DE102012107658B4

DE102012107658B4 - Koppler und Verfahren zum Umsetzen von Signalen

Info

Publication number: DE102012107658B4
Application number: DE102012107658.8A
Authority: DE
Inventors: Reinhard-Wolfgang Jungmaier; Reinhard Feger; Bernhard Prammer; Andreas Stelzer
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2018-07-12
Anticipated expiration: 2032-08-22
Also published as: US8742981B2; US20130050012A1; CN103035994A; CN103035994B; DE102012107658A1

Abstract

Koppler, umfassend:Differenz-Ports, die dafür ausgelegt sind, ein Differenzsignal zu empfangen;einen Antennenport, der dafür ausgelegt ist, ein gesendetes Signal auszugeben und ein empfangenes Signal einzugeben;einen Empfängerport, der dafür ausgelegt ist, einen Teil des empfangenen Signals auszugeben;einen lokalen Port, der dafür ausgelegt ist, ein lokales Signal auszugeben; undeinen Übertragungspfad, der mit den Differenz-Ports, dem Antennenport, dem Empfängerport und dem lokalen Port gekoppelt ist, wobei die Differenzports einen positiven und einen negativen Port umfassen, und wobei das gesendete Signal und das lokale Signal single-ended Versionen des Differenzsignals sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Koppler mit einem differentiellen Anschluss, ein Signalumsetzungssystem mit einem Koppler sowie ein Verfahren zum Umsetzen von Signalen.
Bei Automotive-Radarsystemen im Mikrowellen- und Millimeterwellenbereich ist ein kostengünstiger und hochleistungsfähiger Radar erforderlich. Das typische Radarsystem umfasst einen Oszillator, einen Leistungsteiler, einen Leistungsverstärker und einen Differenz- (oder Quadratur-) Hybrid-Combiner (Hybridweiche) mit einer einzigen Antenne zur Verringerung der Gesamtgröße. Ein solches Radarsystem ist jedoch nicht sehr effizient, da nur die Hälfte einer Ausgangsleistung zu der Antenne fließt, während die andere Hälfte zu dem Ballastwiderstand des Hybridteils fließt. Wenn als Alternative zwei separate Sende/Empfangsantennen benutzt werden, ist der von dem Radarsystem eingenommene Gesamtplatz zu groß, um ein Miniatur-Radarsystem zu realisieren. Zusätzlich erfordert das vollständige Autoradarsystem gewöhnlich mehrere Sende- und Empfangspfade mit entsprechenden Antennen, um den Raum von allen Seiten des Autos ordnungsgemäß zu überwachen.
Aus DE 10 2006 046 728 A1 ist ein Richtkoppler, beispielsweise ein Rat-Race-Koppler, für die Anwendung in der Radartechnik bekannt, welcher zumindest drei Ports umfasst, welche durch mehrere Leitungszweige elektrisch miteinander verbunden sind, wobei sämtliche Leitungszweige als symmetrische Leitungspaare ausgebildet sind.
US 5 587 713 A beschreibt die Verschaltung einer Vielzahl von Differentialports eines dualen Rat-Race-Kopplers zur Verwendung als Sende-/Empfangsweiche in fahrzeuginternen Radargeräten.
1 zeigt ein herkömmliches Automotive- RADAR-System 100 zum Senden und Empfangen von Radarsignalen. Das Radarsystem 100 umfasst einen Oszillator 104, der betreibbar ist, um ein Hochfrequenz- (HF-) Signal 105, wie etwa ein Millimeterwellenlängensignal, zu liefern. Das RADAR-System 100 umfasst ferner einen Leistungsteiler 110, der das HF-Signal 105 aufteilt und zu einem Leistungsverstärker 120 und zu einem Mischer (M) 160 leitet. Der Leistungsverstärker 120 wird zum Verstärken und Leiten eines Radarübertragungssignals 125 in eine Antenne 150 und einen Ballastwiderstand 140 mittels eines Rat-Race-Kopplers oder Hybridkopplers 130 verwendet. Der Mischer M 160 kombiniert ein empfangenes Radarsignal 155 von der Antenne 150 mittels des Kopplers 130 mit dem ursprünglichen HF-Signal 105 mittels des Teilers 110, um ein Zwischenfrequenz- (ZF-) Signal 170 bereitzustellen. Danach kann das ZF-Signal 170 zu einem (nicht gezeigten) herkömmlichen RADAR-Detektionssystem geleitet werden.
Das herkömmliche Radarsystem 100 von 1 ist jedoch nicht sehr effizient, da nur die Hälfte (50%) der Ausgangsleistung des Radarübertragungssignals 125 zu der Antenne 150 fließt, während die andere Hälfte zu dem Ballastwiderstand 140 an dem Hybridkoppler 130 fließt. Ferner erfordert das System 100 ein single-ended HF-Signal 105 anstelle eines Differenz-HF-Signals.
Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann daher darin gesehen werden, ein effizienteres Radarsystem zu ermöglichen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen legen bestimmte beispielhafte Aspekte und Implementierungen der Erfindung im Detail dar. Diese geben nur einige wenige der verschiedenen Arten und Weisen an, auf die die Prinzipien der Erfindung angewendet werden können.

1 zeigt ein herkömmliches Automotive-Radarsystem zum Senden und Empfangen von Radarsignalen.
2 ist ein Diagramm eines Beispiels für ein System, das Sende- und Empfangssignaltrennung und eine Umsetzung von Differenz in Single-ended (Unsymmetrisch) durchführt.
3A ist ein Diagramm eines Signalumsetzersystems mit einem einzigen Koppler, das Sende- und Empfangssignaltrennung und eine Umsetzung von Differenz in Single-ended durchführt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3B ist ein anderes Diagramm eines Signalumsetzersystems mit einem einzigen Koppler, das Sende- und Empfangssignaltrennung und eine Umsetzung von Differenz in Single-ended durchführt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3C ist ein Diagramm eines Signalumsetzersystems mit einem einzigen Koppler, das Sende- und Empfangssignaltrennung und Umsetzung von Differenz in Single-ended durchführt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3D ist ein anderes Diagramm eines Signalumsetzersystems mit einem einzigen Koppler, das Sende- und Empfangssignaltrennung und eine Umsetzung von Differenz in Single-ended durchführt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3E ist ein Diagramm eines Signalumsetzersystems mit einem einzigen Koppler, das Sende- und Empfangssignaltrennung und eine Umsetzung von Differenz in Single-ended durchführt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine Tabelle, die simulierte Daten für einen Signalumsetzer mit einem einzigen Koppler und einen Signalumsetzer mit zwei Kopplern vergleicht.
5A ist ein Graph, der eine Umsetzung von einem Differenzsignal zu einem Antennenport und einem lokalen Port für einen Signalumsetzer mit zwei Kopplern zeigt.
