JPH0348699B2 - - Google Patents

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JPH0348699B2
JPH0348699B2 JP61053322A JP5332286A JPH0348699B2 JP H0348699 B2 JPH0348699 B2 JP H0348699B2 JP 61053322 A JP61053322 A JP 61053322A JP 5332286 A JP5332286 A JP 5332286A JP H0348699 B2 JPH0348699 B2 JP H0348699B2
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JP
Japan
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frequency
accumulation
phase
variable frequency
output
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JP61053322A
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Japanese (ja)
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JPS62209924A (en
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Tooru Shiono
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Japan Radio Co Ltd
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は周波数シンセサイザに関し、一層詳細
には、発振器の出力信号の位相を基準信号の位相
に正確に一致させるための位相ロツクループを用
いた周波数シンセサイザに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a frequency synthesizer, and more particularly, to a frequency synthesizer that uses a phase lock loop to accurately match the phase of an oscillator output signal to the phase of a reference signal.

特定の周波数源から分周、倍周、混合等の処理
により希望周波数の出力波を合成するという周波
数シンセサイザが、例えば、通信システムにおい
て広汎に用いられている。この周波数シンセサイ
ザとしては一種のフイードバツク制御回路である
位相ロツクループ(PLL)を利用したものが従
来から知られている。次に、このような周波数シ
ンセサイザの従来例について説明する。
2. Description of the Related Art Frequency synthesizers that synthesize output waves of a desired frequency from a specific frequency source through processes such as frequency division, frequency doubling, and mixing are widely used, for example, in communication systems. Conventionally, this frequency synthesizer utilizes a phase lock loop (PLL), which is a type of feedback control circuit. Next, a conventional example of such a frequency synthesizer will be described.

第1図は周波数シンセサイザの概略的な構成を
示すブロツク線図であり、この周波数シンセサイ
ザは位相比較器2、低域フイルタ4、電圧制御発
振器(VCO)6および可変分周器8を備えてい
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a frequency synthesizer, which includes a phase comparator 2, a low-pass filter 4, a voltage controlled oscillator (VCO) 6, and a variable frequency divider 8. .

位相比較器2は二つの入力信号の位相差を検出
する装置であり、その出力側は低域フイルタ4の
入力側に接続される。低域フイルタ4は遮断周波
数より低い周波数の信号を減衰なく自由に通過さ
せると共に、前記周波数より高い周波数の信号に
対しては大きな減衰を与えるものである。この低
域フイルタ4の出力側は電圧制御発振器6の入力
側に接続される。電圧制御発振器6は制御電圧に
よつて発振周波数を変化させる発振器であり、当
該電圧制御発振器6の出力側から分岐した一方の
信号線は可変分周器8の入力側に接続される。可
変分周器8は信号周波数を整数分の1に分周する
機能を達成し、その出力側は位相比較器2の一方
の入力側に接続される。
The phase comparator 2 is a device that detects the phase difference between two input signals, and its output side is connected to the input side of the low-pass filter 4. The low-pass filter 4 freely passes signals with frequencies lower than the cutoff frequency without attenuation, and provides large attenuation to signals with frequencies higher than the cutoff frequency. The output side of this low-pass filter 4 is connected to the input side of a voltage controlled oscillator 6. The voltage controlled oscillator 6 is an oscillator whose oscillation frequency is changed by a control voltage, and one signal line branched from the output side of the voltage controlled oscillator 6 is connected to the input side of the variable frequency divider 8. The variable frequency divider 8 achieves the function of dividing the signal frequency by an integer, and its output side is connected to one input side of the phase comparator 2.

すなわち、第1図の周波数シンセサイザは位相
比較器2、低域フイルタ4、電圧制御発振器6お
よび可変分周器8を閉ループとなるように接続し
た位相ロツクループからなる。
That is, the frequency synthesizer shown in FIG. 1 consists of a phase lock loop in which a phase comparator 2, a low-pass filter 4, a voltage controlled oscillator 6, and a variable frequency divider 8 are connected to form a closed loop.

このような周波数シンセサイザにおいて、位相
比較器2には基準周波数fRを有する基準信号と可
変分周器8からの出力信号が入力される。そし
て、これらの二つの信号の位相差に対応する信号
が位相比較器2から出力され、低域フイルタ4に
入力される。この低域フイルタ4によつて不要な
周波数成分が除去され、低域フイルタ4の出力信
号に基づいて電圧制御発振器6の出力周波数f0
決定される。また、電圧制御発振器6からの出力
信号は可変分周器8に入力され、この可変分周器
8の分周比に応じて周波数が変化した出力信号が
位相比較器2に供給され、その周波数が前記基準
周波数fRと比較され、結局、基準周波数fRと出力
周波数f0との位相を一致させる位相ロツクが行わ
れる。
In such a frequency synthesizer, a reference signal having a reference frequency f R and an output signal from a variable frequency divider 8 are input to the phase comparator 2 . A signal corresponding to the phase difference between these two signals is output from the phase comparator 2 and input to the low-pass filter 4. This low-pass filter 4 removes unnecessary frequency components, and the output frequency f 0 of the voltage-controlled oscillator 6 is determined based on the output signal of the low-pass filter 4 . Further, the output signal from the voltage controlled oscillator 6 is input to the variable frequency divider 8, and the output signal whose frequency has changed according to the division ratio of the variable frequency divider 8 is supplied to the phase comparator 2, and the output signal whose frequency is is compared with the reference frequency f R , and eventually a phase lock is performed to match the phases of the reference frequency f R and the output frequency f 0 .

ここで、可変分周器8における分周比をNとし
た場合、出力周波数f0は、 f0=N×fR …(1) となる。従つて、Nを変化させることにより周波
数増分をfRとした任意の出力周波数を得ることが
出来る。
Here, when the frequency division ratio in the variable frequency divider 8 is set to N, the output frequency f 0 is f 0 =N×f R (1). Therefore, by changing N, any output frequency can be obtained with the frequency increment being fR .

然しながら、このような位相ロツクループの構
成では、所定のロツク状態の制御が行われたとし
ても電圧制御発振器6の出力信号の微小な位相変
動があるため、基準周波数fRと可変分周器8の出
力周波数との間に位相差が生じ、位相比較器2の
出力信号には基準周波数fRの成分を有するリプル
電圧が現れる。このため、低域フイルタ4の遮断
周波数を基準周波数fRに比較して十分に小さくす
ることによつてリプル電圧を抑圧しなければ、電
圧制御発振器6の出力信号に不要なスプリアスが
発生する。すなわち、通信等に悪影響を与えるス
プリアス発射を阻止するためには前記遮断周波数
を下げる必要がある。ところが、遮断周波数を下
げれば、それだけ低域フイルタ4の遅延時間が長
くなり、引込時間がかかることになる。この結
果、所望の位相ロツクループの実現が不可能にな
るという虞がある。実際、第1図に示す位相ロツ
クループでは高周波数無線通信装置に要求される
高精度の周波数増分と比較的短い引込時間を同時
に実現することは出来ないということが知られて
いる。
However, in such a phase lock loop configuration, even if a predetermined lock state is controlled, there is a slight phase fluctuation in the output signal of the voltage controlled oscillator 6, so that the reference frequency f R and the variable frequency divider 8 A phase difference occurs between the output frequency and the output frequency, and a ripple voltage having a component of the reference frequency f R appears in the output signal of the phase comparator 2. Therefore, unless the ripple voltage is suppressed by making the cutoff frequency of the low-pass filter 4 sufficiently smaller than the reference frequency f R , unnecessary spurious will occur in the output signal of the voltage controlled oscillator 6. That is, in order to prevent spurious emissions that adversely affect communication, etc., it is necessary to lower the cutoff frequency. However, if the cutoff frequency is lowered, the delay time of the low-pass filter 4 becomes longer and the pull-in time becomes longer. As a result, there is a possibility that it may become impossible to realize the desired phase lock loop. In fact, it is known that the phase lock loop shown in FIG. 1 cannot simultaneously achieve the highly accurate frequency increment and relatively short pull-in time required of high frequency wireless communication devices.

そこで、小さい周波数増分と短い引込時間を実
現するために帯分数分周方式の周波数シンセサイ
ザが案出されており、この周波数シンセサイザの
概略的な構成を第2図に示す。この周波数シンセ
サイザは位相比較器10、加算点12、低域フイ
ルタ14、電圧制御発振器16、可変分周器1
8、累算加算器20およびD/A変換器22を備
えている。
Therefore, in order to realize small frequency increments and short pull-in times, a frequency synthesizer using a mixed number frequency division method has been devised, and the schematic configuration of this frequency synthesizer is shown in FIG. This frequency synthesizer includes a phase comparator 10, a summing point 12, a low-pass filter 14, a voltage controlled oscillator 16, and a variable frequency divider 1.
8, an accumulative adder 20 and a D/A converter 22.

この場合、基準周波数fRの基準信号が伝達され
る信号線は二つに分岐し、その一方は位相比較器
10の入力側に接続され、他方は累積加算器20
の入力側に接続される。位相比較器10の出力側
には加算点12が設けられ、この加算点12の出
力側は低域フイルタ14の入力側に接続される。
低域フイルタ14の出力側は電圧制御発振器16
の入力側に接続され、この電圧制御発振器16の
出力側から二つに分岐した信号線の一方は可変分
周器18の入力側に接続される。この可変分周器
18の分周比はNまたはN−1となるものであ
り、その切り替えは後述する桁上げ信号により行
われる。可変分周器18の出力側は位相比較器1
0に接続される。
In this case, the signal line through which the reference signal of the reference frequency f R is transmitted branches into two, one of which is connected to the input side of the phase comparator 10, and the other is connected to the cumulative adder 20.
connected to the input side of the A summing point 12 is provided on the output side of the phase comparator 10 , and the output side of this summing point 12 is connected to the input side of a low-pass filter 14 .
The output side of the low-pass filter 14 is a voltage controlled oscillator 16.
One of two signal lines branched from the output side of the voltage controlled oscillator 16 is connected to the input side of the variable frequency divider 18. The frequency division ratio of the variable frequency divider 18 is N or N-1, and switching thereof is performed by a carry signal to be described later. The output side of the variable frequency divider 18 is the phase comparator 1.
Connected to 0.

