JP3481330B2 - ５０ＧＨｚまでのスペクトル分析のための一体式バリウム−フェライト同調ミキサ - Google Patents
５０ＧＨｚまでのスペクトル分析のための一体式バリウム−フェライト同調ミキサInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気信号の検出および
／または測定を行うための電子機器に関し、特に、電気
信号の周波数スペクトルの検出および／または測定を行
うための電子機器に関する。詳細には、本発明の一実施
例は、スペクトル分析器として知られる電子機器で用い
るように特に適合可能な一体式バリウム−フェライト同
調ミキサを提供するものである。一実施態様では、その
ミキサは、26.5〜31GHzの周波数での第２高調波ミキシ
ングと31〜50GHzの周波数での第４高調波ミキシングと
を用いる偶数調波ミキサであることが望ましい。本発明
の一実施例によるミキサは、少なくとも１つの追加のバ
リウム−フェライト同調共振器と組み合わせて、約26.5
〜50GHzの周波数範囲にわたる同調に備えるバリウム−
フェライト同調共振器フィルタ・ミキサを形成すること
が可能なものである。 【０００２】 【従来の技術および発明が解決しようとする課題】一般
に、スペクトル分析器は、選択された周波数帯域にわた
る電気入力信号の電力および変調特性を表示する走査(s
canning)受信器である。広い周波数範囲（例えば、約0
〜40GHz）をカバーするために、入力信号は一般に低周
波部分と高周波部分とに分割される。この場合、入力信
号は、その入力信号の周波数に基づき、スペクトル分析
器の低周波信号処理部と高周波信号処理部との間で有効
に経路指定されることが望ましい。 【０００３】図１は、従来のスペクトル分析器の初期信
号処理回路を形成するスーパーヘテロダイン式受信器を
示すブロック図である。最初に、入力11（例えば、同軸
接続部）に加えられた全入力信号（例えば、約0(例えば
30Hz)〜40GHzの周波数範囲の信号）は、ステップ減衰器
12を通過してダイプレクサ13に送られ、そのダイプレク
サ13により、その入力信号が、ライン14上の低周波信号
処理部またはライン15上の高周波信号処理部へと選択的
に経路指定される。 【０００４】一方、低周波入力信号（例えば、26.5GHz
より低い周波数の入力信号）が、スペクトル分析器の低
周波信号処理部に加えられる。約0〜26.5GHzの入力信号
は、スペクトル分析のために、イットリウム−鉄−ガー
ネット（ＹＩＧ）同調型の掃引局部発振器（ＬＯ）18に
接続されたフロントエンド16（例えば、ヒューレット・
パッカード・カンパニー(Palo Alto, California)から
入手可能なスペクトル分析器HP8563E）へ単向二路通信
で送られる(diplex)。こうした低周波信号処理部につい
ては、本出願人による「ROUTING YIG-TUNED MIXER」(Ha
ssan Tanbakuchiが1993年7月20日出願)と題する同時係
属米国特許出願第08/094,833号に開示されている。な
お、上記文献については、その引用をもってその開示内
容を本明細書中に包含させたものとし、その詳細な説明
は省略することとする。 【０００５】他方、高周波入力信号（例えば、26.5GHz
を超える(例えば26.5〜40GHz)周波数のＲＦ(ミリメート
ル)入力信号が、同調可能バンドパスフィルタ21に通さ
れる。その通過後のＲＦ入力信号は、次いで固定減衰器
22（例えば6dB減衰器）を通過し、高調波ミキサ23によ
りダウンコンバートされる。高調波ミキサ23は、好適に
は、ＲＦ入力信号を、ＬＯ18により生成される信号と、
またはＬＯからの信号の高調波と組み合わせて、スペク
トル分析器の高周波分析回路（図示せず）による後続の
処理に適した周波数（例えば、321.4MHz）の所定のＩＦ
出力信号を生成するものとなる。 【０００６】更に詳細に考察すると、スペクトル分析測
定は、対象となる周波数範囲にわたりＬＯ信号周波数の
掃引を行うことにより高周波入力信号について実施さ
れ、これと同時に、所定のＩＦ周波数が監視される。図
３のグラフは、図１および図２に示す高調波ミキサ23に
よるダウンコンバート結果を示すものであり、ＬＯ周波
数とＲＦ周波数と所定のＩＦ周波数との間の関係を明示
するものである。図３において、縦軸は信号出力を表
し、横軸は信号周波数を表している。所定のＩＦ信号25
は、ＬＯ信号（即ち高調波）27とＲＦ入力信号29との差
に等しい周波数を有しており、ＬＯ信号周波数よりも低
い設定ＩＦ周波数を監視することによりＲＦ入力信号が
測定される（ｆRF＝(ｎ)ｆLO−ｆIF）ようになってい
る。しかし、ＬＯ信号周波数より高い画像ＲＦ信号
（ｆ’RF＝(ｎ)ｆLO＋ｆIF）は、監視されるＩＦ周波数
の信号もまた生成するものとなる。このアンビギュイテ
ィを解決するために、図１に示す同調可能バンドパスフ
ィルタ21は、図３の破線曲線31で示すようなｆRFを含む
周波数範囲にわたり同調可能バンドパスフィルタとして
働き、これによりｆ’RFの画像信号33が減衰する。従っ
て、図１に示す同調可能バンドパスフィルタ21の通過帯
域が掃引ＬＯ信号に追随してその通過帯域の中心周波数
がＬＯ周波数（即ち高調波）からＩＦ信号周波数だけ離
れなければならない。 【０００７】図１に示す同調可能バンドパスフィルタ21
は、不所望のミキシング結果がスペクトル分析器に表示
されないようにするのに不可欠なものである。ＹＩＧお
よびバリウム−フェライト等のフェリ磁性材料は、主と
して広帯域（マルチディケード）同調可能フィルタのた
めの磁気的な同調可能共振器として使用される。フィル
タリングは、ＲＦ信号を球状磁気共振器に磁気的に結合
することにより達成される。調整可能な電磁石の磁極ギ
ャップ内に球状磁気共振器を配置することにより、その
共振器の同調周波数を制御することが可能となる。球状
磁気共振器のフェリ磁性共振周波数は、次式の通りであ
る。 【０００８】 【数１】ｆr＝γ（Ｈ0±Ｈa） ここで、Ｈ0は電磁石により生成される外部からの印加
磁界の強度（Oeで表す）、Ｈaはフェリ磁性材料内にお
ける内部異方性磁界（Oeで表す）、γは磁気回転比（2.
8MHz／Oe）である。 【０００９】図１に示す同調可能バンドパスフィルタ21
は、２つの直交する半ループ導体間に各ループ軸の交点
に中心がくるように懸垂されたＹＩＧ球体からなるＹＩ
Ｇ同調共振器フィルタまたはプリセレクタとすることが
可能なものである。ＹＩＧ球体が磁化されていない場合
には、ＲＦ入力信号が半ループ間で伝達されることはな
い。これは、ＲＦ入力信号とＹＩＧ球体との間に相互作
用が存在せず、ループが互いに直交しているからであ
る。しかし、電磁石により生成される外部から印加され
たＤＣ磁界が半ループに直交する軸に沿って存在する場
合には、ＹＩＧ球体の双極子がＤＣ磁界と位置合わせさ
れて、ＹＩＧ球体に強力な正味(net)磁化Ｍが生成され
る。従って、入力側の半ループに加えられるＲＦ入力信
号は、外部から印加されるＤＣ磁界と直交する交番ＲＦ
磁界を生成し、これにより、ＹＩＧ球体の双極子がＲＦ
入力信号の周波数でＤＣ磁界のまわりで歳差運動を行う
ようになる。ＲＦ入力信号の周波数が、球状ＹＩＧ共振
器の双極子の共振周波数と等しいか、あるいは極めて近
い場合、歳差運動の周波数は、ＲＦ入力信号の周波数と
等しくなる。 【００１０】即ち、ｆrまたはｆrに近い周波数のＲＦ入
力信号が入力側の半ループに加えられた場合にＹＩＧ材
料がフェリ磁性共振を呈し、その結果、歳差運動を行う
双極子により、外部から印加されるＤＣ磁界に直交する
平面内にＲＦ入力信号周波数で回転する、円形に分極し
た磁界が生成されるようになる。この回転する磁界は、
出力側の半ループに結合しており、その出力側の半ルー
プは、共振周波数ｆrにおいて、ＲＦ入力信号から90゜
だけ移相されたＲＦ信号を含んでいる。 【００１１】従って、ＹＩＧ同調共振器フィルタはジャ
イレータとして働く。ＹＩＧ同調共振器フィルタを介し
た一方向における移相は、他方向における移相と180゜
だけ異なるものとなる。双極子の共振周波数から少なか
らず偏差を生じたＲＦ入力信号はＹＩＧ球体には結合し
ないので、フィルタリング機能が達成される。 【００１２】共振の帯域幅は、かなり狭くすることが可
能であるので、ＹＩＧ共振器は、高選択性のＲＦ周波数
のバンドパスフィルタから構成される。このバンドパス
フィルタは、外部から印加されるＤＣ磁界の強度を変化
させることにより同調可能なものである。ＹＩＧ同調共
振器フィルタに関する典型的な負荷時の値Ｑは、100〜4
00の範囲である。 【００１３】一方、従来、ＹＩＧは、最高30GHzまで機
能する同調可能バンドパスフィルタにおいてフェリ磁性
材料として利用されてきた。更に、ＹＩＧは、挿入損お
よび共振外アイソレーション(off-resonance isolatio
n)の多少の劣化を伴って40GHzもの高周波数でも利用さ
れてきた。しかし、40GHzを超える帯域でのＹＩＧの利
用には厳しい制限がある。まず、ＹＩＧは、比較的低い
飽和磁化（即ち、≦1,750ガウス）を有するものであ
る。その結果として、ループ結合が、そうした高周波数
でＹＩＧ球状共振器との結合を行う効率の良い唯一のト
ポロジーとなる。しかし、自己共振周波数が40GHzを超
える結合ループを設計するには、球体の直径が0.2mm未
満であるといった、極めて小さい幾何学形状が必要にな
る。ループ結合係数は、球体の体積に比例し、結合ルー
プにより囲まれる面積に反比例するので、幾何学形状が
小さくなれば、結合係数が小さくなり（即ち、フィルタ
挿入損が増大し）、フィルタ帯域幅が狭くなる。 【００１４】40GHzを超える帯域でＹＩＧを利用する場
合のもう１つの制限は、その内部異方性磁界Ｈaが約100
〜200 Oeと弱いことにある。上記式によって明らかなよ
うに、30GHzを超える周波数にＹＩＧを同調させるため
には強磁界（例えば、＞10,000 Oe）が必要になる。こ
れは、言い替えると、電磁石の大電力消費および磁気飽
和という問題が生じることである。 【００１５】他方、26.5〜40GHzの周波数範囲をカバー
するループ結合型同調可能バンドパスフィルタにおける
フェリ磁性材料として、バリウム−フェライトが有効に
利用されてきた。バリウム−フェライトは、ドーピング
に応じて、7,500〜15,000 Oeの範囲にわたる内部異方性
磁界でうまく成長させることが可能なものである。ＹＩ
Ｇよりも強い内部異方性磁界により、バリウム−フェラ
イトフィルタは、電磁石に対する厳しい要件を緩和させ
て構成することが可能となる。例えば、ＹＩＧ共振器を
28GHzに同調させるのに必要な磁界と同じ磁界で、Ｈa＝
8,400 Oeのバリウム−フェライト共振器を50GHzに同調
させることができ、これにより、26.5〜50GHzの周波数
範囲がカバーされることになる。しかし、バリウム−フ
ェライトに対するループ結合は、ループの自己共振のた
め、40GHzを超える場合には適さない。 【００１６】また、バリウム−フェライト同調可能バン
ドパスフィルタは、導波管帯域における26.5〜75GHzの
範囲で動作することが知られている。例えば、導波管−
球体結合にアイリス結合を加えたものを用いて導波管バ
リウム−フェライト同調可能バンドパスフィルタが構成
される。米国特許第4,888,569号を参照されたい。こう
した同調可能バンドパスフィルタの性能については立証
されているが、導波管フィルタは、フィルタの動作をサ
ブオクターブの帯域（即ち、導波管の帯域幅）に制限す
るものとなる。また、導波管構造体は大きく、従って、
可搬式スペクトル分析器に組み込むのには適さない。更
に、26.5〜50GHzの動作を可能にするには、26〜40GHzお
よび40〜50GHzの各周波数範囲をカバーするように２つ
の切換式導波管フィルタ・ミキサが必要となる。 【００１７】図１に示す従来の回路には更に幾つかの欠
点がある。26.5〜40GHzの周波数範囲のＲＦ入力信号
は、プリセレクタとして使用される同調可能バンドパス
フィルタ21に単向二路通信で加えられる。フィルタリン
グされた信号は、固定減衰器22に送られ、高調波ミキサ
23に加えられる。その高調波ミキサ23において、その信
号がＹＩＧ同調型掃引局部発振器（ＬＯ）18の高調波と
ミキシングされて、所定のＩＦ出力信号が生成される。
同調可能バンドパスフィルタ21および高調波ミキサ23
は、同軸ケーブルによって分離されるので、フィルタと
ミキサとの間における不整合によるリップルを減少させ
るために固定減衰器22が必要になる。従って、スペクト
ル分析器の感度が大幅に低下することになる。 【００１８】更に、既知の導波管高調波ミキサ23の１つ
の概略を図２に示す。このミキサはテーパ状導波管24を
備えており、このテーパ状導波管24にＲＦ入力信号が加
えられる。 【００１９】テーパ状導波管24の入力におけるＲＦ入力
信号は、テーパ状導波管に沿って、そのテーパ状導波管
の高さが減少した出力まで伝搬する。この場合、テーパ
状導波管の一方の側には逆平行ダイオード対25が接続さ
れ、テーパ状導波管の他方の側には、インダクタＬおよ
びコンデンサＣからなるローパスフィルタ26が接続され
ている。ＬＯ信号は、同軸ＬＯ入力と、コンデンサ27
と、ローパスフィルタ26とを介して逆平行ダイオード対
25に入る。ＲＦ入力信号とのミキシングは、偶数調波ミ
キサとしての逆平行ダイオード対25において行われる。
逆平行ダイオード対25で生成される321.4MHzのＩＦ信号
は、インダクタ28およびコンデンサ27の単向二路通信効
果を利用して、ＩＦ出力ポートに単向二路通信で加えら
れる。このシングルエンデッド偶数調波ミキサは、２ｆ
LO＋ｆIFおよび２ｆLO−ｆIFの広帯域ＬＯノイズをＩＦ
周波数にミキシングしてしまうという欠点を有するもの
であり、これにより、スペクトル分析器の雑音指数が増
大することになる。 【００２０】 【課題を解決するための手段】本発明の一実施例によれ
ば、低周波入力信号が低周波出力に好適に経路指定さ
れ、同調可能バンドパスフィルタと画像強化型単一平衡
(image-enhanced, single-balanced)ミキサとを形成す
るように組み合わせられた４つのバリウム−フェライト
同調共振器に高周波入力信号が経路指定される、一体式
の経路指定バリウム−フェライト同調共振器フィルタ・
ミキサが提供される。電磁石が、４つのバリウム−フェ
ライト共振器にわたり均一なＤＣ磁界を生成して、その
共振器の共振周波数の同調を行う。第１のバリウム−フ
ェライト共振器は、第１フィルタステージとして働き、
３つのＰＩＮダイオードからなる経路指定回路と協働し
て、入力信号を低周波出力とフィルタ・ミキサの後続ス
テージとの何れかに経路指定する。第２のバリウム−フ
ェライト共振器は第２フィルタステージとして働く。第
３のバリウム−フェライト共振器は第３フィルタステー
ジとして働く。第４のバリウム−フェライト共振器は、
第４フィルタステージとして働き、また、偶数調波ミキ
シングが可能な、画像強化型単一平衡ミキサとしても働
く。そのミキサは、ＲＦ入力信号を掃引局部発振器（Ｌ
Ｏ）信号の高調波と組み合わせて、ＩＦ出力にＩＦ出力
信号を生成する。 【００２１】本発明の一実施例による一体式の経路指定
バリウム−フェライト同調共振器フィルタ・ミキサは、
可搬式スペクトル分析器における一層高い周波数のカバ
ーを提供するものである。一体式の経路指定バリウム−
フェライト同調共振器フィルタ・ミキサの典型的な実施
例の１つは、26.5〜50GHZの周波数範囲にわたって動作
し、50GHzの高性能可搬式スペクトル分析器における一
体式フロントエンドダウンコンバータを提供するものと
なる。 【００２２】 【実施例】本発明の好適実施例によれば、図１の各ブロ
ックに示すダイプレクサ13と同調可能バンドパスフィル
タ21と高調波ミキサ23が、本発明による経路指定バリウ
ム−フェライト同調共振器フィルタ・ミキサ回路を構成
し、これを、図４に包括的に符号100で示す。この経路
指定バリウム−フェライト同調可能共振器フィルタ・ミ
キサ回路100は、26.5〜50GHzのスペクトル分析が行える
ように、画像強化型単一平衡バリウム−フェライト同調
ミキサと一体化された、電子的に切り換えが行われるス
イッチ式バリウム−フェライト同調共振器フィルタから
構成されている。経路指定バリウム−フェライト同調共
振器フィルタ・ミキサ回路100は、ダイオードブリッジ
式ミキサ回路トポロジーを組み込んだものであり、好適
には、高レベルの集積化を採用する。経路指定バリウム
−フェライト同調共振器フィルタ・ミキサ回路100は、
例えば高性能可搬式スペクトル分析器に組み込むことが
可能である。 【００２３】図４に示すように、経路指定バリウム−フ
ェライト同調共振器フィルタ・ミキサ回路100は、経路
指定回路102と４つの球状バリウム−フェライト同調プ
リセレクタ104とからなり、この場合には、一体式ハイ
ブリッドＰＩＮダイオードスイッチと組み合わせられた
入力側バリウム−フェライト球体が、従来のダイプレク
サの代わりに用いられている。プリセレクタ104は、画
像および多重応答等の望ましくないミキシング結果を減
衰させるように選択性の高い同調可能バンドパスフィル
タとして機能する。第４のバリウム−フェライト球体と
関連して、モノリシックGaAsショットキダイオード集積
回路が、分離されたＩＦポート106を有する高効率の画
像強化型単一平衡バリウム−フェライト同調ミキサ105
として機能する。所望のミキシング結果を得るために、
プリセレクタ104は、ステップ減衰器12を介して入力118
に加えられるＲＦ入力信号の周波数と同調させられ、正
確な局部発振器（ＬＯ）信号がミキサ105に加えられ、
所望のミキシング高調波数に応じて、所定のＩＦ信号出
力がＩＦポート106から抽出される。 【００２４】ＲＦ入力信号は、経路指定バリウム−フェ
ライト同調共振器フィルタ・ミキサ回路100に接続さ
れ、３つのＰＩＮダイオードからなる一体式ハイブリッ
ドＰＩＮダイオードスイッチを用いてマイクロ波経路ま
たはミリメートル経路へと経路指定される。26.5GHz未
満で同調された場合、入力信号は、従来のフロントエン
ドコンポーネントを用いて処理される。26.5〜50GHzの
ＲＦ入力信号は、プリセレクタという形をとるバリウム
−フェライト同調可能バンドパスフィルタを介して経路
指定され、次いで、一体式の画像強化型単一平衡バリウ
ム−フェライト同調高調波ミキサ105を用いてダウンコ
ンバートされる。 【００２５】本発明の一実施例によれば、経路指定バリ
ウム−フェライト同調共振器フィルタ・ミキサ回路100
の高性能化および小型化を実現するために、異なる方法
が採用された。バリウム−フェライトの飽和磁化が強い
（即ち、＞3,700ガウス）ので、ループ結合構造の代替
策を利用して無共振で同調可能な50GHzまでのバンドパ
スフィルタ構造を提供することが可能である。詳細に
は、ストリップ線路−球体結合およびアイリス(iris)結
合（球体−球体）が採用される。その結果として、経路
指定バリウム−フェライト同調共振器フィルタ・ミキサ
回路100には、ストリップ線路−球体結合、アイリス結
合、低インダクタンスループ結合を含めて様々な結合構
造が取り入れられている。 【００２６】図４に示すように、経路指定バリウム−フ
ェライト同調共振器フィルタ・ミキサ回路100は好適に
は、入力共振器110と、第１の中間共振器112と、第２の
中間共振器114と、出力共振器116とを含むものとなる。
それら共振器110,112,114,116は、入力信号が加えられ
る入力118と、ＩＦポート106を備えたＩＦ出力120との
間に直列に接続される。好適には、入力118は、後述す
るように、低周波出力122にも接続される。入力118とＩ
Ｆ出力120と低周波出力122とは、同軸接続形態をとるこ
とが可能である。 【００２７】入力共振器110は、入力懸垂(suspended)ス
トリップ線路結合126とアイリス結合128との間に取り付
けられたバリウム−フェライト球体124を備えている。
共振器112は、アイリス結合128と低インダクタンス結合
ループ132との間に取り付けられたバリウム−フェライ
ト球体130を備えている。共振器114は、結合ループ132
とアイリス結合138との間に取り付けられたバリウム−
フェライト球体136を備えている。出力共振器116は、ア
イリス結合138と出力懸垂ストリップ線路結合142との間
に取り付けられたバリウム−フェライト球体140を備え
ている。懸垂ストリップ線路結合126,142および結合ル
ープ132は、それぞれ導電性を有するものである。 【００２８】図６に示すように、好適には、バリウム−
フェライト球体124,130は、アイリス結合128において周
囲で接着されるのが望ましい環状ホルダ129に取り付け
られ、また、バリウム−フェライト球体136,140は、ア
イリス結合138において周囲で接着されるのが望ましい
環状ホルダ139に取り付けられる。ホルダ129,139は、絶
縁性および非磁性を有するものである。ホルダ129,139