5B ist ein Graph, der eine Umsetzung von einem Differenzsignal zu einem Antennenport (Antennenanschluss) und einem lokalen Port (Anschluss) für einen Signalumsetzer mit einem einzigen Koppler zeigt.
5C ist ein Graph, der eine Isolation zwischen einem Differenz-Port (Differenzanschluss) und einem Empfängerport (Empfängeranschluss) für einen Signalumsetzer mit zwei Kopplern zeigt.
5D ist ein Graph, der eine Isolation zwischen einem Differenz-Port und einem Empfängerport für einen Signalumsetzer mit einem einzigen Koppler zeigt.
5E ist ein Graph, der einen Leistungstransfer von einem Antennenport zu einem Empfängerport und Differenz-Ports für einen Signalumsetzer mit zwei Kopplern zeigt.
5F ist ein Graph, der einen Leistungstransfer von einem Antennenport zu einem Empfängerport und Differenz-Ports für einen Signalumsetzer mit einem einzigen Koppler zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Durchführen von Signalumsetzungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleich bezifferte Elemente gleiche Teile darstellen. Die Figuren und die beigefügte Beschreibung der Figuren werden lediglich zu Anschauungszwecken beigefügt und beschränken die Erfindung nicht.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft einen Koppler, der in Radarsystemen, Kommunikationssystemen und dergleichen verwendet werden kann. Der Koppler umfasst Differenz-Ports, einen Antennenport, einen Empfängerport, einen lokalen Port und einen Übertragungspfad. Die Differenz-Ports sind dafür ausgelegt, ein Differenzsignal zu empfangen. Der Antennenport ist dafür ausgelegt, ein gesendetes Signal auszugeben und ein empfangenes Signal einzugeben. Das gesendete Signal wird aus dem Differenzsignal abgeleitet. Der Empfängerport ist dafür ausgelegt, einen Teil oder eine Version des empfangenen Signals auszugeben. Der lokale Port gibt ein lokales Signal aus, das auch aus dem Differenzsignal abgeleitet wird. Der Übertragungspfad ist mit den Differenz-Ports, dem Antennenport, dem Empfängerport und dem lokalen Port gekoppelt. Der Übertragungspfad besitzt typischerweise eine Länge, die dafür ausgewählt ist, die Signale an den obigen Ports bereitzustellen oder auszugeben. Eine alternative Ausführungsform des Obigen spezifiziert, dass der Übertragungspfad kreisförmig ist und eine Länge von anderthalb Wellenlängen aufweist. Eine andere alternative Ausführungsform des Obigen spezifiziert, dass der Übertragungspfad eine Länge von einem ungeraden ganzzahligen Vielfachen von anderthalb Wellenlängen aufweist.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Signalumsetzungssystem. Das System umfasst einen Empfänger, eine lokale Komponente, eine Quelle und einen Koppler. Der Empfänger verarbeitet ein empfangenes Signal. Die lokale Komponente verarbeitet ein lokales Signal. Die Quelle erzeugt das Differenzsignal. Der Koppler besitzt einen kreisförmigen Übertragungspfad, Differenz-Ports, einen Antennenport, einen Empfängerport und einen lokalen Port. Der Übertragungspfad ist kreisförmig und besitzt eine spezifizierte Übertragungslänge. Die Differenz-Ports empfangen das Differenzsignal. Der Antennenport liefert ein gesendetes Signal und gibt ein empfangenes Signal ein. Das gesendete Signal ist ein aus dem Differenzsignal umgesetztes single-ended Signal. Der Empfängerport ist von dem Differenzsignal isoliert und liefert das empfangene Signal oder eine Version des empfangenen Signals aus dem Antennenport. Der lokale Port liefert ein lokales Signal, das aus dem Differenzsignal umgesetzt wird. Bei einer anderen Ausführungsform ist das empfangene Signal ein Kommunikationssignal. Bei einer anderen Ausführungsform werden das empfangene Signal und das lokale Signal benutzt, um eine Verzögerung und/oder eine Distanz für eine Radaranwendung zu bestimmen.
Im Allgemeinen gibt es zwei Arten von Signalen, die in Radarsystemen verwendet werden, Differenzsignale und single-ended Signale. Differenzsignale sind widerstandsfähig gegenüber Rauschen und arbeiten bei hohen Frequenzen gut. Ferner können Stromversorgungsrauschen und Oszillatorlecken im Differenzsignal durch Auswählen geeigneter Topologien aufgehoben oder gemindert werden. Zusätzlich besitzen Differenzsignale meist verbesserte Linearität. Viele Off-Chip-Einrichtungen und andere Einrichtungen benutzen jedoch typischerweise single-ended Signale. Ferner sind Prüfungen für single-ended Signale benutzende Einrichtungen meist vergleichsweise einfacher.
RADAR-Systeme können somit Differenzsignale und single-ended Signale implementieren und benutzen. Somit ist dann eine Umsetzung von Differenzsignalen über einen bestimmten Mechanismus erforderlich. Ein Mechanismus zum Umsetzen von einem Differenzsignal in ein single-ended Signal besteht darin, einen Koppler zu benutzen, wie etwa einen Rat-Race-Koppler oder ein Symmetrierglied (Balun). Ein Rat-Race-Koppler ist eine Einrichtung mit einer kreisförmigen Übertragungsleitung und vier Ports. Der Umfang bzw. die Gesamtlänge der Übertragungsleitung beträgt 1,5 einer Wellenlänge (λ). Die Distanz zwischen Port 1 und Port 2 beträgt ¾ einer Wellenlänge. Die Distanz zwischen Port 1 und Port 3 beträgt ¼ einer Wellenlänge. Die Distanz zwischen Port 3 und Port 4 beträgt ¼ einer Wellenlänge. Die Distanz zwischen Port 4 und Port 2 beträgt ¼ einer Wellenlänge. Zusätzlich besitzt jeder Port eine charakteristische Impedanz von zum Beispiel 50 Ohm.
An Ports eingegebene Signale breiten sich auf dem Übertragungspfad des Kopplers aus, bis sie andere Ports erreichen. Die Übertragungspfadlänge führt zu Phasenverschiebungen. Für ein in Port 1 eingegebenes Signal gibt es Signale, die in der Richtung im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn an den anderen Ports empfangen werden. Am Port 3 besteht eine Phasenverschiebung von 90 Grad in einer Richtung im Uhrzeigersinn und eine Phasenverschiebung von 450 Grad in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, und somit kombinieren sich die Signale an Port 3. An Port 4 besteht eine Phasenverschiebung von 180 Grad in einer Richtung im Uhrzeigersinn und eine Phasenverschiebung von 360 Grad in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, so dass sich die Signale gegenseitig aufheben. An Port 2 besteht eine Phasenverschiebung von 270 Grad in einer Richtung im Uhrzeigersinn und eine Phasenverschiebung von 270 Grad in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, so dass sich die Signale konstruktiv addieren. Folglich wird an Port 1 gelieferte Leistung in zwei Hälften aufgeteilt, die an Port 3 und Port 2 verfügbar sind. An Port 4 ist keine Leistung verfügbar, weil sich die Signale gegenseitig aufheben.
