(57)【要約】【課題】  スペクトルアナライザの測定精度の向上を図り得る直接周波数合成器を提供する。【解決手段】  加えられた基準信号ＳREFを第１の除数で割って、第１の信号ＳXが得られるようにする第１の周波数分割経路Ｐ１と、基準信号ＳREFを第２の除数Ｐで割って、第２の信号ＳRが得られるようにし、さらに、第２の信号ＳRを第３の除数Ｑで割って、第３の信号ＳQが得られるようにする第２の周波数分割経路Ｐ２であって、第２の信号ＳR及び第３の信号ＳQを受信するミクサを備えた第２の周波数分割経路Ｐ２と、第１の信号ＳX、及び、第２の信号ＳRと第３の信号ＳQの混合結果を受信して、加えられた基準信号ＳREFに対して周波数関係を有する出力信号ＳDFSが得られるようにする出力ミクサＭ２とを備える。【選択図】        図３
2005057754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）  加えられた基準信号を第１の除数で割って、第１の信号が得られるようにする第１の周波数分割経路と、
（ｂ）  前記基準信号を第２の除数で割って、第２の信号が得られるようにし、さらに、前記第２の信号を第３の除数で割って、第３の信号が得られるようにする第２の周波数分割経路であって、前記第２の信号及び前記第３の信号を受信するミクサを備えた第２の周波数分割経路と、
（ｃ）  前記第１の信号、及び、前記第２の信号と前記第３の信号の混合結果を受信して、前記加えられた基準信号に対して周波数関係を有する出力信号が得られるようにする出力ミクサと、
を備えることを特徴とする直接周波数合成器。
【請求項２】
前記出力信号が、前記第１の信号の周波数だけ周波数がオフセットした、前記第２の信号と前記第３の信号の指定の混合結果の周波数を有することを特徴とする請求項１に記載の直接周波数合成器。
【請求項３】
前記出力信号を受信するオフセット・ループ合成器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の直接周波数合成器。
【請求項４】
前記出力信号を受信するオフセット・ループ合成器をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の直接周波数合成器。
【請求項５】
前記オフセット・ループ合成器によって、スペクトルアナライザのための第１の局部発振器信号が得られることを特徴とする請求項３に記載の直接周波数合成器。
【請求項６】
前記第１の局部発振器信号が、前記オフセット・ループ合成器における補間信号によって周波数がオフセットした、前記出力信号の周波数の高調波倍数に等しい周波数を有することを特徴とする請求項５に記載の直接周波数合成器。
【請求項７】
前記基準信号が、前記スペクトルアナライザの第２の局部発振器によって得られることを特徴とする請求項５に記載の直接周波数合成器。
【請求項８】
前記第１の周波数分割経路が、プログラマブル周波数分割器と、前記プログラマブル周波数分割器に縦続接続された、前記第１の信号を生じる固定周波数分割器とを備えることを特徴とする請求項１に記載の直接周波数合成器。
【請求項９】
前記第２の周波数分割経路が、固定除数を有する、前記第２の信号を生じる第１の周波数分割器と、代替除数設定値を有する、前記第３の信号を生じる第２の周波数分割器とを備えることを特徴とする請求項１に記載の直接周波数合成器。
【請求項１０】
前記第２の周波数分割経路が、固定除数を有する、前記第２の信号を生じる第１の周波数分割器と、代替除数設定値を有する、前記第３の信号を生じる第２の周波数分割器とを備えることを特徴とする請求項８に記載の直接周波数合成器。
【請求項１１】
前記出力ミクサによって得られる一連の混合結果から前記出力信号を選択するフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の直接周波数合成器。
