JP3148010B2 - ミキサ回路 - Google Patents
ミキサ回路Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
- H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
- H03D7/12—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing by means of semiconductor devices having more than two electrodes
- H03D7/125—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing by means of semiconductor devices having more than two electrodes with field effect transistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンバーター（周波数
変換回路）や測定器などに用いられるミキサ回路に関す
るものである。
変換回路）や測定器などに用いられるミキサ回路に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、情報ネットワークシステムの急速
な展開が図られる中で、衛星通信システムの需要も急増
し、周波数帯も高周波化されつつある。この種の衛星通
信システムでは、高周波信号を低周波に変換するダウン
コンバータが必要であり、そこに適用されるミキサ回路
の需要も高まっている。従来ミキサ回路には、そのアク
テイブデバイスとしてダイオードを用いたもの、バイポ
ーラトランジスタを用いたもの、ＦＥＴを用いたものな
どがある。ＦＥＴとしては、通常のＭＥＳＦＥＴまたは
ＨＥＭＴが一般的に用いられている。
な展開が図られる中で、衛星通信システムの需要も急増
し、周波数帯も高周波化されつつある。この種の衛星通
信システムでは、高周波信号を低周波に変換するダウン
コンバータが必要であり、そこに適用されるミキサ回路
の需要も高まっている。従来ミキサ回路には、そのアク
テイブデバイスとしてダイオードを用いたもの、バイポ
ーラトランジスタを用いたもの、ＦＥＴを用いたものな
どがある。ＦＥＴとしては、通常のＭＥＳＦＥＴまたは
ＨＥＭＴが一般的に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＦＥＴを用
いたミキサ回路すなわちＦＥＴミキサ回路の設計におけ
る最大の問題点としては、局発信号が大振幅の信号であ
るためにＦＥＴのゲート電圧が大きく揺さぶられる点が
挙げられる。ゲート電圧の変化は、ＦＥＴの相互コンダ
クタンスｇm を変化させ、これにより、ゲートソース間
容量Ｃgsひいては入力インピーダンスを変化させてしま
う。すなわち、ＦＥＴミキサ回路は、ＲＦ信号入力側か
らみると、回路の入力インピーダンスが局発信号の振れ
に応じた時間の関数として大きく変化しながら動作する
ことになり、このため、設計が難しく、安定な動作も期
待しにくい。
いたミキサ回路すなわちＦＥＴミキサ回路の設計におけ
る最大の問題点としては、局発信号が大振幅の信号であ
るためにＦＥＴのゲート電圧が大きく揺さぶられる点が
挙げられる。ゲート電圧の変化は、ＦＥＴの相互コンダ
クタンスｇm を変化させ、これにより、ゲートソース間
容量Ｃgsひいては入力インピーダンスを変化させてしま
う。すなわち、ＦＥＴミキサ回路は、ＲＦ信号入力側か
らみると、回路の入力インピーダンスが局発信号の振れ
に応じた時間の関数として大きく変化しながら動作する
ことになり、このため、設計が難しく、安定な動作も期
待しにくい。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のミキサ回路は、
このような問題を解決するためになされたものであり、
ＦＥＴをアクティブデバイスとするミキサ回路におい
て、このＦＥＴは、第１ゲートと第２ゲートを有するパ
ルスドープ構造のデュアルゲートＭＥＳＦＥＴを用い
る。この第１ゲートには局発信号入力部が接続され、第
２ゲートにはＲＦ信号入力部が接続される。また、この
ＦＥＴのドレインにはＩＦ信号出力部が接続される。そ
して、各ゲートのバイアス点を以下のように設定する。
このような問題を解決するためになされたものであり、
ＦＥＴをアクティブデバイスとするミキサ回路におい
て、このＦＥＴは、第１ゲートと第２ゲートを有するパ
ルスドープ構造のデュアルゲートＭＥＳＦＥＴを用い
る。この第１ゲートには局発信号入力部が接続され、第
２ゲートにはＲＦ信号入力部が接続される。また、この
ＦＥＴのドレインにはＩＦ信号出力部が接続される。そ
して、各ゲートのバイアス点を以下のように設定する。
【０００５】即ち、ＦＥＴにおける第１ゲートのゲート
バイアス点を相互コンダクタンスのピンチオフ点近傍に
設定し、第２ゲートのゲートバイアス点を相互コンダク
タンスがゲート電圧の増加に対して変化しない領域に設
定し、ミキサ回路を構成する。
バイアス点を相互コンダクタンスのピンチオフ点近傍に
設定し、第２ゲートのゲートバイアス点を相互コンダク
