JPH03171822A - 周波数シンセサイザ - Google Patents

周波数シンセサイザ

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JPH03171822A
JPH03171822A JP1310294A JP31029489A JPH03171822A JP H03171822 A JPH03171822 A JP H03171822A JP 1310294 A JP1310294 A JP 1310294A JP 31029489 A JP31029489 A JP 31029489A JP H03171822 A JPH03171822 A JP H03171822A
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JP
Japan
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frequency
phase
output
signal
controlled oscillator
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JP1310294A
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English (en)
Inventor
Eiji Itaya
英治 板谷
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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】 〔wi要〕 例えば,衛星通信用周波数変換装置の局部発振器に使用
する周波数シンセサイザに関し、周波数シンセサイザの
出力周波数の分解能を損なうことな(,SSB位相雑音
特性を改善することを目的とし、 第1の電圧制御発振器からの第1の出力信号と入力した
周波数Nt ratの信号とを混合し+ Nl分周して
得た混合・分周信号が,周波数fR1の第1の基準信号
と位相同期する様に該第1の電圧制御発振器の周波数を
制御することにより,周波数(Nlf■+ N,f■)
の第1の出力信号を送出する第1の位相同期回路を有す
る周波数シンセサイザにおいて、第2の電圧制御発振器
からの第2の出力信号をNg?周した分周信号が,該第
1の基準信号を用いて生成した周波数N3 faxの第
2の基準信号と位相同期する様に該第2の電圧制iTJ
発振器の発振周波数を制御して周波数(N 3 f *
■)N2の第2の出力信号を得た後,N,分周して該第
1の位相同期回路に送出する第2の位相同期手段を付加
する様に構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は,例えば,衛星通信用周波数変換装置の局部発
振器に使用する周波数シンセサイザに関するものである
衛星通信用地球局の周波数変換装置は1広帯域な送受信
帯域内の割り当てられた周波数において,信号の送受信
が行える様に周波数変換を行っている。
例えば、Ku帯域では送信周波数が14.0〜l4.5
GHz (帯域幅は500 Mtlz)内の割り当てら
れた周波数となる為.周波数変換装置の局部発振23と
しては出力周波数の分解能(周波数可変時のステソプ幅
)が小さく.高安定であることの他に,近年はSSB位
相雑音が少ないことが要求されている。
また、周波数の有効利用やコストの点から,送受信周波
数の選択が容易に行えることも要求されている。
この為、位相同期回路を用いた周波数シンセサイザが一
般に用いられているが,出力周波数が非常に高く,且つ
広帯域であること等から出力周波数の分解能を小さくす
ると,基準周波数の逓倍数が増加するが.この増加に伴
って基準信号の雑音やその周辺回路の熱雑音が増大し,
周波数シンセサイザ出力のSSB位相雑音が増加する。
そこで、周波数シンセサイザの出力周波数の分解能を損
なうことな(,SSB位相雑音特性を改善することが必
要である。
〔従来の技術〕
第3図は周波数シンセサイザの原理図で,何れも位相同
期回路を使用したものである。以下,図の動作を説明す
る。尚, 12.16はループフィルタを示す. 先ず、第3図(a)は直接分周方式で.電圧制御発振器
(以下, VCOと省略する)13の出力信号(周波数
r0。L)を分周器l4でN分周して得たN分周信号の
位相と.入力する周波数f.の基準信号の位相とを位相
比較器Uで位相比較し,位相差が所定値となる様にVC
Oの発振周波数を制御する。
第3図(b)はVCO 17の出力信号と周波数fLの
周波数変換用信号とを混合器l9で混合した後,分周器
l8でN分周した混合・分周信号の位相と,人力する周
波数f,の基準信号の位相とを位相比較器l5で位相比
較し,位相差が所定値となる様にVCOの発振周波数を
制御する。
この時のvCOの出力周波数はそれぞれ(a)  直接
分周方式 f。,, =Nf*     (1)(b)
  混合方式   fo−t =N fm + ft 
 (2)となり,分周数Nを変化することにより,出力
周波数r。utはf,のステップ幅で変化することにな
る。
第4図は従来例のブロック図を示す。
図中,10は基準信号発生器で,通常は水晶発振器(χ
OSC)を用いている.2は分解能が粗い周波数シンセ
サイザであり.回路構或は上記第3図(b)の混合方式
である.3は分解能が細かい周波数シンセサイザで.・
回路構成は上記第3図(a)の直接分周方式であるが.
