JP2003101313A - 180° hybrid directional coupler and balanced mixer - Google Patents
180° hybrid directional coupler and balanced mixerInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロストリッ
プ線路等の平面回路を用いてなる方向性結合器及びそれ
を用いた平衡型ミキサに係り、特に、部品実装の容易
性、生産性の向上を図ったものに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a directional coupler using a planar circuit such as a microstrip line and a balanced mixer using the same, and more particularly to improving the ease of mounting components and improving productivity. Regarding the intended one.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来からマイクロストリップ線路などの
いわゆる平面回路を用いてなるマイクロ波帯ミキサにお
いては、外部回路との整合の容易性や局部発振端子から
の雑音放射の抑圧が可能である等の利点があることか
ら、ハイブリット方向性結合器を用いてなる平衡型ミキ
サが多く使用されている。図５には、このようなハイブ
リッド方向性結合器を説明する基本構成例が示されてお
り、以下、同図を参照しつつハイブリッド方向性結合器
について説明すれば、この方向性結合器２０は、二つの
入力端子１Ａ，２Ａと二つの出力端子３Ａ，４Ａを有し
てなり、９０°のハイブリッド方向性結合器と１８０°
のハイブリッド方向性結合器との二種類がある。両者共
に、２つの入力端子１Ａ，２Ａに印加された信号電力
が、それぞれ二つの出力端子３Ａ，４Ａに等分に分配さ
れる点は同じであるが、次述するように出力端子３Ａ，
４Ａ間に生ずる位相差に違いを有するものとなってい
る。2. Description of the Related Art Conventional microwave band mixers using a so-called plane circuit such as a microstrip line are capable of easily matching with an external circuit and suppressing noise radiation from a local oscillation terminal. Balanced mixers using hybrid directional couplers are often used because of their advantages. FIG. 5 shows a basic configuration example for explaining such a hybrid directional coupler. If the hybrid directional coupler is described below with reference to FIG. 5, this directional coupler 20 will be described. , Having two input terminals 1A, 2A and two output terminals 3A, 4A, a 90 ° hybrid directional coupler and 180 °
There are two types of hybrid directional couplers. Both are the same in that the signal power applied to the two input terminals 1A and 2A is equally divided to the two output terminals 3A and 4A, respectively.
There is a difference in the phase difference generated between 4A.
【０００３】すなわち、９０°ハイブリッド方向性結合
器では、入力端子１Ａに印加された信号が出力端子３
Ａ，４Ａに出力される際、出力端子３Ａに得られる信号
と出力端子４Ａに得られる信号との間に９０°の位相差
が生じ、入力端子２Ａに印加された信号についても同様
となる。これに対して、１８０°ハイブリッドでは、入
力端子１Ａに印加された信号は、出力端子３Ａ，４Ａか
らそれぞれ同相で出力されるが、入力端子２Ａに印加さ
れた信号は、出力端子３Ａ，４Ａから出力される際に
は、出力端子３Ａ，４Ａ間の信号の位相差が１８０°と
なる。That is, in the 90 ° hybrid directional coupler, the signal applied to the input terminal 1A is applied to the output terminal 3A.
When output to A and 4A, a 90 ° phase difference occurs between the signal obtained at the output terminal 3A and the signal obtained at the output terminal 4A, and the same applies to the signal applied to the input terminal 2A. On the other hand, in the 180 ° hybrid, the signal applied to the input terminal 1A is output from the output terminals 3A and 4A in the same phase, but the signal applied to the input terminal 2A is output from the output terminals 3A and 4A. When output, the phase difference of the signals between the output terminals 3A and 4A becomes 180 °.
【０００４】図６には、上述したようなハイブリッド方
向性結合器２０を用いてなる平衡型ミキサの回路構成例
が示されており、以下、同図を参照しつつこの平衡型ミ
キサについて説明する。この平衡型ミキサは、ハイブリ
ッド方向性結合器２０の一方の入力端子１Ａに高周波信
号（ＲＦ）を、他方の入力端子２Ａに局部発振信号（Ｌ
Ｏ）を、それぞれ印加するようにする一方、出力端子３
Ａ，４Ａには、それぞれショットキーバリアダイオード
２１ａ，２１ｂが互いに逆向きとなるように接続されて
いる。そして、出力端子３Ａ，４Ａと反対側のその２つ
のショットキーバリアダイオード２１ａ，２１ｂの端子
は、互いに接続されて、ローパスフィルタ２２の入力段
に接続されたものとなっている。そして、ローパスフィ
ルタ２２の出力段に接続された中間周波信号出力端子２
３からは、高周波信号（ＲＦ）と局部発振信号（ＬＯ）
との周波数混合の結果である中間周波数信号が得られる
ようになっている。FIG. 6 shows a circuit configuration example of a balanced mixer using the hybrid directional coupler 20 as described above. Hereinafter, this balanced mixer will be described with reference to the same figure. . This balanced mixer has a high-frequency signal (RF) at one input terminal 1A of the hybrid directional coupler 20 and a local oscillation signal (L at the other input terminal 2A).
