JP2019050499A - Oscillation circuit, signal generator using the same, signal analyzer, and voltage measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発振回路、それを用いた信号発生装置及び信号分析装置、並びに電圧測定方法に関する。 The present invention relates to an oscillation circuit, a signal generator and a signal analyzer using the same, and a voltage measurement method.
従来より、信号発生装置やスペクトラムアナライザなどの信号分析装置には、発振回路として位相同期回路(Phase Locked Loop:PLL)が使用されている。PLL回路は、電圧制御発振器(Voltage Controlled Oscillator:VCO)を備え、入力信号にVCOの出力信号を位相同期させる構成を有している(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a phase locked loop (PLL) is used as an oscillation circuit in signal analyzers such as signal generators and spectrum analyzers. The PLL circuit includes a voltage controlled oscillator (VCO), and has a configuration for phase-locking an output signal of the VCO to an input signal (see, for example, Patent Document 1).
図6に示すように、特許文献1に開示された発振回路は、入力信号の電圧に応じて出力信号の周波数Fvcoを制御するVCO74と、ローカル発振器75により生成されるローカル信号と出力信号とを混合するミキサ76と、ミキサ76の出力を1/N分周するループ内分周器77と、基準信号を1/R分周する基準分周器71と、ループ内分周器77の出力と基準分周器71の出力との位相差に応じた信号を出力する位相比較器72と、低周波成分を通過させてVCO74に与えるループフィルタ73と、を基本構成として備えている。
As shown in FIG. 6, the oscillation circuit disclosed in
上記の基本構成においては、位相雑音の悪化を抑制するために、ループ内分周器77に加えてミキサ76を使用して周波数変換を行うことで、ループ内分周器77の分周比を小さくしている。
In the above basic configuration, in order to suppress deterioration of phase noise, frequency division is performed using
このようなマルチループ方式の発振回路は、Fvcoを目標周波数にするためにVCO74に与えるべき入力信号の電圧(以下、「VCOチューニング電圧」とも称する)Vtを調整するために、プリチューン回路により事前にVCOチューニング電圧特性を測定しておくようになっている。
Such a multi-loop oscillation circuit is pre-tuned by the pre-tune circuit to adjust the voltage (hereinafter also referred to as "VCO tuning voltage") Vt of the input signal to be given to the
しかしながら、ミキサを使用して周波数変換を行う特許文献1に開示されたような従来の発振回路においては、VCOチューニング電圧特性が未知の段階でプリチューンを実施した場合、印加電圧が不正確なために、VCOの出力信号とミキサに入力されるローカル信号の周波数の高低関係が反転することがある。このような場合には、ループの制御方向が位相を同期させる方向と逆になってしまい、目標周波数からのロック外れやミスロックが発生する可能性がある。
However, in the conventional oscillation circuit as disclosed in
そこで、発振回路にVCOを含むシングルループ経路を追加して、ロックの失敗を防止しながらVCOチューニング電圧特性を取得する構成が考えられる。しかしながら、このような専用回路の追加には、コストが掛かるという問題があった。 Therefore, a configuration is conceivable in which a single loop path including a VCO is added to the oscillation circuit to acquire VCO tuning voltage characteristics while preventing locking failure. However, the addition of such a dedicated circuit has the problem of cost.
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、電圧制御発振器の所望の発振周波数を得るための入力電圧の測定を低コストで効率良く行うことができる発振回路、それを用いた信号発生装置及び信号分析装置、並びに電圧測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such conventional problems, and an oscillator circuit capable of efficiently measuring an input voltage for obtaining a desired oscillation frequency of a voltage controlled oscillator at low cost. It is an object of the present invention to provide a signal generator and a signal analyzer using the same, and a voltage measurement method.
上記課題を解決するために、本発明に係る発振回路は、入力電圧に応じて出力信号の周波数を制御する電圧制御発振器と、前記出力信号をダウンコンバートする第1ダウンコンバート部と、前記第1ダウンコンバート部の出力をダウンコンバートする第2ダウンコンバート部と、所定の周波数の信号を出力する第1発振回路と、前記第2ダウンコンバート部の出力と、前記第1発振回路の出力との位相差に応じた信号を出力する位相比較器と、前記位相比較器の出力を所定のループ帯域幅で通過させて前記電圧制御発振器に入力するループフィルタと、前記電圧制御発振器の前記出力信号の周波数を変化させる周波数変化部と、前記周波数変化部により周波数が変化された前記出力信号を前記電圧制御発振器が出力している状態で、前記電圧制御発振器の前記入力電圧を測定する電圧測定部と、を備え、前記第1ダウンコンバート部は、互いに異なる周波数の信号を生成する複数の信号生成部と、前記複数の信号生成部により生成された信号のうちの1つを選択する信号選択部と、前記信号選択部により選択された信号と、前記電圧制御発振器の前記出力信号とを混合して得られた信号を、前記第2ダウンコンバート部に出力する第1ミキサ)と、を有し、前記第2ダウンコンバート部は、所定の周波数の信号を出力する第2発振回路と、前記第1ミキサの出力と、前記第2発振回路の出力とを混合して得られた信号を、前記位相比較器に出力する第2ミキサと、を有し、前記周波数変化部は、前記位相差の極性と、前記信号選択部により選択される信号を順次切り替えることにより、前記電圧制御発振器の前記出力信号の周波数を変化させる構成である。 In order to solve the above problems, an oscillation circuit according to the present invention comprises: a voltage controlled oscillator that controls the frequency of an output signal according to an input voltage; a first downconversion unit that downconverts the output signal; A second down conversion unit for down converting the output of the down conversion unit, a first oscillation circuit for outputting a signal of a predetermined frequency, an output of the second down conversion unit, and an output of the first oscillation circuit A phase comparator for outputting a signal according to a phase difference, a loop filter for passing the output of the phase comparator with a predetermined loop bandwidth and inputting it to the voltage controlled oscillator, and a frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator The voltage control oscillator is outputting the output signal whose frequency has been changed by the frequency change unit that changes the frequency change unit and the voltage control oscillator. And a voltage measurement unit that measures the input voltage of the control oscillator, wherein the first down-conversion unit generates a plurality of signal generation units that generate signals of different frequencies, and the plurality of signal generation units A signal selection unit for selecting one of the signals, a signal obtained by mixing the signal selected by the signal selection unit, and the output signal of the voltage controlled oscillator, the second down conversion unit A second mixer for outputting a signal of a predetermined frequency, a second oscillator circuit for outputting a signal of a predetermined frequency, an output of the first mixer, and an output of the second oscillator circuit. And a second mixer for outputting a signal obtained by mixing the signals to the phase comparator, and the frequency changing unit is configured to select the polarity of the phase difference and the signal to be selected by the signal selection unit. By switching sequentially A configuration for changing the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator.
この構成により、本発明に係る発振回路は、電圧制御発振器の出力信号の周波数をロックに失敗しない周波数に段階的に変化させることが容易である。よって、本発明に係る発振回路は、電圧制御発振器の入力電圧と出力信号の周波数との関係(VCOチューニング電圧特性)を効率的に取得することができる。また、これにより、専用回路の追加なしでVCOチューニング電圧特性を低コストで取得することが可能になる。 With this configuration, the oscillation circuit according to the present invention can easily change the frequency of the output signal of the voltage control oscillator stepwise to a frequency that does not fail to lock. Therefore, the oscillation circuit according to the present invention can efficiently acquire the relationship between the input voltage of the voltage control oscillator and the frequency of the output signal (VCO tuning voltage characteristic). Also, this makes it possible to obtain VCO tuning voltage characteristics at low cost without the addition of a dedicated circuit.
