JP2007322260A

JP2007322260A - 多周波発振装置

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Publication number: JP2007322260A
Application number: JP2006153265A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kawakami; 憲司川上; Masaomi Tsuru; 正臣津留
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2007-12-13

Abstract

【課題】間隔が狭い複数の周波数を安定して出力することのできる多周波発振装置を得る。
【解決手段】それぞれ異なる周波数ｆ１〜ｆｎを有するｎ個（ｎは、２以上の整数）の基準発振源１と、ｎ個の基準発振源１からの信号のいずれか１つを順次選択切り替えして出力する選択スイッチ２と、局部発振周波数信号を出力する局部発振源４と、選択スイッチ２により順次選択切り替えされた信号をＩＦ信号として入力し、局部発振源４により出力された局部発振周波数信号をＬＯ波として入力し、順次切り替え選択されたＩＦ信号とＬＯ波とを混合してＲＦ信号を出力するミクサ３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信装置あるいはレーダ装置等に用いられる多周波発振装置に関する。

従来技術として、複数の所望周波数の発振源を選択スイッチで切り替えて、複数の近接した周波数の信号を出力する多周波発振装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２２８２３５号公報

しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
従来技術では、ミリ波帯などの高周波領域において、所望の出力周波数の発振源を複数用意する必要があり、また、安定化のためには、それぞれの発振源に分周器や位相比較器、基準発振源などからなるＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ：位相同期）回路を設ける必要があり、装置の大型化につながる問題があった。

本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、間隔が狭い複数の周波数を安定して出力することのできる多周波発振装置を得ることを目的とする。

本発明に係る多周波発振装置は、それぞれ異なる周波数ｆ１〜ｆｎを有するｎ個（ｎは、２以上の整数）の基準発振源と、ｎ個の基準発振源からの信号のいずれか１つを順次選択切り替えして出力する選択スイッチと、局部発振周波数信号を出力する局部発振源と、選択スイッチにより順次選択切り替えされた信号をＩＦ信号として入力し、局部発振源により出力された局部発振周波数信号をＬＯ波として入力し、順次切り替え選択されたＩＦ信号とＬＯ波とを混合してＲＦ信号を出力するミクサとを備えたものである。

本発明によれば、複数の基準発振源からの信号を順次選択切り替えして、局部発振周波数信号と混合して多周波出力を生成することにより、間隔が狭い複数の周波数を安定して出力することのできる多周波発振装置を得ることができる。

以下、本発明の多周波発振装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
本発明の多周波発振装置は、局部発振周波数ｆｏがミリ波帯などの高周波になればなるほど、有用な構成であり、ミリ波帯などの高周波領域において、出力する周波数に比べてその間隔が十分に狭い複数の周波数を出力する装置の簡単な構成を実現するものである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における多周波発振装置の構成図である。この多周波発振装置１０は、周波数ｆ１〜ｆｎのｎ個の基準発振源１、選択スイッチ２、ミクサ３、周波数ｆｏの発振源４、およびイメージ信号を抑圧するフィルタ５で構成され、出力端子１０ａを備えている。

次に、多周波発振装置１０の動作について説明する。ｎ個の基準発振源１よりそれぞれ低周波数ｆ１〜ｆｎ（例えば、ＭＨｚオーダの周波数）の安定な正弦波が出力され、その波を選択スイッチ２で切り替える。選択スイッチ２で切り替えられた何れか１つの正弦波は、ＩＦ（ＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号としてミクサ３に入力される。

また、周波数ｆｏ（例えば、ＧＨｚオーダの周波数）の発振源４の出力は、ＬＯ（ＬｏｃａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）波としてミクサ３に入力される。

ミクサ３は、選択スイッチ２から順次出力されるＩＦ信号と、発振源４の出力であるＬＯ波とを混合し、ｆｏ±ｆ１〜ｆｎの信号をＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）端子から順次出力する。さらに、フィルタ５は、ミクサ３から順次出力されるＲＦ信号を取り込み、イメージ周波数（影像周波数）であるｆｏ−ｆ１〜ｆｎを抑圧することにより、出力端子１０ａから選択スイッチ２の切り替えに応じて複数の周波数ｆｏ＋ｆ１〜ｆｎの信号を出力する。

図２は、本発明の実施の形態１における多周波発振装置１０で出力される周波数スペクトラムを示す図である。ミクサ３は、選択スイッチ２の選択切り替えに応じて、所望波であるｆｏ＋ｆ１〜ｆｏ＋ｆｎの信号と、イメージ信号であるｆｏ−ｆ１〜ｆｏ−ｆｎの信号を出力する。そして、後段のフィルタ５は、イメージ抑圧後の所望波であるｆｏ＋ｆ１〜ｆｏ＋ｆｎの信号のみを出力する。

