JP3429657B2 - 分周器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を分周
するための回路に関し、特に、マイクロ波発振器の発振
信号を、その数分の一程度の低い周波数帯にまで一度で
分周することのできる回路の構成法に係る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、分周器として、ＴＦＦ（Ｔｏｇ
ｇｌｅ Ｆｌｉｐ Ｆｌｏｐ）を使用する方法が良く知
られている。図３は、このようなＴＦＦを用いた分周器
の構成を示す図であって、数字符号３０はＤＦＦ、３３
はＤＦＦ３０のセット入力端子、３４はＤＦＦのクロッ
ク入力端子、３５はＤＦＦのセット出力端子（Ｑ）、３
６はリセット出力端子、３１は分周器の入力端子、３２
は分周器の出力端子を表わしている。

【０００３】同図において、ＤＦＦ３０は、そのセット
入力端子３３とリセット出力３６とが接続されており、
そのためＴＦＦとして動作する。そして、クロック入力
端子３４に入力されたクロック毎に、セット出力端子３
５の出力と、リセット出力端子３６の出力の極性が反転
する。

【０００４】すなわち、クロック入力端子３４に、信号
を２回入力したとき、セット出力端子３５から、１つの
信号が出力される。従って、分周器の入力端子３１に周
波数（ｆ）の信号を入力すれば、分周器の出力端子３２
から周波数（ｆ／２）の信号を得ることが出来る。

【０００５】図４は、従来のアナログ分周器の例を示す
図であって、数字符号４１は入力端子、４２は出力端
子、４３はミクサ、４４はローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）、４５は増幅器を表わしている。この回路は、同図
に示すように、ミクサ、ローパスフィルタ、増幅器から
なる閉ループで構成されている。

【０００６】同図において、ミクサ４３に２つの周波数
（ｆin），（ｆout） が入力されると、ミクサは、２つ
のサイドバンド（ｆin＋ｆout ），（ｆin−ｆout ）を
出力する。このとき、高域側サイドバンド（ｆin＋ｆou
t ）は、ローパスフィルタ４４によって除去され、増幅
器４４では、低域側サイドバンド（ｆin−ｆout ）のみ
が増幅される。

【０００７】増幅器４４の利得は、ミクサと、ローパス
フィルタによる利得の損失を補うように設定され、その
出力の一部が、ミクサの入力としてフィードバックされ
る。一定のｆinに対して、ｆout が一定であるために
は、ｆin＝ｆout である必要がある。すなわち、これ
は、ｆout ＝ｆin／２であるから、入力周波数ｆinは１
／２分周されることになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】先に、図３によって説
明したＤＦＦ論理回路を用いる分周器は、その論理遅延
時間に比べて高い周波数の信号は分周できない。また、
図４によって説明したアナログ分周器は、ＤＦＦ論理回
路を用いた分周器に比して、高い周波数まで動作する
が、前述のように、分周比が２：１に限られており、１
／２あるいは、そのべき乗倍以外の任意の分周比を得る
ことができない。

【０００９】そして、例えば、衛星通信に用いられるＫ
ｕ帯（１２ＧＨｚ）の信号を２：１に分周しても、６Ｇ
Ｈｚとなり、ＰＨＳなどで汎用化している安価な２ＧＨ
ｚ帯の回路素子が動作する周波数にはならない。本発明
は、このような従来の課題に鑑み、より高い周波数の信
号を一度に低い周波数まで分周することを可能とし、ま
た、高い周波数帯の増幅器を用いないで、これをコンパ
クト、かつ安価に集積できる分周器を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
課題は、前記特許請求の範囲に記載した手段により解決
される。すなわち、本発明は、第１ミクサ、第１増幅
器、第２ミクサ、第２増幅器、第３ミクサ、第３増幅
器、・・・、第Ｎミクサ、Ｎ増幅器（Ｎは２以上の整
数）が縦続接続された分周器であって、第Ｎ増幅器の出
力信号の一部を全てのミクサに帰還し、第１ミクサは外
部からの入力信号で励振され、

【００１１】外部からの入力信号の周波数をｆとし、ｎ
を１≦ｎ≦Ｎの整数とするとき、前記第１増幅器は、周
波数 Ｎｆ／（Ｎ＋１）の信号を増幅し、前記第２増幅
器は、周波数（Ｎ−１）ｆ／（Ｎ＋１）の信号を増幅
し、前記第３増幅器は、周波数（Ｎ−２）ｆ／（Ｎ＋
１）の信号を増幅し、 ・・・・・ 第ｎ増幅器は、周波数（Ｎ−ｎ＋１）ｆ／（Ｎ＋１）の
信号を増幅し、 ・・・・・ 前記第Ｎ増幅器は、周波数ｆ／（Ｎ＋１）の信号を増幅
して、該第Ｎ増幅器の出力信号の一部を、外部へ出力す
るように構成した分周器である。

