JP2019047424A - Pll circuit, measuring apparatus with the same, and control method of pll circuit - Google Patents

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康太 倉光
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Abstract

To provide a PLL circuit capable of reducing a pre-tuning voltage error than before.SOLUTION: A PLL circuit 10 comprises: a reference signal generation part 11 that generates a reference signal of a predetermined frequency; a VCO 13 that outputs the signal of an oscillation frequency in accordance with an input voltage; a PFD 12 that outputs a phase difference signal by comparing the reference signal generation part 11 and each output signal of the VCO 13; a first integration circuit 20 that outputs a first integration signal by integrating the phase difference signal; a second integration circuit 30 that includes a resistor 31 serially connected between the first integration circuit 20 and the VCO 13, integers the first integration signal, and outputs a second integration signal to the VCO 13; a pre-tuning voltage generation part 15 that generates a pre-tuning voltage that previously adjusts an oscillation frequency of the VCO 13; and an accumulator 41 that adds an electric potential difference between both ends of the resistance 31 and the pre-tuning voltage, generates a correction pre-tuning voltage obtained by correcting the pre-tuning voltage, and outputs it to the VCO 13.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、PLL回路及びそれを備えた測定装置並びにPLL回路の制御方法に関する。   The present invention relates to a PLL circuit, a measurement apparatus including the same, and a control method of the PLL circuit.

従来、例えば、スペクトラムアナライザや信号発生器等の測定装置には、発振回路として位相同期ループ(Phase Locked Loop:PLL)回路が用いられているものがある。一般に、PLL回路は、電圧制御発振器を備え、電圧制御発振器の発振周波数を速やかに希望周波数にロックするために、例えばDAC(デジタルアナログコンバータ)を使用して発振周波数を予め調整(プリチューン)する構成を有している(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, for example, in a measuring apparatus such as a spectrum analyzer or a signal generator, there is one using a phase locked loop (PLL) circuit as an oscillation circuit. In general, a PLL circuit includes a voltage controlled oscillator, and adjusts (pretunes) the oscillation frequency in advance using, for example, a DAC (digital analog converter) in order to quickly lock the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator to a desired frequency. It has composition (for example, refer to patent documents 1).

特許文献1に記載のプリチューン装置は、プリチューン電圧を発生するDACと、プリチューン電圧の電圧制御発振器への供給をオン又はオフにするスイッチと、複数の積分回路のいずれか1つを選択する積分回路選択スイッチと、を備えている。この構成により、特許文献1に記載のものは、より正確なプリチューンを行うことで動作安定化とロック時間の短縮化を図ることができるようになっている。   The pretune device described in Patent Document 1 selects a DAC for generating a pretune voltage, a switch for turning on or off the supply of the pretune voltage to a voltage controlled oscillator, and any one of a plurality of integrating circuits. And an integration circuit selection switch. With this configuration, it is possible to achieve operation stabilization and shortening of the lock time by performing pre-tuning more accurately in the one described in Patent Document 1.

特開2016−111650号公報JP, 2016-111650, A

しかしながら、特許文献1に記載のものでは、経時変化等により、プリチューン電圧と、希望周波数発振時の電圧制御発振器の入力電圧との間に電圧誤差(プリチューン電圧誤差)が生じるので、そのプリチューン電圧誤差に起因する積分回路の電流をゼロにするための、プリチューン電圧誤差を小さくする回路が望まれていた。また、プリチューン電圧誤差に起因する積分回路の電流をゼロにするための周波数引き込み時間を短縮するためにも、プリチューン電圧誤差を小さくする回路が望まれていた。   However, in the device described in Patent Document 1, a voltage error (pretune voltage error) occurs between the pretune voltage and the input voltage of the voltage controlled oscillator at the desired frequency oscillation due to aging or the like. There is a need for a circuit that reduces the pretune voltage error to zero the current of the integration circuit due to the tune voltage error. Also, in order to shorten the frequency lead-in time for zeroing the current of the integration circuit due to the pretune voltage error, a circuit that reduces the pretune voltage error has been desired.

本発明は、前述のような事情に鑑みてなされたものであり、従来よりもプリチューン電圧誤差を小さくすることができるPLL回路及びそれを備えた測定装置並びにPLL回路の制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a PLL circuit capable of reducing pretune voltage error more than that of the prior art, a measuring apparatus including the same, and a control method of the PLL circuit. With the goal.

本発明の請求項1に係るPLL回路は、予め定められた周波数の信号を生成する信号生成手段(11)と、入力電圧に応じた発振周波数の信号を出力する電圧制御発振器(13)と、前記信号生成手段及び前記電圧制御発振器の各出力信号を比較して位相誤差信号を出力する位相周波数比較器(12)と、前記位相誤差信号を積分する積分手段(20)と、前記積分手段と前記電圧制御発振器との間に直列に接続された抵抗(31)と、前記電圧制御発振器の前記発振周波数を予め調整するプリチューン電圧を生成するプリチューン電圧生成手段(15)と、前記抵抗の両端の電位差と前記プリチューン電圧とを加算して前記プリチューン電圧を補正した補正プリチューン電圧を生成し前記電圧制御発振器に出力するプリチューン電圧補正手段(41、50)と、を備えた構成を有している。   A PLL circuit according to claim 1 of the present invention comprises signal generation means (11) for generating a signal of a predetermined frequency, and a voltage control oscillator (13) for outputting a signal of an oscillation frequency corresponding to an input voltage. A phase frequency comparator (12) for comparing the output signals of the signal generating means and the voltage control oscillator and outputting a phase error signal; integrating means (20) for integrating the phase error signal; and the integrating means A resistor (31) connected in series with the voltage controlled oscillator; a pretune voltage generation means (15) for generating a pretune voltage for adjusting the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator in advance; A pretune voltage correction means for adding a potential difference between both ends and the pretune voltage to generate a corrected pretune voltage with the pretune voltage corrected and outputting the corrected pretune voltage to the voltage controlled oscillator. And has a configuration in which the (41 and 50), the.

この構成により、本発明の請求項1に係るPLL回路は、積分手段と電圧制御発振器との間に直列に接続された抵抗の両端の電位差とプリチューン電圧とを加算してプリチューン電圧を補正した補正プリチューン電圧を生成し電圧制御発振器に出力するので、従来よりもプリチューン電圧誤差を小さくすることができる。   With this configuration, the PLL circuit according to claim 1 of the present invention corrects the pretune voltage by adding the potential difference between both ends of the resistor connected in series between the integration means and the voltage controlled oscillator and the pretune voltage. Since the corrected pretune voltage is generated and output to the voltage controlled oscillator, the pretune voltage error can be made smaller than in the prior art.

本発明の請求項2に係るPLL回路は、前記抵抗の両端の電位差が0Vを含む予め定められた電圧範囲内にあることを条件に前記補正プリチューン電圧の出力を停止する補正プリチューン電圧出力停止手段(70)をさらに備えた構成を有している。   The PLL circuit according to claim 2 of the present invention is a correction pretune voltage output that stops the output of the correction pretune voltage on condition that the potential difference between both ends of the resistor is within a predetermined voltage range including 0 V. It has the composition further provided with the stop means (70).

この構成により、本発明の請求項2に係るPLL回路は、抵抗の両端の電位差が0V付近になった場合には、補正プリチューン電圧の出力を自動的に停止することができる。   With this configuration, the PLL circuit according to claim 2 of the present invention can automatically stop the output of the correction pretune voltage when the potential difference between both ends of the resistor becomes around 0V.

本発明の請求項3に係るPLL回路は、請求項1に記載の積分手段を第1の積分信号を出力する第1の積分手段として備え、前記抵抗を有し前記第1の積分信号を積分して第2の積分信号を前記電圧制御発振器に出力する第2の積分手段(30)をさらに備えた構成を有している。   A PLL circuit according to a third aspect of the present invention includes the integrating means according to the first aspect as a first integrating means for outputting a first integrated signal, and includes the resistor and integrates the first integrated signal. And second integrating means (30) for outputting a second integrated signal to the voltage controlled oscillator.

この構成により、本発明の請求項3に係るPLL回路は、第2の積分手段が有する抵抗の両端の電位差に基づいて、従来よりもプリチューン電圧誤差を小さくすることができる。   With this configuration, the PLL circuit according to claim 3 of the present invention can make the pre-tune voltage error smaller than that of the prior art based on the potential difference between both ends of the resistance of the second integrating means.

