JP2005210604A - 周波数シンセサイザ - Google Patents

Abstract

【課題】 実装面積の小型化と低消費電力化を実現し、さらにすべての周波数帯でループゲイン特性が一定である多周波数対応の周波数シンセサイザを得る。
【解決手段】 電圧制御発振器２，３と分周器６，７とを複数の周波数帯に対応してそれぞれ設け、位相比較器１２とチャージポンプ１３とローパスフィルタ１４とを複数の周波数帯で共通とし、電圧制御発振器２，３の何れかを選択するスイッチ１，４と、分周器６，７の何れかを選択するスイッチ５，８とを設ける。そして、電圧制御発振器２，３および分周器６，７の選択変更にかかわらず電圧制御発振器２，３、分周器６，７、位相比較器１２、チャージポンプ１３、ローパスフィルタ１４による周波数シンセサイザループのゲイン特性が一定になるように、周波数シンセサイザループのゲイン制御を電圧制御発振器２，３および分周器６，７の選択変更に同期して行う制御部２００をさらに備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は多周波数対応の周波数シンセサイザに関し、また特にディジタルデータを用いて画像や音声情報を伝送する複数の周波数周波数帯に対応するディジタル無線通信装置に関するものである。

近年、ディジタル無線通信装置の多周波数帯域対応に伴って、多周波数対応の周波数シンセサイザを用いる技術が提案されている。

複数の周波数シンセサイザを用いると、多周波数帯域対応のディジタル無線装置の構成が可能になる。

そこで、多周波数対応周波数シンセサイザを用いる技術が提案されている。

以下、先行技術として、図５と特開２００２−２９０２３５号公報とを参照しながら、多周波数対応の周波数シンセサイザについて説明する。

図５に従来の多周波数対応の周波数シンセサイザを用いたディジタル無線装置の先行技術の高周波部のブロック図を示す。

図５において、音声データ信号端子２５から入力された中間周波音声データは、変調部２４で変調され周波数変換部２３に入力される。周波数変換部２３では、第１周波数シンセサイザ部２９の電圧制御発振器２８あるいは第２周波数シンセサイザ部３１の電圧制御発振器３０の局部発振信号を用いて中間周波音声データを周波数変換する。ここで、第１周波数シンセサイザ部２９の電圧制御発振器２８の局部発振信号と第２周波数シンセサイザ部３１の電圧制御発振器３０の局部発振信号とは、周波数が異なる。局部発振器２８か局部発振器３０かの選択は、スイッチ２７によって行われる。また、スイッチ２７によって選択された局部発振信号は、送受信切替用のスイッチ２６を通して周波数変換部２３に入力される。

そして、周波数変換部２３の出力信号は、ドライバ部２２、パワーアンプ部２１で規定の出力電力まで増幅され、パワーアンプ部２１の出力信号が送受信切替用のスイッチ２０を通してアンテナ１９から送信される。このとき、周波数が異なる電圧制御発振器２８の局部発振信号か電圧制御発振器３０の局部発振信号かの切り替えにより多周波数帯域の対応ができる。

スイッチ２０は、パワーアンプ部２１の出力をアンテナ１９へ送信信号として供給する状態と、アンテナ１９による受信信号をフロントエンド部３２へ供給する状態とを切り替える。アンテナ１９からスイッチ２０を通して受信信号が入力されると、フロントエンド部３２で所望の受信信号が増幅され、フィルタにより選択され、周波数変換部３３に入力される。周波数変換部３３に入力された受信信号は、第１周波数シンセサイザ部２９の電圧制御発振器２８あるいは第２周波数シンセサイザ部３１の電圧制御発振器３０の局部発振信号を用いて周波数変換される。局部発振器２８か局部発振器３０かの選択は、スイッチ２７によって行われる。また、スイッチ２７によって選択された局部発振信号は、送受信切替用のスイッチ２６を通して周波数変換部３３に入力される。

周波数変換部３３で変換された中間周波受信信号は、復調部３４で復調され、音声信号として音声データ信号端子３５から出力される。

ここで、送信信号と受信信号の伝送を交互に行うディジタル無線通信装置においては、スイッチ２６で局部発振信号を送信信号用と受信信号用とに切り替え、周波数変換部２３または３３に入力する。

