JP3453326B2 - 周波数変換用ミクサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は周波数変換用ミクサ
に係り、特に送受信周波数を変換するために用いられる
周波数変換用ミクサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、マイクロ波帯またはミリ波帯
の送受信周波数と中間周波数との周波数変換を行う送受
信周波数変換装置として、例えば特開平９−１９９９４
６号公報に開示される偶高調波ミクサが知られている。
図１０は、上記公報に開示される従来の偶高調波ミクサ
のブロック図を示す。図１０に示す従来の偶高調波ミク
サは、送信用ミクサ、および受信用ミクサの何れとして
も使用することができる。以下、偶高調波ミクサが送信
用ミクサとして使用される場合について説明する。

【０００３】従来の偶高調波ミクサは、一対のダイオー
ド１００ａ，１００ｂで構成されるアンチパラレルダイ
オードペアを備えている。アンチパラレルダイオードペ
ア１００ａ，１００ｂの一端には局部発振信号（以下、
「ＬＯ信号」と称す）の供給を受ける入力端子Ｐ１が設
けられている。アンチパラレルダイオードペア１００
ａ，１００ｂと入力端子Ｐ１との間には先端短絡スタブ
１０２に接続される接続点Ｐ１１が設けられている。先
端短絡スタブ１０２は、先端部が接地されたスタブであ
り、ＬＯ信号の波長λＬＯの１／４の電気長、すなわ
ち、λＬＯ／４で表される電気長を有している。

【０００４】アンチパラレルダイオードペア１００ａ，
１００ｂの他端には接続点Ｐ１２が設けられている。接
続点Ｐ１２には先端開放スタブ１０３が接続されてい
る。先端開放スタブ１０３は、その先端部が開放状態と
されたスタブであり、上述した先端短絡スタブ１０２と
同様にλＬＯ／４で表される電気長を有している。

【０００５】接続点Ｐ１２には、更に、帯域阻止フィル
タ１０４ａ，１０４ｂを介して、中間周波数信号（以
下、「ＩＦ信号」と称す）の供給を受ける入力端子Ｐ２
が接続されていると共に、帯域通過フィルタ１０５ａ，
１０５ｂを介して、高周波信号（以下、「ＲＦ信号」と
称す）を出力するための出力端子Ｐ３が接続されてい
る。帯域阻止フィルタ１０４ａ，１０４ｂは、ＩＦ信号
の通過を許容しつつＲＦ信号の通過を阻止するフィルタ
である。帯域通過フィルタ１０５ａ，１０５ｂは、ＲＦ
信号の通過を許容し、ＩＦ信号やＬＯ信号の通過を阻止
するフィルタである。

【０００６】次に、従来の偶高調波ミクサの動作につい
て説明する。尚、以下の説明において、ＬＯ信号の周波
数はｆＬＯ、ＩＦ信号の周波数はｆＩＦ、ＲＦ信号の周
波数はｆＲＦとする。従来の偶高調波フィルタは、ＬＯ
信号の２次高調波成分（周波数２ｆＬＯの成分）と周波
数ｆＩＦの成分とが重畳することで生成される成分をＲ
Ｆ信号とする。従って、ＲＦ信号の周波数ｆＲＦは、２
ｆＬＯ＋ｆＩＦと表すことができる。

【０００７】従来の偶高調波ミクサにおいて、ＬＯ信号
の周波数ｆＬＯは、ＩＦ信号の周波数ｆＩＦに比して十
分に大きな値に設定されている。このため、ＲＦ信号の
周波数ｆＲＦはＬＯ信号の周波数ｆＬＯのほぼ２倍とな
る。

【０００８】上述の如く、先端短絡スタブ１０２は、λ
ＬＯ／４で表される電気長を有している。このため、接
続点Ｐ１１から観た先端短絡スタブ１０２のインピーダ
ンスは、ＬＯ信号に対して開放となる。従って、入力端
子Ｐ１から入力されるＬＯ信号は、理想的には先端短絡
スタブ１０２にリークせずに全てアンチパラレルダイオ
ードペア１００ａ，１００ｂに入力される。

【０００９】ＲＦ信号の波長λＲＦは、ＬＯ信号の波長
λＬＯのほぼ１／２である。従って、先端短絡スタブ１
０２の電気長は、ほぼＲＦ信号の波長λＲＦの１／２で
ある。このため、接続点Ｐ１１から観た先端短絡スタブ
１０２のインピーダンスは、ＲＦ信号に対して短絡とな
る。従って、アンチパラレルダイオードペア１００ａ，
１００ｂから接続点Ｐ１１に供給されるＲＦ信号はその
殆どが先端短絡スタブ１０２によって反射され、入力端
子Ｐ１側へはリークしない。

【００１０】一方、接続点Ｐ１２に接続される先端開放
スタブ１０３は、ＬＯ信号の波長λＬＯの１／４にあた
る電気長、すなわち、ＲＦ信号の波長λＲＦの１／２に
あたる電気長を有している。このため、接続点Ｐ１２か
ら観た先端開放スタブ１０３のインピーダンスは、ＬＯ
信号に対して短絡となり、ＲＦ信号に対して開放とな
る。従って、接続点Ｐ１２に導かれるＬＯ信号は、理想
的には全て先端開放スタブ１０３で反射され、出力端子
Ｐ３側へはリークしない。一方、接続点Ｐ１２に導かれ
たＲＦ信号は、先端開放スタブ１０３に反射されること
なく、帯域通過フィルタ１０５ａ，１０５ｂを介して出
力端子Ｐ３に導かれる。その結果、出力端子Ｐ３には、
所望の周波数帯（ｆＲＦ＝２ｆＬＯ＋ｆＩＦ）で振動す
るＲＦ信号が高いＤ／Ｕ比（Desired to Undesired sig
nal Ratio)で出力される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の偶高調波ミクサ
において、ＬＯ信号を出力端子Ｐ３から適切に分離する
ためには、先端短絡スタブ１０２および先端開放スタブ
１０３が、それぞれＬＯ信号に対して開放状態、或いは
短絡状態とみなせることが必要である。しかしながら、
従来の偶高調波ミクサにおいて、先端短絡スタブ１０２
および先端開放スタブ１０３がそれらの要求を満たす周
波数帯は狭小である。このため、従来の偶高調波ミクサ
は、送受信信号の周波数帯域が広域となった場合等に、
出力端子Ｐ３に対するＬＯ信号の分離特性を劣化させる
という問題が生じていた。

