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公開番号2025008995
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023111676
出願日2023-07-06
発明の名称高周波信号発生装置
出願人株式会社京三製作所
代理人あいわ弁理士法人
主分類H03B 28/00 20060101AFI20250109BHJP(基本電子回路)
要約【課題】周波数の可変機能において、遅延時間を短縮して高速化に対応し、スプリアスや位相ノイズを抑制して高C/N比に対応する。
【解決手段】本発明の高周波信号発生装置は、(A)非直線性を有する増幅器が発生する高調波成分を用いてクロック信号を生成するクロック信号生成部と、(B)クロック信号を、内部処理を動作させるためのシステムクロックとして用い、周波数設定データで設定された周波数を持つ周波数信号を発生するDDS(ダイレクトデジタルシンセサイザ)と、(C)能動素子を用いない非アクティブ型周波数逓倍器により構成され、DDSで発生した周波数信号の周波数を高める高周波化部と、を備える。クロック信号を、非直線性を有する増幅器が発生する高調波成分を用いて生成し、DDSの周波数信号の周波数を高めることにより、高速化と高C/N比に対応する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
非直線性を有する増幅器が発生する高調波成分を用いてクロック信号を生成するクロック信号生成部と
前記クロック信号を、内部処理を動作させるためのシステムクロックとして用い、周波数設定データで設定された周波数を持つ周波数信号を発生するＤＤＳ（ダイレクトデジタルシンセサイザ）と、
能動素子を用いない非アクティブ型周波数逓倍器により構成され、前記ＤＤＳで発生した周波数信号の周波数を高める高周波化部と
を備える、
高周波信号発生装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記クロック信号生成部は、
基準信号として特定周波数の周期信号を発生する基準信号発振器と、
前記基準信号の基本波に対する高調波成分を発生する非線形増幅器と、
前記高調波成分のみを通過させる狭帯域高調波フィルタと、
前記狭帯域高調波フィルタを通過した前記高調波成分を増幅する高周波アンプと、
を備え、
前記高周波アンプの出力信号をクロック信号として生成する、
請求項１に記載の高周波信号発生装置。
【請求項３】
前記高周波化部は、
前記ＤＤＳの周波数信号の差動信号を生成する差動出力部と、
前記差動信号の周波数を逓倍する非アクティブ型周波数逓倍器と、
前記逓倍した逓倍信号から目的とする周波数成分を通過させる目的周波数帯域フィルタと、
を備え、
前記目的周波数帯域フィルタを通過した周波数成分を出力信号とする、
請求項１に記載の高周波信号発生装置。
【請求項４】
前記クロック信号生成部は、
基準信号として特定周波数の周期信号を発生する基準信号発振器と、
前記基準信号の基本波に対する高調波成分を発生する非線形増幅器と、
前記高調波成分のみを通過させる狭帯域高調波フィルタと、
前記狭帯域高調波フィルタを通過した前記高調波成分を増幅する高周波アンプと、
を備え、
前記高周波アンプの出力信号をクロック信号として生成し、
前記高周波化部は、
前記ＤＤＳの周波数信号の差動信号を生成する差動出力部と、
前記差動信号の周波数を逓倍する非アクティブ型周波数逓倍器と、
前記逓倍した逓倍信号から目的とする周波数成分を通過させる目的周波数帯域フィルタと、
を備え、
前記目的周波数帯域フィルタを通過した周波数成分を出力信号とする、
請求項１に記載の高周波信号発生装置。
【請求項５】
前記非線形増幅器は、バッファアンプ又はＣ級増幅器である、
請求項２又は４に記載の高周波信号発生装置。
【請求項６】
前記差動出力部は、差動アンプ又は高調波トランスであり、
前記非アクティブ型周波数逓倍器は、ショットキーダイオード又は整流ダイオードで構成される整流型逓倍器である、
請求項３又は４に記載の高周波信号発生装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力周波数が可変である高周波信号発生装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置や液晶パネル製造装置等に用いられるリニアアンプ式の高周波電源ではＶＨＦ～ＵＨＦ帯（１００ＭＨｚ～１ＧＨｚ）の高周波信号（ＲＦ信号）が供給される。高周波電源は高周波信号発生装置を備え、周波数が可変の高周波信号（ＲＦ信号）を発生する。
【０００３】
周波数を可変とする高周波信号（ＲＦ信号）を発生する高周波信号発生装置として、ＤＤＳ（ＤｉｒｅｃｔＤｉｇｉｔａｌＳｙｎｔｈｅｓｅｉｚｅｒ：ダイレクトシンセサイザ）を用いた周波数シンセサイザが知られている（特許文献１，２）。
【０００４】
これらの周波数シンセサイザは、ＤＤＳ信号の周波数を高めるＤＤＳの周辺機器として周波数混合器（ミキサ）やＰＰＬ回路を備える。
【０００５】
図４Ａは、周波数混合器（ミキサ）を備える高周波信号発生装置の一構成例である。高周波信号発生装置１００は、特定の周波数を持つ周期信号を発生する基準信号発振器１０１と、基準信号発振器１０１の出力をクロック信号とし、周波数設定データで指定された周波数の信号を発生するＤＤＳ１０２と、局部発振波を出力する局部発振器１０３と、ＤＤＳ１０２の出力信号と局部発振波とを混合するミキサ１０４と、ミキサ１０４で混合した信号を逓倍する逓倍器１０５と、逓倍器１０５の出力信号を分周する分周器１０６とを備え、分周器１０６の分周比を周波数設定データに基づいて変えることにより出力周波数を可変としている。
【０００６】
図４Ｂは、ＰＰＬ回路を備える高周波信号発生装置の一構成例である。高周波信号発生装置１１０は、クロック信号を出力するクロック信号源１１１と、クロック信号に基づいて周波数設定データで指定された周波数の信号を発生するＤＤＳ１１２と、ＤＤＳ信号の周波数を基準として設定周波数の発振信号を出力するＰＬＬ回路１１３と、周波数設定データを出力する制御部１１４とを備える。ＰＬＬ回路１１３は、位相比較器１１３ａとループフィルタ１１３ｂと電圧制御発振器（ＶＯＣ）１１３ｃと分周器１１３ｄとを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０００－１２４７４０号公報
特開２０２２－１１３４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のＤＤＳを用いたて周波数可変の周波数信号を発生する周波数シンセサイザの高周波信号発生装置は、ＰＬＬ回路内で発生する遅延時間の問題や、ＤＤＳの周辺機器やＰＬＬ回路で発生するスプリアスや位相ノイズによる搬送波対雑音比（Ｃ／Ｎ比）の低下等の問題を有している。
【０００９】
周波数を可変とする際、周波数混合器（ミキサ）やＰＬＬ回路の電圧制御発振器（ＶＯＣ）の応答特性により出力信号に遅延が発生し、ＰＬＬループ内においてＰＬＬ出力が所定の周波数のロックされるまでに要するロックアップタイムは約１ｍｓ～数ｍｓである。
【００１０】
図５は、ＰＬＬ回路を備えた高周波信号発生装置の遅延時間の一例を示す図である。周波数をｆ１からｆ２に切り替える際、ＤＤＳにＰＬＬの周波数データを書き込む処理を行う。このとき一例として１．７２ｍｓの書き込み時間を要し、ＰＬＬループ内の繰り返し処理によって周波数が安定するまでの時間は、例えば４５０ＭＨｚから４６０ＭＨｚに切り替える場合には３４．６７ｍｓを要し、４６０ＭＨｚから４５０ＭＨｚに切り替える場合には３８．６７ｍｓを要する。
（【００１１】以降は省略されています）

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