JP2011188309A - Frequency synthesizer, and adjustment method of the same - Google Patents

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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a frequency synthesizer etc. for improving phase noise and for stably operating. <P>SOLUTION: When a frequency synthesizer for adjusting a control voltage of a voltage controlled oscillator unit is started up based on phase difference between both frequency signals which are acquired by performing an orthogonal detection about a difference signal acquired by amplifying difference between a frequency signal outputted from the voltage controlled oscillation unit and a frequency signal outputted from a frequency setting unit with a detection signal which is orthogonal with the frequency signal outputted from the frequency setting unit, a phase of the detection signal is corrected by a previously determined correction amount by a first phase correction unit in a state in which the voltage controlled oscillator unit is separated from a differential amplifier for acquiring the difference signal. A timing from a time point when a digital frequency signal is outputted from the frequency setting unit until the difference signal is acquired, and a timing until the detection signal is acquired are justified after outputting the detection signal by a second correction unit after delaying by a clock unit. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、周波数シンセサイザに関する。   The present invention relates to a frequency synthesizer.

周波数シンセサイザとして、電圧制御発振器の出力信号をA/D変換(アナログ/ディジタル変換)し、得られたディジタル信号を処理して処理結果を電圧制御発振器に入力し、これによりPLL(Phase Locked Loop)を形成するものが知られている。例えば特許文献1には、電圧制御発振器の出力信号をA/D変換(アナログ/ディジタル変換)し、そのディジタル信号により作成される正弦波信号を直交検波して当該正弦波信号と検波に用いた正弦波信号との差分周波数で回転する回転ベクトルを取り出し、この回転ベクトルと、当該回転ベクトルとは逆に回転しかつ設定周波数に対応する周波数で回転する回転ベクトルと、の差分速度を積分して電圧制御発振器の入力電圧とする周波数シンセサイザが記載されている。
しかしながらPLL中に位相雑音が存在し、このため周波数シンセサイザの出力に位相雑音が発生するという課題がある。
As a frequency synthesizer, the output signal of the voltage controlled oscillator is A / D converted (analog / digital converted), the obtained digital signal is processed, and the processing result is input to the voltage controlled oscillator, thereby making a PLL (Phase Locked Loop) Are known. For example, in Patent Document 1, an output signal of a voltage controlled oscillator is A / D converted (analog / digital converted), and a sine wave signal created from the digital signal is subjected to quadrature detection and used for the sine wave signal and detection. The rotation vector that rotates at the difference frequency from the sine wave signal is extracted, and the difference velocity between this rotation vector and the rotation vector that rotates in the opposite direction to the rotation vector and rotates at the frequency corresponding to the set frequency is integrated. A frequency synthesizer is described that serves as the input voltage of a voltage controlled oscillator.
However, there is a problem that phase noise exists in the PLL, and therefore phase noise is generated at the output of the frequency synthesizer.

そこで本件出願人は、こうした位相雑音の問題を解決すべく、電圧制御発振部(Voltage Controlled Oscillator;以下、VCOという)からのアナログ周波数信号と、ダイレクト・ディジタルシンセサイザ(Direct Digital Synthesizer:以下、DDSという)などのディジタル周波数発振部から出力されるディジタル周波数信号をディジタル/アナログ変換(D/A変換)して得られた信号との差分を取って増幅し、この増幅された差分信号をA/D変換してから検波信号により直交検波して、両周波数信号の位相差を取り出して積分し、この積分値に応じた電圧を前記電圧制御発振部に供給することによりアナログ周波数信号の周波数を調整する新型のPLLを開発している。   Therefore, in order to solve such a phase noise problem, the applicant of the present application uses an analog frequency signal from a voltage controlled oscillator (hereinafter referred to as VCO) and a direct digital synthesizer (hereinafter referred to as DDS). The digital frequency signal output from the digital frequency oscillator such as) is amplified by taking the difference from the signal obtained by digital / analog conversion (D / A conversion), and the amplified difference signal is converted to A / D. After conversion, quadrature detection is performed using the detection signal, the phase difference between both frequency signals is extracted and integrated, and the voltage corresponding to the integration value is supplied to the voltage controlled oscillation unit to adjust the frequency of the analog frequency signal. A new PLL is being developed.

差動増幅器にて差分を取ってから出力信号を増幅することにより、信号をアナログ/ディジタル変換する際に発生する量子化誤差を、差分信号の振幅に対して相対的に低く抑えることができるので、こうした量子化誤差などに起因する位相雑音を改善することができる。
ここで差分信号と直交検波される検波信号には、DDSから出力されたディジタル周波数信号の位相を90°だけずらした信号を用いており、この検波信号と差分信号中のDDSから出力された周波数信号成分とが直交していることにより、アナログ周波数信号側の位相のずれを正確に取り出すことができる。
By amplifying the output signal after taking the difference with the differential amplifier, the quantization error that occurs when the signal is converted from analog to digital can be kept relatively low with respect to the amplitude of the difference signal. Thus, it is possible to improve the phase noise caused by such a quantization error.
Here, as the detection signal orthogonally detected with the differential signal, a signal in which the phase of the digital frequency signal output from the DDS is shifted by 90 ° is used, and the frequency output from the DDS in the differential signal and the differential signal is used. Since the signal component is orthogonal, the phase shift on the analog frequency signal side can be accurately extracted.

ところがディジタル化された差分信号を得るために用いられるD/A変換器などの回路のなかには、回路を立ち上げる度に当該回路に信号を入力してから演算結果が出力されるまでの時間(以下レイテンシという)が変動してしまうものがあることが分かった。このようにレイテンシが変動してしまうと、正確な直交検波を実行できなくなり、VCOの周波数調整の精度が低下してしまうという問題がある。   However, in a circuit such as a D / A converter used for obtaining a digitized difference signal, a time from when a signal is input to the circuit every time the circuit is started up until an operation result is output (hereinafter, referred to as a “D / A converter”). It turns out that there is something that changes the latency). If the latency fluctuates in this way, there is a problem that accurate quadrature detection cannot be performed and the accuracy of VCO frequency adjustment is reduced.

ここで特許文献2には、周波数信号などの標本再生信号を、VCOから出力されるサンプルクロックに同期してサンプリングし、サンプリング値を目標値と比較することによりサンプルクロックと目標クロックの位相差を誤差補正回路にて検出し、この位相差をVCOにフィードバックしてサンプリングクロックの周波数を調節する従来型のPLLにおいて、VCOと誤差補正回路との間に可変式の遅延回路を設ける技術が記載されている。この遅延回路には、後段の誤差補正回路にて検出された位相差がフィードバックされ、位相差の大きさに応じて遅延量を増減することにより、PLLの立ち上げ初期の位相差をキャンセルし、短時間でサンプルクロックを目標クロックに同期させることができるようになっているが、PLL内の回路が持つレイテンシの変動の影響を解消する手法については何ら開示されていない。   Here, in Patent Document 2, a sample reproduction signal such as a frequency signal is sampled in synchronization with the sample clock output from the VCO, and the phase difference between the sample clock and the target clock is determined by comparing the sampling value with the target value. A technique for providing a variable delay circuit between the VCO and the error correction circuit in a conventional PLL that detects the error in the error correction circuit and feeds back this phase difference to the VCO to adjust the frequency of the sampling clock is described. ing. In this delay circuit, the phase difference detected by the error correction circuit in the subsequent stage is fed back, and by increasing / decreasing the delay amount according to the magnitude of the phase difference, the phase difference at the initial startup of the PLL is canceled, Although the sample clock can be synchronized with the target clock in a short time, there is no disclosure of a technique for eliminating the influence of the latency variation of the circuit in the PLL.

特開2007−74291号公報:請求項1、段落0017〜段落0021、図1JP 2007-74291 A: Claim 1, paragraphs 0017 to 0021, FIG. 特開平11−214990:請求項1、段落0023〜段落0025、図6JP-A-11-214990: Claim 1, paragraphs 0023 to 0025, FIG.

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、精度の高い周波数調整が可能であると共に、安定して作動する周波数シンセサイザ及び周波数シンセサイザの調整方法を提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a frequency synthesizer capable of highly accurate frequency adjustment and a stable operation, and a method for adjusting the frequency synthesizer. .

本発明に係る周波数シンセサイザは、電圧制御発振部から出力された周波数信号と、周波数設定部から出力された設定周波数のディジタルの周波数信号をディジタル/アナログ変換部を介して得たアナログの周波数信号と、を差動増幅器に入力し、この差動増幅器にて得られたアナログの差分信号をアナログ/ディジタル変換部を介して得たディジタルの周波数信号と、前記周波数設定部から出力されるディジタルの周波数信号の位相を90°ずらした検波信号と、を位相差検出部により直交検波して両周波数信号の位相差を取り出し、この位相差を積分してその積分値に応じた電圧を前記電圧制御発振部に制御電圧として供給する周波数シンセサイザであって、
前記電圧制御発振部と差動増幅器との間に設けられたスイッチ部と、
前記周波数設定部よりディジタルの周波数信号が出力された時点から前記差分信号中に含まれる周波数設定部由来の周波数信号が前記位相検出部に入力されるまでのタイミングと、前記出力された時点から検波信号が前記位相検出部に入力されるまでのタイミングとをそろえるために予め定めた補正量だけ前記検波信号の位相を補正する第1の位相補正部と、
前記ディジタル/アナログ変換部の信号の変換時間が周波数シンセサイザの立ち上げの度に異なる不都合を解消するために、前記検波信号をクロック単位で遅らせて出力する第2の位相補正部と、
前記スイッチ部により電圧制御発振部を差動増幅器から切り離した状態で前記ディジタル信号発振部からテスト用の周波数信号を出力し、前記第2の位相補正部における遅延のクロック数を順次変えて、前記位相検出部で得た位相差が最小になるクロック数を遅延量とするように第2の位相補正部を設定する制御部と、を備えたことを特徴とする。
The frequency synthesizer according to the present invention includes a frequency signal output from the voltage-controlled oscillation unit, an analog frequency signal obtained from the digital frequency signal of the set frequency output from the frequency setting unit via the digital / analog conversion unit, and , And a digital frequency signal obtained through an analog / digital conversion unit, and a digital frequency output from the frequency setting unit. The detection signal obtained by shifting the phase of the signal by 90 ° is subjected to quadrature detection by the phase difference detection unit to extract the phase difference between both frequency signals, and the voltage corresponding to the integrated value is obtained by integrating the phase difference and the voltage controlled oscillation. A frequency synthesizer for supplying a control voltage to the unit,
A switch unit provided between the voltage controlled oscillation unit and the differential amplifier;
The timing from when the digital frequency signal is output from the frequency setting unit to the time when the frequency signal derived from the frequency setting unit included in the differential signal is input to the phase detection unit, and the detection from the output point A first phase correction unit that corrects the phase of the detection signal by a predetermined correction amount in order to align the timing until the signal is input to the phase detection unit;
A second phase correction unit for delaying and outputting the detection signal in units of clocks in order to eliminate the inconvenience that the conversion time of the signal of the digital / analog conversion unit is different every time the frequency synthesizer is started;
A frequency signal for testing is output from the digital signal oscillation unit in a state where the voltage control oscillation unit is disconnected from the differential amplifier by the switch unit, and the number of clocks of delay in the second phase correction unit is sequentially changed, And a control unit that sets the second phase correction unit so that the delay amount is the number of clocks with which the phase difference obtained by the phase detection unit is minimized.

