JPS59110206A - デジタル周波数合成器 - 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】 この発明は設定した周波数をもつアナログ信号をデジタ
ル処理によシ発生するデジタル周波数合成器に関する。

〈従来技術〉 従来のこの種のデジタル周波数合成器は、例えば特公昭
５６−２８０２号［デジタル周波数合成器」や特公昭５
４−４８２３号「周波数シンセサイザ」などにより知ら
れている。特公昭５６−２８０２号に示すものは第１図
に示すように周波数設定部１１に発生しようとする周波
数が設定されると、その周波数を示す信号が周波数デジ
タル信号として出力されて合成部１２へ供給される。合
成部１２では入力された周波数デジタル信号を累積加算
などを行って、設定周波数の正弦波をす・プリン）グし
、その各サンプル値をデジタル信号としたものと同一の
波形デジタル信号が合成される。この波形デジタル信号
はＤＡ変換器１３でアナログ信号１５に変換される。こ
のアナログ信号１５は周波数が前記設定周波数であシ、
かつその波形はステップ的に変化した階段状正弦波信号
である。このアナログ信号１５は低域通遍ろ波器１６に
ょ多階段波成分が除去されて正弦波信号１７が出力端子
１８に得られる。

特公昭５４−４８２３号に示すものは第２図に示すよう
に、周波数設定部１１より設定された周波数を示す周波
数デジタル信号が合成部１９に供給され、合成部１９で
はその周波数デジタル信号の累積加算彦どを行って波形
デジタル信号を出力する。

この場合の波形デジタル信号は、設定周波数の三角波を
サンプリングし、その各サンプル値をデジタル信号に変
換したものと同一である。従って合成部１９からの波形
デジタル信号がＤＡ変換器１３へ供給され、その出力ア
ナログ信号２１は階段状三角波信号と々る。この階段状
三角波信号２１は波形変換部２２で正弦波信号２３に変
換され、正弦波信号２３は低域通過ろ波器１６で階段波
成分が除去されて出力端子１８に正弦波信号１７が得ら
れる。

このように従来のデジタル周波数合成器においては、離
散的デジタル値である波形デジタル信号を作り、これを
連続的アナログ信号に変換するものであり、そのＤＡ変
換出力には階段波成分が存在し、この階段波成分を低域
通過ろ波器１６で除去していた。この低域通過涙波器１
６の遮断周波数ｆＱは階段波成分の周波数と、設定最大
周波数との中間の値に固定されていた。

この種のデジタル周波数合成器は出力信号の周波数精度
が高い点で優れている。しかし出力信号に含まれる歪成
分が比較的大きいことが判った。

特に第１図に示した周波数合成器においては、ＤＡ変換
器１３の出力は階段状正弦波であシ、これに含まれる周
波数成分はその正弦波の周波数成分、つまり設定周波数
と、階段波の周波数成分及びその高調波成分のみと考え
られ、従って低域沖波器１６で階段波成分を除去するこ
とにょシ、出力正弦波信号１７は歪が極めて小さいもの
が得られると考えられる。しかし実際には比較的大きな
歪が存在し、特に設定周波数が低く、これが低域通過Ｆ
波器１６の遮断周波数ｆｃより離れるに従って、出力正
弦波信号１７の歪が大きくなることが判明した。

この問題を追求した結果、歪の存在は次の理由にもとす
くものであることが解明された。即ち、ＤＡ変換器１３
は必ずしもその変換特性が′正確には直線的でないだめ
、出力正弦波形が歪んだものとなる。また低域通過Ｆ波
器１６の遮断特性が急峻でないため、階段波成分が僅か
残り、この残った階段波成分が出力正弦波信号に与える
影響が、設定周波数、即ち出力正弦波信号周波数に応じ
て異なったものとなる。更に設定周波数を変換した時に
、出力信号にひげ状の雑音、いわゆるグリチが入り、こ
れが歪として検出される。

〈発明の概要〉 この発明の目的は設定周波数の値に拘らず歪が小さく、
かつ歪がはソ一定した出力が得られるデジタル周波数合
成器を提供することにある。

この発明によれば、波形デジタル信号がＤＡ変換器でア
ナログ信号に変換された後に、可変ろ波器に供給される
。一方円波数デジタル信号は制御回路へ供給され、この
制御回路により、設定周波数に応じて可変泥波器の遮断
周波数が制御される。

