JPH1141030A - 電圧制御発振器 - Google Patents

電圧制御発振器

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JPH1141030A
JPH1141030A JP9190163A JP19016397A JPH1141030A JP H1141030 A JPH1141030 A JP H1141030A JP 9190163 A JP9190163 A JP 9190163A JP 19016397 A JP19016397 A JP 19016397A JP H1141030 A JPH1141030 A JP H1141030A
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JP
Japan
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voltage
circuit
controlled oscillator
frequency
control voltage
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JP9190163A
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English (en)
Inventor
Norimichi Takei
則道 武井
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Hitachi Denshi KK
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Hitachi Denshi KK
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 周波数シンセサイザの電圧制御発振器の振動
による周波数変動および外部因子による制御電圧の変動
を抑えるため、変調感度を低く設定することが、周波数
可変範囲を広くできるように改善する。 【解決手段】 共振回路13ににセミリジットケーブル
を用い、また新たに可変容量ダイオードD3を設けて、
容量値を変化させて共振点を変える制御電圧を与えるプ
リセット回路16を設ける。調整時には、他の可変容量
ダイオードD1,D2へ与える制御電圧をVcc/2に固
定化した状態で、可変容量ダイオードD3に与える制御
電圧データを求め、予めROMに書き込んでおく。実動
作時には、発振周波数に対応する制御電圧データが読み
出され、可変容量ダイオードD3へ所定の制御電圧が印
加され、PLL回路側からの制御電圧が、どの発振周波
数においてもVcc/2を中心にして動作するように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル無線機
などに用いられる周波数シンセサイザを構成する電圧制
御発振器(VCO)の性能改善に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、無線機等に用いられている周波数
シンセサイザを構成する電圧制御発振器の一例を図2に
示す。図2は従来の一般的な周波数シンセサイザの構成
を示す回路図である。図2において、位相誤差検出回路
(PD)1に、基準周波数信号と電圧制御発振器出力の
分周信号とが入力され、両信号の位相比較が行われる。
その位相比較の結果位相誤差信号は、ループフィルタ
(LF)2を介して電圧制御発振器(VCO)に制御電
圧信号として供給される。ここで、電圧制御発振器は、
共振回路3、発振回路4、増幅回路5で構成されてい
る。共振回路3に供給される制御電圧により、共振回路
3中の可変容量ダイオードD1、D2の容量が変化し、
発振回路4に対するインピーダンスが変化する。これに
対応して発振回路4での発振周波数が変化する。さら
に、発振回路4で生じた発振信号は、増幅回路5により
所定の出力に増幅され、外部に出力される。この内の一
部は、周波数分周器(FD)9を介して位相誤差検出回
路1に戻され、基準周波数信号と比較され、新たな制御
電圧が出力される。このため、周波数分周器9の分周比
設定データや基準周波数信号を変更しない限り、電圧制
御発振器の発振周波数は、特定の周波数に維持され続け
ることになる。
【0003】ここで、制御電圧に対する周波数変化、即
ち、変調感度は可変容量ダイオードD1、D2の容量値
