JP2886390B2 - Optical microwave mixing circuit and optical microwave frequency conversion circuit - Google Patents
Optical microwave mixing circuit and optical microwave frequency conversion circuitInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、概ね1GHz以上のマ
イクロ波帯、準ミリ波帯、又はミリ波帯などの周波数帯
の信号を処理するマイクロ波モノリシック集積回路(以
下、MMICという。)で形成される光マイクロ波混合
回路及び光マイクロ波周波数変換回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave monolithic integrated circuit (MMIC) for processing signals in a frequency band such as a microwave band, a quasi-millimeter wave band, or a millimeter wave band of about 1 GHz or more. The present invention relates to an optical microwave mixing circuit and an optical microwave frequency conversion circuit to be formed.
【0002】[0002]
【従来の技術】図7は従来例の光マイクロ波混合回路を
備えた光マイクロ波周波数変換回路のブロック図であ
る。2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram of an optical microwave frequency conversion circuit provided with a conventional optical microwave mixing circuit.
【0003】図7において、周波数fIFの中間周波信号
は中間周波信号入力端子T1を介して電気・光変換器で
あるレーザダイオード1に入力され、電気・光変換(以
下、電光変換という。)されて当該中間周波信号で強度
変調された変換後の光信号が光ファイバケーブル2を介
して、一端が3端子サーキュレータ90の第1の端子に
接続されかつ他端が接地されたフォトダイオードPDに
入射される。一方、周波数fLOの局部発振信号は局部発
振信号入力端子T2及びインピーダンス整合回路91を
介して3端子サーキュレータ90の第2の端子に入力さ
れた後、3端子サーキュレータ90の第1の端子を介し
てフォトダイオードPDに入力される。フォトダイオー
ドPDは上記入射された光信号を電気信号に光・電気変
換(以下、光電変換という。)しかつその入出力の非線
形特性により上記変換された電気信号と上記入力された
局部発振信号とを混合して、例えば周波数fLO±fIFな
どの周波数を有する混合後の電気信号を3端子サーキュ
レータ90とインピーダンス整合回路92とを介して高
域通過フィルタ(HPF)93に入力して、周波数fRF
=fLO+fIFを有する高周波信号をろ波した後、高周波
信号出力端子T3を介して出力する。[0003] In FIG 7, an intermediate frequency signal of frequency f IF is input to the laser diode 1 is an electrical-optical converter through an intermediate frequency signal input terminal T1, the electrical-optical conversion (hereinafter, referred optic converter.) The converted optical signal, which is intensity-modulated by the intermediate frequency signal, is connected to the photodiode PD having one end connected to the first terminal of the three-terminal circulator 90 and the other end grounded via the optical fiber cable 2. Incident. On the other hand, the local oscillation signal having the frequency f LO is input to the second terminal of the three-terminal circulator 90 via the local oscillation signal input terminal T2 and the impedance matching circuit 91, and then is input via the first terminal of the three-terminal circulator 90. Is input to the photodiode PD. The photodiode PD performs optical-to-electrical conversion (hereinafter, referred to as photoelectric conversion) of the incident optical signal into an electric signal, and converts the converted electric signal and the input local oscillation signal according to the input / output nonlinear characteristics. And a mixed electric signal having a frequency of, for example, a frequency f LO ± f IF is input to a high-pass filter (HPF) 93 via a three-terminal circulator 90 and an impedance matching circuit 92, f RF
After filtering the high-frequency signal having = f LO + f IF , the signal is output via the high-frequency signal output terminal T3.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
の光マイクロ波周波数変換回路においては、フォトダイ
オードPDを用いており、このフォトダイオードPDを
MMIC化することがむずかしいために、当該周波数変
換回路全体をMMIC化することはむずかしい。また、
2端子のフォトダイオードPDを用いているために、サ
ーキュレータ90などの局部発振信号の分離回路を設け
る必要があり、当該回路が大型になる。従って、当該周
波数変換回路を小型化することができないという問題点
があった。However, in the conventional optical microwave frequency conversion circuit, a photodiode PD is used, and it is difficult to convert the photodiode PD into an MMIC. It is difficult to convert MMIC to MMIC. Also,
Since the two-terminal photodiode PD is used, it is necessary to provide a local oscillation signal separation circuit such as the circulator 90, which increases the size of the circuit. Therefore, there is a problem that the frequency conversion circuit cannot be downsized.
【0005】また、上記周波数変換回路と、FETを備
える増幅回路などの能動回路とをそれぞれ所定の性能が
得られるようにMMIC化することがむずかしいという
問題点があった。さらに、マイクロ波帯以上の信号を処
理するためには、超高速のフォトダイオードPDを用い
る必要があるが、いまだ研究レベルの段階であり、高価
であるという問題点があった。Further, there has been a problem that it is difficult to convert the frequency conversion circuit and an active circuit such as an amplifier circuit having an FET into MMICs so as to obtain predetermined performance. Furthermore, in order to process signals in the microwave band or higher, it is necessary to use an ultra-high-speed photodiode PD, but this is still at the research level and has the problem of being expensive.
【0006】本発明の第1の目的は以上の問題点を解決
し、従来例に比較して小型・軽量化することができ、し
かも安価な光マイクロ波混合回路を提供することにあ
る。A first object of the present invention is to solve the above problems and to provide an inexpensive optical / microwave mixing circuit which can be reduced in size and weight as compared with the conventional example.
【0007】本発明の第2の目的は、従来例に比較して
小型・軽量化することができ、しかも安価であり、入力
される電気信号を所定の周波数を有する電気信号に周波
数変換することができる光マイクロ波周波数変換回路を
提供することにある。A second object of the present invention is to convert an input electric signal into an electric signal having a predetermined frequency, which can be reduced in size and weight as compared with the conventional example, and which is inexpensive. It is an object of the present invention to provide an optical microwave frequency conversion circuit.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項1記
載の光マイクロ波周波数変換回路は、光マイクロ波混合
回路と、ろ波手段とを備えた光マイクロ波周波数変換回
路であって、上記光マイクロ波混合回路は、第1の電極
と第2の電極を有し非線形特性を有するトランジスタ
と、入力される第1の周波数を有する第1の電気信号を
光信号に電気・光変換する変換手段と、上記変換手段に
よって電気・光変換された光信号を上記トランジスタの
能動領域に照射する光学手段とを備え、上記トランジス
タは、上記照射された光信号を第2の電気信号に光・電
気変換し、上記第2の電気信号と、上記第1の周波数と
異なる第2の周波数を有し上記第1の電極に入力される
第3の電気信号とを上記非線形特性を用いて混合して、
上記第1の周波数と上記第2の周波数との和と差の各周
波数を有する電気信号を上記第2の電極に発生し、上記
ろ波手段は、上記トランジスタによって上記第2の電極
に発生される上記第1の周波数と上記第2の周波数との
和と差の各周波数を有する電気信号から、上記和の周波
数を有する電気信号又は上記差の周波数を有する電気信
号をろ波することを特徴とする。An optical microwave frequency conversion circuit according to claim 1 of the present invention is an optical microwave frequency conversion circuit comprising an optical microwave mixing circuit and a filtering means, The optical microwave mixing circuit has a first electrode and a second electrode and has a non-linear characteristic, and converts an input first electrical signal having a first frequency into an optical signal. Conversion means; and optical means for irradiating the active area of the transistor with an optical signal that has been converted from light to light by the conversion means, wherein the transistor converts the irradiated light signal into a second electric signal. Performing electrical conversion, mixing the second electrical signal with a third electrical signal having a second frequency different from the first frequency and input to the first electrode using the nonlinear characteristic hand,
An electric signal having each frequency of a sum and a difference between the first frequency and the second frequency is generated at the second electrode, and the filtering means is generated at the second electrode by the transistor. Filtering an electric signal having the sum frequency or an electric signal having the difference frequency from the electric signal having the sum and difference frequencies of the first frequency and the second frequency. And
【0009】[0009]
【0010】本発明に係る請求項2記載の光マイクロ波
周波数変換回路は、第1の電極と第2の電極を有し非線
形特性を有する第1のトランジスタと、第3の電極と第
4の電極を有し、上記第1のトランジスタの非線形特性
と実質的に同一である非線形特性を有する第2のトラン
ジスタと、入力される第1の周波数を有する第1の電気
信号を互いにπ/2の位相差を有するように2分配する
第1の分配手段と、上記第1の分配手段によって2分配
された一方の第1の電気信号を第1の光信号に電気・光
変換する第1の変換手段と、上記第1の変換手段によっ
て電気・光変換された第1の光信号を上記第1のトラン
ジスタの能動領域に照射する第1の光学手段と、上記第
2の分配手段によって2分配された他方の第1の電気信
号を第2の光信号に電気・光変換する第2の変換手段
と、上記第2の変換手段によって電気・光変換された第
2の光信号を上記第2のトランジスタの能動領域に照射
する第2の光学手段と、上記第1の周波数と異なる第2
の周波数を有し入力される第2の電気信号を互いに同相
となるように2分配して、分配後の一方の電気信号を上
記第1のトランジスタの上記第1の電極に出力するとと
もに、分配後の他方の電気信号を上記第2のトランジス
タの上記第3の電極に出力する第2の分配手段とを備
え、上記第1のトランジスタは、上記照射された第1の
光信号を第3の電気信号に光・電気変換し、上記第3の
電気信号と、上記第2の分配手段から上記第1の電極に
入力される電気信号とを上記非線形特性を用いて混合し
て第1の混合信号を出力し、上記第2のトランジスタ
は、上記照射された第2の光信号を第4の電気信号に光
・電気変換し、上記第4の電気信号と、上記第2の分配
手段から上記第3の電極に入力される電気信号とを上記
非線形特性を用いて混合して第2の混合信号を出力し、
さらに、上記第1と第2の混合信号を合成して、上記第
1の周波数と上記第2の周波数との和の周波数を有する
電気信号を出力するとともに、上記第1の周波数と上記
第2の周波数との差の周波数を有する電気信号を出力す
るハイブリッド回路を備えたことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical microwave frequency conversion circuit comprising: a first transistor having a first electrode and a second electrode and having non-linear characteristics; a third transistor and a fourth electrode; A second transistor having an electrode and having a non-linear characteristic substantially the same as the non-linear characteristic of the first transistor; First distributing means for splitting into two so as to have a phase difference, and first conversion for electro-optically converting one of the first electric signals split into two by the first distributing means into a first optical signal. Means for irradiating an active area of the first transistor with a first optical signal which has been subjected to electrical / optical conversion by the first converting means; The other first electrical signal into a second optical signal A second conversion unit for performing electrical-to-optical conversion, a second optical unit for irradiating the second optical signal electrical-to-optically converted by the second conversion unit to an active region of the second transistor, A second frequency different from the first frequency
The input second electric signal having the frequency of 2 is divided into two so as to be in phase with each other, one of the divided electric signals is output to the first electrode of the first transistor, and Second distribution means for outputting the other electrical signal to the third electrode of the second transistor, wherein the first transistor transmits the irradiated first optical signal to a third electrode. Optical-to-electrical conversion into an electric signal, and mixing the third electric signal and the electric signal input to the first electrode from the second distribution means using the non-linear characteristic to form a first mixing The second transistor converts the irradiated second optical signal into a fourth electric signal, and outputs the fourth electric signal and the second electric signal from the second distribution unit. The electric signal input to the third electrode is mixed using the above-mentioned nonlinear characteristic. The second mixed signal and outputs the,
Further, the first and second mixed signals are combined to output an electric signal having a frequency equal to the sum of the first and second frequencies, and the first and second mixed signals are combined. And a hybrid circuit for outputting an electric signal having a frequency different from the frequency of the electric signal.
