JP2002208858A - 周波数シンセサイザと周波数生成方法 - Google Patents
周波数シンセサイザと周波数生成方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B21/00—Generation of oscillations by combining unmodulated signals of different frequencies
- H03B21/01—Generation of oscillations by combining unmodulated signals of different frequencies by beating unmodulated signals of different frequencies
- H03B21/02—Generation of oscillations by combining unmodulated signals of different frequencies by beating unmodulated signals of different frequencies by plural beating, i.e. for frequency synthesis ; Beating in combination with multiplication or division of frequency
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- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
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- H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/18—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 周波数帯域を切り換えてもC/N特性が大き
く変化することが無く、周波数帯域を広く切り換えるこ
とができる周波数シンセサイザを提供する。 【解決手段】 VCO1の出力の周波数を分周する分周
器5と、この分周器の出力した信号とVCO1が出力し
た信号とをミキシングするミキサ6とを設ける。分周器
5の分周比を変化させて出力信号の周波数帯域を変化さ
せることができる。
く変化することが無く、周波数帯域を広く切り換えるこ
とができる周波数シンセサイザを提供する。 【解決手段】 VCO1の出力の周波数を分周する分周
器5と、この分周器の出力した信号とVCO1が出力し
た信号とをミキシングするミキサ6とを設ける。分周器
5の分周比を変化させて出力信号の周波数帯域を変化さ
せることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動無線機等で使
用される周波数シンセサイザと、それを用いた周波数生
成方法に関し、特に、広い周波数帯域に渡って、良好な
C/N特性が安定的に得られるようにしたものである。
用される周波数シンセサイザと、それを用いた周波数生
成方法に関し、特に、広い周波数帯域に渡って、良好な
C/N特性が安定的に得られるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】携帯電話のような移動無線機の場合、周
波数シンセサイザは基準信号から任意の局部発振周波数
を作り出すために使用される。最近では周波数帯域の異
なる複数の移動通信方式(例えばGSMとIMT200
0など)に1台で対応できる携帯電話の実現が望まれて
いる。これに対応するためには、周波数シンセサイザは
広い周波数範囲で動作する必要がある。
波数シンセサイザは基準信号から任意の局部発振周波数
を作り出すために使用される。最近では周波数帯域の異
なる複数の移動通信方式(例えばGSMとIMT200
0など)に1台で対応できる携帯電話の実現が望まれて
いる。これに対応するためには、周波数シンセサイザは
広い周波数範囲で動作する必要がある。
【0003】このような携帯電話で使用される周波数シ
ンセサイザは、図4に示すように、周波数制御電圧端子
に印加される電圧(Vt)に応じた周波数の信号を発振
し、周波数帯域制御信号に応じて周波数帯域を変えるこ
とができる電圧制御発振器(以下、VCOと云う)1
と、VCO1の出力信号(以下、fvcoと云う)の周波数
を分周する可変分周器2と、可変分周器2の出力信号
(以下、fdivと云う)と基準信号(以下、frefと云う)
との位相を比較して位相差を出力する位相比較器3と、
位相比較器3の出力信号を平均化するループフィルタ4
とを備えている。
ンセサイザは、図4に示すように、周波数制御電圧端子
に印加される電圧(Vt)に応じた周波数の信号を発振
し、周波数帯域制御信号に応じて周波数帯域を変えるこ
とができる電圧制御発振器(以下、VCOと云う)1
と、VCO1の出力信号(以下、fvcoと云う)の周波数
を分周する可変分周器2と、可変分周器2の出力信号
(以下、fdivと云う)と基準信号(以下、frefと云う)
との位相を比較して位相差を出力する位相比較器3と、