Für ein in Port 2 eingegebenes Signal gibt es auch Signale, die von Richtungen im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn an den anderen Ports empfangen werden. An Port 4 besteht eine Phasenverschiebung von 90 Grad in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn und eine Phasenverschiebung von 450 Grad in einer Richtung im Uhrzeigersinn, so dass sich die Signale an Port 4 kombinieren. An Port 3 besteht eine Phasenverschiebung von 180 Grad in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn und eine Phasenverschiebung von 360 Grad in einer Richtung im Uhrzeigersinn, so dass sich die Signale gegenseitig aufheben. An Port 1 besteht eine Phasenverschiebung von 270 Grad in einer Richtung im Uhrzeigersinn und eine Phasenverschiebung von 270 Grad in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, so dass sich die Signale konstruktiv addieren. In Port 2 fließende Leistung wird in zwei Hälften aufgeteilt, die an Port 1 und Port 4 verfügbar sind. Port 3 ist insofern isoliert, als keine Leistung von Port 2 zu Port 3 transferiert wird.
Die Verwendung eines Rat-Race-Kopplers erlaubt das Trennen von Signalen von verschiedenen Richtungen durch Verwendung verschiedener Ports als Eingang. Wie nachfolgend gezeigt, kann der Rat-Race-Koppler durch Benutzung von drei der vier Ports zur Differenzsignal in single-ended Signal Umsetzung verwendet werden. In einem Beispiel werden die Ports 1 und 4 für ein Differenzsignal verwendet, Port 3 bleibt unbenutzt und Port 2 wird für ein single-ended Signal verwendet. Der Rat-Race-Koppler kann auch verwendet werden, um eine einzige Antenne zum Senden und Empfangen zu benutzen.
2 ist ein Diagramm eines Beispiels für ein System 200, das von Differenzsignalen umsetzt und Signale trennt. Das System verwendet zwei Koppler, um die Signalumsetzungen durchzuführen.
Ein erster Koppler 202 besitzt hierbei Ports 1-4 und setzt ein Differenzsignal 206 in ein single-ended Signal 208 um. Das Differenzsignal 206 umfasst eine positive Komponente 206p und eine negative Komponente 206n. Port 1 empfängt die negative Komponente 206n und Port 4 empfängt die positive Komponente 206p. Das Differenzsignal 206 ist in einem Beispiel sinusförmig und weist eine relativ hohe Frequenz auf, wie etwa 77 GHz. Der Koppler 202 produziert das single-ended Signal 208 an Port 2. Port 3 ist isoliert.
Wie oben angegeben, trennen sich an Kopplerports eingegebene Signale in zwei Signale, die sich im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn ausbreiten und sich auf den Übertragungspfaden des Kopplers ausbreiten, bis sie andere Ports erreichen. Die Übertragungspfadlänge führt zu Phasenverschiebungen. Für die in Port 1 eingegebene negative Komponente 206n werden Signale von Richtungen im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn an den anderen Ports empfangen. Die positive Komponente 206p wird an Port 4 bereitgestellt und führt auch zu Signalen im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn. An Port 3 heben sich die Signale aus den Komponenten 206n und 206p aufgrund der Phasenwinkel dort zwischen 90 Grad und 270 Grad gegenseitig auf, so dass an Port 3 keine Leistung bzw. kein Signal bereitgestellt wird. Die positive Komponente 206p und die negative Komponente 206n kombinieren sich an Port 2, weil sich die Phasenwinkel von 90 Grad und 450 Grad konstruktiv addieren, um das single-ended Signal 208 zu produzieren. Die Leistung von Ports 4 und 1 wird somit kombiniert und an Port 2 bereitgestellt.
Ein zweiter Koppler 204 besitzt Ports 1-4. Port 1 empfängt das single-ended Signal 208 von Port 2 des ersten Kopplers 202. Das single-ended Signal 208 wird aufgeteilt und Port 2 und Port 3 zugeführt. Port 2 liefert die Hälfte des single-ended Signals 208 als ein gesendetes Signal an die Antenne 210. Eine lokale Komponente 214 empfängt auch die andere Hälfte des single-ended Signals über Port 3. Zusätzlich gibt Port 2 ein empfangenes Signal 272 von der Antenne 210 ein, das aufgeteilt und zu Port 4 und Port 1 geroutet wird.
Das single-ended Signal 208 fließt in Port 1 des zweiten Kopplers 204 und wird in zwei Hälften aufgeteilt, die an Port 2 und 3 verfügbar sind. Port 4 ist von dem single-ended Signal 208 isoliert. Somit fließt keine Leistung von Port 1 zu Port 4 aus dem single-ended Signal 208. Das empfangene Signal 272 wird in Port 2 geliefert oder eingegeben und in zwei Hälften aufgeteilt und Port 1 und Port 4 zugeführt. Es wird erwähnt, dass an Port 1 die Hälfte der Leistung aus dem empfangenen Signal verloren geht. Port 3 ist von dem empfangenen Signal isoliert.
Folglich empfängt die lokale Komponente 214 einen Teil oder eine Version des single-ended Signals 208, der bzw. die als nichtverzögertes Sendesignal oder Kopie des gesendeten Signals bezeichnet wird, und der Empfänger 212 empfängt das empfangene Signal. Diese Komponenten und zusätzlichen Komponenten können diese Signale für RADAR- und/oder Kommunikationszwecke benutzen. Für Radaranwendungen kann aus dem gesendeten Signal und dem empfangenen Signal die Verzögerung bestimmt werden.
Das System 200 funktioniert gut, hat aber mehrere Nachteile. Es sind eine größere integrierte Schaltung und Leiterplatte erforderlich, um den Mehrkopplerentwurf zu implementieren. Dies führt selbst zu mehr Größe, Kosten und Leistungsverbrauch. Ferner verliert das System 200 außerdem die Hälfte der Leistung des empfangenen Signals aufgrund des Kopplerentwurfs.
3A-3E zeigen ein System mit einem einzigen Koppler, das eine Umsetzung von Differenz in Single-ended und Signaltrennung durchführt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Koppler und das System können unter Verwendung von Mikrostreifentechnologie auf Leiterplatten (PCB) hergestellt werden. Eine typische Mikrostreifenimplementierung benutzt HF-Strukturen wie einen Koppler, Leitungen und dergleichen, die über einem dielektrischen Material gebildet werden. Das dielektrische Material wird im Allgemeinen auf einer leitfähigen Massefläche gebildet.
3A ist ein Diagramm eines Einzelumsetzersystems 300 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das System 300 umfasst einen Signalumsetzer-Koppler 302.
