JP2008301410A - 発振回路 - Google Patents

Abstract

【課題】発振回路の温度変化に対する出力信号の位相変化を抑圧する。
【解決手段】位相補償回路１１は、リファレンス信号Ｓｒを入力し、リファレンス信号Ｓｒの位相を補償してＰＬＬ回路１３に信号Ｓｐとして出力する。ここで、位相補償回路１１は、サーミスタ１２を含み、サーミスタ１２の抵抗値が変化することで入出力間の位相差、すなわちリファレンス信号Ｓｒと信号Ｓｐとの位相差が変化するように構成される。ＰＬＬ回路１３は、信号Ｓｐを参照信号とし、内蔵の電圧制御発振器から出力信号Ｓｏを出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発振回路に係り、特に、ＰＬＬ回路による発振回路に係る。

ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ：フェーズ・ロック・ループ）回路を用いた発振回路は、電子機器等で広く用いられている。例えば、無線基地局装置等の通信システムでは、送信系又は受信系が複数系統存在し、それぞれにおいて局部発振回路にＰＬＬ回路を用いた発振回路が使用されている。ＰＬＬ回路は、内蔵の電圧制御発振器（ＶＣＯ）の出力信号とリファレンス信号との位相を比較し、位相差に応じて電圧制御発振器を制御するものであって、リファレンス信号に対応した安定的な出力信号を出力することができる。

なお、関連する技術として、特許文献１には、位相変調器の温度変化に伴う位相変調度の変化を最小限に抑え、安定した位相変調波を出力する位相変調器が記載されている。この位相変調器は、位相変調器の変調信号入力回路にサーミスタを用いることで、その温度特性を利用して変調信号の振幅を変化させている。

特開平８−２２２９５７号公報

ところで、ＰＬＬ回路は、デバイス内部に遅延等による温度に依存した位相変化が存在することがある。このような場合には、ＰＬＬ回路の出力信号の位相が温度によって変化してしまう。更に、ＰＬＬ回路のデバイスの温度変化に対する位相変化量、及び温度上昇に対する位相変化の増減方向は、使用するデバイスによって異なる場合がある。

以上のようなＰＬＬ回路を局部発振回路として備える通信システムにあっては、送信系又は受信系が複数系統存在し、各系に温度差がある場合、各系の無線周波数信号の出力位相が異なってしまう虞がある。この場合、各系に同位相が要求されるシステムにおいては、出力位相が異なってしまうとシステム動作に悪影響が生じてしまう。

したがって、本発明の目的は、温度変化に対する出力信号の位相変化を抑圧する発振回路を提供することにある。

本発明の１つのアスペクト（側面）に係る発振回路は、サーミスタを含み、該サーミスタの抵抗値が変化することで入出力間の位相差が変化するように構成される位相補償回路と、リファレンス信号を位相補償回路を介して入力するＰＬＬ回路と、を備える。

本発明の発振回路において、位相補償回路は、リファレンス信号の位相を変化させてＰＬＬ回路に対して出力するＲＣフィルタ回路で構成されるようにしてもよい。

また、本発明の発振回路において、ＲＣフィルタ回路は、リファレンス信号のＰＬＬ回路への経路中、またはリファレンス信号の接地に対する経路中に、サーミスタを含むように構成されるようにしてもよい。

本発明の発振回路は、局部発振回路であって、通信システムが複数の局部発振回路を含んで構成されてもよい。

本発明によれば、ＰＬＬ回路のリファレンス信号の入力にサーミスタを用いた位相補償回路を備え、リファレンス信号の位相の温度変化を制御する。したがって、位相補償回路がＰＬＬ回路内で生じる温度変化に伴う出力信号の位相の変化を相殺して、出力信号の位相変化を抑圧することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る発振回路の構成を示すブロック図である。図１において、発振回路は、位相補償回路１１とＰＬＬ回路１３とを備える。位相補償回路１１は、リファレンス信号Ｓｒを入力し、リファレンス信号Ｓｒの位相を補償してＰＬＬ回路１３に信号Ｓｐとして出力する。ここで、位相補償回路１１は、サーミスタ１２を含み、サーミスタ１２の抵抗値が変化することで入出力間の位相差、すなわちリファレンス信号Ｓｒと信号Ｓｐとの位相差が変化するように構成される。ＰＬＬ回路１３は、信号Ｓｐを参照信号とし、内蔵の電圧制御発振器から出力信号Ｓｏを出力する。なお、ＰＬＬ回路１３の構成に関しては、当業者にとって良く知られている為、その詳細な構成の説明は省略する。

