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JP2006279171A - Phase shifter - Google Patents

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JP2006279171A
JP2006279171A JP2005090960A JP2005090960A JP2006279171A JP 2006279171 A JP2006279171 A JP 2006279171A JP 2005090960 A JP2005090960 A JP 2005090960A JP 2005090960 A JP2005090960 A JP 2005090960A JP 2006279171 A JP2006279171 A JP 2006279171A
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Takao Imaoku
崇夫 今奥
Masafumi Yamanoue
雅文 山之上
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phase shifter improved so that a phase difference of two signals may be accurately 90 degrees over a wide frequency range (100MHz to 2GHz) as a principal purpose. <P>SOLUTION: The phase shifter includes: an approximate 90-degree phase shifter 101 for receiving a signal with a prescribed frequency and outputting first and second signals, the amplitudes of which are equal to each other and the phase difference of which is nearly 90 degrees; an adder circuit 102 for outputting a sum of the first and the second signals; and a subtractor circuit 103 for outputting a difference between the first and the second signals. Since two output signals with the same amplitude and the same frequency as that of an oscillated signal and whose phases differ from each other by 90 degrees are obtained from the phase shifter, phase modulation conversion caused by the amplitude modulation is not generated. Since no amplitude equalization circuit is required, the phase shifter produces the two signals with a phase difference of 90 degrees within a broadband frequency range (100MHz to 2GHz) without being limited by a frequency band of phase shift operations. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、一般に、デジタル通信等で使用される、90°の位相差を有する2つの信号を生成する移相器に関するものであり、より特定的には、広い周波数範囲で高精度の位相差信号を得ることができるように改良された移相器に関する。   The present invention generally relates to a phase shifter that generates two signals having a phase difference of 90 ° used in digital communication or the like, and more specifically, a phase difference with high accuracy in a wide frequency range. The present invention relates to a phase shifter improved so that a signal can be obtained.

デジタル通信における変復調方式において、90°位相差を有する2つの搬送波信号つまりは直交する信号は、その位相差に高い精度が要求される。この90°位相差を生成する技術として、従来から提案されている移相器を図9に示す(例えば特許文献1参照)。   In a modulation / demodulation system in digital communication, two carrier signals having a 90 ° phase difference, that is, signals orthogonal to each other, require high accuracy in the phase difference. As a technique for generating this 90 ° phase difference, a phase shifter conventionally proposed is shown in FIG. 9 (see, for example, Patent Document 1).

図9を参照して、従来の移相器においては、所定の信号を直列接続したコンデンサおよび抵抗器に与え、その各端子電圧に相当する2つの信号を出力する方式(以下、RC移相方式と言及する)を用いている。この移相器は、おおむね90°の移相シフト量を持ち、かつ振幅誤差を持った2つの信号を生成するRC位相手段800と、この2つの信号をそれぞれ入力して振幅を等しくする第1の振幅等化手段801および第2の振幅等化手段802と、第1の振幅等化手段の出力信号と第2の振幅等化手段の出力信号との差に相当する信号を出力する第1の減算手段803と、第1の振幅等化手段の出力信号と第2の振幅等化手段の出力信号との和に相当する信号を出力する第1の加算手段804と、減算手段803および加算手段の出力信号をそれぞれ入力して、振幅を等しくする第3の振幅等化手段805および第4の振幅等化手段806とを備える、90°位相差生成回路である。   Referring to FIG. 9, in a conventional phase shifter, a predetermined signal is applied to a capacitor and a resistor connected in series, and two signals corresponding to the respective terminal voltages are output (hereinafter referred to as an RC phase shift method). Is used). This phase shifter includes an RC phase means 800 for generating two signals having a phase shift amount of about 90 ° and having an amplitude error, and a first phase for equalizing the amplitude by inputting these two signals, respectively. Amplitude equalization means 801 and second amplitude equalization means 802, and a first signal that outputs a signal corresponding to the difference between the output signal of the first amplitude equalization means and the output signal of the second amplitude equalization means. Subtracting means 803, first adding means 804 for outputting a signal corresponding to the sum of the output signal of the first amplitude equalizing means and the output signal of the second amplitude equalizing means, subtracting means 803 and addition It is a 90 ° phase difference generation circuit including a third amplitude equalizing means 805 and a fourth amplitude equalizing means 806 that respectively input the output signals of the means and equalize the amplitude.

次に、図9と図10を参照しながら、従来の移相器の動作について説明する。図10(a)に示すようなsin波の電流信号2が近似的な移相器800に入力され、その出力として2つの信号3、4が得られる。信号3、4は、図10(b)に示すように、その振幅がほぼ等しく位相差が90゜に近いが、正確には振幅が異なり位相差が90゜ではないものである。この信号3、4は、振幅等化回路801,802により図10(c)に示すような振幅の等しい信号7、8となる。減算器803、加算器804によりこの信号7、8の差及び和をとることにより、図10(d)に示すような位相差が正確に90゜となる信号10、12が得られる。   Next, the operation of the conventional phase shifter will be described with reference to FIG. 9 and FIG. A sin-wave current signal 2 as shown in FIG. 10A is input to an approximate phase shifter 800, and two signals 3 and 4 are obtained as outputs thereof. As shown in FIG. 10B, the signals 3 and 4 have substantially the same amplitude and a phase difference close to 90 °. However, the signals 3 and 4 have different amplitudes and the phase difference is not 90 °. The signals 3 and 4 become signals 7 and 8 having the same amplitude as shown in FIG. 10C by the amplitude equalization circuits 801 and 802. By subtracting and summing the signals 7 and 8 by the subtracter 803 and the adder 804, signals 10 and 12 having a phase difference of exactly 90 ° as shown in FIG. 10D are obtained.