の構成に関する更なる詳細については、米国特許第4,88
8,569号に記載がある。なお、前記引用をもってその開
示内容の全てを本明細書中に組み込んだものとし、その
詳細な説明は省略する。 【００２９】図４に示すように、入力懸垂ストリップ線
路結合126は、入力118に接続された第１の端部を有して
いる。アイリス結合を用いて、バリウム−フェライト球
体124からバリウム−フェライト球体130への結合と、バ
リウム−フェライト球体136からバリウム−フェライト
球体140への結合とが行われる。可調整ホルダに球体が
配置された大部分のＹＩＧ同調可能バンドパスフィルタ
とは異なり、４つのバリウム−フェライト球体124,130,
136,140は全て磁気的に位置合わせされてフィルタアセ
ンブリ内にしっかりと据え付けられており、時間を浪費
する同調手順を排除し、一層コンパクトな構造を提供す
るようになっている。低インダクタンスループ結合は、
バリウム−フェライト球体130からバリウム−フェライ
ト球体136に信号を伝送する。出力懸垂ストリップ線路
結合142はＩＦ出力120に接続される。 【００３０】入力懸垂ストリップ線路結合126の第１の
端部が入力118に接続されると共に、入力懸垂ストリッ
プ線路結合126の第２の端部が好適には経路指定回路102
に接続される。一方、経路指定回路102は、例えば、199
3年7月20日に出願された前述の米国特許出願第08/094,8
33号で開示されているような低周波信号処理セクション
を接続することが可能な低周波出力122に、約0〜26.5GH
zの周波数範囲の入力信号を結合する。また、この経路
指定回路102は、約26.5GHzを超えるＲＦ入力信号を入力
懸垂ストリップ線路結合126からアイリス結合128へとバ
リウム−フェライト球体124により結合させる。経路指
定回路102については後に詳述することとする。高周波
信号だけしか処理されない代替実施例では、経路指定回
路102がなくなり、入力懸垂ストリップ線路結合126の第
２の端部がアース（共通）に接続される。 【００３１】図５および図６に示すように、外部ＤＣ磁
界Ｈ0が共振器110,112,114,116（図６ではバリウム−フ
ェライト球体124,130,136,140によりそれぞれを示すこ
ととする）に印加される。ＤＣ磁界Ｈ0は、コイル162を
備えた電磁石160により生成される。共振器110,112,11
4,116は、固定磁極片164と可調整磁極片166との間のギ
ャップ内に配置される。電磁石160のコイル162中を流れ
る電流を調節してＤＣ磁界Ｈ0の強度を変えることによ
り、共振器110,112,114,116の共振周波数が所望の周波
数範囲にわたって同調される。詳細には、ＤＣ磁界Ｈ0
が強くなると共振周波数が高くなる。 【００３２】図４に示す経路指定バリウム−フェライト
同調共振器フィルタ・ミキサ回路100の典型的な実施例
では、バリウム−フェライト球体124,130,136,140の直
径は、約0.3mmである。バリウム−フェライト球体124,1
30,136,140が取り付けられる、アイリス結合128,138の
それぞれのホルダ129,139は、サファイアから形成され
る。結合ループ132の半径は約0.205mmである。結合ルー
プ132の両端はアースに接続されている。 【００３３】動作時には、入力118で受信したＲＦ入力
信号により、電流が入力懸垂ストリップ線路結合126を
流れることになる。経路指定回路102を組み込んだ好適
実施例の場合には、例えば、周波数が約0〜26.5GHzの入
力信号が、入力懸垂ストリップ線路結合126から経路指
定回路102を介して低周波出力122に流れる。例えば、入
力信号が約26.5〜50GHzの周波数を有する場合には、そ
の結果として入力懸垂ストリップ線路結合126にＲＦ電
流が生じ、これにより、バリウム−フェライト球体124
の近傍にＲＦ磁界が生成される。バリウム−フェライト
球体124がなければ、ＲＦ磁界がアイリス結合128を介し
て結合されることはない。しかし、外部から加えられた
ＤＣ磁界Ｈ0によってバリウム−フェライト球体124がＲ
Ｆ入力信号の周波数と同一かまたはほぼ同一の共振周波
数を有するようになった場合には、そのＲＦ信号によ
り、バリウム−フェライト球体124の双極子が、そのＲ
Ｆ入力信号の周波数で歳差運動を行うようになる。その
双極子の歳差運動により、アイリス結合128を介して結
合され円形に分極したＲＦ磁界が生成される。バリウム
−フェライト球体124,130の共振周波数から外れている
場合には、アイリス結合128の直径が小さいことによ
り、入力懸垂ストリップ線路結合126から結合ループ132
へのエネルギーの結合が実質的に阻止される。従って、
共振器110は、バリウム−フェライト球体124の共振周波
数と同一かまたはほぼ同一の周波数を有するＲＦ信号を
通過させるものとなる。共振器112,114,116が同様に動
作して、選択性の高い同調可能ＲＦバンドパスフィルタ
が提供される。電磁石160のコイル162を通る電流の変化
に応答してＤＣ磁界Ｈ0を変化させることにより、共振
器110,112,114,116からなる同調可能バンドパスフィル
タの通過帯域が広い周波数範囲にわたって同調される。
このトポロジーを有する経路指定バリウム−フェライト
同調共振器フィルタ・ミキサ回路100は典型的には、13d
Bという挿入損と、200MHzという3dBの帯域幅とを有する
ものである。 【００３４】図４に示す経路指定バリウム−フェライト
同調共振器フィルタ・ミキサ回路100の実施例の場合、
出力共振器116は、画像強化型単一平衡バリウム−フェ
ライト同調ミキサ105も備えている。ＬＯ信号は、ＬＯ
入力194および同軸マーチャンドバラン(marchand balu
n)196を介してミキサ105に加えられる。ＬＯ入力194
は、図４に示すように、同軸接続という形態をとること
が可能なものである。ミキサ105のＩＦ出力信号は、Ｉ
Ｆポート106を備えたＩＦ出力120に現れる。ミキサ105
については、後に詳述することとする。まず最初に、経
路指定回路102について解説する。 【００３５】好適には、約0〜50GHzの連続掃引を達成す
るために、経路指定回路102は、図４に示すように、経
路指定バリウム−フェライト同調共振器フィルタ・ミキ
サ回路100におけるバリウム−フェライト同調共振器フ
ィルタの第１ステージと一体化されたハイブリッドＰＩ
Ｎダイオードスイッチから構成される。入力懸垂ストリ
ップ線路結合126が、集積コンデンサおよび２つのＰＩ
Ｎダイオードと関連して入力共振器110に対する結合構
造およびスイッチの両方として使用される。経路指定回
路102は、下記の回路構成を備え、以下に示すように所
望の低周波帯域と高周波帯域との交互のスイッチング動
作を提供する。 【００３６】図４に示すように、入力118に加えられた
入力信号は入力懸垂ストリップ線路結合126を介して伝
搬する。入力懸垂ストリップ線路結合126は、経路指定
回路102、および、それに関連する、第３のＰＩＮダイ
オードから構成されるバイアス回路網202と協動して低
損失電子スイッチを提供する。この電子スイッチは、後
に詳述するように、低周波入力信号を低周波出力122に
経路指定し、また、高周波入力信号のダウンコンバート
を行うためにその高周波入力信号を入力共振器110を介
してアイリス結合128に経路指定するものである。 【００３７】一方、例えば、約0〜26.5GHzの周波数範囲
の入力信号は、3.2dBの最大損失で低周波出力122に経路
指定される。また、約26.5〜50GHzの周波数範囲のＲＦ
入力信号は、入力懸垂ストリップ線路結合126により入
力共振器110に結合される。 【００３８】図４に示すように、経路指定回路102は、
入力懸垂ストリップ線路結合126の第２の端部と低周波
出力122との間に直列に接続された伝送ラインＴＬ1を備
えている。経路指定回路102はまた、その伝送ラインＴ
Ｌ1と並列に接続された集積コンデンサＣ1も備えてい
る。この集積コンデンサＣ1は、それ自体と並列をなし
伝送ラインＴＬ1とも並列をなす等価インダクタンスＬ
EQ（図４参照）を有している。経路指定回路102は更
に、集積コンデンサＣ1と直列に接続された第１のダイ
オードＤ1を備えており、このダイオードＤ1の一方は入
力懸垂ストリップ線路結合126と伝送ラインＴＬ1との接
合部に接続され、他方はアースに接続される。経路指定
回路102は更に、集積コンデンサＣ1と直列に接続された
第２のダイオードＤ2を備えており、このダイオードＤ2
の一方は伝送ラインＴＬ1と低周波出力122との接合部に
接続され、他方はアースに接続される。更に、経路指定
回路102は、バイアス回路網202も備えている。このバイ
アス回路網202は、集積コンデンサＣ1とダイオードＤ1
との接合部に接続された第１の端部を有する抵抗器Ｒ1
と、この抵抗器Ｒ1の第２の端部に接続された第１の端
部とアースに接続された第２の端部とを有する抵抗器Ｒ
2とを備えている。バイアス回路網202はまた、一方が集
積コンデンサＣ1とダイオードＤ2との接合部に接続さ
れ、他方が抵抗器Ｒ3の第１の端部に接続された、ダイ
オードＤ3も備えている。ダイオードＤ1,Ｄ2,Ｄ3は好適
にはＰＩＮダイオードとなる。バイアス回路網202は更
に、抵抗器Ｒ1,Ｒ2の接合部に接続された第１の端部
と、ダイオードＤ3および抵抗器Ｒ3の接合部に接続され
た第２の端部とを有する抵抗器Ｒ4も備えている。抵抗
器Ｒ3の第２の端部にバイアス電圧Ｖが選択的に接続さ
れ、抵抗器Ｒ1,Ｒ2,Ｒ4を介してダイオードＤ1,Ｄ2,Ｄ3
に同時に逆バイアスが加えられて「オフ」になる。それ
以外の場合であれば、入力118に入力信号が存在する際
にダイオードＤ1,Ｄ2が「オン」になる。 【００３９】動作時には、約0〜26.5GHzの低周波帯域入
力信号が、ダイオードＤ1,Ｄ2,Ｄ3にバイアスをかけて
「オフ」にすることにより低周波出力122に送られて、
低周波信号処理セクション（図示せず）へと送られる。
ダイオードＤ1,Ｄ2に逆バイアスをかけた場合には、入
力懸垂ストリップ線路結合126および伝送ラインＴＬ1の
インダクタンスとダイオードＤ1,Ｄ2の「オフ」静電容
量との組み合わせによりローパスフィルタが形成され
て、約0〜26.5GHzの入力信号が、後続の処理に備えて低
周波出力122に経路指定される。図７は、経路指定回路1
02の26.5GHzまでの典型的な挿入損を示すものである。 【００４０】約26.5〜50GHzの入力信号の場合には、ダ
イオードＤ1,Ｄ2に順バイアスが加えられて（「オン」
になり）、入力懸垂ストリップ線路結合126の第２の端
部において低インピーダンスが呈されることになる。ダ
イオードＤ1,Ｄ2を「オン」にすると、入力懸垂ストリ
ップ線路結合126を流れるＲＦ信号が、入力共振器110を
超えて即座に接地される。このＲＦ信号の接地により、
入力共振器110に入射する強力な水平ＲＦ磁界が生成さ
れる。加えられるＲＦ信号は、そのＲＦ周波数が入力共
振器110の同調共振周波数に等しい場合に入力共振器110
に結合する。印加されるＤＣ磁界Ｈ0を変化させること
により共振周波数を同調させて同調可能プリセレクタフ
ィルタを得る。これにより、ＲＦ入力信号をバリウム−
フェライト球体124に確実に効率良く結合させることが
できる。 【００４１】更に、詳細に考察すると、経路指定回路10
2は次のように機能する。入力118に加えられる約0〜26.
5GHzの周波数範囲の入力信号が、入力懸垂ストリップ線
路結合126を流れる。ダイオードＤ1,Ｄ2に逆バイアスが
かかる（「オフ」になる）と、ダイオードＤ1,Ｄ2の
「オフ」静電容量と入力懸垂ストリップ線路結合126お
よび伝送ラインＴＬ1のインダクタンスとの組み合わせ
により、好適には28GHzのカットオフ周波数を有する低
損失のローパスフィルタ形成される。 【００４２】入力信号の周波数が高くなって、例えば、
約100MHzを超えると、集積コンデンサＣ1のインピーダ
ンスが低下する。抵抗器Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3,Ｒ4は、入力信号
によりダイオードＤ1,Ｄ2,Ｄ3が「オン」にならないよ
うにダイオードＤ1,Ｄ2,Ｄ3に逆バイアスをかけるため
に必要なものである。抵抗器Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3,Ｒ4は、ダイ
オードＤ1,Ｄ2,Ｄ3に同時に逆バイアスをかけるための
分圧器として利用される。抵抗器Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3,Ｒ4は、
入力懸垂ストリップ線路結合126の第２の端部と伝送ラ
インＴＬ1との接合部における負荷として設けられる。
更に、ダイオードＤ3の「オフ」静電容量（即ち、ｃ≒
0.025pf）は、抵抗器Ｒ2,Ｒ3,Ｒ4により集積コンデンサ
Ｃ1に与えられる有効インピーダンスを増大させ、これ
により、入力信号に対する抵抗器Ｒ2,Ｒ3,Ｒ4の負荷効
果(loading effect)が小さくなる。 【００４３】周波数範囲が約26.5〜50GHzのＲＦ入力信
号の場合には、ダイオードＤ1,Ｄ2に順バイアスがかけ
られる（「オン」になる）。従って、ダイオードＤ1が
入力懸垂ストリップ線路結合126の第２の端部に生成す
るインピーダンスは極めて低いものとなり、このため、
ＲＦ入力信号がバリウム−フェライト球体124を介して
アイリス結合128に結合することになる。抵抗器Ｒ1がＲ
Ｆ入力信号に負荷をかけないようにするために、その幅
は20.0μmになるよう選択される。このように幅が狭い
と、抵抗器Ｒ1の電力取扱い能力が低くなる。従って、
ダイオードＤ1,Ｄ2を「オン」にするためにダイオード
Ｄ3が組み込まれ、その結果として、抵抗器Ｒ1に「オ
ン」電流は流れなくなる。 【００４４】低周波出力122は、集積コンデンサＣ1およ
びダイオードＤ1と、関連する相互接続インピーダンス
との直列の組み合わせに対して並列に未知のインピーダ
ンスに接続されるので、ダイオードＤ2がなければ、約2
6.5〜50GHzの周波数帯域内の或る周波数で並列共振が生
じる可能性がある。しかし、順バイアスのかかった
（「オン」になった）ダイオードＤ2が存在する場合に
は、集積コンデンサＣ1とダイオードＤ2の低い「オン」
抵抗との直列の組み合わせによって、低周波出力122に
接続された未知のインピーダンスに負荷がかけられるの
で、低周波出力122に接続された未知のインピーダンス
との集積コンデンサＣ1およびダイオードＤ1の並列共振
が完全に回避される。 【００４５】再び図４を参照する。経路指定バリウム−
フェライト同調共振器フィルタ・ミキサ回路100では、
共振器110,112,114,116を備えた４ステージ・４極式の
バリウム−フェライト同調バンドパスフィルタまたはプ
リセレクタ104を用いて、高度の選択性（65dBを超える
共振外アイソレーション）を達成している。約26.5〜50
MHzの周波数範囲のＲＦ入力信号は、プリセレクタ104の
第１、第２、第３ステージによりフィルタリングされて
第４ステージに加えられる。共振器116を備えた第４ス
テージは、第４のフィルタステージとしても画像強化型
単一平衡バリウム−フェライト同調ミキサ105としても
働いて、ＲＦ入力信号を所定のＩＦ出力信号へとダウン
コンバートする。 【００４６】図４は、プリセレクタ104の第４ステー
ジ、並びに画像強化型単一平衡バリウム−フェライト同
調ミキサ105の概略を示している。ミキサ105は、出力懸
垂ストリップ線路結合142を備えている。出力懸垂スト
リップ線路結合142は、ダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7を含
むダイオードブリッジを構成するモノリシックGaAsダイ
オード集積回路の近傍において第１の端部で終端してい
る。好適には、出力懸垂ストリップ線路結合142は、モ
ノリシックGaAsダイオード集積回路のビームリードから
なる。ダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7は好適には、出力懸
垂ストリップ線路結合142を形成するビームリードと一
体化されたショットキーダイオードとなる。 【００４７】図４に示すように、画像強化型単一平衡バ
リウム−フェライト同調ミキサ105は更に、出力懸垂ス
トリップ線路結合142の第２の端部に接続された第１の
端部と、ＬＯおよびＩＦダイプレクサ195の第１の端部
に接続された第２の端部とをそれぞれ有するインダクタ
Ｌ1を備えている。このミキサ105は更に、インダクタＬ
1の第１の端部と出力懸垂ストリップ線路結合142の第２
の端部との個々の接合部とアースとに接続されたコンデ
ンサＣ2を備えている。ミキサ105はまた、インダクタＬ
1の第２の端部とＬＯおよびＩＦダイプレクサ195の第１
の端部との個々の接合部とアースとに接続されたコンデ
ンサＣ3を備えている。ＬＯおよびＩＦダイプレクサ195
の第２の端部は、マーチャンドバラン196の第１の端部
に接続される。一層詳細には、ＬＯおよびＩＦダイプレ
クサ195のポート200は、マーチャンドバラン196の中心
導体に接続される。ＬＯおよびＩＦダイプレクサ195の
ポート200はまた、第２の伝送ラインＴＬ2およびインダ
クタＬ2を介してアースに直列に接続される。ＬＯおよ
びＩＦダイプレクサ195のポート201は、マーチャンドバ
ラン196の外部シールドに接続される。ＬＯおよびＩＦ
ダイプレクサ195のノード202は、第３の伝送ラインＴＬ
3と直列にノード204へと接続される。ＬＯおよびＩＦダ
イプレクサ195のノード203は、第４の伝送ラインＴＬ4
と直列にノード204へと接続される。ノード204は、ＩＦ
増幅器199によってＩＦポート106に直列に接続される。
マーチャンドバラン196の外部シールドはアースに接続
される。最後に、マーチャンドバラン196の第２の端部
がＬＯ入力194に接続される。 【００４８】マーチャンドバラン196は、ＬＯ入力194に
現れるＬＯ信号を平衡信号へと変換する。ＬＯおよびＩ
Ｆダイプレクサ195と、コンデンサＣ2,Ｃ3およびインダ
クタＬ1からなる14GHzのローパスフィルタとの組み合わ
せにより、マーチャンドバラン196の出力インピーダン
スがダイオード対Ｄ4,Ｄ5およびＤ6,Ｄ7に整合され、平
衡ＬＯ信号がミキサダイオードに送られることになる。
ダイオードＤ4,Ｄ7は、ＬＯ信号の正の半サイクルによ
り駆動される。逆に、ダイオードＤ5,Ｄ6は、ＬＯ信号
の負の半サイクルにより駆動される。 【００４９】ＬＯおよびＩＦダイプレクサ195は、ＬＯ
信号をダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7に経路指定し、その
ＬＯ信号からＩＦ出力信号を抽出する。ＬＯ信号は、Ｌ
Ｏ入力194からマーチャンドバラン196の中心導体に入
る。マーチャンドバラン196の中心導体は、ポート200で
ＬＯおよびＩＦダイプレクサ195に接続される。マーチ
ャンドバラン196の第２の端部における外部シールドは
接地され、また、ポート201でＬＯおよびＩＦダイプレ
クサ195に接続されたマーチャンドバラン196の外部シー
ルドの第１の端部はフロートされている。インダクタＬ
2および伝送ラインＴＬ2は、マーチャンドバラン196の
外部シールドがポート201でアースに対して生成するの
と同じインダクタンスをポート200で生成する。ポート2
00,201には平衡ＬＯ信号が流れる（即ち、それぞれ＋Ｖ
LO,−ＶLO）。伝送ラインＴＬ3,ＴＬ4は、ノード204が
ＬＯ信号に関する仮想アースになるように、ノード202,
203をノード204に接続する。伝送ラインＴＬ3,ＴＬ4の
長さは、ＬＯ周波数範囲の中心におけるλ／４になるよ
うに選択され、これにより、ノード204におけるインピ
ーダンスが仮想アースからノード202,203における開路
へと回転して、伝送ラインＴＬ3,ＴＬ4およびそれらの
ノード204における接続部による影響が有効に除去され
る。従って、ＬＯ信号は、最小の損失で、コンデンサＣ
2,Ｃ3およびインダクタＬ1からなる14GHzのローパスフ
ィルタに送られ、更にダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7へと
送られる。 【００５０】また、ＬＯおよびＩＦダイプレクサ195を
進行するＩＦ信号は、コモンモードでノード202,203に
達する。ポート200でＬＯおよびＩＦダイプレクサ195に
接続されたインダクタＬ2および伝送ラインＴＬ2の組み
合わせにより、ポート200でインピーダンスの変成が生
じ、これにより、ＩＦ周波数（例えば、3.9107GHz）で
ノード202に開路が生じることになる。また、ポート201
でＬＯおよびＩＦダイプレクサ195に接続されたマーチ
ャンドバラン196の外部シールドのインダクタンスを組
み合わせることにより、ポート201におけるインピーダ
ンス変成が生じ、これにより、ＩＦ周波数（例えば、3.