前記周波数シンセサイザは、以下の特徴を備えていてもよい。
(a)前記制御部は、前記差動増幅器に前記テスト用の周波数信号を入力するときには、当該差動増幅器の差動利得、または前記周波数設定部から出力されるディジタルの周波数信号の信号レベルを通常使用時に比べて小さくすること。
(b)前記第2の位相補正部は、シフトレジスタにより構成されていること。
(c)前記周波数設定部は、ダイレクト・ディジタル・シンセサイザであること。
The frequency synthesizer may have the following characteristics.
(A) When the control unit inputs the test frequency signal to the differential amplifier, the control unit sets the differential gain of the differential amplifier or the signal level of the digital frequency signal output from the frequency setting unit. Make it smaller than normal use.
(B) The second phase correction unit is constituted by a shift register.
(C) The frequency setting unit is a direct digital synthesizer.

また、他の発明に係る周波数シンセサイザの調整方法は、電圧制御発振部から出力された周波数信号と、周波数設定部から出力された設定周波数のディジタルの周波数信号をディジタル/アナログ変換部を介して得たアナログの周波数信号と、を差動増幅器に入力し、この差動増幅器にて得られたアナログの差分信号をアナログ/ディジタル変換部を介して得たディジタルの周波数信号と、前記周波数設定部から出力されるディジタルの周波数信号の位相を90°ずらした検波信号と、を位相差検出部により直交検波して両周波数信号の位相差を取り出し、この位相差を積分してその積分値に応じた電圧を前記電圧制御発振部に制御電圧として供給し、前記電圧制御発振部と差動増幅器との間に設けられたスイッチ部と、前記周波数設定部よりディジタルの周波数信号が出力された時点から前記差分信号が得られるまでのタイミングと、前記出力された時点から検波信号が得られるまでのタイミングとをそろえるために予め定めた補正量だけ前記検波信号の位相を補正する第1の位相補正部と、前記ディジタル/アナログ変換部の信号の変換時間が周波数シンセサイザの立ち上げの度に異なる不都合を解消するために、前記検波信号をクロック単位で遅らせて出力する第2の位相補正部と、を備えた周波数シンセサイザの調整方法であって、
この周波数シンセサイザの立ち上げ時に、前記スイッチ部により電圧制御発振部を差動増幅器から切り離した状態で前記ディジタル信号発振部からテスト用の周波数信号を出力する工程と、
前記第2の位相補正部における遅延のクロック数を順次変えて、前記位相検出部で得た位相差が最小になるクロック数を遅延量とするように第2の位相補正部を設定する工程と、を含むことを特徴とする。
In addition, the frequency synthesizer adjustment method according to another aspect of the invention obtains the frequency signal output from the voltage controlled oscillation unit and the digital frequency signal of the set frequency output from the frequency setting unit via the digital / analog conversion unit. The analog frequency signal is input to the differential amplifier, the analog differential signal obtained by the differential amplifier is obtained from the digital frequency signal via the analog / digital conversion unit, and the frequency setting unit The detection signal obtained by shifting the phase of the output digital frequency signal by 90 ° is orthogonally detected by the phase difference detection unit to extract the phase difference between the two frequency signals, and the phase difference is integrated to correspond to the integrated value. A voltage is supplied as a control voltage to the voltage controlled oscillation unit, and a switch unit provided between the voltage controlled oscillation unit and the differential amplifier, and the frequency setting unit In order to align the timing from when the digital frequency signal is output until the differential signal is obtained with the timing from when the digital signal is output until the detection signal is obtained, the detection signal is corrected by a predetermined correction amount. In order to eliminate the disadvantage that the conversion time of the signal of the first phase correction unit for correcting the phase and the digital / analog conversion unit differs every time the frequency synthesizer is started up, the detection signal is delayed and output in units of clocks. A frequency synthesizer adjustment method comprising: a second phase correction unit that:
A step of outputting a test frequency signal from the digital signal oscillating unit in a state where the voltage controlled oscillating unit is separated from the differential amplifier by the switch unit at the time of starting up the frequency synthesizer;
Changing the number of delay clocks in the second phase correction unit in sequence, and setting the second phase correction unit so that the number of clocks that minimizes the phase difference obtained by the phase detection unit is the delay amount; , Including.

本発明の周波数シンセサイザは、電圧制御発振部から出力された周波数信号との位相差を検出するために、周波数設定部から出力される周波数信号と、この周波数信号の位相を90°ずらした検波信号とが異なる経路を通って位相検出部に入力されて直交検波に利用される際に、これら2つの信号が位相検出部に入力されるタイミングをそろえるための第1の位相補正部と第2の位相補正部とを備えている。そして第1の位相補正部は予め定めた量だけ前記検波信号の位相を補正する一方、第2の位相補正部は検波信号を出力するタイミングをクロック単位で遅らせることができる。この結果、周波数設定部から出力された周波数信号が通る経路に設けられているディジタル/アナログ変換部の信号の変換時間が周波数シンセサイザの立ち上げの度に異なる場合であっても、この変換時間の変化に応じて検波信号の出力タイミングを遅らせ、周波数設定部から同時に出力された周波数信号−検波信号間の位相差を小さくすることができるので、電圧制御発振部及び周波数設定部の各々の周波数信号の位相差を正確に把握して精度の高い周波数調整を行うことができる。   The frequency synthesizer according to the present invention detects a phase difference between the frequency signal output from the voltage controlled oscillation unit and the frequency signal output from the frequency setting unit and a detection signal obtained by shifting the phase of the frequency signal by 90 °. When the two signals are input to the phase detection unit through different paths and used for quadrature detection, the first phase correction unit and the second phase correction unit for aligning the timings at which these two signals are input to the phase detection unit And a phase correction unit. The first phase correction unit corrects the phase of the detection signal by a predetermined amount, while the second phase correction unit can delay the timing of outputting the detection signal in units of clocks. As a result, even if the conversion time of the signal of the digital / analog conversion unit provided in the path through which the frequency signal output from the frequency setting unit passes differs every time the frequency synthesizer is started up, Since the output timing of the detection signal is delayed according to the change and the phase difference between the frequency signal and the detection signal output simultaneously from the frequency setting unit can be reduced, each frequency signal of the voltage controlled oscillation unit and the frequency setting unit Therefore, it is possible to accurately grasp the phase difference and to perform high-precision frequency adjustment.

実施の形態に係る周波数シンセサイザのブロック図である。It is a block diagram of the frequency synthesizer concerning an embodiment. 前記周波数シンセサイザに設けられている積分回路の構成図である。It is a block diagram of the integration circuit provided in the said frequency synthesizer. 前記周波数シンセサイザに設けられているレイテンシ調整部の構成図である。It is a block diagram of the latency adjustment part provided in the said frequency synthesizer. 前記立ち上げ時における周波数シンセサイザの動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation | movement of the frequency synthesizer at the time of the said starting. 前記立ち上げ時において位相検出部から出力される信号の強度を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the intensity | strength of the signal output from a phase detection part at the time of the said starting. 前記周波数シンセサイザの立ち上げ時の動作の流れを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the flow of operation | movement at the time of starting of the said frequency synthesizer.

以下、図1に示したブロック図を参照しながら、本実施の形態に係る周波数シンセサイザの構成について説明する。本例に係る周波数シンセサイザは、電圧制御発振部であるVCO11から出力された周波数信号を帰還信号として、DDS21(Direct Digital Synthesizer)から出力された周波数信号との位相比較を行い、これらの周波数の位相差に対応する電圧を積分して、VCO11の入力側に供給するPLL(Phased Lock Loop)回路を形成している。これらの信号の周波数差がゼロになったときにPLLがロックされ、VCO11の出力周波数が設定周波数にロックされることになる。このDDS21は特許請求の範囲の周波数設定部に相当する。   The configuration of the frequency synthesizer according to the present embodiment will be described below with reference to the block diagram shown in FIG. The frequency synthesizer according to this example uses the frequency signal output from the VCO 11 that is a voltage-controlled oscillation unit as a feedback signal, compares the phase with the frequency signal output from the DDS 21 (Direct Digital Synthesizer), and determines the level of these frequencies. A PLL (Phased Lock Loop) circuit that integrates the voltage corresponding to the phase difference and supplies the voltage to the input side of the VCO 11 is formed. When the frequency difference between these signals becomes zero, the PLL is locked, and the output frequency of the VCO 11 is locked to the set frequency. The DDS 21 corresponds to a frequency setting unit in the claims.

図1中VCO11は、供給電圧に応じた周波数fVCOの正弦波であるアナログの周波数信号を出力する役割を果たす。VCO11の後段に設けられた分周器12は、VCO11から出力された周波数信号を1/N(Nは整数)に分周して、その周波数を(fVCO/N)とする機能を有する。 In FIG. 1, the VCO 11 serves to output an analog frequency signal that is a sine wave having a frequency f VCO corresponding to the supply voltage. The frequency divider 12 provided at the subsequent stage of the VCO 11 has a function of dividing the frequency signal output from the VCO 11 into 1 / N (N is an integer) and setting the frequency to (f VCO / N).

