JP2650492B2 - 変調スプリアス補償を有する分数nシンセサイザ - Google Patents

変調スプリアス補償を有する分数nシンセサイザ

Info

Publication number
JP2650492B2
JP2650492B2 JP3511537A JP51153791A JP2650492B2 JP 2650492 B2 JP2650492 B2 JP 2650492B2 JP 3511537 A JP3511537 A JP 3511537A JP 51153791 A JP51153791 A JP 51153791A JP 2650492 B2 JP2650492 B2 JP 2650492B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
fractional
divisor
synthesizer
loop
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP3511537A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06500899A (ja
Inventor
シェファード,ウェイン・ピー
デイビス,ダレル・イー
フック,タイ・ワン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motorola Solutions Inc
Original Assignee
Motorola Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motorola Inc filed Critical Motorola Inc
Publication of JPH06500899A publication Critical patent/JPH06500899A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2650492B2 publication Critical patent/JP2650492B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03CMODULATION
    • H03C3/00Angle modulation
    • H03C3/02Details
    • H03C3/09Modifications of modulator for regulating the mean frequency
    • H03C3/0908Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop
    • H03C3/0916Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop with frequency divider or counter in the loop
    • H03C3/0933Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop with frequency divider or counter in the loop using fractional frequency division in the feedback loop of the phase locked loop
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03CMODULATION
    • H03C3/00Angle modulation
    • H03C3/02Details
    • H03C3/09Modifications of modulator for regulating the mean frequency
    • H03C3/0908Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop
    • H03C3/0916Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop with frequency divider or counter in the loop
    • H03C3/0925Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop with frequency divider or counter in the loop applying frequency modulation at the divider in the feedback loop
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/16Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/18Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop
    • H03L7/197Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop a time difference being used for locking the loop, the counter counting between numbers which are variable in time or the frequency divider dividing by a factor variable in time, e.g. for obtaining fractional frequency division
    • H03L7/1974Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop a time difference being used for locking the loop, the counter counting between numbers which are variable in time or the frequency divider dividing by a factor variable in time, e.g. for obtaining fractional frequency division for fractional frequency division
    • H03L7/1976Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop a time difference being used for locking the loop, the counter counting between numbers which are variable in time or the frequency divider dividing by a factor variable in time, e.g. for obtaining fractional frequency division for fractional frequency division using a phase accumulator for controlling the counter or frequency divider