また、特開２００２−２９０２３５号公報においては、複数のプリスケーラと複数の逓倍器と切り替え器とを備え、逓倍器の出力信号を局部発振信号とし、所望のプリスケーラと逓倍器の組み合わせを、分周比と逓倍数の積が一定になるように設定している。この構成によると、選択する周波数帯域に依らず、シンセサイザ出力周波数の可変周波数ステップを一定値に保つことができる。また、複数のプリスケーラの切り替えで選択されないプリスケーラの電源を切ることにより消費電力の低減を行っている。
特開２００２−２９０２３５号公報

しかしながら、上記図５の多周波数対応の周波数シンセサイザを用いた無線通信装置においては、複数の周波数帯の各々について個別に周波数シンセサイザ部が必要になり、周波数シンセサイザ部の実装面積が増加するという問題が起きる。

一方、特開２００２−２９０２３５号公報においては、複数の逓倍器が必要になり、実装面積が増加することと逓倍器の消費電力が増加する問題が起きる。

逓倍器を必要とせず、分周器の分周比を可変することで電圧制御発振器の出力を局部発振信号とした場合、異なる発振周波数ごとに周波数シンセサイザ部のループゲイン特性が異なり、周波数シンセサイザ特性であるロックアップタイム特性、Ｃ／Ｎ特性に差が生じる問題が起きる。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、複数の周波数シンセサイザ部を一体化にした時に存在する問題点を改善し、実装面積を削減し、低消費電力化を図ることができる周波数シンセサイザおよび無線通信装置を提供することである。

また、本発明の他の目的は、周波数帯を切り替えても、ループゲイン特性を同一にすることができる周波数シンセサイザを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の周波数シンセサイザは、外部電圧に応じた周波数で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を分周する第１の分周手段と、基準発振器と、基準発振器の出力信号を分周する第２の分周手段と、第１の分周手段より得られた信号と第２の分周手段より得られた信号とを位相比較して誤差信号を出力する位相比較手段と、位相比較手段の出力信号を積分して電圧制御発振器に外部電圧として与えるローパスフィルタとを備えた周波数シンセサイザにおいて、以下のように構成している。

すなわち、電圧制御発振器と第１の分周手段とを複数の周波数帯に対応してそれぞれ複数設け、位相比較手段とローパスフィルタとを複数の周波数帯で共通としている。そして、周波数帯の選択に対応して複数の電圧制御発振器の何れかを選択する電圧制御発振器選択手段と、周波数帯の選択に対応して複数の第１の分周手段の何れかを選択する分周手段選択手段と、複数の電圧制御発振器の選択変更と複数の第１の分周手段の選択変更にかかわらず電圧制御発振器、第１の分周手段、位相比較器、ローパスフィルタによる周波数シンセサイザループのゲイン特性が一定になるように、周波数シンセサイザループのループゲイン制御を複数の電圧制御発振器の選択変更と複数の第１の分周手段の選択変更に同期して行う制御手段をさらに備えている。

この構成によれば、電圧制御発振器と第１の分周手段とを周波数帯毎に個別に設け、電圧制御発振器選択手段および分周手段選択手段でそれらを選択するようにし、位相比較器、ローパスフィルタ等他の要素については、すべての周波数帯で共通としているので、周波数帯毎に周波数シンセサイザを個別に設けるのに比べて、実装面積を削減し、低消費電力化を図ることができる。また、制御手段によって、周波数シンセサイザループのゲイン特性が一定になるように、周波数シンセサイザループのゲイン制御を複数の電圧制御発振器の選択変更と複数の第１の分周手段の選択変更に同期して行うので、周波数シンセサイザのループゲイン特性を同一にすることができる。

本発明の周波数シンセサイザにおいては、制御手段は、例えば電圧制御発振器および位相比較器のいずれか少なくとも一方のゲイン制御を行うことによって、周波数シンセサイザループのゲイン制御を行う。

また、本発明の周波数シンセサイザにおいて、位相比較手段とローパスフィルタとの間にチャージポンプを有する場合には、制御手段は、電圧制御発振器および位相比較器でゲイン制御を行う代わりに、例えばチャージポンプのゲイン制御を行うことにより、周波数シンセサイザループのゲイン制御を行うこともできる。

また、電圧制御発振器、位相比較器、もしくはチャージポンプでゲイン制御を行う代わりに、可変利得の増幅器を設け、そのゲインを制御することによって、周波数シンセサイザループのゲイン制御を行うこともできる。

