JPS6076819A - クロススプリアスを除去した無線受信機 - Google Patents

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】 この発明は多重周波数変換構成の通信機、特にＰＬＬ発
振器を含む回路に生ずるクロス・スノリアス・ビートの
発生を防止するにある。

最近の通信機はほとんど全部がスー・ぐ−へテロメイン
方式であり、２重以上の多Ｍ変換とすることも多く、各
変換器（以下ミクサと称す）にはそれぞれ局部周波数を
注入する局部発振器を備えるが・周波数可変発振器とし
ては周波数設定確度と安定度の点からＰＬＬ（Ｐｈａｓ
ｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ）制御とすることが多い。

しかしながら、ＰＬＬ回路には円部の周波数関係で発生
するスゲリアス・ビートがあり、特定の周波数で受信の
障害となる場合があるので、先づその発生のメカニス゛
ムと、本発明の成立のＭ要な要素であるトーノフトキャ
ンセル回路について説明しておく。

第１図は２重変換スーパーヘテロゲイン受信回路の構成
例であって、アンテナｌよｐの入カ情号彼は前段ミクサ
２で第１中間周波数となシ・パントハス・フィルタ３を
通って、後段ミクサ４で第２中間周波数となシ、バンド
パス・フィルタ５を通って、増幅および復調されるもの
である。前段ミクサ２の局部発振周波数ｆＬｊはＰＬＬ
制御発振回路上よシ注入される。ＰＬＬ発振回路旦は１
に圧制御発振器（以下ＶＣＯ）で基本波発振をし、その
出力をミクサ２に供給すると共に内部ミクサ６２で固定
発振器７の周波数と混合してｆｍを出力する。第１図で
は発振器７の周波数はミクサ６２に注入するほか、後段
ミクサ４の局部発振周波数ｆＬ２として利用され、発振
器７は前段ミクサと後段ミクサの共用発振器となってい
る。この構成は発振器７を共用することによって発振器
を１個′１制約し得るのみならす、共用発振器７の発振
周波数が多少変動しても、前段ミクサの注入周波数ｆＬ
１の変動による第１中間周波数の変化分を後段ミクサの
注入周波数ｆＬ２の変動で逆に打消して、第２１；１間
周波数には全く影響が出ないようにすることができるも
のであるが、その原理はドリフト・キャンセル方式とし
て周知であるから詳しくは述べないが、本発明の瑣要な
構成要素の一つである。

ミクサ６２の出力周波数は分局器６３全通して位相比較
器６４で基準周波数ｆＲと位相比較し位相差に従って発
生する正または負の検出電圧をロー・ぐス争フィルタ６
５全通して直流制御電圧としてＶＣＯ６１に加えて発振
周波数を安定化する制御ループを構成しているものであ
るが、基本的に発振周波数れ、は基準周波数ｆＲのステ
ップで変化するのであるから、ｆＬｌＶこくらべて九は
非常に小さく、寸だ九と位相比較すべき分周器出力周波
数も轟然小さい値となる。一方で分周器の分周比は大き
く取るほど制御ループ・ゲインが低下してＰＬＬルーゾ
の安定度が低下するという問題があるので、ミクサ６２
の出力ｆ　はなるべく低い周波数であることが望捷しい
のと、分周器の動作可能周波数による制約とから、ミク
サ６２ｉｌ−Ｌダウン・ミクサとしてｆｍはｆＬ、よ勺
小さく取るのが普通である。ＰＬＬ回路のクロス・スノ
リアス拳ビートはこのｆ　とｆＬｌの周波数が整数比と
なったときが最も顕著であるので、以下にその発生のメ
カニズムケ説明する。

６２はダウン・ミクサであるから、上記の整数比ｆｎと
し、ｆＬ、〉ｆＬ２とすると ｆｍ＝ｆＬ、−ｆＬ２ であシ、ミクサ出力にはｆｎＩのほかにｆＬｉ　”Ｌ２
とｆＬｓ＋ｆＬ２等の周波数が含まれるが、これ等はｆ
ｍよシはるかに高い周波数であるから、ミ、・ルす出力
／ 部ノローノやス、フィルターたけバンド、パス中フィル
タで容易に除去されてｆ　のみを取出すことができるわ
けであるが、実際にけミクサの非直線性のため上記の周
波数の高調波が発生する。この高調波それ自体はさらに
ｉ％い周波数であるから問題は無いが、 ｎｆｍ＝ｆＬ１の周波数状態では 出力ｆＩｎのｎ番高調阪がｆＬｉと同一周波数となって
干渉金生ずる。これはゼロビートとなって外には現わ７
１．ないが、入力周波数がΔｆ変化した場合には基本波
出力の変化はΔｆであり、ｎ番高調波出力の変化はｎΔ
ｆとなる。従って ｎｆｍ→】ｌｆｍ：ｌ：ｎΔｆ−ｆＬ、±ｎΔｆこれと
入力のｆＬ１±Δｆとの差を取ると（ｆＬ、±ｎΔｆ）
−ＣｆＬ、±Δｆ）＝±（ｎ−１）Δｆこの式から、ダ
ウン・ミクサにおいて入力周波数が出力周波数のｎ倍と
なる周波数の前後において、該入力周波数との差周波数
の（ｎ−１）倍のビート周波数を出力に発生することが
わがシルゼロビートを中心に周波数が交叉するように変
化するので、一般にクロス・スプリアス・ビートと称し
ている。

