JPH01248704A - 掃引周波数信号発生器 - 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） この発明は、周波数を掃引しながら出力する掃引周波数
信号発生器に係り、例えば掃引のスタートおよびストッ
プの周波数確度、それら周波数間をアナログ掃引中の掃
引周波数確度等を向上させた掃引周波数信号発生器に関
するものである。

（従来の技術） アナログ掃引においてスタート周波数の確度を良くした
ものに、特公昭６１−１１００３号公報に示されるもの
があった。この概要を第４図に示し、その動作を説明す
る。掃引のスタート時点で掃引波形信号Ｃを掃引休止状
態にし、ホールド回路８０の入出力端子をスルーにする
。このとき、位相検出部７１が可変発振器６０からの信
号と基準信号発生器７２からの信号との位相差を検出し
、そのときの位相差信号を前記ホールド回路８０を介し
て演算器５０へ送出する。演算器５０は掃引休止状態の
掃引波形信号Ｃと位相差信号とを加算して電圧制御形発
振器である可変発振器６０へ出力する。このようにして
位相・ロック・ループを形成し、ロックしたところでホ
ールド回路８０が位相差信号をホールドして位相・ロッ
ク・ループを解除する。同時に掃引波形信号Ｃの掃引休
止状態は終了する。次に、掃引を開始した掃引波形信号
Ｃが演算器５０でホールドされた位相差信号に加算され
て、可変発振器６０に加えられる。このとき可変発振器
６０はロックしたスタート周波数から周波数掃引をスタ
ートする。掃引のストップ周波数は掃引波形信号Ｃで決
まる。

（発明が解決しようとする課題） 上記のような掃引周波数信号発生器では、周波数掃引時
のスタート周波数の確度は良いが、ストップ周波数およ
び掃引中の掃引周波数の確度は可変発振器６０と掃引波
形信号Ｃの直線性（電圧−周波数特性）および安定度に
依存し、良くないという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、スタートおよびストップの周波数確度、それら周
波数間を掃引中の掃引周波数確度等を向上した掃引周波
数信号発生器を得ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明にがかる掃引周波数信号発生器は、掃引制御信
号に応じて掃引周波数信号を出力する可変発振器と、可
変発振器の出力する周波数を指定されたロック周波数に
位相・ロックさせるための位相差信号を出力するＰＬＬ
帰還部と、タイミング信号により位相・ロック・ルーフ
をオン、オフし、オフ時にはオン時の位相差信号をホー
ルドするホールド回路と、周波数掃引するための掃引波
形信号と位相差信号とを演算して掃引制御信号として出
力する演算器と、あらかじめ設定されている複数のロッ
ク周波数に応じた電圧点に掃引休止時間を設けた周期性
の掃引電圧波形信号を出力し、かつ掃引休止時間に同期
したタイミング信号を出力し、ホールド回路を掃引休止
時間にオンにせしめる掃引部と、幅制御信号に応じて掃
引電圧波形信号のロック周波数間の掃引電圧を可変して
掃引波形信号として出力する幅制御部と、複数のロック
周波数をタイミング信号に沿って順次切換えてＰＬＬ帰
還部に指定する周波数切換え部と、ロック周波数に応じ
た位相差信号をもとに幅制御信号を生成して幅制御部へ
出力し、位相差信号間のレベル差がなくなるように制御
する幅検出部とを備えたものである。

そして、幅検出部に複数のロック周波数に応じた位相差
信号をもとに生成した幅制御信号の値を、前回の掃引時
間に幅制御部に設定されていた幅制御信号の値に積算し
て、新しい幅制御信号として出力させることもできる。

また、ロック周波数として掃引のスタート、ストップ周
波数およびそのスタート、ストップの間にマーカ周波数
が設定できるようにするため、幅検出部に、これら各ロ
ック周波数の位相差信号間のレベル差をもとに生成した
幅制御信号の値を、前に幅制御部に送出した当該ロック
周波数間の幅制御信号の値に積算して、次の掃引に当該
ロック周波数間の幅制御信号として出力させてもよい。

