JP2000502867A - 高周波信号の周波数変調方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高周波信号を発振器により発生し、発振器を実際値周波数信号と変化可能な目標値周波数信号との比較により閉ループ制御する高周波信号の周波数変調方法及び装置において、実際値周波数信号を、実際値周波数に相当する平均繰返し周波数を有するパルス列から形成し、それぞれのパルスを高周波信号の側縁から導出し、パルスの位相位置を所定クロック信号により定める。目標値周波数信号を、目標値周波数に相当する平均繰返し周波数を有するパルス列から形成する。パルス列が可逆カウンタをインクリメント又はディクリメントし、可逆カウンタの計数状態から発振器のための制御電圧を導出する。

Description

【発明の詳細な説明】 高周波信号の周波数変調方法及び装置 本発明は、高周波信号を発振器により発生し、発振器を実際値周波数信号と変 化可能な目標値周波数信号との比較により閉ループ制御する高周波信号の周波数 変調方法及び装置に関する。 レーダー技術において例えば距離センサ又は間隔センサでは頻繁に上昇ランプ 及び下降ランプの形の時間線形周波数変調が必要とされる。この場合に厳しい要 求がランプの直線性及び対称性に対して課せられる。 本発明の課題は、僅かなコストで高い精度を達成することを可能にする高周波 信号の周波数変調方法及び装置を提供することにある。 本発明の方法ではこの課題は、実際値周波数信号を、実際値周波数に相応する 平均繰返し周波数を有するパルス列から形成し、その都度１つのパルスを高周波 信号の側縁から導出し、パルスの位相位置を所定クロック信号により定め、目標 値周波数信号を、目標値周波数に相応する平均繰返し周波数を有するパルス列か ら形成し、そのパルス列が可逆カウンタをインクリメント又はディクリメントし 、可逆カウンタの計数状態から発振器のための制御電圧を導出することにより解 決される。 本発明の方法では高周波信号の側縁の導出を種々の方法で行うことが可能であ る。例えば本発明の有利な用途において生ずるような非常に高い周波数において は有利には、実際値周波数信号を得る前に発振器の高周波信号を高精度基準発振 器の信号と混合し、これにより得られる混合生成信号から前記実際値周波数信号 を形成する。この場合に有利には、発振器からの信号又は発振器から導出される 信号を、実際値周波数信号を形成する前に分周する。 本発明の方法の１つの利点は、本発明の課題を達成するための精度がディジタ ル回路により達成され、従って調整が製造の際にも後にも必要でないことにある 。温度歪及び経時変化の補償手段も不要である。 本発明の方法において発生する実際値周波数信号はパルスの間の間隔が、クロ ック信号の偶然の位相位置と、高周波信号から得られる信号の偶然の位相位置と に相応して変動するパルス列を有している。しかし平均して、高周波信号から導 出された信号の周波数に相応する周波数、すなわち高周波信号の周波数も表す周 波数が発生する。 有利には本発明の方法においては、制御電圧を導出するためにコンデンサに、 計数状態の正負の符号に依存して電流を第１の方向又は第２の反対方向で供給す る。 本発明の方法の１つの有利な実施の形態では、目標 値周波数信号を導出するためにアキュムレータの内容に所定クロックで変化可能 な数を加算し、アキュムレータの最上位ビットが所定２進値に跳躍するとその都 度前記目標値周波数信号の１つのパルスを出力する。この場合に発生するパルス 列においても確かにパルスが異なる間隔を有するが、しかし周波数は平均して目 標値周波数に相応する。 この有利な実施の形態では有利には、ランプの勾配は、加算する変化可能な数 を別の１つの可逆カウンタの中に記憶し、供給された変調信号に依存して可逆カ ウンタをディクリメント又はインクリメントすることにより変化することにより 求められる。 本発明の方法においてはスタート周波数を前もって与えるために、可逆カウン タをスタート値に設定可能であり、スタート値を、その都度のアキュムレータ内 容へ繰返し加算することにより、周波数変調されない高周波信号に相応する実際 値周波数信号を形成する。 