KR100390609B1

KR100390609B1 - Broadband Vector Modulator

Info

Publication number: KR100390609B1
Application number: KR1019950036998A
Authority: KR
Inventors: 티모시할로랜
Original assignee: 로랄 에어로스페이스 코포레이션
Priority date: 1995-10-25
Filing date: 1995-10-25
Publication date: 2003-09-22
Also published as: KR970024760A

Abstract

벡터 변조기는 2개의 디지탈 입력 신호 및 하나의 국부 발진기에 의해 각각 제어된 다수의 쿼드러처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기 소자의 출력들을 힙산한다. 국부 발진기는 주기적 사인파 출력 신호를 제공하고, 변조기 소자는 주기적 사인파 출력 신호 및 디지탈 입력 신호를 프로세스한다. 각각 의 디지탈 입력 신호의 상태는 4개의 위상 상태가 QPSK 변조기의 출력에 나타나는 지를 결정한다. 다수의 합산 장치는 변조기 소자의 출력에 결합되고, 하나의 합산 장치가 벡터 변조기의 아날로그 콘스텔레이션 출력 신호를 제공한다. 다수의 감쇄기가 다수의 변조기 소자로부터 출력 신호를 진폭 웨이팅하기 위해 제공된다. 변조기 소자의 출력은 디지탈 입력 신호를 아날로그 콘스텔레이션 출력 신호를 포함하는, 위상 및 진폭 시프트된 주기적 아날로그 신호로 변환시키기 위해 그들의 2개의 각각의 디지탈 입력 신호 및 국부 발진기의 제어하에 합산된다. 제2 실시예에서, 전력 분할기가 국부 발진기와 다수의 변조기 소자 사이에 결합되고, 전력 조합기가 변조기 소자로부터 유도된 합산 출력 신호를 조합하기 위해 사용된다. 변조기 소자는 국부 발진기로부터 유도된 주기적 사인파 신호를 각각 수신 및 증폭하기 위해 제1 및 제2 입력 증폭기에 이어진 90° 결합기, 및 증폭된 I 및 Q 데이타 입력 신호를 제공하기 위해 I 및 Q 데이타 입력 신호를 각각 수신 및 증폭하기 위한 제1 및 제32 데이타 증폭기를 포함하는 CaAs 마이크로파 모노리식 집적회로일 수 있다. 제1 및 제2 믹서가 증폭된 국부 발진기 신호를 I 및 Q 데이타 입력 신호와 곱하기위해 각각의 입력 증폭기 및데이타 증폭기의 출력에 각각 결합된다. 합산장치는 변조기 소자의 변조된 출력 신호를 발생하기 위해 믹서 각각의 출력에 결합된다.The vector modulator hips up the outputs of multiple quadrature phase shift key (QPSK) modulator elements controlled by two digital input signals and one local oscillator, respectively. The local oscillator provides a periodic sinusoidal output signal, and the modulator element processes the periodic sinusoidal output signal and the digital input signal. The state of each digital input signal determines whether four phase states appear at the output of the QPSK modulator. Multiple summing devices are coupled to the output of the modulator element, and one summing device provides the analog constellation output signal of the vector modulator. Multiple attenuators are provided for amplitude weighting the output signal from the multiple modulator elements. The outputs of the modulator elements are summed under the control of their two respective digital input signals and local oscillators to convert the digital input signals into phase and amplitude shifted periodic analog signals, including analog constellation output signals. In a second embodiment, a power divider is coupled between the local oscillator and the plurality of modulator elements, and a power combiner is used to combine the summed output signal derived from the modulator element. The modulator element comprises a 90 ° combiner following the first and second input amplifiers for receiving and amplifying a periodic sinusoidal signal derived from a local oscillator, respectively, and an I and Q data input signal to provide an amplified I and Q data input signal. It may be a CaAs microwave monolithic integrated circuit including first and thirty-second data amplifiers for receiving and amplifying respectively. The first and second mixers are coupled to the output of each input amplifier and data amplifier, respectively, to multiply the amplified local oscillator signal with the I and Q data input signals. The adder is coupled to the output of each mixer to generate a modulated output signal of the modulator element.

Description

광대역 벡터 변조기Wideband vector modulator

본 발명은 벡터 변조기(vector modulator)에 관한 것이고, 특히 갈륨비소(gallium asenide) 집적 회로를 사용하고, 각각 2개의 디지털 입력 및 하나의 국부 발진기에 의해 제어되는 다수의 쿼드러처 위상 시프트 키(Quadrature-Phase-Shift-Key; QPSK) 변조기 소자의 출력들을 합산하는 광대역 벡터 변조기에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vector modulator, in particular a plurality of quadrature phase shift keys, each of which uses a gallium arsenide integrated circuit and is controlled by two digital inputs and one local oscillator. Phase-Shift-Key (QPSK) Modulator A broadband vector modulator that sums the outputs of a device.

