JPS61257021A - 位相同期回路 - Google Patents

位相同期回路

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JPS61257021A
JPS61257021A JP60099029A JP9902985A JPS61257021A JP S61257021 A JPS61257021 A JP S61257021A JP 60099029 A JP60099029 A JP 60099029A JP 9902985 A JP9902985 A JP 9902985A JP S61257021 A JPS61257021 A JP S61257021A
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JP
Japan
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signal
phase
phase difference
control signal
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP60099029A
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English (en)
Inventor
Mutsumi Serizawa
睦 芹澤
Kyoichi Kudo
恭一 工藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、第1の信号と位相制御可能な第2の信号との
位相差を検出して第2の信号の位相を制御する位相同期
回路に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
位相同期回路、すなわちPLL (フェーズロックドル
ープ)は、例えば通信分野において同期検波に用いられ
るキャリアの再生や、クロックの再生等に広く使用され
ている。位相同期回路はよく知られているように、位相
比較器、ループフィルタ(平滑化回路)およびVCO(
電圧制御発振器)を主たる要素として構成され、位相比
較器で入力信号とVCOの出力信号との位相差を検出し
、ループフィルタでこの位相差の信号に含まれる雑音成
分を除去した後、VCOに制御信号として与えることに
より、vCOの出力信号の位相を入力信号に同期させる
ものである。
このような位相同期回路においては、特に位相比較器に
よって全体の特性が大きく左右される。
位相比較器としては従来より第8図の実線81に示すよ
うな鋸歯状波状の位相比較特性を持ったものが多く使用
されている。すなわち、入力信号とVCOの出力信号と
の位相差の変化に対して位相比較器から同図の実線81
で示されるような振幅変化を持つ信号が出力され、これ
がループフィルタにより同図の破182で示すように平
滑化されて雑音成分が除去され、vCOの1IllII
Ill信号入力となる。
しかしながら、このような位相比較特性の位相比較器を
用いた場合には、耐雑音特性の面で問題がある。今、位
相比較器に対してVCoの出力信号に対してπ−Δθ(
0<Δθ(π)なる位相差を持つ入力信号が位相同期回
路に入力された場合を考える。入力信号に雑音等の影響
により含まれている位相ジッタの大きさがJ(Δθであ
るならば、位相比較器の出力信号EはE#aとなる。と
ころが、J〉Δθとなると信号EはE4±aとなってそ
の不連続点、すなわち第8図の位相比較特性81上の不
安定点83を通ってレベルaとレベル−aとの間を往復
するため、これを平滑化したループフィルタの出力であ
る制御信号CはC岬Oとなってしまう。この状態ではv
COの出力信号位相を入力信号位相に近づくように制御
できないばかりでなく、時としてハングアップと称され
る誤った位相でロックした状態となってしまう場合があ
る。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、第1の信号に対して位相制御可能な第
2の信号の位相を同期させるに際し、第1の信号に大き
な位相ジッタが含まれている場合でも第2の信号を適確
な制御して位相同期を確立できる位相同期回路を提供す
ることにある。
(発明の概要〕 本発明はこの目的を達成するため、第1の信号と電圧制
御発振器等からの位相制御可能な第2の信号との位相比
較手段として、両信号の位相差の極性および大きさに対
応した極性の信号を出力する第1の位相比較手段と、こ
の第1の位相比較手段の出力信号の不連続点に対応した
点で連続した振幅特性を有し、前記第1の信号と第2の
信号との位相差の大きさに対応した振幅の信号を出力す
る第2の位相比較手段を設ける。そして、これら第1お
