JP2006074756A

JP2006074756A - 周波数合成器及びその動作方法

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Abstract

【課題】シグマデルタ変調器を共有して、チップで占める面積を減少させることができる受信及び送信用の分数分周位相固定ループを利用した周波数合成器及び周波数合成方法を提供する。
【解決手段】ＣＤＭＡ技術等を利用した無線移動通信で、送信チャンネル周波数と受信チャンネル周波数とは一定の間隔を維持する。これを利用して、基準周波数を出力するカウンタの値を調節して、周波数合成器を構成する送信用と受信用の分数分周位相固定ループの小数分周比を同一に維持させると、シグマデルタ変調器と基準周波数を決定するカウンタの数を一つに減少させることができる。従って、周波数合成器のチップ面積を大幅に減少させ、消耗電流量も減少させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、無線移動通信に利用される受信／送信周波数合成器の構成及び周波数合成方法に関する。より詳細には、シグマデルタ変調器を含む分数分周方式位相固定ループを利用した受信／送信周波数合成器において、シグマデルタ変調器が占めるチップ面積を減少させることができる周波数合成器の構成及び周波数合成方法に関する。

無線通信システムでは、受信機（ｒｅｃｅｉｖｅｒ）及び送信機（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）で必要なチャンネル周波数を得るための周波数合成器が必須的に使用される。このような周波数合成器は、位相固定ループ（ＰＬＬ；ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）を利用して所定の基準周波数（ｆ_ｒｅｆ；ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の周波数信号と電圧制御発振器（ＶＣＯ；ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）の発振周波数を必要な分周比で分周した周波数信号とを互いに位相比較する方式で所望するチャンネル周波数を生成する。

このような位相固定ループの分周方式には、整数分周（ｉｎｔｅｒｇｅｒ−Ｎ）方式と分数分周（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ−Ｎ）方式とがある。

整数分周方式は、電圧制御発振器の発振周波数を整数比だけ分周する方式であって、位相固定ループの解像度が基準周波数の倍数に固定されるという短所がある。整数分周方式の位相固定ループでは、所望する解像度を得るためには、低い基準周波数を利用しなければならないが、これは高いループ帯域幅（ｌｏｏｐｂａｎｄ−ｗｉｄｔｈ）を利用することができない原因になる。従って、位相固定ループのロッキングタイム（ｌｏｃｋｉｎｇｔｉｍｅ）面でトレイドオフが必ず存在する。位相固定ループのループ帯域幅とロッキングタイムとは反比例する関係にあるためである。

これに対し、分数分周方式は、電圧制御発振器の発振周波数を、分数値を有する分周比だけ分周することができる方式である。従って、高い基準周波数を利用して、高いループ帯域幅の選択が可能なので、位相固定ループのロッキングタイムで大きな利点を有する。

また、基準周波数を増加させることによって、インバンド（ｉｎ−ｂａｎｄ）ノイズと基準スプリアス（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｐｕｒｉｏｕｓ）の側面においても、分数分周方式が有利である。特に、現代の無線通信システム、例えば、ＣＤＭＡ技術を利用する無線通信システムの場合には、チャンネルの帯域幅が狭く、基準周波数がチャンネル帯域幅によって制限されない分数分周方式が必須的であると言える。

分数分周方式は、所望する非整数（ｎｏｎ−ｉｎｔｅｇｅｒ）、分数比の分周率を得るために、分周率を所定の整数値に持続的にスイッチングさせて、所望する平均値の分数分周比を得る方式である。特に、前記した整数値に持続的に分周率をスイッチングする過程で発生するスプリアストーン（ｓｐｕｒｉｏｕｓｔｏｎｅ）をランダムにし、高周波数帯域に押し出すことができるように、雑音成形（ｎｏｉｓｅ−ｓｈａｐｉｎｇ）のためのシグマデルタ変調器（ｓｉｇｍａｄｅｌｔａｍｏｄｕｌａｔｏｒ）が利用される。

図１は、分数分周方式の位相固定ループの構成を示すブロック図である。

分数分周方式の位相固定ループにおいても、一般的な位相固定ループと同様に位相検出器１０１、ループフィルタ１０２、電圧制御発振器１０３等の構成要素を有する。

分数分周方式の位相固定ループの内部分周率は、整数分周比（Ｎ）と０〜１の値を有する小数分周比（Ｆｒａｃｔ）の和で構成される。この際、整数分周比（Ｎ）は、前記Ｎ’デコーダ１０５に直接入力される。小数分周比（Ｆｒａｃｔ）は、シグマデルタ変調器１０６に入力される。シグマデルタ変調器１０６は、Ｎ’カウンタ１０４の出力クロックに同期して動作する多段階の加算器及びラッチを含み、Ｎ’デコーダ１０５に加算又は減算値信号を出力する。

