JP2014222835A - Self-injection-locked oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、注入信号の電圧に応じた周波数の発振信号を出力する自己注入同期発振器に関するものである。 The present invention relates to a self-injection synchronous oscillator that outputs an oscillation signal having a frequency corresponding to the voltage of an injection signal.
無線通信の品質を左右する部品の一つとして、位相雑音が低い電圧制御発振器(VCO:Voltage Controlled Oscillator)に高い需要がある。
電圧制御発振器の位相雑音を低下させるために使用する技術として注入同期がある。
従来の自己注入同期発振器では、発振周波数に応じて遅延回路の電気長を調整し、発振信号と注入信号の位相を同位相にすることによって、電圧制御発振器の低位相雑音化を図っている(例えば、非特許文献1を参照)。
また、電圧制御発振器の広帯域な低位相雑音化を図るために、位相差検出回路によって、電圧制御発振器の発振信号と注入信号の位相差を検出し、その位相差に基づいて遅延回路の電気長を調整する方法も提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
As one of the components that influence the quality of wireless communication, there is a high demand for a voltage controlled oscillator (VCO) with low phase noise.
Injection locking is a technique used to reduce the phase noise of voltage controlled oscillators.
In the conventional self-injection synchronous oscillator, the electrical length of the delay circuit is adjusted according to the oscillation frequency, and the phase of the oscillation signal and the injection signal is set to the same phase, thereby reducing the phase noise of the voltage controlled oscillator ( For example, refer
In addition, in order to reduce the broadband phase noise of the voltage controlled oscillator, the phase difference detection circuit detects the phase difference between the oscillation signal of the voltage controlled oscillator and the injection signal, and the electrical length of the delay circuit is determined based on the phase difference. There has also been proposed a method of adjusting (see, for example, Patent Document 1).
ここで、図9は位相差検出回路を実装している従来の自己注入同期発振器を示す構成図である。
図9の自己注入同期発振器では、位相差検出回路として、ミクサを用いることを想定している。
位相差検出回路の出力電圧は、電圧制御発振器の発振信号と注入信号の位相差Δφが0になるように、可変移相器の移相量を設定して、遅延回路及び可変移相器の電気長を調整している。
位相差検出回路の出力電圧をVoutとすると、Vout=cosΔφの特性で出力され、Δφ=0のときに、位相差検出回路の出力電圧Voutが最大になる。
Here, FIG. 9 is a block diagram showing a conventional self-injection synchronous oscillator in which a phase difference detection circuit is mounted.
In the self-injection synchronous oscillator of FIG. 9, it is assumed that a mixer is used as the phase difference detection circuit.
The output voltage of the phase difference detection circuit is set such that the phase shift amount of the variable phase shifter is set so that the phase difference Δφ between the oscillation signal of the voltage controlled oscillator and the injection signal becomes 0, and the delay circuit and the variable phase shifter The electrical length is adjusted.
Assuming that the output voltage of the phase difference detection circuit is V out , it is output with the characteristic of V out = cos Δφ, and when Δφ = 0, the output voltage V out of the phase difference detection circuit is maximized.
したがって、位相差検出回路の出力電圧Voutが最大になるように、可変移相器の移相量を設定するが、例えば、周囲温度などの外部要因で、電圧制御発振器の発振信号の電力が変化すると、位相差検出回路の最大電圧の振幅が変化するため、図10に示すように、位相差の検出誤差が発生する。
そこで、従来の自己注入同期発振器では、電圧制御発振器における発振電力・周波数に対応する位相差検出回路の出力電圧の特性を示すテーブルを備え、そのテーブルを参照することで、位相差検出回路における位相差の検出誤差を補償するようにしている。
Therefore, the amount of phase shift of the variable phase shifter is set so that the output voltage Vout of the phase difference detection circuit is maximized. For example, the power of the oscillation signal of the voltage controlled oscillator is caused by an external factor such as ambient temperature. When it changes, the amplitude of the maximum voltage of the phase difference detection circuit changes, so that a phase difference detection error occurs as shown in FIG.
Therefore, the conventional self-injection synchronous oscillator has a table indicating the characteristics of the output voltage of the phase difference detection circuit corresponding to the oscillation power and frequency in the voltage controlled oscillator, and the level in the phase difference detection circuit is referred to by referring to the table. The detection error of the phase difference is compensated.
従来の自己注入同期発振器は以上のように構成されているので、電圧制御発振器における発振電力・周波数に対応する位相差検出回路の出力電圧の特性を示すテーブルを備え、そのテーブルを参照すれば、位相差検出回路における位相差の検出誤差を補償することができる。しかし、周囲温度などの外部要因毎にテーブルを備える必要があるため、制御が複雑になるとともに、テーブルを格納するために多くのメモリ容量を必要とするなどの課題があった。 Since the conventional self-injection synchronous oscillator is configured as described above, a table showing the characteristics of the output voltage of the phase difference detection circuit corresponding to the oscillation power / frequency in the voltage controlled oscillator is provided. A phase difference detection error in the phase difference detection circuit can be compensated. However, since it is necessary to provide a table for each external factor such as the ambient temperature, there are problems such as complicated control and requiring a large memory capacity to store the table.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、電圧制御発振器の発振信号の電力が変化しても、テーブルを参照することなく、高精度な発振信号を出力することができる自己注入同期発振器を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can output a highly accurate oscillation signal without referring to the table even when the power of the oscillation signal of the voltage controlled oscillator changes. The purpose is to obtain a self-injection synchronous oscillator.
