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JP6740723B2 - Ring mixer - Google Patents

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JP6740723B2 JP2016113933A JP2016113933A JP6740723B2 JP 6740723 B2 JP6740723 B2 JP 6740723B2 JP 2016113933 A JP2016113933 A JP 2016113933A JP 2016113933 A JP2016113933 A JP 2016113933A JP 6740723 B2 JP6740723 B2 JP 6740723B2
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Description

本発明は、リングミキサに関し、例えばFETを有するリングミキサに関する。 The present invention relates to a ring mixer, for example, a ring mixer having an FET.

リングミキサは、局所発振信号に入力信号をミキシングし出力信号を出力する回路である。出力信号を出力するFET(Field Effect Transistor)を用いたリングミキサが知られている(特許文献1)。 The ring mixer is a circuit that mixes an input signal with a local oscillation signal and outputs an output signal. A ring mixer using an FET (Field Effect Transistor) that outputs an output signal is known (Patent Document 1).

特開平8−204458号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-204458

しかしながら、FETを用いたリングミキサでは、入力信号から出力信号への変換利得が低い。本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、変換利得を向上させることを目的とする。 However, in the ring mixer using the FET, the conversion gain from the input signal to the output signal is low. The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to improve conversion gain.

本発明の一実施形態は、各々一対の分布定数線路が直列に接続され、リング状に接続された4つの線路と、前記4つの線路のうち隣接する線路の間に設けられ、対向するノードに発振信号が入力し、残りの対向するノードから出力信号が出力する4つのノードと、ソースに基準電位が供給され、ドレインがそれぞれ前記一対の分布定数線路間のノードに接続され、ゲートに入力信号が入力する4つのFETと、を具備するリングミキサである。 According to an embodiment of the present invention, a pair of distributed constant lines are connected in series, and four lines connected in a ring shape are provided between adjacent lines of the four lines, and are provided at opposing nodes. The reference potential is supplied to the four nodes to which the oscillation signal is input and the output signals are output from the remaining opposing nodes, the drain is connected to the node between the pair of distributed constant lines, and the input signal is input to the gate. Is a ring mixer including four FETs input by the.

本発明によれば、変換利得を向上させることができる。 According to the present invention, the conversion gain can be improved.

図1は、比較例1に係るリングミキサの回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a ring mixer according to Comparative Example 1. 図2は、比較例1および実施例1における各信号の時間に対する電圧を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the voltage of each signal in Comparative Example 1 and Example 1 with respect to time. 図3は、比較例1における周波数に対する変換利得を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the conversion gain with respect to the frequency in Comparative Example 1. 図4(a)から図4(d)は、線路22を示す等価回路図である。FIG. 4A to FIG. 4D are equivalent circuit diagrams showing the line 22. 図5は、実施例1に係るリングミキサの回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of the ring mixer according to the first embodiment. 図6(a)から図6(d)は、線路22を示す等価回路図である。FIG. 6A to FIG. 6D are equivalent circuit diagrams showing the line 22. 図7は、実施例1における周波数に対する変換利得を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing conversion gain with respect to frequency in the first embodiment. 図8は、実施例1における入力信号のパワーに対する変換利得を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the conversion gain with respect to the power of the input signal in the first embodiment. 図9は、実施例1における入力信号のパワーに対する変換位相を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the conversion phase with respect to the power of the input signal in the first embodiment.

[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本願発明は、各々一対の分布定数線路が直列に接続され、リング状に接続された4つの線路と、前記4つの線路のうち隣接する線路の間に設けられ、対向するノードに発振信号が入力し、残りの対向するノードから出力信号が出力する4つのノードと、ソースに基準電位が供給され、ドレインがそれぞれ前記一対の分布定数線路間のノードに接続され、ゲートに入力信号が入力する4つのFETと、を具備するリングミキサである。これにより、FETがオンしたときに隣接する線路間のノードからみた分布定数線路をオープンにできる。これにより、線路を遮断できる。よって、入力信号から出力信号への変換利得を向上できる。
[Description of Embodiments of the Present Invention]
First, the contents of the embodiments of the present invention will be listed and described.
According to the present invention, a pair of distributed constant lines are respectively connected in series and provided between four lines connected in a ring shape and adjacent lines of the four lines, and an oscillation signal is input to a node facing each other. Then, the reference potential is supplied to the four nodes outputting the output signals from the remaining opposing nodes, the source is connected to the nodes between the pair of distributed constant lines, and the input signal is input to the gate. A ring mixer including two FETs. As a result, when the FET is turned on, the distributed constant line viewed from the node between the adjacent lines can be opened. As a result, the line can be cut off. Therefore, the conversion gain from the input signal to the output signal can be improved.

