(57)【要約】      （修正有）【課題】周波数掃引速度を向上し、周波数掃引の範囲を広げさせると共に、高い掃引周波数信号の出力スペクトル純度（低い出力ノイズ）を保証できる周波数掃引信号発生回路を提供する。【解決手段】基準周波数信号を発生する基準周波数源１１０と、第一の周波数帯で稼動し、基準周波数信号に基づいて第一の周波数帯内の周波数掃引信号を発生する第一の周波数合成回路１２１と、第二の周波数帯で稼動し、基準周波数信号に基づいて第二の周波数帯内の周波数掃引信号を発生する第二の周波数合成回路１２２と、第一の周波数合成回路と第二の周波数合成回路の出力端とに結合接続する多段スイッチ１３０と、第一の周波数合成回路、第二の周波数合成回路及び多段スイッチに結合接続して制御を行い、多段スイッチの出力端から、第一の周波数帯内の周波数掃引信号及び第二の周波数帯内の周波数掃引信号を交替で出力させる制御回路１４０とを含む。【選択図】図１
2015037320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数掃引信号発生回路であって、
基準周波数信号を発生する基準周波数源と、
第一の周波数帯で稼動する回路であって、入力端が前記基準周波数源の出力端に結合接続し、前記基準周波数信号に基づいて、出力端において前記第一の周波数帯内の周波数掃引信号を発生する第一の周波数合成回路と、
前記第一の周波数帯と異なる第二の周波数帯で稼動する回路であって、入力端が前記基準周波数源の出力端に結合接続し、前記基準周波数信号に基づいて、出力端において前記第二の周波数帯内の周波数掃引信号を発生する第二の周波数合成回路と、
入力端が前記第一の周波数合成回路の出力端と前記第二の周波数合成回路の出力端とに結合接続する多段スイッチと、
前記第一の周波数合成回路、前記第二の周波数合成回路及び前記多段スイッチに結合接続して制御を行い、前記多段スイッチの出力端から、前記第一の周波数帯内の周波数掃引信号及び前記第二の周波数帯内の周波数掃引信号を交替で出力させる制御回路と、を備えることを特徴とする周波数掃引信号発生回路。
【請求項２】
前記第一の周波数合成回路及び前記第二の周波数合成回路は、それぞれ、位相ロックループ技術に基づいて形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の周波数掃引信号発生回路。
【請求項３】
前記第一の周波数合成回路が第一の周波数帯内の第一の周波数掃引信号を安定して出力する時、前記第二の周波数合成回路が、第二の周波数帯内の第一の周波数掃引信号を出力するための準備を行い、
前記第二の周波数合成回路が第二の周波数帯内の第一の周波数掃引信号を安定して出力する時、前記第一の周波数合成回路が、第一の周波数帯内の第二の周波数掃引信号を出力するための準備を行う、ことを特徴とする請求項１に記載の周波数掃引信号発生回路。
【請求項４】
前記第一の周波数帯及び前記第二の周波数帯は、何れも、ミリ波の範囲内にある、ことを特徴とする請求項１に記載の周波数掃引信号発生回路。
【請求項５】
前記多段スイッチは、マルチパスのスイッチング通路を含み、
各スイッチング通路は、直列接続した三段のスイッチユニットを含み、
各スイッチユニットは、第一のスイッチ及び第二のスイッチを含み、
第一のスイッチは、第一の端子が第二のスイッチの第一の端子と結合接続し、
第二のスイッチは、もう一方の端子がグランドに接続する、ことを特徴とする請求項１に記載の周波数掃引信号発生回路。
【請求項６】
周波数掃引信号発生回路であって、
基準周波数信号を発生する基準周波数源と、
それぞれが異なる周波数帯で稼動する回路であって、入力端が何れも前記基準周波数源の出力端に結合接続し、前記基準周波数信号に基づいて、各自の出力端において、対応の周波数帯内の周波数掃引信号を発生するＮ個（Ｎが３以上の整数）の周波数合成回路と、
入力端が、前記Ｎ個の周波数合成回路の出力端に結合接続する多段スイッチと、
前記Ｎ個の周波数合成回路及び前記多段スイッチに結合接続して制御を行い、前記多段スイッチの出力端から、第一の周波数帯内の第一の周波数点の周波数掃引信号、第二の周波数帯内の第一の周波数点の周波数掃引信号、…、第Ｎの周波数帯内の第一の周波数点の周波数掃引信号、第一の周波数帯内の第二の周波数点の周波数掃引信号、第二の周波数帯内の第二の周波数点の周波数掃引信号、…、第Ｎの周波数帯内の第二の周波数点の周波数掃引信号、…を出力させる制御回路とを、備える周波数掃引信号発生回路。
【請求項７】
