JPH02233019A - 周波数シンセサイザ - Google Patents
周波数シンセサイザInfo
- Publication number
- JPH02233019A JPH02233019A JP1053386A JP5338689A JPH02233019A JP H02233019 A JPH02233019 A JP H02233019A JP 1053386 A JP1053386 A JP 1053386A JP 5338689 A JP5338689 A JP 5338689A JP H02233019 A JPH02233019 A JP H02233019A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- output
- value
- reference signal
- switching circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(発明の属する技術分野)
本発明は、出力周波数の任意可変設定機能を有するP
L L (Phase Locked Loop)構成
を用いた周波数シンセサイザの改良に関する。
L L (Phase Locked Loop)構成
を用いた周波数シンセサイザの改良に関する。
(従来技術とその問題点)
出力周波数を可変設定できるPLL構成を用いた周波数
シンセサイザとして、従来は、電圧制御発振器(VCO
)の出力を可変分周器を用いて分周した帰還信号と周波
数一定の基準信号とを位相比較器に入力し、上記位相比
較器の出力をループフィルタを介して■COに帰還する
という構成が広く応用されている。しかしながらこの構
成では、前記可変分周器の回路規模が大きくなるという
欠点がある。また、設定できる出力周波数は前記基準信
号の周波数の整数倍に限られるため、設定周波数のピッ
チを小さく設定したい場合、前記ループフィルタの時定
数を大きく設定する必要が生じ、周波数の切替時間が長
くなる等の不具合が生ずる。
シンセサイザとして、従来は、電圧制御発振器(VCO
)の出力を可変分周器を用いて分周した帰還信号と周波
数一定の基準信号とを位相比較器に入力し、上記位相比
較器の出力をループフィルタを介して■COに帰還する
という構成が広く応用されている。しかしながらこの構
成では、前記可変分周器の回路規模が大きくなるという
欠点がある。また、設定できる出力周波数は前記基準信
号の周波数の整数倍に限られるため、設定周波数のピッ
チを小さく設定したい場合、前記ループフィルタの時定
数を大きく設定する必要が生じ、周波数の切替時間が長
くなる等の不具合が生ずる。
(発明の目的)
本発明の目的は、前記従来の構成における可変分周器等
の回路規模増大の要因を取り除くとともに、設定できる
出力周波数の自由度を向上し、設定周波数のピッチと周
波数切替時間の依存関係から生ずる不具合を解決し、小
形化,IC化に適する周波数シンセサイザを提供するこ
とにある。
の回路規模増大の要因を取り除くとともに、設定できる
出力周波数の自由度を向上し、設定周波数のピッチと周
波数切替時間の依存関係から生ずる不具合を解決し、小
形化,IC化に適する周波数シンセサイザを提供するこ
とにある。
(発明の構成および作用)
〔構 成〕
第1図は、本発明の一実施例を示す構成のブロック図で
ある。図において、△φは外部から与えられる基準位相
増加ステップ値(ディジタル値)、f CLKはΔφの
積算タイミングを与える周波数でfctw=’lのクロ
ック信号入力、1はΔφのmodulo 2 ’の積算
回路で、この回路はMビットの加算器と(M+1)ビッ
トのレジスタとで容易に構成できる。
ある。図において、△φは外部から与えられる基準位相
増加ステップ値(ディジタル値)、f CLKはΔφの
積算タイミングを与える周波数でfctw=’lのクロ
ック信号入力、1はΔφのmodulo 2 ’の積算
回路で、この回路はMビットの加算器と(M+1)ビッ
トのレジスタとで容易に構成できる。
Aは積算回路1の積算出力(ディジタル値)、Cは積算
回路1のキャリー(オーバフロー)ビット出力、2はキ
ャリービットCによって制御される補数切替回路で、C
=“1゜゛のとき積算出力Aの1の補数値を、またC=
“0”のとき積算出力Aをそれぞれ切替出力する機能を
有する。同機能は排他的論理和回路を用いて容易に実現
できる。
回路1のキャリー(オーバフロー)ビット出力、2はキ
ャリービットCによって制御される補数切替回路で、C
=“1゜゛のとき積算出力Aの1の補数値を、またC=
“0”のとき積算出力Aをそれぞれ切替出力する機能を
