(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数の局部発振信号の偶数倍の周波数を有する高周波信号が伝播される第１の接続端と上記局部発振信号が入力される第２の接続端とを有し、第１の接続端と第２の接続端との間が上記高周波信号の１／４波長の電気長を有する第１の線路とこの第１の線路に並行して配設され第１の接続端側に第３の接続端を、第２の接続端側に第４の接続端を有する第２の線路とを有する第１の４端子結合回路と、
この第１の４端子結合回路の第３の接続端に陽極或いは陰極の一方のみを向けて接続された第１のダイオード素子と、
上記第１の４端子結合回路の第４の接続端に上記第１のダイオード素子と同じ極性の方向のみに接続された第２のダイオード素子と、
この第２のダイオード素子と上記４端子結合回路の第４の接続端との間に配設された上記局部発振信号の１／４波長の電気長を有する位相調整回路と、
上記第１の４端子結合回路の第３の接続端と第１のダイオード素子との間に接続されるとともに、第１の４端子結合回路の第３の接続端に接続された第１の接続端と接地された第２の接続端とを有し第１の接続端と第２の接続端との間が上記高周波信号の１／４波長の電気長を有する第１の線路およびこの第１の線路に並行して配設され第１の接続端側に配設されかつ接地された第３の接続端と第１のダイオード素子に接続された第４の接続端とを有する第２の線路を有する第２の４端子結合回路と、
第１の接続端が上記第１のダイオード素子に接続されこの第１のダイオード素子を介して上記第１の４端子結合回路の第３の接続端と接続され、第２の接続端が上記第２のダイオード素子と接続されこの第２のダイオード素子を介して上記第１の４端子結合回路の第４の接続端と接続されるとともに、上記局部発振信号と上記高周波信号とにより規定された中間周波信号が伝播されるフィルタ回路と、
を備えたミキサ回路。
【請求項２】
請求項１記載のミキサ回路と、
このミキサ回路の第１の４端子結合回路の第２の接続端に接続された局部発振回路とを備え、
上記ミキサ回路の第１の４端子結合回路の第１の接続端に送受信兼用アンテナが接続され、上記ミキサ回路のフィルタ回路に中間周波信号処理回路が接続されることを特徴としたレーダー装置用送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ミキサ回路とレーダー用送受信装置に関するもので、特に、電子機器、移動体通信、無線通信用などのマイクロ波帯、ミリ波帯の通信機器に用いられるミキサ回路とレーダー用送受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロ波帯、ミリ波帯において使用される通信機器はますます小形で高出力な機器が求められる。例えばマイクロ波・ミリ波を用いるレーダー装置の送信回路において、特にミリ波帯では高周波数の発振信号を生成するのが容易でないために、送信周波数よりも低い周波数にて発振信号を生成し、これを逓倍器（frequency multiplier）を通してｎ倍波（ｎは２以上の自然数）を生成し、送信アンテナから送信する。
例えば自動車用レーダーの送信装置においては、局部発振器から３８GHｚの発振信号を生成し、増幅器で増幅したのち逓倍器を通して７６GHｚに逓倍し、送信アンテナから送信する。
【０００３】
一方レーダー装置の受信回路においては、アンテナより受信した周波数ｆＲＦの高周波信号（以下、ＲＦ信号という）を、局部発振器により生成した周波数ｆＬＯの局部発振信号（以下、ＬＯ信号という）により励振されるミキサにて周波数ｆＩＦの中間周波数信号（以下、ＩＦ信号という）にダウンコンバート（down-convert）する。
例えば、自動車用レーダーの受信装置におけるミキサでは、例えばＬＯ信号の周波数ｆＬＯが３８ＧＨｚの場合、ＲＦ信号の周波数ｆＲＦは約７６ＧＨｚであるので、受信ミキサにおいてはｆＲＦ−２ｆＬＯのミキシング成分をＩＦ信号とする。即ちこの例ではＲＦ信号の周波数ｆＲＦの１／２の周波数であるＬＯ信号にて周波数ｆＩＦのＩＦ信号にダウンコンバートしている。この場合、送信用アンテナと受信用アンテナの２本が必要になる。
【０００４】
このようなミキサ回路の例としては、第１、第２のアンチパラレルダイオードペアを接続したラットレース回路を用い、ＬＯ信号の２次高調波とＲＦ信号との差信号としてＩＦ信号を得るダウンコンバータとアップコンバータが示され、このダウンコンバータとアップコンバータとが個別に使用できることが開示されている（例えば、特許文献１、段落番号［００４５］〜［００５３］、及び図５  参照）。
【０００５】
またＲＦ信号の周波数がＬＯ信号の周波数のｎ倍（ｎは２以上の自然数）でない場合に於いて、ラットレース回路を使って送受信兼用としているミキサ回路の例が開示されている（例えば、特許文献２、第３２４頁左下欄ないし３２５頁右下欄及び第４図  参照）。
【０００６】
またＲＦ信号の周波数がＬＯ信号の周波数のｎ倍ではなくほぼ等しい周波数の場合に於いて、ラットレース回路をバランに用いたり、マーチャントバランを用いたミキサ回路の例が開示されている（例えば、特許文献３、段落番号［０００４］、［０００７］、及び図９、図１０  参照）。
【０００７】
またアンチパラレルダイオード部を有するミキサ回路に於いて、ふたつのダイオード部のダイオードの接合面積を変えることによりそれぞれのインピーダンスの値を異なる構成とし、入力端にＩＦ信号とＬＯ／２信号とを入力し、出力端からＲＦ信号とＬＯ信号とを出力する場合に、ＬＯ信号の抑制効果が低減されて、ＬＯ信号の出力電力が上昇することが開示されている（例えば、特許文献４、段落番号［００４１］〜［００５１］、及び図１〜図４  参照）。
