JP5213789B2 - 高周波発振源 - Google Patents
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Description
この高周波発振源では、プッシュプッシュ発振器が基本波で発振動作を行い、出力端子において、基本波を逆相合成することで相殺して2倍波を出力するようにしている。
2倍波の大部分は負荷に出力されるが、その一部が電力分配器によって分配され、注入波として、遅延線及び移相器を介して、プッシュプッシュ発振器に帰還される。
このとき、プッシュプッシュ発振器の出力波の位相雑音は、その出力波と注入波の位相差に応じて変化するため、遅延線及び移相器による移相量を最適に設定することで(例えば、0°または2πの移相量)、低位相雑音の高周波発振源を得ることができる。
図1はこの発明の実施の形態1による高周波発振源を示す構成図である。
図1において、注入同期電圧制御発振器1(IL−VCO)は電圧により出力波の発振周波数が変化する注入同期発振器であり、注入同期電圧制御発振器1は注入波に同期して発振する。
電力分配器2は注入同期電圧制御発振器1の出力波を分配して、その出力波の大部分を外部の負荷3に出力するとともに、その出力波の一部を遅延処理部4に出力する。
移相器7は伝送線路5,6と共に遅延処理部4を構成しており、移相量制御部11により制御される移相量を電力分配器2により分配された出力波に与えることで、その出力波の位相を変える。
なお、遅延処理部4は遅延手段を構成している。
カプラ9は遅延処理部4を介して注入同期電圧制御発振器1に帰還される注入波を検出するために、その注入波に相当する信号を検出処理部10に出力する。
検出処理部10はカプラ8の出力信号とカプラ9の出力信号を監視して、その出力波と注入波の位相差を検出する。
移相量制御部11は検出処理部10により検出された位相差がゼロになるように、移相器7により出力波に与えられる移相量を制御する。
なお、カプラ8,9、検出処理部10及び移相量制御部11から移相量制御手段が構成されている。
注入同期電圧制御発振器1は、遅延処理部4を介して帰還される注入波に同期して発振する。
電力分配器2は、注入同期電圧制御発振器1の出力波を受けると、その出力波を分配して、その出力波の大部分を外部の負荷3に出力する。また、その出力波の一部を遅延処理部4に出力する。
遅延処理部4の移相器7は、電力分配器2から出力波を受けると、移相量制御部11により制御される移相量を出力波に与えることで、その出力波を遅延して、遅延後の出力波を注入波として注入同期電圧制御発振器1に帰還させる。
カプラ9は、遅延処理部4を介して注入同期電圧制御発振器1に帰還される注入波に相当する信号を検出処理部10に出力する。
検出処理部10は、例えば、ミクサや位相比較器などを用いて、カプラ8の出力信号とカプラ9の出力信号を監視して、注入同期電圧制御発振器1の出力波と注入同期電圧制御発振器1に帰還される注入波の位相差を検出する。
これにより、出力波と注入波の位相差がゼロになると、所望波が同相合成される一方、位相雑音が同相合成されずに低減される。
ここでは、移相量制御部11が、出力波と注入波の位相差がゼロになるように、移相器7の移相量を自動制御するものについて示したが、ユーザが検出処理部10の検出結果を参照して、手動で移相器7の移相量を制御するようにしてもよい。
この場合も、注入同期電圧制御発振器1の全同調帯域に渡って低位相雑音化を図ることができる効果を奏する。
図2はこの発明の実施の形態2による高周波発振源を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
位相同期回路12はPLL(Phase Locked Loop)であり、注入同期電圧制御発振器1の出力波と注入同期電圧制御発振器1に帰還される注入波の位相差がゼロになるように、移相器7により出力波に与えられる移相量を制御する。
なお、位相同期回路12は移相量制御手段を構成している。
位相同期回路12のループフィルタ14は位相比較器13により検出された位相差に応じた電圧の高周波成分を除去して移相器7に印加し、移相器7の移相量を制御する。
注入同期電圧制御発振器1は、遅延処理部4を介して帰還される注入波に同期して発振する。
電力分配器2は、注入同期電圧制御発振器1の出力波を受けると、上記実施の形態1と同様に、その出力波を分配して、その出力波の大部分を外部の負荷3に出力する。また、その出力波の一部を遅延処理部4に出力する。
遅延処理部4によりその出力波を遅延し、遅延処理部4の移相器7は、位相同期回路12から出力される電圧によって移相量が設定され、電力分配器2から出力波を受けると、その移相量を出力波に与える。遅延処理部4により遅延された出力波は注入波として注入同期電圧制御発振器1に帰還される。
カプラ9は、遅延処理部4を介して注入同期電圧制御発振器1に帰還される注入波に相当する信号を位相同期回路12に出力する。