【請求項１２】
前記オフセット・ループ合成器に、前記出力信号及び前記第１の局部発振器信号を受信して、混合結果を周波数／位相検出器に供給する高調波ミクサが備えられ、前記周波数／位相検出器が、前記混合結果と補間信号を比較して、前記第１の局部発振器信号を生じる同調可能発振器を制御することを特徴とする請求項５に記載の直接周波数合成器。
【請求項１３】
（ａ）  加えられる基準信号を第１の除数で割って、第１の信号が得られるようにする第１の周波数分割経路と、
（ｂ）  前記基準信号を第２の除数で割って、第２の信号が得られるようにし、さらに、前記第２の分割された信号を第３の除数で割って、第３の信号が得られるようにする第２の周波数分割経路であって、前記第２の信号及び前記第３の信号を受信するミクサを備える第２の周波数分割経路と、
（ｃ）  前記第１の信号、及び、前記第２の信号と前記第３の信号の混合結果を受信して、前記加えられた基準信号に対して周波数関係を有する第１の出力信号が得られるようにする出力ミクサと、
（ｄ）  前記第１の出力信号を受信し、前記第１の出力信号に周波数的に関係のある第２の出力信号及び補間信号がその内部で得られるようにするオフセット・ループ合成器と、を備えることを特徴とする直接周波数合成器。
【請求項１４】
前記基準信号が、スペクトルアナライザの第２の局部発振器によって得られ、前記第２の出力信号によって、前記スペクトルアナライザの第１の局部発振器信号が得られることを特徴とする請求項１３に記載の直接周波数合成器。
【請求項１５】
前記第２の出力信号が、前記補間信号によってオフセットした前記第１の出力信号の高調波倍数であることを特徴とする請求項１３に記載の直接周波数合成器。
【請求項１６】
前記第１の出力信号が、前記第１の信号の周波数だけ周波数がオフセットした、前記第２の信号と前記第３の信号の指定の混合結果の周波数を有することを特徴とする請求項１５に記載の直接周波数合成器。
【請求項１７】
直接周波数合成方法であって、
（ａ）  加えられる基準信号を第１の除数で割って、第１の信号が得られるようにするステップと、
（ｂ）  前記基準信号を第２の除数で割って、第２の信号が得られるようにするステップと、
（ｃ）  前記第２の信号を第３の除数で割って、第３の信号が得られるようにするステップと、
（ｄ）  前記第２の信号と前記第３の信号を混合するステップと、
（ｅ）  前記第２の信号及び前記第３の信号の指定の混合結果と前記第１の信号を混合して、前記加えられた基準信号に対してある周波数関係を有する出力信号が得られるようにするステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記出力信号をオフセット・ループ合成器に加えるステップをさらに有することを特徴とする請求項１７に記載の直接周波数合成方法。
【請求項１９】
前記オフセット・ループ合成器によって、スペクトルアナライザのための第１の局部発振器信号が得られることを特徴とする請求項１８に記載の直接周波数合成方法。
【請求項２０】
前記基準信号が、前記スペクトルアナライザの第２の局部発振器信号によって得られることを特徴とする請求項１９に記載の直接周波数合成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オフセット・ループ合成器のための直接周波数合成器（直接周波数シンセサイザ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波スペクトルアナライザには、一般に、加えられる入力信号の分析を容易にするため、一連の周波数変換段が含まれている。図１には、従来の高周波スペクトルアナライザ内における周波数変換段のブロック図が示されている。