JPH0793577B2 - 周波数シンセサイザ - Google Patents

周波数シンセサイザ

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JPH0793577B2
JPH0793577B2 JP63218585A JP21858588A JPH0793577B2 JP H0793577 B2 JPH0793577 B2 JP H0793577B2 JP 63218585 A JP63218585 A JP 63218585A JP 21858588 A JP21858588 A JP 21858588A JP H0793577 B2 JPH0793577 B2 JP H0793577B2
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和彦 関
正弘 梅比良
茂樹 斉藤
芳明 垂澤
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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] この発明は、位相同期ループを用い、例えばマルチチャ
ンネルアクセス方式の装置等、高速な周波数切り換えを
要求されるところに用いられる周波数シンセサイザに関
するものである。
[従来の技術] 近年、多数の通話要求を支障なく満たし、しかも周波数
使用効率を高めるため、多チャンネルによって回線を構
成し、この回線を多数の使用者に割り当て、使用者はそ
の内の空いているチャンネルを使用して通信を行うマル
チチャンネルアクセスと称する方式が用いられている。
このためには多数の周波数を切り換えによって発生させ
る必要があり、このために周波数シンセサイザが用いら
れている。
第7図は従来の周波数シンセサイザの構成を示すブロッ
ク図であり、基準信号と可変分周回路の出力信号の位相
を比較する位相比較回路1、可変分周回路2、ループフ
ィルタ3、入力電圧によって出力信号の周波数が制御さ
れる電圧制御発振器(以下VCOと称する)4、出力信号
の周波数の設定を行う設定回路7から構成される。ルー
プフィルタ3はリードラグ形の回路が用いられ、また各
回路は位相同期ループ(PLL)を形成し、定常状態にお
いてVCOの出力位相は基準信号の位相に同期するように
なっている。
出力信号の位相が基準信号の位相に同期しているとき、
基準信号の周波数をfr、VCO4の出力周波数をf0、可変分
周回路2の分周数をNとすると、定常状態における出力
周波数f0は、次式で表される。
f0=N・fr ……(1) 出力周波数をf01からf02に切り換えるときは分周数をN1
からN2に切り換えれば良い。したがって安定な基準信号
を供給すれば、分周回路に設定する分周数を切り換える
ことにより、複数の安定な周波数を得ることができる。
例えば、基準信号frを12.5KHzとし、分周数Nを128,000
から130,000に選べば、出力周波数を1.6GHzから1.625GH
zまで12.5KHzステップに設定することができる。周波数
的に安定な基準信号の供給の下で、複数の安定な周波数
の出力信号を得ることができる。安定状態でVCO4の制御
電圧はループフィルタ3内のコンデンサの端子電圧に等
しく、抵抗R2に流れる電流は零である。
第8図はこのようなPLLシンセサイザの周波数切り換え
時の過渡応答特性の例で、時刻t0で可変分周回路2に設
定する分周数を切り換えたとき、出力周波数が目標の周
波f02に達するまでには、一定の時間(周波数切り換え
時間)を必要とする。周波数切り換えの過渡状態におい
て、第7図のループフィルタ3内のコンデンサ両端電圧
VCは第8図のようにVC1からVC2まで変化することにな
る。したがって周波数切り換え時間は、少なくともこの
コンデンサを充放電するための時間を必要とし、この例
では50ms程度を必要としていた。
周波数切り換え時間を短縮するために、第9図に示す構
成の周波数シンセサイザも提案されている。これが第7
図のものと異なるところは、D/A変換回路6と、加算回
路5が新たに加わっていることである。この回路におい
て、D/A変換回路6に入力信号を与えないとき、その出
力電圧は一定であり、第7図に示した装置と同様の過渡
特性を持つ。加算回路5はD/A変換回路出力電圧VDAと、
ループフィルタ3の出力の和をVCO4の制御電圧VSとして
出力する。定常状態において第9図中の抵抗R1,R2に電
流は流れないため、コンデンサの両端電圧VCとループフ
ィルタ3の出力電圧は等しい。したがってVCO4の制御電
圧VSは次のようになる。
VS=VC+VDA ……(2) 現在の出力周波数をf01としそれに対応したVCO4の制御
電圧VS1とする。今、VDA=VS1とすれば、VC=0であ
る。周波数をf01からf02に切り換えるためには、可変分
周回路2の分周数をN1からN2に切り換える。切り換え後
の定常状態において、周波数f02に対応するVCO制御電圧
をVS2とし、分周数の切り換えと同時に、VDA=VS2とす
