JPS61261927A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、たとえば衛星通信における送信機。

あるいは受信機に用いられる局部発振器としてのマイク
ロ波帯の周波数シンセサイザに関するものである。

従来の技術 最近、マイクロ波帯における周波数シンセサイザは、衛
星通信の送信機、あるいはその受信機の局発源として、
さらにはマイクロ波デバイス評価用の信号源として盛ん
に利用されるようになってきた。これらのマイクロ波帯
周波数シンセサイザは、たとえば「フリケンシー　シン
セサイザ、ンオリー　アンド　デザイン（Ｆｒｓｑｕ＠
ｎｃｙ　５ｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒｓ　。

Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ）　Ｊ　（著者；
バディオマナセビッチ（Ｖａｄｉｏ　Ｍａｎａｓｅｗｉ
ｔｓｃｈ）　　）の第７章。

図７−３０に記載されたものが知られている。

以下、第２図を参照しながら従来のマイクロ波帯の周波
数シンセサイザについて、その基本原理を説明する。

まず、位相比較器１は基準発振器２の信号に対して位相
ループフィルタ３の信号と比較して、位相の同期をとる
。

次に電圧制御発振器４は位相比較器１の出力信号に応じ
て、発振信号を混合器６に送出する。混合器６ではその
発振信号と、逓倍器ｅを介して入力される基準発振器２
との信号とを加算し、逓倍器７に送出し、逓倍される。

なお、具体的に端子８から６５ｓｏＭ〜７０６０市の出
力を得るためには、基準発振器２の周波数を６−１逓倍
器６を８１倍に、逓倍器７を２０倍とすることが考えら
れる。

発明が解決しようとする問題点 しかし以上のような構成では、位相雑音が逓倍する毎に
劣化し、たとえばＮ逓倍した場合には逓倍前に比べて２
０１ｏｇＮｄＢの位相雑音劣化が生じる。具体的にＮ＝
２０では２６ｄＢ劣化し、当初−１００ｄ　Ｂ／Ｈｚの
ものは一７４ｄＢ／Ｈｚまで劣化する。

本発明は上記問題点を解決するもので、位相雑音劣化の
少ない、低雑音のマイクロ波帯の周波数シンセサイザを
提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 本発明は水晶発振器を基準として、位相同期安定化させ
た第１の電圧制御発振器を有する第１の位相同期ループ
手段と、前記第１の電圧制御発振器の出力信号を逓倍し
て、′自己の出力信号と周波数変換して位相比較信号を
得る第２の電圧制御発振器を有する第２の位相同期ルー
プ手段と、前記第１の電圧制御発振器の出力をステップ
・リカバリダイオードに印加して高周波を発生させた信
号と自己の出力信号とをサンプリング位相検波回路に与
えて位相比較信号を得る第３の電圧制御発振器を有する
アナログ方式の第３の位相同期ループ手段と、前記第２
．第３の電圧制御発振器の出力をそれぞれ逓倍して、逓
倍した前記第２の電圧制御発振器の出力を逓倍した前記
第３の電圧制御発振器の出力により周波数変換する周波
数変換手段とを設けることにより、上記目的を達成する
ものである。

作　　　用 本発明は上記構成により、低雑音でかつ高安定な基準発
振器を構成し、こｎに２つの位相同期ル−プにより電圧
制御発振器を安定化させ、それらの逓倍数を出来る限り
少なくして、前記２つのループの信号出力を周波数変換
することにより低雑音な周波数シンセサイザを構成する
様にしたものである。特に、そのうちの１つの位相同期
ループはアナログ系で構成することにより、ディジタル
方式の場合の分周器による位相雑音の発生を最小限にす
ることが出来るようにしたものである。

実施例 以下、本発明の一実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例における周、諌数シンセサイ
ザのブロック結線図である。

第１図において、１ｏは基準信号を発生する基準水晶発
振器、１１は基準水晶発振器１ｏの出力を１．／Ｎ２に
分周する分周器、１２は１　、／”！’Ｊ１分周器１３
と１ｉ２分周器１１の位相比較を行う位相比較器、１４
はアンプ１５を介してループフィルタ１６の出力に応じ
た発振信号を発生する電圧制御発振器、１７は電圧制御
発振器１４の出力周波数を２倍する×２２倍器、１８は
×２２倍器１７の周器、２ｏは×２２倍器２０の出力周
波数をさらに４倍する×４４倍器、２１は×４４倍器２
ｏの出力と後述する電圧制御発振器との出力を混合する
混合器、２２は混合器２１の出力周波数を可変分周する
１／Ｎ　可変分周器、２３は１／８分周器１９と１／Ｎ
　可変分周器２２との位相比較を行う位相比較器、２４
はアンプ２５を介してループフィルタ２６の出力に応じ
た発振信号を出力する電圧制御発振器、２７は電圧制御
発振器２４の出力周波数を逓倍する×３３倍器、２８は
×３３倍器２７の出力を増幅するアンプ、２９．３０は
電圧制御発振器１４の出力を増幅するアンプ、３１は結
合器、３２．３３は抵抗、３４はステップ・リカバリダ
イオード、３６はサンプリング位相比較器、３６は掃引
回路３７が並列接続されサンプリング位相比較器３５の
出力を増幅するアンプ、３８はループフィルタ３９の出
力に応じて発振信号を発生°する電圧制御発振器、４０
は電圧制御発振器３８の出力周波数を４逓倍する×４４
倍器、４１はそれぞれアンプ２８．４２を介して逓倍器
２７及び４ｏの出力を混合する混合器、４２．４３はア
ンプである。

