【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
この発明は、弾性表面波デバイスを用いた電圧制御発振
器を含むＰＬＬ （フェーズロックドループ）発振器に
関し、より具体的には、その周波数可変帯域の拡大手段
に関する。
〔従来の技術〕
この種のＰＬＬ発振器の従来例を第７図に示す。
このＰＬＬ発振器は、外部から供給される制御電圧Ｖｔ
によって発振周波数が制御される電圧制御発振器（ＶＣ
Ｏ）１．２であって弾性表面波デバイスを用いたものと
、この電圧制御発振器１２に制御電圧Ｖｔを供給するＰ
ＬＬ回路２とを備えている。
ＰＬＬ回路２は、電圧制御発振器１２の出力を分周する
分周器４、外部から与えられる基準信号を分周する分周
器６、これらによって分周された信号の周波数および位
相を比較してその差に応じた直流電圧を発生する位相比
較器８およびループフィルタ１０を備えており、このル
ープフィルタ１０からの出力電圧が前記制御電圧Ｖｔと
なる。
電圧制御発振器１２の構成の一例を第８図に示す。この
電圧制御発振器１２は、増幅器１４と２ボート型の弾性
表面波デバイス１６と移相器１８とをループ状に接続し
て構成されている。出力の取り出しには方向性結合器２
０やコンデンサ等が使われる。弾性表面波デバイス１６
としては、２ボート型の例えば弾性表面波共振器や弾性
表面波遅延線が用いられる。
移相器１８は、可変容量ダイオードを有していて制御電
圧Ｖｔによって位相を調整して発振周波数の調整を行う
ものである。この移相器１８の構成の一例を第９図に示
す。この移相器１８は、二つの可変容量ダイオード２２
．２４とコイル２６とをＴ型に（即ちバイパスフィルタ
型に）接続して構成されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような電圧制御発振器Ｉ２における制御電圧Ｖｔ
と発振周波数との関係は例えば第１０図のようになる。
この場合、前述したループフィルタ１０からの出力電圧
は、特殊な手段を講じない限り、ＰＬＬ回路２に供給さ
れる電源電圧Ｖｃｃを超えることはなく、最低値はＯで
ある。即ち、０＜Ｖｔ＜Ｖｃｃ
である。従って、第１０図中の範囲Ａ内でしか電圧制御
発振器１２の発振周波数を可変することができず、その
ふん当該ＰＬＬ発振器としても周波数可変帯域が狭いと
いう問題がある。
そこでこの発明は、簡単な手段によって周波数可変帯域
を広げることができるようにしたＰＬＬ発振器を提供す
ることを主たる目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、この発明のＰＬＬ発振器は、
前述したような電圧制御発振器のアース端子と当該ＰＬ
Ｌ発振器のアースとの間に、前者を正側にして定電圧回
路を挿入ことを特徴とする。
〔作用〕
前述したような電圧制御発振器に負の制御電圧を加える
と、Ｑは小さくなるが、現実的には発振周波数は更に下
がる。従来はこの領域は利用されていなかったが、この
発明はこの領域に注目してそれを積極的に利用するもの
である。
即ち、上記構成によれば、ＰＬＬ回路から電圧制御発振
器に供給される電圧は、電圧制御発振器側から見ると、
定電圧回路の電圧だけ下がることになり、それによって
電圧制御発振器に負の制御電圧を供給することができる
。その結果、発振周波数の下限側の可変範囲を広げるこ
とができる。
一方、電圧制御発振器に供給される制御電圧が定電圧回
路の電圧だけ下がっても、発振周波数の上限側は、元々
チューニング特性が飽和しているから、周波数の可変範
囲は殆ど狭くならない。
以上の結果、当該ＰＬＬ発振器の周波数可変帯域が広が
る。
〔実施例〕
第１図は、この発明の一実施例に係るＰＬＬ発振器を示
すブロック図である。第７図等の従来例と同等部分には
同一符号を付し、以下においては当該従来例との相違点
を主に説明する。
この実施例においては、前述した電圧制御発振器１２の
アース端子１２ｅと当該ＰＬＬ発振器のアースＥとの間
に、前者を正側にして定電圧回路３０を挿入している。
２ｅは前述したＰＬＬ回路２のアース端子である。この
ような構成を採る理由を説明すると次のとおりである。
即ち、第９図で説明したような移相器１８中に用いられ
ている可変容量ダイオード（２２，２４）は、本来逆電
圧を印加して用いるものであるが、順電圧を印加しても
、Ｑは下がるが、ダイオードのＰ−Ｎ接合あるいは半導
体−金属のショットキー接合の仕事関数の差（即ち電流
−電圧静特性の順方向の立ち上がり電圧に相当）まで静
電容量は増加し続ける。
この性質を用いると、可変容量ダイオード２２．２４に
順方向の電圧を印加する（即ち制御電圧Ｖｔを負にする
）ことにより、更に移相器１８の位相回転を進めること
ができる。それを表したのが第２図でのＶｔ＜Ｏの領域
である。
実際に移相器を作ってもこのような特性はｉ認できた。
そしてこのような移相器を用いて前述したような電圧制
御発振器１２を作成し、その制御電圧■[Industrial Application Field] The present invention relates to a PLL (phase-locked loop) oscillator including a voltage-controlled oscillator using a surface acoustic wave device, and more specifically relates to means for expanding the variable frequency band thereof. [Prior Art] A conventional example of this type of PLL oscillator is shown in FIG. This PLL oscillator uses a control voltage Vt supplied externally.
