JPH0770919B2

JPH0770919B2 - 低雑音信号発生器

Info

Publication number: JPH0770919B2
Application number: JP59203971A
Authority: JP
Inventors: ジヨン・ルイス・ヌゲント; ジヨージ・キヤンピオン・ラツシユ; ノーマン・ジヨージ・マツシウズ
Original assignee: ウエスチングハウスエレクトリックコ−ポレ−ション
Priority date: 1984-01-31
Filing date: 1984-09-27
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: EP0150560A3; DE3483686D1; IE842250L; JPS60177728A; CA1215133A; EP0150560A2; IE56704B1; US4707665A; EP0150560B1

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は信号発生器に関し、更に詳細には基準信号とコ
ヒーレントなVHF、UHF及びマイクロウェーブ信号を発生
する低雑音信号発生器であって、マイクロウェーブ信号
が所定の周波数増分でステップされた関係にあることを
特徴とする低雑音信号発生器に関する。

（従来の技術）所定の増分でステップされた関係にあるマイクロウェー
ブ信号を発生できる従来型の信号発生器の欠点は、その
ステップ速度が比較点低いこととノイズレベルが相対的
に高いことである。これは装置の個々の構成要素、特に
典型的な電圧制御型基準信号発振器の固有のノイズレベ
ル、及び装置全体の構成に関係があるものとされてき
た。

（発明が解決しようとする課題）本発明の目的は改良型の低雑音信号発生器であって、シ
ステム全体の広帯域ノズル特性が基準発振器のノズル特
性により決まる信号発生器を提供することにある。

本発明は、広義には、周波数が増分ステップ関係にある
出力信号を発生する低雑音信号発生器であって、基本基
準信号を発生するための水晶制御型発振器と、前記基本
基準信号に応答して、各々が該基本基準信号の周波数の
倍数である周波数を有しそれとコヒーレントな複数のコ
ヒーレントな基準信号を発生するためのマルチプライヤ
と、前記複数のコヒーレントな基準信号の少なくとも１
つに応答してVHF及びUHFレンジの複数のコヒーレントな
低周波数信号を発生するためのデバイダと、前記複数の
コヒーレントな基準信号及び前記複数のコヒーレントな
低周波数信号を選択的に結合することにより周波数が増
分ステップ関係にある複数の信号を発生するためのシン
セサイザーと、シンセサイザーからの周波数が増分ステ
ップ関係にある複数の信号と前記複数のコヒーレントな
基準信号を結合して、シンセサイザーからの前記複数の
信号よりもさらに高い周波数の、周波数が増分ステップ
関係にある出力信号を発生するための結合回路とより成
ることを特徴とする低雑音信号発生器に関する。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説
明する。

第１図は、本発明の好ましい実施例を示す機能的ブロッ
ク図である。高度に安定な低ノイズ固定周波数信号を発
生する水晶制御型基準発振器15は、80メガヘルツの安定
な基本基準信号を発生する。この基本80メガヘルツ信号
はマルチプライヤ17により５つのステージで逓倍され、
周波数が160、320、640、1,280及び7,680メガヘルツの
コヒーレントな基準信号を発生する。160メガヘルツの
信号は周波数デバイダ16に結合される。残りのコヒーレ
ントな基準信号のうちから選択したものを信号プロセッ
サ／シンセサイザー18及び信号結合回路20に結合する。
周波数セレクト回路22は例えばマイクロプロセッサによ
り構成されるが、周波数セレクト信号を信号プロセッサ
／シンセサイザー18及び信号結合回路20へ供給する。信
号結合回路20はＸバンドの出力信号を発生するが、この
信号は周波数増分が例えば５メガヘルツでステップでき
る。

装置により発生される信号は全て80メガヘルツの水晶制
御型基準発振器を基準とするため、これら種々の信号は
全てこの基本基準信号に関し、また互いにコヒーレント
である。その上、装置の全ての構成要素を非常に低いノ
イズレベル、例えばフラットノイズが１ヘルツ−125dbc
より小さくなるよう設計することが可能である。

第２図は、基準発振器15及びその関連のマルチプライヤ
を更に詳細に示す図である。前述したよように、80メガ
ヘルツの基本基準信号は低ノイズの水晶制御型基準発振
器15により発生される。その80メガヘルツの基本基準信
号は第１のマルチプライヤ段32により周波数を２倍され
て160メガヘルツの安定な周波数信号が発生する。第１
のマルチプライヤ段32の２つの出力信号は、その１方が
第２のマルチプライヤ段34へ、もう一方がバッファ増幅
器の36の入力へ結合される。バッファ増幅器36は160メ
ガヘルツのバッファされた出力信号を発生する。

