JPS59501688A - ロ−ノイズマイクロ波周波数シンセサイザ - 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】 ローノイズマイクロ波周波数シンセサイザ発明の背景 この発明は周波数シンセサイザ、特に、安定しローノイズを有し、そして特定周 波数間ですみやかにスイッチし得るマイクＤ波周波数レンジの周波数シンセサイ ザに関する。

現在のレーダ探知装置は、非常に複雑になってしまっており、探知を回避するた めに、より低いパワー／スペクトルツウティファクタ、低ビークパワー波形の使 用である。高デュウティファクタレーダ波形が空輸関係及び宇宙応用に広く使わ れているとはいえ、地上ベースレーダは低デュウティファクタ、高ピークパワー 波形を伝統的に使用している。地上レーダ設備のこのための主要な理由は、ショ ートレンジ地上クラッタ排除のための要求がレーダ励振機（ｅＸＣｉｔｅｒ　＞ の苛酷な安定要求を課すということである。

探知装置にレーダシステムをより見えなくさせる方法は、周波数敏捷（ａａｉｌ ｉｔｙ　）の使用である。連続するレーダビームの間で周波数を変更することは 、瞬時の周波数測定を成すための、特にもし複合レーダが同じ付近で働くならば 、複合信号を選分けることを成すための、探知装置を必要とする。

供するために、上記レーダ励振機にローノイズ周波数シンセサイザが必要とされ る。周波数敏捷の提供のためにこの周波数シンセサイザは、速やかに変更される ことができる複合出力周波数を持たねばならない。

したがって、レーダ探知装置に、より見えなくするためのより低いパワー、″ス ペクトルプロフィール信号を有する周波数シン村すイザを提供することが、この 発明の目的である。

超ローノイズ及び高安定周波数シンセサイザを提供することもまた、この発明の 目的である。

地上設備応用に高デュウティファクタモードで働かれることができるその様なロ ーノイズマイクロ波周波数シンセサイザを提供することもまた、この発明の目的 である。

波数シンセサイザを提供することもまた、この発明の目的で上記の目的及び追加 の目的は、信号発生装置の２つのバンクが希望するシンセサイザ出力周波数を生 じるために一方のバンクの周波数乗算の後で選択的に混合されるこの発明にょ。

り成し遂げられる。

信号発生機又は発振器の第１のバンクはマスク発振器バンンジに近いが、より低 い周波数レンジの選択されたいくつが、の高安定、ローノイズ発振器を−含む。

信号発生機又は発振器上記マスク及び副弁振器バンクのそれぞれの周波数レンジ は、上記副バンクの周波数乗算の後でそれらを混合するために選ばれており、シ ンセサイザ出力周波数の上記希望するレンジになる。例えば、もしＸバンドの周 波数のシンセサイザ出力レンジが希望されるならば、上記マスク発振器バンクは Ｘバンド発振器から成ることができる。高安定、ローノイズであり、且つＸバン ドで働くことかできる装置は、クライス１−ロン装置である。上記副弁振器バン クは、その時にＸバンドより低い周波数である装置から成ることができ、そして 周波数乗算の後で、且つ上記マスク発振器バンクと選択的に混合した時、上記Ｘ バンドの上記希望したシンセサイザ出力周波数になる。高安定、ローノイズの装 置は、水晶制御発振器である。この装置は、非常にローノイズの信号を生じると いう理由で好ましい。しかしながら、それは（非常に高い周波数レンジにおいて も）比較的低い周波数であり、上記Ｘバンドのマスク発振器バンクと混合した時 、上記シンセサイザ出力信号周波数は、上記マスク旦振器バンクの周波数に非常 に接近している。したがって、上記マスク発振器バンク信号をろ波することは困 難であるに違いなく、上記シンセサイザ出力信号のノイズレベルに影響を与える ことができる。Ｌバンドに上記水晶制御装置の周波数を増加させることは、より 幅Ｌバンドソースより低いノイズの信号をなお供給する。周波数乗算器はまた、 そのソースの位相ノイズをも乗じるゆえに、周波数乗算器数（ｒａｃｔｏｒ）は 低く保たれなければならない。