位相同期回路12の位相比較器13は、カプラ8を介した出力波の位相とカプラ9を介した注入波の位相を比較することで、その出力波と注入波の位相差を検出する。
なお、位相同期回路12において、出力波と注入波の位相を比較するために、プリスケーラや分周器などを用いて、周波数の変換を行うことは自明である。
これにより、出力波と注入波の位相差がゼロになると、所望波が同相合成される一方、位相雑音が同相合成されずに低減される。
よって、この実施の形態2でも、上記実施の形態1と同様に、注入同期電圧制御発振器1の全同調帯域に渡って低位相雑音化を図ることができる効果を奏する。
図3はこの発明の実施の形態3による高周波発振源を示す構成図であり、図において、図2と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
増幅器15は注入同期電圧制御発振器1における注入波の帰還経路に挿入されており、注入波の電力を増幅する。
図4はこの発明の実施の形態4による高周波発振源を示す構成図であり、図において、図3と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
サーキュレータ16は注入同期電圧制御発振器1における注入波の帰還経路に挿入されており、サーキュレータ16の入力端子は電力分配器2の出力端子と接続され、サーキュレータ16の通過端子は遅延処理部4の入力端子と接続され、サーキュレータ16のアイソレーション端子は終端抵抗17と接続されて、無反射終端されている。
このとき、サーキュレータ16の入力端子は電力分配器2の出力端子と接続され、サーキュレータ16の通過端子は遅延処理部4の入力端子と接続され、サーキュレータ16のアイソレーション端子は無反射終端されている。
このため、スプリアスが生じる原因となる帰還経路における反射を抑制することができる効果を奏する。
図5はこの発明の実施の形態5による高周波発振源を示す構成図である。
図5において、注入同期電圧制御発振器21(IL−VCO)は電圧により出力波の発振周波数が変化する第1の注入同期発振器であり、注入同期電圧制御発振器21は注入波に同期して発振する。
注入同期電圧制御発振器22(IL−VCO)は電圧により出力波の発振周波数が変化する第2の注入同期発振器であり、注入同期電圧制御発振器22は注入同期電圧制御発振器21の発振周波数と概同一の発振周波数で発振し、注入波に同期する。
遅延処理部24はミクサ23から出力された混合波を遅延して、遅延後の混合波を電力分配器28に出力する。
移相器27は伝送線路25,26と共に遅延処理部24を構成しており、位相同期回路32により制御される移相量を混合波に与えることで、その混合波の位相を変える。
なお、遅延処理部24は遅延手段を構成している。
カプラ30は注入同期電圧制御発振器21の出力波に相当する信号を位相同期回路32に出力する。
カプラ31は電力分配器28から注入同期電圧制御発振器21に帰還される注入波に相当する信号を位相同期回路32に出力する。
位相比較器33はカプラ30を介した出力波の位相とカプラ31を介した注入波の位相を比較して、その出力波と注入波の位相差を検出する。
ループフィルタ34は位相比較器33により検出された位相差に応じた電圧の高周波成分を除去して移相器27に印加することで、その位相差がゼロになるように移相器27の移相量を制御する。
なお、カプラ30,31及び位相同期回路32から移相量制御手段が構成されている。
注入同期電圧制御発振器21は、電力分配器28から帰還される注入波に同期して発振する。
また、注入同期電圧制御発振器22は、注入同期電圧制御発振器21の発振周波数と概同一の発振周波数で発振し、電力分配器28から帰還される注入波に同期する。
即ち、ミクサ23は、注入同期電圧制御発振器21の発振周波数と、注入同期電圧制御発振器22の発振周波数との和の周波数の混合波を遅延処理部24に出力する。
電力分配器28は、遅延処理部24から遅延後の混合波を受けると、その混合波を分配して、その混合波の大部分を外部の負荷29に出力する。また、その混合波の一部を注入波として注入同期電圧制御発振器21,22に帰還させる。
カプラ31は、電力分配器28から注入同期電圧制御発振器21に帰還される注入波に相当する信号を位相同期回路32に出力する。
位相同期回路32の位相比較器33は、カプラ30を介した出力波の位相とカプラ31を介した注入波の位相を比較することで、その出力波と注入波の位相差を検出する。
なお、位相同期回路32において、出力波と注入波の位相を比較するために、プリスケーラや分周器などを用いて、周波数の変換を行うことは自明である。
これにより、出力波と注入波の位相差がゼロになると、所望波が同相合成される一方、位相雑音が同相合成されずに低減される。
図6はこの発明の実施の形態6による高周波発振源を示す構成図であり、図において、図5と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
