JPH11330956A - 位相雑音低減方法及び装置 - Google Patents

位相雑音低減方法及び装置

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JPH11330956A
JPH11330956A JP10127181A JP12718198A JPH11330956A JP H11330956 A JPH11330956 A JP H11330956A JP 10127181 A JP10127181 A JP 10127181A JP 12718198 A JP12718198 A JP 12718198A JP H11330956 A JPH11330956 A JP H11330956A
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JP
Japan
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frequency
phase noise
signal
output
noise component
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Application number
JP10127181A
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English (en)
Inventor
Sadao Shimada
貞雄 島田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数発生器の出力から位相雑音成分を推定
して除去する。 【解決手段】 周波数発生器11から出力される信号f
は、正規の信号成分f、AM雑音成分fAM、位相雑
音成分fPMなどの各振幅成分が合成されたものであ
る。このうち、位相雑音成分fPMは、周波数逓倍を行
うと、その周波数逓倍比の2乗に比例した振幅となるの
で、周波数逓倍器12〜15によって周波数逓倍を行
い、2乗に比例する周波数−振幅特性曲線を求め、これ
と2乗特性発生器17からの2次関数y=ax+bx
+cを信号特性比較器18にて比較し、係数a、b、c
を求める。xは周波数を示す変数であるので、x=1と
おいて周波数逓倍しないときの振幅成分(=α+β+
γ)を位相雑音成分の振幅として推定する。推定した位
相雑音成分fPMを信号合成器19にて、周波数発生器
11の出力信号から取り除く。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信装置や測定器
の周波数原振として用いられる周波数発生器に関し、特
に、その位相雑音を低減するための方法及び装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】このような周波数発生器は、一般的にP
LLを用いた電圧制御発振器によって構成されるが、近
年、その周波数安定度を向上させるため、位相雑音成分
を低減することが要求されている。
【0003】この要請に応えるために、例えば、特開平
3−40116号公報に開示されているような位相雑音
低減装置が提案されている。前記公報に記載されている
位相雑音低減装置の一構成例を図5に示す。
【0004】図5において、電圧制御発振器をPLL制
御して得られたRF信号が端子9より位相変調器5に入
力される。位相変調器5の出力RF信号は、FM検波器
36により検波される。このFM検波器36から出力さ
れるRF信号の周波数の変動成分が位相変調器5に出力
される。位相変調器5は、この出力に応じて位相変調器
5に入力するRF信号の位相を位相変動を無くする方向
に変化させる。したがって、出力端子8からは位相雑音
が低減されたRF信号が出力される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、PLL、FLL、位相変調器、位相検波器、FM検
波器等の構成を有しているため、これらの構成部品の占
有面積が大きくなり、装置の小型化を図ることが困難で
ある。
【0006】また、構成部品の種類が多く、その部品自
身のばらつきのため、装置の製作時における調整作業が
多く必要となるため、製作に多大な時間を要するという
問題もある。
【0007】本発明の主な目的は、小型化、無調整化を
図り、かつ、位相雑音を低減し出力周波数の安定した通
信装置や測定器の周波数発生器を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、発振器、信号
発生器など周波数を発生する装置における位相雑音成分
が周波数逓倍数の2乗に比例する(例えば、文献:IE
E TELECOMMUNICATION SERIES 9「PHASE NOISE IN SIG
NAL SOURCES(Theory and Applications) W.P.Robin
s」参照)ことから、周波数発生器の出力を、数段階逓
倍し、各逓倍信号に基づいて、周波数−振幅特性信号を
作成し、2乗特性と比較することにより、位相雑音を推
定し、正規の信号成分から位相雑音成分を除去すること
を特徴としている。
【0009】具体的には、周波数発生器の信号出力か