前記4つのFETのうち対向するFETのゲートに前記入力信号である平衡入力信号の一方が入力し、残りの対向するFETのゲートに前記平衡入力端子の他方が入力し、前記対向するノードの一方に前記発振信号である平衡発振信号の一方が入力し、前記対向するノードの他方に前記平衡発振信号の他方が入力し、前記残りの対向するノードの一方から前記出力信号である平衡出力信号の一方が出力し、前記残りの対向するノードの他方から前記平衡出力信号の他方が出力することが好ましい。これにより、平衡発振信号に平衡入力信号をミキシングし、平衡出力信号として出力できる。 Of the four FETs, one of the balanced input signals that is the input signal is input to the gates of the facing FETs, and the other of the balanced input terminals is input to the gates of the remaining facing FETs, and one of the facing nodes One of the balanced oscillation signals that is the oscillation signal is input to the other of the opposite nodes, and the other of the balanced oscillation signals is input to the other of the opposite nodes, and one of the remaining opposite nodes outputs the balanced output signal that is the output signal. It is preferable that one of them outputs and the other of the balanced output signals outputs from the other of the remaining opposing nodes. As a result, the balanced input signal can be mixed with the balanced oscillation signal and output as a balanced output signal.

前記4つの線路における前記一対の分布定数線路は、各々前記発振信号の波長の1/8以上かつ3/8以下の電気長を有することが好ましい。これにより、FETがオンしたときに、隣接する線路間のノードからみた分布定数線路を理想的にオープンにできる。これにより、線路をより理想的に遮断できる。よって、入力信号から出力信号への変換利得をより向上できる。 It is preferable that each of the pair of distributed constant lines in the four lines has an electrical length of 1/8 or more and 3/8 or less of the wavelength of the oscillation signal. Thereby, when the FET is turned on, the distributed constant line viewed from the node between the adjacent lines can be ideally opened. This allows the line to be blocked more ideally. Therefore, the conversion gain from the input signal to the output signal can be further improved.

[比較例1]
図1は、比較例1に係るリングミキサの回路図である。図1に示すように、リングミキサ102では、ノードN6とN8との間、ノードN7とN9との間、ノードN6とN9との間、およびノードN7とN8との間にそれぞれ線路22、24、26および28が直列に接続されている。線路22から28にはそれぞれFET32から38が直列に接続されている。発振端子LO1はFET32および34のゲートに接続され、発振端子LO2はFET36および38のゲートに接続されている。入力端子IF1およびIF2はそれぞれノードN8およびN9に接続されている。出力端子RF1およびRF2はそれぞれノードN6およびN7に接続されている。
[Comparative Example 1]
FIG. 1 is a circuit diagram of a ring mixer according to Comparative Example 1. As shown in FIG. 1, in the ring mixer 102, the lines 22, 24 are respectively provided between the nodes N6 and N8, between the nodes N7 and N9, between the nodes N6 and N9, and between the nodes N7 and N8. , 26 and 28 are connected in series. FETs 32 to 38 are connected in series to the lines 22 to 28, respectively. The oscillation terminal LO1 is connected to the gates of the FETs 32 and 34, and the oscillation terminal LO2 is connected to the gates of the FETs 36 and 38. Input terminals IF1 and IF2 are connected to nodes N8 and N9, respectively. Output terminals RF1 and RF2 are connected to nodes N6 and N7, respectively.

発振端子LO1およびLO2にはそれぞれ発振信号LO+およびLO−が入力する。入力端子IF1およびIF2にはそれぞれ入力信号IF+およびIF−が入力する。出力端子RF1およびRF2からそれぞれ出力信号RF+およびRF−が出力する。発振信号LO+とLO−、入力信号IF+とIF−、および出力信号RF+とRF−は各々平衡信号である。図1において、実線はFET32および34がオンかつFET36および38がオフのときの信号の流れを示す。破線はFET32および34がオフかつFET36および38がオンのときの信号の流れを示す。太線は入力信号IF+の流れを示し、細線は入力信号IF−の流れを示す。 Oscillation signals LO+ and LO- are input to the oscillation terminals LO1 and LO2, respectively. Input signals IF+ and IF− are input to the input terminals IF1 and IF2, respectively. Output signals RF+ and RF- are output from the output terminals RF1 and RF2, respectively. The oscillation signals LO+ and LO-, the input signals IF+ and IF-, and the output signals RF+ and RF- are balanced signals. In FIG. 1, the solid line shows the signal flow when the FETs 32 and 34 are on and the FETs 36 and 38 are off. The dashed line shows the signal flow when FETs 32 and 34 are off and FETs 36 and 38 are on. The thick line shows the flow of the input signal IF+, and the thin line shows the flow of the input signal IF-.

