DE112019007073B4 - Phasensynchronisierungsschaltung - Google Patents

Abstract

Phasensynchronisierungsschaltung, umfassend:eine Signalquelle, um ein Signal auszugeben;einen Signaltrenner, um einen Teil des von der Signalquelle ausgegebenen Signals als ein Übertragungssignal auszugeben und ein reflektiertes Signal des Übertragungssignals zu empfangen;eine erste Phasensteuerung, um eine Phase des vom Signaltrenner ausgegebenen Übertragungssignals in Übereinstimmung mit einem Steuersignal zu ändern;einen Signalreflektor, um das von der ersten Phasensteuerung ausgegebene Übertragungssignal als ein Ausgangssignal weiterzuleiten und einen Teil des Ausgangssignals als das reflektierte Signal auszugeben; undeinen Phasenkomparator, um einen Teil des von der Signalquelle ausgegebenen Signals als Referenzsignal zu empfangen, eine Phase des Referenzsignals mit einer Phase des reflektierten Signals, das von dem Signalreflektor über die erste Phasensteuerung und den Signaltrenner ausgegeben wird, zu vergleichen und das Steuersignal entsprechend einer Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal und dem reflektierten Signal an die erste Phasensteuerung auszugeben.

Description

• [Technisches Gebiet]
• Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Phasensynchronisierungsschaltung.
• [Hintergrund der Technologie]
• Wenn sich Mikrowellen durch eine Phasensynchronisierungsschaltung ausbreiten, veranlassen eine Temperaturänderung um ein Kabel herum und eine auf das Kabel übertragene Vibration im Allgemeinen, dass sich das Kabel ausdehnt und zusammenzieht, d. h. die Kabellänge variiert. Aufgrund einer solchen Übertragungslängenvariation des Kabels kommt es zu Phasenschwankungen in Signalen, nachdem sie durch das Kabel übertragen wurden. Um die Phasenstabilität der Ausgangssignale zu verbessern, ist es daher notwendig, die durch die Kabellängenvariation verursachte Phasenschwankung zu kompensieren.
• Um das vorstehend genannte Problem zu lösen, vergleicht eine herkömmliche Phasensynchronisierungsschaltung ein Signal, das die durch die Kabellängenvariation verursachte Phasenschwankung trägt, mit einem Signal vor Kabelübertragung, um die Schwankung zu kompensieren (Patentdokument 1).
• Die herkömmliche Phasensynchronisierungsschaltung umfasst eine Mikrowellensignalquelle, einen Signaltrenner, eine Verzögerungssteuerung, einen Phasenkomparator, eine Verzögerungssteuerung, ein Kabel und einen Signalreflektor. Das von der Mikrowellensignalquelle ausgegebene Signal wird in den Signaltrenner und den Phasenkomparator eingegeben. Das in den Signaltrenner eingegebene Signal wird mit darin veränderter Phase ausgegeben und in die Verzögerungssteuerung eingegeben. Das in die Verzögerungssteuerung eingegebene Signal wird von diesem mit einer Phasenverschiebung in Übereinstimmung mit einem Steuersignal vom Phasenkomparator ausgegeben und dann über das Kabel in den Signalreflektor eingegeben. Das in den Signalreflektor eingegebene Signal wird durch diesen geleitet, um als das Ausgangssignal dieser Phasensynchronisierungsschaltung ausgegeben zu werden. Ein Teil des in den Signalreflektor eingegebenen Signals (Eingabesignale) wird reflektiert. Das vom Signalreflektor reflektierte Signal (reflektierte Signale) wird über das Kabel, die Verzögerungssteuerung und den Signaltrenner in den Phasenkomparator eingegeben.
• Der Phasenkomparator vergleicht die Phasendifferenz zwischen dem reflektierten Signal (das über das Kabel, die Verzögerungssteuerung und den Signaltrenner empfangen wird) und dem von der Mikrowellensignalquelle empfangenen Signal und gibt dann das Steuersignal so an die Verzögerungssteuerung aus, dass die Phasendifferenz konstant ist (z. B. die Phasendifferenz = 0 Grad).
• Auf diese Weise ist die herkömmliche Phasensynchronisierungsschaltung eingerichtet, eine Rückkopplungssteuerung durchzuführen. Daher kann die Phasenschwankung kompensiert werden, auch wenn die Übertragungslänge des Kabels, das die Verzögerungssteuerung und den Signalreflektor verbindet, aufgrund von Temperaturänderung oder Vibrationen variiert.
• [Literatur zum Stand der Technik]
• [Patentdokumente]
• Patentdokument 1: JP 2014-011561 A
• Patentdokument 2: JP 2014-116679 A
• Patentdokument 3: JP2012-142841 A
• [Zusammenfassung der Erfindung]
• [Durch die Erfindung zu lösende Probleme]
• In der vorstehend in Patentdokument 1 offenbarten Phasensynchronisierungsschaltung wird die Durchleitungsphase des Signalreflektors zu dem vom Signalreflektor ausgegebenen Signal addiert, wenn das Signal den Signalreflektor passiert. Daher tritt eine Phasendifferenz zwischen der Phase des in die Phasensynchronisierungsschaltung eingegebenen Signals und der Phase des von der Phasensynchronisierungsschaltung ausgegebenen Signals auf. Somit gibt es ein Problem, dass die Phase des von der Phasensynchronisierungsschaltung ausgegebenen Signals nicht an die Phase des in die Phasensynchronisierungsschaltung eingegebenen Signals angepasst werden kann.
• Die JP 2014- 116 679 A offenbart eine Anordnung zur Verminderung und Vermeidung von Qualitätseinbußen eines optischen Signals. Derartige Qualitätseinbußen können durch Reflektionen innerhalb eines Übertragungsmediums verursacht werden. Zur Verminderung und Vermeidung solcher Qualitätseinbußen wird die Länge des Übertragungsmediums vermessen und die Frequenz der optischen Signalquelle entsprechend angepasst.
• Die JP 2012- 142 841 A beschreibt einen optische Sender, der in der Lage ist, Variationen der Kabellänge eines optischen Mediums auszugleichen. Dazu wird zusätzlich zu einem ersten Signal ein zweites Signal mit einem Frequenzversatz übertragen. Beide Signale werden von einer Senke reflektiert. Der Frequenzversatz wird dabei in Abhängigkeit von einer Phasenschwankung zwischen dem reflektierten ersten Signal und dem reflektierten zweiten Signal bestimmt.
• Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um das vorstehend genannte Problem zu lösen und im Gegensatz zu der herkömmlichen Phasensynchronisierungsschaltung eine Phasensynchronisierungsschaltung bereitzustellen, die die Phase des Eingangssignals, das in die Phasensynchronisierungsschaltung eingegeben wird, an die Phase des Ausgangssignals, das von der Phasensynchronisierungsschaltung ausgegeben wird, anpassen kann.
• [Mittel zur Lösung des Problems]
• Die Phasensynchronisierungsschaltung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst: eine Signalquelle, um ein Signal auszugeben; einen Signaltrenner, um einen Teil des von der Signalquelle ausgegebenen Signals als ein Übertragungssignal auszugeben und ein reflektiertes Signal des Übertragungssignals zu empfangen; eine erste Phasensteuerung, um eine Phase des vom Signaltrenner ausgegebenen Übertragungssignals in Übereinstimmung mit einem Steuersignal zu ändern; einen Signalreflektor, um das von der ersten Phasensteuerung ausgegebene Übertragungssignal als ein Ausgangssignal weiterzuleiten und einen Teil des Ausgangssignals als das reflektierte Signal auszugeben; und einen Phasenkomparator, um einen Teil des von der Signalquelle ausgegebenen Signals als Referenzsignal zu empfangen, eine Phase des Referenzsignals mit einer Phase des reflektierten Signals, das von dem Signalreflektor über die erste Phasensteuerung und den Signaltrenner ausgegeben wird, zu vergleichen und das Steuersignal entsprechend einer Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal und dem reflektierten Signal an die erste Phasensteuerung auszugeben.
• [Wirkungen der Erfindung]
• Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Phase des Eingangssignals an die Phase des Ausgangssignals der Phasensynchronisierungsschaltung angepasst werden.
• Figurenliste
• 1 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Phasensynchronisierungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
• 2 ist ein Konfigurationsdiagramm eines 90-Grad-Hybrids, der für einen Signaltrenner gemäß Ausführungsform 1 verwendet wird.
• 3 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Phasensynchronisierungsschaltung gemäß Ausführungsform 2 zeigt.
• 4 ist ein Diagramm, das ein anderes Konfigurationsbeispiel eines Signalreflektors gemäß Ausführungsform 2 zeigt.
• [Ausführungsformen der Erfindung]
• Ausführungsform 1
• 1 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Phasensynchronisierungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
• Diese Phasensynchronisierungsschaltung umfasst einen Signaltrenner 39 (ein Beispiel für einen Signaltrenner), eine Phasensteuerung 3 (ein Beispiel für eine erste Phasensteuerung), ein Kabel 4, einen Signalreflektor 40 (ein Beispiel für einen Signalreflektor) und einen Phasenkomparator 7 (ein Beispiel für einen Phasenkomparator).
• Nachfolgend wird Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. In jeder Figur sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen oder entsprechenden Komponenten zugeordnet. In jeder Figur wird das Kabel mit einer durchgezogenen Linie gezeigt.
• Eine Mikrowellensignalquelle 1 (ein Beispiel für eine Signalquelle) gibt ein Referenzsignal an den Signaltrenner 39 aus.
• Für die Mikrowellensignalquelle 1 wird zum Beispiel ein Quarzoszillator verwendet, der eine genaue Ausgangsfrequenz gewährleistet.
• Der Signaltrenner 39 teilt das von der Mikrowellensignalquelle 1 ausgegebene Referenzsignal in zwei Teile, gibt ein geteiltes Referenzsignal an den Phasenkomparator 7 als das Referenzsignal der Phasensynchronisierungsschaltung aus, gibt das andere geteilte Referenzsignal als das Übertragungssignal an die Phasensteuerung 3 aus und gibt das vom Signalreflektor 40 reflektierte Signal an den Phasenkomparator 7 aus. Das reflektierte Signal ist ein übertragenes Signal, das von dem Signaltrenner 39 ausgegeben und von dem Signalreflektor 40 reflektiert wird. Zum Beispiel wird für den Signaltrenner 39 ein 90-Grad-Hybrid mit gekoppelten Leitungen verwendet.
• 2 ist ein Konfigurationsdiagramm eines 90-Grad-Hybrids 32, der gemäß Ausführungsform 1 für den Signaltrenner 39 verwendet wird. Der Durchgang durch den 90-Grad-Hybrid 32 (ein Beispiel für einen ersten 90-Grad-Hybrid) von einem ersten Anschluss (Eingangsanschluss) zu einem zweiten Anschluss (erster Ausgangsanschluss) ändert die Signalphase um 90 Grad. Außerdem ändert das Passieren durch den 90-Grad-Hybrid 32 von dem ersten Anschluss (Eingangsanschluss) zu einem vierten Anschluss (zweiter Ausgangsanschluss) oder von dem zweiten Anschluss (erster Ausgangsanschluss) zu einem dritten Anschluss (Isolationsanschluss) die Signalphase um 180 Grad. Im Folgenden wird Ausführungsform 1 unter der Voraussetzung erläutert, dass der 90-Grad-Hybrid 32 für den Signaltrenner 39 verwendet wird.
• Die Phasensteuerung 3 führt die folgenden Aufgaben in Übereinstimmung mit dem von dem Phasenkomparator 7 ausgegebenen Steuersignal durch: die Phase des von dem Signaltrenner 39 ausgegebenen Übertragungssignals ändern; das Übertragungssignal mit der geänderten Phase an den Signalreflektor 40 ausgeben; die Phase des reflektierten Signals, das von dem Signalreflektor 40 reflektiert wird, ändern; und das reflektierte Signal mit der geänderten Phase an den Signalreflektor 39 ausgeben. Die Phasensteuerung 3, die drei Anschlüsse aufweist, ändert die Phase des in einen ersten Anschluss (Eingangsanschluss) eingegebenen Signals in Übereinstimmung mit dem in einen dritten Anschluss (Steueranschluss) eingegebenen Steuersignal und gibt das Signal mit der geänderten Phase von einem zweiten Anschluss (Ausgangsanschluss) aus. Wenn ein Signal in den zweiten Anschluss (Ausgangsanschluss) der Phasensteuerung 3 eingegeben wird, ändert die Phasensteuerung 3 in Übereinstimmung mit dem Steuersignal die Phase des eingegebenen Signals um den gleichen Betrag, wie wenn es vom ersten Anschluss an den zweiten Anschluss ausgegeben wird, und gibt es vom ersten Anschluss (Eingangsanschluss) aus. Für die Phasensteuerung 3 wird zum Beispiel eine Phasensteuerung mit einer integrierten Siliziumschaltung (IC - integrated circuit) verwendet.
