JP4824639B2

JP4824639B2 - 無限移相器

Info

Publication number: JP4824639B2
Application number: JP2007170528A
Authority: JP
Inventors: 尚典宇田; 康之三宅; 哲也片山
Original assignee: Denso Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Denso Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2027-06-28
Also published as: JP2009010726A

Description

本発明は、任意の移相量の信号を得ることができる無限移相器に関するものである。

無限移相器は、入力信号を任意の量移相して出力することができる移相器で、フェーズドアレイレーダなどに用いられている（特許文献１、非特許文献１）。

図７は、従来の無限移相器の構成を示したブロック図である。バランスドミキサ１、２、９０度移相器３、合成器４により構成され、バランスドミキサ１、２は合成器４に接続している。入力信号をｃｏｓωｔ、第１制御信号をｃｏｓθ、第２制御信号をｓｉｎθとすると、バランスドミキサ１では、入力信号が第１制御信号により変調され、（１／２）×（ｃｏｓ（ωｔ＋θ）＋ｃｏｓ（ωｔ−θ））が出力される。一方、バランスドミキサ２では、９０度移相器３によって入力信号を９０度移相した信号ｓｉｎωｔが第２制御信号により変調され、（１／２）×（−ｃｏｓ（ωｔ＋θ）＋ｃｏｓ（ωｔ−θ））が出力される。バランスドミキサ１、２から出力される信号は合成器４により同相合成され、ｃｏｓ（ωｔ−θ）が出力される。このように、無限移相器からは入力信号の位相を任意の移相量θ移相した信号が出力される。
特開２００３−２４３９５９ A. Natarajan, A. Komijani, X. Guan, A. Babakhani, Y. Wang, A. Hajimiri, "A 77GHz Phased-Array Transmitter with Local LO-Path Phase-Shifting in Silicon", IEEE ISSCC, pp.645-654, 2006

従来の無限移相器はバランスドミキサを用いているので、原理的には基本波の出力はない。しかし、実際にはリークやバランスずれなどにより基本波は出力される。無限移相器により移相された信号と基本波は同じ周波数であり、分離することができない。したがって、従来の無限移相器をフェーズドアレイレーダに用いた場合、移相されずに漏れ出た基本波により誤検出が生じる可能性がある。

そこで本発明の目的は、基本波が出力されない新規な構成の無限移相器を実現することである。

第１の発明は、第１サブハーモニックミキサと、第２サブハーモニックミキサと、第２サブハーモニックミキサの出力する第２信号の位相を９０度移相する９０度移相器と、第１サブハーモニックミキサの出力する第１信号と９０度移相器の出力する信号とを合成して出力する第１合成器と、を有し、第１サブハーモニックミキサは、ｃｏｓωt である第１入力信号を反転し、その反転した信号と、位相情報θの余弦関数ｃｏｓθである第１制御信号とを同相合成して出力する第２合成器と、第１入力信号と第１制御信号とを同相合成して出力する第３合成器と、第２合成器の出力する信号が入力される第１非線形素子と、第３合成器の出力する信号が入力される第２非線形素子と、第１非線形素子の出力する信号と第２非線形素子の出力する信号とを同相合成して出力する第４合成器と、第４合成器の出力する信号を入力して第１入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させて、第１入力信号の第２高調波成分であるｃｏｓ（２ωｔ＋θ）＋ｃｏｓ（２ωｔ−θ）の信号を、第１信号として出力する第１バンドパスフィルタと、を有し、第２サブハーモニックミキサは、第１入力信号と同相または位相が９０度異なる第２入力信号を反転し、その反転した信号と位相情報θの正弦関数ｓｉｎθである第２制御信号とを同相合成して出力する第５合成器と、第２入力信号と第２制御信号とを同相合成して出力する第６合成器と、第５合成器の出力する信号が入力される第３非線形素子と、第６合成器の出力する信号が入力される第４非線形素子と、第３非線形素子の出力する信号と第４非線形素子の出力する信号とを同相合成して出力する第７合成器と、第７合成器の出力する信号を入力して第２入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させて、第２入力信号の第２高調波成分であるｓｉｎ（２ωｔ＋θ）−ｓｉｎ（２ωｔ−θ）、又は、−ｓｉｎ（２ωｔ＋θ）＋ｓｉｎ（２ωｔ−θ）の信号を第２信号として出力する第２バンドパスフィルタと、を有することを特徴とする無限移相器である。

