JP2002185311A - 周波数シンセサイザ - Google Patents

周波数シンセサイザ

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JP2002185311A
JP2002185311A JP2000380468A JP2000380468A JP2002185311A JP 2002185311 A JP2002185311 A JP 2002185311A JP 2000380468 A JP2000380468 A JP 2000380468A JP 2000380468 A JP2000380468 A JP 2000380468A JP 2002185311 A JP2002185311 A JP 2002185311A
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JP
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band
frequency
output
doubler
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JP2000380468A
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Inventor
Daisuke Ito
大輔 伊東
Masabumi Nakane
正文 中根
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波化・広帯域化のため逓倍器
を使用する構成の周波数シンセサイザでは、切換え数の
多いフィルタバンクが必要となる。 【解決手段】 逓倍方式として複数段直列に2逓
倍器を接続することにより各段のフィルタを1個とし、
さらに多分岐スイッチで選択することにより多周波数バ
ンドの信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は通信用装置及びレ
ーダ装置に用いられる、多周波数バンドが出力可能な広
帯域な周波数シンセサイザに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来の周波数シンセサイザの構
成を示す構成ブロック図であり、1は制御信号発生器、
2は周波数シンセサイザ、3はN(N=1、2、3、・
・・)逓倍器、4はフィルタバンク、5はフィルタバン
クを構成する第1の多分岐スイッチ、6はフィルタバン
クを構成する複数の帯域通過フィルタ、6aはフィルタ
バンクを構成する第1の帯域通過フィルタ、6bはフィ
ルタバンクを構成する第2の帯域通過フィルタ、6kは
フィルタバンクを構成する第kの帯域通過フィルタ、7
はフィルタバンクを構成する第2の多分岐スイッチ、8
は出力端子である。
【0003】従来の周波数シンセサイザの動作を図6で
説明する。制御信号発生器1の制御信号を受け、周波数
シンセサイザ2は、中心周波数がf0、周波数帯域がΔf
0である周波数チャンネルの中より所望の出力信号を出
力する。この出力信号は逓倍数NのN逓倍器3でN逓倍
される。フィルタバンクを構成する第1の多分岐スイッ
チ5とフィルタバンクを構成する第2の多分岐スイッチ
7は、周波数シンセサイザ2の出力信号に対応した制御
信号発生器1の制御信号を受け、フィルタバンクを構成
する複数の帯域通過フィルタ6の中の周波数シンセサイ
ザ2の出力信号に対応した1個の帯域通過フィルタを選
択する。この帯域通過フィルタは、N逓倍器3の出力に
含まれるN倍波以外の不要な高調波成分を抑圧し、所望
の出力信号が出力端子8から出力される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の周波数シンセサ
イザの課題を図7、図8で説明する。N逓倍器の出力が
図7の出力周波数帯域を有するため、後段のフィルタバ
ンクにおいて、不要な倍波の高調波成分を抑圧し、N逓
倍した信号を取り出す必要がある。この条件は、N倍波
の最大周波数を通過させ、N+1倍波の最小周波数を抑
圧することであり、N逓倍後の出力中心周波数fnout
数1、出力周波数範囲Δfnoutを数2とすると、数3に
示す関係に設定することにより実現できる。
【0005】
【数1】
【0006】
【数2】
【0007】
【数3】
【0008】ただし、fminはフィルタバンクを構成す
る複数ある帯域通過フィルタの中の1個の帯域通過フィ
ルタの最小周波数であり、数4で示される。fmaxはフ
ィルタバンクを構成する複数ある帯域通過フィルタの中
の1個の帯域通過フィルタの最大周波数であり、数5で
示される。fMは所望周波数帯域を取り出し隣接する不
要な高調波成分を抑圧するためのクリアランス周波数帯
域である。
【0009】
【数4】
【0010】
【数5】
【0011】ただし、f0’は複数ある帯域通過フィル
タの中の1個の帯域通過フィルタの中心周波数であり、
帯域通過フィルタの数だけ存在する。また、フィルタバ
ンクを構成する複数ある帯域通過フィルタの周波数帯域
は全て同じとし、帯域通過フィルタの中の1個の帯域通
過フィルタの周波数帯域の最大値をΔfmaxとし、さら
に従来技術のΔfmaxをΔfnmaxとすると、数3に数
4、数5を代入して、Δfn maxは数6で示される。この
とき、フィルタバンクを構成する複数ある帯域通過フィ
ルタの数SUMnは数7で示される。
【0012】
【数6】
【0013】
【数7】
【0014】数7より、N、あるいはΔf0が大きくな
るとSUMnは大きくなり、図8に示される構成フィル
タの数が多くなるという課題がある。
【0015】例1として、f0=1GHz、Δf0=0.
