JP2018107585A - Oscillator - Google Patents

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古幡 司
Tsukasa Furuhata
司 古幡
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

【課題】PLLを用いた発振装置において、外部から周波数指定信号を受信したときに、発振周波数を、指定された周波数に高速に切替えることができかつ位相雑音特性を良好にできる技術を提供すること。【解決手段】PLL回路1のループフィルタとしてディジタル処理により動作するループフィルタ4を用い、ループフィルタの動作特性を決定するパラメータ値として、PLL回路1を高速にロックさせるため第1のパラメータ値と良好な位相雑音特性が得られる第2のパラメータ値とを、周波数に対応付けて記憶部20に記憶する。外部から周波数の指定があったときに記憶部20からレジスタ21、22に夫々第1のパラメータ値及び第2のパラメータ値を読み出し、レジスタ21、22の切り替えにより先ずループフィルタ4に第1のパラメータ値を設定し、PLL回路1がロックした後は第2のパラメータ値を設定する。【選択図】 図5To provide a technology capable of switching an oscillation frequency to a designated frequency at a high speed and improving phase noise characteristics when a frequency designation signal is received from the outside in an oscillation device using a PLL. . A loop filter 4 that operates by digital processing is used as a loop filter of the PLL circuit 1, and a parameter value that determines the operating characteristics of the loop filter is good as the first parameter value to lock the PLL circuit 1 at high speed. The second parameter value that provides a good phase noise characteristic is stored in the storage unit 20 in association with the frequency. When the frequency is designated from the outside, the first parameter value and the second parameter value are read from the storage unit 20 to the registers 21 and 22, respectively, and the first parameter is first set to the loop filter 4 by switching the registers 21 and 22. After the value is set and the PLL circuit 1 is locked, the second parameter value is set. [Selection] Figure 5

Description

本発明は、PLL(Phase Locked Loop)を用いた発振装置に関する。   The present invention relates to an oscillation device using a PLL (Phase Locked Loop).

PLLが組み込まれた発振装置を用いたシステムの中には、外部からの周波数の指示に応じて発振装置のパラメータを変更して、指示された周波数の周波数信号を出力するものがある。このようなシステムは、レーダシステム、携帯電話システム、宇宙開発におけるロケットの制御システムなどに適用可能である。そしてシステムの中には、外部からの周波数の指示を受けてからできるだけ早く、指示に応じた周波数に切替えることが要請されるものもある。   Some systems using an oscillation device incorporating a PLL change the parameters of the oscillation device in response to an external frequency instruction and output a frequency signal of the instructed frequency. Such a system is applicable to a radar system, a mobile phone system, a rocket control system in space development, and the like. Some systems are required to switch to a frequency according to the instruction as soon as possible after receiving an instruction from the outside.

一方、PLL回路の位相雑音特性を良好にすることも当然要求されるが、周波数が指示されてからPLL回路がロックするまでの時間の短縮化と良好な位相雑音特性との双方を実現することは困難であった。例えばPLL回路のループフィルタとしてアナログのループフィルタを用いて、ループフィルタの回路定数を、PLL回路の高速ロックが行えるように設定すると、位相雑音特性が悪くなるというトレードオフが起こることがあった。
また動作特性の異なるループフィルタを例えば2個設けて切替える手法を採用したとすると、ループフィルタの切替え時にPLL回路が一旦アンロックとなり、結果として高速ロックを実現できなくなる。
On the other hand, it is of course required to improve the phase noise characteristics of the PLL circuit, but both the shortening of the time from when the frequency is specified until the PLL circuit is locked and good phase noise characteristics are realized. Was difficult. For example, if an analog loop filter is used as the loop filter of the PLL circuit and the circuit constant of the loop filter is set so that the PLL circuit can be locked at high speed, there may be a trade-off that the phase noise characteristics deteriorate.
Further, if a method of switching by providing, for example, two loop filters having different operating characteristics is employed, the PLL circuit is temporarily unlocked when the loop filter is switched, and as a result, high-speed lock cannot be realized.

特許文献1には、ディジタルフィルタを用いたループフィルタの特性周波数を入力信号の周波数増減に追従させることにより広い周波数帯域に亘り高速な応答が得られることが記載されている。また特許文献2には、従来ではループフィルタが固定定数のため、C/Nとロック時間の何れかを優先するしかないというトレードオフの問題を解決するために、ループフィルタとしてスイッチド・キャパシタ・フィルタ(SCF)を用いた技術が記載されている。特許文献1、2は、PLL回路におけるループフィルタに関連する部分の改良技術に関するものであるが、本発明の構成を示唆するものではない。   Patent Document 1 describes that a high-speed response can be obtained over a wide frequency band by making the characteristic frequency of a loop filter using a digital filter follow the frequency increase / decrease of an input signal. Further, in Patent Document 2, since a loop filter is conventionally a fixed constant, in order to solve the trade-off problem of giving priority to either C / N or lock time, a switched capacitor, A technique using a filter (SCF) is described. Patent Documents 1 and 2 relate to a technique for improving a portion related to a loop filter in a PLL circuit, but do not suggest the configuration of the present invention.