位相比較器3の出力信号を平均化するループフィルタ4
とを備えている。
【0004】図5は、図4のVCO1の原理を表す回路
図である。並列接続されたコンデンサC0と負性抵抗部-R
とインダクタLと、縦続接続されたコンデンサC1と可変
容量Cvとを備えており、コンデンサC1と可変容量Cvとの
縦続接続はコンデンサC0と並列に接続されている。ま
た、縦続接続されたコンデンサC2とスイッチSWとを備え
ており、コンデンサC2とスイッチSWとの縦続接続はコン
デンサC0と並列に接続されている。
図である。並列接続されたコンデンサC0と負性抵抗部-R
とインダクタLと、縦続接続されたコンデンサC1と可変
容量Cvとを備えており、コンデンサC1と可変容量Cvとの
縦続接続はコンデンサC0と並列に接続されている。ま
た、縦続接続されたコンデンサC2とスイッチSWとを備え
ており、コンデンサC2とスイッチSWとの縦続接続はコン
デンサC0と並列に接続されている。
【0005】次に図5の動作について説明する。負性抵
抗部-R、コンデンサC0、インダクタLの並列接続部分
は、トランジスタ等の能動素子(この能動素子には電源
電圧が供給され、電力を生成する)を有する並列共振回
路であり、負性抵抗部-Rは、電力を生成するという意味
で通常の抵抗とは異なる。このVCOの発振周波数は、
スイッチSWがオフの場合は式(1)で、スイッチSWがオ
ンの場合は式(2)で表される。
抗部-R、コンデンサC0、インダクタLの並列接続部分
は、トランジスタ等の能動素子(この能動素子には電源
電圧が供給され、電力を生成する)を有する並列共振回
路であり、負性抵抗部-Rは、電力を生成するという意味
で通常の抵抗とは異なる。このVCOの発振周波数は、
スイッチSWがオフの場合は式(1)で、スイッチSWがオ
ンの場合は式(2)で表される。
【0006】 fvco|SW=OFF=1/2π√L(C0+C1・Cv/(C1+Cv)) …(1) fvco|SW=ON =1/2π√L(C0+C2+C1・Cv/(C1+Cv)) …(2) このように、このVCOは、スイッチSWのオン/オフで
発振周波数帯域を変えることができる。
発振周波数帯域を変えることができる。
【0007】このVCOを図4の周波数シンセサイザに
用いた場合、可変容量Cvに制御電圧が印加され、これに
より可変容量Cvの容量値が変化し、その結果、発振周波
数fvcoが変化する。
用いた場合、可変容量Cvに制御電圧が印加され、これに
より可変容量Cvの容量値が変化し、その結果、発振周波
数fvcoが変化する。
【0008】このような周波数シンセサイザは、可変分
周器2の分周比が変更されると、それに伴いfdivの周波
数が変化し、これにより位相比較器3は位相誤差を出力
し、ループフィルタ4を介してVCO1の周波数制御電
圧端子の電圧(Vt)を変化させ、fvcoを変化させる。
周器2の分周比が変更されると、それに伴いfdivの周波
数が変化し、これにより位相比較器3は位相誤差を出力
し、ループフィルタ4を介してVCO1の周波数制御電
圧端子の電圧(Vt)を変化させ、fvcoを変化させる。
【0009】このように、周波数シンセサイザは負帰還
ループを構成しており、最終的にfrefとfdivとの位相が
一致したところで位相ロックし、VCO1の出力周波数
は安定する。また、周波数帯域制御信号を、所望の周波
数帯域を発振するように変化させ、且つ、可変分周器2
の分周比も変化させると、異なる周波数帯域で位相ロッ
クする。
ループを構成しており、最終的にfrefとfdivとの位相が
一致したところで位相ロックし、VCO1の出力周波数
は安定する。また、周波数帯域制御信号を、所望の周波
数帯域を発振するように変化させ、且つ、可変分周器2
の分周比も変化させると、異なる周波数帯域で位相ロッ
クする。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような周
波数帯域切換機能を有する周波数シンセサイザでは、V
COを構成する容量値を切り換えて周波数帯域を変化さ
せるため、VCOの制御感度(制御電圧1V当たりの発
振周波数の変化幅、単位[Hz/V])も同時に変化してしま
い、周波数シンセサイザのC/Nが、選択した周波数帯
域によって変化するという問題がある。
波数帯域切換機能を有する周波数シンセサイザでは、V
COを構成する容量値を切り換えて周波数帯域を変化さ
せるため、VCOの制御感度(制御電圧1V当たりの発
振周波数の変化幅、単位[Hz/V])も同時に変化してしま
い、周波数シンセサイザのC/Nが、選択した周波数帯
域によって変化するという問題がある。
【0011】また、周波数帯域を広く切り換えようとす
ると、容量値の切り換えだけでは不十分であり、インダ
クタ値の切換えも同時に必要になり、回路規模が増大す
る。無理に容量値だけで切り換えようとすると、インダ
クタ値と容量値とのバランスが悪くなって発振強度が弱
くなり、出力レベルの低下、時には発振停止を招いてし
まう。
ると、容量値の切り換えだけでは不十分であり、インダ
クタ値の切換えも同時に必要になり、回路規模が増大す
る。無理に容量値だけで切り換えようとすると、インダ
クタ値と容量値とのバランスが悪くなって発振強度が弱
