波に対する
１／４波長線路、１７は９０度電力分配器１０と１／４
波長線路１１とから構成される１８０度電力分配器、２
６（２６ａ、２６ｂ）は整合回路、１８（１８ａ、１８
ｂ）は単位ミクサ、１２（１２ａ、１２ｂ）は高電子移
動度トランジスタ( ＨＥＭＴ) 、１９（１９ａ、１９
ｂ）はＲＦ信号とＬＯ波の終端回路である。
【００２１】また、１４は１８０度合成器として用いる
平衡不平衡変換器（バラン）であり、本実施の形態で
は、ＩＦ用１８０度合成器１３として巻き線比が２を越
えるバラン１４を用いることを特徴とするものである。
尚、単位ミクサ１８（以下、ａ及びｂの符号は省略す
る）はゲート端子が整合回路２６に接続されたＨＥＭＴ
１２とＲＦ信号及びＬＯ波の終端回路１９とを接続して
構成される。
平衡不平衡変換器（バラン）であり、本実施の形態で
は、ＩＦ用１８０度合成器１３として巻き線比が２を越
えるバラン１４を用いることを特徴とするものである。
尚、単位ミクサ１８（以下、ａ及びｂの符号は省略す
る）はゲート端子が整合回路２６に接続されたＨＥＭＴ
１２とＲＦ信号及びＬＯ波の終端回路１９とを接続して
構成される。
【００２２】次に、図１及び図２を参照して、本発明の
実施の形態１における平衡形ＦＥＴミクサの動作を説明
する。単位ミクサ１８の動作は従来の単位ミクサ１８と
同様に、ＬＯ波とＲＦ波とをＨＥＭＴ１２のゲート端子
に加え、ＩＦ信号をドレイン端子から取り出すよう動作
する。そして、２つの単位ミクサ１８から出力された逆
相のＩＦ信号をバラン１４において合成する。ここで、
バラン１４の巻き線比を２より高くすることにより、バ
ラン１４を単なる１８０度合成器としてのみでなく、広
帯域なＩＦ整合回路として動作させることができる。
実施の形態１における平衡形ＦＥＴミクサの動作を説明
する。単位ミクサ１８の動作は従来の単位ミクサ１８と
同様に、ＬＯ波とＲＦ波とをＨＥＭＴ１２のゲート端子
に加え、ＩＦ信号をドレイン端子から取り出すよう動作
する。そして、２つの単位ミクサ１８から出力された逆
相のＩＦ信号をバラン１４において合成する。ここで、
バラン１４の巻き線比を２より高くすることにより、バ
ラン１４を単なる１８０度合成器としてのみでなく、広
帯域なＩＦ整合回路として動作させることができる。
【００２３】図２にバラン１４の巻き線比に対する平衡
形ＦＥＴミクサの変換利得の計算例を示す。図７に示す
ように、平衡形ＦＥＴミクサとしてのＩＦにおけるイン
ピーダンスが８００Ωであるから、巻き線比を４とする
ことにより５０Ωに対し整合させることができる。従っ
て、バラン１４を用いることにより、ＨＥＭＴ１２の出
力負荷抵抗とドレイン端子のインピーダンスとの整合が
とれ、ミリ波の平衡形ミクサの高利得化を図ることがで
きる。
形ＦＥＴミクサの変換利得の計算例を示す。図７に示す
ように、平衡形ＦＥＴミクサとしてのＩＦにおけるイン
ピーダンスが８００Ωであるから、巻き線比を４とする
ことにより５０Ωに対し整合させることができる。従っ
て、バラン１４を用いることにより、ＨＥＭＴ１２の出
力負荷抵抗とドレイン端子のインピーダンスとの整合が
とれ、ミリ波の平衡形ミクサの高利得化を図ることがで
きる。
【００２４】このように、本実施の形態における平衡形
ＦＥＴミクサは巻き線比の値が２を越える平衡不平衡変
換器（バラン）１４により、従来と同様の１８０度合成
の機能を有するとともに、インピーダンス整合の機能を
併せもつため、平衡形ＦＥＴミクサの高利得化を図るこ
とができる。
ＦＥＴミクサは巻き線比の値が２を越える平衡不平衡変
換器（バラン）１４により、従来と同様の１８０度合成
の機能を有するとともに、インピーダンス整合の機能を
併せもつため、平衡形ＦＥＴミクサの高利得化を図るこ
とができる。
【００２５】以上、本実施の形態における平衡形ＦＥＴ
ミクサの説明はＨＥＭＴを例に取り行ったが、ヘテロ接
合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）やＭＥＳＦＥＴな
どを用いた場合であっても良く、それによっても同様の
効果を得ることができる。
ミクサの説明はＨＥＭＴを例に取り行ったが、ヘテロ接
合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）やＭＥＳＦＥＴな
どを用いた場合であっても良く、それによっても同様の
効果を得ることができる。
【００２６】また、図１に示す本実施の形態における平