ミキサ13は、分周器12から出力された周波数信号に、周波数fMIXの固定周波数信号を乗算し、ヘテロダインの原理により得られる「(fVCO/N)±fMIX」の2つの周波数を持つ信号のうち、低周波数「(fVCO/N)―fMIX」の信号を取り出すことができる。ミキサ13から出力された周波数信号は、後段の差動増幅器14に入力される。 The mixer 13 multiplies the frequency signal output from the frequency divider 12 by a fixed frequency signal having a frequency f MIX , and a signal having two frequencies “(f VCO / N) ± fMIX” obtained by the heterodyne principle. Among them, a signal having a low frequency “(f VCO / N) −f MIX ” can be extracted. The frequency signal output from the mixer 13 is input to the differential amplifier 14 at the subsequent stage.

差動増幅器14には、VCO11側からの周波数信号に加えて、この信号と位相比較を行うための周波数信号がDDS21側より入力されるので、先にDDS21についての説明を行う。DDS21は、不図示の波形テーブルに例えば正弦波の振幅データを位相データに対応付けて記憶しており、後述のシステムクロック201からのクロック信号の入力タイミング毎に予め設定された位相幅データを累積加算して得た位相データに基づいて振幅データを読み出すことにより、設定された周波数のディジタルの周波数信号を出力する機能を備えている。システムクロック201の基準となるクロックの発生源は、例えば水晶発振器などから構成される。   In addition to the frequency signal from the VCO 11 side, a frequency signal for phase comparison with this signal is input to the differential amplifier 14 from the DDS 21 side, so the DDS 21 will be described first. The DDS 21 stores, for example, sinusoidal amplitude data in association with phase data in a waveform table (not shown), and accumulates phase width data set in advance at each input timing of a clock signal from the system clock 201 described later. It has a function of outputting a digital frequency signal having a set frequency by reading amplitude data based on the phase data obtained by the addition. A clock generation source serving as a reference for the system clock 201 is constituted by, for example, a crystal oscillator.

DDS21では、位相幅データの値を大きくすることにより、波形テーブルに記憶されている波形データが位相幅データの大きさに応じて読み飛ばされ、これによって周波数を調整している。即ち、位相幅データの値を大きくするほど周波数の高い信号を出力することができる。本例におけるDDS21は例えばcos(ωt)(ωは角速度[rad/秒])の周波数信号と、当該周波数信号の位相を90°ずらした検波信号sin(ωt)とを同時に出力することができる。またDDS21は、これら周波数信号及び検波信号の信号レベル(信号強度)を各々独立して増減することができる。但し後述するように、DDS21からの周波数信号のレベルの調整は、D/A変換器22により行ってもよい。   In the DDS 21, by increasing the value of the phase width data, the waveform data stored in the waveform table is skipped according to the size of the phase width data, and the frequency is adjusted accordingly. That is, a signal having a higher frequency can be output as the value of the phase width data is increased. The DDS 21 in this example can simultaneously output, for example, a frequency signal of cos (ωt) (ω is an angular velocity [rad / sec]) and a detection signal sin (ωt) in which the phase of the frequency signal is shifted by 90 °. The DDS 21 can increase or decrease the signal levels (signal strength) of these frequency signals and detection signals independently. However, as will be described later, the level of the frequency signal from the DDS 21 may be adjusted by the D / A converter 22.

本例では、例えば周波数シンセサイザの制御部をなすコンピュータ部20からDDS21に対して、設定周波数を決定する位相幅データの設定が行われる。例えば周波数シンセサイザの設定周波数をfとしたとき、DDS21から出力される信号の周波数fDDSは、VCO11から出力される周波数信号が設定周波数にロックされたときに、ミキサ13から出力される信号の周波数「(f/N)―fMIX」と一致するように設定され、この値に基づいて前記位相幅データが設定される。DDS21から出力された周波数信号は、D/A変換器22を介してアナログの周波数信号に変換され、既述の差動増幅器14に入力されることになる。このD/A変換器22は特許請求の範囲のディジタル/アナログ変換部に相当する。 In this example, for example, the phase width data for determining the set frequency is set from the computer unit 20 that forms the control unit of the frequency synthesizer to the DDS 21. For example, when the set frequency of the frequency synthesizer is f s , the frequency f DDS of the signal output from the DDS 21 is the same as that of the signal output from the mixer 13 when the frequency signal output from the VCO 11 is locked to the set frequency. It is set to coincide with the frequency “(f S / N) −f MIX ”, and the phase width data is set based on this value. The frequency signal output from the DDS 21 is converted into an analog frequency signal via the D / A converter 22 and input to the differential amplifier 14 described above. The D / A converter 22 corresponds to a digital / analog converter in the claims.

差動増幅器14はVCO11側のミキサ13から入力された周波数信号とDDS21側から入力された周波数信号との差分値を算出し、この結果を増幅してから後段のA/D変換器15へと出力する役割を果たす。このように差動増幅器14を設け、VCO11、DDS21の双方から出力される周波数信号の差分をとって増幅した差分信号を出力することにより、後段のA/D変換器15でのアナログ信号からのディジタル信号のサンプリング時に当該信号を所定のビット数に丸める際に発生する位相雑音の発生を低減している。   The differential amplifier 14 calculates a difference value between the frequency signal input from the mixer 13 on the VCO 11 side and the frequency signal input from the DDS 21 side, amplifies this result, and then passes to the A / D converter 15 in the subsequent stage. Play a role to output. In this way, the differential amplifier 14 is provided, and the difference signal amplified by taking the difference between the frequency signals output from both the VCO 11 and the DDS 21 is output, whereby the difference signal from the analog signal in the A / D converter 15 in the subsequent stage is output. The generation of phase noise that occurs when the digital signal is rounded to a predetermined number of bits during sampling is reduced.

本発明者は、A/D変換器における位相雑音劣化のない理想的な周波数シンセサイザのシミュレーション結果と実際の周波数シンセサイザの出力とを比較することにより、A/D変換器における位相雑音の劣化量は最大で10dB程度の大きさであることを把握している。そこで差動増幅器14は、2つの周波数信号の差分値を10dB以上の例えば26dB増幅する(20倍に増幅する)ことにより、A/D変換器15にて発生する位相雑音の劣化をキャンセル(相殺)できることが実証的に確認されており、本実施の形態に係る周波数シンセサイザはこのような考え方に基づいて差動増幅器14を備えた構成となっている。   The present inventor compares the simulation result of an ideal frequency synthesizer without phase noise degradation in the A / D converter and the output of the actual frequency synthesizer, so that the amount of phase noise degradation in the A / D converter is It is understood that the size is about 10 dB at the maximum. Therefore, the differential amplifier 14 amplifies the difference value of the two frequency signals by 10 dB or more, for example, 26 dB (amplifies by 20 times), thereby canceling (cancelling) the deterioration of the phase noise generated in the A / D converter 15. The frequency synthesizer according to the present embodiment has a configuration including the differential amplifier 14 based on such a concept.

既述のようにDDS21から出力される周波数信号をcos(ωt)とし、VCO11側からのミキサ13出口の周波数信号はcos(ω’t)(ω’は角速度[rad/秒])としたとき、VCO11の出力周波数fVCOが設定周波数fに十分に近づきPLLがロックされる直前の状態においては、ω≒ω’=ω+Δω(Δω≪1)となるのでミキサ13出口の周波数信号はcos(ωt+Δωt)と表現できる。Δω≪1の条件下では、Δωtの値は時間的に殆ど変化しないので、位相のずれΔθと表すことができる。 As described above, when the frequency signal output from the DDS 21 is cos (ωt) and the frequency signal at the mixer 13 exit from the VCO 11 side is cos (ω′t) (ω ′ is an angular velocity [rad / sec]). In the state immediately before the output frequency f VCO of the VCO 11 is sufficiently close to the set frequency f s and the PLL is locked, ω≈ω ′ = ω + Δω (Δω << 1), so the frequency signal at the outlet of the mixer 13 is cos ( ωt + Δωt). Under the condition of Δω << 1, the value of Δωt hardly changes with time, and can be expressed as a phase shift Δθ.

即ち、PLLがロックされる直前の状態においては、DDS21側から差動増幅器14に入力される周波数信号をcos(ωt)、ミキサ13から差動増幅器14に入力される周波数信号をcos(ωt+Δθ)と表すことができ、差動増幅器14からは、以下の(1)式で表される周波数信号が出力されることになる。
20{cos(ωt+Δθ)−cos(ωt)} …(1)
That is, in a state immediately before the PLL is locked, the frequency signal input to the differential amplifier 14 from the DDS 21 side is cos (ωt), and the frequency signal input from the mixer 13 to the differential amplifier 14 is cos (ωt + Δθ). The differential amplifier 14 outputs a frequency signal represented by the following equation (1).
20 {cos (ωt + Δθ) −cos (ωt)} (1)

差動増幅器14の後段に設けられたA/D変換器15は、当該(1)式で表される信号をディジタル信号に変換する役割を果たすが、DDS21から出力された周波数信号は、D/A変換器22にてアナログ変換される際に時間遅れを生じ、また差動増幅器14にて差分信号を取得し、この差分信号をA/D変換器15でディジタル信号に変換する際にも処理に伴う時間遅れを生ずる。この時間遅れをΔtで表し、t’=t+Δtとすると、A/D変換器15からの出力信号は下記の(1)’式で表すことができる。ここで、ミキサ13出力に対するD/A変換器22の処理に起因する時間遅れは、両周波数信号の位相差Δθに含めることができる。
20{cos(ωt’+Δθ)−cos(ωt’)} …(1)’
The A / D converter 15 provided in the subsequent stage of the differential amplifier 14 plays a role of converting the signal represented by the equation (1) into a digital signal. The frequency signal output from the DDS 21 is D / D A time delay occurs when analog conversion is performed by the A converter 22, a differential signal is acquired by the differential amplifier 14, and processing is performed when the differential signal is converted into a digital signal by the A / D converter 15. Causes a time delay. When this time delay is represented by Δt and t ′ = t + Δt, the output signal from the A / D converter 15 can be represented by the following equation (1) ′. Here, the time delay due to the processing of the D / A converter 22 with respect to the output of the mixer 13 can be included in the phase difference Δθ of both frequency signals.
20 {cos (ωt ′ + Δθ) −cos (ωt ′)} (1) ′

そしてA/D変換器15の後段には、2つの周波数信号の位相差Δθを検出するための直交検波部である位相検出部16が設けられている。位相検出部16は、(1)’式で表される前段のA/D変換器15からの出力信号に、当該(1)’式に含まれるcos(ωt’)と直交する検波信号sin(ωt’)を乗じて、位相差成分を取り出すための前処理を行う機能を備えている。   A phase detection unit 16 that is a quadrature detection unit for detecting the phase difference Δθ between the two frequency signals is provided after the A / D converter 15. The phase detection unit 16 detects a detection signal sin () orthogonal to cos (ωt ′) included in the equation (1) ′ as an output signal from the preceding stage A / D converter 15 expressed by equation (1) ′. (ωt ′) and a function of performing preprocessing for extracting a phase difference component.