以下,前者をPLL..後者をPLL,とする。尚,こ
れらの動作は上記と同じである。
ここで、分周器35は細かい分解能を得る為に基準信号
発生器の出力を分周するが. pt.t.zの基準信号
の周波数flI(以下,fえと省略する)を低くすると
(1)式からステップ幅が狭くなり,その分だけ分周器
34の分周数N2は大きくなる。また、逓倍器40はP
LL ,の出力をH逓倍し.所要の出力周波数を得る為
のものである. この様に,分解能の細かいPLLtと分解能の粗い1’
LL ,とを組み合わせ,更に逓倍器40でH逓倍する
ことにより出力周波数f。utは fouL =M (N+ fs+++Nz fez) 
   (3)となり.所要の周波数帯において広帯域で
分解能が小さい周波数シンセサイザを実現している。
ここで,  fal> faxであり+ Nl+N!は
分周器24.?4の分因数である。
しかし、第4図の回路構或では分解能をより細かくする
には,前述した様にPLL,のrII■を低くすること
になり,これは結果的に(1)弐に示す様にf8の逓倍
数を大きくすることになる。
しかし,これはfRに含まれる雑音やその周辺回路の熱
雑音(位相比較器の雑音で代表される)も同しく逓倍さ
れることになり,周波数シンセサイザの出力信号のSS
B位相雑音が劣化することになる。
以下,これらを詳細に説明する。
第4図に示す周波数シンセサイザの出力周波数として1
2.8〜l3.3 Gllzを5Mtlzステップ幅で
可変可能にするには,逓倍器40の逓倍数門を8とする
と, PLL.の出力側では1600=1662.5 
Mllzを0.625Mllzステップ幅で出力する必
要がある。
そこで.細かいステップ幅を作るpt.t.tの基準周
波数r。は0.625 Mllzとなる(これは,分周
器35で基準信号発生器10の出力周波数10 MHz
を16分周すれば得られる。) ?た,粗いステップ幅を作るPLL ,の基準周波数f
■として上記10 MHzをそのまま使用すると, P
LL1の出力a点の周波数は分周器24の分周数N1を
変化することにより10 MHzのステップ幅で変化す
ることになる。
同様に,分周器34の分周数N2を変化することにより
, PLLzの出力b点の周波数は0.625 Mll
zステップ幅で変化することになるので.分周数を設定
して組み合わせることにより,a点の周波数を0.62
5 M}1zステップ幅で1600〜1662.5 M
Hzに渡って変化することができる。
ここで、(3)式に示す様にPLL.PLLzの分周数
N1N2はPLL.の出力周波数によって決定されるが
,vC033の可変幅の実現性やN,とN2の比が大き
くならない様にすることなどを考慮して,b点の出力を
400 〜410 MILzとすると,分周器24の分
周数N,は120〜166,分周器34の分周数N,は
640〜656となる。
換言すれば,b点の周波数はf*z ・0.625 M
flzを640〜656逓倍したものであり,a点の周
波数?上記(3)式に示す様にfi+= 10MIlz
を120〜166逓倍したものにb点の周波数を加えた
ものとなる。
更に,出力端においては,逓倍2S40にまり8逓倍さ
れる。
次に、SSB位相雑音について述べる。
一iに, PLLの雑音特性はループの自然角周波数ω
0の内側と外側で異なり,ω7の外側では雑音はνCO
の持つ雑音が支配的であるが,ω7の内側では位相比較
器でのノイズフロアがPLLにより逓倍されて劣化した
(増大した)雑音が支配的である。
このノイズフロアN,による雑音P,lは分周数Nを用
いて次式の様に表される。
P, =Nt +2011og N    (4)(4
)式から, r’LLの低雑音化には分周数Nを小さく
すること,換言すればNfの逓倍数を小さくするこ゜と
が有効である. また,位相比較器21. 31で発生する熱雑音も前記
のr■,r■と同様に逓倍されることになる。逓倍によ
る熱雑音の劣化量は逓倍数をNとすると劣化量・20f
ogN で表されるので PLL lでは20 fog 166 = 44.4 
