JP2005311945A - Pll回路、無線通信装置及び発振周波数制御方法 - Google Patents

Pll回路、無線通信装置及び発振周波数制御方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2005311945A
JP2005311945A JP2004129507A JP2004129507A JP2005311945A JP 2005311945 A JP2005311945 A JP 2005311945A JP 2004129507 A JP2004129507 A JP 2004129507A JP 2004129507 A JP2004129507 A JP 2004129507A JP 2005311945 A JP2005311945 A JP 2005311945A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
voltage
controlled oscillator
signal
band
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004129507A
Other languages
English (en)
Inventor
Takuo Hino
拓生 日野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2004129507A priority Critical patent/JP2005311945A/ja
Priority to US11/100,896 priority patent/US7301414B2/en
Priority to CNA200510068980XA priority patent/CN1691513A/zh
Publication of JP2005311945A publication Critical patent/JP2005311945A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • H03L7/085Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
    • H03L7/089Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal the phase or frequency detector generating up-down pulses
    • H03L7/0891Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal the phase or frequency detector generating up-down pulses the up-down pulses controlling source and sink current generators, e.g. a charge pump
    • H03L7/0895Details of the current generators
    • H03L7/0898Details of the current generators the source or sink current values being variable
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION 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
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1206Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification
    • H03B5/1212Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification the amplifier comprising a pair of transistors, wherein an output terminal of each being connected to an input terminal of the other, e.g. a cross coupled pair
    • H03B5/1215Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device using multiple transistors for amplification the amplifier comprising a pair of transistors, wherein an output terminal of each being connected to an input terminal of the other, e.g. a cross coupled pair the current source or degeneration circuit being in common to both transistors of the pair, e.g. a cross-coupled long-tailed pair
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION 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
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1231Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device the amplifier comprising one or more bipolar transistors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION 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
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1237Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator
    • H03B5/124Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising a voltage dependent capacitance
    • H03B5/1243Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising a voltage dependent capacitance the means comprising voltage variable capacitance diodes
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION 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
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1237Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator
    • H03B5/1262Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising switched elements
    • H03B5/1265Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator the means comprising switched elements switched capacitors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION 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
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1237Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator
    • H03B5/1293Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device comprising means for varying the frequency of the generator having means for achieving a desired tuning characteristic, e.g. linearising the frequency characteristic across the tuning voltage range
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03JTUNING RESONANT CIRCUITS; SELECTING RESONANT CIRCUITS
    • H03J5/00Discontinuous tuning; Selecting predetermined frequencies; Selecting frequency bands with or without continuous tuning in one or more of the bands, e.g. push-button tuning, turret tuner
    • H03J5/24Discontinuous tuning; Selecting predetermined frequencies; Selecting frequency bands with or without continuous tuning in one or more of the bands, e.g. push-button tuning, turret tuner with a number of separate pretuned tuning circuits or separate tuning elements selectively brought into circuit, e.g. for waveband selection or for television channel selection
    • H03J5/242Discontinuous tuning; Selecting predetermined frequencies; Selecting frequency bands with or without continuous tuning in one or more of the bands, e.g. push-button tuning, turret tuner with a number of separate pretuned tuning circuits or separate tuning elements selectively brought into circuit, e.g. for waveband selection or for television channel selection used exclusively for band selection
    • H03J5/244Discontinuous tuning; Selecting predetermined frequencies; Selecting frequency bands with or without continuous tuning in one or more of the bands, e.g. push-button tuning, turret tuner with a number of separate pretuned tuning circuits or separate tuning elements selectively brought into circuit, e.g. for waveband selection or for television channel selection used exclusively for band selection using electronic means
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • H03L7/10Details of the phase-locked loop for assuring initial synchronisation or for broadening the capture range
    • H03L7/107Details of the phase-locked loop for assuring initial synchronisation or for broadening the capture range using a variable transfer function for the loop, e.g. low pass filter having a variable bandwidth
    • H03L7/1072Details of the phase-locked loop for assuring initial synchronisation or for broadening the capture range using a variable transfer function for the loop, e.g. low pass filter having a variable bandwidth by changing characteristics of the charge pump, e.g. changing the gain
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/16Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/18Indirect 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
    • H03L7/183Indirect 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 a time difference being used for locking the loop, the counter counting between fixed numbers or the frequency divider dividing by a fixed number
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L2207/00Indexing scheme relating to automatic control of frequency or phase and to synchronisation
    • H03L2207/06Phase locked loops with a controlled oscillator having at least two frequency control terminals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Transceivers (AREA)

