JPH0716136B2

JPH0716136B2 - シングル．ミキサ

Info

Publication number: JPH0716136B2
Application number: JP171289A
Authority: JP
Inventors: 博阪; 年秀田中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-01-06
Filing date: 1989-01-06
Publication date: 1995-02-22
Anticipated expiration: 2010-02-22
Also published as: JPH02182005A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はストリップ線路あるいはマイクロストリップ線
路等の平面回路を用いたミキサに関し、特にマイクロ波
帯において低雑音特性が得られるマイクロ波集積回路
（MIC）化シングル・ミキサに関する。

従来の技術 MICを用いた従来のミキサでは第６図（特願昭60−27631
2号）に示すような回路が使われていた。

第６図において、高周波信号入力端子１から入力された
高周波信号は主線路２を伝播してミキサ・ダイオード３
に印加される。４は高周波信号のみを選択通過させる高
周波信号用帯域使フィルタ（高周波信号用BPF）で両端
開放の半波長ストリップ線路共振器で構成され、ミキサ
・ダイオード３の端子Ａから入力端子１側を見たインピ
ーダンスがイメージ信号で開放となる位置に設けられて
おり、フィルタ４とミキサ・ダイオード３との距離はイ
メージ信号のほぼ1/4波長（≒λm/4）に選ばれている。
極発信号入力端子５から入力された局部発振信号は主線
路２上に設けられた高周波信号用BPF4と高周波的に結合
し、局部発振信号を選択通過させる、半波長ストリップ
線路共振器で構成された局発信号用BPF6を介してミキサ
・ダイオード３に印加される。７は高周波信号と局部発
振信号の差の周波数成分である中間周波信号を取り出す
低域通過フィルタで、長さが高周波信号や局部発振信号
の約1/4波長（≒λ/4）の終端開放スタブと直列インダ
クタンスとから構成されている。ミキサ・ダイオード３
の端子Ｂは主線路２の接地導体（図示せず）に直接接続
されており、ミキサ・ダイオード３で発生した中間周波
信号は中間周波信号出力端子８から取り出される。９は
中間周波信号整合回路で出力端子８からミキサ・ダイオ
ード３側を見たインピーダンスが整合条件を満足するよ
うに構成される。特に中間周波信号整合回路９は並列イ
ンダクタンス回路９′を含み、この並列インダクタンス
回路９′はミキサ・ダイオード３を流れるバイアス電流
の帰還回路の一部分にもなっている。10は整合線路で入
力端子１からミキサ・ダイオード３側を見たインピーダ
ンスが高周波信号周波数で整合がとれかつ、入力端子５
からミキサ・ダイオード３側を見たインピーダンスも局
部発振信号周波数で整合がとれるように設けられてお
り、低インピーダンス線路で構成されている。低インピ
ーダンス線路で構成される整合線路10は中間周波信号に
対してはミキサ・ダイオード３に最も近い容量性の整合
回路阻止として機能している。