一方、累積加算器20は前記基準信号に基づい
て周期Tが T=1/fR …(2) のカウントサイクル毎に供給される小数値を順次
加算するものであり、その累積値が1を超える場
合、すなわち、桁上げを発生した場合には、累積
値を0にすると共に桁上げ信号を出力する。この
累積加算器20の桁上げ信号が発生する出力側は
可変分周器18に接続され、前記累積値に対応す
る信号が発生する出力側はD/A変換器22に接
続される。さらに、D/A変換器22の出力側は
加算点12に接続されている。
On the other hand, the cumulative adder 20 sequentially adds the decimal values supplied every count cycle with a period T = 1/f R (2) based on the reference signal, and the cumulative value is 1. If the value is exceeded, that is, if a carry occurs, the accumulated value is set to 0 and a carry signal is output. The output side of the cumulative adder 20 where a carry signal is generated is connected to the variable frequency divider 18, and the output side where a signal corresponding to the cumulative value is generated is connected to a D/A converter 22. Furthermore, the output side of the D/A converter 22 is connected to the summing point 12.

ここで、当該周波数シンセサイザの所望の出力
周波数をf0とし、この出力周波数f0を基準周波数
fRで除した商をKとする。すなわち、 f0/fR=K …(3) さらに、商Kの小数点以下を切り上げた整数をN
とし、 N−K=F …(4) とする。
Here, the desired output frequency of the frequency synthesizer is f 0 , and this output frequency f 0 is the reference frequency
Let K be the quotient divided by f R. That is, f 0 /f R = K …(3) Furthermore, the integer obtained by rounding up the decimal point of the quotient K is N
and N-K=F...(4).

次に、前記のような構成からなる周波数シンセ
サイザの動作について説明する。そこで、具体的
な数値を用いて説明するために、予め f0=9.9MHz …(5) fR=1.0MHz …(6) と設定する。この結果、(3)式より K=f0/fR=9.9/1.0=9.9 …(7) となり、このKの小数部を切り上げることによつ
て N=10 …(8) となる。さらに、(4)式より F=N−K=10−9.9=0.1 …(9) となる。
Next, the operation of the frequency synthesizer configured as described above will be explained. Therefore, in order to explain using specific numerical values, f 0 =9.9MHz (5) and f R =1.0MHz (6) are set in advance. As a result, from equation (3), K=f 0 /f R =9.9/1.0=9.9...(7), and by rounding up the decimal part of K, N=10...(8). Furthermore, from equation (4), F=N-K=10-9.9=0.1...(9).

先ず、初期状態において、累積加算器20の累
積値を0とし、可変分周器18の分周比を10とす
る。そして、基準周波数fRの基準信号が位相比較
器10と累積加算器20に入力される。累積加算
器20においては、最初のカウントサイクルで
F、すなわち、0.1が加えられ、累積値が0.1にな
る。これに続いて新たなカウントサイクル毎に
次々に0.1が加算され、10番めのカウントサイク
ルでは累積値が1.0となつて桁上げが生じる。こ
の結果、累積加算器20から可変分周器18に入
力される桁上げ信号によつて可変分周器18の分
周比が N−1=9 …(10) となる。次いで、11番めのカウントサイクルでは
累積値が再び0.1になる。すなわち、10カウント
サイクルの中、連続する9カウントサイクルにお
ける分周比は10であり、この9カウントサイクル
に続く10番めのカウントサイクルにおいては分周
比が9となる。従つて、平均分周比は =10×9+9×1/10=9.9=K …(11) となる。
First, in the initial state, the cumulative value of the cumulative adder 20 is set to 0, and the frequency division ratio of the variable frequency divider 18 is set to 10. Then, the reference signal of the reference frequency f R is input to the phase comparator 10 and the cumulative adder 20 . In the cumulative adder 20, F, ie, 0.1, is added in the first count cycle, resulting in a cumulative value of 0.1. Following this, 0.1 is added one after another in each new count cycle, and in the 10th count cycle, the cumulative value becomes 1.0 and a carry occurs. As a result, the carry signal input from the cumulative adder 20 to the variable frequency divider 18 causes the frequency division ratio of the variable frequency divider 18 to be N-1=9 (10). Then, in the 11th counting cycle, the cumulative value becomes 0.1 again. That is, among the 10 count cycles, the frequency division ratio in consecutive 9 count cycles is 10, and in the 10th count cycle following these 9 count cycles, the frequency division ratio is 9. Therefore, the average frequency division ratio is =10×9+9×1/10=9.9=K (11).

