JP2005065220A - ジッタ発生装置 - Google Patents
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Abstract
を上げ、位相検波器の検波感度が変化しても位相変調指数の変化に影響しない様にして、
位相変調確度を上げる。さらに、入力される位相信号が大きくなった場合でも、位相変調確度を下げることなく位相変調を可能とする。
【解決手段】 PLL回路を用いたジッタ発生装置において、前記PLL回路を構成する
位相検波器の入力段に、位相信号発生回路からの変調信号が与えられる直交変調器を挿入
する。また、これに、アナログ−デジタル変換回路の上限側または下限側のオーバーフローを検出するオーバーフロー検出器と、このオーバーフロー検出器の出力をもとに(前記アナログ−デジタル変換回路の有効領域分の値)を出力する制御手段と、制御手段の出力をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換回路と、デジタル−アナログ変換回路の出力を前記変調信号に加算する加算器とを備える。
【選択図】 図1
Description
従来では、アナログ方式でジッタを発生(位相変調)させる場合には、PLL(Phase Lock Loop)を用いるのが普通であった。
図15に従来のジッタ発生装置の構成を示す。
図15において、1の位相検波器、2のループフィルタ、3の電圧制御発振器及び4の分周器2でPLL回路が構成されている。
該PLL回路の位相検波器1の後段に加算器5を追加して、該加算器5で位相信号発生器6で発生された信号を加算することによって、電圧制御発振器出力に位相変調がかかり、入力である基準信号にジッタの付加(位相変調)した出力信号が得られる。
なお、位相検波器の前段に配置された7の分周器1は、オプションであって、必要に応じて挿入される。
位相雑音が大きければ、その雑音自体によるジッタが発生し、本来の位相変調が不安定になり、確度の悪化につながる。
通常、電圧制御発振器は任意に周波数範囲を設定できるものであるため、その性質上、基準信号に比べ、位相雑音特性は悪い。
また、位相検波器の検波感度が変化すると位相変調指数が変化し、位相変調確度が悪くなる。
また、位相検波器の検波特性が、比較すべき2信号位相差に対し非直線的であると、変調入力信号振幅に対する位相変調指数も非直線的になってしまうため、位相変調確度が悪くなる。
また、位相検波器の検波感度が変化しても位相変調指数の変化に影響しない様にして、位相変調確度を上げることにある。
また、位相検波器の検波特性が、比較すべき2信号位相差に対し非直線的であっても、変調入力信号振幅に対する位相変調指数を直線的にして位相変調確度を上げることにある。
さらに、入力される位相信号が大きくなった場合でも、位相変調確度を下げることなく位相変調を可能とすることにある。
PLL回路を用いたジッタ発生装置において、前記PLL回路を構成する位相検波器の入力段に、位相信号発生回路からの変調信号が与えられる直交変調器を挿入する。(請求項1)
また、位相検波器、ループフィルタ、電圧制御発振器及び分周器により構成されたPLL回路を用いたジッタ発生装置において、前記PLL回路の帰還回路における前記位相検波器の前段に位相信号発生回路からの変調信号が与えられる直交変調器を挿入する。(請求項2)
また、位相検波器、ループフィルタ、電圧制御発振器及び分周器により構成されたPLL回路を用いたジッタ発生装置において、前記位相検波器の基準信号の入力側に位相信号発生回路からの変調信号が与えられる直交変調器を挿入する。(請求項3)
さらに、請求項1〜3のいずれか1項に記載のジッタ発生装置において、前記位相検波器の前段には、分周器が挿入される。(請求項4)
また、請求項1〜4のいずれか1項に記載のジッタ発生装置において、前記位相信号発生回路は、変調信号発生手段と、該変調信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路と、このアナログ−デジタル変換回路の出力をアドレスとして前記変調信号の直交成分I(t)及びQ(t)を出力するルックアップテーブルと、前記ルックアップテーブルからの読み出したデータをアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換回路とを含み、前記変調信号の直交成分I(t)及びQ(t)を出力する。(請求項5)
また、請求項1〜5のいずれかに記載のジッタ発生装置において、前記位相信号発生回路は、変調信号発生手段と、該変調信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路と、このアナログ−デジタル変換回路の出力をアドレスとして前記変調信号の直交成分I(t)及びQ(t)を出力するルックアップテーブルと、前記アナログ−デジタル変換回路のあらかじめ設定された上限値及び下限値のデータを有効領域を定めるデータとして保存し、前記アナログ−デジタル変換回路の出力を前記上限値及び下限値と比較し、上限側または下限側のオーバーフローを検出するオーバーフロー検出器と、このオーバーフロー検出器の出力をもとに、前記アナログ−デジタル変換回路の出力が上限側のオーバーフローであるときは、−(前記アナログ−デジタル変換回路の有効領域分の値)を出力し、下限側のオーバーフローであるときは+(前記アナログ−デジタル変換回路の有効領域分の値)を出力する制御手段と、この制御手段の出力をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換回路と、このデジタル−アナログ変換回路の出力を前記変調信号に加算する加算器を備える。(請求項6)
