(57)【要約】【課題】高Ｑの共振回路を用いることなく、電気信号の低位相雑音化を図ることができる高周波発振源を得る。【解決手段】周波数ｆ１の光源１と、前記光源１の出力端子に交互にＮ（Ｎ：１以上の整数）段接続される第１から第Ｎの遅延器３および前記第１から第Ｎの遅延器３により遅延された光波を入力される発振波で変調する第１から第Ｎの光位相変調器４と、前記第１から第Ｎの光位相変調器４に周波数ｆｒの発振波を出力するマイクロ波発振手段２と、前記第Ｎの光位相変調器４の出力端子に接続されるＯ／Ｅ変換器５と、前記Ｏ／Ｅ変換器５と接続される通過帯域（２Ｎ・ｆｒ）の帯域通過フィルタ６とを備えた。【選択図】図１
2008118441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数ｆ１の光源と、
前記光源の出力端子に交互にＮ（Ｎ：１以上の整数）段接続される第１から第Ｎの遅延器および前記第１から第Ｎの遅延器により遅延された光波を入力される発振波で変調する第１から第Ｎの光位相変調器と、
前記第１から第Ｎの光位相変調器に周波数ｆｒの発振波を出力するマイクロ波発振手段と、
前記第Ｎの光位相変調器の出力端子に接続されるＯ／Ｅ変換器と、
前記Ｏ／Ｅ変換器と接続される通過帯域（２Ｎ・ｆｒ）の帯域通過フィルタと
を備えた高周波発振源。
【請求項２】
請求項１に記載の高周波発振源において、
前記マイクロ波発振手段として、前記第１から第Ｎの光位相変調器にそれぞれ周波数ｆｒの発振波を出力する第１から第Ｎのマイクロ波発振器を有する
ことを特徴とする高周波発振源。
【請求項３】
請求項１に記載の高周波発振源において、
前記マイクロ波発振手段として、周波数ｆｒの発振波を出力する単一のマイクロ波発振器と、前記マイクロ波発振器の出力波をＮ分配して前記第１から第Ｎの光位相変調器にそれぞれ出力する分配器とを有する
ことを特徴とする高周波発振源。
【請求項４】
周波数ｆlの光源と、
前記光源の出力端子に接続される通過帯域ｆlの光フィルタと、前記光フィルタに接続される第１の遅延器と、前記第１の遅延器に接続され、当該第１の遅延器により遅延された光波を入力される発振波で変調する光位相変調器と、前記光位相変調器に接続される第２の遅延器と、前記第２の遅延器に接続される通過帯域（ｆl＋Ｎ・ｆr）と（ｆl−Ｎ・ｆr）とを有する光フィルタとを有する遅延回路装荷往復逓倍光変調器と、
前記遅延回路装荷往復逓倍光変調器に周波数ｆｒの発振波を出力するマイクロ波発振器と、
前記遅延回路装荷往復逓倍光変調器の出力端子に接続されるＯ／Ｅ変換器と、
前記Ｏ／Ｅ変換器に接続される通過帯域（２Ｎ・ｆr）の帯域通過フィルタと
を備えた高周波発振源。
【請求項５】
請求項４に記載の高周波発振源において、
前記マイクロ波発振器を注入同期発振器とし、
前記通過帯域（２Ｎ・ｆr）の帯域通過フィルタの出力に接続され、その出力を２分配する分配器と、
前記分配器の出力のうち一方と接続される１／（２Ｎ）分周器と、
前記分周器と接続され、通過帯域がｆrで、その出力が前記注入同期発振器に注入される低域通過フィルタと
をさらに備えたことを特徴とする高周波発振源。
【請求項６】
請求項５に記載の高周波発振源において、
前記注入同期発振器を、印加される制御電圧により自励発振周波数を可変できる電圧制御注入同期発振器とした
ことを特徴とする高周波発振源。
【請求項７】
請求項６に記載の高周波発振源において、
前記電圧制御注入同期発振器の出力の一部に入力端子が接続され、出力端子が電圧制御注入同期発振器の制御端子と接続された位相比較器と、
前記位相比較器に接続された基準信号源と
