KR101358905B1 - Analog phase shifter using phase-locked loop - Google Patents

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KR101358905B1 KR1020120065980A KR20120065980A KR101358905B1 KR 101358905 B1 KR101358905 B1 KR 101358905B1 KR 1020120065980 A KR1020120065980 A KR 1020120065980A KR 20120065980 A KR20120065980 A KR 20120065980A KR 101358905 B1 KR101358905 B1 KR 101358905B1
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이재왕
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Abstract

본 발명은 원 신호 주파수의 1/n(n=2, 4, 6, .... 또는, n=1, 2, 3, 4, ... )에서 동작하는 전압 제어 발진기의 위상을 원 신호의 위상에 고정하여 출력 신호를 얻는 위상 고정 루프, 상기 위상 고정 루프의 출력단에 연결되어 연속적으로 위상변환이 가능한 1/n의 주파수에서 동작하여 상기 위상 고정 루프의 출력 신호를 위상 변환하는 위상 변환기 및, 상기 위상 변환기에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 해 연속적으로 위상을 변환하는 주파수 체배부를 포함하여 이루어진 PLL를 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치에 관한 것으로, 위상고정루프와 주파수 체배기를 사용하여 원 신호 주파수의 1/n의 주파수에 동작하는 전압제어 발진기의 위상을 원 신호의 위상에 고정시키고, 1/n의 주파수에서 위상 변환을 실시한 후, n배의 주파수 체배를 통해 원신호의 주파수로 되돌리는 방식을 통해, 밀리미터파 대역의 신호를 전기적인 제어로서 연속적인 위상변환이 가능하도록 할 수 있다.The present invention provides a source signal for a phase of a voltage controlled oscillator operating at 1 / n (n = 2, 4, 6, .... or n = 1, 2, 3, 4, ...) of the original signal frequency. A phase locked loop which is fixed to a phase of and obtains an output signal, a phase converter which is connected to an output terminal of the phase locked loop and operated at a frequency of 1 / n capable of continuously phase shifting to phase shift the output signal of the phase locked loop; And a multiplier for multiplying the phase-converted signal by the phase shifter n times to equal the frequency of the original signal to continuously convert the phase. Using a fixed loop and a frequency multiplier, the phase of the voltage-controlled oscillator operating at the frequency of 1 / n of the original signal frequency is fixed to the phase of the original signal, and the phase shift is performed at the frequency of 1 / n. By reverting to the frequency of the original signal through the frequency multiplication of the double, it is possible to enable the continuous phase shifting of the signal of the millimeter wave band as an electrical control.

Description

ＰＬＬ을 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치{Analog phase shifter using phase-locked loop}Millimeter-wave analog phase shifter using PLL {Analog phase shifter using phase-locked loop}

본 발명은 PLL(Phase-Locked Loop)을 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위상고정루프와 주파수 체배기를 사용하여 원 신호 주파수의 1/n의 주파수에 동작하는 전압제어 발진기의 위상을 원 신호의 위상에 고정시키고, 1/n의 주파수에서 위상 변환을 실시한 후, n배의 주파수 체배를 통해 원 신호의 주파수로 되돌리는 방식으로, 밀리미터파 대역의 신호를 전기적인 제어로서 연속적인 위상변환이 가능하도록 하는, PLL을 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a millimeter wave analog phase shifter using a phase-locked loop (PLL), and more particularly, to a voltage controlled oscillator operating at a frequency of 1 / n of an original signal frequency using a phase locked loop and a frequency multiplier. Fix the phase of the original signal to the phase of the original signal, perform phase conversion at a frequency of 1 / n, and then return the frequency of the millimeter wave band as an electrical control by returning to the frequency of the original signal through n-times multiplication. The present invention relates to a millimeter wave analog phase shifter using a PLL to enable continuous phase shift.

현재 X-band(8-12 GHz)이하의 주파수에서는 핀(PIN) 다이오드와 90°하이브리드 결합기를 사용하여 아날로그 방식으로 동작하는 위상변환기를 상용으로도 구입할 수 있고, 또 설계하여 제작할 수도 있다. At frequencies below X-band (8-12 GHz), analog-to-analog phase shifters using pin diodes and 90 ° hybrid couplers are commercially available and can be designed and manufactured.

그러나, 주파수가 X-band 이상으로 올라가게 되면, 위상변환을 위해 커패시턴스를 가변하기 위한 PIN다이오드를 기판의 회로에 연결 시 발생하는 기생성분 때문에, 연속적으로 위상을 가변할 수 있는 아날로그 형태의 위상변환기를 구현하는 것이 매우 어렵다. However, when the frequency rises above X-band, an analog type phase shifter can continuously change phase due to parasitic components generated when connecting a PIN diode for varying capacitance to a circuit of a substrate for phase shifting. It is very difficult to implement.

또한, X-band 이상의 주파수에서는 기계적인 방법에 의해 신호가 전송되는 길이를 변화시키는 방식으로 위상을 연속으로 변환시키는 상용의 아날로그 위상변환기는 존재하나, 매우 고가이다.In addition, at frequencies above X-band, there is a commercial analog phase shifter that continuously converts a phase in a manner of changing the length of a signal transmission by a mechanical method, but it is very expensive.

그리고, X-band 이상의 주파수에서는 전기적으로 제어하는 위상변환기는 매우 드물고, 특히 밀리미터파 대역(30~300 GHz)에서는 전기적으로 제어하는 아날로그 위상변환기의 상용 제품이 없는 실정이다.In addition, phase shifters that are electrically controlled at frequencies above X-band are very rare, and there are no commercial products of analog phase shifters that are electrically controlled in the millimeter wave band (30 to 300 GHz).

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 위상고정루프와 주파수 체배기를 사용하여 원 신호 주파수의 1/n의 주파수에 동작하는 전압제어 발진기의 위상을 원 신호의 위상에 고정시키고, 1/n의 주파수에서 위상 변환을 실시한 후, n배의 주파수 체배를 통해 원신호의 주파수로 되돌리는 방식을 통해, 밀리미터파 대역의 신호를 전기적인 제어로서 연속적인 위상변환이 가능하도록 하는, PLL을 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was developed to solve the above problems, using a phase locked loop and a frequency multiplier to fix the phase of the voltage controlled oscillator operating at the frequency of 1 / n of the original signal frequency to the phase of the original signal, 1 After performing phase shift at the frequency of / n, and then returning to the frequency of the original signal by n times the frequency multiplier, the PLL which enables continuous phase shift as the electrical control of the signal of the millimeter wave band An object of the present invention is to provide a millimeter wave analog phase shifter.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 PLL를 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치는,Millimeter wave analog phase shifter using PLL according to the first embodiment of the present invention for achieving the above object,

원 신호 주파수의 1/n(n=2, 4, 6, .... )에서 동작하는 전압 제어 발진기의 위상을 원 신호의 위상에 고정하여 출력 신호를 얻는 위상 고정 루프, 상기 위상 고정 루프의 출력단에 연결되어 연속적으로 위상변환이 가능한 1/n의 주파수에서 동작하여 상기 위상 고정 루프의 출력 신호를 위상 변환하는 위상 변환기 및, 상기 위상 변환기에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 해 연속적으로 위상을 변환하는 주파수 체배부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
Phase-locked loop in which the phase of the voltage-controlled oscillator operating at 1 / n (n = 2, 4, 6, ....) of the original signal frequency is fixed to the phase of the original signal to obtain an output signal. A phase shifter connected to an output terminal and operating at a frequency of 1 / n that can be continuously phase shifted, and a phase shifter for phase shifting the output signal of the phase locked loop; It is characterized in that it comprises a frequency multiplier for converting the phase to be equal to the frequency of.