前記Ｎ個の周波数合成回路は、それぞれ、位相ロックループ技術に基づいて形成される、ことを特徴とする請求項６に記載の周波数掃引信号発生回路。
【請求項８】
前記各周波数帯は、何れもミリ波の範囲内にある、ことを特徴とする請求項６に記載の周波数掃引信号発生回路。
【請求項９】
前記多段スイッチは、マルチパスのスイッチング通路を含み、
各スイッチング通路は、直列接続した三段のスイッチユニットを含み、
各スイッチユニットは、第一のスイッチ及び第二のスイッチを含み、
第一のスイッチは、第一の端子が第二のスイッチの第一の端子と結合接続し、
第二のスイッチは、もう一方の端子がグランドに接続する、ことを特徴とする請求項６に記載の周波数掃引信号発生回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願の実施例は、マイクロ波技術に関わるものであり、具体的には、超広帯域かつ高い周波数スペクトル出力純度の早い周波数掃引信号を発生する回路に関わる。
【背景技術】
【０００２】
放送や通信システムにおいては良く周波数掃引信号が用いられている。通常、点周波数リファレンス源、電圧制御発振器、位相弁別器および濾波帰還ループからなる位相ロックループという技術を利用して周波数掃引信号を発生させることになっている。この四つの部分の組み合わせは、周波数合成器（ＰＬＬ）と呼ばれている。ＰＬＬの周波数掃引の幅は、電圧制御発振器の稼動周波数範囲によって制限されるが、周波数掃引信号のノイズは、周波数掃引の時間に関わっている。即ち、ノイズが小さい場合は、長いロック時間を要し、早い周波数掃引出力信号を実現する場合は、ノイズが大きい。
【０００３】
広い周波数帯の周波数掃引、早い周波数掃引、高い周波数スペクトル出力純度（低出力ノイズ）これらの三つの指標特徴は、ミリ波結像システムが周波数掃引信号に対する要求である。現在使用されている周波数掃引信号は、単一の周波数合成回路によって構成されることが多いが、周波数掃引速度を向上させるため、周波数範囲が同様である二つの周波数合成器によって構成される応用もある。従来のこのような組み合わせ式の周波数掃引法は、周波数掃引速度のみをアップさせることができるが、周波数掃引範囲を広げることや周波数掃引信号の周波数スペクトル純度を向上させること（ノイズを低下させること）を同時に兼ねて行うことができない。このため、早い周波数掃引、広い周波数掃引範囲を同時に実現すると共に、高い出力信号の周波数スペクトル純度（低の出力ノイズ）を保証することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従来技術の問題に鑑みて、早い周波数掃引、広い周波数掃引範囲を同時に実現すると共に、高い出力信号の周波数スペクトル純度を保証できる、周波数掃引信号を発生する回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある局面に従うと、周波数掃引信号発生回路は、基準周波数信号を発生する基準周波数源と、第一の周波数帯で稼動する回路であって、入力端が前記基準周波数源の出力端に結合接続し、前記基準周波数信号に基づいて、出力端において前記第一の周波数帯内の周波数掃引信号を発生する第一の周波数合成回路と、前記第一の周波数帯と異なる第二の周波数帯で稼動する回路であって、入力端が前記基準周波数源の出力端に結合接続し、前記基準周波数信号に基づいて、出力端において前記第二の周波数帯内の周波数掃引信号を発生する第二の周波数合成回路と、入力端が前記第一の周波数合成回路の出力端と前記第二の周波数合成回路の出力端とに結合接続する多段スイッチと、前記第一の周波数合成回路、前記第二の周波数合成回路及び前記多段スイッチに結合接続して制御を行い、前記多段スイッチの出力端から、前記第一の周波数帯内の周波数掃引信号及び前記第二の周波数帯内の周波数掃引信号を交替で出力させる制御回路とを備える。
【０００６】
いくつかの実施例に従うと、前記第一の周波数合成回路及び前記第二の周波数合成回路は、それぞれ、位相ロックループ技術に基づいて形成される。
【０００７】
いくつかの実施例に従うと、前記第一の周波数合成回路が第一の周波数帯内の第一の周波数掃引信号を安定して出力する時、前記第二の周波数合成回路が、第二の周波数帯内の第一の周波数掃引信号を出力するための準備を行い、前記第二の周波数合成回路が第二の周波数帯内の第一の周波数掃引信号を安定して出力する時、前記第一の周波数合成回路が、第一の周波数帯内の第二の周波数掃引信号を出力するための準備を行う。
