JPH08237310A - 信号発生器 - Google Patents

信号発生器

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JPH08237310A
JPH08237310A JP6501595A JP6501595A JPH08237310A JP H08237310 A JPH08237310 A JP H08237310A JP 6501595 A JP6501595 A JP 6501595A JP 6501595 A JP6501595 A JP 6501595A JP H08237310 A JPH08237310 A JP H08237310A
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signal
frequency
modulation
output
phase
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JP6501595A
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English (en)
Inventor
Masayasu Sugimori
正康 杉森
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Ando Electric Co Ltd
Original Assignee
Ando Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 周波数を微少なステップで設定でき、高速に
周波数を切り換えられる信号発生器を提供する。 【構成】 変調データからI信号、Q信号を生成するI
Q変換部11と、I信号、Q信号を基に直交変調を行う
直交変調器3Bの間に位相回転生成部12を設け、低周
波発振部13で発振させた微少周波数相当分の位相回転
成分をI信号、Q信号に加えることにより、微少周波数
ステップでの周波数設定を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、信号発生器に関し、特
に、π/4シフトQPSK、GMSK、16QAMなど
のデジタル変調方式を採用した無線通信機の試験などに
おいて使用される、出力信号の周波数を微少ステップで
変更することができる信号発生器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の信号発生器の構成例を図4に示
す。この従来例では、π/4シフトQPSK、GMS
K、16QAMなどの変調方式を用いるデジタル移動体
通信方式に対応できるよう、変調部に直交変調回路方式
を採用している。図4において、21は変調データ生成
部、22は変調部、23は出力部、24は第1のシンセ
サイザ部、25は第2のシンセサイザ部、26は変調デ
ータ、27は変調用ローカル信号、28は変調信号、2
9は出力用ローカル信号、2Aは出力信号を表す。
【0003】この従来例においては、変調データ生成部
21で生成された、論理1と0のデジタルデータからな
る変調データ26は、変調部22で中間周波数帯の変調
用ローカル信号27に変調をかけるために用いられ、こ
れにより変調信号28が生成される。生成された中間周
波数帯の変調信号28は、出力部23で出力用ローカル
信号29と合成されて高周波帯の出力信号2Aとなる。
また、変調用ローカル信号24と出力用ローカル信号2
9は、それぞれ第1のシンセサイザ部24と第2のシン
セサイザ部25によって生成される。
【0004】次に、図4の各構成要素を詳細に説明す
る。変調データ生成部21としては、信号発生器の対応
する変調方式が周波数変調や振幅変調などのアナログ変
調方式の場合には、1kHz程度の低周波正弦波発振器
が使われるが、この対応する変調方式がπ/4シフトQ
PSK変調やGMSK変調などのデジタル変調方式対応
の場合は、PN9段などの疑似ランダムパターン発生器
が使用される。
【0005】変調部22は、上記の通り、直交変調回路
方式が用いられる。変調部22の構成例を図5に示し
た。この構成において、変調データ26はIQ変換回路
31によってI信号36とQ信号37に変換される。こ
こで、変調データ26からI信号36、Q信号37への
変換規則は、π/4シフトQPSKなどの変調方式によ
って定まる。
【0006】また、変調用ローカル信号27は、乗算回
路32によって上記のI信号36と乗算されてI変調信
号38が生成されると共に、位相変換回路34によって
90゜位相のずれた位相変換信号3Aが生成される。位
相変換信号3Aは、乗算回路33によって上記のQ信号
37と乗算されてQ変調信号39が生成される。更に、
I変調信号38とQ変調信号39は、加算回路35によ
って加算され、変調信号28として、変調部22から出
力される。なお、乗算回路32、乗算回路33、位相変
換回路34、加算回路35によって、直交変調器3Bが
構成される。また、変調用ローカル信号27は、一般に
100MHzから200MHz程度の中間周波数帯の正
弦波信号が用いられるので、変調信号28も同じ中間周
