JP2019087772A - 発振回路、それを用いた信号発生装置及び信号分析装置、並びにテーブル更新方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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を記憶する入力電圧テーブルを更新する際に、特定の周波数に関してのみ入力電圧を測定して、入力電圧が出力信号の周波数に対して単調増加になるようにテーブル全体を更新する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、並びにテーブル更新方法を提供する。【解決手段】ＶＣＯチューニング電圧Ｖｍ（ｆｘ）を測定するＡＤＣ１８と、ＶＣＯ発振周波数ｆに対して単調増加となるＶＣＯチューニング電圧の更新値Ｖｍ（ｆ）の更新値範囲を算出する更新値範囲算出部３０と、更新値Ｖｍ（ｆ）を更新値範囲内の値に決定する入力電圧更新値決定部３２と、ＶＣＯチューニング電圧Ｖｍ（ｆｘ）と更新値Ｖｍ（ｆ）とで、ＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａに記憶されているデータを更新する入力電圧データ更新部３３と、を備える。【選択図】図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、並びにテーブル更新方法に関する。

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、基準信号に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）。

図６に示すように、特許文献１に開示されたＰＬＬ回路は、入力電圧に応じて出力信号ａの周波数Ｆ０を制御するＶＣＯ７１と、第１の基準信号発生回路７３から出力される第１の周波数Ｆ１を有する第１の基準信号ｂと出力信号ａとを混合するミキサ回路７２と、ミキサ回路７２の出力信号ｃと第２の基準信号発生回路７５から出力される第２の周波数Ｆ２を有する第２の基準信号ｄとの位相差に応じた誤差電圧Ｖｅを出力する位相比較器（Phase Frequency Detector：ＰＦＤ）７４と、ローパスフィルタが組み込まれた増幅器（ループフィルタ）７６と、ループフィルタ７６の出力と電圧発生回路７８から出力されるＶＣＯチューニング電圧Ｖｔとを加算して、ＶＣＯ７１に印加する加算器７７と、を備えている。

さらに、特許文献１に開示されたＰＬＬ回路は、出力信号ａに設定すべき周波数Ｆ０ごとに、対応する各周波数Ｆ１，Ｆ２及び各ＶＣＯチューニング電圧Ｖｔを記憶する出力周波数設定手段８１ａを備えている。この出力周波数設定手段８１ａにより、第１，第２の基準信号ｂ，ｄの各周波数Ｆ１，Ｆ２や、電圧発生回路７８から出力されるＶＣＯチューニング電圧Ｖｔが設定されて、所望の周波数Ｆ０の出力信号ａが出力端子から出力されるようになっている。

一般的に、ＰＬＬ回路におけるループフィルタのループ帯域は、下記の式（１）に示すように、ＶＣＯの感度Ｋｖ、ＰＦＤの感度ＫΦ、ループフィルタのゲインＧ、ループの分周比Ｎにより決まる。

ＶＣＯはその発振周波数に応じて感度が変化する。式（１）から明らかなように、感度Ｋｖが変動すると、その分だけループフィルタのループ帯域が変動することになる。そこで、一般的にＰＬＬ回路は、例えばゲインＧを変更することによってループ帯域を一定に保ち、感度Ｋｖの変動を吸収するようになっている。

特開平２−２４４９０９号公報

ＶＣＯチューニング電圧と出力信号の周波数（ＶＣＯ発振周波数）との関係を示すＶＣＯチューニング電圧特性は、経時変化や温度変化により変動する。このため、ＶＣＯチューニング電圧特性のデータを使用時の状態に合わせて更新させたいという要求がある。しかしながら、ＶＣＯチューニング電圧特性の全てのデータを再測定することは、実行タイミングに制約があるか、ユーザが任意で実行する必要があり、現実的ではない。

そこで、図７（ａ）に白丸で示すように、ＶＣＯチューニング電圧特性のデータのうち、所望のＶＣＯ発振周波数ＦｘにおけるＶＣＯチューニング電圧だけを再測定して更新することが考えられる。しかしながら、この場合には様々な誤差要因からＶＣＯチューニング電圧がＶＣＯ発振周波数に対して単調増加にならず、図７（ｂ）に示すように、あるＶＣＯチューニング電圧に対して複数のＶＣＯ発振周波数が存在するような不連続なデータとなる危険がある。このような不連続点においてはＶＣＯの感度が定義できないため、特許文献１に開示されたような従来のＰＬＬ回路は、ループフィルタのゲイン調整を行う場合に誤動作を起こしてしまうという問題があった。

