JPS61123206A - Frequency sweep signal generator - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To correct nonlinearity of the frequency sweep characteristic by feeding a signal to a voltage controlled oscillator via a feedback loop comprising an F-V converter and an analog subtraction means. CONSTITUTION:The voltage controlled oscillator 1 outputs a frequency sweep signal FS by using a sawtooth wave Si inputed from a terminal 7, the frequency sweep signal FS is F/V-converted by the F-V converter, fed back to an analog subtraction means 6, where the signal is subtracted with the sawtooth wave Si inputted from the terminal 7. The signal outputted from the subtraction means 6 is a nonliknear component of the frequency sweep characteristic of the voltage controlled oscillator 1. The nonlinear component is amplified by an amplifier 8 having a large gain and inputted to a control terminal of the voltage controlled oscillator 1. As a result, the nonlinear frequency characteristic of the voltage controlled oscillator 1 is corected.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は例えばスペクトラムアナライザ、　ＳＧ等に
用いられる周波数掃引信号発生器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to a frequency sweep signal generator used, for example, in a spectrum analyzer, SG, etc.

「従来技術」 スペクトラムアナライザは被検体に周波数掃引信号を与
え、その応答出力を陰極線管に表示し、被検体の周波数
応答特性を直視表示する機能を有する。この場合被検体
に与える周波数掃引信号の周波数変化の直線性が非直線
特性を持っていると被検体の周波数応答特性はその影響
を受は真の周波数応答特性を求めることができない。"Prior Art" A spectrum analyzer has the function of applying a frequency sweep signal to a subject, displaying the response output on a cathode ray tube, and directly displaying the frequency response characteristics of the subject. In this case, if the linearity of the frequency change of the frequency sweep signal applied to the object has non-linear characteristics, the frequency response characteristics of the object will be affected by this and the true frequency response characteristics cannot be obtained.

このため従来より周波数掃引信号発生器には主に直線性
のよいＹＩＧ発振器が用いられている。For this reason, conventionally, YIG oscillators with good linearity have been mainly used as frequency sweep signal generators.

「発明が解決し、ようとする問題点」 ＹＩＧ発振器は周波数変化の直線性が侵れている反面構
造が複雑で高価になる不都合がある。``Problems to be Solved by the Invention'' The YIG oscillator has problems with linearity of frequency change, but has the disadvantage of being complicated and expensive in structure.

このため安価に作ることができる電圧制御発振器を用い
ることが考えられる。電圧制御発振器の代表的な例とし
て第３図に示すように可変容量素子ＶＣを用いたものが
ある。第３図に示す回路において１は電圧制御発振器全
体を示し、２はこの電圧制御発振器１の発振周波数を制
御する制御電圧入力端子を示す。この制御電圧入力端子
に例えば＋２Ｖ〜−１２Ｖの鋸歯状波を与えることによ
り出力端子３に例えば５０〜８０ＭＨｚに変化する周波
数掃引信号が得られる。可変容量素子ＶＣは容量変化特
性が電圧に対して広い範囲にわたって直線性のよいもの
は現在得られていない。特にスペクトラムアナライザに
用いる場合比較的広い周波数掃引範囲が要求されるため
どうしても非直線性が発生する欠点がある。つまり第４
図に示すように本来ｆ１〜ｆ、まで周波数掃引すべきが
ｆ□〜ｆ２までしか周波数掃引しないような非直線性が
発生する。このため可変容量素子ＶＣを用いた電圧制御
発振器を周波数掃引信号発生器に利用しようとした場合
には可変容量素子ＶＣに与える制御電圧信号を第５図に
示すように直線化回路つまりリニアライザ゛４を通じて
与え、リニアライザ４によって入力端子から与えられる
入力鋸歯状波信号Ｓｉを波形整形して補正信号ＳＣを得
、この補正信号ＳＣを入力端子２に与えて直線化補償を
行なわなければならない。Therefore, it is conceivable to use a voltage controlled oscillator that can be manufactured at low cost. A typical example of a voltage controlled oscillator is one using a variable capacitance element VC, as shown in FIG. In the circuit shown in FIG. 3, reference numeral 1 indicates the entire voltage controlled oscillator, and reference numeral 2 indicates a control voltage input terminal for controlling the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 1. By applying a sawtooth wave of, for example, +2V to -12V to this control voltage input terminal, a frequency sweep signal varying from, for example, 50 to 80 MHz can be obtained at the output terminal 3. A variable capacitance element VC whose capacitance change characteristic has good linearity over a wide range with respect to voltage cannot currently be obtained. Particularly when used in a spectrum analyzer, a relatively wide frequency sweep range is required, so nonlinearity inevitably occurs. In other words, the fourth
As shown in the figure, non-linearity occurs such that the frequency should normally be swept from f1 to f, but the frequency is swept only from f□ to f2. Therefore, if a voltage controlled oscillator using a variable capacitance element VC is to be used as a frequency sweep signal generator, the control voltage signal applied to the variable capacitance element VC is transferred to a linearization circuit, that is, a linearizer 4, as shown in FIG. The correction signal SC must be obtained by waveform-shaping the input sawtooth wave signal Si applied from the input terminal by the linearizer 4, and this correction signal SC must be applied to the input terminal 2 to perform linearization compensation.

