JPH09214253A - ハーモニックミキサ - Google Patents

ハーモニックミキサ

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JPH09214253A
JPH09214253A JP2017596A JP2017596A JPH09214253A JP H09214253 A JPH09214253 A JP H09214253A JP 2017596 A JP2017596 A JP 2017596A JP 2017596 A JP2017596 A JP 2017596A JP H09214253 A JPH09214253 A JP H09214253A
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JP
Japan
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signal
frequency signal
harmonic
high frequency
local oscillation
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Withdrawn
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JP2017596A
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English (en)
Inventor
Junichi Ukita
潤一 浮田
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Advantest Corp
Original Assignee
Advantest Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高周波信号から中間周波数信号に周波数変換す
る際の変換損失が小さく、かつ、受信される高周波信号
の周波数帯域が局部発振周波数に制限されないハーモニ
ックミキサを提供する。 【解決手段】ミキシング素子としてFET1を使用し、
FET1のゲートバイアス電圧VGとドレイン電圧VD
をそれぞれ可変バイアス発生回路3と固定バイアス発生
回路4とによって独立に設定する。FET1のゲートG
に高周波信号RFと局部発振信号LOとを入力させ、可
変バイアス発生回路3によって、ゲートバイアス電圧V
Gをハーモニック次数に応じた最適値に変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、周波数変換を行う
ためのミキサに関し、特に、ハーモニックミキシング方
式を用いたハーモニックミキサに関する。
【0002】
【従来の技術】ハーモニックミキサは、ミキシング素子
の非線形性に基づいて局部発振(LO)信号のハーモニ
ック(高調波)成分を発生させ、ミキシング素子によ
り、この高調波成分と入力した高周波(RF)信号との
周波数差に相当する中間周波数(IF)信号を得るもの
であり、例えば、マイクロ波帯、ミリ波帯の周波数の信
号を扱うシステムにおいて、数十GHzの高周波信号を
数百MHzの中間周波数信号に周波数変換するのに用い
られている。
【0003】従来、ハーモニックミキサとしては、ミキ
シング素子として、ショットキバリアダイオード(SB
D)を用いたものと、トランジスタやFET(電界効果
トランジスタ)を用いたものが知られている。ショット
キバリアダイオードを用いたものでは、ショットキバリ
アダイオードに対するバイアス電圧を可変として、局部
発振信号の所望の次数の高調波成分によって周波数変換
が行われるようにしている。しかしながら、高周波信号
の周波数が局部発振周波数の数倍程度とした場合に、使
用するハーモニック次数が高くなるにつれて周波数変換
の変換損失が増加し、その結果、受信感度が悪化して信
号の識別に支障をきたすおそれがある。一方、ミキシン
グ素子としてトランジスタやFETなどの素子を用いた
場合、これら素子に増幅作用があるため、変換損失が低
減して受信感度を高めることができる。しかしながら、
この場合には直流的な動作点を固定してトランジスタや
FETを使用するため、局部発振信号の所望のハーモニ
ック成分によって周波数変換が行われるとは限らず、例
えば、高周波信号の周波数と局部発振周波数との差が数
十GHzに及ぶ際には周波数変換が不可能になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
ハーモニックミキサでは、ミキシング素子としてショッ
トキバリアダイオードを用いた場合には、ハーモニック
次数が高くなるにつれて変換損失が大きくなり、また、
ミキシング素子としてトランジスタやFETを用いた場
合には、局部発振周波数の帯域によって、受信できる高
周波信号の周波数帯域が制限されるという問題点があ
る。
【0005】本発明の目的は、高周波信号から中間周波
数信号に周波数変換する際の変換損失が小さく、かつ、