したがって、この発明においては上記副弁振器バンクのローノイズ出力信号は、 乗算されたノイズを最小に保つために低い乗算係数により乗算された周波数であ り、ローノイスシンセサイザ出力信号を生成するために、上記マスク、発振器バ ンクのローノイズ出力信号と混合される。

りのすべての発振器は連続的に発振する。選択されなかった時、それらはスイッ チにより遮断される。特定の出力周波数が選択された時、上記マスク及び副弁振 器バンクの必要とされたそれぞれの発振器が混合され、そして希望する混合信号 が引出される。この混合信号は、必要とされるようにろ波され、増幅されること ができる。

したがって、この発明は速やかにスイッチすることが可能な、分離した出力信号 のレンジを発生することができるローノイズ、高安定マイクロ波周波数シンセサ イザを提供することができる。

より以上の目的と利益と共に、この発明の構成と動作手順両方についてこの発明 の特徴を示していると思われる目新しい特徴は、添附図面を用いて関係を考察し た以下の記述からよく理解されるだろう。

図面の簡単な説明 第１図はこの発明に従ったマイクロ波周波数シンセサイザのブロック概要図であ る。

第２図はこの発明に従ったマイクロ波周波数シンセサイザのより詳細なブロック 概要図である。

発明の詳細な記述 第１図を参照すると、この発明を具体化した周波数シンセサイザの概要のブロッ ク図が示されている。マスク発振器バンク（１０）の発振器は混合装置（４０） にスイッチ（１１）により選択され、スイッチされる。副弁振器バンク（２０） の発振器は、周波数乗算器（３０）にスイッチ（２２）により選択されスイッチ される。乗算器（３０）は周波数に選択された乗算係数を乗算し、この信号を混 合装置（４０）に出力する。混合装置（４０）は上記二つの信号を混合し、混合 信号（５０）が生成される。制御ライン（６０）上に供給された図示していない ソースからの命令信号は、特定の発振器をスイッチ（１１）及び（２２）に選択 させ、残りを遮断する。

、マスク発振器バンク（１０）は、いくらかの選択されたそれぞれの信号発生装 置又は発振器を含む。この発明の背景の憂慮の一つが励振深安定であるゆえに、 これらの発振器は最大安定のために選択されている。励振機安定は２つの主な成 分、スプリアス信号及び位相ノイズを妨げられることができる。

励振機出力信号の位相ノイズ信号貢献（Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）の分析は、 搬送波からおおよそ２０’０ＫＨｚ下の主要な貢献者（ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｏｒ 　）が、上記マスク発振器であることを示す。

それゆえに、適当なローノイズマスク発振器が選ばれなければならない。上記マ スク発振器バンク（１０）のそれぞれの発振器は、上記搬送波から１Ｋ）１２か らＩＯＭＨ２隔たった周波数にそれらの低い位相ノイズ内容のために選ばれた装 置である。例えば、Ｘバンドのこの要求を満足させる２つのソースは空所安定ガ ン効果発振器及びクライストロン装置である。

これらの装置は一定の周波数、狭帯域装置であり、そしてその技術分野でよく知 られている。

レーダ探知装置により低い視度になる速やかな周波数スイッチング能力を得るた めに、上記マスク発振器バンクのそれぞれの発振器は連続して発振し、要求され たように上記混合波！！（４０）につながれたり、離されたりされることができ る。

高速スイッチ＜１１）がこれを成し遂げる。スイッチ（１１）は、ビームからビ ームの周波数変更のために必要とされるシステムスピードと少なくとも同、じく らい速いスイッチングスピードを有しなければならない。スイッチ（１１）はま た、ノンコヒーレントのスプリアス信号の通過を妨げるために高い遮断を有しな ければならない。その上、それはスイッチ（１１）がオンとオフの状態の間で変 化する時、負荷ＶＳＷＲ変化によって上記発振器の周波数を得ないように連合し た発振器に好適な負荷状態を提供しなければならない。種々のスイッチング装置 が、これらの要求を満足させるその技術分野で利用し得る。この実施例に使用し 得る装置は、ＰＩＮダイオードタたり、離されたりする連続しで動いている発振 器のこの方法は、連合した最小の発振器位相過渡電流と共に速やかな周波数変更 を与える。

