JP3036717B2 - コンバータ回路 - Google Patents
コンバータ回路Info
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Description
信した放送衛星からの信号を増幅および周波数変換して
チューナ回路に出力するコンバータ回路に関する。
例を示すブロック図である。この回路は欧州のアストラ
衛星等の放送衛星からの信号を増幅および周波数変換す
るための低雑音ブロック・ダウン・コンバータ(以下、
LNB、という)の一般的な構成を示している。
〜11.7GHzの水平偏波信号および垂直偏波信号を識
別して低雑音増幅し、1GHz前後の第1の中間周波数
(950MHz〜1700MHz)に変換して後段のチ
ューナ回路(不図示)に出力するものである。
信号HPが入力され、入力端子22に垂直偏波信号VP
が入力される。水平偏波信号HPはHEMT(高電子移
動度トランジスタ)素子23と2段構成のHEMT素子
24,25とからなる3段構成のLNA(低雑音増幅回
路)で増幅され、垂直偏波信号VPはHEMT素子26
と2段構成のHEMT素子24,25とからなる同じく
3段構成のLNAで増幅される。
たは垂直偏波信号VPは、低域通過フィルタ27を通し
てダイオードミキサ28に送られ、局部発振回路29か
らの局部発振信号と混合されて中間周波信号に変換さ
れ、中間周波増幅回路30で適切なレベルの信号に増幅
された後に、出力端子31から出力される。
HPを受信するか垂直偏波信号VPを受信するかの選択
は、HEMT素子23および26に供給するバイアス電
圧を、選択的に切り換えることによって行う。すなわ
ち、電源回路32から供給するバイアス電圧を、スイッ
チ回路33によって切り換えてHEMT素子23に供給
すれば水平偏波信号HPの受信が可能となり、HEMT
素子26に供給すれば垂直偏波信号VPの受信が可能と
なる。スイッチ回路33の切り換えは、例えばLNBの
供給電圧値がある基準値に対して大か小かを比較回路3
4によって判定し、その判定結果に基づいて行う。
を示すブロック図である。この回路は、前述した図5に
示す回路において、HEMT素子25、ダイオードミキ
サ28、局部発振回路29および中間周波増幅回路30
のそれぞれを、MMIC(マイクロ波モノリシック集積
回路)40の内部に構成した点を除いては、前述した図
5に示す構成と同一の構成を有している。そして、基本
的な動作原理は図5に示す回路と同様である。
を示すブロック図である。この回路は、前述した図5に
示す回路において、HEMT素子25およびダイオード
ミキサ28を、HEMT素子を含むHEMTミキサ41
に置換した点を除いては、前述した図5に示す構成と同
一の構成を有している。この場合も基本的動作原理は図
5に示す回路と同様である。
を示すブロック図である。この回路は、前述した図5に
示す回路において、バイアス電圧が供給されるHEMT
素子の段数を、それぞれ2段構成とし、HEMT素子2
3の後段にHEMT素子42を、HEMT素子26の後
段にHEMT素子43を、それぞれ接続し、かつ利得配
分の点からHEMT素子24のみを共通素子とするよう
に構成した点を除いては、前述した図5に示す構成と同
一の構成を有している。この場合も基本的動作原理は図
5に示す回路と同様である。
いて、図5〜図7に示す回路は、これから打ち上げられ
る放送衛星の受信周波数の広帯域化への対応が困難であ
り、また図5および図8に示す回路は、HEMT素子や
ダイオードミキサ素子等の高価なマイクロ波素子の部品
点数が多く、コスト的に不利である。また、図6に示す
従来例は、MMICの消費電流がHEMT素子を独立し
て使用する場合よりも大きいため、信頼性の点で劣る傾
向にある。
ことを目的とする。 1GHzを超える広帯域での低雑音増幅特性および
周波数変換特性を実現すること。 水平偏波信号の受信時または垂直偏波信号の受信時
におけるアイソレーション特性(水平偏波信号と垂直偏
波信号との分離度)が1GHzを超える広帯域にわたっ
て30dB以上得られるようにすること。 低コスト化を図るために部品点数をできるだけ少な
くすること。 水平偏波信号受信時と垂直偏波信号受信時とにおけ
るそれぞれの偏波信号の総合利得差と周波数特性差とを
出来るだけ小さくすること。
回路は、水平偏波信号を増幅する直列2段構成の半導体
増幅素子からなる第1の低雑音増幅手段と、垂直偏波信
号を増幅する直列2段構成の半導体増幅素子からなる第
2の低雑音増幅手段と、その水平偏波信号または垂直偏
波信号の受信モードに応じて第1または第2の低雑音増
幅手段のいずれか一方に電源回路からのバイアス電圧を
供給するスイッチ手段と、第1と第2の低雑音増幅手段
からの出力の交点の直後に、その第1または第2の低雑
音増幅手段で増幅された信号から所定の妨害信号を除去
する帯域通過フィルタと、半導体増幅素子を含み前記帯
域通過フィルタを通過した信号を中間周波信号に変換す
るアクティブミキサとを有している。
素子を用い、低雑音増幅手段として直列2段構成のHE
MT素子を用いるように構成してもよい。
第1の低雑音増幅手段にバイアス電圧を供給すると、水
平偏波信号が第1の低雑音増幅手段によって増幅され、
垂直偏波信号が作動していない第2の低雑音増幅手段に
よって減衰される。これとは逆にスイッチ手段によって
第2の低雑音増幅手段にバイアス電圧を供給すると、垂