発明が解決しようとする課題このような従来の、高周波信号と局部発振信号を合成
し、その後、高周波信号と局部発振信号とを共通の整合
線路10で同時に整合状態を得ようとする構成は、高周波
信号と局部発振信号との周波数差が小さく、ミキサ・ダ
イオード３の素子インピーダンスが両信号に対して近似
した値を示す時には問題はないが、高周波信号と局部発
振信号との周波数差が大きい時には、高周波信号周波数
に対するミキサ・ダイオード３の素子インピーダンスと
局部発振信号周波数に対するミキサ・ダイオード３の素
子インピーダンスとは大きく異なってくるため、整合線
路10を高周波信号に対して整合がとれるように設定する
と、局部発振信号に対しては整合線路10は十分に整合を
とれなくなり、端子５から入力される局部発振信号は効
率よくミキサ・ダイオード３に印加されなくなる欠点が
あった。つまり、高周波信号，局部発振信号，中間周波
信号に対するインピーダンス整合が、相互に独立して調
整できないという、ミキサの設計にとって重大な欠点が
あった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、高周波信号
と局部発振信号の周波数差が比較的大きくて、高周波信
号と局部発振信号に対するミキサ・ダイオードのインピ
ーダンスの違いが無視できない場合にも、高周波信号に
対してのみならず、局部発振信号に対しても整合がと
れ、その結果、局部発振信号が効率よくミキサー・ダイ
オードに印加され、しかも高周波信号に対して整合がよ
くとれて不整合損失が少なく、中間周波信号に対するイ
ンピーダンス整合も、高周波信号や局部発振信号に対す
る機能する回路の影響を受けないか、受けても極めて小
さいシングル・ミキサを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明は、高周波信号入力端子とミキサ・ダイオードの
一端とを主線路で接続し、主線路と局発信号用帯域通過
フィルタとの高周波的結合点とミキサ・ダイオード間に
局部発振信号に対する整合回路を設け、高周波信号入力
端子と前記高周波的接合点との間には高周波信号に対す
る整合回路とともに高周波信号通過フィルタを設け、高
周波信号通過フィルタとミキサ・ダイオードとの間の主
線路上に中間周波信号に対しては開放インピーダンスを
中間周波信号阻止回路を設けたことを特徴とする。

作用本発明は上記した構成により、高周波信号周波数と局部
発振信号周波数とでミキサ・ダイオードの素子インピー
ダンスが大きく異なり、簡単な整合回路で高周波信号と
ともに局部発振信号の両周波数で広帯域にわたり整合を
実現するのが困難な場合にも、高周波信号に対する整合
と同時に、局部発振信号に対する整合も同時に満足させ
ることが可能となり、局部発振信号を効率よくミキサ・
ダイオードに印加することができる。しかも、中間周波
信号に対するミキサの出力整合回路を、高周波信号や局
部発振信号に対するフィルタや整合回路の構成に影響さ
れないで決定することができる。

実施例第１図は本発明の第１の実施例である。第１図におい
て、11,12,13はそれぞれ高周波信号入力端子，局発信号
入力端子，中間周波信号出力端子である。14はミキサ・
ダイオード、15,16,17はそれぞれ高周波信号通過フィル
タ，局発信号用BPF低域通過フィルタである。18,19はそ
れぞれ高周波信号用整合回路，局発信号用整合回路,20
は中間周波信号素子回路である。

高周波信号入力端子11から入力された高周波信号は高周
波信号用整合回路18、高周波信号通過フィルタ15、中間
周波信号阻止回路20、局発信号用整合回路19を通してミ
キサ・ダイオード14に印加される。局発信号入力端子12
から入力された局部発振信号は局発信号用BPF16、局発
信号用整合回路19を通過してミキサ・ダイオード14に印
加される。点Ｃは高周波信号入力端子11から入力された
高周波信号をミキサ・ダイオード14に伝達する主線路
（第１図では高周波信号用整合回路18、高周波信号通過
フィルタ15、中間周波信号阻止回路20、局発信号用整合
回路19を構成するストリップ線路や、それらを接続する
ストリップ線路のことを意味する）と局発信号用BPF16
との高周波的接合点であり、直流的には主線路と局発信
号用BPF16とは分離されており、点Ｃから高周波信号入
力端子11側を見たインピーダンスが局部発振信号周波数
で開放となる位置に選ばれている。そして、局発信号入
力端子12から見たインピーダンスが局部発振信号周波数
で整合条件を満足するように局発信号用整合回路19は設
定される。高周波信号通過フィルタ15は高周波信号周波
数では通過域となるが局部発振信号周波数とイメージ信
号周波数では阻止域となるフィルタで、高周波信号用整
合回路18は高周波信号入力端子12から見たインピーダン
スが高周波信号周波数で整合条件を満足するように設定
される。中間周波信号阻止回路20は高周波信号周波数で
は通過域となるが中間周波信号に対しては開放インピー
ダンスを示し、高周波信号通過フィルタ15と局発信号用
整合回路19との間の主線路上に設けられている。低域通
過フィルタ17はミキサ・ダイオード14の端子Ａに接続さ
れ中間周波信号を中間周波信号出力端子に取り出すもの
で、中間周波信号出力端子13からミキサ・ダイオード14
側を見たインピーダンスが中間周波信号で整合条件を満
足するように中間周波信号整合回路を含んでいる。

