(57)【要約】【課題】フィルタを用いることなく周波数変換器の出力信号のスプリアス成分を低減させる。【解決手段】ダイオードＤ１，Ｄ２のＲＦ整合回路Ｍ１側への接続端子の少なくとも一方の近傍に接触しない状態で配置され、かつシールドケースＳＣと接続された導電性の調整部材ＡＤを備えている。調整部材ＡＤの先端部とダイオードのＲＦ整合回路Ｍ１側への接続端子との距離を調整することにより、ダイオードＤ１，Ｄ２の特性が一致していなくてもＲＦ出力端子ＲＦをローカル信号から見て電気的にほぼ完全な中点とすることができるので、ＲＦ出力端子ＲＦにおけるローカル信号のレベルを抑制することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平衡伝送線路の各々に設けられたダイオード対を含み、ダイオード対が互いに接続される中点において信号の入力または出力が行われる伝送線路が接続されたバランスミキサ回路が基板に形成され、該バランスミキサ回路が導電性のシールド部によって略覆われている周波数変換器であって、
前記平衡伝送線路の少なくとも一方の近傍に接触しない状態で配置され、かつ前記シールド部と接続された導電性の調整手段を備えることを特徴とする周波数変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば無線機器等の高周波回路において用いられる周波数変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
図６にバランスミキサ回路の基板への実装例を示す。基板Ｓ１の表面には、一対のダイオードＤ１，Ｄ２、ＲＦ整合回路Ｍ１、ローパスフィルタＬＰＦ及びバンドパスフィルタＢＰＦが設けられており、基板Ｓ１の裏面にはスロットラインＢ１が形成されている。
【０００３】
図６において、ＩＦ入力端子ＩＦにＩＦ信号が入力され、ローカル入力端子ＬＯにローカル信号が入力される。ローカル入力端子ＬＯに入力されたローカル信号は不平衡信号から平衡信号に変換され、この平衡ローカル信号がダイオードＤ１，Ｄ２に印加される。そして、ダイオードＤ１，Ｄ２の中点Ｐ１にはＩＦ信号がさらに印加されることにより、ＲＦ出力端子ＲＦからはアップコンバートされたＲＦ信号が出力される。
【０００４】
ここで、ＲＦ出力端子ＲＦは、ダイオードＤ１，Ｄ２の中点Ｐ１と接続されているため、ローカル入力端子ＬＯからのローカル信号は理論的にはＲＦ出力端子ＲＦに現れない。しかし、実際にはダイオードＤ１，Ｄ２の特性が完全にそろっていないため、ＲＦ出力端子ＲＦがローカル信号から見て電気的に完全な中点とならない。したがって、ローカル信号がＲＦ出力端子ＲＦに現れてスプリアス成分となってしまう。
【０００５】
図６に示すバランスミキサ回路においては、ＲＦ出力端子ＲＦの前にバンドパスフィルタＢＰＦを設けることで、ＲＦ出力端子ＲＦにおけるローカル信号のレベルを抑制している。しかしながら、バンドパスフィルタＢＰＦを用いてローカル信号のレベルを抑制する場合は、高いＱ値のバンドパスフィルタを得るために、セラミック基板等の高コストの基板を用いる必要があるので、コストが増大してしまうという問題点がある。また、バンドパスフィルタＢＰＦを設ける分、回路規模も大型化してしまうという問題点がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、フィルタを用いることなく出力信号のスプリアス成分を低減できる周波数変換器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明に係る周波数変換器は、平衡伝送線路の各々に設けられたダイオード対を含み、ダイオード対が互いに接続される中点において信号の入力または出力が行われる伝送線路が接続されたバランスミキサ回路が基板に形成され、該バランスミキサ回路が導電性のシールド部によって略覆われている周波数変換器であって、前記平衡伝送線路の少なくとも一方の近傍に接触しない状態で配置され、かつ前記シールド部と接続された導電性の調整手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、ダイオード対が設けられた平衡伝送線路の少なくとも一方の近傍に接触しない状態で配置され、かつシールド部と接続された導電性の調整手段を備えている。この調整手段とダイオードが設けられた平衡伝送線路との距離を調整することにより、ダイオード対の特性が一致していなくてもダイオード対の中点を電気的にほぼ完全な中点とすることができる。したがって、フィルタを用いることなく出力信号のスプリアス成分を低減することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面にしたがって説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る周波数変換器の構成の概略を示す図であり、図１（ａ）は平面透過図を示し、図１（ｂ）は側面断面図を示す。ただし、図１（ａ）においてはシールドケースの図示を省略している。
【００１１】
基板Ｓ１にはシングルバランスミキサ回路ＳＢＭが形成されている。基板Ｓ１の表面には、一対のダイオードＤ１，Ｄ２、ＲＦ整合回路Ｍ１及びローパスフィルタＬＰＦが設けられており、基板Ｓ１の裏面には、スロットラインＢ１が形成されている。なお、基板Ｓ１の材料としては、ガラスやエポキシ樹脂等が用いられる。
【００１２】
ＩＦ入力端子ＩＦは、ローパスフィルタＬＰＦを介して伝送線路Ｌ２とその途中の位置で接続されている。ＲＦ出力端子ＲＦは、伝送線路Ｌ２を介してＲＦ整合回路Ｍ１と接続されている。ローカル入力端子ＬＯは、伝送線路Ｌ１の一端と接続されており、伝送線路Ｌ１の他端はバイアホールＨ１と接続されている。なお、基板Ｓ１の裏面にはグランド導体ＧＮＤが形成されており、伝送線路Ｌ１，Ｌ２は不平衡線路となっている。
【００１３】
ＲＦ整合回路Ｍ１とバイアホールＨ２との間にダイオードＤ１が設けられており、そのアノード側がＲＦ整合回路Ｍ１と接続され、そのカソード側がバイアホールＨ２と接続されている。そして、ＲＦ整合回路Ｍ１とバイアホールＨ３との間にダイオードＤ２が設けられており、そのアノード側がバイアホールＨ３と接続され、そのカソード側がＲＦ整合回路Ｍ１と接続されている。ここで、ＲＦ整合回路Ｍ１は伝送線路Ｌ２と接続されているので、ダイオードＤ１，Ｄ２の中点Ｐ１は伝送線路Ｌ２と接続されていることになる。
【００１４】
基板Ｓ１の裏面については、グランド導体ＧＮＤが形成されることで基本的にはグランド面となっているが、バイアホールＨ１の形成位置付近及びバイアホールＨ２，Ｈ３の形成位置付近を通るスリットが設けられていることにより、スロットラインＢ１が形成されている。スロットラインＢ１は、スリットの両側の界面に電荷が集中することにより、互いに逆位相の２つの平衡信号の伝送が行われる平衡伝送線路となっている。このように、伝送線路Ｌ１をバイアホールＨ１によって基板裏面のスリット近傍へ導くことにより、不平衡信号と平衡信号との間の変換を行うバランが実現される。そして、スロットラインＢ１からの平衡信号が伝送されるバイアホールＨ２，Ｈ３はダイオードＤ１，Ｄ２とそれぞれ接続されているので、ダイオードＤ１，Ｄ２には平衡信号が印加される。なお、本実施形態のシングルバランスミキサ回路ＳＢＭにおいては、スロットラインＢ１、ダイオードＤ１，Ｄ２及びＲＦ整合回路Ｍ１を経て中点Ｐ１に至るまでの伝送線路が平衡信号が伝搬される平衡伝送線路となるため、ダイオードＤ１，Ｄ２は平衡伝送線路の各々に設けられていることになる。