A voltage controlled oscillator (VC) whose oscillation frequency is controlled by
O) 1.2 using a surface acoustic wave device and P supplying the control voltage Vt to this voltage controlled oscillator 12.
LL circuit 2. The PLL circuit 2 includes a frequency divider 4 that divides the output of the voltage controlled oscillator 12, a frequency divider 6 that divides the frequency of a reference signal given from the outside, and a frequency divider 6 that divides the frequency of a reference signal given from the outside.The PLL circuit 2 compares the frequencies and phases of the signals divided by these. It is equipped with a phase comparator 8 and a loop filter 10 that generate a DC voltage according to the difference, and the output voltage from the loop filter 10 becomes the control voltage Vt. An example of the configuration of the voltage controlled oscillator 12 is shown in FIG. The voltage controlled oscillator 12 is constructed by connecting an amplifier 14, a two-boat surface acoustic wave device 16, and a phase shifter 18 in a loop. Directional coupler 2 is used to take out the output.
0, a capacitor, etc. are used. Surface acoustic wave device 16
For example, a two-boat type surface acoustic wave resonator or a surface acoustic wave delay line is used. The phase shifter 18 has a variable capacitance diode and adjusts the phase and oscillation frequency using the control voltage Vt. An example of the configuration of this phase shifter 18 is shown in FIG. This phase shifter 18 consists of two variable capacitance diodes 22.
．． 24 and a coil 26 are connected in a T-shape (that is, in a bypass filter type). [Problem to be solved by the invention] The control voltage Vt in the voltage controlled oscillator I2 as described above
The relationship between and the oscillation frequency is shown in FIG. 10, for example. In this case, the output voltage from the loop filter 10 described above will not exceed the power supply voltage Vcc supplied to the PLL circuit 2, and the lowest value is O unless special measures are taken. That is, 0<Vt<Vcc. Therefore, the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 12 can only be varied within the range A in FIG. 10, and the PLL oscillator also has a problem in that the frequency variable band is narrow. Therefore, the main object of the present invention is to provide a PLL oscillator that can widen the variable frequency band by simple means. [Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the PLL oscillator of the present invention has the following features:
The ground terminal of the voltage controlled oscillator as described above and the relevant PL
A feature is that a constant voltage circuit is inserted between the L oscillator and the ground, with the former set to the positive side. [Operation] When a negative control voltage is applied to the voltage controlled oscillator as described above, the Q becomes smaller, but in reality, the oscillation frequency is further reduced. Conventionally, this area has not been utilized, but the present invention focuses on this area and actively utilizes it. That is, according to the above configuration, the voltage supplied from the PLL circuit to the voltage controlled oscillator is as follows when viewed from the voltage controlled oscillator side.