有する。同機能は排他的論理和回路を用いて容易に実現
できる。
3は補数切替回路2の出力として得られる積算出力Aの
例えばOから最大値までのディジタル値をアドレスとし
、その各アドレスの値が余弦波形のθ=0゜から180
゜までの半サイクルの波形を示すデータを予め記憶させ
るR O M (Read Only Mel1ory
)、4は補数切替回路2の出力もしくはROM3の出力
を入力し、そのディジタル数値をアナログ値に変換する
D/A変換器、5はD/A変換器4の出力の高調波成分
を除去する低域ろ波器、6は低域ろ波器出力を基準信号
入力とする位相比較器、7は位相比較器出力に接続され
るループフィルタ、8は電圧制御発振器(VCO)、9
はVC08の出力周波数を予め設定したP(固定値)分
周する固定分周器でその出力は帰還信号として位相比較
器6の他方の入力へ接続される。
例えばOから最大値までのディジタル値をアドレスとし
、その各アドレスの値が余弦波形のθ=0゜から180
゜までの半サイクルの波形を示すデータを予め記憶させ
るR O M (Read Only Mel1ory
)、4は補数切替回路2の出力もしくはROM3の出力
を入力し、そのディジタル数値をアナログ値に変換する
D/A変換器、5はD/A変換器4の出力の高調波成分
を除去する低域ろ波器、6は低域ろ波器出力を基準信号
入力とする位相比較器、7は位相比較器出力に接続され
るループフィルタ、8は電圧制御発振器(VCO)、9
はVC08の出力周波数を予め設定したP(固定値)分
周する固定分周器でその出力は帰還信号として位相比較
器6の他方の入力へ接続される。
なお、6,7,8.9はいわゆるPLLを構成しており
、1,2,3,4.5は上記PLL構成部分に供給する
基準信号の生成回路を構成している。
、1,2,3,4.5は上記PLL構成部分に供給する
基準信号の生成回路を構成している。
第1図の構成例に基づく本発明の作用を第2図と数式を
用いて次に説明する。第2図は第1図の補数切替回路2
の出力値の時間変化例を示した波形図である. 今、時刻0において、積算回路1の積算出力A一〇.キ
ャリービット出力c= ”o”とする.以降、積算回路
1はクロック信号f CLKの1周期毎(1/fcL*
)に、基準位相増加化ステップ値Δφの積算を続け、
その積算出力値Aが補数切替回路2の出力に現れるので
第2図に示すように、この出力値はΔφのステップで階
段状に上昇する。次に、時刻■に到り、Aの値が2M以
上に到達すると、キャリービットCが゜“1”に変化す
ると共にAの値はModulo 2 ’の積算動作によ
り、第2図の2M値を超えて波線で示した仮の積算値か
ら2′4を差し引いた値に下降し、再びΔφのステップ
で上昇してゆくが、このとき、補数切替回路2はAの補
数値を出力するので、第2図の実線に示すように時刻の
でのAの補数値からΔφのステップで階段状に下降して
ゆく。この.下降動作は時刻■において、Aの値が再び
2H以上に到達(補数切替回路の出力値がO以下に到達
)し、再びキャリービットCが″0″に変化するまで継
続する。時刻■以降は時刻0以降と同様の動作を繰り返
す。
用いて次に説明する。第2図は第1図の補数切替回路2
の出力値の時間変化例を示した波形図である. 今、時刻0において、積算回路1の積算出力A一〇.キ
ャリービット出力c= ”o”とする.以降、積算回路
1はクロック信号f CLKの1周期毎(1/fcL*
)に、基準位相増加化ステップ値Δφの積算を続け、
その積算出力値Aが補数切替回路2の出力に現れるので
第2図に示すように、この出力値はΔφのステップで階
段状に上昇する。次に、時刻■に到り、Aの値が2M以
上に到達すると、キャリービットCが゜“1”に変化す
ると共にAの値はModulo 2 ’の積算動作によ
り、第2図の2M値を超えて波線で示した仮の積算値か
ら2′4を差し引いた値に下降し、再びΔφのステップ
で上昇してゆくが、このとき、補数切替回路2はAの補
数値を出力するので、第2図の実線に示すように時刻の
でのAの補数値からΔφのステップで階段状に下降して
ゆく。この.下降動作は時刻■において、Aの値が再び
2H以上に到達(補数切替回路の出力値がO以下に到達
)し、再びキャリービットCが″0″に変化するまで継
続する。時刻■以降は時刻0以降と同様の動作を繰り返
す。
以上の動作から、時刻がOから■までの補数切替回路2
の出力値は、三角形階段波形値を呈することになるが、
その周期長TI (第2図の時刻O〜■の時間幅)は
平均的に次式で与えられることが明らかである。
の出力値は、三角形階段波形値を呈することになるが、