また、図３は、本発明の実施の形態１における多周波発振装置１０の出力信号を示した図であり、横軸を時間、縦軸を周波数として表している。本発明のおける多周波発振装置１０は、図２あるいは図３に示すように、ｆｏに対してｆ１〜ｆｎで可変される周波数間隔の狭い複数の出力波を得ることを目的としている。

低周波数の基準発振源の価格は、たとえば水晶発振器などを例にとると、ミリ波帯などの高周波数帯の安定な発振源に比べて非常に安価であるため、複数用いても装置のコストへの影響は軽微である。

また、ｆｏの発振源４を安定化する場合には、分周器や位相比較器、基準発振源などからなるＰＬＬ回路を用いた位相同期をすることも可能である。本構成の場合、この高周波帯のＰＬＬ回路の適用が、発振源４の台数に対応する１回路分のみでよく、低コスト化が図れる。

また、発振源４は、位相同期した場合でも、選択スイッチ２に応じて変化する周波数とは無関係に、一定の周波数ｆｏを出力すればよい。これにより、選択スイッチ２を高速に切り替えて、高速に出力周波数を切り替えても、ＰＬＬのロックアップ時間などを考慮する必要がなく、非常に高速な動作が可能となる。

以上のように、実施の形態１によれば、複数の基準発振源からの信号を順次選択切り替えして、局部発振周波数信号と混合して多周波出力を生成することにより、ミリ波帯などの高周波領域において、出力する周波数に比べてその間隔が十分に狭い複数の周波数を、簡易な構成により安定して高速に出力できる多周波発振装置を実現できる。局部発振周波数がミリ波帯などの高周波になればなるほど、有用な構成である。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２における多周波発振装置の構成図である。本実施の形態２における図４の構成は、先の実施の形態１における図１の構成と比較すると、フィルタ５がないとともに、ミクサ３の代わりにイメージリジェクションミクサ６を有している点が異なっている。ここで、イメージリジェクションミクサ６は、イメージ周波数を抑圧することができるミクサである。

次に、先の実施の形態１と異なる構成を中心に、動作を説明する。ｎ個の基準発振源１よりそれぞれ低周波数ｆ１〜ｆｎ（例えば、ＭＨｚオーダの周波数）の安定な正弦波が出力され、その波を選択スイッチ２で切り替える。選択スイッチ２で切り替えられた何れか１つの正弦波は、ＩＦ信号としてイメージリジェクションミクサ６に入力される。

また、周波数ｆｏ（例えば、ＧＨｚオーダの周波数）の発振源４の出力は、ＬＯ波としてイメージリジェクションミクサ６に入力される。

イメージリジェクションミクサ６は、選択スイッチ２から順次出力されるＩＦ信号と、発振源４の出力であるＬＯ波を混合し、ｆｏ＋ｆ１〜ｆｎの信号をＲＦ端子から順次出力する。これにより、出力端子１０ａから選択スイッチ２の切り替えに応じて複数の周波数ｆｏ＋ｆ１〜ｆｎの信号を出力する。

出力される周波数関係などは、先の実施の形態１と同様である。しかしながら、イメージ信号を抑圧できるイメージリジェクションミクサ６を適用することにより、構成要素としてイメージ周波数を抑圧するフィルタ５が不要になる。

以上のように、実施の形態２によれば、イメージリジェクションミクサを適用することにより、フィルタなしで所望波を得ることができ、装置の小型化を図ることが可能となる。さらに、実施の形態１と同様に、ｆｏがミリ波帯などの高周波になればなるほど、有用な構成である。

さらに、複数の基準周波数ｆ１〜ｆｎが局部発振周波数ｆｏに比べて非常に小さく、ｆ１〜ｆｎの周波数間隔が狭い際に、フィルタでは抑圧するのが難しい状況が発生した場合に、さらに有用な構成である。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３における多周波発振装置の構成図である。本実施の形態３における図５の構成は、先の実施の形態２における図４の構成と比較すると、イメージリジェクションミクサ６の代わりにＮ次の高調波形イメージリジェクションミクサ７を有し、周波数ｆｏの発振源４の代わりに周波数ｆｏ／Ｎの発振源８を有している点が異なっている。

次に、先の実施の形態２と異なる構成を中心に、動作を説明する。ｎ個の基準発振源１よりそれぞれ低周波数ｆ１〜ｆｎ（例えば、ＭＨｚオーダの周波数）の安定な正弦波が出力され、その波を選択スイッチ２で切り替える。選択スイッチ２で切り替えられた何れか１つの正弦波は、ＩＦ信号としてＮ次の高調波形イメージリジェクションミクサ７に入力される。

