JP2019050499A - Oscillation circuit, signal generator using the same, signal analyzer, and voltage measuring method - Google Patents

Oscillation circuit, signal generator using the same, signal analyzer, and voltage measuring method Download PDF

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Abstract

To provide: an oscillation circuit which can perform measurement of an input voltage to gain a desired oscillatory frequency of a voltage control oscillator at low cost efficiently; a signal generator and a signal analyzer each using the oscillation circuit; and a method for voltage measurement.SOLUTION: An oscillation circuit 10 comprises: a VCO 12 which controls an output signal frequency according to an input voltage; a SW 25 for selecting one of signals generated by a plurality of signal generator units 23 and 24; a first mixer 26 which outputs a signal gained by mixing an output of SW 25 and an output signal of VCO 12 to a second down convert unit 14; a PFD 15 which outputs a signal depending on a phase difference of an output of the second down convert unit 14 and an output of a first PLL circuit 11; and a loop filter 16 which allows an output of PFD 15 to pass through itself with a predetermined loop bandwidth and inputs to VCO 12. A frequency change unit 31 changes a VCO oscillatory frequency by sequentially switching the polarity of PFD 15 and SW 25.SELECTED DRAWING: Figure 1

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 Patent Document 1 uses a VCO 74 that controls the frequency Fvco of the output signal according to the voltage of the input signal, a local signal generated by the local oscillator 75, and an output signal. Mixing 76, an in-loop frequency divider 77 that divides the output of the mixer 76 by 1 / N, a reference frequency divider 71 that divides the reference signal by 1 / R, and an output of the in-loop frequency divider 77 A basic configuration is provided with a phase comparator 72 that outputs a signal according to the phase difference with the output of the reference frequency divider 71, and a loop filter 73 that allows low frequency components to pass through and is provided to the VCO 74.

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 mixer 76 in addition to in-loop frequency divider 77, so that the division ratio of in-loop frequency divider 77 can be reduced. It's smaller.

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 VCO 74 to make Fvco the target frequency. The VCO tuning voltage characteristics are measured in advance.

特許第4055956号公報Patent No. 4055956

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 Patent Document 1 in which frequency conversion is performed using a mixer, if the pretuning is performed at a stage where the VCO tuning voltage characteristic is unknown, the applied voltage is inaccurate. In some cases, the high / low relationship between the output signal of the VCO and the frequency of the local signal input to the mixer may be reversed. In such a case, the control direction of the loop is opposite to the direction in which the phase is synchronized, and there is a possibility that lock-off or mis-lock from the target frequency may occur.

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.

本発明の第1の実施形態に係る発振回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing composition of an oscillation circuit concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る発振回路におけるVCO発振周波数の変化の一例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a change in VCO oscillation frequency in the oscillation circuit according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る発振回路を用いる電圧測定方法の処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process of the voltage measurement method using the oscillation circuit which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る信号発生装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the signal generator which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る信号分析装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing composition of a signal analysis device concerning a 3rd embodiment of the present invention. 従来の発振回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional oscillation circuit.

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 oscillator circuit 10 according to the first embodiment of the present invention will be described. The oscillation circuit 10 of the present embodiment is a multi-loop system configured of a plurality of PLL circuits.

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 oscillation circuit 10 includes a first PLL circuit 11 as a first oscillation circuit, a VCO 12, a first down conversion unit 13, a second down conversion unit 14, and a phase comparator (Phase Frequency Detector). : PFD 15, loop filter 16, switch (SW) 17, A / D converter (ADC) 18 as a voltage measurement unit, D / A converter (DAC) 19 as a voltage input unit, An input voltage storage unit 20, an operation unit 21, and a control unit 22 are provided.

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 first PLL circuit 11 is adapted to output a signal of a predetermined frequency. In the present embodiment, the first PLL circuit 11 outputs a signal having a frequency of 0.5 GHz, for example.

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 VCO 12 controls the frequency of the output signal (hereinafter also referred to as "VCO oscillation frequency") according to the input voltage Vt, and more specifically, the VCO 12 has a VCO oscillation frequency f (Vt) substantially proportional to the input voltage Vt. A signal is output as an output signal. In the present embodiment, the VCO oscillation frequency f (Vt) is, for example, 10.0 GHz to 20.0 GHz.

