JPS63500768A - 位相変化装置 - 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】 飯ｎｕ１厘 本発明は、発振器から送出される発振器信号を一割当てられている基本周波数に 関して調整０丁能な周波数の出力信号を発生すると、公称周波数信号と同相とな る位相変化装置に関連し、該位相変化装置は公称周波数信号を出力信号と比較し て時間段階で制御信号を計算する計算ユニットを含み、出力信号周波数はこのよ うな制御信号の助けを借りて調整される。一方の信号の周波数が他方の周波数の 整数倍であれば、出力信号は公称周波数信号と同相となっている。計算ユニット が所要の整数周波数変換と組み合って出力信号周波数を調整し信号間の位相差を 一定とする場合、タイミングパルス信号は同相となっている。しかしながら位相 等化は厳密な位相等化、すなわちゼロ位相差とする必要はない。

［背景技術］ モト１コーラ　セミコンダクタ　プロダクト社刊応用ノートＡＮ−５３５号の文 献“位相固定ループ設計吊木″には位相変化構成に含まれる電圧制御ＶＣＸ○水 晶発振器が記載されている。これらは異なるデジタルユニットを同期化する出力 信号を発生する。公知の計算ユニットはアナログ調整フィルタ及び位相検出器に より制御されるチャージポンプを含み、その制御信号出力は発振器の調整電圧入 力に接続されている。アナログυＩｔｌａ　Ｖ　ＣＸ　０発振器は調整能力なし に定周波数信号を発生するＸＯ標準発振器のおよそ５倍の価格である。また、市 販のＶＣＸＯ発振器を使用すると、アナログ調整電圧の発生が位相変化構成のデ ジタル化の障害となり且つ周波数調整範囲が制限されるという技術的欠点が伴う 。

［発明の開示］ 本発明に従った位相変化装置はその基本周波数信号がデジタル遅延回路に供給さ れる簡単で調整不能な×Ｏ水晶発振器により、周波数可調整出力信号を発生する という目的を達成する。遅延回路は平均時間が線型に変化する遅延を生じる。正 もしくは負の遅延変化度合により周波数が減少もしくは増大する。変化の度合が 大きいほど、周波数調整範囲は大きくなる。提案する位相変化装置は公称周波数 信号を遅延回路の出力信号と比較するデジタル計算ユニットを含んでいる。比較 の結果周波数差があれば、計算ユニットは出力信号が公称周波数信号と同相とな るように遅延回路内の変化の程度を調整する。

位相変化装置の第１の実施例に従って、遅延回路の変化度合は２つの出力信号境 界周波数と関連した２つの変化度合境界間でステップ状に変動する。計算ユニッ トのタスクは時間段階でデジタル計算を行って出力信号を公称周波数信号に調整 するための関連する変化度合を命令することである。第２の実施例では、遅延回 路は正の変化度合境界もしくは等しい負の変化度合境界もしくはＯに等しい変化 度合で作動して、回路が下限周波数もしくは上限周波数もしくは境界周波数間の 発振器基本周波数の出力信号を発生するようにする。第２の実施例に従った計算 ユニットは前記３つの変化度合のいずれをどれだけの時間使用して平均周波数を 有する出力信号を得るかを決定し、許容可能な公称周波数信号への位相調整を行 う。両実施例共、下限周波数よりも低くはなく上限周波数よりも高くはない公称 周波数の整数倍に関する出力信号の位相等化をデジタルに行うことができる。

本発明の特許請求の範囲に開示されている。

図面の簡単な説明 次に本発明を添付図を参照として詳細に説明し、ここで、 第１図及び第２図は時間と共に線型に変化する遅延をどのように達成して周波数 調整に使用するかをそれぞれ原理的及びタイムチャートを借りて示している。

第３図は計算ユニットを含む第４図に従った位相変化装置に使用する遅延を与え るための実際的な技術的解決方法を示し、計算ユニットの一つの実施例を第５図 に示しもう一つの実施例を第６図に示す。