図2は、比較例1および実施例1における各信号の時間に対する電圧を示す図である。時間に対する発振信号LO+、入力信号IF+および出力信号RF+を示している。時間は任意座標である。図1および図2に示すように、発振信号LO+が正のとき、FET32および34がオンしFET36および38がオフする。このため、出力信号RF+としてほぼ入力信号IF+が出力される、出力信号RF−としてほぼ入力信号IF−が出力される。発振信号LO+が負のとき、FET32および34がオフしFET36および38がオンする。このため、出力信号RF+としてほぼ入力信号IF−が出力される、出力信号RF−としてほぼ入力信号IF+が出力される。以上により、発振信号LO+およびLO−と入力信号IF+およびIF−がミキシングされた信号が出力信号RF+およびRF−として出力される。 FIG. 2 is a diagram showing the voltage of each signal in Comparative Example 1 and Example 1 with respect to time. The oscillation signal LO+, the input signal IF+, and the output signal RF+ with respect to time are shown. Time is an arbitrary coordinate. As shown in FIGS. 1 and 2, when the oscillation signal LO+ is positive, the FETs 32 and 34 are turned on and the FETs 36 and 38 are turned off. Therefore, almost the input signal IF+ is output as the output signal RF+, and almost the input signal IF− is output as the output signal RF−. When the oscillation signal LO+ is negative, the FETs 32 and 34 turn off and the FETs 36 and 38 turn on. Therefore, almost the input signal IF- is output as the output signal RF+, and almost the input signal IF+ is output as the output signal RF-. As a result, signals obtained by mixing the oscillation signals LO+ and LO- and the input signals IF+ and IF- are output as the output signals RF+ and RF-.

比較例1に係るリングミキサの変換利得をシミュレーションした。シミュレーションの条件は以下である。
FET:InGaAsチャネル層/AlGaAs電子供給層 HEMT(High Electron Mobility Transistor)、ゲート幅80μm
発振信号:LO(Local Oscillation)信号 周波数70GHzから82GHz
入力信号:IF(Intermediate Frequency)信号 周波数3GHz、パワー−20dBm
出力信号:RF(Radio Frequency)信号
The conversion gain of the ring mixer according to Comparative Example 1 was simulated. The simulation conditions are as follows.
FET: InGaAs channel layer/AlGaAs electron supply layer HEMT (High Electron Mobility Transistor), gate width 80 μm
Oscillation signal: LO (Local Oscillation) signal Frequency 70 GHz to 82 GHz
Input signal: IF (Intermediate Frequency) signal, frequency 3 GHz, power -20 dBm
Output signal: RF (Radio Frequency) signal

図3は、比較例1における周波数に対する変換利得を示す図である。周波数は発振信号の周波数であり、変換利得は入力信号に対する出力信号の利得である。実線は入力信号IF+に対する出力信号RF+の変換利得であり、破線は入力信号IF−に対する出力信号RF−の変換利得である。周波数が70GHzから82GHzにおいて変換利得は−10.5dBから−12.2dBと小さい。 FIG. 3 is a diagram showing the conversion gain with respect to the frequency in Comparative Example 1. The frequency is the frequency of the oscillating signal and the conversion gain is the gain of the output signal with respect to the input signal. The solid line is the conversion gain of the output signal RF+ with respect to the input signal IF+, and the broken line is the conversion gain of the output signal RF- with respect to the input signal IF-. The conversion gain is as small as -10.5 dB to -12.2 dB in the frequency range of 70 GHz to 82 GHz.

比較例1において変換利得の低い理由を説明する。図4(a)から図4(d)は、線路22を示す等価回路図である。図4(a)に示すように、線路22にFET32が設けられている。FET32がオンのとき、ノードN6とN8との間を線路22を介し高周波信号が伝送される。図4(b)に示すように、FET32がオフすると、線路22は遮断され、線路22には信号は高周波信号が伝送されないはずである。 The reason why the conversion gain is low in Comparative Example 1 will be described. FIG. 4A to FIG. 4D are equivalent circuit diagrams showing the line 22. As shown in FIG. 4A, a FET 32 is provided on the line 22. When the FET 32 is on, a high frequency signal is transmitted between the nodes N6 and N8 via the line 22. As shown in FIG. 4B, when the FET 32 is turned off, the line 22 should be cut off and no high frequency signal should be transmitted to the line 22.

