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【発明の名称】 位相同期ループ形周波数シンセサイザ
【発明者】 【氏名】田島 賢一

【氏名】林 亮司

【氏名】中根 正文

【要約】 【課題】電圧制御発振器の出力周波数範囲が狭帯域であるか広帯域であるかに関わらず、所望の周波数で位相同期を実現することができるようにする。

【解決手段】高周波信号Do(t)と局部発振信号Dp(t)の周波数を混合して、相互に90度の位相差を有する第1の低周波帰還信号Dv1(t)と第2の低周波帰還信号Dv2(t)を出力する周波数混合手段を設け、位相比較器9,10が第1及び第2の低周波帰還信号Dv1(t),Dv2(t)と第1及び第2の基準信号Dr1(t),Dr2(t)との位相を比較して、位相の比較結果を示す第1及び第2の位相比較信号De1(t),De2(t)を出力する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
相互に90度の位相差を有する第1の基準信号と第2の基準信号を生成する基準信号生成手段と、局部発振信号を生成する局部発振信号生成手段と、外部出力信号である高周波信号と上記局部発振信号生成手段により生成された局部発振信号の周波数を混合して、相互に90度の位相差を有する第1の低周波帰還信号と第2の低周波帰還信号を出力する周波数混合手段と、上記周波数混合手段から出力された第1の低周波帰還信号と上記基準信号生成手段により生成された第1の基準信号との位相を比較して、位相の比較結果を示す第1の位相比較信号を出力するとともに、上記周波数混合手段から出力された第2の低周波帰還信号と上記基準信号生成手段により生成された第2の基準信号との位相を比較して、位相の比較結果を示す第2の位相比較信号を出力する位相比較手段と、上記位相比較手段から出力された第1の位相比較信号と第2の位相比較信号を合成し、合成後の位相比較信号を制御信号として出力する信号合成手段と、上記信号合成手段から出力された制御信号にしたがって上記高周波信号を生成する高周波信号生成手段とを備えた位相同期ループ形周波数シンセサイザ。
【請求項2】
信号合成手段は、位相比較手段から出力された第1の位相比較信号と第2の位相比較信号とを合成して、第1の位相比較信号と第2の位相比較信号の合成信号を出力する合成器と、上記合成器から出力された合成信号を平滑化し、平滑化後の合成信号を制御信号として高周波信号生成手段に出力するループフィルタとから構成されていることを特徴とする請求項1記載の位相同期ループ形周波数シンセサイザ。
【請求項3】
信号合成手段は、位相比較手段から出力された第1の位相比較信号を平滑化する第1のループフィルタと、上記位相比較手段から出力された第2の位相比較信号を平滑化する第2のループフィルタと、上記第1のループフィルタにより平滑化された第1の位相比較信号と上記第2のループフィルタにより平滑化された第2の位相比較信号とを合成して、第1の位相比較信号と第2の位相比較信号の合成信号を制御信号として高周波信号生成手段に出力する合成器とから構成されていることを特徴とする請求項1記載の位相同期ループ形周波数シンセサイザ。
【請求項4】
周波数混合手段は、外部出力信号である高周波信号の周波数を変換し、周波数変換後の高周波信号を高周波帰還信号として出力する高周波帯帰還回路と、上記高周波帯帰還回路から出力された高周波帰還信号と局部発振信号生成手段により生成された局部発振信号の周波数を混合して、相互に90度の位相差を有する第1の低周波信号と第2の低周波信号を出力する直交ミクサと、上記直交ミクサから出力された第1及び第2の低周波信号に含まれている不要周波数成分を抑圧する不要波抑圧フィルタと、上記不要波抑圧フィルタにより不要周波数成分が抑圧された第1及び第2の低周波信号の周波数を変換し、周波数変換後の第1及び第2の低周波信号を第1及び第2の低周波帰還信号として位相比較手段に出力する低周波帯帰還回路とから構成されていることを特徴とする請求項1記載の位相同期ループ形周波数シンセサイザ。
【請求項5】
低周波帯帰還回路は、局部発振信号を生成する局部発振源と、上記局部発振源により生成された局部発振信号と不要波抑圧フィルタにより不要周波数成分が抑圧された第1の低周波信号の周波数を混合し、周波数混合後の信号を第1の低周波帰還信号として位相比較手段に出力する第1のミクサ回路と、上記局部発振源により生成された局部発振信号と上記不要波抑圧フィルタにより不要周波数成分が抑圧された第2の低周波信号の周波数を混合し、周波数混合後の信号を第2の低周波帰還信号として上記位相比較手段に出力する第2のミクサ回路とから構成されていることを特徴とする請求項4記載の位相同期ループ形周波数シンセサイザ。
【請求項6】
低周波帯帰還回路は、不要波抑圧フィルタにより不要周波数成分が抑圧された第1の低周波信号を第1の低周波帰還信号として位相比較手段に出力する第1の信号線路と、上記不要波抑圧フィルタにより不要周波数成分が抑圧された第2の低周波信号を第2の低周波帰還信号として上記位相比較手段に出力する第2の信号線路とから構成されていることを特徴とする請求項4記載の位相同期ループ形周波数シンセサイザ。
【請求項7】
高周波帯帰還回路は、外部出力信号である高周波信号の周波数を分周し、周波数分周後の高周波信号を高周波帰還信号として出力する分周器から構成されていることを特徴とする請求項4記載の位相同期ループ形周波数シンセサイザ。
【請求項8】
高周波帯帰還回路は、局部発振信号を生成する局部発振源と、上記局部発振源により生成された局部発振信号と外部出力信号である高周波信号の周波数を混合し、周波数混合後の信号を高周波帰還信号として出力するミクサ回路とから構成されていることを特徴とする請求項4記載の位相同期ループ形周波数シンセサイザ。
【請求項9】
高周波帯帰還回路は、外部出力信号である高周波信号を高周波帰還信号として出力する信号線路から構成されていることを特徴とする請求項4記載の位相同期ループ形周波数シンセサイザ。
【請求項10】
基準信号生成手段は、基準信号を生成する基準発振源と、上記基準発振源により生成された基準信号を分配して、相互に90度の位相差を有する第1の基準信号と第2の基準信号を出力する電力分配器とから構成されており、上記基準発振源は上記基準信号の周波数の変更を受け付ける機能を備えていることを特徴とする請求項1から請求項9のうちのいずれか1項記載の位相同期ループ形周波数シンセサイザ。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
この発明は、例えば、無線通信装置などに用いられる位相同期ループ形周波数シンセサイザに関し、特に、所望の周波数において位相同期を実現することが可能な位相同期ループ形周波数シンセサイザに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の位相同期ループ形周波数シンセサイザとして、以下の非特許文献1に開示されているものがある。
以下の非特許文献1に開示されている位相同期ループ形周波数シンセサイザは、基準信号Dr(t)を生成する基準発振器、高周波信号Do(t)を生成する電圧制御発振器、局部発振信号Dp(t)を生成する局部発振源などを備えている。