• Das Kabel 4, das die Phasensteuerung 3 und den Signalreflektor 40 verbindet, gibt das von der Phasensteuerung 3 ausgegebene Übertragungssignal an den Signalreflektor 40 aus. Andererseits gibt das Kabel 4 das von dem Signalreflektor 40 ausgegebene reflektierte Signal an die Phasensteuerung 3 aus. Für das Kabel 4 wird zum Beispiel ein Koaxialkabel oder ähnliches verwendet.
• Der Signalreflektor 40 gibt einen Teil des von der Phasensteuerung 3 ausgegebenen Übertragungssignals als das Ausgangssignal der Phasensynchronisierungsschaltung nach außen aus und reflektiert auch einen Teil des Übertragungssignals als das reflektierte Signal an die Phasensteuerung 3. Der Signalreflektor 40 weist zwei Anschlüsse auf, und der Durchgang von einem ersten Anschluss (Eingangsanschluss) zu einem zweiten Anschluss (Ausgangsanschluss) ändert die Signalphase um 90 Grad. Der Signalreflektor 40 ändert die Phase eines Teils des Übertragungssignals, das in den ersten Anschluss (Eingangsanschluss) eingegeben wird, um 270 Grad und gibt es vom ersten Anschluss (Eingangsanschluss) als das reflektierte Signal aus. Zum Beispiel wird für den Signalreflektor 40 ein 90-Grad-Hybrid verwendet, der an einem Ende abgeschlossen ist. Der Signalreflektor 40 weist eine Konfiguration auf, bei der ein dritter Anschluss (Isolationsanschluss) eines 90-Grad-Hybrids 35 (ein Beispiel für einen zweiten 90-Grad-Hybrid) durch einen Widerstand 401 abgeschlossen ist und der zweite Anschluss (erster Ausgangsanschluss) und der vierte Anschluss (zweiter Ausgangsanschluss) miteinander verbunden sind. Die Konfiguration des 90-Grad-Hybrids 35 ist identisch mit der des 90-Grad-Hybrids in 2.
• Der Phasenkomparator 7 vergleicht die Phase des vom Signaltrenner 39 ausgegebenen Referenzsignals mit der Phase des vom Signalreflektor 40 reflektierten Signals und gibt das der Phasendifferenz dazwischen entsprechende Steuersignal an die Phasensteuerung 3 aus. Der Phasenkomparator 7, der drei Anschlüsse aufweist, vergleicht die Phase des Signals, das an einem ersten Anschluss (erster Eingangsanschluss) eingegeben wird, und die Phase des Signals, das an einem zweiten Anschluss (zweiter Eingangsanschluss) eingegeben wird, und gibt das Steuersignal von einem dritten Anschluss (Ausgangsanschluss) an die Phasensteuerung 3 aus, so dass die Phasendifferenz dazwischen null Grad beträgt. Zum Beispiel wird ein Phasenkomparator mit einer Silizium-IC für den Phasenkomparator 7 verwendet.
• Als nächstes wird ein Betrieb der Phasensynchronisierungsschaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 1 erläutert.
• Die Mikrowellensignalquelle 1 gibt das Referenzsignal an den Signaltrenner 39 aus.
• Der Signaltrenner 39 ändert die Phase des von der Mikrowellensignalquelle 1 ausgegebenen Referenzsignals um 90 Grad und gibt das Signal mit der geänderten Phase vom zweiten Anschluss als das Übertragungssignal an die Phasensteuerung 3 aus. Der Signaltrenner 39 ändert die Phase des von der Mikrowellensignalquelle 1 ausgegebenen Referenzsignals um 180 Grad und gibt das Signal mit der geänderten Phase vom vierten Anschluss an den Phasenkomparator 7 aus.
• Die Phasensteuerung 3 ändert die Phase des vom Signaltrenner 39 ausgegebenen Übertragungssignals in Übereinstimmung mit dem Steuersignal vom Phasenkomparator 7 und gibt das Übertragungssignal mit der geänderten Phase vom zweiten Anschluss über das Kabel 4 an den Signalreflektor 40 aus.
• Der Signalreflektor 40 gibt einen Teil des vom ersten Anschluss eingegebenen Übertragungssignals als das Ausgangssignal dieser Phasensynchronisierungsschaltung nach außen aus. Der Signalreflektor 40 gibt einen Teil des vom zweiten Anschluss ausgegebenen Ausgangssignals in den vierten Anschluss ein, ändert die Phase des eingegebenen Signals um 180 Grad und gibt das Signal mit der geänderten Phase von dem ersten Anschluss als das reflektierte Signal aus. Das vom ersten Anschluss des Signalreflektors 40 ausgegebene reflektierte Signal wird über das Kabel 4 in den zweiten Anschluss der Phasensteuerung 3 eingegeben.
• Die Phasensteuerung 3 ändert die Phase des vom Signalreflektor 40 ausgegebenen reflektierten Signals in Übereinstimmung mit dem vom Phasenkomparator 7 ausgegebenen Steuersignal und gibt das reflektierte Signal mit der geänderten Phase an den zweiten Anschluss des Signaltrenners 39 aus.
• Der Signaltrenner 39 ändert die Phase des von der Phasensteuerung 3 ausgegebenen reflektierten Signals um 180 Grad und gibt das Signal mit der geänderten Phase vom dritten Anschluss an den Phasenkomparator 7 aus.
• Der Phasenkomparator 7 vergleicht die Phase des vom Signalseparator 39 ausgegebenen reflektierten Signals mit der Phase des vom Signaltrenner 39 ausgegebenen Referenzsignals und gibt das Steuersignal in Übereinstimmung mit der Phasendifferenz dazwischen an die Phasensteuerung 3 aus.
• Die Phasensteuerung 3 ändert die Phasen des Übertragungssignals und des reflektierten Signals in Übereinstimmung mit dem vom Phasenkomparator 7 ausgegebenen Steuersignal.
• Eine solche Phasensteuerung wie oben beschrieben ermöglicht es, die Phasenverschiebung aufzuheben, die auftritt, wenn das Signal den Signaltrenner 39, die Phasensteuerung 3, das Kabel 4 und den Signalreflektor 40 durchläuft. Dadurch kann die Phase des Ausgangssignals an die Phase des Eingangssignals, das die Phase des von der Mikrowellensignalquelle 1 ausgegebenen Referenzsignals ist, angepasst werden.
• Der Betrieb dieser Phasensynchronisierungsschaltung wird im Folgenden unter Verwendung mathematischer Ausdrücke beschrieben.
• Die Phase θ_out des von der Phasensynchronisierungsschaltung 38 ausgegebenen Ausgangssignals ist durch Gleichung (1) gegeben. Dabei sei θ₀ die Anfangsphase des von der Mikrowellensignalquelle 1 ausgegebenen Referenzsignals, θ_tune die Durchgangsphase der Phasensteuerung 3 und θ_cable die Durchgangsphase des Kabels 4.
  [Gleichung 1] $${\mathrm{\theta }}_{\text{out}}={\mathrm{\theta }}_0+180+{\mathrm{\theta }}_{\text{tune}}+{\mathrm{\theta }}_{\text{cable}}$$

