JPH0391342A - マイクロ波およびミリ波周波数用バイフェイズ符号発生および増幅回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、バイフェイズ符号発生に使用される電子回
路に関するものであり、特に信号増幅を伴ったバイフェ
イズ符号発生に使用される注入ロックされた電圧制御発
振器（Ｖ　ＣＯ）のに関するものである。

この発明は、ここで特定の適用に対する例示的実施例を
参照にして説明されているが、この発明はそれに限定さ
れるものでないことを理解すべきである。当業者はこの
発明の技術的範囲から逸脱することなく追加的な変形、
応用、および実施例を容易に認識するであろう。

［従来の技術］ バイフェイズ符号発生は２つの異なった位相状態の間で
信号を位相変調することによって一定周波数の信号上で
デジタル情報を符号化する方法である。信号の１つの位
相状態はデジタル“１”を表すために使用され、他方の
位相状態はデジタル“０“を表すために使用される。こ
の方法を使用してデジタル情報は単一周波数で伝送され
ることができる。

バイフェイズ符号化されたマイクロ波およびミリ波信号
は高分解能レーダおよびスプレッドスペクトラム用に広
く使用されている。バイフェイズ符号化を必要とする典
型的なこの形式のシステムはＰＩＮダイオードを使用し
て中間周波数（Ｉ、Ｆ、）信号にデジタルデータを符号
化している。その結果得られたバイフェイズ符号化中間
周波数信号は増幅されなければならない。最終出力周波
数への上方変換は最終出力周波数の範囲に位置する周波
数と第２の中間周波数信号とを使用する混合回路によっ
て行われる。混合回路によって出力される上方変換され
たバイフェイズ符号化信号はその後適当なバンドパスフ
ィルタによってろ波され、混合処理によって発生された
寄生周波数成分を除去されなければならない。その結果
得られた信号は再び最終の出力信号レベルを得るために
増幅される。

［発明の解決すべき課題］ マイクロ波およびミリ波信号用のバイフェイズ符号発生
用のこの通常の方法は３つの欠点を有する。１つの問題
はこの形式の設計に使用される変調、混合、フィルタ、
および増幅段を構成するためには多量の回路が必要であ
ることである。第２の問題は、信号処理に使用される各
種の段のそれぞれの変換損失および電気雑音が加算され
て最終の出力信号の信号対雑音比が低下することである
第３の問題は、変調プロセスは信号を減衰させるから適
当な信号レベルを得るために多くの増幅器を必要とする
ことである。

バイフェイズ符号発生のために特に設計されたものでは
ないが、同期された発振器チエインから位相変調された
出力を生成する簡単化されたシステムは文献に記載され
ている（　Ｉｌｅｌｍｕｔ　Ｂａｒｔｈ。

ＩＥＥＥ　ＨＩＴ−３Ｄｉｇｅｓｔ、１９８７　　年）
。このシステムはその基本および第２高調波用の出力ポ
ートを有する２個の第２高調波モード発振器を使用して
いる。

２個の発振器の基本波用出力ボートは発振器（バラクタ
同調スレーブ発振器）の一つが一定の同調されたマスタ
ー発振器によってその基本周波数にロックされることを
許容するように導波管により接続されている。各発振器
の第２高調波出力間の位相差はスレーブ発振器のバラク
タに供給される同調電圧を変化させることにより制御で
きる。

このシステムは従来の位相変調システムを改良するもの
であるが、これもまた３つの大きな制限がある。第１の
制限は、このシステムが発振器チエインの第２高調波の
位相変調された出力信号のみを出力することである。第
２の制限は、システムにより出力された第２高調波信号
の電力レベルが発振器チエインにより生成された基本周
波数の電力レベルよりも実質的に少なく、出力信号電力
の実質的な損失を生じることである。第３の制限は、２
つの発振器を結合する導波管の構造および同調がシステ
ムの動作に対して臨界的であり、システムの製造を困難
にすることである。

したがって容易に人手できる部品で構成され、中間周波
数を使用せずにマイクロ波およびミリ波信号を位相変調
および増幅するバイフェイズ符号発生システムに対する
技術上の必要性が存在している。

［課題解決のための手段］ この技術上の必要性は、この発明によりマイクロ波およ
びミリ波信号に対して利得を有するバイフェイズ符号発
生システムを提供することによって解決される。

