JPH05206843A - 広いダイナミックレンジを有する位相比較装置 - Google Patents
広いダイナミックレンジを有する位相比較装置Info
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- JPH05206843A JPH05206843A JP4092296A JP9229692A JPH05206843A JP H05206843 A JPH05206843 A JP H05206843A JP 4092296 A JP4092296 A JP 4092296A JP 9229692 A JP9229692 A JP 9229692A JP H05206843 A JPH05206843 A JP H05206843A
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- phase comparator
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- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 241000283986 Lepus Species 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
- H03D13/00—Circuits for comparing the phase or frequency of two mutually-independent oscillations
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/08—Details of the phase-locked loop
- H03L7/081—Details of the phase-locked loop provided with an additional controlled phase shifter
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 位相同期ループ(PLL)に使用する位相比較器
に関し、随意に拡張でき、PLLの演算を簡単にして、
ループで情報の損失が発生しない、完全に線形の単調な
伝達特性を有する位相ダイナミックレンジを得る。 【構成】 入力信号l1と位相制御信号発生器によって
与えられる局部基準信号l2との間に存在する位相差を
予め定められた位相範囲で計測する位相比較器1を備
え、第1に、予め定められた時点に位相比較器1によっ
て計測された位相差を連続して累算するために位相比較
器の出力に結合され、位相累算回路に累算された位相差
の値に位相制御信号発生器の位相が終始追従するように
位相制御信号発生器を動作状態にする位相累算回路6
と、第2に、位相累算回路6の出力および位相比較器1
の出力に結合され、位相比較器1によって計測された位
相差を累算回路6の内容に加算する加算回路4とを備え
る。
に関し、随意に拡張でき、PLLの演算を簡単にして、
ループで情報の損失が発生しない、完全に線形の単調な
伝達特性を有する位相ダイナミックレンジを得る。 【構成】 入力信号l1と位相制御信号発生器によって
与えられる局部基準信号l2との間に存在する位相差を
予め定められた位相範囲で計測する位相比較器1を備
え、第1に、予め定められた時点に位相比較器1によっ
て計測された位相差を連続して累算するために位相比較
器の出力に結合され、位相累算回路に累算された位相差
の値に位相制御信号発生器の位相が終始追従するように
位相制御信号発生器を動作状態にする位相累算回路6
と、第2に、位相累算回路6の出力および位相比較器1
の出力に結合され、位相比較器1によって計測された位
相差を累算回路6の内容に加算する加算回路4とを備え
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、位相同期ループ(PLL:p
hase lock loop) に用いることのできる広いダイナミッ
クレンジを有する位相比較器に関する。それは、とりわ
け、GPS衛星無線航法受信機における三角擬似距離(d
elta pseudo-distances)を計算するためのループをなす
ことに適用される。
hase lock loop) に用いることのできる広いダイナミッ
クレンジを有する位相比較器に関する。それは、とりわ
け、GPS衛星無線航法受信機における三角擬似距離(d
elta pseudo-distances)を計算するためのループをなす
ことに適用される。
【0002】
【従来の技術】PLLは、一般的な方法では、VCOあ
るいはNCOの略号で知られる電圧制御発振器あるいは
可変周波数局部発振器(variable frequency local osci
llator) と、局部発振器によって得られる信号と入力信
号との間の位相差を弁別する位相比較器と、位相比較器
によって得られる位相差に基づいて局部発振器の周波数
を制御する増幅器およびループフィルタと、から構成さ
れる3つの要素から形成される。
