JPS5822346Y2 - 位相同期発振器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は人力信号位相又は人力信号搬送波の位相に同期
する位相を有する出力信号を発生するための位相同期発
振器に関するものである。

位相同期発振器（フェーズ・ロックド・オシレータ）は
通信装置の種々の同期回路に広く使用されているが、最
近の高周波化およびディジタル信号の高速化の傾向に関
連して高い周波数で動作するものが要求されるようにな
った。

この場合の問題点の一つは高い周波数の位相同期発振器
で広い捕捉範囲（キャプチュア・レンジ）を得ることが
従来の方法では極めて困難で、入力周波数や可変周波数
発振器の自由発振周波数の変動に対して捕捉不能になり
やすいという欠点を有することである。

本考案はこの点を解決して簡単な付加回路により十分広
い捕捉範囲を実現することのできる位相同期発振器を提
供するものである。

以下詳細に説明する。

第１図は本考案の実施例であって、１は信号入力端子、
２は位相比較器、３は直流増幅器、４はループ・フィル
タ、５は可変周波数発振器、６は信号出力端子を示す。

以上の１〜６が従来公知の位相同期発振器の基本形と同
一であることはいうまでもない。

本実施例ではこれ以外に、微分回路７、ピーク検出回路
７″、積分回路８などが付加しである点が従来とことな
る。

最初説明の便宜上、７．７’、８がない従来の回路の動
作について説明する。

いまｆ。

を可変周波数発振器５の自由発振周波数、ｆ ＋ｎを信
号入力端子１から供給される入力信号の周波数、ｆ ａ
ｖを第１図の回路がハンチングを起しているときの可変
周波数発振器５の平均発振周波数とする。

高い周波数の位相同期発振器では帰還ループの１周遅延
時間の影響が無視しえないため、定常的なハンチング状
態において ｄ ｆ ＝ｖ／ ｄ ｆ Ｉｎ＞Ｏ”・・（１）なる動
作領域を持つことが最近の研究により示されている。

すなわち入力信号周波数ｆ、。を変化して平均発振周波
数ｆ ａｖに近づけようとしても、ｆａｖが逃げて行く
ため、なかなか捕捉に至らないという現象が存在する。

極端な場合には入力信号周波数を高い方から下げて行く
と、Ｌｎ＜ｆ、の状態で始めて捕捉がなされ、一方低い
方から上げて行くと、ｆ ＋。

＞ ｆ ｏで始めて捕捉がなされるため捕捉範囲がマイ
ナスになり、いわゆるヒステリシス現象を呈して実用に
耐えない場合すらある。

この点を改良するために、本考案ではｆ Ｉｎ 、７
ａｖの正負に応じて、可変周波数発振器５に別途制御電
圧を印加し、その平均発振周波数ｆ ａｖを強制的に上
げるか下げるかして、ｆａｖをｆ Ｉｎに接近させるよ
うにすることにより捕捉範囲を著しく拡大する効果を得
ている。

このためｆｉｎ、７”ａｖの正負の変化に応じて互に逆
極性の電圧を発生する微分回路７、ピーク検出回路７′
を第１図に付加する。

この際第１図の回路は２重制御ループになり、不安定と
なる可能性があるが、検討の結果さらに積分回路８を付
加すれば、安定に動作することが判明した。

微分回路７．ピーク検出回路７′は第１図の位相比較器
２に鋸歯状特性のもの（近似的鋸歯状特性のものを含む
）を使用すればハンチング時にはその出力波形が第２図
のように急峻な立上り、あるいは立下りを有するものと
なることを利用して容易に実現できる。

第２図の波形に関しては回路の接続によって ｆ ｉｎ ＞ ｆ ａｖ のとき波形（イ）（ ｆｉｎ＜ｆｗｒ のとき波形（ロ） または ｆ ｉｎ ＜ｆ□のとき波形（イ） （ ｆ ｉｎ 〉’ａ−。

と１波形（。）となるが、いずれの場合でもこの波形を
処理することにより、ｆ ｉｎ −ｆ＠１正負に対応す
る情報を抽出しうる。

具体的な一実施例を第３図に示す。

図において、Ｃ１，ｒｌは微分回路を、Ｄｌ、Ｄ２のダ
イオード対とＣ２，ｒ３は双極性ピーク検波回路を構威
し、ｒ２はこれらの微分回路と双極性ピーク検波回路と
の結合用抵抗である。

