JPS58106918A - 周波数合成器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の背景〉 この発明は例えはスペクトルアナライザの受信傷号周波
畝決定用の局部信号発生器、各種伝送機器の周波数特性
測定用の信号発生器、その各ｍ　６１１１定、検出用の
所定の周波数信号を発生するいわゆる信号発生器などに
用いられ、設定した周波数の１６号を発生する周波数合
成器に関する。

従来の周波数合成器は設定周波数に対応したアナログ信
号をデジタルアナログ変換器によりｓ生し、そのアナロ
グ信号によ〕電圧制御発振器の発振周波数をｍ１ｌｌ！
御して、その発振鵬波数をｔ叡ソｒｉ建した周波数とし
、これと共にその電圧制御発振器の出力を周波数イに号
発生器の出力信号で庵Ｖ畝父換し、その胸板畝質裸出力
と基準周波畝佃号とｔ位相比軟し、その位相比較出力に
よシ前配電圧ルリ餌発振器を制御して位相同期ループを
摘取している。前記設定絢波数を変更すると共に６１１
記周阪叡佃号発生器の出力伯号絢波畝を対応して変化さ
せる。前記位相同期ループにより前記基準ＪＩ！ｄ波叙
情号の周波数鞘層で決る正しい周数数で、かつ雑音成分
の小さい出力を前記電圧制御発振器から得ることができ
る。しかしこの従来の周波数合成器において出力周波数
を大−に変化できるようにすることは困難である。即ち
電圧制御発振器の制−電圧に対する発振胸波数特性が非
直線性であシ、かつヒステリシスがあシ、一方、前記位
相同期ループは同期状態でループ利得が大きいが引込み
周数数範囲の狭いものが用いられるため、設定周波数を
変化させた時ＫＩＩＥ圧制御発振器の発振周波数が前記
位相同期ループの引込み範曲内に入らないことがある。

一方、このような点を改善するため、電圧制御う６振器
の出力を可変分淘器で周波数分周し、その分周出力を基
準廟波数信号と位相比較し、その位相比較出力によシミ
圧制御発振器を制御する第１位相同期ループを構成し、
これと共に電圧ｆｌＴＩＪ　＠１発振器の出力を周波数
信号発生器の周波数信号と位相比較し、その位相比較出
力にょシミ圧制御発振器を制御する第２位相同期ループ
を構成する。第１位相同期ループよりも第２位相同期ル
ープの同期状態にお妙るループ利得が大とされる。前記
可変分周器の分周比を変更すると共にこれと対応して前
記周波数信号発生器の発生網波数信号の周波数を変更す
ることが電圧制御発振器の発振周波数を変更する。この
場合蝶設定周波数に電圧制御発振器の発振周波数を正し
く設定できるが、周波数変化範囲を大きくするに祉可変
分局器の分周比を大きくする必俵があ〕、そのため第１
位相同期ループ利得が小さくなシ、かつ設定周ｇｔ、数
の変化ステップを小さくするためにＦｉＭ１位相同位相
−プ内のループフィルタの遮断周波数を低く選定する必
景があり、設定周波数の変更から第１位相同期ループが
同期状態になるまで時間が長くなる欠点がある。

〈発明の概資〉 この発明の目的は設定ｊｋＪ鼓数に圧しく一致し、かつ
雑音成分が少なく、っ１シ絢波欽純度が筒く、しかも広
い周波数範囲にわたって周波ｅを腋建う゛ることかでき
る周波数合成器を提供することにめる。

この発明の他の目的は設定周波数に正しく設定でき、し
かも設定周数数を小さいステップで変化させることがで
き、また広い周波数範囲にわたって周波数を設定できる
周波数合成器を提供することにある。

この発明の史に他の目的は出力信号の位相が低周波で変
動するおそれがない周波数合成器を提供することＫある
。

この発明によれば、可変周波数発振手段の出力は第１位
相比較器に供給され、一方、第１周波数値号発生手段よ
りの第１周波数値号によシ第２周波数信号発生手段のＭ
２Ｍｌ波数信号が第１周波数変換器によシ周波数変供さ
れ、その周波数変換出力はｂσ記第１位相比較器で可変
周波数発振手段の出力と位相比較される。その位相比較
出力によシ前記可ＫＪｔｉｌ波ａ＠振手まの出力周波数
が１ＩＩＪ御さ幌この可変周波数発振手段、１ｌＩＪ１
位相比較器によシ第１位相同期ループが構成され、第１
位相比較器の絢入力信号の周波数が一致するように前記
可変周波数発振手段が制御される。第１位相比較器はい
わゆるデジタル形のものが用いられ、Ｍ１位相同期ルー
プは引込み周波数範囲が広いものとされる。第１位相比
較器の構成を容易にするためその両入力をそれぞれ同一
分周比で分周した後に位相比較するようにすることもで
きる。

