JP2781591B2 - 周波数分周器 - Google Patents
周波数分周器Info
- Publication number
- JP2781591B2 JP2781591B2 JP7943489A JP7943489A JP2781591B2 JP 2781591 B2 JP2781591 B2 JP 2781591B2 JP 7943489 A JP7943489 A JP 7943489A JP 7943489 A JP7943489 A JP 7943489A JP 2781591 B2 JP2781591 B2 JP 2781591B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- signal
- feedback
- output
- input terminal
- Prior art date
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は周波数分周器に関し、特に主としてマイクロ
波帯で安定に動作する再生形周波数分周器に関するもの
である。
波帯で安定に動作する再生形周波数分周器に関するもの
である。
従来の技術 従来の再生形周波数分周器の構成を第２図に示す。
第２図において、１は混合回路２のポンプ入力端子2a
に接続されたポンプ電源であり、２は周波数混合機能と
増幅機能とを持つ素子を備えた混合回路である。３は分
周器出力端子であり、混合回路２から出力される分周信
号の一部は分岐されて周波数逓倍器４にて周波数逓倍さ
れた後に、帰還ループ５を通して帰還入力端子６に帰還
される。第２図は周波数逓倍器の逓倍数はｎとした場合
の例である。逓倍数がｎの場合には、1/（ｎ＋１）の分
周波を分周器出力端子３から取り出すことができる。
に接続されたポンプ電源であり、２は周波数混合機能と
増幅機能とを持つ素子を備えた混合回路である。３は分
周器出力端子であり、混合回路２から出力される分周信
号の一部は分岐されて周波数逓倍器４にて周波数逓倍さ
れた後に、帰還ループ５を通して帰還入力端子６に帰還
される。第２図は周波数逓倍器の逓倍数はｎとした場合
の例である。逓倍数がｎの場合には、1/（ｎ＋１）の分
周波を分周器出力端子３から取り出すことができる。
第２図に示す再生形周波数分周器では、必要に応じて
帯域通過フイルタ等のフイルタで出力を濾波することに
より、出力のうち所要の周波数付近の電力を選択的に取
り出して帰還を行うが、第２図は周波数分周機能を一般
的に説明するものであり、フイルタはあえて省略してあ
る。
帯域通過フイルタ等のフイルタで出力を濾波することに
より、出力のうち所要の周波数付近の電力を選択的に取
り出して帰還を行うが、第２図は周波数分周機能を一般
的に説明するものであり、フイルタはあえて省略してあ
る。
第２図に示す再生形周波数分周器の基本的な動作原理
は以前からよく知られており、種々の文献で説明されて
いる（例えば、文献（１）：無線工学ハンドブック、日
本電波協会、昭和29年、第６編「増幅および発振」第５
章「特殊真空管増幅器」、5.5「分周器」、P.358）。
は以前からよく知られており、種々の文献で説明されて
いる（例えば、文献（１）：無線工学ハンドブック、日
本電波協会、昭和29年、第６編「増幅および発振」第５
章「特殊真空管増幅器」、5.5「分周器」、P.358）。
第２図における動作原理は以下の通りである。
（ｉ）非直線特性を有する周波数混合機能と増幅機能と
を持つ素子を備えた混合回路２のポンプ入力端子2aに
は、ポンプ電源１から角周波数ωｐのポンプ信号が供給
されている。そして、角周波数ｎω１の帰還入力信号に
おける雑音レベルの電力により角周波数ω１の周波数混
合波の出力信号が混合回路２の出力端子に生ずる。この
場合には、（ｎ＋１）ω１＝ωｐの関係にある。周波数
混合波の出力信号を周波数逓倍器４にて周波数逓倍し、
その出力（角周波数ｎω１）を帰還ループ５にて帰還入
力端子６に帰還する。
を持つ素子を備えた混合回路２のポンプ入力端子2aに
は、ポンプ電源１から角周波数ωｐのポンプ信号が供給
されている。そして、角周波数ｎω１の帰還入力信号に
おける雑音レベルの電力により角周波数ω１の周波数混
合波の出力信号が混合回路２の出力端子に生ずる。この
場合には、（ｎ＋１）ω１＝ωｐの関係にある。周波数
混合波の出力信号を周波数逓倍器４にて周波数逓倍し、
その出力（角周波数ｎω１）を帰還ループ５にて帰還入
力端子６に帰還する。
（ii）帰還位相φｎと帰還量を適当な値に設定すること
によりｎω１入力→ω１出力→ｎω１逓倍器出力のルー
プ電力利得を１以上に設定できる場合には、角周波数ω
１の周波数混合波の出力信号が成長する。ω１＝ωp/
（ｎ＋１）なので、角周波数ω１／（ｎ＋１）の分周波
信号が成長する。