【０００８】
また３０ＧＨｚ以上の高周波数帯を用いる無線装置に於いて、アンチパラレルダイオードペアの第１の端子に局部発振信号（周波数ＬＯ）を与え、第２の端子に情報信号（周波数ＩＦ）を与え、この第２の端子に直流バイアスを印加することにより、第２の端子にＬＯ信号のｎ倍波（周波数ｎ×ｆＬＯ、ｎは２以上の自然数）と周波数ｎ×ｆＬＯ±ｆＩＦを生成できることが開示されている（例えば、特許文献５、段落番号［００１７］〜［００１９］、及び図１  参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−７４３１６号公報
【特許文献２】特開平１−２２７５５３号公報
【特許文献３】特開平８−２６５０４８号公報
【特許文献４】特開２００４−１６６２６０号公報
【特許文献５】特開２００５−２９５０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、コスト低減のため送受信装置においてアンテナを１本にするためには、送信装置と受信装置とをスイッチで切り替えるか、サーキュレータが必要であり、これらを送受信アンテナと送受信装置との間に挿入することは、送信出力の低下や雑音指数の増加をもたらす場合があるという問題点があった。
またスイッチやサーキュレータを使用する場合、送信と受信とを同時並行的に行うことができないという問題も発生する。
この発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、第１の目的は簡単な構成で、ミキサ回路に局部発振信号の偶数倍波を生成する機能を付加し、局部発振信号の偶数倍波を生成するとともに、局部発振信号の偶数倍波の近傍の周波数を有する高周波信号から中間周波信号を生成し、局部発振信号の偶数倍波と中間周波数信号とを同時並行的に使用することができるミキサ回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係るミキサ回路は、所定の周波数の局部発振信号の偶数倍の周波数を有する高周波信号が伝播される第１の接続端と局部発振信号が入力される第２の接続端とを有し、第１の接続端と第２の接続端との間が高周波信号の１／４波長の電気長を有する第１の線路とこの第１の線路に並行して配設され第１の接続端側に第３の接続端を、第２の接続端側に第４の接続端を有する第２の線路とを有する第１の４端子結合回路と、この第１の４端子結合回路の第３の接続端に陽極或いは陰極の一方のみを向けて接続された第１のダイオード素子と、第１の４端子結合回路の第４の接続端に第１のダイオード素子と同じ極性の方向のみに接続された第２のダイオード素子と、この第２のダイオード素子と４端子結合回路の第４の接続端との間に配設された局部発振信号の１／４波長の電気長を有する位相調整回路と、第１の４端子結合回路の第３の接続端と第１のダイオード素子との間に接続されるとともに、第１の４端子結合回路の第３の接続端に接続された第１の接続端と接地された第２の接続端とを有し第１の接続端と第２の接続端との間が高周波信号の１／４波長の電気長を有する第１の線路およびこの第１の線路に並行して配設され第１の接続端側に配設されかつ接地された第３の接続端と第１のダイオード素子に接続された第４の接続端とを有する第２の線路を有する第２の４端子結合回路と、第１の接続端が第１のダイオード素子に接続されこの第１のダイオード素子を介して第１の４端子結合回路の第３の接続端と接続され、第２の接続端が第２のダイオード素子と接続されこの第２のダイオード素子を介して第１の４端子結合回路の第４の接続端と接続されるとともに、局部発振信号と高周波信号とにより規定された中間周波信号が伝播されるフィルタ回路と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係るミキサ回路においては、ｎを自然数としたとき高周波信号の１／（２ｎ）の周波数の局部発振信号によって第１のダイオード素子と第２のダイオード素子とが励振され、局部発振信号の偶数倍波の近傍の周波数を有する高周波信号と局部発振信号の偶数倍波との差信号である中間周波数信号が、偶数倍の局部発振信号と同時並行的に生成することができ出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の一実施の形態に係るミキサ回路のブロック線図である。
【図２】この発明の一実施の形態に係るラットレース回路の働きを説明する模式図である。
【図３】この発明の一実施の形態に係るラットレース回路の働きを説明する模式図である。
【図４】この発明の一実施の形態に係るミキサ回路における変換利得の計算結果を示すグラフである。
【図５】この発明の一実施の形態に係るラットレース回路の変形例である。
【図６】この発明の一実施の形態に係るミキサ回路の変形例のブロック線図である。
【図７】この発明の一実施の形態に係るミキサ回路のブロック線図である。
【図８】この発明の一実施の形態に係るミキサ回路の変形例のブロック線図である。
【図９】この発明の一実施の形態に係るミキサ回路における変換利得の計算結果を示すグラフである。
【図１０】この発明の一実施の形態に係るレーダー用送受信装置を用いたレーダーのブロック線図である。
【図１１】この発明の一実施の形態に係るミキサ回路を含む送受信装置を用いたレーダーのブロック線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の説明においては、ダイオード素子として一般的なダイオードには限らず、ドレインとソースを接続したダイオード素子としてのＦＥＴを用いても良い。またＨＢＴのベース・コレクタ間のｐｎダイオードやベース・エミッタ間のｐｎダイオードをダイオード素子として用いてもかまわない。
