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JPH0770928B2 - Frequency converter - Google Patents
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JPH0770928B2 - Frequency converter - Google Patents

Frequency converter

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JPH0770928B2
JPH0770928B2 JP62048909A JP4890987A JPH0770928B2 JP H0770928 B2 JPH0770928 B2 JP H0770928B2 JP 62048909 A JP62048909 A JP 62048909A JP 4890987 A JP4890987 A JP 4890987A JP H0770928 B2 JPH0770928 B2 JP H0770928B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は周波数変換器に係り、特にストリップ線路、マ
イクロストリップ線路などの平面回路を用いたマイクロ
波帯からミリ波帯の周波数領域で用いられる周波数変換
器に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a frequency converter, and in particular, it is used in a frequency range from a microwave band to a millimeter wave band using a planar circuit such as a strip line or a microstrip line. It relates to a frequency converter.

(従来の技術) 従来の平面回路を用いた周波数変換器の構成を第5図に
示す。この変換器は誘電体基板上分布定数線路を用いた
入力信号周波数帯域通過濾波器34、局部発振周波数帯域
通過濾波器35、中間周波数帯域通過濾波器37およびミキ
サーダイオード36から構成されている。ダイオード36は
濾波器34および35の間にあり、入力信号および局部発振
に対してダイオード36のインピーダンスと整合のとれる
位置に配置されている。
(Prior Art) FIG. 5 shows the configuration of a conventional frequency converter using a planar circuit. This converter comprises an input signal frequency bandpass filter 34 using a distributed constant line on a dielectric substrate, a local oscillation frequency bandpass filter 35, an intermediate frequency bandpass filter 37 and a mixer diode 36. Diode 36 is located between filters 34 and 35 and is positioned to match the impedance of diode 36 to the input signal and local oscillation.

一般的に入力信号の整合は局部発振側の濾波器35とダイ
オード36との間にある線路の長さL1を調整して行ない、
局部発振の整合は入力信号側の濾波器34とダイオード36
との間にある線路の長さL2を調整して行なう。この結果
長さL1,L2は一意的に決定される。一方ミキサ回路にお
いて雑音指数を最小にするためには、イメージ周波数
(イメージ周波数をfm、局部発振周波数をfP、入力信号
周波数をfSとするとfm=2fP−fS)に対するインピーダ
ンス処理が必要となる。長さL1とL2でダイオードの両端
から見たイメージ周数数fmに対するインピーダンス(以
下イメージインピーダンスと称す)は決定されるが、上
述のように入力信号および局部発振の整合条件から長さ
L1,L2が決定されているため、イメージインピーダンス
は必ずしも適切な値に選択されているとは限らず雑音指
数の劣化となる。
Generally, the input signal is matched by adjusting the length L 1 of the line between the filter 35 and the diode 36 on the local oscillation side,
The local oscillation is matched by the filter 34 and the diode 36 on the input signal side.
Adjust the length L 2 of the line between and. As a result, the lengths L 1 and L 2 are uniquely determined. Meanwhile to the noise figure to minimize the mixer circuit, the impedance processing for image frequency (image frequency f m, the local oscillation frequency f P, the input signal frequency is f S f m = 2f P -f S) Is required. The impedance for the image frequency f m seen from both ends of the diode (hereinafter referred to as the image impedance) is determined by the lengths L 1 and L 2, but the length is determined by the matching conditions of the input signal and the local oscillation as described above.
Since L 1 and L 2 are determined, the image impedance is not always selected to be an appropriate value and the noise figure deteriorates.

逆にイメージインピーダンスが適切な値となるように長
さL1とL2とを調整すると、入力信号および局部発振に対
する整合条件が損なわれて、これがまた雑音指数の劣化
を伴なう。
On the contrary, if the lengths L 1 and L 2 are adjusted so that the image impedance has an appropriate value, the matching condition for the input signal and the local oscillation is impaired, which is also accompanied by the deterioration of the noise figure.

(発明が解決しようとする問題点) 以上述べてきたように従来構成の周波数変換器では、周
波数変換器の雑音指数を低減するためのイメージインピ
ーダンスの処理と、入力信号および局部発振のインピー
ダンスの整合を同時に行なうことができず、また整合が
とれたとしてもかなり手間のかかる欠点を有していた。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional frequency converter, the image impedance processing for reducing the noise figure of the frequency converter and the impedance matching of the input signal and the local oscillation are matched. However, even if they are matched, they have a drawback that they are very troublesome.

