JPH1079666A - 位相同期発振回路 - Google Patents

位相同期発振回路

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JPH1079666A
JPH1079666A JP8235632A JP23563296A JPH1079666A JP H1079666 A JPH1079666 A JP H1079666A JP 8235632 A JP8235632 A JP 8235632A JP 23563296 A JP23563296 A JP 23563296A JP H1079666 A JPH1079666 A JP H1079666A
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JP
Japan
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phase
phase detector
output
signal
controlled oscillator
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Application number
JP8235632A
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English (en)
Inventor
Toshio Ozawa
俊雄 小沢
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SPC Electronics Corp
Original Assignee
SPC Electronics Corp
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Publication date
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範囲の周波数出力が得られ、且つ出力周波
数や位相の安定度が高い位相同期発振回路を提供する。 【解決手段】 周波数分周器2を介して入力された電圧
制御発振器1の出力と基準発振器4の出力が入力された
位相検波器3、基準発振器4の出力が入力されたコムジ
ェネレータ6の出力と電圧制御発振器1の出力が入力さ
れた位相検波器7、並びに位相検波器3の出力と位相検
波器7の出力の一方を電圧制御発振器1に制御信号とし
て帰還させる切替器8を有している。切替器8は、位相
検波器3の出力をループアンプ9を介して電圧制御発振
器1に帰還させ、位相検波器3の出力がある程度小さく
なった段階で位相検波器7の出力をループアンプ9を介
して電圧制御発振器1に帰還させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波の発振信号
の周波数や位相を安定化するために位相同期ループ(Ph
ase Locked Loop )を利用した位相同期発振回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】この種の位相同期発振回路は、周波数変
動の許容値が小さい用途、例えば衛星通信の送受信機等
においてマイクロ波帯ないしVHF帯の局部発振器とし
て使用されている。図5(a)は、従来の位相同期発振
回路(従来例1)の構成例を示す図である。この従来例
1では、電圧制御発振器1の発振信号を周波数分周器2
を介して位相検波器3に入力するとともに、基準発振器
4の発振信号を周波数分周器5を介して位相検波器3に
入力している。
【0003】位相検波器3は、上記2種類の発振信号の
位相差に比例した位相差信号を出力する。位相同期発振
回路は、この位相差信号をループアンプ9を介して増幅
し、電圧制御発振器1に制御信号(制御電圧)として帰
還させることで、電圧制御発振器1を制御し、その発振
信号の周波数を安定化させている。ここで、基準発振器
1から出力される発振信号を周波数分周器5を介さずに
位相検波器3に直接入力するように構成する場合もあ
る。
【0004】そのほか、例えば特開昭62−67927
号公報、特開昭64−51826号公報、特開平3−1
86017号公報などに記載されているように、基準発
振器の発振信号と電圧制御発振器の発振信号をそれぞれ
サンプリング位相検波器(Sampling Phase Detector;S
PD)に入力し、このSPDから出力される信号を電圧
制御発振器に制御信号として帰還させる位相同期発振回
路(従来例2)も提案されている。この従来例2の構成
図を図5(b)に示す。図5(b)において、SPD1
0は、周波数分周器5を介して入力された基準発振器4
の発振信号の高調波を複数発生し、これらの高調波のい
ずれか一つと電圧制御発振器1の発振信号との位相検波
を行い、その位相差に比例したレベルの信号を出力する
ものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図5に示し
た従来例1の場合、電圧制御発振器1の発振信号を後段
の周波数分周器2によって分周しているため、位相検波
器3に入力される発振信号の位相、並びに位相検波器3
から出力される信号の周波数や位相が当該分周に起因し
て不安定なものとなる。その結果、電圧制御発振器1か
ら出力される発振信号の周波数や位相の安定度が分周比
の分だけ低下するという欠点があった。
【0006】一方、従来例2の場合、離散的な複数の高
調波のいずれかと電圧制御発振器1から出力される発振
信号とをSPD10で比較しているので、電圧制御発振
器1からの発振周波数が制限されてしまい、任意で広範
囲な周波数出力を得ることが困難であった。また、電圧
制御発振器1からの発振信号が直接SPD10に入力さ
れるので、電圧制御発振器1には周波数安定度の高い高
価なものが必要になり、位相同期発振回路のコストが上
昇するという欠点もあった。
【0007】そこで本発明は、広範囲の周波数出力を得
ることができ、且つ、その出力周波数や位相の安定度が
高い、改良された位相同期発振回路を提供することをそ
の課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の位相同期発振回路は、周波数分周された電圧制御発
振器の発振信号と基準発振器の発振信号との位相差に応
じたレベル(例えば電圧値、以下同じ)の信号を出力す
る第1の位相検波器と、前記基準発振器の発振信号から
複数の高調波を生成するコムジェネレータと、このコム
ジェネレータの出力信号と前記電圧制御発振器の発振信
号の位相差に応じたレベルの信号を出力する第2の位相
検波器と、前記第1の位相検波器の出力信号と前記第2
の位相検波器の出力信号の一方を選択し、選択した出力
信号を前記電圧制御発振器に制御信号として帰還させる
切替手段とを有するものである。この構成において、前
記切替手段は、前記第1の位相検波器の出力信号を先に
選択し、この第1の位相検波器の出力信号のレベルが所
定値まで低下した時点で前記第2の位相検波器の出力信
号に切り替えることを特徴とする。
【0009】上記のコムジェネレータと第2の位相検波
器に代えてサンプリング位相検波器(SPD)を用い、
このSPDに前記基準発振器からの発振信号と前記電圧
制御発振器からの発振信号を入力するように構成しても
よい。この場合、切替手段は、第1の位相検波器の出力
信号とSPDの出力信号の一方を選択するように構成す
る。ここにいうSPDは、前記コムジェネレータと位相
検波器の機能を併せ持つものであり、基準発振器の発振
信号を入力してその高調波を複数発生するとともに、こ
れらの高調波と電圧制御発振器の発振信号との位相検波
を行い、位相差に比例したレベルの信号を出力するもの
である。
【0010】また、第1の位相検波器として周波数位相
検波器を用いる構成としてもよい。この周波数位相比較
器は、2つの入力信号の周波数差と位相差を検出し、例
えば、周波数分周された電圧制御発振器の周波数が基準
発振器のそれと大幅にずれて位相比較ができないとき
は、周波数差または周波数の大小を比較した信号を出力
し、位相比較が可能な近い周波数のときは位相差信号を
出力するものである。
【0011】さらに、基準発振器の発振信号を周波数分
周器を介して第1の位相検波器に入力するように構成す
ることもできる。このような構成にすることで、基準発
振器の発振信号の周波数を用途に応じて適宜変更するこ
とができるようになる。
【0012】上記のように構成される本発明の位相同期
発振回路は、第1の位相検波器を用いた帰還ループによ
り電圧制御発振器の位相同期を行った後、この第1の位
相検波器の出力が小さくなって同期が略完了した段階
で、第2の位相検波器を用いた帰還ループにより電圧制
御発振器をさらに位相を同期させることができる。すな
わち、比較的荒い精度、つまり、周波数や位相の安定度
が比較的悪い状態で位相同期を行った後、この同期周波
数においてより高い精度で、つまり、周波数や位相の安
定度が良くなった状態で位相を同期させる。なお、切替
手段による切替えの判断となる上記の所定値のレベル
は、回路設計の際に、用途や構成により適宜決定するこ
とができる。これにより、比較的低い精度の電圧制御発
振器を使用して、広範囲で任意の周波数を得ることがで
き、しかも周波数及び位相の安定度を一定値以上に維持
することができるようになる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【0014】(第1実施形態)図1は、本発明の第1実
施形態の位相同期発振回路の構成例を示す図である。こ
の実施形態の位相同期発振回路は、電圧制御発振器1、
周波数分周器2、位相検波器3、基準発振器4、周波数
分周器5、コムジェネレータ6、位相検波器7、切替器
8、並びにループアンプ9を含んで構成される。なお、
図5に示した従来のものと同一機能の部品については同
一符号を付してある。