このように、近似的移相手段にRC移相方式を用いることで、得られる位相差は、抵抗と静電容量の値に大きく依存し、かつ寄生成分の影響も受けやすく、それゆえ生成された信号は、振幅が異なり、かつその位相差が正確に90°ではない2つの信号として出力される。そこで、上記従来例では、第1および第2の振幅等化手段801,802によりその振幅誤差を等しくする。次に第1の減算手段803および第1の加算手段804により、その和および差をとり、その結果として、2つの信号の位相差を90°となるようにしている。   As described above, by using the RC phase shift method for the approximate phase shift means, the obtained phase difference greatly depends on the values of the resistance and the capacitance, and is also easily affected by the parasitic component, and thus is generated. These signals are output as two signals having different amplitudes and whose phase difference is not exactly 90 °. Therefore, in the above conventional example, the first and second amplitude equalization means 801 and 802 equalize the amplitude error. Next, the first subtracting means 803 and the first adding means 804 take the sum and difference, and as a result, the phase difference between the two signals becomes 90 °.

また、90°移相器における位相のずれを修正できる技術として、他の従来例を図11に示す(例えば特許文献2参照)。   Another conventional example is shown in FIG. 11 as a technique capable of correcting a phase shift in a 90 ° phase shifter (see, for example, Patent Document 2).

図11を参照して、他の従来例にかかる90°移相器は、入力IN1を90°移相した出力を得る近似的な90°移相器900と、加算回路902の出力信号VOUT1を基準信号として入力信号IN1をフィードバック系として構成していて(オペアンプを用いてフィードバック系の回路が構成される)、同期検波する同期検波器903と、この同期検波器903の出力と入力信号IN1を乗算する乗算回路901と、この乗算回路901の出力と同期検波器903の出力を加算して出力信号VOUT1を得る加算回路902から構成されている。このように構成される90°移相器では、出力信号VOUT1と入力信号IN1を比較して、90°からのずれを出力信号へ帰還させることで、出力位相のずれを補正して、正確に90°の位相差を有する出力信号VOUT1を抽出することができる。   Referring to FIG. 11, a 90 ° phase shifter according to another conventional example includes an approximate 90 ° phase shifter 900 that obtains an output obtained by shifting the input IN1 by 90 °, and an output signal VOUT1 of the adder circuit 902. The input signal IN1 is configured as a feedback system as a reference signal (a feedback system circuit is configured using an operational amplifier), a synchronous detector 903 for synchronous detection, an output of the synchronous detector 903, and an input signal IN1 A multiplication circuit 901 for multiplication, and an addition circuit 902 for adding the output of the multiplication circuit 901 and the output of the synchronous detector 903 to obtain an output signal VOUT1. In the 90 ° phase shifter configured as described above, the output signal VOUT1 and the input signal IN1 are compared, and the deviation from 90 ° is fed back to the output signal, thereby correcting the deviation of the output phase and accurately. An output signal VOUT1 having a phase difference of 90 ° can be extracted.

特開平5−110369号Japanese Patent Laid-Open No. 5-110369

特開平3−159305号JP-A-3-159305

特許文献1にかかる移相器では、RC移相手段800を用いることで、回路構成が簡単であるという点が優れている。しかしながら、得られる位相差が回路全体の抵抗値および静電容量の相対的な大きさに強く依存し、抵抗やコンデンサの加工精度や配線の寄生抵抗、寄生静電容量のばらつきの影響を受ける。そのため、広帯域の周波数範囲(100MHz〜2GHz)で用いることを目的とする場合においては、2つの出力信号に関して、出力位相差は広帯域の周波数範囲においてほぼ90°であるが、出力振幅はω=1/(RC)の周波数でのみ同等となる。それ以外の周波数については、所定の周波数に応じて2つの出力信号での振幅誤差が生じるという課題がある。このため2つの出力信号の周波数を所望の周波数に正確に対応させるべく、振幅等化手段801,802に入力することで、振幅を等しくする必要がある。   The phase shifter according to Patent Document 1 is excellent in that the circuit configuration is simple by using the RC phase shift means 800. However, the obtained phase difference strongly depends on the resistance value of the entire circuit and the relative size of the capacitance, and is affected by variations in resistance and capacitor processing accuracy, wiring parasitic resistance, and parasitic capacitance. For this reason, in the case where it is intended to be used in a wide frequency range (100 MHz to 2 GHz), the output phase difference between the two output signals is approximately 90 ° in the wide frequency range, but the output amplitude is ω = 1. It is equivalent only at the frequency of / (RC). For other frequencies, there is a problem that an amplitude error occurs between the two output signals according to a predetermined frequency. Therefore, in order to accurately correspond the frequencies of the two output signals to the desired frequencies, it is necessary to make the amplitudes equal by inputting them to the amplitude equalization means 801 and 802.