바람직하게, 상기 주파수 체배부는 상기 위상 변환기에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 하는 주파수 체배기 및, 상기 주파수 체배기의 출력단에 연결되어 RF 대역에서의 불요 주파수 성분을 여과하는 대역통과필터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
Preferably, the frequency multiplier is connected to an output terminal of the frequency multiplier and a frequency multiplier for multiplying the phase-converted signal by the phase shifter n times to equal the frequency of the original signal, and outputs an unwanted frequency component in an RF band. Characterized in that it comprises a band pass filter for filtration.

그리고, 상기 위상 고정 루프는 직류 전압의 제어에 의해 출력신호의 주파수가 변환되며, 입력 신호 주파수의 1/n(n=2, 4, 6, .... )에 해당하는 주파수를 가지고, 입력 신호의 위상과 동조된 출력 신호를 상기 위상 변환기의 입력으로 제공하는 전압 제어 발진기, 입력 신호를 인가받는 90°하이브리드 결합기, 상기 90°하이브리드 결합기의 출력단에 각기 연결되어 국부 발진기(Local Oscillator; LO) 신호가 입력 신호 주파수의 1/2로 위상 비교기 기능을 수행하는 제1, 2 서브 하모닉 믹서, 상기 전압 제어 발진기의 주파수를 n/2배로 체배하는 주파수 체배기, 상기 주파수 체배기에서 체배한 신호를 상기 제1, 2 서브 하모닉 믹서 각각에 LO 신호로써 인가하는 전력 분배기, 상기 제1, 2 서브 하모닉 믹서로부터 입력된 I와 Q의 신호로부터 입력 신호 주파수와 믹서의 LO 신호 주파수의 차이를 판별하여 상기 전압 제어 발진기의 주파수를 조절하는 주파수 획득부 및, 상기 주파수 획득부의 출력단과 상기 전압 제어 발진기의 입력단 사이에 설치된 루프 필터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In addition, the phase-locked loop has a frequency corresponding to 1 / n (n = 2, 4, 6,. A voltage controlled oscillator for providing an output signal synchronized with the phase of the signal to the input of the phase shifter, a 90 ° hybrid coupler receiving the input signal, and a local oscillator connected to an output of the 90 ° hybrid coupler, respectively. A first and second sub-harmonic mixers whose signals perform a phase comparator function at 1/2 of an input signal frequency, a frequency multiplier that multiplies the frequency of the voltage controlled oscillator by n / 2 times, and a signal multiplied by the frequency multiplier A power divider applied to each of the first and second sub harmonic mixers as an LO signal, the input signal frequency and the LO signal of the mixer from the signals of I and Q inputted from the first and second sub harmonic mixers. And a loop filter installed between the output terminal of the frequency control unit and the input terminal of the voltage control oscillator to determine the difference in frequency and to adjust the frequency of the voltage controlled oscillator.

바람직하게, 상기 주파수 획득부는 상기 LO 신호 주파수가 입력 신호의 주파수보다 높은 경우 직류 전압을 인가하여 상기 전압 제어 발진기의 주파수를 낮추도록 하고 입력 신호 주파수와 LO 신호 주파수가 근접하도록 하며, 상기 LO 신호 주파수가 입력 신호의 주파수보다 낮은 경우는 상기 전압 제어 발진기의 주파수를 높게 하도록 조절하는 주파수 획득회로 및, 상기 믹서 LO 신호의 주파수와 RF 입력 신호의 주파수가 동일하게 된 경우 상기 주파수 획득회로가 전압 제어 발진기(VCO)에 연결되는 것을 차단하는 주파수 획득 스위칭부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Preferably, the frequency acquisition unit lowers the frequency of the voltage controlled oscillator by applying a DC voltage when the LO signal frequency is higher than the frequency of the input signal, and closes the input signal frequency and the LO signal frequency, and the LO signal frequency. Is lower than the frequency of the input signal, the frequency acquisition circuit is adjusted to increase the frequency of the voltage controlled oscillator, and if the frequency of the mixer LO signal is equal to the frequency of the RF input signal, the frequency acquisition circuit is a voltage controlled oscillator And a frequency acquisition switching unit to block the connection to the VCO.

상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명의 제2 실시예에 따른 PLL을 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치는,Millimeter-wave analog phase shifter using a PLL according to a second embodiment of the present invention for achieving the above object,

원 신호 주파수의 1/n(n=1, 2, 3, ... )에서 동작하는 전압 제어 발진기의 위상을 원 신호의 위상에 고정하여 출력 신호를 얻는 위상 고정 루프, 상기 위상 고정 루프의 출력단에 연결되어 연속적으로 위상변환이 가능한 1/n의 주파수에서 동작하여 상기 위상 고정 루프의 출력 신호를 위상 변환하는 위상 변환기 및, 상기 위상 변환기에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 해 연속적으로 위상을 변환하는 주파수 체배부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
Phase-locked loop to obtain an output signal by fixing the phase of the voltage-controlled oscillator operating at 1 / n (n = 1, 2, 3, ...) of the original signal frequency to the phase of the original signal, the output stage of the phase-locked loop A phase shifter operating at a frequency of 1 / n that is continuously connected to the phase shifter to phase shift the output signal of the phase locked loop, and multiplying the phase shifted signal by the phase shifter by n times the frequency of the original signal. It is characterized in that it comprises a frequency multiplier for converting the phase to be equal to the frequency continuously.

바람직하게, 상기 주파수 체배부는 상기 위상 변환기에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 하는 주파수 체배기 및, 상기 주파수 체배기의 출력단에 연결되어 RF 대역에서의 불요 주파수 성분을 여과하는 대역통과필터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
Preferably, the frequency multiplier is connected to an output terminal of the frequency multiplier and a frequency multiplier for multiplying the phase-converted signal by the phase shifter n times to equal the frequency of the original signal, and outputs an unwanted frequency component in an RF band. Characterized in that it comprises a band pass filter for filtration.