Abstract

【課題】 全てのバンドにおいて、PLL回路のロック時のC/N特性やロックするまでのロックアップタイム等が最適に設定された安価で安定なPLL回路を提供する。
【解決手段】 本発明のPLL回路は、複数のバンドを有する電圧制御発振器と、電圧制御発振器の出力信号を分周する第1の分周器と、基準信号発振器と、基準信号発振器が出力する基準信号を分周する第2の分周器と、第1の分周器の出力信号と第2の分周器の出力信号との位相誤差を検出し、位相誤差信号を出力する位相比較器と、位相誤差信号に基づき、選択されたバンドに応じて設定された利得で生成した電流を入出力するチャージポンプと、チャージポンプが入出力する電流により所定の低域周波数濾波特性で電圧を増減させ、制御電圧を生成するループフィルタと、を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、PLL(Phase Locked Loop)回路、携帯電話の移動体端末及び基地局装置を含む無線通信装置、及び発振周波数制御方法に関する。
移動体端末等の無線通信システムにおいて、高い安定性を有する発振信号を生成することが重要である。そのため、これらの無線通信システムは、高安定化されたPLL回路を有する。
特開平10−154934号公報に、従来例1のPLL周波数シンセサイザ回路が開示されている。図14は、従来例1のPLL周波数シンセサイザ回路の構成を示すブロック図である。図14において、1は電圧制御発振器(Voltage Controlled Oscillator。「VCO」と略す。)、2は電圧制御発振器の出力を分周する分周器、3は基準信号発振器、4は基準信号を分周する分周器、5は位相比較器、1406は位相比較器の信号に応じて定電流を入出力するチャージポンプ、7はループフィルタ、1401はA/D変換回路、1402は演算回路である。
PLL周波数シンセサイザ回路は、閉ループ状態におけるPLL回路のループフィルタの出力信号をアナログ−デジタル変換するアナログ−デジタル変換回路1401と、デジタル化されたループフィルタの出力信号を解析する演算回路1402とを有する。演算回路1402は、PLL回路の収束過程における過渡的な応答(ループフィルタの出力信号)を高速サンプリングすることによって検出し、それに基づいてPLL回路のループ特性を解析し、位相比較器の利得又はループフィルタのフィルタ特性等のループフィルタ定数を適切に制御する。この構成によって、PLL回路の安定化を図っている。
特開2003−152535号公報に、従来例2のPLL回路を有する無線用半導体集積回路が開示されている。図15は、従来例2の無線用半導体集積回路のPLL回路の構成を示すブロック図である。図15において、1は複数のバンド(実施の形態1においては4バンド)を有する電圧制御発振器(Voltage Controlled Oscillator。「VCO」と略す。)、2は電圧制御発振器の出力を分周する分周器、3は基準信号発振器、4は基準信号を分周する分周器、5は位相比較器、1406は位相比較器の信号に応じて定電流を入出力するチャージポンプ、7はループフィルタ、8はスイッチ、9は第1の固定電圧を供給する固定電圧源、11は周波数カウンタ、12は演算回路、13は記憶回路、14は電圧制御発振器のバンドを選択するVCO選択回路、である。
従来例2の無線用半導体集積回路のPLL回路においては、電圧制御発振器1の発振周波数を複数の発振周波数帯域へ選択的に切り替え可能である。広帯域な発振範囲と発振周波数の高安定化とを共に実現するために、PLL回路は、スイッチ8を切り替えてPLL回路を開ループ状態にして、電圧制御発振器1の各バンドにおいて、周波数カウンタ11が、電圧制御発振器の出力信号の周波数をカウントする。記憶回路13は、周波数カウンタ11のカウント値(発振周波数)をバンドと対応させて記憶する。バンド選択回路14は、実際に動作させる発振周波数帯とあらかじめ記憶回路13に記憶している周波数の測定値とを比較してその結果から実際に使用する発振周波数帯域を決定する。
特開平10−154934号公報 特開2003−152535号公報
従来例2のPLL回路を有する無線用半導体集積回路では使用する発振範囲すべてにおいて電圧制御発振器のどのバンドを使用するかを記憶回路に記録する必要があった。それ故に、PLL回路がロックするまでに順番に各バンドでの発振周波数を測定し、測定したデータをバンドに対応付けてPLL回路を有するICに記録する時間が必要になり、又はIC出荷前の検査工程にて電圧制御発振器の各バンドでの発振周波数を測定し、発振周波数を各バンドに対応付けて記憶回路に記録する工数が発生する。
また、下記の理由により、バンドごとに電圧制御発振器の周波数制御電圧対発振周波数の傾き(以降Kvと記載)が変化するという問題があった。複数のバンドを有している電圧制御発振器は、典型的にはインダクタと容量性素子との共振により発振周波数が決定される。容量性素子としては、例えば周波数制御電圧に対応して容量変化するバラクタダイオードがある。複数のバンドを有している電圧制御発振器に、バラクタダイオードと、固定容量素子(コンデンサ)とスイッチとを直列に接続した複数組の直列接続体と、を並列に接続する回路を設ける。バンド選択指令に応じて直列接続体のスイッチを選択的に開閉して、バラクタダイオードと固定容量素子との容量の和を切り替える。この和の容量の切り替えにより発振周波数帯をシフトさせる。しかし、バンドを切り替えると周波数制御電圧に対する、バラクタダイオードと固定容量素子との容量の和の変化特性(容量の和の変化率)が変わる。これはバラクタダイオードが周波数制御電圧に応じて容量変化するのに対し、固定容量は容量変化しないためである。このことにより選択するバンドによりKvが変わる。
このKvの変化により、PLL回路のロック時のC/N特性やロックするまでのロックアップタイムなどが変化するという問題があった。発振周波数が広がりバンド数が増えるにしたがって、一番上のバンドと一番下のバンドとの間でKvの差が大きくなる。それ故に、複数バンドを有し、全てのバンドで最適な応答性を持つ安定なPLL回路を実現することは困難であった。
従来例2のPLL回路に従来例1の構成を導入することが考えられる。しかし、閉ループ状態でループフィルタ出力の微少な電圧変化をアナログ−デジタル変換回路にて測定するためには高精度かつ高速動作するアナログ−デジタル変換回路が必要となる。その制御演算回路も複雑になる。アナログ−デジタル変換回路の測定結果に基づいて、DSPがループフィルタの特性を制御する構成を実現するには、DSPが制御するための可変抵抗、ピンダイオード等の多くの部品を必要とする。従来例1の構成は、アナログ−デジタル変換回路の変換時間、DSPが複雑な計算をする時間等を必要とする故に、PLL回路がロックして安定するのに時間がかかった。それ故に、ユーザが実際に使用している時にバンドを切り替える電圧制御発振器、又は高速ロック動作するPLL回路に、従来例1の構成を導入することは困難であった。PLL回路に従来例1の構成を導入できたとしてもPLL回路が高価になるという問題があった。
本発明は複数の発振周波数帯域(以下、「バンド」と呼ぶ。)へ選択的に切り替え可能であり、どのバンドにおいてもPLLロック時のC/N特性やロックアップタイムがほぼ一定になる安価で安定なPLL回路、そのPLL回路を有する無線通信装置及び発振周波数制御方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は下記の構成を有する。請求項1に記載の発明は、複数のバンドを有し、選択されたバンドにおいて制御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の分周器と、基準信号発振器と、前記基準信号発振器が出力する基準信号を分周する第2の分周器と、前記第1の分周器の出力信号と前記第2の分周器の出力信号との位相誤差を検出し、位相誤差信号を出力する位相比較器と、前記位相誤差信号に基づき、選択されたバンドに応じて設定された利得で生成した電流を入出力するチャージポンプと、前記チャージポンプが入出力する電流により所定の低域周波数濾波特性で電圧を増減させ、前記制御電圧を生成するループフィルタと、を有することを特徴とするPLL回路である。
バンドに応じてチャージポンプの利得を設定することにより、各バンドにおいて電圧制御発振器の周波数制御電圧対発振周波数の傾きKvがほぼ一定になる。本発明により、全てのバンドにおいて、PLL回路のロック時のC/N特性やロックするまでのロックアップタイム等が最適に設定された安価で安定なPLL回路を実現できる。
請求項2に記載の発明は、前記基準信号又は前記基準信号の分周信号と、前記電圧制御発振器の出力信号又はその分周信号と、を入力し、前記基準信号又は前記基準信号の分周信号に基づいて、前記電圧制御発振器の出力信号又はその分周信号の周波数を測定する周波数測定部と、前記周波数測定部が測定した周波数に応じて、前記電圧制御発振器が動作するバンドを選択するバンド選択部と、を更に有することを特徴とする請求項1に記載のPLL回路である。
請求項3に記載の発明は、前記チャージポンプは、前記位相誤差信号に応じた期間、選択されたバンドに応じて設定された電流を入出力することを特徴とする請求項1に記載のPLL回路である。
請求項4に記載の発明は、前記ループフィルタと前記電圧制御発振器との間に挿入されたスイッチを更に有し、前記スイッチは、前記ループフィルタの出力電圧及び第1の固定電圧のいずれかを前記電圧制御発振器の制御電圧として選択的に出力することを特徴とする請求項1に記載のPLL回路である。
請求項5に記載の発明は、前記ループフィルタと前記電圧制御発振器との間に挿入されたスイッチを更に有し、前記スイッチは、前記ループフィルタの出力電圧、第1の固定電圧、並びに1又は複数の第2の固定電圧の中から選択された電圧を前記電圧制御発振器の制御電圧として出力することを特徴とする請求項1に記載のPLL回路である。
請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項5のいずれかの請求項に記載のPLL回路を有し、前記PLL回路が出力する前記電圧制御発振器の出力信号又はそれを分周した信号により、入力信号を変調して無線で送信し、又は無線で受信した入力信号を復調する無線通信装置である。
請求項7に記載の発明は、前記無線通信装置が携帯電話の移動端末、携帯電話の基地局装置のいずれかであることを特徴とする請求項6に記載の無線通信装置である。
請求項8に記載の発明は、複数のバンドを有する電圧制御発振器を、選択したバンドで発振させる発振ステップと、前記電圧制御発振器の出力信号を分周する第1の分周ステップと、基準信号を分周する第2の分周ステップと、前記第1の分周ステップにおける分周信号と前記第2の分周ステップにおける分周信号との位相誤差を検出し、位相誤差信号を出力する位相比較ステップと、前記位相誤差信号に基づき、選択されたバンドに応じて設定された利得で生成した電流を入出力する電流駆動ステップと、前記電流駆動ステップで入出力する電流により所定の低域周波数濾波特性で電圧を増減させ、前記電圧制御発振器の制御電圧を生成する制御電圧生成ステップと、を有することを特徴とする発振周波数制御方法である。
請求項9に記載の発明は、前記電流駆動ステップにおいて、前記位相誤差信号に応じた期間、選択されたバンドに応じて設定された電流を入出力することを特徴とする請求項8に記載の発振周波数制御方法である。
請求項10に記載の発明は、前記電圧制御発振器を所定のバンドに設定し且つ一定の前記制御電圧を印加した状態で、前記基準信号又は前記基準信号の分周信号と、前記電圧制御発振器の出力信号又はその分周信号と、を入力し、前記基準信号又は前記基準信号の分周信号に基づいて、前記電圧制御発振器の出力信号又はその分周信号の周波数を測定する第1の周波数測定ステップと、前記第1の周波数測定ステップにおいて測定した周波数に応じて、前記電圧制御発振器が動作するバンドを選択するバンド選択ステップと、を更に有することを特徴とする請求項8に記載の発振周波数制御方法である。