特開2000−278126号JP 2000-278126 A 特開2000−22532号JP 2000-22532 A

本発明は、このような事情の下になされたものであり、PLLを用いた発振装置において、外部から周波数指定信号を受信したときに、発振周波数を、指定された周波数に高速に切替えることができかつ位相雑音特性を良好にできる技術を提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and in an oscillation device using a PLL, when an external frequency designation signal is received, the oscillation frequency can be switched to the designated frequency at high speed. An object of the present invention is to provide a technique that can improve the phase noise characteristics.

本発明は、外部から送信される周波数指定信号にて指定された周波数の信号を出力する発振装置において、
ディジタル信号により動作し、パラメータ値により特性が調整されるループフィルタを用い、リファ
レンス発振部、位相比較部、前記ループフィルタ、電圧制御発振器及び分周器を含むPLL回路と、
前記パラメータ値であって、前記PLL回路を速やかにロックさせるための第1のパラメータ値と位相雑音を低くするための第2のパラメータ値とが、指定される周波数と対応付けて記憶されている記憶部と、
前記周波数指定信号を受信したときに、前記記憶部に記憶されている、指定された周波数に対応する第1のパラメータ値を前記ループフィルタに出力し、前記PLL回路がロックしたと判断したときに、前記記憶部に記憶されている、指定された周波数に対応する第2のパラメータ値を前記第1のパラメータ値に代えて前記ループフィルタに出力するパラメータ値設定部と、を備えたことを特徴とする。
The present invention provides an oscillation device that outputs a signal having a frequency designated by a frequency designation signal transmitted from the outside.
A PLL circuit that operates by a digital signal and whose characteristics are adjusted by a parameter value, and includes a reference oscillation unit, a phase comparison unit, the loop filter, a voltage controlled oscillator, and a frequency divider,
The first parameter value for quickly locking the PLL circuit and the second parameter value for reducing the phase noise are stored in association with the designated frequency. A storage unit;
When the frequency designation signal is received, the first parameter value corresponding to the designated frequency stored in the storage unit is output to the loop filter, and when it is determined that the PLL circuit is locked A parameter value setting unit that outputs a second parameter value corresponding to a specified frequency stored in the storage unit to the loop filter instead of the first parameter value. And

本発明は、PLL回路のループフィルタとしてディジタル処理により動作するループフィルタを用い、ループフィルタの動作特性を決定するパラメータ値として、PLL回路を高速にロックさせるため第1のパラメータ値と良好な位相雑音特性が得られる第2のパラメータ値とを用意している。そして周波数の指定があったときに、先ず第1のパラメータ値をループフィルタに設定し、PLL回路がロックした後は、第2のパラメータ値をループフィルタに設定している。このた
め、指定された周波数に高速に切替えることができかつ低位相雑音特性を実現することができる。
The present invention uses a loop filter that operates by digital processing as a loop filter of a PLL circuit, and uses a first parameter value and good phase noise as a parameter value for determining the operating characteristics of the loop filter so as to lock the PLL circuit at high speed. A second parameter value that provides a characteristic is prepared. When the frequency is specified, first, the first parameter value is set in the loop filter, and after the PLL circuit is locked, the second parameter value is set in the loop filter. For this reason, it can switch to the designated frequency at high speed, and can implement | achieve a low phase noise characteristic.

本発明の実施形態に係る発振装置の全体構成を示すブロック回路図である。1 is a block circuit diagram illustrating an overall configuration of an oscillation device according to an embodiment of the present invention. 上記実施形態に用いられるループフィルタを示すブロック回路図である。It is a block circuit diagram which shows the loop filter used for the said embodiment. 上記実施形態に用いられるPLL回路の位相雑音特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the phase noise characteristic of the PLL circuit used for the said embodiment. 上記実施形態に用いられるPLL回路の位相雑音特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the phase noise characteristic of the PLL circuit used for the said embodiment. 上記実施形態に用いられるパラメータ出力部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the parameter output part used for the said embodiment. 上記実施形態の動作フローを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the operation | movement flow of the said embodiment.

本発明の実施形態に係る発振装置は、図1に示すようにPLL回路1と、PLL回路1の動作を調整するためのパラメータ値を出力するパラメータ値出力部2と、を備えている。
PLL回路1は、リファレンス発振部31、位相比較部32、ループフィルタ4、駆動回路33、電圧制御発振器(VCO)34及び分周器35を備えている。
リファレンス発振部31は、例えばDDS(Direct Digital Synthesizer)を含み、電圧制御発振器34の発振周波数が指定された周波数となるように、指定された周波数に応じた設定信号がDDSに入力される。例えば、後述のパラメータ値Pである周波数設定値がDDSに入力され、DDSからリファレンスパルスが出力される。また例えばDDSの後段に分周回路が設けられていてもよく、この場合には、後述のパラメータ値Pの中に分周回路の分周比を決定するデータが含まれることになる。
As illustrated in FIG. 1, the oscillation device according to the embodiment of the present invention includes a PLL circuit 1 and a parameter value output unit 2 that outputs a parameter value for adjusting the operation of the PLL circuit 1.
The PLL circuit 1 includes a reference oscillation unit 31, a phase comparison unit 32, a loop filter 4, a drive circuit 33, a voltage controlled oscillator (VCO) 34, and a frequency divider 35.
The reference oscillation unit 31 includes, for example, a DDS (Direct Digital Synthesizer), and a setting signal corresponding to the designated frequency is input to the DDS so that the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 34 becomes the designated frequency. For example, a frequency setting value that is a parameter value P described later is input to the DDS, and a reference pulse is output from the DDS. Further, for example, a frequency divider circuit may be provided after the DDS. In this case, data for determining the frequency division ratio of the frequency divider circuit is included in the parameter value P described later.