衡形ＦＥＴミクサの構成において、ＬＯ端子２とＲＦ信
号入力端子１とを入れ替えても良く、入れ替えた場合で
も、ミクサの高利得化という本発明の目的に対しては同
様の効果が得られる。その上、ＬＯ波は同相で入力し１
８０度合成されるので、ＬＯ雑音の抑制を図ることがで
きる。
衡形ＦＥＴミクサの構成において、ＬＯ端子２とＲＦ信
号入力端子１とを入れ替えても良く、入れ替えた場合で
も、ミクサの高利得化という本発明の目的に対しては同
様の効果が得られる。その上、ＬＯ波は同相で入力し１
８０度合成されるので、ＬＯ雑音の抑制を図ることがで
きる。
【００２７】以上説明したように、この実施の形態にか
かる平衡形ＦＥＴミクサにおいては、ＦＥＴのドレイン
端子に接続された平衡不平衡変換器（バラン）の巻き線
比を２を越える値に設定した構成とする。その結果、入
力を１８０度合成すると同時に、インピーダンス変換の
機能を併せもち、ミクサの出力負荷を高インピーダンス
とすることができる。これによって、平衡形ＦＥＴミク
サのドレイン端子とＩＦ端子とのインピーダンスの整合
がとれ、ミクサの高利得化が図れるとともに、従来例で
示したような外部整合回路２７を用いないため、装置の
小形化且つ広帯域化を図ることができる。
かる平衡形ＦＥＴミクサにおいては、ＦＥＴのドレイン
端子に接続された平衡不平衡変換器（バラン）の巻き線
比を２を越える値に設定した構成とする。その結果、入
力を１８０度合成すると同時に、インピーダンス変換の
機能を併せもち、ミクサの出力負荷を高インピーダンス
とすることができる。これによって、平衡形ＦＥＴミク
サのドレイン端子とＩＦ端子とのインピーダンスの整合
がとれ、ミクサの高利得化が図れるとともに、従来例で
示したような外部整合回路２７を用いないため、装置の
小形化且つ広帯域化を図ることができる。
【００２８】実施の形態２．図３は本発明の実施の形態
２における平衡形ＦＥＴミクサの構成を示すブロック図
である。以下、図３を参照して、この平衡形ＦＥＴミク
サの構成を説明する。図３において、本実施の形態にお
ける平衡形ＦＥＴミクサは、実施の形態１における平衡
不平衡変換器（バラン）１４を差動増幅器１５に置き換
えて構成したものである。従って、その他図１に示す実
施の形態１における平衡形ＦＥＴミクサと同一ないしは
相当する構成部には同一符号が付してあり、再度の説明
は省略する。本実施の形態における差動増幅器１５は図
３に示すようにＦＥＴを複数用いて構成する回路であ
り、入力端子はゲート端子となるので高インピーダンス
となる。従って、図３に示すように整合抵抗２８を設け
るだけで容易に整合させることができる。
２における平衡形ＦＥＴミクサの構成を示すブロック図
である。以下、図３を参照して、この平衡形ＦＥＴミク
サの構成を説明する。図３において、本実施の形態にお
ける平衡形ＦＥＴミクサは、実施の形態１における平衡
不平衡変換器（バラン）１４を差動増幅器１５に置き換
えて構成したものである。従って、その他図１に示す実
施の形態１における平衡形ＦＥＴミクサと同一ないしは
相当する構成部には同一符号が付してあり、再度の説明
は省略する。本実施の形態における差動増幅器１５は図
３に示すようにＦＥＴを複数用いて構成する回路であ
り、入力端子はゲート端子となるので高インピーダンス
となる。従って、図３に示すように整合抵抗２８を設け
るだけで容易に整合させることができる。
【００２９】また、平衡形ＦＥＴミクサの出力端子はド
レイン端子であり、２つのＦＥＴが並列となるため、比
較的低インピーダンスを有し５０Ωに対して容易に整合
させることができる。従って、差動増幅器１５を用いる
ことにより、ＨＥＭＴ１２の出力負荷抵抗とドレイン端
子のインピーダンスとの整合がとれ、ミリ波の平衡形ミ
クサの高利得化を図ることができる。また、本実施の形
態における平衡形ＦＥＴミクサは実施の形態１のものと
異なり、完全にモノリシック集積化を図ることができ
る。
レイン端子であり、２つのＦＥＴが並列となるため、比
較的低インピーダンスを有し５０Ωに対して容易に整合
させることができる。従って、差動増幅器１５を用いる
ことにより、ＨＥＭＴ１２の出力負荷抵抗とドレイン端
子のインピーダンスとの整合がとれ、ミリ波の平衡形ミ
クサの高利得化を図ることができる。また、本実施の形
態における平衡形ＦＥＴミクサは実施の形態１のものと
異なり、完全にモノリシック集積化を図ることができ
る。
【００３０】以上、本実施の形態における平衡形ＦＥＴ
