JPH05122066A - 周波数シンセサイザ - Google Patents

周波数シンセサイザ

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JPH05122066A
JPH05122066A JP3306546A JP30654691A JPH05122066A JP H05122066 A JPH05122066 A JP H05122066A JP 3306546 A JP3306546 A JP 3306546A JP 30654691 A JP30654691 A JP 30654691A JP H05122066 A JPH05122066 A JP H05122066A
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JP
Japan
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frequency
output
dds
synthesizer
vco
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Pending
Application number
JP3306546A
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English (en)
Inventor
Osamu Ichiyoshi
修 市吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/16Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/18Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop
    • H03L7/183Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop a time difference being used for locking the loop, the counter counting between fixed numbers or the frequency divider dividing by a fixed number
    • H03L7/185Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop a time difference being used for locking the loop, the counter counting between fixed numbers or the frequency divider dividing by a fixed number using a mixer in the loop

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い周波数範囲にわたって細かな周波数ステ
ップの周波数信号を得ることができ、しかも位相雑音を
抑圧した周波数シンセサイザを得る。 【構成】 基準発振器1と、チャネル番号により指定さ
れた周波数信号を発生するDDS(直接ディジタル合成
シンセサイザ)2と、DDS2の出力を逓倍する周波数
逓倍回路3と、基準発振器1の出力を逓倍する可変周波
数逓倍回路4と、VCO(電圧制御発振器)8と、VC
Oの出力を分周する分周器9と、分周器9の出力と可変
周波数逓倍回路4の出力との周波数差を得るミキサ5
と、LPF10と、LPF10の出力と周波数逓倍回路
3の出力との位相比較を行う位相比較器6と、その出力
を平滑化するループフィルタ7とで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は通信分野等で用いられる
周波数シンセサイザに関し、特に高RF周波数帯で使用
する細かい周波数ステップの周波数シンセサイザに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の周波数シンセサイザの一例を図2
に示す。同図において、1は基準発振器であり、この基
準発振器1の出力を分周器15で分周し、位相比較器6
に入力させる。又、VCO(電圧制御発振器)8の出力
をプログラマブル分周器9で分周して位相比較器6に入
力させ、ここで前記分周器15の出力と位相比較する。
この比較結果はループフィルタ7で平滑化され、前記V
CO8に制御電圧として入力される。
【0003】この周波数シンセサイザでは、今VCO8
の出力周波数をfOとし、プログラマブル分周器9の分
周比をN(Nは可変数)、基準発振器1の周波数を
R 、分周器21の分周比をmとすると、PLL(位相
同期ループ)の同期状態においては、 fO /N=fR /m=Δf (1) ∴ fO =N・Δf (2) Nを変えることにより、VCO8の出力周波数はΔf単
位で変わり、Δfステップの周波数シンセサイザとな
る。この周波数シンセサイザでは、位相比較をΔfの周
波数単位で行うため、PLLの等化帯域幅をΔfよりも
充分狭くしなくてはならない。このため、PLLの追随
性が悪くなり、VCO8の内部雑音に起因する位相雑音
を抑圧することが困難になる。
【0004】このような点を解消するために、図3に示
す周波数シンセサイザが提案されている。この周波数シ
ンセサイザは、前記した周波数シンセサイザの分周器2
1に代えてDDS(直接ディジタル合成シンセサイザ)
2を用いたものである。DDSは図4に示すように、Q
ビット2進加算器11と、ラッチ12と、D/A変換器
13と、LPF(低域ろ波器)14とで構成される。そ
して、その出力周波数fDDS は、次式によって与えられ
る。但し、M+kは外部から指定されるチャネル番号で
ある。 fDDS (M+k)=(M+k)・fR /2Q =M・fR /2Q +k・fR /2Q (3)
【0005】標本定理の要求から、fDDS はfR に比べ
て充分小さいことが必要である。即ち、 (M+k)・fR /2Q ≪fR (4) DDSのビット数Qを大きくすることにより、いくらで
も細かな周波数ステップの制御が可能となる。このと
き、図3の周波数シンセサイザの出力周波数fO は、次
式となる。 fO =N・M・fR /2Q +k・N・fR /2Q (5)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ここで、fR はDDS
の動作速度から高々10MHZ に制限される。そのた
め、RF帯の周波数シンセサイザにおいては、Nが大き
な値となってしまう。例えば、M・fR /2Q が1MH
Z とすると、1GHZ の周波数を発生するためには、N
は1000程度になる。図4に示すDDSは、加算器11自
体はQビットであっても、実際にD/A変換器13に出
力されるのは上位Lビット、例えばL=12である。こ
のため、D/A変換器13において量子化雑音が発生す
ることを避けることができない。
【0007】この量子化雑音は式(5)から判るよう
に、シンセサイザ出力においてN倍されるため、Nが大
きくなると、この量子化雑音に起因する位相雑音が増大
することになる。本発明の目的は、広い周波数範囲にわ
たって細かな周波数ステップで周波数信号を得ることが
でき、しかも位相雑音の小さい周波数シンセサイザを提
供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の周波数シンセサ
イザは、基準発振器と、この基準発振器の出力をタイミ
ング源としてチャネル番号により指定された周波数信号
を発生するDDSと、このDDSの出力を所定の周波数
逓倍を行う第1の周波数逓倍回路と、基準発振器の出力
をチャネル番号で指定された値で周波数逓倍を行う可変
型の第2の周波数逓倍回路と、目的とする周波数帯で発
振するVCOと、このVCOの出力を分周する分周器
と、この分周器の出力と第2の周波数逓倍回路の出力と
の周波数差を得るミキサと、このミキサの出力から高周
波成分を除去するフィルタと、このフィルタの出力と第
1の周波数逓倍回路の出力との位相比較を行う位相比較
器と、この位相比較器の出力を平滑化してVCOの制御
電圧とするループフィルタとを備える。
【0009】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例の周波数シンセサイザのブ
ロック回路図である。同図において、1は基準発振器、
2はDDS、6は位相比較器、7はループフィルタ、8
はVCOである。DDS2の出力を周波数逓倍回路3で
一定値Y倍の周波数に逓倍し、位相比較器6に入力させ
る。又、基準発振器1の出力を可変周波数逓倍回路4に
より、外部から与えられる周波数比KによってK倍の周
波数に逓倍し、ミキサ5に入力させる。このミキサ5に
はN分周器9によってN分周されたVCO8の出力も入
力され、これらを乗算して得た周波数差の出力をLPF
10を通して前記位相比較器6に入力させている。
【0010】この構成によれば、今、出力周波数をfO
とすると、位相同期状態においては、次式の関係とな
る。 fO /N−K・fR =Y(M+k)・fR /2Q (6) 即ち、 fO /N=K・fR +Y・M・fR /2Q +k・Y・fR /2Q (7)
【0011】ここで、分周比Nの効果は単に出力周波数
O をN倍にするだけであるので、以後N=1の場合に
ついて説明する。すると、 fO =(K+Y・M/2Q )fR +k・Δf(8) 但し、 Δf=Y・fR /2Q (9) 式(8)において、Kを1変えると、出力周波数はfR
変化され、kを1変えるとΔfだけ周波数が変化され
る。
【0012】したがって、可変周波数逓倍回路4を制御
することで、大きな周波数ステップで周波数を変化で
き、DDS2を制御することで小さな周波数ステップで
周波数を変化することができる。今、kの範囲を0,
1,2,…,M−1として隙間なく周波数範囲をカバー
するためには、 M・Δf=Y・M・fR /2Q ≧fR (10) となる必要がある。
【0013】そこで、 Y・M/2Q =1 (11) となるようにM,Y,Qを設定すれば、 fO =〔(K+1)・M+k〕・Δf (12) 但し、 Δf=fR /M となり、重複することなく指定されたチャネル番号、 n(K+1,k)=(K+1)・M+k (13) に対して、 fO (n)=n・Δf (14) なる周波数を発生することができる。
【0014】したがって、式(9)及び(12)で示さ
れるように、Qを必要なだけ大きく設定することによ
り、いくらでも小さな周波数ステップを実現することが
できる。又、Kによる大きな周波数ステップも実現可能
となる。これにより、両者を併せて広い周波数範囲で微
小な周波数ステップの周波数信号を発生することができ
る。しかも、DDS2からVCO8に至る経路において
行われる周波数逓倍は、周波数逓倍器3のY倍であり、
このY値は実用的には10程度に設定しておけばよいた
め、DDS2の量子化雑音の増大を低く抑えることがで
きる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、基準発振
器の可変逓倍出力とVCOの分周出力とで得た周波数差
の出力と、DDSの逓倍出力とを位相比較してPLLを
構成しているので、可変逓倍回路とDDSを制御するこ
とで、極めて広い周波数範囲で、しかも極めて微小な周
波数ステップの周波数シンセサイザが実現できる効果が
ある。又、DDSから出力までの間の周波数逓倍数を小
さくでき、DDSの量子化雑音を抑制することができる
効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の周波数シンセサイザの一実施例のブロ
ック回路図である。
【図2】従来の周波数シンセサイザの一例のブロック回
路図である。
【図3】従来の周波数シンセサイザの他の例のブロック
回路図である。
【図4】DDSのブロック回路図である。
【符号の説明】
1 基準発振器 2 DDS 3 周波数逓倍回路 4 可変周波数逓倍回路 5 ミキサ 6 位相比較器 7 ループフィルタ 8 VCO 9 分周器 10 LPF

