JPS5826555B2 - 周波数追跡器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は広帯域雑音中に存在する狭帯域雑音性の入力信
号、即ち単一周波数の線スペクトルでなく帯域において
広がりを有する入力信号の中心周波数を測定する周波数
追跡器に関する。

広帯域雑音中に存在する狭帯域雑音性の入力信号の中心
周波数を適確に測定する方法として、周波数追跡器が従
来から用いられているが、高い測定精度を得るためには
周波数追跡器を構成する各要素自体の精度が高く保たれ
なげればならない。

特に入力信号のＱが一定、即ち入力信号の中心周波数ｆ
ｉ／周波数帯域幅Ｂが一定の場合には高い精度を得るこ
とが一般に困難である。

従来の周波数追跡器は、入力信号を一旦周波数変換し、
次いで中心周波数が固定化され、かつ中心周波数が異な
る二対の沢波器に導きこれらのｐ波器の出力差が最も小
さくなるように電圧制御発振器を制御して、この電圧制
御発振器が出力する周波数から間接的に入力信号の中心
周波数を測定する方法を用いている。

以下、従来の周波数追跡器の構成を示す第１図のブロッ
ク図に従って説明する。

第１図において、中心周波数ｆｉ を有する入力信号
１ａは周波数混合器１へ出力信号（発振周波数ｆｏ）
を有する電圧制御発振器２の出力信号２ａと共に入力
されて混合されその差周波数（ｆ。

〜ｆｉ ）が、出力信号１ｂとしてそれぞれ狭帯域のｐ
波器３及びｐ波器４に入力されている。

周波数帯域幅Ｂをそれぞれ有するｐ波器３及び４の中心
周波数は、それぞれ（ｆｏ＋Ｊｆ）及び（ｆｃ、！Ｉｆ
）へ固定的に設定されている。

ただし１．！１ｆは入力信号の周波数帯域幅Ｂ／２とな
るように設定した周波数である。

沢波器３の出力信号３ａは検波器５に入力され、検波器
５は出力信号３ａの電圧に対応した直流電圧の出力信号
５ａを出力する。

同様にして沢波器４の出力信号４ａは検波器６に入力さ
れ、検波器６は出力信号１ｂの電圧に対応した直流電圧
の出力信号６ａを出力する。

出力信号５ａ及び出力信号６ａは比較器７に入力され、
両者の差に対応する直流電圧の出力信号７ａが比較器７
から出力される。

次いで、出力信号７ａは積分器８に入力され、積分器８
の出力信号８ａは電圧制御発振器２に入力され、出力信
号８ａが最小の直流電圧となるように電圧制御発振器２
は制御される。

即ち、電圧制御発振器２は出力信号２ａの周波数ｆｏが
中心周波数（ｆｃ＋ ｆｉ）一致するように制御される
。

この結果、理想的には周波数混合器１の出力信号１ｂの
中心周波数が中心周波数（発振周波数）ｆｏに等しくな
るのでこの中心周波数（発振周波数）ｆｏから入力信号
１ａの中心周波数ｆｉ を間接的に知ることができる
。

前述から明らかなように、高い測定精度でもって中心周
波数ｆｉ を測定するためには、ｒ波器３及び沢波器
４の特性が少なくとも安定でなげればならないと同時に
両者の特性上の差異は少なげればならない。

しかし、このような特性を得ることは一般に容易でない
。

更にＱが一定ならば、中心周波数ｆｉ が高くなるに
従ってｐ波器３及び４の周波数Ｊｆも広くする結果とな
る。

従って、中心周波数ｆｉ の測定精度も中心周波数ｆ
ｉ が高くなるに従って低下する。

本発明は以上の点に鑑み、このような問題を解決すると
共にかかる欠点を除去すべくなされたものであり、ｐ波
器の中心周波側の差２Ａｆを入力信号の帯域幅変化に応
じて自動的に補償し得る周波数追跡器を提供することを
目的とする。

本発明はまた中心周波数可変型沢波器を使用し、入力信
号の周波数ｆｉ に対応し、上記沢波器の中心周波数
を変化せしめ、入力信号の周波数ｆｉ を直接追跡せ
しめ、正確な測定を可能とする周波数追跡器を提供する
ことを目的とする。

本発明は更に前述の目的における周波数の設定をデジタ
ル的に行なう周波数追跡器を提供することを目的とする
。

このような目的を達成するため、本発明による周波数追
跡器は、デジタル的に、かつ、任意に設定可能なそれぞ
れ異なった中心周波数を有する一対のＰ波器に入力信号
を供給し、これらのｐ波器の出力をそれぞれ直流電圧信
号に変換して比較をし、比較の結果である電圧差信号を
電圧制御発振器に入力して周波数を変化させ、前記電圧
差信号が最小の電圧値となるよう構成されるものである
。

以下、図面を参照して詳細に説明する。

第２図は本発明による周波数追跡器の一実施例の構成を
示すブロック図である。

図において、第１図と同一符号のものは相当部分を示し
、中心周波数ｆｉ を有する入力信号１ａはそれぞれ
異なつた中心周波数（ｆｉ＋Ａｆ）及び（ｆｉ−Ｊｆ）
をそれぞれ有する沢波器９及びｐ波器１０に入力される
。