本発明の請求項4に係るPLL回路は、前記補正プリチューン電圧を所定の値に制限する補正プリチューン電圧制限手段(47)をさらに備えた構成を有している。   The PLL circuit according to claim 4 of the present invention further comprises a correction pretune voltage limiting means (47) for limiting the correction pretune voltage to a predetermined value.

この構成により、本発明の請求項4に係るPLL回路は、チューニング電圧をより短時間で確実に収束させることができる。   With this configuration, the PLL circuit according to claim 4 of the present invention can reliably converge the tuning voltage in a shorter time.

本発明の請求項5に係るPLL回路は、前記プリチューン電圧補正手段は、前記抵抗の両端の電位差を差動増幅する差動増幅回路(50)を備え、前記補正プリチューン電圧制限手段は、前記差動増幅回路に供給する電源電圧を調整することにより前記補正プリチューン電圧を所定の値に制限するものである構成を有している。   In the PLL circuit according to claim 5 of the present invention, the pretune voltage correction means includes a differential amplifier circuit (50) for differentially amplifying the potential difference between both ends of the resistor, and the correction pretune voltage limiting means The correction pre-tune voltage is limited to a predetermined value by adjusting a power supply voltage supplied to the differential amplifier circuit.

この構成により、本発明の請求項5に係るPLL回路は、差動増幅回路に供給する電源電圧を調整することにより、チューニング電圧をより短時間で確実に収束させることができる。   According to this configuration, the PLL circuit according to claim 5 of the present invention can reliably converge the tuning voltage in a short time by adjusting the power supply voltage supplied to the differential amplifier circuit.

本発明の請求項6に係る測定装置は、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のPLL回路を備えた構成が好ましい。   The measuring apparatus according to claim 6 of the present invention preferably has a configuration provided with the PLL circuit according to any one of claims 1 to 5.

本発明の請求項7に係る測定装置は、前記PLL回路は、予め定められた局部発振周波数の局部発振信号を生成するものである構成を有している。   A measuring apparatus according to claim 7 of the present invention is configured such that the PLL circuit generates a local oscillation signal of a predetermined local oscillation frequency.

この構成により、本発明の請求項7に係る測定装置は、従来よりもプリチューン電圧誤差を小さくすることができるPLL回路により局部発振信号を生成できるので、従来よりも短時間で周波数の切り替えが可能となる。   With this configuration, the measurement apparatus according to claim 7 of the present invention can generate the local oscillation signal by the PLL circuit that can make the pretune voltage error smaller than in the conventional case, so switching of the frequency can be performed in a shorter time than in the conventional case. It becomes possible.

本発明の請求項8に係るPLL回路の制御方法は、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のPLL回路の制御方法であって、予め定められた周波数の信号を生成する信号生成ステップ(S11)と、入力電圧に応じた周波数の信号を出力する周波数信号出力ステップ(S18)と、前記信号生成手段及び前記電圧制御発振器の各出力信号を比較して位相誤差信号を出力する位相誤差信号出力ステップ(S13)と、前記位相誤差信号を積分する積分ステップ(S14)と、前記電圧制御発振器の発振周波数を予め調整するプリチューン電圧を生成するプリチューン電圧生成ステップ(S12)と、前記抵抗の両端の電位差と前記プリチューン電圧とを加算して前記プリチューン電圧を補正した補正プリチューン電圧を生成し前記電圧制御発振器に出力するプリチューン電圧補正ステップ(S17)と、を含む構成を有している。   A PLL circuit control method according to an eighth aspect of the present invention is the PLL circuit control method according to any one of the first to fifth aspects, wherein a signal of a predetermined frequency is generated. A signal generation step (S11), a frequency signal output step (S18) for outputting a signal of a frequency according to the input voltage, and an output signal of the signal generation means and the voltage control oscillator are compared to output a phase error signal. Phase error signal output step (S13), integration step (S14) for integrating the phase error signal, and pretune voltage generation step (S12) for generating a pretune voltage for adjusting the oscillation frequency of the voltage control oscillator in advance , Adding the potential difference between both ends of the resistor and the pretune voltage to generate a corrected pretune voltage obtained by correcting the pretune voltage; And outputs to the controlled oscillator has a configuration comprising a pretune voltage correction step (S17), the.

この構成により、本発明の請求項8に係るPLL回路の制御方法は、抵抗の両端の電位差とプリチューン電圧とを加算してプリチューン電圧を補正した補正プリチューン電圧を生成し電圧制御発振器に出力するので、従来よりもプリチューン電圧誤差を小さくすることができる。   With this configuration, the control method of the PLL circuit according to claim 8 of the present invention adds the potential difference between both ends of the resistor and the pretune voltage to generate a corrected pretune voltage in which the pretune voltage is corrected to generate a voltage controlled oscillator. Since the output is performed, the pretune voltage error can be made smaller than in the prior art.

本発明の請求項9に係るPLL回路の制御方法は、前記抵抗の両端の電位差が0Vを含む予め定められた電圧範囲内にあることを条件に前記補正プリチューン電圧の出力を停止する補正プリチューン電圧出力停止ステップ(S19)をさらに含む構成を有している。   According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a control method of a PLL circuit according to the ninth aspect of the present invention, wherein the correction pre-tuning voltage is stopped on condition that the potential difference between both ends of the resistor is within a predetermined voltage range including 0V. It has a configuration further including a tune voltage output stopping step (S19).

この構成により、本発明の請求項9に係るPLL回路の制御方法は、抵抗の両端の電位差が0V付近になった場合には、補正プリチューン電圧の出力を自動的に停止することができる。   With this configuration, the control method of the PLL circuit according to claim 9 of the present invention can automatically stop the output of the correction pretune voltage when the potential difference between both ends of the resistor becomes around 0V.

本発明は、従来よりもプリチューン電圧誤差を小さくすることができるという効果を有するPLL回路及びそれを備えた測定装置並びにPLL回路の制御方法を提供することができるものである。   The present invention can provide a PLL circuit having an effect that pre-tune voltage error can be made smaller than that of the prior art, a measuring apparatus including the same, and a control method of the PLL circuit.

本発明の第1実施形態としてのPLL回路の構成図である。It is a block diagram of the PLL circuit as a 1st embodiment of the present invention. 従来のPLL回路の構成図である。It is a block diagram of the conventional PLL circuit. 本発明の第1実施形態としてのPLL回路と、従来のPLL回路とにおけるプリチューン動作の比較説明図である。FIG. 7 is a comparative explanatory view of a pretune operation in the PLL circuit as the first embodiment of the present invention and the conventional PLL circuit. 本発明の第1実施形態におけるPLL回路の制御方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the control method of the PLL circuit in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例における積分回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the integrating circuit in the modification of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態としてのPLL回路の構成図である。It is a block diagram of the PLL circuit as a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態における補正プリチューン電圧制限部の機能説明図である。It is function explanatory drawing of the correction | amendment pretune voltage limitation part in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態としての信号分析装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the signal-analysis apparatus as 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態としての信号発生装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the signal generator as 4th Embodiment of this invention.

以下、本発明に係るPLL回路及びそれを備えた測定装置並びにPLL回路の制御方法の実施形態について、図面を用いて説明する。   Hereinafter, an embodiment of a PLL circuit according to the present invention, a measuring apparatus provided with the same, and a control method of the PLL circuit will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
まず、本発明に係るPLL回路の第1実施形態における構成について説明する。
First Embodiment
First, the configuration of the PLL circuit according to the first embodiment of the present invention will be described.

図1に示すように、本実施形態におけるPLL回路10は、基準信号生成部11、位相周波数比較器(Phase Frequency Detector:PFD)12、電圧制御発振器(Voltage Controlled Oscillator:VCO)13、帰還回路14、プリチューン電圧生成部15、第1の積分回路20、第2の積分回路30、プリチューン電圧制御部40を備えている。   As shown in FIG. 1, the PLL circuit 10 in this embodiment includes a reference signal generation unit 11, a phase frequency detector (PFD) 12, a voltage controlled oscillator (VCO) 13, and a feedback circuit 14. A pretune voltage generation unit 15, a first integration circuit 20, a second integration circuit 30, and a pretune voltage control unit 40 are provided.

基準信号生成部11は、予め定められた周波数の基準信号を生成し、PFD12に出力するようになっている。この基準信号生成部11は、信号生成手段の一例である。   The reference signal generation unit 11 generates a reference signal of a predetermined frequency and outputs the reference signal to the PFD 12. The reference signal generation unit 11 is an example of a signal generation unit.

PFD12は、基準信号生成部11の出力信号と帰還回路14の出力信号とを比較して位相誤差信号を第1の積分回路20に出力するようになっている。このPFD12は、位相周波数比較器の一例である。   The PFD 12 compares the output signal of the reference signal generator 11 with the output signal of the feedback circuit 14 and outputs a phase error signal to the first integration circuit 20. The PFD 12 is an example of a phase frequency comparator.