副弁振器バンク（２０）は、いくらかの選択されたそれぞれのローノイズ信号発 生装置又は発振器を含む。これらの発振器は、同様に、それらの安定及びローノ イズ特性のために選ばれる。水晶制御発振器は非常に安定し、ローノイズであり そしてその技術分野によく知られている。この実施例に使用し得る水晶制御発振 器は、コルピッツ発振器である。コルピッツ発振器の記述は、Ｖ　、　ａｎａｓ ｓｅｍｉｔｓｃｈのワイリイーイン上記速やかな周波数スイッチング能力を得る ために、これらの発振器は上記マスク発振器バンクの発振器と同様に連続して発 振し、スイッチ（２２）の方法により混合波＠＜４０）につながれたり、離され たりされる。スイッチ（２２）はスイッチ上記マスク及び副弁振器バンクのため に選択されたいくらかの発振器は、希望したいくらかの異なったシンセサイザ出 力周波数次第である。例えば、上記マスク発振器バンクにたった１個の発振器が あり、上記副弁振器バンクに複数の発振器があるかもしれないし、又はその反対 もあるかもしれない。

又は他の場合においては、それらのバンクの両方に多数の発振器があるかもしれ ない。この発明において、上記副弁振器バンクの発振器は、周波数ステップを得 るために上記マスク発振器バンクよりも低い周波数のものである。

周波数乗算器（３０）にスイッチされた上記副光振器バンク信号は、選択された 係数を乗算された周波数である。周波数乗算器は、その技術分野によく知られて おり、たやすく利用し１ｑる。ダイオードリングタイプ又はミキサタイプの周波 数乗算器が、この実施例に使用し得る。上記周波数乗算器（３０）は、最小装置 ノイズ貢献のために選ばれる。しかしながら、装置ノイズに加うるに、周波数乗 算器はそのソース、この場合、副弁振器バンクの選択された発振器の位相ノイズ をもまた乗算することがよく知られている。周波数乗算器（３０）は、上記発振 器の位相ノイズに２０１００　Ｎの係数を乗算するもので、そのＮは乗算比又は 係数である。これは、それぞれ周波数を二倍にするごとにノイズをおおよそ６ｄ Ｂ加えろ。励振機出力信号の分析は、上記搬送波からおおよそ２００ＫＨｚまさ る周波数で、この乗算された位相ノイズが励振機不安定に重要な貢献者になるこ とができることを示す。それゆえ、上記周波数乗算係数は実際にあるのと同様に 近い係数となるために選ばれる。上記係数は、上記シンセサイザの全出力位相ノ イズに重要な貢献者になることから、上記副弁振器バンクの乗算された位相ノイ ズ貢献を保つために実際と同様に低くするために選ばれる。かねて論議されたよ うに、上記搬送波からおおよそ２００ＫＨＺより少ない周波数の位相ノイズは、 上記マスク発振器バンクにより主として貢献される。上記搬送波からおおよそ２ ００ＫＨｚまざる周波数の位相ノイズは、上記乗算された副弁振器バンクにより 主として貢献される。それゆえ、この発明はそれらの位相ノイズ貢献の両方を最 小にする。

混合装置（４０）はそ・れがら上記二つの信号を混合し、総計及び差の信号を含 む信′号を出力する。この実施例に使用可能な混合機のタイプは、二重平衡混合 機である。この発明の背景の夏慮の一つが、最小の位相ノイズ内容と共にシンセ サイザ出力信号を発生することであるゆえに、上記総計信号は上記シンセサイザ 出力信号として使われる。ゆえに、この発明において平衡が達せられることが認 められることができる。

もし、副発振器バンク出カ信号が必要なだけ乗算された周波数でないならば、上 記総計信号は上記マスク発振器バンク出力周波数の周波数に非常に接近されるこ とができ、そして、上記マスク発振器バンク出力信号の出力をろ波することは増 加したシンセサイザノイズそれによって難しいがもしれない。

