JPH0559614B2 - - Google Patents

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JPH0559614B2
JPH0559614B2 JP58238598A JP23859883A JPH0559614B2 JP H0559614 B2 JPH0559614 B2 JP H0559614B2 JP 58238598 A JP58238598 A JP 58238598A JP 23859883 A JP23859883 A JP 23859883A JP H0559614 B2 JPH0559614 B2 JP H0559614B2
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JP
Japan
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frequency
output
divider
frequency divider
synthesizer
Prior art date
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Application number
JP58238598A
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English (en)
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JPS60130218A (ja
Inventor
Yasushi Yamao
Toshio Nojima
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NTT Docomo Inc
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
NTT Mobile Communications Networks Inc
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp, NTT Mobile Communications Networks Inc filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPS60130218A publication Critical patent/JPS60130218A/ja
Publication of JPH0559614B2 publication Critical patent/JPH0559614B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は位相同期ループ(PLL)を用いた
周波数シンセサイザに関するものであり、特に
IC化に直接分周方式の周波数シンセサイザにお
いて、周波数切替時や電源投入時における応答時
間を従来に比して著しく短かくすることが可能な
ものを得ようとするものである。
<従来技術> 無線通信、とりわけ移動通信の分野では、限り
ある周波数を有効に利用するため、多数の無線機
が複数の無線周波数を共有し、各無線機がこれら
の無線周波数の一波を必要時に選択して通信を行
なうマルチチヤネル・アクセス法が急速に広がり
つつある。この方法では各無線機に数十チヤネル
〜数千チヤネルという多数の無線周波数を切替る
機能を持たせるために周波数シンセサイザが必要
となる。周波数シンセサイザには様々な型式があ
るが、移動通信用としてVHF帯〜1GHz程度とい
う高い周波数で動作し、周波数安定度が良好で、
しかも小形化・IC化・無調整化が容易であると
いう周波数シンセサイザが用いられてきた。直接
分周方式の一種であるパルススワロ方式の周波数
シンセサイザの構成を第1図に示す。
第1図において電圧制御発振器(VCO)11
からの出力はシンセサイザ出力として出力端子1
2へ出力されると同時に、可変分周部13へ入力
され、可変分周部13において設定端子14から
設定された周波数に応じた整数比でシンセサイザ
出力をN分周した信号が得られる。このN分周出
力信号は位相比較器15の第1の入力端子へ加え
られる。一方、位相比較器15の第2の入力端子
には基準発振器16の出力を固定分周器17でK
分周して得た基準信号が加えられる。この基準信
号の周波数(位相比較周波数)は前記無線チヤネ