【００１５】
実施の形態１．
図１はこの発明の一実施の形態に係るミキサ回路のブロック線図である。
なお各図において、同じ符号は同じものかまたは同等のものであることを示す。
図１において、ミキサ回路１０は、電力分配回路としてのラットレース回路１２、第１の結合回路としての結合線路１４，第１のダイオード素子としてのダイオード１６，第２の結合回路としての結合線路１８，第２のダイオード素子としてのダイオード２０、フィルタ回路としてのＩＦフィルタ回路２２を備えている。
４端子のラットレース回路１２は、伝送線路としての閉曲線状のリング回路１２ａからなり、リング回路１２ａに時計回りに第１の接続端としての第１端子１２ｂ、第２の接続端としての第２端子１２ｃ、第３の接続端としての第３端子１２ｄ、第４の接続端としての第４端子１２ｅが設けられている。
結合線路１４にはＬＯ端子１４ａが設けられこのＬＯ端子１４ａから局部発振器（図示せず）からのＬＯ信号が入力される。結合線路１４はＬＯ信号の１／４波長の電気長をもつ結合線路である。結合線路１４はＲＦ信号の高インピーダンス回路としてのオープン回路２４を介してリング回路１２ａの第１端子１２ｂに接続されている。
【００１６】
ＲＦ信号のオープン回路２４は、結合線路１４と第１端子１２ｂとを接続するＲＦ信号の１／４波長の電気長を有する伝送線路２４ａとこの伝送線路２４ａの結合線路１４側に接続されたＲＦ信号の１／４波長の電気長を有するオープンスタブ２４ｂとから構成されている。この実施の形態では高インピーダンス回路としてオープン回路２４を用いているが、必ずしもオープン回路でなくてもよく、３００Ω乃至４００Ω以上の高インピーダンスを有する回路であればよい。
ダイオード１６はカソードを接地端に向け、接地端と第２端子１２ｃとの間に接続されている。
結合線路１８にはＲＦ端子１８ａが設けられ、このＲＦ端子１８からＲＦ信号が入出力される。結合線路１８はＲＦ信号の１／４波長の電気長を有する結合線路である。この結合線路１８は第３端子１２ｄに接続されている。
ＩＦフィルタ回路２２にはＩＦ端子２２ａが設けられ、ＲＦ信号とＬＯ信号により規定されるＩＦ信号が入出力される。ＩＦフィルタ回路２２はＤＣカットのキャパシタ２２ｂを介して接地されたＲＦ信号の１／４波長の電気長を有するショートスタブ２２ｃとから構成されている。ＩＦフィルタ回路２２は、この実施の形態では、第３端子１２ｄに接続されている。
ダイオード２０はカソードを接地端に向け、接地端と第４端子１２ｅとの間に接続されている。
【００１７】
リング回路１２ａにおける第１端子１２ｂと第２端子１２ｃとの経路長、第２端子１２ｃと第３端子１２ｄとの経路長、および第３端子１２ｄと第４端子１２ｅとの経路長は、各々ＬＯ信号の１／４波長の電気長に定められ、リング回路１２ａにおける第４端子１２ｅと第１端子１２ｂとの経路長はＬＯ信号の３／４波長の電気長に定められている。
ＬＯ信号の周波数ｆＬＯは、ｎを自然数としたときＲＦ信号の周波数ｆＲＦの１／（２ｎ）つまりｆＲＦ／（２ｎ）に規定される。
例えば自動車用レーダー装置の場合ｆＲＦは７６ＧＨｚであるのでｆＬＯは３８ＧＨｚである。
【００１８】
図２はこの発明の一実施の形態に係るラットレース回路の働きを説明する模式図である。図２は局部発振信号の逓倍波を生成する場合の説明図である。また図３はこの発明の一実施の形態に係るラットレース回路の働きを説明する模式図である。図３はダウンコンバータの場合の説明図である。
図２において、ＬＯ信号の波長をλＬＯとすると、第１端子１２ｂと第２端子１２ｃとの経路長、第２端子１２ｃと第３端子１２ｄとの経路長、および第３端子１２ｄと第４端子１２ｅとの経路長は、各々λＬＯ／４で、第４端子１２ｅと第１端子１２ｂとの経路長は３λＬＯ／４である。
ラットレース回路１２においては、ある端子から別のある端子へ行く信号の経路は、時計回りと反時計回りの二つがある。第１端子１２ｂから第２端子１２ｃへ行く場合時計回りの経路長はλＬＯ／４で、反時計回りの経路は５λＬＯ／４でその経路差はλＬＯである。従って第１端子１２ｂから入力されたＬＯ信号は同相で合成される。
同様に第１端子１２ｂから第４端子１２ｅへ行くＬＯ信号の経路差は０であるので、第４端子１２ｅにおいて同相合成される。
第１端子１２ｂから第３端子１２ｄへゆくＬＯ信号の経路差はλＬＯ／２であるので、第３端子１２ｄでは逆相合成される。従って第１端子１２ｂに入力されたＬＯ信号は第３端子１２ｄへは出力されない。
即ち第１端子１２ｂに入力されたＬＯ信号は第２端子１２ｃと第４端子１２ｅへ位相差１８０°で等配分される。
【００１９】
また一方、ＬＯ信号とＲＦ信号の周波数と比較してＩＦ信号の周波数が十分低い場合、つまりｆＬＯ，ｆＲＦ＞＞ｆＩＦの場合であって、ｆＲＦ≒２ｆＬＯとするとＬＯ信号の１／４波長はほぼＲＦ信号の１／２波長に相当する。すなわちＲＦ信号の波長をλＲＦとするとλＬＯ／４≒λＲＦ／２となる。
この場合、図３に示される様に、ラットレース回路１２においては、第１端子１２ｂと第２端子１２ｃとの経路長、第２端子１２ｃと第３端子１２ｄとの経路長、および第３端子１２ｄと第４端子１２ｅとの経路長は、各々ほぼλＲＦ／２で、第４端子１２ｅと第１端子１２ｂとの経路長はほぼ３λＲＦ／２である。
このために第３端子１２ｄに入力されたＲＦ信号は第２端子１２ｃにて経路差２λＲＦで同相合成され、第４端子１２ｅにおいても経路差２λＲＦで同相合成される。従って第３端子１２ｄに入力されたＲＦ信号は第２端子１２ｃおよび第４端子１２ｅに位相差０°で等配分され、第２端子１２ｃおよび第４端子１２ｅにおいてＩＦ信号を発生させるようにすると、ｆＲＦ―２ｆＬＯ＝ｆＩＦの周波数をもつＩＦ信号が第３端子１２ｄで同相合成されＩＦフィルタ回路２２を介して出力される。また、第２端子１２ｃと第４端子１２ｅとにおいてＬＯ高調波成分を発生させるようにするとＬＯ信号の２倍波成分（周波数は２ｆＬＯ）が第３端子１２ｄで合成されて、送信信号として出力される。