그리고, 상기 위상 고정 루프는 직류 전압의 제어에 의해 출력신호의 주파수가 변환되며, 입력 신호 주파수의 1/n(n=1, 2, 3, 4, .... )에 해당하는 주파수를 가지며, 입력 신호의 위상과 동조된 출력 신호를 상기 위상 변환기의 입력으로 제공하는 전압 제어 발진기, 입력 신호를 인가받는 90°하이브리드 결합기, 상기 90°하이브리드 결합기의 출력단에 각기 연결되어 원 신호의 주파수에 근접하는 LO 신호를 사용하여 위상 비교기 기능을 수행하는 제1, 2 믹서, 상기 전압 제어 발진기의 주파수를 n배로 체배하는 주파수 체배기, 상기 주파수 체배기에서 체배한 신호를 상기 제1, 2 믹서 각각에 LO 신호로써 인가하는 전력 분배기, 상기 제1, 2 믹서로부터 입력된 I와 Q의 신호로부터 입력 신호 주파수와 믹서의 LO 신호 주파수의 차이를 판별하여 상기 전압 제어 발진기의 주파수를 조절하는 주파수 획득부 및, 상기 주파수 획득부의 출력단과 상기 전압 제어 발진기의 입력단 사이에 설치된 루프 필터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
The phase locked loop converts the frequency of the output signal by controlling the DC voltage, and has a frequency corresponding to 1 / n (n = 1, 2, 3, 4, ...) of the input signal frequency. A voltage controlled oscillator for providing an output signal synchronized with the phase of an input signal to an input of the phase shifter, a 90 ° hybrid coupler receiving an input signal, and an output terminal of the 90 ° hybrid coupler, respectively, approaching a frequency of an original signal A first and second mixer performing a phase comparator function using the LO signal, a frequency multiplier that multiplies the frequency of the voltage controlled oscillator by n times, and a signal multiplied by the frequency multiplier to the LO signal to each of the first and second mixers. The voltage divider to determine the difference between the input signal frequency and the LO signal frequency of the mixer from the power divider to be applied, I and Q signals input from the first and second mixers And a loop filter disposed between an output terminal of the frequency obtaining unit and an input terminal of the voltage controlled oscillator.

그리고, 상기 주파수 획득부는 상기 LO 신호 주파수가 입력 신호의 주파수보다 높은 경우 직류 전압을 인가하여 상기 전압 제어 발진기의 주파수를 낮추도록 하고 입력 신호 주파수와 LO 신호 주파수가 근접하도록 하며, 상기 LO 신호 주파수가 입력 신호의 주파수보다 낮은 경우는 상기 전압 제어 발진기의 주파수를 높게 하도록 조절하는 주파수 획득회로 및, 상기 믹서 LO 신호의 주파수와 RF 입력 신호의 주파수가 동일하게 된 경우 상기 주파수 획득회로가 전압 제어 발진기(VCO)에 연결되는 것을 차단하는 주파수 획득 스위칭부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
If the frequency of the LO signal is higher than the frequency of the input signal, the frequency obtainer may apply a DC voltage to lower the frequency of the voltage controlled oscillator, and the input signal frequency and the LO signal frequency may be close to each other. When the frequency of the input signal is lower than the frequency acquisition circuit for adjusting the frequency of the voltage controlled oscillator, and when the frequency of the mixer LO signal is equal to the frequency of the RF input signal, the frequency acquisition circuit is a voltage controlled oscillator ( And a frequency acquisition switching unit to block the connection to the VCO.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.

1. 본 발명은 위상고정루프와 주파수 체배기를 사용하여 원 신호 주파수의 1/n의 주파수에 동작하는 전압제어 발진기의 위상을 원 신호의 위상에 고정시키고, 1/n의 주파수에서 위상 변환을 실시한 후, n배의 주파수 체배를 통해 원신호의 주파수로 되돌리는 방식을 통해, 밀리미터파 대역의 신호를 전기적인 제어로서 연속적인 위상변환이 가능하도록 할 수 있다.1. The present invention uses a phase locked loop and a frequency multiplier to fix the phase of a voltage controlled oscillator operating at a frequency of 1 / n of the original signal frequency to the phase of the original signal, and to perform phase shifting at a frequency of 1 / n. After that, by returning to the frequency of the original signal through n times the frequency multiplication, it is possible to enable the continuous phase conversion of the signal of the millimeter wave band as an electrical control.

2. 위상잡음 개선이 가능하며, 출력신호의 크기를 일정하게 유지시킬 수 있으며, 저가의 위상변환기를 구현할 수 있는 효과가 있다. 2. It is possible to improve the phase noise, to keep the output signal constant, and to realize a low-cost phase shifter.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 PLL를 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치를 도시한 회로도
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 PLL을 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치를 도시한 회로도
도 3은 본 발명에 따른 주파수 획득부를 도시한 블록구성도1 is a circuit diagram showing a millimeter wave analog phase shifter using a PLL according to a first embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram showing a millimeter wave analog phase shifter using a PLL according to a second embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram showing a frequency acquisition unit according to the present invention

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

다만, 이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.It is to be understood, however, that the embodiments described below are only for explanation of the embodiments of the present invention so that those skilled in the art can easily carry out the invention, It does not mean anything.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.In order to clearly illustrate the present invention, portions which are not related to the description have been omitted, and like reference numerals have been assigned to similar portions throughout the specification.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Throughout the specification and claims, when a section includes a constituent, it is intended that the inclusion of the other constituent (s) does not exclude other elements unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 PLL를 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a millimeter wave analog phase shifter using a PLL according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 장치는 크게, 위상 고정 루프(100), 위상 변환기(200) 및, 주파수 체배부(300)를 포함하여 이루어진 구조이다.As shown in FIG. 1, the apparatus includes a phase locked loop 100, a phase shifter 200, and a frequency multiplier 300.

즉, 원 신호 주파수의 1/n(n=2, 4, 6, .... )에서 동작하는 전압 제어 발진기의 위상을 원 신호의 위상에 고정하여 출력 신호를 얻는 위상 고정 루프(100), 상기 위상 고정 루프(100)의 출력단에 연결되어 연속적으로 위상변환이 가능한 1/n의 주파수에서 동작하여 상기 위상 고정 루프의 출력 신호를 위상 변환하는 위상 변환기(200) 및, 상기 위상 변환기(200)에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 해 연속적으로 위상을 변환하는 주파수 체배부(300)를 포함하여 이루어진 구조이다.
That is, the phase lock loop 100 which obtains an output signal by fixing the phase of the voltage controlled oscillator operating at 1 / n of the original signal frequency (n = 2, 4, 6, ....) to the phase of the original signal, A phase converter 200 which is connected to an output terminal of the phase locked loop 100 and operates at a frequency of 1 / n capable of continuously phase shifting to phase shift the output signal of the phase locked loop, and the phase converter 200 In this structure, the frequency shifted signal 300 is multiplied by n times to equal the frequency of the original signal, and the frequency multiplier 300 continuously converts the phase.

