JP4651931B2 - Synthesizer - Google Patents

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

Description

本発明は、入力信号の位相に同期した出力信号をディジタル処理により安定化して得ることができるシンセサイザに関する。   The present invention relates to a synthesizer that can obtain an output signal synchronized with the phase of an input signal by digital processing.

入力信号位相に同期した出力信号を得る為の構成は、既に各種の構成が提案され、且つ実用化されている。例えば、アナログ処理による基本的な構成は、図5に示すAPLL(アナログ位相同期回路)が一般的であり、51は位相比較器(PD)、52はループフィルタ(LPF)、53は電圧制御発振器(VCO)を示す。このAPLLに於いては、入力信号と出力信号とを位相比較器51により比較し、入力信号と出力信号との位相差の信号を、ループフィルタ52を介して電圧制御発振器53の制御電圧として入力し、位相差が零或いは所定値となるように電圧制御発振器53の出力周波数(出力信号位相)を制御して、入力信号位相に同期した出力信号を得るものである。   Various configurations have already been proposed and put to practical use for obtaining an output signal synchronized with the input signal phase. For example, the basic configuration by analog processing is generally an APLL (analog phase locked loop) shown in FIG. 5, 51 is a phase comparator (PD), 52 is a loop filter (LPF), and 53 is a voltage controlled oscillator. (VCO). In this APLL, an input signal and an output signal are compared by a phase comparator 51, and a phase difference signal between the input signal and the output signal is input as a control voltage of the voltage controlled oscillator 53 via the loop filter 52. The output frequency (output signal phase) of the voltage controlled oscillator 53 is controlled so that the phase difference becomes zero or a predetermined value, and an output signal synchronized with the input signal phase is obtained.

又ディジタル処理による基本的な構成は、図6に示すDPLL(ディジタル位相同期回路)が知られている。同図に於いて、61はディジタル位相比較器(DPD)、62はループフィルタ(LPF)、63はダイレクトディジタルシンセサイザ(DDS)、64はクロック発生器(CLK)を示す。このDPLLに於いては、入力信号と出力信号とクロック発生器64からのクロックとをディジタル位相比較器61に入力し、入力信号と出力信号との位相差に相当するクロックのカウント値を出力し、ループフィルタ62を介してダイレクトディジタルシンセサイザ63に入力する。   As a basic configuration by digital processing, a DPLL (digital phase locked loop) shown in FIG. 6 is known. In the figure, 61 is a digital phase comparator (DPD), 62 is a loop filter (LPF), 63 is a direct digital synthesizer (DDS), and 64 is a clock generator (CLK). In this DPLL, an input signal, an output signal, and a clock from a clock generator 64 are input to a digital phase comparator 61, and a clock count value corresponding to the phase difference between the input signal and the output signal is output. The signal is input to the direct digital synthesizer 63 through the loop filter 62.

このダイレクトディジタルシンセサイザ63は、基準クロック(内部又は外部の図示を省略したクロック発生器からのクロック)をカウントアップし、設定したカウント値毎に信号を出力する構成とし、カウント値に対応した周波数の信号となるから、そのカウント値に、位相差に相当するカウント値を加算する処理等により出力信号の位相を制御して、入力信号の位相に同期化させことができる。又出力信号は、ディジタル信号であるから、正弦波の信号とする場合は、DA変換器により変換して出力することになる。   This direct digital synthesizer 63 is configured to count up a reference clock (clock from an internal or external clock generator, not shown), and output a signal for each set count value, with a frequency corresponding to the count value. Since it becomes a signal, the phase of the output signal can be controlled by, for example, processing of adding a count value corresponding to the phase difference to the count value, and can be synchronized with the phase of the input signal. Also, since the output signal is a digital signal, when it is a sine wave signal, it is converted by a DA converter and output.

又図6に示すDPLLの特性を改善した図7に示すDPLLが知られている。その図7に於いて、71はディジタル位相比較器(DPD)、72はループフィルタ(LPF)、73はダイレクトディジタルシンセサイザ(DDS)、74は位相同期部(PLL)を示す。この位相同期部74は、図6に於けるクロック発生器64に相当するものであるが、出力信号の位相に同期したクロックCLKをディジタル位相比較器71に入力する構成とし、クロック発生器64からの独立したクロックを用いる場合に比較して位相検出精度を向上させるものである。   Further, the DPLL shown in FIG. 7 in which the characteristics of the DPLL shown in FIG. 6 are improved is known. In FIG. 7, 71 is a digital phase comparator (DPD), 72 is a loop filter (LPF), 73 is a direct digital synthesizer (DDS), and 74 is a phase synchronizer (PLL). The phase synchronization unit 74 corresponds to the clock generator 64 in FIG. 6, but is configured to input a clock CLK synchronized with the phase of the output signal to the digital phase comparator 71. Compared with the case where independent clocks are used, the phase detection accuracy is improved.

