WO1990008425A1 - Mixer - Google Patents

Description

明 細 書

発明の名称

ミ クサ回路

技術分野

本発明は衛星放送用受信機の第 2周波数変換器に利用される ミ クサ回路に関する 。

背景技術

衛星放送は、 赤道上空高度 3万 6 , 00 0 kmに静止 した放送 衛星から 1 2 G Hz帯の電波を放射し、 高利得のパラボラ Tンテ ナ等で受信する 。 パラボラアンテナで集束された電波は、 低雑 音コンバータによ り 1 GHz帯に周波数変換された後、 同軸ケー ブルによ り 屋内に導びかれる 。 この周波数変換は一般に第 1周 波数変換 と呼ばれる 。 屋内に導びかれた 1 G Hz帯の T V信号 は 、 周波数変換さ れて 4 0 0 MHz帯の第 2中間周波信号とな り 、 この第 2中間周波において F M復調の信号処理がされて画 像と音声の信号が得られる 。 第 2周波数変換器は選局機能を果 た してお り 、 1 G Hz帯の第 1 中間周波信号から 1 波を選択 し て、 第 2中間周波信号を得る役割を有する 。

従来、 この第 2周波数変換器と しては、 トラ ンジスタをもち いた トラ ンジスタ ミ クサやダイォー ドとバラ ン トラ ンスとを用 いたダイ オー ド ミ クサが使用されていた。 ト ラ ンジスタ ミ クサ は変換利得がある という利点がある ものの、 イ ンターセプ トポ イ ン 卜が低いためダイ ォー ドク ミ サの方が一般的によ く 用いら れていた。 以下図面を参照しながら従来例について説明する 。 第 1 図は 最もよ く利用されるダブルバラン トラ ンス ド ミ クサの等価回路 図を示している 。 第 1 図で 4 , 5はバラ ン トラ ンス、 6 , 7 ， 8 , 9はダイオー ドである 。 このク ミ サは各ポー ト間が平衡し ているのでアイ ソ レーショ ンがあり 、 端子 3 に加わる局部発振 信号及び端子 1 に加わる髙周波入力信号が中間周波出力端子 2 に漏れる量が小さいので、 アイ ソ レーシ ョ ンのためのフ ィ ルタ の設計が楽である 。

第 2図はシングルバラ ンス ド ミ クサの等価回路図を示じてお り 、 5はバラ ン トラ ンス、 6 ， 7 はダイオー ドである 。 シング ルバラ ンス ドク ミ サの特徴は、 ダブルバラ ンス ドク ミサに比べ 構成がよ り 簡単であり 、 コス トが安価である こ とと、 ダイォー ド及びバラン トラ ンスが少ないため変換損失が小さいこ とであ る 。 その反面、 高周波入力端子 1 と中間周波出力端子 1 間のァ イ ソ レーシ ヨ ンはないので、 よ り 減衰特性の良好なフ ィルタが 必要である （参考文献 ： 髙周波回数の設計と実際宮本幸彦著昭 6 2年 1 0月発行） 。

バラ ン トラ ンスは、 周波数が 1 G Hzの信号を取扱うため小型 の ト ロイ ダイルコアやいわゆるメ ガネコァを 用 して構成する のが一般的であり 、 第 3図に示すよ う に直径 0 . 1 〜 0 . 3 腿程 度の線材をコア 5 ' に巻きつける こ とによ り 作られる （参考文 献 ： 民生用高周波デバイスハン ドブッ ク 日本電気眯昭 6 1 年 6 月発行） 。 こ こで 3 0 ， 3 1 は不平衡端子、 3 2 , 3 3 は平衡 端子、 3 4は接地端子である 。 こ う して得られたバラ ン トラ ンス及びダイ ォー ドをプリ ン ト 基板に実装 してク ミ サ回路が構成されるが、 第 4図 a , b はそ の一例を示 している。 ミ クサ回路と して最も重要な変換損失の 周波数特性は、 第 5図に示すよ う に 6〜 7 d Bが得られ、 ダブ ルバラ ンス ド ミ クサでは 8〜 1 0 d Bであるのに比べれば、 や や変更損失は少な く なる 。