【0011】本発明に係る請求項3記載の光マイクロ波
混合回路は、第1の電極と第2の電極を有し非線形特性
を有する第1のトランジスタと、第3の電極と第4の電
極を有し、上記第1のトランジスタの非線形特性と実質
的に同一である非線形特性を有する第2のトランジスタ
と、入力される第1の周波数を有する第1の電気信号を
互いに逆相で2分配する第1の分配手段と、上記第1の
分配手段によって2分配された一方の第1の電気信号を
第1の光信号に電気・光変換する第1の変換手段と、上
記第1の変換手段によって電気・光変換された第1の光
信号を上記第1のトランジスタの能動領域に照射する第
1の光学手段と、上記第2の分配手段によって2分配さ
れた他方の第1の電気信号を第2の光信号に電気・光変
換する第2の変換手段と、上記第2の変換手段によって
電気・光変換された第2の光信号を上記第2のトランジ
スタの能動領域に照射する第2の光学手段と、上記第1
の周波数と異なる第2の周波数を有し入力される第2の
電気信号を互いに所定の第1の位相差で2分配して、分
配後の一方の電気信号を上記第1のトランジスタの上記
第1の電極に出力するとともに、分配後の他方の電気信
号を上記第2のトランジスタの上記第3の電極に出力す
る第2の分配手段とを備え、上記第1のトランジスタ
は、上記照射された第1の光信号を第3の電気信号に光
・電気変換し、上記第3の電気信号と、上記第2の分配
手段から上記第1の電極に入力される電気信号とを上記
非線形特性を用いて混合して第1の混合信号を出力し、
上記第2のトランジスタは、上記照射された第2の光信
号を第4の電気信号に光・電気変換し、上記第4の電気
信号と、上記第2の分配手段から上記第3の電極に入力
される電気信号とを上記非線形特性を用いて混合して第
2の混合信号を出力し、さらに、上記第1と第2の混合
信号を互いに所定の第2の位相差で合成して、上記第2
の電気信号を相殺して、上記第1の周波数と上記第2の
周波数との和と差の各周波数を有する電気信号を出力す
る合成手段とを備えたことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical microwave mixing circuit comprising: a first transistor having a first electrode and a second electrode and having non-linear characteristics; a third electrode and a fourth electrode; A second transistor having non-linear characteristics substantially the same as the non-linear characteristics of the first transistor, and an input first electric signal having a first frequency being distributed in two phases in opposite phases to each other. First distributing means for converting the first electric signal, which has been divided into two by the first distributing means, into a first optical signal, and a first converting means; First optical means for irradiating an active area of the first transistor with a first optical signal which has been electro-optically converted by the means, and the other first electric signal divided into two by the second distribution means Conversion for converting the optical signal into a second optical signal A stage, and a second optical means for irradiating a second optical signal converted electric-light by the second converting means into the active region of the second transistor, the first
The input second electric signal having a second frequency different from the input frequency is divided into two by a predetermined first phase difference, and one of the divided electric signals is divided by the first transistor of the first transistor. A second distribution means for outputting the other electric signal after the distribution to the third electrode of the second transistor while outputting the other electric signal to the first electrode, wherein the first transistor emits the electric signal. The first optical signal is optically / electrically converted into a third electric signal, and the third electric signal and the electric signal input from the second distribution means to the first electrode are converted into the non-linear characteristic. Output a first mixed signal by mixing using
The second transistor optically / electrically converts the irradiated second optical signal into a fourth electric signal, and transmits the fourth electric signal to the third electrode from the second distribution unit. The input electric signal is mixed using the non-linear characteristic to output a second mixed signal, and further, the first and second mixed signals are combined with each other with a predetermined second phase difference, The second
And a synthesizing unit for outputting an electric signal having a sum and a difference between the first frequency and the second frequency.
【0012】また、請求項4記載の光マイクロ波混合回
路は、請求項3記載の光マイクロ波混合回路において、
上記第1の位相差はπであり、上記第2の位相差は0で
あることを特徴とする。The optical microwave mixing circuit according to claim 4 is the optical microwave mixing circuit according to claim 3,
The first phase difference is π, and the second phase difference is zero.
【0013】さらに、請求項5記載の光マイクロ波混合
回路は、請求項3記載の光マイクロ波混合回路におい
て、上記第1の位相差は0であり、上記第2の位相差は
πであることを特徴とする。Further, in the optical microwave mixing circuit according to a fifth aspect, in the optical microwave mixing circuit according to the third aspect, the first phase difference is 0 and the second phase difference is π. It is characterized by the following.
【0014】またさらに、請求項6記載の光マイクロ波
周波数変換回路は、請求項3、4又は5記載の光マイク
ロ波混合回路と、上記合成手段から出力される上記第1
の周波数と上記第2の周波数との和と差の各周波数を有
する電気信号から、上記和の周波数を有する電気信号又
は上記差の周波数を有する電気信号をろ波するろ波手段
とを備えたことを特徴とする。Furthermore, the optical microwave frequency conversion circuit according to claim 6 is an optical microwave mixing circuit according to claim 3, 4 or 5, and the first microwave output from the synthesizing means.
Filtering means for filtering an electric signal having the sum frequency or an electric signal having the difference frequency from an electric signal having the sum and difference frequencies of the sum of the second frequency and the second frequency. It is characterized by the following.
【0015】[0015]
【作用】請求項1記載の光マイクロ波混合回路において
は、上記変換手段は、入力される第1の周波数を有する
第1の電気信号を光信号に電気・光変換し、上記光学手
段は、上記変換手段によって電気・光変換された光信号
を上記トランジスタの能動領域に照射する。次いで、上
記トランジスタは、上記照射された光信号を第2の電気
信号に光・電気変換し、上記第2の電気信号と、上記第
1の周波数と異なる第2の周波数を有し上記第1の電極
に入力される第3の電気信号とを上記非線形特性を用い
て混合して、上記第1の周波数と上記第2の周波数との
和と差の各周波数を有する電気信号を上記第2の電極に
発生する。従って、上記第1の周波数を有する第1の電
気信号が上記第1の周波数と上記第2の周波数との和と
差の各周波数を有する電気信号に周波数変換される。次
いで、上記光マイクロ波周波数変換回路においては、上
記ろ波手段は、上記トランジスタによって上記第2の電
極に発生される上記第1の周波数と上記第2の周波数と
の和と差の各周波数を有する電気信号から、上記和の周
波数を有する電気信号又は上記差の周波数を有する電気
信号をろ波する。In the optical / microwave mixing circuit according to the first aspect, the converting means converts the input first electric signal having the first frequency into an optical signal by optical / optical conversion. The optical signal that has been subjected to the electrical / optical conversion by the conversion means is applied to the active region of the transistor. Next, the transistor optically / electrically converts the irradiated optical signal into a second electric signal, and has the second electric signal and the first frequency having a second frequency different from the first frequency. The third electric signal input to the first electrode and the third electric signal are mixed using the non-linear characteristic, and the electric signal having each frequency of the sum and the difference between the first frequency and the second frequency is converted to the second electric signal. Occurs on the electrodes. Therefore, the first electric signal having the first frequency is frequency-converted into an electric signal having each frequency of the sum and difference of the first frequency and the second frequency. Next, in the optical microwave frequency conversion circuit, the filtering means converts each frequency of the sum and difference of the first frequency and the second frequency generated at the second electrode by the transistor. The electric signal having the frequency of the sum or the electric signal having the frequency of the difference is filtered from the electric signal.
【0016】[0016]
【0017】請求項2記載の光マイクロ波周波数変換回
路においては、上記第1の分配手段は、入力される第1
の周波数を有する第1の電気信号を互いにπ/2の位相
差を有するように2分配し、上記第1の変換手段は、上
記第1の分配手段によって2分配された一方の第1の電
気信号を第1の光信号に電気・光変換し、上記第1の光
学手段は、上記第1の変換手段によって電気・光変換さ
れた第1の光信号を上記第1のトランジスタの能動領域
に照射する。一方、上記第2の変換手段は、上記第2の
分配手段によって2分配された他方の第1の電気信号を
第2の光信号に電気・光変換し、上記第2の光学手段
は、上記第2の変換手段によって電気・光変換された第
2の光信号を上記第2のトランジスタの能動領域に照射
する。次いで、上記第2の分配手段は、上記第1の周波
数と異なる第2の周波数を有し入力される第2の電気信
号を互いに同相となるように2分配して、分配後の一方
の電気信号を上記第1のトランジスタの上記第1の電極
に出力するとともに、分配後の他方の電気信号を上記第
2のトランジスタの上記第3の電極に出力する。さら
に、上記第1のトランジスタは、上記照射された第1の
光信号を第3の電気信号に光・電気変換し、上記第3の
電気信号と、上記第2の分配手段から上記第1の電極に
入力される電気信号とを上記非線形特性を用いて混合し
て第1の混合信号を出力し、一方、上記第2のトランジ
スタは、上記照射された第2の光信号を第4の電気信号
に光・電気変換し、上記第4の電気信号と、上記第2の
分配手段から上記第3の電極に入力される電気信号とを
上記非線形特性を用いて混合して第2の混合信号を出力
する。さらに、上記ハイブリッド回路は、上記第1と第
2の混合信号を合成して、上記第1の周波数と上記第2
の周波数との和の周波数を有する電気信号を出力すると
ともに、上記第1の周波数と上記第2の周波数との差の
周波数を有する電気信号を出力する。従って、上記第1
の周波数を有する第1の電気信号が、上記第1の周波数
と上記第2の周波数との和と差の各周波数を有する電気
信号に周波数変換される。In the optical microwave frequency conversion circuit according to the present invention, the first distribution means may receive the first input signal.
Are divided into two such that the first electric signals have a phase difference of π / 2 from each other, and the first conversion means converts one of the first electric signals divided into two by the first distribution means. The first optical means converts the signal into a first optical signal, and the first optical means converts the first optical signal, which has been electro-optically converted by the first converting means, into an active area of the first transistor. Irradiate. On the other hand, the second converter converts the other first electric signal, which has been divided into two by the second distributor, into a second optical signal by electro-optical conversion. The second optical signal, which has been subjected to the electrical / optical conversion by the second conversion means, is applied to the active region of the second transistor. Next, the second distribution means divides the input second electric signals having the second frequency different from the first frequency into two so as to be in phase with each other, and distributes one of the electric signals after the distribution. A signal is output to the first electrode of the first transistor, and the other divided electric signal is output to the third electrode of the second transistor. Further, the first transistor optically / electrically converts the irradiated first optical signal into a third electric signal, and outputs the third electric signal and the first electric signal from the second distribution unit. The electric signal input to the electrode is mixed using the nonlinear characteristic to output a first mixed signal, while the second transistor converts the irradiated second optical signal into a fourth electric signal. The optical signal is converted into a signal, and the fourth electric signal is mixed with the electric signal input to the third electrode from the second distribution means by using the non-linear characteristic to form a second mixed signal. Is output. Further, the hybrid circuit combines the first and second mixed signals to generate the first frequency and the second mixed signal.
And an electric signal having a frequency equal to the difference between the first frequency and the second frequency is output. Therefore, the first
Is converted into an electric signal having each of the sum and the difference between the first frequency and the second frequency.