直偏波信号が第2の低雑音増幅手段によって増幅され、
水平偏波信号が作動していない第1の低雑音増幅手段に
よって減衰される。
体増幅素子、例えば2段構成のHEMT素子で構成され
ているので、1段構成の場合に比べて広帯域な低雑音増
幅特性を得ることができ、かつ両偏波信号のアイソレー
ション特性も約2倍の大きさになる。また、周波数変換
部を、半導体増幅素子を含むアクティブミキサで構成す
ることにより、利得配分を変えずに素子数を減少させる
ことができる。
施例を示すブロック図である。本実施例は、水平偏波信
号HPが入力される入力端子1と垂直偏波信号VPが入
力される入力端子2とを備えている。入力端子1は2段
構成のHEMT素子3および4からなる第1の低雑音増
幅回路(LNA)A1に接続され、入力端子2は同じく
2段構成のHEMT素子5および6からなる第2の低雑
音増幅回路(LNA)A2に接続される。
の出力は共に帯域通過フィルタ7に接続され、さらにそ
の出力はHEMTミキサ8に接続される。帯域通過フィ
ルタ7はマイクロストリップ線路による複数の結合線路
バンドパスフィルタ構成で、イメージ除去を目的として
いる。
キサ8bとの直列回路からなり、ミキサ8bには局部発
振回路9からの局部発振信号が供給される。HEMTミ
キサ8の出力は中間周波増幅回路10を経て出力端子1
1に接続され、不図示の接続ケーブルを介してチューナ
回路に接続される。なお、中間周波増幅回路10は汎用
ICの3段構成となっており、トータルでの消費電流は
約110mAと低消費電流となっている。
は、後段のチューナ回路から接続ケーブルを共用して供
給される。供給された電力はチョーク回路12を経て電
源回路13に供給される。電源回路13はコンバータ回
路の各回路に直流電圧を供給する。ただし、水平偏波信
号用のLNAであるHEMT素子3,4と垂直偏波信号
用のLNAであるHEMT素子5,6とには、スイッチ
回路14を介していずれか一方のLNAにのみ選択的に
供給する。
よって選択的に切り換え制御される。比較回路15は供
給電圧が予め設定した所定の基準値に対して大きいか小
さいかを判断し、その結果に応じてスイッチ回路14を
切り換える。
波特性に優れたテフロン材製の一枚基板上に実装されて
おり、配線はマイクロストリップ線路で構成されてい
る。この回路は、HEMT素子がLNAに4素子、HE
MTミキサ8に1素子、局部発振回路9に1素子の計6
素子を用いている。
作について説明する。本実施例は、供給電圧が11.5〜1
4.0Vのとき垂直偏波信号受信モードとなり、供給電圧
が16.0〜19.0Vのとき水平偏波信号受信モードとなるよ
うに、比較回路15の基準値が15.0Vに設定されてい
る。
比較回路15は基準値以下であると判断し、スイッチ回
路14を制御して第2のLNAであるHEMT素子5,
6にバイアス電圧を供給する。これによりコンバータ回
路は垂直偏波信号受信モードとなる。したがって、入力
端子2に入力した垂直偏波信号VPはHEMT素子5,
6によって低雑音増幅され、帯域通過フィルタ7でイメ
ージ周波数信号( 7.7GHz〜 8.8GHz)が除去され
てHEMTミキサ8に供給される。
キサで、ミキサ8bで周波数変換する前にHEMT素子
8aで信号を増幅するため変換利得を有するミキサであ
る。HEMTミキサ8に供給された垂直偏波信号VP
は、局部発振回路9からの局部発振信号(9.75GHz)
と混合されて中間周波信号( 950MHz〜2050MHz)
に変換され、中間周波増幅回路10で適切なレベルに増
幅されて出力端子11から出力される。
になっている間は、HEMT素子3,4にはバイアス電
圧が供給されないため不作動状態になっている。このた
め、水平偏波信号HPはHEMT素子3,4によって減
衰され、わずかな信号のみが後段の回路に伝わる。出力
端子11から出力される垂直偏波信号と水平偏波信号と
の相対レベル差をアイソレーション特性または交差偏波
識別特性というが、この差が大きいほど両偏波信号の分
離度が高く、望ましいことになる。
路15は基準値以上と判断し、スイッチ回路14を切り
換えてHEMT素子3,4にバイアス電圧を供給する。
これによりコンバータ回路は水平偏波信号受信モードと
なり、水平偏波信号がHEMT素子3,4で低雑音増幅
されて帯域通過フィルタ7に供給され、HEMTミキサ
8で中間周波信号( 950MHz〜2050MHz)に変換さ
れた後、中間周波増幅回路10で適切なレベルに増幅さ
れて出力端子11から出力される。
号VPと水平偏波信号HPとの相対出力レベルを比較し
たグラフである。このグラフは縦軸に相対出力レベル
(10dB/div)、下側の横軸に入力周波数(0.2GHz/di
v)、上側の横軸に出力周波数(0.2GHz/div)をそれぞ
れ示している。このグラフから明らかなように、この回
路はアイソレーションの最小値として31dBを得てお
り、入力周波数が10.7GHz〜11.8GHzという
1.1GHzの広帯域わたって高い分離度を有しているこ
とが分かる。
号HPと垂直偏波信号VPとの相対出力レベルを比較し
たグラフである。このグラフも、図2と同様に縦軸に相
対出力レベル(10dB/div)、下側の横軸に入力周波数
(0.2GHz/div)、上側の横軸に出力周波数(0.2GHz/di
v)をそれぞれ示している。この場合もアイソレーショ