上記構成において、以下その動作を説明する。

まず、基準水晶発振器１ｏ１１／Ｎ２分周器１１、位相
比較器１２、アンプ１５、ループフィルタ１６．１／／
Ｎ１分周器１３により形成される位相同期ループ（以下
、第１の位相同期ループと称する。）により、電圧制御
発振器（電圧制御水晶発振器）１４の基準信号は安定化
される。すなわち、電圧制御発振器１４は例えば１ｏＯ
！ｌＩｌ！のもので、安定度は基準水晶発振器１０はど
ではないが、位相雑音が基準水晶発振器１０よシ小さい
ため、この第１の位相同期ループでは低雑音で、かつ高
安定な基準信号が作られる。この電圧制御発振器１４の
基準信号は、それぞれの位相同期ループが形成されてい
る×２２倍器１７とアンプ２９とに送出される。

なお、基準水晶発振器１０は、たとえば４石で、恒温槽
に入れられて温度抑制がなされた高安定な発振器を用い
る。

さて、電圧制御発振器１４より送出された基準信号を入
力する×２２倍器１７は、それぞれ分局器１Ｂ、１９，
２２、逓倍器２０位相比較器２３、ループフィルタ２６
、電圧制御発振器２４とにより可変周波数の信号を発生
する位相同期ループ（以下、第２の位相同期ループと称
する）を形成している。とりわけ位相比較器２３には、
電圧制御発振器１４の出力を１／３００に分周したもの
を入力し、これを基準にして電圧制御発振器２４の出力
が位相同期で安定化される。その際の周波数は、１／Ｎ
可変分周器２２の分周数により変化させることが可能で
あり、たとえばその周波数範囲では分周数を３００〜８
００まで変えられる。そして、この位相比較器２３の出
力はアンプ２６及びループフィルタ２６を介して電圧制
御発振５２４に送出され、９ｏｏ〜１０６６．６ｉの周
波数に設定された電圧制御発振器２４により安定した信
号が出力される。この信号は×３３倍器２了により３逓
倍される一方、混合器２１によシ電圧制御発振器１４の
８逓倍された８　００　（１１の信号と周波数変換され
、１／Ｎ　可変分周器２２に送出される。

一方、電圧制御発振器１４よシ送出された基準信号を入
力するアンプ２９，３０は、それぞれステップ・リカバ
リダイオード３４、サンプリング位相検波器３５、ルー
プフィルタ３９、電圧制御発振器３８とにより固定周波
数を生じる位相同期ループ（以下、第３の位相同期ルー
プと称する）を形成している。

この第３の位相同期ループでは、第１の位相同期ループ
で安定化させた電圧制御発振器１４の出力を増巾器２９
，３０、結合器３１を経て、ステップ・リカバリダイオ
ード３４に加えられる。ステップ・リカバリダイオード
３４では、高調波を発生させ、サンプリング位相検波回
路３６に加える。他方、電圧制御発振器３８の出力は、
直接このサンプリング位相検波回路３６に加えられ、両
者の位相比較信号は、ループ・フィルタ３９を通して、
再度電圧制御発振器３８に加えられ、安定化される。こ
の方式では、例えば、２５０Ｏｈｔ＆の電圧制御発振器
３８が簡単な回路で安定化出来る。

電圧制御発振器３８は、可変周波数範囲が比較的狭くて
よいため、共振器としては、誘電体材料等を用いてもよ
い。安定化された電圧制御発振−８の出力は、逓倍器４
０で４逓倍され、アンプ４２で増巾されたあと、混合器
４１に加えら、れる。この混合器４１には、一方の第２
の位相同期ループで安定化された電圧制御発振器２４の
出力を、×３３逓器２７で３逓倍されたあと、増巾し、
その出力信号が加えられる。例えば、この信号周波数は
、２７ｏｏＭから５２ｏＯ＆になる。混合器４１で、こ
の信号と、第３の位相同期ループの出力の４逓倍の例え
ば１０Ｍが周波数変換され、その信号出力として、例え
ば１２７０（［１から１３２００　Ｗｈの信号を得るこ
とが出来る。

