JP2001016042A - Local oscillator-mixer circuit - Google Patents

Local oscillator-mixer circuit

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JP2001016042A
JP2001016042A JP11182846A JP18284699A JP2001016042A JP 2001016042 A JP2001016042 A JP 2001016042A JP 11182846 A JP11182846 A JP 11182846A JP 18284699 A JP18284699 A JP 18284699A JP 2001016042 A JP2001016042 A JP 2001016042A
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JP
Japan
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signal
microstrip line
oscillator
local oscillator
local
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JP11182846A
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Japanese (ja)
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Toshihiko Sasahara
俊彦 笹原
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New Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
New Japan Radio Co Ltd
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Publication date
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small and inexpensive local oscillator-mixer circuit by inputting an RF reception signal from an input terminal during the phase synchronous state between the signal of a main oscillator and the signal of a local oscillator. SOLUTION: When a main oscillator 1 is operated as a pulse radar, a radio frequency(RF) signal is inputted to the port A of a first microstrip line 14 in terms of pulse, and a phase synchronous state with a local oscillation signal is kept for definite time by the capacity of a resonator 17. When the RF reception signal reflected from a target is inputted from the port A through an antenna 4, a circulator 3, an RF amplifier 22 and a coupler 21 at time until the phase synchronous state of the local oscillation signal is removed after the termination of the pulse oscillation of the main oscillator 1, an amplifier 16 operates as a mixer mixing the RF reception signal and the local oscillation signal by nonlinear characteristics. Thus, an intermediate frequency signal as a Doppler signal is outputted from the port B of a second microstrip line 15.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ドップラー・レー
ダ装置において、メイン周波数を中間周波数に変換する
為に使用される局部発振器兼ミキサ回路に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a local oscillator / mixer circuit used for converting a main frequency into an intermediate frequency in a Doppler radar device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のドップラー・レーダ装置では、通
常、図3に示す様な「ダブル・コンバーション方式」を
使用している。
2. Description of the Related Art A conventional Doppler radar apparatus generally uses a "double conversion system" as shown in FIG.

【0003】図3において、発振源である主発振器1
(マグネトロンやTWTなど)から発振されたRF(Ra
dio Frequency)信号は、結合器2(カプラ)で分岐さ
れ、サーキュレータ3を介してアンテナ4から空間に放
出される。信号は物標に当たり反射され、再び、アンテ
ナ4で捕らえられる。一方、主発振器1から発振され結
合器2で分岐されたRF信号の一部は、ミキサ5を通し
て、第1段局部発振器6での1st LOCAL 周波数
と合成されて中間周波数信号に変換される。変換後、I
F(Intermediate Frequency )アンプ7を通った中間
周波数信号を利用して、第2段局部発振器8で2nd
Local 周波数が構成される。
In FIG. 3, a main oscillator 1 as an oscillation source is shown.
RF (Ra) oscillated from a magnetron or TWT
The dio frequency signal is split by the coupler 2 (coupler), and emitted from the antenna 4 to the space via the circulator 3. The signal hits the target, is reflected, and is captured again by the antenna 4. On the other hand, a part of the RF signal oscillated from the main oscillator 1 and branched by the coupler 2 is combined with the 1st LOCAL frequency in the first-stage local oscillator 6 through the mixer 5 and converted into an intermediate frequency signal. After conversion, I
Using the intermediate frequency signal passed through an F (Intermediate Frequency) amplifier 7, the second-stage local oscillator 8 performs 2nd
Local frequency is configured.

