(57)【要約】【課題】  ２つの入力周波数を同一とすることができ、かつ、入力周波数の２倍波を相殺して混合波を出力することのできるミクサを提供すること。【解決手段】  ９０度ハイブリッド回路の第１の出力端子と第２の出力端子にそれぞれ同じ極性の向きに接続され、前記９０度ハイブリッド回路の第１の出力端子と第２の出力端子からの出力がそれぞれ入力される第１の非線形素子を有する第１の単位ミクサと第２の非線形素子を有する第２の単位ミクサを備え、９０度ハイブリッド回路の２つの入力端子のそれぞれから入力される信号を第１の単位ミクサと第２の単位ミクサで周波数混合し、それぞれの出力を接続手段で合成して出力端子から出力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
９０度ハイブリッド回路の２つの入力端子のそれぞれから入力される信号を周波数混合して出力端子から出力するミクサであって、前記９０度ハイブリッド回路の第１の出力端子と第２の出力端子にそれぞれ同じ極性の向きに接続され、前記９０度ハイブリッド回路の第１の出力端子と第２の出力端子からの出力がそれぞれ入力される第１の非線形素子を有する第１の単位ミクサと第２の非線形素子を有する第２の単位ミクサと、前記第１の単位ミクサの出力と前記第２の単位ミクサの出力とを合成して前記出力端子へ出力する接続手段と、を備えたことを特徴とするミクサ。
【請求項２】
前記第１の非線形素子と前記第２の非線形素子を、前記９０度ハイブリッド回路の第１の出力端子から前記接続手段の第１の入力端子までの経路と前記９０度ハイブリッド回路の第２の出力端子から前記接続手段の第２の入力端子までの経路に、極性を同じ向きにして並列接続したダイオードを設けて構成したことを特徴とする請求項１記載のミクサ。
【請求項３】
前記第１の非線形素子と前記第２の非線形素子を、前記９０度ハイブリッド回路の第１の出力端子から前記接続手段の第１の入力端子までの経路と前記９０度ハイブリッド回路の第２の出力端子から前記接続手段の第２の入力端子までの経路に、極性を同じ向きにして直列接続したダイオードを設けて構成したことを特徴とする請求項１記載のミクサ。
【請求項４】
前記第１の非線形素子と前記第２の非線形素子を、前記９０度ハイブリッド回路の第１の出力端子から前記接続手段の第１の入力端子までの経路と前記９０度ハイブリッド回路の第２の出力端子から前記接続手段の第２の入力端子までの経路に、前記９０度ハイブリッド回路の第１の出力端子と第２の出力端子にベース端子を接続する向きにエミッタ接地のトランジスタを直列接続して構成したことを特徴とする請求項１記載のミクサ。
【請求項５】
前記接続手段を、前記第１の単位ミクサの出力端子から前記ミクサの出力端子までの経路と前記第２の単位ミクサの出力端子から前記ミクサの出力端子までの経路にそれぞれ等しい電気長の伝送線路を設けて構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のミクサ。
【請求項６】
前記接続手段を、前記第１の単位ミクサの出力端子から前記ミクサの出力端子までの経路と前記第２の単位ミクサの出力端子から前記ミクサの出力端子までの経路にそれぞれアイソレータを設けて構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のミクサ。
【請求項７】
前記接続手段を、前記第１の単位ミクサの出力端子から前記ミクサの出力端子までの経路と前記第２の単位ミクサの出力端子から前記ミクサの出力端子までの経路にそれぞれ抵抗を直列接続して構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のミクサ。
【請求項８】
前記接続手段を、前記第１の単位ミクサの出力端子から前記ミクサの出力端子までの経路と前記第２の単位ミクサの出力端子から前記ミクサの出力端子までの経路を合流させて前記ミクサの出力端子に接続する合成回路で構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のミクサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入力周波数の２倍波を相殺して混合波を出力することのできるミクサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のミクサとして、無線周波数の信号が供給されるRFポートと、局部発振出力が供給されるLOポートと、入力された無線周波数の信号と局部発振出力との合成信号を出力するハイブリッド回路と、ハイブリッド回路からの出力信号を受けて周波数変換を行うダイオードと、ハイブリッド回路とダイオードとの間のインピーダンス整合をとるRF整合回路と、ダイオードの出力端から出力される無線周波数帯域の信号をグランドにショートするためのキャパシタと、キャパシタとIFポートとの間のインピーダンス整合をとるIF整合回路とで構成されるミクサがある。