つまり、近似的移相手段としてRC移相手段800を用いる場合においては、広帯域の周波数範囲で用いる際、移相器と加減算器の間に振幅等化回路を接続する必要がある。これは振幅等化回路を介することで、2つの出力信号の振幅誤差を等しくすることによって、振幅変調(Amplitude Modulation, AM)が位相変調(Phase Modulation, PM)へと変換される可能性を低減することを意味する。広帯域の周波数範囲(100MHz〜2GHz)において、この問題を解決するには、全ての周波数帯域で安定動作可能な振幅等化回路を用いることが挙げられる。   That is, when the RC phase shift means 800 is used as the approximate phase shift means, it is necessary to connect an amplitude equalization circuit between the phase shifter and the adder / subtractor when used in a wide frequency range. This is through an amplitude equalization circuit, and by making the amplitude error of the two output signals equal, the possibility that amplitude modulation (AM) is converted to phase modulation (PM) is reduced. It means to do. In order to solve this problem in a wide frequency range (100 MHz to 2 GHz), it is possible to use an amplitude equalization circuit that can stably operate in all frequency bands.

しかし、このような周波数範囲で正確に動作可能な振幅等化回路の実現は困難である。また、実現できたとしても周波数範囲が広くなれば、それに応じて振幅等化回路の数量も増大し、それによって回路面積の規模も大きくなる。すなわち、安定した振幅等化動作が困難であるということになり、広い周波数範囲(100MHz〜2GHz)で90°の位相差を有する信号の生成が実現困難であるという問題がある。   However, it is difficult to realize an amplitude equalization circuit that can operate accurately in such a frequency range. Even if it can be realized, if the frequency range is widened, the number of amplitude equalization circuits is increased accordingly, and the scale of the circuit area is increased accordingly. That is, a stable amplitude equalization operation is difficult, and there is a problem that it is difficult to generate a signal having a phase difference of 90 ° in a wide frequency range (100 MHz to 2 GHz).

また、特許文献2の移相器では、オペアンプを用いてフィードバック系の回路が構成されるために、回路構成が複雑化するとともに、低消費電流で、高周波においての安定した動作を行うことが出来ないという問題があった。   Further, in the phase shifter of Patent Document 2, since a feedback system circuit is configured using an operational amplifier, the circuit configuration is complicated, and stable operation at high frequency can be performed with low current consumption. There was no problem.

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、広い周波数範囲(100MHz〜2GHz)で2つの信号の位相差が正確に90°となるように改良された移相器を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is an improved phase shifter so that the phase difference between two signals is exactly 90 ° in a wide frequency range (100 MHz to 2 GHz). The purpose is to provide.

本発明の他の目的は、回路構成が簡単で、低消費電流で、高周波においての安定した動作を行うことが出来るように改良された移相器を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an improved phase shifter having a simple circuit configuration, low current consumption, and stable operation at high frequencies.

本発明にかかる移相器は、所定の周波数の信号を入力して、振幅が等しくかつ位相差がほぼ90°である第1および第2の信号を出力する近似的移相手段と、上記第1および第2の信号を入力して、上記第1の信号と上記第2の信号との和を出力する加算手段と、上記第1の信号と上記第2の信号との差を出力する減算手段とを有することを特徴とする。   The phase shifter according to the present invention includes an approximate phase shift means for inputting a signal having a predetermined frequency and outputting first and second signals having the same amplitude and a phase difference of approximately 90 °; An adding means for inputting the first and second signals and outputting a sum of the first signal and the second signal; and a subtraction for outputting a difference between the first signal and the second signal Means.

本発明によれば、同一振幅でかつ正確に90°位相差を有する2つの出力信号が得られる。また、移相器と加減算器との間に振幅等化回路を必要としないために、90°位相差生成における動作周波数範囲の制限を受けることがない。   According to the present invention, two output signals having the same amplitude and an accurate 90 ° phase difference can be obtained. In addition, since an amplitude equalization circuit is not required between the phase shifter and the adder / subtracter, there is no restriction on the operating frequency range in the 90 ° phase difference generation.

本発明の好ましい実施態様によれば、上記近似的移相手段が、上記所定の周波数の信号を生成する信号源と、上記信号源から出力された所定の周波数の信号を、2逓倍の周波数の信号として生成する2逓倍手段と、上記2逓倍手段から出力された信号を2分周して、上記所定の周波数の信号と同一の信号を出力する2分周手段とを有する。   According to a preferred embodiment of the present invention, the approximate phase shifting means generates a signal source that generates the signal having the predetermined frequency, and a signal having the predetermined frequency that is output from the signal source. A frequency doubler that generates a signal; and a frequency divider that divides the signal output from the frequency multiplier by 2 and outputs the same signal as the signal having the predetermined frequency.

近似的移相手段に逓倍分周移相手段を用いることによって、その出力信号の振幅が同一で、かつほぼ正確に90°の位相差を有する2つの出力信号を得ることができる。   By using the multiplying / dividing and phase shifting means as the approximate phase shifting means, it is possible to obtain two output signals having the same amplitude of the output signal and having a phase difference of 90 ° almost exactly.