この場合のｐ波器９及び沢波器１０は、以１ 下で詳しく述べるが、それぞれ−及び−の分Ｎ、
Ｎ２ 周器を含むコミティティングフィルタであり、その中心
周波数（ｆ・＋Ｉｆ）ＥＩび（ｆｉ−Ｊｆ）はデジタル
的に可変されて設定される。

入力信号１ａは沢波器９及沢波器１０でそれぞれ選択さ
れて出力信号９ａ及び出力信号１０ａとなり、検波器５
及検波器６にそれぞれ入力される。

以下、第１図と同様にして、出力信号５ａ及び６ａは、
比較器７で電圧の比較がなされて電圧差信号としての出
力信号７ａを出力させる。

出力信号７ａは積分器８で積分されて出力信号８ａとな
り、この出力信号８ａは電圧制御発振器２に入力されて
その発振周波数を制御し、周波数ｆｏの出力信号２ａを
出力させる。

ここにおいて、出力信号２ａは分周器１１及び分周器１
２にそれぞれ入力される。

分周器１１ではＰ波器９の出力信号９ａが中心周波数（
ｆｉ ＋／ｊｆ）を有するように任意の整数Ｐが設定さ
れ、ここで−〇分周がなされて出力信号１１ａを出力し
、この出力信号１１ａが沢波器９に入力される。

また分周器１２では分周器１１と同様にして沢波器１０
の出力信号１０ａが中心周波数（ｆｉ十、（ｆ）を有す
るように任意の整数Ｍが設定され−の分周がなされて出
力信号１２ａを出力し、この出力信号１２ａがｐ波器１
０に入力される。

従って、前述から明らかなようにＥ波器９の出Ｏ 力信号９°０中′ら周波数（ｆｉ＋ ｉｔ ）ｃｉＰ−
Ｎ１に等しく、またＥ波器１０の出力信号１０ａの中Ｏ ６周波数（ｆ・−Ｉｆ）は に等しい。

こ１Ｍ−Ｎ２ の場合、比較器７の出力信号７ａが最小となるためには
、検波器５の出力信号５ａと検波器６の出力信号６ａの
電圧値が異符号で、かつ、絶対値が等しいことが必要で
ある。

そして、比較器７の出力信号７ａが最小となったときに
与えられる電圧制御発振器２の出力信号２ａは、更に分
周器１３で １ 一分周され、周波数ｆｏ／Ｌの出力信号１３ａ、即ち中
心周波数ｆｉ を与える信号として出力されれる整数
であり、周波数ｆ。

／Ｌは入力信号１ａの中心周波数ｆｉと理想的には等し
い。

さて、Ｐ波器９の詳細な構成例を示す第３図のブロック
図を説明する。

図において、入力信号１ａは積分器を構成する抵抗１４
の＝端に入力され、抵抗１４の他端は電子的なスイッチ
８１〜Ｓｎの各一端に接続されると共に、出力信号９ａ
を与える。

スイッチ８１〜Ｓｎ の他端はそれぞれコンデンサＣ７
〜Ｃｎ を介して接地されている。

これによってコンデンサＣ１〜Ｃｎ はそれぞれ対応す
るスイッチ８１〜Ｓｎ がオンとなることによって抵抗
１４と共に積分器を構成する。

以上はｒ波器９について説明したが、このことはＦ波器
１０にも同様に適用される。

一方、分周器１１の出力信号１１ａ及び分周器１２の出
力信号１２ａはそれぞれ−及び−〇１Ｎ２ カウンタを含む分周器１５に入力されて分周され、分周
器１５の各桁に接続された複数の出力信号１５ａはデ゛
コーダ１６にそれぞれ入力される。