るいはNCOの略号で知られる電圧制御発振器あるいは
可変周波数局部発振器(variable frequency local osci
llator) と、局部発振器によって得られる信号と入力信
号との間の位相差を弁別する位相比較器と、位相比較器
によって得られる位相差に基づいて局部発振器の周波数
を制御する増幅器およびループフィルタと、から構成さ
れる3つの要素から形成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようなループを用
いると、ループフィルタによって定義される通過帯域に
おけるS/N比が極端に低い場合に入力信号のレベルが
減少するので、あるいは、位相比較器の位相ダイナミッ
クレンジ、つまり、基準信号と入力信号の間の位相差が
大きい場合に、有効な信号を得ることのできるそれの能
力を信号の位相変化(phase swings)が上回るので、発振
器の周波数が効率的に制御できない。
いると、ループフィルタによって定義される通過帯域に
おけるS/N比が極端に低い場合に入力信号のレベルが
減少するので、あるいは、位相比較器の位相ダイナミッ
クレンジ、つまり、基準信号と入力信号の間の位相差が
大きい場合に、有効な信号を得ることのできるそれの能
力を信号の位相変化(phase swings)が上回るので、発振
器の周波数が効率的に制御できない。
【0004】このような条件のもとで、ノイズが寄生し
た入力信号あるいは低い値の信号を高品質に測定するた
めには、PLLの通過帯域を狭くする必要がある。この
ことは、フィルタの時定数(filtering time constant)
を増加させることによってなされるが、入力信号と基準
信号の間の位相の変化量でのループの後半部分(trailin
g of the loop)が増加し、ループの停止(stalling of t
he loop)を防止するために、位相比較器は多数の位相差
での動作を許容することができなければならない。
た入力信号あるいは低い値の信号を高品質に測定するた
めには、PLLの通過帯域を狭くする必要がある。この
ことは、フィルタの時定数(filtering time constant)
を増加させることによってなされるが、入力信号と基準
信号の間の位相の変化量でのループの後半部分(trailin
g of the loop)が増加し、ループの停止(stalling of t
he loop)を防止するために、位相比較器は多数の位相差
での動作を許容することができなければならない。
【0005】しかしながら、排他的OR、正接(tangen
t) 、あるいは余接(cotangent) を用いた形態の従来の
位相比較器は入力信号と基準信号の間の位相差を数ラジ
アンに制限するのである。このことは、より大きな位相
変化に対しては、位相比較器の非線形伝達関数を使用す
ることとなり、装置の製作が大変複雑なものとなり、一
般的に、制限された時間期間の位相差の情報の損失を引
き起こす。本発明の目的は上述した欠点を除去すること
にある。
t) 、あるいは余接(cotangent) を用いた形態の従来の
位相比較器は入力信号と基準信号の間の位相差を数ラジ
アンに制限するのである。このことは、より大きな位相
変化に対しては、位相比較器の非線形伝達関数を使用す
ることとなり、装置の製作が大変複雑なものとなり、一
般的に、制限された時間期間の位相差の情報の損失を引
き起こす。本発明の目的は上述した欠点を除去すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】このために、本発明は、
入力信号と位相制御信号発生器によって与えられる局部
基準信号との間に存在する位相差を予め定められた位相
範囲で計測する位相比較器を備えた位相同期ループのた
めの広いダイナミックレンジを有する位相比較装置にお
いて、第1に、予め定められた時点に位相比較器によっ
て計測された位相差を連続して累算するために位相比較
器の出力に結合され、位相累算回路に累算された位相差
の値に位相制御信号発生器の位相が終始追従するように
位相制御信号発生器を動作状態にする位相累算回路と、
第2に、位相累算回路の出力および位相比較器の出力に
結合され、位相比較器によって計測された位相差を累算
回路の内容に加算する加算回路と、を備えて構成する。
入力信号と位相制御信号発生器によって与えられる局部
基準信号との間に存在する位相差を予め定められた位相
範囲で計測する位相比較器を備えた位相同期ループのた
めの広いダイナミックレンジを有する位相比較装置にお
いて、第1に、予め定められた時点に位相比較器によっ
て計測された位相差を連続して累算するために位相比較
器の出力に結合され、位相累算回路に累算された位相差
の値に位相制御信号発生器の位相が終始追従するように
位相制御信号発生器を動作状態にする位相累算回路と、
第2に、位相累算回路の出力および位相比較器の出力に
結合され、位相比較器によって計測された位相差を累算
回路の内容に加算する加算回路と、を備えて構成する。
【0007】
【作用】本発明の位相比較装置によれば、随意に拡張す