更に可変周波数発振手段の出力を前記＃！１周波数信号
発生手段の第１Ｍ１波数信号によシ第２周波数変換器に
よが周波数変換し、その変換出力を第２位相比較器で前
記第１周波数１６号と位相比叙し、その位相比較出力に
よシ前記可変周波数発振手段を制御し、この可変周波数
発振手段、第２位相比軟器、第２周波数変換器によシ第
２位相同期ループが構成され、第２位相比軟器の両人力
佃号の周波数が一致するように前記町涙絢波数％振午獣
が制御される。第２位相比較器はいわゆるアナログ゛ル
のものが用いられ、Ｍ２２位相同ループは第１位相同期
ループよシも同期引込み周波数範囲が伏く、かつ同期状
態におけるループ利得が大にされφ る、この結果第１周波数値号発生手段から発生する第１
周波数値号の周波数を第１設足手段によシ変更すると、
その設定周波数が、その時の可変周波数発振手段の出力
周波数と可成シ大きく異っていても、前記第１位相同期
ループの作用によシ同期状態となり、更に第２位相同期
ループの作用によシ同期状態となシ、後者の作用によシ
關いＪｉｋｌ波数精度で、しかも雑音が小さい、高純度
の出力が得られる。

第１周波数値号発生手段よシ妬生するｋＪＪ２周仮数周
波の周波数を第２設定手ＲＫよシ、第１設定手段による
周波数変化ステップよシ４小さく変化させることができ
るようＫすることによシ、可変周波数＠振手段の出力劉
波数を小さいステップで変化させることもできる。その
場合、分周比の大きい町変分埼器を用いないため、ルー
プ利得を大きくすることができ、かつループフィルタの
趣断胸波数もそれ程低くする必＊がなく、短時間で同期
状態になる。一般に第１位相同期ループが同期状態にな
った時の第１位相比較器の内入力は同位相となシ、。第
２位相同期ループが最もループ利得が高い同期状態にな
った時の薗２位相比較器の両入力Ｆｉ９０度位相差があ
る。しかし常に第１．第２位相同期ループが閉じた状態
にしておくと、周波数合成器を動作させた時、また設定
周波数を変梃した時に、第２位相同期ループが最大ルー
プ利得の状態で定常状態になると扛限らない。よって第
１位相同期ループが同期状態になつ九後に、第２位相同
期ループが動作を開始するように１第２位相比戦器の出
力側と可変周波数発振手段の制御入力側との間にスイッ
チを挿入することもある。

このようにスイッチを挿入すると、第１位相同期ループ
が同期状態になシ、スイッチをオンにして第２位相同期
ループを動作状態にすると、前１第１．第２位相比戦器
の特性によシ勇質周波叙冗振手段の出力位相が億庵波で
変動することかめる。。

この発明では時にこのようなことが発生しないようにす
るには第２周仮数毎号兜生手攻として、電圧制御発振器
のような量率な構成の’ｆＢ’Ｊ　ｍ　ｊｇ号によ多出
力周波数が変化する第１絢仮数伯号党生地と、第２周波
数４ｅｉ号発生部とで構成し、その第１周波数１６号発
生部の出力を前記第１周波数変換器へ供給し、第２周波
数値号発生部の出力′Ｉ！−第２位相比較器へ供給する
。第２位相比ＩＩＲ為の出力によシ第１周波数信号発生
部を１ｔＩ１１１４Ｉする。設足胸阪数と可変周波数発
振手段の出力周波数とが大きく離れていると、これに対
しｍ２位相同期ループは引込み範囲内にないため、第２
位相比較器の出力によシ第１周波数信号発生部祉制御さ
れない。従って第１位相同期ループによってのみ同期状
態に近ずく、その結果、遂に扛第２位相同期ループも動
作するようＫな夛、第２位相同期ループによシ同期状態
になるが、このＩＩＫ第２位相比較器の出力により第１
Ｎ波数信号発生部も制御され、その出力周波数は＄２Ｍ
１ｌ波数信号発生部の出力信号劉波数と一叙する。

上述で越可変周波数発振手設の出力を第１Ｎ波数信ぎ号
よシ周波数変換して第２位相比較器へ供給したが、可変
周波数発振手段の出力を直接、第２位相比較器へ供給し
、代シに第１Ｎ波数信号を第１ＭｔＪ波数信号によシ周
波数変換して第２位相比較へ供給してもよい。を光可変
爛波数発振手段としては電圧制御発振器自体でもよく、
或は電圧制御発振器の出力を第１Ｎ波数信号で周波数変
換し、その周波数変換出力を前記可変周波数発振手段の
出力とすることもできる。

〈発明の詳細な説明〉 先ず従来の周波数合成器を餉１図を参照して説明しよう
。電圧制御発振器１１の出力と周波数信号発生器１２の
出力とが周波数変換器１３へ供給され、電圧制御発振器
１１の出力の発振数ｆ・と周波数信号発生器１２の出力
の周波数ｆＨとの差ｆ。

−ｆｙｓの周波数の信号が周波数変換器１３よシ得られ
る。その周波数変換器１３の出力と端子１４の周波数ｆ
ｙｏの基準１６号とが位相比較器１５で位相比較され、
その位相差に応じた出力が加算１ｇＩｈ１６を通じて電
圧制御４１発振器（以下ｖＣＯと記す）１１へ制御信号
として供給される。ＶＣＯＩＩ、胸波数質候器１３２位
相比軟器１５．加算回路１６、ＶＣＯＩＩによシ位相同
期ループ、いわゆるＰＬＬ１７が構成される。