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、電圧制御発振器の入力電圧と出力信号の周波数との関係を記憶する入力電圧テーブルを更新する際に、特定の周波数に関してのみ入力電圧を測定して、入力電圧が出力信号の周波数に対して単調増加になるようにテーブル全体を更新する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、並びにテーブル更新方法を提供することを目的とする。

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、前記入力電圧と前記出力信号の周波数との関係を記憶する入力電圧テーブルと、前記入力電圧の変化に対する前記周波数の変化率を前記電圧制御発振器の感度として記憶する感度テーブルとを有する記憶部と、前記出力信号の周波数を低減する周波数変換部と、所定の周波数の基準信号を出力する基準信号発生回路と、前記周波数変換部の出力と、前記基準信号発生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、前記感度テーブルに記憶された感度に応じて、前記ループフィルタのゲインを調整するループゲイン調整部と、前記出力信号の周波数を所望の周波数にするための前記入力電圧を前記入力電圧テーブルから読み出し、読み出し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と、を備える発振回路であって、前記所望の周波数ｆｘの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Ｖｍ（ｆｘ）を測定する電圧測定部と、前記出力信号の周波数に対して単調増加となる前記入力電圧の更新値として取り得る値の範囲を、前記電圧測定部により測定された前記入力電圧と、前記感度テーブルに記憶された感度に応じて周波数ごとに算出する更新値範囲算出部と、前記入力電圧テーブルに記憶されている周波数ｆにおける前記入力電圧Ｖｔ（ｆ）が、前記周波数ｆにおける前記範囲に含まれているか否かを判定する判定部と、前記判定部により否定判定された場合に、前記入力電圧の更新値Ｖｍ（ｆ）を周波数ごとに前記範囲内の値に決定する入力電圧更新値決定部と、前記電圧測定部により測定された前記入力電圧と、前記入力電圧更新値決定部により決定された前記更新値とで、前記入力電圧テーブルに記憶されている前記入力電圧のデータを更新する入力電圧データ更新部と、を備える構成である。

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）を記憶する入力電圧テーブルを更新する際に、特定の周波数に関してのみ入力電圧を測定して、入力電圧が出力信号の周波数に対して単調増加になるようにテーブル全体を更新することができる。

また、本発明に係る発振回路は、前記入力電圧データ更新部により更新された入力電圧テーブルに記憶されている前記入力電圧のデータを用いて、前記感度の更新値を周波数ごとに算出する感度更新値算出部と、前記感度更新値算出部により算出された前記更新値で、前記感度テーブルに記憶されている前記感度のデータを更新する感度データ更新部と、を更に備える構成であってもよい。

この構成により、本発明に係る発振回路は、入力電圧データ更新部により更新された入力電圧のデータを用いて、感度テーブルも更新することができる。これにより、本発明に係る発振回路は、ループフィルタのゲイン調整を精度良く行うことができる。

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。

この構成により、本発明に係る信号発生装置は、使用時の電圧制御発振器の状態に合わせて入力電圧テーブルを短時間で更新することができる。

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。

この構成により、本発明に係る信号分析装置は、使用時の電圧制御発振器の状態に合わせて入力電圧テーブルを短時間で更新することができる。

また、本発明に係るテーブル更新方法は、上記のいずれかに記載の発振回路を用いるテーブル更新方法であって、前記所望の周波数ｆｘの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Ｖｍ（ｆｘ）を測定する電圧測定ステップと、前記出力信号の周波数に対して単調増加となる前記入力電圧の更新値として取り得る値の範囲を、電圧測定ステップで測定された前記入力電圧と、前記感度テーブルに記憶された感度に応じて周波数ごとに算出する更新値範囲算出ステップと、前記入力電圧テーブルに記憶されている周波数ｆにおける前記入力電圧Ｖｔ（ｆ）が、前記周波数ｆにおける前記範囲に含まれているか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップにより否定判定された場合に、前記入力電圧の更新値Ｖｍ（ｆ）を周波数ごとに前記範囲内の値に決定する入力電圧更新値決定ステップと、前記電圧測定ステップで測定された前記入力電圧と、前記入力電圧更新値決定ステップで決定された前記更新値とで、前記入力電圧テーブルに記憶されている前記入力電圧のデータを更新する入力電圧データ更新ステップと、を含む。