Der Signalumsetzer-Koppler 302 besitzt 5 Ports, anstelle von 4 Ports anderer Rat-Race-Koppler. Der Koppler 302 besitzt einen kreisförmigen Übertragungspfad mit einer Gesamtlänge bzw. einem Umfang von 1,5 Wellenlängen. Die Ports 1p und 1n dienen typischerweise als Verbindungen mit einem Differenzsignal und werden als Differenz-Ports bezeichnet. Die Ports 2, 3 und 4 können als single-ended Ausgänge oder Eingänge dienen. Ferner besitzt jeder Port einen charakteristischen Impedanzwert von zum Beispiel 50 Ohm.
Die Übertragungslänge zwischen den Ports 1p und 2, den Ports 2 und 3, den Ports 3 und 4 und den Ports 4 und 1n beträgt ¼ einer Wellenlänge. Die Übertragungslänge zwischen den Ports 1p und 1n beträgt ½ einer Wellenlänge. Es wird angemerkt, dass die Übertragungslänge zwischen den Ports 1p und 1n mit der Übertragungslänge zwischen Differenz-Verbindungen zwischen Ports 1 und 4 eines Standard-Rat-Race-Kopplers von ½ einer Wellenlänge übereinstimmt.
Es wird angemerkt, dass alternative Ausführungsformen der Erfindung andere Übertragungslängen umfassen können. Es sind andere Längen geeignet, die im Wesentlichen ähnliche Phasenverschiebungen ergeben, wie etwa ungerade ganzzahlige Vielfache der oben spezifizierten Längen. Somit beträgt in einem anderen Beispiel die Übertragungslänge zwischen den Ports 1p und 2, den Ports 2 und 3, den Ports 3 und 4 und den Ports 4 und 1n ¾ einer Wellenlänge. Die Übertragungslänge zwischen den Ports 1p und 1n beträgt 3/2 Wellenlängen. Der gesamte vollständige Übertragungspfad des Kopplers würde dann 4,5 Wellenlängen betragen.
3B ist ein anderes Diagramm des Einzelumsetzersystems 300 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das System 300 umfasst den Signalumsetzer-Koppler 302.
In Port 1p hineinfließende Leistung wird gleichmäßig in Richtungen oder Teile im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn aufgeteilt. Ähnlich wird in Port 1n hineinfließende Leistung ebenfalls gleichmäßig in Richtungen im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn aufgeteilt. Die in die Ports 1n und 1p hineinfließende Leistung hebt sich an Port 3 gegenseitig auf, und dieser wird isoliert.
Die Teile im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn von Port 1p addieren sich konstruktiv und werden an Port 2 bereitgestellt. An Port 4 addieren sich die Teile auch konstruktiv und werden bereitgestellt. An Port 1n und Port 3 heben sich die Teile von Port 1p gegenseitig auf.
Ähnlich wie bei Port 1p addieren sich die Teile im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn von Port 1n konstruktiv und werden an Port 2 bereitgestellt. An Port 4 addieren sich die Teile ferner auch konstruktiv und werden bereitgestellt. An Port 1p und Port 3 heben sich die Teile von Port 1n gegenseitig auf. Somit wird die in die Ports 1n und 1p eingegebene Leistung an den Ports 2 und 4 bereitgestellt.
3C ist ein anderes Diagramm des Einzelumsetzersystems 300 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das System 300 umfasst den Signalumsetzer-Koppler 302. Dieses Diagramm zeigt einen Signaleingang am Port 1p.
Eine erste Komponente eines Differenzsignals, die als die positive Komponente bezeichnet wird, wird in Port 1p des Kopplers eingegeben. Als Folge breiten sich Teile im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn des Signals in jeder Richtung um den Koppler herum aus. Wie oben gezeigt, bestehen unterschiedliche Übertragungslängen von Port 1p zu anderen Ports des Kopplers sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegen dem Uhrzeigersinn. Diese unterschiedlichen Längen führen zu Phasenverschiebungen.
Für die positive Komponente, die an Port 1p eingegeben wird, beträgt die Übertragungspfadlänge in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn von Port 1p zu Port 1n ½ einer Wellenlänge, was zu einer Phasenverschiebung 350 von 180° Grad führt. Die Übertragungslänge in der Richtung im Uhrzeigersinn von Port 1p zu Port 1n beträgt 1 Wellenlänge, was einer Phasenverschiebung 352 von 360 Grad entspricht. Folglich heben sich an Port 1n die Teile im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn gegenseitig auf. Somit wird an Port 1n keine Leistung oder kein Signal aus der positiven Komponente bereitgestellt.
Die Übertragungspfadlänge in der Richtung im Uhrzeigersinn von Port 1p zu Port 2 beträgt ¼ einer Wellenlänge, was zu einer Phasenverschiebung von 90 Grad führt. Die Übertragungslänge in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn von Port 1p zu Port 2 beträgt 1 und ¼ Wellenlängen, was einer Phasenverschiebung von 450° Grad entspricht. Folglich addieren sich die Teile im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn an Port 2 miteinander. Das Signal von der positiven Komponente wird somit an Port 2 bereitgestellt.
Für die an Port 1p eingegebene positive Komponente beträgt die Übertragungspfadlänge in der Richtung im Uhrzeigersinn von Port 1p zu Port 3 ½ einer Wellenlänge, was zu einer Phasenverschiebung 356 von 180° Grad führt. Die Übertragungslänge in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn von Port 1p zu Port 3 beträgt 1 Wellenlänge, was einer Phasenverschiebung 354 von 360° Grad entspricht. Folglich heben sich an Port 3 die Teile im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn gegenseitig auf. Somit wird an Port 3 keine Leistung oder kein Signal aus der positiven Komponente bereitgestellt.
Die Übertragungspfadlänge in der Richtung im Uhrzeigersinn von Port 1p zu Port 4 beträgt ¾ einer Wellenlänge, was zu einer Phasenverschiebung von 270° Grad führt. Die Übertragungslänge in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn von Port 1p zu Port 4 beträgt auch ¾ einer Wellenlänge, was einer Phasenverschiebung von 270° Grad entspricht. Folglich addieren sich an Port 4 die Teile im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn konstruktiv miteinander. Somit wird an Port 4 ein Signal von der positiven Komponente bereitgestellt.
3D ist ein anderes Diagramm des Einzelumsetzersystems 300 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das System 300 umfasst den Signalumsetzer-Koppler 302. Dieses Diagramm zeigt einen Signaleingang an Port 1n.
Eine zweite Komponente eines Differenzsignals, die als die negative Komponente bezeichnet wird, wird in Port 1n des Kopplers eingegeben. Folglich breiten sich Teile im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn des Signals in jeder Richtung um den Koppler herum aus. Wie oben gezeigt, bestehen unterschiedliche Übertragungslängen von Port 1n zu anderen Ports des Kopplers sowohl in der Richtung im Uhrzeigersinn als auch entgegen dem Uhrzeigersinn. Diese unterschiedlichen Längen führen zu Phasenverschiebungen.