発振周波数を設定するため設定回路１８にデジタル値を
設定し、そのデジタル値をＤＡ変換器１９によシアナロ
グ電圧に変換し、その電圧を加算回路１６に供給する。

周波数信号発生器１２０発生発生局波数を設定器２２に
よシ変化させることができるようＫされる。ＰＬＬ１７
は同期状態のループ利得が大きい氷、引込み周波数範囲
が狭い。

従って設定！２２に対し目的の周波数を設定すると共に
、これと同一周波数を設定回路１８に対し設定し、ＤＡ
変換器１９によシ、その設定周波数にはソ必畳とする電
圧をｖＣ０１１０制御入力として与え、その設定周波数
に対しＰＬＬ１７が引込むことができるようＫされる。

ｖｃｏｉｉの出力は端子２１より取出され、その周波数
ｆ・は、設定回路１８、設定器２２の各設定周波数がゼ
ロの場合はｔｒ・＋ｆｒｘである〇 設定回路１８で設定する値に対するＤｊｌｌｌ！器１９
０出力電圧は直線的に変化するが、ｖＣｏｌｌの発振周
波数はその制御電圧に対して直線的でない場合があり、
かつこの発振側波数−制御電圧特性はヒステリシスを持
つことがある。この発振周波数−制御電圧特性が非直線
であるがヒステリシスをもたない場合は設定回路１Ｂの
設定値と制御電圧との関係をあらかじめ補正することが
できる力ζその補正回路が複雑にな夛、かつ発振周波数
−制御電圧特性の非直線性を正しく補正することは難か
しい、またその補正が充分でないとＰＬＬ１７は引きこ
むことができず、設定した周波数と異なる周波数の信号
が得られてしまう。ＶＣＯＩＩの発振周波数−制御１電
圧特性にヒステリシスがある場合はその補正をすること
は困難である。

このような点を改善するために、例えば第２図に示す周
波数合成器が考えられる。即ちＶＣＯＩＩの出力を、分
絢器２３でＮ分の１に周波数分周して位相比較器２４に
供給し、この位相比較器２４において端子１４よシの基
準１６号と位相比軟し、その比較出力を加算回路１６に
供幅する。この位相比較器２４としては引込み周数数Ｖ
囲が広い。

いわゆるデジタル形のものを用いる。一方、周波数混合
器１３は位相比較器として作用石せ、つまシいわゆるア
ナログ形位相比較器とし、その出力を加算回１１１ｔ６
に供給する。周波数分周器２３は設定回路１８によって
その分周比Ｎを質東し、これと共に周波数信号発生器１
２に対する設定胸板１ｓ［ｆ　ｒ　３を対応変化させる
。この結果、出力端子２１の出力周波数ｆ　ｏｔｉ　Ｎ
ｆ　ｒ　ｅ＝ｆ　ｒ　１になる。

このようにｖＣｏｌｌ、分周器２３、位相比軟器２４、
加算回路１６、ＶＣＯＩ　１よ構成る位相制御ループ２
５ｔｉ、位相比較器２４としてデジタル形の４のが用い
られているため、そのループ２５の引込み範囲が広いた
め、設定回路１８によ、６　ｖｃ。

１１の発振周波数よシ比較的大きく離れた周波数を設定
しても、時間がかかるかもしれないが、必ず同期状１１
１にな如、その状態においてＶＣＯＩＩは周波数信号発
生器１２の出力に同期するように位相同期ループ１７が
動作するととＫなる。位相同期ループ１７は、位相比較
器１５がアナログ形の４のでめるためループ１７の引込
み範＠Ａは比較的狭いがループ利得が大きいため、この
ループ１７の引込み範曲は比較的狭いがループ利得が大
きいため、このループ１７による引込み動作により、位
相制御ループ２５のみの場合における悪い雑音特性の問
題が解決される。

仁の第２図に示し九回路では第１図に示したような非［
１ｉ１特性やヒステリシスの間聴祉ないが、出力周波数
ｆ・を小さなステップで広い範囲にわたって変化させる
に社分局器２３０分周数Ｎを大きくシ、かつ端子１４０
基準信号の周波数ｆｙｏを小さくする必要があシ、これ
らの点において限界があった。またループ２５に＠まれ
ているループフィルタＯ連断周波数を低くする必要があ
り、引込み時間が長くなる欠点もある。

第３図は以上の諸点を改良した周波数合成器の一例を示
し、第１図と対応する部分には同一′４＋号をつけであ
る。可変周波数発振手段１０としてのＶＣＯＩＩの出力
は周波数イメ号宛生器１２の出力により周波数変換器１
３で周波数変換され、そり差部波数の信号か位相比較器
１５に供給される。

位相比較器１５において周波数変換器１３の出力は締波
数倍号発生器２７の周波数ｆ１の出力と位相比較され、
その比較出力によｊＯＶｃＯｌｌがｆｌＩＮ＆１される
。即ち位相比較器１５の出力はスイッチ２８を通じて加
算回路１６に供給される。ＶＣＯＩＩ、綱渡数変換器１
３、位相比較器１５、加算回路１６、ＶＣｏｌｌはＰＬ
Ｌ１７を構成し、周波数（１！′ｊ１発生器２７の出力
を基準としてＶＣＯＩＩがｆｉｌＪｉ＆４ｉされる。