によりｎω１入力→ω１出力→ｎω１逓倍器出力のルー
プ電力利得を１以上に設定できる場合には、角周波数ω
１の周波数混合波の出力信号が成長する。ω１＝ωp/
（ｎ＋１）なので、角周波数ω１／（ｎ＋１）の分周波
信号が成長する。
すなわち、混合回路２は、入力されるポンプ信号と帰
還入力信号とを混合することにより、角周波数ω１のポ
ンプ信号を1/（ｎ＋１）分周してなる角周波数ω１／
（ｎ＋１）の分周波信号を発生して分周器出力端子３に
出力する。
還入力信号とを混合することにより、角周波数ω１のポ
ンプ信号を1/（ｎ＋１）分周してなる角周波数ω１／
（ｎ＋１）の分周波信号を発生して分周器出力端子３に
出力する。
発明が解決しようとする課題 しかし、第２図に示す形の従来の周波数分周器では帰
還ループを形成する周波数逓倍器４の電力利得（または
逓倍電力損失）が周波数逓倍器４の入力の関数であるた
め、分周波が立上りにくいことが知られている。この点
は前記文献（１）の前記箇所にも述べられている。この
理由は、文献（２）「アイドラ帰還によるm/n分周器の
動作解析」、赤池正己、電子情報通信学会技術研究報
告、MW88-32（1988年９月30日）の7.1節に詳しく述べら
れている。
還ループを形成する周波数逓倍器４の電力利得（または
逓倍電力損失）が周波数逓倍器４の入力の関数であるた
め、分周波が立上りにくいことが知られている。この点
は前記文献（１）の前記箇所にも述べられている。この
理由は、文献（２）「アイドラ帰還によるm/n分周器の
動作解析」、赤池正己、電子情報通信学会技術研究報
告、MW88-32（1988年９月30日）の7.1節に詳しく述べら
れている。
本発明の目的は安定かつ確実に分周波の成長する周波
数分周器を提供するものである。
数分周器を提供するものである。
課題を解決するための手段 本発明に係る周波数逓倍器は、入力される信号を所定
の第１の逓倍数で逓倍して周波数逓倍した信号を出力す
る周波数逓倍器と、 ポンプ入力端子と、帰還入力端子と、出力端子とを有
し、上記出力端子が上記周波数逓倍器を介して上記帰還
入力端子に第１の帰還ループにより接続され、非直線特
性を有する周波数混合機能と増幅機能とを有する能動素
子を備え、上記ポンプ入力端子に入力されるポンプ信号
と、上記帰還入力端子に入力される２つの帰還信号とを
周波数混合することにより、上記ポンプ信号を所定の第
２の逓倍数で逓倍してなる周波数分周波を上記出力端子
から分周器出力端子を介して出力する混合回路とを備え
た周波数分周器において、 上記混合回路の出力端子から出力される信号の一部を
直接に上記帰還入力端子に帰還させる第２の帰還ループ
を備え、 上記第２の帰還ループの上記周波数分周波の周波数に
おけるループ電力利得を１を超える値に設定したことを
特徴とする。
の第１の逓倍数で逓倍して周波数逓倍した信号を出力す
る周波数逓倍器と、 ポンプ入力端子と、帰還入力端子と、出力端子とを有
し、上記出力端子が上記周波数逓倍器を介して上記帰還
入力端子に第１の帰還ループにより接続され、非直線特
性を有する周波数混合機能と増幅機能とを有する能動素
子を備え、上記ポンプ入力端子に入力されるポンプ信号
と、上記帰還入力端子に入力される２つの帰還信号とを
周波数混合することにより、上記ポンプ信号を所定の第
２の逓倍数で逓倍してなる周波数分周波を上記出力端子
から分周器出力端子を介して出力する混合回路とを備え
た周波数分周器において、 上記混合回路の出力端子から出力される信号の一部を
直接に上記帰還入力端子に帰還させる第２の帰還ループ
を備え、 上記第２の帰還ループの上記周波数分周波の周波数に
おけるループ電力利得を１を超える値に設定したことを
特徴とする。
本発明による周波数分周器の構成を第１図に示す。本
発明による周波数分周器は、第２図に示す従来の周波数
分周器と異なり、第１図に示すように、非直線特性を有
する周波数混合機能と増幅機能とを持つ素子を備えた混
合回路２から出力される信号の一部をさらに分岐して、
分岐した信号を周波数逓倍器４を通さずに上記該混合回
路の帰還入力端子に帰還する帰還ループを併せて設ける
ことを特徴とする。
発明による周波数分周器は、第２図に示す従来の周波数
分周器と異なり、第１図に示すように、非直線特性を有
する周波数混合機能と増幅機能とを持つ素子を備えた混
合回路２から出力される信号の一部をさらに分岐して、
分岐した信号を周波数逓倍器４を通さずに上記該混合回
路の帰還入力端子に帰還する帰還ループを併せて設ける
ことを特徴とする。
第１図に示す周波数分周器において、分周波が安定か
つ確実に成長する理由は文献（２）7.1節と7.2節に述べ
られている。その要約を転記すると以下の通りである。
つ確実に成長する理由は文献（２）7.1節と7.2節に述べ
られている。その要約を転記すると以下の通りである。