リニアライザ４によって直線化補償を行なう場合各軍圧
制御発振器１の発振周波数の変化特性を測定し、その周
波数変化特性が直線となるようにリニアライザ４の波形
整形特性を調整する作業が必要となる。この調整作業は
むずかしいため時間が掛る。また調整の結果必ずしも満
足する直線性のものが得られ難い欠点がある。このため
直線性のよい周波数掃引信号発生器を量産することは大
変なことである。When performing linearization compensation using the linearizer 4, it is necessary to measure the change characteristics of the oscillation frequency of each military pressure controlled oscillator 1, and adjust the waveform shaping characteristics of the linearizer 4 so that the frequency change characteristics become a straight line. This adjustment work is difficult and takes time. Another disadvantage is that it is difficult to obtain satisfactory linearity as a result of adjustment. Therefore, it is difficult to mass-produce frequency sweep signal generators with good linearity.

この発明は可変容量素子ＶＣの容量変化の直線性が悪く
ても無調整で直線化された周波数掃引信号を得ることが
できる周波数掃引信号発生器を提供しようとするもので
ある。The present invention aims to provide a frequency sweep signal generator that can obtain a linearized frequency sweep signal without adjustment even if the linearity of the capacitance change of the variable capacitance element VC is poor.

「問題点を解決するための手段」 この発明による周波数掃引信号発生器はＡ、制御電圧の
変化に応じて発振周波数が変化する電圧制御発振器と、 Ｂ、この電圧制御発振器の発振信号を受けて周波数を電
圧に変換するＦ−Ｖ変換器と、 Ｃ９入力信号として与えられる鋸歯状波信号とＦ−■変
換器から与えられる鋸歯状波信号を減算してその偏差を
求めるアナログ減算手段と、Ｄ、このアナログ減算手段
から出力される偏差信号を増幅して電圧制御発振器の電
圧制御端子に制御電圧として与える増幅器と、 によって構成される。"Means for Solving the Problems" A frequency sweep signal generator according to the present invention includes: A, a voltage controlled oscillator whose oscillation frequency changes in response to changes in a control voltage; and B, a voltage controlled oscillator that receives an oscillation signal from the voltage controlled oscillator. an F-V converter for converting frequency into voltage; an analog subtraction means for subtracting the sawtooth wave signal given as the C9 input signal and the sawtooth wave signal given from the F-■ converter to find the deviation; , an amplifier that amplifies the deviation signal output from the analog subtraction means and supplies it as a control voltage to the voltage control terminal of the voltage controlled oscillator.