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-conversion unit 13 includes a plurality of signal generation units 23 and 24, a switch (SW) 25 as a signal selection unit, a first mixer 26, and a first low pass filter (LPF) 27. The output signal of the VCO 12 is down converted.

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 signal generation units 23 and 24 are configured to generate signals of different frequencies. In the present embodiment, the signal generation unit 23 generates a signal of, for example, a frequency of 14.0 GHz, and the signal generation unit 24 generates a signal of, for example, a frequency of 16.0 GHz.

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 SW 25 is configured to select one of the signals generated by the plurality of signal generation units 23 and 24.

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 first mixer 26 mixes the signal selected by the SW 25 with the output signal of the VCO 12 to generate a signal including the sum and difference frequency components of the two signals. Furthermore, the first mixer 26 is configured to output the signal obtained by the above mixing to the second down-conversion unit 14 via the first LPF 27.

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 first LPF 27 is configured to pass a signal including a difference frequency component among the signals including the above-mentioned sum and difference frequency components output from the first mixer 26.

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 signal generation units 23 and 24 may be any value, it is higher than the lower limit value of the VCO oscillation frequency f (Vt), and the VCO oscillation frequency f (Vt) Lower than the upper limit of is desirable. Thereby, the frequency of the output of the first LPF 27 can be suppressed low.

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 down conversion unit 14 includes a second PLL circuit 28 as a second oscillation circuit, a second mixer 29, and a second LPF 30, and is configured to down convert the output of the first down conversion unit 13. There is.

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 second PLL circuit 28 is adapted to output a signal of a predetermined frequency. In the present embodiment, the second PLL circuit 28 outputs a signal having a frequency of 3.0 GHz, for example.

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 second mixer 29 mixes the output of the first LPF 27 with the output of the second PLL circuit 28 to generate a signal including frequency components of the sum and difference of the two signals. Furthermore, the second mixer 29 is configured to output the signal obtained by the above mixing to the PFD 15 via the second LPF 30.

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 second LPF 30 is configured to pass a signal including a difference frequency component among the signals including the sum and difference frequency components output from the second mixer 29.

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 second PLL circuit 28 may be any value, but is higher than the lower limit of the frequency of the output of the first LPF 27 and lower than the upper limit of the frequency of the output of the first LPF 27 desirable. In the present embodiment, the lower limit value and the upper limit value of the frequency of the output of the first LPF 27 are, for example, 0 GHz and 6 GHz, respectively. Thereby, the frequency of the output of the second LPF 30 can be suppressed low.

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 PFD 15 detects a phase difference between the output of the second LPF 30 and the output of the first PLL circuit 11, and outputs a voltage signal having a pulse width proportional to the phase difference. The PFD 15 internally includes a charge pump for outputting a voltage signal having a pulse width proportional to the phase difference. Furthermore, the PFD 15 has a polarity inverting unit 15 a that outputs a voltage signal obtained by inverting the polarity of the phase difference according to the control signal from the control unit 22.

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 PFD 15 outputs a voltage signal for lowering the output frequency of the second down-conversion unit 14 when the output frequency of the second down-conversion unit 14 is high with reference to the output frequency of the first PLL circuit 11 In this state, the polarity of the PFD 15 is positive. In addition, when the output frequency of the second down-conversion unit 14 is low with reference to the output frequency of the first PLL circuit 11, the PFD 15 outputs a voltage signal for increasing the output frequency of the second down-conversion unit 14. Assume that the polarity of the PFD 15 is positive. In other words, these states are states in which the polarity inverting unit 15a of the PFD 15 does not invert the polarity of the phase difference.

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-conversion unit 14 is high with the output frequency of the first PLL circuit 11 as a reference, the PFD 15 outputs a voltage signal for increasing the output frequency of the second down-conversion unit 14. Assume that the polarity of the PFD 15 is negative. In addition, when the output frequency of the second down-conversion unit 14 is low with reference to the output frequency of the first PLL circuit 11, the PFD 15 outputs a voltage signal for reducing the output frequency of the second down-conversion unit 14. Assume that the polarity of the PFD 15 is negative. In other words, these states are states in which the polarity inverting unit 15a of the PFD 15 inverts the polarity of the phase difference.

