JPH04329029A - 温度補償システム及び走査型スーパヘテロダインｅｓｍ受信機 - Google Patents

温度補償システム及び走査型スーパヘテロダインｅｓｍ受信機

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JPH04329029A
JPH04329029A JP4037744A JP3774492A JPH04329029A JP H04329029 A JPH04329029 A JP H04329029A JP 4037744 A JP4037744 A JP 4037744A JP 3774492 A JP3774492 A JP 3774492A JP H04329029 A JPH04329029 A JP H04329029A
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JP
Japan
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frequency
vco
voltage
combline
oscillator
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Application number
JP4037744A
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English (en)
Inventor
Jr William O Camp
ウイリアム　オリヴァー　キャンプ、ジュニア
Nero Dale E Del
デイル　ユージーン　デル　ネロ
Charles N Herbert
チャールズ　ノーマン　ハーバート
John A Marozas
ジョン　アーサー　マロザス
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International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H04B1/26—Circuits for superheterodyne receivers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Superheterodyne Receivers (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電圧制御発振器に係るも
のであり、特に、同調電圧入力／周波数出力の伝達関数
の線形化及び温度補償が考慮すべき重要な問題であるＥ
ＳＭ（電子支援装置）受信機のために有用な電圧制御発
振器に係る。
【０００２】
【従来の技術】電圧制御発振器（ｖｏｌｔａｇｅ　ｃｏ
ｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ　、ＶＣＯ）
は非線形の同調特性を有するのが一般的であり、これは
、同調電圧入力と周波数出力との間の伝達関数が非線形
であることを意味する。この同調特性は一般に、ＰＲＯ
Ｍ（プログラム可能読出専用メモリ）を用いて線形化さ
れ且つ温度補償されている。
【０００３】ＥＳＭ受信機は、ＲＦ及びマイクロ波信号
から情報を傍受又は引出すために使用される走査スーパ
ヘテロダイン型受信機であることが多い。
【０００４】多くのＥＳＭ受信機は、局部発振器の機能
を提供するための１つ又はそれ以上のＶＣＯを必要とす
る。これらのシステムは、電圧入力／周波数出力伝達関
数が線形化及び温度補償されることを要求する。この関
数は、ＰＲＯＭ又はブレイクポイント発生器と共に実行
されるのが典型的であった。これはハードウェアコスト
、テスト時間の点からみて費用がかかり、時が経ってあ
る部品の特性がドリフトすると作動しなくなる。その上
、もしＶＣＯ内のある部品が故障すると、ＰＲＯＭ内の
較正データは無効となる。新しい線形化及び温度補償デ
ータを取り直して、ＰＲＯＭへ入力しなければならない
。
【０００５】バラクタ同調型フィルタを有するＶＣＯの
プログラム制御の使用については、米国特許第４、６４
１、１０１号に説明されている。ここでは、２つの分圧
器に対して電圧を発生するプログラム可能な同調器を有
するＶＣＯが提供されている。同調曲線は、メモリに記
憶された同調電圧データ値を使用してＲＡＭ（ランダム
