(57)【要約】本発明によるマイクロ波シンセサイザは、狭帯域入力と、低周波コム入力と、広帯域入力と、調整可能周波数の出力信号を供給する出力とを有するドリフトキャンセルループを備える。狭帯域シンセサイザは狭帯域入力に結合され、コム発生器は低周波コム入力に結合される。従来のトポロジーが行なってきたように、広帯域入力を駆動する広帯域シンセサイザを使用する代わりに、本発明は、高い安定性を有する、低雑音の高周波発振器を使用する。発振器の出力はコム発生器の出力とミキシングされて、低雑音の高周波コムが生成される。その後、低雑音の高周波コムを使用して、ドリフトキャンセルループの広帯域入力が駆動される。従来の設計に比べて、位相雑音の大幅な低減が得られる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験デバイス（ＤＵＴ）を試験するための信号刺激を供給するマイクロ波シンセサイザであって、
調整可能な周波数出力を供給する狭帯域シンセサイザと、
実質上一定の周波数出力を供給する発振器と、
一連のトーンを供給するコム発生器と、
第１入力、第２入力および出力を有し、前記第１入力は前記コム発生器の出力に結合され、前記第２入力は前記発振器の出力に結合される第１ミキサと、
第１入力、第２入力および出力を有し、前記第１入力は前記コム発生器の出力に結合され、前記第２入力は前記第１ミキサの出力に結合される第２ミキサと、
第１入力、第２入力および出力を有し、前記第１入力は前記第２ミキサの出力に結合され、前記第２入力は前記狭帯域シンセサイザの出力に結合される第３ミキサと、
第１入力、第２入力および出力を有し、前記第１入力は前記第３ミキサの出力に結合され、前記第２入力は前記第１ミキサの出力に結合される第４ミキサと、
を備えるマイクロ波シンセサイザ。
【請求項２】
前記発振器は誘電体共振発振器（ＤＲＯ）を備える、請求項１に記載のマイクロ波シンセサイザ。
【請求項３】
前記第１ミキサの前記出力に結合される入力を有する第１電力分割器と、前記第２ミキサの前記第２入力に結合される第１出力と、前記第４ミキサの前記第２入力に結合される第２出力とをさらに備える、請求項１に記載のマイクロ波シンセサイザ。
【請求項４】
前記第１ミキサの前記出力と前記第１電力分割器の入力との間に直列に結合されるフィルタバンクをさらに備え、該フィルタバンクは、複数の選択可能な帯域フィルタを備え、前記第１ミキサの所望のミキシング生成物を通過させ、前記第１ミキサの不所望のミキシング生成物を減衰させるようにする、請求項３に記載のマイクロ波シンセサイザ。
【請求項５】
基準周波数を発生するオーブン制御水晶発振器（ＯＣＸＯ）をさらに備え、前記コム発生器および前記発振器は、前記基準周波数に同期してそれぞれの出力周波数を確立するように構成および配置されている、請求項２に記載のマイクロ波シンセサイザ。
【請求項６】
前記狭帯域シンセサイザおよび前記ＯＣＸＯは、テスタークロック基準と同期してそれぞれの出力周波数を確立するように構成および配置されている、請求項５に記載のマイクロ波シンセサイザ。
【請求項７】
前記コム発生器の前記出力に結合される入力を有する第２電力分割器と、前記第１ミキサの前記第２入力に結合される第１出力と、前記第２ミキサの前記第２入力に結合される第２出力とをさらに備える、請求項３に記載のマイクロ波シンセサイザ。
【請求項８】
前記第２ミキサの出力と前記第３ミキサの第１入力との間に直列に結合される第１帯域フィルタと、
前記第３ミキサの出力と前記第４ミキサの第１入力との間に直列に結合される第２帯域フィルタと、
前記第４ミキサの出力に結合される低域フィルタと、
をさらに備える、請求項３に記載のマイクロ波シンセサイザ。
【請求項９】
前記コム発生器は、順次に直列に結合される、周波数乗算器と、水晶フィルタと、コム発生器とを備える、請求項１に記載のマイクロ波シンセサイザ。
【請求項１０】
狭帯域入力、低周波数コム入力、広帯域入力および調整可能周波数の出力信号を発生する出力を有するドリフトキャンセルループと、
前記狭帯域入力に結合される出力を有する狭帯域シンセサイザと、
前記低周波数コム入力に結合され、一連のトーンを供給するコム発生器と、
実質上一定の周波数出力を発生する発振器と、
前記発振器に結合される第１入力、前記コム発生器に結合される第２入力および前記ドリフトキャンセルループの前記広帯域入力に結合される出力を有するミキサと、
を備える、マイクロ波シンセサイザ。