増幅器35は注入同期電圧制御発振器21における注入波の帰還経路に挿入されており、注入波の電力を増幅する。
増幅器36は注入同期電圧制御発振器22における注入波の帰還経路に挿入されており、注入波の電力を増幅する。
サーキュレータ39は注入同期電圧制御発振器22における注入波の帰還経路に挿入されており、サーキュレータ39の入力端子は電力分配器28の出力端子と接続され、サーキュレータ39の通過端子は増幅器36の入力端子と接続され、サーキュレータ39のアイソレーション端子は終端抵抗40と接続されて、無反射終端されている。
このとき、サーキュレータ37,39の入力端子は電力分配器28の出力端子と接続され、サーキュレータ37,39の通過端子は増幅器35,36の入力端子と接続され、サーキュレータ37,39のアイソレーション端子は無反射終端されている。
このため、スプリアスが生じる原因となる帰還経路における反射を抑制することができる効果を奏する。
図7はこの発明の実施の形態7による高周波発振源を示す構成図であり、図において、図5と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
遅延処理部41は電力分配器28により分配された混合波を遅延して、遅延後の混合波を注入波として注入同期電圧制御発振器21に帰還させる。
移相器44は伝送線路42,43と共に遅延処理部41を構成しており、位相同期回路51により制御される移相量を混合波に与えることで、その混合波の位相を変える。
なお、遅延処理部41は第1の遅延手段を構成している。
移相器48は伝送線路46,47と共に遅延処理部45を構成しており、位相同期回路56により制御される移相量を混合波に与えることで、その混合波の位相を変える。
なお、遅延処理部45は第2の遅延手段を構成している。
カプラ50は遅延処理部41から注入同期電圧制御発振器21に帰還される注入波に相当する信号を位相同期回路51に出力する。
位相同期回路51はPLLであり、注入同期電圧制御発振器21の出力波と注入同期電圧制御発振器21に帰還される注入波の位相差がゼロになるように、移相器44により混合波に与えられる移相量を制御する。
位相同期回路51の位相比較器52はカプラ49を介した出力波の位相とカプラ50を介した注入波の位相を比較して、その出力波と注入波の位相差を検出する。
位相同期回路51のループフィルタ53は位相比較器52により検出された位相差に応じた電圧の高周波成分を除去して移相器44に印加することで、その位相差がゼロになるように移相器44の移相量を制御する。
なお、カプラ49,50及び位相同期回路51から第1の移相量制御手段が構成されている。
カプラ55は遅延処理部45を介して注入同期電圧制御発振器22に帰還される注入波に相当する信号を位相同期回路56に出力する。
位相同期回路56はPLLであり、注入同期電圧制御発振器22の出力波と注入同期電圧制御発振器22に帰還される注入波の位相差がゼロになるように、移相器48により混合波に与えられる移相量を制御する。
位相同期回路56の位相比較器57はカプラ54を介した出力波の位相とカプラ55を介した注入波の位相を比較して、その出力波と注入波の位相差を検出する。
位相同期回路56のループフィルタ58は位相比較器57により検出された位相差に応じた電圧の高周波成分を除去して移相器48に印加することで、その位相差がゼロになるように移相器48の移相量を制御する。
なお、カプラ54,55及び位相同期回路56から第2の移相量制御手段が構成されている。
注入同期電圧制御発振器21は、遅延処理部41を介して帰還される注入波に同期して発振する。
また、注入同期電圧制御発振器22は、注入同期電圧制御発振器21の発振周波数と概同一の発振周波数で発振し、遅延処理部45を介して帰還される注入波に同期する。
電力分配器28は、ミクサ23から混合波を受けると、その混合波を分配して、その混合波の大部分を外部の負荷29に出力する。また、その混合波の一部を遅延処理部41,45に出力する。
遅延処理部45は、電力分配器28から混合波を受けると、その混合波を遅延し、遅延処理部45の移相器48は、位相同期回路56により制御される移相量をその混合波に与える。遅延処理部45により遅延された混合波は注入波として注入同期電圧制御発振器22に帰還される。
カプラ50は、遅延処理部41を介して注入同期電圧制御発振器21に帰還される注入波に相当する信号を位相同期回路51に出力する。
位相同期回路51の位相比較器52は、カプラ49を介した出力波の位相とカプラ50を介した注入波の位相を比較することで、その出力波と注入波の位相差を検出する。
位相同期回路51のループフィルタ53は、位相比較器52が出力波と注入波の位相差を検出すると、その位相差に応じた電圧の高周波成分を除去して移相器44に印加することで、その位相差がゼロになるように移相器44の移相量を制御する。
カプラ55は、遅延処理部45を介して注入同期電圧制御発振器22に帰還される注入波に相当する信号を位相同期回路56に出力する。