スペクトルアナライザに加えられる周波数ｆINの入力信号ＳINは、この入力信号ＳINと、第１の局部発振器ＬＯ１によって生じる周波数ｆLO1の信号ＳLO1とを混合することによって、第１の中間周波数信号ＩＦ１に変換される。第１の中間周波数信号ＩＦ１は、さらに、それぞれ、順次低くなる周波数ｆIF2、ｆIF3を備える中間周波数信号ＩＦ２、ＩＦ３に変換される。帯域フィルタＢＰＦ１〜ＢＰＦ３は、混合の結果として生じる虚像信号（image signal）を排除して、第３の中間周波数ｆIF3の加えられた入力信号ＳINに関する曖昧でない表現が得られるようにする。
【０００３】
第３の中間周波数信号ＩＦ３は、周波数ｆIF3＝ｆIF2−ｆLO3＝ｆIF1−ｆLO2−ｆLO3＝ｆLO1−ｆIN−ｆLO2−ｆLO3を有しており、周波数ｆIF3において検出される応答が、周波数ｆIN＝ｆLO1−ｆLO2−ｆLO3−ｆIF3を有する入力信号ＳINに起因することを表わしている。第３の中間周波数信号ＩＦ３の周波数ｆIF3及び局部発振器ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３の周波数ｆLO1，ｆLO2，ｆLO3は、分っているので、入力信号ＳINの周波数ｆINの設定は容易である。周波数ｆLO2，ｆLO3，ｆIF3は、一般に固定されているが、第１の局部発振器ＬＯ１の周波数ｆLO1は、一般に、広い周波数ｆIN範囲にわたって入力信号ＳINに適応するように同調させられる。
【０００４】
スペクトルアナライザの測定精度は、周波数変換段階で、局部発振器ＬＯ１〜ＬＯ３によって生じる信号ＳLO1〜ＳLO3の質によって決まる。局部発振器によって、安定した低ノイズ信号が生じ、周波数変換段によって生じる中間周波数信号に対して殆どノイズをもたらすことがないのが理想である。しかし、局部発振器の実際の実施例によって得られる信号には、一般に位相ノイズと呼ばれる、短期の周波数不安定性及び変動が含まれている。局部発振器の位相ノイズは、一般に、動作周波数に比例して増大するので、スペクトルアナライザにおいて周波数が最も高い局部発振器である第１の局部発振器ＬＯ１は、一般に、スペクトルアナライザにおける他の局部発振器よりも大きい位相ノイズの原因になる。さらに、第１の局部発振器ＬＯ１の周波数同調機能は、局部発振器の位相ノイズをさらに増すことになりがちである。局部発振器の位相ノイズによって、スペクトルアナライザの測定精度が劣化する可能性があるので、とりわけ、第１の局部発振器ＬＯ１の位相ノイズを低下させることによって、スペクトルアナライザの周波数変換段における局部発振器のノイズ性能を改善しようとする動機になっている。
【０００５】
位相ノイズを低下させる既知方法の１つでは、図２に示すようなオフセット・ループ合成器（シンセサイザ）２を利用して、第１の局部発振器信号ＳLO1を発生することが必要とされる。オフセット・ループ合成器には、信号ＳLO1を生じるオフセット・ループ合成器２の主（main）位相ロックループ（ＰＬＬ）６に対してオフセット信号Ｓ０を供給する、粗ステップ（coarse-step）合成器の位相ロックループ（ＰＬＬ）４が含まれている。オフセット信号Ｓ０によって、主ＰＬＬ６のフィードバック経路における周波数分割の必要がなくなるので、信号ＳLO1の位相ノイズが低減する。しかし、オフセット信号Ｓ０の周波数ｆ0は、主ＰＬＬ６の高調波ミクサ４０によって増大されるので、オフセット信号Ｓ０の位相ノイズも増大する。従って、粗ステップ合成器ＰＬＬ４によって得られるオフセット信号Ｓ０の位相ノイズが低いことが、とりわけ、有利である。
【０００６】
