JPH02244821A - 位相同期ループ発振器 - Google Patents

位相同期ループ発振器

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JPH02244821A
JPH02244821A JP1064221A JP6422189A JPH02244821A JP H02244821 A JPH02244821 A JP H02244821A JP 1064221 A JP1064221 A JP 1064221A JP 6422189 A JP6422189 A JP 6422189A JP H02244821 A JPH02244821 A JP H02244821A
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JP
Japan
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output
voltage
phase
controlled oscillator
oscillator
Prior art date
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Pending
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JP1064221A
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English (en)
Inventor
Yoichi Endo
洋一 遠藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 入力の基準信号FRに電圧制御発振器の出力信号FVを
位相同期させるPLLループを用いた広帯域発振器に関
し、 PLLループを用いた広帯域発振器の低雑音化を目的と
し、 位相比較器の出力誤差εを正負の両極性で取り出し積分
するループフィルタとその積分電圧を増幅する増幅器と
して正側と負側の2系統の回路を具え、vk2系統回路
の出力電圧+V、−Vを電圧制御発振器の発振周波数を
変化させる周波数可変素子の両端に印加するように構成
する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は入力信号を基準として電圧制ji1発振器の位
相を同期させる位相同期ループPLLを用いた広帯域の
発振器に関する。
近年、無線衛星通信回線は、その高速化、大容量化に伴
い、送信や受信の局部発振器の広帯域化と低雑音化が要
求されている。そのため、PLLを用いた発振器の分周
によるシンセサイザ化による広帯域化とともに低雑音化
が強く望まれている。
〔従来の技術〕
従来のPLLによる広帯域発振器は、第5ISJのブロ
ック図に示す如く、位相比較器(PD)2Aにおいて基
準発振器IAからの入力信号Flを基準とし電圧制御発
振器(VCO)6Aの出力信号Pvの位相を比較して位
相同期をとるのに、電圧制御発振器(VCO) 6^の
出力信号Pvの周波数を外部設定信号Cにより1/Nに
分周する分周器(1/N)7Aの出力P、を入力の基準
信号PRと位相比較し、位相比較器(PD)2Aの出力
の位相誤差εをループフィルタ(LF) 3Aで積分し
、その積分して得た電圧を増幅器(AMP)4Aで増幅
した電圧を低域通過フィルタ(LPF) 5Aを通過さ
せ制?ilt圧Vcとして発振周波数を変える電圧制御
発振器(VCO) 6Aに加えるように構成されている
。そして電圧制御発振器(VCO)6Aの制御電圧νC
とその発振周波数FRの関係は、第6図のF−V特性図
の如く、縦軸の発振周波数FVの使用周波数fl−ft
は、横軸の制御電圧Veの電圧νc1〜vo!で定まる
。一般に、広帯域で且つ雑音特性の良いPLL発振器の
電圧制御発振器νCOは、単位制i:fl!圧当りのV
COの発振周波数の変化ΔFV/ΔνCで表す変調感度
Koが小さい領域でVCOを動作させるのが有利である
ため、VCOは大きな値の制′4B’を圧Vcを必要と
し、通常は、Vcは30v程度になる。
しかし位相比較器(PD) 2Aの出力電圧εは1、−
船釣にIC化されたディジタル型比較器でも電源電圧V
ccの関係から5 volt程度であるため、雑音特性
を良くする為に電圧制御発振器VCO6Aの制御電圧V
cを30v程度にするには、増幅器(AMP)4Aが必
要であった。そのため増幅器(AMP)4Aにより、位
相比較器(PD) 2Aからの出力Cを積分した電圧に
含まれる雑音や外部からの雑音も結果として増幅される
ので、PLL発振器の出力信号の雑音特性を劣化するな
どの欠点があった。そのため増幅器(AMP)4^の後
に、雑音成分を除去するため低域通過フィルタ(LPF
)5Aを挿入していた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、雑音成分が大きくならぬ様に増幅器AM