第２のマルチプライヤ段34は、第１のマルチプライヤ段
32の160メガヘルツ出力信号を逓倍して320メガヘルツの
出力信号を発生させる。この320メガヘルツ信号はバッ
ファ増幅器37より増幅されると共に、マルチプライヤの
第３段38にも結合される。640メガヘルツの安定な基準
信号は、320メガヘルツ基準信号の周波数を２倍するこ
とにより第３のマルチプライヤ段38により発生される。
この320メガヘルツ基準信号はマルチプライヤの第４段4
0に結合され、そこで更に逓倍されて1,280メガヘルツの
基準信号を発生させる。パワーデバイダ／カップラ50
は、1,280メガヘルツの信号を４つの部分に分割する
が、その１つは普通のバッファ増幅器52により更に増幅
される。7,680メガヘルツの更に別の基準信号は、1,280
メガヘルツ基準信号をの周波数６倍することによりマル
チプライヤ段54により発生される。この7,680メガヘル
ツの基準信号はバッファ増幅器56により増幅された後パ
ワーデバイダ58により２つの信号に分割される。従っ
て、基準発振器15及びマルチプライヤ段32、34、38、4
0、54より成るマルチプライヤ17は80、160、360、640、
1,280及び7,680メガヘルツの基準信号を発生することが
理解される。これらの信号は装置の種々の部分により利
用されて後述するように最終的な出力周波数信号を発生
させる。

第３図に示した周波数デバイダ16は、マルチプライヤ17
から160及び320メガヘルツの基準信号を受信し、後述す
るように装置により利用されるに別の信号を発生させ
る。更に詳細には、この回路は40、80、100、150、15
5、160、300及び320メガヘルツの安定な低周波数信号を
発生する。これら全ての信号は元の発振器の基本基準信
号とコヒーレントである。

第２のマルチプライヤ段32の出力からの160メガヘルツ
信号は、周波数デバイダ16を構成する５段の周波数デバ
イダ回路60の入力に結合される。このデバイダ回路60は
自走型であり、その回路の各段がそれぞれ下方に向かう
に従って、周波数80、40、20、10及び５メガヘルツの信
号を発生する。160メガヘルツの信号はまたパワーデバ
イダ62により分割され、平衡型ミクサ回路64の１つの入
力へ結合される。平衡型ミクサ64の第２の入力へは周波
数デバイダ回路60の第４段の10メガヘルツ出力信号が加
えられる。このため平衡型ミクサ64の出力では150及び1
70メガヘルツの２つの信号が得られる。バンドパス・フ
ィルタ66は150メガヘルツの信号をバッファ増幅器68の
入力端子に結合し170メガヘルツの信号を減衰させる。
バッファ増幅器68は更に150メガヘルツの信号を増幅し
この信号を出力端子70及び72、並びにミクサ74の１つの
入力に結合する。ミクサ74の第２の入力へはデバイダ60
の第５段から５メガヘルツの出力信号が加えられ、この
ミクサの出力に145及び155メガヘルツの２つの信号が得
られる。バンドパス・フィルタ76は、145メガヘルツの
信号を除去して155メガヘルツの信号をバッファ増幅器7
8の入力へ結合する。バッファ増幅器78は更に155メガヘ
ルツの信号を増幅してそれを端子80及び82へ結合する。

80メガヘルツの低周波数信号は、前述したように周波数
デバイダ回路60の第１段から得られる。この信号はパワ
ーデバイダ88に結合され、その出力である２つの信号の
うち一方は平衡型ミクサ90の入力に結合される。20メガ
ヘルツの低周波数信号は、周波数デバイダ回路60の第３
段からパワーデバイダ92を介して平衡型ミクサ90の第２
の入力へ供給される。このため、ミクサ90の出力には60
及び100メガヘルツの２つの信号が得られる。60メガヘ
ルツの信号はバンドパス・フィルタ90により除去される
ため100メガヘルツの低ノイズ低周波数信号がバッファ
増幅器96により増幅される。この信号はパワーデバイダ
98により２つの部分に分割され100メガヘルツの２つの
信号となる。