【００１２】同様に、従来の偶高調波ミクサにおいて、
ＲＦ信号の変換損は、先端短絡スタブ１０２および先端
開放スタブ１０３が、それぞれＲＦ信号に対して短絡状
態、或いは開放状態とみなせるほど抑制することができ
る。しかしながら、従来の偶高調波ミクサにおいて、先
端短絡スタブ１０２および先端開放スタブ１０３がそれ
らの要求を満たす周波数帯は狭小である。このため、従
来の偶高調波ミクサにおいては、送受信信号の周波数帯
域が広域となった場合等に、周波数に依存して変換損に
変動が生ずるという問題が生じていた。

【００１３】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、送受信信号の周波数帯域が広域で
ある場合でも、ＬＯ信号の分離特性を良好に維持する周
波数変換用ミクサを提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、送受信信号の周波数帯域が広域である
場合でも、ＲＦ信号の変換損を周波数に依存することな
く小さく抑制する周波数変換用ミクサを提供することを
第２の目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ミクサ用ダイオードと、このミクサ用ダイオードの一端
に設けられた先端開放スタブと、このミクサ用ダイオー
ドの他端に設けられた先端短絡スタブと、前記ミクサ用
ダイオードと前記先端開放スタブとの接続点に接続され
る中間周波数信号の入出力端子及び高周波信号の入出力
端子と、前記ミクサ用ダイオードと前記先端短絡スタブ
との接続部に接続される局部発振信号の入力端子と、を
有する周波数変換用ミクサであって、前記先端開放スタ
ブが、概ね局部発振信号の波長の４分の１に相当する電
気長を有し、かつ、当該周波数変換用ミクサの入出力イ
ンピーダンスに比して低い特性インピーダンスを有し、
前記先端短絡スタブが、概ね局部発振信号の波長の４分
の１に相当する電気長を有し、かつ、当該周波数変換用
ミクサの入出力インピーダンスに比して高い特性インピ
ーダンスを有することを特徴とするものである。

【００１５】請求項２記載の発明は、ミクサ用ダイオー
ドと、このミクサ用ダイオードの一端に設けられた先端
開放スタブと、このミクサ用ダイオードの他端に設けら
れた先端短絡スタブと、前記ミクサ用ダイオードと前記
先端開放スタブとの接続点に接続される中間周波数信号
の入出力端子及び高周波信号の入出力端子と、前記ミク
サ用ダイオードと前記先端短絡スタブとの接続部に接続
される局部発振信号の入力端子と、を有する周波数変換
用ミクサであって、前記先端開放スタブが、概ね局部発
振信号の波長の４分の１に相当する電気長を有し、か
つ、当該周波数変換用ミクサの入出力インピーダンスに
比して高い特性インピーダンスを有し、前記先端短絡ス
タブが、概ね局部発振信号の波長の４分の１に相当する
電気長を有し、かつ、当該周波数変換用ミクサの入出力
インピーダンスに比して低い特性インピーダンスを有す
ることを特徴とするものである。

【００１６】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の周波数変換用ミクサであって、前記ミクサ用ダイ
オードは、互いのアノードが他方のカソードに接続され
た一対のダイオードで構成されるアンチパラレルダイオ
ードペアであることを特徴とするものである。

【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
何れか１項記載の周波数変換用ミクサであって、前記ミ
クサ用ダイオードと前記先端開放スタブとの接続点と、
前記中間周波数信号の入出力端子との間に、前記中間周
波数信号の通過を許容し、かつ、前記高周波信号の通過
を阻止するフィルタを備えることを特徴とするものであ
る。

【００１８】請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の
何れか１項記載の周波数変換用ミクサであって、前記ミ
クサ用ダイオードと前記先端開放スタブとの接続点と、
前記高周波信号の入出力端子との間に、前記高周波信号
の通過を許容し、かつ、前記中間周波数信号の通過、お
よび前記局部発振信号の通過を阻止するフィルタを備え
ることを特徴とするものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、図１乃至図
３を参照して、本発明の実施の形態１について説明す
る。図１は本発明の実施の形態１である基本波ミクサの
ブロック図を示す。本実施形態の基本波ミクサは、中間
周波数信号（ＩＦ信号）を高周波信号（ＲＦ信号）に変
換して出力する送信ミキサ、或いは、受信したＲＦ信号
を信号処理の可能なＩＦ信号に変換する受信ミキサとし
て機能することができる。

【００２０】図１において、１０はミクサ用ダイオー
ド、１２は高インピーダンス先端短絡スタブ、１３は低
インピーダンス先端開放スタブである。また、Ｐ１は局
部発振信号（ＬＯ信号）の供給を受ける入力端子、Ｐ２
はＩＦ信号用の入出力端子、Ｐ３はＲＦ信号用の入出力
端子である。