O) is applied to each of the output terminals 3
Schottky barrier diodes 21a and 21b are connected to A and 4A, respectively, so as to be opposite to each other. The terminals of the two Schottky barrier diodes 21a and 21b on the opposite side of the output terminals 3A and 4A are connected to each other and to the input stage of the low pass filter 22. The intermediate frequency signal output terminal 2 connected to the output stage of the low pass filter 22
From 3, high frequency signal (RF) and local oscillation signal (LO)
An intermediate frequency signal is obtained which is the result of frequency mixing with.
【０００５】かかる平衡型ミキサにおけるハイブリッド
方向性結合器２０としては、９０°ハイブリッド方向性
結合器と１８０°ハイブリッド方向性結合器の双方が、
それぞれミキサとして所望される電気的特性等に応じて
適宜使用されるが、高周波信号が印加される入力端子１
Ａと、局部発振信号が印加される入力端子２Ａとの間の
アイソレーションが良好であるという点で、１８０°ハ
イブリッド方向性結合器の方が多く用いられている。特
に、平面回路上で最も多く用いられる１８０°ハイブリ
ッド方向性結合器としては、図７に示されたように、３
λ／２の長さを有するリング２４上に、４つの端子１Ａ
〜４Ａがλ／４間隔で配置されてなり、ratrace型と称
されているものが公知・周知となっている。この１８０
°ハイブリッド方向性結合器は、リング２４の特性イン
ピーダンスを、それぞれの端子１Ａ〜４Ａにおける特性
インピーダンスの２1 / 2倍に設定すると、全ての端子１
Ａ〜４Ａにおいて整合が得られ、ハイブリッド方向性結
合器として動作するものとなっている。すなわち、端子
１Ａに印加された信号は、端子３Ａ，４Ａから等分に出
力され、しかも端子１Ａからの距離が等しいので同相に
なる一方、端子２Ａに印加された信号は、端子３Ａ，４
Ａから出力される際に、端子２Ａと端子３Ａ、端子４Ａ
とのそれぞれの距離の差がλ／２であることに起因して
１８０°の位相差を生ずる。As the hybrid directional coupler 20 in such a balanced mixer, both a 90 ° hybrid directional coupler and a 180 ° hybrid directional coupler are used.
The input terminals 1 to which a high frequency signal is applied are used as appropriate depending on the desired electrical characteristics of the mixer.
The 180 ° hybrid directional coupler is more often used because the isolation between A and the input terminal 2A to which the local oscillation signal is applied is good. In particular, as a 180 ° hybrid directional coupler most often used on a planar circuit, as shown in FIG.
On the ring 24 having a length of λ / 2, four terminals 1A
4A are arranged at intervals of λ / 4, and a so-called ratrace type is publicly known. This 180
° hybrid directional coupler, the characteristic impedance of the ring 24, is set to 2 1/2 times the characteristic impedance of each of the terminals 1A to 4A, all the terminals 1
Matching is obtained at A to 4A, and it operates as a hybrid directional coupler. That is, the signal applied to the terminal 1A is equally output from the terminals 3A and 4A and is in phase because the distance from the terminal 1A is equal, whereas the signal applied to the terminal 2A is equal to the terminals 3A and 4A.
When output from A, terminal 2A, terminal 3A, terminal 4A
A phase difference of 180 ° is generated due to the difference in distance between λ and.
【０００６】図８には、上述したようなratrace型方向
性結合器を用いた従来の平衡型ミキサの構成例が示され
ており、以下、同図を参照しつつこのミキサについて説
明する。この平衡型ミキサは、端子１Ａに高周波入力信
号が、端子２Ａに局部発振入力信号が、それぞれ印加さ
れるようになっており、端子３Ａ，４Ａには、それぞれ
ショットキーバリアダイオード２１ａ，２１ｂが接続さ
れたものとなっている。そして、中間周波信号は、λ／
４スタブを用いたローパスフィルタ２２を介して中間周
波信号出力端子２３へ出力されるようになっている。ra
trace型の方向性結合器の端子における特性インピーダ
ンスは、いずれも同一であり、多くの場合５０Ωであ
る。一方、ショットキーバリアダイオード２１ａ，２１
ｂの抵抗は、一般には５０Ωではないために、上述のよ
うに平衡ミキサにおいては整合回路が必要となり、図８
に示された構成例においてはスタブ２５ａ，２５ｂを用
いてその整合を行っている。FIG. 8 shows a configuration example of a conventional balanced mixer using the above-mentioned ratrace type directional coupler, and this mixer will be described below with reference to the same drawing. In this balanced mixer, a high frequency input signal is applied to the terminal 1A and a local oscillation input signal is applied to the terminal 2A, and Schottky barrier diodes 21a and 21b are connected to the terminals 3A and 4A, respectively. It has been done. The intermediate frequency signal is λ /
The signal is output to the intermediate frequency signal output terminal 23 via the low pass filter 22 using four stubs. ra
The characteristic impedances at the terminals of the trace type directional coupler are the same, and in most cases are 50Ω. On the other hand, the Schottky barrier diodes 21a, 21
Since the resistance of b is not generally 50Ω, a matching circuit is required in the balanced mixer as described above, and
In the configuration example shown in (1), the matching is performed using the stubs 25a and 25b.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のratrace型方向性結合器を用いた平衡型ミキサ
