JPH08228150A - 周波数合成装置 - Google Patents
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Abstract
(15)、該電圧制御発振器(15)による信号出力の
複数の高調波を発生するための手段(17)および前記
高調波のうちの任意の高調波を選択するための可変帯域
通過フィルタ手段(19)からなる可変周波数発振器
(14)と、前記可変周波数発振器(14)の出力の周
波数を減ずるための可変手段(3または21、23、2
5)と、前記減ぜられた周波数出力をある基準信号と比
較して、この比較にしたがって誤差信号を発生するため
の位相検出器手段(5)とを含む位相固定ループを備
え、前記可変帯域通過フィルタ手段(19)の出力は、
前記可変周波数発振器(14)の出力およびこの周波数
合成装置の出力を構成し、前記誤差信号は、前記電圧制
御発振器(15)を制御する。 【効果】 簡単且つ安価な仕方でノイズを減少すること
ができる。
Description
関するものである。
ト装置を実施するには、高周波信号を発生する必要があ
る。実際問題として、本来的に存在するノイズの影響に
より、このような高周波信号には、望ましくない残留位
相変調が発生してしまう。このような影響のために、通
信システムのダイナミックレンジが制限されてしまい、
また、ビット誤差率が低下してしまう。したがって、残
留位相ノイズの量を最小とすることは、効果のあること
である。
ルを発生するための典型的な周波数合成装置を示してい
る。高周波電圧制御発振器(VCO)1による高周波信
号出力は、低周波信号を与えるために周波数分割器3に
よって分割される。この信号は、位相検出器5に通され
る。位相検出器5において、その信号は、低周波源7に
よって与えられる安定な低周波数の低ノイズの基準と位
相比較される。その結果として生ずる誤差信号は、高周
波電圧制御発振器VCO1を制御するのに使用される。
VCO1による周波数出力は、分割器3の分割比Nを変
えることによって制御される。もし、VCO1がオクタ
ーブレンジをカバーするものであるならば、周波数合成
装置の出力9を、次々と2で割っていくことにより、低
周波信号の連続スペクトルを発生することができる。例
えば、もし、VCO1によってカバーされるオクターブ
レンジが1200−2400MHzであるならば、この
レンジを2で分割することにより、600−1200M
Hzというより低い周波数レンジが与えられ、こうして
与えられた600−1200MHzのレンジを2で分割
することにより、300−600MHzというより低い
周波数レンジが与えられる、等々である。
のある問題点は、高周波電圧制御発振器1に非常に低い
残留位相ノイズが発生してしまうことである。発振器の
ノイズは、その共振器の損失、発振器のトランジスタお
よびそれに関連した構成部品によって不可避的に導入さ
れるノイズ、およびVCO同調ダイオードの動作におい
て振幅変調を位相変調へと変換することによって導入さ
れるノイズによって、決まってくるものである。高い周
波数では、共振器損失によるノイズは、共振器導体にお
ける表皮効果損失、共振器キャパシタにおける誘電体損
失、および共振器同調ダイオードにおける損失のために
増大する。さらに、トランジスタによるノイズは、高い
周波数で増大する。
によって導入されるノイズは、図1のVCO1を、VC
O1によってカバーされる周波数レンジをカバーする狭
い帯域を有する一連の狭帯域発振器に置き換えることに
よって、減少させることができる。この場合において、
周波数合成装置がある周波数を発生する必要があるとき
には、それら一連の狭帯域発振器のうちの、その周波数
を含む狭帯域を有する一つの狭帯域発振器が、図1の位
相固定ループ内へと切り換えられる。このように一連の
狭帯域発振器を使用すると問題なのは、複雑さが増し、
また、コストも増大してしまうことである。
数fの信号が周波数f/2の信号よりも大きさにおいて
6dB大きい位相ノイズ側波帯を有する場合には、それ
ら2つの信号は等しくノイズであるとされている。6d
Bという数字は、位相ノイズ自体を加えないようにし
て、ある周波数をn倍することを考慮してのものであ
る。増倍後の信号における位相ノイズ側波帯は、その増
倍前よりも、20log10(n)dB、すなわち、6dB/オ
クターブ大きくなる。現在の多くの高周波発振器は、前
述したようなノイズの問題のために、二分の一の周波数
で動作するように設計された発振器より大きい6dBよ
りも悪いノイズを有している。
