JP3142083B2 - Wideband frequency synthesizer - Google Patents

Wideband frequency synthesizer

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JP3142083B2
JP3142083B2 JP04139651A JP13965192A JP3142083B2 JP 3142083 B2 JP3142083 B2 JP 3142083B2 JP 04139651 A JP04139651 A JP 04139651A JP 13965192 A JP13965192 A JP 13965192A JP 3142083 B2 JP3142083 B2 JP 3142083B2
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匡夫 中川
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、位相同期ループ周波数
シンセサイザに関するもので、特に広帯域の周波数領域
において出力位相雑音が良好な周波数シンセサイザに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase locked loop frequency synthesizer, and more particularly to a frequency synthesizer having good output phase noise in a wide frequency range.

【0002】[0002]

【従来技術】図3は、従来の位相同期ループ周波数シン
セサイザの構成を示す図である。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional phase locked loop frequency synthesizer.

【0003】この従来例において、基準信号源17から
の基準信号は、位相比較器15の一方の入力端子に入力
され、位相比較器15の出力信号はローパスフィルタ1
6を介して電圧制御発振器(以下、「VCO」という)
11の周波数制御端子に入力される。電圧制御発振器1
1の出力信号は、周波数シンセサイザの出力端子から取
り出されるとともに、可変分周器14に印加され、周波
数分周される。この周波数分周された信号が位相比較器
15の他方の入力端子に帰還接続され、位相同期ループ
が構成される。
In this conventional example, a reference signal from a reference signal source 17 is input to one input terminal of a phase comparator 15, and an output signal of the phase comparator 15 is a low-pass filter 1.
6 through a voltage controlled oscillator (hereinafter referred to as "VCO")
11 frequency control terminals. Voltage controlled oscillator 1
The output signal of No. 1 is taken out from the output terminal of the frequency synthesizer and applied to the variable frequency divider 14 to be frequency-divided. The frequency-divided signal is fed back to the other input terminal of the phase comparator 15 to form a phase locked loop.

【0004】このように、VCO11の出力信号を分周
した後に基準信号と位相比較を行ない、その誤差に比例
した出力信号をローパスフィルタ16を介してVCO1
1の制御入力に与えることによって、周波数シンセサイ
ザの出力端子には、基準信号に同期した高安定な出力信
号を取り出すことができる。
As described above, the frequency of the output signal of the VCO 11 is divided, the phase of the output signal is compared with that of the reference signal, and the output signal proportional to the error is output via the low-pass filter 16 to the VCO 1.
By giving the control signal to one control input, a highly stable output signal synchronized with the reference signal can be extracted from the output terminal of the frequency synthesizer.

【0005】ところで、このような周波数シンセサイザ
における位相雑音(周波数シンセサイザの出力周波数が
時間的に変動する現象)の量は、VCO11と可変分周
器14と位相比較器15とローパスフィルタ16とで構
成されている位相同期ループ(以下、「PLL」とい
う)の開ループ利得G(s)によって定まり、開ループ
利得G(s)は以下の(1)式で与えられる。 G(s)={Kv・Kd・F(s)}/(N・s) ……(1) なお、KvはVCO11の変調感度、Kdは位相比較器
15の感度、F(s)はローパスフィルタ16の伝達関
数、Nは分周比、sはjωである。
The amount of phase noise (the phenomenon that the output frequency of the frequency synthesizer varies with time) in such a frequency synthesizer is composed of a VCO 11, a variable frequency divider 14, a phase comparator 15, and a low-pass filter 16. The open loop gain G (s) is determined by the following equation (1), which is determined by the open loop gain G (s) of the phase locked loop (hereinafter, referred to as “PLL”). G (s) = {Kv · Kd · F (s)} / (N · s) (1) where Kv is the modulation sensitivity of the VCO 11, Kd is the sensitivity of the phase comparator 15, and F (s) is the low-pass. The transfer function of the filter 16, N is the frequency division ratio, and s is jω.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の周波数
シンセサイザは、出力周波数によって開ループ利得G
(s)が変化し、このために位相雑音の量が変動すると
いう問題がある。
However, the conventional frequency synthesizer has an open loop gain G depending on the output frequency.
(S) changes, which causes a problem that the amount of phase noise fluctuates.