Ｎ’デコーダ１０５は、シグマデルタ変調器１０６が出力した加算又は減算値信号をデコーディングして、整数分周比（Ｎ）に対して、所定の値だけ加算するか、減算する動作を行って、整数分周比（Ｎ’）を生成する。Ｎ’カウンタ１０４は、所定のシーケンスで変化する整数分周比（Ｎ’）をＮ’デコーダ１０５から入力として受けて、電圧制御発振器１０３の出力クロックを分周する。従って、このような動作を通じて分数分周方式の位相固定ループは、平均的に所望する分数分周を得ることができる。

一般的に、分数分周方式の場合には、前述した長所がある反面、チップに占める面積においては、整数分周方式に比してカウンタの大きさは減少するものの、シグマデルタ変調器が追加される点で、不利である。

図２は、無線移動通信で一般的に使用されている分数分周方式の位相固定ループを利用した受信／送信周波数合成器を示すブロック図である。

図２の受信／送信周波数合成器２００は、受信チャンネル用位相固定ループ（ＲｘＰＬＬ）２１０と、送信チャンネル用位相固定ループ（ＴｘＰＬＬ）２５０とを含む。

受信チャンネル用位相固定ループ２１０は、温度補償型水晶発振機（ＴＣＸＯ；ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＣｒｙｓｔａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）２１１、Ｒカウンタ２１２、位相検出器とチャージポンプ２１３、ループフィルタ２１４、電圧制御発振器２１５、Ｎ’カウンタ２１６、Ｎ’デコーダ２１７、及びシグマデルタ変調器２１８を含む。

同様に、送信チャンネル用位相固定ループ２５０も、温度補償型水晶発振器２５１、Ｒカウンタ２５２、位相検出器とチャージポンプ２５３、ループフィルタ２５４、電圧制御発振器２５５、Ｎ’カウンタ２５６、Ｎ’デコーダ２５７、及びシグマデルタ変調器２５８を含む。

図２では、温度補償型水晶発振器２１１、２５１が別に構成された例が図示されたが、実際の構成では、温度補償型水晶発振器は、一つで構成され両位相固定ループで共有する構成を取っている。

図２に示すように、受信、送信周波数合成器が独立的に動作するため、２個のシグマデルタ変調器が必要なので、整数分周方式に比して、その分だけのチップ面積を多く占めることになる。実際に、シグマデルタ変調器のサイズは、全体周波数合成器が占めるチップ面積の約１／３以上を占めるので、実際に整数分周方式に対してチップ面積が増加するという問題点がある。

前記のような問題点を解決するために、本発明の目的は、シグマデルタ変調器とＲカウンタとを共有して、チップに占める面積を減少させることができる受信及び送信用の分数分周位相固定ループを利用した周波数合成器の構成を提供することにある。

本発明の他の目的は、シグマデルタ変調器とＲカウンタとを共有して、チップで占める面積を減少させることができる受信及び送信用の分数分周位相固定ループを利用した周波数合成器の動作方法を提供することにある。

本発明の目的を達成するための本発明の一側面によると、基準発振器、Ｒカウンタ、分数分周受信位相固定ループ、及び分数分周送信位相固定ループを含むトランシーバの周波数合成器が提供される。基準発振は、基準発振周波数クロックを生成する。Ｒカウンタは、基準発振周波数クロックに基づいて、基準周波数クロックを出力する。分数分周受信位相固定ループは、基準周波数クロックを利用して、受信チャンネル用周波数クロックを生成し、前記分数分周送信位相固定ループは、前記基準周波数クロックを利用して、送信チャンネル用周波数クロックを生成する。分数分周受信位相固定ループと分数分周送信位相固定ループとは、一つのシグマデルタ変調器を共有する。

一実施例において、周波数合成器は、Ｒカウンタから出力される基準周波数クロックを反転させ、反転されたクロックを出力するインバータを更に具備し、前記基準周波数クロックは、前記分数分周受信位相固定ループと前記分数分周送信位相固定ループのうち、一つに入力され、前記インバータが出力する反転されたクロックを残り一つの位相固定ループに入力する。

一実施例において、周波数合成器は、ＣＤＭＡ方式のＵＳ−ＰＣＳトランシーバに適用され、前記Ｒカウンタの値は６、前記基準発振器の基準発振周波数は約１９．２ＭＨｚで動作する。

一実施例において、前記周波数合成器は、ＣＤＭＡ方式のセルラートランシーバに適用され、前記Ｒカウンタの値は１６、前記基準発振機の基準発振周波数は約１９．２ＭＨｚで動作する。

