JPH04100458A - 変調器およびミキサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［０００１］

【産業上の利用分野】

本発明は電気的に短いパスおよび位相遅延パスがキャリ
ア入力から信号出力に導かれ、位相遅延パス中のキャリ
アの位相は電気的に短いパスにおけるキャリアの位相に
比較してほぼ１８０°または１８０°の奇数倍の位相シ
フトを経験し、位相方向と反対の極性を有し、キャリア
に関して一致した動作ができるように２つのパス上に設
けられる２つのパスのそれぞれに位置され、変調器が信
号に関してプッシュプル動作ができるように信号入力が
位相遅延パスに結合される１つのキャリア入力と、１つ
の信号入力と、および１つの信号出力とを具備し、キャ
リアおよび変調信号から変調されたキャリア信号を生成
する変調器およびそのミキサとしての使用に関する。 ［０００２］

【従来の技術】

デジタルメツセージの伝送のために信号は変調器によっ
てキャリアに変調される。既知の伝送スキムは、キャリ
アおよび信号入力および信号出力が次のように結合され
る直接変調器を使用する。キャリア入力および信号出力
は通路の１つの上に設けられた位相遅延ラインを備えた
２つの通路を介して互いに結合される。 さらに、非直線半導体素子がそれらの極性および１８０
°の公称位相遅延を持つ位相遅延ラインの配列のために
キャリアと同時に同期してスイッチされるように２つの
各通路上に非直線半導体素子が設けられる。したがって
、キャリアは信号出力において抑制される。変調電圧の
形態の信号が遅延通路に供給された場合、非直線半導体
素子は信号出力でキャリアを変調させる変調電圧に同期
して交互にスイッチされる。このような変調器はまたミ
キサとして使用されることができる。 上記の原理による変調器動作の特定の実施例およびその
ミキサとしての使用は、ドイツ国特許出願第２２４４６
４２号明細書に記載されている。その特許明細書に記載
された変調器の位相遅延ラインはキャリアの中心周波数
λ／２の長さを有する導電素子からなる。 ［０００３］

【発明が解決しようとする課題】

既知の振幅変調器は、一方が電気的に短い通路を介し、
他方が位オ目遅延路を介する２つの伝送路の異なるレイ
アウトによる限定されたキャリア抑制を有し、低レベル
の変調形態に対してのみ使用されることができる。 ［０００４］ 本発明の目的は、キャリア電圧がもっと強く抑制される
変調器を提供することである。 ［０００５］

【課題を解決するための手段】

この目的は、変調器が２個の部分変調器から構成された
二重変調器として設計され、２個の部分変調器の２つの
キャリア入力および２つの信号出力が互いにそれぞれ結
合され、２個の部分変調器の１８０°位相シフトされた
変調キャリア電圧のスカラー加算を行うメカニズムが設
けられていることを特徴とする変調器によるゲート状配
列で達成される。 ［０００６］ 本発明の付加的な実施態様はその他の請求項および以下
の説明部分に認められる。 ［０００７］ 本発明により得られた利点は、特に無線リンクシステム
に存在する温度範囲に対する変調器のキャリア抑制の温
度依存性が無視できるほどであり、振幅直線性が改良さ
れ、位相接続の周波数依存性が減少されることである。 ［０００８］ 本発明の詳細な説明は、第１図乃至第４図により変調器
の実施例を示す。本発明がどのようにミキサとして使用
されるかは説明の終りに示されている。 ［０００９］