第1の積分回路20は、PFD12が出力した位相誤差信号を積分し、第1の積分信号として第2の積分回路30に出力するようになっている。この第1の積分回路20は、例えば、ループフィルタで構成され、オペアンプ(演算増幅器)21、コンデンサ22、抵抗23を有している。なお、第1の積分回路20は、積分手段、第1の積分手段の一例である。   The first integrating circuit 20 integrates the phase error signal output from the PFD 12 and outputs the integrated signal as a first integrated signal to the second integrating circuit 30. The first integration circuit 20 is configured by, for example, a loop filter, and includes an operational amplifier (operational amplifier) 21, a capacitor 22, and a resistor 23. The first integration circuit 20 is an example of an integration means and a first integration means.

第2の積分回路30は、第1の積分回路20が出力した第1の積分信号を積分し、第2の積分信号としてVCO13に出力するようになっている。この第2の積分回路30は、抵抗31、コンデンサ32及び抵抗33を有している。抵抗31は、第1の積分回路20とVCO13との間に直列に接続されている。抵抗31のVCO13側の端子は、コンデンサ32及び抵抗33を介して接地されている。なお、第2の積分回路30は、第2の積分手段の一例である。   The second integrating circuit 30 integrates the first integrated signal output from the first integrating circuit 20 and outputs the integrated signal to the VCO 13 as a second integrated signal. The second integration circuit 30 includes a resistor 31, a capacitor 32 and a resistor 33. The resistor 31 is connected in series between the first integrating circuit 20 and the VCO 13. The terminal on the VCO 13 side of the resistor 31 is grounded via the capacitor 32 and the resistor 33. The second integration circuit 30 is an example of a second integration means.

VCO13は、第2の積分回路30からの入力電圧に応じた発振周波数の信号を帰還回路14に出力するとともに、PLL回路10の出力信号Lとして出力するようになっている。このVCO13は、電圧制御発振器の一例である。   The VCO 13 outputs a signal of an oscillation frequency corresponding to the input voltage from the second integration circuit 30 to the feedback circuit 14 and outputs the signal as the output signal L of the PLL circuit 10. The VCO 13 is an example of a voltage control oscillator.

帰還回路14は、PFD12に入力される比較周波数を生成する手段として、例えば、入力周波数をN分周する分周器、又は、周波数変換を行うミキサ等を含むものである。なお、帰還回路14は、VCO13の出力信号をPFD12に直接フィードバックするものであってもよい。   The feedback circuit 14 includes, for example, a divider that divides the input frequency by N, a mixer that performs frequency conversion, or the like as means for generating the comparison frequency input to the PFD 12. The feedback circuit 14 may directly feed back the output signal of the VCO 13 to the PFD 12.

プリチューン電圧生成部15は、例えばDACで構成され、VCO13の発振周波数を予め調整するためのプリチューン電圧を生成するようになっている。このプリチューン電圧生成部15は、プリチューン電圧生成手段の一例である。本実施形態では、プリチューン電圧生成部15が生成したプリチューン電圧は、プリチューン電圧制御部40によって補正された後にVCO13に入力される構成となっている。   The pretune voltage generation unit 15 is formed of, for example, a DAC, and generates a pretune voltage for adjusting the oscillation frequency of the VCO 13 in advance. The pretune voltage generation unit 15 is an example of a pretune voltage generation unit. In the present embodiment, the pretune voltage generated by the pretune voltage generation unit 15 is corrected by the pretune voltage control unit 40 and then input to the VCO 13.

プリチューン電圧制御部40は、差動増幅回路50、加算器41、増幅回路60、出力停止部70を備えている。   The pre-tune voltage control unit 40 includes a differential amplification circuit 50, an adder 41, an amplification circuit 60, and an output stop unit 70.

差動増幅回路50は、第2の積分回路30が有する抵抗31の両端の電位差を差動増幅し、差動増幅した電位差を帰還電圧として加算器41に出力するようになっている。抵抗31の両端の電位差は、第1の積分回路20の出力電圧V1と、第2の積分回路30の出力電圧V2との差である。この電位差は、VCO13に対するチャージ電流又はディスチャージ電流によって発生する。出力信号Lの周波数を設定変更してからVCO13のチューニング電圧(入力電圧)が収束するまでは、V1<V2の期間とV1>V2の期間とが交互に現れる。VCO13のチューニング電圧が収束するとV1=V2となり、抵抗31の両端の電位差は0Vになる。   The differential amplifier circuit 50 differentially amplifies the potential difference between both ends of the resistor 31 of the second integration circuit 30, and outputs the differentially amplified potential difference to the adder 41 as a feedback voltage. The potential difference between both ends of the resistor 31 is the difference between the output voltage V1 of the first integrating circuit 20 and the output voltage V2 of the second integrating circuit 30. This potential difference is generated by charge current or discharge current to the VCO 13. A period of V1 <V2 and a period of V1> V2 appear alternately until the tuning voltage (input voltage) of the VCO 13 converges after changing the setting of the frequency of the output signal L. When the tuning voltage of the VCO 13 converges, V1 = V2, and the potential difference between both ends of the resistor 31 becomes 0V.

具体的には、差動増幅回路50は、オペアンプ51、抵抗52〜55、コンデンサ56及び57を有する。オペアンプ51の非反転入力端子(+入力端子)は、抵抗52を介して抵抗31の一方の端子に接続されるとともに、コンデンサ56及び抵抗54を介して接地されている。オペアンプ51の反転入力端子(−入力端子)は、抵抗53を介して抵抗31の他方の端子に接続されるとともに、コンデンサ57及び抵抗55を介してオペアンプ51の出力端子に接続されている。オペアンプ51の出力端子は、加算器41に接続されている。   Specifically, the differential amplifier circuit 50 includes an operational amplifier 51, resistors 52 to 55, and capacitors 56 and 57. The non-inverted input terminal (+ input terminal) of the operational amplifier 51 is connected to one terminal of the resistor 31 via the resistor 52 and is grounded via the capacitor 56 and the resistor 54. The inverting input terminal (-input terminal) of the operational amplifier 51 is connected to the other terminal of the resistor 31 via the resistor 53 and to the output terminal of the operational amplifier 51 via the capacitor 57 and the resistor 55. The output terminal of the operational amplifier 51 is connected to the adder 41.

加算器41は、差動増幅回路50が差動増幅した抵抗31の両端の電位差Vdと、プリチューン電圧生成部15が生成したプリチューン電圧Vpとを加算し、増幅回路60に出力するようになっている。   The adder 41 adds the potential difference Vd at both ends of the resistor 31 differentially amplified by the differential amplifier circuit 50 and the pretune voltage Vp generated by the pretune voltage generation unit 15 and outputs the result to the amplifier circuit 60. It has become.

前述の差動増幅回路50及び加算器41は、抵抗31の両端の電位差とプリチューン電圧とを加算してプリチューン電圧を補正した補正プリチューン電圧を生成するものであって、プリチューン電圧補正手段の一例である。   The above-described differential amplifier circuit 50 and the adder 41 add the potential difference between both ends of the resistor 31 and the pretune voltage to generate a corrected pretune voltage in which the pretune voltage is corrected. It is an example of the means.

増幅回路60は、加算器41の出力信号を増幅して出力するようになっている。この増幅回路60は、オペアンプ61、抵抗62及び63を有している。オペアンプ61の非反転入力端子(+入力端子)は、加算器41に接続されている。オペアンプ61の反転入力端子(−入力端子)は、抵抗62を介してオペアンプ61の出力端子に接続されるとともに、抵抗63を介して接地されている。オペアンプ61の出力端子は、抵抗42を介して出力停止部70のスイッチ74(後述)に接続されている。   The amplifier circuit 60 is configured to amplify and output the output signal of the adder 41. The amplifier circuit 60 includes an operational amplifier 61 and resistors 62 and 63. The non-inverted input terminal (+ input terminal) of the operational amplifier 61 is connected to the adder 41. The inverting input terminal (-input terminal) of the operational amplifier 61 is connected to the output terminal of the operational amplifier 61 via the resistor 62 and is grounded via the resistor 63. The output terminal of the operational amplifier 61 is connected to a switch 74 (described later) of the output stop unit 70 via a resistor 42.