ルの無線周波数間隔fchと一致するように選ばれ
ている。位相比較器15は入力された2つの信号
を位相比較して誤差信号として出力する。この誤
差信号は必要に応じてループフイルタ18を介し
てVCO11に制御信号として与えられる。この
結果、VCO11−可変分周部13−位相比較器
15−ループフイルター18−VCO11なる位
相同期ループ(PLLループ)が構成され、出力
端子12に無線周波数間隔fchのN倍の周波数の
信号が得られる。可変分周部13の総合分周数N
は、周波数設定端子14から入力されたコード番
号によつて設定され、この第1図に示した構成は
周波数シンセサイザとして動作する。
こゝで可変分周部13について説明する。
VHF帯〜1GHzのシンセサイザ出力を25KHz程度
の位相比較周波数まで分周するためには、可変分
周部13の分周数Nは数万程度となる。このよう
な大きな分周数を得るために、可変分周部13
を、予め入力信号を数MHz程度まで分周する高速
の前置分周器13aと、前置分周器13aの出力
をさらに位相比較周波数まで分周する低消費電力
の主分周器13bと、前置分周器制御用カウンタ
13cとに分けて構成している。こゝで前置分周
器13aは2つの分周モードを持ち、制御用カウ
ンタ13cの出力が1のとき÷Pモード、制御用
カウンタ13cの出力が0のとき÷(P+1)モ
ードになるものとする。また、主分周器13bに
はその分周数Mを任意に設定できるプログラマブ
ルカウンタが用いられる。制御用カウンタ13c
の出力は、前置分周器13の出力をAサイクルだ
け計数すると1にセツトされ、かつ主分周器13
bから分周パルスが出力される毎に0にセツトさ
れるものとする。たゞしA<Mとする。このとき
可変分周部13の総合分周数Nは、 N=A(P+1)+(M−A)・P=M・P+A (1) となる。こゝでAがOから(P−1)までの全て
の値を取れるように制御用カウンタ13cもプロ
グラマブルカウンタで構成すれば、Nは任意の自
然数の値を取ることができる。したがつて第1図
に示したパルススワロ方式の構成を用いることに
よつて単一の可変分周器と等価な分周動作を得る
ことができる。
以上のように第1図の構成はVCO及びループ
フイルタ以外の回路が全てデイジタル回路で構成
できるのでIC化に適しており、調整箇所も少い
のでシンセサイザの小形化・高信頼度化に適して
いる。ところが、この構成では可変分周部13に
おける総合分周数Nが数万程度と大きいため、
PLLループのループゲインが低くなる。一方、
PLLループの応答時間はループゲインに反比例
するので、この構成では周波数切替時や電源投入
時のシンセサイザの応答時間がどうしても長くな
つてしまうという問題があつた。
この問題を解決する方法として、前値分周器1
3aを用いる替りにミキサを用い、シンセサイザ
出力を数MHz程度に周波数変換することによつて
総合分周比Nを小さくする方法(ミツクスダウン
方式PLL周波数シンセサイザ)が考えられる。
即ち第2図に第1図と対応する部分に同一符号を
付けて示すように、シンセサイザ出力はミキサ1
9で局発信号逓倍部21の出力で低い周波数に変
換されて主分周器(プログラマブルカウンタ)1
3bへ供給される。この方法によれば前値分周器
を省略できるので、シンセサイザ出力から位相比
較器15の入力までの分周数は主分周器13bの
分周数Mに一致し、第1図に示したものと比べて
分周数を大幅に小さくしてループゲインを上げる
ことができる。
一方、このミツクスダウン方式ではミキサ19
に加える局発信号として、極めて高安定かつ高純
度の信号が必要になる。このため、この構成では
基準発振器16の出力を局発信号逓倍部21によ
り逓倍してミキサ用の局発信号を得ている。とこ
ろが、基準発振器16の発振周波数は通常数MHz
〜10MHz程度に選ばれるから、ミキサ19の局発
周波数としてシンセサイザ出力とほゞ同じVHF
帯〜1GHz程度を得るためには局発信号逓倍部2
1における逓倍数が数十〜百程度必要となる。し
たがつて局発信号逓倍部21では図示するように
逓倍回路21a,21b,21cを多段縦属接続
し、しかも各段の出力側にスプリアス除去のため
の帯域通過フイルタ21d,21e,21fをそ
れぞれ挿入する必要がある。このため局発信号逓
倍部21の回路規模が極めて大きくなる。さらに
局発信号逓倍部21に含まれる回路はコイル等を
多数使用するので調整が必要であり、IC化が困
難である。したがつてシンセサイザの小形化・高