波数帯で変調のかかった信号となる。
【0007】図6に、出力部23の構成例を示した。変
調信号28は、ミキサー回路41によって出力用ローカ
ル信号29と合成されて高周波変調信号43となり、更
にレベル変換回路42により必要な信号レベルまで増幅
され、出力信号2Aとして出力される。ここで、出力信
号2Aの周波数は、変調信号28の周波数と出力用ロー
カル信号29の周波数を加えた周波数となる。従って、
出力信号2Aとして必要な周波数から、中間周波数帯で
ある変調信号28の周波数を引いたものが、出力用ロー
カル信号29の周波数となる。
【0008】また、第1のシンセサイザ部24および第
2のシンセサイザ部25は、一般的には、PLL(フェ
ーズ・ロックド・ループ:位相同期ループ)を用いた周
波数シンセサイザ方式のものが用いられる。この場合に
おいて、第1のシンセサイザ部24は変調用ローカル信
号27を出力するため発振周波数は固定となるように構
成され、また、第2のシンセサイザ部25は、出力信号
2Aの周波数に対応した出力用ローカル信号29を出力
するため、発振周波数を変更できるように構成される。
【0009】次に、この従来例において、出力信号2A
の周波数を変更する手順を説明する。上記のように、出
力信号2Aの周波数は変調信号28の周波数と出力用ロ
ーカル信号29の周波数の和となり、また、従来方式で
は変調信号28の周波数は変調用ローカル信号27の周
波数で固定である。このため、出力信号2Aの周波数を
変更するときは、出力用ローカル信号29の周波数を変
更する必要がある。ここで、出力用ローカル信号29の
周波数を変更する手順を説明するために、第2のシンセ
サイザ部25の構成例を図7に示した。第2のシンセサ
イザ部25は、一般的なPLL方式による周波数シンセ
サイザであり、位相比較器51、ループフィルタ52、
電圧制御発振器53、分周器54より構成される。
【0010】この構成において、出力用ローカル信号2
9は、分周器54によって分周されて分周信号58とな
る。このとき、分周器54は、あらかじめマイクロプロ
セッサなどの制御回路から設定された、分周データ59
によって定まる分周比で、出力用ローカル信号29を分
周する。従って、分周信号58の周波数は、出力用ロー
カル信号29の周波数を分周器54の分周比で除した周
波数となる。
【0011】また、分周信号58は、位相比較器51で
基準信号55と位相比較が行われ、位相比較器51から
は、2つの信号の位相の遅れ・進みに応じた比較信号5
6が出力される。比較信号56は、低域通過フィルタで
あるループフィルタ52によって低周波成分のみが抽出
され、制御信号57として電圧制御発振器53に供給さ
れる。電圧制御発振器53は、制御信号57の電圧レベ
ルによって、発振周波数が変わり、分周信号58と基準
信号51が同じ周波数、同じ位相になるように制御され
る。
【0012】従って、基準信号55の周波数をfre、分
周器54の分周比をnとすると、出力用ローカル信号2
9の周波数floは下式(1)で表される。従って、この
出力用ローカル信号29の周波数、つまり従来の信号発
生器の出力信号2Aの周波数は、分周比nを変えること
によって、基準信号55の周波数の整数倍のステップで
変更することができる。
【0013】
【数1】
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の信号
発生器では、出力周波数を変更する場合において、変更
できる周波数のステップが上記のように基準信号55の
周波数の整数倍に限られるという制限がある。このた
め、出力周波数を微少なステップで変更しようとした場
合には、基準信号として十分低い周波数の信号を使う必
要がある。よって、従来は、基準信号55を分周器で分
周して周波数を下げた後、位相比較器51に供給する構
成を採る必要があった。例えば、基準信号55の周波数
が10MHzの場合、1000分の1の分周器で分周す
ることにより、出力周波数を10kHzステップで変更
できるようになる。
【0015】しかしながら、上記のような分周技術を用
いた場合においても、従来の信号発生器は、基本的に、
周波数の設定ステップに下限があることに変わりはな
く、更に微少なステップで出力周波数を設定しようとす
れば、基準信号55の周波数を更に低くせざるを得な
い。
【0016】また、第2のシンセサイザ部25におい
て、分周データ59を変更して設定周波数を変更した場
合、出力用ローカル信号29が設定後の周波数に切り替
わって安定するまでの時間(ロックアップ時間)は、ほ
ぼ基準信号55の周期に比例する。従って、基準信号5
5の周波数を下げると、それに反比例してロックアップ
時間は長くなることになる。例えば、出力周波数を1H
zステップで設定できるように、基準信号55の周波数
を1Hzにすると、ロックアップ時間が10秒以上かか
ってしまう。
【0017】このため、高速での周波数切換えが必要な
用途においては、基準信号55の周波数をあまり下げる
ことができないと問題もある。
【0018】本発明は、微少なステップで周波数を設定
でき、周波数の切換えを高速で行うことが可能な信号発
