JPH09246961A - 同調発振回路 - Google Patents

同調発振回路

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JPH09246961A
JPH09246961A JP8052903A JP5290396A JPH09246961A JP H09246961 A JPH09246961 A JP H09246961A JP 8052903 A JP8052903 A JP 8052903A JP 5290396 A JP5290396 A JP 5290396A JP H09246961 A JPH09246961 A JP H09246961A
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signal
frequency component
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Makoto Yomo
誠 四方
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B21/00Generation of oscillations by combining unmodulated signals of different frequencies
    • H03B21/01Generation of oscillations by combining unmodulated signals of different frequencies by beating unmodulated signals of different frequencies
    • H03B21/02Generation of oscillations by combining unmodulated signals of different frequencies by beating unmodulated signals of different frequencies by plural beating, i.e. for frequency synthesis ; Beating in combination with multiplication or division of frequency
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03CMODULATION
    • H03C3/00Angle modulation
    • H03C3/02Details
    • H03C3/09Modifications of modulator for regulating the mean frequency
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L2207/00Indexing scheme relating to automatic control of frequency or phase and to synchronisation
    • H03L2207/12Indirect frequency synthesis using a mixer in the phase-locked loop

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最高動作周波数の制限が緩和された同調発振
回路の提供。 【解決手段】 信号入力端子(IN)10と信号出力端
子(OUT)12との間に、ミキサ(MX)14、帯域
濾波器(BPF)16、振幅制限増幅器(LIM)1
8、位相検出器(PD)20、低域濾波器(LPF)2
2および電圧制御発振器(VCO)24が順次に接続さ
れており、OUT12は、MX14およびPD20にも
それぞれ接続されている。BPF16は、IN10から
MX14に入力された入力信号と、VCO24からMX
14に入力された出力信号との和周波成分を透過せず、
差周波成分を透過する濾波特性を具え、LPF22は、
VCO24からPD20に入力された信号と、VCO2
4からPD20に入力された信号との和周波成分を透過
せず、差周波成分を透過する濾波特性を具えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、同調発振回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、同調発振回路においては、通常、
信号入力端子(IN)と信号出力端子(OUT)との間
に、振幅制限増幅器(LIM)、位相検出器(PD)、
低域濾波器(LPF)、電圧制御発振器(VCO)およ
び逓倍器(DBL)を順次に接続している。そして、こ
のDBLの一端はOUTに接続されており、もう一端は
PDのLO入力端子に接続されている。
【0003】ここで、INから周波数finの入力信号が
入力され、OUTからVCOの周波数fout の出力信号
が出力されている場合について簡単に説明する。入力信
