(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が短絡され、他端が平衡端子となる２つの平衡線路、及び一端が開放され、他端が不平衡端子となる不平衡線路を有するバランと、該バランの平衡線路の平衡端子に接続される一対のミキサダイオードと、前記バランの不平衡線路の不平衡端子に接続されるＬＯポートと、前記ミキサダイオードの接続点に高域通過フィルタを介して接続されるＲＦポートと、前記ミキサダイオードの接続点に低域通過フィルタを介して接続されるＩＦポートとを備え、
前記バラン、ミキサダイオード、高域通過フィルタ、及び低域通過フィルタが、セラミックスからなる複数のシート層を積層してなるセラミック多層基板に複合化されるとともに、
前記ＬＯポート、ＲＦポート、及びＩＦポートとなる外部端子が、グランドとなる外部端子を挟んで、前記セラミック多層基板の側面に設けられ、
前記バランを構成する平衡線路及び不平衡線路が、ストリップライン電極で形成されるとともに、前記セラミック多層基板の積層方向に対して下部に配置されることを特徴とするミキサ。
【請求項２】
前記高域通過フィルタあるいは低域通過フィルタを構成するコンデンサが、コンデンサ電極で形成されるとともに、前記ストリップ電極とグランド電極を挟んで前記セラミック多層基板の積層方向に対して上部に配置されることを特徴とする請求項１に記載のミキサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のミキサと、前記ミキサのＲＦポートに接続されたＲＦ増幅部と、前記ミキサのＬＯポートに接続されたＰＬＬ発振部と、前記ミキサのＩＦポートに接続された中間周波増幅部とを備えたことを特徴とするコンバータ。
【請求項４】
一端が短絡され、他端が平衡端子となる２つの平衡線路、及び一端が開放され、他端が不平衡端子となる不平衡線路を有するバランと、該バランの平衡線路の平衡端子に接続される一対のミキサダイオードと、前記バランの不平衡線路の不平衡端子に接続されるＬＯポートと、前記ミキサダイオードの接続点に高域通過フィルタを介して接続されるＲＦポートと、前記ミキサダイオードの接続点に低域通過フィルタを介して接続されるＩＦポートとを備え、
前記バラン、ミキサダイオード、高域通過フィルタ、及び低域通過フィルタが、セラミックスからなる複数のシート層を積層してなるセラミック多層基板に複合化されるとともに、
前記ＬＯポート、ＲＦポート、及びＩＦポートとなる外部端子が、グランドとなる外部端子を挟んで、前記セラミック多層基板の側面に設けられたミキサと、
前記ミキサのＲＦポートに接続されたＲＦ増幅部と、前記ミキサのＬＯポートに接続されたＰＬＬ発振部と、前記ミキサのＩＦポートに接続された中間周波増幅部とを備えたことを特徴とするコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミキサ及びそれを用いたコンバータに関し、例えば、マイクロ波帯を使用した通信機において、ＲＦ信号とＩＦ信号との周波数変換に使用されるミキサ及びそれを用いたコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、無線通信を行う通信機においては、後段の回路において扱いの容易なＩＦ(intermediate frequency)信号を生成するために、ＲＦ(radio frequency)信号とＬＯ(local oscillation)信号とを混合するミキサが使用されている。このようなミキサとしては、簡単な回路構成でＬＯ信号の出力側への漏洩を効率的に低減可能なシングルバランスドミキサやダブルバランスドミキサが一般に広く利用されている。
【０００３】
図７は、一般的なシングルバランスドミキサの回路図である。シングルバランスドミキサ５０は、ＬＯ信号を入力するＬＯポート５１、ＲＦ信号を入力するＲＦポート５２、ＩＦ信号を出力するＩＦポート５３、不平衡信号を平衡信号に変換するバラン５４、ミキサダイオード５５，５６、ＬＯ信号及びＩＦ信号が阻止されＲＦ信号のみが通過する高域通過フィルタ５７、ＬＯ信号及びＲＦ信号が阻止されＩＦ信号のみが通過する低域通過フィルタ５８を備える。ＬＯポート５１より入力されたＬＯ信号は、バラン５４によって平衡信号に変換され、バラン５４とミキサダイオード５５との接続点、バラン５４とミキサダイオード５６との接続点に加わり、ミキサダイオード５５，５６を駆動する。ＲＦポート５２より入力されたＲＦ信号は、高域通過フィルタ５７を通ってミキサダイオード５５，５６に加わり、ミキサダイオード５５，５６で発生するＩＦ信号は、低域通過フィルタ５８を通ってＩＦポート５３より出力される。