Die Übertragungspfadlänge in der Richtung im Uhrzeigersinn von Port 1n zu Port 1p beträgt auch ½ einer Wellenlänge, was zu einer Phasenverschiebung 360 von 180° Grad führt. Die Übertragungslänge in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn von Port 1n zu Port 1p beträgt 1 Wellenlänge, was einer Phasenverschiebung 362 von 360° Grad entspricht. Folglich heben sich die Teile im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn an Port 1p gegenseitig auf. Somit wird an Port 1p keine Leistung oder kein Signal von der negativen Komponente bereitgestellt.
Die Übertragungspfadlänge in der Richtung im Uhrzeigersinn von Port 1n zu Port 2 beträgt ¾ einer Wellenlänge, was zu einer Phasenverschiebung von 270° Grad führt. Die Übertragungslänge in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn von Port 1n zu Port 2 beträgt auch ¾ einer Wellenlänge, was einer Phasenverschiebung von 270° Grad entspricht. Folglich addieren sich die Teile im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn an Port 2 konstruktiv miteinander. Somit wird an Port 2 ein Signal von der negativen Komponente bereitgestellt.
Die Übertragungspfadlänge in der Richtung im Uhrzeigersinn von Port 1n zu Port 3 beträgt 1 Wellenlänge, was zu einer Phasenverschiebung von 360° Grad führt. Die Übertragungslänge in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn von Port 1n zu Port 3 beträgt ½ einer Wellenlänge, was einer Phasenverschiebung von 180° Grad entspricht. Folglich heben sich die Teile im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn an Port 3 gegenseitig auf. Somit wird an Port 3 keine Leistung oder kein Signal von der negativen Komponente bereitgestellt.
Die Übertragungspfadlänge in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn von Port 1n zu Port 4 beträgt ¼ einer Wellenlänge, was zu einer Phasenverschiebung von 90° Grad führt. Die Übertragungslänge in der Richtung im Uhrzeigersinn von Port 1n zu Port 4 beträgt 1 und ¼ Wellenlängen, was einer Phasenverschiebung von 450° Grad entspricht. Folglich addieren sich die Teile im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn an Port 4 konstruktiv miteinander. Somit wird an Port 4 ein Signal von der negativen Komponente bereitgestellt.
Bei Betrachtung von 3C und 3D ist ersichtlich, dass das an den Ports 1p und 1n eingegebene Differenzsignal dazu führt, dass an Port 2 und Port 4 zwei single-ended Signale bereitgestellt werden.
3E ist ein Diagramm des Einzelumsetzersystems 300 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das System 300 umfasst den Signalumsetzer-Koppler 302, ein Differenzsignal 306, eine Empfängerkomponente 312, eine lokale Komponente 314 und eine Antenne 310. Das System 300 kann für vielfältige Verwendungszwecke benutzt werden, darunter, aber ohne Beschränkung darauf, Radarsysteme, Kommunikationssysteme und dergleichen.
Das erzeugte Differenzsignal 306 wird wie gezeigt mit den Differenz-Ports 1p und 1n gekoppelt. Das Differenzsignal 306 ist im Wesentlichen sinusförmig und besitzt eine relativ hohe Frequenz für den Betrieb. In einem Beispiel arbeitet das Differenzsignal 306 mit etwa 77 GHz. Das Differenzsignal kann Radarsystemen eigen sein, oder für eine andere Anwendung.
Eine als gesendetes Signal 316 bezeichnete single-ended Version des Differenzsignals 306 wird an Port 2 bereitgestellt. Port 2 wird auch als ein Antennenport bezeichnet. Das gesendete Signal 316 wird aus dem Differenzsignal 306 abgeleitet. Das gesendete Signal 316 kann verstärkt oder gefiltert werden und wird zur Übertragung der Antenne 310 zugeführt. Eine als ein lokales Signal 320 bezeichnete „Kopie“ des gesendeten Signals 316 wird an Port 4 bereitgestellt und zu der lokalen Komponente 314 übermittelt. Port 4 wird auch als ein lokaler Port bezeichnet. Das lokale Signal 320 wird wie oben gezeigt aus dem Differenzsignal 306 abgeleitet und kann als ein Referenzsignal dienen. Das lokale Signal 320 und das gesendete Signal 316 werden somit durch den Koppler 302 ohne wesentlichen Leistungsverlust aus dem Differenzsignal abgeleitet.
Die Antenne 310 empfängt außerdem ein Signal, das als ein empfangenes Signal 318 bezeichnet wird. Das empfangene Signal 318 ist in Radarsystemen eine verzögerte Version des gesendeten Signals 316, wobei die Verzögerung und/oder andere Informationen benutzt werden können, um Objekte oder Ziele zu identifizieren und Distanz und Ort dazwischen zu bestimmen. Bei einem Kommunikationssystem enthält das empfangene Signal 318 Informationen. Das empfangene Signal 318 wird als Eingangssignal Port 2, dem Antennenport, zugeführt und dann an Port 3 bereitgestellt. Wie oben gezeigt, ist Port 3 von dem Differenzsignal isoliert, und es wird nur das empfangene Signal 318 bereitgestellt. Das empfangene Signal 318 wird nun dem Empfänger 312 zugeführt. Der Empfänger 312 führt dann zusätzliche Verarbeitung an dem Signal 318 durch. Port 3 wird auch als ein Empfängerport bezeichnet.
Das empfangene Signal 318 ist ein single-ended Signal und wird an Port 2 eingegeben. Die Hälfte der Leistung aus dem Signal 318 wird Port 3 zugeführt. Die andere Hälfte wird zu dem Differenz-Paar 1p/1n gerichtet und geht verloren.
Die Komponente 322 kann vorliegen, um Signale und Informationen der Empfängerkomponente 312 und der lokalen Komponente 314 zu analysieren und zu übermitteln. Bei einem Radarsystem analysiert oder vergleicht die Komponente 322 das empfangene Signal 318 und das lokale Signal 320, um Distanzinformationen zu bestimmen. Wie oben gezeigt, ist das lokale Signal 320 eine Kopie des gesendeten Signals 316, und das empfangene Signal 318 ist im Wesentlichen das gesendete Signal 316 mit einer gewissen Verzögerung. Somit kann die Analyse die Verzögerung bestimmen und Distanz- oder Entfernungsinformationen berechnen.
Es versteht sich, dass alternative Ausführungsformen der Erfindung die Komponente 322 weglassen können.