その動作を以下に示す。RFポートに周波数f1の信号が、LOポートに周波数f2(<f1)の信号がハイブリッド回路に入力されると、ハイブリッド回路はf1およびf2をそれぞれ90°の位相差を与えて出力する。すなわちハイブリッド回路の一方の出力端子からは、位相θ1のf1と位相(θ2-90°)のf2が出力され、他方の出力端子からは位相(θ1-90°)のf1と位相θ2のf2が出力される。ハイブリッド回路から出力された信号は、一端をキャパシタによってショートされたダイオードの非線形性により周波数変換され、IFポートに出力される。IFポートに出力される信号が十分に低周波数の場合、IFポートに出力される信号にとって、キャパシタのインピーダンスはオープンであるため、影響はない。このとき出力される信号は、位相(θ1+θ2-90°)の周波数(f1+f2)、位相(θ1-θ2+90°)の周波数(f1-f2)、位相(θ1+θ2+90°)の周波数(f1+f2)、位相(θ1-θ2+90°)の周波数(f1-f2)の合成信号である。周波数(f1+f2)は逆相の信号が合成されるため、結局は出力されず、周波数(f1-f2)が主に出力される。
一方、LOポートに周波数f2の信号が、IFポートに周波数f3(<<f2)の信号が入力されると、上記と同様の動作で、RFポートに周波数(f2+f3)および(f2-f3)の信号が主に出力される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１２７０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のミクサにおいては、２つの入力端子から同等または同一の周波数を入力すると、ダイオードの一端をショートにするキャパシタのため動作できないか、もしくは十分に低い周波数が得られるかであった。
【０００５】
本発明は、90°ハイブリッド回路の第1の入力端子と第2の入力端子からそれぞれ入力し、90°ハイブリッド回路の0°および90°出力端子から出力される波をそれぞれミキシングして合成することで、２つの入力周波数を同一とすることができ、かつ、入力周波数の２倍波を相殺して混合波を出力することのできるミク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】
【０００６】
この発明に係わるミクサは、９０度ハイブリッド回路の２つの入力端子のそれぞれから入力される信号を周波数混合して出力端子から出力するミクサであって、前記９０度ハイブリッド回路の第１の出力端子と第２の出力端子にそれぞれ同じ極性の向きに接続され、前記９０度ハイブリッド回路の第１の出力端子と第２の出力端子からの出力がそれぞれ入力される第１の非線形素子を有する第１の単位ミクサと第２の非線形素子を有する第２の単位ミクサと、前記第１の単位ミクサの出力と前記第２の単位ミクサの出力とを合成して前記出力端子へ出力する接続手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、９０度ハイブリッド回路の第１の出力端子と第２の出力端子にそれぞれ同じ極性の向きに接続され、前記９０度ハイブリッド回路の第１の出力端子と第２の出力端子からの出力がそれぞれ入力される第１の非線形素子を有する第１の単位ミクサと第２の非線形素子を有する第２の単位ミクサを備え、９０度ハイブリッド回路の２つの入力端子のそれぞれから入力される信号を周波数混合して出力端子から出力するので、２つの入力周波数を同一とすることができ、かつ、入力周波数の２倍波を相殺して混合波を出力することのできるミクサを得られる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１〜図５は、この発明の実施の形態１に係わるミクサの構成説明図である。図において、１１は90°ハイブリッド回路、２１、２２は単位ミクサ（第１の単位ミクサ、第２の単位ミクサ）、３１は接続手段、１４１、１４２は単位ミクサ２１、２２を構成する非線形素子（第１の非線形素子、第２の非線形素子）、４１、４２は単位ミクサ２１、２２の非線形素子を構成するダイオード、６１、６２はトランジスタ、７１、７２は低域通過フィルタ、８１、８２は高域通過フィルタ、９１、９２、９３、９４は整合回路、１０１、１０２は伝送線路である。なお、ここで単位ミクサ２１と単位ミクサ２２は同じ極性の向きに設けている。
【０００９】
次に動作について説明する。
