JPH0740647B2 - Field effect transistor circuit - Google Patents

Field effect transistor circuit

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JPH0740647B2
JPH0740647B2 JP21112685A JP21112685A JPH0740647B2 JP H0740647 B2 JPH0740647 B2 JP H0740647B2 JP 21112685 A JP21112685 A JP 21112685A JP 21112685 A JP21112685 A JP 21112685A JP H0740647 B2 JPH0740647 B2 JP H0740647B2
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fet
drain
dual gate
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voltage
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邦彦 金澤
勝 数村
正博 萩尾
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、特に周波数混合回路(以下ミクサと省略す
る)あるいは変調回路に使用する、電界効果トランジス
タ(以下FETと省略する)回路に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a field effect transistor (hereinafter abbreviated as FET) circuit used in a frequency mixing circuit (hereinafter abbreviated as mixer) or a modulation circuit, in particular. is there.

(従来の技術) 最近、通信情報網がますます広がり、通信や放送に使用
する高周波が、VHF帯やUHF帯からSHF帯へと広がってい
る。これら高周波用の通信機器には、ミクサまたは変調
回路が不可欠である。特に、高周波に優れた特性を有す
るGaAsを用いたミクサまたは変調回路が使われ始めてい
る。これらミクサまたは変調回路の基本回路素子として
は、ダイオード、シングルゲートFET、あるいはデュア
ルゲートFET等があるが、特にSHF帯などの高周波では、
高利得で、入出力分離が容易で、整合回路が小さくなる
デュアルゲートFETが多用されている。
(Prior Art) Recently, communication information networks have become more and more widespread, and high frequencies used for communication and broadcasting have spread from the VHF band and the UHF band to the SHF band. A mixer or a modulation circuit is indispensable for these high-frequency communication devices. In particular, mixers or modulation circuits using GaAs, which have excellent characteristics at high frequencies, have begun to be used. As basic circuit elements of these mixers or modulators, there are diodes, single gate FETs, dual gate FETs, etc., but especially at high frequencies such as the SHF band,
Dual-gate FETs with high gain, easy input / output separation, and small matching circuit are often used.

従来のミクサを、第5図に示す従来のミクサ・マイクロ
波集積回路(以下ミクサMMICと省略する)の高周波等価
回路図を参照して説明する。第5図において、高周波信
号入力端子1に入力された高周波信号は、整合回路2を
通って、デュアルゲートFET3の第1ゲート4に、また、
局発信号入力端子5に入力された局部発振信号は、整合
回路6を通って、デュアルゲートFET3の第2ゲート7に
入力される。デュアルゲートFET3で混合されて、デュア
ルゲートFET3のドレイン8から出力される中間周波数信
号は、インダクタンス9とコンデンサ10,11とからなる
整合回路を通って、シングルゲートFET12で増幅され
て、出力端子13から出力される。なお、デュアルゲート
FET3のソース14は接地され、ドレイン8は、図示してい
ないが、負荷抵抗器15を介してソース14とドレイン8と
の間に3〜5Vの直流電圧が印加されるように回路構成さ
れている。前記の通り、高周波信号と局部発振信号は、
整合回路2と整合回路6とで別々に整合されるので、良
く整合し、かつ、デュアルゲートFETの特長として、両
信号の分離も非常に良い。
A conventional mixer will be described with reference to a high frequency equivalent circuit diagram of a conventional mixer / microwave integrated circuit (hereinafter abbreviated as mixer MMIC) shown in FIG. In FIG. 5, the high frequency signal input to the high frequency signal input terminal 1 passes through the matching circuit 2 to the first gate 4 of the dual gate FET 3, and
The local oscillation signal input to the local oscillation signal input terminal 5 passes through the matching circuit 6 and is input to the second gate 7 of the dual gate FET 3. The intermediate frequency signal mixed by the dual gate FET 3 and output from the drain 8 of the dual gate FET 3 passes through a matching circuit composed of the inductance 9 and the capacitors 10 and 11 and is amplified by the single gate FET 12 to output the output terminal 13 Is output from. In addition, dual gate
The source 14 of the FET 3 is grounded, and the drain 8 is configured so that a DC voltage of 3 to 5 V is applied between the source 14 and the drain 8 via a load resistor 15 (not shown). There is. As mentioned above, the high frequency signal and the local oscillation signal are
Since the matching circuit 2 and the matching circuit 6 are matched separately, they are well matched and, as a feature of the dual gate FET, the separation of both signals is very good.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、前記従来のミクサでは、デュアルゲート
FET出力の、中間周波数に対する出力インピーダンスが
非常に大きくなる。例えば、GaAs・MES・FETを用いて、
300μm×1μmのゲートでデュアルゲートFETを形成す
ると、その出力インピーダンスは、2000Ωにもなり、同
一サイズのシングルゲートFETの出力インピーダンス200
〜300Ωに比べてかなり高い。このように出力インピー
ダンスが高いと、後段の増幅器との整合回路が巨大にな
ったり、使用できる周波数帯域が非常に狭くなるという
問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional mixer, the dual gate is used.
The output impedance of the FET output with respect to the intermediate frequency becomes very large. For example, using GaAs / MES / FET,
When a dual gate FET is formed with a gate of 300 μm × 1 μm, its output impedance becomes 2000Ω, and the output impedance of a single gate FET of the same size is 200.
It is considerably higher than ~ 300Ω. When the output impedance is high as described above, there are problems that the matching circuit with the amplifier at the subsequent stage becomes huge and the usable frequency band becomes very narrow.

