JPH07160794A - 分布型乗算回路 - Google Patents

分布型乗算回路

Info

Publication number
JPH07160794A
JPH07160794A JP34181393A JP34181393A JPH07160794A JP H07160794 A JPH07160794 A JP H07160794A JP 34181393 A JP34181393 A JP 34181393A JP 34181393 A JP34181393 A JP 34181393A JP H07160794 A JPH07160794 A JP H07160794A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
circuits
input
terminals
side transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP34181393A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuuki Imai
祐記 今井
Shunji Kimura
俊二 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP34181393A priority Critical patent/JPH07160794A/ja
Publication of JPH07160794A publication Critical patent/JPH07160794A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Networks Using Active Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広帯域化を図った乗算回路を得ること。 【構成】 複数のギルバート型乗算回路の互いに対応
する入力端子を伝送線路(又はインダクタンス素子)を
介して相互接続して入力側伝送回路を構成し、また互い
に対応する出力端子を伝送線路(又はインダクタンス素
子)を介して相互接続して出力側伝送回路を構成する。
入力側伝送回路の一方を入力端子とするとともに他方を
終端回路に接続し、出力側伝送回路の一方を出力端子と
するとともに他方を終端回路に接続して、乗算回路を分
布増幅型に構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、広帯域に動作する乗算
回路に係り、特に定K型フィルタ回路を利用した分布型
乗算回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は従来の代表的なギルバート型の乗
算回路(B.GILBELT " A Precise Four-Quadrant Multip
lier with Subnanosecond Responce " IEEE J.OF SOLID
-STATECIRCUITS, vol.SC-3, NO.4, 1968)の構成を示し
たものである。
【0003】図7において、Q11は動作電流を決める
トランジスタ、Q21、Q22は差動接続された対のト
ランジスタ、Q31〜Q34はその負荷側に接続された
トランジスタ、I1、I2は対をなす入力端子、I3、
I4も対をなす入力端子、O1、O2は対をなす出力端
子である。
【0004】この乗算回路においては、入力端子I1、
I2間の電圧振幅をVi12、入力端子I3、I4間の
電圧振幅をVi34、出力端子O1、O2間の電圧振幅
をVo12とすると、 Vo12=a・Vi12・Vi34 ・・(1) が成立し、2個の入力信号がアナログ的に乗算されて出
力される。aは比例定数である。
【0005】このような乗算回路は、演算増幅器と組み
合せた数学的演算ブロック、変調器、周波数変換器、位
相比較器などの分野に広い応用があり、工学的に非常に
重要な回路である。
【0006】乗算回路の周波数特性は、通常、入力振幅
Vi12(若しくはVi34)と出力振幅Vo12の比
Gv(Gv=Vo12/Vi12)が低周波の値から3
dB低下した周波数点(小信号3dB帯域)で評価さ
れ、この帯域幅が広いほど乗算回路として広帯域に動作
する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】通常の乗算回路では、
この帯域幅は乗算回路を構成するトランジスタの容量と
入力信号源の等価的な抵抗成分、若しくはトランジスタ
の容量と出力の負荷抵抗によるRCカットオフ周波数に
より、上限周波数が制限される。
【0008】数値例をあげると、現在得られる最も低寄
生容量のトランジスタ、例えばゲート長が0.1μmの
GaAsのMESFETを用いた場合、このMESFE
Tのゲート/ソース間容量が1.5pF(ゲート幅1m
m当たり)、乗算回路のトランジスタQ11のゲート幅
の構成の代表的なものとして400μm、トランジスタ
Q21、Q22のゲート幅の構成の代表的なものとして
200μm、トランジスタQ31〜Q34のゲート幅の
構成の代表的なものとして100μmである。トランジ
スタQ31〜Q34の出力容量と負荷抵抗によるカット
オフ周波数は他に比べて大きく、影響は少ないため、こ
こでは入力側のカットオフ周波数について考えることに
する。
【0009】C1(トランジスタQ21、Q22の入力
容量)=0.3pF、R(入力信号源抵抗)=50Ωと
するとき、入力端子I1(又はI2)のカットオフ周波
数fc1は次のようになる。 fc1=1/(2π・C1・R)=10GHz ・・(2)
【0010】また、C2(トランジスタQ31〜Q34
の入力容量)=0.15pF、R(入力信号源抵抗)=
50Ωとするとき、入力端子I3(又はI4)のカット
