JPH0198321A - 周波数シンセサイザー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、位相同期式の周波数シンセサイザーに関し、
特に、位置検出センサや周波数カウンタなどを付加する
ことなく、機械的制御手段を有する電圧制御発振器の制
御機械の状態を判断する周波数シンセサイザーに関する
。

［従来の技術］ 位相同期式周波数シンセサイザーに用いる電圧制御発振
器には、その位相雑音を低減するために、キャビティ同
調式などの機械的制御をともなった電圧制御発振器（Ｖ
ＣＯ）が用いられることが多い（以下、これらの代表と
してキャビティ同調式電圧制御発搬器を取り上げ、これ
をキャビティＶＣｏという。）。

第２図は、キャビティ■ＣＯを使用した従来の周波数シ
ンセサイザーのブロック図である。

同図において、ｌはキャビティＶＣＯ１２は第１の周波
数シンセサイザー、３はハーモニックミキサ、４はフィ
ルタ、５は第２の周波数シンセサイザー、７は位相比較
器、８は制御器である。

同図の周波数シンセサイザでは、キャビティ■ＣＯＩの
出力と第１の周波数シンセサイザー２の出力をハーモニ
ックミキサ３に加え、このハーモニックミキサ３によっ
て得られた信号からフィルタ４で必用な周波数成分を取
り出す。そして、位相比較器７によってフィルタ４の出
力と第２の周波数シンセサイザー５の出力周波数の位相
を比較し、得られた誤差信号をキャビティＶＣＯＩの周
波数制御端子へ負帰還する。なお、このとき制御器８に
よって、第１の周波数シンセサイザー２と第２の周波数
シンセサイザー５の出力周波数の制御を行なう。

従来の周波数シンセサイザーは、基本的には以上のよう
な構成であった。

［解決すべき問題点］ 上述した従来の周波数シンセサイザーは、ハーモニック
ミキサにおける逓倍定数ｍ、ｎの違いにより、複数の出
力周波数ｆ。においで位相同期状態にはいるため、出力
周波数ｆ。が目的の値であるか否かを判断するには、周
波数カウンタなどの周波数検出器や、キャビティ■ＣＯ
の制御機械の位置検出機構などが必用であり、結果とし
て装置が複雑で高価になるという問題点があった。

本発明は、上記問題点にかんがみてなされたもので、極
めて簡単な電子回路を付加することにより、複雑な機構
を用いずに出力周波数を検出できる周波数シンセサイザ
ーの提供を目的とする。

［問題点の解決手段］ 上記目的を達成するため、本発明の周波数シンセサイザ
ーは、機械的周波数制御手段と電気的周波数制御手段を
ともに有する電圧制御発振器と、第１の周波数シンセサ
イザーと、上記電圧制御発振器の出力信号と上記第１の
周波数シンセサイザーの出力信号を入力し、両信号間、
またはその高調波間の和あるいは差信号成分を発生する
ハーモニックミキサと、このハーモニックミキサで発生
した信号成分のうち所用の周波数成分を取り出すろ波器
と、第２の周波数シンセサイザーと、上記ハーモニック
ミキサの出力信号と上記第２の周波数シンセサイザーの
出力信号を入力し、両信号間の位相差を検出して上記電
圧制御発振器を負帰還的に制御する位相比較器と、上記
位相比較器による位相検出の方向性を反転する反転器と
、上記電圧制御発振器と上記第１および第２の周波数シ
ンセサイザーと上記反転器を制御する制御器とを備えた
構成としである。

そして、かかる構成において、制御器が、反転器によっ
て位相比較器の位相検出の方向性を反転させる前後にお
いて、それぞれ第１および第２の周波数シンセサイザー
に対して出力周波数を設定し、さらに、そのときの電圧
制御発振器の周波数制御電圧を監視することによって電
圧制御発振器の出力周波数を判断する。

［実施例］ 以下、図面にもとづいて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る周波数シンセサイザ
ーのブロック図である。なお、従来例と共通または対応
する部分については同一の符号で表す。