一般的には、(2)式で示す周期Tの間にFを1回
だけ加算し、この加算を(1/F)回行うことに
よつて桁上げが生じる。すなわち、 T×1/F=1/fR×F …(12) で示す時間内のカウントサイクル数は1/Fであ
る。この(1/F)個のカウントサイクルの中で
は〔(1/F)−1〕個のカウントサイクルで分周
比がNとなり、最後の1カウントサイクルでは分
周比がN−1となる。従つて、平均分周比は =N〔(1/F)−1〕+(N−1)×1/1/F =N(1−F)+(N−1) =N−F …(13) となり、この(13)式と(4)式より =N−F=K …(14) となる。すなわち、系が位相ロツク状態であれ
ば、出力周波数f0は f0=(N−F)×fR …(15) となる。この場合、〔(1/F)−1〕個のカウン
トサイクルでは可変分周器18の出力周波数は (N−F)×fR/N となり、 (N−F)×fR/N−fR=fR×−F/N…(16) であるから、基準周波数fRよりfR×F/Nだけ低
くなる。このため、可変分周器18の出力信号の
位相はfRの位相に比較して少しずつ遅れることに
なる。この出力信号の位相遅れは次々に累積し、
(12)式で示す時間毎に分周比がN−1になるため最
初の値に戻る。ここで、可変分周器18の出力信
号と基準周波数fRの基準信号との位相差の時間に
対する関係を第3図に示す。すなわち、このよう
に周期的に変動する位相差が生じるため、位相比
較器10の出力には前記位相差に対応した階段状
のリプル電圧が生じる。このリプル電圧が電圧制
御発振器16に伝達されると、電圧制御発振器1
6の出力に出力周波数f0を中心として周波数がfR
×F間隔で変動するスプリアスが生じることにな
る。このスプリアスは通信システム等において悪
影響を及ぼす有害なものであるため、その発生を
阻止しなければならない。
Generally, a carry occurs by adding F only once during the period T shown in equation (2) and performing this addition (1/F) times. That is, the number of count cycles within the time indicated by T×1/F=1/f R ×F (12) is 1/F. Among these (1/F) count cycles, the frequency division ratio becomes N in [(1/F)-1] count cycles, and the frequency division ratio becomes N-1 in the last one count cycle. Therefore, the average frequency division ratio is =N[(1/F)-1]+(N-1)×1/1/F =N(1-F)+(N-1) =N-F...( 13) From equations (13) and (4), we get =N-F=K...(14). That is, if the system is in a phase-locked state, the output frequency f 0 will be f 0 =(N-F)×f R (15). In this case, in [(1/F)-1] count cycles, the output frequency of the variable frequency divider 18 is (N-F)×f R /N, and (N-F)× f R / N-f Since R =f R ×−F/N (16), the frequency is lower than the reference frequency f R by f R ×F/N. Therefore, the phase of the output signal of the variable frequency divider 18 is delayed little by little compared to the phase of fR . The phase delay of this output signal accumulates one after another,
Since the frequency division ratio becomes N-1 every time shown in equation (12), it returns to the initial value. Here, the relationship of the phase difference between the output signal of the variable frequency divider 18 and the reference signal of the reference frequency f R with respect to time is shown in FIG. That is, since such a periodically varying phase difference is generated, a stepped ripple voltage corresponding to the phase difference is generated in the output of the phase comparator 10. When this ripple voltage is transmitted to the voltage controlled oscillator 16, the voltage controlled oscillator 1
The output of 6 has a frequency f R centered around the output frequency f 0 .
A spurious signal that fluctuates at ×F intervals will be generated. Since this spurious has a harmful effect on communication systems and the like, it is necessary to prevent its occurrence.

そこで、当該周波数シンセサイザではD/A変
換器22(第2図参照)を用いてスプリアスの発
生を阻止しようとしている。すなわち、累積加算
器20の累積値に応じた信号をD/A変換器22
に導入して第3図の波形に対応するような信号を
発生させ、この信号を加算点12では反転させる
と共に位相比較器10の出力信号と合成すること
により、前記リプル電圧の発生を抑制している。
ところが、実際には第4図に示すように、電圧制
御発振器16への入力信号としての制御電圧に対
する出力周波数の特性が非線形であるため、スプ
リアスの発生を十分に阻止することが出来ないと
いう不都合がある。
Therefore, in this frequency synthesizer, a D/A converter 22 (see FIG. 2) is used to prevent the generation of spurious signals. That is, a signal corresponding to the cumulative value of the cumulative adder 20 is sent to the D/A converter 22.
3 to generate a signal corresponding to the waveform shown in FIG. 3, and this signal is inverted at addition point 12 and combined with the output signal of phase comparator 10, thereby suppressing the generation of the ripple voltage. ing.
However, as shown in FIG. 4, in reality, the characteristics of the output frequency with respect to the control voltage as an input signal to the voltage controlled oscillator 16 are non-linear, so it is inconvenient that the generation of spurious cannot be sufficiently prevented. There is.

本発明は前記の不都合を克服するためになされ
たものであつて、少なくとも二つの位相ロツクル
ープを組み合わせることにより、有害なスプリア
スの発生を阻止すると共に正確な位相ロツクが可
能となる周波数シンセサイザを提供することを目
的とする。
The present invention has been made to overcome the above-mentioned disadvantages, and provides a frequency synthesizer that prevents the generation of harmful spurious signals and enables accurate phase locking by combining at least two phase lock loops. The purpose is to

