JP4066295B2

JP4066295B2 - Even harmonic mixer

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Publication number: JP4066295B2
Application number: JP2000029126A
Authority: JP
Inventors: 憲司川上; 寛池松; 大介山口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-02-07
Filing date: 2000-02-07
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2020-02-07
Also published as: JP2001223534A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロ波及びミリ波帯の無線通信システムや、レーダシステムの送受信機に用いられ、小形化、広帯域化を図った偶高調波ミクサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の偶高調波ミクサについて図面を参照しながら説明する。図２０は、従来のスタブ分波形ミクサの構成を示す図である。
【０００３】
図２０において、１は局発（局部発振）周波数で１／４波長のオープンスタブ、２は局発周波数で１／４波長のショートスタブ、３はダイオードを逆並列に接続したアンチパラレルダイオードペア、４は低域通過フィルタ、５は高域通過フィルタである。また、１０はＲＦ端子、１１は局発端子、１２はＩＦ端子である。
【０００４】
つぎに、前述した従来の偶高調波ミクサの動作について図面を参照しながら説明する。
【０００５】
偶高調波ミクサは、ダウンコンバータの場合、局発波（周波数をｆｐとする）とＲＦ信号（周波数をｆｒとする）を入力すると、ＩＦ信号（周波数をｆｉとする）として、以下の周波数ｆｉが出力されるミクサである。
【０００６】
ｆｉ＝ｆｒ−ｎｆｐ
【０００７】
ここでは、ｎ＝２の場合のミクサについて説明を行う。図２０に示す従来のスタブ分波形ミクサでは、周波数ｆｐの局発に対しては、局発端子側のショートスタブ２は開放に見え、ＲＦ端子側のオープンスタブ１は短絡に見えるので図２１の様になる。ダイオードが互いに逆向きになっていることに注意すれば、各ダイオードから見れば、周波数ｆｐの成分は互いに逆向きに印加されている。従って、偶数次高調波成分である２ｆｐについては同相である。
【０００８】
一方、周波数ｆｐのほぼ２倍にあたる周波数ｆｒに関しては、局発端子側のショートスタブ２は短絡に見え、ＲＦ端子側のオープンスタブ１は開放に見えるので、図２２の様になる。
【０００９】
従って、ＩＦ信号であるｆｉ＝ｆｒ−２ｆｐの成分は互いに逆相になるので、逆極性で接続されたダイオードから足しあわされて取り出すことができる。これを図２３に示す。また、発生した２ｆｐの成分は、ＲＦ端子１０において互いに逆相であるからＲＦ端子１０には漏れない。さらに、アップコンバータとしても動作が可能である。
【００１０】
これらは、電子情報通信学会編「モノリシックマイクロ波集積回路」、第１２０頁〜第１２２頁に書かれている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の偶高調波ミクサでは、ＲＦ信号の半波長にあたる線路を２本必要となり、比較的低い周波数（Ｓ帯やＬ帯）では回路が非常に大型化するという問題点があった。
【００１２】
また、スタブを用いた分波回路であるため、スタブの中心周波数での特性は良いが、狭帯域特性となる問題点があった。
【００１３】
さらに、ＲＦ周波数が局発周波数の約２倍つまりＩＦ周波数が局発周波数に比べて非常に低い場合に有効なミクサであり、ＩＦ周波数が高い場合には特性が得られないという問題があった。
【００１４】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、分布定数線路での回路構成に代わり、機能回路の全集中定数化し、小形化するとともに、周波数特性を広帯域化することができる偶高調波ミクサを得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る偶高調波ミクサは、ＩＦ信号またはＲＦ信号と局発波とを入力し、前記局発波の２倍の周波数と前記ＩＦ信号との和及び差の周波数のＲＦ信号を出力し、または前記ＲＦ信号と前記局発波の２倍の周波数との差の周波数のＩＦ信号を出力する偶高調波ミクサにおいて、出力側の中点にＩＦ端子が接続され、前記入力された局発波を逆相に分配する１８０度分配器と、前記１８０度分配器に接続され、前記局発波を通過させＲＦ信号を短絡する第１の低域通過フィルタと、前記１８０度分配器に接続され、前記局発波を通過させＲＦ信号を短絡する第２の低域通過フィルタと、前記第１の低域通過フィルタに接続され、ダイオードを逆並列に接続した第１のアンチパラレルダイオードペアと、前記第２の低域通過フィルタに接続され、ダイオードを逆並列に接続した第２のアンチパラレルダイオードペアと、前記第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの接続点に接続され、ＩＦ信号を短絡させるＩＦ短絡回路と、前記第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの接続点に接続され、ＲＦ信号を通過させ局発波を遮断する高域通過フィルタとを備え、前記１８０度分配器は、局発端子に一端が接続され、かつアースに他端が接続された第１のコイルと、第２のコイルとから構成され、前記第１の低域通過フィルタは、前記第２のコイルの一端に一端が接続され、かつ前記第１のアンチパラレルダイオードペアの一端に他端が接続された第１のインダクタと、前記第１のインダクタの一端とアースの間に挿入された第１のコンデンサと、前記第１のインダクタの他端とアースの間に挿入された第２のコンデンサとから構成され、前記第２の低域通過フィルタは、前記第２のコイルの他端に一端が接続され、かつ前記第２のアンチパラレルダイオードペアの一端に他端が接続された第２のインダクタと、前記第２のインダクタの一端とアースの間に挿入された第３のコンデンサと、前記第２のインダクタの他端とアースの間に挿入された第４のコンデンサとから構成され、前記ＩＦ短絡回路は、前記第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの他端同士の接続点とアースの間に挿入された第３のインダクタから構成され、前記高域通過フィルタは、前記第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの他端同士の接続点に一端が接続された第５のコンデンサと、前記第５のコンデンサの他端とアースの間に挿入された第４のインダクタと、前記第５のコンデンサの他端及び前記第４のインダクタの一端に一端が接続され、かつＲＦ端子に他端が接続された第６のコンデンサとから構成されているものである。
【００１６】
この発明の請求項２に係る偶高調波ミクサは、ＩＦ信号またはＲＦ信号と局発波とを入力し、前記局発波の２倍の周波数と前記ＩＦ信号との和及び差の周波数のＲＦ信号を出力し、または前記ＲＦ信号と前記局発波の２倍の周波数との差の周波数のＩＦ信号を出力する偶高調波ミクサにおいて、出力側の中点が短絡され、前記入力された局発波を逆相に分配する１８０度分配器と、前記１８０度分配器に接続され、前記局発波を通過させＲＦ信号を短絡する第１の低域通過フィルタと、前記１８０度分配器に接続され、前記局発波を通過させＲＦ信号を短絡する第２の低域通過フィルタと、前記第１の低域通過フィルタに接続され、ダイオードを逆並列に接続した第１のアンチパラレルダイオードペアと、前記第２の低域通過フィルタに接続され、ダイオードを逆並列に接続した第２のアンチパラレルダイオードペアと、前記第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの接続点とＩＦ端子との間に接続され、ＩＦ信号を通過させ局発波及びＲＦ信号を遮断する第３の低域通過フィルタと、前記第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの接続点に接続され、ＲＦ信号を通過させ局発波を遮断する高域通過フィルタとを備え、前記１８０度分配器は、局発端子に一端が接続され、かつアースに他端が接続された第１のコイルと、第２のコイルとから構成され、前記第１の低域通過フィルタは、前記第２のコイルの一端に一端が接続され、かつ前記第１のアンチパラレルダイオードペアの一端に他端が接続された第１のインダクタと、前記第１のインダクタの一端とアースの間に挿入された第１のコンデンサと、前記第１のインダクタの他端とアースの間に挿入された第２のコンデンサとから構成され、前記第２の低域通過フィルタは、前記第２のコイルの他端に一端が接続され、かつ前記第２のアンチパラレルダイオードペアの一端に他端が接続された第２のインダクタと、前記第２のインダクタの一端とアースの間に挿入された第３のコンデンサと、前記第２のインダクタの他端とアースの間に挿入された第４のコンデンサとから構成され、前記第３の低域通過フィルタは、前記第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの他端同士の接続点と前記ＩＦ端子の間に挿入された第３のインダクタから構成され、前記高域通過フィルタは、前記第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの他端同士の接続点に一端が接続された第５のコンデンサと、前記第５のコンデンサの他端とアースの間に挿入された第４のインダクタと、前記第５のコンデンサの他端及び前記第４のインダクタの一端に一端が接続され、かつＲＦ端子に他端が接続された第６のコンデンサとから構成されているものである。
