CN1996759A - 频率合成器 - Google Patents

Abstract

一种频率合成器，其包括：信号产生部分，用于输出具有期望频率的信号；噪声产生部分，用于产生具有设置值的噪声；以及噪声添加部分，用于把来自所述噪声产生部分的噪声添加到来自所述信号产生部分的信号上。

Description

频率合成器

本申请基于2006年1月5日提交的第2006-000541号日本专利申请和在2006年10月2日提交的第2006-279825号日本专利申请，并且要求该在先日本专利申请的外国优先权，该在先日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种频率合成器，其具有用来输出具有期望频率信号的信号产生部分，尤其涉及一种用来输出添加了期望噪声的频率信号的频率合成器。

背景技术

频率合成器是合成频率来产生并输出具有高精度和高频谱纯度以及低相位噪声等的期望频率的装置。所述频率合成器被用于无线电通信中的载波信号、针对通信系统中发射器/接收器的混频器、电路测试使用的信号等。

图13是示出相关技术的频率合成器的实例的结构方框图(例如，见JP-A-11-8554、JP-A-11-225022和JP-A-2003-283334)。

在图13中，频率基准10输出频率基准信号。频率微调电路11接收来自频率基准10的信号。频率粗调电路12接收来自频率基准10的信号。频率产生电路13接收来自频率微调电路11和频率粗调电路12的信号。幅度调整部分14具有放大器14a和衰减器14b，放大器14a接收来自频率产生电路13的信号，衰减器14b接收来自放大器14a的信号。顺便地说，频率基准10、频率微调电路11和频率产生电路13的至少一个由闭环构成并且具有预定环频带。另外，信号产生部分包括频率基准10、频率微调电路11、频率粗调电路12、频率产生电路13和幅度调整单元14。

将说明上述装置的操作。

频率基准10输出具有高频率稳定性、高精度和具有低相位噪声(低抖动)的非常高的频谱纯度的频率基准信号。顺便地说，频率基准10输出多个频率基准信号，每一频率基准信号具有不同的频率(例如100[MHz]、200[MHz]、400[MHz]等)，但这些频率是固定的。上述的频率基准10例如把OCXO(恒温晶体振荡器)作为基准频率，并且包括乘法电路、除法电路、PLL(锁相环)电路等。

频率微调电路11随后输出一个输出信号，以来自频率基准10的频率基准信号为基础来调整该输出信号中的微小频率步幅(例如1[Hz]步幅)的频率。例如，使用N分数PLL电路、DDS(直接数字合成器)等作为这种频率微调电路11。

相反，频率粗调电路12把基于来自频率基准10的频率基准信号的各个频率转换成期望的频率信号。顺便地说，可由频率粗调电路12进行频率转换的频带比从频率基准10输出的频率基准信号的频带宽。

随后频率产生电路13根据由频率微调电路11微调后的信号和由频率粗调电路12进行频率转换后的信号，输出其频率以宽频带来调整的期望的频率信号。频率产生电路13由例如使用具有宽频带作为主振荡器的VCO(压控振荡器)或YTO(YIG调谐振荡器)的PLL电路构成。顺便地说，YIG意指钇铁石榴石(Y3Fe5O12)。

另外，在幅度调整部分14中的放大器14a放大来自频率产生电路13的信号，衰减器14b衰减来自放大器的信号来使将信号电平调整为期望的输出电平(幅度)并输出该信号。

接下来，图14是示出描述用于输出已调制信号一个实例的相关技术的频率合成器另一构造的方框图。这里，与图13中指示的相同部件附注了相同的参考数字，并省略对这些相同部件的说明。在频率产生电路13和幅度调整单元14之间并联提供了幅度调制电路15和IQ调制电路16。另外，新提供了频率调制信号产生电路17、幅度调制信号产生电路18和IQ调制信号产生电路19。频率调制信号产生电路17把用于执行频率调制的调制信号输出到频率微调电路11。幅度调制信号产生电路18把用于执行幅度调制的调制信号输出到幅度调制电路15。IQ调制信号产生电路19把用于执行IQ调制的调制信号输出到IQ调制电路16。

开关SW1把频率产生电路13的输出端连接到幅度调制电路15或IQ调制电路16两者之一的输入端。开关SW2把幅度调整部分14的输入端连接到幅度调制电路15或IQ调制电路16两者之一的输出端。

将说明上述的装置的操作。主要描述与图13不同的部分。

首先，在频率调制的情况下说明操作。

频率调制信号产生电路17产生用于期望频率调制的调制信号，对产生的调制信号数字化，并向频率微调电路11输出已数字化的调制信号。在频率微调电路11中的DDS等随后根据该调制信号输出频率调制信号。上述的频率调制信号产生电路17包括例如DDS等。

另外，与在图13中示出的装置类似，频率产生电路13根据从频率微调电路11和频率粗调电路12输出的信号来输出期望的频率信号。然而，因为来自频率微调电路11的信号被频率调制，所以从频率产生电路13输出的信号也被频率调制。

频率产生电路13随后根据被频率微调电路11微调后的信号和被频率粗调电路12进行频率调制后的信号来输出其频率以宽频带调整了的期望频率信号。当然，在包括了主振荡器(未示出)的频率产生电路13中的PLL电路(未示出)的控制频带(环频带)比经过频率调制的频带要宽。

随后，在幅度调制的情况下说明操作。

幅度调制信号产生电路18产生用于期望的幅度调制的调制信号，并把产生的调制信号输出到幅度调制电路15。幅度调制电路15随后以该调制信号为基础对来自频率产生电路13的信号执行幅度调制，并把该信号输出到幅度调整部分14。上述的幅度调制信号产生电路18包括例如DDS等。幅度调制电路15包括例如可变衰减器。

随后，在IQ调制的情况下说明操作。

IQ调制信号产生电路19产生用于IQ调制的正交调制信号来成为期望的I(同相)和Q(正交相)，并把该信号输出到IQ调制电路16。IQ调制电路随后根据该正交调制信号对来自频率产生电路13的信号执行IQ调制，并输出到幅度调制部分14。上述的IQ调制信号产生电路19包括例如DDS等。

