JP3623035B2

JP3623035B2 - 信号発生装置

Info

Publication number: JP3623035B2
Application number: JP01179196A
Authority: JP
Inventors: 秀樹山下; 利幸矢木
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2016-01-26
Also published as: JPH09203755A; US6316943B1; US6028425A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に信号源に関し、特にネットワークアナライザの測定信号及び局部信号の生成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ネットワークアナライザは、測定信号を広帯域にわたり掃引して回路網あるいは回路部品の周波数特性を測定することを特徴としている。周波数特性を測定するためには、測定信号の振幅と位相を測定するベクトル電圧計が測定周波数全帯域にわたり高精度である必要がある。しかし、測定周波数の全帯域において高精度のベクトル電圧計を実現するのは困難であるため測定信号を周波数変換法（ヘテロダイン法）で一定の周波数に変換した後、ベクトル電圧計で測定する方法が一般に用いられている。
【０００３】
図５に、ヘテロダイン法を用いたネットワークアナライザの最も基本的な構成を示す。図５の信号源１０は、測定信号源１９及び局部信号源２０を有している。測定信号源１９は、測定信号を発生して測定対象１５に印加する。局部信号源２０は測定周波数から中間周波数だけ偏倚した周波数の信号を発生する。測定対象１５に印加した信号の応答信号と局部信号源２０の信号をミクサ１６が混合して、中間周波数に変換しフィルタ１７へ出力する。フィルタ１７が中間周波数以外の周波数成分を遮断し、ベクトル電圧計１８が中間周波数に変換された測定信号の振幅及び位相を測定する。ベクトル電圧計１８は中間周波数の一定周波数で測定を行うため、高精度のベクトル電圧計が実現できる。このベクトル電圧計１８とミクサ１６及びフィルタ１７の構成により、広帯域で高精度のベクトル電圧測定が可能になる。
【０００４】
ヘテロダイン法をネットワークアナライザに適用するには、掃引する測定周波数に対して正確に中間周波数だけ偏倚した局部周波数を発生することが重要である。従来技術による測定周波数及び局部周波数の発生方法の例を図６に示す。なお図６は、図５の信号源１０の部分のみを示す図である。
【０００５】
図６は、第１固定周波数信号源２１、掃引可能な可変周波数信号源２２、第２固定周波数信号源２３、第１ミクサ２４、第２ミクサ２５、第１フィルタ２６及び第２フィルタ２７を有する。周波数ｆｃの第１固定周波数信号源２１と周波数ｆｄの可変周波数信号源２２の信号を第１ミクサ２４が混合して周波数ｆｄ±ｆｃの信号を出力する。第１フィルタ２６でｆｄ＋ｆｃの信号を取り除いて、ｆｄ−ｆｃの周波数の信号を測定信号として出力する。したがって測定信号の周波数は可変周波数信号源２２の周波数変化に従って変化する。
【０００６】
同様に、可変周波数信号源２２の周波数ｆｄと第２固定周波数信号源２３の周波数ｆｅを第２ミクサ２５が混合して周波数ｆｄ±ｆｅの周波数を出力する。第２フィルタ２７が、第１フィルタと同様に周波数ｆｄ＋ｆｅの成分を取り除いて、周波数ｆｄ−ｆｅの信号を局部信号として出力する。局部信号の周波数も可変周波数信号源２２の周波数変化に従って変化する。
【０００７】
第１フィルタ２６の出力信号と第２フィルタ２７の出力信号の周波数の差は、ｆｃ−ｆｅであり、測定信号の周波数に関係なく一定の周波数である。したがって、測定信号と局部信号を図５のミクサ１６で混合すれば、一定の周波数の中間周波数信号がミクサ１６から出力される。
【０００８】
図６に例を示した従来技術は、周波数の差が一定の２つの掃引周波数を発生する巧妙な方法であるが、次の欠点を持っている。
まず、複雑な回路からなる高周波信号源を複数必要としている。さらに、複数のミクサを用いて周波数を混合して所望の周波数を生成するため、所望の周波数以外の成分が沢山発生する。この結果、これらの成分による誤差を除去するための複雑な対策が必要である。
このように複雑な回路構成のため、従来技術はコストが高いことが問題であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、信号発生方法が複雑なことが課題であった。本発明は簡単な信号発生方法を提供して、コストの低減を図る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１つの高周波可変周波数信号源及び１つの低周波固定周波数信号源及び２つの分周器を備えてなる簡単な構成により、測定信号及び測定信号周波数から中間周波数だけ偏倚した周波数の局部信号を生成する。
【００１１】
【実施例】
測定信号及び局部信号を生成する本発明の実施例を図１に示す。本実施例は、可変周波数信号源１１、第１分周器１２、固定周波数信号源１３及び第２分周器１４を有する。
可変周波数信号源１１は、周波数掃引可能な信号源であり、高周波の周波数を発生する。第１分周器１２は、可変周波数信号源１１の出力信号（周波数ｆａ）をｍ分周し、周波数ｆａ／ｍの測定信号として出力する。
【００１２】