第２サブハーモニックミキサの出力する信号を９０度移相したのちに、その信号と第１サブハーモニックミキサの出力する信号とを第１合成器により合成することで、移相量が＋の値の信号と−の値の信号の２つの信号のうち、いずれか一方のみを得ることができる。したがって本発明のように、第２サブハーモニックミキサと第１合成器の間に９０度移相器が必要となる。

第２サブハーモニックミキサに入力する第２入力信号は、第１入力信号そのものであってもよいし、第１入力信号を９０度移相した信号であってもよい。第１入力信号をそのまま第２入力信号として入力した場合と第１入力信号を９０度移相した信号を第２入力信号として入力した場合とでは、符号が反転する以外は出力に違いがないからである。これは、（ｃｏｓθ）²＝（１＋ｃｏｓ２θ）／２、（ｓｉｎθ）²＝（１−ｃｏｓ２θ）／２、のように、（ｃｏｓθ）²と（ｓｉｎθ）²のいずれもｃｏｓ２θの項で表わされ、違いは符号のみであることに由来するものである。

第１の発明に示すハーモニックミキサの構成によると、第４合成器における第１非線形素子の出力する信号と第２非線形素子の出力する信号との合成で基本波がキャンセルされる。また、ハーモニックミキサの構成によると、第７合成器における第３非線形素子の出力する信号と第４非線形素子の出力する信号との合成で基本波がキャンセルされる。

第２発明は、第１サブハーモニックミキサと、第２サブハーモニックミキサと、第２サブハーモニックミキサの出力する第２信号の位相を９０度移相する９０度移相器と、第１サブハーモニックミキサの出力する第１信号と９０度移相器の出力する信号とを合成して出力する第１合成器と、を有し、第１サブハーモニックミキサは、ｃｏｓωt である第１入力信号を反転し、その反転した信号と、位相情報θの余弦関数ｃｏｓθである第１制御信号とを同相合成して出力する第２合成器と、第１制御信号を反転し、その反転した信号と第１入力信号とを同相合成して出力する第３合成器と、第２合成器の出力する信号が入力される第１非線形素子と、第３合成器の出力する信号が入力される第２非線形素子と、第１非線形素子より出力される信号を入力し、第１入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させる第１バンドパスフィルタと、第２非線形素子より出力される信号を入力し、第１入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させる第２バンドパスフィルタと、第１バンドパスフィルタからの信号と第２バンドパスフィルタからの信号とを逆相合成して、第１入力信号の第２高調波成分であるｃｏｓ（２ωｔ＋θ）＋ｃｏｓ（２ωｔ−θ）の信号を、第１信号として出力する第４合成器と、を有し、第２サブハーモニックミキサは、第１入力信号と同相または位相が９０度異なる第２入力信号を反転し、その反転した信号と位相情報θの正弦関数ｓｉｎθである第２制御信号とを同相合成して出力する第５合成器と、第２制御信号を反転し、その反転した信号と第２入力信号とを同相合成して出力する第６合成器と、第５合成器の出力する信号が入力される第３非線形素子と、第６合成器の出力する信号が入力される第４非線形素子と、第３非線形素子より出力される信号を入力し、第２入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させる第３バンドパスフィルタと、第４非線形素子より出力される信号を入力し、第２入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させる第４バンドパスフィルタと、第３バンドパスフィルタからの信号と第４バンドパスフィルタからの信号とを逆相合成して、第２入力信号の第２高調波成分であるｓｉｎ（２ωｔ＋θ）−ｓｉｎ（２ωｔ−θ）、又は、−ｓｉｎ（２ωｔ＋θ）＋ｓｉｎ（２ωｔ−θ）の信号を第２信号として出力する出力する第７合成器と、を有することを特徴とする無限移相器である。

