JPH1013228A - 位相同期発振回路 - Google Patents

位相同期発振回路

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JPH1013228A
JPH1013228A JP8185557A JP18555796A JPH1013228A JP H1013228 A JPH1013228 A JP H1013228A JP 8185557 A JP8185557 A JP 8185557A JP 18555796 A JP18555796 A JP 18555796A JP H1013228 A JPH1013228 A JP H1013228A
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JP
Japan
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noise
phase
multiplier
filter
reference signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP8185557A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiko Sasahara
俊彦 笹原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
New Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
New Japan Radio Co Ltd
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Publication date
Application filed by New Japan Radio Co Ltd filed Critical New Japan Radio Co Ltd
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Publication of JPH1013228A publication Critical patent/JPH1013228A/ja
Pending 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
    • H03L7/08Details of the phase-locked loop
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L2207/00Indexing scheme relating to automatic control of frequency or phase and to synchronisation
    • H03L2207/10Indirect frequency synthesis using a frequency multiplier in the phase-locked loop or in the reference signal path

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Superheterodyne Receivers (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基準信号の雑音又は電圧制御発振器のフリー
ラン雑音を低減し、回路出力の低雑音化を図ると共に、
ループ帯域を容易に決定できるようにする。 【解決手段】 基準水晶発振器1、位相比較器2、アク
ティブフィルタ14、VCO6を有し、上記基準水晶発
振器1の出力を逓倍器で逓倍して上記位相比較器2へ入
力する位相同期発振回路で、上記逓倍器を一次逓倍器1
6と二次逓倍器17で構成し、これらの間に、雑音除去
のための水晶フィルタ19を挿入する。この水晶フィル
タ19によれば、一次逓倍器16で逓倍した基準信号の
雑音を除去することにより、基準信号の雑音を効率よく
低減できる。また、VCO出力のフリーラン雑音につい
ては、2段の分周器を2段で構成し、この分周器間に水
晶フィルタを挿入配置することにより低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は位相同期発振回路、
特に衛星通信装置等で使用され、マイクロ波帯等の高周
波信号の局部発振回路等として用いられる位相同期発振
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】位相同期発振回路は、送受信信号の周波
数変換を行う局部発振回路等として用いられており、こ
の種の位相同期発振回路には、図4の逓倍型と図5の分