位相同期ループ形周波数シンセサイザの単位ミクサは、電圧制御発振器が高周波信号Do(t)を生成すると、その高周波信号Do(t)と局部発振源により生成された局部発振信号Dp(t)を乗算することにより、低周波信号Di(t)を生成する。
【0003】
位相同期ループ形周波数シンセサイザの不要波抑圧フィルタは、単位ミクサが低周波信号Di(t)を生成すると、その低周波信号Di(t)に含まれている不要な周波数成分を抑圧する。
位相同期ループ形周波数シンセサイザの分周器は、不要波抑圧フィルタが低周波信号Di(t)に含まれている不要な周波数成分を抑圧すると、抑圧後の低周波信号Di(t)を分周して、帰還信号Dv(t)を生成する。
位相同期ループ形周波数シンセサイザの位相比較器は、分周器が帰還信号Dv(t)を生成すると、その帰還信号Dv(t)と基準発振器により生成された基準信号Dr(t)の位相を比較して、その位相比較信号De(t)を出力する。
【0004】
位相同期ループ形周波数シンセサイザのループフィルタは、位相比較器から位相比較信号De(t)を受けると、その位相比較信号De(t)を平滑化して、平滑化後の位相比較信号De(t)を制御信号Dt(t)として出力する。
位相同期ループ形周波数シンセサイザの電圧制御発振器は、ループフィルタから制御信号Dt(t)を受けると、その制御信号Dt(t)にしたがって高周波信号Do(t)を生成する。
【0005】
ここで、位相同期ループ形周波数シンセサイザにおける単位ミクサの入出力周波数の関係は次式で与えられる。
i=|fo−fp| (1)
ただし、fiは低周波信号Di(t)の周波数、foは高周波信号Do(t)の周波数、fpは局部発振信号Dp(t)の周波数である。
【0006】
また、位相同期ループ形周波数シンセサイザにおける分周器の分周数Nは次式で与えられる。
N=fi/fr
=|fo−fp|/fr (2)
ただし、frは基準信号Dr(t)の周波数である。
【0007】
位相同期ループ形周波数シンセサイザにおける分周器、位相比較器、ループフィルタ及び基準発振器に起因する雑音電力は、当該シンセサイザの出力である高周波信号Do(t)において、20・log10(N)dB劣化するため、分周数Nを小さくするほど低雑音化を図ることができる。
式(2)より、高周波信号Do(t)の周波数foと、局部発振信号Dp(t)の周波数fpとの差が小さくなる程、分周数Nを小さくできることが分かる。
【0008】
【非特許文献1】V.F.Kroupa、“Noise Properties of PLL Systems、” IEEE Transaction on Comm.、Vol.COM−30、No.10、pp.2244〜2252、1982.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
従来の位相同期ループ形周波数シンセサイザは以上のように構成されているので、低周波信号Di(t)の周波数fiの最大値fi_maxが分周器の分周数Nの最大値よって一義的に決まる。しかし、電圧制御発振器の出力周波数範囲が最大値fi_maxの2倍より広い場合、局部発振信号Dp(t)の周波数fpにおける上側波と下側波の両方で、最大値fi_maxが得られる高周波信号Do(t)の周波数foが存在することになり、高周波信号Do(t)の周波数foを一義的に定めることができない課題があった。
【0010】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、電圧制御発振器の出力周波数範囲が狭帯域であるか広帯域であるかに関わらず、所望の周波数で位相同期を実現することができる位相同期ループ形周波数シンセサイザを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
この発明に係る位相同期ループ形周波数シンセサイザは、高周波信号生成手段により生成される高周波信号と局部発振信号の周波数を混合して、相互に90度の位相差を有する第1の低周波帰還信号と第2の低周波帰還信号を出力する周波数混合手段と、その周波数混合手段から出力された第1の低周波帰還信号と基準信号生成手段により生成された第1の基準信号との位相を比較して、位相の比較結果を示す第1の位相比較信号を出力するとともに、その周波数混合手段から出力された第2の低周波帰還信号と基準信号生成手段により生成された第2の基準信号との位相を比較して、位相の比較結果を示す第2の位相比較信号を出力する位相比較手段とを設け、信号合成手段が位相比較手段から出力された第1の位相比較信号と第2の位相比較信号を合成し、合成後の位相比較信号を制御信号として高周波信号生成手段に出力するようにしたものである。
【発明の効果】
【0012】
この発明によれば、高周波信号生成手段により生成される高周波信号と局部発振信号の周波数を混合して、相互に90度の位相差を有する第1の低周波帰還信号と第2の低周波帰還信号を出力する周波数混合手段と、その周波数混合手段から出力された第1の低周波帰還信号と基準信号生成手段により生成された第1の基準信号との位相を比較して、位相の比較結果を示す第1の位相比較信号を出力するとともに、その周波数混合手段から出力された第2の低周波帰還信号と基準信号生成手段により生成された第2の基準信号との位相を比較して、位相の比較結果を示す第2の位相比較信号を出力する位相比較手段とを設け、信号合成手段が位相比較手段から出力された第1の位相比較信号と第2の位相比較信号を合成し、合成後の位相比較信号を制御信号として高周波信号生成手段に出力するように構成したので、高周波信号生成手段により生成される高周波信号の周波数範囲が狭帯域であるか広帯域であるかに関わらず、所望の周波数で位相同期を実現することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による位相同期ループ形周波数シンセサイザを示す構成図であり、図において、基準発振源1は基準信号Dr(t)を生成する発振器である。ただし、図1の位相同期ループ形周波数シンセサイザは、基準発振源1により生成される基準信号Dr(t)の周波数frに依存しないので、基準発振器1は固定周波数を生成する水晶発振器であってもよいし、周波数を可変できる周波数シンセサイザであってもよい。
90度電力分配器2は基準発振源1により生成された基準信号Dr(t)を分配して、相互に90度の位相差を有する第1の基準信号Dr1(t)と第2の基準信号Dr2(t)を位相比較器9,10に出力する処理を実施する。なお、基準発振源1及び90度電力分配器2から基準信号生成手段が構成されている。
局部発振源3は局部発振信号Dp(t)を生成して、その局部発振信号Dp(t)を直交ミクサ5に出力する発振器である。なお、局部発振源3は局部発振信号生成手段を構成している。
【0014】
高周波帯帰還回路4は電圧制御発振器12により生成された高周波信号Do(t)の周波数を変換し、周波数変換後の高周波信号を高周波帰還信号Dm(t)として直交ミクサ5に出力する処理を実施する。
直交ミクサ5は高周波帯帰還回路4から出力された高周波帰還信号Dm(t)と局部発振源3から出力された局部発振信号Dp(t)の周波数を混合して、相互に90度の位相差を有する第1の低周波信号Di1(t)と第2の低周波信号Di2(t)を不要波抑圧フィルタ6,7に出力する処理を実施する。
【0015】