既述のようにDDS21からは、差動増幅器14に入力される周波数信号(cos(ωt))とこれに直交する検波信号(sin(ωt))とを並行して出力することができる。この検波信号に対して、D/A変換器22、差動増幅器14及びA/D変換器15において発生する時間遅れΔtを相殺する位相補正が位相補正部31及びレイテンシ調整部4にて行われ、こうして位相補正された検波信号sin(ωt’)が位相検出部16へと入力される。位相検出部16にて実行される演算を整理すると、下記(2)式で表される出力が得られる。
sin(ωt’)
×[20{cos(ωt’+Δθ)−cos(ωt’)}]
=(20/2)sin(2ωt’+Δθ)+(20/2)sin(−Δθ)
+(20/2)sin(2ωt’)…(2)
As described above, the DDS 21 can output the frequency signal (cos (ωt)) input to the differential amplifier 14 and the detection signal (sin (ωt)) orthogonal thereto in parallel. Phase correction for canceling the time delay Δt generated in the D / A converter 22, the differential amplifier 14, and the A / D converter 15 is performed on the detection signal by the phase correction unit 31 and the latency adjustment unit 4. The detection signal sin (ωt ′) thus corrected in phase is input to the phase detector 16. When the calculations executed by the phase detector 16 are arranged, an output represented by the following equation (2) is obtained.
sin (ωt ′)
× [20 {cos (ωt ′ + Δθ) −cos (ωt ′)}]
= (20/2) sin (2ωt ′ + Δθ) + (20/2) sin (−Δθ)
+ (20/2) sin (2ωt ′) (2)

位相検出部16の後段には、フィルタ17が設けられており(2)式で表される位相検出部16の出力から交流成分を除去して、直流成分である(20/2)sin(−Δθ)=−(20/2)sin(Δθ)を取り出すことにより、VCO11側及びDDS21側の2つの周波数信号の位相差を知ることができる。   A filter 17 is provided at the subsequent stage of the phase detection unit 16, and the AC component is removed from the output of the phase detection unit 16 expressed by the equation (2) to obtain a DC component (20/2) sin (− By extracting (Δθ) = − (20/2) sin (Δθ), the phase difference between the two frequency signals on the VCO 11 side and the DDS 21 side can be known.

積分回路18は、本例の周波数シンセサイザを構成するPLL回路のループフィルタに相当し、フィルタ17にて検出した位相差に対応する信号「−(20/2)sin(Δθ)」にPLL回路のループゲインを調整するための係数を乗算し、その信号を積分系と直接系とに分けた後に加算する構成となっている。   The integrating circuit 18 corresponds to a loop filter of the PLL circuit constituting the frequency synthesizer of this example, and the signal “− (20/2) sin (Δθ)” corresponding to the phase difference detected by the filter 17 is added to the PLL circuit. In this configuration, a coefficient for adjusting the loop gain is multiplied, and the signal is divided into an integral system and a direct system and then added.

図2は、積分回路18の構成例を示しており、図中181は入力信号に調整係数を乗ずる乗算部、182は乗算後の信号を累積加算する累積加算部、183は乗算後の信号(直接系)と累積加算部182からの出力信号(積分系)とを加算する加算部である。積分回路18は、入力された「−(20/2)sin(Δθ)」の値がゼロとなるように、PLL回路のループ制御を実行する役割を果たす。   FIG. 2 shows a configuration example of the integrating circuit 18, in which 181 is a multiplication unit that multiplies the input signal by an adjustment coefficient, 182 is a cumulative addition unit that cumulatively adds the signals after multiplication, and 183 is a signal after multiplication ( (Additional system) and an output signal (integration system) from the cumulative adder 182. The integration circuit 18 plays a role of executing loop control of the PLL circuit so that the value of “− (20/2) sin (Δθ)” inputted becomes zero.

積分回路18の後段にはD/A変換器19が設けられており、積分回路18からの出力がアナログ信号に変換されて、D/A変換器19の出力がVCO11に制御電圧として入力され、PLL回路による周波数調整を実行することができる。   A D / A converter 19 is provided at the subsequent stage of the integrating circuit 18, the output from the integrating circuit 18 is converted into an analog signal, and the output of the D / A converter 19 is input to the VCO 11 as a control voltage. Frequency adjustment by a PLL circuit can be executed.

ここで図1に示した32は、差動増幅器14に入力されるDDS側の周波数信号と、ミキサ13側からの周波数信号との振幅をそろえるために、差動増幅器14からの周波数信号と、DDS21からの周波数信号(cos(ωt’):位相補正部31及びレイテンシ調整部4にて時間遅れΔtの調整済み)とに基づいてD/A変換器22より出力されるアナログ信号の振幅を調整するための振幅調整部である。   Here, reference numeral 32 shown in FIG. 1 denotes a frequency signal from the differential amplifier 14 in order to make the amplitude of the frequency signal on the DDS side input to the differential amplifier 14 and the frequency signal from the mixer 13 side, The amplitude of the analog signal output from the D / A converter 22 is adjusted based on the frequency signal from the DDS 21 (cos (ωt ′): the time delay Δt has been adjusted by the phase correction unit 31 and the latency adjustment unit 4). It is an amplitude adjustment part for doing.

ここで先に説明したように、位相補正部31及びレイテンシ調整部4は、D/A変換器22、差動増幅器14及びその後段のA/D変換器15の処理にて発生するの時間遅れを補正する役割を果たしている。ところが背景技術で説明したようにこれらの機器のなかには回路を立ち上げる度に処理時間(レイテンシ)が変動し、その結果、DDS21から出力された周波数信号がD/A変換器22→作動増幅器14→A/D変換器15を経て位相検出部16に到達するまでの時間遅れが変動してしまう場合がある。このように時間遅れが変動すると、(2)式を用いて説明したVCO11側(ミキサ13)からの周波数信号とDDS21側からの周波数信号との位相差を性格に把握することが困難になり、PLL回路の制御精度を低下させてしまう。   As described above, the phase correction unit 31 and the latency adjustment unit 4 are time delays generated by the processing of the D / A converter 22, the differential amplifier 14, and the A / D converter 15 in the subsequent stage. It plays a role to correct. However, as described in the background art, in these devices, the processing time (latency) fluctuates every time the circuit is started up. As a result, the frequency signal output from the DDS 21 is converted into the D / A converter 22 → the operational amplifier 14 → There may be a case where the time delay until the phase detector 16 is reached via the A / D converter 15 may fluctuate. When the time delay fluctuates in this way, it becomes difficult to accurately grasp the phase difference between the frequency signal from the VCO 11 side (mixer 13) and the frequency signal from the DDS 21 side described using the equation (2). The control accuracy of the PLL circuit is lowered.

そこで本実施の形態に係る周波数シンセサイザには、位相補正部31及びレイテンシ調整部4の2種類の回路が設けられており、これによりD/A変換器22、作動増幅器14、A/D変換器15の各機器にて発生する時間遅れが精度よく相殺されように、検波信号の位相補正を行う構成となっている。   Therefore, the frequency synthesizer according to the present embodiment is provided with two types of circuits, that is, the phase correction unit 31 and the latency adjustment unit 4, and thereby the D / A converter 22, the operational amplifier 14, and the A / D converter. The configuration is such that the phase of the detection signal is corrected so that the time delay generated in each of the 15 devices is accurately offset.

本例では時間遅れが発生する既述の3つの回路(D/A変換器22、作動増幅器14、A/D変換器15)のうち、例えばD/A変換器22のレイテンシが立ち上がりの度に変動する場合について説明する。このとき位相補正部31は、作動増幅器14、A/D変換器15における一定時間の時間遅れ、及びD/A変換器22にて発生する時間遅れのうち、レイテンシ調整部4では調整しきれない短時間の時間遅れを調整するために、予め定められた補正量だけ検波信号の位相を補正する役割を果たしている。位相補正部31には、インバータやコンデンサを備えた周知のパルス遅延回路などが利用される。位相補正部31は本実施の形態の第1の位相補正部に相当する。   In this example, among the three circuits (D / A converter 22, operational amplifier 14, and A / D converter 15) described above in which a time delay occurs, for example, every time the latency of the D / A converter 22 rises. A case of fluctuation will be described. At this time, the phase correction unit 31 cannot be adjusted by the latency adjustment unit 4 among the time delay of a certain time in the operational amplifier 14 and the A / D converter 15 and the time delay generated in the D / A converter 22. In order to adjust a short time delay, it plays the role of correcting the phase of the detection signal by a predetermined correction amount. As the phase correction unit 31, a known pulse delay circuit including an inverter and a capacitor is used. The phase correction unit 31 corresponds to the first phase correction unit of the present embodiment.

一方、レイテンシ調整部4は、D/A変換器22におけるD/A変換に要する処理時間(変換時間)が周波数シンセサイザの立ち上げの度に異なる不都合を解消するために、検波信号が出力されるタイミングを遅らせると共に、この遅らせるタイミング(遅延量)を変化させることができる。レイテンシ調整部4は本実施の形態の第2の位相補正部に相当する。   On the other hand, the latency adjustment unit 4 outputs a detection signal in order to eliminate the inconvenience that the processing time (conversion time) required for the D / A conversion in the D / A converter 22 differs every time the frequency synthesizer is started up. The timing can be delayed and the timing (delay amount) to be delayed can be changed. The latency adjustment unit 4 corresponds to the second phase correction unit of the present embodiment.