くなり、出力レベルの低下、時には発振停止を招いてし
まう。
【0012】また、共振回路内にスイッチ等を付加する
ことは、スイッチのオン抵抗や寄生容量などが発振器の
Qを低下させ、VCO自体のC/Nを劣化させる。
ことは、スイッチのオン抵抗や寄生容量などが発振器の
Qを低下させ、VCO自体のC/Nを劣化させる。
【0013】また、このような周波数シンセサイザを移
動無線機で使用した場合、使用する周波数帯域によって
通信品質が変化してしまう。
動無線機で使用した場合、使用する周波数帯域によって
通信品質が変化してしまう。
【0014】本発明は、こうした従来の問題点を解決す
るものであり、C/N特性の大きな変化を伴わずに周波
数帯域を切り換えることができる周波数シンセサイザを
提供し、また、それを用いた周波数生成方法を提供する
ことを目的としている。
るものであり、C/N特性の大きな変化を伴わずに周波
数帯域を切り換えることができる周波数シンセサイザを
提供し、また、それを用いた周波数生成方法を提供する
ことを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、制
御電圧端子に印加される電圧に応じた周波数の信号を発
振するVCOと、前記VCOの出力信号の周波数を分周
した信号を出力する第1の分周器と、基準信号と前記第
1の分周器の出力した信号との位相を比較してその位相
差を出力する位相比較器と、前記位相比較器の出力した
信号を平均化して前記VCOの制御電圧端子に出力する
ループフィルタとを備える周波数シンセサイザにおい
て、前記VCOの出力信号の周波数を分周した分周信号
と前記VCOの出力した信号とをミキシングして出力す
る第1のミキサと、前記VCOの出力信号の周波数を分
周して、前記第1のミキサに入力される前記分周信号を
生成する分周手段とを設けている。
御電圧端子に印加される電圧に応じた周波数の信号を発
振するVCOと、前記VCOの出力信号の周波数を分周
した信号を出力する第1の分周器と、基準信号と前記第
1の分周器の出力した信号との位相を比較してその位相
差を出力する位相比較器と、前記位相比較器の出力した
信号を平均化して前記VCOの制御電圧端子に出力する
ループフィルタとを備える周波数シンセサイザにおい
て、前記VCOの出力信号の周波数を分周した分周信号
と前記VCOの出力した信号とをミキシングして出力す
る第1のミキサと、前記VCOの出力信号の周波数を分
周して、前記第1のミキサに入力される前記分周信号を
生成する分周手段とを設けている。
【0016】また、VCOで、制御電圧端子に印加され
る電圧に応じた周波数の信号を発振し、第1の分周器
で、前記VCOの出力信号の周波数を分周した信号を出
力し、位相比較器で、基準信号と前記第1の分周器が出
力した信号との位相を比較してその位相差を出力し、ル
ープフィルタで、前記位相比較器が出力した信号を平均
化して前記VCOの制御電圧端子に出力する周波数生成
方法において、前記VCOの出力信号の周波数を分周し
た分周信号と前記VCOが出力した信号とを第1のミキ
サでミキシングして出力するようにしている。
る電圧に応じた周波数の信号を発振し、第1の分周器
で、前記VCOの出力信号の周波数を分周した信号を出
力し、位相比較器で、基準信号と前記第1の分周器が出
力した信号との位相を比較してその位相差を出力し、ル
ープフィルタで、前記位相比較器が出力した信号を平均
化して前記VCOの制御電圧端子に出力する周波数生成
方法において、前記VCOの出力信号の周波数を分周し
た分周信号と前記VCOが出力した信号とを第1のミキ
サでミキシングして出力するようにしている。
【0017】この周波数シンセサイザでは、周波数帯域
の切換えを、分周手段の分周比を切り換えたり、あるい
は、第1のミキサの動作モードをダウンコンバージョン
ミキサまたはアップコンバージョンミキサの動作モード
に切り換えることにより設定できる。従って、PLLと
無関係に周波数帯域を切り換えることができる。そのた
め、周波数帯域を切換えても、ループの特性は変化せ
ず、VCOの制御感度やC/Nは変化しない。また、発
振回路内にスイッチ等の周波数帯域切換機能を含まない
ので、発振回路のQを上げることができ、VCO自体の
C/N特性を向上させることができる。そのため、発振
強度の低下や発振停止などを招くことも無い。
の切換えを、分周手段の分周比を切り換えたり、あるい
は、第1のミキサの動作モードをダウンコンバージョン
ミキサまたはアップコンバージョンミキサの動作モード
に切り換えることにより設定できる。従って、PLLと
無関係に周波数帯域を切り換えることができる。そのた
め、周波数帯域を切換えても、ループの特性は変化せ
ず、VCOの制御感度やC/Nは変化しない。また、発
振回路内にスイッチ等の周波数帯域切換機能を含まない
ので、発振回路のQを上げることができ、VCO自体の
C/N特性を向上させることができる。そのため、発振
強度の低下や発振停止などを招くことも無い。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。なお、図4に示す従来技術
における部材と同一の部材には同一の符号を付すことで
詳細な説明は省略した。
て、図面を用いて説明する。なお、図4に示す従来技術