【００２１】入力端子Ｐ１とミクサ用ダイオード１０と
の間には接続点Ｐ１１が設けられている。先端短絡スタ
ブ１２は、その一端が接続点Ｐ１１に接続されていると
共に、その他端が接地されている。入出力端子Ｐ２，Ｐ
３とミクサ用ダイオード１０との間には接続点Ｐ１２が
設けられている。先端開放スタブ１３は、その一端が接
続点Ｐ１２に接続されており、その他端は開放状態とさ
れている。上述した先端短絡スタブ１２、および先端開
放スタブ１３は、共に、ＬＯ信号の波長λＬＯの１／４
にあたる電気長Ｌ、すなわち、λＬＯ／４で表される電
気長Ｌを有している。

【００２２】本実施形態の基本波ミクサは、入出力イン
ピーダンス（入出力端子Ｐ２、Ｐ３におけるインピーダ
ンス）が、例えば５０Ω等の所定値となるように構成さ
れている。従来の周波数変換用ミクサにおいて、ミクサ
用ダイオード１０に接続される先端短絡スタブや先端開
放スタブには、一般に、その入出力インピーダンスと同
じインピーダンスが与えられていた。これに対して、本
実施形態において、先端短絡スタブ１２には、基本波ミ
クサの入出力インピーダンスに比して高いインピーダン
スが、また、先端開放スタブ１３にはその入出力インピ
ーダンスに比して低いインピーダンスが与えられてい
る。

【００２３】次に、本実施形態の基本波ミクサの動作に
ついて説明する。尚、以下の説明において、ＬＯ信号の
周波数はｆＬＯ、ＩＦ信号の周波数はｆＩＦ、ＲＦ信号
の周波数はｆＲＦとする。本実施形態の基本波ミクサ
は、ＬＯ信号の２次高調波成分（周波数２ｆＬＯの成
分）と周波数ｆＩＦの成分とが重畳することで生成され
る成分をＲＦ信号とする。従って、ＲＦ信号の周波数ｆ
ＲＦは、２ｆＬＯ＋ｆＩＦと表すことができる。

【００２４】本実施形態において、ＬＯ信号の周波数ｆ
ＬＯは、ＩＦ信号の周波数ｆＩＦに比して十分に大きな
値に設定されている。このため、ＲＦ信号の周波数ｆＲ
ＦはＬＯ信号の周波数ｆＬＯのほぼ２倍となる。

【００２５】上述の如く、先端短絡スタブ１２はλＬＯ
／４で表される電気長Ｌを有している。このため、接続
点Ｐ１１から観た先端短絡スタブ１２のインピーダンス
は、ＬＯ信号に対して開放、すなわち無限大となる。従
って、入力端子Ｐ１から入力されるＬＯ信号は、理想的
には先端短絡スタブ１２にリークせずに全てミクサ用ダ
イオード１０に入力される。

【００２６】ＲＦ信号の波長λＲＦは、ＬＯ信号の波長
λＬＯのほぼ１／２である。従って、先端短絡スタブ１
２の電気長Ｌは、ほぼＲＦ信号の波長λＲＦの１／２で
ある。このため、接続点Ｐ１１から観た先端短絡スタブ
１２のインピーダンスは、ＲＦ信号に対して短絡、すな
わちゼロとなる。従って、ミクサ用ダイオード１０から
接続点Ｐ１１に供給されるＲＦ信号はその殆どが先端短
絡スタブ１２によって反射され、入力端子Ｐ１側へはリ
ークしない。

【００２７】接続点Ｐ１２に接続される先端開放スタブ
１３は、ＬＯ信号の波長λＬＯの１／４にあたる電気長
Ｌ、すなわち、ＲＦ信号の波長λＲＦの１／２にあたる
電気長Ｌを有している。このため、接続点Ｐ１２から観
た先端開放スタブ１３のインピーダンスは、ＬＯ信号に
対して短絡となり、ＲＦ信号に対して開放となる。従っ
て、接続点Ｐ１２に導かれるＬＯ信号は、理想的には全
て先端開放スタブ１３で反射され、出力端子Ｐ３側へは
リークしない。一方、接続点Ｐ１２に導かれたＲＦ信号
は、先端開放スタブ１３に反射されることなく、効率良
く出力端子Ｐ３に導かれる。その結果、周波数ｆＬＯの
ＬＯ信号を基礎として、ＩＦ信号とＲＦ信号との間の周
波数変換が高いＤ／Ｕ比を保ちつつ実行される。

【００２８】本実施形態の基本波ミクサにおいて、ＬＯ
信号を効率良くミクサ用ダイオード１０に導くために
は、先端短絡スタブ１２がＬＯ信号に対して十分に大き
なインピーダンスを示すことが必要である。

【００２９】上述の如く、本実施形態の基本波ミクサに
おいて、先端短絡スタブ１２は、周波数ｆＬＯのＬＯ信
号に対しては無限大のインピーダンスを示す。しかしな
がら、ＬＯ信号の周波数が広帯域に掃引される場合は、
振動周波数が所定値ｆＬＯ（λＬＯ＝４Ｌで表される波
長に対応する周波数）から大きく外れた信号がＬＯ信号
として入力されることがある。先端短絡スタブ１２のイ
ンピーダンスは、ＬＯ信号の周波数がｆＬＯから外れる
に従って低下する。従って、周波数がｆＬＯから大きく
外れるＬＯ信号については、先端短絡スタブ１２が開放
とみなせなくなることがある。