P 4Aの利得を低くすれば、電圧制御発振器VCO6
真の発生雑音を低くするに必要な大きな制御電圧Vcが
得られず、また、雑音を除去するため低域通過フィルタ
(LPF)5Aの遮断周波数を低くすると、PLLの応
答特性に悪影響を与えるため、ループフィルタ(LP)
 3^の遮断周波数より低くする事はできない、そのた
め、低域通過フィルタ(LPF) 5^による十分な雑
音除去の効果を得る事ができないという問題があった。
本発明は、増幅器(AMP)4Aの増幅度を上げること
なく十分な電圧制御発振器VCO6Aの制御電圧Vcが
得られ、更に低域通過フィルタ(LPF) 5Aを設け
ることなく雑音成分の除去効果を得ることが出来る位相
同期ループ発振器の提供を課題とする。
〔課題を解決するための手段〕
この課題は、第1図の原理図の如く、位相比較器2の出
力誤差εを正負の両極性÷ε、−εで取り出し積分する
ループフィルタ3と該出力を増幅する増幅器4として正
側と負側の2系統の回路31゜41と3□Atを具え、
咳2系統回路の出力電圧+V、−Vを電圧制御発振器6
の発振周波数の可変素子61の1両端a、bに印加する
ようにした本発明の構成によって解決される。
゛本発明の位相同期ループ発振器の基本構成を示す第1
図の(a)において、 lは、位相同期ループPLLの位相比較器2に基準信号
FRを供給する基準発振器である。
2は、基準発振器1の出力信号FRを基準とじて電圧制
御発振器6の出力信号FVの位相を分周器7で1./N
分周した分周出力FRで比較して位相誤差εを正負の両
極性+ε、−εで出力する位相比較器である。
31、3zは、位相比較器2の正負の出力+ε1−εを
別りに積分して正負の直流電圧十E、−Eを出力するル
ープフィルタである。
41、4gは、ループフィルタ31.3□の出力の直流
電。
1十E、−Eを別々に増幅し出力電圧+V、−Vを出力
する増幅器である。
6は、発振周波数の可変素子61を有し該素子61に制
御電圧Veを印加することにより、発振周波数F9を変
化する電圧制御発振器である。
そして第1図の℃)に示す如く、電圧制御発振器6の発
振周波数の制御素子61の両端a、bに、任相比較器2
の正負の出力誤差+ ε、−εをルー・ブフィルタ3=
、3!で積分し増幅器4r、4zで増幅した出力電圧+
V、−Vを印加するように構成する。
〔作用〕
位相比較器2は、その出力の位相誤差εを正負の両極性
÷ε1−εで取り出しループフィルタ31゜3tで積分
し増幅器47.42で増幅した正負の2系統の回路の出
力電圧+ν、−νを、電圧制御発振器6の発振周波数の
制御素子6Jの両端a、11に制御電圧νCとして印加
するので、電圧制御発振器6の制御電圧VeO値は相対
的に大きな値となり、雑音の変調感度kが小となり発生
雑音が低減される。
従って本発明の位相同期ループ発振器は、その位相誤差
を積分した電圧を増幅する増幅器4□4゜の利得が低い
ままで、電)1制御発振器6のXll 1電。
圧Veの値を発生雑音を低く抑えるに必要な大きななる
ので、PLLの応答特性は従来と同しくループフィルタ
3413□の遮断周波数で決まり、応答特性に悪影響は
無くなり問題は解決される。
〔実施例〕
第2図は本発明の第1実施例の位相同期ループ発振器の
構成を示すブロック図であり、第3図はその動作を説明
するための制御信号電圧の波形図である。そして第4図
は本発明の第2実施例のブロック図である。図中で第1
図で示した回路と同一の回路は同一の記号で示しである
第2図の第1実施例のブロック図において、基準発振器
1は、例えば発振周波数IMHzの水晶発振器で構成さ
れ、位相比較器2は、正負の両極性の出力口1口が得ら
れる例えばダブル・バランスド・ミキサ(DBM)が用
いられる。そして電圧制御n発振器6は、例えば内部に
共振器を持ち該共振器のインダクタンスLと共振する共
振周波数の可変素子61としてキャパシタの可変容量ダ
イオード(VC)を使用することにより、自己の発振周
波数IGHzを微小変化させるものである。また、分周
器7の分周比1/Nは外部からの設定信号Cにより1/
1000に設定される。
位相比較器2の正の出力Qを、ループフィルタ31で積
分し増幅器41でその積分出力を増幅した正側回路の出
力電圧+Vと、負の出力Qをループフィルタ3□で積分
し増幅器4□でその積分出力を増幅した負側回路の出力
電圧−Vは、第3図の制御信号電圧の波形図の如く、成
る時刻りにおける電圧制御発振器6の発振周波数の制御
に必要な、制御信号+νt、−Vtと、不要な雑音成分
シフの重畳した制御信号である。
電圧制御発振器6の周波数可変素子61の両端に印加さ
れる制御電圧は、正側出力+Vと、負側出力−V(7)
差分(Vt+v 、l)  (−Vt+v n )=2
Vtとなり、電圧制御発振器6の制御電圧は、従来の制
御電圧Vtの2倍の振幅を持つため前段の増幅器41.