また、制御手段は、前記複数の第１の分周手段の分周比を同一として前記第２の分周手段の分周比制御を行うことにより、周波数シンセサイザループのゲイン制御を行うこともできる。

上記本発明の周波数シンセサイザにおいては、電圧制御発振器選択手段は、例えばローパスフィルタの出力を複数の電圧制御発振器に選択的に与える第１の選択器と、複数の電圧制御発振器の出力を選択的に出力する第２の選択器とからなる。また、分周手段選択手段は、例えば第２の選択器の出力を複数の第１の分周手段に選択的に与える第３の選択器と、複数の第１の分周手段の出力を選択的に出力する第４の選択器とからなる。

この構成では、複数の電圧制御発振器のうちの非選択の電圧制御発振器と複数の第１の分周手段のうちの非選択の第１の分周手段への電源供給を遮断することが好ましい。

また、上記第１、第２または第３の発明の周波数シンセサイザにおいては、複数の第１の分周手段は、複数の周波数帯のうち分担する周波数帯に応じた周波数特性を有し、かつ分担する周波数帯の高・低に応じて消費電力が多・少と異なることが好ましく、さらに複数の第１の分周手段のうち非選択の第１の分周手段への電源供給を遮断することが好ましい。

本発明のディジタル無線通信装置は、上記本発明の周波数シンセサイザを備えた構成を有している。

この構成によれば、本発明の周波数シンセサイザと同様の作用効果を奏する。

本発明に係る周波数シンセサイザによれば、実装面積の小型化と低消費電力化を実現し、さらにすべての周波数帯でループゲイン特性が一定である多周波数対応の周波数シンセサイザを得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１に係る周波数シンセサイザについて、図１を用いて説明する。

スイッチ１は、ローパスフィルタ１４の出力を、複数（この例では、２個）の電圧制御発振器２，３へ選択的に入力する。電圧制御発振器２と電圧制御発振器３とは、周波数特性が異なり、異なる周波数帯で動作する。スイッチ４は、複数の電圧制御発振器２，３の出力を選択的に電圧制御発振器出力端子１８へ供給する。スイッチ５は、スイッチ４で選択された電圧制御発振器２または３の発振信号を複数（この例では、２個）の分周器６，７へ選択的に入力する。分周器６と分周器７とは、電圧制御発振器２，３の動作周波数帯にそれぞれ対応して周波数特性と消費電力が異なる。スイッチ８は複数の分周器６，７の出力を選択的に第１の分周手段を構成するカウンタ９へ入力する。第２の分周手段を構成する分周器１１は、基準発振器１０の出力信号を分周する。そして、周波数特性と消費電力が異なる分周器６，７を切り替えることで、消費電力の最適制御を行うようにしている。

位相比較器１２は、分周器１１の出力信号（基準側の分周出力信号）とカウンタ９の出力信号との位相誤差を検出する。チャージポンプ１３は、位相比較器１２の位相誤差に応じて充放電電流を流す。ローパスフィルタ１４は、チャージポンプ１３からの充放電電流を積分し、ＤＣ電圧にしてスイッチ１に入力する。

以上の要素で多周波数シンセサイザ部１００が構成されている。

本発明の周波数シンセサイザの制御部２００は、上記の多周波数シンセサイザ部１００を制御するもので、周波数シンセサイザのロック周波数のチャンネルデータ制御部１５と、周波数切り替え制御部１６と、周波数シンセサイザのループゲイン制御部１７とから構成されている。

つぎに、動作の説明を行う。まず、周波数切り替え制御部１６により所望の周波数帯に対応する制御データが設定される。これにより、スイッチ１とスイッチ４とが切り替わり、所望の電圧制御発振器２または３が選択される。また同時に、スイッチ５とスイッチ８とが切り替わり、所望の分周器６または７が選択される。

つぎに、チャンネルデータ制御部１５により周波数シンセサイザがロックする所望の周波数チャンネルデータが、分周器６，７のうち選択された分周器とカウンタ９と分周器１１とに設定される。

そして、ループゲイン制御部１７により選択された周波数で常にループゲインが一定になるように周波数シンセサイザループに制御データが設定される。具体的に説明すると以下の通りである。複数の電圧制御発振器２，３と複数の分周器６，７がそれぞれ切り替わり、電圧制御発振器２，３の発振周波数が設定されたとき、それぞれに切り替えに応じて、図１のループゲイン制御部１７よりＰＬＬループゲインを決定させる各ブロック（電圧制御発振器２または３の発振ゲインＫ_V、位相比較器１２のゲインＫ_PD、チャージポンプ１３のゲインＫ_CP、分周器６または７の分周比M、カウンタ９の分周比N）に対して常にＰＬＬループゲインが一定になるように一括で制御を行う。

