JP5973949B2 - Magnetic tuning device driving apparatus, signal analysis apparatus using the same, and magnetic tuning device driving method - Google Patents

Magnetic tuning device driving apparatus, signal analysis apparatus using the same, and magnetic tuning device driving method Download PDF

Info

Publication number
JP5973949B2
JP5973949B2 JP2013072150A JP2013072150A JP5973949B2 JP 5973949 B2 JP5973949 B2 JP 5973949B2 JP 2013072150 A JP2013072150 A JP 2013072150A JP 2013072150 A JP2013072150 A JP 2013072150A JP 5973949 B2 JP5973949 B2 JP 5973949B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
main coil
signal
coil
tuning device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013072150A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014197764A (en
Inventor
暢 大谷
暢 大谷
吏 安井
吏 安井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anritsu Corp
Original Assignee
Anritsu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anritsu Corp filed Critical Anritsu Corp
Priority to JP2013072150A priority Critical patent/JP5973949B2/en
Publication of JP2014197764A publication Critical patent/JP2014197764A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5973949B2 publication Critical patent/JP5973949B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

本発明は、磁気同調デバイス駆動装置及びそれを用いた信号分析装置並びに磁気同調デバイス駆動方法に関する。   The present invention relates to a magnetic tuning device driving apparatus, a signal analysis apparatus using the same, and a magnetic tuning device driving method.

従来から、数GHz以上の高周波信号を出力する装置として、広い周波数範囲に亘って周波数を可変できるYIGを共振素子とするYTO(YIG Tuned Oscillator)と呼ばれるユニットが用いられている。   Conventionally, as a device that outputs a high-frequency signal of several GHz or more, a unit called YTO (YIG Tuned Oscillator) using a YIG that can vary the frequency over a wide frequency range as a resonance element has been used.

YIGはイットリウム、鉄、ガーネットの化合物であり、印加される磁界の強さに応じて、電子スピンに起因する共鳴周波数が直線的に変化する特性を有する磁気共鳴素子である。YTOは、このYIGを共振素子とする発振回路やYIGに磁界を印加する同調コイル等が磁気シールド用のケース内に収められてユニット化されたものである。   YIG is a compound of yttrium, iron, and garnet, and is a magnetic resonance element having a characteristic that the resonance frequency caused by electron spin changes linearly according to the strength of an applied magnetic field. YTO is a unit in which an oscillation circuit using YIG as a resonance element, a tuning coil for applying a magnetic field to YIG, and the like are housed in a case for magnetic shielding.

そして、YTOは、外部から同調コイルに電流を供給することで、その供給電流に比例した周波数の信号を所定周波数範囲内で発振出力することができ、広帯域なスペクトラムアナライザの掃引発振回路や信号発生器等に用いられている。   And YTO can oscillate and output a signal with a frequency proportional to the supplied current within a specified frequency range by supplying current to the tuning coil from the outside. Used in containers.

一般的にYTOは、発振周波数の粗調整を行うメインコイルと、発振周波数の微調整を行うFMコイルとを同調コイルとして有する。メインコイルは発振周波数の可変幅を大きく取るために巻数が多く、FMコイルはPLL制御に高速に応答できるように巻数を少なくした構造となっている。従って、FMコイルの発振周波数の可変幅は、メインコイルの可変幅より小さく、かつ可変感度も小さい。   In general, YTO has a main coil for coarse adjustment of oscillation frequency and an FM coil for fine adjustment of oscillation frequency as tuning coils. The main coil has a large number of turns in order to increase the variable width of the oscillation frequency, and the FM coil has a structure in which the number of turns is reduced so that it can respond to PLL control at high speed. Therefore, the variable width of the oscillation frequency of the FM coil is smaller than the variable width of the main coil, and the variable sensitivity is also small.

YTOを駆動する従来の磁気同調デバイス駆動装置は、図6に示すような構成を有する(例えば、特許文献1参照)。図6に示した従来の磁気同調デバイス駆動装置は、メインコイル31、FMコイル32、及びYIG33を有するYTO30と、周波数調整回路50と、周波数設定回路60とを備える。   A conventional magnetic tuning device driving apparatus for driving YTO has a configuration as shown in FIG. 6 (see, for example, Patent Document 1). The conventional magnetic tuning device driving apparatus shown in FIG. 6 includes a YTO 30 having a main coil 31, an FM coil 32, and a YIG 33, a frequency adjustment circuit 50, and a frequency setting circuit 60.

周波数調整回路50は、YTO30の出力信号So(f)とYTO30の設定周波数に対して予め定められた関係の周波数fの基準信号Sr(f)が入力されるようになっており、YTO30の発振周波数fの設定周波数に対するずれがゼロになるようにYTO30のFMコイル32に流す電流を調整するものである。 Frequency adjusting circuit 50 is adapted to output signal So YTO30 (f o) and the predetermined relationship with respect to the set frequency of YTO30 frequency f r of the reference signal Sr (f r) is input, shift with respect to the set frequency of the oscillation frequency f o of YTO30 is used to adjust the current supplied to the FM coil 32 of YTO30 as zero.

周波数設定回路60は、オフセット電圧発生回路61と、増幅手段62と、加算回路63と、メインコイル駆動回路64とを備える。   The frequency setting circuit 60 includes an offset voltage generating circuit 61, an amplifying unit 62, an adding circuit 63, and a main coil driving circuit 64.

まず、YTO30の設定周波数に対応する入力チューン電圧Viが増幅手段62に供給されるとともに、YTO30の設定周波数が所定周波数(例えば2.4GHz)であるときの入力チューン電圧Viに等しい一定の電圧値を取る基準電圧Vrが増幅手段62に供給される。   First, an input tune voltage Vi corresponding to the set frequency of the YTO 30 is supplied to the amplifying means 62, and a constant voltage value equal to the input tune voltage Vi when the set frequency of the YTO 30 is a predetermined frequency (for example, 2.4 GHz). Is supplied to the amplifying means 62.

さらに、増幅手段62から出力される出力チューン電圧Voとオフセット電圧発生回路61から出力されるオフセット電圧Vfが加算回路63によって加算され、その加算電圧がメインコイル駆動回路64で電圧−電流変換されて、YTO30のメインコイル31に電流が流れるようにされる。   Further, the output tune voltage Vo output from the amplifying means 62 and the offset voltage Vf output from the offset voltage generating circuit 61 are added by the adding circuit 63, and the added voltage is voltage-current converted by the main coil driving circuit 64. , A current flows through the main coil 31 of the YTO 30.

図7に、設定周波数に対して得られるYTO30の発振周波数fの一例(実線)を示す。YTO30の設定周波数が2.4GHz以下である場合(即ち、入力チューン電圧Viが基準電圧Vr以上である場合)には、YTO30の発振周波数fの設定周波数に対するずれは比較的小さい。この場合には、入力チューン電圧Viは、増幅手段62により相対的に低い増幅率で反転増幅されてメインコイル31に供給される。 7 shows an example of the oscillation frequency f o of YTO30 obtained for the set frequency (solid line). If the setting frequency of YTO30 is 2.4GHz or less (i.e., when the input tune voltage Vi is the reference voltage Vr higher), the deviation is relatively small with respect to the set frequency of the oscillation frequency f o of YTO30. In this case, the input tune voltage Vi is inverted and amplified at a relatively low amplification rate by the amplification means 62 and supplied to the main coil 31.

一方、YTO30の設定周波数が2.4GHzより高い場合(即ち、入力チューン電圧Viが基準電圧Vrより低い場合)には、YTO30の発振周波数fの設定周波数に対するずれは、設定周波数が高くなるに従って大きくなる。この場合には、入力チューン電圧Viは、増幅手段62により相対的に高い増幅率で反転増幅されてメインコイル31に供給される。 On the other hand, if the set frequency of YTO30 is higher than the 2.4GHz (i.e., when the input tune voltage Vi is lower than the reference voltage Vr) according to the deviation with respect to the set frequency of the oscillation frequency f o of YTO30 is higher setting frequency growing. In this case, the input tune voltage Vi is inverted and amplified at a relatively high amplification rate by the amplification means 62 and supplied to the main coil 31.

即ち、上記のように構成された従来の磁気同調デバイス駆動装置は、YTO30の設定周波数に応じて増幅手段62の増幅率を変えることで、YTO30の同調特性を改善させている。   In other words, the conventional magnetic tuning device driving apparatus configured as described above improves the tuning characteristics of the YTO 30 by changing the amplification factor of the amplification means 62 in accordance with the set frequency of the YTO 30.

実用新案登録第2541594号公報Utility Model Registration No. 2541594

しかしながら、特許文献1に開示された構成は、増幅手段の増幅率を所定の周波数で変化させるものであり、同調特性が個々に異なるYTOに対して、その個別ばらつきの補償ができないという問題があった。また、特許文献1には、FMコイルにより周波数掃引を行うことについて記載も示唆もない。   However, the configuration disclosed in Patent Document 1 changes the amplification factor of the amplification means at a predetermined frequency, and there is a problem that individual variations cannot be compensated for YTOs having different tuning characteristics. It was. Further, Patent Document 1 neither describes nor suggests performing frequency sweeping with an FM coil.

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、個々に異なった同調特性を示す磁気同調デバイスに対して、FMコイルにより高速な周波数掃引を行う場合の周波数範囲を拡大できる磁気同調デバイス駆動装置及びそれを用いた信号分析装置並びに磁気同調デバイス駆動方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a conventional problem, and is a frequency range in the case where a frequency tuning is performed at a high speed by an FM coil with respect to a magnetic tuning device having different tuning characteristics. The object of the present invention is to provide a magnetic tuning device driving apparatus, a signal analyzing apparatus using the same, and a magnetic tuning device driving method.

上記課題を解決するために、本発明の請求項1の磁気同調デバイス駆動装置は、主コイル、副コイル、及び磁気共鳴素子を有する磁気同調デバイスを駆動する磁気同調デバイス駆動装置であって、前記主コイルに駆動電流を出力する主コイル駆動回路と、前記磁気共鳴素子の出力信号を所定の基準信号に同期させるための制御信号を出力する位相同期発振器と、前記制御信号に基づいて前記副コイルに駆動電流を出力する副コイル駆動回路と、前記磁気同調デバイスの発振周波数範囲を複数の帯域に分割し、当該帯域ごとに前記主コイルの駆動電流に対する前記磁気同調デバイスの同調特性を算出する同調特性算出部と、前記同調特性に基づいて前記帯域ごとに前記主コイルの駆動電流の設定値を決定する駆動電流値決定部とを備え、前記設定値に基づいて前記主コイルの駆動電流を制御するとともに、前記磁気同調デバイスの発振周波数範囲に含まれる1つの発振周波数を基準とした周波数掃引を前記副コイルにより行うための前記基準信号を前記位相同期発振器に出力可能な掃引制御部をさらに備える構成を有している。 In order to solve the above problems, a magnetic tuning device driving apparatus according to claim 1 of the present invention is a magnetic tuning device driving apparatus for driving a magnetic tuning device having a main coil, a subcoil, and a magnetic resonance element, A main coil drive circuit that outputs a drive current to the main coil, a phase-locked oscillator that outputs a control signal for synchronizing the output signal of the magnetic resonance element with a predetermined reference signal, and the subcoil based on the control signal And a sub-coil driving circuit for outputting a driving current to the main coil and a tuning frequency of the magnetic tuning device for dividing the oscillation frequency range of the magnetic tuning device into a plurality of bands and calculating a tuning characteristic of the magnetic tuning device with respect to the driving current of the main coil for each band comprising a characteristic calculating section, and on the basis of the tuning characteristic to determine the setting value of the driving current of the main coil for each of the band driving current value determination unit, the setting The drive current of the main coil is controlled based on the value, and the reference signal for performing frequency sweep with the sub-coil based on one oscillation frequency included in the oscillation frequency range of the magnetic tuning device is the phase. and a further comprising Ru constitute a sweep control section capable of outputting the locked oscillator.