その周期長TI (第2図の時刻O〜■の時間幅)は
平均的に次式で与えられることが明らかである。
(1)式より、補数切替回路2の三角形階段波形の基本
周波数fllは となる。
周波数fllは となる。
さて、ここでROM3のある場合とない場合について説
明する。説明を簡単にするためにM=3すなわち積算出
力Aの最大値が2M−1=7の場合を考える。第3図は
、補数切替回路2の出力値とROM3のアドレス対デー
タの関係を示す説明図である. 先ず、ROM3のない場合、すなわち第1図の回路で一
点鎖線で補数切替回路2とD/A変換器4とを直接接続
した場合、第3図(a)において、破線で示した積算器
1の積算出力Aは、補数切替回路2によって実線で示し
たように三角形階段波形となりこれが連続してD/A変
換器4に入力され、同様の波形値のアナログ波形が得ら
れる。このアナログ波形は、低域ろ波器5によって高調
波成分が除かれて位相比較器6に入力される。
明する。説明を簡単にするためにM=3すなわち積算出
力Aの最大値が2M−1=7の場合を考える。第3図は
、補数切替回路2の出力値とROM3のアドレス対デー
タの関係を示す説明図である. 先ず、ROM3のない場合、すなわち第1図の回路で一
点鎖線で補数切替回路2とD/A変換器4とを直接接続
した場合、第3図(a)において、破線で示した積算器
1の積算出力Aは、補数切替回路2によって実線で示し
たように三角形階段波形となりこれが連続してD/A変
換器4に入力され、同様の波形値のアナログ波形が得ら
れる。このアナログ波形は、低域ろ波器5によって高調
波成分が除かれて位相比較器6に入力される。
一方、ROM3を第1図のように接続し、破線で示した
ようにD/A変換器4に接続した場合、ROM3に、M
=3のときの積算出力AがOがら順次その最大値7まで
のアドレスに余弦波形の振幅に相当するデータ(値)を
予め記憶させておく。
ようにD/A変換器4に接続した場合、ROM3に、M
=3のときの積算出力AがOがら順次その最大値7まで
のアドレスに余弦波形の振幅に相当するデータ(値)を
予め記憶させておく。
従って、第3図(a)に実線で示した補数切替回路2の
三角形階段波形値がROM3に入力されてアクセスする
とアドレスはO→1→2→・・−→6→7→7→6−・
→0→・−と変化しROM3に予め記憶している余弦波
形を形成するデータを読み出して出力されD/A変換器
4でD/A変換される。D/A変換されたアナログ信号
はほぼ完全な余弦波形に近いため低域ろ波器5のろ波特
性に対する要求が緩和される。
三角形階段波形値がROM3に入力されてアクセスする
とアドレスはO→1→2→・・−→6→7→7→6−・
→0→・−と変化しROM3に予め記憶している余弦波
形を形成するデータを読み出して出力されD/A変換器
4でD/A変換される。D/A変換されたアナログ信号
はほぼ完全な余弦波形に近いため低域ろ波器5のろ波特
性に対する要求が緩和される。
上記いずれの場合も、D/A変換器4から得られる出力
の基本周波数は(2)式で与えられる。
の基本周波数は(2)式で与えられる。
低域ろ波器5は、D/A変換器4の出力から高調波成分
を除去し、基本周波数fiの成分のみを抽出して位相比
較器6の基準信号入力として供給するので、位相比較器
6,ループフィルタ7, VC08,固定分周器9によ
るPLL構成により、vcosの出力周波数即ち、本発
明の周波数ジンセサイザの出力周波数f0は次式で与え
られる。
を除去し、基本周波数fiの成分のみを抽出して位相比
較器6の基準信号入力として供給するので、位相比較器
6,ループフィルタ7, VC08,固定分周器9によ
るPLL構成により、vcosの出力周波数即ち、本発
明の周波数ジンセサイザの出力周波数f0は次式で与え
られる。
fo =P−fm (Hz)
・−13)よって、(2)式と(3)式より最終的に次
式を得る,上記(4)式は、本発明の周波数シンセサイ
ザの出力周波数r0が、設定周波数ビッチ;P・fct
*/2H″’ (Hz)の整数(Δφ)倍で任意に設
定できることを示しており、かつ基準信号の周波数はf
uであって(2)式で与えられているから、設定周波数
ピッチが小さい場合でも次の不等式 Δφ> P 一一一一一・−・一一−−一
・=一・−一一−一−一−−・・・・・・・(5)を満
足する範囲でΔφを設定するように設計すればfRは充
分大きく設定でき、周波数切替時間が長くなる等の不具
合が発生しない。
・−13)よって、(2)式と(3)式より最終的に次
式を得る,上記(4)式は、本発明の周波数シンセサイ
ザの出力周波数r0が、設定周波数ビッチ;P・fct
*/2H″’ (Hz)の整数(Δφ)倍で任意に設