第３の発明は、第１サブハーモニックミキサと、第２サブハーモニックミキサと、第２サブハーモニックミキサの出力する第２信号の位相を９０度移相する９０度移相器と、第１サブハーモニックミキサの出力する第１信号と９０度移相器の出力する信号とを合成して出力する第１合成器と、を有し、第１サブハーモニックミキサは、ｃｏｓωt である第１入力信号と位相情報θの余弦関数ｃｏｓθである第１制御信号とを同相合成して出力する第２合成器と、第１制御信号を反転し、その反転した信号と第１入力信号とを同相合成して出力する第３合成器と、第２合成器の出力する信号が入力される第１非線形素子と、第３合成器の出力する信号が入力される第２非線形素子と、第１非線形素子より出力される信号を入力し、第１入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させる第１バンドパスフィルタと、第２非線形素子より出力される信号を入力し、第１入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させる第２バンドパスフィルタと、第１バンドパスフィルタからの信号と第２バンドパスフィルタからの信号とを逆相合成して、第１入力信号の第２高調波成分であるｃｏｓ（２ωｔ＋θ）＋ｃｏｓ（２ωｔ−θ）の信号を、第１信号として出力する第４合成器と、を有し、第２サブハーモニックミキサは、第１入力信号と同相または位相が９０度異なる第２入力信号と位相情報θの正弦関数ｓｉｎθである第２制御信号とを同相合成して出力する第５合成器と、第２制御信号を反転し、その反転した信号と第２入力信号とを同相合成して出力する第６合成器と、第５合成器の出力する信号が入力される第３非線形素子と、第６合成器の出力する信号が入力される第４非線形素子と、第３非線形素子より出力される信号を入力し、第２入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させる第３バンドパスフィルタと、第４非線形素子より出力される信号を入力し、第２入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させる第４バンドパスフィルタと、第３バンドパスフィルタからの信号と第４バンドパスフィルタからの信号とを逆相合成して、第２入力信号の第２高調波成分であるｓｉｎ（２ωｔ＋θ）−ｓｉｎ（２ωｔ−θ）、又は、−ｓｉｎ（２ωｔ＋θ）＋ｓｉｎ（２ωｔ−θ）の信号を第２信号として出力する出力する第７合成器と、を有することを特徴とする無限移相器である。

第２、３の発明に示すサブハーモニックミキサの構成によると、第１非線形素子の出力する信号と第２非線形素子の出力する信号とを合成しても基本波がキャンセルされない。そのため、基本波を除去する第１、２バンドパスフィルタが必要となる。
また、サブハーモニックミキサの構成によると、第３非線形素子の出力する信号と第４非線形素子の出力する信号とを合成しても基本波がキャンセルされない。そのため、基本波を除去する第３、４バンドパスフィルタが必要となる。

第４の発明は、第１合成器は、同相合成することを特徴とする無限移相器である。
第５の発明は、第１合成器は、逆相合成することを特徴とする無限移相器である。

本発明による無限移相器は、従来の無限移相器に用いていたバランスドミキサに替えてサブハーモニックミキサを用い、第２サブハーモニックミキサと第１合成器の間には９０度移相器を設けている。そのため、本発明による構成の無限移相器は、入力信号に対して、その入力信号の第ｎ高調波であって、第１、２制御信号に基づく所定の量移相された信号を出力する。

このように、本発明の無限移相器では入力信号の周波数と、移相された信号の周波数とは異なっているので、リーク等により基本波が無限移相器から漏れ出たとしても、フィルタによってさらに取り除くことができ、移相された信号と分離することができる。

特に、第１の発明に示したサブハーモニックミキサの構成では、第４、第７合成器における合成で基本波が原理的にキャンセルされるため、無限移相器からの基本波の漏れがより抑制される。