この構成により、磁気同調デバイスの発振周波数範囲を複数の帯域に分割し、帯域ごとに主コイルの駆動電流に対する磁気同調デバイスの同調特性を算出し、その同調特性に基づいて主コイルの駆動電流の設定値が決定されるため、個々に異なった同調特性を示す磁気同調デバイスに対して、副コイルにより高速な周波数掃引を行う場合の周波数範囲を拡大することができる。また、この構成により、副コイルにより高速な周波数掃引を行うことができる。 With this configuration, the oscillation frequency range of the magnetic tuning device is divided into a plurality of bands, and the tuning characteristics of the magnetic tuning device with respect to the driving current of the main coil are calculated for each band, and the driving current of the main coil is calculated based on the tuning characteristics. Since the set value is determined, it is possible to expand the frequency range in the case where high-speed frequency sweep is performed by the secondary coil with respect to the magnetic tuning devices having different tuning characteristics. Also, with this configuration, it is possible to perform a high-speed frequency sweep by the auxiliary coil.

また、本発明の請求項2の磁気同調デバイス駆動装置は主コイル、副コイル、及び磁気共鳴素子を有する磁気同調デバイスを駆動する磁気同調デバイス駆動装置であって、前記主コイルに駆動電流を出力する主コイル駆動回路と、前記磁気共鳴素子の出力信号を所定の基準信号に同期させるための制御信号を出力する位相同期発振器と、前記制御信号に基づいて前記副コイルに駆動電流を出力する副コイル駆動回路と、前記磁気同調デバイスの発振周波数範囲を複数の帯域に分割し、当該帯域ごとに前記主コイルの駆動電流に対する前記磁気同調デバイスの同調特性を算出する同調特性算出部と、前記同調特性に基づいて前記帯域ごとに前記主コイルの駆動電流の設定値を決定する駆動電流値決定部とを備え、前記磁気同調デバイスの発振周波数範囲に含まれる1つの発振周波数に対応するオフセット電圧を前記主コイル駆動回路に出力するオフセット電圧発生回路と、前記1つの発振周波数を基準とした周波数掃引を可能とするための掃引電圧を発生し、当該掃引電圧を前記主コイル駆動回路に出力する掃引電圧発生回路とをさらに備え、前記掃引制御部は、前記副コイルにより周波数掃引を行う場合には、前記掃引電圧発生回路を前記主コイル駆動回路から切り離す構成である。 The magnetic tuning device driving equipment according to claim 2 of the present invention, the main coil, the sub coil, and a magnetic tuning device driving apparatus for driving the magnetic tuning device having a magnetic resonance device, the drive current to the main coil A main coil drive circuit that outputs a signal, a phase-locked oscillator that outputs a control signal for synchronizing the output signal of the magnetic resonance element with a predetermined reference signal, and a drive current that is output to the sub-coil based on the control signal A sub-coil drive circuit that divides the oscillation frequency range of the magnetic tuning device into a plurality of bands, and a tuning characteristic calculation unit that calculates a tuning characteristic of the magnetic tuning device with respect to the driving current of the main coil for each band, A drive current value determining unit that determines a set value of the drive current of the main coil for each band based on the tuning characteristics, and oscillation of the magnetic tuning device An offset voltage generation circuit for outputting an offset voltage corresponding to one oscillation frequency included in the wave number range to the main coil drive circuit, and a sweep voltage for enabling frequency sweep based on the one oscillation frequency And a sweep voltage generation circuit for outputting the sweep voltage to the main coil drive circuit, and the sweep control unit, when performing frequency sweep by the sub-coil, the sweep voltage generation circuit is connected to the main coil It is the structure separated from a drive circuit.

この構成により、磁気同調デバイスの発振周波数範囲を複数の帯域に分割し、帯域ごとに主コイルの駆動電流に対する磁気同調デバイスの同調特性を算出し、その同調特性に基づいて主コイルの駆動電流の設定値が決定されるため、個々に異なった同調特性を示す磁気同調デバイスに対して、副コイルにより高速な周波数掃引を行う場合の周波数範囲を拡大することができる。また、この構成により、掃引電圧発生回路から生じる雑音成分が磁気同調デバイスに影響を与えることがないため、位相雑音を改善することができる。With this configuration, the oscillation frequency range of the magnetic tuning device is divided into a plurality of bands, and the tuning characteristics of the magnetic tuning device with respect to the driving current of the main coil are calculated for each band, and the driving current of the main coil is calculated based on the tuning characteristics. Since the set value is determined, it is possible to expand the frequency range in the case where high-speed frequency sweep is performed by the secondary coil with respect to the magnetic tuning devices having different tuning characteristics. Further, with this configuration, the noise component generated from the sweep voltage generation circuit does not affect the magnetic tuning device, so that the phase noise can be improved.

本発明の請求項3の磁気同調デバイス駆動装置は、前記駆動電流値決定部は、前記帯域ごとの前記同調特性に基づいて、前記磁気同調デバイスの発振周波数に対してリニアな電流値を前記設定値とする構成を有している。 In the magnetic tuning device driving apparatus according to claim 3 of the present invention, the driving current value determining unit sets a linear current value with respect to an oscillation frequency of the magnetic tuning device based on the tuning characteristics for each band. It has a configuration for setting values .

この構成により、実際の磁気同調デバイスの同調特性を良く近似した同調特性を得ることができ、その同調特性に基づいて主コイルの駆動電流の設定値を得ることができる。 With this configuration, a tuning characteristic that closely approximates the tuning characteristic of an actual magnetic tuning device can be obtained, and a set value of the driving current of the main coil can be obtained based on the tuning characteristic.

また、本発明の請求項の信号分析装置は、上記のいずれかの磁気同調デバイス駆動装置を備える信号分析装置であって、周波数掃引が可能なローカル信号を前記磁気同調デバイスにより生成して入力信号とともにミキサに与え、当該ミキサの出力から所定の中間周波数帯の信号をフィルタで抽出する周波数変換部と、前記入力信号のうち、指定された観測帯域の信号成分が前記周波数変換部の前記フィルタから時系列に出力されるように、前記ローカル信号発生器のローカル信号の周波数掃引制御を行う前記磁気同調デバイス駆動装置と、前記周波数変換部の出力信号をサンプリングしてデジタルの信号列に変換するA/D変換器と、前記ローカル信号の掃引中に前記A/D変換器から出力される信号列を記憶し、周波数対信号強度のスペクトラム特性を求める信号解析部と、前記信号解析部で得られたスペクトラム特性を波形表示する表示部とを備える構成を有している。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a signal analyzing apparatus including any one of the above-described magnetic tuning device driving apparatuses, wherein a local signal capable of frequency sweeping is generated and input by the magnetic tuning device. A frequency converter for supplying a signal to a mixer together with a signal and extracting a signal in a predetermined intermediate frequency band from the output of the mixer by a filter; and a signal component of a designated observation band among the input signals is the filter of the frequency converter The magnetic tuning device driving device that performs frequency sweep control of the local signal of the local signal generator and the output signal of the frequency converter are sampled and converted into a digital signal sequence so that the signal is output in time series An A / D converter and a signal sequence output from the A / D converter during the sweep of the local signal are stored, and a frequency vs. signal intensity spectrum is stored. It has a signal analyzer for determining the tram characteristics, a structure and a display unit for displaying the obtained spectrum characteristic waveform by the signal analyzer.

この構成により、磁気同調デバイス駆動装置を備えているため、一般的な主コイルによる周波数掃引だけでなく、副コイルによる高速かつ位相雑音を抑えた精度の良い周波数掃引を行うことができる。   With this configuration, since the magnetic tuning device driving apparatus is provided, not only the frequency sweep by the general main coil but also the high-speed and high-accuracy frequency sweep by the sub coil can be performed.

また、本発明の請求項の磁気同調デバイス駆動方法は、上記のいずれかの磁気同調デバイス駆動装置を用いて、主コイル、副コイル、及び磁気共鳴素子を有する磁気同調デバイスを駆動する磁気同調デバイス駆動方法であって、前記磁気同調デバイスの発振周波数範囲を複数の帯域に分割する帯域分割ステップと、前記帯域ごとに前記主コイルの駆動電流に対する前記磁気同調デバイスの同調特性を算出する同調特性算出ステップと、前記同調特性に基づいて前記帯域ごとに前記主コイルの駆動電流の設定値を決定する駆動電流値決定ステップとを含む。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a magnetic tuning device driving method that drives a magnetic tuning device having a main coil, a subcoil, and a magnetic resonance element by using any one of the magnetic tuning device driving apparatuses described above. A device driving method comprising: a band dividing step for dividing an oscillation frequency range of the magnetic tuning device into a plurality of bands; and a tuning characteristic for calculating a tuning characteristic of the magnetic tuning device with respect to a driving current of the main coil for each band. A calculation step and a drive current value determination step of determining a set value of the drive current of the main coil for each of the bands based on the tuning characteristics.

この構成により、磁気同調デバイスの発振周波数範囲を複数の帯域に分割し、帯域ごとに主コイルの駆動電流に対する磁気同調デバイスの同調特性を算出し、その同調特性に基づいて主コイルの駆動電流の設定値が決定されるため、個々に異なった同調特性を示す磁気同調デバイスに対して、副コイルにより高速な周波数掃引を行う場合の周波数範囲を拡大することができる。   With this configuration, the oscillation frequency range of the magnetic tuning device is divided into a plurality of bands, and the tuning characteristics of the magnetic tuning device with respect to the driving current of the main coil are calculated for each band, and the driving current of the main coil is calculated based on the tuning characteristics. Since the set value is determined, it is possible to expand the frequency range in the case where high-speed frequency sweep is performed by the secondary coil with respect to the magnetic tuning devices having different tuning characteristics.

本発明は、磁気同調デバイスの発振周波数範囲を複数の帯域に分割し、帯域ごとに主コイルの駆動電流に対する磁気同調デバイスの同調特性を算出し、その同調特性に基づいて主コイルの駆動電流の設定値が決定することにより、個々に異なった同調特性を示す磁気同調デバイスに対して、副コイルにより高速な周波数掃引を行う場合の周波数範囲を拡大することができる磁気同調デバイス駆動装置及びそれを用いた信号分析装置並びに磁気同調デバイス駆動方法を提供するものである。   The present invention divides the oscillation frequency range of the magnetic tuning device into a plurality of bands, calculates the tuning characteristics of the magnetic tuning device with respect to the driving current of the main coil for each band, and calculates the driving current of the main coil based on the tuning characteristics. By determining the set value, a magnetic tuning device driving apparatus capable of expanding the frequency range in the case of performing a high-speed frequency sweep by a secondary coil for a magnetic tuning device having different tuning characteristics, and A signal analyzing apparatus and a magnetic tuning device driving method used are provided.