と、コンデンサC5、C6の容量、並びに周囲との浮遊
容量によって決まる。従来は、発振周波数の可変範囲を
広くし、制御電圧に対する追従性を高くするように、単
位制御電圧あたりの周波数変化を大きくとるため、変調
感度を高く設定していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の電圧制御
発振器は、共振回路3に、コイルを用いていたため、物
理的振動等によってコイルのコアが動いてしまい、結果
としてインピーダンスの変化が生じる問題があった。ま
た、上述のように、従来は変調感度を高く設定していた
が、外部因子による揺らぎ等の浮遊容量変化に対して俊
敏に追従してしまい、制御電圧が変動して発振信号の位
相揺らぎ及び、振動による周波数変動を生ずる要因とな
っていた。この問題に対応するために、単純に変調感度
を落とし、制御電圧に対する追従性を低くすると、可変
範囲が狭くなり、広帯域化に対応できなくなる新たな問
題を招来していた。
【0005】本発明の第1の目的は、電圧制御発振器の
変調感度を低く維持したまま、発振周波数の可変範囲を
広くすることである。また、本発明の第2の目的は、振
動に対する周波数変動を抑えた構造の電圧制御発振器を
電気的、物理的に実現することである。さらに、本発明
の第3の目的は、電圧制御発振器を有する電子機器にお
いて、保守作業時等、電子機器の基板を交換する際の作
業を容易化することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記第1の目
的を達成するため、共振回路に、新たに可変容量ダイオ
ード(D3)を設けると共に、設定された周波数に対応し
て、この可変容量ダイオード(D3)の容量値を変化させ
て共振点を変化せしめる、所定の制御電圧を与えるプリ
セット回路を設けることによって、変調感度を低く抑え
つつ、電圧制御発振器の発振周波数の可変範囲を広くで
きるようにしたものである。例えば、予め調整時に、共
振回路内の他の可変容量ダイオード(D1,D2)への制
御電圧をVcc/2(Vccは電源電圧)に固定化した状態
で、当該電圧制御発振器を所要の周波数で発振させるた
めに必要な、可変容量ダイオード(D3)への制御電圧デ
ータを求め、その制御電圧データを記憶手段(ROM)
に格納しておく。調整終了後の実動作時には、設定され
た周波数に対応して制御電圧データが読み出され、可変
容量ダイオード(D3)へ所定の制御電圧が印加され、P
LL回路側からの制御電圧(他の可変容量ダイオードD
1,D2側へ印加される制御電圧)が、どの周波数にお
いても、Vcc/2を中心にして動作するように構成した
ものである。
【0007】また、上記第2の目的を達成するため、共
振回路3のコイルの代わりに、セミリジットケーブルを
備え、物理的振動に強い構造としたものである。さら
に、上記第3の目的を達成するため、上記新たに追加し
た可変容量ダイオード(D3)へ与える制御電圧データを
格納した記憶手段と、電圧制御発振器とを同一基板内に
実装配置するようにしたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して説明する。図1は、本発明の一実施例の構成を
示す回路図である。図中、11は位相誤差検出回路(P
D)、12はループフィルタ(LF)、13は電圧制御
発振器の共振回路、14は電圧制御発振器の発振回路、
15は電圧制御発振器の増幅回路、16は電圧制御発振
器のプリセット回路、17は制御回路(CPU)、18
は切替回路、19は周波数分周器(FD)である。図1
に示すように、本実施例においては、上述した図2の従
来の電圧制御発振器を構成する共振回路3内のコイルの
代わりに、共振回路13内にセミリジットケーブルを備
えており、また、そのセミリジットケーブルに直列に、
可変容量ダイオードD3と、その可変容量ダイオードD
3の容量を制御するためのプリセット回路16とを備え
ている。ここで、発振回路14から見て、共振回路13
がインダクタンス成分となるように、上記セミリジット
ケーブルの長さが設定されている。
【0009】次に、プリセット回路16について説明す
る。このプリセット回路16内のROMに、制御電圧デ
ータを書き込む調整作業時には、まず、切替回路18を
プリセット回路16側に切り替え、共振回路13に、V
ref2=Vcc/2の固定的な制御電圧が供給されるように
して、可変容量ダイオードD1、D2に印加される制御