においては、次のような問題がある。すなわち、まず、
平衡型ミキサに用いられる２つのショットキーバリアダ
イオードは、一方のショットキーバリアダイオードのア
ノードと他方のショットキーバリアダイオードのカソー
ドとが接続された状態で作製し、これを実装するように
すると、いわゆるダイシングや実装の際の手間を少なく
することができ、生産性が向上する。しかし、ratrace
型方向性結合器は、先に説明したように、端子１Ａ，２
Ａと端子３Ａ，４Ａとが互い違いに配置されているので
（図７及び図８参照）、二つのショットキーバリアダイ
オードを接続状態とするために端子３Ａ，４Ａとを近接
した配置にしようとしても、その間の端子１Ａ，２Ａが
障害となるという問題があった。一方、端子３Ａ，４Ａ
同士が隣接した構造を有してなるハイブリッド方向性結
合器としてbranch型と称されるものがあるが、これは、
９０°ハイブリッド方向性結合器であるため、端子１
Ａ，２Ａ間のアイソレーションが１８０°ハイブリッド
方向性結合器に比して十分満足できるものではなく、端
子１Ａ，２Ａ間のアイソレーションの低下を招くことな
く上述の実装等の問題の解決を与えるものとはなり得な
い。However, the balanced mixer using the above-mentioned conventional ratrace type directional coupler has the following problems. That is, first,
The two Schottky barrier diodes used in the balanced mixer are manufactured in a state in which the anode of one Schottky barrier diode and the cathode of the other Schottky barrier diode are connected and mounted, so that the so-called The labor for dicing and mounting can be reduced, and the productivity is improved. But ratrace
The mold directional coupler has the terminals 1A and 2 as described above.
Since the A and the terminals 3A and 4A are alternately arranged (see FIGS. 7 and 8), even if the terminals 3A and 4A are arranged close to each other in order to connect the two Schottky barrier diodes, However, there is a problem that the terminals 1A and 2A between them become an obstacle. On the other hand, terminals 3A and 4A
There is a hybrid type directional coupler having a structure in which the two are adjacent to each other, which is called a branch type.
Since it is a 90 ° hybrid directional coupler, terminal 1
The isolation between A and 2A is not sufficiently satisfactory as compared with the 180 ° hybrid directional coupler, and the above-mentioned problems such as mounting are solved without lowering the isolation between the terminals 1A and 2A. It cannot be a thing.
【０００８】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、２つの出力端子が隣接して配設されてなる１８０°
ハイブリット方向性結合器を提供するものである。本発
明の他の目的は、平衡型ミキサに用いられるショットキ
ーバリアダイオードの実装作業を簡素なものとし、生産
性の向上を図ることのできる平衡型ミキサを提供するこ
とにある。The present invention has been made in view of the above situation, and is 180 ° in which two output terminals are arranged adjacent to each other.
A hybrid directional coupler is provided. Another object of the present invention is to provide a balanced mixer capable of simplifying the work of mounting a Schottky barrier diode used in the balanced mixer and improving productivity.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するため、本発明に係る１８０°ハイブリット方向性結
合器は、２つの入力端子と２つの出力端子とを有し、前
記２つの入力端子は、特性インピーダンスがＺ1で、且
つ、使用される波長の四分の一の長さを有する第１の伝
送線路によって接続され、前記２つの入力端子の一方と
前記２つの出力端子の一方とは、分岐部を介して前記２
つの入力端子の一方側から順に、特性インピーダンスが
Ｚ3で、かつ、使用される波長の四分の一の長さを有す
る第２の伝送線路と、特性インピーダンスがＺ2で、か
つ、使用される波長の四分の一の長さを有する第３の伝
送線路とによって接続され、前記２つの出力端子の他方
は、特性インピーダンスがＺ2で、かつ、使用される波
長の四分の一の長さを有する第４の伝送線路を介して前
記分岐部と接続されると共に、前記２つの入力端子の他
方と、特性インピーダンスがＺ3で、かつ、使用される
波長の四分の一の長さを有する第５の伝送線路によって
接続され、前記特性インピーダンスＺ1、Ｚ2及びＺ
3は、Ｚ3＝（Ｚ1Ｚ2／２）1 / 2の関係にあるものであ
る。In order to achieve the above object of the present invention, a 180 ° hybrid directional coupler according to the present invention has two input terminals and two output terminals. The terminals are connected by a first transmission line having a characteristic impedance of Z 1 and having a length of a quarter of the wavelength used, one of the two input terminals and one of the two output terminals. Is the above-mentioned 2 through the branch part.
From one side of the two input terminals, the characteristic impedance is Z 3 , the second transmission line has a length of ¼ of the wavelength used, and the characteristic impedance is Z 2 Connected to a third transmission line having a length of a quarter of a wavelength, the other of the two output terminals has a characteristic impedance of Z 2 and is of a quarter of the wavelength used. It is connected to the branching portion via a fourth transmission line having a length, and has a characteristic impedance of Z 3 with the other of the two input terminals and has a length of a quarter of the wavelength used. And a characteristic impedance Z 1 , Z 2 and Z
3 are those in a relationship of Z 3 = (Z 1 Z 2 /2) 1/2.