【請求項１１】
前記コム発生器および前記発振器に結合され、前記コム発生器および前記発振器を前記ＯＣＸＯと同期させるオーブン制御水晶発振器（ＯＣＸＯ）をさらに備える、請求項１０に記載のマイクロ波シンセサイザ。
【請求項１２】
前記ＯＣＸＯはテスター基準クロックに結合され、該テスター基準クロックと同期して発振する、請求項１１に記載のマイクロ波シンセサイザ。
【請求項１３】
前記ミキサの出力と前記ドリフトキャンセルループの前記広帯域入力との間に直列に結合されるフィルタバンクをさらに備え、
該フィルタバンクは、複数の選択可能な帯域フィルタを備え、前記ミキサの所望のミキシング生成物を通過させ、前記ミキサの不所望のミキシング生成物を減衰させるようにする、請求項１１に記載のマイクロ波シンセサイザ。
【請求項１４】
狭帯域入力、周波数コム入力、広帯域入力および調整可能な周波数出力信号を発生する出力を有するドリフトキャンセルループと、
前記ドリフトキャンセルループの前記狭帯域入力に結合される出力を有する狭帯域シンセサイザと、
前記ドリフトキャンセルループの前記周波数コム入力に結合され、一連のトーンを供給するコム発生器と、
実質上一定の周波数出力を発生する発振器と、
前記コム発生器からの一連のトーンを前記発振器の出力周波数と結合する手段であって、それによって、周波数の和および差のうちの少なくとも１つを含む出力信号を発生し、該出力信号は前記ドリフトキャンセルループの広帯域入力に供給される結合手段と、
を備えるマイクロ波シンセサイザ。
【請求項１５】
前記コム発生器および前記発振器に結合されるオーブン制御水晶発振器（ＯＣＸＯ）をさらに備え、前記コム発生器および前記発振器を前記ＯＣＸＯと同期するようにする、請求項１４に記載のマイクロ波シンセサイザ。
【請求項１６】
前記ＯＣＸＯはテスター基準クロックに結合され、該テスター基準クロックと同期して発振する、請求項１４に記載のマイクロ波シンセサイザ。
【請求項１７】
狭帯域入力、低周波数コム入力、広帯域入力および調整可能な周波数出力信号を発生する出力を有するドリフトキャンセルループを用いて高周波信号を発生する方法であって、
（Ａ）調整可能な周波数信号を前記ドリフトキャンセルループの狭帯域入力に印加し、
（Ｂ）実質上一様なトーン間隔によって分離される一連のトーンコムを前記ドリフトキャンセルループの前記低周波コム入力に印加し、
（Ｃ）前記一連のトーンを実質上一定の周波数信号と結合して、周波数の和および差のうちの少なくとも１つに対応する成分を含む結合信号を発生し、
（Ｄ）前記結合信号を前記ドリフトキャンセルループの前記広帯域入力に印加する、
ことを含む方法。
【請求項１８】
（Ｅ）前記結合信号を選択的にフィルタリングして、所望の周波数成分のみを実質的に通すことをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ステップＥの選択的なフィルタリングを変化させて、実質的に通される前記周波数成分を変更することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記調整可能な周波数信号を変更して、異なる出力周波数を確立することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は概括的に、電子機器用自動試験装置（ＡＴＥ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｓｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）に関し、より詳細には、マイクロ波回路およびＲＦ回路の試験用の低雑音高周波波形の合成に関する。
発明の背景
携帯電話、ページャ（無線呼出し機）および無線個人情報端末（ＰＤＡ）などの消費者製品で使用される高周波デバイスの精度がかなり向上したことによって、これらのデバイスをより精度良く試験する必要性が生じてきた。ＡＴＥシステムは一般に、マイクロ波デバイスを試験する１つまたは複数のマイクロ波シンセサイザを含む。通常の一試験シナリオにおいて、テスター内のマイクロ波シンセサイザは被試験デバイス（ＤＵＴ：ｄｅｖｉｃｅ ｕｎｄｅｒ ｔｅｓｔ）に直接信号を供給する。ＤＵＴは応答を供給し、テスターはその応答を測定し、試験する。別の試験シナリオにおいて、テスターは、ＤＵＴからマイクロ波信号（たとえば、９００ＭＨｚ）を受信する。テスターは、この信号を複数のマイクロ波シンセサイザのうちの１つのシンセサイザの出力とミキシングして、中間周波数信号（たとえば、１０ＭＨｚ）を発生させる。その後、テスターは、中間周波数信号をサンプリングして、その特性を確かめる。特性が所定の範囲内であれば、試験は合格する。そうでなければ、試験は不合格となる。