なおこの実施の形態では、第１端子１２ｂにＲＦ信号のオープン回路２４が設けられ、このオープン回路２４を介してＬＯ端子１４ａが設けられている。第１端子１２ｂではＲＦ信号、ＩＦ信号が等価開放になっている。
ラットレース回路１２側からＬＯ端子１４ａを見た時、ＲＦ信号の周波数ｆＲＦ（≒２ｆＬＯ）にて等価開放になるために、送受信信号を半減することなく出力することができる。
このミキサ回路１０に示されるように、結合線路１４およびＲＦ信号のオープン回路２４を介して第１端子１２ｂにＬＯ端子１４ａを接続し、カソードを接地したダイオード１６およびダイオード２０を第２端子１２ｃおよび第４端子１２ｅに個別に接続し、結合線路１８を介して第３端子１２ｄにＲＦ端子１８ａを接続し、ＩＦフィルタ回路２２を介して第３端子１２ｄにＩＦ端子２２ａを接続することにより、第３端子１２ｄにＲＦ信号を入力し、ＲＦ信号の１／２の周波数をもつＬＯ信号を第１端子１２ｂへ入力すると、ＩＦ端子２２ａに（ｆＲＦ―２ｆＬＯ）成分を有するＩＦ信号が出力され、同時並行的にＲＦ端子１８ａから２ｆＬＯ成分を有するＬＯ信号の２倍波が出力される。
【００２０】
図４はこの発明の一実施の形態に係るミキサ回路における変換利得の計算結果を示すグラフである。
図４に於いて横軸は局部発振信号の周波数で、縦軸は変換利得である。曲線ａは送信変換利得であり、曲線ｂは受信変換利得である。
例えばｆＬＯ＝３８ＧＨｚにおいて、受信変換利得つまりＲＦ信号からＩＦ信号への変換利得は約−１４ｄＢ、送信変換利得つまりＬＯ信号からＬＯ信号の２倍波への変換利得は約−１３ｄＢが得られていることが分かる。
なおこの実施の形態では、ダイオード１６およびダイオード２０のカソードを接地しているが、ともにアノードを接地する構成としてもかまわない。また結合線路１４，１８をそれぞれＬＯフィルタ回路、ＲＦフィルタ回路として用いているが、キャパシタやインダクタを用いてフィルタを構成してもかまわない。
またこの実施の形態では、ＩＦ端子２２ａおよびＲＦ端子１８ａが第３端子１２ｄに接続され、ＬＯ端子１４ａが第１端子１２ｂに接続されているが、ＩＦ端子２２ａおよびＲＦ端子１８ａを第１端子１２ｂに接続し、ＬＯ端子１４ａを第３端子１２ｄに接続してもかまわない。ただしこの時はダイオード１６またはダイオード２０のいずれか一方をアノードを接地する構成とすることが必要となる。
【００２１】
図５はこの発明の一実施の形態に係るラットレース回路の変形例である。
ラットレース回路２６ではリング回路２６の一部を結合線路２６ａとしたものである。ラットレース回路２６の第１端子１２ｂと第２端子１２ｃとの経路長、第２端子１２ｃと第３端子１２ｄとの経路長、および第３端子１２ｄと第４端子１２ｅとの経路長は、各々λＬＯ／４で、第４端子１２ｅと第１端子１２ｂとの間に電気長がλＬＯ／４の結合線路を配設したものである。
ラットレース回路２６の第１端子１２ｂ、第２端子１２ｃ、第３端子１２ｄ、及び第４端子１２ｅへの回路要素の接続やＬＯ端子１４ａ、ＲＦ端子１８ａおよびＲＦ端子１８ａの接続は、ラットレース回路１２の場合と同じである。
このラットレース回路２６を用いることにより、使用する信号の帯域幅を広くすることができる。
【００２２】
図６はこの発明の一実施の形態に係るミキサ回路の変形例のブロック線図である。
図６においてミキサ回路３０は、電力分配回路としての５端子のラットレース回路３４が使用されている。このミキサ回路が、結合線路１４，ダイオード１６，結合線路１８，ダイオード２０、ＩＦフィルタ回路２２を備えていることは、これらを接続する端子が少し相違していることを除けばミキサ回路１０と同様である。
ラットレース回路３４は、リング回路１２ａに第４端子１２ｅから更に時計回りに第５の接続端としての第５端子１２ｆが設けられている。リング回路１２ａにおける第４端子１２ｅと第５端子１２ｆとの経路長はＬＯ信号の１／４波長の電気長である。従って第５端子１２ｆと第１端子１２ｂとの経路長はＬＯ信号の２／４波長の電気長である。
ラットレース回路３４において、結合線路１４がＲＦ信号のオープン回路２４を介してリング回路１２ａの第１端子１２ｂに、またダイオード１６がカソードを接地端に向け、接地端と第２端子１２ｃとの間に、さらにダイオード２０がカソードを接地端に向け、接地端と第４端子１２ｅとの間に、それぞれ接続されていることは、ラットレース回路１２と同様である。
しかし第５端子１２ｆが設けられたことにより、第３端子１２ｄには結合線路１８を介してＲＦ端子１８のみが接続され、ＩＦ端子２２ａはＩＦフィルタ回路２２を介して第５端子１２ｆに接続されている。
【００２３】
ラットレース回路３４では第１端子１２ｂから第２端子１２ｃへ行く場合、時計回りの経路長はλＬＯ／４で、反時計回りの経路は５λＬＯ／４でその経路差はλＬＯである。従って第１端子１２ｂから入力されたＬＯ信号は同相で合成される。
同様に第１端子１２ｂから第４端子１２ｅへ行くＬＯ信号の経路差は０であるので、第４端子１２ｅにおいて同相合成される。
第１端子１２ｂから第３端子１２ｄへ行くＬＯ信号の経路差はλＬＯ／２であるので、第３端子１２ｄでは逆相合成される。従って第１端子１２ｂに入力されたＬＯ信号は第３端子１２ｄへは出力されない。同様に第５端子１２ｆでも逆相合成されるため第５端子１２ｆへも出力されない。
即ち第１端子１２ｂに入力されたＬＯ信号は第２端子１２ｃと第４端子１２ｅへ等配分される。
【００２４】
