JPH04142815A - 周波数シンセサイザ - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、自動車電話システムや携帯電話システム等の
移動通信システムで使用される無線通信装置において、
周波数の切換えを行なうために設けられる周波数シンセ
サイザに関する。

（従来の技術） 近年、基地局と移動局との間を接続するための方式とし
て時分割多元接続（ＴＤＭＡ）方式を採用した移動通信
システムが提唱されている。この種のシステムは、各々
独立した無線ゾーンを形成する複数の基地局にそれぞれ
異なる無線周波数を割り当て、これらの無線周波数によ
り伝送される信号のフォーマットを複数のタイムスロツ
；・により構成されるフレーム構成とする。そして、基
地局が自局の無線ゾーン内に位置する移動局との間で無
線通信を行なう場合には、自局に割り当てられた無線周
波数を使用し、さらにこの無線周波数の通信チャネルで
伝送される信号の各タイムスロットの中から空タイムス
ロットを選択して無線通信を行なう。

また、この種のシステムでは、移動局が通信中に他の無
線ゾーンに移動した場合を考慮して、通信中の無線周波
数を移動先の無線ゾーンの無線周波数に切換えるための
追跡切換えを行なう必要がある。この追跡切換えのため
にシステムでは、例えば通信中の移動局において通信に
使用しているタイムスロット以外のタイムスロッＩ・の
受信期間を利用し、この期間に周辺基地局から送信され
ている無線周波数の受信電界強度を測定して、その測定
結果を通信接続中の基地局もしくは制御局へ通知するよ
うにしている。すなわち、各移動局は自局宛てのタイム
スロット以外のタイムスロットの受信期間において、通
信中の無線周波数から周辺基地局の無線周波数への切換
え、受信電界強度の測定、使用中の無線周波数への復帰
を行なう必要がある。

そこで、一般に移動局の無線回路には周波数シンセサイ
ザが用いられている。第４図は従来の周波数シンセサイ
ザの構成の一例を示すものである。

同図において、基準発振器（ＢＯ３Ｃ）１から発生され
た基準発振信号は固定分周器２で分周されたのち位相比
較器（ＰＤ）３に導入される。一方、電圧制御発振器（
ＶＣＯ）５から発生された発振出力信号は、可変分周器
６で分周されたのち上記位相比較器３に帰還される。そ
して、この位相比較器３において、上記帰還された発振
出力信号と基準発振信号との位相差が検出され、この位
相差に応じた直流電圧がループフィルタ４から発生され
る。そして、このループフィルタ４から発生された直流
電圧が制御電圧としてＶＣＯ５に供給され、これにより
ＶＣＯ５の発振出力周波数が制御される。

（発明が解決しようとする課題） ところが、この様な従来の周波数シンセサイザには次の
ような課題があった。すなわち、ループフィルタ４は例
えば第５図に示す如＜ＣＲ回路により構成されているた
め、時定数を有している。

このため、前述したように周辺基地局の無線周波数に切
換えるときには、上記ループフィルタ４の時定数により
決まる一定の切換時間かかかる。これは受信電界強度の
測定終了後に通信中の元の無線周波数に戻る場合にも同
様である。ところが、信は伝送速度が速いシステムや１
フレームのタイムスロット数が多いシステムでは１タイ
ムスロットの期間が短いため、無線周波数の切換えに多
くの時間がかかると受信電界強度の測定に十分な時間を
とれなくなったり、通信中のタイムスロット・に復帰す
る際に復帰が遅れて通信品質の劣化を招く等の不具合を
生じていた。

一方、この点を解決するために、周波数シンセサイザの
固有角周波数を高めてループ帯域を広くすることにより
、無線周波数の切換速度を高速化することも考えられて
いる。しかるに、ループ帯域を広帯域化すると位相比較
周波数成分のスプリアス特性が劣化し、この結果周波数
シンセサイザの基本性能が低下するという別の問題を生
じていた。

そこで本発明は上記事情に着目し、基本性能の低下を生
じることなく周波数切換速度の高速化を図り得る周波数
シンセサイザを提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、所定の第１の時定
数を有する第１のループフィルタと、」二記第１の時定
数よりも小さい第２の時定数を有する少なくとも１つの
第２のループフィルタと、これら第１および第２のルー
プフィルタを位相比較器と電圧制御発振器との間に択一
的に挿入するための切換スイッチと、ループフィルタ切
換制御手段とを備えている。そして、このループフィル
タ切換制御手段により上記切換スイッチの切換動作を制
御して、これにより第１の周波数による通信期間中には
上記第１のループフィルタを位相比較器と電圧制御発振
器との間に挿入し、かつ上記第１の周波数による通信期
間から第２の周波数による通信期間への切換時には、上
記第２のループフィルタを位相比較器と電圧制御発振器
との間に挿入するようにしたものである。