ここで、電圧制御発振器２と分周器６とを選択したとき（第１周波数シンセサイザ部ＰＬＬ１を構成）の電圧制御発振器２の発振周波数を式（１）に示す。ここで、記号ｆｏｕｔ１は電圧制御発振器２の発振周波数を示し、記号Ｍ₁は分周器６の分周比を示し、記号Ｎ₁はカウンタ９の分周比を示し、記号ｆｒｅｆは基準発振器１０の周波数を示し、記号Ｎ₃は分周器１１の分周比を示す。

また、電圧制御発振器３と分周器７とを選択したとき（第２周波数シンセサイザ部ＰＬＬ２を構成する）の電圧制御発振器３の発振周波数を式（２）に示す。ここで、記号ｆｏｕｔ２は電圧制御発振器３の発振周波数を示し、記号Ｍ₂は分周器７の分周比を示し、記号Ｎ₂はカウンタ９の分周比を示し、記号ｆｒｅｆは基準発振器１０の周波数を示し、記号Ｎ₄は分周器１１の分周比を示す。

ｆｏｕｔ１＝Ｍ₁×Ｎ₁×ｆｒｅｆ／Ｎ₃ …（１）
ｆｏｕｔ２＝Ｍ₂×Ｎ₂×ｆｒｅｆ／Ｎ₄ …（２）
このとき、上記式中のそれぞれの値は以下の関係にある。ここで、発振周波数ｆｏｕｔ１と発振周波数ｆｏｕｔ２とは１つの電圧制御発振器で対応できない周波数の関係にあるため、２つの電圧制御発振器２，３の切り替え方式で構成されている。

ｆｏｕｔ１≠ｆｏｕｔ２
Ｍ₁≠Ｍ₂
Ｎ₁≠Ｎ₂
Ｎ₃≠Ｎ₄
つぎに、電圧制御発振器２と分周器６とを選択したときのループゲインを式（３）に示す。ここで、記号Ｋ₁は第１周波数シンセサイザ部ＰＬＬ１のループゲインを示し、記号Ｋ_v1は電圧制御発振器２の発振ゲインを示し、記号Ｋ_PD1は位相比較器１２のゲインを示し、記号Ｋ_CP1はチャージポンプ１３のゲインを示し、記号Ｍ₁は分周器６の分周比を示し、記号Ｎ₁はカウンタ９の分周比を示し、記号αはループゲインを常に一定にするための制御定数を示す。

また、電圧制御発振器３と分周器７とを選択したときのループゲインを式（４）に示す。ここで、記号Ｋ₂は第２周波数シンセサイザ部ＰＬＬ２のループゲインを示し、記号Ｋ_v2は電圧制御発振器３の発振ゲインを示し、記号Ｋ_PD2は位相比較器１２のゲインを示し、記号Ｋ_CP2はチャージポンプ１３のゲインを示し、記号Ｍ₂は分周器７の分周比を示し、記号Ｎ₂はカウンタ９の分周比を示し、記号βはループゲインを常に一定にするための制御定数を示す。

Ｋ₁＝α×（Ｋ_v1×Ｋ_PD1×Ｋ_CP1）／（Ｍ₁×Ｎ₁） …（３）
Ｋ₂＝β×（Ｋ_v2×Ｋ_PD2×Ｋ_CP2）／（Ｍ₂×Ｎ₂） …（４）
このとき、第１周波数シンセサイザ部ＰＬＬ１と第２周波数シンセサイザ部ＰＬＬ２のループゲインの間には、以下式（５）のように等しくするために、ループゲイン制御部１７より、第１周波数シンセサイザ部ＰＬＬ１の場合にはαの制御定数、第２周波数シンセサイザ部ＰＬＬ２の場合にはβの制御定数が設定される。

Ｋ₁＝Ｋ₂ …（５）
ここで、制御定数α，βの設定の仕方について説明する。各々の発振周波数をｆｏｕｔ１とｆｏｕｔ２に設定したとき、通常の場合各々のＰＬＬループゲインは以下となる。