アクセスメモリ）でプログラムされ、分圧器が入力に続
くようにする。ここで、ＶＣＯ同調電圧は１６段階へ量
子化される。
【０００６】これは、マイクロプロセッサ制御された信
号発生器内に組み入れられた整形回路網及びＰＲＯＭの
アプローチと対比させることができる。この信号発生器
は、米国特許第４、７２８、９０６号に温度訂正用のサ
ーミスタと共に記載されている。この特許では、種々の
周波数確立ステップ及び装置の較正ステップを実行する
ために、マイクロプロセッサのプログラムで微同調用の
ルックアップテーブルを使用することによって、バラク
タ同調型発振器を制御している。
【０００７】米国特許第４、８２３、３９９号に記載さ
れているように、ＶＣＯからの出力周波数を測定するた
めにマイクロコンピュータが使用されている。
【０００８】米国特許第４、０７８、２１２号及び第４
、９９７、００８号に記載されているように、プログラ
ムされた同調はテレビジョン発振器を同調する際に使用
されている。
【０００９】上記のプログラム的及びハードウェア的な
アプローチは、ＶＣＯをその周波数範囲全体で線形化す
るためには費用のかかる解決法であり、温度補償を取り
扱うためには追加の素子を必要とする。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、線形化及び温度補償された電圧制御発振器（ＶＣＯ
）を追加の素子を必要とせず低コストで提供することで
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用】電圧制御発振器
（ＶＣＯ）の線形化及び温度補償は、ＶＣＯ同調範囲に
渡って既知の周波数を発生するための安定なコームライ
ン（ｃｏｍｂｌｉｎｅ）又は調波発振器を使用すること
によって達成することができ、部品のコストのみならず
同調に要する時間をも低減させる。本発明の好ましい実
施例に従って使用されるコームライン発振器は、較正及
び組込みテスト（ＢＩＴ）のために既に使用されている
ものであり、追加のハードウェアを構成しないので、こ
の解決法によって、ＥＳＭシステムを伴うより適切なア
プローチが提供される。
【００１２】ＶＣＯ同調電圧は、各コームライン周波数
が受信機の中間周波数（ＩＦ）通過帯域の中心へ順次ダ
ウンコンバート（逓降変換）されるように、マイクロプ
ロセッサ制御の下で調整される。ＶＣＯ周波数及び同調
電圧上で一時データが収集される。
【００１３】一時データはマイクロプロセッサへの入力
として利用され、本発明の好ましい実施例によると、非
線形同調関数は３次多項式で特徴付けられ、これは温度
補償が必要とされなくなる迄何度も繰返される。３次ス
プラインプログラムを使用して所望の特定周波数を較正
し、特定の周波数範囲の係数を使用して多項式を発生す
る。この多項式を解いて、対応の同調電圧を決定する。 これによって、ＶＣＯ同調曲線が前回の計算から大きく
ドリフトしたと決定されると、完全な較正プロセスの急
速な繰返しによる温度補償が実行される。
【００１４】本発明の好ましい実施例によると、ドリフ
トは、コームライン周波数に対応する同調電圧と前回の
較正の間に計算された同一コームライン周波数に対する
同調電圧とを定期的に比較することによって検出される
。コームライン発振器は一連の安定な高調波の周波数成
分を発生し、これは次に局部発振器によって同一の中間
周波数へ変換され、計算された局部発振器周波数及び同
調電圧は局部メモリに記憶される。
【００１５】このアプローチは、プロセッサメモリ及び
処理時間への影響を最小にしながら、ＶＣＯの循環コス
トを大幅に低減させる。
【００１６】既に記載したように、ＥＳＭ受信機におい
て、コームライン発振器を定期的に使用する。図１で説
明される本発明の好ましい実施例を参照するとわかるよ
うに、この発振器の使用は追加のハードウェアを構成せ
ず、ＶＣＯを較正するために使用可能な既知の周波数を
発生する。この実施例によると、コームライン発振器又
は調波発振器１０１は、基本周波数と倍振動的に関連す
る一連の安定周波数成分（即ちＦｂａｓｅ、２＊Ｆｂａ
ｓｅ、３＊Ｆｂａｓｅ・・・Ｎ＊Ｆｂａｓｅ、ここでＮ
は正の整数であり、Ｆｂａｓｅは固定周波数である）を
発生する。
【００１７】本発明によると、ＶＣＯ入力電圧は、コー
ムライン信号がＩＦ通過帯域の中心へダウンコンバート
されるまで調整される。入力電圧及び計算されたＶＣＯ
周波数は一時メモリに記録される。この実施例によると