【０００２】
普通の一試験技法は、被試験デバイスから得られる中間周波数信号のパワースペクトルを計算することである。パワースペクトルはＤＵＴならびに位相雑音について意味のある情報を明らかにする。被試験デバイスの位相雑音を精度良く試験するために、シンセサイザの位相雑音はＤＵＴの位相雑音と比較して小さいことがきわめて重要である。シンセサイザの位相雑音がＤＵＴの位相雑音と比較して大きい場合、ＤＵＴの位相雑音はシンセサイザの位相雑音でわからなくなり、ＤＵＴが位相雑音仕様を満足しているかどうかを判断できなくなる。デバイスは絶えず改良されて、ますます小さな位相雑音を送出するため、試験を精度良く保つには、マイクロ波シンセサイザが相応して改良されねばならない。
【０００３】
図１は、従来のマイクロ波シンセサイザ１００を示し、以下のように動作する。狭帯域シンセサイザ１１２は、比較的狭い周波数範囲、たとえば、８００ＭＨｚと１ＧＨｚの間の２００ＭＨｚの範囲にわたって変化できる出力信号を発生する。同時に、広帯域シンセサイザ１２２は、比較的広い周波数範囲、たとえば、４．４ＧＨｚと６．２ＧＨｚの間の２ＧＨｚの範囲にわたって変化できる出力信号を発生する。同時に、コム発生器（櫛形信号発生器）１１６は、調波ずつ離間した（ｈａｒｍｏｎｉｃａｌｌｙ ｓｐａｃｅｄ）一連のトーン、すなわち一連の「コム（ｃｏｍｂ）」を、たとえば、２００ＭＨｚトーン間隔で生成する。狭帯域シンセサイザ１１２、広帯域シンセサイザ１２２およびコム発生器１１６の出力は、それぞれ、狭帯域入力１５２、広帯域入力１５４およびドリフトキャンセルループ１５０のコム入力１５６に送られる。
【０００４】
ドリフトキャンセルループ１５０内において、パワースプリッタ（電力分割器）１３０は、広帯域シンセサイザ１２２の出力を第１回路経路および第２回路経路に分割する。増幅器１３２および１３４は、各経路に沿って信号レベルを増幅する。第１ミキサ１３８は、増幅器１３２の出力をコム発生器１１６の出力と合成して、コム発生器１１６によって生成される各トーンについて和トーンおよび差トーンの個別の対を生成する。広帯域シンセサイザ１２２の周波数を適切に同調（チューニング）させることによって、ミキサ１３８からの和のトーンまたは差のトーンのうちの１つを目標周波数ＦＫに等しくすることができる。正常動作時、ドリフトキャンセルループ１５０への入力が常に調整させられ、ミキサ１３８の出力に、ＦＫに等しいトーンが生成される。
【０００５】
第１バンドパス（帯域通過）フィルタ１４２はミキサ１３８の出力をフィルタリングする。第１帯域通過フィルタ１４２は、ＦＫに中心周波数を有し、またＦＫのミキシング生成物のみを通し、実質的に他の全ての周波数成分を阻止するための狭い帯域を有する。第１帯域通過フィルタ１４２の出力は、第２ミキサ１４６に渡され、第２ミキサは、第１帯域通過フィルタ１４２の出力を狭帯域シンセサイザ１１２の出力と合成し、したがって、和のトーンおよび差のトーンの別の対が生成される。これらの和のトーンおよび差のトーンは、第２帯域通過フィルタ１４４に渡され、第２帯域通過フィルタは一般に、和のトーンを阻止し、差のトーンをその出力に送る。
【０００６】
送られたトーンは第３ミキサ１４０に渡される。第３ミキサ１４０は、送られたトーンを増幅器１３４の出力と合成して、和のトーンと差のトーンのさらに別の対を生成する。ローパス（低域通過）フィルタ１４８は、和のトーンを阻止し、差のトーンをシンセサイザ１００の出力に送る。出力は、出力信号の周波数を選択的に乗算し、振幅を調整するための追加のステージ（図示せず）に結合されてもよい。
【０００７】