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は一般に周波数シンセサイザに関し、さらに詳
細には様々な変調出力周波数Foutを生成するための分数
N周波数シンセサイザに関する。
従来の技術 周波数シンセサイザは一般に位相ロックループ(PL
L)回路を含み、これは単一の基準周波数から多くの周
波出力を提供する。PLL回路においては、ループの除数
Kを変化させることによって様々な出力周波数Foutが得
られる。ループ除数Kは、所望の出力周波数Foutを設定
するためにプログラマブルデバイダ回路において設定さ
れる。このプログラマブルデバイダの出力は位相検出器
に与えられる。位相検出器は分周された出力信号の位相
を基準発振器からの基準周波数Frefとを比較するように
従来の方法で動作する。位相検出器の入力において位相
エラーが存在しなければVCOの出力は所望の周波数に固
定されている。したがって、シンセサイザの出力周波数
Fout=KFrefとなる。
分数Nシンセサイザは迅速な周波数ロック時間を維持
しながら、これらのPLL回路の周波数分解能を増加させ
るために用いられる。分数Nシンセサイザにおいて、出
力周波数Foutは基準周波数源とFout=(M.F)xFref.
関係を持つ。ここでM.Fは除数値Kと等しい。分数シン
セサイザにおいては、(M.F)は分数ループ分周器によ
って生成され、整数部Mおよび分数部Fからなる。分数
部FはN/Dで表わされ、ここでNは分数の分子であり、
Dは分数の分母である。NおよびDは整数の値からな
る。FoutがFrefの整数倍であるとき、Nとともに分数部
Fも零である。一方、FoutがFrefの整数倍でない場合に
は、M.Fは零でないすべてのNに対する実在の値であ
る。デジタル分周器は整数値において動作するので、分
数分周は除数の平均値がループ除数Kに等しくなるよう
に除数を異なった整数値の間で切り換えることによって
シュミレートされる。しかしながら、この分周器の切り
換えによってスプリアス側波帯の問題が生ずる。周波数
シンセサイザを設計する際の目標はこれらの低調波スプ
リアスの大きさをある受容可能な限度に制限することで
ある。
Martinによる米国特許4,816,774号に開示されている
分数Nシンセサイザにおいては、スプリアス側波帯は2
つのアキュムレータ補償手段を設けることによって改良
されている。このMartinの分数Nシンセサイザにおいて
は、補償手段が、すべての零ではないNに対して発生し
たスプリアスを、基本波を積分することによって低減す
る。そして、受容可能なスプリアス内容を有する波形を
生成するためにこれらのアキュムレータにおいてあるオ
フセット値が選択的に設定される。しかしながら、Mart
inの分数シンセサイザは、プログラマブルデバイダが分
数分周を実行しているときにしかスプリアス信号が生成
されないために、Nが零のときには全く補償を行わな
い。プログラマブルデバイダが整数分周を行っていると
きはスプリアスは生成されない。
送信機の局部発振器のようなある種の応用において
は、音声またはデータメッセージを含む変調信号で出力
周波数Foutを変調することが必要になる。これらの応用
においては、VCOとともにプログラマブルデバイダの分
周値も変調信号によって変調される。このような変調の
一つの例は、本願と同じ出願人によって、1990年3月26
日に米国特許出願07/499,102として出願された、現在の
米国特許4,994,768に開示されている。この方法におい
ては、プログラマブルデバイダは、ループ除数Kを変調
信号のデジタル変換値にしたがって変化させることによ
って変調される。FoutがFrefの整数倍である(すなわち
N=0)の場合は、変調信号を用いる応用においてはN
に対して瞬間的に零でない値を与えることがある。した
がって、従来技術の分数Nシンセサイザでは補償はNの
零でない値に対してのみ発生するのであるから、変調信
号の活用によって生ずる瞬間的な零でないNの値に起因
して発生するスプリアスを補償することはできない。
発明の簡単な説明 したがって、本発明の目的は変調信号の活用によって
生じたスプリアスを補償する分数Nシンセサイザを提供
することにある。
変調された出力周波数Foutを発生する分数N周波数シ
ンセサイザは出力周波数Foutを供給するための電圧制御
発振器を持つシンセサイザループを有する。出力周波数
はFoutはKFrefに等しい。分数ループ分周器は出力周
波数Foutを分数モジュラスJ(J=M+N/D)を用いて
分周する。ここで、 M=整数の除数 N=分数の分子 D=分数の分母 である。
プログラマブルデバイダは、周波数シンセサイザにお
いてNが零でない整数であるときに生成されるスプリア
スを補償する。シンセサイザは変調信号に応じて分数ル
ープ分周器のモジュラスを変化させるための変調手段を
有している。基準除数Rは分数分子Nが零にならないよ
うな基準周波数Frefを設定するように選択される。
図面の簡単な説明 図1は、本発明に従ったスプリアス補償を備えた分数
N周波数シンセサイザをブロック図で示したものであ
る。
図2は、図1の分数N周波数シンセサイザの分数ルー
プ分周器をブロック図で表わしたものである。
図3は、図1の分数N周波数シンセサイザのシグナル
プロセッサをブロック図で表わしたものである。
図4は、図1の分数N周波数シンセサイザの電圧制御
発振器の側波帯ノイズをグラフにしたものである。
発明の詳細な説明 図1には、本発明に従ったスプリアス補償を備えた分
数N周波数シンセサイザ10のブロック図が示されてい
る。周波数シンセサイザ10は単一の基準周波数Frefから
多くの異なった周波数出力Foutを生成するために周知の
位相ロックループ(PLL)の原理を利用している。本発
明の好適実施例においては、シンセサイザ10は、車載ま
たは携帯用通信装置(図示せず)例えば無線ラジオのた
めの送信機および/または受信機の局部発信周波数を生
成するための手段を有する。シンセサイザ10は発信周波
数Foscを生成するための基準発振器11を含む。本発明の
好適実施例においては、基準発振器11は発振周波数Fosc