又無線送受信装置の局部発振器として出力信号の周波数を高速で切替える為に、出力周波数を可変としたダイレクトディジタルシンセサイザ(DDS)の出力信号位相と、電圧制御発振器の出力信号を分周した信号の位相と位相比較器により比較し、位相差に対応して電圧制御発振器の出力周波数を制御する位相同期ループを含む構成のシンセサイザが知られている。(例えば、特許文献1参照)。
特開平6−276096号公報
The output signal phase of a direct digital synthesizer (DDS) with a variable output frequency and the phase of a signal obtained by dividing the output signal of a voltage-controlled oscillator as a local oscillator of a wireless transceiver And a phase comparator, and a synthesizer is known that includes a phase locked loop that controls the output frequency of a voltage controlled oscillator in accordance with the phase difference. (For example, refer to Patent Document 1).
JP-A-6-276096

従来の例えば図6に示すDPLLに於けるディジタル位相比較器61は、図5に示すAPLLに於ける位相比較器51に比較して、位相比較精度を向上することが困難である。即ち、ディジタル位相比較器61の位相比較精度は、クロック周波数に依存するところが多いものである。即ち、位相比較精度は、クロックの1クロック分が誤差として生じるものである。従って、この誤差を小さくする為には、クロックの周波数を高くすれば良いことになる。しかし、クロック周波数を高くするにも回路構成等に従った動作周波数の上限があり、APLLと同程度の特性を実現することが困難である。その為に、入力信号位相に対する追従特性を向上することができず、且つ内部に於いて雑音(ジッタ)が発生する問題があった。   For example, the conventional digital phase comparator 61 in the DPLL shown in FIG. 6 is difficult to improve the phase comparison accuracy as compared with the phase comparator 51 in the APLL shown in FIG. In other words, the phase comparison accuracy of the digital phase comparator 61 often depends on the clock frequency. In other words, the phase comparison accuracy is such that one clock is generated as an error. Therefore, in order to reduce this error, the clock frequency should be increased. However, even if the clock frequency is increased, there is an upper limit of the operating frequency according to the circuit configuration and the like, and it is difficult to realize characteristics comparable to those of APLL. Therefore, there is a problem that the tracking characteristic with respect to the input signal phase cannot be improved and noise (jitter) is generated inside.

そこで、図7に示すように、入力信号の位相に同期化させた出力信号を用い、その出力信号の位相に同期し、出力信号周波数に比較して充分に高い周波数のクロックを、位相同期部(PLL)74からディジタル位相比較器71に入力する構成が提案された。この場合のクロックは、図6に於けるクロック発生器64からのクロックとは相違して、位相が僅かに変化するもので、ディザ(dither)クロックとなり、入力信号と出力信号との位相比較タイミングが僅かに変化し、平均化することにより、位相同期化の精度を向上することができる。   Therefore, as shown in FIG. 7, an output signal synchronized with the phase of the input signal is used, and a clock having a frequency sufficiently higher than the output signal frequency is synchronized with the phase of the output signal. A configuration has been proposed in which the (PLL) 74 inputs to the digital phase comparator 71. In this case, unlike the clock from the clock generator 64 in FIG. 6, the phase slightly changes in phase and becomes a dither clock, and the phase comparison timing between the input signal and the output signal Is slightly changed and averaged, so that the accuracy of phase synchronization can be improved.

この図7に示す従来の構成に於いては、ディザの機能を有効に作用させる為に、僅少な周波数偏差を実現することが必要であり、その為には、位相同期部(PLL)74は、数ppmオーダの微小周波数設定精度が要求される。このような微小な周波数設定精度を実現する為には、大きな分周数が必要となる。又1チップ化等の為に小型化を図る場合、位相同期部74は、雑音特性の悪い電圧制御発振器(VCO)を使用することになるが、PLLのループ帯域を広くできないことにより、その雑音成分を充分に圧縮することが困難である問題がある。   In the conventional configuration shown in FIG. 7, it is necessary to realize a slight frequency deviation in order to effectively operate the dither function. For this purpose, the phase synchronization unit (PLL) 74 is Therefore, a minute frequency setting accuracy on the order of several ppm is required. In order to realize such a minute frequency setting accuracy, a large frequency dividing number is required. In the case of downsizing for one chip or the like, the phase synchronization unit 74 uses a voltage controlled oscillator (VCO) having poor noise characteristics. However, since the PLL loop band cannot be widened, the noise is reduced. There is a problem that it is difficult to sufficiently compress the components.

本発明は、前述の問題点を解決するもので、位相比較精度の向上と、出力信号の低雑音化とを図ることを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, and aims to improve the phase comparison accuracy and reduce the noise of the output signal.

本発明のシンセサイザは、入力信号と出力信号との位相差に相当するクロックのカウント値を位相比較出力信号として出力するディジタル位相比較器と、該ディジタル位相比較器の位相比較出力信号を入力するループフィルタと、該ループフィルタの出力信号を入力して出力信号の位相を制御し、該出力信号を前記ディジタル位相比較器に直接又は分周回路或いは逓倍する回路を介して入力する第1のダイレクトディジタルシンセサイザと、前記ディジタル位相比較器に入力する前記クロックを生成する位相同期部とを含むシンセサイザに於いて、前記ループフィルタの出力信号にオフセット値を加算して入力し、前記位相同期部に出力信号を入力する第2のダイレクトディジタルシンセサイザを備え、前記第1のダイレクトディジタルシンセサイザの出力信号の周波数に対して、前記第2のダイレクトディジタルシンセサイザの出力信号の周波数は、前記オフセット値に対応する周波数差を有している。 A synthesizer of the present invention includes a digital phase comparator that outputs a clock count value corresponding to a phase difference between an input signal and an output signal as a phase comparison output signal, and a loop that inputs the phase comparison output signal of the digital phase comparator filter and a first direct digital which receives the output signal of the loop filter to control the phase of the output signal, and inputs the output signal through a circuit which directly or divider circuit or multiplying said digital phase comparator In a synthesizer including a synthesizer and a phase synchronization unit that generates the clock input to the digital phase comparator, an offset value is added to the output signal of the loop filter and input, and an output signal is output to the phase synchronization unit a second direct digital synthesizer for inputting the first direct digital Singh For frequencies sizer of the output signal, the frequency of the output signal of the second direct digital synthesizer has a frequency difference corresponding to the offset value.