Ｋ₁＝（Ｋ_v1×Ｋ_PD1×Ｋ_CP1）／（Ｍ₁×Ｎ₁）
Ｋ₂＝（Ｋ_v2×Ｋ_PD2×Ｋ_CP2）／（Ｍ₂×Ｎ₂）
この場合、このままでは上記の設定定数が各々の違うため、ループゲインＫ₁Ｋ₂は違った値になる。そこで、あらかじめループゲイン値を決定しておき、各々の発振周波数のときに、その決めておいたループゲイン値になるように（Ｋ₁＝Ｋ₂＝ある一定値）、上記定数Ｋ_v1、Ｋ_PD1、Ｋ_CP1、Ｍ₁、Ｎ₁のどれかの値を制御変更する。そのときの変更制御の定数をまとめた値が、それぞれｆｏｕｔ１のときをαとし、ｆｏｕｔ２のときをβとしている。

また、複数の電圧制御発振器２，３のうちの非選択の電圧制御発振器への給電と、複数の分周器６，７のうち非選択の分周器への給電を遮断することにより、消費電力の低減を図ることができる。なお、非選択の電圧制御発振器および非選択の分周器の何れか一方への給電を遮断するだけでも、消費電力の低減を図ることができる。

この実施の形態１によると、複数の電圧制御発振器２，３の切り替えと複数の分周器６，７の切り替えとにより多周波数対応のシンセサイザが可能で、さらに常にループゲインが一定のため、それぞれの周波数での周波数シンセサイザ特性が一定である。

また、この実施の形態１によると、複数の電圧制御発振器２，３の切り替えと複数の分周器６，７を周波数帯毎に個別に設けるが、それ以外はすべての周波数帯で共用しているので、実装面積の小型化と低消費電力化を実現することができる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２に係る周波数シンセサイザについて、図２を用いて説明する。

この実施の形態２では、周波数シンセサイザのロック周波数は実施の形態１と同様に設定する。さらに、実施の形態１の構成に加え、ループゲイン制御部１７は周波数の切り替えにより複数の電圧制御発振器と複数の分周器が切り替わっても、常にループゲインが一定になるように、基準分周比の切り替え制御を行う。具体的に説明すると、基準分周比のみの切り替え制御によりＰＬＬループゲイン一定制御を行っている。上記実施の形態１では、ＰＬＬループゲインを決めるどれかのパラメータを可変することで（α、βを制御）ＰＬＬループゲイン一定制御を行っていたが、実施の形態２では、より具体的な構成として、基準分周比の切り替え制御をあげている。

ここで、第１周波数シンセサイザ部ＰＬＬ１の発振周波数ｆｏｕｔ１と第２周波数シンセサイザ部ＰＬＬ２の発振周波数ｆｏｕｔ２との間に、以下の式（６）、（７）、（８）の関係が成り立つときに以下のように制御される。

ｆｏｕｔ１＝ａ×Ｍ×Ｎ×ｆｒｅｆ／Ｎｒｅｆ …（６）
ｆｏｕｔ２＝Ｍ×Ｎ×ｆｒｅｆ／Ｎｒｅｆ …（７）
ｆｏｕｔ１＝ａ×ｆｏｕｔ２ …（８）
すなわち、第１周波数シンセサイザ部ＰＬＬ１と第２周波数シンセサイザ部ＰＬＬ２のＰＬＬループゲインが式（９）のように一定になるために、第１周波数シンセサイザ部ＰＬＬ１と第２周波数シンセサイザ部ＰＬＬ２における、電圧制御発振器と位相比較器とチャージポンプのそれぞれのゲインと、分周器とカウンタの分周比Ｍ×Ｎが常に一定になるように制御する。具体的に説明すると、発振周波数ｆｏｕｔ1とｆｏｕｔ２において、電圧制御発振器と位相比較器とチャージポンプのそれぞれのゲインが同じ値で、電圧制御発振器の周波数を可変したとき、分周器とカウンタの分周比Ｍ×Ｎが常に一定になるように基準周波数の分周比を可変制御している。

Ｋ₁＝Ｋ₂＝（Ｋ_v1×Ｋ_PD1×Ｋ_CP1）／（Ｍ×Ｎ） …（９）
ここで、式（６）、（７）、（８）より常にＭ×Ｎが一定になるために、式（６）より式（１０）に変形する。