本発明の他の目的を達成するための本発明の一側面によると、基準発振周波数クロック及びカウント値によって基準周波数を生成する段階、前記基準周波数クロックと第１小数分周比及び第１整数分周比とに基づいて、送信チャンネル用周波数を発生する位相固定段階、及び前記基準周波数クロックと第２小数分周比及び第２整数分周比とに基づいて、受信チャンネル用周波数を発生する位相固定段階を含み、前記第１及び第２小数分周比値は、同一であることを特徴とするトランシーバの周波数合成方法が提供される。

本発明の更に他の目的を達成するための本発明の一側面によると、発振器、カウンタ、分数分周受信位相固定ループ、分数分周送信位相固定ループ、及びシグマデルタ変調器を含む分数分周周波数合成器が提供される。

前記カウンタは、第１整数分周比データ及び前記発振器の出力クロックに基づいて、基準周波数クロックを生成する。前記分数分周受信位相固定ループは、前記基準周波数クロック、第２整数分周比データ、及び加算／減算信号に応答して受信チャンネル用周波数クロックを生成する。前記分数分周送信位相固定ループは、前記基準周波数クロック、第３整数分周比データ、及び前記加算／減算信号に応答して、前記受信チャンネル用周波数クロックに対して一定の周波数間隔を有する送信チャンネル用周波数クロックを生成する。前記シグマデルタ変調器は、分数分周比データに応答して前記加算／減算信号を生成する。

一実施例において、前記分数分周受信位相固定ループは、前記基準周波数クロック及び内部クロックに応答して、位相検出信号を発生する位相検出器／チャージポンプ、前記位相検出信号に応答して制御電圧信号を出力するループフィルタ、前記制御電圧信号に応答して、前記受信チャンネル用周波数クロックを生成する電圧制御発振器、前記第２整数分周比データ及び前記加算／減算信号に応答して、整数分周比を生成するデコーダ、及び前記受信チャンネル用周波数クロック及び前記デコーダの前記整数分周比に応答して前記内部クロックを生成するカウンタを含み、前記シグマデルタ変調器は、前記内部クロックによって同期される。

前記目的を達成するために、本発明は、無線移動通信で送信チャンネル周波数と受信チャンネル周波数とは一定の間隔を維持するという点を利用して、周波数合成器を構成する送信用と受信用の分数分周位相固定ループの小数分周比を一定に維持し、整数分周比のみを所定の関係によって変化させることによって、分数分周位相固定ループで大きな面積を占めるシグマデルタ変調器及びＲカウンタの共有が可能な周波数合成器の構造とその動作方法を提供する。

以下、本発明による好ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。

図３は、本発明によってシグマデルタ変調器、温度補償型水晶発振器、及びＲカウンタを共有して設計された受信／送信周波数合成器の構成を示すブロック図である。

図３の受信／送信周波数合成器は、温度補償型水晶発振器３１１、Ｒカウンタ３１２、及びシグマデルタ変調器３２０を共有し、受信チャンネル用位相固定ループ（ＲｘＰＬＬ）３１０と送信チャンネル用位相固定ループ（ＴｘＰＬＬ）３３０とを含む。

図３の受信チャンネル用位相固定ループ３１０と送信チャンネル用位相固定ループ３３０の内部構成は、図２の従来技術の受信／送信周波数合成器の位相固定ループの構成と同じである。

受信チャンネル用位相固定ループ３１０は、位相検出器及びチャージポンプ３１３、ループフィルタ３１４、電圧制御発振器３１５、Ｎ’カウンタ３１６、及びＮ’デコーダ３１７を含む。同様に、送信チャンネル用位相固定ループ３３０も位相検出器及びチャージポンプ３３３、ループフィルタ３３４、電圧制御発振器３３５、Ｎ’カウンタ３３６、及びＮ’デコーダ３３７を含む。

従来技術で言及したように、送信チャンネル用位相固定ループと受信チャンネル用位相固定ループとは、独立的に動作しなければならないが、所定の関係を満足することができるように、整数分周比を定義すると、シグマデルタ変調器と基準周波数を生成するための温度補償型水晶発振器及びＲカウンタとを共用で利用する周波数合成器の設計が可能である。

下記の数式を利用して、送信チャンネル周波数と受信チャンネル周波数との関係から、シグマデルタ変調器とＲカウンタとを共有する受信チャンネル用位相固定ループ及び送信チャンネル用位相固定ループの設計が可能なＲカウンタ３１２の分周率（Ｒ）及び水晶発振器３１１の基準発振出力周波数の関係式を調べる。

まず、送信チャンネル周波数と受信チャンネル周波数との間に次のような関係が成立する。

前記数式１のように、無線移動通信において、受信チャンネル用位相固定ループの出力周波数（ｆ_{ＲｘＶＣＯ}）と送信チャンネル用位相固定ループの出力周波数（ｆ_{ＴｘＶＣＯ}）とは、一定の周波数間隔Δｆを有する。例えば、ＣＤＭＡ技術を利用するＰＣＳ又はセルラの場合において、受信チャンネル周波数と送信チャンネル周波数とは、次の表１のように、それぞれ一定の間隔を維持している。