【００１７】
この発明の請求項３に係る偶高調波ミクサは、請求項１の第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの代わりに、第１及び第２のリングダイオードに置き換えたものである。
【００１８】
この発明の請求項４に係る偶高調波ミクサは、請求項２の第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの代わりに、第１及び第２のリングダイオードに置き換えたものである。
【００１９】
この発明の請求項５に係る偶高調波ミクサは、前記１８０度分配器が、入出力インピーダンスの変換機能を有するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る偶高調波ミクサについて図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る偶高調波ミクサの構成を示すブロック図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００２１】
図１において、３ａ及び３ｂはアンチパラレルダイオードペア（ＡＰＤＰ）、５は高域通過フィルタ（ＨＰＦ）、６は局発（局部発振）用１８０度分配器であり出力に中点端子を有するもの、７ａ及び７ｂはＲＦ周波数に対して短絡となる低域通過フィルタ（ＲＦ短絡形ＬＰＦ）、８はＩＦ短絡回路である。また、１０はＲＦ端子、１１は局発端子、１２はＩＦ端子である。
【００２２】
つぎに、この実施の形態１に係る偶高調波ミクサの動作について図面を参照しながら説明する。図２、図３及び図４は、この発明の実施の形態１に係る偶高調波ミクサの動作を示す図である。
【００２３】
周波数ｆｐの局発は、１８０度分配器６で逆相に分配され、アンチパラレルダイオードペア３ａ及び３ｂに印加する。ここで、２つのアンチパラレルダイオードペア３ａ、３ｂにかかる局発の電圧は逆相であるので、その接続点は局発に対し短絡面（short面）となる。この様子を図２に示す。
【００２４】
次に、周波数ｆｒのＲＦ信号は、ＲＦ短絡形低域通過フィルタ７ａ及び７ｂにより短絡されているので、２つのアンチパラレルダイオードペア３ａ、３ｂに印加される。この様子を図３に示す。
【００２５】
ここで、ＲＦ短絡形低域通過フィルタ７ａ及び７ｂがない場合には、ＲＦは１８０度分配器６に印加されるが、局発の２倍以上の周波数であるＲＦ信号の周波数に対するインピーダンスが未知である。このため、ＲＦ信号の短絡面が不明確になり、損失の増大につながる。
【００２６】
この問題を解決し、回路に汎用性を持たせるため、ＲＦ短絡形低域通過フィルタ７ａ及び７ｂを装荷し、ダイオード近傍でＲＦ短絡としている。これはＲＦ信号の周波数が局発の周波数の２倍以上の周波数関係となる偶高調波ミクサに固有の問題であり、またこの低域通過フィルタ７ａ及び７ｂの挿入が可能であるのも、局発の周波数とＲＦ周波数が離れているという偶高調波ミクサ固有の周波数関係のためである。
【００２７】
この２波の混合により得られた周波数ｆｉのＩＦ信号は、図４に示すように、ＩＦ短絡回路８を中心に２つのダイオード３ａ及び３ｂに同相で生じるため、１８０度分配器６の中点より取り出すことができる。また、従来例同様、発生した２ｆｐの成分は、ＲＦ端子１０において互いに逆相であるからＲＦ端子には漏れない。さらに、アップコンバータとしても動作が可能である。
【００２８】
図１のブロック図を等価回路に置き換えたものを図５に示す。また、実際の回路パターン実装例を図６に示す。図の各番号は、図１の各ブロックに対応している。
【００２９】
この様な回路構成を適用することにより、従来例の様なスタブを用いることなく、すべての回路を集中定数化することができ、小形化を実現できる。また、スタブを使わないことから、１８０度分配器６及びＬＰＦ７ａ、７ｂの周波数特性を広帯域に設計することにより、ミクサの広帯域化が実現できる。この様子を図７及び図８に示す。
【００３０】
すなわち、この実施の形態１は、ＩＦ信号、またはＲＦ信号と、局発波とを入力し、前記局発波の２倍の周波数と前記ＩＦ信号との和及び差の周波数のＲＦ信号を出力し、または前記ＲＦ信号と前記局発波の２倍の周波数との差の周波数のＩＦ信号を出力する偶高調波ミクサにおいて、出力に中点取り出し端子のある局発波用１８０度分配器６と、局発波を通過させＲＦ信号を短絡するための２つの低域通過フィルタ７ａ及び７ｂと、ダイオードを逆並列に接続した２つのアンチパラレルダイオードペア３ａ及び３ｂと、ＩＦ信号を短絡させるＩＦ短絡回路８と、ＲＦ信号を通過させ局発波を遮断する高域通過フィルタ５とを具備し、ＩＦ端子１２を局発波用１８０度分配器６の中点とし、ＲＦ信号をダイオードの近傍に配置した低域通過フィルタ７ａ及び７ｂにより短絡させる平衡型偶高調波ミクサである。
【００３１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る偶高調波ミクサについて図面を参照しながら説明する。図９は、この発明の実施の形態２に係る偶高調波ミクサの構成を示すブロック図である。
【００３２】
図９において、３ａ及び３ｂはアンチパラレルダイオードペア（ＡＰＤＰ）、４は低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、５は高域通過フィルタ（ＨＰＦ）、６は局発用１８０度分配器であり出力に中点端子を有するもの、７ａ及び７ｂはＲＦ周波数に対して短絡となる低域通過フィルタ（ＲＦ短絡形ＬＰＦ）、８はＩＦ短絡回路である。また、１０はＲＦ端子、１１は局発端子、１２はＩＦ端子である。
【００３３】
つぎに、この実施の形態２に係る偶高調波ミクサの動作について図面を参照しながら説明する。図１０、図１１及び図１２は、この発明の実施の形態２に係る偶高調波ミクサの動作を示す図である。
【００３４】
周波数ｆｐの局発は、１８０度分配器６で逆相に分配され、アンチパラレルダイオードペア３ａ及び３ｂに印加する。ここで、２つのアンチパラレルダイオードペア３ａ、３ｂにかかる局発の電圧は逆相であるので、その接続点は局発に対し短絡面（short面）となる。この様子を図１０に示す。
【００３５】
次に、周波数ｆｒのＲＦ信号は、ＲＦ短絡形低域通過フィルタ７ａ及び７ｂにより短絡されているので、２つのアンチパラレルダイオードペア３ａ、３ｂに印加される。この様子を図１１に示す。
【００３６】
ここで、ＲＦ短絡形低域通過フィルタ７ａ及び７ｂがない場合には、ＲＦは１８０度分配器６に印加されるが、局発の２倍以上の周波数であるＲＦ信号の周波数に対するインピーダンスが未知である。このため、ＲＦ信号の短絡面が不明確になり、損失の増大につながる。
【００３７】
この問題を解決し、回路に汎用性を持たせるため、ＲＦ短絡形低域通過フィルタ７ａ及び７ｂを装荷しダイオード近傍で短絡としている。これはＲＦ信号の周波数が局発の周波数の２倍以上の周波数関係となる偶高調波ミクサに固有の問題であり、またこの低域通過フィルタ７ａ及び７ｂの挿入が可能であるのも、局発の周波数とＲＦ周波数が離れているという偶高調波ミクサ固有の周波数関係のためである。ここまでは上記の実施の形態１と全く同じである。
【００３８】
この２波の混合により得られた周波数ｆｉのＩＦ信号は、図１２に示す様に１８０度分配器６の中点に接続されたＩＦ短絡回路８を中心に２つのダイオード３ａ及び３ｂに同相で生じるため、２つのダイオード３ａ及び３ｂの中点より低域通過フィルタ４を介して取り出すことができる。また、従来例同様、発生した２ｆｐの成分は、ＲＦ端子１０において互いに逆相であるからＲＦ端子には漏れない。さらに、アップコンバータとしても動作が可能である。
【００３９】
図９のブロック図を等価回路に置き換えたものを図１３に示す。図の各番号は、図９の各ブロックに対応している。
【００４０】
この様な回路構成を適用することにより、従来例の様なスタブを用いることなく、すべての回路を集中定数化することができ、小形化を実現できる。また、スタブを使わないことから、１８０度分配器６及びＬＰＦ７ａ及び７ｂの周波数特性を広帯域に設計することにより、ミクサの広帯域化が実現できる。この様子を図７及び図８に示す。
【００４１】