ミキサ・ダイオード14の端子Ａから中間周波信号阻止回
路20までの距離は、端子Ａから中間周波信号阻止回路20
側を見たインピーダンスが中間周波信号で適切な容量性
を示すように設定され、通常、中間周波信号の1/8波長
以下に選ぶ。

第１の実施例では、高周波的結合点Ｃから高周波信号入
力端子11側を見たインピーダンスが局部発振信号周波数
では開放となるので局部発振信号に対する整合状態は局
発信号用整合回路19で決定され、高周波信号に対する整
合状態は高周波信号用整合回路18と局発信号用整合回路
19の２つの独立した整合回路で決定されるので、高周波
信号，局部発振信号の両信号に対して同時に整合状態を
作り出すことができる。しかも、中間周波信号阻止回路
20とミキサ・ダイオード14との間に存在する唯一の回路
である局発信号用整合回路19は中間周波信号の波長に比
べて十分に短かい線路長で構成が可能であり、中間周波
信号に対する主線路が与える影響は局発信号用整合回路
19に形状のみであるので中間周波数信号での整合を高周
波信号や局部発振信号に対するフィルタや整合回路の構
成に影響されないで決定することができる効果を有す
る。

第２図は本発明の第２の実施例で、第１図の実施例の具
体的構成例である。高周波信号入力端子21から入力され
た高周波信号は主線路22を伝播してミキサ・ダイオード
23に印加される。24は高周波信号のみを選択通過させる
高周波信号用BPFで両端開放ストリップ線路が分布結合
してなる分布結合線路型帯域通過フィルタで構成されて
いる。局発信号入力端子25から入力された局部発振信号
は半波長ストリップ線路共振器で構成された局発信号用
BPF26を介してミキサ・ダイオード23に印加される。点
Ｃは主線路22と局発信号用BPF26の高周波的結合点で点
Ｃから高周波信号入力端子21側を見たインピーダンスが
局部発振信号周波数で開放となるように選ばれている。
27は局発信号用整合回路で局発信号入力端子25から見た
インピーダンスを局部発振信号で整合状態にしている。
28は高周波信号用整合回路で局発信号用整合回路27とと
もに高周波信号入力端子21から見たインピーダンスを高
周波信号で整合状態にしている。高周波信号用BPF24の
端子Ｄは開放端となっており、中間周波信号に対して開
放インピーダンスを示す。従って高周波信号用BPF24は
中間周波信号に対して開放インピーダンスを示す中間周
波信号阻止回路の役割も兼ねている。29は中間周波信号
を通過させる低域通過フィルタ、30はミキサ・ダイオー
ド23で発生した中間周波信号を取り出す中間周波信号出
力端子である。31は中間周波信号整合回路で中間周波信
号出力端子30からミキサ・ダイオード23側を見たインピ
ーダンスが中間周波信号で整合条件を満足するように構
成される。特に中間周波信号整合回路は並列インダクタ
ンス回路31′を含み、この並列インダクタンス回路31′
はミキサ・ダイオード23を流れるバイアス電流の帰還回
路の一部分にもなっている。

第２図の実施例では、第１図の実施例による効果に加え
て、中間周波信号阻止回路の機能が高周波信号用BPF24
に含まれているので新たに中間周波信号阻止回路を設け
る必要がなくミキサ全体の構成が簡素化される。