出力停止部70は、電位差検出回路71、抵抗72、コンデンサ73、スイッチ74を備えている。この出力停止部70は、補正プリチューン電圧出力停止手段の一例である。   The output stop unit 70 includes a potential difference detection circuit 71, a resistor 72, a capacitor 73, and a switch 74. The output stop unit 70 is an example of a correction pretune voltage output stop unit.

電位差検出回路71は、第2の積分回路30が有する抵抗31の両端の電位差を検出するようになっている。この電位差検出回路71は、抵抗31の両端の電位差が0Vのときにハイレベルの信号を出力するものであり、例えばコンパレータ回路を用いた簡易な構成で実現可能である。   The potential difference detection circuit 71 is configured to detect the potential difference between both ends of the resistor 31 that the second integration circuit 30 has. The potential difference detection circuit 71 outputs a high level signal when the potential difference between both ends of the resistor 31 is 0 V, and can be realized, for example, with a simple configuration using a comparator circuit.

電位差検出回路71の出力側には抵抗72の一端が接続され、抵抗72の他端は、スイッチ74の制御端子に接続されるとともに、コンデンサ73を介して接地されている。   One end of a resistor 72 is connected to the output side of the potential difference detection circuit 71, and the other end of the resistor 72 is connected to the control terminal of the switch 74 and is grounded via a capacitor 73.

スイッチ74は、電位差検出回路71からの切替制御信号Cに従って動作するようになっている。具体的には、スイッチ74は、電位差検出回路71からの切替制御信号Cに従って、補正プリチューン電圧をVCO13に出力する期間はオン状態、VCO13のチューニング電圧が収束した後はオフ状態に設定されるものである。   The switch 74 operates in accordance with the switching control signal C from the potential difference detection circuit 71. Specifically, the switch 74 is set to the on state during a period in which the correction pretune voltage is output to the VCO 13 in accordance with the switching control signal C from the potential difference detection circuit 71, and to the off state after the tuning voltage of the VCO 13 converges. It is a thing.

以上の構成により、出力停止部70は、抵抗31の両端の電位差が0Vとなった場合には、スイッチ74をオン状態からオフ状態に切り替えるための切替制御信号Cをスイッチ74に出力することができ、補正プリチューン電圧のVCO13への出力を自動的に停止することができる。   With the above configuration, when the potential difference between both ends of the resistor 31 becomes 0 V, the output stop unit 70 can output the switching control signal C for switching the switch 74 from the on state to the off state to the switch 74. It is possible to automatically stop the output of the correction pretune voltage to the VCO 13.

本実施形態において、抵抗31の両端の電位差が0Vとなった場合とは、電位差が0Vと完全に一致した場合のみを意味するのではなく、VCO13のチューニング電圧が収束したとみなしても実用上問題のない電位差であればよい。すなわち、出力停止部70は、抵抗31の両端の電位差が0Vを含む予め定められた電圧範囲内にあることを条件に、補正プリチューン電圧のVCO13への出力を停止するものである。   In the present embodiment, the case where the potential difference between both ends of the resistor 31 becomes 0 V does not mean only the case where the potential difference completely matches 0 V, and it can be practically used even if it is considered that the tuning voltage of the VCO 13 converges. It is sufficient if there is no problem in the potential difference. That is, the output stop unit 70 stops the output of the correction pretune voltage to the VCO 13 on the condition that the potential difference between both ends of the resistor 31 is within a predetermined voltage range including 0 V.

なお、電位差検出回路71が、抵抗31の両端の電位差が0Vのときに出力するハイレベルの信号は、コンデンサ43の充電時間を経てスイッチ74に出力される。そのため、抵抗31の両端の電位差が瞬間的に0Vとなった場合ではコンデンサ73が満充電されず、出力停止部70は切替制御信号Cをスイッチ74に出力しない。   A high level signal output by the potential difference detection circuit 71 when the potential difference between both ends of the resistor 31 is 0 V is output to the switch 74 after the charging time of the capacitor 43. Therefore, when the potential difference between both ends of the resistor 31 instantaneously becomes 0 V, the capacitor 73 is not fully charged, and the output stop unit 70 does not output the switching control signal C to the switch 74.

次に、プリチューン動作について、従来のPLL回路と、本実施形態のPLL回路10とを比較して説明する。   Next, the pretune operation will be described by comparing the conventional PLL circuit with the PLL circuit 10 of the present embodiment.

まず、従来のPLL回路の構成を図2に示す。図2に示すように、従来のPLL回路1は、本実施形態におけるプリチューン電圧制御部40(図1参照)に代えて、スイッチ74と、このスイッチ74を制御する制御回路2と、を備えている。   First, FIG. 2 shows the configuration of a conventional PLL circuit. As shown in FIG. 2, the conventional PLL circuit 1 includes a switch 74 and a control circuit 2 for controlling the switch 74, instead of the pretune voltage control unit 40 (see FIG. 1) in the present embodiment. ing.

制御回路2は、プリチューンの開始時にスイッチ74をオンにし、プリチューンの終了時にスイッチ74をオフにするようになっている。なお、従来のPLL回路1のその他の構成は、本実施形態と同じとしている。   The control circuit 2 turns on the switch 74 at the start of pre-tuning and turns off the switch 74 at the end of pre-tuning. The other configuration of the conventional PLL circuit 1 is the same as that of the present embodiment.

次に、図3を用いてプリチューン動作を比較説明する。図3は、プリチューン動作時における第1の積分回路20及び第2の積分回路30の出力電圧について、従来のPLL回路1(図3(a))及び本実施形態のPLL回路10(図3(b))の実験データを模式的に表したものである。図3(a)及び(b)では、時刻t=0で周波数設定変更とプリチューン電圧の印加とを開始し、第1の積分回路20及び第2の積分回路30の出力電圧をそれぞれV1及びV2、目標電圧をVt、プリチューン電圧をVp、V1及びV2の初期値をV0で示しVt<V0としている。   Next, the pre-tuning operation will be compared and described using FIG. FIG. 3 shows the conventional PLL circuit 1 (FIG. 3A) and the PLL circuit 10 of the present embodiment (FIG. 3) with respect to the output voltages of the first integrating circuit 20 and the second integrating circuit 30 during the pretuning operation. It is what represented the experimental data of (b) typically. In FIGS. 3A and 3B, the frequency setting change and application of the pretune voltage are started at time t = 0, and the output voltages of the first integration circuit 20 and the second integration circuit 30 are V1 and V2 respectively. V2, a target voltage is Vt, a pretune voltage is Vp, and initial values of V1 and V2 are V0, where Vt <V0.

図3(a)に示すように、従来のPLL回路1では、第1の積分回路20の出力電圧V1は、時間の経過とともに、目標電圧Vtに対して上下に変動しながら収束していく。一方、第2の積分回路30の出力電圧V2は、時間の経過とともに、第1の積分回路20の出力電圧V1よりも緩やかに目標電圧Vtに向かって低下し、目標電圧Vtの近傍で変動しながら収束していく。   As shown in FIG. 3A, in the conventional PLL circuit 1, the output voltage V1 of the first integrating circuit 20 converges while fluctuating up and down with respect to the target voltage Vt as time passes. On the other hand, the output voltage V2 of the second integration circuit 30 gradually decreases toward the target voltage Vt more slowly than the output voltage V1 of the first integration circuit 20 with the passage of time, and fluctuates in the vicinity of the target voltage Vt. It converges.

従来のPLL回路1では、目標電圧Vtとプリチューン電圧Vpとに誤差(プリチューン電圧誤差)があるため、第2の積分回路30の出力電圧V2が目標電圧Vtとほぼ一致した時刻t1でプリチューン電圧Vpの印加が制御回路2によりオフにされる。この時刻t1は、予め実験により求められた時刻である。   In the conventional PLL circuit 1, since there is an error (pretune voltage error) between the target voltage Vt and the pretune voltage Vp, the output voltage V2 of the second integration circuit 30 is substantially equal to the target voltage Vt at time t1. The application of the tune voltage Vp is turned off by the control circuit 2. This time t1 is a time obtained in advance by experiment.

図示のように、第2の積分回路30の出力電圧V2(VCO13のチューニング電圧)は、プリチューン電圧Vpの印加がオフにされた時刻t1以降も変動し、収束するのに時間を要する。そのため、従来のPLL回路1では、想定し得る最大のプリチューン電圧誤差が発生する場合でも、VCO13のチューニング電圧が十分に収束するよう設定されるため、図示のように待ち時間が設けられる。その結果、従来は、ほとんどの場合で過剰な待ち時間となっていた。   As illustrated, the output voltage V2 of the second integration circuit 30 (tuning voltage of the VCO 13) also fluctuates after time t1 when the application of the pretune voltage Vp is turned off, and it takes time to converge. Therefore, in the conventional PLL circuit 1, the tuning voltage of the VCO 13 is set to sufficiently converge even when the largest possible pretune voltage error occurs, so that a waiting time is provided as illustrated. As a result, conventionally, in most cases, the waiting time is excessive.