位相比較部32は、リファレンス発振部31から出力されるリファレンスパルスの位相と分周器35から出力されるパルスとの位相との差(位相差)を取り出し、位相差に相当するディジタル値が出力される。ループフィルタ4は、位相比較部32から出力されるディジタル値が入力されて、積分を含むディジタル処理(演算)が行われて、処理結果(演算結果)が駆動回路33に入力される。   The phase comparison unit 32 extracts a difference (phase difference) between the phase of the reference pulse output from the reference oscillation unit 31 and the phase output from the frequency divider 35, and outputs a digital value corresponding to the phase difference. Is done. The loop filter 4 receives the digital value output from the phase comparison unit 32, performs digital processing (calculation) including integration, and inputs the processing result (calculation result) to the drive circuit 33.

駆動回路33はディジタル/アナログ変換器及びアンプを含み、前記ディジタル値がアナログ値に変換されて制御電圧として電圧制御発振器34に供給される。
電圧制御発振器34は、駆動回路33から出力される制御電圧に応じた周波数の周波数信号を発振装置の出力信号として出力すると共に分周器35に送られる。
分周器35は、例えばデュアルモジュラス・プリスケーラによるパルス・スワロ・カウンタが用いられ、前段カウンタであるプリスケーラと後段の2つのカウンタの動作を規定するためのパラメータ値Qがパラメータ値出力部2から入力される。
The drive circuit 33 includes a digital / analog converter and an amplifier. The digital value is converted into an analog value and supplied to the voltage controlled oscillator 34 as a control voltage.
The voltage controlled oscillator 34 outputs a frequency signal having a frequency corresponding to the control voltage output from the drive circuit 33 as an output signal of the oscillation device and is sent to the frequency divider 35.
For example, a pulse swallow counter using a dual modulus prescaler is used as the frequency divider 35, and a parameter value Q for defining the operations of the prescaler that is the preceding stage counter and the two counters at the subsequent stage is input from the parameter value output unit 2. Is done.

ループフィルタ4は図2に示すように、位相比較部32から送られるディジタルの位相差データを係数と掛け算する掛け算部(一の掛け算部)41と、当該掛け算部41の後段にこの順に設けられた加算部(一の加算部)42及び遅延回路部43と、位相差データを係数と掛け算する掛け算部(他の掛け算部)44と、遅延回路部43の出力値と掛け算部44の出力値とを加算してループフィルタの出力値を出力する加算部(他の加算部)45と、を備えている。加算部42は、掛け算部41の出力値と遅延回路部43の出力値とを加算するものである。   As shown in FIG. 2, the loop filter 4 is provided in this order in a multiplying unit (one multiplying unit) 41 that multiplies the digital phase difference data sent from the phase comparing unit 32 by a coefficient and a subsequent stage of the multiplying unit 41. The addition unit (one addition unit) 42 and the delay circuit unit 43, the multiplication unit (other multiplication unit) 44 for multiplying the phase difference data by the coefficient, the output value of the delay circuit unit 43 and the output value of the multiplication unit 44 And an adder (other adder) 45 that outputs the output value of the loop filter. The adding unit 42 adds the output value of the multiplying unit 41 and the output value of the delay circuit unit 43.

遅延回路部43は、入力値を出力するタイミングを遅らせる遅延時間に対応するパラメータ値が入力される。このパラメータ値は、遅延回路部43と加算部42とからなる積分回路の積分のタイミングを決定するものであり、具体的には、クロックをいくつカウントしたときに、遅延回路部43に保持されているデータを出力するかを決定するものである。例えば遅延回路部43はクロックパルスのカウンタを備えていて、パラメータ値により指定されたカウント数に達すると、加算部42から出力されて保持しているデータを遅延回路部43から出力するように構成されている。   The delay circuit unit 43 receives a parameter value corresponding to a delay time for delaying the timing for outputting the input value. This parameter value determines the integration timing of the integration circuit composed of the delay circuit unit 43 and the adder unit 42. Specifically, when the number of clocks is counted, the parameter value is held in the delay circuit unit 43. This determines whether to output the existing data. For example, the delay circuit unit 43 includes a clock pulse counter, and when the count number specified by the parameter value is reached, the data output from the adder unit 42 and held therein is output from the delay circuit unit 43. Has been.