さらに幅検出部に、掃引部からのタイミング信号によっ
て、ｍ回の掃引周期の間は幅制御信号をホールドして出
力させ、ｍ回の次のｎ回（ｍ＞ｎ）の掃引周期に幅制御
信号を新しい値に入れ替えて出力させてもよい。

（作用） この発明においては、掃引休止時間に指定されたロック
周波数で可変発振器に位相・ロックをかけ、そのときＰ
ＬＬ帰還部が出力する位相差信号をホールドして演算器
に加える。一方、幅検出部が幅制御部に、ロック周波数
の位相差信号をもとに、ロック周波数間の位相差信号間
のレベル差がなくなるように掃引電圧波形信号を可変さ
せ、これを掃引波形信号として演算器に人力せしめる。

演算器は位相差信号と掃引波形信号とを演算して掃引制
御信号として可変発振器に送出してこれを制御する。な
お、ロック周波数としてスタートおよびストップ周波数
を設定できる。

幅検出部に、幅制御信号を経時的に積算して、位相差信
号間のレベル差がなくなるように幅制御部を制御せしめ
ることにより、位相・ロック・ループを最適に使用でき
る。

また、ロック周波数としてスタート周波数、ストップ周
波数、さらにこれら周波数間にマーカ周波数を設定でき
る。マーカ周波数を挿入すれば、可変発振器の直線性は
さらに改善される。

さらに、掃引部がタイミング信号を送出せしめて、幅検
出部に対し間欠的に幅制御信号を新しい値に入れ替えて
出力するように制御させることにより、掃引速度および
総合的な掃引繰返し速度を早めることもできる。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例を示す図であり、第２図は
、第１図における主要部が入出力する信号を示す図であ
る。なお、第４図と同一符号は同一部分を示す。これら
の図で、１０はパネル制御部で、キー操作等で所望のロ
ック周波数および掃引時間を人力するためのものである
。この例では、ロック周波数としてスタート周波数、ス
トップ周波数を入力するようにされている。２ｏは掃引
部で、複数のロック周波数に応じた電圧点に掃引休止時
間を設けた周期性の掃引電圧波形信号すを出力する掃引
波形発生部２１、および掃引休止時間に同期したタイミ
ング信号ａ１〜ａ４およびｄを出力するシーケンス制御
部２２からなる。

３０はタイミング信号ｄに沿ってロック周波数を順次切
換えてシーケンシャルに指定するためロック周波数指定
信号ｅを出力する周波数切換え部、４０は幅制御部で、
可変抵抗減衰器でも構成できるが、この例ではＤ／Ａ変
換器と増幅器で構成され、デジタルの幅制御信号ｊによ
って前記掃引電圧波形信号すにおけるロック周波数間に
相当する電圧幅を可変して、すなわち、その間の掃引傾
斜を可変して掃引波形信号Ｃとして出力している。

したがって、この幅制御部４０はロック周波数間の電圧
幅を可変すると同時に、ロック周波数間の掃引速度を可
変している。７３は周波数変換部で、周波数切換え部３
０からのロック周波数指定信号ｅに応じて前記可変発振
器６０の出力周波数を変換して前記位相検出部７１に可
変して出力する。ここで、７０はＰＬＬ帰還部で、前記
位相検出部７１．前記基準信号発生器７２および前記周
波数変換部７３で構成される。９０は幅検出部で、ロッ
ク周波数指定信号ｅに応じた位相差信号ｇを受けてホー
ルドするホールド回路９１．９２、これら位相差信号８
間のレベル差を検出し、これをレベル差信号ｉとして出
力する差検出部９３、前回の掃引時（少なくとも実際に
周波数掃引されていた時間）に設定されていた幅制御信
号ｊをホールドするホールド回路９４．演算器９５、演
算器９５に積算させるための前記レベル差信号ｉをホー
ルドするホールド回路９６からなる。

これらの構成で、パネル制御部１０、掃引部２０および
周波数切換え部３０は、ＣＰＵ、メモリおよびこれらを
動作させるクロック発生器等からなる。幅検出部９０は
アナログ回路でも構成できるが、この例ではＡ／Ｄ変換
器、ＣＰＵおよびラッチ回路等で構成し、幅制御信号ｊ
をデジタル信号で出力している。

