JP2003344464A - 周波数信号測定装置 - Google Patents
周波数信号測定装置Info
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- signal
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】位相ゆらぎの影響が少なく、さらに、測定周波
数が高く周波数範囲が広い測定装置を低コストで実現す
る。 【解決手段】測定対象１７を周波数ドリフト補償ループ
に含む周波数信号測定装置において、周波数ドリフト補
償ループに、位相同期ループで安定化された周波数信号
を注入することを特徴とする。周波数トリフト補償ルー
プは、測定対象１７の入力側と出力側にそれぞれ接続さ
れたミキサー１４，１８と、入力側のミキサー１４に接
続された固定発振器１６と、それぞれのミキサー１４，
１８に共通に接続された可変発振器１３と、位相同期ル
ープで安定化された周波数信号を注入するためのミキサ
ー１５を含むことを特徴とする。位相同期ループは、測
定対象１７の入力側のミキサー１４に接続された固定発
振器１６の出力信号を注入するミキサー２３を含むこと
を特徴とする。
数が高く周波数範囲が広い測定装置を低コストで実現す
る。 【解決手段】測定対象１７を周波数ドリフト補償ループ
に含む周波数信号測定装置において、周波数ドリフト補
償ループに、位相同期ループで安定化された周波数信号
を注入することを特徴とする。周波数トリフト補償ルー
プは、測定対象１７の入力側と出力側にそれぞれ接続さ
れたミキサー１４，１８と、入力側のミキサー１４に接
続された固定発振器１６と、それぞれのミキサー１４，
１８に共通に接続された可変発振器１３と、位相同期ル
ープで安定化された周波数信号を注入するためのミキサ
ー１５を含むことを特徴とする。位相同期ループは、測
定対象１７の入力側のミキサー１４に接続された固定発
振器１６の出力信号を注入するミキサー２３を含むこと
を特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は周波数信号測定装置
に関し、詳しくは、ベクトルネットワークアナライザや
選択レベルメータなどにおける測定用周波数信号の安定
化に関するものである。
に関し、詳しくは、ベクトルネットワークアナライザや
選択レベルメータなどにおける測定用周波数信号の安定
化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高周波通信関連の測定器の一種に、図２
に示すようなベクトルネットワークアナライザがある。
に示すようなベクトルネットワークアナライザがある。
【０００３】図２において、出力周波数が可変の第1の
発振器１からアンプなどのDUT（Device Under Test，
測定対象）２に周波数ｆ１のRF（高周波）信号を加え、
DUT２から出力されるRF信号をミキサー３の一方の入力
端子に入力する。ミキサー３の他方の入力端子には、出
力周波数が固定の第２の発振器４から周波数ｆ２のRF
（高周波）信号を加える。これにより、ミキサー３は、
IF＝ｆ１−ｆ２で表わされるIF（中間周波数）信号を信
号解析部５に変換出力する。信号解析部５は、ミキサー
３から変換出力されるIF信号を信号解析することによっ
てDUT２の振幅特性や位相特性を測定する。
発振器１からアンプなどのDUT（Device Under Test，
測定対象）２に周波数ｆ１のRF（高周波）信号を加え、
DUT２から出力されるRF信号をミキサー３の一方の入力
端子に入力する。ミキサー３の他方の入力端子には、出
力周波数が固定の第２の発振器４から周波数ｆ２のRF
（高周波）信号を加える。これにより、ミキサー３は、
IF＝ｆ１−ｆ２で表わされるIF（中間周波数）信号を信
号解析部５に変換出力する。信号解析部５は、ミキサー
３から変換出力されるIF信号を信号解析することによっ
てDUT２の振幅特性や位相特性を測定する。
【０００４】ところで、図２のような構成でDUT２の位
相特性を測定する場合、その測定精度は、DUT２に加え
る第1の発振器１からのRF信号とミキサー３に加える第
２の発振器４からのRF信号の位相ゆらぎに依存する。す
なわち、位相測定精度を高めるためには、これら２つの