The voltage of the constant voltage circuit is reduced, thereby allowing a negative control voltage to be supplied to the voltage controlled oscillator. As a result, the variable range on the lower limit side of the oscillation frequency can be expanded. On the other hand, even if the control voltage supplied to the voltage controlled oscillator decreases by the voltage of the constant voltage circuit, the tuning characteristic is already saturated on the upper limit side of the oscillation frequency, so the frequency variable range will hardly become narrower. As a result of the above, the variable frequency band of the PLL oscillator is widened. [Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing a PLL oscillator according to an embodiment of the present invention. Components equivalent to those of the conventional example shown in FIG. 7 are given the same reference numerals, and the differences from the conventional example will be mainly explained below. In this embodiment, a constant voltage circuit 30 is inserted between the ground terminal 12e of the voltage controlled oscillator 12 described above and the ground E of the PLL oscillator, with the former on the positive side. 2e is the ground terminal of the PLL circuit 2 mentioned above. The reason for adopting such a configuration is as follows. That is, the variable capacitance diodes (22, 24) used in the phase shifter 18 as explained in FIG. , Q decreases, but the capacitance continues to increase until it reaches the difference in work function of a diode's PN junction or a semiconductor-metal Schottky junction (that is, equivalent to the forward rising voltage of the current-voltage static characteristic). Using this property, the phase rotation of the phase shifter 18 can be further advanced by applying a forward voltage to the variable capacitance diodes 22, 24 (ie, making the control voltage Vt negative). This is expressed in the region of Vt<O in FIG. 2. Even when we actually made a phase shifter, we were able to recognize these characteristics. Then, the voltage controlled oscillator 12 as described above is created using such a phase shifter, and its control voltage
【に対する発振
周波数を測定すると、制御電圧Ｖｔが負の領域では第３
図のようなカーブとなり、従来のＶｔが正の領域のカー
ブの延長上に位置する。
この負の制御電圧Ｖｔを、外部からの正の制御電圧で実
現するのが第１図に示した構成である。
即ち、ＰＬＬ回路２の出力電圧をＶｐ、定電圧回路３０
の電圧をＶｚとすると、電圧制御発振器Ｉ２に供給され
る制御電圧Ｖｔは、電圧制御発振器１２側から見ると、
Ｖｔ −Ｖｐ −Ｖｚ
となる。
従って、出力電圧Ｖｐを下げて０に近づけることにより
、
Ｖｚ ＜Ｖｔ ＜０
を実現することができ、電圧制御発振器１２の発振周波
数の下限側を第３図中に示す範囲Ｂだけ広げることがで
きる。
一方、上記のようにすることにより、電圧制御発振器１
２に（即ちその移相器１８に）印加される制御電圧Ｖｔ
は定電圧回路３０の電圧Ｖｚだけ低下することになるが
、出力電圧Ｖｐが高い領域では、即ち電圧制御発振器１
２の発振周波数の上限側では、第３図に示すように元々
チューニング特性は飽和しているので、制御電圧Ｖｔが
電圧Ｖｚだけ下がっても、周波数の可変範囲は殆ど狭く
ならない。
従って、上記構成によれば、電圧制御発振器】２の発振
周波数の可変範囲は第３図のＡとＢを合わせた範囲にな
る。つまり、定電圧回路３０を上記のように挿入すると
いう簡単な手段で、当該ＰＬＬ発振器の周波数可変帯域
を従来例に比べてかなり広げることができる。
この定電圧回路３０は、例えば、定電圧ダイオードを用
いることにより、あるいはダイオードの順方向の電圧降
下を利用することにより、簡単に構成することができる
。
後者の場合の回路の例を第４図に示す。即ちこの例では
、前述した移相器１８を構成するコイル２６の一端がつ
ながるアース端子１２ｅとアースとの間に前者をアノー
ド側にしてダイオード３２を挿入し、このダイオード３
２に順方向に、高周波カプト等の働きをする抵抗３４を
介して、例えば電源電圧Ｖｃｃを供給することにより、
前述した電圧Ｖｚを得るようにしている。但し、他の電
源電圧があればそれをＶｃｃの代わりに用いても良い。
また、抵抗３４の代わりにチョークコイルを用いても良
い。３６は高周波をバイパスさせるバイパスコンデンサ
である。
なお、第１図のようなＰＬＬ発振器を構成する電圧制御
発振器１２は、例えば第５図に示すような、■ボート型
の弾性表面波デバイス１６ａを用いたものでも良い。３
８は発振トランジスタ３９を含む例えばコルピッツ型の
発振回路であり、４０は周波数可変幅伸長用のコイルで
あり、４２は可変容量ダイオードである。
これに、ダイオードの１頌方向の電圧降下を利用した前
記のような定電圧回路３０を接続した例を第６図に示す
。
このような１ポート型の弾性表面波デバイス１６ａを用
いた電圧制御発振器１２の場合も、第３図と同様のチュ
ーニング特性を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、電圧制御発振器のアー
ス端子と当該ＰＬＬ発振器のアースとの間に定電圧回路
を挿入するという簡単な手段によって、電圧制御発振器
の、ひいては当該ＰＬＬ発振器の周波数可変帯域を広げ
ることができる。
またそれによって、従来なら発振周波数が高すぎて使え
なかった弾性表面波デバイスや、安価ではあるが周波数
のばらつきが大きい弾性表面波デバイスを使うことも可
能になるので、安価なＰＬＬ発振器を提供することもで
きるようになる。When measuring the oscillation frequency for [, the third
The curve is as shown in the figure, and is located on an extension of the conventional curve in the region where Vt is positive. The configuration shown in FIG. 1 realizes this negative control voltage Vt with an externally applied positive control voltage. That is, the output voltage of the PLL circuit 2 is Vp, and the constant voltage circuit 30 is
When the voltage of Vz is Vz, the control voltage Vt supplied to the voltage controlled oscillator I2 becomes Vt - Vp - Vz when viewed from the voltage controlled oscillator 12 side. Therefore, by lowering the output voltage Vp to approach 0, it is possible to realize Vz < Vt < 0, and the lower limit side of the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 12 can be expanded by the range B shown in FIG. . On the other hand, by doing as described above, the voltage controlled oscillator 1
2 (i.e. to its phase shifter 18)
will decrease by the voltage Vz of the constant voltage circuit 30, but in the region where the output voltage Vp is high, that is, the voltage controlled oscillator 1
On the upper limit side of the oscillation frequency of No. 2, the tuning characteristic is originally saturated as shown in FIG. 3, so even if the control voltage Vt is lowered by the voltage Vz, the frequency variable range will hardly become narrower. Therefore, according to the above configuration, the variable range of the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 2 is the sum of A and B in FIG. In other words, by simply inserting the constant voltage circuit 30 as described above, the variable frequency band of the PLL oscillator can be considerably expanded compared to the conventional example. This constant voltage circuit 30 can be easily constructed by using a constant voltage diode or by utilizing a forward voltage drop of a diode, for example. An example of a circuit in the latter case is shown in FIG. That is, in this example, a diode 32 is inserted between the ground terminal 12e and the ground, to which one end of the coil 26 constituting the phase shifter 18 is connected, with the former being on the anode side.