=16.8Mhzを持つ水晶発振器からなる。発振器の出力
は、シンセサイザ10のために基準周波数Frefを供給する
プログラマブル基準分周器12に印加される。基準分周器
12は発振器周波数Foscをプログラム可能な基準除数Rで
分周し、基準周波数Frefを供給する。したがって、Fosc
=RFrefである。
位相比較器13は基準分周器12の出力とプログラマブル
デバイダ16の出力との間の位相差を比較し、それに関係
した位相エラー電圧または電流を発生する。位相エラー
電圧はローパスフィルタ14を介して電圧制御発振器(VC
O)15に結合される。位相比較器13の入力間に位相エラ
ーが存在しないときには、VCOは所望の出力周波数Fout
にロックする。VCO14の出力はプログラマブルデバイダ1
6に結合する。プログラマブルデバイダ16の出力は分周
周波数Fdを持ち、それは位相比較器13に供給されると同
時にシグナルプロセッサ17およびループ分周器21にロッ
ク入力をもたらす。シグナルプロセッサ17は、ループ除
数Kで出力周波数Foutを分周するプログラマブルデバイ
ダ16に結合される。ループ除数Kは、出力周波数Fout
分周され、Frefと比較されるところの比率であり、した
がって周波数出力Foutと基準周波数Frefの間には次のよ
うな関係が成り立つ: Fout=KFref 分数Nシンセサイザにおいては出力周波数の平均が所
望の出力周波数Foutに等しくなるようにループ除数Kを
定期的に調整する必要があるということは従来からよく
知られている。本発明の好適実施例においては周波数シ
ンセサイザ10はFM変調された出力周波数Foutを供給する
ことができる。出力周波数の変調は、ループ除数Kが変
調信号9および分数モジュラスJの関数として時間によ
って変化する位相変調技術を用いて達成される。シグナ
ルプロセッサ17はループ分周器21から分数モジュラスJ
を受信し、アナログ/デジタルコンバータ(A/Dコンバ
ータ)18によって供給される変調信号9のデジタル変換
値にしたがって変調する。位相変調は、ループ除数Kに
変調信号9の瞬間的な振幅の関数としての変動をもたら
すことによって実行される。ループ除数Kの変動はルー
プ内に位相の摂動を生じさせる。ループ内の摂動はVCO1
5の出力において変調信号9の振幅に周波数比例する変
動として測定可能である。PLL回路が変調信号のなかのP
LLの固定利得周波数を越える周波数成分を減衰させるこ
とはよく知られている。したがって、もし変調信号の周
波数成分がPLLの固定利得周波数を越えるのであれば、
変調信号9はVCO15に追加的に印加されなければならな
い。この技術は2点変調として知られている。したがっ
て、VCO15は直接周波数変調(FM)のような周知の技術
を用いてVCOを直接変調する変調信号9を受信すること
ができる。以下で説明されているように、シグナルプロ
セッサ17は変調信号9にしたがって分数モジュラスJを
変調するための手段を含む。A/Dコンバータ18はサンプ
リング信号19によって任意のレートFsでクロック駆動さ
れる。
ループ分周器21はMartinに与えられた出願人所有に係
る米国特許第4,816,774号、発明の名称“Frequency Syn
thesizer with Spur Conpensation"に説明されている分
数分周器と同一のプログラマブル分数デバイダから構成
される。上記特許は本明細書に参考文献として含まれる
べきものである。ループ分周器21はコントローラ22を介
して所望の分数モジュラスJを生成するようにプログラ
ム可能である。分数モジュラスJは次のような式で定義
される: J=M+N/D ここで: M=整数の除数 N=分数の分子 D=分数の分母 ここで、分数の分母Dが出力周波数Foutが加算されて
いく際の最小の周波数ステップを設定していることは当
業者には容易に理解されるであろう。従って、周波数ス
テップはFref/Dの比率で決定される。シンセサイザ10が
局部発振器として利用される無線通信における応用で
は、周波数ステップは通信システムにおける実現可能な
チャンネル間隔を決定する。このような応用において
は、周波数ステップはチャンネル間隔の整数倍でなけれ
ばならない。例えば、25KHzのチャンネル間隔を持つ通
信システムでは、周波数ステップは1,1.25,5,6.25,12.
5,25KHzからなる。
コントローラ22は周知のどのようなマイクロコンピュ
ータであってもよく、例えばモトローラ製のMC68HC11シ
リーズのマイクロコンピュータが挙げられる。コントロ
ーラ22は基準分周器12に対して基準除数Rを与える。本
発明の好適実施例においては、基準分周器12はループ分
周器21の分数分周器に類似した分数分周器からなる。基
準除数Rは所定のいくつかの整数または分数の値のなか
の一つを取りうる。
分数の分子Nは出力周波数がMFrefから増える周波
数ステップの数だけ存在する。従って、もし所望の周波
数出力Foutが基準周波数Frefの整数倍であるときは、分
数分子のNは零に等しい。好適には、すべての所望の出
力周波数Foutに対して最適なスプリアス特性をもたらす
ためにあるオフセット値を分数分子に加えることができ
る。電気的に消去可能な書込式リードオンリーメモリ
(EEPROM)から構成されうるメモリ装置23は、所望の出
力周波数Foutに対して適切な分数モジュラスJを生成す
るようにループ分周器21において使用されるM,N,R,Dを
含む予め記憶される周波数データを蓄積するのに用いら
れる。
マイクロプロセッサコントローラ22はメモリ23から周
波数データを読み込み、ループ分周器21にデータを供給
する。周波数選択器24はマイクロプロセッサコントロー
ラ22に結合して、選択された周波数に対応する周波数デ
ータを保持している適切なメモリ位置にアクセスする。
無線ラジオのような応用においては、周波数セレクタは
チャンネルスイッチに対応する。
図2には、ループ分周器21のブロックダイアグラムが
示されている。ループ分周器21の詳細な動作についての
説明はすでに前出のMartinの特許に完全に説明されてい
る。ここではループ分周器21の動作を本発明の理解に必
要な範囲まで説明する。ループ分周器21は分数Nシンセ