、ＶＣＯ周波数は、コームライン周波数とＩＦ中心周波
数とを既知として計算される。この手順は繰返され、各
繰返しにおいて全てのコームライン周波数に対する較正
が行われ、電圧／周波数データポイントの表が生成され
る。
【００１８】連続する各データポイント対の間で最適な
３次多項式曲線を生成する３次スプラインプログラムへ
の入力として、データポイントの表が提供されることに
よって、較正時間が改良されるようになった。３次スプ
ラインプログラムの出力は、連続するデータポイントの
各対に対して４つの多項式係数のセットであり、これは
データポイント間の曲線を示すのに使用することができ
る。
【００１９】これまで使用されていたＮ次の多項式関数
（例えばラグランジュの積分多項式）よりも好ましい本
発明の３次スプラインプログラムの利点は、計算の容易
さ及び数値の精度にある。ラグランジュの積分多項式は
、データポイントの数と要素の数とが同一である多項式
を必要とする。従って、もしコームライン発振器が３８
個の離散周波数を有するならば、解くためには次数３８
の多項式が必要であろう。これによって、マイクロプロ
セッサは時間を多大に消費し、もし係数の有効数字が大
きくなければ大きなエラーを生じるであろう。従って、
３次スプライン較正は、この他の可能性よりも実質的な
改良を提供する。
【００２０】一旦３次スプライン較正が完了し、特定の
ＶＣＯ周波数が所望されると、その所望の周波数を含む
特定の周波数範囲に対する係数を使用して多項式が発生
される。この等式を解いて、対応する同調電圧を決定す
る。温度補償は、完全な較正プロセスを定期的に繰返す
ことによって達成される。このプロセスは、ＶＣＯ同調
曲線が前回の較正から大きくドリフトしたと決定された
ときに繰返される。ドリフトは、コームライン周波数に
対応する同調電圧と前回の較正の間に計算された同一の
コームライン周波数に対する同調電圧とを比較すること
によって検出される。
【００２１】
【実施例】図１は、本発明の好ましい実施例を組み込ん
だ走査型スーパヘテロダインＥＳＭ受信機の概要を説明
している。好ましい受信機は、安定コームライン発振器
１０１と、周波数変換装置１０３と、ＶＣＯ１０４と、
周波数測定装置１０７とを備えている。ＶＣＯ１０４は
、負性抵抗素子として使用されるバイポーラトランジス
タ又は電界効果トランジスタから成り、電圧入力及び周
波数出力の伝達特性を有する。
【００２２】本発明の好ましい実施例では、周波数測定
装置１０７の計算能力を利用して温度変動を補償する。 本発明で使用される線形化及び温度変動補償の方法は、
既知の電圧／周波数ポイントを発生するために安定コー
ムライン周波数源を用いるＶＣＯの電圧／周波数伝達特
性を使用するものである。ポイントのセットは、多項式
曲線のセットの係数を生成する３次スプラインプログラ
ムへ入力される。多項式曲線のセットは、マイクロプロ
セッサ１０８によって計算されるときに、全体としてＶ
ＣＯの伝達曲線を特徴付ける。この温度補償の方法では
、既知の電圧／周波数ポイントが容認できない量だけド
リフトする度に、ＶＣＯ伝達曲線が完全な較正手順を定
期的に繰返すことによって決定される。
【００２３】好ましい走査型スーパヘテロダインＥＳＭ
受信機は、図１に示されるように連結された回路が備え
られている。単極双投スイッチ１０２を使用して、受信
機入力（通常はアンテナ）又はコームライン発振器１０
１の何れかを選択する。ＶＣＯの線形化の間、スイッチ
１０２はコームライン発生器の位置へ接続される。混合
器１０３、ＩＦ増幅器１０５、及びバンドパスフィルタ
１０６を使用して、コームライン周波数をＩＦ周波数へ
変換する。ＩＦ周波数は、周波数弁別器１０７によって
測定可能である。混合器は、局部発振器としてＶＣＯ１
０４を使用して、コームライン発振器の各安定周波数成
分（Ｎ＊ＦＢＡＳＥ）を順に中間周波数（ＩＦ）へ混合
又は変換する。周波数弁別器１０７は、増幅後の中間周
波数を測定する。ＶＣＯ１０４は、負性抵抗素子として
連結されたトランジスタを有すると共に、電圧入力周波
数出力の伝達特性を有する。ＶＣＯはバイポーラトラン
ジスタ又は電界効果トランジスタの何れを有してもよい
。ＶＣＯ１０４は、混合器１０３への局部発振器入力と
して使用され、その同調電圧コマンドをマイクロプロセ
ッサ１０８から受信する。マイクロプロセッサ１０８は
、ＶＣＯへの同調電圧入力を調整して、各コームライン