又入力信号と出力信号との位相を比較するディジタル位相比較器と、該ディジタル位相比較器の出力信号を入力するループフィルタと、該ループフィルタの出力信号を入力して出力信号の位相を制御し、該出力信号を前記ディジタル位相比較器に直接又は分周或いは逓倍して入力する第1のダイレクトディジタルシンセサイザと、前記ディジタル位相比較器に入力するクロックを生成する位相同期部とを含むシンセサイザに於いて、前記ループフィルタの出力信号に係数を乗算してオフセット値を出力する乗算器と、前記オフセット値を加算して入力し、前記位相同期部に出力信号を入力する第2のダイレクトディジタルシンセサイザとを備えている。   Also, a digital phase comparator that compares the phase of the input signal and the output signal, a loop filter that inputs the output signal of the digital phase comparator, and an output signal of the loop filter that controls the phase of the output signal A synthesizer including a first direct digital synthesizer that inputs the output signal directly or after frequency division or multiplication to the digital phase comparator, and a phase synchronization unit that generates a clock input to the digital phase comparator. A multiplier for multiplying the output signal of the loop filter by a coefficient and outputting an offset value; a second direct digital synthesizer for adding the offset value and inputting the output signal to the phase synchronization unit; It has.

又入力信号と出力信号との位相を比較するディジタル位相比較器と、該ディジタル位相比較器の出力信号を入力するループフィルタと、該ループフィルタの出力信号を入力して出力信号の位相を制御し、該出力信号を前記ディジタル位相比較器に直接又は分周或いは逓倍して入力する第1のダイレクトディジタルシンセサイザと、前記ディジタル位相比較器に入力するクロックを生成する位相同期部とを含むシンセサイザに於いて、前記ディジタル位相比較器と前記ループフィルタとの間に設けたプリフィルタと、オフセット値を設定するオフセット設定部と、該オフセット部に設定するオフセット値を所定の期間毎に変更し、且つ該オフセット値に対応したフィルタの次数を前記プリフィルタに入力する制御回路と、前記ループフィルタの出力信号に前記オフセット値設定部からのオフセット値を加算して入力し、前記位相同期部に出力信号を入力する第2のダイレクトディジタルシンセサイザとを備えている。   Also, a digital phase comparator that compares the phase of the input signal and the output signal, a loop filter that inputs the output signal of the digital phase comparator, and an output signal of the loop filter that controls the phase of the output signal A synthesizer including a first direct digital synthesizer that inputs the output signal directly or after frequency division or multiplication to the digital phase comparator, and a phase synchronization unit that generates a clock input to the digital phase comparator. A pre-filter provided between the digital phase comparator and the loop filter, an offset setting unit that sets an offset value, an offset value that is set in the offset unit is changed every predetermined period, and the A control circuit for inputting the order of the filter corresponding to the offset value to the pre-filter, and the loop filter By adding the offset value from the force signal offset value setting unit type and a second direct digital synthesizer for inputting an output signal to said phase synchronization section.

又入力信号と出力信号との位相を比較するディジタル位相比較器と、該ディジタル位相比較器の出力信号を入力するループフィルタと、該ループフィルタの出力信号を入力して出力信号の位相を制御し、該出力信号を前記ディジタル位相比較器に直接又は分周或いは逓倍して入力する第1のダイレクトディジタルシンセサイザと、前記ディジタル位相比較器に入力するクロックを生成する位相同期部とを含むシンセサイザに於いて、前記ディジタル位相比較器と前記ループフィルタとの間に設けたプリフィルタと、前記ループフィルタの出力信号に係数を乗算してオフセット値を出力する乗算器と、該乗算器に入力する前記係数を所定期間毎に変更し、且つ該係数に対応したフィルタの次数を前記プリフィルタに入力する制御回路と、ループフィルタの出力信号に前記オフセット値を加算して入力し、前記位相同期部に出力信号を入力する第2のダイレクトディジタルシンセサイザとを備えている。   Also, a digital phase comparator that compares the phase of the input signal and the output signal, a loop filter that inputs the output signal of the digital phase comparator, and an output signal of the loop filter that controls the phase of the output signal A synthesizer including a first direct digital synthesizer that inputs the output signal directly or after frequency division or multiplication to the digital phase comparator, and a phase synchronization unit that generates a clock input to the digital phase comparator. A pre-filter provided between the digital phase comparator and the loop filter, a multiplier for multiplying the output signal of the loop filter by a coefficient and outputting an offset value, and the coefficient input to the multiplier A control circuit that inputs a filter order corresponding to the coefficient to the prefilter, and a loop Wherein the output signal of the filter by adding the offset value to the input, and a second direct digital synthesizer for inputting an output signal to said phase synchronization section.

