JPS583303A - phase detection circuit - Google Patents

phase detection circuit

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JPS583303A
JPS583303A JP10097681A JP10097681A JPS583303A JP S583303 A JPS583303 A JP S583303A JP 10097681 A JP10097681 A JP 10097681A JP 10097681 A JP10097681 A JP 10097681A JP S583303 A JPS583303 A JP S583303A
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phase
input
phase detection
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孝 乙部
Yasutoshi Komatsu
康俊 小松
Yoshikazu Murakami
義和 村上
Takeshi Yamaguchi
剛 山口
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D13/00Circuits for comparing the phase or frequency of two mutually-independent oscillations

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Microwave Amplifiers (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To form a phase detecting circuit for microwave signals with high sensitivity and stability, by using a multigate field effect transistor. CONSTITUTION:Signal input lines 12 and 13 are connected respectively to gates G1 and G2 of a DGFET11. The lines 12 and 13 are selected so that the microwave input signals S1 and S2 can have a phase difference of pi/2. The source of the DGFET is grounded as high frequencies and grounded as DC via a bias resistor 18. A specified bias current flows to a power supply +B to the resistor 18. The drain D of the DGFET is connected to the power supply via a load 24 and an output in response to the phase difference of the signals S1 and S2 is obtained from the load 24. Thus, the value of the resistor 18 is selected smaller to increase the detection sensitivity and the DGFET increases the stability of detecting operation. Thus, a microwave signal phase detection circuit with high sensitivity and stability can be formed.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマイクロ波信号の位相検出に適した位相検出回
路に関し、より詳細には、複数ゲート電界効果トランジ
スタを用いて構成した、感度が高くかつ安定性に優れた
マイクロ波信号の位相検出に好適な位相検出回路を提供
せんとするものであ′る1、 マイクロ波帯の信号を扱う回路装置に於ける位相検出回
路として、従来、ズ面の第1図に示す如くのものが提案
されている1、第1図に於いて、l及びコは夫々マイク
ロストリップ嚇路゛で、その各々の入力端/a及び2a
からマイクロ波信号S/及びS2が供給される。各線路
l及びコは/ /lI波長分岐線路方向性結合器3に接
続され、その出力端q及び夕は、夫々、互いに逆向きと
されたダイオード6及び7を介して接地されている。そ
して、ダイオード乙のカソードとダイオード7のアノー
ドとが共通接続されて、高周波阻lF用のイ/ダクタ/
スざ及び負荷抵抗9を介して接地され、インダクタ7ス
gと負荷抵抗9の間の接続点から出力→端子10が導出
されている3、入力端/aからのマ/ て出力端リヘ、及び夫々同じ<l/lI波長の長さを有
する分岐線路3C及び3bまたは3a及び3dを介して
出力端Sへ、夫々、π/2の相互位相差をもって伝搬す
る。また、入力端2aからのマイクロ波信号S2も、線
路λから、方向性結合器3の分岐線路3bを介して出力
端タヘ、及び分岐線路3C及び3aまたは3b及び3d
を介して出力端qへ、夫々、π/2の相互位相差をもっ
て伝搬する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a phase detection circuit suitable for detecting the phase of a microwave signal, and more specifically, the present invention relates to a phase detection circuit suitable for detecting the phase of a microwave signal. The purpose of the present invention is to provide a phase detection circuit suitable for detecting the phase of wave signals. 1. In FIG. 1, l and ko are microstrip threat paths, respectively, and their respective input ends /a and 2a are
Microwave signals S/ and S2 are supplied from. Each of the lines l and l is connected to a wavelength branch line directional coupler 3, whose output terminals q and 1 are grounded via diodes 6 and 7, respectively, which are oriented in opposite directions. Then, the cathode of diode B and the anode of diode 7 are commonly connected, and a
The output terminal 10 is grounded through the cross section and the load resistor 9, and the output terminal 10 is derived from the connection point between the inductor 7 and the load resistor 9.3. and propagates to the output end S via the branch lines 3C and 3b or 3a and 3d, each having the same wavelength length <l/lI, with a mutual phase difference of π/2. Further, the microwave signal S2 from the input end 2a is also transmitted from the line λ to the output end Ta via the branch line 3b of the directional coupler 3, and the branch lines 3C and 3a or 3b and 3d.
are propagated to the output terminal q through the respective channels with a mutual phase difference of π/2.

これら出力端す及びSへ伝搬した各マイクロ波信号はダ
イオード6及びりで夫η検波され、両ダイオード6及び
7による検波出力が合成されて、入力端/IL及び2a
に供給されたマイクロ波信号S/及びS2が有する相互
位“相差に応じた位相検波出力が出力端子10に得られ
る。
Each microwave signal propagated to these output terminals /IL and S is detected by the diode 6 and the detection outputs from both diodes 6 and 7 are combined, and the output terminals /IL and 2a are combined.
A phase detection output corresponding to the mutual phase difference of the microwave signals S/ and S2 supplied to the output terminal 10 is obtained at the output terminal 10.

斯かる従来のマイクロ波信号用位相検出回路にあっては
、位相検出部が一対のダイオードで形成されているため
、検出感度が低いという欠点があシ、さらに、各ダイオ
ードに於けるマイクロ波信号入力に対する反射特性及び
マイクロ波信号入力対直流出力特性の温度特性が、入力
マイクロ波信号の入力パワーに依存して変化するが、こ
れら′特性変化を対で用いられるλつのダイオード間で
そ ”ろえることは困難であるので、位相検出動作に於
ける安定性に欠けるという欠点もあった。
In such conventional phase detection circuits for microwave signals, the phase detection section is formed by a pair of diodes, which has the disadvantage of low detection sensitivity. The reflection characteristics for the input and the temperature characteristics of the microwave signal input vs. DC output characteristics change depending on the input power of the input microwave signal, but these characteristic changes can be balanced between the λ diodes used in the pair. Since it is difficult to detect the phase, there is also a drawback that the phase detection operation lacks stability.