여기서, 위상 고정 루프(100)는 원 신호 주파수의 1/n(n=2, 4, 6, .... )에서 동작하는 전압 제어 발진기의 위상을 원 신호의 위상에 고정하여 출력 신호를 얻어 상기 위상 변환기(200)로 입력하는 것이다. 상기 위상 고정 루프(100)는 직류 전압의 제어에 의해 출력신호의 주파수가 변환되며, 입력 신호 주파수의 1/n(n=2, 4, 6, .... )에 해당하는 주파수를 가지고, 입력 신호의 위상과 동조된 출력 신호를 상기 위상 변환기(200)의 입력으로 제공하는 전압 제어 발진기(101), 입력 신호를 인가받는 90°하이브리드 결합기(102), 상기 90°하이브리드 결합기(102)의 출력단에 각기 연결되어 국부 발진기(Local Oscillator; LO) 신호가 입력 신호 주파수의 1/2로 위상 비교기 기능을 수행하는 제1, 2 서브 하모닉 믹서(103, 104), 상기 전압 제어 발진기(100)의 주파수를 n/2배로 체배하는 주파수 체배기(105), 상기 주파수 체배기(105)에서 체배한 신호를 상기 제1, 2 서브 하모닉 믹서(103, 104) 각각에 LO 신호로써 인가하는 전력 분배기(106), 상기 제1, 2 서브 하모닉 믹서(103, 104)로부터 입력된 I와 Q의 신호로부터 입력 신호 주파수와 믹서의 LO 신호 주파수의 차이를 판별하여 상기 전압 제어 발진기(101)의 주파수를 조절하는 주파수 획득부(107) 및, 상기 주파수 획득부(107)의 출력단과 상기 전압 제어 발진기(101)의 입력단 사이에 설치된 루프 필터(108)를 포함하여 이루어진 구조이다. 그리고, 상기 주파수 획득부(107)는 상기 LO 신호 주파수가 입력 신호의 주파수보다 높은 경우 직류 전압을 인가하여 상기 전압 제어 발진기의 주파수를 낮추도록 하고 입력 신호 주파수와 LO 신호 주파수가 근접하도록 하며, 상기 LO 신호 주파수가 입력 신호의 주파수보다 낮은 경우는 상기 전압 제어 발진기의 주파수를 높게 하도록 조절하는 주파수 획득회로 및, 상기 믹서 LO 신호의 주파수와 RF 입력 신호의 주파수가 동일하게 된 경우 상기 주파수 획득회로가 전압 제어 발진기(VCO)에 연결되는 것을 차단하는 주파수 획득 스위칭부를 포함하여 이루어진 구조이다(도 3 참조)Here, the phase locked loop 100 locks the phase of the voltage controlled oscillator operating at 1 / n (n = 2, 4, 6, ....) of the original signal frequency to the phase of the original signal to obtain an output signal. Input to the phase converter 200. The phase locked loop 100 converts the frequency of the output signal by controlling the DC voltage, and has a frequency corresponding to 1 / n (n = 2, 4, 6, ....) of the input signal frequency, A voltage controlled oscillator 101 which provides an output signal synchronized with the phase of an input signal to the input of the phase shifter 200, a 90 ° hybrid coupler 102 receiving the input signal, and a 90 ° hybrid coupler 102 Each of the first and second sub harmonic mixers 103 and 104 connected to the output terminal and having a local oscillator (LO) signal performing a phase comparator function at 1/2 of an input signal frequency of the voltage controlled oscillator 100. A frequency multiplier 105 for multiplying the frequency by n / 2 and a power divider 106 for applying a signal multiplied by the frequency multiplier 105 as an LO signal to each of the first and second sub harmonic mixers 103 and 104. I and Q inputted from the first and second sub harmonic mixers 103 and 104 A frequency obtaining unit 107 for adjusting a frequency of the voltage controlled oscillator 101 by determining a difference between an input signal frequency and a LO signal frequency of the mixer from a signal, and an output terminal of the frequency obtaining unit 107 and the voltage controlled oscillator The structure includes a loop filter 108 provided between the input terminals of 101. The frequency acquisition unit 107 lowers the frequency of the voltage controlled oscillator by applying a DC voltage when the LO signal frequency is higher than the frequency of the input signal, and makes the input signal frequency and the LO signal frequency close to each other. A frequency acquisition circuit for adjusting the frequency of the voltage controlled oscillator to be higher when the frequency of the LO signal is lower than the frequency of the input signal, and the frequency acquisition circuit when the frequency of the mixer LO signal and the frequency of the RF input signal are equal to each other. The structure includes a frequency acquisition switching unit that blocks the connection to the voltage controlled oscillator (VCO) (see FIG. 3).

위상 변환기(200)는 상기 위상 고정 루프(100)의 출력단에 연결되어 연속적으로 위상변환이 가능한 1/n의 주파수에서 동작하여 상기 위상 고정 루프(100)의 출력 신호를 위상 변환하는 것이다.The phase converter 200 is connected to an output terminal of the phase locked loop 100 to operate at a frequency of 1 / n which can be continuously phase shifted to phase shift the output signal of the phase locked loop 100.

주파수 체배부(300)는 상기 위상 변환기(200)에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 해 연속적으로 위상을 변환하는 것으로, 상기 주파수 체배부(300)는 상기 위상 변환기(200)에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 하는 주파수 체배기(301) 및, 상기 주파수 체배기(301)의 출력단에 연결되어 RF 대역에서의 불요 주파수 성분을 여과하는 대역통과필터(302)를 포함하여 이루어진 구조로 된 것이다.
The frequency multiplier 300 multiplies the phase-converted signal by the phase converter 200 by n times to equal the frequency of the original signal to continuously convert the phase. The frequency multiplier 300 performs the phase A frequency multiplier 301 for multiplying the phase-converted signal by the frequency converter n times to equal the frequency of the original signal, and connected to an output of the frequency multiplier 301 to filter out unwanted frequency components in the RF band. The band pass filter 302 is configured to include.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 PLL을 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a millimeter wave analog phase shifter using a PLL according to a second embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 장치는 위상 고정 루프(100), 위상 변환기(200) 및, 주파수 체배부(300)를 포함하여 이루어진 구조이다.As shown in FIG. 2, the apparatus includes a phase locked loop 100, a phase shifter 200, and a frequency multiplier 300.

즉, 원 신호 주파수의 1/n(n=1, 2, 3, ... )에서 동작하는 전압 제어 발진기의 위상을 원 신호의 위상에 고정하여 출력 신호를 얻는 위상 고정 루프(100), 상기 위상 고정 루프(100)의 출력단에 연결되어 연속적으로 위상변환이 가능한 1/n의 주파수에서 동작하여 상기 위상 고정 루프의 출력 신호를 위상 변환하는 위상 변환기(200) 및, 상기 위상 변환기(200)에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 해 연속적으로 위상을 변환하는 주파수 체배부(300)를 포함하여 이루어진 구조이다.
That is, the phase lock loop 100 which obtains an output signal by fixing the phase of the voltage controlled oscillator operating at 1 / n (n = 1, 2, 3, ...) of the original signal frequency to the phase of the original signal, A phase converter 200 which is connected to an output terminal of the phase locked loop 100 and operates at a frequency of 1 / n capable of continuously phase shifting to phase shift the output signal of the phase locked loop and the phase converter 200. And a frequency multiplying unit 300 that multiplies the phase-converted signal by n times the frequency to equal the frequency of the original signal and continuously converts the phase.