9107GHz）においてノード203に開路が生じることにな
る。従って、ＩＦ信号は、伝送ラインＴＬ3,ＴＬ4を介
してノード204へと流れ、ノード204からＩＦ増幅器199
を介してＩＦポート106へと流れる。また、ポート200,2
01に達するＩＦ信号は、コモンモードであり、従って、
マーチャンドバラン196内へ伝搬することはない。 【００５１】14GHzローパスフィルタは、26GHzを超える
信号に対して極めて低いインピーダンスを示すものであ
る。このインピーダンスにより、26GHz以上の全てのミ
キシング結果が反射されてダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7
へ再ミキシングために戻され、これにより、ミキシング
効率が改善される。 【００５２】バリウム−フェライト球体140は、アイリ
ス結合138を流れるＲＦ入力信号を、出力懸垂ストリッ
プ線路結合142中を流れるＲＦ電流へと変換する。バリ
ウム−フェライト球体140を備えたプリセレクタ104の第
４ステージからのＲＦ信号は、その球体の上に延びるモ
ノリシックGaAsダイオード集積回路のビームリードによ
り形成された出力懸垂ストリップ線路結合142に結合さ
れる。それらビームリードの第１の端部は、14GHzロー
パスフィルタを構成するコンデンサＣ2に接続され、ま
た第２の端部は、逆平行ダイオード対Ｄ4,Ｄ5および
Ｄ6,Ｄ7に接続される。前述のように、14GHzローパスフ
ィルタは、26GHzを超える周波数に対して極めて低いイ
ンピーダンスを示す。従って、結合されるＲＦ電流は、
コンデンサＣ2を介して逆平行ダイオード対Ｄ4,Ｄ5およ
びＤ6,Ｄ7へと流れる。このＲＦ電流は、ＬＯ入力194に
加えられるＬＯ信号と、または、ダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ
6,Ｄ7内のＬＯ信号の適当な高調波とミキシングされ、
これにより、ＩＦポート106に偶数調波ミキシング結果
が生成される。 【００５３】マーチャンドバラン196の中心導体に加え
られるＬＯ信号には、広帯域ノイズが含まれている。ポ
ート200におけるＬＯ信号およびそれに伴う広帯域ノイ
ズは、＋ＶLO＋Ｖnoiseであり、ポート201では、−ＶLO
−Ｖnoiseとなる。２ｆLO±ｆIFのＬＯ信号に伴う広帯
域ノイズは、逆平行ダイオード対Ｄ4,Ｄ5およびＤ6,Ｄ7
で効率的にＩＦ周波数に変換される。しかし、ダイオー
ド対Ｄ4,Ｄ5におけるノイズ信号は、ダイオード対Ｄ6,
Ｄ7におけるノイズ信号から180゜位相がずれているの
で、ダイオード対Ｄ4,Ｄ5およびＤ6,Ｄ7により周波数２
ｆLO±ｆIFのＩＦ周波数にダウンコンバートされるノイ
ズは位相が180゜ずれたものとなる。これらのノイズ信
号は、ノード203,204へと進んでノード204に達し、これ
により互いを相殺する(即ち、位相が180゜ずれてい
る)。従って、ＬＯ広帯域ノイズは、ＩＦ周波数に変換
されることはなく、スペクトル分析器の雑音指数に影響
を与えることもない。 【００５４】所望の高調波ミキシング結果（即ち、ｆIF
＝２ｎｆLO±ｆRF）は、プリセレクタ104をＲＦ入力信
号に同調させて、正確なＬＯ信号をミキサ105に加える
ことにより得られる。ＩＦポート106へと流れるミキシ
ング結果は、所定のＩＦ信号（例えば、ｆIF＝3.9107GH
z）だけである。 【００５５】ＬＯ信号は、マーチャンドバラン196と、
ＬＯおよびＩＦダイプレクサ195と、コンデンサＣ2,Ｃ3
およびインダクタＬ1からなる14GHzローパスフィルタと
を介して、画像強化型単一平衡バリウム−フェライト同
調ミキサ105に供給される。そのＬＯ電流の戻り経路
は、ダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7のアース側端部を通る
ものとなる。ＲＦ電流は、出力懸垂ストリップ線路結合
142を通って流れ、ダイオードブリッジＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7
でＬＯ信号とミキシングされる。また、ダイオードＤ4,
Ｄ5は、ＬＯ（−ＶLO）信号およびＲＦ信号に対して逆
平行をなしており、従って、ＲＦ電流の流れる方向に対
して周波数２ｎｆLO±ｆRFの偶数調波ミキシング結果を
生成する。 【００５６】ＬＯ電流は、ＬＯ信号の正の半サイクル中
にダイオードＤ4,Ｄ7を流れ、ＬＯ信号の負の半サイク
ル中にダイオードＤ5,Ｄ6を流れる。そのＬＯ電流は、
出力懸垂ストリップ線路結合142と直列をなし、それぞ
れのダイオード対に導通状態になるように交互に順バイ
アスをかける。ダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7の各々は、
時間と共に変化するコンダクタンスにより表現可能なも
のである。コンダクタンスｇ(ｔ)は、ＬＯ信号の正の半
サイクルにより駆動されるダイオードＤ4,Ｄ7の時間依
存性コンダクタンスを表している。これとは逆に、ダイ
オードＤ5,Ｄ6は、ＬＯ信号の負の半サイクルにより駆
動され、ｇ(ｔ＋Ｔ／２)で表される。ここで、ＴはＬＯ
信号の周期である。 【００５７】図４に示すように、ダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ
6,Ｄ7を通る電流は、以下の式により求められる。 【００５８】 【数２】 Ｉ1(ｔ)＝Ｖrf(ｔ)・ｇ(ｔ) Ｉ2(ｔ)＝−Ｖrf(ｔ)・ｇ(ｔ＋Ｔ／２) Ｉ3(ｔ)＝−Ｖrf(ｔ)・ｇ(ｔ＋Ｔ／２) Ｉ4(ｔ)＝Ｖrf(ｔ)・ｇ(ｔ) 上記式のフーリエ変換を行うことにより、ＬＯ信号と、
ＲＦ入力信号と、ミキシング結果の全ての組み合わせと
の周波数における電流の分析が可能になる。以下の式の
アスタリスク(*)記号は、たたみ込み関数を表してい
る。 【００５９】 【数３】Ｉ1(ｆ)＝Ｖrf(ｆ) * Ｇ(ｆ) Ｉ2(ｆ)＝−Ｖrf(ｆ) * Ｇ(ｆ)exp(ｊ２πｆＴ／２) Ｉ3(ｆ)＝−Ｖrf(ｆ) * Ｇ(ｆ)exp(ｊ２πｆＴ／２) Ｉ4(ｆ)＝Ｖrf(ｆ) * Ｇ(ｆ) 電流Ｉ1(ｆ),Ｉ2(ｆ),Ｉ3(ｆ),Ｉ4(ｆ)は、周波数領域
におけるＬＯ信号とＲＦ入力信号との間の考え得る全て
のミキシング結果を表している。 【００６０】電流Ｉ5(ｆ),Ｉ6(ｆ)は、それぞれダイオ
ード対Ｄ4,Ｄ7およびＤ5,Ｄ6からＩＦポート106へと流
れ込む電流であり、以下の式により表される。 【００６１】 【数４】 Ｉ5(ｆ)＝Ｉ6(ｆ)＝Ｖrf(ｆ) * Ｇ(ｆ)［１＋exp(ｊ２
πｆＴ／２)］ ＬＯが純粋な正弦信号であるスペクトル分析器の場合、
これらの式は以下の式に変形することができる。 【００６２】 【数５】 【００６３】ｆLO＝１／Ｔなので、式［１＋exp(ｊｎπ
ｆLOＴ)］は式［１＋exp(ｊｎπ)］となる。この式は、
ｎが奇数に相当する場合にはゼロに等しい実部を有し、
ｎが偶数である場合には２に等しい実部を有するもので
ある。従って、上記式は以下の式に変形することができ
る。 【００６４】 【数６】 【００６５】この最後の式から明らかなように、ＩＦポ
ート106に流入する電流の実部は、ＲＦ入力信号とミキ
シングされるＬＯ信号の偶数調波のみとなる。 【００６６】奇数調波ミキシング結果は相殺される。そ
の結果として、ミキサ105は、偶数調波ミキサとして働
く単一平衡ミキサとなる。 【００６７】経路指定回路102および画像強化型単一平
衡バリウム−フェライト同調ミキサ105の各構成要素の
パラメータ値は、経路指定バリウム−フェライト同調共
振器フィルタ・ミキサ回路100を動作させようとする周
波数範囲によって決まる。約0〜50GHzで動作させること
が意図された経路指定バリウム−フェライト同調共振器
フィルタ・ミキサ回路100の一実施例の場合には、各構
成要素は下記のパラメータ値を有している。 【００６８】コンデンサ：Ｃ1＝50.0 pf Ｃ2＝0.3 pf Ｃ3＝0.3 pf インダクタ：ＴＬ1＝0.1 nh ＴＬ2＝ＴＬ3＝ＴＬ4＝100Ω(10GHzでλ／４） Ｌ1＝0.2 nh Ｌ2＝0.1 nh 抵抗 ：Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ4＝10kΩ Ｒ3＝400Ω 正確なミキシング結果の選択は、問題となるＲＦ入力信
号の周波数にプリセレクタ104を同調させ、正確なＬＯ
信号周波数を選択することにより、実施される。図４に
関して言えば、第２高調波ミキシングの一例は以下の通
りとなる。 【００６９】ｆRF＝29.9107GHz(プリセレクタ104を29.9
107GHzに同調させる) ｆLO＝13GHz（第２高調波ミキシング） 奇数調波ミキシング結果(即ちｆIF＝(２ｎ＋１)ｆLO±
ｆRF)： ｎ＝０の場合、 13±29.9107GHz 16.9107GHz(逆平行ダイオード対Ｄ4,Ｄ5およびＤ6,Ｄ7
内を循環する) 42.9107GHz(逆平行ダイオード対Ｄ4,Ｄ5およびＤ6,Ｄ7
内を循環する) ｎ＝１の場合、 39GHz±29.9107GHz 68.9107GHz(逆平行ダイオード対Ｄ4,Ｄ5およびＤ6,Ｄ7
内を循環する) 9.0893GHz(逆平行ダイオード対Ｄ4,Ｄ5およびＤ6,Ｄ7内
を循環する) 偶数調波ミキシング結果(即ちｆIF＝２ｎｆLO±ｆRF)： ｎ＝１の場合、 ｜26±29.9107｜GHz 3.9107GHz(ＩＦポート106へ流れる) 54.9107GHz(ローパスフィルタＣ2,Ｌ1,Ｃ3により再循環
されてダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7に戻る) ｎ＝２の場合、 ｜52±29.9107｜GHz 81.9107GHz(ローパスフィルタＣ2,Ｌ1,Ｃ3により再循環
されてダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7に戻る) 22.0893GHz(ローパスフィルタＣ2,Ｌ1,Ｃ3により再循環
されてダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7に戻る) ｎ＝３,４,５，……，ｍの場合、結果は同じである。 【００７０】ミキサ変換効率を向上させるため、ＭＭＩ
Ｃ(モノリシックマイクロ波集積回路)乗算器・増幅器
(図示せず)を用いて3〜6.8GHzのＬＯ周波数を２倍にす
ることが望ましい。ＬＯ周波数が高くなることにより、
50GHzにおける「第４高調波」対「第８高調波」のミキ
シングが可能になる。従って、単一平衡型偶数調波ミキ
サ105は、好適には、6〜13.6GHzの局部発振器(3〜6.8GH
zの基本周波数が２倍にされたＬＯ)を用いて26〜50GHz
から3.9107GHzのＩＦへと信号をダウンコンバートする
ために利用される。 【００７１】ミキサ105は、２つの逆平行ダイオード対
Ｄ4,Ｄ5およびＤ6,Ｄ7を備え、プリセレクタ104の第４
のバリウム−フェライト球体140と一体化されている。
プリセレクタ104とミキサ105とを一体化することによ
り、それらプリセレクタおよびミキサ間の同軸ケーブル
をなくすことができる。これにより、それら構造間にお
ける不整合リップルが減少し、従って、振幅の精度が向
上する。同時に、一層高次のミキシング結果の一層良好
な制御を介してミキサ105の効率が改善される。 【００７２】26〜31GHzの周波数では、第２高調波ミキ
シングが用いられる。図８に示すように、第２高調波ミ
キシングのための経路指定回路102とプリセレクタ104と
ミキサ105とＩＦ増幅器199とにより、12dBという変換損
が達成される。31〜50GHzの周波数では、第４高調波ミ
キシングが用いられる。図９に示すように、第４高調波
ミキシングの場合には20dBという変換損が達成される。
経路指定バリウム−フェライト同調共振器フィルタ・画
像強化型単一平衡ミキサ回路100の２音歪み(two-tone d
istortion)は、一般に＋18dBを超える３次インタセプト
(ＴＯＩ)を伴う26GHz〜50GHzで測定された。 【００７３】経路指定バリウム−フェライト同調共振器
フィルタ・画像強化型単一平衡ミキサ回路100は、可搬
式スペクトル分析器に利用してノイズ下限の低い約0〜5
0GHzの連続掃引を提供することが望ましい。図１０は、
全周波数範囲の掃引時のスペクトル分析器の表示を示す
ものであり、表示されている平均ノイズレベルは、50Hz
で−135dBm/Hzとなっている。ＲＦ入力信号が最初にプ
リセレクタ104およびミキサ105に経路指定される26.5GH
zで、ノイズ下限の降下が見られる。また、図１１は、
経路指定バリウム−フェライト同調共振器フィルタ・画
像強化型単一平衡ミキサ回路100により得られる20MHz〜
50GHzの周波数応答を示している。 【００７４】上述の本発明の実施例は、様々な修正、変
更および調整を実施することが可能でなものであること
が理解されよう。例えば、経路指定バリウム−フェライ
ト同調共振器フィルタ・画像強化型単一平衡ミキサ回路
100は、単一の共振器から構成することが可能なもので
あり、この場合には、バリウム−フェライト球体124
が、入力懸垂ストリップ線路結合126と出力懸垂ストリ
ップ線路結合142との間に配設され、その他の共振構造
が排除されることになる。特許請求の範囲と等価の意味
および範囲に包まれる全てのものが本発明に包含される
よう意図している。 【００７５】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 【００７６】１．無線周波数(ＲＦ)入力における所与の
周波数を有するＲＦ入力信号に応じて同調可能なバンド
パスフィルタおよび画像強化型単一平衡ミキサを提供す
る周波数同調可能共振器フィルタ・ミキサであって、こ
のフィルタ・ミキサが、少なくとも１つの周波数同調可
能共振器であって、前記ＲＦ入力に結合され、前記ＲＦ
入力信号を受信する、入力懸垂ストリップライン結合
と、その入力懸垂ストリップ線路結合に近接配置された
フェリ磁性球体と、前記フェリ磁性球体に近接配置さ
れ、前記少なくとも１つの周波数同調可能共振器の共振
周波数が前記ＲＦ入力信号の所与の周波数に近接してい
る際に前記ＲＦ入力信号を受信する、第１の端部および
第２の端部を有する出力懸垂ストリップ線路結合とから
なる、前記少なくとも１つの周波数同調可能共振器と、
その少なくとも１つの周波数同調可能共振器にわたり均
一なＤＣ磁界を生成してその少なくとも１つの周波数同
調可能共振器の共振周波数の同調を行う電磁石と、前記
出力懸垂ストリップ線路結合の前記第１の端部に接続さ
れたダイオードブリッジと、第１の端部および第２の端
部を有し、その第１の端部が前記出力懸垂ストリップ線
路結合の前記第２の端部に接続された、ローパスフィル
タと、第１の端部および第２の端部とＩＦポートとを有
し、その第１の端部が前記ローパスフィルタの前記第２
の端部に接続された、局部発信器(ＬＯ)および中間周波
数(ＩＦ)ダイプレクサと、第１の端部および第２の端部
を有し、その第１の端部が前記ＬＯおよびＩＦダイプレ
クサの前記第２の端部に接続された、バランと、そのバ
ランの前記第２の端部に結合されてＬＯ信号を生成する
掃引ＬＯ入力とを備えており、前記ダイオードブリッジ
が、前記ＲＦ入力信号を前記ＬＯ信号の高調波と組み合
わせて、前記ＩＦポートにＩＦ出力信号を生成する、と
いうことを特徴とする、周波数同調可能共振器フィルタ
・ミキサ。 【００７７】２．低周波入力信号を低周波出力に経路指
定し、高周波入力信号を前記入力懸垂ストリップ線路結
合に経路指定する経路指定回路を更に備え、この経路指
定回路が、前記入力懸垂ストリップ線路結合と前記低周
波出力との間に直列に接続された、第１の端部および第
２の端部を有する伝送ラインと、入力懸垂ストリップ線
路結合と前記伝送ラインの前記第１の端部との接合部と
アースとの間に直列に接続された集積コンデンサおよび
第１のダイオードと、前記伝送ラインの第２の端部と前
記低周波出力との接合部とアースとの間に直列に接続さ
れた集積コンデンサおよび第２のダイオードと、バイア
ス回路網であって、前記集積コンデンサと前記第１のダ
イオードとの接合部に接続された第１の端部と第２の端
部とを有する第１の抵抗器と、その第１の抵抗器の前記
第２の端部に接続された第１の端部とアースに接続され
た第２の端部とを有する第２の抵抗器と、前記集積コン
デンサと前記第２のダイオードとの接合部と第３の抵抗
器の第１の端部との間に接続された第３のダイオード
と、前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器との接合部に
接続された第１の端部と、前記第３のダイオードと前記
第３の抵抗器との接合部に接続された第２の端部とを有
する、第４の抵抗器と、前記第３の抵抗器の第２の端部
に選択的に接続され、前記第１、第２、第３のダイオー
ドに同時にバイアスをかけて「オフ」にして低周波入力
信号を前記低周波出力に経路指定する、バイアス電圧と
から構成された、前記バイアス回路網とを備えている、
前項１記載の周波数同調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００７８】３．前記出力懸垂ストリップ線路結合が、
前記ダイオードブリッジに第１の端部で接続され、前記
ローパスフィルタの前記第１の端部に第２の端部で接続
されたビームリードからなる、前項１記載の周波数同調
可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００７９】４．前記ローパスフィルタが、第１および
第２のインダクタであって、出力懸垂ストリップ線路結
合の前記第２の端部に接続された第１の端部と、前記Ｌ
ＯおよびＩＦダイプレクサの前記第１の端部に接続され
た第２の端部とをそれぞれ有する、前記第１および第２
のインダクタと、その第１および第２のインダクタの前
記第１の端部と前記出力懸垂ストリップ線路結合の前記
第２の端部との各接合部とアースとの間に接続された第
２および第３のコンデンサと、前記第１および第２のイ
ンダクタの前記第２の端部と前記ＬＯおよびＩＦダイプ
レクサの前記第１の端部との各接合部とアースとの間に