顺便地说，在对来自频率产生电路13的信号执行幅度调制的情况下，开关SW1和SW2把连接切换到幅度调制电路15的那端。相反，在对来自频率产生电路13的信号执行IQ调制的情况下，开关SW1和SW2把连接切换到IQ调制电路16的那端。其它操作与在图13中示出的装置的操作相同，从而省略其说明。

因为把具有高频谱纯度的频率基准信号当作基准，所以在图13中示出的上述装置可产生特别低的噪声信号，从而可由频率微调电路11以高分辨率执行频率设置。在图14中示出的装置可以以高精度对高频谱纯度信号执行各种类型的调制(幅度调制、频率调制、IQ调制、脉冲调制等)。

相反，在对合并在无线电通信设备中的装置的评估、测试等的情况下，有必要执行对要混合到载波信号上的噪声(尤其是相位噪声，所谓的抖动)执行余量测试。作为在此情况下的一个实例，出现了许多需要，即对无线电通信设备、装置等的抗噪性的评估、测试等作为要测试的目标应当以载波信号频谱纯度定量恶化的方法来执行。在前述评估、测试等的情况下，有许多情况是来自图13和图14中示出的频率合成器的输出信号被用作载波信号的情况。

然而，相关技术的频率合成器的主要目的是以高分辨率设置频率，输出低噪声信号，并以高精度执行各种类型的调制。

因此，在添加相位噪声的情况下，在相关技术中，用户对来自调制信号产生电路17、18和19的信号添加白噪声以使得频谱线宽度很浓密，从而将所述相位噪声添加到了显露的程度。因此，已有这样的问题，即很难向要被测试的对象输出具有期望的频谱纯度的载波信号并且很难测量要以高精度测试的对象的抗噪性。

发明内容

考虑到上面的状况而做出了本发明，并提供一种用于输出添加了期望噪声的频率信号的频率合成器。

在一些实施中，本发明的频率合成器包含：

信号产生部分，用于输出具有期望频率的信号；

噪声产生部分，用于产生具有设置值的噪声；以及

噪声添加部分，用于把来自所述噪声产生部分的噪声添加到来自所述信号产生部分的信号上。

在所述的频率合成器中，所述噪声产生部分根据所述信号产生部分的环频带来产生使来自该信号产生部分的信号的频谱具有期望形状的噪声。

在所述的频率合成器中，所述噪声产生部分至少产生相位噪声、幅度噪声和背景噪声中的一个。

在所述的频率合成器中，所述噪声产生部分包括：

白噪声产生部分，用于输出白噪声；

相位噪声特性调整部分，用于根据所述信号产生部分的环频带来获得相位调制量；

频率调整部分，用于根据来自所述相位噪声特性调整部分的指令来调整来自所述白噪声产生部分的白噪声的频率特性；以及

幅度调整部分，用于根据来自所述相位噪声特性调整部分的指令来调整来自所述频率调整部分的信号的幅度特性。

在所述的频率合成器中，所述噪声添加部分是正交调制器。

所述的频率合成器还包含：

相位差产生部分，用于把来自信号产生部分的信号分成具有90°相位差的信号；

乘法器，用于根据来自所述噪声产生部分的信号来对由所述相位差产生部分所分割的信号执行幅度调制；以及

加法器，用于对来自所述乘法器的输出进行相加。

在所述的频率合成器中，所述噪声产生部分包括：

白噪声产生部分，用于输出白噪声；

幅度噪声特性调整部分，用于根据所述信号产生部分的环频带来获得幅度调制量；

频率调整部分，用于根据来自所述幅度噪声特性调整部分的指令来调整来自所述白噪声产生部分的白噪声的频率特性；以及

幅度调整部分，用于根据来自所述幅度噪声特性调整部分的指令来调整来自所述频率调整部分的信号的幅度特性。

在所述的频率合成器中，所述噪声添加部分包括可变衰减器，其用于根据来自所述噪声产生部分的信号对来自所述信号产生部分的信号执行幅度调制。

在所述的频率合成器中，所述噪声添加部分包括用于对来自所述信号产生部分的信号进行衰减的可变衰减器，并且

所述噪声产生部分包括：

电平检测器，用于获得来自所述信号产生部分的信号的中心频率的电功率电平与噪声电平的比率；以及

背景噪声特性调整部分，用于根据由所述电平检测器获得的比率来调整所述可变衰减器的衰减量。

所述的频率合成器还包含：

相位噪声测量部分，用于测量被所述噪声添加部分添加了相位噪声的信号的相位噪声；以及

减法器，用于向所述噪声产生部分输出信号，该信号减小了所述设置值与所述相位噪声测量部分所测量的相位噪声之间的误差。

所述的频率合成器还包含：

电功率检测部分，用于检测被所述可变衰减器添加了幅度噪声的信号的电功率，并用于输出对应于检测到的电功率幅值的电压值；

基准电压输出部分，用于输出基准电压；

加法器，用于把来自所述噪声产生部分的幅度噪声加到来自所述基准电压输出部分的基准电压；以及

减法器，用于向可变衰减器输出信号，该信号减小了来自所述加法器的基准电压与作为所述电功率检测部分的检测结果的电压值之间的误差。

附图说明

图1是示出本发明第一实施例的结构框图。

图2是示出把相位噪声添加到载波信号的一个实例的示图。

图3是示出在图1中示出的相位噪声产生部分21和相位噪声添加部分26的详细结构的框图。

图4是示出本发明第二实施例的结构框图。

图5是示出把幅度噪声添加到载波信号的一个实例的示图。

图6是示出在图4中示出的幅度噪声产生部分31和幅度噪声添加部分36的详细结构的框图。

图7是示出本发明第三实施例的结构框图。

图8A到8D是代表在图7中所示装置中信号的频谱的示图。

图9是示出本发明第四实施例的结构框图。

图10是示出本发明第五实施例的结构框图。

图11是示出本发明第六实施例的结构框图。

图12是示出本发明第七实施例的结构框图。

图13是示出相关技术的频率合成器的结构的框图。

图14是示出相关技术的频率合成器的另一结构的框图。

具体实施方式

将参照附图说明本发明实施例。

[第一实施例]

图1是示出本发明第一实施例的结构框图。这里，与图13中指示的相同部件附注了相同的参考数字，并省略其说明。顺便地说，作为说明的一个实例，将以这样的实例来进行说明：其中从本发明的装置输出的信号被用作载波信号来执行无线电通信设备、装置等的评估、测试等。当然，从所述装置输出的信号还可以用作对通信系统中的发送器/接收器单元和电路的混频器执行测试的信号等。