図3は、本実施の形態に係るレイテンシ調整部4の構成例を示している。レイテンシ調整部4は、例えば周知のシフトレジスタを備えており、システムクロック201からのクロック信号の入力タイミングに同期して、位相補正部31から入力された信号をクロック単位で遅らせて位相補正部16へと出力することができる。   FIG. 3 shows a configuration example of the latency adjustment unit 4 according to the present embodiment. The latency adjustment unit 4 includes, for example, a known shift register, and delays the signal input from the phase correction unit 31 in units of clocks in synchronization with the input timing of the clock signal from the system clock 201. Can be output.

例えば図3に示したレイテンシ調整部4は、DDS21や位相補正部31から出力される検波信号のビット数に応じたデータを記憶可能な複数個、例えば3個のレジスタ部41a〜41cを直列に接続してなるシフトレジスタを備えている。各レジスタ部41a〜41cはシステムクロック201からのクロック信号を受け取ったタイミングで保持しているデータを後段へ出力することにより、検波信号の出力タイミングをクロック単位で遅らせて(位相を補正して)出力することができる。   For example, the latency adjustment unit 4 illustrated in FIG. 3 includes a plurality of, for example, three register units 41 a to 41 c that can store data corresponding to the number of bits of the detection signal output from the DDS 21 or the phase correction unit 31 in series. A shift register is provided. Each register unit 41a to 41c outputs the data held at the timing when the clock signal from the system clock 201 is received to the subsequent stage, thereby delaying the output timing of the detection signal in units of clocks (correcting the phase). Can be output.

そして各レジスタ部41a〜41bからの出力は、切り替えスイッチ42との接続点S〜S側にも出力され、この切り替えスイッチ42の接続先を選択することによって位相検出部16に入力される検波信号の遅延量(位相の補正量)を変更することができる。また本例に係る切り替えスイッチ42には、位相補正部31からの出力タイミングを遅らせずにそのまま出力するための接点Sが設けられている。 The outputs from the register units 41 a to 41 b are also output to the connection points S 1 to S 3 side with the changeover switch 42, and are input to the phase detection unit 16 by selecting the connection destination of the changeover switch 42. The delay amount (phase correction amount) of the detection signal can be changed. Further to the changeover switch 42 according to the present embodiment, the contact S 0 to directly output without delaying the output timing of the phase correction unit 31 is provided.

上述の構成を備えたレイテンシ調製部4にて最適な遅延量を求める手法について説明する。例えばDDS21から出力された周波数信号cos(ωt)がD/A変換器22→差動増幅器14→A/D変換器15を経て位相検出部16に入力されるまでに生じる時間遅れをΔtとし、同じくDDS21から出力された検波信号sin(ωt)が位相補正部31→レイテンシ調整部4を経て位相検出部16に入力されるまでに行われる位相の補正量をΔtとする。 A method for obtaining an optimum delay amount by the latency adjusting unit 4 having the above-described configuration will be described. For example, a time delay that occurs until the frequency signal cos (ωt) output from the DDS 21 is input to the phase detector 16 via the D / A converter 22 → the differential amplifier 14 → the A / D converter 15 is Δt 1. Similarly, let Δt 2 be the amount of phase correction performed until the detection signal sin (ωt) output from the DDS 21 is input to the phase detection unit 16 via the phase correction unit 31 → the latency adjustment unit 4.

このとき差動増幅器14へのVCO11側(ミキサ13)からの周波数信号の入力を遮断し、当該差動増幅器14のゲインを1とすると、位相検出部16では以下の(3)式の演算が実行される。
sin(ω(t+Δt))×cos(ω(t+Δt))
=(1/2)sin(ω(2t+Δt+Δt))
+(1/2)sin(ω(Δt−Δt))…(3)
(3)式の演算結果においても交流成分を除去すれば、(1/2)sin(ω(Δt−Δt))に対応する信号が取り出され、Δtの値がΔtに近づくほど、(1/2)sin(ω(Δt−Δt))の値が0に近づくことになる。
At this time, when the input of the frequency signal from the VCO 11 side (mixer 13) to the differential amplifier 14 is cut off and the gain of the differential amplifier 14 is set to 1, the phase detection unit 16 performs the calculation of the following equation (3). Executed.
sin (ω (t + Δt 2 )) × cos (ω (t + Δt 1 ))
= (1/2) sin (ω (2t + Δt 2 + Δt 1 ))
+ (1/2) sin (ω (Δt 2 −Δt 1 )) (3)
If the AC component is also removed from the calculation result of equation (3), a signal corresponding to (1/2) sin (ω (Δt 2 −Δt 1 )) is extracted, and the value of Δt 2 approaches Δt 1. , (1/2) sin (ω (Δt 2 −Δt 1 )) approaches 0.

そこで図3に示したレイテンシ調整部4における切り替えスイッチ42の接続先を接点S〜Sへと変更してΔtを順次変化させ、(1/2)sin(ω(Δt−Δt))の値が0に最も近くなる接点を選択することにより、当該立ち上げ時におけるD/A変換器22の遅れ時間を相殺する、検波信号の位相の補正量を決定することができる。 Therefore, the connection destination of the changeover switch 42 in the latency adjustment unit 4 shown in FIG. 3 is changed to the contacts S 0 to S 3 to sequentially change Δt 2 , and (1/2) sin (ω (Δt 2 −Δt 1 By selecting the contact whose value of)) is closest to 0, it is possible to determine the correction amount of the phase of the detection signal that cancels the delay time of the D / A converter 22 at the time of startup.

以上に説明した手法によるレイテンシ調整部4での遅延量の決定(以下、レイテンシ調整という)を実行可能とするため、本実施の形態の形態に係る周波数シンセサイザではレイテンシ調整実行時にVCO11側(ミキサ13)からの周波数信号の入力を遮断するためのスイッチ部5が設けられている。このスイッチ部5を開とすることにより、DDS21から出力された周波数信号がテスト用の信号として位相検出部16に入力されることになる。   In order to make it possible to execute the delay amount determination (hereinafter referred to as latency adjustment) by the latency adjustment unit 4 by the method described above, the frequency synthesizer according to the present embodiment performs the latency adjustment on the VCO 11 side (mixer 13). ) Is provided to cut off the input of the frequency signal from. By opening the switch unit 5, the frequency signal output from the DDS 21 is input to the phase detection unit 16 as a test signal.

またVCO11側からの入力がなくなることにより、差動増幅器14からはアナログ変換されたDDS21の周波数信号がそのまま増幅されて出力されることになるが、差分を取っていない周波数信号を増幅して検波信号との直交検波を行うと、検波される信号同士の振幅の差が大きすぎて検波精度を低下させる要因となる。そこで例えばDDS21は、レイテンシ調整時にはその信号レベルを下げて周波数信号の出力を行うようになっている。   Further, since there is no input from the VCO 11 side, the frequency signal of the DDS 21 converted into analog is amplified and output as it is from the differential amplifier 14, but the frequency signal not taking the difference is amplified and detected. When quadrature detection with a signal is performed, the difference in amplitude between the detected signals is too large, which causes a reduction in detection accuracy. Thus, for example, the DDS 21 outputs a frequency signal by lowering its signal level when adjusting the latency.

また、位相検出部16の出力は例えばコンピュータ部20へと出力され、当該コンピュータ部20内にて交流成分を除去する処理が行われ、時間遅れΔtと補正量Δtとの差を表すデータを記憶しておくことができる。またコンピュータ部20は、切り替えスイッチ42の各接点S〜Sへの切り替え状態と対応付けて前記ΔtとΔtとの差を表すデータを記憶し、当該データの絶対値が最小となる接点をそのときのレイテンシ調整動作における最適な補正量に対応する接点として選択することができる。 Further, the output of the phase detection unit 16 is output to, for example, the computer unit 20, a process for removing the AC component is performed in the computer unit 20, and data representing the difference between the time delay Δt 2 and the correction amount Δt 1. Can be stored. The computer unit 20 stores data representing the difference between Δt 2 and Δt 1 in association with the switching state of the changeover switch 42 to the contacts S 0 to S 3 , and the absolute value of the data is minimized. The contact can be selected as a contact corresponding to an optimum correction amount in the latency adjustment operation at that time.

以上の構成を備えたレイテンシ調整部4にて、最適な遅延量を決定する手法について図4、図5を参照しながら説明する。図4はレイテンシを調整する動作において、システムクロック201からのクロック信号に基づいて各回路に入出力される信号を示すタイミングチャートを簡略化して示したものである。各チャートは、上段から順に、クロック信号、差動増幅器14を経由して位相検出部16に入力される周波数信号、切り替えスイッチ42の各接点S〜Sより位相検出部16に入力される検波信号、位相検出部16より出力される信号を示している。 A method for determining an optimum delay amount in the latency adjustment unit 4 having the above configuration will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a simplified timing chart showing signals input to and output from each circuit based on the clock signal from the system clock 201 in the operation of adjusting the latency. Each chart is input to the phase detection unit 16 from the clock signal, the frequency signal input to the phase detection unit 16 via the differential amplifier 14 and the contacts S 0 to S 3 of the changeover switch 42 in order from the top. The detection signal and the signal output from the phase detector 16 are shown.

DDS21からは、例えばωt0〜ωt7の8クロックの間に、1周期分の周波数信号(cos(ωt1)〜cos(ωt7))及び検波信号(sin(ωt1)〜sin(ωt7))が繰り返し出力される。図示の便宜上、図5のDDS21の出力チャート中にはこれらの周波数信号、検波信号をまとめて「e^(jωt0)〜e^(jωt7)」と示してある。   From the DDS 21, for example, a frequency signal (cos (ωt1) to cos (ωt7)) and a detection signal (sin (ωt1) to sin (ωt7)) for one cycle are repeatedly output during 8 clocks of ωt0 to ωt7. The For convenience of illustration, these frequency signals and detection signals are collectively shown as “e ^ (jωt0) to e ^ (jωt7)” in the output chart of the DDS 21 in FIG.