タンスがゲート電圧の増加に対して変化しない領域に設
定し、ミキサ回路を構成する。
【０００６】また、局発信号入力部とこの第１ゲートと
の間に、第２のＦＥＴとして、前述したＦＥＴよりもゲ
ート幅が短いパルスドープ構造のＭＥＳＦＥＴを配して
も良い。この第２のＦＥＴは、そのゲートに局発信号入
力部が接続され、かつ、ドレインに前記ＦＥＴの第１ゲ
ートが接続される。さらに、この第２のＦＥＴのゲート
のゲートバイアス点を相互コンダクタンスがゲート電圧
の増加に対して変化しない領域に設定して構成する。
の間に、第２のＦＥＴとして、前述したＦＥＴよりもゲ
ート幅が短いパルスドープ構造のＭＥＳＦＥＴを配して
も良い。この第２のＦＥＴは、そのゲートに局発信号入
力部が接続され、かつ、ドレインに前記ＦＥＴの第１ゲ
ートが接続される。さらに、この第２のＦＥＴのゲート
のゲートバイアス点を相互コンダクタンスがゲート電圧
の増加に対して変化しない領域に設定して構成する。
【０００７】一方、ＲＦ信号入力部と第２ゲートとの間
に、第３のＦＥＴとして、前記ＦＥＴよりもゲート幅が
短いパルスドープ構造のＭＥＳＦＥＴを配しても良い。
この第３のＦＥＴは、ゲートにＲＦ信号入力部が接続さ
れ、かつ、ドレインに前記ＦＥＴの第２ゲートが接続さ
れる。さらに、この第３のＦＥＴのゲートのゲートバイ
アス点を相互コンダクタンスがゲート電圧の増加に対し
て変化しない領域に設定して構成する。
に、第３のＦＥＴとして、前記ＦＥＴよりもゲート幅が
短いパルスドープ構造のＭＥＳＦＥＴを配しても良い。
この第３のＦＥＴは、ゲートにＲＦ信号入力部が接続さ
れ、かつ、ドレインに前記ＦＥＴの第２ゲートが接続さ
れる。さらに、この第３のＦＥＴのゲートのゲートバイ
アス点を相互コンダクタンスがゲート電圧の増加に対し
て変化しない領域に設定して構成する。
【０００８】さらに、本発明のミキサ回路は、前記した
各第２及び第３のＦＥＴを同時に備えたミキサ回路とし
て構成することもできる。
各第２及び第３のＦＥＴを同時に備えたミキサ回路とし
て構成することもできる。
【０００９】
【作用】ミキサ回路のアクティブデバイスとして用いる
ＦＥＴは、パルスドープ構造のＦＥＴであり、このＦＥ
Ｔは活性層をイオン注入によって形成した通常のＭＥＳ
ＦＥＴやあるいはＨＥＭＴにはみられない特徴、すなわ
ち「相互コンダクタンスがゲート電圧に対して変化しな
い平坦な領域がある」という特徴を有する。本発明のミ
キサ回路では、ＦＥＴの第２ゲートのバイアス点をこの
領域に設定しているため、これによってＲＦ信号自信に
よる入力インピーダンスの変動が生じない。
ＦＥＴは、パルスドープ構造のＦＥＴであり、このＦＥ
Ｔは活性層をイオン注入によって形成した通常のＭＥＳ
ＦＥＴやあるいはＨＥＭＴにはみられない特徴、すなわ
ち「相互コンダクタンスがゲート電圧に対して変化しな
い平坦な領域がある」という特徴を有する。本発明のミ
キサ回路では、ＦＥＴの第２ゲートのバイアス点をこの
領域に設定しているため、これによってＲＦ信号自信に
よる入力インピーダンスの変動が生じない。
【００１０】また、このＦＥＴの第１ゲートのバイアス
点を、相互コンダクタンスのピンチオフ点近傍に設定し
たので、相互コンダクタンスの非線形性を利用し、大き
な変換効率で周波数変換が行われる。
点を、相互コンダクタンスのピンチオフ点近傍に設定し
たので、相互コンダクタンスの非線形性を利用し、大き
な変換効率で周波数変換が行われる。
【００１１】さらに、このＦＥＴはこのようなデュアル
ゲートタイプであり、ＲＦ信号と局発信号がそれぞれ異
なるゲートに入力されるため、良好なアイソレーション
特性が得られる。
ゲートタイプであり、ＲＦ信号と局発信号がそれぞれ異
なるゲートに入力されるため、良好なアイソレーション
特性が得られる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明に係るミキサ回路の実施例を添
付図面に基づいて説明する。
付図面に基づいて説明する。
【００１３】図１にミキサ回路のブロック図を示す。こ
のミキサ回路は、パルスドープ構造のデュアルゲートＭ
ＥＳＦＥＴ１を、このミキサ回路のアクティブデバイス
Ａとして用いている。
のミキサ回路は、パルスドープ構造のデュアルゲートＭ
ＥＳＦＥＴ１を、このミキサ回路のアクティブデバイス
Ａとして用いている。
【００１４】図２に、このパルスドープ構造ＧａＡｓＭ
ＥＳＦＥＴ１の構造を示す。半絶縁性ＧａＡｓ基板２１
の上に、不純物無添加のｐ- ＧａＡｓバッファ層２２、
活性層であるＳｉ添加のパルスドープＧａＡｓ層２３、
不純物無添加ｎ+ ＧａＡｓキャップ層２４がエピタキシ
ャル成長法によって順次積層されている。キャップ層２
４の上のソース領域およびドレイン領域上には、キャッ
プ層２４とオーミック接触するソース電極２６、ドレイ
ン電極２７がそれぞれ形成されており、このソース領域
およびドレイン領域に挟まれた領域にはキャップ層２４
とショットキ接合する一対のゲート電極２５ａ，２５ｂ
が形成されている。また、ソース電極２６及びドレイン
電極２７の形成領域、ゲート電極２５ａ，２５ｂとの間
の領域には、表面からバッファ層２２の上部に至るｎ+
イオン注入領域２８が形成されている。なお、ゲート長
は０．５μｍであり、各ゲート幅は３００μｍ程度のも
のを用いている。