掛け算部41、44に夫々入力される係数もパラメータ値であり、従ってループフィルタ4は、ディジタル処理により動作し、パラメータ値により動作特性が調整されるループフィルタであるということができる。   The coefficients input to the multipliers 41 and 44 are also parameter values. Therefore, it can be said that the loop filter 4 is a loop filter that operates by digital processing and whose operation characteristics are adjusted by the parameter values.

図3及び図4は、ループフィルタにおけるパラメータ値の組を2通りに設定した場合における、PLL回路1の出力の位相雑音特性の一例を示している。ループフィルタ4におけるパラメータ値の組とは、掛け算部41に入力される係数、掛け算部44に入力される係数及び遅延回路部43に入力されるパラメータ値を指している。パラメータ値の組を2通りに設定するとは、例えば掛け算部41に入力される係数、掛け算部44に入力される係数及び遅延回路部43に入力されるパラメータ値を夫々A1、B1、C1に設定した場合と夫々a1、b1、c1に設定した場合という意味である。   3 and 4 show examples of the phase noise characteristics of the output of the PLL circuit 1 when two sets of parameter values are set in the loop filter. The set of parameter values in the loop filter 4 indicates a coefficient input to the multiplication unit 41, a coefficient input to the multiplication unit 44, and a parameter value input to the delay circuit unit 43. Setting parameter value sets in two ways means that, for example, the coefficient input to the multiplication unit 41, the coefficient input to the multiplication unit 44, and the parameter value input to the delay circuit unit 43 are set to A1, B1, and C1, respectively. Meaning that it is set to a1, b1, and c1, respectively.

横軸はオフセット周波数(設定周波数からどれぐらい周波数が外れているかを表す値)であり、このグラフの見方は、PLL回路1全体の位相雑音特性を示す直線のグラフ(1)の肩の部分の周波数までPLL回路1が制御されているということである。従って、図3の場合には、およそ300Hzまで制御されており(例えば電圧制御発振器34の設定周波数が1MHzであるとすると、1MHz±300Hzまでが制御帯域であるということ)、PLL回路1の引き込みに要する時間はおよそ1/300秒である。また図4の場合には、およそ30Hzまで制御されており、PLL回路1の引き込みに要する時間はおよそ1/30秒である。   The horizontal axis is the offset frequency (a value indicating how much the frequency deviates from the set frequency). The way of viewing this graph is to show the shoulder portion of the straight line graph (1) indicating the phase noise characteristics of the entire PLL circuit 1. This means that the PLL circuit 1 is controlled up to the frequency. Therefore, in the case of FIG. 3, control is performed up to about 300 Hz (for example, if the set frequency of the voltage controlled oscillator 34 is 1 MHz, the control band is up to 1 MHz ± 300 Hz), and the PLL circuit 1 is pulled in. The time required for this is approximately 1/300 seconds. In the case of FIG. 4, control is performed up to about 30 Hz, and the time required for pulling in the PLL circuit 1 is about 1/30 second.

一方、図3及び図4に示されている一点鎖線のグラフ(2)は、PLL回路1をオープンループにしたときの電圧制御発振器34の位相雑音特性であり、PLL回路1全体の位相雑音は、(2)で示される位相雑音よりも低減することはできない。従って、図3においては、PLL回路1全体の100Hz以上の位相雑音特性が(2)で示される位相雑音特性よりも大きくはみ出している(劣化している)。これに対して図4においては、20Hz以上のPLL回路1全体の位相雑音特性が(3)で示される位相雑音特性と概ね同じである。   On the other hand, the alternate long and short dash line graph (2) shown in FIGS. 3 and 4 shows the phase noise characteristics of the voltage controlled oscillator 34 when the PLL circuit 1 is in an open loop, and the phase noise of the entire PLL circuit 1 is as follows. , (2) can not be reduced more than the phase noise. Therefore, in FIG. 3, the phase noise characteristic of 100 Hz or more of the entire PLL circuit 1 protrudes (deteriorates) more than the phase noise characteristic indicated by (2). On the other hand, in FIG. 4, the phase noise characteristic of the entire PLL circuit 1 of 20 Hz or higher is substantially the same as the phase noise characteristic indicated by (3).

即ち、図3の位相雑音特性が得られるようにループフィルタ4のパラメータ値を設定すると、周波数が指定されてからPLL回路1がロックするまでの時間は短いが、位相雑音特性が悪い。そして図4の位相雑音特性が得られるようにループフィルタ4のパラメータ値を設定すると、周波数が指定されてからPLL回路1がロックするまでの時間は長いが、位相雑音特性が良くなる。   That is, when the parameter value of the loop filter 4 is set so as to obtain the phase noise characteristic of FIG. 3, the time from when the frequency is specified until the PLL circuit 1 is locked is short, but the phase noise characteristic is poor. When the parameter value of the loop filter 4 is set so that the phase noise characteristic of FIG. 4 can be obtained, the time from when the frequency is specified until the PLL circuit 1 is locked is long, but the phase noise characteristic is improved.

