JP2675571B2 - 掃引周波数信号発生器 - Google Patents

掃引周波数信号発生器

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JP2675571B2 JP63074465A JP7446588A JP2675571B2 JP 2675571 B2 JP2675571 B2 JP 2675571B2 JP 63074465 A JP63074465 A JP 63074465A JP 7446588 A JP7446588 A JP 7446588A JP 2675571 B2 JP2675571 B2 JP 2675571B2
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、周波数を掃引しながら出力する掃引周波
数信号発生器に係り、例えば掃引のスタートおよびスト
ップの周波数確度、それら周波数間をアナログ掃引中の
掃引周波数確度等を向上させた掃引周波数信号発生器に
関する。
〔従来の技術〕
アナログ掃引においてスタート周波数の確度を良くし
たものに、特公昭61-11003号公報に示されるものがあっ
た。この概要を第5図に示し、その動作を説明する。掃
引のスタート時点で掃引波形信号eを掃引休止状態に
し、ホールド回路3の入出力端子を接にする。このと
き、位相検出部2が可変発振器60と基準信号発生器1と
の位相差を検出し、そのときの位相差信号jを前記ホー
ルド回路3を介して演算器50へ送出する。演算器50は掃
引波形信号eと位相差信号jとを加算して電圧制御形発
振器である可変発振器60へ出力する。このようにして位
相・ロック・ループを形成し、ロックしたところでホー
ルド回路3が位相差信号jをホールドして位相・ロック
・ループを解除する。次に、掃引を開始した掃引波形信
号eが演算器50でホールドされた位相差信号jに加算さ
れて可変発振器60に加えられる。このとき可変発振器60
はロックしたスタート周波数から周波数掃引をスタート
する。掃引のストップ周波数は掃引波形信号eで決ま
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような掃引周波数信号発生器では、周波数掃引
時のスタート周波数の確度は良いが、ストップ周波数お
よび掃引中の掃引周波数の確度は可変発振器60と掃引波
形信号eの直線性(電圧−周波数特性)および安定度に
依存し、良くないという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされた
もので、スタートおよびストップの周波数確度、それら
周波数間を掃引中の掃引周波数確度等を向上した掃引周
波数信号発生器を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明にかかる掃引周波数信号発生器は、周波数設
定情報を出力するパネル制御部と、この周波数設定情報
をもとに掃引の基点となる周波数に応じて設定された電
圧と、周波数設定情報をもとに掃引の周波数幅に応じた
電圧変化幅を設定された掃引波形信号とを演算して掃引
制御信号として出力する演算器と、その掃引制御信号に
応じて掃引周波数信号を出力する可変発振器を備えた掃
引周波数信号発生器において、周波数幅に応じた電圧変
化幅の少なくとも両端に電圧の変化しない掃引休止時間
を設けた周期性の掃引電圧波形信号を出力し、かつ掃引
休止時間に同期したタイミング信号を出力する掃引部
と、幅制御信号に応じて掃引電圧波形信号の電圧変化幅
を可変して掃引波形信号として出力する幅制御部と、掃
引休止時間に可変発振器が出力する掃引周波数幅を検出
してその検出結果と周波数設定情報からの周波数幅とを
比較し、かつこの比較結果を前回の掃引時に出力してい
た幅制御信号に積算して新しい幅制御信号として出力す
る幅誤差検出部とを備えたものである。
〔作用〕
この発明において、幅誤差検出部は、掃引休止時間に
可変発振器が出力する掃引周波数信号より実掃引時(可
変発振器が掃引制御信号により駆動されている時をい
う)の周波数幅を検出し、その実掃引時の周波数幅と周
波数設定情報からの周波数幅とを比較し、その結果を前
回の掃引時に出力していた幅制御信号に積算して新しい
幅制御信号として幅制御部へ出力する。幅制御部は、幅
制御信号に応じて掃引電圧波形信号の電圧変化幅を可変
して、実掃引時の周波数幅と周波数設定情報の周波数幅
との差がなくなるような掃引波形信号を形成して出力す
る。演算器は、この掃引波形信号と掃引の基点となる周
波数設定情報に応じた電圧とを演算して掃引制御信号と
して可変発振器へ出力し、可変発振器に周波数設定情報
の周波数を基点として、周波数設定情報の周波数幅だけ