請求項11に記載の発明は、選択されたバンドにおいて、第1の固定電圧を前記制御電圧として印加して、前記電圧制御発振器の発振周波数を測定する第2の周波数測定ステップと、選択されたバンドにおいて、第2の固定電圧を前記制御電圧として印加して、前記電圧制御発振器の発振周波数を測定する第3の周波数測定ステップと、前記第2の周波数測定ステップで測定した発振周波数と、前記第3の周波数測定ステップで測定した発振周波数との差分に基づいて、そのバンドでの前記電流駆動ステップにおける利得を設定する利得設定ステップと、前記電流駆動ステップにおいて、前記位相誤差信号に基づき、設定された利得で生成した電流を入出力し、前記制御電圧生成ステップの出力電圧を前記制御電圧として印加して、前記電圧制御発振器を発振させるステップと、を有することを特徴とする請求項8に記載の発振周波数制御方法である。
請求項12に記載の発明は、選択されたバンドにおいて、第1の固定電圧を前記制御電圧として印加して、前記電圧制御発振器の発振周波数を測定する第2の周波数測定ステップと、選択されたバンドにおいて、前記制御電圧生成ステップの出力電圧を前記制御電圧として印加して、前記電圧制御発振器の発振周波数を測定する第4の周波数測定ステップと、選択されたバンドにおいて、第4の周波数測定ステップにおいて測定した周波数が前記第2の周波数測定ステップにおいて測定した周波数より高ければ、前記第1の固定電圧より所定電圧だけ高い固定電圧を選択し、第4の周波数測定ステップにおいて測定した周波数が前記第2の周波数測定ステップにおいて測定した周波数より低ければ、前記第1の固定電圧より所定電圧だけ低い固定電圧を選択し、選択された固定電圧を前記制御電圧として印加して、前記電圧制御発振器の発振周波数を測定する第5の周波数測定ステップと、前記第2の周波数測定ステップで測定した発振周波数と、前記第5の周波数測定ステップで測定した発振周波数との差分に基づいて、そのバンドでの前記電流駆動ステップにおける利得を設定する利得設定ステップと、前記電流駆動ステップにおいて、前記位相誤差信号に基づき、設定された利得で生成した電流を入出力し、前記制御電圧生成ステップの出力電圧を前記制御電圧として印加して、前記電圧制御発振器を発振させるステップと、を有することを特徴とする請求項8に記載の発振周波数制御方法である。
請求項13に記載の発明は、電源投入時に、所定の周波数を目標周波数として、請求項10から請求項12のいずれかの請求項に記載の発振周波数制御方法を実行し、目標周波数を含むバンドを選択し、前記電流駆動ステップにおける利得を設定することを特徴とする発振周波数制御方法である。
請求項14に記載の発明は、バンド選択動作及び前記電流駆動ステップにおける利得の設定動作を禁止し、又は許可するステップを更に有し、バンド選択動作及び前記電流駆動ステップにおける利得の設定動作を許可した場合にのみ、請求項10から請求項12のいずれかの請求項に記載の発振周波数制御方法を実行することを特徴とする発振周波数制御方法である。
請求項15に記載の発明は、
電源投入時に、前記電圧制御発振器が所定の目標周波数で発振するように、請求項8から請求項12のいずれかの請求項に記載の発振周波数制御方法を実行するステップと、新たな目標周波数が設定された場合、新たな目標周波数に基づいて、又は新たな目標周波数と前記所定の目標周波数との差分に基づいて、所定の演算式又は所定のテーブルを用いてバンドの選択と前記電流駆動ステップにおける利得の設定とを行うステップを更に有することを特徴とする発振周波数制御方法である。
請求項16に記載の発明は、各バンドにおける前記電流駆動ステップの利得を記憶する記憶部から、選択したバンドに対応する前記電流駆動ステップの利得を読み出して設定し、請求項8に記載の発振周波数制御方法を実行するステップと、請求項110から請求項12のいずれかの請求項に記載の発振周波数制御方法を実行するステップと、を選択的に実行することを特徴とする発振周波数制御方法である。
請求項17に記載の発明は、固定電圧を前記制御電圧として印加して前記電圧制御発振器の発振周波数を測定する周波数測定ステップから、前記制御電圧生成ステップの出力電圧を前記制御電圧として印加して前記電圧制御発振器を発振させるステップに切り替える時、前記電流駆動ステップの利得を過渡的に高く設定し、所定時間後又は前記電圧制御発振器の発振周波数が目標周波数に対して所定の誤差範囲にロックした後、前記電流駆動ステップの利得を前記選択されたバンドに応じた値に設定することを特徴とする請求項10から請求項12のいずれかの請求項に記載の発振周波数制御方法である。
請求項18に記載の発明は、電圧制御発振器の出力信号又はそれを分周した信号により、入力信号を変調して無線で送信し、又は無線で受信した入力信号を復調する無線通信ステップと、前記無線通信ステップを実行していない時に、請求項10から請求項12のいずれかの請求項に記載の発振周波数制御方法を実行する調整ステップと、を有することを特徴とする発振周波数制御方法である。
請求項19に記載の発明は、前記無線通信ステップを実行していおらず、且つ前記無線通信ステップにおける前記電圧制御発振器の発振周波数が目標周波数から所定の閾値以上ずれている時に、前記調整ステップを実行することを特徴とする請求項18に記載の発振周波数制御方法である。
本発明によれば、複数のバンドへ選択的に切り替え可能であり、どのバンドにおいてもPLLロック時のC/N特性やロックアップタイムがほぼ一定になる安価で安定なPLL回路、そのPLL回路を有する無線通信装置及び発振周波数制御方法を実現できるという有利な効果が得られる。
バンドを切り替えた時電圧制御発振器のKvが変化した場合でも、C/N及びロックアップタイム等について安定した特性を得ることができる。
また、バンド及びチャージポンプ電流の最適設定を行う場合と既に設定されている状態でPLL回路を動作させる場合とを使い分けることにより高速ロックアップに対応したPLL回路、そのPLL回路を有する無線通信装置及び発振周波数制御方法を実現できる。
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。
《実施の形態1》
図1〜図7を用いて、本発明の実施の形態1のPLL回路、無線通信装置及び発振周波数制御方法を説明する。図1は、本発明の実施の形態1のPLL回路601の構成を示すブロック図である。図1において、1は複数のバンド(実施の形態1においては4バンド)を有する電圧制御発振器(Voltage Controlled Oscillator。「VCO」と略す。)、2は電圧制御発振器の出力を分周する分周器、3は基準信号発振器、4は基準信号を分周する分周器、5は位相比較器、6は位相比較器の信号に応じて定電流を入出力するチャージポンプ、7はループフィルタ、8はスイッチ、9は第1の固定電圧を供給する固定電圧源、11は周波数カウンタ、12は演算回路、13は記憶回路、14は電圧制御発振器のバンドを選択するVCO選択回路、15はチャージポンプの電流制御回路(「CP電流制御回路」と略す。)である。
図6において後述するように、実施の形態1のPLL回路601は無線通信装置に組み込まれている。無線通信装置の制御部602(図6)は、スイッチ切り替え信号16、分周比Nの設定信号17、分周比Rの設定信号18を送り、PLL回路601を制御する。
本発明の実施の形態1のPLL回路601において、電圧制御発振器1の半導体素子、分周器2、基準信号発振器3の半導体素子、分周器4、位相比較器5、チャージポンプ6、スイッチ8、固定電圧源9、周波数カウンタ11、演算回路12、記憶回路13、VCO選択回路14、CP電流制御回路15は、1つのICに集積されている。実施の形態1のPLL回路は、選択バンドに応じて電圧制御発振器1のKvが変化するにもかかわらず、全てのバンドにおいてロック時のC/N特性やロックするまでのロックアップタイム等が最適に設定された安価で安定なPLL回路である。
実施の形態1のPLL回路回路を説明する。最初に、スイッチ8が、ループフィルタ7が出力する制御電圧を電圧制御発振器1に送る動作状態の説明をする。
図2、3を用いて、電圧制御発振器1を説明する。図2は、電圧制御発振器1の構成の主要部を示す概略的な回路図である。電圧制御発振器1において、2つのトランジスタ201、202は、エミッタに電流源203が接続された増幅器である。2つのトランジスタ201、202のコレクタには、並列共振回路が接続されている。並列共振回路は、インダクタ206、207と、バラクタダイオード204、205と、固定容量素子(コンデンサ)210、211、212、213とバンド切り替えスイッチ(以下、「スイッチ」と略す。)220、221、222、223とがそれぞれ直列に接続された4つの直列接続体と、が並列に接続された構成を有する。コンデンサ210及び212の容量は同一である。コンデンサ211及び213は同一である。コンデンサ210の容量は、コンデンサ211の容量よりも小さい。
電圧制御発振器1は、並列共振回路の共振周波数fOSCで発振し、周波数fOSCの信号を出力する。VCOバンド選択回路14がスイッチ220、221、222、223をON又はOFFに設定して並列共振回路に接続される固定容量210、211、212、213を切り替える。これにより、電圧制御発振器1が発振するバンドが切り替えられる。各バンドにおいて、ループフィルタ7の出力電圧を周波数制御電圧としてスイッチ8を介してバラクタダイオード204、205のカソードに印加することにより、バラクタダイオード204、205の容量が変化し、電圧制御発振器1が発振する周波数fOSCが変化する。
図3は、電圧制御発振器1の各バンドの特性を示す図である。図3において横軸はループフィルタ7が出力する周波数制御電圧(単位V)、電圧制御発振器1の発振周波数fOSC(単位Hz)を示す。図11の各グラフの傾きがKv(単位はHz/V)である。1101は、スイッチ220、221、222、223を全てOFFにした時の発振周波数を示す。1102は、スイッチ220、222をONにして、スイッチ221、223をOFFにした時の発振周波数を示す。1103は、スイッチ221、223をONにして、スイッチ220、222をOFFにした時の発振周波数を示す。1104は、スイッチ220、221、222、223を全てONにした時の発振周波数を示す。
基準信号発振器3は、表面弾性波(SAW)フィルタを用いた高精度且つ高安定の発振器である。基準信号発振器3は一定の周波数fSTDで発振し、周波数fSTDの基準信号を出力する。
無線通信装置の制御部602(図6)は、分周器2の分周比Nを設定する。分周器2は、電圧制御発振器1の出力信号を分周比Nで分周する。制御部602は、分周器4の分周比Rを設定する。分周器4は、基準信号発振器3の出力信号を分周比Rで分周する。
制御部602は、PLL回路601の出力信号の周波数(例えば4種類)に応じて、分周比N及びRの値を定める。制御部602は、各周波数において分周器2の出力信号の周波数と分周器4の出力信号の周波数とが同一になる様に、分周比N及びRの値を定める。即ち、下記の式が成立するように、分周比N及びRの値を定める。
OSC/N=fSTD/R
位相比較器5は、分周器2の出力信号と分周器4の出力信号とを入力し、2つの信号の位相誤差に応じた位相誤差信号を出力する。実施の形態1において、位相誤差信号は、2つの位相誤差信号46、47からなる。分周器2の出力信号の周波数fOSC/Nが分周器4の出力信号の周波数fSTD/Rより高ければ、位相誤差信号47(図4)はその周波数差に比例した時間幅でHighになる。分周器2の出力信号の周波数fOSC/Nが分周器4の出力信号の周波数fSTD/Rより低ければ、位相誤差信号46(図4)はその周波数差に比例した時間幅でHighになる。それ以外の時、位相誤差信号46、47はLowになる。
周波数カウンタ11と演算回路12とは、周波数測定部を構成する。周波数測定部は、基準信号の分周信号と電圧制御発振器1の出力信号の分周信号とを入力し、基準信号の分周信号に基づいて、電圧制御発振器1の出力信号の分周信号の周波数を測定する。実施の形態1の構成に代えて、周波数測定部は、基準信号と電圧制御発振器1の出力信号とを直接入力し、基準信号に基づいて、電圧制御発振器1の出力信号の周波数を測定しても良い。