(問題点を解決するための手段) 前記問題点を解決するために、本発明は、ソースとドレ
イン間の電圧を0.5〜1.0Vに設定したデュアルゲートFET
回路を提供するものである。
(Means for Solving Problems) In order to solve the above problems, the present invention provides a dual gate FET in which a voltage between a source and a drain is set to 0.5 to 1.0V.
A circuit is provided.

(作 用) 前記構成によれば、デュアルゲートFETが非飽和領域で
動作して、その出力インピーダンスが著しく低くなるた
め、後段の増幅器との間の整合回路を著しく簡略化もし
くは省略することができる。
(Operation) According to the above configuration, since the dual gate FET operates in the non-saturation region and the output impedance thereof is remarkably lowered, the matching circuit with the amplifier in the subsequent stage can be remarkably simplified or omitted. .

(実施例) 本発明のミクサの一実施例を、第1図ないし第4図を参
照して説明する。
(Embodiment) An embodiment of the mixer of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

第1図は、本発明の一実施例のミクサMMICの回路図を示
し、高周波信号入力端子1に入力された高周波信号は、
整合回路2を通って、デュアルゲートFET3の第1ゲート
4に、また、局発信号入力端子5に入力された局部発振
信号は、整合回路6を通って、デュアルゲートFET3の第
2ゲート7に入力される。デュアルゲートFET3で混合さ
れて、デュアルゲートFET3のドレイン8から出力される
中間周波数信号は、負荷抵抗器9aとコンデンサ10からな
る負荷回路と並列なコンデンサ11を介して、シングルゲ
ートFET12で増幅され、出力端子13から出力される。な
おデュアルゲートFET3のソース14は接地され、ドレイン
8は、負荷抵抗器9aを介して、直流電源16を通じて、ソ
ース14とドレイン8との間に0.5〜1.0Vの電圧が印加さ
れる回路構成となっている。
FIG. 1 is a circuit diagram of a mixer MMIC according to an embodiment of the present invention, in which a high frequency signal input to a high frequency signal input terminal 1 is
The local oscillation signal input to the first gate 4 of the dual gate FET 3 through the matching circuit 2 and the local oscillation signal input terminal 5 passes through the matching circuit 6 to the second gate 7 of the dual gate FET 3. Is entered. The intermediate frequency signal mixed by the dual gate FET 3 and output from the drain 8 of the dual gate FET 3 is amplified by the single gate FET 12 through the capacitor 11 in parallel with the load circuit including the load resistor 9a and the capacitor 10, It is output from the output terminal 13. The source 14 of the dual gate FET 3 is grounded, and the drain 8 has a circuit configuration in which a voltage of 0.5 to 1.0 V is applied between the source 14 and the drain 8 via the load resistor 9a and the DC power supply 16. Has become.