よび第2の位相比較手段の出力信号を第1および第2の
平滑化手段でそれぞれ平滑化した後、制御信号発生手段
に供給する。制御信号発生手段では、第1の平滑化手段
の出力信号の少なくとも極性情報と、第2の平滑化手段
の出力信号の振幅情報とを組合わせて第2の信号の位相
を制御する制御信号を発生する。
さらに具体的には、例えば第1の位相比較手段としては
第1の信号と第2の信号との位相差の変化に対して、振
幅が該位相差零の点で零レベルとなり、かつ該位相差が
±πの点で不連続となる信号を出力するものが使用され
、第2の位相比較手段は該位相差の変化に対して、振幅
が該位相差零の点で零レベルとなり、かつ該位相差が±
πの点で極大または極小となる信号を出力するものが使
用される。その場合、制御信号発生手段は該位相差の領
域判定を行ない、該位相差が−π〜−π/2、π/2〜
πの領域にあるときは第1の平滑化手段の出力信号の極
性情報と第2の平滑化手段の出力信号の振幅情報とを組
合わせて制御信号を発生し、該位相差が−π/2〜π/
2の領域にあるときは第1、の平滑化手段の出力信号の
極性情報および振幅情報の両方を用いるか、または第1
の平滑化手段の出力信号の極性情報と第2の平滑化手段
の出力信号の振幅情報を組合わせて制御信号を発生する
〔発明の効果〕
本発明によれば、第1および第2の信号間の位゛相差に
対して、極性検出機能に優れた第1の位相比較手段およ
び第1の平滑化手段による位相制御特性と、振幅検出の
連続性に優れた第2の位相比較手段および第2の平滑化
手段により位相制御特性とを組合わせた制御特性が得ら
れるため、全体の位相制御特性としては例えば第1の位
相比較手段の位相比較特性における不安定点、すなわち
第1の位相比較手段の出力信号の不連続点においても有
限の振幅値を持つ制御信号が得られる。
従って・第1の信号に対して第2の信号の位相が同期し
ていない状態で第1の信号に雑音により大きな位相ジッ
タが生じたような場合でも、第1の位相比較手段の不安
定点の存在に起因する位相制御特性の劣化がなく、第2
の信号の位相を第1の信号の位相に追従させ、またハン
グアップのような現象を起こすことなく、位相同期を正
しく確立させることが可能である。すなわち、耐雑音特
性に優れた位相同期回路を実現することができる。
(発明の実施例〕 第1図に本発明の一実施例に係る位相同期回路の構成を
示す。同図において、入力端子1には第1の信@第1と
して例えば位相変調1周波数変調その他の方式により変
調された変調信号が入力される。この第1の信号第1は
第1.第2の位相比較器3.4に与えられ、電圧制御発
振器(VCO)2からの位相制御可能な第2の信号12
と位相比較される。第1.第2の位相比較器3,4の出
力信号は平滑化手段としてのループフィルタ5.6でそ
れぞれ平滑化されて雑音成分が除去された後、制御信号
発生回路7に供給される。I!iJ III信号発生回
路7はループフィルタ5,6の出力信号を後述のように
して合成し、VCO2を制御するための制御信号13を
発生する。
第1図の各部について詳細に説明すると、まず第1の位
相比較器3は例えば従来の位相同期回路で一般に使用さ
れている位相比較器と同様、第2図の実線21で示すよ
うな鋸歯状波状の位相比較特性を有する。すなわち、第
1の位相比較器3の出力信号は信号第1.12@の位相
差φの変化に対してφが零の点で振幅が零レベルとなり
、φが一π〜πの領域では振幅が直線的に変化してその
極性もφの極性に対応して正負に変化し、ざらにφが±
πの点で振幅が不連続となる。
一方、第2の位相比較器4は第3図の実線31に示すよ
うな三角波状の位相比較特性を有する。
すなわち、第2の位相比較器4の出力信号は位相差φの
変化に対してφが零の点では同様に振幅が零レベルとな
るが、φが−π〜πの領域ではφの大きさに対応して振
幅のみが直線的に変化する。
従って、第1の位相比較器3とは異なり、位相差φが±
πの点では振幅は極大となり、その前後で連続する。
このような位相比較特性を持つ第1.第2の位相比較器
3,4は、具体的には例えば信号第1゜12が2値パタ
ーンの場合、第4図に示すような構成によって実現でき
る。すなわち、第1の位相比較器3は排他的論理和回路
41で構成される。
また、第2の位相比較器4は排他的論理和回路41と、
D形フリップフロップ42と、排他的論理和回路41の
出力を反転するインバータ43と、フリップフロップ4
2のQ出力により排他的論理和回路41の出力とインバ
ータ43の出力とを切換えて取出す切換回路44とによ
り構成される。
このような位相比較器3.4の個々の構成は公知である
。但し、本実施例においては排他的論理和回路47をI
ll、第2の位相比較B3,4に共用している。
第1.第2の位相比較器3,4の出力信号はループフィ
ルタ5,6によりそれぞれ第2図、第3図の破線22.