本発明の第1の実施形態としての磁気同調デバイス駆動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 magnetic tuning device drive device as the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態としての磁気同調デバイス駆動装置の制御部が実行する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 which the control part of the magnetic tuning device drive device as the 1st Embodiment of this invention performs. 図2のフローチャートにおける処理を詳細に説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating in detail the process in the flowchart of FIG. YTOの同調特性の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the tuning characteristic of YTO. 本発明の第2の実施形態としての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 which shows the structure of the signal analyzer as the 2nd Embodiment of this invention. 従来の磁気同調デバイス駆動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 conventional magnetic tuning device drive device. 従来の磁気同調デバイス駆動装置において設定周波数に対して得られる発振周波数の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the oscillation frequency obtained with respect to a setting frequency in the conventional magnetic tuning device drive device.

以下、本発明に係る磁気同調デバイス駆動装置及びそれを用いた信号分析装置並びに磁気同調デバイス駆動方法の実施形態について、図面を用いて説明する。   Embodiments of a magnetic tuning device driving apparatus, a signal analysis apparatus using the same, and a magnetic tuning device driving method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態としての磁気同調デバイス駆動装置10の構成について説明する。
(First embodiment)
First, the configuration of the magnetic tuning device driving apparatus 10 as the first embodiment of the present invention will be described.

図1に示すように、本実施形態の磁気同調デバイス駆動装置10は、メインコイル31、FMコイル32、及びYIG33を有する磁気同調デバイスとしてのYTO30を駆動するものである。   As shown in FIG. 1, the magnetic tuning device drive apparatus 10 of this embodiment drives YTO30 as a magnetic tuning device which has the main coil 31, the FM coil 32, and YIG33.

磁気同調デバイス駆動装置10は、メインコイル31に駆動電流を出力するメインコイル駆動回路11と、YIG33の出力信号を所定の基準信号に同期させるための制御信号を出力する位相同期ループ回路13と、位相同期ループ回路13から出力された制御信号に基づいてFMコイル32に駆動電流を出力するFMコイル駆動回路12と、各種制御を行う制御部14とを主に備える。   The magnetic tuning device driving apparatus 10 includes a main coil driving circuit 11 that outputs a driving current to the main coil 31, a phase locked loop circuit 13 that outputs a control signal for synchronizing the output signal of the YIG 33 with a predetermined reference signal, An FM coil drive circuit 12 that outputs a drive current to the FM coil 32 based on a control signal output from the phase-locked loop circuit 13 and a control unit 14 that performs various controls are mainly provided.

位相同期ループ回路13は、入力されたYTO30の出力信号So(f)の周波数と位相が制御部14から入力された基準信号Sr(f)の周波数と位相に等しくなるように、FMコイル駆動回路12を制御するようになっている。 The phase-locked loop circuit 13 includes an FM coil so that the frequency and phase of the input output signal So (f o ) of the YTO 30 are equal to the frequency and phase of the reference signal Sr (f r ) input from the control unit 14. The drive circuit 12 is controlled.

制御部14は、例えばCPU、ROM、RAM等で構成され、所定のプログラムを実行することにより、同調特性算出部15と、駆動電流値決定部16と、掃引制御部17とをソフトウエア的に構成する。   The control unit 14 includes, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and the like. By executing a predetermined program, the tuning characteristic calculation unit 15, the drive current value determination unit 16, and the sweep control unit 17 are implemented by software. Configure.

同調特性算出部15は、YTO30の発振周波数範囲を複数の帯域に分割し、帯域ごとにメインコイル31の駆動電流に対するYTO30の同調特性(発振周波数の電流特性)を算出するようになっている。   The tuning characteristic calculation unit 15 divides the oscillation frequency range of the YTO 30 into a plurality of bands, and calculates the tuning characteristic (current characteristics of the oscillation frequency) of the YTO 30 with respect to the drive current of the main coil 31 for each band.

駆動電流値決定部16は、同調特性算出部15によって算出された同調特性に基づいて、帯域ごとにメインコイル31の駆動電流の設定値を決定するようになっている。   The drive current value determination unit 16 determines a set value for the drive current of the main coil 31 for each band based on the tuning characteristic calculated by the tuning characteristic calculation unit 15.

掃引制御部17は、駆動電流値決定部16によって決定された帯域ごとのメインコイル31の駆動電流の設定値に基づいて、メインコイル31の駆動電流を制御するとともに、YTO30の発振周波数範囲に含まれる任意の発振周波数を基準とした周波数掃引をFMコイル32により行うための基準信号Sr(f)を位相同期ループ回路13に出力可能に構成されている。 The sweep control unit 17 controls the drive current of the main coil 31 based on the set value of the drive current of the main coil 31 for each band determined by the drive current value determination unit 16, and is included in the oscillation frequency range of the YTO 30. A reference signal Sr (f r ) for performing frequency sweeping with an FM coil 32 based on an arbitrary oscillation frequency is output to the phase locked loop circuit 13.

制御部14には、図示しない操作部によって指定されたオフセット周波数f、掃引周波数範囲Δfの情報が入力されるようになっている。制御部14は、オフセット周波数fの設定を周波数−電圧変換演算部18aに出力するとともに、掃引周波数範囲Δfの設定を周波数−電圧変換演算部18bに出力するようになっている。 The control unit 14, the offset frequency f m which is designated by the operating unit (not shown), the information of the sweep frequency range Delta] f m are input. Control unit 14, the setting of the offset frequency f m frequency - to output to the voltage conversion operation unit 18a, the setting of the sweep frequency range Delta] f m frequency - and outputs the voltage conversion operation unit 18b.

周波数−電圧変換演算部18aは、図示しない不揮発性メモリ等に記憶されたYTO30の同調特性に従って、制御部14から出力されたオフセット周波数fの設定をオフセット周波数fに対応する電圧Vs'に変換するようになっている。 Frequency - voltage conversion calculation unit 18a according tuning of YTO30 stored in the nonvolatile memory or the like (not shown), the setting of the offset frequency f m which is outputted from the control unit 14 to the voltage Vs' corresponding to the offset frequency f m It is supposed to convert.

周波数−電圧変換演算部18bは、図示しない不揮発性メモリ等に記憶されたYTO30の同調特性に従って、制御部14から出力された掃引周波数範囲Δfの設定を掃引周波数範囲Δfに対応する電圧Vt'に変換するようになっている。 Frequency - voltage conversion calculation unit 18b according tuning of YTO30 stored in the nonvolatile memory or the like (not shown), a voltage Vt corresponding settings sweep frequency range Delta] f m outputted from the control unit 14 to the sweep frequency range Delta] f m It is supposed to convert to '.

オフセット電圧発生回路19は、周波数−電圧変換演算部18aから出力された電圧Vs'を増幅してオフセット電圧Vsとして加算回路22に出力するようになっている。これにより、YTO30の発振周波数範囲に含まれる任意の発振周波数に対応するオフセット電圧Vsをメインコイル駆動回路11に出力することができる。   The offset voltage generation circuit 19 amplifies the voltage Vs ′ output from the frequency-voltage conversion calculation unit 18a and outputs the amplified voltage Vs ′ to the addition circuit 22 as the offset voltage Vs. Thereby, the offset voltage Vs corresponding to an arbitrary oscillation frequency included in the oscillation frequency range of the YTO 30 can be output to the main coil drive circuit 11.

また、掃引電圧発生回路20は、切り離しスイッチ21を介して、周波数−電圧変換演算部18bから出力された電圧Vt'を増幅して掃引電圧Vtとして加算回路22に出力するようになっている。これにより、オフセット電圧発生回路19から出力されたオフセット電圧Vsに対応する発振周波数を基準とした周波数掃引を可能とするための掃引電圧Vtをメインコイル駆動回路11に出力することができる。   In addition, the sweep voltage generation circuit 20 amplifies the voltage Vt ′ output from the frequency-voltage conversion calculation unit 18 b via the disconnect switch 21 and outputs the amplified voltage Vt ′ to the addition circuit 22 as the sweep voltage Vt. As a result, the sweep voltage Vt for enabling the frequency sweep based on the oscillation frequency corresponding to the offset voltage Vs output from the offset voltage generation circuit 19 can be output to the main coil drive circuit 11.

なお、切り離しスイッチ21に代えて、カットオフ周波数を可変できるローパスフィルタを用いても良い。この場合は、FMコイル32のみで周波数掃引する場合はカットオフ周波数をより低く設定することで、掃引電圧発生回路20から生じる雑音成分の帯域を制限することができ、YTO30の位相雑音に与える影響を小さくすることができる。   Note that a low-pass filter that can vary the cutoff frequency may be used in place of the separation switch 21. In this case, when the frequency sweep is performed only by the FM coil 32, the band of the noise component generated from the sweep voltage generation circuit 20 can be limited by setting the cut-off frequency lower, and the influence on the phase noise of the YTO 30 Can be reduced.

加算回路22は、オフセット電圧発生回路19からのオフセット電圧Vsと、掃引電圧発生回路20からの掃引電圧Vtを加算して、メインコイル駆動回路11に出力するようになっている。   The adder circuit 22 adds the offset voltage Vs from the offset voltage generation circuit 19 and the sweep voltage Vt from the sweep voltage generation circuit 20 and outputs the result to the main coil drive circuit 11.

<動作の概要>
以下、磁気同調デバイス駆動装置10が行う周波数掃引の概要について説明する。周波数掃引範囲に応じて、以下に示す2種類の動作モードがある。
<Overview of operation>
Hereinafter, an outline of the frequency sweep performed by the magnetic tuning device driving apparatus 10 will be described. Depending on the frequency sweep range, there are the following two types of operation modes.

[動作モード1]:周波数を掃引する幅が比較的狭く、メインコイル31の電流を一定としてFMコイル32の駆動電流を変化させるだけでカバーできる周波数範囲のとき(例えば、8GHzから8.01GHzまでの周波数掃引を行う場合) [Operation mode 1]: When the frequency sweep range is relatively narrow and the frequency range can be covered only by changing the drive current of the FM coil 32 while keeping the current of the main coil 31 constant (for example, from 8 GHz to 8.01 GHz) Frequency sweep)

まず、図示しない操作部によって、オフセット周波数fを8GHzと8.01GHzの中間である8.005GHzとするオフセット周波数設定が指定される。 First, the operating unit (not shown), the offset frequency setting of the offset frequency f m and 8.005GHz is intermediate 8GHz and 8.01GHz are specified.

次に、制御部14の掃引制御部17は、切り離しスイッチ21をオフとして、掃引電圧発生回路20をメインコイル駆動回路11から切り離す。このようにすることで、掃引電圧発生回路20から生じる雑音成分がYTO30に影響を与えることがなくなるため、位相雑音を改善することができる。   Next, the sweep control unit 17 of the control unit 14 turns off the disconnect switch 21 to disconnect the sweep voltage generation circuit 20 from the main coil drive circuit 11. By doing so, the noise component generated from the sweep voltage generation circuit 20 does not affect the YTO 30, so that the phase noise can be improved.

次に、掃引制御部17は、YTO30が8GHzで発振するよう、位相同期ループ回路13に基準信号Sr(f)を与える。 Next, the sweep control unit 17 gives the reference signal Sr (f r ) to the phase locked loop circuit 13 so that the YTO 30 oscillates at 8 GHz.