前記の目的を達成するために、本発明は第1の
位相比較器、第1の低域フイルタ、第1の電圧制
御発振器および分周比(整数)が外部から制御で
き、且つその分周比を1だけ増減できる端子を備
えた第1の可変分周器を含む第1の位相ロツクル
ープと、第2の位相比較器、第2の低域フイル
タ、第2の電圧制御発振器および分周比(整数)
が外部から制御でき、且つその分周比を1だけ増
減できる端子を備えた第2の可変分周器を含む第
2の位相ロツクループと、前記第1および第2の
可変分周器の夫々の分周比を1だけ増減するため
の信号を発生する累算手段と、基準周波数と目標
とする出力周波数とに基づいて前記累算手段に供
給する累算用データを設定する累算用データ設定
手段とを備え、前記第2可変分周器の出力側を前
記第1および第2の位相比較器に接続し、前記第
2位相比較器に前記基準周波数の基準信号を入力
し、前記第1の位相比較器で前記第1の可変分周
器の出力信号と前記第2の可変分周器の出力信号
とを位相比較することにより該第1の位相比較器
のリプルを減少させ、前記第1電圧制御発振器か
ら前記目標とする出力周波数を有する出力信号を
導出するよう構成することを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention provides a first phase comparator, a first low-pass filter, a first voltage controlled oscillator, and a frequency division ratio (integer) that can be controlled externally, and that the frequency division ratio a first phase lock loop including a first variable frequency divider with terminals that can increase or decrease by 1, a second phase comparator, a second low pass filter, a second voltage controlled oscillator and a frequency division ratio ( integer)
a second phase lock loop including a second variable frequency divider that can be externally controlled and has terminals that can increase or decrease its frequency division ratio by 1, and each of the first and second variable frequency dividers; Accumulating means for generating a signal for increasing or decreasing the frequency division ratio by 1, and accumulating data setting for setting accumulating data to be supplied to the accumulating means based on a reference frequency and a target output frequency. and means for connecting the output side of the second variable frequency divider to the first and second phase comparators, inputting the reference signal of the reference frequency to the second phase comparator, and The ripple of the first phase comparator is reduced by comparing the phases of the output signal of the first variable frequency divider and the output signal of the second variable frequency divider in the phase comparator, and The present invention is characterized in that it is configured to derive an output signal having the target output frequency from the voltage controlled oscillator.

次に本発明に係る周波数シンセサイザについて
好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら
以下詳細に説明する。
Next, preferred embodiments of the frequency synthesizer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第5図は本発明に係る周波数シンセサイザの基
本的な構成を示すものであり、この周波数シンセ
サイザは累算用データ設定手段30と、累算手段
としての累積加算器31と、第1の位相ロツクル
ープ32aおよび第2の位相ロツクループ32b
を含む。この場合、第1位相ロツクループ32a
は位相比較器34a、低域フイルタ36a、電圧
制御発振器38aおよび可変分周器40aからな
る。一方、第2位相ロツクループ32bは位相比
較器34b、低域フイルタ36b、電圧制御発振
器38bおよび可変分周器40bからなる。な
お、累積加算器31、位相比較器34a,34
b、低域フイルタ36a,36b、電圧制御発振
器38a,38bおよび可変分周器40a,40
bの夫々の機能は前記従来技術において用いられ
たものと基本的には同様である。
FIG. 5 shows the basic configuration of a frequency synthesizer according to the present invention, and this frequency synthesizer includes an accumulation data setting means 30, an accumulation adder 31 as an accumulation means, and a first phase lock loop. 32a and second phase lock loop 32b
including. In this case, the first phase lock loop 32a
consists of a phase comparator 34a, a low-pass filter 36a, a voltage controlled oscillator 38a and a variable frequency divider 40a. On the other hand, the second phase lock loop 32b includes a phase comparator 34b, a low pass filter 36b, a voltage controlled oscillator 38b and a variable frequency divider 40b. Note that the cumulative adder 31 and the phase comparators 34a and 34
b, low-pass filters 36a, 36b, voltage-controlled oscillators 38a, 38b, and variable frequency dividers 40a, 40
The functions of each of b are basically the same as those used in the prior art.

第1位相ロツクループ32aにおいて、位相比
較器34aの出力側は低域フイルタ36aの入力
側に接続され、低域フイルタ36aの出力側は電
圧制御発振器38aの入力側に接続される。電圧
制御発振器38aの出力側に接続される信号線は
二つに分岐し、その一方が可変分周器40aの一
方の入力側に接続され、可変分周器40aの出力
側は位相比較器34aの一方の入力側に接続され
る。
In the first phase lock loop 32a, the output side of the phase comparator 34a is connected to the input side of a low pass filter 36a, and the output side of the low pass filter 36a is connected to the input side of a voltage controlled oscillator 38a. The signal line connected to the output side of the voltage controlled oscillator 38a branches into two, one of which is connected to one input side of the variable frequency divider 40a, and the output side of the variable frequency divider 40a is connected to the phase comparator 34a. connected to one input side of the

また、第2位相ロツクループ32bにおいて、
位相比較器34bの出力側には低域フイルタ36
b、電圧制御発振器38bおよび可変分周器40
bが順次接続される。そして、可変分周器40b
の出力側に接続される信号線は二つに分岐して位
相比較器34a,34bの入力側に接続される。
Moreover, in the second phase lock loop 32b,
A low-pass filter 36 is provided on the output side of the phase comparator 34b.
b, voltage controlled oscillator 38b and variable frequency divider 40
b are connected sequentially. And variable frequency divider 40b
The signal line connected to the output side is branched into two and connected to the input sides of phase comparators 34a and 34b.

さらに、累算用データ設定手段30は累積加算
器31に接続され、累積加算器31の出力側に接
続される信号線は二つに分岐して可変分周器40
a,40bに接続される。
Further, the accumulation data setting means 30 is connected to an accumulation adder 31, and the signal line connected to the output side of the accumulation adder 31 is branched into two, and a variable frequency divider 40 is connected to the accumulation data setting means 30.
a, 40b.