シンセサイザ１００の出力周波数は２つの方法で調整できる。まず第１に、広帯域シンセサイザ１２２を調整して、出力周波数全体を大きな増分で変えることができる。第２に、狭帯域シンセサイザ１１２を調整して、出力周波数全体を小さな増分で変えることができる。狭帯域シンセサイザ１１２は一般に、直接デジタル合成（ＤＤＳ：ｄｉｒｅｃｔ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）によって動作して、ほぼ連続した出力周波数範囲が生成される。狭帯域シンセサイザ１１２の周波数範囲は、コム発生器１１６によって生成される連続したコムの間隔に等しいかまたはそれを超えて、狭帯域シンセサイザが、隣接するコム間で完全に同調することが可能になるようにするのが好ましい。この構成を用いて、広帯域シンセサイザ１２２は大きな周波数変化をもたらし、一方、狭帯域シンセサイザ１１２は微細な周波数変化をもたらす。合成によって、シンセサイザ１００の周波数は、高い精度で広い範囲にわたって調整することが可能になる。
【０００８】
周知のように、広帯域シンセサイザ１２２はかなりの量の位相雑音を生成する傾向がある。しかし、この位相雑音は、ドリフトキャンセルループ１５０の作用によって大幅に低減される。ミキサ１３８、１４０および１４６の加算作用および差分作用のために、広帯域シンセサイザ１２２の周波数は、シンセサイザ１００の出力から相殺される。広帯域シンセサイザ１２２の周波数とともに、その位相雑音の多くは同様に相殺される。
【０００９】
より入念な実施態様において、遅延回路１３６が第２増幅器１３４と第３ミキサ１４０の間に配置される。遅延回路１３６によって、第３ミキサ１４０の入力が、広帯域シンセサイザ１２２の出力を表す信号を対応する時刻に伝達するようになる。第１回路経路に沿って信号が受ける遅延に整合するように、第２回路経路に沿って伝達される信号を遅延させることによって、対応する位相摂動（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）が、ミキサ１４０の両方の入力に共通になることで、多くの位相雑音が相殺される。低域通過フィルタ１４８はミキサ１４０によって生成される入力周波数の差のみを通すため、ミキサ１４０の両方の入力に共通の雑音は相殺される。
【００１０】
遅延回路１３６を付加してもなお、シンセサイザ１００は広帯域シンセサイザ１２２の位相雑音の一部を阻止できない。広帯域シンセサイザの低周波、すなわち「クロスイン（ｃｌｏｓｅ−ｉｎ）」位相雑音（１ＭＨｚオフセット未満）は大幅に相殺されるが、高周波、「ファーアウト（ｆａｒ−ｏｕｔ）」位相雑音（１ＭＨｚオフセット以上）はそれほど相殺されない。狭帯域シンセサイザ１１２およびコム発生器１１６の位相雑音を厳しく制御する実施態様において、マイクロ波シンセサイザ１００のファーアウト位相雑音全体は、広帯域シンセサイザ１２２の低減されないファーアウト位相雑音によって支配される傾向がある。
発明の概要
上述の背景を念頭におくと、本発明の目的は、自動試験装置においてマイクロ波シンセサイザによって生成される信号のファーアウト位相雑音を低減することである。
【００１１】
上述の目的ならびに他の目的および利点を達成するために、本発明によるマイクロ波シンセサイザは、狭帯域入力と、低周波コム入力と、広帯域入力と、調整可能周波数の出力信号を供給する出力とを有するドリフトキャンセルループを備える。狭帯域シンセサイザは狭帯域入力に結合され、コム発生器は低周波コム入力に結合される。従来のトポロジーが行なってきたように、広帯域入力を駆動する広帯域シンセサイザを使用する代わりに、本発明は、低雑音の高周波発振器を使用する。発振器の出力はコム発生器の出力とミキシングされて、低雑音の高周波コムが生成される。その後、低雑音の高周波コムを使用して、ドリフトキャンセルループの広帯域入力が駆動される。広帯域シンセサイザを高周波コムと置き換えることによって、従来の設計に比べて、シンセサイザのファーアウト位相雑音が大幅に低減され得る。
【００１２】
本発明のさらなる目的、利点および新規な特徴は、以下の説明および図面を考慮することによって明らかになるであろう。
好適な実施形態の説明
トポロジーおよび動作
図２は本発明によるマイクロ波シンセサイザ２００の実施形態を示す。マイクロ波シンセサイザ２００は多くの点で図１のマイクロ波シンセサイザ１００に似ている。たとえば、マイクロ波シンセサイザ２００は、ドリフトキャンセルループ２５０、狭帯域シンセサイザ２１２、コム発生器２１６および低域通過フィルタ２４８を含み、これらはそれぞれ、図１の構成要素１５０、１１２、１１６および１４８と類似している。さらに、ドリフトキャンセルループ２５０は、狭帯域入力２５２、広帯域入力２５４およびコム入力２５６を有し、これらはそれぞれ、図１のドリフトキャンセルループ１５０の入力１５２、１５４および１５６に対応している。