图1示出相位噪声被添加到由频率合成器输出的载波信号中的情况。具体地说，执行了相位调制，并且噪声被添加到载波信号。在图1中，新提供了相位噪声设置部分20，并且其设置了包含在由幅度调整部分14输出的信号中的相位噪声的设置值。

新提供了相位噪声产生部分21，其具有相位噪声特性调整部分22、噪声产生部分23、频率调整部分24和幅度调整部分25，并且接收来自相位噪声设置部分20的设置值。

相位噪声特性调整部分22从相位噪声设置部分20接收设置值。噪声产生部分23输出白噪声。频率调整部分24对来自噪声产生部分23的白噪声滤波，并根据来自相位噪声特性调整部分22的指令来调整它们的频率特性。幅度调整部分25调整由频率调整部分24滤波的每一个频率分量的幅度特性。

在频率产生电路13和幅度调整部分14之间提供相位噪声添加部分26，其根据来自幅度调整部分25的信号来对来自频率产生电路13的信号执行相位调制。顺便地说，相位噪声产生部分21对应于噪声产生部分，并且相位噪声添加部分26对应于噪声添加部分。

在频率产生电路13和幅度调整部分14之间与相位噪声添加部分26并联地提供传输路径L1。开关SW3把频率产生电路13的输出端连接到相位噪声添加部分26或传输路径L1两者之一的输入端。开关SW4把幅度调整部分14的输入端连接到相位噪声添加部分26或传输路径L1两者之一的输出端。

将说明上述装置的操作。

在相位噪声设置部分20设置针对相位噪声的设置值(例如，在Δf1(对载波频率的偏差频率)设置-20[dBc/Hz]，在Δf2设置-50[dBc/Hz]，在Δf3设置-80[dBc/Hz])。随后把已被设置的这些设置值输出到相位噪声特性调整部分22。

此外，根据频率基准10的输出频率、频率微调电路11的输出频率、频率产生电路13的环频带、以及相位噪声添加部分26的调制频带，相位噪声特性调整部分22从相位噪声设置部分20获得要作为设置值的相位调制量，即用于相位调制的频率和各个频率的幅度。随后，相位噪声特性调整部分22向频率调整部分24输出指令来对所获得的频率进行滤波，并且向幅度调整部分25输出指令来使幅度成为所获得的幅度。顺便地说，在该装置的制造、校准等的时候，预先确定了频率基准10的输出频率、频率微调电路11的输出频率、频率产生电路13的环频带、以及相位噪声添加部分26的调制频带。它们可以被预先保存在相位噪声特性调整部分22中。

随后，频率调整部分24根据来自相位噪声特性调整部分22的指令，仅仅把来自噪声产生部分23的白噪声之中的期望频率的噪声输出到幅度调整部分25。另外，幅度调整部分25根据来自相位噪声特性调整部分22的指令，调整来自频率调整部分24的各个频率分量的幅度并输出到相位噪声添加部分26。

相位噪声添加部分26随后根据来自幅度调整部分25的信号对从频率产生电路13输出的载波信号执行相位调制并把相位噪声添加到载波信号，并输出到幅度调整部分14。

这里，图2是示出把相位噪声添加到载波信号的一个实例的示图，其中实线是在把相位噪声添加到载波信号之后的频谱。虚线是在添加相位噪声之前的频谱。横坐标是频率，纵坐标是C/N(载波噪声)比(相位噪声的量级)。

顺便地说，当把相位噪声添加到来自频率产生电路13的信号时，开关SW3、SW4把连接切换到相位噪声添加部分26端。另一方面，当没有把相位噪声添加到来自频率产生电路13的信号时，开关SW3、SW4把连接切换到传输路径L1端。

其它操作与在图13中示出的装置的操作相同，因此省略其说明。

接下来，图3是示出在图1中示出的相位噪声产生部分21和相位噪声添加部分26的详细构造的框图。在图3中，噪声产生部分23具有噪声产生源23a、放大器23b、模/数转换器(以下简写为ADC)23c和FFT操作部分23d。

放大器23b从噪声产生源23a接收噪声信号。ADC23c接收被放大器23b放大的噪声信号。FFT操作部分23d接收被ADC23c转换的数字信号。数字滤波器24a是频率调整部分24的一个实例，并接收来自相位噪声特性调整部分22的指令和由FFT操作部分23d执行傅立叶变换的结果。

此外，相位噪声添加部分26是所谓的正交调制器，并具有：相位差产生部分26a、26f，逆FFT操作部分26b、26c，数/模转换器(以下简写为DAC)26d、26e，模拟乘法器26g、26h，以及模拟加法器26i。

相位差产生部分26a从幅度调整部分25接收信号。逆FFT操作部分26b接收来自相位差产生部分26a的信号中的一个。逆FFT操作部分26c接收来自相位差产生部分26a的信号中的另一个。DAC26d接收在逆FFT操作部分26b中的傅立叶逆变换的结果。DAC26e接收在逆FFT操作部分26c中的傅立叶逆变换的结果。相位差产生部分26f通过开关SW3接收来自频率产生电路13的信号。模拟乘法器26g接收来自相位差产生部分26f的信号中的一个以及在DAC26d中转换的模拟信号。模拟乘法器26h接收来自相位差产生部分26f的信号中的另一个以及在DAC26e中转换的模拟信号。加法器26i把在乘法器26g和26h中的乘法结果相加并输出到开关SW4。

将说明上述的装置的操作。

放大器23b对从噪声产生源23a输出的白噪声放大预定的增益并输出到ADC23c。ADC23c随后把该模拟信号白噪声转换成数字信号并输出到FFT操作部分23d。另外，FFT操作部分23d对该数字信号执行傅立叶变换并输出到数字滤波器24a。

数字滤波器24a随后根据来自相位噪声特性调整部分22的指令对已被傅立叶变换的数据(当然，在预定频带上频谱是均匀分布的)进行滤波，并且只传输在期望频率上分布的频谱。此外，幅度调整部分25对在被数字滤波器24a滤波之后的每个频率的频谱的电功率进行调整，并输出到相位差产生部分26a。

