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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6774740
(24)【登録日】2020年10月7日
(45)【発行日】2020年10月28日
(54)【発明の名称】広帯域高周波、マイクロ波、またはミリ波ミキサシステム
(51)【国際特許分類】
H03D 7/14 20060101AFI20201019BHJP
H01F 17/00 20060101ALI20201019BHJP
H03H 7/42 20060101ALI20201019BHJP
【ＦＩ】
H03D7/14
H01F17/00 B
H03H7/42
【請求項の数】13
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2015-101740(P2015-101740)
(22)【出願日】2015年5月19日
(65)【公開番号】特開2015-226325(P2015-226325A)
(43)【公開日】2015年12月14日
【審査請求日】2017年6月16日
【審判番号】不服2019-9528(P2019-9528/J1)
【審判請求日】2019年7月17日
(31)【優先権主張番号】62/002,473
(32)【優先日】2014年5月23日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】14/632,692
(32)【優先日】2015年2月26日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】593219551
【氏名又は名称】リニアー テクノロジー エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ワン・シュドン
(72)【発明者】
【氏名】ウィリアム・ビィ・ベックウィズ
(72)【発明者】
【氏名】トーマス・イー・シルツ
【合議体】
【審判長】
佐藤 智康
【審判官】
富澤 哲生
【審判官】
衣鳩 文彦
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第２０１３／００１７４３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２０１０／０２３１３１６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特表２００４−５１８３６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特許第４８５１７７３（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】
特開２０１３−１４１０９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−２７１４７８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
H03H 1/00-3/00, 5/00-7/13, 7/30-7/54
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
広帯域高周波、マイクロ波、またはミリ波ミキサシステムであって、
３インダクタバランを備え、
前記３インダクタバランは、
不平衡ポートと、
平衡ポートと、
互いに密にかつ磁気的に逆に結合される第１および第２のインダクタと、
前記第１または第２のインダクタに磁気的に結合されず、かつ、前記第１および第２のインダクタから分離された別個のインダクタである第３のインダクタとを有し、さらにミキサシステムは、
前記３インダクタバランの前記平衡ポートに接続されるミキサを備え、
その３つのインダクタを含む前記３インダクタバランおよび前記ミキサはすべて、集積回路を形成する単一の基板上に集積され、
前記第１のインダクタと前記第３のインダクタとは直列に結合され、
前記平衡ポートは、前記第１のインダクタと前記第３のインダクタとの接続点に電気的に結合されるポートを含み、