をさらに備えたことを特徴とする高周波発振源。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項に記載の高周波発振源の最終出力端子に、１／（２Ｎ）分周器をさらに備えた
ことを特徴とする高周波発振源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばマイクロ波帯やミリ波帯の高周波信号を発振する低位相雑音の高周波発振源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の高周波発振源として、発振用の能動素子を有する増幅部と、増幅部の出力側に接続された負荷抵抗と、増幅部の入力側に接続された共振回路と、周波数同期を確立するための基準信号源とを備えた注入同期発振器がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
この注入同期発振器の発振動作は次の通りである。発振器の回路内の雑音が能動素子によって増幅される一方、能動素子の各端子に接続されているキャパシタ、インダクタおよび共振回路などのリアクタンス回路によって、その増幅された電力の一部が能動素子に戻され、能動素子によって電力が更に増幅されることで発振動作が行われる。
【０００４】
なお、発振電力は負荷抵抗から出力されるが、注入信号がない場合、高周波発振源の発振周波数は、共振回路の共振周波数で概略決定され、位相雑音は共振回路の負荷Ｑ値に大きく依存する。基準信号源の信号を注入すると、発振周波数は基準信号源の周波数に同期し、基準信号源の信号と同等の位相雑音が得られる。
【０００５】
【非特許文献１】"A 60-GHz-band Subharmonically Injection Locked VCO MMIC Operating over Wide Temperature Range", 2005 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, TH3A-2, June 2005.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の高周波発振源は、注入信号となる低位相雑音の基準発振源がない場合、位相雑音が共振回路の負荷Ｑ値に大きく依存しており、電気信号の低位相雑音化を図るためには、高Ｑの共振回路が必要である。しかしながら、高周波の電気信号に対応可能な高Ｑの共振回路の実現が困難であるため、高周波の電気信号を発振する場合には、電気信号の低位相雑音化を図ることが難しいという課題があった。
【０００７】
なお、基準信号源の信号を注入して注入同期を行う場合、位相雑音が注入信号の位相雑音に依存するため、位相雑音が低い注入信号を発振する発振器が必要になる。そこで、発振周波数が低い低位相雑音の水晶発振器を実装して、その水晶発振器から発振される信号を所望の周波数まで逓倍して使用しようとすると、多くの高調波が発生してしまうため、所望の発振周波数を得ることが困難になる。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、高Ｑの共振回路を用いることなく、電気信号の低位相雑音化を図ることができる高周波発振源を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る高周波発振源は、周波数ｆ１の光源と、前記光源の出力端子に交互にＮ（Ｎ：１以上の整数）段接続される第１から第Ｎの遅延器および前記第１から第Ｎの遅延器により遅延された光波を入力される発振波で変調する第１から第Ｎの光位相変調器と、前記第１から第Ｎの光位相変調器に周波数ｆｒの発振波を出力するマイクロ波発振手段と、前記第Ｎの光位相変調器の出力端子に接続されるＯ／Ｅ変換器と、前記Ｏ／Ｅ変換器と接続される通過帯域（２Ｎ・ｆｒ）の帯域通過フィルタとを備えたものである。