低位相ノイズは、一般に、粗ステップ合成器のＰＬＬを実施するために用いられるＭ／Ｎループのフィードバック経路における周波数分割をなくすことによって、粗ステップ合成器のＰＬＬ４において得られる。これは、Ｍの値を１に設定し、プログラマブル分割器Ｄの分割比であるＮを変更して、オフセット信号Ｓ０の周波数ｆ0を設定することによってなされる。主ＰＬＬ６における高調波ミクサ４０が、信号Ｓ０の第Ｈ高調波を利用して、信号ＳLO1の結果生じる周波数ｆLO1に近い周波数の信号を生じさせるのに対して、補間信号ＳINTは、信号ＳLO1について細密分解能が得られるようにする。この結果、周波数ｆLO1＝Ｈ*ｆｏ±ｆINTの信号ＳLO1が生じる。ここで、ｆINTは、補間信号ＳINTの周波数である。この周波数関係は、信号ＳLO1の位相ノイズが、高調波次数Ｈに粗ステップ合成器のＰＬＬの位相ノイズを掛け、補間信号の位相ノイズを加えた値になることを表わしている。従って、補間信号ＳINTに関する主ＰＬＬのノイズ利得は１であるが、粗ステップ合成器のＰＬＬに関するノイズ利得は、オフセット・ループ合成器の主ＰＬＬにおける高調波ミクサの高調波乗数である、Ｈになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このノイズ利得の結果として、ＶＣＯに固有の位相ノイズと粗ステップ合成器のＰＬＬの他の成分が増倍され、そのため、このタイプのオフセット・ループ合成器が含まれているスペクトルアナライザの測定精度が劣化する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施態様は、オフセット・ループ合成器における粗ステップ合成器ＰＬＬとの置換に適した直接周波数合成器を対象としたものである。直接周波数合成器からの出力信号は、高周波基準信号を周波数分割し、オフセット・ループ合成器の粗ステップ要件を満たすように混合することによって得られる。直接周波数合成器内にＶＣＯがないことによって、典型的なＰＬＬベースの粗ステップ合成器よりも位相ノイズが低い、直接周波数合成器が得られる。様々なタイプの合成器及び信号発生器に適用可能であるが、直接周波数合成器は、スペクトルアナライザにおける第１の局部発振器のオフセット・ループ合成器のためのオフセット信号の発生に用いられる場合に、とりわけ低い位相ノイズを実現することが可能になり、この場合、スペクトルアナライザの第２の局部発振器は、直接周波数合成器のための基準信号を発生する。本発明の代替実施態様は、直接周波数合成方法を対象としたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施態様による直接周波数合成器ＤＦＳ（図３に示す）によれば、オフセット・ループ合成器３２に用いるのに適した出力信号ＳDFSが得られる。一般に、オフセット・ループ合成器３２には、ループ積分器３６及びＶＣＯ（電圧制御式発振器）３８を備えた主ＰＬＬ３４が含まれている。主ＰＬＬ３４における高調波ミクサ４０及び補間信号源ＩＮＴは、周波数／位相検出器４２に結合されている。一般に、ミクサと組み合わせられたマイクロ波サンプラ又は高調波発生器である高調波ミクサ４０は、オフセット・ループ合成器３２の主ＰＬＬ３４によって得られる信号ＳOUTの結果生じる周波数ｆOUTに近い周波数を備える、出力信号ＳDFSの高調波を利用する。信号ＳDFSの高調波Ｈは、オフセット・ループ合成器３２によって得られる信号ＳOUTの周波数ｆOUTに応じて変動する。補間信号源ＩＮＴは、直接周波数合成器ＤＦＳの高調波ミクサ４０によって逓倍される出力信号ＳDFSの周波数のギャップ間を補間することによって、オフセット・ループ合成器３２に関して細密な周波数分解能が得られるようにする。
【００１０】