以上のよ う に構成された ミ クサ回路について、 以下その動作 についてシングルバラ ンス ド ミ クサを例にとって説明する 。 第 2図のバランス トラ ンス 5の役割は、 局部発振入力端子 3 に印 加される局部発振器出力信号を不平衡一平衡変換 してダイォー ド 6 , 7 に注入する こ とである 。 こ こで重要なこ とは、 バラ ン 卜ラ ンス 5が平衡している こ とであり 、 その意味は、 A点及び C点の局部発振器出力成分の位相が B点 （巻線の中点タ ップ） に対 してそれぞれ ± 9 0 ° ， ± 9 0 ° となっている こ とであ る 。 このよ う に平衡しておれば、 分離された局部発振器出力信 号は高周波入力端子及び中間周波出力端子 1 において互いに打 ち消すよ う になるので、 いわゆるアイ ソ レーシ ョ ンが良好とな る 。 ダイオー ド 6， 7 は高い周波数の信号に対 して充分速いス イ ッチング特性が必要であるのでシ ョ ッ ト ク一バリ ヤダイ ォー ドが通常用いられる 。 これらのダイオー ドが局部発振信号によ り オン， オフする と考える と第 6図のよ うな等価回路を考える こ とができる。 （参考文献 ： ト ロイ グルコア活用百科 P 2 7 0 山村英穂著昭 5 8年 1 月 ）

第 6図によれば、 端子 1 に加わる高周波入力信号は局部発振 信号によ り スイ ッチングされるので、 次式で表わされるよ うな 成分の出力信号が中間周波出力端子 1 に表われる。

f I Fm , n ^{= ± m f} RF ^{± n f} L0

m， n = 0， 1 ， 2 , 3…

f I F 中間周波数

RF 高周波入力周波数

f LO 局部発振周波数 上式で m = n = 0は直流成分であり 、 一般的に直流成分はブ ロ ッ ク される 。 また高次の出力は中間周波出力端子に接続され る L P Fで除去されて、 中間周波信号と しては、 局部発振信号 と高周波入力信号の周波数の差の成分のみが取り 出されて、 周 波数変換の機能を果たすことができる 。

しか しながら、 第 4 l に示すよ うな従来例における ミ クサ回 路では、 バラ ン トラ ンス 5をプリ ン ト基板 1 4に実装するため に、 バラ ン トラ ンス 5の入出力端子となる線材をプリ ン ト基板 1 4に設けられた孔に揷入した後に、 半用ディ ップ等で電気的 接繞を行う必要があった。 バラ ン トランス 5に使用される線材 は直径 0. 1 〜 0. 3難程度の鋦鎳にポ リ ウ レタン等の保護皮膜 を付けたものであり 、 軟かであるため実装時の端子の挿入がや り に く く 、 その端子長も変化しやすいので、 変換利得等の性能 もバラツキ易いという欠点があった。

発明の開示

本発明は上記課題に鑑み、 高周波特性にすぐれ量産時に性能 のバラツキが少な く 、 プリ ン ト基板への実装の容易な ミ クサ回 路を提供する ものである 。

この目的を達成するために本発明の ミ クサ回路は、 フェライ 卜 コアに線材を巻きつけてなる 、 一対の不平衡端子と、 接地端 子と一対の平衡端子とを有するバラ ン ト ラ ンスと 、 そのバラ ン トラ ンスの各々の端子を支持台端部に備わる各々の導電性ステ ムに接続 し、 かつバラ ン 卜ラ ンスを固定する前記支持台と 、 一 対の平衡端子間に同一の極性で直列接続されたダイォー ドと、 前記支持台の各々の平衡端子と接地端子間に接続された空心コ ィルとを備え、 一対の不平衡端子を局部発振入力端子と し、 直 列接続されたダイォー ドの接続点を高周波入力端子及び中間周 波出力端子とする ものである 。