また一方、ＬＯ信号とＲＦ信号の周波数と比較してＩＦ信号の周波数が十分低い場合、つまりｆＬＯ，ｆＲＦ＞＞ｆＩＦの場合であって、ｆＲＦ≒２ｆＬＯとするとＬＯ信号の１／４波長はほぼＲＦ信号の１／２波長に相当する。すなわちＲＦ信号の波長をλＲＦとするとλＬＯ／４≒λＲＦ／２となる。
この場合、ラットレース回路３４においては、第１端子１２ｂと第２端子１２ｃとの経路長、第２端子１２ｃと第３端子１２ｄとの経路長、第３端子１２ｄと第４端子１２ｅとの経路長、および第４端子１２ｅと第５端子との経路長は、各々ほぼλＲＦ／２で、第５端子と第１端子１２ｂとの経路長はほぼλＲＦである。
【００２５】
このために第３端子１２ｄに入力されたＲＦ信号は第２端子１２ｃで同相合成され、第４端子１２ｅにおいても同相合成される。
従って第３端子１２ｄに入力されたＲＦ信号は第２端子１２ｃおよび第４端子１２ｅに等配分され、第２端子１２ｃおよび第４端子１２ｅにおいてＩＦ信号を発生させるようにすると、ｆＲＦ―２ｆＬＯ＝ｆＩＦの周波数をもつＩＦ信号が第５端子１２ｆで同相合成され、ＩＦフィルタ回路２２を介して出力される。また、第２端子１２ｃと第４端子１２ｅとにおいてＬＯ高調波成分を発生させるようとすると、ＬＯ信号の２倍波成分（周波数は２ｆＬＯ）が第３端子１２ｄで合成されて、送信信号として出力される。
このようにラットレース回路３４を用いたミキサ回路３０の動作は、ラットレース回路１２を用いたミキサ回路１０と同様である。
【００２６】
従って結合線路１４およびＲＦオープン回路２４を介して第１端子１２ｂにＬＯ端子１４ａを接続し、カソードを接地したダイオード１６およびダイオード２０を第２端子１２ｃおよび第４端子１２ｅに個別に接続し、結合線路１８を介して第３端子１２ｄにＲＦ端子１８ａを接続し、ＩＦフィルタ回路２２を介して第５端子１２ｆにＩＦ端子２２ａを接続することにより、第３端子１２ｄにＲＦ信号を入力し、ＲＦ信号の１／２の周波数をもつＬＯ信号を第１端子１２ｂへ入力すると、ＩＦ端子２２ａに（ｆＲＦ―２ｆＬＯ）成分を有するＩＦ信号が出力され、同時並行的にＲＦ端子１８ａから２ｆＬＯ成分を有するＬＯ信号の２倍波が出力される。
【００２７】
以上のように、この発明の一実施の形態に係るミキサ回路は、閉曲線状の伝送線路とこの伝送線路に配設された第１の接続端とこの第１の接続端から伝送線路の同じ方向回りに各々第１の電気長の経路長を置いて伝送線路に順次配設された第２、第３，第４の接続端とを有し、第４の接続端と第１の接続端との経路長が第２の電気長を有する電力分配回路と、第１の接続端に接続され、第１の周波数を有する局部発振信号が入力される第１の結合回路と、第２の接続端と接地端との間に配設され、陽極或いは陰極の一方のみを接地端側に向けて接続された第１のダイオード素子と、第３の接続端に接続され、第１の周波数の偶数倍の周波数である第２の周波数を有する高周波信号が伝播される第２の結合回路と、第４の接続端と接地端との間に配設され、第１のダイオード素子と同じ極性の方向のみに接続された第２のダイオード素子と、第１の接続端から伝送線路に沿い第１の電気長の２倍の経路長を有する位置に配設された接続端の一つに接続され、局部発振信号と高周波信号とにより規定される中間周波信号が伝播されるフィルタ回路と、を備えるとともに、第１の電気長を局部発振信号の１／４波長程度の長さで、第２の電気長を局部発振信号の３／４波長程度の長さとしたものである。
【００２８】
またこの発明の一実施の形態に係るミキサ回路は、閉曲線状の伝送線路とこの伝送線路に配設された第１の接続端とこの第１の接続端から上記伝送線路の同じ方向回りに各々第１の電気長の経路長を置いて伝送線路に順次配設された第２、第３，第４の接続端とを有し、第４の接続端と第１の接続端との経路長が第２の電気長を有する電力分配回路と、第３の接続端に接続され、第１の周波数を有する局部発振信号が入力される第１の結合回路と、第２の接続端と接地端との間に配設され、陽極或いは陰極の一方のみを接地端側に向けて接続された第１のダイオード素子と、第１の接続端に接続され、第１の周波数の偶数倍の周波数の第２の周波数を有する高周波信号が伝播される第２の結合回路と、第４の接続端と接地端との間に配設され、第１のダイオード素子と逆極性の方向のみに接続された第２のダイオード素子と、第１の接続端から伝送線路に沿い第１の電気長の２倍の経路長を有する位置に配設された接続端の一つに接続され、局部発振信号と高周波信号とにより規定される中間周波信号が伝播されるフィルタ回路と、を備えるとともに、第１の電気長を局部発振信号の１／４波長程度の長さで、第２の電気長を局部発振信号の３／４波長程度の長さとしたものである。
【００２９】
これらの構成によりこのミキサ回路においては、第１のダイオード素子と第２のダイオード素子は、陽極或いは陰極の一方のみを接地端側に向けて接地されているので、ｎを自然数としたとき高周波信号の１／（２ｎ）の周波数の局部発振信号によって第１のダイオード素子と第２のダイオード素子とが励振され、局部発振信号の偶数倍波の近傍の周波数を有する高周波信号と局部発振信号偶数倍波との差信号である中間周波数信号が、偶数倍の局部発振信号と同時並行的に生成することができ出力することができる。
【００３０】
実施の形態２．
図７はこの発明の一実施の形態に係るミキサ回路のブロック線図である。
図７に於いてミキサ回路４０は、３端子結合回路としてのバラン４２とパラレルペアとして接続された第１のダイオード素子としてのダイオード４４及び第２のダイオード素子としてのダイオード４６、４端子結合回路としてのランゲカプラ４８、及びフィルタ回路としてのＩＦフィルタ回路２２を備えている。さらにミキサ回路４０はダイオード４４およびダイオード４６のＤＣ／ＩＦ遮断のキャパシタ４１ａ、４１ｂ、オープンスタブ４３ａ、４３ｂ、ショートスタブ４５ａ、４５ｂ、及び位相調整回路としての位相調整線路４７を備えている。