における部材と同一の部材には同一の符号を付すことで
詳細な説明は省略した。
【0019】(第1の実施形態)本発明の第1の実施形
態における周波数シンセサイザは、図1に示すように、
制御信号に応じて設定される分周比でVCO1の出力信
号を分周する分周器5と、分周器5の出力とVCO1の
出力とをミキシングするミキサ6とを備えている点が従
来の周波数シンセサイザ(図4)と異なる。また、VC
O1に周波数帯域切換機能が無い点も異なっている。な
お、ここでは簡単のために、分周器5の分周比はm1及び
m2に切り換えられるものとし、分周器5の出力信号をfv
co/m(mはm1またはm2)とする。また、ミキサ6は、位
相制御信号によりアップコンバートミキサとダウンコン
バートミキサとの切り換えが可能なイメージ除去ミキサ
である。
態における周波数シンセサイザは、図1に示すように、
制御信号に応じて設定される分周比でVCO1の出力信
号を分周する分周器5と、分周器5の出力とVCO1の
出力とをミキシングするミキサ6とを備えている点が従
来の周波数シンセサイザ(図4)と異なる。また、VC
O1に周波数帯域切換機能が無い点も異なっている。な
お、ここでは簡単のために、分周器5の分周比はm1及び
m2に切り換えられるものとし、分周器5の出力信号をfv
co/m(mはm1またはm2)とする。また、ミキサ6は、位
相制御信号によりアップコンバートミキサとダウンコン
バートミキサとの切り換えが可能なイメージ除去ミキサ
である。
【0020】次に図1の動作を説明する。VCO1は、
従来の周波数シンセサイザの動作で説明したような過程
を経て位相ロックに至る。
従来の周波数シンセサイザの動作で説明したような過程
を経て位相ロックに至る。
【0021】まず、ミキサ6をアップコンバートミキサ
として使用したとする。分周器5の分周比をm1またはm2
と設定した時のミキサ6の出力信号は、それぞれfvco+
fvco/m1、fvco+fvco/m2となり、分周器5の分周比を切
り換えることでfvco/m1−fvco/m2に相当する帯域を変化
させることができる。
として使用したとする。分周器5の分周比をm1またはm2
と設定した時のミキサ6の出力信号は、それぞれfvco+
fvco/m1、fvco+fvco/m2となり、分周器5の分周比を切
り換えることでfvco/m1−fvco/m2に相当する帯域を変化
させることができる。
【0022】次にミキサ6をダウンコンバートミキサと
して使用したとする。分周器5の分周比をm1またはm2と
設定した時のミキサ6の出力信号は、それぞれfvco−fv
co/m1、fvco−fvco/m2となり、分周器5の分周比を切り
換えることでfvco/m2−fvco/m1に相当する帯域を変化さ
せることができる。
して使用したとする。分周器5の分周比をm1またはm2と
設定した時のミキサ6の出力信号は、それぞれfvco−fv
co/m1、fvco−fvco/m2となり、分周器5の分周比を切り
換えることでfvco/m2−fvco/m1に相当する帯域を変化さ
せることができる。
【0023】また、分周器5の分周比を固定(ここでは
m1固定とする)にして、ミキサ6のアップコンバートと
ダウンコンバートの切換で周波数帯域の切り換えを行う
こともできる。この時のミキサ6を出力は、それぞれfv
co+fvco/m1、fvco−fvco/m1となり、2×fvco/m1に相当
する帯域を変化させることができる。
m1固定とする)にして、ミキサ6のアップコンバートと
ダウンコンバートの切換で周波数帯域の切り換えを行う
こともできる。この時のミキサ6を出力は、それぞれfv
co+fvco/m1、fvco−fvco/m1となり、2×fvco/m1に相当
する帯域を変化させることができる。
【0024】また、一般にある信号を分周するとC/N
が改善することが知られているが、本発明の周波数シン
セサイザにおいては、VCO1の出力信号を分周した信
号とVCO1の出力信号とをミキシングするため、ミキ
サ6の出力のC/NはほとんどVCO1出力のC/Nで
決まる。従って、周波数帯域を変化させたときに大きく
C/Nが変化することは無い。
が改善することが知られているが、本発明の周波数シン
セサイザにおいては、VCO1の出力信号を分周した信
号とVCO1の出力信号とをミキシングするため、ミキ
サ6の出力のC/NはほとんどVCO1出力のC/Nで
決まる。従って、周波数帯域を変化させたときに大きく
C/Nが変化することは無い。
【0025】次に図2を用いてミキサ6の構成を詳細に
説明する。このミキサ6は、VCO1の出力信号fvcoを
位相差が90°異なる二つの信号(cosα、sinα、α=
2π・fvco・t)に分割する第1の90°移相器61と、分
周器5の出力信号を位相差が90°異なる二つの信号
(cosβ、sinβ、β=2π・(fvco/m)・t)に分割する第
2の90°移相器62と、前記2つの90°移相器61、62
の出力信号の一方ずつをそれぞれミキシングする第1の
ミキサ63と第2のミキサ64と、前記2つのミキサ63、64
の出力信号を加算する加算器65とを備えている。
説明する。このミキサ6は、VCO1の出力信号fvcoを
