JPH063846B2 - 広帯域pllシンセサイザ周波数変調方式 - Google Patents

広帯域pllシンセサイザ周波数変調方式

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JPH063846B2
JPH063846B2 JP63112973A JP11297388A JPH063846B2 JP H063846 B2 JPH063846 B2 JP H063846B2 JP 63112973 A JP63112973 A JP 63112973A JP 11297388 A JP11297388 A JP 11297388A JP H063846 B2 JPH063846 B2 JP H063846B2
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はPLLシンセサイザの周波数変調方式に関す
る。
(従来の技術) 周知のように、PLLシンセサイザは、基準周波数発振
源からの周波数信号を受ける位相比較器とループフィル
タと電圧制御発振器(以下、VCOと呼ぶ)及びこのV
COの出力を位相比較器に帰還するための分周器とを含
むPLL回路を構成要素とする。PLLシンセサイザの
周波数変調方式としては、PLL回路の一箇所、例えば
VCO、基準周波数発振源に変調信号を加えるのが一般
的である。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記方式では、変調周波数対周波数偏移
の特性が平坦にならない。このため、低域周波数から高
域周波数まで平坦特性を要求されるデジタル信号の変調
等には適していない。すなわち、上述のVCOに直接周
波数変調をかける方式においては、ループの自然角周波
数ω以下の変調信号周波数では周波数偏移が低下す
る。一方、上述の基準周波数発振源に直接周波数変調を
かける方式においては、自然角周波数ω以上の変調信
号周波数で周波数偏移が低下してしまう。
それ故、本発明の技術的課題は、PLL回路の1箇所に
変調をかける方法でも、変調信号周波数に無関係に周波
数偏移を一定、平坦にすることのできる広帯域PLLシ
ンセサイザの周波数変調方式を提供することにある。
本発明の他の技術的課題は、VCOの発振周波数、すな
わちキャリア周波数(言い換えれば分周数)やVCO利
得に無関係に周波数偏移を一定にし、広帯域化を実現で
きるようにすることにある。
(課題を解決するための手段) 第1の発明によれば、利得Kφの位相比較器と伝達関数
F(s)のループフィルタと利得KのVCOとこのV
COの出力を分周数Nの分周器を通して前記位相比較器
に帰還する回路とを含むPLL回路と、該PLL回路の
変調特性と逆数の関係にある伝達関数を有し変調信号を
処理する等化手段と、この等化手段の出力と前記位相比
較器の出力とを加算して前記ループフィルタに供給する
第1の加算手段とを含み、前記等化手段は、前記変調信
号を入力とする第1,第2の利得調整回路とこれらの利
得調整回路にそれぞれ接続され、前記伝達関数F(s)
の逆数に比例した第1の伝達関数G(s)、前記利得
φに比例した第2の伝達関数G(s)をそれぞれ有
する第1,第2の等化器とを含み、前記第1の利得調整
回路の利得を前記利得Kに反比例するよう制御すると
共に、前記第2の利得調整回路の利得を前記分周数Nに
反比例するよう制御するようにしたことを特徴とする広
帯域PLLシンセサイザ周波数変調方式が得られる。
また第2の発明では、前記第1の加算手段の代わりとし
て等化手段の出力と前記ループフィルタの出力とを加算
して前記VCOに供給する第2の加算手段を用い、等化
手段としては、前記変調信号を入力とする第1,第2の
利得調整回路と該第2の利得調整回路に接続され、伝達
関数G(s)/G(s)を有する第3の等化器とを
含むものを用い、前記第1,第2の利得調整回路の利得
をそれぞれ、前記利得K、分周数Nに反比例するよう
に制御することを特徴とする。
更に、第3の発明では、前記等化手段として、変調信号
を処理して基準周波数発生手段に供給するようにすると
共に、その構成として前記変調信号を入力とする第1,
