JPH01503829A - 簡略化した中間周波取出し装置を具えた懸垂ストリップライン用ラットレースミクサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １、発明の名称 簡略化した中間周波取出し装置を具えた懸垂ストリップライン用ラフトレースミ クサ技術分野 本発明はマイクロ−帯及びミリ波帯での７）イブ１ノット結合ミクサ、より詳し く言えば７％イブ１ノツト結合、ミクサ（通常「ラットレースミクサ」と呼（ｆ れる）を懸垂ストリップラインに適応させたちの１こ関する。

背景技術 ハイブリッド結合器はマイクロ波帯とミリ波帯の平衡回路として種々な構成で広 範囲に使用されており、ｆｆ１ｊえば平衡ミクサ、単側波帯復調器、位相比較器 と振幅モノパルス比較器、周波数マルチプレクサ、定インピーダンスフィルタ等 がある。

類のものがあり、導波管、同軸線路、スト１ノツプラインなどに用いられている 。

基本的なハイブリッドリングは実質的（こ６つの１／４波長の長さをもつ閉ルー プ伝送線路を備えて（する。１ノング上の四つの分岐は幾何学的に互゛に６０° 隔置される１１力）電気的に互に１／４波長の線路長だけ異なるよう１こしであ る。

理想的ハイブリッドリングの場合、入力信号力（分岐１力１ら入って２と４を１ ８０９の位相差で均等１こ分ｖ１する力（、入力信号が分岐３に与えられると２ と４をゼロ位８目差で均等に分割するようになる。

従来技術では基本ハイブリッドリングを種々と変更修正して使用している。例え ばハイブリッドリングをミクサとして使用する技術は、米国特許第４，０３１， ４７２号に開示しており、それまでに使用されたリングの欠陥の一部を解消した と言われている。

本発明は従来技術とは幾つかの点で異なっており、一つの相違点は、本発明がミ リ波帯での懸垂ストリップラインミクサであって、１８０°のハイブリッドを持 ち、かつ中間周波数（＋、Ｆ、）を取り出す優れた変換段であることにある。

従来、ストリップラインなどのブレーナ伝送路では無線周波数と局部発振器アー スとを与えるための１７４波長のスタブを使用する必要があり、この結果として 周波数帯域幅を制限し、また中間周波数（１，Ｆ、）の抽出のためにジャンパ線 が必要になるという好ましくない特性が見られた。

例えばレーダ用の石英製懸垂ストリップライン回路では位相検出器とフェーズロ ックループ回路が狭く不便な位置に配置されることが多く、また中間周波数（＋ 、Ｆ、）を取り出すためにコンデンサ、抵抗器及び線路で構成した回路網を使用 していた。

本発明は従来技術における上記及びそれ以外の問題点を解消するために創案され たものである。

発明の開示 本発明はラットレース回路を有する懸垂式ストリップラインにおいて、リングを グラウンドブレーンで完全に包囲し、該グラウンドブレーンを基板のリングと同 じ側面上に配置させたラットレース回路に関する。リングの他の部分上には半導 体装置が配置されていてリングをＲＦとＬＯの最大値の個所でグラウンドブレー ンに接続している。リングの中央にはリング内部で発生した１、Ｆ、を取り出す だめの装置が配設され、この抽出装置は好ましくは高インピーダンス導体をベロ ーズに接触させるように構成される。このベローズは通常、１．Ｐ、回路に関連 する同軸バルクヘッドコネクタの中柱によって支持され、この個所で１゜Ｆ、が 取り出される。ラットレースを包囲するグラウンドブレーンはミクサに入る信号 全体、すなわちｌ。

Ｐ、、Ｒ，Ｆ、及びり、０．のグラウンドである。

本発明は、後述するように、１．Ｆ、の取り出しに当って従来技術の問題点、例 えば位相検出器またはフェーズロックループ回路の不便な配置及び１．Ｆ、の取 り出しをコンデンサ、抵抗器及び線路で構成した電気回路網で行うなどの複雑性 を排除するものである。

