DE3813865A1 - Active 360@ phase shifter having continuously adjustable phase - Google Patents

Active 360@ phase shifter having continuously adjustable phase

Info

Publication number
DE3813865A1
DE3813865A1 DE3813865A DE3813865A DE3813865A1 DE 3813865 A1 DE3813865 A1 DE 3813865A1 DE 3813865 A DE3813865 A DE 3813865A DE 3813865 A DE3813865 A DE 3813865A DE 3813865 A1 DE3813865 A1 DE 3813865A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oscillator
phase shifter
active phase
shifter according
harmonic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE3813865A
Other languages
German (de)
Other versions
DE3813865C2 (en
Inventor
Helmut Dipl Ing Barth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority to DE3813865A priority Critical patent/DE3813865C2/en
Publication of DE3813865A1 publication Critical patent/DE3813865A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3813865C2 publication Critical patent/DE3813865C2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B9/00—Generation of oscillations using transit-time effects
    • H03B9/12—Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices
    • H03B9/14—Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices and elements comprising distributed inductance and capacitance
    • H03B9/145—Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices and elements comprising distributed inductance and capacitance the frequency being determined by a cavity resonator, e.g. a hollow waveguide cavity or a coaxial cavity
    • H03B9/146—Generation of oscillations using transit-time effects using solid state devices, e.g. Gunn-effect devices and elements comprising distributed inductance and capacitance the frequency being determined by a cavity resonator, e.g. a hollow waveguide cavity or a coaxial cavity formed by a disc, e.g. a waveguide cap resonator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/18—Phase-shifters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03C—MODULATION
    • H03C3/00—Angle modulation
    • H03C3/10—Angle modulation by means of variable impedance
    • H03C3/12—Angle modulation by means of variable impedance by means of a variable reactive element
    • H03C3/22—Angle modulation by means of variable impedance by means of a variable reactive element the element being a semiconductor diode, e.g. varicap diode
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/24—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal directly applied to the generator
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B19/00—Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source
    • H03B19/16—Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source using uncontrolled rectifying devices, e.g. rectifying diodes or Schottky diodes
    • H03B19/18—Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source using uncontrolled rectifying devices, e.g. rectifying diodes or Schottky diodes and elements comprising distributed inductance and capacitance
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2200/00—Indexing scheme relating to details of oscillators covered by H03B
    • H03B2200/006—Functional aspects of oscillators
    • H03B2200/007—Generation of oscillations based on harmonic frequencies, e.g. overtone oscillators
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B2200/00—Indexing scheme relating to details of oscillators covered by H03B
    • H03B2200/006—Functional aspects of oscillators
    • H03B2200/0074—Locking of an oscillator by injecting an input signal directly into the oscillator

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

The invention relates to an active phase shifter for the microwave band, especially the millimetre waveband, consisting of a second harmonic oscillator which is synchronised in injection with a harmonic oscillator and can additionally be varactor tuned, and having its first harmonic adjustable at will approximately through a maximum of +/- 180@, the reference signal and output signal being supplied with power gain.

Description

Die Erfindung betrifft aktive Phasenschieber für den Mikrowellen-, vorzugsweise den Millimeterbereich gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Phasenschieber dieser Art werden für phasenmodulierte Mikrowellen- bzw. Millimeter­ wellensysteme benötigt und beispielsweise als Phasenmodulatoren in Netzwerkanalysatoren eingesetzt.The invention relates to active phase shifters for the Microwave, preferably the millimeter range according to the Preamble of claim 1. Phase shifters of this type are for phase-modulated microwave or millimeter wave systems required and for example as phase modulators used in network analyzers.

Es wurde bereits vorgeschlagen, einen solchen Phasenschieber mit Grundschwingungsoszillatoren aufzubauen. Ein erster Grundschwingungsoszillator dient dabei als Generator eines Synchronisiersignals ("Master"-Oszillator), mit dem ein weiterer, jedoch zusätzlich frequenzmodulierbarer Oszillator meist des gleichen Typs injektionssynchronisiert wird ("Slave"-Oszillator). Das Ausgangssignal des ersten Oszillators dient außerdem als Referenzsignal, welches i. a. über eine Richtleitung (Isolator) ausgekoppelt wird, während der zweite Oszillator das phasenmodulierte Signal anbietet.Such a phase shifter has already been proposed to build with fundamental oscillators. A the first fundamental oscillator serves as a generator a synchronization signal ("master" oscillator) with which another, but additionally frequency modulated Injection-synchronized oscillator mostly of the same type becomes ("slave" oscillator). The output signal of the first  Oscillator also serves as a reference signal, which i. a. is coupled out via a guide line (isolator), while the second oscillator the phase modulated signal offers.

Die Phasendrehung kommt zustande, wenn der "Slave"-Oszillator frequenzmoduliert wird und damit eine von "Master"-Oszillator abweichende Frequenz f s =f m ±Δ f annimmt, wobei f s für die Frequenz des freischwingenden, d. h. ohne äußeren Einfluß schwingenden "Master"-Oszillators, fm für die Frequenz des "Master"-Oszillators und Δ f für den Frequenzhub steht. Durch die Synchronisation nimmt das Signal des "Slave"-Oszillators die Frequenz des "Master"-Oszillators an, hat dann jedoch eine Phasendifferenz Δϕ, bezogen auf das Referenzsignal.The phase rotation is concluded when the "slave" oscillator is frequency-modulated and therefore deviate from the "master" oscillator frequency f s = f m ± Δ f is assumed where s f is the frequency of free-running, that is, without external influence oscillating " Master "oscillator, fm stands for the frequency of the" master "oscillator and Δ f for the frequency swing. Through the synchronization, the signal of the "slave" oscillator assumes the frequency of the "master" oscillator, but then has a phase difference Δϕ , based on the reference signal.