【0004】また、物標で反射しアンテナ4で捕らえら
れたRF受信信号は、サーキュレータ3、RFアンプ9
を通り、ミキサ10で1st Local 周波数と混
合し中間周波数に落とされる。更に、IFアンプ11を
通して、ミキサ12で2ndLocal周波数と混合し
ドップラー信号としての中間周波数信号を得ることが出
来る。上記回路において、ドップラー信号を得る為に
は、これらに使用される局部発振器は、すべて位相を同
期させておく必要がある。
An RF reception signal reflected by a target and captured by an antenna 4 is transmitted to a circulator 3 and an RF amplifier 9.
, Is mixed with the 1st Local frequency by the mixer 10 and dropped to the intermediate frequency. Further, the signal is mixed with the second local frequency by the mixer 12 through the IF amplifier 11 to obtain an intermediate frequency signal as a Doppler signal. In the above circuit, in order to obtain a Doppler signal, all the local oscillators used for them need to be synchronized in phase.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記の様な回路構成で
は、回路が複雑であり、数10MHz帯の位相同期局部
発振器が必要となるが、この外形寸法はかなり大きくな
る問題があった。本発明は、上記問題点を解決し、ドッ
プラー・レーダ装置で使用される小型、低価格の局部発
振器兼ミキサ回路を提供することを目的とする。
In the above-described circuit configuration, the circuit is complicated and a phase-locked local oscillator in the tens of MHz band is required. However, there is a problem that the external dimensions are considerably large. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a small-sized, low-cost local oscillator / mixer circuit used in a Doppler radar device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、一端を入力端とし他端を非線系素子であ
る発振素子と接続した第1のマイクロストリップライン
と、一端を出力端とし他端を該発振素子と接続した第2
のマイクロストリップラインと、該第1のマイクロスト
リップラインと該第2のマイクロストリップラインの間
隔が部分的に狭くなった線路間に近接配置し結合してな
るマイクロストリップラインで形成された共振器と、該
共振器に接続したバラクタダイオードとを具備した局部
発振器であって、外部より該入力端へ発振源である主発
振器の信号の一部を注入した後、該主発振器の信号と該
局部発振器の信号との位相同期状態中に該入力端からR
F受信信号を入力することにより該発振素子をミキサと
しても動作させ該出力端より中間周波数信号を取り出す
ようにしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a first microstrip line having one end connected to an input terminal and the other end connected to an oscillating element which is a non-linear element, and one end connected to an output terminal. And the other end connected to the oscillation element.
And a resonator formed by a microstrip line which is disposed close to and coupled between lines in which the distance between the first microstrip line and the second microstrip line is partially reduced. A local oscillator comprising a varactor diode connected to the resonator, wherein after partially injecting a signal of a main oscillator as an oscillation source from the outside into the input terminal, the signal of the main oscillator and the local oscillator During the phase synchronization with the signal of
By inputting the F reception signal, the oscillating element also operates as a mixer to extract an intermediate frequency signal from the output terminal.

【0007】[0007]

【作用】この様に構成する事により、局部発振器より直
接、中間周波数信号であるドップラー信号を得る事が出
来るので、レーダ自体の小型化、簡素化を図る事が出来
る。
With this configuration, a Doppler signal, which is an intermediate frequency signal, can be obtained directly from the local oscillator, so that the radar itself can be reduced in size and simplified.

【0008】[0008]

【実施例】図1は本発明の実施例で、一点鎖線内部の1
3は、局部発振器(局部発振器兼ミキサ回路)である。
14は、第1のマイクロストリップラインであり、一端
(ポートA)が主発振器1(マグネトロン)のRF信号
及びRF受信信号の入力端となっている。15は、第2
のマイクロストリップラインであり、一端(ポートB)
が中間周波数信号の出力端となっている。16は、発振
素子として動作する非線形素子であるFETやMMIC
等によるアンプであり、本実施例(FET)の場合、第
1のマイクロストリップライン14がアンプ16のゲー
トに接続し、第2のマイクロストリップライン15がア
ンプ16のドレインに接続し、ソースは接地されてい
る。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
Reference numeral 3 denotes a local oscillator (local oscillator / mixer circuit).
Reference numeral 14 denotes a first microstrip line, and one end (port A) serves as an input terminal for the RF signal and the RF reception signal of the main oscillator 1 (magnetron). 15 is the second
Microstrip line, one end (port B)
Are the output terminals of the intermediate frequency signal. Reference numeral 16 denotes a non-linear element that operates as an oscillation element, such as an FET or an MMIC.
In the case of the present embodiment (FET), the first microstrip line 14 is connected to the gate of the amplifier 16, the second microstrip line 15 is connected to the drain of the amplifier 16, and the source is grounded. Have been.