そこで本発明は、従来の位相検出回路にみられる欠点を
一掃できる、複数ゲート電界効果トランジスタを利用し
て構成された、新規なマイクロ波信号の位相検出に適し
た位相検出回路を提供し、さらに、斯かる位相検出回路
が適世された新規な周波数弁別回路をも開示するもので
ある。以下、図面の第2図以降を参照して本発明の実施
例及び適用例について説明する。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention provides a novel phase detection circuit suitable for detecting the phase of a microwave signal, which is constructed using a multi-gate field effect transistor and can eliminate the drawbacks of conventional phase detection circuits. , also discloses a novel frequency discrimination circuit in which such a phase detection circuit is adapted. Embodiments and application examples of the present invention will be described below with reference to FIG. 2 and subsequent drawings.

第2図は本発明に係る位相検出回路め一例を示す。//
は複数ゲート電界効果トランジスタ(以下、DG−FE
T゛と呼ぶ)で、第−及び第二の2つのゲート、ソース
及びドレインを有しており、夫々から第一ゲート電極G
/、第二ゲート電極G2、ソース電極S及びドレイ/電
極りが導出されている1、第一ゲート電極G/及び第二
ゲート電極G2には、夫々、信号入力用マイクロストリ
ップ線路12及び13が接続される。これら線路/2及
び/3は高周波阻止用イ/ダクタ/ス/9及びlりを介
して直流的に接地され、また、各々の入力端/2a及び
/、、?aに、夫々、マイクロ波信号S ’を及びS2
が供給される。ここで、線路12の入力端/2aから第
一ゲート電極G、へ至る長さは、線路13の入力端/3
aから第二ゲート電極G2へ°至る長さより、伝搬波長
λgの//41の奇数倍(21m  (2n+/) 、
n=θ、/X 2.3・・・・・)だけ長くされている
。従って1.入力端/ja及び/3aに供給されるマイ
クロ波信号S/及びS2が、夫々、第一ゲート電極Gl
及び第二ゲート電極G2にまで伝搬する間に、マイクロ
波信号S/はマイクロ波信号S2に対し、π/2の奇数
倍(π/2・(2n+/)、n=01/、コ、3°”°
゛)の相互位相差を持つことになる。DG・FET1t
のソース電極Sには、伝搬波長鎖のl/lIの奇数倍(
λg/す・ (,2n+/) 、n=O,/、  コ1
.7.・、、、)の長さを有する開放マイクロス) I
Jツブ線路16が接続されて高周−波的に接地状態とさ
れ、また、高周波阻止用イ/ダクタ/ス17及びバイア
ス用抵抗/gを介して接地されている。このバイアス用
抵抗/gの一端と電源−1’Bとの間にバイアス電流供
給、用可変抵抗19が接続されている。さらに、DG−
FET//のドレイン電極りには、マイクロストリップ
線路20が接続され、辛の端部は直流阻止用コツプ/す
21を介して終端抵抗22が接続されて高周波的に整合
終端され、高周波成分の反射が防止されている。そして
、線路2oは高周波・阻止用イ/ダ2り/ス23及び負
荷抵抗2qを介して電源十Bに接続され1.イ/ダクタ
/ス23と負、荷抵抗2qとの間の接続点から出力端子
2sが導出されている。
FIG. 2 shows an example of a phase detection circuit according to the present invention. ///
is a multiple gate field effect transistor (hereinafter referred to as DG-FE)
T) has two gates, a first gate electrode and a second gate electrode, a source and a drain, respectively.
Microstrip lines 12 and 13 for signal input are respectively connected to the first gate electrode G/ and the second gate electrode G2 from which the second gate electrode G2, source electrode S and drain/electrode G2 are derived. Connected. These lines /2 and /3 are DC grounded via high-frequency blocking inductors /9 and /9, and the respective input terminals /2a and /2a and /2a, ? a, respectively, the microwave signals S' and S2
is supplied. Here, the length from the input end /2a of the line 12 to the first gate electrode G is the input end /3 of the line 13.
The length from a to the second gate electrode G2 is an odd multiple of //41 of the propagation wavelength λg (21m (2n+/),
n = θ, /X 2.3...). Therefore 1. The microwave signals S/ and S2 supplied to the input terminals /ja and /3a are respectively connected to the first gate electrode Gl.
And while propagating to the second gate electrode G2, the microwave signal S/ is an odd number multiple of π/2 (π/2・(2n+/), n=01/, ko, 3 °”°
They have a mutual phase difference of ゛). DG・FET1t
The source electrode S has an odd multiple of l/lI of the propagation wavelength chain (
λg/su・(,2n+/), n=O,/, ko1
.. 7.・, , , ) length of open micros) I
A J-tube line 16 is connected to the high-frequency ground state, and is also grounded via a high-frequency blocking inductor/suction 17 and a bias resistor/g. A bias current supply variable resistor 19 is connected between one end of this bias resistor /g and the power supply -1'B. Furthermore, DG-
A microstrip line 20 is connected to the drain electrode of the FET//, and a termination resistor 22 is connected to the end of the wire via a DC blocking switch 21 for high frequency matching termination. Reflections are prevented. The line 2o is connected to a power source 1B via a high frequency/blocking I/D circuit 23 and a load resistor 2q. An output terminal 2s is led out from a connection point between the inductor/suction 23 and the load resistance 2q.