（作　用） この発明による周波数掃引信号発生器は電圧制御発振器
の発振周波数は入力鋸歯状波信号によって周波数掃引さ
れる。この周波数掃引された周波数掃引信号の一部を取
り出してＦ−Ｖ変換器によりＦ−Ｖ変換し、Ｆ−Ｖ変換
により電圧制御発振器の周波数掃引信号の非直線歪みを
含む帰還信号を得る。この帰還信号と入力鋸歯状波とを
アナログ的に減算し偏差信号を求める。この偏差信号は
電圧制御発振器が持つ周波数掃引特性の非直線成分であ
る。この非直線成分を利得が大きい増幅器によって増幅
し、その増幅出力を電圧制御発振器の制御端子に与える
。この結果電圧制御発振器は周波数掃引特性の非直線性
が補正され、周波数掃引範囲の全体にわたって直線化さ
れた周波数掃引動作を行なう。この直線化された周波数
掃引動作は無調整で行なわれる。(Function) In the frequency sweep signal generator according to the present invention, the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator is frequency swept by the input sawtooth wave signal. A part of this frequency swept frequency sweep signal is taken out and subjected to FV conversion by an FV converter, and a feedback signal containing nonlinear distortion of the frequency sweep signal of the voltage controlled oscillator is obtained by FV conversion. This feedback signal and the input sawtooth wave are subtracted in an analog manner to obtain a deviation signal. This deviation signal is a non-linear component of the frequency sweep characteristic of the voltage controlled oscillator. This nonlinear component is amplified by an amplifier with a large gain, and the amplified output is applied to the control terminal of the voltage controlled oscillator. As a result, the voltage controlled oscillator corrects the non-linearity of the frequency sweep characteristic and performs a linearized frequency sweep operation over the entire frequency sweep range. This linearized frequency sweep operation is performed without adjustment.

「実施例」 第１図にこの発明の一実施例を示す。図中１は電圧制御
発振器を示す。この電圧制御発振器１は第３図に示した
ものと同様に可変容量素子ＶＣを用いた発振回路を用い
た例を示゛す。２は制御電圧信号入力端子、３は出力端
子を示す。この出力端子３から周波数掃引信号Ｆｓが出
・力される。"Embodiment" FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the figure, 1 indicates a voltage controlled oscillator. This voltage controlled oscillator 1 shows an example using an oscillation circuit using a variable capacitance element VC, similar to the one shown in FIG. 2 indicates a control voltage signal input terminal, and 3 indicates an output terminal. A frequency sweep signal Fs is outputted from this output terminal 3.

この発明においては電圧制御発振器１の周波数掃引信号
Ｆ３の一部をとり出しこの周波数掃引信号Ｆ、の周波数
を電圧に変換するＦ−Ｖ変換器５を設け、Ｆ−Ｖ変換器
５の出力として電圧制御発振器１の周波数掃引特性に対
応した鋸歯状波信号Ｓ。を得る。In this invention, an F-V converter 5 is provided which extracts a part of the frequency sweep signal F3 of the voltage controlled oscillator 1 and converts the frequency of this frequency sweep signal F into a voltage, and the output of the F-V converter 5 is A sawtooth wave signal S corresponding to the frequency sweep characteristics of the voltage controlled oscillator 1. get.

この鋸歯状波信号Ｓ。をアナログ減算手段６に与える。This sawtooth signal S. is given to the analog subtraction means 6.

アナログ減算手段６はこの例では抵抗器を用いた電流加
算回路によって構成した場合を示す。In this example, the analog subtraction means 6 is constituted by a current addition circuit using a resistor.

アナログ減算手段６の一方の入力は入力端子７に接続し
、他方の入力はＦ−Ｖ変換器５の出力端子に接続する。One input of the analog subtraction means 6 is connected to the input terminal 7 and the other input is connected to the output terminal of the F-V converter 5.