上記2逓倍手段は、絶対値回路を用いて構成するのが好ましい。   It is preferable that the doubling means is constructed using an absolute value circuit.

上記2逓倍手段は、掛け算器を用いて構成してもよい。   The doubler may be configured using a multiplier.

本発明のさらに好ましい実施態様によれば、上記2分周手段からの2つの出力信号は、振幅が同一である。出力された信号の振幅が同一であるために、移相器と加減算器の間に振幅等化手段の接続を必要としない。   According to a further preferred embodiment of the present invention, the two output signals from the divide-by-2 means have the same amplitude. Since the output signals have the same amplitude, it is not necessary to connect an amplitude equalizing means between the phase shifter and the adder / subtracter.

本発明によれば、同一振幅でかつ正確に90°位相差を有する2つの出力信号が得られる。また、移相器と加減算器との間に振幅等化回路を必要としないために、90°位相差生成における動作周波数範囲の制限を受けることなく、広帯域の周波数範囲で使用可能な移相器を提供することができる。   According to the present invention, two output signals having the same amplitude and an accurate 90 ° phase difference can be obtained. In addition, since an amplitude equalization circuit is not required between the phase shifter and the adder / subtracter, the phase shifter can be used in a wide frequency range without being restricted by the operating frequency range in the 90 ° phase difference generation. Can be provided.

本発明にかかる移相器においては、局部発振器からの出力信号の周波数を、2逓倍回路を用いて所定の周波数を2倍の周波数の信号として生成した後、2つのマスタスレーブのフリップフロップ回路からなる2分周回路に入力する。2分周回路より出力された2つの信号は、局部発振器からの出力と同一の周波数であり、同一振幅でかつほぼ90°の位相差を有する2つの出力信号を得る(以下、この近似的移相手段を逓倍分周移相方式と言及する)。さらに、この2つの出力信号に対して加算処理および減算処理を行うことを特徴とする。   In the phase shifter according to the present invention, the frequency of the output signal from the local oscillator is generated as a signal having a doubled frequency by using a doubler circuit, and then from two master-slave flip-flop circuits. Is input to the divide-by-2 circuit. The two signals output from the divide-by-2 circuit have the same frequency as the output from the local oscillator, and two output signals having the same amplitude and a phase difference of approximately 90 ° are obtained (hereinafter, this approximate shift). The phase means is referred to as a multiplication, division, and phase shift method). Further, an addition process and a subtraction process are performed on the two output signals.

近似的移相手段に逓倍分周移相手段を用いることによって、その出力信号の振幅が同一で、かつほぼ正確に90°の位相差を有する2つの出力信号を得ることができる。さらに、出力された信号の振幅が同一であるために、移相器と加減算器の間に振幅等化手段の接続を必要としない。ゆえに、振幅等化手段に付随する動作周波数範囲を制限されるということなく、テレビ受信装置等の幅広い周波数範囲(100MHz〜2GHz)において、高精度の90°位相差を実現できる移相器を提供することができる。   By using the multiplying / dividing and phase shifting means as the approximate phase shifting means, it is possible to obtain two output signals having the same amplitude of the output signal and having a phase difference of 90 ° almost exactly. Further, since the amplitudes of the output signals are the same, it is not necessary to connect an amplitude equalizing means between the phase shifter and the adder / subtracter. Therefore, there is provided a phase shifter capable of realizing a high-precision 90 ° phase difference in a wide frequency range (100 MHz to 2 GHz) of a television receiver or the like without limiting the operating frequency range associated with the amplitude equalization means. can do.

以下、本発明の実施例について添付図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明の実施例に関わる移相器の要部構成図であり、90°位相差を持つ2つの信号を生成する回路の基本原理を示している。実施例にかかる移相器は、近似的移相手段101と加算回路102と減算回路103を備える。   FIG. 1 is a block diagram showing the principal part of a phase shifter according to an embodiment of the present invention, and shows the basic principle of a circuit for generating two signals having a 90 ° phase difference. The phase shifter according to the embodiment includes approximate phase shift means 101, an adder circuit 102, and a subtractor circuit 103.

局部発振器100は所定の周波数の信号を近似的移相手段101に供給する。ここで用いる近似的移相手段101とは、後述する逓倍分周移相手段のことである。近似的移相手段101によって得られた信号は、振幅が等しくかつ位相差がほぼ90°の2つの信号V1およびV2であり、これらは加算回路102および減算回路103に供給される。   The local oscillator 100 supplies a signal having a predetermined frequency to the approximate phase shift means 101. The approximate phase shift means 101 used here is a frequency division / phase shift means described later. The signals obtained by the approximate phase shift means 101 are two signals V1 and V2 having the same amplitude and a phase difference of approximately 90 °, and these signals are supplied to the adding circuit 102 and the subtracting circuit 103.

加算回路102は信号V1と信号V2を加算して、信号VIとして出力する。また、減算回路103では、信号V1と信号V2を減算して、信号VQとして出力する。   The adder circuit 102 adds the signal V1 and the signal V2 and outputs the result as a signal VI. The subtracting circuit 103 subtracts the signal V1 and the signal V2 and outputs the result as a signal VQ.