【００１２】請求項２に記載の発明は、前記請求項１に
記載の分周器において、第１〜第Ｎ増幅器の内の少なく
とも１つの増幅器の、入力側又は出力側に瀘波器を設
け、該瀘波器が、当該増幅器の増幅する信号の周波数よ
り高い周波数の信号を阻止する特性を有するように構成
したものである。

【００１３】本発明は、上述のように、１個の分周器の
中に、ミクサと増幅器とからなる回路を、複数組備え、
これらの回路の全てのミクサが、分周器出力の同一の周
波数の信号で励振される点において、従来の技術と異な
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の第
１の例を示す図であって、分周比４：１の分周器の例を
示している。同図において、数字符号１１は入力端子、
１２は出力端子、１３−１〜１３−３は、それぞれミク
サ、１４−１〜１４−３は、それぞれ増幅器を表わして
いる。

【００１５】同図において、第１ミクサ１３−１、第１
増幅器１４−１、第２ミクサ１３−２、第２増幅器１４
−２、第３ミクサ１３−３、第３増幅器１４−３が縦続
接続され、第３増幅器１４−３の出力信号の一部が３個
のミクサに帰還され、第１ミクサ１３−１は、入力端子
から与えられる信号で励振され、第３増幅器１４−３の
出力信号の一部を出力端子１２から外部へ出力する。

【００１６】この分周器の分周比は４：１である。同図
に示すように、外部からの入力信号周波数を８ＧＨｚと
すると、出力周波数は２ＧＨｚとなる。まず、第１ミク
サ１３−１は、８ＧＨｚ−２ＧＨｚ＝６ＧＨｚの信号を
生成し、第１増幅器１４−１は、周波数６ＧＨｚの信号
を増幅する。

【００１７】次に、第２ミクサ１３−２は、６ＧＨｚ−
２ＧＨｚ＝４Ｇｚの信号を生成し、第２増幅器１４−２
は、周波数４ＧＨｚの信号を増幅する。最後に、第３ミ
クサ１３−３は、４ＧＨｚ−２ＧＨ＝２ＧＨｚの信号を
生成し、第３増幅器１４−３は、周波数２ＧＨｚの信号
を増幅する。

【００１８】増幅された２ＧＨｚの信号は、全てのミク
サ１３−１〜１３−３に帰還され、各ミクサでは、この
周波数２ＧＨｚの信号と、前段の増幅器の出力信号とか
ら、上述のような差分の信号を生成している。このよう
にして、４：１の分周動作が実現できる。

【００１９】本実施の形態の例の回路は、例えばＧａＡ
ｓ（砒化ガリウム）を材料とするＦＥＴによる集積回路
として容易に実現することが出来る。このようなＧａＡ
ｓ基板上にＦＥＴによる増幅器を形成せしめる方法など
については、従来から良く知られている技術であるの
で、ここでは説明を省略する。

【００２０】図２は、本発明の実施の形態の第２の例を
示す図であって、分周比６：１の分周器の例を示してい
る。同図において、数字符号２１は入力端子、２２は出
力端子、２３−１〜１３−５は、それぞれミクサ、２４
−１〜２４−５は、それぞれ増幅器を表わしている。

【００２１】同図において、第１ミクサ２３−１、第１
増幅器２４−１、第２ミクサ２３−２、第２増幅器２４
−２、第３ミクサ２３−３、第３増幅器２４−３、第４
ミクサ２３−４、第４増幅器２４−４、第５ミクサ２３
−５、第５増幅器２４−５が縦続接続され、第１ミクサ
２３−１には、入力端子２１から入力された信号が引加
され、第５増幅器２４−５の出力信号の一部が、全ての
ミクサに帰還される。

【００２２】この分周器の分周比は６：１である。同図
に示すように、外部からの入力信号周波数を、１２ＧＨ
ｚとすると、出力周波数は２ＧＨｚとなる。まず、第１
ミクサ２３−１は、１２ＧＨｚ−２ＧＨｚ＝１０ＧＨｚ
の信号を生成し、第１増幅器２４−１は、周波数１０Ｇ
Ｈｚの信号を増幅する。

【００２３】次に、第２ミクサ２３−２は、１０ＧＨｚ
−２ＧＨｚ＝８Ｇｚの信号を生成し、第２増幅器２４−
２は、周波数８ＧＨｚの信号を増幅する。次に、第３ミ
クサ２３−３は、８ＧＨｚ−２ＧＨ＝６ＧＨｚの信号を
生成し、第３増幅器２４−３は、周波数６ＧＨｚの信号
を増幅する。

【００２４】次に、第４ミクサ２３−４は、６ＧＨｚ−
２ＧＨｚ＝４Ｇｚの信号を生成し、第４増幅器２４−４
は、周波数４ＧＨｚの信号を増幅する。次に、第５ミク
サ２３−５は、４ＧＨｚ−２ＧＨ＝２ＧＨｚの信号を生
成し、第５増幅器２４−５は、周波数２ＧＨｚの信号を
増幅する。

