JPS594208A - マイクロ波ミクサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、大体２乃至１８ＧＩＩｚの範囲内の周波数で
使用するだめのマイクロ波ダイオードミクサに関し、特
に対称的に平衡化された２ダイオードミクサに関するも
のである。

一つ又は多数のダイオードによって異なる周波数を有す
る２つの正弦波信号を混合させるという操作は良く知ら
れている。

単一のダイオードで構成されているミクサの型式におい
て、ダイオードの両端間に加えられる信号は、角周波数
令を有する入射信号Ｓおよび局部発振器によって送られ
た角周波数例を有する信号の合計である。合成出力信号
は複、数の角周波数ω１．Ｍ−±ｍω、±ｎωＬ（ここ
でｍおよびｎは整数）から成るスペクトルを有する。角
周波数の各成分は利用するためにフィルタによって分離
することができる。

複数のダイオードを有するミクサは通常は対称型式のも
のであり、このことはダイオードのうちのわずか半分が
任意の瞬間に伝導性であることを意味する。１ダイオー
ドミクサと同一の方法によって対称的なミクサは、角周
波数が入射信号および局部発振器によって形成された信
号の基本成分の角周波数に差を表す中間周波数を得るこ
とができるようにする。１ダイオードミクサと比べて、
対称的なミクサば、信号の一様な調波が現れる相互変調
効禾を抑制するものではあるが、対称的なミクサが完全
に平衡化される或いは換言すれば局部発振器の呼び出し
信号又は信号を各ダイオードに等しく又は対称的に分布
することができるという状態で入射信号の影像周波数の
回復を可能にするという利点を有している。

例として説明される一つの方法に従うと、この平衡状態
は、中央又は中間タップ変成器の二次巻線の端子にミク
サのダイオードを配置することによって対称的な２ダイ
オードミクサに得られる。

入射信号は一次巻線の端子に加えられ、局部発振器によ
って送り出された信号は、２ダイオードおよび変成器の
中点に共通である接続点の間に加えられる。この設計に
よって提供される他の利点は、必要な場合には入射信号
を搬送する地縁と局部発振器の信号を搬送する地縁との
間を分離させることができることである。

不幸にもこの型式の装置は、これらの周波数範囲内で利
用することができる巻線形変成器の構造に含まれる困難
性ゆえに、マイクロ波ミクサの構造に直接適用すること
はできない。マイクロ波の分野にこの設計上の解決策を
適用することは、機能的な見地から低周波数範囲で使用
される中間変成器と等しいマイクロ波回路の使用を必要
とされる。事実上この特性を有するマイクロ波結合器は
既に知られており、用語“平衡−非平衡”　　（ｂａｌ
ａｎｃｅｄ−ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ　）結合器の略語で
ある“バルン”（ｂａｌｕｎ　）結合器として知られて
いる。これらの装置は、同軸線によって、又は基板上に
金属被覆法によって付着されたマイクロストリップ回路
により構成された導波管によって構成される。

第１の形式の構成において結合器は、長さが入射信号の
波長の４分の１に等しく且つ一端が他の２つの同軸線の
平行に結合される入力部に接続される第１の同軸線から
構成される。この構成において入射信号は４分の１波同
軸線の自由端に加えられ、対称的な信号は他の２つの同
軸線の対応する出力部に集められる。

他の形式の構成において結合器は接続箱内に配置され、
入射信号の波長の４分の１に等しい長さを有する２つの
平行な線によって構成されるマイクロス１−リップ導波
管により構成される。一つの線は、入射信号が加えられ
る導波管端において地に接続される。対称的な信号は、
線の各端と回路の地との間でそれぞれ導波管の他端に集
められる。

寸法を考慮する限り、マイクロス］・リップ導波管の使
用を含む構成の形式は、接続箱の寸法を極めて小さくす
、ることができるので、同軸線から成る設計より好まれ
る。実際、ミクサの作動がＪＯＧｌｌｚに近い周波数領
域内でおごるのと同じくらい即座におこる寄生共振現象
から保護するために、ミクサ箱の寸法を最大限減少させ
る必要がある。

しかしながらこのようなミクサ箱の寸法の減少は一定の
限度以下にすることができるとはもはや思われない。こ
の限度は先に説明したとおり、結合器の長さを画定する
信号の波長の４分の１に密接に関連すると思われ、この
限度以下においては、結合器の出力部に集められる信号
はもはや対称的ではない。

ミクサの寸法の減少とかなり干渉する注意の必要な他の
問題は、地を局部発振器および入射信号から分離すると
いう可能性を“バルン”型マイクロストリップ結合器が
許容せず、その結果局部発振器の一部を形成する地回路
を介して結合器又は入射信号の接地の出力部に接続され
るダイオードの端の短絡の潜在的な危険が存在するとい
う事実から起こるものである。