直接周波数合成器ＤＦＳの場合、出力信号ＳDFSは、代替周波数分割経路Ｐ１，Ｐ２において加えられる基準信号ＳREFを周波数分割することによって得られる。第１の周波数分割経路Ｐ１では、周波数分割器（分周器）Ｄ１が、基準信号ＳREFの周波数ｆREFを除数Ｐで割る。周波数分割器Ｄ１に縦続接続された周波数分割器Ｄ２が、さらに、結果として生じる信号を２で割る。これらの周波数分割（分周）の結果として、フィルタＦXによるフィルタリングが施される、周波数ｆX＝ｆREF／（２Ｐ）の信号ＳXが生じる。可変分割比Ｐを備える周波数分割器Ｄ１の典型的な実施例の結果として、基準信号ＳREFに応答して、高調波成分が強い一連の狭い出力パルスを生じる周波数分割器Ｄ１が得られる。縦続接続周波数分割器Ｄ２は、一連の狭出力パルスから方形波出力を生じさせる。方形波出力は、直接周波数合成器ＤＦＳのＳ／Ｎ比を向上させる強い基本信号成分を有すると共に、信号ＳXにフィルタリングを施して直接周波数合成器ＤＦＳ内におけるスプリアス混合結果を減少させるためのフィルタＦXに対する制約条件を緩和する低レベルの偶数高調波信号成分を有している。或いは、周波数分割器Ｄ２よりも複雑ではあるが、周波数分割器Ｄ２の代わりに、低ノイズパルス伸長器が用いられる。周波数分割器Ｄ２は、直接周波数合成器ＤＦＳによって得られる出力信号ＳDFSに要求される信号の質に応じて、オプションとして省略される。
【００１１】
第２の周波数分割経路Ｐ２では、周波数分割器Ｄ３が、加えられる基準信号ＳREFを除数Ｒで割って、周波数ｆRの信号ＳRを生じさせる。周波数分割器Ｄ４が、さらに、信号ＳRを除数Ｑで割って、周波数ｆQの信号ＳQを生じさせる。一般に、周波数分割器Ｄ３は、固定分割比を有し、一方、周波数分割器Ｄ４は、２つ以上の代替分割比設定を有している。第２の周波数分割経路Ｐ２における信号ＳR及びＳQは、ミクサＭ１の入力に加えられる。フィルタＦWが、ミクサＭ１の出力ポートにおける予め指定された混合結果を選択し、その結果、周波数ｆW＝ｆR±ｆQ＝（ｆREF／Ｒ）（１±１／Ｑ）の信号ＳWが生じることになる。
【００１２】
周波数分割経路Ｐ２によって得られる信号ＳW及び周波数分割経路Ｐ１によって得られる信号ＳXは、ミクサＭ２の入力に加えられる。フィルタＦCは、ミクサＭ２の出力において指定の混合結果を選択して、信号ＳDFSを生じさせ、同時に、ミクサＭ２の出力において信号ＳW、虚像信号Ｓ’DFS、及び、他の望ましくない混合結果及びスパーの通過を拒絶する。
【００１３】
図４には、ミクサＭ２の出力における典型的な信号が示されている。ミクサＭ２の出力における信号ＳDFS（周波数ｆDFS）は、信号ＳW（周波数ｆW）から信号ＳXの周波数ｆXだけオフセットしている。周波数オフセットｆXは、周波数分割器Ｄ１の除数Ｐによって決まるので、除数Ｐは、信号ＳDFSを信号ＳWから分離し、フィルタＦCの実施を容易にするのに十分なほど小さくなるように指定される。除数Ｐが小さくなるにつれて、信号ＳDFSは、相応して大きくなる周波数オフセットｆXだけ、信号ＳWからオフセットすることになり、その結果、フィルタＦCが必要とする選択性が弱まる。フィルタＦCは、一般に、同調可能帯域フィルタ，帯域消去フィルタ，高域フィルタ，低域フィルタ，又は、楕円フィルタ，或いは、信号ＳDFSの選択に適した他の任意のタイプのフィルタとして実施可能である。
【００１４】
信号ＳDFSの周波数分解能は、主として、除数Ｐが大きくなるのにつれて、相応じて向上する、信号ＳXの周波数分解能によって設定される。従って、除数Ｐは、フィルタＦCが、ミクサＭ２の出力において指定の混合結果ＳDFSの適切な選択を行えるようにするのに十分なほど小さいが、その一方で、直接周波数合成器ＤＦＳの指定の用途の性能要件を満たすのに十分な、高周波分解能をもたらすのに十分なほど大きい。
【００１５】