ｆｏｕｔ１＝ａ×Ｍ×Ｎ×ｆｒｅｆ／Ｎｒｅｆ
＝Ｍ×Ｎ×（ａ×ｆｒｅｆ／Ｎｒｅｆ） …（１０）
つまり、第１周波数シンセサイザ部ＰＬＬ１と第２周波数シンセサイザ部ＰＬＬ２の電圧制御発振周波数の関係式（８）に応じて、一方の基準分周器１１の分周比（第１周波数シンセサイザ）の制御を以下の式（１１）のように行う。すなわち、
ｆｏｕｔ１＝ａ×ｆｏｕｔ２ …（８）
のとき、
基準分周比＝ａ／Ｎｒｅｆ …（１１）
この実施の形態２によると、複数の電圧制御発振器と複数の分周器が切り替わり、電圧制御発振器の発振周波数が切り替わっても、基準分周器１１の分周比制御により、常にＰＬＬループゲインが常に一定できる。これにより、電圧制御発振器の発振周波数が切り替わってもＰＬＬ特性は常に一定である。

また、この実施の形態２によると、複数の電圧制御発振器２，３の切り替えと複数の分周器６，７を周波数帯毎に個別に設けるが、それ以外はすべての周波数帯で共用しているので、実装面積の小型化と低消費電力化を実現することができる。

（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３に係る周波数シンセサイザについて、図３を用いて説明する。

この実施の形態では、周波数シンセサイザのロック周波数とＰＬＬループゲイン制御は実施の形態１と同様に設定する。さらに、実施の形態１の構成に加え、電圧制御発振器２，３と分周器６，７の間に以下の関係が成り立つ。

電圧制御発振器２の周波数帯域をｆｖｃｏ１とし、電圧制御発振器３の周波数帯域をｆｖｃｏ２としたき、ｆｖｃｏ１＞ｆｖｃｏ２とする。

また、分周器６の周波数特性をｆｐｒｅ１とし、消費電流をＩｐｒｅ１とし、分周器７の周波数特性をｆｐｒｅ２とし、消費電流をＩｐｒｅ２としたとき、
ｆｐｒｅ１＞ｆｐｒｅ２
Ｉｐｒｅ１＞Ｉｐｒｅ２
とする。

一例をあげると、例えば以下のような関係にある。

ｆｖｃｏ１＝２×ｆｖｃｏ２
ｆｐｒｅ１＝２×ｆｐｒｅ２
Ｉｐｒｅ１＝２×Ｉｐｒｅ２
ここで、周波数の周波数切り替え制御部１６の切り替えに同期し、制御電圧発振器２と分周器６との組み合わせに切り替わったときを第１周波数シンセサイザ部ＰＬＬ１とし、制御電圧発振器３と分周器７との組み合わせに切り替わったときを第２周波数シンセサイザ部ＰＬＬ２とする。そして、各電圧制御発振器２または３の周波数特性に応じて、最適な周波数特性と消費電流特性の分周器６または７を選択することが可能になる。

この実施の形態３によると、複数の電圧制御発振器と複数の分周器の切り替えにより分周器の周波数特性最適化が可能となり、分周器の低消費電流化が可能となる。その他の効果は第２の実施の形態と同様である。

ここで、低消費電流化が可能となる点について具体的に説明する。一般的に、分周器は電圧制御発振器の周波数を分周できる周波数特性が必要で、分周器の周波数特性を高くするためには、分周器の負荷抵抗を低くして消費電流を増加させる。例えば、電圧制御発振器２の周波数帯が、電圧制御発振器３の周波数帯より２倍高い関係にある場合、２つの電圧制御発振器に対応した分周器の関係は、周波数帯が２倍高い電圧制御発振器２の分周器６は、一方の電圧制御発振器３の分周器７より２倍高い周波数特性を必要とし。そのために分周器６の消費電流特性は分周器７より２倍多くなる。

以上の関係において、例えば、電圧制御発振器６と７が切り替わるとき、分周器は切り替わらず分周器６（分周器７より周波数特性が高く、消費電流が多い）だけで対応した場合、周波数特性が低い方の電圧制御発振器７に切り替わった場合、分周器６では、周波数特性が高すぎて、余分な消費電流を流すことになる。

そこで、電圧制御発振器２のときは分周器６で、電圧制御発振器３のときは分周器７に切り替え制御される。これにより、電圧制御発振器の切り替えに応じて分周器が周波数特性、消費電力特性が最適になるように切り替え制御が可能となり、低消費電流化になる。