アナログ減算手段６の出力はこのアナロク減算手段６を
構成する抵抗器６Ａと６Ｂの共通接続点であり、この共
通接続点を増幅器８のこの例では反転入力端子に接続す
る。増幅器８は利得が高い演算増幅器を用い、その非反
転入力端子は共通電位点９に接続する。増幅器８の出力
端子は電圧制御発振器１の制御電圧入力端子２に接続す
る。The output of the analog subtraction means 6 is the common connection point of the resistors 6A and 6B constituting the analog subtraction means 6, and this common connection point is connected to the inverting input terminal of the amplifier 8 in this example. The amplifier 8 uses an operational amplifier with a high gain, and its non-inverting input terminal is connected to the common potential point 9. The output terminal of the amplifier 8 is connected to the control voltage input terminal 2 of the voltage controlled oscillator 1.

（実施例の作用）　゛ 入力端子７１こは直線性がよい鋸歯状波信号Ｓｉを与え
る。この鋸歯状波信号Ｓｉが例えば正極性の鋸歯状波信
号であった場合Ｆ−Ｖ変換器５から出力される鋸歯状波
信号は負極性の鋸歯状波となるように互に極性が逆向の
関係となるようにしＦ−Ｖ変換器５の変換極性を設定す
る。このように入力鋸歯状波信号Ｓｉと帰還される鋸歯
状波信号Ｓ。との間の極性を選定することによりアナロ
グ減算手段６においてアナログ減算動作が行なわれる。(Operation of the embodiment) ``The input terminal 71 provides a sawtooth wave signal Si with good linearity. If this sawtooth wave signal Si is, for example, a sawtooth wave signal of positive polarity, the sawtooth wave signals output from the F-V converter 5 have opposite polarities so that they become sawtooth waves of negative polarity. The conversion polarity of the F-V converter 5 is set so that the relationship is satisfied. In this way, the input sawtooth wave signal Si and the fed back sawtooth wave signal S. An analog subtraction operation is performed in the analog subtraction means 6 by selecting the polarity between .

入力端子７に鋸歯状波信号Ｓｉを与えることにより電圧
制御発振器１は周波数掃引発振動作を行なう。その周波
数掃引発振動作の結果が周波数掃引信号Ｆｓとして出力
端子３から出力されると共にＦ−Ｖ変換器５の出力に帰
還鋸歯状波信号Ｓ。が得られる。By applying a sawtooth wave signal Si to the input terminal 7, the voltage controlled oscillator 1 performs a frequency sweep oscillation operation. The result of the frequency sweep oscillation operation is outputted from the output terminal 3 as a frequency sweep signal Fs, and a feedback sawtooth wave signal S is sent to the output of the F-V converter 5. is obtained.

この帰還鋸歯状波信号Ｓ。と入力鋸歯状波信号Ｓｉとが
アナログ減算手段６において減算される。増幅器８の利
得が充分大きいものとすると、この帰還ループは増幅器
８の反転入力端子と非反転入力端子の電位が常に等しく
なるように動作する。This feedback sawtooth signal S. and input sawtooth wave signal Si are subtracted in analog subtraction means 6. Assuming that the gain of the amplifier 8 is sufficiently large, this feedback loop operates so that the potentials of the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the amplifier 8 are always equal.

増幅器８の非反転入力端子は共通電位点９に接続してい
るからアナログ減算手段６の減算出力は常にゼロとなる
ように電圧制御発振器１は周波数掃引動作を行なう。一
般にＦ−Ｖ変換器５の直線性は良いとされているからこ
の結果として電圧制御発振器１は入力鋸歯状波信号Ｓｉ
に近似した直線性を持って周波数掃引動作を行なう。つ
まり増幅器８からは電圧制御発振器１の非直線特性を補
正する誤差信号が出力され、この誤差信号によって電圧
制御発振器１の非直線性が補正される。Since the non-inverting input terminal of the amplifier 8 is connected to the common potential point 9, the voltage controlled oscillator 1 performs a frequency sweeping operation so that the subtracted output of the analog subtracting means 6 is always zero. It is generally said that the linearity of the F-V converter 5 is good, and as a result, the voltage controlled oscillator 1 receives the input sawtooth wave signal Si.
Frequency sweep operation is performed with linearity approximating . That is, the amplifier 8 outputs an error signal that corrects the nonlinear characteristics of the voltage controlled oscillator 1, and the nonlinearity of the voltage controlled oscillator 1 is corrected by this error signal.