接続された第４び第５のコンデンサとからなる、前項１
記載の周波数同調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００８０】５．前記バランが、前記掃引ＬＯ入力に第
１の端部で接続され、前記ＬＯおよびＩＦダイプレクサ
の前記第２の端部の第１のポートに第２の端部で接続さ
れた中心導体と、アースに第１の端部で接続され、前記
ＬＯおよびＩＦダイプレクサの前記第２の端部の第２の
ポートに第２の端部で接続された外部シールドとからな
るマーチャンドバランである、前項１記載の周波数同調
可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００８１】６．前記ＬＯおよびＩＦダイプレクサが、
前記ＬＯおよびＩＦダイプレクサの前記第１のポートと
アースとの間に接続された第２の伝送ラインおよびイン
ダクタと、前記ＬＯおよびＩＦダイプレクサの前記第１
のポートに結合され、第３の伝送ラインと直列に第２の
ノードに接続された第１のノードと、前記ＬＯおよびＩ
Ｆダイプレクサの前記第２のポートに結合され、第４の
伝送ラインと直列に前記第２のノードに接続された第３
のノードとを備えており、前記ＬＯおよびＩＦダイプレ
クサの前記第１および第３のノードが前記ローパスフィ
ルタの前記第２の端部に結合されており、前記ＬＯおよ
びＩＦダイプレクサの前記第２のノードが前記ＩＦポー
トに結合されており、これにより、広帯域ＬＯノイズが
除去されるようになっている、前項５記載の周波数同調
可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００８２】７．前記ＬＯおよびＩＦダイプレクサの前
記第２のノードがＩＦ増幅器の入力に結合され、そのＩ
Ｆ増幅器の出力が前記ＩＦポートに接続される、前項６
記載の周波数同調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００８３】８．前記ＲＦ入力に結合された入力と出力
とを有し、第１のフィルタステージを提供する、第２の
周波数同調可能共振器と、その第２の周波数同調可能共
振器の出力に結合された入力と出力とを有し、第２のフ
ィルタステージを提供する、第３の周波数同調可能共振
器と、その第３の周波数同調可能共振器の出力に結合さ
れた入力と出力とを有し、第３のフィルタステージを提
供する、第４の周波数同調可能共振器とを更に備え、前
記周波数同調可能共振器の共振周波数を同調させるため
にその周波数同調可能共振器にわたり均一なＤＣ磁界を
電磁石が生成し、前記少なくとも１つの周波数同調可能
共振器の前記出力懸垂ストリップ線路結合が、前記第４
の周波数同調可能共振器の出力に結合されて、第４のフ
ィルタステージ並びに画像強化型単一平衡ミキサが提供
される、前項１記載の周波数同調可能共振器フィルタ・
ミキサ。 【００８４】９．前記ＲＦ入力に結合された入力と出力
とを有し、第１のフィルタステージを提供する、第２の
周波数同調可能共振器と、その第２の周波数同調可能共
振器の出力に結合された入力と出力とを有し、第２のフ
ィルタステージを提供する、第３の周波数同調可能共振
器と、その第３の周波数同調可能共振器の出力に結合さ
れた入力と出力とを有し、第３のフィルタステージを提
供する、第４の周波数同調可能共振器とを更に備え、前
記周波数同調可能共振器の共振周波数を同調させるため
にその周波数同調可能共振器にわたり均一なＤＣ磁界を
電磁石が生成し、前記少なくとも１つの周波数同調可能
共振器の前記出力懸垂ストリップ線路結合が、前記第４
の周波数同調可能共振器の出力に結合されて、第４のフ
ィルタステージ並びに画像強化型単一平衡ミキサが提供
される、前項２記載の周波数同調可能共振器フィルタ・
ミキサ。 【００８５】１０．前記ＲＦ入力に結合された入力と出
力とを有し、第１のフィルタステージを提供する、第２
の周波数同調可能共振器と、その第２の周波数同調可能
共振器の出力に結合された入力と出力とを有し、第２の
フィルタステージを提供する、第３の周波数同調可能共
振器と、その第３の周波数同調可能共振器の出力に結合
された入力と出力とを有し、第３のフィルタステージを
提供する、第４の周波数同調可能共振器とを更に備え、
前記周波数同調可能共振器の共振周波数を同調させるた
めにその周波数同調可能共振器にわたり均一なＤＣ磁界
を電磁石が生成し、前記少なくとも１つの周波数同調可
能共振器の前記出力懸垂ストリップ線路結合が、前記第
４の周波数同調可能共振器の出力に結合されて、第４の
フィルタステージ並びに画像強化型単一平衡ミキサが提
供される、前項３記載の周波数同調可能共振器フィルタ
・ミキサ。 【００８６】１１．前記ＲＦ入力に結合された入力と出
力とを有し、第１のフィルタステージを提供する、第２
の周波数同調可能共振器と、その第２の周波数同調可能
共振器の出力に結合された入力と出力とを有し、第２の
フィルタステージを提供する、第３の周波数同調可能共
振器と、その第３の周波数同調可能共振器の出力に結合
された入力と出力とを有し、第３のフィルタステージを
提供する、第４の周波数同調可能共振器とを更に備え、
前記周波数同調可能共振器の共振周波数を同調させるた
めにその周波数同調可能共振器にわたり均一なＤＣ磁界
を電磁石が生成し、前記少なくとも１つの周波数同調可
能共振器の前記出力懸垂ストリップ線路結合が、前記第
４の周波数同調可能共振器の出力に結合されて、第４の
フィルタステージ並びに画像強化型単一平衡ミキサが提
供される、前項４記載の周波数同調可能共振器フィルタ
・ミキサ。 【００８７】１２．前記ＲＦ入力に結合された入力と出
力とを有し、第１のフィルタステージを提供する、第２
の周波数同調可能共振器と、その第２の周波数同調可能
共振器の出力に結合された入力と出力とを有し、第２の
フィルタステージを提供する、第３の周波数同調可能共
振器と、その第３の周波数同調可能共振器の出力に結合
された入力と出力とを有し、第３のフィルタステージを
提供する、第４の周波数同調可能共振器とを更に備え、
前記周波数同調可能共振器の共振周波数を同調させるた
めにその周波数同調可能共振器にわたり均一なＤＣ磁界
を電磁石が生成し、前記少なくとも１つの周波数同調可
能共振器の前記出力懸垂ストリップ線路結合が、前記第
４の周波数同調可能共振器の出力に結合されて、第４の
フィルタステージ並びに画像強化型単一平衡ミキサが提
供される、前項５記載の周波数同調可能共振器フィルタ
・ミキサ。 【００８８】１３．前記ＲＦ入力に結合された入力と出
力とを有し、第１のフィルタステージを提供する、第２
の周波数同調可能共振器と、その第２の周波数同調可能
共振器の出力に結合された入力と出力とを有し、第２の
フィルタステージを提供する、第３の周波数同調可能共
振器と、その第３の周波数同調可能共振器の出力に結合
された入力と出力とを有し、第３のフィルタステージを
提供する、第４の周波数同調可能共振器とを更に備え、
前記周波数同調可能共振器の共振周波数を同調させるた
めにその周波数同調可能共振器にわたり均一なＤＣ磁界
を電磁石が生成し、前記少なくとも１つの周波数同調可
能共振器の前記出力懸垂ストリップ線路結合が、前記第
４の周波数同調可能共振器の出力に結合されて、第４の
フィルタステージ並びに画像強化型単一平衡ミキサが提
供される、前項６記載の周波数同調可能共振器フィルタ
・ミキサ。 【００８９】１４．前記ＲＦ入力に結合された入力と出
力とを有し、第１のフィルタステージを提供する、第２
の周波数同調可能共振器と、その第２の周波数同調可能
共振器の出力に結合された入力と出力とを有し、第２の
フィルタステージを提供する、第３の周波数同調可能共
振器と、その第３の周波数同調可能共振器の出力に結合
された入力と出力とを有し、第３のフィルタステージを
提供する、第４の周波数同調可能共振器とを更に備え、
前記周波数同調可能共振器の共振周波数を同調させるた
めにその周波数同調可能共振器にわたり均一なＤＣ磁界
を電磁石が生成し、前記少なくとも１つの周波数同調可
能共振器の前記出力懸垂ストリップ線路結合が、前記第
４の周波数同調可能共振器の出力に結合されて、第４の
フィルタステージ並びに画像強化型単一平衡ミキサが提
供される、前項７記載の周波数同調可能共振器フィルタ
・ミキサ。 【００９０】１５．前記入力懸垂ストリップ線路結合
が、前記第２の周波数同調可能共振器の入力に結合さ
れ、第１のアイリス結合が、前記第２の周波数同調可能
共振器の出力と前記第３の周波数同調可能共振器の入力
とを結合し、結合ループが、前記第３の周波数同調可能
共振器の出力を前記第４の周波数同調可能共振器の入力
に結合し、第２のアイリス結合が、前記第４の周波数同
調可能共振器の出力と前記少なくとも１つの周波数同調
可能共振器の入力とを結合する、前項８記載の周波数同
調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００９１】１６．前記入力懸垂ストリップ線路結合
が、前記第２の周波数同調可能共振器の入力に結合さ
れ、第１のアイリス結合が、前記第２の周波数同調可能
共振器の出力と前記第３の周波数同調可能共振器の入力
とを結合し、結合ループが、前記第３の周波数同調可能
共振器の出力を前記第４の周波数同調可能共振器の入力
に結合し、第２のアイリス結合が、前記第４の周波数同
調可能共振器の出力と前記少なくとも１つの周波数同調
可能共振器の入力とを結合する、前項９記載の周波数同
調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００９２】１７．前記入力懸垂ストリップ線路結合
が、前記第２の周波数同調可能共振器の入力に結合さ
れ、第１のアイリス結合が、前記第２の周波数同調可能
共振器の出力と前記第３の周波数同調可能共振器の入力
とを結合し、結合ループが、前記第３の周波数同調可能
共振器の出力を前記第４の周波数同調可能共振器の入力
に結合し、第２のアイリス結合が、前記第４の周波数同
調可能共振器の出力と前記少なくとも１つの周波数同調
可能共振器の入力とを結合する、前項１０記載の周波数
同調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００９３】１８．前記入力懸垂ストリップ線路結合
が、前記第２の周波数同調可能共振器の入力に結合さ
れ、第１のアイリス結合が、前記第２の周波数同調可能
共振器の出力と前記第３の周波数同調可能共振器の入力
とを結合し、結合ループが、前記第３の周波数同調可能
共振器の出力を前記第４の周波数同調可能共振器の入力
に結合し、第２のアイリス結合が、前記第４の周波数同
調可能共振器の出力と前記少なくとも１つの周波数同調
可能共振器の入力とを結合する、前項１１記載の周波数
同調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００９４】１９．前記入力懸垂ストリップ線路結合
が、前記第２の周波数同調可能共振器の入力に結合さ
れ、第１のアイリス結合が、前記第２の周波数同調可能
共振器の出力と前記第３の周波数同調可能共振器の入力
とを結合し、結合ループが、前記第３の周波数同調可能
共振器の出力を前記第４の周波数同調可能共振器の入力
に結合し、第２のアイリス結合が、前記第４の周波数同
調可能共振器の出力と前記少なくとも１つの周波数同調
可能共振器の入力とを結合する、前項１２記載の周波数
同調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００９５】２０．前記入力懸垂ストリップ線路結合
が、前記第２の周波数同調可能共振器の入力に結合さ
れ、第１のアイリス結合が、前記第２の周波数同調可能
共振器の出力と前記第３の周波数同調可能共振器の入力
とを結合し、結合ループが、前記第３の周波数同調可能
共振器の出力を前記第４の周波数同調可能共振器の入力
に結合し、第２のアイリス結合が、前記第４の周波数同
調可能共振器の出力と前記少なくとも１つの周波数同調
可能共振器の入力とを結合する、前項１３記載の周波数
同調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００９６】 【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、画
像強化型単一平衡ミキサと一体化された経路指定バリウ
ム−フェライト同調共振器フィルタを提供することがで
きる。
／または測定を行うための電子機器に関し、特に、電気
信号の周波数スペクトルの検出および／または測定を行
うための電子機器に関する。詳細には、本発明の一実施
例は、スペクトル分析器として知られる電子機器で用い
るように特に適合可能な一体式バリウム−フェライト同
調ミキサを提供するものである。一実施態様では、その
ミキサは、26.5〜31GHzの周波数での第２高調波ミキシ
ングと31〜50GHzの周波数での第４高調波ミキシングと
を用いる偶数調波ミキサであることが望ましい。本発明
の一実施例によるミキサは、少なくとも１つの追加のバ
リウム−フェライト同調共振器と組み合わせて、約26.5
〜50GHzの周波数範囲にわたる同調に備えるバリウム−
フェライト同調共振器フィルタ・ミキサを形成すること
が可能なものである。 【０００２】 【従来の技術および発明が解決しようとする課題】一般
に、スペクトル分析器は、選択された周波数帯域にわた
る電気入力信号の電力および変調特性を表示する走査(s
canning)受信器である。広い周波数範囲（例えば、約0
〜40GHz）をカバーするために、入力信号は一般に低周
波部分と高周波部分とに分割される。この場合、入力信
号は、その入力信号の周波数に基づき、スペクトル分析
器の低周波信号処理部と高周波信号処理部との間で有効
に経路指定されることが望ましい。 【０００３】図１は、従来のスペクトル分析器の初期信
号処理回路を形成するスーパーヘテロダイン式受信器を
示すブロック図である。最初に、入力11（例えば、同軸
接続部）に加えられた全入力信号（例えば、約0(例えば
30Hz)〜40GHzの周波数範囲の信号）は、ステップ減衰器
12を通過してダイプレクサ13に送られ、そのダイプレク
サ13により、その入力信号が、ライン14上の低周波信号
処理部またはライン15上の高周波信号処理部へと選択的
に経路指定される。 【０００４】一方、低周波入力信号（例えば、26.5GHz
より低い周波数の入力信号）が、スペクトル分析器の低
周波信号処理部に加えられる。約0〜26.5GHzの入力信号
は、スペクトル分析のために、イットリウム−鉄−ガー
ネット（ＹＩＧ）同調型の掃引局部発振器（ＬＯ）18に
接続されたフロントエンド16（例えば、ヒューレット・
パッカード・カンパニー(Palo Alto, California)から
入手可能なスペクトル分析器HP8563E）へ単向二路通信
で送られる(diplex)。こうした低周波信号処理部につい
ては、本出願人による「ROUTING YIG-TUNED MIXER」(Ha
ssan Tanbakuchiが1993年7月20日出願)と題する同時係
属米国特許出願第08/094,833号に開示されている。な
お、上記文献については、その引用をもってその開示内
容を本明細書中に包含させたものとし、その詳細な説明
は省略することとする。 【０００５】他方、高周波入力信号（例えば、26.5GHz
を超える(例えば26.5〜40GHz)周波数のＲＦ(ミリメート
ル)入力信号が、同調可能バンドパスフィルタ21に通さ
れる。その通過後のＲＦ入力信号は、次いで固定減衰器
22（例えば6dB減衰器）を通過し、高調波ミキサ23によ
りダウンコンバートされる。高調波ミキサ23は、好適に
は、ＲＦ入力信号を、ＬＯ18により生成される信号と、
またはＬＯからの信号の高調波と組み合わせて、スペク
トル分析器の高周波分析回路（図示せず）による後続の
処理に適した周波数（例えば、321.4MHz）の所定のＩＦ
出力信号を生成するものとなる。 【０００６】更に詳細に考察すると、スペクトル分析測
定は、対象となる周波数範囲にわたりＬＯ信号周波数の
掃引を行うことにより高周波入力信号について実施さ
れ、これと同時に、所定のＩＦ周波数が監視される。図
３のグラフは、図１および図２に示す高調波ミキサ23に
よるダウンコンバート結果を示すものであり、ＬＯ周波
数とＲＦ周波数と所定のＩＦ周波数との間の関係を明示
するものである。図３において、縦軸は信号出力を表
し、横軸は信号周波数を表している。所定のＩＦ信号25
は、ＬＯ信号（即ち高調波）27とＲＦ入力信号29との差
に等しい周波数を有しており、ＬＯ信号周波数よりも低
い設定ＩＦ周波数を監視することによりＲＦ入力信号が
測定される（ｆRF＝(ｎ)ｆLO−ｆIF）ようになってい
る。しかし、ＬＯ信号周波数より高い画像ＲＦ信号
（ｆ’RF＝(ｎ)ｆLO＋ｆIF）は、監視されるＩＦ周波数
の信号もまた生成するものとなる。このアンビギュイテ
ィを解決するために、図１に示す同調可能バンドパスフ
ィルタ21は、図３の破線曲線31で示すようなｆRFを含む
周波数範囲にわたり同調可能バンドパスフィルタとして
働き、これによりｆ’RFの画像信号33が減衰する。従っ
て、図１に示す同調可能バンドパスフィルタ21の通過帯
域が掃引ＬＯ信号に追随してその通過帯域の中心周波数
がＬＯ周波数（即ち高調波）からＩＦ信号周波数だけ離
れなければならない。 【０００７】図１に示す同調可能バンドパスフィルタ21
は、不所望のミキシング結果がスペクトル分析器に表示
されないようにするのに不可欠なものである。ＹＩＧお
よびバリウム−フェライト等のフェリ磁性材料は、主と
して広帯域（マルチディケード）同調可能フィルタのた
めの磁気的な同調可能共振器として使用される。フィル
タリングは、ＲＦ信号を球状磁気共振器に磁気的に結合
することにより達成される。調整可能な電磁石の磁極ギ
ャップ内に球状磁気共振器を配置することにより、その
共振器の同調周波数を制御することが可能となる。球状
磁気共振器のフェリ磁性共振周波数は、次式の通りであ
る。 【０００８】 【数１】ｆr＝γ（Ｈ0±Ｈa） ここで、Ｈ0は電磁石により生成される外部からの印加
磁界の強度（Oeで表す）、Ｈaはフェリ磁性材料内にお
ける内部異方性磁界（Oeで表す）、γは磁気回転比（2.