また、本発明に係る発振回路は、前記電圧測定部により測定された前記入力電圧を前記電圧制御発振器に入力する電圧入力部を更に備える構成であってもよい。 The oscillation circuit according to the present invention may further include a voltage input unit for inputting the input voltage measured by the voltage measurement unit to the voltage controlled oscillator.
この構成により、本発明に係る発振回路は、高精度なプリチューンを実施することができる。 With this configuration, the oscillation circuit according to the present invention can perform high-precision pre-tuning.
また、本発明に係る発振回路は、現在の前記位相差の極性と、次に前記信号選択部により選択される予定の信号の周波数とに基づき、前記信号選択部により選択される信号が現在の状態から切り替わる前に、前記電圧制御発振器の前記出力信号の周波数をあらかじめ算出する周波数算出部と、前記周波数算出部により算出された周波数が、前記電圧制御発振器の発振可能な周波数範囲に入るか否かを判定する周波数判定部と、を更に備え、前記周波数変化部は、前記周波数判定部によって否定判定された場合に、前記位相差の極性、及び、前記信号選択部により選択される信号を共に現在の状態から切り替える構成であってもよい。 In the oscillation circuit according to the present invention, the signal selected by the signal selection unit is currently determined based on the current polarity of the phase difference and the frequency of the signal scheduled to be selected next by the signal selection unit. Before switching from the state, a frequency calculation unit that calculates in advance the frequency of the output signal of the voltage control oscillator, and whether the frequency calculated by the frequency calculation unit falls within the oscillation frequency range of the voltage control oscillator And the frequency change unit determines the polarity of the phase difference and the signal selected by the signal selection unit when the frequency determination unit makes a negative determination. It may be configured to switch from the current state.
この構成により、本発明に係る発振回路は、電圧制御発振器の出力信号が発振可能な上限の周波数に到達した場合に、自動的に電圧制御発振器の出力信号の周波数を下げる方向に変化させることができる。同様に、本発明に係る発振回路は、電圧制御発振器の出力信号が発振可能な下限の周波数に到達した場合に、自動的に電圧制御発振器の出力信号の周波数を上げる方向に変化させることができる。 With this configuration, the oscillation circuit according to the present invention can automatically change the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator to lower when the output signal of the voltage controlled oscillator reaches the upper limit frequency that can be oscillated. it can. Similarly, the oscillation circuit according to the present invention can automatically change the frequency of the output signal of the voltage control oscillator in the direction of raising the frequency when the output signal of the voltage control oscillator reaches the lower limit frequency that can be oscillated. .
また、本発明に係る信号発生装置は、互いに直交するI相成分及びQ相成分の波形データを出力する波形データ発生部と、前記I相成分及びQ相成分の波形データをそれぞれI相成分及びQ相成分のアナログ信号に変換するD/A変換器と、所望の周波数の局部発振信号を出力する局部発振器と、前記局部発振信号を前記I相成分及びQ相成分のアナログ信号で直交変調して直交変調信号として出力する直交変調器と、を備え、前記局部発振器が、上記のいずれかに記載の発振回路を含む構成である。 In the signal generator according to the present invention, a waveform data generation unit for outputting waveform data of I-phase component and Q-phase component orthogonal to each other, waveform data of the I-phase component and Q-phase component as I-phase component and A D / A converter for converting into an analog signal of Q phase component, a local oscillator for outputting a local oscillation signal of a desired frequency, and orthogonal modulation of the local oscillation signal with analog signals of the I phase component and the Q phase component A quadrature modulator for outputting a quadrature modulation signal, and the local oscillator includes the oscillation circuit described in any of the above.
この構成により、本発明に係る信号発生装置は、VCOチューニング電圧特性を測定するための専用回路を追加することなく、必要に応じてVCOチューニング電圧特性の測定を効率良く行うことができる。 With this configuration, the signal generating apparatus according to the present invention can efficiently measure the VCO tuning voltage characteristics as needed, without adding a dedicated circuit for measuring the VCO tuning voltage characteristics.
また、本発明に係る信号分析装置は、周波数掃引される局部発振信号を出力する局部発振器と、被測定信号と前記局部発振信号とを混合して得られた所定の中間周波数帯の信号を抽出する信号抽出部と、前記信号抽出部の出力をサンプリングしてディジタルの時系列データに変換するA/D変換器と、前記局部発振信号が周波数掃引されている間に前記A/D変換器から出力される前記時系列データのスペクトラム波形を取得する信号処理部と、を備え、前記局部発振器が、上記のいずれかに記載の発振回路を含む構成である。 Further, the signal analysis device according to the present invention extracts a signal of a predetermined intermediate frequency band obtained by mixing a local oscillator that outputs a local oscillation signal whose frequency is swept and a signal to be measured and the local oscillation signal. A signal extraction unit, an A / D converter that samples the output of the signal extraction unit and converts it into digital time-series data, and the A / D converter while the frequency of the local oscillation signal is swept A signal processing unit that acquires a spectrum waveform of the time-series data to be output, and the local oscillator includes the oscillation circuit described in any of the above.
この構成により、本発明に係る信号分析装置は、VCOチューニング電圧特性を測定するための専用回路を追加することなく、必要に応じてVCOチューニング電圧特性の測定を効率良く行うことができる。 With this configuration, the signal analysis device according to the present invention can efficiently measure the VCO tuning voltage characteristics as needed without adding a dedicated circuit for measuring the VCO tuning voltage characteristics.
また、本発明に係る電圧測定方法は、上記のいずれかに記載の発振回路を用いる電圧測定方法であって、前記位相差の極性と、前記信号選択部により選択される信号を順次切り替えることにより、前記電圧制御発振器の前記出力信号の周波数を変化させる周波数変化ステップと、前記周波数変化ステップで周波数が変化された前記出力信号を前記電圧制御発振器が出力している状態で、前記電圧制御発振器の前記入力電圧を測定する電圧測定ステップと、を含む。 A voltage measurement method according to the present invention is the voltage measurement method using the oscillation circuit described in any of the above, wherein the polarity of the phase difference and the signal selected by the signal selection unit are sequentially switched. A frequency changing step of changing a frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator, and a state in which the voltage controlled oscillator outputs the output signal whose frequency is changed in the frequency changing step; And V. measuring the input voltage.
この構成により、本発明に係る電圧測定方法は、電圧制御発振器の出力信号の周波数をロックに失敗しない周波数に段階的に変化させることが容易である。よって、本発明に係る発振回路は、VCOチューニング電圧特性を効率的に取得することができる。また、これにより、専用回路の追加なしでVCOチューニング電圧特性を低コストで取得することが可能になる。 According to this configuration, in the voltage measurement method according to the present invention, it is easy to stepwise change the frequency of the output signal of the voltage control oscillator to a frequency that does not fail to lock. Therefore, the oscillation circuit according to the present invention can efficiently acquire the VCO tuning voltage characteristic. Also, this makes it possible to obtain VCO tuning voltage characteristics at low cost without the addition of a dedicated circuit.