周波数が順次同一の中間周波数へ変換され、計算された
局部発振器周波数及び同調電圧が一時メモリに記憶され
るようにする。局部発振器周波数（Ｆｌｏ）は既知のコ
ームライン周波数（Ｆｃｏｍｂ）及び既知の中間周波数
（Ｆｉｆ）を使用して、Ｆｌｏ＝Ｆｃｏｍｂ＋／−Ｆｉ
ｆとして計算される。ここで、＋符号はコームライン周
波数が局部発振器周波数より低いときに使用し、−符号
はコームライン周波数が局部発振器周波数より高いとき
に使用する。
【００２４】図２は、受信機用の修正プログラムのフロ
ーチャートである。プロセスは受信機のパワーアップと
共に始動し、このときマイクロプロセッサ１０８は、コ
ームラインカウンタを第１のコームライン周波数Ｎ＝１
へリセットする（プロセス１１０）。受信機のパワーア
ップに続く第１の較正は、その後の全ての較正と異なる
。第１の較正の間、システムは、第１コームラインのだ
た１つの同調電圧を知る全てのコームライン周波数を見
出さなければならない。一旦第１の較正が完了し、コー
ムライン周波数に対応する全ての同調電圧が既知となっ
たら、その後の全ての較正はＩＦ通過帯域における信号
のセンタリングのための出発点としてこの既知のコーム
ライン同調電圧を使用する。プロセス１１１は較正が、
電源が入れられた後の最初の較正であるか否かを決定す
る。最初の較正である場合、もし第１コームラインが較
正されているなら同調電圧は第１コームラインの所定電
圧に設定され（１１４）、もし第１コームライン周波数
でなければプロセス１１５において変調感度が計算され
る。変調感度（即ち、周波数出力／電圧入力曲線の傾き
）の計算は、１１５及び１１８の両プロセスで実行され
る。このプロセスは、同調電圧／周波数出力ポイント（
Ｖ１，Ｆ１）を記録し、次に同調電圧を固定値へ調整し
、第２の電圧／周波数ポイント（Ｖ２，Ｆ２）を記録す
ることを伴う。そして、変調感度は（Ｆ２−Ｆ１）／（
Ｖ２−Ｖ１）として計算される。プロセス１１６は、Ｉ
Ｆ通過帯域でＮ番目のコームラインをセンタリングする
ために必要な同調電圧を計算する。プログラムのこの時
点で、マイクロプロセッサ１０８は、ＩＦ通過帯域のＮ
番目のコームラインをセンタリングすることを試みた。 プロセス１１７、１１８及び１１６は、コームライン信
号がＩＦ通過帯域の中心へ調整される繰返しのループを
形成する。ここで、プロセス１１９において、同調電圧
／周波数データポイントが記録される。全てのコームラ
インデータポイントが取られると、プロセス１２２にお
いて３次スプライン係数が計算されて記憶される。コー
ムライン周波数がまだ計算されていないと、プロセス１
２１でコームラインカウンタをインクリメントしてプロ
セスは１１１から出発して繰返される。
【００２５】電圧／周波数ポイントを入力として使用す
る３次スプライン係数の計算（１２２）は、図３及び図
４に分割されて、疑似コードで示されている。図４は図
３の続きを示す。図示したコードは、それ自身が説明と
なっているので、ここでさらに説明する必要はないであ
ろう。
【００２６】
【発明の効果】上記に説明したように、本発明の電圧制
御発振器（ＶＣＯ）は、追加の素子を必要とせずに同調
電圧入力と周波数出力との間の伝達関数がその周波数範
囲全体に渡って線形化及び温度補償されており、コスト
を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施例を組み込んだＥＳＭ受
信機を説明する略図である。
【図２】受信機用の修正プログラムのフローチャートで
ある。
【図３】ＶＣＯ同調特性の線形化及び温度補償のための
３次スプラインの最適多項式関数の使用を疑似コードで
説明する図である。
【図４】ＶＣＯ同調特性の線形化及び温度補償のための
３次スプラインの最適多項式関数の使用を疑似コードで
説明する図であり、図３に連続する図である。
【符号の説明】
１０１　　　　コームライン発振器 １０２　　　　単極双投スイッチ １０３　　　　混合器 １０４　　　　ＶＣＯ １０５　　　　増幅器 １０６　　　　バンドパスフィルタ １０７　　　　周波数弁別器 １０８　　　　マイクロプロセッサ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　負性抵抗素子として連結されたトラン
    ジスタを有すると共に電圧入力／周波数出力の伝達特性
    を有する同調曲線の非線形性を修正するための制御回路
    から成る電圧制御発振器。
