JP3077151B2 - 周波数合成方式と周波数合成器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は周波数合成方式と周波数合成器に関し、特に
基準発振器と被制御発振器との調整が周波数のみに限定
され位相の調整を不要とした周波数合成方式と周波数合
成器に関する。

〔従来の技術〕

従来の周波数合成器は、第２図のブロック図に示すよ
うに、外部に対して任意の周波数信号を出力する電圧制
御発振器（以下VCOと記す）21と、VCO21の出力を受け任
意の分周数で分周後出力する可変分周器22と、基準とな
るべき周波数信号を出力する基準発振器23,24と、基準
発振器23,24の出力を受けいずれか一方のみを選択出力
する切替器25と、基準発振器23,24の出力を監視し切替
器25から出力している側の発振器の障害を検出すると切
替器25を制御し待機している側の発振器の出力を選択出
力させる出力判定回路26と、切替器25を介した基準発振
器23,24のいずれか一方の出力を受け予め定められた分
周数で分周後出力する固定分周器27と、可変分周器22お
よび固定分周器27の出力を受け二つの信号の位相を比較
し位相差を検出すると誤差信号29として出力する位相比
較器28と、誤差信号29を受け変化状態を滑かにしてVCO2
1に加える低域ろ波器30とで構成されている。

このような構成の下で、周波数合成器が安定状態にあ
るときは、可変分周器22および固定分周器27の出力は周
波数が同一でかつ同相であるので、位相比較器28からは
誤差信号29を出力していない。ここで新たな周波数を合
成するために可変分周器22の分周数を変化させると、位
相比較器28は、可変分周器22の出力の周波数が変化した
ことを、固定分周器27との位相差として検出し、誤差信
号29を出力する。誤差信号29は継続して出力され、低域
ろ波器30で低周波成分を抽出し、制御信号としてVCO21
に加えられ、VCO21の発振周波数を変化させる。この動
作は、位相比較器28が誤差信号29を出力させなくなるま
で継続する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の周波数合成器は、VCO21の発振周波数
を変化させる場合には、当然のことながら位相比較器28
から誤差信号29が出力され、周波数が同一でかつ同相と
なるまで制御が継続し、新しい発振周波数に安定するま
でに十分な時間を必要とする。この上、位相比較器28
は、同一周波数であっても位相がずれていれば誤差信号
29を出力するので、周波数の差と位相の差との相乗効果
が働き、さらに安定するまでの時間が必要となるという
問題点がある。このことは、二つの基準発振器を使用す
る場合、何等かの原因で切替器25を動作させ、基準発振
器を切替えると、周波数は同一であるにもかかわらず切
替え時の雑音等で位相がずれる可能性があり、このた
め、誤差信号29を出力することになり、一旦VCO21の発
振周波数を変化させてしまい、再度安定するまでの時間
が必要となり、この周波数合成器の出力を通信回線の搬
送波として、1GHz前後の周波数帯の中の5kHz程度の帯域
幅を使用している場合等では、２〜3kHz周波数が変動し
ても一時的に回線が停止してしまうことがあるという問
題点をも含んでいることになる。

本発明の目的は、前述の問題点を解決した、発振周波
数の調整を速かに行うことができ、基準発振器の切替時
に発振周波数の乱れを発生させない周波数合成方式と周
波数合成器を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の周波数合成方式は、任意の周波数信号を発振
する電圧制御発振器の出力を第１の分周器に入力し、基
準となるべき周波数信号を発振する基準発振器の出力を
第２の分周器に入力し、受信した信号の位相を比較し位
相差を検出すると誤差信号を出力する位相比較器に前記
第１および第２の分周器の出力を入力し、受信した信号
の変化状態を滑らかにする機能を持つ低域ろ波器に前記
誤差信号を入力し、前記低域ろ波器の出力を前記電圧制
御発振器に加えて前記任意の周波数信号を制御する周波
数合成方式において、前記第１および第２の分周器をリ
セット機能付の分周器とし、前記第１および第２の分周
器の出力を受信し二つの信号の到達時刻を比較し遅れて
到達した信号の到達時にリセット信号を出力する制御回
路の出力する前記リセット信号を前記第１および第２の
分周器に入力する構成である。