オフ周波数fc2は次のようになる。 fc2=1/(2π・2・C2・R)=10GHz ・・(3)
【0011】全体のカットオフ周波数fcは、fc1
(又はfc2)の60%となるため、fc=6GHzと
なる。
【0012】以上から、通常の乗算回路では、動作上限
の周波数が6GHz以下に制限されることが分かる。ま
た、実際の製品についても、現状では5GHz以下に制
限されている。このような従来の乗算回路の周波数特性
の限界は、特に広帯域な特性が要求されるコヒーレント
光通信システムや測定器を実現する上で大きな障害とな
っている。
【0013】本発明の目的は、上記した問題点を解決
し、広帯域な乗算回路を実現することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、2対の入
力端子と1対の出力端子をもつギルバート型乗算回路を
複数個有する分布型乗算回路であって、各々の上記乗算
回路の互いに対応する入力端子を伝送線路又はインダク
タンス素子を介して相互に接続して2対の入力側伝送回
路を構成し、各々の上記乗算回路の互いに対応する出力
端子を伝送線路又はインダクタンス素子を介して相互に
接続して1対の出力側伝送回路を構成し、上記入力側伝
送回路および上記出力側伝送回路の一方の端子を各々別
の終端用回路に接続し、2対の上記入力側伝送回路の他
方の端子を2対の入力端子とし、1対の上記出力側伝送
回路の他方の端子を1対の出力端子とした。
【0015】第2の発明は、2対の入力端子と1対の出
力端子をもつギルバート型乗算回路を複数個有する分布
型乗算回路であって、各々の上記乗算回路の互いに対を
なす入力端子の一方を高周波的に接地し、各々の上記乗
算回路の互いに対をなす出力端子の一方高周波的に接地
し、各々の上記乗算回路の互いに対応する入力端子を伝
送線路又はインダクタンス素子を介して相互に接続して
第1、第2の入力側伝送回路を構成し、各々の上記乗算
回路の互いに対応する出力端子を伝送線路又はインダク
タンス素子を介して相互に接続して出力側伝送回路を構
成し、上記第1、第2の入力側伝送回路および上記出力
側伝送回路の一方の端子を各々別の終端用回路に接続
し、上記第1、第2の入力側伝送回路の他方の端子を第
1、第2の入力端子とし、上記出力側伝送回路の他方の
端子を出力端子とした。
【0016】
【作用】本発明では、入力側伝送回路および出力側伝送
回路が定K型フィルタ回路を多段接続した伝送回路とな
るので、分布増幅器型の乗算回路の構成となり、周波数
特性がRCカットオフ周波数に依存せず、極めて広帯域
な周波数特性が得られるようになる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1は本発明の第1の実施例の分布型乗算回路の回路図で
ある。Aは図7で説明した乗算回路、Bは終端回路であ
る。IN1、IN2は当該分布型乗算回路の1対の入力
端子、IN3、IN4は別の1対の入力端子、OUT
1、OUT2は1対の出力端子、Ti1、Ti2、Ti
3、Ti4は入力側伝送回路を構成する伝送線路(又は
インダクタンス素子)、To1、To2は出力側伝送回
路を構成する伝送線路(又はインダクタンス素子)であ
る。
【0018】図2の(a)〜(e)は上記した終端回路
Bとして使用される回路の具体例を示す図であり、抵抗
のみで、又は抵抗とコンデンサとの組合せで構成され
る。R1〜R9は抵抗、C1、C2はコンデンサ、Vx
xは電源端子である。
【0019】さて、図1に示した分布型乗算回路におい
て、伝送線路(又はインダクタンス素子)Ti1、Ti
2、Ti3、Ti4、To1、To2は、各々の乗算回
路Aの端子I1〜I4、O1、O2に付随する容量とと
もに、インダクタンス成分を直列素子、容量成分を並列
素子とした定K型フィルタ回路(直列インピーダンスと
並列インピーダンスの積が周波数に依存しない定数であ
るフィルタ回路)を多段接続した伝送回路を構成する。
つまり、ここでは乗算回路が分布増幅器型の構成とな
る。
【0020】このため、各乗算回路Aの各端子の容量成
分は伝送回路の特性に吸収され、容量成分と信号源抵抗
若しくは負荷抵抗によるRCカットオフ周波数の影響に
よる周波数特性の劣化が生じないので、広帯域な周波数
特性が得られる。
【0021】この回路の帯域特性は、定K型フィルタ回
路を多段接続した伝送回路の周波数特性により決まる。
伝送回路のカットオフ周波数fcと特性インピーダンス
Zは次の式で示される。 fc=1/(π・L・C)1/2 ・・(4) Z =(L/C)1/2 ・・(5) Lは定K型フィルタ回路のインダクタンス成分、Cは容
量成分である。なお、この式(5)で、Zは通常回路の
入出力の整合性を良好なものとするために50Ωに設定
される。
【0022】ここで、数値例をあげて従来の乗算回路の
特性と比較してみる。例えば、トランジスタとして式
(2)、(3)を計算したときと同じゲート長(0.1
μm)のGaAsのMESFETを用いた場合、そのM
ESFETのゲート/ソース間の容量は1.5pF(ゲ
ート幅1mm当たり)である。
【0023】図1において乗算回路Aを2個だけ用いた
場合を想定すると、従来の乗算回路と同じ利得Gvを得
るには、トランジスタQ11、Q21、Q22、Q31
〜Q34のゲート幅は従来の半分となるため、Q11は
200μm、Q21、Q22は100μm、Q31〜Q
34は50μmとなる。
【0024】トランジスタQ21、Q22の入力容量と
伝送線路(又はインダクタンス素子)Ti1(又はTi
2)により形成される入力側伝送回路のカットオフ周波
数は、C1(トランジスタQ21、Q22の入力容量)
=0.15pFとして次のようになる。
【0025】まず、式(5)から、L=0.4nHとな
り、これから式(4)を用いてカットオフ周波数fc1
は次のようになる。 fc1=70GHz ・・(6)
【0026】同じように、トランジスタQ31〜Q34