発明の最善実施態様 第１図は時間ｔと共に線型に変化する遅延△、△−ＣＸｔを象徴的に示す。環状 の開放遅延回線１には一つの終端接点２から基本周波数信号が供給される。回線 の両端接点２．３間には基本周波数ｆ。の−周期に等しい信号遅延がある、Δ２ −３　”’　１／ｆＯ’回路出力４は可変角速度で回転する滑動接点５を介して 回線に接続されている。滑動接点の回転は回路制御入力６〜８に受信される制御 信号により制御される。回転方向は制御入力６もしくは７の励起に応答してそれ ぞれ時計廻りもしくは反時計廻りとなる。制御人力８を介して受信される信号が 角速度ｄ△／ｄｔ＝Ｃを決定する。角速度の信号コード、例えば“１：１０００ ”、すなわちｃ−ｉｏ−３は１０００基本周波数周期中に１基本周波数周期だけ 遅延が変化することを表わしている。

第２ａ図に標準化ＰＣＭ　（パルスコード変ｗ４）ビットタイミング周波数であ る０、５μｓ周期、すなわち２ＭＨｚ基本周波数の基本周波数タイミング信号を 示す。

第２ｂ図に時計廻り角速度”１：１０’”に対する遅延タイムチャートを示し、 滑動接点５は時刻ｔ。において終端接点２及び３上を滑動するものと仮定してい る。

第２Ｃ図は時計廻り角速度“１：１０”で発生して回路出力４から送出される出 力信号を示す。

第２ｂ図に従った線型に増大する遅延により、５μｓ間に９つの出力信号周期が 送出される、すなわち出力タイミング周波数は１．８８Ｈ２となる。第２ｄ図及 び第２ｅ図は反時計廻り角速度“”１：２０”に対する遅延タイムチャート及び 関連する出力信号を示す。第２ｄ図に従った線型に増大する遅延により、５μｓ 間に１０．５個の出力信号周期が送出される、すなわち出力タイミング周波数は ２．ＩＨＨ７となる。その時に関連する遅延時間によりある時点でどのようにし て出力信号の振幅が形成されるかを第２図に破線で示す。

第３図に実際に使用可能な遅延回路の設計を示し、その遅延回線は多数の直列接 続論理遅延素子９からなっている。素子類の入力１ｏは基本周波数タイミング信 号を受信する。各素子がその反応時間によりＤ〜１ｎＳの遅延を生じる場合、前 記したようにｆ。〜２ＨＨ２の基本周波数に適応された遅延線を提供するのに５ ００素子必要である。完全に安定ではない一周期の基本周波数に等しい許容可能 な程度の遅延を実現することは実際上困難であるため、第３図に示す遅延鎖は鎖 遅延を少くとも基本周波数２周期とするのに充分な素子を含んでいる。

前記滑動接点５は出力１２が遅延回路の出力を構成し且つ各入力が鎖端１０．１ ３もしくは鎖リンク１４．１５に接続されているセレクタ１１により提供される 。セレクタは設定人力１７、カウント方向入力１８及びステップ入力１９を有す る、例えばモトローラ　モジュラ−Ｎカウンタ　ＭＣ５４４１６により制御され る。

設定人力１７が励起されると、カウンタはある数に設定されそれによりセレクタ は以後設定リンク１５と呼ぶ鎖リンクの一つに設定される。設定リンク１５は設 定リンクから得られる遅延とは少なくとも１基本周波数周期だけ異なる信号遅延 が鎖の終端１０及び１３から得られるように遅延領内で選定される。カウンタ設 定入力１７は設定位相検出器２０の出力に接続され、その比較入力は設定リンク １５及びセレクタ出力１２へ接続される。