従って本発明の目的は、マイクロ波帯からミリ波帯の平
面回路の周波数変換器において、比較的簡単な構成で上
述の欠点を除去し得る変換器を提供せんとするものであ
る。
Therefore, an object of the present invention is to provide a frequency converter for a planar circuit in the microwave band to the millimeter wave band, which can eliminate the above-mentioned drawbacks with a relatively simple structure.

(問題点を解決するための手段) この目的を達成するため本発明周波数変換器は、平面回
路を用いた周波数変換器において、周波数変換用ダイオ
ードを接続した伝送線路に近接して、誘電体共振器によ
る入力信号周波数帯域通過濾波器と、誘電体共振器によ
る局部発振周波数帯域通過濾波器とを配置し、2つの前
記濾波器を介してそれぞれ入力される前記入力信号およ
び前記局部発振を前記伝送線路に電磁界結合して前記ダ
イオードに印加し、両周波数差信号を前記ダイオードか
ら取出すとともに、前記ダイオードから見たイメージイ
ンピーダンスを前記伝送線路の長さで決定するようにし
たことを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve this object, the frequency converter of the present invention is a frequency converter using a planar circuit, in which a dielectric resonance is provided close to a transmission line to which a frequency conversion diode is connected. An input signal frequency band pass filter by a filter and a local oscillation frequency band pass filter by a dielectric resonator are arranged, and the input signal and the local oscillation respectively input through the two filters are transmitted. The electromagnetic field coupling to the line is applied to the diode, both frequency difference signals are taken out from the diode, and the image impedance seen from the diode is determined by the length of the transmission line. Is.

(実施例) 以下添付図面を参照し実施例により本発明を詳細に説明
する。
(Example) The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第1図に本発明周波数変換器構成の一実施例を示す。第
1図でこの変換器は、誘電体基板1上に入力信号用入力
マイクロストリップ線路2、局部発振用入力マイクロス
トリップ線路3を構成し、これらの間に1個から複数個
の誘電体共振器11,12,13による入力信号周波数帯域通過
濾波器4および局部発振周波数帯域通過濾波器5を配置
している。またこれら濾波器4および5の間には結合用
マイクロストリップ線路6を配置している。この結合用
マイクロストリップ線路6の一端にはミキサダイオード
7の一端を接続し、このダイオード7の他端に接続した
中間周波数帯域通過濾波器14を介して中間周波数出力端
子8から中間周波数成分をとり出すようにする。
FIG. 1 shows an embodiment of the frequency converter configuration of the present invention. In FIG. 1, this converter comprises an input signal input microstrip line 2 and a local oscillation input microstrip line 3 on a dielectric substrate 1, and one or a plurality of dielectric resonators between them. An input signal frequency band pass filter 4 and a local oscillation frequency band pass filter 5 according to 11, 12 and 13 are arranged. A coupling microstrip line 6 is arranged between the filters 4 and 5. One end of the mixer diode 7 is connected to one end of the coupling microstrip line 6, and an intermediate frequency component is taken from the intermediate frequency output terminal 8 via the intermediate frequency bandpass filter 14 connected to the other end of the diode 7. I will put it out.

以下本実施例周波数変換器の動作を詳細に説明する。The operation of the frequency converter of this embodiment will be described in detail below.

まず、マイクロストリップ線路6の長さは所要のイメー
ジインピーダンスとなるように選択される。例えばイメ
ージ周波数に対してλ/4(λはイメージ周波数の波長)
長の先端開放線路の場合インピーダンスは零となる。こ
の線路の左右にはそれぞれ入力信号および局部発振に共
振した誘電体共振器12,13が置かれているが、共振器の
Qが高くイメージ周波数に対して完全離調状態であるた
め双方の共振器の影響を受けることなく、線路の長さだ
けでイメージインピーダンスが決定される。
First, the length of the microstrip line 6 is selected so as to obtain the required image impedance. For example, λ / 4 for the image frequency (λ is the wavelength of the image frequency)
In the case of a long open-ended line, the impedance is zero. Dielectric resonators 12 and 13 that resonate with the input signal and local oscillation are placed on the left and right sides of this line, respectively, but since both resonators have high Q and are completely detuned with respect to the image frequency, both resonances occur. The image impedance is determined only by the length of the line without being affected by the container.

次に入力信号とダイオードの整合は、入力信号周波数帯
域通過濾波器4に用いられる誘電体共振器12と線路6と
の結合位置を調整することで行なう。この場合線路6の
反対側にある局部発振周波数帯域通過濾波器5に用いる
誘電体共振器13とは共振周波数が異なるため、これの影
響を受けることなく独立して信号の整合が可能となる。
Next, the matching between the input signal and the diode is performed by adjusting the coupling position between the dielectric resonator 12 used in the input signal frequency band pass filter 4 and the line 6. In this case, since the resonance frequency is different from that of the dielectric resonator 13 used for the local oscillation frequency bandpass filter 5 on the opposite side of the line 6, signals can be matched independently without being affected by this.