生器を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、所定の周波数の信号を発振する信号
発生器において、変調データを入力して変調方式に応じ
たI信号とQ信号を出力するIQ変換部と、低周波信号
を生成する低周波発振部と、前記I信号、Q信号および
低周波信号を入力して位相回転を施しI’信号とQ’信
号を出力する位相回転生成部と、前記I’信号、Q’信
号と変調用ローカル信号を入力して直交変調を行い変調
信号を出力する直交変調器とからなる変調部を有してな
る、構成とした。
【0020】
【作用】本発明では、微少なステップで周波数を変更す
る場合において従来のように出力用ローカル信号ではな
くて変調信号の周波数を変える方式をとる。その際、P
LL方式周波数シンセサイザの出力信号である変調用ロ
ーカル信号の周波数は一定のままで、変調部の構成を変
更することで微少ステップでの周波数変更を可能として
いる。
【0021】つまり、変調部においてI信号とQ信号に
よって直交変調を行う際に、I信号とQ信号のそれぞれ
にお互いに同期した位相の回転成分を加えることによ
り、周波数のずれの成分を加え、これらI信号とQ信号
を使って直交変調を行うことにより、変調用ローカル信
号の周波数から微少周波数分だけずれた周波数の変調信
号を生成する。これにより、微少なステップで周波数設
定ができ、短いロックアップ時間で、つまり高速で、周
波数を切り換えることができる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1に、
実施例の信号発生器を構成する変調部22の基本的な構
成を示した。この変調部22は、図4の従来例の変調部
22に相当するもので、変調データからI信号、Q信号
を生成するIQ変換部11、位相回転生成部12、I信
号、Q信号を基に直交変調を行う直交変調器3B、並び
に低周波発振部13で構成され、低周波発振部13で発
振させた微少周波数相当分の位相回転成分を位相回転生
成部12においてI信号、Q信号に加える構成のもので
あり、以下に詳しく説明する。
【0023】IQ変換部11は、論理1と0からなるデ
ジタルデータである変調データ26を入力し、I信号3
6およびQ信号37を生成する。ここで、変調データ2
6からI信号36およびQ信号37への変換規則は、π
/4シフトQPSK、16QAMなどの変調方式によっ
て定まっている。なお、IQ変換部11は、図5におけ
るIQ変換回路31と同じ構成である。
【0024】また、直交変調器3Bは、図5における直
交変調器3Bと同じ構成であり、I’信号17、Q’信
号18および変調用ローカル信号27を入力して、変調
信号28を出力する。
【0025】そして、図1の変調部22では、IQ生成
部11と直交変調器3Bの間に、微少周波数を付加する
ための位相回転生成部12および低周波発振部13を追
加し、I信号36とQ信号37に位相回転成分、即ち、
微少周波数成分を付加し、I’信号17とQ’信号18
に変換している。
【0026】次に、位相回転生成部12と低周波発振部
13について説明する。低周波発振部13は、付加した
い微少周波数Δfを発振周波数とする低周波信号19を
生成する低周波発振器である。即ち、低周波発振部13
は、下式(2)および下式(3)で表される低周波信号
19を生成する。ここで、xLFa (t)、xLFb (t)
は低周波信号19を示す。
【0027】
【数2】
【0028】
【数3】
【0029】位相回転生成部12は、低周波信号19を
入力として、下式(4)および(5)の操作を行うこと
により、I信号36とQ信号37に微少周波数Δfに相
当する位相回転を付加し、I’信号17とQ’信号18
を生成する。ここで、xI (t)、xI'(t)、x
Q (t)、xQ'(t)はそれぞれ、I信号36、I’信
号17、Q信号37、Q’信号18を表す。ここで、式
4および式5の演算を施すことは、I信号36とQ信号
37において2π・Δf・t分だけ位相を回転させる処
理を行ったことに相当する。
【0030】
【数4】
【0031】
【数5】
【0032】そして、上記のI’信号17およびQ’信
号18を直交変調部3Bに入力し、変調用ローカル信号
27に対して直交変調を行うことで、直交変調器の出力
である変調信号28は下式(6)で表される信号とな
る。ここで、x(t)は変調信号28を、floは変調用
ローカル信号27の周波数を表す。そして、式(6)か
ら導かれる結論は、直交変調器3Bにおいて、I’信号
17、Q’信号18の代わりにそれぞれI信号36、Q
信号37を入力し、変調用ローカル信号27として周波
数floの代わりに(flo+Δf)を入力したことを意味
する。これは、微少周波数Δfだけずれた周波数で変調
を行ったことと等価である。
【0033】
【数6】
【0034】本発明の具体的な実施例を図2に示した。
図2において、61は位相生成回路、62はシフトレジ
スタ、63はカウンタ、64はROM、65は入力ポー
トA、66は入力ポートB、67はDSP、68はメモ
リ、69は出力ポートA、6Aは出力ポートB、6Bは
DA(デジタル−アナログ)変換器A、6CはDA変換
