JP2865024B2 - 逓倍回路 - Google Patents

逓倍回路

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JP2865024B2
JP2865024B2 JP16426595A JP16426595A JP2865024B2 JP 2865024 B2 JP2865024 B2 JP 2865024B2 JP 16426595 A JP16426595 A JP 16426595A JP 16426595 A JP16426595 A JP 16426595A JP 2865024 B2 JP2865024 B2 JP 2865024B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は逓倍回路に関し、特に高
速光通信用の送信装置等に用いる集積回路化に適した逓
倍回路に関する。
【0002】
【従来の技術】高速光通信の送信装置においては、電気
的信号すなわちデータ信号を多重化した多重化信号を、
光信号に変換し送信する。この送信時に上記多重化信号
のデータレートと同一速度の多重化用クロック信号を必
要とするが、同期通信でないためこの多重化用クロック
信号を多重化前の低速クロックから発生する必要があ
る。このため、この低速クロックを多重化用クロックに
変換する逓倍回路が必要となる。
【0003】従来、この多重化用クロックを発生するた
めの一般的な逓倍回路として、縦続接続した3段の2逓
倍器と、上記多重化用クロックの基本周波数成分抽出用
のバンドパスフィルタ(BPF)とバッファアンプとを
最終段として備える8逓倍回路がある。
【0004】従来のこの種の逓倍回路をブロックで示す
図3を参照すると、この従来の逓倍回路は、入力信号S
Iの高周波成分を除去しLPF信号Aを出力するローパ
スフィルタ(LPF)1と、信号Aの供給を受けそれぞ
れ2逓倍し8逓倍の逓倍信号Bを出力する3段の2逓倍
器2A〜2Cと、信号Bから多重化用クロックの基本周
波数成分を抽出しBPF信号Cを出力するBPF3と、
BPF信号を増幅して多重化クロック信号COを出力す
るバッファアンプ4とを備える。
【0005】2逓倍器2A〜2Cは様々な回路で構成で
き、代表的なものとしてOR回路を用いる第1の2逓倍
器と、乗算回路を用いる第2の2逓倍器がある。
【0006】第1の2逓倍器の構成を回路図で示す図4
を参照すると、この第1の2逓倍器は、NPN型のトラ
ンジスタQ21,Q22と抵抗R21,R22と電流源
I21とから成る差動対21と、各々のベースがトラン
ジスタQ21,Q22の各々のコレクタに接続されるN
PN型のトランジスタQ23,Q24と抵抗R23,R
24とから成るエミッタフォロア22と、NPN型のト
ランジスタQ25,Q26と電流源I22とから成りエ
ミッタフォロア22の各々の出力のOR演算を行うOR
回路23とを備える。
【0007】次に、図4を参照してこの第1の2逓倍器
の動作について説明すると、差動対21は入力信号aI
を増幅および不平衡−平衡変換して平衡信号を生成し、
エミッタフォロア22のトランジスタQ23,Q24の
各々はこれら平衡信号をレベルシフトしてレベルシフト
平衡信号をOR回路23に供給する。レベルシフト平衡
信号は全波整流波形と類似の正負極性が非対称な波形で
あり、OR回路23はこのレベルシフト平衡信号の波形
中心からの折返し波形として2逓倍の出力信号aOを得
る。この第1の2逓倍回路を縦続接続する場合には波形
歪みが大きくなるため、段間にBPFを挿入し、余分な
周波数成分を除去する必要がある。
【0008】次に、乗算回路を用いた第2の2逓倍器の
構成を回路図で示す図5を参照すると、この第2の2逓
倍器は、NPN型のトランジスタQ31,Q32と抵抗
R31,R32と電流源I31とから成る差動対31
と、各々のベースがトランジスタQ31,Q32の各々
のコレクタに接続されるNPN型のトランジスタQ3
3,Q35とトランジスタQ33,Q35の各々のエミ