図2は、近似的移相手段の具体例であり、逓倍分周方式の基本原理を示している。近似的移相手段は、局部発振器200からの出力信号を入力して、局部発振周波数の2逓倍の周波数に相当する信号を出力する2逓倍回路201と、その出力信号を入力して、2倍の周波数の信号を2分周した信号として出力する2分周回路202により構成されている。逓倍分周方式を採用することにより、同一振幅でかつ位相がほぼ90°異なり、局部発振器200から出力される信号と同一の周波数である2つの信号を得ることができる。   FIG. 2 is a specific example of the approximate phase shift means, and shows the basic principle of the multiplication and division method. The approximate phase shift means inputs the output signal from the local oscillator 200 and outputs a signal corresponding to a frequency twice the local oscillation frequency, and a double circuit 201 that inputs the output signal and doubles the output signal. The divide-by-2 circuit 202 outputs a signal having a frequency of ½ as a signal divided by two. By adopting the frequency division and division method, two signals having the same amplitude and a phase different by approximately 90 ° and the same frequency as the signal output from the local oscillator 200 can be obtained.

図3は、90°位相差生成の動作原理を説明するための図であり、それぞれの信号の関係をベクトルとして示している。逓倍分周移相手段より出力された信号V1および信号V2は振幅が等しく、位相差がほぼ90°の信号である。信号VIは、信号V1と信号V2とを加算した信号であり、信号VQは信号V1から信号V2を減算した信号である。このことを数式により説明する。

Figure 2006279171
Figure 2006279171
FIG. 3 is a diagram for explaining the operating principle of 90 ° phase difference generation, and shows the relationship of each signal as a vector. The signal V1 and the signal V2 output from the multiplication / dividing / phase shifting means are signals having the same amplitude and a phase difference of approximately 90 °. The signal VI is a signal obtained by adding the signal V1 and the signal V2, and the signal VQ is a signal obtained by subtracting the signal V2 from the signal V1. This will be described using mathematical expressions.
Figure 2006279171
Figure 2006279171

この2つの入力信号を、それぞれ加算回路および減算回路によって、和および差を出力することは、下記の信号を出力することを意味する。

Figure 2006279171
Figure 2006279171
Outputting the sum and difference of the two input signals by the addition circuit and the subtraction circuit, respectively, means that the following signals are output.
Figure 2006279171
Figure 2006279171

この2つの信号VI、VQを比較すると、sin(ωt)とcos(ωt)とでは、その位相関係は90°となるために、2つの信号VI、VQは、正確に90°の位相差を有する信号として得られることが分かる。   When the two signals VI and VQ are compared, the phase relationship between sin (ωt) and cos (ωt) is 90 °, so the two signals VI and VQ have a phase difference of exactly 90 °. It can be seen that it is obtained as a signal having.

ここで、90°位相差がどの程度の精度を必要とするかの一例を示す。一般に、デジタル通信等ではイメージ周波数の信号成分を除去することが重要な問題となる。この解決手段として、90°の位相差を有する二つの信号成分を用いて、イメージ信号成分を減衰させる方法があり、所望の信号成分に対するイメージ信号成分の減衰比のことを、イメージ除去比(Image Rejection Ratio, IRR)と呼ぶ。イメージ除去比は、90°の位相差を有する二つの信号の振幅比と位相差の精度に大きく影響を受け、局所発振信号においても同等の精度が必要である。仮に、イメージ除去比が40dB必要である場合には、これを実現するための二つの局所発振信号間に必要な位相差、振幅比はそれぞれ、ΔΦ<1°、ΔA<1%を基準とする。   Here, an example of how much accuracy the 90 ° phase difference requires is shown. In general, in digital communication or the like, it is an important problem to remove a signal component of an image frequency. As a means for solving this problem, there is a method of attenuating an image signal component using two signal components having a phase difference of 90 °. The attenuation ratio of an image signal component to a desired signal component is expressed as an image removal ratio (Image). It is called Rejection Ratio (IRR). The image rejection ratio is greatly influenced by the accuracy of the amplitude ratio and phase difference of two signals having a phase difference of 90 °, and the same accuracy is required even for a local oscillation signal. If an image rejection ratio of 40 dB is required, the phase difference and amplitude ratio required between two local oscillation signals for realizing this are based on ΔΦ <1 ° and ΔA <1%, respectively. .

近似的移相手段に2分周手段を用いてほぼ90°位相差を生成する場合は、素子の不整合性や信号経路の物理的距離などに影響を受け、その出力信号の位相差はΔΦ≧1°にな
ることも想定される。そこで、2分周手段の後段に設置した加算器、減算器を用いることで、位相補正を行うことにより、最終的な二つの出力信号の位相差はΔΦ<1°満足する
ことができる。
When an approximately 90 ° phase difference is generated by using a divide-by-2 unit as the approximate phase shift unit, the phase difference of the output signal is expressed by ΔΦ, which is influenced by the mismatching of elements and the physical distance of the signal path. It is also assumed that ≧ 1 °. Therefore, by using an adder and a subtracter installed at the subsequent stage of the divide-by-2 unit, the phase difference between the two final output signals can satisfy ΔΦ <1 ° by performing phase correction.