By supplying, for example, a power supply voltage Vcc to 2 in the forward direction via a resistor 34 that functions as a high-frequency capacitor,
The above-mentioned voltage Vz is obtained. However, if there is another power supply voltage, it may be used instead of Vcc. Furthermore, a choke coil may be used instead of the resistor 34. 36 is a bypass capacitor that bypasses high frequencies. The voltage controlled oscillator 12 constituting the PLL oscillator as shown in FIG. 1 may be one using, for example, a boat-type surface acoustic wave device 16a as shown in FIG. 3
8 is, for example, a Colpitts type oscillation circuit including an oscillation transistor 39, 40 is a coil for extending the frequency variable width, and 42 is a variable capacitance diode. FIG. 6 shows an example in which a constant voltage circuit 30 as described above, which utilizes the voltage drop in one direction of the diode, is connected to this. Even in the case of the voltage controlled oscillator 12 using such a one-port surface acoustic wave device 16a, tuning characteristics similar to those shown in FIG. 3 can be obtained. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, by the simple means of inserting a constant voltage circuit between the ground terminal of the voltage controlled oscillator and the ground of the PLL oscillator, The variable frequency band of the PLL oscillator can be expanded. In addition, this makes it possible to use surface acoustic wave devices that could not be used in the past due to their oscillation frequencies, and surface acoustic wave devices that are inexpensive but have large frequency variations, thereby providing an inexpensive PLL oscillator. You will also be able to do things.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は、この発明の一実施例に係るＰＬＬ発振器を示
すブロック図である。第２図は、第９図の移相器の位相
特性の一例を示す図である。第３図は、この発明に係る
ＰＬＬ発振器における電圧制御発振器のチューニング特
性の一例を示す図である。第４図は、第９図の移相器に
、ダイオードを用いた定電圧回路を接続した例を示す図
である。
第５図は、１ボート型の弾性表面波デバイスを用いた電
圧制御発振器の一例を示す図である。第６図は、第５図
の電圧制御発振器に、ダイオードを用いた定電圧回路を
接続した例を示す図である。
第７図は、従来のＰＬＬ発振器の一例を示すブロック図
である。第８図は、２ポート型の弾性表面波デバイスを
用いた電圧制御発振器の一例を示すブロック図である。
第９図は、移相器の一例を示す図である。第１０図は、
従来のＰＬＬ発振器における電圧制御発振器のチューニ
ング特性の一例を示す図である。
２１．−ＰＬＬ回路、１２・・・電圧制御発振器、１２
ｅ・・・アース端子、１６．１６ａ・・・弾性表面波デ
バイス、１８・・・移相器、３０・・・定電圧回路。FIG. 1 is a block diagram showing a PLL oscillator according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of the phase characteristics of the phase shifter shown in FIG. 9. FIG. 3 is a diagram showing an example of tuning characteristics of a voltage controlled oscillator in a PLL oscillator according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an example in which a constant voltage circuit using a diode is connected to the phase shifter of FIG. 9. FIG. 5 is a diagram showing an example of a voltage controlled oscillator using a one-boat type surface acoustic wave device. FIG. 6 is a diagram showing an example in which a constant voltage circuit using a diode is connected to the voltage controlled oscillator of FIG. 5. FIG. 7 is a block diagram showing an example of a conventional PLL oscillator. FIG. 8 is a block diagram showing an example of a voltage controlled oscillator using a two-port surface acoustic wave device. FIG. 9 is a diagram showing an example of a phase shifter. Figure 10 shows
FIG. 2 is a diagram showing an example of tuning characteristics of a voltage controlled oscillator in a conventional PLL oscillator. 21. -PLL circuit, 12...voltage controlled oscillator, 12
e... Earth terminal, 16.16a... Surface acoustic wave device, 18... Phase shifter, 30... Constant voltage circuit.