斯くの如くに構成された第2図に示される位相検出回路
は、直流等価回路的゛には第3図の如くに表される。゛
ここで、D’G−FE’l’//は、そのソース電極S
に接続されたバイアス用抵抗/gを流れる電流による電
圧降下により、ソースに対してゲーイが負となる(ゲー
ト電位がソース電位より低くなる)動作ゲートバイアス
電圧が与えられ、ピンチオフ電圧付近にバイアス設定さ
れて動作せしめられ、第一ゲート電極Gl及び第二ゲー
ト電極G2に供給される高周波入力の変化に対応したド
レイ/電流の変化を生じて、このドレイ/電流の変化に
より生ずる負荷抵抗2弘の両端電圧の変化にもとすく出
力が、出力端子2Sに得られるの。
The phase detection circuit shown in FIG. 2 and constructed in this manner is represented in terms of a DC equivalent circuit as shown in FIG. 3.゛Here, D'G-FE'l'// is its source electrode S
Due to the voltage drop caused by the current flowing through the bias resistor/g connected to the gate, an operating gate bias voltage is applied that makes the gate negative with respect to the source (the gate potential is lower than the source potential), and the bias is set near the pinch-off voltage. is activated to cause a change in the drain/current corresponding to a change in the high frequency input supplied to the first gate electrode Gl and the second gate electrode G2, and the load resistance 2hi caused by this change in drain/current is An output can be obtained at the output terminal 2S even when the voltage at both ends changes.

である、っこの場合、上述の高周波入力の変化分に対す
る出力の変化分の比の値を大とする、即ち、回路の感度
を高くするため、DG−FET//のソース電極Sに接
続されたバイアス用抵抗/gの抵抗値は可及的に小とさ
れている。ところが、このバイアス用抵抗/gの抵抗値
が小であると、ピンチオフ電圧付近にバイアス設定され
たDG−FET/’/のソースから流れ出る電流Ifは
僅かであるので、この電流がバイアス用抵抗/gを流れ
るだけでは必要なゲートバイアス電圧を得ることができ
ない。そこで、バイアス用抵抗1gの一端と電源十Bと
の間に接続されたバイアス電流供給用可変抵抗/りを通
じて、電流十Bからバイアス。
In this case, in order to increase the ratio of the output change to the high frequency input change, that is, to increase the sensitivity of the circuit, the DG-FET// source electrode S is connected to the The resistance value of the bias resistor/g is set to be as small as possible. However, if the resistance value of the bias resistor /g is small, the current If flowing out from the source of the DG-FET /'/ whose bias is set near the pinch-off voltage is small, so this current flows through the bias resistor /g. It is not possible to obtain the necessary gate bias voltage by simply flowing through g. Therefore, bias is applied from the current 1B through the bias current supply variable resistor connected between one end of the bias resistor 1g and the power supply 1B.

用抵抗/gに付加バイアス電流工pが流し込まれ、両電
流の和工f十工pにより必要なゲートバイアス電圧が得
られているのである1、この付加バイアス電流Ipはバ
イアス電流供給用可変抵抗19−の調整によシ、所定の
値、レリえば、Ifの70倍以上に調節される。これに
より、DG会FET//のソース電極Sに接続されたバ
イアス用抵抗/gの抵抗値を小として回路の感度を高め
ることと、このバイアス用抵抗/gにより必要なゲート
バイアス電圧を得ることが両立しているのである。
An additional bias current p is poured into the resistor /g, and the necessary gate bias voltage is obtained by the current flow f and p of both currents.1 This additional bias current Ip is applied to the bias current supply variable resistor 19-, the predetermined value is adjusted to 70 times or more of If. As a result, it is possible to increase the sensitivity of the circuit by reducing the resistance value of the bias resistor /g connected to the source electrode S of the DG FET //, and to obtain the necessary gate bias voltage by this bias resistor /g. are compatible.

上述のDG−FET//は第−及び第二の2つのゲート
電極を有すものであるが、斯かるDC・FE’Tは、第
q図Aに示す如く、2つの単一ゲート電界効果トラ/ジ
スタ(以下、単にFETと呼ぶ)26及び27が、それ
らのドレイン−ソース通路を直列にして接続されたもの
と等価と考えられる。そして、第ダ図Bの如<FETコ
ロ及び27のゲート電極を夫々G、/及びG2、FET
コ、7のソース電極をS、FET2Aのドレイン電極を
Dとすれば、これはDG−FET//を等制約に表すも
のであり、ゲート電極G、及びG2に夫々入力端子/2
a及び/、?aを接続し、ソース電極Sを接地し、ドレ
イ/電極りに負荷抵抗2tIを接続した第グ図Bの回路
は、第2図に示される位相検出回路を高周波等価回路的
に表わしたものである。
The above-mentioned DG-FET// has two gate electrodes, the first and second gate electrodes, but the DC-FE'T has two single gate field effect electrodes, as shown in Figure qA. It can be considered that transistors/transistors (hereinafter simply referred to as FETs) 26 and 27 are connected with their drain-source paths connected in series. Then, as shown in FIG.
If the source electrode of 7 is S, and the drain electrode of FET2A is D, this represents DG-FET// with equal constraints, and the input terminal /2 is connected to the gate electrode G and G2, respectively.
a and/or? The circuit shown in Figure B, in which the source electrode S is grounded, and a load resistor 2tI is connected to the drain/electrode, is a high-frequency equivalent circuit representation of the phase detection circuit shown in Figure 2. be.