表１は、ＣＤＭＡＵＳ−ＰＣＳのチャンネル周波数の構成を示す表である。

表１は、ＣＤＭＡＵＳ−ＰＣＳのチャンネル周波数の構成を示す表であって、移動端末機側では１８５０ＭＨｚ帯の周波数を送信チャンネル周波数として使用し、１９３０ＭＨｚ帯の周波数を受信チャンネル周波数として使用することを示す。即ち、送信チャンネル周波数と受信チャンネル周波数とは、８０ＭＨｚの周波数の間隔を維持する。

チャンネル６００を例として挙げると、通信端末機側の受信チャンネル周波数は１９６０ＭＨｚになり、送信チャンネル周波数は１８８０ＭＨｚになる。表１から分かるように、受信チャンネル周波数と送信チャンネル周波数とは８０ＭＨｚの間隔を有しているので、数式１でΔｆは８０ＭＨｚになる。

表２は、ＣＤＭＡセルラのチャンネル周波数構成を示す表である。

表２は、ＣＤＭＡセルラのチャンネル周波数の構成を示す表であって、移動端末機側では、８２５ＭＨｚ帯の周波数を送信チャンネル周波数として使用し、８７０ＭＨｚ帯の周波数を受信チャンネル周波数として使用することを示す。即ち、送信チャンネル周波数と受信チャンネル周波数とは、４５ＭＨｚの周波数の間隔を維持する。

チャンネル３６３を例として挙げると、通信端末機側の受信チャンネル周波数は８８０．８９ＭＨｚになり、送信チャンネル周波数は８３５．８９ＭＨｚになる。前記表２から分かるように、受信チャンネル周波数と送信チャンネル周波数とは、４５ＭＨｚの間隔を有している。

但し、ＣＤＭＡセルラである場合に、位相固定ループの出力周波数は、チャンネル周波数の２倍になるように設計する。これは、ロー中間周波数（ｌｏｗＩＦ）又は直接変換方式で動作する場合に、チャンネル周波数の２倍で電圧制御発振器を動作させ、２分周（ｄｉｖｉｄｅｂｙ２）回路を使用して、Ｉ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）信号とＱ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）信号を生成するためである。

チャンネル３６３を更に例として挙げると、通信端末機側の受信チャンネル周波数は８８０．８９ＭＨｚになり、送信チャンネル周波数は８３５．８９ＭＨｚになる。前述したように、チャンネル周波数の２倍で発振される電圧制御発振器の出力周波数を勘案すると、ｆ_{ＲｘＶＣＯ}は１７６１．７８ＭＨｚになり、ｆ_{ＴｘＶＣＯ}は１６７１．７８ＭＨｚになる。これを前記数式１に適用する場合にｆは９０ＭＨｚになる。

従来技術で言及したように、分数分周方式を利用する位相固定ループにおいて、位相固定ループの分周率は、整数分周比と０〜１の値を有する小数分周比との和で表現される。従って、送信チャンネル用位相固定ループの出力周波数（ｆ_{ＴｘＶＣＯ}）と受信チャンネル用位相固定ループの出力周波数（ｆ_{ＲｘＶＣＯ}）を、分数分周のための整数分周比（Ｎ、Ｍ）と小数分周比（ｆｒａｃ_Ｔｘ、ｆｒａｃ_Ｒｘ）との和と基準周波数（ｆ_ｒｅｆ）の掛け算で表現すると、次の数式２及び数式３で整理される。

前記したように、前記数式２と数式３のＮとＭは整数で、ｆｒａｃ_Ｔｘとｆｒａｃ_Ｒｘは、０と１との間の小数値を有する。シグマデルタ変調器を送信チャンネル及び受信チャンネル位相固定ループによって共有するためには、それぞれの分数分周比ｆｒａｃ_Ｔｘとｆｒａｃ_Ｒｘを同様にしなければならない。従って、一つのシグマデルタ変調器を受信部と送信部とで共有することができるように、ｆｒａｃ_Ｔｘとｆｒａｃ_Ｒｘとを同様にすることができる関係を整理するために、数式２と数式３とをそれぞれｆｒａｃ_Ｔｘとｆｒａｃ_Ｒｘで整理する。

数式１を数式５に代入すると、下記数式６のように展開することができる。

ここで、シグマデルタ変調器を共有することができるように、ｆｒａｃ_Ｔｘ＝ｆｒａｃ_Ｒｘを満足するために、数式４と数式６を共に整理すると、下記数式７のように誘導される。