同図において、６は反転スイッチであり、位相比較器７
の二つの入力信号を交換する。これにより、位相比較器
７による位相検出の方向性を反転することができる。

まず、本実施例の動作原理について説明する。

上記構成において、第１図の周波数シンセサイザーでは
、 ｆ、、＝ｍｆＯ−ｎ　ｆｌ　　　　　　　　・−（１）
（ｍ、ｎは任意の自然数） が成立するとき、位相同期状態となる。

いま、キャビティＶＣＯ１が次のような規格を持ってい
るとする。

θ〜１０（Ｖ）　−’ このキャビティＶＣＯＩを使用して、出力周波数ｆ０を
５０００から５５００　（ＭＨｚ）までの範囲で１（Ｍ
Ｈ２）単位に設定できるような周波数シンセサイザーを
構成する場合、第１の周波数シンセサイザーの出力周波
数ｆＬと、第２の周波数シンセサイザーの出力周波数ｆ
Ｒｓ　および逓倍定数ｍ、　　ｎは、次のような値とす
ることができる。

ここで、具体的にｆＬとｆ、を求めると、（例１） ・ｆｏ　＝５１２３　（ＭＨｚ）に設定する場合ｆ　ｃ
　＝２０２　（ＭＨｚ）　、ｆ　Ｒ＝　７３　（ＭＨｚ
）（例２） −ｆｏ＝５４３２　（ＭＨｚ）に設定する場合ｆＬ＝２
１５　（ＭＨｚ）、ｆＲ＝５７　（ＭＨｚ）となる。

ところが、ｆＬ＋ｆｌｌを（例１）に示した値に設定し
、キャビティＶＣＯ１のキャビティ部分（機械的制御部
分）を制御してループがロック状態となったとき、出力
周波数が５１２３ＭＨｚであるとは判断できない、なぜ
ならば、逓倍定数ｍ。

ｎが異なったとき（１）式を満たすようなｆｏが、キャ
ビティＶＣＯＩの発振可能周波数範囲に複数個存在する
からである。この数は理論上は無限であるが、実際はハ
ーモニックミキサ３の周波数特性で制限される。

ここで、ｆＬ＝２０２　（ＭＨｚ）　、ｆＢ　＝７３（
ＭＨ２）ｌ　ｍ＝１または２のとき、ロック可能な出力
周波数ｆ０は次の１０通り考えられる。

第一−１−一表 従って、このロック状態におけるキャビティＶＣＯＩの
発振周波数を確認する手段が必用となるのである。

そこで、本実施例では、第１図の反転スイッチ６をノー
マル側からリバース側に切り換える。すると、このとき
のロック条件は、 ｆＲ＝ｎ　ｆＬ−ｍｆ、　　　　　　　　−（４）（ｍ
、ｎは任意の自然数） となる。従って、この状態で出力を同じ５１２３（ＭＨ
ｚ）にするには、ｆＬ＝２０７　（ＭＨｚ）。

ｆＲ＝５２　（ＭＨｚ）としなければならない。このた
め、制御器８は第１および第２の周波数シンセサイザー
２，５を制御して、ｆＬ、ｆＲをそれぞれこのように設
定し直す。その結果、ＡＰＣＶの値が反転スイッチ６を
反転させる以前と等しいならば出力周波数は５１２３（
ＭＨｚ）と判断できる。

そうでない場合、すなわちＡＰＣＶが変化したり、ロッ
ク状態にならなかったりしたときは、第１表に示すよう
な、他の周波数に設定されていることが考えられる。例
えば、反転スイッチ６を反転させる前の状態の出力周波
数が５３２５　（ＭＨｚ）であったならば、反転スイッ
チ６を反転した後、ｆ、＝２０７　（ＭＨｚ）、ｆＲ＝
５７　（ＭＨｚ）とすればＡＰＣＶは変化しないはずで
ある。

制御器８により上述した方法で第１表に示す全ての場合
について同様の動作を行なうと、ＡＰＣＶが変化しない
ときが検知できる。このようにして、そのときのキャビ
ティＶＣＯ１の発振周波数を判断することができる。