ＥＳＦＥＴ１の構造を示す。半絶縁性ＧａＡｓ基板２１
の上に、不純物無添加のｐ- ＧａＡｓバッファ層２２、
活性層であるＳｉ添加のパルスドープＧａＡｓ層２３、
不純物無添加ｎ+ ＧａＡｓキャップ層２４がエピタキシ
ャル成長法によって順次積層されている。キャップ層２
４の上のソース領域およびドレイン領域上には、キャッ
プ層２４とオーミック接触するソース電極２６、ドレイ
ン電極２７がそれぞれ形成されており、このソース領域
およびドレイン領域に挟まれた領域にはキャップ層２４
とショットキ接合する一対のゲート電極２５ａ，２５ｂ
が形成されている。また、ソース電極２６及びドレイン
電極２７の形成領域、ゲート電極２５ａ，２５ｂとの間
の領域には、表面からバッファ層２２の上部に至るｎ+
イオン注入領域２８が形成されている。なお、ゲート長
は０．５μｍであり、各ゲート幅は３００μｍ程度のも
のを用いている。
【００１５】各層の厚みの一例を挙げると、バッファ層
２２が１００００オングストローム、パルスドープ層２
３が１００オングストローム、キャップ層２４が３００
オングストロームであり、パルスドープ層２３の不純物
濃度は４．０×１０18ｃｍ-3である。エピタキシャル成
長法として、ここでは有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ
法）を用い、具体的には基板にＣｒ添加のＧａＡｓ基板
を用い、圧力６０torr、温度６５０℃の下で、ソースガ
スとしてＴＭＧ（トリメチルガリウム）およびＡｓ
Ｈ3 、ドーパントガスとしてＳｉＨ6 をそれぞれ導入し
て気相成長を行った。このときのソースガス導入Ｖ／Ｉ
ＩＩ比は、バッファ層２２で６、パルスドープ層２３で
４０、キャップ層２４で１００である。
２２が１００００オングストローム、パルスドープ層２
３が１００オングストローム、キャップ層２４が３００
オングストロームであり、パルスドープ層２３の不純物
濃度は４．０×１０18ｃｍ-3である。エピタキシャル成
長法として、ここでは有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ
法）を用い、具体的には基板にＣｒ添加のＧａＡｓ基板
を用い、圧力６０torr、温度６５０℃の下で、ソースガ
スとしてＴＭＧ（トリメチルガリウム）およびＡｓ
Ｈ3 、ドーパントガスとしてＳｉＨ6 をそれぞれ導入し
て気相成長を行った。このときのソースガス導入Ｖ／Ｉ
ＩＩ比は、バッファ層２２で６、パルスドープ層２３で
４０、キャップ層２４で１００である。
【００１６】このようにして形成されたＦＥＴ１のゲー
ト電極２５ａには、フィルタ４を介して局発信号（ＬＯ
信号）の入力端子５が接続されている。ＦＥＴ１のもう
一方のゲート電極２５ｂには、入力インピーダンスのマ
ッチングを行うためのマッチング回路６を介してＲＦ信
号（高周波信号）の入力端子７が接続されている。ま
た、ＦＥＴ１のドレイン電極２７には、出力信号である
中間周波信号（ＩＦ信号）のみを通過させるローパスフ
ィルタ１０を介して出力端子１１が接続されている。な
お、各ゲート電極２５ａ，２５ｂには、適切な直流のゲ
ートバイアス電圧を与えるための入力端子８、９がそれ
ぞれ接続されている。
ト電極２５ａには、フィルタ４を介して局発信号（ＬＯ
信号）の入力端子５が接続されている。ＦＥＴ１のもう
一方のゲート電極２５ｂには、入力インピーダンスのマ
ッチングを行うためのマッチング回路６を介してＲＦ信
号（高周波信号）の入力端子７が接続されている。ま
た、ＦＥＴ１のドレイン電極２７には、出力信号である
中間周波信号（ＩＦ信号）のみを通過させるローパスフ
ィルタ１０を介して出力端子１１が接続されている。な
お、各ゲート電極２５ａ，２５ｂには、適切な直流のゲ
ートバイアス電圧を与えるための入力端子８、９がそれ
ぞれ接続されている。
【００１７】本実施例のミキサ回路も従来のＦＥＴミキ
サ回路と同様に相互コンダクタンスの非線形性を利用し
て周波数変換を行うものである。したがって、局発信号
が入力されるゲート電極２５ａは、相互コンダクタンス
ｇm がゲート電圧ｖg に対して非線形となるゲートバイ
アス点で動作させる必要がある。一方、ＲＦ信号が入力
され、安定した入力インピーダンスが要求されるゲート
電極２５ｂについては、相互コンダクタンスｇm がゲー
ト電圧ｖg に対して一定となるゲートバイアス点で動作
させることが必要である。
サ回路と同様に相互コンダクタンスの非線形性を利用し
て周波数変換を行うものである。したがって、局発信号
が入力されるゲート電極２５ａは、相互コンダクタンス
ｇm がゲート電圧ｖg に対して非線形となるゲートバイ
アス点で動作させる必要がある。一方、ＲＦ信号が入力
され、安定した入力インピーダンスが要求されるゲート
電極２５ｂについては、相互コンダクタンスｇm がゲー
ト電圧ｖg に対して一定となるゲートバイアス点で動作
させることが必要である。
【００１８】図３は、ＦＥＴ１の各ゲートにおけるゲー
ト電圧ｖg −相互コンダクタンスｇm 特性を示したもの
である。相互コンダクタンスｇm がゲート電圧ｖg に対
して非線形となるゲートバイアス点としては、符号３２
〜３５で示した４か所の近傍が考えられる。すなわち、
これらの点の近傍であれば、大きな変換効率を得ること
ができる。一方、ゲート電圧の揺れに対して、入力イン