この構成によって本発明の ミ クサ回路では、 局部発振信号は バラ ン トラ ンスの一対の不平衡端子の一方を接地端子、 他方を 入力端子と して入力される 。 入力された局部発振信号はバラ ン 卜ラ ンスによって不平衡ー平衡変換がなされて、 位相が 1 8 0 度異なる平衡信号となって各々の平衡端子一接地端子間に生 じ る 。 この平衡化された局部発振信号は、 平衡端子間に同一極性 で直列接続されたダイォー ドを局部発振信号の周期の一方の半 分でオンさせ、 他方の半分ではオフさせる 。 よって入力される 局部発振信号の振幅は、 使用される ダイオー ドを充分導通させ るだけの大き さが必要である 。 高周波信号は直列接続されたダ ィオー ドの接銃点に入力されているので、 高周波信号は局部発 振信号の周期でダイ オー ドによ り スイ ッチングされる 。 このス イ ッ チング作用によ り 高周波信号と局部発振信号から ミ クサ動 作により 、 中間周波信号及び高次の周波数成分を有する信号が 中間周波出力端子に生じる。 これを中間周波出力端子に接続さ れる L P F (低域通過フィルタ ） を介して取出せば、 中間周波 信号のみが得られる。

さて、 局部発振信号によってスイ ッチングされるダイオー ド を高周波入力端子側から見るとき、 仮にバラン 卜ランスの平衡 端子とダイオー ドの接銃点までのリ ー ド長が充分短ければ、 そ のイ ンピーダンスは接地状態と開放状態となるのでミ クサ動作 は効率よ く行われる。 しかしながら、 本発明の場合には、 バラ ン トランスの固定のためステム付の支持台を使用 しており 、 バ ラン トランスの平衡端子とダイォー ドの接統点までのリー ド長 は無視できなくなり 、 高い周波数を扱うほどミ クサの変換損は 大き くなつてしまう 。 これは、 高周波入力端子からダイオー ド 側を見たイ ンピーダンスがミ クサ動作に理想的な接地及び開放 状態にスイ ッチングされないためである。 そこでダイオー ドと 支持台の平衡端子である各々のステムとの接銃点と接地端子間 にそれぞれ空心コイルを接統することにより ィ ンピーダンスを 下げれば、 ミ クサの変換損の劣化は回復できる。 なお、 空心コ ィルの使用により局部発振信号の振幅はやや減衰するが、 衛星 放送受信機の場合のように上側ローカルの周波数変換では大き な課題とはいえない。

また、 各々の空心コイルは同一のものを用いることにより 、 バラン ドランスの平衡端子のバランスを損なわないようにする ことができるので局部発振信号の高周波入力端子への漏れは悪 化する こ とはない。

図面の簡単な説明

第 1 図は従来例におけるダブルバラ ンス ド ミ クサの等価回路 図、 第 2図は従来例における シングルバラ ンス ド ミ クサの等価 回路図、 第 3図はバラ ン トラ ンスの斜視図、 第 4図 a , b は従 来例における シングルバラ ンス ド ミ クサの平面図及び側面図、 第 5図は従来例にお'ける シングルバラ ンス ド ミ クサの変換損失 の周波数特性図、 第 6図は従来例における シングルバラ ンス ド ミ クサの等価回路図、 第 7 図 a， b は本発明の一実施例におけ る ミ クサ回路の平面図及び側面図、 第 8図は本発明の一実施例 における等価回路図、 第 9図はその変換損失の周波数特性図で ある 。

発明を実施するための最良の形態

以下本発明の一実施例について、 図面を参照 しながら説明す る 。 第 7 図 a， b は、 本発明の一実施例における ミ クサ回路を 示すものである 。 第 7 図において、 1 は高周波入力端子及び中 間周波出力端子で、 3 は局部発振入力端子で、 5は局部発振信 号を不平衡一平衡変換するためのバラ ン トラ ンスであり 、 6及 び 7 は局部発振信号によってスイ ッチングされる シ ョ ッ トキ一 バリ アダイオー ドあり 、 1 0はバラ ン トラ ンス 5を固定 し、 プ リ ン ト基板 1 9にバラ ン トラ ンス 5を挿入 しやすく するための 支持台である 。 また 1 1 はバラ ン トラ ンス 5の端子と接続され 支持台ステム、 1 2 , 1 3 は一端が支持台ステム 1 1 を介 して バラ ン 卜ラ ンス 5の一対の平衡端子に他端が接地端子 （接地ス ルーホール） 1 4 , 1 5に各々接続された空心コイルである。 第 7図の等価回路を第 8図に示している 。 第 8図で支持台 1 0 のステム 1 1 等のイングクタンス成分は、 イ ンダクタンス 2 0， 2 1 ， 2 2 ， 2 3 , 2 4によ り 表わ している。