【００３０】一般に負荷インピーダンスＺｂに、特性イ
ンピーダンスＺｏ、電気長Ｌの伝送線路が接続されてい
るとき、伝送線路を介して上記の負荷を観た場合のイン
ピーダンスＺａは下式で与えられる。尚、次式において
βは位相定数である。 Ｚａ＝Ｚｏ×（Ｚｂ＋ｊＺｏtanβＬ）／（Ｚｏ＋ｊＺｂtanβＬ） …(1)

【００３１】図１に示す構成において、先端短絡スタブ
１２の特性インピーダンスをＺｏとし、その先端にＺｂ
＝０の負荷インピーダンスが接続されていると考えた場
合、接続点Ｐ１１から先端短絡スタブ１２を観た際のイ
ンピーダンスは、次式の如く表すことができる。尚、次
式においてfは信号の周波数、cは光の速度である。 Ｚａ＝ｊＺｏtanβＬ ＝ｊＺｏtan（２πｆＬ／ｃ） …(2)

【００３２】図２は、上記（２）式の関係、すなわち、
接続点Ｐ１１から先端短絡スタブ１２を観た場合のイン
ピーダンスＺａと周波数ｆとの関係を、特性インピーダ
ンスＺｏをパラメータとして表したグラフを示す。具体
的には、図２中に破線で示す曲線は、先端短絡スタブ１
２が基本波ミクサの入出力インピーダンスと等しい特性
インピーダンスＺｏを有する場合に得られる関係を表
し、また、図２中に実線で示す曲線は、先端短絡スタブ
１２が基本波ミクサの入出力インピーダンスに比して大
きな所定の特性インピーダンスＺｏを有する場合に得ら
れる関係を表す。

【００３３】上記（２）式、或いは図２に示す結果によ
れば、先端短絡スタブ１２の電気長Ｌを一定とした場
合、その特性インピーダンスＺｏが大きいほど、接続点
Ｐ１１から観たインピーダンスが大きな値となることが
判る。換言すると、接続点Ｐ１１から観たインピーダン
スＺａの値が所定の高インピーダンス値を維持する周波
数帯域の幅Δｆは、先端短絡スタブ１２の特性インピー
ダンスＺｏが大きいほど広大となることが判る。

【００３４】上述の如く、本実施形態の基本波ミクサに
おいて、先端短絡スタブ１２には大きなインピーダンス
Ｚｏが付与されている。このため、本実施形態の基本波
ミクサによれば、先端短絡スタブ１２に通常のインピー
ダンス（基本波ミクサの入出力インピーダンスと同じイ
ンピーダンス）が与えられているものに比して、広い周
波数帯域にわたってＬＯ信号を効率的にミクサ用ダイオ
ード１０に向けて供給することができる。

【００３５】本実施形態の基本波ミクサにおいて、ＬＯ
信号を入出力端子Ｐ２，Ｐ３から適正に分離しておくた
めには、ＬＯ信号が先端開放スタブ１３によって効率良
く反射されること、すなわち、先端開放スタブ１３がＬ
Ｏ信号に対して十分に小さなインピーダンスを示すこと
が必要である。

【００３６】上述の如く、本実施形態の基本波ミクサに
おいて、先端開放スタブ１３は、周波数ｆＬＯのＬＯ信
号に対しては短絡状態とみなすことができる。しかしな
がら、先端開放スタブ１３のインピーダンスは、ＬＯ信
号の周波数がｆＬＯから外れるに従って上昇する。従っ
て、ＬＯ信号の周波数が広帯域に掃引され、その結果、
所定値ｆＬＯから大きく外れた周波数を有する信号がＬ
Ｏ信号として入力されると、先端開放スタブ１３が短絡
とみなせなくなることがある。この場合、ＬＯ信号が先
端短絡スタブ１３で全反射されなくなり、入出力端子Ｐ
２，Ｐ３へのＬＯ信号のリークが生ずるため、ＬＯ信号
のアイソレーション特性が劣化する。

【００３７】図１に示す構成において、先端開放スタブ
１３の特性インピーダンスをＺｏとし、その先端に無限
大の負荷インピーダンスＺｂが接続されていると考えた
場合、接続点Ｐ１２から先端開放スタブ１３を観た際の
インピーダンスは、上記（１）式に従って次式の如く表
すことができる。

【００３８】図３は、上記（３）式の関係、すなわち、
接続点Ｐ１２から先端開放スタブ１３を観た場合のイン
ピーダンスＺａと周波数ｆとの関係を、特性インピーダ
ンスＺｏをパラメータとして表したグラフを示す。具体
的には、図３中に破線で示す曲線は、先端短絡スタブ１
３が基本波ミクサの入出力インピーダンスと等しい特性
インピーダンスＺｏを有する場合に得られる関係を表
し、また、図３中に実線で示す曲線は、先端開放スタブ
１３が基本波ミクサの入出力インピーダンスに比して小
さな所定の特性インピーダンスＺｏを有する場合に得ら
れる関係を表す。

【００３９】上記（３）式、或いは図３に示す結果によ
れば、先端開放スタブ１３の電気長Ｌを一定とした場
合、その特性インピーダンスＺｏが小さいほど、接続点
Ｐ１２から観たインピーダンスが小さな値となることが
判る。換言すると、接続点Ｐ１２から観たインピーダン
スＺａの値が所定の低インピーダンス値を維持する周波
数帯域の幅Δｆは、先端開放スタブ１３の特性インピー
ダンスＺｏが小さいほど広大となることが判る。

【００４０】本実施形態の基本波ミクサにおいて、先端
開放スタブ１３には、上述の如く小さなインピーダンス
Ｚｏが付与されている。このため、本実施形態の基本波
ミクサによれば、先端開放スタブ１３に通常のインピー
ダンス（基本波ミクサの入出力インピーダンスと同じイ
ンピーダンス）が与えられているものに比して、広い周
波数帯域にわたってＬＯ信号のアイソレーション特性を
良好に維持することができる。