図２は、位相補償回路をＲＣフィルタ回路で実現する場合の一例を示す回路図である。図２において、位相補償回路１１ａは、抵抗素子Ｒ１、サーミスタ１２、容量素子Ｃ１を備える。抵抗素子Ｒ１およびサーミスタ１２は、並列に接続され、一端にリファレンス信号Ｓｒが供給され、他端から信号Ｓｐが出力される。また、抵抗素子Ｒ１およびサーミスタ１２の他端と接地間には、容量素子Ｃ１が接続される。

図３は、サーミスタ１２の抵抗値の温度特性の例を示す図である。一般にサーミスタは、低温で抵抗値が高く、温度が上昇するにつれ抵抗値が減少していくという特性を有する。このようなサーミスタ１２を用いて図２に示すＲＣフィルタ回路を構成すれば、ＲＣフィルタ回路の出力の位相変化量は、図４に示すように、低温で位相変化量が大きく、温度が上昇するにつれて位相変化量が減少するような特性となる。

図５は、位相補償回路をＲＣフィルタ回路で実現する場合の他の例を示す回路図である。図５において、位相補償回路１１ｂは、抵抗素子Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、サーミスタ１２、容量素子Ｃ２を備える。抵抗素子Ｒ２は、一端にリファレンス信号Ｓｒが供給され、他端から信号Ｓｐが出力される。抵抗素子Ｒ２の他端は、容量素子Ｃ２を介して抵抗素子Ｒ３、Ｒ４のそれぞれの一端に接続される。抵抗素子Ｒ３の他端は接地される。また、抵抗素子Ｒ４の他端は、サーミスタ１２を介して接地される。

図３に示す特性を有するサーミスタ１２を使用し、図５に示すＲＣフィルタ回路を構成すれば、ＲＣフィルタ回路出力の位相変化量は、図６に示すように、低温で位相変化量が小さく、温度が上昇するにつれて位相変化量が増加するような特性となる。

以上のように、位相補償回路１１は、サーミスタ１２を用いたＲＣフィルタで構成している。位相補償回路１１の出力位相変化量は、ＲＣフィルタの定数によって決定される。サーミスタ１２の抵抗値の温度特性と他の固定抵抗値とコンデンサの定数を適宜設定することで、温度変化に対する位相変化量、及び温度上昇に対する位相変化量の増減方向を制御することが可能となる。

次に、発振回路の構成方法について説明する。まず、事前にＰＬＬ回路１３に使用するデバイスの温度変化に対する位相変化量、及び温度上昇に対する位相変化の増減方向を確認する。使用するＰＬＬ回路１３の温度変化に対する位相変化方向が、温度上昇に対して増加する場合は、図２に示すようなＲＣフィルタの構成を位相補償回路１１に採用する。一方、使用するＰＬＬ回路１３の温度に対する位相変化方向が、温度上昇に対して減少する場合は、図５に示すようなＲＣフィルタの構成を位相補償回路１１に採用する。すなわち、ＲＣフィルタの温度変化に対する位相変化特性が、ＰＬＬ回路１３の温度に対する位相変化量と逆特性になる（相殺する）ように、ＲＣフィルタの構成とサーミスタ１２の抵抗値の温度特性と他の固定抵抗値とコンデンサの定数とを適宜設定する。

