JP3096636B2 - Pll回路 - Google Patents

Pll回路

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JP3096636B2
JP3096636B2 JP08104744A JP10474496A JP3096636B2 JP 3096636 B2 JP3096636 B2 JP 3096636B2 JP 08104744 A JP08104744 A JP 08104744A JP 10474496 A JP10474496 A JP 10474496A JP 3096636 B2 JP3096636 B2 JP 3096636B2
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広司 尾木
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    • 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
    • H03L7/1806Indirect 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 the frequency divider comprising a phase accumulator generating the frequency divided signal

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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】DDSを用いたPLL回路に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の技術において、図3はPLL回路
の構成を示した図であって、基準発振器から出力した基
準発振周波数をクロック信号として発振周波数に対応し
た数値が設定されたDDS(Direct Digit
al Synthesizer)に入力してサンプリン
グされた出力信号を位相比較信号として電圧制御発振器
の出力と位相比較するPLL回路である。
【0003】図3のPLL回路の構成は、1は電圧制御
発振器(VCO)、3は位相比較器、4はLPF(ロー
パスフィルタ)、5は制御用のCPU、6はDDS、7
は基準発振器、8は周波数設定のアップダウンスイッチ
である。
【0004】図3のPLL回路の動作を説明すると、基
準発振器7で発振させた周波数をクロック信号として取
り込んだDDS6は、アップダウンスイッチ8により所
望の周波数設定値を入力すると、そのデータをCPU5
からDDS6に出力して設定することで、その設定デー
タに基づく信号を位相比較器3に位相比較信号として出
力する。VCO1から出力される発振周波数信号は位
比較器3に供給され、DDS6から入力されている位相
比較信号により位相比較されて、位相比較器3から出力
される誤差信号はLPF4を通し平滑してVCO1に発
振周波数制御信号として供給する。PLL回路がロック
アップすると安定した所望の周波数がVCO1から出力
される。
【0005】ここでPLL回路のVCO1の発振周波数
をFとして、基準発振器7から出力する基準発振周波数
をFref、VCO1の発振周波数のアップダウンのス
テップ値をΔfとし、DDS6から出力する位相比較信
号生成の設定には、アップダウンスイッチ8で設定した
周波数設定値又は、CPU5のメモリに予め記憶されて
いる複数チャンネルから選択したチャンネル周波数のい
ずれかのデータが供給されてDDS6から出力される周
波数を決める設定値Dとし、DDSの計数範囲を2n
とすると、VCO1の発振周波数Fは、 F=Fref×D/2n ………1 となる。このVCO1の発振周波数Fのアップダウンの
ステップ値は、 dF/dD=Δf=Fref/2n ………2 であり、Δfを1Hzとするのは、Fref=2n (H
z)が必要条件となる。従って、所望の正確な周波数ス
テップを得るためには基準発振周波数は2n に限定され
るものであり、基準発振周波数Frefをn=23で
は、8.388608MHzである。n=24では、1
6.777216MHzでなければならない。
【0006】ここで受信周波数帯を140MHzを中心
とするVHF帯とした場合、基準発振器7の出力周波数
Frefがn=24の16.777216MHzとする
と、基準発振周波数Fref(2 24 )の高調波の中で
8倍は134.217744 MHzであり、ノイズとし
て入り込むことになる。この受信周波数付近は高調波の
影響を受けるから、これを避けるためにはコストアップ
になってもシールドを強化するか、あるいは基準発振器
の発振周波数を高調波の影響のない周波数に変更し、こ
のままでは、必要なステップが得られないので必要ビッ
ト数(n)より大きくして大がかりになり正確ではない
が、擬似的に必要なステップ周波数を得るようなソフト
処理方法がある。
【0007】以上に説明したPLL回路は1つのDDS
だけで周波数選択処理をするが、実際の回路では、周波
数をVHFの140MHz帯や、UHFでは430MH
z帯とすると、周波数帯域を細かく設定できるように、
このPLL回路の場合は図示してないがVCO1の出力
周波数はプログラムデバイダを通して位相比較器3に供
給する場合や、DDSから出力される位相比較信号も
デバイダを通す回路を設けて信号の分周処理を分担する
