(57)【要約】【課題】広帯域で寄生容量を打ち消し、オフインピーダンスを増加させ、周波数の変換効率を向上させる。【解決手段】ミキサ用トランジスタ１のドレインとソースとの間に負性容量回路２を接続する。これにより、ミキサ用トランジスタ１のドレインとソースとの間に生じる寄生容量Ｃｐに対して負性容量回路２が並列に接続されるものとなり、この並列に接続される負性容量回路２によって寄生容量Ｃｐを広帯域で打ち消すことができるようになる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＯ信号端子にゲートが接続され、ＲＦ信号端子およびＩＦ信号端子にドレインが接続されたミキサ用トランジスタと、
前記ミキサ用トランジスタのドレインとソースとの間に接続された負性容量回路と
を備えることを特徴とするミキサ。
【請求項２】
請求項１に記載されたミキサにおいて、
前記負性容量回路は、
第１および第２のトランジスタと、
第１〜第４のコンデンサと、
第１〜第４の直流電圧供給回路とを備え、
前記第１のコンデンサの一端は、前記ミキサ用トランジスタのドレインに接続され、
前記第１のコンデンサの他端は、前記第２のコンデンサの一端に接続され、
前記第２のコンデンサの他端は、前記第１のトランジスタのゲートに接続され、
前記第３のコンデンサの一端は、前記第１のトランジスタのドレインに接続され、
前記第３のコンデンサの他端は、前記第２のトランジスタのゲートに接続され、
前記第４のコンデンサの一端は、前記第２のトランジスタのソースに接続され、
前記第４のコンデンサの他端は、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの接続ラインに接続され、
前記第１および第２のトランジスタのソースは、接地され、
前記第１の直流電圧供給回路は、前記第２のコンデンサと前記第１のトランジスタのゲートとの接続ラインに第１の直流電圧を供給し、
前記第２の直流電圧供給回路は、前記第１のトランジスタのドレインと前記第３のコンデンサとの接続ラインに第２の直流電圧を供給し、
前記第３の直流電圧供給回路は、前記第３のコンデンサと前記第２のトランジスタのゲートとの接続ラインに第３の直流電圧を供給し、
前記第４の直流電圧供給回路は、前記第２のトランジスタのドレインに第４の直流電圧を供給する
ことを特徴とするミキサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたミキサにおいて、
前記ＬＯ信号端子と前記ミキサ用トランジスタのゲートとの間に、第１の整合回路が接続され、
前記ＲＦ信号端子と前記ミキサ用トランジスタのドレインとの間に、第２の整合回路が接続され、
前記ＩＦ信号端子と前記ミキサ用トランジスタのドレインとの間に、第３の整合回路が接続されている
ことを特徴とするミキサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号を周波数変換するミキサに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信やレーダー等を構成する回路の中で、ミキサは周波数変換の役割を担う重要な回路（周波数変換回路）である。ミキサの中でも特に線形性が高く、かつ単一のトランジスタで構成可能なレジスティブミキサが使われることがある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図７に、従来のレジスティブミキサ３００の要部を示す。このレジスティブミキサは、単一のトランジスタ（電界効果トランジスタ）１を備え、この単一のトランジスタ（以下、ミキサ用トランジスタと呼ぶ。）１のゲートにＬＯ信号端子（ＬＯ：局部発振周波数）Ｐ１が、ドレインにＲＦ信号端子（ＲＦ：高周波信号）Ｐ２およびＩＦ信号端子Ｐ３（ＩＦ：中間周波数）が接続されており、ミキサ用トランジスタ１のソースは接地されている。
【０００４】
このレジスティブミキサ３００では、ＬＯ信号端子Ｐ１に与えるＬＯ信号の電圧によって、ミキサ用トランジスタ１のドレインインピーダンスをオン状態とオフ状態の間で時間変化させて、ＲＦ信号もしくはＩＦ信号との乗算を行う。そのため、ミキサ用トランジスタ１がオン状態でドレインインピーダンスが低い程、そしてオフ状態でドレインインピーダンスが高い程、ミキサの変換効率は高くなる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Maas, Stephen A. "A GaAs MESFET mixer with very low intermodulation." IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 35.4 (1987): 425-429.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このレジスティブミキサ３００では、図８に示すように、ミキサ用トランジスタ１のドレインとソースとの間に寄生容量Ｃｐがあるがために、オン時には問題はないが（図９（ａ）参照）、オフ時にはこの寄生容量Ｃｐを通じて信号がグラウンドへと流れてしまい（図９（ｂ）参照）、オフインピーダンスが低くなるという問題がある。容量のインピーダンスは高周波程低くなるため、この問題は特にミリ波帯、テラヘルツ波帯で顕著になる。