しかしながら、図4(c)に示すように、実際の線路22では、FET32とノードN6およびN8との間に伝送線路として分布定数線路L0が接続されている。図4(d)に示すように、FET32がオフすると、分布定数線路L0はオープンスタブとなる。このため、分布定数線路L0の長さ等によっては、線路22が理想的なオフにならず、変換利得が低下してしまう。 However, as shown in FIG. 4C, in the actual line 22, the distributed constant line L0 is connected as a transmission line between the FET 32 and the nodes N6 and N8. As shown in FIG. 4D, when the FET 32 is turned off, the distributed constant line L0 becomes an open stub. Therefore, the line 22 is not ideally turned off depending on the length of the distributed constant line L0 and the like, and the conversion gain is reduced.

図5は、実施例1に係るリングミキサの回路図である。図5に示すように、リングミキサ100では、ノードN6とN8との間、ノードN7とN9との間、ノードN6とN9との間、およびノードN7とN8との間にそれぞれ線路22、24、26および28が直列に接続されている。このように、線路22から28はリング状に接続されている。線路22から28にはそれぞれ分布定数線路L1からL4が一対ずつ設けられている。一対の分布定数線路L1からL4のそれぞれの間のノードがノードN1からN4である。ノードN6からN9はそれぞれ出力端子RF1、RF2、発振端子LO1およびLO2に接続されている。FET12から18のソースはそれぞれグランドに、ドレインはノードN1からN4に接続されている。FET12および14のゲートは入力端子IF1に、FET16および18のゲートは入力端子IF2に接続されている。 FIG. 5 is a circuit diagram of the ring mixer according to the first embodiment. As shown in FIG. 5, in ring mixer 100, lines 22, 24 are respectively provided between nodes N6 and N8, between nodes N7 and N9, between nodes N6 and N9, and between nodes N7 and N8. , 26 and 28 are connected in series. In this way, the lines 22 to 28 are connected in a ring shape. The lines 22 to 28 are provided with a pair of distributed constant lines L1 to L4, respectively. Nodes between the pair of distributed constant lines L1 to L4 are nodes N1 to N4. The nodes N6 to N9 are connected to the output terminals RF1 and RF2 and the oscillation terminals LO1 and LO2, respectively. The FETs 12 to 18 have their sources connected to the ground and their drains connected to the nodes N1 to N4, respectively. The gates of the FETs 12 and 14 are connected to the input terminal IF1 and the gates of the FETs 16 and 18 are connected to the input terminal IF2.

発振信号LO+およびLO−は平衡発振信号であり、互いにほぼ逆相である。入力信号IF+およびIF−は平衡入力信号であり、互いにほぼ逆相である。出力信号RF+およびRF−は平衡出力信号であり、互いにほぼ逆相である。FET12から18は、ゲートに入力信号IF+およびIF−の最大振幅の中央値(例えば図2では0V)より高い電圧(例えば図2では正電圧)が入力するとオンし、低い電圧(例えば図2では負電圧)が入力するとオフする。例えばFET12から18のピンチオフ電圧をゲートに入力信号IF+およびIF−の最大振幅の中央値とする。 The oscillation signals LO+ and LO- are balanced oscillation signals and have almost opposite phases. The input signals IF+ and IF- are balanced input signals and are approximately out of phase with each other. The output signals RF+ and RF- are balanced output signals and are approximately in opposite phase to each other. The FETs 12 to 18 are turned on when a voltage (for example, a positive voltage in FIG. 2) higher than the median of the maximum amplitudes of the input signals IF+ and IF− (for example, 0V in FIG. 2) is input to the gates, and a low voltage (for example, in FIG. 2). It turns off when a negative voltage is input. For example, the pinch-off voltage of the FETs 12 to 18 is set to the gate as the median of the maximum amplitudes of the input signals IF+ and IF-.

図5において、実線はFET12および14がオフかつFET16および18がオンのときの信号の流れを示す。破線はFET12および14がオンかつFET16および18がオフのときの信号の流れを示す。太線は発振信号LO+の流れを示し、細線は発振信号LO−の流れを示す。図2および図5に示すように、入力信号IF+が負のとき、FET12および14がオフしFET16および18がオンする。このため、出力信号RF+としてほぼ発振信号LO+が出力される、出力信号RF−としてほぼ発振信号LO−が出力される。入力信号IF+が正のとき、FET12および14がオンしFET16および18がオフする。このため、出力信号RF+としてほぼ発振信号LO−が出力される、出力信号RF−としてほぼ発振信号LO+が出力される。以上により、発振信号LO+およびLO−と入力信号IF+およびIF−がミキシングされた信号が出力信号RF+およびRF−として出力される。 In FIG. 5, the solid line shows the signal flow when the FETs 12 and 14 are off and the FETs 16 and 18 are on. The broken line shows the signal flow when the FETs 12 and 14 are on and the FETs 16 and 18 are off. The thick line shows the flow of the oscillation signal LO+, and the thin line shows the flow of the oscillation signal LO-. As shown in FIGS. 2 and 5, when the input signal IF+ is negative, the FETs 12 and 14 turn off and the FETs 16 and 18 turn on. Therefore, the oscillation signal LO+ is output as the output signal RF+, and the oscillation signal LO− is output as the output signal RF−. When the input signal IF+ is positive, FETs 12 and 14 turn on and FETs 16 and 18 turn off. Therefore, the oscillation signal LO- is output as the output signal RF+, and the oscillation signal LO+ is output as the output signal RF-. As a result, signals obtained by mixing the oscillation signals LO+ and LO- and the input signals IF+ and IF- are output as the output signals RF+ and RF-.

