JP2001527313A - 位相同期ループ周波数発生源におけるロードプルを減少させる方法と装置 - Google Patents

位相同期ループ周波数発生源におけるロードプルを減少させる方法と装置

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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 ロードプル感受性を大きく減少させた位相同期ループ周波数源が、出力周波数の高調波でもない、分周波でもない周波数の電圧制御発振器を用いることで達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の背景) 1.発明の分野 本発明は周波数発生源に関し、さらに詳細には、非常に高い周波数でかつ高パ
ワーレベルを供給できる、位相が固定された周波数発生源に関する。
【0002】 2.従来技術の説明 無線送信機のような装置を固定された周波数で駆動するためには周波数が変化
しない周波数発生源を用いることが望ましい。その目的のために水晶発振器が用
いられるが、出力周波数が非常に高いと、そのような周波数の水晶発振器のコス
トは非常に高い。低周波数水晶発振器を用いた位相同期ループの電圧制御発振器
(VCO)は非常に安定な高周波数を供給することができるが、出力パワーが大
きいと、出力信号がVCOへ(放射又は/及び導電によって)戻り、出力周波数
を所望の値からずらす位相シフトが生じる。
【0003】 (発明の要旨) 本発明は、所望の出力周波数と異なる周波数で発振し、かつ特に高調波又は分
周波のいずれによっても所望の周波数と整数関係を持たないVCOを用いること
によって上述した従来技術の問題を解決するものである。
【0004】 (好ましい実施形態の詳細な説明) 図1に、従来の一定の周波数発生源が比較的高周波数出力f1を生成すること
ができるように動作する位相同期ループ周波数発生源10として示している。こ
の回路における周波数f1は例えば1500MHzである。位相同期ループ10
は、比較的低周波数f2を生成する水晶発振器の基準周波数発生源12を備えて
いる。この回路でのf2は例えば10MHzである。水晶発振周波数の選択は所
望の出力周波数f1から計算でき、かつ、所定の周波数を備えていて、所望のあ
る変数で周波数を変化できる標準水晶発振器が存在するということを理解すべき
である。水晶発振器12の出力は「Rで割る」ボックス14へ接続されているラ
イン13に生成され、続いて位相検出器18へのライン16へ出力を送る。この
回路でのRの値は2である。位相検出器20はライン上のフィードバック信号を
も受信し、ライン22へ位相誤差信号を生成するために二つの信号を比較する。
ライン22の信号がループフィルタ24でフィルターされ、ライン26を介して
電圧制御発振器(VCO)28へ加えられる。VCO28は無線送信機32のよ
うな負荷装置に供給する比較的高い周波数f1をライン30に生成する。ライン
30の出力は計算された値Aで信号を分周する「Aで割る」回路36へライン3
4を介してフィードバックされる。この回路のAは300である。ライン20の
分周された信号は位相検出器18へ与えられる。回路36はライン20にフィー
ドバック信号を生成する。通常の動作では、この信号はライン16の信号と同じ
である。したがって、フィルター22への入力は変化せず、出力周波数f1も一
定に保たれる。もし、周波数f1が変化し始めると、位相検出器18へのフィー
ドバック信号が変化し、VC028への入力が変化して周波数をf1へ戻そうと
する。位相同期ループの計算式は、出力周波数f1(1500MHz)割るA(
300)は5MHzである、とみることができる。同様に、水晶発振器の周波数
(10MHz)割るR(2)は5MHzである。
【0005】 図1の回路では、周波数f1は一定に保たれるべきであるが、ここに含まれる
高い周波数では、及び必要な高パワー出力では出力からVCO28へ戻る望まし
くない結合がある。この結合は、通常のRF出力経路及び/又はDC源と制御リ
ードを通る導電路によって生じ、及び/又は完全なシールドができないための放
射によって生じる。さらに、送信機32からの送信パルスの周期と繰り返し間隔
は発振器の周波数が位相同期ループで実施できる通常のフィードバックで修正で
きない程度となることがある。VCO出力周波数と送信機32の周波数f1が同
じであるので、出力周波数がVCO28へ結合されると、発振器によるフィード
バックが増加するように見える。フィードバックの位相の変化がVCO28を動
作させ、位相のずれをキャンセルするように出力周波数を動かす。位相のずれは
出力周波数の望ましくない動き(ロードプル)を引き起こす。すなわち、VCO
は出力の周波数f1と同じ周波数か整数関係にある周波数で動作し、望ましくな
く結合された信号がVCOと位相が一致するので、VCOは結合された信号に非
常に敏感になる。
【0006】 我々のこの問題への解決は、VCO出力Fと出力信号f1とをいかなる整数に
よる関係(整数倍や整数分の1)を無くし、位相の一致をなくすることである。
図2における位相同期ループ発振器10とその構成部材は実質的に図1と同じで
あり、同じ参照符号を付している。しかし、図2で用いられる値は異なる。例え
ば、所望の出力周波数f1はなお1500MHzであるが、VCO28の出力は
1000MHz(1500MHzと整数関係がない)に設定されると仮定する。
Aで割る回路36の値Aは200でよく、Rで割る回路14の値Rは2でよく、
また水晶発振器12の出力周波数は10MHzでよい。図2における位相同期ル
ール回路の式は、出力周波数F(1000MHz)割るA(200)は5MHz
で水晶発振器周波数f2(10MHz)割るR(2)は同様に5MHzである。
【0007】 位相同期ルール回路の他に、図2は「Nで割る」回路20が低いVC0出力信
号Fを受信するように接続されており、それを低い整数(例えば2)で割って、
より低い周波数信号をライン52に出力する。ライン52の信号は「Mを乗算す
る」回路54に与えられる。その回路では信号に低い整数M(例えば3)を掛け
、所望の出力周波数f1、1500MHzをライン56に生成し、送信機32に
供給する。VCOからのライン30の出力信号は、3/2が掛けられ、ライン5
6の所望の出力周波数f1に等しくされる。本実施形態においては、所望の出力
周波数は1500MHzであり、したがって、N(2)とM(3)から、Fは1
000MHz(1000MHzをN(2)で割り、M(3)を掛けると1500
MHz)でなければならない。出力周波数f1はVCO周波数Fの非整数倍であ
り、出力信号への望ましくない結合に対するVC028の感受性が大きく減少す
る。望ましくないフィードバックが周波数ずれを引き起こさず、ビート周波数で
の一定でない変動が小さくなる。これによって、ビート周波数によって搬送波か
ら分離される、VCO出力の側帯波信号を小さくし、かつ、特にNとMが高ビー
ト周波数を生成するように選択されると、引き続くフィルタリングを容易に除く
ことができる。
【0008】 VCOが出力信号の高調波でも分周波でもないので、出力信号f1のVCOの
入力への望ましくない結合がVCOによるフィードバックにみられず、高いパワ
ーでロードプルに感受性がなく送信できる一定の高周波数発生源を提供できる。
VCOのフィードバックは位相変化が無く、かつ間違った位相変化を修正する必
要がないので、出力周波数が動くことがない。好ましい実施形態に用いられた装
置に対する多くの変形が当業者によれば可能である。例えば、周波数発生源は送
信機や採用している他の負荷にパワーを供給するために用いる必要はない。水晶
発振器は固定された低周波数の他の発振器に置き代えることができ、A、R、M
、Nに対して用いる値は異なった応用では変えることができる。固定されている
がプログラム可能な周波数を生成する必要がある用途に本発明が用いられるよう
に、A、R、M、Nはプログラム可能である。位相同期ループ周波数発生源以外
のタイプの周波数発生源を本発明に用いることができる。したがって、好ましい
実施形態において用いられた特定の部材によって限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来技術の位相同期ループ周波数発生源を表す図である。
【図2】 本発明表す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR ,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,L V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI, SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U Z,VN,YU,ZW (72)発明者 グランサム,デイビッド・エヌ アメリカ合衆国・85037・アリゾナ州・フ ェニックス・ノース パロミラ コート・ 4823 (72)発明者 コブラー,マーク・エイ アメリカ合衆国・18966・ペンシルヴェニ ア州・チャーチヴィル・メリーデル ドラ イブ・134 Fターム(参考) 5J106 AA04 CC01 CC21 CC41 CC52 KK05 KK15