【０００７】
なお、寄生容量Ｃｐを打ち消すために、ミキサ用トランジスタ１のドレインとソースとの間にインダクタをつけることが容易に考えられるが、効果がある周波数は非常に狭帯域である。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、広帯域で寄生容量を打ち消し、オフインピーダンスを増加させ、周波数の変換効率を向上させることが可能なミキサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために本発明は、ＬＯ信号端子（Ｐ１）にゲートが接続され、ＲＦ信号端子（Ｐ２）およびＩＦ信号端子（Ｐ３）にドレインが接続されたミキサ用トランジスタ（１）と、ミキサ用トランジスタ（１）のドレインとソースとの間に接続された負性容量回路（２）とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、ミキサ用トランジスタ（１）のドレインとソースとの間に生じる寄生容量（Ｃｐ）に対して、負性容量回路（２）が並列に接続されるものとなり、この並列に接続される負性容量回路（２）によって寄生容量（Ｃｐ）を広帯域で打ち消すことが可能となる。
【００１１】
なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって示している。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、ミキサ用トランジスタのドレインとソースとの間に負性容量回路を接続するようにしたので、ミキサ用トランジスタのドレインとソースとの間に生じる寄生容量に対して負性容量回路が並列に接続されるものとなり、この並列に接続される負性容量回路によって寄生容量を広帯域で打ち消すようにして、オフインピーダンスを増加させ、周波数の変換効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係るレジスティブミキサの要部を示す図である。
【図２】図２は、このレジスティブミキサにおけるミキサ用トランジスタのドレインとソースとの間に接続する負性容量回路の具体例を示す図である。
【図３】図３は、このレジスティブミキサにおけるミキサ用トランジスタのドレインとソースとの間に生じる寄生容量に負性容量回路が並列に接続された状態を示す図である。
【図４】図４は、このレジスティブミキサにおけるミキサ用トランジスタのオン時およびオフ時の信号の流れを示す図である。
【図５】図５は、負性容量回路を付加した時としなかった時のオフインピーダンスのシミュレーション結果を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２に係るレジスティブミキサの要部を示す図である。
【図７】図７は、従来のレジスティブミキサの要部を示す図である。
【図８】図８は、従来のレジスティブミキサにおけるミキサ用トランジスタのドレインとソースとの間に生じる寄生容量を示す図である。
【図９】図９は、従来のレジスティブミキサにおけるミキサ用トランジスタのオン時およびオフ時の信号の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
〔実施の形態１〕
図１は本発明の実施の形態１に係るレジスティブミキサ１００の要部を示す図である。同図において、図７と同一符号は図７を参照して説明した構成要素と同一或いは同等の構成要素を示し、その説明は省略する。
【００１６】
この実施の形態１のレジスティブミキサ１００では、ミキサ用トランジスタ１のドレインとソースとの間に、あたかも負の容量を持つコンデンサとして働く負性容量回路２を接続している。図２に、負性容量回路２の具体例を示す。なお、本発明において、負性容量回路は、図２に示すものに限られるものではない。
【００１７】
この負性容量回路２（２Ａ）は、第１および第２のトランジスタ（電界効果トランジスタ）Ｔ１，Ｔ２と、第１〜第４のコンデンサＣ１〜Ｃ４と、第１〜第４のＤＣ供給回路（直流電圧供給回路）２１〜２４とを備えている。
【００１８】
図２に示した負性容量回路２Ａにおいて、第１のコンデンサＣ１の一端はミキサ用トランジスタ１のドレインに接続され、第１のコンデンサＣ１の他端は第２のコンデンサＣ２の一端に接続されている。また、第２のコンデンサＣ２の他端は第１のトランジスタＴ１のゲートに接続され、第３のコンデンサＣ３の一端は第１のトランジスタＴ１のドレインに接続されている。