バッファ増幅器102は、マルチプライヤ段34からの320メ
ガヘルツの基準信号を増幅してそれをパワーデバイダ10
4へ結合し２つの信号を得る。これらの信号の一方はミ
クサ106の一方の入力へ結合される。20メガヘルツ低周
波数信号は周波数デバイダ回路60の第３段からミクサ10
6の第２の入力へ加えられる。このためミクサ106の出力
には300及び340メガヘルツの信号は得られる。バンドパ
ス・フィルタ108は340メガヘルツの信号をブロックし、
300メガヘルツの信号をバッファ増幅器110の入力へ結合
する。300メガヘルツの増幅された低周波数信号はパワ
ーデバイダ112の入力に結合されて300メガヘルツの２つ
の安定な低周波数信号が得られる。パワーデバイダ88の
第２の出力はまたバッファ増幅器89の入力へ結合され、
この増幅器の出力に80メガヘルツの信号が得らる。これ
ら全ての信号は以下において詳細に説明するように残り
の回路において利用される。

第４図は、390〜580メガヘルツの範囲で10メガヘルツの
間隔を有する20の信号の発生に用いられる周波数シンセ
サイザーの機能的ブロック図である。更に詳細には、第
３のマルチプライヤ段38（第２図）からの640メガヘル
ツ基準信号がパワーデバイダ120に結合され、その結果
得られた信号がミクサ122及び124の第１の入力及びバッ
ファ増幅器126へ結合される。第１のミクサ122の第２の
入力は、第３図のバッファ増幅器89により供給される80
メガヘルツ基準信号である。560及び720メガヘルツの信
号が第１のミクサ122の出力で発生しバッファ増幅器128
により増幅される。これらの信号はパワーデバイダ130
により560メガヘルツ・バンドパス・フィルタ132及び72
0メガヘルツ・バンドパス・フィルタ134の入力へ結合さ
れる。第１のバッファ増幅器136は720メガヘルツの信号
を増幅してその信号をスイッチング回路138の１つの入
力端子へ結合する。（実験モデルでは、DAICOインダス
トリーズにより製造されたピン・ダイオード・ソリッド
ステート・スイッチを用いた。）同様に第２のバッファ
増幅器140は、560メガヘルツ信号を増幅してその信号を
スイッチング回路138のもう一方の入力とパワーデバイ
ダ146を介して第２のスイッチング回路142の入力端子へ
結合する。

第２のミクサ回路124の第２の入力は、周波数デバイダ
回路60（第３図）の第２段からの40メガヘルツ低周波数
信号であり、このミクサの出力には600及び680メガヘル
ツの信号が得られる。これらの信号は更にバッファ増幅
器148により増幅され、パワーデバイダ154を介して600
及び680メガヘルツの中心周波数を有する第１及び第２
のバンドパス・フィルタ150,152へ結合される。これら
の信号は更にバッファ増幅器156及び158により増幅され
る。680メガヘルツ信号はスイッチング回路142の１つの
入力端子へ結合される。600メガヘルツ信号はパワーデ
バイダ160及びスイッチング回路138、142の入力端子へ
結合される。バッファ増幅器126からの640メガヘルツ出
力信号はまたパワーデバイダ162へ結合され、その結果
得られた640メガヘルツ基準信号はスイッチング回路138
及び142の入力端子へ結合される。この構成では、スイ
ッチング回路138の５つの全ての入力端子が異なる周波
数の信号を受けるよう結合され、この回路の出力にはス
イッチング回路138の状態に依存して560、600、640,680
または720メガヘルツの何れかの信号が得られる。

第２のスイッチング回路142の出力信号はデバイダ・バ
イ・フォー（divide−by−four）回路164の入力へ結合
される。デバイダ・バイ・フォー回路164の出力信号は
バッファ増幅器166により増幅されミクサ168の１つの入
力へ加えられる。ミクサ168の入力周波数は140、150、1
60または170メガヘルツの何れかである。ミクサ168への
もう一方の入力は第１のスイッチング回路138の出力信
号である。このためミクサ168の出力は、周波数セレク
ト信号の状態により、390メガヘルツから580メガヘルツ
の間において10メガヘルツの増分でステップされる信号
である。