入射信号および局部発振器の信号が加えられる接地点か
らダイオードの接続点を十分な長さの金属被覆が分離す
るならば、これらの短絡を防ぐことができる。この配列
は所望のミクサの寸法の減少を防ぎ、接続箱内で寄生共
振の危険を増大させる。

本発明の目的は、克服し難い困難に限定されず又は前述
の不都合を伴わずに、寸法が従来技術によるミクサの寸
法より小さいマイクロストリップ線およびスロット線に
よってマイクロ波ミクサを提供することである。

このため本発明は、基板の第１の面および第２の面にそ
れぞれ配置された２つの平行な導線によって構成された
二線式線と、二線式線の第１端におよび前記端に配置さ
れた２つの導線の間に直列に設けられた１つ又は複数の
ダイオードと、前記端において基板の第２面に配置され
た導１と第１面に配置された接地線との間で二線式稼の
第２端に接続された入射波入力部と、混合波によってっ
くられた電界を各々ダイオードの端の間に加えるための
手段に接続された混合波入力部と、ダイオードの少なく
とも一端と接地線との間に接続された混合波出力部とか
ら構成されるマイクロ波ミクサに向けられる。マイーク
ロ波ミクサの特徴は、二線式線の第２端において第１面
に配置された導線の端が自由のままに残され、ギャップ
によって接地線から電気的に絶縁されるという事実に存
する。

この配列の主な利点は、二線式線が入射波の波長の４分
の１より極めて短い長さを与えることができ、従ってミ
クサの寸法をかなり減少させることができることである
。

本発明の他の特徴は以下の説明および添付図面を考慮す
れば一層ザらかとなるであろう。

第１図の概略図において破線の長方形１内に示されたミ
クサは、−次巻線３および中間又は中央タップ５を備え
２つの２分の１巻線６および７を形成する二次巻線４か
ら成る変成器２によって構成される。２つのダイオード
８および９は二次巻線４の端４ａと４ｂとの間に直列に
設けられており、一方のダイオードの陰極は他方のダイ
オードの陽極に接続され、共通の接続点１０を形成する
。混合ずべき入射信号Ｓは、−次巻線３の端３ａと３ｂ
との間で外部信号源（図示せず）によって加えられ、混
合信号ＯＬは、局部発振器１１によって２つのダイオー
ド８および９に共通の点１ｏと二次巻線４の中央タップ
５との間に加えられる。混合信号Ｒは２つのダイオード
に共通な点１０と二次巻線４の中央タップ５との間で得
られ、フィルタ１２の入力部に加えられ、中間周波数Ｉ
Ｆを回復することができる。

第１図のミクサの原理を適用した本発明に従う一つの実
施例は第２図に示されている。この図面においてミクサ
は、お互いに平行で約１／１０ｍｍの距離をおいて隔置
された２つの平らな長方形の面１３ａおよび１３ｂから
成る基板１３から構成されている。基板は、チタン酸マ
グネシウム、アルミナ又はテフロンガラスのような高い
誘電率を有する材料から成る。接地線１４は、ストリッ
プ金属被覆又は任意の類似の方法によって第１の面１３
ａの周囲に付着される。第２線１５および第３線１６は
一面１３ｂの範囲を定める長方形の対応する長さ方向の
側部に沿って基体の第２面１３ｂの上にストリップ金属
被覆又は任意の類似の方法によって付着される。

線１５および１６の端は、一方の面から他方の面へ基板
を通ってまっ１−＜に延び且つ面の４つの隅に配置され
た金属被覆された穴１６ａ、１７．１８．１９によって
、対向する面に配置された接地線１４に接続される。導
線２０は、線１５および１６と平行な方向へ線１５と１
６との間で基板の長さ方向軸線×−Ｘ°の第１端Ｅ１に
おいて基板の第２面１３ｂ上に、ストリップ金属被覆あ
るいは任意の類似の手段によって配置される。長さが導
線２０にほぼ等しく平行な第２の導線２１は、接地線１
４によって形成された輪郭内の導線２０のすく下方で基
体の第１面１３ａ上にストリップ金属被覆又は任意の類
似の手段によって配置される。

他の２つの線２２および２３も同様に、２つのスロノ］
・線２４および２５を形成することができるように線１
５および１６と平行な方向に線１５と１６との間で基板
の第２面１３ｂ上にストリップ金属被覆等によって端と
端をつないだ関係に付着される。線２２は基板の長さ方
向軸線Ｘ−Ｘ’の第２＃Ｅ２に配置され、線２２および
２３の各端に接続されかくてこれら２つの線をお互いに
結合させるコンデンサ２６によって、線２３の対応する
第１の端から分離される。アルファによって製造され０
５８４６Ａとして示される型式の２つのダイオード２７
および２８は、基板の長さ方向の軸線にほぼ垂直な方向
に一方を線１５と１６の内縁の間に、他方を導線２０と
線２３との間に直列に設けられ、ダイオード２８の陽極
が線１６の内縁に接続され、ダイオード２７の陽極が線
１５の内縁に接続され。