これに対し、図3(b)に示すように、本実施形態のPLL回路10は、プリチューン電圧Vpを補正する構成を有するので、目標電圧Vtに対して上下に変動しながら収束していく。   On the other hand, as shown in FIG. 3B, since the PLL circuit 10 of this embodiment has a configuration for correcting the pretune voltage Vp, convergence is made while fluctuating up and down with respect to the target voltage Vt. .

具体的には、プリチューン電圧Vpが補正された補正プリチューン電圧Vpcは、時間の経過とともに、抵抗31の両端の電位差(V1とV2との差)により補正されて変動する。図示のように、補正プリチューン電圧Vpcは、V1<V2の時間領域では下降し、V1>V2の時間領域では上昇し、時間の経過とともにV2の値に近づきながら、V2が収束するのと同様に変動し、最終的には時刻t3で目標電圧Vtと一致する。その結果、本実施形態のPLL回路10では、従来よりも短時間で、プリチューン電圧誤差が0Vの状態で補正プリチューン電圧の印加をオフにでき、即座に希望の周波数にロックした状態にすることができる。   Specifically, the corrected pre-tune voltage Vpc in which the pre-tune voltage Vp has been corrected varies with the potential difference between the both ends of the resistor 31 (difference between V1 and V2) as time passes. As illustrated, the correction pretune voltage Vpc falls in the time domain of V1 <V2, rises in the time domain of V1> V2, and approaches the value of V2 with the passage of time, like V2 converges. And finally match the target voltage Vt at time t3. As a result, in the PLL circuit 10 of this embodiment, the application of the correction pretune voltage can be turned off in a state where the pretune voltage error is 0 V in a shorter time than in the related art, and the state is immediately locked to the desired frequency. be able to.

さらに、本実施形態のPLL回路10は、出力停止部70を備えているので、プリチューン電圧Vpが自動的に補正された後に補正プリチューン電圧Vpcの印加を自動的にオフにでき、VCO13のチューニング電圧が収束した状態を得ることができる。   Furthermore, since the PLL circuit 10 of the present embodiment includes the output stop unit 70, the application of the correction pretune voltage Vpc can be automatically turned off after the pretune voltage Vp is automatically corrected. A state where the tuning voltage has converged can be obtained.

次に、本実施形態におけるPLL回路10の動作について、図4を用いて説明する。図4は、本実施形態におけるPLL回路10の制御方法を説明するためのフローチャートである。なお、初期状態においてスイッチ74はオン状態であるとする。   Next, the operation of the PLL circuit 10 in the present embodiment will be described using FIG. FIG. 4 is a flowchart for explaining a control method of the PLL circuit 10 in the present embodiment. In the initial state, the switch 74 is on.

基準信号生成部11は、予め定められた周波数の基準信号を生成し(ステップS11)、PFD12に出力する。   The reference signal generation unit 11 generates a reference signal of a predetermined frequency (step S11), and outputs the reference signal to the PFD 12.

プリチューン電圧生成部15は、所定のプリチューン電圧Vpを生成し(ステップS12)、加算器41に出力する。   The pretune voltage generation unit 15 generates a predetermined pretune voltage Vp (step S12), and outputs the pretune voltage Vp to the adder 41.

PFD12は、基準信号生成部11及び帰還回路14の各出力信号の位相を比較して位相差を求め、位相差に応じた信号レベルの信号を第1の積分回路20に出力する(ステップS13)。   The PFD 12 compares the phases of the output signals of the reference signal generation unit 11 and the feedback circuit 14 to obtain a phase difference, and outputs a signal having a signal level corresponding to the phase difference to the first integration circuit 20 (step S13). .

第1の積分回路20は、PFD12が出力した位相誤差信号を積分し、第1の積分信号(V1)として第2の積分回路30に出力する(ステップS14)。   The first integrating circuit 20 integrates the phase error signal output from the PFD 12 and outputs the integrated signal as a first integrated signal (V1) to the second integrating circuit 30 (step S14).

第2の積分回路30は、第1の積分回路20が出力した第1の積分信号を積分し、第2の積分信号(V2)としてVCO13に出力する(ステップS15)。ここで、プリチューン電圧制御部40の差動増幅回路50は、第2の積分回路30が有する抵抗31の両端の電位差を差動増幅し、差動増幅した電位差Vdを帰還電圧として加算器41に出力する。加算器41は、プリチューン電圧Vpと電位差Vdとを加算して増幅回路60に出力し、増幅回路60は入力電圧を増幅して補正プリチューン電圧Vpcを出力する。   The second integrating circuit 30 integrates the first integrated signal output from the first integrating circuit 20, and outputs the integrated signal as a second integrated signal (V2) to the VCO 13 (step S15). Here, the differential amplifier circuit 50 of the pretune voltage control unit 40 differentially amplifies the potential difference between both ends of the resistor 31 of the second integration circuit 30, and uses the potential difference Vd differentially amplified as a feedback voltage. Output to The adder 41 adds the pretune voltage Vp and the potential difference Vd and outputs the result to the amplifier circuit 60. The amplifier circuit 60 amplifies the input voltage and outputs a corrected pretune voltage Vpc.

電位差検出回路71は、第2の積分回路30が有する抵抗31の両端の電位差を検出し(ステップS16)、その電位差が0Vではない場合には、プリチューン電圧制御部40は、補正プリチューン電圧VpcをVCO13に出力する(ステップS17)。   The potential difference detection circuit 71 detects the potential difference between both ends of the resistor 31 of the second integration circuit 30 (step S16). If the potential difference is not 0 V, the pretune voltage control unit 40 corrects the corrected pretune voltage. Vpc is output to the VCO 13 (step S17).

VCO13は、入力電圧に応じた発振周波数の信号を帰還回路14に出力するとともに、PLL回路10の出力信号Lとして出力し(ステップS18)、ステップS13の処理に戻る。   The VCO 13 outputs a signal of an oscillation frequency corresponding to the input voltage to the feedback circuit 14 and also outputs it as the output signal L of the PLL circuit 10 (step S18), and returns to the process of step S13.

一方、ステップS16において、抵抗31の両端の電位差が0Vの場合には、電位差検出回路71は、スイッチ74をオフ状態に切り替え、補正プリチューン電圧の印加を停止する(ステップS19)。   On the other hand, when the potential difference between both ends of the resistor 31 is 0 V in step S16, the potential difference detection circuit 71 switches the switch 74 to the off state, and stops the application of the correction pretune voltage (step S19).

以上のように、本実施形態におけるPLL回路10は、第1の積分回路20とVCO13との間に直列に接続された抵抗31の両端の電位差とプリチューン電圧とを加算してプリチューン電圧を補正した補正プリチューン電圧を生成しVCO13に出力するので、従来よりもプリチューン電圧誤差を小さくすることができる。   As described above, the PLL circuit 10 in the present embodiment adds the potential difference between both ends of the resistor 31 connected in series between the first integration circuit 20 and the VCO 13 and the pretune voltage to obtain the pretune voltage. Since the corrected corrected pretune voltage is generated and output to the VCO 13, the pretune voltage error can be made smaller than that in the prior art.

(変形例)
図5は、第2の積分回路30(図1参照)に代わる積分回路30aを示している。積分回路30aは、第2の積分回路30の抵抗31を複数個、例えば任意の2つの抵抗値に分割した2個の抵抗31a及び31bを有する。この構成においても、抵抗31a又は31bの両端の電位差を電位差検出回路71によって検出すれば、前述と同様の効果が得られる。
(Modification)
FIG. 5 shows an integration circuit 30a which replaces the second integration circuit 30 (see FIG. 1). The integration circuit 30a has two resistors 31a and 31b obtained by dividing the resistance 31 of the second integration circuit 30 into a plurality of, for example, arbitrary two resistance values. Also in this configuration, if the potential difference between both ends of the resistor 31a or 31b is detected by the potential difference detection circuit 71, the same effect as described above can be obtained.

(第2実施形態)
図6に示すように、本実施形態におけるPLL回路10Aは、図1に示した第1実施形態のPLL回路10に対して、補正プリチューン電圧制限部47を備えている点が異なっている。なお、図1で説明した構成と同様な構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
Second Embodiment
As shown in FIG. 6, the PLL circuit 10A in the present embodiment is different from the PLL circuit 10 in the first embodiment shown in FIG. 1 in that a correction pretune voltage limiting unit 47 is provided. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to the structure demonstrated in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.