れば、VC=0となり、コンデンサ両端電圧は零のままと
なる。これにより、ループフィルタ内のコンデンサの充
放電時間は短縮される。
このように第9図の構成をとることにより、時刻t0で設
定回路7は可変分周回路2の分周数をN1からN2に切り換
えると同時に、D/A変換回路6がVCO4の出力信号の目標
周波数f02に対応した電圧VS2を出力するように制御電圧
データを与える。VCO4に対してはループフィルタ3内の
コンデンサの端子電圧にD/A変換回路6の出力電圧を加
算した制御電圧が与えられる。このため、周波数切り換
え時間は第10図に示すように短縮できる。
このようにすると、VCO4の制御電圧VSは時刻t0で出力信
号の周波数f01に対応する電圧VS1から目標周波数f02
で瞬時に変化するためループフィルタ3内のコンデンサ
の充放電に要する時間は考慮しなくてよい。
[発明が解決しようとする課題] しかしながらD/A変換回路6によってVCO4の制御電圧を
与えた場合は、出力信号の位相と基準信号の位相が一般
に一致しないため、第10図に示したように、位相同期動
作による過渡応答を生じてこの間、出力周波数が変動す
る。このことにより、第7図のものより切り換え時間は
短縮されるが、VCO4に対する制御電圧が安定するため
に、十分な切り換え時間を必要とし、これでもまだ不十
分であるという問題があった。
[課題を解決するための手段] このような問題を解決するためにこの発明は、基準信号
の位相を参照して可変分周回路にリセット信号を与える
ようにしたものである。
[作用] 周波数切り換え時に可変分周回路の出力信号と基準信号
の位相差がほぼ零となるように、可変分周回路がリセッ
トされ、周波数切り換え時の周波数変動が発生しない。
[実施例] 第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、
第9図と異なる点はループスイッチ10が設けられたこ
と、可変分周回路2が基準信号に同期してリセットされ
ることである。この回路において、周波数切り換え時に
設定回路7はループスイッチ10を開くループ制御信号を
送出し、希望周波数に対応した分周データを可変分周回
路2に設定に、同時に基準信号をトリガとして可変分周
回路にリセット信号を送出し、この後にループを閉じる
ループ制御信号を送出し、可変分周回路の出力信号位相
と基準信号位相を一致させる。
設定回路7は例えば第2図のように構成されており、前
述の制御を行うようになっている。第2図において設定
回路7は基準信号(トリガ)をもとにループ制御信号と
変換信号とリセット信号を送出するタイミング回路70、
希望周波数データを変換信号に従って制御電圧データと
分周データにそれぞれ変換するD/A変換回路用データ変
換回路71、分周回路用データ変換回路72によって構成さ
れている。
この回路に希望周波数データが入力されると、タイミン
グ回路70が起動され、ループスイッチ10を開いた後、変
換信号を送出する。D/A変換回路用データ変換回路71お
よび分周回路用データ変換回路72は変換信号を供給され
ると、希望周波数データをそれぞれ制御電圧データおよ
び分周データに変換して、D/A変換回路6および分周回
路2にそれぞれ供給する。その後、タイミング回路10は
基準信号をトリガとして分周回路2をリセットするリセ
ット信号を送出し、ループ制御信号によってループスイ
ッチを閉じて停止する。なお、D/A変換回路用データ交
換回路71および分周回路用データ変換回路72はラッチ機
能を有している。
第3図はこの動作を示すフローチャートであるり、ステ
ップ100から107に示すように、「希望周波数データ受
信、起動、ループスイッチオフ、交換信号送出、D/A変
換回路および分周回路にデータが設定される時間分遅
延、リセット信号送出、ループスイッチオン、停止」の
順序で制御が行われる。
第4図は第1図の動作を説明するためのタイミングを示
す図であり、時刻t1にループスイッチ10によって位相同
期ループを開き、VCO4の制御電圧がVS1からVS2まで変化
するように、時刻t2でD/A変換回路6の出力電圧を制御
するとともに、可変分周回路2の分周数をN1からN2に変
更する。周波数がf01からf02Cから変更された出力信号
が可変分周回路2によって分周されると、可変分周回路
2の出力信号と基準信号の周波数は一致するので、時刻
t3で基準信号を参照して(同期させて)可変分周回路2
に対してリセット信号を与えることでリセットを行って
可変分周回路2の出力信号と基準信号の位相を一致させ
る。以上のように位相を一致させた後、時刻t4でループ
スイッチ10によって位相同期ループを閉じると、可変分
周回路2の出力信号と基準信号の位相差が無いため、位
相同期ループが直ちに安定する。
第5図は他の実施例を示すブロック図であり、第1図と
異なる点は加算回路を省略し、D/A変換回路6をループ
フィルタ3内のコンデンサの接地電位側端子と接地電位
の間に配置した構成としている。この構成においては、