【実施例】

図１における二重変調器１の基本構造の説明のために、
動作モードにより既知の部分変調器１′および１″が最
初に、続いて本発明による二重変調器１が説明される。 ［００１０］ 部分変調器１′および１″の説明のうち特に部分変調器
１′だけを参照するが２つの部分変調器１′および１″
は同じ構造および同じ動作を有するため、部分変調器１
″にも適合する。 ［００１１］ 部分変調器１′はキャリア入力２′、信号入力４′およ
び信号出力３′を含む′に存在する。２つの通路はキャ
リア入力２′から部分変調器１　の信号出力３へ達する
。すなわち、電気的に短い通路７′および１８０°まな
は１８０°の奇数位相遅延通路６′に達する。同じ位相
を有する同じ電力はキャリア入力２′から２つの通路の
それぞれ供給される。半導体ダイオードＤ　　　　Ｄ’
は２つの通路のそれぞれに設けられ、２つのダイオード
は信号出力３′に関して逆の極性を有する。 ［００１２］ 位相遅延通路７′上の半導体ダイオードＤ２′は、２つ
の半導体ダイオードＤ。 記載された部分において、回路がブリッジとして動作す
るため、半導体ダイオ−最適化が要求される。このため
に、変調器は非変調状態における平衡のために調される
。 ［００１３］ の説明はこれがどのように行われるかを明確にする。信
号入力４′はローパスフィルタ１８’　　１９’を具備
し、信号出力はバイパスフィルタ２０′を具備している
。 ［００１４］ 半導体ダイオードＤ　′およびＤ２′を選択するために
十分に高い振幅を持つ変調電圧Ｕｍが信号入力４’　　
４″に供給される場合、第１の半導体ダイオードれた場
合、Ｕ　の符号も変化され、結果的に位相反転が生じる
。 ｍＣ ［００１５］ 振幅直線性を得るために、比較的小さい変調電圧Ｕ　′
が信号入力４′に供給され、それによって半導体ダイオ
ード例えばＤｌ　′は他方の半導体ダイオード例えばＤ
２′より導電度が小さい。それによって、平衡は信号出
力３’　　３”に対してのみシフトされ、したがって結
果的に変調されたキャリア電圧Ｕ　が発生さｍＣ れる。変調されたキャリア電圧Ｕ　の振幅は、変調電圧
Ｕ　の大きさに依存し、ｍＣｍ 位相は変調電圧Ｕ　符号に依存する。正の変調電圧Ｕ　
が例えば信号入力４′にｃｍ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　ｃｍ供給された場
合、半導体ダイオードＤ１′は半導体ダイオードＤ２′
より導電的であり、それによって電気的に短い通路７′
が位相遅延通路６′より低いインピーダンスを有し、電
気的に短い通路７′上の伝送が支配的である。変調電圧
Ｕｍが負ならば、動作は正反対である。 ［００１６］ 前記された部分変調器は理想的な素子から構成されない
から、結果的に得られたキャリア電圧Ｕ　は変調電圧Ｕ
　がなくても信号出力３′に存在する。 ｍＣｍ ［００１７］ したがって、説明された部分変調器１′は、デジタル直
接変調器の一部として機能する単一の伝送モード位相調
節器を表す。 ［００１８］ このような変調器の構成において、キャリア抑制および
振幅直線性に必要な両ブリッジ平衡が例えば半導体ダイ
オードおよびそれらの寄生素子の非平衡によりて中断さ
れ、変調器の理想的な動作特性から外れることを想定す
ることは容易である。さらに、伝送はある場合に電気的
に短い通路７′を介して、また別の場合には位相遅延通
路６を介して行われる。２つの通路はまた構造的に電気
的に等しくないなめ、グループ遅延はまた２つの通路に
おいて等しくなく、別の方法により補償されなければな
らない高周波数依存性に至る。 ［００１９］ 供給される変調電圧Ｕ　がない場合のキャリア抑制の問
題は、調節可能な抵抗ＲＲにより本発明のある観点およ
び図１に示された二重変調器１の対称的な構造により本
発明の別の観点にしたがって解決される。 ［００２０１ 二重変調器１において、２つのキャリア入力２’　　２
”はＯ°電力分割器３７を介して二重変調器１の共通の
キャリア入力に接続され、直流的にキャパシタＣｋＩＣ
ｋ１″によって分離される。２つの信号出力３　３″は