【００１０】かかる構成においては、２つの出力端子の
一方が、分岐部と第３の伝送線路を介して接続されたも
のとなっているため、従来と異なり、２つの出力端子の
間に、他の端子が配設されることなく、２つの出力端子
は隣接した状態に配設することができ、平衡型ミキサに
用いられる場合には、直列接続状態のショットキーバリ
アダイオードの実装作業を簡素なものとすることができ
るものである。In such a configuration, one of the two output terminals is connected to the branching portion through the third transmission line, so that unlike the conventional case, another output terminal is provided between the two output terminals. The two output terminals can be arranged adjacent to each other without arranging the terminals of, and when used in a balanced mixer, the mounting work of the Schottky barrier diode in the series connection state can be simplified. It is something that can be.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１乃至図４を参照しつつ説明する。なお、以下に
説明する部材、配置等は本発明を限定するものではな
く、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができる
ものである。最初に、本発明の実施の形態における１８
０°ハイブリット方向性結合器１０１の基本構成につい
て、図１乃至図３を参照しつつ説明する。本発明の実施
の形態における１８０°ハイブリット方向性結合器１０
１は、２つの入力端子１，２と２つの出力端子３，４を
有し、これらの間には、例えば、マイクロストリップ線
路を用いてなる伝送線路が次述するように接続されてな
るものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. The members, arrangements, and the like described below do not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention. First, 18 in the embodiment of the present invention
The basic configuration of the 0 ° hybrid directional coupler 101 will be described with reference to FIGS. 1 to 3. 180 ° hybrid directional coupler 10 according to an embodiment of the present invention
1 has two input terminals 1 and 2 and two output terminals 3 and 4, and a transmission line using, for example, a microstrip line is connected between these as described below. Is.
【００１２】まず、一方の入力端子１と他方の入力端子
２は、特性インピーダンスがＺ1で、且つ、この１８０
°ハイブリット方向性結合器１０１を使用する周波数波
長の１／４の長さを有する第１の伝送線路５によって接
続されている。また、一方の入力端子１と一方の出力端
子３との間、一方の入力端子１と他方の出力端子４との
間、及び一方の出力端子３と他方の出力端子４との間
は、次述するように、分岐部１０を介して伝送線路によ
って接続されたものとなっている。すなわち、一方の入
力端子１と分岐部１０との間は、特性インピーダンスが
Ｚ 3で、且つ、この１８０°ハイブリット方向性結合器
１０１を使用する周波数波長の１／４の長さを有する第
２の伝送線路６によって接続され、さらに、分岐部１０
と一方の出力端子３との間は、特性インピーダンスがＺ
2で、且つ、この１８０°ハイブリット方向性結合器１
０１を使用する周波数波長の１／４の長さを有する第３
の伝送線路７によって接続されている。そして、ここ
で、Ｚ3は、Ｚ1及びＺ2と、Ｚ3＝（Ｚ1×Ｚ2／２）1 / 2
との関係を有するものとなっている。First, one input terminal 1 and the other input terminal
2 has a characteristic impedance of Z1And, this 180
° Frequency wave using hybrid directional coupler 101
Connected by the first transmission line 5 having a length of 1/4 of the length.
Has been continued. Also, one input terminal 1 and one output terminal
Between the input terminal 1 on one side and the output terminal 4 on the other side between the child 3
And between one output terminal 3 and the other output terminal 4
Is connected to the transmission line through the branch unit 10 as described below.
It has been connected. That is, one input
Characteristic impedance between the force terminal 1 and the branching section 10 is
Z 3And this 180 ° hybrid directional coupler
101 having a length of ¼ of the frequency wavelength using 101
2 are connected by a transmission line 6 and further a branching unit 10
And one output terminal 3 have a characteristic impedance of Z
2And this 180 ° hybrid directional coupler 1
Third with a length of ¼ of the frequency wavelength using 01
Are connected by the transmission line 7. And here
And Z3Is Z1And Z2And Z3= (Z1× Z2/ 2)1 / 2
Has a relationship with.
【００１３】また、分岐部１０と他方の出力端子４との
間は、特性インピーダンスがＺ2で、且つ、この１８０
°ハイブリット方向性結合器１０１を使用する周波数波
長の１／４の長さを有する第４の伝送線路８によって接
続されている。さらに、他方の入力端子２と他方の出力
端子４との間は、特性インピーダンスがＺ3で、且つ、
この１８０°ハイブリット方向性結合器１０１を使用す
る周波数波長の１／４の長さを有する第５の伝送線路９
によって接続されている。そして、入力端子１、２のそ
れぞれからこの１８０°ハイブリット方向性結合器１０
１を見た特性インピーダンスは共にＺ1、出力端子３，
４のそれぞれからこの１８０°ハイブリット方向性結合
器１０１を見た特性インピーダンスは共にＺ2となる。Between the branching section 10 and the other output terminal 4, the characteristic impedance is Z 2 and
° The hybrid directional coupler 101 is connected by a fourth transmission line 8 having a length of ¼ of the frequency wavelength. Further, between the other input terminal 2 and the other output terminal 4, the characteristic impedance is Z 3 , and
The fifth transmission line 9 having a length of ¼ of the frequency wavelength using the 180 ° hybrid directional coupler 101
Connected by. The 180 ° hybrid directional coupler 10 is connected to each of the input terminals 1 and 2.
