JPH0645931A - 周波数シンセサイザ - Google Patents

周波数シンセサイザ

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JPH0645931A
JPH0645931A JP4052533A JP5253392A JPH0645931A JP H0645931 A JPH0645931 A JP H0645931A JP 4052533 A JP4052533 A JP 4052533A JP 5253392 A JP5253392 A JP 5253392A JP H0645931 A JPH0645931 A JP H0645931A
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Hiroyuki Yabuki
博幸 矢吹
Mitsuo Makimoto
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 高周波多チャンネル無線機等に用いる周波数
シンセサイザに関するもので、チャンネル切り替え時の
高速周波数引き込みという課題を解決し、定常状態での
特性を損ねることなくチャンネル間周波数切り替え時間
の高速化を可能とする周波数シンセサイザを実現するこ
とを目的とする。 【構成】 第1、第2の位相同期回路9、16およびミ
キサを含む第3の位相同期回路21を設け、かつ第1の
位相同期回路9に対して第2の位相同期回路16のルー
プ利得を高く設定するとともに、第1の位相同期回路9
に位相整合回路を設けることにより、定常状態での特性
を損なうことなくチャンネル間周波数切り替え時間の高
速化を可能とする優れた周波数シンセサイザを実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高周波多チャンネル無線
機等に用いる周波数シンセサイザに適用されるもので、
さらに詳しくは、高速周波数引き込みを特徴とする位相
同期(PLL;フェーズ・ロックド・ループ)形の周波
数シンセサイザに関するものである。
【0002】
【従来の技術】周波数シンセサイザは多チャンネル無線
機の重要な構成要素であり、各種無線機器・装置に広く
利用されている。近年の無線通信はアナログからデジタ
ルへ移行しつつあるが、その通信方式としては時分割多
元接続(TDMA;タイム・ディビジョン・マルティプ
ル・アクセス)方式が採用されており、周波数シンセサ
イザにおいてはチャンネル間引き込み特性の高速化が重
要な課題となる。
【0003】以下、従来の周波数シンセサイザについて
説明する。図4は従来の周波数シンセサイザの構成を示
すものである。図4において、1は電圧制御発振器、2
は高周波出力端子、3は電圧制御発振器1の出力を分周
する分周器、4は基準発振器(通常温度補償水晶発振器
が用いられる)、5は基準発振器4の出力を分周する第
2の分周器、6は第1、第2の分周器の出力位相を検出
する位相比較器(通常デジタル形の位相・周波数比較
器)、7は位相比較器6の出力を変換し積分器の駆動信
号とするチャージポンプ、8はチャージポンプ7の出力
の高域成分を除去して電圧制御発振器1に帰還する積分
器すなわちループフィルタであり、9は前記要素により
構成される第1の位相同期回路である。
【0004】以上のように構成された周波数シンセサイ
ザについて、以下その動作について説明する。
【0005】位相同期時には、第1と第2の分周器の出
力周波数(比較周波数)および位相は一致しており、チ
ャージポンプ出力は高インピーダンス状態となってい
る。一方チャンネル切り替え時には2つの出力周波数は
ずれるが、位相比較器が目標周波数の近傍に引き込む様
に周波数補正の動作を行い、チャージポンプを介してル
ープフィルタの充放電を行う(周波数引き込みモー
ド)。さらに位相比較器は、目標周波数に引き込む様に
位相補正の動作を行い、チャージポンプを介してループ
フィルタの充放電を行う(位相引き込みモード)。
【0006】上記一連の動作は、ループ利得が高い、つ
まり電圧制御発振器の感度が高い、分周数が小さい(比
較周波数数が高い)あるいはループフィルタの時定数が
小さい程高速である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多チャ
ンネル無線機においてはチャンネル間隔により比較周波
数は一義的に決定され、自由に設定することはできな
い。また、電圧制御発振器の感度を高くとると電圧制御
発振器自体のS/N、C/Nが劣化する、ループフィル
タの時定数を小さくすると雑音帯域幅が広くなり、周波
数シンセサイザとしてのS/N、C/Nが劣化するとい
う課題を有していた。
【0008】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、定常状態でのS/N、C/N等の特性を確保した
まま、チャンネル間引き込み特性の高速化を実現した周
波数シンセサイザを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、多チャンネル周波数シンセサイザにおい