そこで本実施形態では、ループフィルタ4のパラメータ値として、周波数が指定された後、PLL回路1がロックするまでは、ロックするまでの時間が短くなるパラメータ値を用い、PLL回路1がロックした後は、良好な位相雑音特性が得られるパラメータ値を用いることとした。
以下の説明では、PLL回路1がロックするまでにループフィルタ4において用いられる、掛け算部41に入力される係数、掛け算部44に入力される係数及び遅延回路部43に入力されるパラメータ値を夫々パラメータ値A、パラメータ値B、パラメータ値Cとして取り扱い、またPLL回路1がロックした後ループフィルタ4において用いられる、掛け算部41に入力される係数、掛け算部44に入力される係数及び遅延回路部43に入力されるパラメータ値を夫々パラメータ値a、パラメータ値b、パラメータ値cとして取り扱うこととする。更にまたパラメータ値A、B、Cは第1のパラメータ値と呼び、パラメータ値a、b、cは第2のパラメータ値と呼ぶこととする。
Therefore, in the present embodiment, after the frequency is specified as the parameter value of the loop filter 4, the parameter value that shortens the time until the PLL circuit 1 is locked until the PLL circuit 1 is locked is used. Used parameter values that provide good phase noise characteristics.
In the following description, the coefficient input to the multiplication unit 41, the coefficient input to the multiplication unit 44, and the parameter value input to the delay circuit unit 43, which are used in the loop filter 4 until the PLL circuit 1 is locked, respectively. Coefficients that are handled as parameter value A, parameter value B, and parameter value C, and that are used in the loop filter 4 after the PLL circuit 1 is locked, the coefficients that are input to the multiplication unit 41, the coefficients that are input to the multiplication unit 44, and the delay circuit unit The parameter values input to 43 are treated as parameter value a, parameter value b, and parameter value c, respectively. Furthermore, the parameter values A, B, and C are called first parameter values, and the parameter values a, b, and c are called second parameter values.

図5は、PLL回路1にパラメータ値を出力するパラメータ値出力部2を示すブロック図である。20は、記憶部であるフラッシュメモリなどの不揮発性メモリであり、記憶部20には、第1のパラメータ値A、B、Cと第2のパラメータ値a、b、cとが書きこまれている。記憶部20内の記載は、データの格納状態をイメージとして示すものであり、fk(kは整数)は指定された周波数、Ak、Bk、Ckは、第1のパラメータ値の具体的な値、ak、bk、ckは
第2のパラメータ値の具体的な値である。
FIG. 5 is a block diagram showing a parameter value output unit 2 that outputs a parameter value to the PLL circuit 1. Reference numeral 20 denotes a non-volatile memory such as a flash memory as a storage unit. The storage unit 20 is written with the first parameter values A, B, C and the second parameter values a, b, c. Yes. The description in the storage unit 20 shows the data storage state as an image, fk (k is an integer) is a specified frequency, Ak, Bk, and Ck are specific values of the first parameter value, ak, bk, ck are specific values of the second parameter value.

周波数については周波数の高低をfに組み合わせる数字の大小で表しており、この例では周波数の低い方から順番に並ぶ、f1、f2、f3が指定されたときには、A1、B1、C1、a1、b1、c1が割り当てられ、f4、f5、f6が指定されたときには、A4、B4、C4、a4、b4、c4が割り当てられることを示している。記憶部20内の記載は模式的な内容であり、具体的には、指定される周波数を例えば低い方から並べたときに、連続する複数の周波数を含む複数の周波数帯域(f1〜f3、f4〜f6)の各々には、共通のパラメータ値が割り当てられていることを示している。   The frequency is represented by the magnitude of the frequency combined with f. In this example, when f1, f2, f3 are designated in order from the lowest frequency, A1, B1, C1, a1, b1 are designated. , C1 are assigned and f4, f5, f6 are designated, it indicates that A4, B4, C4, a4, b4, c4 are assigned. The description in the storage unit 20 is a schematic content. Specifically, for example, when the designated frequencies are arranged from the lowest, for example, a plurality of frequency bands (f1 to f3, f4 including a plurality of continuous frequencies). Each of .about.f6) indicates that a common parameter value is assigned.

記憶部20の右側の欄に記載されたPは、リファレンス発振部31から出力されるリファレンスパルスの設定周波数に対応するパラメータ値であり、Qは、分周器35の分周比を決定するためのパラメータ値である。パラメータ値P、Qは、指定される周波数の各々に対応するパラメータ値Pk、Qkが書きこまれている。   P described in the right column of the storage unit 20 is a parameter value corresponding to the set frequency of the reference pulse output from the reference oscillation unit 31, and Q is used to determine the frequency division ratio of the frequency divider 35. Is the parameter value. As the parameter values P and Q, parameter values Pk and Qk corresponding to each of the designated frequencies are written.