次に、掃引制御部17は、YTO30が8.01GHzまで周波数掃引されるよう、位相同期ループ回路13に与える基準信号Sr(f)の基準周波数fを変化させていく。このとき、FMコイル32は、−0.005GHzから+0.005GHzまでの範囲でYTO30の発振周波数を変化させることになる。これにより、インダクタンスの大きいメインコイル31を動かさずにFMコイル32のみで周波数掃引できるので、高速な周波数掃引を実現できる。 Next, the sweep controller 17, YTO30 is to be frequency sweep to 8.01GHz, will alter the reference frequency f r of the reference signal Sr given to a phase locked loop circuit 13 (f r). At this time, the FM coil 32 changes the oscillation frequency of the YTO 30 in a range from −0.005 GHz to +0.005 GHz. Thereby, since the frequency sweep can be performed only by the FM coil 32 without moving the main coil 31 having a large inductance, a high-speed frequency sweep can be realized.

[動作モード2]:周波数を掃引する幅が比較的広く、FMコイル32だけではカバーしきれない周波数範囲のとき(例えば、8GHzから10GHzまでの周波数掃引を行う場合) [Operation mode 2]: When the frequency sweep range is relatively wide and the frequency range cannot be covered by the FM coil 32 alone (for example, when performing frequency sweep from 8 GHz to 10 GHz).

まず、図示しない操作部によって、オフセット周波数fを8GHzとするオフセット周波数設定が指定される。さらに、図示しない操作部によって、掃引周波数範囲Δfを2GHzとする掃引周波数範囲設定が指定される。 First, the operating unit (not shown), the offset frequency setting to 8GHz the offset frequency f m is specified. Furthermore, the operating unit (not shown), the sweep frequency range setting to 2GHz sweep frequency range Delta] f m is designated.

次に、掃引制御部17は、切り離しスイッチ21をオンとして、掃引電圧発生回路20をメインコイル駆動回路11に接続する。   Next, the sweep control unit 17 turns on the disconnect switch 21 to connect the sweep voltage generation circuit 20 to the main coil drive circuit 11.

次に、掃引制御部17は、YTO30が8GHzで発振するよう、位相同期ループ回路13に基準信号Sr(f)を与える。 Next, the sweep control unit 17 gives the reference signal Sr (f r ) to the phase locked loop circuit 13 so that the YTO 30 oscillates at 8 GHz.

次に、掃引制御部17は、YTO30が10GHzまで周波数掃引されるよう、掃引電圧発生回路20を動作させるとともに、位相同期ループ回路13に与える基準信号Sr(f)の基準周波数を変化させていく。 Next, the sweep control unit 17 operates the sweep voltage generation circuit 20 so that the frequency of the YTO 30 is swept to 10 GHz, and changes the reference frequency of the reference signal Sr (f r ) given to the phase locked loop circuit 13. Go.

<磁気同調デバイス駆動方法>
次に、本実施形態の磁気同調デバイス駆動方法について説明する。図2は、磁気同調デバイス駆動装置10の制御部14が実行する磁気同調デバイス駆動プログラムのフローチャートである。
<Magnetic tuning device drive method>
Next, the magnetic tuning device driving method of this embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart of a magnetic tuning device driving program executed by the control unit 14 of the magnetic tuning device driving apparatus 10.

まず、ステップS1では、制御部14は、YTO30の発振周波数範囲の分割数を示すインデックスnの値を"1"に初期化する。   First, in step S1, the control unit 14 initializes the value of the index n indicating the number of divisions in the oscillation frequency range of the YTO 30 to “1”.

次に、ステップS2では、制御部14は、YTO30の全ての発振周波数範囲をN個の複数の帯域に分割する。なお、この分割は、均等でも不均等でも良く、その細かさも任意である。   Next, in step S2, the control unit 14 divides all the oscillation frequency ranges of the YTO 30 into a plurality of N bands. This division may be uniform or non-uniform, and its fineness is arbitrary.

次に、ステップS3では、制御部14は、n番目の帯域についてメインコイル31の駆動電流に対するYTO30の同調特性(発振周波数の電流特性)を算出し、算出した同調特性を図示しない不揮発性メモリ等に格納する。このステップS3の処理については後述する。   Next, in step S3, the control unit 14 calculates the tuning characteristic (current characteristic of the oscillation frequency) of the YTO 30 with respect to the driving current of the main coil 31 for the nth band, and the calculated tuning characteristic is not shown in a non-volatile memory or the like. To store. The process of step S3 will be described later.

次に、ステップS4では、制御部14は、ステップS3で算出された同調特性に基づいて、n番目の帯域におけるメインコイル31の駆動電流の設定値を決定する。さらに制御部14は、決定された設定値を図示しない不揮発性メモリ等に格納する。このステップS4の処理については後述する。   Next, in step S4, the control unit 14 determines a set value for the drive current of the main coil 31 in the n-th band based on the tuning characteristic calculated in step S3. Furthermore, the control unit 14 stores the determined setting value in a non-illustrated nonvolatile memory or the like. The process of step S4 will be described later.

次に、ステップS5では、制御部14は、インデックスnが分割数Nよりも小さいか否かを判定する。ここでNの値は2以上に設定されている。インデックスnの値が分割数Nよりも小さい場合には、制御部14は、ステップS6でインデックスnの値を1つ増加させた後に、再びステップS3の処理を実行する。一方、インデックスnの値が分割数Nに到達した場合には、制御部14はステップS7の処理を実行する。   Next, in step S5, the control unit 14 determines whether or not the index n is smaller than the division number N. Here, the value of N is set to 2 or more. When the value of the index n is smaller than the division number N, the control unit 14 increases the value of the index n by 1 in step S6, and then executes the process of step S3 again. On the other hand, when the value of the index n reaches the division number N, the control unit 14 executes the process of step S7.

ステップS7では、制御部14の掃引制御部17は、図示しない操作部によって指定されたオフセット周波数設定及び掃引周波数範囲設定に応じて、ステップS4で決定された各帯域の設定値に基づいて、メインコイル31及びFMコイル32の駆動電流を制御する。   In step S7, the sweep control unit 17 of the control unit 14 performs main processing based on the set value of each band determined in step S4 according to the offset frequency setting and sweep frequency range setting specified by the operation unit (not shown). The drive current of the coil 31 and the FM coil 32 is controlled.

具体的には、掃引制御部17は、図示しない操作部によって指定された掃引周波数範囲設定の掃引周波数範囲Δfが比較的狭い場合には、切り離しスイッチ21をオフとして、オフセット周波数fの設定を周波数−電圧変換演算部18aに出力するとともに、周波数掃引をFMコイル32により行うための基準信号Sr(f)を位相同期ループ回路13に出力する。これは、既に述べた動作モード1の処理に相当する。 Specifically, the sweep controller 17, when the sweep frequency range Delta] f m of been swept frequency range setting designated by the operating unit (not shown) is relatively narrow, as an off the disconnecting switch 21, setting of the offset frequency f m Is output to the frequency-voltage conversion calculation unit 18a, and a reference signal Sr (f r ) for performing frequency sweep by the FM coil 32 is output to the phase-locked loop circuit 13. This corresponds to the operation mode 1 described above.

一方、掃引制御部17は、図示しない操作部によって指定された掃引周波数範囲設定の掃引周波数範囲Δfが比較的広い場合には、切り離しスイッチ21をオンとして、オフセット周波数f及び掃引周波数範囲Δfの設定を周波数−電圧変換演算部18a,18bに出力するとともに、対応する基準信号Sr(f)を位相同期ループ回路13に出力する。これは、既に述べた動作モード2の処理に相当する。 On the other hand, the sweep controller 17, when the sweep frequency range Delta] f m of a given sweep frequency range set by the operating unit (not shown) is relatively wide, as on the disconnecting switch 21, the offset frequency f m and sweep frequency range Delta] f The setting of m is output to the frequency-voltage conversion arithmetic units 18a and 18b, and the corresponding reference signal Sr (f r ) is output to the phase locked loop circuit 13. This corresponds to the operation mode 2 described above.

なお、ステップS1〜S6の処理(複数に分割されたそれぞれの周波数範囲で同調特性を求める)は、出荷前に行われても良いし、ステップS7の掃引制御の前に毎回行われても良く、あるいは、ユーザにより任意のタイミングで行われても良い。   Note that the processing of steps S1 to S6 (determining the tuning characteristics in each of the divided frequency ranges) may be performed before shipment or may be performed every time before the sweep control of step S7. Alternatively, it may be performed at an arbitrary timing by the user.

<ステップS3の処理>
次に、図2のフローチャートのステップS3の処理の詳細について説明する。図3は、制御部14を構成する同調特性算出部15が実行する処理のフローチャートである。ここでは、n番目の帯域の最小周波数fが8GHz、最大周波数fが9GHzであるとする。
<Process of Step S3>
Next, details of the process of step S3 in the flowchart of FIG. 2 will be described. FIG. 3 is a flowchart of processing executed by the tuning characteristic calculation unit 15 constituting the control unit 14. Here, it is assumed that the minimum frequency f 1 of the nth band is 8 GHz and the maximum frequency f 2 is 9 GHz.

まず、ステップS31では、同調特性算出部15は、予め図示しない不揮発性メモリ等に記憶されたYTOの同調特性の初期値を読み込む。この段階では、YTO30の同調特性は未知なので、発振周波数がメインコイル31の駆動電流に比例する理想的な同調特性を初期値として用いる。   First, in step S31, the tuning characteristic calculation unit 15 reads an initial value of the YTO tuning characteristic stored in advance in a non-illustrated nonvolatile memory or the like. At this stage, since the tuning characteristic of the YTO 30 is unknown, an ideal tuning characteristic whose oscillation frequency is proportional to the drive current of the main coil 31 is used as an initial value.

次に、ステップS32では、同調特性算出部15は、YTO30をf〜fの間の任意の発振周波数で発振させるためのオフセット周波数fの設定を周波数−電圧変換演算部18aに出力するとともに、対応する基準信号Sr(f)を位相同期ループ回路13に出力する。オフセット電圧発生回路19には、オフセット周波数fに対応する電圧Vs'が周波数−電圧変換演算部18aから入力される。 Next, in step S32, the tuning characteristic calculation unit 15, the setting of the offset frequency f m for oscillating YTO30 at any oscillation frequency between f 1 ~f 2 Frequency - Output voltage conversion operation unit 18a At the same time, the corresponding reference signal Sr (f r ) is output to the phase locked loop circuit 13. The offset voltage generating circuit 19, the voltage Vs' corresponding to the offset frequency f m is the frequency - input from the voltage conversion operation unit 18a.

なお、ステップS32では、同調特性算出部15は、掃引周波数範囲Δfの設定をゼロとするか、あるいは切り離しスイッチ21をオフにする。また、周波数−電圧変換演算部18a,18bで使用される値は、ステップS31で読み込んだYTOの同調特性の初期値とする。 In step S32, the tuning characteristic calculation unit 15, or the setting of the sweep frequency range Delta] f m to zero, or to turn off the disconnecting switch 21. The values used in the frequency-voltage conversion calculation units 18a and 18b are the initial values of the YTO tuning characteristics read in step S31.

次に、ステップS33では、同調特性算出部15は、FMコイル32の駆動電流の値を取得する。このとき、YTO30は8GHzで発振しているが、実際のYTO30の同調特性が理想的なものでない場合には、位相同期ループ回路13によってFMコイル32の駆動電流はゼロでない値に自動的に調整されている。   Next, in step S33, the tuning characteristic calculation unit 15 acquires the value of the drive current of the FM coil 32. At this time, the YTO 30 oscillates at 8 GHz. If the actual tuning characteristics of the YTO 30 are not ideal, the phase-locked loop circuit 13 automatically adjusts the drive current of the FM coil 32 to a non-zero value. Has been.