て、第1、第2の位相同期回路およびミキサを含む第3
の位相同期回路を設け、かつ第1の位相同期回路に対し
て第2の位相同期回路のループ利得を高く設定するとと
もに、第1の位相同期回路に位相整合回路を設けた構成
を有している。
【0010】
【作用】本発明は上記構成によって、チャンネル切り替
え前に第2の位相同期回路を立ち上げるとともに、チャ
ンネル切り替え時にはミキサを含む第3の位相同期回路
により周波数を高速に切り替えた後第1の位相同期回路
に切り替え、位相整合動作を施すことで、定常状態での
S/N、C/N等の特性を劣化することなく、チャンネ
ル間周波数切替時間の短縮を実現することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例について、図面
を参照しながら説明する。
【0012】図1は本発明の第1の実施例における周波
数シンセサイザの構成図である。図1において、1〜9
の番号を付している構成要素は図4と同一のものなので
説明は略す。図1において図4の構成と異なる点は、第
2の電圧制御発振器10、第2の電圧制御発振器の出力
を分周する第3の分周器11、基準発振器4の出力を分
周する第4の分周器12、第3、第4の分周器の出力位
相を検出する第2の位相比較器13、第2の位相比較器
の出力を変換し積分器の駆動信号とする第2のチャージ
ポンプ14、第2のチャージポンプの出力の高域成分を
除去して第2の電圧制御発振器10に帰還する第2の積
分器すなわちループフィルタ15により構成される第2
の位相同期回路16、第1の電圧制御発振器1の出力と
第2の電圧制御発振器10の出力を周波数混合し中間周
波数出力を得るミキサ17a、ミキサ17aの出力の不
要周波数成分を除去するフィルタ17b、フィルタ17
bの出力を分周する第5の分周器18、第4、第5の分
周器の出力位相を検出する第3の位相比較器19、第3
の位相比較器19の出力を変換し積分器の駆動信号とす
る第3のチャージポンプ20と第1の積分器すなわちル
ープフィルタ8により構成される第3の位相同期回路2
1、および第1の位相同期回路9と第3の位相同期回路
21を切り替えるスイッチ22を設けた点である。
【0013】さらに、第1の電圧制御発振器1の発振周
波数をf1とすると、第2の電圧制御発振器10の発振
周波数f2をf1の近傍で、かつfm=|f1−f2|
が一定となるような周波数に設定する点である。
【0014】以上のように構成された周波数シンセサイ
ザの動作を説明する。チャンネル切り替え前に第2の位
相同期回路16を立ち上げる。第2の位相同期回路16
は、周波数切り替え後の過渡応答時に使用する第3の位
相同期回路21に含まれるミキサ17aの局部発振源で
あるため、周波数の安定度は必要であるが、高性能なS
/N、C/Nは必要としない。そのため、比較周波数は
第1の位相同期回路9と同じ値にする必要があるが、第
2の電圧制御発振器10の感度を高く、あるいは第2の
ループフィルタ15の時定数を小さく設定しループ利得
を高くすることが可能であり、高速な周波数引き込みを
実現できる。チャンネル切り替え時には、第1の電圧制
御発振器1の出力と第2の電圧制御発振器10の出力を
入力とするミキサ17aの出力にフィルタ17bを接続
することでfmの周波数成分のみを取り出し、この出力
を用いた第3の位相同期回路21により、周波数を切り
替える。第1の位相同期回路9による定常状態での特性
を損ねないために、第1の電圧制御発振器1の感度、第
1のループフィルタ8の時定数設定に自由度は少ない。
一方、比較周波数も第1の位相同期回路9により一義的
に決定されているが、fmが第1の電圧制御発振器1の
周波数と比較して大幅に小さいため、分周数も大幅に小
さくなる。これにより、第3の位相同期回路21のルー
プ利得は第一の位相同期回路9のループ利得より自動的
に高くなり、極めて高速な周波数切り替えが実現でき
る。その後位相同期回路切り替え信号によりスイッチ2
2を介して第1の位相同期回路9に切り替える。
【0015】切り替え時に第1の位相同期回路9と第3
の位相同期回路21の間で周波数は一致しているが、位
相誤差が生じ位相補正のための過渡応答が発生するた
め、周波数切り替え時間が長くなる。この課題を解決す
るために、切り替え時には位相整合の手段が必要とな
る。
【0016】図2は図1の要部となる位相整合回路の構
成図である。図2において1〜9の番号を付している構
成要素は図1と同一のものなので説明は略す。29は第
1のチャージポンプ7と第1のループフィルタ8との間
をスイッチするループスイッチ、30は第1の電圧制御
発振器1と第1の分周器3との間に置かれる第1のゲー
ト回路、31は基準発振器4と第2の分周器5との間に
置かれる第2のゲート回路、32は位相同期回路切り替
え信号と第1の分周器3または第2の分周器5の出力と
位相比較器6の出力とを入力として、ループスイッチ2
9とゲート回路30、31を制御する制御回路である。