号は、LIMによってその振幅変調成分が除去されて、
PDのRF入力端子に入力される。一方、VCOからの
出力信号は、DBLにも入力されて、出力信号の2倍の
周波数2fout の逓倍信号となってPDのLO端子に入
力される。PDから出力された、入力信号と逓倍信号と
の和周波成分(周波数fin+2fout )および差周波成
分(周波数fin−2fout )は、LPFへ入力される。
そして、差周波成分(周波数fin−2fout )のみがL
PFを透過して、VCOへ入力される。定常状態では、
この差周波成分は直流となる。即ち、fin−2fout
0(Hz)となる。従って、出力信号の周波数fout
入力信号の周波数finの1/2となる。
【0004】また、入力信号には振幅変調が通常かかっ
ている。入力信号から振幅変調成分を除去しないと、V
COの出力も振幅変調の影響を受けてしまう。この影響
が大きい場合には、VCOのフェーズロックが外れてし
まうこともある。このため、従来の同調発振回路におい
ては、上述したように振幅制限増幅器(LIM)によっ
て入力信号の振幅変調成分を除去している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
同調発振回路においては、回路の最高動作周波数が振幅
制限増幅器によって制限されてしまう。このため、例え
ば10GHz程度の高周波の入力信号を用いる場合は、
振幅制限増幅器(LIM)にも、入力信号の周波数と同
じ高い動作周波数を有する高性能のものを用いなければ
ならなかった。
【0006】また、従来の同調発振回路の逓倍増幅器
(DBL)では電力の損失が生じる。例えば、10GH
z程度の入力信号の場合、DBLの出力の電力が1/1
0以下になってしまう。このため、この損失を補うため
に、DBLに入力される電圧制御発振器(VCO)の出
力信号の電力を大きくする必要があった。その結果、同
調発振回路全体で消費される電力も大きくなってしまう
という問題があった。
【0007】このため、最高動作周波数の制限が緩和さ
れた同調発振回路の実現が望まれていた。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(第1の発明)この出願に係る第1の発明の同調発振回
路によれば、信号入力端子、信号出力端子、第1位相検
出器、第1濾波器、振幅制限増幅器、第2位相検出器、
第2濾波器および電圧制御発振器を具え、第1濾波器お
よび第2濾波器は、それぞれ帯域濾波器または低域濾波
器を以って構成され、信号入力端子は第1位相検出器に
接続されており、第1位相検出器は第1濾波器に接続さ
れており、第1濾波器は振幅制限増幅器に接続されてお
り、振幅制限増幅器は位相検出器に接続されており、位
相検出器は第2濾波器に接続されており、第2濾波器は
電圧制御発振器に接続されおり、電圧制御発振器は、信
号出力端子、第1位相検出器および第2位相違検出器に
それぞれ接続されており、第1濾波器は、信号入力端子
から第1位相検出器に入力された信号と、電圧制御発振
器から第1位相検出器に入力された信号との和周波成分
を透過せず、差周波成分を透過する濾波特性を具え、第
2濾波器は、振幅制限増幅器から第2位相検出器に入力
された信号と、電圧制御発振器から第2位相検出器に入
力された信号との和周波成分を透過せず、差周波成分を
透過する濾波特性を具えてなることを特徴とする。
【0009】(第2の発明)この出願に係る第2の発明
の同調発振回路によれば、信号入力端子、信号出力端
子、位相検出器、濾波器および振幅制限増幅器を具え、
濾波器は、それぞれ帯域濾波器または低域濾波器を以っ
て構成され、信号入力端子は位相検出器に接続されてお
り、位相検出器は濾波器に接続されており、濾波器は振
幅制限増幅器に接続されており、振幅制限増幅器は信号
出力端子に接続されており、濾波器は、信号入力端子か
ら位相検出器に入力された信号と、振幅制限増幅器から
位相検出器に入力された信号との和周波成分を透過せ
ず、差周波成分を透過する濾波特性を具えてなることを
特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この出願
に係る第1および第2の発明の同調発振回路の例につい
てそれぞれ説明する。尚、参照する図面は、これらの発
明が理解できる程度の各構成成分の大きさ、形状および
配置関係を概略的に示してあるに過ぎない。従って、こ
れらの発明は、図示例にのみ限定されるものではない。
【0011】(比較例)この出願にかかる発明の実施の
形態の説明に先立ち、発明の理解を容易にするため、図
3を参照して、従来の同調発振回路の一例について比較
例として説明する。図3は、比較例の同調発振回路の説
明に供するブロック回路図である。尚、図3中では、
「fin」を「fi 」、「fout 」を「fo 」と表記して
いる。
【0012】この比較例の同調発振回路においては、信
号入力端子(IN)30、信号出力端子(OUT)3
2、振幅制限増幅器(LIM)34、位相検出器(P
D)36、低域濾波器(LPF)38、電圧制御発振器
(VCO)40および逓倍器(DBL)42を具えてい