【0007】この要因は、主に、VCO11の変調感度
が発振周波数によって変動するためである。VCO11
において、その周波数制御電圧に対する発振周波数の変
化例を図4に示してあり、VCO11の変調感度Kv
は、図4中、曲線の傾きである。図4に示す例では、V
CO11の変調感度Kvの最高値は、その最低値の2〜
3倍になる。このように、周波数制御電圧によって変調
感度Kvが変動する原因は、VCO11中のバラクタの
CV曲線が直線ではないためであり、また、そのバラク
タの容量値と共振周波数との関係が直線ではないためで
ある。したがって、従来の周波数シンセサイザにおいて
は、位相雑音が低い状態で出力を取り出すことのできる
周波数範囲が限られ、位相雑音が低い状態で出力を取り
出すことのできる周波数範囲を広くすることができず、
つまり、位相雑音特性が広帯域にわたって良好な周波数
シンセサイザを得ることができない。
This factor is mainly because the modulation sensitivity of the VCO 11 varies depending on the oscillation frequency. VCO11
FIG. 4 shows an example of a change in the oscillation frequency with respect to the frequency control voltage.
Is the slope of the curve in FIG. In the example shown in FIG.
The highest value of the modulation sensitivity Kv of CO11 is 2 to its lowest value.
It is tripled. The reason why the modulation sensitivity Kv fluctuates due to the frequency control voltage is that the CV curve of the varactor in the VCO 11 is not linear, and that the relationship between the capacitance value of the varactor and the resonance frequency is not linear. It is. Therefore, in the conventional frequency synthesizer, the frequency range in which the output can be taken out in a state where the phase noise is low is limited, and the frequency range in which the output can be taken out in a state where the phase noise is low cannot be widened.
That is, it is not possible to obtain a good frequency synthesizer having a phase noise characteristic over a wide band.

【0008】本発明は、位相雑音特性が広帯域にわたっ
て良好な周波数シンセサイザを提供することを目的とす
るものである。
It is an object of the present invention to provide a frequency synthesizer having a good phase noise characteristic over a wide band.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、基準信号源と
第1のPLLと第2のPLLとミキサとを有し、第1の
PLLは、第1の可変分周器と、第1の可変分周器の出
力信号と基準信号との位相を比較する第1の位相比較器
と、第1のローパスフィルタと、第1のVCOと、第1
のVCOの出力信号と第2のPLL中の第2のVCOの
出力信号とをミックスし、このミックスした信号を第1
の可変分周器に供給するミキサとで構成され、第2のP
LLは、第2の可変分周器と、第2の可変分周器の出力
信号と基準信号との位相を比較する第2の位相比較器
と、第2のローパスフィルタと、第2のVCOとで構成
され、第1の可変分周器の分周比と第2の可変分周器の
分周比との差の絶対値を所定の一定値に保ち、ミキサの
出力信号を周波数シンセサイザの出力信号として取り出
すものである。
The present invention comprises a reference signal source, a first PLL, a second PLL, and a mixer, wherein the first PLL includes a first variable frequency divider, a first variable frequency divider, and a first variable frequency divider. A first phase comparator that compares the phase of the output signal of the variable frequency divider with the reference signal, a first low-pass filter, a first VCO, and a first VCO.
Of the VCO of the second PLL and the output signal of the second VCO in the second PLL.
And a mixer for supplying to the variable frequency divider of
LL is a second variable frequency divider, a second phase comparator for comparing the phase of the output signal of the second variable frequency divider with the reference signal, a second low-pass filter, and a second VCO. And the absolute value of the difference between the frequency division ratio of the first variable frequency divider and the frequency division ratio of the second variable frequency divider is kept at a predetermined constant value, and the output signal of the mixer is output to the frequency synthesizer. It is extracted as an output signal.