周波数カウンタ11は、分周器2の出力信号をクロック入力端子に入力する第1のカウンタと、分周器4の出力信号をクロック入力端子に入力する第2のカウンタとを有する。 実施の形態1において、周波数カウンタ11の第1のカウンタ及び第2のカウンタは、それぞれ一定値のカウント値の幅のパルスを出力する。周波数カウンタ11は、第1のカウンタのパルスから第2のカウンタのパルスを差し引いた第1の差分パルスと、第2のカウンタのパルスから第1のカウンタのパルスを差し引いた第2の差分パルスと、を出力する。第1の差分パルスの時間幅は、分周器2の出力信号の周波数fOSC/Nが分周器4の出力信号の周波数fSTD/Rより低い場合の周波数の差分に比例する。第2の差分パルスの時間幅は、分周器2の出力信号の周波数fOSC/Nが分周器4の出力信号の周波数fSTD/Rより高い場合の周波数の差分に比例する。第1の差分パルスと第2の差分パルスとは、いずれか一方のみが出力される。
演算回路12は、第1の差分パルス及び第2の差分パルスを入力し、2つの隣接するVCOバンドのセンター周波数をそれぞれNで分周した信号を周波数カウンタ11に入力した場合に周波数カウンタ11が出力する第1の差分パルス(又は第2の差分パルス)の時間幅の整数分の1の周期を有するクロックで、第1の差分パルス又は第2の差分パルスの時間幅をカウントする。カウント値は、設定バンドと最適バンドとのズレ量に比例する。カウント値は、記憶回路13に格納される。
周波数カウンタ11と演算回路12との構成は、上記の構成に限られず、任意の構成であっても良い。
記憶回路13、VCOバンド選択回路14、CP電流選択回路15は、バンド選択部を構成する。バンド選択部は、周波数測定部が測定した第1の差分パルス又は第2の差分パルスの時間幅のカウント値に応じて、電圧制御発振器1が動作するバンドを選択し、チャージポンプ6の電流の値を設定する。
VCOバンド選択回路14は、記憶回路13に格納されたカウント値に応じて最適なバンドを決定する。VCOバンド選択回路14は、スイッチ220、221、222、223を切り替えるスイッチ切り替え信号を出力し(図2)、電圧制御発振器1のバンドを選択する。VCOバンド選択回路14は、CP電流選択回路15に選択したバンドの情報を伝える。
CP電流選択回路15は、VCOバンド選択回路14から送られた選択したバンドの情報に応じて、記憶回路13から予め記憶されているチャージポンプ6の入出力電流を定める設定データ48を出力し、チャージポンプ6に制御信号として伝送する。実施の形態1において、入出力電流を定める設定データ(制御信号)48とは、チャージポンプ6が有する可変電流源41(図4)の電流を定める複数ビットの制御信号である。
チャージポンプ6は、位相比較器5が出力した位相誤差信号と、CP電流選択回路15が出力した入出力電流を定める制御信号とを入力し、位相誤差信号に応じた期間、選択されたバンドに応じて設定された電流をループフィルタ7に対して入出力する。
図4は、実施の形態1のチャージポンプ6の構成を示す概略的な回路図である。図4において、チャージポンプ6は、電流源41、42、43とスイッチ43、44を有する。電流源41は、CP電流選択回路15が出力する入出力電流を定める設定データ48に応じた一定電流を流す。実施の形態1において、VCOバンド選択回路14が選択したバンドの周波数が高い程、電流源41が流す電流は小さくなる。
電流源41、42、43はミラー回路を構成しており、電流源42、43は電流源41の出力電流に比例した一定の電流を出力する。電流源42、43は同じ値の電流を出力する。従って、電流源41の電流を変えることにより、電流源42、43の電流値も変化する。
分周器2の出力信号の周波数fOSC/Nが分周器4の出力信号の周波数fSTD/Rより低く、位相比較器5がHighレベルの位相誤差信号46を出力すると、スイッチ44がONする。一定の電流源42、スイッチ44を通じて、ループフィルタ7のコンデンサ53(図5)が充電される。スイッチ44のON期間に比例して、ループフィルタ7のコンデンサ53の電圧が高くなる。
分周器2の出力信号の周波数fOSC/Nが分周器4の出力信号の周波数fSTD/Rより高く、位相比較器5がHighレベルの位相誤差信号47を出力すると、スイッチ45がONする。スイッチ45、一定の電流源43を通じて、ループフィルタ7のコンデンサ53(図5)が放電される。スイッチ45のON期間に比例して、ループフィルタ7のコンデンサ53の電圧が低くなる。
図5は、実施例1のループフィルタ7の構成を示す概略的な回路図である。ループフィルタ7は低域濾波フィルタである。ループフィルタ7は、抵抗51、52と、コンデンサ53とを有する。コンデンサ53は、チャージポンプ6によって充放電される。コンデンサ53の両端電圧は、制御電圧としてスイッチ8を介して電圧制御発振器1に印加される。
印加される制御電圧が高くなれば、電圧制御発振器1の発振周波数は高くなり、制御電圧が低くなれば、電圧制御発振器1の発振周波数は低くなる。
CP電流選択回路15が設定するチャージポンプ6の入出力電流の設定値について説明する。図2の構成を有する電圧制御発振器1において、図3に示すように周波数の高いバンドの方が、周波数が低いバンドよりKvが高くなる。VCOバンド選択回路14が選択したバンドの周波数が高い程、CP電流選択回路15が設定するチャージポンプ6の入出力電流を小さくする。具体的には、VCOバンド選択回路14が選択したバンドの周波数が高い程、チャージポンプ6の電流源41が流す電流を小さく設定する。即ち、選択されたバンドの周波数が高い程、位相誤差信号に基づいて入出力電流を生成する利得を低く設定する。
VCOバンド選択回路14が選択したバンドの周波数が低い程、CP電流選択回路15が設定するチャージポンプ6の入出力電流を大きくする。具体的には、VCOバンド選択回路14が選択したバンドの周波数が低い程、チャージポンプ6の電流源41が流す電流を大きく設定する。即ち、選択されたバンドの周波数が高い程、位相誤差信号に基づいて入出力電流を生成する利得を高く設定する。
各バンドにおいて、Kv×チャージポンプ電流の値がほぼ一定になるような値が、予め記憶回路13に格納される。これにより、各バンドにおいて、安定したC/N、ロックアップタイムを得ることができる。
位相比較器が出力する誤差信号を入出力電流に変換するチャージポンプの変換利得をIKp(mA/rad)、VCOの制御感度をKv(Hz/V)、ループフィルタ関数(ラプラース関数)をF(s)、VCO出力に備えている分周器の分周比を1/Nとする。実施の形態1のPLL回路のフィードバックループの開ループゲインは、下記の式で表される。
G(s)/(1+G(s)×H(s))
但し、G(s)、H(s)は下記の式で表される。
G(s)=IKp×Kv×F(s)/s
H(s)=1/N
ここでループフィルタに図15のような完全積分2次タイプを用いるとF(s)の伝達関数は下記の式で表される。抵抗51、52の抵抗値をR1、R2、コンデンサ53の容量をCとする。
F(s)=(s・C・R2+1)/(s・C・R1)
これらの値を用いてPLL回路の引き込み時間や定常状態等を知る上での重要な要素である固有周波数ωnおよびダンピング定数ξを示すと、下記の式になる。
ξ=(R1×C/2)×(IKp×Kv/(N×C×R1))1/2
ωn=(IKp×Kv/(N×C×R1))1/2
実施の形態1において、電圧制御発振器のバンドを決定すると、そのバンドにおけるKvの値に対応して定電圧型チャージポンプの入出力電流を可変させる。従来例においては、例えば図5のループフィルタ7の抵抗51、コンデンサ53のインピーダンスを変化させて、バンドにおけるKvの変化を補償した。しかし、これによりループフィルタ7のカットオフ周波数が変化し、PLL回路の伝達関数が変化した。本発明においては、ループフィルタ7の特性を変えることなく、チャージポンプ6の利得を変えているので、PLL回路のループゲインを一定に保ち、PLL回路の特性変動が無いようにできる。実施の形態1のPLL回路は、全てのバンドにおいて安定して動作する。
実施の形態1において、スイッチ8及び固定電圧源9をなくし、例えばVCOバンド選択回路14が最初に一番低い周波数のバンドを選択し、そのバンドでPLL回路がロックするか否かを検出し、ロックしなければ順番に1つずつ高い周波数のバンドに切り替えていくことにより、最適のバンドを検出する方法が考えられる。しかし、この方法は最適バンドを検出するのに時間がかかる。実施の形態1のPLL回路は、更にスイッチ8及び固定電圧源9を有する。これにより、最適のバンドを速やかに検出できる。
スイッチ8は、通常の動作状態において、ループフィルタ7が出力する制御電圧を電圧制御発振器1に送る。最適バンドを検出する時、スイッチ8は最初に、ループフィルタの出力電圧に代えて、固定電圧源9の出力電圧を制御電圧として電圧制御発振器1に送る。スイッチ8が固定電圧源9の出力電圧を制御電圧として電圧制御発振器1に送る場合の機能に付いては、図7において説明する。
次に図7を用いて、スイッチ8を切り替える動作を説明する。図7は、本発明の実施の形態1の発振周波数制御方法のフローチャートである。
最初に、制御部602がスイッチ8に送ったスイッチ切り替え信号16に従って、スイッチ8は固定電圧源9の出力電圧を制御電圧として電圧制御発振器1に送る。PLL回路は開ループ状態になる(ステップ701)。固定電圧源9が出力する第1の固定電圧は電圧制御発振器1の周波数制御電圧の可変範囲のセンター値に設定することが好ましい。
制御部602がVCOバンド選択回路14に送った制御信号(図示しない)に従って、VCOバンド選択回路14は、電圧制御発振器1のバンドを初期設定する(ステップ702)。初期設定のバンドは、全バンドのセンターの周波数のバンドにすることが好ましい。電圧制御発振器1は選択されたバンドで発振する。
制御部602は、設定周波数(電圧制御発振器1の目標発振周波数)に応じて決定したN、Rをそれぞれ分周器2、4に設定する(ステップ703)。電圧制御発振器1の発振周波数が目標発振周波数と一致した時、分周器2の出力信号の周波数fOSC/Nと分周器4の出力信号の周波数fSTD/Rとは一致する。
制御部602が制御信号(図示しない)を送って、周波数カウンタ11及び演算回路12に、電圧制御発振器1の出力信号の分周信号の周波数を測定するよう指示する。周波数カウンタ11は、基準信号の分周信号と、電圧制御発振器1の出力信号の分周信号と、を入力し、それぞれの分周信号の数をカウントし(ステップ704)、2つの分周信号の周波数差に比例した第1の差分パルスと第2の差分パルスとを出力する。
演算回路12は、第1の差分パルス及び第2の差分パルスを入力し、2つの隣接するVCOバンドのセンター周波数をそれぞれNで分周した信号を周波数カウンタ11に入力した場合に周波数カウンタ11が出力する第1の差分パルス(又は第2の差分パルス)の時間幅の整数分の1の周期を有するクロックで、第1の差分パルス又は第2の差分パルスの時間幅をカウントし、カウント値を記憶回路13に格納する(ステップ705)。
VCOバンド選択回路14は、記憶回路14に格納された第1の差分パルス又は第2の差分パルスの時間幅のカウント値に応じて、電圧制御発振器1を最適のバンドに設定する(ステップ706)。
CP電流選択回路15は、チャージポンプ6の電流の値を設定する(ステップ707)。
制御部602がスイッチ8にスイッチ切り替え信号16を送る。スイッチ切り替え信号16に従って、スイッチ8はループフィルタ7の出力電圧を制御電圧として電圧制御発振器1に送る。PLL回路は閉ループ状態になる(ステップ708)。PLL回路が通常の閉ループ動作を開始する。電圧制御発振器1は、設定されたバンドで目標周波数で発振する(ステップ709)。
図6は、本発明の実施の形態1の無線通信装置の概略的な構成を示すブロック図である。実施の形態1の無線通信装置は、携帯電話の移動端末又は携帯電話の基地局装置である。図6において、601は上記のPLL回路、602は制御部、603は入力部、604は低域濾波フィルタ(LPF)、605は周波数加算器、606は帯域濾波フィルタ(BPF)、607は送信部、608は無線アンテナ、609は受信部、610は帯域濾波フィルタ(BPF)、611は周波数減算器、612は低域濾波フィルタ(LPF)、613は出力部である。