不要波抑圧フィルタ6は直交ミクサ5から出力された第1の低周波信号Di1(t)に含まれている不要周波数成分を抑圧する処理を実施する。
不要波抑圧フィルタ7は直交ミクサ5から出力された第2の低周波信号Di2(t)に含まれている不要周波数成分を抑圧する処理を実施する。
低周波帯帰還回路8は不要波抑圧フィルタ6により不要周波数成分が抑圧された第1の低周波信号Di1(t)の周波数を変換し、周波数変換後の第1の低周波信号を第1の低周波帰還信号Dv1(t)として位相比較器9に出力するとともに、不要波抑圧フィルタ7により不要周波数成分が抑圧された第2の低周波信号Di2(t)の周波数を変換し、周波数変換後の第2の低周波信号を第2の低周波帰還信号Dv2(t)として位相比較器10に出力する処理を実施する。
なお、高周波帯帰還回路4、直交ミクサ5、不要波抑圧フィルタ6,7及び低周波帯帰還回路8から周波数混合手段が構成されている。
【0016】
位相比較器9は低周波帯帰還回路8から出力された第1の低周波帰還信号Dv1(t)と90度電力分配器2から出力された第1の基準信号Dr1(t)との位相を比較して、位相の比較結果を示す第1の位相比較信号De1(t)を合成機能付きループフィルタ11に出力する処理を実施する。
位相比較器10は低周波帯帰還回路8から出力された第2の低周波帰還信号Dv2(t)と90度電力分配器2から出力された第2の基準信号Dr2(t)との位相を比較して、位相の比較結果を示す第2の位相比較信号De2(t)を合成機能付きループフィルタ11に出力する処理を実施する。
なお、位相比較器9,10は位相比較手段を構成している。
【0017】
合成機能付きループフィルタ11は位相比較器9から出力された第1の位相比較信号De1(t)と位相比較器10から出力された第2の位相比較信号De2(t)を合成するとともに、合成後の位相比較信号を平滑化し、平滑化後の位相比較信号を制御信号(電圧制御発振器12の制御電圧Dt(t))として電圧制御発振器12に出力する処理を実施する。なお、合成機能付きループフィルタ11は信号合成手段を構成している。
電圧制御発振器12は合成機能付きループフィルタ11から出力された制御電圧Dt(t)にしたがって高周波信号Do(t)を生成し、その高周波信号Do(t)を高周波帯帰還回路4に出力するとともに、その高周波信号Do(t)を外部に出力する。なお、電圧制御発振器12は高周波信号生成手段を構成している。
【0018】
図2はこの発明の実施の形態1による位相同期ループ形周波数シンセサイザの直交ミクサ5を示す構成図であり、図において、入力端子21は局部発振源3から出力される局部発振信号Dp(t)を入力する端子である。
入力端子22は高周波帯帰還回路4から出力される高周波帰還信号Dm(t)を入力する端子である。
90度電力分配器23は入力端子21から入力された局部発振信号Dp(t)を分配して、相互に90度の位相差を有する第1の局部発振信号Dp1(t)と第2の局部発振信号Dp2(t)を単位ミクサ24,26に出力する処理を実施する。
【0019】
単位ミクサ24は90度電力分配器23から出力された第1の局部発振信号Dp1(t)と入力端子22から入力された高周波帰還信号Dm(t)の周波数を混合し、周波数混合後の信号を第1の低周波信号Di1(t)として出力端子25に出力する処理を実施する。
出力端子25は単位ミクサ24から出力された第1の低周波信号Di1(t)を不要波抑圧フィルタ6に出力する端子である。
【0020】
単位ミクサ26は90度電力分配器23から出力された第2の局部発振信号Dp2(t)と入力端子22から入力された高周波帰還信号Dm(t)の周波数を混合し、周波数混合後の信号を第2の低周波信号Di2(t)として出力端子27に出力する処理を実施する。
出力端子27は単位ミクサ26から出力された第2の低周波信号Di2(t)を不要波抑圧フィルタ7に出力する端子である。
【0021】
次に動作について説明する。
基準発振源1は、予め設定された所望の周波数frの基準信号Dr(t)を生成し、その基準信号Dr(t)を90度電力分配器2に出力する。
90度電力分配器2は、基準発振源1から基準信号Dr(t)を受けると、その基準信号Dr(t)を分配して、相互に90度の位相差を有する第1の基準信号Dr1(t)と第2の基準信号Dr2(t)を位相比較器9,10に出力する。
ここで、90度電力分配器2から出力される第1の基準信号Dr1(t)と第2の基準信号Dr2(t)は次式で与えられる。
r1(t)=cos(ωrt) (3)
r2(t)=−sin(ωrt) (4)
ただし、ωrは基準信号Dr(t)の角周波数である。
【0022】
一方、局部発振源3は、局部発振信号Dp(t)を生成して、その局部発振信号Dp(t)を直交ミクサ5に出力する。
高周波帯帰還回路4は、位相同期を確立する際、電圧制御発振器12から外部出力信号である高周波信号Do(t)を受けると、その高周波信号Do(t)の周波数を変換し、周波数変換後の高周波信号を高周波帰還信号Dm(t)として直交ミクサ5に出力する。
ここで、高周波帯帰還回路4から出力される高周波信号Do(t)の周波数foが、局部発振源3から出力される局部発振信号Dp(t)の周波数fpよりも高いと仮定すると、高周波帯帰還回路4から出力される高周波帰還信号Dm(t)は次式で与えられる。
m(t)
=cos(ωot/α1+θo/α2
=cos(ωmt+θm) (5)
ただし、ωoは高周波信号Do(t)の角周波数、θoは高周波信号Do(t)の位相、α1とα2は高周波帯帰還回路4の周波数変換係数、ωmは高周波帰還信号Dm(t)の角周波数、θmは高周波帰還信号Dm(t)の位相である。
【0023】
直交ミクサ5は、高周波帯帰還回路4から高周波帰還信号Dm(t)を受け、局部発振源3から局部発振信号Dp(t)を受けると、その高周波帰還信号Dm(t)と局部発振信号Dp(t)の周波数を混合して、相互に90度の位相差を有する第1の低周波信号Di1(t)と第2の低周波信号Di2(t)を不要波抑圧フィルタ6,7に出力する。
即ち、直交ミクサ5の90度電力分配器23は、入力端子21から局部発振源3より出力された局部発振信号Dp(t)を入力すると、その局部発振信号Dp(t)を分配して、相互に90度の位相差を有する第1の局部発振信号Dp1(t)と第2の局部発振信号Dp2(t)を単位ミクサ24,26に出力する。
ここで、90度電力分配器23から出力される第1の局部発振信号Dp1(t)と第2の局部発振信号Dp2(t)は次式で与えられる。
p1(t)=−sin(ωpt) (6)
p2(t)=cos(ωpt) (7)
ただし、ωpは局部発振信号Dp(t)の角周波数である。
【0024】
直交ミクサ5の単位ミクサ24は、入力端子22から高周波帯帰還回路4より出力された高周波帰還信号Dm(t)を入力し、90度電力分配器23から第1の局部発振信号Dp1(t)を受けると、第1の局部発振信号Dp1(t)と高周波帰還信号Dm(t)の周波数を混合し、周波数混合後の信号を第1の低周波信号Di1(t)として出力端子25に出力する。
また、直交ミクサ5の単位ミクサ26は、入力端子22から高周波帯帰還回路4より出力された高周波帰還信号Dm(t)を入力し、90度電力分配器23から第2の局部発振信号Dp2(t)を受けると、第2の局部発振信号Dp2(t)と高周波帰還信号Dm(t)の周波数を混合し、周波数混合後の信号を第2の低周波信号Di2(t)として出力端子27に出力する。