8MHz／Oe）である。 【０００９】図１に示す同調可能バンドパスフィルタ21
は、２つの直交する半ループ導体間に各ループ軸の交点
に中心がくるように懸垂されたＹＩＧ球体からなるＹＩ
Ｇ同調共振器フィルタまたはプリセレクタとすることが
可能なものである。ＹＩＧ球体が磁化されていない場合
には、ＲＦ入力信号が半ループ間で伝達されることはな
い。これは、ＲＦ入力信号とＹＩＧ球体との間に相互作
用が存在せず、ループが互いに直交しているからであ
る。しかし、電磁石により生成される外部から印加され
たＤＣ磁界が半ループに直交する軸に沿って存在する場
合には、ＹＩＧ球体の双極子がＤＣ磁界と位置合わせさ
れて、ＹＩＧ球体に強力な正味(net)磁化Ｍが生成され
る。従って、入力側の半ループに加えられるＲＦ入力信
号は、外部から印加されるＤＣ磁界と直交する交番ＲＦ
磁界を生成し、これにより、ＹＩＧ球体の双極子がＲＦ
入力信号の周波数でＤＣ磁界のまわりで歳差運動を行う
ようになる。ＲＦ入力信号の周波数が、球状ＹＩＧ共振
器の双極子の共振周波数と等しいか、あるいは極めて近
い場合、歳差運動の周波数は、ＲＦ入力信号の周波数と
等しくなる。 【００１０】即ち、ｆrまたはｆrに近い周波数のＲＦ入
力信号が入力側の半ループに加えられた場合にＹＩＧ材
料がフェリ磁性共振を呈し、その結果、歳差運動を行う
双極子により、外部から印加されるＤＣ磁界に直交する
平面内にＲＦ入力信号周波数で回転する、円形に分極し
た磁界が生成されるようになる。この回転する磁界は、
出力側の半ループに結合しており、その出力側の半ルー
プは、共振周波数ｆrにおいて、ＲＦ入力信号から90゜
だけ移相されたＲＦ信号を含んでいる。 【００１１】従って、ＹＩＧ同調共振器フィルタはジャ
イレータとして働く。ＹＩＧ同調共振器フィルタを介し
た一方向における移相は、他方向における移相と180゜
だけ異なるものとなる。双極子の共振周波数から少なか
らず偏差を生じたＲＦ入力信号はＹＩＧ球体には結合し
ないので、フィルタリング機能が達成される。 【００１２】共振の帯域幅は、かなり狭くすることが可
能であるので、ＹＩＧ共振器は、高選択性のＲＦ周波数
のバンドパスフィルタから構成される。このバンドパス
フィルタは、外部から印加されるＤＣ磁界の強度を変化
させることにより同調可能なものである。ＹＩＧ同調共
振器フィルタに関する典型的な負荷時の値Ｑは、100〜4
00の範囲である。 【００１３】一方、従来、ＹＩＧは、最高30GHzまで機
能する同調可能バンドパスフィルタにおいてフェリ磁性
材料として利用されてきた。更に、ＹＩＧは、挿入損お
よび共振外アイソレーション(off-resonance isolatio
n)の多少の劣化を伴って40GHzもの高周波数でも利用さ
れてきた。しかし、40GHzを超える帯域でのＹＩＧの利
用には厳しい制限がある。まず、ＹＩＧは、比較的低い
飽和磁化（即ち、≦1,750ガウス）を有するものであ
る。その結果として、ループ結合が、そうした高周波数
でＹＩＧ球状共振器との結合を行う効率の良い唯一のト
ポロジーとなる。しかし、自己共振周波数が40GHzを超
える結合ループを設計するには、球体の直径が0.2mm未
満であるといった、極めて小さい幾何学形状が必要にな
る。ループ結合係数は、球体の体積に比例し、結合ルー
プにより囲まれる面積に反比例するので、幾何学形状が
小さくなれば、結合係数が小さくなり（即ち、フィルタ
挿入損が増大し）、フィルタ帯域幅が狭くなる。 【００１４】40GHzを超える帯域でＹＩＧを利用する場
合のもう１つの制限は、その内部異方性磁界Ｈaが約100
〜200 Oeと弱いことにある。上記式によって明らかなよ
うに、30GHzを超える周波数にＹＩＧを同調させるため
には強磁界（例えば、＞10,000 Oe）が必要になる。こ
れは、言い替えると、電磁石の大電力消費および磁気飽
和という問題が生じることである。 【００１５】他方、26.5〜40GHzの周波数範囲をカバー
するループ結合型同調可能バンドパスフィルタにおける
フェリ磁性材料として、バリウム−フェライトが有効に
利用されてきた。バリウム−フェライトは、ドーピング
に応じて、7,500〜15,000 Oeの範囲にわたる内部異方性
磁界でうまく成長させることが可能なものである。ＹＩ
Ｇよりも強い内部異方性磁界により、バリウム−フェラ
イトフィルタは、電磁石に対する厳しい要件を緩和させ
て構成することが可能となる。例えば、ＹＩＧ共振器を
28GHzに同調させるのに必要な磁界と同じ磁界で、Ｈa＝
8,400 Oeのバリウム−フェライト共振器を50GHzに同調
させることができ、これにより、26.5〜50GHzの周波数
範囲がカバーされることになる。しかし、バリウム−フ
ェライトに対するループ結合は、ループの自己共振のた
め、40GHzを超える場合には適さない。 【００１６】また、バリウム−フェライト同調可能バン
ドパスフィルタは、導波管帯域における26.5〜75GHzの
範囲で動作することが知られている。例えば、導波管−
球体結合にアイリス結合を加えたものを用いて導波管バ
リウム−フェライト同調可能バンドパスフィルタが構成
される。米国特許第4,888,569号を参照されたい。こう
した同調可能バンドパスフィルタの性能については立証
されているが、導波管フィルタは、フィルタの動作をサ
ブオクターブの帯域（即ち、導波管の帯域幅）に制限す
るものとなる。また、導波管構造体は大きく、従って、
可搬式スペクトル分析器に組み込むのには適さない。更
に、26.5〜50GHzの動作を可能にするには、26〜40GHzお
よび40〜50GHzの各周波数範囲をカバーするように２つ
の切換式導波管フィルタ・ミキサが必要となる。 【００１７】図１に示す従来の回路には更に幾つかの欠
点がある。26.5〜40GHzの周波数範囲のＲＦ入力信号
は、プリセレクタとして使用される同調可能バンドパス
フィルタ21に単向二路通信で加えられる。フィルタリン
グされた信号は、固定減衰器22に送られ、高調波ミキサ
23に加えられる。その高調波ミキサ23において、その信
号がＹＩＧ同調型掃引局部発振器（ＬＯ）18の高調波と
ミキシングされて、所定のＩＦ出力信号が生成される。
同調可能バンドパスフィルタ21および高調波ミキサ23
は、同軸ケーブルによって分離されるので、フィルタと
ミキサとの間における不整合によるリップルを減少させ
るために固定減衰器22が必要になる。従って、スペクト
ル分析器の感度が大幅に低下することになる。 【００１８】更に、既知の導波管高調波ミキサ23の１つ
の概略を図２に示す。このミキサはテーパ状導波管24を
備えており、このテーパ状導波管24にＲＦ入力信号が加
えられる。 【００１９】テーパ状導波管24の入力におけるＲＦ入力
信号は、テーパ状導波管に沿って、そのテーパ状導波管
の高さが減少した出力まで伝搬する。この場合、テーパ
状導波管の一方の側には逆平行ダイオード対25が接続さ
れ、テーパ状導波管の他方の側には、インダクタＬおよ
びコンデンサＣからなるローパスフィルタ26が接続され
ている。ＬＯ信号は、同軸ＬＯ入力と、コンデンサ27
と、ローパスフィルタ26とを介して逆平行ダイオード対
25に入る。ＲＦ入力信号とのミキシングは、偶数調波ミ
キサとしての逆平行ダイオード対25において行われる。
逆平行ダイオード対25で生成される321.4MHzのＩＦ信号
は、インダクタ28およびコンデンサ27の単向二路通信効
果を利用して、ＩＦ出力ポートに単向二路通信で加えら
れる。このシングルエンデッド偶数調波ミキサは、２ｆ
LO＋ｆIFおよび２ｆLO−ｆIFの広帯域ＬＯノイズをＩＦ
周波数にミキシングしてしまうという欠点を有するもの
であり、これにより、スペクトル分析器の雑音指数が増
大することになる。 【００２０】 【課題を解決するための手段】本発明の一実施例によれ
ば、低周波入力信号が低周波出力に好適に経路指定さ
れ、同調可能バンドパスフィルタと画像強化型単一平衡
(image-enhanced, single-balanced)ミキサとを形成す
るように組み合わせられた４つのバリウム−フェライト
同調共振器に高周波入力信号が経路指定される、一体式
の経路指定バリウム−フェライト同調共振器フィルタ・
ミキサが提供される。電磁石が、４つのバリウム−フェ
ライト共振器にわたり均一なＤＣ磁界を生成して、その
共振器の共振周波数の同調を行う。第１のバリウム−フ
ェライト共振器は、第１フィルタステージとして働き、
３つのＰＩＮダイオードからなる経路指定回路と協働し
て、入力信号を低周波出力とフィルタ・ミキサの後続ス
テージとの何れかに経路指定する。第２のバリウム−フ
ェライト共振器は第２フィルタステージとして働く。第
３のバリウム−フェライト共振器は第３フィルタステー
ジとして働く。第４のバリウム−フェライト共振器は、
第４フィルタステージとして働き、また、偶数調波ミキ
シングが可能な、画像強化型単一平衡ミキサとしても働
く。そのミキサは、ＲＦ入力信号を掃引局部発振器（Ｌ
Ｏ）信号の高調波と組み合わせて、ＩＦ出力にＩＦ出力
信号を生成する。 【００２１】本発明の一実施例による一体式の経路指定
バリウム−フェライト同調共振器フィルタ・ミキサは、
可搬式スペクトル分析器における一層高い周波数のカバ
ーを提供するものである。一体式の経路指定バリウム−
フェライト同調共振器フィルタ・ミキサの典型的な実施
例の１つは、26.5〜50GHZの周波数範囲にわたって動作
し、50GHzの高性能可搬式スペクトル分析器における一
体式フロントエンドダウンコンバータを提供するものと
なる。 【００２２】 【実施例】本発明の好適実施例によれば、図１の各ブロ
ックに示すダイプレクサ13と同調可能バンドパスフィル
タ21と高調波ミキサ23が、本発明による経路指定バリウ
ム−フェライト同調共振器フィルタ・ミキサ回路を構成
し、これを、図４に包括的に符号100で示す。この経路
指定バリウム−フェライト同調可能共振器フィルタ・ミ
キサ回路100は、26.5〜50GHzのスペクトル分析が行える
ように、画像強化型単一平衡バリウム−フェライト同調
ミキサと一体化された、電子的に切り換えが行われるス
イッチ式バリウム−フェライト同調共振器フィルタから
構成されている。経路指定バリウム−フェライト同調共
振器フィルタ・ミキサ回路100は、ダイオードブリッジ
式ミキサ回路トポロジーを組み込んだものであり、好適
には、高レベルの集積化を採用する。経路指定バリウム
−フェライト同調共振器フィルタ・ミキサ回路100は、
例えば高性能可搬式スペクトル分析器に組み込むことが
可能である。 【００２３】図４に示すように、経路指定バリウム−フ
ェライト同調共振器フィルタ・ミキサ回路100は、経路
指定回路102と４つの球状バリウム−フェライト同調プ
リセレクタ104とからなり、この場合には、一体式ハイ
ブリッドＰＩＮダイオードスイッチと組み合わせられた
入力側バリウム−フェライト球体が、従来のダイプレク
サの代わりに用いられている。プリセレクタ104は、画
像および多重応答等の望ましくないミキシング結果を減
衰させるように選択性の高い同調可能バンドパスフィル
タとして機能する。第４のバリウム−フェライト球体と
関連して、モノリシックGaAsショットキダイオード集積
回路が、分離されたＩＦポート106を有する高効率の画
像強化型単一平衡バリウム−フェライト同調ミキサ105
として機能する。所望のミキシング結果を得るために、
プリセレクタ104は、ステップ減衰器12を介して入力118
に加えられるＲＦ入力信号の周波数と同調させられ、正
確な局部発振器（ＬＯ）信号がミキサ105に加えられ、
所望のミキシング高調波数に応じて、所定のＩＦ信号出
力がＩＦポート106から抽出される。 【００２４】ＲＦ入力信号は、経路指定バリウム−フェ
ライト同調共振器フィルタ・ミキサ回路100に接続さ
れ、３つのＰＩＮダイオードからなる一体式ハイブリッ
ドＰＩＮダイオードスイッチを用いてマイクロ波経路ま
たはミリメートル経路へと経路指定される。26.5GHz未
満で同調された場合、入力信号は、従来のフロントエン
ドコンポーネントを用いて処理される。26.5〜50GHzの
ＲＦ入力信号は、プリセレクタという形をとるバリウム
−フェライト同調可能バンドパスフィルタを介して経路
指定され、次いで、一体式の画像強化型単一平衡バリウ
ム−フェライト同調高調波ミキサ105を用いてダウンコ
ンバートされる。 【００２５】本発明の一実施例によれば、経路指定バリ
ウム−フェライト同調共振器フィルタ・ミキサ回路100
の高性能化および小型化を実現するために、異なる方法
が採用された。バリウム−フェライトの飽和磁化が強い
（即ち、＞3,700ガウス）ので、ループ結合構造の代替
策を利用して無共振で同調可能な50GHzまでのバンドパ
スフィルタ構造を提供することが可能である。詳細に
は、ストリップ線路−球体結合およびアイリス(iris)結
合（球体−球体）が採用される。その結果として、経路
指定バリウム−フェライト同調共振器フィルタ・ミキサ
回路100には、ストリップ線路−球体結合、アイリス結
合、低インダクタンスループ結合を含めて様々な結合構
造が取り入れられている。 【００２６】図４に示すように、経路指定バリウム−フ
ェライト同調共振器フィルタ・ミキサ回路100は好適に
は、入力共振器110と、第１の中間共振器112と、第２の
中間共振器114と、出力共振器116とを含むものとなる。
それら共振器110,112,114,116は、入力信号が加えられ
る入力118と、ＩＦポート106を備えたＩＦ出力120との
間に直列に接続される。好適には、入力118は、後述す
るように、低周波出力122にも接続される。入力118とＩ
Ｆ出力120と低周波出力122とは、同軸接続形態をとるこ
とが可能である。 【００２７】入力共振器110は、入力懸垂(suspended)ス
トリップ線路結合126とアイリス結合128との間に取り付
けられたバリウム−フェライト球体124を備えている。
共振器112は、アイリス結合128と低インダクタンス結合
ループ132との間に取り付けられたバリウム−フェライ
ト球体130を備えている。共振器114は、結合ループ132
とアイリス結合138との間に取り付けられたバリウム−
フェライト球体136を備えている。出力共振器116は、ア
イリス結合138と出力懸垂ストリップ線路結合142との間
に取り付けられたバリウム−フェライト球体140を備え
ている。懸垂ストリップ線路結合126,142および結合ル
ープ132は、それぞれ導電性を有するものである。 【００２８】図６に示すように、好適には、バリウム−
フェライト球体124,130は、アイリス結合128において周
囲で接着されるのが望ましい環状ホルダ129に取り付け
られ、また、バリウム−フェライト球体136,140は、ア
イリス結合138において周囲で接着されるのが望ましい
環状ホルダ139に取り付けられる。ホルダ129,139は、絶
縁性および非磁性を有するものである。ホルダ129,139
の構成に関する更なる詳細については、米国特許第4,88
8,569号に記載がある。なお、前記引用をもってその開
示内容の全てを本明細書中に組み込んだものとし、その
詳細な説明は省略する。 【００２９】図４に示すように、入力懸垂ストリップ線
路結合126は、入力118に接続された第１の端部を有して
いる。アイリス結合を用いて、バリウム−フェライト球
体124からバリウム−フェライト球体130への結合と、バ
リウム−フェライト球体136からバリウム−フェライト
球体140への結合とが行われる。可調整ホルダに球体が
配置された大部分のＹＩＧ同調可能バンドパスフィルタ
とは異なり、４つのバリウム−フェライト球体124,130,
136,140は全て磁気的に位置合わせされてフィルタアセ
ンブリ内にしっかりと据え付けられており、時間を浪費
する同調手順を排除し、一層コンパクトな構造を提供す
るようになっている。低インダクタンスループ結合は、
バリウム−フェライト球体130からバリウム−フェライ
ト球体136に信号を伝送する。出力懸垂ストリップ線路
結合142はＩＦ出力120に接続される。 【００３０】入力懸垂ストリップ線路結合126の第１の
端部が入力118に接続されると共に、入力懸垂ストリッ
プ線路結合126の第２の端部が好適には経路指定回路102
に接続される。一方、経路指定回路102は、例えば、199
3年7月20日に出願された前述の米国特許出願第08/094,8
33号で開示されているような低周波信号処理セクション
を接続することが可能な低周波出力122に、約0〜26.5GH
zの周波数範囲の入力信号を結合する。また、この経路
指定回路102は、約26.5GHzを超えるＲＦ入力信号を入力
懸垂ストリップ線路結合126からアイリス結合128へとバ
リウム−フェライト球体124により結合させる。経路指
定回路102については後に詳述することとする。高周波
信号だけしか処理されない代替実施例では、経路指定回
路102がなくなり、入力懸垂ストリップ線路結合126の第
２の端部がアース（共通）に接続される。 【００３１】図５および図６に示すように、外部ＤＣ磁
界Ｈ0が共振器110,112,114,116（図６ではバリウム−フ
ェライト球体124,130,136,140によりそれぞれを示すこ
ととする）に印加される。ＤＣ磁界Ｈ0は、コイル162を
備えた電磁石160により生成される。共振器110,112,11
4,116は、固定磁極片164と可調整磁極片166との間のギ
ャップ内に配置される。電磁石160のコイル162中を流れ
る電流を調節してＤＣ磁界Ｈ0の強度を変えることによ
り、共振器110,112,114,116の共振周波数が所望の周波
数範囲にわたって同調される。詳細には、ＤＣ磁界Ｈ0
が強くなると共振周波数が高くなる。 【００３２】図４に示す経路指定バリウム−フェライト
同調共振器フィルタ・ミキサ回路100の典型的な実施例
では、バリウム−フェライト球体124,130,136,140の直
径は、約0.3mmである。バリウム−フェライト球体124,1