以下、本発明の具体的な実施例を図を参照しながら説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

図１は、実施例１の無限移相器の構成を示したブロック図である。実施例１の無限移相器は、サブハーモニックミキサＳＨＭ１（本発明の第１ハーモニックミキサ）、ＳＨＭ２（本発明の第２ハーモニックミキサ）、９０度移相器１０、１１、合成器２０（本発明の第１合成器）で構成され、サブハーモニックミキサＳＨＭ１と合成器２０は接続し、サブハーモニックミキサＳＨＭ２は９０度移相器１０、１１と接続し、９０度移相器１０は合成器２０と接続している。

サブハーモニックミキサＳＨＭ１には、入力信号と位相情報を含む第１制御信号とが入力され、入力信号の周波数の２倍の周波数で、第１制御信号により位相が制御された信号が出力される。サブハーモニックミキサＳＨＭ２には、入力信号を９０度移相器１１によって９０度移相した信号と位相情報を含む第２制御信号とが入力され、入力信号の周波数の２倍の周波数で、第２制御信号により位相が制御された信号が出力される。サブハーモニックミキサＳＨＭ１から出力された信号と、サブハーモニックミキサＳＨＭ２から出力された信号を９０度移相器１０によって９０度移相した信号は、合成器２０によって逆相合成され、出力される。

図２は、サブハーモニックミキサＳＨＭ１の構成を示したブロック図である。サブハーモニックミキサＳＨＭ１は、合成器１００、１０１、１０４、非線形素子１０２、１０３、バンドパスフィルタ１０５で構成され、非線形素子１０２は合成器１００、１０４と接続し、非線形素子１０３は合成器１０１、１０４に接続している。非線形素子１０２、１０３は同一性能のものである。非線形素子１０２、１０３には、たとえばダイオードなどを用いる。合成器１００は本発明における第２合成器、合成器１０１は本発明における第３合成器、合成器１０４は本発明における第４合成器、非線形素子１０２は本発明における第１非線形素子、非線形素子１０３は本発明における第２非線形素子、に対応している。

合成器１００は、入力信号を反転して第１制御信号と同相合成し、出力する。また、合成器１０１は、入力信号と第１制御信号を同相合成して出力する。合成器１００から出力される信号は、非線形素子１０２に入力され、合成器１０１から出力される信号は、非線形素子１０３に入力される。非線形素子１０２からの出力と、非線形素子１０３からの出力信号は、合成器１０４によって同相合成され、出力される。この合成器１０４から出力される信号は、バンドパスフィルタ１０５により入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみが通過され、合成器２０へ入力される。

サブハーモニックミキサＳＨＭ２の構成も、図３に示すように、サブハーモニックミキサＳＨＭ１の構成と同様であり、第１制御信号に替えて第２制御信号が入力される点と、入力信号に替えて入力信号を９０度移相した信号が入力される点が異なる。

以下、入力信号をｃｏｓωｔ、第１制御信号をｃｏｓθ、第２制御信号をｓｉｎθとして、無限移相器の動作について具体的に説明する。

無限移相器に入力された入力信号ｃｏｓωｔは、２つに分岐され、一方はサブハーモニックミキサＳＨＭ１に、もう一方は９０度移相器１１によって９０度移相され、ＳＨＭ２に入力される。

サブハーモニックミキサＳＨＭ１では、合成器１００において第１制御信号ｃｏｓθと、入力信号ｃｏｓωｔを反転した信号とが同相合成されて信号ｃｏｓθ−ｃｏｓωｔが出力され、非線形素子１０２に入力される。また、合成器１０１において第１制御信号ｃｏｓθと、入力信号ｃｏｓωｔとが同相合成されて、信号ｃｏｓθ＋ｃｏｓωｔが出力され、非線形素子１０３に入力される。