また局部発振と整合についても同じ理由で共振器13と線
路6の結合位置を調整するのみで、共振器12の位置に影
響されることなく独立して行なうことができる。
Further, the local oscillation and the matching can be independently performed without being influenced by the position of the resonator 12 only by adjusting the coupling position of the resonator 13 and the line 6 for the same reason.

次に以上のことを等価回路を用いて説明する。第2図
(a)は第1図を入力信号、局部発振およびイメージ周
波数帯域における等価回路で示したものである。
Next, the above will be described using an equivalent circuit. FIG. 2 (a) shows FIG. 1 by an equivalent circuit in the input signal, local oscillation and image frequency band.

入力信号および局部発振に共振した誘電体共振器23,24
は、イメージ周波数に対して離調状態にあり、かつ誘電
体共振器のQが高いために、イメージ周波数に対しては
第2図(b)のようにダイオード26に長さL4のストリッ
プ線路25だけが接続されたものと見做され、ダイオード
の両端から見たインピーダンスは純リアクタンスとな
る。線路L4をイメージ周波数に対してλ/4に選べばイン
ピーダンスは零となる。
Dielectric resonators 23 and 24 that resonate with the input signal and local oscillation
Is detuned with respect to the image frequency, and the Q of the dielectric resonator is high. Therefore, as shown in FIG. 2 (b), the diode 26 has a strip line of length L 4 for the image frequency. Only 25 are considered to be connected, and the impedance seen from both ends of the diode is pure reactance. If the line L 4 is selected to be λ / 4 with respect to the image frequency, the impedance will be zero.

入力信号周波数に対してはこの信号に共振した誘電体共
振器23は線路25に結合し、局部発振周波数に共振した誘
電体共振器24は離調状態となるので等価回路は第2図
(c)のように表わされ、入力信号電力は共振器24の影
響を受けることなくダイオード26に注入される。同様の
理由で局部発振周波数電力は共振器23の影響を受けるこ
となくダイオード26に注入される。
For the input signal frequency, the dielectric resonator 23 that resonates with this signal is coupled to the line 25, and the dielectric resonator 24 that resonates with the local oscillation frequency is in a detuning state, so the equivalent circuit is shown in FIG. ), The input signal power is injected into the diode 26 without being affected by the resonator 24. For the same reason, the local oscillation frequency power is injected into the diode 26 without being affected by the resonator 23.

共振器23,24に分布定数線路を用いて構成した場合に
は、共振器のQは誘電体共振器に比べて低く、共振器の
抵抗損失が線路に比わるため入力信号および局部発振周
波数の電力の一部がこれに吸収され雑音特性の劣化とな
る。
When the distributed constant lines are used for the resonators 23 and 24, the Q of the resonator is lower than that of the dielectric resonator, and the resistance loss of the resonator is comparable to that of the lines. Part of the power is absorbed by this, resulting in deterioration of noise characteristics.

上記構成の変換器を厚さ0.38mmのアルミナ基板上で試作
し、入力信号帯域で十分カットオフとなるようなケース
に入れ実験を行なった。使用した誘電体共振器(比誘電
率約31、直径2.8mm)の22GHz帯における無負荷Qは約30
00程度であった。入力信号周波数帯域通過濾波器の特性
を第3図に示すが、挿入損失は0.4dB以下、イメージ周
波数帯(19.8〜20.3GHz)における減衰量は45dB以上が
得られている。
The converter having the above structure was prototyped on an alumina substrate having a thickness of 0.38 mm, and an experiment was carried out by enclosing it in a case where the cutoff was sufficient in the input signal band. The unloaded Q of the used dielectric resonator (relative permittivity: about 31, diameter: 2.8 mm) in the 22 GHz band is about 30.
It was about 00. The characteristics of the input signal frequency band pass filter are shown in FIG. 3. The insertion loss is 0.4 dB or less, and the attenuation in the image frequency band (19.8 to 20.3 GHz) is 45 dB or more.

また試作した変換器の変換損失28および総合雑音指数27
を第4図に示した。測定には利得40dB雑音指数1.2dB以
下のIF増幅器を用いた。22.5〜23.0GHzの入力信号に対
し変換損失28は5.6〜6.5dB、総合雑音指数は6.5〜7.6dB
であった。なおイメージ抑圧比は56dB以上であった。
Also, the conversion loss 28 and the total noise figure 27 of the prototype converter were
Is shown in FIG. An IF amplifier with a gain of 40 dB and a noise figure of 1.2 dB or less was used for the measurement. Conversion loss 28 is 5.6 to 6.5 dB and total noise figure is 6.5 to 7.6 dB for input signals of 22.5 to 23.0 GHz
Met. The image suppression ratio was 56 dB or more.