第1のダイレクトディジタルシンセサイザの出力信号の周波数に対してオフセット値に対応した周波数差を有する信号を出力する第2のダイレクトディジタルシンセサイザを設け、この第2のダイレクトディジタルシンセサイザの出力信号を位相同期部に入力して、ディジタル位相比較器に入力するクロックを生成することにより、ディザクロックとして有効に作用させることができ、位相検出精度の向上を図ることができる。又クロックを生成する位相同期部は、比較的簡単な整数倍の逓倍機能を有する構成とすることができるから、この位相同期部を含むループの高速動作を可能とし、入力信号位相に対する追従性を向上し、且つ内部雑音を充分に抑圧することが可能となる。   A second direct digital synthesizer that outputs a signal having a frequency difference corresponding to an offset value with respect to the frequency of the output signal of the first direct digital synthesizer is provided, and the output signal of the second direct digital synthesizer is used as a phase synchronization unit. And generating a clock to be input to the digital phase comparator, it is possible to effectively act as a dither clock and to improve the phase detection accuracy. In addition, since the phase synchronization unit that generates the clock can be configured to have a relatively simple multiplication function of an integral multiple, the loop including this phase synchronization unit can be operated at high speed, and the followability to the input signal phase can be improved. It is possible to improve and sufficiently suppress internal noise.

図1を参照して説明すると、入力信号と出力信号との位相を比較するディジタル位相比較器1と、このディジタル位相比較器1の出力信号を入力するループフィルタ2と、このループフィルタ2の出力信号を入力して出力信号の位相を制御し、該出力信号を前記ディジタル位相比較器1に直接又は分周或いは逓倍して入力する第1のダイレクトディジタルシンセサイザ3と、ディジタル位相比較器1に入力するクロックを生成する位相同期部5とを含むシンセサイザに於いて、ループフィルタ2の出力信号にオフセット値を加算器6により加算して入力し、位相同期部5に出力信号を入力する第2のダイレクトディジタルシンセサイザ4を備えている。   Referring to FIG. 1, a digital phase comparator 1 that compares the phases of an input signal and an output signal, a loop filter 2 that inputs an output signal of the digital phase comparator 1, and an output of the loop filter 2 A signal is input to control the phase of the output signal, and the output signal is input to the digital phase comparator 1 and a first direct digital synthesizer 3 that is input directly or after being divided or multiplied. In a synthesizer including a phase synchronization unit 5 for generating a clock to be transmitted, an offset value is added to an output signal of the loop filter 2 by an adder 6 and input, and an output signal is input to the phase synchronization unit 5 A direct digital synthesizer 4 is provided.

図1は、本発明の実施例1の説明図であり、1はディジタル位相比較器(DPD)、2はディジタル処理によるループフィルタ(LPF)、3は第1のダイレクトディジタルシンセサイザ(DDS1)、4は第2のダイレクトディジタルシンセサイザ(DDS2)、5は位相同期部(PLL)、6は加算器を示す。   FIG. 1 is an explanatory diagram of Embodiment 1 of the present invention, where 1 is a digital phase comparator (DPD), 2 is a loop filter (LPF) by digital processing, 3 is a first direct digital synthesizer (DDS1), 4 Denotes a second direct digital synthesizer (DDS2), 5 denotes a phase synchronization unit (PLL), and 6 denotes an adder.

入力信号と、出力信号との位相差に相当するクロックのカウント値を位相比較出力信号として出力するディジタル位相比較器1と、このディジタル位相比較器1の位相比較結果の出力信号を入力するループフィルタ2と、このループフィルタ2の出力信号を入力して出力信号の位相を制御し、この出力信号をディジタル位相比較器1に直接又は分周回路(図示を省略)或いは逓倍回路(図示を省略)を介して入力する第1のダイレクトディジタルシンセサイザ3と、ディジタル位相比較器1に入力するクロックを生成する位相同期部5と、ループフィルタ2の出力信号にオフセット値を加算器6により加算して入力し、位相同期部5に出力信号を入力する第2のダイレクトディジタルシンセサイザとを備えている。 A digital phase comparator 1 that outputs a clock count value corresponding to the phase difference between the input signal and the output signal as a phase comparison output signal, and a loop filter that inputs an output signal of the phase comparison result of the digital phase comparator 1 2 and the output signal of the loop filter 2 are input to control the phase of the output signal, and this output signal is directly input to the digital phase comparator 1 or a frequency dividing circuit (not shown ) or a multiplier circuit (not shown). The first direct digital synthesizer 3 that is input via the signal, the phase synchronization unit 5 that generates the clock that is input to the digital phase comparator 1, and the offset signal is added to the output signal of the loop filter 2 by the adder 6. And a second direct digital synthesizer 4 for inputting an output signal to the phase synchronizer 5.

ディジタル位相比較器1は、既に知られている構成を適用できるもので、例えば、入力信号と出力信号との立ち上がりタイミング間について、位相同期部5からのクロックをカウントアップし、そのカウント値が標準値に対して大きいか小さいかにより、第1のダイレクトディジタルシンセサイザ3の出力信号が進み位相か又は遅れ位相かを示す位相差検出信号を出力する構成とすることができる。又ループフィルタ2は、例えば、位相差検出信号を所定期間累算し、その結果を位相差信号として出力する構成とすることができる。従って、入力信号と出力信号とが位相同期の状態で、位相差が零であれば、位相差信号は零となる。   The digital phase comparator 1 can be applied with a known configuration. For example, the digital phase comparator 1 counts up the clock from the phase synchronization unit 5 between the rising timings of the input signal and the output signal, and the count value is a standard value. A phase difference detection signal indicating whether the output signal of the first direct digital synthesizer 3 is a leading phase or a lagging phase can be configured depending on whether the value is larger or smaller than the value. The loop filter 2 can be configured, for example, to accumulate the phase difference detection signal for a predetermined period and output the result as a phase difference signal. Therefore, if the input signal and the output signal are in phase synchronization and the phase difference is zero, the phase difference signal is zero.

