JPH024020A - マイクロ波帯シンセサイザ - Google Patents

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〕 マイクロ波帯無線装置の送信機或いは受信機に用いられ
る局部発振器として使用されるマイクロ波帯シンセサイ
ザに関し、 分周数設定回路によって設定される分周数に応じて一定
のループ定数が得られるマイクロ波帯シンセサイザを提
供することを目的とし、所定信号を発生する基準発振器
と、基準発振器からの信号と他からの信号との位相を比
較する位相比較器と、位相比較器で位相比較した時の差
分を所定ループ定数を持って直流電圧として出力するル
ープフィルタと、ループフィルタから出力する直流電圧
レベルに応じた信号を発生する電圧制御発振器と、電圧
制御発振器から出力する信号の出力周波数を予め設定さ
れている分周９Ｍで分周するマイクロ波帯プリスケーラ
と、マイクロ波帯プリスケーラからの出力を任意に設定
される分周数で分周するプログラマブルデバイダと、プ
ログラマブルデバイダの分周数を設定する分周数設定回
路と、電圧制御発振器から出力する信号の出力周波数を
変化させたことによるループフィルタのループ定数の変
化を補償するループ定数補償回路を具備し構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、マイクロ波帯無線装置の送信機或いは受信機
に用いられる局部発振器として使用されるマイクロ波帯
シンセサイザに関する。

携帯無線機やマイクロ波帯無線装置等で局部発振器とし
て使用される周波数シンセサイザは、出力周波数の位相
を基準周波数の位相と比較し、その差分にて自己発振周
波数を一定の範囲内に収束させ、安定化するフェーズロ
ックドループ（以下ＰＬＬと称する）方式を用いること
が多い。

このような方式の場合、出力周波数を分周した信号と基
準信号が周波数１位相共に等しくなるように動作する。

即ち、このような方式を周波数シンセサイザとして使用
する場合、例えばマイクロ波帯無線装置のチャネルを切
り替えることにより位相雑音特性が変化することがある
。

かかる場合、情報伝送容量の増大を計る多重通信方式に
おいてはキャリア対ノイズ特性の劣化を招くことがあり
、何らかの対策が必要となる。

〔従来の技術〕

第４図は従来例を説明するブロック図を示す。

本例は位相比較器２を用いたＰＬＬ方弐のマイクロ波帯
シンセサイザであり、基準発振器１の発振周波数を符号
ｆ、で表す。

又、マイクロ波帯プリスケニラ５は電圧制御発振器（以
下ＶＣＯと称する）４から出力するマイクロ波信号（尚
、周波数を符号ｆ０とする）を直接予め決められた分周
数Ｍにて分周する。

一方、プログラマブルデバイダ６は分周数が任意に変え
られ、その分周数を符号ＮＰとする。尚、プログラマブ
ルデバイダ６の分周数は、スイッチ回路からなる分周数
設定回路７にて設定されるものとする。

第４図に示すマイクロ波帯シンセサイザは、全体で位相
同期回路を構成しており、位相比較器２に入力する信号
、即ち、ＶＣＯ４から出力する出力周波数ｆ０を分周し
たｆ　ｏ　／　（ＮＰ　　・Ｍ）と、基準発振器１の発
振周波数ｆ、が周波数１位相共に等しくなるように動作
する。

従って、出力周波数ｆ。は、ｆｏ＝Ｎｐ　　・Ｍ・ｆｒ
となる。ここでＮｐを分周数設定回路７にて変化させれ
ば、ＶＣＯ４の発振可能な周波数内でＭ−ｆ、のステッ
プでｆｏを変化させることが出来るマイクロ波帯シンセ
サイザとなる。

以上のような位相同期回路のループ応答を特徴づけるル
ープ定数、つまりループ帯域幅ωＮとダンピング係数ζ
はループフィルタ３として２成形アクティブフィルタを
用いた場合、 ωＮ　＝　（（Ｋｖ　　Ｋ　ａ　）バτ、　−ＮＰ　−
Ｍ）　）　””・・・式（１）、ζ＝（τ２／２）ω９
・・・式（２）となる。

但し、 ＫＶ　　−・・ＶＣＯ４の変換利得（ｒａｄ／Ｖ、　）
、Ｋ６　・・・位相比較器２の変換利得（Ｖ／ｒａｄ）
、τ１．τ２　・・・２成形アクティブフィルタの時定
数をそれぞれ示す。

第４図に示すような位相同期回路からなるマイクロ波帯
シンセサイザを、送信機或いは受信機の局部発振器とし
て使用しているマイクロ波帯無線装置にあって、例えば
分周数設定回路７にてプログラマブルデバイダ６の分周
数Ｎｐを変化させ、そのチャネルを切り替えると、ルー
プ帯域幅ω８は分周数設定回路７にて設定する分周数Ｎ
ｐに反比例することになる。

