(57)【要約】【課題】従来装置では、複数の周波数を取り扱うために、それぞれの周波数に応じたＶＣＯを複数用意していた。その結果、回路面積が拡大し、消費電力が増加するという課題があった。【解決手段】出力周波数に応じて制御信号を出力するチャネル制御部８と、前記制御信号に応じた基準信号を生成する基準発振源５１と、比較信号に応じた高周波信号を発生する単一の電圧制御発振器５と、前記高周波信号を２分配する分配器６と、前記分配器からの一方の高周波信号を所定の周波数に分周した、前記制御信号に応じた同期信号を出力する可変分周器７と、前記基準信号及び前記同期信号の位相を比較してその結果を前記比較信号として出力する位相比較器３と、前記分配器からの他方の高周波信号を所定の周波数に分周する固定分周器９と、前記固定分周器からの出力信号のうち、前記制御信号に応じた特定の周波数成分を出力する周波数選択部１０とを設けた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力周波数に応じて制御信号を出力するチャネル制御部と、
前記制御信号に応じた基準信号を生成する基準発振源と、
比較信号に応じた高周波信号を発生する単一の電圧制御発振器と、
前記高周波信号を２分配する分配器と、
前記分配器からの一方の高周波信号を所定の周波数に分周した、前記制御信号に応じた同期信号を出力する可変分周器と、
前記基準信号及び前記同期信号の位相を比較してその結果を前記比較信号として出力する位相比較器と、
前記分配器からの他方の高周波信号を所定の周波数に分周する固定分周器と、前記固定分周器からの出力信号のうち、前記制御信号に応じた特定の周波数成分を出力する周波数選択部と
を備えたことを特徴とする周波数信号源。
【請求項２】
前記固定分周器からの出力信号を所定の周波数に分周する第２の固定分周器をさらに備え、
前記周波数選択部は、前記固定分周器及び前記第２の固定分周器からの出力信号のうち、前記制御信号に応じた特定の周波数成分を出力する
ことを特徴とする請求項１記載の周波数信号源。
【請求項３】
出力周波数に応じて制御信号を出力するチャネル制御部と、
前記制御信号に応じた基準信号を生成する基準発振源と、
比較信号に応じた高周波信号を発生する単一の電圧制御発振器と、
前記高周波信号を２分配する分配器と、
前記分配器からの一方の高周波信号を所定の周波数に分周する固定分周器と、前記固定分周器からの出力信号を所定の周波数に分周した、前記制御信号に応じた同期信号を出力する可変分周器と、
前記基準信号及び前記同期信号の位相を比較してその結果を前記比較信号として出力する位相比較器と、
前記分配器からの他方の高周波信号及び前記固定分周器からの出力信号のうち、前記制御信号に応じた特定の周波数成分を出力する周波数選択部と
を備えたことを特徴とする周波数信号源。
【請求項４】
前記固定分周器からの出力信号を所定の周波数に分周する第２の固定分周器をさらに備え、
前記可変分周器は、前記固定分周器の代りに、前記第２の固定分周器からの出力信号を所定の周波数に分周した、前記制御信号に応じた同期信号を出力し、
前記周波数選択部は、前記分配器からの他方の高周波信号並びに前記固定分周器及び前記第２の固定分周器からの出力信号のうち、前記制御信号に応じた特定の周波数成分を出力する
ことを特徴とする請求項３記載の周波数信号源。
【請求項５】
前記分配器は、
前記高周波信号を２分配するカプラと、
前記カプラからの一方の高周波信号のうち、第１の中心周波数を有する帯域以外を抑圧する第１の帯域通過フィルタと、
前記カプラからの他方の高周波信号のうち、前記第１の中心周波数と異なる第２の中心周波数を有する帯域以外を抑圧する第２の帯域通過フィルタと
を含むことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の周波数信号源。
【請求項６】
前記周波数選択部は、
前記制御信号に応じて入力信号の通過経路を選択する第１のスイッチと、
前記制御信号に応じて出力信号の通過経路を選択する第２のスイッチと、
前記第１及び第２のスイッチの間に挿入されて所望帯域以外を抑圧し、各々が並列接続された複数の帯域通過フィルタと
を含むことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の周波数信号源。
【請求項７】
前記周波数選択部は、
前記制御信号に応じて入力信号の通過経路を選択する第１のスイッチと、
前記制御信号に応じて出力信号の通過経路を選択する第２のスイッチと、
前記第１及び第２のスイッチの間に挿入されて所望帯域を電力増幅し、各々が並列接続された複数の増幅器と