また、周波数ｆｏ（例えば、ＧＨｚオーダの周波数）の１／Ｎの周波数を出力する発振源８の出力は、ＬＯ波としてＮ次の高調波形イメージリジェクションミクサ７に入力される。

Ｎ次の高調波形イメージリジェクションミクサ７は、選択スイッチ２から順次出力されるＩＦ信号と、周波数ｆｏ／Ｎの発振源８の出力であるＬＯ波を混合し、結果的には、先の実施の形態２と同様に、ｆｏ＋ｆ１〜ｆｎの信号をＲＦ端子から順次出力する。これにより、出力端子１０ａから選択スイッチ２の切り替えに応じて複数の周波数ｆｏ＋ｆ１〜ｆｎを出力する。出力される周波数関係や効果などは、先の実施の形態１および２と同様である。

以上のように、実施の形態３によれば、Ｎ次の高調波形イメージリジェクションミクサ７および周波数ｆｏ／Ｎの発振源８を組み合わせて適用することにより、装置の簡素化が可能となる。特に、ミリ波帯などの高周波帯の発振源において、安定化などのためにＰＬＬを構成しようとするとコストが高くなるため、発振源８における周波数を１／Ｎにできることは大きな効果がある。

なお、同様の構成を、イメージ周波数をフィルタで抑圧する図１に記載の実施の形態１に適用しても同様の効果が得られる。

実施の形態４．
先の実施の形態１〜３では、１系統の多周波出力を有する多周波発振装置について説明した。本実施の形態４では、多周波の出力を複数系統備えるとともに、ある１つの系統からの出力をパルス化する場合について説明する。

図６は、本発明の実施の形態４における多周波発振装置の構成図である。本実施の形態４における図６の構成は、先の実施の形態２における図４の構成と比較すると、２台のイメージリジェクションミクサ６ａ、６ｂを有するとともに、出力のパルス化を図るためのパルス化スイッチ９ａ、９ｂ、９ｃをさらに有している点が異なっている。ここで、パルス化スイッチ９ａ、９ｂ、９ｃは、周波数ｆｏの帯域で動作するスイッチである。

次に、先の実施の形態２と異なる構成を中心に、動作を説明する。ｎ個の基準発振源１よりそれぞれ低周波数ｆ１〜ｆｎ（例えば、ＭＨｚオーダの周波数）の安定な正弦波が出力され、その波を選択スイッチ２で切り替える。選択スイッチ２で切り替えられた何れか１つの正弦波は、少なくとも２つに分配され、２つ以上のイメージリジェクションミクサにＩＦ信号として入力される。

また、周波数ｆｏ（例えば、ＧＨｚオーダの周波数）の発振源４の出力は、イメージリジェクションミクサの数に分配され、ＬＯ波としてそれぞれのイメージリジェクションミクサに入力される。図６の構成では、２つのイメージリジェクションミクサ６ａ、６ｂの構成を例示している。

２つのイメージリジェクションミクサ６ａ、６ｂは、選択スイッチ２から順次出力されるＩＦ信号と、発振源４の出力であるＬＯ波を混合し、ｆｏ＋ｆ１〜ｆｎの信号をＲＦ端子から順次出力する。これにより、２つの出力端子１０ａ、１０ｂから選択スイッチ２の切り替えに応じて複数の周波数ｆｏ＋ｆ１〜ｆｎの信号を出力する。

さらに、少なくとも１つのイメージリジェクションミクサ（図６においては、イメージリジェクションミクサ６ｂに相当）の３つの端子のいずれかに、パルス化スイッチ９ａ、９ｂ、９ｃを装荷することで、出力端子１０ｂから出力される信号をパルス化することが可能となる。図７は、本発明の実施の形態４における多周波発振装置１０のパルス化された出力信号を示した図であり、横軸を時間、縦軸を周波数として表している。

先に実施の形態１において示した図３の出力信号と比較すると、図７における出力信号は、パルス化スイッチ９ａ、９ｂ、９ｃの働きにより、パルス化が図られている。

以上のように、実施の形態４によれば、実施の形態１から３に記載の効果に加え、さらにパルス化した信号を出力することも可能となる。

実施の形態５．
本実施の形態５では、先の実施の形態１〜４に示した多周波発振装置をレーダ装置に適用する場合について説明する。図８は、本発明の実施の形態５における多周波発振装置を含むレーダ装置の構成図である。このレーダ装置は、２系統の出力端子１０ａ、１０ｂを備えた多周波発振装置１０、増幅器１１、送信アンテナ１２、受信アンテナ１３、受信ミクサ１４、および信号処理部１５で構成される。