この第す図Bに示す回路に於いて、FET2乙のゲート
−ソース間電圧をvg/s FET 27のゲート−ソ
ース間電圧をV g 2、FET 2t、のゲート−接
地間電圧を”g/: F E T 2 ?のドレイン−
ソース間電圧をVd、z、FET、z6のドレイン電流
を、1dlsFET27のドレイン電流をid2とする
In the circuit shown in FIG. : Drain of FET2?
The source voltage is Vd, the drain current of FET z6 is 1 dls, and the drain current of FET 27 is id2.

DG−FET//は前述の如くゲートバイアス電圧がピ
ンチ電圧型圧付、近にバイアス設定されているので、F
ET2A及び27も夫々ゲートバイアス電圧がピンチオ
フ電圧付近に設定されていることになる。一般に、FE
Tはゲート−ソース間電圧がピ/チオ7電圧V、付近で
ある場合には、そのゲート−ソース間電圧VQとドレイ
/電流iDとの間にはjD=α(Vp  k−vc) 
 、(但し、α、kは定数)の関係が成立する。従って
、第q図Bに於いて、FET2Aについて、 1dt=α(Vpl  kl” Vgt) ′2、(但
し、α、k、は定数、VplはFET2Aのビンチオ7
電圧) =α(Vpl−kl・(v′g/−Vd2.)ヒ・・・
・・(/、) が成立する1、ここで、Vd、2は7g2の函数・F(
vgコ)であシ、7g2についての高次の項を省略する
と、Vd2=aVg2(但し、aは定数)・・・・・−
(,2)。
As mentioned above, the gate bias voltage of DG-FET// is set close to the pinch voltage type, so FET
The gate bias voltage of ET2A and ET27 is also set near the pinch-off voltage. In general, F.E.
When the gate-source voltage is around the p/thio7 voltage V, the relationship between the gate-source voltage VQ and the drain/current iD is jD=α(Vp k-vc)
, (where α and k are constants) holds true. Therefore, in FIG.
Voltage) = α(Vpl-kl・(v'g/-Vd2.)H...
...(/,) holds true 1, where Vd, 2 is the function of 7g2 F(
If the higher-order terms regarding 7g2 are omitted, then Vd2 = aVg2 (where a is a constant)...-
(,2).

と表わせる。(1)式に(2)式を代入し、展開すると
、 1dt=α(Vpl  kl ” C’j’gt  a
 VH2) l′2=α(V / ’  2Vp / 
” kl (V ’ g /  a VH2)十k12
・v′glコー2a・k111v′g/・7g2十に/
′2#a2・VH22)°°°°°山山°゛(3)とな
る。
It can be expressed as Substituting equation (2) into equation (1) and expanding, 1dt=α(Vpl kl ” C'j'gt a
VH2) l'2=α(V/'2Vp/
” kl (V' g / a VH2) ten k12
・v'gl ko2a・k111v'g/・7g20/
'2#a2・VH22)°°°°°Mountain/Mountain°゛(3).

ここで、v′gl及びV g 2は入力端子/Ja及び
/3aに供給されるマイクロ波信号S/及びS2が、夫
々、第一ゲート電極Gl及び第二ゲート電極G2に加わ
る時の電圧値である。今、マイクロ波信号Sl及びS2
の間に位相差θがあるものとし、Sl:(!O8(ωを
十〇)及び52=(!Q8ωtとおくと、これらSl及
びS2が夫々第一ゲート電極及び第二ゲート電極に加わ
る時には、前述の如くSlはS2に対してさらにπ/2
の奇数倍(π/2・(,2T1+/、n=o、t、;L
、3=)の相互位相差を持つので、 v’g7=cos (ωt+θ+π/2− (2n+/
))=cos(ωt+φ)、(但し、φ=θ+π/2・
(2n+l)) ・・・・・・・・・・・・・・・・(
tI)Vg2=cosωt  −0==== (!; 
)となる。(3,)式に(4=)式及び(夕)式を代入
しそ、idlの時間平均idlをとると、(3)式中の
高周波項は零となるので、 1(1(=α(Vpl2−?2a11kl@C08(ω
t+φ)・e08ωt) =α(Vp12=a * kl* (cos (!ωt
+φ)+となり、C03(2ωを十φ)も2倍の高闇波
項で平均化されると零であるので、 1胛α(VP/コーa * k7 a cosφ)とな
シ、φ=θ+π/2・ (2n+/)であるから1al
=α(Vl)/2−a a kl * sinθ)とな
る。即ち、idlは直流項とマイクロ波信号S/とS2
との間の位相差θに応じて変化する項との差から成る、
θに関する奇函数となっているのである。
Here, v'gl and V g 2 are voltage values when the microwave signals S/ and S2 supplied to the input terminals /Ja and /3a are applied to the first gate electrode Gl and the second gate electrode G2, respectively. It is. Now the microwave signals Sl and S2
Assuming that there is a phase difference θ between the , as mentioned above, Sl is further π/2 with respect to S2
Odd multiple of (π/2・(,2T1+/, n=o, t,;L
, 3=), so v'g7=cos (ωt+θ+π/2− (2n+/
))=cos(ωt+φ), (where φ=θ+π/2・
(2n+l)) ・・・・・・・・・・・・・・・(
tI) Vg2=cosωt −0==== (!;
). Substituting equations (4=) and (Yu) into equation (3,) and taking the time average idl of idl, the high frequency term in equation (3) becomes zero, so 1(1(=α( Vpl2-?2a11kl@C08(ω
t+φ)・e08ωt) = α(Vp12=a * kl* (cos (!ωt
+φ)+, and since C03 (2ω = 1φ) is also zero when averaged by twice the high and dark wave term, 1 cos α (VP/co a * k7 a cosφ), φ=θ+π/ 2. Since (2n+/), 1al
=α(Vl)/2-aakl*sinθ). That is, idl is the DC term and the microwave signals S/ and S2
consists of the difference between the term and the term that changes depending on the phase difference θ between the
It is an odd function with respect to θ.