【００１３】
このような類似性はあるが、マイクロ波シンセサイザ２００は、かなりの点でシンセサイザ１００と異なる。このことは、広帯域入力２５４を駆動する回路について特に明らかである。上述したように、従来のドリフトキャンセルループは、ドリフトキャンセルループの広帯域入力を駆動するフェーズロックループから成る広帯域シンセサイザを使用する。フェーズロックループは一般に、ＶＣＯまたはＹＩＧ（イットリウム・鉄・ガーネット）発振器を含む。しかし、図２の実施形態において、ドリフトキャンセルループの広帯域入力２５４はコム発生器２１６および発振器２２２のミキシング生成物によって駆動される。
【００１４】
発振器２２２はＦＯにおいて低雑音の高周波トーンを発生する。ミキサ２２６は、この低雑音トーンをコム発生器２１６からの（第１フィルタバンク２１８および電力分割器２２０を介して得られる）コムＦＳＣのうちの１つと合成して、ＦＯ±ＦＳＣの、和のトーンおよび差のトーンの対を生成する。
【００１５】
第２フィルタバンク２２８は、これらのトーンのうちの１つ、すなわち（ＦＯ＋ＦＳＣ）または（ＦＯ−ＦＳＣ）を選択して、ドリフトキャンセルループ２５０の広帯域入力２５４へ通すようにする。図１の従来の設計と違って、シンセサイザ２００は、コム発生器２１６から所望のコムを選択し、他の全てのコムを阻止する第１フィルタバンク２１８を含むことが好ましい。第１フィルタバンク２１８は、不所望の擬似信号がドリフトキャンセルループ２５０に送られるのを防ぐのに役立ち、したがって、雑音全体を低減する。
【００１６】
第１フィルタバンク２１８が個別の低周波コムを選択するときは常に、周波数の個別の和および差の個別の対が第２フィルタバンク２２８に供給される。好ましい実施形態において、低雑音発振器２２２は５．２ＧＨｚの単一トーンＦＯを生成し、コム発生器２１６は２００ＭＨｚ、４００ＭＨｚ、６００ＭＨｚ、８００ＭＨｚ、１ＧＨｚのコムを生成する。これらの入力が与えられたとすると、以下の周波数のうちの任意の周波数が、ドリフトキャンセルループ２５０の広帯域入力２５４に供給される。
・４．２ＧＨｚ、４．４ＧＨｚ、４．６ＧＨｚ、４．８ＧＨｚおよび５．０ＧＨｚ（周波数差分による）
・５．２ＧＨｚ（ミキサ２２６を回避する直接接続による）
・５．４ＧＨｚ、５．６ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、６．０ＧＨｚおよび６．２ＧＨｚ（周波数加算による）
複数の低周波コム（ＬＦＣ：ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｂ）および複数の高周波コム（ＨＦＣ：ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｂ）を適当に選択することによって、マイクロ波シンセサイザ２００はいろいろな個別の周波数範囲をとることができる。狭帯域シンセサイザ２１２の周波数を調整することによって、これらの個別の範囲を連続的に混合することができる。
【００１７】
狭帯域シンセサイザ２１２が８００ＭＨｚ〜１ＧＨｚまで変わる出力周波数を生成する場合、マイクロ波シンセサイザ２００は、ＤＣ〜２ＧＨｚまで連続的に変わる周波数を生成することができる。実用上の目的のために、周波数の下限は１０ＭＨｚに定められる。以下の表１は、マイクロ波シンセサイザ２００が、個別の周波数範囲を定めるために低周波コムおよび高周波コムを選択する方法を要約する。
【００１８】
【表１】
2004522357.tif 000003
【００１９】
これらの範囲がどのように提供されるかを理解するために、シンセサイザ２００の出力周波数が以下の式を満たすことを留意すべきである。
ＦＯＵＴ＝ＨＦＣ−５．２ＧＨｚ−ＮＢＳ
ここで、ＨＦＣは選択された高周波コムの周波数であり、ＮＢＳは狭帯域シンセサイザ２１２の周波数である。
【００２０】
広帯域入力２５４で５．２ＧＨｚトーンを供給するために、スイッチ２２４を作動させて、ミキサ２２６をバイパスして、発振器２２２の５．２ＧＨｚ出力を第２フィルタバンク２２８に直接送る。フィルタバンク２２８はこの出力を広帯域入力２５４に直接渡す（図５を参照）。第２フィルタバンク２２８が５．２ＧＨｚトーンを選択して広帯域入力２５４に通す時、ドリフトキャンセルループ２５０は別のスイッチ２５８を作動させて、第１ミキサ２３８をバイパスし、５．２ＧＨｚ信号を第１帯域通過フィルタ２４２に直接送る。こうした状況下では、広帯域入力２５４の信号がすでにＦＫに等しいために、ＦＫを生成するのにミキシングを必要としない。