ることのできる、また、PLLの演算を簡単にして、ル
ープにおいて情報の損失が発生しないことを可能とする
完全に線形の単調な伝達特性を有する位相ダイナミック
レンジを得ることができる。
ることのできる、また、PLLの演算を簡単にして、ル
ープにおいて情報の損失が発生しないことを可能とする
完全に線形の単調な伝達特性を有する位相ダイナミック
レンジを得ることができる。
【0008】
【実施例】図1に示される、本発明による位相比較装置
は、サンプル保持回路(sample-and-hold circuit )2
によって点線の四角の中に示される位相累算回路(phase
accumulation circuit)3に結合される位相比較器1を
有する。また、位相累算回路3の出力と位相比較器1の
出力のそれぞれにその2つのオペランド入力が接続され
る加算回路4を備え、同様に、位相累算回路3の出力に
よって制御される位相ホップ発生器(phase hop generat
or) 5に位相累算回路3の出力が接続され、総合基準信
号e0 が局部基準信号e2 に変換される。
は、サンプル保持回路(sample-and-hold circuit )2
によって点線の四角の中に示される位相累算回路(phase
accumulation circuit)3に結合される位相比較器1を
有する。また、位相累算回路3の出力と位相比較器1の
出力のそれぞれにその2つのオペランド入力が接続され
る加算回路4を備え、同様に、位相累算回路3の出力に
よって制御される位相ホップ発生器(phase hop generat
or) 5に位相累算回路3の出力が接続され、総合基準信
号e0 が局部基準信号e2 に変換される。
【0009】位相比較器1は、例えば、2つのクリップ
された入力信号e1 とe2 の間の+0°から−45°の
範囲の位相差の線形の測定を実行することのできる標準
の排他的OR回路のどんな形態によって形成されても良
い。入力信号e1 は入力するところの信号であり、位相
比較器1の入力信号e2 は位相ホップ発生器5の出力に
よって与えられる位相差あるいは位相ホップによって補
正される総合基準信号である。
された入力信号e1 とe2 の間の+0°から−45°の
範囲の位相差の線形の測定を実行することのできる標準
の排他的OR回路のどんな形態によって形成されても良
い。入力信号e1 は入力するところの信号であり、位相
比較器1の入力信号e2 は位相ホップ発生器5の出力に
よって与えられる位相差あるいは位相ホップによって補
正される総合基準信号である。
【0010】累算回路3は、一般に知られた方法によっ
て、加算回路7の第1のオペランド入力によってその入
力がループする累算器レジスタ6を備え、加算回路7の
第2のオペランド入力はサンプル保持回路2の出力に接
続されている。
て、加算回路7の第1のオペランド入力によってその入
力がループする累算器レジスタ6を備え、加算回路7の
第2のオペランド入力はサンプル保持回路2の出力に接
続されている。
【0011】加算回路4と位相ホップ発生器5に結合さ
れる累算回路3は、位相比較器1の減少しながら変化す
る位相のダイナミックレンジに依存することなく、装置
全体が継続する可変の位相差を与えることを可能にす
る。
れる累算回路3は、位相比較器1の減少しながら変化す
る位相のダイナミックレンジに依存することなく、装置
全体が継続する可変の位相差を与えることを可能にす
る。
【0012】実際に、位相ホップ発生器5の出力で得ら
れる位相を累算器レジスタ6に記憶された位相に等しく
するような方法で発生器5をプログラムすることによっ
て、位相比較器1の2つの入力信号e1 とe2 の間に存
在する位相差a0 を初期化時点t=t0 において累算器
レジスタ6に取り込むことは位相比較器1の入力信号e
1 とe2 の間の位相差をキャンセルするのに十分であ
る。
れる位相を累算器レジスタ6に記憶された位相に等しく
するような方法で発生器5をプログラムすることによっ
て、位相比較器1の2つの入力信号e1 とe2 の間に存
在する位相差a0 を初期化時点t=t0 において累算器
レジスタ6に取り込むことは位相比較器1の入力信号e
1 とe2 の間の位相差をキャンセルするのに十分であ
る。
【0013】t0 +Tの時点の後、位相差a0 はa(T)
となる。そして、このa(T) の値は、図2に示されるよ
うに、サンプル保持回路2によってサンプルされ、加算
回路7の第1のオペランド入力に供給される。そして、
a(T) の値は累算器レジスタ6の内容Mに加算される。
こうして得られたM=M+a(T) の量が発生器5の入力
に供給され、それに対応する位相差a(T) が比較器1の
第2のオペランド入力信号e2 に供給される。このこと
は比較器1の出力で得られる信号a(T) をゼロにリセッ
トする結果となる。そうしている間に、加算回路4の出
力は、位相差とレジスタ6の内容Mの加算結果を表す信
号b(t) =M+a(t) を与える。これの利点は、後半の
操作が、もし比較器1の出力での位相差a(T) が値a
(t) からゼロになれば、累算器レジスタ6の内容がM
(T) からM+a(T) になるのに対して変数b(t) におい