図6(a)から図6(d)は、線路22を示す等価回路図である。図6(a)に示すように、線路22内のノードN1とグランドとの間にFET12が接続されている。FET12がオフのとき、ノードN6とN8との間を線路22を介し高周波信号が伝送される。図6(b)に示すように、FET12がオンすると、線路22は接地される。図6(c)に示すように、ノードN1とN6との間、およびノードN1とN8間に分布定数線路L1を接続する。分布定数線路L1は例えばλ/4の長さである。FET12がオフのとき、分布定数線路L1は伝送線路として機能する。よって、線路22を高周波信号が伝送する。図4(d)に示すように、FET12がオンのときノードN1が接地される。分布定数線路L1は長さがλ/4のショートスタブとなる。よって、ノードN6およびN8からN1を見るとオープンに見える。このように、ノードN6とN8との間を理想的なオープンにできる。FET12の寄生容量等を考慮すると、分布定数線路L1の長さはλ/4よりやや短くなる。 FIG. 6A to FIG. 6D are equivalent circuit diagrams showing the line 22. As shown in FIG. 6A, the FET 12 is connected between the node N1 in the line 22 and the ground. When the FET 12 is off, a high frequency signal is transmitted between the nodes N6 and N8 via the line 22. As shown in FIG. 6B, when the FET 12 is turned on, the line 22 is grounded. As shown in FIG. 6C, the distributed constant line L1 is connected between the nodes N1 and N6 and between the nodes N1 and N8. The distributed constant line L1 has a length of λ/4, for example. When the FET 12 is off, the distributed constant line L1 functions as a transmission line. Therefore, the high frequency signal is transmitted through the line 22. As shown in FIG. 4D, the node N1 is grounded when the FET 12 is on. The distributed constant line L1 is a short stub having a length of λ/4. Thus, looking at N1 from nodes N6 and N8 appears open. In this way, an ideal open can be established between the nodes N6 and N8. Considering the parasitic capacitance of the FET 12 and the like, the length of the distributed constant line L1 is slightly shorter than λ/4.

実施例1に係るリングミキサの変換利得をシミュレーションした。シミュレーションの条件は以下である。
FET:InGaAsチャネル層/AlGaAs電子供給層 HEMT、ゲート幅80μm
分布定数線路:長さ 220μm、幅10μm
発振信号:LO信号 周波数70GHzから82GHz
入力信号:IF信号 周波数1GHz
出力信号:RF信号
The conversion gain of the ring mixer according to the first embodiment was simulated. The simulation conditions are as follows.
FET: InGaAs channel layer/AlGaAs electron supply layer HEMT, gate width 80 μm
Distributed constant line: length 220μm, width 10μm
Oscillation signal: LO signal Frequency 70 GHz to 82 GHz
Input signal: IF signal Frequency 1 GHz
Output signal: RF signal

図7は、実施例1における周波数に対する変換利得を示す図である。周波数は発振信号の周波数であり、変換利得は入力信号に対する出力信号の利得である。実線は入力信号IF+に対する出力信号RF+の変換利得であり、破線は入力信号IF−に対する出力信号RF−の変換利得である。入力信号のパワーは、−20dBmである。周波数が70GHzから82GHzにおいて変換利得は−1.5dBから−2.2dBと比較例1の図3に比べ、変換利得が10dB程度改善している。 FIG. 7 is a diagram showing conversion gain with respect to frequency in the first embodiment. The frequency is the frequency of the oscillating signal and the conversion gain is the gain of the output signal with respect to the input signal. The solid line is the conversion gain of the output signal RF+ with respect to the input signal IF+, and the broken line is the conversion gain of the output signal RF- with respect to the input signal IF-. The power of the input signal is -20 dBm. When the frequency is 70 GHz to 82 GHz, the conversion gain is -1.5 dB to -2.2 dB, which is improved by about 10 dB as compared with FIG. 3 of Comparative Example 1.