  
• Gleichung (2) zeigt die Phase θ₁ des Referenzsignals, das von der Mikrowellensignalquelle 1 über den Signaltrenner 39 (90-Grad-Hybrid 32) an den Phasenkomparator 7 ausgegeben wird.
  [Gleichung 2] $${\mathrm{\theta }}_1={\mathrm{\theta }}_0+180$$

  
• Gleichung (3) zeigt die Phase θ₂ des reflektierten Signals, das vom ersten Anschluss des Signalreflektors 40 (90-Grad-Hybrid 35) über das Kabel 4, die Phasensteuerung 3 und den Signaltrenner 39 (90-Grad-Hybrid 32) an den Phasenkomparator 7 ausgegeben wird.
  [Gleichung 3] $${\mathrm{\theta }}_2={\mathrm{\theta }}_0+540+2{\mathrm{\theta }}_{\text{tune}}+2{\mathrm{\theta }}_{\text{cable}}$$

  
• Der Phasenkomparator 7 steuert die Phasensteuerung 3 so, dass die Phase des Referenzsignals und die Phase des reflektierten Signals, die beide vom Signaltrenner 39 ausgegeben werden, einander gleich sind. Daher gilt in einem stabilen Zustand θ₁ = θ₂. Daher ergibt sich die folgende Gleichung (4) aus Gleichung (2) = Gleichung (3).
  [Gleichung 4] $$180+{\mathrm{\theta }}_{\text{tune}}+{\mathrm{\theta }}_{\text{cable}}=0$$