すなわち、この実施の形態２は、ＩＦ信号、またはＲＦ信号と、局発波とを入力し、前記局発波の２倍の周波数と前記ＩＦ信号との和及び差の周波数のＲＦ信号を出力し、または前記ＲＦ信号と前記局発波の２倍の周波数との差の周波数のＩＦ信号を出力する偶高調波ミクサにおいて、出力に中点取り出し端子のある局発波用１８０度分配器６と、局発波を通過させＲＦ信号を短絡するための２つの低域通過フィルタ７ａ及び７ｂと、ダイオードを逆並列に接続した２つのアンチパラレルダイオードペア３ａ及び３ｂと、ＩＦ信号を短絡させるＩＦ短絡回路８と、ＲＦ信号を通過させ局発波を遮断する高域通過フィルタ５と、ＩＦ信号を通過させ局発波及びＲＦ信号を遮断するインダクタ（ＬＰＦ）４とを具備し、局発波用１８０度分配器６の中点を短絡とし、ＩＦ端子１２を２つのアンチパラレルダイオードペア３ａ及び３ｂの中点に接続されたインダクタを介した点とし、ＲＦ信号をダイオードの近傍に配置した低域通過フィルタ７ａ及び７ｂにより短絡させる平衡型偶高調波ミクサである。
【００４２】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る偶高調波ミクサについて図面を参照しながら説明する。図１４は、この発明の実施の形態３に係る偶高調波ミクサの構成を示すブロック図である。
【００４３】
図１４において、上記実施の形態１で示した図１のアンチパラレルダイオードペア（ＡＰＤＰ）３ａ及び３ｂの代わりに、リングダイオード（Ring Diode）９ａ及び９ｂに置き換えたものである。その他の構成は全く同じものである。
【００４４】
次に、この実施の形態３の動作を説明する。リングダイオード９ａ及び９ｂは、上記実施の形態１で示したアンチパラレルダイオードペアが直列に接続されたものと考えることが出来、上記実施の形態１と同様の動作原理である。
【００４５】
図１４のブロック図を等価回路に置き換えたものを図１５に示す。図の各番号は、図１４の各ブロックに対応している。
【００４６】
この様な回路構成を適用することにより、従来例の様なスタブを用いることなく、すべての回路を集中定数化することができ、小形化を実現できる。また、スタブを使わないことから、ＬＰＦ７ａ、７ｂ及び１８０度分配器６の周波数特性を広帯域に設計することにより、ミクサの広帯域化が実現できる。さらに、ダイオードが直列に接続されたリングダイオード９ａ及び９ｂを用いることにより、ダイオードの飽和電力を高めることが可能となる。
【００４７】
すなわち、この実施の形態３は、上記実施の形態１のアンチパラレルダイオードペア３ａ及び３ｂを、リングダイオード９ａ及び９ｂに置き換えた平衡型偶高調波ミクサである。
【００４８】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る偶高調波ミクサについて図面を参照しながら説明する。図１６は、この発明の実施の形態４に係る偶高調波ミクサの構成を示すブロック図である。
【００４９】
図１６において、上記実施の形態２で示した図９のアンチパラレルダイオードペア（ＡＰＤＰ）３ａ及び３Ｂをリングダイオード（Ring Diode）９ａ及び９ｂに置き換えたものである。その他の構成は全く同じものである。
【００５０】
次に、この実施の形態４の動作を説明する。リングダイオード９ａ及び９ｂは、上記実施の形態２で示したアンチパラレルダイオードペアが直列に接続されたものと考えることが出来、上記実施の形態２と同様の動作原理である。
【００５１】
図１６のブロック図を等価回路に置き換えたものを図１７に示す。図の各番号は、図１６の各ブロックに対応している。
【００５２】
この様な回路構成を適用することにより、従来例の様なスタブを用いることなく、すべての回路を集中定数化することができ、小形化を実現できる。また、スタブを使わないことから、ＬＰＦ７ａ，７ｂ及び１８０度分配器６の周波数特性を広帯域に設計することにより、ミクサの広帯域化が実現できる。さらに、ダイオードが直列に接続されたリングダイオードを用いることにより、ダイオードの飽和電力を高めることが可能となる。
【００５３】
すなわち、この実施の形態４は、上記実施の形態２のアンチパラレルダイオードペア３ａ及び３ｂを、リングダイオード９ａ及び９ｂに置き換えた平衡型偶高調波ミクサである。
【００５４】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る偶高調波ミクサについて図面を参照しながら説明する。図１８は、この発明の実施の形態５に係る偶高調波ミクサの構成を示すブロック図である。
【００５５】
図１８において、上記実施の形態１から４で示した図１、図９、図１４及び図１６の１８０度分配器６の代わりに、インピーダンス変成機能を持つ１８０度分配器２０に置き換えたものである。その他の構成及び動作は全く同じものである。
【００５６】
図１８のブロック図を等価回路に置き換えたものを図１９に示す。図の各番号は、図１８の各ブロックに対応している。
【００５７】
この様な回路構成を適用することにより、従来例の様なスタブを用いることなく、すべての回路を集中定数化することができ、小形化を実現できる。また、スタブを使わないことから、ＬＰＦ７ａ、７ｂ及び１８０度分配器２０の周波数特性を広帯域に設計することにより、ミクサの広帯域化が実現できる。さらに、１８０度分配器２０で所望のインピーダンスに変換することにより、局発のインピーダンス整合が実現でき、かつダイオード端にかかる電圧を高めることができ、局発電力の効率化が図れる。
【００５８】
すなわち、この実施の形態５は、上記実施の形態１から実施の形態４までの構成を適用し、局発用１８０度分配器６を、入出力インピーダンスの変換機能を有する１８０度分配器２０に置き換えた平衡型偶高調波ミクサである。
【００５９】
なお、上記実施の形態１から５のいずれかに記載された構成のミクサを送受信装置に用いてもよい。このミクサを用いることで、送受信装置の小形化、広帯域化が可能となる。
【００６０】
また、上記実施の形態１から５のいずれかに記載された構成のミクサを通信装置及びレーダ装置に用いてもよい。この構成を用いることで、通信装置及びレーダ装置の小形化、広帯域化が可能となる。
【００６１】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る偶高調波ミクサは、以上説明したとおり、ＩＦ信号またはＲＦ信号と局発波とを入力し、前記局発波の２倍の周波数と前記ＩＦ信号との和及び差の周波数のＲＦ信号を出力し、または前記ＲＦ信号と前記局発波の２倍の周波数との差の周波数のＩＦ信号を出力する偶高調波ミクサにおいて、出力側の中点にＩＦ端子が接続され、前記入力された局発波を逆相に分配する１８０度分配器と、前記１８０度分配器に接続され、前記局発波を通過させＲＦ信号を短絡する第１の低域通過フィルタと、前記１８０度分配器に接続され、前記局発波を通過させＲＦ信号を短絡する第２の低域通過フィルタと、前記第１の低域通過フィルタに接続され、ダイオードを逆並列に接続した第１のアンチパラレルダイオードペアと、前記第２の低域通過フィルタに接続され、ダイオードを逆並列に接続した第２のアンチパラレルダイオードペアと、前記第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの接続点に接続され、ＩＦ信号を短絡させるＩＦ短絡回路と、前記第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの接続点に接続され、ＲＦ信号を通過させ局発波を遮断する高域通過フィルタとを備え、前記１８０度分配器は、局発端子に一端が接続され、かつアースに他端が接続された第１のコイルと、第２のコイルとから構成され、前記第１の低域通過フィルタは、前記第２のコイルの一端に一端が接続され、かつ前記第１のアンチパラレルダイオードペアの一端に他端が接続された第１のインダクタと、前記第１のインダクタの一端とアースの間に挿入された第１のコンデンサと、前記第１のインダクタの他端とアースの間に挿入された第２のコンデンサとから構成され、前記第２の低域通過フィルタは、前記第２のコイルの他端に一端が接続され、かつ前記第２のアンチパラレルダイオードペアの一端に他端が接続された第２のインダクタと、前記第２のインダクタの一端とアースの間に挿入された第３のコンデンサと、前記第２のインダクタの他端とアースの間に挿入された第４のコンデンサとから構成され、前記ＩＦ短絡回路は、前記第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの他端同士の接続点とアースの間に挿入された第３のインダクタから構成され、前記高域通過フィルタは、前記第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの他端同士の接続点に一端が接続された第５のコンデンサと、前記第５のコンデンサの他端とアースの間に挿入された第４のインダクタと、前記第５のコンデンサの他端及び前記第４のインダクタの一端に一端が接続され、かつＲＦ端子に他端が接続された第６のコンデンサとから構成されているので、小形化することができるとともに、周波数特性を広帯域化することができるという効果を奏する。
【００６２】