信号ＳDFSは、固定分割比Ｒを備える周波数分割器Ｄ３、代替分割比設定値Ｑを備える周波数分割器Ｄ４、プログラマブル分割比Ｐを備える周波数分割器Ｄ１、及びミクサＭ１，Ｍ２による混合器の組み合わせによって得られる包括的セットの出力周波数ｆDFSを有している。すなわち、信号ＳDFSは、周波数ｆDFS＝ｆW±ｆX＝ｆREF［（１／Ｒ）±｛１／（ＲＱ）｝±｛１／（２Ｐ）｝］を有している。一例として、基準信号ＳREFが３．６ＧＨｚに設定され、除数Ｒが６であり、除数Ｑが１０又は１２である場合には、５５０ＭＨｚ及び６５０ＭＨｚに等しいか、又は、５４０ＭＨｚ及び６６０ＭＨｚに等しい、２対の上方及び下方混合結果が、ミクサＭ１の出力において択一的に発生する。上方又は下方混合結果の指定の１つが、フィルタＦWによって選択される。第１の周波数分割器Ｄ１の除数Ｐは、信号ＳXに細密周波数ステップ又はインクリメントをもたらすようにプログラムされる。信号ＳDFSが、主ＰＬＬ３４に加えられると、信号ＳDFSの周波数ｆDFSにおけるギャップが、この例の場合には、３０〜７０ＭＨｚにわたる補間信号ＳINTの周波数の有効範囲によって充填される。
【００１６】
周波数分割経路Ｐ１，Ｐ２に信号ＳREFを供給する基準信号源ＲＥＦは、一般に、空洞同調発振器，誘電体共振発振器，又は他の低位相ノイズ信号源である。基準信号ＳREFの周波数ｆREFは、十分に高いので、直接周波数合成器ＤＦＳにおいて分割及び混合すると、信号ＳDFSにとって十分な数の周波数ｆDFSが得られることになる。直接周波数合成器ＤＦＳがスペクトルアナライザで用いられる場合には、一般に、第２の局部発振器ＬＯ２（図１に示す）を利用することが可能であり、基準信号ＳREFを生じさせるために、その周波数は十分に高く、その位相ノイズは十分に低い。周波数分割経路Ｐ１，Ｐ２において基準信号ＳREFを周波数分割すると、相応じて、信号ＳDFSの位相ノイズも低下する。
【００１７】
直接周波数合成器ＤＦＳは、様々な用途に適合するが、直接周波数合成器ＤＦＳがスペクトルアナライザに含まれる場合には、性能利点が得られる。すなわち、基準信号ＳREFがスペクトルアナライザの第２の局部発振器ＬＯ２によって生じ、信号ＳDFSが、スペクトルアナライザの第１の局部発振器ＬＯ１をなす、オフセット・ループ合成器３２の主ＰＬＬ３４に加えられる場合に、結果として、スペクトルアナライザに低位相ノイズが得られることになる。これらの条件下において、第２の局部発振器ＬＯ２によって生じ、スペクトルアナライザにおける中間周波数信号に付与される基準信号ＳREFの位相ノイズの一部が、スペクトルアナライザにおいて実施される周波数変換によって抑制される。
【００１８】
この位相ノイズの抑制は、直接周波数合成器ＤＦＳ，オフセット・ループ合成器３２の主ＰＬＬ３４，及びスペクトルアナライザの周波数変換段（図１のブロック図に示す）の信号の周波数関係によって明らかにされる。信号ＳOUTによって、スペクトルアナライザの第１の局部発振器信号ＳLO1が得られ、第２の局部発振器ＬＯ２によって基準信号ＳREFが得られる場合には、第１の局部発振器ＬＯ１の周波数は、次の通りである
【００１９】
【数１】
2005057754.tif 000003
【００２０】
ここで、ｋ＝Ｈ*｛（１／Ｒ）±（１／ＲＱ）±１／２Ｐ）｝。ｋの値は、上記周波数関係式から求められるが、スペクトルアナライザの周波数変換段における周波数間の関係は、次の通りである。
【００２１】
【数２】
2005057754.tif 000004
【００２２】
ｋ＝｛（ｆIN＋ｆLO3＋ｆIF3±ｆINT）／ｆLO2｝＋１になる。
【００２３】
典型的な例の場合、ｆREF＝ｆLO2＝３６００ＭＨｚ、ｆLO3＝３００ＭＨｚ、ｆIF3＝２１．４ＭＨｚ、及び、ｆINTは７０ＭＨｚ未満になる。この結果、ｋの値は、周波数ｆLO2より大幅に低い周波数ｆINの入力信号ＳINについて、約１．１に等しくなり、例えば、３ＧＨｚといった、ほぼｆLOS2程度である周波数ｆINの入力信号ＳINについて、約１．９に等しくなる。スペクトルアナライザにおける第３の中間周波数信号ＩＦ３の周波数が、ｆIF3＝ｆLO2［ｋ−１］−ｆLO3−ｆIN±ｆINTのため、第３の中間周波数信号ＩＦ３に付与される位相ノイズの大幅な低減は、結果として生じる周波数の乗算、従って、第１と第２の局部発振器の位相ノイズのｋ−１（一般に、１未満）倍によって得られる。