この発明に係る自己注入同期発振器は、注入信号の電圧に応じた周波数の発振信号を出力する電圧制御発振器と、電圧制御発振器から出力された発振信号を遅延させる遅延回路と、遅延回路により遅延された発振信号の位相を設定された移相量だけ可変し、位相可変後の発振信号を注入信号として、電圧制御発振器に出力する第1の可変移相器と、遅延回路により遅延された発振信号の位相を設定された移相量だけ可変する第2の可変移相器と、第2の可変移相器による位相可変後の発振信号と電圧制御発振器から出力された発振信号の位相差を検出する位相差検出回路とを設け、移相量制御部が、位相差検出回路により検出される位相差が零になるように、第2の可変移相器の移相量を設定するとともに、第2の可変移相器の移相量と90度の差がある移相量を第1の可変移相器に設定するようにしたものである。 The self-injection synchronous oscillator according to the present invention is delayed by a voltage-controlled oscillator that outputs an oscillation signal having a frequency corresponding to the voltage of the injection signal, a delay circuit that delays the oscillation signal output from the voltage-controlled oscillator, and a delay circuit. The phase of the oscillation signal is varied by a set phase shift amount, and the oscillation signal after the phase is varied as an injection signal is output to the voltage controlled oscillator, and the oscillation signal delayed by the delay circuit A second variable phase shifter that varies the phase of the phase by a set amount of phase shift, and detects the phase difference between the oscillation signal after phase variation by the second variable phase shifter and the oscillation signal output from the voltage controlled oscillator A phase difference detection circuit that sets the phase shift amount of the second variable phase shifter so that the phase difference detected by the phase difference detection circuit becomes zero, and 90 of phase shift amount of 2 variable phase shifters The phase shift amount that is a difference is obtained so as to set the first variable phase shifter.
この発明によれば、移相量制御部が、位相差検出回路により検出される位相差が零になるように、第2の可変移相器の移相量を設定するとともに、第2の可変移相器の移相量と90度の差がある移相量を第1の可変移相器に設定するように構成したので、電圧制御発振器の発振信号の電力が変化しても、テーブルを参照することなく、高精度な発振信号を出力することができる効果がある。 According to the present invention, the phase shift amount control unit sets the phase shift amount of the second variable phase shifter so that the phase difference detected by the phase difference detection circuit becomes zero and the second variable phase shifter. Since the phase shift amount having a difference of 90 degrees from the phase shift amount of the phase shifter is set in the first variable phase shifter, even if the power of the oscillation signal of the voltage controlled oscillator changes, the table is changed. There is an effect that a highly accurate oscillation signal can be output without reference.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による自己注入同期発振器を示す構成図である。
図1において、VCOである電圧制御発振器1は注入信号の電圧に応じた周波数f0の高周波信号(発振信号)を発振する。
電圧制御発振器1から発振された高周波信号は分岐点2で分岐され、分岐後の高周波信号は、信号出力端子3、遅延回路4及び位相差検出回路8にそれぞれ出力される。
FIG. 1 is a block diagram showing a self-injection locked oscillator according to
In FIG. 1, a voltage controlled
The high-frequency signal oscillated from the voltage controlled
遅延回路4は分岐点2で分岐された高周波信号を所定時間だけ遅延させる回路である。
遅延回路4により遅延された高周波信号は分岐点5で分岐され、分岐後の高周波信号は、可変移相器6,7にそれぞれ出力される。
可変移相器6は分岐点5で分岐された遅延後の高周波信号の位相を移相量制御部9で設定された移相量だけ可変し、位相可変後の高周波信号を注入信号として、電圧制御発振器1に出力する処理を実施する。なお、可変移相器6は第1の可変移相器を構成している。
可変移相器7は分岐点5で分岐された遅延後の高周波信号の位相を移相量制御部9で設定された移相量だけ可変する処理を実施する。なお、可変移相器7は第2の可変移相器を構成している。
The
The high-frequency signal delayed by the
The
The
位相差検出回路8は可変移相器7による位相可変後の高周波信号と分岐点2で分岐された高周波信号の位相差を検出する回路である。
移相量制御部9は演算部10及び90度位相演算部11から構成されている。
演算部10は位相差検出回路8により検出される位相差が零になるように、可変移相器7の移相量を設定する処理を実施する。
90度位相演算部11は可変移相器7の移相量と90度の差がある移相量を可変移相器6に設定する処理を実施する。
The phase
The phase shift
The
The 90-degree
次に動作について説明する。
電圧制御発振器1は、後述する可変移相器6から注入信号が与えられると、その注入信号の電圧が高い程、高い周波数f0の高周波信号(発振信号)を発振する。
電圧制御発振器1から発振された周波数f0の高周波信号は分岐点2で分岐され、分岐後の高周波信号は、信号出力端子3、遅延回路4及び位相差検出回路8にそれぞれ出力される。
なお、高周波信号を外部に出力する信号出力端子3には、バッファアンプを構成してもよい。
Next, the operation will be described.
