JPH11330962A - Pllシンセサイザ発振器 - Google Patents
Pllシンセサイザ発振器Info
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- JPH11330962A JPH11330962A JP10128967A JP12896798A JPH11330962A JP H11330962 A JPH11330962 A JP H11330962A JP 10128967 A JP10128967 A JP 10128967A JP 12896798 A JP12896798 A JP 12896798A JP H11330962 A JPH11330962 A JP H11330962A
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
を提供することを目的とする。 【解決手段】 電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器
の信号を可変分周する可変分周器と、前記可変分周器か
らの信号と基準信号のそれぞれの位相を比較する位相比
較器と、前記位相比較器の出力の低周波成分を前記電圧
制御発振器に帰還させるループフィルターとからなり位
相同期を行うPLLシンセサイザにおいて、前記可変分
周器のタップ出力信号と基準信号とで位相比較を行うP
LLシンセサイザ発振器とした。
Description
cked Loop(以下PLL)シンセサイザ発振器
に関し、特にPLLシンセサイザ発振器の低位相雑音化
技術に関する。
の一例を図3に示す。PLLシンセサイザ発振器の構成
で出力周波数と基準信号の設定に柔軟性があり、最も一
般的に採用されているモジュラスプリスケーラを用いた
構成例である。本図において、1は発振周波数が電圧に
より制御できる電圧制御発振器、2は電圧制御発振器1
の信号を出力端子と分周器とに分配する分配器、3は電
圧制御発振器の発振周波数を後述するモジュラスプリス
ケーラにおいて分周動作が可能な周波数まで低減するた
めの分周比が1/Xのプリスケーラ、4は制御信号によ
り分周比が1/M又は1/(M+1)に切換え可能なモ
ジュラスプリスケーラ、6はモジュラスプリスケーラ4
の分周比切換信号発生用の分周比が1/Aの分周器、7
は後述する可変分周器9からの信号と基準信号との位相
を比較する位相比較器、8は位相比較器7の信号の低周
波成分を電圧制御発振器1にフィードバックするための
ループフィルタ、9は分周比が1/NでありこのNの値
が可変できる可変分周器である。
器1によって発振した信号の周波数を、fINは周波数
fVCOの信号が分周比が1/Xのプリスケーラ3によ
って分周された周波数を、fφは位相比較器7において
位相比較するための基準となる周波数を表しており、M
−CNTは、モジュラスプリスケーラ4の分周比切換信
号発生用の分周比が1/Aの分周器6により発生された
モジュラスプリスケーラ4の分周比を1/M又は1/
(M+1)に切り替えるための制御信号である。
各定数、つまり周波数fIN、fV CO及びfφ,分周
比X,M,N,Aの関係は以下の式により表わすことが
できる。 fIN=fVCO/X fIN/(MN+A)=fφ なお、N>A,fIN/fφ>M2であり、X,M,
N,Aは正の整数であるものとする。
て表わされている周波数fIN、f VCO及びfφ,分
周比X,M,N,Aに対して、所用の出力周波数と基準
信号周波数の値が例えば 出力周波数 :2575MHz 基準信号周波数 : 20MHz であるとして、また、現状使用可能な部品性能等を考慮
して、分周比X,M,N,Aを決定すると、各定数は例
えば以下のようになる。 X=2 M=16 N=32 A=3 更にこれらの定数と上記の出力周波数及び基準信号周波
数からfφの値もfφ=2.5MHzとして決定され、
基準信号周波数をfφの周波数に分周するための新たな
定数nの値もn=8として決定される。
図3における一般化された各定数に当てはめた具体的な
回路である。以下、図4によってシンセサイザの動作を
説明する。同図において、1〜9は図3において説明し
た構成と同一であるが、図3における一般化した分周比
を具体的な値、つまりX=2、M=16、N=32、A
=3としている。又、図4には図3にない分周器10が
追加されているが、これは基準信号の周波数である20
MHzから位相比較周波数(fφ)の2.5MHzの信
号を得るための分周比が1/8の分周器である。
発振する周波数が制御できる発振器であり、この例の場
合発振周波数が2575MHzになるようなバイアス電
圧が印加されて発振している。この電圧制御発振器1か
ら出力された周波数が2575MHzの信号は分配器2
によって分配され、一方の信号は出力端子に導かれ出力
として取り出され、もう一方の信号は、分周比が1/2
であるプリスケーラ3に入力される。このプリスケーラ
3は、周波数を次のモジュラスプリスケーラ4において
分周動作が可能となるような周波数にまで低減するため
の分周器であり、本図の例においては2分周されるので
周波数は1287.5MHzの信号となり、モジュラス
プリスケーラ4に入力される。
号は、モジュラスプリスケーラ4、分周器9及びモジュ