30,136,140が取り付けられる、アイリス結合128,138の
それぞれのホルダ129,139は、サファイアから形成され
る。結合ループ132の半径は約0.205mmである。結合ルー
プ132の両端はアースに接続されている。 【００３３】動作時には、入力118で受信したＲＦ入力
信号により、電流が入力懸垂ストリップ線路結合126を
流れることになる。経路指定回路102を組み込んだ好適
実施例の場合には、例えば、周波数が約0〜26.5GHzの入
力信号が、入力懸垂ストリップ線路結合126から経路指
定回路102を介して低周波出力122に流れる。例えば、入
力信号が約26.5〜50GHzの周波数を有する場合には、そ
の結果として入力懸垂ストリップ線路結合126にＲＦ電
流が生じ、これにより、バリウム−フェライト球体124
の近傍にＲＦ磁界が生成される。バリウム−フェライト
球体124がなければ、ＲＦ磁界がアイリス結合128を介し
て結合されることはない。しかし、外部から加えられた
ＤＣ磁界Ｈ0によってバリウム−フェライト球体124がＲ
Ｆ入力信号の周波数と同一かまたはほぼ同一の共振周波
数を有するようになった場合には、そのＲＦ信号によ
り、バリウム−フェライト球体124の双極子が、そのＲ
Ｆ入力信号の周波数で歳差運動を行うようになる。その
双極子の歳差運動により、アイリス結合128を介して結
合され円形に分極したＲＦ磁界が生成される。バリウム
−フェライト球体124,130の共振周波数から外れている
場合には、アイリス結合128の直径が小さいことによ
り、入力懸垂ストリップ線路結合126から結合ループ132
へのエネルギーの結合が実質的に阻止される。従って、
共振器110は、バリウム−フェライト球体124の共振周波
数と同一かまたはほぼ同一の周波数を有するＲＦ信号を
通過させるものとなる。共振器112,114,116が同様に動
作して、選択性の高い同調可能ＲＦバンドパスフィルタ
が提供される。電磁石160のコイル162を通る電流の変化
に応答してＤＣ磁界Ｈ0を変化させることにより、共振
器110,112,114,116からなる同調可能バンドパスフィル
タの通過帯域が広い周波数範囲にわたって同調される。
このトポロジーを有する経路指定バリウム−フェライト
同調共振器フィルタ・ミキサ回路100は典型的には、13d
Bという挿入損と、200MHzという3dBの帯域幅とを有する
ものである。 【００３４】図４に示す経路指定バリウム−フェライト
同調共振器フィルタ・ミキサ回路100の実施例の場合、
出力共振器116は、画像強化型単一平衡バリウム−フェ
ライト同調ミキサ105も備えている。ＬＯ信号は、ＬＯ
入力194および同軸マーチャンドバラン(marchand balu
n)196を介してミキサ105に加えられる。ＬＯ入力194
は、図４に示すように、同軸接続という形態をとること
が可能なものである。ミキサ105のＩＦ出力信号は、Ｉ
Ｆポート106を備えたＩＦ出力120に現れる。ミキサ105
については、後に詳述することとする。まず最初に、経
路指定回路102について解説する。 【００３５】好適には、約0〜50GHzの連続掃引を達成す
るために、経路指定回路102は、図４に示すように、経
路指定バリウム−フェライト同調共振器フィルタ・ミキ
サ回路100におけるバリウム−フェライト同調共振器フ
ィルタの第１ステージと一体化されたハイブリッドＰＩ
Ｎダイオードスイッチから構成される。入力懸垂ストリ
ップ線路結合126が、集積コンデンサおよび２つのＰＩ
Ｎダイオードと関連して入力共振器110に対する結合構
造およびスイッチの両方として使用される。経路指定回
路102は、下記の回路構成を備え、以下に示すように所
望の低周波帯域と高周波帯域との交互のスイッチング動
作を提供する。 【００３６】図４に示すように、入力118に加えられた
入力信号は入力懸垂ストリップ線路結合126を介して伝
搬する。入力懸垂ストリップ線路結合126は、経路指定
回路102、および、それに関連する、第３のＰＩＮダイ
オードから構成されるバイアス回路網202と協動して低
損失電子スイッチを提供する。この電子スイッチは、後
に詳述するように、低周波入力信号を低周波出力122に
経路指定し、また、高周波入力信号のダウンコンバート
を行うためにその高周波入力信号を入力共振器110を介
してアイリス結合128に経路指定するものである。 【００３７】一方、例えば、約0〜26.5GHzの周波数範囲
の入力信号は、3.2dBの最大損失で低周波出力122に経路
指定される。また、約26.5〜50GHzの周波数範囲のＲＦ
入力信号は、入力懸垂ストリップ線路結合126により入
力共振器110に結合される。 【００３８】図４に示すように、経路指定回路102は、
入力懸垂ストリップ線路結合126の第２の端部と低周波
出力122との間に直列に接続された伝送ラインＴＬ1を備
えている。経路指定回路102はまた、その伝送ラインＴ
Ｌ1と並列に接続された集積コンデンサＣ1も備えてい
る。この集積コンデンサＣ1は、それ自体と並列をなし
伝送ラインＴＬ1とも並列をなす等価インダクタンスＬ
EQ（図４参照）を有している。経路指定回路102は更
に、集積コンデンサＣ1と直列に接続された第１のダイ
オードＤ1を備えており、このダイオードＤ1の一方は入
力懸垂ストリップ線路結合126と伝送ラインＴＬ1との接
合部に接続され、他方はアースに接続される。経路指定
回路102は更に、集積コンデンサＣ1と直列に接続された
第２のダイオードＤ2を備えており、このダイオードＤ2
の一方は伝送ラインＴＬ1と低周波出力122との接合部に
接続され、他方はアースに接続される。更に、経路指定
回路102は、バイアス回路網202も備えている。このバイ
アス回路網202は、集積コンデンサＣ1とダイオードＤ1
との接合部に接続された第１の端部を有する抵抗器Ｒ1
と、この抵抗器Ｒ1の第２の端部に接続された第１の端
部とアースに接続された第２の端部とを有する抵抗器Ｒ
2とを備えている。バイアス回路網202はまた、一方が集
積コンデンサＣ1とダイオードＤ2との接合部に接続さ
れ、他方が抵抗器Ｒ3の第１の端部に接続された、ダイ
オードＤ3も備えている。ダイオードＤ1,Ｄ2,Ｄ3は好適
にはＰＩＮダイオードとなる。バイアス回路網202は更
に、抵抗器Ｒ1,Ｒ2の接合部に接続された第１の端部
と、ダイオードＤ3および抵抗器Ｒ3の接合部に接続され
た第２の端部とを有する抵抗器Ｒ4も備えている。抵抗
器Ｒ3の第２の端部にバイアス電圧Ｖが選択的に接続さ
れ、抵抗器Ｒ1,Ｒ2,Ｒ4を介してダイオードＤ1,Ｄ2,Ｄ3
に同時に逆バイアスが加えられて「オフ」になる。それ
以外の場合であれば、入力118に入力信号が存在する際
にダイオードＤ1,Ｄ2が「オン」になる。 【００３９】動作時には、約0〜26.5GHzの低周波帯域入
力信号が、ダイオードＤ1,Ｄ2,Ｄ3にバイアスをかけて
「オフ」にすることにより低周波出力122に送られて、
低周波信号処理セクション（図示せず）へと送られる。
ダイオードＤ1,Ｄ2に逆バイアスをかけた場合には、入
力懸垂ストリップ線路結合126および伝送ラインＴＬ1の
インダクタンスとダイオードＤ1,Ｄ2の「オフ」静電容
量との組み合わせによりローパスフィルタが形成され
て、約0〜26.5GHzの入力信号が、後続の処理に備えて低
周波出力122に経路指定される。図７は、経路指定回路1
02の26.5GHzまでの典型的な挿入損を示すものである。 【００４０】約26.5〜50GHzの入力信号の場合には、ダ
イオードＤ1,Ｄ2に順バイアスが加えられて（「オン」
になり）、入力懸垂ストリップ線路結合126の第２の端
部において低インピーダンスが呈されることになる。ダ
イオードＤ1,Ｄ2を「オン」にすると、入力懸垂ストリ
ップ線路結合126を流れるＲＦ信号が、入力共振器110を
超えて即座に接地される。このＲＦ信号の接地により、
入力共振器110に入射する強力な水平ＲＦ磁界が生成さ
れる。加えられるＲＦ信号は、そのＲＦ周波数が入力共
振器110の同調共振周波数に等しい場合に入力共振器110
に結合する。印加されるＤＣ磁界Ｈ0を変化させること
により共振周波数を同調させて同調可能プリセレクタフ
ィルタを得る。これにより、ＲＦ入力信号をバリウム−
フェライト球体124に確実に効率良く結合させることが
できる。 【００４１】更に、詳細に考察すると、経路指定回路10
2は次のように機能する。入力118に加えられる約0〜26.
5GHzの周波数範囲の入力信号が、入力懸垂ストリップ線
路結合126を流れる。ダイオードＤ1,Ｄ2に逆バイアスが
かかる（「オフ」になる）と、ダイオードＤ1,Ｄ2の
「オフ」静電容量と入力懸垂ストリップ線路結合126お
よび伝送ラインＴＬ1のインダクタンスとの組み合わせ
により、好適には28GHzのカットオフ周波数を有する低
損失のローパスフィルタ形成される。 【００４２】入力信号の周波数が高くなって、例えば、
約100MHzを超えると、集積コンデンサＣ1のインピーダ
ンスが低下する。抵抗器Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3,Ｒ4は、入力信号
によりダイオードＤ1,Ｄ2,Ｄ3が「オン」にならないよ
うにダイオードＤ1,Ｄ2,Ｄ3に逆バイアスをかけるため
に必要なものである。抵抗器Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3,Ｒ4は、ダイ
オードＤ1,Ｄ2,Ｄ3に同時に逆バイアスをかけるための
分圧器として利用される。抵抗器Ｒ1,Ｒ2,Ｒ3,Ｒ4は、
入力懸垂ストリップ線路結合126の第２の端部と伝送ラ
インＴＬ1との接合部における負荷として設けられる。
更に、ダイオードＤ3の「オフ」静電容量（即ち、ｃ≒
0.025pf）は、抵抗器Ｒ2,Ｒ3,Ｒ4により集積コンデンサ
Ｃ1に与えられる有効インピーダンスを増大させ、これ
により、入力信号に対する抵抗器Ｒ2,Ｒ3,Ｒ4の負荷効
果(loading effect)が小さくなる。 【００４３】周波数範囲が約26.5〜50GHzのＲＦ入力信
号の場合には、ダイオードＤ1,Ｄ2に順バイアスがかけ
られる（「オン」になる）。従って、ダイオードＤ1が
入力懸垂ストリップ線路結合126の第２の端部に生成す
るインピーダンスは極めて低いものとなり、このため、
ＲＦ入力信号がバリウム−フェライト球体124を介して
アイリス結合128に結合することになる。抵抗器Ｒ1がＲ
Ｆ入力信号に負荷をかけないようにするために、その幅
は20.0μmになるよう選択される。このように幅が狭い
と、抵抗器Ｒ1の電力取扱い能力が低くなる。従って、
ダイオードＤ1,Ｄ2を「オン」にするためにダイオード
Ｄ3が組み込まれ、その結果として、抵抗器Ｒ1に「オ
ン」電流は流れなくなる。 【００４４】低周波出力122は、集積コンデンサＣ1およ
びダイオードＤ1と、関連する相互接続インピーダンス
との直列の組み合わせに対して並列に未知のインピーダ
ンスに接続されるので、ダイオードＤ2がなければ、約2
6.5〜50GHzの周波数帯域内の或る周波数で並列共振が生
じる可能性がある。しかし、順バイアスのかかった
（「オン」になった）ダイオードＤ2が存在する場合に
は、集積コンデンサＣ1とダイオードＤ2の低い「オン」
抵抗との直列の組み合わせによって、低周波出力122に
接続された未知のインピーダンスに負荷がかけられるの
で、低周波出力122に接続された未知のインピーダンス
との集積コンデンサＣ1およびダイオードＤ1の並列共振
が完全に回避される。 【００４５】再び図４を参照する。経路指定バリウム−
フェライト同調共振器フィルタ・ミキサ回路100では、
共振器110,112,114,116を備えた４ステージ・４極式の
バリウム−フェライト同調バンドパスフィルタまたはプ
リセレクタ104を用いて、高度の選択性（65dBを超える
共振外アイソレーション）を達成している。約26.5〜50
MHzの周波数範囲のＲＦ入力信号は、プリセレクタ104の
第１、第２、第３ステージによりフィルタリングされて
第４ステージに加えられる。共振器116を備えた第４ス
テージは、第４のフィルタステージとしても画像強化型
単一平衡バリウム−フェライト同調ミキサ105としても
働いて、ＲＦ入力信号を所定のＩＦ出力信号へとダウン
コンバートする。 【００４６】図４は、プリセレクタ104の第４ステー
ジ、並びに画像強化型単一平衡バリウム−フェライト同
調ミキサ105の概略を示している。ミキサ105は、出力懸
垂ストリップ線路結合142を備えている。出力懸垂スト
リップ線路結合142は、ダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7を含
むダイオードブリッジを構成するモノリシックGaAsダイ
オード集積回路の近傍において第１の端部で終端してい
る。好適には、出力懸垂ストリップ線路結合142は、モ
ノリシックGaAsダイオード集積回路のビームリードから
なる。ダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7は好適には、出力懸
垂ストリップ線路結合142を形成するビームリードと一
体化されたショットキーダイオードとなる。 【００４７】図４に示すように、画像強化型単一平衡バ
リウム−フェライト同調ミキサ105は更に、出力懸垂ス
トリップ線路結合142の第２の端部に接続された第１の
端部と、ＬＯおよびＩＦダイプレクサ195の第１の端部
に接続された第２の端部とをそれぞれ有するインダクタ
Ｌ1を備えている。このミキサ105は更に、インダクタＬ
1の第１の端部と出力懸垂ストリップ線路結合142の第２
の端部との個々の接合部とアースとに接続されたコンデ
ンサＣ2を備えている。ミキサ105はまた、インダクタＬ
1の第２の端部とＬＯおよびＩＦダイプレクサ195の第１
の端部との個々の接合部とアースとに接続されたコンデ
ンサＣ3を備えている。ＬＯおよびＩＦダイプレクサ195
の第２の端部は、マーチャンドバラン196の第１の端部
に接続される。一層詳細には、ＬＯおよびＩＦダイプレ
クサ195のポート200は、マーチャンドバラン196の中心
導体に接続される。ＬＯおよびＩＦダイプレクサ195の
ポート200はまた、第２の伝送ラインＴＬ2およびインダ
クタＬ2を介してアースに直列に接続される。ＬＯおよ
びＩＦダイプレクサ195のポート201は、マーチャンドバ
ラン196の外部シールドに接続される。ＬＯおよびＩＦ
ダイプレクサ195のノード202は、第３の伝送ラインＴＬ
3と直列にノード204へと接続される。ＬＯおよびＩＦダ
イプレクサ195のノード203は、第４の伝送ラインＴＬ4
と直列にノード204へと接続される。ノード204は、ＩＦ
増幅器199によってＩＦポート106に直列に接続される。
マーチャンドバラン196の外部シールドはアースに接続
される。最後に、マーチャンドバラン196の第２の端部
がＬＯ入力194に接続される。 【００４８】マーチャンドバラン196は、ＬＯ入力194に
現れるＬＯ信号を平衡信号へと変換する。ＬＯおよびＩ
Ｆダイプレクサ195と、コンデンサＣ2,Ｃ3およびインダ
クタＬ1からなる14GHzのローパスフィルタとの組み合わ
せにより、マーチャンドバラン196の出力インピーダン
スがダイオード対Ｄ4,Ｄ5およびＤ6,Ｄ7に整合され、平
衡ＬＯ信号がミキサダイオードに送られることになる。
ダイオードＤ4,Ｄ7は、ＬＯ信号の正の半サイクルによ
り駆動される。逆に、ダイオードＤ5,Ｄ6は、ＬＯ信号
の負の半サイクルにより駆動される。 【００４９】ＬＯおよびＩＦダイプレクサ195は、ＬＯ
信号をダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7に経路指定し、その
ＬＯ信号からＩＦ出力信号を抽出する。ＬＯ信号は、Ｌ
Ｏ入力194からマーチャンドバラン196の中心導体に入
る。マーチャンドバラン196の中心導体は、ポート200で
ＬＯおよびＩＦダイプレクサ195に接続される。マーチ
ャンドバラン196の第２の端部における外部シールドは
接地され、また、ポート201でＬＯおよびＩＦダイプレ
クサ195に接続されたマーチャンドバラン196の外部シー
ルドの第１の端部はフロートされている。インダクタＬ
2および伝送ラインＴＬ2は、マーチャンドバラン196の
外部シールドがポート201でアースに対して生成するの
と同じインダクタンスをポート200で生成する。ポート2
00,201には平衡ＬＯ信号が流れる（即ち、それぞれ＋Ｖ
LO,−ＶLO）。伝送ラインＴＬ3,ＴＬ4は、ノード204が
ＬＯ信号に関する仮想アースになるように、ノード202,
203をノード204に接続する。伝送ラインＴＬ3,ＴＬ4の
長さは、ＬＯ周波数範囲の中心におけるλ／４になるよ
うに選択され、これにより、ノード204におけるインピ
ーダンスが仮想アースからノード202,203における開路
へと回転して、伝送ラインＴＬ3,ＴＬ4およびそれらの
ノード204における接続部による影響が有効に除去され
る。従って、ＬＯ信号は、最小の損失で、コンデンサＣ
2,Ｃ3およびインダクタＬ1からなる14GHzのローパスフ
ィルタに送られ、更にダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7へと
送られる。 【００５０】また、ＬＯおよびＩＦダイプレクサ195を
進行するＩＦ信号は、コモンモードでノード202,203に
達する。ポート200でＬＯおよびＩＦダイプレクサ195に
接続されたインダクタＬ2および伝送ラインＴＬ2の組み
合わせにより、ポート200でインピーダンスの変成が生
じ、これにより、ＩＦ周波数（例えば、3.9107GHz）で
ノード202に開路が生じることになる。また、ポート201
でＬＯおよびＩＦダイプレクサ195に接続されたマーチ
ャンドバラン196の外部シールドのインダクタンスを組
み合わせることにより、ポート201におけるインピーダ
ンス変成が生じ、これにより、ＩＦ周波数（例えば、3.