本発明の最も頻繁な用途においては、すなわち時間線形ランプを形成する用途 においては本発明の方法において、可逆カウンタの順方向入力側及び逆方向入力 側に、周波数の線形上昇又は線形下降を生ぜしめるそれぞれ１つの２進信号が供 給可能である。しかし周波数変化が時間線形で行われない場合には所与の時間依 存性でのディクリメント及びインクリメントが可能である。 種々の用途においてランプの勾配の切換えが必要である。このために本発明の 方法においては、線形上昇又は線形下降の勾配を、２進信号をクロック周期の一 部の間中断することにより減少する。とりわけ勾配を、２番目毎のクロックパル スの間のみに２進信号を供給することにより１／２にすることが可能である。 本発明の課題は本発明の方法を実施する装置において、高周波信号から導出さ れた信号を側縁検出器に供給可能であり、側縁検出器の出力側を可逆カウンタの 第１の計数入力側に接続し、目標値周波数に相応する平均周波数を有するパルス 列を発生する発生器の出力側を第２の計数入力側に接続し、可逆カウンタを、計 数状態から制御電圧を導出する手段に接続することにより解決される。この装置 は、集積回路として実現されることが可能である大幅にディジタル化されたディ ジタル回路を含む。 有利には本発明の装置においては、制御電圧導出手段が２つの電流源を有し、 電流源はコンデンサに互いに反対の方向で電流を供給し、電流源のうちのその都 度の１つを計数状態の正負の符号に依存してスイッチオンするか、又は計数状態 ”０”を別個に評価する場合には一時的にいかなる電流源も計数状態の正負の符 号に依存してスイッチオンしない。 本発明の１つの有利な実施の形態では、発生器がアキュムレータを有し、アキ ュムレータの内容に所定ク ロックで別の１つの可逆カウンタの内容を加算し、前記別の１つの可逆カウンタ を所定クロックで変調信号に依存してインクリメント又はディクリメント可能で ある。 本発明の実施の形態を図面において複数の図を用いて示し、以下の説明におい て詳細に説明する。 図１は本発明の装置のブロック回路図、図２はランプ状変調における高周波信 号の周波数の経過と図４の装置に供給可能である所属の変調信号とを示す略線図 、図３は実際値周波数信号の導出を説明するための時間線図、図４は目標値周波 数信号を発生する発生器のブロック回路図である。 図１の装置において高周波信号が、制御可能な発振器１の中で発生され、発振 器１には周波数調整設定のために制御電圧ＳＰが低域フィルタ２を介して供給さ れる。間隔センサのために７６〜７７ＧＨｚの周波数が使用可能にされる。この 周波数を有する信号は直接的に回路装置例えば分周器により処理可能でないので 高周波信号Ｓ_ＶＣＯと高精度基準発振器３の信号Ｓ_{R ＥＦ}との混合が行われる。 混合生成信号｜ｆ_ＶＣＯ−ｆ_ＲＥＦ｜は分周器５に供給され、分周器５は本実施 の形態の場合には周波数を１２８にて分周する。分周器５の出力信号ＦＴは２． ６２５〜４．５７８ＭＨｚの領域内の周波数を有する方形波信号である。 周波数ｆ_ＶＣＯは図２のように変調される、すなわ ち例えば７６．３７５ＧＨｚの定常周波数から周波数は線形で１．１６１ｍｓ以 内に２５０ＭＨｚだけ上昇し、次いで再び１．１６１ｍｓ以内に７６．３７５Ｇ Ｈｚに下降する。この上昇及び下降は変調信号Ｍ１又はＭ２のそれぞれの変調信 号の間に行われる。 この経過を実現するために、制御可能な発振器１に低域フィルタ２を介して供 給される制御電圧ＳＰが同期回路装置６と２つの電流源７，８と１つのコンデン サ９とを用いて形成される。同期回路装置６は側縁検出器１０、可逆カウンタ１ １及び目標値周波数信号発生器１２から成る。 側縁検出器１０の作用は、分周器５の出力信号のそれぞれ正の側縁の後に、供 給されたクロック信号ＣＬの１周期の持続時間にわたり”１”が出力されること にある。この動作は図３に信号ＦＴ及びＩＦの時間線図を用いて示され、垂直の 線はクロック信号ＣＬを示し、図示の周波数関係が任意に選択されている。信号 ＦＴの側縁は正弦波信号の零通過点又は正の値と負の値との間で切換わる方形波 信号の零通過点に相当する。信号ＦＴの側縁はクロック信号ＣＬと同期されてお らず、更にクロック周波数は信号ＦＴの周波数に比して大幅に高くないので、実 際値周波数信号ＩＦのパルス列は互いに異なる間隔を有し、しかし、以下におい て実際値周波数と称される平均周波数は信号ＦＴの周波数に相応する、ただしこ の実際値周波数は高周波信 号の実際値周波数とは異なる。 