構成のPLL回路もある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】所望の発振周波数を設
定値Dとして設定したDDSに基準発振器の出力をクロ
ック信号として入力し、その出力を位相比較信号として
位相比較器に加えてVCOの発振周波数を位相比較して
その誤差信号でVCOの発振周波数を制御する方式のP
LL回路では、周波数が1Hzステップのような整数に
するには、DDSに供給される基準発振周波数Fref
とVCOの発振周波数Fとの間には、F=Fref×D
/2の式があるので、計数範囲の2 に限定された
基準発振周波数でなければならず、そのために基準発振
周波数の高調波が受信帯域内に入り込む場合があるの
で、本発明は基準発振器の発振周波数の高次高調波が受
信帯域に入り込むことのないように基準発振周波数を任
意に変更して安定した受信ができるDDSを備えたPL
L回路の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】基準発振器の出力をクロ
ック信号として入力するDDSと、該DDSの出力信号
と電圧制御発振器に基づく出力信号とを位相比較器に入
力して位相比較した誤差信号出力をLPFを通して前記
電圧制御発振器に供給するよう構成したPLL回路にお
いて、前記電圧制御発振器と位相比較器の間に電圧制御
発振器の出力をクロック信号として入力する第1のDD
Sと、前記基準発振器の出力をクロック信号として入力
する第2のDDSとを設け、前記第1のDDSの出力信
号と第2のDDS出力信号とを前記位相比較器に供給し
て位相比較するよう構成したPLL回路とし、前記第1
のDDSの設定値を基準発振周波数に準拠した数値で変
更することで、任意の基準発振周波数に変更できること
を特徴とするPLL回路である。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施例を示すP
LL回路の構成図である。図について説明する。図中1
はVCO、2は第1のDDS2でVCOの出力をクロ
ック信号として入力し、第1のDDS2の出力周波数を
得る選択設定値/2m (但し、2 は第1のDD
S2の計数範囲)により周波数変換して位相比較器3に
出力する。3は第2のDDSの出力信号を位相比較信
号として第1のDDSの出力を位相比較する位相比較
器、4は位相比較器3から出力される誤差信号を平滑す
るLPF、5は制御用のCPU、6は第2のDDSで
準発振器7から出力される基準周波数Frefをクロッ
ク信号として入力し、第2のDDS6の出力周波数を設
定する設定値2 /2n (但し、2 は第2のDDS6
の計数範囲)の設定値により周波数変換して位相比較信
号を出力する。8は操作部のアップダウンスイッチであ
る。
【0011】このPLL回路の各部の設定は、VCO1
の発振周波数FはPLL回路がロックアップされたとき
第2のDDS6の設定値D2 に基づき出力される位相比
較信号に発振周波数Fが収斂される。第1のDDS2の
設定値はD1 /2m とし、第2のDDS6の設定値はD
2 /2n 、基準発振周波数をFrefとして位相比較器
3で位相比較してPLL回路がロックアップするために
は、 F×D/2m =Fref×D2 /2n …… …3 であるから、VCO1の発振周波数は、 F=(Fref×D2 /2n )×(2m /D1 )となる。 ……… 4
【0012】この式について説明する。基準発振器7か
ら出力される基準発振周波数Frefはクロック信号と
して第2のDDS6に入力してD2 /2n の設定値によ
n 計数範囲をD 2 設定値単位で実行されてサンプリ
ングされる。この数値の中で2n については第2のDD
S6が計数範囲の数値であり、これは使用するDDSI
Cにより決定される。Dについては、所望の発振周波
数を操作部のアップダウンスイッチ8を操作して設定数
値を入力すると、CPU5により第2のDDS6に設定
される。その設定されたD計数範囲とDによりサン
プリングされた位相比較信号を位相比較器3に出力す
る。
【0013】VCO1の発振周波数はクロック信号とし
て第1のDDS2に入力して設定されているD /2
によりサンプリングされて位相比較器3に入力し
て、第2のDDS6から出力された設定値D2 に基づく
位相比較信号により位相比較されて位相比較器3から誤
差信号を出力する。この誤差信号はLPF4により平滑
されて発振周波数制御信号としてVCO1に供給され、
PLL回路がロックアップすると発振周波数Fはアップ
ダウンスイッチ8で設定した第2のDDS6のD2によ
る位相比較信号に収斂される。
【0014】VCO1の発振周波数Fのアップダウンの
ステップdF/dD=Δfは、 F=Fref×D /2n ×2m /D1 ………5 この式から、 Δf=Fref×2m-n /D1 ………6 となり、Δfが1Hzになるのは、D1 =Fref×2
m-n である。この式から第1のDDS2に設定するD1
/2が基準発振器7から出力する基準発振周波数に対
応する数値であればよいことになる。そのため、第1の
DDS2及び第2のDDS6の計数範囲を2=2m
すると、第1のDDS2のD設定値を基準周波数に設
定すればよいので、基準発振周波数も自由に選択しても
1Hzステップでアップダウンの可変設定ができる。そ
れに2n ≠2m であってもその差分を含めてDを設定
すれば基準発振周波数を自由に選択できるから基準発振
器7の基準発振周波数を複数組用意しておいて必要に応
じて切り換えることで、基準発振周波数に起因する高調
波による受信妨害を未然に防ぐことができる。
【0015】以上述べたように2組の第1のDDS2,