図8は、実施例1における入力信号のパワーに対する変換利得を示す図である。発振信号の周波数は76GHzである。図8に示すように、IFパワーが増加すると変換利得が大きくなる。IFパワーが−20dBm以下では変換利得は一定であり、良好な線形性を有する。 FIG. 8 is a diagram showing the conversion gain with respect to the power of the input signal in the first embodiment. The frequency of the oscillation signal is 76 GHz. As shown in FIG. 8, the conversion gain increases as the IF power increases. When the IF power is -20 dBm or less, the conversion gain is constant and has good linearity.

図9は、実施例1における入力信号のパワーに対する変換位相を示す図である。発振信号の周波数は76GHzである。図9に示すように、IFパワーが−10dBm以下では変換位相は一定であり、良好な線形性を有する。 FIG. 9 is a diagram showing the conversion phase with respect to the power of the input signal in the first embodiment. The frequency of the oscillation signal is 76 GHz. As shown in FIG. 9, when the IF power is −10 dBm or less, the conversion phase is constant and has good linearity.

実施例1によれば、4つの線路22から28は、それぞれ一対の分布定数線路L1からL4が直列に接続され、リング状に接続されている。ノードN6からN9は、4つの線路22から28のうち隣接する線路の間に設けられている。対向するノードN8およびN9に発振信号LO+およびLO−が入力し、残りの対向するノードN6およびN7から出力信号RF+およびRF−が出力される。FET12から18のドレインはそれぞれ一対の分布定数線路L1からL4間のノードN1からN4に接続され、ソースに基準電位(例えばグランド電位)が供給され、ゲートに入力信号IF+およびIF−が入力する。 According to the first embodiment, each of the four lines 22 to 28 has a pair of distributed constant lines L1 to L4 connected in series and connected in a ring shape. The nodes N6 to N9 are provided between adjacent lines of the four lines 22 to 28. Oscillation signals LO+ and LO- are input to opposing nodes N8 and N9, and output signals RF+ and RF- are output from the remaining opposing nodes N6 and N7. The drains of the FETs 12 to 18 are connected to the nodes N1 to N4 between the pair of distributed constant lines L1 to L4, respectively, the reference potential (eg, ground potential) is supplied to the sources, and the input signals IF+ and IF− are input to the gates.

これにより、FET12から18がオンしたときに、分布定数線路L1からL4はショートスタブとなり、ノードN6からN9から分布定数線路L1からL4をみたときをオープンにできる。このため、線路22から28を遮断できる。よって、入力信号IF+およびIF−から出力信号RF+およびRF−への変換利得を向上できる。 Thus, when the FETs 12 to 18 are turned on, the distributed constant lines L1 to L4 become short stubs, and the distributed constant lines L1 to L4 can be opened when the nodes N6 to N9 are viewed. Therefore, the lines 22 to 28 can be cut off. Therefore, the conversion gain from the input signals IF+ and IF- to the output signals RF+ and RF- can be improved.

また、対向するFET12および14のゲートに入力信号IF+(平衡入力信号の一方)が入力し、残りの対向するFET16および18のゲートに入力信号IF−(平衡入力端子の他方)が入力する。対向するノードN8およびN9の一方のノードN8に発振信号LO+(平衡発振信号の一方)が入力し、他方のノードN9に発振信号LO−(平衡発振信号の他方)が入力する。残りの対向するノードN6およびN7の一方のノードN6から出力信号RF+(平衡出力信号の一方)が出力し、他方のノードN7から出力信号RF−(平衡出力信号の他方)が出力する。 Further, the input signal IF+ (one of the balanced input signals) is input to the gates of the FETs 12 and 14 facing each other, and the input signal IF− (the other of the balanced input terminals) is input to the gates of the remaining FETs 16 and 18 facing the other. Oscillation signal LO+ (one of balanced oscillation signals) is input to one node N8 of opposing nodes N8 and N9, and oscillation signal LO− (the other of balanced oscillation signals) is input to the other node N9. The output signal RF+ (one of the balanced output signals) is output from one node N6 of the remaining opposing nodes N6 and N7, and the output signal RF- (the other of the balanced output signals) is output from the other node N7.

これにより、図5のように、平衡発振信号LO+およびLO−と平衡入力信号IF+およびIF−をミキシングし、平衡出力信号RF+およびRF−を出力できる。発振信号LO+とLO−と、入力信号IF+とIF−と、および出力信号RF+とRF−と、は逆相である。これらの位相差は、リングミキサとして機能する範囲で逆相であればよい。 As a result, as shown in FIG. 5, the balanced oscillation signals LO+ and LO- and the balanced input signals IF+ and IF- can be mixed to output the balanced output signals RF+ and RF-. The oscillation signals LO+ and LO−, the input signals IF+ and IF−, and the output signals RF+ and RF− have opposite phases. It suffices that these phase differences have opposite phases within the range of functioning as a ring mixer.