このビートはｆｍと共に分周器を通って、またはｆｍヲ
変調して位相比較器６４の出力に混在して、それがフィ
ルタ６５のカットオフ周波数以下であると、ＶＣＯ６１
に加えられて出力ｆＬ１に周波数変調し、スジリアス成
分となるものである。このフィルタ６５のカットオフ周
波数ヲ低く取ると時定数が増大して、ＰＬＬ発振器のロ
ックアツプ・タイム（発振周波数が安定する１での時間
）が長くなるので、実用回路では制約がある。その他に
も基準周波数と位相比較器の高周波や非直線性に基因す
るスプリアスもあるが、いづれも特定の周波数に限定さ
れるから、スゲリアスを発生する周波数関係金賞ける設
ｉ４が望捷しいが、広帯域のゼネツル・カパレーノ用で
は不可能である。その実状を第２図の実用回路例につき
説明する。この回路が第１図の構成と異るのは、ＰＬＬ
Ｎ路立は受信・ぐンドを設定するだめの大きな周波数ス
テツク０（この場合１ｄ　５００　ｋＨｚ　）のみを受
持ち、１ｒＩＪｔ（（操作のような細かい周波数調部は
別の発振回路（図には省略しであるが、通′ｉδはＰＬ
Ｌ発振回路で構成する）で行い、その周波数を後段ミク
サ４の局部発振器７０周波数とミクサ８で混合して、Ｐ
ＬＬ（ロ）１Ｍ６内のミクサ６２に注入することによシ
目的を達成している。第１図と第２図とは構成的にはミ
クキ８が追加されただけであり、第１図についてｉ兄明
したドリフト・キャンセル動作は第２図にも適用される
。（証明は省略） 周波数構成は第］中間周波数４７．０５５　ｋＨｚ　、
第２中間周波数１０，７００　ｋＨｚで、受信周波数は
Ｏ〜３０．０００　ｋＨｚのゼイ、ラル・カッぐレージ
が可能である。以下も周波数は混乱を避けるためｋＨｚ
表示に統一する。前段ミクサ２の局部発振周波数ｆＬ１
は受信周波数と中間周波数の和であって、４７，０５５
〜７７．０５５　ｋＨｚであシ、ＰＬＬ　６０基準周波
数が５００ｋＨｚであるので、バンド幅も５００　ｋＨ
ｚとなる。