【0018】請求項3記載の光マイクロ波混合回路にお
いては、上記第1の分配手段は、入力される第1の周波
数を有する第1の電気信号を互いに逆相で2分配し、上
記第1の変換手段は、上記第1の分配手段によって2分
配された一方の第1の電気信号を第1の光信号に電気・
光変換し、上記第1の光学手段は、上記第1の変換手段
によって電気・光変換された第1の光信号を上記第1の
トランジスタの能動領域に照射する。一方、上記第2の
変換手段は、上記第2の分配手段によって2分配された
他方の第1の電気信号を第2の光信号に電気・光変換
し、上記第2の光学手段は、上記第2の変換手段によっ
て電気・光変換された第2の光信号を上記第2のトラン
ジスタの能動領域に照射する。次いで、上記第2の分配
手段は、上記第1の周波数と異なる第2の周波数を有し
入力される第2の電気信号を互いに所定の第1の位相差
で2分配して、分配後の一方の電気信号を上記第1のト
ランジスタの上記第1の電極に出力するとともに、分配
後の他方の電気信号を上記第2のトランジスタの上記第
3の電極に出力する。さらに、上記第1のトランジスタ
は、上記照射された第1の光信号を第3の電気信号に光
・電気変換し、上記第3の電気信号と、上記第2の分配
手段から上記第1の電極に入力される電気信号とを上記
非線形特性を用いて混合して第1の混合信号を出力し、
一方、上記第2のトランジスタは、上記照射された第2
の光信号を第4の電気信号に光・電気変換し、上記第4
の電気信号と、上記第2の分配手段から上記第3の電極
に入力される電気信号とを上記非線形特性を用いて混合
して第2の混合信号を出力する。さらに、上記合成手段
は、上記第1と第2の混合信号を互いに所定の第2の位
相差で合成して、上記第2の電気信号を相殺して、上記
第1の周波数と上記第2の周波数との和と差の各周波数
を有する電気信号を出力する。従って、上記第1の周波
数を有する第1の電気信号が、上記第1の周波数と上記
第2の周波数との和と差の各周波数を有する電気信号に
周波数変換される。According to a third aspect of the present invention, in the optical / microwave mixing circuit, the first distribution means distributes the input first electric signal having the first frequency into two opposite phases to each other, and Conversion means converts one of the first electric signals divided into two by the first distribution means into a first optical signal.
The first optical means performs light conversion, and irradiates the first optical signal, which has been electro-optically converted by the first conversion means, to the active region of the first transistor. On the other hand, the second converter converts the other first electric signal, which has been divided into two by the second distributor, into a second optical signal by electro-optical conversion. The second optical signal, which has been subjected to the electrical / optical conversion by the second conversion means, is applied to the active region of the second transistor. Next, the second distribution means distributes the input second electric signals having a second frequency different from the first frequency into two with a predetermined first phase difference from each other, and One electric signal is outputted to the first electrode of the first transistor, and the other electric signal after the distribution is outputted to the third electrode of the second transistor. Further, the first transistor optically / electrically converts the irradiated first optical signal into a third electric signal, and outputs the third electric signal and the first electric signal from the second distribution unit. Mixing the electric signal input to the electrode with the above-mentioned nonlinear characteristic to output a first mixed signal;
On the other hand, the second transistor is provided with the illuminated second transistor.
The optical signal is optically / electrically converted into a fourth electric signal,
And the electric signal input from the second distribution means to the third electrode by using the non-linear characteristic to output a second mixed signal. Further, the synthesizing means synthesizes the first and second mixed signals with a predetermined second phase difference, cancels the second electric signal, and cancels the first frequency and the second frequency. An electric signal having each frequency of the sum and the difference with the frequency is output. Therefore, the first electric signal having the first frequency is frequency-converted to an electric signal having each frequency of the sum and difference of the first frequency and the second frequency.
【0019】また、請求項4記載の光マイクロ波混合回
路においては、請求項3記載の光マイクロ波混合回路に
おいて、好ましくは、上記第1の位相差はπであり、上
記第2の位相差は0である。According to a fourth aspect of the present invention, the first phase difference is π, and the second phase difference is preferably π. Is 0.
【0020】さらに、請求項5記載の光マイクロ波混合
回路においては、請求項3記載の光マイクロ波混合回路
において、好ましくは、上記第1の位相差は0であり、
上記第2の位相差はπである。Further, in the optical microwave mixing circuit according to claim 5, in the optical microwave mixing circuit according to claim 3, preferably, the first phase difference is zero,
The second phase difference is π.
【0021】またさらに、請求項6記載の光マイクロ波
周波数変換回路においては、上記ろ波手段は、上記合成
手段から出力される上記第1の周波数と上記第2の周波
数との和と差の各周波数を有する電気信号から、上記和
の周波数を有する電気信号又は上記差の周波数を有する
電気信号をろ波する。Further, in the optical microwave frequency conversion circuit according to the present invention, the filtering means may include a difference between a sum of the first frequency and the second frequency output from the synthesizing means. An electric signal having the sum frequency or an electric signal having the difference frequency is filtered from the electric signals having the respective frequencies.
【0022】[0022]
【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る実施例に
ついて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0023】<第1の実施例>図1は本発明に係る第1
の実施例である光マイクロ波周波数変換回路を示す回路
図である。<First Embodiment> FIG. 1 shows a first embodiment according to the present invention.
It is a circuit diagram which shows the optical microwave frequency conversion circuit which is an Example of FIG.
【0024】この第1の実施例の光マイクロ波周波数変
換回路は、周波数fIFの中間周波信号をレーザダイオー
ド1によって電光変換して変換後の光信号を光ファイバ
ケーブル2及び光学レンズ3を介して、電界効果トラン
ジスタ(以下、FETという。)TR1の能動領域5に
照射して、FETTR1によって光電変換して変換後の
電気信号を得る一方、周波数fLO(>fIF)の局部発振
信号を上記FETTR1のゲート電極Gに入力し、当該
FETTR1の入出力の非線形特性により上記変換後の
電気信号と上記局部発振信号とを混合して混合後の電気
信号をπ型帯域除去フィルタ20に入力し、周波数fLO
−fIFの電気信号を除去することによって周波数fRF=
fLO−fIFの高周波信号をろ波して高周波信号出力端子
T3を介して出力することを特徴としている。The optical microwave frequency conversion circuit of the first embodiment converts the intermediate frequency signal of the frequency f IF into light and light by the laser diode 1 and converts the converted light signal through the optical fiber cable 2 and the optical lens 3. Then, the active region 5 of the field effect transistor (hereinafter referred to as FET) TR1 is irradiated, and the electric signal is converted by the photoelectric conversion by the FET TR1 to obtain the converted electric signal, while the local oscillation signal of the frequency f LO (> f IF ) is obtained. The electric signal is input to the gate electrode G of the FET TR1, the converted electric signal is mixed with the local oscillation signal by the input / output nonlinear characteristics of the FET TR1, and the mixed electric signal is input to the π-type band elimination filter 20. , Frequency f LO
By removing the electrical signal at −f IF, the frequency f RF =
It is characterized in that a high-frequency signal of f LO −f IF is filtered and output via a high-frequency signal output terminal T3.
【0025】図1において、周波数fIFの中間周波信号
は中間周波信号入力端子T1を介して電光変換器である
レーザダイオード1に入力され、レーザダイオード1は
入力される中間周波信号を電光変換して、すなわち光信
号を当該中間周波信号で強度変調して変換後の光信号を
光ファイバケーブル2及び例えば凸レンズなどの光学レ
ンズ3を介して、図2に示すようにソース接地のFET
TR1のゲート電極G付近の能動領域5に入射させる。
ここで、FETTR1において、Siなどの不純物を所
定のドープ量で、ソース電極Sとドレイン電極Dとの間
であってゲート電極Gの下側のGaAs基板4内に能動
領域(活性領域)5が形成され、光ファイバケーブル2
から光学レンズ3を介して入射する光信号は、所定のス
ポットビームで上記能動領域5に照射される。また、F
ETTR1は、光電変換機能を有するとともに、ゲート
電極Gとドレイン電極D間で入出力の非線形特性を有す
る。ここで、FETTR1は、好ましくはショットキー
型FET(MESFET)又は高電子移動トランジスタ
(HEMT)を用いる。[0025] In FIG 1, an intermediate frequency signal of frequency f IF is input via the intermediate frequency signal input terminal T1 to the laser diode 1 is a lightning transducer, laser diode 1 is an intermediate frequency signal which is input to electrical-optical In other words, as shown in FIG. 2, a grounded source FET is transmitted through an optical fiber cable 2 and an optical lens 3 such as a convex lens to convert the optical signal after intensity-modulating the optical signal with the intermediate frequency signal.
The light is incident on the active region 5 near the gate electrode G of TR1.
Here, in the FETTR1, an active region (active region) 5 is formed in the GaAs substrate 4 between the source electrode S and the drain electrode D and below the gate electrode G with a predetermined doping amount of an impurity such as Si. Formed optical fiber cable 2
An optical signal incident through the optical lens 3 is applied to the active area 5 with a predetermined spot beam. Also, F
The ETTR 1 has a photoelectric conversion function and has input / output nonlinear characteristics between the gate electrode G and the drain electrode D. Here, the FET TR1 preferably uses a Schottky FET (MESFET) or a high electron transfer transistor (HEMT).
【0026】局部発振信号入力端子T2は並列スタブ用
伝送線路11を介して接地されるとともに、インピーダ
ンス変換用伝送線路12を介してFETTR1のゲート
電極Gに接続される。さらに、FETTR1のドレイン
電極Dはインピーダンス変換用伝送線路13を介して、
一端が接地された並列スタブ用伝送線路14の他端及び
π型帯域除去フィルタ20の入力端に接続される。帯域
除去フィルタ20は、MIMキャパシタ21と、各一端
が接地された伝送線路22,23とから構成され、周波
数fLO+fIF未満であって周波数fLO−fIFを超える所
定のカットオフ周波数を有する。ここで、帯域除去フィ
ルタ20の入力端は、伝送線路の22の他端、MIMキ
ャパシタ21、及び伝送線路23の他端を介して高周波
信号出力端子T3に接続される。The local oscillation signal input terminal T2 is grounded via the parallel stub transmission line 11, and is connected to the gate electrode G of the FET TR1 via the impedance conversion transmission line 12. Further, the drain electrode D of the FET TR1 is connected via the impedance conversion transmission line 13,
One end is connected to the other end of the parallel stub transmission line 14 grounded and the input end of the π-type band elimination filter 20. The band elimination filter 20 includes an MIM capacitor 21 and transmission lines 22 and 23 each having one end grounded. The band elimination filter 20 has a predetermined cutoff frequency that is lower than the frequency f LO + f IF and higher than the frequency f LO −f IF. Have. Here, the input end of the band elimination filter 20 is connected to the high-frequency signal output terminal T3 via the other end of the transmission line 22, the MIM capacitor 21, and the other end of the transmission line 23.
【0027】以上のように構成された光マイクロ波周波
数変換回路において、入力端子T1に入力された情報信
号を含む中間周波信号で強度変調された光信号はFET
TR1の能動領域5に照射される一方、入力端子T2を
介して入力された局部発振信号はFETTR1のゲート
電極Gに入力される。ここで、FETTR1は入射する
光信号を、中間周波信号に比例する電気信号に光電変換
するとともに、当該光電変換後の電気信号と上記局部発
振信号とを、その入出力の非線形特性を用いて混合し、
例えば周波数fLO±fIFの成分を含む混合後の電気信号
を帯域除去フィルタ20に出力する。帯域除去フィルタ
20は周波数fLO−fIFの電気信号を除去することによ
って周波数fRF=fLO+fIFの高周波信号をろ波して高
周波信号出力端子T3を介して出力する。従って、周波
数fIFの中間周波信号が周波数fRF=fLO+fIFの高周
波信号に周波数変換される。In the optical microwave frequency conversion circuit configured as described above, the optical signal intensity-modulated by the intermediate frequency signal including the information signal input to the input terminal T1 is an FET.