器B、6DはローパスフィルタA、6Eはローパスフィ
ルタB、6Fはスプリッタ、6Gは第1のダブルバラン
スドミキサ、6Hは第2のダブルバランスドミキサ、6
Iはコンバイナ、6Jはサンプリングクロック、6Kは
データクロック、6LはDSP I/Oバス、6Mはメ
モリバスを表す。また、26、27、28は図1と同様
に、それぞれ変調データ、変調用ローカル信号、変調信
号を表す。
【0035】図2の構成においては、位相生成回路6
1、シフトレジスタ62、カウンタ63、ROM64に
よってIQ変換部11が構成される。また、入力ポート
A65、入力ポートB66、DSP67、メモリ68、
出力ポートA69、出力ポートB6A、DA変換器A6
B、DA変換器B6C、ローパスフィルタA6D、ロー
パスフィルタB6Eによって、位相回転生成部12と低
周波発振部13が構成される。更に、スプリッタ6F、
第1のダブルバランスドミキサ6G、第2のダブルバラ
ンスドミキサ6H、コンバイナ6Iによって、直交変調
器3Bが構成される。
【0036】次に、図2の実施例の動作を説明する。な
お、ここでは、π/4シフトQPSK変調方式を例にし
て説明する。
【0037】位相生成回路61に、1と0のデジタル信
号からなる変調データ26を入力した場合、位相生成回
路61は、データの値に応じて0度、45度、90度、
135度、180度、225度、270度、315度の
位相情報を生成する。また、変調データ26はシフトレ
ジスタ62にも入力され、データクロック6Kによって
取り込まれる。データクロック6Kは、変調データ26
のデータ転送レートと等しい周波数のクロック信号であ
り、サンプリングクロック6Jをカウンタ63で分周し
て得られる。即ち、カウンタ63の分周比をnとする
と、サンプリングクロック6Jは変調データ26のデー
タ転送レートのn倍の周波数のクロック信号である。
【0038】ここで、ROM64には、入力データの位
相情報、過去の入力データのビット列、データ・シンボ
ル間の時間情報に応じたI信号、Q信号のデータが予め
書き込まれている。そして、上記の位相生成回路61、
シフトレジスタ62、カウンタ63の出力値をアドレス
情報として入力することで、それに応じたI信号、Q信
号の値がデータ端子から出力される。これにより、これ
らの回路によりIQ変換部11の動作を行わせることが
できる。
【0039】ROM64の出力信号は、入力ポートA6
5、入力ポートB66に接続される。DSP67は、サ
ンプリングクロック6Jを割込信号として入力してい
る。このため、サンプリングクロックが入力される度、
即ちROM64からの出力信号であるI信号、Q信号が
更新される度に、割込が発生し、割込処理プログラムが
実行される。この割込処理プログラムにより、I信号、
Q信号に対して位相回転処理が施される。
【0040】DSP67により実行される位相回転処理
のフローチャートを、図3に示した。まず、割込がはい
ると、DSP67は入力ポートA65、入力ポートB6
6から、I信号、Q信号を取り込む(処理S71)。続
いて、割込を受け付けた回数をカウントするソフトウェ
ア・カウンタを+1する(処理S72)。ここで、この
カウンタは、割込が発生する度に+1されることになる
ため、このカウント値にサンプリングクロックの周期を
乗ずることにより、実時間tを求めることができる。次
に、DSP67は、このtの値を基に、cos(2π・
Δf・t)および、sin(2π・Δf・t)の値を求
める(処理S73)。次いで、これらの値と処理71で
読み込んだI信号、Q信号の値を基に、xI'(t)、x
Q'(t)の値を計算する(処理S74)。
【0041】ここで、xI'(t)、xQ'(t)の値は、
それぞれ式4および式5によって求める。また、これら
の処理を行うにあたり、DSP67は一時的に保存する
データやプログラムを、メモリバス6Mを介してメモリ
68にアクセスする。そして、最後に、求めたx
I'(t)、xQ'(t)の値を、それぞれ出力ポートA6
9、出力ポートB6Aに書き込み(処理S75)、割込
プログラムを終了する。
【0042】そして、出力ポートA69、出力ポートB
6Aに書き込まれたデータは、それぞれDA変換器A6
B、DA変換器B6Cでアナログ信号に変換された後、
ローパスフィルタA6D、ローパスフィルタB6Eでス
ムージング処理され、I’信号、Q’信号となる。
【0043】以上の処理によって、位相回転生成部12
および低周波発振部13の処理が実行されたことにな
る。尚、図3における、処理S72、処理S73は図1
における低周波発振部13の動作に、その他の部分が位
相回転生成部12の動作に、それぞれ相当する。
【0044】また、ローパスフィルタA6D、ローパス
フィルタB6Eから出力されたI’信号、Q’信号は、
それぞれダブルバランスドミキサ6G、ダブルバランス
ドミキサ6HのIF端子に入力され、各ローカル信号と
乗算される。各ダブルバランスドミキサのローカル信号
には、変調用ローカル信号27をスプリッタ6Fによっ
て+45度と−45度に位相シフトした信号が入力され
る。従って、ダブルバランスドミキサA6Gとダブルバ
ランスドミキサB6Hのローカル信号の位相差は90度