る。このDBL42の入力端子はOUT12に接続され
ており、DBL42の出力端子はPD34のLO入力端
子に接続されている。
【0013】ここで、IN30から周波数finの入力信
号が入力され、OUT32からVCO40の周波数f
out の出力信号が出力されている場合の動作について説
明する。IN10から入力された入力信号は、先ず、L
IM34に入力されてその振幅変調成分が除去されてか
ら、PDのRF入力端子に入力される。一方、VCO4
0からの出力信号は、DBL42にも入力されて、出力
信号の2倍の周波数2fout の逓倍信号となってPD3
6のLO端子に入力される。そして、PD36から出力
された、入力信号と逓倍信号との和周波成分(周波数f
in+2fout )および差周波成分(周波数fin−2f
out )は、LPF38へ入力される。そして、差周波成
分(周波数fin−2fout )のみがLPF38を透過し
て、VCO40へ入力される。定常状態では、この差周
波成分は直流となる。即ち、fin−2fout =0(H
z)となる。従って、出力信号の周波数fout は入力信
号の周波数finの1/2となる。
【0014】そして、比較例の同調発振回路では、この
LIM34の動作周波数が、同調発振回路の動作周波数
の上限、即ち、同調発振回路の入力信号の最高周波数と
なっている。
【0015】(第1の実施の形態)第1の実施の形態で
は、図1を参照して、第1の発明の同調発振回路の例に
ついて説明する。図1は、第1の実施の形態の同調発振
回路の説明に供するブロック回路図である。尚、図1中
では、「fin」を「fi 」、「fout 」を「fo 」と表
記している。
【0016】この出願に係る第1の発明の同調発振回路
によれば、信号入力端子(以下、INとも略記する)1
0、信号出力端子(以下、OUTとも略記する)12、
第1位相検出器としてのミキサ(以下、MXとも略記す
る)14、第1濾波器としての帯域濾波器(以下、BP
Fとも略記する)16、振幅制限増幅器(以下、LIM
とも略記する)18、第2位相検出器としての位相検出
器(以下、PDとも称する)20、第2濾波器としての
低域濾波器(以下、LPFとも略記する)22および電
圧制御発振器(以下、VCOとも略記する)24を具え
ている。
【0017】そして、IN10はミキサ(MX)14の
RF入力端子に接続されている。また、MX14のIF
出力端子はBPF16の入力端子に接続されている。ま
た、BPF16の出力端子はLIM18の入力端子に接
続されている。また、LIM18の出力端子はPD20
の一方の入力端子に接続されている。また、PD20の
出力端子は、LPF22の入力端子に接続されている。
また、LPF22の出力端子は、VCO24の入力端子
に接続されている。またVCO24の出力端子は、OU
T12、MX14のLO入力端子およびPDのもう一方
の入力端子にそれぞれ接続されている。
【0018】次に、IN10から周波数finの入力信号
が入力され、OUT12からVCO24の周波数fout
の出力信号が出力されている場合の動作について説明す
る。尚、この入力信号には、通常、変調成分が含まれて
いる。
【0019】先ず、IN10から入力された入力信号
は、MX14のRF入力端子に入力される。一方、MX
14のLO入力端子には、VCO24からの出力信号
(周波数fout )が入力される。そして、MX20から
は、この入力信号と出力信号との和周波成分(周波数f
in+fout )および差周波成分(周波数fin−fout
が出力される。
【0020】次に、この和周波成分および差周波成分
は、BPF16に入力される。そして、BPF16は、
この和周波成分を透過せず、この差周波成分を透過する
濾波特性を有している。このため、BPF16からは、
両成分のうちの差周波成分(周波数fin−fout )が出
力される。
【0021】次に、この差周波成分は、LIM18に入
力される。そして、このLIM18から、変調成分が除
去された差周波成分が出力される。
【0022】次に、この差周波成分は、PD20の一方
の入力端子に入力される。また、PD20のもう一方の
入力端子には、VCO24からの出力信号(周波数f
out )が入力される。そして、このPDからは、この差
周波成分(周波数fin−fout)と出力信号(周波数f
out )との和周波成分(周波数fin−fout +fout
in)および差周波成分(周波数fin−fout −fout
=fin−2fout )が出力される。以下、PD20から
出力される和周波成分および差周波成分を、MX14か
ら出力される和周波成分および差周波成分と区別するた
め、それぞれ第2和周波成分および第2差周波成分と称
する。
【0023】次に、第2和周波成分および第2差周波成
分は、LPF22に入力される。このLPF22は、第
2和周波成分を透過せず、第2差周波成分を透過する濾
波特性を有している。このため、LPF22から両成分
のうちの第2差周波成分が出力される。尚、このLPF
22は、直流成分も透過することができる。
【0024】次に、この差周波成分(周波数fin−2f