The local oscillation signal input through the input terminal T2 is applied to the gate electrode G of the FET TR1 while being applied to the active region 5 of the transistor TR1. Here, the FET TR1 photoelectrically converts the incident optical signal into an electric signal proportional to the intermediate frequency signal, and mixes the electric signal after the photoelectric conversion with the local oscillation signal by using its input / output nonlinear characteristics. And
For example, the mixed electric signal including the component of the frequency f LO ± f IF is output to the band elimination filter 20. The band elimination filter 20 filters out the high frequency signal of the frequency f RF = f LO + f IF by removing the electric signal of the frequency f LO −f IF and outputs the filtered signal through the high frequency signal output terminal T3. Therefore, the intermediate frequency signal of frequency f IF is a frequency converted into a frequency f RF = f LO + f IF of the high-frequency signal.
【0028】図3は、FETTR1をHEMTで構成
し、中間周波信号で変調された光信号と局部発振信号と
をHEMTに入力して上側波帯信号と下側波帯信号を検
出した場合、並びに比較のため中間周波信号で変調され
た光信号のみをHEMTに入力して直接検波信号を検出
した場合における出力信号の検出レベルの周波数特性を
示すグラフである。当該実験においては、以下のような
デバイスを用いかつ以下のように設定している。 (a)FET:オンウエハ状態の入出力用コプレーナ線
路付きn型AlGaAs/InGaAsで構成されるH
EMT(ゲート長さLg=0.25μm,ゲート幅Wg
=100μm) (b)レーザダイオード1:オーテル(Ortel)社
製3210C型レーザダイオード(発振光波長λ=0.
85μm,3dB帯域=10GHzまで) (c)中間周波数fIF=0.4GHz (d)レーザダイオード1への中間周波信号の入力レベ
ル=10dBm (e)FETTR1のゲート電極Gへの局部発振信号の
入力レベル=−4dBmFIG. 3 shows a case where the FET TR1 is composed of a HEMT, an optical signal modulated with an intermediate frequency signal and a local oscillation signal are inputted to the HEMT, and an upper sideband signal and a lower sideband signal are detected. 7 is a graph illustrating frequency characteristics of a detection level of an output signal when only an optical signal modulated by an intermediate frequency signal is input to a HEMT for direct detection. In the experiment, the following devices were used and set as follows. (A) FET: H composed of n-type AlGaAs / InGaAs with an input / output coplanar line in an on-wafer state
EMT (gate length Lg = 0.25 μm, gate width Wg
= 100 μm) (b) Laser diode 1: 3210C laser diode manufactured by Ortel (oscillation light wavelength λ = 0.
(C) Intermediate frequency f IF = 0.4 GHz (d) Input level of intermediate frequency signal to laser diode 1 = 10 dBm (e) Input of local oscillation signal to gate electrode G of FET TR1 Level = -4dBm
【0029】図3から明らかなように、直接検波信号の
周波数特性は、5GHzまで単調に減少し、8GHzま
で平坦であり、それ以上の周波数で再び減少している。
一方、光・マイクロ波周波数混合によって得られた上側
波帯信号と下側波帯信号の周波数特性は20GHzまで
平担であり、4GHz以上で直接検波信号に比較して検
出レベルが改善されていることがわかる。従って、上述
した従来例のフォトダイオードPDを用いた光マイクロ
波混合回路と同様に、光マイクロ波混合回路として動作
し、デバイスが有する帯域以上の信号の伝送が可能であ
ることが確認された。As is apparent from FIG. 3, the frequency characteristic of the direct detection signal monotonically decreases to 5 GHz, is flat to 8 GHz, and decreases again at frequencies higher than that.
On the other hand, the frequency characteristics of the upper sideband signal and the lower sideband signal obtained by optical / microwave frequency mixing are flat up to 20 GHz, and the detection level is improved at 4 GHz or higher as compared with the direct detection signal. You can see that. Therefore, it was confirmed that the device operates as an optical microwave mixing circuit similarly to the optical microwave mixing circuit using the photodiode PD of the above-described conventional example, and is capable of transmitting a signal having a bandwidth equal to or greater than the band of the device.
【0030】以上の第1の実施例においては、2端子の
フォトダイオードPDを用いず、3端子のFETを用い
ているので、従来例のようにサーキュレータ90などの
分離回路を必要とせず、周辺回路とともにMMIC化す
ることができ、当該周波数変換回路を小型化することが
できる。In the first embodiment described above, since a two-terminal photodiode PD is not used and a three-terminal FET is used, a separation circuit such as a circulator 90 is not required unlike the conventional example. The MMIC can be formed together with the circuit, and the frequency conversion circuit can be downsized.
【0031】以上の第1の実施例において、伝送線路1
1乃至14,22,23を用いているが、これに限ら
ず、スパイラルインダクタ、メアンダインダクタ、又は
MIMキャパシタなどの集中定数素子を用いて構成して
もよい。In the first embodiment, the transmission line 1
Although 1 to 14, 22, and 23 are used, the configuration is not limited thereto, and a lumped constant element such as a spiral inductor, a meander inductor, or an MIM capacitor may be used.
【0032】<第2の実施例>図4は本発明に係る第2
の実施例である光マイクロ波周波数変換回路を示す回路
図である。<Second Embodiment> FIG. 4 shows a second embodiment according to the present invention.
It is a circuit diagram which shows the optical microwave frequency conversion circuit which is an Example of FIG.
【0033】第2の実施例の光マイクロ波周波数変換回
路は、周波数fIFの中間周波信号を互いに位相差π/2
を有するように分配して、分配後の各中間周波信号をそ
れぞれレーザダイオード1a,1bによって電光変換し
て変換後の各光信号をそれぞれ光ファイバケーブル2
a,2b、光増幅器6a,6b及び光学レンズ3a,3
bを介して、FETTR11,TR12の各能動領域に
照射して、FETTR1,TR12によって光電変換し
て変換後の各電気信号を得る一方、周波数fLO(>
fIF)の局部発振信号を同相分配して上記FETTR1
1,TR12の各ゲート電極G1,G2に入力し、当該
FETTR11,TR12の入出力の非線形特性により
上記変換後の電気信号と上記局部発振信号とを混合して
混合後の各電気信号を、π/2ハイブリッド回路50に
入力して混合することによって、周波数fUP=fLO+f
IFの上側波帯信号と周波数fLW=fLO−fIFの下側波帯
信号とをそれぞれ各出力端子T4,T5を介して出力す
ることを特徴としている。The optical microwave frequency conversion circuit of the second embodiment converts an intermediate frequency signal having a frequency f IF into a phase difference of π / 2.
And the converted intermediate frequency signals are electro-optically converted by the laser diodes 1a and 1b, respectively, and the converted optical signals are converted into optical fiber cables 2 respectively.
a, 2b, optical amplifiers 6a, 6b and optical lenses 3a, 3
b, the active regions of the FETs TR11 and TR12 are irradiated, and the electric signals are converted by the FETs TR1 and TR12 to obtain converted electric signals, while the frequency f LO (>
f IF ) and distributes the local oscillation signal in-phase to the FET TR1.
1 and TR12, the converted electric signal and the local oscillation signal are mixed according to the non-linear characteristics of the input and output of the FETs TR11 and TR12. The frequency f UP = f LO + f
It is characterized in that the upper sideband signal of IF and the lower sideband signal of frequency f LW = f LO −f IF are output via output terminals T4 and T5, respectively.
【0034】図4において、周波数fIFの中間周波信号
は中間周波信号入力端子T1を介して同相分配器30に
入力されて同相分配され、分配後の一方の中間周波信号
はレーザダイオード1aに出力されるとともに、分配後
の他方の中間周波信号はπ/2移相器31を介してレー
ザダイオード1bに出力される。レーザダイオード1a
は入力される中間周波信号を電光変換して、すなわち光
信号を当該中間周波信号で強度変調して変換後の光信号
を光ファイバケーブル2a、光増幅器6a及び光学レン
ズ3aを介して、ソース接地のFETTR11のゲート
電極G1付近の能動領域に入射させる。一方、レーザダ
イオード1bは入力される中間周波信号を電光変換し
て、変換後の光信号を光ファイバケーブル2b、光増幅
器6b及び光学レンズ3bを介して、ソース接地のFE
TTR12のゲート電極G2付近の能動領域に入射させ
る。ここで、FETTR11の能動領域に入射する光信
号に含まれる中間周波信号と、FETTR12の能動領
域に入射する光信号に含まれる中間周波信号との位相差
がπ/2となるように各線路長が調整されて設定され、
また、好ましくは、上記各光信号に含まれる各中間周波
信号の振幅が同一となるように各回路が調整される。In FIG. 4, an intermediate frequency signal having a frequency f IF is input to an in-phase distributor 30 via an intermediate frequency signal input terminal T1 and distributed in phase, and one of the divided intermediate frequency signals is output to a laser diode 1a. At the same time, the other intermediate frequency signal after the distribution is output to the laser diode 1b via the π / 2 phase shifter 31. Laser diode 1a
Converts the input intermediate frequency signal into light-to-light, that is, modulates the intensity of the optical signal with the intermediate frequency signal and grounds the converted optical signal via the optical fiber cable 2a, the optical amplifier 6a, and the optical lens 3a. In the active region near the gate electrode G1 of the FET TR11. On the other hand, the laser diode 1b electro-optically converts the input intermediate frequency signal, and converts the converted optical signal via the optical fiber cable 2b, the optical amplifier 6b, and the optical lens 3b to the FE of the source ground.
The light is incident on an active region near the gate electrode G2 of the TTR12. Here, each line length is set such that the phase difference between the intermediate frequency signal included in the optical signal incident on the active region of the FET TR11 and the intermediate frequency signal included in the optical signal incident on the active region of the FET TR12 becomes π / 2. Is adjusted and set,
Preferably, each circuit is adjusted such that the amplitude of each intermediate frequency signal included in each optical signal is the same.
【0035】周波数fLOの局部発振信号は、2個の伝送
線路41,42と吸収抵抗R1とから構成されたウィル
キンソン型電力分配回路にてなる同相分配回路40によ
って同相分配され、分配後の一方の局部発振信号がFE
TTR11のゲート電極G1に入力されるとともに、他
方の局部発振信号がFETTR12のゲート電極G2に
入力される。ここで、各FETTR11,TR12は、
それぞれ光電変換機能を有するとともに、互いに実質的
に同一の入出力の非線形特性を有する。The local oscillation signal having the frequency f LO is distributed in-phase by an in-phase distribution circuit 40 composed of a Wilkinson-type power distribution circuit composed of two transmission lines 41 and 42 and an absorption resistor R1, and one of the divided signals is distributed. Local oscillation signal is FE
While being input to the gate electrode G1 of the TTR11, the other local oscillation signal is input to the gate electrode G2 of the FETTR12. Here, each of the FETs TR11 and TR12 is
Each of them has a photoelectric conversion function, and has substantially the same input / output nonlinear characteristics as each other.
【0036】さらに、FETTR11のドレイン電極D
1から出力される電気信号は、ブランチライン型π/2
ハイブリッド回路50の第1の入力端子に入力され、F
ETTR12のドレイン電極D2から出力される電気信
号は、ハイブリッド回路50の第2の入力端子に入力さ
れる。ここで、π/2ハイブリッド回路50はそれぞれ
1/2波長の4個の伝送線路51,52,53,54が
リング上に接続されて構成され、伝送線路51の両端に
第1と第2の入力端子が接続され、伝送線路54の両端
に第1と第2の出力端子が接続される。π/2ハイブリ
ッド回路50の第1の出力端子は上側波帯出力端子T4
に接続され、π/2ハイブリッド回路50の第2の出力
端子は下側波帯出力端子T5に接続される。Further, the drain electrode D of the FET TR11
1 is a branch line type π / 2
Input to the first input terminal of the hybrid circuit 50, F
The electric signal output from the drain electrode D2 of the ETTR 12 is input to a second input terminal of the hybrid circuit 50. Here, the π / 2 hybrid circuit 50 is configured by connecting four transmission lines 51, 52, 53, and 54 each having a half wavelength on a ring, and the first and second transmission lines 51 are provided at both ends of the transmission line 51. An input terminal is connected, and first and second output terminals are connected to both ends of the transmission line. The first output terminal of the π / 2 hybrid circuit 50 is an upper sideband output terminal T4.