本発明は、電圧制御発振器の所望の発振周波数を得るための入力電圧の測定を低コストで効率良く行うことができる発振回路、それを用いた信号発生装置及び信号分析装置、並びに電圧測定方法を提供するものである。 The present invention provides an oscillator circuit capable of efficiently measuring an input voltage for obtaining a desired oscillation frequency of a voltage controlled oscillator, a signal generator and a signal analyzer using the same, and a voltage measurement method. It is provided.
以下、本発明に係る発振回路、それを用いた信号発生装置及び信号分析装置、並びに電圧測定方法の実施形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of an oscillation circuit according to the present invention, a signal generation device and a signal analysis device using the oscillation circuit, and a voltage measurement method will be described using the drawings.
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態に係る発振回路10の構成について説明する。本実施形態の発振回路10は、複数のPLL回路で構成されるマルチループ方式を取るものである。
First Embodiment
First, the configuration of the
図1に示すように、発振回路10は、第1発振回路としての第1PLL回路11と、VCO12と、第1ダウンコンバート部13と、第2ダウンコンバート部14と、位相比較器(Phase Frequency Detector:PFD)15と、ループフィルタ16と、スイッチ(SW)17と、電圧測定部としてのA/D変換器(ADC)18と、電圧入力部としてのD/A変換器(DAC)19と、入力電圧記憶部20と、操作部21と、制御部22と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
第1PLL回路11は、所定の周波数の信号を出力するようになっている。本実施形態においては、第1PLL回路11は例えば0.5GHzの周波数の信号を出力する。
The
VCO12は、入力電圧Vtに応じて出力信号の周波数(以下、「VCO発振周波数」とも称する)を制御するものであり、具体的には入力電圧Vtにほぼ比例したVCO発振周波数f(Vt)の信号を出力信号として出力するようになっている。本実施形態においては、VCO発振周波数f(Vt)は、例えば10.0GHz〜20.0GHzである。
The
第1ダウンコンバート部13は、複数の信号生成部23,24と、信号選択部としてのスイッチ(SW)25と、第1ミキサ26と、第1ローパスフィルタ(LPF)27と、を有し、VCO12の出力信号をダウンコンバートするようになっている。
The first down-
信号生成部23,24は、互いに異なる周波数の信号を生成するようになっている。本実施形態においては、信号生成部23は例えば14.0GHzの周波数の信号を生成し、信号生成部24は例えば16.0GHzの周波数の信号を生成する。
The
SW25は、複数の信号生成部23,24により生成された信号のうちの1つを選択するようになっている。
The
第1ミキサ26は、SW25により選択された信号と、VCO12の出力信号とを混合し、2つの信号の和及び差の周波数成分を含む信号を生成するものである。さらに、第1ミキサ26は、上記の混合により得られた信号を第1LPF27を介して第2ダウンコンバート部14に出力するようになっている。
The
第1LPF27は、第1ミキサ26から出力された上記の和及び差の周波数成分を含む信号のうち、差の周波数成分を含む信号を通過させるようになっている。
The
なお、各信号生成部23,24により生成される信号の周波数は、任意の値であってよいが、VCO発振周波数f(Vt)の下限値よりも高く、かつ、VCO発振周波数f(Vt)の上限値よりも低いことが望ましい。これにより、第1LPF27の出力の周波数を低く抑えることができる。
Although the frequency of the signal generated by each of the
第2ダウンコンバート部14は、第2発振回路としての第2PLL回路28と、第2ミキサ29と、第2LPF30と、を有し、第1ダウンコンバート部13の出力をダウンコンバートするようになっている。
The second
第2PLL回路28は、所定の周波数の信号を出力するようになっている。本実施形態においては、第2PLL回路28は例えば3.0GHzの周波数の信号を出力する。
The
第2ミキサ29は、第1LPF27の出力と第2PLL回路28の出力とを混合し、2つの信号の和及び差の周波数成分を含む信号を生成するものである。さらに、第2ミキサ29は、上記の混合により得られた信号を第2LPF30を介してPFD15に出力するようになっている。
The
第2LPF30は、第2ミキサ29から出力された上記の和及び差の周波数成分を含む信号のうち、差の周波数成分を含む信号を通過させるようになっている。
The
なお、第2PLL回路28の出力の周波数は、任意の値であってよいが、第1LPF27の出力の周波数の下限値よりも高く、かつ、第1LPF27の出力の周波数の上限値よりも低いことが望ましい。本実施形態においては、第1LPF27の出力の周波数の下限値と上限値は、それぞれ例えば0GHzと6GHzである。これにより、第2LPF30の出力の周波数を低く抑えることができる。
The frequency of the output of the
PFD15は、第2LPF30の出力と、第1PLL回路11の出力との位相差を検出し、その位相差に比例したパルス幅の電圧信号を出力するようになっている。なお、PFD15は、位相差に比例したパルス幅の電圧信号を出力するためのチャージポンプを内部に有している。さらに、PFD15は、制御部22からの制御信号に応じて、上記の位相差の極性を反転させた電圧信号を出力する極性反転部15aを有している。
The
なお、以降では、第1PLL回路11の出力周波数を基準として、第2ダウンコンバート部14の出力周波数が高いときに、この第2ダウンコンバート部14の出力周波数を下げるための電圧信号をPFD15が出力する状態を「PFD15の極性が正である」とする。また、第1PLL回路11の出力周波数を基準として、第2ダウンコンバート部14の出力周波数が低いときに、この第2ダウンコンバート部14の出力周波数を上げるための電圧信号をPFD15が出力する状態を「PFD15の極性が正である」とする。換言すれば、これらの状態はPFD15の極性反転部15aが位相差の極性を反転させない状態である。
In the following, the
一方、第1PLL回路11の出力周波数を基準として、第2ダウンコンバート部14の出力周波数が高いときに、この第2ダウンコンバート部14の出力周波数を上げるための電圧信号をPFD15が出力する状態を「PFD15の極性が負である」とする。また、第1PLL回路11の出力周波数を基準として、第2ダウンコンバート部14の出力周波数が低いときに、この第2ダウンコンバート部14の出力周波数を下げるための電圧信号をPFD15が出力する状態を「PFD15の極性が負である」とする。換言すれば、これらの状態はPFD15の極性反転部15aが位相差の極性を反転させた状態である。
On the other hand, when the output frequency of the second down-
ループフィルタ16は、PFD15の出力を所定のループ帯域幅で通過させてVCO12に入力するようになっている。ループフィルタ16は、オペアンプを用いた反転増幅器の構成を含んでいる場合には、PFD15の出力を反転させてVCO12に入力する。よって、PFD15の極性が負である場合には、ループフィルタ16の出力の極性は正となる。逆に、PFD15の極性が正である場合には、ループフィルタ16の出力の極性は負となる。
The
SW17は、ループフィルタ16の出力側をADC18に接続する状態、ループフィルタ16の出力側をDAC19に接続する状態、又は、ループフィルタ16の出力側をADC18及びDAC19から切断する状態のいずれかの状態を取るように構成されている。
The
ADC18は、後述する周波数変化部31により周波数が変化された出力信号をVCO12が出力している状態で、VCO12の入力電圧Vt、すなわちVCOチューニング電圧Vtを測定するものである。このとき、ADC18は、SW17によりループフィルタ16の出力側とADC18が接続された状態で、VCOチューニング電圧Vtをディジタルデータに変換するようになっている。