第２図の波形を微分およびピーク検波すれば、波形イに
対しては正電圧波形、口に対しては負電圧を生じる。

第１図の積分回路８としては、種々の形式のものが使用
できるが、後述するようにこれを利用して位相同期発振
器の正常動作時における安定性を改善しようとする場合
には、時定数が有限の積分回路では望ましい効果を得る
ことはできず、いわゆるサーボ・モータ、トランスフラ
クサ回路、記憶回路などの回路を用いることが必要であ
る。

いまこのような積分回路を用いるものとして、第１図に
おいては微分回路７．ピーク検出回路７′を省略した場
合を考えれば、同図はいわゆる無定位形制御ループを持
つ位相同期発振器となり、正常動作時における安定性が
改善されることになる。

一方微分回路７．ピーク検出回路７′が存在する場合に
は、この回路は低周波信号に対して非導通となり、この
ままでは正常時には積分回路８は動作しないので上述の
効果は期待できないが、第１図において点線で示すよう
に、たとえば接続回路９を介して位相比較器２の低周波
出力を積分回路８に印加するようにすれば、この結果、
捕捉範囲が広く、シかも正常動作時の安定性もよい極め
て高性能の位相同期発振器が実現しうる。

なおこの場合ハンチング時には積分回路８に対する人力
の極性がピーク検出回路７′の出力の極性と一致する必
要がある一方、正常動作時には積分回路８に接続回路９
を介して適当なレベルの制御信号を印加する必要がある
から、この両条件を満足するため接続回路９は低域フィ
ルタと減衰器あるいはバッファ増幅器などで構成するこ
とになる。

第１図の位相比較器３として鋸歯状特性のものを実現す
る手段としては種々の方法が考えられるが、その−構成
例を第４図に示す。

同図において１０は信号入力端子、１１は可変周波数発
振器５との接続端子、１２は積検波器、１３はスライス
回路、１４はリング変調器などを用いる位相変調器、１
５は積検波器、１６は出力端子を示す。

スライス回路１３の入力Ｓ１対出力Ｓ。

の特性を第５図に示す通りとすれば第４図の回路は２相
ＰＳＫ波の同期検波受信に信用されるいわゆる搬送波同
期回路と同一の動作を呈し、したがって鋸歯状比較特性
を持つことになる。

なお本考案は単に入力信号が無変調波の場合だけでなく
、変調波の場合にも適用できる。

たとえば第４図の位相比較器を用いる第１図の位相同期
発振器はそのまま２相ＰＳＫ波の搬送波同期回路に使用
しうる。

またこれを４相ＰＳＫ波に適用するには第４図の積検波
器１２を２組の積検波器から成る２系統間期検波回路と
し、スライス回路１３をこれに対応して２組設け、位相
変調器１４を４相位相変調器とすればよい。

以上説明したように本考案は広い捕捉範囲と安定な動作
特性の位相同期発振器を実現するもので、高周波通信高
速ディジタル通信に適用すれば効果が著るしい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すブロック図、第２図は
動作説明のための波形図、第３図は本考案に用いる差周
波数検出回路の一構成例の回路図、第４図は本考案に用
いる位相比較器の一構成例を示すブロック図、第５図は
第４図におけるスライス回路の動作説明のための入出力
特性図である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 入力信号位相又は入力信号搬送波の位相と可変周波数発
   振器の位相とを鋸歯状特性の位相比較器により比較した
   結果によって該可変周波数発振器を制御することにより
   、可変周波数発振器から前記入力信号位相又は入力信号
   搬送波の位相に同期する位相の出力信号をとり出すよう
   にした位相同期発振器において、前記位相比較器出力か
   ら入力信号周波数と前記可変周波数発振器の平均発振周
   波数との周波数差の極性の変化を検出するための微分回
   路およびピーク検出回路の出力ならびに前記位相比較器
   出力の低周波成分を積分して可変周波数発振器に供給す
   る完全積分回路からなる副ループを有することを特徴と
   する位相同期発振器。