JPS6267903A - 周波数２逓倍回路 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は入力した信号の周波数を２倍に変換する周波数
２逓倍回路に関する。

［従来の技術１ 例えばシンセサイザにあていは水晶発振器等にて得られ
た極めて安定した周波数の信号を周波数合成器を用いる
ことによって、安定した所望の周波数を有する信号へ変
換するようにしている。このような周波数合成器のひと
つとして、入力した信号の周波数を２倍に変換する周波
数２逓倍回路がある。

従来、このような周波数２逓倍回路は例えば第５図に示
すように構成されている。すなわち、入力端子１から入
力した周波数ｆ（周期Ｔ）の入力信号は全波整流回路２
へ入力されて全波整流される。そして、この全波整流回
路２から出力された全波整流信号は可変バンドパスフィ
ルター３の信号入力端子へ入力される。一方、入力端子
１から入力された入力信号は周波数電圧変換回路４へも
入力される。そして、この周波数電圧変換回路４からは
入力信号の周波数ｆに比例した電ＩＴ：信号が可変バン
トパスフィルター３の通過周波数制御Ｉ端子へ入力され
る。この可変バンドパスフィルター３においては、信号
入力端子に入力した信号の通過周波数が通過周波数制御
端子に入力した電圧の変化に応動して変化する。したが
って、通過周波数制御端子へ入力する電圧値を変化させ
ることによって可変バンドパスフィルター３の出力信号
の周波数ｆ′を副部できる。

このように構成された周波数２逓倍回路にＪ３いて、例
えば第６図に示ずにうに入力端子１に周波数ｆを有する
サイン波形の入力信号ａが入力されると、この入力信号
ａは全波整流回路２にて仝波整流されて、全波整流信号
すとなる。したがってこの全波整流信号すは入力信号ａ
の基本周波数であるｆの周波数成分の他に、２倍の周波
数２ｆの周波数成分を持つことになる。ぞして、この全
波整流信号すは可変バンドパスフィルター３の信号入力
端子へ入力される。

また、入力信号ａは周波数電圧変換回路４へ入力される
ので、前記可変バンドパスフィルター３の通過周波数制
御端子には入力信号ａの周波数ｆに比例した電圧Ｅｐを
有する電圧信号Ｃが印加される。モしてイの状態で、可
変バンドパスフィルター３の通過周波数が前記全波整流
信号すに含まれる周波数２ｆになるように、周波数電圧
変換回路４の出力電圧ＥＦを調整する。したがって、可
変バンドパスフィルター３の通過周波数のバンド幅が隣
接する周波数成分（ｆ、３ｆ、４ｆ、・・・）を排除で
きる程度に狭ければ、この可変バンドパスフィルター３
から出力端子５へ出力される出力信号ｄは周波数２ｆを
有するサイン波形となる。

したがって、出力端子５から出力される出力信号ｄの周
波数は入力端子１へ入力される入力信号の２倍の周波数
になる。そして、入力信号ａの周波数ｆが変化すると周
波数電圧変換回路４の電圧信号Ｃも＃記周波数ｆの変化
に比例して変化するので、可変バンドパスフィルター３
の通過周波数も入力信号ａの周波数ｆの変化に比例して
変化する。モの結果、出力端子５からは常に入力信号ａ
の２倍の周波数を有した出力信＠ｄが得られる。

［発明が解決しようとづる問題点］ しかしながら、上記のように構成された周波数２逓倍回
路ｉにおいては次のような問題があった。

すなわち、入力信号ａからこの入力信＠ａの周波数ｆの
２倍の周波数成分を取出すために入力信号ａを仝波整流
している。したがって、入力信号ａがサイン波形ではな
く矩形波形である場合は、この矩形波形を一旦サイン波
信号に変換したのち入力端子１に入力づ論理和して必要
がある。したがって矩形波信号をリイン波信号へ変換づ
る変換回路が別途必要となる。

また、入力信＠ａの周波数ｆが例えばＧ１−１ｚ程度の
高周波になると、整流時に生じる波形歪み、すなわち例
えばブリッジ接続された各整流素子の奔紫呑肴与場比率
が増加したり、基本周波数と所望の高周波成分の周波数
が近接するために、可変バンドパスフィルター３の通過
周波数のバンド幅に含まれる可能性がある。これはＧＨ
ｚ帯程度の周波数領域では、可変バンドパスフィルター
３の通過・阻止特性の比が大きいものを得ることが難し
いからである。したがって、第５図の周波数２逓倍回路
においてはＧＨ２帯程度の高周波数領域では正確な２逓
倍回路として動作しない。

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり
、その目的とするところは、入力信号波形の所定レベル
を検知して矩形波を発生ずるもの、すなわち零位相位置
（以下Ｏ位相と言う）とπ位相位置とにおいてパルス信
号を発生するものである。このようにして２倍の周波数
成分を取出すことによって、入力信号波形の種類にかか
わらずＧＨｚ程度の高周波まで広い周波数領域に亘って
正確に２倍の周波数信号が得られる周波数２逓倍回路を
提供することにある。