【0010】[0010]

【作用】本発明では、第1のVCOの出力信号と第2の
VCOの出力信号とをミキサでミックスした信号を周波
数シンセサイザが出力するので、第1、第2のVCOの
発振周波数を重ね合わせた周波数(和または差の周波
数)が周波数シンセサイザの出力周波数になり、ミキサ
を介して第2のVCOの出力信号が第1の可変分周器に
供給されるので、第1のPLLの帯域内では第2のVC
Oの位相雑音が抑圧され、第1のVCOの変調感度で位
相雑音の量が定まり、したがって、位相雑音特性は常に
一定であり、位相雑音特性が広帯域にわたって良好な周
波数シンセサイザを実現できる。
According to the present invention, since the frequency synthesizer outputs a signal obtained by mixing the output signal of the first VCO and the output signal of the second VCO by the mixer, the oscillation frequencies of the first and second VCOs are superposed. The frequency (sum or difference frequency) becomes the output frequency of the frequency synthesizer, and the output signal of the second VCO is supplied to the first variable frequency divider via the mixer. Then the second VC
The phase noise of O is suppressed, and the amount of phase noise is determined by the modulation sensitivity of the first VCO. Therefore, the phase noise characteristic is always constant, and a good frequency synthesizer with a wide phase noise characteristic can be realized.

【0011】[0011]

【実施例】図1は、本発明の周波数シンセサイザの一実
施例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a frequency synthesizer according to the present invention.

【0012】この実施例は、基準信号源10と、第1の
PLL(位相同期ループ)と、第2のPLL(位相同期
ループ)と、ミキサ3とを有している。
This embodiment includes a reference signal source 10, a first PLL (phase locked loop), a second PLL (phase locked loop), and a mixer 3.

【0013】第1のPLLは、分周比を可変される第1
の可変分周器4と、第1の可変分周器4の出力信号と基
準信号源10からの基準信号との位相を比較する第1の
位相比較器5と、第1の位相比較器5の出力信号から高
域成分を除去する第1のローパスフィルタ6と、第1の
ローパスフィルタ6の出力電圧に応じて出力発振周波数
を制御する第1のVCO(電圧制御発振器)1と、第1
のVCO1の出力信号と上記第2のPLL中の第2のV
CO2の出力信号とをミックスし、このミックスした信
号を第1の可変分周器4に供給するミキサ3とで構成さ
れている。
The first PLL has a first frequency-variable ratio.
, A first phase comparator 5 for comparing the phase of the output signal of the first variable frequency divider 4 with the reference signal from the reference signal source 10, and a first phase comparator 5 A first low-pass filter 6 for removing high-frequency components from the output signal of the first, a first VCO (voltage controlled oscillator) 1 for controlling an output oscillation frequency according to an output voltage of the first low-pass filter 6, and a first
Of the VCO1 and the second VCO in the second PLL.
The mixer 3 mixes the output signal of the CO 2 and supplies the mixed signal to the first variable frequency divider 4.

【0014】上記第2のPLLは、分周比を可変される
第2の可変分周器7と、第2の可変分周器7の出力信号
と基準信号源10からの基準信号との位相を比較する第
2の位相比較器8と、第2の位相比較器8の出力信号か
ら高域成分を除去する第2のローパスフィルタ9と、第
2のローパスフィルタ9の出力電圧に応じて出力発振周
波数を制御し、第2の可変分周器7に供給する第2のV
CO2とで構成されている。
The second PLL includes a second variable frequency divider 7 whose frequency division ratio is variable, and a phase between an output signal of the second variable frequency divider 7 and a reference signal from a reference signal source 10. , A second low-pass filter 9 for removing high-frequency components from the output signal of the second phase comparator 8, and an output corresponding to the output voltage of the second low-pass filter 9. The second V is supplied to the second variable frequency divider 7 by controlling the oscillation frequency.
It is composed of CO2.

【0015】また、第1の可変分周器4の分周比Nと第
2の可変分周器7の分周比Mとの差の絶対値を所定の一
定値に保ち、ミキサ3の出力信号を周波数シンセサイザ
の出力信号として取り出すようにしている。
The absolute value of the difference between the frequency dividing ratio N of the first variable frequency divider 4 and the frequency dividing ratio M of the second variable frequency divider 7 is maintained at a predetermined constant value. The signal is taken out as an output signal of the frequency synthesizer.

【0016】次に、上記実施例の動作について説明す
る。
Next, the operation of the above embodiment will be described.