第2の利得調整回路と該第1の利得調整回路に接続さ
れ、伝達関数G(s)/G(s)を有する第4の等
化器とを含むものを用い、前記利得調整回路の利得をそ
れぞれ、前記利得K、分周数Nに反比例するよう制御
することを特徴とする。
(実施例) 本発明をいくつかの実施例について説明する。
第1図は第1の発明の実施例の主要構成を示す。図にお
いて、基準周波数発振器1で発生された周波数を分周数
Mの第1の分周器2で分周して位相比較器3に供給す
る。これらの構成要素の他に、所定の低域通過特性を有
するループフィルタ4、利得KのVCO5及びVCO
5からの発振周波数を分周して位相比較器3に帰還する
分周数Nの第2の分周器6とでPLL回路を構成してい
る。本実施例では、このPLL回路に変調信号を処理し
て加えるために、第1の等化部9と第1の加算器10と
を設けたことを特徴とする。すなわち、入力端子7に加
えられた変調信号を第1の等化部9にて処理し、この第
1の等化部9の出力と位相比較器3の出力とを第1の加
算器10で加算してループフィルタ4に供給するように
している。
本発明の技術的課題は第1の等化器9を以下に説明する
ように構成することで達成される。
第1図に示す構成において、変調信号によるPLLシン
セサイザとしての変調特性は次の(1)式で表わされる。
但し、Δω(s):キャリア出力周波数の周波数偏移 e(s) :変調信号入力レベル Kφ :位相比較器3の利得 F(s) :ループフィルタ4の伝達関数 G(s) :第1の等化部9の伝達関数 s :演算子 ここで、(1)式の右辺において、 なる条件が成立すれば、 Δω(s)=e(s)・α …(3) となる。ここで、通常、変調信号入力レベルe(s)
は変調信号周波数に関係なく一定であるから、周波数偏
移Δω(s)は変調信号周波数に関係なく平坦特性を
示すことになる。以下に、その実現手段について説明す
る。
(2)式より、 ここで、 となる。(4)式は、(2)式の条件を達成する手段と
して、伝達関数G(s)をA,B,G(s),G
(s)のそれぞれを満足する4つの回路で構成すれば
良いことを示している。
なお、必要な周波数偏移Δω(s)と供給可能な変調
信号入力レベルe(s)が分かれば、(3)式を満た
すべく、αは必然的に決定される。すなわち、 ところで、キャリア出力周波数を変える場合は第2の分
周器6の分周数Nを変える。この時、実際にはVCO5
の利得Kも変化する。今、伝達関数G(s)をある一
定の値に固定した(つまり、A,Bを固定値にした)状
態で、キャリア出力周波数を変えると、分周数Nや利得
が変化しているので、(2)式により、α→α′に
変化してしまう。従って、(3)式より、周波数偏移Δ
ω(s)→Δω(s)′に変化してしまう。
キャリア出力周波数を変えても周波数偏移Δω(s)
を一定に保つためには、αを一定に保てば良い。そのた
めには、(2)式においては分周数Nや利得Kの変化
に対応させて伝達関数G(s)を変化させれば良い。す
なわち、(4)式においてAを利得Kに反比例させて
制御することでA・K=α(一定)となるようにする
と共に、Bを分周数Nに反比例させて制御することでB
・N=α(一定)となるようにすれば良い。これは、A
及びBを利得調整回路とすることで実現できる。
第2図は、上記の検討により導かれた伝達関数G(s)
を実現する等化部9の具体的構成を示す。第2図におい
て、入力端子7に供給された変調信号を2分岐して、一
方を利得A(=α/K)の第1の利得調整回路11に
供給し、他方を利得B(=α/N)の第2の利得調整回
路12に供給する。第1の利得調整回路11の出力は伝
達関数G(s)(=1/F(s))の第1の等化器1
3に供給し、第2の利得調整回路12の出力は伝達関数
(s)(=Kφ/s)の第2の等化器14に供給す
る。第1,第2の等化器13,14の出力は第1の補助
加算器15で加算して第1の加算器10(第1図参照)
に加える。言うまでもなく、第1の利得調整回路11は
利得Aが利得Kに反比例するよう制御され、第2の利
得調整回路12は利得Bが分周数Nに反比例するよう制
御される。このような構成により広帯域のキャリア出力