１問題点を解決づるための手段］ 本発明の周波数２逓倍回路は、入力信号を波形整形して
矩形波状の信号を出力する波形整形回路と、この矩形波
状の信号がハイ（１１）レベルからロー（「）レベルに
変化したとき、所定時間幅のパルスを出力する第１のパ
ルス発生回路と、前記矩形波状の信号がローレベルから
ハイレベルに変化したとき、前配所定時間幅とほぼ同一
幅のパルスを出力する第２のパルス発生回路と、第１．
第回路が出力する入力信号の２倍の周波数の信号を通過
させるように、周波数電圧変換回路の出力電圧によって
制御される可変バンドパスフィルターとを備えたもので
ある。

し作用］ このように構成された周波数２逓倍回路であれば、入力
端子から入力された入力信号は波形整形回路によって入
力波形の所定レベルでその信号レベルが変化するパルス
信号に変換される。そして、第１および第２のパルス発
生回路によって上記信る。その結果、愉尋回路からは入
力信号の１周期のうち信号波形が所定レベルで立上がり
および立下がる時刻に同期する２つのパルスが出力され
、入力信号の２倍の周波数成分を持つ信号が可変バンド
パスフィルターへ入力される。この可変バンドパスフィ
ルターの通過周波数制御端子には周波数電圧変換回路か
ら出力された前記入力信号の周波数に比例する電圧が印
加されるので、この周波数電圧変換回路の出力電圧レベ
ルを調整することによって、可変バンドパスフィルター
から入力信号の２倍の周波数を有する出力信号が出力さ
れる。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例の周波数２逓倍回路を示すブロック図で
ある。図中１１は交流の入力信号が入力される入力端子
であり、この入力端子１１は波形整形回路１２の入力端
子に接続されている。この波形整形回路１２は交流の入
力信号の信号波形の１周期におけるＯ位相位置とπ位相
位置とで信号レベルが反転するパルス信号を出力する。

具体的には波形が電圧ＯＶラインを横切るときに信号レ
ベルが反転する。そして、この波形整形回路１２の非反
転出力端子Ｑはワンショット・マルチバイブレータで形
成された第１のパルス発生回路１３のトリガ端子下に接
続され、反転出力端子らは第１のパルス発生回路１３と
同一構成の第２のパルス発生回路１４のトリガ入力端子
王に接続されている。これ等第１および第２のパルス発
生回路１３．１４はトリガ端子Ｔに入力される信号がＬ
レベルからＨレベルへの立上り時刻に同期してこの立上
がり時刻から抵抗およびコンデンサの時定数で定まる所
定時間Ｔｏだけ１−ルベルとなるパルス信号を出力端子
Ｑから出力する。なお、上記所定時間Ｔｏの値は、入力
端子１１に入力される入力信号の最大周波数に対応する
周期の１／２程度の値に設定されている。

のそれぞれの入力端子に接続され、この６〜路１５の出
力端子は可変バンドパスフィルター１６の信号入力端子
へ接続されている。

また、前記入力端子１１は周波数電圧変換回路１７の入
力端子に接続され、この周波数電圧変換回路１７の出力
端子は前記可変バンドパスフィルター１６の通過周波数
制御端子に接続されている。

この可変バンドパスフィルター１６は信号入力端子から
入力した信号の周波数成分のうち通過周波数制御端子に
入力された電圧に対応する周波数成分のみを信号出力端
子から出力する。そして、この可変バンドパスフィルタ
ー１６の信号出力端子はこの周波数２逓倍回路の出力端
子１８に接続されている。

このように構成された周波数２逓倍回路の動作説明を第
２図のタイムチャートを用いて説明する。

すなわち、入力端子１１へ周波数で（周期Ｔ）のサイン
波の入力信号Ｑが入力すると、この入力信号Ｑは波形整
形回路１２内にて、人力信号ｑの１周期分の信号波形の
うちＯ位相位置およびπ位相位置で信号レベルが反転す
るパルス信号に波形整形される。そして、Ｑおよびご端
子から互いに信号レベルが対称となるパルス信号り、ｉ
が出力される。したがって、Ｑ端子から出力されるパル
ス信号りは入力信号ｑのＯ（２π）位相位置でルベルか
らＨレベルへ立上がり、０端子から出力されるパルス信
号は入力信号０のπ位相位置でＬレベルからＨレベルへ
立上がる。

パルス信号り、ｌがトリガ端子王に入力される第１およ
び第２のパルス発生回路１３．１４は、それぞれ入力パ
ルス信号り、ｌの立上り時刻（０位相位置、π位相位置
）に同期して立上り、所定時間ＴｏだけＨレベルが継続
するパルス信号ｊ。