受信される高周波信号の周波数帯域が局部発振周波数の
帯域に制限されないハーモニックミキサを提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のハーモニックミ
キサは、高周波信号と局部発振信号とを入力し高周波信
号を中間周波数信号に周波数変換して出力するハーモニ
ックミキサにおいて、増幅作用を有し入力端と出力端と
接地端と備えるミキシング素子と、出力端を介して前記
ミキシング素子にバイアスを印加する固定バイアス発生
回路と、入力端を介しミキシング素子にハーモニック次
数に応じた適正なバイアスを印加するための可変バイア
ス発生回路とを有し、高周波信号と局部発振信号とが入
力端に入力される。
【0007】本発明のハーモニックミキサにおいて、ミ
キシング素子としては、例えば、バイポーラトランジス
タやFET(電界効果トランジスタ)を好ましく用いる
ことができる。ソース接地でFETを使用する場合であ
れば、FETのソース、ドレイン、ゲートの各電極が、
それぞれ、ミキシング素子の接地端、出力端、入力端に
なる。また、FETなどではゲートバイアス電圧に応じ
て奇数次のハーモニック成分が発生しやすいか偶数次の
ハーモニック成分が発生しやすいかが変化するので、可
変バイアス発生回路としては、ハーモニック次数が偶数
であるか奇数であるかに応じて発生するバイアス電圧を
変化させるものを用いることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
説明する。本実施の形態のハーモニックミキサにおいて
ミキシング素子としてFETを使用する場合であれば、
このハーモニックミキサに入力する高周波(RF)信号
と局部発振(LO)信号が同時にFETのゲート電極に
供給されるように、入力側の伝送線路を形成する。ま
た、出力部には、FETのドレイン電極から中間周波数
(IF)信号の出力端子に向う伝送線路を形成する。F
ETのソース電極は、FETの利得を低下させないよう
に、直流的にも高周波的にも十分な接地をとる。また、
このハーモニックミキサでは、FETのゲート電極の電
位を変化させることができるように、ゲート電極用のバ
イアス回路とドレイン電極用のバイアス回路とを独立に
設け、前者は可変バイアス発生回路とする。使用するF
ETとしては、高周波信号から中間周波数信号に周波数
変換を行う際に変換利得が得られるように、高周波信号
の周波数帯域において十分な電力利得が得られるものを
選定する。
【0009】入力する高周波信号の周波数をfRF、局部
発振周波数をfLO、中間周波数をf IF、ハーモニック次
数をnとおくと、これらの間には、 n・fLO − fRF = fIF …(1) なる関係がある。可変バイアス発生回路によって、ハー
モニック次数nが奇数のときと偶数のときとでFETの
ゲートに供給される電圧(ゲートバイアス電圧)を変化
させることにより、fLOとfRFの差が数十GHzに及ぶ
場合であっても周波数変換が可能になる。すなわち、受
信できる高周波信号の周波数帯域が局部発振周波数の帯
域で制限されることがなくなる。このようにして、従来
のものと比べて変換損失が小さく、かつ、広帯域の高周
波信号を扱うことができるハーモニックミキサを実現で
きる。
【0010】
【実施例】次に、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。図1は本発明の一実施例のハーモニック
ミキサの構成を示す回路図である。
【0011】このハーモニックミキサは、ミキシング素
子としてFET(電界効果トランジスタ)1を用いてお
り、FET1のソースSは接地されている。高周波信号
の周波数帯域内において十分な利得を得るため、FET
1のソース電極と接地点間でインダクタンスが発生しな
いように相互の距離をできるだけ短くする。
【0012】FET1のゲートGは、整合回路2とコン
デンサC1を介して、高周波信号RFが入力する信号入
力端子5に接続し、また、コンデンサC2を介して、局
部発振信号LOが入力するスイッチ端子6に接続してい
る。さらに、ゲートGには、可変バイアス発生回路2か
らのバイアス電圧VGが、コイルL1を介して供給され
ている。コイルL1の可変バイアス発生回路2側の端部
には、バイパス用のコンデンサC4が接続されている。
整合回路2は外部からみた信号入力端子5のインピーダ
ンスを例えば50Ωにするために設けられている。コン
デンサC1,C2は、可変バイアス発生回路3から供給
される直流電圧が信号入力端子5やスイッチ端子6に現
れることを防止するためのものである。また、コイルL
1は、入力した高周波信号や局部発振信号が可変バイア
ス発生回路3を介して直流電圧源(不図示)に漏れるこ
とを防ぐためのものであり、高周波信号や局部発振信号
の周波数帯域において十分大きなインピーダンスが得ら
れるように、コンデンサC4と併用して使用する。
【0013】一方、FET1のドレインDには、ドレイ
ン電圧VDをドレインDに供給するための固定バイアス
発生回路4がコイルL2を介して接続するともに、中間