例えばプッシュプル変調器１の出力３を形成する２次巻
線を持つ変成器１１のような電力結合器において結合さ
れる。２つの信号入力４’　　４”は同じ変調信号を供
給され、それによって信号インバータ（示されていない
）は大きさが等しく符号が逆の変調電圧入力４’　　４
”の一方の前に設けられる。変調信号を反転する代りに
、信号入力４’　　４”に対して同じ符号であるが、キ
ャリア入力２に対する部分変調器１のダイオード対Ｄ　
　ｒｐ　　Ｄ　　ｒｅが部分変調器１　のダイオード対
Ｄ　　　Ｄ２に関して極性が逆の変調信号を供給するこ
ともできる。 ［００２１］ 二重変調器１のキャリア入力２は例えば信号入力４′に
おける正の変調電圧Ｕに短い通路７′を介しておよび部
分変調器１″の位相遅延通路６および変成器１１を介し
て変調電圧Ｕ　の振幅にしたがって信号出力３と結合さ
れる。信号入力４４″における変調電圧Ｕ　の逆の符号
により、部分変調器１　の位相遅延通路６′および部分
変調器１″の電気的に短い通路７′を介して接続が行わ
れる。 ［００２２］ 任意の場合において、伝送は常に電気的に短い通路７’
　　７”の一方および位相遅延通路６″　６　の一方の
両者を介して生じる。このようにして部分変調器１　１
″の技術的な不十分さは補償され、グループ遅延時間は
実質的にいずれかの場合に等しく、二重変調器１は典型
的に無線リンクシステムに設けられているキャリア周波
数内において良好な温度安定性および振幅直線性を示し
、周波数独立性である。 ［００２３］ 二重変調器１の第１の実施例は図２に示されている。そ
れは図１に示されたものと同じ機能ユニットを有するが
、物理的に平面的なマイクロストリップ技術を使用して
ギガヘルツ範囲の周波数を持つキャリアＵ　およびメガ
ヘルツ範囲の周波数を持つ変調電圧Ｕ　用に設計されて
いる。機能ユニットの配列は図１のものに対応する。以
下、実施例１に特有の機能ユニットだけを詳細に説明す
る。図１と同様に同じ機能ユニットは同じ符号を付けら
れている。 ［００２４］ 二重プッシュプル変調器１は、共通のキャリア入力２お
よび共通の信号出力３を具備した２つの部分変調器１　
１″を有する。キャリア電圧Ｕ　はいわゆる゛′ウィル
キンソン（Ｗｉ　１ｋｉｎｓｏｎ）結合器″１２を介し
て２つの部分変調器１１″のキャリア入力２’　　２”
に供給される。２つのキャリア入力２’　　２”はそれ
ぞれウィルキンソン結合器１２のキャパシタＣＣ″を介
して直流的に分ｋｌ　　　　ｋｌ 離される。信号出力３　３″はいわゆる″比率レースリ
ング″の形態の１８０゜電力結合器５０を介して結合さ
れる。 ［００２５］ 比率レースリング５０は入力としての部分変調器１　１
″の２つの信号出力３３″　出力としての二重プッシュ
プル変調器１の出力３および接地に対して５０オームの
接続１３を有する。それは変調されたキャリア電圧Ｕ　
の位相の反復的Ｃ １８０°シフトを実行し、部分変調器１″から現れるキ
ャリア電圧Ｕ　に対して部Ｃ 分変調器１′から現れ、したがって適切に位相関係でこ
れらを結合する。 ［００２６］ 図２において、２つの部分変調器１　１″はそれぞれ長
方形の表面を包囲する４つのストリップ１４’　　１４
”　　１５’　　１５”　　１６’　　１６″１７’　
　（１７ａ、１７ｂ’）１７″（１７ａ″１７ｂ”）を
有し、ここでストリップ１４’　　１５’　；１５’　
　１６’および１６’　　１７ｂ’の間の３つの外側の
隅はストリップ１４″１５″：１５″１６”およヒ１６
″１７ｂ″に対応し、４５°の角度を付けられている。 ストリップ１７’　　１７”は中心で遮断され、２つの
ストリップセクション１７ａ　、１７ａ”および１７ｂ
’　　１７ｂ／／　を有する。キャリア入力２’　　２
”はストリップ１４　’　　１７ａ　　：　１４″１７
ａ″間の端部に設けられている。ストリップセクション
１７ａ′、１７ａ”　　と信号出力３３″の間には半導
体ダイオードＤ１　′Ｄ１″がストリップセクション１
７ａ′、１７ａ″から見てｐｎ方向に設けられ、ストリ