オープンスタブ４３ａ、４３ｂはＬＯ信号の１／４波長、すなわちλＬＯ／４の電気長を有し、ＬＯ信号を等価的に短絡させる。なおオープンスタブ４３ａ、４３ｂはＲＦ信号の１／２波長、すなわちλＲＦ／２の電気長を有しているので、ＲＦ信号に対しては等価開放となる。
またショートスタブ４５ａ、４５ｂはＲＦ信号の１／２波長、すなわちλＲＦ／２の電気長を有しているので、ＲＦ信号を短絡させる。なおショートスタブ４５ａ、４５ｂはＬＯ信号の１／４波長、すなわちλＬＯ／４の電気長を有しているため、ＬＯ信号に対しては等価開放となる。
バラン４２の入力端としてのＬＯ端子１４ａを有する結合線路はＬＯ信号の１／２波長、すなわちλＬＯ／２の電気長を有し、第１出力端４２ａと第２出力端４２ｂから位相差がπのＬＯ信号が出力される。この第１出力端４２ａにダイオード４４のカソードが接続され、第２出力端４２ｂにダイオード４６のカソードが接続されている。ミキサ回路４０内にＲＦ信号及びＬＯ信号の短絡点が必要であり、ダイオード４４およびダイオード４６のカソードにショートスタブ４５ａ、４５ｂが接続されていて、これによりＲＦ信号が短絡される。
【００３１】
ランゲカプラ４８の第１の接続端としての第１端子４８ａは終端抵抗５０を介して接地され、第２の接続端としての第２端子４８ｂはＲＦ端子１８ａに接続されている。両端に第１端子４８ａと第２端子４８ｂとを有する第１の線路としての結合線路４８ｃはＲＦ信号の１／４波長、すなわちλＲＦ／４の電気長を有している。
結合線路４８ｃに並行して設けられた第２の線路としての結合線路４８ｄは第３の接続端としての第３端子４８ｅおよび第４の接続端としての第４端子４８ｆを備え、第３端子４８ｅはキャパシタ４１ａを介してダイオード４４のアノードに接続され、第４端子４８ｆは位相調整線路４７と位相調整線路４７よりダイオードに近接するキャパシタ４１ｂとを介してダイオード４６のアノードとに接続されている。ＩＦフィルタ回路２２はダイオード４４およびダイオード４６のアノードに接続されており、またＩＦ端子２２ａが接続されている。ダイオード４４およびダイオード４６のアノードにはＬＯ信号の１／４波長、すなわちλＬＯ／４の電気長を有するオープンスタブ４３ａ、４３ｂが接続されていて、ここでＬＯ信号が短絡される。
ランゲカプラ４８の第３端子４８ｅと第４端子４８ｆとの間の位相差は９０°であるが、位相調整線路４７がＲＦ信号の１／４波長、すなわちλＲＦ／４の電気長を有しているので、第４端子４８ｆから出力された信号の位相が９０°戻される。このためＲＦ信号は０°の位相差でダイオード４４およびダイオード４６に入力される。従って実施の形態１において説明したミキサ回路と同様の効果を有する。
なおこの実施の形態では、ダイオード４４、ダイオード４６のカソードがそれぞれバラン４２の第１出力端４２ａ、第２出力端４２ｂと接続されているが、ダイオード４４、ダイオード４６のアノードがそれぞれバラン４２の第１出力端４２ａ、第２出力端４２ｂと接続されていてもよい。
またＩＦフィルタ回路２２がダイオード４４およびダイオード４６のアノードに接続されているが、ＤＣ／ＩＦ遮断のキャパシタ４１ａ、４１ｂがダイオード４４およびダイオード４６のカソードとバラン４２との間に接続されていれば、ＩＦフィルタ回路２２もダイオード４４およびダイオード４６のカソードに接続されてもよい。
【００３２】
図８はこの発明の一実施の形態に係るミキサ回路の変形例のブロック線図である。
図８においてミキサ回路６０は、第１の４端子結合回路としてのランゲカプラ４８、パラレルペアとして接続された第１のダイオード素子としてのダイオード４４及び第２のダイオード素子としてのダイオード４６、位相調整回路としての伝送線路６２、ＤＣショートのインダクタ６４ａ、６４ｂ、フィルタ回路６６、および第２の４端子結合回路としての結合回路６１を備えている。伝送線路６２はＬＯ信号の１／４波長の電気長、すなわちλＬＯ／４の電気長を有している。
【００３３】
ランゲカプラ４８の第１の接続端としての第１端子４８ａはＲＦ端子１８ａに接続され、第２の接続端としての第２端子４８ｂはＬＯ端子１４ａに接続されている。両端に第１端子４８ａと第２端子４８ｂとを有する第１の線路としての結合線路４８ｃはＲＦ信号の１／４波長、すなわちλＲＦ／４の電気長を有している。
結合線路４８ｃに並行して設けられた第２の線路としての結合線路４８ｄは第３の接続端としての第３端子４８ｅおよび第４の接続端としての第４端子４８ｆを備え、第３端子４８ｅは結合回路６１を介してダイオード４４のカソードとインダクタ６４ａとに接続され、第４端子４８ｆは伝送線路６２を介してダイオード４６のカソードとインダクタ６４ｂとに接続されている。
結合回路６１の第１の接続端としての第１端子６１ａはランゲカプラ４８の第３端子４８ｅに接続され、第２の接続端としての第２端子６１ｂは接地されている。両端に第１端子６１ａと第２端子６１ｂとを有する第１の線路としての結合線路６１ｃはＲＦ信号の１／４波長、すなわちλＲＦ／４の電気長を有している。
結合線路６１ｃに並行して設けられた第２の線路としての結合線路６１ｄは第３の接続端としての第３端子６１ｅおよび第４の接続端としての第４端子６１ｆを備え、第３端子６１ｅは接地され、第４端子６１ｆはダイオード４４のカソードとインダクタ６４ａとに接続されている。
またランゲカプラ４８に接続されたＬＯ端子１４ａとＲＦ端子１８ａとのアイソレーションを高くするために、ＬＯ信号の１／４波長の電気長、すなわちλＬＯ／４の電気長を有しているオープンスタブ６３ａがＲＦ端子１８ａに接続され、ＬＯ信号の１／４波長の電気長、すなわちλＬＯ／４の電気長を有しているショートスタブ６３ｂがＬＯ端子１４ａに接続されている。