체틱(Chethik)에게 허여되고, 본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국 특히 제5,237,292호는 본 발명의 벡터 변조기가 사용될 수 있는 쿼드러처 진폭 변조 시스템을 기술하고 있다. 체틱의 특허에 기술된 시스템에서는, 디지털 신호들이 위상 및 진폭 변조된 주기적 아날로그 신호로 변환되고, 이것들은 출력 링크에 결합되는다. 시스템은 적절하고, 다수의 간단한 쿼드러처 위상 시프트 키잉 변조기를 포함하고 있으며, 각각의 변조기는 다수의 위상 변이된 신호가 출력되는 것을 결정하는 상태인 다수의 제어 디지털 입력을 갖고 있다. 국부 발진기는 각각의 QPSK 변조기에 주기적 사인파 신호를 제공한다. 합산 회로는 위상 및 진폭 변이된, 출력 사인파 신호의 콘스텔레이션(constellation)을 제공하기 위해 변조기들의 출력들을 합산한다. 프로세서/맵퍼(mapper) 조합은 제어 입릭에 따라 제1 신호의 디지털 입력을 상이한 셋트의 디지털 출력으로 변환할 수 있다. 따라서, 프로세서는 전송 용이성의 조건을 나타낼 수 있는 제어 입력에 따라 출력의 콘스텔레이션을 변경시킬 수 있다.US Pat. No. 5,237,292, issued to Chetik and assigned to the assignee of the present invention, describes a quadrature amplitude modulation system in which the vector modulator of the present invention may be used. In the system described in Chettic's patent, digital signals are converted into phase and amplitude modulated periodic analog signals, which are coupled to the output link. The system is suitable and includes a number of simple quadrature phase shift keying modulators, each having a plurality of control digital inputs in a state that determines that a plurality of phase shifted signals are output. The local oscillator provides a periodic sinusoidal signal to each QPSK modulator. A summation circuit sums the outputs of the modulators to provide constellation of the output sinusoidal signal, which is phase and amplitude shifted. The processor / mapper combination may convert the digital input of the first signal into a different set of digital outputs depending on the control input. Thus, the processor may change the constellation of the output in accordance with a control input that may indicate a condition of ease of transmission.

따라서, 체틱의 특허는 쿼드러처 위상 시프트 키 벡터 변조기를 사용하는 쿼드러처 진폭 변조 시스템을 기술하고 있다. 그러나, 체틱 특허는 쿼드러처 위상 시스템 키 변조를 실현하기 위해 GaAs 마이크로파 모노리식(monolithic) 집적 회로의사용을 기술하거나 제안하고 있지는 않다.Accordingly, Chetic's patent describes a quadrature amplitude modulation system using a quadrature phase shift key vector modulator. However, the Chetic patents do not describe or suggest the use of GaAs microwave monolithic integrated circuits to realize quadrature phase system key modulation.

다른 특허들도 일반적으로 벡터 변조를 기술하고 있으며, 브래들리(Bradly)에게 허여된 미합중국 특허 제4,168,397호, 브레머(Bremer)에게 허여된 미합중국 특허 제4,464,767호, 로드즈(Lods) 등에게 허여된 미합중국 특허 제4,571,549호, 오마가리(Ohmagari)에게 허여된 미합중국 특허 제4,930,141호, 에드워드(Edward) 등에게 허여된 미합중국 특허 제4,843,351호, 및 베르도트(verdot)에게 허여된 미합중국 특허 제4,999,596호를 포함한다.Other patents generally describe vector modulation, and US Patent 4,168,397 to Bradly, US Patent 4,464,767 to Bremer, and US Patents to Rods et al. 4,571,549, US Patent No. 4,930,141 to Ohmagari, US Patent No. 4,843,351 to Edwards, and the like, and US Patent No. 4,999,596 to Verdot.

그러므로, 본 발명의 목적은 갈륨 비소에 기초한 벡터 변조기를 사용하는 쿼드러처 진폭 변조 시스템을 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은 갈륨 비소 집직 회로를 사용하여 실현된 광대역 벡터 변조기를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은 다수의 쿼드러처 위상 시프트 키 변조기 소자의 출력이 2개의 디지털 입력 및 하나의 국부 발진기에 의해 각각 제어되는 광대역 갈륨 비소 벡터 변조기를 제공하는 데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a quadrature amplitude modulation system using a vector modulator based on gallium arsenide. Another object of the present invention is to provide a wideband vector modulator realized using a gallium arsenide integrated circuit. It is another object of the present invention to provide a wideband gallium arsenide vector modulator in which the outputs of a plurality of quadrature phase shift key modulator elements are each controlled by two digital inputs and one local oscillator.

상기 및 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 2개의 디지털 입력 신호와 하나의 국부 발진기에 의해 각각 제어되는 다수의 쿼드러처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기 소자의 출력들을 합산하는, 갈륨 비소로 실현된 광대역 벡터 변조기를 포함한다. QPSK 변조기 소자는 GaAs 마이크로파 모노리식 집적 회로로서 형성된다.To achieve the above and other objects, the present invention is realized with gallium arsenide, which sums the outputs of two quadrature phase shift key (QPSK) modulator elements each controlled by two digital input signals and one local oscillator. And a wideband vector modulator. The QPSK modulator element is formed as a GaAs microwave monolithic integrated circuit.