第２分周器１４には、第１入力に可変周波数信号源１１の高周波の出力信号が、第２入力に固定周波数信号源１３の出力信号（周波数ｆｂ）が印加されている。
第２分周器１４は、パルス除去回路とカウンタ分周回路を有している。パルス除去回路は、第２分周器１４の第２入力に印加された信号の１周期毎に、第１入力の信号の少なくとも１周期の信号を抜き取った信号を発生する。該信号をカウンタ分周回路がカウントダウンしてｎ分周する。
【００１３】
図２に、第２分周器１４のパルス除去回路が、第１入力信号の１周期の信号を抜き取り、カウンタ回路が４分周する例を示す。信号Ａは、可変周波数信号源１１からの信号、すなわち第１の入力の信号である。信号Ｂは、固定周波数信号源１３からの信号すなわち第２の入力の信号である。信号Ｃは、パルス除去回路が信号Ａの１周期の信号を抜き取った波形である。図２では第２入力の信号の立ち上がり直後、第１入力の波形の１周期が抜き取られている。カウンタ回路が信号Ｃをカウントダウンして４分周した波形が信号Ｄである。
【００１４】
信号Ｂの１周期毎に信号Ａの１周期を抜き取った信号Ｃは、１秒間にｆａ−ｆｂ周期、すなわち周波数がｆａ−ｆｂになる。したがって信号Ｄの周波数は（ｆａ−ｆｂ）／４になる。
なお、パルス除去回路とカウンタ分周回路の構成の実施例を図７に示す。タイミング発生部３２には、信号Ａおよび信号Ｂが印加されている。信号Ｂの立ち上がり後、信号Ａの最初の１周期の間出力はＬｏになる。それ以降はＨｉである。ＡＮＤゲート部３１は、タイミング発生部３２の出力がＨｉの時は信号Ａを通す。また、タイミング発生部３２の出力がＬｏの時はＡＮＤゲート部３１の出力はＬｏであり、信号Ａを通さない。したがってＡＮＤゲート部３１の出力は、信号Ａが１周期除去された信号Ｃとなる。図２の例では、この信号を分周器３３が４分周して、信号Ｄを出力する。分周器３３は通常のディジタルカウンタで実現できる。
【００１５】
上述のように、第１分周器の出力周波数はｆａ／ｍ、第２分周器の出力周波数は（ｆａ−ｆｂ）／ｎである。両分周比が等しくｍ＝ｎのとき、第１分周器と第２分周器の出力周波数の差はｆａに無関係でｆｂ／ｎとなる。ｆｂは固定周波数であるから、第１分周器と第２分周器の出力周波数の差の周波数はｆａに無関係に一定になる。
すなわち、第１及び第２分周器の分周比を等しくして、第１分周器の出力を測定信号に、第２分周器の出力を局部信号にすれば、測定信号と局部信号の周波数の差は測定信号の周波数に関係なく一定となる。固定周波数信号源１３の周波数を所望の中間周波数のｎ倍の周波数にすれば、差の周波数は中間周波数になる。
【００１６】
図２では、第２分周器の第２入力の信号の１周期毎に第１入力の信号の１周期を抜き取る例を示したが、第２入力の信号の１周期内に整数回または整数周期毎に１回、第１入力の信号の周期を抜き取る方法でも同様の目的を達成できることは明らかである。
【００１７】
第２分周器の出力信号Ｄには、信号Ｂの周期を持つ信号が含まれている。したがって、第２分周器の出力信号Ｄには、（ｆａ−ｆｂ）／ｎの周波数成分以外に、（ｆａ−ｆｂ）／ｎを中心にｆｂおきの周波数成分が現れる。図３にこの様子を示す。このため、ｆａ／ｎの信号と混合すれば、中間周波数ｆｂ／ｎを中心にｆｂの整数倍離れた周波数成分を持つ信号が発生する。このｆｂ間隔の成分は、ミクサ１６の出力端に接続されたフィルタ１７で容易に取り除くことが可能である。
分周比ｎは整数で有れば任意でよいが、ｎが大きくなると可変周波数信号源及び固定周波数信号源の周波数を高くしなければならない。またｎが小さいとミクサ１６の出力に現れる中間周波数からｆｂ離れた成分が中間周波数に近くなる。これらを勘案すれば、実用上の分周比ｎは、ｎ＝４が適当である。
【００１８】
本発明の信号発生装置を利用したネットワークアナライザの例を図４に示す。同様に、本発明の信号発生装置はヘテロダイン法を用いるインピーダンス測定装置またはその他の装置に応用できることは明らかである。
以上に本発明の実施例を示したが、例示の様式、配置、その他を限定するものでなく、必要に応じて本発明の要旨を失うことなく構成の変形も許容される。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な回路で測定信号及び局部信号の信号源を実現出来、従来技術に比べて部品数が約４０％削減できた。この結果、コストが低減して実用に供して有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す図である。
【図２】第２分周器内の信号波形の例を示す図である。
【図３】第２分周器の出力周波数スペクトラムの例を示す図である。
【図４】本発明によるネットワークアナライザの基本構成の例を示す図である。
【図５】ネットワークアナライザの基本構成の例を示す図である。
【図６】従来技術による測定信号と局部信号の発生原理の例を示す図である。
【図７】本発明のパルス除去回路の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１０：信号源
１１：可変周波数信号源
１２：第１分周器
１３：固定周波数信号源
１４：第２分周器
１５：測定対象
１６：ミクサ
１７：フィルタ
１８：ベクトル電圧計
１９：測定信号源
２０：局部信号源
２１：第１固定周波数信号源
２２：可変周波数信号源
２３：第２固定周波数信号源
２４：第１ミクサ
２５：第２ミクサ
２６：第１フィルタ
２７：第２フィルタ
３１：ＡＮＤゲート
３２：タイミング発生部
３３：分周器