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 loop filter 16 passes the output of the PFD 15 with a predetermined loop bandwidth and inputs it to the VCO 12. When the loop filter 16 includes the configuration of an inverting amplifier using an operational amplifier, the loop filter 16 inverts the output of the PFD 15 and inputs it to the VCO 12. Therefore, when the polarity of the PFD 15 is negative, the polarity of the output of the loop filter 16 is positive. Conversely, when the polarity of the PFD 15 is positive, the polarity of the output of the loop filter 16 is negative.

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 SW 17 connects the output of the loop filter 16 to the ADC 18, connects the output of the loop filter 16 to the DAC 19, or disconnects the output of the loop filter 16 from the ADC 18 and the DAC 19. It is configured to take.

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 ADC 18 measures an input voltage Vt of the VCO 12, that is, a VCO tuning voltage Vt, in a state where the VCO 12 outputs an output signal whose frequency has been changed by the frequency change unit 31 described later. At this time, the ADC 18 converts the VCO tuning voltage Vt into digital data in a state where the output side of the loop filter 16 and the ADC 18 are connected by the SW 17.

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 ADC 18 stores digital data of the VCO tuning voltage Vt in the input voltage storage unit 20 in association with the frequency calculated by the frequency calculation unit 32 described later.

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 DAC 19 converts the digital data of the VCO tuning voltage Vt recorded in the input voltage storage unit 20 into an analog voltage signal while the DAC 19 is connected to the output side of the loop filter 16 by the SW 17 and converts the analog data The voltage signal of is input to the VCO 12.

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 control unit 22 is constituted by, for example, a CPU, a microcomputer including a ROM, a RAM, an HDD, etc. constituting the input voltage storage unit 20 or a personal computer etc. Further, the control unit 22 can configure the frequency change unit 31, the frequency calculation unit 32, and the frequency determination unit 33 described later as software by executing a predetermined program.

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 frequency changing unit 31, the frequency calculating unit 32, and the frequency determining unit 33 can also be configured by digital circuits such as a field programmable gate array (FPGA) or an application specific integrated circuit (ASIC). Alternatively, the frequency change unit 31, the frequency calculation unit 32, and the frequency determination unit 33 can be configured by appropriately combining hardware processing by a digital circuit and software processing by a predetermined program.

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 frequency changing unit 31 sequentially switches the polarity of the phase difference detected by the PFD 15 and the signal selected by the SW 25 by outputting the control signal to the polarity inverting unit 15 a of the PFD 15 and the SW 25 to sequentially switch the VCO oscillation frequency f ( Vt) is to be changed. Furthermore, the frequency changing unit 31 is configured to switch the polarity of the phase difference and the signal selected by the SW 25 from the current state when the frequency determination unit 33 described later makes a negative determination.

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 frequency calculation unit 32 calculates the VCO oscillation frequency f (before the signal selected by the SW 25 switches from the current state based on the polarity of the current phase difference and the frequency of the signal scheduled to be selected next by the SW 25. It is designed to calculate Vt in advance.

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 frequency determination unit 33 is configured to determine whether the frequency calculated by the frequency calculation unit 32 falls within the frequency range in which the VCO 12 can oscillate.

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 operation unit 21 is for performing operation input by the user, and is configured of, for example, a touch panel provided on a display screen of a display device such as an LCD or a CRT. Alternatively, the operation unit 21 may be configured to include an input device such as a keyboard or a mouse. The operation unit 21 may be configured by an external control device that performs remote control by a remote command or the like.

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 operation unit 21 is detected by the control unit 22. For example, the user can specify start or stop of measurement of the VCO tuning voltage Vt by the operation unit 21. Further, the user can specify a desired VCO oscillation frequency f (Vt) by means of the operation unit 21. Furthermore, the user may manually designate inversion of the polarity of the phase difference and switching of the signal selected by the SW 25 by the operation unit 21.

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 frequency change unit 31 will be described based on the oscillation circuit 10 configured as shown in FIG. The frequency of the output of the first PLL circuit 11 is 0.5 GHz, and the frequency of the output of the second PLL circuit 28 is 3.0 GHz. The polarity of the output of the mixer 29 is inverted.