位相差が90°異なる二つの信号(cosα、sinα、α=
2π・fvco・t)に分割する第1の90°移相器61と、分
周器5の出力信号を位相差が90°異なる二つの信号
(cosβ、sinβ、β=2π・(fvco/m)・t)に分割する第
2の90°移相器62と、前記2つの90°移相器61、62
の出力信号の一方ずつをそれぞれミキシングする第1の
ミキサ63と第2のミキサ64と、前記2つのミキサ63、64
の出力信号を加算する加算器65とを備えている。
【0026】また、第2の90°移相器62には位相制御
信号が入力される。第2の90°移相器62は、この位相
制御信号により、出力信号sinβの代わりに、位相を反
転した信号−sinβを出力する。移相器をIC化する際
には差動回路で構成するのが一般的であり、位相反転は
正相信号と逆相信号とを入れ替えるだけなので容易に構
成できる。
信号が入力される。第2の90°移相器62は、この位相
制御信号により、出力信号sinβの代わりに、位相を反
転した信号−sinβを出力する。移相器をIC化する際
には差動回路で構成するのが一般的であり、位相反転は
正相信号と逆相信号とを入れ替えるだけなので容易に構
成できる。
【0027】次にミキサ6の動作を計算式を用いて説明
する。ミキサ63は90°移相器61の出力信号cosαと、
90°移相器62の出力信号cosβとをミキシングして式
(3)で表される信号を出力する。
する。ミキサ63は90°移相器61の出力信号cosαと、
90°移相器62の出力信号cosβとをミキシングして式
(3)で表される信号を出力する。
【0028】 (ミキサ63の出力信号)=cosαcosβ =1/2{cos(α+β)+cos(α−β)} …(3) また、第2の90°移相器62に入力する位相制御信号
が、この90°移相器62の出力としてsinβを選択して
いたとすると、ミキサ64は、第1の90°移相器61の出
力信号sinαと、第2の90°移相器62の出力信号sin
βとをミキシングして式(4)で表される信号を出力す
る。
が、この90°移相器62の出力としてsinβを選択して
いたとすると、ミキサ64は、第1の90°移相器61の出
力信号sinαと、第2の90°移相器62の出力信号sin
βとをミキシングして式(4)で表される信号を出力す
る。
【0029】 (ミキサ64の出力信号)=sinαsinβ =1/2{cos(α+β)−cos(α−β)} …(4) 式(3)、式(4)より、加算器65の出力信号(ミキサ
6の出力信号と同じ)は、 (加算器65の出力信号)=cos(α+β) …(5) となる。
6の出力信号と同じ)は、 (加算器65の出力信号)=cos(α+β) …(5) となる。
【0030】このようにミキサ6の出力ではイメージ成
分cos(α−β)が除去され、周波数fvco+fvco/mの信号
が出力され、アップコンバートミキサとして動作する。
分cos(α−β)が除去され、周波数fvco+fvco/mの信号
が出力され、アップコンバートミキサとして動作する。
【0031】一方、第2の90°移相器62に入力する位
相制御信号が、この90°移相器62の出力として−sin
βを選択していたとすると、ミキサ64は、第1の90°
移相器61の出力信号sinαと、第2の90°移相器62の
出力信号−sinβとをミキシングして式(6)で表され
る信号を出力する。
相制御信号が、この90°移相器62の出力として−sin
βを選択していたとすると、ミキサ64は、第1の90°
移相器61の出力信号sinαと、第2の90°移相器62の
出力信号−sinβとをミキシングして式(6)で表され
る信号を出力する。
【0032】 (ミキサ64の出力信号)=−sinαsinβ =−1/2{cos(α+β)−cos(α−β)} …(6) 式(3)、式(6)より、加算器65の出力信号(ミキサ
6の出力信号と同じ)は、 (加算器65の出力信号)=cos(α−β) …(7) となる。
6の出力信号と同じ)は、 (加算器65の出力信号)=cos(α−β) …(7) となる。
【0033】このようにミキサ6の出力ではイメージ成
分cos(α+β)が除去され、周波数fvco−fvco/mの信号
が出力され、ダウンコンバートミキサとして動作する。
分cos(α+β)が除去され、周波数fvco−fvco/mの信号
が出力され、ダウンコンバートミキサとして動作する。
【0034】以上のように、本発明の周波数シンセサイ
ザでは、周波数帯域を切り換える場合に、分周器5の分
周比やミキサ6の動作モードを制御するだけでよく、P
LLとは無関係に設定できる。そのため、周波数帯域を
切り換えても、ループの特性は変化せず、VCOの制御
感度やC/Nは変化することが無い。
ザでは、周波数帯域を切り換える場合に、分周器5の分
周比やミキサ6の動作モードを制御するだけでよく、P
LLとは無関係に設定できる。そのため、周波数帯域を
切り換えても、ループの特性は変化せず、VCOの制御
感度やC/Nは変化することが無い。
【0035】また、発振回路内にスイッチ等の周波数帯
域切換機能を含まないので、発振回路のQを上げること
ができ、VCO自体のC/N特性を向上させることがで
きる。また、発振強度の低下や発振停止などを招くこと
は無い。