【０００８】
いくつかの実施例に従うと、前記第一の周波数帯及び前記第二の周波数帯は、何れも、ミリ波の範囲内にある。
【０００９】
いくつかの実施例に従うと、前記多段スイッチは、マルチパスのスイッチング通路を含み、各スイッチング通路は、直列接続した三段のスイッチユニットを含み、各スイッチユニットは、第一のスイッチ及び第二のスイッチを含み、第一のスイッチは、第一の端子が第二のスイッチの第一の端子と結合接続し、第二のスイッチは、もう一方の端子がグランドに接続する。
【００１０】
本発明のもう一つの局面に従うと、周波数掃引信号発生回路は、基準周波数信号を発生する基準周波数源と、それぞれが異なる周波数帯で稼動する回路であって、入力端が何れも前記基準周波数源の出力端に結合接続し、前記基準周波数信号に基づいて、各自の出力端において、対応の周波数帯内の周波数掃引信号を発生するＮ個（Ｎが３以上の整数）の周波数合成回路と、入力端が、前記Ｎ個の周波数合成回路の出力端に結合接続する多段スイッチと、前記Ｎ個の周波数合成回路及び前記多段スイッチに結合接続して制御を行い、前記多段スイッチの出力端から、第一の周波数帯内の第一の周波数点の周波数掃引信号、第二の周波数帯内の第一の周波数点の周波数掃引信号、…、第Ｎの周波数帯内の第一の周波数点の周波数掃引信号、第一の周波数帯内の第二の周波数点の周波数掃引信号、第二の周波数帯内の第二の周波数点の周波数掃引信号、…、第Ｎの周波数帯内の第二の周波数点の周波数掃引信号、…を出力させる制御回路とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
上述の方案によれば、周波数掃引速度を向上し、周波数掃引の範囲を広げさせると共に、高い掃引周波数信号の出力スペクトル純度（低い出力ノイズ）を保証できるようになった。
以下は、本発明をより良く理解させるように、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本願の実施例に係る周波数掃引信号を発生する回路を示す構造ブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る多段スイッチの構造を示す図である。
【図３】本願の他の実施例に係る周波数掃引信号を発生する回路を示す構造ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面は、実施例の全ての回路や構造を示していない。全ての図面にわたって、図面中の同じ図番は、同様又は類似の部材或いは構成を示す。
【００１４】
以下、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。なお、ここで説明した実施例は、例を挙げて説明するためのものであり、本発明がこれに限らないことに注意すべきである。以下の説明において、本発明に対する明確な理解のため、大量の特定の細部を説明した。しかしながら、当業者にとって、必ずこれらの特定の細部を採用しなければ本発明を実現できないことではないことが明らかである。他の実施例においては、本発明を混同させることを避けるために、周知の回路、材料又は方法への具体的な説明を省略した。
【００１５】
本明細書の全体において、言及した「一つの実施例」、「実施例」、「一つの例示」又は「例示」は、該実施例又は例示に結合して描述した特定の特徴、構造又は特性が、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれていることを意味する。従って、明細書全体の各場所に現れた短文「一つの実施例において」、「実施例において」、「一つの例示」又は「例示」は、必ず同一の実施例又は例示を指したものではない。また、何らかの適宜な組み合わせ及び／又はサブ組み合わせによって、特定の特徴、構造又は特性を、一つ又は複数の実施例又は例示と組み合わせることもできる。また、当業者は、ここで提供した図面が、全て説明の目的に用いられるものであり、スケールに従って描いたものではないと理解すべきである。また、素子が他の素子に「接続する」又は「結合接続する」と称するとき、この素子は、他の素子に直接に接続又は結合接続することもできるし、中間素子を介して接続又は結合接続することもできる。逆に、素子は、他の素子に「直接接続する」又は「直接結合接続する」と称するとき、中間の素子を介せず直接接続又は結合接続することを意味する。同じ図番が同じ素子を指す。ここで、使用される用語“及び／又は”は、一つ或いは複数の関連して挙げた項目の何れ及び全ての組み合わせを含む。