相位差产生部分26a随后从幅度调整部分25的输出信号中产生两个其间具有90°相位差的信号，并把这两个信号中的一个输出到逆FFT操作部分26b，而把另一个输出到逆FFT操作部分26c。各个逆FFT操作部分26b、26c分别执行傅立叶逆变换，并把变换结果分别输出到DAC 26d、26e。另外，各个DAC 26d、26e分别把数字信号转换成模拟信号并输出到乘法器26g、26h。

相反，相位差产生部分26f把通过开关SW3从频率产生电路13输入的信号分成两个其间具有90°相位差的信号，并且把这两个信号的一个输出到乘法器26g，而把另一个输出到乘法器26h。

乘法器26g把来自相位差产生部分26f的信号中的一个与来自DAC26d的信号相乘并输出到加法器26i。此外，乘法器26h把来自相位差产生部分26f的信号中的另一个与来自DAC26e的信号也相乘并输出到加法器26i。即，各个乘法器26g、26h根据来自噪声产生部分21的信号对在相位差产生部分26f中分割的各个信号执行幅度调制。加法器26i随后把乘法器26g、26h的输出相加并通过开关SW4输出到幅度调整部分14。

如上所述，相位噪声特性调整部分22在环频带和调制频带的基础上获得相位调制量以便获得来自相位噪声设置部分20的设置值的信号，并执行对载波信号的相位调制，从而可对载波信号添加定量的相位噪声。因此，可对载波信号添加期望的噪声，并且可输出其中载波信号频谱形状成为期望形状的频率信号。因此，能以良好的精度来测量要被测试的对象的抗噪性。

[第二实施例]

图4是示出本发明第二实施例的结构框图。这里，与图1中指示的相同部件附注了相同的参考数字，并省略其说明。

图4示出把期望的幅度噪声添加到从频率合成器输出的载波信号的情况。具体地说，执行了幅度调制，并且噪声被添加到载波信号。在图4中，提供幅度噪声设置部分30来代替相位噪声设置部分20。提供幅度噪声产生部分31来代替相位噪声产生部分21。提供幅度噪声添加部分36来代替相位噪声添加部分26。提供开关SW5、SW6和传输路径L2来代替开关SW3、SW4和传输路径L1。

幅度噪声设置部分30对包含在从幅度调整部分14输出的信号中的幅度噪声的设置值进行设置。幅度噪声产生部分31具有幅度噪声特性调整部分32、噪声产生部分33、频率调整部分34和幅度调整部分35，并且从幅度噪声设置部分30接收设置值。

幅度噪声特性调整部分32从幅度噪声设置部分30接收设置值。噪声产生部分33输出白噪声。频率调整部分34根据来自幅度噪声特性调整部分32的指令对来自噪声产生部分33的白噪声进行滤波。幅度调整部分35根据来自幅度噪声特性调整部分32的指令来调整针对被频率调整部分34滤波的每个频率分量的幅度特性。

幅度噪声添加部分36随后根据来自幅度噪声调整部分35的信号对来自频率产生电路13的信号执行幅度调制。顺便地说，幅度噪声产生部分31对应于噪声产生部分，幅度噪声添加部分36对应于噪声添加部分。

当添加幅度噪声时，开关SW5、SW6分别把幅度噪声添加部分36连接到频率产生电路13和幅度调整部分14，并且当没有添加幅度噪声时，开关SW5、SW6分别把传输路径L2连接到频率产生电路13和幅度调整部分14。

将说明上述装置的操作。

在幅度噪声设置部分30设置幅度噪声的设置值(例如，在Δf1(对载波频率的偏差频率)设置-50[dBc/Hz]，在Δf2设置-80[dBc/Hz]，在Δf3设置-100[dBc/Hz])。随后把已被设置的这些设置值输出到幅度噪声特性调整部分32。

此外，根据频率基准10的输出频率、频率微调电路11的输出频率、频率产生电路13的环频带、以及幅度噪声添加部分36的调制频带，幅度噪声特性调整部分32从幅度噪声设置部分30获得要作为设置值的幅度调制量，即用于幅度调制的频率和各个频率的幅度。幅度噪声特性调整部分32向频率调整部分34输出指令来对所获得的频率进行滤波，并且向幅度调整部分35输出指令来得到与所获得的幅度相同的幅度。顺便地说，在该装置的制造、校准等的时候，预先确定了频率基准10的输出频率、频率微调电路11的输出频率、频率产生电路13的环频带、以及幅度噪声添加部分36的调制频带。它们可以被预先保存在幅度噪声特性调整部分32中。

随后，频率调整部分34根据来自幅度噪声特性调整部分32的指令，仅仅把来自噪声产生部分33的白噪声之中的期望频率的噪声输出到幅度调整部分35。另外，幅度调整部分35根据来自幅度噪声特性调整部分32的指令，调整来自频率调整部分34的各个频率分量的幅度并输出到幅度噪声添加部分36。

幅度噪声添加部分36随后根据来自幅度调整部分35的信号对从频率产生电路13输出的载波信号执行幅度调制，把幅度噪声添加到载波信号，并输出到幅度调整部分14。

这里，图5是示出把幅度噪声添加到载波信号的一个实例的示图，其中实线是在把幅度噪声添加到载波信号之后的频谱。虚线是在添加幅度噪声之前的频谱。横坐标是频率，纵坐标是C/N(载波噪声)比(幅度噪声的量级)。

顺便地说，当把幅度噪声添加到来自频率产生电路13的信号时，开关SW5、SW6把连接切换到幅度噪声添加部分36端。另一方面，当没有把幅度噪声添加到来自频率产生电路13的信号时，开关SW5、SW6把连接切换到传输路径L2端。

其它操作与在图1中示出的装置的操作相同，因此省略其说明。

接下来，图6是示出在图4中示出的幅度噪声产生部分31和幅度噪声添加部分36的详细构造的框图。在图6中，噪声产生部分33具有噪声产生源33a、放大器33b、ADC 33c和FFT操作部分33d。