ッタに直列接続されダイオード接続されたトランジスタ
Q34,Q36と、抵抗R33,R34とから成るエミ
ッタフォロア32と、NPN型のトランジスタQ37〜
Q42と抵抗R35,R36と電流源I32とから成る
乗算器33とを備える。
【0009】次に、図4を参照してこの第2の2逓倍器
の動作について説明すると、差動対31は入力信号aI
を増幅および不平衡−平衡変換して平衡信号を生成し、
エミッタフォロア32に供給する。エミッタフォロア3
2は供給を受けた平衡信号を2論理レベル信号aL,a
Hに変換して、乗算器33に供給する。乗算器33はこ
れら信号aL,aHを乗算し2逓倍周波数の出力信号a
O1,aO2を出力する。
【0010】この第2の2逓倍器の基本動作原理は、以
下の理論式に示すように、入力信号A=acos(ω
t)を相互に乗算することにより、cos(2ωt)の
成分を発生することである。 {acos(ωt)}{a×cos(ωt)} =0.5×a 2 ×{cos(2ωt)+1}………………………(1)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の逓倍回
路は、バンドパスフィルタの挿入により逓倍周波数を抽
出できるが、2逓倍器およびフィルタを構成する非線形
素子によりその入力信号周波数に依存する位相ずれ、す
なわち遅延を生じ、入力クロックと逓倍クロックとの位
相同期が成立しなくなるので、この同期のための外部同
期回路を別途必要とするという欠点があった。本発明の
目的は、入力クロックと逓倍クロックとの間の位相ずれ
が2逓倍器およびフィルタの遅延量に依存することがな
く、常に位相同期を成立させることにより外部同期回路
を除去できる逓倍回路を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の逓倍回路は、入
力信号の高周波成分を除去し低域炉波入力信号を出力す
る入力ローパスフィルタと、前記低域炉波入力信号の供
給を受けそれぞれM(整数)逓倍し前記入力信号のMN
逓倍の逓倍信号を出力する縦続接続した第1〜第N(整
数)のM逓倍器と、前記逓倍信号から基本周波数成分対
応のフィルタ逓倍信号を出力するバンドパスフィルタと
を備える逓倍回路において、前記第1〜第NのM逓倍器
の各々の遅延をそれぞれ検出し遅延検出信号を発生する
遅延検出回路と、前記遅延検出信号の供給に応答して前
記低域炉波入力信号を可変遅延する遅延制御回路とを備
えて構成されている。
【0013】
【実施例】次に、本発明の実施例を図3と共通の構成要
素には共通の参照文字/数字を付して同様にブロックで
示す図1を参照すると、この図に示す本実施例の逓倍回
路は、従来と共通のLPF1と、3段の2逓倍器2A〜
2Cと、BPF3と、バッファアンプ4とに加えて、2
逓倍器2A〜2Cの各段の遅延をそれぞれ検出し遅延検
出信号Lを発生する遅延検出回路5と、遅延検出信号L
の供給に応答して2逓倍器2A〜2Cの入力信号AAの
遅延を制御する遅延制御回路6とを備える。
【0014】遅延検出回路5は、各々のLO入力端が2
逓倍器2A〜2Cの各々の入力端に接続されたミキサ5
1A〜51Cと、各々の入力端がミキサ51A〜51C
の出力端に接続されたLPF52A〜52Cと、LO入
力端がLPF1の出力にRF入力端がLPF51Aの出
力端にそれぞれ接続されたミキサ53と、入力端がミキ
サ53の出力端に接続され遅延検出信号Lを出力するL
PF54とを備える。なお、ミキサ51Cの入力端はB
PF3の出力端に、ミキサ51A,Bの各々の入力端は
LPF52B,52Cの各々の出力端にそれぞれ接続さ
れる。
【0015】遅延制御回路6は、LPF1と2逓倍器2
Aとの間に挿入され制御信号Mの制御に応答して入力信
号Aの遅延を可変して遅延信号AAを出力する遅延回路
61と、遅延検出信号Lの供給に応答して制御信号Mを
発生する制御回路62とを備える。
【0016】次に、図1を参照して本実施例の動作につ
いて説明すると、まず従来と同様に、LPF1は入力信