Die innerhalb der Fanggrenzen der Synchronisation maximal erreichbare Phasendifferenz beträgt Δϕ=±90°, wie dem Artikel von K. Kurokawa: "Injection Locking of Microwave Solid-State Oscillators" in "Proceedings of the IEEE", Vol. 61 (1973) Nr. 10, Seite 1386 bis 1410 entnommen werden kann.The maximum phase difference achievable within the capture limits of the synchronization is Δϕ = ± 90 °, as in the article by K. Kurokawa: "Injection Locking of Microwave Solid-State Oscillators" in "Proceedings of the IEEE", Vol. 61 (1973) No. 10, pages 1386 to 1410.

Viele gängige Anwendungen wie z. B. die 4-PSK-Modulation oder die 8-PSK-Modulation erfordern jedoch größere Phasendifferenzen - bei der 4-PSK-Modulation beispielsweise wird eine maximale Phasendrehung des Ausgangssignals bezogen auf das Referenzsignal Δϕ=135° benötigt -, so daß bei diesen Anwendungen der Einsatz eines herkömmlichen aktiven Phasenschiebers i. a. problematisch ist.Many common applications such as B. 4-PSK modulation or 8-PSK modulation, however, require larger phase differences - with 4-PSK modulation, for example, a maximum phase shift of the output signal based on the reference signal Δ Referenz = 135 ° is required - so that in these applications the use of a conventional active phase shifter is generally problematic.

Außerdem sind herkömmliche Phasenschieber für den Milli­ meterwellenbereich beispielsweise stark verlustbehaftet und bei der allgemein üblichen Verwendung von PIN-Dioden nur stufenweise und nicht sehr schnell umschaltbar.In addition, conventional phase shifters are for the Milli meter wave range, for example, heavily lossy  and the common use of PIN diodes can only be switched gradually and not very quickly.

Aus der DE-OS 31 44 271 ist bekannt, daß Gunn-Oszillatoren bei Frequenzen oberhalb etwa 60 GHz als Oberschwingungs­ oszillatoren arbeiten, daß also die zugehörige Grundschwingung mit einer Frequenz <60 GHz im Oszillator mitschwingt (aber dort gefangen bleibt) und daß durch Synchronisieren dieser Grundschwingung auch die ausgekoppelte Oberschwingung mit einer Frequenz <60 GHz synchronisiert ist. Ein realisiertes Beispiel mit einem bei 94 GHz arbeitenden Gunn-Oszillator ist in dem Artikel von H. Barth: "A Fundamentalwave Injection Locked 2nd Harmonic Gunn-Oscillator at 94 GHz" in "IEEE MTT-S Digest (1983)" beschrieben.From DE-OS 31 44 271 it is known that Gunn oscillators work at frequencies above about 60 GHz as harmonic oscillators, that is, the associated fundamental oscillation resonates at a frequency <60 GHz in the oscillator (but remains trapped there) and that by synchronization this fundamental oscillation, the decoupled harmonic is synchronized with a frequency <60 GHz. A realized example with a Gunn oscillator operating at 94 GHz is described in the article by H. Barth: "A Fundamentalwave Injection Locked 2 nd Harmonic Gunn-Oscillator at 94 GHz" in "IEEE MTT-S Digest (1983)".

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen aktiven Phasenschieber der eingangs genannten Art zu schaffen, der es gestattet, die Phase des Mikrowellen- bzw. Millimeter­ wellensignals annähernd zwischen mindestens +180° und mindestens -180° beliebig, d. h. stufenlos (oder, falls erforderlich, auch stufenweise) einzustellen. Darüber hinaus sollte der zu schaffende Phasenschieber möglichst verstärkend, zumindest aber verlustarm arbeiten.The object of the invention is an active To create phase shifters of the type mentioned, the it allows the phase of the microwave or millimeter wave signal approximately between at least + 180 ° and at least -180 ° any, d. H. stepless (or, if required, also gradually). About that In addition, the phase shifter to be created should be possible reinforcing, but at least working with low losses.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe wird im Patentan­ spruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche enthalten vor­ teilhafte Aus- und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung sowie bevorzugte Anwendungen der Erfindung. The inventive solution to the problem is in the patent saying 1 described. The subclaims contain partial training and development of the invention Solution and preferred applications of the invention.  

Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung dient ein im Mikrowellen- bzw. Millimeterwellenbereich arbeitender Oszillator (vorzugsweise ein Oberschwingungsoszillator mit separatem Grundschwingungsausgang) bei der Grundschwingung als Generator eines Synchronisiersignals ("Master"-Oszillator), mit dem ein weiterer, jedoch zusätzlich frequenzmodulierbarer (vorzugsweise varaktorabstimmbarer Oberschwingungsoszillator vorzugsweise desselben Typs über seinen Grundschwingungsausgang injektionssynchronisiert wird ("Slave"- Oszillator).According to the solution according to the invention, a microwave or millimeter wave range operating oscillator (preferably a harmonic oscillator with a separate Fundamental oscillation output) for the fundamental oscillation as Generator of a synchronization signal ("master" oscillator), with which another, but additionally frequency modulated (preferably a variable-tunable harmonic oscillator preferably of the same type via its fundamental oscillation output injection-synchronized ("slave" - Oscillator).

Der Oberschwingungsausgang des "Slave"-Oszillators liefert das phasenmodulierte Ausgangssignal, während bein Einsatz eines Oberschwingungsoszillators als "Master"-Oszillator in vorteilhafter Weise dessen Oberschwingungsausgang als Referenzsignal genutzt werden kann. Oberhalb von etwa 60 GHz werden vorzugsweise Gunn-Oszillatoren, die in dem Bereich als Oberschwingungsoszillatoren arbeiten, einge­ setzt.The harmonic output of the "slave" oscillator delivers the phase-modulated output signal while in use of a harmonic oscillator as a "master" oscillator in advantageously its harmonic output as Reference signal can be used. Above about 60 GHz are preferably Gunn oscillators that operate in the Area work as harmonic oscillators puts.

Die Phasendrehung kommt zustande, wenn der "Slave"-Oszillator mit einer am Varaktor angelegten Spannung frequenzmoduliert wird und damit eine vom "Master"-Oszillator abweichende Frequenz fs=fm±Δ f annimmt, wobei mit fs die Frequenz des freischwingenden "Slave"-Oszillators, mit fm die Frequenz des "Master"-Oszillators und mit Δ f der Frequenzhub bezeichnet ist. Durch die Synchronisation nimmt das Signal des "Slave"-Oszillators die Frequenz der Grund­ schwingungen des "Master"-Oszillators an, hat dann jedoch bei der Oberschwingung eine Phasendifferenz von Δϕ₁=2 Δϕ, bezogen auf das Referenzsignal 2 fm, wobei Δϕ die Phasen­ differenz der Grundschwingungen der beiden Oszillatoren ist. The phase shift occurs when the "slave" oscillator is frequency-modulated with a voltage applied to the varactor and thus assumes a frequency fs = fm ± Δ f that deviates from the "master" oscillator, with fs being the frequency of the freely oscillating "slave" - Oscillator, with fm the frequency of the "master" oscillator and with Δ f the frequency swing is designated. Through the synchronization, the signal of the "slave" oscillator assumes the frequency of the fundamental oscillations of the "master" oscillator, but then has a phase difference of Δϕ ₁ = 2 Δϕ in relation to the reference signal 2 fm , with Δϕ the, with Δϕ Phase difference of the fundamental oscillations of the two oscillators is.

Da die Phase der Grundschwingung nach dem oben angeführten Artikel von Kurokawa maximal um annähernd Δϕ=±90° innerhalb der Fanggrenze der Synchronisation gedreht werden kann, ergibt sich für die erste Oberschwingung eine maximale Phasendrehung von annähernd Δϕ₁=±180° bzw. allgemein für die n-te Oberschwingung eine maximale Phasendrehung von annähernd Δϕ n =±(n+1) 90°.Since the phase of the fundamental oscillation can be rotated by a maximum of approximately Δϕ = ± 90 ° within the catch limit of the synchronization according to the Kurokawa article, there is a maximum phase rotation of approximately Δ₁ ₁ = ± 180 ° or generally for the first harmonic the nth harmonic has a maximum phase rotation of approximately Δϕ n = ± (n +1) 90 °.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung werden zwei Oberschwingungsoszillatoren des gleichen Typs parallel von einem Grundschwingungs-"Master"-Oszillator injektionssynchronisiert. Dabei ist der eine Oberschwingungsoszillator wieder zusätzlich varaktorabstimmbar und liefert das phasenmodulierte Ausgangssignal, während der zweite Oberschwingungsoszillator nicht varak­ torabstimmbar ist und das Referenzsignal liefert.In another embodiment of the invention Solution are two harmonic oscillators of the same type in parallel from a fundamental "master" oscillator injection synchronized. The one is Harmonic oscillator can also be variably tuned and delivers the phase modulated output signal, while the second harmonic oscillator is not varak is gate tunable and provides the reference signal.

Die Vorteile der Erfindung bestehen vor allem darin:The main advantages of the invention are:

  • - daß die Phase des Mikrowellen- bzw. Millimeterwellensignals stufenlos (oder, falls gewünscht, auch in Stufen) zwischen annähernd +180° und -180° einstellbar ist (bei Oberschwingungen höherer Ordnung sind sogar noch größere Phasendrehbereiche möglich),- That the phase of the microwave or millimeter wave signal stepless (or, if desired, also in Steps) can be set between approximately + 180 ° and -180 ° (higher harmonics are even larger phase rotation ranges possible),
  • - daß der Varaktor nahezu verlustfrei abgestimmt werden kann und daher sehr schnell schaltbar ist,- That the varactor can be tuned with almost no loss can and can therefore be switched very quickly,
  • - daß Referenz- und Ausgangssignal i. a. mit Leistungsgewinn bereitgestellt werden und- That reference and output signal i. a. with performance gain are provided and
  • - daß gängige Modulationsarten wie 4-PSK- bzw. 8-PSK-Modulation auf einfache Weise durchgeführt werden können.- That common types of modulation such as 4-PSK or 8-PSK modulation be carried out in a simple manner can.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the figures explained. Show it:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung mit zwei Oberschwingungsoszillatoren des gleichen Typs Fig. 1 shows the block diagram of a preferred embodiment of the solution according to the invention with two harmonic oscillators of the same type