第2のDDS6をPLL回路に組み込み、相対的に必要
な設定値とすることでVCO1から1Hzステップの所
望の周波数を得られるが、実際の回路においては、周波
数帯域の切換などの関係から第2のDDS6から出力す
る位相比較信号を一定の範囲に限定した位相比較信号と
し、これに合わせてVCO1の出力をデバイダを通して
分周した周波数信号を第1のDDS2に出力して位相比
較器3に供給されている位相比較信号に合わせたり、更
に、必要に応じて第2のDDS6の出力もデバイダを通
したのち位相比較信号として位相比較器3に出力するこ
とも行われている。
【0016】
【実施例】図2はデバイダを有するPLL回路にDDS
を設けた実施例のブロック図である。図について構成及
び動作を説明する。1はVCO、2は第1のDDS、3
は位相比較器、4はLPF、5はCPU、6は第2のD
DS、7は基準発振器、8はアップダウンスイッチ、9
はデバイダである。
【0017】このPLL回路の動作を150MHzのV
HF帯及び450MHzのUHF帯の受信機の局部発振
器に用いる場合の150MHz帯について説明する。こ
の150MHzの受信周波数に対する局部発振周波数は
180MHz、基準周波数Frefを高調波が受信周波
数に当たらない20MHzとし、第2のDDS6の計数
範囲である2n 数n を32bitとすると、D
は180MHz/232となり、第2のDDS6でサ
ンプリングされて838.19KHzになる。この数値
の内232はDDS ICのハードウェアで決まっており
固定値である。次に、D2 の数値の設定はアップダウン
スイッチ8で所望の周波数150MHzに設定するが、
この場合受信周波数を入力すると変換されるIF周波数
との和又は差分の周波数がCPU5のソフトによって設
定され、CPU5から第2のDDS6にD2 /2n が設
定される。
【0018】次にVCO1の出力180MHzの周波数
は、先ずデバイダ9により1/100分周されて1.8
となり、クロック信号として第1のDDS2に入力さ
れ、この第1のDDS2のD1 /2m の設定によりサン
プリングされるが、この設定はデバイダ9により、 F=Fref×D2 /2n ×2m /D1 ×D(分周) ………7 となり、 D1 =Fref×2m-n×D(分周) ………8 となる。第2のDDS6の計数範囲の2の数n を32
とし、第1のDDS2のDDS ICのハードウェアに
よる2の数m が25bitとすると、基準発振周波数
Frefが20MHzであるから、8式からD1 は1
5.625×106 となる。この第1のDDS2の出力
は位相比較器3に入力する第2のDDS6から出力され
た位相比較信号に対して、第1のDDS2の出力信号は
ロックアップが可能な信号である。
【0019】無線通信機において、150MHz前後の
VHF帯や450MHz前後のUHF帯を受信する場合
を考えると、PLL回路の位相比較器3で位相比較する
周波数信号がVHF帯の場合は1MHz付近であるのに
対して、UHF帯の場合はその3倍位の周波数になるの
で、このような場合は第2のDDS6の出力にも不図示
のデバイダで分周したものを位相比較信号として位相比
較器3に出力することもあるので、この場合はデバイダ
9の分周比も変更しなければならない。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、PLL回路の位相比較
器に供給する位相比較信号は基準発振周波数をクロック
信号として第2のDDSに供給し、設定されている所望
の発振周波数によりサンプリングされた位相比較信号
と、VCOの出力もクロック信号として第1のDDSに
供給し、その出力を位相比較信号と位相比較してPLL
回路がロックアップすると所望の発振周波数を出力する
構成として、第1のDDSの設定値を基準発振周波数に
基づく数値に設定することで基準発振周波数を任意に設
定できるので基準発振周波数に係わる高次高調波の影響
も避けることができる。それに、DDSはデジタルIC
なので比較的安価で安全度も高いという実用上のすぐれ
た効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すPLL回路の要部のブ
ロック図である。
【図2】本発明のDDSを備えたPLL回路にデバイダ
を配設した他の実施例のブロック図である。
【図3】従来技術のPLL回路のブロック図である。
【符号の説明】
1 電圧制御発振器(VCO) 2 第1のDDS 3 位相比較器(PD) 4 LPF 5 CPU 6 第2のDDS 7 基準発振器 8 アップダウンスイッチ 9 デバイダ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧制御発振器と、位相比較器と、LP
    Fと、基準発振器と、基準発振器の出力をクロック信号
    として入力し、設定された周波数値に応じた位相比較信
    号を位相比較器に出力するDDSとで構成したPLL回
    路において、 前記電圧制御発振器と位相比較器の間に電圧制御発振器
    の出力をクロック信号として入力し設定値に応じて周波
    数変更した信号を出力する第1DDSと、基準発振器
    の出力をクロック信号として入力して位相比較信号を生
    成して出力する第2DDSを備えたPLL回路とし、
    第1DDSの設定値を基準発振周波数に準拠した数値
    に変更することで、基準発振周波数を任意に変更できる
    ことを特徴とするPLL回路。
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