【0017】まず、ミキサ3の出力端子から得られる信
号(周波数シンセサイザの出力信号)の周波数をf
OUT 、第1のVCO1の発振周波数をfVCO1、第2のV
CO2の発振周波数をfVCO2、第1の可変分周器4の分
周比をN、第2の可変分周器7の分周比をM、基準信号
の周波数である基準周波数をfREF とすると、 fOUT =fVCO2±fVCO1 …(2) fOUT =fREF ・N …(3) fVCO2=fREF ・M …(4) である。なお、(2)式における複合±は、ミキサ3の
出力周波数が入力周波数が和であれば+を使用し、差で
あれば−を使用しするが、上記実施例においてはそのど
ちらでも適用できる。
First, the frequency of a signal (output signal of the frequency synthesizer) obtained from the output terminal of the mixer 3 is represented by f
OUT , the oscillation frequency of the first VCO 1 is f VCO 1, the second VCO 1
The oscillation frequency of CO 2 is f VCO 2, the frequency division ratio of the first variable frequency divider 4 is N, the frequency division ratio of the second variable frequency divider 7 is M, and the reference frequency which is the frequency of the reference signal is f REF. Then, f OUT = f VCO 2 ± f VCO 1 (2) f OUT = f REF · N (3) f VCO 2 = f REF · M (4) Note that the complex ± in the equation (2) uses + when the output frequency of the mixer 3 is the sum of the input frequencies and uses − when the output frequency is a difference. In the above embodiment, either of them can be applied. .

【0018】ミキサ3の出力周波数が入力周波数の和で
あるときには、(2)〜(4)式から、 fVCO1=fREF ・(N−M)であり、 ミキサ3の出力周波数が入力周波数の差であるときに
は、 fVCO1=fREF ・(M−N) である。
When the output frequency of the mixer 3 is the sum of the input frequencies, from equations (2) to (4), f VCO 1 = f REF · (N−M), and the output frequency of the mixer 3 is the input frequency. FVCO1 = fREF.multidot. (M-N).

【0019】ところで、上記実施例では、分周比NとM
との差を一定値に保ちながら、分周比NとMとを所定の
値に切り替えるようにするものである。ここで、分周比
NとMとの差が一定値であるので、上記2つの式の右辺
は不変であり、第1のVCO1の発振周波数fVCO1が固
定になる。しかも、分周比NとMとの差を一定値に保つ
という条件のもとで、分周比Nを任意に切り替えれば、
(3)式で示されているfOUT =fREF ・Nに応じて、
周波数シンセサイザの出力周波数(ミキサ3の出力周波
数)を任意に切り替えることができる。
By the way, in the above embodiment, the dividing ratios N and M
Is maintained at a constant value, and the frequency division ratios N and M are switched to predetermined values. Here, since the difference between the frequency division ratios N and M is a constant value, the right sides of the above two equations are unchanged, and the oscillation frequency f VCO 1 of the first VCO 1 is fixed. Further, under the condition that the difference between the dividing ratios N and M is kept constant, if the dividing ratio N is arbitrarily switched,
According to f OUT = f REF · N shown in equation (3),
The output frequency of the frequency synthesizer (the output frequency of the mixer 3) can be arbitrarily switched.

【0020】このときの出力位相雑音φout,n は、PL
Lの雑音方程式[1]に基づいて解析すればよい。な
お、上記PLLの雑音方程式[1]の詳細は、「V.
F.Kroupa,IEEE Trans.Com.,
vol.COM−30,pp.2244−2253,O
ct.1982」に記載されている。
The output phase noise φout, n at this time is PL
What is necessary is just to analyze based on L noise equation [1]. The details of the PLL noise equation [1] are described in “V.
F. Kroupa, IEEE Trans. Com. ,
vol. COM-30, pp. 2244-2253, O
ct. 1982 ".

【0021】図2は、図1に示す実施例に、付加雑音源
を付したブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram in which an additional noise source is added to the embodiment shown in FIG.

【0022】なお、添字のnは雑音を表し、Kvは第1
のVCO1の変調感度、Kdは第1の位相比較器5の感
度、F(s)は第1のローパスフィルタ6の伝達関数、
Nは分周比、sはjωである。
Note that the subscript n represents noise, and Kv is the first
, Kd is the sensitivity of the first phase comparator 5, F (s) is the transfer function of the first low-pass filter 6,
N is the frequency division ratio and s is jω.

【0023】ここで、ミキサ3の出力が和周波数である
ときに、第1のPLLからミキサ3に入力される信号の
雑音φ01,nについて回路方程式を解くと、次の(6)式
を得る。
Here, when the output of the mixer 3 has the sum frequency, the following equation (6) is obtained by solving the circuit equation for the noise φ 01, n of the signal input to the mixer 3 from the first PLL. .