また、振幅比に関しては、2分周手段のクリッピング効果によって、出力された信号の振幅比はΔA<1%であり、その後の加算器、減算器を介しても出力振幅比がΔA<1%
を越えることがない範囲において、前記の位相差の補正が行われる。
上述は、90°位相差生成部での局所発振信号の位相差、振幅比の基準であり、実際の回路動作においては、ミキサ等の影響も加味して、イメージ除去比の性能が決定されることは言うまでもない。
As for the amplitude ratio, the amplitude ratio of the output signal is ΔA <1% due to the clipping effect of the divide-by-two means.
The phase difference is corrected within a range that does not exceed.
The above is the reference for the phase difference and amplitude ratio of the local oscillation signal in the 90 ° phase difference generation unit. In actual circuit operation, the performance of the image rejection ratio is determined in consideration of the influence of the mixer and the like. Needless to say.

図4は、90°位相差を生成する移相器の他の構成例を示している。近似的移相手段401によって出力される信号V1および信号V2は、ほぼ90°の位相差を持つ。この2つの信号V1および信号V2が加算回路402および減算回路403を介することで、正確に90°の直交性を保った2つの信号が出力される。しかし、数3と数4を参照して、入力信号の位相誤差が大きい場合(θが90°から大きく離れた場合)には、位相誤差が振幅誤差として出力される可能性がある。また、応用によっては位相差、および振幅に対して非常に高い精度を要求される場合がある。一般的に、通信装置等で用いられる移相器の後段にはミキサが接続されるが、このミキサ自身がある程度の振幅制限動作を有しているため、出力される信号の振幅を完全に同一にする必要はない。しかしながら、上述のような特殊な場合においては、図4に示すように、移相器の後段に振幅等化手段404および405の回路を設置し、振幅制限動作を行うことにより、得られる信号は、90°の位相差を持つとともに、振幅も等しい信号VIと信号VQとして出力することができる。本発明において、この振幅等化手段404,405は必ず必要なものではないが、より精度の高い2つの振幅誤差が必要な場合では、このようにして問題を回避することができる。   FIG. 4 shows another configuration example of a phase shifter that generates a 90 ° phase difference. The signals V1 and V2 output by the approximate phase shift means 401 have a phase difference of approximately 90 °. The two signals V1 and V2 are passed through the adder circuit 402 and the subtractor circuit 403, so that two signals accurately maintaining 90 ° orthogonality are output. However, referring to Equations 3 and 4, when the phase error of the input signal is large (when θ is far from 90 °), the phase error may be output as an amplitude error. Depending on the application, very high accuracy may be required for the phase difference and amplitude. Generally, a mixer is connected to the subsequent stage of a phase shifter used in a communication device or the like, but since this mixer itself has a certain degree of amplitude limiting operation, the amplitude of the output signal is completely the same. You don't have to. However, in the special case as described above, as shown in FIG. 4, by installing the circuits of the amplitude equalizing means 404 and 405 in the subsequent stage of the phase shifter and performing the amplitude limiting operation, the signal obtained is , A signal VI and a signal VQ having a phase difference of 90 ° and the same amplitude can be output. In the present invention, the amplitude equalizing means 404 and 405 are not necessarily required, but the problem can be avoided in this way when two amplitude errors with higher accuracy are required.

図5は、2逓倍手段の回路構成(絶対値回路)の例を示している。局部発振器から出力された信号は、入力トランジスタ(以下Trと略す)501および502のベースに接続される。Tr501および502のコレクタは、静電容量522を介して差動入力Tr504のベースに接続される。また、Tr501および502のエミッタは、静電容量523を介して差動入力Tr503のベースに接続される。差動入力Tr503および504のコレクタは、負荷抵抗516および負荷抵抗517、Tr505およびTr506のベースにそれぞれ接続される。Tr505のエミッタは静電容量525を介して差動入力Tr507のベースに接続され、Tr506のエミッタは静電容量524を介して差動入力Tr508のベースに接続される。差動入力Tr507および508のコレクタは、負荷抵抗520および負荷抵抗521、Tr509およびTr510のベースにそれぞれ接続される。   FIG. 5 shows an example of the circuit configuration (absolute value circuit) of the doubler. A signal output from the local oscillator is connected to the bases of input transistors (hereinafter abbreviated as Tr) 501 and 502. The collectors of Tr 501 and 502 are connected to the base of the differential input Tr 504 via a capacitance 522. The emitters of Tr 501 and 502 are connected to the base of the differential input Tr 503 via a capacitance 523. The collectors of differential inputs Tr503 and 504 are connected to the bases of load resistor 516 and load resistor 517, Tr505 and Tr506, respectively. The emitter of Tr505 is connected to the base of the differential input Tr507 via a capacitance 525, and the emitter of Tr506 is connected to the base of the differential input Tr508 via a capacitance 524. The collectors of differential inputs Tr507 and 508 are connected to the bases of load resistor 520 and load resistors 521, Tr509 and Tr510, respectively.

このような2逓倍回路201の出力信号OUTおよびOUTXは、それぞれTr509、Tr510のエミッタより出力され、局部発振器より出力された所定の周波数の信号を、2逓倍の周波数の信号として得ることができる。   The output signals OUT and OUTX of such a double circuit 201 are output from the emitters of Tr509 and Tr510, respectively, and a signal of a predetermined frequency output from the local oscillator can be obtained as a signal of a double frequency.