補正プリチューン電圧制限部47は、例えば、差動増幅回路50に供給する電源電圧を所定電圧に設定することにより、補正プリチューン電圧Vpcを所定の値に制限するようになっている。この補正プリチューン電圧制限部47は、補正プリチューン電圧制限手段の一例である。   The correction pretune voltage limiting unit 47 limits the correction pretune voltage Vpc to a predetermined value, for example, by setting the power supply voltage supplied to the differential amplifier circuit 50 to a predetermined voltage. The correction pretune voltage limiting unit 47 is an example of a correction pretune voltage limiting unit.

具体的には、図7に示すように、補正プリチューン電圧制限部47は、差動増幅回路50に供給する電源電圧を所定電圧に設定することにより、補正プリチューン電圧Vpcを制限電圧Vprで制限する。この構成により、PLL回路10Aは、目標電圧Vtと補正プリチューン電圧Vpcとの差を狭く制限するので、第1実施形態よりもさらにプリチューン電圧誤差を小さくすることができる。   Specifically, as shown in FIG. 7, the correction pretune voltage limiting unit 47 sets the power supply voltage supplied to the differential amplifier circuit 50 to a predetermined voltage, thereby setting the correction pretune voltage Vpc to the limit voltage Vpr. Restrict. With this configuration, since the PLL circuit 10A narrows and narrows the difference between the target voltage Vt and the correction pretune voltage Vpc, the pretune voltage error can be further reduced compared to the first embodiment.

なお、補正プリチューン電圧制限部47を設けることにより、チューニング電圧の収束時間の短縮化と同時に、誤差補正範囲が狭くなるというトレードオフが発生するので、例えば実験により制限電圧Vprの最適化を図るのが望ましい。   Note that by providing the correction pre-tuning voltage limiting unit 47, a trade-off that the error correction range is narrowed occurs simultaneously with shortening of the convergence time of the tuning voltage, so optimization of the limiting voltage Vpr is performed by experiment, for example. Is desirable.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態としての信号分析装置80について、図8を用いて説明する。なお、信号分析装置80は、測定装置の一例である。
Third Embodiment
Next, a signal analysis device 80 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The signal analysis device 80 is an example of a measurement device.

図8に示すように、本実施形態の信号分析装置80は、周波数掃引が可能な局部発振信号Lを、局部発振信号発生器を構成する第1実施形態のPLL回路10により生成して入力信号SINとともにミキサ82に与え、ミキサ82の出力から所定の中間周波数帯の信号Mをフィルタ83で抽出する周波数変換部81を備えている。 As shown in FIG. 8, the signal analysis apparatus 80 of this embodiment generates an input signal by generating the local oscillation signal L capable of frequency sweeping by the PLL circuit 10 of the first embodiment constituting the local oscillation signal generator. The frequency converter 81 is provided to the mixer 82 together with S IN , and the filter 83 extracts a signal M of a predetermined intermediate frequency band from the output of the mixer 82.

また、信号分析装置80は、入力信号SINのうち、指定された観測帯域の信号成分が周波数変換部81のフィルタ83から時系列に出力されるように、PLL回路10の局部発振信号Lの周波数掃引制御を行う掃引制御部84と、周波数変換部81の出力信号をサンプリングしてデジタルの信号列に変換するADC85と、局部発振信号Lの周波数掃引中にADC85から出力される信号列Dmを記憶し、周波数対信号強度のスペクトラム特性を求める信号解析部86と、信号解析部86で得られたスペクトラム特性を波形表示する表示部87と、を備えている。 Further, the signal analysis device 80 outputs the local oscillation signal L of the PLL circuit 10 so that the signal component of the designated observation band in the input signal S IN is output in time series from the filter 83 of the frequency conversion unit 81. A sweep control unit 84 that performs frequency sweep control, an ADC 85 that samples the output signal of the frequency conversion unit 81 and converts it into a digital signal sequence, and a signal sequence Dm output from the ADC 85 during frequency sweep of the local oscillation signal L The signal analysis unit 86 stores the frequency characteristic of the signal strength and the display unit 87 displays a waveform of the spectrum characteristic obtained by the signal analysis unit 86.

すなわち、入力信号SINは、周波数変換部81のミキサ82に入力され、PLL回路10からの局部発振信号Lとミキシングされ、その差又は和(以下の説明では差とする)の周波数成分のうち、所定の中間周波帯の信号成分Mがフィルタ83によって抽出される。 That is, the input signal S IN is input to the mixer 82 of the frequency conversion unit 81, mixed with the local oscillation signal L from the PLL circuit 10, and among the frequency components of the difference or the sum (hereinafter referred to as difference). A signal component M of a predetermined intermediate frequency band is extracted by the filter 83.

ここで、フィルタ83の通過中心周波数をFIF、局部発振信号Lの周波数をFとし、中間周波帯に変換しようとする解析対象信号の周波数FINよりローカル周波数Fが高い上側ヘテロダインでミキシングすると仮定すると、F−FIF=FINの関係が成り立つ。 Here, the center frequency of passage of the filter 83 is F IF , the frequency of the local oscillation signal L is F L, and mixing is performed in the upper heterodyne where the local frequency F L is higher than the frequency F IN of the analysis target signal to be converted to the intermediate frequency band. Assuming that, the relationship of F L −F IF = F IN holds.

例えば、FIF=8GHzとし、ローカル周波数Fを8.1GHzから9GHzまで掃引すれば、解析対象信号の周波数FINは、100MHzから1GHzまで変化することになる。つまり、フィルタ83からは、入力信号SINのうち100MHzから1GHzまでの信号成分がその元の周波数順に時系列に抽出されることになる。 For example, if F IF = 8 GHz and the local frequency F L is swept from 8.1 GHz to 9 GHz, the frequency F IN of the signal to be analyzed changes from 100 MHz to 1 GHz. That is, from the filter 83, the signal components from 100 MHz to 1 GHz in the input signal S IN are extracted in time series in the order of the original frequency.

なお、ここでは周波数変換を1回行う回路例を示しているが、実際には周波数変換部81内で複数回の周波数変換処理(一般的には固定周波数の局部発振信号による)を行って、より低い周波数帯に変換している。   Here, although a circuit example in which frequency conversion is performed once is shown, in actuality, frequency conversion processing (generally by a local oscillation signal of fixed frequency) is performed a plurality of times in the frequency conversion unit 81, Converted to a lower frequency band.

PLL回路10は、所定の周波数の局部発振信号Lを出力できるようになっており、その局部発振信号Lの周波数掃引は掃引制御部84から入力される周波数データを順次更新することで行われる。   The PLL circuit 10 can output a local oscillation signal L having a predetermined frequency. The frequency sweep of the local oscillation signal L is performed by sequentially updating the frequency data input from the sweep control unit 84.

掃引制御部84は、操作部88によって指定された基準周波数(スタート周波数あるいはセンタ周波数)、掃引幅(スパン)、取得サンプル数等に応じて、局部発振信号Lの周波数を所定ステップで掃引させるとともに、その各周波数の情報fを信号解析部86に与える。   The sweep control unit 84 sweeps the frequency of the local oscillation signal L at a predetermined step according to the reference frequency (start frequency or center frequency), sweep width (span) specified by the operation unit 88, the number of acquired samples, etc. , And supplies information f of each frequency to the signal analysis unit 86.

一方、周波数変換部81から出力された信号Mは、ADC85により所定のサンプリング周期(フィルタ83の通過帯域の上限の2倍以上の周波数)でサンプリングされ、そのサンプリングで得られたデジタルの信号列Dmが信号解析部86に入力される。   On the other hand, the signal M output from the frequency conversion unit 81 is sampled by the ADC 85 at a predetermined sampling period (a frequency of twice or more the upper limit of the pass band of the filter 83), and the digital signal string Dm obtained by the sampling Are input to the signal analysis unit 86.

信号解析部86は、周波数掃引によって得られたデジタルの信号列Dmと周波数情報fとを対応付けて受信して図示しないメモリに格納し、指定された帯域制限処理等を行って観測帯域内における周波数対信号強度S(f)の特性、すなわちスペクトラム特性を求める。表示部87は、信号解析部86が求めたスペクトラム特性の波形を画面に表示する。   The signal analysis unit 86 correlates the digital signal sequence Dm obtained by frequency sweeping and the frequency information f, receives it, stores it in a memory (not shown), performs specified band limiting processing, etc. The characteristic of frequency versus signal strength S (f), that is, the spectrum characteristic is determined. The display unit 87 displays the waveform of the spectrum characteristic determined by the signal analysis unit 86 on the screen.