광대역 벡터 변조기는 주기적 사인파 출력 신호를 제공하는 국부 발진기 및 다수의 쿼드러처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기 소자를 포함하는데, 각각의 쿼드러처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기 소자는 국부 발진기로부터의 주기적 사인파 출력신호를 수신하기 위해 국부 발진기에 결합되고, 인가되는 제1 및 제2 제어 디지털 입력 신호를 수신하기 위해 각각 결합되는다. 각각의 디지털 입력 신호의 상태는 4개의 위상 상태 중 어떤 상태가 QPSK 변조기의 출현에 나타날 것인지를 결정한다. 다수의 합산 장치(summing device)는 벡터 변조기의 아날로그 콘스텔레이션을 제공한다. 다수의 감쇄기(attenuator)는 선택된 변조기 소자들 사이와, 선택된 변조기 소자의 출력과 다수의 변조기 소자로부터의 출력 신호를 진폭 웨이팅(weighting)하기 위해 선택된 합산 장치와의 사이에 결합되는다. 광대역 벡터 변조기는 디지털 입력 신호를 벡터 변조기의 아날로그 콘스텔레이션 출력 신호를 포함하는, 위상 및 진폭 시프트된 주기적 아날로그 신호로 변환하기 위해 그들의 2개의 디지털 입력 신호 및 국부 발진기의 제어하에 다수의 변조기 소자들의 출력들을 합산한다. 제2 실시예에서, 전력 분할기(powrer divider)는 국부 발진기와 다수의 QPSK 변조기 소자 사이에 결합되고, 전력 조합기(power combiner)는 QPSK 변조기 소자로부터 유도된 합산 출력 신호를 조합하는 데 사용된다. 다수의 눈금이 있는(scaled) 감쇄기는 다수의 변조기 소자로부터의 출력 신호를 진폭 웨이팅하기 위해 QPSK 변조기와 전력 조합기 사이에 결합되는다.The wideband vector modulator includes a local oscillator and a plurality of quadrature phase shift key (QPSK) modulator elements that provide a periodic sine wave output signal, each quadrature phase shift key (QPSK) modulator element being a periodic sine wave output from the local oscillator. It is coupled to a local oscillator to receive the signal, and respectively to receive the applied first and second control digital input signals. The state of each digital input signal determines which of the four phase states will appear in the appearance of the QPSK modulator. Many summing devices provide analog constellations of vector modulators. A plurality of attenuators are coupled between selected modulator elements and between a selected summation device for amplitude weighting the output of the selected modulator element and the output signal from the plurality of modulator elements. A wideband vector modulator is comprised of a plurality of modulator elements under the control of their two digital input signals and a local oscillator to convert the digital input signal into a phase and amplitude shifted periodic analog signal comprising the analog constellation output signal of the vector modulator. Sum up the outputs. In a second embodiment, a power divider is coupled between the local oscillator and the plurality of QPSK modulator elements, and a power combiner is used to combine the summation output signal derived from the QPSK modulator elements. Multiple scaled attenuators are coupled between the QPSK modulator and the power combiner to amplitude weight the output signals from the multiple modulator elements.

QPSK 변조기 소자들은 GaAs 마이크로파 모노리식 집적 회로로 각각 구성된다. GaAs 마이크로파 모노리식 집적 회로는 국부 발진기로부터 유도된 주기적 사인파 신호를 각각 수신하고 증폭하기 위해 제1 및 제2 입력 증폭기 다음에 연결된 90° 커플러(coupler)와, I 및 Q 데이타 입력 신호를 각각 수신하고 증폭하여 증폭된 I 및 Q 데이타 입력 신호를 제공하는 제1 및 제2 데이타 증폭기를 포함한다. 제1및 제2 믹서(Mixer)는 증폭된 국부 발진기 신호를 I 및 Q 데이타 입력 신호와 곱하기(multiplying) 위해 제1 및 제2 입력 증폭기의 출력 및 제1 및 제2 데이타 증폭기의 출력에 각각 결합되는다. 합산 장치는 변조기 소자의 변조된 출력 신호를 발생하기 위해 믹서의 각각의 출력에 결합되는다.The QPSK modulator elements each consist of a GaAs microwave monolithic integrated circuit. GaAs microwave monolithic integrated circuits receive 90 ° couplers connected after the first and second input amplifiers and I and Q data input signals, respectively, to receive and amplify the periodic sinusoidal signals derived from the local oscillator, respectively. First and second data amplifiers that amplify to provide amplified I and Q data input signals. The first and second mixers are coupled to the outputs of the first and second input amplifiers and the outputs of the first and second data amplifiers, respectively, to multiply the amplified local oscillator signals with the I and Q data input signals. It becomes. The summing device is coupled to each output of the mixer to generate a modulated output signal of the modulator element.