次に第１図および第２図をもとに動作を手順に沿って説
明する。

（イ）ｔ％１引部２０は、パネル制御部１０よりキーで
入力された所望のスタート、ストップの各ロック周波数
（それぞれＦｌ、Ｆ２とする）と掃引時間の各情報を受
けて、これら周波数の差に応じたタイミング信号ａを生
成する。掃引波形発生部２１はタイミング信号ａに基い
て、ロック周波数に応じて掃引休止時間を有する掃引電
圧波形信号すを発生する。シーケンス制御部２２は、タ
イミング信号ａをもとにホールド回路８０．９１゜９２
．９４．９６および周波数切換え部３０を制御するため
のタイミング信号ａ＋％ａ４およびｄを生成する。また
、シーケンス制御部２２は、周波数切換え部３０をタイ
ミング信号ｄで制御して、ロック周波数Ｆｌ、Ｆ２を交
互に切換えてＰＬＬ帰遠部７０へ指定するため、第２図
（ｅ）に示すタイミングでロック周波数指定信号ｅを発
生させている。

（ロ）幅制御部４０は、幅制御信号ｊに応じ掃引電圧波
形信号すを制御し、掃引波形信号Ｃとして出力している
。ここで、各構成が理想的な状態と仮定すれば、幅検出
部９０から出力される幅制御信号ｊによる制御量はゼロ
となる。つまり、この場合、第２図において、掃引電圧
波形信号すと掃引波形信号Ｃは同じである。この掃引周
期まで（時間ｔ、まで）理想的な状態が成立していると
して説明する。したがって、演算器９５が出力している
値はゼロである。

（ハ）上記のような条件およびタイミング関係にあると
き、掃引休止時間ｔ。−ｔ２、ｔ３〜ｔ５（第２図を参
照）にホールド回路８０がオンになり、位相・ロック・
ループが形成される。したがって、掃引休止時間として
は、位相・ロック・ループが周波数ロックするのに必要
な時間が設定されている。これらの位相・ロック時に位
相検出部７１は、周波数変換部７３がロック周波数指定
信号ｅに応じて可変発振器６０からの信号を周波数変換
した信号と基準信号発生器７２からの信号とを比較し、
これら信号の位相差に応じた位相差信号ｇを出力する。

（ニ）このようなロック周波数指定信号ｅで指定された
ロック周波数Ｆｌ、Ｆ２に対応した位相差信号を、ｔｌ
ｌｊ４なるときに順次、ホールド回路８０がサンプリン
グ・ホールドし位相差信号ｇを出力する。

演算器５０はこれらの位相差信号ｇと前記掃引波形信号
Ｃを加算し、この結果な掃引制御信号ｆとして出力して
可変発振器６０を制御する。

（ホ）一方、ホールド回路９１．９２はｔｌ。

ｔ４なるときに、それぞれロック周波数指定信号ｅで指
定されたロック周波数Ｆｌ、Ｆ２に対応した位相差信号
ｇをサンプリング・ホールドして出力する。

次に、差検出部９３がロック周波数指定信号ｅで指定さ
れたロック周波数Ｆ１とＦ２間に対応した位相差信号８
間のレベル差を検出してレベル差信号ｉを出力する。

ホールド回路９６がレベル差信号ｉを七〇にホールドし
て演算器９５へ送出する。

ホールド回路９４は、演算器９５が出力していた幅制御
信号ｊをｔ５にサンプリングホールドし、さらに演算器
９５へ戻す（第２図のｈホールド回路９４の出力の波形
を参照）。

演算器９５は、ｔ、以降に人力されてくるレベル差信号
ｉと幅制御信号ｊとを積算して、この結果を次の掃引以
降の新しい幅制御信号ｊとしてｔ６までに出力して、幅
制御部４０にその利得を可変せしめる。幅制御信号ｊの
値は、次のｔｌｌまで再びホールド回路９４がホールド
するまで同一である。この場合は、（ロ）で説明したよ
うに理想状態なので、幅制御信号ｊの値はゼロであり前
記幅制御部４ｏの利得は変化しない。