【０００４】
そして、図示していないが、一般的にはこのようなシングルバランスドミキサ５０をマイクロ波帯で実現する場合は、バラン５４をマイクロストリップラインで基板の同一平面上に形成したものなどが用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のミキサによれば、バランをマイクロストリップラインで形成することにより、平面回路化は可能であるが、その形状から場所をとり小型化には向かないといった問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、特性の劣化を防ぐとともに、小型化が可能なミキサ及びそれを用いたコンバータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決する手段】
上述する問題点を解決するため本発明のミキサは、一端が短絡され、他端が平衡端子となる２つの平衡線路、及び一端が開放され、他端が不平衡端子となる不平衡線路を有するバランと、該バランの平衡線路の平衡端子に接続される一対のミキサダイオードと、前記バランの不平衡線路の不平衡端子に接続されるＬＯポートと、前記ミキサダイオードの接続点に高域通過フィルタを介して接続されるＲＦポートと、前記ミキサダイオードの接続点に低域通過フィルタを介して接続されるＩＦポートとを備え、前記バラン、ミキサダイオード、高域通過フィルタ、及び低域通過フィルタが、セラミックスからなる複数のシート層を積層してなるセラミック多層基板に複合化されるとともに、前記ＬＯポート、ＲＦポート、及びＩＦポートとなる外部端子が、グランドとなる外部端子を挟んで、前記セラミック多層基板の側面に設けられ、前記バランを構成する平衡線路及び不平衡線路が、ストリップライン電極で形成されるとともに、前記セラミック多層基板の積層方向に対して下部に配置されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のミキサは、前記高域通過フィルタあるいは低域通過フィルタを構成するコンデンサが、コンデンサ電極で形成されるとともに、前記ストリップ電極とグランド電極を挟んで前記セラミック多層基板の積層方向に対して上部に配置されることを特徴とする。
【０００９】
本発明のコンバータは、上述のミキサと、前記ミキサのＲＦポートに接続されたＲＦ増幅部と、前記ミキサのＬＯポートに接続されたＰＬＬ発振部と、前記ミキサのＩＦポートに接続された中間周波増幅部とを備えたことを特徴とする。また本発明のコンバータは、一端が短絡され、他端が平衡端子となる２つの平衡線路、及び一端が開放され、他端が不平衡端子となる不平衡線路を有するバランと、該バランの平衡線路の平衡端子に接続される一対のミキサダイオードと、前記バランの不平衡線路の不平衡端子に接続されるＬＯポートと、前記ミキサダイオードの接続点に高域通過フィルタを介して接続されるＲＦポートと、前記ミキサダイオードの接続点に低域通過フィルタを介して接続されるＩＦポートとを備え、前記バラン、ミキサダイオード、高域通過フィルタ、及び低域通過フィルタが、セラミックスからなる複数のシート層を積層してなるセラミック多層基板に複合化されるとともに、前記ＬＯポート、ＲＦポート、及びＩＦポートとなる外部端子が、グランドとなる外部端子を挟んで、前記セラミック多層基板の側面に設けられ、前記ミキサのＲＦポートに接続されたＲＦ増幅部と、前記ミキサのＬＯポートに接続されたＰＬＬ発振部と、前記ミキサのＩＦポートに接続された中間周波増幅部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明のミキサによれば、ＬＯポート、ＲＦポート、及びＩＦポートとなる外部端子が、グランドとなる外部端子を挟んで、セラミック多層基板の側面に設けられるため、ＬＯポート、ＲＦポート、及びＩＦポートとなる外部端子間の干渉を抑え、低損失化を図ることができる。