これにより、直交ミクサ5の出力端子25から第1の低周波信号Di1(t)が不要波抑圧フィルタ6に出力され、直交ミクサ5の出力端子27から第2の低周波信号Di2(t)が不要波抑圧フィルタ7に出力される。なお、第1の低周波信号Di1(t)と第2の低周波信号Di2(t)の位相差は90度である。
【0025】
ここで、直交ミクサ5から出力される第1の低周波信号Di1(t)と第2の低周波信号Di2(t)は次式で与えられる。
i1(t)
=Dm(t)・Dp1(t)
=cos(ωmt+θm)・−sin(ωpt)
=−0.5・sin(ωmt+ωpt+θm)+0.5・sin(ωmt−ωpt+θm
(8)
i2(t)
=Dm(t)・Dp2(t)
=cos(ωmt+θm)・cos(ωpt)
=0.5・cos(ωmt+ωpt+θm)+0.5・cos(ωmt−ωpt+θm
(9)
【0026】
図2の直交ミクサ5では、入力端子21から局部発振源3より出力された局部発振信号Dp(t)を入力するとともに、入力端子22から高周波帯帰還回路4より出力された高周波帰還信号Dm(t)を入力し、90度電力分配器23が入力端子21から入力された局部発振信号Dp(t)を分配して、相互に90度の位相差を有する第1の局部発振信号Dp1(t)と第2の局部発振信号Dp2(t)を単位ミクサ24,26に出力するものについて示したが、入力端子21と入力端子22の入力信号を逆にしてもよい。
即ち、入力端子21から高周波帯帰還回路4より出力された高周波帰還信号Dm(t)を入力するとともに、入力端子22から局部発振源3より出力された局部発振信号Dp(t)を入力し、90度電力分配器23が入力端子21から入力された高周波帰還信号Dm(t)を分配して、相互に90度の位相差を有する第1の高周波帰還信号Dm1(t)と第2の高周波帰還信号Dm1(t)を単位ミクサ24,26に出力するようにしてもよい。
【0027】
この場合、単位ミクサ24は、90度電力分配器23から出力された第1の高周波帰還信号Dm1(t)と入力端子22から入力された局部発振信号Dp(t)の周波数を混合することになるが、周波数混合後の信号は、図2の場合と同じ第1の低周波信号Di1(t)となる。
また、単位ミクサ26は、90度電力分配器23から出力された第2の高周波帰還信号Dm2(t)と入力端子22から入力された局部発振信号Dp(t)の周波数を混合することになるが、周波数混合後の信号は、図2の場合と同じ第2の低周波信号Di2(t)となる。
なお、直交ミクサ5は、2つの入力信号を、90度の位相差を有する2つの信号に周波数変換する周波数変換機能を有するものであるため、このような周波数変換機能を有していれば、図2の構成以外でも、直交ミクサと見なすことができる。
【0028】
不要波抑圧フィルタ6は、直交ミクサ5から第1の低周波信号Di1(t)を受けると、第1の低周波信号Di1(t)に含まれている不要周波数成分(=−0.5・sin(ωmt+ωpt+θm))を抑圧し、抑圧後の第1の低周波信号Di1(t)を低周波帯帰還回路8に出力する。
また、不要波抑圧フィルタ7は、直交ミクサ5から第2の低周波信号Di2(t)を受けると、第2の低周波信号Di2(t)に含まれている不要周波数成分(=0.5・cos(ωmt+ωpt+θm))を抑圧し、抑圧後の第2の低周波信号Di2(t)を低周波帯帰還回路8に出力する。
【0029】
不要波抑圧フィルタ6,7から出力される抑圧後の低周波信号Di1(t),Di2(t)は次式となる。
i1(t)
=0.5・sin(ωmt−ωpt+θm
=0.5・sin(ωit+θm
(10)
i2(t)
=0.5・cos(ωmt−ωpt+θm
=0.5・cos(ωit+θm
(11)
ただし、ωiは低周波信号Di(t)の角周波数である。
【0030】
低周波帯帰還回路8は、不要波抑圧フィルタ6から不要周波数成分が抑圧された第1の低周波信号Di1(t)を受けると、第1の低周波信号Di1(t)の周波数を変換し、周波数変換後の第1の低周波信号を第1の低周波帰還信号Dv1(t)として位相比較器9に出力する。
また、低周波帯帰還回路8は、不要波抑圧フィルタ7から不要周波数成分が抑圧された第2の低周波信号Di2(t)を受けると、第2の低周波信号Di2(t)の周波数を変換し、周波数変換後の第2の低周波信号を第2の低周波帰還信号Dv2(t)として位相比較器10に出力する。
【0031】
ここで、低周波帯帰還回路8から出力される第1の低周波帰還信号Dv1(t)と第2の低周波帰還信号Dv2(t)は次式で与えられる。
v1(t)
=0.5・sin(ωit/β1+θm/β2
=0.5・sin(ωvt+θv
(12)
v2(t)
=0.5・cos(ωit/β1+θm/β2
=0.5・cos(ωvt+θv
(13)
ただし、ωvは低周波帰還信号Dv(t)の角周波数、θvは低周波帰還信号Dv(t)の位相、β1とβ2は低周波帯帰還回路8の周波数変換係数である。
【0032】
位相比較器9は、低周波帯帰還回路8から第1の低周波帰還信号Dv1(t)を受け、90度電力分配器2から第1の基準信号Dr1(t)を受けると、第1の低周波帰還信号Dv1(t)と第1の基準信号Dr1(t)との位相を比較して、位相の比較結果を示す第1の位相比較信号De1(t)を合成機能付きループフィルタ11に出力する。
また、位相比較器10は、低周波帯帰還回路8から第2の低周波帰還信号Dv2(t)を受け、90度電力分配器2から第2の基準信号Dr2(t)を受けると、第2の低周波帰還信号Dv2(t)と第2の基準信号Dr2(t)との位相を比較して、位相の比較結果を示す第2の位相比較信号De2(t)を合成機能付きループフィルタ11に出力する。
【0033】
ここで、位相比較器9,10から出力される第1の位相比較信号De1(t)と第2の位相比較信号De2(t)は、位相比較器9,10が理想乗算回路として動作している場合、次式で与えられる。
e1(t)
=Dv1(t)・Dr1(t)
=0.5・sin(ωvt+θv)・cos(ωrt)
=0.25・sin(ωvt+ωrt+θv
+0.25・sin(ωvt−ωrt+θv
(14)
e2(t)
=Dv2(t)・Dr2(t)
=0.5・cos(ωvt+θv)・−sin(ωrt)
=−0.25・sin(ωvt+ωrt+θv
+0.25・sin(ωvt−ωrt+θv
(15)
【0034】
合成機能付きループフィルタ11は、位相比較器9,10から第1の位相比較信号De1(t)と第2の位相比較信号De2(t)を受けると、第1の位相比較信号De1(t)と第2の位相比較信号De2(t)を合成するとともに、合成後の位相比較信号を平滑化し、平滑化後の位相比較信号を制御信号(電圧制御発振器12の制御電圧Dt(t))として電圧制御発振器12に出力する。
ここで、合成機能付きループフィルタ11が第1の位相比較信号De1(t)と第2の位相比較信号De2(t)の加算演算を実施して合成を行う場合、合成機能付きループフィルタ11から出力される電圧制御発振器12の制御電圧Dt(t)は、次式で与えられる。なお、式(14)及び式(15)における角周波数成分“sin(ωvt+ωrt+θv)”は高周波成分であるため、合成機能付きループフィルタ11で抑圧される。