本発明に係る周波数シンセサイザは基本的には
以上のように構成されるものであり、次にその作
用並びに効果について説明する。
The frequency synthesizer according to the present invention is basically constructed as described above, and its operation and effects will be explained next.

ここで、前記従来技術の場合と同様に、当該周
波数シンセサイザによつて得ようとする出力信号
の所望の出力周波数をf0とし、この出力周波数f0
を基準周波数fRで除した商をKとする((3)式参
照)。さらに、商Kの小数点以下を切り上げた整
数をNとし、N−KをFとする((4)式参照)。な
お、この場合のFは累算用データ設定手段30に
よつて設定され、その累算用データとしてのFに
対応する信号が累積加算器31に入力される。
Here, as in the case of the prior art, the desired output frequency of the output signal to be obtained by the frequency synthesizer is f 0 , and this output frequency f 0
Let K be the quotient obtained by dividing by the reference frequency f R (see equation (3)). Furthermore, let N be an integer obtained by rounding up the decimal point of the quotient K, and let NK be F (see equation (4)). Note that F in this case is set by the accumulation data setting means 30, and a signal corresponding to F as the accumulation data is input to the accumulation adder 31.

また、初期状態における可変分周器40a,4
0bの夫々の分周比をNとする。すなわち、前記
従来技術の説明と同様に、 f0=9.9MHz fR=1.0MHz とすれば K=9.9 N=10 F=0.1 となる((5),(6),(7),(8)および(9)式参照)。そこ
で、このような数値に対応する種々の波形および
数値を第6図に示す。この場合、Aは基準周波数
fRの基準信号を示し、Bは可変分周器40bの出
力信号を示す。さらに、Cは前記信号AとBの位
相差、Dは累積加算器31の累積値、Eは可変分
周器40aおよび40bの分周比、Gは可変分周
器40aの出力信号を夫々示す。
Further, the variable frequency dividers 40a, 4 in the initial state
Let N be the frequency division ratio of each of 0b. That is, similar to the explanation of the prior art, if f 0 = 9.9 MHz f R = 1.0 MHz, then K = 9.9 N = 10 F = 0.1 ((5), (6), (7), (8 ) and equation (9)). Therefore, various waveforms and numerical values corresponding to such numerical values are shown in FIG. In this case, A is the reference frequency
A reference signal of f R is shown, and B shows an output signal of the variable frequency divider 40b. Further, C indicates the phase difference between the signals A and B, D indicates the cumulative value of the cumulative adder 31, E indicates the frequency division ratio of the variable frequency dividers 40a and 40b, and G indicates the output signal of the variable frequency divider 40a. .

先ず、高安定度水晶発振器等を用いて安定性に
優れる基準周波数fRの基準信号Aを位相比較器3
4bと累積加算器31に入力する。この結果、初
期状態で累積値が0の場合、(2)式で示す1カウン
トサイクルで累積加算器31にF=0.1が加算さ
れる。これに続く2番めのカウントサイクルでも
0.1が加算され、累積値が0.2となる。以下同様
に、一つのカウントサイクル毎に0.1が加算され、
10番めのカウントサイクルの時に桁上げが生じて
累積値が0になる。この時の桁上げ信号が可変分
周器40a,40bに入力されることにより、こ
れらの可変分周器40a,40bの夫々の分周比
がN−1=9に切り替わる。すなわち、1番めか
ら9番めまでのカウントサイクルでは10分周し、
10番めのカウントサイクルでは9分周する。従つ
て、平均分周比は(11)式と同様に9.9となる。こ
の結果、第2位相ロツクループ32bの電圧制御
発振器38bからの出力は可変分周器40bを通
過することによつてその平均的な出力周波数が ×fR=9.9×fR …(17) となる。さらに、電圧制御発振器38bの出力に
は、前記従来技術の場合と同様に、第6図のCで
示す位相差によつて生じる階段状のリプルにより
スプリアスが発生する。
First, a reference signal A with a highly stable reference frequency f R is sent to the phase comparator 3 using a high-stability crystal oscillator or the like.
4b and the cumulative adder 31. As a result, if the cumulative value is 0 in the initial state, F=0.1 is added to the cumulative adder 31 in one count cycle as shown by equation (2). Even in the second counting cycle following this
0.1 is added, making the cumulative value 0.2. Similarly, 0.1 is added for each count cycle,
A carry occurs during the 10th count cycle, and the cumulative value becomes 0. By inputting the carry signal at this time to the variable frequency dividers 40a, 40b, the frequency division ratio of each of these variable frequency dividers 40a, 40b is switched to N-1=9. In other words, from the 1st to the 9th count cycle, the frequency is divided by 10,
In the 10th count cycle, the frequency is divided by nine. Therefore, the average frequency division ratio is 9.9 as in equation (11). As a result, the output from the voltage controlled oscillator 38b of the second phase lock loop 32b passes through the variable frequency divider 40b, so that its average output frequency becomes ×f R =9.9×f R (17) . Further, in the output of the voltage controlled oscillator 38b, as in the case of the prior art described above, spurious waves are generated due to step-like ripples caused by the phase difference shown by C in FIG.