図4に示したチャートの例では、DDS21から出力された周波数信号は、差動増幅器14等を経由することにより、4クロック後に位相検出部16へと入力されている。一方、レイテンシ調整部での遅延量がゼロである接点Sからの出力は、DDS21出力の2クロック後に位相検出部16へと入力されている。このことから、本例では、位相補正部31では、クロック信号の2クロック分だけDDS21から出力された検波信号の位相を遅らせる補正が行われていることが分かる。そして、接点S〜Sからは、位相補正部31にて位相補正された後の検波信号に対して、検波信号を出力するタイミングを1クロック単位ずつ遅らせた信号が出力されている。 In the example of the chart illustrated in FIG. 4, the frequency signal output from the DDS 21 is input to the phase detection unit 16 after 4 clocks via the differential amplifier 14 and the like. On the other hand, the output from the contact S 0 where the delay amount in the latency adjustment unit is zero is input to the phase detection unit 16 two clocks after the DDS 21 output. From this, it can be seen that in this example, the phase correction unit 31 performs correction to delay the phase of the detection signal output from the DDS 21 by two clocks of the clock signal. The contacts S 1 to S 3 output a signal obtained by delaying the timing of outputting the detection signal by one clock unit with respect to the detection signal after the phase correction by the phase correction unit 31.

ここで今、図4中に示すタイミングにて、切り替えスイッチ42を接点Sに接続すると、位相検出部16では例えば周波数信号と検波信号とが入力されてから1クロック経過した後のタイミングで(3)式の演算を実行した結果がコンピュータ部20へ向けて出力される。また、図4中に、S、S、…と示すタイミングで切り替えスイッチ42の接点を切り替えた場合にも同様に周波数信号及び検波信号の入力タイミングの1クロック後に上述の演算結果が出力される。 Here now, at the timing shown in FIG. 4, the selector switch 42 to connect to the contact S 0, at the timing after one clock has elapsed from the input of the phase detector 16 for example, a frequency signal and a detection signal ( 3) The result of executing the calculation of the equation is output to the computer unit 20. In addition, when the contact of the changeover switch 42 is switched at the timings indicated by S 1 , S 2 ,... In FIG. 4, the above calculation result is output after one clock of the input timing of the frequency signal and the detection signal. The

そこでコンピュータ部20では、切り替えスイッチ42の接点の切り替えタイミング及びその接続先と、位相検出部16より取得したデータとを対応付けて記憶しておくことにより、レイテンシ調整部4にて検波信号が送れて出力されるクロック数と周波数信号‐検波信号間の位相の一致度合い(既述の(1/2)sin(ω(Δt−Δt))との関係を把握することができる。 Therefore, in the computer unit 20, the latency adjustment unit 4 can send a detection signal by storing the switching timing of the contact of the changeover switch 42 and its connection destination in association with the data acquired from the phase detection unit 16. Thus, the relationship between the number of clocks to be output and the degree of coincidence of the phase between the frequency signal and the detection signal (the previously described (1/2) sin (ω (Δt 2 −Δt 1 )) can be grasped.

図4によれば、例えば切り替えスイッチ42を接点S(遅延量0クロック)に接続した直後の位相検出部16からの出力A3は「cos(ωt6)×(sin(ωt0))」となり、レイテンシ調整部4からの出力が2クロック分進んでいるので、周波数信号‐検波信号間の位相が一致した結果は得られない。一方、切り替えスイッチ42を接点S(遅延量2クロック)に接続した直後の位相検出部16からの出力A3は「cos(ωt2)×(sin(ωt2))」となり、両信号の位相が一致していることを把握できる。 According to FIG. 4, for example, the output A3 from the phase detection unit 16 immediately after connecting the changeover switch 42 to the contact S 0 (delay amount 0 clock) becomes “cos (ωt6) × (sin (ωt0))”, and the latency is increased. Since the output from the adjustment unit 4 is advanced by two clocks, a result in which the phase between the frequency signal and the detection signal coincides cannot be obtained. On the other hand, the output A3 from the phase detector 16 immediately after connecting the changeover switch 42 to the contact S 2 (delay amount 2 clocks) is “cos (ωt2) × (sin (ωt2))”, and the phases of both signals are the same. You can see what you are doing.

図4では説明の便宜上、切り替えスイッチ42を2クロック毎に変更した場合を示しているが、実際には、例えば数百ミリ秒〜数秒程度ずつ、予め設定した時間ごとに切り替えスイッチ42の接続先の接点を例えばS→S→S→Sと切り替えていく。この結果、コンピュータ部20では、図5に示すように「(1/2)sin(ω(Δt−Δt))」の値が時間軸に沿って各接点に対応付けて記憶される(図5中には絶対値で示してある)。そしてこの値が最も小さくなる接点が、今回の立ち上げ動作におけるD/A変換器22のレイテンシを相殺する遅延量に対応する接点として選択されることになる。 For convenience of explanation, FIG. 4 shows a case where the changeover switch 42 is changed every two clocks. However, in actuality, for example, about several hundred milliseconds to several seconds, the connection destination of the changeover switch 42 every preset time. For example, S 0 → S 1 → S 2 → S 3 are switched. As a result, the computer unit 20 stores the value of “(½) sin (ω (Δt 2 −Δt 1 ))” in association with each contact point along the time axis as shown in FIG. In FIG. 5, the absolute value is shown). The contact having the smallest value is selected as the contact corresponding to the delay amount that cancels the latency of the D / A converter 22 in the current start-up operation.

以上に説明した構成を備えた周波数シンセサイザの作用について図6のフロー図を参照しながら説明する。周波数シンセサイザの立ち上げを開始し(スタート)その電源が投入されると(ステップS1)、レイテンシ調整部4の切り替えスイッチ42を接点Sに接続して検波信号の遅延量を「0クロック」に設定する(ステップS2)。また、スイッチ部5を開として、VCO11を差動増幅器14から切り離すと共に(ステップS3)、DDS21の周波数信号(及び検波信号)の周波数及び当該DDS21から作動増幅器14へ出力されるディジタル信号の信号レベルを各々予め定められた値に設定する(ステップS4)。ここで例えばDDS21から作動増幅器14へ出力されるディジタル信号の信号レベルは、通常運転時の20分の1のレベルに設定される一方、検波信号として位相補正部31へ出力されるディジタル信号は通常運転時のレベルに設定される。 The operation of the frequency synthesizer having the configuration described above will be described with reference to the flowchart of FIG. Start the launch of the frequency synthesizer (start) When the power is turned on (step S1), the delay amount of the detection signal by connecting the switch 42 of the latency adjustment unit 4 to the contact S 0 to "0 Clock" Set (step S2). Further, the switch unit 5 is opened to disconnect the VCO 11 from the differential amplifier 14 (step S3), and the frequency of the frequency signal (and detection signal) of the DDS 21 and the signal level of the digital signal output from the DDS 21 to the operational amplifier 14 Are respectively set to predetermined values (step S4). Here, for example, the signal level of the digital signal output from the DDS 21 to the operational amplifier 14 is set to a level that is 1/20 of that during normal operation, while the digital signal output to the phase correction unit 31 as the detection signal is normally set. Set to the level during operation.

そしてDDS21より周波数信号及び検波信号の出力が開始されると(ステップS5)、位相検出部16より出力された演算結果がコンピュータ部20で処理され、周波数信号と検波信号との位相差を示すデータとして記憶される(ステップS6)。こうして予め設定した時間が経過したら、切り替えスイッチ42の接続先を切り替えて、レイテンシ調整部4の遅延量を1クロックだけインクリメントする(ステップS7)。   When the output of the frequency signal and the detection signal is started from the DDS 21 (step S5), the calculation result output from the phase detection unit 16 is processed by the computer unit 20, and data indicating the phase difference between the frequency signal and the detection signal. (Step S6). When the preset time has elapsed in this way, the connection destination of the changeover switch 42 is switched, and the delay amount of the latency adjustment unit 4 is incremented by one clock (step S7).

その結果、遅延量が3クロックを超えていなければ(ステップS8;NO)、切り替えスイッチ42の切り替え先があることになるので、その状態で所定時間両信号の位相差を検出し、その結果を記憶してから(ステップS7)レイテンシ調整部4の遅延量を1クロック分だけインクリメントする動作を繰り返す(ステップS8)。そして、遅延量が3クロックを超えて4クロックとなり、これ以上、クロック数を増加させる接点がなくなったら(ステップS8;YES)、図4、図5を用いて説明した考え方に基づいて最適な遅延量を選択し、切り替えスイッチ42の接続先をこの遅延量に対応する接点に切り替える(ステップS9)。   As a result, if the amount of delay does not exceed 3 clocks (step S8; NO), there is a changeover destination of the changeover switch 42. Therefore, the phase difference between both signals is detected for a predetermined time in that state, and the result is obtained. After storing (step S7), the operation of incrementing the delay amount of the latency adjusting unit 4 by one clock is repeated (step S8). When the delay amount exceeds 3 clocks and becomes 4 clocks, and there is no longer any contact that increases the number of clocks (step S8; YES), the optimum delay is based on the concept described with reference to FIGS. The amount is selected, and the connection destination of the changeover switch 42 is switched to a contact corresponding to this delay amount (step S9).

この結果、今回の立ち上げ動作におけるD/A変換器22のレイテンシを相殺する遅延量がレイテンシ調整部4にて選択されたことになるので、スイッチ部5を閉じて差動増幅器14をVCO11側に接続し、DDS21から作動増幅器14へ向けて出力されるディジタル信号の信号レベルを通常動作時のレベルに戻し(ステップS10)こうしてレイテンシの調整動作を終え(エンド)、PLL回路全体を作動させて周波数シンセサイザを立ち上げていく。   As a result, the delay amount that cancels out the latency of the D / A converter 22 in the current start-up operation is selected by the latency adjustment unit 4, so the switch unit 5 is closed and the differential amplifier 14 is connected to the VCO 11 side. The signal level of the digital signal output from the DDS 21 to the operational amplifier 14 is returned to the level during normal operation (step S10). Thus, the latency adjustment operation is finished (end), and the entire PLL circuit is activated. Start up a frequency synthesizer.