여기서, 위상 고정 루프(100)는 원 신호 주파수의 1/n(n=1, 2, 3, ... )에서 동작하는 전압 제어 발진기의 위상을 원 신호의 위상에 고정하여 출력 신호를 얻어 상기 위상 변환기(200)로 입력하는 것이다. 상기 위상 고정 루프(100)는 직류 전압의 제어에 의해 출력신호의 주파수가 변환되며, 입력 신호 주파수의 1/n(n=1, 2, 3, 4, .... )에 해당하는 주파수를 가지고, 입력 신호의 위상과 동조된 출력 신호를 상기 위상 변환기(200)의 입력으로 제공하는 전압 제어 발진기(101), 입력 신호를 인가받는 90°하이브리드 결합기(102), 상기 90°하이브리드 결합기(102)의 출력단에 각기 연결되어 원 신호의 주파수에 근접하는 LO 신호를 사용하여 위상 비교기 기능을 수행하는 제1, 2 믹서(103-1, 104-1), 상기 전압 제어 발진기(101)의 주파수를 n배로 체배하는 주파수 체배기(105-1), 상기 주파수 체배기(105-1)에서 체배한 신호를 상기 제1, 2 믹서(103-1, 104-1) 각각에 LO 신호로써 인가하는 전력 분배기(106), 상기 제1, 2 믹서(103-1, 104-1)로부터 입력된 I와 Q의 신호로부터 입력 신호 주파수와 믹서의 LO 신호 주파수의 차이를 판별하여 상기 전압 제어 발진기(100)의 주파수를 조절하는 주파수 획득부(107) 및, 상기 주파수 획득부(107)의 출력단과 상기 전압 제어 발진기(101)의 입력단 사이에 설치된 루프 필터(108)를 포함하여 이루어진 구조이다. 상기 주파수 획득부(107)는 상기 LO 신호 주파수가 입력 신호의 주파수보다 높은 경우 직류 전압을 인가하여 상기 전압 제어 발진기(101)의 주파수를 낮추도록 하고 입력 신호 주파수와 LO 신호 주파수가 근접하도록 하며, 상기 LO 신호 주파수가 입력 신호의 주파수보다 낮은 경우는 상기 전압 제어 발진기(101)의 주파수를 높게 하도록 조절하는 주파수 획득회로 및, 상기 믹서 LO 신호의 주파수와 RF 입력 신호의 주파수가 동일하게 된 경우 상기 주파수 획득회로가 VCO에 연결되는 것을 차단하는 주파수 획득 스위칭부를 포함하여 이루어진 구조이다(도 3 참조).Here, the phase locked loop 100 locks the phase of the voltage controlled oscillator operating at 1 / n (n = 1, 2, 3, ...) of the original signal frequency to the phase of the original signal to obtain an output signal. It is input to the phase converter 200. The phase locked loop 100 converts the frequency of the output signal by the control of the DC voltage, the frequency corresponding to 1 / n (n = 1, 2, 3, 4, ....) of the input signal frequency A voltage controlled oscillator 101 for providing an output signal that is synchronized with a phase of an input signal to an input of the phase shifter 200, a 90 ° hybrid coupler 102 receiving an input signal, and the 90 ° hybrid coupler 102 The frequency of the first and second mixers 103-1 and 104-1 and the voltage controlled oscillator 101, respectively, connected to an output terminal of the C1 and performing a phase comparator function using an LO signal approaching the frequency of the original signal. A power divider for multiplying the frequency multiplier 105-1 multiplied by n times and the signal multiplied by the frequency multiplier 105-1 as LO signals to the first and second mixers 103-1 and 104-1, respectively. 106) an input signal frequency and a mixer from I and Q signals input from the first and second mixers 103-1 and 104-1. A frequency acquisition unit 107 for determining a difference between the LO signal frequencies and adjusting the frequency of the voltage controlled oscillator 100, between an output terminal of the frequency acquisition unit 107 and an input terminal of the voltage controlled oscillator 101. The structure includes a loop filter 108 provided. The frequency obtaining unit 107 lowers the frequency of the voltage controlled oscillator 101 by applying a DC voltage when the LO signal frequency is higher than the frequency of the input signal, and makes the input signal frequency and the LO signal frequency close to each other. A frequency acquisition circuit for adjusting the frequency of the voltage controlled oscillator 101 to be higher when the LO signal frequency is lower than a frequency of the input signal, and when the frequency of the mixer LO signal is equal to the frequency of the RF input signal. The frequency acquisition circuit includes a frequency acquisition switching unit for blocking the connection to the VCO (see FIG. 3).

위상 변환기(200)는 위상 고정 루프(100)의 출력단에 연결되어 연속적으로 위상변환이 가능한 1/n의 주파수에서 동작하여 상기 위상 고정 루프의 출력 신호를 위상 변환하는 것이다. The phase converter 200 is connected to an output terminal of the phase locked loop 100 to operate at a frequency of 1 / n which can be continuously phase shifted to phase shift the output signal of the phase locked loop.

주파수 체배부(300)는 상기 위상 변환기(200)에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 해 연속적으로 위상을 변환하는 것이다. 상기 주파수 체배부(300)는 상기 위상 변환기(200)에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 하는 주파수 체배기(301) 및, 상기 주파수 체배기(301)의 출력단에 연결되어 RF 대역에서의 불요 주파수 성분을 여과하는 대역통과필터(302)를 포함하여 이루어진 구조로 된 것이다. The frequency multiplier 300 multiplies the phase-converted signal by the phase converter 200 by n times to equal the frequency of the original signal to continuously convert the phase. The frequency multiplier 300 is connected to an output terminal of the frequency multiplier 301 and an output terminal of the frequency multiplier 301 which multiplies the phase-converted signal by the phase converter 200 by n times to equal the frequency of the original signal. And a band pass filter 302 for filtering unwanted frequency components in the RF band.

이하, 도 1, 2의 본 발명에 따른 PLL을 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치의 동작을 설명한다.
1 and 2, the operation of the millimeter-wave analog phase shifter using the PLL according to the present invention will be described.

먼저, 결론적으로 본 발명은 밀리미터파 대역의 신호를 전기적인 제어로서 연속적인 위상변환이 가능하도록, 위상고정루프와 주파수 체배기를 사용하여 원 신호 주파수의 1/n의 주파수에 동작하는 전압제어 발진기의 위상을 원 신호의 위상에 고정시키고, 1/n의 주파수에서 위상 변환을 실시한 후, n배의 주파수 체배를 통해 원신호의 주파수로 되돌리는 방식이다.First, in conclusion, the present invention provides a voltage controlled oscillator operating at a frequency of 1 / n of the original signal frequency by using a phase-locked loop and a frequency multiplier to enable continuous phase shifting of signals in the millimeter wave band as electrical control. The phase is fixed to the phase of the original signal, phase shifted at a frequency of 1 / n, and then returned to the frequency of the original signal through n-times multiplication.