dBpLLzでは20 fog 656 = 56.3
 dBと劣化し,逓倍器40によって,更に2(H!o
g8= 18dB劣化することになる。
ここで、位相比較器の雑音レベルはlllz当たり約−
150 dB,の雑音レベルであるので,上記の劣化を
考えると周波数シンセサイザ出力では150 +(56
.3 +18)=−75.7dB, /Hzの雑音レベ
ルとなる。
これは,仮にPLLによる劣化がなかったとしても,7
5.7dBc /Hzより良い雑音レベルの周波数シン
セサイザは作れないことになる。
尚、ここでは出力周波数を5MIlzステップ幅にした
時について述べたが,更に細かいステップ幅を作る為に
はf,が小さくなるので,分周数が大きくなり.更にS
SB位相雑音が劣化する。
〔発明が解決しようとする課題〕
従って,周波数シンセサイザの出力周波数の分解能を小
さくした場合, SSB位相雑音が劣化すると云う問題
が生していた。
本発明は周波数シンセサイザの出力周波数の分解能をJ
flなうことな(,SSB位相雑音特性を改善すること
を目的とする。
?課題を解決する為の手段〕 第1図は本発明の原理ブロック図を示す。
図中、2は第1のTLI′E′yI御発振器からの第1
の出力信号と人力した周波数Nz bzの信号とを混合
しr Nl分周して得た混合・分周信号が,周波数『訓
の第1の基準信号と位相同期する様に該第1の電圧制御
発振器の周波数を制御することにより,周波数(Nlf
■十N.f.■〉の第1の出力信号を送出する第1の位
相同期回路である。
また、3は第2の電圧制御発振器からの第2の出力信号
をN2分周した分周信号が.該第1の基準信号を用いて
生成した周波数N, fll2の第2の基単信号と位相
同期する様に該第2の電圧制御発振器?発振周波数を制
御して周波数(N,f■)N2の第2の出力信号を得た
後, N3分周して該第1の位相同期回路に送出する第
2の位相同期手段である。
?作用] 本発明では第2の位相同朋手段から第1の同期回路に送
出する周波数fL(・N.f.■)はNi分周している
ので,第2の電圧制御発振器の出力周波数はN3 fL
 となる。
また.第2の位相同期手段内の第2の位相同期回路のス
テップ幅もN3 f倍となるので第2の基準周波数もN
3 fll!でよいことになる。これは,第2の位相同
期回路の出力周波数がN,倍になっても分同数はN2の
ままで変化しないと云うことである。
次に,第1の位相同期回路および第2の位相同期回路の
逓倍による雑音の劣化量は第1の位相同期回路ではrt
を従来例と同じくしているので,204!ogN1 と
なる。しかし、第2の位相同期回路での劣化は 20fog( Nz/N+)     (4)’となる
従って.本発明では従来例に較べて20 1 ogN,
だけ位相雑音が改善されることになる。
〔実施例] 第2図は本発明の実施例のブロック図を示す。
ここで、位相比較器21,ループフィルタ22,電圧制
御発振器23,分周器24,混合器25は第1の位相同
期回路2の構成部分、位相比較器31.ループフィルタ
32.電圧制御発振器33,分周器34〜36は3 第2の位相同期手段会の構戒部分を示す。また.全図を
通じて同一符号は同一対象物を示す。
尚、位相比較器31,ループフィルタ32,電圧制御発
振器33,分周器34. 35の部分を第2の位相同期
回路とする。
以下,図の動作を説明するが,周波数シンセサイザの出
力周波数とステップ幅は従来例と同じく12.8〜13
.3 Gllz.  5MHzとすると,第1の位相同
朋回路のa点では1600〜1662.5 Mllz,
 0.625 Mllzステンプ幅の周波数の信号が出
力され,またb点では400 〜410 Mllz, 
0.625 Mllzステップ幅の信号が入力する。
ここで,分周器36の分周数N,=2とすると,vC0
 33の出力周波数のステップ幅はb点の2倍となるの
で, 800 〜820 MHz, 1.25 MHz
ステップの周波数となる。これにより,第2の基準信号