従来の設定位相検出器、例えばモトローラ位相周波数検出器ＭＣ１２０４０、が 出力信号が設定リンクから受信づる信号と同相となる時に励起信号を送出する。

第１図に示す環状遅延回線は第３図に示す少なくとも２周期の遅延鎖９と、セレ クタ１１と、カウンタ１６と設定位相検出器２０を配置することにより、基本周 波数ｆ。の安定度や遅延要素の反応時間りに厳しい要求をすることなく実現され る。セレクタ（ｊ、連続的カウンタ設定価により連続セレクタ入力に設定される 。カウンタ方向入力１８の論理状態により、カウンタは前記時訓廻りもしくは反 時計廻り回転方向に従って、それぞれアップもしくはダウンカウントする。遅延 が達成されその時間は平均として線型に変化する。

カウンタのステップ人力１９は制御入力２２を有するステップタイミング発生器 ２１に接続されている。カウンタ設定値は各ステップタイミングパルスごとに１ 単位変化する。

反応時間りとステップ周波数で、の積は前記角速度Ｃに対応する。このようにし て、入力信号はその周波数ｆｏに無関係に遅延要素を使用してＦ整され、その反 応時間は１ｎＳであり、ステップ周波数ｆ、が１にＨ２変化するたびに”Ｈ＋ｐ ｍ＝１ｘｌＯ−”となる。

位相変化装置を第４図に示し、ここでは第３図に従つた遅延回路２３が使用され 、この＠路でカウンタ方向入力１８及びステップタイミング制御人力２２はデジ タル計算ユニット２４に接続されている。遅延回路は簡単な調整不能×０標準発 振器２５から発生する基本周波数信号をその入力１０に受信する。遅延回路出力 １２は位相変化装置の出力を構成している。第５図及び第６図に各各実施例を示 ず計算ユニットは、回線段階で、位相変化装置の入力２６に受信する公称周波数 信号を位相変化装置の出力１２から送出される出力信号と比較し、関連する比較 結果に応答してカウント方向信号及びステップタイミング制御情報を発生する。

第５図の計算ユニットは位相変化装置ユニット１２からの出力信号を受信する第 １の周波数カウンタ２７及び位相変化装置入力２６からの公称周波数信号を受信 する周波数逓倍器２８を含んでいる。逓倍器は発振器周波数を公称周波数の整数 Ｎ倍に調整する場合に必要である。

ＰＣＭ標準システムでは、２３にＨ２同期化公称信号により例えば２１１にＨ２ ビットタイミング信号が発生する、すなわち逓倍器２８は定数Ｎ＝２８−２５６ で周波数多重化を行う。Ｎ＝１の場合にｔよ、逓倍器は排除される。

逓倍器を必要とする場合、その出力は第２の周波数カウンタ２９に接続される。

周波数カウンタ２７及び２９のゼロ設定及び始動制御入力は遅延手段３０に接続 され、その入力は第２のカウンタ２９がサイクル終止信号を送出するたびに励起 される。公称信号に関して出力信号の周波数がそれぞれ高過ぎるか低過ぎる場合 、第２のカウンタがカウンタを停止させるサイクル終止信号を送出する時に第１ のカウンタはすでに新しいサイクルを開始しているかもしくはそのサイクルを終 止する時間がない。このような従来のデジ２０　、 タル２　カウンタ（２２０〜１０６）を使用して、出力信号を幾ｐｐｍだけ調整 しなければならないかという情報が第１のカウンタ２７から得られる。遅延手段 ３０は適切な時間段階でカウンタ２７及び２９を始動させるように構成されてい る。周波数調整情報を含む第１０カウンタの最下位ビット位置はサイクル終止信 号により起動されるテーブル機能３１を有するメモリ手段に接続されている。メ モリ手段は遅延回路２３内で所要のステップ周波数調整及びｈラント方向変化を 行うステップ周波数変化に！！１する情報を記憶している。関連する調整情報を 付随するステップ周波数変化はメモリ手段３１から算術ユニット３２の第１の入 力へ送出され、その出力及び第２の入力はそれぞれ瞬時カウント方向及び瞬時ス テップ周波数に関する情報を記憶するステップ周波数レジスタ３３０入力及び出 力に接続され、その大きさはステップタイミング制御信号としてステップタイミ ング発生器２１０制御人力２２へ転送される。

