JP3426045B2 - シンセサイザ発振器の温度補償方法 - Google Patents
シンセサイザ発振器の温度補償方法Info
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Description
器における温度補償方法に関し、詳細には複数の発振器
を有する形式の発振器における温度補償方法に関するも
のである。に関するものである。
(マルチ・チャンネルアクセス通信)等の通信方式にお
いては、多数のチャンネル周波数に対応できるように、
シンセサイザ方式の発振器を使用するのが一般的であ
る。更に、チャンネル周波数の不足から、チャンネル周
波数間隔を小さくして、より多くのチャンネルを確保す
るようになっている。このため、年々発振器の周波数の
安定度も厳しい要求がなされるようになった。特に、携
帯電話機や車載無線機は車両や、戸外で使用されること
から、温度による発振周波数の変動抑制に対する要求も
厳しく、環境温度範囲も年々広くなっている。
一例を示すもので、この例に示す回路は、第一の基準発
振器(OSC1)1の出力とPLL発振器2との出力
を、ミキサ(MIX)3によって混合し、両者の和又は
差の周波数をバンドパスフィルタ(BPF)4によって
選択して出力するように構成されたものである。また、
上記シンセサイザ発振器2は、位相比較器(PD)21
と低域フィルタ(LPF)22と電圧制御発振器(VC
O)23と1/M分周器24とをル−プ状に接続し、上
記PD21に、第二の基準発振器25の出力を1/N分
周器を介して入力するように構成されており、上記分周
器の分周比率と上記第二の基準発振器の周波数とからP
LL発振器2の周波数が決定される。
制御信号によって分周率Mを変更できるようにすれば、
その分周率によって任意の周波数に制御することができ
る。基本的な動作を説明するために、第一の基準発振器
1の発振周波数をf1、第二の基準発振器25の発振周
波数をf2、VCO23の出力周波数をfvとすると、
まず、PLL発振器2においては、 f2/N=fv/M ・・・・・(1) であるから fv=(M/N)f2・・・・・(2)
となり、このPLL発振器出力fvと上記第一の基準発
振器1の出力を混合したMIX3の出力はf1±fv、
即ち、 f1±(M/N)f2・・・・・(3) となるから、例えば二つの周波数の和を取り出せば、 f1+(M/N)f2・・・・・(4) となる。この式の中で、可変分周器24の分周比Mを適
宜変更すれば、希望する出力周波数を得ることができ
る。 無線通信機に使用される発振器では、チャンネル
間隔周波数を1ステップとして切り替えるようになって
おり、例えば、VHFでは12.5kHz、UHFでは
20kHzが一般的なチャンネル周波数間隔である。従
って、上記分周器24の分周率を希望する周波数ステッ
プとなるように制御すればよい。
まり、フェ−ズロックル−プ部分の動作については、良
く知られているから詳細な説明は省略するが、簡単に説
明する。まず、第二の基準発振器25の出力(周波数f
2)が第一の分周器26によって1/Nされ、第二の分
周器24からの出力信号(周波数はfv/M)との位相
差が位相比較器21によって検出される。この位相比較
器からは、二つの信号の位相差に応じた信号周波数が出
力され、LPF22によって直流化され、位相差に応じ
た直流電圧となってVCO23の制御電圧となる。VC
Oはこの制御電圧によってコントロールされた発振周波
数の信号を出力するが、その一部は上記第二の分周器2
4によって1/Mされて、上記位相比較器21にフィ−
ドバックされる。この動作によって、位相比較器に供給
される二つの信号の位相差が零になるように上記VCO
の周波数が制御され、最終的には上述した関係を満たす
周波数になって安定する。
定度を高くするためには、上記二つの発振器1、25に
温度補償水晶発振器を使用する方法が一般的なものであ