制御部602は、マイクロコンピュータであって、無線通信装置の全体動作を制御する。制御部602は、無線通信装置が無線通信に使用する送信搬送波の周波数を変更る時、PLL回路601の発振周波数を切り替え、BPF606の通過帯域を切り替える。制御部602は、無線通信装置が無線通信に使用する受信搬送波の周波数を変更る時、PLL回路601の発振周波数を切り替え、BPF610の通過帯域を切り替える。
送信系の動作を説明する。入力部603は、ベースバンドの信号を入力する。LPF604は、ベースバンドの入力信号の不要な高域成分をカットする。PLL回路601は、所定の周波数の信号を出力する。周波数加算器605は、入力信号を変調する変調器である。周波数加算器605は、入力信号の周波数とPLL回路601の出力信号の周波数とを加算した周波数の信号を生成する
BPF606は、周波数加算器605の出力信号の中から、所望の周波数帯域の成分のみを透過させる。送信部607は、BPF606の出力信号を無線アンテナ608を通じて出力する。
次に、受信系の動作を説明する。受信部609は、無線アンテナ608を通じて無線信号を受信する。BPF610は、受信した無線信号の中から所望の周波数帯域の成分のみを透過させる。PLL回路601は、所定の周波数の信号を出力する。周波数減算器611は、BPF610の出力信号をベースバンド信号に復調する復調器である。周波数減算器611は、BPF610の出力信号の周波数からPLL回路601の出力信号の周波数を減算して、ベースバンド信号を出力する。
《実施の形態2》
図8及び図9を用いて、本発明の実施の形態2のPLL回路、無線通信装置及び発振周波数制御方法を説明する。図8は、本発明の実施の形態2のPLL回路の構成を示すブロック図である。実施の形態2のPLL回路は、2点切り替えのスイッチ8に代えて3点切り替えのスイッチ88を有し、第2の固定電圧を供給する固定電圧源10を更に有する点で、実施の形態1のPLL回路(図1)と異なる。それ以外の点において、実施の形態2のPLL回路は実施の形態1のPLL回路と同一である。固定電圧源10は、電圧制御発振器1の半導体素子等と共に1つのICに集積されている。
本発明の実施の形態2の無線通信装置は、実施の形態1のPLL回路に代えて、実施の形態2のPLL回路を有する。それ以外の点で、実施の形態2の無線通信装置は実施の形態1の無線通信装置と同一である(図6)。
実施の形態2のPLL回路回路の動作を説明する。スイッチ88が、ループフィルタ7が出力する制御電圧を電圧制御発振器1に送る動作状態は、実施の形態1と同一である。
次に図9を用いて、スイッチ88を切り替える動作を説明する。図9は、本発明の実施の形態2の発振周波数制御方法のフローチャートである。
最初に、制御部602がスイッチ88に送ったスイッチ切り替え信号16に従って、スイッチ88は固定電圧源9の出力電圧(第1の固定電圧)を制御電圧として電圧制御発振器1に送る。PLL回路は開ループ状態になる(ステップ901)。固定電圧源9が出力する第1の固定電圧は電圧制御発振器1の周波数制御電圧の可変範囲のセンター値に設定することが好ましい。
制御部602がVCOバンド選択回路14に送った制御信号(図示しない)に従って、VCOバンド選択回路14は、電圧制御発振器1のバンドを初期設定する(ステップ902)。初期設定のバンドは、全バンドのセンターの周波数のバンドにすることが好ましい。電圧制御発振器1は選択されたバンドで発振する。
制御部602は、設定周波数(電圧制御発振器1の目標発振周波数)に応じて決定したN、Rをそれぞれ分周器2、4に設定する(ステップ903)。電圧制御発振器1の発振周波数が目標発振周波数と一致した時、分周器2の出力信号の周波数fOSC/Nと分周器4の出力信号の周波数fSTD/Rとは一致する。
制御部602が制御信号(図示しない)を送って、周波数カウンタ11及び演算回路12に、電圧制御発振器1の出力信号の分周信号の周波数を測定するよう指示する。周波数カウンタ11は、基準信号の分周信号と、電圧制御発振器1の出力信号の分周信号と、を入力し、それぞれの分周信号の数をカウントし(ステップ904)、2つの分周信号の周波数差に比例した第1の差分パルスと第2の差分パルスとを出力する。
演算回路12は、第1の差分パルス及び第2の差分パルスを入力し、2つの隣接するVCOバンドのセンター周波数をそれぞれNで分周した信号を周波数カウンタ11に入力した場合に周波数カウンタ11が出力する第1の差分パルス(又は第2の差分パルス)の時間幅の整数分の1の周期を有するクロックで、第1の差分パルス又は第2の差分パルスの時間幅をカウントし、カウント値を記憶回路13に格納する(ステップ905)。
VCOバンド選択回路14は、記憶回路14に格納された第1の差分パルス又は第2の差分パルスの時間幅のカウント値に応じて、電圧制御発振器1を最適のバンドに設定する(ステップ906)。
この状態で、周波数カウンタ11及び演算回路12は、分周器2の出力信号の周波数fOSC/Nを再度測定する。固定電圧源9が出力する第1の固定電圧は電圧制御発振器1の周波数制御電圧の可変範囲のセンター値に設定されている。
演算回路12は、周波数カウンタ11が出力する第1の差分パルス及び第2の差分パルスを入力し、2つの隣接するVCOバンドのセンター周波数をそれぞれNで分周した信号を周波数カウンタ11に入力した場合に周波数カウンタ11が出力する第1の差分パルス(又は第2の差分パルス)の時間幅の整数分の1の周期を有するクロックで、第1の差分パルス又は第2の差分パルスの時間幅をカウントし、カウント値を記憶回路13に格納する(ステップ907)。
次に、制御部602がスイッチ88にスイッチ切り替え信号16を送り、スイッチ88は固定電圧源10の出力電圧を制御電圧として電圧制御発振器1に送る。PLL回路は開ループ状態を維持する(ステップ908)。固定電圧源10が出力する第2の固定電圧は第1の固定電圧(電圧制御発振器1の周波数制御電圧の可変範囲のセンター値)から所定電圧だけずれた値である。
この状態で、周波数カウンタ11及び演算回路12は、分周器2の出力信号の周波数fOSC/Nを再々度測定する。
演算回路12は、周波数カウンタ11が出力する第1の差分パルス及び第2の差分パルスを入力し、2つの隣接するVCOバンドのセンター周波数をそれぞれNで分周した信号を周波数カウンタ11に入力した場合に周波数カウンタ11が出力する第1の差分パルス(又は第2の差分パルス)の時間幅の整数分の1の周期を有するクロックで、第1の差分パルス又は第2の差分パルスの時間幅をカウントし、カウント値を記憶回路13に格納する(ステップ909)。
CP電流選択回路15は、第1の固定電圧における第1の差分パルス又は第2の差分パルスの時間幅のカウント値と、第2の固定電圧における第1の差分パルス又は第2の差分パルスの時間幅のカウント値と、の差分から、そのバンドにおける電圧制御発振器1のKvを算出する(ステップ910)。
CP電流選択回路15は、そのバンドにおける電圧制御発振器1のKvに適したチャージポンプ6の電流の値を設定する(ステップ911)。具体的には、実測したKvにおいて(Kv×チャージポンプ電流)がどのバンドにおいても一定の最適値になるように、チャージポンプ6の電流の値を設定する。
制御部602がスイッチ88にスイッチ切り替え信号16を送る。スイッチ切り替え信号16に従って、スイッチ88はループフィルタ7の出力電圧を制御電圧として電圧制御発振器1に送る。PLL回路は閉ループ状態になる(ステップ912)。PLL回路が通常の閉ループ動作を開始する。電圧制御発振器1は、設定されたバンドで目標周波数で発振する(ステップ913)。
実施の形態2のPLL回路においては、電圧制御発振器1のバンドを決定するとともに、そのバンドにおけるKvを電圧制御発振器1に印加する固定電圧の周波数制御電圧を変化させることにより測定する。そのKvの変化に対応して定電流型のチャージポンプ6の入出力電流を可変させる。これにより、PLL回路のループゲインを一定に保ちPLL回路の特性変動が無いようにすることができる。インダクタ206,207やバラクタダイオード204、205、固定容量のコンデンサ210〜213等の素子の値が、バラツキを有していても、又は温度特性によりシフトしても、常に最適の補正が可能となる。
《実施の形態3》
図10を用いて、本発明の実施の形態3のPLL回路、無線通信装置及び発振周波数制御方法を説明する。本発明の実施の形態3のPLL回路、無線通信装置の構成は、実施の形態2のPLL回路(図8)、無線通信装置(図6)と同一の構成を有する。但し、実施の形態3において、固定電圧源10は、固定電圧源9が出力する第1の固定電圧より所定電圧だけ高い第2の固定電圧と、第1の固定電圧より所定電圧だけ低い第2の固定電圧と、を選択可能に出力できる。それ以外の点において、両者は同一である。
スイッチ88を切り替えて行う実施の形態3のPLL回路の発振周波数制御方法を説明する。図10は、本発明の実施の形態3の発振周波数制御方法のフローチャートである。
実施の形態3の発振周波数制御方法(図10)においては、実施の形態2の発振周波数制御方法(図9)のステップ907とステップ908との間にステップ1008を設ける。それ以外の点において、実施の形態3の発振周波数制御方法(図10)は、実施の形態2の発振周波数制御方法(図9)と同一である。
図10において、ステップ906で、電圧制御発振器1は最適のバンドに設定される。 この状態で、周波数カウンタ11及び演算回路12は、分周器2の出力信号の周波数fOSC/Nを再度測定する。固定電圧源9が出力する第1の固定電圧は電圧制御発振器1の周波数制御電圧の可変範囲のセンター値に設定されている。
演算回路12は、周波数カウンタ11が出力する第1の差分パルス及び第2の差分パルスを入力し、2つの隣接するVCOバンドのセンター周波数をそれぞれNで分周した信号を周波数カウンタ11に入力した場合に周波数カウンタ11が出力する第1の差分パルス(又は第2の差分パルス)の時間幅の整数分の1の周期を有するクロックで、第1の差分パルス又は第2の差分パルスの時間幅をカウントし、カウント値を記憶回路13に格納する(ステップ907)。
ステップ907で、制御部602がスイッチ88にスイッチ切り替え信号16を送り、スイッチ88はループフィルタ7の出力電圧を制御電圧として電圧制御発振器1に送る。PLL回路は閉ループ状態になる。
この状態で、周波数カウンタ11及び演算回路12は、分周器2の出力信号の周波数fOSC/Nを再々度測定する。
演算回路12は、周波数カウンタ11が出力する第1の差分パルス及び第2の差分パルスを入力し、2つの隣接するVCOバンドのセンター周波数をそれぞれNで分周した信号を周波数カウンタ11に入力した場合に周波数カウンタ11が出力する第1の差分パルス(又は第2の差分パルス)の時間幅の整数分の1の周期を有するクロックで、第1の差分パルス又は第2の差分パルスの時間幅をカウントし、カウント値を記憶回路13に格納する。制御部602は、閉ループ状態での発振周波数が、第1の固定電圧の上下どちら側にずれているかを判断する。
閉ループ状態での発振周波数が第1の固定電圧より高ければ、固定電圧源10は、固定電圧源9が出力する第1の固定電圧より所定電圧だけ高い第2の固定電圧を出力する。
閉ループ状態での発振周波数が第1の固定電圧より低ければ、固定電圧源10は、固定電圧源9が出力する第1の固定電圧より所定電圧だけ低い第2の固定電圧を出力する(ステップ1008)。
制御部602がスイッチ88にスイッチ切り替え信号16を送り、スイッチ88は固定電圧源10の出力電圧を制御電圧として電圧制御発振器1に送る。PLL回路は開ループ状態になる(ステップ908)。以下、実施の形態2と同様の方法でそのバンドにおける電圧制御発振器1のKvを算出し、Kvに適したチャージポンプ6の電流の値を設定する(ステップ909、〜911)。