第３図は本発明の第３の実施例を示し、第２図と同一箇
所には同一番号を付して説明する。高周波信号入力端子
21から入力された高周波信号は主線路22を伝播してミキ
サ・ダイオード23に印加される。32は高周波信号に対し
ては通過特性を示すが局部発振信号やイメージ信号は抑
圧する帯域阻止フィルタで主線路22と平行に形成されか
つ主線路22に一端が接続された４本の終端開放ストリッ
プ線路で構成されている。局発信号入力端子25から入力
された局部発振信号は半波長ストリップ線路共振器で構
成された局発信号用BPF26を介してミキサ・ダイオード2
3に印加される。33は高周波信号に対しては通過特性を
示すが中間周波信号に対しては開放インピーダンスを示
す中間周波信号阻止回路で、２本の終端開放ストリップ
線路が開放端から高周波信号の約1/4波長の長さにわた
り分布結合した1/4波長線路結合形インタディジタル直
流阻止回路で構成されている。中間周波信号阻止回路33
を構成する終端開放ストリップ線路の開放端である点Ｃ
は主線路22に対する局発信号用BPF26の高周波的結合点
で点Ｃからフィルタ32側を見たインピーダンスが局部発
振信号周波数で開放となる位置に高周波的結合点Ｃは設
けられている。27は局発信号用整合回路で局発信号入力
端子25からみたインピーダンスが局部発振信号で整合が
とれるように設けられており、ここでは終端開放スタブ
と高インピーダンス線路とで構成されている。整合回路
27の線路長は長くても局部発振信号の1/2波長以下に設
定することが可能であるため、結合点とミキサ・ダイオ
ード23との距離は長くても局部発振信号の約3/4波長以
下にできる。28は高周波信号用整合回路で高周波信号入
力端子21からみたインピーダンスが高周波信号で整合が
とれるように設けられており、ここでは終端開放スタブ
で構成されている。29は中間周波信号を通過させる低域
通過フィルタ、30はミキサ・ダイオード23で発生した中
間周波信号を取り出す中間周波信号出力端子、31は中間
周波信号整合回路で中間周波信号出力端子30からミキサ
・ダイオード23側をみたインピーダンスが整合条件を満
足するように構成される。特に中間周波信号整合回路31
は並列インダタンス回路31′を含み、この並列インダク
タンス回路31′はミキサ・ダイオード23を流れるバイア
ス電流の帰還回路の一部分にもなっている。

第３図の実施例では、第１図の実施例による効果に加え
て、高周波信号に対しては通過特性を示し、局部発振信
号やイメージ信号は抑圧する帯域阻止フィルタ32を、構
成が簡単で寸法は小さい４本の終端開放の平行結合スト
リップ線路で構成しているため輻射による損失が少なく
なり、高周波信号入力端子21から入力された高周波信号
は少ない挿入損失でミキサ・ダイオード23に伝播し、し
かも、ミキサ・ダイオード23で発生するイメージ信号を
再度中間周波信号に効率よく変換せしめるため、変換損
失の少ないミキサ特性が得られる。また、中間周波信号
阻止回路33が主線路22に対し直列に設けられ、しかも局
発信号用BPF26は主線路22と直流的に分離されているた
め、ミキサ・ダイオード23の端子Ａから中間周波信号阻
止回路33側を見た中間周波信号周波数でのインピーダン
スが、高周波信号入力端子21や局発信号入力端子25側に
接続される回路から受ける影響を除去することができ
る。よって、中間周波信号での整合状態が入力端子21や
25側に接続される回路によって影響されるのを除去する
ことができる。