t(t)
=0.5・sin(ωvt−ωrt+θv
≡0.5・sin(θv) (16)
【0035】
電圧制御発振器12は、合成機能付きループフィルタ11から制御電圧Dt(t)を受けると、その制御電圧Dt(t)にしたがって高周波信号Do(t)を生成し、その高周波信号Do(t)を高周波帯帰還回路4に出力するとともに、その高周波信号Do(t)を外部に出力する。
図1の位相同期ループ形周波数シンセサイザでは、式(16)から明らかなように、低周波帰還信号Dv(t)の位相θvに応じて電圧制御発振器12の制御電圧Dt(t)を制御することができるため、fm(=fo/α1)=fp+fiの周波数において、位相同期を確立することができることが分かる。
【0036】
次に、図1の位相同期ループ形周波数シンセサイザでは、電圧制御発振器12から出力される高周波信号Do(t)の周波数範囲が直交ミクサ5の出力周波数の2倍(2・fi_max)より広い場合においても一義的に高周波信号Do(t)の周波数foを定めることができることを説明するため、fm(=fo/α1)=fp−fiの周波数においては、位相同期を確立することができないことを説明する。
【0037】
m(=fo/α1)=fp−fiの周波数においては、不要波抑圧フィルタ6,7から出力される抑圧後の低周波信号Di1(t),Di2(t)は次式となる。
i1(t)
=0.5・sin(ωmt−ωpt+θm
=−0.5・sin(ωit−θm
(17)
i2(t)
=0.5・cos(ωmt−ωpt+θm
=0.5・cos(ωit−θm
(18)
【0038】
式(17)と式(18)より、低周波帯帰還回路8から出力される第1の低周波帰還信号Dv1(t)と第2の低周波帰還信号Dv2(t)は次式で与えられる。
v1(t)
=−0.5・sin(ωit/β1+θm/β2
=−0.5・sin(ωvt−θv
(19)
v2(t)
=0.5・cos(ωit/β1+θm/β2
=0.5・cos(ωvt−θv
(20)
【0039】
式(19)と式(20)より、位相比較器9,10から出力される第1の位相比較信号De1(t)と第2の位相比較信号De2(t)は次式で与えられる。
e1(t)
=Dv1(t)・Dr1(t)
=−0.5・sin(ωvt−θv)・cos(ωrt)
=−0.25・sin(ωvt+ωrt−θv
−0.25・sin(ωvt−ωrt−θv
(21)
e2(t)
=Dv2(t)・Dr2(t)
=0.5・cos(ωvt−θv)・−sin(ωrt)
=−0.25・sin(ωvt+ωrt−θv
+0.25・sin(ωvt−ωrt−θv
(22)
【0040】
合成機能付きループフィルタ11が第1の位相比較信号De1(t)と第2の位相比較信号De2(t)の加算演算を実施して合成を行う場合、式(21)と式(22)より、合成機能付きループフィルタ11から出力される電圧制御発振器12の制御電圧Dt(t)は、次式で与えられる。なお、式(21)及び式(22)における角周波数成分“sin(ωvt+ωrt−θv)”は高周波成分であるため、合成機能付きループフィルタ11で抑圧される。
t(t)=0 (23)
【0041】
式(23)から明らかなように、fm(=fo/α1)=fp−fiの周波数においては、電圧制御発振器12の制御電圧Dt(t)が常に“0”となるため、位相同期が確立されない。
よって、図1の位相同期ループ形周波数シンセサイザでは、電圧制御発振器12から出力される高周波信号Do(t)の周波数範囲が直交ミクサ5の出力周波数の2倍(2・fi_max)より広い場合においても一義的に高周波信号Do(t)の周波数foを定めることができる。
【0042】
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、電圧制御発振器12により生成された高周波信号Do(t)と局部発振信号Dp(t)の周波数を混合して、相互に90度の位相差を有する第1の低周波帰還信号Dv1(t)と第2の低周波帰還信号Dv2(t)を出力する周波数混合手段(高周波帯帰還回路4、直交ミクサ5、不要波抑圧フィルタ6,7、低周波帯帰還回路8)と、低周波帯帰還回路8から出力された第1の低周波帰還信号Dv1(t)と90度電力分配器2から出力された第1の基準信号Dr1(t)との位相を比較して、位相の比較結果を示す第1の位相比較信号De1(t)を出力する位相比較器9と、低周波帯帰還回路8から出力された第2の低周波帰還信号Dv2(t)と90度電力分配器2から出力された第2の基準信号Dr2(t)との位相を比較して、位相の比較結果を示す第2の位相比較信号De2(t)を出力する位相比較器10とを設け、合成機能付きループフィルタ11が位相比較器9,10から出力された第1の位相比較信号De1(t)と第2の位相比較信号De2(t)を合成し、合成後の位相比較信号を制御電圧Dt(t)として電圧制御発振器12に出力するように構成したので、電圧制御発振器12により生成される高周波信号Do(t)の周波数範囲が狭帯域であるか広帯域であるかに関わらず、所望の周波数で位相同期を実現することができる効果を奏する。
【0043】
また、この実施の形態1によれば、電圧制御発振器12により生成された高周波信号Do(t)の周波数を変換し、周波数変換後の高周波信号を高周波帰還信号Dm(t)として出力する高周波帯帰還回路4と、高周波帯帰還回路4から出力された高周波帰還信号Dm(t)と局部発振源3から出力された局部発振信号Dp(t)の周波数を混合して、相互に90度の位相差を有する第1の低周波信号Di1(t)と第2の低周波信号Di2(t)を出力する直交ミクサ5と、直交ミクサ5から出力された第1及び第2の低周波信号Di1(t),Di2(t)に含まれている不要周波数成分を抑圧する不要波抑圧フィルタ6,7と、不要波抑圧フィルタ6,7により不要周波数成分が抑圧された第1及び第2の低周波信号Di1(t),Di2(t)の周波数を変換し、周波数変換後の第1及び第2の低周波信号を第1及び第2の低周波帰還信号Dv1(t),Dv2(t)として位相比較器9,10に出力する低周波帯帰還回路8とから周波数混合手段を構成するようにしたので、構成の複雑化を招くことなく、位相比較器9,10に与える第1の低周波帰還信号Dv1(t)と第2の低周波帰還信号Dv2(t)を生成することができる効果を奏する。
【0044】
なお、この実施の形態1では、合成機能付きループフィルタ11が第1の位相比較信号De1(t)と第2の位相比較信号De2(t)の加算演算を実施して合成するものについて示したが、合成機能付きループフィルタ11が第1の位相比較信号De1(t)と第2の位相比較信号De2(t)の減算演算を実施して合成するようにしてもよく、同様の効果を奏することができる。
ただし、減算演算を実施する場合、位相同期が確立される高周波信号Do(t)の周波数foは、局部発振信号Dp(t)の周波数fpに対して、加算演算を実施する場合と逆側波の周波数になる。
【0045】
また、この実施の形態1では、基準発振源1と90度電力分配器2を用いて、相互に90度の位相差を有する第1の基準信号Dr1(t)と第2の基準信号Dr2(t)を生成するものについて示したが、相互に90度の位相差を有する第1の基準信号Dr1(t)と第2の基準信号Dr2(t)を生成することができれば、基準発振源1及び90度電力分配器2以外の回路構成を用いてもよい。