ら、逓倍数の異なる複数の周波数逓倍信号を作成する手
段と、該作成した複数の逓倍信号成分を取り込み、周波
数−振幅曲線化する信号曲線作成器と、雑音成分の比較
の対象となる信号を発生する2乗特性発生器と、該2乗
特性発生器から出力される基準信号と前記信号曲線作成
器の出力とを比較して位相雑音成分を推定する信号特性
比較器と、該信号特性比較器から出力される推定位相雑
音成分を前記周波数発生器の出力から除去する信号合成
器を備えている。
【0010】前記信号特性比較器は、周波数逓倍の2乗
に位相雑音成分が比例することから、信号発生器から出
力される信号成分の中から位相雑音を識別するという動
作を実行する。したがって、信号発生器から出力される
信号成分の中から、位相雑音を推定し除去することがで
き、信号発生器に含まれる位相雑音を低減することがで
きる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の位相雑音低減装
置の実施の形態を示すブロック図である。本発明の位相
雑音低減装置は、周波数原振としての周波数発生器11
から出力される信号成分を順次2逓倍すると同時に信号
曲線作成器16に信号を送るJ段の周波数逓倍器12〜
15と、比較の基準となる2乗特性の信号を発生する2
乗特性発生器17と、各段の周波数逓倍器12〜15か
らの送出されるJ個分の周波数成分を取り込んで周波数
−振幅特性を作成する信号曲線作成器16と、その作成
された周波数−振幅特性の中から周波数の2乗に比例す
る曲線を検出し、位相雑音を推定する信号特性比較器1
8と、その推定した位相雑音を周波数発生器11から除
去する信号合成器19から構成される。
【0012】次に、本発明の動作について、図1および
図1中の破線内に示す本発明の特徴部分の動作フローを
示す図2を参照して説明する。
【0013】周波数発生器11から出力される信号f
は、正規の信号成分f、AM雑音成分fAM、位相雑
音成分fPMなどの各振幅成分が合成されたものであ
る。このうち、位相雑音成分fPMは、周波数逓倍を行
うと、その周波数逓倍比の2乗に比例した振幅となるの
で、いくつかの段階で周波数逓倍を行い、FFT等を用
いてその周波数スペクトラムを求め、2乗に比例する周
波数−振幅特性曲線を示す系列を求めれば、位相雑音が
推定できる。
【0014】図1においては、周波数発生器11の出力
信号fをJ段の周波数逓倍器12、13、14、・・・
15に入力し、各周波数逓倍器12、13、14、・・
・15から周波数2f、4f、8f・・・2fの信号
を出力する。ここで、周波数発生器11の出力信号fの
正規の信号成分f、AM雑音成分fAM、位相雑音成
分fPMの各振幅値をそれぞれS、A、Pとすると、各
周波数逓倍器から出力される正規の信号成分f、及び
AM雑音成分fAMの振幅は一定であるが、位相雑音成
分fPMは周波数逓倍比の2乗に比例するので、各周波
数逓倍器12、13、14、・・・15から出力される
逓倍された位相雑音成分の振幅は、図3に示すように、
4P、16P、64P、・・・22JPとなる。
【0015】そこで、各周波数逓倍器から出力された各
周波数の信号の振幅を、FFTなどを用いて求め、信号
曲線作成器16に入力(ステップA1)し、最小二乗法
等を用いることにより、取り込んだ振幅値から、いくつ
かの周波数−振幅特性曲線を得る(ステップA2)。
【0016】一方、比較の基準となる2乗特性を発生す
る2乗特性発生器17からは、2次関数y=ax+b
x+cを発生し、その係数a、b、cをランダムに変化
させながら信号特性比較器18にて、信号曲線作成器1
6からの出力信号である周波数−振幅特性曲線とを、信
号特性比較器18にて比較する(ステップA3)。
【0017】比較の結果、例えば、a=α、b=β、c
=γにおいて両者の一致が確認されたとき、y=αx
+βx+γを位相雑音特性曲線関数として特定する(ス
テップA4)。
【0018】xは周波数を示す変数であるので、x=1
とおくことにより、周波数を逓倍しないときの周波数f
PMと振幅成分P(=α+β+γ)が得られるから、こ
れを、元となる位相雑音成分の周波数及び振幅して推定
し(ステップA5)、推定位相雑音として出力する。
【0019】この推定位相雑音成分fPMを信号合成器
19にて、周波数発生器11の出力信号と合成(乗算
等)することによって取り除き、信号合成器19から位
相雑音成分fPMが低減された基準周波数信号を出力す
る。
【0020】なお、上記実施例では、周波数逓倍器12
〜15として、逓倍数を2としているが、周波数逓倍器
の段数や逓倍数は、信号曲線発生器16にて曲線が作成
できるのであれば任意の逓倍数でよい。
【0021】また、2乗特性発生器17からは、2次関
数としてy=axを発生し、その係数aをランダムに
変化させながら信号特性比較器18にて、信号曲線作成
器16からの出力信号である周波数−振幅特性曲線と
を、信号特性比較器18にて比較して最も近い値αを求
め、周波数を逓倍しないときの位相雑音の振幅P(=
α)として推定してもよい。
【0022】図4は、本発明の位相雑音低減装置の他の
実施の形態を示すブロック図である。図4においては、
周波数発生器11の出力を、各周波数逓倍器32〜35
へ直接入力することにより、周波数逓倍器部分の信頼性