ピーダンスが大きく変化しないゲートバイアス点として
は、平坦領域３１が挙げられる。図３に示したような相
互コンダクタンスｇm がゲート電圧ｖg に対して変化し
ない平坦な領域３１は、パルスドープ構造ＧａＡｓＭＥ
ＳＦＥＴ特有の特性であり、従来のデバイスに無い特徴
である。相互コンダクタンスｇm が変化しないというこ
とは入力容量すなわちゲート・ソース間容量Ｃｇｓも変
化が小さいということを意味しており、ＦＥＴ１の各ゲ
ートの入力インピーダンスは、各ゲートのゲート・ソー
ス間容量Ｃｇｓに大きく依存している。したがって、ゲ
ート電圧ｖg が平坦領域３１内で変化する限り、入力イ
ンピーダンスの大きな変動は生じない。入力インピーダ
ンスはおおむね次式で表され、この式からも入力インピ
ーダンスがそのゲート・ソース間容量Ｃgsに大きく依存
していることがわかる。
ト電圧ｖg −相互コンダクタンスｇm 特性を示したもの
である。相互コンダクタンスｇm がゲート電圧ｖg に対
して非線形となるゲートバイアス点としては、符号３２
〜３５で示した４か所の近傍が考えられる。すなわち、
これらの点の近傍であれば、大きな変換効率を得ること
ができる。一方、ゲート電圧の揺れに対して、入力イン
ピーダンスが大きく変化しないゲートバイアス点として
は、平坦領域３１が挙げられる。図３に示したような相
互コンダクタンスｇm がゲート電圧ｖg に対して変化し
ない平坦な領域３１は、パルスドープ構造ＧａＡｓＭＥ
ＳＦＥＴ特有の特性であり、従来のデバイスに無い特徴
である。相互コンダクタンスｇm が変化しないというこ
とは入力容量すなわちゲート・ソース間容量Ｃｇｓも変
化が小さいということを意味しており、ＦＥＴ１の各ゲ
ートの入力インピーダンスは、各ゲートのゲート・ソー
ス間容量Ｃｇｓに大きく依存している。したがって、ゲ
ート電圧ｖg が平坦領域３１内で変化する限り、入力イ
ンピーダンスの大きな変動は生じない。入力インピーダ
ンスはおおむね次式で表され、この式からも入力インピ
ーダンスがそのゲート・ソース間容量Ｃgsに大きく依存
していることがわかる。
【００１９】Ｚin＝Ｒg ＋１／ｊωＣgs＋Ｒin＋Ｒs ここで、Ｒg はゲート抵抗、Ｒinはチャンネル抵抗、Ｒ
s はソース抵抗である。
s はソース抵抗である。
【００２０】以上の考察から、局発信号が入力されるゲ
ート電極２５ａは、ゲートバイアス点を符号３２〜３５
で示した４か所の近傍のいずれかに設定することになる
が、最も消費電力を小さくするためには、符号３２の点
の近傍、すなわち、ピンチオフ点の近傍をゲートバイア
ス点にすることが望ましい。また、ＲＦ信号が入力さ
れ、安定した入力インピーダンスが要求されるゲート電
極２５ｂについては、ゲート電圧変化に対して入力イン
ピーダンスが安定となる平坦領域３１にゲートバイアス
点を設定することが望ましい。なお、このゲート電極２
５ｂにおいてもゲート電極２５ａと同様に消費電力が小
さいことが望ましく、その点も考慮すると平坦領域３１
の中で最もゲート電圧の低い点すなわち符号３３で示し
た点の近傍にゲートバイアス点を設定することが望まし
い。
ート電極２５ａは、ゲートバイアス点を符号３２〜３５
で示した４か所の近傍のいずれかに設定することになる
が、最も消費電力を小さくするためには、符号３２の点
の近傍、すなわち、ピンチオフ点の近傍をゲートバイア
ス点にすることが望ましい。また、ＲＦ信号が入力さ
れ、安定した入力インピーダンスが要求されるゲート電
極２５ｂについては、ゲート電圧変化に対して入力イン
ピーダンスが安定となる平坦領域３１にゲートバイアス
点を設定することが望ましい。なお、このゲート電極２
５ｂにおいてもゲート電極２５ａと同様に消費電力が小
さいことが望ましく、その点も考慮すると平坦領域３１
の中で最もゲート電圧の低い点すなわち符号３３で示し
た点の近傍にゲートバイアス点を設定することが望まし
い。
【００２１】また、ミキサ回路の他の実施例を図５に示
す。このミキサ回路は、図１に示したミキサ回路のフィ
ルタ４とゲート電極２５ａとの間に、第２のＦＥＴとし
てパルスドープ構造のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ２を設けて
構成したものである。即ち、ＦＥＴ２のゲートに、フィ
ルタ４を介して局発信号の入力端子５が接続されてお
り、ＦＥＴ２のドレインは、カップリングコンデンサ１
３を介してＦＥＴ１のゲート２５ａに接続されている。
これにより、ＦＥＴ２のドレインから出力される信号の
交流成分がＦＥＴ１のゲート電極２５ａに入力される。
また、ＦＥＴ２のゲートには、適切な直流のゲートバイ
アス電圧を与えるための入力端子１２が接続されてい
る。
す。このミキサ回路は、図１に示したミキサ回路のフィ
ルタ４とゲート電極２５ａとの間に、第２のＦＥＴとし
てパルスドープ構造のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ２を設けて
構成したものである。即ち、ＦＥＴ２のゲートに、フィ
ルタ４を介して局発信号の入力端子５が接続されてお
り、ＦＥＴ２のドレインは、カップリングコンデンサ１
３を介してＦＥＴ１のゲート２５ａに接続されている。
これにより、ＦＥＴ２のドレインから出力される信号の