第2図及び第3図に示される回路の出力端子25に得ら
れる出力V。は、電源子Bの電圧をveとすれば、電源
′電圧VBからDG −FETllのドレイン電流、即
ち、第q図BのFET26ρドレイ/電流idlを時間
平均したものと負荷抵抗コリとで生ずる電圧降下を引い
・たものとして得られるから:電源電圧VBとFET2
&のドレイ/電流idlの時間平均1(11と負荷抵抗
−ダの抵抗値Rとの積との差で表わされ、 Vo =VB  idl @R= (VB  R・α・
Vpl) +α@ a a k/* sinθ となる。よって、出力端子2Sに得られる出力voは、
マイクロ波信号S/とS2との間の位相路θに関する奇
函数となシ、この出力V。は位相差θの変化に応じて変
化する直流電圧、即ち、この場合にはマイクロ波信号S
2の位相に対するマイクロ波信号S/の位相を検出した
位相検出出力である。
The output V available at the output terminal 25 of the circuit shown in FIGS. 2 and 3. If the voltage of power supply element B is ve, then the voltage generated from the power supply voltage VB to the drain current of DG-FETll, that is, the time average of the FET26ρ drain/current idl in Figure q B, and the load resistance voltage is Because it is obtained by subtracting the drop: power supply voltage VB and FET2
It is expressed as the difference between the time average of the drain/current idl of & and the product of the load resistance - the resistance value R of
Vpl) +α@a a k/*sinθ. Therefore, the output vo obtained at the output terminal 2S is
This output V is an odd function with respect to the phase path θ between the microwave signals S/ and S2. is the DC voltage that changes according to the change in the phase difference θ, that is, in this case, the microwave signal S
This is a phase detection output obtained by detecting the phase of the microwave signal S/ with respect to the phase of S/2.

以上によシ、第2図に示される回路は、入力端/Ja及
び/、?aに夫々供給されるマイクロ波信号S−/及び
S2の間の位相差に応じた出力が出力端子コタ、に得ら
れる回路、即ち、位相検出回路として動作するものであ
ることがわかる。
Based on the above, the circuit shown in FIG. 2 has input terminals /Ja and /, ? It can be seen that the circuit operates as a phase detection circuit, in which an output corresponding to the phase difference between the microwave signals S-/ and S2 supplied to the terminals a is obtained at the output terminal.

この場合、前述の如くDG−FETllのソース電極S
に接続されたバイアス用砥抗lざの抵抗値が可及的に小
に選定されていることによシ、位相差θの変化分、即ち
、入力の変化分に対する出力V。の変化分の割合は大と
されており、従って、高い位相検出感度が得られている
。また、マイクロ波信号入力が供給される位相検出部で
あるDG・FETllの第−及び第二のゲートは、同一
半導体チップ上の互いに極めて近接した位置に形成され
ているので、両ゲート間の各種特性の差異はほとんどな
く、位相検出動作の安定性は極めて良好に保たれる。
In this case, as mentioned above, the source electrode S of DG-FETll
By selecting the resistance value of the bias abrasive resistor LZ connected to the bias grinding resistor 1 to be as small as possible, the output V with respect to the change in the phase difference θ, that is, the change in the input. The ratio of change in is considered to be large, and therefore high phase detection sensitivity is obtained. In addition, since the first and second gates of DG/FETll, which is the phase detection section to which microwave signal input is supplied, are formed at positions extremely close to each other on the same semiconductor chip, various There is almost no difference in characteristics, and the stability of the phase detection operation is maintained extremely well.

第S図は、上述の第2図に示された本発明に係る位相検
出回路の一例が適用されて構成された周波数弁別回路を
示す。第S図に於いて2gは第2図に示された位相検出
回路全体を示し、各部には第2図と共通の番号を付して
詳細説明を省略する。
FIG. S shows a frequency discrimination circuit constructed by applying an example of the phase detection circuit according to the present invention shown in FIG. 2 above. In FIG. S, 2g indicates the entire phase detection circuit shown in FIG. 2, and each part is given the same number as in FIG. 2, and detailed explanation thereof will be omitted.

この位相検出回路2gの入力端/Ja及U、13aには
夫々マイクロストリップ線路コ9及び30が一体・的に
接続されている。そして、共振周波数がf。
Microstrip lines 9 and 30 are integrally connected to the input terminals /Ja, U, and 13a of this phase detection circuit 2g, respectively. And the resonant frequency is f.

(例えば、//、AAGH2)である誘電体共振器31
が、これら両マイクロストリップ線路コを及び30の夫
々に結合するよう配されている。マイクロストリップ線
路29の一端は入力端29aとされ、ここからその周波
数f8が、例えば、(o、=tt、44GHzを中心と
し、±7θMHz7ω変化する入力マイクロ波信号−8
3が供給される。なお、この場合、位相検出回路2gの
伝搬波長λgとしては、例えば、周波数f。に対する波
長が選定される。
(For example, //, AAGH2) dielectric resonator 31
are arranged to couple these two microstrip lines to each other. One end of the microstrip line 29 is an input end 29a, from which an input microwave signal -8 whose frequency f8 is centered at (o, = tt, 44 GHz and varies by ±7θMHz7ω) is input.
3 is supplied. In this case, the propagation wavelength λg of the phase detection circuit 2g is, for example, the frequency f. The wavelength for the wavelength is selected.