  
• Durch Ersetzen von Gleichung (4) in Gleichung (1) ergibt sich die folgende Gleichung (5).
  [Gleichung 5] $${\mathrm{\theta }}_{\text{out}}={\mathrm{\theta }}_0$$

  
• Wie aus Gleichung (5) ersichtlich ist, sind die Phase des in die Phasensynchronisierungsschaltung 38 eingegebenen Referenzsignals und die Phase des von der Phasensynchronisierungsschaltung 38 ausgegebenen Ausgangssignals gleich.
• Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß Ausführungsform 1 ein 90-Grad-Hybrid für den Signaltrenner 39 und den Signalreflektor 40 verwendet; ist der Signalreflektor 40 eingerichtet, einen Teil des Ausgangssignals als reflektiertes Signal auszugeben; und sind das reflektierte Signal und das Ausgangssignal der Phasensynchronisierungsschaltung miteinander assoziiert. Dadurch ist es möglich, in dieser Phasensynchronisierungsschaltung die Phase des Eingangssignals (Referenzsignal) an die Phase des Ausgangssignals (Übertragungssignal) anzupassen.
• In Ausführungsform 1 wird für den Signaltrenner 39 und den Signalreflektor 40 ein 90-Grad-Hybrid verwendet, doch können auch die folgenden Komponenten verwendet werden.
• Bei dem Signaltrenner 39 kann es sich um eine beliebige Komponente handeln, die die Phase des Signals um θ_α Grad ändert, wenn das Signal vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss gelangt, und um 2θ_α Grad, wenn das Signal vom ersten Anschluss zum vierten Anschluss gelangt und wenn das Signal vom zweiten Anschluss zum dritten Anschluss gelangt.
• Der Signalreflektor 40 kann eine Komponente sein, die die Phase des in den ersten Anschluss eingegebenen Signals um θ_α Grad ändert, um es vom zweiten Anschluss auszugeben, und die Phase eines Teils des in den ersten Anschluss eingegebenen Signals um 3θ_α Grad ändert, um es vom ersten Anschluss auszugeben.
• Der Signaltrenner 39 und der Signalreflektor 40 müssen also keine 90-Grad-Hybride sein, sondern können jede Komponente sein, bei der der Phasenverschiebungsbetrag vom ersten Anschluss zum dritten Anschluss ein ganzzahliges Vielfaches des Phasenverschiebungsbetrags vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss ist.
• Ausführungsform 2
• In Ausführungsform 2 wird eine Konfiguration gezeigt, in der die Phase des von der Phasensynchronisierungsschaltung ausgegebenen Ausgangssignals an die Phase des in die Phasensynchronisierungsschaltung eingegebenen Eingangssignals angepasst werden kann, selbst wenn sich die Phase des reflektierten Signals aufgrund einer teilweisen Ableitung des Referenzsignals in den Ausgangsanschluss des reflektierten Signals ändert, wobei die teilweise Ableitung durch die begrenzte Isolierung des Signaltrenners 39 verursacht wird.
• 3 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Phasensynchronisierungsschaltung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung zeigt.
• Grundlegende Konfigurationsänderungen von der Phasensynchronisierungsschaltung 38 gemäß Ausführungsform 1 zu einer in 3 gezeigten Phasensynchronisierungsschaltung 48 gemäß Ausführungsform 2 bestehen darin, dass eine Phasensteuerung 42 (ein Beispiel für eine zweite Phasensteuerung) hinzugefügt und der Signaltrenner 39 durch einen Signaltrenner 51 ersetzt wird. Die anderen Komponenten als die Phasensteuerung 42 und der Signaltrenner 51 sind identisch und mit den gleichen Symbolen gekennzeichnet, so dass ihre Beschreibung entfällt.
• Der Signaltrenner 51 gibt das von der Mikrowellensignalquelle 1 ausgegebene Signal als das Übertragungssignal an die Phasensteuerung 3 aus und gibt das vom Signalreflektor 40 an den Phasenkomparator 7 ausgegebene reflektierte Signal an den Phasenkomparator 7 aus. Der Signaltrenner 51, der drei Anschlüsse aufweist, ändert die Phase des Signals, das von einem ersten Anschluss (Eingangsanschluss) zu einem zweiten Anschluss (erster Ausgangsanschluss) gelangt, um 90 Grad und die Phase des Signals, das vom zweiten Anschluss (erster Ausgangsanschluss) zu einem dritten Anschluss (Isolationsanschluss) gelangt, um 180 Grad. Zum Beispiel wird für den Signaltrenner 51 ein 90-Grad-Hybrid mit gekoppelten Leitungen verwendet. Da die Konfiguration des 90-Grad-Hybrids 32 gleich ist wie die in 2 gezeigte, entfällt die Beschreibung. Der Signaltrenner 51 kann realisiert werden, indem ein vierter Anschluss (zweiter Ausgangsanschluss) des 90-Grad-Hybrids 32 mit einem Widerstand 511 abgeschlossen ist.
• Die Phasensteuerung 42 ändert die Phase des von der Mikrowellensignalquelle 1 ausgegebenen Referenzsignals und gibt das Referenzsignal mit der geänderten Phase an den Phasenkomparator 7 aus. Im Signaltrenner 51 bewirkt die teilweise Ableitung des Referenzsignals in den Isolationsanschluss eine Phasenverschiebung im reflektierten Signal. Die Phasensteuerung 42 ändert die Phase des Referenzsignals um den im reflektierten Signal auftretenden Phasenverschiebungsbetrag. Für die Phasensteuerung 42 wird zum Beispiel eine Phasensteuerung mit einer Silizium-IC verwendet.
• Als nächstes wird der Betrieb der Phasensynchronisierungsschaltung gemäß Ausführungsform 2 unter Bezugnahme auf 3 erläutert.
• Das von der Mikrowellensignalquelle 1 ausgegebene Referenzsignal wird in den ersten Anschluss des Signaltrenners 51 und die Phasensteuerung 42 eingegeben. Der Signaltrenner 51 spaltet das in den ersten Anschluss eingegebene Referenzsignal in zwei Teile. Ein gespaltenes Referenzsignal wird durch den Widerstand 511 im Signaltrenner 51 absorbiert.
• Die Phase des anderen gespaltenen Referenzsignals wird um 90 Grad geändert. Das Signal mit der geänderten Phase wird von dem zweiten Anschluss als das Übertragungssignal ausgegeben und in die Phasensteuerung 3 eingegeben.
• Die nachfolgenden Betriebe der Phasensteuerung 3, des Kabels 4 und des Signalreflektors 40 sind die gleichen wie die in Ausführungsform 1 gezeigten, so dass ihre Beschreibung entfällt. Ein Teil des Übertragungssignals wird wie in Ausführungsform 1 vom Signalreflektor 40 reflektiert, und das reflektierte Signal wird über das Kabel 4 und die Phasensteuerung 3 in den zweiten Anschluss des Signaltrenners 51 eingegeben.
• Der Signaltrenner 51 ändert die Phase des in den zweiten Anschluss eingegebenen reflektierten Signals um 180 Grad und gibt das reflektierte Signal mit der um 180 Grad geänderten Phase vom dritten Anschluss an den Phasenkomparator 7 aus.
• Auf der anderen Seite wird das von der Mikrowellensignalquelle 1 ausgegebene Referenzsignal in die Phasensteuerung 42 eingegeben. Die Phasensteuerung 42 ändert die Phase des Referenzsignals um den Betrag, der der Phasenverschiebung des reflektierten Signals entspricht, die durch die im Signaltrenner 51 auftretende teilweise Ableitung des Referenzsignals in den Isolationsanschluss verursacht wird, und gibt das Referenzsignal mit der geänderten Phase an den Phasenkomparator 7 aus. Auf diese Weise lässt sich die Phasenverschiebung des reflektierten Signals aufgrund der Ableitung des Referenzsignals kompensieren. Da die nachfolgenden Betriebe denen in der ersten Ausführungsform 1 gleich sind, entfällt ihre Beschreibung.
• Eine solche Konfiguration wie oben beschrieben ermöglicht es, die Phasenverschiebung des reflektierten Signals, die durch die Ableitung des Referenzsignals, das in den ersten Anschluss eingedrungen ist, in den dritten Anschluss im 90-Grad-Hybrid 32 des Signaltrenners 51 verursacht wird, zu kompensieren und somit eine korrekte Steuerung der Phasensteuerung 3 zu erlauben.
• Der Betrieb der Phasensynchronisierungsschaltung 48 wird im Folgenden im Hinblick auf die Phasenbeziehungen der Signale beschrieben.
• Die Phase θ_out2 des von der Phasensynchronisierungsschaltung 48 ausgegebenen Übertragungssignals gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung ist durch Gleichung (6) gegeben. In der nachstehenden Gleichung (6) ist θ₀ die Phase des in den Signaltrenner 51 eingegebenen Referenzsignals.
  [Gleichung 6] $${\mathrm{\theta }}_{\text{out2}}={\mathrm{\theta }}_0+180+{\mathrm{\theta }}_{\text{tune}}+{\mathrm{\theta }}_{\text{cable}}$$