【0009】17は、マイクロストリップラインで形成
された共振器であり、一端を接地あるいは所定のバイア
ス電圧に調整した周波数制御用のバラクタダイオード1
8と接続している。19は、第1のマイクロストリップ
ライン14と第2のマイクロストリップライン15と共
振器17で構成された結合器を示す。
Reference numeral 17 denotes a resonator formed of a microstrip line, and a varactor diode 1 for frequency control whose one end is grounded or adjusted to a predetermined bias voltage.
8 is connected. Reference numeral 19 denotes a coupler composed of the first microstrip line 14, the second microstrip line 15, and the resonator 17.

【0010】局部発振器13は、次式の条件を満足する
事により発振する。Gaは、アンプ16の利得、φa
は、アンプ16の位相、Lossは、結合器19の損
失、φbは、ライン長を含んだ結合器19の位相変化と
すると、 Ga>Loss φa+φb=2π×N(rad) (N=0、1、
2 … ) 上記条件を満たした時に、共振器17により決められた
周波数fLOで、この局部発振器13は、発振する事にな
る。
The local oscillator 13 oscillates when the following condition is satisfied. Ga is the gain of the amplifier 16, φa
Is the phase of the amplifier 16, Loss is the loss of the coupler 19, and φb is the phase change of the coupler 19 including the line length. Ga> Loss φa + φb = 2π × N (rad) (N = 0, 1 ,
2 ...) When the above condition is satisfied, the local oscillator 13 oscillates at the frequency fLO determined by the resonator 17.

【0011】また、この時、この局部発振器13の回路
のQを第1のマイクロストリップライン14、第2のマ
イクロストリップライン15と共振器17の距離を調整
すること等により30以上50以下に設定しておき、第
1のマイクロストリップライン14のポートAに、主発
振器1のRF信号の一部を結合器20、結合器21を経
由し入力すると、局部発振周波数fLOは、主発振器1の
発振周波数fmagに引き寄せられて、位相同期が行われ
る。即ち、fLO=fmag、fLOの位相=fmagの位相とな
る。
At this time, the Q of the circuit of the local oscillator 13 is set to 30 or more and 50 or less by adjusting the distance between the first microstrip line 14, the second microstrip line 15 and the resonator 17. If a part of the RF signal of the main oscillator 1 is input to the port A of the first microstrip line 14 via the coupler 20 and the coupler 21, the local oscillation frequency fLO becomes equal to the oscillation of the main oscillator 1. Attracting to the frequency fmag, phase synchronization is performed. That is, fLO = fmag, and the phase of fLO = fmag.

【0012】図2は本実施例のタイムチャートであり、
aが主発振器1のRF信号(fmag)、bが主発振器1
のRF信号と位相同期した局部発振器13の局部発振信
号(fLO)、cは中間周波数信号である。主発振器1を
パルス・レーダとして動作させた場合、RF信号はパル
ス的に第1のマイクロストリップライン14のポートA
に入力されるが(図2a)、共振器17の容量により、
一定時間だけ局部発振信号と位相同期状態が保持される
(図2b)。
FIG. 2 is a time chart of the present embodiment.
a is the RF signal (fmag) of the main oscillator 1, b is the main oscillator 1
Is a local oscillation signal (fLO) of the local oscillator 13 phase-synchronized with the RF signal, and c is an intermediate frequency signal. When the main oscillator 1 is operated as a pulse radar, the RF signal is pulsed to the port A of the first microstrip line 14.
(FIG. 2a), but due to the capacitance of the resonator 17,
The local oscillation signal and the phase synchronization state are held for a fixed time (FIG. 2B).