【００１０】
また、他の発明に係る高周波発信源は、周波数ｆlの光源と、前記光源の出力端子に接続される通過帯域ｆlの光フィルタと、前記光フィルタに接続される第１の遅延器と、前記第１の遅延器に接続され、当該第１の遅延器により遅延された光波を入力される発振波で変調する光位相変調器と、前記光位相変調器に接続される第２の遅延器と、前記第２の遅延器に接続される通過帯域（ｆl＋Ｎ・ｆr）と（ｆl−Ｎ・ｆr）とを有する光フィルタとを有する遅延回路装荷往復逓倍光変調器と、前記遅延回路装荷往復逓倍光変調器に周波数ｆｒの発振波を出力するマイクロ波発振器と、前記遅延回路装荷往復逓倍光変調器の出力端子に接続されるＯ／Ｅ変換器と、前記Ｏ／Ｅ変換器に接続される通過帯域（２Ｎ・ｆr）の帯域通過フィルタとを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、高Ｑの共振回路を用いることなく、電気信号の低位相雑音化を図ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による高周波発振源の構成を示すブロック図である。図１に示すように、実施の形態１による高周波発振源では、遅延器３と光位相変調器４が交互に複数段接続されており、最初の遅延器３には光源１が接続され、最終段の光位相変調器４にはＯ／Ｅ変調器５およびそれに続く帯域通過フィルタ６が接続されている。
【００１３】
ここでは、遅延器３と光位相変調器４を、遅延器３から交互にＮ（Ｎは１以上の整数）段接続したユニットを構成し、このユニットの最終段の光位相変調器４にＯ／Ｅ変換器（光／電気変換器）５およびそれに続く帯域通過フィルタ６を接続する。遅延器３は、主に低損失な光ファイバを想定しているが、遅延を生じさせるものなら他のものでも良い。Ｏ／Ｅ変換器５は、一般にフォトダイオードが考えられるが、マイクロ波で変調された光波を復調して、マイクロ波信号が得られるものであれば良い。帯域通過フィルタ６は、チップキャパシタおよびチップインダクタによるフィルタや、パターン線路によるフィルタなどが考えられる。
【００１４】
次に動作について説明する。光源１から出力される周波数ｆlの光波は、最初の遅延器３で遅延され、該遅延器３の次段に繋がる光位相変調器４に出力される。光位相変調器４では、マイクロ波発振器２から入力した周波数ｆrの発振波で最初の遅延器３で遅延された入力信号を変調して、各信号における周波数の和の周波数（ｆl＋ｆr）の信号と差の周波数（ｆl−ｆr）の信号とを生成して次段に繋がる遅延器３に出力する。
【００１５】
次段の遅延器３は、前段の光位相変調器４からの入力信号を遅延して次段に繋がる光位相変調器４に出力する。この光位相変調器４では、前段の遅延器３から入力した信号をマイクロ波発振器２から入力した発振波で変調して、各信号における和の周波数（ｆl＋２・ｆr）の信号と差の周波数（ｆl−２・ｆr）の信号を生成する。これら信号は、該光位相変調器４の次段に繋がる遅延器３に出力される。
【００１６】
上述の動作を各段で繰り返すことにより、第Ｎ番目の光位相変調器４は、前段の遅延器３からの入力信号をマイクロ波発振器２からの入力信号で変調して、各信号の和の周波数（ｆl＋Ｎ・ｆr）の信号と差の周波数（ｆl−Ｎ・ｆr）の信号を生成する。これら信号は遅延器３を介さずにＯ／Ｅ変換器５に入力される。
【００１７】
Ｏ／Ｅ変換器５では、前述した和の周波数（ｆl＋Ｎ・ｆr）の信号と差の周波数（ｆl−Ｎ・ｆr）の信号をミキシングして、その差の周波数（２Ｎ・ｆr）の出力波が得られる。この出力波は次段に接続された通過帯域（２Ｎ・ｆr）を有する帯域通過フィルタ６で濾波され、余分な周波数成分を除去した上で出力される。