直線性よく掃引せしめる。
掃引の基点となる周波数としては、スタート,センタ
ー周波数等を設定できる。
〔実施例〕
第1図はこの発明の一実施例を示す図であり、第2図
は、第1図における主要部が入出力する信号を示す図で
ある。これらの図の中で、10はパネル制御部で、キー操
作等で所望の掃引の基点となる周波数と掃引の周波数幅
の各情報を含む周波数設定情報mを入力するためのもの
である。この例では掃引の基点となる周波数として、ス
タート周波数F1、周波数幅として周波数幅ΔFが入力さ
れたものとする。また、パネル制御部10で掃引時間も設
定できる。20は掃引部で、前記周波数幅ΔFに応じた電
圧変化幅の両端に、電圧変化しない掃引休止時間を設け
た周期性の掃引電圧波形信号cを出力する掃引波形発生
部21、および掃引休止時間に同期したタイミング信号b0
〜b4を出力するシーケンス制御部22からなる。30はスタ
ート周波数F1に応じた直流の電圧である電圧信号hを発
生する電圧発生部である。40は幅制御部で、この例では
利得可変増幅器で構成され、前記掃引電圧波形信号cの
電圧変化幅を可変して、すなわち、その電圧傾斜を可変
して掃引波形信号eとして出力するものである。したが
って、この幅制御部40は周波数幅ΔF間の掃引速度も可
変している。50および60は上記従来例で説明したものと
同一のものである。70は幅誤差検出部で、前記可変発振
器60より掃引周波数信号gとして出力される実掃引時の
周波数幅(これをとΔfとする)と、前記周波数設定情
報mからの周波数幅ΔFとの差を検出し、この差と前回
の掃引時に同様にして検出した差とを積算して幅制御信
号dとして出力する。この幅誤差検出部70は次の符号71
〜77で示されるもので構成される。71は掃引休止時間に
スタートおよびストップ周波数を検出する周波数検出
部、72,73はスタートおよびストップ周波数(f1およびf
2)を記憶して出力する周波数データメモリ、74は実掃
引時のスタートおよびストップ周波数f1およびf2より実
掃引時の周波数幅Δfを算出する比較器である。75は幅
比較部で、前記周波数幅Δfと周波数設定情報mからの
周波数幅ΔFとの差をとり、この結果をタイミング信号
b3に応じてサンプリングホールドして誤差信号iとして
出力する。76は積算するための演算器で、後述のラッチ
回路77から前回の演算結果(つまり前回の掃引でこの演
算器76より出力していた幅制御信号d)と前記誤差信号
iとを積算して新しい幅制御信号dとして出力する。ラ
ッチ回路77はタイミング信号b4に応じて、幅制御信号d
をサンプリングホールドして前記演算器76へ出力する。
これらの構成で、パネル制御部10,周波数データメモ
リ72,73,比較器74,幅比較部75,演算器76およびラッチ回
路77は、CPU,メモリ等で構成される。また、掃引部20は
CPU,D/A変換器およびロック発生器等で構成できる。
次に第1図および第2図をもとに動作を手順に沿って
説明する。
(イ)掃引部20は、パネル制御部10よりキーで入力され
た周波数設定情報m(つまり、スタート周波数F1,周波
数幅ΔF)および掃引時間情報を受けて、これら周波数
に応じたタイミング信号aを生成する。掃引波形発生部
21はタイミング信号aに基づいて、周波数幅ΔFに応じ
た電圧変化幅でその両端に掃引休止時間(例えばt0
t2、t3〜t6)を有する掃引電圧波形信号cを発生する。
シーケンス制御部22はタイミング信号aをもとにタイミ
ング信号b0,b1,b2、b3,b4を生成する。
(ロ)幅制御部40は、掃引電圧波形信号cを幅制御信号
dに応じて可変して掃引波形信号eとして出力する。こ
こで、各構成が理想的な状態と仮定すれば幅誤差検出部
70から出力される幅制御信号dによる制御量はゼロとな
る。この時点で、理想的な状態が成立しているとして説
明する。
演算器50は、電圧発生部30からスタート周波数F1に応
じて出力された電圧を有する電圧信号hに掃引波形信号
eを加算して、この加算結果を掃引制御信号kとして出
力し、可変発振器60を制御する。
(ハ)上記のような条件およびタイミング関係にあると
き、周波数検出部71は、タイミング信号b0に応じて最初
の掃引時の掃引休止時間内のt0〜t1,t3〜t4(第2図を
参照)に、可変発振器60より出力される掃引周波数信号
gよりスタート周波数f1,ストップ周波数f2を検出して
順次出力する。
したがって掃引休止時間としては、周波数検出部71が
周波数を検出するのに必要な時間が設定されている。
(ニ)周波数データメモリ72,73は、それぞれスタート
周波数f1,ストップ周波数f2をタイミング信号b1,b2
応じて、t1,t4なるときに取り込み記憶する。さらに次
の周波数データを取り込むまで、記憶した周波数データ
を出力し続ける。