本明細書で言うラフトレースミクサは、ハイブリッドミクサ、ハイブリッド結合 ミクサ、リングミクサ及び１８０°結合ミクサとも呼ぶ。

本発明に係る懸垂ストリップライン用ラフトレースミクサは公知の従来製品に比 べて小型化しであるので基板上の任意の場所に配置することができる。

従って本発明の目的は懸垂式ストリップラインに使用するコンパクトかつ低コス トの特徴をもつ高性能ミクサを提供することにある。

本発明の別の目的はブレーナ伝送路、例えば石英、ガリウムひ素などに形成され たＲＦマイクロ回路に対応する懸垂ストリップライン用ミクサを提供することに ある。

本発明の更に別の目的は懸垂式ストリップライン基板に対し直角方向に１．Ｆ、 を取り出すことによって、基板スペースの節約とはんだ接続の削減を図ることに ある。

本発明の別の目的は１．Ｆ、を取り出すために、コンデンサ、抵抗器及び線路を 含む電気回路網を使用しないで、極めて有利な方法で行うような懸垂式ストリッ プライン用ミクサを提供することにある。

本発明の更に別の目的は、設計改善によって組立技術が単純化されたため、比較 的未熟練工でも組立ができるようなラットレースミクサを提供することにある。

本発明の別の目的は、懸垂ストリップラインに使用するとき最小のスペースで済 み、また基板上の任意の場所に配置できることから、ミリ波帯での使用に特に適 する回路を提供することにある。

図面の簡単な説明 第１図は本発明に係る懸垂ストリップライン用の代表的ラットレースミクサで、 上部ハウジングの一部を切欠して内部構造を示す透視図である。

第２図は第１図に示す装置の入力部分の部分拡大図である。

Ｎ３図は本発明のラットレース回路で、コールアウトを用いて極性を表示しかつ ］、Ｆ、の取り出し場所を示した拡大平面図である。

、第４図は本発明の好ましい実施態様に従って、１．Ｆ、を取り出す特定の方法 を示す拡大断面図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図に示す懸垂式ストリップライン（１０）は下部ハウジング部材（１２）と 、上部ハウジング部材（１４）とを備えている。これらのハウジング部材（１２ ）、（１４）は金属製で、かつ接合時にチャネル（１Ｂ）を形成するようにそれ ぞれが同一寸法の長方形切欠部を刻設している。

一対のハウジング部材（１２）、（１４）の接合部には例えば厚さが約０．２５ ４ｍｍ　（０，０１０インチ）で幅が約３．１７５ｍｍ（０，１２５インチ）の 硬質誘電体（１８）が取着されていて、懸垂ストリップライン部材がチャネル（ １６）の中間点に位置するようにしである（第２図参照）。懸垂ストリップライ ン基板は石英製にすることが好ましい。基板の材料は石英以外でも良く、また基 本寸法は上記寸法に限定されないことは明白であろう。懸垂式ストリップライン の製造は公知の方法と技術で行われる。

第１図では上部ハウジング（１４）は説明の便宜上切欠しである。懸垂式ストリ ップラインの目的に対応するため、硬質誘電体（１８）の上面には導体（２０） 、（２Ｂ）が好ましくは金の極薄層を被着させることで形成されている。導体（ ２０）は無線周波数（Ｒ，Ｐ、）入力用であり、また導体（２６）は局部発振器 （Ｌ、０．）入力用である。導体（２０）、（２６）の左右両側上及びラットレ ース回路の中央部には、透明石英の部分（２２）が石英部材の上面に取着される 。

硬質誘電体（１８）のＲ，Ｆ、入力用導体（２０）とり、Ｏ，入力用導体と同じ 側面上にグラウンドブレーン（２４）が、好ましくは石英製基板の表面上に金の 薄層を被着させるこによって形成される。グラウンドブレーン（２４）は、第１ 図と第３図に示すように、導体（２０）、（２６）の左右両側上に形成されてい るが、グラウンドブレーンは前述したように透明石英部分（２２）をはさんで導 体（２０）、（２６）から隔離しである。第１図と第２図に示すように、本発明 はラットレースミクサ（３０）を、入力線路を除いてグラウンドブレーンで完全 に包囲している。マイクロストリップラインではグラウンドブレーンは基板の導 体と反対側に存するが、懸垂式ストリップラインではグラウンドブレーン（２４ ）は前述したように、基板の導体（２０）、（２６）と同じ側に形成されている 。

第２図と第４図に示すように、グラウンドブレーン部分（２４）に対し薄い波形 の金属製シム（２５）を取着することができる。このシム（２５）はグラウンド ブレーン部分（２４）と上部ハウジング部材（１４）との電気接続を容易にする ほか、石英製基板の場合には脆いのでクッション作用を与えるためのものである 。