第２図に示した再生形周波数分周器では、雑音レベル
で生じた角周波数ωp/（ｎ＋１）の周波数混合波の信号
をｎ逓倍して混合回路２で角周波数ωｐのポンプ信号と
混合して角周波数ωp/（ｎ＋１）の周波数混合波の信号
を成長させるものである。
で生じた角周波数ωp/（ｎ＋１）の周波数混合波の信号
をｎ逓倍して混合回路２で角周波数ωｐのポンプ信号と
混合して角周波数ωp/（ｎ＋１）の周波数混合波の信号
を成長させるものである。
混合回路２の電力利得をGMとし、周波数逓倍器４の電
力利得をGDとし、混合回路２から出力される周波数混合
波の信号の出力電力をP0とした場合に、電力αP0（α＜
１）の信号だけを周波数逓倍器４に入力するとすれば、
角周波数ωp/（ｎ＋１）の分周波信号が成長する条件は
ループ電力利得が１より大という条件だから、 αGDGM＞１ （１） である。
力利得をGDとし、混合回路２から出力される周波数混合
波の信号の出力電力をP0とした場合に、電力αP0（α＜
１）の信号だけを周波数逓倍器４に入力するとすれば、
角周波数ωp/（ｎ＋１）の分周波信号が成長する条件は
ループ電力利得が１より大という条件だから、 αGDGM＞１ （１） である。
通常の非直線特性を有する周波数混合機能や増幅機能
を持つ素子を備えた混合回路２は入力レベルが十分に低
いときには、入力レベルと出力レベルは直線関係にあ
る、即ち電力利得は一定である。即ち混合回路２の入力
レベルの低いときには上記GMは入力レベルに依らず一定
である。
を持つ素子を備えた混合回路２は入力レベルが十分に低
いときには、入力レベルと出力レベルは直線関係にあ
る、即ち電力利得は一定である。即ち混合回路２の入力
レベルの低いときには上記GMは入力レベルに依らず一定
である。
しかるに周波数逓倍器４に関しては、一般には、その
電力利得は一定ではない。これは周波数逓倍器４では入
力電力の励振により非直線特性を生じせしめ、その非直
線特性により周波数逓倍を行うからである。従って、通
常の周波数逓倍器では、入力レベルが無限小のときは非
直線特性も無限小となり電力利得も無限小である。即
ち、電力利得GDは入力レベルが小さい範囲では、Ａを０
より大きい数として、また、GD0を定数値として、 GD＝GD0（αP0)A （２） という形で近似的に表わされる。この式よりP0→０の時
はGD→０であることが知られる。第（１）式と第（２）
式より周波数分周波の成長する条件は、 αGD0（αP0)AGM＞１ （３） となる。P0→０では第（３）式の左辺は零に漸次する。
即ち、P0→０では第（３）式は成立しない。この種の周
波数分周器では周波数分周波の成長に何らかの工夫が必
要であり、それがないと周波数分周波が立上がらないこ
とを第（３）式は示している。
電力利得は一定ではない。これは周波数逓倍器４では入
力電力の励振により非直線特性を生じせしめ、その非直
線特性により周波数逓倍を行うからである。従って、通
常の周波数逓倍器では、入力レベルが無限小のときは非
直線特性も無限小となり電力利得も無限小である。即
ち、電力利得GDは入力レベルが小さい範囲では、Ａを０
より大きい数として、また、GD0を定数値として、 GD＝GD0（αP0)A （２） という形で近似的に表わされる。この式よりP0→０の時
はGD→０であることが知られる。第（１）式と第（２）
式より周波数分周波の成長する条件は、 αGD0（αP0)AGM＞１ （３） となる。P0→０では第（３）式の左辺は零に漸次する。
即ち、P0→０では第（３）式は成立しない。この種の周
波数分周器では周波数分周波の成長に何らかの工夫が必
要であり、それがないと周波数分周波が立上がらないこ
とを第（３）式は示している。
実施例 本発明による周波数分周器を第１図を用いて以下に説
明する。なお第１図において、従来技術と同じ部分には
同じ符号を付した。第１図において、混合回路２はたと
えばFET（電界効果トランジスタ）を用いた公知の周波
数混合器を用いることができる。７は、混合回路２から
出力される周波数混合波の信号の一部を分岐して、分岐
した信号を周波数逓倍器４を通さずに上記混合回路２の
帰還入力端子６に直接的に正帰還を行う帰還ループであ
る。帰還ループ７で帰還される角周波数ω１の信号も、
帰還ループ５で帰還される角周波数ｎ×ω１の信号も、
帰還入力端子６を介して、混合回路２の同じ例えばソー
ス接地のFETのゲートなどの入力端子に印加されるとと
もに、ポンプ信号も同様にポンプ電源１からポンプ入力
端子2aを介して混合回路２の同じ例えばソース接地のFE
Tのゲートなどの入力端子に印加される。混合回路２
は、ポンプ入力端子2aに入力されるポンプ信号と、帰還
入力端子６に入力される帰還入力信号とを混合すること
により、角周波数ω１のポンプ信号を1/（ｎ＋１）分周