を含むことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の周波数信号源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線通信装置などに用いられる周波数信号源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来装置は、選択可能な複数またはマルチバンドのアンテナ１と、選択可能な複数の発振周波数で発振が可能な発振器３、４を有し、前記複数の発振周波数から選択された一の発振周波数を用いて、第１の入力信号の周波数変換を行う送受信ミキサ部５、１２と、第２の入力信号を複数の通信システムから選択された一の通信システムに対応するように変復調する変復調部６、１１と、第３の入力信号を特定通信システムに対応するように変復調する特定変復調部１３、１９とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２６９８４８号公報（第１頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来装置では、複数の周波数を取り扱うために、それぞれの周波数に応じた電圧制御発振器（ＶＣＯ）を複数用意していた。その結果、回路面積が拡大し、消費電力が増加するという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、単一の電圧制御発振器（ＶＣＯ）により複数の周波数帯域をカバーすることができる周波数信号源を得るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る周波数信号源は、出力周波数に応じて制御信号を出力するチャネル制御部と、前記制御信号に応じた基準信号を生成する基準発振源と、比較信号に応じた高周波信号を発生する単一の電圧制御発振器と、前記高周波信号を２分配する分配器と、前記分配器からの一方の高周波信号を所定の周波数に分周した、前記制御信号に応じた同期信号を出力する可変分周器と、前記基準信号及び前記同期信号の位相を比較してその結果を前記比較信号として出力する位相比較器と、前記分配器からの他方の高周波信号を所定の周波数に分周する固定分周器と、前記固定分周器からの出力信号のうち、前記制御信号に応じた特定の周波数成分を出力する周波数選択部とを設けたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る周波数信号源について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る周波数信号源の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【０００８】
図１において、本周波数信号源は、水晶発振器（ＸＯ）１と、可変分周器（ＦＤ）２と、基準信号及び同期信号の位相を比較してその結果を比較信号として出力する位相比較器（ＰＤ）３と、ループフィルタ（ＬＦ）４と、比較信号に応じた高周波信号を発生する電圧制御発振器（ＶＣＯ）５と、高周波信号を２分配する分配器（ＤＩＶ）６とを備える。
【０００９】
また、分配器６からの一方の高周波信号を所定の周波数に分周して、制御信号に応じた同期信号を出力する可変分周器（ＦＤ）７と、出力周波数に応じて制御信号を出力するチャネル制御部８と、分配器６からの他方の高周波信号を所定の周波数に分周する、Ｔ型フリップフロップ（Ｔ−ＦＦ）を用いた÷２分周器（固定分周器）９と、÷２分周器９からの出力信号のうち、制御信号に応じた特定の周波数成分を出力する周波数選択部１０とを備える。なお、周波数選択部１０には、出力端子１１が接続されている。また、基準発振源５１は、水晶発振器（ＸＯ）１と可変分周器（ＦＤ）２から構成され、制御信号に応じた基準信号を生成する。
【００１０】
つぎに、この実施の形態１に係る周波数信号源の動作について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図２は、この発明の実施の形態１に係る周波数信号源の÷２分周器の動作を示す図である。
【００１２】
チャネル制御部８は、出力端子１１から出力する信号の発振周波数（ｆｏ）に応じた制御信号を、可変分周器２、可変分周器７、および周波数選択部１０へそれぞれ出力する。
【００１３】
可変分周器２では、水晶発振器１の出力信号を入力し、チャネル制御部８からの制御信号に応じた分周数で、入力信号の周波数分周を行い、位相比較器３に基準信号を出力する。分配器６では、電圧制御発振器５の出力信号を入力し、２波に分波する。１波は可変分周器７に、もう１波はＴ−ＦＦを用いた÷２分周器９に出力する。
【００１４】
可変分周器７では、分配器６の出力信号を入力し、チャネル制御部８からの制御信号に応じた分周数で、入力信号の周波数分周を行い、位相比較器３に同期信号を出力する。位相比較器３では、可変分周器２と可変分周器７の出力信号を入力し、２つの入力信号の位相比較を行い、比較結果をループフィルタ４に出力する。ループフィルタ４では、位相比較器３の出力信号を濾波し、電圧制御発振器５に出力する。電圧制御発振器５では、ループフィルタ４の出力信号に応じて出力周波数を変化する。
【００１５】
Ｔ−ＦＦを用いた÷２分周器９では、分配器６の出力信号を入力し、入力信号の半分の周波数となる出力信号を周波数選択部１０に出力する。この周波数選択部１０では、Ｔ−ＦＦを用いた÷２分周器９の出力信号を入力し、入力信号に含まれる特定の周波数成分のみ出力端子１１に出力する。