【００１１】
本発明のコンバータによれば、低損失化が可能なミキサを備えているため、コンバータの低損失化が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明のミキサに係る一実施例の回路図である。ミキサ１０は、シングルバランスドミキサであり、ＬＯ信号を入力するＬＯポート１１、ＲＦ信号を入力するＲＦポート１２、ＩＦ信号を出力するＩＦポート１３、不平衡信号を平衡信号に変換するバラン１４、直流接続された一対のミキサダイオード１５，１６、ＬＯ信号及びＩＦ信号が阻止されＲＦ信号のみが通過する高域通過フィルタ１７、ＬＯ信号及びＲＦ信号が阻止されＩＦ信号のみが通過する低域通過フィルタ１８を備える。
【００１３】
バラン１４は、平衡線路１４ａ，１４ｂ及び不平衡線路１４ｃを備える。平衡線路１４ａ，１４ｂの一端は短絡され、平衡線路１４ａの平衡端子となる他端は一方のミキサダイオード１５のアノード、平衡線路１４ｂの平衡端子となる他端は他方のミキサダイオード１６のカソードにそれぞれ接続される。不平衡線路１４ｃの一端は開放され、不平衡線路１４ｃの不平衡端子となる他端はＬＯポート１１に接続される。
【００１４】
高域通過フィルタ１７は、インダクタＬ１及びコンデンサＣ１，Ｃ２を備える。コンデンサＣ１，Ｃ２は直列接続され，その接続点はインダクタＬ１を介してグランドに接続される。また、コンデンサＣ１は一対のミキサダイオード１５，１６の接続点に接続され、コンデンサＣ２はＲＦポート１２に接続される。
【００１５】
低域通過フィルタ１８は、インダクタＬ２，Ｌ３及びコンデンサＣ３を備える。インダクタＬ２，Ｌ３は直列接続され，その接続点はコンデンサＣ３を介してグランドに接続される。また、インダクタＬ２は一対のミキサダイオード１５，１６の接続点に接続され、インダクタＬ３はＩＦポート１３に接続される。
【００１６】
そして、ミキサダイオード１５，１６は、非線形抵抗を利用してＲＦ信号及びＬＯ信号を混合して周波数変換するものである。すなわち、バラン１４によって平衡信号に変換されたＬＯ信号と、ＲＦポート１２より高域通過フィルタ１７を介して入力されたＲＦ信号とが混合された後、ＩＦ信号として低域通過フィルタ１８を介してＩＦポート１３より出力される。
【００１７】
図２は、図１のミキサの一部分解透視斜視図である。ミキサ１０は、バラン１４の平衡線路１４ａ，１４ｂ及び不平衡線路１４ｃを形成するストリップライン電極（図示せず）、高域通過フィルタ１７のインダクタＬ１及びコンデンサＣ１，Ｃ２を形成するストリップライン電極、コンデンサ電極及びグランド電極（図示せず）、並びに低域通過フィルタ１８のコンデンサＣ３を形成するコンデンサ電極及びグランド電極（図示せず）を内蔵したセラミック多層基板１９を備える。
【００１８】
セラミック多層基板１９の上面には、ミキサダイオード１５，１６及び低域通過フィルタ１８のインダクタＬ２，Ｌ３が搭載される。また、セラミック多層基板１９の側面から下面に架けて外部端子Ｔ１〜Ｔ８が設けられる。
【００１９】
この際、外部端子Ｔ１，Ｔ３，Ｔ６はＩＦポート１３、ＲＦポート１２及びＬＯポート１１となり、外部端子Ｔ２，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ７，Ｔ８はグランドとなる。この配置により、ＩＦポート１３となる外部端子Ｔ１とＲＦポート１２となる外部端子Ｔ３とがグランドとなる外部端子Ｔ２を、ＲＦポート１２となる外部端子Ｔ３とＬＯポート１１となる外部端子Ｔ６とがグランドとなる外部端子Ｔ４，Ｔ５を、ＬＯポート１１となる外部端子Ｔ６とＩＦポート１３となる外部端子Ｔ１とがグランドとなる外部端子Ｔ７，Ｔ８をそれぞれ挟んで、セラミック多層基板１９の側面から下面に架けて設けられることになる。
【００２０】
図３（ａ）〜図３（ｆ）及び図４（ａ）〜図４（ｄ）は、図２のミキサのセラミック多層基板を構成する各シート層の上面図、図４（ｅ）は、図４（ｄ）の下面図である。セラミック多層基板１９は、酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカを主成分とするセラミックスからなる第１〜第１１のシート層１９ａ〜１９ｊを上から順次積層し、１０００℃以下の焼成温度で焼成した後、上下を逆にすることにより完成する。すなわち、第１０のシート層１９ｊがセラミック多層基板１９の最上層となり、第１のシート層１９ａがセラミック多層基板１９の最下層となる。