又ループフィルタ2からの位相差信号を入力する第1のダイレクトディジタルシンセサイザ3は、位相差信号に従って出力信号の位相を制御する構成を有し、第2のダイレクトディジタルシンセサイザ4と共に既に知られている構成を適用することができる。この第2のダイレクトディジタルシンセサイザ4は、ループフィルタ2からの位相差信号に、加算器6によりオフセット値を加算した信号によって、出力信号の位相が制御される構成とする。従って、第2のダイレクトディジタルシンセサイザ4の出力信号の周波数は、第1のダイレクトディジタルシンセサイザ3の出力信号の周波数に対して、オフセット値に相当する周波数差を有するものとなる。   The first direct digital synthesizer 3 for inputting the phase difference signal from the loop filter 2 has a configuration for controlling the phase of the output signal in accordance with the phase difference signal, and is already known together with the second direct digital synthesizer 4. Configuration can be applied. The second direct digital synthesizer 4 is configured such that the phase of the output signal is controlled by a signal obtained by adding an offset value by the adder 6 to the phase difference signal from the loop filter 2. Therefore, the frequency of the output signal of the second direct digital synthesizer 4 has a frequency difference corresponding to the offset value with respect to the frequency of the output signal of the first direct digital synthesizer 3.

第2のダイレクトディジタルシンセサイザ4の出力信号を位相同期部5により逓倍し、ディジタル位相比較器1に入力するクロックを生成する。従って、第2のダイレクトディジタルシンセサイザ4の出力信号に位相同期した位相同期部5からのクロックは、第1のダイレクトディジタルシンセサイザ3の出力信号の周波数に対して、微小の偏差を含む周波数比を有するものとなり、ディザクロックとして有効に作用させることができる。従って、位相差検出精度を向上することができる。   The output signal of the second direct digital synthesizer 4 is multiplied by the phase synchronization unit 5 to generate a clock to be input to the digital phase comparator 1. Therefore, the clock from the phase synchronization unit 5 that is phase-synchronized with the output signal of the second direct digital synthesizer 4 has a frequency ratio including a minute deviation with respect to the frequency of the output signal of the first direct digital synthesizer 3. It can be used effectively as a dither clock. Therefore, the phase difference detection accuracy can be improved.

又加算器6に入力するオフセット値は、第1及び第2のダイレクトディジタルシンセサイザ3,4の出力周波数及び位相同期部5からのクロックの周波数に対応して設定することができ、継続して固定の一定値とすることも可能であるが、周期的に、予め設定した値に切替えることも可能である。   The offset value input to the adder 6 can be set in correspondence with the output frequency of the first and second direct digital synthesizers 3 and 4 and the frequency of the clock from the phase synchronizer 5, and is continuously fixed. However, it is also possible to periodically switch to a preset value.

例えば、第1のダイレクトディジタルシンセサイザ3の出力周波数を5MHzとし、オフセット値を、ダイレクトディジタルシンセサイザの出力周波数を18Hz相当の値増加させるのに要するディジタル値とすると、第2のダイレクトディジタルシンセサイザ4の出力周波数は5,000,018Hzとなる。位相同期部5は、この第2のダイレクトディジタルシンセサイザ4の出力信号を、例えば、14逓倍すると、70,000,252Hzの出力周波数となり、これをディジタル位相比較器1に於けるクロック信号とする。従って、端数を含む位相比較の為のクロックを得ることができる。尚、オフセット値を更に小さい値とすることも可能であり、又負値とすることも可能である。負値とした場合は、第1のダイレクトディジタルシンセサイザ3の出力周波数に比較して、第2のダイレクトディジタルシンセサイザ4の出力周波数は低くなる。   For example, assuming that the output frequency of the first direct digital synthesizer 3 is 5 MHz and the offset value is a digital value required to increase the output frequency of the direct digital synthesizer by a value corresponding to 18 Hz, the output of the second direct digital synthesizer 4 The frequency is 5,000,018 Hz. The phase synchronization unit 5 multiplies the output signal of the second direct digital synthesizer 4 by, for example, 14 to obtain an output frequency of 70,000,252 Hz, which is used as a clock signal in the digital phase comparator 1. Therefore, a clock for phase comparison including a fraction can be obtained. Note that the offset value can be set to a smaller value or a negative value. In the case of a negative value, the output frequency of the second direct digital synthesizer 4 is lower than the output frequency of the first direct digital synthesizer 3.