一方、第1位相ロツクループ32aの動作は前
記第2位相ロツクループ32bと基本的には同様
であるが、位相比較器34aの基準入力として可
変分周器40bの出力が供給されている。このた
め、第1位相ロツクループ32aと第2位相ロツ
クループ32bの夫々がロツク状態であれば、可
変分周器40aの出力信号Gの位相は可変分周器
40bの出力信号Bの位相と同期しているため、
位相比較器34aの出力には階段状のリプルが生
じない。従つて、第1位相ロツクループ32aの
低域フイルタ36aでは基準周波数fRの成分を十
分に抑圧すればよいので、その遮断周波数を比較
的高く設定出来、この結果、所望の短い引込時間
を得ることが可能である。
On the other hand, the operation of the first phase lock loop 32a is basically the same as that of the second phase lock loop 32b, but the output of the variable frequency divider 40b is supplied as a reference input to the phase comparator 34a. Therefore, if each of the first phase lock loop 32a and the second phase lock loop 32b is in a locked state, the phase of the output signal G of the variable frequency divider 40a is synchronized with the phase of the output signal B of the variable frequency divider 40b. Because there are
No step-like ripple occurs in the output of the phase comparator 34a. Therefore, since the low-pass filter 36a of the first phase lock loop 32a only needs to sufficiently suppress the component of the reference frequency fR , its cutoff frequency can be set relatively high, and as a result, the desired short pull-in time can be obtained. is possible.

また、第2位相ロツクループ32bにおいて、
電圧制御発振器38bのスプリアス成分は可変分
周器40bで分周することにより約1/Nに圧縮
される。また、可変分周器40bから第1位相ロ
ツクループ32aに混入する比較的高い周波数成
分を有する位相変動は低域フイルタ36aによつ
て十分に抑圧されるため、所望の出力周波数f0
有する出力信号を好適に発生することが出来る。
Moreover, in the second phase lock loop 32b,
The spurious component of the voltage controlled oscillator 38b is compressed to approximately 1/N by frequency division by the variable frequency divider 40b. Further, since phase fluctuations having relatively high frequency components mixed into the first phase lock loop 32a from the variable frequency divider 40b are sufficiently suppressed by the low-pass filter 36a, an output signal having a desired output frequency f 0 is obtained. can be suitably generated.

なお、本実施例においては、累算手段として累
積加算器31を採用して可変分周器40a,40
bの分周比を切り替えるよう構成しているが、累
積加算器31に代替して累積減算器を用いること
も可能である。すなわち、所望の出力周波数f0
基準周波数fRで除した商Kの整数部をNとし、小
数部をFとしてこのFを前記累積減算器に導入
し、個々のカウントサイクル毎に減算して桁下げ
が発生した時に可変分周器40a,40bの分周
比をN+1に切り替えるよう構成しても同様な作
用効果が得られる。
In this embodiment, the accumulative adder 31 is employed as the accumulating means, and the variable frequency dividers 40a, 40
Although the frequency division ratio of b is configured to be changed, it is also possible to use an accumulative subtracter in place of the accumulative adder 31. That is, let N be the integer part of the quotient K obtained by dividing the desired output frequency f 0 by the reference frequency f R , let F be the decimal part, introduce this F into the cumulative subtracter, and subtract it for each counting cycle. Similar effects can be obtained by configuring the frequency division ratio of the variable frequency dividers 40a and 40b to be switched to N+1 when a downshift occurs.

本発明によれば、以上のように、二つの位相ロ
ツクループを組み合わせることにより、有害なス
プリアスの発生を抑制し、且つ引込時間の短い位
相ロツクが出来る周波数シンセサイザを得ること
が可能であるため、高精度の周波数分解能と周波
数ホツピングが同時に要求されるような無線通信
システムに利用することが出来るという効果が得
られる。
According to the present invention, as described above, by combining two phase lock loops, it is possible to obtain a frequency synthesizer that suppresses the generation of harmful spurious signals and can perform phase lock with short pull-in time. The present invention has the advantage that it can be used in wireless communication systems that require accurate frequency resolution and frequency hopping at the same time.