【００１８】
なお、各段の光位相変調器４は、本来入力したマイクロ波発振器２の発振波およびその位相雑音ＰＮをコヒーレントに加算するが、上述のように遅延器３を介してその入力信号に十分な遅延を与えることにより位相雑音ＰＮをインコヒーレントに加算する。このため、位相雑音ＰＮの平均電力は、コヒーレントに加算された場合よりも抑制される。従って、遅延をＮ回与えることにより位相雑音がインコヒーレントに逐次加算されて十分な位相雑音低減効果が得られる。
【００１９】
下記式（１）は信号に遅延を与えない場合における位相雑音ＰＮを表し、下記式（２）は上述のように遅延を与えた場合における位相雑音ＰＮを表している。
【００２０】
【数１】
2008118441.tif 000003
【００２１】
ただし、ωｍは離調角周波数、
【００２２】
【数２】
2008118441.tif 000004
【００２３】
は位相揺らぎの時間に対する２乗平均である。
【００２４】
上記式（１）及び（２）から明らかなように、遅延器３による遅延をＮ回行うことにより、周波数２Ｎ・ｆrの出力波における位相雑音ＰＮが、周波数ｆrの発振波の位相雑音に（１０ＬｏｇＮ＋２０Ｌｏｇ２）を加えた値となる（上記式（２）の遅延が十分あるとき）。一方、遅延を与えずに２Ｎ倍の周波数の発振波を得たときの位相雑音ＰＮは、周波数ｆrの発振波の位相雑音に（２０Ｌｏｇ２Ｎ）を加えた値となり、遅延を与えた場合は、１０ＬｏｇＮだけ位相雑音ＰＮが改善されることになる。
【００２５】
以上のように、この実施の形態１によれば、周波数ｆlの光源１と、該光源１の出力端子に交互にＮ段接続される遅延器３および光位相変調器４と、第１から第Ｎ番目の各光位相変調器４に周波数ｆrの発振波を出力するマイクロ波発振器２と、第Ｎ番目の光位相変調器４に接続するＯ／Ｅ変換器５とそれに繋がる帯域（２Ｎ・ｆr）の帯域通過フィルタ６を備えたことで、各段の光位相変調器４において位相雑音ＰＮがインコヒーレントに加算されるためことから、高Ｑの共振回路を用いることなく、位相雑音を低減した周波数（２Ｎ・ｆr）の発振波を得ることができ、高周波信号源の低位相雑音化を図ることができる。
【００２６】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２による高周波発振源の構成を示すブロック図である。図２に示すように、実施の形態２による高周波発振源では、上記実施の形態１が、第１から第Ｎの光位相変調器４に周波数ｆｒの発振波を出力するマイクロ波発振手段として、第１から第Ｎの光位相変調器４にそれぞれ周波数ｆｒの発振波を出力する第１から第Ｎのマイクロ波発振器２を有するのに対し、周波数ｆｒの発振波を出力する単一のマイクロ波発振器２と、このマイクロ波発振器２の出力波をＮ分配して第１から第Ｎの光位相変調器４にそれぞれ出力する分配器７とを有している。
【００２７】
すなわち、上記実施の形態１で示した構成において、最初の遅延器３とＯ／Ｅ変換器５との間に介在する各光位相変調器４にマイクロ波発振器２の代わりに分配器７を接続している。分配器７は、マイクロ波発振器２とも接続しており、該マイクロ波発振器２から出力された周波数ｆrの発振波を各光位相変調器４に分配する。なお、図２において、図１と同一またはそれに相当する構成要素には同一符号を付しており、その説明を省略する。
【００２８】
次に動作について説明する。光源１から出力される周波数ｆlの光波は、最初の遅延器３で遅延され、該遅延器３の次段に繋がる光位相変調器４に出力される。また、光位相変調器４では、該遅延器３から入力した信号を、分配器７を介して入力した周波数ｆrの発振波で変調して、各信号における周波数の和の周波数（ｆl＋ｆr）の信号と差の周波数（ｆl−ｆr）の信号とを生成して次段に繋がる遅延器３に出力する。