ミクサの説明はＦＥＴを用いた差動増幅器を例に取り行
ったが、トランジスタを用いた差動増幅器や演算増幅器
を用いた場合であっても良く、それによっても同様の効
果を得ることができる。
ミクサの説明はＦＥＴを用いた差動増幅器を例に取り行
ったが、トランジスタを用いた差動増幅器や演算増幅器
を用いた場合であっても良く、それによっても同様の効
果を得ることができる。
【００３１】また、図３に示す本実施の形態における平
衡形ＦＥＴミクサの構成において、ＬＯ端子２とＲＦ信
号入力端子１とを入れ替えても良く、入れ替えた場合で
も、ミクサの高利得化という本発明の目的に対しては同
様の効果が得られる。その上、ＬＯ波は同相で入力し１
８０度合成されるので、ＬＯ雑音の抑制を図ることがで
きる。
衡形ＦＥＴミクサの構成において、ＬＯ端子２とＲＦ信
号入力端子１とを入れ替えても良く、入れ替えた場合で
も、ミクサの高利得化という本発明の目的に対しては同
様の効果が得られる。その上、ＬＯ波は同相で入力し１
８０度合成されるので、ＬＯ雑音の抑制を図ることがで
きる。
【００３２】以上説明したように、この実施の形態にか
かる平衡形ＦＥＴミクサにおいては、ＦＥＴのドレイン
端子に差動増幅器を接続して構成される。差動増幅器の
入力端子は一般に高インピーダンスであるため、入力を
１８０度合成すると同時に、インピーダンス整合の機能
を併せもたせることができ、これにより、平衡形ＦＥＴ
ミクサのドレイン端子とＩＦ端子とのインピーダンスの
整合がとれ、ミクサの高利得化が図れる上、従来例で示
したような外部整合回路２７を用いないため、装置の小
形化且つ広帯域化を図ることができる。
かる平衡形ＦＥＴミクサにおいては、ＦＥＴのドレイン
端子に差動増幅器を接続して構成される。差動増幅器の
入力端子は一般に高インピーダンスであるため、入力を
１８０度合成すると同時に、インピーダンス整合の機能
を併せもたせることができ、これにより、平衡形ＦＥＴ
ミクサのドレイン端子とＩＦ端子とのインピーダンスの
整合がとれ、ミクサの高利得化が図れる上、従来例で示
したような外部整合回路２７を用いないため、装置の小
形化且つ広帯域化を図ることができる。
【００３３】実施の形態３．図４は本発明の実施の形態
３における平衡形ＦＥＴミクサの構成を示すブロック図
である。以下、図４を参照して、この平衡形ＦＥＴミク
サの構成を説明する。図４において、本実施の形態にお
ける平衡形ＦＥＴミクサは、実施の形態１におけるＨＥ
ＭＴ１２のドレイン端子とＩＦ用１８０度合成器１３
（図６）との間に、ソースフォロアＦＥＴ１６及び整合
抵抗２８（２８ａ、２８ｂ）からなるソースフォロア回
路を接続して構成したものである。従って、その他図１
に示す実施の形態１における平衡形ＦＥＴミクサと同一
ないしは相当する構成部には同一符号が付してあり、再
度の説明は省略する。
３における平衡形ＦＥＴミクサの構成を示すブロック図
である。以下、図４を参照して、この平衡形ＦＥＴミク
サの構成を説明する。図４において、本実施の形態にお
ける平衡形ＦＥＴミクサは、実施の形態１におけるＨＥ
ＭＴ１２のドレイン端子とＩＦ用１８０度合成器１３
（図６）との間に、ソースフォロアＦＥＴ１６及び整合
抵抗２８（２８ａ、２８ｂ）からなるソースフォロア回
路を接続して構成したものである。従って、その他図１
に示す実施の形態１における平衡形ＦＥＴミクサと同一
ないしは相当する構成部には同一符号が付してあり、再
度の説明は省略する。
【００３４】ソースフォロアＦＥＴ１６は高周波的にド
レイン接地したＦＥＴであり、入力端子であるゲートー
ドレイン間は高インピーダンス、出力端子であるソース
ードレイン間は低インピーダンスとなる。そのため、一
般にはインピーダンス変換用に用いられる。本実施の形
態では、このソースフォロア回路とインピーダンス変換
機能をもたない一般的な１８０度合成器１３とを組み合
わせることにより、実施の形態１と同様の効果を得るよ
うにしたものである。
レイン接地したＦＥＴであり、入力端子であるゲートー
ドレイン間は高インピーダンス、出力端子であるソース
ードレイン間は低インピーダンスとなる。そのため、一
般にはインピーダンス変換用に用いられる。本実施の形
態では、このソースフォロア回路とインピーダンス変換
機能をもたない一般的な１８０度合成器１３とを組み合
わせることにより、実施の形態１と同様の効果を得るよ
うにしたものである。
【００３５】本実施の形態においても実施の形態２と同
様に、完全にモノリシック集積化を可能にするという特