  2. 【請求項２】　　前記トランジスタはバイポーラトラン
    ジスタ又は電界効果トランジスタである請求項１記載の
    電圧制御発振器。
  3. 【請求項３】　　電圧制御発振器（ＶＣＯ）の同調電圧
    入力／周波数出力伝達関数の線形化及び温度補償のため
    のシステムであって、基本周波数と倍振動的に関係する
    一連の安定周波数成分を発生するためのコームライン又
    は調波発振器手段と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）と，前
    記ＶＣＯを局部発振器として使用して、コームライン発
    振器の各安定周波数成分を中間周波数として順次提供す
    るための混合手段と、周波数弁別器を使用して中間周波
    数を測定する手段と、各コームライン周波数が同一の中
    間周波数へ順次変換されて、計算された局部発振器周波
    数及び記憶された同調電圧が一時メモリに記憶されるよ
    うに、ＶＣＯ局部発振器周波数を調整するための手段と
    、を含む線形化及び温度補償システム。
  4. 【請求項４】　　ＶＣＯは、前記発振器手段の既知のコ
    ームライン周波数（Ｆｃｏｍｂ）と、前記混合手段によ
    って提供される既知の中間周波数（Ｆｉｆ）とを用いて
    計算される局部発振器周波数（Ｆｌｏ）を有すると共に
    、Ｆｌｏ＝Ｆｃｏｍｂ＋／−Ｆｉｆを計算するためのプ
    ロセッサ手段が提供される請求項３記載の線形化及び温
    度補償システム。上記の式において、コームライン周波
    数が局部発振器周波数より低いときにＦｉｆは加算され
    、コームライン周波数が局部発振器周波数より高いとき
    にはＦｉｆは減算される。
  5. 【請求項５】　　ＶＣＯの電圧／周波数伝達特性を線形
    化すると共に温度変動を補償する方法であって、安定コ
    ームライン周波数源を使用して既知の電圧／周波数ポイ
    ントのセットを生成するステップと、ポイントのセット
    をプロセッサ手段の３次スプラインフィットプログラム
    への入力として使用して、全体としてＶＣＯの伝達曲線
    を特徴付ける多項式曲線のセットの係数を生成するステ
    ップと、前記電圧制御発振器へ同調電圧入力の修正を提
    供するステップと、を含む線形化及び温度補償方法。
  6. 【請求項６】　　既知の電圧／周波数ポイントが許容で
    きない量だけドリフトする度に較正手順全体を定期的に
    繰返すことによって、ＶＣＯ伝達曲線を温度補償するス
    テップを更に含む請求項５記載の線形化及び温度補償方
    法。
  7. 【請求項７】　　安定コームライン発振器と、周波数変
    換装置と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）と、周波数測定装
    置と、を備えた走査型スーパヘテロダインＥＳＭ受信機
    。
  8. 【請求項８】　　前記周波数測定装置は周波数弁別器を
    含む請求項７記載の走査型スーパヘテロダインＥＳＭ受
    信機。
  9. 【請求項９】　　既知の電圧／周波数ポイントのセット
    を発生するための安定コームライン周波数源と、プロセ
    ッサ手段であって、該プロセッサ手段の３次スプライン
    フィットプログラムへの入力としてポイントのセットを
    使用して、全体としてＶＣＯの伝達曲線を特徴付ける多
    項式曲線のセットの係数を生成するためのプロセッサ手
    段と、が備えられた走査型スーパヘテロダインＥＳＭ受
    信機。
JP4037744A 1991-03-29 1992-02-25 温度補償システム及び走査型スーパヘテロダインｅｓｍ受信機 Pending JPH04329029A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/677,223 US5179725A (en) 1991-03-29 1991-03-29 Voltage controlled oscillator with correction of tuning curve non-linearities
US677223 1991-03-29

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