【００２１】
好ましい実施形態において、発振器２２２は、ニューヨーク州ファーミングデール市（Ｆａｒｍｉｎｇｄａｌｅ）のＧｅｎｅｒａｌ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のモデルＰ２５７９などの誘電体共振発振器（ＤＲＯ：ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）である。この発振器は、５．２ＧＨｚの一定周波数を生成し、狭い周波数範囲にわたって同調可能であって、他のシステム構成要素と同期することを可能にする。好ましい実施形態において、ＤＲＯ２２２は、フロリダ州オーランド市（Ｏｒｌａｎｄｏ）のＰｉｅｚｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．製のＰＴＩ  Ｘ０５０５１−００１などの１００ＭＨｚオーブン制御水晶（クリスタル）発振器（ＯＣＸＯ：ｏｖｅｎ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）２１４と同期する。ＯＣＸＯ２１４は、次にシステム基準２１０と同期する。同期は、閉ループ周波数乗算を実現するために、分周器をフィードバック内に入れて、非常に狭帯域のフェーズロックループを用いて行なわれることが好ましい。
【００２２】
広帯域シンセサイザ１２２を低雑音の高周波コムと置き換えることによって、マイクロ波シンセサイザ２００のファーアウト位相雑音が大幅に低減される。しかし、シンセサイザ２００全体を通して低雑音を維持するように、したがって、この低雑音設計の恩恵を最大限享受するように配慮されるべきである。
【００２３】
図３は、図２のコム発生器２１６の詳細ブロック図である。コム発生器２１６はＯＣＸＯ２１４の超低雑音出力を受け取る。周波数乗算器３１２はＯＣＸＯからの１００ＭＨｚ信号を乗算して、２００ＭＨｚ基準信号を生成する。増幅器３１４は２００ＭＨｚ基準信号を増幅し、帯域通過フィルタ３１６は増幅された信号をフィルタリングする。別の増幅器３１８は帯域通過フィルタ３１６の出力を増幅する。帯域通過フィルタ３１６は、１０ＫＨｚオフセットを超える雑音を除去するために、狭帯域水晶フィルタであることが好ましい。適当な狭帯域水晶フィルタはＰｉｅｚｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．から入手することができる。コム発生器デバイス３２０は帯域通過フィルタ３１６の出力に結合され、２００ＭＨｚ間隔でコムを発生する。適当なコム発生器デバイス３２０は、カルフォルニア州アーバイン市（Ｉｒｖｉｎｅ）のＭｉｃｒｏｓｅｍｉ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＧＧ  ７０１４０３９である。ハイパス（高域通過）フィルタ３２２はコム発生器デバイス３２０の出力に印加されて、個別のコムの振幅を等化にするのに役立つ。また、低域通過フィルタ３２４はコム発生器デバイス３２０の出力に印加されて、１ＧＨｚを超えるコムをフィルタリングする。
【００２４】
図４は図２のフィルタバンク２１８の詳細ブロック図を示す。フィルタバンク４１８はコム発生器２１６から受け取ったコムを増幅する増幅器４１０を含むことが好ましい。フィルタバンクは５つの帯域通過フィルタ４２０、４２２、４２４、４２６および４２８を含む。帯域通過フィルタ４２０、４２２、４２４、４２６および４２８は、コム発生器２１６によって生成される個別のコムに対応する中心周波数を有する。フィルタバンク２１８は単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチ４１２、４１４、４１６および４１８を構成することによって、コム発生器２１６から所望のコムを選択する。増幅されたコムは、増幅器４１０から、所望のコムに対応する中心周波数を有する帯域通過フィルタに送られる。たとえば、６００ＭＨｚコムを選択するには、ＳＰＤＴスイッチ４１６および４１８を閉じて、増幅器４１０の出力が帯域通過フィルタ４２４の入力に接続されるようにする。選択された帯域通過フィルタは所望のコムを通し、他の全てのコムをほぼ阻止する。帯域通過フィルタの出力側で、ＳＰＤＴスイッチ４３２、４３４、４３６および４３８は、選択された帯域通過フィルタを増幅器４４０に接続する。増幅器４４０は選択されたコムを増幅し、選択されたコムをフィルタバンク２１８の出力に渡す。