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説
明したが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の改良並びに設計の変更が可能なことは勿
論である。
Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various improvements and design changes can be made without departing from the gist of the present invention. Of course.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来技術に係る位相ロツクループを用
いた周波数シンセサイザの構成を示すブロツク線
図、第2図は従来技術に係る他の周波数シンセサ
イザの構成を示すブロツク線図、第3図は第2図
の位相比較器に導入される基準信号と可変分周器
からの出力信号との時間に対する位相差を示す説
明図、第4図は電圧制御発振器における制御電圧
と出力周波数との関係を示す制御特性の説明図、
第5図は本発明に係る周波数シンセサイザの構成
を示すブロツク線図、第6図は第5図の周波数シ
ンセサイザにおける信号波形、位相差、累積値、
分周比能の関係を示す説明図である。 30…累算用データ設定手段、31…累積加算
器、32a,32b…位相ロツクループ、34
a,34b…位相比較器、36a,36b…低域
フイルタ、38a,38b…電圧制御発振器、4
0a,40b…可変分周器。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a frequency synthesizer using a phase lock loop according to the prior art, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of another frequency synthesizer according to the prior art, and FIG. An explanatory diagram showing the phase difference over time between the reference signal introduced into the phase comparator and the output signal from the variable frequency divider. Figure 4 shows the control characteristics showing the relationship between the control voltage and output frequency in the voltage controlled oscillator. An explanatory diagram of
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a frequency synthesizer according to the present invention, and FIG. 6 shows signal waveforms, phase differences, cumulative values, and the like in the frequency synthesizer of FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between frequency division ratios. 30... Accumulation data setting means, 31... Accumulation adder, 32a, 32b... Phase lock loop, 34
a, 34b... Phase comparator, 36a, 36b... Low pass filter, 38a, 38b... Voltage controlled oscillator, 4
0a, 40b...variable frequency divider.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1の位相比較器、第1の低域フイルタ、第
1の電圧制御発振器および分周比(整数)が外部
から制御でき、且つその分周比を1だけ増減でき
る端子を備えた第1の可変分周器を含む第1の位
相ロツクループと、第2の位相比較器、第2の低
域フイルタ、第2の電圧制御発振器および分周比
(整数)が外部から制御でき、且つその分周比を
1だけ増減できる端子を備えた第2の可変分周器
を含む第2の位相ロツクループと、前記第1およ
び第2の可変分周器の夫々の分周比を1だけ増減
するための信号を発生する累算手段と、基準周波
数と目標とする出力周波数とに基づいて前記累算
手段に供給する累算用データを設定する累算用デ
ータ設定手段とを備え、前記第2可変分周器の出
力側を前記第1および第2の位相比較器に接続
し、前記第2位相比較器に前記基準周波数の基準
信号を入力し、前記第1の位相比較器で前記第1
の可変分周器の出力信号と前記第2の可変分周器
の出力信号とを位相比較することにより該第1の
位相比較器のリプルを減少させ、前記第1電圧制
御発振器から前記目標とする出力周波数を有する
出力信号を導出するよう構成することを特徴とす
る周波数シンセサイザ。 2 特許請求の範囲第1項記載のシンセサイザに
おいて、累算手段は累算加算器からなり、累算用
データ設定手段においては目標とする出力周波数
を基準周波数で除算した商の小数部を切り上げた
整数から前記商を減算した値を累算用データと
し、第1および第2の可変分周器の初期状態にお
ける分周比を前記整数とし、前記累算用データを
前記累積加算器が前記基準周波数に基づくカウン
トサイクル毎に加算して桁上げが生じた際に前記
第1および第2の可変分周器の分周比を前記整数
−1に切り替えるよう構成してなる周波数シンセ
サイザ。 3 特許請求の範囲第1項記載のシンセサイザに
おいて、累算手段は累積減算器からなり、累算用
データ設定手段においては目標とする出力周波数
を基準周波数で除算した商の小数部を累算用デー
タとし、第1および第2の可変分周器の初期状態
における分周比を前記商の整数部とし、前記累算
用データを前記累算減算器が前記基準周波数に基
づくカウントサイクル毎に減算して桁下げが生じ
た際に前記第1および第2の可変分周器の分周比
を前記整数部+1に切り替えるよう構成してなる
周波数シンセサイザ。
[Claims] 1. The first phase comparator, first low-pass filter, first voltage-controlled oscillator, and frequency division ratio (integer) can be controlled externally, and the frequency division ratio can be increased or decreased by 1. a first phase lock loop including a first variable frequency divider with terminals, a second phase comparator, a second low pass filter, a second voltage controlled oscillator and a frequency division ratio (an integer) externally connected to the phase lock loop; a second phase lock loop including a second variable frequency divider with terminals that can be controlled and whose frequency division ratio can be increased or decreased by 1; and a frequency division ratio of each of the first and second variable frequency dividers; an accumulating means for generating a signal for increasing or decreasing by 1, and an accumulating data setting means for setting accumulating data to be supplied to the accumulating means based on a reference frequency and a target output frequency. and connecting the output side of the second variable frequency divider to the first and second phase comparators, inputting the reference signal of the reference frequency to the second phase comparator, and performing the first phase comparison. Said first
The ripple of the first phase comparator is reduced by comparing the phases of the output signal of the variable frequency divider and the output signal of the second variable frequency divider, and the ripple of the first phase comparator is reduced. 1. A frequency synthesizer configured to derive an output signal having an output frequency. 2. In the synthesizer according to claim 1, the accumulation means includes an accumulation adder, and the accumulation data setting means divides the target output frequency by the reference frequency and rounds up the decimal part. A value obtained by subtracting the quotient from an integer is used as accumulation data, a frequency division ratio in the initial state of the first and second variable frequency dividers is used as the integer, and the accumulation data is used by the accumulative adder as the reference. A frequency synthesizer configured to switch the division ratios of the first and second variable frequency dividers to the integer minus 1 when a carry occurs during addition at every count cycle based on the frequency. 3. In the synthesizer according to claim 1, the accumulation means includes an accumulation subtracter, and the accumulation data setting means uses the decimal part of the quotient obtained by dividing the target output frequency by the reference frequency for accumulation. data, the division ratio in the initial state of the first and second variable frequency dividers is the integer part of the quotient, and the accumulation subtractor subtracts the accumulation data for each count cycle based on the reference frequency. A frequency synthesizer configured to switch the frequency division ratios of the first and second variable frequency dividers to the integer part +1 when a downgrade occurs.
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