斯かる構成に於いて、入力マイクロ波信号S3が線路2
9の入力端29aに供給されると、線路2qと誘電体共
振器31との結合部を通って線路29に接続された位相
検出回路2gの一方の入力端(2aに達するとともに、
線路30と誘電体共振器3/との結合部を介して線路3
0にも乗り、線路30に接続された位相検出回路2gの
他方の入力端/、7aに達する。このとき、入力端/、
2aに達す数は変化せずfsであるが、その位相はS3
の位相に対して、その周波数f8に対応した位相量だけ
互いに逆に変化したものとされる。即ち、線路2qと誘
電体共振器31との結合部を通過してくるS′3は、そ
の周波数f3が誘電体共振器31の共振周波数f。と同
一のときはS3の位相に対して変化しない位相となるが
、f8がf。より低いときにはS3の位相に対して進み
位相となり、また、fBがf。より高いときにはS3の
位相に対して遅れ位相となって、そめ位相変化は±π/
2の範囲で、fsとf。との差に応じたものとなる。
In such a configuration, input microwave signal S3 is connected to line 2.
When the signal is supplied to the input end 29a of the phase detection circuit 29, the signal is supplied to one input end (2a) of the phase detection circuit 2g connected to the line 29 through the coupling part between the line 2q and the dielectric resonator 31.
The line 3 via the coupling part between the line 30 and the dielectric resonator 3/
0 and reaches the other input terminal /, 7a of the phase detection circuit 2g connected to the line 30. At this time, the input terminal /,
The number reaching 2a does not change and is fs, but its phase is S3
are assumed to have changed in opposite ways to each other by a phase amount corresponding to the frequency f8. That is, the frequency f3 of S'3 passing through the coupling portion between the line 2q and the dielectric resonator 31 is the resonant frequency f of the dielectric resonator 31. When it is the same as , the phase does not change with respect to the phase of S3, but f8 is f. When it is lower, the phase advances with respect to the phase of S3, and fB is f. When it is higher than that, the phase is delayed with respect to the phase of S3, and the phase change is ±π/
In the range of 2, fs and f. It depends on the difference between

この様子を、周波数f8を横軸にとり、S3に対する位
相変化ψを縦軸にとって示すと第6図に於ける実線の如
くになる1、一方、線路30と誘電体共振器31との結
合部を経てくるS″3は、その周波数fsがf。と同一
のときはS3の位相に対して変化しない位相となるがζ
fsがfoより低いときにはS3の位相に対して遅れ位
相となり、ま。
If this situation is illustrated with the frequency f8 on the horizontal axis and the phase change ψ with respect to S3 on the vertical axis, the solid line in FIG. When the frequency fs of the incoming S″3 is the same as f, the phase does not change with respect to the phase of S3, but ζ
When fs is lower than fo, the phase lags behind the phase of S3.

た、f8がf。より高いときにはS3の位相に対して進
み位相となって、その位相変化は±π/2の範囲で、f
sとfoとの差に応じたものとなる。
Also, f8 is f. When it is higher, the phase advances with respect to the phase of S3, and the phase change is within the range of ±π/2, and f
It depends on the difference between s and fo.

これを、周波数fsを横軸にとり、′S3に対する位相
変化ψを縦軸にとって示すと第6図、に於ける破線の如
くになる。これよりして、S′3とS″3とはfs=f
oを中心周波数として、fsに応じた相互位相差θ′を
有すことになる。
If this is shown with the frequency fs on the horizontal axis and the phase change ψ with respect to 'S3 on the vertical axis, it will become as shown by the broken line in FIG. 6. From this, S′3 and S″3 are fs=f
With o as the center frequency, there is a mutual phase difference θ' corresponding to fs.

このことは、位相検出回路コざの入力端/、2a及び7
3&に入力マイクロ波信号S3の周波数fsの変化に応
じて変化する位相差θ′を相互位相差とするマイクロ波
信号s′3及びS”3が供給されることになり、位相検
出回路2gの出方端子コタには、第2図に示される回路
にて説゛明した如くの動作により、位相差θ′に応じた
出方v′oが得られる。この出力V′oは位相差θ′に
応じたもの、即ち、入力マイクロ波信号s3の周波数f
8に応じたものであり、第5図に示される回路全体で周
波数弁別回路が構成されているのである1、なお、この
場合、位相検出回路2gの入力端/2a及び/、?al
’r供給されるマイクロ波信号s′3及びS“3はその
周波数が変化するものであるが、その周波数変化は、例
えば、f o=//j6GHzを中心として力tOMH
z程度であるので、この周波数変化による//q波長の
長さの変化の位相検出回路2gの回路構成に対する影響
は、実質的に無視できる。
This means that the input terminals /, 2a and 7 of the phase detection circuit
3 & are supplied with microwave signals s'3 and S''3 whose mutual phase difference is the phase difference θ' that changes according to the change in the frequency fs of the input microwave signal S3, and the phase detection circuit 2g. At the output terminal, an output V'o corresponding to the phase difference θ' is obtained by the operation explained in the circuit shown in FIG. ', i.e., the frequency f of the input microwave signal s3
8, and the entire circuit shown in FIG. 5 constitutes a frequency discrimination circuit 1. In this case, the input terminals /2a and /, ? of the phase detection circuit 2g. al
'rThe supplied microwave signals s'3 and S'3 change in frequency, and the frequency change is, for example, a force tOMH centered around f o = //j6 GHz.
z, the influence of the change in the length of the //q wavelength due to this frequency change on the circuit configuration of the phase detection circuit 2g can be substantially ignored.