【0015】電圧制御発振器1の発振信号は、周波数分
周器2により分周されて位相検波器3に入力される。基
準発振器4は、位相安定度の高い基準の発振信号を出力
するものである。この基準発振器4の発振信号は、周波
数分周器5により分周されて位相検波器3に入力され
る。位相検波器3は、これらの2種類の発振信号の位相
差に比例したレベルの信号を切替器8の第1入力端子a
に入力する。
【0016】一方、周波数分周器5の出力信号はコムジ
ェネレータ6にも分岐入力される。コムジェネレータ6
は、分岐入力された周波数分周器5の出力信号の周波数
をサンプリング周波数とし、このサンプリング周波数の
間隔で高調波を離散的に出力して、これらを位相検波器
7に入力している。位相検波器7には電圧制御発振器1
の発振信号も入力されている。位相検波器7は、これら
の2種類の信号の位相差に比例したレベルの信号を切替
器8の第1入力端子bに入力する。
【0017】切替器8は、各入力端子a,bに入力され
た信号を適宜切り替えてその一方を出力する。これにつ
いては後述する。この切替器8から出力される信号は、
ループアンプ9により増幅され、電圧制御発振器1に制
御信号(制御電圧)として帰還される。電圧制御発振器
1は、この制御信号に応じてその発振周波数を変化させ
る。
【0018】次に、上記構成の位相同期発振回路の動作
を具体的に説明する。この位相同期発振回路は、初期状
態では、切替器8が第1入力端子aに入力された信号を
出力し、位相検波器3の出力信号が切替器8を通してル
ープアンプ9に入力されて電圧制御発振器1に帰還され
るようになっている。この状態では、電圧制御発振器1
の発振信号が周波数分周器2及び位相検波器3を介して
電圧制御発振器1に帰還される帰還ループが形成され
る。
【0019】その後、この帰還ループにおいて電圧制御
発振器1の発振信号の周波数が安定した場合、電圧制御
発振器1の発振信号は希望の周波数の信号となるが、こ
のままでは位相雑音つまり位相変動が十分小さいとはい
えない。そこで、この位相同期発振回路では、位相検波
器3の出力信号のレベルが十分小さくなった段階で、つ
まり位相検波器3による帰還ループにより電圧制御発振
器1の出力周波数がある程度安定した段階で、切替器8
がその出力を切り換える。つまり、第1入力端子aに入
力された信号に代えて第2入力端子bの入力信号の方を
出力する。その結果、電圧制御発振器1の発振信号とコ
ムゼネレータ3の出力信号とが位相検波器7において直
接位相比較される。これにより、位相検波器7の位相差
に応じたレベルの信号が切替器8とループアンプ9とを
介して電圧制御発振器1に帰還される新たな帰還ループ
が形成される。
【0020】この場合、位相検波器7を含む新たな帰還
ループにおける位相差の検出感度は、周波数分周を必要
としない分、上記の位相検波器3による帰還ループの場
合よりも高い。このため、位相検波器7による帰還ルー
プにより、電圧制御発振器1の位相変動が改善され、位
相同期の精度を高めることができる。
【0021】(第2実施形態)図2は、本発明の第2実
施形態に係る位相同期発振回路の構成図である。この位
相同期発振回路は、図1の構成において、コムゼネレー
タ6と位相検波器7に代えてSPD10を使用したもの
であり、初期状態では電圧制御発振器1の発振信号が周
波数分周器2及び位相検波器3を介して電圧制御発振器
1に帰還される帰還ループが形成される点は、第1実施
形態の場合と同様である。
【0022】この帰還ループにおいて電圧制御発振器1
の発振信号の周波数が安定した場合、つまり位相検波器
3による帰還ループにより電圧制御発振器1の出力周波
数がある程度安定した場合は、切替器8が位相検波器3
の出力信号に代えてSPD10の出力信号をループアン
プ9に入力する。これにより、SPD10の出力信号が
ループアンプ9を介して電圧制御発振器1に帰還される
新たな帰還ループが形成される。この場合も、位相差の
検出感度は、周波数分周を必要としない分、位相検波器
3を含む帰還ループよりも高くなる。このため、電圧制
御発振器1の位相変動が改善され、位相同期の精度を高
めることができる。また、コムジェネレータと位相検波
器の機能をSPD10として一体化した分、回路構成が
簡略化される。
【0023】(第3実施形態)図3は、本発明の第3実
施形態に係る位相同期発振回路の構成図である。この位
相同期発振回路は、図1の構成において、位相検波器3
に代えて周波数位相検出器11を用いたものである。切
替器8の動作は、上記第1及び第2実施形態の場合と略
同様であり、各実施形態の場合と概ね同様の効果が得ら
れる。この実施形態では、さらに周波数位相検出器11
を用いることで、周波数位相検出器11を用いた帰還ル
ープにおいて、電圧制御発振器1をその周波数差と位相
差の両方で制御できることから、さらに広い周波数範囲
で電圧制御発振器1の周波数を引き込むことが可能とな
る。
【0024】(第4実施形態)図4は、本発明の第4実
