(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の周波数の誤差を検出する周波数誤差検出方法において、
前記入力信号の周波数を計数し、
前記入力信号の周波数変動を振幅変動に変換するフィルタの特性を、前記計数された入力信号の周波数に基づいて、前記周波数近傍においてゲインが変化するように制御し、
前記フィルタにより、前記入力信号の周波数変動を振幅変動に変換し、
前記フィルタにより変換された振幅変動に基づいて前記入力信号の周波数の誤差を検出する
ことを特徴とする周波数誤差検出方法。
【請求項２】
入力信号の周波数の誤差を検出する周波数誤差検出装置において、
前記入力信号の周波数変動を振幅変動に変換するフィルタと、
前記入力信号の周波数を計数する手段と、
前記計数する手段により計数された前記入力信号の周波数に基づいて、前記周波数近傍においてゲインが変化するように前記フィルタの特性を制御する手段と、
前記フィルタにより変換された振幅変動に基づいて前記入力信号の周波数の誤差を検出する検出手段と
を有することを特徴とする周波数誤差検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数を自動的に補正する自動周波数補正回路等に用いられる、入力信号の周波数の誤差を検出する周波数誤差検出方法及び周波数誤差検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気信号の周波数の誤差を検出する従来の周波数誤差検出器として、特開平９−２００２７９号公報に記載されたクロスプロダクト型の周波数誤差検出器が知られている。従来のクロスプロダクト型の周波数誤差検出器を図３に示す。
【０００３】
この周波数誤差検出器は、受信信号の同相成分を入力する入力端子１０２と、受信信号の直交成分を入力する入力端子１０４とを備えている。更に、入力端子１０２から入力された信号を時間τ１だけ遅延させる遅延素子１０６と、入力端子１０２から入力された信号を時間τ２だけ遅延させる遅延素子１０８と、遅延素子１０６の出力と入力端子１０４から入力された信号とを乗算する乗算器１１０と、遅延素子１０８の出力と入力端子１０２から入力された信号とを乗算する乗算器１１２と、乗算器１１０の出力と乗算器１１２の出力との差を求めて出力する減算器１１４とを有している。減算器１１４の出力である周波数誤差成分は出力端子１１６から出力される。
【０００４】
受信信号の同相成分をｓｉｎ（Δωｔ＋θ）、直交成分をｃｏｓ（Δωｔ＋θ）とすると、減算器１１４の出力はｓｉｎ（Δωτ１）となる。周波数誤差が十分小さいときにはｓｉｎ（Δωτ１）≒Δωτ１という関係式が成立し、周波数誤差検出器の出力を周波数誤差として近似することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、周波数誤差が大きくなると、上述した近似が成立しなくなり検出誤差が大きくなってしまう。このため広帯域な周波数誤差を補正することが困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、広帯域な周波数誤差を検出することができる周波数誤差検出方法及び周波数誤差検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、入力信号の周波数の誤差を検出する周波数誤差検出方法において、前記入力信号の周波数を計数し、前記入力信号の周波数変動を振幅変動に変換するフィルタの特性を、前記計数された入力信号の周波数に基づいて、前記周波数近傍においてゲインが変化するように制御し、前記フィルタにより、前記入力信号の周波数変動を振幅変動に変換し、前記フィルタにより変換された振幅変動に基づいて前記入力信号の周波数の誤差を検出することを特徴とする周波数誤差検出方法によって達成される。
【０００８】
上記目的は、入力信号の周波数の誤差を検出する周波数誤差検出装置において、前記入力信号の周波数変動を振幅変動に変換するフィルタと、前記入力信号の周波数を計数する手段と、前記計数する手段により計数された前記入力信号の周波数に基づいて、前記周波数近傍においてゲインが変化するように前記フィルタの特性を制御する手段と、前記フィルタにより変換された振幅変動に基づいて前記入力信号の周波数の誤差を検出する検出手段とを有することを特徴とする周波数誤差検出装置によって達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態による周波数誤差検出装置を図１及び図２を用いて説明する。図１は本実施形態の周波数誤差検出装置の回路図であり、図２は本実施形態の周波数誤差検出装置におけるフィルタの特性を示すグラフである。
【００１０】
本実施形態の周波数誤差検出装置において、入力信号はＹＩＧ同調フィルタ１０に入力される。一方、入力信号は、周波数係数手段１６にも入力され、入力信号の周波数が計数される。フィルタ周波数制御手段１８は、周波数計数手段１６により計数された周波数値に基づいて、ＹＩＧ同調フィルタ１０の減衰特性、例えばカットオフ周波数を変更して、入力信号の周波数に応じた最適な周波数特性となるようにする。
【００１１】