交流成分がＦＥＴ１のゲート電極２５ａに入力される。
また、ＦＥＴ２のゲートには、適切な直流のゲートバイ
アス電圧を与えるための入力端子１２が接続されてい
る。
【００２２】このＦＥＴ２は、図４に示すように１つの
ゲート２５を持ち、そのゲート幅はＦＥＴ１のゲート幅
に比べて短い５０〜１００μｍ程度に形成されている。
このようにゲート幅の短いＦＥＴ２に局発信号を入力す
るので、図１のミキサ回路に比べて消費電力を低減する
ことができる。なお、ＦＥＴ２のゲートバイアス点は、
ゲート電圧変化に対して入力インピーダンスが安定とな
る平坦領域３１（図３参照）に設定することが望まし
い。このように平坦領域３１に設定することにより、バ
イアスの自由度が大きくなり、変換効率が最大となるバ
イアスを選択することができる。
ゲート２５を持ち、そのゲート幅はＦＥＴ１のゲート幅
に比べて短い５０〜１００μｍ程度に形成されている。
このようにゲート幅の短いＦＥＴ２に局発信号を入力す
るので、図１のミキサ回路に比べて消費電力を低減する
ことができる。なお、ＦＥＴ２のゲートバイアス点は、
ゲート電圧変化に対して入力インピーダンスが安定とな
る平坦領域３１（図３参照）に設定することが望まし
い。このように平坦領域３１に設定することにより、バ
イアスの自由度が大きくなり、変換効率が最大となるバ
イアスを選択することができる。
【００２３】また、ミキサ回路の他の実施例を図６に示
す。このミキサ回路は、図１に示したミキサ回路のマッ
チング回路６とゲート電極２５ｂとの間に、第３のＦＥ
Ｔとしてパルスドープ構造のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ３を
設けて構成したものである。即ち、ＦＥＴ３のゲート
に、マッチング回路６を介してＲＦ信号の入力端子７が
接続されており、ＦＥＴ３のドレインは、カップリング
コンデンサ１４を介してＦＥＴ１のゲート２５ｂに接続
されている。これにより、ＦＥＴ３のドレインから出力
される信号の交流成分がＦＥＴ１のゲート電極２５ｂに
入力される。また、ＦＥＴ３のゲートには、適切な直流
のゲートバイアス電圧を与えるための入力端子１５が接
続されている。
す。このミキサ回路は、図１に示したミキサ回路のマッ
チング回路６とゲート電極２５ｂとの間に、第３のＦＥ
Ｔとしてパルスドープ構造のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ３を
設けて構成したものである。即ち、ＦＥＴ３のゲート
に、マッチング回路６を介してＲＦ信号の入力端子７が
接続されており、ＦＥＴ３のドレインは、カップリング
コンデンサ１４を介してＦＥＴ１のゲート２５ｂに接続
されている。これにより、ＦＥＴ３のドレインから出力
される信号の交流成分がＦＥＴ１のゲート電極２５ｂに
入力される。また、ＦＥＴ３のゲートには、適切な直流
のゲートバイアス電圧を与えるための入力端子１５が接
続されている。
【００２４】このＦＥＴ３は、図４に示すように１つの
ゲート２５を持ち、そのゲート幅はＦＥＴ１のゲート幅
に比べて短い５０〜１００μｍ程度に形成されている。
このようにゲート幅の短いＦＥＴ３にＲＦ信号を入力す
るので、図１のミキサ回路に比べて消費電力を低減する
ことができる。なお、ＦＥＴ３のゲートバイアス点は、
ゲート電圧変化に対して入力インピーダンスが安定とな
る平坦領域３１（図３参照）に設定することが望まし
い。このように平坦領域３１に設定することにより、バ
イアスの自由度が大きくなり、変換効率が最大となるバ
イアスを選択することができる。
ゲート２５を持ち、そのゲート幅はＦＥＴ１のゲート幅
に比べて短い５０〜１００μｍ程度に形成されている。
このようにゲート幅の短いＦＥＴ３にＲＦ信号を入力す
るので、図１のミキサ回路に比べて消費電力を低減する
ことができる。なお、ＦＥＴ３のゲートバイアス点は、
ゲート電圧変化に対して入力インピーダンスが安定とな
る平坦領域３１（図３参照）に設定することが望まし
い。このように平坦領域３１に設定することにより、バ
イアスの自由度が大きくなり、変換効率が最大となるバ
イアスを選択することができる。
【００２５】さらに他のミキサ回路の実施例を図７に示
す。このミキサ回路は、図１のミキサ回路に前述したＦ
ＥＴ２とＦＥＴ３とを双方備えて構成したものである。
このような回路構成とすることにより、図１のミキサ回
路に比べて消費電力を低減することができ、また、バイ
アスの自由度が大きくなり、変換効率が最大となるバイ
アスを選択することができる。
す。このミキサ回路は、図１のミキサ回路に前述したＦ
ＥＴ２とＦＥＴ３とを双方備えて構成したものである。
このような回路構成とすることにより、図１のミキサ回
路に比べて消費電力を低減することができ、また、バイ
アスの自由度が大きくなり、変換効率が最大となるバイ
アスを選択することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のミキサ回
路では、アクティブデバイスとして第１ゲートと第２ゲ
ートを有するパルスドープ構造のデュアルゲートＭＥＳ
ＦＥＴを用い、第１ゲートのゲートバイアス点を相互コ
ンダクタンスのピンチオフ点近傍に設定し、前記第２ゲ
ートのゲートバイアス点を相互コンダクタンスがゲート
電圧の増加に対して変化しない領域に設定したので、Ｒ