この結果、この遮断周波数は例えば設定周波数の第１次
高調波を除去するよう々値に常に制御され、出力正弦波
信号にその高調波成分が含まれず、かつ階段波成分に対
する減衰度が従来よりも大きくなり、歪が極めて小さい
、かつはソ一定値の出力信号が得られる。

〈実施例〉 第３図はこの発明の実施例を示し、周波数設定部１１か
らデジタル周波数合成部２４へ周波数デジタル信号が供
給される。周波数合成部２４は、第１図における合成部
１２及びＤＡ変換器１３よりなり、または第２図におけ
る合成部１９、ＤＡ変換器１３及び波形変換部２２から
々シ、設定周波数をもつ階段状正弦波信号１５又は２３
を出力する。

この発明においてはデジタル周波数合成部２４の出力は
遮断周波数を変化することができる可変戸波器２５へ供
給される。まだ周波数設定部１１の周波数デジタル信号
は制御回路２６へ供給され、制御回路２６は入力された
周波数デジタル信号から、制御信号を作シ、この制御信
号により可変ろ波器２５の遮断周波数を設定周波数よシ
高い近い値に制御する。

可変ろ波器２５としては、例えば電圧制御低域通過Ｆ波
器を用い、この例として第４図に示すように伝達関数が
２次のアクティブローパスフィルタについて説明する。

入力端子２７は抵抗器２８．２９を通じて演算増幅器３
１の非反転入力側に接続され、この非反転入力側はコン
デンサ３２を通じて接地され、演算増幅器３１の反転入
力側及び出力側は互に接続され、その出力側はＦ波出力
端子３３に接続されると共に、コンデンサ３４を通じて
抵抗器２８．２９の接続点に接続される。

このＦ波器の遮断周波数ｆｃは抵抗器２８．２９の各抵
抗値、コンデンサ３２．３４の各容量値により決定され
、かつこれら素子の値に反比例する。

この素子の値を変化するためこの例では抵抗器２８．２
９の一方をＣｄＳのような光導電素子で構成し、この光
導電素子を制御信号により制御する。

第３図の制御回路２６においては、入力された周波数テ
ジタル信号はＤＡ変換部３５でアナログ信号に変換され
る。このアナログ信号は電圧制御部３６に供給されて、
電圧制御信号にされる。可変ろ波器２５として、先に述
べたようにその抵抗器の抵抗値を変化させることにより
遮断周波数ｆ’ｃを変化させ、しかもその抵抗値にｆｃ
が逆比例するものを用いる場合である。このため制御回
路２６においては設定周波数に比例した電圧を発生し、
かつその電圧に対しく可変戸波器２５の抵抗器の抵抗値
を逆比例して変化させる。このようにして設定周波数に
比例して遮断周波数ｆｃを制御することができる。

このような制御を行う電圧制御部３６の例を第５図に示
す。即ち入力端子３７は抵抗器３８を通じて演算増幅器
３９の反転入力側に接続され、演算増幅器３９の反転入
力側は接地され、出力側はｐｎｐトランジスタ４１のベ
ースに接続される。

トランジスタ４１のエミッタは抵抗器４２を通じて電圧
子Ｖの電源端子４３に接続され、コレクタは発光ダイオ
ードのような発光素子４４を通じて電圧−■の電源端子
４５に接続される。発光素子４４よりの光を受光するＣ
ｄＳのような光導電素子４６の一端は電圧−ＶＢの電源
端子４７に接続され、他端は演算増幅器３９の反転入力
側に接続される。

発光素子４４及び光導電素子４６はフォトカプラ４８を
構成している。

この構成において入力端子３７の入力電圧Ｖｒが増加す
ると、抵抗器３８を流れる電圧■Ｉも増加し、演算増幅
器３９の出力電圧は負方向に増加し、トランジスタ４１
のコレクタ電流、つまり発光素子４４の電流ＩＤが増加
する。フォトカップラの電流ＩＤ−抵抗Ｒ特性は第６図
に示すように電流ＩＤが増加すると抵抗Ｒは減少する。