なお、2逓倍手段は、上述の絶対値回路に限られるものでなく、図6に示すような掛け算回路であってもよい。なお、掛け算回路は周知のものであり、その詳細な説明は省略する。   The multiplication means is not limited to the absolute value circuit described above, and may be a multiplication circuit as shown in FIG. The multiplication circuit is well known and will not be described in detail.

図7は、2分周手段の回路構成の例を示している。これらのトランジスタの接続関係を説明すると、2逓倍手段により所定の周波数の2逓倍の信号として出力された2つの信号IN、INXにおいて、信号INは信号入力Tr601、604のベースに接続され、信号INXは信号入力Tr602、603のベースに接続される。電源電圧VCCは負荷抵抗613を介してTr605、Tr607の共通接続されたコレクタに接続され、負荷抵抗614を介してTr606、Tr608の共通接続されたコレクタに接続される。また、電源電圧VCCは負荷抵抗615を介してTr609、Tr611の共通接続されたコレクタに接続され、負荷抵抗616を介してTr610、Tr612の共通接続されたコレクタに接続される。Tr607のベースはTr606、Tr608の共通接続されたコレクタに接続され、Tr609のベースに接続される。また、Tr608のベースはTr605、Tr607の共通接続されたコレクタに接続され、Tr610のベースに接続される。Tr611のベースはTr610、Tr612の共通接続されたコレクタに接続され、Tr606のベースに接続される。また、Tr612のベースはTr609、Tr611の共通接続されたコレクタに接続され、Tr605のベースに接続される。信号入力Tr601のコレクタはTr605、Tr606の共通接続されたエミッタに接続され、信号入力Tr602のコレクタはTr607、Tr608の共通接続されたエミッタに接続される。また、信号入力Tr603のコレクタはTr609、Tr610の共通接続されたエミッタに接続され、信号入力Tr604のコレクタはTr611、Tr612の共通接続されたエミッタに接続される。信号入力Tr601およびTr602の共通接続されたエミッタは電流源617を介して接地され、信号入力Tr603およびTr604の共通接続されたエミッタは電流源618を介して接地される。   FIG. 7 shows an example of the circuit configuration of the divide-by-2 means. The connection relationship of these transistors will be described. Among the two signals IN and INX output as signals having a predetermined frequency multiplied by the frequency doubler, the signal IN is connected to the bases of the signal inputs Tr601 and 604, and the signal INX Are connected to the bases of the signal inputs Tr 602 and 603. The power supply voltage VCC is connected to a commonly connected collector of Tr605 and Tr607 via a load resistor 613, and is connected to a commonly connected collector of Tr606 and Tr608 via a load resistor 614. The power supply voltage VCC is connected to a commonly connected collector of Tr609 and Tr611 via a load resistor 615, and is connected to a commonly connected collector of Tr610 and Tr612 via a load resistor 616. The base of Tr 607 is connected to the commonly connected collectors of Tr 606 and Tr 608 and is connected to the base of Tr 609. In addition, the base of Tr608 is connected to the commonly connected collectors of Tr605 and Tr607, and is connected to the base of Tr610. The base of Tr 611 is connected to the collector of Tr 610 and Tr 612 that are commonly connected, and is connected to the base of Tr 606. The base of Tr 612 is connected to the commonly connected collectors of Tr 609 and Tr 611 and is connected to the base of Tr 605. The collector of the signal input Tr601 is connected to the commonly connected emitters of Tr605 and Tr606, and the collector of the signal input Tr602 is connected to the commonly connected emitters of Tr607 and Tr608. The collector of the signal input Tr603 is connected to the commonly connected emitters of Tr609 and Tr610, and the collector of the signal input Tr604 is connected to the commonly connected emitters of Tr611 and Tr612. The commonly connected emitters of the signal inputs Tr601 and Tr602 are grounded via a current source 617, and the commonly connected emitters of the signal inputs Tr603 and Tr604 are grounded via a current source 618.

このような2分周手段部202では、四相出力信号I、IB、Q、QBの位相関係が、それぞれほぼ0°、180°、90°、270°の位相差を有する四相信号として取り出すことができる。   In such a divide-by-2 unit 202, the phase relationships of the four-phase output signals I, IB, Q, and QB are extracted as four-phase signals having phase differences of approximately 0 °, 180 °, 90 °, and 270 °, respectively. be able to.