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 PFD 15 is positive (that is, the polarity of the output of the loop filter 16 is negative), the signal of the signal generation unit 23 by the SW 25 causes the output of the first LPF 27 to be 2.5 GHz which is the boundary of polarity. When 14.0 GHz) is selected, the VCO oscillation frequency f (Vt) is 11.5 GHz. Therefore, when the VCO oscillation frequency f (Vt) at a certain point is lower than 11.5 GHz, the VCO oscillation frequency f (Vt) is finally locked to 10.5 GHz. Conversely, if the VCO oscillation frequency f (Vt) at a certain point in time is higher than 11.5 GHz, the VCO oscillation frequency f (Vt) eventually locks to 16.5 GHz.

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 PFD 15 is positive (that is, the polarity of the output of the loop filter 16 is negative), the SW of the signal generation unit 23 causes the output of the first LPF 27 to be 3.5 GHz which is the boundary of the polarity. When the signal (14.0 GHz) is selected, the VCO oscillation frequency f (Vt) is 17.5 GHz. Therefore, when the VCO oscillation frequency f (Vt) at a certain point is lower than 17.5 GHz, the VCO oscillation frequency f (Vt) is finally locked to 16.5 GHz. Conversely, if the VCO oscillation frequency f (Vt) at a certain point in time is higher than 17.5 GHz, the VCO oscillation frequency f (Vt) does not lock within 10.0 GHz to 20.0 GHz.

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 PFD 15 is positive (that is, the polarity of the output of the loop filter 16 is negative), the output of the first LPF 27 becomes 2.5 GHz, which is the boundary of the polarity, by the SW 25 of the signal generation unit 24. When the signal (16.0 GHz) is selected, the VCO oscillation frequency f (Vt) is 13.5 GHz. Therefore, when the VCO oscillation frequency f (Vt) at a certain point is lower than 13.5 GHz, the VCO oscillation frequency f (Vt) is finally locked to 12.5 GHz. Conversely, if the VCO oscillation frequency f (Vt) at a certain point is higher than 13.5 GHz, the VCO oscillation frequency f (Vt) is locked to 18.5 GHz.

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 PFD 15 is positive (that is, the polarity of the output of the loop filter 16 is negative), the SW of the signal generation unit 23 causes the output of the first LPF 27 to be 3.5 GHz which is the boundary of the polarity. When the signal (16.0 GHz) is selected, the VCO oscillation frequency f (Vt) is 19.5 GHz. Therefore, when the VCO oscillation frequency f (Vt) at a certain point is lower than 19.5 GHz, the VCO oscillation frequency f (Vt) is finally locked to 18.5 GHz. Conversely, if the VCO oscillation frequency f (Vt) at a certain point in time is higher than 19.5 GHz, the VCO oscillation frequency f (Vt) does not lock within 10.0 GHz to 20.0 GHz.

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 PFD 15 is negative (that is, the polarity of the output of the loop filter 16 is positive), the output of the first LPF 27 becomes 2.5 GHz, which is the boundary of the polarity, by the SW 25 of the signal generator 23. When the signal (14.0 GHz) is selected, the VCO oscillation frequency f (Vt) is 16.5 GHz. Therefore, when the VCO oscillation frequency f (Vt) at a certain point is lower than 16.5 GHz, the VCO oscillation frequency f (Vt) is finally locked to 11.5 GHz. Conversely, if the VCO oscillation frequency f (Vt) at a certain point is higher than 16.5 GHz, the VCO oscillation frequency f (Vt) is locked to 17.5 GHz.

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 PFD 15 is negative (that is, the polarity of the output of the loop filter 16 is positive), the output of the first LPF 27 becomes 3.5 GHz, which is the boundary of the polarity, by the SW 25 of the signal generation unit 23 When the signal (14.0 GHz) is selected, the VCO oscillation frequency f (Vt) is 10.5 GHz. Therefore, when the VCO oscillation frequency f (Vt) at a certain point is lower than 10.5 GHz, the VCO oscillation frequency f (Vt) is not locked within 10.0 GHz to 20.0 GHz. Conversely, when the VCO oscillation frequency f (Vt) at a certain point is higher than 10.5 GHz, the VCO oscillation frequency f (Vt) is locked to 11.5 GHz.