前記第２のインダクタの第１の端部は、前記平衡ポートの他方のポートに接続され、前記第２のインダクタの第２の端部は、前記接続点と反対側の端部である、第３のインダクタの端部に接続される、ミキサシステム。
３インダクタバランを備え、
前記３インダクタバランは、
不平衡ポートと、
平衡ポートと、
互いに密にかつ磁気的に逆に結合される第１および第２のインダクタと、
前記第１または第２のインダクタに磁気的に結合されず、かつ、前記第１および第２のインダクタから分離された別個のインダクタである第３のインダクタとを有し、さらにミキサシステムは、
前記３インダクタバランの前記平衡ポートに接続されるミキサを備え、
その３つのインダクタを含む前記３インダクタバランおよび前記ミキサはすべて、集積回路を形成する単一の基板上に集積され、
前記第１のインダクタと前記第３のインダクタとは直列に結合され、
前記平衡ポートは、前記第１のインダクタと前記第３のインダクタとの接続点に電気的に結合されるポートを含み、
前記第２のインダクタの第１の端部は、前記平衡ポートの他方のポートに接続され、前記第２のインダクタの第２の端部は、前記接続点と反対側の端部である、第３のインダクタの端部に接続される、ミキサシステム。
【請求項2】
前記ミキサはアップコンバータとして機能する、請求項１に記載のミキサシステム。
【請求項3】
前記ミキサはダウンコンバータとして機能する、請求項１に記載のミキサシステム。
【請求項4】
第２のバランをさらに備える、請求項１に記載のミキサシステム。
【請求項5】
第３のバランをさらに備える、請求項４に記載のミキサシステム。
【請求項6】
前記第１のインダクタに直列の静電容量をさらに備える、請求項１に記載のミキサシステム。
【請求項7】
前記第３のインダクタを接地からＤＣ絶縁する静電容量をさらに備える、請求項１に記載のミキサシステム。
【請求項8】
前記ミキサは能動ミキサである、請求項１に記載のミキサシステム。
【請求項9】
前記ミキサは受動ミキサである、請求項１に記載のミキサシステム。
【請求項10】
前記３インダクタバランと前記ミキサとの間に増幅器をさらに備える、請求項１に記載のミキサシステム。
【請求項11】
前記増幅器は差動増幅器である、請求項１０に記載のミキサシステム。
【請求項12】
前記３つのインダクタのすべては同じ平面にある、請求項１に記載のミキサシステム。
【請求項13】
前記第１のインダクタおよび前記第２のインダクタは異なる平面にある、請求項１に記載のミキサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願に対する相互参照この出願は、２０１４年５月２３日に出願された「高周波広帯域集積回路のための新規バラントポロジー」と題された、米国仮特許出願６２／００２，４７３、代理人参照番号Ｐ−００６２４−ＰＲＯに基づいており、かつそれに対する優先権を主張する。この出願の全内容が本明細書中に引用により援用される。
【0002】
背景技術分野
この開示はＲＦ／マイクロ波／ミリ波ミキサおよびバランに関する。
【背景技術】
【0003】
関連技術の記載ＩＣ作製技術および幾何学的形状と相性のよい集中素子または他の構造を用いて広帯域ミキサを作る必要があることがある。
【0004】
平衡ミキサは、より良好な線形性、ノイズ、およびポートからポートへの分離を含む、不平衡ミキサに勝るより良好な全体的な性能を与えることがある。
【0005】
バランを一重平衡ミキサおよび二重平衡ミキサで用いて、平衡構成と不平衡構成との間で高周波数（ＲＦ）、局部発振器（ＬＯ）、および中間周波数（ＩＦ）信号を変換することがある。広帯域集積ミキサを生産できるように、標準的なＩＣ鋳造プロセスを用いてバランを集積する必要もあり得る。
【0006】
ミキサについての重要な性能パラメータは、変換利得、線形性、ノイズ、および動作帯域幅を含み得る。バランを集積ミキサで用いてもよく、バランがこれらの性能パラメータのすべてに対して多大な影響を有することがある。集積バランについての重要な性能パラメータは、動作周波数範囲、挿入損、振幅／位相のバランス、インピーダンス整合／変換、および物理的サイズを含み得る。
【0007】