  
• Die Phase θ₂₁ des Referenzsignals, das von der Mikrowellensignalquelle 1 über die Phasensteuerung 42 an den Phasenkomparator 7 ausgegeben wird, ist durch Gleichung (7) gegeben.
  [Gleichung 7] $${\mathrm{\theta }}_{21}={\mathrm{\theta }}_0+{\mathrm{\theta }}_{\text{v}}$$

  
• Dabei steht θ_v für die Phasenverschiebung durch die Phasensteuerung 42, und es gilt θ_v = 180 + Δθ₀. Δθ₀ steht für den Phasenverschiebungsbetrag des reflektierten Signals, der durch die Ableitung des Referenzsignals, das in den ersten Anschluss eingedrungen ist, in den dritten Anschluss im 90-Grad-Hybrid 32 verursacht wird.
• Die Phase des reflektierten Signals θ₂₂, das von dem Signalreflektor 40 ausgegeben und über das Kabel 4, die Phasensteuerung 3 und den 90-Grad-Hybrid 32 in den Phasenkomparator 7 eingegeben wird, ist durch Gleichung (8) gegeben.
  [Gleichung 8] $${\mathrm{\theta }}_{22}={\mathrm{\theta }}_0+540+2{\mathrm{\theta }}_{\text{tune}}+2{\mathrm{\theta }}_{\text{cable}}+\Delta {\mathrm{\theta }}_0$$