また本発明は、第１の周波数による通信期間から第２の
周波数による通信期間に切換えられた場合に、電圧制御
発振器の発振周波数がこの第２の周波数に収束したのち
に、ループフィルタ切換制御手段により切換スイッチを
駆動して位相比較器と第２のループフィルタとの間を開
放させることも特徴とする。

（作　用） この結果本発明によれば、第１の周波数による通信期間
中には時定数の大きい第１のループフィルタが使用され
、一方第２の周波数による通信期間への切換時には時定
数の小さい第２のループフィルタが使用される。このた
め、第１の周波数による通信期間中には位相比較周波数
成分のスプリアス特性の劣化を生じずに周波数を発生さ
せることができ、一方第１の周波数から第２の周波数へ
の切換時には低時定数のループフィルタにより高速度の
周波数切換えが可能となる。したがって、ＴＤＭＡ方式
を採用した移動通信システムの移動局に使用すれば、通
信品質を高く保持した上で、周辺基地局からの電波の受
信電界強度測定を確実に行なうことが可能となる。また
、第２の周波数から第１の周波数に復帰する場合には、
上記第１のループフィルタの大きい時定数によって保持
されている制御電圧を用いることができるので、高速度
の復帰が可能である。

また、第１の周波数から第２の周波数に切換えられた場
合に、発振周波数がこの第２の周波数に収束した後に第
２のループフィルタの入力側を位相比較器から切り離す
ようにすれば、第２の周波数による通信期間においても
位相比較周波数成分のスプリアス特性の劣化が発生しな
いようにすることができ、高品質の通信が可能となる。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例における周波数シンセサイ
ザの構成を示す回路ブロック図である。

尚、同図において前記第４図と同一部分には同一符号を
付して詳しい説明は省略する。

本実施例の周波数シンセサイザは、第１のループフィル
タ４の他に第２のループフィルタ７を備えている。この
第２のループフィルタは、上記第］のループフィルタ４
が有する時定数よりも小さい時定数を有する。またこれ
ら第１および第２のループフィルタ４，７と位相比較器
３との間には第１の切換スイッチが介挿され、また第１
および第２のループフィルタ４，７とＶＣＯ５との間に
は第２の切換スイッチ８が介挿されている。これら第１
および第２の切換スイッチ８，９は、それぞれ例えば半
導体スイッチからなり、後述する制御回路１０から出力
される切換制御信号により動作する。

制御回路１０はマイクロコンピュータを主制御部として
備えたもので、その制御機能として周波数切換制御手段
１１を有している。この周波数切換制御手段は１１は、
周辺基地局からの電波の受信電界強度を測定するに際し
、可変分周器６の分周数を可変設定するととともに、上
記第１および第２の切換スイッチ８．９に対し所定のタ
イミングで切換制御信号を出力して、これによりＰＬＬ
ループへのループフィルタ４．７の挿入状態を制御する
ものである。

次に、以上のように構成された周波数シンセサイザの動
作を説明する。尚、ここでは基地局と移動局との間の通
信チャネルで伝送される伝送信号のフォーマットが、例
えば第３図に示す如く１フレームを３つのタイムスロッ
トＡ、Ｂ、Ｃに時分割したものにより構成され、かつい
ま任意の移動局がこのうちのタイムスロッＩ−Ａを使用
して基地局との間で通信を行なっている場合を想定して
説明を行なう。

制御回路］０は、通信を開始するに際し、先ず可変分周
器６に対しノ、（他局の無線周波数に対応する分周数を
セットシ、さらに第２図に示す如くステップ２ａで各切
換スイッチ８，９をそれぞれ第１のループフィルタ４側
に設定する。このため周波数シンセサイザのＰＬＬルー
プには上記第１のループフィルタ４が挿入され、周波数
シンセサイザは上記第１−のループフィルタ４の時定数
に従って位相引込み動作を行ない、これにより基地局の
無線周波数に対応する局部発振周波数の発振を開始する
。この状態で制御回路］０は、ステップ２ｂでタイムス
ロッＩ−Ａの受信開始タイミングを監視し、受信期間に
なるとステップ２ｃでタイムスロッＩ−Ａの受信終了タ
イミングの監視を行なう。