ップセクション１７ｂ′、１７ｂ″　と信号出力３’　
　３”の間には半導体ダイオードＤ２　′Ｄ２　”がス
トリップセクション１７ｂ′、１７ｂ”から見てｎｐ力
方向設けられている。 ［００２７］ ストリップセクション１７ａ　、１７ａ”および半導体
ダイオードＤＩ　　’　ＤＩ　”は電気個的に短い通路
７’　　７”を形成し、ストリップセクション１４’　
　１５’　　１６’ストリツプセクシヨン１７ｂ′、お
よび半導体ダイオードＤ　　　並びにセクション１４”
　　１５”　　１６”　　１７ｂ”　　および半導体ダ
イオードＤ２″は位相遅延通路６６″を形成し、それに
よってストリップ１４．１５．１６およびセクション１
７ｂからストリップセクション１７ａの長さを減じたも
のはキャリアの中心周波数の１／２波長を有し、したが
って位相遅延ライン９’　　９”表す。ここでストリッ
プ１４・１４″乃至１７’　　１７”が長方形表面を包
囲するが、位相遅延通路６’　　６”と電気個的に短い
通路７’　　７”との間の通路長の差がキャリアの中心
周波数の１−／２の長さまたはこの１／２波長の奇数倍
に対応することは重要ではない。２つの通路間の長さの
差は所望する１８０°の位相遅延を発生させる。 ［００２８］ ストリップ１５上において、信号入力４’　　４”は長
さに関して中心に設けられる。信号出力３’　　３″に
対称的に信号入力４’　　４”を位置することが有効で
ある。１つ信号入力の代わりに２つ以上の信号入力を有
することもできる。信号入力４’　　４”は、キャリア
の変調電源へのエスケープを阻止するフィルタ素子１８
’　　１８”　　１９’　　１９”を具備している。信
号出力３’　　３”は、変調信号Ｕｍ用ライン２０’　
　２０”を介して接地に結合される。部分変調器１　１
″の制御のために信号入力４’　　４”に設けられた調
節可能な抵抗ＲＲは図２には示されていない。 ［００２９］ 例示的な実施例１による二重変調器１は、設けられたダ
イオードＤ　　　Ｄｌす る。 ［００３０１ 二重変調器１の第２の例示的な実施例は図３に示されて
いる。第１の例示的な実施例の二重変調器１の場合のよ
うに、第２の例示的な実施例もまた図１に示されたもの
と同じ機能ユニットを有する。したがって、同じ特徴は
同じ参照符号を付けられている。図３の実施例は物理的
にメガヘルツ範囲のキャリアＵ　用の波長および対応的
に低い変調信号Ｕ　の周波数を持つように構成されてい
る。 【００３月 二重変調器１は共通の信号出力３を具備した２つの部分
変調器１　１″を有する。キャリアＵ　は、−側で接地
２２に、他方の側でキャリア入力２’　　２”に結合さ
れた発振器２１中で発生される。発振器２１とキャリア
入力２’　　２”との間にはオートトランス２３がある
。ここで発振器２１はタップ２４に供給され、２つのコ
イル端部２５’　　２５″は結合キャパシタｃｃ”を介
してキャリア入力２′ｋｌ　　　　　ｋｌ ２″に結合される。オートトランス２３はＯ°電力分割
器および発振器２１の内部抵抗である抵抗Ｒ２□を表す
。 ［００３２］ 信号出力３’　　３″は、変成器１１として機能する変
成器２７の主巻線２６の２つのコイル端部に結合される
。２次巻線のコイル端部はプッシュプル変調器１の信号
出力３を表す。信号出力３における変調電圧Ｕ　の抑制
のために、高いインピーダンス並列共振回路２９’　　
２９″は１次巻線２６のコイル端部と変調電圧Ｕ　用の
信号出力３　３″の間にそれそ゛れ設けられている。 ［００３３］ ２つの部分変調器１　１″はそれぞれ位相遅延通路６　
６″および電気的に短い通路７’　　７″を有する。位
相遅延通路６’　　６″はオートトランス３０′３０″
および半導体ダイオードＤ　　　Ｄ２″を有する。オー
トトランス３０′３０″は、キャリアの位相が１８０°
反転を経５験する位相遅延ライン９を表わす。電気的に
短い通路７’　　７”は半導体ダイオードＤ　　　　Ｄ
　１　”を有する。ダイ第−ドの極性は例示的な実施例
１のものに対応する。 ［００３４］ 信号出力３　３″とタップ３３’　　３３”との間にお
いて、変調信号は出力３３″に供給され、並列共振回路