残念ながら、集積バランを用いて所望の組の必要なパラメータを達成することが非常に困難なことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】米国特許第６，１３３，５２５号
【非特許文献】
【0009】
【非特許文献1】C. L. Ruthroff, "Some Broad-Band Transformers," Proceedings of the IRE, Volume 47, August 1959, 1337-1342ページ
【非特許文献2】Richard H. Turrin, W2IMU, "Application of Broad-Band Balun Transformers," QST, April 1969, 42, 43ページ
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0010】
要約広帯域高周波、マイクロ波、またはミリ波ミキサシステムは、バランとミキサとを含んでもよい。バランは、不平衡ポートと、平衡ポートと、互いに密にかつ磁気的に逆に結合される第１および第２のインダクタと、第１または第２のインダクタに磁気的に結合されていない第３のインダクタとを有してもよい。ミキサは、バランの平衡ポートに接続されてもよい。その３つのインダクタを含むバランおよびミキサはすべて、集積回路を形成する単一の基板に集積されてもよい。
【0011】
これらならびに他の構成要素、ステップ、特徴、目的、利益、および利点は、例示的な実施形態の以下の詳細な説明、添付の図面、および請求項の検討から今回明らかになるであろう。
【0012】
図面は例示的な実施形態のものである。それらはすべての実施形態を図示するわけではない。加えてまたは代わりに他の実施形態を用いてもよい。明らかであり得るまたは不要であり得る詳細は、スペースを節約するためにまたはより効果的な図示のために省略されることがある。いくつかの実施形態は、付加的な構成要素もしくはステップを用いて、および／または図示される構成要素もしくはステップのすべてを用いることなく、実践されてもよい。同じ番号が異なる図面に現われる場合、それは同じまたは同様の構成要素またはステップを参照する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】先行技術の変圧器に基づくバランの例の概略図である。
【図2】先行技術の変圧器に基づくバランの別の例の概略図である。
【図3】対称の２つの別個の螺旋に巻かれた結合されたインダクタと二次上の接地された中心タップとを有する先行技術のオンチップバランの例の集積回路レイアウトの図である。
【図4】伝統的な螺旋よりも対称の下配線（underpass、アンダーパス）を有する螺旋巻線を有する先行技術のオンチップバランの例の集積回路レイアウトの図である。
【図5】磁心（または複数の磁心）の周りに巻かれ、かつ数ＧＨｚまで動作する３つのインダクタ配線を有し得る先行技術のバランの例の概略図である。
【図6】磁心の周りに巻かれた配線を用いて構築され得る先行技術のバランの例の写真である。
【図7】磁心の周りに巻かれた配線を用いて構築され得る先行技術のバランの例の写真である。
【図8】磁心の周りに巻かれた配線を用いて構築され得る先行技術のバランの例の写真である。
【図9】集積回路で用いてもよい平面広帯域３インダクタバランの例を示す図である。
【図10】集積回路で用いてもよい平面広帯域３インダクタバランの例を示す図である。
【図11】集積回路で用いてもよい平面広帯域３インダクタバランの例を示す図である。
【図13】一次側および二次側の両方で螺旋を用いる先行技術の変圧器トポロジーの例の集積回路レイアウトの図である。
【図14】一次側および二次側の両方で螺旋を用い、その両方を絡み合わせて電気的対称性を向上させた、先行技術の変圧器トポロジーの例の集積回路レイアウトの図である。
【図15】平衡ポートおよび不平衡ポートを有するバランの例の概略図である。
【図16】平衡ポートおよび不平衡ポートを有するバランの例の集積回路レイアウトの図である。
【図18】異なる平衡広帯域ミキサの例の概略図である。
【図19】異なる平衡広帯域ミキサの例の概略図である。
【図20】各ポートに１つの、３つのインダクタバランを用いる広帯域ミキサの例の概略図である。