Ｆ信号と局発信号とのアイソレーション特性が良好で、
しかも、入力インピーダンス変化がほとんどなく、安定
した動作特性が得られるミキサ回路を実現できる。
路では、アクティブデバイスとして第１ゲートと第２ゲ
ートを有するパルスドープ構造のデュアルゲートＭＥＳ
ＦＥＴを用い、第１ゲートのゲートバイアス点を相互コ
ンダクタンスのピンチオフ点近傍に設定し、前記第２ゲ
ートのゲートバイアス点を相互コンダクタンスがゲート
電圧の増加に対して変化しない領域に設定したので、Ｒ
Ｆ信号と局発信号とのアイソレーション特性が良好で、
しかも、入力インピーダンス変化がほとんどなく、安定
した動作特性が得られるミキサ回路を実現できる。
【００２７】また、局発信号入力部とこの第１ゲートと
の間、或いは、ＲＦ信号入力部と第２ゲートとの間の少
なくとも一方に、このＦＥＴよりもゲート幅が短いパル
スドープ構造のＭＥＳＦＥＴを配したので、このＦＥＴ
の入力電流を抑えることができ、このため消費電力を低
減できる。さらに、このＦＥＴのゲートのゲートバイア
ス点を相互コンダクタンスがゲート電圧の増加に対して
変化しない領域に設定したので、バイアスの自由度が大
きくなり、変換効率が最大となるバイアスを選択するこ
とが可能となる。
の間、或いは、ＲＦ信号入力部と第２ゲートとの間の少
なくとも一方に、このＦＥＴよりもゲート幅が短いパル
スドープ構造のＭＥＳＦＥＴを配したので、このＦＥＴ
の入力電流を抑えることができ、このため消費電力を低
減できる。さらに、このＦＥＴのゲートのゲートバイア
ス点を相互コンダクタンスがゲート電圧の増加に対して
変化しない領域に設定したので、バイアスの自由度が大
きくなり、変換効率が最大となるバイアスを選択するこ
とが可能となる。
【図１】本発明のミキサ回路の一実施例を示すブロック
図である。
図である。
【図２】パルスドープ構造のデュアルゲートＧａＡｓＭ
ＥＳＦＥＴの構造を示す断面図である。
ＥＳＦＥＴの構造を示す断面図である。
【図３】パルスドープ構造ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴのゲー
ト電圧ｖg −相互コンダクタンスｇm 特性を示すグラフ
である。
ト電圧ｖg −相互コンダクタンスｇm 特性を示すグラフ
である。
【図４】パルスドープ構造のＧａＡｓＭＥＳＦＥＴの構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図５】ミキサ回路の他の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図６】ミキサ回路の他の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図７】ミキサ回路の他の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
１…パルスドープ構造のデュアルゲートＧａＡｓＭＥＳ
ＦＥＴ、２、３…パルスドープ構造のＧａＡｓＭＥＳＦ
ＥＴ、５…ＬＯ信号の入力端子、７…ＲＦ信号の入力端
子、１１…ＩＦ信号の出力端子、２５ａ…ゲート電極
（第１ゲート）、２５ｂ…ゲート電極（第２ゲート）。
ＦＥＴ、２、３…パルスドープ構造のＧａＡｓＭＥＳＦ
ＥＴ、５…ＬＯ信号の入力端子、７…ＲＦ信号の入力端
子、１１…ＩＦ信号の出力端子、２５ａ…ゲート電極
（第１ゲート）、２５ｂ…ゲート電極（第２ゲート）。
Claims (4)
- 【請求項１】 ＦＥＴをアクティブデバイスとするミキ
サ回路において、 前記ＦＥＴは、第１ゲートと第２ゲートを有するパルス
ドープ構造のデュアルゲートＭＥＳＦＥＴであって、 前記第１ゲートには局発信号入力部が接続され、前記第
２ゲートにはＲＦ信号入力部が接続され、かつ、前記Ｆ
ＥＴのドレインにはＩＦ信号出力部が接続されており、 前記ＦＥＴにおける第１ゲートのゲートバイアス点を相
互コンダクタンスのピンチオフ点近傍に設定し、前記第
２ゲートのゲートバイアス点を相互コンダクタンスがゲ
ート電圧の増加に対して変化しない領域に設定したもの
であることを特徴とするミキサ回路。 - 【請求項２】 前記局発信号入力部と前記第１ゲートと
の間に、第２のＦＥＴとして、前記ＦＥＴよりもゲート
幅が短いパルスドープ構造のＭＥＳＦＥＴを配し、 この第２のＦＥＴのゲートに前記局発信号入力部が接続
され、かつ、前記第２のＦＥＴのドレインに前記ＦＥＴ
の第１ゲートが接続されており、 この第２のＦＥＴのゲートのゲートバイアス点を相互コ
ンダクタンスがゲート電圧の増加に対して変化しない領
域に設定したものであることを特徴とする請求項１記載
のミキサ回路。 - 【請求項３】 前記ＲＦ信号入力部と前記第２ゲートと
の間に、第３のＦＥＴとして、前記ＦＥＴよりもゲート
幅が短いパルスドープ構造のＭＥＳＦＥＴを配し、 この第３のＦＥＴのゲートに前記ＲＦ信号入力部が接続
され、かつ、第３のＦＥＴのドレインに前記ＦＥＴの第
２ゲートが接続されており、 この第３のＦＥＴのゲートのゲートバイアス点を相互コ
ンダクタンスがゲート電圧の増加に対して変化しない領
域に設定したものであることを特徴とする請求項１記載
のミキサ回路。 - 【請求項４】 前記局発信号入力部と前記第１ゲートと
の間に、第２のＦＥＴとして、前記ＦＥＴよりもゲート