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部から指定されたチャネル番号に対応
    する周波数信号を発生するための周波数シンセサイザで
    あって、基準発振器と、この基準発振器の出力をタイミ
    ング源として前記チャネル番号により指定された周波数
    信号を発生するDDS(直接ディジタル合成シンセサイ
    ザ)と、このDDSの出力を所定の周波数逓倍を行う第
    1の周波数逓倍回路と、前記基準発振器の出力を前記チ
    ャネル番号で指定された値で周波数逓倍を行う可変型の
    第2の周波数逓倍回路と、目的とする周波数帯で発振す
    るVCO(電圧制御発振器)と、このVCOの出力を分
    周する分周器と、この分周器の出力と前記第2の周波数
    逓倍回路の出力との周波数差を得るミキサと、このミキ
    サの出力から高周波成分を除去するフィルタと、このフ
    ィルタの出力と前記第1の周波数逓倍回路の出力との位
    相比較を行う位相比較器と、この位相比較器の出力を平
    滑化して前記VCOの制御電圧とするループフィルタと
    を備えることを特徴とする周波数シンセサイザ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014012180A1 (en) 2012-07-16 2014-01-23 Nanowave Technologies Inc. Ultra low phase noise signal source
CN104062637A (zh) * 2014-05-29 2014-09-24 国家电网公司 无人机巡线避障雷达宽带线性调频连续毫米波信号发射源
JP2015527826A (ja) * 2012-07-23 2015-09-17 アソシエイテッド ユニバーシティーズ,インコーポレイテッド 可変周波数コムラインおよび周波数トグリングを利用するシンセサイザー方法

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