ＮとＭは整数で定義されるので、数式７でΔｆ／ｆｒｅｆは整数である。
一方、ｆｒｅｆは

で求められるので、Δｆ／ｆｒｅｆは、下記の数式８で表わすことができる。

ここで、ｆ_ＴＣＸＯは、基準発振器の基準発振出力周波数である。従って、数式８において、基準発振器の基準発振出力周波数ｆ_ＴＣＸＯに対してＲカウンタの分周率であるＲ値を適切に調節して、Δｆ／ｆｒｅｆを整数として作ると、ｆｒａｃ_Ｔｘ＝ｆｒａｃ_Ｒｘになって、シグマデルタ変調器を共有して使用することができる。

図４は、本発明を適用した場合、表１に示されるＣＤＭＡＵＳ−ＰＣＳのチャンネル周波数関係表を利用して、各チャンネル周波数を生成するために必要な送信チャンネル用位相固定ループの整数分周比（Ｎ）、受信チャンネル用位相固定ループの整数分周比（Ｍ）の例を整理した表である。図４の表は、Ｒカウンタの分周率（Ｒ）を６に定義し、基準発振出力周波数（ｆ_ＴＣＸＯ）を１９．２ＭＨｚに定義する場合に導出された整数分周比を想定したものである。

まず、ＣＤＭＡＵＳ−ＰＣＳの場合、送信チャンネル用位相固定ループと受信チャンネル用位相固定ループの出力周波数の間隔は８０ＭＨｚで、ｆ_ＴＣＸＯが１９．２ＭＨｚなので、数式８は、下記数式９に整理される。

Δｆ／ｆｒｅｆをＬとすると、Ｌ値が整数になる適切なＲを探すと、Ｒ＝６である場合にＬ＝２５になる。
そして、

なので、Ｒ＝６である場合に、基準周波数ｆ_ｒｅｆは３．２ＭＨｚになる。例えば、チャンネル６００である場合、表２を利用すると、図４の表に示されるように、ｆ_{ＲｘＶＣＯ}＝１９６０ＭＨｚ、ｆ_{ＴｘＶＣＯ}＝１８８０ＭＨｚである。チャンネル６００に対して受信チャンネル用位相固定ループ及び送信チャンネル用位相固定ループの出力周波数、基準周波数、整数分周比、及び小数分周比の関係を前記数式２と数式３によって整理すると、下記数式１０のように整理される。

この際、両位相固定ループの小数分周比（ｆｒａｃ_Ｒｘ、ｆｒａｃ_Ｔｘ）は、同じ値（０．５）を有し、ＲカウンタのＲ値も同じ値（６）を有することができるので、シグマデルタ変調器とＲカウンタを共通で使用することができる。

前記したように、図４の表は、Ｒ値を６に定義し、ｆ_ＴＣＸＯを１９．２ＭＨｚに定義する場合に導出された整数分周比を想定したもので、他のＲ値とｆ_ＴＣＸＯ値を使用する場合には、他の整数分周比及び小数分周比の組合を利用することもできる。

図５は、本発明を適用した場合に、表２に示されたＣＤＭＡセルラのチャンネル周波数関係表を利用して、各チャンネル周波数を生成するために必要な送信チャンネル用周波数位相固定ループの整数分周比、受信チャンネル用周波数位相固定ループの整数分周比の例を整理した表である。図５の表は、Ｒ値を１６に定義し、ｆ_ＴＣＸＯを１９．２ＭＨｚに定義する場合に導出された場合を想定したものである。まず、ＣＤＭＡセルラの場合、送信チャンネル用位相固定ループと受信チャンネル用位相固定ループの出力周波数の間隔は９０ＭＨｚで、ｆ_ＴＣＸＯは１９．２ＭＨｚなので、数式８は下記数式１１に整理される。

Ｌ値が整数になる適切なＲを探すと、Ｒ＝１６である場合にＬ＝７５になる。
そして、

なので、Ｒ＝１６である場合に、基準周波数ｆｒｅｆは１．２ＭＨｚになる。例えば、チャンネル３６３である場合、表２を利用すると、図５の表に示されるように、ｆ_{ＲｘＶＣＯ}＝１７６１．７８ＭＨｚ、ｆ_{ＴｘＶＣＯ}＝１６７１．７８ＭＨｚである。チャンネル３６３に対して、受信チャンネル用位相固定ループ及び送信チャンネル用位相固定ループの出力周波数、基準周波数、整数分周比、及び小数分周比の関係を数式２と数式３によって整理すると、下記数式１２のように整理される。

この場合においても、両位相固定ループの小数分周比（ｆｒａｃ_Ｒｘ、ｆｒａｃ_Ｔｘ）は同じ値（０．１５）を有し、ＲカウンタのＲ値も同じ値（１６）を有することができるので、シグマデルタ変調器とＲカウンタを共通で使用することができる。