図8は、加算手段および減算手段の回路構成の例を示している。2分周手段より出力された四相出力信号Iは信号入力Tr701、705のベースに接続され、信号IBは、信号入力Tr702、706のベースに接続される。また信号Qは、信号入力Tr703、708のベースに接続され、信号QBは、信号入力Tr704、707のベースに接続される。電源は負荷抵抗709を介して、信号入力Tr701、703の共通接続されたコレクタに接続され、負荷抵抗710を介して、信号入力Tr702、704の共通接続されたコレクタに接続される。また、負荷抵抗711を介して、信号入力Tr705、707の共通接続されたコレクタに接続され、負荷抵抗712を介して、信号入力Tr706、708の共通接続されたコレクタに接続される。   FIG. 8 shows an example of the circuit configuration of the adding means and the subtracting means. The four-phase output signal I output from the frequency divider means 2 is connected to the bases of the signal inputs Tr 701 and 705, and the signal IB is connected to the bases of the signal inputs Tr 702 and 706. The signal Q is connected to the bases of the signal inputs Tr 703 and 708, and the signal QB is connected to the bases of the signal inputs Tr 704 and 707. The power source is connected to a commonly connected collector of signal inputs Tr 701 and 703 via a load resistor 709, and is connected to a commonly connected collector of signal inputs Tr 702 and 704 via a load resistor 710. The signal input Trs 705 and 707 are connected to a commonly connected collector via a load resistor 711, and the signal input Tr 706 and 708 are connected to a commonly connected collector via a load resistor 712.

このようにして、加算回路および減算回路の出力信号VI、VIXは正確に0°、180°、出力信号VQ、VQXは正確に90°、270°の位相差を有する四相信号として取り出すことができる。   In this way, the output signals VI and VIX of the adder circuit and the subtractor circuit are accurately extracted as four-phase signals having a phase difference of 0 ° and 180 °, and the output signals VQ and VQX are accurately 90 ° and 270 °. it can.

今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

広い周波数範囲(100MHz〜2GHz)で2つの信号の位相差が正確に90°となる移相器が得られ、デジタル通信等に利用できる。   A phase shifter in which the phase difference between the two signals is precisely 90 ° in a wide frequency range (100 MHz to 2 GHz) can be obtained and used for digital communication and the like.

本発明の実施例に関わる90°位相差生成回路の基本原理図である。It is a basic principle diagram of a 90 ° phase difference generation circuit according to an embodiment of the present invention. 実施例に用いられる近似的移相手段の基本原理図である。It is a basic principle figure of the approximate phase shift means used for an Example. 90°位相差生成の動作原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation | movement principle of 90 degree phase difference production | generation. 90°位相差生成回路の他の構成例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other structural example of a 90 degree phase difference production | generation circuit. 実施例に用いられる2逓倍手段の回路構成(絶対値回路)の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the circuit structure (absolute value circuit) of the 2 multiplication means used for an Example. 実施例に用いられる2分周手段の他の回路構成(掛け算回路)の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the other circuit structure (multiplication circuit) of the 2 frequency dividing means used for an Example. 実施例に用いられる2分周手段の回路構成の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the circuit structure of the 2 frequency dividing means used for an Example. 実施例に用いられる加算手段および減算手段の回路構成の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example of the circuit structure of the addition means and subtraction means used for an Example. 従来の移相器の簡略化構成図である。It is a simplified block diagram of the conventional phase shifter. 従来の移相器の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the conventional phase shifter. 他の従来の移相器の簡略化構成図である。It is the simplification block diagram of the other conventional phase shifter.

符号の説明Explanation of symbols

100、200 局部発振器
101 近似的移相回路
201 2逓倍回路
202 2分周回路
102 加算回路
103 減算回路
404、405 振幅等化手段

DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 200 Local oscillator 101 Approximate phase-shift circuit 201 Double circuit 202 Divider circuit 102 Adder circuit 103 Subtractor circuit 404, 405 Amplitude equalization means

Claims (5)

所定の周波数の信号を入力して、振幅が等しくかつ位相差がほぼ90°である第1および第2の信号を出力する近似的移相手段と、
前記第1および第2の信号を入力して、前記第1の信号と前記第2の信号との和を出力する加算手段と、
前記第1の信号と前記第2の信号との差を出力する減算手段とを有することを特徴とする移相器。
Approximate phase shifting means for inputting a signal of a predetermined frequency and outputting first and second signals having the same amplitude and a phase difference of approximately 90 °;
Adding means for inputting the first and second signals and outputting a sum of the first signal and the second signal;
A phase shifter comprising subtracting means for outputting a difference between the first signal and the second signal.
前記近似的移相手段が、
前記所定の周波数の信号を生成する信号源と、
前記信号源から出力された所定の周波数の信号を、2逓倍の周波数の信号として生成する2逓倍手段と、
前記2逓倍手段から出力された信号を2分周して、前記所定の周波数の信号と同一の信号を出力する2分周手段とを有することを特徴とする請求項1記載の移相器。
The approximate phase shifting means comprises:
A signal source for generating a signal of the predetermined frequency;
A doubler for generating a signal of a predetermined frequency output from the signal source as a signal of a doubled frequency;
2. The phase shifter according to claim 1, further comprising: a frequency divider that divides the signal output from the frequency doubler by 2 and outputs a signal identical to the signal having the predetermined frequency.
前記2逓倍手段が、絶対値回路を用いてなることを特徴とする請求項2に記載の移相器。   The phase shifter according to claim 2, wherein the doubler means uses an absolute value circuit. 前記2逓倍手段が、掛け算器を用いてなることを特徴とする請求項2に記載の移相器。   The phase shifter according to claim 2, wherein the multiplication unit uses a multiplier. 前記2分周手段からの2つの出力信号は、振幅が同一であることを特徴とする請求項2に記載の移相器。

The phase shifter according to claim 2, wherein the two output signals from the frequency dividing means have the same amplitude.

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