この発明の請求項２に係る偶高調波ミクサは、以上説明したとおり、ＩＦ信号またはＲＦ信号と局発波とを入力し、前記局発波の２倍の周波数と前記ＩＦ信号との和及び差の周波数のＲＦ信号を出力し、または前記ＲＦ信号と前記局発波の２倍の周波数との差の周波数のＩＦ信号を出力する偶高調波ミクサにおいて、出力側の中点が短絡され、前記入力された局発波を逆相に分配する１８０度分配器と、前記１８０度分配器に接続され、前記局発波を通過させＲＦ信号を短絡する第１の低域通過フィルタと、前記１８０度分配器に接続され、前記局発波を通過させＲＦ信号を短絡する第２の低域通過フィルタと、前記第１の低域通過フィルタに接続され、ダイオードを逆並列に接続した第１のアンチパラレルダイオードペアと、前記第２の低域通過フィルタに接続され、ダイオードを逆並列に接続した第２のアンチパラレルダイオードペアと、前記第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの接続点とＩＦ端子との間に接続され、ＩＦ信号を通過させ局発波及びＲＦ信号を遮断する第３の低域通過フィルタと、前記第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの接続点に接続され、ＲＦ信号を通過させ局発波を遮断する高域通過フィルタとを備え、前記１８０度分配器は、局発端子に一端が接続され、かつアースに他端が接続された第１のコイルと、第２のコイルとから構成され、前記第１の低域通過フィルタは、前記第２のコイルの一端に一端が接続され、かつ前記第１のアンチパラレルダイオードペアの一端に他端が接続された第１のインダクタと、前記第１のインダクタの一端とアースの間に挿入された第１のコンデンサと、前記第１のインダクタの他端とアースの間に挿入された第２のコンデンサとから構成され、前記第２の低域通過フィルタは、前記第２のコイルの他端に一端が接続され、かつ前記第２のアンチパラレルダイオードペアの一端に他端が接続された第２のインダクタと、前記第２のインダクタの一端とアースの間に挿入された第３のコンデンサと、前記第２のインダクタの他端とアースの間に挿入された第４のコンデンサとから構成され、前記第３の低域通過フィルタは、前記第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの他端同士の接続点と前記ＩＦ端子の間に挿入された第３のインダクタから構成され、前記高域通過フィルタは、前記第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの他端同士の接続点に一端が接続された第５のコンデンサと、前記第５のコンデンサの他端とアースの間に挿入された第４のインダクタと、前記第５のコンデンサの他端及び前記第４のインダクタの一端に一端が接続され、かつＲＦ端子に他端が接続された第６のコンデンサとから構成されているので、小形化することができるとともに、周波数特性を広帯域化することができるという効果を奏する。
【００６３】
この発明の請求項３に係る偶高調波ミクサは、以上説明したとおり、請求項１の第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの代わりに、第１及び第２のリングダイオードに置き換えたので、ダイオードの飽和電力を高めることができるという効果を奏する。
【００６４】
この発明の請求項４に係る偶高調波ミクサは、以上説明したとおり、請求項２の第１及び第２のアンチパラレルダイオードペアの代わりに、第１及び第２のリングダイオードに置き換えたので、ダイオードの飽和電力を高めることができるという効果を奏する。
【００６５】
この発明の請求項５に係る偶高調波ミクサは、以上説明したとおり、前記１８０度分配器が、入出力インピーダンスの変換機能を有するので、局発のインピーダンス整合が実現でき、かつダイオード端にかかる電圧を高めることができ、局発電力の効率化を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る偶高調波ミクサの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る偶高調波ミクサの動作を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る偶高調波ミクサの動作を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る偶高調波ミクサの動作を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る偶高調波ミクサの等価回路構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る偶高調波ミクサの実装例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る偶高調波ミクサの周波数特性を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る偶高調波ミクサの周波数特性を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る偶高調波ミクサの構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る偶高調波ミクサの動作を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態２に係る偶高調波ミクサの動作を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係る偶高調波ミクサの動作を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態２に係る偶高調波ミクサの等価回路構成を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態３に係る偶高調波ミクサの構成を示すブロック図である。
【図１５】この発明の実施の形態３に係る偶高調波ミクサの等価回路構成を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態４に係る偶高調波ミクサの構成を示すブロック図である。
【図１７】この発明の実施の形態４に係る偶高調波ミクサの等価回路構成を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態５に係る偶高調波ミクサの構成を示すブロック図である。
【図１９】この発明の実施の形態５に係る偶高調波ミクサの等価回路構成を示す図である。
【図２０】従来の偶高調波ミクサの構成を示す図である。
【図２１】従来の偶高調波ミクサの動作を示す図である。
【図２２】従来の偶高調波ミクサの動作を示す図である。
【図２３】従来の偶高調波ミクサの動作を示す図である。
【符号の説明】
３ａ、３ｂアンチパラレルダイオードペア（ＡＰＤＰ）、４低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、５高域通過フィルタ（ＨＰＦ）、６１８０度分配器、７ａ、７ｂ低域通過フィルタ（ＲＦ短絡形ＬＰＦ）、８ＩＦ短絡回路、９ａ、９ｂリングダイオード（Ring Diode）、１０ＲＦ端子、１１局発端子、１２ＩＦ端子、２０１８０度分配器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an even harmonic mixer that is used in microwave and millimeter wave radio communication systems and radar system transmitters and receivers, and is reduced in size and bandwidth.
[0002]
[Prior art]
A conventional even harmonic mixer will be described with reference to the drawings. FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration of a conventional stub-part waveform mixer.
[0003]
In FIG. 20, 1 is an open stub having a local oscillation (local oscillation) frequency of ¼ wavelength, 2 is a short stub having a local oscillation frequency of ¼ wavelength, 3 is an antiparallel diode pair in which diodes are connected in antiparallel, 4 is a low-pass filter, and 5 is a high-pass filter. Also, 10 is an RF terminal, 11 is a local oscillator terminal, and 12 is an IF terminal.