してなる角周波数ω１／（ｎ＋１）の分周波信号を発生
して分周器出力端子３に出力する。
明する。なお第１図において、従来技術と同じ部分には
同じ符号を付した。第１図において、混合回路２はたと
えばFET（電界効果トランジスタ）を用いた公知の周波
数混合器を用いることができる。７は、混合回路２から
出力される周波数混合波の信号の一部を分岐して、分岐
した信号を周波数逓倍器４を通さずに上記混合回路２の
帰還入力端子６に直接的に正帰還を行う帰還ループであ
る。帰還ループ７で帰還される角周波数ω１の信号も、
帰還ループ５で帰還される角周波数ｎ×ω１の信号も、
帰還入力端子６を介して、混合回路２の同じ例えばソー
ス接地のFETのゲートなどの入力端子に印加されるとと
もに、ポンプ信号も同様にポンプ電源１からポンプ入力
端子2aを介して混合回路２の同じ例えばソース接地のFE
Tのゲートなどの入力端子に印加される。混合回路２
は、ポンプ入力端子2aに入力されるポンプ信号と、帰還
入力端子６に入力される帰還入力信号とを混合すること
により、角周波数ω１のポンプ信号を1/（ｎ＋１）分周
してなる角周波数ω１／（ｎ＋１）の分周波信号を発生
して分周器出力端子３に出力する。
角周波数ωp/（ｎ＋１）での混合回路２の電力利得を
GMSとし、混合回路２の出力での帰還ループ７に分岐す
る信号の、混合回路２の出力信号電力に対する電力の比
をβとすれば、周波数分周波の立上る条件は、 αGD0（αP0)AGM＋βGMS＞１ （４） となる。P0→０のときは βGMS＞１ （５） となればよい。ここで、βGMSは、混合回路２と帰還ル
ープ７の角周波数ω１＝ωp/（ｎ＋１）におけるループ
電力利得である。
GMSとし、混合回路２の出力での帰還ループ７に分岐す
る信号の、混合回路２の出力信号電力に対する電力の比
をβとすれば、周波数分周波の立上る条件は、 αGD0（αP0)AGM＋βGMS＞１ （４） となる。P0→０のときは βGMS＞１ （５） となればよい。ここで、βGMSは、混合回路２と帰還ル
ープ７の角周波数ω１＝ωp/（ｎ＋１）におけるループ
電力利得である。
既述のように、GMは混合回路２の電力利得であり、入
力レベルの十分低いときは入出力レベルに依存しない一
定値である。従って、入力レベルの十分低いときも、上
記電力の比βを適当な値に選ぶことにより、上記第
（５）式を満足させることができる。
力レベルの十分低いときは入出力レベルに依存しない一
定値である。従って、入力レベルの十分低いときも、上
記電力の比βを適当な値に選ぶことにより、上記第
（５）式を満足させることができる。
第（５）式を満足するためには、ポンプ信号をポンプ
電源１から混合回路２に供給したときは帰還ループ５と
７のループ電力利得がともに１より大きく、また、自励
発振を起さないためには、ポンプ信号を断としたときは
帰還ループ５と７のループ電力利得がともに１より小さ
くなければならず、そのためには帰還ループ５と７の帰
還入力端子６での帰還位相を適当な値に選ばれなければ
ならないことは言うまでもない。
電源１から混合回路２に供給したときは帰還ループ５と
７のループ電力利得がともに１より大きく、また、自励
発振を起さないためには、ポンプ信号を断としたときは
帰還ループ５と７のループ電力利得がともに１より小さ
くなければならず、そのためには帰還ループ５と７の帰
還入力端子６での帰還位相を適当な値に選ばれなければ
ならないことは言うまでもない。
また、第１図において、混合回路２として周波数ミク
サと増幅器のタンデム接続でもよく、周波数ミクサとし
てはFETにかぎらず、ダイオードなどの能動素子を用い
たものでもよい。
サと増幅器のタンデム接続でもよく、周波数ミクサとし
てはFETにかぎらず、ダイオードなどの能動素子を用い
たものでもよい。
発明の効果 以上説明したように本発明により、安定かつ確実に周
波数分周波が成長する周波数分周器を得ることができ
る。
波数分周波が成長する周波数分周器を得ることができ
る。
第１図は本発明による周波数分周器の構成を示す回路
図、第２図は従来の再生形周波数分周器を示す回路図で
ある。 １……ポンプ電源、２……混合回路、2a……ポンプ入力
端子、３……分周器出力端子、４……周波数逓倍器、5,
7……帰還ループ、６……帰還入力端子。
図、第２図は従来の再生形周波数分周器を示す回路図で
ある。 １……ポンプ電源、２……混合回路、2a……ポンプ入力
端子、３……分周器出力端子、４……周波数逓倍器、5,