の周波数はNz bz=  2 X O.65 MHz
 =1.25 Ml(zとなる。
そこで、第2の位相同期回路の出力周波数が2倍になっ
ても,分周器34の分周数N2は従来例と同じ<640
〜656と変化しない。しかし、分周器36により2分
周されているので,分周器34の見かけの分同数は32
0〜328になる。
SSB位相雑音の劣化量は(4)′式から20log(
 656/2)・50.3 dBとなり,従来例に較べ
て6dB改善される。
周波数シンセサイザ出力では −150 +(50.3 +18)=−81.7dbc
/Hzの雑音レベルとなる。これは周波数シンセサイザ
のステップ幅を従来例と同じくしても, SSB位相雑
音が6dB改善される。
即ち1ノイズフロアの見かけ上の逓倍数を小さくできる
ので,周波数シソセサイザの出力周波数の分解能を小さ
くしてもSSB位相雑音の劣化を少なくできる。また逆
に分解能を摂なうことなく,SSO位相雑音特性を改善
することができ周波数変換装置のr[能向上に寄与する
所が大きい。
〔発明の効果〕
以上詳細に説門した様に、本発明によれば周波数シンセ
サイザの出力周波数の分解能を+nなうことな(,SS
B位相雑音特性を改善することが出来ると云う効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理ブロック図、 第2図は本発明の実施例のブロック図、第3図は周波数
ジンセサイザの原理図、第4図は従来例のブロック図を
示す。 図において、 2は第1の位相同期回路、 3は第2の位相同期手段を示す。 本発明の原種ブロック図 S1 図 木免明の芙冷ク]のブロンク囚 第 2 図 夷 3 囚 3 従来例のブロソク図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1の電圧制御発振器(23)からの第1の出力信号と
    入力した周波数N_2f_R_Zの信号とを混合し、N
    _1分周して得た混合・分周信号が、周波数f_R_1
    の第1の基準信号と位相同期する様に該第1の電圧制御
    発振器の周波数を制御することにより、 周波数(N_1f_R_1+N_2f_R_2)(N_
    1、N_2は正の整数)の第1の出力信号を送出する第
    1の位相同期回路(2)を有する周波数シンセサイザに
    おいて、 第2の電圧制御発振器(33)からの第2の出力信号を
    N_2分周した分周信号が、該第1の基準信号を用いて
    生成した周波数N_3f_R_2(N_3は正の整数)
    の第2の基準信号と位相同期する様に該第2の電圧制御
    発振器の発振周波数を制御して周波数 (N_3f_R_2)N_2の第2の出力信号を得た後
    、該第2の出力信号をN_3分周して周波数N_2f_
    n_2の信号を該第1の位相同期回路に送出する第2の
    位相同期手段を付加したことを特徴とする周波数シンセ
    サイザ。
JP1310294A 1989-11-29 1989-11-29 周波数シンセサイザ Pending JPH03171822A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012518336A (ja) * 2009-02-13 2012-08-09 クゥアルコム・インコーポレイテッド 複数の同調ループを有する周波数シンセサイザ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012518336A (ja) * 2009-02-13 2012-08-09 クゥアルコム・インコーポレイテッド 複数の同調ループを有する周波数シンセサイザ
JP2014195295A (ja) * 2009-02-13 2014-10-09 Qualcomm Incorporated 複数の同調ループを有する周波数シンセサイザ

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