放大器33b从噪声产生源33a接收噪声信号。ADC33c接收被放大器33b放大的噪声信号。FFT操作部分33d接收被ADC33c转换的数字信号。

数字滤波器34a是频率调整部分34的一个实例，并接收来自幅度噪声特性调整部分32的指令和由FFT操作部分33d执行傅立叶变换的结果。

此外，幅度噪声添加部分36具有逆FFT操作部分36a、DAC36b以及可变衰减器36c。

逆FFT操作部分36a接收来自幅度调整部分35的信号。DAC36b接收在逆FFT操作部分36a中执行的傅立叶逆变换的结果。可变衰减器36c根据来自DAC36b的信号对通过开关SW5从频率产生电路13输入的信号执行幅度调制，并输出到开关SW6。

将说明上述装置的操作。

放大器33b对从噪声产生源33a输出的白噪声放大预定的增益并输出到ADC33c。ADC33c随后把该模拟信号白噪声转换成数字信号并输出到FFT操作部分33d。另外，FFT操作部分33d对该数字信号执行傅立叶变换并把该数字信号输出到数字滤波器34a。

数字滤波器34a随后根据来自幅度噪声特性调整部分32的指令对已被傅立叶变换的数据(当然，在预定频带上频谱是均匀分布的)进行滤波，并且只传输在期望频率上分布的频谱。此外，幅度调整部分35对在被数字滤波器34a滤波之后的每个频率的频谱的电功率进行调整，并输出到逆FFT操作部分36a。

逆FFT操作部分36a对来自幅度调整部分35的数据执行傅立叶逆变换，并向DAC36b输出变换后的结果。另外，DAC36b把数字信号转换成模拟信号并把该模拟信号输出到可变衰减器36c。可变衰减器36c根据DAC36b的信号对来自频率产生电路13的载波信号执行幅度调制，并通过开关SW6输出到幅度调整部分14。

如上所述，幅度噪声特性调整部分32根据环频带和调制频带来获得幅度调制量以便获得来自幅度噪声设置部分30的设置值的信号，并对载波信号执行幅度调制，从而可添加定量的幅度噪声。因此，可对载波信号添加期望的噪声，并且可输出其中载波信号频谱形状成为期望形状的频率信号。因此，能以良好的精度来测量要被测试对象的抗噪性。

[第三实施例]

图7是示出本发明第三实施例的结构框图。这里，与图1中指示的相同部件附注了相同的参考数字，并省略其说明。通常，从频率合成器输出的载波信号具有低噪声。在离载波频率足够远的位置，即在作为背景噪声的位置，关于载波信号中心频率的电功率的噪声被抑制到在一定程度上几乎可以忽略的低电平上。因此C/N比非常高。图7示出了使背景噪声中的C/N比成为期望的值。

在图7中，提供背景噪声设置部分40来代替相位噪声设置部分20。提供背景噪声产生部分41来代替相位噪声产生部分21。提供背景噪声添加部分45来代替相位噪声添加部分。提供开关SW7、SW8和传输路径L3来代替开关SW3、SW4和传输路径L1。

背景噪声设置部分40对包含在从幅度调整部分14输出的信号中的背景噪声的设置值进行设置。背景噪声产生部分41具有背景噪声特性调整部分42和电平检测器43、44，并接收来自背景噪声设置部分40的设置值、来自频率产生电路13的信号以及输出到幅度调整部分14的信号。

背景噪声特性调整部分42接收来自背景噪声设置部分40的设置值和来自电平检测器43、44的检测结果。电平检测器43接收来自频率产生电路13的信号。电平检测器44接收输出到幅度调整部分14的信号。

背景噪声添加部分45具有可变衰减器46、48和宽频带放大器47。背景噪声添加部分45根据来自背景噪声特性调整部分42的信号，调整通过开关SW7从频率产生电路13输入的信号的背景噪声，并通过开关SW8输出到电平检测器44和幅度调整部分14。顺便地说，背景噪声产生部分41对应于噪声产生部分，而背景噪声添加部分45对应于噪声添加部分。

当添加背景噪声时，开关SW7、SW8把背景噪声添加部分45与频率产生电路13和幅度调整部分14两者连接，并且当没有添加背景噪声时，把传输路径L3与频率产生电路13和幅度调整部分14两者连接。

将说明上述装置的操作。

图8A-8D是每一个都表示在图7中所示装置的信号的频谱的示图，其中横坐标指示频率，纵坐标指示频谱幅值(电功率)。图8A示出频率产生电路13的输出。图8B示出可变衰减器46的输出。图8C示出宽频带放大器47的输出。图8D示出可变衰减器48的输出。顺便地说，来自频率产生电路13的载波信号的电功率电平被设置到Pc，并且图8D中所示的黑色圆点指示设置值。

对背景噪声设置部分40设置背景噪声的设置值(例如，在作为对载波频率的偏差频率的Δf4(离载波信号足够远，并且可忽略对载波信号频谱的影响的位置)设置-130[dBc/Hz])。该设置值被输出到背景噪声特性调整部分42。

相反，电平检测器43获得载波频率的电功率电平与来自频率产生电路13的信号(参见图8A)的背景噪声电平的比率，并输出到背景噪声特性调整部分42。背景噪声特性调整部分42随后调整可变衰减器46的衰减比以获得设置值。由此，可变衰减器46根据背景噪声特性调整部分42的指令来衰减来自频率产生电路13的信号。

另外，宽频带放大器47既放大载波信号也放大背景噪声，并输出到可变衰减器48(参见图8C)。可变衰减器48随后把来自宽频带放大器47的信号以预定衰减量或不衰减的通过开关SW8输出到电平检测器44。

电平检测器44随后根据通过开关SW8进入的来自可变衰减器48的输出来获得在载波频率上的电功率电平和电功率电平与背景噪声电平的比率，并输出到背景噪声特性调整部分42。

背景噪声特性调整部分42随后调整可变衰减器48的衰减比以使得从频率产生电路13输出的信号的电功率Pc变得与从可变衰减器48输出的信号的电功率的电平相同。另外，可变衰减器48根据背景噪声特性调整部分42的指令来衰减来自宽频带放大器47的信号，并通过开关SW8输出到电平检测器44和幅度调整部分14(参考图8D)。

其它操作与在图1中所示的装置相同，因此省略其说明。

如上所述，背景噪声特性调整部分42使可变衰减器46、48根据电平检测器43、44的检测结果对载波信号衰减和放大，以获得来自噪声设置部分40的设置值的信号。因此，背景噪声可被设置到针对载波信号的电功率电平的期望电平。由此，可对载波信号添加期望的噪声，并且可输出其中载波信号频谱形状成为期望形状的频率信号。因此，能以良好的精度来测量要被测试的对象的抗噪性。