即ち、式（１）中の他の定数は変わらないのでω８はＮ
ｐを大きくすると小となり、Ｎｐを小さくすると大とな
る。

従って、第４図においてループ帯域幅ωＮｐダンピング
係数ζは、周波数シンセサイザの内部雑音からなる雑音
特性（位相雑音特性）を決定づける重要なパラメータと
して位置づけられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のようにチャネルを切り替えてループ帯域幅ω８．
ダンピング係数ζが変化し、位相雑音特性が変化するこ
とは情報伝送容量の増大を計る（チャネル数がぞの分増
大する）多重通信方式においては、搬送波レベルに対す
るランダム雑音（位相雑音）の発生状況を現ずＣ／Ｎ比
を劣化させる要因となる。

本発明は、分周数設定回路によって設定される分周数に
応じて一定のループ定数が得られるマイクロ波帯シンセ
サイザを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の詳細な説明するブロック図を示す。

第１図に示す本発明の原理ブロック図中の１は所定信号
ｆ、を発生する基準発振器であり、２は基準発振器１か
らの信号ｆ、と他からの信号■との位相を比較する位相
比較器であり、３は位相比較器２で位相比較した時の差
分を所定ループ定数を持って直流電圧として出力するル
ープフィルタであり、 ４はループフィルタ３から出力する直流電圧レベルに応
じた発振周波数信号を発生する電圧制御発振器であり、 ５は電圧制御発振器４から出力する信号の出力周波数ｆ
０を予め設定されている分周数Ｍで分周するマイクロ波
帯プリスケーラであり、６はマイクロ波帯プリスケーラ
５からの出力を任意に設定される分周数Ｎｐで分周する
プログラマブルデバイダであり、 ７はプログラマブルデバイダ６の分周数Ｎｐを設定する
分周数設定回路であり、 ８は電圧制御発振器４から出力する出力周波数ｆ０を変
化させたことによるループフィルタ３のループ定数の変
化を補償するループ定数補償回路であり、 かかる手段を具備することにより本課題を解決するため
の手段とする。

〔作　用〕

分周数設定回路７で設定する分周数に応じて一定のルー
プ定数が得られるように、ループ定数補償回路８にて電
圧制御発振器４の変換利得Ｋｖ（ｒａｄ／Ｖ、　）　、
位相比較器２の変換利得Ｋ　ａ　（Ｖ／ｒａｄ）２成形
アクティブフィルタ３の時定数τ、τ２の１つ又は複数
を変えることにより、チャネルを切り替えても常に一定
のループ定数が得られるように補償されるため、常に一
定の位相雑音特性を持つマイクロ波帯シンセサイザを得
ることが可能となる。

〔実施例〕

以下本発明の要旨を第２図、第３図に示す実施例により
具体的に説明する。

第２図は本発明の詳細な説明するブロック図、第３図は
本発明の他の実施例を説明するブロック図をそれぞれ示
す。尚、企図を通じて同一符号は同一対象物を示す。

第２図、第３図に示すブロック図は本発明に係わるマイ
クロ波帯シンセサイザの２つの実施例であり、第２図に
示す実施例はループフィルタ３内の時定数τ１．τ２の
いずれかを可変し補償するために、複数の時定数値から
所定の時定数値を選択するスイッチ選択回路８ａを第１
図で説明したループ定数補償回路８とした例である。

本実施例のループフィルタ３は、位相比較器２の出力を
複数に分割して直流増幅器３１へ取り込むための抵抗器
Ｒ１〜ＲｎとスイッチＳＷＩ〜ＳＷｎと、 時定数回路をなす抵抗器ＲトコンデンサＣ及び基準電圧
（グランド）に対して直流増幅する直流増幅器３１から
構成されている。

尚、本実施例における時定数τ０．τ２は、ｒ、＝　（
Ｒ１−Ｒｎ）ｃ、ｒ２＝ＲＣとなる。

次に、本実施例のスイッチ選択回路８ａは、プログラマ
ブルデバイダ６に分周数設定回路７で設定する分周数に
応じてループフィルタ３内スイツチＳＷＩ〜Ｓ　Ｗ　ｎ
を選択し、ループフィルタ３内時定数τ、を選択する。

ここで、プログラマブルデバイダ６で設定出来る出力周
波数ｆ０のうち、中心の周波数の分周数をＮｐ　、その
時のループフィルタ３内の時定数をτ、Ｃとする。

この状況で出力周波数ｆ。をＮｃの設定数を増やし上げ
、時定数τ１ｃがそのままであれば式（１）よりループ
帯域幅ω８は低下する。

そこで、分周数の設定に応じてτ１をτ１ｃよりも小さ
い時定数にスイッチ選択回路８ａにて切り替える。

即ち、分周数の設定を小さくし出力周波数ｆ０を下げた
場合は、逆に時定数τ１を大きくするようにループフィ
ルタ３内スイツチＳＷＩ〜ＳＷｎをスイッチ選択回路８
ａにて選択することにより、常に一定のループ定数が得
られる。