【0017】以上のように構成された位相整合回路の動
作を説明する。第3の位相同期回路21から第1の位相
同期回路9への切り替えにおいては、位相比較器6の出
力と位相同期回路切り替え信号とを入力とする制御回路
32によって、第1の分周器3と第2の分周器5の入力
を制御するゲート回路30、31を位相誤差分の時間だ
け制御し、位相比較器6の2つの入力を同相状態とす
る。また、制御回路32は位相同期回路切り替え信号の
立ち上がりより一定時間だけ遅れて変化するループ制御
信号を作る。このループ制御信号によりループスイッチ
29を直接制御する。これらの動作により、ループ切り
替え制御の始めに位相調整を行い短い引き込み時間です
む状態にした上で、通常の周波数シンセサイザモードと
するものである。
【0018】図3は図2における制御回路の詳細構成図
である。図3において、40は第1の分周器3あるいは
第2の分周器5の出力をクロック入力とし位相同期回路
切り替え信号をリセット入力とする3ビットのシフトレ
ジスタ、41、42はシフトレジスタ40の出力と第1
の位相比較器6の出力を入力とするゲート回路である。
【0019】以上のように構成された制御回路32の動
作を説明する。3ビットのシフトレジスタ40により位
相同期回路切り替え信号の立ち上がりより位相比較周波
数3周期分だけ遅れたループ制御信号が作られる。この
ループ制御信号によりループスイッチ29を直接制御す
る。また、ループ制御信号と位相比較器6の出力とをゲ
ート回路41、42によってゲートし、位相同期回路切
り替え信号立ち上がりの3周期分だけ位相調整を行うよ
うに、ゲート回路30、31の制御信号を作る。これら
の動作により、位相同期回路切り替えの始めに位相調整
を行い、短い引き込み時間ですむ状態にした上で通常の
シンセサイザモードとするものである。
【0020】以上のように本実施例によれば、多チャン
ネル周波数シンセサイザにおいて、第1、第2の位相同
期回路およびミキサを含む第3の位相同期回路を設け、
かつ第1の位相同期回路に対して第2の位相同期回路の
ループ利得を高く設定するとともに、第1の位相同期回
路に位相整合回路を設けることによりチャンネル間周波
数切り替え時間を高速化することができる。
【0021】以下本発明の第2の実施例について説明す
る。基本構成は第1の実施例と同一のものなので説明は
略す。第1の実施例と異なる点は、第2の電圧制御発振
器10の発振周波数f2を固定とする、つまり第1の電
圧制御発振器1の発振周波数をf1とすると、fm=|
f1−f2|がf1とともに変化する点である。
【0022】以上のように構成された周波数シンセサイ
ザの動作を説明する。第1の電圧制御発振器1の周波数
f1の切り替えとともにfmが変化するため、f1の切
り替えと同時に第5の分周器18の分周数も切り替え、
第5の分周器18の出力周波数が常時比較周波数に対応
するように制御する。その他の基本動作は第1の実施例
と同様なので説明は略す。
【0023】以上のように本実施例によれば、多チャン
ネル周波数シンセサイザにおいて、第1、第2の位相同
期回路およびミキサを含む第3の位相同期回路を設け、
かつ第1の位相同期回路に対して第2の位相同期回路の
ループ利得を高く設定するとともに、第1の位相同期回
路に位相整合回路を設けることによりチャンネル間周波
数切り替え時間を高速化することができる。
【0024】なお、本実施例においては、第2の位相同
期回路16はチャンネル切り替え前に立ち上げるとした
が、常時動作していても構わない。また、第1、第2、
第3の位相同期回路の比較周波数の位相を一致させるた
め、同一の基準発振器を使用する必要がある。
【0025】また、位相整合回路も実施例に限定される
ものではなく、切り替え時に第1、第2の分周器の位相
整合をとる機能であればよいことは言うまでもない。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、多チャン
ネル周波数シンセサイザにおいて、第1、第2の位相同
期回路およびミキサを含む第3の位相同期回路を設け、
かつ第1の位相同期回路に対して第2の位相同期回路の
ループ利得を高く設定するとともに、第1の位相同期回
路に位相整合回路を設けることにより、定常状態での特
性を損なうことなくチャンネル間周波数切り替え時間の
高速化を可能とする優れた周波数シンセサイザを実現で
きるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における周波数シンセサイザ
のブロック結線図
【図2】同周波数シンセサイザの要部となる位相整合回
路のブロック結線図
【図3】図2の要部である制御回路のブロック結線図
【図4】従来の周波数シンセサイザのブロック結線図
【符号の説明】 1 電圧制御発振器 2 高周波出力端子 3 分周器 4 基準発振器 5 分周器 6 位相比較器 7 チャージポンプ 8 ループフィルタ 9 位相同期回路 10 電圧制御発振器 11 分周器 12 分周器 13 位相比較器 14 チャージポンプ 15 ループフィルタ 16 位相同期回路 17a ミキサ 17b フィルタ 18 分周器 19 位相比較器 20 チャージポンプ 21 位相同期回路 22 スイッチ 29 ループスイッチ 30 ゲート回路 31 ゲート回路 32 制御回路 40 シフトレジスタ 41 ゲート回路 42 ゲート回路