[0004]
Next, the operation of the above-described conventional even harmonic mixer will be described with reference to the drawings.
[0005]
In the case of a down-converter, the even harmonic mixer receives a local wave (frequency is fp) and an RF signal (frequency is fr) as an IF signal (frequency is fi), and the following frequency fi Is a mixer that outputs
[0006]
fi = fr-nfp
[0007]
Here, the mixer in the case of n = 2 will be described. In the conventional stub-divided waveform mixer shown in FIG. 20, the local stub 2 on the local oscillator terminal side appears to be open and the open stub 1 on the RF terminal side appears to be short-circuited, as shown in FIG. It becomes like. If it is noted that the diodes are opposite to each other, the components of the frequency fp are applied in the opposite directions from the viewpoint of each diode. Therefore, the even-order harmonic component 2fp is in phase.
[0008]
On the other hand, with respect to the frequency fr, which is almost twice the frequency fp, the short stub 2 on the local oscillation terminal side appears to be short-circuited, and the open stub 1 on the RF terminal side appears to be open, and thus, as shown in FIG.
[0009]
Therefore, the components of fi = fr−2fp that are IF signals are out of phase with each other, and can be extracted from the diodes connected in reverse polarity. This is shown in FIG. In addition, since the generated 2 fp components are in opposite phases to each other at the RF terminal 10, they do not leak into the RF terminal 10. Furthermore, it can operate as an up-converter.
[0010]
These are described in pages 120 to 122 of the “Monolithic Microwave Integrated Circuit” edited by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional even harmonic mixer as described above, two lines corresponding to the half wavelength of the RF signal are required, and the circuit becomes very large at a relatively low frequency (S band or L band). .
[0012]
In addition, since it is a demultiplexing circuit using a stub, the characteristic at the center frequency of the stub is good, but there is a problem that it becomes a narrow band characteristic.
[0013]
Furthermore, the mixer is effective when the RF frequency is about twice the local frequency, that is, the IF frequency is very low compared to the local frequency, and there is a problem that characteristics cannot be obtained when the IF frequency is high. .
[0014]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and instead of a circuit configuration with a distributed constant line, the function circuit can be made into a lumped constant, miniaturized, and the frequency characteristics can be widened. The purpose is to obtain an even harmonic mixer.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
An even harmonic mixer according to claim 1 of the present invention inputs an IF signal or an RF signal and a local oscillation wave, and has an RF of a frequency of the sum and difference between the frequency twice the local oscillation wave and the IF signal. In an even harmonic mixer that outputs a signal or outputs an IF signal having a frequency difference between the RF signal and twice the frequency of the local oscillation wave, an IF terminal is connected to a midpoint on the output side, and the input A 180-degree distributor that distributes the generated local wave in reverse phase, a first low-pass filter that is connected to the 180-degree distributor and that passes the local wave and short-circuits the RF signal; and 180 degrees A first low-pass filter connected to the distributor and passing the local oscillation wave and shorting the RF signal; and a first anti-pass connected to the first low-pass filter and connected in reverse parallel to the diode. A parallel diode pair and the second low-pass filter; A second anti-parallel diode pair in which diodes are connected in anti-parallel, an IF short-circuit that is connected to a connection point of the first and second anti-parallel diode pairs, and shorts an IF signal; A high-pass filter connected to the connection point of the first and second anti-parallel diode pairs and passing the RF signal and blocking the local oscillation The 180-degree distributor is composed of a first coil having one end connected to a local oscillator terminal and the other end connected to the ground, and a second coil, and the first low-pass filter includes A first inductor having one end connected to one end of the second coil and one end connected to one end of the first anti-parallel diode pair, and one end of the first inductor between the ground and the ground A first capacitor inserted, and a second capacitor inserted between the other end of the first inductor and the ground, and the second low-pass filter is formed of the second coil. A second inductor having one end connected to the other end and the other end connected to one end of the second anti-parallel diode pair; and a third inductor inserted between one end of the second inductor and the ground A capacitor and the second The IF short circuit is formed between the connection point between the other ends of the first and second anti-parallel diode pairs and the ground. The fourth capacitor is inserted between the other end of the inductor and the ground. A third capacitor inserted, and the high-pass filter includes a fifth capacitor having one end connected to a connection point between the other ends of the first and second antiparallel diode pairs; A fourth inductor inserted between the other end of the capacitor 5 and the ground, one end connected to the other end of the fifth capacitor and one end of the fourth inductor, and the other end connected to the RF terminal And a sixth capacitor Is.
[0016]
An even harmonic mixer according to a second aspect of the present invention inputs an IF signal or an RF signal and a local oscillation wave, and an RF having a frequency that is the sum and difference between the frequency twice the local oscillation wave and the IF signal. In an even harmonic mixer that outputs a signal or outputs an IF signal having a frequency that is a difference between the RF signal and twice the frequency of the local oscillation wave, a midpoint on the output side is short-circuited, and the input station A 180-degree distributor that distributes the generated wave in reverse phase, a first low-pass filter that is connected to the 180-degree distributor and that passes the local wave and short-circuits the RF signal; and the 180-degree distributor A first low-pass diode connected to the first low-pass filter and connected in anti-parallel to the first low-pass filter, which is connected to pass the local oscillation wave and short-circuit the RF signal; And connected to the second low-pass filter A second anti-parallel diode pair having diodes connected in anti-parallel, and a connection point between the first and second anti-parallel diode pairs and the IF terminal, allowing the IF signal to pass therethrough and generating a local wave And block RF signal Third low-pass filter And a high-pass filter that is connected to a connection point of the first and second anti-parallel diode pairs and that passes the RF signal and blocks the local oscillation. The 180-degree distributor is composed of a first coil having one end connected to a local oscillator terminal and the other end connected to the ground, and a second coil, and the first low-pass filter includes A first inductor having one end connected to one end of the second coil and the other end connected to one end of the first anti-parallel diode pair, and between one end of the first inductor and ground. A first capacitor inserted, and a second capacitor inserted between the other end of the first inductor and the ground, and the second low-pass filter is formed of the second coil. A second inductor having one end connected to the other end and the other end connected to one end of the second anti-parallel diode pair; and a third inductor inserted between one end of the second inductor and the ground A capacitor and the second A third capacitor inserted between the other end of the inductor and the ground, and the third low-pass filter includes a connection point between the other ends of the first and second antiparallel diode pairs. The fifth inductor includes a third inductor inserted between the IF terminals, and the high-pass filter has a first end connected to a connection point between the other ends of the first and second antiparallel diode pairs. , A fourth inductor inserted between the other end of the fifth capacitor and the ground, one end connected to the other end of the fifth capacitor and one end of the fourth inductor, and RF And a sixth capacitor having the other end connected to the terminal. Is.
[0017]
The even harmonic mixer according to claim 3 of the present invention is replaced by first and second ring diodes instead of the first and second antiparallel diode pairs of claim 1.
[0018]
The even harmonic mixer according to claim 4 of the present invention is replaced with the first and second ring diodes instead of the first and second antiparallel diode pairs of claim 2.
[0019]
In the even harmonic mixer according to claim 5 of the present invention, the 180-degree distributor has an input / output impedance conversion function.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
An even harmonic mixer according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a block diagram showing a configuration of an even harmonic mixer according to Embodiment 1 of the present invention. In addition, in each figure, the same code | symbol shows the same or equivalent part.
[0021]
In FIG. 1, 3a and 3b are anti-parallel diode pairs (APDP), 5 is a high-pass filter (HPF), 6 is a 180 degree distributor for local oscillation (local oscillation), and has a middle point terminal at the output, Reference numerals 7a and 7b are low-pass filters (RF short-circuit type LPFs) that are short-circuited with respect to the RF frequency, and 8 is an IF short-circuit. Also, 10 is an RF terminal, 11 is a local oscillator terminal, and 12 is an IF terminal.