となる。さらに、第1のダブルバランスドミキサ6Gと
第2のダブルバランスドミキサ6HのRF端子からの出
力信号は、コンバイナ6Iによって加算され、変調信号
28を出力する。
【0045】このように、ダブルバランスドミキサA6
G、ダブルバランスドミキサB6H、スプリッタ6F、
コンバイナ6Iによって、図1および図5の直交変調器
3Bを構成していることがわかる。そして、図2の実施
例においては、以上の動作を行うことにより、図1で示
した機能を実現する。
【0046】なお、図2の実施例では、I信号とQ信号
の処理をDSP67という1つのDSPで行っている
が、サンプリングクロック6Jの周波数が高くて処理し
きれない場合にはI信号用とQ信号用の2つのDSPを
用いても良い。また逆に、サンプリングクロック6Jの
周波数が低く、DSP67の処理能力に余裕がある場合
は、図1におけるIQ変換部11の処理もDSP67上
のプログラムで実行させることもできる。その場合に
は、図2における位相生成回路61、シフトレジスタ6
2、カウンタ63、ROM64などが不要となり、さら
に回路構成が簡略化できる。
【0047】
【発明の効果】本発明の信号発生器は、微少なステップ
で周波数を設定できるものである。この周波数設定は、
理論上、下限のないものである。そして、このように微
少なステップで周波数を切り換えた場合でも、ロックア
ップ時間が長くならず、高速での周波数切換えが可能と
なる。また、従来のようにPLLループを用いていない
ので、その分だけ回路構成が簡単になるという効果もあ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の信号発生器の基本的な構成を示したブ
ロック図である。
【図2】本発明の信号発生器のより具体的な構成を示し
たブロック図である。
【図3】図2の実施例においてDSPにより実行される
位相回転処理のフローチャートである。
【図4】従来の信号発生器の構成を示したブロック図で
ある。
【図5】図4の信号発生器の変調部の構成例を示したブ
ロック図である。
【図6】図4の信号発生器の出力部の構成例を示したブ
ロック図である。
【図7】図4の信号発生器のシンセサイザ部の構成例を
示したブロック図である。
【符号の説明】
11 IQ変換部 12 位相回転生成部 13 低周波発振部 21 変調データ生成部 22 変調部 23 出力部 24 第1のシンセサイザ部 25 第2のシンセサイザ部 26 変調データ 31 IQ変換回路 32、33 乗算回路 34 位相変換回路 35 加算回路 3B 直交変調器 41 ミキサー回路 42 レベル変換回路 51 位相比較器 52 ループフィルタ 53 電圧制御発振器 54 分周器 59 分周データ 61 位相生成回路 62 シフトレジスタ 63 カウンタ 64 ROM 65 入力ポートA 66 入力ポートB 67 DSP 68 メモリ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の周波数の信号を発振する信号発生
    器において、 変調データを入力して変調方式に応じたI信号とQ信号
    を出力するIQ変換部(11)と、 低周波信号を生成する低周波発振部(13)と、 前記I信号、Q信号および低周波信号を入力して位相回
    転を施しI’信号とQ’信号を出力する位相回転生成部
    (12)と、 前記I’信号、Q’信号と変調用ローカル信号を入力し
    て直交変調を行い変調信号を出力する直交変調器(3B)と
    からなる変調部(22)を有してなることを特徴とする微少
    周波数可変信号発生器。
JP6501595A 1995-02-28 1995-02-28 信号発生器 Pending JPH08237310A (ja)

Priority Applications (1)

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JP6501595A JPH08237310A (ja) 1995-02-28 1995-02-28 信号発生器

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JP6501595A JPH08237310A (ja) 1995-02-28 1995-02-28 信号発生器

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002118607A (ja) * 2000-10-06 2002-04-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd ミキサ回路
JP2009044746A (ja) * 2008-09-03 2009-02-26 Yokogawa Electric Corp テスト信号発生装置
JP6268627B1 (ja) * 2017-09-29 2018-01-31 株式会社テスコム IoTに対応可能な低コストを実現したFSK変復調回路

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