尚、上記タイムスロッＩ−Ａの受信期間中に制御回路１
０は、基地局から自局宛てに送られた伝送信］　］ 号の受信制御を実行する。

さて、上記ステップ２Ｃでタイムスロッｌ−Ａの受信終
了タイミングが検出されると、制御回路１０はタイムス
ロッｌ−Ｂの受信期間を利用して周辺基地局からの電波
の受信電界強度を測定するための制御に移行する。すな
わち、先ず上記タイムスロットＡの受信終了時点でステ
ップ２ｄにより第１のスイッチ８を開放させる。これに
より第１のループフィルタ４の入力側が位相比較器３か
ら切り離される。続いて制御回路１０は、ステップ２ｅ
で可変分周器６に対し周辺基地局からの受信周波数に対
応する分周数をセラ）・する。尚、このとき制御回路１
０は、周波数切換速度をより高速化するために固定分周
器２および可変分周器６を一旦リセットする。

次に、制御回路１０はステップ２ｆて各切換スイッチ８
，９に対し切換制御信号を出力し、これにより切換スイ
ッチ８，９を第３図に示す如く第２のループフィルタ７
側にそれぞれ切換える。このため、周波数シンセサイザ
のＰＬＬループには、時定数が小さい第２のループフィ
ルタ７が挿入される。したかって、ＰＬＬループはこの
第２のループフィルタフの時定数に従って高速度に位相
引込みを行ない、この結果周波数シンセサイザの発振出
力周波数は第３図に示す如く比較的短時間のうちに周辺
基地局の無線周波数に対応する局部発振周波数に切換わ
る。

また制御回路］０は、上記切換スイッチ８つを第２のル
ープフィルタ７側に切換えた時点から千め設定された一
定時間Ｔ１が経過したか否かをステップ２ｇで監視する
。ここで、上記一定時間Ｔ］は、ＰＬＬループの発振出
力周波数が上記周辺基地局の無線周波数に対応する局部
発振周波数に収束するに要する時間に設定される。した
がって、上記一定時間Ｔ］の経過を監視すれば、周波数
シンセサイザの発振周波数か安定したか否かを間接的に
知ることができる。そうして上記一定時間Ｔ］か経過す
ると、制御回路１０はステップ２１１て第１の切換スイ
ッチ８を第３図に示す如く開放させる。このため、第２
のループフィルタ７の入力側は位相比較器３から切り離
され、ＰＬＬループは開放状態となる。そして、以後Ｖ
ＣＯ５は第２のループフィルタフのコンデンサに保持さ
れている制御電圧に応じた周波数を発振し続ける。

したがって、この間ＶＣＯ５の発振出力周波数は位相比
較周波数成分のスプリアスの影響を受けないことになり
、この期間に受信電界強度の測定を安定に行なうことが
できる。

そうして第１の切換スイッチ８を開放させると、制御回
路１０はステップ２１で時間Ｔ２が経過したか否かを監
視する。そして、時間Ｔ２が経過すると、この時点でタ
イムスロットＢに対応する受信期間が終了したと間接的
に判断し、ステップ２ｊで可変分周器６に通信中の基地
局の周波数に対応する分周数をセットする。尚、このと
き制御回路１０は、周波数切換速度をより高速化するた
めに固定分周器２および可変分周器６を一旦リセットす
る。そして、ステップ２ａに戻り、このステップ２ａで
切換えスイッチ８，９を第１のルプフィルタ４側にそれ
ぞれ切換える。このとき、上記第１のループフィルタ４
のコンデンサには夕・イムスロットＡで蓄積された制御
電圧が保持されている。このため、ＰＬＬループはこの
制御電圧により第３図に示す如く短時間に通信中の基地
局の無線周波数に復帰する。

この様に本実施例であれば、タイムスロッＩ−Ａの受信
期間には時定数の大きい第１のループフィルタ４が使用
されるので、位相比較周波数成分のスプリアス特性を劣
化させずに局部発振周波数の発生を行なうことができる
。また、周辺基地局の無線周波数に切換える場合には、
時定数の小さい第２のループフィルタフに切換えられる
ので、周波数の切換えを高速度に行なうことかできる。

したがって、１タイムスロツトという短期間に周辺基地
局からの受信電界強度の測定を行なわなければならない
場合でも、十分に行なうことかできる。

また、タイムスロッＩ−Ｂの終了後に通信中の基地局の
無線周波数に復帰する場合には、第１のルプフィルタ４
のコンデンサに蓄積保持されている制御電圧に従って通
信中の基地局の無線周波数が発生されるので、通信周波
数の復帰を高速に行なうことができる。

さらに、周波数シンセサイザの発振出力周波数を周辺基
地局の周波数に切換えたのち、一定時間Ｔ１が経過した
時点で第２のループフィルタフの入力側を位相比較器３
から切り離したことによって、時定数の小さい第２のル
ープフィルタ７を使用しているにも拘らず、位相比較周
波数成分のスプリアスの影響を受けずに発振動作を行な
うことができる。したがって、周辺基地局からの受信電
界強度の測定を安定に行なうことができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば、上記実施例では第１のループフィルタの他に１個
の第２のループフィルタ７を設けた場合について説明し
たが、周辺基地局の数に対応させて第２のループフィル
タ７を複数個設けておき、上記複数の周辺基地局のうぢ
任意の周辺基地局の無線周波数に切換える場合にはこの
無線周波数に対応するループフィルタを選択してＰＬＬ
ループに挿入するようにしてもよい。この様にずれば、
各ループフィルタのコンデンサに保持されている制御電
圧を使用して高速度の周波数ＩＲＪ換えを行なうことか
可能となる。