本発明の周波数合成器は、任意の周波数信号を出力す
る電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力を受け
任意の分周数で分周後出力する第１の分周器と、基準と
なるべき周波数信号を出力する基準発振器と、前記基準
発振器の出力を受け予め定められた分周数で分周後出力
する第２の分周器と、前記第１および第２の分周器の出
力を受け二つの信号の位相を比較した位相差を検出する
と誤差信号として出力する位相比較器と、前記誤差信号
を受け変化状態を滑かにして前記電圧制御発振器に加え
る低域ろ波器とを有する周波数合成器において、前記第
１および第２の分周器にリセット機能を備え、前記第１
および第２の分周器の出力を受け二つの信号の到達時刻
を比較し遅れて到達した信号の到達時にリセット信号を
前記第１および第２の分周器に出力する制御回路を備え
る構成である。

また、前記基準発振器を、二つの同一規格の発振器
と、前記二つの発振器の出力を受けいずれか一方のみを
選択出力する切替器と、前記二つの発振器の出力を監視
し前記切替器から出力している側の発振器の障害を検出
すると前記切替器を制御し待機している側の発振器の出
力を選択出力させる出力判定回路とで構成してもよい。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。

本発明の周波数合成方式および周波数合成器は、外部
に対して任意の周波数信号を出力するVCO1と、VCO1の出
力を受け任意の分周数で分周後出力しリセット機能を備
える可変分周器２と、基準となるべき周波数信号を出力
する基準発振器3,4と、基準発振器3,4の出力を受けいず
れか一方のみを選択出力する切替器５と、基準発振器3,
4の出力を監視し切替器５から出力している側の発振器
の障害を検出すると切替器５を制御し待機している側の
発振器の出力を選択出力させる出力判定回路６と、切替
器５を介した基準発振器3,4のいずれか一方の出力を受
け予め定められた分周数で分周後出力しリセット機能を
備える固定分周器７と、可変分周器２および固定分周器
７の出力を受け二つの信号の位相を比較し位相差を検出
すると誤差信号９として出力する位相比較器８と、誤差
信号９を受け変化状態を滑かにしてVCO1に加える低域ろ
波器10と、可変分周器２および固定分周器７の出力を受
け二つの信号の到達時刻を比較し遅れて到達した信号の
到達時にリセット信号12を可変分周器２および固定分周
器７に出力する制御回路11とを備えている。

次に動作について説明する。

周波数合成器が安定状態にあるときには、可変分周器
２および固定分周器７の出力は周波数が同一でかつ同相
であるので、位相比較器８からは誤差信号９を出力して
いない。一方、制御回路11は、進み遅れのない二つの信
号を受けるごとに、可変分周器２および固定分周器７に
リセット信号12を送出している。ここで新たな周波数を
合成するために可変分周器２の分周数を変化させると、
位相比較器８は、可変分周器２の出力の周波数が変化し
たことを、固定分周器７との位相差として検出し、誤差
信号９を出力する。一方、制御回路11は、進み遅れの生
じた二つの信号を受けるごとに到達時刻を比較し、遅れ
て到達した信号の到達時にリセット信号12を可変分周器
２および固定分周器７に出力する。可変分周器２および
固定分周器７は、リセット信号12を受信するたびにリセ
ットされるので、出力される周波数が低域ろ波器10の出
力信号による制御を受けて変化し、固定分周器７の出力
と同一周波数になると、位相比較器８に同時に入力され
るので、誤差信号９は出力されなくなり、これで制御が
終了する。このときの各部の周波数は、VCO1が1GHz前
後、位相比較器８の入力が25kHzである。ここで、可変
分周器２および固定分周器の動作を考察すると、一定数
の波の数を計数する周波数カウンタと同様の働きをして
いると考えられる。このため、位相比較器８の出力は、
二つの周波数の差を、一定間隔でサンプリングしている
結果と考えてよく、サンプリング周期が通常は25kHzと
考えると、これに比べ十分に遅ければ、VCO1の発振周波
数を制御して目的の発振周波数に変化させるための速度
を、従来の速度より非常に早い速度とすることが可能と
なる。