【００２５】増幅された２ＧＨｚの信号は、全てのミク
サ２３−１〜２３−５に帰還され、各ミクサでは、この
周波数２ＧＨｚの信号と、前段の増幅器の出力信号とか
ら、上述のような差分の信号を生成している。このよう
にして、６：１の分周動作が実現できる。

【００２６】上記各実施の形態の例における増幅器の利
得は、それぞれの増幅器に前置したミクサによって生ず
る利得損失を補えるものであれば良い。本発明では、ま
た、増幅器の前、又は後に、当該増幅器が、増幅する信
号の周波数より高い周波数を阻止する特性を有する瀘波
器を設けて構成しても良い。この場合の瀘波器として
は、低域通過瀘波器（ＬＰＦ）あるいは、帯域通過瀘波
器（ＢＰＦ）を使用することが出来る。

【００２７】このような構成を採るときには、増幅器の
利得は、それぞれの増幅器に前置したミクサと瀘波器に
よって生ずる利得損失を補えるものにするのが望まし
い。また、上述の実施の形態の例では、８ＧＨｚ、ある
いは１２ＧＨｚの入力信号を４：１、あるいは、６：１
に分周して、いずれも、２ＧＨｚの信号を得る場合の例
について示しているが、これに限るものではなく、任意
の分周比、任意の周波数の出力を得ることが出来るよう
に構成出来るものであることはいうまでもない。

【００２８】例えば、ミクサと増幅器の組を４組縦続接
続して、５：１の分周器を構成し、周波数１２ＧＨｚの
信号を入力すれば、分周器出力として、２．４ＧＨｚの
出力信号を得ることができる。このとき、出力側から、
各ミクサに帰還される信号の周波数は、２．４ＧＨｚで
ある。

【００２９】そして、第１の増幅器で増幅される信号
は、９．６ＧＨｚ、第２の増幅器で増幅される信号は、
７．２ＧＨｚ、第３の増幅器で増幅される信号は、４．
８ＧＨｚ、第４の増幅器で増幅される信号は、２．４Ｇ
Ｈｚとなる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マイクロ波帯の信号を、任意の分周比で、一度に分周す
ることのできる分周器を容易に実現することができる。
本発明によれば、例えば、衛星通信に用いられるＫｕ帯
（１２ＧＨｚ）の信号を６：１に分周して、２ＧＨｚの
信号を直ちに得られる。

【００３１】すなわち、Ｋｕ帯の信号を、ＰＨＳなどで
汎用化している安価な２ＧＨｚ帯の回路が動作する周波
数に、一度に分周することが可能となる。従って、衛星
通信移動体端末のように、高い周波数帯で動作する装置
を、安価に構成することがでできる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１の例を示す図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態の第１の例を示す図であ
る。

【図３】従来のＴＦＦを用いた分周器の例を示す図であ
る。

【図４】従来のアナログ分周器の例を示す図である。

【符号の説明】

１１，２１，３１，４１ 入力端子 １２，２２，３２，４２ 出力端子 １３−１〜１３−３，２３−１〜２３−５，４３ ミ
クサ １４−１〜１４−３，２４−１〜２４−５，４５ 増
幅器 ３０ ＤＦＦ ３３ セット入力端子 ３４ クロック入力端子 ３５ セット出力端子 ３６ リセット出力端子 ４４ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１ミクサ、第１増幅器、第２ミクサ、
   第２増幅器、第３ミクサ、第３増幅器、・・・、第Ｎミ
   クサ、Ｎ増幅器（Ｎは２以上の整数）が縦続接続された
   分周器であって、 第Ｎ増幅器の出力信号の一部を全てのミクサに帰還し、 第１ミクサは、外部からの入力信号で励振し、 外部からの入力信号の周波数をｆとし、ｎを１≦ｎ≦Ｎ
   の整数とするとき、 前記第１増幅器は、周波数 Ｎｆ／（Ｎ＋１）の信号を
   増幅し、 前記第２増幅器は、周波数（Ｎ−１）ｆ／（Ｎ＋１）の
   信号を増幅し、 前記第３増幅器は、周波数（Ｎ−２）ｆ／（Ｎ＋１）の
   信号を増幅し、 ・・・・・ 第ｎ増幅器は、周波数（Ｎ−ｎ＋１）ｆ／（Ｎ＋１）の
   信号を増幅し、 ・・・・・ 前記第Ｎ増幅器は、周波数ｆ／（Ｎ＋１）の信号を増幅
   して、 該第Ｎ増幅器の出力信号の一部を外部へ出力することを
   特徴とする分周器。
2. 【請求項２】 第１〜第Ｎ増幅器の内、少なくとも１つ
   の増幅器は、その入力側又は出力側に瀘波器を備え、該
   瀘波器は、当該増幅器が増幅する信号の周波数より高い
   周波数を阻止する特性を有する請求項１に記載の分周
   器。