号の高調波を抑圧し、余弦波の成分として抽出し信号A
を出力する(この信号Aをa1 ・cos(ωt)とす
る)。
【0017】次に信号Aを遅延回路61に入力し、任意
の遅延量τを与え信号AAを出力する。(この信号AA
をa1 ・cosωt−τ)とする)。この信号A
Aを2逓倍器2A〜2Cで逓倍すると2逓倍波は以下の
ように表される。
【0018】 0.5a1 2 ・cos{2ω(t−τ)−φ1}………………………(2) ただしφ1は2逓倍器2Aの位相遅延量である。
【0019】同様にして4逓倍波、8逓倍波は以下のよ
うに表される。
【0020】4逓倍波: 0.25・a1 4 ・cos{4ω(t−τ)−α}……………………(3) ただしα=2φ1−φ2とし、φ2は2逓倍器2Bの位
相遅延量である。
【0021】8逓倍波: 0.125・a1 8 ・cos{8ω(t−τ)−β}…………………(4) ただしβ=4φ12φ2φ3とし、φ3は2逓倍器
2CおよびBPF3の位相遅延量である。
【0022】したがって、入力周波数の8逓倍の出力B
を得ることができる。
【0023】次に、遅延検出回路5の動作について説明
すると、まず、式の簡単化のため、振幅は規格化を行
い、全て同一レベルであると仮定する。
【0024】ミキサ51Cには(3),(4)式でそれ
ぞれ示す4逓倍波および8逓倍波が入力されるため出力
信号は以下の式で表される。
【0025】 0.5・sin{4ω(t−τ)+α−β0.5・sin12ω(t−τ)−α+β)…………………………( 5) 上記の成分の内、4逓倍波の成分をLPF52Cで抽出
し、式をcos変換して示すと、次のように表される。
【0026】 0.5・cos{4ω(t−τ)+α−β)−π/} 同様にして、ミキサ51Bの出力をLPF52Bを介し
て2逓倍波の成分を抽出すると、次式に示される出力信
号が得られる。
【0027】 0.25・cos{2ω(t−τ)+(φ1+φ2+φ3)}………(6) ミキサ51Aの出力をLPF52Aを介して入力周波数
と同一の成分を取り出すと、次のように表される。 0.125・cos{ω(t−τ)−(φ1+φ2+φ3)π/}…(7) 最後に、ミキサ53の出力をLPF54を介して、遅延
量の成分を取り出すと、次式に示される出力信号Lが得
られる。
【0028】 0.0625・cos{ωτ+(φ1+φ2+φ3)}…………(8) したがって、(8)式の示す通り、2逓倍器2A〜2C
およびBPF3の遅延量と比例した直流成分である遅延
検出信号Lを検出できる。この遅延検出信号L、すなわ
ち、(8)式の値を最大とするτの値は、cosの項の
値が1、すなわち、ωτ+φ1+φ2+φ3がωn(n
=0,1,2,・・・)となるときである。したがっ
て、この遅延検出信号Lの供給に応答して制御回路6
が制御信号Mを発生し、遅延回路61のτを調整して、
(8)式の値を最大にすることにより、位相ずれが逓倍
器2A〜2CおよびBPF3の遅延量に依存せず、常に
ωn、すなわち、入力角周波数のn倍である逓倍器を構
成することができる。つまり、入力信号と8逓倍後の信
号との位相同期を取ることができる。
【0029】次に、本発明の第2の実施例を図1と共通
の構成要素には共通の参照文字/数字を付して同様にブ
ロックで示す図2を参照すると、本実施例の上述の第1
の実施例に対する相違点は、2逓倍器数を3の代りにn
に拡張したことであり、動作については第1の実施例と
同一であるので説明を省略する。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の逓倍回路
は、各段の逓倍器の遅延をそれぞれ検出し遅延検出信号
を発生する遅延検出回路と、上記遅延検出信号の供給に
応答して入力信号を可変遅延する遅延制御回路とを備
え、逓倍器相互間の位相の遅延を検出して入力信号の位
相を制御することにより、入力クロックと逓倍クロック
との位相同期を常時成立させることができるので、外部