ラスプリスケーラの分周比を制御するための分周器6と
による総合的な動作により、以下に説明するような分周
動作が行われる。
値によりその分周比を切り替えることができ、MーCN
Tの値が”0”のとき分周比が1/17になり、その値
が”1”のとき分周比は1/16になるものとする。ま
た、モジュラスプリスケーラの分周比を制御するための
分周器6においては、モジュラスプリスケーラ4の出力
をその入力として3分周して、その出力がMーCNT信
号としてモジュラスプリスケーラ4の分周比を切り替え
ている。つまりモジュラスプリスケーラ4の分周比はモ
ジュラスプリスケーラの分周比を制御するための分周器
6の出力が”1”になるまで、即ちその分周回数だけ、
分周比1/17の状態が続き、そのあと分周器9からの
出力信号がリセット信号として分周器6に加えられるま
で分周比1/16の状態が続くことになる。
周器9、モジュラスプリスケーラの分周比を制御するた
めの分周器6を全体としてみたときの総合的な分周数N
は、一般化した定数によって表すと、N=(M+1)A
+M(N−A)=MN+A、となる。このことは、定数
AをN>Aの範囲内の適当な整数値に設定することによ
り、所望の分周比を得ることが可能となる。
6、N=32、A=3の場合には、N=515となり、
モジュラスプリスケーラ4に入力された信号は、モジュ
ラスプリスケーラ4、分周器9及びモジュラスプリスケ
ーラの分周比を制御するための分周器6によって515
分周され、この結果分周器3から出力された周波数12
87.5MHzの信号は周波数2.5MHzの信号とな
り位相比較器7に入力される。
ュラスプリスケーラ4、分周器9及びモジュラスプリス
ケーラの分周比を制御するための分周器6によって分周
されて周波数が2.5MHzとなった信号の他に、周波
数20MHzの基準信号を8分周した2.5MHzの安
定した周波数の信号が入力され、この両信号は互いに位
相比較され、両信号に位相差が無い場合は分周器9から
の出力信号は無く、両信号に位相差が有る場合はその位
相差に応じた誤差信号が位相比較器7の出力としてルー
プフィルタ8に入力される。ループフィルター8は、低
域通過フィルターであり、位相誤差出力の高周波成分は
除去され低周波成分のみが通過して電圧制御発振器1に
帰還され、位相誤差電圧がある場合、つまり電圧制御発
振器1から出力され分周器を経て位相比較器7に入力さ
れた信号の周波数が基準信号の安定な周波数と比較して
位相のずれがある場合には電圧制御発振器1に印加され
るバイアス電圧が変化することによりその発振周波数を
変化させ、誤差電圧がなければ電圧制御発振器1の周波
数を変化させることがなく周波数がロックされることに
より水晶発振器などの安定した周波数との位相同期が行
われる。
た周波数を分周して得られた位相比較のための周波数
(上記の例においては2.5MHz)の整数倍の周波数
が得られるPLLシンセサイザ発振器として近年急速に
普及した携帯電話などに重要な技術として使用されてい
る。
たような従来の回路では、所用の周波数の値と部品の性
能及び各定数の関係式により出力周波数と位相比較周波
数の比が決定され、又、基準信号周波数と位相比較周波
数の比が決定されることになる。結局、全体の分周数が
決定されることになる。例えば、fVCO(出力周波
数)=2575MHz、fφ=2.5MHzなら全体的
な分周比は1030ということになる。ここにおいて、
位相雑音性能を要求される場合には、必要とする出力周
波数での位相雑音の分周比分低い位相雑音レベルで位相
比較する必要がある。すなわち、必要とする出力信号の
位相雑音に対して出力信号を分周した信号はその分周数
の対数を取った値だけ位相雑音を低い状態で取り扱わな
ければならない。この式は、−20log10fVCO
/fφ[dB]で表され、上記の数値を当てはめると、 −20log10fVCO/fφ[dB]=−20lo
g102575MHz/2.5MHz[dB]=−20
log101030[dB]=60.3[dB] となる。結局、約60dBも位相雑音の低いレベルにお
いて位相比較をする必要が有ることになり、分周器と位
相比較器などの容易に低減することが困難な位相雑音ノ
イズフロアに制限され、所用の位相雑音性能が得られな
いという問題があった。このような問題を改善するため
の方法としては、位相比較周波数fφを高くする、すな
わち分周数を低くする、又、ノイズフロアの低い分周器
や位相比較器を使用すること等が考えられるが、以下の
理由により困難であった。
周波数、基準信号周波数により制約され、決定される。 2.分周数を低くするためには周波数変換(ダウンコン
バータ)等を使用しシンセサイザー入力周波数をより低
い周波数に変換する必要があるが、そのために構成が複
雑となり、必然的にコストが高くなることが避けられな
い。 3.プリスケーラ、モジュラスプリスケーラ、位相比較
と分周器の位相雑音のノイズフロアは部品レベルでは管
理されておらず、使用者側で確認する必要があり、また
廉価な一般品ではノイズフロア性能は限界にきている。 本発明は前記したような問題を解決し、位相雑音の少な
いPLLシンセサイザ発振器を提供することを目的とす
る。
ために、以下のようにした。第1の発明においては、電