周型がある。
【0003】図4の逓倍型の位相同期発振回路では、基
準水晶発振器1は位相検波器2及びN倍する逓倍器3か
らなるサンプリング位相検波器4に接続され、このサン
プリング位相検波器4の位相検波器2の出力端に、ルー
プフィルタ(アクティブフィルタ)5を介して電圧制御
発振器(VCO: Voltage-controll oscillator)6が
接続される。このVCO6の出力側には、位相検波器2
へ帰還するための方向性結合器7と出力端子8が設けら
れる。
【0004】上記構成によれば、上記VCO6の出力が
位相検波器2へ帰還されることにより、PLL( Phase
Locked Loop)が構成され、この位相同期発振回路によ
れば、位相検波器2により、VCO6の出力の位相と逓
倍器3で逓倍された基準信号の位相とを比較することに
より、VCO6の周波数と位相を制御し、上記出力端子
8に目的とする周波数の信号を得ることができる。
【0005】図5の分周型の位相同期発振回路では、上
記と同様に基準水晶発振器1が位相検波器10に接続さ
れ、この位相検波器10、ループフィルタ(アクティブ
フィルタ)11、電圧制御発振器(VCO)6、方向性
結合器7及び1/Nに分周する分周器12によってルー
プが形成されており、上記VCO6の出力側に出力端子
8が接続される。この図5の回路は、図4の逓倍器3に
代えて分周器12を用いたものであり、この構成におい
ても、上記図4の場合と同様に、位相比較によって周波
数変換等を行うことができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
位相同期発振回路では、出力信号の雑音を可能な限り低
減することが要請されるが、この位相同期発振回路全体
の雑音特性には、上述した基準水晶発振器1やVCO6
から発生する雑音成分が大きく影響することになる。
【0007】即ち、位相同期発振回路の全体の雑音特性
は、基準水晶発振器1の基準信号源の雑音に対し、20
logN(N:逓倍比或いは分周比)dBだけ悪化した
ものとなる。一方、上記VCO6のフリーラン雑音につ
いても、同様のことがいえることになり、しかも発振回
路全体で考えると、特に遠方(オフキャリヤ10kHz
以上)の雑音が悪く(高く)なっている。従って、回路
全体の雑音を小さくするためには、この基準信号源の雑
音或いはフリーラン雑音を可能な限り除去することが必
要となる。
【0008】また、PLLループのループ帯域は、上記
VCO6のフリーラン雑音と基準信号源からの基準信号
の雑音との交点で決定されることになるが、これらの雑
音が製品のバラツキ等で悪化すると、ループ帯域の調整
に時間がかかるという問題があり、現在の製品の良品率
を維持するために大きな労力が強いられている。
【0009】即ち、図6には、図4の回路の場合の雑音
特性が示されており、図示のグラフG1 は基準水晶発振
器1の出力である基準信号の雑音、グラフG3 は逓倍器
3の出力、即ち基準信号を逓倍した時の雑音、グラフG
6 はVCO6のフリーラン雑音である。ここで、上記の
ループ帯域は、図示されるように逓倍器3出力の雑音と
VCO6出力のフリーラン雑音の交点C1 の周波数A1
[Hz]から決定されることになり、図4及び図5のア
クティブフィルタ(低域フィルタ)5,11のカットオ
フ周波数が上記周波数Aで選定される。
【0010】しかし、上記基準信号の雑音や上記VCO
のフリーラン雑音が製品毎に異なることが多く、この場
合には、ループ帯域を決める上記交点C1 が変化するこ
とになり、所定の性能・品質を維持するためのアクティ
ブフィルタ5,11(カットオフ周波数)の調整・選定
が煩雑となる。
【0011】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、基準信号の雑音又は電圧制
御発振器のフリーラン雑音を極力低減し、PLL回路出
力の低雑音化を低コストにて図ると共に、ループ帯域を
容易に決定できる位相同期発振回路を提供することにあ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1請求項に係る発明は、基準信号源、位相比較
器、ループフィルタ、電圧制御発振器及び上記基準信号
源から出力された基準信号を逓倍する逓倍器又は上記電
圧制御発振器から出力された高周波信号を分周する分周
器を有する位相同期発振回路において、上記逓倍器又は
上記分周器を分割して2段以上で構成し、分割した逓倍
器と逓倍器との間又は分割した分周器と分周器との間
に、雑音除去用のフィルタを配置したことを特徴とす
る。第2請求項に係る発明は、上記雑音除去用のフィル
タとして、Qの高い水晶フィルタを用いたことを特徴と
する。
【0013】上記の構成によれば、逓倍型においては基
準信号の逓倍数が分割され、例えば2段の逓倍器で構成