  
• Die Phasensteuerung 42 steuert die Phase des Referenzsignals so, dass θ_v = 180 + Δθ₀ gilt. Der Phasenverschiebungsbetrag des reflektierten Signals Δθ₀ wird beispielsweise durch Messen, mit einem Netzwerkanalysator oder dergleichen, der Phase des reflektierten Signals, das in den zweiten Anschluss des 90-Grad-Hybrids 32 eingegeben wird, und der Phase des reflektierten Signals, das von dessen drittem Anschluss ausgegeben wird, und durch Berechnen der Phasendifferenz dazwischen ermittelt.
• Wenn die Phasensynchronisierungsschaltung 48 ausreichend konvergiert ist, sind die Phase (θ₂₁) des Referenzsignals und die Phase (θ₂₂) des reflektierten Signals, die vom Phasenkomparator 7 verglichen werden, gleich, und es gilt θ₂₁ = θ₂₂. Daher ergibt sich die folgende Gleichung (9) aus Gleichung (7) = Gleichung (8).
  [Gleichung 9] $$540+2{\mathrm{\theta }}_{\text{tune}}+2{\mathrm{\theta }}_{\text{cable}}+\Delta {\mathrm{\theta }}_0-{\mathrm{\theta }}_{\text{v}}=0$$

  
• Durch Ersetzen von Gleichung (9) in Gleichung (6) ergibt sich Gleichung (10).
  [Gleichung 10] $${\mathrm{\theta }}_{\text{out2}}={\mathrm{\theta }}_0-90+\left({\mathrm{\theta }}_{\text{v}}-\Delta {\mathrm{\theta }}_0\right)/2$$

  
• Da θ_v = 180 + Δθ₀ gilt, ergibt sich durch Einsetzen von θ_v in Gleichung (10) und Umformen die folgende Gleichung (11).
  [Gleichung 11] $${\mathrm{\theta }}_{\text{out2}}={\mathrm{\theta }}_0$$

  
• Wie aus Gleichung (11) ersichtlich ist, sind die Phase des von der Phasensynchronisierungsschaltung 48 ausgegebenen Übertragungssignals und die Phase des von der Phasensynchronisierungsschaltung 48 eingegebenen Referenzsignals gleich.
• Wie bisher beschrieben, kann gemäß Ausführungsform 2 die Phase des von der Phasensynchronisierungsschaltung ausgegebenen Ausgangssignals an die Phase des dahin eingegebenen Eingangssignals angepasst werden, selbst wenn sich die Phase des reflektierten Signals aufgrund der teilweisen Ableitung des Referenzsignals in den Ausgangsanschluss des reflektierten Signals ändert, wobei die teilweise Ableitung durch die begrenzte Isolierung des 90-Grad-Hybrids 32 des Signaltrenners 51 verursacht wird. Wenn in dieser Phasensynchronisierungsschaltung das an den zweiten Anschluss des 90-Grad-Hybrids 32 eingegebene reflektierte Signal in den vierten Anschluss gelangt, hat dies keinen Einfluss auf das in den Phasenkomparator 7 eingegebene Referenzsignal, da der vierte Anschluss abgeschlossen ist.
• Bei dem Signaltrenner 51 kann es sich um eine beliebige Komponente handeln, die die Phase des Signals um θ_α Grad, wenn es vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss gelangt, und die Phase des Signals um 2θ_α Grad, wenn es vom zweiten Anschluss zum dritten Anschluss gelangt, ändert. In diesem Fall wird die Phasensteuerung 42 die Phasen so einstellen, dass die Phase des Referenzsignals θ₀ + 2θ_α + Δθ₀ ist.
• Im vorstehenden Fall kann der Signalreflektor 40 eine beliebige Komponente sein, die die Phase des in den ersten Anschluss eingegebenen Signals um θ_α Grad ändert, um das Signal mit der geänderten Phase vom zweiten Anschluss auszugeben, und die Phase eines Teils des in den ersten Anschluss eingegebenen Signals um 3θ_α Grad ändert, um den Teil des Signals mit der geänderten Phase vom ersten Anschluss als das reflektierte Signal auszugeben.
• Der Signaltrenner 51 und der Signalreflektor 40 müssen also keine 90-Grad-Hybride sein, sondern können jede Komponente sein, bei der der Phasenverschiebungsbetrag vom ersten Anschluss zum dritten Anschluss ein ganzzahliges Vielfaches des Phasenverschiebungsbetrags vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss ist.
• Darüber hinaus kann anstelle des Signalreflektors 40 ein Signalreflektor 41 mit folgender Konfiguration verwendet werden.
• 4 zeigt ein Konfigurationsbeispiel des Signalreflektors 41.
• Der Signalreflektor 41 umfasst einen 90-Grad-Hybrid 35, einen Splitter 36 (ein Beispiel für einen ersten Splitter) und einen Splitter 37 (ein Beispiel für einen zweiten Splitter).
• Der Splitter 36 teilt das vom 90-Grad-Hybrid 35 ausgegebene Übertragungssignal in zwei Teile, gibt ein geteiltes Übertragungssignal als das Ausgangssignal dieser Phasensynchronisierungsschaltung aus und gibt das andere geteilte Übertragungssignal an den Splitter 37 aus. Der Splitter 36, der drei Anschlüsse aufweist, teilt das Signal, das am ersten Anschluss angekommen ist, um die geteilten Signale vom zweiten und dritten Anschluss auszugeben. Dadurch sind der Phasenverschiebungsbetrag vom ersten Anschluss zum zweiten und der Phasenverschiebungsbetrag vom ersten Anschluss zum dritten Anschluss gleich. Für den Splitter 36 wird ein Splitter aus Übertragungsleitungen, ein Wilkinson-Splitter oder ähnliches verwendet.
• Der Splitter 37, der die gleichen Durchgangseigenschaften wie der Splitter 36 aufweist, teilt das vom Splitter 36 ausgegebene Signal in zwei Teile, gibt ein geteiltes Signal an den vierten Anschluss des 90-Grad-Hybrids 35 als das reflektierte Signal des Übertragungssignals aus und gibt das andere geteilte Signal an einen Widerstand 411 aus. Der Splitter 37, der drei Anschlüsse aufweist, gibt dem am ersten Anschluss eingegebenen Signal den gleichen Phasenverschiebungsbetrag wie der Splitter 36 gibt und gibt es von seinem zweiten Anschluss an den vierten Anschluss des 90-Grad-Hybrids 35 aus. Der dritte Anschluss des Splitters 37 ist durch den Widerstand 411 abgeschlossen.
• Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht die Konfiguration des Signalreflektors 41, der zwei Splitter mit derselben Phasenverschiebung umfasst, die Aufhebung des Effekts der durch den Splitter 36 verursachten Phasenverschiebung und somit die Anpassung der Phase des Eingangssignals an die Phase des Ausgangssignals der Phasensynchronisierungsschaltung 48.
• Der Signalreflektor 41 wird in Ausführungsform 2 beschrieben, aber der Signalreflektor 41 kann in der Ausführungsform 1 verwendet werden.
• Bezugszeichenliste