比較器74は、スタート周波数f1とストップ周波数f2
の差Δf(=f2‐f1)を算出して出力する。
(ホ)幅比較部75は、比較器74が検出した実掃引時の周
波数幅Δfとパネル制御部10の周波数設定情報mからの
周波数幅ΔFとを比較し、これら周波数幅の差(=ΔF-
Δf)に応じた誤差信号iを出力する。この誤差信号i
はタイミング信号b3応じて掃引毎に新しいデータに入れ
替えて出力される(第2図を参照)。
演算器76は、この誤差信号iとラッチ回路77がt4にサ
ンプリングしてそれ以降に出力する幅制御信号d(t4
に幅制御部40へ出力されていた幅制御信号d)とを積算
して新しい幅制御信号dとして出力する。この積算はt4
〜t5間に行われ、新しい幅制御信号dは次の掃引時間の
t5〜t11に有効となるように出力される。
また、ラッチ回路77がこの新しい幅制御信号dをサン
プリングして出力するのは、タイミング信号b4に応じて
t10なる時間である。
(ヘ)幅制御部40は、次の掃引時間にこの新しい幅制御
信号dで上記の周波数幅の差、つまり誤差信号iがゼロ
になるように利得を制御される。この場合は、(ロ)で
説明したように理想状態なので、誤差信号iおよび幅制
御信号dはゼロであり、前記幅制御部40の利得は変化し
ない。
つまり、このときf1=F1、Δf=ΔF、f2=F1+ΔF (ト)次に、可変発振器60の直線性(電圧−周波数特
性)が、例えば温度上昇などでt6なる時間にストップ周
波数付近で周波数幅αだけ上方に変動し、その後そのま
ま安定した状態が続いたとして、動作を説明する。
まず、前回の掃引(t0〜t6間の掃引)が前記のように
理想状態で行われたため、上記変動が生じた次の掃引時
(t6〜t12間の掃引)においても、前回の掃引時t0〜t6
と同じ掃引波形信号eが演算器50に入力されている。掃
引制御信号kも前回の掃引時と同じものが可変発振器60
に印加されている。
したがって、可変発振器60は少なくともt9〜t11には
設定より周波数幅αだけ上方の周波数を出力する。
(チ)このとき掃引周波数信号gの周波数関係は前の掃
引時の周波数関係に比較し、f1=F1、f2=F1+ΔF+α
になる。
比較器74はΔfとしてΔF+αを出力する。
幅比較部75はt11にΔfとΔFを比較しαに応じた電
圧Eαを検出してホールドして、これを誤差信号iとし
て出力する。
ラッチ回路77はt10には、それ以前に幅制御部40に送
出されていた幅制御信号dをサンプリングして出力して
いる。
演算器76は、幅比較部75からの誤差信号i(=Eα)
とラッチ回路77からの幅制御信号dとを積算して、新し
い幅制御信号dを次の掃引時のt11〜t17に幅制御部40へ
送出する。
幅制御部40は、幅制御信号dに応じて掃引電圧波形信
号cの電圧変化幅とその傾斜を可変して掃引波形信号e
として演算器50へ出力する。
このときの掃引波形信号eは、少なくともt15〜t17
は誤差信号iがゼロになるような、つまり可変発振器60
の出力する掃引周波数信号gのストップ周波数f2が、F1
+ΔFになるような波形に制御される。
(リ)しかし、このような掃引波形信号eで実際に可変
発振器60を制御しても、幅制御部40における制御誤差や
演算器50および可変発振器60の感度のバラツキにより、
出力される掃引周波数信号gのストップ周波数f2は誤差
βを含みF1+ΔF+βになることがある。ここでβ<α
である。しかし、上記と同様の繰り返しで、第2図にも
示すように、この誤差は掃引毎に補償され、この誤差は
ゼロになるように収束する。
この結果、掃引周波数信号gは、上記の周波数幅αな
る変動が補償され、再たびパネル制御部10からの周波数
設定情報mに応じた正常な掃引周波数を出力するように
なる。
上記実施例で、電圧発生部30はスタート周波数F1に応
じた電圧を有する電圧信号hを発生していたが、パネル
制御部10で周波数設定情報mとしてセンター周波数と掃
引幅を設定できるよううにしておいて、周波数設定情報
mからセンター周波数を受けるようにして、センター周
波数に応じた電圧を発生するようにしてもよい。このと
き、可変発振器60は、設定されたセンター周波数を基点
として掃引することになる。
なお、上記実施例は、スタート周波数そのものの変動
については補償していない。スタート周波数の確度も良
くするためには、上記実施例に付加するように、従来技
術で説明した位相・ロック・ループを形成させるとよ
い。第3図は、この位相・ロック・ループを形成させる
ための付加回路を示す図である。
第3図に沿って従来技術で説明したものとの違いを説
明する。
ホールド回路3は、第1図のシーケンス制御部22から
タイミング信号b5(第1図に図示せず)を受け、スター
ト周波数F1に対応する掃引休止時間(第2図において、