【図21】各ポートに１つの、３つのインダクタバランおよびＬＯバッファ増幅器を用いる広帯域ミキサの例の概略図である。
【図24】広帯域ミキサの別の例の図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
例示的な実施形態の詳細な説明ここで例示的な実施形態を説明する。加えてまたは代わりに他の実施形態を用いてもよい。明らかであり得るまたは不要であり得る詳細は、スペースの節約のためまたはより効果的な提示のために省略されることがある。いくつかの実施形態は、付加的な構成要素もしくはステップを用いて、および／または記載の構成要素もしくはステップのすべてを用いずに、実践されてもよい。
【0015】
この開示は、さまざまなバラントポロジーの１つを用いてより高い動作周波数およびより広い帯域幅を達成し得る集積広帯域ＲＦ／マイクロ波／ミリ波ミキサを記載する。１つのミキサは、伝統的な変圧器に基づくバランと比べてはるかにより低い寄生容量により、非常に広帯域の動作を提供するバラン構成を用いてもよい。別のミキサは伝統的な変圧器に基づくバランを用いてもよいが、向上した性能を実現するために不平衡巻線の非対称レイアウトも用いてもよい。
【0016】
図１は、先行技術の変圧器に基づくバランの例の概略図を示す。バランは、一次巻線として働き得るインダクタ１０４と、二次巻線として働き得るインダクタ１０５および１０６とを含んでもよい。バランは、不平衡ポート１０１と平衡ポート１０２／１０３とを有してもよい。
【0017】
図２は、先行技術の変圧器に基づくバランの別の例の概略図を示す。この例では、バランは、一次巻線としての図１のインダクタ１０４の代わりに別個のインダクタ１０４ａおよび１０４ｂを含んでもよい。
【0018】
一次インダクタ（または複数のインダクタ）および二次インダクタはＤＣ絶縁されてもよいが、一方側から他方側への信号の転送を可能にするように磁気的に結合されてもよい。図１および図２の例で、一次巻線が「不平衡」であってもよく、二次巻線が「平衡」であってもよい。
【0019】
伝統的な変圧器バランが良好な性能を有するためには、効率的な磁気結合のために一次インダクタおよび二次インダクタの自己インピーダンスが終端インピーダンスよりもはるかに高くなければならないことがある。このように、最も低い動作周波数がバランで求められるインダクタンスの量を決めることがある。動作周波数の上端は寄生容量によって制限されることがある。その理由は、部分的に、これがインダクタと共鳴し得るからである。これらの制限は、伝統的なバランが広い周波数範囲にわたって動作するのを困難にする可能性がある。なぜなら、最も低い周波数は高いインダクタンスを達成するのに大きな寸法を要件とすることがある一方で、最も高い周波数は低い寄生容量のために小さな寸法を要件とすることがあるからである。
【0020】
プラスの端子とマイナスの端子との間での理想的な振幅および位相のバランスは、一次巻線と二次巻線との間の完璧な磁気結合も要件とすることがある。最良の環境ですら、しかし特に集積された環境では、完璧な磁気結合を達成することが不可能かもしれない。また、平衡巻線の寄生容量は、不平衡巻線の接地された端への平衡巻線のセグメントの結合により、対称でないことがある。この不平衡に対する最も大きな寄与は、一次インダクタ１０４または１０４ａおよび１０４ｂの接地された端に沿って位置する寄生容量であるかもしれない。
【0021】
図３は、対称の２つの別個の螺旋に巻かれたバランと二次上の接地された中心タップとを有する先行技術のオンチップバランの例の集積回路レイアウトを図示する。
【0022】
図４は、伝統的な螺旋よりも対称の下配線（underpass、アンダーパス）を有する螺旋巻線を有する先行技術のオンチップバランの例の集積回路レイアウトを図示する。このバランは、図３に図示されるような別個の変圧器を用いるのと比べて、より面積効率のよい構造を提供することがある。
【0023】
他の広帯域の先行技術のバランは、磁心（または複数の磁心）の周りに３つのインダクタ配線を有し、数ＧＨｚの技術まで動作してもよい。非特許文献１、非特許文献２、および特許文献１を参照のこと。
【0024】