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 PFD 15 is negative (that is, the polarity of the output of the loop filter 16 is positive), the output of the first LPF 27 becomes 2.5 GHz, which is the boundary of the polarity, by the SW 25 of the signal generation unit 24. When the signal (16.0 GHz) is selected, the VCO oscillation frequency f (Vt) is 18.5 GHz. Therefore, when the VCO oscillation frequency f (Vt) at a certain point is lower than 18.5 GHz, the VCO oscillation frequency f (Vt) is finally locked to 13.5 GHz. Conversely, if the VCO oscillation frequency f (Vt) at a certain point in time is higher than 18.5 GHz, the VCO oscillation frequency f (Vt) finally locks to 19.5 GHz.

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 PFD 15 is negative (that is, the polarity of the output of the loop filter 16 is positive), the output of the first LPF 27 becomes 3.5 GHz, which is the boundary of the polarity, by the SW 25 of the signal generation unit 24 When the signal (16.0 GHz) is selected, the VCO oscillation frequency f (Vt) is 12.5 GHz. Therefore, when the VCO oscillation frequency f (Vt) at a certain point is lower than 12.5 GHz, the VCO oscillation frequency f (Vt) is not locked within 10.0 GHz to 20.0 GHz. Conversely, if the VCO oscillation frequency f (Vt) at a certain point in time is higher than 12.5 GHz, the VCO oscillation frequency f (Vt) eventually locks to 13.5 GHz.

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 frequency change unit 31.

(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 frequency changing unit 31 adjusts the VCO oscillation frequency f (Vt) to 10.5 GHz, which is a frequency at which there is little risk of mislocking. At this time, the signal (14.0 GHz) of the signal generation unit 23 is selected by the SW 25 and the polarity of the PFD 15 is positive.

(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 PFD 15 is positive, the signal (16.0 GHz) of the signal generation unit 24 is selected by the SW 25 Then, the frequency of the output of the first LPF 27 is 5.5 GHz, and the frequency of the output of the second LPF 30 is 2.5 GHz. Since this 2.5 GHz is higher than the frequency (0.5 GHz) of the output of the first PLL circuit 11, the PFD 15 outputs a voltage signal to the loop filter 16 to lower the VCO oscillation frequency f (Vt) by 2.0 GHz. . Since the voltage of this voltage signal is inverted by the loop filter 16, the VCO oscillation frequency f (Vt) is increased by 2.0 GHz, and the VCO oscillation frequency f (Vt) is locked at 12.5 GHz.

(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 PFD 15 is positive, signal generation by SW 25 When the signal (14.0 GHz) of the section 23 is selected, the VCO oscillation frequency f (Vt) finally locks to 16.5 GHz as described above.

(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 PFD 15 is positive, signal generation by SW 25 When the signal (16.0 GHz) of the part 24 is selected, the VCO oscillation frequency f (Vt) finally locks to 18.5 GHz as described above.

(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 signal generation unit 23 is output by the SW 25 in a state where the VCO oscillation frequency f (Vt) is locked at 18.5 GHz and the polarity of the PFD 15 is inverted to negative by the polarity inversion unit 15a. When (14.0 GHz) is selected, the frequency of the output of the first LPF 27 is 4.5 GHz, and the frequency of the output of the second LPF 30 is 1.5 GHz. Since this 1.5 GHz is higher than the frequency (0.5 GHz) of the output of the first PLL circuit 11, the PFD 15 outputs to the loop filter 16 a voltage signal that raises the VCO oscillation frequency f (Vt) by 1.0 GHz. . Since the polarity of this voltage signal is inverted by the loop filter 16, the VCO oscillation frequency f (Vt) is lowered by 1.0 GHz, and the VCO oscillation frequency f (Vt) is locked at 17.5 GHz.

(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 PFD 15 is negative, signal generation by SW 25 When the signal (16.0 GHz) of the unit 24 is selected, the VCO oscillation frequency f (Vt) finally locks to 13.5 GHz as described above.

(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 PFD 15 is negative, signal generation by SW 25 When the signal (14.0 GHz) of the section 23 is selected, the VCO oscillation frequency f (Vt) finally locks to 11.5 GHz as described above.

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 oscillation circuit 10 according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 3.

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 control unit 22 performs various initial settings for adjusting the VCO oscillation frequency f (Vt) to a frequency (for example, 10.5 GHz) in which there is little risk of mislocking (step S1). At this time, the polarity of the PFD 15 is set to either positive or negative, and the SW 25 selects one of the signals of the signal generation units 23 and 24.