周波数に対しても周波数偏移を一定に保つことができ
る。なお、第1の補助加算器15は、第1の加算器10
にその機能を持たせることで省略しても良い。
第3図は第2の発明の実施例の主要構成を示し、第1図
と同じ構成要素には同一番号を付している。
この実施例では、入力端子7に加えられた変調信号を第
2の等化部16にて処理し、この第2の等化部16の出
力とループフィルタ4の出力とを第2の加算器17で加
算してVCO5に供給するようにしている。
第2の等化部16は以下の説明にもとづいて構成され
る。
PLLシンセサイザとしての変調特性は次の(6)式で表
わされる。
但し、H(s):第2の等化部16の伝達関数。
第1実施例と同様、(6)式の右辺において、 なる条件が成立すれば、 Δω(s)=e(s)・α …(8) となり、周波数偏移Δω(s)を平坦にすることがで
きる。
(7)式を書きかえると、 但し、H(s)=G(s)・F(s) となる。伝達関数H(s)を得るために、A,B,H
(s)をそれぞれ満足する3つの回路で第2の等化部1
6を構成する。
第4図はこのような第2の等化部16の構成を示す。
第4図において、2分岐した変調信号をそれぞれ、第
1,第2の利得調整回路11,12に加え、第2の利得
調整回路12の出力のみ伝達関数H(s)(=F
(s)・G(s))の第3の等化器18を通す。第1
の利得調整回路11の出力と第3の等化器18の出力と
を第2の補助加算器19で加算して第2の加算器17に
供給している。勿論、第1の実施例と同じ理由で第2の
補助加算器19を省略しても良い。
第5図は第3の発明の主要構成を示す。この実施例で
は、基準周波数発振器として変調可能な発振器1′を用
いるようにしている。入力端子7に加えられた変調信号
を第3の等化部20で処理し、この第3の等化部20の
出力を基準周波数発振器1′に加える。
PLLシンセサイザとしての変調特性は次の(10)式で表
わされる。
Δω(s) なお、R(s):第3の等化部20の伝達関数 K:基準周波数発振器1′の変調感度 (10)式において、 なる条件が成立すれば、 Δω(s)=e(s)・α …(12) となり、変調特性を平坦にすることができる。
ここで、 となる。
伝達関数R(s)を得るために、A,B,C,R
(s)のそれぞれを満足する4つの回路で構成し、
A,Bをそれぞれ利得K、分周数Nに反比例させて制
御することにより、広帯域のキャリア出力周波数の全域
にわたって変調信号周波数特性を一定、平坦にすること
ができる。
第6図はこのような第3の等化部20の構成を示す。第
6図において、入力端子7からの変調信号を利得Cの利
得固定回路22に供給している。この利得固定回路22
の出力を2分岐して第1,第2の利得調整回路11,1
2に供給し、第1の利得調整回路11の出力のみ伝達関
数R(s)(=G(S)/G(S))の第4の等
化器21を通す。第2の利得調整回路12の出力と第4
の等化器21の出力とを第3の補助加算器23で加算し
て基準周波数発振器1′に供給している。
なお、上記説明では利得Cは一定(すなわち、基準周波
数発振器1′の変調感度Kと第1の分周器2の分周数
Mは一定)と考えている。もし、変調感度K、分周数
Mが変化するのであれば、Cは利得調整回路で構成し
て、その利得を変調感度Kに反比例し、分周数Mに比
例するように制御すれば良い。また、第1,第2の利得
調整回路の利得制御はCPUにより行われる。すなわ
ち、この種のシンセサイザはCPUの制御下におかれる
のが普通であり、本発明の場合、CPUは従来の制御の
他に、利得K、分周数Nの入力データに応じて第1,
第2の利得調整回路の利得を制御する。
(発明の効果) 以上説明してきたように、本発明によれば、利得調整回
路、等化器を含む等化部で変調信号を処理することによ
り、変調信号をPLLシンセサイザのループの1箇所に
加える方法でも、変調信号周波数やキャリア出力周波数
に無関係に周波数偏移を一定にすることができる。それ
故、本発明によればデジタル信号の変調にも適したPL
Lシンセサイザを提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の発明の構成を示すブロック図、第2図は
