JPS61224506A - 電界効果トランジスタ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、テレビ、ラジオ等を含むあらゆる通信機器の
周波数混合回路（ミキサ）、または変調器に用いること
ができる電界効果１−ランジスタ（以下ＦＥＴという）
回路に関するものである。

（従来の技術） 最近、通信情報網が益々広がり、通信や放送に使用する
高周波も、ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯からＳＨＦ帯へと広がり
を見せている。通信機器にはミキサあるいは変調器が不
可欠であり、高周波で優れた特性を有するＧａＡｓを用
いたミキサまたは変調器が使われ始めている。

ミキシング素子としては、シングル・ゲート・ＦＥＴ、
デュアル・ゲート・ＦＥＴや、ダイオードが用いられる
。しかし、ダイオードは変換利得が得られず、損失が大
きく、歪特性もあまり良くなり１゜ 第３図は従来のシングル・ゲート・ＦＥＴを用いたミキ
サまたは変調回路の回路図であり、１はソース、２はゲ
ート、３はドレイン、４はＲＦ信号入力端、５は局発（
以下Ｌ○という）信号入力端、６はＩＰ信号出力端、８
は結合器（カプラー）である。

ここで、ＲＦ倍信号ＲＦ信号入力端４から入り、Ｌ○信
号入力端５から入るＬ○倍信号結合器８で重畳され、そ
して、シングル・ゲート・ＦＥＴでミキシングあるいは
変調される。

然し乍ら、結合器８が大きく場所を取ることから、この
ような回路を必要としないデュアル・ゲートＦＥＴがよ
く用いられている。

第４図は従来のデュアル・ゲート・ＦＥＴのミキサまた
は変調回路の回路図であり、９は第１ゲート、１０は第
２ゲートである。

そして、ＲＦ信号入力端４を第１ゲート９．　ＬＯ信号
入力端５を第２ゲート１０、ＩＦ倍信号ミキシング信号
あるいは変調信号）出力端６をドレイン３とする。

この回路では結合器を必要とせず、Ｌ○倍信号ＲＦ信号
各々の整合回路を通して入力するだけでよい。ミキシン
グ動作あるいは変調動作は、このＦＥＴで行われる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のような構成では通信機器に応用す
る際、一番大切な３次歪と混変調歪が良くない。

３次歪や混変調歪が悪いと、一定の周波数間隔を隔てて
存在する多数のチャンネルが相互干渉を起し、雑音を生
じたり、誤動作させたりする。従って、この３次歪と混
変調歪は小さくしなければならない。

歪特性を改善する方法の一つにバランス構成のミキサ、
または平衡変調回路がある。

第５図は従来のバランスド・ミキサ、または平衡変調回
路を示す電界効果トランジスタ回路の回路図であり、１
１は位相反転回路である。

デュアル・ゲート・ＦＥＴを２つ用いて、ＲＦ倍信号Ｌ
Ｏ倍信号を位相反転回路（フェーズ・シフター０１で、
１８０°位相差をつけて２つの信号に分け、ＲＦ４：Ｉ
Ｘ号とＬＯ倍信号それぞれ第１ゲート９と第２ゲート１
０に入力する。

次に、ドレイン３からの２つのＩＦ倍信号、位相反転回
路１１を通して合成し、ＩＦ信号出力端６から出力する
。

このバランスド・ミキサ、または平衡変調回路では、偶
数次歪は確かに相殺されて出力されない。

然し乍ら、問題点である３次歪と混変調歪は、低減する
ことができない。ダブル・バランスド・ミキサ、または
２重平衡変調回路についても同様のことが言える。

第６図は従来の継続接続した２つのＦＥＴによるミキサ
、あるいは変調回路の回路図であり、第７図は従来のダ
ブル・バランスド・ミキサ、あるいは２重平衡変調回路
の回路図である。

第６図、第７図については、本発明との比較において後
述する。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記欠点に鑑み、３次歪と混変調歪を著しく改
善することのできる電界トランジスタ回路を提供するも
のである。