発振器１，４の出力信号の位相ゆらぎを小さくする必要
がある。
相特性を測定する場合、その測定精度は、DUT２に加え
る第1の発振器１からのRF信号とミキサー３に加える第
２の発振器４からのRF信号の位相ゆらぎに依存する。す
なわち、位相測定精度を高めるためには、これら２つの
発振器１，４の出力信号の位相ゆらぎを小さくする必要
がある。
【０００５】しかし、一般的に、出力周波数範囲を広く
保ちつつ位相ゆらぎの少ないRF信号系の実現にあたって
は、複雑で高コストな回路構成が必要となる。
保ちつつ位相ゆらぎの少ないRF信号系の実現にあたって
は、複雑で高コストな回路構成が必要となる。
【０００６】このような問題を解決するものとして、例
えば図３に示すような「周波数ドリフト補償ループ」を
使用した周波数信号測定装置が提案されている。図３の
装置は、以下の3つの発振器６〜８で構成されている。 １）位相ゆらぎが比較的大きい出力周波数が可変の発振
器６：56.7〜86.7MHz ２）位相ゆらぎが小さい出力周波数が固定の発振器７：
56.7MHz ３）位相ゆらぎが小さい出力周波数が固定の発振器８：
56.6MHz
えば図３に示すような「周波数ドリフト補償ループ」を
使用した周波数信号測定装置が提案されている。図３の
装置は、以下の3つの発振器６〜８で構成されている。 １）位相ゆらぎが比較的大きい出力周波数が可変の発振
器６：56.7〜86.7MHz ２）位相ゆらぎが小さい出力周波数が固定の発振器７：
56.7MHz ３）位相ゆらぎが小さい出力周波数が固定の発振器８：
56.6MHz
【０００７】発振器６の出力信号は、DUT９の前段に接
続されるミキサー１０の一方の入力端子に入力されると
ともに、DUT９の後段に接続されるミキサー１１の一方
の入力端子に入力される。発振器７の出力信号は、ミキ
サー１０の他方の入力端子に入力される。ミキサー１１
の他方の入力端子にはDUT９の出力信号が入力される。
ミキサー１１の出力信号はミキサー１２の一方の入力端
子に入力される。発振器８の出力信号は、ミキサー１２
の他方の入力端子に入力される。
続されるミキサー１０の一方の入力端子に入力されると
ともに、DUT９の後段に接続されるミキサー１１の一方
の入力端子に入力される。発振器７の出力信号は、ミキ
サー１０の他方の入力端子に入力される。ミキサー１１
の他方の入力端子にはDUT９の出力信号が入力される。
ミキサー１１の出力信号はミキサー１２の一方の入力端
子に入力される。発振器８の出力信号は、ミキサー１２
の他方の入力端子に入力される。
【０００８】このような構成において、DUT９に与えら
れる信号の周波数finは、発振器６の出力信号の周波数
をfvcoとすると、次式で示される。 fin=fvco−56.7MHz
れる信号の周波数finは、発振器６の出力信号の周波数
をfvcoとすると、次式で示される。 fin=fvco−56.7MHz
【０００９】一方、DUT９から出力される信号の周波数f
outを周波数変換する際の周波数関係は次式で示され
る。 fvco−fout =56.7MHz 56.7MHz−56.6MHz=100kHz
outを周波数変換する際の周波数関係は次式で示され
る。 fvco−fout =56.7MHz 56.7MHz−56.6MHz=100kHz
【００１０】上式をまとめると以下のようになり、発振
器６の出力信号の周波数fvcoの位相ゆらぎ（drift）は
周波数関係の足し引きの中でキャンセルされて中間周波
数信号IF（100kHz）には影響しないことが明らかであ
る。
器６の出力信号の周波数fvcoの位相ゆらぎ（drift）は
周波数関係の足し引きの中でキャンセルされて中間周波
数信号IF（100kHz）には影響しないことが明らかであ
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図３の構成に
おいては、発振器８の固定周波数56.6MHzと発振器７の
固定周波数56.7MHzの位相ゆらぎの影響は依然存在す
る。
おいては、発振器８の固定周波数56.6MHzと発振器７の
固定周波数56.7MHzの位相ゆらぎの影響は依然存在す
る。
【００１２】また、測定周波数がＭＨｚ帯のように低い
ものに対しては図３の構成による実現は容易であるが、