制御部602がスイッチ88にスイッチ切り替え信号16を送る。スイッチ切り替え信号16に従って、スイッチ88はループフィルタ7の出力電圧を制御電圧として電圧制御発振器1に送る。PLL回路は閉ループ状態になる(ステップ912)。PLL回路が通常の閉ループ動作を開始する。電圧制御発振器1は、設定されたバンドで目標周波数で発振する(ステップ913)。
同一バンド内において周波数制御電圧に応じてKvが変化する場合でも、実施の形態3の方法により実際のロック動作点に近い周波数制御電圧の近傍のKvを測定することができ、補正の精度を上げることができる。
実施の形態3においては、固定電圧源10は、固定電圧源9が出力する第1の固定電圧より所定電圧だけ高い第2の固定電圧と、第1の固定電圧より所定電圧だけ低い第2の固定電圧と、を選択可能に出力できた。これに代えて、スイッチ8を4点切り替えスイッチとし、スイッチ8がを通じて、第1の固定電圧源9と、第1の固定電圧より所定電圧だけ高い第2の固定電圧と、第1の固定電圧より所定電圧だけ低い第3の固定電圧と、を選択可能に出力できるように構成しても良い。
《実施の形態4》
図11を用いて、本発明の実施の形態4のPLL回路、無線通信装置及び発振周波数制御方法を説明する。本発明の実施の形態4のPLL回路、無線通信装置の構成は、実施の形態3のPLL回路(図8)、無線通信装置(図6)と同一の構成を有する。
実施の形態4のPLL回路の発振周波数制御方法を説明する。実施の形態4のPLL回路は、発振周波数の可変範囲が非常に狭い。図11は、本発明の実施の形態4の発振周波数制御方法のフローチャートである。 図11において、最初に、PLL回路の電源を投入する(ステップ1101)。図10の方法で、電圧制御発振器1のバンドと、チャージポンプ6の入出力電流とを設定する(ステップ1102)。初期設定では、電圧制御発振器1が動作周波数帯域のセンターの動作周波数で発振するように設定する。
携帯電話の移動端末(又は基地局装置)である実施の形態4の無線通信装置が、周波数チャンネルを変更する。PLL回路の目標発振周波数が変更される(ステップ1103)。しかし、周波数の変更幅は非常に狭いので、電圧制御発振器1は電源投入時の設定のバンドで発振し、チャージポンプ6は電源投入時の設定で電流を入出力する(ステップ1104)。PLL回路がロックする。電圧制御発振器1は、設定されたバンドで目標周波数で発振する(ステップ1105)。
実施の形態4において、実施の形態3のPLL回路、無線通信装置について説明した。実施の形態4の発振周波数制御方法を、実施の形態1又は2のPLL回路、無線通信装置に適用することも出来る。
《実施の形態5》
図12を用いて、本発明の実施の形態5のPLL回路、無線通信装置及び発振周波数制御方法を説明する。本発明の実施の形態5のPLL回路、無線通信装置の構成は、実施の形態3のPLL回路(図8)、無線通信装置(図6)と同一の構成を有する。
実施の形態5のPLL回路の発振周波数制御方法を説明する。実施の形態5の無線通信装置は無線通信信号の待ち受け時(非無線通信時)に制御部602がバンド選択動作及びチャージポンプ6の利得の設定動作を許可し、実施の形態3において説明したバンド選択動作とチャージポンプ電流選択動作を行う。無線通信信号の送受信時には、制御部602がバンド選択動作及びチャージポンプ6の利得の設定動作を禁止し、これらの動作を行わない。非無線通信時においても、変更された無線通信周波数チャンネルが元の無線通信周波数チャンネルから所定チャンネル数以上ずれた場合はPLL回路はバンド選択及びチャージポンプ電流の設定動作を行い、ズレ量が所定チャンネル数未満である場合は選択動作を行わない。
実施の形態5のPLL回路は、制御部602から送られた選択制御信号に応じて、バンド選択動作とチャージポンプ電流選択動作との制御方法を切り替える機能を有する。
図12は、本発明の実施の形態5の発振周波数制御方法のフローチャートである。 図12において、最初のステップ1101〜1105は実施の形態4(図11)と同一である。ステップ1103において、変更された無線通信周波数チャンネルが元の無線通信周波数チャンネルからずれたズレ量は、所定チャンネル数未満であったとする。
図12において、ステップ1206〜1208のみが実施の形態4(図11)と異なる。ステップ1206〜1208を説明する。
携帯電話の移動端末(又は基地局装置)である実施の形態5の無線通信装置が、周波数チャンネルを変更する。PLL回路の目標発振周波数が変更される(ステップ1206)。変更された無線通信周波数チャンネルが元の無線通信周波数チャンネルから所定チャンネル数以上ずれたとする。
制御部602から送られた選択制御信号に応じて、PLL回路は、実施の形態1〜3のいずれかの発振周波数制御方法を実行し、電圧制御発振器1のバンド設定とチャージポンプ6の電流設定とを行う(ステップ1207)。新しい設定で、PLL回路がロックする(ステップ1208)。
実施の形態5において、実施の形態3のPLL回路、無線通信装置について説明した。実施の形態5の発振周波数制御方法を、実施の形態1又は2のPLL回路、無線通信装置に適用することも出来る。
《実施の形態6》
図13を用いて、本発明の実施の形態6のPLL回路、無線通信装置及び発振周波数制御方法を説明する。本発明の実施の形態6のPLL回路、無線通信装置の構成は、実施の形態3のPLL回路(図8)、無線通信装置(図6)と同一の構成を有する。
実施の形態6のPLL回路の発振周波数制御方法を説明する。実施の形態6の無線通信装置は無線通信信号の待ち受け時(非無線通信時)に制御部602がバンド選択動作及びチャージポンプ6の利得の設定動作を許可し、実施の形態3において説明したバンド選択動作とチャージポンプ電流選択動作を行う。無線通信信号の送受信時には、制御部602がバンド選択動作及びチャージポンプ6の利得の設定動作を禁止し、これらの動作を行わない。非無線通信時においても、変更された無線通信周波数チャンネルが元の無線通信周波数チャンネルから所定チャンネル数以上ずれた場合はPLL回路はバンド選択及びチャージポンプ電流の設定動作を行い、ズレ量が所定チャンネル数未満である場合は選択動作を行わない。
実施の形態6のPLL回路は、制御部602から送られた選択制御信号に応じて、バンド選択動作とチャージポンプ電流選択動作との制御方法を切り替える機能を有する。実施の形態6のPLL回路は、広帯域の発振周波数制御範囲を有しており、例えば複数のバンドにまたがった周波数制御が必要な場合、早いロックアップタイムが要求される。そのような場合、再度実施の形態3の方法によりバンド及びチャージポンプ電流の選択をし直す時間が無い。
図13は、本発明の実施の形態6の発振周波数制御方法のフローチャートである。 図13において、最初のステップ1101〜1105は実施の形態4(図11)と同一である。ステップ1103において、変更された無線通信周波数チャンネルが元の無線通信周波数チャンネルからずれたズレ量は、所定チャンネル数未満であったとする。
図13において、ステップ1306〜1308のみが実施の形態4(図11)と異なる。ステップ1306〜1308を説明する。
携帯電話の移動端末(又は基地局装置)である実施の形態6の無線通信装置が、周波数チャンネルを変更する。PLL回路の目標発振周波数が変更される(ステップ1306)。変更された無線通信周波数チャンネルが元の無線通信周波数チャンネルから所定チャンネル数以上ずれたとする。しかし、早いロックアップタイムが要求されており、再度実施の形態3の方法によりバンド及びチャージポンプ電流の選択をし直す時間が無い。
実施の形態6の記憶回路13は、PLL回路の各無線通信周波数チャンネルがどのバンドの周波数であるかと言う情報と、各バンドにおける最適なチャージポンプ電流の値を所定のテーブルとして記憶している。新たな目標周波数が設定された場合、制御部602からの指令を受けて、VCOバンド選択回路14とCP電流選択回路15とは、新たな目標周波数に基づいて、又は新たな目標周波数と前記所定の目標周波数との差分に基づいて、記憶回路13に記憶されたテーブルを用いて電圧制御発振器1のバンド設定とチャージポンプ6の利得の設定とを行う(ステップ1307)。新しい設定で、PLL回路がロックする(ステップ1308)。
VCOバンド選択回路14及びCP電流選択回路15をマイクロコンピュータで構成した場合は、PLL回路の各無線通信周波数チャンネルがどのバンドの周波数であるかと言う情報と、各バンドにおける最適なチャージポンプ電流の値を導出する所定の演算式を有していても良い。
素早いロックアップが要求される時は、PLL回路が実施の形態6のステップ1307の発振周波数制御方法を実行し、ある程度時間を掛けて精度の良い設定を行う時は、PLL回路が実施の形態5のステップ1207の発振周波数制御方法を実行しても良い。ステップ1207の発振周波数制御方法を実行した場合は、記憶回路13に格納されたデータを更新する。これにより、記憶回路13に記憶されたデータを用いるステップ1307の発振周波数制御方法の設定精度を向上させることが出来る。
実施の形態6において、実施の形態3のPLL回路、無線通信装置について説明した。実施の形態6の発振周波数制御方法を、実施の形態1又は2のPLL回路、無線通信装置に適用することも出来る。
実施例1から6において、第1又は第2の固定電圧を制御電圧として印加して電圧制御発振器1の発振周波数を測定する状態から、スイッチ8の接続を切り替えて、ループフィルタ7の出力電圧を制御電圧として印加して電圧制御発振器1を発振させる状態に切り替える時、チャージポンプ6の利得を過渡的に高く設定し、所定時間後又は電圧制御発振器1の発振周波数が目標周波数に対して所定の誤差範囲にロックした後、チャージポンプ6の利得を選択されたバンドに応じた適切な値に設定しても良い。チャージポンプ電流を過渡的に増加させることにより、開ループから閉ループにする時にPLL回路のロックアップタイムを早くできる。
過渡的に増幅した電流値を、選択したバンドに最適のチャージポンプ電流値に比例した値としても良い。例えば、選択したバンドに最適のチャージポンプ電流値に1より大きな比例定数を掛けた電流値を、過渡的に増幅した電流値とする。ロックアップ動作をKvの影響うけることなく安定して行うことができる。
本発明にかかるPLL回路は、複数のバンドを有する電圧制御発振器を安定的に制御することができ、通信モジュールや携帯端末を含めた無線通信機器等の回路として有用である。本発明の発振周波数制御方法は、無線通信機器等のPLL回路の制御方法として有用である。本発明の無線通信装置は、携帯電話等の無線通信装置として有用である。
本発明の実施の形態1のPLL回路の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態1の電圧制御発振器の構成の主要部を示す概略的な回路図 本発明の実施の形態1の電圧制御発振器の各バンドの特性を示す図 本発明の実施の形態1のチャージポンプの構成を示す概略的な回路図 本発明の実施の形態1のループフィルタの構成を示す概略的な回路図 本発明の実施の形態1の無線通信装置の概略的な構成を示すブロック図 本発明の実施の形態1の発振周波数制御方法のフローチャート 本発明の実施の形態2及び3のPLL回路の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態2の発振周波数制御方法のフローチャート 本発明の実施の形態3の発振周波数制御方法のフローチャート 本発明の実施の形態4の発振周波数制御方法のフローチャート 本発明の実施の形態5の発振周波数制御方法のフローチャート 本発明の実施の形態6の発振周波数制御方法のフローチャート 従来の発明におけるPLL回路1 従来の発明におけるPLL回路2
符号の説明
1 制御発振器
2、4 分周器
3 基準信号発振器
5 位相比較器
6 チャージポンプ
7 ループフィルタ
8、88 スイッチ
9、10 固定電圧電源
11 周波数カウンタ
12 演算回路
13 記憶回路
14 VCO選択回路
15 チャージポンプ選択回路
1401 アナログ/デジタル変換回路
1402 演算回路
204、205 バラクタダイオード
210〜213 コンデンサ
220〜223 スイッチ
206、207 インダクタ
41、42、43 電流源
43、44 スイッチ