上記問題点を解決するために、本発明の電界トランジス
タ回路は、シングル・ゲート・ＦＥＴのソースからＲＦ
倍信号入力し、ゲートからＬＯ倍信号入力して、ミキシ
ング動作が変調動作を生じさせる構成になっている。

（作用） この構成によって、本発明の電界効果トランジスタ回路
は、通信機器で非常に重要である３次歪と混変調歪を著
しく減少させることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

高周波特性の優れたＧａＡｓ半導体基板を用いて、その
上にチタンとアルミによるゲートを持ったＭＥＳ　　Ｆ
ＥＴを構成すると、このＦＥＴは、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯ば
かりかＳＨＦ帯にも優秀な低雑音指数を示す。　　　゛ このＦＥＴを用いてシングル・ゲート・ＦＥＴを構成す
る。

第１図は本発明の電界効果トランジスタ回路の基本回路
を示す一実施例図であり、１はソース、２はゲート、３
はドレイン、４はＲＦ信号入力端、５はＬＯ信号入力端
、６はＩＦ信号出力端、７は高周波信号をカットするフ
ィルターである。

ソース１側には高周波（特にＲＦ倍信号をカットするフ
ィルター７を挿入してあり、ソース１はＲＦ信号入力端
４に、ゲート２はＬ○信号入力端５に、ドレイン３はＩ
Ｆ信号出力端６にそれぞれ接続されている。

この回路で、ソースから入力されたＲＦ倍信号、ゲート
から入力したＬＯ倍信号ミキシングあるいは変調され、
ドレイン側に出力される。

ここで、高周波をカットするフィルター７は。

直流的には１Ω以下の低抵抗に押えられたものである必
要があり、例えばインダクタンスや１／４波長のスタブ
等で構成される。

このようにすると、ソース抵抗は下げられ、低雑音化し
、ＲＦ倍信号効率良くソースに入力される。このように
して、低雑音かつ、結合回路を必要としないシングル・
ゲート・ＦＥＴによるミキサ、または変調回路が実現さ
れる。

以上の基本回路を具体的に実施するにあたり、ＩＦ倍信
号アンプや、マツチング回路の付いたモノリシック・マ
イクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）を作成した。

第２図は本発明の実施例におけるＭＭＩＣ：ミキサ、ま
たはＭＭＩＣ変調回路の回路図である。

これは第１図の回路に整合回路１２が付加され、更に受
段にはＩＦアンプ１３が結合した構成となっている。

ＲＦ倍信号ＬＯ倍信号整合回路１２を通じて効率良く入
力され、ミキシングあるいは変調される。

ＩＰＰＬＬ整合回路１２を通じてＩＦアンプＩ３で増幅
され、整合回路１２を通じて出力される。

以下に、その特性を示す。

測定条件は、ＲＦ倍信号して８００ＭＨｚの周波数で−
２０ｄＢｎ＋の大きさを入力する。隣接したチャンネル
の信号（ＲＦ’信号）として、８０１ＭＨｚの周波数で
一２０ｄ［３ｍの大きさを、ＲＦ倍信号同じ入力端に入
力する。

ＬＯ倍信号しては、７００　Ｍ　Ｈｚの周波数で、＋１
０ｄＢｍの大きさで入力する。この時、ＩＦ倍信号周波
数１００ＭＨｚと９９ＭＨｚに、隣接したチャンネルと
して出力される。

周波数１０１Ｍ）Ｉｚの信号も同時に出力されるが、こ
れが３次歪である。通常、３次歪はＩＦ倍信号ある１０
０ＭＩＩｚの信号との大きさの比で、どれだけ抑圧され
ているかを示す値で表される。