（へ）次に、可変発振器６０の直線性（電圧−周波数特
性）が、例えば温度上昇などでｔ６なる時間に、Ｆ２の
ロック周波数付近で最初にαだけ変動し、そのまま安定
状態になったとして動作を説明する。まず、前回の掃引
（ｔ　ｏ　−ｔ　ｓ間の掃引）が前記のように理想状態
で行なわれたため、上記変動が生じた後の掃引（ｔｓ〜
ｔｌ１間の掃引）においても、前の掃引と同じ掃引波形
信号Ｃが演算器５０に人力されている。

（ト）掃引休止時間ｔ６〜１．，１．〜ｔｌｏには位相
・ロック・ループが動作する。このとき位相検出部７１
は、ロック周波数Ｆ２付近で周波数の変動分αに応じた
電圧ΔＥαを含む位相差信号ｇを演算器５０へ送出する
。演算器５０はｔｌｏに電圧ΔＥαに応じた段差を生じ
た掃引制御信号ｆを出力する（第２図を参照）。

（チ）幅検出部９０のホールド回路９１．９２は、Ｆｌ
における位相差信号ｇのレベルをＥ、とするとＥ＋、Ｅ
＋＋ΔＥαをホールドする。さらにホールド回路９６が
、これらのレベル差信号ｉ（＝ΔＥα）をホールドする
。次に演算器９５がこのレベル差信号ｉ　（＝ΔＥα）
を前回の掃引周期の幅制御信号ｊ（この例では、ゼロ）
に積算し、新しい幅制御信号ｊとして次の掃引周期の１
、□〜ｔ１７に幅制御部４０へ送出する。

幅制御部４０は次の掃引周期の少なくともｔ１２〜ｔ１
７の掃引電圧波形信号すの電圧を変えて、掃引波形信号
Ｃとして出力する（第２図を参照）。

（ワ）次の掃引は変動分αを補償した掃引波形信号Ｃに
よって行われるが、可変発振器６０が出力する周波数は
この１回の掃引中に補償されきれない場合がある。つま
り、幅制御部４ｏにおける制御誤差および演算器５０や
可変発振器６０の感度のバラツキにより、変動分αを一
度に補償することができず、誤差分β（くα）が残る場
合がある。しかし、上記の動作の繰返しを、さらに次の
掃引周期以降も続けることで、この誤差分βはゼロに収
束する。

このように、掃引休止期間に所望のロック周波数で可変
発振器６０に位相・ロックをかけ、さらにそのときの位
相差信号ｇをホールドして可変発振器６０に加え、かつ
ホールドした位相差信号ｇをもとに幅制御信号ｊを経時
的に積算させ、積算した新しい幅制御信号ｊで次の掃引
周期以降に位相差信号８間のレベル差がなくなるように
幅制御部４０を制御している（なお、この例では実質的
にレベル差信号ｉを積算している。ここでは、幅制御信
号ｊをレベル差信号ｉと読み換えられる）。

ここにおける積算によって、位相・ロック・ループで検
出される位相差信号ｇを幅検出部９０および幅制御部４
０のルートで補償するもので、位相・ロック・ループの
負担を軽減し最適な応答速度で使用できる。

なお、上記実施例では積算を幅検出部９０の出力側のレ
ベル差信号ｉの段階で行っているが、入力端の位相差信
号ｇの段階で行ってもよい。このときは、個別に積算さ
れた位相差信号８間のレベル差を直接に幅制御信号ｊと
して出力する（結果として、位相差信号ｇが積算されれ
ばよい）。

また、ロック周波数としてスタート周波数Ｆ１、ストッ
プ周波数Ｆ２、さらにその周波数間にマーカ周波数ＦＭ
を設定できる。このときの動作は、上記実施例における
Ｆ１〜Ｆ２の関係をＦ１〜ＦＭの関係あるいはＦＭ−Ｆ
２の関係に読み換えることで説明される。このに動作に
おいて、１掃引周期内にＦ１〜ＦＭとＦＭ−Ｆ２のそれ
ぞれに対応する幅制御信号ｊがあるので、これらの幅制
御信号ｊを個別に経時的に積算させ、積算したそれぞれ
の結果をシーケンシャルに切り換えて、次の掃引周期以
降の対応する掃引時間に送出する必要がある。なお、前
記例では幅検出部９０は隣接するロック周波数の位相差
信号８間のレベル差をもとに幅制御信号ｊを積算するこ
とになるが、例えばＦｌを基準としてＦｌ、ＦＭとＦｌ
、Ｆ２の各間の位相差信号８間のレベル差をもとに、Ｆ
１〜ＦＭ、ＦＭ−Ｆ２の各掃引期間に応じた幅制御信号
ｊを求めさせるようにしてもよい。