３５′、３５″を介してタップ３３’　　３３”に結合
される発振器３４’　　３４”中で発生される。抵抗Ｒ
Ｒ”は発振器３４’　　３４”の内部抵抗を現す。並列
共振回路３５’　　３５”はキャリアＵ　用の高いイン
ピーダＣ ンスを有する。 ［００３５］ オートトランス３０’　　３０″の２つの巻線セクショ
ン３１’　　３２’　；３１”　　３２″および２つの
半導体ダイオードＤ　　　　Ｄ”；Ｄ　　　　Ｄ”は、
ホイートストンブリッジとして動作し、それによって供
給される変調電圧Ｕ　がない限り、信ｍ 号出力３　　３″とタップ３３’　　３３”との間にお
いて平衡が作用する。しかしながら、変調電圧Ｕ　が供
給された場合、ブリッジの平衡は消去され、変調された
ｍ キャリア電圧Ｕ　は出力３　　３″に供給される。 ｍＣ ［００３６］ オートトランス３０’　　３０”は理想的な特性を生成
されることができないから、に出力３　　３″において
全キャリア電圧抑制を最終的に阻止する特定の位相エラ
ーを与えられる。この残りのキャリア電圧は、２つの部
分変調器１　　１″の同じ対称的な配列によってほとん
ど抑制される。 ［００３７］ 図４は、１４０　ｍｂｐｓのビット率周波数に対する既
知の１６０ＡＭ変調器４９（直角振輻変調）の概略図を
示す。それは本質的に第１の二重変調器４０が■成分用
の信号を出力し、第２の二重変調器４１がＱ成分用の信
号を出力する２つの二重変調器４０４１から構成される
。２つの素子は電力結合器４２において直交するように
結合されている。 ［００３８］ 電力結合器４２の出力４３は１６ＱＡＭ変調器４９の出
力を形成する。キャリアＵ　はＣ いわゆる″′ウィルキンソン結合器゜゛４５を介して２
つの変調器４０、４１のキャリア入力２に供給される。 ■またはＱ成分用の変調器信号はそれぞれ２つの二重変
調器４０、４１の信号入力４６、４７に供給され、それ
によって各場合に同じ量である力飄符号が反対の変調信
号Ｕ　が１またはＱ成分用の二重変調器４０、４１に供
給される。 ｍ ［００３９］ 半導体ダイオードＤ　　　Ｄ　；Ｄ　　　Ｄ２″として
特に適切なのは、例えばピンダイオードより短い遅延時
間を有するショッツキダイオードである。ダイオードの
温度依存性はブリッジ回路における対にした配列により
補償される。 ダイオード中の構造に関係する相違は例えば信号入力で
の調節可能な抵抗を介するｄｃ雷電圧供給によって平衡
をされなければならず、したがってキャリア抑制は最適
化されなければならない。分離した抵抗は、変調電圧Ｕ
　　が供給されないときにブリッジ平衡が与えられるよ
うに調節される。 ［００４０１ 記載された変調器１はまた送信ミキサまなは受信ミキサ
（示されていない）として動作される。第１の例示的な
実施例の変調器１の適用は送信ミキサの一例として使用
される。第１の例示的な実施例に示された信号入力４′
および４″がここにおいて変換される周波数を持つ信号
の結合のために設けられている。図２に示されているよ
うに、キャリア入力２″に関するダイオード対ＤＤ　　
　の極性がダイオードＤ　　／　／　　Ｄ　　／　／の
ものに整合するとき、変換される周波数を持つ信号は２
つの信号入力の一方において反転されなければならない
。キャリア入力２″に関するダイオード対Ｄ　　　　Ｄ
’の極性がダイオード対Ｄ　″　Ｄ２″のものに整合し
ない場合、２つの信号入力は直接互いに結合されること
ができる。 ［００４１］ 同じことは、受信側で画像抑制ミキサとして、および送
信側で単一サイドバンドミキサとして動作されることが
できるミキサとして１６ＱＡＭ変調器４９を適用するこ
とに関しても言える。しかしながら、このために２つの
結合ブランチ■およびＱを使用することによりに９０°
電力結合器を介してそれらを互いに結合することが必要
である。 ［００４２］ ミキサとして変調器を適用することは原理的に知られて
おり、したがって説明は不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による二重変調器の概略図。