동작시, 디지틸 신호는 벡터 변조기에 의해 위상 및 진폭이 시프트된 주기적 아날로그 신호로 변환되고, 출력 링크에 결합되는다. 광대역 벡터 변조기는 다수의 갈륨 비소 마이크로파 모노리식 집적 회로(GaAs MMIC) 쿼드러처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기를 포함한다. 국부 발진기는 각각의 QPSK 변조기에 주기적 사인파 입력을 제공한다. 각각의 QPSK 변조기는 4개의 위상 상태가 QPSK 변조기의 출력에서 나타나는 지를 결정하는 2개의 제어 디지털 입력을 갖는다. 이어서, 다수의 QPSK 변조기 출력은 진폭 웨이팅되고, 광대역 벡터 변조기의 출력을 형성하기 위해 합산된다. 이 출력은 위상 및 진폭이 변이된 사인파 신호의 콘스텔레이션을 포함한다. 2의 N승개(2N개)로의 가능한 위상과 진폭과의 조합으로 인한 경우가 있는데, 여기서, N은 디지털 제어 입력(QPSK당 2개의 디지털 제어 입력)의 수이다.In operation, the digital signal is converted into a periodic analog signal shifted in phase and amplitude by a vector modulator and coupled to the output link. Wideband vector modulators include a plurality of gallium arsenide microwave monolithic integrated circuit (GaAs MMIC) quadrature phase shift key (QPSK) modulators. The local oscillator provides a periodic sine wave input to each QPSK modulator. Each QPSK modulator has two control digital inputs that determine whether four phase states appear at the output of the QPSK modulator. The multiple QPSK modulator outputs are then amplitude weighted and summed to form the output of the wideband vector modulator. This output includes the constellation of sinusoidal signals with phase and amplitude variations. There are cases where a combination of possible phases and amplitudes in N multipliers (2N) of 2, where N is the number of digital control inputs (two digital control inputs per QPSK).

본 발명은 이러한 진폭/위상 벡터가 기가비트 데이터 속도로 마이크파 주파수에서 직접 발생되도록 제조된다. 비변환 신호 프로세싱은 요구되지 않는다. 반송 주파수는 마이크로파 주파수이다. 입력 데이터 속도는 수 메가비트 범위내이다. 광대역 벡터 변조기는 넓은 대역폭 및 크기의 소형화를 제공하기 위해 GaAs MMIC을 사용하여 실현된다.The present invention is made such that the amplitude / phase vector is generated directly at the microwave frequency at the gigabit data rate. Unconverted signal processing is not required. The carrier frequency is a microwave frequency. The input data rate is in the range of several megabits. Wideband vector modulators are realized using GaAs MMICs to provide miniaturization of wide bandwidth and size.

본 발명의 다양한 특징 및 장점은 동일한 구성 요소에는 동일한 번호를 붙여첨부되는 도면을 참조하여 상세히 후술한 상세한 설명을 볼 때, 더 쉽게 이해할 수 있을 것이다.Various features and advantages of the present invention will be more readily understood when the following detailed description is set forth in detail with reference to the accompanying drawings, in which like elements are denoted by like reference numerals.

도면을 참조하면, 제1도는 본 발명의 원리에 따라 광대역 벡터 변조기(12)를 사용하는 쿼드러처 진폭 변조 시스템(10)의 제1 실시예의 블럭도이다. 광대역 벡터 변조기(12)는 다수의 쿼드러처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기 소자(12a-12e)에 결합되는 국부 발진기(11)로 구성된다. 국부 발진기(11)은 각각의 QPSK 변조기 소자(12a-12e)에 주기적 사인파 입력을 제공한다. 다수의 쿼드러처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기 소자(12a-12e)는 자신들에게 인가된 2개의 제어 디지털 입력 신호(D1, D2; D3, D4; D5, D6; D7, D8; D9, D10)를 갖는다. 변조기 소자(12a-12e)의 수는 특정 적용시의 요구에 따라 증가 또는 감소될 수 있다.Referring to the drawings, FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of a quadrature amplitude modulation system 10 using a wideband vector modulator 12 in accordance with the principles of the present invention. The wideband vector modulator 12 consists of a local oscillator 11 coupled to a plurality of quadrature phase shift key (QPSK) modulator elements 12a-12e. Local oscillator 11 provides a periodic sinusoidal input to each QPSK modulator element 12a-12e. A plurality of quadrature phase shift key (QPSK) modulator elements 12a-12e receive two control digital input signals D1, D2; D3, D4; D5, D6; D7, D8; D9, D10 applied to them. Have The number of modulator elements 12a-12e can be increased or decreased depending on the needs of the particular application.

디지털 입력 신호(D1, D2; D3, D4; D5, D6; D7, D8; D9, D10)의 상태에 의해 4개의 위상 상태가 QPSK 변조기(12)의 출력에서 나타나는 지를 결정한다. 최종 쿼드러처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기 소자(12e)를 제외한 쿼드러처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기 소자(12a-12d)의 출력은 다수의 합산 장치(13a-13d) 각각의 입력에 결합되는다. 다수의 감쇄기(14a-14d)(예를 들어, -6dB)는 각각의 합산 장치(13a-13d) 사이와, 최종 변조기 소자(12e)와 최종 합산 장치(13d)와의 사이에 결합되는다. 제1 합산 장치(13a)는 출력 링크(15)에 결합되는 아날로그 콘스텔래이션 출력 신호를 제공한다.The states of the digital input signals D1, D2; D3, D4; D5, D6; D7, D8; D9, D10 determine whether four phase states appear at the output of the QPSK modulator 12. The outputs of the quadrature phase shift key (QPSK) modulator elements 12a-12d, except for the final quadrature phase shift key (QPSK) modulator element 12e, are coupled to the inputs of each of the plurality of summers 13a-13d. . Multiple attenuators 14a-14d (e.g., -6 dB) are coupled between each summing device 13a-13d and between the final modulator element 12e and the final summing device 13d. The first summing device 13a provides an analog constellation output signal coupled to the output link 15.