前述したように、図５の整数分周比及び小数分周比値は、Ｒ値を１６に定義し、ｆ_ＴＣＸＯを１９．２ＭＨｚに定義する場合に導出された場合を想定したもので、他のＲ値とｆ_ＴＣＸＯ値を使用する場合には、他の整数分周比及び小数分周比の組合を利用することもできる。

図６は、本発明で提案した周波数合成器のタイミング図である。

図６のｆｒｅｆは、Ｒカウンタから出力される基準周波数信号である。ｆｒｅｆのデューティ比は５０％で、ｆｒｅｆは送信チャンネル用位相固定ループ３３０と受信チャンネル用位相固定ループ３１０とに共通的に入力される。但し、送信チャンネル用位相固定ループ３３０には、ｆｒｅｆが図３のインバータ３２１を経て反転され入力される。これを通じて、デジタルノイズを減少させることができる。

図６のｆ_{V_Ｒｘ}は、受信チャンネル用位相固定ループ３１０に含まれたＮ’カウンタ３１６の出力クロックである。シグマデルタ変調器３２０は、ｆ_{V_Ｒｘ}の上昇エッジに同期され動作し、シグマデルタ変調器内部のデータラッチはｆ_{V_Ｒｘ}の下降エッジで発生するようにする。

図７は、本発明の周波数合成器が適用された無線移動通信端末機の簡略なブロック図である。

図７の無線移動通信端末機７００は、ＲＦサブシステム７１０、ＩＦサブシステム７３０、及びベースバンドサブシステム７５０等で構成される。直接変換方式が適用された場合には、ＩＦサブシステム７３０は、無線移動通信端末機７００に含まれないこともできる。本発明の周波数合成器７１１は、ＲＦサブシステム７１０に含まれ、アンテナ７０１からＬＮＡ（ＬｏｗＮｏｉｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）７１２を経て受信された受信ＲＦ信号をミキサ７１５で復調するか、ＰＡ（ＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）７１３を経て送信されるＲＦ信号をミキサ７１６で変調するための搬送波を合成する役割を果たす。

ヘテロダイン受信機の場合には、ＲＦサブシステム７１０で復調されたＲＦ信号がＩＦサブシステム７３０を経て、ベースバンドサブシステム７５０に入力されるか、直接変換受信機の場合には、ＲＦサブシステム７１０でベースバンドサブシステム７５０に直接入力される。ベースバンドサブシステム７５０で復調されたＲＦ信号が信号処理を経て、スピーカ７５１を通じて音声を出力する。逆に、送信チャンネルの場合には、マイク７５２を通じて入力された音声信号がベースバンドサブシステム７５０で信号処理を経て、直接的にＲＦサブシステム７１０に入力されるか、ＩＦサブシステム７３０を経てＲＦサブシステム７１０に入力される構造を取る。

一方、このような周波数合成器７１１は、別のチップで構成されることもできるが、無線移動通信端末機を構成するチップセットのうちの一つのチップに含まれた構成で存在する場合が一般的である。

前述した本発明によると、分数分周方式の位相固定ループを利用した周波数合成器において、送信チャンネル用位相固定ループと受信チャンネル用位相固定ループの小数分周比を一定に維持して、整数分周比のみを所定の関係によって変化させることによって、分数分周位相固定ループで大きな面積を占めるシグマデルタ変調器及びＲカウンタの共有が可能であるようにして、周波数合成器のチップ面積を減少させることができる。

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。

分数分周位相固定ループのブロック図である。従来技術のトランシーバの周波数合成器のブロック図である。本発明によるトランシーバの周波数合成器のブロック図である。本発明によってＣＤＭＡＵＳＰＣＳに適用される両位相ループの整数分周比の例を整理した関係図表である。本発明によってＣＤＭＡセルラに適用される両位相固定ループの整数分周比の例を整理した関係図表である。本発明による周波数合成器のシグマデルタ変調器のタイミング図である。本発明の周波数合成器が適用された無線移動通信端末機のブロック図である。

符号の説明

３１１温度補償型水晶発振器
３１２Ｒカウンタ
３１３、３３３位相検出器／チャージポンプ
３１４、３３４ループフィルタ
３１５、３３５電圧制御発振器
３１６、３３６Ｎ’カウンタ
３１７、３３７Ｎ’デコーダ
３２０シグマデルタ変調器