32で示すように平滑化された模、制御信号°発生回路
7に供給される。ここで、第2図のループフィルタ5の
出力特性22を見ると、信号第1.12間の位相差φが
一π〜π/2の領域Aと、φがπ/2〜πの領域りでは
、φの変化に対する直線性が著しく劣化する。すなわち
、雑音(位相ジッタ)による劣化が非常に大きい。これ
に対し、第3図のループフィルタ6の出力特性32を見
ると、領域A、Dではφの変化に対して直線性が良く、
雑音による劣化は非常に少ない。
また、第1のループフィルタ5の出力特性22は領域A
、Dにおいて雑音の劣化が大きい反面、位相差φの極性
、つまり信号第1.12間の位相の進み、遅れの関係に
よってその極性が変化するので、領域Aおよびφが一π
/2〜0の領域Bと、φが0〜π/2の領域Cおよび領
域りとを判別できるのに対し、第2のループフィルタ6
の出力特性32は位相差φの極性に関係な(常に正の値
であるため、領域A、Bと領域C,Dとを判別すること
はできない。
従って、制御信号発生回路7において、これら第1.第
2のループフィルタ5,6の出力特性22.32の双方
の長所のみを利用して制御信号13を生成すれば、従来
よりはるかに雑音による劣化の少ない制御信号を得るこ
とができる。すなわち、領域A、Dにおいては第2のル
ープフィルタ6の出力の振幅に第1のループフィルタ5
の出力信号の極性を乗じたものを制御信号13とし、領
域B、Cにおいては第1のループフィルタ5の出力信号
をそのまま制御信号13とすることにより、耐雑音特性
を格段に向上させることができる。
第5図に制御信号発生回路7の具体的な構成例を示す。
極性判定回路51は第1のループフィルタ5の出力信号
の極性を判定し、正極性であれば+1.負極性であれば
−1の極性判定信号を出力する。この極性判定信号は乗
算器53に入力され、第2のループフィルタ6の出力信
号と乗じられる。
一方、レベル判定回路52は第2のループフィルタ6の
出力信号のレベルをa/2を閾値として判定し、a/2
以上であれば+1.a/2未満であれば−1のレベル判
定信号を出力する。
領域判定回路54はこれら極性判定信号およびレベル判
定信号から、信号第1.12間の位相差φがA−Dのど
の領域あるかを判定する回路であり、極性判定信号が−
1で、かつレベル判定信号が+1であれば領域A2極性
判定信号が−1で、かつレベル判定信号が−1であれば
領域B、極性判定信号が+1で、かつレベル判定信号が
−1であれば領域C2極性判定信号が+1で、かつレベ
ル判定信号が+1であれば領域りと判定し、その判定結
果が領域A、Dの場合は例えば+1.領域B、Cの場合
は−1の信号を切換回路55へ供給する。この結果、切
換え回路55ではφが領域A。
Dにあるときは乗算器53の出力信号を制御信号として
出力し、φが領域B、Cにあるときは第1のループフィ
ルタ5の出力信号を制御信号13として出力する。
このようにして得られる制御信号13の対位相差φの特
性を第6図の実線61に示す。破線62で示したのが雑
音のない理想状態における制御信号の対位相差φの特性
である。これから明らかなように高雑音領域、すなわち
位相差φが比較的大きい領域において、第8図の破線8
2に示した従来の位相同期回路における制御信号に比べ
、はるかに特性劣化が少なくなっていることが理解され
よう。
第7図は本発明の他の実施例を示すもので、ループフィ
ルタ5.6の出力信号をA/D変換器9゜10でディジ
タル化してから制御信号発生回路7へ入力している。こ
の場合、制御信号発生回路7はディジタル信号処理によ
って前述と同様の制御信号を生成することになる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではな
く、例えば実施例では領域B、Cにおいては第1のルー
プフィルタ5の出力信号をそのまま制御信号13とした
が、領域B、Cにおける第1、第2のループフィルタ5
.6の出力信号の振幅特性はほぼ等しいので、第1のル
ープフィルタ5の出力信号の極性と第2のループフィル
タ6の出力信号振幅とを組合せた信号を制御信号13と
してもよい。
また、実施例では第1の位相比較器3の特性が鋸歯状波
状の特性を有し、第2の位相比較器4が三角波状の特性
を有する場合を述べたが、第1の位相比較!s3として
位相差の極性φに対応して出力信号の極性のみが変化す