광대역 벡터 변조기(12)는 변조기의 2개의 디지털 입력(D)들 각각 및 하나의 국부 발진기(11)의 제어하에, 다수의 쿼드러처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기소자(12a-12e)의 출력들을 합하는 데 적합하다. QPSK 변조기 소자(12a-12e)는 제3도를 참조하여 도시 및 후술된, GaAs 마이크로파 모노리식 집적 회로로 구성된다.The wideband vector modulator 12 receives the outputs of a plurality of quadrature phase shift key (QPSK) modulator elements 12a-12e under the control of each of the two digital inputs D of the modulator and one local oscillator 11. Suitable for sum The QPSK modulator elements 12a-12e are comprised of GaAs microwave monolithic integrated circuits, shown and described below with reference to FIG.

동작시, 디지털 입력 신호(D1, D2; D3, D4; D5, D6; D7, D8; D9, D10)는 광대역 벡터 변조기에 의해 위상 및 진폭 시프트된 주기적 아날로그 신호(아날로그 콘스텔레이션 출력 신호)에 의해 변환되고, 출력 링크(15)에 결합되는다. 광대역 벡터 변조기(12)는 쿼드리처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기 소자(12a-12e)로서 다수의 갈륨 비소 마이크로파 모노리식 집적 회로(GaAs MMIC) 디바이스를 사용한다. 국부 발진기(11)는 각각의 QPSK 변조기 소자(12a-12e)에 주기적 사인파 입력을 제공한다. 각각의 QPSK 변조기 소자(12a-12e)는 4개의 위상 상태 중 어떤 상태가 QPSK 변조기(12)의 출력에 나타날 것인지를 결정하는 2개의 제어 디지털 입력(D1, D2; D3, D4; D5, D6; D7, D8; D9, D10)을 포함한다. 이어서, 다수의 QPSK 변조기 소자(12a-12e)이 출력들은 감쇄기에 의해 진폭 웨이팅된다. 아날고르 출력 신호는 위상 및 진폭이 변이된 사인파 신호의 콘스델레이션을 포함한다. 2의 N승개(2N)개로의 가능한 위상과 진폭과의 조합에 의한 경우들이 있는데[여기서 N은 디지털 제어 입력 신호(D1, D2, D3, D4; D5, D6; D7, D8; D9, D10)의 갯수], 2개의 디지털 제어 입력이 QPSK 변조기 소자(12a∼12c)마다 사용된다.In operation, the digital input signals D1, D2; D3, D4; D5, D6; D7, D8; D9, D10 are connected to a periodic analog signal (analog constellation output signal) that is phase and amplitude shifted by a wideband vector modulator. Is converted to and coupled to the output link 15. Wideband vector modulator 12 uses multiple gallium arsenide microwave monolithic integrated circuit (GaAs MMIC) devices as quadrature phase shift key (QPSK) modulator elements 12a-12e. Local oscillator 11 provides a periodic sinusoidal input to each QPSK modulator element 12a-12e. Each QPSK modulator element 12a-12e includes two control digital inputs D1, D2; D3, D4; D5, D6 that determine which of the four phase states will appear at the output of the QPSK modulator 12; D7, D8; D9, D10). The plurality of QPSK modulator elements 12a-12e are then amplitude weighted by the attenuator. The analog output signal includes the constellation of a sinusoidal signal with phase and amplitude variations. There are cases of combinations of possible phases and amplitudes of N multipliers (2N) of 2 (where N is the digital control input signals D1, D2, D3, D4; D5, D6; D7, D8; D9, D10). Number of two], two digital control inputs are used for each QPSK modulator element 12a-12c.