【0024】[0024]

【数1】 そして、ミキサ3の出力は和周波数であるので、 φout,n =φ01,n+φ02,n …(7) であり、(6)、(7)式から、周波数シンセサイザの
出力信号の位相雑音φout,n は次の(8)式になる。
(Equation 1) Since the output of the mixer 3 is the sum frequency, φout, n = φ01, n + φ02, n (7). From the equations (6) and (7), the phase noise φout, n of the output signal of the frequency synthesizer is obtained. Becomes the following equation (8).

【0025】[0025]

【数2】 第1のPLLの帯域内では、次の(9)式が成立する。(Equation 2) In the band of the first PLL, the following equation (9) holds.

【0026】[0026]

【数3】 つまり、第1のPLLの帯域内では、第1のVCO1の
出力周波数がキャリアの近くであるので、s(=jω)
が小さく、第1のローパスフィルタ6の伝達関数F
(s)が大きくなり、したがって、(9)式の左の式の
左辺中の[{Kd・Kv・F(s)}/(N・s)]が
1よりも遥かに大きくなり、(9)式の左の式の左辺が
1とほぼ同じになる。同様にして、(9)式の右の式の
左辺中の[{Kd・Kv・F(s)}/(N・s)]が
1よりも遥かに大きくなり、(9)式の右の式の左辺が
0とほぼ同じになる。
(Equation 3) That is, in the band of the first PLL, the output frequency of the first VCO 1 is close to the carrier, so that s (= jω)
Is small, and the transfer function F of the first low-pass filter 6 is small.
(S) becomes large, and therefore [{KdKvF (s)} / (Ns)] on the left side of the left expression of the expression (9) becomes much larger than 1, and (9) The left side of the expression on the left of the expression) is almost the same as 1. Similarly, [{Kd · Kv · F (s)} / (N · s)] in the left side of the right expression of the expression (9) becomes much larger than 1 and the right expression of the expression (9) The left side of the equation is almost the same as 0.

【0027】第1のPLLの帯域外では、次の(10)
式が成立する。
Outside the band of the first PLL, the following (10)
The equation holds.

【0028】[0028]

【数4】 つまり、第1のPLLの帯域外では、第1のVCO1の
出力周波数がキャリアから遠くなるので、s(=jω)
が大きく、第1のローパスフィルタ6の伝達関数F
(s)が小さくなり、したがって、(10)式の左の式
の左辺中の[{Kd・Kv・F(s)}/(N・s)]
が1よりも遥かに小さくなり、(10)式の左の式の左
辺が0とほぼ同じになる。同様にして、(10)式の右
の式の左辺中の[{Kd・Kv・F(s)}/(N・
s)]が1よりも遥かに小さくなり、(10)式の右の
式の左辺が1とほぼ同じになる。
(Equation 4) That is, since the output frequency of the first VCO 1 is far from the carrier outside the band of the first PLL, s (= jω)
Is large, and the transfer function F of the first low-pass filter 6 is
(S) is reduced, and therefore [{KdKvF (s)} / (Ns)] in the left side of the left expression of the expression (10).
Becomes much smaller than 1, and the left side of the left expression of the expression (10) becomes almost the same as 0. Similarly, [{Kd ・ Kv ・ F (s)} / (N ・) in the left side of the right side of the equation (10)
s)] is much smaller than 1, and the left side of the right expression of Expression (10) is almost the same as 1.

【0029】したがって、(9)、(10)式から、第
1のPLLの帯域内では、位相雑音φout,n が次の(1
1)式で得られ、
Therefore, from the equations (9) and (10), within the band of the first PLL, the phase noise φout, n becomes the following (1)
1) is obtained by the equation,

【0030】[0030]

