JPH0680985B2

JPH0680985B2 - 高水準ミクサ

Info

Publication number: JPH0680985B2
Application number: JP2236882A
Authority: JP
Inventors: エス．エンダーソンユージン
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1990-09-06
Publication date: 1994-10-12
Anticipated expiration: 2009-10-12
Also published as: EP0420634A2; US5060299A; EP0420634A3; JPH03123107A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の背景］本発明は、元の変調搬送波の変調特性を保持する中間周
波数信号を発生するミクサ回路に関し、特に、相互変調
歪みのレベルが低い平衡形ダイオードミクサに関する。

整合ダイオード及びセンタータップ変圧器を用いた平衡
形ミクサは構成要素やVHF及びUHF通信システムとして広
く用いられるようになってきた。このようなミクサは相
互変調歪みのレベルが低く、ミクサ回路への種々の入出
力ポート間の絶縁性に優れている。しかしながら、従来
のダイオードミクサはかなりの量の相互変調歪みを受け
やすく、一般的に10〜20dBmの三次相互変調中継点（int
ercept point）を示す。多くの高機能な応用のために、
相互変調歪みの量を減少し、中継点のレベルを増加し、
それによって実質的にミクサの有効ダイナミックレンジ
を拡張することが望ましい。過去においては、このよう
な機能水準は、１つのミクサを構成するのに10〜30個の
別個の回路の構成要素を必要とする複雑なミクサ回路を
使用することによってのみ達成することができたが、こ
のようなミクサ回路は従来のミクサ装置より10〜20倍も
高価なものであった。

したがって、本発明の目的は、相互変調歪みのレベルが
低く、特に高い二次及び三次中継点を有することを特徴
とするミクサ回路を提供することである。

本発明の他の目的は、５〜15個の別個の要素で構成で
き、性能に対して比較的安価で、さほど複雑でないミク
サ回路を提供することである。

本発明の他の目的は、良好な平衡性を有し、したがって
種々のミクサポート間に実質的に絶縁され、更に好まし
い変換損失及び低ノイズ特性を有するミクサ回路を提供
することである。

［発明の概要］本発明は、入力変圧器、出力変圧器及び入力変圧器を出
力変圧器にインターフェースするための特別な副回路を
含むミクサ回路からなる。入力変圧器はミクサ回路を無
線周波数信号源と局部発振信号源とに結合する。出力変
圧器は、インターフェース副回路に接続されたセンター
タップ型二次コイルと、中間周波数負荷に結合された一
次コイルとを含む。バイアス抵抗が出力変圧器の二次コ
イルのセンタータップに接続され、局部発振信号源の作
用によって生じる電流の流れを処理する。好適実施例で
は、インターフェース副回路は、２つの別個のセンター
タップ型変圧器と、これらのセンタータップ型変圧器の
二次側の端部端子を出力変圧器の二次側に接続する１組
のダイオードとからなる。

動作において、回路構成、特にインターフェース副回路
の構成は、局部発振信号を出力変圧器の二次側に「プッ
シュ−プッシュ」モードで印加し、これによって出力変
圧器の対向する端部端子に印加された信号は同位相とな
る。同時に、ミクサ回路構成、特にインターフェース副
回路の構成は、出力変圧器の二次側に無線周波数信号を
「プッシュ−プル」モードで印加し、これによって出力
変圧器の二次側の端部端子に印加された信号は180度位
相がずれる。更に、インターフェース副回路は、現在オ
フ状態にあるダイオードを「二重に」逆バイアスするよ
うに設けられているので、ダイオードのスイッチング動
作が改善される。

本発明の好適実施例は更に、平衡動作のために対称的に
巻かれた特別に構成された変圧器も含む。これらの変圧
器は、トロイダルコア周囲の巻線構成によって特徴付け
られ、一次コイルは二次コイルの巻線の間で等しく間隔
を空けて巻かれた巻線を含む。他の実施例では、入力及
び出力をミクサ回路を結合するために平衡不平衡変成器
と自動変圧器とが用いられ、ミクサ回路によって示され
る動作的平衡を更に改良するようにしている。

［好適実施例の説明」第１図を参照すると、本発明に係るミクサ回路８は入力
変圧器10、出力変圧器12、インターフェース変圧器14及
び16、ダイオード60〜67、及びバイアス抵抗18とからな
る。入力変圧器10は一次コイル20を含み、これを両端に
無線周波数信号源22が接続されている。無線周波数信号
源22は、選択された周波数の変調搬送波を含む適当な無
線周波数信号を与えるためのアンテナ及び第１のRF増幅
段を含む。入力変圧器20は、センタータップ端子26と２
つの対向する端部端子28、30とを有するセンタータップ
型二次コイル24も含む。センタータップ端子26は、無線
周波数信号源22によって与えられる信号と混合するため
の高周波数方形波型信号を供給する局部発振信号源32に
接続される。無線周波数信号源22からの信号は無線周波
数源22によって与えられる信号より実質的に振幅が大き
い。