When an injection signal is given from a
The high-frequency signal having the frequency f 0 oscillated from the voltage controlled
In addition, you may comprise a buffer amplifier in the
遅延回路4は、電圧制御発振器1から出力されたのち、分岐点2で分岐された高周波信号を受けると、その高周波信号を所定時間保持してから分岐点5に出力する。
遅延回路4から出力された高周波信号は分岐点5で分岐され、分岐後の高周波信号は、可変移相器6,7にそれぞれ出力される。
When the
The high-frequency signal output from the
可変移相器6は、遅延回路4から出力されたのち、分岐点5で分岐された高周波信号を受けると、その高周波信号の位相を後述する移相量制御部9で設定された移相量ps±90だけ可変し、位相可変後の高周波信号を注入信号として、電圧制御発振器1に出力する。
可変移相器7は、遅延回路4から出力されたのち、分岐点5で分岐された高周波信号を受けると、その高周波信号の位相を後述する移相量制御部9で設定された移相量psだけ可変する。
When the
When the
位相差検出回路8は、可変移相器7による位相可変後の高周波信号と、電圧制御発振器1から出力されたのち、分岐点2で分岐された高周波信号との位相差を検出し、その位相差を示す電圧信号Vを移相量制御部9に出力する。
可変移相器7による位相可変後の高周波信号と、電圧制御発振器1から出力された高周波信号との位相が一致して、その位相差が零になると、位相差検出回路8から出力される電圧信号Vは0Vになる。
例えば、周囲温度などの外部要因で、電圧制御発振器1から出力される高周波信号の電力が変化すると、位相差検出回路8から出力される電圧信号Vの振幅が変化することは上述した通りであるが、図2に示すように、位相差が零になる際に位相差検出回路8から出力される電圧信号Vは、電圧制御発振器1から出力される高周波信号の電力が変化しても変化せず、常に0Vである(可変移相器6の移相量と、可変移相器7の移相量との差を90度にしているので、位相差が零になる際の位相差検出回路8の電圧信号Vは、常に0Vになる)。
したがって、位相差検出回路8から出力される電圧信号Vが0Vであるときは、位相差の検出誤差が発生しておらず、その電圧信号Vが示す位相差の検出結果は正確である。
The phase
When the phase of the high-frequency signal whose phase has been changed by the
For example, as described above, the amplitude of the voltage signal V output from the phase
Therefore, when the voltage signal V output from the phase
移相量制御部9の演算部10は、位相差検出回路8から電圧信号Vを受けると、その電圧信号Vが零になるように、可変移相器7の移相量を設定する。
即ち、演算部10は、位相差検出回路8から電圧信号Vを受けると、その電圧信号Vが0Vであれば、現在、可変移相器7に設定している移相量psを維持する。
一方、電圧信号Vが0Vでない場合、その電圧信号Vが示す位相差Δφだけ、電圧制御発振器1から出力された高周波信号の位相が、可変移相器7による位相可変後の高周波信号の位相より進んでいれば(例えば、Δφ>0)、その位相差Δφだけ、現在、可変移相器7に設定している移相量psを増やすようにする。
ps=ps+Δφ (Δφ>0)
その電圧信号Vが示す位相差Δφだけ、電圧制御発振器1から出力された高周波信号の位相が、可変移相器7による位相可変後の高周波信号の位相より遅れていれば(例えば、Δφ<0)、その位相差Δφだけ、現在、可変移相器7に設定している移相量psを減らすようにする。
ps=ps+Δφ (Δφ<0)
When the
That is, when the
On the other hand, when the voltage signal V is not 0 V, the phase of the high-frequency signal output from the voltage controlled
ps = ps + Δφ (Δφ> 0)
If the phase of the high-frequency signal output from the voltage-controlled
ps = ps + Δφ (Δφ <0)
移相量制御部9の90度位相演算部11は、演算部10が可変移相器7の移相量psを設定すると、可変移相器7の移相量と90度の差がある移相量ps±90を可変移相器6に設定する。
可変移相器6の移相量と、可変移相器7の移相量との差を90度にすることで、位相差が零になる際の位相差検出回路8の電圧信号Vは、常に0Vになる。
The 90 degree
By setting the difference between the phase shift amount of the
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、移相量制御部9が、位相差検出回路8により検出される位相差が零になるように、可変移相器7の移相量psを設定するとともに、可変移相器7の移相量psと90度の差がある移相量ps±90を可変移相器6に設定するように構成したので、電圧制御発振器1から出力される高周波信号の電力が変化しても、テーブルを参照することなく、高精度な高周波信号を発振することができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the first embodiment, the phase shift
実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2による自己注入同期発振器を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
固定移相器21は、例えば伝送線路やリアクタンス素子などから構成されており、可変移相器6による位相可変後の高周波信号の位相を固定の移相量だけ可変する第1の固定移相器である。
図3の例では、固定移相器21が可変移相器6と電圧制御発振器1の間に接続されているが、分岐点5と可変移相器6の間に接続されていてもよい。
なお、可変移相器6及び固定移相器21から第1の移相手段が構成されている。
FIG. 3 is a block diagram showing a self-injection synchronous oscillator according to
The
In the example of FIG. 3, the
The
固定移相器22は、例えば伝送線路やリアクタンス素子などから構成されており、可変移相器7による位相可変後の高周波信号の位相を固定の移相量(固定移相器21の移相量と90度の差がある固定の移相量)だけ可変する第2の固定移相器である。
図3の例では、固定移相器22が可変移相器7と位相差検出回路8の間に接続されているが、分岐点5と可変移相器7の間に接続されていてもよい。
なお、可変移相器7及び固定移相器22から第2の移相手段が構成されている。
The
In the example of FIG. 3, the
The
移相量制御部23は演算部24から構成されている。
演算部24は位相差検出回路8により検出される位相差が零になるように、可変移相器6,7の移相量psを設定する処理を実施する。
The phase shift
The
次に動作について説明する。
電圧制御発振器1は、後述する固定移相器21から注入信号が与えられると、その注入信号の電圧が高い程、高い周波数f0の高周波信号(発振信号)を発振する。
電圧制御発振器1から発振された周波数f0の高周波信号は分岐点2で分岐され、分岐後の高周波信号は、信号出力端子3、遅延回路4及び位相差検出回路8にそれぞれ出力される。
Next, the operation will be described.