상기 위상 고정 루프(100)는 90°하이브리드 결합기(101), 전력분배기(106), 위상비교기(103, 104, 103-1, 104-1)로 쓰이는 2개의 믹서, 루프필터(108), 전압제어 발진기(101), 주파수획득부(107), 주파수 체배기(105) 등으로서 구성되어 있다. The phase locked loop 100 includes two mixers used as a 90 ° hybrid coupler 101, a power divider 106, a phase comparator 103, 104, 103-1, and 104-1, a loop filter 108, and a voltage. It is comprised as the control oscillator 101, the frequency acquisition part 107, the frequency multiplier 105, etc.

위상 비교기로 쓰이는 2개의 믹서는 제1 실시예의 경우 국부 발진기(LO; Local Oscillator) 신호가 입력 신호의 주파수의 1/2인 서브 하모닉 믹서(sub-harmonic mixer; 103, 104)를 사용하고, 제2 실시예의 경우 입력 신호의 주파수와 근접한 LO 신호를 쓰는 일반적인 믹서(103-1, 104-1)를 사용한다.The two mixers used as the phase comparators use a sub-harmonic mixer (103, 104) in which the Local Oscillator (LO) signal is 1/2 of the frequency of the input signal in the first embodiment. In the second embodiment, general mixers 103-1 and 104-1 that use LO signals close to the frequency of the input signal are used.

한편, RF 입력 신호가 90°하이브리드 결합기(101)를 지나면서, 90°위상차를 가지고 위상 비교기의 입력단에 인가되므로, 위상 비교기 출력인 IF포트로는 각각 I와 Q의 신호가 발생되고, 이 두 신호는 90도의 위상 차를 가지고 있다.On the other hand, since the RF input signal is applied to the input terminal of the phase comparator with a 90 ° phase difference as it passes through the 90 ° hybrid coupler 101, signals of I and Q are generated to the IF port which is the phase comparator output, respectively. The signal has a phase difference of 90 degrees.

도 1 및 도 2에 도시된 주파수 체배기(105, 105-1)에 대한 제1 실시예의 경우는 전압제어 발진기의 주파수를 n/2배로 체배하여, 전력 분배기(106)를 통해 서브 하모닉 믹서(103, 104)에 각각 LO 신호로써 인가해지게 된다. 이때 LO 신호의 전력은 믹서가 충분히 동작할 수 있도록 믹서의 사양에 맞게 인가해준다. In the case of the first embodiment of the frequency multipliers 105 and 105-1 shown in Figs. 1 and 2, the frequency of the voltage controlled oscillator is multiplied by n / 2 times, and the sub harmonic mixer 103 via the power divider 106 is used. , 104 are applied as LO signals, respectively. At this time, the power of the LO signal is applied according to the mixer's specifications so that the mixer can operate sufficiently.

제2 실시예의 경우에는 n배의 주파수 체배기(105-1)를 사용하여야한다.In the case of the second embodiment, an n-times multiplier 105-1 must be used.

전압제어 발진기(101)는 직류 전압의 제어에 의해 발진기 출력신호의 주파수가 바뀌는 소자인데, 본 발명에 따른 전압제어 발진기(101)는 입력 신호의 주파수의 1/n에 해당하는 주파수(f0/n)를 가진다.The voltage controlled oscillator 101 is a device in which the frequency of the oscillator output signal is changed by the control of the DC voltage. The voltage controlled oscillator 101 according to the present invention has a frequency f0 / n corresponding to 1 / n of the frequency of the input signal. )

이때 제1 실시예의 경우에는 n=2, 4, 6, ... 의 짝수 값을 가지고, 제2 실시예의 경우에는 n=1, 2, 3, 4, ... 의 값을 가진다.At this time, the first embodiment has an even value of n = 2, 4, 6, ..., and the second embodiment has a value of n = 1, 2, 3, 4, ....

위상고정루프(100)를 통해 전압제어 발진기(101)의 출력은 입력 신호의 위상과 동조되고, 이 출력신호가 후단에 연결된 위상변환기(200)의 입력으로 제공된다. 한편 전압제어 발진기(101)의 주파수대역을 n배 한 것이 위상변환기(200) 최종 신호의 주파수 대역이 된다. The output of the voltage controlled oscillator 101 is synchronized with the phase of the input signal through the phase locked loop 100, and the output signal is provided to the input of the phase shifter 200 connected to the rear stage. Meanwhile, n times the frequency band of the voltage controlled oscillator 101 becomes the frequency band of the final signal of the phase converter 200.

도 1 및 도 2에 도시된 위상변환기(200)는 연속적으로 위상변환이 가능한 f0/n의 주파수에서 동작하는 아날로그 형태의 위상변환기이다. The phase shifter 200 shown in FIGS. 1 and 2 is an analog phase shifter operating at a frequency f0 / n that can be continuously phase shifted.

그리고, 주파수 체배부(300)는 상기 위상 변환기(200)에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 해 연속적으로 위상을 변환하는 것이다. The frequency multiplier 300 multiplies the signal phase-converted by the phase converter 200 by n times to equal the frequency of the original signal and continuously converts the phase.

상기 주파수 체배부(300)는 상기 위상 변환기(200)에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 하는 주파수 체배기(301) 및, 상기 주파수 체배기(301)의 출력단에 연결되어 RF 대역에서의 불요 주파수 성분을 여과하는 대역통과필터(302)를 포함하여 이루어진 구조로 된 것이다.
The frequency multiplier 300 is connected to an output terminal of the frequency multiplier 301 and an output terminal of the frequency multiplier 301 which multiplies the phase-converted signal by the phase converter 200 by n times to equal the frequency of the original signal. And a band pass filter 302 for filtering unwanted frequency components in the RF band.

이상과 같이, 본 발명은 위상고정루프와 주파수 체배기를 사용하여 원 신호 주파수의 1/n의 주파수에 동작하는 전압제어 발진기의 위상을 원 신호의 위상에 고정시키고, 1/n의 주파수에서 위상 변환을 실시한 후, n배의 주파수 체배를 통해 원신호의 주파수로 되돌리는 방식을 통해, 밀리미터파 대역의 신호를 전기적인 제어로서 연속적인 위상변환이 가능하도록 할 수 있다.
As described above, the present invention uses a phase locked loop and a frequency multiplier to fix the phase of the voltage controlled oscillator operating at the frequency of 1 / n of the original signal frequency to the phase of the original signal, and phase shift at a frequency of 1 / n. After performing the method, the signal of the millimeter wave band can be continuously controlled by electrical control by returning to the frequency of the original signal through n-times multiplication.

도 3은 본 발명에 따른 주파수 획득부(107)를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a frequency acquisition unit 107 according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주파수 획득부(107)는 주파수 획득회로(107-1)와, 주파수 획득 스위칭부(107-2)를 포함하여 이루어진 구조이다.As shown in FIG. 3, the frequency acquisition unit 107 according to the present invention includes a frequency acquisition circuit 107-1 and a frequency acquisition switching unit 107-2.