例えばt0〜t2)だけ位相・ロック・ループを動作させ、
このとき検出した位相差信号jを演算器50へ加える。他
の掃引時間には前記位相差信号jをホールドして演算器
50へ加える。周波数変換部4は、第1図のパネル制御部
10からの周波数設定情報mをもとに、掃引周波数信号g
よりスタート周波数F1を選択するためのものである。
このように構成することにより、実掃引時のスタート
周波数f1と周波数幅Δf(つまりはストップ周波数f1
Δf)の確度が改善され、さらに直線性も改善される。
さらに、第4図に示すような構成にしても第3図の構
成のものと同様の効果がある。
第4図の例の動作は、スタート誤差検出部80の中の比
較器81が周波数設定情報mからのスタート周波数F1と、
第1図の周波数データメモリ72からの実掃引時スタート
周波数f1との差を検出しこの差信号を出力する。次に、
演算器82はラッチ回路83が記憶していた前回の掃引周期
に電圧発生部30を制御したときの制御値と、前記差信号
とを比較,演算して、その前記差信号の値がゼロになる
ように電圧発生部30にスタート電圧を発生せしめる。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり、周波数設定情報を出
力するパネル制御部と、この周波数設定情報をもとに掃
引の基点となる周波数に応じて設定された電圧と周波数
設定情報をもとに掃引の周波数幅に応じて電圧変化幅を
設定された掃引波形信号とを演算して掃引制御信号とし
て出力する演算器と、その掃引制御信号に応じて掃引周
波数信号を出力する可変発振器を備えた掃引周波数信号
発生器において、周波数幅に応じた電圧変化幅の少なく
とも両端に電圧変化しない掃引休止時間を設けた周期性
の掃引電圧波形信号を出力し、かつ掃引休止時間に同期
したタイミング信号を出力する掃引部と、幅制御信号に
応じて掃引電圧波形信号の電圧変化幅を可変して掃引波
形信号として出力する幅制御部と、掃引休止時間に実掃
引時の掃引周波数幅を検出してその検出結果と周波数設
定情報の周波数幅とを比較し、かつこの比較結果を前回
の掃引時に出力していた幅制御信号に積算して新しい幅
制御信号として出力する幅誤差検出部とを備えたので、
掃引のスタート,ストップの各周波数は正確になり、か
つスタート,ストップの各周波数間の直線性も改善され
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す図、第2図は第1図
における主要部が入出力する信号を示す図、第3図は他
の実施例を示すための図で第1図の実施例に付加する部
分を示す図、第4図は別の他の実施例を示すための図で
第1図の実施例に付加する部分を示す図、第5図は従来
例を示す図である。 図において、1は基準信号発生器、2は位相検出部、3
はホールド回路、4は周波数変換部、10はパネル制御
部、20は掃引部、21は掃引波形発生部、22はシーケンス
制御部、30は電圧発生部、40は幅制御部、50,76,82は演
算器、60は可変発振器、70は幅誤差検出部、71は周波数
検出部、72,73は周波数データメモリ、74,81は比較器、
75は幅比較部、77,83はラッチ回路,80はスタート誤差検
出部である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周波数設定情報を出力するパネル制御部
    (10)と、前記周波数設定情報をもとに掃引の基点とな
    る周波数に応じて設定された電圧と、前記周波数設定情
    報をもとに掃引の周波数幅に応じた電圧変化幅を設定さ
    れた掃引波形信号とを演算して掃引制御信号として出力
    する演算器(50)と、その掃引制御信号に応じて掃引周
    波数信号を出力する可変発生器(60)とを備えた掃引周
    波数信号発生器において、前記周波数幅に応じた電圧変
    化幅の少なくとも両端に電圧の変化しない掃引休止時間
    を設けた周期性の掃引電圧波形信号を出力し、かつ掃引
    休止時間に同期したタイミング信号を出力する掃引部
    (20)と、幅制御信号に応じて前記掃引電圧波形信号の
    電圧変化幅を可変して前記掃引波形信号として出力する
    幅制御部(40)と、前記掃引休止時間に前記可変発振器
    が出力する掃引周波数幅を検出してその検出結果と前記
    周波数設定情報からの周波数幅とを比較し、かつこの比
    較結果を前回の掃引時に出力していた前記幅制御信号に
    積算して新しい幅制御信号として出力する幅誤差検出部
    (70)とを備えたことを特徴とする掃引周波数信号発生
    器。
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