【数5】 第1のPLLの帯域外では、位相雑音φout,n が次の
(12)式で得られる。 φout,n ≒φ02,n+φVCO1,n ……(12) (11)、(12)式から、第1のPLLの帯域内で
は、第2のPLLの位相雑音φ02,nが、出力位相雑音と
しては現われず、第1のPLLの帯域外にのみ位相雑音
φ02,nが現われることがわかる。このために、第2のP
LLにおいては位相雑音φ02,nをループによって抑圧す
る必要が全くなく、第2のVCO2のフリーランの雑音
のままで良い。すなわち、ローパスフィルタ9のカット
オフ周波数は十分低くてよい。このときに、雑音φ02,n
は雑音φVCO2,nと同じであるので、(12)式を次の
(13)式に書き替えることができる。 φout,n ≒φVCO2,n+φVCO1,n ……(13) 以上から、周波数シンセサイザの出力信号の位相雑音
は、帯域内においては第1のPLLの構成要素の雑音の
和であり、第1のPLLの帯域外においては2つのVC
O1、VCO2のフリーランの雑音の和であり、第1の
PLLの開ループ利得によって帯域が決められることが
わかる。そして、第1のVCO1の発振周波数が固定さ
れる(位相同期した後の第1のVCO1の出力周波数は
一定に保たれる)ことから、この第1のVCO1の変調
感度は常に一定である。このために、周波数シンセサイ
ザの出力信号の周波数を切り替えても、第1のPLLの
開ループ利得はほとんど変化せず、したがって、周波数
シンセサイザの位相雑音特性を、広帯域にわたって一定
に保つことができる。
(Equation 5) Outside the band of the first PLL, the phase noise φout, n is obtained by the following equation (12). φout, n ≒ φ02, n + φ VCO 1, n (12) From equations (11) and (12), within the band of the first PLL, the phase noise φ02, n of the second PLL is the output phase noise. , And the phase noise φ02, n appears only outside the band of the first PLL. For this, the second P
In the LL, there is no need to suppress the phase noise φ 02, n by a loop at all, and the second VCO 2 may be free running noise. That is, the cutoff frequency of the low-pass filter 9 may be sufficiently low. At this time, the noise φ02, n
Since is the same as the noise φ VCO 2, n, the equation (12) can be rewritten into the following equation (13). φout, n ≒ φ VCO 2, n + φ VCO 1, n (13) From the above, the phase noise of the output signal of the frequency synthesizer is the sum of the noise of the components of the first PLL in the band, and Two VCs outside the band of one PLL
It is the sum of the free-run noises of O1 and VCO2, and it can be seen that the band is determined by the open loop gain of the first PLL. Since the oscillation frequency of the first VCO 1 is fixed (the output frequency of the first VCO 1 after phase synchronization is kept constant), the modulation sensitivity of the first VCO 1 is always constant. For this reason, even if the frequency of the output signal of the frequency synthesizer is switched, the open loop gain of the first PLL hardly changes, so that the phase noise characteristic of the frequency synthesizer can be kept constant over a wide band.

【0031】また、ミキサ3の出力が差周波数であると
きに、上記と同様に雑音方程式を解くと、(6)式は、
次の(14)式になる。
When the noise equation is solved in the same manner as above when the output of the mixer 3 is at the difference frequency, the equation (6) becomes
The following equation (14) is obtained.

【0032】[0032]

【数6】 また、ミキサ3の出力が差周波数であるので、 φout,n =φ02,n−φ01,n …(15) であり、(14)、(15)式から、周波数シンセサイ
ザの出力信号の位相雑音φout,n は次の(16)式で求
められる。
(Equation 6) Further, since the output of the mixer 3 is the difference frequency, φout, n = φ02, n−φ01, n (15). From the expressions (14) and (15), the phase noise φout of the output signal of the frequency synthesizer is obtained. , n are obtained by the following equation (16).

【0033】[0033]

【数7】 第1のPLLの帯域内では、次の(17)式が成立し、(Equation 7) In the band of the first PLL, the following equation (17) is established,

【0034】[0034]

【数8】 第1のPLLの帯域外では、次の(18)式が成立す
る。
(Equation 8) Outside the band of the first PLL, the following equation (18) holds.

【0035】[0035]

【数9】 したがって、(17)、(18)式から、第1のPLL
の帯域内では、位相雑音φout,n は次の(19)式で求
められ、
(Equation 9) Therefore, from the expressions (17) and (18), the first PLL
, The phase noise φout, n is obtained by the following equation (19).