顺便地说，本发明并不局限于前述实施例，而可以应用以下替代方案。

(1)在图1、图4和图7中所示的装置中，已经示出分别地添加相位噪声、幅度噪声和背景噪声的每一个的结构，但还可以一起添加每个需要的噪声。例如，还可应用如图9中所示的结构。这里，与图1、图4和图7中指示的相同部件附注了相同的参考数字，并省略其说明。

在图9中，用于添加相位噪声的部分20、21、26、SW3、SW4和L1相串联。用于添加幅度噪声的部分30、31、36、SW5、SW6和L2相串联。用于添加背景噪声的部分40、41、45、SW7、SW8和L3相串联。当然，当不需要添加这些噪声时，开关SW3到SW8选择传输路径L1到L3。另外，可以采用用于添加每个噪声的部分的任何排列次序，而且还可提供用于两种噪声的部分。

(2)已经说明了如适用于图13中所示的装置的构造的图1、图4和图7中的发明。该构造还适用于提供了在图14中所示的调制电路15到19的频率合成器。在此情况下，用于执行幅度调制的部分15、18和用于执行IQ调制的部分16、19优选地是提供到用于把噪声添加到载波信号的噪声添加部分26、36、45的后级。

(3)在图1、图4和图7中所示的装置中，可使用由设置部分20、30、40所设置的设置值的任何数字，并且任何值也可被用作设置值。

(4)在图1和图4中所示的装置中，该构造指示了数字滤波器24a、34a被用作频率调整部分24、34的一个实例，但也可使用模拟滤波器。在此情况下，不需要对来自噪声产生部分33的白噪声数字化，因此不需要提供ADC 23c、33c，FFT操作部分23d、33d，逆FFT操作部分26b、26c、36a，以及DAC 26d、26e、36b。

(5)在图1中所示的装置中，该构造指示了相位噪声添加部分26根据来自相位噪声产生部分21的信号对载波信号执行相位调制。例如，当由使用PLL电路的同相环来构造频率产生电路13时，在添加具有比该同相环的环频带更低的频带的相位噪声的情况下，还可使用在图10中所示的构造。这里，与图1和图3中指示的相同部件附注了相同的参考数字，并省略其说明。在图10中，频率产生电路13以相位比较器13a、VCO13b和混频器13c来构成为闭环。相位比较器13a随后比较来自频率微调电路11和混频器13c的信号的相位，并根据比较结果控制VCO13b的输出频率。VCO13b把所述输出频率输出到开关SW3和混频器13c。混频器13c随后混合来自VCO13b和频率粗调电路12的输出来输出到相位比较器13a。

另外，在相位噪声产生部分21中提供数字滤波器(第二频率特性调整部分)27和第二幅度调整部分28。

提供逆FFT操作部分29作为第二相位噪声添加部分(对应于噪声添加部分)。对来自作为相位调制信号源的幅度调整部分28的信号执行傅立叶逆变换，并把变换后的信号输出到频率微调电路11。

将说明上述装置的操作。

该操作实质上与在图1和图3中所示的相同。不同的操作是，相位噪声特性调整部分22根据频率基准10的输出频率、频率微调电路11的输出频率、频率产生电路13的环频带、以及相位噪声添加部分26的调制带，获得相位调制量来从相位噪声设置部分20获得设置值的信号，即用于相位调制的频率和各个频率的幅度。相位噪声特性调整部分22随后向数字滤波器24a、27输出指令来对所获得的频率进行滤波，并向幅度调制部分25、28输出指令从而来具有与所获得幅度相同的幅度。

此时，向数字滤波器24a和幅度调整部分25输出与处在比频率产生电路13环频带更高的频带中的相位噪声成分的相位调制量有关的指令。向数字滤波器27和幅度调整部分28输出与处在较低频带的相位噪声成分的相位调制量有关的指令。

各数字滤波器24a、27根据来自相位噪声特性调制部分22的指令向幅度调整部分25、28仅仅输出来自噪声产生部分23的白噪声中的期望的频率噪声。另外，各幅度调整部分25、28根据来自相位噪声特性调整部分22的指令，调整来自数字滤波器24a、27的各频率分量，并输出到相位噪声添加部分26和逆FFT装置29。

另外，逆FFT操作部分29对来自幅度调整部分28的信号执行傅立叶逆变换，并向频率微调电路11输出变换后的信号。频率微调电路11随后根据来自逆FFT操作部分29的信号执行相位调制，并输出到频率产生电路13中的相位比较器13a中。其它操作与在图1和图3中所示装置的操作相同，因此省略其说明。

实际上，进入相位噪声添加部分26的信号是用于对仅仅具有比幅度调整部分28的频带更高的频带分量的相位噪声进行调整的信号。相位噪声添加部分26使用来自作为相位调制信号源的幅度调整部分25的信号来对来自频率产生电路13的载波信号执行相位调制，随后把相位噪声添加到该载波信号上。

当然，在图10中，在以进入相位噪声设置部分20的设置值为基础的相位噪声的频带仅仅被设置到比频率产生电路13的环频带更低的频带的情况下，可以不提供频率调整部分24、幅度调整部分25、相位噪声添加部分26、开关SW3、SW4和传输路径L1。

(6)在图7中所示的装置中，可变衰减器48示出了用于对宽频带放大器47放大的信号进行衰减的构造，然而，可使宽频带放大器47的放大系数成为可变的而不提供可变衰减器48。宽频带放大器47根据来自背景噪声特性调整部分42的指令来调整来自可变衰减器46的信号并输出到开关SW8，以使得被放大的载波信号的电功率电平成为Pc。

(7)在图1、图9和图10中所示的装置中添加相位噪声的情况下，该构造指示出由开环控制相位噪声。然而，还可通过反馈幅度调整部分14的输出来调整相位噪声的噪声量。利用图11来描述其说明。与图1中指示的相同部件附注了相同的参考数字，并省略其说明。当然，用于执行在图11中所示的反馈的构造还可应用到在图9和图10所示的装置中。