サイザの分数分周動作によって生じたスプリアスを最小
化するための手段を含む。この分数分周動作によって生
じるスプリアスを実質的に打ち消す補償手段によって、
望ましい効果が達成される。この補償手段はデータレジ
スタ22、プログラム用入力を持つアキュムレータ24,2
5、マルチプレクサ23、ロジックコントロール回路27お
よびオフセットコントロール回路26から構成される。デ
ータレジスタは図1のコントローラから分数分子N、オ
フセット値および分数分母の値Dを受け取る。アキュム
レータ24は分数分母Dに対応する容量を有するクロック
駆動のレジスタを含み、分数分子は、各クロックサイク
ル(Fdサイクル)毎にこの分数分母に向かって足されて
いく。したがって、アキュムレータ24は、各クロックサ
イクルにおいて変調信号9のデジタル変換値を連続的に
加算することによって、分数分子Nのデジタル積分を実
行する。アキュムレータの容量がアキュムレータのオー
バフローに到達するにたびに、キャリーが生成される。
キャリーが生成されない各クロックサイクルにおいて
は、ループ除数Kはプログラムされた値だけ数える。キ
ャリーが生成された各クロックサイクルにおいては分周
器のモジュラスは1だけ増加する。アキュムレータの容
量Dはループに対して2πラジアンの位相追加に対応す
るように決められている。従って、第1アキュムレータ
24の内容は出力周波数Foutと現実の周波数との間の位相
差の瞬間値を表わしている。分周器出力のDサイクルの
間、Nキャリーパルスがアキュムレータによって生成さ
れ、分周器のモジュラスの平均値は分周器のプログラム
値に等しい分周値の整数部MとN/Dに等しい分数部とを
有する。したがって、分数モジュラスJについての非整
数値が生成される。しかしながら、分周器モジュラスの
平均値と分数モジュラスJの瞬間値とのずれによって、
はっきりとした予測可能な位相変動をPLLに生じさせる
ことは理解しておかねばならない。これはPLLの出力に
おいて1/Dの基本周波数を持つ予測可能なはっきりとし
たスプリアスを生じさせる。アキュムレータ24内の瞬間
値が分周器出力のサイクル毎に加算されていく第2アキ
ュムレータ25はアキュムレータ24の内容のデジタル積分
を実行する。第2アキュムレータがキャパシティに達し
た各クロックサイクルにおいては、分周器モジュラスの
値はプログラム値から1だけ増える。これに続く各クロ
ックサイクルにおいては、分周器モジュラスの値はプロ
グラムされた値から1だけ減少する。常に加算と減算が
組となって行われるので、分数モジュラスJにおける正
味の影響は零である。この動作はアキュムレータ25の出
力を変化させるという効果がある。このような構造によ
ってループに導かれる位相は第1アキュムレータ24の内
容を積分したものの導関数に等しい。この補償作用はス
プリアス波形の低周波成分を最小化し、かつシンセサイ
ザの基準周波数Frefの1/2近辺の成分を増幅する効果が
ある。これによってPLLはローパスフィルタとして働
き、波形の高周波成分を減衰させるので、望ましい。シ
ンセサイザ10の出力のフーリエ解析によれば、生成され
るスプリアスにかなりの改善が見られる。アキュムレー
タの容量または分数分母Dの値を増やすことによって、
スプリアスの改善をさらに促進することができる。しか
しながら、Dの値を増加させるのには、アキュムレータ
24および25の容量に対して割り当てられたビット数によ
る制限がある。オフセットに対する最適な値はN,Dおよ
び適用される応用によって変化する。分数Nシンセサイ
ザによって生成されるスプリアスは予測可能であるた
め、コンピュータプログラムによって、特定の基準周波
数およびチャンネル間隔の要求のもとですべての所望の
周波数に対して最適なスプリアス特性をもたらす、N,D
およびオフセット値を決定することができる。これらの
最適値はメモリ23に記憶される。
当業者には、分数分子Nの零でない値に対してだけス
プリアス補償が行われるということは理解されるだろ
う。N=0のときは分数分周動作に起因する位相変動が
存在せず、したがって分数分周動作に対応する必要もな
い。
図3を参照すると、図3はシグナルプロセッサ17のハ
ードウェア構成例をブロック図で示したものである。シ
グナルプロセッサ17は、特許出願07/499,102号として同
一の出願人により1990年3月26日に出願された、現在の
米国特許4,994,768号にすべて説明されている。シグナ
ルプロセッサはパラレル入力IN、グロック入力、正と負
のキャリー出力NとP、およびCビットのコンテント
(内容)を持つアキュムレータ44,45を含んでいる。ア
キュムレータ44のパラレル入力44は図1のD/Aコンバー
タ18の出力につながっている。アキュムレータ44はクロ
ックサイクル毎に変調信号のデジタル変換値を連続的に
加算することによって変調信号9のデジタル積分を実行
する。アキュムレータ44は前もってセットされる容量を
持つ。アキュムレータ44の内容がこの容量に達すると、
変調信号9のに極性に応じて正キャリーまたは負キャリ
ーがセットされる。アキュムレータ44の容量はループに
対する2πラジアンの位相進みに対応するように設定さ
れる。アキュムレータ45は第1アキュムレータの内容の
デジタル積分を実行する。アキュムレータ45の内容は変
調信号9とアキュムレータ44の動作により搬送波(キャ
リア)に変調される信号との間の位相差の積分値を表わ
している。第2アキュムレータの尺度はアキュムレータ
の容量によって設定される。クロックサイクルは時間の
単位としたとき、アキュムレータ45の容量は2πラジア
ンとクロックサイクルとを掛けたものと同じである。ア
キュムレータ45の容量がいっぱいになるたびに、分数ジ
ュラスJは、1のクロックサイクルにおいてその安定状
態値から1だけ増やされ、続くクロックサイクルにおい
てその安定状態値から1だけ減らされるように操作され
る。この操作は第2アキュムレータの出力を微分すると
いう効果がある。この作用によってループに導入される
位相はアキュムレータ44の内容の積分の導関数に等し
い。この位相摂動の積分および微分は、かなり高い基準