【００１６】
文献１（中川  洋、“はじめて学ぶ手ほどきデジタル回路”、技術論文社、ｐｐ．１６９の図９．３）に示すように、Ｔ−ＦＦを用いた÷２分周器９の出力信号は、入力信号の半分の周波数であるとともに、図２（ａ）に示すようにデューティ比は５０％となる。これは入力信号の立下り（または立ち上がり）毎に出力信号のステータス（“Ｈ”または“Ｌ”）が交互に切り替わるためである。
【００１７】
また、文献２（Ｈ．Ｐ．Ｈｓｕ、“Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ａｎａｌｙｓｉｓ”、Ｈａｒｃｏｕｒｔ  Ｂｒａｃｅ  Ｊｏｖａｎｏｖｉｃｈ、ｐｐ．６〜７の例題１−７）に示すように、デューティ比５０％の信号波形の周波数成分は、図２（ｂ）に示すように奇数次のみしか存在しない。よって、特定の周波数に対して出力周波数の２倍離れ以上にスプリアスが存在する。スプリアスまでの周波数間隔が広がるために、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）によるスプリアス抑圧量が十分に確保でき、スプリアスが低い周波数信号源が実現できる。
【００１８】
図１に示す周波数信号源において、Ｔ−ＦＦを用いた÷２分周器９の入力周波数をｆｖとすると、出力周波数ｆｏは、０．５ｎ・ｆｖ（ｎは奇数の整数）のいずれかとなる。マルチモード動作時の周波数帯域が例えば８００ＭＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯である場合、電圧制御発振器（ＶＣＯ）５の出力周波数を１．６ＧＨｚ帯とすることで、８００ＭＨｚ帯（０．５・ｆｖ）と２．４ＧＨｚ帯（１．５・ｆｖ）の両方が出力可能となる。本回路構成により、１つの電圧制御発振器（ＶＣＯ）５で複数の周波数帯域をカバーでき、周波数信号源の小形化および低コスト化が図れる。
【００１９】
図３は、この発明の実施の形態１に係る周波数信号源の他の構成例を示す図である。
【００２０】
図３で示すように、Ｔ−ＦＦを用いた÷２分周器９ａ、９ｂの数を２つに増やし、それぞれの出力を周波数選択部１０に入力することで、出力周波数ｆｏは、０．５ｎ・ｆｖ（ｎは奇数の整数）および０．２５ｎ・ｆｖ（ｎは奇数の整数）のいずれかとなる。よって、Ｔ−ＦＦを用いた÷２分周器９ａ、９ｂの数を増やすことで、周波数信号源から出力できる周波数の範囲を広げることが可能となる。
【００２１】
なお、図１または図３において、図示していないが、可変分周器７または基準発振源５１の出力信号をチャネル制御部８に入力し、上記出力信号に同期して可変分周器７の分周数を切り替えるフラクショナル動作を適用することで、周波数信号源の周波数分解能を高めることができる。フラクショナル非動作時では、周波数信号源の周波数分解能は位相比較周波数すなわち可変分周器７または基準発振源５１の出力周波数と等しいため、十分な周波数分解能を得られない可能性がある。
【００２２】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る周波数信号源について図面を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係る周波数信号源の構成を示す図である。
【００２３】
図４において、上記実施の形態１と同一の符号については説明を省略するが、分配器（ＤＩＶ）６、可変分周器（ＦＤ）７、Ｔ−ＦＦを用いた÷２分周器９、及び周波数選択部１０の接続関係が上記実施の形態１と異なる。
【００２４】
つぎに、この実施の形態２に係る周波数信号源の動作について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
チャネル制御部８は、出力端子１１から出力する信号の発振周波数（ｆｏ）に応じた制御信号を、可変分周器２、可変分周器７、および周波数選択部１０へそれぞれ出力する。
【００２６】
可変分周器２では、水晶発振器１の出力信号を入力し、チャネル制御部８からの制御信号に応じた分周数で、入力信号の周波数分周を行い、位相比較器３に基準信号を出力する。分配器６では、電圧制御発振器５の出力信号を入力し、２波に分波する。１波は周波数選択部１０に、もう１波はＴ−ＦＦを用いた÷２分周器９に出力する。Ｔ−ＦＦを用いた÷２分周器９では、分配器６の出力信号を入力し、入力信号の半分の周波数となる出力信号を可変分周器７および周波数選択部１０に出力する。
【００２７】
可変分周器７では、Ｔ−ＦＦを用いた÷２分周器９の出力信号を入力し、チャネル制御部８からの制御信号に応じた分周数で、入力信号の周波数分周を行い、位相比較器３に同期信号を出力する。位相比較器３では、可変分周器２と可変分周器７の出力信号を入力し、２つの入力信号の位相比較を行い、比較結果をループフィルタ４に出力する。ループフィルタ４では、位相比較器３の出力信号を濾波し、電圧制御発振器５に出力する。電圧制御発振器５では、ループフィルタ４の出力信号に応じて出力周波数を変化する。
【００２８】