「発明の効果」 上述したようにこの発明によればＦ−Ｖ変換器５とアナ
ログ減算手段６によって構成した帰還ループによって電
圧制御発振器１の周波数掃引特性の非直線性を補正する
構造としたから電圧制御発振器１の非直線性がどのよう
な非直線特性であっても帰還ループによって自動的に補
正が行なわれる。よって無調整で直線性のよい周波数掃
引発振器を得ることができる。強いて調整が必要な点は
ア、ナログ減算手段６の抵抗器６Ａ又は６Ｂの抵抗値を
調整し入力鋸歯状波信号Ｓｌの振幅対電圧制御発振器１
の周波数掃引幅の比率を設定する程度のととである。こ
れは抵抗器６Ａか６Ｂの何れか一方に可変抵抗器を直列
に接続して抵抗値を調整できるようにしておけば簡単な
操作で調整が行なえる。ここで電圧制御発振器１から出
力される周波数掃引信号Ｆ８の直線性にはＦ−Ｖ変換器
５の直線性をＭ％、増幅器８の利得をＮ倍とした場合に
＝鬼で求められる。この結果例えばＭ＝１０％、Ｎ＝　
１００倍とすればに＝０．１％となる。このように増幅
器８の利得が高い稈屑波数掃引信号Ｆ、の直線性はよい
ものとなる。"Effects of the Invention" As described above, according to the present invention, the non-linearity of the frequency sweep characteristic of the voltage controlled oscillator 1 is corrected by the feedback loop constituted by the F-V converter 5 and the analog subtraction means 6. No matter what kind of nonlinearity the voltage controlled oscillator 1 has, it is automatically corrected by the feedback loop. Therefore, a frequency sweep oscillator with good linearity can be obtained without adjustment. The point that requires adjustment is A. The resistance value of the resistor 6A or 6B of the analog subtraction means 6 is adjusted to reduce the amplitude of the input sawtooth wave signal Sl versus the voltage controlled oscillator 1.
This is a matter of setting the ratio of the frequency sweep width of . This can be easily adjusted by connecting a variable resistor in series with either the resistor 6A or 6B so that the resistance value can be adjusted. Here, the linearity of the frequency sweep signal F8 outputted from the voltage controlled oscillator 1 is calculated as follows, where the linearity of the F-V converter 5 is set to M% and the gain of the amplifier 8 is set to N times. As a result, for example, M=10%, N=
If it is multiplied by 100, it becomes 0.1%. In this way, the linearity of the culm waste wave number sweep signal F, in which the gain of the amplifier 8 is high, is good.

「発明の変形実施例」 Ｆ−Ｖ変換器５のＦ−Ｖ変換動作の最適周波数領域に対
し、電圧制御発振器１から出力する周波数掃引信号Ｆ、
の周波数領域が高い場合は、第２図に示すようにＦ−Ｖ
変換器５の前段側に適当な分周器１０を挿入し、Ｆ−Ｖ
変換器５のＦ−Ｖ変換ζこ適した周波数に変換して与え
るように構成すればよい。"Modified embodiment of the invention" The frequency sweep signal F output from the voltage controlled oscillator 1 with respect to the optimum frequency range of the F-V conversion operation of the F-V converter 5,
When the frequency range of is high, as shown in Figure 2, F-V
An appropriate frequency divider 10 is inserted in the front stage of the converter 5, and F-V
The F-V conversion ζ of the converter 5 may be configured to be converted to an appropriate frequency and provided.

また上述では電圧制御発振器１の可変インピーダンス素
子として可変容量素子を利用したものを例示して説明し
たが、可変インピーダンス素子としては可変容量、素子
の外に例えば光電変換素子のような可変抵抗素子或は可
変インダクタ等の他の制御素子を用いた電圧制御発振器
をこの発明に用いることができることは容易に理解でき
よう。Further, in the above description, a variable capacitance element is used as an example of the variable impedance element of the voltage controlled oscillator 1, but the variable impedance element may include a variable resistance element such as a photoelectric conversion element, etc. It will be readily understood that voltage controlled oscillators using other control elements such as variable inductors can be used with the present invention.