9107GHz）においてノード203に開路が生じることにな
る。従って、ＩＦ信号は、伝送ラインＴＬ3,ＴＬ4を介
してノード204へと流れ、ノード204からＩＦ増幅器199
を介してＩＦポート106へと流れる。また、ポート200,2
01に達するＩＦ信号は、コモンモードであり、従って、
マーチャンドバラン196内へ伝搬することはない。 【００５１】14GHzローパスフィルタは、26GHzを超える
信号に対して極めて低いインピーダンスを示すものであ
る。このインピーダンスにより、26GHz以上の全てのミ
キシング結果が反射されてダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7
へ再ミキシングために戻され、これにより、ミキシング
効率が改善される。 【００５２】バリウム−フェライト球体140は、アイリ
ス結合138を流れるＲＦ入力信号を、出力懸垂ストリッ
プ線路結合142中を流れるＲＦ電流へと変換する。バリ
ウム−フェライト球体140を備えたプリセレクタ104の第
４ステージからのＲＦ信号は、その球体の上に延びるモ
ノリシックGaAsダイオード集積回路のビームリードによ
り形成された出力懸垂ストリップ線路結合142に結合さ
れる。それらビームリードの第１の端部は、14GHzロー
パスフィルタを構成するコンデンサＣ2に接続され、ま
た第２の端部は、逆平行ダイオード対Ｄ4,Ｄ5および
Ｄ6,Ｄ7に接続される。前述のように、14GHzローパスフ
ィルタは、26GHzを超える周波数に対して極めて低いイ
ンピーダンスを示す。従って、結合されるＲＦ電流は、
コンデンサＣ2を介して逆平行ダイオード対Ｄ4,Ｄ5およ
びＤ6,Ｄ7へと流れる。このＲＦ電流は、ＬＯ入力194に
加えられるＬＯ信号と、または、ダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ
6,Ｄ7内のＬＯ信号の適当な高調波とミキシングされ、
これにより、ＩＦポート106に偶数調波ミキシング結果
が生成される。 【００５３】マーチャンドバラン196の中心導体に加え
られるＬＯ信号には、広帯域ノイズが含まれている。ポ
ート200におけるＬＯ信号およびそれに伴う広帯域ノイ
ズは、＋ＶLO＋Ｖnoiseであり、ポート201では、−ＶLO
−Ｖnoiseとなる。２ｆLO±ｆIFのＬＯ信号に伴う広帯
域ノイズは、逆平行ダイオード対Ｄ4,Ｄ5およびＤ6,Ｄ7
で効率的にＩＦ周波数に変換される。しかし、ダイオー
ド対Ｄ4,Ｄ5におけるノイズ信号は、ダイオード対Ｄ6,
Ｄ7におけるノイズ信号から180゜位相がずれているの
で、ダイオード対Ｄ4,Ｄ5およびＤ6,Ｄ7により周波数２
ｆLO±ｆIFのＩＦ周波数にダウンコンバートされるノイ
ズは位相が180゜ずれたものとなる。これらのノイズ信
号は、ノード203,204へと進んでノード204に達し、これ
により互いを相殺する(即ち、位相が180゜ずれてい
る)。従って、ＬＯ広帯域ノイズは、ＩＦ周波数に変換
されることはなく、スペクトル分析器の雑音指数に影響
を与えることもない。 【００５４】所望の高調波ミキシング結果（即ち、ｆIF
＝２ｎｆLO±ｆRF）は、プリセレクタ104をＲＦ入力信
号に同調させて、正確なＬＯ信号をミキサ105に加える
ことにより得られる。ＩＦポート106へと流れるミキシ
ング結果は、所定のＩＦ信号（例えば、ｆIF＝3.9107GH
z）だけである。 【００５５】ＬＯ信号は、マーチャンドバラン196と、
ＬＯおよびＩＦダイプレクサ195と、コンデンサＣ2,Ｃ3
およびインダクタＬ1からなる14GHzローパスフィルタと
を介して、画像強化型単一平衡バリウム−フェライト同
調ミキサ105に供給される。そのＬＯ電流の戻り経路
は、ダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7のアース側端部を通る
ものとなる。ＲＦ電流は、出力懸垂ストリップ線路結合
142を通って流れ、ダイオードブリッジＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7
でＬＯ信号とミキシングされる。また、ダイオードＤ4,
Ｄ5は、ＬＯ（−ＶLO）信号およびＲＦ信号に対して逆
平行をなしており、従って、ＲＦ電流の流れる方向に対
して周波数２ｎｆLO±ｆRFの偶数調波ミキシング結果を
生成する。 【００５６】ＬＯ電流は、ＬＯ信号の正の半サイクル中
にダイオードＤ4,Ｄ7を流れ、ＬＯ信号の負の半サイク
ル中にダイオードＤ5,Ｄ6を流れる。そのＬＯ電流は、
出力懸垂ストリップ線路結合142と直列をなし、それぞ
れのダイオード対に導通状態になるように交互に順バイ
アスをかける。ダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7の各々は、
時間と共に変化するコンダクタンスにより表現可能なも
のである。コンダクタンスｇ(ｔ)は、ＬＯ信号の正の半
サイクルにより駆動されるダイオードＤ4,Ｄ7の時間依
存性コンダクタンスを表している。これとは逆に、ダイ
オードＤ5,Ｄ6は、ＬＯ信号の負の半サイクルにより駆
動され、ｇ(ｔ＋Ｔ／２)で表される。ここで、ＴはＬＯ
信号の周期である。 【００５７】図４に示すように、ダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ
6,Ｄ7を通る電流は、以下の式により求められる。 【００５８】 【数２】 Ｉ1(ｔ)＝Ｖrf(ｔ)・ｇ(ｔ) Ｉ2(ｔ)＝−Ｖrf(ｔ)・ｇ(ｔ＋Ｔ／２) Ｉ3(ｔ)＝−Ｖrf(ｔ)・ｇ(ｔ＋Ｔ／２) Ｉ4(ｔ)＝Ｖrf(ｔ)・ｇ(ｔ) 上記式のフーリエ変換を行うことにより、ＬＯ信号と、
ＲＦ入力信号と、ミキシング結果の全ての組み合わせと
の周波数における電流の分析が可能になる。以下の式の
アスタリスク(*)記号は、たたみ込み関数を表してい
る。 【００５９】 【数３】Ｉ1(ｆ)＝Ｖrf(ｆ) * Ｇ(ｆ) Ｉ2(ｆ)＝−Ｖrf(ｆ) * Ｇ(ｆ)exp(ｊ２πｆＴ／２) Ｉ3(ｆ)＝−Ｖrf(ｆ) * Ｇ(ｆ)exp(ｊ２πｆＴ／２) Ｉ4(ｆ)＝Ｖrf(ｆ) * Ｇ(ｆ) 電流Ｉ1(ｆ),Ｉ2(ｆ),Ｉ3(ｆ),Ｉ4(ｆ)は、周波数領域
におけるＬＯ信号とＲＦ入力信号との間の考え得る全て
のミキシング結果を表している。 【００６０】電流Ｉ5(ｆ),Ｉ6(ｆ)は、それぞれダイオ
ード対Ｄ4,Ｄ7およびＤ5,Ｄ6からＩＦポート106へと流
れ込む電流であり、以下の式により表される。 【００６１】 【数４】 Ｉ5(ｆ)＝Ｉ6(ｆ)＝Ｖrf(ｆ) * Ｇ(ｆ)［１＋exp(ｊ２
πｆＴ／２)］ ＬＯが純粋な正弦信号であるスペクトル分析器の場合、
これらの式は以下の式に変形することができる。 【００６２】 【数５】 【００６３】ｆLO＝１／Ｔなので、式［１＋exp(ｊｎπ
ｆLOＴ)］は式［１＋exp(ｊｎπ)］となる。この式は、
ｎが奇数に相当する場合にはゼロに等しい実部を有し、
ｎが偶数である場合には２に等しい実部を有するもので
ある。従って、上記式は以下の式に変形することができ
る。 【００６４】 【数６】 【００６５】この最後の式から明らかなように、ＩＦポ
ート106に流入する電流の実部は、ＲＦ入力信号とミキ
シングされるＬＯ信号の偶数調波のみとなる。 【００６６】奇数調波ミキシング結果は相殺される。そ
の結果として、ミキサ105は、偶数調波ミキサとして働
く単一平衡ミキサとなる。 【００６７】経路指定回路102および画像強化型単一平
衡バリウム−フェライト同調ミキサ105の各構成要素の
パラメータ値は、経路指定バリウム−フェライト同調共
振器フィルタ・ミキサ回路100を動作させようとする周
波数範囲によって決まる。約0〜50GHzで動作させること
が意図された経路指定バリウム−フェライト同調共振器
フィルタ・ミキサ回路100の一実施例の場合には、各構
成要素は下記のパラメータ値を有している。 【００６８】コンデンサ：Ｃ1＝50.0 pf Ｃ2＝0.3 pf Ｃ3＝0.3 pf インダクタ：ＴＬ1＝0.1 nh ＴＬ2＝ＴＬ3＝ＴＬ4＝100Ω(10GHzでλ／４） Ｌ1＝0.2 nh Ｌ2＝0.1 nh 抵抗 ：Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ4＝10kΩ Ｒ3＝400Ω 正確なミキシング結果の選択は、問題となるＲＦ入力信
号の周波数にプリセレクタ104を同調させ、正確なＬＯ
信号周波数を選択することにより、実施される。図４に
関して言えば、第２高調波ミキシングの一例は以下の通
りとなる。 【００６９】ｆRF＝29.9107GHz(プリセレクタ104を29.9
107GHzに同調させる) ｆLO＝13GHz（第２高調波ミキシング） 奇数調波ミキシング結果(即ちｆIF＝(２ｎ＋１)ｆLO±
ｆRF)： ｎ＝０の場合、 13±29.9107GHz 16.9107GHz(逆平行ダイオード対Ｄ4,Ｄ5およびＤ6,Ｄ7
内を循環する) 42.9107GHz(逆平行ダイオード対Ｄ4,Ｄ5およびＤ6,Ｄ7
内を循環する) ｎ＝１の場合、 39GHz±29.9107GHz 68.9107GHz(逆平行ダイオード対Ｄ4,Ｄ5およびＤ6,Ｄ7
内を循環する) 9.0893GHz(逆平行ダイオード対Ｄ4,Ｄ5およびＤ6,Ｄ7内
を循環する) 偶数調波ミキシング結果(即ちｆIF＝２ｎｆLO±ｆRF)： ｎ＝１の場合、 ｜26±29.9107｜GHz 3.9107GHz(ＩＦポート106へ流れる) 54.9107GHz(ローパスフィルタＣ2,Ｌ1,Ｃ3により再循環
されてダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7に戻る) ｎ＝２の場合、 ｜52±29.9107｜GHz 81.9107GHz(ローパスフィルタＣ2,Ｌ1,Ｃ3により再循環
されてダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7に戻る) 22.0893GHz(ローパスフィルタＣ2,Ｌ1,Ｃ3により再循環
されてダイオードＤ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7に戻る) ｎ＝３,４,５，……，ｍの場合、結果は同じである。 【００７０】ミキサ変換効率を向上させるため、ＭＭＩ
Ｃ(モノリシックマイクロ波集積回路)乗算器・増幅器
(図示せず)を用いて3〜6.8GHzのＬＯ周波数を２倍にす
ることが望ましい。ＬＯ周波数が高くなることにより、
50GHzにおける「第４高調波」対「第８高調波」のミキ
シングが可能になる。従って、単一平衡型偶数調波ミキ
サ105は、好適には、6〜13.6GHzの局部発振器(3〜6.8GH
zの基本周波数が２倍にされたＬＯ)を用いて26〜50GHz
から3.9107GHzのＩＦへと信号をダウンコンバートする
ために利用される。 【００７１】ミキサ105は、２つの逆平行ダイオード対
Ｄ4,Ｄ5およびＤ6,Ｄ7を備え、プリセレクタ104の第４
のバリウム−フェライト球体140と一体化されている。
プリセレクタ104とミキサ105とを一体化することによ
り、それらプリセレクタおよびミキサ間の同軸ケーブル
をなくすことができる。これにより、それら構造間にお
ける不整合リップルが減少し、従って、振幅の精度が向
上する。同時に、一層高次のミキシング結果の一層良好
な制御を介してミキサ105の効率が改善される。 【００７２】26〜31GHzの周波数では、第２高調波ミキ
シングが用いられる。図８に示すように、第２高調波ミ
キシングのための経路指定回路102とプリセレクタ104と
ミキサ105とＩＦ増幅器199とにより、12dBという変換損
が達成される。31〜50GHzの周波数では、第４高調波ミ
キシングが用いられる。図９に示すように、第４高調波
ミキシングの場合には20dBという変換損が達成される。
経路指定バリウム−フェライト同調共振器フィルタ・画
像強化型単一平衡ミキサ回路100の２音歪み(two-tone d
istortion)は、一般に＋18dBを超える３次インタセプト
(ＴＯＩ)を伴う26GHz〜50GHzで測定された。 【００７３】経路指定バリウム−フェライト同調共振器
フィルタ・画像強化型単一平衡ミキサ回路100は、可搬
式スペクトル分析器に利用してノイズ下限の低い約0〜5
0GHzの連続掃引を提供することが望ましい。図１０は、
全周波数範囲の掃引時のスペクトル分析器の表示を示す
ものであり、表示されている平均ノイズレベルは、50Hz
で−135dBm/Hzとなっている。ＲＦ入力信号が最初にプ
リセレクタ104およびミキサ105に経路指定される26.5GH
zで、ノイズ下限の降下が見られる。また、図１１は、
経路指定バリウム−フェライト同調共振器フィルタ・画
像強化型単一平衡ミキサ回路100により得られる20MHz〜
50GHzの周波数応答を示している。 【００７４】上述の本発明の実施例は、様々な修正、変
更および調整を実施することが可能でなものであること
が理解されよう。例えば、経路指定バリウム−フェライ
ト同調共振器フィルタ・画像強化型単一平衡ミキサ回路
100は、単一の共振器から構成することが可能なもので
あり、この場合には、バリウム−フェライト球体124
が、入力懸垂ストリップ線路結合126と出力懸垂ストリ
ップ線路結合142との間に配設され、その他の共振構造
が排除されることになる。特許請求の範囲と等価の意味
および範囲に包まれる全てのものが本発明に包含される
よう意図している。 【００７５】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 【００７６】１．無線周波数(ＲＦ)入力における所与の
周波数を有するＲＦ入力信号に応じて同調可能なバンド
パスフィルタおよび画像強化型単一平衡ミキサを提供す
る周波数同調可能共振器フィルタ・ミキサであって、こ
のフィルタ・ミキサが、少なくとも１つの周波数同調可
能共振器であって、前記ＲＦ入力に結合され、前記ＲＦ
入力信号を受信する、入力懸垂ストリップライン結合
と、その入力懸垂ストリップ線路結合に近接配置された
フェリ磁性球体と、前記フェリ磁性球体に近接配置さ
れ、前記少なくとも１つの周波数同調可能共振器の共振
周波数が前記ＲＦ入力信号の所与の周波数に近接してい
る際に前記ＲＦ入力信号を受信する、第１の端部および
第２の端部を有する出力懸垂ストリップ線路結合とから
なる、前記少なくとも１つの周波数同調可能共振器と、
その少なくとも１つの周波数同調可能共振器にわたり均
一なＤＣ磁界を生成してその少なくとも１つの周波数同
調可能共振器の共振周波数の同調を行う電磁石と、前記
出力懸垂ストリップ線路結合の前記第１の端部に接続さ
れたダイオードブリッジと、第１の端部および第２の端
部を有し、その第１の端部が前記出力懸垂ストリップ線
路結合の前記第２の端部に接続された、ローパスフィル
タと、第１の端部および第２の端部とＩＦポートとを有
し、その第１の端部が前記ローパスフィルタの前記第２
の端部に接続された、局部発信器(ＬＯ)および中間周波
数(ＩＦ)ダイプレクサと、第１の端部および第２の端部
を有し、その第１の端部が前記ＬＯおよびＩＦダイプレ
クサの前記第２の端部に接続された、バランと、そのバ
ランの前記第２の端部に結合されてＬＯ信号を生成する
掃引ＬＯ入力とを備えており、前記ダイオードブリッジ
が、前記ＲＦ入力信号を前記ＬＯ信号の高調波と組み合
わせて、前記ＩＦポートにＩＦ出力信号を生成する、と
いうことを特徴とする、周波数同調可能共振器フィルタ
・ミキサ。 【００７７】２．低周波入力信号を低周波出力に経路指
定し、高周波入力信号を前記入力懸垂ストリップ線路結
合に経路指定する経路指定回路を更に備え、この経路指
定回路が、前記入力懸垂ストリップ線路結合と前記低周
波出力との間に直列に接続された、第１の端部および第
２の端部を有する伝送ラインと、入力懸垂ストリップ線
路結合と前記伝送ラインの前記第１の端部との接合部と
アースとの間に直列に接続された集積コンデンサおよび
第１のダイオードと、前記伝送ラインの第２の端部と前
記低周波出力との接合部とアースとの間に直列に接続さ
れた集積コンデンサおよび第２のダイオードと、バイア
ス回路網であって、前記集積コンデンサと前記第１のダ
イオードとの接合部に接続された第１の端部と第２の端
部とを有する第１の抵抗器と、その第１の抵抗器の前記
第２の端部に接続された第１の端部とアースに接続され
た第２の端部とを有する第２の抵抗器と、前記集積コン
デンサと前記第２のダイオードとの接合部と第３の抵抗
器の第１の端部との間に接続された第３のダイオード
と、前記第１の抵抗器と前記第２の抵抗器との接合部に
接続された第１の端部と、前記第３のダイオードと前記
第３の抵抗器との接合部に接続された第２の端部とを有
する、第４の抵抗器と、前記第３の抵抗器の第２の端部
に選択的に接続され、前記第１、第２、第３のダイオー
ドに同時にバイアスをかけて「オフ」にして低周波入力
信号を前記低周波出力に経路指定する、バイアス電圧と
から構成された、前記バイアス回路網とを備えている、
前項１記載の周波数同調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００７８】３．前記出力懸垂ストリップ線路結合が、
前記ダイオードブリッジに第１の端部で接続され、前記
ローパスフィルタの前記第１の端部に第２の端部で接続
されたビームリードからなる、前項１記載の周波数同調
可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００７９】４．前記ローパスフィルタが、第１および
第２のインダクタであって、出力懸垂ストリップ線路結
合の前記第２の端部に接続された第１の端部と、前記Ｌ
ＯおよびＩＦダイプレクサの前記第１の端部に接続され
た第２の端部とをそれぞれ有する、前記第１および第２
のインダクタと、その第１および第２のインダクタの前
記第１の端部と前記出力懸垂ストリップ線路結合の前記
第２の端部との各接合部とアースとの間に接続された第
２および第３のコンデンサと、前記第１および第２のイ
ンダクタの前記第２の端部と前記ＬＯおよびＩＦダイプ
レクサの前記第１の端部との各接合部とアースとの間に
接続された第４び第５のコンデンサとからなる、前項１
記載の周波数同調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００８０】５．前記バランが、前記掃引ＬＯ入力に第
１の端部で接続され、前記ＬＯおよびＩＦダイプレクサ
の前記第２の端部の第１のポートに第２の端部で接続さ
れた中心導体と、アースに第１の端部で接続され、前記
ＬＯおよびＩＦダイプレクサの前記第２の端部の第２の
ポートに第２の端部で接続された外部シールドとからな
るマーチャンドバランである、前項１記載の周波数同調
可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００８１】６．前記ＬＯおよびＩＦダイプレクサが、
前記ＬＯおよびＩＦダイプレクサの前記第１のポートと
アースとの間に接続された第２の伝送ラインおよびイン
ダクタと、前記ＬＯおよびＩＦダイプレクサの前記第１
のポートに結合され、第３の伝送ラインと直列に第２の
ノードに接続された第１のノードと、前記ＬＯおよびＩ
Ｆダイプレクサの前記第２のポートに結合され、第４の
伝送ラインと直列に前記第２のノードに接続された第３
のノードとを備えており、前記ＬＯおよびＩＦダイプレ
クサの前記第１および第３のノードが前記ローパスフィ
ルタの前記第２の端部に結合されており、前記ＬＯおよ
びＩＦダイプレクサの前記第２のノードが前記ＩＦポー
トに結合されており、これにより、広帯域ＬＯノイズが