When an injection signal is given from the fixed
The high-frequency signal having the frequency f 0 oscillated from the voltage controlled
遅延回路4は、電圧制御発振器1から出力されたのち、分岐点2で分岐された高周波信号を受けると、その高周波信号を所定時間保持してから分岐点5に出力する。
遅延回路4から出力された高周波信号は分岐点5で分岐され、分岐後の高周波信号は、可変移相器6,7にそれぞれ出力される。
When the
The high-frequency signal output from the
可変移相器6は、遅延回路4から出力されたのち、分岐点5で分岐された高周波信号を受けると、その高周波信号の位相を後述する移相量制御部23で設定された移相量psだけ可変する。
可変移相器7は、遅延回路4から出力されたのち、分岐点5で分岐された高周波信号を受けると、その高周波信号の位相を後述する移相量制御部23で設定された移相量psだけ可変する。
この実施の形態2では、上記実施の形態1と異なり、可変移相器6,7は、高周波信号の位相を同じ移相量psだけ可変する。
When the
When the
In the second embodiment, unlike the first embodiment, the
固定移相器21は、可変移相器6による位相可変後の高周波信号の位相を固定の移相量psfixだけ可変し、位相可変後の高周波信号を注入信号として、電圧制御発振器1に出力する。
固定移相器22は、可変移相器7による位相可変後の高周波信号の位相を固定の移相量psfix±90だけ可変し、位相可変後の高周波信号を位相差検出回路8に出力する。
なお、固定移相器21,22における固定の移相量psfix,psfix±90は、固定移相器21,22の通過位相差が90度になるように、例えば、線路長を設計することで設定されている。
The
The
Note that the fixed phase shift amounts ps fix and ps fix ± 90 in the
位相差検出回路8は、固定移相器22による位相可変後の高周波信号と、電圧制御発振器1から出力されたのち、分岐点2で分岐された高周波信号との位相差を検出し、その位相差を示す電圧信号Vを移相量制御部23に出力する。
固定移相器22による位相可変後の高周波信号と、電圧制御発振器1から出力された高周波信号との位相が一致して、その位相差が零になると、上記実施の形態1と同様に、位相差検出回路8から出力される電圧信号Vは0Vになる。
この実施の形態2では、可変移相器6,7の移相量psを同じにして、固定移相器21の固定の移相量psfixと、固定移相器22の固定の移相量psfix±90との差を90度にしているので、位相差が零になる際の位相差検出回路8の電圧信号Vは、常に0Vになる。
したがって、位相差検出回路8から出力される電圧信号Vが0Vであるときは、位相差の検出誤差が発生しておらず、その電圧信号が示す位相差の検出結果は正確である。
The phase
When the phase of the high-frequency signal whose phase has been changed by the
In the second embodiment, the phase shift amounts ps of the
Therefore, when the voltage signal V output from the phase
移相量制御部23の演算部24は、位相差検出回路8から電圧信号Vを受けると、その電圧信号Vが零になるように、可変移相器6,7の移相量psを設定する。
即ち、演算部24は、位相差検出回路8から電圧信号Vを受けると、その電圧信号Vが0Vであれば、現在、可変移相器6,7に設定している移相量psを維持する。
一方、電圧信号Vが0Vでない場合、その電圧信号Vが示す位相差Δφだけ、電圧制御発振器1から出力された高周波信号の位相が、固定移相器22による位相可変後の高周波信号の位相より進んでいれば(例えば、Δφ>0)、その位相差Δφだけ、現在、可変移相器6,7に設定している移相量psを増やすようにする。
ps=ps+Δφ (Δφ>0)
その電圧信号Vが示す位相差Δφだけ、電圧制御発振器1から出力された高周波信号の位相が、固定移相器22による位相可変後の高周波信号の位相より遅れていれば(例えば、Δφ<0)、その位相差Δφだけ、現在、可変移相器6,7に設定している移相量psを減らすようにする。
ps=ps+Δφ (Δφ<0)
When the
That is, when the
On the other hand, when the voltage signal V is not 0 V, the phase of the high-frequency signal output from the voltage-controlled
ps = ps + Δφ (Δφ> 0)
If the phase of the high-frequency signal output from the voltage-controlled
ps = ps + Δφ (Δφ <0)
以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、固定の移相量が90度異なる固定移相器21,22を可変移相器6,7と直列に接続し、移相量制御部23が、位相差検出回路8により検出される位相差が零になるように、可変移相器6,7の移相量psを設定するように構成したので、電圧制御発振器1から出力される高周波信号の電力が変化しても、テーブルを参照することなく、高精度な高周波信号を発振することができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the second embodiment, the
実施の形態3.