36GHz、N=8、fM=0.1GHzとすると、数1
よりfnout=8GHz、数2よりΔfnout=2.88G
Hzとなる。ここで、f0’=8GHzとすると、数6
よりΔfnmax≦0.93GHzとなる。このときΔf
nmax=0.93GHzとすると、数7よりSUMn
3.1となり、4個の帯域通過フィルタが必要となる。
【0016】例2として、f0=1GHz、Δf0=0.
72GHz、N=8、fM=0.1GHzとすると、数1
よりfnout=8GHz、数2よりΔfnout=5.76G
Hzとなる。ここで、f0’=8GHzとすると、数6
よりΔfnmax≦0.93GHzとなる。このときΔf
nmax=0.93GHzとすると、数7よりSUMn
6.2となり、7個の帯域通過フィルタが必要となる。
【0017】また、このときの出力周波数帯域は図8斜
線部の1バンド出力となり、多周波数バンドを出力する
ためには、多数の逓倍器とフィルタバンクが必要になる
という課題がある。
【0018】
【課題を解決するための手段】第1の発明による周波数
シンセサイザは、周波数シンセサイザの出力信号を2分
配する2分配器、上記2分配器の一方の出力信号を2逓
倍する2逓倍器、上記2逓倍器の出力信号を入力する帯
域通過フィルタおよび上記帯域通過フィルタの出力信号
を増幅する増幅器とを有する第1の2逓倍波発生手段
と、上記第1の2逓倍波発生手段の出力信号を2分配す
る2分配器、この2分配器の一方の出力信号を2逓倍す
る2逓倍器、この2逓倍器の出力信号を入力する帯域通
過フィルタおよびこの帯域通過フィルタの出力信号を増
幅する増幅器とを有する第2の2逓倍波発生手段と、上
記第1及び第2の2逓倍波発生手段の、2分配器の他方
の出力信号を入力とし、いずれかの信号を出力する多分
岐スイッチとを具備したものである。
【0019】第2の発明による周波数シンセサイザは、
周波数シンセサイザの出力信号を2分配する2分配器、
上記2分配器の一方の出力信号を2逓倍する2逓倍器、
上記2逓倍器の出力信号を入力し、複数のなかから選択
した任意の帯域通過フィルタを介して出力するフィルタ
バンクおよび上記フィルタバンクの出力信号を増幅する
増幅器とを有する第1の2逓倍波発生手段と、上記第1
の2逓倍波発生手段の出力信号を2分配する2分配器、
この2分配器の一方の出力信号を2逓倍する2逓倍器、
この2逓倍器の出力信号を入力し、複数のなかから選択
した任意の帯域通過フィルタを介して出力するフィルタ
バンクおよびこのフィルタバンクの出力信号を増幅する
増幅器とを有する第2の2逓倍波発生手段と、上記第1
及び第2の2逓倍波発生手段の、2分配器の他方の出力
信号を入力とし、いずれかの信号を出力する多分岐スイ
ッチとを具備したものである。
【0020】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態1を示す周波数シンセサイザの構成ブロック
図であり、図において1、2、8は、先に図6で説明し
た通りである。9aは第1の2逓倍波発生手段、9b、
9cは第1の2逓倍波発生手段、10は電力分配器、1
1は2逓倍器、12は帯域通過フィルタ、13は増幅
器、14は多分岐スイッチである。なお、第2の2逓倍
波発生手段9b、9cの構成は第1の2逓倍波発生手段
9aと同一の構成である。
【0021】この発明の周波数シンセサイザを図1で説
明する。制御信号発生器1の制御信号を受け、周波数シ
ンセサイザ2は、中心周波数がf0、周波数範囲がΔf0
である出力信号を第1の2逓倍波発生手段9aに出力す
る。
【0022】この第1の2逓倍波発生手段9aに出力さ
れた信号は、電力分配器10で2分配され、一方の出力