幅が短いパルスドープ構造のＭＥＳＦＥＴを配し、 この第２のＦＥＴのゲートに前記局発信号入力部が接続
され、かつ、前記第２のＦＥＴのドレインに前記ＦＥＴ
の第１ゲートが接続されており、かつ、 前記ＲＦ信号入力部と前記第２ゲートとの間に、第３の
ＦＥＴとして、前記ＦＥＴよりもゲート幅が短いパルス
ドープ構造のＭＥＳＦＥＴを配し、 この第３のＦＥＴのゲートに前記ＲＦ信号入力部が接続
され、かつ、第３のＦＥＴのドレインに前記ＦＥＴの第
２ゲートが接続されており、 この第２及び第３のＦＥＴの各ゲートのゲートバイアス
点を、それぞれ相互コンダクタンスがゲート電圧の増加
に対して変化しない領域に設定したものであることを特
徴とする請求項１記載のミキサ回路。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24322992A JP3148010B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | ミキサ回路 |
| CA002104542A CA2104542A1 (en) | 1992-09-11 | 1993-08-20 | Mixer circuit |
| US08/109,538 US5444399A (en) | 1992-09-11 | 1993-08-20 | Mixer circuit |
| EP93114412A EP0587136A3 (en) | 1992-09-11 | 1993-09-08 | Mixer circuit. |
| US08/341,223 US5602501A (en) | 1992-09-03 | 1994-12-05 | Mixer circuit using a dual gate field effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24322992A JP3148010B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | ミキサ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697739A JPH0697739A (ja) | 1994-04-08 |
| JP3148010B2 true JP3148010B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=17100761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24322992A Expired - Fee Related JP3148010B2 (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-11 | ミキサ回路 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0587136A3 (ja) |
| JP (1) | JP3148010B2 (ja) |
| CA (1) | CA2104542A1 (ja) |
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| JP3227641B2 (ja) * | 1994-10-28 | 2001-11-12 | 株式会社村田製作所 | ミキサ回路および周波数変換方法 |
| DE69517775T2 (de) * | 1994-10-28 | 2001-02-22 | Murata Mfg. Co., Ltd. | Mischer und Frequenzumsetzungsprozess unter Verwendung desselben |
| JPH08222977A (ja) * | 1995-02-14 | 1996-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体回路 |
| EP0742640B1 (en) * | 1995-04-12 | 2001-07-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | A front-end circuit |
| US5570056A (en) * | 1995-06-07 | 1996-10-29 | Pacific Communication Sciences, Inc. | Bipolar analog multipliers for low voltage applications |
| US6138000A (en) * | 1995-08-21 | 2000-10-24 | Philips Electronics North America Corporation | Low voltage temperature and Vcc compensated RF mixer |
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| US6351632B1 (en) | 1998-10-13 | 2002-02-26 | Institute Of Microelectronics | Mixer with high order intermodulation suppression and robust conversion gain |