42の利得を従来の半分とし雑音が増幅されるのを低く
抑えることが出来る。また同時に、上式から明らかな如
く、重畳するコモンモードの雑音成分■1は、差分処理
で除去されるので電圧制御発振器6は低雑音化され、従
来例における低域通過フィルタ5が無くても低雑音化さ
れるので問題は無い。
第4図の第2実施例のブロック図は、位相比較器2を、
入力の基準信号FR側が進み位相の時は出力φ。を、V
CO出力FV側が進み位相の時は出力φ9を出力するデ
ィジタル型位相比較器21と、その出力φゆ、φ智を切
り替えて極性が正の出力Qと負の出力Qを夫々出力する
チャージポンプ22.。
22vにより構成され、第1実施例と同じくループフィ
ルタ3と増幅器4が正側3□41と負側3□+ 42の
2系統の回路で処理し、正側の出力電圧+Vと、負側の
出力電圧−Vを、電圧制御発振器6の周波数可変素子6
1の両端a、bに印加して差分をとり電圧制御発振器6
の出力Pvを分周器7を介して入力の基準信号Fmに位
相同期するとともにその発生雑音を低減する。
第2図の第1実施例と、第4図の第2実施例の何れにお
いても、電圧制御発振器6の出力周波数FVの制御に必
要な制御電圧+V、−Vを得るためのループフィルタ3
1、3gの出力を増幅する増幅器41。
4!の増幅利得を、発生雑音の抑圧のために特に上げる
ことがないので、増幅器41.42で雑音成分が不必要
に増幅されることが無い。更に増幅器41゜48の出力
電圧に重畳するコモンモードの雑音も電圧制御発振器6
の制御素子61の両端に印加する時に同時に除去される
ので、電圧制御発振器6は従来例における低域通過フィ
ルタ5が無くても低雑音化される。
〔発明の効果〕
以上説明した如く、本発明によれば、PLLループ内の
雑音成分を不必要に増幅することが無く、更に増幅器の
出力に重畳するコモンモード雑音も同時に除去され、電
圧制御発振器が低雑音化されるので、位相同期ループを
用いた広帯域発振器の雑音性能を向上する効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の位相同期ループ発振器の基本構成を示
す原理図、 第2図は本発明の第1実施例の位相同期ループ発振器の
構成を示すブロック図、 第3図は本発明の実施例の動作を説明するための制御信
号電圧の波形図、 第4図は本発明の第2実施例の位相同期ループ発振器の
構成を示すブロック図、 第5図は従来の位相同期ループ発振器のブロック図、 第6図は従来の位相同期ループ発振器のF−V特性図で
ある。 図において、 1は基準発振器、2は位相比較器、3.、3mはループ
フィルタ、41.4mは増幅器、    ′→→−6は
電圧制御発振器、7は分周器である。 (幻    47本 イR−仄 Eり (b)  f圧fle′P4clt!J しcr)tn
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 入力信号(F_R)を基準とし位相比較する位相比較器
    (2)と該位相比較器の出力の位相誤差εを積分し電圧
    を出力するループフィルタ(3)と該ループフィルタの
    出力電圧を増幅する増幅器(4)と該増幅器の出力を制
    御電圧として発振周波数を変化する周波数可変素子(6
    1)に印加し制御された発振周波数(F_V)の信号を
    出力する電圧制御発振器(6)と該電圧制御発振器の出
    力周波数を外部からの設定信号Cにより1/Nに分周す
    る分周器(7)からなり、該分周器の出力(F_P)を
    前記位相比較器で位相比較し該電圧制御発振器の出力信
    号F_Vを入力の基準信号F_Rに位相同期させる位相
    同期ループにおいて、 該位相比較器(2)の出力の位相誤差εを正負の両極性
    (+ε、−ε)で取り出し、該位相誤差を積分するルー
    プフィルタ(3)と該積分出力を増幅する増幅器(4)
    として正側と負側の2系統の回路(3_1、4_1;3
    _2、4_2)を具え、該2系統回路の各出力電圧(+
    V、−V)を前記電圧制御発振器(6)の周波数可変素
    子(61)の両端(a、b)に印加するようにしたこと
    を特徴とする位相同期ループ発振器。
JP1064221A 1989-03-16 1989-03-16 位相同期ループ発振器 Pending JPH02244821A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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