第４図は第３図の実施例における帯域阻止フィルタ32の
一構成例を示すものである。主線路34に長さがそれぞれ
l₂，l₃，l₃′，l₂′，の終端開放の平行結合線路35,36,
37,38を主線路34と平行にかつ分布結合するように設
け、主線路34と平行結合線路35,36,37,38はそれぞれ間
隔l₀，l₁，l₀′をおいて主線路34に接続されている。し
かも、平行結合線路35と36とが主線路34に対して対向す
るように、平行結合線路35と36とが主線路34に対して対
向するようにして構成されている。平行結合線路35,36,
37,38の長さl₂，l₃，l₃′，l₂′はイメージ信号の帯域
内あるいは帯域近傍に減衰極がくるようにイメージ信号
の1/4波長あるいはほぼ1/4波長の長さに選ぶ。そして、
平行結合線路35,36,37,38の長さl₂，l₃，l₃′，l₂′お
よび間隔l₀，l₁，l₀′はl₁＜（l₃かつl₃′）＜（l₂かつ
l₂′）＜（l₀かつl₀′）＜2l₃かつ2l₃′）の条件を満足
するか、あるいはl₁＜l₃≒l₃′＜l₂≒l₂′＜l₀≒l₀′＜
（2l₃かつ2l₃′）の条件を満足するように選ぶと同時
に、l₀l₀′の長さは高周波信号の1/4波長の1.5倍前後に
選びl₁の長さは高周波信号の1/4波長の0.5〜1.0倍前後
に選んでいる。しかも、減衰極がイメージ信号の高域
側、つまり高周波信号に近い側にくる平行結合線路36,3
7の特性インピーダンスは帯域阻止フィルタの入出力側
に接続されている主線路34の特性インピーダンス（通常
50Ω）よりも高くなるように選んでいる。なお第５図は
第４図においてマイクロ波集積回路基板の比誘電率を2.
15厚さを0.4mm,平行結合線路35,36,37,38の特性インピ
ーダンスを約110Ω、帯域阻止フィルタの入出力側に接
続されている主線路34の特性インピーダンスを50Ωと
し、l₀＝l₀′＝3.75mm,l₁＝2.3mm,l₂＝l₂′＝2.86mm,l₃
＝l₃′＝2.74mmとした場合の帯域阻止フィルタの特性を
示したものである。但し、平行結合路線35,36,37,38の
開放端にはエッジ効果による縁容量が生じているが、こ
の縁容量の効果を考慮して計算している。第４図に示す
帯域阻止フィルタでは、周波数が22.2〜25GHzの範囲で
はVSWRは1.6以下であり、19.6〜21.1GHzの周波数範囲で
は30dB以上の減衰量を有する特性が得られている。従っ
て、第５図に示すような特性を有するフィルタは、高周
波信号周波数が22.5〜23GHz、イメージ信号周波数が20
〜20.5GHz、局部発振信号周波数が21.5GHzのミキサの帯
域阻止フィルタとして特に有効である。しかも、第４図
に示す帯域阻止フィルタは寸法が小さく、輻射損失の少
ない平行結合線路を用いているので、高周波信号におけ
る挿入損失は小さい。

発明の効果以上のように本発明による実施例では、（１）主線路と局発信号用BPFの高周波的結合点とミキ
サ・ダイオード間に局発信号用整合回路を設け、高周波
的結合点と高周波信号入力端子間に高周波信号用整合回
路を設けることにより、高周波信号と局部発振信号とに
おけるミキサ・ダイオードの素子インピーダンスの違い
が大きい時にも、高周波信号と局部発振信号に対する整
合状態を同時に容易に実現することができる。

（２）中間周波信号阻止回路を主線路上に設けることに
より中間周波信号における出力インピーダンス整合が高
周波信号入力端子側に接続される回路や主線路上に設け
られるフィルタの形状から受ける影響を除去することが
できるので、中間周波信号での整合帯域が外部回路によ
って制限されることがない。