の入力容量と伝送線路(又はインダクタンス素子)Ti
3(又はTi4)により形成される入力側伝送回路のカ
ットオフ周波数fc2は次のようになる。 fc2=70GHz ・・(7) そして、全体のカットオフ周波数fcは上記のfc1
(又はfc2)の60%となるため、fc=40GHz
となる。
【0027】以上の結果から、上記図1に示した分布型
乗算回路は、従来の乗算回路に比べて大幅に帯域が拡大
されて広帯域化が実現されていることが分かる。
【0028】図3は分布型乗算回路の第2の実施例を示
す回路図である。図1で説明した第1の実施例のものに
比べて、ここでは、乗算回路Aの端子I2、I4、O2
の各々を高周波的に接地している。他は、図1のものと
同じである。
【0029】このように構成しても、入力端子IN1と
接地との間に入力する電圧と、入力端子IN3と接地と
の間に入力する電圧との乗算結果を、出力端子OUT1
と接地との間に取り出すことができる。他の広帯域化等
については図1において説明した内容と同じである。
【0030】図4は図1に示した回路の具体例を示す図
である。ただし、図1では乗算回路Aを3個使用したの
に対して、ここでは2個使用している点が異なってい
る。よって、伝送線路の構成もそれに対応した構成とな
っている。なお、抵抗Rg1、Rg2、Rg31、Rg
32、Rg41、Rg42、Rd11、Rd12、Rd
21、Rd22は終端回路を構成する抵抗、Cd1、C
d2は終端回路を構成する容量である。
【0031】図5は図3に示した回路の具体例を示す図
である。ここでも、2個の乗算回路を使用している。C
d2、Cg4は高周波的に接地するための容量である。
図6はこの図5に示した分布型乗算回路の構成につい
て、利得Gvの周波数特性を調べた結果である。3dB
帯域として30GHz以上の特性が得られており、本構
成が極めて有効であることが確認できた。
【0032】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、広帯域
の乗算回路を実現することができるので、通信用伝送装
置や電気的測定装置の動作を高速化させることができる
という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例の分布型乗算回路の回
路図である。
【図2】 終端回路の具体的回路例を示す図である。
【図3】 本発明の第2の実施例の分布型乗算回路の回
路図である。
【図4】 図1に示した回路の具体的な回路図である。
【図5】 図3に示した回路の具体的な回路図である。
【図6】 図5の回路の周波数特性図である。
【図7】 従来のギルバート型の乗算回路の回路図であ
る。
【符号の説明】
A:乗算回路、B:終端回路、IN1〜IN4:入力端
子、OUT1、OUT2:出力端子、I1〜I4:入力
端子、O1、O2:出力端子、Ti1、Ti2、Ti
3、Ti4:入力側伝送回路を構成する伝送線路(又は
イダクタンス素子)、To1、To2:出力側伝送回路
を構成する伝送線路(又はインダクタンス素子)。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2対の入力端子と1対の出力端子をもつギ
    ルバート型乗算回路を複数個有する分布型乗算回路であ
    って、 各々の上記乗算回路の互いに対応する入力端子を伝送線
    路又はインダクタンス素子を介して相互に接続して2対
    の入力側伝送回路を構成し、各々の上記乗算回路の互い
    に対応する出力端子を伝送線路又はインダクタンス素子
    を介して相互に接続して1対の出力側伝送回路を構成
    し、上記入力側伝送回路および上記出力側伝送回路の一
    方の端子を各々別の終端用回路に接続し、2対の上記入
    力側伝送回路の他方の端子を2対の入力端子とし、1対
    の上記出力側伝送回路の他方の端子を1対の出力端子と
    したことを特徴とする分布型乗算回路。
  2. 【請求項2】2対の入力端子と1対の出力端子をもつギ
    ルバート型乗算回路を複数個有する分布型乗算回路であ
    って、 各々の上記乗算回路の互いに対をなす入力端子の一方を
    高周波的に接地し、各々の上記乗算回路の互いに対をな
    す出力端子の一方高周波的に接地し、各々の上記乗算回
    路の互いに対応する入力端子を伝送線路又はインダクタ
    ンス素子を介して相互に接続して第1、第2の入力側伝
    送回路を構成し、各々の上記乗算回路の互いに対応する
    出力端子を伝送線路又はインダクタンス素子を介して相
    互に接続して出力側伝送回路を構成し、上記第1、第2
    の入力側伝送回路および上記出力側伝送回路の一方の端
    子を各々別の終端用回路に接続し、上記第1、第2の入
    力側伝送回路の他方の端子を第1、第2の入力端子と
    し、上記出力側伝送回路の他方の端子を出力端子とした
    ことを特徴とする分布型乗算回路。
JP34181393A 1993-12-13 1993-12-13 分布型乗算回路 Withdrawn JPH07160794A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34181393A JPH07160794A (ja) 1993-12-13 1993-12-13 分布型乗算回路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34181393A JPH07160794A (ja) 1993-12-13 1993-12-13 分布型乗算回路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07160794A true JPH07160794A (ja) 1995-06-23