域切換機能を含まないので、発振回路のQを上げること
ができ、VCO自体のC/N特性を向上させることがで
きる。また、発振強度の低下や発振停止などを招くこと
は無い。
【0036】また、ミキサ6の出力周波数が大きく変化
するためにミキサ6をイメージ除去ミキサとしている。
それ故、後段にイメージ抑圧用の可変帯域フィルタは必
要ではない。
するためにミキサ6をイメージ除去ミキサとしている。
それ故、後段にイメージ抑圧用の可変帯域フィルタは必
要ではない。
【0037】また、ミキサ6をアップコンバート、ダウ
ンコンバートどちらでも使用できるように構成したた
め、より広い範囲の周波数帯域の切換が可能である。
ンコンバートどちらでも使用できるように構成したた
め、より広い範囲の周波数帯域の切換が可能である。
【0038】なお、上記説明では分周器5の分周比を2
値の切換としたが、何値の切換でも同様の考え方で実現
できる。こうした場合には、周波数帯域の切換幅の自由
度が増える。
値の切換としたが、何値の切換でも同様の考え方で実現
できる。こうした場合には、周波数帯域の切換幅の自由
度が増える。
【0039】また、分周器5の分周比切換機能があれ
ば、ミキサ6のアップ/ダウンの切換機能は無くても良
い。この場合、回路規模を小さくすることができる。
ば、ミキサ6のアップ/ダウンの切換機能は無くても良
い。この場合、回路規模を小さくすることができる。
【0040】また、ミキサ6のアップ/ダウン切換を使
用する際には、分周器5の分周比は固定値でもよい。こ
の場合、回路規模を小さくできる。
用する際には、分周器5の分周比は固定値でもよい。こ
の場合、回路規模を小さくできる。
【0041】また、可変分周器2は、一般的に知られて
いるフラクショナルN方式の様に、分周比が時間的に変
化する構成であっても同様の効果が得られる。この場
合、VCO1出力で得られる周波数ステップをfrefより
も細かく設定できるので、分周器5の分周比の設定に自
由度が増す。
いるフラクショナルN方式の様に、分周比が時間的に変
化する構成であっても同様の効果が得られる。この場
合、VCO1出力で得られる周波数ステップをfrefより
も細かく設定できるので、分周器5の分周比の設定に自
由度が増す。
【0042】また、このような周波数シンセサイザを移
動無線機に備えた場合、使用する周波数帯域によらず安
定な通信品質を保つことができる。
動無線機に備えた場合、使用する周波数帯域によらず安
定な通信品質を保つことができる。
【0043】(第2の実施形態)本発明の第2の実施形
態における周波数シンセサイザは、図3に示すように、
分周器2をプリスケーラ21と分周器22とに分割し、プリ
スケーラ21の出力をミキサ6に接続している点が第1の
実施形態(図1)と異なっている。この構成では、図1
の分周器5を必要としない。
態における周波数シンセサイザは、図3に示すように、
分周器2をプリスケーラ21と分周器22とに分割し、プリ
スケーラ21の出力をミキサ6に接続している点が第1の
実施形態(図1)と異なっている。この構成では、図1
の分周器5を必要としない。
【0044】図3の動作について説明する。今、プリス
ケーラ21の分周比をm1とする。また、図3の分周器22に
は、図1の分周器2の分周比の1/m1倍の分周比を設定す
る。この時、分周器2の出力信号fdivは、図1の場合と
同じになり、また、ミキサ6には、図1の場合と同様に
fvco/mが出力される。そのため、図1と図3とで得られ
るミキサ6の出力は全く同じになる。従って、図1の分
周器5を持たなくても、第1の実施形態と同様の効果が
得られる。
ケーラ21の分周比をm1とする。また、図3の分周器22に
は、図1の分周器2の分周比の1/m1倍の分周比を設定す
る。この時、分周器2の出力信号fdivは、図1の場合と
同じになり、また、ミキサ6には、図1の場合と同様に
fvco/mが出力される。そのため、図1と図3とで得られ
るミキサ6の出力は全く同じになる。従って、図1の分
周器5を持たなくても、第1の実施形態と同様の効果が
得られる。
【0045】携帯電話等の移動無線機ではVCOの発振
周波数は数百MHzから数GHzであり、その周波数を分周す
る分周器の消費電力は大きい。従って、第2の実施形態
に示す周波数シンセサイザを移動無線機に搭載する場合
には、VCOの発振周波数を分周する分周器の数を減ら
すことができ、移動無線機における消費電力の低減を図
ることができる。
周波数は数百MHzから数GHzであり、その周波数を分周す
る分周器の消費電力は大きい。従って、第2の実施形態
に示す周波数シンセサイザを移動無線機に搭載する場合
には、VCOの発振周波数を分周する分周器の数を減ら
すことができ、移動無線機における消費電力の低減を図
ることができる。
【0046】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の周波数シンセサイザ及び周波数生成方法では、周波数
帯域を切り換えてもC/N特性が大きく変化することが
無く、周波数帯域を広く切り換えることができる。
の周波数シンセサイザ及び周波数生成方法では、周波数
帯域を切り換えてもC/N特性が大きく変化することが
無く、周波数帯域を広く切り換えることができる。