従来の第３図のシングル・ゲート・ＦＥＴミキサではこ
の値は、３次歪抑圧比は６０ｄＢである。

従来の第４図のデュアル・ゲート・ＦＥＴミキサでも同
様に６０ｄＢとなる。

また、バランス構成にしてもこの値は変らず、従来の第
５図のバランスド・ミキサでも６（’ｄＢとなる。

然し乍ら、本発明の実施例である第１図のミキサと、第
２図のミキサＭＭＩＣでは、この値が７０ｄＢとなり、
−挙に１０ｄＢ、つまり１０倍にも改善される。

３次歪と同じ原因から生じる混変調歪も電力にして１０
倍改善され、電圧表示の混変調歪では２０ｄＢ改善され
ることになる。

なお、ここで注意しなければならないのは、第６図のよ
うに、シングル・ゲート・ＦＥＴを継続接続して、ＲＦ
倍信号アース側ＦＥＴで増幅し、上のＦＥＴのソース側
からＲＦ倍信号入力してミキシング動作させても、本発
明のような効果は出ず、上記の測定条件では、３次歪抑
圧比はやはり６０ｄＢになってしまうことである。これ
は、アース側のＦＥＴが増幅器として働くため、そこで
発生する３次歪が特性を悪化させるためである。

なお、この回路は従来の第４回のデュアル・ゲー１〜・
ＦＥＴと基本的に同じである。

ところで、第６図の構成では３次歪が改善されないため
、乗算器やミキサとしても用いられる従来の回路構成で
ある第７図のダブル・バランスド・ミキサでも同様に、
出力側の４つのＦＥＴのソース側に、アース側のＦＥＴ
で増幅されたＲＦ倍信号入力されるが、第６図の回路構
成と全く同様に３次歪は改善されない。

なお、第１図や第２図の実施例では、シングル・ゲート
・ＦＥＴ単体のミキサで構成したが、このＦＥＴを２つ
使って、バランスド・ミキサ、または平衡変調回路とし
たり、４つＦＥＴを使用して。

ダブル・バランスド・ミキサ、または２重平衡変調回路
として用いることができることは言うまでもない。この
際、゛３次歪以外にも偶数次の歪等もさらに改善される
。

なお、シングル・ゲート・ＦＥＴのソースからＬＯ倍信
号入力し、ゲートからＲＦ倍信号入力することも考えら
れるが、この構成によっては３次歪と混変調歪は全く改
善されない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の電界効果トランジスタ回
路は、シングル・ゲート・ＦＥＴのソースからＲＦ倍信
号入力し、ゲートからＬＯ倍信号入力する構成により、
３次歪と混変調歪を著しく改善するミキサ、あるいは変
調器を提供することができ、その実用的効果は大なるも
のがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電界効果トランジスタ回路の基本回路
を示す一実施例図、第２図は本発明の実施例におけるＭ
ＭＩＣミキサまたはＭＭＩＣ変調回路の回路図、第３図
は従来のシングル・ゲート・ＦＥＴを用いたミキサまた
は変調回路の回路図、第４図は従来のデュアル・ゲート
・ＦＥＴのミキサまたは変調回路の回路図、第５図は従
来のバランスド・ミキサまたは平衡変調回路を示す電界
効果トランジスタ回路の回路図、第６図は従来の継続接
続した２つのＦＥＴによるミキサあるいは変調回路の回
路図、第７図は従来のダブル・バランスド・ミキサある
いは２重平衡変調回路の回路図である。 １　・・・ソース、２　・・・ゲート、３　・・・　ド
レイン、４　・・・ＲＦ信号入力端、５・・・Ｌ○信号
入力端、６　・・・　ＩＦ信号出力端、７　・・・　フ
ィルター、８・・・結合器（カプラー）、９　・・・第
１ゲート。 ＩＯ・　第２ゲート、 １１・・・位相反転回路（フェーズ・シフター）、１２
・・・整合回路、１３・・・　ＩＦアンプ。 特許出願人　松下電器産業株式会社 第１図 １・・・ソース 第２図　　　６ 東　５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シングル・ゲート・電界効果トランジスタのソースから
   ＲＦ信号を入力し、ゲートから局発信号を入力して、ミ
   キシング動作または変調動作を行うことを特徴とする電
   界効果トランジスタ回路。