定できることを示しており、かつ基準信号の周波数はf
uであって(2)式で与えられているから、設定周波数
ピッチが小さい場合でも次の不等式 Δφ> P 一一一一一・−・一一−−一
・=一・−一一−一−一−−・・・・・・・(5)を満
足する範囲でΔφを設定するように設計すればfRは充
分大きく設定でき、周波数切替時間が長くなる等の不具
合が発生しない。
次に、以上に述べた本発明による周波数シンセサイザを
、ダブルスーパーヘテログイン受信機の第2局部発振回
路に応用した場合の設計の一興体例をとりあげ、その有
用性を吟味してみる。
、ダブルスーパーヘテログイン受信機の第2局部発振回
路に応用した場合の設計の一興体例をとりあげ、その有
用性を吟味してみる。
ここで、第1中間周波数; 90MIlz ,第2中間
周波数; 455kHz、第2局部発振周波数; 89
.545M}Iz(= f O)とし、f0を50Hz
の整数倍のピッチで±3kHzの範囲で周波数オフセッ
トする場合を考える。
周波数; 455kHz、第2局部発振周波数; 89
.545M}Iz(= f O)とし、f0を50Hz
の整数倍のピッチで±3kHzの範囲で周波数オフセッ
トする場合を考える。
この様な周波数オフセットの機能は、受信中心周波数の
微調整や、隣接チャネル干渉波の回避手段の一部に応用
する場合等に極めて有効である。
微調整や、隣接チャネル干渉波の回避手段の一部に応用
する場合等に極めて有効である。
今、前述の各パラメータを夫々、M”31, fctK
=800kHz, P = 2 10=1024とす
ると、Δφの設定値は(4)式により、第1表のように
与えられる.第 1 表 上記のΔφの設定値は、29ビットの2進整数値で表現
でき、かつ、P=1024よりも充分に大きい。
=800kHz, P = 2 10=1024とす
ると、Δφの設定値は(4)式により、第1表のように
与えられる.第 1 表 上記のΔφの設定値は、29ビットの2進整数値で表現
でき、かつ、P=1024よりも充分に大きい。
このため、(2)式による基準信号の周波数f.はf
* ’i87.443〜87.449 (kHz
)の範囲となり、設定周波数ピッチ50H2に比べて十
分大きく設定できるので、周波数切替時間を短くできる
.上記の表によれば目標オフセット値(nX50Hz,
−60≦n≦+60)に対する設定オフセット値の誤
差は±0.111z以内であり、水晶発振器の発振周波
数誤差以下となっていることも確認できる。
* ’i87.443〜87.449 (kHz
)の範囲となり、設定周波数ピッチ50H2に比べて十
分大きく設定できるので、周波数切替時間を短くできる
.上記の表によれば目標オフセット値(nX50Hz,
−60≦n≦+60)に対する設定オフセット値の誤
差は±0.111z以内であり、水晶発振器の発振周波
数誤差以下となっていることも確認できる。
(発明の効果)
以上詳細に説明したように、本発明の周波数シンセサイ
ザの構成では、PLL構成におけるvCOの出力の分周
は、固定分周比を採用しているので分周器が簡易となり
、回路規模を小さくすることができる.また、出力周波
数を微調整する等の目的のため、設定周波数ピッチを極
めて小さくする必要がある場合においても、基準信号の
周波数を太き《設定することができ、周波数切替時間が
長くなる等の不具合を生じない.さらに、基準信号を生
成する部分のほとんどは論理動作に基づいているため、
回路の小形化,IC化に適するという生産上の利点があ
る。
ザの構成では、PLL構成におけるvCOの出力の分周
は、固定分周比を採用しているので分周器が簡易となり
、回路規模を小さくすることができる.また、出力周波
数を微調整する等の目的のため、設定周波数ピッチを極
めて小さくする必要がある場合においても、基準信号の
周波数を太き《設定することができ、周波数切替時間が
長くなる等の不具合を生じない.さらに、基準信号を生
成する部分のほとんどは論理動作に基づいているため、
回路の小形化,IC化に適するという生産上の利点があ
る。
第1図は本発明の一実施例を示す回路のブロック図、第
2図は第1図の補数切替回路2の出力値のタイムチャー
ト、第3図は補数切替回路の出力値とROMのアドレス
対データの説明図である。 ■・・・積算器、 2・・・補数切替回路、 3・・・
ROM, 4・・・D/A変換器、 5・・・LPF
,6・・・位相比較器、 7・・・ループフィルタ、8
・・・VCO、 9・・・固定分周器。 ′I$1 図
2図は第1図の補数切替回路2の出力値のタイムチャー
ト、第3図は補数切替回路の出力値とROMのアドレス