【００２９】
次段の遅延器３は、前段の光位相変調器４からの入力信号を遅延して次段に繋がる光位相変調器４に出力する。該光位相変調器４では、前段の遅延器３から入力した信号を、分配器７から入力した発振波で変調して、各信号における和の周波数（ｆl＋２・ｆr）の信号と差の周波数（ｆl−２・ｆr）の信号を生成する。これら信号は、該光位相変調器４の次段に繋がる遅延器３に出力される。
【００３０】
上述の動作を各段で繰り返すことにより、第Ｎ番目の光位相変調器４は、前段の遅延器３からの入力信号を、分配器７からの入力した発振波で変調することで、各信号の和の周波数（ｆl＋Ｎ・ｆr）の信号と差の周波数（ｆl−Ｎ・ｆr）の信号を生成して、Ｏ／Ｅ変換器５に出力される。
【００３１】
Ｏ／Ｅ変換器５では、前述した和の周波数（ｆl＋Ｎ・ｆr）の信号と差の周波数（ｆl−Ｎ・ｆr）の信号をミキシングして、その差の周波数（２Ｎ・ｆr）の出力波が得られる。この出力波は次段に接続された通過帯域（２Ｎ・ｆr）を有する帯域通過フィルタで濾波され、余分な周波数成分を除去した上で出力される。
【００３２】
この周波数２Ｎ・ｆrの発振波における位相雑音ＰＮは、周波数ｆrの発振波における位相雑音に（１０ＬｏｇＮ＋２０Ｌｏｇ２）を加えた値となり、遅延を与えずに２Ｎ倍の周波数の発振波を得たときの位相雑音（＝２０Ｌｏｇ２Ｎ）と比較して１０ＬｏｇＮだけ改善される。
【００３３】
以上のように、この実施の形態２によれば、最初の遅延器３とＯ／Ｅ変換器５との間に介在する各光位相変調器４にマイクロ波発振器２の発振波を分配する分配器７を設けたので、高Ｑの共振回路や、各段の光位相変調器４にマイクロ波発振器２を設けることなく、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３による高周波発振源の構成を示すブロック図である。図３に示すように、実施の形態３による高周波発振源は、光源１からの光波を入力する光フィルタ８ａ、光フィルタ８ａの通過信号を遅延する遅延器８ｂ、遅延器８ｂにより遅延された光波をマイクロ波発振器２から入力した発振波で変調する光位相変調器８ｃ、光位相変調器８ｃで変調された光波を入力する光フィルタ８ｄ、光フィルタ８ｄの出力を入力するＯ／Ｅ変換器５とそれに繋がる帯域通過フィルタ６を備える。符号８ａから８ｄは１つのユニットを構成しており、遅延回路を装荷した遅延回路装荷往復逓倍光変調器８と呼ぶ。
【００３５】
また、図３に示すように、光フィルタ８ａでは、周波数ｆlの信号が通過し、光フィルタ８ｄでは、周波数（ｆl＋Ｎ・ｆr）と周波数（ｆl−Ｎ・ｆr）との信号が通過する。
【００３６】
次に動作について説明する。光源１から出力される周波数ｆlの光波は、光フィルタ８ａに入力され、該光フィルタ８ａを通過して次段に繋がる遅延器８ｂに出力される。遅延器８ｂは、光フィルタ８ａからの入力信号に遅延を与えて、次段に繋がる光位相変調器８ｃに出力する。
【００３７】
光位相変調器８ｃでは、遅延器８ｂを介して入力した周波数ｆlの光波を、マイクロ波発振器２からの周波数ｆrの発振波で変調して、各信号における周波数の和の周波数（ｆl＋ｆr）の信号と差の周波数（ｆl−ｆr）の信号とを生成し、次段に繋がる光フィルタ８ｄに出力する。このように各段で遅延を与えて光位相変調器８ｃに入力することで、位相雑音がインコヒーレントに加算され、位相雑音の平均電力がコヒーレントに加算されたときよりも抑制される。
【００３８】
また、光フィルタ８ｄは周波数（ｆl＋Ｎ・ｆr）、（ｆl−Ｎ・ｆr）の信号を通過させ、光フィルタ８ｂは周波数ｆlの信号を通過させる。このため、光位相変調器８ｃからの周波数（ｆl＋ｆr）、（ｆl−ｆr）の信号は光フィルタ８ｂまで戻されて再び遅延され、該遅延信号が光位相変調器８ｃでマイクロ波発振器２からの周波数ｆrの発振波により変調される。