除去されるようになっている、前項５記載の周波数同調
可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００８２】７．前記ＬＯおよびＩＦダイプレクサの前
記第２のノードがＩＦ増幅器の入力に結合され、そのＩ
Ｆ増幅器の出力が前記ＩＦポートに接続される、前項６
記載の周波数同調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００８３】８．前記ＲＦ入力に結合された入力と出力
とを有し、第１のフィルタステージを提供する、第２の
周波数同調可能共振器と、その第２の周波数同調可能共
振器の出力に結合された入力と出力とを有し、第２のフ
ィルタステージを提供する、第３の周波数同調可能共振
器と、その第３の周波数同調可能共振器の出力に結合さ
れた入力と出力とを有し、第３のフィルタステージを提
供する、第４の周波数同調可能共振器とを更に備え、前
記周波数同調可能共振器の共振周波数を同調させるため
にその周波数同調可能共振器にわたり均一なＤＣ磁界を
電磁石が生成し、前記少なくとも１つの周波数同調可能
共振器の前記出力懸垂ストリップ線路結合が、前記第４
の周波数同調可能共振器の出力に結合されて、第４のフ
ィルタステージ並びに画像強化型単一平衡ミキサが提供
される、前項１記載の周波数同調可能共振器フィルタ・
ミキサ。 【００８４】９．前記ＲＦ入力に結合された入力と出力
とを有し、第１のフィルタステージを提供する、第２の
周波数同調可能共振器と、その第２の周波数同調可能共
振器の出力に結合された入力と出力とを有し、第２のフ
ィルタステージを提供する、第３の周波数同調可能共振
器と、その第３の周波数同調可能共振器の出力に結合さ
れた入力と出力とを有し、第３のフィルタステージを提
供する、第４の周波数同調可能共振器とを更に備え、前
記周波数同調可能共振器の共振周波数を同調させるため
にその周波数同調可能共振器にわたり均一なＤＣ磁界を
電磁石が生成し、前記少なくとも１つの周波数同調可能
共振器の前記出力懸垂ストリップ線路結合が、前記第４
の周波数同調可能共振器の出力に結合されて、第４のフ
ィルタステージ並びに画像強化型単一平衡ミキサが提供
される、前項２記載の周波数同調可能共振器フィルタ・
ミキサ。 【００８５】１０．前記ＲＦ入力に結合された入力と出
力とを有し、第１のフィルタステージを提供する、第２
の周波数同調可能共振器と、その第２の周波数同調可能
共振器の出力に結合された入力と出力とを有し、第２の
フィルタステージを提供する、第３の周波数同調可能共
振器と、その第３の周波数同調可能共振器の出力に結合
された入力と出力とを有し、第３のフィルタステージを
提供する、第４の周波数同調可能共振器とを更に備え、
前記周波数同調可能共振器の共振周波数を同調させるた
めにその周波数同調可能共振器にわたり均一なＤＣ磁界
を電磁石が生成し、前記少なくとも１つの周波数同調可
能共振器の前記出力懸垂ストリップ線路結合が、前記第
４の周波数同調可能共振器の出力に結合されて、第４の
フィルタステージ並びに画像強化型単一平衡ミキサが提
供される、前項３記載の周波数同調可能共振器フィルタ
・ミキサ。 【００８６】１１．前記ＲＦ入力に結合された入力と出
力とを有し、第１のフィルタステージを提供する、第２
の周波数同調可能共振器と、その第２の周波数同調可能
共振器の出力に結合された入力と出力とを有し、第２の
フィルタステージを提供する、第３の周波数同調可能共
振器と、その第３の周波数同調可能共振器の出力に結合
された入力と出力とを有し、第３のフィルタステージを
提供する、第４の周波数同調可能共振器とを更に備え、
前記周波数同調可能共振器の共振周波数を同調させるた
めにその周波数同調可能共振器にわたり均一なＤＣ磁界
を電磁石が生成し、前記少なくとも１つの周波数同調可
能共振器の前記出力懸垂ストリップ線路結合が、前記第
４の周波数同調可能共振器の出力に結合されて、第４の
フィルタステージ並びに画像強化型単一平衡ミキサが提
供される、前項４記載の周波数同調可能共振器フィルタ
・ミキサ。 【００８７】１２．前記ＲＦ入力に結合された入力と出
力とを有し、第１のフィルタステージを提供する、第２
の周波数同調可能共振器と、その第２の周波数同調可能
共振器の出力に結合された入力と出力とを有し、第２の
フィルタステージを提供する、第３の周波数同調可能共
振器と、その第３の周波数同調可能共振器の出力に結合
された入力と出力とを有し、第３のフィルタステージを
提供する、第４の周波数同調可能共振器とを更に備え、
前記周波数同調可能共振器の共振周波数を同調させるた
めにその周波数同調可能共振器にわたり均一なＤＣ磁界
を電磁石が生成し、前記少なくとも１つの周波数同調可
能共振器の前記出力懸垂ストリップ線路結合が、前記第
４の周波数同調可能共振器の出力に結合されて、第４の
フィルタステージ並びに画像強化型単一平衡ミキサが提
供される、前項５記載の周波数同調可能共振器フィルタ
・ミキサ。 【００８８】１３．前記ＲＦ入力に結合された入力と出
力とを有し、第１のフィルタステージを提供する、第２
の周波数同調可能共振器と、その第２の周波数同調可能
共振器の出力に結合された入力と出力とを有し、第２の
フィルタステージを提供する、第３の周波数同調可能共
振器と、その第３の周波数同調可能共振器の出力に結合
された入力と出力とを有し、第３のフィルタステージを
提供する、第４の周波数同調可能共振器とを更に備え、
前記周波数同調可能共振器の共振周波数を同調させるた
めにその周波数同調可能共振器にわたり均一なＤＣ磁界
を電磁石が生成し、前記少なくとも１つの周波数同調可
能共振器の前記出力懸垂ストリップ線路結合が、前記第
４の周波数同調可能共振器の出力に結合されて、第４の
フィルタステージ並びに画像強化型単一平衡ミキサが提
供される、前項６記載の周波数同調可能共振器フィルタ
・ミキサ。 【００８９】１４．前記ＲＦ入力に結合された入力と出
力とを有し、第１のフィルタステージを提供する、第２
の周波数同調可能共振器と、その第２の周波数同調可能
共振器の出力に結合された入力と出力とを有し、第２の
フィルタステージを提供する、第３の周波数同調可能共
振器と、その第３の周波数同調可能共振器の出力に結合
された入力と出力とを有し、第３のフィルタステージを
提供する、第４の周波数同調可能共振器とを更に備え、
前記周波数同調可能共振器の共振周波数を同調させるた
めにその周波数同調可能共振器にわたり均一なＤＣ磁界
を電磁石が生成し、前記少なくとも１つの周波数同調可
能共振器の前記出力懸垂ストリップ線路結合が、前記第
４の周波数同調可能共振器の出力に結合されて、第４の
フィルタステージ並びに画像強化型単一平衡ミキサが提
供される、前項７記載の周波数同調可能共振器フィルタ
・ミキサ。 【００９０】１５．前記入力懸垂ストリップ線路結合
が、前記第２の周波数同調可能共振器の入力に結合さ
れ、第１のアイリス結合が、前記第２の周波数同調可能
共振器の出力と前記第３の周波数同調可能共振器の入力
とを結合し、結合ループが、前記第３の周波数同調可能
共振器の出力を前記第４の周波数同調可能共振器の入力
に結合し、第２のアイリス結合が、前記第４の周波数同
調可能共振器の出力と前記少なくとも１つの周波数同調
可能共振器の入力とを結合する、前項８記載の周波数同
調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００９１】１６．前記入力懸垂ストリップ線路結合
が、前記第２の周波数同調可能共振器の入力に結合さ
れ、第１のアイリス結合が、前記第２の周波数同調可能
共振器の出力と前記第３の周波数同調可能共振器の入力
とを結合し、結合ループが、前記第３の周波数同調可能
共振器の出力を前記第４の周波数同調可能共振器の入力
に結合し、第２のアイリス結合が、前記第４の周波数同
調可能共振器の出力と前記少なくとも１つの周波数同調
可能共振器の入力とを結合する、前項９記載の周波数同
調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００９２】１７．前記入力懸垂ストリップ線路結合
が、前記第２の周波数同調可能共振器の入力に結合さ
れ、第１のアイリス結合が、前記第２の周波数同調可能
共振器の出力と前記第３の周波数同調可能共振器の入力
とを結合し、結合ループが、前記第３の周波数同調可能
共振器の出力を前記第４の周波数同調可能共振器の入力
に結合し、第２のアイリス結合が、前記第４の周波数同
調可能共振器の出力と前記少なくとも１つの周波数同調
可能共振器の入力とを結合する、前項１０記載の周波数
同調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００９３】１８．前記入力懸垂ストリップ線路結合
が、前記第２の周波数同調可能共振器の入力に結合さ
れ、第１のアイリス結合が、前記第２の周波数同調可能
共振器の出力と前記第３の周波数同調可能共振器の入力
とを結合し、結合ループが、前記第３の周波数同調可能
共振器の出力を前記第４の周波数同調可能共振器の入力
に結合し、第２のアイリス結合が、前記第４の周波数同
調可能共振器の出力と前記少なくとも１つの周波数同調
可能共振器の入力とを結合する、前項１１記載の周波数
同調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００９４】１９．前記入力懸垂ストリップ線路結合
が、前記第２の周波数同調可能共振器の入力に結合さ
れ、第１のアイリス結合が、前記第２の周波数同調可能
共振器の出力と前記第３の周波数同調可能共振器の入力
とを結合し、結合ループが、前記第３の周波数同調可能
共振器の出力を前記第４の周波数同調可能共振器の入力
に結合し、第２のアイリス結合が、前記第４の周波数同
調可能共振器の出力と前記少なくとも１つの周波数同調
可能共振器の入力とを結合する、前項１２記載の周波数
同調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００９５】２０．前記入力懸垂ストリップ線路結合
が、前記第２の周波数同調可能共振器の入力に結合さ
れ、第１のアイリス結合が、前記第２の周波数同調可能
共振器の出力と前記第３の周波数同調可能共振器の入力
とを結合し、結合ループが、前記第３の周波数同調可能
共振器の出力を前記第４の周波数同調可能共振器の入力
に結合し、第２のアイリス結合が、前記第４の周波数同
調可能共振器の出力と前記少なくとも１つの周波数同調
可能共振器の入力とを結合する、前項１３記載の周波数
同調可能共振器フィルタ・ミキサ。 【００９６】 【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、画
像強化型単一平衡ミキサと一体化された経路指定バリウ
ム−フェライト同調共振器フィルタを提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スペクトル分析器における従来の回路を示すブ
ロック図である。 【図２】図１に示す回路で使用される従来のミキサ回路
を示す概略図である。 【図３】図１に示す従来の回路におけるＲＦ、ＬＯ、お
よびＩＦ信号の関係を示すグラフである。 【図４】局部発振器信号の偶数調波結果をＲＦ入力とミ
キシングして所定のＩＦ信号出力を生成する、本発明に
従って構成された経路指定バリウム−フェライト同調共
振器フィルタおよび画像強化型単一平衡ミキサ回路の一
実施例を示す概略図である。 【図５】図３に概略を示した経路指定バリウム−フェラ
イト同調共振器フィルタおよび画像強化型単一平衡ミキ
サ回路の一部を簡略化して示す斜視図である。 【図６】図５の一部を拡大して示す斜視図である。 【図７】図３に示す経路指定バリウム−フェライト同調
共振器フィルタおよび画像強化型単一平衡ミキサ回路に
ついての26GHzまでのＰＩＮダイオードスイッチ挿入損
を示すグラフである。 【図８】図３に示す経路指定バリウム−フェライト同調
共振器フィルタおよび画像強化型単一平衡ミキサ回路の
26〜31GHzの変換損を示すグラフである。 【図９】図３に示す経路指定バリウム−フェライト同調
共振器フィルタおよび画像強化型単一平衡ミキサ回路の
31〜50GHzの変換損を示すグラフである。 【図１０】図３に示す経路指定バリウム−フェライト同
調共振器フィルタおよび画像強化型単一平衡ミキサ回路
を用いたスペクトル分析器の30Hz〜50GHzのノイズ下限
を示すグラフである。 【図１１】図３に示す経路指定バリウム−フェライト同
調共振器フィルタおよび画像強化型単一平衡ミキサ回路
を用いたスペクトル分析器の20MHz〜50GHzの周波数応答
を示すグラフである。 【符号の説明】 100 経路指定バリウム−フェライト同調共振器フ
ィルタ・ミキサ回路 102 経路指定回路 104 球状バリウム−フェライト同調プリセレクタ 105 画像強化型単一平衡バリウム−フェライト同
調ミキサ 106 ＩＦポート 106 ＩＦポート 110 入力共振器 112 第１の中間共振器 114 第２の中間共振器 116 出力共振器 118 入力 120 ＩＦ出力 122 低周波出力 124,130,136,140 バリウム−フェライト球体 126 入力懸垂ストリップ線路結合 128,138 アイリス結合 132 低インダクタンス結合ループ 142 出力懸垂ストリップ線路結合 194 ＬＯ入力 195 ＬＯおよびＩＦダイプレクサ 196 マーチャンドバラン Ｃ2,Ｃ3 コンデンサ Ｄ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7 ダイオード Ｌ1 インダクタ
ロック図である。 【図２】図１に示す回路で使用される従来のミキサ回路
を示す概略図である。 【図３】図１に示す従来の回路におけるＲＦ、ＬＯ、お
よびＩＦ信号の関係を示すグラフである。 【図４】局部発振器信号の偶数調波結果をＲＦ入力とミ
キシングして所定のＩＦ信号出力を生成する、本発明に
従って構成された経路指定バリウム−フェライト同調共
振器フィルタおよび画像強化型単一平衡ミキサ回路の一
実施例を示す概略図である。 【図５】図３に概略を示した経路指定バリウム−フェラ
イト同調共振器フィルタおよび画像強化型単一平衡ミキ
サ回路の一部を簡略化して示す斜視図である。 【図６】図５の一部を拡大して示す斜視図である。 【図７】図３に示す経路指定バリウム−フェライト同調
共振器フィルタおよび画像強化型単一平衡ミキサ回路に
ついての26GHzまでのＰＩＮダイオードスイッチ挿入損
を示すグラフである。 【図８】図３に示す経路指定バリウム−フェライト同調
共振器フィルタおよび画像強化型単一平衡ミキサ回路の
26〜31GHzの変換損を示すグラフである。 【図９】図３に示す経路指定バリウム−フェライト同調
共振器フィルタおよび画像強化型単一平衡ミキサ回路の
31〜50GHzの変換損を示すグラフである。 【図１０】図３に示す経路指定バリウム−フェライト同
調共振器フィルタおよび画像強化型単一平衡ミキサ回路
を用いたスペクトル分析器の30Hz〜50GHzのノイズ下限
を示すグラフである。 【図１１】図３に示す経路指定バリウム−フェライト同
調共振器フィルタおよび画像強化型単一平衡ミキサ回路
を用いたスペクトル分析器の20MHz〜50GHzの周波数応答
を示すグラフである。 【符号の説明】 100 経路指定バリウム−フェライト同調共振器フ
ィルタ・ミキサ回路 102 経路指定回路 104 球状バリウム−フェライト同調プリセレクタ 105 画像強化型単一平衡バリウム−フェライト同
調ミキサ 106 ＩＦポート 106 ＩＦポート 110 入力共振器 112 第１の中間共振器 114 第２の中間共振器 116 出力共振器 118 入力 120 ＩＦ出力 122 低周波出力 124,130,136,140 バリウム−フェライト球体 126 入力懸垂ストリップ線路結合 128,138 アイリス結合 132 低インダクタンス結合ループ 142 出力懸垂ストリップ線路結合 194 ＬＯ入力 195 ＬＯおよびＩＦダイプレクサ 196 マーチャンドバラン Ｃ2,Ｃ3 コンデンサ Ｄ4,Ｄ5,Ｄ6,Ｄ7 ダイオード Ｌ1 インダクタ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭62−224101（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−205601（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−220510（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−13002（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−148242（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−275935（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−149101（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01R 23/173
H01P 1/218
H03D 7/14
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】無線周波数(ＲＦ)入力における所与の周波
数を有するＲＦ入力信号に応じて同調可能なバンドパス
フィルタおよび画像強化型単一平衡ミキサを提供するた
めの周波数同調可能共振器フィルタ・ミキサであって、
このフィルタ・ミキサが、 少なくとも１つの周波数同調可能共振器であって、 前記ＲＦ入力に結合され、前記ＲＦ入力信号を受信す
る、入力懸垂ストリップ線路結合と、前記 入力懸垂ストリップ線路結合に近接配置され、かつ
磁気的に結合されたフェリ磁性球体と、第１の端部および第２の端部を有する出力懸垂ストリッ
プ線路結合であって、 前記少なくとも１つの周波数同調可能共振器の共振周波
数が前記ＲＦ入力信号の所与の周波数に近接している際
に前記ＲＦ入力信号が前記出力懸垂ストリップ線路結合
に結合されるように、前記フェリ磁性球体に近接配置さ
れ、かつ磁気的に結合される、前記出力懸垂ストリップ
線路結合とからなる、前記少なくとも１つの周波数同調
可能共振器と、前記 少なくとも１つの周波数同調可能共振器にわたり均
一なＤＣ磁界を生成してその少なくとも１つの周波数同
調可能共振器の共振周波数の同調を行うために、その少
なくとも１つの周波数同調可能共振器に近接配置された
電磁石と、 前記出力懸垂ストリップ線路結合の前記第１の端部に接
続されたダイオードブリッジと、 第１の端部および第２の端部を有し、その第１の端部が
前記出力懸垂ストリップ線路結合の前記第２の端部に接
続された、ローパスフィルタと、 第１の端部、第２の端部、および中間周波数（ＩＦ）ポ
ートを有し、その第１の端部が前記ローパスフィルタの
第２の端部に接続された、局部発振器(ＬＯ)およびＩＦ
ダイプレクサと、 第１の端部および第２の端部を有し、その第１の端部が
前記ＬＯおよびＩＦダイプレクサの第２の端部に接続さ
れた、バランと、および 前記 バランの前記第２の端部に結合されてＬＯ信号を生
成する掃引ＬＯ入力とを備えており、 前記ダイオードブリッジが、前記ＲＦ入力信号を前記Ｌ
Ｏ信号の高調波と組み合わせて、前記ＩＦポートにＩＦ
出力信号を生成する、周波数同調可能共振器フィルタ・
ミキサ。
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