【００２１】
第１のシート層１９ａの上面には、外部端子Ｔ１〜Ｔ８が形成される。また、第２、第７及び第９のシート層１９ｂ，１９ｇ，１９ｉの上面には、グランド電極Ｇｐ１〜Ｇｐ３がそれぞれ形成される。
【００２２】
さらに、第４及び第５のシート層１９ｄ，１９ｅの上面には、ストリップライン電極Ｓｐ１〜Ｓｐ５がそれぞれ形成される。また、第６〜第９のシート層１９ｆ〜１９ｉの上面には、コンデンサ電極Ｃｐ１〜Ｃｐ７がそれぞれ形成される。
【００２３】
さらに、第３及び第１０のシート層１９ｃ，１９ｊの上面には、配線Ｌ１，Ｌ２がそれぞれ形成される。また、第１０のシート層の下面（図４（ｅ）、１９ｊｕ）には、ミキサダイオード１５，１６及び低域通過フィルタ１８のインダクタＬ２，Ｌ３を搭載するための実装電極Ｌａが形成される。さらに、第２〜第１０のシート層１９ｂ〜１９ｊには、それぞれのシート層１９ｂ〜１９ｊを貫通するように複数のビアホール電極Ｖｈが形成される。
【００２４】
そして、バラン１４の平衡線路１４ａ，１４ｂがストリップライン電極Ｓｐ３、Ｓｐ４で、不平衡線路１４ｃがストリップライン電極Ｓｐ１でそれぞれ形成される。また、高域通過フィルタ１７のインダクタＬ１がストリップライン電極Ｓｐ２，Ｓｐ５で形成される。
【００２５】
さらに、高域通過フィルタ１７のコンデンサＣ１がコンデンサ電極Ｃｐ１，Ｃｐ３，Ｃｐ５，Ｃｐ７で、コンデンサＣ２がコンデンサ電極Ｃｐ１，Ｃｐ２，Ｃｐ５，Ｃｐ６でそれぞれ形成される。また、低域通過フィルタ１８のコンデンサＣ３が、コンデンサ電極Ｃｐ４、グランド電極Ｇｐ２，Ｇｐ３で形成される。
【００２６】
なお、各電極及び配線は、シート層１９ｂ〜１９ｊを貫通するビアホール電極Ｖｈで接続される。
【００２７】
以上のような構造で、バラン１４の平衡線路１４ａ，１４ｂ及び不平衡線路１４ｃを構成するストリップライン電極Ｓｐ３，Ｓｐ４，Ｓｐ１が、セラミック多層基板１９の積層方向に対して下部に配置される。また、低域通過フィルタ１８のコンデンサＣ３を形成するコンデンサ電極Ｃｐ４が、ストリップライン電極Ｓｐ３，Ｓｐ４，Ｓｐ１とグランド電極Ｇｐ２を挟んでセラミック多層基板１９の積層方向に対して上部に配置される。
【００２８】
図５は、図２のミキサの周波数特性である。この図は、ミキサ１０のＲＦポート１２とＩＦポート１３との間のアイソレーションを示したものである。
【００２９】
この図から、ＩＦ信号の周波数５０ＭＨｚでのＲＦポート１２とＩＦポート１３との間の減衰量が約−９０（ｄＢ）、ＲＦ信号の周波数２ＧＨｚでのＲＦポート１２とＩＦポート１３との間の減衰量が約−４０（ｄＢ）であることが解る。これは、ＲＦポート１２とＩＦポート１３とを電気的に分離して、互いの周波数帯域で干渉し合うのを防止できていることを示している。
【００３０】
上述した実施例のミキサによれば、ＬＯポート、ＲＦポート、及びＩＦポートとなる外部端子が、グランドとなる外部端子を挟んで、セラミック多層基板の側面から下面に架けて設けられるため、ＬＯポート、ＲＦポート、及びＩＦポートとなる外部端子間の干渉を抑え、低損失化を図ることができる。
【００３１】
また、ミキサを構成するバラン、ミキサダイオード、高域通過フィルタ、及び低域通過フィルタが、セラミックスからなる複数のシート層を積層してなるセラミック多層基板に一体化されるため、小型化が可能となる。
【００３２】
さらに、バランを構成する平衡線路及び不平衡線路が、セラミック多層基板の積層方向に対して下部に配置されるため、グランドとの距離が狭くなり、グランド寄生インダクタンス成分が抑制される。その結果、バランの平衡線路と不平衡線路との間の位相差をより理想的なものに近づけることができる。
【００３３】
また、低域通過フィルタを構成するコンデンサが、バランの平衡線路及び不平衡線路を構成するストリップ電極とグランド電極を挟んでセラミック多層基板の積層方向に対して上部に配置されるため、コンデンサがセラミック多層基板の下部に配置されるグランドから離される。その結果、浮遊容量が小さくなり、アイソレーションを向上させることができる。
【００３４】