施形態の位相同期発振回路の構成図である。この位相同
期発振回路は、図3の構成において、コムゼネレータ6
と位相検波器7に代えて、第2実施形態で説明したSP
D10を使用したものである。回路動作及びその効果に
ついては第2及び第3実施形態の場合と同様となる。
【0025】なお、以上の各実施形態において、周波数
分周器5を用いず、基準発振器4の出力をコムジェネレ
ータ6やSPD10に直接入力するように構成すること
もできる。また、以上の説明では、ループアンプ9を切
替器8の後段に配置する構成としたが、位相検波器3と
位相検波器7、あるいはSPD10の後段にループアン
プ9をそれぞれ配置する構成としてもよい。このような
構成にすることで、各帰還ループに適した特性のループ
アンプを配置することができるようになり、用途の多様
化に対応することが可能になる。
【0026】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、安価な電圧制御発振器を使用して、広範囲の
出力周波数が得られ、且つその周波数や位相の安定度が
よい位相同期発振回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る位相同期発振回路
の構成例を示すブロック図。
【図2】本発明の第2実施形態に係る位相同期発振回路
の構成例を示すブロック図。
【図3】本発明の第3実施形態に係る位相同期発振回路
の構成例を示すブロック図。
【図4】本発明の第4実施形態に係る位相同期発振回路
の構成例を示すブロック図。
【図5】従来の位相同期発振回路の構成例(従来例1)
を示すブロック図。
【符号の説明】
1 電圧制御発振器 2、5 周波数分周器 3、7 位相検波器 4 基準発振器 6 コムジェネレータ 8 切替器 10 サンプリング位相検波器(SPD) 11 周波数位相検出器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数分周された電圧制御発振器の発振
    信号と基準発振器の発振信号との位相差に応じたレベル
    の信号を出力する第1の位相検波器と、 前記基準発振器の発振信号から複数の高調波を生成する
    コムジェネレータと、 このコムジェネレータの出力信号と前記電圧制御発振器
    の発振信号の位相差に応じたレベルの信号を出力する第
    2の位相検波器と、 前記第1の位相検波器の出力信号と前記第2の位相検波
    器の出力信号の一方を選択し、選択された出力信号を前
    記電圧制御発振器に制御信号として帰還させる切替手段
    とを有し、 前記切替手段は、前記第1の位相検波器の出力信号を先
    に選択し、この第1の位相検波器の出力信号のレベルが
    所定値まで低下した時点で前記第2の位相検波器の出力
    信号に切り替えることを特徴とする位相同期発振回路。
  2. 【請求項2】 前記コムジェネレータと前記第2の位相
    検波器に代えてサンプリング位相検波器を用い、前記サ
    ンプリング位相検波器に前記基準発振器から出力される
    発振信号と前記電圧制御発振器から出力される発振信号
    とを入力するとともに、前記切替手段を、前記第1の位
    相検波器の出力信号と前記サンプリング位相検波器の出
    力信号の一方を選択するように構成したことを特徴とす
    る請求項1記載の位相同期発振回路。
  3. 【請求項3】 前記第1の位相検波器として周波数位相
    検波器を用いることを特徴とする請求項1または2記載
    の位相同期発振回路。
  4. 【請求項4】 前記基準発振器から出力される発振信号
    が周波数分周器を介して前記第1の位相検波器に入力さ
    れるように構成したことを特徴とする請求項1、2また
    は3記載の位相同期発振回路。
JP8235632A 1996-09-05 1996-09-05 位相同期発振回路 Pending JPH1079666A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001267917A (ja) * 2000-03-23 2001-09-28 Toshiba Corp 局部発振安定化装置
JP2009194611A (ja) * 2008-02-14 2009-08-27 Toshiba Corp 位相同期回路及びこれを用いた受信機
JP2010534444A (ja) * 2007-07-23 2010-11-04 テラダイン、 インコーポレイテッド 偽信号化された周波数上の位相ロック
JP2012203687A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Nec Corp 通信装置、通信方法、およびプログラム

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Effective date: 20040302