The characteristic impedances seen at 1 are both Z 1 , the output terminal 3,
The characteristic impedances when the 180 ° hybrid directional coupler 101 is viewed from each of the 4 are both Z 2 .
【００１４】次に、上記構成における四端子回路が、１
８０°ハイブリッド方向性結合器となることを、以下に
定量的に説明することとする。まず、図１に示された構
成の回路についてＳパラメータを求める。Ｓパラメータ
を求めるにあたって、各々の端子１〜４からの入射波
を、順にａ 1、ａ2、ａ3、ａ4とし、出力波を順にｂ1、
ｂ2、ｂ3、ｂ4とすると（図１参照）、Ｓパラメータの
定義から次にような式が成立する。Next, the four-terminal circuit in the above structure is
To become an 80 ° hybrid directional coupler,
It will be explained quantitatively. First, the structure shown in FIG.
S-parameters are obtained for the final circuit. S parameter
Incident wave from each terminal 1 to 4
A in order 1, A2, A3, AFourAnd the output wave is b1,
b2, B3, BFour(See Fig. 1)
The following equation holds from the definition.
【数１】 [Equation 1]
【００１５】図１に示された回路は、磁性体などを含ま
ないので、Ｓパラメータは対称になり、下記する数式２
のように表される。Since the circuit shown in FIG. 1 does not include a magnetic material or the like, the S parameter becomes symmetric, and the following equation 2
It is expressed as.
【数２】 [Equation 2]
【００１６】この数２における未知数は１０個となる。
例えば、入力端子１から信号が入射したとして、その
際、入力端子２を短絡、出力端子３，４を整合状態とし
たとすると、ａ2＝−ｂ2，ａ3＝ａ4＝０となる。また、
この場合、入力端子２が短絡されているので、入力端子
１と出力端子４から入力端子２方向を見ると等価的解放
に見えることとなる。したがって、このとき回路は、図
２に示されたように見え、入力端子１から見た反射係数
や、出力端子３，４における等価性、位相、エネルギー
保存則を考慮すると、ｂ1＝０，ｂ3＝ｂ4＝−ａ1／２1 /
2となる。したがって、これらの結果に基づいて、先の
数式２において、ａ、ｂを消去してＳパラメータ間の関
係式を求めると下記する数式３及び数式４の如くとな
る。The number of unknowns in the equation 2 is 10.
For example, if a signal is input from the input terminal 1 and the input terminal 2 is short-circuited and the output terminals 3 and 4 are in a matched state at that time, a 2 = −b 2 , a 3 = a 4 = 0. . Also,
In this case, since the input terminal 2 is short-circuited, when viewed in the direction of the input terminal 2 from the input terminal 1 and the output terminal 4, it looks like an equivalent release. Therefore, at this time, the circuit looks like that shown in FIG. 2, and in consideration of the reflection coefficient viewed from the input terminal 1, the equivalence, the phase, and the energy conservation law at the output terminals 3 and 4, b 1 = 0, b 3 = b 4 = -a 1 /2 1 /
It becomes 2 . Therefore, on the basis of these results, when a and b are erased and the relational expression between the S-parameters is obtained in the above Expression 2, the following Expressions 3 and 4 are obtained.
【００１７】[0017]
【数３】 [Equation 3]
【００１８】[0018]
【数４】 [Equation 4]
【００１９】上述したと同様の手続きを入力端子３、出
力端子３，４においても、それぞれ行って式を整理する
と、以下に示す７つの独立式が得られる。By performing the same procedure as described above at the input terminal 3 and the output terminals 3 and 4, respectively and rearranging the equations, the following seven independent equations are obtained.
【００２０】[0020]
【数５】 [Equation 5]
【数６】 [Equation 6]
【数７】 [Equation 7]
【数８】 [Equation 8]
【数９】 [Equation 9]
【数１０】 [Equation 10]
【数１１】 [Equation 11]
【００２１】なお、上記式中においてｊは、−１の平方
根である。次に、入力端子１から信号が入射したとし
て、その際、出力端子３を解放状態とする一方、入力端
子２及び出力端子４を、それぞれ整合状態としたとする
と、ｂ3＝ａ3，ａ2＝ａ4＝０となる。出力端子３は解放
されているので、Ｔ字型の分岐部１０は、短絡されてい
るように見え、そのため、入力端子１と出力端子４から
分岐部１０方向をそれぞれ見ると、解放されているよう
に見える。したがって、図１に示された回路は、この場
合、図３に示された様に見え、入力端子１から見た反射
係数や、抵抗器を並列接続した場合の２ポートのＳパラ
メータ、位相、エネルギー保存則を考慮すると、ｂ1＝
ａ1／２，ｂ2＝−ｊａ1／２，ｂ4＝−ａ1／２1 / 2とな
る。In the above equation, j is the square root of -1. Next, assuming that a signal is input from the input terminal 1, at that time, the output terminal 3 is released, while the input terminal 2 and the output terminal 4 are brought into a matching state, b 3 = a 3 , a 2 = a 4 = 0. Since the output terminal 3 is released, the T-shaped branch portion 10 appears to be short-circuited, and thus when viewed from the input terminal 1 and the output terminal 4 in the branch portion 10 direction, respectively, it is released. looks like. Therefore, in this case, the circuit shown in FIG. 1 looks like that shown in FIG. 3, and the reflection coefficient viewed from the input terminal 1, S-parameters and phases of two ports when resistors are connected in parallel, Considering the law of conservation of energy, b 1 =
the a 1/2, b 2 = -ja 1/2, b 4 = -a 1/2 1/2.