Fig. 2 die Seitenansicht eines "Master"-Oberschwin­ gungsoszillators mit einer Gunn-Diode Fig. 2 shows the side view of a "master" Overshow supply oscillator with a Gunn diode

Fig. 3 die Seitenansicht eines "Slave"-Oberschwingungs­ oszillators mit einer Gunn-Diode und Varaktor- Diodenvorsatz Fig. 3 is a side view of a "slave" overshoot oscillator with a Gunn diode and varactor diode attachment

Fig. 4 eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Phasenschiebers mit zwei Zirkulatoren in perspektivischer Darstellung Fig. 4 shows an advantageous embodiment of the phase shifter according to the invention with two circulators in a perspective view

Fig. 5 das Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung mit zwei "Slave"-Oberschwingungsoszillatoren und einen "Master"-Grundschwingungsoszillator. Fig. 5 is a block diagram of a further embodiment of the solution according to the invention with two "slave" -Oberschwingungsoszillatoren and a "master" -Grundschwingungsoszillator.

Der erfindungsgemäße Phasenschieber in Fig. 1 besteht aus einem "Master"-Oberschwingungsoszillator (1) mit den Frequenzen fm und 2 fm, einem "Slave"-Oberschwingungsoszillator (2) mit den Frequenzen fs und 2 fs, einem dem Grund­ schwingungsausgang des "Master"-Oszillaten vorgeschalteten Varaktor (3), einem U-Band-Hohlleiterzug (5) zwischen dem Varaktor (3) und dem Grundschwingungsausgang des "Master"-Oszillators (1) mit einer Richtungsleitung (4), und je einen W-Band-Hohlleiterzug (6) an dem Referenzsignalausgang des "Master"-Oszillators (1) bzw. dem Ausgang des "Slave"- Oszillators (2).The phase shifter according to the invention in Fig. 1 consists of a "master" harmonic oscillator ( 1 ) with the frequencies fm and 2 fm , a "slave" harmonic oscillator ( 2 ) with the frequencies fs and 2 fs , a basic vibration output of the "master "-Oscillators upstream varactor ( 3 ), a U-band waveguide train ( 5 ) between the varactor ( 3 ) and the fundamental oscillation output of the" master "oscillator ( 1 ) with a direction line ( 4 ), and one W-band Waveguide cable ( 6 ) at the reference signal output of the "master" oscillator ( 1 ) or the output of the "slave" oscillator ( 2 ).

Der "Master"-Oszillator (1) erzeugt eine Grundschwingung der Frequenz fm, die mit der Leistung Pm ausgekoppelt und über den Hohlleiterzug (5) dem "Slave"-Oszillator (2) zugeführt wird und diesen synchronisiert. Gleichzeitig erzeugt der "Master"-Oszillator 1 als Referenzsignal die erste Oberschwingung der Frequenz 2 fm, die mit der Leistung Pref am Oberschwingungsausgang des "Master"-Oszillators (1) ausgekoppelt wird.The "master" oscillator ( 1 ) generates a fundamental oscillation of the frequency fm , which is coupled out with the power Pm and fed to the "slave" oscillator ( 2 ) via the waveguide train ( 5 ) and synchronizes it. At the same time, the "master" oscillator 1 generates the first harmonic of frequency 2 fm as a reference signal, which is coupled out with the power Pref at the harmonic output of the "master" oscillator ( 1 ).

Der "Slave"-Oszillator (2) erzeugt eine Grundschwingung mit der Frequenz fs, die am Grundschwingungsausgang mit der Leistung Ps ausgekoppelt wird, und die erste Oberschwingung der Frequenzen 2 fs, die mit der Leistung Psig am Oberschwingungsausgang des "Slave"-Oszillators (2) ausgekoppelt wird.The "slave" oscillator ( 2 ) generates a fundamental oscillation with the frequency fs , which is coupled out at the fundamental oscillation output with the power Ps , and the first harmonic of the frequencies 2 fs , which is coupled with the power Psig at the harmonic output of the "slave" oscillator ( 2 ) is decoupled.

Die Frequenz des "Slave"-Oszillators wird zusätzlich mit der Varaktor-Diode (3) moduliert, in der eine Spannung V v + Δ V v an den Steuereingang der Varaktor-Diode (3) angelegt wird, die eine Phasenverschiebung der Grundschwingung von Δϕ und der ersten Oberschwingung von 2 Δϕ zu Folge hat.The frequency of the "slave" oscillator is additionally modulated with the varactor diode ( 3 ), in which a voltage V v + Δ V v is applied to the control input of the varactor diode ( 3 ), which causes a phase shift of the fundamental oscillation of Δϕ and results in the first harmonic of 2 Δϕ .