ったが、二つの発振器の不安定さが加算されたものとな
って、夫々の周波数安定度以上には安定なものとするこ
とは不可能であった。
イザ方式の発振器の問題点を解決し、複数の基準発振器
を有する場合であっても、個々の発振器以上の安定度を
得ることができるシンセサイザ発振器の温度補償方法を
提供することを目的としている。
第一の基準発振器と、PLL発振器との出力を混合し両
者の和又は差の周波数信号を出力する発振器であって、
上記PLL発振器は、位相比較器とLPFと電圧制御発
振器とプログラマブル分周器とをル−プ状に接続すると
共に、上記位相比較器に周波数可変型基準発振器出力を
第二の分周器を介して供給する形式のシンセサイザ発振
器の周波数温度補償方法において、上記基準発振器及び
周波数可変型基準発振器夫々の夫々の温度による周波数
変動情報を記憶したメモリからの情報と、上記プログラ
マブル分周器の分周比情報と、温度センサからの温度情
報とから上記周波数可変型基準発振器の周波数を制御し
温度変化による発振周波数の変動を補償したことを特徴
とする。また、上記第一の基準発振器又は周波数可変型
基準発振器が変調機能を持ったものであることを特徴と
する。
詳細に説明する。図1は、本発明による温度補償方法を
適用したシンセサイザ発振器の一実施例を示すブロック
構成図である。同図において、1、3、及び4は上記2
図と同様に第一の基準発振器としての電圧制御水晶発振
器(VCXO)と、混合器(MIX)と帯域フィルタB
PFであり、30はPLL発振器である。この例に示す
PLL発振器30は、位相比較器(PD)31と低域フ
ィルタ(LPF)32と電圧制御発振器(VCO)33
と1/M分周器34とをル−プ状に接続し、上記PD3
1に、第二の基準発振器35の出力を1/N分周器36
を介して入力するように構成したもので、上記分周器の
分周比率と上記第二の基準発振器の周波数とからPLL
発振器30の周波数が決定される。
償回路40を備え、この温度補償回路40は、メモリ4
1と温度センサ41とコントローラ43を有している。
また、上記メモリには上記基準発振器1と周波数可変基
準発振器35の温度に対する周波数の偏差情報が記憶さ
れており、組み立てた各発振器毎に、温度試験を行い、
例えば1°Cステップ、または数°Cステップで、夫々
の温度と周波数偏差、即ち、基準温度との周波数の差の
情報を記憶したものである。また、温度センサは、例え
ばサ−ミスタ等の感温素子や、温度によって順方向電極
電圧が変化するダイオ−ドやトランジスタ、FET等の
半導体素子、あるいはその他の温度情報を得ることがで
きるセンサを備えた温度情報発生手段である。コントロ
ーラ43は、上記メモリ41と温度センサ42の出力と
プログラマブル分周器34の分周比から、夫々の温度に
おいて発振器制御補正信号を発生し、周波数可変基準発
振器35に供給するように構成されている。
関連して説明した通りであるから、説明は省略する。こ
の実施例において特徴的な部分は、40の温度補償回路
を有することである。次に、温度補償について説明す
る。発振周波数の関係は上述した通りであるが、各発振
器の温度による変動分を加味して関係式を表示する。第
一の基準発振器1の発振周波数を、f1(1+αT)、
可変周波数基準発振器35の発振周波数をf2(1+β
T−γT)、バンドパスフィルタ4の出力、つまりこの
発振器から出力する信号周波数をF(1+δT)とす
る。ここで、αTは第一の基準発振器1の温度による周
波数変動分、βTは周波数可変基準発振器35の温度変
動分、γTはこの発振器に施す温度補償分、δTは最終
的に得られる発振周波数の温度による変動分を示す。即
ち、各発振器の温度変動分を、周波数可変基準発振器3
5の発振周波数を補正することによって、補償すること
を意味している。