図4はこの発明の実施の形態3による自己注入同期発振器を示す構成図であり、図において、図3と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
可変移相器31は遅延回路4により遅延された高周波信号の位相を移相量制御部32で設定された移相量psだけ可変する処理を実施する。
図4の例では、可変移相器31が遅延回路4の出力側に接続されているが、図5に示すように、遅延回路4の入力側に接続されていてもよい。
なお、遅延回路4及び可変移相器31から遅延移相手段が構成されている。
FIG. 4 is a block diagram showing a self-injection synchronous oscillator according to
The
In the example of FIG. 4, the
The
移相量制御部32は演算部33から構成されている。
演算部33は位相差検出回路8により検出される位相差が零になるように、可変移相器31の移相量psを設定する処理を実施する。
The phase shift
The
次に動作について説明する。
電圧制御発振器1は、後述する固定移相器21から注入信号が与えられると、その注入信号の電圧が高い程、高い周波数f0の高周波信号(発振信号)を発振する。
電圧制御発振器1から発振された周波数f0の高周波信号は分岐点2で分岐され、分岐後の高周波信号は、信号出力端子3、遅延回路4及び位相差検出回路8にそれぞれ出力される。
Next, the operation will be described.
When an injection signal is given from the fixed
The high-frequency signal having the frequency f 0 oscillated from the voltage controlled
遅延回路4は、電圧制御発振器1から出力されたのち、分岐点2で分岐された高周波信号を受けると、その高周波信号を所定時間保持してから可変移相器31に出力する。
可変移相器31は、遅延回路4から高周波信号を受けると、その高周波信号の位相を後述する移相量制御部32で設定された移相量psだけ可変する。
可変移相器31による位相可変後の高周波信号は分岐点5で分岐され、分岐後の高周波信号は、固定移相器21,22にそれぞれ出力される。
When the
When the
The high-frequency signal whose phase has been changed by the
固定移相器21は、可変移相器31による位相可変後の高周波信号の位相を固定の移相量psfixだけ可変し、位相可変後の高周波信号を注入信号として、電圧制御発振器1に出力する。
固定移相器22は、可変移相器31による位相可変後の高周波信号の位相を固定の移相量psfix±90だけ可変し、位相可変後の高周波信号を位相差検出回路8に出力する。
なお、固定移相器21,22における固定の移相量psfix,psfix±90は、上記実施の形態2と同様に、固定移相器21,22の通過位相差が90度になるように、例えば、線路長を設計することで設定されている。
The
The
Note that the fixed phase shift amounts ps fix and ps fix ± 90 in the
位相差検出回路8は、上記実施の形態2と同様に、固定移相器22による位相可変後の高周波信号と、電圧制御発振器1から出力されたのち、分岐点2で分岐された高周波信号との位相差を検出し、その位相差を示す電圧信号Vを移相量制御部32に出力する。
固定移相器22による位相可変後の高周波信号と、電圧制御発振器1から出力された高周波信号との位相が一致して、その位相差が零になると、上記実施の形態1と同様に、位相差検出回路8から出力される電圧信号Vは0Vになる。
この実施の形態3では、固定移相器21の固定の移相量psfixと、固定移相器22の固定の移相量psfix±90との差を90度にしているので、位相差が零になる際の位相差検出回路8の電圧信号Vは、常に0Vになる。
したがって、位相差検出回路8から出力される電圧信号Vが0Vであるときは、位相差の検出誤差が発生しておらず、その電圧信号が示す位相差の検出結果は正確である。
Similarly to the second embodiment, the phase
When the phase of the high-frequency signal whose phase has been changed by the
In the third embodiment, since the difference between the fixed phase shift amount ps fix of the
Therefore, when the voltage signal V output from the phase
移相量制御部32の演算部33は、位相差検出回路8から電圧信号Vを受けると、その電圧信号Vが零になるように、可変移相器31の移相量psを設定する。
即ち、演算部33は、位相差検出回路8から電圧信号Vを受けると、その電圧信号Vが0Vであれば、現在、可変移相器31に設定している移相量psを維持する。
一方、電圧信号Vが0Vでない場合、その電圧信号Vが示す位相差Δφだけ、電圧制御発振器1から出力された高周波信号の位相が、固定移相器22による位相可変後の高周波信号の位相より進んでいれば(例えば、Δφ>0)、その位相差Δφだけ、現在、可変移相器31に設定している移相量psを増やすようにする。
ps=ps+Δφ (Δφ>0)
その電圧信号Vが示す位相差Δφだけ、電圧制御発振器1から出力された高周波信号の位相が、固定移相器22による位相可変後の高周波信号の位相より遅れていれば(例えば、Δφ<0)、その位相差Δφだけ、現在、可変移相器31に設定している移相量psを減らすようにする。
ps=ps+Δφ (Δφ<0)
When receiving the voltage signal V from the phase
That is, when receiving the voltage signal V from the phase
On the other hand, when the voltage signal V is not 0 V, the phase of the high-frequency signal output from the voltage-controlled
ps = ps + Δφ (Δφ> 0)
If the phase of the high-frequency signal output from the voltage-controlled
ps = ps + Δφ (Δφ <0)
以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、固定の移相量が90度異なる固定移相器21,22を実装し、移相量制御部23が、位相差検出回路8により検出される位相差が零になるように、可変移相器31の移相量psを設定するように構成したので、電圧制御発振器1から出力される高周波信号の電力が変化しても、テーブルを参照することなく、高精度な高周波信号を発振することができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the third embodiment, the
実施の形態4.