徴を有する。従って、ソースフォロア回路を用いること
により、ＨＥＭＴ１２の出力負荷抵抗とドレイン端子の
インピーダンス整合がとれ、ミリ波の平衡形ＦＥＴミク
サの高利得化を図ることができる。
様に、完全にモノリシック集積化を可能にするという特
徴を有する。従って、ソースフォロア回路を用いること
により、ＨＥＭＴ１２の出力負荷抵抗とドレイン端子の
インピーダンス整合がとれ、ミリ波の平衡形ＦＥＴミク
サの高利得化を図ることができる。
【００３６】以上、本実施の形態における平衡形ＦＥＴ
ミクサの説明はＦＥＴを用いたソースフォロアＦＥＴを
例に取り行ったが、トランジスタを用いたソースフォロ
ア回路を用いた場合であっても良く、それによっても同
様の効果を得ることができる。
ミクサの説明はＦＥＴを用いたソースフォロアＦＥＴを
例に取り行ったが、トランジスタを用いたソースフォロ
ア回路を用いた場合であっても良く、それによっても同
様の効果を得ることができる。
【００３７】また、図４に示す本実施の形態における平
衡形ＦＥＴミクサの構成において、ＬＯ端子２とＲＦ信
号入力端子１とを入れ替えても良く、入れ替えた場合で
も、ミクサの高利得化という本発明の目的に対しては同
様の効果が得られる。その上、ＬＯ波は同相で入力し１
８０度合成されるので、ＬＯ雑音の抑制を図ることがで
きる。
衡形ＦＥＴミクサの構成において、ＬＯ端子２とＲＦ信
号入力端子１とを入れ替えても良く、入れ替えた場合で
も、ミクサの高利得化という本発明の目的に対しては同
様の効果が得られる。その上、ＬＯ波は同相で入力し１
８０度合成されるので、ＬＯ雑音の抑制を図ることがで
きる。
【００３８】以上説明したように、この実施の形態にか
かる平衡形ＦＥＴミクサにおいては、２つのＨＥＭＴの
ドレイン端子にソースフォロア回路を接続し、前記ソー
スフォロア回路のソース端子に１８０度合成器を接続し
た構成とする。一般にソースフォロア回路の入力端子は
高インピーダンスであり、出力端子は低インピーダンス
であるため、ソースフォロア回路によりインピーダンス
整合を行い、１８０度合成器との整合をとることができ
る。これにより、平衡形ＦＥＴミクサのドレイン端子と
ＩＦ端子とのインピーダンスの整合がとれ、ミクサの高
利得化が図れる上、従来例で示したような外部整合回路
２７を用いないため、装置の小形化且つ広帯域化を図る
ことができる。
かる平衡形ＦＥＴミクサにおいては、２つのＨＥＭＴの
ドレイン端子にソースフォロア回路を接続し、前記ソー
スフォロア回路のソース端子に１８０度合成器を接続し
た構成とする。一般にソースフォロア回路の入力端子は
高インピーダンスであり、出力端子は低インピーダンス
であるため、ソースフォロア回路によりインピーダンス
整合を行い、１８０度合成器との整合をとることができ
る。これにより、平衡形ＦＥＴミクサのドレイン端子と
ＩＦ端子とのインピーダンスの整合がとれ、ミクサの高
利得化が図れる上、従来例で示したような外部整合回路
２７を用いないため、装置の小形化且つ広帯域化を図る
ことができる。
【００３９】実施の形態４．実施の形態４においては、
上記実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかにおける
平衡形ＦＥＴミクサを用いて通信装置を構成したもので
ある。これにより、高利得化された通信装置を得ること
ができる。また、これにより容易にミリ波帯の高感度化
を図ることができる。
上記実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかにおける
平衡形ＦＥＴミクサを用いて通信装置を構成したもので
ある。これにより、高利得化された通信装置を得ること
ができる。また、これにより容易にミリ波帯の高感度化
を図ることができる。
【００４０】実施の形態５．実施の形態５においては、
上記実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかにおける
平衡形ＦＥＴミクサを用いてレーダ装置を構成したもの
である。これにより、高利得化されたレーダ装置を得る
ことができる。また、高利得化によりレーダ装置の測距
性能の向上を図ることができる。
上記実施の形態１乃至実施の形態３のいずれかにおける
平衡形ＦＥＴミクサを用いてレーダ装置を構成したもの
である。これにより、高利得化されたレーダ装置を得る
ことができる。また、高利得化によりレーダ装置の測距