7……帰還ループ、６……帰還入力端子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−5566（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−15957（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−186609（ＪＰ，Ｕ) Ｍｉｃｈａｅｌ Ｍ．Ｄｒｉｓｃｏｌ ｌ，”Ｐｈａｓｅ Ｎｏｉｓｅ Ｐｅｒ ｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｅｇｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｄｅｒ ｓ”，ＩＥＥＥ ｔｒａｎｓ．Ｕｌｔｒ ａｓｏｎｉｃｓ．Ｆｅｒｒｏｅｌａｃｔ ｒｉｃｓ ａｎｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｖｏｌ37，ｎｏ. ４，Ｊｕｌｙ 1990 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H03B 19/00 - 19/14
Claims (2)
- 【請求項１】入力される信号を所定の第１の逓倍数で逓
倍して周波数逓倍した信号を出力する周波数逓倍器と、 ポンプ入力端子と、帰還入力端子と、出力端子とを有
し、上記出力端子が上記周波数逓倍器を介して上記帰還
入力端子に第１の帰還ループにより接続され、非直線特
性を有する周波数混合機能と増幅機能とを有する能動素
子を備え、上記ポンプ入力端子に入力されるポンプ信号
と、上記帰還入力端子に入力される２つの帰還信号とを
周波数混合することにより、上記ポンプ信号を所定の第
２の逓倍数で逓倍してなる周波数分周波を上記出力端子
から分周器出力端子を介して出力する混合回路とを備え
た周波数分周器において、 上記混合回路の出力端子から出力される信号の一部を直
接に上記帰還入力端子に帰還させる第２の帰還ループを
備え、 上記第２の帰還ループの上記分周波数分周波の周波数に
おけるループ電力利得を１を超える値に設定したことを
特徴とする周波数分周器。 - 【請求項２】上記能動素子は電界効果トランジスタであ
ることを特徴とする請求項１記載の周波数分周器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7943489A JP2781591B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 周波数分周器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7943489A JP2781591B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 周波数分周器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02257705A JPH02257705A (ja) | 1990-10-18 |
| JP2781591B2 true JP2781591B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=13689773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7943489A Expired - Lifetime JP2781591B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 周波数分周器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2781591B2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-30 JP JP7943489A patent/JP2781591B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｍｉｃｈａｅｌ Ｍ．Ｄｒｉｓｃｏｌｌ，"Ｐｈａｓｅ Ｎｏｉｓｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｅｇｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｄｅｒｓ"，ＩＥＥＥ ｔｒａｎｓ．Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ．Ｆｅｒｒｏｅｌａｃｔｒｉｃｓ ａｎｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｖｏｌ３７，ｎｏ．４，Ｊｕｌｙ １９９０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02257705A (ja) | 1990-10-18 |
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