【００１５】
図１（ａ）において、ＩＦ入力端子ＩＦにＩＦ信号が入力され、ローカル入力端子ＬＯにローカル信号が入力される。ローカル入力端子ＬＯに入力されたローカル信号は、伝送線路Ｌ１及びバイアホールＨ１を介して基板Ｓ１の裏面に達する。ここでローカル信号は、不平衡信号から平衡信号に変換されてスロットラインＢ１上を伝搬し、バイアホールＨ２，Ｈ３にそれぞれ達する。そして、平衡ローカル信号がダイオードＤ１，Ｄ２に印加される。一方、ＩＦ入力端子ＩＦに入力されたＩＦ信号は、ローパスフィルタＬＰＦ及び伝送線路Ｌ２を介してダイオードＤ１，Ｄ２の中点Ｐ１に印加される。これによって、ＲＦ出力端子ＲＦからはアップコンバートされたＲＦ信号が出力される。
【００１６】
以上のように構成されたシングルバランスミキサ回路ＳＢＭは、導電性のシールドケースＳＣによって略覆われており、シールドケースＳＣもグランドとなっている。このシールドケースＳＣによって外部とのシールドが行われている。また、シングルバランスミキサ回路ＳＢＭの等価回路としては図２に示すような構成となる。
【００１７】
ここで、ＲＦ出力端子ＲＦはダイオードＤ１，Ｄ２の中点Ｐ１と接続されているため、ローカル入力端子ＬＯからのローカル信号は理論的にはＲＦ出力端子ＲＦに現れない。しかし、ダイオードＤ１，Ｄ２の特性がそろっていない場合は、ＲＦ出力端子ＲＦがローカル信号から見て電気的に完全な中点とならないため、ローカル信号がＲＦ出力端子ＲＦに現れてスプリアス成分となってしまう。
【００１８】
しかし、本実施形態においては、図１に示すように、ダイオードＤ１，Ｄ２のＲＦ整合回路Ｍ１側への接続端子の少なくとも一方の近傍に接触しない状態で配置され、かつシールドケースＳＣと接続された導電性の調整部材ＡＤを備えている。調整部材ＡＤ及びシールドケースＳＣにはねじが切られており、調整部材ＡＤのシールドケースＳＣ内部への差し込み量を調整することにより、調整部材ＡＤの先端部とダイオードのＲＦ整合回路Ｍ１側への接続端子との距離を調整することができる。この調整部材ＡＤを用いて調整部材ＡＤの先端部とダイオードのＲＦ整合回路Ｍ１側への接続端子との距離を実験的に調整することにより、ＲＦ出力端子ＲＦにおけるローカル信号のレベルを抑制することができる。以下、その理由について図３を用いて説明する。
【００１９】
図３は、ダイオード及びＲＦ整合回路Ｍ１の等価回路を示す図である。図３において、Ｃｊ及びＲｊは、それぞれダイオード接合の接合容量及び抵抗を表す。Ｌｓ、Ｒｓ及びＣｔは、パッケージやボンディングワイヤ等に寄生するインピーダンスを表す。また、Ｌｍ及びＣｍは、ＲＦ整合回路Ｍ１のインピーダンスを表す。
【００２０】
調整部材ＡＤの先端部とダイオードのＲＦ整合回路Ｍ１側への接続端子との距離を変化させると、図３の等価回路におけるＣｍの値を変化させることができる。したがって、ダイオードＤ１，Ｄ２に関して、図３の等価回路の入出力間特性を略一致させることができ、ＲＦ出力端子ＲＦをローカル信号から見て電気的にほぼ完全な中点とすることができる。したがって、ＲＦ出力端子ＲＦにおけるローカル信号のレベルを抑制することができる。なお、図３の等価回路におけるＣｊの値が小さい方のダイオードのみに関して、調整部材ＡＤによりＣｍの値を最低限調整すれば、両方のダイオードに関して調整部材ＡＤによる調整を行わなくても、ＲＦ出力端子ＲＦをローカル信号から見て電気的にほぼ完全な中点とすることができる。
【００２１】
次に、調整部材ＡＤによるローカル信号レベルの抑制効果について図４，５を用いて説明する。
【００２２】