| JP2003078355A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-14 | Mitsubishi Electric Corp | ミキサ回路 |
| US7509112B2 (en) * | 2004-11-16 | 2009-03-24 | Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Wideband image rejection mixer |
| US7512394B2 (en) * | 2004-11-16 | 2009-03-31 | Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Wideband up-conversion mixer |
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Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2302592A1 (fr) * | 1975-02-26 | 1976-09-24 | Nippon Electric Co | Transistor a effet de champ a barriere de schottky a double porte |
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| US4308473A (en) * | 1978-05-24 | 1981-12-29 | Raytheon Company | Polyphase coded mixer |
| JPS55128907A (en) * | 1979-03-28 | 1980-10-06 | Nec Corp | Reception frequency converter |
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| US4511813A (en) * | 1981-06-12 | 1985-04-16 | Harris Corporation | Dual-gate MESFET combiner/divider for use in adaptive system applications |
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| US4783688A (en) * | 1981-12-02 | 1988-11-08 | U.S. Philips Corporation | Schottky barrier field effect transistors |
| FR2522902A1 (fr) * | 1982-03-03 | 1983-09-09 | Labo Electronique Physique | Utilisation d'un transistor a effet de champ, du type a double-grille et ile ohmique intercalee, en vue de la rejection d'une bande de frequences |
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| US4709410A (en) * | 1985-04-15 | 1987-11-24 | Raytheon Company | Frequency conversion circuits |
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-
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- 1992-09-11 JP JP24322992A patent/JP3148010B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-08-20 US US08/109,538 patent/US5444399A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-08-20 CA CA002104542A patent/CA2104542A1/en not_active Abandoned
- 1993-09-08 EP EP93114412A patent/EP0587136A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
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| JPH0697739A (ja) | 1994-04-08 |
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|---|---|---|---|
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