ＧＨｚ帯のように測定周波数が高くて周波数範囲が広い
場合には各発振器の周波数を高くしなければならず、周
波数変換系統が複雑になってしまう。
ものに対しては図３の構成による実現は容易であるが、
ＧＨｚ帯のように測定周波数が高くて周波数範囲が広い
場合には各発振器の周波数を高くしなければならず、周
波数変換系統が複雑になってしまう。
【００１３】具体的には、DUT９から出力されるＧＨｚ
帯の信号の周波数foutをＡ／Ｄ変換可能な帯域まで下げ
るためには、高域周波数変換用のミキサーを増やす必要
がある。例えばDUT９について入力比と反射波を測定す
る場合には、高価な発振器やミキサーを含む周波数変換
系統を3系統分用意しなければならず、コストがかさ
む。
帯の信号の周波数foutをＡ／Ｄ変換可能な帯域まで下げ
るためには、高域周波数変換用のミキサーを増やす必要
がある。例えばDUT９について入力比と反射波を測定す
る場合には、高価な発振器やミキサーを含む周波数変換
系統を3系統分用意しなければならず、コストがかさ
む。
【００１４】本発明は、このような問題を解決するもの
であり、その目的は、測定周波数範囲の広い周波数信号
測定装置を低コストで提供することにある。
であり、その目的は、測定周波数範囲の広い周波数信号
測定装置を低コストで提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る請求項１の発明は、測定対象を周波数ドリフト補償ル
ープに含む周波数信号測定装置において、周波数ドリフ
ト補償ループに、位相同期ループで安定化された周波数
信号を注入することを特徴とする。
る請求項１の発明は、測定対象を周波数ドリフト補償ル
ープに含む周波数信号測定装置において、周波数ドリフ
ト補償ループに、位相同期ループで安定化された周波数
信号を注入することを特徴とする。
【００１６】請求項２の発明は、請求項１記載の周波数
信号測定装置において、前記周波数ドリフト補償ループ
は、測定対象の入力側と出力側にそれぞれ接続されたミ
キサーと、入力側のミキサーに接続された固定発振器
と、それぞれのミキサーに共通に接続された可変発振器
と、位相同期ループで安定化された周波数信号を注入す
るためのミキサーを含むことを特徴とする。
信号測定装置において、前記周波数ドリフト補償ループ
は、測定対象の入力側と出力側にそれぞれ接続されたミ
キサーと、入力側のミキサーに接続された固定発振器
と、それぞれのミキサーに共通に接続された可変発振器
と、位相同期ループで安定化された周波数信号を注入す
るためのミキサーを含むことを特徴とする。
【００１７】請求項３の発明は、請求項２記載の周波数
信号測定装置において、前記位相同期ループは、測定対
象の入力側のミキサーに接続された固定発振器の出力信
号を注入するミキサーを含むことを特徴とする。
信号測定装置において、前記位相同期ループは、測定対
象の入力側のミキサーに接続された固定発振器の出力信
号を注入するミキサーを含むことを特徴とする。
【００１８】請求項４の発明は、請求項２記載の周波数
信号測定装置において、前記周波数ドリフト補償ループ
を構成する測定対象の出力側のミキサーには、その出力
信号周波数を信号解析部での解析に適した帯域に変換す
るミキサーを設けたことを特徴とする。
信号測定装置において、前記周波数ドリフト補償ループ
を構成する測定対象の出力側のミキサーには、その出力
信号周波数を信号解析部での解析に適した帯域に変換す
るミキサーを設けたことを特徴とする。
【００１９】請求項５の発明は、請求項１から請求項４
のいずれかに記載の周波数信号測定装置において、周波
数信号測定装置はベクトルネットワークアナライザであ
ることを特徴とする。
のいずれかに記載の周波数信号測定装置において、周波
数信号測定装置はベクトルネットワークアナライザであ
ることを特徴とする。
【００２０】請求項６の発明は、請求項１から請求項４
のいずれかに記載の周波数信号測定装置において、周波
数信号測定装置は選択レベルメータであることを特徴と
する。
のいずれかに記載の周波数信号測定装置において、周波
数信号測定装置は選択レベルメータであることを特徴と
する。
【００２１】これらにより、測定周波数が高くて周波数
範囲が広く、周波数変動の少ないベクトルネットワーク
アナライザや選択レベルメータなどの周波数信号測定装