この発明は、電圧制御発振器（Ｖ　ＣＯ）と、同調電圧
源と、注入された信号の周波数に電圧制御発振器を注入
ロックする注入ロック回路とを具備している。特定の実
施例においては、注入ロック回路は３ポートサーキュレ
ータとロッキング周波数源とを備えている。ロッキング
周波数基準信号は３ポートサーキュレータの第１のポー
トに供給され、ＶＣＯの出力はサーキュレータの第２の
ポートに接続される。基準信号の電圧レベルはＶＣＯに
より発生された信号の電力よりも著しく低い。サーキュ
レータは無線周波数エネルギを１方向にのみ伝播させる
から、この装置はｖＣＯにより出力された信号を基準信
号の周波数にロックさせる。したがって結果的にサーキ
ュレータの第３のポートから出力された信号は基準信号
の周波数安定性とＶＣＯ信号の増幅された電力レベルと
の両者を備えている。ＶＣＯにより出力された信号の周
波数は基準信号の周波数にロックされるので、ＶＣＯに
供給される同調電圧における変化は出力信号の位相にお
ける変化を生成する。これは注入ロックされたＶＣＯの
最終の出力信号がＶＣＯに供給された同調電圧にしたが
って位相変調されることを可能にする。それ故通常のシ
ステムで遭遇する基準周波数の信号電力の損失の代りに
、サーキュレータの第３のポートから出力された最終の
位相変調された信号出力はＶＣＯにより与えられた電力
の実質的な利得を示す。

［実施例］ この発明の特徴および効果は、添付図面を参照とする以
下の実施例の詳細な説明により当業者には容易に明白に
なるであろう。

第１Ａ図はこの発明の１実施例のバイフェイズ符号発生
システムのブロック図を示している。バイフェイズ符号
発生システムｌＯは電圧制御発振器（ＶＣＯ）１２、同
調電圧源１４．３ポートサーキュレータ２０、およびロ
ッキング周波数基準源２８を備えている。

Ｖ　Ｃ０１２の出力１８は３ポートサーキュレータ２０
の第２の人力ポート２２に接続されている。３ポートサ
ーキュレータ２０は標準形式の強磁性装置であり、それ
はマイクロウエーブアソシエーツ社等から市販されてい
る。ロッキング周波数基準源２８は３ポートサーキュレ
ータ２０の第１の人力ポート２４にロッキング周波数信
号（ＦＬＯＣＫ／ｌＮ２５）を注入する。サーキュレー
タ２０の第１の入力ポート２４に注入された低電力のロ
ッキング周波数信号（ＦＬＯＣＫ／１Ｎ２３）はＶＣＯ
の出力周波数（ＰＬＯＣＫ１０ＵＴ２１　）をロッキン
グ信号周波数（ＦＬＯＣＫ／１Ｎ２３）に効果的にロッ
クするようにｖＣＯの能動マイクロ波装置の能動インピ
ーダンスを変調する。

第１Ｂ図に示すように、この技術はＶＣＯの出力信号Ｐ
ＬＯＣＫ１０ＵＴ　（φ１）３０をロッキング基準信号
ＦＬＯＣＫ／ｌＮ２３の周波数にロックさせる。２つの
信号間の位相差は以下詳細に論じるようにｖＣＯに供給
される同調電圧の関数である。注入ロッキング処理は低
電力のロッキング基準信号ＰＬＯＣＫ／１Ｎ２３により
高電力のＶＣＯ出力信号（ＦＬＯＣＫ１０ＵＴ３０）を
制御することを可能にし、この装置はさらに電力の実質
的な利得を生成する利点を有する。前記のｖＣＯの出力
周波数を注入された信号の周波数にロックする技術は“
注入ロッキングとして知られている。

第２図は電圧制御発振器（ＶＣＯ）４Ｂおよびこ０ のＶＣ０４Ｂの同調電圧入力４４に接続された同訓電圧
源４２を備えた通常のＶＣＯシステム４０のブロック図
を示している。当業者は、このような通常のＶＣＯシス
テム４０がＶＣＯにより出力された信号の周波数（ＦＶ
ＣＯＩ　、　ＰＶＣＯ２）ノ対応する変化でＶＣＯに供
給される同調電圧（ＶＴＩ、ＶＴ２）の変化に応答する
ことを認識するであろう。それと対照的にこの発明の注
入ロックされたＶＣＯはＶＣＯにより出力された信号の
位相の対応する変化でＶＣＯに供給される同調電圧の変
化に応答する。これは−度ＶＣＯが基準周波数にロック
されると、その動作周波数は供給される同調電圧の変化
にもはや応答して変化することができないことによるも
のである。その代りに供給される同調電圧の変化はｖＣ
Ｏにより出力される信号の位相に対応する変化を生じる
。第１Ｂ図および第１Ｃ図に示すように、注入ロックさ
れたＶＣＯはＶＣＯにより出力される信号の位相におけ
る対応する変化（φｌからφ２へ）によって供給される
同調電圧の変化（ＶＴＩからＶＴ２へ〉に応答する。