この改良された周波数合成器においては周波数信号発生
器１２の出力と周波数信号発生器２７の出力とが置板数
変換器２９で周波数変換される。

この周波数変換器２９としてはいわゆる８８Ｂミキサー
が用いられる。８８Ｂ＜キサについては例えばＭｅ　、
Ｈｌｌｌ　ｂｏｏｋ　Ｃｏ、発行り、Ｊ、　Ｑｉａｅｏ
ｌｅｌｔｏ著ｒ　Ｅｌ＠ｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｄｅｓｉｇ
ｎｅｒｓ　１（ａｎｄｂｏｏｋ　Ｊ第２版（１９７７年
）　Ｆ’、２２〜５５　’　Ｓｉｎｇｌｉ　Ｓｌｄｅｂ
ａｎｄＭｏｄｕｌａｔｏｒ　’の項を＃照されたい。こ
のＳＳＢミキサー２９よシ周涙数信号発生器１２の出力
周波数１ｔと周波信号発生器２７の出力周波数ｆ１との
和の周波数をもつ信号が取出される。この和周波数信号
を基準としてＶＣＯＩＩに対する制御を行なう位相同期
ループ３１が構成される。必要に応じてこのループ３１
における位相比較を容易に行なうため、８８Ｂミキサー
２９の出力及びｖＣＯｌｌの出力はそれぞれ周波数分周
器３２．３３で周波数分周され、その分局された出力が
位相比較器３４で位相比較される。その比較出力は加算
回路１６を通じてｖｃｏｉｉに制御信号として供給され
、ＶＣＯＩＩ、位相比較器３４、加算回路１６、ＶＣＯ
ｌｌによりＰＬＬ３１が構成される。

周波数信号発生器１２．２７よシ発生する各１６号の周
波数は設定器２２．３５によってそれぞれ設定すること
ができる。必要に応じて周波数信号発生器１２．２７は
例えば水晶発振器のような南安定度の基準兄蝕梅３６の
出力が供給され、こｊＬを基準として設定器２２．３５
の／ｆ！ｒ設定値にそれぞれ対応した周波数の１６号が
出力されるようにされる。なお加算回路１６はいわゆる
ループフィルタを含むものでるる。位相比較器１５は平
衡形混合器（ｂａｌａｎｃｅｄ　ｍ１ｘｅｒ）形位相比
戦器、アナログ形位相検出赫などと呼ばれるものでｈｈ
、ＰＬＬ。

１７は同期状態では高利得、低雑音のものとなる。

位相比較器３４社デジタル位相胸波数比戟器と呼ばれ、
例えばモトロラ社製ＭＣ４０４４、フェアチャイルド社
製１１Ｃ４４が蚊当する。このような両位相比較器を用
いるため、ＰＬＬ３１はＰＬＬ１７に比べてその引込み
範囲が著しく広いものとなる。周波数信号発生器１２と
しては例えは、Ｗｉｌｙ　Ｉｎｔ＠ｒｓｃｉｅｎｃｅ　
Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ社発行、１９７６年、Ｖａｄｉ
ｎ　ｇａｎａｓｓｅｎｉｃｔｓｃｈ　＠−Ｆｒｅｑｕｏ
ｎｃｙ　Ｓｙｎｔ−ｈ＠ｇｉｇｅｒｓ　ｔｈ＠ｏｒｙ　
ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ　　”　Ｐ　３４〜３６、Ｆｉｇ
ｌ−１７に示すものを用いることができる。周波数信号
発生器２７４周波数信号発生器１２と同様に構成できる
が、４ＩＫはこの出願人が昭和５５年１２月２９日に出
原の特願昭５５−１８６６９３号「周波数合成器」が好
ましい。

スイッチ２８は出力端子２１の出力周波数を設定する時
には先ずＯＦＦとし、ＰＬＬ３１が位相同期状態になる
こと、これを例えば位相比較祷３４の一人力より同期検
出回路３７によシ検出し、その検出出力によってスイッ
チ２８をＯＮに制御する。前記市販されているデジタル
形位相比較益３４には一般に同期検出回路が内蔵されて
いるから、その同期検出回路の出力端子の出力でスイッ
チ２８を制御すればよい。ＰＬＬ３１に＄−いては、ミ
キサー２９の出力周波数ｆｓ−）−ｆｍとｖｃｏｉｉの
出力周波数ｆ・とが等しくなるよう、）に動作する。一
方、ＰＬＬ１７においてはＶＣＯＩＩの出力周波数ｆ・
と周波数信号発生器１２の出力周波数ｆｍとの差ｆ・−
ｆ雪が周波数信号発生器２７の出力周波数ｆ１と勢しく
なるように動作する。従っていずれにおいても出力端子
２１の出力の周波数ｆ・はｆｘ＋ｆｍとなる。

第４図において横軸に設定周波数を基準（上田）とした
周波数ｆｍを、縦軸に搬送波信号（設定周波数信号）と
ＶＣＯＩＩの出力に富まれる雑音（搬送波１１！号以外
の４６号）との各レベルの比をとると、単なる制御麺圧
によるＶＣＬ）１１の制卸の砺合、つまシ両ＰＬＬ１７
及び３１のループが１＄１敗されていない状態において
は曲−４１に示すように設定周波数（ｆｍ＝ｏ）よシｆ
ｍが大きくなるに従って雑音レベルが徐々に減少する。