置を比較的低コストで実現できる。
範囲が広く、周波数変動の少ないベクトルネットワーク
アナライザや選択レベルメータなどの周波数信号測定装
置を比較的低コストで実現できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
態様を説明する。図１は本発明の実施態様の一例を示す
ブロック図である。図１において、周波数可変の発振器
１３の出力信号は、ミキサー１４の一方の入力端子とミ
キサー１５の一方の入力端子に入力されている。ミキサ
ー１４の他方の入力端子には周波数固定の発振器１６の
出力信号が入力されている。ミキサー１４の出力信号は
DUT１７の入力端子に入力信号finとして入力されてい
る。DUT１７の出力信号foutはミキサー１８の一方の入
力端子に入力されている。ミキサー１８の他方の入力端
子にはミキサー１５の出力信号floが入力されている。
ミキサー１８の出力信号はミキサー１９の一方の入力端
子に入力されている。ミキサー１９の他方の入力端子に
は周波数固定の発振器２０の出力信号が入力されてい
る。ミキサー１９の出力信号は信号解析部２１に入力さ
れている。
態様を説明する。図１は本発明の実施態様の一例を示す
ブロック図である。図１において、周波数可変の発振器
１３の出力信号は、ミキサー１４の一方の入力端子とミ
キサー１５の一方の入力端子に入力されている。ミキサ
ー１４の他方の入力端子には周波数固定の発振器１６の
出力信号が入力されている。ミキサー１４の出力信号は
DUT１７の入力端子に入力信号finとして入力されてい
る。DUT１７の出力信号foutはミキサー１８の一方の入
力端子に入力されている。ミキサー１８の他方の入力端
子にはミキサー１５の出力信号floが入力されている。
ミキサー１８の出力信号はミキサー１９の一方の入力端
子に入力されている。ミキサー１９の他方の入力端子に
は周波数固定の発振器２０の出力信号が入力されてい
る。ミキサー１９の出力信号は信号解析部２１に入力さ
れている。
【００２３】ミキサー１５の他方の入力端子には周波数
固定の発振器２２の出力信号が入力されている。発振器
２２の出力信号はミキサー２３の一方の入力端子にも入
力されている。ミキサー２３の他方の入力端子には発振
器１６の出力信号が入力されている。ミキサー２３の出
力信号は位相検出部２４に入力されている。位相検出部
２４には基準周波数発振器２５の出力信号が入力されて
いる。位相検出部２４の出力信号は発振器２２に発振制
御信号として入力されている。
固定の発振器２２の出力信号が入力されている。発振器
２２の出力信号はミキサー２３の一方の入力端子にも入
力されている。ミキサー２３の他方の入力端子には発振
器１６の出力信号が入力されている。ミキサー２３の出
力信号は位相検出部２４に入力されている。位相検出部
２４には基準周波数発振器２５の出力信号が入力されて
いる。位相検出部２４の出力信号は発振器２２に発振制
御信号として入力されている。
【００２４】これら発振器２２、ミキサー２３、位相検
出部２４および基準周波数発振器２５により、位相同期
ループ（ＰＬＬ）が構成される。これにより、発振器２
２の出力信号周波数の変動は基準周波数発振器２５の出
力周波数によって規制され、そのゆらぎはきわめて小さ
な値になる。
出部２４および基準周波数発振器２５により、位相同期
ループ（ＰＬＬ）が構成される。これにより、発振器２
２の出力信号周波数の変動は基準周波数発振器２５の出
力周波数によって規制され、そのゆらぎはきわめて小さ
な値になる。
【００２５】図１の構成における周波数ドリフト補償ル
ープと位相同期ループを含む周波数関係を説明する。DU
T１７の入力端子には、発振器１３の出力信号foscを発
振器1６の出力周波数3.84GHzで低い方に周波数変換した
ミキサー１４の出力信号が入力信号finとして入力され
る。 fin＝fosc−3.84GHz fin：DUT１７への入力信号 fosc：発振器１３の出力周波数 3.84GHz：発振器1３の出力周波数
ープと位相同期ループを含む周波数関係を説明する。DU
T１７の入力端子には、発振器１３の出力信号foscを発
振器1６の出力周波数3.84GHzで低い方に周波数変換した
ミキサー１４の出力信号が入力信号finとして入力され