周波数選択部１０では、Ｔ−ＦＦを用いた÷２分周器９、および分配器６の出力信号を入力し、入力信号に含まれる特定の周波数成分のみ出力端子１１に出力する。
【００２９】
電圧制御発振器（ＶＣＯ）５の出力周波数が数ＧＨｚ以上の高周波となった場合、可変分周器７の最大入力周波数を上回る可能性がある。図４の回路構成により、Ｔ−ＦＦを用いた÷２分周器９を用いて、可変分周器７への入力周波数を低減する。
【００３０】
Ｔ−ＦＦを用いた÷２分周器９の入力周波数をｆｖとし、分配器６から周波数選択部１０に出力する信号の周波数をｆｘすると、出力周波数ｆｏは、ｆｘおよび０．５ｎ・ｆｖ（ｎは奇数の整数）のいずれかとなる。本回路構成により、１つの電圧制御発振器（ＶＣＯ）５で複数の周波数帯域をカバーでき、周波数信号源の小形化および低コスト化が図れる。
【００３１】
図５は、この発明の実施の形態２に係る周波数信号源の他の構成例を示す図である。
【００３２】
図５で示すように、Ｔ−ＦＦを用いた÷２分周器９ａ、９ｂの数を２つに増やし、それぞれの出力を周波数選択部１０に入力することで、出力周波数ｆｏは、ｆｘ、０．５ｎ・ｆｖ（ｎは奇数の整数）および０．２５ｎ・ｆｖ（ｎは奇数の整数）のいずれかとなる。よって、Ｔ−ＦＦを用いた÷２分周器９ａ、９ｂの数を増やすことで、周波数信号源から出力できる周波数の範囲を広げることが可能となる。
【００３３】
なお、図４または図５において、図示していないが、可変分周器７または基準発振源５１の出力信号をチャネル制御部８に入力し、上記出力信号に同期して可変分周器７の分周数を切り替えるフラクショナル動作を適用することで、周波数信号源の周波数分解能を高めることができる。フラクショナル非動作時では、周波数信号源の周波数分解能は位相比較周波数すなわち可変分周器７または基準発振源５１の出力周波数と等しいため、十分な周波数分解能を得られない可能性がある。
【００３４】
実施の形態３．
ここでは、分配器６について説明する。図６は、この発明の実施の形態３に係る周波数信号源の分配器の構成を示す図である。一般的には、分配器６の構成としては、図６に示すように、カプラ２１を用いて、信号を２分配する。このとき、２つの出力信号の周波数ｆｖは、入力周波数ｆｖと同じである。
【００３５】
図７は、この発明の実施の形態３に係る周波数信号源の分配器の別の構成例を示す図である。
【００３６】
図７において、分配器６は、カプラ２１と、２つの帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２２ａ、２２ｂから構成されている。
【００３７】
つぎに、この実施の形態３に係る周波数信号源の分配器の動作について図面を参照しながら説明する。
【００３８】
カプラ２１では、電圧制御発振器５から出力した信号を入力し、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２２ａ、および帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２２ｂにそれぞれ出力する。このカプラ２１の入力信号には、基本周波数成分（周波数：ｆｖ）のほかに高調波成分（周波数：２ｆｖ、３ｆｖ、．．．）が含まれている。帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２２ａおよび２２ｂの通過帯域の中心周波数を例えば２ｆｖおよび３ｆｖとすると、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２２ａの出力周波数は２ｆｖ、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２２ｂの出力周波数は３ｆｖとなる。
【００３９】
このように通過帯域の中心周波数が異なる２つの帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２２ａ、２２ｂを用いると、例えば図４に示す回路構成の周波数信号源の出力周波数ｆｏは、２ｆｘおよび１．５ｎ・ｆｖ（ｎは奇数の整数）のいずれかとなる。信号源としての出力周波数を変更することができ、所望の周波数帯域を得ることができる。
【００４０】
実施の形態４．
ここでは、周波数選択部１０について説明する。図８は、この発明の実施の形態４に係る周波数信号源の周波数選択部の構成を示す図である。
【００４１】
図８において、周波数選択部１０は、２個のスイッチ（ＳＷ）２３ａ、２３ｂと、複数の帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２４ａ〜２４ｎから構成されている。
【００４２】
つぎに、この実施の形態４に係る周波数信号源の周波数選択部の動作について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