この構成により、本発明に係るテーブル更新方法は、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）を記憶する入力電圧テーブルを更新する際に、特定の周波数に関してのみ入力電圧を測定して、入力電圧が出力信号の周波数に対して単調増加になるようにテーブル全体を更新することができる。

本発明は、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を記憶する入力電圧テーブルを更新する際に、特定の周波数に関してのみ入力電圧を測定して、入力電圧が出力信号の周波数に対して単調増加になるようにテーブル全体を更新する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、並びにテーブル更新方法を提供するものである。

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。 本発明の第１の実施形態に係る発振回路の更新値範囲算出部及び入力電圧更新値決定部における処理の一例を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る発振回路を用いるテーブル更新方法の処理を説明するためのフローチャートである。 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。 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。 従来の発振回路の構成を示すブロック図である。 ＶＣＯチューニング電圧特性を説明するための説明図である。

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、並びにテーブル更新方法の実施形態について、図面を用いて説明する。
（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。

図１に示すように、発振回路１０は、基準信号発生回路１１と、ＶＣＯ１２と、周波数変換部としての分周器１３と、ＰＦＤ１５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、記憶部２０と、操作部２１と、制御部２２と、を備える。

基準信号発生回路１１は、所定の周波数の基準信号を出力するようになっている。

ＶＣＯ１２は、入力電圧（以下、「ＶＣＯチューニング電圧」とも称する）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ＶＣＯチューニング電圧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。

分周器１３は、ＶＣＯ発振周波数を低減するものであり、ＶＣＯ１２の出力を１／Ｎ分周して出力するようになっている。ここで、Ｎは１以上の実数である。あるいは、分周器１３の代わりに、発振器及びミキサを含む周波数変換部を用いてＶＣＯ発振周波数を低減する構成であってもよい。

ＰＦＤ１５は、分周器１３の出力と、基準信号発生回路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。

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。

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。

記憶部２０は、ＶＣＯチューニング電圧ＶｔとＶＣＯ発振周波数との関係を記憶する入力電圧テーブルとしてのＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａと、ＶＣＯチューニング電圧Ｖｔの変化に対するＶＣＯ発振周波数の変化率をＶＣＯ１２の感度（以下、「ＶＣＯ感度」とも称する）として記憶する感度テーブルとしてのＶＣＯ感度テーブル２０ｂと、を有する。

ＡＤＣ１８は、操作部２１により設定された所望の測定周波数ｆｘの出力信号をＶＣＯ１２が出力している状態で、ＶＣＯチューニング電圧Ｖｍ（ｆｘ）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Ｖｍ（ｆｘ）をディジタルデータに変換するようになっている。

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、ＶＣＯ発振周波数を所望の周波数にするためのＶＣＯチューニング電圧Ｖｔを記憶部２０のＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａから読み出し、読み出した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ようになっている。さらに、ＤＡＣ１９は、アナログの電圧信号に変換されたＶＣＯチューニング電圧ＶｔをＶＣＯ１２に入力するようになっている。

制御部２２は、例えばＣＰＵ、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、後述する更新値範囲算出部３０、判定部３１、入力電圧更新値決定部３２、入力電圧データ更新部３３、感度更新値算出部３４、感度データ更新部３５、及びループゲイン調整部３６をソフトウェア的に構成することが可能である。

なお、更新値範囲算出部３０、判定部３１、入力電圧更新値決定部３２、入力電圧データ更新部３３、感度更新値算出部３４、感度データ更新部３５、及びループゲイン調整部３６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、更新値範囲算出部３０、判定部３１、入力電圧更新値決定部３２、入力電圧データ更新部３３、感度更新値算出部３４、感度データ更新部３５、及びループゲイン調整部３６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。

更新値範囲算出部３０は、ＶＣＯ発振周波数ｆに対して単調増加となるＶＣＯチューニング電圧の更新値Ｖｍ（ｆ）の更新値として取り得る値の範囲である更新値範囲を、ＡＤＣ１８により測定されたＶＣＯチューニング電圧Ｖｍ（ｆｘ）と、記憶部２０のＶＣＯ感度テーブル２０ｂに記憶されたＶＣＯ感度に応じて周波数ごとに算出するようになっている。