ＰＬＬ３１のループのみが構成され、ＰＬＬ１７が構成
されていない状態では曲線４２に示すようにそのループ
利得Ｇｓだけ、Ｃ／Ｎ比がよくなシ、更にＰＬＬ１７．
３１の両者のループが構成されると曲？ｗ４３に示すよ
うに更ＫＰＬＬ１７のループ利得ＧｚだけＣ／Ｎが改善
される。この曲Ｍ４３の特性で得られる雑音は基準の信
号、つまシ周波数信号発生器１２及び２７０両出力をＳ
ＳＢミキサーに与え九時の８８Ｂ位相雑音と同等となり
、つまり雑音の少ない周波素子純度の高い出力が端子２
１に得られる。

デジタル形位相比較器３４の基準周波数に対する周波数
偏差ｔｍと、位相比軟出力との関係は第５図に示すよう
に偏差ｆｍが大きくなるに従って大きくなル、遂に飽和
するが、ｆｍが大きくても飽和出力Ｅ１又は−Ｅ！が発
生しているため、ＶＣＯＩＩの出力歳波数に対し、設定
器２２．３５による設定周波数が大きく離れていてもＰ
ＬＬ３１の引込み動作によって必ず引込み、広い範囲で
の引込みが可能である。しかもその引込み彼にＰＬＬ１
７が動作して雑音のレベルが小さい純度の高い出力が端
子２１に得られる。

また例えば一方の周波数信号発生器２７の周波数ｆｘを
設定器３５により変化するステップを小さくシ、他方の
周波数信号発生器１２の発生周波数ｆｍを設定器２２に
よシ変化するステップを大きくする仁とによってＶＣＯ
ＩＩの発振周波数を広い周波数範囲にわ九って小さなス
テップで賛化させることかできる。？りえに第６図に示
すようにＰＬＬ３１による同期引込み範囲が周波数Ｆ１
からｐｍである場合においてＰＬＬ１７の同期引込み範
囲がΔＦである場合、先の第３図におけるスイッチ２８
を設けることによって、まずこのスイッチ２８をＯＦＦ
としてＰＬＬ３１によって同期引込みヲ竹い、その後ス
イッチ２８をＯＮとすることによって常にＰＬＬ１７の
引込み動作の中心をその設定胸＆畝とはソ一致させるこ
とができる。つまり、厳もループ利得の大きな所でＰＬ
Ｌ１７の引込不動作を行なうことができ、安定した出力
が得られる。第６図において縦軸ｔｔｖｃｏｘｉに対す
る制御１１ｉ［圧である。

この例のように設定器３５による周波数変化を小ステッ
プ、設定器２２による周波数変化を大ステップとする時
ｔｉ、ｆ・−ｆｍを、ｆ・、ｆ意に対して十分小さくす
ることができる丸め、周波数変換器１３内に設けられて
いるｆ・−ｆ寓成分を取出すフィルタとしてｍ新局波数
が同定の低域通過フィルタを用いることができる。また
周波数変換器２９として８８Ｂ？キサを用いれば、出力
しようとする周波数成分子１＋ｆ黛に対し、ｆｓ−ｆｔ
＋ｆ諺の各成分のレベルが小さく、変換器２９の出力側
に特にフィルタを用いる必Ｉｊｌはない。周波数変侠器
２９として８８Ｂミキサを用いない場合は、設定器２２
によシ周波数信号発生器１２の出力周波数を大幅に変化
させると、これに応じてＪＩ！ｄｌ数Ｋｍ器内のフィル
タの中心周波数を変化させる必賛が生じることがある。

スイッチ２８は省略し、位相比較器１５の出力を加算１
路１６へ常時供給する桝成としてもよい。

ＶＣＯＩＩの発振周波数に対する設定器２２．３５によ
る設定周波数が大きく離れているとアナログ形位相比較
器１５の内入力の周波数差が大きく、出力扛ゼ四であっ
てＰＬＬ１７は引込み動作を行わない。ＰＬＬ３１によ
る引込み動作に・よシ、位相比較器１５０両入力周波数
が麺近しＰＬＬ１７が引込みが動作するようＫなる。こ
の時、その引込み状１ｉＫよっては位相比較器１５の内
入力の周波数は一致するが、その位相差は必ずしも９０
度にならず、０度や１８０度で安定してしまうことがお
る。ＰＬＬＩ　７のループ利得蝶位相比較器１５の内入
力の位相差が９０度の時最大である。よって前記０度や
１Ｂｏｆで同期状態になり安定してしまうと、ＰＬＬ１
７のルーズオリ得は最大とならず、それだけＣ／Ｎが多
少幾くなる。しかしスイッチ２８を用いる場合ｔ′１Ｐ
ＬＬ１７が常に最大ループ利得で同期状態にすることが
できる。従ってスイッチ２８を設妙た方が好ましい。