【００４１】尚、本実施形態の基本波ミクサは、ＲＦ信
号の変換損に現れる周波数依存性を抑制することに比べ
て、ＬＯ信号のアイソレーションの確保が強く要求され
る場合に好適なミクサである。

【００４２】実施の形態２．次に、図４乃至図６を参照
して、本発明の実施の形態２について説明する。図４は
本発明の実施の形態２である基本波ミクサのブロック図
を示す。本実施形態の基本波ミクサは、実施の形態１の
ミクサと同様に送信ミキサおよび受信ミキサの何れとし
ても使用することができる。尚、図４において、上記図
１に示す構成部分と同一の部分については、同一の符号
を付してその説明を省略または簡略する。

【００４３】図４において、１４は低インピーダンス先
端短絡スタブを、また、１５は高インピーダンス先端開
放スタブを示す。本実施形態において、先端短絡スタブ
１４には、基本波ミクサの入出力インピーダンスに比し
て低いインピーダンスが、また、先端開放スタブ１５に
はその入出力インピーダンスに比して高いインピーダン
スが与えられている。これらのスタブ１４，１５には、
実施の形態１におけるスタブ１２，１３の電気長Ｌと同
じ電気長Ｌ、すなわち、λＬＯ／４、或いはλＲＦ／２
で表される電気長Ｌが与えられている。

【００４４】次に、本実施形態の基本波ミクサの動作に
ついて説明する。本実施形態において、先端短絡スタブ
１４および先端開放スタブ１５は、所定周波数ｆＬＯの
ＬＯ信号（λＬＯ＝４Ｌで表される波長に対応するＬＯ
信号）に対して、および所定周波数ｆＲＦのＲＦ信号
（λＲＦ＝２Ｌで表される波長に対応するＲＦ信号）に
対して、実施の形態１におけるスタブ１２，１３と同様
に動作する。従って、本実施形態の基本波ミクサによれ
ば、実施の形態１の基本波ミクサと同様に、周波数ｆＬ
ＯのＬＯ信号を基礎として、ＩＦ信号とＲＦ信号との間
の周波数変換を高いＤ／Ｕ比を保ちつつ行うことができ
る。

【００４５】本実施形態の基本波ミクサにおいて、ＲＦ
信号を効率良く先端短絡スタブ１４で反射させるために
は、ＲＦ信号に対して先端短絡スタブ１４がゼロとみな
せる程度に小さなインピーダンスを示すことが必要であ
る。

【００４６】本実施形態の基本波ミクサにおいて、先端
短絡スタブ１４は、周波数ｆＲＦのＲＦ信号に対しては
十分に小さなインピーダンスを示す。しかしながら、送
受信信号の周波数が広帯域に掃引される場合は、周波数
が所定値ｆＲＦから大きく外れた信号がＲＦ信号として
先端短絡スタブ１４に導かれることがある。先端短絡ス
タブ１４のインピーダンスは、ＲＦ信号の周波数がｆＲ
Ｆから外れるに連れて増加する。従って、周波数がｆＲ
Ｆから大きく外れるＲＦ信号については、先端短絡スタ
ブ１４が短絡とみなせなくなることがある。

【００４７】図４に示す構成において、先端短絡スタブ
１４の特性インピーダンスをＺｏとし、その先端にＺｂ
＝０の負荷インピーダンスが接続されていると考えた場
合、接続点Ｐ１１から先端短絡スタブ１４を観た際のイ
ンピーダンスは、上記（１）式に従って次式の如く表す
ことができる。 Ｚａ＝ｊＺｏtanβＬ ＝ｊＺｏtan（２πｆＬ／ｃ） …(4)

【００４８】図５は、上記（４）式の関係、すなわち、
接続点Ｐ１１から先端短絡スタブ１４を観た場合のイン
ピーダンスＺａと周波数ｆとの関係を示す。具体的に
は、図５中に破線で示す曲線は、先端短絡スタブ１４が
基本波ミクサの入出力インピーダンスと等しい特性イン
ピーダンスＺｏを有する場合に得られる関係を表し、ま
た、図５中に実線で示す曲線は、先端短絡スタブ１４が
基本波ミクサの入出力インピーダンスに比して小さな所
定の特性インピーダンスＺｏを有する場合に得られる関
係を表す。

【００４９】上記（４）式、或いは図５に示す関係によ
れば、先端短絡スタブ１４の電気長Ｌを一定とした場
合、その特性インピーダンスＺｏが小さいほど、接続点
Ｐ１１から観たインピーダンスが小さな値となることが
判る。換言すると、接続点Ｐ１１から観たインピーダン
スＺａの値が所定の低インピーダンス値を維持する周波
数帯域の幅Δｆは、先端短絡スタブ１４の特性インピー
ダンスＺｏが小さいほど広大となることが判る。

【００５０】上述の如く、本実施形態の基本波ミクサに
おいて、先端短絡スタブ１４には小さなインピーダンス
Ｚｏが付与されている。このため、本実施形態の基本波
ミクサによれば、先端短絡スタブ１４に通常のインピー
ダンス（基本波ミクサの入出力インピーダンスと同じイ
ンピーダンス）が与えられているものに比して、広い周
波数帯域にわたってＲＦ信号を効率的に先端短絡スタブ
１４によって反射することができる。