発生器１２が発生するパルス列の平均周波数は信号ＦＴの周波数の目標値に相 応する。信号ＩＦ及びＳＦは可逆カウンタ１１のそれぞれ１つの入力側に供給さ れ、信号ＩＦのそれぞれ１つのパルスは計数状態を１つだけインクリメントし、 信号ＳＦの１つのパルスは計数状態を１つディクリメントする。２つのパルスが 同時に到来すると計数状態はその値を維持する。 実際値周波数が目標値周波数に比して小さい場合には、信号ＳＦのパルスは信 号ＩＦのパルスに比してより頻繁に到来する。この場合には計数状態は負になる 。負の計数状態を示す信号が電流源７に供給され、電流源７はコンデンサ９を周 波数上昇方向に充電する。 しかし実際値周波数が目標値周波数に比してより高い場合には計数状態は正と なり、電流源８は周波数を下降するように制御する。 図４は発生器１２の実施の形態を示す（図１）。１９ｂｉｔの容量のアキュム レータ２１が可逆カウンタ２２と一緒に、２３から供給されるクロック信号ＣＬ によりクロック制御される。それぞれのクロック信号によりアキュムレータ２１ の内容はその都度の計数状態だけ高められる。アキュムレータ２１から最上位ビ ット（ＭＳＢ）が取出される。同様にクロック信号ＣＬによりクロック制御され るＤフリップフロップ２４とＡＮＤ回路２５とを用いてＭＳＢの”０”から”１ ”へのその都度の跳躍後に１つのパルスが発生され、このパルスの幅はクロック 信号ＣＬの周期持続時間に相当する。これらのパルスは信号ＳＦとして可逆カウ ンタ１１（図１）に供給される。 入力側２７に可逆カウンタ２２のためのスタート値が供給される。この値は例 えばＢ０００（ｈｅｘ）であり、これは３３６ＭＨｚのスタート周波数を意味す る。２１ＭＨｚのクロック周波数において１．１６１ｍｓのランプに２４３８１ クロックが割当てられる。周波数偏移は、それぞれのクロック信号において可逆 カウンタ２２が”１”だけインクリメント又はディクリメントされる場合には２ ５０ＭＨｚである。このために入力側２８，２９に図３の変調信号Ｍ１及びＭ２ が供給される。ＡＮＤ回路３０，３１はこの場合には信号Ｍ１及びＭ２にとって 常に通過可能である。 ランプの勾配を減少するために入力側３２を介してＯＲ回路３３の反転入力側 に”１”が供給される。ＯＲ回路３３の他方の入力側は１／２分周器３４の出力 信号を印加され、１／２分周器３４はクロック信号ＣＬによりクロック制御され る。次いでＯＲ回路３３は交互に”１”と”０”とをＡＮＤ回路３０，３１に通 過させて伝送し、これによりそれぞれ２番目毎のクロック信号の間に可逆カウン タ２２のインクリメント又はディクリメントが行われない。 十分な勾配を有するランプを達成するために入力側 ３２に”０”が供給され、この”０”はＯＲ回路３３で”１”として、他方の入 力側におけるレベルと無関係にＡＮＤ回路３０，３１に伝送され、これにより信 号Ｍ１及びＭ２は中断されない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１０月１３日（１９９７．１０．１３） 【補正内容】 請求の範囲 １． 高周波信号を発振器（１）により発生し、 前記発振器（１）を実際値周波数信号（ＩＦ）と変化可能な目標値周波数 信号（ＳＦ）との比較により閉ループ制御し、 パルス列が可逆カウンタ（１１）をディクリメント又はインクリメントし 、 前記可逆カウンタ（１１）の計数状態から前記発振器（１）のための制御 電圧（ＳＰ）を導出する高周波信号の周波数変調方法において、 前記実際値周波数信号を、実際値周波数に相応する平均繰返し周波数を有 する第１のパルス列から形成し、 前記目標値周波数信号を、目標値周波数に相応する平均繰返し周波数を有 する第２パルス列から形成し、 前記実際値周波数信号のパルス列が前記可逆カウンタ（１１）を第１の計 数方向でインクリメント又はディクリメントし、目標値周波数信号のパルス列が 前記可逆カウンタ（１１）を反対の方向の第２の計数方向でディクリメント又は インクリメントすることを特徴とする高周波信号の周波数変調方法。 ２． 実際値周波数信号のパルス列を高周波信号の側縁から導出し、 前記実際値周波数信号の前記パルスの位相位置を所定クロック信号により 定めることを特徴とする請求項１に記載の高周波信号の周波数変調方法。 ３． 実際値周波数信号を得る前に発振器の高周波信号を高精度の基準発振器の 信号と混合し、これにより得られる混合生成信号から前記実際値周波数信号を形 成することを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波信号の周波数変調方法。 ４． 発振器からの信号又は発振器から導出される信号を、実際値周波数信号を 形成する前に分周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つの請求項に記載の高周波信号の周波数変調方法。 ５． 制御電圧（ＳＰ）を導出するためにコンデンサ（９）に、計数状態の正負 の符号に依存して電流を第１の方向又は第２の反対方向で供給することを特徴と する請求項１から請求項４のうちのいずれか１つの請求項に記載の高周波信号の 周波数変調方法。 ６． 目標値周波数信号を導出するためにアキュムレータ（２１）の内容に所定 クロックで変化可能な数を加算し、前記アキュムレータ（２１）の最上位ビット が所定２進値に跳躍するとその都度前記目標値周波数信号の１つのパルスを出力 することを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１つの請求項に記 載の高周波信号の周波数変調方法。 ７． 加算する変化可能な数を別の１つの可逆カウンタ（２２）の中に記憶し、 供給された変調信号に依存して前記可逆カウンタ（２２）をディクリメント又は インクリメントすることにより変化することを特徴とする請求項６に記載の高周 波信号の周波数変調方法。 ８． 可逆カウンタ（２２）をスタート値に設定可能であり、前記スタート値を 、その都度のアキュムレータ内容へ繰返し加算することにより、周波数変調され ない信号に相応する実際値周波数信号を形成することを特徴とする請求項７に記 載の高周波信号の周波数変調方法。 ９． 可逆カウンタ（２２）の順方向入力側及び逆方向入力側に、周波数の線形 上昇又は線形下降を生ぜしめるそれぞれ１つの２進信号が供給可能であることを 特徴とする請求項７又は８に記載の高周波信号の周波数変調方法。 10．線形上昇又は線形下降の勾配を、２進信号をクロック周期の一部の間中断す ることにより減少することを特徴とする請求項９に記載の高周波信号の周波数変 調方法。 11． 勾配を、２番目毎のクロックパルスの間のみに２進信号を供給することに より１／２にすることを特徴とする請求項１０に記載の高周波信号の周波数変調 方法。 12． 高周波信号を発生する発振器（１）を具備し、 前記高周波信号から実際値周波数信号を導出する 導出手段（３，４，５， １０）を具備し、 変化可能な目標値周波数信号を発生する発生器（１２）を具備し、 計数状態から前記発振器（１）のための制御電圧を導出する導出手段（７， ８，９）に接続されている可逆カウンタ（１１）を具備する請求項１に記載の方 法を実施する装置において、 前記実際値周波数信号は、平均繰返し周波数を有する第１のパルス列から成 り、前記平均繰返し周波数は実際値周波数に相応し、前記第１のパルス列は前記 可逆カウンタ（１１）の第１の計数入力側に供給され、 前記目標値周波数信号は、平均繰返し周波数を有する第２のパルス列から成 り、前記平均繰返し周波数は目標値周波数に相応し、前記第２のパルス列は前記 可逆カウンタ（１１）の第２の計数入力側に供給され、 前記可逆カウンタ（１１）の前記第１の入力側におけるパルス列と前記第２ の入力側におけるパルス列とが、互いに反対の方向の計数方向で前記可逆カウン タをインクリメント又はディクリメントすることを特徴とする装置。 13． 制御電圧導出手段が２つの電流源（７，８）を有 し、前記電流源（７，８）によりコンデンサ（９）に互いに反対の方向で電流を 供給可能であり、前記電流源（７，８）のうちのその都度の１つを計数状態の正 負の符号に依存してスイッチオンすることを特徴とする請求項１２に記載の装置 。 14． 