もし、上記副発振器バンク出力信号が非常に多く乗算された周波数ならば、上記 副発振器バンク発振器の乗算された位相ノイズは非常に大きくなり、シンセサイ ザ出力ノイズに影響するだろう。

第２図は、この発明に従った周波数シンセサイザのより詳細な図を提供する。高 速スイッチ（１１）につながれた上記マスク発振器バンク（１０）に３つの発振 器がある。このスイッチ（１１）は、フィルタ手段（１２）に、選択されたマス ク発振器バンク発振器をゲートする。すべてのマスク発振器バンク発振器が、連 続して発振するゆえに、スイッチ（１１）はノンコヒーレントなスプリアス出力 信号を妨げるために選択されたものを除いたすべてのマスク発振器バンク発振器 を拒絶す（１１）はまた、スイッチ状態変更の間じゅう遺択己れない発振器の周 波数を得ないように上記マスク発振器バンク発振器すべてに好適な負荷を提供す る。それぞ、−れのスイッチング手段は、状態変更の間じゅう最小の入力負荷イ ンピータンス変更を有するために設計されているべきである。フィルタ手段（１ ２）は、コヒーレントなスプリアス信号を除去する。遮断器（１ｓＯ１ａｔＯｒ ）　（１３）は、混合機（４１）ニとりゎＩｔインヒーダンスマッチングを与え る。この実施例に使用可能な遮断器（１３）のタイプは、フェライト遮断器であ る。

この実施例に水晶制御された上記発振器バンク（２ｏ）に３つの発振器がある。

それらは異なった周波数に転じられ、そして、連続して発振する。高速遮断スイ ッチ（２１）及び（２２）は、ノンコヒーレントドなスプリアス信号を通して流 れ出ること及び加えることから、使用はしないが連続して動作する発振器（２０ ）を妨げるために必要とされる。

選択された水晶発振器（２ｏ）信号はそれからスイッチ（２３）を介して、乗算 器（３０）により選択された乗算係数を周波数に乗算きれる。その信号はそれか ら、帯域通過フィルタ（３１）によりろ波される。上記副発振器バンクに多数の 発振器があ段（３１）が、必要とさ−れるがもしれない。これは上゛２周波数乗 算器（３０）及びフィルタ手段（３１）の帯域幅の割合が、スプリアス及び高調 波信号を実際上ろ波するために非常に広くなるからである。スイッチ（３２）は 、上記出力信号から使用しない乗算器（３０）にさらなる遮断を与える。遮断器 （３３）は、混合１１　（４１）にとりわけインピーダンスマツチングを与える 。

混合ｔ％ｆ（４１）は、二つの穏６ｆである混合信号に上記二つの入力信号を変 換する。スイッチ（４２）は、フィルタバンク（４３）にスイッチし、この総計 信号の通過を可能にし、また、好ましくない混合機出力信号を遮断する。低周波 数乗算係数は、マスク発振器バンク（１０）の選択された発振器からの信号をろ 波するためにフィルタバンク（４３）を好ましくする。

スイッチ（４４）は選択されないフィルタ（４３）から出力信号（５０）にさら に遮断を与える。この先で出力信号（５０）は増幅され（１１５）、再びろ波さ れ（４６）、またはべつなふうに、ｉｌｌえば、／イス貢献を減し、周波数対周 波数信号レベルを一様にするために処理されるかもしれない。制御ライン（６１ ）、（６２）、及び（６３）に供給された図示されていないソースからの命令信 号は、それらの結合したスイッチに、希望するシンセサイザ出力周波数を得るた めに必要とされるような特定の発振器及びフィルタを選択させるかまたは遮断さ せる。

見られることができるように、ＭＯｌ　＋ＸＯ１、ｆｖｌｏｌ　＋Ｘ０２、Ｍ０ １＋Ｘ０３、ＭＯ２＋ＸＯ１、ＭＯ２＋ＸＯ２、ＭＯ２＋ＸＯ３、ＭＯ３＋Ｘ○ １　、ＭＯ３＋ＸＯ２、ＭＯ３＋ＸＯ３の９個の利用し得る周波数が第２図にあ り、そしてＭＯｌから３は上記マスク発振器バンクの３つの発振器であり、ＸＯ ｌから３は上記副発振器バンクの３つの発振器である。