21は、記憶部20から読み出された第1のパラメータ値Ak、Bk、Ckを保持する第1のレジスタであり、22は、記憶部20から読み出された第2のパラメータ値ak、bk、ckを保持する第2のレジスタである。なお、各レジスタ21、22には、記憶部20から読み出されたパラメータ値Pk、Qkも保持される。
23はアドレス出力回路であり、外部から周波数指定信号を含む周波数チャネル情報が発振装置の受信部25に入力されたときに、指定された周波数に対応する記憶部20のアドレスを出力するように構成されている。
21 is a first register that holds the first parameter values Ak, Bk, and Ck read from the storage unit 20, and 22 is a second parameter value ak, bk that is read from the storage unit 20. , Ck is a second register. The registers 21 and 22 also hold parameter values Pk and Qk read from the storage unit 20.
An address output circuit 23 is configured to output the address of the storage unit 20 corresponding to the designated frequency when frequency channel information including a frequency designation signal is input from the outside to the receiving unit 25 of the oscillation device. Has been.

記憶部20は、アドレス出力部23から出力されたアドレスに対応する、即ち指定された周波数に対応するパラメータ値が読み出され、これらパラメータ値がレジスタ21、22に既述のように振り分けられて書きこまれる(保持される)。   The storage unit 20 reads out parameter values corresponding to the address output from the address output unit 23, that is, corresponding to the designated frequency, and distributes these parameter values to the registers 21 and 22 as described above. Written (held).

24は、タイマーであり、周波数チャネル情報が発振装置の受信部25に入力されたときに作動し、所定時間経過後にタイムアップする。所定時間とは、PLL回路1に第1のパラメータ値Ak、Bk、Ck及びパラメータ値Pk、Qkが入力されたとき(設定されたとき)からPLL回路1がロックするまでに要する時間を見込んだ時間に相当する。即ち、この例では、タイマー24がタイムアップしたときに出力されるタイムアップ信号は、PLL回路1がロックしたと判断されたときに出力される信号であるということができる。
26は、PLL回路1に接続される接続元を第1のレジスタ21と第2のレジスタ22との間で切替えるための切替え部である。切替え部26は、受信部25に周波数チャネル情報が入力されたときに受信部25から出力される受信確認信号により第1のレジスタ21側に切り替えられ、タイマー24から出力されるタイムアップ信号により第2のレジスタ22側に切り替えられる。
Reference numeral 24 denotes a timer which operates when frequency channel information is input to the receiving unit 25 of the oscillation device and times up after a predetermined time has elapsed. The predetermined time is estimated from the time when the first parameter values Ak, Bk, Ck and the parameter values Pk, Qk are input (set) to the PLL circuit 1 until the PLL circuit 1 is locked. It corresponds to time. That is, in this example, it can be said that the time-up signal that is output when the timer 24 times out is a signal that is output when it is determined that the PLL circuit 1 is locked.
A switching unit 26 switches the connection source connected to the PLL circuit 1 between the first register 21 and the second register 22. The switching unit 26 is switched to the first register 21 side by the reception confirmation signal output from the receiving unit 25 when the frequency channel information is input to the receiving unit 25, and is switched by the time-up signal output from the timer 24. 2 is switched to the register 22 side.

次に上述実施の形態の作用について図6も参照しながら説明する。今、PLL回路1から先に指定された周波数の周波数信号が出力されているものとする。ここであるタイミングにて周波数チャネル情報が外部から送られて受信部25にて受信したとすると(ステップS1)、周波数チャネル情報に含まれる、指定された周波数に対応するパラメータ値のうち、ループフィルタ4に係る第1のパラメータ値Ak、Bk、Ck及びリファレンス発振部31に係るパラメータ値Pk並びに分周器35に係るパラメータ値Qkが、第1のレジスタ21に読み出され、またループフィルタ4に係る第2のパラメータ値ak、bk、ck及びPk、Qkが第2のレジスタ22に読み出される。   Next, the operation of the above embodiment will be described with reference to FIG. It is assumed that a frequency signal having a previously specified frequency is output from the PLL circuit 1. If the frequency channel information is sent from the outside at a certain timing and received by the receiving unit 25 (step S1), among the parameter values corresponding to the specified frequency included in the frequency channel information, the loop filter 4, the parameter value Pk related to the reference oscillating unit 31, and the parameter value Qk related to the frequency divider 35 are read out to the first register 21 and also to the loop filter 4. The second parameter values ak, bk, ck and Pk, Qk are read out to the second register 22.

受信部25から受信確認信号が出力されるので、切り替え部26は、第1のレジスタ21側に切り替えられ、リファレンス発振部31及び分周器35に夫々パラメータ値Pk、Qkが出力され、またループフィルタ4に第1のパラメータ値が出力される(ステップS2、S3)。ループフィルタ4に第1のパラメータ値が設定されることで、既述のようにPLL回路1は、ループを維持したまま高速で、指定された周波数にロックする。   Since the reception confirmation signal is output from the reception unit 25, the switching unit 26 is switched to the first register 21 side, and the parameter values Pk and Qk are output to the reference oscillation unit 31 and the frequency divider 35, respectively. The first parameter value is output to the filter 4 (steps S2 and S3). By setting the first parameter value in the loop filter 4, as described above, the PLL circuit 1 locks at a specified frequency at a high speed while maintaining the loop.