【0046】
実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2による位相同期ループ形周波数シンセサイザの合成機能付きループフィルタ11を示す構成図であり、図において、入力端子31は位相比較器9から出力される第1の位相比較信号De1(t)を入力する端子である。
入力端子32は位相比較器10から出力される第2の位相比較信号De2(t)を入力する端子である。
合成器33は入力端子31から入力された第1の位相比較信号De1(t)と入力端子32から入力された第2の位相比較信号De2(t)を合成し、合成後の位相比較信号を出力する処理を実施する。
ループフィルタ34は合成器33から出力された合成後の位相比較信号を平滑化し、平滑化後の位相比較信号を制御信号(電圧制御発振器12の制御電圧Dt(t))として出力端子35に出力する。
出力端子35は制御電圧Dt(t)を電圧制御発振器12に出力する端子である。
【0047】
次に動作について説明する。
合成機能付きループフィルタ11の合成器33は、入力端子31から位相比較器9より出力される第1の位相比較信号De1(t)を入力し、入力端子32から位相比較器10より出力される第2の位相比較信号De2(t)を入力すると、第1の位相比較信号De1(t)と第2の位相比較信号De2(t)の加算演算又は減算演算を実施して合成する。
ループフィルタ34は、合成器33が第1の位相比較信号De1(t)と第2の位相比較信号De2(t)を合成すると、合成後の位相比較信号を平滑化し、平滑化後の位相比較信号を電圧制御発振器12の制御電圧Dt(t)として出力端子35に出力する。
これにより、電圧制御発振器12の制御電圧Dt(t)が合成機能付きループフィルタ11の出力端子35から電圧制御発振器12に与えられる。
【0048】
以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、位相比較器9から出力された第1の位相比較信号De1(t)と位相比較器10から出力された第2の位相比較信号De2(t)を合成する合成器33と、合成器33による合成後の位相比較信号を平滑化し、平滑化後の位相比較信号を電圧制御発振器12の制御電圧Dt(t)として出力するループフィルタ34とから合成機能付きループフィルタ11を構成するようにしたので、構成の複雑化を招くことなく、電圧制御発振器12の制御電圧Dt(t)を生成することができる効果を奏する。
【0049】
実施の形態3.
図4はこの発明の実施の形態3による位相同期ループ形周波数シンセサイザの合成機能付きループフィルタ11を示す構成図であり、図において、図3と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ループフィルタ36(第1のループフィルタ)は入力端子31から入力された第1の位相比較信号De1(t)を平滑化する処理を実施する。
ループフィルタ37(第2のループフィルタ)は入力端子32から入力された第2の位相比較信号De2(t)を平滑化する処理を実施する。
合成器38はループフィルタ36により平滑化された第1の位相比較信号De1(t)とループフィルタ37により平滑化された第2の位相比較信号De2(t)を合成し、合成後の位相比較信号を制御信号(電圧制御発振器12の制御電圧Dt(t))として出力端子35に出力する。
【0050】
次に動作について説明する。
合成機能付きループフィルタ11のループフィルタ36は、入力端子31から位相比較器9より出力される第1の位相比較信号De1(t)を入力すると、第1の位相比較信号De1(t)を平滑化する。
合成機能付きループフィルタ11のループフィルタ37は、入力端子32から位相比較器10より出力される第2の位相比較信号De2(t)を入力すると、第2の位相比較信号De2(t)を平滑化する。
【0051】
合成器38は、ループフィルタ36が第1の位相比較信号De1(t)を平滑化し、ループフィルタ37が第2の位相比較信号De2(t)を平滑化すると、平滑化後の第1の位相比較信号De1(t)と第2の位相比較信号De2(t)の加算演算又は減算演算を実施して合成し、合成後の位相比較信号を電圧制御発振器12の制御電圧Dt(t)として出力端子35に出力する。
これにより、電圧制御発振器12の制御電圧Dt(t)が合成機能付きループフィルタ11の出力端子35から電圧制御発振器12に与えられる。
【0052】
以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、位相比較器9から出力された第1の位相比較信号De1(t)を平滑化するループフィルタ36と、位相比較器10から出力された第2の位相比較信号De2(t)を平滑化するループフィルタ37と、ループフィルタ36により平滑化された第1の位相比較信号De1(t)とループフィルタ37により平滑化された第2の位相比較信号De2(t)を合成し、合成後の位相比較信号を電圧制御発振器12の制御電圧Dt(t)として出力する合成器38とから合成機能付きループフィルタ11を構成するようにしたので、構成の複雑化を招くことなく、電圧制御発振器12の制御電圧Dt(t)を生成することができる効果を奏する。
【0053】
実施の形態4.
図5はこの発明の実施の形態4による位相同期ループ形周波数シンセサイザの低周波帯帰還回路8を示す構成図であり、図において、入力端子41は不要波抑圧フィルタ6から出力された第1の低周波信号Di1(t)を入力する端子である。
入力端子42は不要波抑圧フィルタ7から出力された第2の低周波信号Di2(t)を入力する端子である。
局部発振源43は局部発振信号Dx1(t),Dx2(t)を生成する発振器である。
【0054】
単位ミクサ44は局部発振源43により生成された局部発振信号Dx1(t)と入力端子41から入力された第1の低周波信号Di1(t)の周波数を混合し、周波数混合後の信号Dy1(t)を不要波抑圧フィルタ45に出力する処理を実施する。なお、単位ミクサ44は第1のミクサ回路を構成している。
不要波抑圧フィルタ45は単位ミクサ44の出力信号Dy1(t)に含まれている不要な周波数成分を抑圧し、抑圧後の信号Dz1(t)を出力端子46に出力する処理を実施する。
出力端子46は不要波抑圧フィルタ45の出力信号Dz1(t)を第1の低周波帰還信号Dv1(t)として位相比較器9に出力する端子である。
【0055】
単位ミクサ47は局部発振源43により生成された局部発振信号Dx2(t)と入力端子42から入力された第2の低周波信号Di2(t)の周波数を混合し、周波数混合後の信号Dy2(t)を不要波抑圧フィルタ48に出力する処理を実施する。なお、単位ミクサ47は第2のミクサ回路を構成している。
不要波抑圧フィルタ48は単位ミクサ47の出力信号Dy2(t)に含まれている不要な周波数成分を抑圧し、抑圧後の信号Dz2(t)を出力端子49に出力する処理を実施する。
出力端子49は不要波抑圧フィルタ48の出力信号Dz2(t)を第2の低周波帰還信号Dv2(t)として位相比較器10に出力する端子である。
【0056】
次に動作について説明する。
局部発振源43は、局部発振信号Dx1(t),Dx2(t)を生成して、その局部発振信号Dx1(t)を単位ミクサ44に出力し、その局部発振信号Dx2(t)を単位ミクサ47に出力する。