図５は、磁心（または複数の磁心）の周りに３つのインダクタ配線を有し得て、かつ数ＧＨｚの技術まで動作し得る先行技術のバランの例の概略図を示す。良好なバラン性能を有するため、第１のインダクタ２０４および第２のインダクタ２０５は密に磁気的に結合される必要があり得る一方で、第３のインダクタ２０６は他の２つのインダクタ２０４および２０５から磁気的に絶縁される必要があり得る。バランは不平衡ポート２０１および平衡ポート２０２／２０３を有してもよい。
【0025】
図６〜図８は、磁心の周りに巻かれた配線を用いて構築され得る先行技術のバランの例の写真である。先行技術におけるすべての３インダクタバランは、磁心の上に巻かれた配線を用いて築かれてもよい。これは嵩張り、数ＧＨｚよりも高い周波数での動作が不十分なことがある。さらに、物理的サイズの制限のために、これらのバランのいずれかをミキサと集積することが難しいことがある。
【0026】
以下の考察は、配線／磁心構造の代わりに平面構造を有する集積回路中に築かれる３インダクタバラントポロジーを説明する。３インダクタバランは、標準的な半導体ＩＣプロセスを用いて１つ以上の金属層上に構築されてもよい。バランはサイズが小さくてもよく、磁心を必要としなくてもよい。この結果、伝統的なオンチップバラン構造と比べてより広い帯域幅ならびにより良好な振幅および位相のバランスを得られることがある。
【0027】
以下の考察は、不平衡巻線の物理的レイアウトが修正されて全体的な性能に対する接地された端子の影響を低減し得る変圧器レイアウトトポロジーも説明する。
【0028】
バラントポロジー♯１：平面広帯域３インダクタバラン集積回路についての重要な要因はダイのサイズであり得る。バランをＩＣ上に効率的に集積することができるように、バランは十分小さい必要があり得る。また、バランのサイズがより小さくなると、最終的なＩＣ製品のコストが低減され得る。
【0029】
バランは、（広帯域ミキサおよび／またはＬＯ増幅器などの）他の回路ブロックへの好都合な接続も可能にする必要があり得る。寄生インダクタンス、静電容量、および抵抗を最小限にするには、物理的に短い接続が必要なことがある。
【0031】
図９および図１０は集積回路レイアウトを図示した。図９および図１０に図示されるバランは、標準的な半導体プロセスにおける２つの金属層を有してもよい。導電損を最小限にするため、頂部金属層は他の金属層よりも厚くてもよい。頂部金属層は、損失のある基板よりも高く座してもよく、その結果、バランの寄生容量がより少なくなり得る。
【0032】
図９、図１０、および図１１では、密に磁気的に結合される、近接して結合される金属トレースを用いて、図５のインダクタ２０４および２０５を実現してもよい。第３のインダクタ２０６は、結合されたインダクタ２０４および２０５から分離された別個のインダクタとして実現されてもよい。インダクタ２０６はインダクタ２０４および２０５から磁気的に絶縁されていてもよい。
【0033】
不平衡信号が不平衡ポート２０１で印加されると、平衡信号が平衡ポート２０２／２０３で生成されてもよい。不平衡ポート２０１で印加された入力信号は、インダクタ２０４および２０６のインピーダンスによって分圧されてもよい。この結果、不平衡ポート２０１での入力信号と同じ位相（非反転）を有する２０３での出力を生じてもよい。
【0034】
インダクタ２０４および２０５は、磁気的に負に結合されてもよい。この結果、２０２での位相反転が生じてもよい。したがって、２０２での信号の位相は、２０３での位相とは１８０度異なっていてもよい。これに対し、差動信号が平衡ポート２０２／２０３に印加されれば、それらはともに組合されて不平衡端子２０１から出力されてもよい。
【0035】
図９で、インダクタ２０４および２０５は並んでルーティングされてもよい。インダクタ２０５のインダクタンスは、両方の金属トレースが同じ幅および同じ数のセグメントを有していれば、インダクタ２０４よりも低くてもよい。２０４および２０５の相対的なインダクタンスは、個々の金属トレース幅および／またはセグメントの数の調整によって最適化することができる。
【0036】
図１０で、インダクタ２０４および２０５は対称にルーティングされてもよいため、それらのインダクタンス値はより良好に整合される。しかしながら、下配線およびビアが必要かもしれない。この結果、より多くのコンタクトおよび金属抵抗が生じることがある。