次に、ステップS34では、同調特性算出部15は、FMコイル32の駆動電流が充分な誤差範囲でゼロに近づいたか否かを判定する。FMコイル32の駆動電流が充分な誤差範囲でゼロに近づいていない場合には、同調特性算出部15は、ステップS35の処理を実行する。一方、FMコイル32の駆動電流が充分な誤差範囲でゼロに近づいている場合には、同調特性算出部15はステップS36の処理を実行する。   Next, in step S34, the tuning characteristic calculator 15 determines whether or not the driving current of the FM coil 32 has approached zero within a sufficient error range. When the drive current of the FM coil 32 has not approached zero in a sufficient error range, the tuning characteristic calculation unit 15 executes the process of step S35. On the other hand, when the drive current of the FM coil 32 approaches zero within a sufficient error range, the tuning characteristic calculation unit 15 executes the process of step S36.

次に、ステップS35では、同調特性算出部15は、FMコイル32の駆動電流が充分な誤差範囲でゼロに近づくよう、周波数−電圧変換演算部18aに与えるオフセット周波数fの設定を調整した後、ステップS33,S34の処理を再び実行する。 Next, in step S35, the tuning characteristic calculation unit 15, so that the driving current of the FM coil 32 approaches zero with sufficient error range, frequency - After adjusting the settings of the offset frequency f m applied to the voltage conversion operation unit 18a The processes of steps S33 and S34 are executed again.

次に、ステップS36では、同調特性算出部15は、FMコイル32の駆動電流が充分な誤差範囲でゼロに近づいた状態でYTO30をf〜fの間の所望の発振周波数で発振させるために必要なメインコイル31の駆動電流、あるいはオフセット電圧発生回路19に与えるべき電圧Vs'を算出し、算出した値を図示しない不揮発性メモリ等に格納する。 Next, in step S36, the tuning characteristic calculation unit 15 causes the YTO 30 to oscillate at a desired oscillation frequency between f 1 and f 2 with the drive current of the FM coil 32 approaching zero within a sufficient error range. The driving current of the main coil 31 necessary for the operation or the voltage Vs ′ to be applied to the offset voltage generation circuit 19 is calculated, and the calculated value is stored in a non-illustrated nonvolatile memory or the like.

ここで、図4(a)を用いてメインコイル31の駆動電流の算出方法の概要を説明する。図4(a)において、点線はメインコイル31の駆動電流に対する理想的なYTOの同調特性を示しており、実線はメインコイル31の駆動電流に対する実際のYTO30の同調特性の一例を示している。   Here, an outline of a method for calculating the drive current of the main coil 31 will be described with reference to FIG. In FIG. 4A, the dotted line indicates an ideal YTO tuning characteristic with respect to the driving current of the main coil 31, and the solid line indicates an example of the actual tuning characteristic of the YTO 30 with respect to the driving current of the main coil 31.

ステップS33が最初に実行された段階では、例えばYTO30の発振周波数がf(=8GHz)の場合には、理想的なYTOの同調特性に基づいたA点の駆動電流Iがメインコイル31に与えられる。このとき、FMコイル32による周波数補正がないとした場合のYTO30の発振周波数はB点のfとなる。即ち、メインコイル31による同調ずれはf−fとなり、メインコイル31のみでは所望の発振周波数fを得ることはできない。 At the stage of step S33 is first executed, for example, when the oscillation frequency of YTO30 is f 1 of (= 8 GHz) is the main coil 31 a drive current I A of the point A based on the tuning characteristics of an ideal YTO Given. At this time, the oscillation frequency of the YTO 30 when there is no frequency correction by the FM coil 32 is fB at point B. That is, the synchronization deviation due to the main coil 31 is f 1 −f B , and the desired oscillation frequency f 1 cannot be obtained only by the main coil 31.

その後、ステップS33〜S35の処理が繰り返されることにより、メインコイル31のみでYTO30を発振周波数fで発振させることができるようになる。このときのメインコイル31の駆動電流はIとなり、オフセット周波数fはC点の周波数fとなっている。 Thereafter, the processing in steps S33~S35 are repeated, it is possible to oscillate only in YTO30 main coil 31 at an oscillation frequency f 1. Drive current of the main coil 31 at this time is I C, and the offset frequency f m has a frequency f C of the point C.

これにより、同調特性算出部15は、理想的なYTOの同調特性に基づいて、周波数fのオフセット周波数fからメインコイル31に与えるべき駆動電流I、あるいはオフセット電圧発生回路19に与えるべき電圧Vs'を逆算することができる。 Thus, the tuning characteristic calculation unit 15 should provide the drive current I C to be supplied to the main coil 31 or the offset voltage generation circuit 19 from the offset frequency f m of the frequency f C based on the ideal YTO tuning characteristic. The voltage Vs ′ can be calculated backward.

次に、ステップS37では、同調特性算出部15は、発振周波数f〜fの間の全ての測定周波数について、メインコイル31に与えるべき駆動電流(あるいは駆動電圧)の算出が終了したか否かを判定する。発振周波数f〜fの間の全ての測定周波数について、メインコイル31の駆動電流(あるいは駆動電圧)の算出が終了していない場合には、同調特性算出部15は、ステップS32〜S36の処理を再び実行する。 Next, in step S37, the tuning characteristic calculator 15 determines whether or not the calculation of the drive current (or drive voltage) to be applied to the main coil 31 has been completed for all measurement frequencies between the oscillation frequencies f 1 and f 2. Determine whether. When the calculation of the drive current (or drive voltage) of the main coil 31 is not completed for all measurement frequencies between the oscillation frequencies f 1 and f 2 , the tuning characteristic calculation unit 15 performs steps S32 to S36. Run the process again.

例えば、同調特性算出部15は、n番目の帯域の最大周波数であるf(=9GHz)についても、メインコイル31に与えるべき駆動電流、あるいはオフセット電圧発生回路19に与えるべき電圧Vs'を算出し終えたら、図4のフローチャートの処理を終了する。 For example, the tuning characteristic calculation unit 15 calculates the drive current to be applied to the main coil 31 or the voltage Vs ′ to be applied to the offset voltage generation circuit 19 for f 2 (= 9 GHz) which is the maximum frequency of the nth band. When finished, the process of the flowchart of FIG.

<ステップS4の処理>
次に、図2のフローチャートのステップS4の処理の詳細について説明する。上記のステップS3の処理で、n番目の帯域の発振周波数f〜fの間の全ての測定周波数で、FMコイル32の駆動電流がほぼゼロの状態でYTO30を発振させるために、メインコイル31に与えるべき駆動電流、あるいはオフセット電圧発生回路19に与えるべき電圧Vs'が求められた。
<Process of step S4>
Next, details of the process of step S4 in the flowchart of FIG. 2 will be described. In order to cause the YTO 30 to oscillate with the drive current of the FM coil 32 substantially zero at all the measurement frequencies between the oscillation frequencies f 1 and f 2 of the n-th band in the process of step S3 above, The drive current to be applied to 31 or the voltage Vs ′ to be applied to the offset voltage generation circuit 19 was obtained.

駆動電流値決定部16は、このn番目の帯域について、例えば最小二乗法により、YTO30の発振周波数とオフセット電圧発生回路19に与えるべき電圧Vs'との関係を近似する直線の傾きと切片を求め、求めたこれらの値を図示しない不揮発性メモリ等に格納する。ここでは、オフセット電圧発生回路19に与える電圧Vs'とYTO30の発振周波数が比例するものと考える。   The drive current value determination unit 16 obtains the slope and intercept of a straight line that approximates the relationship between the oscillation frequency of the YTO 30 and the voltage Vs ′ to be applied to the offset voltage generation circuit 19 for the nth band, for example, by the method of least squares. These obtained values are stored in a nonvolatile memory (not shown) or the like. Here, it is assumed that the voltage Vs ′ applied to the offset voltage generation circuit 19 is proportional to the oscillation frequency of the YTO 30.

さらに、駆動電流値決定部16は、ステップS7でオフセット周波数fとしてn番目の帯域の周波数が設定された場合に、周波数−電圧変換演算部18aが上記の近似直線上の電圧Vs'を出力するように、周波数−電圧変換演算部18aのパラメータを変更する。 Further, the drive current value determination section 16, if the frequency of the n-th band as the offset frequency f m has been set in step S7, the frequency - voltage conversion operation portion 18a outputs a voltage Vs' on said approximate straight line Thus, the parameter of the frequency-voltage conversion calculation unit 18a is changed.

これらステップS3,S4の処理が全ての帯域に対して行われることにより、図4(b)に点線で示すように、実際のYTO30の同調特性を良く近似した同調特性を算出することができ、この同調特性に基づいてメインコイル31の駆動電流の設定値を得ることができる。これにより、帯域ごとに、YTO30の発振周波数に対してリニアな駆動電流をメインコイル31に与えることができる。   By performing the processing in steps S3 and S4 for all the bands, as shown by a dotted line in FIG. 4B, it is possible to calculate a tuning characteristic that closely approximates the tuning characteristic of the actual YTO 30. Based on this tuning characteristic, the set value of the drive current of the main coil 31 can be obtained. As a result, a drive current linear to the oscillation frequency of the YTO 30 can be applied to the main coil 31 for each band.

なお、周波数−電圧変換演算部18bに関しては、YTO30の全発振周波数範囲の最小周波数と最大周波数から直線近似として算出した単一の傾きの値を使用して周波数−電圧変換を行えば良い。これは、周波数−電圧変換演算部18bは、メインコイル31により周波数掃引を行う場合だけ使用するので、周波数−電圧変換演算部18aと同様に細かくリニアリティを補正する必要がないためである。   As for the frequency-voltage conversion calculation unit 18b, frequency-voltage conversion may be performed using a single slope value calculated as a linear approximation from the minimum frequency and the maximum frequency in the entire oscillation frequency range of the YTO 30. This is because the frequency-voltage conversion calculation unit 18b is used only when frequency sweeping is performed by the main coil 31, so that it is not necessary to finely correct the linearity like the frequency-voltage conversion calculation unit 18a.

<FMコイルによる掃引可能幅拡大の例>
実際のYTO30の特性の一例を以下に示す。
・YTO30のリニアリティ誤差:±5MHz(最大)
・YTO30のFMコイル32による周波数可変量:±50MHz
・YTO30のリニアリティ以外による同調誤差:±35MHz
(内訳:温度ドリフト±10MHz、磁気ヒステリシス±10MHz、駆動回路の温度ドリフト±5MHz、その他・設計マージン分±10MHz)
<Example of expansion of sweepable width by FM coil>
An example of actual YTO30 characteristics is shown below.
-Linearity error of YTO30: ± 5 MHz (maximum)
・ Frequency variable by YTO30 FM coil 32: ± 50 MHz
-Tuning error other than YTO30 linearity: ± 35 MHz
(Breakdown: temperature drift ± 10 MHz, magnetic hysteresis ± 10 MHz, temperature drift of drive circuit ± 5 MHz, other design margin ± 10 MHz)

それ故に、従来は、FMコイル32の周波数可変範囲のうち周波数掃引に使える範囲は、
±50MHz−(±5MHz+±35MHz)=±10MHz
であり、その周波数幅は20MHzであった。
Therefore, conventionally, the range that can be used for frequency sweeping in the frequency variable range of the FM coil 32 is:
± 50 MHz- (± 5 MHz + ± 35 MHz) = ± 10 MHz
The frequency width was 20 MHz.