非線形素子１０２、１０３は、信号ｘの入力に対して、ｇ（ｘ）＝ｃ₀＋ｃ₁ｘ＋ｃ₂ｘ²＋ｃ₃ｘ³＋・・・を出力する特性を有する。よって、非線形素子１０２から出力される信号はｇ（ｃｏｓθ−ｃｏｓωｔ）で、非線形素子１０３から出力される信号はｇ（ｃｏｓθ＋ｃｏｓωｔ）であり、ｇ（ｃｏｓθ−ｃｏｓωｔ）とｇ（ｃｏｓθ＋ｃｏｓωｔ）とが合成器１０４で合成された後、バンドパスフィルタ１０５を通過した信号が、サブハーモニックミキサＳＨＭ１の出力する信号となる。ここで、直流成分などのバンドパスフィルタ１０５で除去される成分、ｇ（ｃｏｓθ＋ｃｏｓωｔ）とｇ（ｃｏｓθ−ｃｏｓωｔ）とが合成器１０４で合成されることにより打ち消される成分、ｇ（ｘ）の４次以上の項などの微小な成分などを除くと、サブハーモニックミキサＳＨＭ１の出力する信号は、（３ｃ₃／２）×（ｃｏｓ（２ωｔ＋θ）＋ｃｏｓ（２ωｔ−θ））である。基本波であるｃｏｓωｔの項は、合成器１０４での合成で打ち消され、また、リークやアンバランスの効果で漏れ出たとしても、さらにバンドパスフィルタ１０５により取り除くことができる。

一方、サブハーモニックミキサＳＨＭ２においては第１制御信号に替えて第２制御信号ｓｉｎθが入力され、入力信号に替えて入力信号を９０度移相した信号ｓｉｎωｔが入力される。サブハーモニックミキサＳＨＭ２の出力する信号は、（３ｃ₃／２）×（−ｓｉｎ（２ωｔ＋θ）＋ｓｉｎ（２ωｔ−θ））である。

サブハーモニックミキサＳＨＭ２から出力される信号は、９０度移相器１０によって９０度移相され、（３ｃ₃／２）×（ｃｏｓ（２ωｔ＋θ）−ｃｏｓ（２ωｔ−θ））となる。

合成器２０では、サブハーモニックミキサＳＨＭ１から出力される信号と、９０度移相器１０から出力される信号が逆相合成され、３ｃ₃×ｃｏｓ（２ωｔ−θ）が出力される。

なお、合成器２０において同相合成することにより、３ｃ₃×ｃｏｓ（２ωｔ＋θ）を出力するようにしてもよい。

このように、実施例１の無限移相器は、入力信号の第２高調波であって、第１、第２制御信号に基づく任意の量移相された信号を出力する移相器である。

実施例２の無限移相器は、実施例１の無限移相器におけるサブハーモニックミキサＳＨＭ２を、図４に示すサブハーモニックミキサＳＨＭ３に替えたものである。サブハーモニックミキサＳＨＭ３は、合成器２００、２０１、２０４、非線形素子２０２、２０３、バンドパスフィルタ２０５（本発明における第１フィルタ）、２０６（本発明における第２フィルタ）で構成されている。非線形素子２０２、２０３は同一性能のものである。

合成器２００は、入力信号を９０度移相器１１によって９０度移相した信号を反転して、その反転した信号と第２制御信号とを同相合成し、出力する。また、合成器２０１は、第２制御信号を反転して、その反転した信号と、入力信号を９０度移相器１１によって９０度移相した信号とを同相合成し、出力する。合成器２００から出力される信号は非線形素子２０２に入力され、非線形素子２０２から出力される信号はバンドパスフィルタ２０５を介して合成器２０４へ入力される。また、合成器２０１から出力される信号は非線形素子２０３に入力され、非線形素子２０３から出力される信号はバンドパスフィルタ２０６を介して合成器２０４へ入力される。バンドパスフィルタ２０５、２０６では、入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみが通過される。合成器２０４は、バンドパスフィルタ２０５、２０６からの信号を逆相合成し、入力信号の周波数の２倍の周波数で、第２制御信号により位相が制御された信号を出力する。

サブハーモニックミキサＳＨＭ１、ＳＨＭ２では、基本波は非線形素子１０２、１０３の出力が合成されることで打ち消されていたが、サブハーモニックミキサＳＨＭ３の構成では、非線形素子２０２、２０３の出力を合成しても基本波が打ち消されない。そのため、サブハーモニックミキサＳＨＭ３では非線形素子２０２、２０３と合成器２０４の間にバンドパスフィルタ２０５、２０６を設け、基本波を除去している。