一方、受信部25からの受信確認信号によりタイマー24が動作し、所定時間(既述のようにPLL回路1がロックするまでの時間を見込んだ時間)が経過した後、タイムアップ信号が出力され、切り替え部26が第2のレジスタ22側に切り替えられる(ステップS4、S5)。パラメータ値は一括して切り替えられるが、Pk、Qkについては同じ値であり、リファレンス発振部31及び分周器35に対しては影響しない。ループフィルタ4については、第2のパラメータ値が設定されるので、これ以降は既述のようにPLL回路1は良好な位相雑音特性、低スプリアス特性で動作する。   On the other hand, the timer 24 operates in response to the reception confirmation signal from the receiving unit 25, and after a predetermined time (a time until the PLL circuit 1 is locked as described above) has elapsed, a time-up signal is output. The switching unit 26 is switched to the second register 22 side (steps S4 and S5). Although the parameter values are switched at once, Pk and Qk are the same value and do not affect the reference oscillation unit 31 and the frequency divider 35. Since the second parameter value is set for the loop filter 4, the PLL circuit 1 thereafter operates with good phase noise characteristics and low spurious characteristics as described above.

上述実施形態によれば、PLL回路1のループフィルタとしてディジタル処理により動作するループフィルタ4を用い、ループフィルタ4の動作特性を決定するパラメータ値として、PLL回路1を高速にロックさせるため第1のパラメータ値と良好な位相雑音特性が得られる第2のパラメータ値とを用意している。そして周波数の指定があったときに、先ず第1のパラメータ値をループフィルタ4に設定し、PLL回路1がロックした後は、第2のパラメータ値をループフィルタ4に設定している。このため、指定された周波数に高速に切替えることができかつ低位相雑音特性及び低スプリアス特性を実現することができる。   According to the above-described embodiment, the loop filter 4 that operates by digital processing is used as the loop filter of the PLL circuit 1, and the first parameter is used to lock the PLL circuit 1 at high speed as the parameter value that determines the operating characteristics of the loop filter 4. A parameter value and a second parameter value that provides good phase noise characteristics are prepared. When the frequency is specified, first, the first parameter value is set in the loop filter 4, and after the PLL circuit 1 is locked, the second parameter value is set in the loop filter 4. For this reason, it can switch to the designated frequency at high speed, and can realize a low phase noise characteristic and a low spurious characteristic.

第1のパラメータ値から第2のパラメータ値に切り替えるタイミングとしては、PLL回路1のロック検出回路を設けて、ロック検出信号を利用してもよい。ロック検出回路としては、例えばループフィルタ4の出力を監視し、出力値が連続して予め設定した期間閾値内に収まったことを検出したときにPLL回路1がロックしたと判断する回路を挙げることができる。上述の例にあてはめると、タイムアップ信号に代えてロック検出信号により切り替え部26が切り替わることになる。
ループフィルタ4に用いられる第1のパラメータ値及び第2のパラメータ値は、上述実施形態のように周波数のグループ毎(周波数帯域毎)に決められている代わりに、指定された周波数の夫々に対応して決定されていてもよいし、あるいはシステムによっては、指定される周波数のすべてに対して共通化されていてもよい。
また上述の例では、PLL回路を1個だけ用いているが、指定される全周波数の上限から下限までの間(帯域)が広い場合には、指定される全周波数の帯域を複数に分割し、分割された周波数帯域ごとにPLL回路が選択されるシステムであってもよい。
As a timing for switching from the first parameter value to the second parameter value, a lock detection circuit of the PLL circuit 1 may be provided and a lock detection signal may be used. Examples of the lock detection circuit include a circuit that monitors the output of the loop filter 4 and determines that the PLL circuit 1 is locked when it is detected that the output value is continuously within a preset period threshold. Can do. In the above example, the switching unit 26 is switched by the lock detection signal instead of the time-up signal.
The first parameter value and the second parameter value used for the loop filter 4 correspond to each of the designated frequencies instead of being determined for each frequency group (for each frequency band) as in the above embodiment. Or may be made common to all specified frequencies in some systems.
In the above example, only one PLL circuit is used. However, if the range from the upper limit to the lower limit of the specified all frequencies is wide (bandwidth), the specified all frequency bands are divided into a plurality. A system in which a PLL circuit is selected for each divided frequency band may be used.