【００２２】これらの結果から、ａ、ｂを消去して、Ｓ
パラメータ間の関係式を求めると、下記する数式１２、
数式１３の如くとなる。From these results, a and b are deleted and S
When the relational expression between the parameters is calculated,
Expression 13 is obtained.
【数１２】 [Equation 12]
【数１３】 [Equation 13]
【００２３】同様の手続きを出力端子３についても行っ
て式を整理すると、下記する３つの独立式が得られる。When the same procedure is performed for the output terminal 3 and the equations are arranged, the following three independent equations are obtained.
【数１４】 [Equation 14]
【数１５】 [Equation 15]
【数１６】 [Equation 16]
【００２４】これら数式１４乃至数式１６と、先に得ら
れた数式５乃至数式１１とから得られる解のうち、ユニ
タリ性を持つものは、下記する数式１７に表された２つ
であるが、後者は、図２に示された回路と明らかに矛盾
するので、結局、この回路のＳパラメータは、数式１８
に示されたものとなる。Among the solutions obtained from the equations 14 to 16 and the previously obtained equations 5 to 11, the ones having unitarity are the two equations 17 shown below. The latter clearly contradicts the circuit shown in FIG. 2, so the S-parameter of this circuit is
Will be as shown in.
【数１７】 [Equation 17]
【数１８】 [Equation 18]
【００２５】ここで、Ｓ31＝Ｓ41＝１／２1 / 2より、入
力端子１からの入射波は、電力が出力端子３，４に等分
され、しかも、同相で出力されるということが言える。
また、Ｓ32＝ｊ／２1 / 2、Ｓ42＝−ｊ／２1 / 2より、入力
端子２からの入射波は、電力が出力端子３，４に等分さ
れ、１８０°の位相差をもって出力されるということが
言える。したがって、この回路は、１８０°ハイブリッ
ド方向性結合器である。[0025] Here, from S 31 = S 41 = 1/ 2 1/2, the incident wave from the input terminal 1, that the power is divided equally to the output terminals 3 and 4, moreover, is output by the phase Can be said.
Furthermore, from S 32 = j / 2 1/ 2, S 42 = -j / 2 1/2, the incident wave from the input terminal 2, power is divided equally to the output terminals 3 and 4, a phase difference of 180 ° It can be said that it is output with. Therefore, this circuit is a 180 ° hybrid directional coupler.
【００２６】図４には、上述の構成を有してなる１８０
°ハイブリッド方向性結合器１０１を用いた平衡型ミキ
サの構成例が示されており、以下、同図を参照しつつこ
の平衡型ミキサについて説明する。なお、図１に示され
た構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を
付すこととする。この例において、第１及び第２の伝送
線路５，６、第４及び第５の伝送線路８，９は、一体と
されて環状に形成されたものとなっていると共に、第３
の伝送線路７は、分岐部１０に接合される部分近傍がや
や円弧状に形成される一方、他端側は先の図１に示され
た基本構成の場合と同様に直線状に形成されたものとな
っている。また、第１乃至第５の伝送線路５〜９は、そ
れぞれ所望の特性インピーダンスを得るために、その線
路幅が適宜調整されたものとなっている。FIG. 4 shows a block 180 having the above structure.
A configuration example of a balanced mixer using the hybrid directional coupler 101 is shown, and the balanced mixer will be described below with reference to the figure. The same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In this example, the first and second transmission lines 5 and 6, and the fourth and fifth transmission lines 8 and 9 are integrated and formed in an annular shape, and the third and third transmission lines are formed.
The transmission line 7 has a slightly arcuate shape in the vicinity of the portion joined to the branching portion 10, while the other end side is formed in a linear shape as in the case of the basic configuration shown in FIG. It has become a thing. In addition, the line widths of the first to fifth transmission lines 5 to 9 are appropriately adjusted to obtain desired characteristic impedances.
【００２７】出力端子３，４の端部を形成する第３及び
第４の伝送線路７，８の部位は、本発明の実施の形態に
おいては、適宜な間隔を隔てて平行するように配設され
たものとなっており、この間に、直列接続状態とされた
ショットキーバリアダイオード１１ａ，１１ｂが接続さ
れている。すなわち、一方のショットキーバリアダイオ
ード１１ａのアノードと、他方のショットキーバリアダ
イオード１１ｂのカソードとが接続されて、２つのショ
ットキーバリアダイオード１１ａ，１１ｂは、直列接続
状態とされると共に、一方のショットキーバリアダイオ
ード１１ａのカソードが、出力端子３に、他方のショッ
トキーバリアダイオード１１ｂのアノードが、出力端子
４に、それぞれ接続されたものとなっている。本発明の
実施の形態におけるショットキーバリアダイオード１１
ａ，１１ｂは、一つの半導体チップに配設されてなるも
のである。また、出力端子３，４は、それぞれ、比較的
線路幅の狭いアース用線路１２ａ，１２ｂによって、ア
ースに接続されたものとなっている。In the embodiment of the present invention, the portions of the third and fourth transmission lines 7 and 8 forming the ends of the output terminals 3 and 4 are arranged so as to be parallel to each other with an appropriate interval. The Schottky barrier diodes 11a and 11b, which are connected in series, are connected between them. That is, the anode of one Schottky barrier diode 11a and the cathode of the other Schottky barrier diode 11b are connected so that the two Schottky barrier diodes 11a and 11b are connected in series and one shot The cathode of the key barrier diode 11a is connected to the output terminal 3, and the anode of the other Schottky barrier diode 11b is connected to the output terminal 4, respectively. Schottky barrier diode 11 in the embodiment of the present invention
a and 11b are arranged on one semiconductor chip. Further, the output terminals 3 and 4 are connected to the ground by grounding lines 12a and 12b, respectively, which have a relatively narrow line width.