デコーダ１８はこれらの出力信号１５ａをデコードして
複数の出力信号、１６ａを出力し、それぞれドライバＤ
１〜Ｄｎ に入力される。

そして、ドライバＤ１〜Ｄｎの出力信号ＤＩ ａ ”Ｄ
Ｉ ｎはそれぞれスイッチ８１〜Ｓｎ に入力し、各ス
イッチを制御するように構成されている。

従って、例えば、スイッチＳ、が選択的にオンとされれ
ば、抵抗１４にコンデンサＣ１が接続される。

これと同時にスイッチＳ２ も選択的にオンにされれば
、抵抗１４にコンデンサＣ２がコンデンサｃ１ と共
に並列接続される。

ここで第４図にｒ波器９及びＥ波器１０の周波数特性を
示す。

第４図から明らかなように、例えばｔ波器９の出力信号
９ａの電圧は周波数ｔ、Ｎ。

性を有している。

この場合、高調波となる周波数 ちこれらにロック（同期）させる原因となるので、以下
に説明するように、これら高調波に対するロックを避け
る手段を必要とする。

沢波器９及びＦ波器１０における周波数帯域幅Ｂはそれ
ぞれ１１及び分周器１２の分周比を設定している。

例えば、入力信号１ａのＱが２０であれば、Ｐ＝５、Ｎ
１＝ ８ （ｐ −Ｎ１＝４０ ）、Ｍ＝６、Ｎ２＝７
（Ｍ、Ｎ２＝４２）、Ｌ＝４１がそれぞれ設定される。

次に周波数追跡器の高調波に対するロックは、第５図に
その構成例のブロック図を示す異常ロック検出器を設け
ることによって解決される。

即ち、周波数電圧変換器、即ちＦ／Ｖ変換器１７に分周
器１３の出力信号１３ａを入力し、これから出力信号１
３ａの電圧に比例した直流電圧の出力信号１７ａを得る
。

この出力信号１７ａは次いで三角波発振器１８の三角波
電圧を有する出力信号１８ａと共に加算器１９に入力さ
れ、両者の加算がなされ、その結果が出力信号１９ａと
してスキャン用の電圧制御発振器２０に入力される。

そして、電圧制御発振器２０の出力信号２０ａは沢波器
２１に入力され、前述と同様な処理がなされる。

ただし、沢波器２１は周波数ｆｏ／Ｌより高い周波数領
域で応答するように沢波器９と同様な構成を有しており
、入力信号１ａも入力されている。

従って、周波数ｆｏ／Ｌが高調波であれば検出器２２か
ら異常ロックを示す出力信号２２ａを付勢スルニ十分な
レベルとなる。

この出力信号２２ａは、電圧制御発振器２へ入力されて
、電圧制御発振器２が高調波、例えば２ｆ、、同期あゎ
アいおｌ ときにその同期を外すに十分な電圧値を有し、電圧制御
発振器２が改めて中心周波数ｆｉ に同期できるよう
にする信号である。

第２図の説明に再び戻るが、周波数ｆｏ／ｊが中心周波
数ｆｉ より高いときは、分周器１１及び分周器１２
から高い周波数にある出力信号１１ａ及び出力信号１２
ａを出力し、ｐ波器９及び沢波をそれぞれ低下させる。

つまり、第３図に示すスイッチ５Ｉ−８ｎ の多数をオ
ンとし、抵抗１４ヘコンデンサＣ１〜Ｃｎの多数を接続
してカットオフ周波数を低下させる。

これによって、比較器７かも電圧制御発振器２の発振周
波数、即ち周波数ｆｏを低下させる出力信号７ａを出力
する。

これとは逆に周波数ｆｏ／ｒ、が中心周波数ｆｉ よ
り高いときには、前述と逆の関係で説明されることは容
易に理解されよう。

いずれにしろ最終的には、周波数ｆｏ／ｒ、が中心周波
数ｆｉ へ収束されるように電圧制御発振器を制御する
ことは明らかである。

以上、詳細に説明したことから明らかなように本発明に
よれば、デジタル的に、かつ、任意に設定可能なそれぞ
れ異なった中心周波数を有する一対の沢波器へ直接的に
入力信号を与え、これらのｆ波器の出力から得た電圧差
信号が最小の電圧値となるように電圧制御発振器を制御
することによって、低価格のｐ波器が使用でき、制御の
容易な従って入力信号の正確な中心周波数を測定するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の周波数追跡器の構成を示すブロック図、
第２図は本発明による周波数追跡器の一実施例の構成を
示すブロック図、第３図は第２図に示すＰ波器９の詳細
な構成を示すブロック図、第４図は第２図に示す沢波器
の周波数応答特性を示す特性図、第５図は第３図に付加
される異常ロック検出器の構成例を示すブロック図であ
る。 ２．２０・・・・・・電圧制御発振器、９，１０，２１
・・・・・・ｐ波器、５，６・・・・・・検波器、７・
・・・・・比較器、８・・・・・・積分器、１１，１２
，１３，１５°°゛°°“分周器、１４・・・−・抵抗
、１６・・・・−・デコーダ、７・・・・・・Ｆ／Ｖ変
換器、１８・・・・・・三角波発振器、１９・・・・・
・加算器、２２・・・・・・検出器、Ｃ７〜Ｃｎ・・・
・・・コンデンサ、Ｄ１〜Ｄｎ・・・・・・ドライバ、
Ｓ、〜Ｓｎ°−・・・・スイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 広帯域雑音中に存在する狭帯域雑音性の入力信号が
   異なる中心周波数を有する一対の狭帯域の沢波器に導か
   れ、前記沢波器がそれぞれ出力する出力電圧の差に従っ
   て制御される電圧制御発振器を含む前記入力信号の中心
   周波数を測定する周波数追跡器において、電圧制御発振
   器が出力する周波数をそれぞれ異なった分周比で分周す
   る一対の分周器と、前記分周器の各出力に従いデジタル
   的に中心周波数を選択して入力信号をＰ波する一対の狭
   帯域の沢波器とを有することを特徴とする周波数追跡器
   。 ２ 前記沢波器は前記分周器の出力を更に分周する分周
   器と、この分周器の出力をデコードするデコーダと、こ
   のデコーダの出力に従って制御される複数のスイッチと
   、これらスイッチのオンによって抵抗の一端に複数のコ
   ンデンサが並列接続される積分器とを有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の周波数追跡器。