ていかなる不連続性をももたらさないことである。この
ようにして、変数値a(t) が不連続であるにもかかわら
ず、加算回路4の出力で得られる位相差b(t) を表す変
数は常に連続して現れる。
となる。そして、このa(T) の値は、図2に示されるよ
うに、サンプル保持回路2によってサンプルされ、加算
回路7の第1のオペランド入力に供給される。そして、
a(T) の値は累算器レジスタ6の内容Mに加算される。
こうして得られたM=M+a(T) の量が発生器5の入力
に供給され、それに対応する位相差a(T) が比較器1の
第2のオペランド入力信号e2 に供給される。このこと
は比較器1の出力で得られる信号a(T) をゼロにリセッ
トする結果となる。そうしている間に、加算回路4の出
力は、位相差とレジスタ6の内容Mの加算結果を表す信
号b(t) =M+a(t) を与える。これの利点は、後半の
操作が、もし比較器1の出力での位相差a(T) が値a
(t) からゼロになれば、累算器レジスタ6の内容がM
(T) からM+a(T) になるのに対して変数b(t) におい
ていかなる不連続性をももたらさないことである。この
ようにして、変数値a(t) が不連続であるにもかかわら
ず、加算回路4の出力で得られる位相差b(t) を表す変
数は常に連続して現れる。
【0014】当然、上述の演算は各新しい時間間隔Tで
再度開始される。これらの操作の目的は、明らかに、比
較器1の入力信号e1 とe2 の間の期間Tでの位相変化
(phase swing) をその実質的なダイナミックレンジに適
合する値に制限し、この条件に合致するTの全体の値が
適切なものとなるのである。結果として、この例の位相
同期ループを構成する間、期間Tが位相ループのフィル
タの特性の関数として選択され、入力の位相と基準の位
相の差の出現(development) が、各観測間隔Tにおいて
絶対値で45°を超えることがない。もう1つの可能な
方法は、a(t)の値が予め定めた制限に達したときにサ
ンプル保持回路を自動的に動作させることであり、それ
によって、期間Tの外部クロックを節約する。一般に、
期間Tは、入力信号の位相ダイナミックレンジだけを動
作状態にするために、フィルタ時定数に比較して非常に
低くなるように選択される。
再度開始される。これらの操作の目的は、明らかに、比
較器1の入力信号e1 とe2 の間の期間Tでの位相変化
(phase swing) をその実質的なダイナミックレンジに適
合する値に制限し、この条件に合致するTの全体の値が
適切なものとなるのである。結果として、この例の位相
同期ループを構成する間、期間Tが位相ループのフィル
タの特性の関数として選択され、入力の位相と基準の位
相の差の出現(development) が、各観測間隔Tにおいて
絶対値で45°を超えることがない。もう1つの可能な
方法は、a(t)の値が予め定めた制限に達したときにサ
ンプル保持回路を自動的に動作させることであり、それ
によって、期間Tの外部クロックを節約する。一般に、
期間Tは、入力信号の位相ダイナミックレンジだけを動
作状態にするために、フィルタ時定数に比較して非常に
低くなるように選択される。
【0015】上述した位相比較装置のダイナミックレン
ジは、累算器レジスタ6の記憶容量と加算器4の能力に
よってのみ制限される。しかしながら、これらの複数の
ビットを備えた2つの要素の大きさを決定することは簡
単なので、比較器のダイナミックレンジは数万のローテ
イション(rotations) に達し、実際に、位相比較器によ
る位相のダイナミックな制限を考慮する必要がないので
ある。
ジは、累算器レジスタ6の記憶容量と加算器4の能力に
よってのみ制限される。しかしながら、これらの複数の
ビットを備えた2つの要素の大きさを決定することは簡
単なので、比較器のダイナミックレンジは数万のローテ
イション(rotations) に達し、実際に、位相比較器によ
る位相のダイナミックな制限を考慮する必要がないので
ある。
【0016】当然、例えばカスタス・ループ(Costas lo
op) でなされるように、本発明による位相比較装置を通
しての入力信号の振幅の情報を保持することが必要であ
り、クリッピングによって入力信号e1 が成形される前
に、位相比較器1の第1のオペランド入力での信号の振
幅の検出がなされる。こうして、振幅情報は、累算回路
3と加算回路4に与えられる情報が信号の振幅ではなく
信号の位相のみを表すために、加算回路の出力で得られ
た位相角b(t) によって、検出された振幅情報の変調に
よって与えられる。
op) でなされるように、本発明による位相比較装置を通
しての入力信号の振幅の情報を保持することが必要であ
り、クリッピングによって入力信号e1 が成形される前
に、位相比較器1の第1のオペランド入力での信号の振
幅の検出がなされる。こうして、振幅情報は、累算回路
3と加算回路4に与えられる情報が信号の振幅ではなく
信号の位相のみを表すために、加算回路の出力で得られ
た位相角b(t) によって、検出された振幅情報の変調に
よって与えられる。
【0017】
【発明の効果】本発明の位相比較装置によれば、随意に