The
さらに、ADC18は、VCOチューニング電圧Vtのディジタルデータを、後述する周波数算出部32により算出された周波数に対応付けて入力電圧記憶部20に記憶させるようになっている。
Furthermore, the
DAC19は、SW17によりループフィルタ16の出力側とDAC19が接続された状態で、入力電圧記憶部20に記録されたVCOチューニング電圧Vtのディジタルデータをアナログの電圧信号に変換するとともに、変換されたアナログの電圧信号をVCO12に入力するようになっている。
The
制御部22は、例えばCPU、入力電圧記憶部20を構成するROM、RAM、HDDなどを含むマイクロコンピュータ又はパーソナルコンピュータ等で構成され、発振回路10を構成する上記各部の動作を制御する。また、制御部22は、所定のプログラムを実行することにより、後述する周波数変化部31、周波数算出部32、及び周波数判定部33をソフトウェア的に構成することが可能である。
The
なお、周波数変化部31、周波数算出部32、及び周波数判定部33は、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのディジタル回路で構成することも可能である。あるいは、周波数変化部31、周波数算出部32、及び周波数判定部33は、ディジタル回路によるハードウェア処理と所定のプログラムによるソフトウェア処理とを適宜組み合わせて構成することも可能である。
The
周波数変化部31は、PFD15の極性反転部15aとSW25に制御信号を出力することにより、PFD15により検出される位相差の極性と、SW25により選択される信号を順次切り替えて、VCO発振周波数f(Vt)を変化させるようになっている。さらに、周波数変化部31は、後述の周波数判定部33によって否定判定された場合に、位相差の極性、及び、SW25により選択される信号を共に現在の状態から切り替えるようになっている。
The
周波数算出部32は、現在の位相差の極性と、次にSW25により選択される予定の信号の周波数とに基づき、SW25により選択される信号が現在の状態から切り替わる前に、VCO発振周波数f(Vt)をあらかじめ算出するようになっている。
The
周波数判定部33は、周波数算出部32により算出された周波数が、VCO12の発振可能な周波数範囲に入るか否かを判定するようになっている。
The
操作部21は、ユーザによる操作入力を行うためのものであり、例えばLCDやCRTなどの表示機器の表示画面に設けられたタッチパネルで構成される。あるいは、操作部21は、キーボード又はマウスのような入力デバイスを含んで構成されてもよい。また、操作部21は、リモートコマンドなどによる遠隔制御を行う外部制御装置で構成されてもよい。
The
操作部21による入力操作は、制御部22により検知されるようになっている。例えば、操作部21により、VCOチューニング電圧Vtの測定の開始又は停止などをユーザが指定することができる。また、操作部21により、所望のVCO発振周波数f(Vt)をユーザが指定することができる。さらに、操作部21により、位相差の極性の反転や、SW25により選択される信号の切り替えをユーザが手動で指定することができるようになっていてもよい。
The input operation by the
以下、周波数変化部31によるVCO発振周波数f(Vt)の変化について、図1の構成の発振回路10に基づいて説明する。第1PLL回路11の出力の周波数が0.5GHzであり、第2PLL回路28の出力の周波数が3.0GHzであることから、第1LPF27の出力の2.5GHz又は3.5GHzを境界として、第2ミキサ29の出力の極性が反転する。
Hereinafter, the change of the VCO oscillation frequency f (Vt) by the
PFD15の極性が正(すなわち、ループフィルタ16の出力の極性が負)である場合に、第1LPF27の出力が極性の境界である2.5GHzとなるのは、SW25により信号生成部23の信号(14.0GHz)が選択されている場合、VCO発振周波数f(Vt)が11.5GHzのときである。よって、ある時点でのVCO発振周波数f(Vt)が11.5GHzよりも低い場合は、VCO発振周波数f(Vt)は最終的に10.5GHzにロックする。逆に、ある時点でのVCO発振周波数f(Vt)が11.5GHzよりも高い場合には、VCO発振周波数f(Vt)は最終的に16.5GHzにロックする。
When the polarity of the
また、PFD15の極性が正(すなわち、ループフィルタ16の出力の極性が負)である場合に、第1LPF27の出力が極性の境界である3.5GHzとなるのは、SW25により信号生成部23の信号(14.0GHz)が選択されている場合、VCO発振周波数f(Vt)が17.5GHzのときである。よって、ある時点でのVCO発振周波数f(Vt)が17.5GHzよりも低い場合は、VCO発振周波数f(Vt)は最終的に16.5GHzにロックする。逆に、ある時点でのVCO発振周波数f(Vt)が17.5GHzよりも高い場合には、VCO発振周波数f(Vt)は10.0GHz〜20.0GHz内でロックしない。
In addition, when the polarity of the
また、PFD15の極性が正(すなわち、ループフィルタ16の出力の極性が負)である場合に、第1LPF27の出力が極性の境界である2.5GHzとなるのは、SW25により信号生成部24の信号(16.0GHz)が選択されている場合、VCO発振周波数f(Vt)が13.5GHzのときである。よって、ある時点でのVCO発振周波数f(Vt)が13.5GHzよりも低い場合は、VCO発振周波数f(Vt)は最終的に12.5GHzにロックする。逆に、ある時点でのVCO発振周波数f(Vt)が13.5GHzよりも高い場合には、VCO発振周波数f(Vt)は18.5GHzにロックする。
In addition, when the polarity of the
また、PFD15の極性が正(すなわち、ループフィルタ16の出力の極性が負)である場合に、第1LPF27の出力が極性の境界である3.5GHzとなるのは、SW25により信号生成部23の信号(16.0GHz)が選択されている場合、VCO発振周波数f(Vt)が19.5GHzのときである。よって、ある時点でのVCO発振周波数f(Vt)が19.5GHzよりも低い場合は、VCO発振周波数f(Vt)は最終的に18.5GHzにロックする。逆に、ある時点でのVCO発振周波数f(Vt)が19.5GHzよりも高い場合には、VCO発振周波数f(Vt)は10.0GHz〜20.0GHz内でロックしない。
In addition, when the polarity of the
また、PFD15の極性が負(すなわち、ループフィルタ16の出力の極性が正)である場合に、第1LPF27の出力が極性の境界である2.5GHzとなるのは、SW25により信号生成部23の信号(14.0GHz)が選択されている場合、VCO発振周波数f(Vt)が16.5GHzのときである。よって、ある時点でのVCO発振周波数f(Vt)が16.5GHzよりも低い場合は、VCO発振周波数f(Vt)は最終的に11.5GHzにロックする。逆に、ある時点でのVCO発振周波数f(Vt)が16.5GHzよりも高い場合には、VCO発振周波数f(Vt)は17.5GHzにロックする。
In addition, when the polarity of the
また、PFD15の極性が負(すなわち、ループフィルタ16の出力の極性が正)である場合に、第1LPF27の出力が極性の境界である3.5GHzとなるのは、SW25により信号生成部23の信号(14.0GHz)が選択されている場合、VCO発振周波数f(Vt)が10.5GHzのときである。よって、ある時点でのVCO発振周波数f(Vt)が10.5GHzよりも低い場合は、VCO発振周波数f(Vt)は10.0GHz〜20.0GHz内でロックしない。逆に、ある時点でのVCO発振周波数f(Vt)が10.5GHzよりも高い場合には、VCO発振周波数f(Vt)は11.5GHzにロックする。
When the polarity of the
また、PFD15の極性が負(すなわち、ループフィルタ16の出力の極性が正)である場合に、第1LPF27の出力が極性の境界である2.5GHzとなるのは、SW25により信号生成部24の信号(16.0GHz)が選択されている場合、VCO発振周波数f(Vt)が18.5GHzのときである。よって、ある時点でのVCO発振周波数f(Vt)が18.5GHzよりも低い場合は、VCO発振周波数f(Vt)は最終的に13.5GHzにロックする。逆に、ある時点でのVCO発振周波数f(Vt)が18.5GHzよりも高い場合には、VCO発振周波数f(Vt)は最終的に19.5GHzにロックする。
In addition, when the polarity of the
また、PFD15の極性が負(すなわち、ループフィルタ16の出力の極性が正)である場合に、第1LPF27の出力が極性の境界である3.5GHzとなるのは、SW25により信号生成部24の信号(16.0GHz)が選択されている場合、VCO発振周波数f(Vt)が12.5GHzのときである。よって、ある時点でのVCO発振周波数f(Vt)が12.5GHzよりも低い場合は、VCO発振周波数f(Vt)は10.0GHz〜20.0GHz内でロックしない。逆に、ある時点でのVCO発振周波数f(Vt)が12.5GHzよりも高い場合には、VCO発振周波数f(Vt)は最終的に13.5GHzにロックする。