【００２４】
ある例によれば、直接周波数合成器ＤＦＳを用いてオフセット・ループ合成器３２の主ＰＬＬに加えられる信号ＳOUTと、図２に示す先行技術によるＰＬＬ粗ステップ合成器４によって得られるオフセット信号Ｓ０との間における１０ｋＨｚのオフセットで、スペクトルアナライザに結果生じる位相ノイズ差が示される。この例の場合、１０ｋＨｚオフセットすると、
信号Ｓ０の位相ノイズは、周波数ｆ0＝６００ＭＨｚにおいて約−１４０ｄＢｃ／Ｈｚになり、
基準信号ＳREFの位相ノイズは、周波数ｆREF＝３６００ＭＨｚにおいて約−１２５ｄＢｃ／Ｈｚになり、
第３の局部発振器ＬＯ３の位相ノイズは、周波数ｆLO3＝３００ＭＨｚにおいて約−１４５ｄＢｃ／Ｈｚになり、
補間信号ＳINTの位相ノイズは、周波数ｆINT＝５０ＭＨｚにおいて約−１３５ｄＢｃ／Ｈｚになる。
【００２５】
周波数ｆIN＜＜ｆLO2の入力信号ＳＩＮの場合には、先行技術のＰＬＬベースの粗ステップ合成器４を用いると、オフセット信号Ｓ０の第６高調波Ｈを利用して、第１の局部発振器信号ＳLO1を発生することになる。この結果、オフセット信号Ｓ０に起因する１０ｋＨｚの位相ノイズが−１４０ｄＢｃ／Ｈｚ＋２０ｌｏｇ（６）すなわち−１２４．４ｄＢｃ／Ｈｚになる。従って、主たる位相ノイズの原因は、第１及び第２の局部発振器ＬＯ１，ＬＯ２である。位相ノイズは無相関のため、位相ノイズを組み合わせと、スペクトルアナライザの位相ノイズは約−１２１．５ｄＢｃ／Ｈｚになる。対照的に、直接周波数合成器ＤＦＳの場合には、第１の局部発振器ＬＯ１及び第２の局部発振器ＬＯ２の位相ノイズは、相関しているので、結果として、局部発振器の組み合わせ位相ノイズは、約−１２５ｄＢｃ／Ｈｚ＋２０ｌｏｇ（ｋ−１）になるが、これは、ｋが約１．１に等しい場合、約−１４５ｄＢｃ／Ｈｚということになる。このノイズのため、スペクトルアナライザの位相ノイズは、第１の局部発振器ＬＯ１及び第２の局部発振器ＬＯ２ではなく、補間信号ＳINTのより低い位相ノイズによって決まり、この結果、スペクトルアナライザの位相ノイズは、約−１３５ｄＢｃ／Ｈｚになる。
【００２６】
周波数ｆINがほぼ周波数ｆLO2程度の入力信号ＳINの場合には、先行技術によるＰＬＬベースの粗ステップ合成器４を用いると、オフセット信号Ｓ０の第１０高調波Ｈを利用して、第１の局部発振器信号ＳLO1を発生することになり、この結果、オフセット信号Ｓ０に起因する１０ｋＨｚの位相ノイズが−１４０ｄＢｃ／Ｈｚ＋２０ｌｏｇ（１０）すなわち−１２０ｄＢｃ／Ｈｚになる。従って、スペクトルアナライザにおける主たる位相ノイズの原因は、オフセット信号Ｓ０であり、位相ノイズの原因の一部は第２の局部発振器ＬＯ２である。この位相ノイズを組み合わせと、１０ｋＨｚのオフセットで、スペクトルアナライザの位相ノイズは約−１１８．７ｄＢｃ／Ｈｚになる。対照的に、直接周波数合成器ＤＦＳを用いると、第１の局部発振器ＬＯ１及び第２の局部発振器ＬＯ２の位相ノイズは、ｋが約１．９の場合、−１２５ｄＢｃ／Ｈｚ＋２０ｌｏｇ（ｋ−１）、すなわち、約−１２５．９ｄＢｃ／Ｈｚになる。ここで、スペクトルアナライザの位相ノイズは、第１の局部発振器ＬＯ１及び第２の局部発振器ＬＯ２の組み合わせ位相ノイズによって決まり、この結果、スペクトルアナライザの位相ノイズは、約−１２５．４ｄＢｃ／Ｈｚになる。
【００２７】