【００２５】
図５は、図２のフィルタバンク２２８の詳細ブロック図を示す。低周波コム（すなわち、２００ＭＨｚ増分で２００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ）の間から選択するフィルタバンク２１８と対照的に、フィルタバンク２２８は、選択された低周波コムおよび発振器２２２のミキシング生成物の間から選択する。これらのミキシング生成物は、高周波コムの間隔よりも周波数が広い間隔で配置される。たとえば、１ＧＨｚ低周波コムを５．２ＧＨｚ発振器とミキシングすると、最も近いミキシング生成物は２ＧＨｚ離れている。比較すると、隣接する低周波コムは２００ＭＨｚだけ離れている。したがって、不可欠なフィルタリングを行なうために、各高周波コムに対して、個別の帯域通過フィルタを提供する必要はない。この目的のために、フィルタバンク２２８は、４つの帯域通過フィルタ５１４、５１６、５１８および５２０を含む。帯域通過フィルタは、以下の表２に従って、所望の高周波コムに基づいて選択される。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
利点
ドリフトキャンセルループの広帯域入力を、低周波コムおよび安定な発振器のミキシング生成物により駆動することによって、得られるマイクロ波シンセサイザは非常に低い位相雑音を生成することが可能である。シンセサイザは、ドリフトキャンセルループが位相雑音を低減するのにもはや役立たない、搬送波からの高周波オフセットに対しても、低い位相雑音を維持する。
【００２８】
プロトタイプのマイクロ波シンセサイザ２００の予備測定が示すところでは、位相雑音全体は、従来の設計におけると同様に、シンセサイザの広帯域入力に印加される信号によってではなく、狭帯域入力に印加される信号によって支配される。狭帯域入力を、１０ＭＨｚオフセットで−１５５ｄＢｃ／Ｈｚ位相雑音を有するＤＤＳによって駆動したところ、実験は、シンセサイザ全体に対して−１５３ｄＢｃ／Ｈｚのみの全体の位相雑音を示した。比較すると、広帯域入力を駆動するために、従来の電圧制御またはＹＩＧ発振器を使用する設計は、およそ−１４０ｄＢｃ／Ｈｚ〜−１４３ｄＢｃ／Ｈｚの位相雑音、すなわち、本設計の位相雑音よりも少なくとも１０ｄＢｃ／Ｈｚ大きな位相雑音を生成する。
【００２９】
本発明によるマイクロ波シンセサイザはまた、従来のシンセサイザよりも速いセトリングタイムを有する。ＹＩＧ発振器は、数十ミリ秒程度の応答時間を有する。フェーズロックループ内で構成された電圧制御またはＹＩＧ発振器は、速度を犠牲にして満たすことになる安定化要件を有する。比較すると、高周波コムは、１０マイクロ秒未満で、すなわちＹＩＧ発振器のセトリングタイムより３桁速く切り換えることができる。したがって、本発明によるマイクロ波シンセサイザは高速に周波数を変えることができる。このことによって、シンセサイザは、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）仕様に適合するように設計されたデバイスなどの、周波数ホッピングを使用するデバイスと歩調を合わすことが可能になる。ブルートゥースデバイスは、６２５マイクロ秒ごとに１回の最大レートで動作周波数を変える。したがって、本発明によるマイクロ波シンセサイザは、これらのデバイスを周波数ホッピングしているときに試験することができ、しかも極めて低い位相雑音で試験することができる。
【００３０】
より一般には、デバイスに対する試験時間が減ることは、まさに製造コストを下げることになる。本発明の別の利点は、切り換え（スイッチング）時間を低減することによって、本発明のシンセサイザが、顧客がより低コストでデバイスを製造することを可能にすることである。
実施態様
マイクロ波シンセサイザ２００は、試験システムのバックプレーンにプラグインされる計器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）の形態をとることが好ましい。試験システムはバックプレーンを通じて通信し、試験プログラムを実行することができるホストコンピュータを含む。試験プログラムは、マイクロ波シンセサイザ２００を制御する、たとえば、その周波数をプログラムする、その振幅をプログラムする、較正を行なう、およびステータスを読んで返す、命令を含む。シンセサイザの出力は、適当なケーブルおよびコネクタを介して、または高周波スイッチングマトリクスによって、被試験デバイスに直接接続される。
