Loading article…
高調波ミキサーとサブハーモニックミキサーは、ある信号の周波数を別の信号周波数に変換する回路である周波数ミキサーの一種です。通常のミキサーは、2つの入力信号と1つの出力信号を持ちます。2つの入力信号が周波数f1とf2の正弦波である場合、出力信号は、f1 + f2とf1 − f2の周波数の和と差の周波数成分で構成されます。これに対し、高調波ミキサーとサブハーモニックミキサーは、入力信号の1つの高調波倍の周波数の和と差を生成します。したがって、出力信号には、f1 + kf2やf1 − kf2などの周波数が含まれます。ここでkは整数です。
古典的な周波数ミキサーは乗算器です。2つの正弦波を乗算すると、和周波数と差周波数のみが生成されます。入力周波数は抑制され、理論上は他のヘテロダイン信号は発生しません。しかし実際には、乗算器は完全ではなく、入力周波数やその他のヘテロダイン信号が存在します。
実際の乗算器は必要ありません。重要なのは非線形性であり、マイクロ波周波数では理想的な乗算器よりも非線形性を用いる方が容易です。非線形性をテイラー級数展開すると、目的とする高次の積が得られる乗算式が得られます。
ミキサーの設計目標は、望ましいヘテロダイン信号を選択し、望ましくない信号を抑制することである。
ダイオードミキサー。
過駆動ダイオードブリッジミキサー。駆動信号は奇数次高調波波形（実質的には方形波）のように見える。
高調波ミキサーの古典的な設計の一つに、ステップリカバリーダイオード（SRD）を使用するものがあります。[ 1 ]ミキサーのサブハーモニック入力は、まず約1 ワットの電力レベルまで増幅されます。この信号は、ステップリカバリーダイオードのインパルス発生回路を駆動し、正弦波をインパルス列に近いものに変換します。結果として得られるインパルス列には、入力正弦波の高調波が高周波（例えば18GHz ）まで含まれています。このインパルス列は、ダイオードミキサー（サンプラーとも呼ばれる）で使用できます。[ 2 ] SRDは通常、非常に高い周波数逓倍比を持ち、複数の高調波関係のある周波数を同時に監視するコム受信機の基礎として使用できます。これは、事前に知らなくても任意の周波数での送信を検出することを目的とした、多くの単純な「盗聴器検出器」の基礎となっています。（これは相関デバイスである「レーキ」受信機とは異なります。）
必要な周波数倍数が2倍、3倍、4倍など低い場合は、ショットキーダイオード回路がより一般的です。導通角は駆動レベルや温度を変更することで調整でき、I/V曲線のどの部分が使用されるか、したがって異なる高調波関連出力の相対的な強度を決定します。偶数倍が必要な場合は、逆並列のダイオードペアによって奇数局部発振器の寄与が抑制され、ダイオードを同一にして同じソースインピーダンスを経験させることができます。通常のミキサーとは異なり、変換損失が増加する明確な最適駆動レベルが存在します。
高調波ミキサーは、マイクロ波局部発振器を生成する複雑さを回避するために使用でき、低周波設計に対するシンプルで信頼性の高い周波数拡張器として一般的です。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]
サブハーモニックミキサー（LOが入力信号と混合される周波数の整数倍で提供される、ハーモニックミキサーの特殊な形式）は、多くの基本周波数ミキサーで発生するLOの自己混合という望ましくない影響を排除するために、直接デジタル通信システム、またはゼロIF通信システムでよく使用されます。
周波数シンセサイザやネットワークアナライザで使用される。
サブハーモニックミキサーのバリエーションとして、2つのスイッチングステージを備えたものがあり、ダイレクトダウンコンバージョン受信機のミキサーゲインを向上させるために用いられています。第1のスイッチングステージでは、受信したRF信号を、受信RF信号周波数の半分の周波数の中間周波数に混合します。第2のスイッチングステージでは、この中間周波数をベースバンドに混合します。2つのスイッチングステージを直列に接続することで、電流が再利用され、第1ステージからの高調波成分が第2ステージに供給されるため、ミキサーゲインが向上します。
ハーモニックミキシングを用いたシンセサイザー