90°ハイブリッド回路１１の２つの入力端子の一方に周波数f1の波が、他方の端子に周波数f2の波が入力されると、90°ハイブリッド回路１１はf1およびf2をそれぞれ90°の位相差を与えて第１の出力端子と第２の出力端子から出力する。すなわち90°ハイブリッド回路１１の一方の出力端子からは、位相θ1のf1と位相(θ2-90°)のf2が出力され、他方の出力端子からは位相(θ1-90°)のf1と位相θ2のf2が出力される。90°ハイブリッド回路１１から出力された波は、単位ミクサ２１、２１を構成するダイオード４１、４２により周波数変換され、出力される。このとき主に単位ミクサ２１、２２の出力端子から出力される波は、一方の出力端子においては、位相(θ1+θ2-90°)の周波数(f1+f2)、位相(θ1-θ2+90°)の周波数(f1-f2)、位相2θ1の周波数2f1、位相(2θ2-180°)の周波数2f2、他方の出力端子においては、位相(θ1+θ2-90°)の周波数(f1+f2)、位相(θ1-θ2-90°)の周波数(f1-f2) 、位相(2θ1-180°)の周波数2f1、位相2θ2の周波数2f2である。これらの波が接続手段３１の第１の入力端子と第２の入力端子から入力されて接続手段３１において合成され、周波数(f1+f2)は同相合成、周波数(f1-f2)、2f1、2f2は逆相合成され、主に(f1+f2)がミクサの出力端子から出力される。
【００１０】
以上のことから、実施の形態１のミクサでは、f1とf2は同一でも良く、かつ入力周波数の2倍波を相殺して混合波を出力することができることが分かる。
【００１１】
ここで、実施の形態１のミクサを形成する単位ミクサ２１、２２としては、非線形素子としてダイオードやトランジスタなどを用いて形成でき、図１に例示するようにダイオードを同じ極性の向きに並列接続して構成しても良く、または、図２に例示するようにダイオードを同じ極性の向きに直列接続して構成しても良い。また、図３に例示するように９０度ハイブリッド回路の第１の出力端子と第２の出力端子にベース端子を接続して同じ向きにしたエミッタ接地のトランジスタを直列接続して構成しても良い。
【００１２】
また、実施の形態１のミクサでは、図４に例示するように、周波数に対応したフィルタまたは整合回路を非線形素子１４１、１４２の入出力端に適宜備えても良いことは明らかである。
【００１３】
なお、図１〜図４に例示したミクサの接続手段３１としては、図５に例示するように、単位ミクサ２１、２２の出力端子からミクサの出力端子となる接続手段３１の出力端子までの電気長が等しい伝送線路１０１、１０２で構成することができ、伝送線路の中点となる伝送線路１０１と伝送線路１０２の接続部を接続手段３１の出力端子とすることで構成できる。以上のように構成することにより、伝送線路１０１、１０２の長さに寄らず、周波数(f1+f2)は同相合成、周波数(f1-f2)、2f1、2f2は逆相合成され、主に(f1+f2)が出力されることは明らかである。
【００１４】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２では単位ミクサ２１と単位ミクサ２２の出力を合成する接続手段３１において、２つの入力端子間のアイソレーションを高めて入力周波数の２倍波と混合波の電力比を大きくしたミクサについて説明する。
図６〜図８は、この発明の実施の形態２に係わるミクサの構成説明図である。ここでは、実施の形態１で例示した図５のミクサの接続手段３１に発明を適用した場合の構成を例示して説明する。図において、１１１、１１２はアイソレータ、１２１は合成回路、１３１、１３２は抵抗である。なお、図５と同一または相当するものには同一符号を付し説明を省略する。
【００１５】
次に図６に示すように接続手段３１をアイソレータ１１１、１１２を用いて構成したミクサの動作について説明する。
90°ハイブリッド回路１１の２つの入力端子の一方に周波数f1の波が、他方の端子に周波数f2の波が入力されると、90°ハイブリッド回路１１はf1およびf2をそれぞれ90°の位相差を与えて第１の出力端子と第２の出力端子から出力する。すなわち90°ハイブリッド回路１１の一方の出力端子からは、位相θ1のf1と位相(θ2-90°)のf2が出力され、他方の出力端子からは位相(θ1-90°)のf1と位相θ2のf2が出力される。90°ハイブリッド回路１１から出力された波は、単位ミクサ２１、２１を構成する非線形素子１４１、１４２により周波数変換され、出力される。このとき主に単位ミクサ２１、２２の出力端子から出力される波は、一方の出力端子においては、位相(θ1+θ2-90°)の周波数(f1+f2)、位相(θ1-θ2+90°)の周波数(f1-f2)、位相2θ1の周波数2f1、位相(2θ2-180°)の周波数2f2、他方の出力端子においては、位相(θ1+θ2-90°)の周波数(f1+f2)、位相(θ1-θ2-90°)の周波数(f1-f2) 、位相(2θ1-180°)の周波数2f1、位相2θ2の周波数2f2である。これらの波が接続手段３１の第１の入力端子と第２の入力端子から入力されて接続手段３１において合成され、周波数(f1+f2)は同相合成、周波数(f1-f2)、2f1、2f2は逆相合成され、主に(f1+f2)がミクサの出力端子から出力される。