Die Übertragungslänge zwischen den Ports 1p und 2, den Ports 2 und 3, den Ports 3 und 4 und den Ports 4 und 1n beträgt ¼ einer Wellenlänge. Die Übertragungslänge zwischen den Ports 1p und 1n beträgt ½ einer Wellenlänge. Es wird angemerkt, dass alternative Ausführungsformen der Erfindung andere geeignete Übertragungslängen zwischen den Ports und um den Koppler 302 herum umfassen können. Es sind andere Längen geeignet, die im Wesentlichen ähnliche Phasenverschiebungen ergeben, wie etwa ungerade ganzzahlige Vielfache der oben spezifizierten Längen. Somit beträgt in einem anderen Beispiel die Übertragungslänge zwischen den Ports 1p und 2, den Ports 2 und 3, den Ports 3 und 4 und den Ports 4 und 1n ¾ einer Wellenlänge. Die Übertragungslänge zwischen den Ports 1p und 1n beträgt 3/2 Wellenlängen. Es versteht sich, dass größere Übertragungslängen zu mehr Größe, höheren Verlusten und geringerer Bandbreite führen können.
4 ist eine Tabelle, die Signalumsetzer mit einem einzigen Koppler und zwei Kopplern vergleicht. Die in der Tabelle gezeigten Daten sind von veranschaulichender Beschaffenheit und aus simulierten Daten abgeleitet. Es versteht sich, dass bei anderen Implementierungen Variationen auftreten können.
Die erste Zeile zeigt Stichproben-Simulationsdaten für eine Signalumsetzerimplementierung mit zwei Kopplern, wie etwa die in 2 gezeigte. Die zweite Zeile zeigt Stichproben-Simulationsdaten für einen Signalumsetzer mit einem einzigen Koppler, wie etwa dem in 3E gezeigten. Es versteht sich, dass Automotive-Radarbänder bei Frequenzen um 77 GHz arbeiten. Die Simulation für 4 wurde bei etwa 79,5 GHz durchgeführt.
Die erste Spalte zeigt den Leistungsverlust aus dem Differenzsignal, das dem System zugeführt wird, zu dem an einem Port bereitgestellten gesendeten Signal, das dann zu einer Antenne übermittelt wird. Es ist ersichtlich, dass das System mit zwei Kopplern zu einem Leistungsverlust von 4,3 dB führt und die Einzelkopplerversion zu 3,5 dB führt.
Die zweite Spalte zeigt den Leistungsverlust des Differenzsignals, das in ein an Port 3 ausgegebenes single-ended Signal umgesetzt wird. Hierbei führt das System mit zwei Kopplern zu einer Isolation von 35,0 dB, und das Einzelkopplersystem führt zu 50,0 dB.
Die dritte Spalte zeigt den Leistungstransfer von der Antenne zu dem Empfänger. Dabei wird ein Signal an einer Antenne empfangen und über die Kopplersysteme zu einem Empfänger umgesetzt/geroutet. Das System mit zwei Kopplern führt zu einem Leistungsverlust von etwa 3,3 dB. Das Einzelkopplersystem führt zu einem Leistungsverlust von etwa 3,5 dB.
Aus den Simulationsdaten ist ersichtlich, dass das Einzelkopplersystem der vorliegenden Erfindung die Leistungsfähigkeit von Umsetzern mit zwei Kopplern erreicht oder übersteigt, dabei aber hierfür weniger Komponenten und PCB-Platz verwendet.
5A-5F zeigen Simulationsdaten bei Verwendung eines Signalumsetzers mit einem einzigen Koppler, wie etwa dem in 3E gezeigten, und eines Signalumsetzers mit zwei Kopplern, wie etwa dem in 2 gezeigten.
5A ist ein Graph, der die Umsetzung von einem Differenzsignal 206 in einen Antennenkopplerport und einen lokalen Port mit dem Signalumsetzer mit zwei Kopplern zeigt. Eine x-Achse repräsentiert Frequenzen in GHz und eine y-Achse repräsentiert den Leistungsgewinn in dB ausgedrückt. Das Differenzsignal 206 wird durch das Zweikopplersystem 200 umgesetzt und ergibt eine Ausgabe an Port 2 und Port 3. Die Linie 502 repräsentiert die Ausgabe an Port 2, dem Antennenport, des Kopplers 204. Die Linie 502 repräsentiert ein gesendetes Signal, das zum Beispiel durch die Antenne 210 gesendet werden kann. Die Linie 504 repräsentiert die Ausgabe am Port 3 des Kopplers 204, dem lokalen Port. Das Signal an Port 3 kann durch die lokale Komponente 214 verarbeitet oder benutzt werden. Diese Signale 502 und 504 sollten im Wesentlichen ähnlich sein, es sind jedoch aus dem Graphen Variationen ersichtlich. Ferner ist unerwünschter Leistungsverlust zu sehen.
5B ist ein Graph der Umsetzung von einem Differenzsignal 306 in ein gesendetes Signal 316 und ein lokales Signal 320 mit einem Einzelkopplerumsetzer des in 3E gezeigten Systems 300. Eine x-Achse repräsentiert Frequenzen in GHz und eine y-Achse repräsentiert den Leistungsgewinn in dB ausgedrückt. Das Differenzsignal 306 wird durch den Koppler 302 in zwei single-ended Signale, das lokale Signal 320 und das gesendete Signal 316, umgesetzt. Das lokale Signal 320 wird an Port 4 des Kopplers 302 bereitgestellt, und das gesendete Signal 316 wird an Port 2 des Kopplers 302 bereitgestellt. Die Linie 514 repräsentiert das lokale Signal 320 und die Linie 512 das gesendete Signal 316. Die Signale 512 und 514 sollten im Wesentlichen ähnlich sein, und der Graph von 5B zeigt, dass dies für das System 300 der Fall ist. Ferner ist ersichtlich, dass der Leistungsverlust im Vergleich mit dem Graph für das in 5A erwähnte Zweikopplersystem kleiner ist.
5C ist ein Graph der Isolation zwischen dem Differenz-Port und dem Empfänger bei Verwendung eines Signalumsetzers mit zwei Kopplern, wie etwa des Systems 200 von 2. Ein Differenzsignal 206 wird an den Differenz-Ports 1 und 4 des Kopplers 202 bereitgestellt. Das Differenzsignal 206 wird in ein single-ended Signal 208 umgesetzt und wird an Port 2 des Kopplers 202 bereitgestellt. Das single-ended Signal 208 wird als eine Eingabe in Port 1 des zweiten Kopplers 204 zugeführt. Port 4 des Kopplers 204 sollte von dem Signaleingang an Port 1 isoliert sein. Port 4 des Kopplers 204 sollte nur ein empfangenes Signal von der Antenne 210 empfangen.
Eine x-Achse repräsentiert Frequenzen in GHz und eine y-Achse repräsentiert den Leistungsgewinn in dB ausgedrückt. Die Linie 522 zeigt den Leistungsverlust des Differenzsignals zu dem Empfänger über Port 4 des Kopplers 204.