次に、発振回路における位相変化特性について説明する。ＰＬＬ回路１３のデバイス内部の位相が、温度に対して図７の特性Ａのように変化する場合、位相補償回路１１を、図２のＲＣフィルタで構成し、位相変化の温度特性を図７の特性Ｂのように設定する。このような設定によって、ＰＬＬ回路１３の出力信号Ｓｏの位相は、図７のＣに示すように温度変化が抑圧され、一定となる。

また、ＰＬＬ回路１３のデバイス内部の位相が、温度に対して図８の特性Ｄのように変化する場合、位相補償回路１１を、図５のＲＣフィルタで構成し、位相変化の温度特性を図８の特性Ｅのように設定する。このような設定によって、ＰＬＬ回路１３の出力信号Ｓｏの位相は、図８の特性Ｆに示すように温度変化が抑圧され、一定となる。

以上説明したように、位相補償回路１１は、リファレンス信号Ｓｒに対しＰＬＬ回路１３の位相温度変化と逆特性に制御された位相温度変化を加えることで、ＰＬＬ回路１３の出力信号Ｓｏの位相の温度変化を抑圧することが可能となる。すなわち、ＰＬＬ回路１３で、温度変化に対して位相が変化した場合でも、リファレンス信号Ｓｒには、位相補償回路１１によってＰＬＬ回路１３の温度に対する位相変化量と逆特性に制御された位相変化が加えられる。したがって、発振回路の出力信号Ｓｏにおける位相の温度に対する変化が抑圧される。

また、ＰＬＬ回路１３の温度変化に対する位相変化量、及び温度上昇に対する位相変化の増減方向が、使用するデバイスによって様々であっても、位相補償回路１１におけるＲＣフィルタの構成とサーミスタ１２の抵抗値の温度特性と他の固定抵抗値とコンデンサの定数とを適宜選択することで、発振回路出力の位相温度変化を抑圧することが可能である。

以上のような発振回路を、送信系又は受信系が複数系統存在するような無線基地局装置における局部発振回路として備える。このような無線基地局装置の送信系又は受信系において、各系に温度差が生じたとしても、各系の出力位相は、温度に対して変化することなく一定となる。したがって、各系に同位相が要求されるシステムにおいても動作に悪影響が生じることがない。

本発明によれば、複数の発振回路を局部発振回路として備える無線基地局装置等の通信システムに適用することができる。

本発明の実施形態に係る発振回路の構成を示すブロック図である。 位相補償回路をＲＣフィルタ回路で実現する場合の一例を示す回路図である。 サーミスタの抵抗値の温度特性の例を示す図である。 ＲＣフィルタ回路の出力の位相変化量の一例を示す図である。 位相補償回路をＲＣフィルタ回路で実現する場合の他の例を示す回路図である。 ＲＣフィルタ回路の出力の位相変化量の他の例を示す図である。 発振回路における位相変化量の一例を示す図である。 発振回路における位相変化量の他の例を示す図である。

符号の説明

１１、１１ａ、１１ｂ 位相補償回路
１２ サーミスタ
１３ ＰＬＬ回路
Ｃ１、Ｃ２ 容量素子
Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗素子
Ｓｏ 出力信号
Ｓｐ 信号
Ｓｒ リファレンス信号

Claims (4)

1. サーミスタを含み、該サーミスタの抵抗値が変化することで入出力間の位相差が変化するように構成される位相補償回路と、
   リファレンス信号を前記位相補償回路を介して入力するＰＬＬ回路と、
   を備えることを特徴とする発振回路。
2. 前記位相補償回路は、前記リファレンス信号の位相を変化させて前記ＰＬＬ回路に対して出力するＲＣフィルタ回路で構成されることを特徴とする請求項１記載の発振回路。
3. 前記ＲＣフィルタ回路は、前記リファレンス信号の前記ＰＬＬ回路への経路中、または前記リファレンス信号の接地に対する経路中に、前記サーミスタを含むように構成されることを特徴とする請求項２記載の発振回路。
4. 請求項１乃至３のいずれか一に記載の発振回路は、局部発振回路であって、複数の該局部発振回路を含むことを特徴とする通信システム。

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