在图11中，新提供了相位噪声测量部分50、信号处理部分51、减法器52和积分器53。相位噪声测量部分50测量从幅度调整部分14输出的信号的相位噪声。信号处理部分51从相位噪声测量部分50接收测量结果。减法器52从相位噪声设置部分20和信号处理部分51接收信号。积分器53从减法器52接收相减结果，以预定时间对相减结果积分，并把积分结果输出到相位噪声产生部分21。

另外，在相位噪声设置部分20与相位噪声产生部分21之间提供与减法器52和积分器53并联的传输路径L4。SW9把相位噪声设置部分20的输出端连接到减法器52或传输路径L4两者之一的输入端。开关SW10把相位噪声产生部分21的输入端连接到积分器53或传输路径L4两者之一的输出端。

将说明上述装置的操作。

类似于在图1中所示的装置，在由开环控制相位噪声的情况下做出说明。开关SW9、SW10把连接切换到传输路径L4端。类似于在图1中所示的装置，相位噪声设置部分20随后向相位噪声产生部分21输出设置值。其它操作与在图1中所示的装置的操作相同，因此省略其说明。

接下来，将说明幅度调整部分14的输出被反馈以此来调整相位噪声的噪声量的情况。

开关SW9、SW10把连接切换到减法器52和积分器53的那端。相位噪声设置部分20随后向减法器52输出设置值。另外，减法器52从相位噪声设置部分20的值中减去来自信号处理部分51的值，并输出到积分器53。

积分器53通过开关SW10向相位噪声产生部分21输出对预定时间的积分结果。类似于在图1中所示的装置，相位噪声产生部分21产生预定的相位噪声。另外，相位噪声添加部分26根据来自相位噪声产生部分21的信号对来自频率产生电路13的载波信号执行相位调制以此来对该载波信号添加相位噪声，并输出到幅度调整部分14。幅度调整部分14使载波信号成为期望的输出电平(幅度)然后输出该信号。

此外，相位噪声测量部分50测量来自幅度调整部分14(例如，见JP-A-2005-308509等作为相位噪声的测量)并向信号处理部分51输出测量的结果。信号处理部分51随后对测量的结果执行预定操作并把操作结果输出到减法器52。因此，减法器52再次获得来自相位噪声设置部分20的设置值与来自信号处理部分51的测量结果之间的差。将该再次获得的相减结果输出到积分器53。如上所述，重复操作该反馈来调整相位噪声以使得添加到从幅度调整部分14输出的信号上的相位噪声与相位噪声设置部分20的设置值之间的差为“0”。其它操作与在图1中所示的装置的操作相同，因此省略其说明。

如上所述，相位噪声测量部分50测量来自幅度调整部分14的输出信号的相位噪声。减法器52获得相位噪声的测量结果与来自相位噪声设置部分20的设置值之间的差，并向相位噪声产生部分21输出用于减小对设置值的误差的信号。因此，该信号收敛以使得对相位噪声的差成为“0”。因此，对相位噪声设置部分20设置的相位噪声能以良好的精度添加到载波信号上。

(8)在对图4、图6和图9中所示装置的载波信号添加幅度噪声的情况下，示出了这样的构造：根据来自在幅度噪声产生部分31中幅度调整部分35的信号来开环控制在幅度噪声添加部分36中的可变衰减器36c。然而，还可构造这样的闭环控制，即可通过对在幅度噪声添加部分36中添加了噪声的信号进行反馈来调整幅度噪声。将参照图12来陈述对闭环控制的说明。与图6中指示的相同部件附注了相同的参考数字，并省略其说明。

在图12中，在幅度噪声添加部分36中提供DAC36d、加法器36e、减法器36f、积分器36g、电功率分割部分36h和电功率检测部分36i。DAC36d是基准电压输出部分，其接收由幅度噪声添加部分36输出的幅度电平的设置值，并输出对应于该设置值的基准电压。加法器36e接收来自DAC36b、36d的电压信号。减法器36f接收加法器36e的相加结果(电压值)和电功率检测部分36i的检测值(电压值)。积分器36g接收减法器36f的相减结果，以预定时间对它积分，并把积分结果输出到可变衰减器36c。电功率分割部分36h把由可变衰减器36c添加了幅度噪声的信号分割成依照预定比率的信号，并把已分割信号的一个输出到SW6，把另一个输出到电功率检测部分36i。电功率分割部分36h例如是定向耦合器、电功率分配器等。电功率检测部分36i例如是包络线波形检测器、对数放大器等。

以上述构造(用于输出基准电压的DAC36d，以及闭环(减法器36f、积分器36g、可变衰减器36c、电功率分割部分36h和电功率检测部分36i))给幅度噪声添加部分36赋予ALC(自动电平控制)功能。

将说明上述装置的操作。首先将说明ALC功能的操作。

DAC36d通过加法器36e向减法器36f输出基准电压。相反，电功率分割部分36h取出由可变衰减器36c输出的信号的一部分电功率并输出到电功率检测部分36i。电功率检测部分36i随后检测电功率的幅值，产生指示被检测电功率幅值的电压值信号，并输出到减法器36f。

此外，减法器36f获得来自DAC36d的基准电压与来自电功率检测部分36i的电压之间的差。从该操作获得的结果，即基准电压与被检测电压之间的差被输出到积分器36g。积分器36g随后向可变衰减器36c输出对应于该差的信号。可变衰减器36c响应于该信号，对来自频率产生电路13的载波信号进行衰减并输出到电功率分割部分36h。

通过电功率分割部分36h和电功率检测部分36i再次获得衰减电压值。另外，减法器36f获得基准电压与新检测的电压之间的差，并把该差输出到积分器36g。通过执行上述反馈，可变衰减器36c的输出收敛于来自DAC36d的基准电压与来自幅度噪声添加部分36的输出信号之间的差基本为零的一点。因此，幅度噪声添加部分的输出电平被稳定化，成为给定的输出电平。

下面将对添加幅度噪声的情况进行描述。加法器36e把来自DAC36b的电压(用于根据幅度噪声产生部分31产生的幅度噪声的信号)加到来自DAC36d的要作为ALC电路基准电压的输出，并输出到减法器36f。处于执行了加法的ALC后级的闭环电路跟随着在环响应频带中添加了噪声的基准电压的信号。实际上，在实现ALC时从幅度噪声添加部分36输出添加了幅度噪声的信号。后级的幅度调整部分14随后放大该输出以获得期望增益。