And the second output terminal of the π / 2 hybrid circuit 50 is connected to the lower sideband output terminal T5.
【0037】以上のように構成された第2の実施例の光
マイクロ波周波数変換回路においては、FETTR1
1,TR12の各能動領域に各光信号が入射するとき、
各FETTR11,TR12は入射する光信号を、それ
ぞれ次の数1と数2で表される電気信号PIF1,PIF2に
光電変換する。In the optical microwave frequency conversion circuit of the second embodiment configured as described above, the FET TR1
1, when each optical signal enters each active area of TR12,
Each of the FETs TR11 and TR12 photoelectrically converts an incident optical signal into electric signals P IF1 and P IF2 represented by the following equations (1) and (2).
【0038】[0038]
【数1】PIF1=A1sin(2πfIFt)## EQU1 ## P IF1 = A 1 sin (2πf IF t)
【数2】PIF2=A1sin(2πfIFt+π/2) ここで、A1は電気信号PIF1,PIF2の振幅である。P IF2 = A 1 sin (2πf IF t + π / 2) where A 1 is the amplitude of the electric signals P IF1 and P IF2 .
【0039】また、互いに同相の周波数fLOの各局部発
振信号PLOがそれぞれ、FETTR11のゲート電極G
1と、FETTR12のゲート電極G2に入力される。
ここで、FETTR11は、上記光電変換後の電気信号
PIF1と上記局部発振信号PLOとを、その入出力の非線
形特性を用いて混合し、次の数3で示される電気信号P
mix1を出力する一方、FETTR12は、上記光電変換
後の電気信号PIF2と上記局部発振信号PLOとを、その
入出力の非線形特性を用いて混合し、次の数4で表され
る電気信号Pmix2を出力する。Further, each other each local oscillation signal P LO in-phase frequency f LO is, the gate electrode G of FETTR11
1 is input to the gate electrode G2 of the FET TR12.
Here, the FET TR11 mixes the electric signal P IF1 after the photoelectric conversion and the local oscillation signal P LO by using the input / output nonlinear characteristic, and outputs the electric signal P IF expressed by the following equation (3).
While outputting mix1 , the FETTR12 mixes the photoelectrically converted electric signal P IF2 and the local oscillation signal P LO using the input / output nonlinear characteristics, and outputs the electric signal represented by the following equation 4. Output P mix2 .
【0040】[0040]
【数3】 Pmix1=A2[sin{2π(fLO+fIF)t} +sin{2π(fLO−fIF)t}]P mix1 = A 2 [sin {2π (f LO + f IF ) t} + sin {2π (f LO −f IF ) t}]
【数4】 Pmix2=A2[sin{2π(fLO+fIF)t+π/2} +sin{2π(fLO−fIF)t−π/2}] ここで、A2は電気信号Pmix1,Pmix2の振幅である。P mix2 = A 2 [sin {2π (f LO + f IF ) t + π / 2} + sin {2π (f LO −f IF ) t−π / 2}] where A 2 is the electric signal P mix1 , P mix2 .
【0041】上記混合後の電気信号Pmix1,Pmix2がπ
/2ハイブリッド回路50に入力されたとき、90度位
相合成回路であるブランチライン型π/2ハイブリッド
回路50においては、公知のように、第1と第2の入力
端子間でπ/2の位相差で合成されるとともに、第1と
第2の出力端子でπ/2の位相差で分配され、第1の入
力端子と第1の出力端子との間の位相差がπ/2とな
り、第2の入力端子と第2の出力端子との位相差がπ/
2となるように合成され、次の数5と数6でそれぞれ表
される上側波帯信号PUPと下側波帯信号PLWとを各出力
端子T4,T5において分離して取り出すことができ
る。The electric signals P mix1 and P mix2 after mixing are π
When input to the / 2 hybrid circuit 50, the branch line type π / 2 hybrid circuit 50, which is a 90-degree phase synthesizing circuit, has a position of π / 2 between the first and second input terminals, as is well known. The first and second output terminals are combined with each other with a phase difference of π / 2, and the phase difference between the first input terminal and the first output terminal is π / 2. 2 has a phase difference of π /
2 and the upper sideband signal P UP and the lower sideband signal P LW represented by the following equations (5) and (6) can be separated and extracted at the output terminals T4 and T5. .
【0042】[0042]
【数5】PUP=A3[sin{2π(fLO+fIF)t}P UP = A 3 [sin {2π (f LO + f IF ) t}
【数6】PLW=A3[sin{2π(fLO−fIF)t} ここで、A3は電気信号PUP,PLWの振幅である。P LW = A 3 [sin {2π (f LO −f IF ) t} where A 3 is the amplitude of the electric signals P UP and P LW .
【0043】従って、周波数fIFの中間周波信号を、周
波数fLO+fIFの上側波帯信号PUPと、周波数fLO−f
IFの下側波帯信号PLWとに周波数変換して分離して取り
出すことができる。[0043] Thus, the intermediate frequency signal of a frequency f IF, a frequency f LO + f IF of the upper sideband signal P UP, the frequency f LO -f
The frequency can be converted into the lower sideband signal P LW of the IF and separated and extracted.
【0044】以上のように構成された第2の実施例の光
マイクロ波周波数変換回路において、光ファイバケーブ
ル2a,2bの図4上の左側の各回路を、例えば自動車
電話網の無線制御局100に設け、光ファイバケーブル
2a,2bの図4上の右側の各回路を、無線基地局20
0に設けることによって、移動通信用光ファイバリンク
の下り回線に用いることができる。In the optical microwave frequency conversion circuit of the second embodiment configured as described above, each circuit on the left side of FIG. 4 of the optical fiber cables 2a and 2b is replaced with, for example, the radio control station 100 of the automobile telephone network. And each circuit on the right side of the optical fiber cables 2a and 2b in FIG.
By setting it to 0, it can be used for the downlink of an optical fiber link for mobile communication.
【0045】また、第2の実施例の光マイクロ波周波数
変換回路は、第1の実施例と同様に2端子のフォトダイ
オードPDを用いず、3端子のFETを用いているの
で、従来例のようにサーキュレータ90などの分離回路
を用いず、周辺回路とともにMMIC化することがで
き、当該周波数変換回路を小型化することができる。Further, the optical microwave frequency conversion circuit of the second embodiment uses a three-terminal FET instead of a two-terminal photodiode PD as in the first embodiment. As described above, the MMIC can be formed together with the peripheral circuit without using the separation circuit such as the circulator 90, and the frequency conversion circuit can be downsized.
【0046】以上の第2の実施例において光増幅器6
a,6bを用いているが、無線制御局100と無線基地
局200が近接しており、光信号の強度が十分に大きい
ときは、省略してもよい。In the second embodiment, the optical amplifier 6
Although a and 6b are used, it may be omitted when the radio control station 100 and the radio base station 200 are close to each other and the intensity of the optical signal is sufficiently large.
【0047】以上の第2の実施例において、ウィルキン
ソン型電力分配回路にてなる同相分配回路40を用いて
いるが、本発明はこれに限らず、ラットレーズ回路、も
しくはマイクロストリップ線路又はコプレーナ線路など
の伝送線路の並列分岐で構成される同相分配回路を用い
てもよい。また、ブランチライン型π/2ハイブリッド
回路50に代えて、ランゲカップラ又は分布定数結合型
方向性結合器などを用いてもよい。In the above-described second embodiment, the in-phase distribution circuit 40 composed of a Wilkinson type power distribution circuit is used. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. An in-phase distribution circuit composed of parallel branches of the transmission line may be used. Instead of the branch line π / 2 hybrid circuit 50, a Lange coupler or a distributed constant coupling type directional coupler may be used.
【0048】以上の第2の実施例において同相分配回路
40を用いているが、これに限らず、逆相分配回路を用
いてもよい。Although the in-phase distribution circuit 40 is used in the above second embodiment, the invention is not limited to this, and an anti-phase distribution circuit may be used.
【0049】<第3の実施例>図5は本発明に係る第3
の実施例である光マイクロ波周波数変換回路を示す回路
図であり、図4の第2の実施例と同様のものは同一の符
号を付している。<Third Embodiment> FIG. 5 shows a third embodiment according to the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing an optical microwave frequency conversion circuit according to an embodiment of the present invention, in which the same components as those in the second embodiment of FIG.
【0050】この第3の実施例の光マイクロ波周波数変
換回路は、図4の第2の実施例の回路と比較して異なる
ところは以下の通りである。 (a)第2の実施例の同相分配回路30とπ/2移相器
31に代えて、同相分配器47とπ移相器48とからな
る逆相分配回路46を用いる。 (b)第2の実施例の同相分配回路40に代えて、同相
分配器44とπ移相器45とからなる逆相分配回路43
を用いる。 (c)第2の実施例のπ/2ハイブリッド回路50に代
えて、同相合成回路49と上側波帯信号PUPのみを帯域
ろ波する帯域通過フィルタ(BPF)80との縦続接続
回路を用いる。ここで、帯域通過フィルタ80の出力端
が高周波信号出力端子T3に接続される。The difference between the optical microwave frequency conversion circuit of the third embodiment and the circuit of the second embodiment shown in FIG. 4 is as follows. (A) Instead of the in-phase distributor 30 and the π / 2 phase shifter 31 of the second embodiment, an anti-phase distributor 46 including an in-phase distributor 47 and a π phase shifter 48 is used. (B) Instead of the in-phase distribution circuit 40 of the second embodiment, an anti-phase distribution circuit 43 composed of an in-phase distributor 44 and a π phase shifter 45
Is used. (C) Instead of the π / 2 hybrid circuit 50 of the second embodiment, a cascade connection circuit of an in-phase synthesis circuit 49 and a band-pass filter (BPF) 80 for band-filtering only the upper sideband signal P UP is used. . Here, the output end of the band-pass filter 80 is connected to the high-frequency signal output terminal T3.
【0051】以上のように構成された第3の実施例の光
マイクロ波周波数変換回路においては、FETTR1
1,TR12の各能動領域にそれぞれ入射する各光信号
は、互いにπの位相差を有する各中間周波信号を含み、
上記FETTR11,TR12によって当該各中間周波
信号が生成される。一方、FETTR11,TR12の
各ゲート電極G1,G2に互いに逆相関係にある各局部
発振信号が入力され、これによって、各FETTR1
1,TR12において各信号が混合された後、同相合成
回路49によって同相合成される。このとき、同相合成
回路49において、局部発振信号とその奇数次高調波信
号が相殺され、同相合成回路49から、局部発振信号の
偶数次高調波信号と、周波数fLO+fIFの上側波帯信号
PUPと、周波数fLO−fIFの下側波帯信号PLWとが出力
され、帯域通過フィルタ80によって例えば周波数fLO
+fIFの上側波帯信号PUPのみが帯域ろ波されて周波数
fRFの高周波信号として出力される。従って、周波数f
LOの局部発振信号をフィルタを用いることなしに抑圧す
ることができるので、後段の回路装置の小型化を行うこ
とができる。In the optical microwave frequency conversion circuit of the third embodiment configured as described above, the FET TR1
1, each optical signal incident on each active region of TR12 includes each intermediate frequency signal having a phase difference of π from each other,
The intermediate frequency signals are generated by the FETs TR11 and TR12. On the other hand, the local oscillation signals having opposite phases to each other are input to the gate electrodes G1 and G2 of the FETs TR11 and TR12.