し、上記の式を書き直すと、次のとうりとなる。 fv=(M/N)f2(1+βT−γT)・・・・・(5) f1(1+αT)+fv= f1(1+αT)±(M/N)f2(1+βT−γT)・・・(6) シンセサイザ出力Fは、和をとると、 F(1+δT)= f1(1+αT)+(M/N)f2(1+βT−γT)= f1+(M/N)f2+f1αT+(M/N)f2βT− (M/N)f2γT・・・・・・・・・・・(7) となる。更に整理すると、 FδT= f1αT+(M/N)f2βT−(M/N)f2γT・・・・・(8) よって、 δT=[f1αT+(M/N)f2βT−(M/N)f2γT]/ [f1+(M/N)f2]・・・・・・・・・・・・・・(9) ここで、F=f1+(M/N)f2であるから、更に整
理すると、 δT=[Nf1αT+Mf2βT−Mf2γT]/[N
f1+Mf2]・・・・・・・・・・・・・・(10)
従って、シンセサイザ発振器の出力の温度変動分を零に
するには、δT=0とすることになるので、 [Nf1αT+Mf2βT−Mf2γT]/[Nf1+Mf2]=0 ・・・・・・・・・・・・・・(11) γT=[Nf1αT+Mf2βT]/Mf2]・・・・・(12) となる。
6の分周比をN、プログラマブル分周器34の分周比を
M、第一の基準発振器の周波数をf1、その温度変動分
をαT、周波数可変基準発振器の周波数をf2、その温
度変動分をβTとするとき、これらの関係から、温度補
償分γTを決定し、そのような変動を生ずるように周波
数可変型基準発振器35の周波数制御電圧を制御すれ
ば、全体の周波数の温度補償が可能なことが分かる。
モリ41に第一の基準発振器1の単体での温度変動率α
Tと、周波数可変基準発振器35の単体での温度変動率
βTを、実測等に基づいて求め、その結果得たデータを
記憶し、同時に上記分周器の分周率NとMとから上記の
γTを計算して、制御電圧を生成する。
発振器が、直流から高い周波数にいたる広い範囲の信号
による変調機能をもった場合であっても、直接第一の基
準発振器に温度補償を施さなくても、全体的にシンセサ
イザ出力に温度補償を行うことが可能となる。即ち、第
一の基準発振器に変調機能をもたせる場合は、電圧制御
水晶発振器(VCXO)を使用するのが一般的である
が、同時に温度補償するのは、回路構成が複雑となる。
また、MIX出力から差の周波数を取り出すときは、上
記式(12)は同様に計算して、 γT’=[Mf2βT−Nf1αT]/Mf2]・・・・・(13) となる。
の分周比NとMを適宜設定することによって、上記第一
の基準発振器1の周波数f1と周波数可変型基準発振器
35の周波数f2とを一致させることが可能であり、ま
た、両者を同一設計条件で、同一製造過程にて製造すれ
ば、両者の温度変動成分をほぼ同一にすることができ
る。例えば、両者の発振器を同一水晶基板上に形成する
ことによって、二つの発振器の温度変動分を同一にする
ことは、比較的容易に達成できる。
T=βTとなり、この場合は上記式(12)(13)に
て示した温度補償率は、 δT”=[1±(N/M)αT]・・・・・・・・(14) と非常に簡単になる。即ち、二つの基準発振器の発振周
波数に関係なく、単に温度変動率αTと分周率N、Mに
基づいて生成した制御電圧によって補償が可能となり、
従って、制御も簡単なものとなる。
すれば、両者の温度変動率が異なる場合でも、上記補償
率を示す式は, δT”’=(N/M)αT±βT・・・・・・・・(15) となるから、例えば、第一の基準発振器あるいは、周波
数可変基準発振器のいづれか一方を周波数帯域の広いS
AW共振子やSAWフィルタに置換することも可能であ
り、しかも温度補償に問題はないから、広い周波数範囲
で周波数を可変しまたは広い周波数範囲の変調機能を有
した発振器を実現することができる。
設定する場合が多い。例えば、f1=50MHz、f2
=12.8MHz、シンセサイザ出力をF=450MH
zとし、周波数ステップを12.5kHzにする場合、
N=1024、M=32000とすれば、N/M=0.