スイッチ（ＳＷ）２３ａではＴ−ＦＦを用いた÷２分周器９や分配器６の出力信号を入力し、チャネル制御部８から出力する制御信号に応じてスイッチ（ＳＷ）２３ａ内の経路を決定する。スイッチ（ＳＷ）２３ａの入力端子と出力端子とが複数ある場合は、１つの入力端子と１つの出力端子とを接続し、残りの端子は接続しない。帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２４ａ〜２４ｎは、スイッチ（ＳＷ）２３ａの出力信号を入力し、帯域制限をかけた入力信号をスイッチ（ＳＷ）２３ｂに出力する。スイッチ（ＳＷ）２３ｂでは、チャネル制御部８から出力する制御信号に応じてスイッチ（ＳＷ）２３ｂ内の経路を決定する。
【００４４】
図８に示すように、複数の帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２４ａ〜２４ｎを有し、スイッチ（ＳＷ）２３ａ、２３ｂにより特定の経路を選定することで、複数の入力信号に含まれる複数の周波数成分から所望の周波数成分を選択できる。
【００４５】
実施の形態５．
ここでは、周波数選択部１０の別の例について説明する。図９は、この発明の実施の形態５に係る周波数信号源の周波数選択部の構成を示す図である。
【００４６】
図９において、周波数選択部１０は、２個のスイッチ（ＳＷ）２３ａ、２３ｂと、複数の増幅器（ＡＭＰ）２５ａ〜２５ｎから構成されている。
【００４７】
つぎに、この実施の形態５に係る周波数信号源の周波数選択部の動作について図面を参照しながら説明する。
【００４８】
スイッチ（ＳＷ）２３ａでは、Ｔ−ＦＦを用いた÷２分周器９や分配器６の出力信号を入力し、チャネル制御部８から出力する制御信号に応じてスイッチ（ＳＷ）２３ａ内の経路を決定する。スイッチ（ＳＷ）２３ａの入力端子と出力端子とが複数ある場合は、１つの入力端子と１つの出力端子とを接続し、残りの端子は接続しない。増幅器（ＡＭＰ）２５ａ〜２５ｎは、スイッチ（ＳＷ）２３ａの出力信号を入力し、電力増幅した入力信号をスイッチ（ＳＷ）２３ｂに出力する。スイッチ（ＳＷ）２３ｂでは、チャネル制御部８から出力する制御信号に応じてスイッチ（ＳＷ）２３ｂ内の経路を決定する。
【００４９】
増幅器（ＡＭＰ）において、利得が得られる周波数帯域を制限することで、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）と同等の効果を得る。図９に示すように、複数の増幅器（ＡＭＰ）２５ａ〜２５ｎを有し、スイッチ（ＳＷ）２３ａ、２３ｂにより特定の経路を選定することで、複数の入力信号に含まれる複数の周波数成分から所望の周波数成分を選択でき、かつ電力増幅ができる。
【００５０】
【発明の効果】
この発明に係る周波数信号源は、以上説明したとおり、１つの電圧制御発振器（ＶＣＯ）５で複数の周波数帯域をカバーでき、周波数信号源の小形化および低コスト化が図れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る周波数信号源の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る周波数信号源の÷２分周器の動作を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る周波数信号源の他の構成例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る周波数信号源の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る周波数信号源の他の構成例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る周波数信号源の分配器の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る周波数信号源の分配器の別の構成例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係る周波数信号源の周波数選択部の構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態５に係る周波数信号源の周波数選択部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  水晶発振器、２  可変分周器、３  位相比較器、４  ループフィルタ、５電圧制御発振器、６  分配器、７  可変分周器、８  チャネル制御部、９、９ａ、９ｂ  ÷２分周器、１０  周波数選択部、１１  出力端子、２１  カプラ、２２ａ、２２ｂ  帯域通過フィルタ、２３ａ、２３ｂ  スイッチ、２４ａ、２４ｎ  帯域通過フィルタ、２５ａ、２５ｎ  増幅器、５１  基準発振源。
【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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【図８】
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【図９】
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