次に基準発振器3,4を切替えた場合について考える
と、切替えられた最初の波は位相がずれていたり切替時
に雑音が発生することが考えられるため、固定分周器７
の出力の位相と可変分周器２の位相との間に差が生じ、
位相比較器８が誤差信号９を出力する可能性がある。し
かし、２回目からは一旦リセットした後に分周するた
め、切替え後の発振周波数が変化していない限り同時に
位相比較器８に入力されることになる。従って以後は、
誤差信号９を出力しないことになり、基準発振器の切替
時に発振周波数の乱れを発生させないですむ。このと
き、VCO1と基準発振器の原発振周波数の位相に差があっ
ても特に支障がないのは、原発振周波数が1GHz前後であ
り、位相比較器８の入力が25kHzであるという極めて大
幅な分周を行っていることによる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、電圧制御発振器の出
力を受け任意の分周数で分周後出力するリセット機能を
持つ可変分周器と、基準発振器の出力を受け予め定めら
れた分周数で分周後出力するリセット機能を持つ固定分
周器と、二つの分周器の出力を受け二つの信号の到達時
刻を比較し遅れて到達した信号の到達時にリセット信号
を二つの分周器に出力する制御回路を備え、電圧制御発
振器に対する制御信号を発振周波数の制御のみに使用し
位相の調整には使用しないことにより、発振周波数の調
整を速かに行うことができるという効果が有り、基準発
振器の切替時に発振周波数の乱れを発生させないという
効果も有る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は従来
の周波数合成器のブロック図である。 1,21……電圧制御発振器（VCO）、2,22……可変分周
器、3,4,23,24……基準発振器、5,25……切替器、6,26
……出力判定回路、7,27……固定分周器、8,28……位相
比較器、9,29……誤差信号、10,30……低域ろ波器、11
……制御回路、12……リセット信号。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】任意の周波数信号を発振する電圧制御発振
   器の出力を第１の分周器に入力し、基準となるべき周波
   数信号を発振する基準発振器の出力を第２の分周器に入
   力し、受信した信号の位相を比較し位相差を検出して誤
   差信号を出力する位相比較器に前記第１および第２の分
   周器の出力を入力し、受信した信号の変化状態を滑らか
   にする機能を持つ低域ろ波器に前記誤差信号を入力し、
   前記低減ろ波器の出力を前記電圧制御発振器に加えて前
   記任意の周波数信号を制御する周波数合成方式におい
   て、前記第１および第２の分周器をリセット機能付の分
   周器とし、前記第１および第２の分周器の出力を受信し
   二つの信号の到達時刻を比較し遅れて到達した信号の到
   達時にリセット信号を出力する制御回路の出力する前記
   リセット信号を前記第１および第２の分周器に入力する
   ことを特徴とする周波数合成方式。
2. 【請求項２】任意の周波数信号を出力する電圧制御発振
   器と、前記電圧制御発振器の出力を受け任意の分周数で
   分周後出力する第１の分周器と、基準となるべき周波数
   信号を出力する基準発振器と、前記基準発振器の出力を
   受け予め定められた分周数で分周後出力する第２の分周
   器と、前記第１および第２の分周器の出力を受け二つの
   信号の位相を比較し位相差を検出すると誤差信号として
   出力する位相比較器と、前記誤差信号を受け変化状態を
   滑らかにして前記電圧制御発振器に加える低域ろ波器と
   を有する周波数合成器において、前記第１および第２の
   分周器にリセット機能を備え、前記第１および第２の分
   周器の出力を受け二つの信号を到達時刻を比較し遅れて
   到達した信号の到達時にリセット信号を前記第１および
   第２の分周器に出力する制御回路を備えることを特徴と
   する周波数合成器。
3. 【請求項３】前記基準発振器を、二つの同一規格の発振
   器と、前記二つの発振器の出力を受けいずれか一方のみ
   を選択出力する切替器と、前記二つの発振器の出力を監
   視し前記切替器から出力している側の発振器の障害を検
   出すると前記切替器を制御し待機している側の発振器の
   出力を選択出力させる出力判定回路とで構成することを
   特徴とする請求項２記載の周波数合成器。