（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４に係る周波数シンセサイザについて、図４を用いて説明する。

この実施の形態４では、周波数シンセサイザのロック周波数は第１の実施の形態と同様に設定する。さらに、第１の実施の形態の構成に加え、ループゲイン制御部１７は周波数の切り替えにより複数の電圧制御発振器と複数の分周器が切り替わっても、常にループゲインが一定になるように、チャージポンプのゲイン制御を行う。ここで、第１周波数シンセサイザ部ＰＬＬ１の発振周波数ｆｏｕｔ１と第２周波数シンセサイザ部ＰＬＬ２の発振周波数ｆｏｕｔ２との間に、上記した式（６）（７）（８）の関係が成り立つとき、第１周波数シンセサイザ部ＰＬＬ１と第２周波数シンセサイザ部ＰＬＬ２のＰＬＬループゲインはそれぞれ式（１２）、式（１３）で表される。

Ｋ₁＝（Ｋ_v1×Ｋ_PD1×Ｋ_CP1）／（ａ×Ｍ×Ｎ） …（１２）
Ｋ₂＝（Ｋ_v1×Ｋ_PD1×Ｋ_CP2）／（Ｍ×Ｎ） …（１３）
ここで、式（１２）、式（１３）が一定（Ｋ₁＝Ｋ₂）になるように、チャージポンプのゲインの関係式（１４）に変形する。

Ｋ₁＝Ｋ₂
すなわち、
（Ｋ_v1×Ｋ_PD1×Ｋ_CP1）／（ａ×Ｍ×Ｎ）
＝（Ｋ_v1×Ｋ_PD1×Ｋ_CP2）／（Ｍ×Ｎ）
したがって、
Ｋ_CP2＝１／ａ×Ｋ_CP1 …（１４）
つまり、第１周波数シンセサイザ部ＰＬＬ１と第２周波数シンセサイザ部ＰＬＬ２の電圧制御発振器の発振周波数の関係式（８）に応じて、一方（第２周波数シンセサイザ部）のチャージポンプゲインの制御を式（１４）のように行う。

この実施の形態４によると、複数の電圧制御発振器と複数の分周器とが切り替わり電圧制御発振器の発振周波数が切り替わっても、チャージポンプ１３のゲイン制御により、常にＰＬＬループゲインを常に一定にできる。これにより、電圧制御発振器の発振周波数が切り替わってもＰＬＬ特性は常に一定である。

また、この実施の形態４によると、複数の電圧制御発振器２，３の切り替えと複数の分周器６，７を周波数帯毎に個別に設けるが、それ以外はすべての周波数帯で共用しているので、実装面積の小型化と低消費電力化を実現することができる。

なお、上記第２〜第４の実施の形態においても、実施の形態１同様に、複数の電圧制御発振器２，３のうちの非選択の電圧制御発振器への給電と、複数の分周器６，７のうち非選択の分周器への給電を遮断することにより、消費電力の低減を図ることができる。なお、非選択の電圧制御発振器および非選択の分周器の何れか一方への給電を遮断するだけでも、消費電力の低減を図ることができる。

（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５に係る無線通信装置について説明する。この無線通信装置は、例えば、実施の形態１における周波数シンセサイザを用いて構成したものである。具体的に説明すると、実施の形態１における周波数シンセサイザの電圧制御発振器出力端子１８を多周波数帯域対応のディジタル無線通信装置の局部発振周波数として使用するというものである。

この実施の形態５によると、多周波数帯域対応のディジタル無線通信装置の実装面積縮小が可能である。その他の効果は、実施の形態１と同様である。

なお、無線通信装置には、第２ないし第４の実施の形態の周波数シンセサイザを使用することも可能であり、その場合にも上記と同様の効果が得られる。

本発明にかかる周波数シンセサイザは、実装面積の小型化と低消費電力化を実現し、さらにすべての周波数帯でループゲイン特性が一定である多周波数対応の周波数シンセサイザを得ることができるという効果を有し、多周波数対応の無線通信装置等として有用である。