また上述ではアナログ減算器６として抵抗器６Ａ。Further, in the above description, the resistor 6A is used as the analog subtracter 6.

６Ｂを利用した電流加算回路を用いたが、その他の例と
して差動増幅器を用いてもよい。Although a current adding circuit using 6B is used, a differential amplifier may be used as another example.

更に上述では直線性のよい鋸歯状波信号を得る場合につ
いて説明したが、この発明によれば電圧制御発振器１の
周波数掃引特性は入力される鋸歯状波信号Ｓｉに近似し
た特性となるように動作するから、入力鋸歯状波信号ｓ
１の波形を適当な波形に設定することにより所望の周波
数掃引特性を持つ周波数掃引発振器を得ることができる
。Furthermore, although the case where a sawtooth wave signal with good linearity is obtained has been described above, according to the present invention, the frequency sweep characteristic of the voltage controlled oscillator 1 operates to have a characteristic similar to the input sawtooth wave signal Si. Therefore, the input sawtooth signal s
By setting the waveform of 1 to an appropriate waveform, a frequency sweep oscillator having desired frequency sweep characteristics can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図はこの発明の一実施例を説明するためのブロック
図、第２図はこの発明の他の実施例を説明するためのブ
ロック図、第３図は電圧制御発振器の一例を説明するた
めの接続図、第４図は従来の問題点を説明するためのグ
ラフ、第５図は従来の直線化方法を説明するためのブロ
ック図である。 １：電圧制御発振器、２：電圧制御発振器の制御電圧入
力端子、ｖＣ二可変容量素子、３：出力端子、４：従来
用いられているリニアライザ、５：Ｆ−Ｖ変換器、６：
アナログ減算手段、７二人力端子、８：増幅器、９：共
通電位点、１０：分局器。 特許出願人　　　タケダ理研工業株式会社代　理　　人
　　　草　　野　　　　　　卓ヤ　１　霞 木　２囮 リ　　〒FIG. 1 is a block diagram for explaining one embodiment of this invention, FIG. 2 is a block diagram for explaining another embodiment of this invention, and FIG. 3 is for explaining an example of a voltage controlled oscillator. FIG. 4 is a graph for explaining the conventional problems, and FIG. 5 is a block diagram for explaining the conventional linearization method. 1: Voltage controlled oscillator, 2: Control voltage input terminal of voltage controlled oscillator, vC two variable capacitance element, 3: Output terminal, 4: Conventionally used linearizer, 5: F-V converter, 6:
Analog subtraction means, 7 dual power terminals, 8: amplifier, 9: common potential point, 10: divider. Patent applicant: Takeda Riken Kogyo Co., Ltd. Representative: Takuya Kusano 1. Kasumi 2. Decoy 〒

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）Ａ、制御電圧の変化に応じて発振周波数が変化す
る電圧制御発振器と、 Ｂ、この電圧制御発振器の発振信号を受けて周波数−電
圧変換するＦ−Ｖ変換器と、 Ｃ、入力信号として与えられる鋸歯状波信号と上記Ｆ−
Ｖ変換器から出力される鋸歯状波信号の偏差を求めるア
ナログ減算手段と、 Ｄ、このアナログ減算手段から出力される偏差信号を増
幅して上記電圧制御発振器の電圧制御端子に制御電圧を
与える増幅器と、 から成る周波数掃引信号発生器。(1) A. A voltage controlled oscillator whose oscillation frequency changes according to changes in the control voltage. B. An F-V converter that receives the oscillation signal of the voltage controlled oscillator and performs frequency-to-voltage conversion. C. An input signal. The sawtooth wave signal given as and the above F−
D. An amplifier for amplifying the deviation signal output from the analog subtraction means and applying a control voltage to the voltage control terminal of the voltage controlled oscillator. A frequency sweep signal generator consisting of;