この発明に従ったローノイズＸバントシンセサイザが製作され、検査された。そ れは、マスタ発振器ノＳンクに４つの発振器を、副発振器バンクに２４の発振器 を、そして、８個の乗算係数の一対の周波数乗算器を利用した。マスク発振器バ ンクの発振器は、希望するシンセサイザ出力周波数より下のおおよそ８００ｆｖ ｌｌ−１ｚの周波数の二重空所安定ガン効果のソースであった。副発振器バンク の発振器は、ＶＨＦレンジの水晶制御発振器であり、周波数が８個以上乗算され た時はＬハンドレンジであった。二重空所安定カン効果のソースは、それらが上 記周波数１ノンジて利用し得るいくらかのソースの非常に低い位相ノイズと共に 信号を与えるという理由で、上記マスク発振器バンクの発振器として利用された 。さらに、水晶制御発振器は周波数が８個の係数を乗算した詩でさえも、上記位 相ノイズが利用し得るいくらかの知られているＬパン１〜ソースの内、なお最も 低いという理由で副発振器バンクに使われた。

スイッチ（１１）は１２０ｄＢオン／オフ遮断の５Ｐ４ＴＲＦスイツチであった 。スイッチ（２１）は、２００　ｎｓより少ないスイッチングスピードと共に１ ３．４（ＩＳのオン／オフ遮断を持っていた。スイッチ（２２）は、遮断を増す ために加えられた。スプリアス信号及びスイッチングスピードの検査は、上記励 振機出力で実行された。スプリアス信号レベルの゛ために一１２０ｄＢｃの励磁 機目標を得るために１３８ｄＢのオン／オフスイッチ遮断が、その出力周波数に 適用された８個の乗算係数のために副弁”振器バンクに必要とされた。測定され た最悪の場合の遮断は、はとんど最大チャンネルが１３８から１４０ｄＢの範囲 であったにもかかわらず１３４ｄＢであった。測定された周波数対周波数スイッ チングスピードは、２０マイクロ秒の目標をたやすくしのいだ２００ｎｓ以下で あった。上記マスク発振器バンクのための要求は、−１２０６ＢＣのスプリアス 信号内訳に直接関係する。周波数間のオン／オフ遮断は、帯域通過ろ波のそれほ ど多くない量と結びつけた時、−１２０ｄ［３ｃのスプリアス要求をたやすくし のいだ１００ｄＢ以上であった。スイッチングスピードは、１００ｎｓであるこ とを測定した。

すなわら、改良されたローノイズマイクロ波周波数シンセサイザが、開示された 。開示された周波数シンセづイザの安定、ロー２ノイズ及び周波数敏捷によって それは高デュウテイファクタ、低ビークパワーレーダシステムに特に役に立つ。

上述した実施例は、ただこの発明の構成の応用を表わす実施例の一つの説明にす ぎないことが理解されるべきである。

明らかに、多数の種々の別の装置がこの発明の精神及び目的からはずれることな く、その技術分野の熟練した人々によりたやすく工夫されることができる。

符−８５９−５０１Ｇ８８　（５） 手続補正書 昭和５９年６り／’日 １、事件の表示 ＦＣＴ／ＵＳ８３／・０１１８２ ２・発明の名称 ローノイズマイクロ波周波数シンセサイザ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　ヒユーズエアクラフト・カンパニー４、代理人 住所　東京Ｓ港区虎ノ門１丁目２６番５号　第１７森ビル昭和５９年５月２９日 補正書の翻訳文提出書（臀許法第１８４条の７第１項）昭和５９年４月２日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １国際出願番号 ＰＣＴ／ＵＳ８３１０１１８２ ２、発明の名称 ローノイズマイクロ波周波数シンセサイザ３特許出願人 住所　アメリカ合衆国　カリフォルニア州　９０２４５　エル、セグンド。