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1出力に一定の周波数(f1)を生成する装置において、 入力と第2出力とを有する周波数(F)発生源であって、その第2出力を一定
    に保つために用いられるが、周波数(F)を変化させる、第1出力から入力への
    望ましくない結合による影響を受けるフィードバック信号を入力に受信する周波
    数(F)発生源と、 前記発生源に周波数(F)を受信するように接続され、周波数(f1)を生成
    するように動作する周波数調整手段とを有し、周波数(F)と(f1)とは周波
    数(F)が周波数(f1)の高調波でも分周波でもなく、等しくもないことを特
    徴とする装置。
  2. 【請求項2】 周波数発生源は、周波数(F)を生成する電圧制御発振器を
    備えた位相同期ループである請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 周波数調整手段は、周波数(F)に整数でない値を掛ける乗
    算器である請求項2記載の装置。
  4. 【請求項4】 乗算器は、Nの割り算とMの乗算からなる請求項3記載の装
    置。
  5. 【請求項5】 N=2でM=3である請求項4記載の装置。
  6. 【請求項6】 一定周波数(f1)の発生源であって、 周波数(f1)とは異なる周波数(F)を生成する電圧制御発振器を含む位相
    同期ループ回路と、 周波数(F)を受信し、周波数(f1)を出力する周波数変換手段とを有し、
    f1が周波数(F)の非整数乗算であるようにFが選ばれることを特徴とする発
    生源。
  7. 【請求項7】 周波数変換手段はFを非整数値によってF1に増加させる乗
    算器と割り算器とからなる請求項6記載の発生源。
  8. 【請求項8】 乗算器と割り算器はFの値を3/2増加させる請求項7記載
    の発生源。
  9. 【請求項9】 位相同期ループに接続され、基準周波数を供給する基準発振
    器をさらに含む請求項6記載の発生源。
  10. 【請求項10】 基準発振器が所望の基準周波数を生成するための周波数変
    換手段を含む請求項9記載の発生源。
  11. 【請求項11】 周波数変換手段は、Rで割る回路を備え、そのR基準発振
    器周波数を所望の基準周波数へ減少させる請求項10記載の発生源。
  12. 【請求項12】 基準発振器は水晶発振器である請求項9記載の発生源。
  13. 【請求項13】 望ましくないフィードバックによる周波数変化に対する感
    受性が少ない周波数発生源で所望の一定の周波数を生成する方法において、 第1周波数源の周波数に所望の周波数を生成できる非整数値を乗算することを
    特徴とする方法。
  14. 【請求項14】 第1周波数発生源の周波数を値Nで割り、値Mを掛ける請
    求項13記載の方法。
  15. 【請求項15】 Nが2で、Mが3である請求項14記載の方法。
JP2000525976A 1997-12-22 1998-11-16 位相同期ループ周波数発生源におけるロードプルを減少させる方法と装置 Pending JP2001527313A (ja)

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