【００３９】
このようにして、光フィルタ８ａ、８ｄの通過帯域以外の周波数の信号が該光フィルタ間を往復し、周波数（ｆl＋Ｎ・ｆr）、（ｆl−Ｎ・ｆr）の信号となるまで遅延を与えられながら変調される。このとき、光位相変調器８ｃで変調されるたびに位相雑音ＰＮがインコヒーレントに加算されるため、十分な位相雑音低減効果を得ることができる。
【００４０】
遅延と変調が繰り返されてＮ回変調された周波数（ｆl＋Ｎ・ｆr）、（ｆl−Ｎ・ｆr）の変調波は光フィルタ８ｄを通過してＯ／Ｅ変換器５に入力される。Ｏ／Ｅ変換器５では、前述した和の周波数（ｆl＋Ｎ・ｆr）の信号と差の周波数（ｆl−Ｎ・ｆr）の信号をミキシングして、その差の周波数（２Ｎ・ｆr）の出力波が得られる。この出力波は次段に接続された通過帯域（２Ｎ・ｆr）を有する帯域通過フィルタで濾波され、余分な周波数成分を除去した上で出力される。
【００４１】
この周波数２Ｎ・ｆrの発振波における位相雑音ＰＮは、周波数ｆrの発振波における位相雑音に（１０ＬｏｇＮ＋２０Ｌｏｇ２）を加えた値となり、遅延を与えずに２Ｎ倍の周波数の発振波を得たときの位相雑音（＝２０Ｌｏｇ２Ｎ）と比較して１０ＬｏｇＮだけ改善される。
【００４２】
以上のように、この実施の形態３によれば、周波数ｆlの光源１からの光波を入力する光フィルタ８ａ、光フィルタ８ａの通過信号を遅延する遅延器８ｂ、遅延器８ｂにより遅延された光波をマイクロ波発振器２からの発振波で変調する光位相変調器８ｃ、該光位相変調器の出力を遅延する遅延器８ｂ、遅延器８ｂにより遅延された光波から所定帯域の信号のみを通過させる光フィルタ８ｄ、光フィルタ８ｄの出力をマイクロ波に復調するＯ／Ｅ変換器５と、Ｏ／Ｅ変換器５の出力から所定帯域の信号のみを通過させる帯域通過フィルタ６を備えたので、高Ｑの共振回路や、複数段に遅延器８ｂおよび光位相変調器８ｃを設けることなく、位相雑音を低減した周波数（２Ｎ・ｆr）の発振波を得ることができ、高周波信号源の低位相雑音化を図ることができる。
【００４３】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４による高周波発振源の構成を示すブロック図である。図４に示すように、実施の形態４による高周波発振源は、上記実施の形態３による構成において、遅延回路装荷往復逓倍光変調器８にマイクロ波発振器２を接続する代わりに、注入同期発振器１２を接続し、帯域通過フィルタ６には分配器９を接続し、分配信号の一方を１／（２Ｎ）分周器１０に接続し、該分周器１０を、周波数ｆrの信号は通過させ、かつ高調波は遮断する低域通過フィルタ１１に接続し、さらに、低域通過フィルタ１１の出力を注入同期発振器１２に入力する。
【００４４】
注入同期発振器１２は、入力（注入）された信号の周波数に同期して、該入力信号と同一周波数の信号を遅延回路を装荷した往復逓倍光変調器８に出力する。分周器１０は、Ｏ／Ｅ変換器５で変換され、帯域通過フィルタ６で濾波された出力波である周波数２Ｎ・ｆrの信号電力の一部を抽出して低域通過フィルタ１１およびこれに接続された注入同期発振器１２に出力する。なお、図４において、図３と同一またはそれに相当する構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００４５】
次に動作について説明する。光源１から出力される周波数ｆlの光波は、遅延回路を装荷した往復逓倍光変調器８に入力される。往復逓倍光変調器８では、周波数（ｆl＋Ｎ・ｆr）、（ｆl−Ｎ・ｆr）の信号となるまで遅延を与えられながら変調される。このとき、光位相変調器８ｃで変調されるたびに位相雑音ＰＮがインコヒーレントに加算されるため、十分な位相雑音低減効果を得ることができる。