入力変圧器10の端部端子28、30は、インターフェース変
圧器14、16の一次コイル34、36に接続される。変圧器1
4、16も、センタータップ端子42、44及び端部端子46、4
8、50及び52を有するセンタータップ型二次コイル39、4
0を含む。変圧器14、16の一次コイル34、36は、入力変
圧器10の二次コイル24と接続されている反対側で、二次
コイル38、40のセンタータップ端子と同様に接地されて
いる。

ダイオード60〜67は、インターフェース変圧器14、16の
二次コイル38、40の端部端子46、48、50及び52を出力変
圧器12の二次コイル74の端部端子70、72に相互接続す
る。より具体的に言うと、ダイオード60、61は、インタ
ーフェース変圧器14の端部端子46を出力変圧器12の端部
端子70に相互接続する。ダイオード62、63はインターフ
ェース変圧器14の端部端子48を出力変圧器12の端部端子
70に相互接続する。ダイオード64、65はインターフェー
ス変圧器16の端部端子50を出力変圧器12の端部端子72に
相互接続する。ダイオード66、67はインターフェース変
圧器16の端部端子52を出力変圧器12の端部端子72に相互
接続するダイオード60〜67は、カソードが出力変圧器12
の二次コイル74の端部端子70、72に接続され、アノード
がインターフェース変圧器14、16の端部端子46、48、5
0、及び52に接続されるように構成されている。出力変
圧器12は、バイアス抵抗18を介してグラウンドに接続さ
れているセンタータップ76を有する二次コイルと中間周
波数負荷82が両端に接続されている一次コイルとを含
む。

変圧器10、12、14及び16はフェライト物質の共通トロイ
ダルコア上に一本及び二本巻線を具え、これら巻線は、
コイルが確実に対称的に巻かれるように注意深く構成さ
れている。第２図に示すように、二次コイルは２つの別
個の線94、96を含み、これらは共にトロイダルコア92の
周囲に接触するように巻回されて巻線105の一組の組み
合わせを形成し、巻線105の端部端子100はコア92の一方
側に位置し、センタータップ端子102はコア92の他方に
位置している。変圧器の一次コイルは、二次コイルの巻
線95の間に巻回され、二次コイルの巻線95から等しく隔
てられるようにされた一組の巻線105を含む。このよう
にトロイダルコア上に一次及び二次コイルを巻回する様
式は、全ての巻線を一緒に接触するように巻回すること
によって達成されるものよりはるかに対称生が優れてお
り、変圧器内に生じる寄生容量を非常に低いレベルに減
少することができる。

ダイオード60〜67は、非常に高速で比較的小量の抵抗を
示す整合ホットキャリアダイオードからなる。ダイオー
ド60〜67は、回路の電力処理能力を向上させ、かつダイ
オードが用いられている回路の枝部において影響を及ぼ
す抵抗を低減するために対で用いられている。バイアス
抵抗18は、局部発振信号源32の負荷として作用し、これ
を終了させるように選択され、これによってオフ状態の
ダイオードに余分に逆バイアスを与えることができる。

局部発振信号源32が極生を切り替えると、この余分な逆
バイアスはダイオード60〜67を完全なオフ状態から完全
なオン状態に迅速に切り替えることができる。このよう
に逆バイアスをかけることは、切り替え動作中のダイオ
ードの非線形領域にわたる遷移時間を減少し、ダイオー
ドの容量可変（varacap）効果を低減し、したがって歪
み生成物の生成を制限すると考えられている。

次に第3A図を参照すると、局部発振信号源32が図に示さ
れている極性の時は、局部発振信号による電流が矢印11
0、112によって示されるようにインターフェース変圧器
14、16の一次側34、36を通じて流れる。この電流の流れ
によって二次側38、40に図示の極性の対応する電圧が発
生され、ダイオード62、63、66及び67を順方向にバイア
スし、ダイオード60、61、64及び65を逆方向にバイアス
する結果となる。したがって、電流は矢印114、116、11
8及び120によって示されるようにダイオード62、63、66
及び67を介して出力変圧器１の二次側74に流れると共
に、バイアス抵抗18を介してグラウンドに流れる。した
がって、ダイオード62、63、66及び67はオンとなり、一
方ダイオード60、61、64及び65はオフとなり、更に「二
重の」逆バイアスが変圧器14及び16の二次側38、40両端
に生じる全ポテンシャルにかかることになる。