【0038】
結合されたインダクタ２０４および２０５は、異なる金属層において２つのインダクタを用いて実現可能である。図１１はこの例である。
【0039】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、図９に示されるバランの例の性能を伝統的なバランと比較する。図１２Ａは位相差を比較する一方で、図１２Ｂは振幅バランスを比較する。バランの両者ともが５００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの周波数範囲について最適化された。図１２Ａおよび図１２Ｂに示されるように、図９のバランは、５００ＭＨｚ〜６ＧＨｚ超まで優れた振幅および位相のバランスを呈することがある。しかしながら、伝統的なバランの性能は、周波数が上昇するにつれて急速に劣化することがあり、これは５００ＭＨｚ〜３ＧＨｚまでしか有用でない。
【0040】
広帯域トポロジー♯２：挿入損がより低い、向上したバランレイアウトトポロジー図１３は、一次側および二次側の両方で螺旋を用いる先行技術の変圧器トポロジーの例の集積回路レイアウトを示す。この方策の１つの欠点は、各々の巻線の一方の端子が真ん中の端で接続する一方で他方の端子がいちばん外側の巻線に接続するために、構造が非対称であることかもしれない。このレイアウト構成は各々の端子毎の非対称の電気的特性を生じ、劣化した性能を生じる可能性がある。中心タップの正確な配置も、決めるのが困難なことがある。
【0041】
図１４は、一次側および二次側の両方上で螺旋を用い、その両方を絡み合わせて電気的対称性を向上させた、先行技術の変圧器トポロジーの例の集積回路レイアウトを示す。端子の４つすべてが巻線の外側セグメントに接続されてもよい。
【0042】
変圧器がバランとして用いられる場合、不平衡側の１つの端子が低インピーダンス接地ノードに接続されてもよい。この場合、図１４のような物理的に対称の出力巻線を有することは不利かもしれない。なぜなら、平衡入力線の１つは、他の入力線よりも接地ノードに密に結合されることがあるからである。これは平衡ポートでの電気的非対称性を生じさせることがある。これは性能を大きく劣化させることがあり、この結果、挿入損が増大することがある。
【0043】
図１５および図１６は、平衡ポート８０１／８０２および不平衡ポート８０３を有するバランの例の概略図（図１５）および集積回路レイアウト（図１６）を示す。この変圧器は、平衡側巻線８０４および８０５上では対称構造を利用してもよいが、不平衡巻線８０６上では伝統的な巻線を用いる。不平衡巻線８０６は、巻線８０６の最も内側の端８０７を通して接地に接続されてもよい。これが平衡巻線と不平衡巻線との間の結合が最も低くなり得る場所である。不平衡巻線の最も外側の一巻きを不平衡ポート８０３のための信号として用いてもよい。この構成により、平衡巻線の最も外側の一巻きは、不平衡巻線の最も外側の一巻きに最も密に結合されてもよい。
【0044】
伝統的なバランに対して向上した性能を有する広い帯域幅を達成するのに、両方のトポロジーを集積ミキサ設計で用いてもよい。
【0045】
図１７は、図９に示されるバラントポロジー♯１を用いる広帯域ミキサの例の概略を示す。ミキサコア３００は、受動または能動ミキサトポロジーを用いることができる。ＬＯおよびＩＦポート信号は、シングルエンドまたは差動であることができる。ミキサコア３００が受動ミキサトポロジーである場合、ミキサを双方向に用いることができる。ＲＦポートが入力として用いられかつＩＦポートが出力として用いられる場合、ミキサはダウンコンバータとして機能してもよい。これに代えて、ＩＦポートを入力として用いることができ、ＲＦポートを出力として用いることができる。この場合、ミキサはアップコンバータとして機能してもよい。ダウンコンバータの場合、シングルエンドＲＦ信号は３インダクタバランによって差動信号（ＲＦ−およびＲＦ＋）に変換されて、次にミキサコアに印加されてもよい。アップコンバータの場合、ＩＦ信号は差動ＲＦ信号にアップコンバートされてもよく、次にこれはシングルエンドＲＦ出力信号に変換されてもよい。
【0046】