判定部３１は、記憶部２０のＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａに記憶されているＶＣＯ発振周波数ｆにおけるＶＣＯチューニング電圧Ｖｔ（ｆ）が、ＶＣＯ発振周波数ｆにおける更新値範囲に含まれているか否かを判定するようになっている。

入力電圧更新値決定部３２は、判定部３１により否定判定された場合に、ＶＣＯチューニング電圧の更新値Ｖｍ（ｆ）を周波数ごとに更新値範囲内の任意の値に決定するようになっている。

入力電圧データ更新部３３は、ＡＤＣ１８により測定されたＶＣＯチューニング電圧Ｖｍ（ｆｘ）と、入力電圧更新値決定部３２により決定されたＶＣＯチューニング電圧の更新値Ｖｍ（ｆ）とで、記憶部２０のＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａに記憶されているＶＣＯチューニング電圧Ｖｔ（ｆ）のデータを更新するようになっている。

感度更新値算出部３４は、入力電圧データ更新部３３により更新されたＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａに記憶されているＶＣＯチューニング電圧のデータを用いて、ＶＣＯ感度の更新値を周波数ごとに算出するようになっている。すなわち、感度更新値算出部３４は、更新後のＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａに記憶されているＶＣＯチューニング電圧の変化に対するＶＣＯ発振周波数の変化率をＶＣＯ感度の更新値として算出するようになっている。

感度データ更新部３５は、感度更新値算出部３４により算出されたＶＣＯ感度の更新値で、記憶部２０のＶＣＯ感度テーブル２０ｂに記憶されているＶＣＯ感度のデータを更新するようになっている。

ループゲイン調整部３６は、所望のＶＣＯ発振周波数ｆにおける上記ＶＣＯ感度をＶＣＯ感度テーブル２０ｂから読み出し、読み出したＶＣＯ感度に応じて、ループフィルタ１６のゲインを調整するようになっている。

以下、更新値範囲算出部３０及び入力電圧更新値決定部３２の処理の一例を図２を参照しながら説明する。図２において、実線の曲線は記憶部２０のＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａに既に記憶されているＶＣＯチューニング電圧ＶｔとＶＣＯ発振周波数との関係を示している。また、白丸は、ＡＤＣ１８により測定されたＶＣＯチューニング電圧Ｖｍ（ｆｘ）を示している。

ＶＣＯ発振周波数がｆｘのときのＶＣＯ感度Ｓ（ｆｘ）は、記憶部２０のＶＣＯ感度テーブル２０ｂにより与えられる。しかしながら、実際のＶＣＯ感度Ｓ'（ｆｘ）は、経時変化や温度変化などによりＶＣＯ感度テーブル２０ｂの内容と異なっている場合がある。本実施形態においては、実際のＶＣＯ感度Ｓ'（ｆｘ）の許容誤差範囲が下記の式（２）で定義されるものとする。ここで、Ｍは１以上の実数であり、以降では許容誤差比とも称する。

更新値範囲算出部３０は、この許容誤差比Ｍを用いて、ｆｘ−Δｆ及びｆｘ＋ΔｆにおけるＶＣＯチューニング電圧の更新値Ｖｍ（ｆｘ−Δｆ）及びＶｍ（ｆｘ＋Δｆ）の更新値範囲を、例えば下記の式（３），（４）に示すように算出する。

式（３），（４）より、Ｖｍ（ｆｘ）は、Ｖｍ（ｆｘ−Δｆ）の上限値よりも大きく、Ｖｍ（ｆｘ＋Δｆ）の下限値よりも小さいことが分かる。つまり、Ｖｍ（ｆｘ−Δｆ）、Ｖｍ（ｆｘ）、及びＶｍ（ｆｘ＋Δｆ）は、ＶＣＯ発振周波数に対して単調増加である。

なお、図２に示したｆｘ−Δｆ及びｆｘ＋Δｆにおける更新値範囲の電圧幅ΔＶは、下記の式（５）のように表される。

入力電圧更新値決定部３２は、式（３），（４）で与えられた範囲内の任意の値を、ＶＣＯチューニング電圧の更新値Ｖｍ（ｆｘ−Δｆ）及びＶｍ（ｆｘ＋Δｆ）として決定する。