【００５１】本実施形態の基本波ミクサにおいて、ＲＦ
信号を効率良く入出力端子Ｐ３に導くためには、すなわ
ち、先端開放スタブ１５で反射されることによるＲＦ信
号の損失を抑制するためには、ＲＦ信号に対して、先端
開放スタブ１５が大きなインピーダンスを示すことが必
要である。

【００５２】本実施形態の基本波ミクサにおいて、先端
開放スタブ１５は、周波数ｆＲＦのＲＦ信号に対しては
開放状態とみなすことができる。しかしながら、先端開
放スタブ１５のインピーダンスは、ＲＦ信号の周波数が
ｆＲＦから外れるに従って低下する。従って、送受信信
号の周波数が広帯域に掃引され、その結果、所定値ｆＲ
Ｆから大きく外れた周波数を有する信号がＲＦ信号とし
て先端開放スタブ１５に導かれると、先端開放スタブ１
５が開放とみなせなくなることがある。この場合、ＲＦ
信号の１部が先端開放スタブ１５で反射されるため、Ｒ
Ｆ信号に大きな変換損が発生し易くなる。

【００５３】図４に示す構成において、先端開放スタブ
１５の特性インピーダンスをＺｏとし、その先端に無限
大の負荷インピーダンスＺｂが接続されていると考えた
場合、接続点Ｐ１２から先端開放スタブ１５を観た際の
インピーダンスは、上記（１）式に従って次式の如く表
すことができる。

【００５４】図６は、上記（５）式の関係、すなわち、
接続点Ｐ１２から先端開放スタブ１５を観た場合のイン
ピーダンスＺａと周波数ｆとの関係を示す。具体的に
は、図５中に破線で示す曲線は、先端開放スタブ１５が
基本波ミクサの入出力インピーダンスと等しい特性イン
ピーダンスＺｏを有する場合に得られる関係を表し、ま
た、図５中に実線で示す曲線は、先端開放スタブ１５が
基本波ミクサの入出力インピーダンスに比して大きな所
定の特性インピーダンスＺｏを有する場合に得られる関
係を表す。

【００５５】上記（５）式、或いは図６に示す結果によ
れば、先端開放スタブ１５の電気長Ｌを一定とした場
合、その特性インピーダンスＺｏが大きいほど、接続点
Ｐ１２から観たインピーダンスが大きな値となることが
判る。換言すると、接続点Ｐ１２から観たインピーダン
スＺａの値が所定の高インピーダンス値を維持する周波
数帯域の幅Δｆは、先端開放スタブ１５の特性インピー
ダンスＺｏが大きいほど広大となることが判る。

【００５６】本実施形態の基本波ミクサにおいて、先端
開放スタブ１５には、上述の如く大きなインピーダンス
Ｚｏが付与されている。このため、本実施形態の基本波
ミクサによれば、先端開放スタブ１５に通常のインピー
ダンス（基本波ミクサの入出力インピーダンスと同じイ
ンピーダンス）が与えられているものに比して、広い周
波数帯域にわたってＲＦ信号の変換損を十分に小さな値
に抑制し、良好な周波数特性を確保することができる。

【００５７】尚、本実施形態の基本波ミクサは、ＬＯ信
号のアイソレーションの確保に比べて、ＲＦ信号の変換
損を抑制することが強く要求される場合に好適なミクサ
である。

【００５８】実施の形態３．次に、図７を参照して、本
発明の実施の形態３について説明する。図７は本発明の
実施の形態３である偶高調波ミクサのブロック図を示
す。本実施形態の偶高調波ミクサは、実施の形態１また
は２の基本波ミクサと同様に送信ミキサおよび受信ミキ
サの何れとしても使用することができる。尚、図７にお
いて、上記図１に示す構成部分と同一の部分について
は、同一の符号を付してその説明を省略または簡略す
る。

【００５９】図７において、１６，１７はアンチパラレ
ルダイオードペアを構成するダイオードを示す。ダイオ
ード１６および１７は、それぞれのアノードが、他方の
カソードと導通するように接続されている。アンチパラ
レルダイオードペア１６，１７によれば、接続点Ｐ１１
とＰ１２との間に生ずるＬＯ信号の偶数倍波、すなわ
ち、周波数２ｆＬＯ、４ｆＬＯ、・・の成分を有効に抑
制することができる。

【００６０】以下、本実施形態の偶高調波ミクサの動作
について説明する。本実施形態において、先端短絡スタ
ブ１４および先端開放スタブ１５は、実施の形態１の場
合と同様に動作する。従って、本実施形態の基本波ミク
サによれば、実施の形態１の基本波ミクサと同様に、周
波数ｆＬＯのＬＯ信号を基礎として、周波数ｆＩＦと周
波数ｆＲＦ（＝２ｆＬＯ＋ｆＩＦ）との周波数変換を行
うことができる。

【００６１】入力端子Ｐ１から偶高調波ミクサに対して
ＬＯ信号が供給されると、接続点Ｐ１１とＰ１２との間
に、周波数ｆＬＯの成分や、周波数ｆＲＦの成分と共
に、ＬＯ信号の高周波成分が発生する。ＬＯ信号の高調
波成分のうち、２倍波の周波数２ｆＬＯは、ＲＦ信号の
周波数ｆＲＦ＝２ｆＬＯ＋ｆＩＦと近似している。従っ
て、入出力端子Ｐ３に２倍波の成分が現れると、その成
分とＲＦ信号とを分離することが困難である。

【００６２】本実施形態の偶高調波ミクサによれば、ア
ンチパラレルダイオードペア１６，１７によって、ＬＯ
信号の２倍波の出力電力を抑制することができる。この
ため、本実施形態の偶高調波ミクサによれば、入出力端
子Ｐ３にＬＯ信号の２倍波に比して十分に大きな電力を
持つＲＦ信号を導くことができる。従って、本実施形態
の偶高調波ミクサによれば、安価な帯域通過フィルタ等
を用いて、ＲＦ信号を精度良く取り出すことができる。