例えば、入力信号の周波数が１〜１．５ＧＨｚであれば、図２（ａ）に示すようなカットオフ周波数が１ＧＨｚとし、入力信号の周波数が１．５〜２ＧＧＨｚであれば、図２（ｂ）に示すようなカットオフ周波数が１．５ＧＨｚの減衰特性とするように、ＹＩＧ同調フィルタ１０の減衰特性を変更する。これにより、ＹＩＧ同調フィルタ１０は、入力信号の周波数ｆの近傍でほぼ直線的に減衰するような特性となる。このＹＩＧ同調フィルタ１０の減衰特性により、入力信号の周波数変動を出力信号の振幅変動に変換することができる。
【００１２】
ＹＩＧ同調フィルタ１０からの出力信号は検波器１２に入力され、その振幅振動が検出される。検波器１２の出力信号は差動増幅器１４に入力される。差動増幅器１４には所定のオフセット電圧が入力されており、差動増幅器１４からは検波器１２からの出力信号と所定のオフセット電圧との差が出力される。この出力信号が周波数誤差となる。
【００１３】
本実施形態の周波数誤差検出装置の動作について式を用いて説明する。入力信号の振幅をＡ、周波数をｆとすると、入力信号はＡ・ｓｉｎ（２πｆｔ）と表される。
【００１４】
ＹＩＧ同調フィルタ１０の特性が、周波数ｆのときのゲインがＧ、周波数ｆ近傍での減衰特性の傾きがＫ（＝ΔＧ／Δｆ）であると、ＹＩＧ同調フィルタ１０の出力信号はＡ・Ｇ・ｓｉｎ（２πｆｔ）となる。このとき検波器１２の出力はＡ・Ｇとなる。差動増幅器１４にはオフセット電圧としてＡ・Ｇが入力されているので差動増幅器１４の出力信号は０となる。
【００１５】
入力信号の周波数ｆがΔｆだけ変動すると、入力信号はＡ・ｓｉｎ（２π（ｆ＋Δｆ）ｔ）となる。このときのフィルタ１０の出力信号は、図２に示すような減衰特性により、
Ａ・（Ｇ＋ΔＧ）・ｓｉｎ（２π（ｆ＋Δｆ）ｔ）
＝Ａ・（Ｇ＋Ｋ・Δｆ）・ｓｉｎ（２π（ｆ＋Δｆ）ｔ）
となる。このときの検波器１２の出力信号は、Ａ・（Ｇ＋Ｋ・Δｆ）となる。このとき差動増幅器１４からは、
Ａ・（Ｇ＋Ｋ・Δｆ）−Ａ・Ｇ＝Ａ・Ｋ・Δｆ
なる信号が出力される。この出力信号Ａ・Ｋ・Δｆにおいて、Ａは入力信号の振幅で、ＫはＹＩＧ同調フィルタ１０の減衰特性の傾きであるので、周波数の変動量Δｆに比例した値となる。
【００１６】
このように本実施形態によれば、検出結果は周波数の変動量Δｆのみに依存し、周波数変動の比（Δｆ／ｆ）には依存しないので、フィルタの傾きＫの減衰特性の範囲内である限り、広帯域での周波数誤差を検出して、その検出結果に基づいて広帯域な周波数補正が可能である。更に、入力信号の周波数帯が大きく異なっても、フィルタの特性を入力信号の周波数帯に適した最適なものに自動的に変換することができるので、更なる広帯域での周波数補正が可能である。
【００１７】
本発明による周波数誤差検出装置の応用例について説明する。
【００１８】
スペクトラムアナライザにおいて被測定信号の周波数が変動するとき、本発明による周波数誤差検出装置を用いて被測定信号の周波数を一定にすることができる。本発明による周波数誤差検出装置により被測定信号の周波数変動を検出し、その検出結果をフィードバックすることにより、被測定信号の周波数を一定にする。このようにすれば、ＰＬＬのように被測定信号に影響を及ぼすことなく、周波数を一定にすることができる。
【００１９】
高周波の入力信号に対する周波数誤差検出方法について説明する。特に高周波の入力信号の場合、その周波数における減衰特性の傾きが大きいフィルタが用意できないことが考えられる。そのような場合には高周波の入力信号を低い周波数の信号に変換し、この低い周波数において減衰特性の傾きの大きいフィルタを用いて周波数の誤差を検出する。例えば、４ＧＨｚの入力信号を１００ＭＨｚの信号に変換し、１００ＭＨｚにおいて減衰特性の傾きが大きなフィルタを用いて、１００ＭＨｚの信号の周波数の誤差を検出する。
【００２０】
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態ではフィルタのゲインが減衰する減衰特性を利用して周波数変動を振幅変動に変換したが、フィルタのゲインが増加する特性を利用して周波数変動を振幅変動に変換してもよい。
【００２１】
また、フィルタにより入力信号の周波数変動を振幅変動に変換して、その振幅変動に基づいて入力信号の周波数の誤差を検出するものであれば、上記実施形態の具体的な構成に限定されるものではない。
【００２２】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、検出結果は周波数の変動量のみに依存しているので、広帯域で周波数誤差を検出して、その検出結果に基づいて広帯域な周波数補正が可能である。更に、入力信号の周波数帯が大きく異なっても、フィルタの特性を入力信号の周波数帯に適した最適なものに自動的に変換することができるので、更なる広帯域での周波数補正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による周波数誤差検出装置の回路図である。
【図２】本発明の一実施形態の周波数誤差検出装置におけるＹＩＧ同調フィルタの特性を示すグラフである。
【図３】従来のクロスプロダクト型の周波数誤差検出器の回路図である。
【符号の説明】
１０…ＹＩＧ同調フィルタ
１２…検波器
１４…差動増幅器
１６…マイクロ波カウンタ
１８…定電流源
１０２、１０４…入力端子
１０６、１０８…遅延素子
１１０、１１２…乗算器
１１４…減算器
１１６…出力端子
【図１】
0004554006.tif 000002
【図２】
0004554006.tif 000003
【図３】
0004554006.tif 000004