１ バイフェイズ符号発生装置として動作するこの発明のシ
ステムのために、選択された同調電圧ＶＴＩ、ＶＴ２は
１８０度位相がずれている出力信号をＶＣＯに発生させ
なければならない。ＶＣＯに供給される電圧レベルＶＴ
Ｉ、ＶＴ２からなるデジタル信号はそのときＶＣＯから
バイフェイズ符号出力信号を生成する。その代りにもし
もデジタル信号の電圧レベルが必要なＶＴＩおよびＶＴ
２電圧レベルに対応しないならば、デジタル信号はデジ
タルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器に供給され、それはＶＣ
Ｏから出力される信号に１８０度の位相変化を得るのに
必要なＶＴＩおよびＶＴ２電圧レベルを発生する。

この発明の構成における最終的な考察はロッキング周波
数の選択である。注入ロックされた発振器において、も
しもロッキング基準信号の周波数が変化するならば、発
振器はこの信号にロックされたままであり、信号周波数
は発振器のロッキング帯域幅の外側に変化しない。この
ロッキング帯域幅は発振器に供給される同調電圧および
ロッキング基準信号の電力の関数である。一般にロッキ
２ ング基準信号の電力が高いほど発振器のロッキング帯域
幅は広くなる。発振器のロッキング帯域幅の外側の周波
数のロッキング基準信号は発振器によって無効にされ、
それは発振のそれ自身の基本周波数で動作を続けるであ
ろう。

それ故第３図に示すように、ロッキング基準信号の周波
数は同調電圧Ｖｌ、、Ｖ２で動作するとき発振器のロッ
キング帯域幅内にあるように選択されなければならない
。ＬＢＷ（ＶＬ）　５８は供給された同調電圧Ｖｌで動
作されるときのｖＣＯのロッキング帯域幅である。同様
にＬＢＷ（Ｖ２）６０は供給された同調電圧ｖ２で動作
されるときのｖＣＯのロッキング帯域幅である。同調電
圧Ｖｌ、Ｖ２は第３図に示すように生成されたロッキン
グ帯域幅ＬＢＷｍ）　５８およびＬＢＷ（Ｖ２）８０が
重なるように選択される。単一のロッキング基準周波数
ＦＬＯＣＫ／１Ｎ５Ｂは両帯域幅ＬＢＷｍ）　５８およ
びＬＢＷ（Ｖ２）６０　ｉ、：共通ノロッキング周波数
範囲から選択される。この装置は選択されたロッキング
基準信号ＰＬＯＣＫ／ｌＮ５Ｂが供給された同調電圧Ｖ
ｌ、Ｖ２のいずれかで動作されるＶＣＯの３ 出力周波数を注入ロックする。これらの条件下で、ｖＣ
Ｏの出力周波数は基準信号周波数にロックされるから、
ｖＣＯに供給された同調電圧の変化（ＶｌからＶ２へ）
はＶＣＯの位相におけるシフトを生じる。ｖｌおよびＶ
２の選択に応じて信号の位相は１８０度の位相シフトよ
り大きく連続的に変化゛されることもできる。さらにｖ
ＣＯの関係する利得の結果として増幅される。

ＶＣＯの代りに電気的に同調可能なインピーダンス整合
回路網を有する増幅器を使用するこの発明の別の実施例
が第４図に示されている。この実施例では、基準信号源
７２は基準信号ＰＬＯＣＫ７（ｉＡを出力し、それは電
気的に同調可能なインピーダンス整合回路網を有する増
幅器７８に人力される。増幅器７８のインピーダンスは
インピーダンス制御回路８０に供給される同調電圧によ
り制御される。増幅器７８のインピーダンスの変化は増
幅器７８から出力された増幅された基準信号ＰＬＯＣＫ
（φｌ、φ２）７６Ｂの位相の対応した変化を生成する
。バイフェイズ符号発生はデータ人力源７０からデジタ
ルアナログ変４ 換器８４にデータ人力信号ＤＩＮ８２Ａを供給すること
により行われる。その結果生成されたデータ出力信号Ｄ
ＯＵＴ８２Ｂはインピーダンス制御回路８０にｌｊ給さ
れる。この信号は２状態（高および低）からなり、増幅
器７８のインピーダンスは２つの異なる状態に強制的に
される。このようにしてデジタル入力信号ＤＩＮ８２Ａ
は最終的なこの発明のシステムにより発生された出力信
号ＰＬＯＣＫ（φ１．φ２）　７８Ｂの位相を制御する
ために使用される。