5D ist ein Graph, der die Isolation zwischen einem Differenzsignal und einem Empfänger bei Verwendung eines Einzelkopplerumsetzers des in 3E gezeigten Systems 300 zeigt.
Ein Differenzsignal 306 wird mit einem Einzelkopplerumsetzer des in 3E gezeigten Systems 300 in ein gesendetes Signal 316 und ein lokales Signal 320 umgesetzt, die beide single-ended Signale sind. Das Differenzsignal 306 wird an den Ports 1n und 1p des Kopplers 302 bereitgestellt. Das gesendete Signal 316 wird an Port 2 als Ausgabe bereitgestellt, und das lokale Signal 320 wird an Port 4 als Ausgabe bereitgestellt. Port 3 des Kopplers 302 sollte im Idealfall keinen Teil des Differenzsignals 306 aufweisen.
Eine x-Achse repräsentiert Frequenzen in GHz und eine y-Achse repräsentiert den Leistungsgewinn in dB ausgedrückt. Die Linie 532 zeigt die Isolation an dem Empfänger 312 und dem Port 3 des Kopplers 302 von dem Differenzsignal 306. Ein Vergleich mit 5C zeigt verbesserte Isolation durch das System 300.
5E ist ein Graph, der den Leistungstransfer von dem Antennenport in Richtung des Empfängers und der Differenzsignal-Quellenports bei Verwendung eines Signalumsetzers mit zwei Kopplern, wie etwa des Systems 200 von 2, zeigt.
Im Betrieb liefert die Antenne 210 ein empfangenes Signal als Eingabe an den Port 2. Das empfangene Signal wird zu den Ports 4 und 1 geleitet. An Port 4 wird der Teil des empfangenen Signals als Ausgabe dem Empfänger 212 zugeführt. An Port 1 wird der andere Teil des empfangenen Signals als Ausgabe bereitgestellt. Der an Port 1 bereitgestellte andere Teil wird jedoch nicht benutzt und stellt signifikanten Leistungsverlust dar.
Eine x-Achse repräsentiert Frequenzen in GHz und eine y-Achse repräsentiert den Leistungsgewinn in dB ausgedrückt. Die Linie 542 repräsentiert den Leistungsgewinn von Port 2 zu Port 1. Die Linie 544 repräsentiert den Leistungsgewinn von Port 2 zu Port 4.
5F ist ein Graph, der den Leistungsgewinn von einem Antennenport in Richtung des Empfängers und der Differenzsignal-Quellenports bei Verwendung eines Einzelkopplerumsetzers des in 3E gezeigten Systems 300 zeigt.
Im Betrieb und mit Bezug auf Fig. 3E führt eine Antenne 310 ein empfangenes Signal 318 als Eingabe Port 2 des Kopplers 302 zu. Das Signal 318 wird aufgeteilt/kopiert und an den Ports 3 und den Differenz-Ports 1p und 1n bereitgestellt. Der an Port 3 bereitgestellte Teil wird von dem Empfänger 312 verwendet.
Eine x-Achse repräsentiert Frequenzen in GHz und eine y-Achse repräsentiert den Leistungsgewinn in dB ausgedrückt. Die Linie 552 repräsentiert den Leistungsgewinn des an Port 3 bereitgestellten Signals. Die Linie 554 repräsentiert den Leistungsgewinn des an den Differenz-Ports 1p und 1n bereitgestellten Signals.
Sowohl für das Umsetzersystem 300 mit einem einzigen Koppler von 3E als auch das Signalumsetzersystem 200 mit zwei Kopplern von 2 wird die Hälfte der Leistung des empfangenen Signals einer Empfangskomponente zugeführt.
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 600 zum Durchführen von Signalumsetzungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren führt Signalumsetzung und -trennung mit nur einem einzigen Koppler durch. Das Verfahren 600 kann im Hinblick auf das in 3A-3E beschriebene System 300 gelesen werden. Es versteht sich jedoch, dass andere geeignete Hardwareimplementierungen in Betracht gezogen werden und gemäß der vorliegenden Erfindung sind.
Der benutzte Koppler unterscheidet sich insofern von anderen 4-Port-Kopplern, dass er 5 Ports aufweist. Beispiele für einen geeigneten Koppler werden mit Bezug auf 3A-3E beschrieben.
Das Verfahren beginnt im Block 602, in dem ein Differenzsignal an einem Differenz-Port eines Kopplers empfangen wird. Der Differenz-Port umfasst einen positiven Port und einen negativen Port. Das Differenzsignal ist sinusförmig und weist in einem Beispiel eine relativ hohe Frequenz auf, z.B. 77 GHz.
An einem Antennenport des Kopplers wird im Block 604 ein gesendetes Signal bereitgestellt. Das gesendete Signal wird aus dem Differenzsignal abgeleitet oder aufgeteilt. Das gesendete Signal ist ein single-ended Signal.
Im Block 606 wird ein empfangenes Signal in einen Antennenport des Kopplers eingegeben. Das empfangene Signal wird typischerweise über eine Antenne oder andere Einrichtung erhalten und ist auch ein single-ended Signal. In einem Beispiel ist das empfangene Signal eine verzögerte Version des gesendeten Signals, wie zum Beispiel bei Automotive-Radaranwendungen. In einem anderen Beispiel umfasst das empfangene Signal übermittelte Informationen.
Das empfangene Signal wird an einem Empfängerport des Kopplers im Block 608 bereitgestellt. Das empfangene Signal wird aus dem in den Antennenport eingegebenen empfangenen Signal umgesetzt, abgeleitet oder aufgeteilt. Das empfangene Signal wird typischerweise aufgrund des Betriebs des Kopplers an dem Empfängerport mit einer kleineren Leistung als der am Antennenport bereitgestellt. Das empfangene Signal kann bei alternativen Ausführungsformen einer Empfängerkomponente zugeführt werden.
Im Block 610 wird ein lokales Signal an einem lokalen Port des Kopplers bereitgestellt. Das lokale Signal kann als Kopie des gesendeten Signals bezeichnet werden. Das lokale Signal wird aus dem Differenzsignal abgeleitet oder aufgeteilt. Das lokale Signal ist ein single-ended Signal. Das lokale Signal kann bei alternativen Ausführungsformen einer lokalen Komponente zugeführt werden.
Für Automotive-Radaranwendungen und dergleichen kann das empfangene Signal mit dem lokalen Signal verglichen werden, um Radarinformationen, darunter Verzögerung und Distanz, zu bestimmen.