した場合は、1段目と2段目の間に水晶フィルタを配置
することになり、この水晶フィルタにより一段目の逓倍
器により上昇した基準信号に含まれる雑音成分が除去さ
れる。即ち、基準信号源として水晶発振器が用いられて
いることから、この出力信号の雑音成分は比較的小さ
く、水晶発振器の出力自体を水晶フィルタに通しても雑
音除去の効果は小さい。しかし、基準信号を逓倍すれ
ば、雑音成分も逓倍される。そこで、本発明は位相比較
器以前の位置で逓倍した雑音成分を除去することとした
ものである。
【0014】また、分周型においては電圧制御発振器の
出力信号の分周比を分割し、同様に分周器間に水晶フィ
ルタを挿入配置する。この場合も、分周することにより
上昇した雑音成分を上記水晶フィルタにより良好に除去
することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1には、本発明の実施形態の第
1例である位相同期発振回路の構成が示されており、こ
の回路は逓倍型についての構成である。図1において、
逓倍型は上記図4の場合と同様に、位相検波器2、ルー
プフィルタ(アクティブフィルタ)14、電圧制御発振
器(VCO)6、方向性結合器7、そしてバッファアン
プ15を含んで帰還ループが形成され、上記VCO6の
出力側に出力端子8が配置される。一方、基準信号を発
生する基準水晶発振器1が設けられると共に、この基準
水晶発振器1の基準信号は逓倍されて、上記位相検波器
2へ供給されることになる。
【0016】当該実施形態例では、この基準信号の逓倍
器を、一次逓倍器16と二次逓倍器17で2段に構成し
ており、この二次逓倍器17は、例えば上記位相検波器
2と共にサンプリング位相検波器18の一部として形成
される。そして、この一次逓倍器16と二次逓倍器17
との間に、中間周波数の信号を通過させる水晶フィルタ
19が挿入接続される。
【0017】例えば、上記出力端子8から13.05G
Hz(マイクロ波帯周波数)の信号を出力し、基準水晶
発振器1では10MHzの基準信号を発振する場合は、
一次逓倍器16の倍率N1 を5倍とし、二次逓倍器17
の倍率N2 を261倍とすることができる。そして、こ
の場合の水晶フィルタ19は、上記一次逓倍器16の出
力周波数である50MHzの信号(帯域幅6〜3kH
z)を通過させるものを用いることになる。
【0018】このような第1例の構成によれば、基準水
晶発振器1の10MHzの基準信号が一次逓倍器16で
5倍されて50MHzの基準信号となり、この50MH
zの基準信号は水晶フィルタ19を通過することによっ
てその雑音成分が取り除かれる。そして、この基準信号
は二次逓倍器17で261倍されて13.05GHzの
基準信号として位相比較器2へ供給される。この位相比
較器2では、上記のVCO6の出力信号の位相と上記二
次逓倍器17の位相が比較され、この位相差に比例する
誤差電圧がアクティブフィルタ14を介してVCO6へ
供給されており、これによって基準信号の周波数に一致
した周波数信号が出力端子8から得られることになる。
【0019】図2には、上記第1例の雑音特性が示され
ており、図示のグラフG1 は基準水晶発振器1の出力で
ある基準信号の雑音、グラフG19は水晶フィルタ19の
出力信号の雑音、グラフG17は二次逓倍器17の出力信
号の雑音、グラフG6 はVCO6のフリーラン雑音であ
る。上記グラフG1 の雑音が一次逓倍器16で逓倍され
ると、雑音レベルは、計算上20logN1 (dB)上
昇するが、当該例では、この逓倍後の信号を水晶フィル
タ19に通過させているので、所定の周波数範囲の雑音
を図示のD(10〜20)dB程度下げることができ
る。
【0020】そして、上記基準信号が後段の二次逓倍器
17で逓倍されると、雑音レベルはグラフG17で示され
るものとなり、この二次逓倍後の雑音も所定周波数範囲
でDdBの改善がされたものとなる。このようにして、
位相同期発振回路の出力信号の雑音レベルを低減するこ
とが可能となる。また、この第1例におけるループ帯域
は、上記グラフG17とG6 の交点C2 の周波数A2 によ
り決定されることになり、この交点C2 は従来の交点C
1 と比較すると、雑音レベルが10〜20dB低くな
る。
【0021】従って、所定の性能・品質を維持するため
のアクティブフィルタ14のカットオフ周波数の選定も
行い易くなる。即ち、基準水晶発振器1の雑音にバラツ
キがあったとしても、雑音レベルが低いので、品質に与
える影響も小さくなるからである。
【0022】図3には、実施形態の第2例の構成が示さ
れ、この第2例は分周型の位相同期発振回路である。図
3では、基準水晶発振器1が接続された位相検波器1
0、アクティブフィルタ21、電圧制御発振器(VC
O)6、方向性結合器7を含んでループが形成され、上
記VCO6の出力側に出力端子8が接続される。そし