発生器（１２）がアキュムレータ（２１）を有し、前記アキュムレータ（ ２１）の内容に所定クロックで別の１つの可逆カウンタ（２２）の内容を加算し 、前記別の１つの可逆カウンタ（２２）を所定クロックで変調信号に依存してイ ンクリメント又はディクリメント可能であることを特徴とする請求項１２又は１ ３に記載の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 高周波信号を発振器により発生し、前記発振器を実際値周波数信号と変化 可能な目標値周波数信号との比較により閉ループ制御する、高周波信号の周波数 変調方法において、 前記実際値周波数信号を、実際値周波数に相応する平均繰返し周波数を有する パルス列から形成し、その都度１つのパルスを高周波信号の側縁から導出し、パ ルスの位相位置を所定クロック信号により定め、前記目標値周波数信号を、目標 値周波数に相応する平均繰返し周波数を有するパルス列から形成し、前記パルス 列が可逆カウンタをディクリメント又はインクリメントし、前記可逆カウンタの 計数状態から前記発振器のための制御電圧を導出することを特徴とする高周波信 号の周波数変調方法。 ２． 実際値周波数信号を得る前に発振器の高周波信号を高精度の基準発振器の 信号と混合し、これにより得られる混合生成信号から前記実際値周波数信号を形 成することを特徴とする請求項１に記載の高周波信号の周波数変調方法。 ３． 発振器からの信号又は発振器から導出される信号を、実際値周波数信号を 形成する前に分周することを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波信号の周 波数変調方法。 ４． 制御電圧を導出するためにコンデンサに、計数状態の正負の符号に依存し て電流を第１の方向又は第２の反対方向で供給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つの請求項に記載の高周波信号の周波数変調方法 。 ５． 目標値周波数信号を導出するためにアキュムレータの内容に所定クロック で変化可能な数を加算し、前記アキュムレータの最上位ビットが所定２進値に跳 躍するとその都度前記目標値周波数信号の１つのパルスを出力することを特徴と する請求項１から請求項４のうちのいずれか１つの請求項に記載の高周波信号の 周波数変調方法。 ６． 加算する変化可能な数を別の１つの可逆カウンタの中に記憶し、供給され た変調信号に依存して前記可逆カウンタをディクリメント又はインクリメントす ることにより変化することを特徴とする請求項５に記載の高周波信号の周波数変 調方法。 ７． 可逆カウンタをスタート値に設定可能であり、前記スタート値を、その都 度のアキュムレータ内容へ繰返し加算することにより、周波数変調されない高周 波信号に相応する実際値周波数信号を形成することを特徴とする請求項６に記載 の高周波信号の周波数変調方法。 ８． 可逆カウンタの順方向入力側及び逆方向入力側に、周波数の線形上昇又は 線形下降を生ぜしめるそれ ぞれ１つの２進信号が供給可能であることを特徽とする請求項６又は７に記載の 高周波信号の周波数変調方法。 ９． 線形上昇又は線形下降の勾配を、２進信号をクロック周期の一部の間中断 することにより減少することを特徴とする請求項８に記載の高周波信号の周波数 変調方法。 10．勾配を、２番目毎のクロックパルスの間のみに２進信号を供給することによ り１／２にすることを特徴とする請求項９に記載の高周波信号の周波数変調方法 。 11．高周波信号から導出された信号を側縁検出器（１０）に供給可能であり、前 記側縁検出器（１０）の出力側を可逆カウンタ（１１）の第１の計数入力側に接 続し、目標値周波数に相応する平均周波数を有するパルス列を発生する発生器（ １２）の出力側を第２の計数入力側に接続し、可逆カウンタ（１１）を、計数状 態から制御電圧を導出する手段（７、８、９）に接続することを特徴とする、請 求項１に記載の方法を実施する装置。 12．制御電圧導出手段が２つの電流源（７，８）を有し、前記電流源（７，８） はコンデンサ（９）に互いに反対の方向で電流を供給し、前記電流源（７，８） のうちのその都度の１つを計数状態の正負の符号に依存してスイッチオンするこ とを特徴とする請 求項１１に記載の装置。 13．発生器（１２）がアキュムレータ（２１）を有し、前記アキュムレータ（２ １）の内容に所定クロックで別の１つの可逆カウンタ（２２）の内容を加算し、 前記別の１つの可逆カウンタ（２２）を所定クロックで変調信号に依存してイン クリメント又はディクリメント可能であることを特徴とする請求項１１又は１２ に記載の装置。