前述のように、位相同期部5は、第2のダイレクトディジタルシンセサイザの出力信号に位相同期した整数倍の逓倍処理で、微小の周波数偏差を有するクロックを出力する構成とすることができるから、位相同期部5の処理を高速化することができるので、この位相同期部5を含むループは高速動作が可能となり、小型化する為に雑音特性の悪い発振器を用いた場合でも、高速ループにより雑音成分を抑圧することができる。又ディジタル位相比較器1に入力するクロックは、出力信号に直接位相同期したものではなく、第2のダイレクトディジタルシンセサイザ4の出力信号に位相同期し、且つオフセット値に従った端数を有するものとなるから、位相検出精度を向上することができる。 As described above, the phase synchronization unit 5 can be configured to output a clock having a minute frequency deviation by multiplication processing of an integral multiple that is phase-synchronized with the output signal of the second direct digital synthesizer 4 . Since the processing of the phase synchronizer 5 can be speeded up, the loop including the phase synchronizer 5 can operate at high speed, and even when an oscillator having poor noise characteristics is used for miniaturization, noise is generated by the high speed loop. The component can be suppressed. The clock input to the digital phase comparator 1 is not directly phase-synchronized with the output signal, but is phase-synchronized with the output signal of the second direct digital synthesizer 4 and has a fraction according to the offset value. Thus, the phase detection accuracy can be improved.

図2は、本発明の実施例2の説明図であり、21はディジタル位相比較器(DPD)、22はディジタル処理によるループフィルタ(LPF)、23は第1のダイレクトディジタルシンセサイザ(DDS1)、24は第2のダイレクトディジタルシンセサイザ(DDS2)、25は位相同期部(PLL)、26は加算器、27は乗算器を示し、図1と同一名称部分は、同一の機能を有するものである。   FIG. 2 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention, in which 21 is a digital phase comparator (DPD), 22 is a digital processing loop filter (LPF), 23 is a first direct digital synthesizer (DDS1), 24 Denotes a second direct digital synthesizer (DDS2), 25 denotes a phase synchronization unit (PLL), 26 denotes an adder, 27 denotes a multiplier, and the same name portion as in FIG. 1 has the same function.

第1のダイレクトディジタルシンセサイザ23は、図1に示す第1のダイレクトディジタルシンセサイザ3と同様に、ループフィルタ22を介したディジタル位相比較器21からの位相差を示す信号に従って出力信号の位相が、入力信号の位相に同期するように制御される。又第2のダイレクトディジタルシンセサイザ24も、図1に示す第2のダイレクトディジタルシンセサイザ4と同様に、加算器26により位相差を示す信号にオフセット値を加算して入力することにより、第1のダイレクトディジタルシンセサイザ23の出力周波数に対して、オフセット値に相当する差の出力周波数となる。このオフセット値を固定ではなく、ループフィルタ22を介した位相差を示す信号に乗算器27により係数kを乗算してオフセット値とするものである。   Similarly to the first direct digital synthesizer 3 shown in FIG. 1, the first direct digital synthesizer 23 receives the phase of the output signal according to the signal indicating the phase difference from the digital phase comparator 21 via the loop filter 22. It is controlled to synchronize with the phase of the signal. Similarly to the second direct digital synthesizer 4 shown in FIG. 1, the second direct digital synthesizer 24 also adds the offset value to the signal indicating the phase difference by the adder 26 and inputs the first direct digital synthesizer 24. With respect to the output frequency of the digital synthesizer 23, the output frequency is a difference corresponding to the offset value. The offset value is not fixed, but a signal indicating a phase difference via the loop filter 22 is multiplied by a coefficient k by a multiplier 27 to obtain an offset value.

従って、第2のダイレクトディジタルシンセサイザ24から位相同期部25に入力される信号は、第1のダイレクトディジタルシンセサイザ23からの出力信号の周波数に対して追従し、且つオフセット値に対応した周波数差を有するものとなる。この第2のダイレクトディジタルシンセサイザ24の出力信号を位相同期部25に入力し、逓倍により、ディジタル位相比較器21に入力するクロックを生成する。この場合も、位相同期部25に於ける逓倍は、整数倍としても、僅かな周波数偏差を有するクロックを生成することができるので、位相同期部25は、比較的簡単な構成で実現することができる。   Therefore, the signal input from the second direct digital synthesizer 24 to the phase synchronization unit 25 follows the frequency of the output signal from the first direct digital synthesizer 23 and has a frequency difference corresponding to the offset value. It will be a thing. The output signal of the second direct digital synthesizer 24 is input to the phase synchronization unit 25, and a clock input to the digital phase comparator 21 is generated by multiplication. Also in this case, even if the multiplication in the phase synchronization unit 25 is an integer multiple, a clock having a slight frequency deviation can be generated, so that the phase synchronization unit 25 can be realized with a relatively simple configuration. it can.

それによって、位相同期部25は高速で処理することができるから、この位相同期部25を含むループの高速動作により雑音成分の抑圧が可能となり、第2のダイレクトディジタルシンセサイザ24の出力信号の周波数を、入力信号の周波数の変化に高速で追従して変化させることができるから、入力信号のジッタ周波数に従って発生するビート成分についても抑圧することができる。又この実施例2に於いても、入力信号と出力信号との周波数が異なる場合、ディジタル位相比較器21に入力する周波数が同一となるように、出力信号を、分周又は逓倍する構成を設けることができる。   Thereby, since the phase synchronization unit 25 can process at high speed, the noise component can be suppressed by the high speed operation of the loop including the phase synchronization unit 25, and the frequency of the output signal of the second direct digital synthesizer 24 can be reduced. Since it is possible to change following the change in the frequency of the input signal at high speed, it is possible to suppress beat components generated according to the jitter frequency of the input signal. Also in the second embodiment, when the frequency of the input signal is different from that of the output signal, the output signal is divided or multiplied so that the frequency input to the digital phase comparator 21 is the same. be able to.