での同期回路が不要となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の逓倍回路の第1の実施例を示すブロッ
ク図である。
【図2】本発明の逓倍回路の第2の実施例を示すブロッ
ク図である。
【図3】従来の逓倍回路の一例を示すブロック図であ
る。
【図4】第1の2逓倍器の構成を示す回路図である。
【図5】第2の2逓倍器の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1,52A〜52C,52n,54 LPF 2A〜2C,2n 2逓倍器 3 BPF 4 バッファアンプ 5 遅延検出回路 6 遅延制御回路 51A〜51C,51n,53 ミキサ 61 遅延回路 62 制御回路

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号の高周波成分を除去し低域炉波
    入力信号を出力する入力ローパスフィルタと、前記低域
    炉波入力信号の供給を受けそれぞれM(整数)逓倍し前
    記入力信号のMN 逓倍の逓倍信号を出力する縦続接続し
    た第1〜第N(整数)のM逓倍器と、前記逓倍信号から
    基本周波数成分対応のフィルタ逓倍信号を出力するバン
    ドパスフィルタとを備える逓倍回路において、 前記第1〜第NのM逓倍器の各々の遅延をそれぞれ検出
    し遅延検出信号を発生する遅延検出回路と、 前記遅延検出信号の供給に応答して前記低域炉波入力信
    号を可変遅延する遅延制御回路とを備えることを特徴と
    する逓倍回路。
  2. 【請求項2】 前記遅延検出回路が、各々の第1の入力
    端が前記第1〜第N−1のM逓倍器の各々の入力端に接
    続された第1〜第N−1のミキサと、 第1の入力端が前記第NのM逓倍器の入力端に第2の入
    力端が前記バンドパスフィルタの出力端にそれぞれ接続
    された第Nのミキサと、 入力端が前記第1のミキサの出力端に接続された第1の
    ローパスフィルタと、 各々の入力端が前記第2〜第Nのミキサの出力端に各々
    の出力端が前記第1〜第N−1のミキサの入力端にそれ
    ぞれ接続された第2〜第Nのローパスフィルタと、 第1の入力端が前記入力ローパスフィルタの出力端に第
    2の入力端が前記第1のローパスフィルタの出力端にそ
    れぞれ接続された第N+1のミキサと、入力端が前記第
    N+1のミキサの出力端に接続され前記遅延検出信号を
    出力する第N+1のローパスフィルタとを備え、 前記遅延制御回路が、前記入力ローパスフィルタと前記
    第1のM逓倍器との間に挿入され遅延制御信号の供給に
    応答して前記低域炉波入力信号の遅延を制御する遅延回
    路と、 前記遅延検出信号の供給に応答して前記遅延制御信号を
    出力する制御回路とを備えることを特徴とする請求項1
    記載の逓倍回路。
  3. 【請求項3】 前記M逓倍器が2逓倍器であり、逓倍器
    入力信号を増幅および不平衡平衡変換して第1,第2の
    平衡信号を生成する差動対と、 前記第1,第2の平衡信号の各々を所定のレベルシフト
    し第1,第2のレベルシフト信号を生成するレベルシフ
    ト回路と、 前記第1,第2のレベルシフト信号の論理和演算を行い
    2逓倍信号を発生するOR回路とを備えることを特徴と
    する請求項1記載の逓倍回路。
  4. 【請求項4】 前記M逓倍器が2逓倍器であり、逓倍器
    入力信号を増幅および不平衡平衡変換して第1,第2の
    平衡信号を生成する差動対と、 前記第1,第2の平衡信号の各々を所定のレベルシフト
    し第1,第2の論理信号を生成する論理レベルシフト回
    路と、 前記第1,第2の論理信号を乗算して2逓倍信号を発生
    するアナログ乗算回路とを備えることを特徴とする請求
    項1記載の逓倍回路。
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