実施例３の無限移相器は、実施例１の無限移相器におけるサブハーモニックミキサＳＨＭ２を、図５に示すサブハーモニックミキサＳＨＭ４に替えたものである。このサブハーモニックミキサＳＨＭ４は、サブハーモニックミキサＳＨＭ３における合成器２００を、入力信号を９０度移相器１１によって９０度移相した信号と第２制御信号とを同相合成する合成器３００に替えたものであり、それ以外の構成についてはサブハーモニックミキサＳＨＭ３の構成と同一である。サブハーモニックミキサＳＨＭ４も、サブハーモニックミキサＳＨＭ３と同様に、入力信号の周波数の２倍の周波数で、第２制御信号により位相が制御された信号を出力する。

実施例２、３では、サブハーモニックミキサＳＨＭ２のみをサブハーモニックミキサＳＨＭ３またはＳＨＭ４に替えたが、逆にサブハーモニックミキサＳＨＭ１のみをサブハーモニックミキサＳＨＭ３またはＳＨＭ４に替えてもよいし、サブハーモニックミキサＳＨＭ１、ＳＨＭ２の両方をサブハーモニックミキサＳＨＭ３またはＳＨＭ４に替えてもよい。

また、実施例１では、９０度移相器１１により入力信号を９０度移相したのちにサブハーモニックミキサＳＨＭ２に入力しているが、図６のように９０度移相器１１を省いた構成、つまり、サブハーモニックミキサＳＨＭ２に入力信号をそのまま入力する構成であってもよい。これは、非線形素子による（ｃｏｓωｔ）²の項と（ｓｉｎωｔ）²の項は、（ｃｏｓωｔ）²＝（１＋ｃｏｓ２ωｔ）／２、（ｓｉｎωｔ）²＝（１−ｃｏｓ２ωｔ）／２でいずれもｃｏｓ２ωｔの項となるためである。つまり、入力信号を９０度移相した信号を入力した場合のサブハーモニックミキサＳＨＭ２の出力と、入力信号をそのまま入力した場合のサブハーモニックミキサＳＨＭ２の出力とでは、入力信号の２倍の周波数の項の符号が反転していること以外に違いがない。このことから、図６における合成器２０を同相合成するものとすると、実施例１の無限移相器と同じ出力を得ることができる。

実施例１での説明と同様に、入力信号をｃｏｓωｔ、第１制御信号をｃｏｓθ、第２制御信号をｓｉｎθとして説明すると、サブハーモニックミキサＳＨＭ２の出力は、（３ｃ₃／２）×（ｓｉｎ（２ωｔ＋θ）−ｓｉｎ（２ωｔ−θ））であり、ｓｉｎωｔをサブハーモニックミキサＳＨＭ２に入力した場合とは符号が反転している。したがって、サブハーモニックミキサＳＨＭ１の出力する信号と９０度移相器１０の出力する信号とを合成器２０において逆相合成すると、３ｃ₃×ｃｏｓ（２ωｔ＋θ）が得られる。また、合成器２０において同相合成すると、３ｃ₃×ｃｏｓ（２ωｔ−θ）が得られ、これは実施例１の無限移相器における出力と同一である。

このように、実施例１の無限移相器において合成器２０が逆相合成である場合は、図６の構成の無限移相器において合成器２０を同相合成とし、実施例１の無限移相器において合成器２０が同相合成である場合は、図６の構成の無限移相器において合成器２０を逆相合成とすれば、両者は同一の出力となる。また、図６においてサブハーモニックミキサＳＨＭ２をサブハーモニックミキサＳＨＭ３やＳＨＭ４に替えても同様である。

実施例の無限移相器ではサブハーモニックミキサを用いているが、ハーモニックミキサを用いることにより、入力信号の第ｎ高調波であって、任意の量移相された信号を出力する移相器を実現することもできる。