第２図では上述のように設定分周数Ｎの変化に応じてル
ープフィルタ３内時定数τ１を変化させたが、第３図の
実施例は設定分周数Ｎの変化に応じてＶＣＯ４の変換利
得Ｋｙ　（ｒａｄ／Ｖｉ　）を変化させる場合の例であ
る。

本実施例のＶＣＯ４は、誘電体共振器（以下ＤＲと称す
る）９．マイクロストリップ線路で構成される主共振線
路１０．同じくマイクロストリップ線路で構成される副
共振線路１１１発振素子であるトランジスタ１２．効率
良く発振を行わせるための整合回路１３と、バラクタダ
イオード（以下ＶＤと称する）１４，１５．線輪Ｌ４１
．Ｌ４２及び抵抗器Ｒ４１，コンデンサＣ４１とからな
る帯域反射形光振器である。

ＶＣＯ４の共振器としては、ＤＲ９とＶＤ１４と副共振
線路１１からなる二重共振回路となっており、ＶＤ１４
の容量を電圧で制御し副共振線路１１の共振周波数を変
え、共振器全体の周波数が変化する。

ＶＣＯ４の変換利得Ｋｖは、ＤＲ９と副共振線路１１の
結合の度合で決定され、ＶＤ１５がない場合は副共振線
路１１をなすマイクロストリップ線路の図中ｄの長さで
変化する。

従って、ＶＤ１５を設けその容量を変化させれば等偏曲
にｄの長さが変化し、変換利得Ｋｖが変化することにな
る。

そこで、プログラマブルデバイダ６の分周数Ｎが減少し
た時は電圧設定回路８ｂによりＶＤ１５の容量が増加す
る方向に設定し、変換利得Ｋｖを小さくしループ定数が
変化しないように調整する。

又、分周数Ｎが減った時は逆の設定を行えばよいことに
なる。

以上２つの実施例はループフィルタ３の時定数τ１と、
ＶＣＯ４の変換利得Ｋｖを変化させる場合であるが、位
相比較器２の変換利得Ｋｄも位相比較器２の後に増幅器
を入れ、その利得を分周数の設定に従いプログラマブル
に変えれば、変換利得に、を変化させ、常にループ定数
を一定にすることが可能となる。

〔発明の効果〕

以上のような本発明によれば、周波数の設定によらず常
に同一のループ定数を持たせることが可能となるため、
常に一定の位相雑音特性を持つマイクロ波帯シンセサイ
ザが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するブロック図、第２図は
本発明の詳細な説明するブロック図、第３図は本発明の
他の実施例を説明するブロック図、 第４図は従来例を説明するブロック図、をそれぞれ示す
。 図において、 １は基準発振器、　　　　　２は位相比較器、３はルー
プフィルタ、　　　４はＶＣＯ。 ５はマイクロ波帯プリスケーラ、 ６はプログラマブルデバイダ、 ７は分周数設定回路、 ８はループ定数補償回路、 ８ａはスイッチ選択回路、８ｂは電圧設定回路、９はＲ
Ｄ、　　　　　　　　１０は主共振線路、１１は副共振
線路、　　　　１２はトランジスタ、１３は整合回路、
　　　　　１４．１５はＶＤ。 ３１は直流増幅器、 をそれぞれ示す。 杢％朗の原理Σ費、絹４るフロソノ図 羊　１１２ 平、を釆ぜりと説日月するフロ゛ンノＧｎ半　　　４　
　　の

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定信号（ｆ＿ｒ）を発生する基準発振器（１）と、 前記基準発振器（１）からの該信号（ｆ＿ｒ）と他から
   の信号（１）との位相を比較する位相比較器（２）と、 前記位相比較器（２）で位相比較した時の差分を所定ル
   ープ定数を持って直流電圧として出力するループフィル
   タ（３）と、 前記ループフィルタ（３）から出力する直流電圧レベル
   に応じた発振周波数信号を発生する電圧制御発振器（４
   ）と、 前記電圧制御発振器（４）から出力する信号の出力周波
   数（ｆ＿ｏ）を予め設定されている分周数Ｍで分周する
   マイクロ波帯プリスケーラ（５）と、前記マイクロ波帯
   プリスケーラ（５）からの出力を任意に設定される分周
   数Ｎ＿ｐで分周するプログラマブルデバイダ（６）と、 前記プログラマブルデバイダ（６）の分周数Ｎ＿ｐを設
   定する分周数設定回路（７）とを具備すると共に、前記
   電圧制御発振器（４）から出力する信号の出力周波数（
   ｆ＿ｏ）を変化させたことによる前記ループフィルタ（
   ３）のループ定数の変化を補償するループ定数補償回路
   （８）を具備することを特徴とするマイクロ波帯シンセ
   サイザ。