【００２８】さらに、２つのショットキーバリアダイオ
ード１１ａ，１１ｂの接続点１６には、λ／４長のオー
プンスタブ１３の一端が接続されている。そして、この
オープンスタブ１３には、ローパスフィルタ１４が接続
されており、このローパスフィルタ１４を介して中間周
波信号が中間周波信号出力端子から得られるようになっ
ている。本発明の実施の形態におけるローパスフィルタ
１４は、短冊状に形成された本体部１４ａを有し、この
本体部１４ａの一つの角の部位から線路幅の狭い接続用
線路１４ｂが延設されており、オープンスタブ１３の側
部の適宜な部位に接続されたものとなっている。また、
本発明の実施の形態におけるローパスフィルタ１４にお
いては、先の接続用線路１４ｂが延設されていると同一
の端部の他方の角から、線路幅が接続用線路１４ｂと同
様に狭く形成された中間周波信号出力端子１５が、先の
接続用線路１４ｂと直交する方向へ延設されている。Further, one end of an open stub 13 having a λ / 4 length is connected to a connection point 16 between the two Schottky barrier diodes 11a and 11b. A low pass filter 14 is connected to the open stub 13, and an intermediate frequency signal is obtained from the intermediate frequency signal output terminal via the low pass filter 14. The low-pass filter 14 according to the embodiment of the present invention has a main body 14a formed in a strip shape, and a connection line 14b having a narrow line width is extended from one corner portion of the main body 14a. , Is connected to an appropriate part on the side of the open stub 13. Also,
In the low-pass filter 14 according to the embodiment of the present invention, the line width is formed to be as narrow as the connecting line 14b from the other corner of the same end as the connecting line 14b is extended. The intermediate frequency signal output terminal 15 is extended in the direction orthogonal to the above-mentioned connection line 14b.
【００２９】上述の構成においては、出力端子３，４の
間には、従来と異なり、他の端子等が配設されておら
ず、２つの出力端子３，４は隣接しているために、２つ
のショットキーバリアダイオード１１ａ，１１ｂを直列
接続された状態で実装することができることとなる。ま
た、端部が出力端子３，４となる第３及び第４の伝送線
路７，８の特性インピーダンスＺ2を、ショットキーバ
リアダイオード１１ａ，１１ｂの抵抗値と等しい値に設
定した場合には、出力端子３，４においては、ショット
キーバリアダイオード１１ａ，１１ｂとの整合がとれ、
従来と異なり新たな整合回路を設ける必要がなくなる。In the above structure, unlike the conventional case, no other terminal is provided between the output terminals 3 and 4, and the two output terminals 3 and 4 are adjacent to each other. The two Schottky barrier diodes 11a and 11b can be mounted in a state of being connected in series. Further, when the characteristic impedance Z 2 of the third and fourth transmission lines 7 and 8 whose ends are the output terminals 3 and 4 is set to a value equal to the resistance value of the Schottky barrier diodes 11a and 11b, The output terminals 3 and 4 can be matched with the Schottky barrier diodes 11a and 11b,
Unlike the conventional case, it is not necessary to provide a new matching circuit.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
２つの出力端子が隣接されるように構成された１８０°
ハイブリッド方向性結合器を提供することができ、その
ため、これを用いてなる平衡型ミキサにおいては、１８
０°ハイブリッド方向性結合器の２つの出力端子の間
に、直接接続状態で作製された非線形素子、例えば、シ
ョットキーバリアダイオードを接続するにおいて、従来
と異なり、何ら実装の障害となるものがないので、従来
に比して実装作業をより簡素なものとすることができ、
しかも、いわゆるワンチップに作製された２つの非線形
素子を用いることができるので、実装作業の簡素化と相
俟って、低価格化を図ることができるという効果を奏す
るものである。As described above, according to the present invention,
180 ° with two output terminals adjacent to each other
A hybrid directional coupler may be provided, so in a balanced mixer using it, 18
In connecting a non-linear element, such as a Schottky barrier diode, which is produced in a direct connection state, between two output terminals of a 0 ° hybrid directional coupler, unlike the conventional case, there is no obstacle to mounting. Therefore, the mounting work can be made simpler than the conventional one,
Moreover, since it is possible to use two so-called one-chip non-linear elements, it is possible to reduce the cost in combination with the simplification of the mounting work.