Family

ID=18348962

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP34181393A Withdrawn JPH07160794A (ja) 1993-12-13 1993-12-13 分布型乗算回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07160794A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10277189B2 (en) Transmission line reflectionless filters
US5060298A (en) Monolithic double balanced mixer with high third order intercept point employing an active distributed balun
US4751744A (en) Monolithic distributed mixer
US3810035A (en) Controlled resistance devices and attenuators
US5168242A (en) Active-type broadband power divider
US5023576A (en) Broadband 180 degree hybrid
US3605032A (en) Active rc networks
US6124742A (en) Wide bandwidth frequency multiplier
US20110057723A1 (en) Active polyphase filter producing two difference outputs having phase difference of pi/2 radians
JPH07160794A (ja) 分布型乗算回路
JP3056933B2 (ja) 分布型バラン
JPH0237723B2 (ja)
US3223941A (en) Adjustable frequency bridge circuit
US5585769A (en) Passive temperature variable phase-shifter
JPH06188611A (ja) マイクロ波信号分配回路
JP4179091B2 (ja) 電力分配回路及び周波数逓倍器
JPH04306906A (ja) バランス型マイクロ波帯増幅器
JPH06232607A (ja) 減衰器
US3737784A (en) Circuits with broad band flat frequency responses using directional filters
RU2113051C1 (ru) Активный rc-фильтр
JPH05315845A (ja) 周波数変換回路
SU799107A1 (ru) Активный -фильтр
Gurgel et al. Theorical Analysis of All-Pass Filter Based Negative Group Delay Circuit
GB2177863A (en) Impedance preserving amplifier
WO2019082253A1 (ja) ポリフェーズフィルタ

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20010306