Fig. 2 und Fig. 3 zeigen vorteilhafte Ausführungsformen des "Master"-Oszillators (Fig. 2) bzw. des "Slave"-Oszillators (Fig. 3) von der Seite. Die beiden Oszillatoren sind identisch im Aufbau. Die folgenden zwei Absätze beziehen sich daher auf beide Oszillatoren. Fig. 2 and Fig. 3 show advantageous embodiments of the "master" oscillator ( Fig. 2) and the "slave" oscillator ( Fig. 3) from the side. The structure of the two oscillators is identical. The following two paragraphs therefore refer to both oscillators.

Der Hohlleiter des Halters (17, 27) der Gunn-Diode (10, 20) ist für die Grundschwingung und die erste Oberschwingung durchlässig. Der W-Band-Hohlleiter (13, 23) reflektiert die Grundschwingungen und wirkt als Kurzschluß, um die Frequenzen fm und 2 fm abzustimmen. Der U-Band-Hohlleiter (11, 21) auf der gegenüberliegenden Seite ist für die Grundschwingung und die erste Oberschwingung durchlässig. Um die Ausgangsleistung der Oberschwingungen zu optimieren, ist gemäß einem weiteren Artikel von H. Barth ("A High Q cavity stabilized Gunn-Oscillator at 94 GHz") in "IEEE MTT-S Digest (1986)" in einem bestimmten Abstand von der Diode eine Resonanzblende (16, 26) angeordnet, die mit einem U-Band-Hohlleiterzwischenstück (15, 25) in ihrer Lage justiert ist. Die Resonanzblende reflektiert die Oberschwingung in starkem Maße, während die Grundschwingung quasi ohne Dämpfung durchgelassen wird.The waveguide of the holder ( 17, 27 ) of the Gunn diode ( 10, 20 ) is permeable to the fundamental and the first harmonic. The W-band waveguide ( 13, 23 ) reflects the fundamental vibrations and acts as a short circuit in order to tune the frequencies fm and 2 fm . The U-band waveguide ( 11, 21 ) on the opposite side is permeable to the fundamental and the first harmonic. To optimize the output power of the harmonics, according to another article by H. Barth ("A High Q cavity stabilized Gunn-Oscillator at 94 GHz") in "IEEE MTT-S Digest (1986)" at a certain distance from the diode a resonance diaphragm ( 16, 26 ) is arranged, which is adjusted in position with a U-band waveguide intermediate piece ( 15, 25 ). The resonance diaphragm reflects the harmonic to a great extent, while the fundamental is allowed to pass without damping.

Auf der anderen Seite der Resonanzblenden (16, 26) ist ein U-Band-Hohlleiterflansch (12, 35) angebracht, auf der gegenüberliegenden Seite des Oszillators (1, 2) ein W- Band-Hohlleiterflansch (14, 24). Die Steuerspannung wird über einen SMA-Anschluß (180, 280), der mittels eines Flansches (18, 28) und zweier Schrauben (181, 281) an den Gunn-Dioden-Halter (17, 27) befestigt ist, und einen Filter (19, 29) zur Gunn-Diode (10, 20) geführt.A U-band waveguide flange ( 12, 35 ) is attached to the other side of the resonance diaphragms ( 16, 26 ), and a W-band waveguide flange ( 14, 24 ) on the opposite side of the oscillator ( 1, 2 ). The control voltage is connected to the Gunn diode holder ( 17, 27 ) via a SMA connector ( 180, 280 ), which is attached to the Gunn diode holder ( 17, 27 ) by means of a flange ( 18, 28 ) and two screws ( 181, 281 ), and a filter ( 19, 29 ) to the Gunn diode ( 10, 20 ).

In Fig. 3 ist zusätzlich noch der vorgeschaltete Varaktorteil (3) von der Seite gezeigt. Mit (30) ist die in der Halterung (37) befindliche Varaktor-Diode, mit (31) ist der U-Band-Hohlleiter im U-Band-Flansch (32), mit (33) ist ein weiterer U-Band-Hohlleiter in einem U-Band-Hohlleiter­ zwischenstück (35) und mit (38) ein SMA-Flansch mit SMA-Anschluß (380) und Befestigungsschrauben (381) be­ zeichnet.In Fig. 3 the upstream varactor part ( 3 ) is also shown from the side. With ( 30 ) is the varactor diode in the holder ( 37 ), with ( 31 ) is the U-band waveguide in the U-band flange ( 32 ), with ( 33 ) is another U-band waveguide in a U-band waveguide intermediate piece ( 35 ) and ( 38 ) an SMA flange with SMA connection ( 380 ) and fastening screws ( 381 ) be.

Fig. 4 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Phasenschiebers, die sich durch ihre Kompaktheit auszeichnet. Fig. 4 shows an advantageous embodiment of the inventive phase shifter, which is characterized by its compactness.

Der "Master"-Oszillator (1) ist hier mit nach oben weisendem Versorgungsanschluß (18) direkt über dem "Slave"-Oszillator (2) mit vorgeschaltetem Varaktorteil (3) angebracht; deren Versorgungsanschlüsse (28, 38) weisen dabei nach unten. Die Oberschwingungsausgänge (13, 23) der beiden Oszillatoren (2, 3) weisen nach rechts, die Grundschwingungsausgänge nach links. Letztere sind über zwei übereinander angeordnete Zirkulatoren (40, 41) mit­ einander verbunden.The "master" oscillator ( 1 ) is attached here with the supply connection ( 18 ) pointing upwards directly above the "slave" oscillator ( 2 ) with an upstream varactor part ( 3 ); the supply connections ( 28, 38 ) point downwards. The harmonic outputs ( 13, 23 ) of the two oscillators ( 2, 3 ) point to the right, the fundamental oscillation outputs to the left. The latter are connected to one another via two circulators ( 40, 41 ) arranged one above the other.