局部発振入力端子 3 よ り 入力された局部発振信号は、 バラ ン トラ ンス 5によって、 不平衡—平衡変換されてダイオー ド 6， 7 に供耠さ れ、 ダイ オー ド 6 ， 7 'をスイ ッチングする 。 この 時、 高周波入力端子 1 からダイオー ド側を見たイ ンピーダンス は、 支持台ステム 1 1等によるイ ングクタンス成分 2 0 , 2 1 , 2 2等によって、 ミ クサ動作に理想的な接地及び開放状態にス イ ッチングされない。 即ち、 空心コイルを接銃しない場合の ミ ク サの変換損失は第 9 図に示すよ う に高域で周波数特性が悪 い。 これを補僕するために、 空心コイル 1 2 , 1 3によ り ダイ オー ド 6 ， 7 と支持台 1 0の接銃点のイ ンピーダンスを下げれ ば 、 ミ ク サの変換損失の劣化は第 9 図に示すよ う に回復でき る 。 空心コイルは線径 0 . 6丽で径 3腿、 1 . 5 ターン程度でよ く 、 多少空心コイルのイ ングク タンスを変えての ミ クサの特性 の変化は少ない。 イ ンダク タ ンスが小さいほど変換損失の回復 が良好であるが、 V C O (局部発振回路） の負荷が大き く な り 、 発振停止が生じやすく なるので、 注意が必要である。

なお、 本実揄例では、 支持台 1 0のイ ンダク ダンス成分を補 僕する 目的で空心コイル 1 2， 1 3を用いたが、 空心コイルの かわり にプリ ン ト基板にマイ ク ロス ト リ ップライ ンが形成して も同等の効果を得る こ とができ 、 その時のマイ ク ロス ト リ ップ ラ イ ンの幅は 0 . 3 腿 、 長さは約 2 5 醒である 。 ただ し、 プリ ン ト 基板はガラスエポキシ基材で厚さ 1 . 0 醒のものを使用 し た場合である 。 マイ ク ロス ト ップライ ンの場合でも、 その長さ 等を多少変えても ミ クサの特性変化は少ない。 このとき 、 ダイ オー ド 6 ， 7 と して面実装可能なものを使用する こ とで、 ミ ク サ回路を構成する部品をほぽ全て面実装工程で取付ける こ とが 可能となる 。

また、 バラ ン トラ ンスにはメ ガネコァを用いて最も基本的な 伝送 卜 ラ ンスの巻き方を示 したが、 純伝送 ト ラ ンスに巻いて も、 また トライ ダルコアを用いたバラ ン トラ ンスを用いても支 持台に固定する と髙域の変換損失が悪く なるが、 空心コイルに よ ってその劣化を回復できる 。

産業上の利用可能性

本発明によれば、 バラ ン トラ ンスを支持台に固定し、 支持台 のステム等によ り 生 じたイ ンダク タ ンス成分を空心コイルによ り 補僙する こ とによ り 、 高周波特性にすぐれ量産時の特性のバ ラ ツキが少な く 、 プリ ン ト基板への実装の容易な ミ クサ回路を 提供する こ とができ る 。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . フ ヱ ラ イ ト コ ア に線材を巻き つ けてな る、 一対の不平衡端 子 と 、 接地端子 と 一対の平衡端子 と を有す る パ ラ ン ト ラ ン ス と 、 前記パ ラ ン ト ラ ン ス の各々 の端子を支持台端部に備わ る各 々 の導電性の ス テ ム に接銃 し、 かつ パ ラ ン ト ラ ン ス を固定す る 前記支持台 と、 一対の平衡端子間に同一の極性で直列接続され た ダイ オ ー ド と、 前記支持台の各々 の平衡端子 と接地端子間に 接続さ れた空心コ イ ル と を備え、 一対の不平銜端子を局部発振 入力端子、 直列接続された ダイ オ ー ドの接続点を高周波入力端 子及び中藺周波出力端子と す る ミ ク サ回路。

新たな用紙