圧制御発振器と、電圧制御発振器の信号を可変分周する
可変分周器と、可変分周器からの信号と基準信号との位
相を比較する位相比較器と、位相比較器の出力の低周波
成分を電圧制御発振器に帰還させるループフィルターと
からなり、位相同期を行うPLLシンセサイザ発振器に
おいて、可変分周器を分周器を複数段接続して構成し、
分周器を複数段接続して構成した可変分周器のうちの途
中の一段から取りだした信号と、信号に対応する基準信
号とで位相比較を行うPLLシンセサイザ発振器とし
た。
続して構成された可変分周器のうちの一段から、位相比
較のための基準となる信号の周波数の整数倍の関係にあ
る周波数の信号を取り出し、位相比較を行う請求項1記
載のPLLシンセサイザ発振器とした。
(fφの整数倍)を取り出すことにより、最終的に分周
された周波数と比較して高い周波数によって基準信号の
周波数と位相比較を行うことにより、分周器及び位相比
較器のノイズフロアの影響を低減することがてき、低位
相雑音化を実現できる。
のタイミングチャートを示したものである。本図中にお
いて(U)の波形は20MHzの基準信号、(V)の波
形はN分周器の分周途中段階の信号出力(20MHz成
分のタップ出力)、(W)の波形は位相比較器の出力信
号であり、正電圧側と負電圧側とのパルスの幅が等しい
ために、これをループフィルタを通過させることにより
高調波成分を除くことにより平均化された信号は零とな
り、ロック状態すなわち位相同期状態となっている。2
0MHzで位相比較を行った場合であっても従来の位相
比較周波数の周期で平均化することにより位相差零でロ
ック状態が可能な動作をする。
る回路構成例について説明する。図1は本発明の1実施
例を示すものである。本図において、1は電圧制御発振
器(図中でVCOと表示)、2は出力端子と分周器とに
発振器出力を分配する分配器、3は分周比が1/2の単
分周プリスケーラ、4はM−CNT信号により分周比が
1/16又は1/17のいずれかに切換え可能なモジュ
ラスプリスケーラ、5は4段の分周器で構成された可変
分周器でありこの場合は1段目が分周比1/4、2段目
が分周比1/2、3段目が分周比1/2、4段目が分周
比1/2であり全体の分周比は1/32、6はモジュラ
スプリスケーラの分周比を制御するための分周器、7は
位相比較器(図中でPFDと表示)、8はループフィル
タ(図中でL/Fと表示)である。
ザ発振器の動作を説明する。電圧制御発振器1の発振出
力で周波数が2575MHzの信号は、分配器2によっ
て一方は出力端子に導かれ出力信号として取り出され、
もう一方は単分周プリスケーラ3により2分周されて周
波数が1287.5MHzの信号となりモジュラスプリ
スケーラ4に入力される。
号はM−CNTにより制御されて分周比を16分周ある
いは17分周に切り替えられて、分周される。分周後の
信号はさらに可変分周器5に入力されて、1段目で4分
周、2段目で2分周、3段目で2分周、4段目で2分周
されることにより最終的に可変分周器5において32分
周される。
信号は可変分周器5に入力されると同時にモジュラスプ
リスケーラの分周比を制御するための3分周器6にも入
力され、さらにそのモジュラスプリスケーラの分周比を
制御するための3分周器6の出力M−CNTをモジュラ
スプリスケーラ4の制御信号として入力し、16分周ま
たは17分周の切換えを行う。又、可変分周器5の32
分周後の出力は同分周器及びモジュラスプリスケーラの
分周比を制御するための3分周器6のそれぞれのリセッ
ト端子に入力される。
器5の32分周の内の1段目の4分周後の出力である2
0MHzの信号を取り出し位相比較器7に入力する。一
方、基準信号の20MHzは位相比較器7に入力され位
相誤差出力がループフィルタ8によって高周波成分が除
去され低周波数成分のみが電圧制御発振器1に帰還され
ることにより位相同期が行われる。このようにして20
MHz成分での位相比較が可能となり、従来の2.5M
Hzでの位相比較に比べ、8倍高い周波数において位相
比較をすることが可能となり、プリスケーラ、モジュラ
スプリスケーラ、分周器、位相比較器のノイズフロアに
対してマージンがとれ低位相雑音化が可能となる。
例である図4のタイミングチャートである。同図の
(A)から(M)は図1に対応し、それぞれの波形は以
下のようになっている。
ラ4の出力、(B):4段の分周器で構成された可変分
周器5での1/2出力、(C):可変分周器5での1/
4出力、(D):可変分周器5での1/8出力、
(E):可変分周器5での1/16出力、(F):可変
分周器5での1/32出力、(G):基準の2.5MH
zの波形、(H):ロック時の位相比較器出力、
(I):基準の5MHzの波形、(J):位相差、
(K):基準の10MHzの波形、(M):位相差、で
ある。
応し、それぞれの波形は以下のようになっている。すな
わち、(O):基準の5.0MHzの波形、(P):N
カウンタの1/16出力、(Q):ロック時の位相比較
出力、(R):基準の10.0MHzの波形、(S):
Nカウンタの1/8出力、(T):ロック時の位相比較
出力、(U):基準の20.0MHzの波形、(V):
Nカウンタの1/4出力、(W):ロック時の位相比較
出力、である。
2.5MHzで位相比較を行った場合と、本発明のよう