図１８および図１９は、３つのバランを利用し得る異なる平衡広帯域ミキサの例の概略を示す。伝統的なバランでは、ミキサ回路のためのバイアス電圧を与えるようにＤＣ電圧が印加された状態で、二次巻線の中心タップをＡＣ接地として用いることができる。提案されるトポロジーでＤＣバイアス電圧が必要な場合、図１８および図１９に示されるような３インダクタバランのインダクタ２０４のいずれかの側にキャパシタ２０７を加えてもよい。キャパシタ２０８は、ＡＣ接地およびＤＣブロッキングを提供してもよい。ＤＣ電圧Ｖｄｃをインダクタ２０６およびキャパシタ２０８の共通のノードで印加することができる。ＤＣ電流がインダクタ２０６および２０５を通って流れて、ミキサコア３００回路構成に供給してもよい。キャパシタ２０７により、ＲＦ端子へはいずれの電流も流れなくてもよい。
【0047】
図２０は、各ポートに１つの、３つのインダクタバランを用いる広帯域ミキサの例の概略を示す。インダクタ２０４、２０５、および２０６によって形成されるバランに加えて、同じ種類の第２のバランはインダクタ２１４、２１５、および２１６を利用してもよく、同じ種類の第３のバランはインダクタ２２４、２２５、および２２６を利用してもよい。図２０の集積ミキサ回路に示されるようなＲＦポートに加えて、ＬＯおよびＩＦポートで３インダクタバランを用いることができる。この場合、ＲＦ、ＬＯ、およびＩＦポートは全て、二重平衡ミキサトポロジーについて要件とされるように、差動信号に変換され得るシングルエンド信号であってもよい。受動ダイオードミキサコアの場合、スター状またはリング状構成を用いてもよく、バランの必要なくシングルエンドＩＦ信号を直接に実現することができる。この場合、図２０のＩＦバランが不要であってもよい。
【0048】
図２０の３つのバランのインダクタ値は必ずしも同じでなくてもよい。ＩＦ周波数はＲＦおよびＬＯ周波数より低くてもよく、そのため、ＩＦバランではより高いインダクタンス値が必要なことがあり、この結果、バランはより大きくなることがある。この理由のため、約２００ＭＨｚよりも低いＩＦ周波数については、ＩＦバランを集積することが実用的でないことがある。この場合、代わりに外部ＩＦバランを用いることができ、集積されたミキサのＩＦ出力は差動であってもよい。
【0049】
図２１は、各ポートに１つの、３つのインダクタバランおよびＬＯバッファ増幅器４００を用いる広帯域ミキサの例の概略を示す。ＬＯバッファ増幅器４００は、図２１に示されるようにミキサ回路と集積されて、要件とされるＬＯ入力駆動パワーレベルを低減することができる。シングルエンドＬＯバッファに差動ＬＯバッファを用いてもよい。なぜなら、この結果、他のミキサポートへのＬＯパワー漏れがより低くなり得るからである。このように、図２１に示されるように、ミキサの前であってバランの後にＬＯバッファ４００を追加することができる。
【0050】
図２２Ａおよび図２２Ｂは、図２１に図示されるものと同様であった広帯域ミキサの例の性能を示す。例は、商用の０．１８ｕｍのＢｉＣＭＯＳプロセスを用いて作製された受動双方向ミキサを用いた。ミキサコアは、ＭＯＳＦＥＴスイッチを用いて実現された。
【0051】
図２３Ａおよび図２３Ｂは、図１５および図１６に示されるものと同様であったバランの例のシミュレーションされた性能を示す。伝統的な集積バランおよび図１５の提案されるバランの変圧器構造の両方をＥＭシミュレータを用いてモデリングし、結果的に得られたＳパラメータを新規能動ミキサ設計の出力で用いた。新規変圧器についての変換利得は、旧トポロジーの変換利得よりも約１．５ｄＢ高かった。新規バラントポロジーについての線形性能は、図２３ＢでＯＩＰ３性能を比較することによって示されるような新規トポロジーに本質的に影響されなかった。
【0052】
図２４は広帯域ミキサの別の例を示す。図１７に示されるミキサ回路のバランにダミーインダクタ２４０１を追加することができる。ダミーインダクタ２４０１は、バランのインダクタ２０６に正にまたは負に結合されることができ、かつバランの平衡ポートの寄生を等化することによってバランをより対称にしてもよい。ダミーインダクタ２４０１の端子２４０８および２４０９は、開放されたまま、接地に接続されたまま、または所望のインピーダンスに接続されたまま、にされてもよい。
【0053】
本明細書中で論じるバラントポロジーを用いることができる他の回路は、単一側波帯ミキサ、Ｉ−Ｑ変調器、およびＩ−Ｑ復調器である。これらは提案されるミキサのうち２つを用いてもよい。