このとき、f1とf2は同一でも良く、かつ入力周波数の２倍波を相殺して混合波を出力することができることが分かる。
【００１６】
しかしながら、接続手段３１の２つの入力端子間のアイソレーションが低いと、一方の入力端子から入力された波は、他方の入力端子へ伝搬され、入力端子につながる単位ミクサで再度周波数変換される。例えば、上記の第１の単位ミクサ２１で生成された位相2θ1の周波数2f1は接続手段３１を通過し、第２の単位ミクサ２２によって位相(θ1-90°)の周波数f1とミキシングされ、位相(3θ1-90°)の周波数3f1となる。その変換された周波数が再度接続手段３１を通過し、第１の単位ミクサ２１によって位相θ1の周波数f1とミキシングされると位相(2θ1-90°)の周波数f1が生成される。一方、第２の単位ミクサ２２で生成された位相(2θ1-180°)の周波数2f1は同様に接続手段３１を通過して、第１の単位ミクサ２１によって位相(3θ1-180°)の周波数3f1が、その後、第２の単位ミクサ２２によって位相(2θ1-90°)の周波数2f1が生成される。このとき、2f1は同相合成となる。
【００１７】
以上のことから、図６に例示のミクサによれば、接続手段３１をアイソレータ１１１、１１２を用いて構成することで２つの入力端子間のアイソレーションが確保されているため、入力周波数の２倍波と混合波の電力比を大きくできる。
【００１８】
また、図７は、接続手段３１を合成回路１２１を用いて構成した場合のミクサを例示する構成説明図である。ここで、合成回路１２１は２つの入力端子間のアイソレーションが大きいので、上記図６に例示のミクサの場合と同様に動作し、同様の効果が得られる。
【００１９】
さらに、図８は、接続手段３１を抵抗１３１、１３２を用いて構成した場合のミクサを例示する構成説明図である。ここで、接続手段３１において周波数(f1-f2)、2f1、2f2は逆相合成されるため仮想ショートが形成され、電流が大きく流れる箇所であることから抵抗１３１、１３２の影響を受けて減衰するため、接続手段３１の２つの入力端子間のアイソレーションを大きくしたことと等価となる。このとき、所望の周波数(f1+f2)は同相合成のため電流は低く、抵抗１３１、１３２の影響は受けにくい。したがって、上記図６に例示のミクサの場合と同様の効果が得られる。
【００２０】
以上の説明では図５の接続手段３１に適用した構成説明図を示したが、これに限らず、図１〜図４などの接続手段３１に適用しても良く、これらの場合にも同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１に係わるミクサの構成説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係わるミクサの構成説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係わるミクサの構成説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係わるミクサの構成説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係わるミクサの構成説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係わるミクサの構成説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係わるミクサの構成説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係わるミクサの構成説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１１  ９０°ハイブリッド回路、２１、２２  単位ミクサ（第１の単位ミクサ、第２の単位ミクサ）、３１  接続手段、４１、４２  ダイオード、１４１、１４２  非線形素子（第１の非線形素子、第２の非線形素子）、６１、６２  トランジスタ、７１、７２  低域通過フィルタ、８１、８２  高域通過フィルタ、９１、９２、９３、９４  整合回路、１０１、１０２  伝送線路、１１１、１１２  アイソレータ、１２１  合成回路、１３１、１３２  抵抗。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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