の向上を図っている。すなわち、周波数逓倍器32〜3
5の内、いずれか一つが故障した場合でも、その故障が
他の周波数逓倍器の動作に影響を及ぼさないため、若
干、信号曲線作成器16の作成動作に影響があるもの
の、周波数−振幅特性を作成することは出来る。従っ
て、製品の信頼性が向上する。
【0023】なお、本構成においも、周波数逓倍器32
〜35の逓倍比は2の倍数である必要はなく、各周波数
逓倍器毎に、それぞれ異なる任意の逓倍比を設定するこ
ともできる。
【0024】
【発明の効果】本発明は、周波数発生器の出力を逓倍す
ることにより得た逓倍数の異なる複数の周波数逓倍信号
の振幅から周波数−振幅特性曲線を求め、これを、2乗
特性曲線と比較することにより一致する2乗特性曲線を
特定しているので、周波数発生器に含まれる位相雑音成
分を推定することができる。
【0025】また、推定した位相雑音成分によって、周
波数発生器含まれる位相雑音成分を除去することができ
るので、製品のばらつき等の問題もなく、周波数発生器
の周波数安定度の向上、及び無調整化を図ることができ
る。
【0026】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】本発明の動作を示すフローチャートである。
【図3】周波数逓倍された位相雑音成分の周波数−振幅
特性を示す図である。
【図4】本発明の他の実施の形態を示すブロック図であ
る。
【図5】従来の技術を示すブロック図である。
【符号の説明】
11 周波数発生器 12、13、14、15、32、33、34、35
逓倍器 16 信号曲線作成器 17 2乗特性発生器 18 信号特性比較器 19 信号合成器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数発生装置の出力に基づいて、その
    位相雑音成分を推定して作成し、該作成した位相雑音成
    分を用いて前記周波数発生装置の出力から位相雑音成分
    を除去することを特徴とする位相雑音低減方法。
  2. 【請求項2】 前記周波数発生装置の出力から、逓倍数
    の異なる複数の逓倍信号を作成し、該作成した複数の逓
    倍信号から位相雑音成分に相当する周波数−振幅特性曲
    線を求め、該求めた周波数−振幅特性曲線を位相雑音成
    分特有の周波数−振幅特性曲線と比較することにより、
    前記周波数発生装置の出力の位相雑音成分を推定するこ
    とを特徴とする請求項1記載の位相雑音低減方法。
  3. 【請求項3】 前記位相雑音成分特有の周波数−振幅特
    性曲線は、位相雑音成分の振幅が周波数逓倍比の2乗に
    比例することを利用して作成することを特徴とする請求
    項2記載の位相雑音低減方法。
  4. 【請求項4】 周波数発生器の信号出力から、逓倍数の
    異なる複数の周波数逓倍信号を作成する手段と、該作成
    した複数の逓倍信号成分を取り込み、その周波数スペク
    トラムを求める手段と、該求めた周波数スペクトラムか
    ら周波数−振幅特性曲線を作成する信号曲線作成手段
    と、位相雑音成分を推定するための2次関数からなる基
    準信号を発生する2乗特性発生手段と、該2乗特性発生
    手段から出力される基準信号と前記信号曲線作成手段の
    出力とを比較することにより位相雑音成分を推定して出
    力する信号特性比較手段と、該信号特性比較手段から出
    力される推定位相雑音成分を前記周波数発生器の出力か
    ら除去する信号合成手段とを備えていることを特徴とす
    る位相雑音低減装置。
  5. 【請求項5】 前記逓倍数の異なる複数の周波数逓倍信
    号を作成する手段は、前記周波数発生器の信号出力部
    に、複数段従属接続された周波数逓倍器と、各段の逓倍
    からそれぞれ逓倍数の異なる周波数逓倍信号を出力する
    手段によって構成されていることを特徴とする請求項4
    記載の位相雑音低減装置。
  6. 【請求項6】 前記逓倍数の異なる複数の周波数逓倍信
    号を作成する手段は、前記周波数発生器の信号出力部
    に、並列に接続された、互いに異なる逓倍数の信号を出
    力する複数の周波数逓倍器によって構成されていること
    を特徴とする請求項4記載の位相雑音低減装置。
JP10127181A 1998-05-11 1998-05-11 位相雑音低減方法及び装置 Pending JPH11330956A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010147599A (ja) * 2008-12-16 2010-07-01 Univ Of Electro-Communications 発振器の内部機構の推定方法、推定プログラム及び推定装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010147599A (ja) * 2008-12-16 2010-07-01 Univ Of Electro-Communications 発振器の内部機構の推定方法、推定プログラム及び推定装置

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