して慣用されている別の方式を示している。この方式
は、主たる部分においては、図1の方式と同じであるが
(同様の部分は同じ参照符号にて示している)、周波数
二倍器11と、切換帯域通過フィルタ13とが加えられ
ている。VCO1は、位相ノイズを改善するために、二
分の一の周波数で動作するように設計されている。周波
数二倍器11は、その周波数を二倍とし、その二倍の周
波数を通過させて、VCO1によって発生された周波数
の漏れおよびその周波数の望ましくない高調波をストッ
プさせるようにするために、切換帯域通過フィルタのう
ちの適当なフィルタを選択する。図2の周波数合成装置
の問題点は、周波数を二倍とする段階で加えられる位相
ノイズを除去するのに、実際にはできないような微細な
フィルタリングが必要とされることである。
御発振器、該電圧制御発振器による信号出力の複数の高
調波を発生するための手段および前記高調波のうちの任
意の高調波を選択するための可変帯域通過フィルタ手段
からなる可変周波数発振器と、前記可変周波数発振器の
出力の周波数を減ずるための可変手段と、前記減ぜられ
た周波数出力をある基準信号と比較して、この比較にし
たがって誤差信号を発生するための位相検出器手段とを
含む位相固定ループを備える周波数合成装置であって、
前記可変帯域通過フィルタ手段の出力は、前記可変周波
数発振器の出力およびこの周波数合成装置の出力を構成
し、前記誤差信号は、前記電圧制御発振器を制御するこ
とを特徴とする周波数合成装置が提供される。
よび図4を参照して、本発明による周波数合成装置の実
施の形態について説明する。
部分と同様の回路構成部分には、同じ参照符号が付され
ている。
波VCO1は、低周波低ノイズVCO15、高調波発生
器17およびオクターブ同調レンジを有する電圧同調帯
域通過フィルタ19からなる複合可変周波数発振器14
によって置き換えられている。高調波発生器17は、V
CO15の周波数の種々な倍数の一連の周波数を発生す
る。すなわち、この発生器17は、VCO15の周波数
およびその高調波を、すべて実質的に同じ振幅(各高調
波の振幅は、VCO15の周波数の成分の振幅より20
dB以上は落ちていない)でもって、出力する。1つの
高調波が、同調帯域通過フィルタ19によって所望の合
成装置出力周波数として、選択される。
2−2.4GHzの合成装置が必要とされるならば、これ
は、400−533.33MHzの同調レンジを有するV
CO15によって達成されうる。合成装置に1.2−1.6
GHzのレンジの周波数を出力させるためには、VCO
15の周波数の三倍の高調波を、フィルタ19によって
選択する。そして、VCO15の400−533.33M
Hzの全レンジを使用することが必要とされる。合成装
置に1.6−2.0GHzのレンジの周波数を出力させるに
は、四倍の高調波を選択し、VCO15の400−53
3.33MHzの全レンジのうちの400−500MHz
のレンジを使用することが必要とされる。合成装置に2.
0−2.4GHzを出力させるには、五倍の高調波を選択
し、400−533.33MHzのレンジのうちの400
−480MHzを使用することが必要とされる。このよ
うにして、所望の1.2−2.4GHzの合成装置が得られ
ることが理解されよう。
って発生される周波数のレンジ(1.2−2.4GHzの1
オクターブの範囲にある周波数をカバーしている)に比
較して、低くて(400−533.33MHzをカバーす
る)且つ狭い(半オクターブより相当に狭い)。このた
めに、前述したような位相ノイズの問題は軽減される。
さらに、図3の合成装置に線形同調特性を持たせるよう
にすることは、VCO15の同調レンジが狭いので、よ
り容易である。帯域通過フィルタ19は、所望の出力周
波数を通過させるが、隣接の高調波400−533.33
GHzを拒絶するものでなければならない。VCO15
について400−533.33GHzより低い周波数レン
ジを使用し、フィルタ19によってより高い高調波を選
択するようにすることにより、ノイズ性能をより良くす
ることができるが、フィルタ19が所望の出力により近
い隣接高調波を拒絶する必要があり、フィルタ19がよ
り複雑になってしまう。
したがって、高調波発生器17およびフィルタ19によ
って加えられる位相ノイズは、ループ帯域幅内にあるな
らば、その位相固定ループによって除去される。
は、VCO15による周波数出力の変調によって達成さ
れうる。1.2−2.4GHzの合成装置の前述した例にお
いては、1.8GHzの出力周波数で100KHzずつ異
なる周波数を得るためには、VCO15は、25KHz