After the signals are mixed in TR1 and TR12, they are in-phase synthesized by the in-phase synthesizing circuit 49. At this time, the local oscillation signal and its odd-order harmonic signal are canceled in the in-phase synthesis circuit 49, and the in-phase synthesis circuit 49 outputs the even-order harmonic signal of the local oscillation signal and the upper sideband signal of the frequency f LO + f IF. P UP and the lower sideband signal P LW of the frequency f LO −f IF are output, and the band-pass filter 80 outputs, for example, the frequency f LO
Only the upper band signal P UP of + f IF is band-filtered and output as a high frequency signal of frequency f RF . Therefore, the frequency f
Since the local oscillation signal of the LO can be suppressed without using a filter, the size of the subsequent circuit device can be reduced.
【0052】当該第3の実施例の回路において、逆相分
配回路43からFETTR11,TR12を介して同相
合成回路49に至る回路を、図6の逆相分配及び同相合
成回路81によって構成できる。当該回路81は、スロ
ット線路の直列T分岐を用いた逆相分配回路と、コプレ
ーナ線路を用いた同相合成回路とから以下のように構成
される。In the circuit of the third embodiment, a circuit from the anti-phase distribution circuit 43 to the in-phase synthesis circuit 49 via the FETs TR11 and TR12 can be constituted by the anti-phase distribution and in-phase synthesis circuit 81 of FIG. The circuit 81 is configured as follows from an antiphase distribution circuit using a series T branch of a slot line and an in-phase synthesis circuit using a coplanar line.
【0053】図6に示すように、半導体基板4a上に互
いに所定間隔だけ離れて形成された2個の導体61,6
2によって入力側のスロット線路60を構成する一方、
中心導体71とその両側に所定の間隔だけ離れて形成さ
れた2個の接地導体72,73によってコプレーナ線路
70が構成される。導体61の先端がFETTR11の
ゲート電極G1に接続され、導体62の先端がFETT
R12のゲート電極G2に接続される。FETTR1
1,TR12の各ソース電極S1,S2は一体的に形成
されかつスロット線路60に向かう先端が鋭角の三角形
状部を有する。さらに、TR11のドレインD1とFE
TTR12のドレインD2はともに中心導体71に接続
される。従って、スロット線路60に入力された局部発
振信号が逆相分配されて、2個のFETTR11,TR
12の各ゲート電極G1,G2に入力された後、各FE
TTR11,TR12における上述の混合処理の後、F
ETTR11,TR12の各ドレイン電極D1,D2か
ら出力される電気信号が同相で合成されてコプレーナ線
路70に出力される。As shown in FIG. 6, two conductors 61, 6 formed at a predetermined distance from each other on a semiconductor substrate 4a.
2 constitutes the slot line 60 on the input side,
A coplanar line 70 is constituted by the center conductor 71 and two ground conductors 72 and 73 formed on both sides of the center conductor 71 with a predetermined space therebetween. The tip of the conductor 61 is connected to the gate electrode G1 of the FET TR11, and the tip of the conductor 62 is connected to the FETT.
It is connected to the gate electrode G2 of R12. FETTR1
Each of the source electrodes S1 and S2 of the TR1 and the TR12 is formed integrally and has a triangular portion having an acute angle toward the slot line 60. Further, the drain D1 of TR11 and FE
The drain D2 of the TTR 12 is connected to the center conductor 71. Therefore, the local oscillation signal input to the slot line 60 is distributed in the opposite phase, and the two FETs TR11 and TR
After input to each of the twelve gate electrodes G1 and G2, each FE
After the above-described mixing process in TTR11 and TR12, F
Electric signals output from the drain electrodes D1 and D2 of the ETTR11 and TR12 are combined in phase and output to the coplanar line 70.
【0054】以上の第3の実施例において、上側波帯信
号PUPのみをろ波する帯域通過フィルタ80を用いてい
るが、これに限らず、下側波帯信号PLWのみをろ波する
帯域通過フィルタを用いてもよい。In the third embodiment, the bandpass filter 80 for filtering only the upper sideband signal P UP is used. However, the present invention is not limited to this, and only the lower sideband signal P LW is filtered. A band pass filter may be used.
【0055】以上の第3の実施例において、逆相分配回
路43に代えて同相分配回路を用いかつ同相合成回路4
9に代えて逆相合成回路を用いてもよい。この場合、上
記第3の実施例と同様に動作する。In the third embodiment, an in-phase distribution circuit is used in place of the anti-phase distribution circuit 43 and the in-phase synthesis circuit 4
9 may be replaced with an antiphase combining circuit. In this case, the operation is similar to that of the third embodiment.
【0056】<他の実施例>以上の実施例において、光
マイクロ波混合回路と、帯域通過フィルタ、高域通過フ
ィルタ、帯域除去フィルタなどのフィルタとを組み合わ
せて光マイクロ波周波数変換回路を構成しているが、本
発明はこれに限らず、光マイクロ波混合回路単体で構成
してもよい。<Other Embodiments> In the above embodiments, an optical microwave frequency conversion circuit is configured by combining an optical microwave mixing circuit and filters such as a band-pass filter, a high-pass filter, and a band-elimination filter. However, the present invention is not limited to this, and may be configured with a single optical microwave mixing circuit.
【0057】以上の実施例において、FETTR1,T
R11,TR12を用いているが、本発明はこれに限ら
ず、これに代えてバイポーラトランジスタを用いてもよ
い。In the above embodiment, the FETs TR1, T
Although R11 and TR12 are used, the present invention is not limited to this, and a bipolar transistor may be used instead.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る請求項
1記載の光マイクロ波周波数変換回路によれば、光マイ
クロ波混合回路と、ろ波手段とを備えた光マイクロ波周
波数変換回路であって、上記光マイクロ波混合回路は、
第1の電極と第2の電極を有し非線形特性を有するトラ
ンジスタと、入力される第1の周波数を有する第1の電
気信号を光信号に電気・光変換する変換手段と、上記変
換手段によって電気・光変換された光信号を上記トラン
ジスタの能動領域に照射する光学手段とを備え、上記ト
ランジスタは、上記照射された光信号を第2の電気信号
に光・電気変換し、上記第2の電気信号と、上記第1の
周波数と異なる第2の周波数を有し上記第1の電極に入
力される第3の電気信号とを上記非線形特性を用いて混
合して、上記第1の周波数と上記第2の周波数との和と
差の各周波数を有する電気信号を上記第2の電極に発生
し、上記ろ波手段は、上記トランジスタによって上記第
2の電極に発生される上記第1の周波数と上記第2の周
波数との和と差の各周波数を有する電気信号から、上記
和の周波数を有する電気信号又は上記差の周波数を有す
る電気信号をろ波する。従って、上記第1の周波数を有
する第1の電気信号を、上記第1の周波数と上記第2の
周波数との和と差の各周波数を有する電気信号に周波数
変換する光マイクロ波混合回路を、従来例のように2端
子のフォトダイオードを用いず、上記トランジスタを用
いて構成するので、サーキュレータ90などの分離回路
を必要とせず、当該回路全体をMMIC化することがで
き、従来例に比較して小型・軽量化することができると
ともに、安価な光マイクロ波混合回路を提供することが
できる。また、上記光マイクロ波周波数変換回路におい
ては、上記光マイクロ波混合回路と、上記ろ波手段とを
備えて、MMIC化が可能であって、小型・軽量かつ安
価である光マイクロ波周波数変換回路を提供することが
できる。As described in detail above, according to the optical microwave frequency conversion circuit of the first aspect of the present invention, an optical microwave frequency conversion circuit comprising an optical microwave mixing circuit and a filtering means. Wherein the optical microwave mixing circuit comprises:
A transistor having a non-linear characteristic having a first electrode and a second electrode, a converting means for converting an input first electric signal having a first frequency into an optical signal by light-to-light conversion, Optical means for irradiating the active area of the transistor with the electrical / optically converted optical signal, wherein the transistor optically / electrically converts the emitted optical signal into a second electrical signal, An electric signal and a third electric signal having a second frequency different from the first frequency and input to the first electrode are mixed using the non-linear characteristic, and the first frequency and the third frequency are mixed. An electric signal having a sum and a difference frequency with respect to the second frequency is generated at the second electrode, and the filtering means is configured to control the first frequency generated at the second electrode by the transistor. Of the sum and difference between From the electrical signal having a frequency, an electrical signal to filter having a frequency of the electrical signal or the difference with the frequency of the sum. Accordingly, an optical / microwave mixing circuit for frequency-converting the first electric signal having the first frequency into electric signals having respective frequencies of a sum and a difference between the first frequency and the second frequency, Since the above-described transistor is used instead of the two-terminal photodiode as in the conventional example, an isolation circuit such as the circulator 90 is not required, and the entire circuit can be formed as an MMIC. It is possible to provide an inexpensive optical / microwave mixing circuit while reducing the size and weight. Further, the optical microwave frequency conversion circuit includes the optical microwave mixing circuit and the filtering means, and can be formed into an MMIC, and is a small, lightweight, and inexpensive optical microwave frequency conversion circuit. Can be provided.
【0059】[0059]
【0060】また、本発明に係る請求項2記載の光マイ
クロ波周波数変換回路においては、第1の電極と第2の
電極を有し非線形特性を有する第1のトランジスタと、
第3の電極と第4の電極を有し、上記第1のトランジス
タの非線形特性と実質的に同一である非線形特性を有す
る第2のトランジスタと、入力される第1の周波数を有
する第1の電気信号を互いにπ/2の位相差を有するよ
うに2分配する第1の分配手段と、上記第1の分配手段
によって2分配された一方の第1の電気信号を第1の光
信号に電気・光変換する第1の変換手段と、上記第1の
変換手段によって電気・光変換された第1の光信号を上
記第1のトランジスタの能動領域に照射する第1の光学
手段と、上記第2の分配手段によって2分配された他方
の第1の電気信号を第2の光信号に電気・光変換する第
2の変換手段と、上記第2の変換手段によって電気・光
変換された第2の光信号を上記第2のトランジスタの能
動領域に照射する第2の光学手段と、上記第1の周波数
と異なる第2の周波数を有し入力される第2の電気信号
を互いに同相となるように2分配して、分配後の一方の
電気信号を上記第1のトランジスタの上記第1の電極に
出力するとともに、分配後の他方の電気信号を上記第2
のトランジスタの上記第3の電極に出力する第2の分配
手段とを備え、上記第1のトランジスタは、上記照射さ
れた第1の光信号を第3の電気信号に光・電気変換し、
上記第3の電気信号と、上記第2の分配手段から上記第
1の電極に入力される電気信号とを上記非線形特性を用
いて混合して第1の混合信号を出力し、上記第2のトラ
ンジスタは、上記照射された第2の光信号を第4の電気
信号に光・電気変換し、上記第4の電気信号と、上記第
2の分配手段から上記第3の電極に入力される電気信号
とを上記非線形特性を用いて混合して第2の混合信号を
出力し、さらに、上記第1と第2の混合信号を合成し
て、上記第1の周波数と上記第2の周波数との和の周波
数を有する電気信号を出力するとともに、上記第1の周
波数と上記第2の周波数との差の周波数を有する電気信
号を出力するハイブリッド回路を備える。従って、上記
第1の周波数を有する第1の電気信号を、上記第1の周
波数と上記第2の周波数との和と差の各周波数を有する
電気信号に分離して周波数変換する光マイクロ波周波数
変換回路を、従来例のように2端子のフォトダイオード
を用いず、上記トランジスタを用いて構成するので、サ
ーキュレータ90などの分離回路を必要とせず、当該回
路全体をMMIC化することができ、従来例に比較して
小型・軽量化することができるとともに、安価な光マイ
クロ波周波数変換回路を提供することができる。According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical microwave frequency conversion circuit comprising: a first transistor having a first electrode and a second electrode and having a non-linear characteristic;
A second transistor having a third electrode and a fourth electrode, having a nonlinear characteristic substantially the same as the nonlinear characteristic of the first transistor, and a first transistor having an input first frequency. First distributing means for distributing the electric signals into two so as to have a phase difference of π / 2, and converting one of the first electric signals divided by the first distributing means into a first optical signal. A first conversion unit for performing optical conversion, a first optical unit for irradiating an active region of the first transistor with a first optical signal that has been subjected to electrical / optical conversion by the first conversion unit, A second conversion unit for performing electrical / optical conversion of the other first electrical signal divided into two by the two distribution units into a second optical signal; and a second electrical / optical conversion unit configured to perform electrical / optical conversion by the second conversion unit. Irradiates the active region of the second transistor with the optical signal of And an input second electric signal having a second frequency different from the first frequency is divided into two so as to be in phase with each other, and one of the divided electric signals is divided into the second electric signal. Output to the first electrode of the first transistor, and output the other electric signal after the distribution to the second electrode.