Claims (19)

  1. 複数の発振周波数帯域(以下、「バンド」と呼ぶ。)を有し、選択されたバンドにおいて制御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の分周器と、
    基準信号発振器と、
    前記基準信号発振器が出力する基準信号を分周する第2の分周器と、
    前記第1の分周器の出力信号と前記第2の分周器の出力信号との位相誤差を検出し、位相誤差信号を出力する位相比較器と、
    前記位相誤差信号に基づき、選択されたバンドに応じて設定された利得で生成した電流を入出力するチャージポンプと、
    前記チャージポンプが入出力する電流により所定の低域周波数濾波特性で電圧を増減させ、前記制御電圧を生成するループフィルタと、
    を有することを特徴とするPLL(Phase Locked Loop)回路。
  2. 前記基準信号又は前記基準信号の分周信号と、前記電圧制御発振器の出力信号又はその分周信号と、を入力し、前記基準信号又は前記基準信号の分周信号に基づいて、前記電圧制御発振器の出力信号又はその分周信号の周波数を測定する周波数測定部と、
    前記周波数測定部が測定した周波数に応じて、前記電圧制御発振器が動作するバンドを選択するバンド選択部と、
    を更に有することを特徴とする請求項1に記載のPLL回路。
  3. 前記チャージポンプは、前記位相誤差信号に応じた期間、選択されたバンドに応じて設定された電流を入出力することを特徴とする請求項1に記載のPLL回路。
  4. 前記ループフィルタと前記電圧制御発振器との間に挿入されたスイッチを更に有し、
    前記スイッチは、前記ループフィルタの出力電圧及び第1の固定電圧のいずれかを前記電圧制御発振器の制御電圧として選択的に出力することを特徴とする請求項1に記載のPLL回路。
  5. 前記ループフィルタと前記電圧制御発振器との間に挿入されたスイッチを更に有し、
    前記スイッチは、前記ループフィルタの出力電圧、第1の固定電圧、並びに1又は複数の第2の固定電圧の中から選択された電圧を前記電圧制御発振器の制御電圧として出力することを特徴とする請求項1に記載のPLL回路。
  6. 請求項1から請求項5のいずれかの請求項に記載のPLL回路を有し、前記PLL回路が出力する前記電圧制御発振器の出力信号又はそれを分周した信号により、入力信号を変調して無線で送信し、又は無線で受信した入力信号を復調する無線通信装置。
  7. 前記無線通信装置が携帯電話の移動端末、携帯電話の基地局装置のいずれかであることを特徴とする請求項6に記載の無線通信装置。
  8. 複数のバンドを有する電圧制御発振器を、選択したバンドで発振させる発振ステップと、
    前記電圧制御発振器の出力信号を分周する第1の分周ステップと、
    基準信号を分周する第2の分周ステップと、
    前記第1の分周ステップにおける分周信号と前記第2の分周ステップにおける分周信号との位相誤差を検出し、位相誤差信号を出力する位相比較ステップと、
    前記位相誤差信号に基づき、選択されたバンドに応じて設定された利得で生成した電流を入出力する電流駆動ステップと、
    前記電流駆動ステップで入出力する電流により所定の低域周波数濾波特性で電圧を増減させ、前記電圧制御発振器の制御電圧を生成する制御電圧生成ステップと、
    を有することを特徴とする発振周波数制御方法。
  9. 前記電流駆動ステップにおいて、前記位相誤差信号に応じた期間、選択されたバンドに応じて設定された電流を入出力することを特徴とする請求項8に記載の発振周波数制御方法。
  10. 前記電圧制御発振器を所定のバンドに設定し且つ一定の前記制御電圧を印加した状態で、前記基準信号又は前記基準信号の分周信号と、前記電圧制御発振器の出力信号又はその分周信号と、を入力し、前記基準信号又は前記基準信号の分周信号に基づいて、前記電圧制御発振器の出力信号又はその分周信号の周波数を測定する第1の周波数測定ステップと、
    前記第1の周波数測定ステップにおいて測定した周波数に応じて、前記電圧制御発振器が動作するバンドを選択するバンド選択ステップと、
    を更に有することを特徴とする請求項8に記載の発振周波数制御方法。
  11. 選択されたバンドにおいて、第1の固定電圧を前記制御電圧として印加して、前記電圧制御発振器の発振周波数を測定する第2の周波数測定ステップと、
    選択されたバンドにおいて、第2の固定電圧を前記制御電圧として印加して、前記電圧制御発振器の発振周波数を測定する第3の周波数測定ステップと、
    前記第2の周波数測定ステップで測定した発振周波数と、前記第3の周波数測定ステップで測定した発振周波数との差分に基づいて、そのバンドでの前記電流駆動ステップにおける利得を設定する利得設定ステップと、
    前記電流駆動ステップにおいて、前記位相誤差信号に基づき、設定された利得で生成した電流を入出力し、前記制御電圧生成ステップの出力電圧を前記制御電圧として印加して、前記電圧制御発振器を発振させるステップと、
    を有することを特徴とする請求項8に記載の発振周波数制御方法。
  12. 選択されたバンドにおいて、第1の固定電圧を前記制御電圧として印加して、前記電圧制御発振器の発振周波数を測定する第2の周波数測定ステップと、
    選択されたバンドにおいて、前記制御電圧生成ステップの出力電圧を前記制御電圧として印加して、前記電圧制御発振器の発振周波数を測定する第4の周波数測定ステップと、
    選択されたバンドにおいて、第4の周波数測定ステップにおいて測定した周波数が前記第2の周波数測定ステップにおいて測定した周波数より高ければ、前記第1の固定電圧より所定電圧だけ高い固定電圧を選択し、第4の周波数測定ステップにおいて測定した周波数が前記第2の周波数測定ステップにおいて測定した周波数より低ければ、前記第1の固定電圧より所定電圧だけ低い固定電圧を選択し、選択された固定電圧を前記制御電圧として印加して、前記電圧制御発振器の発振周波数を測定する第5の周波数測定ステップと、
    前記第2の周波数測定ステップで測定した発振周波数と、前記第5の周波数測定ステップで測定した発振周波数との差分に基づいて、そのバンドでの前記電流駆動ステップにおける利得を設定する利得設定ステップと、
    前記電流駆動ステップにおいて、前記位相誤差信号に基づき、設定された利得で生成した電流を入出力し、前記制御電圧生成ステップの出力電圧を前記制御電圧として印加して、前記電圧制御発振器を発振させるステップと、
    を有することを特徴とする請求項8に記載の発振周波数制御方法。
  13. 電源投入時に、所定の周波数を目標周波数として、請求項10から請求項12のいずれかの請求項に記載の発振周波数制御方法を実行し、目標周波数を含むバンドを選択し、前記電流駆動ステップにおける利得を設定することを特徴とする発振周波数制御方法。
  14. バンド選択動作及び前記電流駆動ステップにおける利得の設定動作を禁止し、又は許可するステップを更に有し、
    バンド選択動作及び前記電流駆動ステップにおける利得の設定動作を許可した場合にのみ、請求項10から請求項12のいずれかの請求項に記載の発振周波数制御方法を実行することを特徴とする発振周波数制御方法。
  15. 電源投入時に、前記電圧制御発振器が所定の目標周波数で発振するように、請求項8から請求項12のいずれかの請求項に記載の発振周波数制御方法を実行するステップと、
    新たな目標周波数が設定された場合、新たな目標周波数に基づいて、又は新たな目標周波数と前記所定の目標周波数との差分に基づいて、所定の演算式又は所定のテーブルを用いてバンドの選択と前記電流駆動ステップにおける利得の設定とを行うステップを更に有することを特徴とする発振周波数制御方法。
  16. 各バンドにおける前記電流駆動ステップの利得を記憶する記憶部から、選択したバンドに対応する前記電流駆動ステップの利得を読み出して設定し、請求項8に記載の発振周波数制御方法を実行するステップと、
    請求項110から請求項12のいずれかの請求項に記載の発振周波数制御方法を実行するステップと、
    を選択的に実行することを特徴とする発振周波数制御方法。
  17. 固定電圧を前記制御電圧として印加して前記電圧制御発振器の発振周波数を測定する周波数測定ステップから、前記制御電圧生成ステップの出力電圧を前記制御電圧として印加して前記電圧制御発振器を発振させるステップに切り替える時、前記電流駆動ステップの利得を過渡的に高く設定し、所定時間後又は前記電圧制御発振器の発振周波数が目標周波数に対して所定の誤差範囲にロックした後、前記電流駆動ステップの利得を前記選択されたバンドに応じた値に設定することを特徴とする請求項10から請求項12のいずれかの請求項に記載の発振周波数制御方法。
  18. 電圧制御発振器の出力信号又はそれを分周した信号により、入力信号を変調して無線で送信し、又は無線で受信した入力信号を復調する無線通信ステップと、
    前記無線通信ステップを実行していない時に、請求項10から請求項12のいずれかの請求項に記載の発振周波数制御方法を実行する調整ステップと、
    を有することを特徴とする発振周波数制御方法。
  19. 前記無線通信ステップを実行していおらず、且つ前記無線通信ステップにおける前記電圧制御発振器の発振周波数が目標周波数から所定の閾値以上ずれている時に、前記調整ステップを実行することを特徴とする請求項18に記載の発振周波数制御方法。
JP2004129507A 2004-04-26 2004-04-26 Pll回路、無線通信装置及び発振周波数制御方法 Withdrawn JP2005311945A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004129507A JP2005311945A (ja) 2004-04-26 2004-04-26 Pll回路、無線通信装置及び発振周波数制御方法
US11/100,896 US7301414B2 (en) 2004-04-26 2005-04-07 PLL circuit, radio-communication equipment and method of oscillation frequency control
CNA200510068980XA CN1691513A (zh) 2004-04-26 2005-04-26 Pll电路,无线电通讯设备以及振荡频率控制的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004129507A JP2005311945A (ja) 2004-04-26 2004-04-26 Pll回路、無線通信装置及び発振周波数制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005311945A true JP2005311945A (ja) 2005-11-04