【0036】[0036]

【数10】 第1のPLLの帯域外では、位相雑音φout,n は次の
(20)式で求められる。 φout,n ≒φ02,n+φVCO1,n ……(20) このように、ミキサ3の出力信号が和周波数であっても
差周波数であっても、同様に広帯域にわたって良好な位
相雑音特性を実現できる。
(Equation 10) Outside the band of the first PLL, the phase noise φout, n is obtained by the following equation (20). φout, n ≒ φ02, n + φ VCO 1, n ...... (20) Thus, even the difference frequency be an output signal is the sum frequency mixer 3, as well as achieve good phase noise characteristic over a wide band it can.

【0037】図5は、スーパー・ヘテロダイン・ダウン
・コンバータを用いた従来の周波数シンセサイザを示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing a conventional frequency synthesizer using a super heterodyne down converter.

【0038】図5に示す従来例は、PLL中のVCO2
1の出力信号と局部発振器22の出力信号とをミキサ2
3でミックスし、ミキサ23の出力信号を可変分周器2
4で分周し、この分周された信号と基準信号源27の基
準信号とを位相比較器25で位相比較し、ローパスフィ
ルタ26を介してVCO21に帰還し、VCO21の出
力信号を周波数シンセサイザの出力信号として取り出す
ものである。
The conventional example shown in FIG.
1 and the output signal of the local oscillator 22
3 and mixes the output signal of the mixer 23 with the variable frequency divider 2
4, the phase of the frequency-divided signal and the reference signal of the reference signal source 27 are compared by the phase comparator 25, and the signal is fed back to the VCO 21 via the low-pass filter 26. The output signal of the VCO 21 is output from the frequency synthesizer. It is extracted as an output signal.

【0039】したがって、図5に示す従来例は、一見、
上記実施例と似ているが、上記実施例とは全く異なるも
のである。まず、図5に示す従来例において、ミキサ2
3は可変分周器24の入力周波数を下げる目的で用いら
れ、周波数シンセサイザの出力位相雑音は2つの発振器
21、22の位相雑音の和である。したがって、出力周
波数を広帯域で可変すると、位相雑音特性が変わるとい
う問題点は解決されない。
Therefore, the conventional example shown in FIG.
It is similar to the above embodiment, but completely different from the above embodiment. First, in the conventional example shown in FIG.
Reference numeral 3 is used for lowering the input frequency of the variable frequency divider 24, and the output phase noise of the frequency synthesizer is the sum of the phase noises of the two oscillators 21 and 22. Therefore, the problem that the phase noise characteristic changes when the output frequency is varied in a wide band cannot be solved.

【0040】また、図5に示す従来例と上記実施例とで
は、その構成上、次の差異が存在する。まず、図5に示
す従来例では、周波数シンセサイザの出力信号をミキサ
23の入力端子から取り出しているが、上記実施例で
は、ミキサ3の出力端子から取り出している。また、図
5に示す従来例では、VCO21の発振周波数を広帯域
で可変にしているが、上記実施例では、可変分周器4、
7の分周比の差を一定に保つことによって第1のVCO
の発振周波数は固定される。そして、上記実施例では、
周波数を可変する第2のVCO2の位相雑音を、帯域内
では出力しないようにしている。
The following differences exist between the conventional example shown in FIG. 5 and the above embodiment due to the configuration. First, in the conventional example shown in FIG. 5, the output signal of the frequency synthesizer is extracted from the input terminal of the mixer 23, but in the above embodiment, it is extracted from the output terminal of the mixer 3. Further, in the conventional example shown in FIG. 5, the oscillation frequency of the VCO 21 is made variable over a wide band.
7 by keeping the difference of the dividing ratio of the first VCO
Is fixed. And in the above embodiment,
The phase noise of the second VCO 2 that varies the frequency is not output within the band.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、周波数シンセサイザの
位相雑音特性が広帯域にわたって良好であるという効果
を奏する。
According to the present invention, there is an effect that the phase noise characteristic of the frequency synthesizer is good over a wide band.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明周波数シンセサイザの一実施例を示すブ
ロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a frequency synthesizer of the present invention.

【図2】上記実施例に、付加雑音源を付したブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram in which an additional noise source is added to the embodiment.

【図3】従来の位相同期ループ周波数シンセサイザの構
成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional phase locked loop frequency synthesizer.

【図4】VCOにおいて、その周波数制御電圧に対する
発振周波数の変化例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a change in an oscillation frequency with respect to a frequency control voltage in a VCO.

