JPH10224218A - 信号発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信号発生器の可変ステップ周波数より高い基
準周波数信号を用いてＰＬＬを構成し、ループゲインを
低下させることを防いで高純度な信号発生器を提供す
る。 【解決手段】 ＰＬＬ内の電圧制御発振器１と可変分周
器４の間に、電圧制御発振器１からの信号を変調信号８
を入力することによってローカル入力の周波数に対し
て、変調信号８によって定まるスペクトラムのシフトを
生じさせる変調器３のローカル入力に入力する変調器３
を加えることによって、信号発生器の可変ステップ周波
数より高い基準周波数信号を用いてＰＬＬを構成する信
号発生器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】移動体通信などに用いられる
高純度で小型の可変ステップ信号周波数を必要とする信
号発生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、無線通信分野では、使用周波数の
高周波数化の傾向があり、例えば移動体通信用の周波数
帯として、８００ＭＨｚ帯、次いで１．５ＧＨｚ帯が使
用されている。また、周波数の有効利用をはかるため
に、周波数チャネル間隔は狭帯域化がはかられている。
このような周波数を使用する無線機または測定器に使用
される信号源として、高純度な信号発生器が要求されて
いる。通常の位相ロックループ回路（Phase Locked Loo
p 、以下ＰＬＬと略称する）を使った信号発生器は、出
力チャネル周波数の間隔を基準周波数としているので、
所望の出力周波数から分周した比較周波数信号を得るた
めには、分周数を大きくする必要がある。

【０００３】図３は従来のＰＬＬによる通常の信号発生
器の構成を示すブロック図である。この図において、電
圧制御発振器１ａの出力信号６ａは外部へ出力されると
共に可変分周器４ａに入力され、分周データテーブル９
ａにより設定された分周値で分周を行い、その出力を位
相比較器５ａに入力する。位相比較器５ａは可変分周器
４ａから入力された信号と、基準周波数信号２ａから入
力された信号の位相差に相当する電圧制御発振器制御信
号７ａを出力し、この電圧制御発振器制御信号７ａは前
記電圧制御発振器１ａの発振周波数制御入力としてい
る。

【０００４】この構成でＰＬＬがロック状態にある場
合、出力信号６ａの周波数をｆO、分周データテーブル
９ａの分周値をｎ、基準周波数信号２ａの周波数をｆR
とすると、 ｆO＝ｎ・ｆR の関係を満たしている。ｆO の値が大きくなり、ｆRの
値が小さくなるとｎの値は大きくなってしまい、ＰＬＬ
内のループゲインが下がり信号純度が劣化してしまう。

【０００５】このようなループゲインの低下を防ぐ手段
として用いられている従来の方法について、図４を用い
て説明する。図４の構成は、電圧制御発振器１ｂの出力
信号６ｂと、ローカル信号１１ｂの出力とをミキサ１２
ｂに入力することによって周波数変換を行い、中間周波
数信号１３ｂに周波数変換し、この信号１３ｂを可変分
周器４ｂに入力する。

【０００６】可変分周器４ｂは、分周データテーブル９
ｂにより設定された分周値で分周を行い、その出力を位
相比較器５ｂに入力する。位相比較器５ｂは可変分周器
４ｂから入力された信号と基準周波数信号２ｂから入力
された信号の位相差に相当する電圧制御発振器制御信号
７ｂを出力し、この７ｂを電圧制御発振器１ｂの発振周
波数制御入力としている。

【０００７】この構成ではＰＬＬがロック状態にある場
合は、出力信号６ｂの周波数をｆO、分周データテーブ
ル９ｂの分周値をｎ、基準周波数信号２ｂの周波数をｆ
R、ローカル信号１１ｂの周波数をｆmとすると、 ｜ｆO −ｆm｜＝ｎ・ｆR の関係となるようにすることができ、｜ｆO−ｆm｜ の
値を小さくすることによって、ｎの値を小さくすること
ができるため、ＰＬＬ内のループゲインの低下を防ぐこ
とができる。

【０００８】この他にも、可変分周器の分周値を切り換
えることによって、分周値を分数に取る分数分周方式な
どがループゲインの低下を防ぐ方法も提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように図
３による従来の方法では、出力信号の周波数に対する可
変ステップ周波数が小さい場合にＰＬＬ内のループゲイ
ンが下がってしまい、信号純度のよい信号発生器を簡易
に構成することが困難であった。