請求項6に記載のジッタ発生装置において、前記制御手段は、前記アナログ−デジタル変換回路の出力の上限側のオーバーフローと下限側のオーバーフローに応じてアップカウントまたはダウンカウントするアップダウンカウンタを備え、このアップダウンカウンタがアップカウントしたときは−(前記アナログ−デジタル変換回路の有効領域分の値)を出力し、ダウンカウントしたときは+(前記アナログ−デジタル変換回路の有効領域分の値)を出力する。(請求項7)
また、請求項6に記載のジッタ発生装置において、前記制御手段は、
前記アナログ−デジタル変換回路の出力の上限側のオーバーフローと下限側のオーバーフローに応じてアップカウントまたはダウンカウントするアップダウンカウンタと、このアップダウンカウンタのカウント値を記憶する記憶部とを備え、前記アナログ−デジタル変換回路の出力が上限側のオーバーフローであるときは、−(前記アナログ−デジタル変換回路の有効領域分の値)×(上限側のオーバーフロー回数)を出力し、下限側のオーバーフローであるときは+(前記アナログ−デジタル変換回路の有効領域分の値)×(下限側のオーバーフロー回数)を出力する。(請求項8)
また、請求項1〜4のいずれか1項に記載のジッタ発生装置において、前記位相信号発生回路は、変調信号V(t)に対応するsin(V(t))及びcos(V(t))の値を予め蓄積されたメモリと、前記メモリからの読み出したデータをアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換回路とを含み、I(t)及びQ(t)を出力することを特徴とする。(請求項9)
また、請求項1〜4のいずれか1項に記載のジッタ発生装置において、前記位相信号発生回路は、変調信号からI(t)、Q(t)信号を高速で演算するDSPと、前記DSPの演算出力をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換回路と、を含み、I(t)及びQ(t)を出力する(請求項10)。
さらに、請求項5〜10に記載のジッタ発生装置において、前記デジタル−アナログ変換回路の後段には、ローパスフィルタを備える。
即ち、第2の分周器の分周値を小さくすることができるため、PLLのループ帯域を広く設定することができるので、基準信号に対する、電圧制御発振器の位相雑音抑圧範囲が広くなり、結果として、位相雑音の小さい信号出力が取り出せる。
また、位相検波器に入力される比較すべき2信号の位相差は変調の有無にかかわらず常に同じとなるため、位相検波器の検波感度が変化しても位相変調指数は影響を受けることがない。
同様に、位相検波器の検波特性が、比較すべき2信号位相差に対し非直線的であっても、変調入力信号振幅に対する位相変調指数が直線的になる。さらに、入力される変調信号を加工してアナログ−デジタル変換回路にてアナログ−デジタル変換することにより、見かけ上1UIを超える値を扱うことができ、位相変調範囲を拡大することができる。
図1において、1の位相検波器、2のループフィルタ、3の電圧制御発振器及び第2の分周器4でPLL回路が構成されている。
本発明では、PLLの帰還回路部(即ち、第2の分周器4の出力側)に直交変調器8を挿入して、位相変調された信号が位相検波器に与えられて、入力である基準信号にジッタの付加(位相変調)された出力信号が得られる。
なお、位相検波器の前段に配置された7の分周器1はオプションであって、必要に応じて挿入される。
つまり、PLLのループ帯域を広く設定することができ、基準信号に対する、電圧制御発振器の位相雑音抑圧範囲が広くなり、結果として、位相雑音の小さい信号出力が取り出せる。
このような状態に対応可能とするため、変調信号が大きくなった場合(UI値が増えた場合)は、サインおよびコサインルックアップテーブルデータ値をそのUI数分だけ繰り返したデータを用いて、同様の処理を行う。
アナログ−デジタル変換回路9Bでアナログ−デジタル変換したデータが、アナログ−デジタル変換回路9Bのダイナミックレンジを越えた場合に対応するため、位相信号発生回路の構成を図8に示すような構成とする。図8で、位相信号発生回路10は、入力された変調信号がアナログ−デジタル変換回路9Bのダイナミックレンジを越えたことを検出するオーバーフロー検出器10Aで検出し、ダイナミックレンジを越えた場合にフィードバックをかけて変調信号がアナログ−デジタル変換回路9Bのダイナミックレンジを超えない範囲になった時点でルックアップテーブル9Aを参照する構成としている。
図8では、制御手段10B内にUP/DOWNカウンタを備え、上側と下側のオーバーフロー回数を記憶させる構成として、上側と下側のオーバーフロー回数を管理している。
図11は、本発明のジッタ発生(位相変調)装置の応用例の構成を示す図である。図11において、1の位相検波器、2のループフィルタ、3の電圧制御発振器及び4の分周器2でPLL回路が構成されている。
図12では、変調信号V(t)のsin(V(t))及びcos(V(t))に相当する値を、あらかじめメモリ9-6に書き込んでおき、そのデータを読み出して、デジタル−アナログ(Digital Analog)変換変換回路9-4a,9-4bでアナログ信号に変換し、サンプリングクロック周波数除去用LPF(Low Pass Filter)9-5a,9-5bを通して、変調信号I(t)、Q(t)を得る。
2 ループフィルタ
3 電圧制御発振器
4 分周器2
5 加算器
6 位相信号発生器
7 分周器1
8 直交変調器
9 位相信号発生回路
9A ルックアップテーブル
9B アナログ−デジタル変換回路
9-1 アナログ−デジタル変換回路
9-2 サインルックアップテーブル(メモリ)
9-3 コサインルックアップテーブル(メモリ)
9-4a,9-4b デジタル−アナログ変換回路
9-5a,9-5b ローパスフィルタ
9-6 メモリ
