JPH0644693B2 - ミクサ回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は衛星放送用受信機の第２周波数変換器に利用さ
れるミクサ回路に関する。

従来の技術 衛星放送は、赤道上空高度３万 6,000kmに静止した放送
衛生から12ＧＨｚ帯の電波を放射し、高利得のパラボラ
アンテナ等で受信する。パラボラアンテナで集束された
電波は、低雑音コンバータにより１ＧＨｚ帯に周波数変
換された後、同軸ケーブルより屋内に導びかれる。この
周波数変換は一般に第１周波数変換と呼ばれる。屋内に
導びかれた１ＧＨｚ帯のＴＶ信号は、周波数変換されて
400 ＭＨｚ帯の第２中間周波信号となり、この第２中間
周波においてＦＭ復調の信号処理がされて画像と音声の
信号が得られる。第２周波数変換器は選局機能を果して
おり、１ＧＨｚ帯の第１中間周波信号から１波を選択し
て、第２中間周波信号を得る役割を有する。

従来、この第２周波数変換器としては、トランジスタを
用いたトランジスタミクサやダイオードとバラントラン
スとを用いたダイオードミクサが使用されていた。トラ
ンジスタミクサは変換利得があるという利点があるもの
の、インターセプトポイントが低いためダイオードミク
サの方が一般的によく用いられていた。

以下図面を参照しながら従来例について説明する。第４
図は最もよく利用されるダブルバラントランスドミクサ
の等価回路図を示している。第４図で４，５はバラント
ランス、６，７，８，９はダイオードである。このミク
サは各ポート間が平衡しているのでアイソレーションが
あり、端子３に加わる局部発振信号及び端子１又は２に
加わる高周波入力信号が中間周波出力端子２又は１に漏
れる量が小さいので、アイソレーションのためのフィル
タの設計が楽である。

第５図はシングルバランスドミクサの等価回路図を示し
ており、５はバラントランス、６，７はダイオードであ
る。シングルバランスドミクサの特徴は、ダブルバラン
スドミクサに比べ構成がより簡単であり、コストが安価
であることと、ダイオード及びバラントランスが少ない
ため変換損失が小さいことである。その反面、高周波入
力端子１と中間周波出力端子１間のアイソレーションは
ないので、より減衰特性の良好なフィルタが必要である
（参考文献：高周波回数の設計と実際宮本幸彦著昭62年
10月発行）。

バラントランスは、周波数が１ＧＨｚの信号を取扱うた
め小型のトロイダルコアやいわゆるメガネコアを使用し
て構成するのが一般的であり、第６図に示すように直径
0.1 〜0.3 mm程度の線材をコア５′に巻きつけることに
より作られる（参考文献：民生用高周波デバイスハンド
ブック日本電気(株)昭61年６月発行）。ここで30，31は
不平衡端子、32，33は平衡端子、34は接地端子である。

こうして得られたバラントランス及びダイオードをプリ
ント基板に実装してミクサ回路が構成されるが、第７図
ａ，ｂはその一例を示している。ミクサ回路として最も
重要な変換損失の周波数特性は、第８図に示すように６
〜７ｄＢが得られ、ダブルバランスドミクサでは８〜10
ｄＢであるのに比べれば、やや変更損失は少なくなる。

以上のように構成されたミクサ回路について、以下その
動作についてシングルバランスドミクサを例にとって説
明する。第５図のバラントランス５の役割は、局部発振
力端子３に印加される局部発振器出力信号を不平衡−平
衡変換してダイオード６，７に注入することである。こ
こで重要なことは、バラントランス５が平衡しているこ
とであり、その意味は、Ａ点及びＣ点の局部発振器出力
成分の位相がＢ点（巻線の中点タップ）に対してそれぞ
れ±90゜、±90゜となっていることである。このように
平衡しておれば、分離された局部発振器出力信号は高周
波入力端子及び中間周波出力端子１において互いに打ち
消すようになるので、いわゆるアイソレーションが良好
となる。ダイオード６，７は高い周波数の信号に対して
も充分速いスイッチング特性が必要であるのでショット
キーバリヤダイオードが通常用いられる。これらのダイ
オードが局部発振信号によりオン、オフすると考えると
第９図のような等価回路を考えることができる。（参考
文献：トロイダルコア活用百科P.270 山村英穂著昭58年
１月） 第９図によれば、端子１に加わる高周波入力信号は局部
発振信号によりスイッチングされるので、次式で表わさ
れるような成分の出力中間周波出力端子１に表れる。