[0022]
Next, the operation of the even harmonic mixer according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. 2, 3 and 4 are diagrams showing the operation of the even harmonic mixer according to Embodiment 1 of the present invention.
[0023]
The local oscillation of the frequency fp is distributed in reverse phase by the 180-degree distributor 6 and applied to the antiparallel diode pairs 3a and 3b. Here, since the local oscillation voltages applied to the two anti-parallel diode pairs 3a and 3b are in opposite phases, the connection point is a short plane with respect to the local oscillation. This is shown in FIG.
[0024]
Next, since the RF signal of frequency fr is short-circuited by the RF short-circuit type low-pass filters 7a and 7b, it is applied to the two anti-parallel diode pairs 3a and 3b. This is shown in FIG.
[0025]
Here, when there is no RF short-circuit type low-pass filters 7a and 7b, RF is applied to the 180-degree distributor 6, but the impedance with respect to the frequency of the RF signal, which is twice or more the frequency of the local oscillation, is unknown. It is. For this reason, the short-circuit surface of the RF signal becomes unclear, leading to an increase in loss.
[0026]
In order to solve this problem and to make the circuit versatile, RF short-circuit type low-pass filters 7a and 7b are loaded, and an RF short circuit is provided in the vicinity of the diode. This is a problem inherent to the even harmonic mixer in which the frequency of the RF signal has a frequency relationship more than twice that of the local frequency, and the low-pass filters 7a and 7b can be inserted. This is because of the frequency relationship inherent to the even harmonic mixer that the frequency of the emission and the RF frequency are separated.
[0027]
As shown in FIG. 4, the IF signal of the frequency fi obtained by the mixing of the two waves is generated in the same phase in the two diodes 3a and 3b with the IF short circuit 8 as the center. More can be taken out. Further, as in the conventional example, the generated 2 fp components are out of phase with each other at the RF terminal 10 and therefore do not leak into the RF terminal. Furthermore, it can operate as an up-converter.
[0028]
FIG. 5 is a diagram in which the block diagram of FIG. 1 is replaced with an equivalent circuit. An actual circuit pattern mounting example is shown in FIG. Each number in the figure corresponds to each block in FIG.
[0029]
By applying such a circuit configuration, all the circuits can be made into a lumped constant without using a stub as in the conventional example, and downsizing can be realized. Since the stub is not used, the mixer can be widened by designing the frequency characteristics of the 180-degree distributor 6 and the LPFs 7a and 7b to be wide. This state is shown in FIGS.
[0030]
That is, in the first embodiment, an IF signal or RF signal and a local wave are input, and an RF signal having a frequency that is the sum and difference of twice the frequency of the local wave and the IF signal is output. In an even harmonic mixer that outputs an IF signal having a frequency difference between the RF signal and twice the frequency of the local oscillation wave, the 180-degree distributor for local oscillation 6 having a mid-point extraction terminal at the output. Two low-pass filters 7a and 7b for passing the local oscillation wave and shorting the RF signal, two anti-parallel diode pairs 3a and 3b having diodes connected in antiparallel, and an IF signal for shorting the IF signal A short-circuit circuit 8 and a high-pass filter 5 that allows an RF signal to pass therethrough and cuts off the local wave are provided. The IF terminal 12 is a midpoint of the 180-degree distributor 6 for the local wave and the RF signal is in the vicinity of the diode. Low pass A balanced even harmonic mixer is shorted by filter 7a and 7b.
[0031]
Embodiment 2. FIG.
An even harmonic mixer according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an even harmonic mixer according to Embodiment 2 of the present invention.
[0032]
In FIG. 9, 3a and 3b are anti-parallel diode pairs (APDP), 4 is a low-pass filter (LPF), 5 is a high-pass filter (HPF), and 6 is a 180-degree distributor for local oscillation. Those having a point terminal, 7a and 7b are low-pass filters (RF short-circuit type LPF) that are short-circuited with respect to the RF frequency, and 8 is an IF short-circuit. Also, 10 is an RF terminal, 11 is a local oscillator terminal, and 12 is an IF terminal.
[0033]
Next, the operation of the even harmonic mixer according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. 10, FIG. 11 and FIG. 12 are diagrams showing the operation of the even harmonic mixer according to Embodiment 2 of the present invention.
[0034]
The local oscillation of the frequency fp is distributed in reverse phase by the 180-degree distributor 6 and applied to the antiparallel diode pairs 3a and 3b. Here, since the local oscillation voltages applied to the two anti-parallel diode pairs 3a and 3b are in opposite phases, the connection point is a short plane with respect to the local oscillation. This is shown in FIG.
[0035]
Next, since the RF signal of frequency fr is short-circuited by the RF short-circuit type low-pass filters 7a and 7b, it is applied to the two anti-parallel diode pairs 3a and 3b. This is shown in FIG.
[0036]
Here, when there is no RF short-circuit type low-pass filters 7a and 7b, RF is applied to the 180-degree distributor 6, but the impedance with respect to the frequency of the RF signal, which is twice or more the frequency of the local oscillation, is unknown. It is. For this reason, the short-circuit surface of the RF signal becomes unclear, leading to an increase in loss.
[0037]
In order to solve this problem and to make the circuit versatile, RF short-circuit type low-pass filters 7a and 7b are loaded and short-circuited in the vicinity of the diode. This is a problem inherent to the even harmonic mixer in which the frequency of the RF signal has a frequency relationship more than twice that of the local frequency, and the low-pass filters 7a and 7b can be inserted. This is because of the frequency relationship inherent to the even harmonic mixer that the frequency of the emission and the RF frequency are separated. The steps so far are exactly the same as in the first embodiment.
[0038]
The IF signal having the frequency fi obtained by mixing the two waves is in phase with the two diodes 3a and 3b around the IF short circuit 8 connected to the midpoint of the 180-degree distributor 6 as shown in FIG. Therefore, it can be taken out via the low-pass filter 4 from the midpoint of the two diodes 3a and 3b. Further, as in the conventional example, the generated 2 fp components are out of phase with each other at the RF terminal 10 and therefore do not leak into the RF terminal. Furthermore, it can operate as an up-converter.
[0039]
FIG. 13 shows the block diagram of FIG. 9 replaced with an equivalent circuit. Each number in the figure corresponds to each block in FIG.
[0040]
By applying such a circuit configuration, all the circuits can be made into a lumped constant without using a stub as in the conventional example, and miniaturization can be realized. In addition, since no stub is used, the mixer can be widened by designing the frequency characteristics of the 180-degree distributor 6 and the LPFs 7a and 7b to be wide. This state is shown in FIGS.
[0041]
That is, the second embodiment inputs an IF signal or an RF signal and a local wave, and outputs an RF signal having a frequency that is the sum and difference of twice the frequency of the local wave and the IF signal. In an even harmonic mixer that outputs an IF signal having a frequency difference between the RF signal and twice the frequency of the local oscillation wave, the 180-degree distributor for local oscillation 6 having a mid-point extraction terminal at the output. Two low-pass filters 7a and 7b for passing the local oscillation wave and shorting the RF signal, two anti-parallel diode pairs 3a and 3b having diodes connected in antiparallel, and an IF signal for shorting the IF signal A short circuit 8; a high-pass filter 5 that passes the RF signal and blocks the local wave; and an inductor (LPF) 4 that passes the IF signal and blocks the local wave and the RF signal. 180 degree distributor 6 By using a low-pass filter 7a and 7b in which the midpoint is short-circuited, the IF terminal 12 is a point via an inductor connected to the midpoint of the two antiparallel diode pairs 3a and 3b, and the RF signal is disposed in the vicinity of the diode. This is a balanced even harmonic mixer that is short-circuited.
[0042]
Embodiment 3 FIG.