When the polarity of the
図2は、周波数変化部31によるVCO発振周波数f(Vt)の変化の一例を示している。
FIG. 2 shows an example of the change of the VCO oscillation frequency f (Vt) by the
(状態1)10.5GHzにロック
まず、周波数変化部31は、VCOチューニング電圧が未知の段階で、ミスロックの虞が少ない周波数である10.5GHzにVCO発振周波数f(Vt)を調整する。このとき、SW25により信号生成部23の信号(14.0GHz)が選択されており、PFD15の極性は正である。
(State 1) Locking to 10.5 GHz First, at a stage where the VCO tuning voltage is unknown, the
(状態2)12.5GHzにロック
VCO発振周波数f(Vt)が10.5GHzにロックし、かつ、PFD15の極性が正の状態で、SW25により信号生成部24の信号(16.0GHz)が選択されると、第1LPF27の出力の周波数が5.5GHzとなり、第2LPF30の出力の周波数が2.5GHzとなる。この2.5GHzは、第1PLL回路11の出力の周波数(0.5GHz)よりも高いため、PFD15は、VCO発振周波数f(Vt)を2.0GHz下げるような電圧信号をループフィルタ16に出力する。この電圧信号はループフィルタ16にて極性が反転するため、VCO発振周波数f(Vt)が2.0GHz上がることとなり、VCO発振周波数f(Vt)が12.5GHzにロックする。
(State 2) Lock to 12.5 GHz When the VCO oscillation frequency f (Vt) is locked to 10.5 GHz and the polarity of the
(状態3)16.5GHzにロック
VCO発振周波数f(Vt)が極性の境界である11.5GHzよりも高い12.5GHzにロックし、かつ、PFD15の極性が正の状態で、SW25により信号生成部23の信号(14.0GHz)が選択されると、既に述べたように、VCO発振周波数f(Vt)は最終的に16.5GHzにロックする。
(State 3) Locked to 16.5 GHz With the VCO oscillation frequency f (Vt) locked to 12.5 GHz higher than 11.5 GHz that is the boundary of polarity and the polarity of
(状態4)18.5GHzにロック
VCO発振周波数f(Vt)が極性の境界である13.5GHzよりも高い16.5GHzにロックし、かつ、PFD15の極性が正の状態で、SW25により信号生成部24の信号(16.0GHz)が選択されると、既に述べたように、VCO発振周波数f(Vt)は最終的に18.5GHzにロックする。
(State 4) Lock to 18.5 GHz The VCO oscillation frequency f (Vt) is locked to 16.5 GHz higher than 13.5 GHz which is the boundary of polarity and the polarity of
(状態5)17.5GHzにロック
VCO発振周波数f(Vt)が18.5GHzにロックし、かつ、極性反転部15aによりPFD15の極性が負に反転した状態で、SW25により信号生成部23の信号(14.0GHz)が選択されると、第1LPF27の出力の周波数が4.5GHzとなり、第2LPF30の出力の周波数が1.5GHzとなる。この1.5GHzは、第1PLL回路11の出力の周波数(0.5GHz)よりも高いため、PFD15は、VCO発振周波数f(Vt)を1.0GHz上げるような電圧信号をループフィルタ16に出力する。この電圧信号はループフィルタ16にて極性が反転するため、VCO発振周波数f(Vt)が1.0GHz下がることとなり、VCO発振周波数f(Vt)が17.5GHzにロックする。
(State 5) Locked at 17.5 GHz The signal of the
(状態6)13.5GHzにロック
VCO発振周波数f(Vt)が極性の境界である18.5GHzよりも低い17.5GHzにロックし、かつ、PFD15の極性が負の状態で、SW25により信号生成部24の信号(16.0GHz)が選択されると、既に述べたように、VCO発振周波数f(Vt)は最終的に13.5GHzにロックする。
(State 6) Locked to 13.5 GHz The VCO oscillation frequency f (Vt) is locked to 17.5 GHz lower than 18.5 GHz which is the boundary of polarity and the polarity of
(状態7)11.5GHzにロック
VCO発振周波数f(Vt)が極性の境界である16.5GHzよりも低い13.5GHzにロックし、かつ、PFD15の極性が負の状態で、SW25により信号生成部23の信号(14.0GHz)が選択されると、既に述べたように、VCO発振周波数f(Vt)は最終的に11.5GHzにロックする。
(State 7) Lock to 11.5 GHz The VCO oscillation frequency f (Vt) is locked to 13.5 GHz lower than 16.5 GHz which is the boundary of polarity and the polarity of
以下、本実施形態に係る発振回路10を用いる電圧測定方法について、図3のフローチャートを参照しながらその処理の一例を説明する。
Hereinafter, an example of the process of the voltage measurement method using the
まず、制御部22は、ミスロックの虞が少ない周波数(例えば10.5GHz)にVCO発振周波数f(Vt)を調整するための各種の初期設定を行う(ステップS1)。このとき、PFD15の極性が正負のいずれかに設定されるとともに、SW25により信号生成部23,24のいずれかの信号が選択される。
First, the
次に、制御部22は、VCO発振周波数f(Vt)がロックするまでの所定時間(例えば500μsec)を待機する(ステップS2)。
Next, the
次に、制御部22は、ループフィルタ16の出力側とADC18を接続する方向にSW17をオンとし、ADC18を制御してループフィルタ16の出力電圧、すなわちVCOチューニング電圧Vtを測定する(電圧測定ステップS3)。
Next, the
次に、周波数算出部32は、現在のPFD15の極性と、次にSW25により選択される予定の信号の周波数とに基づき、VCO発振周波数f(Vt)をあらかじめ算出する(ステップS4)。
Next, the
次に、周波数判定部33は、周波数算出部32により算出された周波数が、VCO12の発振可能な周波数範囲(例えば10.0GHz〜20.0GHz)に入るか否かを判定する(ステップS5)。肯定判定の場合には周波数変化ステップS6に進み、否定判定の場合には周波数変化ステップS7に進む。
Next, the
周波数変化ステップS6において周波数変化部31は、SW25により選択される信号を切り替える。
In the frequency change step S6, the
周波数変化ステップS7において周波数変化部31は、PFD15の極性、及び、SW25により選択される信号を共に現在の状態から切り替える(ステップS7)。これにより、図2の(状態4)から(状態5)への変化のように、VCO発振周波数f(Vt)の増減方向が変化することになる。
In the frequency change step S7, the
次に、制御部22は、VCO発振周波数f(Vt)がロックするまでの所定時間(例えば100μsec)を待機する(ステップS8)。
Next, the
次に、制御部22は、ADC18を制御してループフィルタ16の出力電圧、すなわちVCOチューニング電圧Vtを測定する(電圧測定ステップS9)。
Next, the
次に、制御部22は、測定対象の全てのVCO発振周波数f(Vt)に関するVCOチューニング電圧Vtの測定が終了したか否かを判定する(ステップS10)。否定判定の場合にはステップS4に戻り、肯定判定の場合には処理を終了する。
Next, the
なお、上記のステップS1〜S10の処理は、出荷前に行われてもよいし、あるいは、ユーザにより任意のタイミングで行われてもよい。 The processes in steps S1 to S10 may be performed before shipping, or may be performed by the user at any timing.