電圧を固定化する。この状態で、制御回路(CPU)1
7から、プリセット回路16のDAC(DA変換器)に
制御電圧データを与え、電力制御発振器の出力周波数が
所要の周波数になるように、可変容量ダイオードD3に
印加する制御電圧を調整する。次にCPU17により、
各周波数毎にこの制御電圧データを求め、プリセット回
路16のROMに対するアドレスを定めて、予め各周波
数毎の制御電圧データをROMに書き込んでおく。
【0010】この調整が終了した後、実際のPLL動作
を行うときは、切替回路18はLF2側に切り替えられ
る。このため、可変容量ダイオードD1、D2に印加さ
れる制御電圧は、PLLループで検出される位相誤差信
号に応じて変動する。しかしこの実動作時には、各周波
数を設定するとき、CPU17からプリセット回路16
のROMに対し、その周波数に対応して予め定められた
アドレスをアクセスして格納された制御電圧データを読
み出し、DAC(DA変換器)に該制御電圧データを与
えて、可変容量ダイオードD3に所定の制御電圧が与え
られる。したがって、上述したように、調整時に、可変
容量ダイオードD1、D2に印加される制御電圧を固定
値(例えばVcc/2)に設定した状態で、電圧制御発振
器の出力周波数が所要の周波数になるように調整してい
るので、逆に、実動作時においては、可変容量ダイオー
ドD3にその制御電圧を印加すれば、可変容量ダイオー
ドD1、D2に印加される制御電圧はほぼVcc/2を中
心にして、PLL制御動作が行われることになる。上記
の動作中、所要の周波数を設定するときは、CPU17
から、周波数分周器(FD)19、位相誤差検出回路
(PD)11、プリセット回路16のDACに対し各々
分周比データやD3電圧制御データ等が出力され、電圧
制御発振器はその設定した周波数で発振を行うものであ
る。
【0011】次に、可変容量ダイオードD1、D2に印
加される制御電圧の中心をVcc/2にする必要性につい
て説明する。可変容量ダイオードD1、D2に印加され
る制御電圧は、0〜Vccの範囲である。PLLループに
よる実動作の制御時には、可変容量ダイオードD1、D
2に印加される制御電圧は上記の範囲で変動する。この
ため、周波数の設定が、最大電圧値(Vcc)又は最小電圧
値(0)付近を中心に設定されている場合、PLLループ
による変動で0〜Vccまでの印加電圧の変動範囲を超え
てしまい、所要の周波数の発振が実現できなくなる。こ
れを防ぐためにPLLループの変動に対する制御電圧の
可変変動幅が最大になるように、可変容量ダイオードD
1、D2に印加する制御電圧を、0〜Vccの範囲の中心
のVcc/2に設定するのである。
【0012】上述した様に、電圧制御発振器の変調感度
を高くした場合には、発振周波数の可変範囲が広くでき
るものの、反面、外部因子による揺らぎ等の浮遊容量変
化に対して俊敏に追従してしまい、発振周波数が不要に
変動してしまう問題が有る。一方、電圧制御発振器の変
調感度を単純に低くしただけでは、外部因子による揺ら
ぎ等の浮遊容量変化による発振周波数の変動は抑えるこ
とができるものの、必要な発振周波数の可変範囲をカバ
ーできない。図3は従来の周波数シンセサイザの変調感
度特性の一例を示すグラフである。例えば、公共用ディ
ジタル無線システムに使用する無線機のシンセサイザの
発振周波数は、310.9MHz〜313.2MHzの周波数範囲が必要
であるが、上記変調感度を200kHz程度に抑えた場合、従
来の電圧制御発振器の構成では、上述のように必要な周
波数範囲をカバーすることができない。
【0013】図4は本発明による周波数シンセサイザの
変調感度特性の一例を示すグラフである。本発明では、
共振回路13に新たに可変容量ダイオードD3を設け、
設定された発振周波数に対応して、この可変容量ダイオ
ードD3へ所定の制御電圧を印加するためのプリセット
回路を具備しているので、制御電圧の値を変えることに
より、可変容量ダイオードD3の容量値を変化させて共
振回路13のインピーダンスを変化させ、もって発振周
波数を変化させることによって、変調感度を低く保ちつ
つ、且つ電圧制御発振器の可変周波数帯域を極めて広い
周波数帯域とすることができる。例えば、図4に示すよ
うに、可変容量ダイオードD3に印加する制御電圧を切
り換えることによって、変調感度を200kHz程度に抑えつ
つ、上述した公共用ディジタル無線システムで必要な周
波数範囲の310.9MHz〜313.2MHzの周波数範囲を十分にカ
バーすることができる。このように、変調感度を低く抑