また、本発明の無限移相器に用いるサブハーモニックミキサの構成は、実施例に示したものに限るものではなく、従来より知られている種々の構成のものを用いることができる。

本発明は、フェーズドアレイレーダなどに用いることができる。

実施例１の無限移相器の構成を示したブロック図。サブハーモニックミキサＳＨＭ１の構成を示したブロック図。サブハーモニックミキサＳＨＭ２の構成を示したブロック図。サブハーモニックミキサＳＨＭ３の構成を示したブロック図。サブハーモニックミキサＳＨＭ４の構成を示したブロック図。本発明の他の無限移相器の構成を示したブロック図。従来の無限移相器の構成を示したブロック図。

ＳＨＭ１、ＳＨＭ２、ＳＨＭ３、ＳＨＭ４：サブハーモニックミキサ
１０、１１：９０度移相器
２０、１００、１０１、１０４、２００、２０１、２０４、３００：合成器
１０２、１０３、２０２、２０３：非線形素子
１０５、２０５、２０６：バンドパスフィルタ

Claims

第１サブハーモニックミキサと、第２サブハーモニックミキサと、前記第２サブハーモニックミキサの出力する第２信号の位相を９０度移相する９０度移相器と、前記第１サブハーモニックミキサの出力する第１信号と前記９０度移相器の出力する信号とを合成して出力する第１合成器と、を有し、
第１サブハーモニックミキサは、
ｃｏｓωt である第１入力信号を反転し、その反転した信号と、位相情報θの余弦関数ｃｏｓθである第１制御信号とを同相合成して出力する第２合成器と、
前記第１入力信号と前記第１制御信号とを同相合成して出力する第３合成器と、
前記第２合成器の出力する信号が入力される第１非線形素子と、
前記第３合成器の出力する信号が入力される第２非線形素子と、
前記第１非線形素子の出力する信号と前記第２非線形素子の出力する信号とを同相合成して出力する第４合成器と、
前記第４合成器の出力する信号を入力して前記第１入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させて、前記第１入力信号の第２高調波成分であるｃｏｓ（２ωｔ＋θ）＋ｃｏｓ（２ωｔ−θ）の信号を、前記第１信号として出力する第１バンドパスフィルタと、
を有し、
前記第２サブハーモニックミキサは、
前記第１入力信号と同相または位相が９０度異なる第２入力信号を反転し、その反転した信号と位相情報θの正弦関数ｓｉｎθである第２制御信号とを同相合成して出力する第５合成器と、
前記第２入力信号と前記第２制御信号とを同相合成して出力する第６合成器と、
前記第５合成器の出力する信号が入力される第３非線形素子と、
前記第６合成器の出力する信号が入力される第４非線形素子と、
前記第３非線形素子の出力する信号と前記第４非線形素子の出力する信号とを同相合成して出力する第７合成器と、
前記第７合成器の出力する信号を入力して前記第２入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させて、前記第２入力信号の第２高調波成分であるｓｉｎ（２ωｔ＋θ）−ｓｉｎ（２ωｔ−θ）、又は、−ｓｉｎ（２ωｔ＋θ）＋ｓｉｎ（２ωｔ−θ）の信号を前記第２信号として出力する第２バンドパスフィルタと、
を有する
ことを特徴とする無限移相器。
第１サブハーモニックミキサと、第２サブハーモニックミキサと、前記第２サブハーモニックミキサの出力する第２信号の位相を９０度移相する９０度移相器と、前記第１サブハーモニックミキサの出力する第１信号と前記９０度移相器の出力する信号とを合成して出力する第１合成器と、を有し、
第１サブハーモニックミキサは、
ｃｏｓωt である第１入力信号を反転し、その反転した信号と、位相情報θの余弦関数ｃｏｓθである第１制御信号とを同相合成して出力する第２合成器と、
前記第１制御信号を反転し、その反転した信号と前記第１入力信号とを同相合成して出力する第３合成器と、
前記第２合成器の出力する信号が入力される第１非線形素子と、
前記第３合成器の出力する信号が入力される第２非線形素子と、
前記第１非線形素子より出力される信号を入力し、前記第１入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させる第１バンドパスフィルタと、
前記第２非線形素子より出力される信号を入力し、前記第１入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させる第２バンドパスフィルタと、