本実施の形態５における多周波発振装置１０は、２系統の出力を有しており、先の実施の形態１〜３における多周波発振装置１０を適用する場合には、実施の形態４で示したような出力の２系統化を行うこととなる。ここで、２系統化された出力の一方は、必ずしもパルス化する必要はない。必要に応じて、両系統からパルス化しない同一の出力、またはパルス化した同一の出力を行う、あるいは一方のみをパルス化して出力することによっても、レーダ装置への適用が可能である。

次に動作を説明する。多周波発振装置１０の出力端子１０ｂから出力される周波数ｆｏ＋ｆ１〜ｆｎの信号は、増幅器１１で増幅され、送信アンテナ１２から送信される。受信波は、受信アンテナ１３から入力され、受信ミクサ１４のＲＦ端子に入力される。

また、多周波発振装置１０の出力端子１０ａから出力された周波数ｆｏ＋ｆ１〜ｆｎの信号は、受信ミクサ１４のＬＯ端子に入力される。そして、受信ミクサ１４は、受信アンテナ１３を介してＲＦ端子に入力された信号と、多周波発振装置１０からＬＯ端子に入力された信号とを混合した混合波であるＩＦ信号を、信号処理部１５に出力する。

以上のように、実施の形態５によれば、簡易構成を有する本発明の多周波発振装置を、レーダ装置あるいはパルスレーダに適用することが可能である。

本発明の実施の形態１における多周波発振装置の構成図である。本発明の実施の形態１における多周波発振装置で出力される周波数スペクトラムを示す図である。本発明の実施の形態１における多周波発振装置の出力信号を示した図である。本発明の実施の形態２における多周波発振装置の構成図である。本発明の実施の形態３における多周波発振装置の構成図である。本発明の実施の形態４における多周波発振装置の構成図である。本発明の実施の形態４における多周波発振装置のパルス化された出力信号を示した図である。本発明の実施の形態５における多周波発振装置を含むレーダ装置の構成図である。

符号の説明

１基準発振源、２選択スイッチ、３ミクサ、４周波数ｆｏの発振源（局部発振源）、５フィルタ、６、６ａ、６ｂイメージリジェクションミクサ、７Ｎ次高調波イメージリジェクションミクサ、８周波数ｆｏ／Ｎの発振源（局部発振源）、９ａ、９ｂ、９ｃパルス化スイッチ、１０多周波発振装置、１０ａ、１０ｂ出力端子、１１増幅器、１２送信アンテナ、１３受信アンテナ、１４受信ミクサ、１５信号処理部。

Claims

それぞれ異なる周波数ｆ１〜ｆｎを有するｎ個（ｎは、２以上の整数）の基準発振源と、
前記ｎ個の基準発振源からの信号のいずれか１つを順次選択切り替えして出力する選択スイッチと、
局部発振周波数信号を出力する局部発振源と、
前記選択スイッチにより順次選択切り替えされた信号をＩＦ信号として入力し、前記局部発振源により出力された前記局部発振周波数信号をＬＯ波として入力し、順次切り替え選択された前記ＩＦ信号と前記ＬＯ波とを混合してＲＦ信号を出力するミクサと
を備えたことを特徴とする多周波発振装置。
請求項１に記載の多周波発振装置において、
前記ｎ個の基準発振源は、ＭＨｚオーダの周波数ｆ１〜ｆｎの信号を出力し、
前記局部発振源は、ＧＨｚオーダの局部発振周波数信号を出力する
ことを特徴とする多周波発振装置。
請求項１または２に記載の多周波発振装置において、
前記ミクサから出力された前記ＲＦ信号に対してフィルタリング処理を施し、イメージ抑圧後の信号を出力するフィルタをさらに備えたことを特徴とする多周波発振装置。
請求項１または２に記載の多周波発振装置において、
前記ミクサは、イメージ抑圧後の信号をＲＦ信号として出力するイメージリジェクションミクサであることを特徴とする多周波発振装置。
請求項１または２に記載の多周波発振装置において、
前記局部発振源は、局部発振周波数ｆｏを１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）にして出力する発振源であり、
前記ミクサは、Ｎ次の高調波ミクサである
ことを特徴とする多周波発振装置。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の多周波発振装置において、
前記ミクサは、複数で構成され、それぞれのミクサからＲＦ信号を出力することを特徴とする多周波発振装置。
請求項６に記載の多周波発振装置において、
複数のミクサのうちの少なくとも１つのミクサのＩＦ、ＬＯ、ＲＦ端子のいずれかにパルス化スイッチをさらに備えたことを特徴とする多周波発振装置。