信号は多分岐スイッチ14に出力される。電力分配器1
0で2分配された他方の出力信号は、2逓倍器11によ
り2逓倍され、帯域通過フィルタ12により2逓倍器1
1の出力信号に含まれる倍波の高調波を抑圧され、増幅
器13で増幅される。
【0023】この増幅された信号は次段の第2の2逓倍
波発生手段9bに出力され、一方の出力信号は多分岐ス
イッチ14に出力され、他方の出力信号は2逓倍され
る。このような2逓倍波発生手段9は複数段直列に接続
され、各段の2逓倍波発生手段9で2分配と2逓倍さ
れ、2分配された信号は多分岐スイッチ14に出力され
る。
【0024】多分岐スイッチ14は、制御信号発生器1
の制御信号を受け、周波数シンセサイザ2の出力周波数
に対応したL(L=1、2、3、・・・)段目の2逓倍
波発生手段9を選択する。この選択された所望の信号が
出力端子8より出力される。出力信号は、出力中心周波
数floutが数8、出力周波数範囲Δfloutが数9で示さ
れる。
【0025】
【数8】
【0026】
【数9】
【0027】2逓倍をL段施した信号を多分岐スイッチ
で選択した出力信号が図3となる。L段目の2逓倍器後
段の帯域通過フィルタ1個により、不要な高調波成分を
抑圧し、所望の信号を出力するための帯域通過フィルタ
の帯域の条件は、L段目の2逓倍器の3次高調波を抑圧
し、2次高調波を取り出す条件となり、発振源となる周
波数シンセサイザの中心周波数f0、周波数帯域Δf0
クリアランス周波数f Mに対して、数10に示す関係に
設定することにより実現できる。
【0028】
【数10】
【0029】例3として、f0=1GHz、Δf0=0.
36GHz、L=3、fM=0.1GHzとすると、数8
よりflout=8GHz、数9よりΔflout=2.88G
Hzとなる。ここで、f0’=8GHzとすると、数
4、数5より数10が成り立つため、帯域通過フィルタ
1個で所望の信号を取り出すことができる。
【0030】また、出力周波数は多分岐スイッチを切換
ることで、図4の多周波数バンドの信号を出力すること
ができる。
【0031】実施の形態2.図2はこの発明の実施の形
態2を示す周波数シンセサイザの構成ブロック図であ
り、図において1、2、4、5、6、6a、6b、6
k、7、8は先に図6で説明した通りである。また、1
0、11、13、14は先に図1で説明した通りであ
る。15aは第1の2逓倍波発生手段、15b、15c
は第1の2逓倍波発生手段である。なお第1、第2の2
逓倍波発生手段15a、15b、15cは同一の構成で
ある。
【0032】上記実施の形態1では、数10を満足する
中心周波数f0、周波数帯域Δf0を設定することで、各
2逓倍器後段のフィルタ1つで不要波を抑圧し、多周波
数バンドの信号を出力しているが、電力分配器10と、
2逓倍器11と、フィルタバンク4と、増幅器13とで
構成される2逓倍波発生手段15において、不要な倍波
の高調波成分を抑圧し、多周波数バンドの信号を出力す
る。
【0033】このとき、L段目のフィルタバンクを構成
する帯域通過フィルタ1個の周波数帯域をΔflmaxとす
ると、ΔflmaxはL段目の2逓倍器の3次高調波を抑圧
し、2次高調波を取り出す条件となり、帯域通過フィル
タ1個の周波数帯域は数11に示す関係になる。ここ
で、数11に数4、数5を代入し、ΔfmaxをΔflmax
とすると、Δflmaxは数12で示される。
【0034】
【数11】
【0035】
【数12】
【0036】また、図5に示される構成フィルタの数S
UMlは数13で示される。
【0037】
【数13】
【0038】例4として、f0=1GHz、Δf0=0.