032となる。この場合、上記第一の基準発振器1をS
AW素子で構成する場合には、上記式15に示すよう
に、周波数の温度変動率の大きいSAW素子の周波数変
動率がN/M(=0.032)に圧縮されることにな
り、高い温度補償効果が得られることになる。以上の実
施例では、上記メモリに二つの発振器の単体の温度変動
データを記憶する例を説明したが、例えば、これらのデ
ータと分周比に基づいて、各温度において予め計算した
結果をメモリしておき、温度センサ出力に基づいて記憶
した各温度における補償データを読み出すように構成す
ることも可能である。
3以上においても同様の温度補償が可能である。なお、
以上の説明においてPLL発振器中の基準発振器を周波
数可変型基準発振器としたが、発振周波数を変更して、
シンセサイザ出力周波数を安定させると云う意味で周波
数可変機能をもつものである。従って、大巾なる周波数
変更手段は必らずしも必要ではない。
で、二つ以上の発振器を備えたシンセサイザ発振器にお
いて、一つの発振器を制御することによって、全ての発
振器の温度変動を一挙に補償することを可能にしたもの
である。しかも、夫々の単体の温度特性データを記憶し
ておき、単純な演算によって、または、各温度に対して
予め計算した結果を記憶しておくことによって、高い精
度の温度補償を実現することができる。
示すブロック構成図である。
図である。
合器、 4 バンドパスフィルタ、 21、31 位相
比較器、 22、32 ロ−パスフィルタ、 23、3
3 電圧制御発振器、 24、26、34、36 分周
器、25、35 周波数可変型基準発振器、 40 温
度補償部、41 メモリ、42 温度センサ、 43
コントローラ。
Claims (2)
- 【請求項1】 第一の基準発振器と、PLL発振器との
出力を混合し両者の和又は差の周波数信号を出力する発
振器であって、上記PLL発振器は、位相比較器とLP
Fと電圧制御発振器とプログラマブル分周器とをル−プ
状に接続すると共に、上記位相比較器に周波数可変型基
準発振器出力を第二の分周器を介して供給する形式のシ
ンセサイザ発振器の周波数温度補償方法において、上記
基準発振器及び周波数可変型基準発振器夫々の夫々の温
度による周波数変動情報を記憶したメモリからの情報
と、上記プログラマブル分周器の分周比情報と、温度セ
ンサからの温度情報とから上記周波数可変型基準発振器
の周波数を制御し温度変化による発振周波数の変動を補
償したことを特徴とするシンセサイザ発振器の温度補償
方法。 - 【請求項2】 上記第一の基準発振器又は周波数可変型
基準発振器が変調機能を持ったものであることを特徴と
する請求項2記載のシンセサイザ発振器の温度補償方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26819494A JP3426045B2 (ja) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | シンセサイザ発振器の温度補償方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26819494A JP3426045B2 (ja) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | シンセサイザ発振器の温度補償方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08107349A JPH08107349A (ja) | 1996-04-23 |
JP3426045B2 true JP3426045B2 (ja) | 2003-07-14 |
Family
ID=17455232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26819494A Expired - Lifetime JP3426045B2 (ja) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | シンセサイザ発振器の温度補償方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3426045B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3549963B2 (ja) * | 1995-11-02 | 2004-08-04 | 三菱電機株式会社 | ディジタル無線受信機 |
JP4811417B2 (ja) * | 2008-02-14 | 2011-11-09 | パナソニック株式会社 | 受信装置及び電子機器 |
-
1994
- 1994-10-06 JP JP26819494A patent/JP3426045B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08107349A (ja) | 1996-04-23 |
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