第１図及び第３図に示すラットレースミクサ（３０）は懸垂式ストリップライン 上に構築されている。ラットレースは１８０”ハイブリッドで、１１ノ２波長の 伝送路を備えている。仮に、インピーダンスＺｏ　（通常５０Ω）の入力の場合 、リングのインピーダンスは２ｚＯとなる。このようなインピーダンス関係は従 来技術で公知である。

第３図に示すようにラットレースミクサにおけるリング部分（３１）のＡ点ない しＦ点は互に物理的に６０″、電気的に９０６離隔されている。導体（２０）の ＲＦはまずＡ点に供給された後、ＲＦ倍信号リング部分（３１）に沿って左右に 分かれて進む。ＲＦ倍信号Ｂ、Ｄ％Ｆの各点で最大値を示し、またＣＳＥ及びＡ の各点で最小値を示す。これらの最小値と最大値は、リングの周りを左右に分か れて進む波の正負干渉によって現れる。局部発振器（Ｌ、Ｏ，）はまず導体（２ Ｂ）を介してＲＦ最小値の０点に印加された後、Ｂ、Ｄ。

Ｆの各点で最大値を示し、またＣ、Ｅ、Ａの各点で最小値を示す。

ＲＦとＬＯはいずれもＢ、Ｄ、Ｆの各点で最大値を示すので、三点のうち任意の 二点にミクサダイオードを配置することができる。第３図に示す実施態様では、 リング部分（３１）上の二点ＢとＣにダイオード（３２）、（３４）が装着され ている。これらのダイオードはラフトレース回路の外側上に装着されて、ＩＦ接 地、ＲＰ接地及びＬＯ接地に直接接続してあり、かつ各接地はグラウンドブレー ン上に存する。二つの信号はいずれも印加点で最小値を示し、アイソレーション と整合を付与する。従来技術ではＲＦとＬＯ接地の目的で１／４波長のスタブを 使用したので帯域幅が制限されていたが、本発明はハイブリッドリングとグラウ ンドリングの間にダイオード（３２）、（３４）を装着しているのでハウジング 部材（１２）、（１４）と密着した優れたＲＦ接地とＬＯ接地が与えられる。ま た、このグラウンドブレーンは１．Ｆ、接地を高める働きをする。

二つの高周波信号はいずれもＥ点で最小値を示しているが、この場所に１．Ｆ、 抽出の目的で高インピーダンス線路（３６）を設けることが好ましい。ただし、 　ＲＦとＬＯの最小値が１．Ｐ、回路に印加される場合に限る。１．Ｆ、信号は １８０°ハイブリッド結合器（３０）の導体上に発生する。

高インピーダンス線路（３６）はラットレースミクサ（３０）の中心点（３８） 、すなわち本発明により１．Ｆ、取り出し用結線を行う場所まで延在する。３５ ０Ｈｚ　ミクサの場合、ハイブリッドリングの内径は約４關（約０．１６５イン チ）である。また高インピーダンス線路（３６）のインピーダンスは少くとも２ Ｚｏ　、すなわち約１００Ωである。

第４図を参照すると、ＳＭＡコネクタなどの同軸バルクヘッドコネクタの中柱（ ４０）が上部ハウジング（１４）に取着されていて、テフロン製リング（４４） または適当な誘電体リングを通って垂直方向に延在している。また、第４図では 、硬質誘電体（１８）、導体（２０）及びラットレースミクサ（３０）のリング 部分に加えて、ＩＦを特別有利に取り出すために、中柱（４０）とストリップラ インとを密着させる装置が示されている。中柱（４０）とストリップライン間に 金第４図に示すように、ベローズ（４２）が好ましい。ベローズ（４２）と高イ ンピーダンス線路（３６）との関係は第３図中に破線で示しである。

ベローズ（４２）は、石英製基板上の中心線（３８）付近で中柱と高インピーダ ンス線路（３Ｂ）とが密着するように、中柱（４０）の底部にはんだ付けされて いる。ベロー、ズの長さは高インピーダンス線路（３Ｂ）に対して所望の圧力を 与えるように選択しである。ベローズによるこの圧力は石英製基板に対して過大 な機械的応力を与えないばかりか、ラットレースミクサに対して不当な電気装荷 効果を及ぼすものではない。