0 )は、VCO24に入力される。そして、VCOは、
入力された差周波成分の電圧に応じた周波数f0 の出力
信号を出力する。
【0025】尚、定常状態において、この差周波成分は
直流成分のみとなる。即ちfin−2f0 =0となる。そ
して、このVCO24は、この直流成分のみときの電圧
付近でロックされるように設定されている。このため、
定常状態においてOUTから出力される出力信号の周波
数fout は、入力信号の周波数の半分の周波数fin/2
となる。
【0026】ところで、定常状態では、fout =fin
2であるので、LIM18に入力される差周波成分の周
波数はfin−fout =fin−fin/2=fin/2とな
る。従って、LIM18に要求される最高動作周波数
は、入力信号の波長の半分で済む。その結果、最高動作
周波数の制約を緩和することができる。従って、従来と
同じ最高動作周波数を有するLIMを用いれば、入力信
号の最高周波数を従来の2倍にすることができる。ま
た、従来と同じ周波数の入力信号を入力する場合は、入
力信号の周波数の半分の動作周波数を有するLIMを用
いれば良く、LIMの性能をより低いもので済ますこと
ができる。
【0027】また、この実施の形態では、逓倍器(DB
L)を使用していない。このため、逓倍器による電力の
損失も生じない。その結果、この損失を補うために、V
COの出力信号の電力を大きくする必要がない。従っ
て、同調発振回路全体で消費する電力の低減を図ること
ができる。
【0028】尚、LPF22とVCO24との間に電圧
増幅器を設けて、VCOへ入力される第2差周波成分の
電圧を増幅しても良い。その場合は、定常状態において
増幅された電圧値付近でVCOがロックされるようにV
COを設定すると良い。
【0029】(第2の実施の形態)第2の実施の形態で
は、図2を参照して、第2の発明の同調発振回路の例に
ついて説明する。図2は、第2の実施例の同調発振回路
の説明に供するブロック回路図である。尚、図2中で
は、「fin」を「fi 」、「fout 」を「fo 」と表記
している。
【0030】この出願に係る第2の発明の同調発振回路
によれば、信号入力端子(以下、INとも略記する)1
0、信号出力端子(以下、OUTとも略記する)12、
位相検出器としてのミキサ(以下、MXとも略記する)
14、濾波器としての帯域濾波器(以下、BPFとも略
記する)16および振幅制限増幅器(以下、LIMとも
略記する)18を具えている。
【0031】そして、IN10はミキサ(MX)14の
RF入力端子に接続されている。また、MX14のIF
出力端子はBPF16の入力端子に接続されている。ま
た、BPF16の出力端子はLIM18の入力端子に接
続されている。また、LIM18の出力端子は出力端1
2およびミキサ14のLO入力端子にそれぞれ接続され
ている。
【0032】次に、IN10から周波数finの入力信号
が入力され、OUT12からLIM18の周波数fout
の出力信号が出力されている場合の動作について説明す
る。尚、この入力信号には、通常、変調成分が含まれて
いる。
【0033】先ず、IN10から入力された入力信号
は、MX14のRF入力端子に入力される。一方、MX
14のLO入力端子には、LIM18からの出力信号
(周波数fout )が入力される。そして、MX20から
は、この入力信号と出力信号との和周波成分(周波数f
in+fout )および差周波成分(周波数fin−fout
が出力される。
【0034】次に、この和周波成分および差周波成分
は、BPF16に入力される。このBPF16は、この
和周波成分を透過せず、この差周波成分を透過する濾波
特性を有している。このため、BPF16からは、両成
分のうちの差周波成分(周波数fin−fout )が出力さ
れる。
【0035】次に、この差周波成分は、LIM18に入
力される。そして、このLIM18から、変調成分が除
去された出力信号が出力される。LIM18の出力信号
の周波数fout は、LIM18に入力された差周波成分
の周波数fin−fout と等しくなる。即ち、fout =f
in/2となる。従って、この回路は、入力信号の周波数
の1/2の周波数の出力信号をOUT12から出力する
同調発振回路として動作する。
【0036】従って、LIM18に要求される最高動作
周波数は、入力信号の波長の半分ですむ。その結果、最
高動作周波数の制約を緩和することができる。従って、
従来と同じ最高動作周波数を有するLIMを用いれば、
従来使用可能であった入力信号最高周波数を2倍にする
ことができる。また、従来と同じ周波数の入力信号を入
力する場合は、入力信号の周波数の半分の動作周波数を
有するLIMを用いれば良く、LIMの性能をより低い
もので済ますことができる。
【0037】また、この実施の形態の同調発振回路で
は、逓倍器(DBL)および電圧制御発振器(VCO)
を使用していない。このため、回路の構成を簡単にする
ことができるだけでなく、VCOのための電力が必要な
い。従って、同調発振回路全体で消費する電力の低減を
図ることができる。
【0038】上述した各実施の形態では、これらの発明