このバンド幅を５００　ｋＨｚとしたのはアマチュア・
バンド用として都合がよいという理由による。後段ミク
サ４の局部発振周波数ｆ、、２は３６，３５５　ｋＨｚ
であって、第２の発振周波数８，７００〜９，２００　
ｋＨｚとミクサ８で混合して、和の周波数４５，０５５
〜４５．５５５　ｋＨｚのｆＬ４をＰＬＬ　６内のミク
サ６２に注入している。分周器６３の分周比Ｎ＝４〜６
４で、出力側の比較周波数は５００　ｋＨｚであるから
、分周器の入力（ミクサ６２の出力でもある）ｆｒ１１
＝５００　ｋＨｚＸ’Ｎであって、第１図で員兄明した
ようにｎｆｍ＝　ｆＬｌのときにクロス・スゲリアス・
ビートを生ずる。ただし、このスプリアスが全部のバン
ドで発生するのでは無いが、前記の周波数関係の場合に
は、ｆｍが３．５００　ｋＨｚでその１４倍がｆＬｉの
４９，０００　ｋＨｚと一致する受信周波１ｆｆｌ、９
４５ｋＨｚの前後でビートを発生する。その際の受４８
周波数第１表 （単位：　ｋＨｚ　） に対する局部発振周波数ｆＬ１と九、の第１４尚調波（
これは４９，０００　ｋＨｚで一定）と発生ずるクロス
・スゲリアス・ビートの周波数の関係を第１表に詳しく
示す。このビート周波数は干渉商階勾波の４’　９，０
００　ｋＨｚが局部発掘のｆＬｊと一緒にミクサに加え
られて、中間周波段を通って検波されて発生する周波数
でもある。このようにして発生するクロス・スゲリアス
・ビートを防止するために本発明では前段ミクサの局部
発振器を構成する第１のＰＬＬ発振器の制御ルーズ内の
ミクサの局部発振器として第２のＰＬＬ発振器を用い、
第１のＰＬＬ発振器にて運用バンドの周波数を設定し、
第２のＰＬＬ発振器にてバンド内の１位桁周波数を設定
する構成の無線受化機において、仮設ミクサの局７５Ｂ
発振周波数を前記第１のＰＬＬ発振器の？１１１制御ル
−グに注入することによりドリフト・キャンセル回路を
（７ｔ＋成すると共に、該局部発振周波数を倣λ１にす
る′１５゜圧制御可変リアクメノス素子に前記第２の１
）ＬＬ発振器の周波数を設定するアノア・ダウ／・カウ
ンタの適宜桁出力をＤ／Ａ変換した′山５圧を肌える４
ｆ／ｉ成とすることにより、クロス・スゲリアス・ビー
トを発生する第１局部発振周波数ｆＬ１を、回路内のフ
ィルタでスゲリアス・ビートを除去できる範囲で偏移す
るものである。

上Ｈｅの第１のＰＬＬ光振光路回路いては第２図とほぼ
同様であるから、以下に第２のＰＬＬ発振回路旦につい
て述べる。第３図においてＰＬＬ回路旦は発振器（ＶＣ
Ｏ−２）　９１　（発振周波数８７，０００〜９２．０
０　（ｌ　ｋＨｚ　）、プログラマブル分周器９２　（
Ｎ；７００〜１１９９）、位相比較器９３（基準周波数
ｆ１１２は１０　ｋＨｚ　）、ローパス・フィルタ９４
とから飲６す、ｖＣＯ〜２の発振周波数が非常に高いの
で、ダウン・ミクサ９５によシ、分周器υに加える周波
数を７，０００〜１２，０００　ｋｆ（ｚと低下させて
いる。

ＶＣＯ−２）出力はｌ／１０分周器を通して８，７００
〜９．２００　ｋＨｚとしてミクサ８　（記号ｆｄ第２
図と共通）に加えているが、このように発振周波数を高
くして分周器を；ｌｉｉすのは、基準周波数をなるべく
尚く取れるようにして回路のロック・アップ・タイムを
短かくするためと、出力を分周することにより、回路内
で発生するスゲリアス出力が軽妙、する等の効果による
が、本発明と直接の関係が無いから詳しくは述べない。

周波数の設定はエンコーダ１１から供給するクロック・
パルスを積算するＢＣＤア、ｆ・ダウン・カウンタ１０
のデータを分局器揺の各桁に入力している。これは通常
行われている周波数制御方式本発明では前記のアップ・
ダウン・カウンタ１０のデータ出力のうちの適宜の桁（
第３図では］　ｋＨｙ。

の桁）の出力をＤ／Ａ俊換器１２を通して直流電圧の変
化に直したものを、後段ミクサ４の局部発振器７の発振
水晶片７１の発振周波数全微細胞整する電圧＜Ｉｉ１！
御可変リアクタンス素子（図では電圧ｉＩｔ制御可変容
量ダイオ−１’）７２に加えて、第２図では３６，３５
５　ｋＨｚの固定周波数であった発振周波数を３６，３
５５〜３６，３６５ｋＨｚの間で変化させて、第１表に
見られるように受信周波数１．９４５　ｋＨ７，の前後
で発生するクロス・スゲリアスを避けることケ可能とす
るものである。この周波数関係を判シ易くまとめたのが
第２辰であって、第１列の受信周波数の変化に対して、
第２局部発振周波斂ｆＬ２を第２列のように変化させる
と、第１局部ヴろ振周波ＦＩｆＬ１は第３列に示すよう
に段階的に変化し、クロス・スゲリアスは第４列のよう
にビート周波数は、５１ｃＨｚ以下にはならないので、
狭帯域のフィルタを使用ずれは完全に除去することがで
きるものである。この際に第１中間周波数は々２５列の
ように］、　ＯｋＨｚの暁で変動するが、前に説明した
ドリフト・ギャンセルの原理により補正されるから、第
１中間周波フィルタの帯域を外れないように注ｉ（Ｃず
れは動作上の問題は紫（い。