図６は、本発明のコンバータに係る一実施例の基本構成を示すブロック図である。受信コンバータ２０は、ミキサ２１と、ＲＦ増幅部２２と、ＰＬＬ発振部２３と、中間周波増幅部２４とを備える。
【００３５】
ミキサ２１のＲＦポート２５はＲＦ増幅部２２の出力に接続され、ＬＯポート２６はＰＬＬ発振部２３の出力に接続され、ＩＦポート２７は中間周波増幅部２４に接続されている。
【００３６】
そして、このような受信コンバータにおけるミキサ２１に上述の実施例で示したミキサ１０を用いるものである。
【００３７】
上述した受信コンバータによれば、低損失化が可能なミキサを備えているため、コンバータの低損失化が可能となる。
【００３８】
なお、上述の実施例のミキサでは、２つのダイオードをセラミック多層基板に搭載する場合について説明したが、２つのダイオードが１つにパッケージングされた半導体素子を用いても同様の効果が得られる。
【００３９】
また、上述の実施例のコンバータでは、受信コンバータを例に説明したが、送信コンバータであっても同様な効果が得られる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のミキサによれば、ＬＯポート、ＲＦポート、及びＩＦポートとなる外部端子が、グランドとなる外部端子を挟んで、セラミック多層基板の側面から下面に架けて設けられるため、ＬＯポート、ＲＦポート、及びＩＦポートとなる外部端子間の干渉を抑え、低損失化を図ることができる。
【００４１】
また、ミキサを構成するバラン、ミキサダイオード、高域通過フィルタ、及び低域通過フィルタが、セラミックスからなる複数のシート層を積層してなるセラミック多層基板に一体化されるため、小型化が可能となる。
【００４２】
さらに、バランを構成する平衡線路及び不平衡線路が、セラミック多層基板の積層方向に対して下部に配置されるため、グランドとの距離が狭くなり、グランド寄生インダクタンス成分が抑制される。その結果、バランの平衡線路と不平衡線路との間の位相差をより理想的なものに近づけることができる。
【００４３】
また、低域通過フィルタを構成するコンデンサが、バランの平衡線路及び不平衡線路を構成するストリップ電極とグランド電極を挟んでセラミック多層基板の積層方向に対して上部に配置されるため、コンデンサがセラミック多層基板の下部に配置されるグランドから離される。その結果、浮遊容量が小さくなり、アイソレーションを向上させることができる。
【００４４】
本発明のコンバータによれば、低損失化が可能なミキサを備えているため、コンバータの低損失化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のミキサに係る一実施例の回路図である。
【図２】図１のミキサの斜視図である。
【図３】図２のミキサのセラミック多層基板を構成する（ａ）第１のシート層〜（ｆ）第６のシート層の上面図である。
【図４】図２のミキサのセラミック多層基板を構成する（ａ）第７のシート層〜（ｄ）第１０のシート層の上面図及び（ｅ）第１０のシート層の下面図である。
【図５】図２のミキサの周波数特性である。
【図６】本発明のコンバータに係る一実施例の基本構成を示すブロック図である。
【図７】従来のミキサを示す回路図である。
【符号の説明】
１０，２１      ミキサ
１１      ＬＯポート
１２      ＲＦポート
１３      ＩＦポート
１４      バラン
１４ａ，１４ｂ      平衡線路
１４ｃ      不平衡線路
１５，１６      ミキサダイオード
１７      高域通過フィルタ
１８      低域通過フィルタ
１９      セラミック多層基板
１９ａ〜１９ｊ      シート層
２０      コンバータ
２２      ＲＦ増幅部
２３      ＰＬＬ発振部
２４      中間周波増幅部
Ｃ１〜Ｃ３      コンデンサ
Ｃｐ１〜Ｃｐ７      コンデンサ電極
Ｇｐ１〜Ｇｐ３      グランド電極
Ｌ１〜Ｌ３      インダクタ
Ｓｐ１〜Ｓｐ５      ストリップライン電極
【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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