同様に、更新値範囲算出部３０は、ｆｘ−２×Δｆにおける更新値Ｖｍ（ｆｘ−２×Δｆ）の更新値範囲を下記の式（６）に示すように算出する。なお、式（６）中のＶｍ（ｆｘ−Δｆ）は、式（３）に基づいて入力電圧更新値決定部３２により決定された値である。

同様に、更新値範囲算出部３０は、ｆｘ＋２×Δｆにおける更新値Ｖｍ（ｆｘ＋２×Δｆ）の更新値範囲を下記の式（７）に示すように算出する。なお、式（７）中のＶｍ（ｆｘ＋Δｆ）は、式（４）に基づいて入力電圧更新値決定部３２により決定された値である。

式（３），（４），（６），（７）の内容を一般化すると、下記の式（８），（９）のようになる。ここで、ｉ，ｊは０以上の整数である。

なお、ＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａに既に記憶されている周波数ｆｘ−（ｉ＋１）×ΔｆにおけるＶＣＯチューニング電圧Ｖｔ（ｆｘ−（ｉ＋１）×Δｆ）が、式（８）で与えられた範囲内に含まれている場合には、入力電圧更新値決定部３２は、更新値として元のＶＣＯチューニング電圧Ｖｔ（ｆｘ−（ｉ＋１）×Δｆ）を決定するようになっていてもよい。

同様に、ＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａに既に記憶されている周波数ｆｘ＋（ｊ＋１）×ΔｆにおけるＶＣＯチューニング電圧Ｖｔ（ｆｘ＋（ｊ＋１）×Δｆ）が、式（９）で与えられた範囲内に含まれている場合には、入力電圧更新値決定部３２は、更新値として元のＶＣＯチューニング電圧Ｖｔ（ｆｘ＋（ｊ＋１）×Δｆ）を決定するようになっていてもよい。

このように、入力電圧更新値決定部３２は、ＡＤＣ１８により測定されたＶＣＯチューニング電圧Ｖｍ（ｆｘ）におけるＶＣＯ発振周波数ｆｘを中心として、±ΔｆごとにＶＣＯチューニング電圧の更新値Ｖｍ（ｆ）を順次決定していく。

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。

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チューニング電圧の測定及び更新の開始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、所望の測定周波数ｆｘをユーザが指定することができる。

以下、本実施形態に係る発振回路１０を用いるテーブル更新方法について、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。

まず、制御部２２は、所望の測定周波数ｆｘにＶＣＯ発振周波数を調整するための各種の初期設定を行う（ステップＳ１）。また、制御部２２は、以降のステップで用いるインデックスｉ，ｊを"０"に初期化する。

次に、制御部２２は、ＶＣＯ発振周波数ｆｘ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）。

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、所望の測定周波数ｆｘの出力信号をＶＣＯ１２が出力している状態で、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Ｖｍ（ｆｘ）を測定する（電圧測定ステップＳ３）。

次に、入力電圧データ更新部３３は、ステップＳ３で測定されたＶＣＯチューニング電圧Ｖｍ（ｆｘ）で、ＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａに記憶されているＶＣＯチューニング電圧Ｖｔ（ｆｘ）のデータを更新する（入力電圧データ更新ステップＳ４）。

次に、更新値範囲算出部３０は、ＶＣＯ発振周波数ｆに対して単調増加となるＶＣＯチューニング電圧の更新値Ｖｍ（ｆｘ−（ｉ＋１）×Δｆ）の更新値範囲を、式（９）に従って算出する（更新値範囲算出ステップＳ５）。

次に、判定部３１は、記憶部２０のＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａに記憶されているＶＣＯ発振周波数ｆｘ−（ｉ＋１）×ΔｆにおけるＶＣＯチューニング電圧Ｖｔ（ｆｘ−（ｉ＋１）×Δｆ）が、ステップＳ５で算出された更新値範囲に含まれているか否かを判定する（判定ステップＳ６）。否定判定の場合にはステップＳ７に進み、現在のインデックスｉ以上のＶＣＯチューニング電圧Ｖｔ（ｆｘ−（ｉ＋１）×Δｆ）が存在しない場合、あるいは肯定判定の場合にはステップＳ１０に進む。

次に、入力電圧更新値決定部３２は、ステップ６で否定判定された場合に、ＶＣＯチューニング電圧の更新値Ｖｍ（ｆｘ−（ｉ＋１）×Δｆ）を更新値範囲内の任意の値に決定する（入力電圧更新値決定ステップＳ７）。