【図２】 高いキャリア周波数に対してマイクロストリップ技術で
構成された二重変調器の第１の実施例。

【図３】 低いキャリア周波数に対してディスクリートな素子によ
り構成された二重変調器の第２の実施例。

【図４】 １６ＱＡＭ変調器の概略図。

【符号の説明】

１　１″・・・部分変調器、３９’　　３９″・・・位
相遅延ライン。

【書類芯】

【図１】 図面

【図２】

【図３】

【図４】

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気的に短いパスおよび位相遅延パスがキ
   ャリア入力から信号出力に導かれ、 位相遅延パス中のキャリアの位相は電気的に短いパスに
   おけるキャリアの位相に比較してほぼ１８０°または１
   ８０°の奇数倍の位相シフトを経験し、位相遅延ライン
   が位相遅延パス上に設けられ、非直線半導体素子が、キ
   ャリアの伝播方向と反対の極性を有し、キャリアに関し
   て一致した動作ができるように２つのパス上に設けられ
   る２つのパスのそれぞれに位置され、 変調器が信号に関してプッシュプル動作ができるように
   信号入力が位相遅延パスに結合される１つのキャリア入
   力と、１つの信号入力と、および１つの信号出力とを具
   備し、キャリアおよび変調信号から変調されたキャリア
   信号を生成する変調器において、 変調器が２個の部分変調器から構成された二重変調器と
   して設計され、２個の部分変調器の２つのキャリア入力
   および２つの信号出力が互いにそれぞれ結合され、 ２個の部分変調器の１８０°位相シフトされた変調キャ
   リア電圧のスカラー加算を行うメカニズムが設けられて
   いることを特徴とする変調器。
2. 【請求項２】非直線半導体素子がダイオードであり、キ
   ャリア入力に対する一方の部分変調器のダイオード対の
   極性が他方の部分変調器のダイオードの極性に一致し、 符号が逆の同じ信号が信号入力に供給されることを特徴
   とする請求項１記載の変調器。
3. 【請求項３】非直線半導体素子がダイオードであり、キ
   ャリア入力に関する一方の部分変調器のダイオード対の
   極性が他方の部分変調器のダイオードの極性と逆であり
   、 同じ符号の同じ信号が信号入力に供給されることを特徴
   とする請求項１記載の変調器。
4. 【請求項４】位相遅延ラインは、キャリアの中心波長の
   λ／２の長さを有するマイクロストリップ技術によって
   形成された導体であることを特徴とする請求項１記載の
   変調器。
5. 【請求項５】位相遅延ラインはオートトランスの２つの
   部分巻線から構成され、信号入力はオートトランスのタ
   ップと部分変調の出力との間に供給されることを特徴と
   する請求項１記載の変調器。
6. 【請求項６】スカラー加算用メカニズムは、部分変調器
   の出力と二重変調器の出力との間に設けられた１８０°
   結合器であることを特徴とする請求項４記載の変調器。
7. 【請求項７】キャリアの位相をシフトするメカニズムは
   二重変調器のキャリア入力と部分変調器のキャリア入力
   との間に設けられたオートトランスであり、タップは二
   重変調器のキャリア入力に結合され、コイル端部は部分
   変調器のキャリア入力に結合されていることを特徴とす
   る請求項５記載の変調器。
8. 【請求項８】部分変調器の各信号入力は部分変調器を平
   衡するように調節可能な抵抗と共に配列されていること
   を特徴とする請求項１記載の変調器。
9. 【請求項９】非直線半導体素子はシヨッツキダイオード
   であることを特徴とする請求項１記載の変調器。
10. 【請求項１０】部分変調器は振幅直線位相調節器として
    設計されていることを特徴とする請求項１記載の変調器
    。
11. 【請求項１１】ミキサとして使用されることを特徴とす
    る請求項１乃至１０のいずれか１項記載の変調器。