第3B図を参照すると、局部発振信号源32の極性が第3A図
に示された極性から反転されると、局部発振信号による
電流が矢印122、124によって示されるように、インター
フェース変圧器14、16の一次側34、36を通じて流れる。
この電流の流れは対応する電圧を発生し、二次側38、40
は図示された極性となり、ダイオード60、61、64及び65
を順方向にバイアスし、ダイオード62、63、66及び67を
逆方向にバイアスする結果となる。したがって、電流は
矢印126、128、130及び132によって示されるようにダイ
オード60、61、64及び65を介して出力変圧器12の二次側
に流れ込み、更にバイアス抵抗18を介してグラウンドに
流れる。したがって、ダイオード60、61、64及び65はオ
ンとなり、ダイオード62、63、66及び67はオフとなり、
「二重の」逆バイアスが変圧器14及び16の二次側38、40
両端に生じる全ポテンシャルにかかることになる。

局部発振信号源32からの信号の極性が変化すると、ダイ
オード60〜67の選択されたサブセットがオン、そしてオ
フとなるが、バイアス抵抗18を流れる電流の流れは変化
せず、インターフェース変圧器14、16の二次側にかかる
全ポテンシャルの範囲までオフ状態のダイオードを逆バ
イアスする結果となることに言及するのは重要なことで
ある。ダイオードを逆バイアスすることにより、ダイオ
ード60〜67による非常に速いスイッチ動作が得られ、こ
れらダイオードの２つのサブセットは交互にオンオフ
し、このためミクサ回路の出力中の相互変調生成物を更
に抑えることができる。

次に、第4A図を参照すると、無線周波数信号源22が図示
の極性を有するとき、無線周波数信号による電流が矢印
140、142によって示されるように入力変圧器14、16の一
次側20及び二次側24を通じて流れ、結果的に、矢印14
4、146によって示されるように、インターフェース変圧
器14、16の一次側34、36を通じて流れる。この電流の流
れは、二次側38、40に図示の極性の対応する電圧を発生
し、結果的にダイオード62、63、66及び67は局部発振信
号源32の極性に応じてオンとなるのでこれらのダイオー
ドに電流が流れる（RF信号に帰する電流及び極性のみを
考慮する）。この電流の流れ（RF信号による）は、矢印
148、150、152、154及び156によって示された経路を伝
わり、変圧器12の二次側74を通過し、変圧器12の一次側
80に矢印158に応じて図示の極性のように電流が流れる
結果となる。

次に、第4B図を参照すると、無線周波数信号源22は第4A
図と同一極性を有するが、局部発振信号源32は第4A図と
反対の極性を有するとき、無線周波数信号による電流が
この場合でも矢印160、162によって示されるように入力
変圧器10の一次側20及び二次側24を通じて流れ、結果的
に矢印164、166によって示されるようにインターフェー
ス変圧器14、16の一次側34、36を通過する。この電流の
流れは二次側38、40に図示の極性を有する対応する電圧
を発生し、ダイオード60、61、64及び65が局部発振信号
源32の反対の極性に応じてオンとなるので、これらのダ
イオードに電流が流れる結果となる（この場合もRF信号
に帰する電流及び極性のみを考慮する）。この電流の流
れ（RF信号による）は矢印168、170、172、174及び176
によって示された経路を伝わり、変圧器12の二次側74を
通過し、この結果変圧器12の一次側80に矢印178に応じ
て図示の極性のように電流が流れる。

このように、局部発振信号源32からの信号の極性が変化
しダイオード60〜67の選択されたサブセットがオン及び
オフするので、無線周波数信号による電流の流れはダイ
オード60〜67のサブセットの間で切り替えられる。この
スイッチ動作によって、変圧器12の一次側80及び二次側
74を流れる電流の方向が局部発振信号に応じて反転し、
本発明の混合動作が行なわれ、局部発振信号源32かの局
部発振信号に応じて交互に変わる極性を有する無線周波
数信号源22からの無線周波数信号が中間周波数端数負荷
82に与えられる。