次に、第１表の各々の場合における反転スイッチ６の反
転後のｆ、、ｆ、の設定値を示す。

〔Ｙ大王　イｉハ）〕

第一−２−一表 ｆ　ｏ（ＭＨｚ）　　ｆ　Ｌ（ＭＨｚ）　　ｆ　Ｒ（Ｍ
Ｈｚ）４９８５．５　　　　２０５　　　　　　７４５
０８６．５　　　　２０５　　　　　　７７５１８７．
５　　　　２０５　　　　　　８０５２８８．５　　　
　２０５　　　　　　８３５３８９．５　　　　２０５
　　　　　　８６５４９０．５　　　　２０５　　　　
　　８９５５９１．５　　　　２０５　　　　　　９２
第２表によると、下側の５通りについて、ｆＲが最初に
定めた規格（３）で定めた範囲を越えている。このよう
なときは、ｆ　ｏ＝　５１８７　（Ｍ　Ｈｚ）、５２８
Ｂ　（ＭＨｚ）、５３８９　（ＭＨｚ）などの場合につ
いて、ｍ＝１として前述の動作を試みればよい。

また、キャビティＶＣＯ１の規格（２）の発振可能範囲
全域についてこのような発振周波数の確認動作を行なう
には、ｆＬおよびｆＲの出力周波数領域を上述したよう
な規格（３）に示したものよりも多少広くする必用があ
る。

すなわち、ｆＬ、ｆＲの出力周波数は次のような範囲で
ある必要がある。

また、ｆｌ、ｆＲの設定や、反転スイッチ６の切り替え
からＡＰＣＶの安定までには一定のタイムラグがあるた
め、高速処理が必要な場合は、前述の周波数確認動作中
のみループが安定に動作する範囲内でループ帯域幅を広
くしなければならない。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、要
旨の範囲内における種々変形例を含むものである。例え
ば、上述の実施例では、反転器として位相比較器の入力
を反転する反転スイッチを使用しているが、位相比較器
の出力の極性を反転させても同様の効果が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、構成が簡単で、出力周波
数検出機構を用いずに間接的方法で出力周波数の検出が
できる周波数シンセサイザーを提供できるという効果が
ある。

このため、電圧制御発振器の機械的周波数制御をパルス
モータ−などで行なうようなシステムに応用することに
より、フルオートマチカルで位相雑音特性の優れた周波
数シンセサイザーを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る周波数シンセサイザー
のブロック図、第２図は従来の周波数シンセサイザーの
ブロック図である。 ｌ：キャビティ同調型電圧制御発振器 ２：第１の周波数シンセサイザー ３：ハーモニックミキサ ４：フィルタ ５：第２の周波数シンセサイザー ６：反転スイッチ ７：位相比較器 ８：制御器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 機械的周波数制御手段と電気的周波数制御手段をともに
   有する電圧制御発振器と、第１の周波数シンセサイザー
   と、上記電圧制御発振器の出力信号と上記第１の周波数
   シンセサイザーの出力信号を入力し、両信号間、または
   その高調波間の和あるいは差信号成分を発生するハーモ
   ニックミキサと、このハーモニックミキサで発生した信
   号成分のうち所用の周波数成分を取り出すろ波器と、第
   ２の周波数シンセサイザーと、上記ハーモニックミキサ
   の出力信号と上記第２の周波数シンセサイザーの出力信
   号を入力し、両信号間の位相差を検出して上記電圧制御
   発振器を負帰還的に制御する位相比較器と、上記位相比
   較器による位相検出の方向性を反転する反転器と、上記
   電圧制御発振器と上記第１および第２の周波数シンセサ
   イザーと上記反転器を制御する制御器とを具備すること
   を特徴とする周波数シンセサイザー。 （２）前記反転器が、前記位相比較器に入力される二つ
   の入力信号を交換する反転スイッチを有するものである
   特許請求の範囲第１項記載の周波数シンセサイザー。