1

Mikrowellensignalquelle,

3,42

Phasensteuerung,

4

Kabel,

7

Phasenkomparator,

32,35

90-Grad-Hybrid,

36, 37

Splitter,

38, 48

Phasensynchronisierungsschaltung,

39,51

Signaltrenner,

40,41

Signalreflektor,

401, 411, 511

Widerstand

Claims (7)

1. Phasensynchronisierungsschaltung, umfassend: eine Signalquelle, um ein Signal auszugeben; einen Signaltrenner, um einen Teil des von der Signalquelle ausgegebenen Signals als ein Übertragungssignal auszugeben und ein reflektiertes Signal des Übertragungssignals zu empfangen; eine erste Phasensteuerung, um eine Phase des vom Signaltrenner ausgegebenen Übertragungssignals in Übereinstimmung mit einem Steuersignal zu ändern; einen Signalreflektor, um das von der ersten Phasensteuerung ausgegebene Übertragungssignal als ein Ausgangssignal weiterzuleiten und einen Teil des Ausgangssignals als das reflektierte Signal auszugeben; und einen Phasenkomparator, um einen Teil des von der Signalquelle ausgegebenen Signals als Referenzsignal zu empfangen, eine Phase des Referenzsignals mit einer Phase des reflektierten Signals, das von dem Signalreflektor über die erste Phasensteuerung und den Signaltrenner ausgegeben wird, zu vergleichen und das Steuersignal entsprechend einer Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal und dem reflektierten Signal an die erste Phasensteuerung auszugeben.
2. Phasensynchronisierungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die dem reflektierten Signal durch den Signalreflektor gegebene Phase ein ganzzahliges Vielfaches einer Phase ist, die dem vom Signalreflektor ausgegebenen Übertragungssignal gegeben wird.
3. Phasensynchronisierungsschaltung nach Anspruch 2, wobei die dem reflektierten Signal durch den Signaltrenner gegebene Phase ein ganzzahliges Vielfaches der Phase ist, die dem Signal vom Signaltrenner gegeben wird.
4. Phasensynchronisierungsschaltung nach Anspruch 3, wobei der Signaltrenner ein erster 90-Grad-Hybrid ist, einen Teil des von der Signalquelle ausgegebenen Signals von seinem Ausgangsanschluss an die erste Phasensteuerung ausgibt und das an seinem Ausgangsanschluss eingegebene reflektierte Signal an den Phasenkomparator ausgibt.
5. Phasensynchronisierungsschaltung nach Anspruch 4, wobei der Signalreflektor einen zweiten 90-Grad-Hybrid umfasst, dessen Isolationsanschluss abgeschlossen ist, und ein Teil des von seinem ersten Ausgangsanschluss ausgegebenen Ausgangssignals in seinen zweiten Ausgangsanschluss eingegeben wird.
6. Phasensynchronisierungsschaltung nach Anspruch 5, ferner umfassend: einen ersten Splitter, um das von dem Signalreflektor ausgegebene Übertragungssignal zu teilen; und einen zweiten Splitter, der dieselben elektrischen Eigenschaften wie der erste Splitter aufweist, wobei der zweite Splitter das durch den ersten Splitter geteilte Übertragungssignal weiter aufteilt und einen Teil des weiter aufgeteilten Übertragungssignals an den zweiten Ausgangsanschluss des zweiten 90-Grad-Hybrids ausgibt.
7. Phasensynchronisierungsschaltung nach Anspruch 5, ferner eine zweite Phasensteuerung umfassend, um eine Phase des von der Signalquelle ausgegebenen Signals zu steuern und das phasengesteuerte Signal als das Referenzsignal an den Phasenkomparator auszugeben.

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