【0047】また、PLLの分周器をプリスケーラと分
周器との従属接続で構成し、プリスケーラの出力をミキ
サにも入力するようにしたものでは、VCO出力信号の
周波数で動作する分周器の数を削減することができ、消
費電力を低減できる。
周器との従属接続で構成し、プリスケーラの出力をミキ
サにも入力するようにしたものでは、VCO出力信号の
周波数で動作する分周器の数を削減することができ、消
費電力を低減できる。
【0048】また、2つの移相器と2つのミキサと加算
器とで構成したミキサは、加算器の出力周波数が広く変
化してもイメージ成分が除去されるため、後段にイメー
ジ抑圧用の可変帯域フィルタを設ける必要がない。
器とで構成したミキサは、加算器の出力周波数が広く変
化してもイメージ成分が除去されるため、後段にイメー
ジ抑圧用の可変帯域フィルタを設ける必要がない。
【0049】また、ミキサの動作モードの切換えで周波
数帯域の切換えが可能である。この場合、ミキサ入力用
の分周信号を生成する分周器やプリスケーラの分周比を
固定値とすることができ、回路を簡素化できる。
数帯域の切換えが可能である。この場合、ミキサ入力用
の分周信号を生成する分周器やプリスケーラの分周比を
固定値とすることができ、回路を簡素化できる。
【0050】また、この周波数シンセサイザを移動無線
機に備えた場合、使用する周波数帯域によらず安定な通
信品質を保つことができる。
機に備えた場合、使用する周波数帯域によらず安定な通
信品質を保つことができる。
【図1】本発明の第1の実施形態における周波数シンセ
サイザのブロック図、
サイザのブロック図、
【図2】本発明の実施形態におけるミキサのブロック
図、
図、
【図3】本発明の第2の実施形態における周波数シンセ
サイザのブロック図、
サイザのブロック図、
【図4】従来の周波数シンセサイザのブロック図、
【図5】従来の周波数シンセサイザにおけるVCOの原
理を示す回路図である。
理を示す回路図である。
1 VCO 2、5、22 分周器 3 位相比較器 4 ループフィルタ 6、63、64 ミキサ 21 プリスケーラ 61、62 90°移相器 65 加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮原 泰徳 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 Fターム(参考) 5J106 PP07 QQ06 RR05 RR06 RR07
Claims (17)
- 【請求項1】 制御電圧端子に印加される電圧に応じた
周波数の信号を発振する電圧制御発振器と、前記電圧制
御発振器の出力信号の周波数を分周した信号を出力する
第1の分周器と、基準信号と前記第1の分周器の出力し
た信号との位相を比較してその位相差を出力する位相比
較器と、前記位相比較器の出力した信号を平均化して前
記電圧制御発振器の制御電圧端子に出力するループフィ
ルタとを備える周波数シンセサイザにおいて、 前記電圧制御発振器の出力信号の周波数を分周した分周
信号と前記電圧制御発振器の出力した信号とをミキシン
グして出力する第1のミキサと、 前記電圧制御発振器の出力信号の周波数を分周して、前
記第1のミキサに入力される前記分周信号を生成する分
周手段とを備えることを特徴とする周波数シンセサイ
ザ。 - 【請求項2】 前記分周手段として、前記電圧制御発振
器の出力信号の周波数を分周する第2の分周器を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の周波数シンセサイ
ザ。 - 【請求項3】 前記第2の分周器は、分周比の切り換え
が可能であることを特徴とする請求項2に記載の周波数
シンセサイザ。 - 【請求項4】 前記第1の分周器が、従属接続されたプ
リスケーラと第3の分周器とを備え、前記プリスケーラ
を前記分周手段とし、前記プリスケーラの出力した信号
を前記第1のミキサに入力することを特徴とする請求項
1に記載の周波数シンセサイザ。 - 【請求項5】 前記第1のミキサは、 前記電圧制御発振器の出力信号から90°位相が異なる
信号を生成する第1の90°移相器と、 前記分周手段の出力信号から90°位相が異なる信号を
生成する第2の90°移相器と、 前記第1の90°移相器の出力信号と前記第2の90°
移相器の出力信号とをミキシングする第2のミキサと、 前記第1の90°移相器の他方の出力信号と、前記第2
の90°移相器の他方の出力信号とをミキシングする第
3のミキサと、 前記第2のミキサの出力信号と前記第3のミキサの出力
信号とを加算する加算器とを備えることを特徴とする請
求項1から4のいずれかに記載の周波数シンセサイザ。 - 【請求項6】 前記第1のミキサは、外部からの制御信
号で、ダウンコンバージョンミキサまたはアップコンバ
ージョンミキサの動作モードへの切り換えが可能である
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の周
波数シンセサイザ。 - 【請求項7】 前記分周手段の分周比が固定値であるこ
とを特徴とする請求項1、2または4に記載の周波数シ
ンセサイザ。 - 【請求項8】 前記第1の分周器または前記第3の分周
器は、平均値が所望の分周比となるように分周比を時間