従来は、FETを飽和領域にして高利得を得るために、デ
ュアルゲートFET3のソースとドレイン間の電圧を3〜5V
に設定していたので、デュアルゲートFET3の出力インピ
ーダンスが非常に高くなっていたが、本発明の実施例で
は、デュアルゲートFET3のソースとドレイン間の電圧を
0.5〜1.0Vに設定したことにより、FET3は非飽和領域で
動作することになって、出力インピーダンスを従来の1/
5〜1/10まで低くしている。第2図は、本発明のミクサ
の一実施例における、デュアルゲートFETのソースとド
レイン間の電圧と出力インピーダンスの関係図を示し、
デュアルゲートFET3を、ゲート幅300μmのGaAs・MES・
FETで形成し、デュアルゲートFET3のソースとドレイン
間の電圧を0.5〜1.0Vに設定することにより、中間周波
数1〜2G Hzにおいて、出力インピーダンスは、従来の2
000Ω程度に対して、200〜400Ω程度に下がる。出力イ
ンピーダンスが下がると、後段の増幅器との整合が非常
にとりやすくなり、大きな整合回路が不要となり、例え
ば、第1図に示すように負荷抵抗器9aのみで整合するこ
とができる。また、使用できる周波数帯域も2〜4倍増
大する。
Conventionally, the voltage between the source and drain of the dual gate FET3 is 3 to 5V in order to obtain high gain by making the FET in the saturation region.
Since the output impedance of the dual gate FET3 was extremely high, the voltage between the source and drain of the dual gate FET3 was changed in the embodiment of the present invention.
By setting 0.5-1.0V, FET3 operates in the non-saturation region, and the output impedance is reduced to 1 /
It is lowered to 5 to 1/10. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the voltage between the source and drain of the dual gate FET and the output impedance in one embodiment of the mixer of the present invention,
Dual-gate FET3 is used for GaAs / MES / 300μm gate width
Formed by FET and setting the voltage between the source and drain of the dual gate FET3 to 0.5-1.0V, the output impedance is 2
It falls to about 200 to 400 Ω with respect to about 000 Ω. When the output impedance decreases, matching with the amplifier in the subsequent stage becomes very easy and a large matching circuit becomes unnecessary. For example, as shown in FIG. 1, it is possible to match only with the load resistor 9a. Also, the usable frequency band is increased by 2 to 4 times.

第3図は、本発明のミクサの一実施例における、デュア
ルゲートFETのソースとドレイン間の電圧と変換利得の
関係図を示し、ソースとドレイン間の電圧を0.5〜1.0V
に設定すると、FETの非飽和領域であるため、変換利得
は若干小さくなるが、前記非飽和領域に存在する最適点
では、従来に対して1dB以内の利得減少である。しか
も、後段の増幅器との整合が良くなるので、全体として
の利得は改善される。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the source-drain voltage and the conversion gain of the dual-gate FET in one embodiment of the mixer of the present invention, where the source-drain voltage is 0.5 to 1.0V.
When it is set to, the conversion gain is slightly reduced because it is in the non-saturation region of the FET, but at the optimum point existing in the non-saturation region, the gain is reduced within 1 dB as compared with the conventional case. Moreover, since the matching with the amplifier in the subsequent stage is improved, the gain as a whole is improved.

第4図は、本発明のミクサの一実施例における、デュア
ルゲートFETのソースとドレイン間の電圧と雑音指数と
の関係図を示し、雑音指数は、0.5〜1.0Vの電圧域で極
小特性となり、その極小点でみると、従来例に対して1d
B以内の劣化でとどまることになる。また、デュアルゲ
ートFET3のソースとドレイン間の電圧が、0.5V未満およ
び1.0Vを超える非飽和領域では、第3図及び第4図から
わかるように、変換利得、雑音指数ともに従来より劣化
する。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the voltage between the source and drain of the dual gate FET and the noise figure in one embodiment of the mixer of the present invention. The noise figure shows a minimum characteristic in the voltage range of 0.5 to 1.0V. , Its minimum point is 1d compared to the conventional example.
It will stay with deterioration within B. Further, in the non-saturation region where the voltage between the source and the drain of the dual gate FET 3 is less than 0.5V and exceeds 1.0V, both the conversion gain and the noise figure deteriorate as compared with the conventional one, as can be seen from FIGS. 3 and 4.

前記のように、本発明によれば、デュアルゲートFETの
ソースとドレイン間の電圧を、0.5〜1.0Vに設定するこ
とにより、ミクサを著しく広周波数帯域化、小型化する
ことができる。なお、本発明の実施例は、ミクサに関し
ての説明であるが、変調器に関しても同様の効果が得ら
れる。
As described above, according to the present invention, the voltage between the source and the drain of the dual gate FET is set to 0.5 to 1.0 V, whereby the mixer can be remarkably widened in frequency band and downsized. Although the embodiments of the present invention are described with respect to the mixer, similar effects can be obtained with the modulator.