対データの説明図である。 ■・・・積算器、 2・・・補数切替回路、 3・・・
ROM, 4・・・D/A変換器、 5・・・LPF
,6・・・位相比較器、 7・・・ループフィルタ、8
・・・VCO、 9・・・固定分周器。 ′I$1 図
Claims (2)
- (1)外部から入力されるディジタル値で表現された基
準位相増加ステップ値を外部から入力される繰り返し周
波数一定のクロックのタイミングに従ってmodulo
2^M(Mは自然数)で積算した積算出力(ディジタル
値)とキャリービットとを出力する積算回路と、 前記キャリービットの入力毎に極性を変化する2安定回
路の状態に従って前記積算出力もしくはその補数値を切
替出力する補数切替回路と、該補数切替回路の出力値を
アナログ値に変換するD/A変換器と、 該D/A変換器の出力の高調波成分を除去して基準信号
を出力する低域ろ波器と、 電圧制御発振器の出力を予め設定された分周比で分周し
た分周信号と前記基準信号との位相差を検出して該検出
された位相差に対応して前記電圧制御発振器の出力周波
数を制御するように構成された位相同期ループ(PLL
)とを備えて、 前記基準位相増加ステップ値を変えることによって前記
基準信号の周波数を変化させ、前記電圧制御発信器の出
力周波数を制御するように構成された周波数シンセサイ
ザ。 - (2)前記補数切替回路と前記D/A変換器との間に、
該補数切替回路の出力によって、予め記憶させてある該
補数切替回路の出力値をアドレスとして余弦波形の0°
から180°までの半サイクルの振幅データを順次読み
出すことのできるROMを設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の周波数シンセサイザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1053386A JPH02233019A (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | 周波数シンセサイザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1053386A JPH02233019A (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | 周波数シンセサイザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02233019A true JPH02233019A (ja) | 1990-09-14 |
Family
ID=12941387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1053386A Pending JPH02233019A (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | 周波数シンセサイザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02233019A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0629744A (ja) * | 1991-12-28 | 1994-02-04 | Intaanix Kk | 位相ロック・ループ用デジタル信号処理型基準周波数発生回路 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5811121A (ja) * | 1981-07-10 | 1983-01-21 | Sekisui Plastics Co Ltd | 雨戸等の積層板の製造方法 |
-
1989
- 1989-03-06 JP JP1053386A patent/JPH02233019A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5811121A (ja) * | 1981-07-10 | 1983-01-21 | Sekisui Plastics Co Ltd | 雨戸等の積層板の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0629744A (ja) * | 1991-12-28 | 1994-02-04 | Intaanix Kk | 位相ロック・ループ用デジタル信号処理型基準周波数発生回路 |
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