周波数信号(IF)を出力するための信号出力端子7が
コンデンサC3を介して接続している。コイルL2の固
定バイアス発生回路4側の端部には、バイパス用のコン
デンサC5が接続されている。コイルL2及びコンデン
サC5は、上述のコイルL1及びコンデンサC4と同様
に、中間周波数信号が固定バイアス発生回路4を介して
直流電圧源(不図示)に漏れることを防ぐためのもので
ある。
【0014】本実施例のハーモニックミキサは、例え
ば、アルミナ基板上に作成され、各端子5〜7に同軸コ
ネクタなどを接続することにより、モジュール化され
る。
【0015】次に、本実施例の動作を説明する。周波数
変換対象の高周波信号RFは、局部発振信号LOととも
に、FET1のゲートSに供給され、上記の式(1)によ
るハーモニックミキシングによって、中間周波数信号I
Fに周波数変換される。このとき、高周波信号RFの周
波数fRFと、必要とする中間周波数信号IFの周波数f
IFと、用意することが可能な局部発振周波数fLOとか
ら、式(1)にしたがってハーモニック次数nを決定し、
そのハーモニック次数nにおいて変換損失が最小になる
ようにゲート電圧VGを選択し、可変バイアス発生回路
3によってこの選択されたゲート電圧VGをFET1の
ゲートGに印加する。
【0016】以上、本発明の実施例について、増幅作用
を有するミキシング素子としてFETを使用する場合を
発明したが、本発明において使用できるミキシング素子
は、周波数変換を行うことができる増幅素子であれば、
FETに限られるものではない。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、増幅作用
を有するミキシング素子を使用し、このミキシング素子
の入力端に印加するバイアスを可変にすることにより、
周波数変換時の変換損失が小さく、かつ、受信可能な高
周波信号の周波数帯域が局部発振周波数の帯域によって
制限されることがないハーモニックミキサが得られると
いう効果がある。これにより、例えば、数十GHzの高
周波信号を数百MHzの中間周波数信号に周波数変換す
ることが可能になり、受信感度に優れ、とりわけ広い帯
域をカバーする周波数変換が可能になる。したがって、
マイクロ波、ミリ波帯の計測器分野で高感度な信号解析
が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一実施例のハーモニックミキサ
の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1 FET 2 整合回路 3 可変バイアス発生回路 4 固定バイアス発生回路 5 信号入力端子 6 スイッチ端子 7 信号出力端子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波信号と局部発振信号とを入力し前
    記高周波信号を中間周波数信号に周波数変換して出力す
    るハーモニックミキサにおいて、 増幅作用を有し入力端と出力端と接地端と備えるミキシ
    ング素子と、前記出力端を介して前記ミキシング素子に
    バイアスを印加する固定バイアス発生回路と、前記入力
    端を介し前記ミキシング素子にハーモニック次数に応じ
    た適正なバイアスを印加するための可変バイアス発生回
    路とを有し、 前記高周波信号と前記局部発振信号とが前記入力端に入
    力されることを特徴とするハーモニックミキサ。
  2. 【請求項2】 前記ミキシング素子が電界効果トランジ
    スタであり、前記入力端、前記出力端及び前記接地端
    が、それぞれ、前記電界効果トランジスタのゲート電
    極、ドレイン電極及びソース電極である請求項1の記載
    のハーモニックミキサ。
  3. 【請求項3】 前記高周波信号が入力する信号入力端子
    と、前記局部発振信号が入力するスイッチ端子と、前記
    信号入力端子と前記入力端との間に挿入された整合回路
    及び直流成分阻止用の第1のコンデンサと、前記スイッ
    チ端子と前記入力端との間に挿入された直流成分阻止用
    の第2のコンデンサと、前記出力端に接続された直流成
    分阻止用の第3のコンデンサとをさらに備える請求項1
    または2の記載のハーモニックミキサ。
  4. 【請求項4】 前記可変バイアス発生回路が、ハーモニ
    ック次数が偶数であるか奇数であるかに応じて、発生す
    るバイアス電圧を変化するものである請求項1乃至3い
    ずれか1項に記載のハーモニックミキサ。
JP2017596A 1996-02-06 1996-02-06 ハーモニックミキサ Withdrawn JPH09214253A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100668365B1 (ko) * 2004-12-09 2007-01-16 한국전자통신연구원 주파수 혼합기
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Effective date: 20030506