VCO4の制御電圧VSは第1図の例と同様に、D/A変換回路
6とループフィルタ3の出力の加算値になる。周波数切
り換え時の制御方法は第1図のものと同様であり、また
同様の効果が得られる。
第6図は他の実施例を示すブロック図であり、第1図の
例と異なる点は演算増幅回路をループフィルタに使用し
ていること、D/A変換回路6の出力を演算増幅回路の非
反転入力に供給している点である。この例においても、
VCO4の制御電圧はループフィルタ3の出力にD/A変換回
路6の出力が加算された値となり、周波数切り換え時の
制御方法は第1図のものと同様であり、また第1図のも
のと同様な効果が得られる。
第11図はループスイッチ機能を有する比較回路の実施例
を説明するための図であって、第11図(a)はループス
イッチ機能を有する位相比較回路の概念図であり、第11
図(b)はFETによって位相同期ループの開閉を実現す
るための回路構成である。(b)はFETと論理回路を用
いて構成したループスイッチであって、ループ開閉信号
「0」の入力により位相比較回路の出力に拘らずオア回
路の出力は「1」となり、アンド回路の出力「0」とな
るため、オア回路の出力をゲート入力とするPチャンネ
ルFETとアンド回路の出力をゲート入力とするNチャン
ネルFETは共に開放状態になり位相同期ループは開とな
る。ループ開閉信号「1」を入力すると、両FETのゲー
トは位相比較回路の入出力によってドライブされ、位相
同期ループは閉となる。第11図(c)は位相比較回路の
リセットをもってFETを開放状態にするループスイッチ
であって、リセット信号の入力時にPチャンネルFETの
ゲート入力を「1」にし、、NチャンネルFETのゲート
入力を「0」にするように位相比較回路の出力を保持す
ることによって、位相同期ループを開とする。第11図
(d)は位相比較回路の入力をオア回路によって「1」
に保持することによって、位相比較回路の出力が位相同
期状態と同じ状態を示してFETが開放状態となり、位相
同期ループを開とする。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明は、周波数切り換え時に基
準信号に同期させて可変分周回路をリセットするように
したので、周波数切り換え時の基準信号と分周信号の位
相差がなくなり、このことに基ずく周波数変動がなくな
ったので、出力切り換え時間を短くできるという効果を
有する。特に位相同期ループのループ帯域を広くできな
い周波数シンセサイザにおいて定常時の雑音を劣化させ
ることなく、周波数切り換え時間を短くできるので、高
速な周波数切り換えが要求されるマルチチャンネルアク
セスを行う無線装置に極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図第2図は
第1図に用いる設定回路の内部構成を示すブロック図、
第3図は第2図のタイミング回路の動作を示すフローチ
ャート、第4図は第1図の装置の動作を説明するための
タイミングチャート第5図および第6図は他の実施例を
示すブロック図、第7図は従来の一例を示すブロック
図、第8図はその装置の動作を示すグラフ、第9図は従
来装置を改良した装置のブロック図、第10図はその特性
を示すグラフ、第11図はループスイッチの詳細を示す回
路図である。 1……位相比較回路、2……可変分周回路、3……ルー
プフィルタ、6……D/A変換回路、7……設定回路、8
……A/D変換回路、10……ループスイッチ。
フロントページの続き (72)発明者 垂澤 芳明 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−146020(JP,A) 特開 昭61−269421(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】設定周波数に対応する制御電圧が供給され
    ることによって発生している発振周波数が変動要因のた
    め周波数変化するとき、 発振信号を可変分周回路で分周した信号と基準信号との
    位相同期を行う位相同期ループの帰還作用によって, 発振信号の周波数を決定する制御電圧とループフィルタ
    出力に発生する補正電圧とを加算して電圧制御発振回路
    に供給して発振周波数を設定周波数に制御する周波数シ
    ンセサイザにおいて、 周波数切り換え時にループフィルタ入力信号を遮断する
    スイッチと、 このループフィルタの制御を行うとともに新たな周波数
    を発生させるための制御電圧と可変分周回路をリセット
    するためのリセット信号を発生する設定回路を備え、 この設定回路は 周波数切り換え時は先ずループスイッチをオフとし、 新たな周波数を発生させるための制御電圧を発生してこ
    れを加算手段に供給し、 その後に基準信号をトリガとして可変分周回路をリセッ
    トしてからループスイッチをオンとすることを特徴とす
    る周波数シンセサイザ。
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