ることを確実にする。２つのダイオード２７と２８との
接続部を櫂供する共通点２９は、線２３の第２端に接続
される。ダイオード２７および２Ｂに直接向かい合う導
線２０の端２０ａは、線１６の内縁へのダイオード２８
の接続点に接近して、線１６の内縁の一つの点に導線３
０によって接続される。類似の方法において、ダイオー
ド２５および２６に最も近く且つダイオード２５および
２６に関して基板の他方の側に配置された導線２１の端
２１ａは、導線３１によっておよび金属被覆された穴３
２によって線１５の内縁の一つの点に接続されている。

前記穴３２はダイオード２７の接続点に接近して配置さ
れ、一方の側から他方の側へ基板を通ってまっすぐに延
びている。

金属被覆された穴３２のレヘルにおいて線１５上に存在
する高周波信号の接地線１４に向かう任意の短絡を防く
ために、必要ならば接地＃ｌＡｌ４に凹所３３を形成し
、金属被覆された穴３２を接地線１４から隔離しても良
い。導線２１の端２１ａから離れたｍ２１　ｂは自由の
ままに残され、数百ミクロンの幅を有するギャップ３４
によって基板の長さ方向軸線の第１端Ｅ１の近くで接地
線１４から電気的に隔離される。

ギャップ３４は、金属被覆された穴３２に接続されたダ
イオード２７の端が池に短絡するのを防ぎ、ギャップ又
はスロット３４によってつくられる容量の値に相当する
長さによって導線２１の電気的長さを増大させるという
擬似手段を提供する。

導線２０および２１によって形成された結合器は、信号
Ｓの入射波の４分の１波長よりかなり小さい長さを有す
ることができるので、この配列は本発明の目的を達成す
るために一番重要なものであることは明らかである。

第２図に示されたミクサの作動は以下のとおりである。

入射信号の電界Ｅは、導線２０の端２０ｂと導線２０に
直接対向させて配置された接地線１４との間に加えられ
る。電ＷＥは、これらの２つの導管により形成された導
波管によっておよび接地線１４と導線２１の端２１ｂと
の間のギャップ３４によって形成されたスロットによっ
て、平行な導線２０および２１の端２０ａおよび２１ａ
に伝搬される。

端２０ａおよび２１ａ存する電界ｔは、端２０ａおよび
２１ａの端子に生じた電位差を表す電位■（図示せず）
から出される。この電位差■は、線１５および１６の対
応する内縁においてダイオード２７および２Ｂの端子に
金属被覆された穴３２によって表れる。

結果として電界Ｅはダイオードと同一の方向でダイオー
ドのレベルにおいて再びつくられる。ダイオードはほぼ
等しい抵抗値を有するので、電界Ｅはダイオード内に等
しく分布される。

更に局部発振器によって送られた電界は、線２２および
接地線１４の向かい合った端の間で基板の端Ｅ２に加え
匂れる。端Ｅ２に配置された金属被覆された穴１７およ
び２０の存在により、局部発振器によってつくられた電
界は、向かい合った向きの電界ヘクトルに沿ってダイオ
ードまでスロット線２４および２５の長さ方向において
伝搬される。その結果混合は、局部発振器からみたとき
完全に設けられているようにみえるダイオードの各々に
おいて連続しておこなわれる。混合の産物は、中間点２
９に接続される線２３の端に集められる。

前述のミクサは、第３図の平面図において長方形のケー
シング３５内に示されている。前記ケーシングは３つの
同軸端子３６．３７および３８を備えている。端子３６
は、導線２０の端２０ｂと入射信号を送る外部同軸ケー
ブル（図示せず）との間に接続を提供する。端子３７は
、ミクサの端Ｅ２に配置された線２２の端と局部発振器
（図示せず）によって出された信号を送る外部同軸ケー
ブル（図示せず）との間に接続を提供する。端子３８は
インダクタンス３９およびコンデンサ４０によって構成
された低域フィルタによりダイオードの中間点２９に接
続され、中間周波数ＩＦを有する信号を外部に送る。

第２図と対照的に第３図においては、線１５および１６
の長さは基板の長さ方向寸法の長さにもはや相当せず、
ダイオード２７および２８の取付は点のレベルで終わる
。この設計によれば、地平面の形状から予想することが
できるので、導線２１および線１５．１６によって形成
される２つのスロット線において、入射電界が導線２０
と２１との間で実際伝搬されるかどうかをチェックする
ことができる。再び第２図を参照すれば、導線２０と接
地線１６との間に配置されたスロット線は導線３０によ
って短絡されることは明らかであり、導線２０と接地線
１５との間で他端に電界は存在しないことが経験によっ
てわかった。