図6はこの発明の実施の形態4よる自己注入同期発振器を示す構成図であり、図において、図4と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
Quadrature VCOである直交電圧制御発振器41は注入信号の電圧に応じた周波数f0の高周波信号0deg(第1の発振信号)を発振するとともに、その高周波信号0degと90度の位相差がある高周波信号90deg(第2の発振信号)を発振する。
図6の例では、可変移相器31が遅延回路4の出力側に接続されているが、図7に示すように、遅延回路4の入力側に接続されていてもよい。
6 is a block diagram showing a self-injection synchronous oscillator according to
The quadrature VCO, which is a quadrature VCO, oscillates a high-frequency signal 0 deg (first oscillation signal) having a frequency f 0 corresponding to the voltage of the injection signal, and has a 90-degree phase difference from the high-frequency signal 0 deg. 90 deg (second oscillation signal) is oscillated.
In the example of FIG. 6, the
次に動作について説明する。
直交電圧制御発振器41は、後述する可変移相器31から注入信号が与えられると、その注入信号の電圧が高い程、高い周波数f0の高周波信号0degを発振する。
また、直交電圧制御発振器41は、その高周波信号0degと90度の位相差がある周波数f0の高周波信号90degを発振する。
直交電圧制御発振器41から発振された周波数f0の高周波信号0degは分岐点2で分岐され、分岐後の高周波信号0degは、信号出力端子3及び遅延回路4にそれぞれ出力される。
また、直交電圧制御発振器41から発振された周波数f0の高周波信号90degは位相差検出回路8に出力される。
図7の例では、高周波信号0degが信号出力端子3に出力されているが、図8に示すように、高周波信号90degが信号出力端子3に出力されるようにしてもよい。
Next, the operation will be described.
When an injection signal is given from the
Further, quadrature voltage-controlled
The high-frequency signal 0 deg having the frequency f 0 oscillated from the orthogonal
Further, the high-frequency signal 90 deg having the frequency f 0 oscillated from the orthogonal
In the example of FIG. 7, the high frequency signal 0 deg is output to the
遅延回路4は、直交電圧制御発振器41から出力されたのち、分岐点2で分岐された高周波信号0degを受けると、その高周波信号0degを所定時間保持してから可変移相器31に出力する。
可変移相器31は、遅延回路4から高周波信号0degを受けると、その高周波信号0degの位相を後述する移相量制御部32で設定された移相量psだけ可変する。
可変移相器31による位相可変後の高周波信号0degは分岐点5で分岐され、分岐後の高周波信号0degは注入信号として直交電圧制御発振器41に与えられる。また、分岐後の高周波信号0degは位相差検出回路8に出力される。
When the
When the
The high-frequency signal 0 deg after the phase is changed by the
位相差検出回路8は、可変移相器31による位相可変後の高周波信号0degと、直交電圧制御発振器41から出力された高周波信号90degとの位相差を検出し、その位相差を示す電圧信号Vを移相量制御部32に出力する。
可変移相器31による位相可変後の高周波信号0degと、直交電圧制御発振器41から出力された高周波信号90degとの位相が一致して、その位相差が零になると、上記実施の形態1と同様に、位相差検出回路8から出力される電圧信号Vは0Vになる。
この実施の形態4では、直交電圧制御発振器41から出力される高周波信号0degと高周波信号90degの位相差を90度にしているので、可変移相器31による位相可変後の高周波信号0degと、直交電圧制御発振器41から出力された高周波信号90degとの位相差が零になる際の位相差検出回路8の電圧信号Vは、常に0Vになる。
したがって、位相差検出回路8から出力される電圧信号Vが0Vであるときは、位相差の検出誤差が発生しておらず、その電圧信号が示す位相差の検出結果は正確である。
The phase
When the phase of the high-frequency signal 0 deg after the phase is changed by the
In the fourth embodiment, since the phase difference between the high-frequency signal 0 deg output from the quadrature voltage controlled
Therefore, when the voltage signal V output from the phase
移相量制御部32の演算部33は、位相差検出回路8から電圧信号Vを受けると、上記実施の形態3と同様に、その電圧信号Vが零になるように、可変移相器31の移相量psを設定する。
When receiving the voltage signal V from the phase
以上で明らかなように、この実施の形態4によれば、90度の位相差がある高周波信号0degと高周波信号90degを発振する直交電圧制御発振器41を実装し、移相量制御部23が、位相差検出回路8により検出される位相差が零になるように、可変移相器31の移相量psを設定するように構成したので、電圧制御発振器1から出力される高周波信号の電力が変化しても、テーブルを参照することなく、高精度な高周波信号を発振することができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the fourth embodiment, the quadrature voltage controlled