72GHz、L=3、fM=0.1GHzとすると、数8
よりflout=8GHz、数9よりΔflout=5.76G
Hzとなる。ここで、f0’=8GHzとすると、数1
2よりΔflmax≦3.2GHzとなる。
【0039】このときΔflmax=3.2GHzとする
と、数13よりSUMl=1.8となり、2個の帯域通
過フィルタが必要となる。ここではL=3としているの
で、フィルタバンク段数は3段であり、フィルタバンク
を構成する帯域通過フィルタは合計で6個必要となる。
したがって、帯域通過フィルタが7個必要である例2と
比較して、フィルタバンクを構成する帯域通過フィルタ
数を減らすことができる。
【0040】また、出力周波数は多分岐スイッチを切換
ることで、図4の多周波数バンドの信号を出力すること
ができる。
【0041】
【発明の効果】第1の発明によれば、源発振となる周波
数シンセサイザの中心周波数と周波数範囲がクリアラン
ス周波数に対して数10の関係を満足している場合に
は、複数段直列に接続された2分配器、2逓倍器、帯域
通過フィルタ、増幅器よりなる2逓倍波発生手段におい
て、各段のフィルタ1個で所望の信号を出力することが
できる。さらに、各段の出力信号を多分岐スイッチで切
換えることにより、多周波数バンドを出力することがで
きる。
【0042】第2の発明によれば、複数段直列に接続さ
れた2分配器、2逓倍器、フィルタバンク、増幅器より
なる2逓倍波発生手段により、フィルタバンクを構成す
る帯域通過フィルタの数を減らすことができる。さら
に、各段の出力信号を多分岐スイッチで切換えることに
より、多周波数バンドを出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による周波数シンセサイザの実施の
形態1を示す図である。
【図2】 この発明による周波数シンセサイザの実施の
形態2を示す図である。
【図3】 この発明による周波数シンセサイザのL段目
の2逓倍器の出力周波数帯域を示す図である。
【図4】 この発明による周波数シンセサイザの出力端
子から出力される周波数帯域を示す図である。
【図5】 この発明による周波数シンセサイザのフィル
タバンクを構成する帯域通過フィルタの構成を示す図で
ある。
【図6】 従来の周波数シンセサイザを示す図である。
【図7】 従来の周波数シンセサイザのN逓倍器の出力
周波数帯域を示す図である。
【図8】 従来の周波数シンセサイザの出力端子から出
力される周波数帯域、及びフィルタバンクを構成する帯
域通過フィルタの構成を示す図である。
【符号の説明】
1 制御信号発生器、2 周波数シンセサイザ、3 N
逓倍器、4 フィルタバンク、5 第1の多分岐スイッ
チ、6 複数の帯域通過フィルタ、6a 第1の帯域通
過フィルタ、6b 第2の帯域通過フィルタ、6k 第
kの帯域通過フィルタ、7 第2の多分岐スイッチ、8
出力端子、9 2逓倍波発生手段、10 電力分配
器、11 2逓倍器、12 帯域通過フィルタ、13
増幅器、14 多分岐スイッチ、15 2逓倍波発生手

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数シンセサイザの出力信号を2分配
    する2分配器、上記2分配器の一方の出力信号を2逓倍
    する2逓倍器、上記2逓倍器の出力信号を入力する帯域
    通過フィルタおよび上記帯域通過フィルタの出力信号を
    増幅する増幅器とを有する第1の2逓倍波発生手段と、
    上記第1の2逓倍波発生手段の出力信号を2分配する2
    分配器、この2分配器の一方の出力信号を2逓倍する2
    逓倍器、この2逓倍器の出力信号を入力する帯域通過フ
    ィルタおよびこの帯域通過フィルタの出力信号を増幅す
    る増幅器とを有する第2の2逓倍波発生手段と、上記第
    1及び第2の2逓倍波発生手段の、2分配器の他方の出
    力信号を入力とし、いずれかの信号を出力する多分岐ス
    イッチとを具備したことを特徴とする周波数シンセサイ
    ザ。
  2. 【請求項2】 周波数シンセサイザの出力信号を2分配
    する2分配器、上記2分配器の一方の出力信号を2逓倍
    する2逓倍器、上記2逓倍器の出力信号を入力し、複数
    のなかから選択した任意の帯域通過フィルタを介して出
    力するフィルタバンクおよび上記フィルタバンクの出力
    信号を増幅する増幅器とを有する第1の2逓倍波発生手
    段と、上記第1の2逓倍波発生手段の出力信号を2分配
    する2分配器、この2分配器の一方の出力信号を2逓倍
    する2逓倍器、この2逓倍器の出力信号を入力し、複数
    のなかから選択した任意の帯域通過フィルタを介して出
    力するフィルタバンクおよびこのフィルタバンクの出力
    信号を増幅する増幅器とを有する第2の2逓倍波発生手
    段と、上記第1及び第2の2逓倍波発生手段の、2分配
    器の他方の出力信号を入力とし、いずれかの信号を出力
    する多分岐スイッチとを具備したことを特徴とする周波
    数シンセサイザ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015012358A (ja) * 2013-06-27 2015-01-19 セイコーエプソン株式会社 原子発振器、電子機器、移動体、およびgpsモジュール
JP7451225B2 (ja) 2020-02-26 2024-03-18 株式会社東芝 N逓倍器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015012358A (ja) * 2013-06-27 2015-01-19 セイコーエプソン株式会社 原子発振器、電子機器、移動体、およびgpsモジュール
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