周波数が用いられた場合においても出力周波数における
非常に低い周波数変調を可能にしながら、この型の位相
変調によって生じるスプリアスを実質的に減少させる。
本発明の好適実施例においては、アキュムレータ44,45
のキャリー出力をインバータ36,34を介して、Dフリッ
プフロップ42,38およびバイナリエンコーダ41と組み合
わせることによってフェーザ関係(Phasor Relationshi
p)が成立する。ここでこのフェーザ関係はどのような
所望の応用にも対応できるように適切に選択される。バ
イナリエンコーダ41の出力はこのフェーザ関係を定義す
るワードBを含む。バイナリ加算器43はワードBを分数
モジュラスJに加え、ループ除数Kを供給する。上記の
説明から、ループ除数Kは分数分子Nが零でない値を取
る場合および/または変調信号9が存在する場合には瞬
間的に変化する整数を有するということが理解されるだ
ろう。
出力周波数Foutが基準周波数Frefの整数倍であると
き、つまりN=0であるとき、変調信号に起因するルー
プ除数Kの瞬間的な変動はループ分周器21によっては補
償されないスプリアスを生じさせる。これは分数分子N
=0の場合には、ループ分周器21によるスプリアス補償
が行われないことによる。
本発明に従えば、どのような所望の周波数出力Fout
おいても、ループ分周器21のスプリアス補償手段が作動
するように分数分子Nが零でない値になるような基準周
波数Frefをもたらすように基準除数Rは変化する。さら
に、分数分周器によって生成されるスプリアスは予測可
能なので、この披生成スプリアスがVCO15の側波帯ノイ
ズの受容可能なレベル以下に抑制されるように基準除数
Rは選択される。与えられた基準除数において発生する
スプリアスを予測する周知のコンピュータプログラムを
利用することにより、ある特定のVCOの側波帯ノイズの
制限に対する基準除数Rの値を簡単に計算することがで
きる。
本発明の好適実施例においては、シンセサイザ10は、
通常の無線ラジオの動作周波数帯である10MHzから950MH
zの周波数範囲において動作することが要求されてい
る。この周波数シンセサイザ10を利用する通信システム
のチャンネル間隔は25KHzまたは12.5KHzのチャンネル間
隔から構成される。したがって、基準周波数Fref、並び
に基準分周器12およびループ分周器21の分数分母Dの値
は、分数分子Nが零であってはならないという要求に加
えて、シンセサイザ10の2つのチャンネル間隔要求が達
成されるように選択されなければならない。シンセサイ
ザ10の基準周波数Frefは、2.1MHz,2.4MHzおよび2.225MH
zの3つの周波数の中の1つから選択されうる。これら
3つの基準周波数Frefの値に対してループ除数Kが整数
値になるのは、少なくとも1400MHzを越えるような所望
の周波数Foutが要求される場合だけである。1400MHzを
越える出力周波数はこのシンセサイザ10の動作周波数範
囲外である。したがって、上記の3つの基準周波数の内
の一つを使うことによってシンセサイザ10の動作周波数
範囲内におけるすべての所望の周波数に対し、分数のル
ープ除数K、すなわち非整数値を得ることができる。上
記の基準周波数は基準発振器周波数Fosc(Fosc=16.8MH
z)を基準除数R=7,R=8またはR=7+49/89の内の
一つで分周することによって得られる。したがって、基
準分周器12は、零でない分数分子Nを得るための適切な
基準乗数Rにプログラムされる。基準分周器12は、メモ
リ23から適切な基準除数Rを取り出すことにより、コン
トローラ21によって前記の基準周波数の内の一つに基づ
いてプログラムされる。前記基準除数Rはメモリ23に予
め記憶された周波数データであって、その値は所望の出
力周波数Foutに基づいて選択されたものから構成されて
いる。
上述のように、分数分周器12は周知のコンピュータプ
ログラムを利用して特定することができる予測可能なス
プリアスを生成する。したがって、基準周波数Frefおよ
び分周比Rは所望の周波数帯の振幅および周波数を持つ
スプリアスを生成するように選択することが可能であ
る。例えば、25KHzまたは12.5KHzのチャンネル間隔が達
成できる25KHzの周波数分解能、つまり2.225/89が得ら
れるように。基準周波数Fref=2.225および対応する基
準除数R=7+49/89が選択される。さらに、基準除数
R=7+49/89を用いることによって生じる披生成スプ
リアスはVCO15の側波帯ノイズ制限よりも低いことがわ
かる。図4を参照して、図4には例としてFout=453.90
0MHzにおけるVCO15の出力を周波数対振幅のグラフで表
わしたものである。このグラフの水平軸は出力周波数F
outおよび25KHzおきに発生するオフセット周波数スプリ
アスを含むVCO15の出力周波数スペクトラムを表わした
ものである。垂直軸はVCO15の出力周波数スペクトラム
における振幅を表わしている。オフセット周波数におけ
る予測されたスプリアスのレベルは次の表1において示
されている。さらに各オフセットスプリアスにおける10
KHzのVCO側波帯ノイズ(SBN)が表1に示されている。
各25KHzオフセット周波数において、披生成スプリア
スのVCO15のSBNに対する影響は無視できることに注目す
る必要がある。当業者であれば、最悪の場合である100K
Hzのスプリアスは−86dbc、つまり(−87dbc)+(−97
dbc)に等しいということがわかるであろう。これによ
っておおよそ−11dbcの側波帯ノイズの劣化が生じる。
しかしながら、多くの通信分野における応用では通信シ
ステムの仕様の範囲、例えば−85dbcで一般的に規定さ
れる減感度および隣接チャンネル選択度の範囲内であ
る。
したがって、シンセサイザ10の分数分周に起因する被
生成スプリアスがVCOの側波帯ノイズのようなスペクト
ラム制限より低くなるように基準除数Rを選択すること
が可能である。
フロントページの続き (72)発明者 フック,タイ・ワン アメリカ合衆国フロリダ州コーラル・ス プリングス,ナンバーティー・35,ノー スウエスト・ナインティーファースト・ アベニュー1533