性能の向上を図ることができる。
【００４１】
【発明の効果】本発明における平衡形ＦＥＴミクサは、
上記のように構成し、特に、従来のＩＦ用１８０度合成
器としてバラン又は差動増幅器を使用するか、またはＩ
Ｆ用１８０度合成器とＨＥＭＴとの間にソースフォロア
ＦＥＴを接続することにより、ＨＥＭＴの出力負荷抵抗
とドレイン端子のインピーダンスとの整合がとれ、平衡
形ＦＥＴミクサの高利得化を図ることができる。
上記のように構成し、特に、従来のＩＦ用１８０度合成
器としてバラン又は差動増幅器を使用するか、またはＩ
Ｆ用１８０度合成器とＨＥＭＴとの間にソースフォロア
ＦＥＴを接続することにより、ＨＥＭＴの出力負荷抵抗
とドレイン端子のインピーダンスとの整合がとれ、平衡
形ＦＥＴミクサの高利得化を図ることができる。
【００４２】本発明における通信装置は、上記のように
構成し、特に、本発明の第１乃至実施の形態３における
平衡形ＦＥＴミクサを適用しているため、高利得化され
た通信装置を得ることができる。
構成し、特に、本発明の第１乃至実施の形態３における
平衡形ＦＥＴミクサを適用しているため、高利得化され
た通信装置を得ることができる。
【００４３】本発明におけるレーダ装置は、上記のよう
に構成し、特に、本発明の第１乃至実施の形態３におけ
る平衡形ＦＥＴミクサを適用しているため、高利得化さ
れたレーダ装置を得ることができる。また、高利得化に
よりレーダ装置の測距性能の向上を図ることができる。
に構成し、特に、本発明の第１乃至実施の形態３におけ
る平衡形ＦＥＴミクサを適用しているため、高利得化さ
れたレーダ装置を得ることができる。また、高利得化に
よりレーダ装置の測距性能の向上を図ることができる。
【図１】 本発明の実施の形態１における平衡形ＦＥＴ
ミクサの構成を示すブロック図。
ミクサの構成を示すブロック図。
【図２】 バランの巻き線比対平衡形ＦＥＴミクサの変
換利得の計算例を示すグラフ図。
換利得の計算例を示すグラフ図。
【図３】 本発明の実施の形態２における平衡形ＦＥＴ
ミクサの構成を示すブロック図。
ミクサの構成を示すブロック図。
【図４】 本発明の実施の形態２における平衡形ＦＥＴ
ミクサの構成を示すブロック図。
ミクサの構成を示すブロック図。
【図５】 一般的なミリ波帯受信機の構成を示す構成
図。
図。
【図６】 従来のミリ波帯で用いられるミクサの１つで
ある平衡形ＦＥＴミクサの構成を示す構成図。
ある平衡形ＦＥＴミクサの構成を示す構成図。
【図７】 ミリ波帯におけるＨＥＭＴ１２の出力インピ
ーダンスの測定例を示す図。
ーダンスの測定例を示す図。
【図８】 ＩＦ信号に対する外部の整合回路を接続した
ミクサの構成を示す図。
ミクサの構成を示す図。
【図９】 周波数と変換利得の比帯域を示す説明図。
１ ＲＦ端子、２ ＬＯ端子、３ ＩＦ端子、４ 入力
端子、 ５ アイソレーション端子、６ 出力１端子、
７ 出力２端子、 １０ ９０度電力分配器、１１ １
／４波長線路、１２ ＨＥＭＴ、 １３ ＩＦ用１８０
度合成器、１４バラン、１５ 差動増幅器、 １６ ソ
ースフォロアＦＥＴ、１７ １８０度電力分配器、 １
８ 単位ミクサ、１９ ＲＦ信号とＬＯ波の終端回路、
２１ＬＮＡ、 ２２ ＢＰＦ、２３ ミクサ、２４ Ｉ
Ｆ増幅器、２５ ＬＯ源、２６ 整合回路、２７ 外部
整合回路、２８ 整合抵抗。
端子、 ５ アイソレーション端子、６ 出力１端子、
７ 出力２端子、 １０ ９０度電力分配器、１１ １
／４波長線路、１２ ＨＥＭＴ、 １３ ＩＦ用１８０
度合成器、１４バラン、１５ 差動増幅器、 １６ ソ
ースフォロアＦＥＴ、１７ １８０度電力分配器、 １
８ 単位ミクサ、１９ ＲＦ信号とＬＯ波の終端回路、
２１ＬＮＡ、 ２２ ＢＰＦ、２３ ミクサ、２４ Ｉ
Ｆ増幅器、２５ ＬＯ源、２６ 整合回路、２７ 外部
整合回路、２８ 整合抵抗。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 礒田 陽次
東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
三菱電機株式会社内