顺便地说，在幅度噪声添加部分36中的可变衰减器36c对来自频率产生电路13的载波信号执行幅度调制，并输出到幅度调整部分14。在幅度调整部分14中的放大器14a和可变衰减器14b使被幅度调制的信号具有期望的输出电平(幅度)并输出该信号。然而，没有提供可变衰减器14b时，在可变衰减器14b中执行的衰减还可由在幅度噪声添加部分36中的可变衰减器36c来执行。

如上所述，DAC36d的输出被设置到基准电压。加法器36e把DAC36b的输出加到基准电压并输出到减法器36f。减法器36f随后获得可变衰减器36c的输出与基准电压之间的差，并向可变衰减器36c输出用于减小与基准信号的误差的信号。因此，来自可变衰减器36c的输出被收敛以使可变衰减器36c的输出与基准电压之间的差成为“0”。因此，来自幅度噪声添加部分36的幅度变得稳定。

本发明具有各种优点。

根据本发明的频率合成器，所述噪声产生部分产生要成为设置值的噪声，并且所述噪声添加部分把来自噪声产生部分的噪声添加到来自信号产生部分的信号上，从而可对该信号添加定量的噪声。由此，可对来自信号产生部分的信号添加期望的噪声，并且可使得来自信号产生部分的信号的频谱形状成为期望的形状。因此，能以良好精度测量要测试的对象的抗噪性。

根据本发明的频率合成器，所述噪声产生部分根据信号产生部分的环频带来产生噪声，该噪声使来自信号产生部分的信号频谱成为期望的形状，并且噪声添加部分把所获得的噪声添加到来自信号产生部分的信号，从而可对该信号添加定量的噪声。因此，可对来自信号产生部分的信号添加期望噪声，并可使得来自信号产生部分的信号的频谱形状成为期望的形状。这样，能以良好精度测量要测试的对象的抗噪性。

根据本发明的频率合成器，所述电平检测器获得来自所述信号产生部分的信号中心频率的电功率电平与噪声电平的比率，并且所述背景噪声特性调整部分根据由电平检测器获得的该比率来调整可变衰减器的衰减量，从而可对该信号添加定量的噪声。由此，可对来自信号产生部分的信号添加期望的噪声，并可使得来自信号产生部分的信号的频谱形状成为期望的形状。这样，能以良好精度测量要测试的对象的抗噪性。

对该领域里的技术人员显而易见的是在不脱离本发明的精神或范围的情况下可对所描述的本发明优选实施例做出各种修改和变化。因此，认为本发明覆盖了与所附权利要求及其等同物相一致的本发明的所有修改和变化。

Claims (11)

1.一种频率合成器，其包括：

信号产生部分，用于输出具有期望频率的信号；

噪声产生部分，用于产生具有设置值的噪声；以及

噪声添加部分，用于把来自所述噪声产生部分的噪声添加到来自所述信号产生部分的信号上。

2.如权利要求1所述的频率合成器，其中所述噪声产生部分根据所述信号产生部分的环频带来产生使来自该信号产生部分的信号的频谱具有期望形状的噪声。

3.如权利要求1所述的频率合成器，其中所述噪声产生部分至少产生相位噪声、幅度噪声和背景噪声中的一个。

4.如权利要求1所述的频率合成器，其中所述噪声产生部分包括：

白噪声产生部分，用于输出白噪声；

相位噪声特性调整部分，用于根据所述信号产生部分的环频带来获得相位调制量；

频率调整部分，用于根据来自所述相位噪声特性调整部分的指令来调整来自所述白噪声产生部分的白噪声的频率特性；以及

幅度调整部分，用于根据来自所述相位噪声特性调整部分的指令来调整来自所述频率调整部分的信号的幅度特性。

5.如权利要求4所述的频率合成器，其中所述噪声添加部分是正交调制器。

6.如权利要求5所述的频率合成器，还包含：

相位差产生部分，用于把来自信号产生部分的信号分成具有90°相位差的信号；

乘法器，用于根据来自所述噪声产生部分的信号来对由所述相位差产生部分所分割的信号执行幅度调制；以及

加法器，用于对来自所述乘法器的输出进行相加。

7.如权利要求1所述的频率合成器，其中所述噪声产生部分包括：

白噪声产生部分，用于输出白噪声；

幅度噪声特性调整部分，用于根据所述信号产生部分的环频带来获得幅度调制量；

频率调整部分，用于根据来自所述幅度噪声特性调整部分的指令来调整来自所述白噪声产生部分的白噪声的频率特性；以及

幅度调整部分，用于根据来自所述幅度噪声特性调整部分的指令来调整来自所述频率调整部分的信号的幅度特性。

8.如权利要求7所述的频率合成器，其中所述噪声添加部分包括可变衰减器，其用于根据来自所述噪声产生部分的信号对来自所述信号产生部分的信号执行幅度调制。

9.如权利要求1所述的频率合成器，其中所述噪声添加部分包括用于对来自所述信号产生部分的信号进行衰减的可变衰减器，并且所述噪声产生部分包括：

电平检测器，用于获得来自所述信号产生部分的信号的中心频率的电功率电平与噪声电平的比率；以及

背景噪声特性调整部分，用于根据由所述电平检测器获得的比率来调整所述可变衰减器的衰减量。

10.如权利要求4所述的频率合成器，其还包含：

相位噪声测量部分，用于测量被所述噪声添加部分添加了相位噪声的信号的相位噪声；以及

减法器，用于向所述噪声产生部分输出信号，该信号减小了所述设置值与所述相位噪声测量部分所测量的相位噪声之间的误差。

11.如权利要求8所述的频率合成器，还包含：

电功率检测部分，用于检测被所述可变衰减器添加了幅度噪声的信号的电功率，并用于输出对应于检测到的电功率幅值的电压值；

基准电压输出部分，用于输出基准电压；

加法器，用于把来自所述噪声产生部分的幅度噪声加到来自所述基准电压输出部分的基准电压；以及

减法器，用于向可变衰减器输出信号，该信号减小了来自所述加法器的基准电压与作为所述电功率检测部分的检测结果的电压值之间的误差。

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