このマーカ周波数ＦＭが設定できることによリ、スター
ト周波数Ｆ１とストップ周波数Ｆ２の間のマーカ周波数
ＦＭ点で一度正しい周波数に校正されることになり、ス
タート、マーカ、ストップの各周波数間の直線性はより
改善される効果がある。言い換えれば、マーカ周波数Ｆ
Ｍの設定数を多くする（これは上記動作説明からして明
らかに可能なことである）と設定周波数間を補間しなが
らシンセサイザ・掃引（デジタル掃引）させることにな
る。

さらに、使用環境が安定していて、上記構成要素に与え
る温度などの外乱が少ない場合は、掃引部２０からタイ
ミング信号を受けて幅検出部９０が、例えば３０回の掃
引周期の間は幅制御信号ｊをホールドして出力し、その
後の３回の掃引周期のみ幅制御信号ｊを間欠的に新しい
値に入れ換えるようにすればよい。このことにより、上
記掃引休止時間における位相・ロックの応答時間が節約
できるので、掃引速度および総合的な掃引繰返し速度が
早められる。この動作を行わせることは、掃引部２０あ
るいは幅検出部９０にカウンタを備えて前記タイミング
信号を発生させることによりできる。ここで、前記の幅
制御信号ｊを新しい値に入れ換える回数（例では３回）
は、予想される外乱の印加時間および実施例における上
記構成要素の応答速度などによって決められる。

第３図は幅制御部４０の一例で、掃引電圧波形信号すを
固定分にと変動分にとに分け、変動分℃を可変手段４１
で幅制御信号ｊに応じて可変後、再び演算器４２で合成
し掃引波形信号Ｃとして出力するものである。幅制御信
号ｊによる制御量が少ない場合に有効である。

演算器５０は差または和のいずれかをとるようにしても
よい。

上記実施例では、可変発振器６０として電圧制御形発振
器を用いていたが、電圧制御形発振器にＰＣＤ　（パル
ス・カウント・デテクタ）などでＡＦＣ（自動周波数制
御）ループを形成したものを用い、そのレファレンス信
号として上記の掃引制御信号ｆを入力してもよい。この
場合、ＡＦＣループの応答速度は上記の掃引速度より早
くなげればならない。ただし直線性はさらに改善される
。

（発明の効果） この発明は以上説明したとおり、掃引制御信号に応じて
掃引周波数信号を出力する可変発振器と、可変発振器の
出力する周波数を指定されたロック周波数に位相・ロッ
クさせるための位相差信号を出力するＰＬＬ帰還部と、
タイミング信号により位相・ロック・ループをオン、オ
フし、オフ時にはオン時の位相差信号をホールドするホ
ールド回路と、周波数掃引するための掃引波形信号と位
相差信号とを演算して掃引制御信号として出力する演算
器と、あらかじめ設定されている複数のロック周波数に
応じた電圧点に掃引休止時間を設けた周期性の掃引電圧
波形信号を出力し、かつ掃引休止時間に同期したタイミ
ング信号を出力し、ホールド回路を掃引休止時間にオン
させる掃引部と、幅制御信号に応じて掃引電圧波形信号
のロック周波数間の掃引電圧を可変して掃引波形信号と
して出力する幅制御部と、複数のロック周波数をタイミ
ング信号に沿って順次切換えてＰＬＬ帰還部に指定する
周波数切換え部と、ロック周波数に応じた位相差信号を
もとに幅制御信号を生成して幅制御部へ出力し、位相差
信号間のレベル差がなくなるように制御する幅検出部と
を備えたので、掃引のスタート、ストップの各周波数は
正確になり、その間の直線性が改善される効果がある。