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の電圧制御発振器、前記第1の電圧
    制御発振器の出力を分周する第1の分周器、基準発振器
    の出力を分周する第2の分周器、前記第1、第2の分周
    器の出力位相を検出する第1の位相比較器、前記第1の
    位相比較器の出力を変換し積分器の駆動信号とする第1
    のチャージポンプ、及び前記第1のチャージポンプの出
    力の高域成分を除去して前記第1の電圧制御発振器に帰
    還する第1のループフィルタよりなる第1の位相同期回
    路と、第2の電圧制御発振器、前記第2の電圧制御発振
    器の出力を分周する第3の分周器、基準発振器の出力を
    分周する第4の分周器、前記第3、第4の分周器の出力
    位相を検出する第2の位相比較器、前記第2の位相比較
    器の出力を変換し積分器の駆動信号とする第2のチャー
    ジポンプ、及び前記第2のチャージポンプの出力の高域
    成分を除去して前記第2の電圧制御発振器に帰還する第
    2のループフィルタよりなる第2の位相同期回路と、前
    記第1の電圧制御発振器出力、前記第2の電圧制御発振
    器出力を周波数混合し中間周波数出力を得るミキサ、前
    記ミキサ出力の不要周波数成分を除去するフィルタ、前
    記フィルタ出力を分周する第5の分周器、前記第4、第
    5の分周器の出力位相を検出する第3の位相比較器、前
    記第3の位相比較器の出力を変換し積分器の駆動信号と
    する第3のチャージポンプ、及び前記第1のループフィ
    ルタよりなる第3の位相同期回路と、基準発振器と、前
    記第1と第3の位相同期回路を切り替えるスイッチを第
    1のループフィルタの前に設けることを特徴とした周波
    数シンセサイザ。
  2. 【請求項2】 第3の位相同期回路から第1の位相同期
    回路へ切り替えた直後に第1の分周器と第2の分周器の
    出力位相を一致させる位相整合回路を、第1の位相同期
    回路内に設けることを特徴とした請求項1記載の周波数
    シンセサイザ。
  3. 【請求項3】 第1の電圧制御発振器と第1の分周器と
    の間に設けた第1のゲート回路と、基準発振器と第2の
    分周器の間に設けた第2のゲート回路と、第1の位相比
    較器と第1のループフィルタとの間に設けたループスイ
    ッチと、前記第1または第2の分周器出力と位相同期回
    路切り替え信号とを入力とする3ビット以上のシフトレ
    ジスタと第1の位相比較器の出力と前記シフトレジスタ
    の出力とを入力とする第3、第4のゲート回路からなる
    制御回路より構成される位相整合回路を具備することを
    特徴とした請求項2記載の周波数シンセサイザ。
  4. 【請求項4】 第1の電圧制御発振器の周波数と第2の
    電圧制御発振器の周波数の差が一定となるように第2の
    電圧制御発振器の周波数を設定することを特徴とした請
    求項1記載の周波数シンセサイザ。
  5. 【請求項5】 第2の電圧制御発振器の周波数を固定と
    することを特徴とした請求項1記載の周波数シンセサイ
    ザ。
  6. 【請求項6】 第1の位相同期回路に対して、第2の位
    相同期回路のループ利得を高く設定することを特徴とし
    た請求項1記載の周波数シンセサイザ。
  7. 【請求項7】 第1、第2および第3の位相同期回路に
    使用する基準発振器を共有することを特徴とした請求項
    1記載の周波数シンセサイザ。
  8. 【請求項8】 第2の位相同期回路の電源を周波数切り
    替え完了時に切断し、次の周波数切り替え直前に再び立
    ち上げることを特徴とした請求項1記載の周波数シンセ
    サイザ。
  9. 【請求項9】 ループフィルタに非線形能動素子を導入
    することを特徴とした請求項1記載の周波数シンセサイ
    ザ。
  10. 【請求項10】 第3の位相同期回路から第1の位相同
    期回路への切り替え直後に、第1のループフィルタのの
    定数を切り替えることを特徴とした請求項1記載の周波
    数シンセサイザ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6421218A (en) * 1987-07-15 1989-01-24 Tokai Trw & Co Ball joint bearing
JPH02112030U (ja) * 1989-02-23 1990-09-07

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