ＰＬＬ１７ではＶＣＯＩＩの発振周波ｄ　ｆ　ｏ　を必
ずしもｆｌ−１−ｆｍとするものでなくてもよい。１ｙ
ｌＪえばＶＣＯＩＩの出力周波数ｆｉｔ−周波数変換は
ものを周波数変侠器１３及び分周器３３に供給するよう
にしてもよい。例えば第７図に示すように可変周波数発
振手段１０として周波数信号発生器４５からの周波数ｆ
ｅ’の出力とＶＣＯＩＩの周波数ｆ・の出力とを周液数
変換器４６へ供給し、周波数変換器４６からこれら入力
の差の周波数ｆ・−ｆ＠’ｗｆｉの信号を得、この周波
数ｆｉの信号を可変周波数発振手Ｒ１０の出力としてミ
キサー１３及び分周器３３に供給するようＫする。周波
数信号発生器４５にも基準発振器３６の出力が供給され
設定器４７の設定に応じた周波数の信号を発生するよう
にした場合である。

例えばＶＣＯＩＩはＹＩＧＭｍ器に！　、９２４００〜
４２００Ｍｔｈの発振をするように構成され、周波数信
号発生器４５はその出力周波ａｆ　ｏ　’が２１８０〜
３８８０ＭＨ！の間を１００ＭＨ！ステップで変化する
ようにされる。従って周ａｍ変供器４６の出力周波数ｆ
１は２２０〜３２０　ＭＨｚとなる。周波数信号発生器
１２の出力周波数ｆ露は２００乃至２９９．９９Ｍ―を
ｌ０Ｋ−ステップで変化するようにされ、周波数信号発
生器２７の出力周波数ｆｔ［２０Ｍ翫〜２０．００９９
９９Ｍ）ｈを１−ステップで変化するようＫされる。分
周器８２．３３はその入力周波数を２００にそれぞれ分
周するものである。基準発振器３６の発振周波数はＩＯ
ＭＨ！とされる。

このようＫすれば出力端子２１Ｃ）出力周波数ｆ・は２
４００乃至４２００Ｍｔｈの間を１出ステツプで変化さ
せることが可能となる。この場合周波数信号発生梼２７
についてはその出力周波数を先に述べたように２０ＭＨ
ｚに対してＩＯＫ出の間を１）１ｇステップで変化させ
ればよく、周波数信号発生器１２の出力周波数ｆ諺につ
いてＵ２００Ｍ出を１０ＫＨｚステツプで変化させるも
のでメ夛、これらの周波数変化はその貧化ステップと変
化範囲と中心）！ｌｌＩ故数の萬さなどから、比較的容
易に行なうことがｉ」詫である。またこの場合において
は先に述べたように第１図について述べたようなＶＣＯ
ＩＩにヌ・ｊする制御周波数時性の非１ｆ越性やヒステ
リシス特性に関係なく設定周波数に引込ませることが可
１１しである。周波数ｆｏ’の１００ＭＨｚごとの設定
は設定器４７で行い、これと同時に対応した直流電圧を
加算回路１６に端子５１よシ与える。

先に述べたように位相比較器１５としてはアナログ形の
ものを用い、位相比較器３４としてはデジタル形のもの
を用いる。アナログ形位相比Ｍｌ！は一般にその内入力
信号の周波数が一致し、位相差が９０度になった時に出
力がゼロとなる。一方デジタル形位相比較器は一般にそ
の内入力信号の周波数及び位相が共に一致した時に出力
がゼロになる。従って第３図や第７図に示した構成にお
いて出力周波数を変化するため設定器２２．３５の設定
を変更すると、同期検出（ロ）路３７が非同期状塾を検
出し、その検出出力によシスイッチ２８がオフにされる
。従ってＰＬＬ３１のみによる同期引込み動作状態にな
シ、その軸釆、ＰＬＬ３１によ如同期状態にな夛、同期
検出１鮎３７の出力によりスイッチ２８がオンにされる
。このスイッチ２８がオンになる直前においては位相比
較器３４０両入力信号の位相差がゼロであるため、スイ
ッチ２８をオンにすると位相比較器１５から比較的大き
い出力が生じ、これによるＶＣＯＩＩの制御により位相
比較器３４の両人力信号の位相がずれ、この出力により
ＶＣＯＩＩの変化を修正するように作用し、位相比較器
１５の出力による制御と、位相比較器３４による制御と
に、よりＶＣＯＩＩが交互に制御されてｖＣＯｌｌの出
力の位相が低周波で位相変調を受けた状態になるおそれ
がある。

〈実施例の説明〉 このようなおそれが発生しないようにするに社内同期制
御ループにおいて基準信号発生の丸めに共通に用いられ
る周波数信号発生器として、はソ同一のものを二つ設け
、その一方を引込み範囲が広い同期制御ループに対し用
い、他方を引込み範囲が狭い同期ｆｔ１ｌＪ　伽ループ
に刈し用い、引込みＮ１ｆｆ１が広い同期−」御ループ
によシ同期が雑豆し、引込与範囲が狭い同期制御ループ
による同期−作詩にその引込み範囲が狭い同期制御ルー
プにおける位相比較出力により引込み範囲が広い同期制
御ループに対する前記−万の周波数信号発生器の位相を
制御して、このループにおける位相比較器よシ出力が発
生しないようにすればよい。