に20MHz帯で位相比較を行った場合の位相雑音特性
を示す。本図によって本発明によれば位相雑音が大幅に
改善されていることが分かる。以上説明したように位相
比較周波数を高くとることにより位相雑音が改善されと
いう大きな効果がある。
ラフ
器 3 分周比が1/2のプリスケーラ 4 分周比が1/16又は1/17のいずれかに切換
え可能なモジュラスプリスケーラ 5 4段の分周器で構成された可変分周器でありこの
場合は1段目が分周比1/4、2段目が分周比1/2、
3段目が分周比1/2、4段目が分周比1/2 6 モジュラスコントロール用の分周器 7 位相比較器 8 ループフィルタ(LPF) 9 分周器 10 分周器
Claims (2)
- 【請求項1】 電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器
の信号を可変分周する可変分周器と、前記可変分周器か
らの信号と基準信号との位相を比較する位相比較器と、
前記位相比較器の出力の低周波成分を前記電圧制御発振
器に帰還させるループフィルターとからなり、位相同期
を行うPLLシンセサイザ発振器において、前記可変分
周器を分周器を複数段接続して構成し、該分周器を複数
段接続して構成した可変分周器のうちの途中の一段から
取りだした信号と、該信号に対応する基準信号とで位相
比較を行うことを特徴とするPLLシンセサイザ発振
器。 - 【請求項2】 前記分周器を複数段接続して構成された
可変分周器のうちの一段から、位相比較のための基準と
なる信号の周波数の整数倍の関係にある周波数の信号を
取り出し、位相比較を行うことを特徴とする請求項1記
載のPLLシンセサイザ発振器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12896798A JP3797791B2 (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Pllシンセサイザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12896798A JP3797791B2 (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Pllシンセサイザ発振器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11330962A true JPH11330962A (ja) | 1999-11-30 |
JP3797791B2 JP3797791B2 (ja) | 2006-07-19 |
Family
ID=14997848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12896798A Expired - Fee Related JP3797791B2 (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Pllシンセサイザ発振器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3797791B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005039082A1 (ja) * | 2003-10-21 | 2005-04-28 | Sony Corporation | 周波数合成装置及び周波数合成方法 |
EP1742368A2 (en) * | 2005-07-05 | 2007-01-10 | Samsung Electronics Co.,Ltd. | Frequency synthesizer |
-
1998
- 1998-05-12 JP JP12896798A patent/JP3797791B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005039082A1 (ja) * | 2003-10-21 | 2005-04-28 | Sony Corporation | 周波数合成装置及び周波数合成方法 |
US7593471B2 (en) | 2003-10-21 | 2009-09-22 | Sony Corporation | Frequency combining apparatus and frequency combining method |
EP1742368A2 (en) * | 2005-07-05 | 2007-01-10 | Samsung Electronics Co.,Ltd. | Frequency synthesizer |
EP1742368A3 (en) * | 2005-07-05 | 2007-08-29 | Samsung Electronics Co.,Ltd. | Frequency synthesizer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3797791B2 (ja) | 2006-07-19 |
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