公称信号に関して出力信号の周波数がそれぞれ高過ぎるかもしくは低過ぎる場合 、メモリ手心から得られるステップ周波数変化によりステップ周波数レジスタに 記録された瞬時ステップ周ｉａ数はそれぞれ増減しなければならない。変化によ り発振器周波数よりもそれぞれ低いかもしくは高い出力信号周波数が生じると、 それぞれ正もしくは負のステップ周波数値が得られる。算術ユニット３２が決定 するそれぞれ正もしくは負のプレフイクス符号により、ステップ周波数レジスタ 内のプレフイクス符号ビット位置３４はそれぞれ論理°゛１ｎもしくは論理″′ Ｏ″状態をとり、プレフイクス符号ビット位置は遅延回路のカウント方向入力１ ８に接続されている。

第５図に従った計算ユニットを含む位相変化装置は正確な周波数調整を行うこと ができ、出力信号境界周波数は遅延回路カウンタ１６及びセレクタ１１の実際に 可能な最大ステッピングにのみ依存する。

第６図の計算ユニットは公称位相検出器３５を含み、その一つの比較入力は位相 変化装置入力２６からの公称周波数信号を受信し、その他方の比較入力は分周器 ３６を介して位相変化装置出力１２へ接続されており、発振器周波数を公称周波 数のＮ倍に調整する場合出力信号周波数を一定の整数Ｎで分周する。Ｎ−１の場 合には、分周器は排除される。時間段階で受信される信号の時間と共に変動する 位相差すなわちその位相を修正しなければならない出力（Ｍ号により、例えばモ トローラ位相周波数検出器ＭＣ１２０４，０等の従来のデジタル公称位相検出器 ３５は関連する論理状態をカウント方向信号として遅延回路のカウント方向入力 １８へ送出しステップタイミング制御信号としてステップタイミングの発生器制 御人力２２へ送出する。ステップタイミング発生器２１は非作動すなわち出力信 号周波数が発振器周波数に設定されているか、もしくはステップタイミング信号 を送出し、その定周波数が位相変化装置の周波数調整範囲を決定する。反応時間 ［）＝ｉｎＳで遅延要素を使用すると、前記したように、ｆ５＝１８Ｈｚの定ス テップタイミング周波数により発振器周波数の１／１００の調整範囲が得られる 。

公称位相検出器３５が可能な３つの周波数、すなわち発振器周波数及び２つの調 整境界周波数のいずれをどれだけの期間送出してｍｅｎ周波数を有する出力信号 を得るべきかを決定し公称周波数信号への許容可能な位相調整を行う。

第６図に従った計算ユニットを含む位相変化装置において、調整範囲は実際に可 能な最大遅延変化度合及び公称周波数信号と出力信号間の許容可能な瞬時位相差 に依存する。代りに、第６図に従った設計は第５図に従ったものよりも遥かに簡 単である。

国際調青報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発振器２５から送出される発振器信号を割当てられている基本周波数に関して調 整可能な周波数を有する出力信号が発生すると、公称周波数信号と同相となる位 相変化装置において、前記位相変化装置は公称周波数信号を出力信号と比較し且 つ時間段階で制御信号を計算する計算ユニツト（２４）を含み、出力信号周波数 はこのような制御信号により調整され、前記発振器に接続され平均として線型に 変化する遅延時間を与える遅延回路（２３）を特徴とし、前記回路の出力（１２ ）は位相変化装置の出力を構成しており、前記回路はまた遅延変化度合、すなわ ち基本周波数よりもそれぞれ低いかもしくは高い出力信号周波数を生じるそれぞ れ正及び負の変化度合を決定するデジタル制御信号を受信する制御端子（１８， ２２）を有し、前記計算ユニツト（２４）は関連する制御信号をデジタルに発生 して前記制御端子（１８，２２）へ転送して出力信号を公称周波数信号と同相と する位相変化装置。