さらに、線路22から28における一対の分布定数線路L1からL4は、発振信号LO+およびLO−の波長の1/8以上かつ3/8以下の電気長を有する。これにより、FET12から18がオンしたときに、ショートスタブとして機能する分布定数線路L1からL4をノードN6からN9からみたときに理想的にオープンにできる。このため、線路22から28を理想により近い状態で遮断できる。よって、入力信号IF+およびIF−から出力信号RF+およびRF−への変換利得をさらに向上できる。 Further, the pair of distributed constant lines L1 to L4 in the lines 22 to 28 have an electrical length of ⅛ or more and 3/8 or less of the wavelengths of the oscillation signals LO+ and LO−. Thereby, when the FETs 12 to 18 are turned on, the distributed constant lines L1 to L4 functioning as short stubs can be ideally opened when viewed from the nodes N6 to N9. Therefore, the lines 22 to 28 can be shut off in a state closer to the ideal. Therefore, the conversion gain from the input signals IF+ and IF− to the output signals RF+ and RF− can be further improved.

分布定数線路L1からL4は、発振信号LO+およびLO−の波長の3/16以上かつ5/16以下の電気長であることがより好ましい。さらに、分布定数線路L1からL4は、発振信号LO+およびLO−の波長の1/4の電気長であることがさらに好ましい。これにより、FET12から18がオンしたときに、線路22から28をより理想的に遮断できる。 It is more preferable that the distributed constant lines L1 to L4 have an electrical length of 3/16 or more and 5/16 or less of the wavelengths of the oscillation signals LO+ and LO-. Furthermore, it is more preferable that the distributed constant lines L1 to L4 have an electrical length of ¼ of the wavelength of the oscillation signals LO+ and LO−. This allows the lines 22 to 28 to be cut off more ideally when the FETs 12 to 18 are turned on.

入力信号IF+およびIF−は出力信号RF+およびRF−より周波数が低い例(すなわちアップコンバートする例)を説明したが、入力信号IF+およびIF−は出力信号RF+およびRF−より周波数が高くても(すなわちダウンコーバートでも)よい。 Although the input signals IF+ and IF− have a frequency lower than that of the output signals RF+ and RF− (that is, an example of up-converting), the input signals IF+ and IF− have a higher frequency than the output signals RF+ and RF− ( That is, even down-covert).

線路22から28は同じように動作することが好ましい。よって、分布定数線路L1からL4の電気長は略同じであることが好ましい。また、FET12から18のサイズ(例えばゲート幅)は略同じであることが好ましい。FET12から18の特性(例えばピンチオフ電圧)は略同じであることが好ましい。略同じとは、リングミキサとして機能する範囲で同じであればよい。例えば、製造誤差を含む範囲で同じであればよい。 The lines 22 to 28 preferably operate in the same manner. Therefore, it is preferable that the distributed constant lines L1 to L4 have substantially the same electrical length. Further, it is preferable that the FETs 12 to 18 have substantially the same size (eg, gate width). It is preferable that the FETs 12 to 18 have substantially the same characteristics (eg, pinch-off voltage). The term “substantially the same” means that they are the same as long as they function as a ring mixer. For example, it may be the same within a range including a manufacturing error.

分布定数線路を短くするため、発振信号LO+およびLO−の周波数は10GHz以上が好ましく、30GHz以上がより好ましい。また、発振信号LO+およびLO−の周波数は100GHz以下が好ましい。 In order to shorten the distributed constant line, the frequencies of the oscillation signals LO+ and LO- are preferably 10 GHz or higher, more preferably 30 GHz or higher. The frequencies of the oscillation signals LO+ and LO- are preferably 100 GHz or less.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above meaning but by the scope of the claims, and is intended to include meanings equivalent to the scope of the claims and all modifications within the scope.

12、14、16、18、32、34、36、38 FET
22、24、26、28 線路
IF1、IF2 入力端子
LO1、LO2 発振端子
RF1、RF2 出力端子
IF+、IF− 入力信号
LO+、LO− 発振信号
RF+、RF− 出力信号
L1、L2、L3、L4 分布定数線路
N1、N2、N3、N4、N6、N7、N8、N9 ノード
12, 14, 16, 18, 32, 34, 36, 38 FET
22, 24, 26, 28 Line IF1, IF2 Input terminal LO1, LO2 Oscillation terminal RF1, RF2 Output terminal IF+, IF- Input signal LO+, LO- Oscillation signal RF+, RF- Output signal L1, L2, L3, L4 Distributed constant Line N1, N2, N3, N4, N6, N7, N8, N9 nodes