を特定の条件で構成した例についてのみ説明したが、こ
れらの発明は多くの変更および変形を行うことができ
る。例えば、これらの発明では、位相検出器としては、
当該位相検出器に入力される信号どうしの位相差に比例
した電圧を出力できるものならば良く、例えば、ベース
バンドミキサを用いても良い。
【0039】また、上述した各実施例においては、振幅
制限増幅器(LIM)を用いているが、これらの発明で
は、振幅制限増幅器を、互いに個別に設けた振幅制限器
と増幅器とを以って構成しても良い。
【0040】また、上述した第1の実施の形態では、第
1濾波器として帯域濾波器(BPF)、第2濾波器とし
て低域濾波器(LPF)をそれぞれ用いたが、第1の発
明では、例えば、第1濾波器としてLPFを用いても良
く、また、第2濾波器としてBPFを用いても良い。
【0041】また、上述した第2の実施の形態では、濾
波器として帯域濾波器(BPF)を用いたが、第2の発
明では、濾波器として低域濾波器(LPF)を用いても
良い。
【0042】
【発明の効果】第1および第2の発明の同調発振回路に
よれば、振幅制限増幅器に入力信号と出力信号との差周
波成分が入力される。この差周波成分は、定常状態にお
いて、入力信号の周波数の半分の周波数である。このた
め、振幅制限増幅器によって制限される回路の最高動作
周波数の制限を緩和することができる。
【0043】また、第1の発明の同調発振回路によれ
ば、逓倍器を用いずに同調発振を行うことができる。こ
のため、逓倍器による電力の損失が発生しない。その結
果、電圧制御発振器の出力信号に要求される電力を逓倍
器を用いた場合に比べて低減することができる。その結
果、同調発振回路全体で消費する電力の低減を図ること
ができる。
【0044】また、第2の発明の同調発振回路によれ
ば、逓倍器および電圧制御発振器を用いずに同調発振を
行うことができる。このため、このため、回路の構成を
簡単にすることができるだけでなく、VCOのための電
力が必要ない。従って、同調発振回路全体で消費する電
力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態の同調発振回路の説明に供す
るブロック回路図である。
【図2】第2の実施の形態の同調発振回路の説明に供す
るブロック回路図である。
【図3】比較例の同調発振回路の説明に供するブロック
回路図である。
【符号の説明】
10、30:信号入力端子(IN) 12、32:信号出力端子(OUT) 14、36:ミキサ(MX) 16:帯域濾波器(BPF) 18、34:振幅制限増幅器(LIM) 20:位相検出器(PD) 22、38:低域濾波器(LPF) 24、40:電圧制御発振器(VCO) 42:逓倍器(DBL)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 信号入力端子、信号出力端子、第1位相
    検出器、第1濾波器、振幅制限増幅器、第2位相検出
    器、第2濾波器および電圧制御発振器を具え、 前記第1濾波器および第2濾波器は、それぞれ帯域濾波
    器または低域濾波器を以って構成され、 前記信号入力端子は前記第1位相検出器に接続されてお
    り、前記第1位相検出器は前記第1濾波器に接続されて
    おり、前記第1濾波器は前記振幅制限増幅器に接続され
    ており、前記振幅制限増幅器は前記位相検出器に接続さ
    れており、前記位相検出器は前記第2濾波器に接続され
    ており、前記第2濾波器は前記電圧制御発振器に接続さ
    れおり、前記電圧制御発振器は、信号出力端子、前記第
    1位相検出器および前記第2位相違検出器にそれぞれ接
    続されており、 前記第1濾波器は、前記信号入力端子から前記第1位相
    検出器に入力された信号と、前記電圧制御発振器から前
    記第1位相検出器に入力された信号との和周波成分を透
    過せず、差周波成分を透過する濾波特性を具え、 前記第2濾波器は、前記振幅制限増幅器から前記第2位
    相検出器に入力された信号と、前記電圧制御発振器から
    前記第2位相検出器に入力された信号との和周波成分を
    透過せず、差周波成分を透過する濾波特性を具えてなる
    ことを特徴とする同調発振回路。
  2. 【請求項2】 信号入力端子、信号出力端子、位相検出
    器、濾波器および振幅制限増幅器を具え、 前記濾波器は、それぞれ帯域濾波器または低域濾波器を
    以って構成され、 前記信号入力端子は前記位相検出器に接続されており、
    前記位相検出器は前記濾波器に接続されており、前記濾
    波器は前記振幅制限増幅器に接続されており、前記振幅
    制限増幅器は前記信号出力端子に接続されており、 前記濾波器は、前記信号入力端子から前記位相検出器に
    入力された信号と、前記振幅制限増幅器から前記位相検
    出器に入力された信号との和周波成分を透過せず、差周
    波成分を透過する濾波特性を具えてなることを特徴とす
    る同調発振回路。
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