また前記実施例では、タイムスロツＩ−Ｂの受信期間す
べてを周辺基地局からの受信電界強度の１ｌｌｌｌ定に
使用し、この期間の終了後に通信中の基地局の無線周波
数に復帰させるようにしたが、タイムスロットＢの受信
期間の途中で測定終了後に即時通信中の基地局の無線周
波数に復帰させるようにしてもよい。この様にすれば、
自局のタイムスロットの期間前に、周波数シンセサイザ
の発振出力周波数を通信中の基地局の無線周波数に復帰
させること力くでき、これにより自局のタイムスロット
における送受信動作に与える影響を低減することができ
る。

さらに前記実施例では、移動局の無線回路に使用した場
合を例にとって説明したが、基地局の無線回路に使用し
てもよい。

その他、切換スイッチの構成、制御回路の制御手順およ
び制御内容、適用するシステムの種類′″、９について
も、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
できる。

［発明の効果コ 以上詳述したように本発明は、所定の第１の時定数を有
する第１のループフィルタと、上記第１の時定数よりも
小さい第２の時定数を有する少なくとも１つの第２のル
ープフィルタと、これら第１および第２のループフィル
タを位相比較器と電圧制御発振器との間に択一的に挿入
するための切換スイッチと、ループフィルタ切換制御手
段とを備えている。そして、このループフィルタ切換制
御手段により上記切換スイッチの切換動作を制御して、
これにより第１の周波数による通信期間中には上記第１
のループフィルタを位相比較器と電圧制御発振器との間
に挿入し、かつ上記第１の周波数による通信期間から第
２の周波数による通信期間への切換時には、上記第２の
ループフィルタを位相比較器と電圧制御発振器との間に
挿入するようにしたものである。

したがって本発明によれば、基本性能の低下を生じるこ
となく周波数切換速度の高速化を図り得る周波数シンセ
サイザを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における周波数シンセサイザ
の構成を示す回路ブロック図、第２図は同シンセザイザ
の制御回路の制御手順および制御内容を示すフローチャ
ート、第３図は周波数の切換動作を説明するためのタイ
ミング図、第４図は従来の周波数シンセサイザの構成を
示す回路ブロック図、第５図はループフィルタの回路構
成の一例を示す図である。 １・・基準発振器（ＢＯ８Ｃ）　、２・・・固定分周器
、３・・・位相比較器（ＰＤ）　、４・・・第１のルー
プフィルタ、５・・・電圧制御発振器（Ｖ　ＣＯ）、６
・・・可変分周器、７・・・第２のループフィルタ、８
・・・第１の切換スイッチ、９・・・第２の切換スイッ
チ、１０・・・制御回路、１１・・周波数切換制御手段
。 出願人代理人　弁願士　鈴江武彦 １　つ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電圧制御発振器の発振出力を可変分周器で分周し
   、その分周出力と基準発振器の発振出力との位相差を位
   相比較器で検出し、この位相差に応じた直流電圧をルー
   プフィルタから発生して上記電圧制御発振器の発振周波
   数を制御する周波数シンセサイザにおいて、所定の第１
   の時定数を有する第１のループフィルタと、 前記第１の時定数よりも小さい第２の時定数を有する少
   なくとも１つの第２のループフィルタと、これら第１お
   よび第２のループフィルタを前記位相比較器と電圧制御
   発振器との間に択一的に挿入するための切換スイッチと
   、 この切換スイッチの切換動作を制御することにより、第
   １の周波数による通信期間中には前記第１のループフィ
   ルタを前記位相比較器と電圧制御発振器との間に挿入し
   、かつ前記第１の周波数による通信期間から第２の周波
   数による通信期間への切換時には、前記第２のループフ
   ィルタを前記位相比較器と電圧制御発振器との間に挿入
   するループフィルタ切換制御手段とを具備したことを特
   徴とする周波数シンセサイザ。
2. （２）ループフィルタ切換制御手段は、第１の周波数に
   よる通信期間から第２の周波数による通信期間に切換え
   られ、電圧制御発振器の発振周波数がこの第２の周波数
   に収束したのちに、切換スイッチにより位相比較器と第
   ２のループフィルタとの間を開放させることを特徴とす
   る請求項（１）記載の周波数シンセサイザ。