Claims (3)

互いに平衡な入力信号が入力する第1の入力端子および第2の入力端子と、
互いに平衡な発振信号が入力する第3の入力端子および第4の入力端子と、
第1の出力端子および第2の出力端子と、
一端が前記第1の出力端子に接続され、他端が第1のノードに接続された第1の分布定数線路と、
一端が前記第3の入力端子に接続され、他端が前記第1のノードに接続された第2の分布定数線路と、
一端が前記第2の出力端子に接続され、他端が第2のノードに接続された第3の分布定数線路と、
一端が前記第4の入力端子に接続され、他端が前記第2のノードに接続された第4の分布定数線路と、
一端が前記第1の出力端子に接続され、他端が第3のノードに接続された第5の分布定数線路と、
一端が前記第4の入力端子に接続され、他端が前記第3のノードに接続された第6の分布定数線路と、
一端が前記第2の出力端子に接続され、他端が第4のノードに接続された第7の分布定数線路と、
一端が前記第3の入力端子に接続され、他端が前記第4のノードに接続された第8の分布定数線路と、
ゲートが前記第1の入力端子に接続され、ドレインが前記第1のノードに接続され、ソースが接地された第1のFETと、
ゲートが前記第1の入力端子に接続され、ドレインが前記第2のノードに接続され、ソースが接地された第2のFETと、
ゲートが前記第2の入力端子に接続され、ドレインが前記第3のノードに接続され、ソースが接地された第3のFETと、
ゲートが前記第2の入力端子に接続され、ドレインが前記第4のノードに接続され、ソースが接地された第4のFETと、
を具備し、
前記第1の分布定数線路、前記第2の分布定数線路、前記第3の分布定数線路、前記第4の分布定数線路、前記第5の分布定数線路、前記第6の分布定数線路、前記第7の分布定数線路および前記第8の分布定数線路の電気長は、各々前記発振信号の波長の1/8以上かつ3/8以下である、リングミキサ。
A first input terminal and a second input terminal for inputting mutually balanced input signals;
A third input terminal and a fourth input terminal to which mutually balanced oscillation signals are input ;
A first output terminal and a second output terminal,
A first distributed constant line having one end connected to the first output terminal and the other end connected to a first node;
A second distributed constant line having one end connected to the third input terminal and the other end connected to the first node;
A third distributed constant line having one end connected to the second output terminal and the other end connected to the second node;
A fourth distributed constant line having one end connected to the fourth input terminal and the other end connected to the second node;
A fifth distributed constant line having one end connected to the first output terminal and the other end connected to a third node;
A sixth distributed constant line having one end connected to the fourth input terminal and the other end connected to the third node;
A seventh distributed constant line having one end connected to the second output terminal and the other end connected to a fourth node;
An eighth distributed constant line having one end connected to the third input terminal and the other end connected to the fourth node;
A first FET having a gate connected to the first input terminal, a drain connected to the first node, and a source grounded ;
A second FET having a gate connected to the first input terminal, a drain connected to the second node, and a source grounded;
A third FET having a gate connected to the second input terminal, a drain connected to the third node, and a source grounded;
A fourth FET having a gate connected to the second input terminal, a drain connected to the fourth node, and a source grounded;
Equipped with,
The first distributed constant line, the second distributed constant line, the third distributed constant line, the fourth distributed constant line, the fifth distributed constant line, the sixth distributed constant line, the 7. The ring mixer according to claim 7, wherein the electrical lengths of the distributed constant line 7 and the eighth distributed constant line are respectively 1/8 or more and 3/8 or less of the wavelength of the oscillation signal .
前記第1の分布定数線路、前記第2の分布定数線路、前記第3の分布定数線路、前記第4の分布定数線路、前記第5の分布定数線路、前記第6の分布定数線路、前記第7の分布定数線路および前記第8の分布定数線路の電気長は、各々前記発振信号の波長の3/16以上かつ5/16以下である、請求項1に記載のリングミキサ。 The first distributed constant line, the second distributed constant line, the third distributed constant line, the fourth distributed constant line, the fifth distributed constant line, the sixth distributed constant line, the The ring mixer according to claim 1, wherein the electrical lengths of the distributed constant line 7 and the eighth distributed constant line are respectively 3/16 or more and 5/16 or less of the wavelength of the oscillation signal . 前記第1の出力端子および前記第2の出力端子から、前記発振信号に前記入力信号がミキシングされた互いに平衡な出力信号が出力される請求項1または請求項2に記載のリングミキサ。 3. The ring mixer according to claim 1, wherein the first output terminal and the second output terminal output mutually balanced output signals obtained by mixing the oscillation signal with the input signal .
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