図４は、１１．２ＧＨｚ、＋１５ｄＢｍのローカル信号及び３９０ＭＨｚ、−３ｄＢｍのＩＦ信号を入力したときの、ＲＦ出力信号のスペクトラムを示す実験結果であり、図４（ａ）は調整部材ＡＤなしの場合を示し、図４（ｂ）は調整部材ＡＤを用いて調整した場合を示す。ただし、図４の実験結果は、図５の等価回路に示すイメージ抑圧型のバランスミキサにおける実験結果を示す。イメージ抑圧型のバランスミキサは、図１に示すシングルバランスミキサ回路ＳＢＭを２つ備えている。そして、シングルバランスミキサ回路ＳＢＭの各々について調整部材ＡＤによる調整が行われる。シングルバランスミキサ回路ＳＢＭの各々には９０°ハイブリッドＨＹＢにより９０°の位相差を有するローカル信号及びＩＦ信号が入力される。そして、シングルバランスミキサ回路ＳＢＭの各々からのＲＦ信号はカプラＣＰにより結合されてからＲＦ出力端子ＲＦへ出力される。これによって、ＲＦ出力端子ＲＦにおけるイメージ信号のレベルを抑圧している。
【００２３】
図４の実験結果に示すように、調整部材ＡＤを用いて調整部材ＡＤの先端部とダイオードのＲＦ整合回路Ｍ１側への接続端子との距離を調整することにより、ＲＦ出力端子ＲＦにおけるローカル信号のレベルを約３０ｄＢ低減することができる。したがって、本実施形態の構成によれば、フィルタを用いることなくＲＦ出力信号のスプリアス成分を低減することができる。本実施形態の構成は、ＲＦ出力端子ＲＦの前にバンドパスフィルタが不要となるため、ローカル周波数とＲＦ周波数が近くバンドパスフィルタではローカル信号の十分な抑制が困難となる場合、ＲＦ周波数を広範囲に可変とする場合、高いＱ値のフィルタを得ることが困難なガラスやエポキシ樹脂等の基板を用いる場合、回路規模を小型化する場合、等に特に有効となる。
【００２４】
本実施形態においては、ＲＦ出力端子ＲＦとローカル入力端子ＬＯとを入れ換えてもよい。また、ＲＦ端子にＲＦを信号を入力してＩＦ端子からＩＦ信号を出力することでダウンコンバートに用いてもよい。そして、本実施形態では、伝送線路Ｌ１をバイアホールＨ１によって基板裏面のスリット近傍へ導くことによりバランを実現しているが、他の周知の構成によってバランを実現してもよい。さらに、本発明は、シングルバランスミキサの場合だけでなく、ダブルバランスミキサの場合においても適用可能である。
【００２５】
また、図１においては、調整部材ＡＤをシールドケースＳＣの上面から内部へ差し込んでいるが、調整部材ＡＤをシールドケースＳＣの側面から内部へ差し込んでもよい。そして、調整部材ＡＤの配置については、ダイオードのＲＦ整合回路Ｍ１側への接続端子の近傍に限るものではなく、ダイオードが設けられた平衡伝送線路中のいずれかの位置の近傍であればよく、例えばダイオードのバイアホール側への接続端子の近傍であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る周波数変換器の構成の概略を示す図である。
【図２】シングルバランスミキサ回路の等価回路を示す図である。
【図３】ダイオード及びＲＦ整合回路の等価回路を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る周波数変換器のスプリアス低減効果を説明する図である。
【図５】イメージ抑圧型のシングルバランスミキサ回路の等価回路を示す図である。
【図６】バランスミキサ回路の基板への実装例を示す平面図である。
【符号の説明】
ＡＤ  調整部材、Ｂ１  スロットライン、Ｄ１，Ｄ２  ダイオード、Ｍ１  ＲＦ整合回路、Ｓ１  基板、ＳＢＭ  シングルバランスミキサ回路、ＳＣ  シールドケース。
【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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