【００６３】ところで、上記の実施形態においては、実
施の形態１の基本波ミクサにアンチパラレルダイオード
ペア１６，１７を組み合わせることとしているが、本発
明の構成はこれに限定されるものではなく、実施の形態
２の基本波ミクサにアンチパラレルダイオードペア１
６，１７を組み合わせることとしてもよい。

【００６４】実施の形態４．次に、図８を参照して、本
発明の実施の形態４について説明する。図８は本発明の
実施の形態４である偶高調波ミクサのブロック図を示
す。本実施形態の偶高調波ミクサは、実施の形態１、２
または３の基本波ミクサと同様に送信ミキサおよび受信
ミキサの何れとしても使用することができる。尚、図８
において、上記図１または図７に示す構成部分と同一の
部分については、同一の符号を付してその説明を省略ま
たは簡略する。

【００６５】図８において、１８はＲＦ信号を遮断する
ためのフィルタを示す。フィルタ１８によれば、入出力
端子Ｐ２へのＲＦ信号のリークを抑制することができ
る。このため、本実施形態の偶高調波ミクサによれば、
ＬＯ信号を基礎として生成されたＲＦ信号を効率良く出
力端子Ｐ３から出力することができる。従って、本実施
形態のミクサによれば、実施の形態１，２または３のミ
クサと比較して変換損を更に改善することができる。

【００６６】ところで、上記の実施形態においては、実
施の形態１の基本波ミクサにアンチパラレルダイオード
ペア１６，１７と、フィルタ１８とを組み合わせること
としているが、本発明の構成はこれに限定されるもので
はなく、実施の形態２の基本波ミクサにフィルタ１８等
を組み合わせることとしてもよい。

【００６７】実施の形態５．次に、図９を参照して、本
発明の実施の形態５について説明する。図９は本発明の
実施の形態４である偶高調波ミクサのブロック図を示
す。本実施形態の偶高調波ミクサは、実施の形態１、
２、３または４の基本波ミクサと同様に送信ミキサおよ
び受信ミキサの何れとしても使用することができる。
尚、図９において、上記図１または図７に示す構成部分
と同一の部分については、同一の符号を付してその説明
を省略または簡略する。

【００６８】図９において、１９および２０はＲＦ信号
の通過を許容し、ＩＦ信号の通過、およびＬＯ信号の通
過を阻止するフィルタを示す。フィルタ１９，２０によ
れば、入出力端子Ｐ３へのＬＯ信号およびＩＦ信号リー
クを抑制しつつ、ＲＦ信号を効率良く入出力端子Ｐ３に
導くことができる。また、本実施形態の偶高調波ミクサ
によれば、実施の形態３の場合と同様に、アンチパラレ
ルダイオードペア１６，１７によってＬＯ信号の２倍波
を有効に抑制することができる。このため、本実施形態
の偶高調波ミクサによれば、ＬＯ信号を基礎として生成
されたＲＦ信号を、高いＤ／Ｕ比で効率良く出力端子Ｐ
３から出力することができる。

【００６９】ところで、上記の実施形態においては、実
施の形態１の基本波ミクサにアンチパラレルダイオード
ペア１６，１７と、フィルタ１９，２０とを組み合わせ
ることとしているが、本発明の構成はこれに限定される
ものではなく、実施の形態２の基本波ミクサにフィルタ
１９，２０等を組み合わせることとしてもよい。

【００７０】また、上記の実施形態においては、接続点
Ｐ１２と入出力端子Ｐ２との間にフィルタ１８を挿入し
ないこととしているが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、実施の形態４の場合と同様に、入出力端子Ｐ
２２の後段にフィルタ１８を挿入することとしてもよ
い。

【００７１】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。請求項１
記載の発明によれば、先端短絡スタブおよび前端開放ス
タブが、それぞれ局部発振信号の波長のほぼ１／４の電
気長を有するため、中間周波数信号の入出力端子や高周
波信号の入出力端子から、局部発振信号を良好に分離す
ることができる。また、本発明によれば、先端短絡スタ
ブの特性インピーダンスが周波数変換ミクサの入出力イ
ンピーダンスに比して高く、かつ、先端開放スタブのイ
ンピーダンスがその入出力インピーダンスに比して低い
ため、局部発振信号の分離特性（アイソレーション特
性）を広い周波数範囲にわたって良好に維持することが
できる。従って、本発明によれば、広い周波数帯域にわ
たる局部発振周波数に対して安定に動作する周波数変換
用ミクサを実現することができる。

【００７２】請求項２記載の発明によれば、先端短絡ス
タブおよび先端開放スタブが、それぞれ高周波信号の波
長のほぼ１／２の電気長を有するため、局部発振信号を
基礎として生成される高周波信号を効率良く入出力端子
から取り出すことができる。また、本発明によれば、先
端短絡スタブの特性インピーダンスが周波数変換ミクサ
の入出力インピーダンスに比して低く、かつ、先端開放
スタブのインピーダンスがその入出力インピーダンスに
比して高いため、高周波信号の変換損を広い周波数範囲
にわたって小さく抑制することができる。従って、本発
明によれば、広い周波数帯域にわたって効率よく動作す
る周波数変換用ミクサを実現することができる。

【００７３】請求項３記載の発明によれば、ミクサ用ダ
イオードをアンチパラレルダイオードペアで構成したの
で、局部発振信号の２倍波を十分に抑制することができ
る。このため、本発明によれば、高周波信号の入出力端
子から、優れたＤ／Ｕ比で高周波信号を取り出すことが
できる。