本発明の磁気同調デバイス駆動方法により、YTO30のリニアリティ誤差を±1MHzまで改善できたとすると、FMコイル32の周波数可変範囲のうち周波数掃引に使える範囲は、
±50MHz−(±1MHz+±35MHz)=±14MHz
となり、周波数幅で28MHzに拡大することができる。
Assuming that the linearity error of the YTO 30 can be improved to ± 1 MHz by the magnetic tuning device driving method of the present invention, the range that can be used for the frequency sweep in the frequency variable range of the FM coil 32 is:
± 50 MHz- (± 1 MHz + ± 35 MHz) = ± 14 MHz
Thus, the frequency width can be expanded to 28 MHz.

なお、既に述べたように、本発明の方法ではYTO30の全発振周波数範囲を複数の帯域に分割するが、この分割はシステムの条件によっては不均等でも良いし、その細かさは任意で良い。一般的には、発振周波数範囲を細かく分割する方がYTOの発振周波数の同調特性を補正する効果は高くなるが、同調特性算出部15による同調特性の取得にかかる時間が増加する。このため、YTO30の全発振周波数範囲の分割数は、それらのバランスを考慮して設定されることが望ましい。   As described above, in the method of the present invention, the entire oscillation frequency range of the YTO 30 is divided into a plurality of bands, but this division may be uneven depending on the system conditions, and the fineness may be arbitrary. In general, finely dividing the oscillation frequency range increases the effect of correcting the tuning characteristics of the YTO oscillation frequency, but the time required for the tuning characteristics calculation unit 15 to acquire the tuning characteristics increases. For this reason, it is desirable that the number of divisions in the entire oscillation frequency range of the YTO 30 is set in consideration of the balance between them.

<高速掃引幅拡大の例>
上述のように、FMコイル32による掃引可能幅を広げることができれば、メインコイル31の駆動電流を固定とし、FMコイル32の駆動電流のみを変化させることで周波数掃引を行えるため、高速に掃引を行える周波数幅を拡大することができる。
<Example of expanding the high-speed sweep width>
As described above, if the sweepable width by the FM coil 32 can be widened, the drive current of the main coil 31 is fixed, and the frequency sweep can be performed by changing only the drive current of the FM coil 32. The frequency range that can be performed can be expanded.

例えば、一般的にYTOのメインコイル31のインダクタンスは数十mHから数百mHである。これに対してFMコイル32のインダクタンスは数μHから数十μH程度である。ここで、メインコイル31のインダクタンスを40mH、FMコイル32のインダクタンスを10μHとし、25MHzを10μsで周波数掃引する場合を考える。   For example, the inductance of the main coil 31 of YTO is generally several tens mH to several hundreds mH. On the other hand, the inductance of the FM coil 32 is about several μH to several tens μH. Here, let us consider a case where the main coil 31 has an inductance of 40 mH, the FM coil 32 has an inductance of 10 μH, and 25 MHz is swept in 10 μs.

メインコイル31のみで周波数掃引する場合は以下のようになる。
・メインコイル31のみ:(メインコイル31の感度を20MHz/mA、インダクタンスを40mHとする。)
10μsで25MHzの周波数幅で掃引を行う場合には、10μsで1.25mAの電流変化が生じる。このとき、インダクタンスによってメインコイル31に生じる逆起電力は40mH×(1.25mA/10us)=5Vとなる。
When the frequency sweep is performed only by the main coil 31, the operation is as follows.
Only the main coil 31: (The sensitivity of the main coil 31 is 20 MHz / mA, and the inductance is 40 mH.)
When sweeping at a frequency width of 25 MHz at 10 μs, a current change of 1.25 mA occurs at 10 μs. At this time, the counter electromotive force generated in the main coil 31 by the inductance is 40 mH × (1.25 mA / 10 us) = 5V.

また、FMコイル32のみで周波数掃引する場合は下記の通りである。
・FMコイル32のみ:(FMコイル32の感度を400kHz/mA、インダクタンスを10μHとする。)
10μsで25MHzの周波数幅の掃引を行う場合には、10μsで62.5mAの電流変化が生じる。このとき、インダクタンスによってFMコイル32に生じる逆起電力は10μH×(62.5mA/10μs)=62.5mVとなる。
The frequency sweeping with only the FM coil 32 is as follows.
-FM coil 32 only: (The sensitivity of FM coil 32 is 400 kHz / mA, and the inductance is 10 μH.)
When sweeping with a frequency width of 25 MHz at 10 μs, a current change of 62.5 mA occurs at 10 μs. At this time, the counter electromotive force generated in the FM coil 32 due to the inductance is 10 μH × (62.5 mA / 10 μs) = 62.5 mV.

メインコイル駆動回路11及びFMコイル駆動回路12は、周波数掃引の際に上記のインダクタンスを上乗せしてそれぞれメインコイル31及びFMコイル32に電圧を加えなければならないので、周波数掃引が高速になるほど高い電圧が必要になる。   Since the main coil drive circuit 11 and the FM coil drive circuit 12 must apply the above-described inductance to the main coil 31 and the FM coil 32 at the time of frequency sweep, respectively, the higher the frequency sweep, the higher the voltage. Is required.

上記のように、メインコイル31で高速掃引を行う際には、FMコイル32と比較して高い電圧が必要となる。それ故に、メインコイル駆動回路11の出力上限電圧などにより、メインコイル31による掃引速度には限界がある。本発明によれば、FMコイル32のみで掃引できる周波数幅を拡大できるとともに、FMコイル32のみでより高速に周波数掃引を行うことができる。   As described above, when performing a high-speed sweep with the main coil 31, a higher voltage than that of the FM coil 32 is required. Therefore, the sweep speed by the main coil 31 is limited by the output upper limit voltage of the main coil drive circuit 11 and the like. According to the present invention, the frequency width that can be swept with only the FM coil 32 can be expanded, and the frequency sweep can be performed at a higher speed with only the FM coil 32.

<低位相雑音で掃引できる周波数幅拡大の例>
通常、メインコイル31及びFMコイル32には、それらの前段までの回路から生じた雑音による雑音電流が本来望まれる駆動電流に上乗せされている。これらのコイルに流れる雑音電流成分はYTO30の発振周波数に影響を与えてYTO30の位相雑音を悪化させてしまう。
<Example of frequency width expansion that can be swept with low phase noise>
Usually, in the main coil 31 and the FM coil 32, a noise current due to noise generated from the circuits up to the preceding stage is added to a driving current that is originally desired. The noise current component flowing through these coils affects the oscillation frequency of the YTO 30 and deteriorates the phase noise of the YTO 30.

例えば、先のYTOの例では、メインコイル31はFMコイル32に対して50倍の感度を持つので、各コイルの雑音電流成分が同じだとしてもYTO30の位相雑音へ与える影響は50倍異なる。   For example, in the previous YTO example, the main coil 31 is 50 times more sensitive than the FM coil 32, so even if the noise current component of each coil is the same, the effect on the phase noise of the YTO 30 is 50 times different.

また、メインコイル駆動回路11に入力される信号は、オフセット電圧発生回路19までと掃引電圧発生回路20までの2系統の回路の和となる。メインコイル31に加わる雑音電流成分は、オフセット電圧発生回路19までの回路の雑音と、掃引電圧発生回路20までの回路の雑音と、メインコイル駆動回路11自体の雑音の合計となるが、FMコイル32だけで周波数掃引できる場合は、掃引電圧発生回路20をメインコイル駆動回路11から切り離せるので、その分位相雑音の悪化が抑えられる。   The signal input to the main coil drive circuit 11 is the sum of two systems, up to the offset voltage generation circuit 19 and the sweep voltage generation circuit 20. The noise current component applied to the main coil 31 is the sum of the noise of the circuit up to the offset voltage generation circuit 19, the noise of the circuit up to the sweep voltage generation circuit 20, and the noise of the main coil drive circuit 11 itself. When the frequency sweep can be performed with only 32, the sweep voltage generation circuit 20 can be separated from the main coil drive circuit 11, so that the deterioration of the phase noise can be suppressed accordingly.

各径路による電流雑音は例えば以下のようになる。
・FMコイル駆動回路12までの経路による電流雑音:
FMコイル32にて、10kHzの周波数で150pA/√Hzの電流雑音密度に相当する雑音信号を発生
・オフセット電圧発生回路19までの経路による電流雑音:
メインコイル31にて、10kHzの周波数で0.4pA/√Hzの電流雑音密度に相当する雑音信号を発生
・掃引電圧発生回路20までの経路による電流雑音:
メインコイル31にて、10kHzの周波数で3.2pA/√Hzの電流雑音密度に相当する雑音信号を発生
・メインコイル駆動回路11による電流雑音:
メインコイル31にて、10kHzの周波数で0.9pA/√Hzの電流雑音密度に相当する雑音信号を発生
Current noise due to each path is, for example, as follows.
Current noise due to the route to the FM coil drive circuit 12:
The FM coil 32 generates a noise signal corresponding to a current noise density of 150 pA / √Hz at a frequency of 10 kHz. Current noise through a path to the offset voltage generation circuit 19:
The main coil 31 generates a noise signal corresponding to a current noise density of 0.4 pA / √Hz at a frequency of 10 kHz and current noise through a path to the sweep voltage generation circuit 20:
The main coil 31 generates a noise signal corresponding to a current noise density of 3.2 pA / √Hz at a frequency of 10 kHz. Current noise by the main coil drive circuit 11:
The main coil 31 generates a noise signal corresponding to a current noise density of 0.9 pA / √Hz at a frequency of 10 kHz.

電流雑音から位相雑音を求めるに当たっては次の式が知られている。

Figure 0005973949
The following equation is known for obtaining phase noise from current noise.
Figure 0005973949

数1において、KはYTOコイル感度、iは電流雑音密度、fはオフセット周波数を表している。 In Equation 1, K is YTO coil sensitivity, i n represents the current noise density, f m is the offset frequency.

FMコイル32の電流雑音による位相雑音は、数1によれば−167.4dBc/Hzである。YTO30の単体の位相雑音が10kHzオフセットの場合に−105dBc/Hzであるとすると、FMコイル32の電流雑音による位相雑音はYTO30単体より大幅に小さく、その影響は無視できる。   According to Equation 1, the phase noise due to the current noise of the FM coil 32 is −167.4 dBc / Hz. If the phase noise of the single YTO 30 is −105 dBc / Hz when the phase noise is 10 kHz offset, the phase noise due to the current noise of the FM coil 32 is significantly smaller than that of the YTO 30 alone, and the influence can be ignored.

メインコイル31のトータルの電流雑音は、掃引電圧発生回路20ありの場合には数2のように計算でき、掃引電圧発生回路20なしの場合には数3のように計算できる。

Figure 0005973949
Figure 0005973949
The total current noise of the main coil 31 can be calculated as shown in Equation 2 when the sweep voltage generation circuit 20 is provided, and can be calculated as Equation 3 when the sweep voltage generation circuit 20 is not provided.
Figure 0005973949
Figure 0005973949

数2,3の結果より、メインコイル31の電流雑音による位相雑音は、掃引電圧発生回路20ありの場合には−106.5dBc/Hzとなり、掃引電圧発生回路20を切り離した場合には−117.1dBc/Hzとなる。   From the results of Equations 2 and 3, the phase noise due to the current noise of the main coil 31 is −106.5 dBc / Hz when the sweep voltage generation circuit 20 is present, and −117 when the sweep voltage generation circuit 20 is disconnected. .1 dBc / Hz.