제2도는 본 발명의 원리에 따른 광대역 벡터 변조기(12')를 사용하는 쿼드리처 진폭 변조 시스템(10a)의 제2 실시예의 블럭도이다. 제2 실시예에서, 광대역 벡터 변조기(12)는 입력이 국부 발진기(11)에 결합되는 전력 분할기(16)으로 구성된다. 전력 분할기(16)의 다수의 출력은 각각의 QPSK 변조기 소자(12a-12e)에 개별적으로 결합되는다. 하나의 QPSK 변조기 소자(12a)는 전력 조합기(17)에 직접 결합되고, 나머지 QPSK 변조기 소자(12b-12e)는 감쇄기(14b-14e)를 통해 전력 조합기(17)에 결합되는다. 전력 조합기는 변조된 스펙트럼 출력 신호를 제공하기 위해 다수의 QPSK 변조기 소자(12a-12e)로부터 유도된 각각의 신호를 조합한다. 기본적으로, 전력 조합기(17)는 광대역 벡터 변조기(12)의 제1 실시예에서의 다수의 합산 장치(13a-13d)를 대체한다. 전력 조합기(17)의 출력은 출력 링크(17)에 결합되는 아날로그 콘스텔레이션 출력 신호를 포함하는 변조된 스펙트럼 출력 신호이다.2 is a block diagram of a second embodiment of a quadrature amplitude modulation system 10a using a wideband vector modulator 12 'in accordance with the principles of the present invention. In the second embodiment, the wideband vector modulator 12 consists of a power divider 16 whose input is coupled to the local oscillator 11. Multiple outputs of power divider 16 are individually coupled to each QPSK modulator element 12a-12e. One QPSK modulator element 12a is directly coupled to the power combiner 17 and the other QPSK modulator element 12b-12e is coupled to the power combiner 17 through attenuators 14b-14e. The power combiner combines each signal derived from multiple QPSK modulator elements 12a-12e to provide a modulated spectral output signal. Basically, the power combiner 17 replaces a number of summing devices 13a-13d in the first embodiment of the wideband vector modulator 12. The output of the power combiner 17 is a modulated spectral output signal that includes an analog constellation output signal coupled to the output link 17.

제3도는 제1도 및 제2도의 광대역 벡터 변조기(12 및 12')에 채택될 수 있는 전형적인 QPSK 변조기 소자(12a)의 상세도이다. QPSK 변조기 소자(12a-12e)는 제3도에 도시된 바와 같이, 각각 GaAs 마이크로파 모노리식 집적 회로로 구성된다. QPSK 변조기 소자(12a)는 국부 발진기(11)로부터 유도된 주기적 사인파 신호를 수신하고 증폭하는 제1 및 제2 입력 증폭기(22)에 이어진 90° 커플러로 구성된다. 증폭기(22)의 각 출력들은 믹서(24) 각각의 제1 입력에 결합되는다. I 및 Q 데이타 입력 신호는 각각의 제2 증폭기(23)에 의해 증폭되어, 각각의 믹서(24)의 제2 입력에 인가된다. 믹서(24)는 증폭된 국부 발진기 신호를 I 및 Q 데이타 입력 신호에 곱한다. 믹서(24) 각각의 출력은 변조기 소자(12a)용으로 변조된 출력 신호를 제공하는 합산 장치(25)에 제공된다.3 is a detailed view of a typical QPSK modulator element 12a that may be employed in the wideband vector modulators 12 and 12 'of FIGS. The QPSK modulator elements 12a-12e are each composed of GaAs microwave monolithic integrated circuits, as shown in FIG. The QPSK modulator element 12a consists of a 90 ° coupler followed by first and second input amplifiers 22 that receive and amplify a periodic sinusoidal signal derived from the local oscillator 11. Each output of the amplifier 22 is coupled to a first input of each of the mixers 24. The I and Q data input signals are amplified by each second amplifier 23 and applied to a second input of each mixer 24. Mixer 24 multiplies the amplified local oscillator signal by the I and Q data input signals. The output of each mixer 24 is provided to a summing device 25 which provides a modulated output signal for the modulator element 12a.

갈륨 비소 집적 회로를 사용하고, 다수의 쿼드러처 위상 시프트 키 변조기 소자의 합해진 출력이 2개의 디지털 입력과 하나의 국부 발진기에 의해 각각 제어되는, 새롭고 향상된 광대역 벡터 변조기가 기술되었다. 상술한 실시예는 본 발명의 원리의 적용예를 대표하는 많은 특정 실시예의 일부를 설명하기 위한 것이다. 본 기술 분야의 숙련자들에게는 많은 다른 구성이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 가능하다.A new and improved wideband vector modulator using gallium arsenide integrated circuits, wherein the combined output of multiple quadrature phase shift key modulator elements is controlled by two digital inputs and one local oscillator, respectively. The foregoing embodiments are intended to illustrate some of the many specific embodiments that represent examples of application of the principles of the invention. Many other configurations are possible for those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

제1도는 본 발명의 원리에 따른 광대역 벡터 변조기의 제1 실시예의 블럭도.1 is a block diagram of a first embodiment of a wideband vector modulator in accordance with the principles of the present invention;

제2도는 본 발명의 원리에 따른 광대역 벡터 변조기의 제2 실시예의 블럭도.2 is a block diagram of a second embodiment of a wideband vector modulator in accordance with the principles of the present invention.

제3도는 제1도 및 제2도의 광대역 벡터 변조기를 사용할 수 있는 QPSK 변조기의 상세도.3 is a detailed view of a QPSK modulator that may employ the wideband vector modulators of FIGS. 1 and 2. FIG.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10, 10a : 쿼드러처 진폭 변조 시스템 11 : 국부 발진기10, 10a: quadrature amplitude modulation system 11: local oscillator

12. 12' : 광대역 벡터 변조기12. 12 ': wideband vector modulator

12a-l2e : 쿼드러처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기 소자12a-l2e: Quadrature Phase Shift Key (QPSK) Modulator Element