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】変調された出力周波数Foutを供給する周波
    数シンセサイザであって、そのシンセサイザループは: 出力周波数Foutを供給する電圧制御発振器であって、前
    記出力周波数はKがループ除数であるときにFout=K
    Frefである電圧制御発振器; 出力周波数Foutを分数モジュラスJで分周するためのプ
    ログラム可能な分数ループ分周器であって、前記分数モ
    ジュラスJはMが整数除数、Nが分数分子、Dが分数分
    母であるときにJ=M+N/Dの関係にあり、前記プログ
    ラム可能な分周器は前記Nが零でない値をとるときに前
    記周波数シンセサイザの被生成スプリアスを低減するた
    めの補償手段を含む、ところの分数ループ分周器; 変調信号に応じて前記モジュラスを変化させ、ループ除
    数Kを供給するための変調手段; 発振器周波数を基準分周比Rで分周し、基準周波数Fref
    を供給する分数基準分周器;および 零でない分数の分子Nが生成されるような基準除数Rを
    選択するための手段;を含んで構成されている、ことを
    特徴とする周波数シンセサイザ。
  2. 【請求項2】前記基準除数Rは前記被生成スプリアスが
    前記電圧制御発振器の側波帯ノイズ制限よりも低くなる
    ように選択される、ことを特徴とする請求項1記載の周
    波数シンセサイザ。
  3. 【請求項3】前記基準除数を選択する前記手段はメモリ
    手段を含み、前記メモリ手段は前記基準除数Rとともに
    出力周波数情報N,MおよびDをその中に記憶している、
    ことを特徴とする請求項1記載の周波数シンセサイザ。
  4. 【請求項4】被変調および非変調の局部発振器出力周波
    数Foutを供給するためのシンセサイザを有する無線装置
    であって、前記シンセサイザのシンセサイザループは: 出力周波数Foutを供給する電圧制御発振器であって、前
    記出力周波数はKがループ除数であるときにFout=K
    Frefである電圧制御発振器; 出力周波数Foutを分数モシュラスJで分周するためのプ
    ログラム可能な分数ループ分周器であって、前記分数モ
    ジュラスJはMが整数除数、Nが分数分子、Dが分数分
    母であるときにJ=M+N/Dの関係にあり、前記プログ
    ラム可能な分周器は前記Nが零でない値を取るときに前
    記周波数シンセサイザの被生成スプリアスを低減するた
    めの補償手段を含む、ところの分数ループ分周器; 変調信号に応じて前記モジュラスを変化させ、ループ除
    数Kを供給するための変調手段; 発振器周波数を基準分周比Rで分周し、基準周波数Fref
    を供給する分数基準分周器;および 零でない分数の分子Nが生成されるような基準除数Rを
    選択するための手段;から構成されている、ことを特徴
    とする無線装置。
  5. 【請求項5】前記基準除数Rは前記被生成スプリアスが
    前記電圧制御発振器の側波帯ノイズ制限よりも低くなる
    ように選択される、ことを特徴とする請求項4記載の無
    線装置。
  6. 【請求項6】前記基準除数を選択する前記手段はメモリ
    手段を含み、前記メモリ手段は前記基準除数Rとともに
    出力周波数情報N,MおよびDをその中に記憶している、
    ことを特徴とする請求項4記載の無線装置。
JP3511537A 1990-07-16 1991-06-17 変調スプリアス補償を有する分数nシンセサイザ Expired - Lifetime JP2650492B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/553,472 US5021754A (en) 1990-07-16 1990-07-16 Fractional-N synthesizer having modulation spur compensation
US553,472 1990-07-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06500899A JPH06500899A (ja) 1994-01-27
JP2650492B2 true JP2650492B2 (ja) 1997-09-03