線２２および２３の長さの比は第２図の比と逆にされて
いることが第３図において観察される。この比は決定的
なものではなく、事実混合操作の結果によって供給され
る中間周波数をブロックすることから成る設計作用の最
適の遂行を確実にするために、好ましくは中間点２９に
可能な限り接近させて配置されるコンデンサ２６の存在
によって決定される。

上述のミクサは１８　×１５　ｔリメーターの寸法を有
するケーシング内に組立てられており、２Ｇ）Ｉｚに近
い周波数において６ｄＢの値の比較的低い転換ロスを示
す。

かくて達成された縮小は、既知のミクサが２Ｇｆｉｚに
おいて４０ミリメーターの値の最小長さを有するので、
“ハル”システ・ムを使用する対称的なミクサに対しか
なりの改良を示す。

本発明は前述のミクサに限定されるものではなく、容易
に理解できるとおり、入射信号のための導波管作用を有
する導線の長さを減少させることが望まれる１つ又は複
数のダイオードを有する任意の型式のミクサに等しく通
用できる。１つ又は複数のダイオードを有するミクサの
場合には、接近導線２０．２１およびギャップ３４から
成る組立体を保持することができ、適用されるべき唯一
の成分は、各ダイオードの端子に局部発振器の電界を適
用する作用を有するスロット線である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って構成された対称的な２ダイオ
ードマイクロ波ミクサの概略図である。 第２図は、第１図のミクサがマイクロストリップ導波管
技術に従って構成されている本発明の一実施例を示す。 第３図は、ケーシング内に配置された第２図のミクサを
示す平面図である。 （主な参照番号） ２００．変成器、　　　３０１．−次巻線、４１０．二
次巻線、　　　５１１．中央タップ、８．９１１．ダイ
オード、 １２、　、　、フィルタ、　　１３．　、　、基板、１
４、　、　、接地線、 ２４．２５．　、　、スロット線、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１基板の第１の面および第２の面にそれぞれ配置さ
   れた２つの平行な導線によって構成された二線式線と、
   二線式線の第１端におよび前記端に配置された２つの導
   線の間に直列に設けられた１つ又は複数のダイオードと
   、前記端において基板の第２面に配置された導線と第１
   面に配置された接地線との間で二線式線の第２端に接続
   された入射波入力部と、混合波によってつくられた電界
   を各々のダイオードの端の間に加えるための手段に接続
   された混合波入力部と、ダイオードの少なくとも一端と
   接地線との間に接続された混合波出力部とから構成され
   、二線式線の第２端において第１面上に配置された導線
   の端が自由状態のままに残され、ギャップによって接地
   線から電気的に隔離されることを特徴とするマイクロ波
   ミクサ。 （２）二線式線の平行な導線の長さが入射波の４分の１
   波長より短、いことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のミクサ。 （３）二線式線の第２端を接地線から隔離するためのギ
   ャップが数百ミクロンの幅を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載のミクサ。 （４ン混合波によってつくられた電界を各々のダイオー
   ドの端の間に加えるための手段はそれぞれスロ７）線に
   よって構成されることを特徴とする特許請求の範囲第３
   項記載のミクサ。 （５１各々のスロット線は、接地線を支持しない基板の
   面上にストリップを金属被覆することによって付着され
   た２つの隔置された平行線によって構成され、平行線は
   、一方の側から他方の側へ基板を通ってまっすぐに延び
   る少なくとも１つの金属被覆された穴によって接地線に
   電気的に接続されることを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項記載のミクサ。 （６）各ダイオードの端はスロット線の端の内縁の間に
   接続され、スロット線の他端は混合波入力部に接続され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載のミクサ
   。 （７）ダイオードは基板の第２面上に配置され、一方の
   側から他方の側へ基板を通ってまっすぐに延びる金属被
   覆された穴によって第１面上に配置された導線に接続さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載のミク
   サ。 （８）２つのダイオードに共通の点は、第１の線および
   基板の第２面上の第１の線の各側に近接しておよび各側
   の上に配置され、且つ第１面上に配置された地縁に金属
   被覆された穴によって接続される他の２つの線によって
   構成される２つのスロット線に共通な第１の線の端に接
   続されることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の
   ミクサ。 （９）第１の線は、コンデンサを介して互いに接続され
   る２つの線要素に分割されることを特徴とする特許請求
   の範囲第８項記載のミクサ。 ００）２つのダイオードに共通な点は、低域フィルタに
   よって混合波出力部に接続されることを特徴とする特許
   請求の範囲第９項記載のミクサ。