A second distribution means for outputting to the third electrode of the transistor, the first transistor optically / electrically converts the irradiated first optical signal into a third electric signal,
The third electric signal is mixed with the electric signal input from the second distribution means to the first electrode by using the non-linear characteristic to output a first mixed signal, and the second mixed signal is output. The transistor optically / electrically converts the irradiated second optical signal into a fourth electric signal, and outputs the fourth electric signal and an electric signal input to the third electrode from the second distribution unit. A second mixed signal by mixing the first and second mixed signals with each other by using the non-linear characteristic, and further combining the first and second mixed signals to obtain a first and second mixed signals. A hybrid circuit that outputs an electric signal having a sum frequency and outputs an electric signal having a frequency of a difference between the first frequency and the second frequency. Accordingly, an optical microwave frequency for separating and converting the first electric signal having the first frequency into an electric signal having each frequency of the sum and difference of the first frequency and the second frequency. Since the conversion circuit is formed using the above-mentioned transistor without using a two-terminal photodiode as in the conventional example, an isolation circuit such as the circulator 90 is not required, and the entire circuit can be formed into an MMIC. It is possible to provide an inexpensive optical / microwave frequency conversion circuit while reducing the size and weight as compared with the example.
【0061】さらに、本発明に係る請求項3記載の光マ
イクロ波混合回路においては、第1の電極と第2の電極
を有し非線形特性を有する第1のトランジスタと、第3
の電極と第4の電極を有し、上記第1のトランジスタの
非線形特性と実質的に同一である非線形特性を有する第
2のトランジスタと、入力される第1の周波数を有する
第1の電気信号を互いに逆相で2分配する第1の分配手
段と、上記第1の分配手段によって2分配された一方の
第1の電気信号を第1の光信号に電気・光変換する第1
の変換手段と、上記第1の変換手段によって電気・光変
換された第1の光信号を上記第1のトランジスタの能動
領域に照射する第1の光学手段と、上記第2の分配手段
によって2分配された他方の第1の電気信号を第2の光
信号に電気・光変換する第2の変換手段と、上記第2の
変換手段によって電気・光変換された第2の光信号を上
記第2のトランジスタの能動領域に照射する第2の光学
手段と、上記第1の周波数と異なる第2の周波数を有し
入力される第2の電気信号を互いに所定の第1の位相差
で2分配して、分配後の一方の電気信号を上記第1のト
ランジスタの上記第1の電極に出力するとともに、分配
後の他方の電気信号を上記第2のトランジスタの上記第
3の電極に出力する第2の分配手段とを備え、上記第1
のトランジスタは、上記照射された第1の光信号を第3
の電気信号に光・電気変換し、上記第3の電気信号と、
上記第2の分配手段から上記第1の電極に入力される電
気信号とを上記非線形特性を用いて混合して第1の混合
信号を出力し、上記第2のトランジスタは、上記照射さ
れた第2の光信号を第4の電気信号に光・電気変換し、
上記第4の電気信号と、上記第2の分配手段から上記第
3の電極に入力される電気信号とを上記非線形特性を用
いて混合して第2の混合信号を出力し、さらに、上記第
1と第2の混合信号を互いに所定の第2の位相差で合成
して、上記第2の電気信号を相殺して、上記第1の周波
数と上記第2の周波数との和と差の各周波数を有する電
気信号を出力する合成手段とを備える。従って、上記第
1の周波数を有する第1の電気信号を、上記第1の周波
数と上記第2の周波数との和と差の各周波数を有する電
気信号に分離して周波数変換する光マイクロ波混合回路
を、従来例のように2端子のフォトダイオードを用い
ず、上記トランジスタを用いて構成するので、サーキュ
レータ90などの分離回路を必要とせず、当該回路全体
をMMIC化することができ、従来例に比較して小型・
軽量化することができるとともに、安価な光マイクロ波
混合回路を提供することができる。Further, in the optical / microwave mixing circuit according to claim 3 of the present invention, a first transistor having a first electrode and a second electrode and having a non-linear characteristic,
A second transistor having a non-linear characteristic substantially the same as the non-linear characteristic of the first transistor, and a first electric signal having a first input frequency. Distributing the first electric signal into two in the opposite phase to each other, and converting the first electric signal divided into two by the first distributing means into a first optical signal.
Conversion means, first optical means for irradiating an active area of the first transistor with the first optical signal which has been subjected to the electrical / optical conversion by the first conversion means, and 2 A second conversion unit for performing electrical / optical conversion of the other distributed first electrical signal into a second optical signal; and converting the second optical signal subjected to electrical / optical conversion by the second conversion unit into the second optical signal. A second optical means for irradiating the active region of the two transistors, and an input second electric signal having a second frequency different from the first frequency and divided into two by a predetermined first phase difference. And outputting one of the divided electric signals to the first electrode of the first transistor and outputting the other divided electric signal to the third electrode of the second transistor. 2 distributing means, and the first
The third transistor converts the irradiated first optical signal to a third
Optical-electrical conversion into the electric signal of the third electric signal,
The electric signal input to the first electrode from the second distribution means is mixed using the nonlinear characteristic to output a first mixed signal, and the second transistor outputs the first mixed signal. Optical-to-electrical conversion of the second optical signal into a fourth electrical signal,
The fourth electric signal is mixed with the electric signal input from the second distribution means to the third electrode by using the non-linear characteristic to output a second mixed signal. The first and second mixed signals are combined with each other with a predetermined second phase difference to cancel the second electric signal, and each of the sum and difference of the first frequency and the second frequency is calculated. Combining means for outputting an electric signal having a frequency. Accordingly, optical microwave mixing for separating and converting the frequency of the first electric signal having the first frequency into electric signals having the sum and difference frequencies of the first frequency and the second frequency. Since the circuit is formed using the above-mentioned transistor without using a two-terminal photodiode as in the conventional example, an isolation circuit such as the circulator 90 is not required, and the entire circuit can be formed into an MMIC. Small size compared to
The weight can be reduced, and an inexpensive optical / microwave mixing circuit can be provided.
【0062】さらに、請求項6記載の光マイクロ波周波
数変換回路においては、請求項3、4又は5記載の光マ
イクロ波混合回路と、上記合成手段から出力される上記
第1の周波数と上記第2の周波数との和と差の各周波数
を有する電気信号から、上記和の周波数を有する電気信
号又は上記差の周波数を有する電気信号をろ波するろ波
手段とを備えて、MMIC化が可能であって、小型・軽
量かつ安価である光マイクロ波周波数変換回路を提供す
ることができる。Further, in the optical microwave frequency conversion circuit according to the sixth aspect, the optical microwave mixing circuit according to the third, fourth or fifth aspect, and the first frequency output from the synthesizing means and the first frequency A filtering means for filtering an electric signal having a frequency of the sum or an electric signal having a frequency of the difference from an electric signal having each frequency of a sum and a difference with the frequency of 2; Thus, it is possible to provide an optical microwave frequency conversion circuit that is small, lightweight, and inexpensive.
【図1】 本発明に係る第1の実施例である光マイクロ
波周波数変換回路を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an optical microwave frequency conversion circuit according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 図1の光マイクロ波周波数変換回路のFET
に、中間周波信号で強度変調された光信号が照射される
回路部分の模式図及び断面図である。FIG. 2 is an FET of the optical microwave frequency conversion circuit of FIG. 1;
3A and 3B are a schematic view and a cross-sectional view of a circuit portion to which an optical signal whose intensity is modulated by an intermediate frequency signal is irradiated.
【図3】 図1の光マイクロ波周波数変換回路におい
て、FETとしてHEMTを用い、中間周波信号で変調
された光信号と局部発振信号とをHEMTに入力して上
側波帯信号と下側波帯信号を検出した場合、並びに比較
のため中間周波信号で変調された光信号のみをHEMT
に入力して直接検波信号を検出した場合における出力信
号の検出レベルの周波数特性を示すグラフである。FIG. 3 shows an optical microwave frequency conversion circuit of FIG. 1 in which a HEMT is used as an FET, and an optical signal modulated by an intermediate frequency signal and a local oscillation signal are input to the HEMT, and an upper sideband signal and a lower sideband are input. When a signal is detected, and for comparison, only the optical signal modulated with the intermediate frequency signal is HEMT.
7 is a graph showing the frequency characteristics of the detection level of the output signal when the detection signal is directly detected by inputting the detection signal.
【図4】 本発明に係る第2の実施例である光マイクロ
波周波数変換回路を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing an optical microwave frequency conversion circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図5】 本発明に係る第3の実施例である光マイクロ
波周波数変換回路を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing an optical microwave frequency conversion circuit according to a third embodiment of the present invention.
【図6】 図5の第3の実施例において用いる逆相分配
及び同相合成回路の平面図である。FIG. 6 is a plan view of an antiphase distribution and inphase synthesis circuit used in the third embodiment of FIG. 5;
【図7】 従来例の光マイクロ波周波数変換回路のブロ
ック図である。FIG. 7 is a block diagram of a conventional optical microwave frequency conversion circuit.