Claims

基準周波数クロックに基づいて、第１周波数クロックを生成する第１分数分周位相固定ループと、
前記基準周波数クロックに基づいて、第２周波数クロックを生成する第２分数分周位相固定ループと、を含み、
前記第１及び第２分数分周位相固定ループは、一つのシグマデルタ変調器を共有することを特徴とする周波数合成器。
基準発振周波数クロックを生成する基準発振器と、
前記基準発振周波数クロックに基づいて、基準周波数クロックを出力するＲカウンタと、を更に含むことを特徴とする請求項１記載の周波数合成器。
前記第１分数分周位相固定ループは受信チャンネル用で、前記第２分数分周位相固定ループは送信チャンネル用であることを特徴とする請求項１記載の周波数合成器。
前記周波数合成器は、前記基準周波数クロックを反転させるインバータを更に具備し、
前記基準周波数クロックを前記第１及び第２分数分周位相固定ループのうちの一つに入力し、
前記インバータが出力する反転されたクロックを残り一つの位相固定ループに入力することを特徴とする請求項１記載の周波数合成器。
前記第１分数分周位相固定ループの出力周波数は下記数式１で表わされ、前記第２分数分周位相固定ループの出力周波数は下記数式２で表わされ、前記第１分数分周位相固定ループの小数分周比と、前記第２分数分周位相固定ループの小数分周比とは、実質的に同一値を有することを特徴とする請求項１記載の周波数合成器。

（ｆ_{ＲｘＶＣＯ}は、前記第１分数分周位相固定ループの出力周波数、ｆ_ｒｅｆは、基準周波数、Ｍは、整数分周比、ｆｒａｃ_Ｒｘは、小数分周比）

（ｆ_{ＴｘＶＣＯ}は、前記第２分数分周位相固定ループの出力周波数、ｆ_ｒｅｆは、基準周波数、Ｎは、整数分周比、ｆｒａｃ_Ｔｘは、小数分周比）
前記第１及び第２分数分周位相固定ループが、実質的に同じ小数分周比値を有し、下記数式の関係を満足させることを特徴とする請求項２記載の周波数合成器。

（Δｆは、第１分数分周位相固定ループの出力周波数と第２分数分周位相固定ループの出力周波数との差、ｆ_ｒｅｆは、基準周波数）
前記Ｒカウンタのカウント値と前記基準発振周波数は、下記数式を満足させることを特徴とする請求項６記載の周波数合成器。

（Δｆは、第１分数分周位相固定ループの出力周波数と第２分数分周位相固定ループの出力周波数との差、ｆ_ＴＣＸＯは、基準発振周波数、Ｒは、Ｒカウンタのカウント値）
前記周波数合成器は、ＣＤＭＡ方式のＵＳ−ＰＣＳトランシーバに適用され、
前記Ｒカウンタの値は６、前記基準発振器の基準発振周波数は約１９．２ＭＨｚで動作することを特徴とする請求項７記載の周波数合成器。
前記周波数合成器は、ＣＤＭＡ方式のセルラートランシーバに適用され、
前記Ｒカウンタの値は１６、前記基準発振器の基準発振周波数は約１９．２ＭＨｚで動作することを特徴とする請求項７記載の周波数合成器。
基準発振周波数クロックに基づいて、基準周波数クロックを出力するＲカウンタと、
前記基準周波数クロックに基づいて、第１周波数クロックを生成する第１分数分周位相固定ループと、
前記基準周波数クロックに基づいて、第２周波数クロックを生成する第２分数分周位相固定ループと、を含み、
前記第１及び第２分数分周位相固定ループは、一つのシグマデルタ変調器を共有することを特徴とする周波数合成器を具備した移動通信端末機。
前記周波数合成器は、前記Ｒカウンタが出力する前記基準クロックを反転させるインバータを更に具備し、
前記Ｒカウンタが出力する前記基準クロックを前記第１分数分周位相固定ループ又は前記第２分数分周位相固定ループのうちの一つに入力し、
前記インバータが出力する反転された基準クロックを残り一つの位相固定ループに入力することを特徴とする請求項１０記載の周波数合成器を具備した移動通信端末機。
前記周波数合成器に含まれた前記第１分数分周位相固定ループの出力周波数は下記数式１で表わされ、前記周波数合成器に含まれた前記第２分数分周位相固定ループの出力周波数は下記数式２で表わされ、前記第１分数分周位相固定ループの分数分周比と前記第２分数分周位相固定ループの小数分周比とは、実質的に同一値を有することを特徴とする請求項１０記載の周波数合成器を具備した移動通信端末機。

（ｆ_{ＲｘＶＣＯ}は、第１分数分周位相固定ループの出力周波数、ｆ_ｒｅｆは、基準周波数、Ｍは、整数分周比、ｆｒａｃ_Ｒｘは、小数分数比）

（ｆ_{ＴｘＶＣＯ}は、第２分数分周受信固定ループの出力周波数、ｆ_ｒｅｆは、基準周波数、Ｎは、整数分周比、ｆｒａｃ_Ｔｘは、小数分周比）
前記周波数合成器の前記第１及び第２分数分周位相固定ループは、実質的に同じ小数分周比値を有し、下記数式を満足させることを特徴とする請求項１０記載の周波数合成器を具備した移動通信端末機。