상기 주파수 획득회로(107-1)는 입력된 I와 Q의 신호로부터 입력 신호의 주파수와 믹서의 LO 신호의 주파수의 차이를 판별하게 되며, LO 신호의 주파수가 입력 신호의 주파수보다 높은 경우, 직류 전압을 인가하여 전압제어 발진기의 주파수를 낮추도록 하여, 입력 신호의 주파수와 LO 신호의 주파수가 근접하도록 한다.The frequency acquisition circuit 107-1 determines the difference between the frequency of the input signal and the frequency of the LO signal of the mixer from the input I and Q signals. When the frequency of the LO signal is higher than the frequency of the input signal, DC A voltage is applied to lower the frequency of the voltage controlled oscillator so that the frequency of the input signal and the frequency of the LO signal are close to each other.

또한, LO 신호의 주파수가 입력 신호의 주파수가 보다 낮은 경우는, 전압제어 발진기의 주파수를 높게 하여 주는 역할을 한다.When the frequency of the LO signal is lower than that of the input signal, the frequency of the voltage controlled oscillator is increased.

그리고, 주파수 획득 스위칭부(107-2)는 믹서 LO신호의 주파수와 RF 입력 신호의 주파수가 같아지게 되면, 주파수 획득회로(107-1)가 VCO에 연결되는 것을 끊어주어 루프 필터에 가해지는 부담을 덜게 된다.When the frequency of the mixer LO signal is equal to the frequency of the RF input signal, the frequency acquisition switching unit 107-2 cuts off the frequency acquisition circuit 107-1 from being connected to the VCO and applies the burden to the loop filter. Will be less.

상기 루프 필터는 일반적인 위상고정회로에 쓰이는 능동 루프 필터로서 하나의 OP-Amp와 R과 C로 구성된 저역통과 필터이다.
The loop filter is an active loop filter used in a general phase locked circuit and is a low pass filter composed of one OP-Amp and R and C.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 위상 고정 루프 200 : 위상 변환기
300 : 주파수 체배부 101 : 전압 제어 발진기
102 : 90°하이브리드 결합기 103, 104 : 서브 하모닉 믹서
105, 105-1 : 주파수 체배기 106 : 전력 분배기
107 : 주파수 획득부 108 : 루프 필터
103-1, 104-1 : 믹서 107-1 : 주파수 획득 회로
107-2 : 주파수 획득 스위칭부 301 : 주파수 체배기
302 : 대역통과필터Description of the Related Art [0002]
100: phase locked loop 200: phase shifter
300: frequency multiplier 101: voltage controlled oscillator
102: 90 ° hybrid coupler 103, 104: sub harmonic mixer
105, 105-1: Frequency multiplier 106: Power divider
107: frequency acquisition unit 108: loop filter
103-1, 104-1: mixer 107-1: frequency acquisition circuit
107-2: frequency acquisition switching unit 301: frequency multiplier
302: bandpass filter

Claims (8)