【図5】スーパー・ヘテロダイン・ダウン・コンバータ
を用いた従来の周波数シンセサイザを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a conventional frequency synthesizer using a super heterodyne down converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1のVCO、 2…第2のVCO、 3…ミキサ、 4…第1の可変分周器、 5…第1の位相比較器、 6…第1のローパスフィルタ、 7…第2の可変分周器、 8…第2の位相比較器、 9…第2のローパスフィルタ、 10…基準信号源。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st VCO, 2 ... 2nd VCO, 3 ... Mixer 4 ... 1st variable frequency divider 5 ... 1st phase comparator 6 ... 1st low-pass filter 7 ... 2nd 8: second phase comparator, 9: second low-pass filter, 10: reference signal source.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−314427(JP,A) 特開 平3−148916(JP,A) 特開 平3−171822(JP,A) 特開 平3−270512(JP,A) KROUPA V F,”Noise Properties of PLL Systems”,IEEE Tra nsaction on Commun ications,vol.COM− 30,no.10,OCT,1982,pp. 2244−2252 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03L 7/16 - 7/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-314427 (JP, A) JP-A-3-148916 (JP, A) JP-A-3-171822 (JP, A) JP-A-3-314 270512 (JP, A) KROUPA VF, "Noise Properties of PLL Systems", IEEE Transactions on Communications, vol. COM-30, no. 10, OCT, 1982, pp. 2244-2252 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H03L 7/ 16-7/22

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基準信号源と、第1の位相同期ループ
と、第2の位相同期ループと、ミキサとを有し、 上記第1の位相同期ループは、分周比を可変される第1
の可変分周器と、この第1の可変分周器の出力信号と上
記基準信号源からの基準信号との位相を比較する第1の
位相比較器と、この第1の位相比較器の出力信号から高
域成分を除去する第1のローパスフィルタと、この第1
のローパスフィルタの出力電圧に応じて出力発振周波数
を制御する第1の電圧制御発振器と、この第1の電圧制
御発振器の出力信号と上記第2の位相同期ループ中の第
2の電圧制御発振器の出力信号とをミックスし、このミ
ックスした信号を上記第1の可変分周器に供給するミキ
サとで構成され、 上記第2の位相同期ループは、分周比を可変される第2
の可変分周器と、この第2の可変分周器の出力信号と上
記基準信号源からの基準信号との位相を比較する第2の
位相比較器と、この第2の位相比較器の出力信号から高
域成分を除去する第2のローパスフィルタと、この第2
のローパスフィルタの出力電圧に応じて出力発振周波数
を制御し、上記第2の可変分周器に供給する第2の電圧
制御発振器とで構成され、 上記第1の可変分周器の分周比と上記第2の可変分周器
の分周比との差の絶対値を所定の一定値に保ち、上記ミ
キサの出力信号を周波数シンセサイザの出力信号として
取り出すことを特徴とする広帯域周波数シンセサイザ。
1. A reference signal source, a first phase-locked loop, a second phase-locked loop, and a mixer, wherein the first phase-locked loop has a first frequency-variable ratio.
, A first phase comparator for comparing the phase of the output signal of the first variable frequency divider with the reference signal from the reference signal source, and the output of the first phase comparator A first low-pass filter for removing high-frequency components from the signal;
A first voltage-controlled oscillator that controls an output oscillation frequency in accordance with an output voltage of the low-pass filter, and an output signal of the first voltage-controlled oscillator and a second voltage-controlled oscillator in the second phase-locked loop. And a mixer that mixes the output signal with the output signal and supplies the mixed signal to the first variable frequency divider.
, A second phase comparator for comparing the phase of the output signal of the second variable frequency divider with the reference signal from the reference signal source, and the output of the second phase comparator A second low-pass filter for removing high-frequency components from the signal;
A second voltage-controlled oscillator that controls an output oscillation frequency according to the output voltage of the low-pass filter and supplies the second variable frequency divider to the second variable frequency divider; and a frequency division ratio of the first variable frequency divider. A wideband frequency synthesizer, characterized in that the absolute value of the difference between the frequency and the frequency division ratio of the second variable frequency divider is kept at a predetermined constant value, and the output signal of the mixer is extracted as the output signal of a frequency synthesizer.
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KROUPA V F,"Noise Properties of PLL Systems",IEEE Transaction on Communications,vol.COM−30,no.10,OCT,1982,pp.2244−2252

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