Family

ID=35135824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004129507A Withdrawn JP2005311945A (ja) 2004-04-26 2004-04-26 Pll回路、無線通信装置及び発振周波数制御方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7301414B2 (ja)
JP (1) JP2005311945A (ja)
CN (1) CN1691513A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009246605A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Sony Corp Pll回路およびそのic
JP2010068165A (ja) * 2008-09-10 2010-03-25 Nec Corp 低周波透過回路、通信回路、通信方法、通信回路のレイアウト方法
JP2011509060A (ja) * 2008-01-07 2011-03-17 クゥアルコム・インコーポレイテッド 位相ロックループ(pll)のループ帯域幅を較正するシステムおよび方法

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006279392A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Renesas Technology Corp 通信用半導体集積回路
US7692419B1 (en) * 2005-09-26 2010-04-06 Cypress Semiconductor Corporation Method and apparatus for enhanced frequency measurement
JP2007158891A (ja) * 2005-12-07 2007-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 周波数シンセサイザ及び無線通信機器並びに制御方法
DE102005060472B3 (de) * 2005-12-17 2007-04-26 Atmel Germany Gmbh PLL-Frequenzgenerator
JP2008072166A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Sony Corp 位相同期回路および電子機器
US7973608B2 (en) 2006-11-30 2011-07-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Phase locked loop, semiconductor device, and wireless tag
CN101197571B (zh) * 2006-12-08 2010-10-13 智原科技股份有限公司 自动切换锁相回路
US7948290B2 (en) * 2007-07-23 2011-05-24 Panasonic Corporation Digital PLL device
US20090072911A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 Ling-Wei Ke Signal generating apparatus and method thereof
US8094022B2 (en) * 2007-09-25 2012-01-10 Infinid Technologies, Inc Active ID tags for increased range and functionality
US7714667B2 (en) * 2007-11-02 2010-05-11 Agere Systems Inc. Programmable linear trimming method and system for phase locked loop circuit calibration
US20090167389A1 (en) * 2007-12-31 2009-07-02 Chipidea Microelectronica S.A. Voltage-Controlled Oscillator
JP5181791B2 (ja) * 2008-04-03 2013-04-10 ソニー株式会社 電圧制御型可変周波数発振回路および信号処理回路
JP2009250807A (ja) * 2008-04-07 2009-10-29 Seiko Epson Corp 周波数測定装置及び測定方法
US7830216B1 (en) * 2008-09-23 2010-11-09 Silicon Labs Sc, Inc. Precision, temperature stable clock using a frequency-control circuit and a single oscillator
US7764131B1 (en) 2008-09-23 2010-07-27 Silicon Labs Sc, Inc. Precision, temperature stable clock using a frequency-control circuit and dual oscillators
JP2010130412A (ja) 2008-11-28 2010-06-10 Renesas Technology Corp 半導体集積回路
JP2010252161A (ja) * 2009-04-17 2010-11-04 Hitachi Kokusai Electric Inc ダイオードスイッチ回路
JP5448870B2 (ja) * 2009-04-23 2014-03-19 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Pll回路
US20100293426A1 (en) * 2009-05-13 2010-11-18 Qualcomm Incorporated Systems and methods for a phase locked loop built in self test
US8143958B2 (en) * 2009-05-20 2012-03-27 Qualcomm, Incorporated Systems and methods for self testing a voltage controlled oscillator in an open loop configuration
JP2010271091A (ja) 2009-05-20 2010-12-02 Seiko Epson Corp 周波数測定装置
JP5440999B2 (ja) 2009-05-22 2014-03-12 セイコーエプソン株式会社 周波数測定装置
JP5517033B2 (ja) 2009-05-22 2014-06-11 セイコーエプソン株式会社 周波数測定装置
JP5582447B2 (ja) 2009-08-27 2014-09-03 セイコーエプソン株式会社 電気回路、同電気回路を備えたセンサーシステム、及び同電気回路を備えたセンサーデバイス
JP5815918B2 (ja) 2009-10-06 2015-11-17 セイコーエプソン株式会社 周波数測定方法、周波数測定装置及び周波数測定装置を備えた装置
JP5876975B2 (ja) 2009-10-08 2016-03-02 セイコーエプソン株式会社 周波数測定装置及び周波数測定装置における変速分周信号の生成方法
JP5883558B2 (ja) 2010-08-31 2016-03-15 セイコーエプソン株式会社 周波数測定装置及び電子機器
FR2964809B1 (fr) * 2010-09-14 2012-11-02 St Microelectronics Sa Dispositif et procede de generation d'un signal de frequence parametrable
US8358159B1 (en) 2011-03-10 2013-01-22 Applied Micro Circuits Corporation Adaptive phase-locked loop (PLL) multi-band calibration
US9099956B2 (en) 2011-04-26 2015-08-04 King Abdulaziz City For Science And Technology Injection locking based power amplifier
JP5727961B2 (ja) * 2012-03-30 2015-06-03 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置及びバラツキ情報取得プログラム
WO2014178314A1 (ja) * 2013-04-30 2014-11-06 株式会社フジクラ 送信装置、受信装置、送受信システム、送信方法、及び受信方法
US9077328B1 (en) * 2014-01-17 2015-07-07 Broadcom Corporation Method and apparatus for reference-less repeater with digital control
CN106130544B (zh) * 2016-06-15 2021-10-29 上海兆芯集成电路有限公司 自动频带校准方法与系统
JP6828484B2 (ja) * 2017-02-08 2021-02-10 株式会社デンソー レーダ用pll回路
CN107863959B (zh) * 2017-12-14 2024-01-30 四川易冲科技有限公司 一种频率校准的方法及装置
KR102608472B1 (ko) * 2018-10-31 2023-12-04 삼성전자주식회사 무선 통신 장치 및 방법
US11152974B2 (en) 2018-10-31 2021-10-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless communication apparatus and method
CN109712591B (zh) * 2018-12-24 2021-01-05 惠科股份有限公司 时序控制方法、时序控制芯片和显示装置
CN113985127A (zh) * 2021-10-13 2022-01-28 杭州电子科技大学 应用于超声加工的多频段谐振频率追踪电路及方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10154934A (ja) 1996-11-21 1998-06-09 Fujitsu Ltd 高安定化されたpll周波数シンセサイザ回路
US6147567A (en) * 1998-05-29 2000-11-14 Silicon Laboratories Inc. Method and apparatus for providing analog and digitally controlled capacitances for synthesizing high-frequency signals for wireless communications
JP3488180B2 (ja) * 2000-05-30 2004-01-19 松下電器産業株式会社 周波数シンセサイザ
US6552618B2 (en) * 2000-12-13 2003-04-22 Agere Systems Inc. VCO gain self-calibration for low voltage phase lock-loop applications
US6744324B1 (en) * 2001-03-19 2004-06-01 Cisco Technology, Inc. Frequency synthesizer using a VCO having a controllable operating point, and calibration and tuning thereof
US6583675B2 (en) * 2001-03-20 2003-06-24 Broadcom Corporation Apparatus and method for phase lock loop gain control using unit current sources
GB0127537D0 (en) 2001-11-16 2002-01-09 Hitachi Ltd A communication semiconductor integrated circuit device and a wireless communication system
DE10229130B3 (de) * 2002-06-28 2004-02-05 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale PLL mit Automatischer Frequenzeinstellung
US7230496B2 (en) * 2004-02-19 2007-06-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Frequency synthesizer, radio communication system using the synthesizer, and control method of the synthesizer

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011509060A (ja) * 2008-01-07 2011-03-17 クゥアルコム・インコーポレイテッド 位相ロックループ(pll)のループ帯域幅を較正するシステムおよび方法
JP2014096819A (ja) * 2008-01-07 2014-05-22 Qualcomm Incorporated 位相ロックループ(pll)のループ帯域幅を較正するシステムおよび方法
JP2009246605A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Sony Corp Pll回路およびそのic
JP4636106B2 (ja) * 2008-03-31 2011-02-23 ソニー株式会社 Pll回路およびそのic
US7965144B2 (en) 2008-03-31 2011-06-21 Sony Corporation Phase locked loop circuit and integrated circuit for the same
JP2010068165A (ja) * 2008-09-10 2010-03-25 Nec Corp 低周波透過回路、通信回路、通信方法、通信回路のレイアウト方法

Also Published As

Publication number Publication date
US7301414B2 (en) 2007-11-27
CN1691513A (zh) 2005-11-02
US20050237125A1 (en) 2005-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2005311945A (ja) Pll回路、無線通信装置及び発振周波数制御方法
EP1168627B1 (en) Frequency synthesizer
US6670861B1 (en) Method of modulation gain calibration and system thereof
US7800452B2 (en) Phase locked loop circuit
US6967513B1 (en) Phase-locked loop filter with out of band rejection in low bandwidth mode
KR100679336B1 (ko) 위상제어루프주파수합성기
US7230496B2 (en) Frequency synthesizer, radio communication system using the synthesizer, and control method of the synthesizer
JP4638806B2 (ja) 位相同期ループ回路、オフセットpll送信機、通信用高周波集積回路及び無線通信システム
JP5573484B2 (ja) 位相同期回路および無線通信装置
US20060006914A1 (en) Method of implementing multi-transfer curve phase lock loop
US7012470B2 (en) Communication semiconductor integrated circuit with frequency adjustment/control circuit
US9030241B2 (en) PLL frequency synthesizer with multi-curve VCO implementing closed loop curve searching
JP3842227B2 (ja) Pll周波数シンセサイザ及びその発振周波数選択方法
WO2005025069A1 (en) Phase locked loop
US8362843B2 (en) Method and apparatus for multi-point calibration for synthesizing varying frequency signals
JP4794790B2 (ja) 可変周波数発振器
JPH10145229A (ja) Pllシンセサイザ
JP2004282223A (ja) 周波数シンセサイザ
JP4105169B2 (ja) 周波数シンセサイザ、それを用いた無線通信システム及び周波数シンセサイザの制御方法
JPH11251902A (ja) Pll回路
JP2005101956A (ja) Pll周波数シンセサイザ
JPH10200406A (ja) Pll回路
JP3808447B2 (ja) Pll回路及びその制御方法
JP3226838B2 (ja) Pll周波数シンセサイザ
TWI235554B (en) Method of implementing multi-transfer curve phase lock loop

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061114

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20061114

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080820

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080826

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081027

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090203

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20090316