【００３１】
この環境で動作するために、マイクロ波シンセサイザ２００は、デジタル制御回路（図示せず）を含むことが好ましい。デジタル制御回路は、試験プログラムから高水準命令を受け取り、その命令を、シンセサイザ２００の活動を制御する電子信号に変換する。デジタル制御回路はまた、シンセサイザ２００内の活動を監視し、試験プログラムに返送して伝える。
【００３２】
マイクロ波シンセサイザ２００は、従来の出力回路（図示せず）を含むのが好ましい。出力回路は、デジタル制御回路の制御下で個別の範囲の出力周波数を選択可能に供給する周波数乗算器を含む。出力回路はまた、シンセサイザ２００が生成する波形の振幅を調整する回路を含む。
別法
一実施形態について述べてきたが、多数の別の実施形態または変形形態をなすことができる。上述したように、発振器２２２は一定周波数の誘電体共振発振器（ＤＲＯ）である。しかし、他の型の発振器を使用することができる。たとえば、その動作周波数範囲にわたって低い位相雑音を維持できる場合に限り、可変周波数発振器を使用することができる。上述した好ましい実施形態は、極めて変動のない周波数基準を供給する、オーブン制御水晶発振器（ＯＣＸＯ）２１４を含む。位相雑音要件に応じて、ＯＣＸＯ２１４を他の型の発振器と置き換えることができる。
【００３３】
フィルタバンク２１８は、マイクロ波シンセサイザ２００の好ましい部分ではあるが、フィルタバンクが絶対に必要というわけではなく、省いてもよいであろう。しかし、フィルタバンク２１８を省くことによって、フィルタバンク２２８および帯域通過フィルタ２４２に対して、コム発生器２１６によって生成される不所望のコムを阻止するという付加的な負担がかかる。したがって、フィルタバンクを省くことによって、システムのどこかの箇所でより費用のかかる部品が必要となるか、またはより大きな擬似信号が生ずることが予想される。
【００３４】
上述したように、同じコム発生器２１６を使用して、低周波コムと高周波コムの両方が生成される。別法として、個別のコム発生器を使用して、個別のコムのセットが生成される。たとえば、第２コム発生器の出力は発振器の出力とミキシングされて、高周波コムを生成するであろう。
【００３５】
特定の周波数および範囲を参照して、好ましい実施形態を説明したが、マイクロ波シンセサイザ２００のどんな設計も、他の周波数または周波数範囲を使用することを妨げることはない。たとえば、コムは２００ＭＨｚだけ離される必要はない。また、発振器２２２は５．２ＧＨｚで動作しなければならないこともない。
【００３６】
上述したシンセサイザ２００の実施形態は、テスターにプラグインされる計器の形態をとる。しかし、シンセサイザ２００はこの実施形態に限定されない。シンセサイザ２００は卓上計器として、たとえば、スタンドアローン型またはＩＥＥＥ−４８８バスを介してプログラム可能な計器として提供され得るであろう。シンセサイザ２００はまた、ＶＸＩまたはＰＸＩバックプレーンなどの標準バックプレーンに搭載するのに適したモジュール型計器として実施され得るであろう。
【００３７】
これらの代替および変形のそれぞれならびにその他は、発明者らによって熟慮されており、本発明の範囲内に入ることが意図される。したがって、上述の説明は例としてあげていることを理解すべきであり、本発明は、特許請求項の精神および範囲によってのみ制限されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ドリフトキャンセルループを使用する従来のマイクロ波シンセサイザの簡略ブロック図である。
【図２】
本発明のマイクロ波シンセサイザの簡略ブロック図である。
【図３】
図２のシンセサイザと接続して使用されるコム発生器の簡略ブロック図である。
【図４】
図２のシンセサイザにおいて低周波コムの間で選択するフィルタバンクの簡略ブロック図である。
【図５】
図２のシンセサイザにおいて高周波コムの間で選択するフィルタバンクの簡略ブロック図である。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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