Fig. 5 schließlich zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung. Hier ist der "Master"-Oszillator (1) ein einfacher Grundschwingungsoszillator, der zwei Oberschwingungsoszillatoren (2 a, 2 b) injektionssynchron­ isiert, wobei der eine Oszillator (2 a) zusätzlich var­ aktorabstimmbar ist und das phasenmodulierte Ausgangssignal liefert, während der zweite Oszillator (2 b) das Referenzsignal 2 fr erzeugt., FIG. 5 shows another embodiment of the inventive solution. Here, the "master" oscillator ( 1 ) is a simple fundamental oscillator, which isolates two harmonic oscillators ( 2 a, 2 b) in injection-synchronous fashion, one oscillator ( 2 a) being additionally var-tunable and providing the phase-modulated output signal, while the second oscillator ( 2 b) generates the reference signal 2 fr .

Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung auf viel­ fältige Art und Weise mit fachmännischem Wissen und Können weitergebildet und abgewandelt werden kann sowie an spezielle Anwendungen angepaßt werden kann, ohne daß dies hier näher erläutert werden müßte.It is understood that the present invention is based on many complex manner with professional knowledge and skills can be trained and modified as well  special applications can be adapted without this should be explained in more detail here.

So ist es z. B. ratsam, den Phasenschieber mit Hilfe einer Heizung auf konstante Temperatur zu halten, um die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit gewährleisten zu können. Weiterhin ist es möglich, den Phasenschieber nicht nur bei einer festen Frequenz zu betreiben, sondern vielmehr auch die Frequenz des "Master"-Oszillators varaktorabstimmbar, d. h. modulierbar zu machen, um den spektralen Arbeitsbereich des Phasenschiebers zu erweitern. Schließlich ist es denkbar, die Übertragung des Synchronisiersignals streckenweise im freien Raum durchzuführen.So it is z. B. advisable to use a phase shifter Keep the heating at a constant temperature to the Ensure accuracy and reproducibility can. It is also possible not to use the phase shifter to operate only at a fixed frequency, but rather the frequency of the "master" oscillator can also be variably tuned, d. H. to make it modulable to the spectral To expand the work area of the phase shifter. In the end it is conceivable to transmit the synchronization signal to perform in sections in free space.

In einem Versuchsaufbau mit Millimeterwellenbauteilen wurden folgende Kenndaten erzielt:In a test setup with millimeter wave components the following characteristics were achieved:

Claims (16)