以上説明したように、本実施形態に係る発振回路10は、PFD15の極性とSW25を順次切り替えることにより、VCO発振周波数をロックに失敗しない周波数に段階的に変化させることが容易である。よって、本実施形態に係る発振回路10は、VCOチューニング電圧特性が未知の段階であっても、ロックに失敗する危険の低い周波数にVCO発振周波数を調整してから、順次VCO発振周波数を変えていくことでVCOチューニング電圧特性を効率的に取得することができる。これにより、専用回路の追加なしでVCOチューニング電圧特性を低コストで取得することが可能になる。
As described above, the
また、本実施形態に係る発振回路10は、ADC18により測定されたVCOチューニング電圧VtをVCO12に入力するDAC19を更に備えることにより、高精度なプリチューンを実施することができる。
In addition, the
また、本実施形態に係る発振回路10は、VCO12の出力信号が発振可能な上限の周波数に到達した場合に、自動的にVCO12の出力信号の周波数を下げる方向に変化させることができる。同様に、本実施形態に係る発振回路10は、VCO12の出力信号が発振可能な下限の周波数に到達した場合に、自動的にVCO12の出力信号の周波数を上げる方向に変化させることができる。
In addition, the
(第2の実施形態)
続いて、本発明の第2の実施形態に係る信号発生装置40について図面を参照しながら説明する。なお、第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。また、第1の実施形態と同様の動作についても適宜説明を省略する。
Second Embodiment
Subsequently, a
図4に示すように、信号発生装置40は、波形データ発生部41と、DAC42と、LPF43と、局部発振器を構成する第1の実施形態に係る発振回路10と、直交変調器44と、増幅器45と、表示部46と、操作部47と、制御部48と、を備える。
As shown in FIG. 4, the
波形データ発生部41は、直交変調器44から出力される直交変調信号のベースバンド信号として、互いに直交するI相成分(同相成分)及びQ相成分(直交成分)のベースバンドの波形データ(ディジタル値)を出力するようになっている。なお、以降では、I相成分のベースバンドの波形データを「I波形データ」、Q相成分のベースバンドの波形データを「Q波形データ」ともいう。
The waveform
I波形データ及びQ波形データが対応する通信規格としては、例えば、セルラ(LTE、LTE−A、W−CDMA(登録商標)、GSM(登録商標)、CDMA2000、1xEV−DO、TD−SCDMA等)、無線LAN(IEEE802.11b/g/a/n/ac/ad等)、Bluetooth(登録商標)、GNSS(GPS、Galileo、GLONASS、BeiDou等)、FM、及びディジタル放送(DVB−H、ISDB−T等)が挙げられる。 As a communication standard to which I waveform data and Q waveform data correspond, for example, cellular (LTE, LTE-A, W-CDMA (registered trademark), GSM (registered trademark), CDMA2000, 1xEV-DO, TD-SCDMA, etc.) Wireless LAN (IEEE 802.11b / g / a / n / ac / ad etc.), Bluetooth (registered trademark), GNSS (GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou etc.), FM, and digital broadcasting (DVB-H, ISDB- T etc.).
例えば、波形データ発生部41は、様々な通信規格に対応したI波形データ及びQ波形データを個別の波形ファイルとして記憶しており、操作部47により選択された通信規格に対応した波形ファイルからI波形データ及びQ波形データを展開して、後段のDAC42に出力するようになっている。あるいは、波形データ発生部41は、操作部47により選択された通信規格に対応したI波形データ及びQ波形データを、DSP(Digital Signal Processor)により逐次生成して出力するものであってもよい。
For example, the waveform
DAC42は、ディジタル信号であるI波形データ及びQ波形データをそれぞれI相成分及びQ相成分のアナログ信号に変換するようになっている。なお、以降では、I相成分のアナログ信号を「I波形アナログ信号」、Q相成分のアナログ信号を「Q波形アナログ信号」ともいう。
The
LPF43は、DAC42から出力されたI波形アナログ信号及びQ波形アナログ信号の出力信号の高周波成分を除去するようになっている。
The
発振回路10は、制御部48からの制御信号に基づいた所望の周波数の局部発振信号(ローカル信号)を直交変調器44に出力するようになっている。
The
直交変調器44は、発振回路10から入力されたローカル信号を、LPF43を通過したI波形アナログ信号及びQ波形アナログ信号で直交変調して直交変調信号として出力するようになっており、移相器44aと、乗算器44b,44cと、加算器44dと、を備える。
The
発振回路10からのローカル信号は、直接乗算器44bへ入力されるとともに、移相器44aで位相が90°移相された後、乗算器44cへ入力される。また、乗算器44b,44cには、それぞれLPF43を通過したI波形アナログ信号及びQ波形アナログ信号が入力される。
The local signal from the
乗算器44bは、ローカル信号とI波形アナログ信号とを乗算して加算器44dへ出力する。乗算器44cは、90°移相されたローカル信号とQ波形アナログ信号とを乗算して加算器44dへ出力する。加算器44dは、各乗算器44b,44cの出力を加算して直交変調信号として出力する。直交変調器44から出力された直交変調信号は、増幅器45で増幅される。
The
表示部46は、例えばLCDやCRTなどの表示機器で構成され、制御部48からの制御信号に応じて各種表示内容を表示するようになっている。この表示内容には、複数の通信規格や、複数の波形データの一覧などが含まれる。
The
操作部47は、ユーザによる操作入力を行うためのものであり、例えば、ユーザは、操作部47を用いて、信号発生装置40から出力される直交変調信号の通信規格を複数の通信規格の中から選択することができる。また、操作部47により、発振回路10からの出力信号の周波数を設定することなども可能である。
The
制御部48は、信号発生装置40を構成する上記各部の動作を制御する。なお、操作部47と制御部48は、それぞれ第1の実施形態の操作部20と制御部22と共通であってもよい。
The
以上説明したように、本実施形態に係る信号発生装置40は、第1の実施形態の発振回路10を局部発振器として用いることにより、VCOチューニング電圧特性を測定するための専用回路を追加することなく、必要に応じてVCOチューニング電圧特性の測定を効率良く行うことができる。
As described above, the
(第3の実施形態)
続いて、本発明の第3の実施形態に係る信号分析装置50について図面を参照しながら説明する。なお、第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。また、第1の実施形態と同様の動作についても適宜説明を省略する。
Third Embodiment
Subsequently, a
図5に示すように、本発明の第3の実施形態に係る信号分析装置50は、アッテネータ(ATT)51と、局部発振器を構成する第1の実施形態に係る発振回路10と、ミキサ52と、IFフィルタ53と、検波器54と、ビデオ・フィルタ55と、ADC56,57と、掃引部58と、信号処理部59と、操作部60と、表示部61と、制御部62と、を備え、DUT1から出力される被測定信号Sの解析処理を行うものである。
As shown in FIG. 5, the
ATT51は、内部に抵抗を有し、DUT1からの高周波の被測定信号Sを後段の信号処理部59において処理可能な信号レベルに減衰させるためのもので、インピーダンスを変化させない電子部品である。
The
本実施形態においては、発振回路10から発振される局部発振信号(ローカル信号)の周波数fLが、掃引部58から出力される掃引ランプ信号により所定の周波数範囲にわたって掃引される。発振回路10から発振されるローカル信号の周波数は、所望の解析帯域に応じて制御部62により設定される。
In the present embodiment, the frequency f L of the local oscillation signal (local signal) oscillated from the
ミキサ52は、ATT51で減衰された周波数fSの被測定信号Sと、発振回路10から発振された周波数fLのローカル信号とを混合し、2つの信号の和及び差の周波数成分を含む出力信号を生成するものである。
The
IFフィルタ53は、ミキサ52からの出力信号をフィルタリングするようになっている。IFフィルタ53は、ミキサ52によって被測定信号Sとローカル信号とを混合させた中間周波数|fL−fS|又はfL+fSの中間周波数信号が所定の中間周波数帯にあるときに、これらの中間周波数信号を出力する。
The
IFフィルタ53は、アナログのバンドパス・フィルタなどで構成されるRBW(Resolution Band Width)フィルタ及び対数増幅器(ログアンプ)によって構成されている。
The
IFフィルタ53が備える対数増幅器は、被測定信号Sの対数に対応する増幅信号を出力する増幅器なので、IFフィルタ53に被測定信号Sを通過させると、被測定信号Sを対数圧縮した大きなダイナミック・レンジの信号として一括して扱うことができるようになる。このため、信号分析装置50は、リニアな表示デバイスを用いてデシベルに対応した表示を行うことができるようになる。