図3は、本発明の実施例3の説明図であり、31はディジタル位相比較器(DPD)、32はディジタル処理によるループフィルタ(LPF)、33は第1のダイレクトディジタルシンセサイザ(DDS1)、34は第2のダイレクトディジタルシンセサイザ(DDS2)、35は位相同期部(PLL)、36は加算器、37はオフセット値設定部、38は制御回路、39はプリフィルタを示す。   FIG. 3 is an explanatory diagram of Embodiment 3 of the present invention, 31 is a digital phase comparator (DPD), 32 is a loop filter (LPF) by digital processing, 33 is a first direct digital synthesizer (DDS1), 34 Denotes a second direct digital synthesizer (DDS2), 35 denotes a phase synchronization unit (PLL), 36 denotes an adder, 37 denotes an offset value setting unit, 38 denotes a control circuit, and 39 denotes a prefilter.

この実施例3は、図1に示す構成に、オフセット値設定部37と、制御回路38と、プリフィルタ39とを設けた構成に相当し、制御回路38は、オフセット設定部37に設定するオフセット値を、所定期間毎、或いは長期間にわたってランダム的なタイミングで変更するもので、その変更幅を一定、或いはその都度、所定の範囲内で異なるように制御するものである。従って、位相同期化の短期安定度と共に長期安定度も維持することができる。   The third embodiment corresponds to a configuration in which the offset value setting unit 37, the control circuit 38, and the prefilter 39 are provided in the configuration shown in FIG. 1, and the control circuit 38 sets the offset to be set in the offset setting unit 37. The value is changed at a predetermined timing or at random timing over a long period of time, and the change width is controlled to be constant or different within a predetermined range each time. Therefore, the long-term stability as well as the short-term stability of phase synchronization can be maintained.

又オフセット値の変更に対応してプリフィルタ39の次数を変更するものである。従って、オフセット値を大きい値とすると、プリフィルタ39の次数も大きい値として、プリフィルタ39に於ける平均化処理の期間を長くすることにより、第2のダイレクトディジタルシンセサイザ34の出力信号の周波数が、第1のダイレクトディジタルシンセサイザ33の出力信号の周波数に対して差が大きくても、その変化速度を遅くして、安定度を維持することができる。   Further, the order of the pre-filter 39 is changed corresponding to the change of the offset value. Accordingly, if the offset value is set to a large value, the order of the prefilter 39 is also set to a large value, and the averaging process period in the prefilter 39 is lengthened, so that the frequency of the output signal of the second direct digital synthesizer 34 is increased. Even if there is a large difference with respect to the frequency of the output signal of the first direct digital synthesizer 33, the rate of change can be slowed to maintain stability.

図4は、本発明の実施例4の説明図であり、41はディジタル位相比較器(DPD)、42はディジタル処理によるループフィルタ(LPF)、43は第1のダイレクトディジタルシンセサイザ(DDS1)、44は第2のダイレクトディジタルシンセサイザ(DDS2)、45は位相同期部(PLL)、46は加算器、47は乗算器、48は制御回路、49はプリフィルタを示す。   FIG. 4 is an explanatory diagram of Embodiment 4 of the present invention, 41 is a digital phase comparator (DPD), 42 is a loop filter (LPF) by digital processing, 43 is a first direct digital synthesizer (DDS1), 44 Denotes a second direct digital synthesizer (DDS2), 45 denotes a phase synchronization unit (PLL), 46 denotes an adder, 47 denotes a multiplier, 48 denotes a control circuit, and 49 denotes a prefilter.

この実施例4は、図2に示す構成に、制御回路48と、プリフィルタ49とを設けた構成に相当し、制御回路48は、乗算器47に入力する係数を、所定期間毎、或いは長期間にわたってランダム的なタイミングで変更するもので、その変更幅を一定、或いはその都度、所定の範囲内で異なるように制御するものである。従って、位相同期化の短期安定度と共に長期安定度も維持することができる。   The fourth embodiment corresponds to a configuration in which a control circuit 48 and a pre-filter 49 are provided in the configuration shown in FIG. 2, and the control circuit 48 sets a coefficient input to the multiplier 47 for each predetermined period or for a long time. The change is made at random timing over a period, and the change width is controlled to be constant or different within a predetermined range each time. Therefore, the long-term stability as well as the short-term stability of phase synchronization can be maintained.

又乗算器47に入力する係数の変更に対応してプリフィルタ49の次数を変更するものである。従って、係数を大きくして加算器46に入力するオフセット値を大きい値とする場合、プリフィルタ49の次数も大きい値として、プリフィルタ49に於ける平均化処理の期間を長くすることにより、第2のダイレクトディジタルシンセサイザ44の出力信号の周波数が、第1のダイレクトディジタルシンセサイザ43の出力信号の周波数に対して差が大きくても、その変化速度を遅くして、安定度を維持することができる。   Further, the order of the pre-filter 49 is changed corresponding to the change of the coefficient input to the multiplier 47. Therefore, when the coefficient is increased and the offset value input to the adder 46 is set to a large value, the order of the prefilter 49 is also set to a large value, and the averaging process period in the prefilter 49 is lengthened. Even if the frequency of the output signal of the second direct digital synthesizer 44 is significantly different from the frequency of the output signal of the first direct digital synthesizer 43, the rate of change can be slowed to maintain stability. .