1. Aktiver Phasenschieber für den Mikrowellen- und vorzugsweise den Millimeterwellenbereich, mit einem ersten Oszillator, welcher ein Synchronisiersignal erzeugt, mit welchem ein zweiter Oszillator injektionssynchronisiert ist, welcher in seiner Frequenz modulierbar ist und ein relativ zu einem Referenzsignal phasenmoduliertes Ausgangssignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der zweite Oszillator ein Oberschwingungsoszillator (2) mit einer Grundschwingung (fs) und mindestens einer Oberschwingung (2 fs, . . .) ist,
  • - daß das Synchronisiersignal (fm) des ersten Oszillators (1) die Grundschwingung (fs) des zweiten Oszillators (2) synchronisiert und
  • - daß das Ausgangssignal eine der mindestens einen Oberschwingung (2 fs, . . .) des zweiten Oszillators (2) ist.
1. Active phase shifter for the microwave and preferably the millimeter wave range, with a first oscillator which generates a synchronization signal with which a second oscillator is injection-synchronized, which can be modulated in frequency and generates an output signal which is phase-modulated relative to a reference signal, characterized in that
  • - That the second oscillator is a harmonic oscillator ( 2 ) with a fundamental (fs) and at least one harmonic (2 fs , ... ),
  • - That the synchronization signal (fm) of the first oscillator ( 1 ) synchronizes the fundamental (fs) of the second oscillator ( 2 ) and
  • - That the output signal is one of the at least one harmonic (2 fs , ... ) of the second oscillator ( 2 ).
2. Aktiver Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberschwingungsoszillator (2) einen ersten Ausgang (21) für die Grundschwingung (fs) und einen zweiten Ausgang (23) für das Ausgangssignal (2 fs, . . .) hat.2. Active phase shifter according to claim 1, characterized in that the harmonic oscillator ( 2 ) has a first output ( 21 ) for the fundamental wave (fs) and a second output ( 23 ) for the output signal (2 fs , ... ). 3. Aktiver Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzmodulation des zweiten Oszillators (2) mittels einer Varaktordiode (3) erfolgt.3. Active phase shifter according to one of claims 1 to 2, characterized in that the frequency modulation of the second oscillator ( 2 ) by means of a varactor diode ( 3 ). 4. Aktiver Phasenschieber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Varaktordiode (3) über einen ersten Hohlleiterzug (32; 5) an einen ersten Ausgang (11) des ersten Oszillators (1) und über einen kurzen, zweiteiligen zweiten Hohlleiterzug (25, 35) an einen ersten Ausgang (21) des zweiten Oszillators (2) angeschlossen ist.4. Active phase shifter according to claim 3, characterized in that the varactor diode ( 3 ) via a first waveguide train ( 32; 5 ) to a first output ( 11 ) of the first oscillator ( 1 ) and via a short, two-part second waveguide train ( 25, 35 ) is connected to a first output ( 21 ) of the second oscillator ( 2 ). 5. Aktiver Phasenschieber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Teilen (25, 35) des zweiten Hohlleiterzuges eine die Oberschwingungen des zweiten Oszillators (2) reflektierende Resonanzblende (26) angebracht ist.5. Active phase shifter according to claim 4, characterized in that between the two parts ( 25, 35 ) of the second waveguide train one of the harmonics of the second oscillator ( 2 ) reflecting resonance diaphragm ( 26 ) is attached. 6. Aktiver Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Oszillator (1) Oberschwingungen (2 fm, . . .) erzeugt und daß das Referenzsignal der n-ten Oberschwingung des ersten Oszillators (1) entspricht. 6. Active phase shifter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first oscillator ( 1 ) generates harmonics (2 fm , ... ) And that the reference signal corresponds to the nth harmonic of the first oscillator ( 1 ). 7. Aktiver Phasenschieber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem zweiten Oszillator (2, 2 a) baugleicher Oszillator (2 b) das Referenzsignal erzeugt, welcher mit seinem Grundschwingungsausgang (21 b) über einen Abzweig (5 b) des ersten Hohlleiterzuges (5) mit dem ersten Ausgang (11) des ersten Oszillators (1) verbunden ist und mit dem Synchronisiersignal des ersten Oszillators (1) injektionssynchronisiert ist.7. Active phase shifter according to claim 6, characterized in that with the second oscillator ( 2, 2 a) identical oscillator ( 2 b) generates the reference signal, which with its fundamental oscillation output ( 21 b) via a branch ( 5 b) of the first Waveguide train ( 5 ) is connected to the first output ( 11 ) of the first oscillator ( 1 ) and is injection-synchronized with the synchronization signal of the first oscillator ( 1 ). 8. Aktiver Phasenschieber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Oszillator (1) baugleich ist mit dem zweiten Oszillator (2) und daß das Referenzsignal der von ihm erzeugten n-ten Oberschwingung entspricht.8. Active phase shifter according to claim 6, characterized in that the first oscillator ( 1 ) is structurally identical to the second oscillator ( 2 ) and that the reference signal corresponds to the nth harmonic generated by it. 9. Aktiver Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Zweigen (5; 5 a; 5 b) des ersten Hohlleiterzuges (5) jeweils mindestens eine Richtungsleitung (Isolator) (4; 40, 41) und/oder Zirkulator angebracht ist.9. Active phase shifter according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the individual branches ( 5; 5 a; 5 b) of the first waveguide train ( 5 ) each have at least one directional line (insulator) ( 4; 40, 41 ) and / or circulator is attached. 10. Aktiver Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatoren (1, 2; 2 a; 2 b) Gunn-Oszillatoren sind.10. Active phase shifter according to one of claims 1 to 9, characterized in that the oscillators ( 1, 2; 2 a; 2 b) are Gunn oscillators. 11. Aktiver Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das phasenmodulierte Ausgangssignal des zweiten Oszillators (2) bzw. das Referenzsignal der 1. Oberschwingung (2 fs, 2 fr; 2 fm) des zuge­ hörigen Oszillators (2; 2 a, 2 b; 1) entspricht. 11. Active phase shifter according to one of claims 1 to 10, characterized in that the phase-modulated output signal of the second oscillator ( 2 ) or the reference signal of the 1st harmonic (2 fs, 2 fr; 2 fm) of the associated oscillator ( 2; 2 a , 2 b; 1 ) corresponds. 12. Aktiver Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Hohlleiterzug (5; 5 a, 5 b; 25, 35) aus Hohlleitern des U-Bandes besteht und daß die an die Oberschwingungsausgänge (13, 23; 23 a, 23 b) angeschlossenen Hohlleiter (6) Hohl­ leiter des W-Bandes sind.12. Active phase shifter according to one of claims 1 to 11, characterized in that the first and second waveguide train ( 5; 5 a , 5 b ; 25, 35 ) consists of waveguides of the U-band and that the to the harmonic outputs ( 13, 23; 23 a , 23 b) connected waveguide ( 6 ) waveguide of the W-band. 13. Aktiver Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er temperaturstabilisiert ausgeführt ist.13. Active phase shifter according to one of claims 1 to 12, characterized in that it stabilizes temperature is executed. 14. Aktiver Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Oszillator (1) mittels einer weiteren Varaktordiode in seiner Frequenz (fm) abstimmbar ist.14. Active phase shifter according to one of claims 1 to 13, characterized in that the first oscillator ( 1 ) can be tuned in frequency (fm) by means of a further varactor diode. 15. Aktiver Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch seine Anwendung als analog arbeitender Phasenmodulator für einen Netzwerkanalysator.15. Active phase shifter according to one of claims 1 to 14, characterized by its application as analog working phase modulator for a network analyzer. 16. Aktiver Phasenschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch seine Anwendung für 4-PSK- bzw. 8- PSK-Modulation.16. Active phase shifter according to one of claims 1 to 14, characterized by its application for 4-PSK or 8- PSK modulation.
DE3813865A 1987-06-09 1988-04-23 Active 360 DEG phase shifter with continuously adjustable phase Expired - Fee Related DE3813865C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3813865A DE3813865C2 (en) 1987-06-09 1988-04-23 Active 360 DEG phase shifter with continuously adjustable phase