Since the logarithmic amplifier included in the
本実施形態においては、ミキサ52からの出力信号が掃引動作に同期して変化する。このため、その変化に応じて、IFフィルタ53によって、1掃引時間(掃引期間)内において、時間経過とともに中間周波数信号に変換された被測定信号Sの各周波数成分における時系列波形である信号が抽出される。
In the present embodiment, the output signal from the
なお、発振回路10、ミキサ52、及びIFフィルタ53は、ローカル信号と被測定信号Sとを混合して得られた所定の中間周波数帯の信号を抽出する信号抽出部を構成する。
The
検波器54は、例えば包絡線検波器であり、IFフィルタ53で抽出された信号を直流に変換するようになっている。
The
検波器54は、IFフィルタ53から出力されたアナログの周波数スペクトラム波形における各時間軸位置のピーク値を検出し、包絡線検波された状態の周波数スペクトラム波形を出力する。
The
検波器54によって掃引期間内において検波された信号は、掃引された周波数における時系列波形の大きさを示す。この場合、表示部61において、横軸を周波数、縦軸を振幅レベル(デシベル)としてグラフを表示すると、その表示されるグラフは周波数スペクトラム波形になる。
The signal detected within the sweep period by the
ビデオ・フィルタ55は、ビデオ帯域幅(VBW)フィルタであり、検波器54によって検波された信号のスペクトラムに対してではなく、検波された信号の時間変動に対するフィルタとして機能する。この機能により、ビデオ・フィルタ55は、被測定信号Sの周波数ごとの強度を求め、周波数スペクトラム波形を表示するための信号を出力する。
The
ADC56は、ビデオ・フィルタ55から出力された信号を所定のサンプリングレートでサンプリングして、ディジタルデータとしての時系列データに変換する。ここでの時系列データは、被測定信号Sの振幅の周波数特性を示すものになっている。
The
掃引部58は、発振回路10から発振されるローカル信号の周波数fLを所定の周波数範囲にわたって掃引させるための掃引ランプ信号を生成するもので、設定される掃引時間に応じて掃引ランプ信号の生成を制御するものである。
The sweep unit 58 generates a sweep ramp signal for sweeping the frequency f L of the local signal oscillated from the
ADC57は、掃引部58において生成される掃引ランプ信号をディジタルデータに変換して制御部62に出力する。
The
これにより、制御部62は、ADC57からのディジタルデータを基準として、掃引部58における掃引ランプ信号を生成するための掃引期間などを制御する。
Thereby, the
信号処理部59は、ローカル信号が周波数掃引されている間にADC56から出力される時系列データから、あらかじめ定められた周波数範囲の周波数スペクトラム波形を取得するようになっている。また、信号処理部59は、取得した周波数スペクトラム波形のデータを表示部61に出力するようになっている。
The
表示部61は、例えばLCDやCRTなどの表示機器で構成され、信号処理部59が出力する周波数スペクトラム波形のデータを、周波数ドメイン(横軸を周波数、縦軸を振幅)で表示するようになっている。
The display unit 61 is configured of a display device such as an LCD or a CRT, for example, and displays data of the frequency spectrum waveform output by the
操作部60は、ユーザによる操作入力を行うためのものであり、例えば、ユーザは、操作部60を用いて、測定結果の表示周波数範囲などを設定することができる。
The
制御部62は、信号発生装置40を構成する上記各部の動作を制御する。なお、操作部60と制御部62は、それぞれ第1の実施形態の操作部20と制御部22と共通であってもよい。
The
以上説明したように、本実施形態に係る信号分析装置50は、第1の実施形態の発振回路10を局部発振器として用いることにより、VCOチューニング電圧特性を測定するための専用回路を追加することなく、必要に応じてVCOチューニング電圧特性の測定を効率良く行うことができる。
As described above, the
10 発振回路
11 第1PLL回路
12 VCO
13 第1ダウンコンバート部
14 第2ダウンコンバート部
15 PFD
15a 極性反転部
16 ループフィルタ
18,56 ADC
19,42 DAC
23,24 信号生成部
25 SW
26 第1ミキサ
28 第2PLL回路
29 第2ミキサ
31 周波数変化部
32 周波数算出部
33 周波数判定部
40 信号発生装置
41 波形データ発生部
44 直交変調器
50 信号分析装置
52 ミキサ
53 IFフィルタ
59 信号処理部
10
13 first
15a
19, 42 DAC
23, 24
26
Claims (6)
前記出力信号をダウンコンバートする第1ダウンコンバート部(13)と、
前記第1ダウンコンバート部の出力をダウンコンバートする第2ダウンコンバート部(14)と、
所定の周波数の信号を出力する第1発振回路(11)と、
前記第2ダウンコンバート部の出力と、前記第1発振回路の出力との位相差に応じた信号を出力する位相比較器(15)と、
前記位相比較器の出力を所定のループ帯域幅で通過させて前記電圧制御発振器に入力するループフィルタ(16)と、
前記電圧制御発振器の前記出力信号の周波数を変化させる周波数変化部(31)と、
前記周波数変化部により周波数が変化された前記出力信号を前記電圧制御発振器が出力している状態で、前記電圧制御発振器の前記入力電圧を測定する電圧測定部(18)と、を備え、
前記第1ダウンコンバート部は、
互いに異なる周波数の信号を生成する複数の信号生成部(23,24)と、
前記複数の信号生成部により生成された信号のうちの1つを選択する信号選択部(25)と、
前記信号選択部により選択された信号と、前記電圧制御発振器の前記出力信号とを混合して得られた信号を、前記第2ダウンコンバート部に出力する第1ミキサ(26)と、を有し、
前記第2ダウンコンバート部は、
所定の周波数の信号を出力する第2発振回路(28)と、
前記第1ミキサの出力と、前記第2発振回路の出力とを混合して得られた信号を、前記位相比較器に出力する第2ミキサ(29)と、を有し、
前記周波数変化部は、前記位相差の極性と、前記信号選択部により選択される信号を順次切り替えることにより、前記電圧制御発振器の前記出力信号の周波数を変化させることを特徴とする発振回路。 A voltage controlled oscillator (12) that controls the frequency of the output signal according to the input voltage;
A first down-conversion unit (13) for down-converting the output signal;
A second down-converting unit (14) for down-converting the output of the first down-converting unit;
A first oscillation circuit (11) that outputs a signal of a predetermined frequency;
A phase comparator (15) that outputs a signal according to the phase difference between the output of the second down-conversion unit and the output of the first oscillation circuit;
A loop filter (16) which passes the output of the phase comparator with a predetermined loop bandwidth and inputs it to the voltage controlled oscillator;
A frequency changer (31) for changing the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator;
A voltage measuring unit (18) for measuring the input voltage of the voltage controlled oscillator in a state where the voltage controlled oscillator outputs the output signal whose frequency is changed by the frequency changing unit;
The first down-conversion unit
A plurality of signal generating units (23, 24) that generate signals of different frequencies;
A signal selection unit (25) for selecting one of the signals generated by the plurality of signal generation units;
And a first mixer (26) that outputs a signal obtained by mixing the signal selected by the signal selection unit and the output signal of the voltage control oscillator to the second down-conversion unit. ,