て、上記方向性結合器7と位相検波器10の間に、1/
N1 に分周する一次分周器22、水晶フィルタ23、二
次分周器24が挿入接続される。
【0023】この第2例によれば、上記VCO6の出力
信号のフリーラン雑音が低減されることになり、第1例
と同様に、位相同期発振回路の出力信号の雑音レベルを
低減できると共に、アクティブフィルタ14のカットオ
フ周波数の選定も行い易くなる。
【0024】上記各実施形態例では、逓倍器(16,1
7)又は分周器(22,24)を2段構成としたが、こ
れらは3段以上の構成でもよく、またこの場合の水晶フ
ィルタ19,23は、いずれかの間に1箇所だけ挿入配
置してもよい。更に、この水晶フィルタの代りに、他の
雑音除去用フィルタを用いることもでき、高いQを持っ
たフィルタであれば、例えば相フィルタ、誘電体フィル
タでもよい。しかし、水晶フィルタを用いた方が雑音除
去効果は高くなる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、第1請求項記載の
発明によれば、基準信号源から出力された基準信号を逓
倍する逓倍器又は電圧制御発振器から出力された高周波
信号を分周する分周器を、分割して2段以上で構成し、
分割した逓倍器間又は分割した分周器間に、雑音除去用
のフィルタを配置したので、基準信号の雑音又は電圧制
御発振器のフリーラン雑音が低減され、PLL回路出力
の低雑音化を図ることが可能となる。また、ループ帯域
の決定においては従来に比べて雑音成分を考えなくても
よくなり、ループフィルタの選定等も容易となる。しか
も、この低雑音化は逓倍器又は分周器とフィルタのみで
形成できるので、低コストで構成できるという利点があ
る。
【0026】第2請求項記載の発明によれば、上記雑音
除去用のフィルタとして水晶フィルタを用いたので、高
い雑音除去効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の第1例に係る位相同期発振
回路(逓倍型)の構成を示す回路図である。
【図2】図1の回路で得られる雑音特性を示すグラフ図
である。
【図3】実施形態の第2例に係る位相同期発振回路(分
周型)の構成を示す回路図である。
【図4】従来の位相同期発振回路(逓倍型)の構成を示
す回路図である。
【図5】従来の位相同期発振回路(分周型)の構成を示
す回路図である。
【図6】図4の従来回路で得られる雑音特性を示すグラ
フ図である。
【符号の説明】
1 … 基準水晶発振器、 2,10 … 位相検波器、 3,16,17 … 逓倍器、 5,11,14,21 … アクティブフィルタ、 6 … 電圧制御発振器、 19,23 … 水晶フィルタ、 12,22,24 … 分周器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準信号源、位相比較器、ループフィル
    タ、電圧制御発振器及び上記基準信号源から出力された
    基準信号を逓倍する逓倍器又は上記電圧制御発振器から
    出力された高周波信号を分周する分周器を有する位相同
    期発振回路において、 上記逓倍器又は上記分周器を分割して2段以上で構成
    し、分割した逓倍器と逓倍器との間又は分割した分周器
    と分周器との間に、雑音除去用のフィルタを配置したこ
    とを特徴とする位相同期発振回路。
  2. 【請求項2】 上記雑音除去用のフィルタとして、水晶
    フィルタを用いたことを特徴とする第1請求項記載の位
    相同期発振回路。
JP8185557A 1996-06-25 1996-06-25 位相同期発振回路 Pending JPH1013228A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1871009A1 (en) * 2006-06-19 2007-12-26 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. PLL oscillation circuit
CN108494398A (zh) * 2018-03-30 2018-09-04 广东圣大电子有限公司 一种x波段超低相位噪声频率源的设计方法及雷达频率源

Cited By (3)

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EP1871009A1 (en) * 2006-06-19 2007-12-26 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. PLL oscillation circuit
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Effective date: 20040615