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
1 電圧制御発振器、2 分岐点、3 信号出力端子、4 遅延回路(遅延移相手段)、5 分岐点、6 可変移相器(第1の可変移相器、第1の移相手段)、7 可変移相器(第2の可変移相器、第2の移相手段)、8 位相差検出回路、9 移相量制御部、10 演算部、11 90度位相演算部、21 固定移相器(第1の固定移相器、第1の移相手段)、22 固定移相器(第2の固定移相器、第2の移相手段)、23 移相量制御部、24 演算部、31 可変移相器(遅延移相手段)、32 移相量制御部、33 演算部、41 直交電圧制御発振器。 1 voltage controlled oscillator, 2 branch point, 3 signal output terminal, 4 delay circuit (delay phase shift means), 5 branch point, 6 variable phase shifter (first variable phase shifter, first phase shift means), 7 variable phase shifter (second variable phase shifter, second phase shift means), 8 phase difference detection circuit, 9 phase shift amount control unit, 10 calculation unit, 1 1 90 degree phase calculation unit, 21 fixed phase shift (First fixed phase shifter, first phase shift means), 22 fixed phase shifter (second fixed phase shifter, second phase shift means), 23 phase shift amount control unit, 24 arithmetic unit , 31 Variable phase shifter (delayed phase shift means), 32 Phase shift amount control unit, 33 arithmetic unit, 41 quadrature voltage controlled oscillator.
Claims (4)
上記電圧制御発振器から出力された発振信号を遅延させる遅延回路と、
上記遅延回路により遅延された発振信号の位相を設定された移相量だけ可変し、位相可変後の発振信号を上記注入信号として、上記電圧制御発振器に出力する第1の可変移相器と、
上記遅延回路により遅延された発振信号の位相を設定された移相量だけ可変する第2の可変移相器と、
上記第2の可変移相器による位相可変後の発振信号と上記電圧制御発振器から出力された発振信号の位相差を検出する位相差検出回路と、
上記位相差検出回路により検出される位相差が零になるように、上記第2の可変移相器の移相量を設定するとともに、上記第2の可変移相器の移相量と90度の差がある移相量を上記第1の可変移相器に設定する移相量制御部と
を備えた自己注入同期発振器。 A voltage controlled oscillator that outputs an oscillation signal having a frequency according to the voltage of the injection signal;
A delay circuit for delaying the oscillation signal output from the voltage controlled oscillator;
A first variable phase shifter that varies the phase of the oscillation signal delayed by the delay circuit by a set amount of phase shift, and outputs the oscillation signal after phase variation as the injection signal to the voltage controlled oscillator;
A second variable phase shifter that varies the phase of the oscillation signal delayed by the delay circuit by a set phase shift amount;
A phase difference detection circuit for detecting a phase difference between the oscillation signal after phase variation by the second variable phase shifter and the oscillation signal output from the voltage controlled oscillator;
The phase shift amount of the second variable phase shifter is set so that the phase difference detected by the phase difference detection circuit becomes zero, and the phase shift amount of the second variable phase shifter is 90 degrees. A self-injection-locked oscillator comprising: a phase shift amount control unit that sets a phase shift amount having a difference in the first variable phase shifter.