る、いわゆるバングバング制御特性のものを用いてもよ
い。その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る位相同期回路の構成を
示すブロック図、第2図は本発明で使用する第1の位相
比較器および第2のループフィルタの特性を示す図、第
3図は同じく第2の位相比較器および第2のループフィ
ルタの特性を示す図、第4図は第1および第2の位相比
較器の具体的な構成例を示す図、第5図は制御信号発生
回路の具体的な構成例を示す図、第6図は同実施例にお
いて得られる制御信号の対位相差特性を示す図、第7図
は本発明の他の実施例に係る位相同期回路の構成を示す
ブロック図、第8図は従来の位相同期回路における位相
比較器の特性およびループフィルタ出力(制御信号)の
対位相差特性を示す図である。 1・・・入力端子、2・・・VCO(電圧制御発振器)
、3.4・・・第1.第2の位相比較器、5,6・・・
第1゜!!2のループフィルタ(平滑化手段)、7・・
・制御信号発生回路、8・・・出力端子、9,10・・
・A/D変換器、第1.12・・・第1.第2の信号。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第2図 第3図 第4図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の信号と位相制御可能な第2の信号との位相
    差の極性に対応した極性の信号を出力する第1の位相比
    較手段と、この第1の位相比較手段の出力信号の不連続
    点に対応した点で連続した振幅特性を有し、前記第1の
    信号と第2の信号との位相差の大きさに対応した振幅の
    信号を出力する第2の位相比較手段と、これら第1およ
    び第2の位相比較手段の出力信号を平滑化する第1およ
    び第2の平滑化手段と、第1の平滑化手段の出力信号の
    少なくとも極性情報と第2の平滑化手段の出力信号の振
    幅情報とを組合わせて前記第2の信号の位相を制御する
    制御信号を発生する制御信号発生手段とを備えたことを
    特徴とする位相同期回路。
  2. (2)前記第2の信号は電圧制御発振器から発生される
    信号であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の位相同期回路。
  3. (3)前記第1の位相比較手段は第1の信号と第2の信
    号との位相差の変化に対して、振幅が該位相差零の点で
    零レベルとなり、かつ該位相差が±πの点で不連続とな
    る信号を出力するものであり、第2の位相比較手段は該
    位相差の変化に対して、振幅が該位相差零の点で零レベ
    ルとなり、かつ該位相差が±πの点で極大または極小と
    なる信号を出力するものであり、また制御信号発生手段
    は該位相差の領域判定を行ない、該位相差が−π〜−π
    /2、π/2〜πの領域にあるときは前記第1の平滑化
    手段の出力信号の極性情報と前記第2の平滑化手段の出
    力信号の振幅情報とを組合わせて前記制御信号を発生し
    、該位相差が−π/2〜π/2の領域にあるときは前記
    第1の平滑化手段の出力信号の極性情報および振幅情報
    の両方を用いるか、または第1の平滑化手段の出力信号
    の極性情報と前記第2の平滑化手段の出力信号の振幅情
    報を組合わせて前記制御信号を発生するものであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の位相同期回路
  4. (4)前記第1および第2の平滑化手段はループフィル
    タであることを特徴とする特許請求の範囲第1項または
    第3項記載の位相同期回路。
JP60099029A 1985-05-10 1985-05-10 位相同期回路 Pending JPS61257021A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015053562A (ja) * 2013-09-05 2015-03-19 日本放送協会 位相検出装置、衛星中継器及び位相検出方法

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