以上本実施例によれば、第１の位相同期ループで低雑音
、高安定な水晶発振器を得、それを第２の位相同期ルー
プ及び第３の位相同期ループの発振器の基準信号源とし
て使用し、かつ、第２の位相同期ループでは、可変分周
器を用いて周波数を可変とし、第３の位相同期ループで
はアナログ位相同期回路を用いることにより、回路の簡
略化と低雑音化をはかることが出来る。

発明の効果 以上のように本発明は、低雑音でかつ高安定な基準発振
器を構成し、これに２つの位相同期ループにより電圧制
御発振器を安定化させ、それらの逓倍数を出来る限り少
なくして、前記２つのループの信号出力を周波数変換す
ることにより低雑音な周波数シンセサイザを構成する様
にしたものであり、とりわけそのうちの１つの同期位相
ループはアナログ系で構成することにより、ディジタル
方式の場合の分局器による位相雑音の発生を最小限にす
ることができ、その工業的価値は犬なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における周波数シンセサイザ
のブロック結線図、第２図は従来の周波数シンセサイザ
のブロック結線図である。 １０・・・・・・基準水晶発振器、１１，１３．１８　
、２２・・・・・・分周器、１２，２３・・・・・・位
相比較器、１５，２５゜’２８．２９，３０，４２，４
３，４４・・・・・アンプ、１６．２６，３９・・・・
・・ループフィルタ、１４，２４゜３８・・・・・・電
圧制御発振器、１７，２０，２７．４０・・・・・・逓
倍器、２１．４１・・・・・・混合器、３１・・・・・
・結合器、３２，３３・・・・・・抵抗、３４・・・・
・・ステップ・リカバリダイオード、３５・・・・・・
サンプリング位相検波器、３７・・・・・・掃引回路。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）水晶発振器を基準として、位相同期安定化させた
   第１の電圧制御発振器を有する第１の位相同期ループ手
   段と、前記第１の電圧制御発振器の出力信号を逓倍して
   、自己の出力信号と周波数変換して位相比較信号を得る
   第２の電圧制御発振器を有する第２の位相同期ループ手
   段と、前記第１の電圧制御発振器の出力をステップ・リ
   カバリダイオードに印加して高周波を発生させた信号と
   自己の出力信号とをサンプリング位相検波回路に与えて
   位相比較信号を得る第３の電圧制御発振器を有する第３
   の位相同期ループ手段と、前記第２、第３の電圧制御発
   振器の出力をそれぞれ逓倍して、逓倍した前記第２の電
   圧制御発振器の出力を逓倍した前記第３の電圧制御発振
   器の出力により周波数変換する周波数変換手段とを具備
   する周波数シンセサイザ。
2. （２）第１の位相同期ループ手段を構成する基準信号源
   には、恒温槽にて温度制御安定化された水晶発振器を用
   い、第１の電圧制御発振器は、水晶を用いた低雑音発振
   器を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の周波数シンセサイザ。
3. （３）第２の位相同期ループ手段は、前記周波数変換し
   た信号のあとに可変分周器を有し、分周数を可変するこ
   とにより、前記第２の位相同期ループの電圧制御発振器
   の出力周波数を可変とすることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の周波数シンセサイザ。
4. （４）第３の位相同期ループ手段は、第３の電圧制御発
   振器とサンプリング位相検波回路を有し、第３の電圧制
   御発振器の出力はそのままサンプリング位相検波回路に
   加え、他方、基準となる信号には、第１の位相同期ルー
   プ手段から得られた電圧制御水晶発振器の出力を増巾し
   て、ステップ・リカバリダイオードにより高調波を発生
   せしめ、その信号と、第３の電圧制御発振器との信号を
   位相比較して、安定化信号を得ることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の周波数シンセサイザ。
5. （５）第３の電圧制御発振器と第２の電圧制御発振器の
   周波数出力を周波数変換するのに、第３の電圧制御発振
   器は固定発振出力として、それを４逓倍したものと、第
   ２の電圧制御発振器の出力は可変周波数として、その３
   逓倍した出力を周波数変換して、マイクロ波信号を取り
   出すことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の周波
   数シンセサイザ。
6. （６）第１の電圧制御水晶発振器として、低雑音で１０
   ０ＭＨｚのものを用い、第２の電圧制御発振器は、９０
   ０ＭＨｚから１０６６．６ＭＨｚまで可変の周波数とし
   、第３の電圧制御発振器として、２５００ＭＨｚのもの
   を用いて、これらを周波数変換して、１２７００ＭＨｚ
   から１３２００ＭＨｚの信号周波数を取り出すことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の周波数シンセサイ
   ザ。