位相同期回路56の位相比較器57は、カプラ54を介した出力波の位相とカプラ55を介した注入波の位相を比較することで、その出力波と注入波の位相差を検出する。
位相同期回路56のループフィルタ58は、位相比較器57が出力波と注入波の位相差を検出すると、その位相差に応じた電圧の高周波成分を除去して移相器48に印加することで、その位相差がゼロになるように移相器48の移相量を制御する。
この実施の形態7では、上記実施の形態5,6と異なり、注入同期電圧制御発振器21,22に帰還される注入波(混合波)に与えられる移相量が独立に制御されているので、仮に、注入同期電圧制御発振器21の帰還経路と注入同期電圧制御発振器22の帰還経路の長さが一致しない場合でも、高率的に位相雑音を低減することができる。
上記実施の形態7では、高周波発振源が増幅器35,36及びサーキュレータ37,39を備えていないものについて示したが、図8に示すように、増幅器35,36及びサーキュレータ37,39を備えてもよい。
Claims (8)
- 注入波に同期して発振する注入同期発振器と、上記注入同期発振器の出力波を分配する電力分配器と、上記電力分配器により分配された出力波を遅延して、遅延後の出力波を上記注入波として上記注入同期発振器に帰還させる遅延手段と、上記注入同期発振器の出力波又は上記遅延手段を介して上記注入同期発振器に帰還される注入波の少なくとも一方を監視し、その監視の結果に応じて上記遅延手段における出力波の移相量を制御する移相量制御手段とを備えた高周波発振源。
- 注入波に同期して発振する第1の注入同期発振器と、上記第1の注入同期発振器の発振周波数と概同一の発振周波数で発振し、注入波に同期する第2の注入同期発振器と、上記第1の注入同期発振器の出力波と上記第2の注入同期発振器の出力波を混合するミクサと、上記ミクサにより混合された出力波を遅延する遅延手段と、上記遅延手段による遅延後の出力波を分配して、上記出力波の一部を注入波として上記第1及び第2の注入同期発振器に帰還させる電力分配器と、上記第1の注入同期発振器の出力波又は上記電力分配器から上記第1の注入同期発振器に帰還される注入波の少なくとも一方を監視し、その監視の結果に応じて上記遅延手段における出力波の移相量を制御する移相量制御手段とを備えた高周波発振源。
- 注入波に同期して発振する第1の注入同期発振器と、上記第1の注入同期発振器の発振周波数と概同一の発振周波数で発振し、注入波に同期する第2の注入同期発振器と、上記第1の注入同期発振器の出力波と上記第2の注入同期発振器の出力波を混合するミクサと、上記ミクサにより混合された出力波を分配する電力分配器と、上記電力分配器により分配された出力波を遅延して、遅延後の出力波を注入波として上記第1の注入同期発振器に帰還させる第1の遅延手段と、上記電力分配器により分配された出力波を遅延して、遅延後の出力波を注入波として上記第2の注入同期発振器に帰還させる第2の遅延手段と、上記第1の注入同期発振器の出力波又は上記第1の遅延手段を介して上記第1の注入同期発振器に帰還される注入波の少なくとも一方を監視し、その監視の結果に応じて上記第1の遅延手段における出力波の移相量を制御する第1の移相量制御手段と、上記第2の注入同期発振器の出力波又は上記第2の遅延手段を介して上記第2の注入同期発振器に帰還される注入波の少なくとも一方を監視し、その監視の結果に応じて上記第2の遅延手段における出力波の移相量を制御する第2の移相量制御手段とを備えた高周波発振源。
- 移相量制御手段は、出力波と注入波の位相差を検出して、上記位相差がゼロになるように遅延手段における出力波の移相量を制御することを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の高周波発振源。
- 位相同期回路を用いて、移相量制御手段が構成されていることを特徴とする請求項4記載の高周波発振源。
- 移相量制御手段は、出力波又は注入波における位相雑音のレベルを測定して、上記位相雑音のレベルが低減するように遅延手段における出力波の移相量を制御することを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の高周波発振源。
- 注入同期発振器における注入波の帰還経路に増幅器を設けたことを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載の高周波発振源。
- 注入同期発振器における注入波の帰還経路にサーキュレータを設け、上記サーキュレータの入力端子が電力分配器の出力端子側に接続され、上記サーキュレータの通過端子が上記注入同期発振器の注入端子側に接続され、上記サーキュレータのアイソレーション端子が無反射終端されていることを特徴とする請求項1から請求項7のうちのいずれか1項記載の高周波発振源。
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