以上のように、本実施形態の信号分析装置80は、従来よりもプリチューン電圧誤差を小さくすることができるPLL回路10により局部発振信号発生器を構成しているので、従来よりも短時間で周波数の切り替えが可能となる。その結果、本実施形態の信号分析装置80は、信号分析時間の短縮化を図ることができる。   As described above, the signal analysis apparatus 80 according to the present embodiment configures the local oscillation signal generator with the PLL circuit 10 that can make the pretune voltage error smaller than that in the conventional case, so the signal analysis device 80 can be performed in a shorter time than in the conventional It is possible to switch the frequency. As a result, the signal analysis device 80 of this embodiment can shorten the signal analysis time.

なお、前述の実施形態では、信号分析装置80が、第1実施形態のPLL回路10を備える構成を例に挙げて説明したが、これに代えて第2実施形態のPLL回路10Aを備える構成とすれば、信号分析時間のさらなる短縮化を図ることができる。   In the above embodiment, the signal analysis apparatus 80 has been described by way of example of the configuration including the PLL circuit 10 of the first embodiment, but instead of this, a configuration including the PLL circuit 10A of the second embodiment and If so, the signal analysis time can be further shortened.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態としての信号発生装置90について、図9を用いて説明する。なお、信号発生装置90は、測定装置の一例である。
Fourth Embodiment
Next, a signal generator 90 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The signal generator 90 is an example of a measuring device.

図9に示すように、本実施形態の信号発生装置90は、波形データ記憶部91、DAC92及び93、直交変調器94、局部発振信号発生器を構成する第1実施形態のPLL回路10、自動レベル制御回路(ALC)95、操作部96、設定部97、ステップアッテネータ(ステップATT)98を備えている。   As shown in FIG. 9, the signal generator 90 of this embodiment includes a waveform data storage unit 91, DACs 92 and 93, an orthogonal modulator 94, and a PLL circuit 10 of the first embodiment that constitutes a local oscillation signal generator. A level control circuit (ALC) 95, an operation unit 96, a setting unit 97, and a step attenuator (step ATT) 98 are provided.

波形データ記憶部91は、被試験装置を試験するための複数の試験信号データとして、デジタル値のベースバンドの波形データを記憶している。試験者は、操作部96を操作し、設定部97を介して、波形データ記憶部91に記憶された試験信号データを選択して出力できるようになっている。試験信号データは、I相成分(同相成分)及びQ相成分(直交成分)のベースバンドの波形データを含む。波形データは、例えば、図示しないDSP(Digital Signal Processor)によって生成される。   The waveform data storage unit 91 stores baseband waveform data of digital values as a plurality of test signal data for testing the device under test. The tester operates the operation unit 96 to select and output the test signal data stored in the waveform data storage unit 91 through the setting unit 97. The test signal data includes waveform data of baseband of I-phase component (in-phase component) and Q-phase component (quadrature component). The waveform data is generated by, for example, a DSP (Digital Signal Processor) not shown.

DAC92及び93は、それぞれ、波形データ記憶部91が出力するI相成分及びQ相成分のデジタル値のベースバンド信号波形データをアナログ値に変換して直交変調器94に出力するようになっている。   The DACs 92 and 93 convert baseband signal waveform data of digital values of the I-phase component and the Q-phase component output from the waveform data storage unit 91 into analog values and output the analog signal values to the quadrature modulator 94. .

PLL回路10は、設定部97からの設定信号に基づいた局部発振周波数の局部発振信号Lを生成し、直交変調器94に出力するようになっている。   The PLL circuit 10 generates a local oscillation signal L of a local oscillation frequency based on the setting signal from the setting unit 97, and outputs the local oscillation signal L to the quadrature modulator 94.

直交変調器94は、DAC92からのI相成分及びDAC93からのQ相成分と、PLL回路10から入力した局部発振信号Lとを乗算することにより直交変調及び周波数変換を行って無線周波数の信号(RF信号)を生成してALC95に出力するようになっている。   The quadrature modulator 94 performs quadrature modulation and frequency conversion by multiplying the I-phase component from the DAC 92 and the Q-phase component from the DAC 93 by the local oscillation signal L input from the PLL circuit 10 to obtain a radio frequency signal ( (RF signal) is generated and output to ALC 95.

ALC95は、直交変調器94の出力信号の電力レベルを所定の電力レベルに調整してステップATT98に出力するようになっている。ALC95が設定する電力レベルは、設定部97からの設定信号によって設定されるようになっている。ALC95は、出力信号レベルを例えば0.1dB単位で調整できるものである。   The ALC 95 adjusts the power level of the output signal of the quadrature modulator 94 to a predetermined power level and outputs it to the step ATT 98. The power level set by the ALC 95 is set by the setting signal from the setting unit 97. The ALC 95 can adjust the output signal level, for example, in 0.1 dB steps.

操作部96は、試験者が試験条件及び試験手順に関する設定等を行うために操作するものであり、例えば、キーボード、ダイヤル又はマウスのような入力デバイス、これらを制御する制御回路等で構成される。試験者が設定する試験条件としては、例えば、波形データ記憶部91に記憶された波形データ、ステップATT98が出力するRF試験信号の出力レベル及び無線周波数等がある。   The operation unit 96 is operated by the tester for setting the test conditions and the test procedure, and includes, for example, an input device such as a keyboard, a dial or a mouse, and a control circuit for controlling these. . The test conditions set by the tester include, for example, waveform data stored in the waveform data storage unit 91, an output level of an RF test signal output from the step ATT 98, a radio frequency, and the like.

設定部97は、例えばマイクロコンピュータによって構成されており、装置全体の制御を行うようになっている。また、設定部97は、試験者が操作部96を操作して設定した各試験条件に基づき、各試験条件を設定する設定信号を波形データ記憶部91、PLL回路10、ALC95、ステップATT98にそれぞれ出力し、各試験条件を設定するようになっている。   The setting unit 97 is configured of, for example, a microcomputer, and controls the entire apparatus. In addition, setting section 97 sets a setting signal for setting each test condition to waveform data storage section 91, PLL circuit 10, ALC 95, and step ATT 98 based on each test condition set by the tester operating operation section 96. It outputs and sets each test condition.

ここで、ALC95に対する設定としては、例えば、ユーザが信号発生装置90の出力レベルを−40.2dBmに設定した場合、設定部97は、ステップATT98の減衰量を30dBに設定し、ALC95に対し、出力信号レベルを−10.2dBmに設定するための制御信号を出力する。   Here, as a setting for the ALC 95, for example, when the user sets the output level of the signal generator 90 to -40.2 dBm, the setting unit 97 sets the attenuation amount of step ATT 98 to 30 dB. It outputs a control signal for setting the output signal level to -10.2 dBm.

ステップATT98は、各々の減衰量が予め定められた複数のアッテネータセクションを備え、各アッテネータセクションの減衰量の組み合わせにより、入力したRF信号のレベルを所定の減衰量のステップで減衰することができるATTである。このステップATT98は、設定部97からの設定信号によって設定された減衰量で入力信号を減衰し、試験者が所望する電力レベルのRF試験信号を出力するようになっている。   The step ATT 98 includes a plurality of attenuator sections in which the respective attenuations are predetermined, and the combination of the attenuations of the respective attenuator sections can attenuate the level of the input RF signal in steps of a predetermined attenuation. It is. This step ATT 98 attenuates the input signal by the attenuation amount set by the setting signal from the setting unit 97, and outputs the RF test signal of the power level desired by the tester.

以上のように構成された本実施形態の信号発生装置90は、従来よりもプリチューン電圧誤差を小さくすることができるPLL回路10により局部発振信号発生器を構成しているので、従来よりも短時間で周波数の切り替えが可能となる。その結果、本実施形態の信号発生装置90は、周波数切替時間の短縮化を図ることができる。   The signal generator 90 of the present embodiment configured as described above constitutes a local oscillation signal generator with the PLL circuit 10 capable of making the pretune voltage error smaller than that of the prior art, so it is shorter than the prior art. It is possible to switch the frequency by time. As a result, the signal generator 90 of this embodiment can shorten the frequency switching time.

なお、前述の実施形態では、信号発生装置90が、第1実施形態のPLL回路10を備える構成を例に挙げて説明したが、これに代えて第2実施形態のPLL回路10Aを備える構成とすれば、周波数切替時間のさらなる短縮化を図ることができる。   In the above-described embodiment, the signal generator 90 has been described by way of example of the configuration including the PLL circuit 10 of the first embodiment. However, instead of this, a configuration including the PLL circuit 10A of the second embodiment If so, the frequency switching time can be further shortened.