この考えを第３図に示した周波数合成器に適用した例を
第８図に対応する部分に同一符号を付けて示す。即ちＰ
ＬＬＩ　７．３１に共通、に用いられる周波数信号発生
器２７として、周波数信号発生＠２７ａ、２７ｂの二つ
が設けられ、一方の周波数信号発生部２７ａは簡単な電
圧制御発振器のみでよい。周波数信号発生部２７ｂは第
３図中の周波数信号発生器２７と同一構成であり、基準
発振器３６０基準信号を基準とし、設定器３５により周
波数に設定される。周波数信号発生部２７＆の出力の中
心周波数鉱周波数信号発生部２７ｂの設定器３５による
設定可能な周波数範囲の中心周波数とはソ一致させる。

ＰＬＬ３１に対しては周波数信号発生部２７＆が用いら
れ、その出力は周波数変換器２９へ供給され、周波数信
号発生部２７ｂの出力は位相比較器１５へ供給される。

第３図中のスイッチ２８は省略され、位相比軟器１５の
出力は常に加算回路１６へ供給されている。この構成に
よれば設定器２２により設定周波数を大きく変化すると
、ＰＬ、Ｌｉ２はそれに対して引込み範囲から外れ、つ
まシ位相比較器１５の出力はゼロにな夛、まずＰＬＬ３
１のみによシ同期制御が行われ、ＰＬＬ３１が同期状態
になシ、または同期状態に近ずくと、位相比較器１５か
らも出力が発生し、その出力によってもｖＣＯｌｌが制
御されると共に周波数信号発生部２７＆の周波数及び位
相も制御されて、位相比較器１５．３４の何れの出力も
ゼロになるように動作し、ｖＣＯｌｌの出力位相が低周
波で変調を受けるおそれはない。なお設定器２２の設定
を固定したｔ＼、設定器の設定を変化した場合はＰＬＬ
Ｉ　７のみ各別に供給すれはよい。またＶＣＯＩＩとし
て周波数制御素子として可変容讐タ゛イオードヲ用いる
一合はその貞」変容量ダイオードの谷電の制ｅ４１端子
を二つ設け、これらの端子に位相比較器１５．３４の谷
出力をそれぞれ供給するようにしてもよい。

上述の各実施例においてＦｉＰＬＬ１７の位相比較器１
５における位相比較を、周波数変換器１３により低い周
波数に下けて行ったが、この周波数変換器１３を省略し
て高い周波数で位相比較を行ってもよい。例えは第１０
図に第８図と対応する部分に同一符号を付けて示すが、
ｖＣＯｌｌの出力は分周器３３へ供給されると共に、位
相比較器１５へ直接供給されるように変更する。この後
者の変更に伴って周波数信号発生部２７ｂの出力は周波
数信号発生部１２の出力と周波数変換器４８によシ同期
状態となり、その際位相比較器１５の出力によシ周波数
設定部２７＆も制御され、周波数設定部２７＆の出力線
周波数設定部２７ｂの出力と同一周波数になる。従って
周波数設定部２７ａがｆｌｉｉＪｌｉｌされる周波数範
囲は第６図中のΔＦと対応する。

この第８図に示した考えは第７図に示した実施例にも適
用できることは容易に理解できよう。その例を第９図に
第７図、第８図と対応する部分に同一符号を付けて示し
、説明は省略する。この第９図に示したように、位相比
軟器１５．３４の出力によるＶＣＯＩＩに対する制御は
加算回路１６を省略してＶＣＯＩＩに対して直接行って
もよい。

つまシＶＣＯＩＩとして、例えばＹＩＧ発振器を用いる
場合は周波数制御用磁界コイルを二つ設け、これら二つ
のコイルに位相比較器１５．３４の各出力によシ周波数
変換され、これら両出力周波数の和ｆｘ−）−ｆｓが得
られる。この周波数変換出力が位相比較器１５へ基準信
号として供給される。この構成において周波数信号発生
部２７ｍの出力周波数をｆｓ’とすると、ＰＬＬ３１の
動作によシｖＣ０１１の出力周波数ｆｏｉｊｆ・／ｐ＝
（ｆｔ’＋ｆ麿）／ｐを満足するように１１１１１１さ
れ、ＶＣＯｌｌの出力周波数はＰＬＬ１７の引込み範囲
に入シ、ＰＬＬ１７の動作によシｆ・＝ｆｓ−）−ｆｓ
になるようにｆ・は制御され、これと同時に周波数信号
発生器２７ａが位相比較器１５の出力によ多制御されて
ｆ＋’　＝ｆｔになる。

第７図に示しだ例についても同様に第１０図に示した考
えを適用でき、その−合Ｉｄ、％１１図に示すように胸
波叔父侠器４６の出力を位相比ＩＩＲ器１５、分周器３
３へ供給すればよい。

更に第１０図に示したように位相比較器１５にｖＣＯｌ
ｌの出力を直接供給し、代ルに周波数信号発生器２７の
出力を周波数信号発生器１２の出力で周波数変換して供
給してもよい。その例を第１２図に＃！３図、第１０図
と対応する部分に同一符号を付けて示す。即ちＶＣＯＩ
Ｉの出力は位相比較器１５、分周器３３へそれぞれ直接
供給され、周波数信号発生器１２．２７の各出力は周波
数変換器２９へ供給され、その変換出力は位相比較器１
５、分局器３２へそれぞれ供給される。この周波数変換
器２９は第１０図における周波数変換器４８も兼ねてい
る。

上述において周波数変換器２９．４８においてそれぞれ
その各両人力の和の周波数を得たが、差の周波数を得る
ようにしてもよい。この場合は周波数変換器１３では和
周波数を得るようにする。