【００１０】また図４による方法では、ローカル信号１
１ｂは電圧制御発振器周波数、即ち出力信号周波数と同
程度の高周波数信号を必要とし、しかもこの高周波数信
号は、出力信号６ｂで得られる信号より純度の高いもの
を用いる必要があり、また適当な中間周波数信号１３ｂ
を得るためには、ローカル信号１１ｂもＰＬＬを使って
構成する必要があり、構成が複雑になるという問題があ
った。

【００１１】この他、可変分周器の分周値を切り換える
ことによって、分周値を分数に取る分数分周方式などが
ループゲインの低下を防ぐ分数分周方式では、分周値を
切り換えることによって生じるジッタやスプリアスが問
題になる。本発明はこのような背景の下になされたもの
で、可変ステップ周波数より大きな基準周波数信号を用
いることによってＰＬＬゲインの低下を防ぎ、信号純度
の高い信号発生器を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基準周波数信号に同期した出力信号を出力する位相
ロックループ回路を持つ信号発生器において、出力信号
を発生する電圧制御発振器と、該電圧制御発振器の出力
をローカル入力とし、前記基準周波数と同期した変調信
号により変調して該ローカル入力周波数からシフトした
周波数成分信号を出力する変調器と、該変調器の変調出
力を所定の分周値で分周する可変分周器と、該可変分周
器出力信号と前記基準周波数信号との位相比較を行い、
位相誤差信号出力により前記電圧制御発振器を制御する
位相比較器とからなることを特徴とする信号発生器を提
供する。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の信号発生器において、前記変調器を直交変調器とする
ことを特徴とする信号発生器を提供する。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の信号発生器において、変調器の出力として得られる周
波数が、基準周波数信号の周波数の整数倍となるように
変調信号の周波数を選ぶことを特徴とする信号発生器を
提供する。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の信号発生器において、出力信号の最小可変周波数ステ
ップを変調信号の可変ステップで行うことを特徴とする
信号発生器を提供する。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の信号発生器において、出力信号周波数が、基準周波数
信号の周波数ステップと、変調信号の周波数ステップで
発生することを特徴とする信号発生器を提供する。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明による信号発生器の構成
を図１を用いて説明する。図１の符号１は電圧制御発振
器であり、この出力周波数ｆの信号は出力信号６として
使用されるとともに、ＰＬＬを構成する信号として直交
変調器で構成される変調器３のローカル入力に入力され
る。また変調器３の変調信号として、周波数がｆmの適
当なＩＱ信号を変調信号８として入力することによっ
て、変調器３の出力には、ｆ−ｆmの周波数スペクトラ
ムを発生することができる。

【００１８】変調器３から出力された信号は、分周デー
タテーブル９からの信号により、分周数をｎとする可変
分周器４に入力される。可変分周器４の出力での周波数
はｎ分周され、（ｆ−ｆm）の周波数入力に対して、
（ｆ−ｆm）／ｎの周波数になって、位相比較器５に入
力される。位相比較器５は上記で入力された（ｆ−ｆ
m）／ｎの周波数と基準周波数信号２から基準周波数と
して入力された信号の周波数ｆRの位相比較を行い、位
相差に相当する電圧制御発振器制御信号７を出力して、
電圧制御発振器１の発振周波数を制御するように電圧制
御発振器１へ入力される。

【００１９】このように構成されたＰＬＬは位相ロック
状態で （ｆ−ｆm）／ｎ＝ｆR …式１ の周波数関係を満たすような出力信号６の周波数を得る
ことができる。式１を変形して、 ｆ＝ｎ・（ｆR＋ｆm）…式２ とすれば、出力信号６として出力される信号の周波数ｆ
は（ｆR＋ｆm）のｎ倍の値をとることができることがわ
かる。固定の基準周波数信号２としてｆRを用いれば出
力信号６の周波数は正の整数で与えられる分周データ９
のｎによってｆRのステップで周波数を可変することが
でき、また、ｎとｆRを固定にした場合、変調信号８の
周波数であるｆmがｆRより小さなステップで可変するよ
うにすれば出力信号６の出力周波数はこのｆmのステッ
プ周波数で可変することができる。

【００２０】以上のことから、出力信号６の出力周波数
ｆに必要とされるステップ周波数より基準周波数信号２
の周波数が大きい場合は、可変分周器４の入力周波数が
基準周波数信号２の整数倍となるように変調信号８の周
波数を与えるようにし、出力信号６の出力周波数に必要
なステップ周波数を得るとともに、基準周波数信号２の
周波数を前述のステップ周波数より大きくとることによ
って、ＰＬＬのループゲインを改善することができる。