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 control unit 22 stands by for a predetermined time (for example, 500 μsec) until the VCO oscillation frequency f (Vt) is locked (step S2).

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 control unit 22 turns on the SW 17 in a direction to connect the output side of the loop filter 16 and the ADC 18 and controls the ADC 18 to measure the output voltage of the loop filter 16, that is, the VCO tuning voltage Vt (voltage measurement step S3).

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 frequency calculation unit 32 calculates the VCO oscillation frequency f (Vt) in advance based on the current polarity of the PFD 15 and the frequency of the signal to be selected next by the SW 25 (step S4).

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 frequency determination unit 33 determines whether the frequency calculated by the frequency calculation unit 32 falls within the frequency range in which the VCO 12 can oscillate (for example, 10.0 GHz to 20.0 GHz) (step S5). If the determination is affirmative, the process proceeds to the frequency change step S6. If the determination is negative, the process proceeds to the frequency change step S7.

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 frequency change unit 31 switches the signal selected by the SW 25.

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 frequency change unit 31 switches the polarity of the PFD 15 and the signal selected by the SW 25 from the current state (step S7). As a result, as in the case of the change from (state 4) to (state 5) in FIG. 2, the increase / decrease direction of the VCO oscillation frequency f (Vt) changes.

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 control unit 22 stands by for a predetermined time (for example, 100 μsec) until the VCO oscillation frequency f (Vt) is locked (step S8).

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 control unit 22 controls the ADC 18 to measure the output voltage of the loop filter 16, that is, the VCO tuning voltage Vt (voltage measurement step S9).

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 control unit 22 determines whether measurement of the VCO tuning voltage Vt for all the VCO oscillation frequencies f (Vt) to be measured is completed (step S10). If the determination is negative, the process returns to step S4, and if the determination is affirmative, the process ends.

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 oscillation circuit 10 according to the present embodiment can easily change the VCO oscillation frequency to a frequency that does not fail in locking stepwise by sequentially switching the polarity of the PFD 15 and the SW 25. Therefore, the oscillation circuit 10 according to the present embodiment adjusts the VCO oscillation frequency to a frequency low in the risk of failure to lock even if the VCO tuning voltage characteristic is unknown, and then sequentially changes the VCO oscillation frequency. VCO tuning voltage characteristics can be efficiently acquired by This makes it possible to obtain VCO tuning voltage characteristics at low cost without the addition of a dedicated circuit.

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 oscillation circuit 10 according to the present embodiment can implement high-precision pre-tuning by further including the DAC 19 that inputs the VCO tuning voltage Vt measured by the ADC 18 to the VCO 12.

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 oscillation circuit 10 according to the present embodiment can automatically change the frequency of the output signal of the VCO 12 in the direction of lowering when the output signal of the VCO 12 reaches the upper limit frequency that can be oscillated. Similarly, the oscillation circuit 10 according to the present embodiment can automatically change the frequency of the output signal of the VCO 12 in the direction of raising the frequency when the output signal of the VCO 12 reaches the lower limit frequency that can be oscillated.

(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 signal generator 40 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately omitted. The description of the same operation as that of the first embodiment will also be omitted as appropriate.

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 signal generator 40 includes a waveform data generator 41, a DAC 42, an LPF 43, the oscillator circuit 10 according to the first embodiment which constitutes a local oscillator, an orthogonal modulator 44, and an amplifier. 45, the display unit 46, the operation unit 47, and the control unit 48.

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 data generation unit 41 generates baseband data of I phase (in-phase component) and Q phase (quadrature component) orthogonal to each other as baseband signals of the quadrature modulation signal output from the quadrature modulator 44 (digital Value) is output. Hereinafter, the waveform data of the baseband of the I-phase component is also referred to as "I waveform data", and the waveform data of the baseband of the Q-phase component is also referred to as "Q waveform data".

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 data generation unit 41 stores I waveform data and Q waveform data corresponding to various communication standards as individual waveform files, and I to I from waveform files corresponding to the communication standard selected by the operation unit 47. The waveform data and the Q waveform data are expanded and output to the DAC 42 in the subsequent stage. Alternatively, the waveform data generation unit 41 may sequentially generate and output I waveform data and Q waveform data corresponding to the communication standard selected by the operation unit 47 by using a DSP (Digital Signal Processor).