上式でｍ＝ｎ＝０以外の高次の出力は中間周波出力端子
に接続されるＬＰＦで除去されて、中間周波信号として
は、局部発振信号と高周波入力信号の周波数の差の成分
のみが取り出されて、周波数変換の機能を果たすことが
できる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、第７図に示すような従来例におけるミク
サ回路では、バラントランス５をプリント基板14に実装
するために、バラントランス５の入出力端子となる線材
をプリント基板14に設けられた孔に挿入した後に、凡用
ディップ等で電気的接続を行なう必要があった。バラン
トランス５に使用される線材は直径 0.1〜 0.3mm程度の
銅線にポリウレタン等の保護皮膜を付けたものであり、
軟かであるため実装時の端子の挿入がやりにくく、その
端子長も変化しやすいので、変換利得等の性能もバラツ
キ易いという欠点があった。

本発明は上記課題に鑑み、量産時に性能のバラツキが少
なく、プリント基板への実装の容易なミクサ回路を提供
するものである。

課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明のミクサ回路は、フェ
ライトコアに線材を巻きつけてなる、一対の不平衡端子
と、接地端子と一対の平衡端子とを有するバラントラン
スと、そのバラントランスの各々の端子を支持台端部に
備わる各々の導電性ステムに接続し、かつバラントラン
スを固定する前記支持台と、一対の平衡端子間に同一の
極性で直列接続されたダイオードと、前記支持台の各々
の平衡端子と接地端子間に接続された空心コイルとを備
え、一対の不平衡端子を局部発振入力端子とし、直列接
続されたダイオードの接続点を高周波入力端子及び中間
周波出力端子とするものである。

作用 この構成によって、本発明のミクサ回路では、局部発振
信号はバラントランスの一対の不平衡端子の一方を接地
端子、他方を入力端子として入力される。入力された局
部発振信号はバラントランスによって不平衡−平衡変換
がなされて、位相が180 度異なる平衡信号となって各々
の平衡端子−接地端子間に生じる。この平衡化された局
部発振信号は、平衡端子間に同一極性で直列接続された
ダイオードを局部発振信号の周期の一方の半分でオンさ
せ、他方の半分ではオフさせる。よって入力される局部
発振信号の振幅は、使用されるダイオードを充分導通さ
せるだけの大きさが必要である。高周波信号は直列接続
されたダイオードの接続点に入力されているので、高周
波信号は局部発振信号の周期でダイオードによりスイッ
チングされる。このスイッチング作用により高周波信号
と局部発振信号からミクサ動作により、中間周波信号及
び高次の周波数成分を有する信号が中間周波出力端子に
生じる。これを中間周波出力端子に接続されるＬＰＦ
（低域通過フィルタ）を介して取出せば、中間周波信号
のみが得られる。

さて、局部発振信号によってスイッチングされるダイオ
ードを高周波入力端子側から見るとき、仮りにバラント
ランスの平衡端子とダイオードの接続点までリード長が
充分短かければ、そのインピーダンスは接地状態と開放
状態となるのでミクサ動作は効率よく行なわれる。しか
しながら、本発明の場合には、バラントランスの固定の
ためステム付の支持台を使用しており、バラントランス
の平衡端子とダイオードの接続点までのリード長は無視
できなくなり、高い周波数を扱うほどミクサの変換損は
大きくなってしまう。これは、高周波入力端子からダイ
オード側を見たインピーダンスがミクサ動作に理想的な
接地及び開放状態にスイッチングさないためである。そ
こでダイオードと支持台の平衡端子である各々のステム
との接続点と接地端子間にそれぞれ空心コイルを接続す
ることによりインピーダンスを下げれば、ミクサの変換
損の劣化は回復できる。なお、空心コイルの使用により
局部発振信号の振幅はやや減衰するが、衛星放送受信機
の場合のように上側ローカルの周波数変換では大きな課
題とはいえない。