【００４６】
遅延回路を装荷した往復逓倍光変調器８から出力された光波は、Ｏ／Ｅ変換器５に入力される。Ｏ／Ｅ変換器５では、前述した周波数（ｆl＋Ｎ・ｆr）の信号と周波数（ｆl−Ｎ・ｆr）の信号をミキシングして、その差の周波数（２Ｎ・ｆr）の出力波が得られる。この出力波は次段に接続された通過帯域（２Ｎ・ｆr）を有する帯域通過フィルタ６で濾波され、余分な周波数成分を除去した上で分配器９に出力される。
【００４７】
この周波数２Ｎ・ｆrの発振波における位相雑音ＰＮは、周波数ｆrの発振波における位相雑音に（１０ＬｏｇＮ＋２０Ｌｏｇ２）を加えた値となり、遅延を与えずに２Ｎ倍の周波数の発振波を得たときの位相雑音（＝２０Ｌｏｇ２Ｎ）と比較して１０ＬｏｇＮだけ改善される。
【００４８】
また、分配器９で分配された信号の一部を分周器１０に入力すると、分周器１０は、該信号を２Ｎ分周して周波数ｆrの信号を抽出する。このとき、該周波数ｆrの信号は、遅延を与えられていないため、その位相雑音は２０Ｌｏｇ２Ｎだけ低くなる。
【００４９】
従って、分周器１０から出力される周波数ｆrの信号の位相雑音ＰＮは、（元の周波数ｆrの信号の位相雑音＋１０ＬｏｇＮ＋２０Ｌｏｇ２）−（２０Ｌｏｇ２Ｎ）＝（元の周波数ｆrの信号の位相雑音―１０ＬｏｇＮ）となり、十分に低位相雑音化されていることがわかる。
【００５０】
この低位相雑音化された周波数ｆrの信号を、注入同期発振器１２に注入すると、注入同期発振器１２から出力される発振波の位相雑音は、注入された信号の位相雑音と等しくなる。このため、上述のように位相雑音ＰＮが改善される。また、これを繰り返すことで、注入同期発振器１２により注入される発振波の位相雑音をさらに低減することができる。
【００５１】
以上のように、この実施の形態４によれば、遅延回路を装荷した往復逓倍光変調器８に注入同期発振器１２を接続し、該注入同期発振器１２に対して、往復逓倍光変調器８の出力波を分周して帰還をかける分周器１０を設けたので、高Ｑの共振回路を用いることなく、位相雑音化を低減した周波数（２Ｎ・ｆr）の発振波を得ることができ、高周波信号の低位相雑音化を図ることができる。
【００５２】
実施の形態５．
図５は、この発明の実施の形態５による高周波発振源の構成を示すブロック図である。図５に示すように、実施の形態５による高周波発振源は、上記実施の形態４による構成において、注入同期発振器１２を電圧制御注入同期発振器１３に置き換えた構成である。電圧制御注入同期発振器１３は、共振回路に可変リアクタンス素子を用いており、制御電圧源１４により外部から印加する制御電圧によって、自励発振周波数を可変できる注入同期発振器である。可変リアクタンス素子は、バラクタダイオードを用いた可変容量素子などが考えられる。
【００５３】
注入同期発振器１２では自励発振の周波数が固定であり、入力（注入）信号の周波数と該注入同期発振器１２の自励発振周波数との差が同期幅より大きい場合には、注入同期が確立できない。電圧制御注入同期発振器１３は、制御電圧によって自励発振の周波数を可変することができるため、自励発振周波数を注入信号の周波数に合せることができ、同期幅の制約を受けない。また、電圧制御注入同期発振器１３の発振周波数を可変できる範囲において、遅延回路を装荷した往復逓倍光変調器８の逓倍数や分周器１０の分周数を自由に選択することができる。
【００５４】
実施の形態６．
図６は、この発明の実施の形態６による高周波発振源の構成を示すブロック図である。図６に示すように、実施の形態６による高周波発振源は、上記実施の形態５による構成において、電圧制御注入同期発振器１３に、位相比較器１５ａと、基準信号源１５ｂとを組合せて、位相同期発振器１５とした構成である。