上記電圧制御発振器から出力された発振信号を遅延させる遅延回路と、
上記遅延回路により遅延された発振信号の位相を設定された移相量だけ可変する第1の可変移相器と、上記発振信号の位相を固定の移相量だけ可変する第1の固定移相器とが直列に接続されており、上記第1の可変移相器及び上記第1の固定移相器による位相可変後の発振信号を上記注入信号として、上記電圧制御発振器に出力する第1の移相手段と、
上記遅延回路により遅延された発振信号の位相を設定された移相量だけ可変する第2の可変移相器と、上記発振信号の位相を上記第1の固定移相器の移相量と90度の差がある固定の移相量だけ可変する第2の固定移相器とが直列に接続されている第2の移相手段と、
上記第2の移相手段による位相可変後の発振信号と上記電圧制御発振器から出力された発振信号の位相差を検出する位相差検出回路と、
上記位相差検出回路により検出される位相差が零になるように、上記第1及び第2の可変移相器の移相量を設定する移相量制御部と
を備えた自己注入同期発振器。 A voltage controlled oscillator that outputs an oscillation signal having a frequency according to the voltage of the injection signal;
A delay circuit for delaying the oscillation signal output from the voltage controlled oscillator;
A first variable phase shifter that varies the phase of the oscillation signal delayed by the delay circuit by a set phase shift amount; and a first fixed phase shift that varies the phase of the oscillation signal by a fixed phase shift amount. Are connected in series, and the first variable phase shifter and the first variable phase shifter by the first fixed phase shifter output the oscillation signal after the phase change as the injection signal to the voltage controlled oscillator. Phase shifting means;
A second variable phase shifter that changes the phase of the oscillation signal delayed by the delay circuit by a set phase shift amount, and a phase shift amount of the oscillation signal that is 90 ° higher than the phase shift amount of the first fixed phase shifter. A second phase shifter connected in series with a second fixed phase shifter that varies by a fixed phase shift amount having a difference in degree;
A phase difference detection circuit for detecting a phase difference between the oscillation signal after phase variation by the second phase shift means and the oscillation signal output from the voltage controlled oscillator;
A self-injection synchronous oscillator comprising: a phase shift amount control unit that sets a phase shift amount of the first and second variable phase shifters so that a phase difference detected by the phase difference detection circuit becomes zero.
上記電圧制御発振器から出力された発振信号を遅延させる遅延回路と、上記発振信号の位相を設定された移相量だけ可変する可変移相器とが直列に接続されている遅延移相手段と、
上記遅延移相手段による遅延及び位相可変後の発振信号の位相を固定の移相量だけ可変し、位相可変後の発振信号を上記注入信号として、上記電圧制御発振器に出力する第1の固定移相器と、
上記遅延移相手段による遅延及び位相可変後の発振信号の位相を上記第1の固定移相器の移相量と90度の差がある固定の移相量だけ可変する第2の固定移相器と、
上記第2の固定移相器による位相可変後の発振信号と上記電圧制御発振器から出力された発振信号の位相差を検出する位相差検出回路と、
上記位相差検出回路により検出される位相差が零になるように、上記可変移相器の移相量を設定する移相量制御部と
を備えた自己注入同期発振器。 A voltage controlled oscillator that outputs an oscillation signal having a frequency according to the voltage of the injection signal;
A delay phase-shifting means in which a delay circuit that delays the oscillation signal output from the voltage-controlled oscillator and a variable phase shifter that varies the phase of the oscillation signal by a set phase-shift amount;
The phase of the oscillation signal after the delay and phase change by the delay phase shift means is changed by a fixed amount of phase shift, and the oscillation signal after the phase change is output to the voltage controlled oscillator as the injection signal. A phaser,
A second fixed phase shift that varies the phase of the oscillation signal after delay and phase change by the delay phase shift means by a fixed phase shift amount that is 90 degrees different from the phase shift amount of the first fixed phase shifter. And
A phase difference detection circuit for detecting a phase difference between the oscillation signal after the phase change by the second fixed phase shifter and the oscillation signal output from the voltage controlled oscillator;
A self-injection synchronous oscillator comprising: a phase shift amount control unit that sets a phase shift amount of the variable phase shifter so that a phase difference detected by the phase difference detection circuit becomes zero.
上記直交電圧制御発振器から出力された第1の発振信号を遅延させる遅延回路と、上記発振信号の位相を設定された移相量だけ可変する可変移相器とが直列に接続されており、遅延及び位相可変後の発振信号を上記注入信号として、上記直交電圧制御発振器に出力する遅延移相手段と、
上記遅延移相手段による遅延及び位相可変後の発振信号と上記直交電圧制御発振器から出力された第2の発振信号の位相差を検出する位相差検出回路と、
上記位相差検出回路により検出される位相差が零になるように、上記可変移相器の移相量を設定する移相量制御部と
を備えた自己注入同期発振器。 An orthogonal voltage controlled oscillator that outputs a first oscillation signal having a frequency corresponding to the voltage of the injection signal and outputs a second oscillation signal having a phase difference of 90 degrees from the first oscillation signal;
A delay circuit that delays the first oscillation signal output from the quadrature voltage controlled oscillator and a variable phase shifter that varies the phase of the oscillation signal by a set phase shift amount are connected in series, and And a delay phase shifting means for outputting the oscillation signal after phase variation as the injection signal to the quadrature voltage controlled oscillator,
A phase difference detection circuit for detecting a phase difference between the oscillation signal after the delay and phase change by the delay phase shifting means and the second oscillation signal output from the quadrature voltage controlled oscillator;
A self-injection synchronous oscillator comprising: a phase shift amount control unit that sets a phase shift amount of the variable phase shifter so that a phase difference detected by the phase difference detection circuit becomes zero.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016152581A (en) * | 2015-02-19 | 2016-08-22 | 三菱電機株式会社 | Self-injection synchronous oscillator |
KR101833163B1 (en) | 2017-01-09 | 2018-02-28 | 울산과학기술원 | Apparatus and method for injection-locked frequency multiply |
-
2013
- 2013-05-14 JP JP2013102156A patent/JP2014222835A/en active Pending
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