この後の周波数シンセサイザの立ち上げ動作についても簡単に説明しておく。この例では周波数シンセサイザの各設定値設定周波数をf=8755.5MHz、分周器12をN=104、ミキサ13の固定周波数信号fMIX=80MHzとする。また周波数シンセサイザは、不図示の周波数引き込み機構を備えており、その立ち上げ時においてVCO11の出力周波数を設定周波数の近傍まで引き込むことが可能となっている。 The subsequent operation of starting up the frequency synthesizer will be briefly described. In this example, each set value set frequency of the frequency synthesizer is set to f s = 8755.5 MHz, the frequency divider 12 is set to N = 104, and the fixed frequency signal f MIX of the mixer 13 is set to 80 MHz. The frequency synthesizer is provided with a frequency drawing mechanism (not shown), and can draw the output frequency of the VCO 11 to the vicinity of the set frequency when the frequency synthesizer is started up.

周波数引き込み機構の作用によりVCO11の出力周波数が設定周波数の近傍まで引き込まれたら、PLL回路が作用し、VCO11からの出力は、分周器12にて1/104の周波数に分周され、ミキサ13にて固定周波数80MHzが乗算されてから、差動増幅器14へ向けて出力される。ここで、fVCO=fとなった場合には、ミキサ13からは8755.5×106/104−80×106=4187500Hzの周波数信号が出力されることになる。 When the output frequency of the VCO 11 is pulled to the vicinity of the set frequency by the action of the frequency pulling mechanism, the PLL circuit is actuated, and the output from the VCO 11 is divided by the frequency divider 12 into a frequency of 1/104, and the mixer 13 Is multiplied by a fixed frequency of 80 MHz and output to the differential amplifier 14. Here, when it becomes the f VCO = f s would frequency signal 8755.5 × 106 / 104-80 × 106 = 4187500Hz is output from the mixer 13.

一方、DDS21においては、出力周波数fDDSが上述の4187500Hzとなるようにコンピュータ部20からの設定がなされており、この出力周波数を持つ周波数信号が、D/A変換器22にて振幅調整された後、差動増幅器14に入力される。この結果、差動増幅器14からは、ミキサ13から出力されたVCO11側の周波数信号とDDS21側の周波数信号との差分を20倍に増幅した差分信号が出力され、この差分信号が位相検出部16にて直交検波されて両周波数信号の位相差Δθを検出するための演算がなされる。ここで既述のように周波数シンセサイザの立ち上げ時においてDDS21から位相検出部16へ入力される周波数信号と検波信号との位相が良好に一致していることにより、VCO11側の周波数信号との位相差Δθを精度よく検出することができる。 On the other hand, in the DDS 21, the setting is made from the computer unit 20 so that the output frequency f DDS becomes the above-mentioned 4187500 Hz, and the amplitude of the frequency signal having this output frequency is adjusted by the D / A converter 22. Thereafter, it is input to the differential amplifier 14. As a result, the differential amplifier 14 outputs a differential signal obtained by amplifying the difference between the frequency signal on the VCO 11 side output from the mixer 13 and the frequency signal on the DDS 21 side by 20 times. Is subjected to quadrature detection and an operation for detecting the phase difference Δθ between the two frequency signals is performed. Here, as described above, when the frequency synthesizer is started up, the phase of the frequency signal input from the DDS 21 to the phase detection unit 16 and the detection signal are in good agreement, so that the level of the frequency signal on the VCO 11 side is the same. The phase difference Δθ can be detected with high accuracy.

そして位相検出部16からは既述の(2)式に示した信号が出力されてフィルタ17にて当該位相差に対応する信号「−(20/2)sin(Δθ)」が取り出さる。フィルタ17で取り出された信号は、積分回路18にて積分、加算されD/A変換器19にてアナログデータに変換された後、制御電圧としてVCO11に印加される。このPLL回路により「−(20/2)sin(Δθ)=0」、即ちΔθ=0となるようにループ制御が実行され、Δθ=0となったときVCO11の出力周波数fVCOが設定周波数fsにロックされると共に、ミキサ13から出力される周波数信号がDDS21からの出力に同期した状態となる。   Then, the signal shown in the above-described equation (2) is output from the phase detector 16, and the signal “− (20/2) sin (Δθ)” corresponding to the phase difference is extracted by the filter 17. The signal extracted by the filter 17 is integrated and added by the integration circuit 18 and converted to analog data by the D / A converter 19 and then applied to the VCO 11 as a control voltage. The loop control is executed by this PLL circuit so that “− (20/2) sin (Δθ) = 0”, that is, Δθ = 0, and when Δθ = 0, the output frequency fVCO of the VCO 11 becomes the set frequency fs. In addition to being locked, the frequency signal output from the mixer 13 is synchronized with the output from the DDS 21.

以上に説明した周波数シンセサイザによれば、以下の効果がある。周波数シンセサイザは、VCO11から出力された周波数信号との位相差を検出するために、DDS21から出力される周波数信号と、この周波数信号の位相を90°ずらした検波信号とが異なる経路を通って位相検出部16に入力されて直交検波に利用される際に、これら2つの信号が位相検出部に入力されるタイミングをそろえるための位相補正部31とレイテンシ調整部4とを備えている。そして位相補正部31は予め定めた量だけ前記検波信号の位相を補正する一方、レイテンシ調整部4は検波信号を出力するタイミングをクロック単位で遅らせることができる。この結果、DDS21から出力された周波数信号が通る経路に設けられているD/A変換器22の信号の変換時間が周波数シンセサイザの立ち上げの度に異なる場合であっても、この立ち上げ時間の変化に応じて検波信号の出力タイミングを遅らせ、DDS21から同時に出力された周波数信号−検波信号間の位相差を小さくすることができるので、VCO11及びDDS21の各々の周波数信号の位相差を正確に把握して精度の高い周波数調整を行うことができる。   The frequency synthesizer described above has the following effects. The frequency synthesizer detects the phase difference from the frequency signal output from the VCO 11, and the frequency signal output from the DDS 21 and the detection signal obtained by shifting the phase of this frequency signal by 90 ° are phased through different paths. A phase correction unit 31 and a latency adjustment unit 4 are provided for aligning the timing at which these two signals are input to the phase detection unit when input to the detection unit 16 and used for quadrature detection. The phase correction unit 31 corrects the phase of the detection signal by a predetermined amount, while the latency adjustment unit 4 can delay the timing of outputting the detection signal in units of clocks. As a result, even if the conversion time of the signal of the D / A converter 22 provided in the path through which the frequency signal output from the DDS 21 passes differs every time the frequency synthesizer is started up, Since the detection signal output timing is delayed according to the change and the phase difference between the frequency signal and the detection signal output simultaneously from the DDS 21 can be reduced, the phase difference between the frequency signals of the VCO 11 and the DDS 21 can be accurately grasped. Thus, highly accurate frequency adjustment can be performed.

ここで検波信号を補正する順序は図1に示したように位相補正部31→レイテンシ調整部4の順に行う場合に限られず、この順番を入れ替えてもよい。また本例では周波数シンセサイザを立ち上げるたびに処理の時間が変換する回路の例としてD/A変換部22を挙げたが、このほか差動増幅器14やその後段のA/D変換器15にて同様の現象が発生する場合にも、検波信号に対して予め設定した補正量だけ位相の補正を行う位相補正部31と、検波信号をクロック単位で遅らせて出力することにより位相の補正を行うレイテンシ調整部4とを組み合わせることにより、前記現象の発生に伴う不都合を解消することができる。   Here, the order of correcting the detection signals is not limited to the order of the phase correction unit 31 → latency adjustment unit 4 as shown in FIG. 1, and this order may be changed. In this example, the D / A converter 22 is used as an example of a circuit that converts the processing time each time the frequency synthesizer is started up. However, the differential amplifier 14 and the A / D converter 15 in the subsequent stage are also used. Even when the same phenomenon occurs, the phase correction unit 31 corrects the phase by a preset correction amount with respect to the detection signal, and the latency to correct the phase by outputting the detection signal delayed by the clock unit. Combining with the adjustment unit 4 can eliminate the disadvantages associated with the occurrence of the phenomenon.

また、レイテンシ調整部4を構成するシフトレジスタ内に設けるレジスタ部の数は、図3に示した3個の例に限定されず、調整量の異なる接続点が2つ以上設けられていれば3個より少なくてもよいし、多くてもよい。さらにはレジスタ部を通らない接点Sは設けなくてもよい。このほか、最適な調整量はコンピュータ部20を利用して決定する場合に限定されず、位相検出部から出力された信号に基づいて、例えば手動で切り替えスイッチ42の接続点を切り替えてもよい。さらに、レイテンシ調整部4は図3に示すようにシフトレジスタを用いる場合に限定されず、例えば遅延素子などを利用してもよい。 Further, the number of register units provided in the shift register constituting the latency adjustment unit 4 is not limited to the three examples shown in FIG. 3, and may be 3 if two or more connection points having different adjustment amounts are provided. It may be less than the number or more. Further contacts S 0 which does not pass through the register unit may not be provided. In addition, the optimum adjustment amount is not limited to the case of determining using the computer unit 20, and the connection point of the changeover switch 42 may be manually switched based on the signal output from the phase detection unit, for example. Further, the latency adjusting unit 4 is not limited to the case where a shift register is used as shown in FIG. 3, and for example, a delay element may be used.

そしてレイテンシ調整時にVOC11側からの周波数信号の入力を遮断するスイッチ部は、図1に示すように回路中に当該スイッチ部5を物理的に設ける場合に限定されない。例えばコンピュータ部20からの指示に基づいて分周器12の出力を停止することができるように構成し、レイテンシ調整時にはこの分周器12からの出力を停止することにより、VOC11側から作動増幅器14への周波数信号の入力を遮断してもよい。この場合には、分周器12がスイッチ部としての役割も果たしていることになる。   And the switch part which interrupts | blocks the input of the frequency signal from the VOC11 side at the time of latency adjustment is not limited to when the said switch part 5 is physically provided in a circuit as shown in FIG. For example, the output of the frequency divider 12 can be stopped based on an instruction from the computer unit 20, and the output from the frequency divider 12 is stopped at the time of latency adjustment, so that the operational amplifier 14 is connected from the VOC 11 side. The input of the frequency signal may be cut off. In this case, the frequency divider 12 also serves as a switch unit.