Obwohl die hier dargestellten Verfahren als eine Reihe von Schritten oder Ereignissen dargestellt und beschrieben werden, versteht sich, dass die vorliegende Erfindung durch die dargestellte Reihenfolge solcher Schritte oder Ereignisse nicht beschränkt wird. Zum Beispiel können gemäß der Erfindung bestimmte Schritte in einer anderen Reihenfolge und/oder gleichzeitig mit anderen Schritten oder Ereignissen als den hier dargestellten und/oder beschriebenen stattfinden. Außerdem müssen nicht alle dargestellten Schritte erforderlich sein, um eine Methodologie gemäß der vorliegenden Erfindung zu implementieren. Ferner können die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit dem Betrieb von Systemen implementiert werden, die hier dargestellt und beschrieben werden, sowie in Verbindung mit anderen, hier nicht dargestellten Systemen.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere Implementierungen dargestellt und beschrieben wurde, können Abänderungen und/oder Modifikationen an den dargestellten Beispielen vorgenommen werden, ohne von dem Gedanken und Konzept der Erfindung abzuweichen.
Insbesondere sollen in Bezug auf die verschiedenen durch die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Blöcke, Einheiten, Maschinen, Baugruppen, Einrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.) ausgeführten Funktionen, die zur Beschreibung solcher Komponenten verwendeten Ausdrücke (einschließlich eines Verweises auf ein „Mittel“), sofern es nicht anders angegeben ist, einer beliebigen Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente (oder einer anderen funktional äquivalenten Ausführungsform) ausführt, auch wenn sie strukturell nicht der offenbarten Struktur äquivalent ist, die die Funktion in den hier dargestellten beispielhaften Implementierungen der Erfindung ausführt.
Obwohl ein bestimmtes Merkmal der Erfindung möglicherweise mit Bezug auf nur eine von mehreren Implementierungen offenbart wurde, kann ein solches Merkmal zusätzlich mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, wenn es für eine beliebige gegebene oder konkrete Anwendung erwünscht und vorteilhaft ist. Soweit die Ausdrücke „enthaltend“, „enthält“, „besitzend“, „besitz“, „mit“ oder Varianten davon entweder in der Beschreibung oder in den Ansprüchen benutzt werden, sollen solche Ausdrücke ferner auf ähnliche Weise wie der Ausdruck „umfassend“ einschließend sein. Soweit die Ausdrücke „Anzahl“, „Vielzahl“, „Reihe“ oder Varianten davon in der Beschreibung oder in den Ansprüchen benutzt werden, sollen diese Ausdrücke zusätzlich eine beliebige Anzahl umfassen, darunter, aber ohne Beschränkung darauf, positive ganze Zahlen, negative ganze Zahlen, null und andere Werte.

Claims

Koppler, umfassend: Differenz-Ports, die dafür ausgelegt sind, ein Differenzsignal zu empfangen; einen Antennenport, der dafür ausgelegt ist, ein gesendetes Signal auszugeben und ein empfangenes Signal einzugeben; einen Empfängerport, der dafür ausgelegt ist, einen Teil des empfangenen Signals auszugeben; einen lokalen Port, der dafür ausgelegt ist, ein lokales Signal auszugeben; und einen Übertragungspfad, der mit den Differenz-Ports, dem Antennenport, dem Empfängerport und dem lokalen Port gekoppelt ist, wobei die Differenzports einen positiven und einen negativen Port umfassen, und wobei das gesendete Signal und das lokale Signal single-ended Versionen des Differenzsignals sind.
Koppler nach Anspruch 1, wobei das Differenzsignal ein Radarsignal ist.
Koppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Differenzsignal ein Kommunikationssignal ist.
Koppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das lokale Signal ein erster Teil des Differenzsignals ist und das gesendete Signal ein zweiter Teil des Differenzsignals ist.
Koppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner eine Antenne zum Senden des gesendeten Signals und zum Empfangen des empfangenen Signals umfasst.
Koppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner einen Empfänger zum Empfangen des empfangenen Signals von dem Empfängerport umfasst.
Koppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Übertragungspfad kreisförmig ist und eine Länge von einem ungeraden ganzzahligen Vielfachen von anderthalb Wellenlängen aufweist.
Koppler nach Anspruch 7, wobei eine Übertragungspfadlänge von einem positiven Port der Differenz-Ports zu dem Antennenport ein ungerades ganzzahliges Vielfaches von ¼ einer Wellenlänge ist.
Koppler nach Anspruch 8, wobei eine Übertragungspfadlänge von dem Antennenport zu dem Empfängerport ein ungerades ganzzahliges Vielfaches von ¼ einer Wellenlänge ist.
Koppler nach Anspruch 1, wobei das Differenzsignal eine Frequenz von etwa 77 GHz aufweist.
Signalumsetzungssystem, umfassend: einen Empfänger, der dafür ausgelegt ist, ein empfangenes Signal zu verarbeiten; eine lokale Komponente, die dafür ausgelegt ist, ein lokales Signal zu verarbeiten; eine Quelle zum Erzeugen eines Differenzsignals; und einen Koppler, umfassend: einen kreisförmigen Übertragungspfad; Differenz-Ports auf dem Übertragungspfad, die dafür ausgelegt sind, das Differenzsignal zu empfangen, wobei die Differenz-Ports einen ersten Port und einen zweiten Port umfassen; einen Antennenport, der dafür ausgelegt ist, ein gesendetes Signal bereitzustellen und ein empfangenes Signal einzugeben, wobei das gesendete Signal ein aus dem Differenzsignal umgesetztes single-ended Signal ist; einen Empfängerport, der von dem Differenzsignal isoliert und dafür ausgelegt ist, das empfangene Signal aus dem Antennenport bereitzustellen; und einen lokalen Port, der dafür ausgelegt ist, ein aus dem Differenzsignal umgesetztes lokales Signal bereitzustellen.
System nach Anspruch 11, wobei der Empfänger mit der lokalen Komponente gekoppelt ist und das empfangene Signal mit dem lokalen Signal vergleicht, um eine Verzögerung zu bestimmen.
System nach Anspruch 12, wobei die Verzögerung benutzt wird, um für eine Radaranwendung eine Distanz zu bestimmen.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das empfangene Signal ein Kommuriikationssignal ist.
Verfahren zum Umsetzen von Signalen, mit den folgenden Schritten: Empfangen eines Differenzsignals an Differenz-Ports eines Kopplers, die einen positiven und einen negativen Port aufweisen; Bereitstellen eines gesendeten Signals an einem Antennenport des Kopplers, welches ein single-ended Signal ist; Eingeben eines empfangenen Signals an dem Antennenport des Kopplers; Bereitstellen des empfangenen Signals an einem Empfängerport des Kopplers; und Bereitstellen eines lokalen Signals an einem lokalen Port des Kopplers.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner aufweisend: Vergleichen des empfangenen Signals mit dem lokalen Signal, um eine Verzögerung in dem empfangenen Signal zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Bereitstellen des gesendeten Signals das Umsetzen eines Teils des Differenzsignals in ein single-ended Signal, das etwa die Hälfte der Leistung des Differenzsignals aufweist, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei welchem ein Empfänger das empfangene Signal von dem Empfängerport erhält.