この発明は特定の適用に対する特定の実施例を参照にし
て説明されたが、この発明はそれに限定されるものでは
ない。例えば当業者にはこの発明の出力信号における位
相シフトがただ２つに限定されるものではなく広い範囲
にわたって連続的に変化可能であることは明白であろう
。この発明の別の明瞭な変形は付加的な利得および３６
０度よりも大きい位相調整を行うことを可能にする２個
のＶＣＯの縦続接続の使用である。この発明のシステム
はただ２つの位相値の信号の生成に限定されるものでは
なく、出力信号の位相はシステムの５ ＶＣＯに供給される同調電圧の関数であるから連続可変
位相の信号の生成も可能であることに注目すべきである
。

当業者はこの発明の技術的範囲に含まれる多くの付加的
な変形、適用、および実施態様を認識するであろう。そ
のような変形、適用、および実施態様は全て添付特許請
求の範囲に記載された発明の技術的範囲に含まれるべき
ものであることを強調しておく。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、この発明の１実施例のブロック図である。 第１Ｂ図は、供給された同調電圧ＶＴＩと、ロッキング
信号および注入ロックされた電圧制御発振器（Ｖ　ＣＯ
）により出力された信号との間の関係を示すグラフであ
る。 第１Ｃ図は、供給された同調電圧ＶＴ２と、ロッキング
信号および注入ロックされた電圧制御発振器（ＶＣＯ）
により出力された信号との間の関係を示すグラフである
。 ６ 第２図は、通常の（非注入ロック）ｖＣＯの簡単化され
たブロック図である。 第３図は、２つの異なる同調電圧で動作する注入ロック
されたＶＣＯの周波数応答特性を示すグラフである。 第４図は、ｖＣＯの代りに電気的に同調可能なインピー
ダンス整合回路網を備えている１曽幅器を使用するこ、
の発明の別の実施例のブロック図である。 １２・・・ＶＣｏ、１４・・・同調電圧源、２０・・・
３ボートサーキュレータ、２８・・・ロッキング周波数
基準源。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）電圧制御発振器と、 注入された信号の周波数に前記電圧制御発振器を注入ロ
   ックする手段と、 前記電圧制御発振器に同調電圧を供給して前記電圧制御
   発振器からの基本周波数出力信号の位相を供給された同
   調電圧の関数として変化させ、前記電圧制御発振器の関
   係する利得によって増幅させる手段とを具備しているこ
   とを特徴とするバイフェイズ符号化出力信号の発生シス
   テム。
2. （２）前記電圧制御発振器を注入ロックする手段は、ロ
   ッキング周波数源および３ポートサーキュレータを備え
   ている請求項１記載のシステム。
3. （３）前記電圧制御発振器に同調電圧を供給する手段は
   、前記電圧制御発振器からの出力信号の位相を１８０度
   変化させるように電圧制御発振器に第１および第２の同
   調電圧を供給する手段を備えている請求項１記載のシス
   テム。
4. （４）電圧制御発振器と、 ロッキング周波数基準源と、 前記ロッキング周波数基準源の周波数に前記電圧制御発
   振器の出力周波数をロックする３ポートサーキュレータ
   と、 前記電圧制御発振器に同調電圧を供給して前記電圧制御
   発振器からの出力信号の位相を供給された同調電圧の関
   数として変化させる手段とを具備していることを特徴と
   するバイフェイズ符号化出力信号の発生システム。
5. （５）ａ）電圧制御発振器を設け、 ｂ）システムにより出力される信号電力が注入された信
   号の電力に等しいか、または大きくなるように注入され
   た信号の周波数に前記電圧制御発振器の周波数を注入ロ
   ックする手段を設け、ｃ）前記電圧制御発振器に同調電
   圧を供給して前記電圧制御発振器からの基本周波数出力
   信号の位相を供給された同調電圧の関数として変化させ
   る手段を設けるステップを含むことを特徴とするバイフ
   ェイズ符号発生方法。
6. （６）ａ）電気的に同調可能な整合インピーダンス回路
   網を備えた増幅器を設け、 ｂ）この増幅器に周波数基準信号を入力し、ｃ）前記増
   幅器に同調電圧を供給して前記増幅器からの増幅された
   周波数基準出力信号の位相を供給された同調電圧の関数
   として変化させるステップを含むことを特徴とするバイ
   フェイズ符号発生方法。