An even harmonic mixer according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of an even harmonic mixer according to Embodiment 3 of the present invention.
[0043]
In FIG. 14, instead of the anti-parallel diode pair (APDP) 3a and 3b of FIG. 1 shown in the first embodiment, ring diodes 9a and 9b are replaced. Other configurations are exactly the same.
[0044]
Next, the operation of the third embodiment will be described. The ring diodes 9a and 9b can be considered as the anti-parallel diode pairs shown in the first embodiment connected in series, and have the same operation principle as that in the first embodiment.
[0045]
FIG. 15 shows a block diagram obtained by replacing the block diagram of FIG. 14 with an equivalent circuit. Each number in the figure corresponds to each block in FIG.
[0046]
By applying such a circuit configuration, all the circuits can be made into a lumped constant without using a stub as in the conventional example, and miniaturization can be realized. Since the stub is not used, the mixer can be widened by designing the frequency characteristics of the LPFs 7a and 7b and the 180-degree distributor 6 to be wide. Further, by using the ring diodes 9a and 9b in which the diodes are connected in series, the saturation power of the diode can be increased.
[0047]
That is, the third embodiment is a balanced even harmonic mixer in which the antiparallel diode pairs 3a and 3b of the first embodiment are replaced with ring diodes 9a and 9b.
[0048]
Embodiment 4 FIG.
An even harmonic mixer according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of an even harmonic mixer according to Embodiment 4 of the present invention.
[0049]
In FIG. 16, the anti-parallel diode pairs (APDP) 3a and 3B of FIG. 9 shown in the second embodiment are replaced with ring diodes 9a and 9b. Other configurations are exactly the same.
[0050]
Next, the operation of the fourth embodiment will be described. The ring diodes 9a and 9b can be considered as the anti-parallel diode pair shown in the second embodiment connected in series, and have the same operation principle as that of the second embodiment.
[0051]
FIG. 17 shows a block diagram in which the block diagram of FIG. 16 is replaced with an equivalent circuit. Each number in the figure corresponds to each block in FIG.
[0052]
By applying such a circuit configuration, all the circuits can be made into a lumped constant without using a stub as in the conventional example, and miniaturization can be realized. In addition, since no stub is used, the mixer can be widened by designing the frequency characteristics of the LPFs 7a and 7b and the 180-degree distributor 6 to be wide. Further, by using a ring diode in which diodes are connected in series, the saturation power of the diode can be increased.
[0053]
That is, the fourth embodiment is a balanced even harmonic mixer in which the antiparallel diode pairs 3a and 3b of the second embodiment are replaced with ring diodes 9a and 9b.
[0054]
Embodiment 5. FIG.
An even harmonic mixer according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of an even harmonic mixer according to Embodiment 5 of the present invention.
[0055]
18, instead of the 180-degree distributor 6 of FIGS. 1, 9, 14 and 16 shown in the first to fourth embodiments, a 180-degree distributor 20 having an impedance transformation function is used. is there. Other configurations and operations are exactly the same.
[0056]
FIG. 19 shows the block diagram of FIG. 18 replaced with an equivalent circuit. Each number in the figure corresponds to each block in FIG.
[0057]
By applying such a circuit configuration, all the circuits can be made into a lumped constant without using a stub as in the conventional example, and miniaturization can be realized. Since the stub is not used, the mixer can be widened by designing the frequency characteristics of the LPFs 7a and 7b and the 180-degree distributor 20 to be wide. Furthermore, by converting to a desired impedance by the 180-degree distributor 20, local impedance matching can be realized, the voltage applied to the diode end can be increased, and the efficiency of local power can be improved.
[0058]
That is, the fifth embodiment applies the configuration from the first embodiment to the fourth embodiment, and converts the local 180-degree distributor 6 into a 180-degree distributor 20 having an input / output impedance conversion function. This is a balanced even harmonic mixer.
[0059]
Note that the mixer having the configuration described in any of the first to fifth embodiments may be used for a transmission / reception device. By using this mixer, it is possible to reduce the size and bandwidth of the transmission / reception device.
[0060]
Further, the mixer having the configuration described in any of the first to fifth embodiments may be used for a communication device and a radar device. By using this configuration, it is possible to reduce the size and bandwidth of the communication device and the radar device.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, the even harmonic mixer according to claim 1 of the present invention inputs an IF signal or an RF signal and a local oscillation wave, and sums the frequency of twice the local oscillation wave and the IF signal. In an even harmonic mixer that outputs an RF signal of a difference frequency or outputs an IF signal of a difference frequency between the RF signal and the frequency twice the local oscillation wave, an IF terminal is provided at the output midpoint. A 180-degree distributor that distributes the input local wave in reverse phase, and a first low-pass filter that is connected to the 180-degree distributor and that passes the local wave and short-circuits the RF signal Connected to the 180-degree distributor, connected to the second low-pass filter that passes the local oscillation wave and short-circuits the RF signal, and to the first low-pass filter, and the diode is connected in antiparallel. First anti-parallel diode pair and the previous Connected to a second anti-parallel diode pair connected to a second low-pass filter and having diodes connected in anti-parallel, and connected to a connection point of the first and second anti-parallel diode pairs to short-circuit the IF signal. An IF short-circuit, and a high-pass filter connected to a connection point of the first and second anti-parallel diode pairs and passing an RF signal and blocking local oscillation The 180-degree distributor is composed of a first coil having one end connected to a local oscillator terminal and the other end connected to the ground, and a second coil, and the first low-pass filter includes A first inductor having one end connected to one end of the second coil and the other end connected to one end of the first anti-parallel diode pair, and between one end of the first inductor and ground. A first capacitor inserted, and a second capacitor inserted between the other end of the first inductor and the ground, and the second low-pass filter is formed of the second coil. A second inductor having one end connected to the other end and the other end connected to one end of the second anti-parallel diode pair; and a third inductor inserted between one end of the second inductor and the ground A capacitor and the second The IF short circuit is formed between the connection point between the other ends of the first and second anti-parallel diode pairs and the ground. The fourth capacitor is inserted between the other end of the inductor and the ground. A third capacitor inserted, and the high-pass filter includes a fifth capacitor having one end connected to a connection point between the other ends of the first and second antiparallel diode pairs; A fourth inductor inserted between the other end of the capacitor 5 and the ground, one end connected to the other end of the fifth capacitor and one end of the fourth inductor, and the other end connected to the RF terminal And a sixth capacitor As a result, the size can be reduced and the frequency characteristics can be widened.
[0062]
As described above, the even harmonic mixer according to claim 2 of the present invention inputs the IF signal or the RF signal and the local oscillation wave, and the sum of the frequency twice the local oscillation wave and the IF signal, and In an even harmonic mixer that outputs an RF signal of a difference frequency or outputs an IF signal of a difference frequency between the RF signal and a frequency twice the local oscillation wave, the output-side midpoint is short-circuited, A 180-degree distributor that distributes the input local wave in reverse phase; a first low-pass filter that is connected to the 180-degree distributor and that passes the local wave and short-circuits the RF signal; A first low-pass filter connected to the 180-degree distributor, passing through the local oscillation wave and shorting the RF signal, and connected to the first low-pass filter, and a diode connected in antiparallel. Anti-parallel diode pair and the second low Connected between the second anti-parallel diode pair connected to the pass filter, the diodes connected in anti-parallel, and the connection point of the first and second anti-parallel diode pairs and the IF terminal to pass the IF signal Block local oscillation and RF signals Third low-pass filter And a high-pass filter that is connected to a connection point of the first and second anti-parallel diode pairs and that passes the RF signal and blocks the local oscillation. The 180-degree distributor is composed of a first coil having one end connected to a local oscillator terminal and the other end connected to the ground, and a second coil, and the first low-pass filter includes A first inductor having one end connected to one end of the second coil and the other end connected to one end of the first anti-parallel diode pair, and between one end of the first inductor and ground. A first capacitor inserted, and a second capacitor inserted between the other end of the first inductor and the ground, and the second low-pass filter is formed of the second coil. A second inductor having one end connected to the other end and the other end connected to one end of the second anti-parallel diode pair; and a third inductor inserted between one end of the second inductor and the ground A capacitor and the second A third capacitor inserted between the other end of the inductor and the ground, and the third low-pass filter includes a connection point between the other ends of the first and second antiparallel diode pairs. The fifth inductor includes a third inductor inserted between the IF terminals, and the high-pass filter has a first end connected to a connection point between the other ends of the first and second antiparallel diode pairs. , A fourth inductor inserted between the other end of the fifth capacitor and the ground, one end connected to the other end of the fifth capacitor and one end of the fourth inductor, and RF And a sixth capacitor having the other end connected to the terminal. As a result, the size can be reduced and the frequency characteristics can be widened.