次に第５図を参照すると、本発明の他の実施例が示され
ており、これは平衡不平衡変成器及び自動変圧器が第１
図の入力及び出力変圧器10、12、14及び16の代わりに用
いられていること以外は第１図の実施例と同じである。
変圧器機構200は、平衡不平衡変成器204及び自動変圧器
206とを含む。平衡不平衡変成器204の対向端子は自動変
圧器206の1/4タップ端子及び無線周波数源22間に接続さ
れている。平衡不平衡変成器204は無線周波数信号を自
動変圧器206に結合する。インターフェース変圧器機構2
14、216は、夫々平衡不平衡変成器220、222及び自動変
圧器224、226とを含む。平衡不平衡変成器220、222の端
部端子240、242は自動変圧器206の二次側の対向する端
部端子に接続されている。平衡不平衡変成器220、222の
端部端子244、246は、局部発振信号源32の一方の端子に
接続されている。平衡不平衡変成器220、222の端部端子
の対向する組250と252、254と256は、夫々自動変圧器22
4、226の1/4タップ端子に接続されている。平衡不平衡
変成器220、222は局部発振信号及び無線周波数信号を自
動変圧器224、226に結合する。出力変換器機構202は平
衡不平衡変成器230及び自動変圧器232とを含む。平衡不
平衡変成器230の対向端子は、自動変圧器232からの中間
周波数信号を結合するために、中間周波数負荷18と自動
変圧器232の1/4タップ端子間に接続されている。これら
のユニットの動作は必ずしも同等ではないが、自動変圧
器206、232、224及び226は、夫々変圧器10、12、14及び
16の二次コイルの代わりに機能していると考えることが
でき、平衡不平衡変成器は、上記同じ変圧器の一次コイ
ルの代わりに機能していると考えることができる。変圧
器機構200、202、214及び216を含む上述の平衡不平衡変
成器と自動変圧器との組み合わせによって、本発明のミ
クサ回路はより高度な平衡性及びよりよい広域性能を得
ることができる。

