JPH0362620A - 周波数シンセサイザ - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、ディジタルフェーズロックドループ、いわゆ
るディジタルＰＬＬを用いた周波数シンセサイザに関す
る。

〔従来の技術〕

この種の周波数シンセサイザの一例が、第３図に示され
ている。この従来の周波数シンセサイザは、基準発振器
３１と、固定分周器３２と、位相比較器３３と、ローパ
スフィルタ３４と、電圧制御発振器３５と、可変分周器
３６とで構成されている。

このような構成の周波数シンセサイザの接続は、次のと
おりである。基準周波数信号を発生する基準発振器３１
の出力は、固定分周器３２に接続されている。この固定
分周器３２の出力は、位相比較器３３の一方の人力に接
続されている。この位相比較器３３の出力は、ローパス
フィルタ３４の入力に接続されている。このローパスフ
ィルタ３４の出力は、電圧制御発振器３５の制御入力に
接続されている。この電圧制御発振器３５の出力は、分
岐されて可変分周器３６に接続されている。この可変分
周器３６の出力は位相比較器３３の他方の入力に接続さ
れている。

電圧制御発振器３５の出力信号は、周波数シンセサイザ
の出力信号として出力端子４０から外部に与えられる。

このような周波数シンセサイザでは、位相比較器３３は
、固定分周器３２からの信号の周波数及び位相と、電圧
制御発振器３５の発振周波数及び位相とを比較し、その
誤差に比例した平均直流電圧を出力する。この誤差電圧
は、ローパスフィルタ３４を介して、電圧制御発振器３
５の制御入力に帰還され、ＰＬＬが形成されて位相同期
状態となる。

このとき、可変分周器３６の分周数をＮｖとし、固定分
周器３２から位相比較器３３へ出力される信号の周波数
をｆ、、とし、シンセサイザ出力信号の周波数をｆ。ｕ
ｔとすれば、位相同期状態には次式が成立する。

また、この式から次式が成立する。

ｆ、、ｔ＝ｆ、・Ｎｖ このようにシンセサイザ出力信号の周波数ｆ。ｕＬは、
周波数ｆ、・Ｎｖに固定される。すなわち、チャンネル
間隔（チャンネルスペーシング）は、ｆ、に等しい。

したがって、チャンネル間隔が小さく、かつシンセサイ
ザの出力周波数が高い場合は、可変分周器３６の分周数
Ｎｖを大きくする。

また、チャンネル間隔を小さくするためには、位相比較
器３３の人力周波数ｆｒを低くする。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の周波数シンセサイザの分周数Ｎｖを大き
くすると、次のような問題が生じる。

すなわち、ディジタルＰＬＬの周波数シンセサイザの開
ループゲインは分周数Ｎｖに反比例するため、ループゲ
インが低くなり、周波数の引込み範囲が挟まり、その結
果としてループ応答速度が低下する。したがって、従来
の周波数シンセサイザでは、比較的小さいチャンネル間
隔で高い周波数を出力する場合に、周波数切り替え時間
が長くかかってしまうという欠点がある。

また、従来の周波数シンセサイザの基準周波数ｆ、を低
くすると、次のような問題点が生じる。

すなわち、位相比較器よりもれた周波数１１による、不
要波変調（リファレンスリーク）を抑圧する目的でルー
プ内に設けられたローパスフィルタのカットオフ周波数
を低くしなければならず、その結果としてループ応答速
度が低下する。したがって、従来の周波数シンセサイザ
では、小さいチャンネル間隔をもつ場合に、周波数切り
替え時間が長くかかってしまうという欠点がある。

本発明の目的は、このような欠点を除去し、小さいチャ
ンネル間隔で高い周波数を出力する場合、または小さい
チャンネル間隔をもつ場合に、周波数切り替え時間を短
くできる周波数シンセサイザを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の第１の周波数シンセサイザは、制御信号に基づ
く周波数の信号を発生し、外部にシンセサイザ出力信号
として出力する電圧制御発振部と、混合信号と所定の基
準信号とに基づいて前記制御信号を生成する生成部とを
備える周波数シンセサイザであって、 ローカル周波数の信号を発生する発振部と、前記発振部
からのシンセサイザ出力信号と前記電圧制御発振部から
の信号とをミックスし、ミックスダウンした混合信号を
前記生成部に出力する混合部とを有することを特徴とし
ている。