x1(t)=Dx2(t)=2・cos(ωxt) (24)
ただし、ωxは局部発振信号Dx(t)の角周波数である。
【0057】
単位ミクサ44は、入力端子41から不要波抑圧フィルタ6より出力された第1の低周波信号Di1(t)を入力し、局部発振源43から局部発振信号Dx1(t)を受けると、第1の低周波信号Di1(t)と局部発振信号Dx1(t)の周波数を混合し、周波数混合後の信号Dy1(t)を不要波抑圧フィルタ45に出力する。
ここで、単位ミクサ44の出力信号Dy1(t)は次式で与えられる。
y1(t)
=Di1(t)・Dx1(t)
=0.5・sin(ωit+θm)・2・cos(ωxt)
=0.5・sin(ωit+ωxt+θm
+0.5・sin(|ωit−ωxt|+θm
(25)
【0058】
不要波抑圧フィルタ45は、単位ミクサ44の出力信号Dy1(t)を受けると、その出力信号Dy1(t)に含まれている不要周波数成分(=0.5・sin(ωit+ωxt+θm))を抑圧し、抑圧後の信号Dz1(t)を出力端子46に出力する。
これにより、出力端子46から不要波抑圧フィルタ45の出力信号Dz1(t)が位相比較器9に出力される。
ここで、不要波抑圧フィルタ45の出力信号Dz1(t)は次式で与えられる。
z1(t)
=0.5・sin(|ωit−ωxt|+θm) (26)
【0059】
単位ミクサ47は、入力端子42から不要波抑圧フィルタ7より出力された第2の低周波信号Di2(t)を入力し、局部発振源43から局部発振信号Dx2(t)を受けると、第2の低周波信号Di2(t)と局部発振信号Dx2(t)の周波数を混合し、周波数混合後の信号Dy2(t)を不要波抑圧フィルタ48に出力する。
ここで、単位ミクサ47の出力信号Dy2(t)は次式で与えられる。
y2(t)
=Di2(t)・Dx2(t)
=0.5・cos(ωit+θm)・2・cos(ωxt)
=0.5・cos(ωit+ωxt+θm
+0.5・cos(|ωit−ωxt|+θm) (27)
【0060】
不要波抑圧フィルタ48は、単位ミクサ47の出力信号Dy2(t)を受けると、その出力信号Dy2(t)に含まれている不要周波数成分(=0.5・cos(ωit+ωxt+θm))を抑圧し、抑圧後の信号Dz2(t)を出力端子49に出力する。
これにより、出力端子49から不要波抑圧フィルタ48の出力信号Dz2(t)が位相比較器10に出力される。
ここで、不要波抑圧フィルタ48の出力信号Dz2(t)は次式で与えられる。
z2(t)
=0.5・cos(|ωit−ωxt|+θm) (28)
【0061】
なお、式(26)における不要波抑圧フィルタ45の出力信号Dz1(t)が、式(12)における第1の低周波帰還信号Dv1(t)と同一であり、また、式(28)における不要波抑圧フィルタ48の出力信号Dz2(t)が、式(13)における第2の低周波帰還信号Dv2(t)と同一であるとき、低周波帯帰還回路8の周波数変換係数β1,β2は次式で与えられる。
β1=ωi/|ωi−ωx| (29)
β2=1 (30)
【0062】
以上で明らかなように、この実施の形態4によれば、局部発振信号Dx1(t),Dx2(t)を生成する局部発振源43と、局部発振源43により生成された局部発振信号Dx1(t)と不要波抑圧フィルタ6から出力された第1の低周波信号Di1(t)の周波数を混合する単位ミクサ44と、局部発振源43により生成された局部発振信号Dx2(t)と不要波抑圧フィルタ7から出力された第2の低周波信号Di2(t)の周波数を混合する単位ミクサ47とを用いて、低周波帯帰還回路8を構成するようにしたので、構成の複雑化を招くことなく、相互に90度の位相差がある信号Dz1(t),Dz2(t)(式(26)、式(28)を参照)を生成することができる効果を奏する。
【0063】
なお、この実施の形態4では、単位ミクサ44,47が低周波信号と局部発振信号の周波数を混合するものについて示したが、単位ミクサの代わりに、イメージリジェクションミクサや偶高調波ミクサなどの他のミクサ回路を用いてもよく、同様の効果を奏することができる。
【0064】
実施の形態5.
図6はこの発明の実施の形態5による位相同期ループ形周波数シンセサイザの低周波帯帰還回路8を示す構成図であり、図において、図5と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
第1の信号線路50は入力端子41から入力された第1の低周波信号Di1(t)を第1の低周波帰還信号Dv1(t)として出力端子46に出力する線路である。
第2の信号線路51は入力端子42から入力された第2の低周波信号Di2(t)を第2の低周波帰還信号Dv2(t)として出力端子49に出力する線路である。
【0065】
上記実施の形態4では、低周波帯帰還回路8の単位ミクサ44,47が、局部発振源43により生成された局部発振信号Dx1(t),Dx2(t)を用いて、入力端子41,42から入力された第1の低周波信号Di1(t)と第2の低周波信号Di2(t)の周波数を変換するものについて示したが、第1の信号線路50が入力端子41から入力された第1の低周波信号Di1(t)を第1の低周波帰還信号Dv1(t)として出力端子46に出力し、第2の信号線路51が入力端子42から入力された第2の低周波信号Di2(t)を第2の低周波帰還信号Dv2(t)として出力端子49に出力するようにすれば、周波数変換係数β1,β2が“1”の低周波帯帰還回路8を実現することができる。
【0066】
なお、この実施の形態5によれば、局部発振源43、単位ミクサ44,47及び不要波抑圧用フィルタ45,48が不要になるため、図5の低周波帯帰還回路8よりも低コスト化を図ることができる。
【0067】
実施の形態6.
図7はこの発明の実施の形態6による位相同期ループ形周波数シンセサイザの高周波帯帰還回路4を示す構成図であり、図において、入力端子61は電圧制御発振器12により生成された高周波信号Do(t)を入力する端子である。
分周器62は入力端子61から入力された高周波信号Do(t)の周波数foを分周し、周波数分周後の高周波信号を高周波帰還信号Dm(t)として出力端子63に出力する処理を実施する。
出力端子63は分周器62から出力された高周波帰還信号Dm(t)を直交ミクサ5に出力する端子である。
【0068】
次に動作について説明する。
分周器62は、入力端子61から電圧制御発振器12により生成された高周波信号Do(t)を入力すると、その高周波信号Do(t)の周波数foを分周し、周波数分周後の高周波信号を高周波帰還信号Dm(t)として出力する。
これにより、出力端子63から高周波帰還信号Dm(t)が直交ミクサ5に出力される。
なお、分周器62の分周数をMとすると、式(5)より、周波数変換係数α1,α2がMの高周波帯帰還回路4を実現することができる。
【0069】
以上で明らかなように、この実施の形態6によれば、分周器62が入力端子61から入力された高周波信号Do(t)の周波数foを分周し、周波数分周後の高周波信号を高周波帰還信号Dm(t)として直交ミクサ5に出力するように構成したので、構成の複雑化を招くことなく、周波数変換係数α1,α2が分周器62の分周数Mに相当する高周波帯帰還回路4を実現することができる効果を奏する。
【0070】
実施の形態7.