13a-13d, 25 : 합산 장치 14a-14d : 감쇄기13a-13d, 25: summing device 14a-14d: attenuator

15 : 출력 링크 16 : 전력 분할기15: output link 16: power divider

17 : 전력 조합기 21 : 90° 커플러17: power combiner 21: 90 ° coupler

22 ; 입력 증폭기 24 ; 믹서22; Input amplifier 24; mixer

Claims

광대역 벡터 변조기에 있어서,In a wideband vector modulator,

주기적 사인파 출력 신호를 제공하는 국부 잘진기와,A local slicer that provides a periodic sine wave output signal,

각각이 상기 국부 발진기로부터 상기 주기적 사인파 출력 신호를 수신하기 위해 상기 국부 발진기에 결합되고, 각각이 인가되는 제1 및 제2 제어 디지털 입력 신호(D)를 수신하기 위해 각각 결합되는 다수의 쿼드러처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기 소자로서, 상기 각각의 디지털 입력 신호(D)의 상태는 4개의 위상 상태 중 어느 상태가 상기 각각의 QPSK 변조기 소자의 출력에 나타나는지를 결정하는 다수의 쿼드러처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기 소자와,A plurality of quadrature phases, each coupled to the local oscillator to receive the periodic sinusoidal output signal from the local oscillator, each coupled to receive a first and second control digital input signal D applied thereto; A shift key (QPSK) modulator element, wherein the state of each digital input signal D is a plurality of quadrature phase shift keys that determine which of the four phase states appears at the output of each QPSK modulator element. QPSK) modulator element,

선택된 변조기 소자의 출력에 결합되는 다수의 합산 장치로서, 선택된 합산 장치가 상기 벡터 변조기의 아날로그 콘스텔레이션(constellation) 출력 신호를 제공하는 다수의 합산 장치와,A plurality of summing devices coupled to the output of the selected modulator element, wherein the selected summing device provides a plurality of summing devices for providing an analog constellation output signal of the vector modulator;

상기 다수의 QPSK 변조기 소자로부터의 출력 신호를 진폭 웨이팅(weighting)하기 위해, 상기 합산 장치들 사이 및, 최종 변조기 소자의 출력과 최종 합산 장치 사이에 각각 결합되는 다수의 감쇄기를 포함하고,A plurality of attenuators each coupled between the summation devices and between the output and the final summation device of the final modulator element to amplitude weight the output signals from the plurality of QPSK modulator elements,

상기 광대역 벡터 변조기는 상기 변조기 소자의 2개의 디지털 입력 신호(D)들 각각 및 국부 발진기의 제어하에, 상기 다수의 쿼드러처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기 소자의 출력들을 합산하여, 상기 디지털 입력 신호(D)를 상피 벡터 변조기의 아날로그 콘스텔레이션 출력 신호를 포함하는, 위상 및 진폭 시프트된 주기적아날로그 신호로 변환시키는 것을 특징으로 하는 광대역 벡터 변조기.The wideband vector modulator adds the outputs of the plurality of quadrature phase shift key (QPSK) modulator elements, respectively, under the control of a local oscillator and each of the two digital input signals D of the modulator element. Converting D) to a phase and amplitude shifted periodic analog signal comprising an analog constellation output signal of an epithelial vector modulator.

제1항에 있어서, 상기 QPSK 변조기 소자들 각각은 GaAs 마이크로파 모노리식(monolithic) 집적 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 광대역 벡터 변조기.2. The wideband vector modulator of claim 1, wherein each of the QPSK modulator elements is comprised of a GaAs microwave monolithic integrated circuit.

제1항에 있어서, 상기 각각의 QPSK 변조기 소자는 GaAs 마이크로파 모노리식 집적 회로를 포함하고, 상기 GaAS 마이크로파 노모리식 집적 회로는2. The integrated circuit of claim 1, wherein each QPSK modulator element comprises a GaAs microwave monolithic integrated circuit, wherein the GaAS microwave nomori integrated circuit.

상기 국부 발진기에 결합되는 90° 커플러(coupler)와,A 90 ° coupler coupled to the local oscillator,

상기 국부 발진기로부터 유도된 상기 수기적 사인파 신호를 각각 수신하고 증폭하기 위해 상기 90° 커플러의 출력에 결합되는 제1 및 제2 입력 증폭기와,First and second input amplifiers coupled to the output of the 90 ° coupler for receiving and amplifying the handwritten sinusoidal signals derived from the local oscillator, respectively;

I 및 Q 데이타 입력 신호를 각각 수신하여 증폭하고, 상기 증폭된 I 및 Q 데이타 입력 신호를 제공하는 제1 및 제2 데이타 증폭기와,First and second data amplifiers for receiving and amplifying I and Q data input signals, respectively, and providing the amplified I and Q data input signals;

상기 증폭된 국부 발진기 신호를 상기 I 및 Q 데이타 입력 신호와 곱하기 위해 상기 제1 및 제2 입력 증폭기와, 상기 제1 및 제2 데이타 증폭기의 출력에 각각 결합되는 제1 및 제2 믹서(mixer)와,First and second mixers coupled to the first and second input amplifiers and outputs of the first and second data amplifiers, respectively, to multiply the amplified local oscillator signal with the I and Q data input signals. Wow,

상기 변조기 소자의 변조된 출력 신호를 발생하기 위해 상기 믹서의 각각의 출력에 결합되는 합산 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 벡터 변조기.And a summing device coupled to each output of the mixer to generate a modulated output signal of the modulator element.