前者の位相雑音は、YTO30本来の位相雑音に近く、トータルの位相雑音を−102.7dBc/Hzに悪化させてしまう。これに対して、後者の位相雑音は、YTO30本来の位相雑音に対して充分低く、トータルの位相雑音は−104.7dBc/Hzとなるため、YTO30本来の位相雑音をほとんど悪化させない。本発明は、このように位相雑音が低い状態で掃引できる周波数幅を拡大することができる。   The former phase noise is close to the original phase noise of YTO30 and degrades the total phase noise to -102.7 dBc / Hz. On the other hand, the latter phase noise is sufficiently lower than the original phase noise of YTO30, and the total phase noise is -104.7 dBc / Hz, so that the original phase noise of YTO30 is hardly deteriorated. The present invention can expand the frequency width that can be swept in such a low phase noise state.

以上説明したように、本発明によれば、YTO30の発振周波数範囲を複数の帯域に分割し、それぞれの帯域でYTO30の同調特性を補正することでYTO30の同調時の周波数誤差をより小さくすることができる。   As described above, according to the present invention, the oscillation frequency range of the YTO 30 is divided into a plurality of bands, and the tuning characteristic of the YTO 30 is corrected in each band, thereby reducing the frequency error during tuning of the YTO 30. Can do.

また、本発明によるとメインコイル31による同調ずれを小さくできるため、FMコイル32を用いて同調ずれを補償しなければならない周波数範囲を小さくでき、その分FMコイル32のみで周波数を変化させ、高速に掃引できる周波数範囲を拡大できる。また、FMコイル32のみで周波数を変化させる際には、メインコイル駆動回路11の掃引電圧発生回路20を切り離すことができるため、位相雑音を改善することができる。   Further, according to the present invention, since the tuning deviation due to the main coil 31 can be reduced, the frequency range in which the tuning deviation must be compensated for using the FM coil 32 can be reduced. The frequency range that can be swept can be expanded. Further, when the frequency is changed only by the FM coil 32, the sweep voltage generation circuit 20 of the main coil drive circuit 11 can be disconnected, so that the phase noise can be improved.

(第2の実施形態)
続いて、本発明の第2の実施形態としての信号分析装置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及び動作については適宜説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a signal analysis device 40 as a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the description of the same configuration and operation as in the first embodiment will be omitted as appropriate.

図5に示すように、本実施形態の信号分析装置40は、周波数掃引が可能なローカル信号LをYTO30により生成して入力信号SINとともにミキサ42に与え、ミキサ42の出力から所定の中間周波数帯の信号Mをフィルタ43で抽出する周波数変換部41と、第1の実施形態の磁気同調デバイス駆動装置10と、周波数変換部41の出力信号をサンプリングしてデジタルの信号列に変換するA/D変換器44と、ローカル信号Lの周波数掃引中にA/D変換器44から出力される信号列Dmを記憶し、周波数対信号強度のスペクトラム特性を求める信号解析部45と、信号解析部45で得られたスペクトラム特性を波形表示する表示部46とを備える。 5, the signal analyzer 40 of the embodiment, provided to the mixer 42 along with the input signal S IN by the local signal L capable frequency sweep generated by YTO30, a predetermined intermediate frequency from the output of the mixer 42 A frequency converter 41 that extracts a band signal M by a filter 43, the magnetic tuning device driving apparatus 10 of the first embodiment, and an A / A that samples the output signal of the frequency converter 41 and converts it into a digital signal sequence A D converter 44, a signal analysis unit 45 for storing a signal sequence Dm output from the A / D converter 44 during the frequency sweep of the local signal L, and obtaining a spectrum characteristic of frequency versus signal intensity, and a signal analysis unit 45 And a display unit 46 for displaying the waveform of the spectrum characteristic obtained in (1).

即ち、入力信号SINは、周波数変換部41のミキサ42に入力され、YTO30からのローカル信号Lとミキシングされ、その差または和(以下の説明では差とする。)の周波数成分のうち、所定の中間周波帯の信号成分Mがフィルタ43によって抽出される。 That is, the input signal S IN is input to the mixer 42 of the frequency converter 41, a local signal L and mixing from YTO30, among the frequency components of the difference or sum (. Which the difference in the following description), a predetermined The intermediate frequency band signal component M is extracted by the filter 43.

ここで、フィルタ43の通過中心周波数をFIF、ローカル信号Lの周波数をFとし、中間周波帯に変換しようとする解析対象信号の周波数FINよりローカル周波数Fが高い上側ヘテロダインでミキシングすると仮定すると、
−FIF=FIN
の関係が成り立つ。
Here, when the center frequency of the filter 43 is F IF , the frequency of the local signal L is F L, and mixing is performed with an upper heterodyne having a local frequency F L higher than the frequency F IN of the analysis target signal to be converted to the intermediate frequency band. Assuming
F L -F IF = F IN
The relationship holds.

ここで、例えば、FIF=8GHzとし、ローカル周波数Fを8.1GHzから9GHzまで掃引すれば、解析対象信号の周波数FINは、100MHzから1GHzまで変化することになる。つまり、フィルタ43からは、入力信号SINのうち100MHzから1GHzまでの信号成分がその元の周波数順に時系列に抽出されることになる。 Here, for example, the F IF = 8 GHz, if swept local frequency F L from 8.1GHz to 9 GHz, a frequency F IN of the analyzed signal will vary from 100MHz to 1 GHz. That is, the filter 43, signal components from 100MHz to 1GHz of the input signal S IN is to be extracted in chronological order of frequency of its original.

なお、ここでは周波数変換を1回行う回路例を示しているが、実際には周波数変換部41内で複数回の周波数変換処理(一般的には固定周波数のローカル信号による。)を行って、より低い周波数帯に変換している。   In addition, although the circuit example which performs frequency conversion once is shown here, in practice, frequency conversion processing (generally by a local signal of a fixed frequency) is performed a plurality of times in the frequency conversion unit 41, Converting to a lower frequency band.

YTO30は、第1の実施形態で述べたように、掃引制御部17によるオフセット周波数f及び掃引周波数範囲Δfの設定に対応した周波数の出力信号So(f)をローカル信号Lとして出力できるよう構成されている。このローカル信号Lの周波数掃引は、掃引制御部17から入力されるオフセット周波数f及び掃引周波数範囲Δfの設定に応じて行われる。さらに、掃引制御部17は、ローカル信号Lの周波数を示す周波数情報fを信号解析部45に与えるようになっている。 YTO30, as described in the first embodiment can output the output signal So having a frequency corresponding to the setting of the offset frequency f m and sweep frequency range Delta] f m by sweep control section 17 (f o) as the local signal L It is configured as follows. This frequency sweep of the local signal L is performed according to the setting of the offset frequency f m and sweep frequency range Delta] f m is inputted from the sweep controller 17. Furthermore, the sweep controller 17 is adapted to provide the frequency information f o indicating the frequency of the local signal L to the signal analyzer 45.

一方、周波数変換部41から出力された信号Mは、A/D変換器44により所定のサンプリング周期(フィルタ43の通過帯域の上限の2倍以上の周波数)でサンプリングされ、そのサンプリングで得られたデジタルの信号列Dmが信号解析部45に入力される。   On the other hand, the signal M output from the frequency converter 41 is sampled by the A / D converter 44 at a predetermined sampling period (a frequency more than twice the upper limit of the pass band of the filter 43), and obtained by the sampling. A digital signal sequence Dm is input to the signal analysis unit 45.

信号解析部45は、周波数掃引によって得られたデジタルの信号列Dmと周波数情報fとを対応付けて受信して図示しないメモリに格納し、指定された帯域制限処理等を行って観測帯域内における周波数対信号強度S(f)の特性、即ちスペクトラム特性を求める。表示部46は、信号解析部45が求めたスペクトラム特性の波形を画面に表示する。   The signal analysis unit 45 receives the digital signal sequence Dm obtained by the frequency sweep and the frequency information f in association with each other, stores them in a memory (not shown), performs a designated band limiting process, etc. A characteristic of frequency versus signal intensity S (f), that is, a spectrum characteristic is obtained. The display unit 46 displays the waveform of the spectrum characteristic obtained by the signal analysis unit 45 on the screen.

上記のように構成された本実施形態の信号分析装置40は、第1の実施形態の磁気同調デバイス駆動装置10を備えているため、一般的なメインコイル31による周波数掃引だけでなく、FMコイル32による高速かつ位相雑音を抑えた精度の良い周波数掃引を行うことができる。   Since the signal analysis apparatus 40 of the present embodiment configured as described above includes the magnetic tuning device driving apparatus 10 of the first embodiment, not only the frequency sweep by the general main coil 31 but also the FM coil 32 can perform high-speed and high-accuracy frequency sweeping with reduced phase noise.

10 磁気同調デバイス駆動装置
11 メインコイル駆動回路(主コイル駆動回路)
12 FMコイル駆動回路(副コイル駆動回路)
13 位相同期ループ回路(位相同期発振器)
14 制御部
15 同調特性算出部
16 駆動電流値決定部
17 掃引制御部
18a,18b 周波数−電圧変換演算部
19 オフセット電圧発生回路
20 掃引電圧発生回路
21 切り離しスイッチ
22 加算回路
30 YTO(磁気同調デバイス)
31 メインコイル(主コイル)
32 FMコイル(副コイル)
33 YIG(磁気共鳴素子)
40 信号分析装置
41 周波数変換部
42 ミキサ
43 フィルタ
44 A/D変換器
45 信号解析部
46 表示部
10 Magnetic Tuning Device Drive Device 11 Main Coil Drive Circuit (Main Coil Drive Circuit)
12 FM coil drive circuit (sub-coil drive circuit)
13 Phase-locked loop circuit (phase-locked oscillator)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Control part 15 Tuning characteristic calculation part 16 Drive current value determination part 17 Sweep control part 18a, 18b Frequency-voltage conversion calculating part 19 Offset voltage generation circuit 20 Sweep voltage generation circuit 21 Isolation switch 22 Addition circuit 30 YTO (magnetic tuning device)
31 Main coil (main coil)
32 FM coil (sub-coil)
33 YIG (magnetic resonance element)
40 Signal Analyzer 41 Frequency Converter 42 Mixer 43 Filter 44 A / D Converter 45 Signal Analyzer 46 Display Unit

Claims (5)