(56)参考文献 特開 平９−93043（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−36667（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−14058（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−151814（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−61406（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H03D 7/00 - 7/14
H04B 1/26
Claims (4)
- 【請求項１】 ２つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
と、前記２つの電界効果トランジスタのそれぞれのゲー
ト端子に接続された１８０度電力分配器と、前記２つの
電界効果トランジスタのそれぞれのドレイン端子に接続
された１８０度合成器とからなる平衡形ＦＥＴミクサで
あって、前記１８０度合成器を平衡不平衡変換器（バラ
ン）で構成するとともに、前記平衡不平衡変換器の出力
端子と前記２つの電界効果トランジスタのドレイン端子
とのインピーダンス整合を取るように前記平衡不平衡変
換器の巻き線比を設定したことを特徴とする平衡形ＦＥ
Ｔミクサ。 - 【請求項２】 ２つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
と、前記２つの電界効果トランジスタのそれぞれのゲー
ト端子に接続された１８０度電力分配器と、前記２つの
電界効果トランジスタのそれぞれのドレイン端子に接続
された１８０度合成器とからなる平衡形ＦＥＴミクサで
あって、前記１８０度合成器を差動増幅器で構成し、そ
の差動増幅器は、出力端子と、その出力端子と前記２つ
の電界効果トランジスタのドレイン端子とのインピーダ
ンス整合を取るよう設定された整合抵抗を有することを
特徴とする平衡形ＦＥＴミクサ。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の平衡形ＦＥＴ
ミクサを適用したことを特徴とする通信装置。 - 【請求項４】 請求項１または２に記載の平衡形ＦＥＴ
ミクサを適用したことを特徴とするレーダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16864797A JP3406189B2 (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 平衡形ｆｅｔミクサ並びにこれを用いた通信装置及びレーダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16864797A JP3406189B2 (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 平衡形ｆｅｔミクサ並びにこれを用いた通信装置及びレーダ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1117453A JPH1117453A (ja) | 1999-01-22 |
| JP3406189B2 true JP3406189B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=15871917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16864797A Expired - Fee Related JP3406189B2 (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | 平衡形ｆｅｔミクサ並びにこれを用いた通信装置及びレーダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3406189B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5577924B2 (ja) * | 2010-08-02 | 2014-08-27 | Ｔｄｋ株式会社 | 混合器および周波数変換装置 |
-
1997
- 1997-06-25 JP JP16864797A patent/JP3406189B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1117453A (ja) | 1999-01-22 |
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