信頼度化の妨げとなるという問題が生ずる。
<発明の概要> この発明はこれらの欠点を除去するため、
VCO出力を前値分周器で分周した後でミキサに
より低い周波数に周波数変換を行つて総合分周数
を小さくし、周波数応答時間を短かくすると共
に、基準発振器からの出力をそのままミキサの局
発信号として用いることによつて回路規模の増大
を抑え、IC化に適した構造としたものである。
<実施例> 第3図はこの発明の実施例を示し、第1図と対
応する部分には同一符号を示してある。この発明
では可変分周部22は前置分周器22aと、その
出力を周波数変換するミキサ22bと、ミキサ2
2bの出力を周波数分周する主分周器22cと、
前置分周器22aを制御する前置分周器制御用カ
ウンタ22dとから構成する。主分周器22cに
はプログラマブル分周器(分周数M′)が用いら
れ、さらに前置分周器22a、前置分周器制御用
カウンタ22dの動作はそれぞれ第1図における
前置分周器13a、前置分周器制御用カウンタ1
3cの動作と全く同じものとする。また基準発振
器16の発振周波数は無線周波数間隔fchのK倍
とし、数MHz程度に選ぶものとする。
この構成においてVCO11の出力はシンセサ
イザ出力として出力端子12へ出力されると同時
に、可変分周部22内において、まず前置分周器
22aによつて数MHz程度にまで分周され、その
分周出力は次に基準発振器16の出力を局発信号
とするミキサ22bにより周波数変換されて数百
KHz程度の低い周波数の信号とされる。この信号
はさらに主分周器22cによりM′分周された後、
位相比較器15の第1の入力端子へ加えられる。
位相比較器15の第2の入力端子には基準発振器
16の出力を分周器17でK分周して得た基準信
号(周波数=fch)が加えられており、位相比較
器15は2つの入力信号を位相比較して誤差信号
として出力する。この誤差信号を必要に応じてル
ープフイルタ18を介してVCO11にフイード
バツクする。この結果、出力端子12に無線周波
数間隔fchのL倍の周波数を持つた信号が得られ
る。こゝで、周波数設定端子14から入力された
コード番号によつて主分周器22c及び制御用カ
ウンタ22dの各分周数M′及びAが変化すると
これに従つて分周数Lも変わるので、この構成に
よつて周波数シンセサイザを構成することができ
る。
この構成により第1図に示した場合よりも総合
分周数を以下に述べるように著しく小さくするこ
とができる。
まずシンセサイザ出力周波数fSYNと無線周波数
fchとの比Lは第1図の場合と同様に考えて式(2)
のように表せる。
L=A・(P+1)+(M′+K−A)・P =(M′+K)+P+A (2) 第1図の場合と同一の出力周波数fSYNを得るた
めにはL=Nとすればよい。このとき式(1)と式(2)
とから、 M′+K=M (3) の関係があることがわかる。一方、第3図中の可
変分周部22における総合分周数N′は、ほゞ分
周器22a,22cの分周数の積で表わせ、 N′M′・P=(M−K)・P (4) となる。式(4)を式(1)と比べると、ミキサ22bを
用いて周波数変換した分だけ分周数が小さくて済
むことがわかる。一例として、fch=25KHz、fSYN
=800MHz、P=128とすると第1図の構成ではM
=250、N=32000となるが、第3図の構成でK=
240(発振器16の発振周波数=6MHz)とすると
M′=10、N′=1280であり、N′はNの1/200以
下にできる。PLLループのループゲインは分周
数N及びN′の逆数に比例するから、この実施例
ではループゲインを200倍以上大きくすることが
できる。したがつて周波数応答が改善され、周波
数切替時間等を著しく短かくすることが可能であ
る。
このように第3図の実施例は第1図に示した従
来のものにミキサ22bを追加するだけで実現で
き、第2図に示したもののように複雑な逓倍回路
や帯域通過フイルタを必要とせずに周波数切替時
間等を大幅に短縮することができる。さらに追加
するミキサ22bは数MHz程度の低周波で動作す
ればよいので実現は極めて容易である。ミキサ2
2bの構成例を第4図に示す。ミキサ入力端子2
3,24に前置分周器22aの出力に基準発振器
16の出力をそれぞれ入力し、これら両入力を排
他的論理和回路25へ供給し、その出力を低域通
過フイルタに通せば周波数変換出力がミキサ出力
端子27に得られ、この出力を主分周器22cへ
供給する。ミキサ22bはこのように簡単に構成