またレイテンシ調整の際に、DDS21から作動増幅器14へ出力される周波数信号の出力レベルを通常使用時に比べて小さくする手法に代えて、差動増幅器14側のゲインを小さくしてもよい。例えば差動増幅器14はコンピュータ部20からの制御によるゲインの変更を可能とし、周波数シンセサイザの通常運転時にはそのゲインを20倍とする一方、レイテンシ調整時には位相検出部16に入力される周波数信号と検波信号との振幅をほぼ一致させるため、差動増幅器14のゲインを1倍とするように、ゲインを切り替える構成とする場合などが考えられる。   In addition, when adjusting the latency, the gain on the side of the differential amplifier 14 may be reduced in place of the technique of reducing the output level of the frequency signal output from the DDS 21 to the operational amplifier 14 as compared with the normal use. For example, the differential amplifier 14 can change the gain under the control of the computer unit 20 and increases the gain by 20 times during normal operation of the frequency synthesizer, while detecting the frequency signal and detection signal input to the phase detection unit 16 during latency adjustment. In order to substantially match the amplitude with the signal, a configuration in which the gain is switched so that the gain of the differential amplifier 14 is 1 can be considered.

11 電圧制御発振器(VCO)
14 差動増幅器
15 A/D変換器
16 位相検出部
20 コンピュータ部
21 DDS
22 D/A変換器
31 位相補正部
4 レイテンシ調整部
41a〜41c
レジスタ部
42 切り替えスイッチ
5 スイッチ部
11 Voltage controlled oscillator (VCO)
14 differential amplifier 15 A / D converter 16 phase detector 20 computer 21 DDS
22 D / A converter 31 Phase correction unit 4 Latency adjustment units 41a to 41c
Register section 42 selector switch 5 switch section

Claims (5)

電圧制御発振部から出力された周波数信号と、周波数設定部から出力された設定周波数のディジタルの周波数信号をディジタル/アナログ変換部を介して得たアナログの周波数信号と、を差動増幅器に入力し、この差動増幅器にて得られたアナログの差分信号をアナログ/ディジタル変換部を介して得たディジタルの周波数信号と、前記周波数設定部から出力されるディジタルの周波数信号の位相を90°ずらした検波信号と、を位相差検出部により直交検波して両周波数信号の位相差を取り出し、この位相差を積分してその積分値に応じた電圧を前記電圧制御発振部に制御電圧として供給する周波数シンセサイザであって、
前記電圧制御発振部と差動増幅器との間に設けられたスイッチ部と、
前記周波数設定部よりディジタルの周波数信号が出力された時点から前記差分信号中に含まれる周波数設定部由来の周波数信号が前記位相検出部に入力されるまでのタイミングと、前記出力された時点から検波信号が前記位相検出部に入力されるまでのタイミングとをそろえるために予め定めた補正量だけ前記検波信号の位相を補正する第1の位相補正部と、
前記ディジタル/アナログ変換部の信号の変換時間が周波数シンセサイザの立ち上げの度に異なる不都合を解消するために、前記検波信号をクロック単位で遅らせて出力する第2の位相補正部と、
前記スイッチ部により電圧制御発振部を差動増幅器から切り離した状態で前記ディジタル信号発振部からテスト用の周波数信号を出力し、前記第2の位相補正部における遅延のクロック数を順次変えて、前記位相検出部で得た位相差が最小になるクロック数を遅延量とするように第2の位相補正部を設定する制御部と、を備えたことを特徴とする周波数シンセサイザ。
The frequency signal output from the voltage-controlled oscillation unit and the analog frequency signal obtained from the digital frequency signal of the set frequency output from the frequency setting unit via the digital / analog conversion unit are input to the differential amplifier. The phase of the digital frequency signal obtained from the analog differential signal obtained by the differential amplifier via the analog / digital conversion unit and the phase of the digital frequency signal output from the frequency setting unit are shifted by 90 °. The detection signal is quadrature detected by the phase difference detection unit to extract the phase difference between the two frequency signals, and the phase difference is integrated and a voltage corresponding to the integration value is supplied to the voltage controlled oscillation unit as a control voltage. A synthesizer,
A switch unit provided between the voltage controlled oscillation unit and the differential amplifier;
The timing from when the digital frequency signal is output from the frequency setting unit to the time when the frequency signal derived from the frequency setting unit included in the differential signal is input to the phase detection unit, and the detection from the output point A first phase correction unit that corrects the phase of the detection signal by a predetermined correction amount in order to align the timing until the signal is input to the phase detection unit;
A second phase correction unit for delaying and outputting the detection signal in units of clocks in order to eliminate the inconvenience that the conversion time of the signal of the digital / analog conversion unit is different every time the frequency synthesizer is started;
A frequency signal for testing is output from the digital signal oscillation unit in a state where the voltage control oscillation unit is disconnected from the differential amplifier by the switch unit, and the number of clocks of delay in the second phase correction unit is sequentially changed, A frequency synthesizer comprising: a control unit that sets the second phase correction unit so that the delay amount is the number of clocks that minimizes the phase difference obtained by the phase detection unit.
前記制御部は、前記差動増幅器に前記テスト用の周波数信号を入力するときには、当該差動増幅器の差動利得、または前記周波数設定部から出力されるディジタルの周波数信号の信号レベルを通常使用時に比べて小さくすることを特徴とする請求項1に記載の周波数シンセサイザ。   When the control unit inputs the test frequency signal to the differential amplifier, the differential gain of the differential amplifier or the signal level of the digital frequency signal output from the frequency setting unit is normally used. The frequency synthesizer according to claim 1, wherein the frequency synthesizer is made smaller. 前記第2の位相補正部は、シフトレジスタにより構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の周波数シンセサイザ。   The frequency synthesizer according to claim 1, wherein the second phase correction unit is configured by a shift register. 前記周波数設定部は、ダイレクト・ディジタル・シンセサイザであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の周波数シンセサイザ。   4. The frequency synthesizer according to claim 1, wherein the frequency setting unit is a direct digital synthesizer. 電圧制御発振部から出力された周波数信号と、周波数設定部から出力された設定周波数のディジタルの周波数信号をディジタル/アナログ変換部を介して得たアナログの周波数信号と、を差動増幅器に入力し、この差動増幅器にて得られたアナログの差分信号をアナログ/ディジタル変換部を介して得たディジタルの周波数信号と、前記周波数設定部から出力されるディジタルの周波数信号の位相を90°ずらした検波信号と、を位相差検出部により直交検波して両周波数信号の位相差を取り出し、この位相差を積分してその積分値に応じた電圧を前記電圧制御発振部に制御電圧として供給し、前記電圧制御発振部と差動増幅器との間に設けられたスイッチ部と、前記周波数設定部よりディジタルの周波数信号が出力された時点から前記差分信号中に含まれる周波数設定部由来の周波数信号が前記位相検出部に入力されるまでのタイミングと、前記出力された時点から検波信号が前記位相検出部に入力されるまでのタイミングとをそろえるために予め定めた補正量だけ前記検波信号の位相を補正する第1の位相補正部と、前記ディジタル/アナログ変換部の信号の変換時間が周波数シンセサイザの立ち上げの度に異なる不都合を解消するために、前記検波信号をクロック単位で遅らせて出力する第2の位相補正部と、を備えた周波数シンセサイザの調整方法であって、
この周波数シンセサイザの立ち上げ時に、前記スイッチ部により電圧制御発振部を差動増幅器から切り離した状態で前記ディジタル信号発振部からテスト用の周波数信号を出力する工程と、
前記第2の位相補正部における遅延のクロック数を順次変えて、前記位相検出部で得た位相差が最小になるクロック数を遅延量とするように第2の位相補正部を設定する工程と、を含むことを特徴とする周波数シンセサイザの調整方法。
The frequency signal output from the voltage-controlled oscillation unit and the analog frequency signal obtained from the digital frequency signal of the set frequency output from the frequency setting unit via the digital / analog conversion unit are input to the differential amplifier. The phase of the digital frequency signal obtained from the analog differential signal obtained by the differential amplifier via the analog / digital conversion unit and the phase of the digital frequency signal output from the frequency setting unit are shifted by 90 °. The detection signal is quadrature detected by the phase difference detection unit to extract the phase difference between the two frequency signals, the phase difference is integrated, and a voltage corresponding to the integration value is supplied as a control voltage to the voltage controlled oscillation unit, The switch unit provided between the voltage controlled oscillation unit and the differential amplifier, and the difference from the time point when the digital frequency signal is output from the frequency setting unit To align the timing until the frequency signal derived from the frequency setting unit included in the signal is input to the phase detection unit and the timing from the time when the signal is output until the detection signal is input to the phase detection unit In order to eliminate the disadvantage that the conversion time of the signal of the first phase correction unit that corrects the phase of the detection signal by a predetermined correction amount and the digital / analog conversion unit each time the frequency synthesizer is started A frequency synthesizer adjustment method comprising: a second phase correction unit that delays and outputs the detection signal in clock units,
A step of outputting a test frequency signal from the digital signal oscillating unit in a state where the voltage controlled oscillating unit is separated from the differential amplifier by the switch unit at the time of starting up the frequency synthesizer;
Changing the number of delay clocks in the second phase correction unit in sequence, and setting the second phase correction unit so that the number of clocks that minimizes the phase difference obtained by the phase detection unit is the delay amount; And a method of adjusting a frequency synthesizer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002100981A (en) * 2000-09-25 2002-04-05 Advantest Corp Pll circuit, phase-fixing method, and recording medium
US6603362B2 (en) * 2000-03-14 2003-08-05 Intersil Americas Inc. Subsampling digitizer-based frequency synthesizer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6603362B2 (en) * 2000-03-14 2003-08-05 Intersil Americas Inc. Subsampling digitizer-based frequency synthesizer
JP2002100981A (en) * 2000-09-25 2002-04-05 Advantest Corp Pll circuit, phase-fixing method, and recording medium

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113472294A (en) * 2021-07-02 2021-10-01 上海航天电子通讯设备研究所 Device and method for generating linear frequency modulation signals through multiphase DDS
CN113472294B (en) * 2021-07-02 2022-09-02 上海航天电子通讯设备研究所 Device and method for generating linear frequency modulation signals through multiphase DDS

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