以上本発明の特定の実施例が図示され記載されたが、こ
の実施例に対して本発明の正確な範囲及び精神から逸脱
せずに変化及び修正が可能なことは明白である。例え
ば、第１図に示されるミクサ回路８のダイオード60〜67
の構成は、アノードを変圧器12の端部端子70、72に接続
し、カソードを端部端子46、48、50及び52に接続し、そ
の上で回路を同一基本的動作原理に応じて動作させるよ
うに変更してもよい。添付の請求の範囲はこのような変
化及び修正全てを含むことを意図している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るミクサ回路の構造及び構成を示し
た概略図、第２図は第１図に示した変圧器構成要素の１
つの実際の物理的構造の拡大上面図、変換コアの巻線構
成を示した図、第3A図及び第3B図は第１図に示したミク
サ回路の異なる極性の局部発振信号に対する応答を示す
図、第4A図及び第4B図は第１図に示したミクサ回路の局
部発振信号変化の極性として与えられた極性の無線周波
数信号に対する応答を示す図、第５図は信号をミクサ回
路の入出力に結合するのに平衡不平衡変成器と自動変圧
器とを用いた本発明の他の実施例の構造及び構成を示す
概略図である。符号の説明 10……入力変圧器、12……出力変圧器、 14,16……インターフェース変圧器、 60〜67……ダイオード、18……バイアス抵抗、 22……無線周波数信号源、82……中間周波数負荷、92…
…トロイダルコア、102……センタータップ端子、95…
…巻線、200,202……変圧器機構、214,216……インター
フェース変圧器機構。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無線周波数信号源に結合された一次側と、
センタータップが局部発振信号源に接続されたセンター
タップ型二次側とを有する第１の変圧器と、前記第１の変圧器の二次側の一方の端部端子及びグラウ
ンドに接続された一次側と、センタータップがグラウン
ドに接続されたセンタータップ型二次側とを有する第２
の変圧器と、前記第１の変圧器の二次側の他方の端部端子及びクラウ
ンドに接続された一次側と、センタータップがグラウン
ドに接続されたセンタータップ型二次側とを有する第３
の変圧器と、中間周波数負荷に結合された一次側と、このセンタータ
ップがバイアス抵抗を介してグラウンドに接続されたセ
ンタータップ型二次側とを有する第４の変圧器と、前記局部発振源に応じて交互の極性を有する前記無線周
波数源に応じた電圧を与えるために、前記第２及び第３
の変圧器の二次側の端部端子を前記第４の変圧器の二次
側に連結するように配置された複数のダイオードであっ
て、前記無線周波数源は前記ダイオードがオフ状態の時
これらを逆バイアスし、それによつて高速スイッチ動作
を可能にする前記ダイオードとを有する二重平衡ミクサ
回路。
【請求項２】請求項１において、前記複数のダイオード
は全て、カソードが前記第４の変圧器の二次側の端部端
子に接続され、前記第２の変圧器の前記二次側の端部端
子は１つ以上の前記ダイオードを介して前記第４の変圧
器の二次側の一方の端部端子に結合され、前記第３の変
圧器の二次側の端部端子は１つ以上の前記ダイオードを
介して前記第４の変圧器の二次側の他方の端部端子に結
合されているミクサ回路。
【請求項３】請求項１において、前記ダイオードはホッ
トキャリアダイオードを含むミクサ回路。
【請求項４】請求項１において、１つ以上の前記変換器
は、自動変圧器と前記自動変圧器に接続され一次コイル
の代わりとなるための平衡不平衡変成器とを含むミクサ
回路。
【請求項５】請求項１において、１つ以上の前記変圧器
は、二次巻線を限定する１組の巻線を含み接触するよう
に巻回された２本の二次導線と、前記二次巻線の前記巻
線から等しく隔てられるように前記二次巻線の間に巻回
された１本の一次導線とからなる、トロイダルコアに巻
回された３本の導線を含むミクサ回路。
【請求項６】ミクサ回路を無線周波数及び局部発振信号
源に結合する入力変換器手段と、前記ミクサ回路を中間周波数負荷に接続するセンタータ
ップ型二次側と、前記二次側のセンタータップに接続さ
れたバイアス抵抗とを有する出力変圧器手段と、インターフェース変圧器手段と複数のスイッチ素子とを
含み、前記局部発振信号をプッシュ−プッシュモードで
前記出力変圧器の前記二次側に印加し、前記無線周波数
信号をプッシュ−プルモードで前記出力変圧器の二次側
に印加し、更に１つ以上の前記スイッチ素子をオフ状態
のときに逆バイアスし急速なスイッチ動作を促進するよ
うに構成され配置され、前記入力変圧器を前記出力変圧
器にインターフェースする手段とを有するミクサ回路。
【請求項７】請求項６において、前記入力変圧器は、前
記無線周波数信号源に接続された一次側と、前記局部発
振信号源に接続されたセンタータップ端子を有するセン
タータップ型二次側とを含むミクサ回路。
【請求項８】請求項７において、前記インターフェース
変圧器手段は、前記入力変圧器の二次側の対向する端部
端子に接続された一次側と、センタータップがグラウン
ドに接続され端部端子が前記出力変圧器の二次側の対向
する端部端子に前記ダイオードの１つ以上を介して連結
されているセンタータップ型二次側を有する第１及び第
２の変圧器とを含むミクサ回路。
【請求項９】請求項８において、前記複数のダイオード
は、カソードが前記出力変圧器の二次側の端部端子に接
続されるように配置されたミクサ回路。
【請求項１０】請求項６において、前記スイッチ素子は
ホットキャリアダイオードを含むミクサ回路。
【請求項１１】請求項６において、１つ以上の前記変圧
器は自動変圧器と前記自動変圧器に接続され一次コイル
のかわりとなるための平衡不平衡変成器とを含むミクサ
回路。
【請求項１２】請求項６において、１つ以上の前記変圧
器は、二次巻線を限定する１組の巻線を含む接触するよ
うに巻回された２本の二次導線と、前記二次巻線の前記
巻線から等しく隔てられるように前記二次巻線の間に巻
回された１本の一次導線とを含みトロイダルコアに巻回
された３本の導線を備えるミクサ回路。
【請求項１３】ミクサ回路を無線周波数信号源及び局部
発振信号源とに結合するために共に相互接続された第１
の自動変圧器及び第１の平衡不平衡変成器と、前記自動変圧器のセンタータップ端子に接続されたバイ
アス抵抗と中間周波数負荷とに前記ミクサ回路を結合す
るために共に相互接続された第２の自動変圧器及び第２
の平衡不平衡変成器と、第３の変圧器手段と複数のダイオードとを含み、前記局
部発振信号をプッシュ−プッシュモードで前記第２の自
動変圧器に印加し、前記無線周波数信号をプッシュ−プ
ルモードで前記自動変圧器に印加し、更に１つ以上の前
記スイッチ素子をオフ状態のときに逆バイアスし急速な
スイッチ動作を促進するように構成配置され、前記第１
及び第２の自動変圧器及び平衡不平衡変成器をインター
フェースする手段とを有する二重バランス型ミクサ回
路。
【請求項１４】請求項13において、前記変圧器手段は、
別個に関連する平衡不平衡変成器を有する一対の自動変
圧器を含み、対をなす前記第１の自動変圧器及び前記自
動変圧器に接続された前記平衡不平衡変成器は前記ダイ
オードを介して前記第２の自動変圧器の対向する端部端
子に連結されているミクサ回路。
【請求項１５】請求項13において、前記ダイオードは、
カソードが前記第２の自動変圧器の端部端子に接続され
るように配置されたホットキャリアダイオードを含むミ
クサ回路。