図8はこの発明の実施の形態7による位相同期ループ形周波数シンセサイザの高周波帯帰還回路4を示す構成図であり、図において、図7と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
局部発振源64は局部発振信号Dw(t)を生成する発振器である。
単位ミクサ65は局部発振源64により生成された局部発振信号Dw(t)と入力端子61から入力された高周波信号Do(t)の周波数を混合し、周波数混合後の信号Dw1(t)を不要波抑圧フィルタ66に出力する処理を実施する。なお、単位ミクサ65はミクサ回路を構成している。
不要波抑圧フィルタ66は単位ミクサ65の出力信号Dw1(t)に含まれている不要な周波数成分を抑圧し、抑圧後の信号Dw2(t)を出力端子63に出力する処理を実施する。
【0071】
次に動作について説明する。
局部発振源64は、局部発振信号Dw(t)を生成して、その局部発振信号Dw(t)を単位ミクサ65に出力する。
w(t)=2・cos(ωwt) (31)
ただし、ωwは局部発振信号Dw(t)の角周波数である。
【0072】
単位ミクサ65は、入力端子61から電圧制御発振器12により生成された高周波信号Do(t)を入力し、局部発振源64から局部発振信号Dw(t)を受けると、その高周波信号Do(t)と局部発振信号Dw(t)の周波数を混合し、周波数混合後の信号Dw1(t)を不要波抑圧フィルタ66に出力する。
ここで、単位ミクサ65の出力信号Dw1(t)は次式で与えられる。
w1(t)
=Do(t)・Dw(t)
=cos(ωot+θo)・2・cos(ωwt)
=cos(ωot+ωwt+θo
+cos(|ωot−ωwt|+θo
(32)
【0073】
不要波抑圧フィルタ66は、単位ミクサ65の出力信号Dw1(t)を受けると、その出力信号Dw1(t)に含まれている不要周波数成分(=cos(ωot+ωwt+θo))を抑圧し、抑圧後の信号Dw2(t)を出力端子63に出力する
これにより、出力端子63から不要波抑圧フィルタ66の出力信号Dw2(t)が直交ミクサ5に出力される。
ここで、不要波抑圧フィルタ66の出力信号Dw2(t)は次式で与えられる。
w2(t)
=cos(|ωot−ωwt|+θo) (33)
【0074】
なお、式(33)における不要波抑圧フィルタ66の出力信号Dw2(t)が、式(5)における高周波帰還信号Dm(t)と同一であるとき、高周波帯帰還回路4の周波数変換係数α1,α2は次式で与えられる。
α1=ωo/|ωo−ωw| (34)
α2=1 (35)
【0075】
以上で明らかなように、この実施の形態7によれば、局部発振信号Dw(t)を生成する局部発振源64と、局部発振源64により生成された局部発振信号Dw(t)と入力端子61から入力された高周波信号Do(t)の周波数を混合する単位ミクサ65とを用いて、高周波帯帰還回路4を構成するようにしたので、構成の複雑化を招くことなく、周波数変換係数がα1,α2の高周波帯帰還回路4を実現することができる効果を奏する。
【0076】
なお、この実施の形態7では、単位ミクサ65が高周波信号Do(t)と局部発振信号Dw(t)の周波数を混合するものについて示したが、単位ミクサの代わりに、イメージリジェクションミクサや偶高調波ミクサなどの他のミクサ回路を用いてもよく、同様の効果を奏することができる。
【0077】
実施の形態8.
図9はこの発明の実施の形態8による位相同期ループ形周波数シンセサイザの高周波帯帰還回路4を示す構成図であり、図において、図7と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
信号線路67は入力端子61から入力された高周波信号Do(t)を高周波帰還信号高周波帰還信号Dm(t)として出力端子63に出力する線路である。
【0078】
上記実施の形態6では、低周波帯帰還回路8の分周器62が入力端子61から入力された高周波信号Do(t)の周波数foを分周し、周波数分周後の高周波信号を高周波帰還信号Dm(t)として直交ミクサ5に出力するものについて示したが、信号線路67が入力端子61から入力された高周波信号Do(t)を高周波帰還信号高周波帰還信号Dm(t)として直交ミクサ5に出力するようにすれば、周波数変換係数α1,α2が“1”の高周波帯帰還回路4を実現することができる。
【0079】
なお、この実施の形態8によれば、分周器62、局部発振源64、単位ミクサ65、不要波抑圧フィルタ66が不要になるため、図7や図8の高周波帯帰還回路4よりも低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0080】
【図1】この発明の実施の形態1による位相同期ループ形周波数シンセサイザを示す構成図である。
【図2】この発明の実施の形態1による位相同期ループ形周波数シンセサイザの直交ミクサ5を示す構成図である。
【図3】この発明の実施の形態2による位相同期ループ形周波数シンセサイザの合成機能付きループフィルタ11を示す構成図である。
【図4】この発明の実施の形態3による位相同期ループ形周波数シンセサイザの合成機能付きループフィルタ11を示す構成図である。
【図5】この発明の実施の形態4による位相同期ループ形周波数シンセサイザの低周波帯帰還回路8を示す構成図である。
【図6】この発明の実施の形態5による位相同期ループ形周波数シンセサイザの低周波帯帰還回路8を示す構成図である。
【図7】この発明の実施の形態6による位相同期ループ形周波数シンセサイザの高周波帯帰還回路4を示す構成図である。
【図8】この発明の実施の形態7による位相同期ループ形周波数シンセサイザの高周波帯帰還回路4を示す構成図である。
【図9】この発明の実施の形態8による位相同期ループ形周波数シンセサイザの高周波帯帰還回路4を示す構成図である。
【符号の説明】
【0081】
1 基準発振源(基準信号生成手段)、2 90度電力分配器(基準信号生成手段)、3 局部発振源(局部発振信号生成手段)、4 高周波帯帰還回路(周波数混合手段)、5 直交ミクサ(周波数混合手段)、6,7 不要波抑圧フィルタ(周波数混合手段)、8 低周波帯帰還回路(周波数混合手段)、9,10 位相比較器(位相比較手段)、11 合成機能付きループフィルタ(信号合成手段)、12 電圧制御発振器(高周波信号生成手段)、21 入力端子、22 入力端子、23 90度電力分配器、24,26 単位ミクサ、25,27 出力端子、31,32 入力端子、33 合成器、34 ループフィルタ、35 出力端子、36 ループフィルタ(第1のループフィルタ)、37 ループフィルタ(第2のループフィルタ)、38 合成器、41,42 入力端子、43 局部発振源、44 単位ミクサ(第1のミクサ回路)、45,48 不要波抑圧フィルタ、46,49 出力端子、47 単位ミクサ(第2のミクサ回路)、50 第1の信号線路、51 第2の信号線路、61 入力端子、62 分周器、63 出力端子、64 局部発振源、65 単位ミクサ(ミクサ回路)、66 不要波抑圧フィルタ、67 信号線路。
【出願人】 【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
【出願日】 平成18年9月22日(2006.9.22)
【代理人】 【識別番号】100123434
【弁理士】
【氏名又は名称】田澤 英昭

【識別番号】100088605
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 公延

【識別番号】100101133
【弁理士】
【氏名又は名称】濱田 初音


【公開番号】 特開2008−79104(P2008−79104A)
【公開日】 平成20年4月3日(2008.4.3)
【出願番号】 特願2006−257420(P2006−257420)