【００１６】
本発明は、スキャン速度、周波数スペクトルの幅及び周波数純度を兼ねて考慮するため、周波数掃引信号発生回路を提出した。図１は、本願の実施例に係る周波数掃引信号を発生する回路を示す構造ブロック図である。
【００１７】
図１に示す回路は、基準周波数源１１０と、第一の周波数合成回路１２１と、第二の周波数合成回路１２２と、多段スイッチ（ｍｕｌｔｉ−ｓｔａｇｅ  ｓｗｉｔｃｈ）１３０と、制御回路１４０とを備える。
【００１８】
基準周波数源１１０は、例えば、精密な基準信号源であり、基準周波数信号を発生するものである。第一の周波数合成回路１２１及び第二の周波数合成回路１２２は、何れもＰＬＬ技術に基づいて形成されるものであり、例えば、電圧制御発振器と、位相弁別器と、濾波帰還ループとを備える。第一の周波数合成回路１２１は、第一の周波数帯で稼動し、その入力端が、基準周波数源１１０の出力端に結合接続され、基準周波数信号に基づいて、出力端において第一の周波数帯内の周波数掃引信号を発生する回路である。
【００１９】
第二の周波数合成回路１２２は、第一の周波数帯とは異なる第二の周波数帯で稼動し、その入力端が、基準周波数源１１０の出力端に結合接続され、基準周波数信号に基づいて、出力端において前記第二の周波数帯内の周波数掃引信号を発生する回路である。
【００２０】
多段スイッチは、入力端が第一の周波数合成回路１２１の出力端及び第二の周波数合成回路１２２の出力端に結合接続されている。制御回路１４０は、第一の周波数合成回路１２１、第二の周波数合成回路１２２及び多段スイッチ１３０に結合接続しており、それらを制御する。多段スイッチ１３０の出力端においては、第一の周波数帯内の周波数掃引信号及び第二の周波数帯内の周波数掃引信号が交替で出力される。
【００２１】
図２は、本発明の実施例に係る多段スイッチの構造を示す。多段スイッチは、マルチパスのスイッチング通路を含み、各スイッチング通路は、直列接続した三段のスイッチユニットを含み、各スイッチユニットは、第一のスイッチ及び第二のスイッチを含み、第一のスイッチの第一の端子は、第二のスイッチの第一の端子と結合接続し、第二のスイッチのもう一方の端子は、グランドに接続する。
【００２２】
図２から分かるように、スイッチング通路毎には、三段のスイッチ回路が有され、各段のスイッチ回路は、二つのスイッチからなり、２パスの多段スイッチを経た信号は、最後に、パワー合成回路によって一つのパスでの出力となる。本実施例において前記二つの周波数合成回路を採用した場合に対して、スイッチ回路は、二つのスイッチング通路があれば良いが、複数（Ｎ個、Ｎが３以上の整数）の周波数合成回路を採用した場合に対して、スイッチ回路は、より多いパスのスイッチング通路を採用しても良い。
【００２３】
本実施例において述べる多段とは、一つのスイッチング通路において直列接続して使用された複数個のスイッチ回路ユニットである。図２において、各通路には３段のスイッチ回路が使用されている。本実施例の回路が高周波で稼動するため、例えば、あるスイッチがオフとなり、スイッチの両端において結合する場合がある。従って、多段スイッチは、スイッチがオフした場合の信号を、逐次に減衰させることができる。当業者は、より多い段のスイッチを使用してスイッチ回路を構成することもできる。
【００２４】
いくつかの実施例によれば、基準周波数源１１０としては、基準周波数を提供するよう、単一かつ高安定なリファレンス源が採用されている。二つの周波数合成回路１２１及び１２２は、異なる周波数帯で稼動し、多段スイッチ１３０は、２段のスイッチシステムを含む。このような案を用いることにより、周波数掃引速度を向上できると共に、周波数掃引範囲を広げることができると共に高い周波数掃引信号の出力周波数スペクトル純度（低の出力ノイズ）を保証できるため、ミリ波結像システムが周波数掃引信号源への要求を満たすことができた。
【００２５】
図１に示すように、本実施例の二つの周波数合成回路１２１及び１２２は、それぞれ、異なる周波数帯で稼動している。例えば、第一の周波数合成回路１２１は、周波数がｆ１〜ｆ２にある周波数掃引信号を発生し、第二の周波数合成回路１２２は、周波数がｆ３〜ｆ４にある周波数掃引信号を発生する。
【００２６】