第1図における第1の等化部の構成を示すブロック図、
第3図は第2の発明の構成を示すブロック図、第4図は
第3図の第2の等化部の構成を示すブロック図、第5図
は第3の発明の構成を示すブロック図、第6図は第5図
の第3の等化部の構成を示すブロック図。 図中、7は変調信号の入力端子、8は入力端子、11は
第1の利得調整回路、12は第2の利得調整回路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】利得Kφの位相比較器と伝達関数F(s)
    のループフィルタと利得Kの電圧制御発振器と該電圧
    制御発振器の出力を分周数Nの分周器を通して前記位相
    比較器に帰還する回路とを含むPLL回路と、該PLL
    回路の変調特性と逆数の関係にある伝達関数を有し変調
    信号を処理する等化手段と、該等化手段の出力と前記位
    相比較器の出力とを加算して前記ループフィルタに供給
    する加算手段とを含み、前記等化手段は、前記変調信号
    を入力とする第1,第2の利得調整回路とこれらの利得
    調整回路にそれぞれ接続され、前記伝達関数F(s)の
    逆数に比例した第1の伝達関数G(s)、前記利得K
    φに比例した第2の伝達関数G(s)をそれぞれ有す
    る第1,第2の等化器とを含み、前記第1の利得調整回
    路の利得を前記利得Kに反比例するよう制御すると共
    に、前記第2の利得調整回路の利得を前記分周数Nに反
    比例するよう制御するようにしたことを特徴とする広帯
    域PLLシンセサイザ周波数変調方式。
  2. 【請求項2】利得Kφの位相比較器と伝達関数F(s)
    のループフィルタと利得Kの電圧制御発振器と該電圧
    制御発振器の出力を分周数Nの分周器を通して前記位相
    比較器に帰還する回路とを含むPLL回路と、該PLL
    回路の変調特性と逆数の関係にある伝達関数を有し変調
    信号を処理する等化手段と、該等化手段の出力と前記ル
    ープフィルタの出力とを加算して前記電圧制御発振器に
    供給する加算手段とを含み、前記等化手段は、前記変調
    信号を入力とする第1,第2の利得調整回路と該第2の
    利得調整回路に接続され、伝達関数G(s)/G
    (s)(但し、G(s)は前記伝達関数F(s)の
    逆数に比例した第1の伝達関数、G(s)は前記利得
    φに比例した第2の伝達関数)を有する等化器とを含
    み、前記第1の利得調整回路の利得を前記利得Kに反
    比例するよう制御すると共に、前記第2の利得調整回路
    の利得を前記分周数Nに反比例するよう制御するように
    したことを特徴とする広帯域PLLシンセサイザ周波数
    変調方式。
  3. 【請求項3】基準周波数発生手段と利得Kφの位相比較
    器と伝達関数F(s)のループフィルタと利得Kの電
    圧制御発振器と該電圧制御発振器の出力を分周数Nの分
    周器を通して前記位相比較器に帰還する回路とを含むP
    LL回路と、該PLL回路の変調特性と逆数の関係にあ
    る伝達関数を有し変調信号を処理して前記基準周波数発
    生手段に供給する等化手段とを含み、該等化手段は、前
    記変調信号を入力とする利得固定回路と該利得固定回路
    の出力を入力とする第1,第2の利得調整回路と該第1
    の利得調整回路に接続され、伝達関数G(s)/G
    (s)(但し、G(s)は前記伝達関数F(s)の逆
    数に比例した第1の伝達関数、G(s)は前記利得K
    φに比例した第2の伝達関数)を有する等化器とを含
    み、前記第1の利得調整回路の利得を前記利得Kに反
    比例するよう制御すると共に、前記第2の利得調整回路
    の利得を前記分周数Nに反比例するよう制御するように
    したことを特徴とする広帯域PLLシンセサイザ周波数
    変調方式。
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