主コイル(31)、副コイル(32)、及び磁気共鳴素子(33)を有する磁気同調デバイス(30)を駆動する磁気同調デバイス駆動装置(10)であって、
前記主コイルに駆動電流を出力する主コイル駆動回路(11)と、
前記磁気共鳴素子の出力信号を所定の基準信号に同期させるための制御信号を出力する位相同期発振器(13)と、
前記制御信号に基づいて前記副コイルに駆動電流を出力する副コイル駆動回路(12)と、
前記磁気同調デバイスの発振周波数範囲を複数の帯域に分割し、当該帯域ごとに前記主コイルの駆動電流に対する前記磁気同調デバイスの同調特性を算出する同調特性算出部(15)と、
前記同調特性に基づいて前記帯域ごとに前記主コイルの駆動電流の設定値を決定する駆動電流値決定部(16)とを備え
前記設定値に基づいて前記主コイルの駆動電流を制御するとともに、前記磁気同調デバイスの発振周波数範囲に含まれる1つの発振周波数を基準とした周波数掃引を前記副コイルにより行うための前記基準信号を前記位相同期発振器に出力可能な掃引制御部(17)をさらに備えることを特徴とする磁気同調デバイス駆動装置。
A magnetic tuning device driving apparatus (10) for driving a magnetic tuning device (30) having a main coil (31), a secondary coil (32), and a magnetic resonance element (33),
A main coil drive circuit (11) for outputting a drive current to the main coil;
A phase-locked oscillator (13) for outputting a control signal for synchronizing the output signal of the magnetic resonance element with a predetermined reference signal;
A sub-coil drive circuit (12) for outputting a drive current to the sub-coil based on the control signal;
A tuning characteristic calculation unit (15) that divides an oscillation frequency range of the magnetic tuning device into a plurality of bands, and calculates a tuning characteristic of the magnetic tuning device with respect to the driving current of the main coil for each band;
A drive current value determining unit (16) for determining a set value of the drive current of the main coil for each band based on the tuning characteristics ;
Based on the set value, the drive current of the main coil is controlled, and the reference signal for performing the frequency sweep with the sub coil based on one oscillation frequency included in the oscillation frequency range of the magnetic tuning device is magnetic tuning device driving apparatus further comprising wherein Rukoto the output can sweep controller to the phase lock oscillator (17).
主コイル(31)、副コイル(32)、及び磁気共鳴素子(33)を有する磁気同調デバイス(30)を駆動する磁気同調デバイス駆動装置(10)であって、
前記主コイルに駆動電流を出力する主コイル駆動回路(11)と、
前記磁気共鳴素子の出力信号を所定の基準信号に同期させるための制御信号を出力する位相同期発振器(13)と、
前記制御信号に基づいて前記副コイルに駆動電流を出力する副コイル駆動回路(12)と、
前記磁気同調デバイスの発振周波数範囲を複数の帯域に分割し、当該帯域ごとに前記主コイルの駆動電流に対する前記磁気同調デバイスの同調特性を算出する同調特性算出部(15)と、
前記同調特性に基づいて前記帯域ごとに前記主コイルの駆動電流の設定値を決定する駆動電流値決定部(16)とを備え、
前記磁気同調デバイスの発振周波数範囲に含まれる1つの発振周波数に対応するオフセット電圧を前記主コイル駆動回路に出力するオフセット電圧発生回路(19)と、
前記1つの発振周波数を基準とした周波数掃引を可能とするための掃引電圧を発生し、当該掃引電圧を前記主コイル駆動回路に出力する掃引電圧発生回路(20)とをさらに備え、
前記掃引制御部は、前記副コイルにより周波数掃引を行う場合には、前記掃引電圧発生回路を前記主コイル駆動回路から切り離すことを特徴とする磁気同調デバイス駆動装置。
A magnetic tuning device driving apparatus (10) for driving a magnetic tuning device (30) having a main coil (31), a secondary coil (32), and a magnetic resonance element (33),
A main coil drive circuit (11) for outputting a drive current to the main coil;
A phase-locked oscillator (13) for outputting a control signal for synchronizing the output signal of the magnetic resonance element with a predetermined reference signal;
A sub-coil drive circuit (12) for outputting a drive current to the sub-coil based on the control signal;
A tuning characteristic calculation unit (15) that divides an oscillation frequency range of the magnetic tuning device into a plurality of bands, and calculates a tuning characteristic of the magnetic tuning device with respect to the driving current of the main coil for each band;
A drive current value determining unit (16) for determining a set value of the drive current of the main coil for each band based on the tuning characteristics;
An offset voltage generation circuit (19) for outputting an offset voltage corresponding to one oscillation frequency included in the oscillation frequency range of the magnetic tuning device to the main coil drive circuit;
A sweep voltage generating circuit (20) for generating a sweep voltage for enabling a frequency sweep based on the one oscillation frequency and outputting the sweep voltage to the main coil drive circuit;
When the frequency sweep is performed by the sub coil, the sweep control unit disconnects the sweep voltage generation circuit from the main coil drive circuit .
前記駆動電流値決定部は、前記帯域ごとの前記同調特性に基づいて、前記磁気同調デバイスの発振周波数に対してリニアな電流値を前記設定値とすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の磁気同調デバイス駆動装置。 2. The drive current value determination unit sets a current value linear with respect to an oscillation frequency of the magnetic tuning device as the set value based on the tuning characteristic for each band. 3. A magnetic tuning device driving apparatus according to 2. 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の磁気同調デバイス駆動装置(10)を備える信号分析装置(40)であって、A signal analyzer (40) comprising the magnetic tuning device driver (10) according to any one of claims 1-3.
周波数掃引が可能なローカル信号を前記磁気同調デバイス(30)により生成して入力信号とともにミキサ(42)に与え、当該ミキサの出力から所定の中間周波数帯の信号をフィルタ(43)で抽出する周波数変換部(41)と、A frequency at which a local signal capable of frequency sweep is generated by the magnetic tuning device (30) and applied to the mixer (42) together with the input signal, and a signal in a predetermined intermediate frequency band is extracted from the output of the mixer by the filter (43) A conversion unit (41);
前記入力信号のうち、指定された観測帯域の信号成分が前記周波数変換部の前記フィルタから時系列に出力されるように、前記ローカル信号発生器のローカル信号の周波数掃引制御を行う前記磁気同調デバイス駆動装置と、The magnetic tuning device that performs frequency sweep control of a local signal of the local signal generator so that a signal component of a designated observation band of the input signal is output in time series from the filter of the frequency converter. A driving device;
前記周波数変換部の出力信号をサンプリングしてデジタルの信号列に変換するA/D変換器(44)と、An A / D converter (44) that samples the output signal of the frequency converter and converts it into a digital signal sequence;
前記ローカル信号の掃引中に前記A/D変換器から出力される信号列を記憶し、周波数対信号強度のスペクトラム特性を求める信号解析部(45)と、A signal analysis unit (45) for storing a signal sequence output from the A / D converter during the sweep of the local signal and obtaining a spectrum characteristic of frequency versus signal intensity;
前記信号解析部で得られたスペクトラム特性を波形表示する表示部(46)とを備えることを特徴とする信号分析装置。A signal analysis apparatus comprising: a display unit (46) for displaying a waveform of spectrum characteristics obtained by the signal analysis unit.
請求項1から請求項のいずれか一項に記載の磁気同調デバイス駆動装置(10)を用いて、主コイル(31)、副コイル(32)、及び磁気共鳴素子(33)を有する磁気同調デバイス(30)を駆動する磁気同調デバイス駆動方法であって、
前記磁気同調デバイスの発振周波数範囲を複数の帯域に分割する帯域分割ステップと、
前記帯域ごとに前記主コイルの駆動電流に対する前記磁気同調デバイスの同調特性を算出する同調特性算出ステップと、
前記同調特性に基づいて前記帯域ごとに前記主コイルの駆動電流の設定値を決定する駆動電流値決定ステップとを含むことを特徴とする磁気同調デバイス駆動方法。
A magnetic tuning device having a main coil (31), a subcoil (32), and a magnetic resonance element (33) using the magnetic tuning device driving apparatus (10) according to any one of claims 1 to 3. A magnetic tuning device driving method for driving a device (30) comprising:
A band dividing step of dividing the oscillation frequency range of the magnetic tuning device into a plurality of bands;
A tuning characteristic calculating step for calculating a tuning characteristic of the magnetic tuning device with respect to the driving current of the main coil for each band;
And a drive current value determining step for determining a set value of the drive current of the main coil for each of the bands based on the tuning characteristics.
JP2013072150A 2013-03-29 2013-03-29 Magnetic tuning device driving apparatus, signal analysis apparatus using the same, and magnetic tuning device driving method Active JP5973949B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013072150A JP5973949B2 (en) 2013-03-29 2013-03-29 Magnetic tuning device driving apparatus, signal analysis apparatus using the same, and magnetic tuning device driving method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013072150A JP5973949B2 (en) 2013-03-29 2013-03-29 Magnetic tuning device driving apparatus, signal analysis apparatus using the same, and magnetic tuning device driving method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014197764A JP2014197764A (en) 2014-10-16
JP5973949B2 true JP5973949B2 (en) 2016-08-23

Family

ID=52358293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013072150A Active JP5973949B2 (en) 2013-03-29 2013-03-29 Magnetic tuning device driving apparatus, signal analysis apparatus using the same, and magnetic tuning device driving method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5973949B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019155346A (en) * 2018-03-08 2019-09-19 有限会社Uwave Ultrasonic oscillation circuit
CN114978076B (en) * 2022-07-26 2022-10-28 西南应用磁学研究所(中国电子科技集团公司第九研究所) Miniaturized gyromagnetic filter integrated assembly

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0420082B1 (en) * 1989-09-29 1997-02-19 Hewlett-Packard Company Digitally synchronized sweep signal source
JP2909653B2 (en) * 1990-09-29 1999-06-23 アンリツ株式会社 PLL circuit
JPH08201450A (en) * 1995-01-27 1996-08-09 Advantest Corp Spectrum analyzer
JPH1038934A (en) * 1996-07-24 1998-02-13 Advantest Corp Spectrum analyzer
JP2000002729A (en) * 1998-06-15 2000-01-07 Advantest Corp Spectrum analyzer
US6091356A (en) * 1998-10-05 2000-07-18 Sensor Concepts Incorporated Chirp source with rolling frequency lock for generating linear frequency chirps
JP4235043B2 (en) * 2003-06-16 2009-03-04 アンリツ株式会社 Signal analyzer
JP2005150856A (en) * 2003-11-11 2005-06-09 Kikusui Electr0Nics Corp Sweep oscillation device, sweep oscillating method and sweep frequency control program

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014197764A (en) 2014-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7847644B2 (en) Modulation signal generation circuit, transmission/reception module, and radar device
US10514453B2 (en) Radar device
US6798678B2 (en) Frequency voltage converter
US4728906A (en) Tuning and calibration circuits for CW and sweep frequency signal generators
KR20100096402A (en) Automatic frequency calibration apparatus for frequency synthesizer based on phase-locked loop
US8509296B2 (en) Spectrum analyzer and spectrum analysis method
JP5973949B2 (en) Magnetic tuning device driving apparatus, signal analysis apparatus using the same, and magnetic tuning device driving method
JP2002353836A (en) Method for avoiding conversion spurious
CN104410469A (en) Calibration system and calibration method for tracking preselector based on built-in noise source
US7155190B2 (en) DDS-PLL method for frequency sweep
CN106199184B (en) Spectrum analyzer with quick phase locking function
JP2011080927A (en) Spectrum analyzer
CN105406861B (en) A kind of wideband voltage controlled oscillator preset voltage approximating method
EP2600520B1 (en) Modulation signal generation circuit, transmission/reception module, and radar device
JP5956383B2 (en) PLL synthesizer, signal analysis apparatus and signal generation apparatus using the same, and calibration method
JP4857190B2 (en) Frequency sweep oscillation circuit
JP2011127994A (en) Measuring apparatus and frequency changeover method
RU2579766C1 (en) Coherent superheterodyne electron paramagnetic resonance spectrometer
KR101095958B1 (en) The method for calibrating frequency and the sprectrum analyzer
JP7177865B2 (en) Measuring device and its interpolation method
US4232263A (en) Measuring installation for frequency analysis of signal levels within a large amplitude range
US20120286830A1 (en) Clock Generation System
CN105372512A (en) RF measuring device with phase fixation function
JP6034850B2 (en) Voltage setting device, PLL synthesizer including the same, signal analysis device, signal generation device, and voltage setting method
JPH11304853A (en) Semiconductor testing device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150803

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160419

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160517

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160620

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160712

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160715

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5973949

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250