えているので、外部因子による揺らぎ等の浮遊容量変化
による発振周波数の変動を抑圧でき、且つ可変周波数帯
域が極めて広い電圧制御発振器を実現することができ
る。
【0014】次に、上述した電圧制御発振器を含むPL
L周波数シンセサイザを有する電子機器、例えば無線機
における基板内の実装配置について説明する。図6は、
無線機の基板構成の一例を示すブロック図である。図6
に示す様に、この無線機は、制御基板101とシンセサ
イザ基板105の少なくとも2種類の基板を備えてい
る。制御基板101においては、制御用マイコン(CP
U)102とROM104が実装され、このCPU10
2とROM104は、バスライン103で接続されてい
る。また、ROM104には、上述した電圧制御発振器
のプリセット回路を制御するための制御電圧データの
他、PLL回路106の分周比を設定する分周比設定デ
ータ等が格納されている。一方、シンセサイザ基板10
5には、PLL回路106、LPF107、プリセット
回路を含むVCO108、プリセット回路制御用DA変
換器(DAC)109が実装されている。このプリセッ
ト回路を含むVCO108には、上記図1のプリセット
回路16中のROMとDACを除く回路が含まれてい
る。また、PLL回路106は、回路内に周波数分周器
(FD)と位相比較器を含み、設定された分周比に応じ
て、VCO108からの帰還信号を分周し、位相比較器
において、この分周された信号と基準周波数信号とを比
較して両者の位相誤差信号を生成し、LPF107を介
してVCO108へ供給するように構成されている。制
御基板101のCPU102は、バスライン110、1
13を介してシンセサイザ基板105のPLL回路10
6とDAC109を制御する。また、図示されていない
が、このCPU102は、送信用、受信用等の複数系統
のPLL周波数シンセサイザの制御を行うことができる
ものである。ここで、シンセサイザ基板105におい
て、実装される部品の性能のばらつきや印加される電源
電圧のばらつき等が有るため、プリセット回路を含むV
CO108に与える制御電圧データは、基板毎に異なる
データが必要となる。従って、例えば、保守作業時に、
シンセサイザ基板105を交換する必要が生じた場合、
シンセサイザ基板105を交換する毎に、制御基板10
1内のROM104の制御データを書き替える必要が生
じ、保守作業が大変煩わしく、また作業時間が長くなる
問題がある。
【0015】このような問題を解決し、保守作業時等、
電子機器の基板を交換する際の作業性を配慮した実施例
について、図5を参照して説明する。図5は、本発明に
よる無線機の基板構成の一例を示すブロック図である。
上述の例と同様に、この無線機は、制御基板101とシ
ンセサイザ基板105の少なくとも2種類の基板を備え
ている。図5において、上述した図6の例と同じ回路部
品については、同じ符号を付記している。本例では、プ
リセット回路を含むVCO108と、プリセット回路用
の制御電圧データを格納したプリセット回路専用ROM
112とを、同じシンセサイザ基板105内に実装配置
するようにしている。ここで、このプリセット回路専用
ROM112に記憶された制御電圧データは、シンセサ
イザ基板内の回路部品のばらつき等を配慮して、個々の
シンセサイザ基板毎に対応する固有の制御電圧データが
格納されている。このプリセット回路専用ROM112
は制御基板101のCPU102により、バスライン1
13を介して制御される。一方、シンセサイザ基板10
5のPLL回路106に対する制御データは、個々のシ
ンセサイザ基板によってばらつきことは無いので、図6
の例と同様に、制御基板101内のROM104に格納
されている。ここで、例えば、保守作業時に、シンセサ
イザ基板105を交換する必要が生じた場合でも、CP
U102からプリセット回路専用ROM112に対する
制御は、所定のアドレスを指定するだけの同一の制御で
良いことになる。従って、シンセサイザ基板105を交
換する毎に、制御基板101内のROM104の制御デ
ータを書き替える必要が無く、保守作業が容易になり、
また作業時間を短縮化することができる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、変
調感度を低く保ちつつ、且つ周波数可変範囲を広くし
た、電圧制御発振器を実現することができる。また、可
変コイルを用いていないため、物理的振動に対して生ず
る発振周波数の変動についても抑えることができる。さ