Family

ID=24209538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3511537A Expired - Lifetime JP2650492B2 (ja) 1990-07-16 1991-06-17 変調スプリアス補償を有する分数nシンセサイザ

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5021754A (ja)
EP (1) EP0539403B1 (ja)
JP (1) JP2650492B2 (ja)
KR (1) KR960005372B1 (ja)
AT (1) ATE128288T1 (ja)
DE (1) DE69113271T2 (ja)
DK (1) DK0539403T3 (ja)
WO (1) WO1992002077A1 (ja)

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0170630B1 (ko) * 1990-06-20 1999-03-20 강진구 휘도/색신호 전처리장치
FI90169C (fi) * 1991-12-31 1993-12-27 Nokia Mobile Phones Ltd Foerfarande och kopplingsarrangemang foer att alstra en modulerad signal
DE4200816A1 (de) * 1992-01-15 1993-07-22 Bosch Gmbh Robert Frequenz- und phasenmodulator fuer digitale modulatoren bzw. digitale uebertragung, insbesondere fuer funkuebertragung
US5224132A (en) * 1992-01-17 1993-06-29 Sciteq Electronics, Inc. Programmable fractional-n frequency synthesizer
US5307071A (en) * 1992-04-17 1994-04-26 Hughes Aircraft Company Low noise frequency synthesizer using half integer dividers and analog gain compensation
FI923464A (fi) * 1992-07-31 1994-02-01 Nokia Mobile Phones Ltd Foerfarande och system foer alstring av frekvenser i en radiotelefon
US5331293A (en) * 1992-09-02 1994-07-19 Motorola, Inc. Compensated digital frequency synthesizer
US5305362A (en) * 1992-12-10 1994-04-19 Hewlett-Packard Company Spur reduction for multiple modulator based synthesis
US5337024A (en) * 1993-06-22 1994-08-09 Rockwell International Corporation Phase locked loop frequency modulator using fractional division
US5424688A (en) * 1993-07-02 1995-06-13 Rockwell International Corp. Frequency synthesizer apparatus incorporating phase modulation tracking means
US5535247A (en) * 1993-09-24 1996-07-09 Motorola, Inc. Frequency modifier for a transmitter
US5493700A (en) * 1993-10-29 1996-02-20 Motorola Automatic frequency control apparatus
FI98330C (fi) * 1994-12-15 1997-05-26 Nokia Mobile Phones Ltd UHF-syntesoija
JPH08223071A (ja) * 1995-02-08 1996-08-30 Sony Corp 送信機及び送受信機
JP3327028B2 (ja) * 1995-02-14 2002-09-24 松下電器産業株式会社 周波数シンセサイザ
JPH08251026A (ja) * 1995-03-14 1996-09-27 Sony Corp 集積回路および送受信機
US6065140A (en) * 1997-04-30 2000-05-16 Motorola, Inc. Optimized computation of first and second divider values for a phase locked loop system
US5903194A (en) * 1997-08-05 1999-05-11 Rockwell Science Center, Inc. Digital phase modulation of frequency synthesizer using modulated fractional division
US6044124A (en) * 1997-08-22 2000-03-28 Silicon Systems Design Ltd. Delta sigma PLL with low jitter
SE510523C2 (sv) * 1997-09-11 1999-05-31 Ericsson Telefon Ab L M Radiokommunikationsenhet och radiotelefon innefattande radiokommunikationsenhet
US6236275B1 (en) * 1997-10-24 2001-05-22 Ericsson Inc. Digital frequency synthesis by sequential fraction approximations
EP0954105A1 (de) * 1998-04-29 1999-11-03 Siemens Aktiengesellschaft Phasenregelkreis mit gebrochenem Teilverhältinis
DE69826835T2 (de) * 1998-05-29 2006-02-23 Motorola Semiconducteurs S.A. Frequenzsynthetisierer
US6356810B1 (en) * 1998-10-29 2002-03-12 Anritsu Company Programmable frequency reference for a signal synthesizer
US6321074B1 (en) * 1999-02-18 2001-11-20 Itron, Inc. Apparatus and method for reducing oscillator frequency pulling during AM modulation
DE19929167A1 (de) * 1999-06-25 2000-12-28 Siemens Ag Modulator und Verfahren zur Phasen- oder Frequenzmodulation mit einer PLL-Schaltung
GB0003740D0 (en) * 2000-02-17 2000-04-05 Nokia Networks Oy Frequency synthesiser
US20010044329A1 (en) * 2000-05-17 2001-11-22 Gil Newsom Handsfree cellular phone in neckroll enclosure
US8385476B2 (en) 2001-04-25 2013-02-26 Texas Instruments Incorporated Digital phase locked loop
US6710951B1 (en) 2001-10-31 2004-03-23 Western Digital Technologies, Inc. Phase locked loop employing a fractional frequency synthesizer as a variable oscillator
GB2383205B (en) * 2001-12-14 2005-02-16 Ifr Ltd Low noise synthesiser
US6993306B2 (en) * 2002-01-22 2006-01-31 Broadcom Corporation Determination and processing for fractional-N programming values
US6724265B2 (en) * 2002-06-14 2004-04-20 Rf Micro Devices, Inc. Compensation for oscillator tuning gain variations in frequency synthesizers
US7551685B2 (en) * 2003-08-25 2009-06-23 M/A-Com, Inc. Apparatus, methods and articles of manufacture for signal correction using adaptive phase re-alignment
US6919744B2 (en) * 2003-08-20 2005-07-19 Agere Systems Inc. Spectrum profile control for a PLL and the like
US7176738B1 (en) * 2003-11-20 2007-02-13 Integrated Device Technology, Inc. Method and apparatus for clock generation
EP1560336B1 (en) * 2004-01-30 2007-06-20 Freescale Semiconductor, Inc. Dual port modulator comprising a frequency synthesiser
US20060133559A1 (en) * 2004-12-22 2006-06-22 Glass Kevin W Programmable fractional N phase locked loop architecture and method
US7741918B1 (en) 2005-06-30 2010-06-22 Cypress Semiconductor Corporation System and method for an enhanced noise shaping for spread spectrum modulation
US7813411B1 (en) 2005-06-30 2010-10-12 Cypress Semiconductor Corporation Spread spectrum frequency synthesizer with high order accumulation for frequency profile generation
US8072277B1 (en) 2005-06-30 2011-12-06 Cypress Semiconductor Corporation Spread spectrum frequency synthesizer
US7948327B1 (en) 2005-06-30 2011-05-24 Cypress Semiconductor Corporation Simplified phase lock loop control model system and method
US7405629B2 (en) * 2005-06-30 2008-07-29 Cypress Semiconductor Corp. Frequency modulator, circuit, and method that uses multiple vector accumulation to achieve fractional-N frequency synthesis
US8174326B1 (en) 2005-06-30 2012-05-08 Cypress Semiconductor Corporation Phase lock loop control error selection system and method
US7912109B1 (en) 2005-06-30 2011-03-22 Cypress Semiconductor Corporation Spread spectrum frequency synthesizer with first order accumulation for frequency profile generation
US7961059B1 (en) 2005-06-30 2011-06-14 Cypress Semiconductor Corporation Phase lock loop control system and method with non-consecutive feedback divide values
US7701297B1 (en) 2005-06-30 2010-04-20 Cypress Semiconductor Corporation Spread spectrum frequency synthesizer with improved frequency shape by adjusting the length of a standard curve used for spread spectrum modulation
US7932787B1 (en) 2005-06-30 2011-04-26 Cypress Semiconductor Corporation Phase lock loop control system and method
US7482881B2 (en) * 2005-10-31 2009-01-27 Broadcom Corporation Phase locked loop including a frequency change module
US8443023B2 (en) * 2007-03-13 2013-05-14 Applied Micro Circuits Corporation Frequency synthesis rational division
US8467748B2 (en) * 2007-03-02 2013-06-18 Freescale Semiconductor, Inc. Wireless communication unit, integrated circuit comprising a voltage controlled oscillator and method of operation therefor
US8762436B1 (en) * 2007-03-13 2014-06-24 Applied Micro Circuits Corporation Frequency synthesis with low resolution rational division
US8145171B2 (en) * 2008-10-08 2012-03-27 Qualcomm Incorporated Clock clean-up phase-locked loop (PLL)
US8531217B2 (en) * 2009-04-10 2013-09-10 Hittite Microwave Corporation Fractional-N frequency synthesizer having reduced fractional switching noise
US8502575B2 (en) 2010-09-28 2013-08-06 Texas Instruments Incorporated Fractional-N PLL using multiple phase comparison frequencies to improve spurious signal performance
US20170134030A1 (en) * 2015-11-06 2017-05-11 Qualcomm Incorporated All-digital phase lock loop spur reduction using a crystal oscillator fractional divider