1 PLL回路
2 パラメータ値出力部
20 記憶部
21、22 レジスタ
23 アドレス出力部
24 タイマー
25 受信部
26 切替え部
31 リファレンス発振部
32 位相比較部
34 電圧制御発振部
35 分周器
4 ループフィルタ
41、44 掛け算部
42、45 加算部
43 遅延回路部

11 発振回路部
12 通信部
13 通信速度制御部
1 PLL circuit 2 Parameter value output unit 20 Storage unit 21, 22 Register 23 Address output unit 24 Timer 25 Reception unit 26 Switching unit 31 Reference oscillation unit 32 Phase comparison unit 34 Voltage control oscillation unit 35 Frequency divider 4 Loop filters 41, 44 Multiplication unit 42, 45 Addition unit
43 Delay circuit

11 Oscillation circuit unit 12 Communication unit 13 Communication speed control unit

Claims (4)

外部から送信される周波数指定信号にて指定された周波数の信号を出力する発振装置において、
ディジタル処理により動作し、パラメータ値により動作特性が調整されるループフィルタを用い、リファレンス発振部、位相比較部、前記ループフィルタ、電圧制御発振器及び分周器を含むPLL回路と、
前記パラメータ値であって、前記PLL回路を速やかにロックさせるための第1のパラメータ値と位相雑音を低くするための第2のパラメータ値とが記憶されている記憶部を含み、
前記周波数指定信号を受信したときに、前記記憶部に記憶されている第1のパラメータ値を前記ループフィルタに出力し、前記PLL回路がロックしたと判断したときに、前記記憶部に記憶されている第2のパラメータ値を前記第1のパラメータ値に代えて前記ループフィルタに出力するパラメータ値設定部と、
を備えたことを特徴とする発振装置。
In an oscillation device that outputs a signal of a frequency designated by a frequency designation signal transmitted from the outside,
Using a loop filter that operates by digital processing and whose operation characteristics are adjusted by parameter values, a PLL circuit including a reference oscillation unit, a phase comparison unit, the loop filter, a voltage controlled oscillator, and a frequency divider,
A storage unit that stores the first parameter value for quickly locking the PLL circuit and the second parameter value for reducing phase noise, the parameter value;
When the frequency designation signal is received, the first parameter value stored in the storage unit is output to the loop filter, and when it is determined that the PLL circuit is locked, the first parameter value is stored in the storage unit. A parameter value setting unit that outputs the second parameter value to the loop filter instead of the first parameter value;
An oscillation device comprising:
前記第1のパラメータ値及び第2のパラメータ値の各々は、指定される周波数または指定される周波数を含む周波数帯域と対応付けて前記記憶部に記憶され、
前記パラメータ値設定部は、前記周波数指定信号を受信したときに、前記記憶部に記憶されている、指定された周波数に対応する第1のパラメータ値を前記ループフィルタに出力し、前記PLL回路がロックしたと判断したときに、前記記憶部に記憶されている、指定された周波数に対応する第2のパラメータ値を前記第1のパラメータ値に代えて前記ループフィルタに出力するように構成されていることを特徴とする請求項1記載の発振装置。
Each of the first parameter value and the second parameter value is stored in the storage unit in association with a designated frequency or a frequency band including a designated frequency,
When the parameter value setting unit receives the frequency designation signal, the parameter value setting unit outputs a first parameter value corresponding to the designated frequency stored in the storage unit to the loop filter, and the PLL circuit When it is determined that the lock has been established, the second parameter value corresponding to the specified frequency stored in the storage unit is output to the loop filter instead of the first parameter value. The oscillating device according to claim 1.
前記ループフィルタは、入力値と係数とを掛け算する一の掛け算部と当該一の掛け算部の後段にこの順に設けられた一の加算部及び遅延回路部と、入力値と係数とを掛け算する他の掛け算部と、前記遅延回路部の出力値と前記他の掛け算部の出力値とを加算してループフィルタの出力値を出力する他の加算部と、を備え、
前記一の加算部は、前記一の掛け算部の出力値と前記遅延回路部の出力値とを加算するものであり、
ループフィルタのパラメータ値は、前記一の掛け算部の係数、前記他の掛け算部の係数及び遅延回路部の遅延時間に対応する係数であることを特徴とする請求項1または2記載の発振装置。
The loop filter includes a multiplication unit that multiplies an input value and a coefficient, a single addition unit and delay circuit unit that are provided in this order after the multiplication unit, and an input value and a coefficient. A multiplication unit, and another addition unit that outputs the output value of the loop filter by adding the output value of the delay circuit unit and the output value of the other multiplication unit,
The one addition unit adds the output value of the one multiplication unit and the output value of the delay circuit unit,
3. The oscillation device according to claim 1, wherein the parameter value of the loop filter is a coefficient corresponding to a coefficient of the one multiplication unit, a coefficient of the other multiplication unit, and a delay time of the delay circuit unit.
前記記憶部から読み出される第1のパラメータ値及び第2のパラメータ値を夫々記憶し、記憶されているパラメータ値を前記ループフィルタに出力するための第1のレジスタ及び第2のレジスタと、
前記PLL回路がロックしたと判断したときに、前記ループフィルタに接続されるレジスタを前記第1のレジスタから第2のレジスタに切替える切替え部と、を備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の発振装置。
A first register and a second register for storing a first parameter value and a second parameter value read from the storage unit, respectively, and outputting the stored parameter value to the loop filter;
4. A switching unit that switches a register connected to the loop filter from the first register to the second register when it is determined that the PLL circuit is locked. The oscillation device according to any one of the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7617801B2 (en) 2021-04-07 2025-01-20 三菱電機株式会社 Phase locked loop, transmitter, receiver, and method for controlling phase locked loop

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