第１表と第２表の周波数関係をさらに４（」シ易くする
だめに直視的にグラフ表示したのか第４図である。太線
（Ａ）は第１表の場合であって、横軸の受信Ｊ・１波叔
に対応して、局部発振周波数は比例的に変化し、１．９
４５ｋＨｚのゼロ・ビートを中心にクロス・スゲリアス
・ビートが発生し、中間周波数は４７，０５５　ｋＨｚ
一定であることがわかる。また第２表ｔ」、波数（Ｂ）
で示すように、局部発振周波第２表 （単位：ｋＨｚ） 数１ｄ　４９，００　’ＯｋＨｚ、を避けるように１０
　ｋＨｚの段階状変化をするからビート周波数は最低で
５ｋＨｚ一定となる。１．９４０　ｋＨｚで４９，００
０　ｋＨｚと交叉するように見えるが、実際１−１４８
，９９５から４９，００５　ｋＨｚ丑でソヤングして変
化するのでビートは発生しない。′また中間周波数は匈
チ歯状に１０　ｋＨｚの幅で変化するので、フィルタの
中心周波数は４７，０６０　ｋＨｚとずれは更に良いこ
とがわかる。第２衣では１ｋＨｚ間隔の変化で表示しで
あるか、実際はもっと細かく変化できるので、第４図の
ような形状となる。

２８２次、第４図では受信周波数と第２局部発振周波数
ｆ工、２とが同量のｊＩ、１波？ｊ１．変化をすると想
定しているが、これＶｊ、必ずしも厳密に同量変化の必
要は蛎、く、Ｈ１７４図破線の１１ｊ勝変化が多少曲線
化するだけであって、実用土には支障とならないから、
生産上のネックとなる心配は無いものである。

４図ｉＭＦ　ノＴｒｉ］単な１５６明 第１図はＰＬＬ制御届部発振回路を有するダブル・コン
パーノヨン受信俵のグロック回路図例、第２図、第３図
は本発明実施回路のブロック図、第４図は本発明回路の
周波数動作関イイ・全同視的に拾示したグラフである。

１・・・アンテナ、２・・・前段ミクサ、３，５・・バ
ンドパス・フィルタ、４・・・故殺ミクサ、互、旦・・
・ＰＬＬ発振回路、６１．９１・・・ＶＣｏ、６２．９
５・・・内部ミクサ、６３．９２・・・グログラマプル
分周？Ｊ、６４．９３・・・位相比較Ｗｉ、６５，９４
　・・ローパス・フィルタ、７・・第２／−ｉ部発振器
、７１・・・発掘水晶片、７２・・・可変容量ダイオー
ド、８・・ミクサ、１０・・・ＢＣＤアソゾ・ダウン・
カウンタ、１１・・エンコーダ、１２・・Ｄ／Ａ変換器
、ｆＬ＋　’　ｆＬ２　’　ｆＬ５’ｆＬ４・・・局部
発振周波数、ｆＲｌ　ｌ　ｆＲ２・基準周波数。

特許出願人　八Ｎみ１無線株式会社 手続補正招（方式） 昭和５９年２月１５日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿　、嫁）ｂｌ、事件の
表示 昭和５８年特許願第１８４７３６号 ２、発明の名称 クロススプリアスを除去した無線受信機３、補正をする
者 ４、補正命令の日付 発明の名称を「クロススプリアスを除去した無線受信機
」と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 前段ミクサの局部発振器を構成する第１のＰＬＬ発振器
   の制御ループ内のミクサの局部発振器として第２のＰＬ
   Ｌ発振器を用い、第１のＰＬＬ発振器にて運用バンドの
   周波数を設定し、第２０ＰＬＬ発振器にてバンド内の下
   位桁周波数を設定する構成の無線受信機において、後段
   ミクサの局部発振周波数を前記第１のＰＬＬ発振器の制
   御ループに注入することによシトリフト・キャンセル回
   路を構成すると共に、該局部発振周波数を微調整する電
   圧制御可変リアクタンス紫子に前記第２０ＰＬＬ発振器
   の周波数を設定するアラグーダウン・カウンタの適宜桁
   出力をＤ／Ａｉ換した電圧を加える４ｕ成とすることに
   より、ＰＬＬ発振器内にて発生するクロス・スノリアス
   を除去したことを特徴とするクロススシリアスを除去し
   た無線受信機。