ミクサ168の出力は３ウェイ・パワーデバイダ176の入力
へ結合され、そのデバイダの出力はそれぞれ３つのバン
ドパス・フィルタ178、180及び182の入力へ結合され
る。これらのフィルタの中心周波数はそれぞれ425、485
及び545メガヘルツである。３つの位置を有するスイッ
チングリレー185の入力はバンドパス・フィルタ178、18
0、182の出力端子へ結合され、その出力はバッファ増幅
器184の入力へ結合される。バッファ増幅器184の出力は
パワーデバイダ186の入力へ結合され、２つの出力信号
が得られる。例えばマイクロプロセッサにより構成され
る第１図に示した周波数セレクト回路22により、スイッ
チング回路138、142及び185を制御して上述のごとくス
テップされた出力信号を得るための信号が得られる。

第５図は信号結合回路20のブロック図である。ミクサ19
2の第１の入力は第２図のパワーデバイダ50からの1,280
メガヘルツ基準信号に結合される。同様に、パワーデバ
イダ72（第３図）からの150メガヘルツ低周波数信号は
バッファ増幅器194の入力に結合される。バッファ増幅
器194の出力はスイッチング回路196の入力へ結合され
る。同様に、パワーデバイダ82からの155メガヘルツ低
周波数信号はスイッチング回路196の第２の入力端子へ
結合される。従って、ミクサ192の第２の入力はスイッ
チング回路196の位置により150メガヘルツあるいは155
メガヘルツの信号である。1,430あるいは1,435メガヘル
ツの周波数を有する信号がミクサ192の出力で得られ
る。この信号はバンドパス・フィルタ198によりフィル
タされ、バッファ増幅器200により増幅される。パワー
デバイダ202はバッファ増幅器200の出力信号を２つの部
分に分割し、その一方は外部基準信号として利用され、
もう一方はもう１つのミクサ204の入力へ結合される。
ミクサ204の第２の入力には第４図に示されたシンセサ
イザー18のパワーデバイダ186からの、増分が10メガヘ
ルツで20ステップの390〜580メガヘルツの信号である。
その結果、ミクサ204の出力には1,820〜2,015メガヘル
ツのレンジで５メガヘルツの増分でステップされる信号
が得られる。

バンドパス・フィルタ210は、ミクサ204からの1,820〜
2,015メガヘルツのレンジの信号をバッファ増幅器212へ
結合する。ハイブリッド・カップラ214はバッファ増幅
器212の出力信号を２つの信号へ分割し、これらの信号
は２つの別の平衡型ミクサ216、218への第１の入力信号
となる。スイッチング回路220の入力は100、300及び320
メガヘルツ信号に結合される。このスイッチング回路22
0の出力はバッファ増幅器222の入力に結合される。バッ
ファ増幅器222の出力信号は位相選択回路224及び第２の
90゜ハイブリッド回路226へ結合され、平衡型ミクサ216
及び218への第２の入力信号となる。ミクサ216及び218
の出力信号は位相調整回路228及び230を介して結合回路
232の入力へ結合され、その結果結合回路232の出力には
普通の単側波帯技術を用いると1,500〜2,335メガヘルツ
のレンジにおいて５メガヘルツのステップで変化する信
号が得られる。これらの信号は更にバッファ増幅器234
により増幅され、別のミクサ236の入力に結合される。

ミクサ236の第２の入力はマルチプライヤの第５段から
の7,680メガヘルツの信号である。このためミクサ236の
出力には５メガヘルツのステップで離隔した9.180〜10.
015ギガヘルツの周波数信号が得られる。この信号はバ
ンドパス・フィルタ238によりフィルタされ、バッファ
増幅器240により増幅されて所望の信号レベルが得られ
る。

低い周波数帯の信号は、バッファ増幅器194の150メガヘ
ルツ出力信号の一部をパワーデバイダ242を介して別の
平衡型ミクサ244の１つの入力へ結合することにより得
られる。平衡型ミクサ244の第２の入力信号はマルチプ
ライヤの第４段からの1,280メガヘルツの信号である。
ミクサ244の出力信号はバンドパス・フィルタ246を介し
てスイッチング回路248の入力へ結合される。スイッチ
ング回路248の出力信号はミクサ250の第１の入力へ係合
される。ミクサ250の第２の入力は前述した高周波数帯
の出力信号である。このためバンドパス・フィルタ250
の出力には7.75〜8.585ギガヘルツのレンジで５メガヘ
ルツのステップで変化する低い周波数帯の信号が得られ
る。この信号は更にバッファ増幅器254により増幅され
ると低い周波数帯の出力信号が得られる。

あるいは、スイッチング回路248へ第２の入力を設け
て、その高周波数帯信号が外部のシンセサイザーと混合
され高周波数帯信号の周波数を変えることなく変化でき
る低周波数帯信号を発生できるようにしてもよい。