要するに、先行技術のＰＬＬをベースにした粗ステップ合成器４を用いて、スペクトルアナライザにおける第１の局部発振器信号を発生すると、結果として、スペクトルアナライザの位相ノイズが、入力信号ＳINの典型的な周波数ｆIN範囲にわたって、約−１２１．５〜−１１８．７ｄＢｃ／Ｈｚの範囲で変動することになる。直接周波数合成器ＤＦＳを用いて、スペクトルアナライザにおける第１の局部発振器信号を発生すると、入力信号ＳINの同じ周波数範囲にわたって、結果として、スペクトルアナライザの位相ノイズが、約−１３５〜−１２５ｄＢｃ／Ｈｚの範囲で変動することになる。従って、直接周波数合成器ＤＦＳによれば、スペクトルアナライザは、先行技術のＰＬＬをベースにした粗ステップ合成器４を用いて得られるより低い位相ノイズを得ることが可能になる。
【００２８】
本発明の代替実施態様は、図５に示す直接周波数合成方法５０を対象とするものである。基準信号ＳREFを受信すると、方法５０のステップ５２Ａにおいて、基準信号ＳREFは、第１の周波数分割経路Ｐ１において分割され、信号ＳXが生じる。基準信号ＳREFは、第２の周波数分割経路Ｐ２において除数Ｒで割られ、信号ＳRが生じる（ステップ５２Ｂ参照）。信号ＳRは、さらに、除数Ｑで割られて、信号ＳQが生じる（ステップ５４参照）。ステップ５６では、信号ＳRと信号ＳQの混合によって、信号ＳWが生じる。ステップ５８では、信号ＳWと信号ＳXが混合され、その混合結果にフィルタリングが施されて、信号ＳDFSが生じる。任意のステップ６０では、信号ＳDFSが、オフセット・ループ合成器３２の主ＰＬＬ３４に加えられる。一般に、オフセット・ループ合成器３２によって、スペクトルアナライザのための第１の局部発振器信号ＳLO1が生じ、受信基準信号ＳREFは、スペクトルアナライザの第２の局部発振器ＬＯ２によって生じる。
【００２９】
以上を要約すると、次の通りである。すなわち、本発明の直接周波数合成器は、オフセット・ループ合成器の粗ステップ要件を満たすように分割されて混合された周波数の高周波基準信号から得られる出力信号を提供する。直接周波数合成器内にＶＣＯがないことによって、典型的なＰＬＬベースの粗ステップ合成器よりも位相ノイズが低い、直接周波数合成器が得られる。本発明の直接周波数合成器は、様々なタイプの合成器及び信号発生器に適用可能であるが、スペクトルアナライザにおける第１の局部発振器のオフセット・ループ合成器のためのオフセット信号の発生に用いられる場合に、特に有利なノイズ・パフォーマンスを提供する。この場合、スペクトルアナライザの第２の局部発振器は、直接周波数合成器のための基準信号を発生する。
【００３０】
本発明の実施態様について詳述したが、当然明らかなように、当該技術者であれば、付属の請求項に記載の本発明の範囲を逸脱することのない、これらの実施態様に対する修正及び改変が思い浮かぶ可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の高周波スペクトルアナライザに関する周波数変換段の典型的な構成を示す図である。
【図２】図１に示す周波数変換段の局部発振器に適した、先行技術による粗ステップ合成器ＰＬＬを含むオフセット・ループ合成器のブロック図である。
【図３】オフセット・ループ合成器のためのオフセット信号を発生するのに適した、本発明の実施態様による直接周波数合成器のブロック図である。
【図４】直接周波数合成器における典型的な信号を示す図である。
【図５】本発明の代替実施態様による直接周波数合成方法の流れ図である。
【符号の説明】
【００３２】
３２  オフセット・ループ合成器
３４  主ＰＬＬ
ＤＦＳ  直接周波数合成器
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４  周波数分割器
ＦC ，Ｆw  フィルタ
Ｍ１，Ｍ２  ミクサ
Ｐ１  第１の周波数分割経路
Ｐ２  第２の周波数分割経路
【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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