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 DAC 42 converts the I waveform data and the Q waveform data, which are digital signals, into an analog signal of an I phase component and a Q phase component, respectively. Hereinafter, the analog signal of the I phase component is also referred to as “I waveform analog signal”, and the analog signal of the Q phase component as “Q waveform analog signal”.

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 LPF 43 is configured to remove high frequency components of the output signals of the I-waveform analog signal and the Q-waveform analog signal output from the DAC 42.

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 oscillation circuit 10 outputs a local oscillation signal (local signal) of a desired frequency based on a control signal from the control unit 48 to the quadrature modulator 44.

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 quadrature modulator 44 quadrature modulates the local signal input from the oscillation circuit 10 with the I-waveform analog signal and the Q-waveform analog signal passing through the LPF 43, and outputs it as a quadrature modulation signal. 44a, multipliers 44b and 44c, and an adder 44d.

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 oscillation circuit 10 is directly input to the multiplier 44b and, after being phase-shifted by 90 ° by the phase shifter 44a, input to the multiplier 44c. The I waveform analog signal and the Q waveform analog signal that have passed through the LPF 43 are input to the multipliers 44 b and 44 c, respectively.

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 multiplier 44b multiplies the local signal by the I waveform analog signal and outputs the result to the adder 44d. The multiplier 44c multiplies the 90 ° phase-shifted local signal and the Q waveform analog signal, and outputs the result to the adder 44d. The adder 44d adds the outputs of the multipliers 44b and 44c, and outputs the result as a quadrature modulation signal. The quadrature modulation signal output from the quadrature modulator 44 is amplified by the amplifier 45.

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 display unit 46 is configured of, for example, a display device such as an LCD or a CRT, and is configured to display various display contents in accordance with a control signal from the control unit 48. The display contents include a plurality of communication standards, a list of a plurality of waveform data, and the like.

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 operation unit 47 is for performing operation input by the user. For example, the user uses the operation unit 47 to set the communication standard of the quadrature modulation signal output from the signal generator 40 to a plurality of communication standards. You can choose from In addition, it is also possible to set the frequency of the output signal from the oscillation circuit 10 by the operation unit 47 or the like.

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 control unit 48 controls the operation of the above-described units that constitute the signal generation device 40. The operation unit 47 and the control unit 48 may be common to the operation unit 20 and the control unit 22 in the first embodiment, respectively.

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 signal generating apparatus 40 according to the present embodiment uses the oscillation circuit 10 of the first embodiment as a local oscillator, without adding a dedicated circuit for measuring the VCO tuning voltage characteristic. The measurement of the VCO tuning voltage characteristic can be efficiently performed as needed.

(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 signal analysis device 50 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately omitted. The description of the same operation as that of the first embodiment will also be omitted as appropriate.

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 signal analysis apparatus 50 according to the third embodiment of the present invention includes an attenuator (ATT) 51, the oscillation circuit 10 according to the first embodiment that constitutes a local oscillator, and a mixer 52 , IF filter 53, detector 54, video filter 55, ADCs 56 and 57, sweep unit 58, signal processing unit 59, operation unit 60, display unit 61, and control unit 62. , And analyze the measured signal S output from the DUT 1.

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 ATT 51 is an electronic component that has a resistance inside and that attenuates the high frequency measured signal S from the DUT 1 to a signal level that can be processed by the signal processing unit 59 in the subsequent stage, and does not change the impedance.

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f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 oscillation circuit 10 is swept over a predetermined frequency range by the sweep ramp signal output from the sweep unit 58. The frequency of the local signal oscillated from the oscillation circuit 10 is set by the controller 62 in accordance with the desired analysis band.

ミキサ52は、ATT51で減衰された周波数fの被測定信号Sと、発振回路10から発振された周波数f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 mixer 52 mixes the measured signal S of the frequency f S attenuated by the ATT 51 with the local signal of the frequency f L oscillated from the oscillation circuit 10, and an output including the frequency component of the sum and difference of the two signals It generates a signal.

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|f−f|又はf+f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 filter 53 is adapted to filter the output signal from the mixer 52. IF filter 53 mixes an intermediate frequency signal of intermediate frequency | f L −f S | or f L + f S obtained by mixing measured signal S and the local signal by mixer 52 in a predetermined intermediate frequency band. Output an intermediate frequency signal of

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 filter 53 is configured by an RBW (Resolution Band Width) filter configured by an analog band pass filter and the like and a logarithmic amplifier (log amplifier).