本発明の実施の形態１に係る周波数シンセサイザの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る周波数シンセサイザの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る周波数シンセサイザの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態４に係る周波数シンセサイザの構成を示すブロック図である。 多周波数対応の周波数シンセサイザを有するディジタル無線通信装置の先行技術の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ スイッチ
２ 電圧制御発振器（ＶＣＯ）
３ 電圧制御発振器（ＶＣＯ）
４ スイッチ
５ スイッチ
６ 分周器
７ 分周器
８ スイッチ
９ カウンタ
１０ 基準発振器
１１ 分周器
１２ 位相比較器（ＰＤ）
１３ チャージポンプ（ＣＰ）
１４ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１５ チャンネルデータ制御部
１６ 周波数切り替え制御部
１７ ループゲイン制御部
１８ 電圧制御発振器出力端子
１９ アンテナ
２０ スイッチ
２１ パワーアンプ
２２ ドライバ
２３ 周波数変換部
２４ 変調部
２５ 音声データ信号端子
２６ スイッチ
２７ スイッチ
２８ 電圧制御発振器
２９ 第１周波数シンセサイザ部（ＰＬＬ１）
３０ 電圧制御発振器
３１ 第２周波数シンセサイザ部（ＰＬＬ２）
３２ フロントエンド部
３３ 周波数変換部
３４ 復調部
３５ 音声データ信号端子
１００ 多周波数シンセサイザ部
２００ 制御部

Claims (7)

1. 外部電圧に応じた周波数で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を分周する第１の分周手段と、基準発振器と、前記基準発振器の出力信号を分周する第２の分周手段と、前記第１の分周手段より得られた信号と前記第２の分周手段より得られた信号とを位相比較して誤差信号を出力する位相比較手段と、前記位相比較手段の出力信号を積分して前記電圧制御発振器に前記外部電圧として与えるローパスフィルタとを備えた周波数シンセサイザであって、
   前記電圧制御発振器と前記第１の分周手段とを複数の周波数帯に対応してそれぞれ複数設け、前記位相比較手段と前記ローパスフィルタとを前記複数の周波数帯で共通とし、
   周波数帯の選択に対応して前記複数の電圧制御発振器の何れかを選択する電圧制御発振器選択手段と、前記周波数帯の選択に対応して前記複数の第１の分周手段の何れかを選択する分周手段選択手段と、前記複数の電圧制御発振器の選択変更と前記複数の第１の分周手段の選択変更にかかわらず前記電圧制御発振器、前記第１の分周手段、前記位相比較器、前記ローパスフィルタによる周波数シンセサイザループのゲイン特性が一定になるように、前記周波数シンセサイザループのゲイン制御を前記複数の電圧制御発振器の選択変更と前記複数の第１の分周手段の選択変更に同期して行う制御手段をさらに備えた周波数シンセサイザ。
2. 前記制御手段は、前記周波数シンセサイザループのゲイン制御として、前記電圧制御発振器および前記位相比較器のいずれか少なくとも一方のゲイン制御を行う請求項１記載の周波数シンセサイザ。
3. 前記位相比較手段と前記ローパスフィルタとの間にチャージポンプを有し、前記制御手段は、前記周波数シンセサイザループのゲイン制御として、前記チャージポンプのゲイン制御を行う請求項１記載の周波数シンセサイザ。
4. 前記制御手段は、前記周波数シンセサイザループのゲイン制御として、前記複数の第１の分周手段の分周比を同一として前記第２の分周手段の分周比制御を行う請求項１記載の周波数シンセサイザ。
5. 前記電圧制御発振器選択手段は前記ローパスフィルタの出力を前記複数の電圧制御発振器に選択的に与える第１の選択器と、前記複数の電圧制御発振器の出力を選択的に出力する第２の選択器とからなり、前記分周手段選択手段は前記第２の選択器の出力を前記複数の第１の分周手段に選択的に与える第３の選択器と、前記複数の第１の分周手段の出力を選択的に出力する第４の選択器とからなり、
   前記複数の電圧制御発振器のうちの非選択の電圧制御発振器と前記複数の第１の分周手段のうちの非選択の第１の分周手段への電源供給を遮断するようにした請求項１、２、３または４記載の周波数シンセサイザ。
6. 前記複数の第１の分周手段は、複数の周波数帯のうち分担する周波数帯に応じた周波数特性を有し、かつ分担する周波数帯の高・低に応じて消費電力が多・少と異なり、前記複数の第１の分周手段のうち非選択の第１の分周手段への電源供給を遮断するようにした請求項１、２、３または４記載の周波数シンセサイザ。
7. 請求項１から請求項６の何れか１項に記載の周波数シンセサイザを備えることを特徴としたディジタル無線通信装置。

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