また、各々の空心コイルは同一のものを用いることによ
り、バラントランスの平衡端子のバランスを損なわない
ようにすることができるので局部発振信号の高周波入力
端子への漏れは悪化することはない。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。第１図ａ，ｂは、本発明の一実施例におけるミ
クサ回路を示すものである。第１図において、１は高周
波入力端子及び中間周波出力端子で、３は局部発振入力
端子で、５は局部発振信号を不平衡−平衡変換するため
のバラントランスであり、６及び７は局部発振信号によ
ってスイッチングされるショットキーバリアダイオード
あり、10はバラントランス５を固定し、プリント基板19
にそれを挿入しやすくするための支持台である。また11
はバラントランス５の端子と接続される支持台ステム、
12，13は一端が支持台ステム11を介してバラントランス
５の一対の平衡端子に他端が接地端子（接地スルーホー
ル）14，15に各々接続された空心コイルである。第１図
の等価回路を第２図に示している。第２図で支持台10の
ステム11等のインダクタンス成分は、インダクタンス2
0，21，22，23，24により表わしている。

局部発振入力端子３より入力された局部発振信号は、バ
ラントランス５によって、不平衡−平衡変換されてダイ
オード６，７に供給され、ダイオード６，７をスイッチ
ングする。この時、高周波入力端子１からダイオード側
を見たインピーダンスは、支持台ステム11等によるイン
ダクタンス成分20，21，22等によって、ミクサ動作に理
想的な接地及び開放状態にスイッチングされない。即
ち、空心コイルを接続しない場合のミクサの変換損失は
第３図に示すように高域で周波数特性が悪い。これを補
償するために、空心コイル12，13によりダイオード６，
７と支持台10の接続点のインピーダンスを下げれば、ミ
クサの変換損の劣化は第３図に示すように回復できる。
空心コイルは線径 0.6mmで径３mm、 1.5ターン程度でよ
く、多少空心コイルのインダクタンスを変えてもミクサ
の特性変化は少ない。インダクタンスを下げる目的でキ
ャパシタンス成分を追加することは、衛星放送では局部
発信周波数は第１中間周波数（1.049〜1. 318ＧＨｚ）
よりも402.78ＭＨｚ高い周波数であるので、局部発振信
号のダイオードに供給される振幅を著るしく減衰させる
ので好ましくない。

なお、本実施例では、支持台10のインダクタンス成分を
補償する目的で空心コイル12，13を用いたが、空心コイ
ルのかわりにプリント基板にマイクロストリップライン
を形成しても同等の効果を得ることができ、その時のマ
イクロストリップラインの幅は 0.3mm、長さは約25mmで
ある。ただし、プリント基板はガラスエポキシ基材で厚
さ 1.0mmのものを使用した場合である。マイクロストッ
プラインの場合でも、その長さ等を多少変えてもミクサ
の特性変化は少ない。

また、バラントランスにはメガネコアを用いて最も基本
的な伝送トランスの巻き方を示したが、純伝送トランス
に巻いても、またトロイダルコアを用いたバラントラン
スを用いても支持台に固定すると高域の変換損失が悪く
なるが、空心コイルによってその劣化を回復できる。

発明の効果 以上のように本発明は、バラントランスを支持台に固定
し、支持台のステム等により生じたインダクタンス成分
を空心コイルにより補償することにより、量産時の特性
のバラツキが少なく、プリント基板への実装の容易なミ
クサ回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明の一実施例におけるミクサ回路の
平面図及び側面図、第２図は本発明の一実施例における
等価回路図、第３図はその変換損失の周波数特性図、第
４図は従来例におけるダブルバランスドミクサの等価回
路図、第５図は従来例におけるシングルバランスドミク
サの等価回路図、第６図はバラントランスの斜視図、第
７図ａ，ｂは従来例におけるシングルバランスドミクサ
の平面図及び側面図、第８図は従来例におけるシングル
バランスドミクサの変換損失の周波数特性図、第９図は
従来例におけるシングルバランスドミクサの等価回路図
である。 １……高周波入力／中間周波出力端子、３……局部発振
入力端子、５……バラントランス、６，７……ダイオー
ド、10……支持台、11……支持台ステム、12，13……空
心コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フェライトコアに線材を巻きつけてなる、
   一対の不平衡端子と、接地端子と一対の平衡端子とを有
   するバラントランスと、前記バラントランスの各々の端
   子を支持台端部に備わる各々の導電性のステムに接続
   し、かつバラントランスを固定する前記支持台と、一対
   の平衡端子間に同一の極性で直列接続されたダイオード
   と、前記支持台の各々の平衡端子と接地端子間に接続さ
   れた空心コイルとを備え、一対の不平衡端子を局部発振
   入力端子、直列接続されたダイオードの接続点を高周波
   入力端子及び中間周波出力端子とするミクサ回路。