【図１】本発明の実施の形態における１８０°ハイブリ
ッド方向性結合器の基本構成を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a basic configuration of a 180 ° hybrid directional coupler according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示された１８０°ハイブリッド方向性結
合器のＳパラメータの導出過程における図１の等価回路
である。2 is an equivalent circuit of FIG. 1 in a process of deriving an S parameter of the 180 ° hybrid directional coupler shown in FIG.
【図３】図１に示された１８０°ハイブリッド方向性結
合器のＳパラメータの導出過程における図１の他の等価
回路である。3 is another equivalent circuit of FIG. 1 in the process of deriving the S parameter of the 180 ° hybrid directional coupler shown in FIG.
【図４】図１に示された基本構成を有する１８０°ハイ
ブリッド方向性結合器を用いた平衡型ミキサの構成例を
示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration example of a balanced mixer using a 180 ° hybrid directional coupler having the basic configuration shown in FIG.
【図５】ハイブリッド方向性結合器を説明する説明図で
ある。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a hybrid directional coupler.
【図６】平衡型ミキサの基本構成を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a basic configuration of a balanced mixer.
【図７】従来の１８０°ハイブリッド方向性結合器の構
成例を示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram showing a configuration example of a conventional 180 ° hybrid directional coupler.
【図８】従来の１８０°ハイブリッド方向性結合器を用
いた平衡型ミキサの構成例を示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing a configuration example of a balanced mixer using a conventional 180 ° hybrid directional coupler.
１，２…入力端子 ３，４…出力端子 ５…第１の伝送線路 ６…第２の伝送線路 ７…第３の伝送線路 ８…第４の伝送線路 ９…第５の伝送線路 １０…分岐部 １０１…１８０°ハイブリッド方向性結合器 1,2 ... Input terminals 3, 4 ... Output terminals 5 ... the first transmission line 6 ... Second transmission line 7 ... Third transmission line 8 ... Fourth transmission line 9 ... Fifth transmission line 10 ... Branch 101 ... 180 ° hybrid directional coupler
Claims (4)
し、 前記２つの入力端子は、特性インピーダンスがＺ1で、
且つ、使用される波長の四分の一の長さを有する第１の
伝送線路によって接続され、 前記２つの入力端子の一方と前記２つの出力端子の一方
とは、分岐部を介して前記２つの入力端子の一方側から
順に、特性インピーダンスがＺ3で、かつ、使用される
波長の四分の一の長さを有する第２の伝送線路と、特性
インピーダンスがＺ2で、かつ、使用される波長の四分
の一の長さを有する第３の伝送線路とによって接続さ
れ、 前記２つの出力端子の他方は、特性インピーダンスがＺ
2で、かつ、使用される波長の四分の一の長さを有する
第４の伝送線路を介して前記分岐部と接続されると共
に、前記２つの入力端子の他方と、特性インピーダンス
がＺ3で、かつ、使用される波長の四分の一の長さを有
する第５の伝送線路によって接続され、 前記特性インピーダンスＺ1、Ｚ2及びＺ3は、Ｚ3＝（Ｚ
1Ｚ2／２）1 / 2の関係にあることを特徴とする１８０°
ハイブリット方向性結合器。1. It has two input terminals and two output terminals, and the two input terminals have a characteristic impedance of Z 1 ,
And, the two are connected by a first transmission line having a length of one-quarter of the wavelength used, and one of the two input terminals and one of the two output terminals are connected to each other via a branching portion. From one side of the two input terminals, the characteristic impedance is Z 3 , the second transmission line has a length of ¼ of the wavelength used, and the characteristic impedance is Z 2 Connected to a third transmission line having a length of a quarter of the wavelength, and the other of the two output terminals has a characteristic impedance of Z
2 and is connected to the branch via a fourth transmission line having a length of one-quarter of the wavelength used and has a characteristic impedance Z 3 with the other of the two input terminals. And connected by a fifth transmission line having a length of one quarter of the wavelength used, said characteristic impedances Z 1 , Z 2 and Z 3 being Z 3 = (Z
180 °, characterized in that in the 1 Z 2/2) 1/ 2 in relation
Hybrid directional coupler.
向性結合器を有してなる平衡型ミキサであって、 前記１８０°ハイブリッド方向性結合器の２つの出力端
子には、それぞれ非線形素子の一方の端部が接続され、
当該２つの非線形素子の他方の端部は相互に接続されて
なることを特徴とする平衡型ミキサ。2. A balanced mixer comprising the 180 ° hybrid directional coupler according to claim 1, wherein one output of each of the two output terminals of the 180 ° hybrid directional coupler is one of non-linear elements. The ends of are connected,
A balanced mixer in which the other ends of the two non-linear elements are connected to each other.
チップに配設されてなることを特徴とする請求項２記載
の平衡型ミキサ。3. The balanced mixer according to claim 2, wherein the two nonlinear elements are arranged on one semiconductor chip.
特性インピーダンスを、前記非線形素子の抵抗値に等し
く設定してなることを特徴とする請求項２又は請求項３
記載の平衡型ミキサ。4. The characteristic impedance of each of the two output terminals is set to be equal to the resistance value of the non-linear element.
The described balanced mixer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001290670A JP2003101313A (en) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | 180° hybrid directional coupler and balanced mixer |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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