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 IF filter 53 is an amplifier that outputs an amplified signal corresponding to the logarithm of the signal to be measured S, if the signal to be measured S is allowed to pass through the IF filter 53, large dynamic It can be handled collectively as a signal of range. Therefore, the signal analysis device 50 can perform display corresponding to decibels using a linear display device.

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 mixer 52 changes in synchronization with the sweep operation. Therefore, according to the change, the signal which is a time-series waveform in each frequency component of the signal to be measured S converted into the intermediate frequency signal over time within one sweep time (sweep period) by IF filter It is extracted.

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 oscillation circuit 10, the mixer 52, and the IF filter 53 constitute a signal extraction unit that extracts a signal of a predetermined intermediate frequency band obtained by mixing the local signal and the signal to be measured S.

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 detector 54 is, for example, an envelope detector, and is configured to convert the signal extracted by the IF filter 53 into a direct current.

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 detector 54 detects a peak value at each time axis position in the analog frequency spectrum waveform output from the IF filter 53, and outputs a frequency spectrum waveform in a state of envelope detection.

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 detector 54 indicates the magnitude of the time series waveform at the swept frequency. In this case, when the display unit 61 displays a graph with the horizontal axis as frequency and the vertical axis as amplitude level (decibel), the displayed graph becomes a frequency spectrum waveform.

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 video filter 55 is a video bandwidth (VBW) filter and functions as a filter not for the spectrum of the signal detected by the detector 54 but for the time variation of the detected signal. With this function, the video filter 55 obtains the intensity of the signal to be measured S for each frequency, and outputs a signal for displaying a frequency spectrum waveform.

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 ADC 56 samples the signal output from the video filter 55 at a predetermined sampling rate and converts it into time series data as digital data. The time-series data here indicates the frequency characteristic of the amplitude of the signal to be measured S.

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f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 oscillation circuit 10 over a predetermined frequency range, and generates the sweep ramp signal according to the set sweep time. Control.

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 ADC 57 converts the sweep ramp signal generated in the sweep unit 58 into digital data and outputs the digital data to the control unit 62.

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 control unit 62 controls a sweep period or the like for generating a sweep ramp signal in the sweep unit 58 based on the digital data from the ADC 57.

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 signal processing unit 59 is configured to acquire a frequency spectrum waveform of a predetermined frequency range from time series data output from the ADC 56 while the local signal is frequency swept. Further, the signal processing unit 59 is configured to output the acquired data of the frequency spectrum waveform to the display unit 61.

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 signal processing unit 59 in the frequency domain (horizontal axis is frequency, vertical axis is amplitude). ing.

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 operation unit 60 is for performing operation input by the user. For example, the user can use the operation unit 60 to set a display frequency range of measurement results and the like.

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 control unit 62 controls the operation of each of the units constituting the signal generation device 40. The operation unit 60 and the control unit 62 may be common to the operation unit 20 and the control unit 22 of the first embodiment, respectively.

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 signal analysis apparatus 50 according to the present embodiment uses the oscillation circuit 10 of the first embodiment as a local oscillator, without adding a dedicated circuit for measuring the VCO tuning voltage characteristic. The measurement of the VCO tuning voltage characteristic can be efficiently performed as needed.

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 oscillator circuit 11 first PLL circuit 12 VCO
13 first down conversion unit 14 second down conversion unit 15 PFD
15a Polarity Inversion Unit 16 Loop Filter 18, 56 ADC
19, 42 DAC
23, 24 Signal generator 25 SW
26 1st mixer 28 2nd PLL circuit 29 2nd mixer 31 frequency change part 32 frequency calculation part 33 frequency judgment part 40 signal generator 41 waveform data generation part 44 quadrature modulator 50 signal analysis device 52 mixer 53 IF filter 59 signal processing part

Claims (6)

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(12)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(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(19)を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の発振回路。   The oscillation circuit according to claim 1, further comprising a voltage input unit (19) for inputting the input voltage measured by the voltage measurement unit to the voltage control oscillator. 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(32)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(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.
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(41)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(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.
周波数掃引される局部発振信号を出力する局部発振器(10)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(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.
請求項1から請求項3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(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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