The second down conversion unit
A second oscillation circuit (28) that outputs a signal of a predetermined frequency;
And a second mixer (29) for outputting a signal obtained by mixing the output of the first mixer and the output of the second oscillation circuit to the phase comparator.
The oscillation circuit characterized in that the frequency changing unit changes the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator by sequentially switching the polarity of the phase difference and the signal selected by the signal selecting unit.
前記周波数算出部により算出された周波数が、前記電圧制御発振器の発振可能な周波数範囲に入るか否かを判定する周波数判定部(33)と、を更に備え、
前記周波数変化部は、前記周波数判定部によって否定判定された場合に、前記位相差の極性、及び、前記信号選択部により選択される信号を共に現在の状態から切り替えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の発振回路。 The voltage controlled oscillator before the signal selected by the signal selection unit switches from the current state based on the current polarity of the phase difference and the frequency of the signal scheduled to be selected next by the signal selection unit A frequency calculation unit (32) which previously calculates the frequency of the output signal of
And a frequency determination unit (33) that determines whether the frequency calculated by the frequency calculation unit falls within the frequency range in which the voltage control oscillator can oscillate.
The frequency changer is configured to switch the polarity of the phase difference and the signal selected by the signal selector both from the current state when the frequency determiner makes a negative determination. Or the oscillation circuit of Claim 2.
前記I相成分及びQ相成分の波形データをそれぞれI相成分及びQ相成分のアナログ信号に変換するD/A変換器(42)と、
所望の周波数の局部発振信号を出力する局部発振器(10)と、
前記局部発振信号を前記I相成分及びQ相成分のアナログ信号で直交変調して直交変調信号として出力する直交変調器(44)と、を備え、
前記局部発振器が、請求項1から請求項3のいずれかに記載の発振回路を含むことを特徴とする信号発生装置。 A waveform data generation unit (41) for outputting waveform data of I-phase component and Q-phase component orthogonal to each other;
A D / A converter (42) for converting the waveform data of the I phase component and the Q phase component into analog signals of the I phase component and the Q phase component, respectively;
A local oscillator (10) for outputting a local oscillation signal of a desired frequency;
An orthogonal modulator (44) for orthogonally modulating the local oscillation signal with the analog signal of the I-phase component and the Q-phase component and outputting it as an orthogonal modulation signal;
A signal generator characterized in that the local oscillator includes the oscillation circuit according to any one of claims 1 to 3.
被測定信号と前記局部発振信号とを混合して得られた所定の中間周波数帯の信号を抽出する信号抽出部(10,52,53)と、
前記信号抽出部の出力をサンプリングしてディジタルの時系列データに変換するA/D変換器(56)と、
前記局部発振信号が周波数掃引されている間に前記A/D変換器から出力される前記時系列データのスペクトラム波形を取得する信号処理部(59)と、を備え、
前記局部発振器が、請求項1から請求項3のいずれかに記載の発振回路を含むことを特徴とする信号分析装置。 A local oscillator (10) that outputs a frequency-swept local oscillation signal;
A signal extraction unit (10, 52, 53) for extracting a signal of a predetermined intermediate frequency band obtained by mixing the measured signal and the local oscillation signal;
An A / D converter (56) which samples the output of the signal extraction unit and converts it into digital time series data;
A signal processor (59) for acquiring a spectrum waveform of the time series data output from the A / D converter while the frequency of the local oscillation signal is swept.
A signal analysis apparatus characterized in that the local oscillator includes the oscillation circuit according to any one of claims 1 to 3.
前記位相差の極性と、前記信号選択部により選択される信号を順次切り替えることにより、前記電圧制御発振器の前記出力信号の周波数を変化させる周波数変化ステップ(S6,S7)と、
前記周波数変化ステップで周波数が変化された前記出力信号を前記電圧制御発振器が出力している状態で、前記電圧制御発振器の前記入力電圧を測定する電圧測定ステップ(S3,S9)と、を含むことを特徴とする電圧測定方法。 A voltage measurement method using the oscillation circuit according to any one of claims 1 to 3,
A frequency change step (S6, S7) of changing the frequency of the output signal of the voltage controlled oscillator by sequentially switching the polarity of the phase difference and the signal selected by the signal selection unit;
And a voltage measuring step (S3, S9) of measuring the input voltage of the voltage controlled oscillator in a state where the voltage controlled oscillator outputs the output signal whose frequency is changed in the frequency changing step. A voltage measurement method characterized by
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