次に、入力電圧データ更新部３３は、ステップＳ７で決定されたＶＣＯチューニング電圧の更新値Ｖｍ（ｆｘ−（ｉ＋１）×Δｆ）で、ＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａに記憶されているＶＣＯチューニング電圧Ｖｔ（ｆｘ−（ｉ＋１）×Δｆ）のデータを更新する（入力電圧データ更新ステップＳ８）。

次に、制御部２２は、インデックスｉをインクリメントして、ステップＳ５に戻る（ステップＳ９）。

次に、更新値範囲算出部３０は、ＶＣＯ発振周波数ｆに対して単調増加となるＶＣＯチューニング電圧の更新値Ｖｍ（ｆｘ＋（ｊ＋１）×Δｆ）の更新値範囲を、式（１０）に従って算出する（更新値範囲算出ステップＳ１０）。

次に、判定部３１は、記憶部２０のＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａに記憶されているＶＣＯ発振周波数ｆｘ＋（ｊ＋１）×ΔｆにおけるＶＣＯチューニング電圧Ｖｔ（ｆｘ＋（ｊ＋１）×Δｆ）が、ステップＳ１０で算出された更新値範囲に含まれているか否かを判定する（判定ステップＳ１１）。否定判定の場合にはステップＳ１２に進み、現在のインデックスｊ以上のＶＣＯチューニング電圧Ｖｔ（ｆｘ＋（ｊ＋１）×Δｆ）が存在しない場合、あるいは肯定判定の場合には処理を終了する。

次に、入力電圧更新値決定部３２は、ステップ１１で否定判定された場合に、ＶＣＯチューニング電圧の更新値Ｖｍ（ｆｘ＋（ｊ＋１）×Δｆ）を更新値範囲内の任意の値に決定する（入力電圧更新値決定ステップＳ１２）。

次に、入力電圧データ更新部３３は、ステップＳ１２で決定されたＶＣＯチューニング電圧の更新値Ｖｍ（ｆｘ＋（ｊ＋１）×Δｆ）で、ＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａに記憶されているＶＣＯチューニング電圧Ｖｔ（ｆｘ＋（ｊ＋１）×Δｆ）のデータを更新する（入力電圧データ更新ステップＳ１３）。

次に、制御部２２は、インデックスｊをインクリメントして、ステップＳ１０に戻る（ステップＳ１４）。

以上説明したように、本実施形態に係る発振回路１０は、ＶＣＯ発振周波数ｆに対して単調増加となるＶＣＯチューニング電圧の更新値Ｖｍ（ｆ）として取り得る値の範囲を、ＡＤＣ１８により測定されたＶＣＯチューニング電圧Ｖｍ（ｆｘ）と、ＶＣＯ感度テーブル２０ｂに記憶されたＶＣＯ感度に応じて周波数ごとに算出するようになっている。これにより、本実施形態に係る発振回路１０は、ＶＣＯチューニング電圧とＶＣＯ発振周波数ｆとの関係を記憶するＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａを更新する際に、特定のＶＣＯ発振周波数ｆｘに関してのみＶＣＯチューニング電圧を測定して、ＶＣＯチューニング電圧がＶＣＯ発振周波数ｆに対して単調増加になるようにテーブル全体を更新することができる。

また、本実施形態に係る発振回路１０は、感度更新値算出部３４と感度データ更新部３５を備えることにより、入力電圧データ更新部３３により更新されたＶＣＯチューニング電圧を用いて、ＶＣＯ感度テーブル２０ｂも更新することができる。これにより、本実施形態に係る発振回路１０は、ループゲイン調整部３６によるループフィルタ１６のゲイン調整を精度良く行うことができる。
（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、使用時のＶＣＯ１２の状態に合わせてＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａを短時間で更新することができる。
（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。

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。

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。

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_Ｌ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。

ミキサ５２は、ＡＴＴ５１で減衰された周波数ｆ_Ｓの被測定信号Ｓと、発振回路１０から発振された周波数ｆ_Ｌ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。

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_Ｌ−ｆ_Ｓ｜又はｆ_Ｌ＋ｆ_Ｓ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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_Ｌ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、使用時のＶＣＯ１２の状態に合わせてＶＣＯチューニング電圧テーブル２０ａを短時間で更新することができる。