Claims

第１信号発生手段、第２信号発生手段、第１分周手段及び第２分周手段を有し、
前記第１分周手段が、前記第１信号発生手段の信号を分周し、
前記第２分周手段が、前記第２信号発生手段の信号の制御により、前記第１信号発生手段の信号の少なくとも１周期の信号を除去する除去手段を有して、前記除去手段の出力信号を分周し、
前記第１分周手段の分周比と前記第２分周手段の分周比とは同じであることを特徴とする信号発生装置。
前記除去手段が、前記第２信号発生手段の信号の１周期に１回、または１周期の整数倍周期に１回、または１周期に整数回、前記第１信号発生手段の信号から１周期分の信号を除去することを特徴とする請求項１記載の信号発生装置。
前記第２信号発生手段の信号を固定周波数とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の信号発生装置。
前記第１分周手段及び前記第２分周手段の分周比を４とする請求項１または請求項２に記載の信号発生装置。
前記第２分周手段が、
前記第１信号発生手段に一方の入力が接続されたＡＮＤゲート手段と、
前記第１信号発生手段に一方の入力が接続され、前記第２信号発生手段に他方の入力が接続され、前記第１信号発生手段の出力信号から少なくとも１周期分の信号を除去するための信号を前記ＡＮＤゲート手段の他方の入力に出力するタイミング発生手段と、
前記ＡＮＤゲート手段の出力に接続された分周手段と、
を備えて成ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の信号発生装置。
第１信号発生手段と、
第２信号発生手段と、
前記第１信号発生手段の出力信号を分周して被測定装置に印加する第１分周手段と、
前記第２信号発生手段の出力信号に基づいて前記第１信号発生手段の出力信号から少なくとも１周期分の信号を除去する除去手段を有し、該除去手段の出力信号を分周する第２分周手段と、
前記第２分周手段の出力信号と前記被測定装置からの出力信号とを混合して中間周波数信号を発生するミクサ手段と、
を備えて成る装置。
前記第１分周手段の分周比と前記第２分周手段の分周比とが同じであることを特徴とする請求項６記載の装置。
前記ミクサ手段の出力に接続されたベクトル電圧計手段をさらに備えて成る請求項６または請求項７記載の装置。