第7図は本発明に係る位相検出回路の他の例の部分を示
す。この例に於いて、第2図に示される列と対応する部
分には第2図と共通の番号を付してその説明を省略する
も、第2図に示される列に於けるバイアス電流供給用可
変抵抗/9に代えて、トランジスタ32が、そのエミッ
タをバイアス用抵抗/gの一端に接続され、コレクタを
電源十Bに接続されて用いられている。このトランジス
タ32はエミッタフォロワーの形トナって、バイアス用
抵抗(gに電流を供給するため、そのエミッタに接続さ
れたバイアス用抵抗lざ℃一端の電位vsは略トランジ
スタ32のベース[位VbKよって定められ、DG−F
ET//のソース電流の変化によるv8の変化は小とな
る。これは、等測的にバイアス用抵抗/gの抵抗値がよ
シ小とな、ることになシ、回路の感度が向上する。また
、トランジスタ3λのペース電位vbを、例えば、温度
制御することにより、出力端子2夕に得られる出力の温
度補償をすること等も可能である。
FIG. 7 shows a portion of another example of the phase detection circuit according to the present invention. In this example, parts corresponding to the columns shown in FIG. 2 are given the same numbers as in FIG. 2 and their explanations are omitted, but the bias current supply in the columns shown in FIG. In place of the variable resistor /9, a transistor 32 is used with its emitter connected to one end of the bias resistor /g and its collector connected to the power supply 1B. This transistor 32 has an emitter follower type toner, and in order to supply current to the bias resistor (g), the bias resistor (g) connected to its emitter has a potential VS at one end approximately equal to the base of the transistor 32 (VbK). determined, DG-F
The change in v8 due to the change in the source current of ET// is small. This means that the resistance value of the bias resistor/g is isometrically smaller, and the sensitivity of the circuit is improved. Furthermore, by temperature-controlling the pace potential vb of the transistor 3λ, for example, it is possible to compensate for the temperature of the output obtained at the output terminal 2.

上述の各列に於いて、DC−FET//のドレイン電極
りに接続された線路2oの終端に用いられている直流阻
止用コンデ/す21及び終端抵抗22は、例えば、第S
図に示される如く構成された、コンデンサ・抵抗一体化
部品33とされるのが、回路構成上都合よい。第g図A
の例は、シリコン基板3qの一面上にシリコン低抵抗層
35力;形成され、その上に酸化シリコンによる絶縁層
3Aが形成され、さらにその上に一対の電極用金属層3
7a及び37bが形成されて構成されている。
In each of the above-mentioned columns, the DC blocking capacitor 21 and the terminating resistor 22 used at the end of the line 2o connected to the drain electrode of the DC-FET// are, for example,
It is convenient for the circuit configuration to use a capacitor/resistance integrated component 33 configured as shown in the figure. Figure g A
In this example, a silicon low resistance layer 35 is formed on one surface of a silicon substrate 3q, an insulating layer 3A made of silicon oxide is formed thereon, and a pair of electrode metal layers 3A is further formed on that.
7a and 37b are formed.

この9場合、電極用金属層37a及び、7?bとシリコ
ン低抵抗層3夕との間でコンデ/すが形成され、シリコ
ン低抵抗層3Sの両電極用金属層間部により抵抗が形成
される。そして、例えば、電極用金属層J7aが線路2
0に接続され、電極用金属層37bが接地されて用いら
れ、電極用金属層37&及び37bとシリコン低抵抗層
35との間に形成されるコンデンサが直流阻止用コンデ
/す2/となり、シリコン低抵抗層3Sの両電極用金属
層間部の抵抗が終端抵抗2コとなる。
In this case 9, the electrode metal layer 37a and 7? A conductor is formed between the silicon low-resistance layer 3S and the silicon low-resistance layer 3S, and a resistance is formed between the electrode metal layers of the silicon low-resistance layer 3S. Then, for example, the electrode metal layer J7a is
0, the electrode metal layer 37b is grounded and used, and the capacitor formed between the electrode metal layer 37 & 37b and the silicon low resistance layer 35 becomes a DC blocking capacitor 2/, and the silicon The resistance between the metal layers for both electrodes of the low resistance layer 3S becomes two terminating resistors.

第g図Bの例は、第g図Aの例に於けるシリコン低抵抗
層3Sの代シに、シリコン基板3すの一面上に、例えば
、H形・くソースとされた薄い金属抵抗膜3gを形成し
て抵抗を作ったもので、他は第g図Aの例と同様である
In the example shown in FIG. B, in place of the silicon low resistance layer 3S in the example shown in FIG. 3g to create a resistor, and the rest is the same as the example in Fig. 3A.

これらのコンデ/すと抵抗の一体化部品に於いて、所望
の容量値を得るには、電極用金属層、??a及び37b
の面積及び酸化シリコンの絶縁層36の厚さを選定すれ
ばよく、まだ、所望の抵抗量を得るには、シリコン低抵
抗層3S又は金属抵抗膜3gの両電極用金属層間部の寸
法を選定すればよい。
In order to obtain the desired capacitance value in these integrated parts of the capacitor/resistor, the metal layer for the electrode, ? ? a and 37b
It is sufficient to select the area of the silicon oxide insulating layer 36 and the thickness of the silicon oxide insulating layer 36. However, in order to obtain the desired amount of resistance, it is necessary to select the dimensions of the area between the metal layers for both electrodes of the silicon low resistance layer 3S or the metal resistance film 3g. do it.