【0013】よって、主発振器1のパルス発振が終了し
た後から、局部発振信号の位相同期状態が外れるまでの
時間に物標から反射されたRF受信信号を、アンテナ
4、サーキュレータ3、RFアンプ22、結合器21を
通して、ポートAから入力すると、アンプ16が非線形
特性によりRF受信信号と局部発振信号の混合を行うミ
キサとして動作するので、第2のマイクロストリップラ
イン15のポートBよりドップラー信号としての中間周
波数信号が出力される(図2c)。更に、この部分にL
ow Pass Filter23を付加する事によ
り、局部発振周波数fLoの漏れを無くして、中間周波
数信号のみを取り出すことが出来る。
Therefore, the RF reception signal reflected from the target during a period from the end of the pulse oscillation of the main oscillator 1 to the time when the phase synchronization state of the local oscillation signal is lost is transmitted to the antenna 4, the circulator 3, and the RF amplifier 22. When input from the port A through the coupler 21, the amplifier 16 operates as a mixer that mixes the RF reception signal and the local oscillation signal due to the non-linear characteristic, so that the Doppler signal is output from the port B of the second microstrip line 15. An intermediate frequency signal is output (FIG. 2c). In addition, L
By adding the ow pass filter 23, it is possible to remove only the intermediate frequency signal without leaking the local oscillation frequency fLo.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によると、小
型で簡単な回路構成で、シングル・ダイレクト・コンバ
ーションが可能となり、従来のダブル・コンバーション
方式に比べて局部発振器やミキサの寸法を小型にする事
が出来るので、小型、低価格のドップラー・レーダを提
供することが出来る利点がある。
As described above, according to the present invention, a single direct conversion is possible with a small and simple circuit configuration, and the size of the local oscillator and the mixer is smaller than that of the conventional double conversion method. Can be reduced in size, so that there is an advantage that a small-sized, low-cost Doppler radar can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例のタイム・チャートである。FIG. 2 is a time chart of the embodiment of the present invention.

【図3】従来例のドップラー・レーダの回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional Doppler radar.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.主発振器 2.結合器 3.サーキュレータ 4.アンテナ 5.ミキサ 6.第1段局部発振器 7.IFアンプ 8.第2段局部発振器 9.RFアンプ 10.ミキサ 11.IFアンプ 12.ミキサ 13.局部発振器(局部発振器兼ミキサ回路) 14.第1のマイクロストリップライン 15.第2のマイクロストリップライン 16.アンプ 17.共振器 18.バラクタダイオード 19.結合器 20.結合器 21.結合器 22.RFアンプ 23.Low Pass Filter 1. Main oscillator 2. Coupler 3. Circulator 4. Antenna 5. Mixer 6. 6. First-stage local oscillator IF amplifier8. 8. Second stage local oscillator RF amplifier 10. Mixer 11. IF amplifier 12. Mixer 13. 13. Local oscillator (local oscillator / mixer circuit) First microstrip line 15. Second microstrip line 16. Amplifier 17. Resonator 18. Varactor diode 19. Coupler 20. Combiner 21. Coupler 22. RF amplifier 23. Low Pass Filter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一端を入力端とし他端を非線系素子であ
る発振素子と接続した第1のマイクロストリップライン
と、一端を出力端とし他端を該発振素子と接続した第2
のマイクロストリップラインと、該第1のマイクロスト
リップラインと該第2のマイクロストリップラインの間
隔が部分的に狭くなった線路間に近接配置し結合してな
るマイクロストリップラインで形成された共振器と、該
共振器に接続したバラクタダイオードとを具備した局部
発振器であって、外部より該入力端へ発振源である主発
振器の信号の一部を注入した後、該主発振器の信号と該
局部発振器の信号との位相同期状態中に該入力端からR
F受信信号を入力することにより該発振素子をミキサと
しても動作させ該出力端より中間周波数信号を取り出す
ことを特徴とする局部発振器兼ミキサ回路。
A first microstrip line having one end as an input end and the other end connected to an oscillation element which is a non-linear element, and a second microstrip line having one end as an output end and the other end connected to the oscillation element.
And a resonator formed by a microstrip line which is disposed close to and coupled between lines in which the distance between the first microstrip line and the second microstrip line is partially reduced. A local oscillator comprising a varactor diode connected to the resonator, wherein after partially injecting a signal of a main oscillator as an oscillation source from the outside into the input terminal, the signal of the main oscillator and the local oscillator During the phase synchronization with the signal of
A local oscillator / mixer circuit, wherein the oscillation element operates as a mixer by inputting an F reception signal to extract an intermediate frequency signal from the output terminal.
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