【００３４】
フィルタ回路６６は、例えば各々がＬＯ信号の１／４波長の電気長、すなわちλＬＯ／４の電気長を有する第１伝送線路６６ａ，第２伝送線路６６ｂ及び第３伝送線路６６ｃを有し、第１伝送線路６６ａ、第２伝送線路６６ｂおよび第３伝送線路６６ｃが一点（図８においてＱ点）で接続されたスター回路配置を構成したものである。
このフィルタ回路６６において第１伝送線路６６ａのＱ点で接続されていないもう一方の端点が第１の接続端としての第１回路端子６６ｄで、この第１回路端子６６ｄはダイオード４４のアノードと接続され、第２伝送線路６６ｂのＱ点で接続されていないもう一方の端点が第２の接続端としての第２回路端子６６ｆで、この第２回路端子６６ｆがダイオード４６のアノードと接続されている。第３伝送線路６６ｃのＱ点で接続されていないもう一方の端点はキャパシタ６６ｇを介して接地されるとともにＩＦ端子２２ａに接続されている。
第３伝送線路６６ｃはキャパシタ６６ｇを介して接地されているので、ＬＯ信号に対してはＱ点において等価開放である。第１伝送線路６６ａおよび第２伝送線路６６ｂはＬＯ信号の１／４波長の電気長、すなわちλＬＯ／４の電気長を有するのでダイオード４４及びダイオード４６のそれぞれのアノードにおいてＬＯ信号は等価短絡である。
またλＬＯ≒２λＲＦであるであるため、第１伝送線路６６ａ，第２伝送線路６６ｂ及び第３伝送線路６６ｃはＲＦ信号の１／２波長、すなわちλＲＦ／２の電気長を有している。このためＲＦ信号もダイオード４４及びダイオード４６のそれぞれのアノードにおいて等価短絡となる。
このようにミキサ回路４０およびミキサ回路６０においては、実施の形態１の場合と同様の動作が可能で、ＲＦ端子１８ａにＲＦ信号を入力し、ＲＦ信号の１／２の周波数をもつＬＯ信号をＬＯ端子１４ａに入力することにより、ＩＦ端子２２ａに（ｆＲＦ―２ｆＬＯ）成分を有するＩＦ信号が出力され、同時並行的にＲＦ端子１８ａから２ｆＬＯ成分を有するＬＯ信号の２倍波が出力される。
またランゲカプラ４８の第３端子４８ｅと第４端子４８ｆとの間の位相差は９０°であるが、伝送線路６２及び結合回路６１によりＬＯ信号は位相差１８０°、ＲＦ信号は位相差０°でダイオード４４及びダイオード４６に入力される。さらにＬＯ信号においてもＲＦ信号においても電力を等配分することができる。従って実施の形態１で説明したミキサ回路と同様の効果を有する。
【００３５】
図９はこの発明の一実施の形態に係るミキサ回路における変換利得の計算結果を示すグラフである。
図９において横軸は局部発振信号の周波数で、縦軸は変換利得である。曲線ａは送信変換利得であり、曲線ｂは受信変換利得である。
例えばｆＬＯ＝３８ＧＨｚにおいて、受信変換利得は約−１３ｄＢ、送信変換利得は約−１３ｄＢが得られていることが分かる。
なおこの実施の形態では、ダイオード４４及びダイオード４６のカソードがランゲカプラ４８側を向いている構成であるが、アノードがランゲカプラ４８側を向いている構成であってもかまわない。また結合回路６１は３本以上の線路を用いたランゲカプラであってもかまわない。
【００３６】
以上のようにこの実施の形態に係るミキサ回路は、所定の周波数の局部発振信号が入力される入力端と位相差がπの上記局部発振信号を出力する第１、第２の出力端とを有する３端子結合回路と、第１の出力端に陽極或いは陰極の一方のみを向けて接続された第１のダイオード素子と、第２の出力端に第１のダイオード素子と同じ極性の方向のみに接続された第２のダイオード素子と、第１の接続端が終端抵抗を介して接地され、第２の接続端に局部発振信号の周波数の偶数倍の周波数を有する高周波信号が伝播され、第１の接続端と第２の接続端との間が高周波信号の１／４波長程度の電気長を有する第１の線路とこの第１の線路に並行して配設され第１の接続端側に第３の接続端を、第２の接続端側に第４の接続端を有し、この第３の接続端が第１のダイオード素子を介して３端子結合回路の第１の出力端と接続され，第４の接続端が第２のダイオード素子を介して上記３端子結合回路の第２の出力端と接続された第２の線路とを有する４端子結合回路と、この４端子結合回路の第４の接続端と第２のダイオード素子との間に配設された高周波信号の１／４波長程度の電気長を有する位相調整回路と、この位相調整回路と第２のダイオード素子との接続端及び４端子結合回路の第３の接続端と第１のダイオード素子との接続端のそれぞれ、或いは第１、第２のダイオード素子の３端子結合回路側の接続端のそれぞれ、のいずれか一方と接続され、局部発振信号と高周波信号とにより規定された中間周波信号が伝播されるフィルタ回路と、を備えたものである。
【００３７】
またこの実施の形態に係るミキサ回路は、所定の周波数の局部発振信号の偶数倍の周波数を有する高周波信号が伝播される第１の接続端と局部発振信号が入力される第２の接続端とを有し、第１の接続端と第２の接続端との間が高周波信号の１／４波長程度の電気長を有する第１の線路とこの第１の線路に並行して配設され第１の接続端側に第３の接続端を、第２の接続端側に第４の接続端を有する第２の線路とを有する第１の４端子結合回路と、この第１の４端子結合回路の第３の接続端に陽極或いは陰極の一方のみを向けて接続された第１のダイオード素子と、第１の４端子結合回路の第４の接続端に第１のダイオード素子と同じ極性の方向のみに接続された第２のダイオード素子と、この第２のダイオード素子と４端子結合回路の第４の接続端との間に配設された局部発振信号の１／４波長程度の電気長を有する位相調整回路と、第１の４端子結合回路の第３の接続端と第１のダイオード素子との間に接続されるとともに、第１の４端子結合回路の第３の接続端に接続された第１の接続端と接地された第２の接続端とを有し第１の接続端と第２の接続端との間が局部発振信号の１／４波長程度の電気長を有する第１の線路およびこの第１の線路に並行して配設され第１の接続端側に配設されかつ接地された第３の接続端と第１のダイオード素子に接続された第４の接続端とを有する第２の線路を有する第２の４端子結合回路と、第１の接続端が第１のダイオード素子に接続されこの第１のダイオード素子を介して第１の４端子結合回路の第３の接続端と接続され、第２の接続端が第２のダイオード素子と接続されこの第２のダイオード素子を介して第１の４端子結合回路の第４の接続端と接続されるとともに、局部発振信号と高周波信号とにより規定された中間周波信号が伝播されるフィルタ回路と、を備えたものである。