１０ 発振回路
１１ 基準信号発生回路
１２ ＶＣＯ
１３ 分周器
１５ ＰＦＤ
１６ ループフィルタ
１８，５６ ＡＤＣ
１９，４２ ＤＡＣ
２０ 記憶部
２０ａ ＶＣＯチューニング電圧テーブル
２０ｂ ＶＣＯ感度テーブル
３０ 更新値範囲算出部
３１ 判定部
３２ 入力電圧更新値決定部
３３ 入力電圧データ更新部
３４ 感度更新値算出部
３５ 感度データ更新部
３６ ループゲイン調整部
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

Claims (5)

1. 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、
   前記入力電圧と前記出力信号の周波数との関係を記憶する入力電圧テーブル（２０ａ）と、前記入力電圧の変化に対する前記周波数の変化率を前記電圧制御発振器の感度として記憶する感度テーブル（２０ｂ）とを有する記憶部（２０）と、
   前記出力信号の周波数を低減する周波数変換部（１３）と、
   所定の周波数の基準信号を出力する基準信号発生回路（１１）と、
   前記周波数変換部の出力と、前記基準信号発生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、
   前記感度テーブルに記憶された感度に応じて、前記ループフィルタのゲインを調整するループゲイン調整部（３６）と、
   前記出力信号の周波数を所望の周波数にするための前記入力電圧を前記入力電圧テーブルから読み出し、読み出し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）と、を備える発振回路（１０）であって、
   前記所望の周波数ｆｘの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Ｖｍ（ｆｘ）を測定する電圧測定部（１８）と、
   前記出力信号の周波数に対して単調増加となる前記入力電圧の更新値として取り得る値の範囲を、前記電圧測定部により測定された前記入力電圧と、前記感度テーブルに記憶された感度に応じて周波数ごとに算出する更新値範囲算出部（３０）と、
   前記入力電圧テーブルに記憶されている周波数ｆにおける前記入力電圧Ｖｔ（ｆ）が、前記周波数ｆにおける前記範囲に含まれているか否かを判定する判定部（３１）と、
   前記判定部により否定判定された場合に、前記入力電圧の更新値Ｖｍ（ｆ）を周波数ごとに前記範囲内の値に決定する入力電圧更新値決定部（３２）と、
   前記電圧測定部により測定された前記入力電圧と、前記入力電圧更新値決定部により決定された前記更新値とで、前記入力電圧テーブルに記憶されている前記入力電圧のデータを更新する入力電圧データ更新部（３３）と、を備えることを特徴とする発振回路。
2. 前記入力電圧データ更新部により更新された入力電圧テーブルに記憶されている前記入力電圧のデータを用いて、前記感度の更新値を周波数ごとに算出する感度更新値算出部（３４）と、
   前記感度更新値算出部により算出された前記更新値で、前記感度テーブルに記憶されている前記感度のデータを更新する感度データ更新部（３５）と、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。
3. 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又は請求項２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。
4. 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又は請求項２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。
5. 請求項１又は請求項２に記載の発振回路を用いるテーブル更新方法であって、
   前記所望の周波数ｆｘの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Ｖｍ（ｆｘ）を測定する電圧測定ステップ（Ｓ３）と、
   前記出力信号の周波数に対して単調増加となる前記入力電圧の更新値として取り得る値の範囲を、電圧測定ステップで測定された前記入力電圧と、前記感度テーブルに記憶された感度に応じて周波数ごとに算出する更新値範囲算出ステップ（Ｓ５，Ｓ１０）と、
   前記入力電圧テーブルに記憶されている周波数ｆにおける前記入力電圧Ｖｔ（ｆ）が、前記周波数ｆにおける前記範囲に含まれているか否かを判定する判定ステップ（Ｓ６，Ｓ１１）と、
   前記判定ステップにより否定判定された場合に、前記入力電圧の更新値Ｖｍ（ｆ）を周波数ごとに前記範囲内の値に決定する入力電圧更新値決定ステップ（Ｓ７，Ｓ１２）と、
   前記電圧測定ステップで測定された前記入力電圧と、前記入力電圧更新値決定ステップで決定された前記更新値とで、前記入力電圧テーブルに記憶されている前記入力電圧のデータを更新する入力電圧データ更新ステップ（Ｓ４，Ｓ８，Ｓ１３）と、を含むことを特徴とするテーブル更新方法。

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