シングルバランス・ミキサ(Single-balanced mixer)とダブルバランス・ミキサ(Double-balanced mixer)の主な違いは、回路構成、アイソレーション(分離度)、および不要な信号(スプリアス)の抑制能力にあります。
一般的に、構成が複雑になるほど性能は向上しますが、回路規模とコストが増大します。
1. シングルバランス・ミキサ (Single-balanced Mixer)
2つのシングル・ミキサ(ダイオードやトランジスタ)を、トランスやカプラ($180^\circ$ または $90^\circ$ ハイブリッド)を介して組み合わせた構成です。
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特徴: * LO(局所発振器)信号またはRF信号のどちらか一方を、出力(IF)側で打ち消すことができます(通常はLOを抑制します)。
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シングル・ミキサに比べ、LO-IF間のアイソレーションに優れています。
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偶数次の高調波歪みをある程度抑制できます。
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メリット: 回路が比較的シンプルで、ダブルバランス型よりも低いLO電力で動作可能な場合があります。
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デメリット: RF-IF間のアイソレーションはそれほど高くなく、依然としてフィルタによる除去が必要な成分が多く残ります。
2. ダブルバランス・ミキサ (Double-balanced Mixer)
4つのダイオードをリング状(またはスター状)に配置し、2つのトランス(バラン)を使用した構成が最も一般的です。
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特徴:
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高いアイソレーション: LOとRFの両方の信号が、出力(IF)ポートで互いに打ち消し合います。これにより、ポート間のアイソレーションが非常に高くなります。
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スプリアスの抑制: 全ての偶数次高調波($2LO \times RF$ など)が理論上キャンセルされるため、非常にクリーンな出力が得られます。
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広帯域性: トランスを用いるため、非常に広い周波数範囲で動作します。
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メリット: フィルタの設計が大幅に楽になり、高性能な受信機や送信機に不可欠です。
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デメリット: LO電力がより多く必要(4つのダイオードを駆動するため)であり、トランスを2つ使用するため小型化やコストの面で不利になることがあります。
比較まとめ
| 特徴 | シングルバランス | ダブルバランス |
| 素子数 | 通常2個 | 通常4個 (リング構成) |
| トランス数 | 1個 | 2個 |
| LO-IF アイソレーション | 良好 | 非常に高い |
| RF-IF アイソレーション | 低い | 高い |
| 1dB圧縮点 (P1dB) | 中程度 | 高い (大入力に強い) |
| 主な用途 | 低コストな回路、簡易的な検波 | 高性能無線機、計測器、通信インフラ |
どちらを選ぶべきか?
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フィルタの簡略化を優先したり、ダイナミックレンジを確保したい場合は、迷わずダブルバランス・ミキサを選択します。現代のRF設計ではこちらが主流です。
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消費電力(LO出力)を抑えたい場合や、非常に安価に構成したい場合に限り、シングルバランスが検討の遡上に載ります。
出典:Google Gemini (Gemini は AI であり、間違えることがあります。)
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