【００３８】
これらの構成により、この実施の形態に係るミキサ回路においては、ｎを自然数としたとき高周波信号の１／（２ｎ）の周波数の局部発振信号によって第１のダイオード素子と第２のダイオード素子とが励振され、局部発振信号の偶数倍波の近傍の周波数を有する高周波信号と局部発振信号偶数倍波との差信号である中間周波数信号が、偶数倍の局部発振信号と同時並行的に生成することができ出力することができる。
【００３９】
実施の形態３．
図１０はこの発明の一実施の形態に係るレーダー用送受信装置を用いたレーダーのブロック線図である。
図１０に於いて、送受信装置７０のミキサ回路７２のＲＦ端子１８ａには送受信兼用アンテナ７３が接続され、ＬＯ端子１４ａには増幅器７４を介して局部発振回路としての発振器７６が接続され、ＩＦ端子には中間周波処理回路としてのＩＦ処理装置７８が接続されている。
ここではＲＦ信号の周波数ｆＲＦをＷ帯、ＬＯ信号の周波数ｆＬＯをｆＲＦ／２とする。この場合周波数ｆＬＯはＫａ帯となる。
【００４０】
図１１はこの発明の一実施の形態に係るミキサ回路を含む送受信装置を用いたレーダーのブロック線図である。ここでは、ミキサ回路としては一例として実施の形態１で述べたミキサ回路１０を用いているが、この発明に係るミキサ回路であればどれを用いても良い。
送信時は、発振器７６で生成したＬＯ信号をＫａ帯アンプである増幅器７４で増幅し、ミキサ回路１０によりＷ帯に逓倍し、ＲＦ端子１８ａから送受信兼用アンテナ７３に送り送受信兼用アンテナ７３から送信する。
受信時は送受信兼用アンテナ７３で受信したＷ帯のＲＦ信号をＲＦ端子１８ａからミキサ回路１０に取り込み、ＲＦ信号と発振器７６で生成したＫａ帯のＬＯ信号とからダウンコンバートしてＩＦ信号を生成し、このＩＦ信号をＩＦ端子を介してＩＦ処理装置７８に送る。
【００４１】
この送受信装置７０に使用したミキサ回路１０はＲＦ信号を受信し、ダウンコンバートしてＩＦ信号を取り出す機能と、ＬＯ信号を偶数倍する逓倍機能とを備えている。
従ってＫａ帯の信号からＷ帯の信号を生成でき、Ｋａ帯のデバイスでＷ帯の送受信装置を構成することができる。
またスイッチやサーキュレータなしに送受信兼用アンテナを使用でき、レーダー装置を小型化することができる。さらに受信動作と送信動作を同時並行的に行うことができるので、レーダー動作の断絶がない。
【００４２】
以上のようにこの発明の一実施の形態に係るレーダー用送受信装置は請求項１ないし５のいずれか一項に記載のミキサ回路と、このミキサ回路の第１の結合回路に接続された局部発振回路とを備え、ミキサ回路の第２の結合回路に送受信兼用アンテナが接続され、ミキサ回路のフィルタ回路に中間周波信号処理回路が接続されるものである。
【００４３】
またこの発明の一実施の形態に係るレーダー用送受信装置は、請求項６記載のミキサ回路と、このミキサ回路の３端子結合回路の入力端に接続された局部発振回路とを備え、ミキサ回路の４端子結合回路の第２の接続端に送受信兼用アンテナが接続され、ミキサ回路のフィルタ回路に中間周波信号処理回路が接続されるものである。
【００４４】
またこの発明の一実施の形態に係るレーダー用送受信装置は、請求項７記載のミキサ回路と、このミキサ回路の第１の４端子結合回路の第１の接続端に接続された局部発振回路とを備え、ミキサ回路の第１の４端子結合回路の第２の接続端に送受信兼用アンテナが接続され、ミキサ回路のフィルタ回路に中間周波信号処理回路が接続されるものである。
これらの構成により、この発明の一実施の形態に係るレーダー用送受信装置においては、高周波信号を受信し中間周波数信号を取り出しながら同時並行的に局部発振信号の偶数倍波を発振でき、受信動作と送信動作を同時並行的に行うことができるので、レーダー動作の断絶がない。またスイッチやサーキュレータなしに送受信兼用アンテナを使用でき、レーダー装置を小型化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、この発明に係るミキサ回路とレーダー用送受信装置とは、車載レーダーミリ波レーダーなどの電子機器や、移動体通信や、無線通信用などのマイクロ波帯やミリ波帯用通信機器などの使用に適している。
【符号の説明】
【００４６】
１２  ラットレース回路、    １４  結合線路、    １６  ダイオード、    １８  結合線路、    ２０  ダイオード、    ２２  フィルタ回路、    ２４  オープン回路、    ４２  バラン、    ４４  ダイオード、    ４６  ダイオード、    ４８  ランゲカプラ、    ６２  伝送線路、    ６６  フィルタ回路、    ７２  ミキサ回路、    ７６  発振器、    ７３  送受信兼用アンテナ、    ７８  ＩＦ処理装置。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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