(発明の効果) 前記のように、本発明によれば、ミクサあるいは変調回
路の基本構成素子として用いた、デュアルゲートFETの
ソースとドレイン間の電圧を0.5〜1.0Vに設定すること
により、デュアルゲートFETが非飽和領域で動作するこ
とになるので、中間周波数に対する出力インピーダンス
を下げることが可能になる。前記のように、出力インピ
ーダンスを下げることにより、後段の増幅器との整合回
路を著しく簡略化、あるいは省略することができるとと
もに、変換利得を大幅に低減させることなく、周波数帯
域を2〜4倍程度にまで広げることができるので、実用
的効果は大きい。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, by setting the voltage between the source and drain of the dual gate FET used as a basic constituent element of the mixer or the modulation circuit to 0.5 to 1.0 V, the dual Since the gate FET operates in the non-saturation region, it is possible to reduce the output impedance for the intermediate frequency. As described above, by reducing the output impedance, the matching circuit with the amplifier in the subsequent stage can be significantly simplified or omitted, and the frequency band can be increased by 2 to 4 times without significantly reducing the conversion gain. The practical effect is great because it can be extended to

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の一実施例のミクサMMICに回路図、第
2図は、本発明のミクサの一実施例における、デュアル
ゲートFETのソースとドレインの間の電圧に対する出力
インピーダンスの関係図、第3図は、前記実施例におけ
る、デュアルゲートFETのソースとドレインの間の電圧
に対する変換利得の関係図、第4図は、前記実施例にお
ける、デュアルゲートFETのソースとドレインの間の電
圧に対する雑音指数の関係図、第5図は、従来のミクサ
MMICの回路図を示す。 1……高周波信号入力端子、2,6……整合回路、3……
デュアルゲートFET、4……FETの第1ゲート、5……局
発信号入力端子、7……FETの第2ゲート、8……FETの
ドレイン、9……インダクタンス、9a……負荷抵抗器、
10,11……コンデンサ、12……シングルゲートFET、13…
…出力端子、14……FETのソース、16……直流電源。
FIG. 1 is a circuit diagram of a mixer MMIC according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a relationship diagram of output impedance with respect to a voltage between a source and a drain of a dual gate FET in an embodiment of the mixer according to the present invention. FIG. 3 is a relational diagram of conversion gain with respect to voltage between the source and drain of the dual gate FET in the above embodiment, and FIG. 4 is a voltage between source and drain of the dual gate FET in the above embodiment. Fig. 5 shows the relationship between the noise figure and the conventional mixer.
The circuit diagram of MMIC is shown. 1 ... High frequency signal input terminal, 2, 6 ... Matching circuit, 3 ...
Dual gate FET, 4 ... FET first gate, 5 ... Local signal input terminal, 7 ... FET second gate, 8 ... FET drain, 9 ... Inductance, 9a ... Load resistor,
10, 11 ... Capacitor, 12 ... Single gate FET, 13 ...
… Output terminal, 14… FET source, 16… DC power supply.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】周波数混合回路あるいは変調回路に用いら
れたデュアルゲートFETのソースとドレインの間の電圧
が、0.5Vから1.0Vの間に設定されていることを特徴とす
る電界効果トランジスタ回路。
1. A field effect transistor circuit characterized in that a voltage between a source and a drain of a dual gate FET used in a frequency mixing circuit or a modulation circuit is set between 0.5V and 1.0V.
JP21112685A 1985-09-26 1985-09-26 Field effect transistor circuit Expired - Lifetime JPH0740647B2 (en)

Priority Applications (1)

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JP21112685A JPH0740647B2 (en) 1985-09-26 1985-09-26 Field effect transistor circuit

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JPS6272210A JPS6272210A (en) 1987-04-02
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JPH05259745A (en) * 1992-03-11 1993-10-08 Sumitomo Electric Ind Ltd Mixer circuit
US5602501A (en) * 1992-09-03 1997-02-11 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Mixer circuit using a dual gate field effect transistor
JP3148010B2 (en) * 1992-09-11 2001-03-19 住友電気工業株式会社 Mixer circuit
JPH06224448A (en) * 1993-01-26 1994-08-12 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor device

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JPS6272210A (en) 1987-04-02

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