【0054】
論じた構成要素、ステップ、特徴、目的、利益、および利点は単に例示的なものである。それらのいずれもまたはそれらに関する考察も、いかなる態様でも保護範囲を限定することを意図しない。数多くの他の実施形態も企図される。これらは、より少ない付加的なおよび／または異なる構成要素、ステップ、特徴、目的、利益、および／または利点を有する実施形態を含む。これらは、構成要素および／またはステップが異なって配置されるおよび／または順序付けられる実施形態も含む。
【0055】
他に述べられなければ、引続く請求項に含むこの明細書で述べられるすべての測定値、値、等級付け、位置、大きさ、サイズ、および他の仕様は、正確ではなくおよそである。それらは、それらが関連する機能およびそれらが属する技術分野で通常のものと整合する合理的な範囲を有することが意図される。
【0056】
この開示で引用されるすべての論文、特許、特許出願、および他の刊行物は、本明細書中に引用により援用される。
【0057】
「ための手段」という句は、請求項で用いられる際、記載される対応の構造および材料ならびにそれらの均等物を包含することが意図され、かつそう解釈されるべきである。同様に、「ためのステップ」という句は、請求項で用いられる際、記載される対応の行為およびそれらの均等物を包含することが意図され、かつそう解釈されるべきである。請求項にこれらの句がないことは、請求項がこれらの対応の構造、材料、もしくは行為、またはそれらの均等物に限定されることが意図されない、かつそう解釈されるべきでないことを意味する。
【0058】
保護範囲は、今回引続く請求項によってのみ限定される。その範囲は、具体的な意味を述べる場合を除き、引続く審査履歴およびこの明細書に照らして解釈される際に請求項で用いられる文言の普通の意味と整合するのと同程度に広いこと、かつすべての構造的かつ機能的均等物を包含することが意図され、かつそう解釈されるべきである。
【0059】
「第１」および「第２」などの相対的な用語は、必ずしもそれらの間の任意の実際の関係または順序を要件とするまたは暗示することなく、１つのエンティティまたはアクションを別のものから区別するためにのみ用いられることがある。「備える」、「備えている」という用語、および任意の他のその変形は、明細書または請求項中の要素の一覧と関連して用いられる際、一覧が排他的でないこと、および他の要素が含まれてもよいことを示すことが意図される。同様に、１つの（ａ，an）の後に続く要素は、さらなる制約がなくても、同一種類の付加的な要素の存在を排除するものではない。
【0060】
請求項のいずれも、米国特許法第１０１条、第１０２条、または第１０３条の要件を満たさない主題を包含することを意図しない、またはそれらをそのように解釈すべきではない。そのような主題のいずれの意図されない適用範囲もここにディスクレームされる。この段落でたった今述べたことを除いて、述べるまたは図示するいずれも、それが請求項に記載されていてもいなくても、公衆に対する、任意の構成要素、ステップ、特徴、目的、利益、利点、または均等物の貢献を生じさせることを意図しない、またはそう解釈されるべきではない。
【0061】
要約書は、技術的開示の性質を読み手が迅速に確認するのを助けるために提供される。請求項の範囲または意味を解釈するまたは限定するのに用いないという理解の下に、要約書が提出される。さらに、以上の詳細な説明中のさまざまな特徴は、開示を整理統合するために、さまざまな実施形態でともにまとめられている。この開示方法は、各請求項に明示的に記載されるよりも多くの特徴を要件とするように、請求される実施形態を要件とするものとして解釈されるべきではない。むしろ、以下の請求項が反映するように、発明の主題は単一の開示される実施形態のすべての特徴よりも少ないものの中に存在する。このように、各々の請求項が別個に請求される主題としてそれ自身成立しつつ、以下の請求項を詳細な説明中にここに援用する。
【符号の説明】
【0062】
２０１ 不平衡ポート、２０２、２０３ 平衡ポート、２０４、２０５、２０６ インダクタ、８０１、８０２ 平衡ポート、８０３ 不平衡ポート、８０４、８０５ 平衡巻線、８０６ 不平衡巻線。