らに、電圧制御発振器を有する電子機器において、保守
作業時等、電子機器の基板を交換する際の作業を容易化
し、作業時間を短縮化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す回路図。
【図2】従来の周波数シンセサイザの構成を示す回路
図。
【図3】従来の周波数シンセサイザの変調感度特性の一
例を示すグラフ。
【図4】本発明による周波数シンセサイザの変調感度特
性の一例を示すグラフ。
【図5】本発明による無線機の基板構成の一例を示すブ
ロック図。
【図6】無線機の基板構成の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
1,11:位相誤差検出回路(PD)、 2,12:ループ
フィルタ(LF)、3,13:電圧制御発振器の共振回
路、 4,14:電圧制御発振器の発振回路、5,15:電
圧制御発振器の増幅回路、 9,19:分周器(FD) 16:プリセット回路、 17:制御回路
(CPU)、18:切替回路、101 :制御基板、
102 :制御用マイコン(CPU)、103,1
11:CPU−ROM間バスライン、104 :ROM、
105 :シンセサイザ基板、106 :P
LL回路、 107 :LPF、108 :プ
リセット回路を含むVCO、109 :プリセット回路制御
用DA変換器(DAC)、110 :PLL回路制御用バス
ライン、 112 :プリセット回路専用ROM、113 :制
御データ設定用バスライン。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも第1の可変容量手段を含む共
    振回路を有する電圧制御発振器において、 上記共振回路に第2の可変容量手段を備えると共に、設
    定された発振周波数に対応して上記第2の可変容量手段
    へ所定の制御電圧を与えるプリセット回路を具備するこ
    とを特徴とする電圧制御発振器。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電圧制御発振器におい
    て、 上記プリセット回路は、上記第1の可変容量手段への制
    御電圧を固定値とした状態で、当該電圧制御発振器を設
    定された発振周波数で発振せしめる所定の制御電圧を上
    記第2の可変容量手段へ与えるプリセット回路であるこ
    とを特徴とする電圧制御発振器。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の電圧制御発振器におい
    て、 上記プリセット回路は、上記第2の可変容量手段へ与え
    る所定の制御電圧データを格納した記憶手段を具備する
    ことを特徴とする電圧制御発振器。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の電圧制御発振器におい
    て、 当該電圧制御発振器と上記記憶手段を同一基板内に実装
    配置したことを特徴とする電圧制御発振器。
  5. 【請求項5】 請求項2に記載の電圧制御発振器におい
    て、 上記固定値は、電源電圧の1/2(Vcc/2)の電圧値
    としたことを特徴とする電圧制御発振器。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の電圧制御発振器におい
    て、上記共振回路にセミリジットケーブルを用いたこと
    を特徴とする電圧制御発振器。
  7. 【請求項7】 周波数シンセサイザを構成する電圧制御
    発振器において、共振回路にセミリジットケーブルを用
    いたことを特徴とする電圧制御発振器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002540597A (ja) * 1999-03-19 2002-11-26 テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン(パブル) 改善された集積型の発振器及び調整可能な回路
US7002424B2 (en) 2002-05-13 2006-02-21 Fujitsu Media Devices Limited Oscillator having voltage dividing circuit

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