1,1a,1b…レーザダイオード、 2,2a,2b…光ファイバケーブル、 3,3a,3b…光学レンズ、 6a,6b…光増幅器、 11,14…並列スタブ用伝送線路、 12,13…インピーダンス変換用伝送線路、 20…π型帯域除去フィルタ、 30…同相分配器、 31…π/2移相器、 40…同相分配回路、 43…逆相分配回路、 44…同相分配器、 45,48…π移相器、 46…逆相分配回路、 47…同相分配器、 49…同相合成回路、 50…π/2ハイブリッド回路、 80…帯域通過フィルタ、 TR1,TR11,TR12…FET、 G,G1,G2…FETのゲート電極、 S,S1,S2…FETのソース電極、 D,D1,D2…FETのドレイン電極、 T1…中間周波信号入力端子、 T2…局部発振信号入力端子、 T3…高周波信号出力端子、 T4…上側波帯信号出力端子、 T5…下側波帯信号出力信号。 1, 1a, 1b: laser diode, 2, 2a, 2b: optical fiber cable, 3, 3a, 3b: optical lens, 6a, 6b: optical amplifier, 11, 14: transmission line for parallel stub, 12, 13: impedance Conversion transmission line, 20: π-type band elimination filter, 30: in-phase distributor, 31: π / 2 phase shifter, 40: in-phase distributor, 43: anti-phase distributor, 44: in-phase distributor, 45, 48 ... Π phase shifter, 46... In-phase distribution circuit, 47... In-phase distribution circuit, 49... In-phase synthesis circuit, 50. Π / 2 hybrid circuit, 80. , G2: gate electrode of FET, S, S1, S2: source electrode of FET, D, D1, D2: drain electrode of FET, T1: intermediate frequency signal input terminal, T2: local oscillation signal input terminal , T3: High frequency signal output terminal, T4: Upper sideband signal output terminal, T5: Lower sideband signal output signal.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−22230(JP,A) 特開 昭63−59030(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04B 10/00 - 10/28 H01L 31/10 - 31/20 G02F 1/29 - 7/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-22230 (JP, A) JP-A-63-59030 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H04B 10/00-10/28 H01L 31/10-31/20 G02F 1/29-7/00
Claims (6)
備えた光マイクロ波周波数変換回路であって、 上記光マイクロ波混合回路は、 第1の電極と第2の電極を有し非線形特性を有するトラ
ンジスタと、 入力される第1の周波数を有する第1の電気信号を光信
号に電気・光変換する変換手段と、 上記変換手段によって電気・光変換された光信号を上記
トランジスタの能動領域に照射する光学手段とを備え、 上記トランジスタは、上記照射された光信号を第2の電
気信号に光・電気変換し、上記第2の電気信号と、上記
第1の周波数と異なる第2の周波数を有し上記第1の電
極に入力される第3の電気信号とを上記非線形特性を用
いて混合して、上記第1の周波数と上記第2の周波数と
の和と差の各周波数を有する電気信号を上記第2の電極
に発生し、 上記ろ波手段は、上記トランジスタによって上記第2の
電極に発生される上記第1の周波数と上記第2の周波数
との和と差の各周波数を有する電気信号から、上記和の
周波数を有する電気信号又は上記差の周波数を有する電
気信号をろ波することを特徴とする光マイクロ波周波数
変換回路。1. An optical microwave frequency conversion circuit comprising an optical microwave mixing circuit and a filtering means, wherein the optical microwave mixing circuit has a first electrode and a second electrode, and is non-linear. A transistor having characteristics; a conversion unit for converting the first electrical signal having the first frequency to an optical signal into an optical signal; an optical signal electrically and optically converted by the conversion unit; Optical means for irradiating an area, wherein the transistor optically / electrically converts the irradiated optical signal into a second electric signal, and the second electric signal and a second electric signal different from the first frequency. The third electric signal having the frequency of the first frequency and the third electric signal input to the first electrode is mixed using the non-linear characteristic, and each frequency of the sum and the difference between the first frequency and the second frequency is mixed. An electric signal having the second electrode The filtering means generates the frequency of the sum from an electric signal generated at the second electrode by the transistor and having a difference between the sum of the first frequency and the second frequency. An optical microwave frequency conversion circuit for filtering an electric signal having the above-mentioned or an electric signal having the above-mentioned difference frequency.
性を有する第1のトランジスタと、 第3の電極と第4の電極を有し、上記第1のトランジス
タの非線形特性と実質的に同一である非線形特性を有す
る第2のトランジスタと、 入力される第1の周波数を有する第1の電気信号を互い
にπ/2の位相差を有するように2分配する第1の分配
手段と、 上記第1の分配手段によって2分配された一方の第1の
電気信号を第1の光信号に電気・光変換する第1の変換
手段と、 上記第1の変換手段によって電気・光変換された第1の
光信号を上記第1のトランジスタの能動領域に照射する
第1の光学手段と、 上記第2の分配手段によって2分配された他方の第1の
電気信号を第2の光信号に電気・光変換する第2の変換
手段と、 上記第2の変換手段によって電気・光変換された第2の
光信号を上記第2のトランジスタの能動領域に照射する
第2の光学手段と、 上記第1の周波数と異なる第2の周波数を有し入力され
る第2の電気信号を互いに同相となるように2分配し
て、分配後の一方の電気信号を上記第1のトランジスタ
の上記第1の電極に出力するとともに、分配後の他方の
電気信号を上記第2のトランジスタの上記第3の電極に
出力する第2の分配手段とを備え、 上記第1のトランジスタは、上記照射された第1の光信
号を第3の電気信号に光・電気変換し、上記第3の電気
信号と、上記第2の分配手段から上記第1の電極に入力
される電気信号とを上記非線形特性を用いて混合して第
1の混合信号を出力し、 上記第2のトランジスタは、上記照射された第2の光信
号を第4の電気信号に光・電気変換し、上記第4の電気
信号と、上記第2の分配手段から上記第3の電極に入力
される電気信号とを上記非線形特性を用いて混合して第
2の混合信号を出力し、 さらに、上記第1と第2の混合信号を合成して、上記第
1の周波数と上記第2の周波数との和の周波数を有する
電気信号を出力するとともに、上記第1の周波数と上記
第2の周波数との差の周波数を有する電気信号を出力す
るハイブリッド回路を備えたことを特徴とする光マイク
ロ波周波数変換回路。A first transistor having a first electrode and a second electrode and having non-linear characteristics; a third transistor and a fourth electrode having substantially the same non-linear characteristics as the first transistor; A second transistor having the same non-linear characteristic, and first distributing means for distributing the input first electric signal having the first frequency into two so as to have a phase difference of π / 2 from each other. A first converting means for performing electrical / optical conversion of one of the first electric signals divided into two by the first distribution means into a first optical signal; and an electric / optical conversion performed by the first converting means. First optical means for irradiating the active region of the first transistor with the first optical signal, and the other first electric signal divided into two by the second distribution means into a second optical signal. A second converting means for performing electric / optical conversion, and the second converting means Second optical means for irradiating the second optical signal, which has been subjected to the electro-optical conversion by the second optical signal, to the active region of the second transistor, and a second input having a second frequency different from the first frequency. Are divided into two so as to be in phase with each other, one of the divided electric signals is outputted to the first electrode of the first transistor, and the other divided electric signal is outputted to the second electrode. A second distribution means for outputting to the third electrode of the transistor, the first transistor optically / electrically converts the irradiated first optical signal into a third electric signal, The third electric signal is mixed with the electric signal input from the second distribution means to the first electrode by using the non-linear characteristic to output a first mixed signal, and the second transistor Converts the irradiated second optical signal to a fourth signal. Optical-to-electrical conversion into a gas signal, and mixing the fourth electric signal with the electric signal input to the third electrode from the second distribution means using the non-linear characteristic to form a second mixing And outputting an electric signal having a sum of the first frequency and the second frequency, and combining the first and second mixed signals to output an electric signal having the sum of the first frequency and the second frequency. An optical microwave frequency conversion circuit, comprising: a hybrid circuit that outputs an electric signal having a frequency that is a difference between the frequency and the second frequency.
性を有する第1のトランジスタと、 第3の電極と第4の電極を有し、上記第1のトランジス
タの非線形特性と実質的に同一である非線形特性を有す
る第2のトランジスタと、 入力される第1の周波数を有する第1の電気信号を互い
に逆相で2分配する第1の分配手段と、 上記第1の分配手段によって2分配された一方の第1の
電気信号を第1の光信号に電気・光変換する第1の変換
手段と、 上記第1の変換手段によって電気・光変換された第1の
光信号を上記第1のトランジスタの能動領域に照射する
第1の光学手段と、 上記第2の分配手段によって2分配された他方の第1の
電気信号を第2の光信号に電気・光変換する第2の変換
手段と、 上記第2の変換手段によって電気・光変換された第2の
光信号を上記第2のトランジスタの能動領域に照射する
第2の光学手段と、 上記第1の周波数と異なる第2の周波数を有し入力され
る第2の電気信号を互いに所定の第1の位相差で2分配
して、分配後の一方の電気信号を上記第1のトランジス
タの上記第1の電極に出力するとともに、分配後の他方
の電気信号を上記第2のトランジスタの上記第3の電極
に出力する第2の分配手段とを備え、 上記第1のトランジスタは、上記照射された第1の光信
号を第3の電気信号に光・電気変換し、上記第3の電気
信号と、上記第2の分配手段から上記第1の電極に入力
される電気信号とを上記非線形特性を用いて混合して第
1の混合信号を出力し、 上記第2のトランジスタは、上記照射された第2の光信
号を第4の電気信号に光・電気変換し、上記第4の電気
信号と、上記第2の分配手段から上記第3の電極に入力
される電気信号とを上記非線形特性を用いて混合して第
2の混合信号を出力し、 さらに、上記第1と第2の混合信号を互いに所定の第2
の位相差で合成して、上記第2の電気信号を相殺して、
上記第1の周波数と上記第2の周波数との和と差の各周
波数を有する電気信号を出力する合成手段とを備えたこ
とを特徴とする光マイクロ波混合回路。3. A first transistor having a first electrode and a second electrode and having non-linear characteristics, and a third transistor having a third electrode and a fourth electrode and substantially non-linear characteristics of the first transistor. A second transistor having a non-linear characteristic which is substantially the same, a first distribution means for dividing an input first electric signal having a first frequency into two phases in opposite phases to each other, and the first distribution means Conversion means for converting one of the first electric signals, which has been divided into two, into a first optical signal, and a first optical signal which has been subjected to the electrical / optical conversion by the first conversion means. A first optical means for irradiating an active area of the first transistor; and a second optical-to-optical conversion means for converting the other first electric signal divided into two by the second distribution means into a second optical signal. And electrical / optical conversion by the second converting means. A second optical unit for irradiating the active region of the second transistor with the second optical signal, and a second electric signal having a second frequency different from the first frequency and being input to each other. The two electric signals are distributed at a predetermined first phase difference, one of the electric signals after the distribution is output to the first electrode of the first transistor, and the other electric signal after the distribution is transmitted to the second transistor. A second distribution means for outputting to the third electrode, the first transistor optically / electrically converts the irradiated first optical signal into a third electric signal, And the electric signal input to the first electrode from the second distribution means by using the non-linear characteristic to output a first mixed signal, and the second transistor comprises: The illuminated second optical signal is converted into a fourth electrical signal by optical / electrical In other words, the fourth electric signal is mixed with the electric signal input from the second distribution means to the third electrode using the non-linear characteristic to output a second mixed signal, , The first and second mixed signals are connected to each other by a predetermined second
To cancel the second electric signal,
An optical / microwave mixing circuit, comprising: synthesizing means for outputting an electric signal having each frequency of a sum and a difference between the first frequency and the second frequency.
の位相差は0であることを特徴とする請求項3記載の光
マイクロ波混合回路。4. The first phase difference is π, and the second phase difference is π.
4. The optical microwave mixing circuit according to claim 3, wherein the phase difference is zero.
の位相差はπであることを特徴とする請求項3記載の光
マイクロ波混合回路。5. The method according to claim 1, wherein the first phase difference is 0, and the second phase difference is
4. The optical microwave mixing circuit according to claim 3, wherein the phase difference is π.
混合回路と、 上記合成手段から出力される上記第1の周波数と上記第
2の周波数との和と差の各周波数を有する電気信号か
ら、上記和の周波数を有する電気信号又は上記差の周波
数を有する電気信号をろ波するろ波手段とを備えたこと
を特徴とする光マイクロ波周波数変換回路。6. An optical microwave mixing circuit according to claim 3, 4 or 5, further comprising an electric wave having a sum and a difference between the first frequency and the second frequency output from the synthesizing means. An optical microwave frequency conversion circuit, comprising: a filtering unit that filters an electric signal having the sum frequency or an electric signal having the difference frequency from the signal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4180949A JP2886390B2 (en) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | Optical microwave mixing circuit and optical microwave frequency conversion circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4180949A JP2886390B2 (en) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | Optical microwave mixing circuit and optical microwave frequency conversion circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196933A JPH06196933A (en) | 1994-07-15 |
| JP2886390B2 true JP2886390B2 (en) | 1999-04-26 |
Family
ID=16092096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4180949A Expired - Lifetime JP2886390B2 (en) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | Optical microwave mixing circuit and optical microwave frequency conversion circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2886390B2 (en) |
Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
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| JP7440988B1 (en) * | 2023-05-31 | 2024-02-29 | 国立大学法人東北大学 | Frequency down conversion device and communication device |
-
1992
- 1992-07-08 JP JP4180949A patent/JP2886390B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06196933A (en) | 1994-07-15 |
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