9-7 DSP
10 位相信号発生回路
10A オーバーフロー検出器
10B 制御手段
10B-1 アップダウンカウンタ
10B-2 記憶手段
10C デジタル−アナログ変換回路
10D 加算器
10E 増幅器
Claims (11)
- PLL回路を用いたジッタ発生装置において、
前記PLL回路を構成する位相検波器の入力段に、位相信号発生回路からの変調信号が与えられる直交変調器を挿入したことを特徴とするジッタ発生装置。 - 位相検波器、ループフィルタ、電圧制御発振器及び分周器により構成されたPLL回路を用いたジッタ発生装置において、
前記PLL回路の帰還回路における前記位相検波器の前段に位相信号発生回路からの変調信号が与えられる直交変調器を挿入したことを特徴とするジッタ発生装置。 - 位相検波器、ループフィルタ、電圧制御発振器及び分周器により構成されたPLL回路を用いたジッタ発生装置において、
前記位相検波器の基準信号の入力側に位相信号発生回路からの変調信号が与えられる直交変調器を挿入したことを特徴とするジッタ発生装置。 - 前記位相検波器の前段には、分周器が挿入されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のジッタ発生装置。
- 前記位相信号発生回路は、
変調信号発生手段と、
該変調信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路と、
このアナログ−デジタル変換回路の出力をアドレスとして前記変調信号の直交成分I(t)及びQ(t)を出力するルックアップテーブルと、
前記ルックアップテーブルからの読み出したデータをアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換回路と、
を含み、前記変調信号の直交成分I(t)及びQ(t)を出力することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のジッタ発生装置。 - 前記位相信号発生回路は、
変調信号発生手段と、
該変調信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換回路と、
このアナログ−デジタル変換回路の出力をアドレスとして前記変調信号の直交成分I(t)及びQ(t)を出力するルックアップテーブルと、
前記アナログ−デジタル変換回路のあらかじめ設定された上限値及び下限値のデータを有効領域を定めるデータとして保存し、前記アナログ−デジタル変換回路の出力を前記上限値及び下限値と比較し、上限側または下限側のオーバーフローを検出するオーバーフロー検出器と、
このオーバーフロー検出器の出力をもとに、前記アナログ−デジタル変換回路の出力が上限側のオーバーフローであるときは、−(前記アナログ−デジタル変換回路の有効領域分の値)を出力し、下限側のオーバーフローであるときは+(前記アナログ−デジタル変換回路の有効領域分の値)を出力する制御手段と、
この制御手段の出力をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換回路と、
このデジタル−アナログ変換回路の出力を前記変調信号に加算する加算器と、
を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のジッタ発生装置。 - 前記制御手段は、
前記アナログ−デジタル変換回路の出力の上限側のオーバーフローと下限側のオーバーフローに応じてアップカウントまたはダウンカウントするアップダウンカウンタを備え、このアップダウンカウンタがアップカウントしたときは−(前記アナログ−デジタル変換回路の有効領域分の値)を出力し、ダウンカウントしたときは+(前記アナログ−デジタル変換回路の有効領域分の値)を出力する、
ことを特徴とする請求項6に記載のジッタ発生装置。 - 前記制御手段は、
前記アナログ−デジタル変換回路の出力の上限側のオーバーフローと下限側のオーバーフローに応じてアップカウントまたはダウンカウントするアップダウンカウンタと、このアップダウンカウンタのカウント値を記憶する記憶部とを備え、前記アナログ−デジタル変換回路の出力が上限側のオーバーフローであるときは、−(前記アナログ−デジタル変換回路の有効領域分の値)×(上限側のオーバーフロー回数)を出力し、下限側のオーバーフローであるときは+(前記アナログ−デジタル変換回路の有効領域分の値)×(下限側のオーバーフロー回数)を出力する
ことを特徴とする請求項6に記載のジッタ発生装置。 - 前記位相信号発生回路は、
変調信号V(t)に対応するsin(V(t))及びcos(V(t))の値を予め蓄積されたメモリと、
前記メモリからの読み出したデータをアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換回路と、
を含み、I(t)及びQ(t)を出力することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のジッタ発生装置。 - 前記位相信号発生回路は、
変調信号からI(t)、Q(t)信号を高速で演算するDSPと、
前記DSPの演算出力をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換回路と、
を含み、I(t)及びQ(t)を出力することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のジッタ発生装置。 - 前記デジタル−アナログ変換回路の後段には、ローパスフィルタを備えることを特徴とする請求項5〜10に記載のジッタ発生装置。
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