本発明に係わるＩＦ抽出方式は基板に対するはんだ付けが不要で、分解と組立を 繰り返しても構成部品が損傷しない。また本発明の各装置の組立には熟練工を必 要としないが、これは有利な構成によって組立技術が単純化されたためである。

ベローズは市販品で直径が０．８＋ｎ’（０，０３フインチ）のものが好ましい 。

第４図中、上部金属部材（４８）の上方に示すねじ山（４６）は、本発明で特別 重要なものではないが、ＳＭＡコネクタなどの同軸コネクタを受容するためのも のであるが、このねじ山は接地として利用できる。

当業者に理解されるように、本発明のラットレースミクサはその全体がグラウン ドブレーンで包囲されていて、ＲＦとＬＯの関係はリングがＲＦとＬＯの電位に なるように構成されている。さらに、グラウンドブレーン全体をＩＦ接地にする ほか、ＩＦを取り出すようにした。ラットレースミクサのリング部分（３１）上 のＥ点、ＲＦとＬＯ最小値が現れる場所に、高インピーダンス線路を設けるほか 、前述したようにＩＦを取り出すためにベローズ装置を使用した。

ＳＭＡコネクタを利用する場合、ＩＰは同軸コネクタ（４６）を経てミクサなど のＩＰ回路の前置増幅器へ導かれる。

ラットレースミクサの導体（２０）、（２Ｂ）はミクサを使用する回路では地絡 できないことは明らかである。従って第１図に示すように、ＬＯ線路及びＲＦ線 路内に２個のＤＣ結合コンデンサ（２８）が用いられる。

本発明のミクサではラットレースはＲＰ、　ＬＯ及びＩＦ電位にあり、またグラ ウンドブレーン（２４）はこの三つの信号のグウンンドである。これに対し、従 来技術ではラットレースが通常ＩＦグラウンドで、またＲＦとＬＯ電位であるの で、１／４波長のスタブを使用し、接地線を基板に挿通させてＲＦ／ＬＯ接地を するという欠点がある。これらのスタブはつねにＩＦ電位にあるので、ＩＰは各 スタブから取り出した後、通常ジャンパ線を用いて再結合する必要があった。こ の方式は本発明に比べて複雑であるばかりでなく、周波数帯域幅を制限すること になった。

本発明では、ＲＦ接地とＬＯ接地に対する１／４波長のスタブが不要で、かつ基 板にＩＦ接地用の貫通穴を設ける必要もなく、またＩＦ取り出しのジャンパ線も 不要である。

本発明はコンパクトなことと低コストのために、広範Ｆ　Ｉ　０．４ 手続補正書（麗） 平成１年１０月Ｓ日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．ＲＦとＬＯの入力を有する懸垂式ストリップラインのラットレースミクサで あって、 上記ラットレースミクサが、その全体がグラウンドプレーンで包囲されたリング 状に形成されていて、かつ該グラウンドプレーンが基板の上記リングと同じ側面 上に配置されており、 上記リングの外方部上に設けられていて、上記リングを上記グラウンドプレーン にＲＦ最大値とＬＯ最大値の場所で接続するダイオード装置と、 上記リング内で発生したＩＦを抽出するために上記リングの中央に設けられた装 置とを含むラットレースミクサ。
2. ２．上記リングの中央に設けた高インピーダンス線路がＩＦを抽出する場所を画 成することを特徴とする、請求項１記載の懸垂式ストリップライン用ラットレー ス。
3. ３．上記ラットレースを包囲する上記グラウンドプレーンが、ミクサ内のすべて の信号、すなわち、ＩＦ、ＲＦ及びＬＯのグラウンドであることを特徴とする、 請求項１記載の懸垂式ストリップライン用ラットレース。
4. ４．ベローズが上記高インピーダンス線路に密接するように設けられており、か つ上記ベローズがＩＦを抽出するめための同軸バルクヘッドコネクタの中柱によ り支持されていることを特徴とする、請求項２記載の懸垂式ストリップライン用 ラットレース。
5. ５．ファズボールが上記高インピーダンス線路に密接するように設けられており 、上記ベローズがＩＦを抽出するための同軸バルクヘッドコネクタの中柱により 支持されていることを特徴とする、請求項２記載の懸垂式ストリップライン用ラ ットレース。