本発明の第２の周波数シンセサイザは、制御信号に基づ
く周波数の信号を発生する電圧制御発振部と、この電圧
制御発振部からの信号と所定の基準信号とに基づいて前
記制御信号を生成する生成部を備える周波数シンセサイ
ザにおいて、前記電圧制御発振部からの信号を分周する
分周部と、 前記分周部からの信号から、高調波成分を取り除いて、
シンセサイザ出力信号を外部に出力するフィルタ部とを
有することを特徴としている。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は、第１の周波数シンセサイザの一実施例を示す
構成図である。この第１の周波数シンセサイザは、基準
発振器１１と、固定分周器１２と、位相比較器１３と、
ローパスフィルタ１４．１９と、電圧制御発振器１５と
、可変分周器１６と、混合器Ｉ７と、発振器１８とで構
成されている。

このような構成の周波数シンセサイザでは、基準発振器
１１が基準周波数の信号を発生し、発振器１８がローカ
ル周波数ｆＬｏの信号を発生する。

混合器１７が、電圧制御発振器１５からの信号と、発振
器１８からの信号とを旦ツクスする。

ローパスフィルタ１９が混合器１７からの信号の高域成
分を取り除き、ローパスフィルタ１４が位相比較器１３
からの信号の高域成分を取り除く。

固定分周器１２が基準発振器１１からの信号を分周し、
可変分周器１６がローパスフィルタ１９からの信号を分
周する。

位相比較器１３が、固定分周器１２からの信号と、可変
分周器１６からの信号とを比較し、誤差に比例した信号
を出力する。

電圧制御発振器１５が、ローパスフィルタ１４からの信
号に基づいて、周波数ｆ。ｕｔのシンセサイザ出力信号
を、出力端子４０に出力する。

次に、この周波数シンセサイザの動作について説明する
。

基準発振器１１が、基準周波数の信号を発生している。

基準発振器１■から出力される信号の周波数は、固定分
周器１２によりチャンネル間隔に等しい周波数ｆ、に分
周され、位相比較器１３に入力される。

一方、発振器１８が、ローカル周波数ｒｔｏの信号を発
生し、電圧制御発振器１５が、ローパスフィルタ１４を
経由した、位相比較器１３からの信号に基づいて、周波
数ｆ。ｕｔの信号を出力している。電圧制御発振器１５
の分岐された出力周波数ｆ。Ｌは、混合器１７で発振器
１８より出力される周波数ｆＬｏとξツクスされ、ロー
パスフィルタ１９を通ることによりミックスダウンされ
た周波数成分のみが取り出され、可変分周器１６に人力
される。ここで、ミックスダウンされた周波数をｒ７と
し、可変分周器１６の分周数をＮｖとすると、位相同期
状態では次式が成り立つ。

ｆｏｔ−ｆｔｏ＋ｆ、＝ｆＬｏ＋ｆｒ−Ｎｖ１ Ｎｖ− ｆ。

したがって、ごラスダウンされた周波数ｆｍが比較的低
い周波数であれば、チャンネル間隔ｒｒが小さくともＮ
ｖは大きくならない。

このようにして基準発振器と、固定分周器と、位相比較
器と、ローパスフィルタと、可変分周器と電圧制御発振
器とにより構成される位相同期周波数シンセサイザにお
いて、電圧制御発振器の出力を旦ンクスダウンする混合
器と、ローカル周波数を発生する発振器と、ローパスフ
ィルタとを具備し、ミックスダウンされた周波数を可変
分周器に入力している。すなわち、電圧制御発振器の出
力周波数を混合器によりミックスダウンして可変分周器
に帰還しているので、可変分周器の分周数を小さ（し、
ループゲインを高くすることができる。その結果として
、ループ応答速度が速くなり周波数の高速切り替えがで
きる。

第２図は、第２の周波数シンセサイザの一実施例を示す
構成図である。この第２の周波数シンセサイザは、基準
発振器２１と、固定分周器２２．２７と、位相比較器２
３と、ローパスフィルタ２４．２８と、電圧制御発振器
２５と、可変分周器２６とで構成されている。

このような構成の周波数シンセサイザでは、基準発振器
２１が基準周波数の信号を発生する。

固定分周器２２が基準信号発振器２２からの信号を分周
し、固定分周器２７が電圧制御発振器２５からの、周波
数ｒ　ｖｃｏの信号を分周する。また、可変分周器２６
が、電圧制御発振器２５からの信号を分周する。