前述した高周波数帯及び低周波数帯信号は、典型的には
フラットバンドで−127dbc/1Hzに近い極端に低いノイズ
レベルを有する。しかしながら、これらの出力信号は搬
送波の両側において５メガヘルツの間隔で生じる高調波
を含むことがあることが判明している。これは種々のス
イッチング回路における漏洩に起因すると信じられてお
り、これらの部品を更に改良することにより有意に減少
させることができる。しかしながら、これらの高調波は
第６図に示した回路により除去することが可能である。
例えば、高周波数帯搬送波から高調波を除去するため
に、この信号を位相検知器256の入力へ結合する。電圧
制御マイクロウェーブ発振器258の出力をパワーデバイ
ダ260へ結合し出力信号とミクサ256への第２の入力を得
る。位相検知器256の出力は直列に接続したそれぞれ５
メガヘルツ及び10メガヘルツのフィルタ262、264を介し
て増幅器266の入力へ結合される。増幅器266の出力は電
圧制御発振器258の周波数を制御してこの周波数の出力
信号が送信信号に位相ロックされた状態を維持するよう
にする。これは事実上装置の出力信号を更にローパスフ
ィルタすることになる。電圧制御発振器が異なる周波数
帯域で動作していることを除けば同一の技術を用いて低
周波数帯信号フィルタする。

本発明の装置は市販の部品を用いて組立てることができ
る。しかしながら、全体の雑音指数は基本基準発振器15
（第１図）により発生されるノイズにより主として決ま
ることを強調したい。それ以外のノイズは装置の残りの
部分により発生する。第１図に示した本発明の好ましい
実施例は図面の残りの部分に示したものと細部が異なる
構成要素を用いて具体化することができる。これらの変
形例は本発明の範囲内に含まれる。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明の装置全体の機能的ブロック図であ
る。第２図は、基準発振器及びその関連の周波数マルチプラ
イヤの機能的ブロック図である。第３図は、周波数デバイダの機能的ブロック図である。第４図は、周波数シンセサイザーの機能的ブロック図で
ある。第５図は、信号結合回路20のブロック図である。第６図は、出力信号をフィルタするための位相ロック電
圧制御発振器のブロック図である。 15……水晶制御型基準発振器 16……周波数デバイダ 17……周波数マルチプライヤ 18……信号プロセッサ／シンセサイザ 20……信号結合回路 22……周波数セレクト回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ノーマン・ジヨージ・マツシウズアメリカ合衆国、メリーランド州、コツキイスビルウインデイ・フオールズ・ウエイ 52 (56)参考文献特開昭54−7841（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−18070（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周波数が増分ステップ関係にある出力信号
を発生する低雑音信号発生器であって、基本基準信号を発生するための水晶制御型発振器と、前記基本基準信号に応答して、各々が該基本基準信号の
周波数の倍数である周波数を有しそれとコヒーレントな
複数のコヒーレントな基準信号を発生するためのマルチ
プライヤと、前記複数のコヒーレントな基準信号の少なくとも１つに
応答してVHF及びUHFレンジの複数のコヒーレントな低周
波数信号を発生するためのデバイダと、前記複数のコヒーレントな基準信号及び前記複数のコヒ
ーレントな低周波数信号を選択的に結合することにより
周波数が増分ステップ関係にある複数の信号を発生する
ためのシンセサイザーと、シンセサイザーからの周波数が増分ステップ関係にある
複数の信号と前記複数のコヒーレントな基準信号を結合
して、シンセサイザーからの前記複数の信号よりもさら
に高い周波数の、周波数が増分ステップ関係にある出力
信号を発生するための結合回路とより成ることを特徴と
する低雑音信号発生器。
【請求項２】シンセサイザーにより結合される前記複数
のコヒーレントな基準信号と前記複数の低周波数信号の
選択は外部から供給されるデジタル信号により決定され
ることを特徴とする前記第１項記載の低雑音信号発生
器。
【請求項３】結合回路の出力信号から所望される以外の
信号を除去するためのフィルタ回路が該結合回路に直列
に接続してあり、前記フィルタ回路は前記出力信号へ位
相ロックされた電圧制御発振器より成ることを特徴とす
る前記第２項記載の低雑音信号発生器。
【請求項４】前記出力信号は５メガヘルツの増分でステ
ップできることを特徴とする前記第３項記載の低雑音信
号発生器。