[0063]
Since the even harmonic mixer according to claim 3 of the present invention is replaced with the first and second ring diodes instead of the first and second antiparallel diode pairs of claim 1 as described above, The saturation power of the diode can be increased.
[0064]
Since the even harmonic mixer according to claim 4 of the present invention is replaced with the first and second ring diodes instead of the first and second antiparallel diode pairs of claim 2 as described above, The saturation power of the diode can be increased.
[0065]
In the even harmonic mixer according to claim 5 of the present invention, as described above, since the 180-degree distributor has an input / output impedance conversion function, local impedance matching can be realized and the diode end is applied. The voltage can be increased, and the efficiency of local power can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an even harmonic mixer according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an operation of the even harmonic mixer according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the operation of the even harmonic mixer according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the operation of the even harmonic mixer according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an equivalent circuit configuration of the even harmonic mixer according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 6 is a diagram showing an example of mounting an even harmonic mixer according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 7 is a diagram showing frequency characteristics of the even harmonic mixer according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing frequency characteristics of the even harmonic mixer according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an even harmonic mixer according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing the operation of an even harmonic mixer according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing the operation of an even harmonic mixer according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing an operation of an even harmonic mixer according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing an equivalent circuit configuration of an even harmonic mixer according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of an even harmonic mixer according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing an equivalent circuit configuration of an even harmonic mixer according to Embodiment 3 of the present invention;
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of an even harmonic mixer according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing an equivalent circuit configuration of an even harmonic mixer according to Embodiment 4 of the present invention;
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of an even harmonic mixer according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing an equivalent circuit configuration of an even harmonic mixer according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration of a conventional even harmonic mixer.
FIG. 21 is a diagram illustrating the operation of a conventional even harmonic mixer.
FIG. 22 is a diagram showing the operation of a conventional even harmonic mixer.
FIG. 23 is a diagram illustrating the operation of a conventional even harmonic mixer.
[Explanation of symbols]
3a, 3b Anti-parallel diode pair (APDP), 4 Low-pass filter (LPF), 5 High-pass filter (HPF), 6 180 degree distributor, 7a, 7b Low-pass filter (RF short-circuit LPF), 8 IF short circuit, 9a, 9b Ring diode, 10 RF terminal, 11 Local terminal, 12 IF terminal, 20 180 degree distributor.

Claims

An IF signal or an RF signal and a local wave are input, an RF signal having a frequency that is the sum and difference of twice the frequency of the local wave and the IF signal is output, or the RF signal and the local wave In an even harmonic mixer that outputs an IF signal with a frequency that is the difference of twice the frequency of
An IF terminal connected to a midpoint on the output side, and a 180-degree distributor that distributes the inputted local oscillation wave in reverse phase;
A first low pass filter connected to the 180 degree distributor and passing the local wave to short the RF signal;
A second low-pass filter connected to the 180 degree distributor and passing the local oscillation wave to short-circuit the RF signal;
A first anti-parallel diode pair connected to the first low pass filter and having diodes connected in anti-parallel;
A second anti-parallel diode pair connected to the second low pass filter and having diodes connected in anti-parallel;
An IF short circuit connected to a connection point of the first and second anti-parallel diode pairs to short-circuit the IF signal;
A high-pass filter connected to a connection point of the first and second anti-parallel diode pairs and passing an RF signal and blocking local oscillation ;
The 180-degree distributor is composed of a first coil having one end connected to the local oscillation terminal and the other end connected to the ground, and a second coil.
The first low-pass filter includes a first inductor having one end connected to one end of the second coil and the other end connected to one end of the first anti-parallel diode pair, and the first A first capacitor inserted between one end of the first inductor and the ground, and a second capacitor inserted between the other end of the first inductor and the ground,
The second low-pass filter has a second inductor having one end connected to the other end of the second coil and the other end connected to one end of the second anti-parallel diode pair; A third capacitor inserted between one end of the second inductor and the ground, and a fourth capacitor inserted between the other end of the second inductor and the ground,
The IF short circuit includes a third inductor inserted between a connection point between the other ends of the first and second antiparallel diode pairs and the ground,
The high-pass filter includes a fifth capacitor having one end connected to a connection point between the other ends of the first and second antiparallel diode pairs, and between the other end of the fifth capacitor and the ground. A fourth inductor inserted; and a sixth capacitor having one end connected to the other end of the fifth capacitor and one end of the fourth inductor and the other end connected to the RF terminal. even harmonic mixer according to claim that you are.

An IF signal or an RF signal and a local wave are input, an RF signal having a frequency that is the sum and difference of twice the frequency of the local wave and the IF signal is output, or the RF signal and the local wave In an even harmonic mixer that outputs an IF signal with a frequency that is the difference of twice the frequency of
A 180-degree distributor that short-circuits the midpoint on the output side and distributes the input local oscillation wave in reverse phase;
A first low pass filter connected to the 180 degree distributor and passing the local wave to short the RF signal;
A second low-pass filter connected to the 180 degree distributor and passing the local oscillation wave to short-circuit the RF signal;
A first anti-parallel diode pair connected to the first low pass filter and having diodes connected in anti-parallel;
A second anti-parallel diode pair connected to the second low pass filter and having diodes connected in anti-parallel;
A third low-pass filter connected between the connection point of the first and second anti-parallel diode pairs and the IF terminal, which passes the IF signal and blocks the local wave and the RF signal;
A high-pass filter connected to a connection point of the first and second anti-parallel diode pairs and passing an RF signal and blocking local oscillation ;
The 180-degree distributor is composed of a first coil having one end connected to the local oscillation terminal and the other end connected to the ground, and a second coil.
The first low-pass filter includes a first inductor having one end connected to one end of the second coil and the other end connected to one end of the first anti-parallel diode pair, and the first A first capacitor inserted between one end of the first inductor and the ground, and a second capacitor inserted between the other end of the first inductor and the ground,
The second low-pass filter has a second inductor having one end connected to the other end of the second coil and the other end connected to one end of the second anti-parallel diode pair; A third capacitor inserted between one end of the second inductor and the ground, and a fourth capacitor inserted between the other end of the second inductor and the ground,
The third low-pass filter includes a third inductor inserted between a connection point between the other ends of the first and second anti-parallel diode pairs and the IF terminal,
The high-pass filter includes a fifth capacitor having one end connected to a connection point between the other ends of the first and second antiparallel diode pairs, and between the other end of the fifth capacitor and the ground. A fourth inductor inserted; and a sixth capacitor having one end connected to the other end of the fifth capacitor and one end of the fourth inductor and the other end connected to the RF terminal. even harmonic mixer according to claim that you are.

The even harmonic mixer according to claim 1, wherein the first and second anti-parallel diode pairs are replaced with first and second ring diodes.

The even harmonic mixer according to claim 2, wherein the first and second anti-parallel diode pairs are replaced with first and second ring diodes.

The even harmonic mixer according to any one of claims 1 to 4, wherein the 180-degree distributor has an input / output impedance conversion function.