る。 fin＝fosc−3.84GHz fin：DUT１７への入力信号 fosc：発振器１３の出力周波数 3.84GHz：発振器1３の出力周波数
【００２６】DUT１７の出力信号foutはミキサー１８に
より発振器１３の出力周波数foscよりも10MHz低い信号f
loで周波数変換され、10MHzの第1中間周波数信号IF1と
なる。 fout−flo＝10MHz 10MHz：IF1 fout：DUT１７からの出力信号周波数 flo：発振器１３の出力周波数foscより10MHz低い信号
より発振器１３の出力周波数foscよりも10MHz低い信号f
loで周波数変換され、10MHzの第1中間周波数信号IF1と
なる。 fout−flo＝10MHz 10MHz：IF1 fout：DUT１７からの出力信号周波数 flo：発振器１３の出力周波数foscより10MHz低い信号
【００２７】ここで、発振器１３の出力周波数foscより
10MHz低い信号floは、ミキサー１５において発振器１３
の出力信号foscを発振器２２の出力で周波数変換するこ
とにより作られる。 flo＝fosc−3.85GHz 3.85GHz：発振器２２の出力
10MHz低い信号floは、ミキサー１５において発振器１３
の出力信号foscを発振器２２の出力で周波数変換するこ
とにより作られる。 flo＝fosc−3.85GHz 3.85GHz：発振器２２の出力
【００２８】発振器２２の出力信号はミキサー２３によ
り発振器1６の出力信号で10MHzになるように周波数変換
され、基準周波数発振器２５から出力される周波数10MH
zの基準信号でPLLがかけられている。 10MHz＝3.85GHz−3.84GHz 10MHz：基準周波数発振器２５の出力周波数 3.85GHz：発振器2２の出力周波数 3.84GHz：発振器1６の出力周波数
り発振器1６の出力信号で10MHzになるように周波数変換
され、基準周波数発振器２５から出力される周波数10MH
zの基準信号でPLLがかけられている。 10MHz＝3.85GHz−3.84GHz 10MHz：基準周波数発振器２５の出力周波数 3.85GHz：発振器2２の出力周波数 3.84GHz：発振器1６の出力周波数
【００２９】図１の周波数ドリフト補償ループと位相同
期ループを含む周波数関係は、以下のようになる。 10MHz＝fout−flo ＝(fosc−3.84GHz)−(fosc−3.85GHz) ＝(fosc−3.84GHz)−{fosc−(3.84GHz＋10MHz)}
期ループを含む周波数関係は、以下のようになる。 10MHz＝fout−flo ＝(fosc−3.84GHz)−(fosc−3.85GHz) ＝(fosc−3.84GHz)−{fosc−(3.84GHz＋10MHz)}
【００３０】これらの式より明らかなように、発振器１
３の出力信号foscの位相ゆらぎも発振器１６の位相ゆら
ぎもキャンセルした形での測定が可能となる。
３の出力信号foscの位相ゆらぎも発振器１６の位相ゆら
ぎもキャンセルした形での測定が可能となる。
【００３１】なお、信号解析部２１で信号解析を行うの
にあたり、Ａ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換する
が、現状のＡ／Ｄ変換器のＡ／Ｄ変換可能な上限周波数
は100KHz程度である。そこで、図１の実施例では、ミキ
サー１９と例えば発振周波数が10MHz−64KHzに固定され
ている発振器２０を用い、ミキサー１８から変換出力さ
れる周波数10MHzをＡ／Ｄ変換器がＡ／Ｄ変換可能な周
波数64KHzまで下げている。この場合、発振器２０の周
波数ゆらぎは補正できないが、KHz帯のゆらぎが測定結
果に及ぼす影響はGHz帯のゆらぎに比べて十分小さく、
実用上無視できる。
にあたり、Ａ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換する
が、現状のＡ／Ｄ変換器のＡ／Ｄ変換可能な上限周波数
は100KHz程度である。そこで、図１の実施例では、ミキ
サー１９と例えば発振周波数が10MHz−64KHzに固定され
ている発振器２０を用い、ミキサー１８から変換出力さ
れる周波数10MHzをＡ／Ｄ変換器がＡ／Ｄ変換可能な周
波数64KHzまで下げている。この場合、発振器２０の周