ローパスフィルタ２４が位相比較器２３からの信号の高
域成分を取り除き、ローパスフィルタ２８が固定分周器
２７からの信号の高域成分を取り除いて、周波数ｆ。ｕ
ｔのシンセサイザ出力信号を出力端子４０に出力する。

位相比較器２３が、固定分周器２２からの信号と、可変
分周器２６からの信号とを比較し、誤差に比例した信号
を出力する。

電圧制御発振器２５が、ローパスフィルタ２４からの信
号に基づいて、周波数ｆ。ｖｃの信号を出力する。

次に、この周波数シンセサイザの動作について説明する
。

基準信号発振器２１が基準周波数の信号を発生している
。基準発振器２１から出力される信号の周波数は、固定
分周器２２により周波数ｆ、に分周され、位相比較器２
３に入力される。

一方、電圧制御発振器２５が、ローパスフィルタ２４を
経由した、位相比較器２３からの信号に基づいて、周波
数ｆ　ＶＣＯの信号を出力している。電圧制御発振器２
５の出力周波数ｒ　ｖｃｏは分岐され、一方は可変分周
器２６に帰還され、他方は固定分周器２７゜ローパスフ
ィルタ２８を介して、シンセサイザの出力周波数ｆ。Ｕ
、として出力端子４０より外部に与えられる。ここで、
可変分周器２６の分周数をＮｖとし、固定分周器２７の
分周数をＮ。ｕｔ＋シンセサイザの出力周波数をｆ。ｕ
ｔとすると、位相同期状態においては次式が成り立つ。

また、０式と■式とから、次式が戒り立つ。

ｆ。

このように、 シンセサイザ出力周波数ｆ。Ｕ。

は周 「、 イザ出力周波数ｆ。ｔを４０ＭＩＩｚ±５　ｋＨｚ、チ
ャンネル間隔を５０Ｈｚとする。また、出力前の固定分
周器２７の分周数Ｎ。ｕｔを２０とすると、０式より電
圧制御発振器２５の出力周波数ｆ　ＶＣＯは８００ＭＨ
ｚ±１００ｋＨｚとなり、また■式より基準周波数ｒ、
は１　ｋＨｚとなる。

このようにして、基準発振器と固定分周器と、位相比較
器と、ローパスフィルタと、可変分周器と、電圧制御発
振器とにより構成される位相同期周波数シンセサイザに
おいて、電圧制御発振器の出力を分周する分周器と、こ
の分周器の出力の高調波を除去するローパスフィルタと
を具備し、分周された周波数をシンセサイザの出力とし
ている。

すなわち、電圧制御発振器の出力周波数を分周器により
分周してシンセサイザの出力周波数を得ているので、チ
ャンネル間隔が小さい場合にも、基準周波数をある程度
高くすることができる。その結果として、ループ応答速
度が速くなり、周波数の切り替え速度を短くできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、小さいチャンネ
ル間隔で高い周波数を出力する場合、または小さいチャ
ンネル間隔をもつ場合に、周波数切り替え時間を短くで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の周波数シンセサイザの一実施
例を示す構成図、 第２図は、本発明の第２の周波数シンセサイザの一実施
例を示す構成図、 第３図は、従来の周波数シンセサイザの一例を示す構成
図である。 １１・・・・・基準発振器 １２・・・・・固定分周器 １３・・・・・位相比較器 １４、１９・・・ローパスフィルタ １５・・・・・電圧制御発振器 Ｉ６・・・・・可変分周器 １７・・・・・混合器 １８・ ・発振器 ４０・ ・出力端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御信号に基づく周波数の信号を発生し、外部に
   シンセサイザ出力信号として出力する電圧制御発振部と
   、混合信号と所定の基準信号とに基づいて前記制御信号
   を生成する生成部とを備える周波数シンセサイザであっ
   て、 ローカル周波数の信号を発生する発振部と、前記発振部
   からのシンセサイザ出力信号と前記電圧制御発振部から
   の信号とをミックスし、ミックスダウンした混合信号を
   前記生成部に出力する混合部とを有することを特徴とす
   る周波数シンセサイザ。
2. （２）制御信号に基づく周波数の信号を発生する電圧制
   御発振部と、この電圧制御発振部からの信号と所定の基
   準信号とに基づいて前記制御信号を生成する生成部を備
   える周波数シンセサイザにおいて、 前記電圧制御発振部からの信号を分周する分周部と、 前記分周部からの信号から、高調波成分を取り除いて、
   シンセサイザ出力信号を外部に出力するフィルタ部とを
   有することを特徴とする周波数シンセサイザ。