本発明の実施例1の説明図である。It is explanatory drawing of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の説明図である。It is explanatory drawing of Example 2 of this invention. 本発明の実施例3の説明図である。It is explanatory drawing of Example 3 of this invention. 本発明の実施例4の説明図である。It is explanatory drawing of Example 4 of this invention. 従来のAPLLの説明図である。It is explanatory drawing of the conventional APLL. 従来のDPLLの説明図である。It is explanatory drawing of the conventional DPLL. 従来のDPLLの説明図である。It is explanatory drawing of the conventional DPLL.

符号の説明Explanation of symbols

1,21,31,41 ディジタル位相比較器(DPD)
2,22,32,42 ループフィルタ(LPF)
3,23,33,43 第1のダイレクトディジタルシンセサイザ(DDS1)
4,24,34,44 第2のダイレクトディジタルシンセサイザ(DDS2)
5,25,35 位相同期部(PLL)
6,26,36,46 加算器
27,47 乗算器
37 オフセット設定部
38,48 制御回路
39,49 プリフィルタ
1, 21, 31, 41 Digital phase comparator (DPD)
2, 22, 32, 42 Loop filter (LPF)
3, 23, 33, 43 First direct digital synthesizer (DDS1)
4, 24, 34, 44 Second direct digital synthesizer (DDS2)
5, 25, 35 Phase synchronization part (PLL)
6, 26, 36, 46 Adder 27, 47 Multiplier 37 Offset setting unit 38, 48 Control circuit 39, 49 Pre-filter

Claims (2)

入力信号と出力信号との位相差に相当するクロックのカウント値を位相比較出力信号として出力するディジタル位相比較器と、該ディジタル位相比較器の位相比較出力信号を入力するループフィルタと、該ループフィルタの出力信号を入力して出力信号の位相を制御し、該出力信号を前記ディジタル位相比較器に直接又は分周回路或いは逓倍する回路を介して入力する第1のダイレクトディジタルシンセサイザと、前記ディジタル位相比較器に入力する前記クロックを生成する位相同期部とを含むシンセサイザに於いて、
前記ループフィルタの出力信号にオフセット値を加算して入力し、前記位相同期部に出力信号を入力する第2のダイレクトディジタルシンセサイザを備え
前記第1のダイレクトディジタルシンセサイザの出力信号の周波数に対して、前記第2のダイレクトディジタルシンセサイザの出力信号の周波数は、前記オフセット値に対応する周波数差を有していることを特徴とするシンセサイザ。
A digital phase comparator that outputs a count value of a clock corresponding to a phase difference between an input signal and an output signal as a phase comparison output signal, a loop filter that inputs a phase comparison output signal of the digital phase comparator, and the loop filter of the output signal input to the controlling the phase of the output signal, a first direct digital synthesizer for inputting an output signal through a circuit which directly or divider circuit or multiplying the digital phase comparator, the digital phase A synthesizer including a phase synchronization unit that generates the clock to be input to a comparator;
A second direct digital synthesizer that adds and inputs an offset value to the output signal of the loop filter, and inputs the output signal to the phase synchronization unit ;
The synthesizer characterized in that the frequency of the output signal of the second direct digital synthesizer has a frequency difference corresponding to the offset value with respect to the frequency of the output signal of the first direct digital synthesizer.
入力信号と出力信号との位相差に相当するクロックのカウント値を位相比較出力信号として出力するディジタル位相比較器と、該ディジタル位相比較器の位相比較出力信号を入力するループフィルタと、該ループフィルタの出力信号を入力して出力信号の位相を制御し、該出力信号を前記ディジタル位相比較器に直接又は分周回路或いは逓倍する回路を介して入力する第1のダイレクトディジタルシンセサイザと、前記ディジタル位相比較器に入力する信号を逓倍して前記クロックを生成する位相同期部とを含むシンセサイザに於いて、
前記ループフィルタの出力信号に係数を乗算してオフセット値を出力する乗算器と、
該乗算器の出力のオフセット値と前記ループフィルタの出力信号とを加算して入力し、出力信号を前記位相同期部に入力する第2のダイレクトディジタルシンセサイザとを備え
前記第1のダイレクトディジタルシンセサイザの出力信号の周波数に対して、前記第2のダイレクトディジタルシンセサイザの出力信号の周波数は、前記オフセット値に対応する周波数差を有していることを特徴とするシンセサイザ。
A digital phase comparator that outputs a count value of a clock corresponding to a phase difference between an input signal and an output signal as a phase comparison output signal, a loop filter that inputs a phase comparison output signal of the digital phase comparator, and the loop filter of the output signal input to the controlling the phase of the output signal, a first direct digital synthesizer for inputting an output signal through a circuit which directly or divider circuit or multiplying the digital phase comparator, the digital phase In a synthesizer including a phase synchronization unit that multiplies a signal input to a comparator to generate the clock,
A multiplier that multiplies the output signal of the loop filter by a coefficient and outputs an offset value;
A second direct digital synthesizer that adds and inputs the offset value of the output of the multiplier and the output signal of the loop filter, and inputs the output signal to the phase synchronization unit ;
The synthesizer characterized in that the frequency of the output signal of the second direct digital synthesizer has a frequency difference corresponding to the offset value with respect to the frequency of the output signal of the first direct digital synthesizer.
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