以上説明した如く、本発明に係る位相検出回路は、位相
検出部が能動素子であるDG −FETで構成され、し
かも、そのソースに接続されたノ(イアス用抵抗の抵抗
値が可及的に小とされているので、位相検出感度が極め
て高い。そして、位相検出されるべき入力マイクロ波信
号等が夫々供給される二うのゲートは、同一半導体チッ
プ上に極く近接して形成されているので各種特性がそろ
っておシ、極めて安定な動作が得られる。また、マイク
ロ波信号の位、!A、検出の場合、従来の如く位相検出
部をダイオードで構成した場合には、ダイオードのマイ
クロ波信号入力に対する反射特性が入力マイクロ波信号
の入力パワーに依存して変化するが、本発明に於いては
DG=−FETを用いているので、マイクロ波信号入力
に対する反射特性の入力パワーに対する依存性がほとん
どなく、入力整合回路の設計が容易になる利点も′ある
。さらに、//II波長分岐線路方向性結合器等が不要
であるので、全体の構成を小型化することができること
も特徴である。
As explained above, in the phase detection circuit according to the present invention, the phase detection section is composed of a DG-FET which is an active element, and the resistance value of the The phase detection sensitivity is extremely high because the phase detection sensitivity is extremely high.The two gates to which the input microwave signals to be phase-detected are supplied are formed very close to each other on the same semiconductor chip. Since the various characteristics are the same, extremely stable operation can be obtained.Also, in the case of microwave signal phase detection, if the phase detection section is constructed with a diode as in the past, the diode The reflection characteristics for microwave signal input change depending on the input power of the input microwave signal, but since DG=-FET is used in the present invention, the reflection characteristics for microwave signal input change depending on the input power. There is also the advantage that there is almost no dependence, making it easy to design the input matching circuit.Furthermore, since there is no need for a //II wavelength branch line directional coupler, etc., the overall configuration can be made smaller. It is a characteristic.

なお、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲で種々の構成がとられてよい
こと勿論°である。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments,
Of course, various configurations may be adopted without departing from the gist of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のマイクロ波信号用位相検出回路を示す回
路接続図、第2図は本発明に係る位相検出回路の一例を
示す回路接続図、第3図及び第v図は第2図に示される
位相検出回路の説明に用いられる等価回路図、第5図は
本発明に係る位相検出回路の一例が適用されて構成され
た周波数弁別回路を示す回路接続図、第6図は第S図に
示される周波数弁別回路の説明のための図、第7図は本
(21) 発明に係る位相検出回路の他の例を部分的に示す回路接
続図、第3図は本発明に係゛る位相検出回路の部分を構
成するに用いられ得る部品のρりを示す斜視図である。 図中、11 コ、/、、lX’/3.16.20X 2
9及び30はマイクロストリップ線路、3は//’I波
長分岐線路方向性結合器、/lは複数ゲートx界効果ト
ランジスタ(DG−FE’T)、lざはバイアス用抵抗
、19はバイアス電流供給用可変抵抗、コtは負荷抵抗
、26及び27は単一ゲート電界効果トランジスタ、3
1は誘電体共振器、32はトランジスタ、33はコンデ
/す・抵抗一体化部品である。
Fig. 1 is a circuit connection diagram showing a conventional phase detection circuit for microwave signals, Fig. 2 is a circuit connection diagram showing an example of a phase detection circuit according to the present invention, and Figs. 5 is a circuit connection diagram showing a frequency discrimination circuit constructed by applying an example of the phase detection circuit according to the present invention; FIG. 6 is an equivalent circuit diagram used to explain the phase detection circuit shown in FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining the frequency discrimination circuit shown in Book (21). A circuit connection diagram partially showing another example of the phase detection circuit according to the invention, FIG. 3 is according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the components that may be used to construct a portion of the phase detection circuit. In the figure, 11 ko, /, lX'/3.16.20X 2
9 and 30 are microstrip lines, 3 is //'I wavelength branch line directional coupler, /l is a multi-gate x field effect transistor (DG-FE'T), l is a bias resistor, and 19 is a bias current Supply variable resistor, t is load resistance, 26 and 27 are single gate field effect transistors, 3
1 is a dielectric resonator, 32 is a transistor, and 33 is a capacitor/resistance integrated component.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 複数ゲート電界効果トランジスタの第−及び第二のゲー
トに、来電、第−及び第二の高周波信号入力用線路が接
続′されて、該第−及び第二の線路が、それらの入力端
から上記第−及び第二のゲートに至る間に、各入力端か
らの第−及び第二の入力信号の一方が他方π対してπ/
2の奇数倍の位相差を有すように選定され、上記電界効
果トランジスタのソースが高周波的に接地されるととも
に直流的にはバイアス用抵抗を介して接地されて、該バ
イアス用抵抗に電源から所定のバイアス用電流が撫給さ
れ、さらに、上記電界効果トランジスタのドレイ/が負
荷を介して電源に接続されて成り、上記第−及び第二の
線路の入力端に夫々供給される上記第−及び第二の入力
信号間の位相差に応じ・た出力が、上記負荷に於ける電
圧の変化にもとすいて得られるようにされた位相検出回
路。
Incoming power, first and second high frequency signal input lines are connected to the first and second gates of the multi-gate field effect transistor, and the first and second lines are connected from their input ends. While reaching the above-mentioned first and second gates, one of the first and second input signals from each input terminal is π// with respect to the other π.
The field effect transistor is selected to have a phase difference of an odd multiple of 2, and the source of the field effect transistor is grounded in terms of high frequency and grounded in terms of direct current via a bias resistor, and the source of the field effect transistor is connected to the bias resistor from the power source. A predetermined bias current is supplied, and the drain of the field effect transistor is connected to a power supply via a load, and the drain of the field effect transistor is connected to a power source through a load, and the bias current is supplied to the input terminals of the first and second lines, respectively. and a second input signal, the phase detection circuit is configured to obtain an output corresponding to the phase difference between the input signals even when the voltage at the load changes.
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