【００７４】請求項４記載の発明によれば、ミクサ用ダ
イオードと先端開放スタブとの接続部と、中間周波数信
号の入出力端子との間に、高周波信号の通過を阻止する
フィルタが配置されているため、高周波信号のリークを
抑制することができる。従って、本発明によれば、変換
損の小さい周波数変換用ミクサを実現することができ
る。

【００７５】請求項５記載の発明によれば、ミクサ用ダ
イオードと先端開放スタブとの接続部と、高周波信号の
入出力端子との間に、中間周波数信号および局部発振信
号の通過を阻止するフィルタが配置されている。このた
め、本発明によれば、中間周波数信号や局部発振信号の
リークを抑制して、優れたＤ／Ｕ比で高周波信号を取り
出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１の基本波ミクサのブロ
ック図である。

【図２】 図１に示す接続点Ｐ１１から観た先端短絡ス
タブのインピーダンスと周波数との関係を、先端短絡ス
タブ自身の特性インピーダンスをパラメータとして表し
たグラフである。

【図３】 図１に示す接続点Ｐ１２から観た先端開放ス
タブのインピーダンスと周波数との関係を、先端開放ス
タブ自身の特性インピーダンスをパラメータとして表し
たグラフである。

【図４】 本発明の実施の形態２の基本波ミクサのブロ
ック図である。

【図５】 図４に示す接続点Ｐ１１から観た先端短絡ス
タブのインピーダンスと周波数との関係を、先端短絡ス
タブ自身の特性インピーダンスをパラメータとして表し
たグラフである。

【図６】 図４に示す接続点Ｐ１２から観た先端開放ス
タブのインピーダンスと周波数との関係を、先端開放ス
タブ自身の特性インピーダンスをパラメータとして表し
たグラフである。

【図７】 本発明の実施の形態３の偶高調波ミクサのブ
ロック図である。

【図８】 本発明の実施の形態４の偶高調波ミクサのブ
ロック図である。

【図９】 本発明の実施の形態５の偶高調波ミクサのブ
ロック図である。

【図１０】 従来の偶高調波ミクサのブロック図であ
る。

【符号の説明】

１０ ミクサ用ダイオード、 １２；１４ 先端短絡
スタブ、 １３；１５ 先端開放スタブ、 １６，
１７ アンチパラレルダイオードペア、 １８；１
９，２０ フィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 明夫 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４−78203（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03D 7/02 H03D 9/06

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ミクサ用ダイオードと、このミクサ用ダ
   イオードの一端に設けられた先端開放スタブと、このミ
   クサ用ダイオードの他端に設けられた先端短絡スタブ
   と、前記ミクサ用ダイオードと前記先端開放スタブとの
   接続点に接続される中間周波数信号の入出力端子及び高
   周波信号の入出力端子と、前記ミクサ用ダイオードと前
   記先端短絡スタブとの接続部に接続される局部発振信号
   の入力端子と、を有する周波数変換用ミクサであって、 前記先端開放スタブが、概ね局部発振信号の波長の４分
   の１に相当する電気長を有し、かつ、当該周波数変換用
   ミクサの入出力インピーダンスに比して低い特性インピ
   ーダンスを有し、 前記先端短絡スタブが、概ね局部発振信号の波長の４分
   の１に相当する電気長を有し、かつ、当該周波数変換用
   ミクサの入出力インピーダンスに比して高い特性インピ
   ーダンスを有することを特徴とする周波数変換用ミク
   サ。
2. 【請求項２】 ミクサ用ダイオードと、このミクサ用ダ
   イオードの一端に設けられた先端開放スタブと、このミ
   クサ用ダイオードの他端に設けられた先端短絡スタブ
   と、前記ミクサ用ダイオードと前記先端開放スタブとの
   接続点に接続される中間周波数信号の入出力端子及び高
   周波信号の入出力端子と、前記ミクサ用ダイオードと前
   記先端短絡スタブとの接続部に接続される局部発振信号
   の入力端子と、を有する周波数変換用ミクサであって、 前記先端開放スタブが、概ね高周波信号の波長の２分の
   １に相当する電気長を有し、かつ、当該周波数変換用ミ
   クサの入出力インピーダンスに比して高い特性インピー
   ダンスを有し、 前記先端短絡スタブが、概ね高周波信号の波長の２分の
   １に相当する電気長を有し、かつ、当該周波数変換用ミ
   クサの入出力インピーダンスに比して低い特性インピー
   ダンスを有することを特徴とする周波数変換用ミクサ。
3. 【請求項３】 前記ミクサ用ダイオードは、互いのアノ
   ードが他方のカソードに接続された一対のダイオードで
   構成されるアンチパラレルダイオードペアであることを
   特徴とする請求項１または２記載の周波数変換用ミク
   サ。
4. 【請求項４】 前記ミクサ用ダイオードと前記先端開放
   スタブとの接続点と、前記中間周波数信号の入出力端子
   との間に、前記中間周波数信号の通過を許容し、かつ、
   前記高周波信号の通過を阻止するフィルタを備えること
   を特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の周波数
   変換用ミクサ。
5. 【請求項５】 前記ミクサ用ダイオードと前記先端開放
   スタブとの接続点と、前記高周波信号の入出力端子との
   間に、前記高周波信号の通過を許容し、かつ、前記中間
   周波数信号の通過、および前記局部発振信号の通過を阻
   止するフィルタを備えることを特徴とする請求項１乃至
   ４の何れか１項記載の周波数変換用ミクサ。