（３）シングル・ミキサであるためミキサ・ダイオード
が１個でよく、ミキサの製造コストが安価にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるシングル・ミキサの
構成を示すブロック図、第２図は本発明の一実施例によ
るシングル・ミキサのパターン図、第３図は本発明の別
の実施例によるシングル・ミキサのパターン図、第４図
は第３図の実施例に用いられる４つの終端開放の平行結
合線路により構成された帯域阻止フィルタのパターン
図、第５図は第４図の実施例による帯域阻止フィルタの
挿入損失の周波数特性図、第６図は従来のシングル・ミ
キサのパターン図である。 14……ミキサ・ダイオード、15……高周波信号通過フィ
ルタ、16……局発信号用帯域通過フィルタ、17……低域
通過フィルタ、18……高周波信号用整合回路、19……局
発信号用整合回路、20……中間周波信号整合回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ストリップ線路あるいはマイクロストリッ
プ線路を基本構成とするマイクロ波集積回路を用いたシ
ングル・ミキサにおいて、高周波信号入力端子とミキサ
・ダイオードの一端とを、高周波信号を前記ミキサ・ダ
イオードに伝達する主線路で接続し、前記ミキサ・ダイ
オードの他端を接地するとともに、前記主線路に局部発
振信号を選択通過させる局発信号用帯域通過フィルタを
高周波的に結合させ、前記主線路と前記局発信号用帯域
通過フィルタの高周波的結合点と前記ミキサ・ダイオー
ドとの間にある前記主線路上に局発信号用整合回路を設
け、前記高周波的結合点と前記高周波信号入力端子との
間にある前記主線路上には高周波信号周波数では通過域
となるが局部発振信号周波数とイメージ信号周波数では
阻止域となる高周波信号通過フィルタを、前記高周波的
結合点から前記高周波信号入力端子側を見たインピーダ
ンスが局部発振信号周波数で開放となる位置に設け、前
記高周波信号入力端子と前記高周波的結合点との間の前
記主線路上に高周波信号用整合回路を設け、前記高周波
信号通過フィルタと前記ミキサ・ダイオードとの間の前
記主線路上には高周波信号と局部発振信号の差の周波数
成分である中間周波信号に対しては開放インピーダンス
を示す中間周波信号阻止回路を設け、前記ミキサ・ダイ
オードの一端の近傍で前記主線路に並列に中間周波信号
を取り出す低域通過フィルタを接続したことを特徴とす
るシングル・ミキサ。
【請求項２】高周波信号通過フィルタとして、両端開放
ストリップ線路が分布結合してなる分布結合線路型帯域
通過フィルタで構成し、該分布結合線路型帯域通過フィ
ルタを中間周波信号阻止回路として兼用したことを特徴
とする請求項１記載のシングル・ミキサ。
【請求項３】中間周波信号阻止回路として、２本の終端
開放ストリップ線路が前記終端開放ストリップ線路の開
放端から高周波信号の約1/4波長の長さにわたり分布結
合してなる1/4波長線路結合型インタディジタル直流阻
止回路で構成したことを特徴とする請求項１記載のシン
グル・ミキサ。
【請求項４】高周波信号通過フィルタが、主線路にl₀，
l₁，l₀′（但し、l₀≒l₀′）の間隔でそれぞれ一端が順
次接続された終端開放の第1,第2,第３および第４の平行
結合線路で構成され、かつ、この第1,第2,第３および第
４の平行結合線路は長さがそれぞれl₂，l₃，l₃′，l₂′
であって、前記主線路と分布結合するとともに、それと
平行に設けられ、長さl₂，l₃，l₃′，l₂′をイメージ信
号周波数帯域内に減衰極がくるようにイメージ信号の1/
4波長の長さに選ぶとともに、l₁＜（l₃かつl₃′）＜（l
₂かつl₂′）＜（l₀かつl₀′）＜（2l₃かつ2l₃′）の条
件を満足するか、あるいはl₁＜l₃≒l₃′＜l₂≒l₂′＜l₀
≒l₀′＜（2l₃かつ2l₃′）の条件を満足するようにl₀，
l₀′，l₁，l₂，l₂′，l₃，l₃′の長さを選んだことを特
徴とする請求項２記載のシングル・ミキサ。