信号Ｊ、には１回路１５にて合成されて、論理和信号℃
とし可変バンドパスフィルター１６の信号入力端子へ入
力される。したがってこの論理和信号Ｃの信号波形には
、図示するように、入力信号０の１周期Ｔ内にＯ位相位
置およびπ位相位置からそれぞれ所定時間Ｔｏ幅を有す
る２つのパルス波形が含まれる。すなわちこの論理和信
号りは人力信号０の周波数ｆの２倍の周波数２ｆ成分を
含む。

可変バンドパスフィルター１６から出力される出力信号
の周波数は周波数電圧変換回路１７から出力される電圧
信号ｍの電圧値ＥＦにて可変されるので、周波数電圧変
換回路１７の出力電圧レベルを、信号入力端子に入力さ
れた論理和信号Ｑの２ｆの周波数成分が出力されるよう
に調整する。

したがって、出力端子１８からは入力信号Ｑの２倍の周
波数２ｆを有した出力信号ｎが得られる。

なお、周波数電圧変換回路１７から出力される直流の電
圧信号ｍは入力信号Ｑの周波数ｆに比例した電圧ｆｉｉ
　Ｅ　Ｆとなるので、出力信号レベルを一旦上記のよう
に調整すると、たとえ入力信号ｑの周波数ｆが変化した
としても、再調整する必要ない。

第３図は入力信号ｑの周波数がｆ／２（周期２丁）に変
化した場合の各部の信号波形を示すものであり、入力信
号Ｑの周波数が１／２になると、可変バンドパスフィル
ター１６の信号入力端子へ入力される論理和信号ａに含
まれる周波数成分も（１／２）ｘ２ｆ、すなわちｆとな
り、さらに周波数電圧変換回路１７から出力される電圧
信号ｍの電圧値も周波数ｆに相当する電圧値となる。し
たがって、可変バンドパスフィルター１６は周波数ｆの
信号を通過させるようになり、その結果出力端子倍の出
力信号ｎの周波数もｆとなる。

このようにして、出力端子１８には常に入力端子１１に
入力された入力信号０の周波数ｆの２倍の周波数２ｆを
有する出力信号ｎが出力される。

そして、入力信号ｑの周波数ｆが変化すると出力信号ｎ
の周波数も入力信号０の周波数の変化に比例して変化す
る。

本発明のように構成された周波数２逓倍回路であれば、
入力信号０の波形が第２図に示すようなサイン波波形で
なく、歪み波形であってもよいし、サイン波形の零レベ
ル点以外の点であってもよい。

また、例えば第４図に示すように周期Ｔ（周波数ｆ）を
有する矩形の信号波形であったとしても、波形整形回路
１２の各出力端子Ｑ、Ｗからは図示するようにＯ位相位
置およびπ位相位置で信号レベルが反転する各パルス信
号り、＋が得られる。

したがって、サイン波信号のみならず種々の信号波形に
適用することが可能である。

また、従来回路で用いた全波整流回路を使用していない
ので、全波整流処理に伴う前述した波形歪みや全波整流
波形のアンバランスにによる悪影響を考慮する必要ない
ので、ＧＨｚ程度の高周波まで広い周波数領域に亘って
正確に２倍の周波数信号が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の周波数２逓倍回路によれば
、入力信号波形におけるＯ位相位置とπ位相位置とを検
出して２倍の周波数成分を取出すようにしている。した
がって、入力信号波形の種類にかかわらずＧ　ＨＺ程度
の高周波まで広い周波＝１４− 数頭域に口って正確に２倍の周波数信号が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる周波数２逓倍回路を
示すブロック構成図、第２乃至第４図は動作を示すタイ
ムチャート、第５図は従来の周波１１・・・入力端子、
１２・・・波形整形回路、１３・・・第１のパルス発生
回路、１４・・・第２のパルス発生イルター、１７・・
・周波数電圧変換回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力信号を波形整形して矩形波状の信号を出力する波形
   整形回路（１２）と；該矩形波状の信号がハイ（Ｈ）レ
   ベルからロー（Ｌ）レベルに変化したとき、所定時間幅
   のパルスを出力する第１のパルス発生回路（１３）と；
   該矩形波状の信号がローレベルからハイレベルに変化し
   たとき、前記所定時間幅とほぼ同一幅のパルスを出力す
   る第２のパルス発生回路（１４）と；前記第１、第２の
   パルス発生回路から出力されるパルス信号を論理和して
   前記入力信号の２倍の周波数成分を有する信号を出力す
   る論理和回路（１５）と；前記入力信号の周波数に対応
   した電圧を出力する周波数電圧変換回路（１７）と；前
   記論理和回路と前記周波数電圧変換回路とに接続され、
   前記論理和回路が出力する前記入力信号の２倍の周波数
   の信号を通過させるように、前記周波数電圧変換回路の
   出力電圧によって制御される可変バンドパスフィルター
   （１６）とを備えた周波数２逓倍回路。