第一の周波数合成回路１２１が安定した周波数ｆ１−１を出力する時、第二の周波数合成回路１２２は、次の出力周波数ｆ２−１の準備を行う。第二の周波数合成回路１２２は、周波数ｆ２−１を出力する時、第一の周波数合成回路１２１は、第三番目の出力周波数ｆ１−２の準備を行う。このように、交替で第一の周波数合成回路１２１、第二の周波数合成回路１２２及び多段スイッチ１３０を制御して、出力端において、順にｆ１−１、ｆ２−１、ｆ１−２、ｆ２−２、…、ｆ２（第一の周波数合成回路１２１の上限出力周波数）、ｆ４（第二の周波数合成回路１２２の上限出力周波数）が得られる。
【００２７】
周波数合成回路１２１及び周波数合成回路１２２中のループ濾波回路時間定数を確定した時、即ち、周波数発生回路の出力ノイズが一定となる時、該周波数発生回路の周波数の周波数ホッピング時間は、単一の周波数合成回路の二分の一となる。言い換えれば、同じノイズの出力の場合、周波数ホッピング時間を短縮したと共に、周波数掃引速度を向上した。第一の周波数合成回路１２１及び第二の周波数合成回路１２２が異なる周波数帯で稼動するため、上述の案で出力可能な周波数帯の幅は、単一の周波数合成回路および二つの同じ周波数帯の周波数合成回路の一倍となる。
【００２８】
図３に示すように、同様の方法で３つ又は複数の周波数合成回路と、対応する多段スイッチ及制御回路を組み合わせることによって、更に低いループノイズでの広帯域乃至超広帯域の早い周波数掃引信号を出力することが実現できる。図３は、本願のもう一つの実施例に係る周波数掃引信号を発生する回路を示す構造ブロック図である。
【００２９】
図３は、図１を元に第三の周波数合成回路１２３、…、第Ｎの周波数合成回路１２Ｎを増加した。ここで、Ｎは、３以上の整数である。制御回路１４０及び多段スイッチ回路１３０の内部も、周波数合成回路を増加したことに対応し、相応の変化が生じるが、その稼動原理や稼動フローは、図１に示す回路と同様である。
【００３０】
図３に示す回路は、基準周波数源１１０と、Ｎ個の周波数合成回路１２１、…、１２Ｎと、多段スイッチ１３０と、制御回路１４０とを備える。基準周波数源１１０は、基準周波数信号を発生する。Ｎ個の周波数合成回路１２１、…、１２Ｎは、それぞれ、異なる周波数帯で稼動し、その入力端が何れも基準周波数源１１０の出力端に結合接続し、かつ、基準周波数信号に基づいて、各自の出力端において、対応する周波数帯内の周波数掃引信号を発生する。Ｎは、３以上の整数である。多段スイッチ１３０は、入力端が複数個の周波数合成回路の出力端に結合接続する。制御回路１４０は、複数個の周波数合成回路及び多段スイッチに結合接続して制御を行う。多段スイッチの出力端において、順に第一の周波数帯内の第一の周波数点の周波数掃引信号、第二の周波数帯内の第一の周波数点の周波数掃引信号、…、第Ｎ周波数帯内の第一の周波数点の周波数掃引信号、第一の周波数帯内の第二の周波数点の周波数掃引信号、第二の周波数帯内の第二の周波数点の周波数掃引信号、…、第Ｎ周波数帯内の第二の周波数点の周波数掃引信号、…を、出力する。
【００３１】
このように、周波数合成回路の個数を増加させたことによって、該方法の前述の三つの指標パラメータ（即ち、周波数変調時間を減少すること、出力信号のノイズを低下すること、及び周波数掃引信号の周波数範囲を広げること）をさらに向上することができる。
【００３２】
本願の実施例によれば、周波数変調時間を減少し、出力信号のノイズを低下したと共に、周波数掃引信号の周波数範囲を広げることができる。そのため、ミリ波帯域結像デバイスによる信号源への要求を満たすことができる。該方法は、同様に、他の帯域における順次周波数掃引の超広帯域信号を発生することにも適用できる。
【００３３】
以上、いくつかの典型的な実施例に基づいて本発明を説明した。当業者は、使用された用語が、説明するための例であって、本発明を限定する用語ではないと理解すべきである。また、当業者は、本発明の精神及び実質を逸脱しない限りに、本発明を種々の形態で具体的に実施できるので、上記の実施例は、前述の詳細に限らなく、請求の範囲によって限定されるものとして広く解釈すべきと理解すべきである。請求の範囲又は等価の範囲内での全ての変化や改善が請求の範囲内に含まれることを理解すべきである。
【符号の説明】
【００３４】
１１０  基準周波数源
１２１  第一の周波数合成回路
１２２  第二の周波数合成回路
１２３  第三の周波数合成回路
１２Ｎ  第Ｎの周波数合成回路
１３０  多段スイッチ回路
１４０  制御回路
【図１】
2015037320.tif 000003
【図２】
2015037320.tif 000004
【図３】
2015037320.tif 000005