スタート、ストップの周波数間にマーカ周波数を設定し
たときは、中間のマーカ周波数も正確になるので、スタ
ート、マーカ、ストップの各周波数間の直線性はより改
善される効果がある。

また、幅検出部に位相差信号あるいは位相差信号間のレ
ベル差を経時的に積算させ、位相差信号間のレベル差が
なくなるように幅制御部を制御させることにより、位相
・ロック・ループの負担を軽減し最適な応答速度で使用
できるので、掃引速度および掃引繰返し速度を早める効
果がある。

さらに、掃引部からのタイミング信号によって幅検出部
が、ｍ回の掃引周期毎にｎ回（ｍ＞ｎ）の掃引周期のみ
幅制御信号を新しい値に入れ換ええるようにすることに
より、掃引速度および総合的な掃引繰返し速度が早めら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図、第２図は、第１
図における主要部が入出力する信号を示す図、第３図は
、第１図における幅検出部の態様を示す図、第４図は従
来例を示す図である。 図中、１０はパネル制御部、２０は掃引部、２１は掃引
波形発生部、２２はシーケンス制御部、３０は周波数切
換え部、４０は幅制御部、４１は可変手段、４２．５０
．９５は演算器、６０は可変発振器、７０はＰＬＬ帰還
部、７１は位相検出部、７２は基準信号発生器、７３は
周波数変換部、８０．９１．９２．９４および９６はホ
ールド回路、９０は幅検出部、９３は差検出部である。 第３図 塁、変動分

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）掃引制御信号に応じて掃引周波数信号を出力する
   可変発振器（６０）、前記可変発振器の出力する周波数
   を指定されたロック周波数に位相・ロックさせるための
   位相差信号を出力するＰＬＬ帰還部（７０）、タイミン
   グ信号により位相・ロック・ループをオン、オフし、オ
   フ時にはオン時の前記位相差信号をホールドするホール
   ド回路（８０）、周波数掃引するための掃引波形信号と
   前記位相差信号とを演算して前記掃引制御信号として出
   力する演算器（５０）とからなる掃引周波数信号発生器
   において、あらかじめ設定されている複数の前記ロック
   周波数に応じた電圧点に掃引休止時間を設けた周期性の
   掃引電圧波形信号を出力し、かつ前記掃引休止時間に同
   期した前記タイミング信号を出力し、前記ホールド回路
   を前記掃引休止時間にオンさせる掃引部（２０）と、幅
   制御信号に応じて前記掃引電圧波形信号の前記ロック周
   波数間の掃引電圧を可変して前記掃引波形信号として出
   力する幅制御部（４０）と、複数の前記ロック周波数を
   前記タイミング信号に沿って順次切換えて前記ＰＬＬ帰
   還部に指定する周波数切換え部（３０）と、前記ロック
   周波数に応じた位相差信号をもとに前記幅制御信号を生
   成して前記幅制御部へ出力し、前記位相差信号間のレベ
   ル差がなくなるように制御する幅検出部（９０）とを備
   えたことを特徴とする掃引周波数信号発生器。
2. （２）幅検出部が、複数のロック周波数に応じた位相差
   信号をもとに生成した幅制御信号の値を、前回の掃引時
   間に幅制御部に設定されていた幅制御信号の値に積算し
   て新しい幅制御信号として出力する請求項（１）記載の
   掃引周波数信号発生器。
3. （３）幅検出部が、ロック周波数として掃引のスタート
   、ストップ周波数およびそのスタート、ストップの間に
   マーカ周波数が設定されているとき、ロック周波数の各
   位相差信号間のレベル差をもとに生成した幅制御信号の
   値を、前回の掃引時間に幅制御部に送出した当該ロック
   周波数間の幅制御信号の値に積算して、次の掃引に当該
   ロック周波数間の幅制御信号として出力する請求項（１
   ）記載の掃引周波数信号発生器。
4. （４）幅検出部が、掃引部からのタイミング信号によっ
   て、ｍ回の掃引周期の間は幅制御信号をホールドして出
   力し、ｍ回後のｎ回（ｍ＞ｎ）の掃引周期に幅制御信号
   を新しい値に入れ替えて出力する請求項（１）〜（３）
   のいずれかに記載の掃引周波数信号発生器。