拡張することのできる、また、PLLの演算を簡単にし
て、ループにおいて情報の損失が発生しないことを可能
とする完全に線形の単調な伝達特性を有する位相ダイナ
ミックレンジを得ることができる。
拡張することのできる、また、PLLの演算を簡単にし
て、ループにおいて情報の損失が発生しないことを可能
とする完全に線形の単調な伝達特性を有する位相ダイナ
ミックレンジを得ることができる。
【図1】本発明による位相比較器の実施例を示す。
【図2】図1の実施例の信号a(t) 、b(t) 、M(t) の
出現を時間の関数として示すグラフである。
出現を時間の関数として示すグラフである。
1 位相比較器 2 サンプル保持回路 3 位相累算回路 4、7 加算回路 5 位相ホップ発生器 6 累算器レジスタ
Claims (4)
- 【請求項1】 入力信号と位相制御信号発生器によって
与えられる局部基準信号との間に存在する位相差を予め
定められた位相範囲で計測する位相比較器を備えた位相
同期ループのための広いダイナミックレンジを有する位
相比較装置において、予め定められた時点に位相比較器
によって計測された位相差を連続して累算するために位
相比較器の出力に結合され、位相累算回路に累算された
位相差の値に位相制御信号発生器の位相が終始追従する
ように位相制御信号発生器を動作状態にする位相累算回
路と、位相累算回路の出力および位相比較器の出力に結
合され、位相比較器によって計測された位相差を累算回
路の内容に加算する加算回路と、を備えたことを特徴と
する位相比較装置。 - 【請求項2】 前記位相累算回路がサンプル保持回路に
よって前記位相比較器に結合され、予め定められた時点
に、前記位相累算回路の入力に前記位相比較器によって
計測された位相差が供給される前に前記位相比較器によ
って計測された位相差のサンプリングを行う、請求項1
に記載の位相比較装置。 - 【請求項3】 前記位相累算回路が、2つのオペランド
入力を有する加算回路の出力によって積算される累算器
レジスタを備え、第1のオペランド入力が前記サンプル
保持回路の出力に接続され、第2のオペランド入力が前
記累算器レジスタの出力に接続される、請求項1あるい
は請求項2のいずれかに記載の位相比較装置。 - 【請求項4】 前記サンプル保持回路が、予め定められ
た時間期間Tで外部クロックによって制御されるか、あ
るいは、値a(t) が前記位相比較器のダイナミックレン
ジの特性によって定義される制限値a0 を絶対値で超え
ていないことを確認する装置によって制御されるか、の
いずれかである、請求項1〜3のいずれかに記載の位相
比較装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR919103501A FR2674336B1 (fr) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Dispositif comparateur de phase a grande dynamique. |
FR9103501 | 1991-03-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05206843A true JPH05206843A (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=9411025
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4092296A Pending JPH05206843A (ja) | 1991-03-22 | 1992-03-19 | 広いダイナミックレンジを有する位相比較装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5307020A (ja) |
EP (1) | EP0506501B1 (ja) |
JP (1) | JPH05206843A (ja) |
DE (1) | DE69210666T2 (ja) |
FR (1) | FR2674336B1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014528681A (ja) * | 2011-10-10 | 2014-10-27 | アストリアム リミテッド | 電力増幅器の制御システム |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4420811A1 (de) * | 1994-06-16 | 1995-12-21 | Akzo Nobel Nv | Filamentverstärkte Vliesstoffbahn |
US5592113A (en) * | 1995-03-28 | 1997-01-07 | National Semiconductor Corp. | Gradual frequency changing circuit |
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