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5668004A (en) * 1979-11-08 1981-06-08 Sony Corp Fm modulating circuit
JPH0210923A (ja) * 1988-06-28 1990-01-16 Oki Electric Ind Co Ltd Pll周波数シンセサイザ回路
JPH0273706A (ja) * 1988-09-08 1990-03-13 Alps Electric Co Ltd Fm変調装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4068199A (en) * 1976-12-23 1978-01-10 Gte Sylvania Incorporated Digital phase-locked loop frequency modulator
US4481489A (en) * 1981-07-02 1984-11-06 Motorola Inc. Binary signal modulating circuitry for frequency modulated transmitters
GB2140234B (en) * 1983-05-17 1986-07-23 Marconi Instruments Ltd Signal generators
GB2140232B (en) * 1983-05-17 1986-10-29 Marconi Instruments Ltd Frequency synthesisers
US4562414A (en) * 1983-12-27 1985-12-31 Motorola, Inc. Digital frequency modulation system and method
US4546331A (en) * 1984-02-21 1985-10-08 Hewlett-Packard Company Frequency modulation in a phase-locked loop
US4573026A (en) * 1984-02-29 1986-02-25 Hewlett-Packard Company FM Modulator phase-locked loop with FM calibration
GB2173659B (en) * 1985-02-06 1988-06-08 Plessey Co Plc Frequency synthesisers
US4810977A (en) * 1987-12-22 1989-03-07 Hewlett-Packard Company Frequency modulation in phase-locked loops
US4816774A (en) * 1988-06-03 1989-03-28 Motorola, Inc. Frequency synthesizer with spur compensation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5668004A (en) * 1979-11-08 1981-06-08 Sony Corp Fm modulating circuit
JPH0210923A (ja) * 1988-06-28 1990-01-16 Oki Electric Ind Co Ltd Pll周波数シンセサイザ回路
JPH0273706A (ja) * 1988-09-08 1990-03-13 Alps Electric Co Ltd Fm変調装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO1992002077A1 (en) 1992-02-06
DE69113271D1 (de) 1995-10-26
US5021754A (en) 1991-06-04
JPH06500899A (ja) 1994-01-27
KR960005372B1 (ko) 1996-04-24
EP0539403A4 (en) 1993-06-30
EP0539403A1 (en) 1993-05-05
ATE128288T1 (de) 1995-10-15
DK0539403T3 (da) 1995-12-27
DE69113271T2 (de) 1996-05-02
EP0539403B1 (en) 1995-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2650492B2 (ja) 変調スプリアス補償を有する分数nシンセサイザ
US5329253A (en) Frequency synthesis using frequency controlled carrier modulated with PLL feedback signal
US5065408A (en) Fractional-division synthesizer for a voice/data communications systems
US5111162A (en) Digital frequency synthesizer having AFC and modulation applied to frequency divider
US6236703B1 (en) Fractional-N divider using a delta-sigma modulator
EP1104111B1 (en) Phase-locked loop with digitally controlled, frequency-multiplying oscilator
US4516084A (en) Frequency synthesizer using an arithmetic frequency synthesizer and plural phase locked loops
US5576666A (en) Fractional-N frequency synthesizer with temperature compensation
US5898325A (en) Dual tunable direct digital synthesizer with a frequency programmable clock and method of tuning
EP0772913A1 (en) Fractional-n frequency synthesizer with a delta-sigma frequency discriminator
WO1997040580A1 (en) Frequency synthesizer with temperature compensation and frequency multiplication and method of providing the same
EP0480018A4 (en) Fractional n/m synthesis
US5831481A (en) Phase lock loop circuit having a broad loop band and small step frequency
WO2007005360A1 (en) Frequency modulator using a phase loop, and method
EP1371167B1 (en) Fractional-n frequency synthesizer with fractional compensation method
JPH08256058A (ja) 信号発生装置
Romashov et al. Wideband high-speed DAC-based frequency synthesizer
JPH0832350A (ja) 周波数シンセサイザ
US7005925B2 (en) Low noise synthesizer and method employing first tunable source and first and second reference sources
JP3792955B2 (ja) 周波数シンセサイザ及び装置
Kameche et al. Designing and simulating a 2.4 ghz integer-n frequency synthesizer with 1 mhz frequency step
KR930007103B1 (ko) 소형 무전기용 디지탈 피엘엘(pll) 주파수 합성기 대규모 집적회로
JPH10107546A (ja) 信号発生装置
JPH10126158A (ja) 周波数シンセサイザ

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090516

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100516

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100516

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110516

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120516

Year of fee payment: 15

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120516

Year of fee payment: 15