波数ゆらぎは補正できないが、KHz帯のゆらぎが測定結
果に及ぼす影響はGHz帯のゆらぎに比べて十分小さく、
実用上無視できる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測定周波数が高くて周波数範囲が広く、周波数変動の少
ない周波数信号測定装置を実現でき、ベクトルネットワ
ークアナライザや選択レベルメータなどに好適である。
測定周波数が高くて周波数範囲が広く、周波数変動の少
ない周波数信号測定装置を実現でき、ベクトルネットワ
ークアナライザや選択レベルメータなどに好適である。
【図１】本発明の実施態様の一例を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】従来のベクトルネットワークアナライザの一例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図３】周波数ドリフト補償ループを使用した周波数信
号測定装置の一例を示すブロック図である。
号測定装置の一例を示すブロック図である。
１３，１６，２０，２２，２５ 発振器
１４，１５，１８，１９，２３ ミキサー
１７ 測定対象(DUT)
２１ 信号解析部
２４ 位相検出部
Claims (6)
- 【請求項１】測定対象を周波数ドリフト補償ループに含
む周波数信号測定装置において、 周波数ドリフト補償ループに、位相同期ループで安定化
された周波数信号を注入することを特徴とする周波数信
号測定装置。 - 【請求項２】前記周波数ドリフト補償ループは、 測定対象の入力側と出力側にそれぞれ接続されたミキサ
ーと、 入力側のミキサーに接続された固定発振器と、 それぞれのミキサーに共通に接続された可変発振器と、 位相同期ループで安定化された周波数信号を注入するた
めのミキサーを含むことを特徴とする請求項１記載の周
波数信号測定装置。 - 【請求項３】前記位相同期ループは、測定対象の入力側
のミキサーに接続された固定発振器の出力信号を注入す
るミキサーを含むことを特徴とする請求項２記載の周波
数信号測定装置。 - 【請求項４】前記周波数ドリフト補償ループを構成する
測定対象の出力側のミキサーには、その出力信号周波数
を信号解析部での解析に適した帯域に変換するミキサー
を設けたことを特徴とする請求項２記載の周波数信号測
定装置。 - 【請求項５】周波数信号測定装置はベクトルネットワー
クアナライザであることを特徴とする請求項１から請求
項４のいずれかに記載の周波数信号測定装置。 - 【請求項６】周波数信号測定装置は選択レベルメータで
あることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか
に記載の周波数信号測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002159354A JP2003344464A (ja) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | 周波数信号測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002159354A JP2003344464A (ja) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | 周波数信号測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003344464A true JP2003344464A (ja) | 2003-12-03 |
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ID=29773918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002159354A Withdrawn JP2003344464A (ja) | 2002-05-31 | 2002-05-31 | 周波数信号測定装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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