（Δｆは、第１分数分周位相固定ループの出力周波数と第２分数分周位相固定ループの出力周波数との差、ｆ_ｒｅｆは、基準周波数）
前記Ｒカウンタのカウンタ値と前記基準発振周波数とは、下記数式を満足させることを特徴とする請求項１３記載の周波数合成器を具備した移動通信端末機。

（Δｆは、第１分数分周位相固定ループの出力周波数と第２分数分周位相固定ループの出力周波数との差、ｆ_ＴＣＸＯは、基準発振周波数、Ｒは、Ｒカウンタのカウント値）
前記移動通信端末機は、ＣＤＭＡ技術を利用したＰＣＳ端末機であることを特徴とする請求項１０記載の周波数合成器を具備した移動通信端末機。
前記移動通信端末機が具備した前記周波数合成器の前記Ｒカウンタのカウント値は６で、前記基準発振周波数は約１９．２ＭＨｚであることを特徴とする請求項１０記載の周波数合成器を具備した移動通信端末機。
前記移動通信端末機は、ＣＤＭＡ技術を利用したセルラ端末機であることを特徴とする請求項１０記載の周波数合成器を具備した移動通信端末機。
前記移動通信端末機が具備した前記周波数合成器の前記Ｒカウンタのカウント値は１６で、前記基準発振周波数は約１９．２ＭＨｚであることを特徴とする請求項１７記載の周波数合成器を具備した移動通信端末機。
基準周波数クロック、第１小数分周比及び第１整数分周比に基づいて、第１周波数を発生する段階と、
基準周波数クロック、第２小数分周比及び第２整数分周比に基づいて、第２周波数を発生する段階と、を含み、
前記第１及び第２小数分周比値は実質的に同一であることを特徴とする周波数合成方法。
前記第１及び第２周波数は、下記数式を満足させることを特徴とする請求項１９記載の周波数合成方法。

（Δｆは、第１チャンネル用周波数クロックの周波数と第２チャンネル用周波数クロックの周波数との差、ｆ_ｒｅｆは、基準周波数）
基準発振周波数クロック及びカウント値によって基準周波数を生成する段階を更に含み、
前記カウント値と前記基準発振周波数とは、下記数式を満足させることを特徴とする請求項２０記載の周波数合成器。

（Δｆは、第１分数分周位相固定ループの出力周波数と第２分数分周位相固定ループの出力周波数との差、ｆ_ＴＣＸＯは、基準発振周波数、Ｒは、カウント値）
前記基準発振周波数は約１９．２ＭＨｚで、前記Ｒカウント値は６であることを特徴とする請求項２１記載の周波数合成方法。
前記基準発振周波数は約１９．２ＭＨｚで、前記Ｒカウント値は１６であることを特徴とする請求項２１記載の周波数合成方法。
発振器と、
第１整数分周比データ及び前記発振器の出力クロックに基づいて、基準周波数クロックを生成するカウンタと、
分数分周比データに応答して、加算／減算信号を生成するシグマデルタ変調器と、
前記基準周波数クロック、第２整数分周比データ、及び前記加算／減算信号に応答して、第１周波数クロックを生成する第１分数分周位相固定ループと、
前記基準周波数クロック、第３整数分周比データ、及び前記加算／減算信号に応答して、前記第１周波数クロックに対して一定の周波数間隔を有する第２周波数クロックを生成する第２分数分周位相固定ループと、を含むことを特徴とする分数分周周波数合成器。
前記分数分周比データは、前記第１整数分周比データに基づいて決定されることを特徴とする請求項２４記載の分数分周周波数合成器。
前記分数分周周波数合成器は、前記基準周波数クロックを反転させるインバータを更に具備し、
前記基準周波数クロック及び前記インバータによって反転されたクロックが、前記第１及び第２分数分周位相固定ループにデジタルノイズを減少させるために、相補的に提供されることを特徴とする請求項２４記載の分数分周周波数合成器。
前記第１分数分周位相固定ループは、
前記基準周波数クロック及び内部クロックに応答して、位相検出信号を発生する位相検出器／チャージポンプと、
前記位相検出信号に応答して、制御電圧信号を出力するループフィルタと、
前記制御電圧信号に応答して、前記第１周波数クロックを生成する電圧制御発振器と、
前記第２整数分周比データ及び前記加算／減算信号に応答して、整数分周比を生成するデコーダと、
前記第１周波数クロック及び前記デコーダの前記整数分周比に応答して、前記内部クロックを生成するカウンタと、を含み、
前記シグマデルタ変調器は、前記内部クロックによって同期されることを特徴とする請求項２４記載の分数分周周波数合成器。