的に変化するフラクショナル分周器であることを特徴と
する請求項1から6のいずれかに記載の周波数シンセサ
イザ。 - 【請求項9】 電圧制御発振器で、制御電圧端子に印加
される電圧に応じた周波数の信号を発振し、第1の分周
器で、前記電圧制御発振器の出力信号の周波数を分周し
た信号を出力し、位相比較器で、基準信号と前記第1の
分周器が出力した信号との位相を比較してその位相差を
出力し、ループフィルタで、前記位相比較器が出力した
信号を平均化して前記電圧制御発振器の制御電圧端子に
出力する周波数生成方法において、 前記電圧制御発振器の出力信号の周波数を分周した分周
信号と前記電圧制御発振器が出力した信号とを第1のミ
キサでミキシングして出力することを特徴とする周波数
生成方法。 - 【請求項10】 前記電圧制御発振器の出力信号の周波
数を第2の分周器で分周し、前記第2の分周器から出力
される信号を前記分周信号として前記第1のミキサに入
力することを特徴とする請求項9に記載の周波数生成方
法。 - 【請求項11】 前記第2の分周器の分周比を切り換え
て、前記第1のミキサから出力する信号の周波数帯域を
変化させることを特徴とする請求項10に記載の周波数
生成方法。 - 【請求項12】 前記第1の分周器を、プリスケーラと
第3の分周器とで構成し、前記電圧制御発振器が出力し
た信号の周波数を前記プリスケーラで分周し、前記プリ
スケーラの出力信号の周波数を前記第3の分周器で分周
して前記位相比較器に入力し、前記プリスケーラの出力
信号を前記分周信号として前記第1のミキサに入力する
ことを特徴とする請求項9に記載の周波数生成方法。 - 【請求項13】 前記第1のミキサが、第1の90°移
相器で、前記電圧制御発振器の出力信号から90°位相
が異なる信号を生成し、第2の90°移相器で、前記分
周手段の出力信号から90°位相が異なる信号を生成
し、第2のミキサで、前記第1の90°移相器の出力信
号と前記第2の90°移相器の出力信号とをミキシング
し、第3のミキサで、前記第1の90°移相器の他方の
出力信号と、前記第2の90°移相器の他方の出力信号
とをミキシングし、加算器で、前記第2のミキサの出力
信号と前記第3のミキサの出力信号とを加算して出力す
ることを特徴とする請求項9から12のいずれかに記載
の周波数生成方法。 - 【請求項14】 前記第1のミキサを、外部からの制御
信号で、ダウンコンバージョンミキサまたはアップコン
バージョンミキサの動作モードに切り換えて、前記第1
のミキサから出力する信号の周波数帯域を変化させるこ
とを特徴とする請求項9から13のいずれかに記載の周
波数生成方法。 - 【請求項15】 前記第2の分周器または前記プリスケ
ーラの分周比を固定値に保つことを特徴とする請求項1
4に記載の周波数生成方法。 - 【請求項16】 前記第1の分周器または前記第3の分
周器の分周比を、平均値が所望の分周比となるように時
間的に変化させることを特徴とする請求項9から15の
いずれかに記載の周波数生成方法。 - 【請求項17】 請求項1から8のいずれかに記載の周
波数シンセサイザを備えることを特徴とする移動無線
機。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001002901A JP2002208858A (ja) | 2001-01-10 | 2001-01-10 | 周波数シンセサイザと周波数生成方法 |
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EP02250049A EP1227592A3 (en) | 2001-01-10 | 2002-01-04 | Frequency synthesizer and method of generating frequency-divided signal |
CN02101822A CN1368795A (zh) | 2001-01-10 | 2002-01-10 | 频率合成器及产生分频信号的方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001002901A JP2002208858A (ja) | 2001-01-10 | 2001-01-10 | 周波数シンセサイザと周波数生成方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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---|---|---|---|
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---|---|
US (1) | US20020090917A1 (ja) |
EP (1) | EP1227592A3 (ja) |
JP (1) | JP2002208858A (ja) |
CN (1) | CN1368795A (ja) |
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2002
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