ンの最小値として31dBを得ており、入力周波数が1
0.7GHz〜11.8GHzの広帯域わたって高い分離度
を有している。
グラフで、左の縦軸に雑音指数NF(0.1dB/div)、右の
縦軸に総合利得PG(2dB/div)、横軸に入力周波数(0.
1GHz/div)をそれぞれ示している。図中、実線は垂直偏
波信号VPの受信時を表し、破線は水平偏波信号HPの
受信時を表している。このグラフから明らかなように、
垂直偏波信号の受信時と水平偏波信号の受信時とで総合
利得PGの周波数特性の差が、±1〜±2dBの小差で
あることが分かる。
を超える広帯域にわたって低雑音増幅特性、周波数変換
特性、アイソレーション特性、総合利得の周波数特性等
が良好なコンバータ回路を得ることができる。また、性
能を低下させずに高価なマイクロ波素子の部品点数を削
減できるので、コスト的にも改善することができる。
ブロック図である。
平偏波信号との相対出力レベルを比較したグラフであ
る。
直偏波信号との相対出力レベルを比較したグラフであ
る。
における総合利得と雑音指数特性とを示すグラフであ
る。
ク図である。
ク図である。
ク図である。
ク図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 水平偏波信号を増幅する直列2段構成の
半導体増幅素子からなる第1の低雑音増幅手段と、 垂直偏波信号を増幅する直列2段構成の半導体増幅素子
からなる第2の低雑音増幅手段と、 前記水平偏波信号または前記垂直偏波信号の受信モード
に応じて前記第1または第2の低雑音増幅手段のいずれ
か一方に電源回路からのバイアス電圧を供給するスイッ
チ手段と、前記第1と第2の低雑音増幅手段からの出力の交点の直
後に、 前記第1または第2の低雑音増幅手段で増幅され
た信号から所定の妨害信号を除去する帯域通過フィルタ
と、 半導体増幅素子を含み前記帯域通過フィルタを通過した
信号を中間周波信号に変換するアクティブミキサと、 を備えることを特徴とするコンバータ回路。 - 【請求項2】 前記半導体増幅素子はHEMT素子であ
り、前記低雑音増幅手段は直列2段構成のHEMT素子
からなることを特徴とする請求項1記載のコンバータ回
路。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP5145984A JP3036717B2 (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | コンバータ回路 |
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JP5145984A JP3036717B2 (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | コンバータ回路 |
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---|---|
JPH077330A JPH077330A (ja) | 1995-01-10 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP5145984A Expired - Fee Related JP3036717B2 (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | コンバータ回路 |
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---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7838392B2 (en) | 2002-06-07 | 2010-11-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Methods for forming III-V semiconductor device structures |
US8129821B2 (en) | 2002-06-25 | 2012-03-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Reacted conductive gate electrodes |
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JP2006157860A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-06-15 | Sharp Corp | 無線受信装置 |
JP2007096419A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Dx Antenna Co Ltd | 周波数変換装置、一次放射器付き周波数変換装置及びパラボラアンテナ |
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-
1993
- 1993-06-17 JP JP5145984A patent/JP3036717B2/ja not_active Expired - Fee Related
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