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3719161 1987-06-09
DE3813865A DE3813865C2 (en) 1987-06-09 1988-04-23 Active 360 DEG phase shifter with continuously adjustable phase

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3813865A1 true DE3813865A1 (en) 1988-12-29
DE3813865C2 DE3813865C2 (en) 1997-04-10

Family

ID=6329297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3813865A Expired - Fee Related DE3813865C2 (en) 1987-06-09 1988-04-23 Active 360 DEG phase shifter with continuously adjustable phase

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3813865C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5465418A (en) * 1993-04-29 1995-11-07 Drexel University Self-oscillating mixer circuits and methods therefor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3967217A (en) * 1975-01-31 1976-06-29 Arthur D. Little, Inc. Modulator for digital microwave transmitter
DE3144271A1 (en) * 1981-11-07 1983-05-19 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Coherent transceiver unit for the millimetre wavelength range, in particular a radar device
DE3511762A1 (en) * 1984-05-22 1985-11-28 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Active microwave phase shifter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3967217A (en) * 1975-01-31 1976-06-29 Arthur D. Little, Inc. Modulator for digital microwave transmitter
DE3144271A1 (en) * 1981-11-07 1983-05-19 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Coherent transceiver unit for the millimetre wavelength range, in particular a radar device
DE3511762A1 (en) * 1984-05-22 1985-11-28 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Active microwave phase shifter

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BARTH, Helmut: Fundamental Wave Injection Locked 2nd Harmonic Gunn Oscillators at 94 GHz. In: IEEE MTT-S Digest, 1984, S.391-393 *
KUROKAWA, Kaneyuki: Injection Locking of Microwave Solid-State Oscillators. In: Proc. of the IEEE, 1973, Vol.61, S.1386-1410, BARTH, H.: A High Q Cavity Stabilized Gunn Oscillator 94GHz. In: IEEE MTT-S Digest, 1986, S.179-182 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5465418A (en) * 1993-04-29 1995-11-07 Drexel University Self-oscillating mixer circuits and methods therefor

Also Published As

Publication number Publication date
DE3813865C2 (en) 1997-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE68911277T2 (en) Signal generator with a combined, phase and frequency locked loop.
DE60006475T2 (en) Oscillator circuits with coaxial resonators
DE3336392A1 (en) DEVICE WITH REDUCED RF RADIATION
DE3627608A1 (en) MEASURING DEVICE FOR MICROWAVE NOISE
DE69004399T2 (en) Vector analyzer for millimeter and / or submillimeter network.
DE68911276T2 (en) Signal generator with a combined, phase and frequency locked loop.
DE69124424T2 (en) Tunable oscillator with reduced noise
DE69520459T2 (en) Injection-synchronized oscillator
DE2356445A1 (en) MICROWAVE WIDEBAND OSCILLATOR
DE3943493A1 (en) RADAR SYSTEM
DE3813865C2 (en) Active 360 DEG phase shifter with continuously adjustable phase
DE2828928A1 (en) DEVICE FOR COMBINING HIGH FREQUENCY ENERGY
DE2437284A1 (en) MICROWAVE NORMAL FREQUENCY GENERATOR WITH FREQUENCY SYNTHESIS
DE69114873T2 (en) Circuit for frequency linearization of a microwave VCO in a ridge waveguide.
DE3813858C2 (en) Arrangement of injection-synchronized oscillators for an antenna array
DE60016320T2 (en) Ultra-high frequency oscillator with dielectric resonator
DE2828821A1 (en) HIGH FREQUENCY TRANSMITTER
EP0330983A2 (en) Voltage-controlled oscillator with a line resonator
DE2812410C2 (en) Microwave oscillator
DE3114598C2 (en) Arrangement for generating, amplifying or synchronizing high-frequency power, especially in the millimeter wave range
DE2943928A1 (en) GUNN DIODE-SEMICONDUCTOR OSCILLATOR
EP0117257A1 (en) A stabilised microwave oscillator
DE873408C (en) Stabilization circuit for a modulated high frequency oscillator
DE1303712C2 (en) ARRANGEMENT FOR FREQUENCY MODULATION OF A HIGH FREQUENCY OSCILLATOR
DE2328601C3 (en) Frequency modulation circuit

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: TELEFUNKEN SYSTEMTECHNIK GMBH, 7900 ULM, DE

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DEUTSCHE AEROSPACE AG, 8000 MUENCHEN, DE

8110 Request for examination paragraph 44
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLER-BENZ AEROSPACE AKTIENGESELLSCHAFT, 80804 M

8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8125 Change of the main classification

Ipc: H03L 7/24

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AEROSPACE AKTIENGESELLSCHAFT, 8099

8339 Ceased/non-payment of the annual fee