だけ周波数を増減させるだけでよい。何故ならば、その
周波数は、4倍されるからである。合成装置の同調特性
における非線形性による歪は、必要とされる周波数の増
減を減少させることにより、減少させられる。周波数の
増減が大きい場合には、その周波数変調に応じて帯域通
過フィルタ19の中心周波数を変える必要がでてくる。
路構成部分と同様な回路構成部分には、同じ参照符号を
付している。
波数分割器3がサンプリング混合器21、可変低周波源
23および低域通過フィルタ25によって置き換えられ
ている以外は、図3の方式と同じである。位相検出器5
へ入力される周波数を減少させるには、可変低周波源2
3を適当に設定することによって行われる。低域通過フ
ィルタ25は、フィルタ19の出力と可変低周波源23
との所望の差分を通過させ、これら出力の不所望な加算
分を阻止する。
る。
である。
図である。
ク図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 電圧制御発振器(15)、該電圧制御発
振器(15)による信号出力の複数の高調波を発生する
ための手段(17)および前記高調波のうちの任意の高
調波を選択するための可変帯域通過フィルタ手段(1
9)からなる可変周波数発振器(14)と、前記可変周
波数発振器(14)の出力の周波数を減ずるための可変
手段(3または21、23、25)と、前記減ぜられた
周波数出力をある基準信号と比較して、この比較にした
がって誤差信号を発生するための位相検出器手段(5)
とを含む位相固定ループを備える周波数合成装置であっ
て、前記可変帯域通過フィルタ手段(19)の出力は、
前記可変周波数発振器(14)の出力およびこの周波数
合成装置の出力を構成し、前記誤差信号は、前記電圧制
御発振器(15)を制御することを特徴とする周波数合
成装置。 - 【請求項2】 前記可変手段(3または21、23、2
5)は、周波数分割器(3)からなる請求項1記載の周
波数合成装置。 - 【請求項3】 前記可変手段(3または21、23、2
5)は、可変周波数源(23)と、該可変周波数源(2
3)の出力を前記可変周波数発振器(14)の出力と混
合する混合器(21)と、該混合器(21)によって混
合される信号の差分を通過させるが、該混合器(21)
によって混合される信号の加算分は阻止する低域通過フ
ィルタ(25)とからなる請求項1記載の周波数合成装
置。 - 【請求項4】 前記電圧制御発振器(15)によって発
生される周波数は変調される請求項1または2または3
記載の周波数合成装置。 - 【請求項5】 前記帯域通過フィルタ手段(19)の中
心周波数は、前記電圧制御発振器(15)によって発生
される周波数の変調に応じて変えられる請求項4記載の
周波数合成装置。 - 【請求項6】 前記電圧制御発振器(15)によって発
生される周波数のレンジは、400−533.33MHz
であり、前記複数の高調波は、前記電圧制御発振器(1
5)によって発生される周波数の3倍、4倍および5倍
の周波数からなり、前記電圧制御発振器(15)を40
0−533.33MHzのレンジにおける周波数に同調さ
せて且つ前記可変帯域通過フィルタ手段(19)を変え
て3倍の高調波を選択するようにすることにより、12
00−1600MHzのレンジにおける周波数を発生す
ることができ、また、前記電圧制御発振器(15)を4
00−500MHzのレンジにおける周波数に同調させ
て且つ前記可変帯域通過フィルタ手段(19)を変えて
4倍の高調波を選択するようにすることにより、160
0−2000MHzのレンジにおける周波数を発生させ
ることができ、さらにまた、前記電圧制御発振器(1
5)を400−480MHzのレンジにおける周波数に
同調させて且つ前記可変帯域通過フィルタ手段(19)
を変えて5倍の高調波を選択するようにすることによ
り、2000−2400MHzのレンジにおける周波数
を発生させることができる請求項1から5のうちのいず
れかに記載の周波数合成装置。 - 【請求項7】 請求項1に記載の周波数合成装置を使用
する方法において、前記複数の高調波のうちの第1の高
調波を選択するように、前記可変帯域通過フィルタ手段
(19)を変えることにより、第1のレンジの周波数を
合成し、前記複数の高調波のうちの少なくとも1つの別
の高調波を選択するように、前記可変帯域通過フィルタ
手段(19)を変えることにより、少なくとも1つの別
のレンジの周波数を合成することを特徴とする方法。
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