前記第１バンドパスフィルタからの信号と前記第２バンドパスフィルタからの信号とを逆相合成して、前記第１入力信号の第２高調波成分であるｃｏｓ（２ωｔ＋θ）＋ｃｏｓ（２ωｔ−θ）の信号を、前記第１信号として出力する第４合成器と、
を有し、
前記第２サブハーモニックミキサは、
前記第１入力信号と同相または位相が９０度異なる第２入力信号を反転し、その反転した信号と位相情報θの正弦関数ｓｉｎθである第２制御信号とを同相合成して出力する第５合成器と、
前記第２制御信号を反転し、その反転した信号と前記第２入力信号とを同相合成して出力する第６合成器と、
前記第５合成器の出力する信号が入力される第３非線形素子と、
前記第６合成器の出力する信号が入力される第４非線形素子と、
前記第３非線形素子より出力される信号を入力し、前記第２入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させる第３バンドパスフィルタと、
前記第４非線形素子より出力される信号を入力し、前記第２入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させる第４バンドパスフィルタと、
前記第３バンドパスフィルタからの信号と前記第４バンドパスフィルタからの信号とを逆相合成して、前記第２入力信号の第２高調波成分であるｓｉｎ（２ωｔ＋θ）−ｓｉｎ（２ωｔ−θ）、又は、−ｓｉｎ（２ωｔ＋θ）＋ｓｉｎ（２ωｔ−θ）の信号を前記第２信号として出力する出力する第７合成器と、
を有する
ことを特徴とする無限移相器。
第１サブハーモニックミキサと、第２サブハーモニックミキサと、前記第２サブハーモニックミキサの出力する第２信号の位相を９０度移相する９０度移相器と、前記第１サブハーモニックミキサの出力する第１信号と前記９０度移相器の出力する信号とを合成して出力する第１合成器と、を有し、
第１サブハーモニックミキサは、
ｃｏｓωt である第１入力信号と位相情報θの余弦関数ｃｏｓθである第１制御信号とを同相合成して出力する第２合成器と、
前記第１制御信号を反転し、その反転した信号と前記第１入力信号とを同相合成して出力する第３合成器と、
前記第２合成器の出力する信号が入力される第１非線形素子と、
前記第３合成器の出力する信号が入力される第２非線形素子と、
前記第１非線形素子より出力される信号を入力し、前記第１入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させる第１バンドパスフィルタと、
前記第２非線形素子より出力される信号を入力し、前記第１入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させる第２バンドパスフィルタと、
前記第１バンドパスフィルタからの信号と前記第２バンドパスフィルタからの信号とを逆相合成して、前記第１入力信号の第２高調波成分であるｃｏｓ（２ωｔ＋θ）＋ｃｏｓ（２ωｔ−θ）の信号を、前記第１信号として出力する第４合成器と、
を有し、
前記第２サブハーモニックミキサは、
前記第１入力信号と同相または位相が９０度異なる第２入力信号と位相情報θの正弦関数ｓｉｎθである第２制御信号とを同相合成して出力する第５合成器と、
前記第２制御信号を反転し、その反転した信号と前記第２入力信号とを同相合成して出力する第６合成器と、
前記第５合成器の出力する信号が入力される第３非線形素子と、
前記第６合成器の出力する信号が入力される第４非線形素子と、
前記第３非線形素子より出力される信号を入力し、前記第２入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させる第３バンドパスフィルタと、
前記第４非線形素子より出力される信号を入力し、前記第２入力信号の周波数の２倍の周波数帯のみを通過させる第４バンドパスフィルタと、
前記第３バンドパスフィルタからの信号と前記第４バンドパスフィルタからの信号とを逆相合成して、前記第２入力信号の第２高調波成分であるｓｉｎ（２ωｔ＋θ）−ｓｉｎ（２ωｔ−θ）、又は、−ｓｉｎ（２ωｔ＋θ）＋ｓｉｎ（２ωｔ−θ）の信号を前記第２信号として出力する出力する第７合成器と、
を有する
ことを特徴とする無限移相器。
前記第１合成器は、同相合成することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の無限移相器。
前記第１合成器は、逆相合成することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の無限移相器。