광대역 벡터 변조기에 있어서,In a wideband vector modulator,

주기적 사인파 출력 신호를 제공하는 국부 발진기와,A local oscillator providing a periodic sine wave output signal,

상기 국부 발진기에 결합되는 입력 및 다수의 출력을 갖는 전력 분할기(power divider)와,A power divider having an input and a plurality of outputs coupled to the local oscillator,

상기 국부 발진기로부터 유도된 주기적 사인파 출력 신호를 수신하고, 인가되는 제1 및 제2 제어 디지털 입력 신호(D)를 각각 수신하기 위해 상기 전력 분할기의 상기 다수의 출력에 각각 결합되는 다수의 쿼드러치 위상 시프트 키(QPSK) 변조기 소자로서, 상기 각각의 디지털 입력 신호(D)의 상태는 4개의 위상 상태 중 어느 상태가 상기 각각의 QPSK 변조기 소자의 출력에 나타나는지를 결정하는 다수의 쿼드러처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기 소자와,A plurality of quadrature phases each coupled to the plurality of outputs of the power divider to receive a periodic sinusoidal output signal derived from the local oscillator and to receive applied first and second control digital input signals D, respectively A shift key (QPSK) modulator element, wherein the state of each digital input signal D is a plurality of quadrature phase shift keys that determine which of the four phase states appears at the output of each QPSK modulator element. QPSK) modulator element,

상기 다수의 QPSK 변조기 소자로부터의 출력 신호를 진폭 웨이팅하기 위해 선택된 QPSK 변조기 소자의 출력에 결합되는 다수의 감쇄기와,A plurality of attenuators coupled to the output of the selected QPSK modulator element for amplitude weighting the output signals from the plurality of QPSK modulator elements;

상기 다수의 QPSK 변조기 소자로부터 유도된 각각의 출력 신호를 조합하기 위해, 상기 QPSK 변조기 소자의 출력 또는 진폭 웨이팅된 출력에 결합되고, 상기 벡터 변조기의 변조된 스펙트럼 출력 신호를 제공하는 전력 조합기를 포함하고,And a power combiner coupled to the output of the QPSK modulator element or the amplitude weighted output to provide a modulated spectral output signal of the vector modulator for combining respective output signals derived from the plurality of QPSK modulator elements. ,

상기 광대역 벡터 변조기는 상기 변조기 소자의 2개의 디지털 입력(D)들 각각 및 상기 국부 발진기의 제어하에, 상기 다수의 쿼드러처 위상 시프트 키(QPSK) 변조기 소자의 출력들을 합산하여, 상기 디지털 입력 신호(D)를 상기 벡터 변조기의 변조된 스펙트럼 출력 신호를 포함하는, 위상 및 진폭 시프트된 주기적 아날로그 신호로 변환시키는 것을 특징으로 하는 광대역 벡터 변조기.The wideband vector modulator adds each of the two digital inputs (D) of the modulator element and the outputs of the plurality of quadrature phase shift key (QPSK) modulator elements, under the control of the local oscillator, to obtain the digital input signal ( Convert D) to a phase and amplitude shifted periodic analog signal comprising the modulated spectral output signal of the vector modulator.

제4항에 있어서, 상기 QPSK 변조기 소자 각각은 GaAs 마이프로파 모노리식 집적 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 광대역 벡터 변조기.5. The wideband vector modulator of claim 4, wherein each of the QPSK modulator elements is comprised of a GaAs mipropa monolithic integrated circuit.

제4항에 있어서, 상기 QPSK 변조기 소자들은 각각이 GaAs 마이크로 모노리식 집적 회로를 포함하고, 상기 GaAs 마이크로파 모노리식 집적 회로는The method of claim 4, wherein the QPSK modulator elements each comprise a GaAs micro monolithic integrated circuit, wherein the GaAs microwave monolithic integrated circuit

90° 커플러와,With 90 ° coupler,

상기 국부 발진기로부터 유도된 상기 주기적 사인파 신호를 각각 수신하고 증폭하기 위해 상기 90° 커플러에 결합되는 제1 및 제2 입력 증폭기와,First and second input amplifiers coupled to the 90 ° coupler for receiving and amplifying the periodic sinusoidal signals derived from the local oscillator, respectively;

I 및 Q 데이타 입력 신호를 각각 수신 및 증폭하여, 증폭된 I 및 Q 데이타 입력 신호를 제공하는 제1 및 제2 데이타 증폭기와,First and second data amplifiers for receiving and amplifying I and Q data input signals, respectively, to provide amplified I and Q data input signals;

상기 증폭된 국부 발진기 신호를 상기 I 및 Q 데이타 입력 신호에 곱하기 위해 상기 제1 및 제2 입력 증폭기와, 상기 제1 및 제2 데이타 증폭기의 출력에 각각 결합되는 제1 및 제2 믹서와,First and second mixers coupled to the first and second input amplifiers and outputs of the first and second data amplifiers, respectively, to multiply the amplified local oscillator signal by the I and Q data input signals;