ノース・セプルヴエダ・ブールバード　２００名称　ヒユーズ・エアクラフト・ カン・ぐニー代表者　マクナツト、エフΦシー 国籍　アメリカ合衆国 ４代理人 住所　東京都港区虎ノ門１丁目２６番５号　第１７森ビル５補正書の提出年月日 １９８４年１月３０日 ６添付書類の目録 （１）補正書の写しく翻訳文）　１通 浄書（内容に変更なし） 信号を生成するための第ｌの発振器手段と、前記第ｌの発振器手段により生成さ れた前記（隻数の信号の一つを選択下るために前記第１の発振器手段につながれ た第１のスイッチ手段と、 前記第１の発振器手段の周波数よりも低い周波数である複数の信号を生成するた めの複数の水晶制御発振器を含む第２の発振器手段と、 前記水晶制御発振器により生成された前記複数の信号の一つを選択するため（ユ 前記第２の発振器手段（二つなかれた第２のスイッチ手段と、 ８個以下の選択された係数（ｆａｃｔｏｒ　）を前記第２のスイッチ手段により 選択された信号の周波数に乗算するために前記第２のスイッチ手段につながれた 周波数乗算手段と、 前記周波数乗算手段により乗算された周波数と同じくらいの、前記第１のスイッ チ手段により選択された前記信号と前記第２のスイッチ手段により選択された前 記信号の周波数の総計である前記合成信号を生成するための混合器手段とを具備 し、 それによって、前記合成信号の周波数が前記混合された信号の周波数の総計であ るローノイズ合成信号を生成（２）（取消し） （３）（取？肖し） （４ｊ（取を肖し） −１５）　（取消し） 市）　（取〆肖し） ）７）（取を肖し） （８）（取消し） するための複数の二重窟所安定ローノイズ周波数発振暑゛を含む請求の範囲第１ 項記載のマイクロ波周波数ンンイり選択された信号の通過を戯じ、且つ前記第２ のスイ・；チ手段により前記乗算された周波数の信号及び前記層しされた信号の 通過を識じるのに対して、前記合成信号各事実上通すために前記合成信号につな がれた帯域通過ンイルタを含む請求の範囲第１項記載のマイクロ波周波羨ノンセ サイザ。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　希望する合成出力信号よりも低い周波数である複数の信号全部を生成す るための第１の発振器手段と、前記第１の発振器手段から信号を生成するために 前記第１の発振器につながれた第１のスイッチ手段と、前記第１の発振器手段の 周波数よりも低い周波数である複数の信号全部を生成するための第２の発振器手 段と、前記第２の発振器手段から信号を生成するために前記第２の発振器手段に つながれた第２のスイッチ手段と、前記第２のスイッチ手段により前記発生され た信号の選択された係数（ｆａｃｔｏｒ）を上記周波数に乗算するために前記第 ２のスイッチ手段につながれた周波数乗算器手段と、前記第１のスイッチング手 段と、前記周波数乗算器からの前記周波数の乗仲された信号と前記第１のスイッ チング手段により前記生成された信号とを混合することにより前記希望する合成 出力信号を生成づるための前記周波数乗算器とにっ項記載のマイクロ波周波数シ ンセサイザ。 （４）　前記混合機手段はフィルタにつながれた混合機を含ザ。 （５）、ａ）　前記希望する合成出力信号周波数のそれよりも低い出力周波数を 持つ第１の′ｌＦＩ数の発振器と、前記第１の複数の一つを選択するための前記 第１の複数の発振器につながれ、前記第１の複数の残りを遮断する第１のスイ・ ンｂ）　前記第１の複数の発振器のそれより低い出力信号周波数を持つ第２の複 数の発振器と、前記第２の７！数の一つを選択するための前記第２の複数につな がれ、前記第２の複数の残りを遮断する第２のスイッチング手段とを含む第２の 発振器手段と、 Ｃ）　前記第２のスイッチング手段につながれ、前記第２の複数の発振器の選択 された出力信号周波数に選択された周波数乗算係数を乗算する周波数乗算手段と 、ｄ）　前記第１のスイッチング手段と前記周波数乗算手段とにつながれ、前記 希望する合成出力信号を生成する混合手段とを含む希望する合成出力信号を生成 するため第５項記載のマイクロ波周波数シンセサイザ。 （８）　前記信号混合手段は混合機と、前記混合機につながザ。