(発明の効果) 以上説明してきたように本発明による周波数変換器によ
れば、イメージインピーダンスの処理および入力信号回
路、局部発振回路との整合をそれぞれ独立に行なえる自
由度を有するので、雑音特性のすぐれた周波数変換器を
得ることができ、かつ調整が簡易な極めて実用性の高い
マイクロ波およびミリ波周波数変換器を提供することが
可能となった。
(Effects of the Invention) As described above, the frequency converter according to the present invention has a degree of freedom to independently perform the processing of the image impedance and the matching with the input signal circuit and the local oscillation circuit. It has become possible to provide a microwave and millimeter-wave frequency converter which can obtain an excellent frequency converter and which is highly practical and easy to adjust.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明に関わる周波数変換器実施例の構成を
示し、 第2図(a)は第1図示構成の等価回路を、同図
(b),(c)および(d)はそれぞれイメージ周波
数、入力信号周波数および局部発振周波数に対する等価
回路を示し、 第3図は本発明実施例装置に使用された入力信号周波数
帯域通過濾波器の特性を示し、 第4図は、試作した本発明変換器の変換損失および総合
雑音指数の特性を示し、 第5図は、従来例の構成を示す。 1……誘電体基板 2……入力信号用入力マイクロストリップ線路 3……局部発振用入力マイクロストリップ線路 4,23,24……入力信号周波数帯域通過濾波器 5,24,35……局部発振周波数帯域通過濾波器 6……結合用マイクロストリップ線路 7,26,36……ミキサダイオード 8,33……中周周波数出力端子 9,21,31……入力信号入力端子 10,22,32……局部発振入力端子 11,12,13……誘電体共振器 14,37……中間周波数帯域通過濾波器 15……ダイオード用直流リターン回路 16,38……接地導体部 25……マイクロストリップ線路 27……総合雑音指数、28……変換損失 29……IF増幅器の雑音指数
FIG. 1 shows a configuration of an embodiment of a frequency converter according to the present invention, FIG. 2 (a) shows an equivalent circuit of the configuration shown in FIG. 1, and (b), (c) and (d) of FIG. An equivalent circuit for the image frequency, the input signal frequency and the local oscillation frequency is shown, FIG. 3 shows the characteristics of the input signal frequency band pass filter used in the apparatus of the present invention, and FIG. 4 is a prototype of the present invention. The characteristics of the conversion loss and total noise figure of the converter are shown, and FIG. 5 shows the configuration of the conventional example. 1 …… Dielectric substrate 2 …… Input microstrip line for input signal 3 …… Input microstrip line for local oscillation 4,23,24 …… Input signal frequency band pass filter 5,24,35 …… Local oscillation frequency Bandpass filter 6 …… Coupling microstrip line 7,26,36 …… Mixer diode 8,33 …… Middle frequency output terminal 9,21,31 …… Input signal input terminal 10,22,32 …… Local Oscillation input terminal 11,12,13 …… Dielectric resonator 14,37 …… Intermediate frequency band pass filter 15 …… DC return circuit for diode 16,38 …… Ground conductor 25 …… Microstrip line 27 …… Overall noise figure, 28 …… Conversion loss 29 …… IF amplifier noise figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】平面回路を用いた周波数変換器において、
周波数変換用ダイオードを接続した伝送線路を近接し
て、誘電体共振器による入力信号周波数帯域通過濾波器
と、誘電体共振器による局部発振周波数帯域通過濾波器
とを配置し、2つの前記濾波器を介してそれぞれ入力さ
れる前記入力信号および前記局部発振を前記伝送線路に
電磁界結合して前記ダイオードに印加し、両周波数差信
号を前記ダイオードから取出すとともに、前記ダイオー
ドから見たイメージインピーダンスを前記伝送線路の長
さで決定するようにしたことを特徴とする周波数変換
器。
1. A frequency converter using a planar circuit,
The input signal frequency band pass filter by the dielectric resonator and the local oscillation frequency band pass filter by the dielectric resonator are arranged close to the transmission line to which the frequency conversion diode is connected, and the two filter The input signal and the local oscillation respectively input via the electromagnetic field coupling to the transmission line and applied to the diode, and both frequency difference signals are taken out from the diode, and the image impedance seen from the diode is A frequency converter characterized by being determined by the length of a transmission line.
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