【００５５】
位相同期発振器１５を備えることで、周波数安定度が高くなり、キャリア近傍の位相雑音が基準信号源１５ｂと同じレベルまで低減することができる。基準信号源１５ｂには水晶発振器など周波数安定度が非常に優れた素子を使用することができるため、位相同期発振器１５の周波数安定度は非常に高くできる。また、離調周波数の高い周波数においては、遅延回路を装荷した往復逓倍光変調器８での逓倍動作による位相雑音のインコヒーレントな加算と、分周器１０での分周動作による位相雑音のコヒーレントな減算により、１０ＬｏｇＮの位相雑音の低減が繰り返し行われる効果により、位相雑音の低減が行われる。
【００５６】
実施の形態７．
図７は、この発明の実施の形態７による高周波発振源の構成を示すブロック図である。図７に示すように、実施の形態７による高周波発振源は、図３に示す実施の形態３による構成において、帯域通過フィルタ６の後段に１／（２Ｎ）分周器１０を接続した構成である。
【００５７】
帯域通過フィルタ６の出力である（２Ｎ・ｆr）の周波数の信号を分周器１０によりｆrの周波数に分周することで、マイクロ波発振器２の周波数ｆrと同じ周波数の出力信号が得られる。このとき、分周器１０から出力される周波数ｆrの信号の位相雑音ＰＮは、（元の周波数ｆrの信号の位相雑音＋１０ＬｏｇＮ＋２０Ｌｏｇ２）−（２０Ｌｏｇ２Ｎ）＝（元の周波数ｆrの信号の位相雑音―１０ＬｏｇＮ）となり、十分に低位相雑音化されていることがわかる。従って、入力信号と同じ周波数の出力信号において、位相雑音を低減する効果が得られる。また、最終段の分周器１０は、実施の形態１から６のすべての場合に適用して有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る高周波発振源の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る高周波発振源の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る高周波発振源の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係る高周波発振源の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態５に係る高周波発振源の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態６に係る高周波発振源の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態７に係る高周波発振源の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  光源、２  マイクロ波発振器、３  遅延器、４  光位相変調器、５  Ｏ／Ｅ変換器、６  帯域通過フィルタ、７  分配器、８  遅延器を装荷した往復逓倍光変調器、８ａ  通過帯域ｆlの光フィルタ、８ｂ  遅延器、８ｃ  光位相変調器、８ｄ  通過帯域ｆl＋Ｎ・ｆrおよびｆl−Ｎ・ｆrの光フィルタ、９  分配器、１０  （１／２Ｎ）分周器、１１  通過帯域ｆrのＬＰＦ、１２  注入同期発振器、１３  電圧制御注入同期発振器、１４  制御電圧源、１５  位相同期発振器、１５ａ  位相比較器、１５ｂ  基準信号源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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