원 신호 주파수의 1/n(n=2, 4, 6, .... )에서 동작하는 전압 제어 발진기의 위상을 원 신호의 위상에 고정하여 출력 신호를 얻는 위상 고정 루프;
상기 위상 고정 루프의 출력단에 연결되어 연속적으로 위상변환이 가능한 1/n의 주파수에서 동작하여 상기 위상 고정 루프의 출력 신호를 위상 변환하는 위상 변환기; 및
상기 위상 변환기에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 해 연속적으로 위상을 변환하는 주파수 체배부를 포함하여 이루어지고,
상기 주파수 체배부는
상기 위상 변환기에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 하는 주파수 체배기; 및
상기 주파수 체배기의 출력단에 연결되어 RF 대역에서의 불요 주파수 성분을 여과하는 대역통과필터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 PLL을 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치.A phase locked loop for fixing the phase of the voltage controlled oscillator operating at 1 / n (n = 2, 4, 6, ....) of the original signal frequency to the phase of the original signal to obtain an output signal;
A phase converter connected to an output terminal of the phase locked loop to operate at a frequency of 1 / n capable of continuously phase shifting to phase shift the output signal of the phase locked loop; And
And a frequency multiplier for continuously multiplying the phase-converted signal by the phase shifter n times to equal the frequency of the original signal to continuously convert the phase.
The frequency multiplier
A frequency multiplier for multiplying the phase-converted signal by the phase shifter n times to equal the frequency of the original signal; And
Millimeter-wave analog phase shifter using PLL, characterized in that it comprises a band pass filter connected to the output terminal of the frequency multiplier to filter out unwanted frequency components in the RF band. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 위상 고정 루프는
직류 전압의 제어에 의해 출력신호의 주파수가 변환되며, 입력 신호 주파수의 1/n(n=2, 4, 6, .... )에 해당하는 주파수를 가지며, 입력 신호의 위상과 동조된 출력 신호를 상기 위상 변환기의 입력으로 제공하는 전압 제어 발진기;
입력 신호를 인가받는 90°하이브리드 결합기;
상기 90°하이브리드 결합기의 출력단에 각기 연결되어 국부 발진기(Local Oscillator; LO) 신호가 입력 신호 주파수의 1/2로 위상 비교기 기능을 수행하는 제1, 2 서브 하모닉 믹서;
상기 전압 제어 발진기의 주파수를 n/2배로 체배하는 주파수 체배기;
상기 주파수 체배기에서 체배한 신호를 상기 제1, 2 서브 하모닉 믹서 각각에 LO 신호로써 인가하는 전력 분배기;
상기 제1, 2 서브 하모닉 믹서로부터 입력된 I와 Q의 신호로부터 입력 신호 주파수와 믹서의 LO 신호 주파수의 차이를 판별하여 상기 전압 제어 발진기의 주파수를 조절하는 주파수 획득부; 및
상기 주파수 획득부의 출력단과 상기 전압 제어 발진기의 입력단 사이에 설치된 루프 필터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 PLL을 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치.The method of claim 1,
The phase locked loop
The frequency of the output signal is converted by the control of the DC voltage, and has a frequency corresponding to 1 / n (n = 2, 4, 6, ....) of the input signal frequency and is synchronized with the phase of the input signal. A voltage controlled oscillator providing a signal to the input of the phase converter;
A 90 ° hybrid coupler receiving an input signal;
First and second sub-harmonic mixers, each connected to an output terminal of the 90 ° hybrid coupler so that a local oscillator (LO) signal performs a phase comparator function at 1/2 of an input signal frequency;
A frequency multiplier that multiplies the frequency of the voltage controlled oscillator by n / 2 times;
A power divider for applying a signal multiplied by the frequency multiplier as an LO signal to each of the first and second sub harmonic mixers;
A frequency obtaining unit for adjusting a frequency of the voltage controlled oscillator by determining a difference between an input signal frequency and a LO signal frequency of the mixer from signals of I and Q input from the first and second sub harmonic mixers; And
Millimeter-wave analog phase shifter using a PLL, characterized in that it comprises a loop filter provided between the output terminal of the frequency acquisition unit and the input terminal of the voltage controlled oscillator. 제 3 항에 있어서,
상기 주파수 획득부는
상기 LO 신호 주파수가 입력 신호의 주파수보다 높은 경우 직류 전압을 인가하여 상기 전압 제어 발진기의 주파수를 낮추도록 하고 입력 신호 주파수와 LO 신호 주파수가 근접하도록 하며, 상기 LO 신호 주파수가 입력 신호의 주파수보다 낮은 경우는 상기 전압 제어 발진기의 주파수를 높게 하도록 조절하는 주파수 획득회로; 및
상기 믹서 LO 신호의 주파수와 RF 입력 신호의 주파수가 동일하게 된 경우 상기 주파수 획득회로가 전압 제어 발진기(VCO)에 연결되는 것을 차단하는 주파수 획득 스위칭부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 PLL을 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치.The method of claim 3, wherein
The frequency acquisition unit
When the LO signal frequency is higher than the frequency of the input signal, a DC voltage is applied to lower the frequency of the voltage controlled oscillator so that the input signal frequency and the LO signal frequency are close, and the LO signal frequency is lower than the frequency of the input signal. A case of a frequency obtaining circuit for adjusting the frequency of the voltage controlled oscillator to be high; And
Millimeter wave using a PLL comprising a frequency acquisition switching unit for blocking the frequency acquisition circuit from being connected to a voltage controlled oscillator (VCO) when the frequency of the mixer LO signal is equal to the frequency of the RF input signal. Analog phase shifter. 원 신호 주파수의 1/n(n=1, 2, 3, ... )에서 동작하는 전압 제어 발진기의 위상을 원 신호의 위상에 고정하여 출력 신호를 얻는 위상 고정 루프;
상기 위상 고정 루프의 출력단에 연결되어 연속적으로 위상변환이 가능한 1/n의 주파수에서 동작하여 상기 위상 고정 루프의 출력 신호를 위상 변환하는 위상 변환기; 및
상기 위상 변환기에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 해 연속적으로 위상을 변환하는 주파수 체배부를 포함하여 이루어지고,
상기 주파수 체배부는
상기 위상 변환기에 의해 위상 변환된 신호를 n배 주파수 체배하여 원 신호의 주파수와 같게 하는 주파수 체배기; 및
상기 주파수 체배기의 출력단에 연결되어 RF 대역에서의 불요 주파수 성분을 여과하는 대역통과필터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 PLL을 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치.A phase locked loop which locks the phase of the voltage controlled oscillator operating at 1 / n (n = 1, 2, 3, ...) of the original signal frequency to the phase of the original signal to obtain an output signal;
A phase converter connected to an output terminal of the phase locked loop to operate at a frequency of 1 / n capable of continuously phase shifting to phase shift the output signal of the phase locked loop; And
And a frequency multiplier for continuously multiplying the phase-converted signal by the phase shifter n times to equal the frequency of the original signal to continuously convert the phase.
The frequency multiplier
A frequency multiplier for multiplying the phase-converted signal by the phase shifter n times to equal the frequency of the original signal; And
Millimeter-wave analog phase shifter using PLL, characterized in that it comprises a band pass filter connected to the output terminal of the frequency multiplier to filter out unwanted frequency components in the RF band. 삭제delete 제 5 항에 있어서,
상기 위상 고정 루프는
직류 전압의 제어에 의해 출력신호의 주파수가 변환되며, 입력 신호 주파수의 1/n(n=1, 2, 3, 4, .... )에 해당하는 주파수를 가지며, 입력 신호의 위상과 동조된 출력 신호를 상기 위상 변환기의 입력으로 제공하는 전압 제어 발진기;
입력 신호를 인가받는 90°하이브리드 결합기;
상기 90°하이브리드 결합기의 출력단에 각기 연결되어 원 신호의 주파수에 근접하는 LO 신호를 사용하여 위상 비교기 기능을 수행하는 제1, 2 믹서;
상기 전압 제어 발진기의 주파수를 n배로 체배하는 주파수 체배기;
상기 주파수 체배기에서 체배한 신호를 상기 제1, 2 믹서 각각에 LO 신호로써 인가하는 전력 분배기;
상기 제1, 2 믹서로부터 입력된 I와 Q의 신호로부터 입력 신호 주파수와 믹서의 LO 신호 주파수의 차이를 판별하여 상기 전압 제어 발진기의 주파수를 조절하는 주파수 획득부; 및
상기 주파수 획득부의 출력단과 상기 전압 제어 발진기의 입력단 사이에 설치된 루프 필터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 PLL을 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치.The method of claim 5, wherein
The phase locked loop
The frequency of the output signal is converted by the control of the DC voltage, and has a frequency corresponding to 1 / n (n = 1, 2, 3, 4, ....) of the input signal frequency, and is synchronized with the phase of the input signal. A voltage controlled oscillator providing an output signal to the input of the phase shifter;
A 90 ° hybrid coupler receiving an input signal;
First and second mixers each connected to an output terminal of the 90 ° hybrid coupler and performing a phase comparator function using an LO signal approaching a frequency of an original signal;
A frequency multiplier that multiplies the frequency of the voltage controlled oscillator by n times;
A power divider for applying a signal multiplied by the frequency multiplier as an LO signal to each of the first and second mixers;
A frequency obtaining unit for adjusting a frequency of the voltage controlled oscillator by determining a difference between an input signal frequency and a LO signal frequency of the mixer from the signals of I and Q input from the first and second mixers; And
Millimeter-wave analog phase shifter using a PLL, characterized in that it comprises a loop filter provided between the output terminal of the frequency acquisition unit and the input terminal of the voltage controlled oscillator. 제 7 항에 있어서,
상기 주파수 획득부는
상기 LO 신호 주파수가 입력 신호의 주파수보다 높은 경우 직류 전압을 인가하여 상기 전압 제어 발진기의 주파수를 낮추도록 하고 입력 신호 주파수와 LO 신호 주파수가 근접하도록 하며, 상기 LO 신호 주파수가 입력 신호의 주파수보다 낮은 경우는 상기 전압 제어 발진기의 주파수를 높게 하도록 조절하는 주파수 획득회로; 및
상기 믹서 LO 신호의 주파수와 RF 입력 신호의 주파수가 동일하게 된 경우 상기 주파수 획득회로가 전압 제어 발진기(VCO)에 연결되는 것을 차단하는 주파수 획득 스위칭부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 PLL을 이용한 밀리미터파 아날로그 위상변환장치.The method of claim 7, wherein
The frequency acquisition unit
When the LO signal frequency is higher than the frequency of the input signal, a DC voltage is applied to lower the frequency of the voltage controlled oscillator so that the input signal frequency and the LO signal frequency are close, and the LO signal frequency is lower than the frequency of the input signal. A case of a frequency obtaining circuit for adjusting the frequency of the voltage controlled oscillator to be high; And
Millimeter wave using a PLL comprising a frequency acquisition switching unit for blocking the frequency acquisition circuit from being connected to a voltage controlled oscillator (VCO) when the frequency of the mixer LO signal is equal to the frequency of the RF input signal. Analog phase shifter.
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