以上のように、本発明に係るPLL回路及びそれを備えた測定装置並びにPLL回路の制御方法は、従来よりもプリチューン電圧誤差を小さくすることができるという効果を有し、スペクトラムアナライザや信号発生器等の測定装置のPLL回路及びその制御方法として有用である。   As described above, the PLL circuit according to the present invention, the measuring apparatus provided with the same, and the control method of the PLL circuit have an effect that pretune voltage error can be made smaller than before, and a spectrum analyzer or signal generation is generated. It is useful as a PLL circuit of a measuring device such as an instrument and a control method thereof.

10、10A PLL回路
11 基準信号生成部(信号生成手段)
12 PFD(位相周波数比較器)
13 VCO(電圧制御発振器)
14 帰還回路
15 プリチューン電圧生成部(プリチューン電圧生成手段)
20 第1の積分回路(積分手段、第1の積分手段)
30 第2の積分回路(第2の積分手段)
30a 積分回路
31 抵抗
40 プリチューン電圧制御部
41 加算器(プリチューン電圧補正手段)
47 補正プリチューン電圧制限部(補正プリチューン電圧制限手段)
50 差動増幅回路(プリチューン電圧補正手段)
70 出力停止部(補正プリチューン電圧出力停止手段)
71 電位差検出回路
72 抵抗
73 コンデンサ
74 スイッチ
80 信号分析装置(測定装置)
90 信号発生装置(測定装置)
10, 10A PLL circuit 11 Reference signal generator (signal generator)
12 PFD (phase frequency comparator)
13 VCO (voltage controlled oscillator)
14 feedback circuit 15 pretune voltage generation unit (pretune voltage generation means)
20 First integrating circuit (integrating means, first integrating means)
30 Second integration circuit (second integration means)
30a integration circuit 31 resistance 40 pretune voltage control unit 41 adder (pretune voltage correction means)
47 Correction pretune voltage limiter (correction pretune voltage limiter)
50 Differential amplifier circuit (pretune voltage correction means)
70 Output stop part (corrected pretune voltage output stop means)
71 Potential difference detection circuit 72 Resistance 73 Capacitor 74 Switch 80 Signal analyzer (measuring device)
90 Signal Generator (Measurement Device)

Claims (9)

予め定められた周波数の信号を生成する信号生成手段(11)と、
入力電圧に応じた発振周波数の信号を出力する電圧制御発振器(13)と、
前記信号生成手段及び前記電圧制御発振器の各出力信号を比較して位相誤差信号を出力する位相周波数比較器(12)と、
前記位相誤差信号を積分する積分手段(20)と、
前記積分手段と前記電圧制御発振器との間に直列に接続された抵抗(31)と、
前記電圧制御発振器の前記発振周波数を予め調整するプリチューン電圧を生成するプリチューン電圧生成手段(15)と、
前記抵抗の両端の電位差と前記プリチューン電圧とを加算して前記プリチューン電圧を補正した補正プリチューン電圧を生成し前記電圧制御発振器に出力するプリチューン電圧補正手段(41、50)と、
を備えたことを特徴とするPLL回路(10、10A)。
Signal generation means (11) for generating a signal of a predetermined frequency;
A voltage control oscillator (13) that outputs a signal of an oscillation frequency corresponding to the input voltage;
A phase frequency comparator (12) which compares the output signals of the signal generation means and the voltage control oscillator and outputs a phase error signal;
Integrating means (20) for integrating the phase error signal;
A resistor (31) connected in series between the integrating means and the voltage controlled oscillator;
Pretune voltage generation means (15) for generating a pretune voltage for adjusting in advance the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator;
Pretune voltage correction means (41, 50) for generating a corrected pretune voltage obtained by correcting the pretune voltage by adding the potential difference between both ends of the resistor and the pretune voltage, and outputting the corrected pretune voltage to the voltage controlled oscillator;
PLL circuit (10, 10A) characterized by having.
前記抵抗の両端の電位差が0Vを含む予め定められた電圧範囲内にあることを条件に前記補正プリチューン電圧の出力を停止する補正プリチューン電圧出力停止手段(70)をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載のPLL回路(10A)。   It further comprises a correction pretune voltage output stopping means (70) for stopping the output of the correction pretune voltage on condition that the potential difference between both ends of the resistor is within a predetermined voltage range including 0 V. The PLL circuit (10A) according to claim 1, wherein. 請求項1に記載の積分手段を第1の積分信号を出力する第1の積分手段として備え、
前記抵抗を有し前記第1の積分信号を積分して第2の積分信号を前記電圧制御発振器に出力する第2の積分手段(30)をさらに備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のPLL回路。
The integrating means according to claim 1 is provided as a first integrating means for outputting a first integrated signal,
A second integration means (30) comprising the resistor and integrating the first integration signal to output a second integration signal to the voltage controlled oscillator, further comprising: The PLL circuit according to Item 2.
前記補正プリチューン電圧を所定の値に制限する補正プリチューン電圧制限手段(47)をさらに備えたことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のPLL回路。   The PLL circuit according to any one of claims 1 to 3, further comprising correction pre-tune voltage limiting means (47) for limiting the correction pre-tune voltage to a predetermined value. 前記プリチューン電圧補正手段は、前記抵抗の両端の電位差を差動増幅する差動増幅回路(50)を備え、
前記補正プリチューン電圧制限手段は、前記差動増幅回路に供給する電源電圧を調整することにより前記補正プリチューン電圧を所定の値に制限するものであることを特徴とする請求項4に記載のPLL回路。
The pretune voltage correction means comprises a differential amplifier circuit (50) for differentially amplifying the potential difference between both ends of the resistor,
The correction pre-tune voltage limiting means limits the correction pre-tune voltage to a predetermined value by adjusting a power supply voltage supplied to the differential amplifier circuit. PLL circuit.
請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のPLL回路を備えたことを特徴とする測定装置(80、90)。   A measuring apparatus (80, 90) comprising the PLL circuit according to any one of claims 1 to 5. 前記PLL回路は、予め定められた局部発振周波数の局部発振信号を生成するものであることを特徴とする請求項6に記載の測定装置。   7. The measurement apparatus according to claim 6, wherein the PLL circuit generates a local oscillation signal of a predetermined local oscillation frequency. 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のPLL回路の制御方法であって、
予め定められた周波数の信号を生成する信号生成ステップ(S11)と、
入力電圧に応じた周波数の信号を出力する周波数信号出力ステップ(S18)と、
前記信号生成手段及び前記電圧制御発振器の各出力信号を比較して位相誤差信号を出力する位相誤差信号出力ステップ(S13)と、
前記位相誤差信号を積分する積分ステップ(S14)と、
前記電圧制御発振器の発振周波数を予め調整するプリチューン電圧を生成するプリチューン電圧生成ステップ(S12)と、
前記抵抗の両端の電位差と前記プリチューン電圧とを加算して前記プリチューン電圧を補正した補正プリチューン電圧を生成し前記電圧制御発振器に出力するプリチューン電圧補正ステップ(S17)と、
を含むことを特徴とするPLL回路の制御方法。
A control method of a PLL circuit according to any one of claims 1 to 5,
A signal generation step (S11) of generating a signal of a predetermined frequency;
A frequency signal output step (S18) for outputting a signal of a frequency according to the input voltage;
A phase error signal output step (S13) of comparing each output signal of the signal generation means and the voltage control oscillator and outputting a phase error signal;
Integrating the phase error signal (S14);
A pretune voltage generation step (S12) of generating a pretune voltage for adjusting the oscillation frequency of the voltage control oscillator in advance;
A pretune voltage correction step (S17) of adding a potential difference between both ends of the resistor and the pretune voltage to generate a corrected pretune voltage obtained by correcting the pretune voltage and outputting the corrected pretune voltage to the voltage controlled oscillator;
And controlling the PLL circuit.
前記抵抗の両端の電位差が0Vを含む予め定められた電圧範囲内にあることを条件に前記補正プリチューン電圧の出力を停止する補正プリチューン電圧出力停止ステップ(S19)をさらに含むことを特徴とする請求項8に記載のPLL回路の制御方法。   The method further includes a correction pretune voltage output stopping step (S19) of stopping the output of the correction pretune voltage on condition that the potential difference between both ends of the resistor is within a predetermined voltage range including 0 V. The control method of the PLL circuit according to claim 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023187856A1 (en) * 2022-03-28 2023-10-05 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Measuring device

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