【００２１】本発明による実施例として、８００〜９０
０ＭＨｚの周波数を０．０２５ＭＨｚのステップ周波数
ｆsで可変するシンセサイザー方式の信号発生器を示
す。基準周波数信号２の信号周波数として、ｆR＝０．
１ＭＨｚ、変調信号８の周波数としてｆm＝０．０２５
ＭＨｚ×ｍ（ｍ＝０，１，２，３）とすれば、出力信号
６の周波数、周波数に対する分周データ９のデータｎ及
び変調信号８のｍは以下の様になる。

【００２２】ｆm＝ｆ−ｆR×ＩＮＴ（ｆ／ｆR） （但し、ＩＮＴ（ｆ／ｆR）はｆ／ｆRを超えない最大の
整数とする） ｎ＝（ｆ−ｆm）／ｆR ｍ＝ｆm／ｆs これらの式にｆ及びｆsの値を代入することによって、
図２に示す出力信号６の周波数ｆに対するｎ、ｆm等の
値を得る。以上、本発明の一実施形態の動作を図面を参
照して詳述してきたが、本発明はこの実施形態に限られ
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
変更等があっても本発明に含まれる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、信号発生器の可変ステ
ップ周波数より大きな基準周波数信号によって位相比較
を行いＰＬＬを構成することができるので、ループゲイ
ンが大きくとれて、信号純度を改善することができる。
具体的には（ｆR／ｆs）倍だけループゲインを大きくす
ることによる改善が可能である。

【００２４】本構成に用いる変調器３として、直交変調
器を用いるため、通常のミキサのように、２つの入力信
号に対する和と差の周波数成分が生じることがないので
変調器出力に不要な周波数成分を除去するフィルタは不
要となり構成が簡単になると言う効果も得られる。

【００２５】また、変調信号８の周波数は、出力信号６
の周波数に対する基準周波数信号２の周波数ステップで
カバーできない所要の周波数のみを出力できればよく、
またこの周波数は比較的低い周波数にしかならないの
で、通常の分周操作のみで作成することが可能である。

【００２６】例えば実施例のものであれば０．０２５，
０．０５０，０．０７５，０ＭＨｚの４通りのみの周波
数が得られればよく、簡易に得ることができる。また分
数分周方式の様なジッタ及びスプリアスは原理的に生じ
ないという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態における構成を示すブ
ロック図である。

【図２】 この発明の実施例における各部の周波数等の
例を示す図である。

【図３】 従来通常用いられる信号発生器の構成を示す
ブロック図である。

【図４】 従来方式でループゲインを改善する手段とし
て使われる信号発生器の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ 電圧制御発振器 ２，２ａ，２ｂ 基準周波数信号 ３ 変調器 ４，４ａ，４ｂ 可変分周器 ５，５ａ，５ｂ 位相比較器 ６，６ａ，６ｂ 出力信号 ７，７ａ，７ｂ 電圧制御発振器制御信号 ８ 変調信号 ９，９ａ，９ｂ 分周データテーブル １１ｂ ローカル信号 １２ｂ ミキサ １３ｂ 中間周波数信号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準周波数信号に同期した出力信号を出
   力する位相ロックループ回路を持つ信号発生器におい
   て、 出力信号を発生する電圧制御発振器と、 該電圧制御発振器の出力をローカル入力とし、前記基準
   周波数と同期した変調信号により変調して該ローカル入
   力周波数からシフトした周波数成分信号を出力する変調
   器と、 該変調器の変調出力を所定の分周値で分周する可変分周
   器と、 該可変分周器出力信号と前記基準周波数信号との位相比
   較を行い、位相誤差信号出力により前記電圧制御発振器
   を制御する位相比較器とからなることを特徴とする信号
   発生器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の信号発生器において、 前記ローカル入力周波数から前記変調信号によって定ま
   る周波数成分を生じさせる前記変調器を直交変調器とす
   ることを特徴とする信号発生器。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の信号発生器において、 変調器の出力として得られる周波数が、基準周波数信号
   の周波数の整数倍となるように変調信号の周波数を選ぶ
   ことを特徴とする信号発生器。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の信号発生器において、 出力信号の最小可変周波数ステップを変調信号の可変ス
   テップで行うことを特徴とする信号発生器。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の信号発生器において、 出力信号周波数が、基準周波数信号の周波数ステップ
   と、変調信号の周波数ステップで発生することを特徴と
   する信号発生器。