できるため実施に伴う部品点数の増加は少なく、
調整箇所も皆無である。また、第4図に示したミ
キサ22bは主分周器22c及び前置分周器制御
用カウンタ22dと共に容易にLSI化でき、シン
セサイザの小形化・高信頼度化に対しても非常に
有利である。
前置分周器22aの分周数はP、P+1に限ら
ず、一般にPとQ(Pと異なる数)とにすること
がでればよく、P、Qは共に2以上の整数であ
り、この場合式(2)は(P+1)は代りにQを用い
る。制御用カウンタ22dのAはP、Qの何れよ
りも小さい0又は正整数であり、主分周器22c
の分周数M′は2以上の整数である。
<効果> 以上説明したようにこの発明によれば小形化・
IC化・無調整化が容易な構成をとりながら、周
波数切替時や電源投入時の応答時間が極めて短か
い周波数シンセサイザを実現することができる。
したがつて今後益々発展が期待される各種移動通
信方式(自動車電話、コードレス電話、パーソナ
ル無線等)に適用すると、 空チヤネル探策に要する時間が短縮されるの
で、より頻繁に空チヤネル探策を行なうことが
可能となる、したがつて無線チヤネルをより有
効に使用することができ、システムの加入者容
量の増大に寄与することができる。
間欠受信を行なう無線機において、電源投入
時のシンセサイザ立上り時間が早くなるので、
より短い時間で受信信号の検出ができるように
なる、したがつて単位時間あたりの間欠受信回
数を同じとすれば、電源をオンしている時間を
小さくすることができ、無線機の消費電力の低
減に大きく寄与することができる。
等の効果があり、各方式の高性能化の上で大きな
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のパルススワロ方式周波数シンセ
サイザの構成を示すブロツク図、第2図は従来の
ミツクスダウン方式周波数シンセサイザの構成を
示すブロツク図、第3図はこの発明の実施例を示
すブロツク図、第4図は第3図中のミキサ22b
の構成例を示す回路図である。 11:電圧制御発振器、12:出力端子、1
4:周波数設定端子、15:位相比較器、16:
基準発振器、17:固定分周器、18:ループフ
イルタ、22:可変分周部、22a:前置分周
器、22b:ミキサ、22c:主分周器、22
d:前置分周器制御用カウンタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 外部から発振周波数を制御できる電圧制御発
    振器と、その電圧制御発振器の出力信号をその設
    定された周波数に応じた整数比で分周して出力す
    る可変分周部と、その可変分周部からの分周出力
    信号と基準となる信号とを位相比較する位相比較
    器と、その位相比較器の出力により上記電圧制御
    発振器を制御する手段とを有する周波数シンセサ
    イザにおいて、上記可変分周部は2つの分周数P
    (2以上の整数)及びQ(Pと異なる2以上の整
    数)が選択できる前置分周器とその前置分周器の
    出力をこれよりも低い周波数に周波数変換するミ
    キサと、そのミキサからの出力を設定された周波
    数に応じたM(2以上の整数)分周する主分周器
    と、上記前置分周器の出力を設定された周波数に
    応じたA(P、Qよりも小さい0又は正整数)サ
    イクルだけ計数するとその前置分周器の分周数を
    上記Pに設定し、かつ上記主分周器から分周パル
    スが出力される毎に上記前置分周器の分周数を上
    記Qに設定する前置分周器制御用カウンタとで構
    成されることを特徴とする周波数シンセサイザ。
JP58238598A 1983-12-16 1983-12-16 周波数シンセサイザ Granted JPS60130218A (ja)

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JP2552840B2 (ja) * 1986-10-31 1996-11-13 八重洲無線 株式会社 Pll回路
US6806746B1 (en) * 2003-07-31 2004-10-19 Agilent Technologies, Inc. Direct frequency synthesizer for offset loop synthesizer

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