よって発光素子４４からの光量も増加し、光導電素子４
６の抵抗値Ｒｃｌが減少し、この光導電素子４６を流れ
る電流ＩＰと、抵抗器３８を流れる電流Ｉｔとが等しく
なるように負帰還動作する。

演算増幅器３９の反転入力側は仮想接地と見なされ、そ
の電圧はゼロであシ、従って抵抗器３８の抵抗値をＲと
すると、■ＩキＶｒ／Ｒとなる。この電流Ｉｒは、演算
増幅器３９のバイアス電流と比較して充分大きく、電流
Ｉｒは光導電素子４６に大部分流れる。従ってＬｒ中Ｉ
Ｐである。これらより次式が成立する。

Ｖｆ　　、　　ＶＢ Ｒ’ＲｃＩ ＶＢ、Ｒは一定であるから、光導電素子４６の抵抗値Ｒ
ｃｌは入力電圧Ｖｘに逆比例した値となる。従って第４
図に示したアクティブフィルタの抵抗器２８．２９の一
方又は両方を光導電素子として、これに発光素子４４を
照射すると、入力電圧ｖｒ、つまり設定周差数に比例し
だ電、圧に逆比例して抵抗器２８．２９の一方又は両方
を制御することができる。従ってこの沖波器２５の遮断
周波数ｆｃは設定周波数に比例して変化する。

フォトカブラ４８として第７図に示すように発光素子４
４と複数の光導電素子４６　、２８　、２９が一体にな
っているものを用い、その光導電素子２８．２９を第４
図のフィルタ２５の抵抗器２８．２９として使用するこ
とにより、制御特性を向上させることができる。即ちこ
のよう々フォトカプラにおいてはその複数の光導電素子
は同一基板に同時に形成され、同一特性をもっており、
周囲温度の変化にも影響されず正しい制御を行なうこと
ができる。

上述においては可変ろ波器２５として２次アクティブロ
ーパスフィルタを用いたが、設定周波数のみを通過させ
る帯域通過可変ろ波器を用いてもよい。更にν波設数を
増加して高次のＦＷ器として構成することによシ減衰特
性を急峻なものとし、その複数のｐ波設の遮断周波数を
同時に制御するようにしてもよい。Ｐ波器２５の遮断周
波数の制御のために抵抗器として光導電素子を用いだが
、電界効果トランジスタを用いてもよい。

く効　果〉 以上述べたようにこの発明によれば可変Ｆ波器２５の遮
断周波数を、設定周波数に比例して変化させているため
、デジタル周波数合成部２４の出力から、階段波成分の
みならず、出力正弦波信号の高調波成分、その他の雑音
成分も、設定周波数に拘らず一様に除去することができ
、従って歪が極めて小ない正弦波信号を得ることができ
る。しかも周波数精度が優れているという特徴は失なわ
れない。特に先の例に示したように、複合素子フォトカ
プラを用いると、ろ波器の遮断周波数制御が設定周波数
に正確に追従し、しかもダイナミックレンジが広く、歪
率特性もよい。

【図面の簡単な説明】 第１図及び第２図はそれぞれ従来のデジタル周波数合成
器を示すブロック図、第３図はこの発明による周波数合
成器の一例を示すブロック図、第４図は可変Ｆ波器２５
の一例を示す接続図、第５図は電圧制御部３６の具体例
を示す接続図、第６図はフォトカプラの抵抗−電流特性
図、第７図は複合素子フォトカプラの一例を示す原理図
である。 １１：周波数設定部、１２，１９：合成部、１３．３５
：ＤＡ変換器、１８：出力端子、２４：デジタル周波数
合成部、２５：可変ろ波器、２６：制御回路。 特許出願人　　東亜電波工業株式益社 代理人　草野□　卓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）設定された周波数を示す周波数デジタル信号を発
   生する周波数設定部と、その周波数デジタル信号が入力
   され、設定された周波数の繰返し波形をもつ波形デジタ
   ル信号を合成する合成部と、その波形デジタル信号をア
   ナログ信号に変換するＤＡ変換器と、そのアナログ信号
   が供給され、遮断周波数を変化することができる可変Ｐ
   波器と、上記周波数デジタル信号が供給され、上記設定
   周波数に応じて上記可変Ｐ波器の遮断周波数を制御する
   制御回路とを具備するデジタル周波数合成器。