さらに周波数変換器２９．４８としてはＳＳＢミキサの
代シに通常の周波数混合器と、その出力から所望の周波
数成分を取出すｐ波器とを用いてもよい。この場合、必
兼に応じて所望周波数成分を選択するＦ波器を可変帯域
通過Ｐ波器とし、その通過中心周波数をＶＣＯＩＩの出
力周波数を変える度に変更する。またこの場合ｆ！±ｆ
！の二次成分がはソ同一レベルで出てくるが、分周器８
２．３’３の分周によシこれら高次成分はかなシ坤圧さ
れ、これらはＰＬＬ３１の動作には支障を与えない。

分局器３２．３３は位相比較器３４の比較動作が容易に
行なわれるように設けるものであシ、位相比較器３４の
比較が高い周波数で行なうことが可能であればこれらを
省略してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の周波数合成器を示すブロック図、第２図
は従来技術から一般に考えられるＭｌｌ涙金合成器示す
ブロック図、ｗＪ３図は改良された周波数合成器の一例
を示すブロック図、第４図は設定出力周波数に対する雑
音成分を示す図、第５図はデジタル形位相比較器の出カ
ー周波？Ｉ９．Ｉ＋ｉｆ性図、第６図＃ｉ：第１位相同
期ループの引込み周波数範囲と第２位相同期ループの引
込み周波数範囲との＃＠係を示す図、第７図は擁３図に
示した周波数合成器に対し可変周波数発振手段を変更し
た例を示すブロック図、第８図は第３図に示した周波数
合成器にこの発明を適用した例を示すブロック図、第９
図は第７図に示した周波数合成器に対し、この発明を適
用し九個を示すブロック図、第１０図はこの発明の災に
他の例を示すブロック図、第１１図は第１０図に示した
実施例に対し、可変周波数発振手段を変更した例を示す
ブロック図、第１２図は改良された周波数合成器を示す
ブロック図であ１０　：　可変周波数発振手段、１１：
ＶＣＯ１１２：第１爛波数信号発生器、１３．４８：第
２周波数変換器、１５：第２位相比較器、１７：第２Ｐ
ＬＬ、２１：出力端子、２２：第１設定器、２７：Ｍ２
周波数信号発生器　２７　ａ　：第１胸波数信号発生部
、２７ｂ：第２爛波数信号発生部、２９：第１胸波数変
洪器、３１：第１ＰＬＬ、３２，３３：分周器、３４：
第１位相比較器。 オ　１　図 １ オ　２　図 １ Ａ″３　　図 １ オ　４　ズ オ　５図 出 力 ｉ６　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　設定した周波数の信号を発生するための周友
   畝合成器であって次のものよりなる、 制御イぎ号によシ出力絢波数か制御される可変周波数発
   振手段と、 設定された周波数をもつ第１絢波数倦号を発生するＭｌ
   ｋｉ数信号発信号発生手 段１絢波数倦号発生手段に接続され、その発生する第１
   絢波数倦号の周波数を設定する第１設定手段と、 制御信号によシ発振周波数が制御される第１絢波数倦号
   発生部と、その第１絢波数倦号発生部の出力周波数に近
   い基準となる周波数をもつ第２絢波数倦号を発生する第
   ２絢波数倦号発生部とよシなる第２絢波数倦号発生手段
   と、 前記第１絢波数倦号発生手段及び第２絢波数倦号発生手
   段の第１絢波数倦号発生部に接続され、これらよシの出
   力信号を互に周波数変供する第１周波数変換器と、 前記可変周波数発振手段及び前記第１Ｊｔ！ｄｆＩＬ数
   裳侠器の各出力側に接続され、これらの出力の位相を比
   軟する第１位相比較器と、 前記可変周波数発振手段及び前記第２周阪献情号尭生テ
   段の第２絢波叙信号発生部の一万の出力側と前記第１絢
   波数倦号党生手段の出力側とに鼠枕され、これら両出力
   を互に周波数変侠する第２周波数変換器と、 その第２周波数変換器と、−１Ｓ記可変藺波畝％振手段
   及びｈσ記第２周波数毎号発生手段の他方との各出力側
   に接続され、これらの出力の位相を比軟する第２位相比
   軟器とを具備し、 その第１位相比較器の比較出力を前記可変周波数発振手
   段へ制御信号として供給し、前記可変周波数発振手段の
   出力周波数が前記第１周波数変換器の出力周波数と一致
   するように動作する第１位相同期ループが￥Ｓ＊され、
   前記第２位相比軟器ケまその両入力の細波数差が比較的
   大きい場合でも比較動作が可能とされて、前記第１位相
   同期ループの引込み範囲が広くされ、前記第２位相比較
   器の比軟出力を前記可変周波数発振手段へ制御信号とし
   て供給し、落２位相比Ｖ器の内入力周波数が一致するよ
   うに動作する第２位相同期ループが構成され、前記第２
   位相比戦器はその内入力の周波数差が前記第１位相比戦
   器と比較して小さい範囲でのみ、比較動作が可能とされ
   て、前記第２位相同期ループは前記第１位相同期ループ
   よシも引込み範囲が狭くかつ、ループ利得が大とされて
   いる周波数合成器。