【００１９】
また、第３のコンデンサＣ３の他端は第２のトランジスタＴ２のゲートに接続され、第４のコンデンサＣ４の一端は第２のトランジスタＴ２のソースに接続され、第４のコンデンサＣ４の他端は第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２との接続ラインに接続され、第１および第２のトランジスタＴ１，Ｔ２のソースは接地されている。
【００２０】
また、第１のＤＣ供給回路２１は、第２のコンデンサＣ２と第１のトランジスタＴ１のゲートとの接続ラインに第１の直流電圧Ｖ１を供給し、第２のＤＣ供給回路２２は、第１のトランジスタＴ１のドレインと第３のコンデンサＣ３との接続ラインに第２の直流電圧Ｖ２を供給し、第３のＤＣ供給回路２３は、第３のコンデンサＣ３と第２のトランジスタＴ２のゲートとの接続ラインに第３の直流電圧Ｖ３を供給し、第４のＤＣ供給回路２４は、第２のトランジスタＴ２のドレインに第４の直流電圧Ｖ４を供給する。
【００２１】
図１に示したレジスティブミキサ１００では、図３に示すように、ミキサ用トランジスタ１のドレインとソースとの間に寄生容量Ｃｐが生じる。この場合、寄生容量Ｃｐに対して負性容量回路２が並列に接続され、この並列に接続される負性容量回路２によって寄生容量Ｃｐが広帯域で打ち消されるものとなる。このため、オフ時に寄生容量Ｃｐを通じて信号がグラウンドへと流れてしまうことがなく（図４（ｂ）参照）、オフインピーダンスが高くなり、周波数の変換効率が向上する。
【００２２】
図５に、負性容量回路２を付加した時としなかった時のオフインピーダンスのシミュレーション結果を示す。この例において、負性容量回路２を付加した場合のシミュレーションには、図２に示した負性容量回路２Ａを用いている。この負性容量回路２Ａにおいて、トランジスタＴ１，Ｔ２はＩｎＰ−ＨＥＭＴトランジスタとし、コンデンサＣ１〜Ｃ４は直流をカットする理想的なデカップリングキャパシタとしている。負性容量回路２を付加しなかった場合のシミュレーションには、図２に示した負性容量回路２Ａを外した回路を用いている。また、シミュレーション時ではＬＯ信号端子Ｐ１にオフ電圧を与え、ＲＦ，ＩＦ信号端子Ｐ２，Ｐ３からみたインピーダンスをシミュレーションしている。
【００２３】
図５における線Ｉは、負性容量回路２Ａを付加しなかった場合のオフインピーダンスの絶対値を示している。負性容量回路２Ａを付加しなかった場合、４０ＧＨｚでは１６０Ωだったインピーダンスが高周波程どんどん下がり、６３ＧＨｚでは１００Ω程度になる。一方で、図５における線IIは、負性容量回路２Ａを付加した時のオフインピーダンスの絶対値を示している。負性容量回路２Ａを付加した場合、４０−６３ＧＨｚにおいて、ドレインインピーダンスを４００Ω以上に増加させることができていることがわかる。
【００２４】
〔実施の形態２〕
図６に本発明の実施の形態２に係るレジスティブミキサ２００の要部を示す。同図において、図１と同一符号は図１を参照して説明した構成要素と同一或いは同等の構成要素を示し、その説明は省略する。
【００２５】
ミキサの変換効率を上げるために、ＬＯ信号端子Ｐ１、ＲＦ信号端子Ｐ２、ＩＦ信号端子Ｐ３の各ポートに繋がる外部負荷のインピーダンスと、ミキサ用トランジスタ１のゲートとドレインから回路の内側を見た時のインピーダンスをあわせるための整合回路が必要である。
【００２６】
このために、実施の形態２のレジスティブミキサ２００では、ＬＯ信号端子Ｐ１とミキサ用トランジスタ１のゲートとの間にＬＯ整合回路（第１の整合回路）３を接続し、ＲＦ信号端子Ｐ２とミキサ用トランジスタ１のドレインとの間にＲＦ整合回路（第２の整合回路）４を接続し、ＩＦ信号端子Ｐ３とミキサ用トランジスタ１のドレインとの間にＩＦ整合回路（第３の整合回路）５を接続している。
【００２７】
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１…ミキサ用トランジスタ、２（２Ａ）…負性容量回路、Ｐ１…ＬＯ信号端子、Ｐ２…ＲＦ信号端子、Ｐ３…ＩＦ信号端子、Ｃｐ…寄生容量、Ｔ１…第１のトランジスタ、Ｔ２…第２のトランジスタ、Ｃ１…第１のコンデンサ、Ｃ２…第２のコンデンサ、Ｃ３…第３のコンデンサ、Ｃ４…第４のコンデンサ、２１…第１のＤＣ供給回路、２２…第２のＤＣ供給回路、２３…第３のＤＣ供給回路、２４…第４のＤＣ供給回路、３…ＬＯ整合回路、４…ＲＦ整合回路、５…ＩＦ整合回路、１００，２００…レジスティブミキサ。
【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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