JPH0659030B2 - 周波数シンセサイザ - Google Patents

周波数シンセサイザ

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JPH0659030B2
JPH0659030B2 JP60194093A JP19409385A JPH0659030B2 JP H0659030 B2 JPH0659030 B2 JP H0659030B2 JP 60194093 A JP60194093 A JP 60194093A JP 19409385 A JP19409385 A JP 19409385A JP H0659030 B2 JPH0659030 B2 JP H0659030B2
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JP
Japan
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frequency
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output
voltage controlled
controlled oscillator
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穆之 高原
智好 石川
博之 田中
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NEC Corp
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NEC Corp
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、間接式周波数シンセサイザの構成に関するも
ので、特に小さな周波数可変ステップで周波数切替えが
可能であり、出力位相雑音特性が良好な周波数シンセサ
イザを実現する技術に関する。
(従来の技術) 従来、間接式周波数シンセサイザの構成としては第2図
に示す回路形式のものが良く知られている。第2図に周
波数シンセサイザは基準信号発生器1の出力信号f
(周波数がfであることをも示す)を固定分周器4
でM分周し、一方電圧制御発振器3の出力信号f(周
波数がfであることをも示す)をその分周数Nを可変
しうる可変分周器5で分周し、両者の周波数および位相
を位相周波数検出器2で比較し、得られた誤差信号を電
圧制御発振器3の周波数制御端子へ負帰還し、可変分周
器5の分周数Nを制御する事により電圧制御発振器の出
力周波数を に従って周波数ステップf/Mで発生するものであ
る。
(発明が解決しようとする問題点) 上記従来の周波数シンセサイザでは小さい周波数ステッ
プで出力周波数を設定しようとすると位相周波数比較周
波数が低くなり、比較周波数成分で電圧制御発振器が周
波数変調される事を防ぐ為に位相周波数比較周波数に比
して位相同期ループのループ帯域幅はさらに小さくしな
ければならないが、その結果として電圧制御発振器の位
相雑音を位相同期ループで十分圧縮できないという欠点
を有していた。
また、従来のシンセサイザでは電圧制御発振器の出力信
号をN分周後位相周波数比較しているが、これは位相比
較周波数の信号をN逓倍する事と等価であり逓倍により
位相変調の指数が大きくなる為結果として周波数シンセ
サイザの出力信号位相雑音特性が劣化するという欠点を
有していた。
これらの欠点を解決する為、直接式周波数シンセサイザ
と組み合わせる等種々の工夫がなされているが、どれも
回路形式が非常に複雑で高価であるという問題がある。
本発明の目的は、上記従来の周波数シンセサイザが有し
ている問題点を解決し、小さな周波数可変ステップと良
好な位相雑音特性を有する周波数シンセサイザを簡単な
回路で実現しようとするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は上記の目的を達成するために次の構成を有す
る。即ち、本発明の周波数シンセサイザは、制御電圧に
よって発振周波数が制御される電圧制御発振器と;基準
周波数信号を発生する基準信号発生器と;前記電圧制御
発振器の出力信号を前記基準信号発生器の出力信号でサ
ンプリングするサンプラーと;前記基準信号発生器の出
力信号を分周する分周器であって、その分周数が制御信
号により2値以上に切り替えられる切替式分周器と;前
記電圧制御発振器の出力周波数がf、前記基準信号発
生器の出力周波数がfであるとき式|f−mf
≦f/2を満足する正の整数mが定まったときに、f
/|f−mf|で表される数の直近上位の整数を
pとしたとき、前記サンプラーの出力信号の周期がp/
のときにはpを、同出力信号の周期が(p−1)/
のときにはp−1をそれぞれ分周器の分周数とする
ための制御信号を前記切替式分周器へ供給する制御器
と;前記サンプラーからのサンプリング出力信号と前記
切替式分周器の分周出力とを受けて両者を比較し、その
誤差出力信号を周波数制御電圧として前記電圧制御発振
器へ負帰還を形成するように供給する位相周波数検出器
又は位相検出器と;を有することを特徴とする。
(作 用) 以下、本発明の周波数シンセサイザの作用を図面に基づ
いて説明する。第1図は本発明の周波数シンセサイザの
構成を示すブロック図である。
まず、周波数fの基準信号発生器1の出力信号で電圧
制御発振器3の出力信号fをサンプラー8を使用して
サンプルする。サンプラー8としては種々の形式のもの
が考えられるが最も簡単なものとしてD型フリップフロ
ップが考えられる。
サンプラーとしてD型フリップフロップを使用した場合
D入力に電圧制御発振器の出力信号fを、クロック入
力に基準信号発生器の出力信号fを供給すると、D型
フリップフロップの出力端子Qにはf>fの時 を満足する周波数の信号fが得られる。しかし、この
出力信号fは本質的にfでサンプリングされている
為、その周期は1/fRの倍数となり、f=pf(pは
正の整数)が成立する周波数以外では、任意の1周期の
時間が必ず1/fQというのではなく長時間平均における周
期が1/fQになるだけである。もう少し詳しく説明すると
のA回周期において上記等式が成立している時、出
力信号fは次のように考えられる。
ある長時間周期Aサイクル中、 の周期がnサイクル、p/fRの周期が(A−n)サイクル
現われる事となり、従ってfとfR/pの2つの周波数の合成で構成されその現出する確
率によりfのAサイクルにおける平均周波数が上記等
式(1)を満足する。Aサイクルの周期は と表わされる。これより平均周波数として が得られる。
fR/pの現出する順番はfとfが決定すると一義的
に定まり計数で求める事が出来る。またpは で計算される。
一方基準信号発生器1の出力信号fは切替式分周器6
に供給される。切替式分周器6はその分周数をp−1と
pに制御器7よりの制御信号に従って切替える動作を行
なうものである。p−1,pの現出順位は所要の電圧制
御発振器3の出力周波数と基準信号発生器1の出力周波
数に対して制御器7で計算決定される。つまり先に述べ
た電圧制御発振器3の出力信号fが所要周波数の時サ
ンプラー8の出力信号fに現われる fR/pの現出順位に一致させるものとする。
次に切替式分周器6の出力信号とサンプラー8の出力信
号を位相周波数検出器2に供給し両者の位相および周波
数を比較する。比較に際しては、サンプラー8の出力信
号および切替式分周器6の出力信号に必要に応じてリタ
イミングを施こし基準信号発生器1の基準信号のタイミ
ングに両信号の位相を正確に一致させる。
位相周波数比較器2の出力検出誤差信号は電圧制御発振
器3の周波数制御端子へ負帰還され電圧制御発振器3の
出力周波数を所要の周波数に安定化する。周波数f
(1),(4),(5)より のいづれかの周波数に安定化される。
具体的数字を与えてみる。
m=2,A=127,n=81,f= 300MHzとするとp=
3,f= 727MHzとなる。
m=2, = 300MHzとするとp=3,f= 728MHzとな
り、この例ではp=3 であるからAを1ずつ増加又は減
少させた時nを3ずつ増加又は減少させると1MHzス
テップで周波数を変更できる事が解る。
次にfの初期値は電圧制御発振器の発振可能周波数域
を適当に選ぶ事により固定するかあるいは電圧制御発振
器の周波数制御端子に位相周波数検出器の出力信号に重
畳して、別に用意した電圧を供給するかにより固定する
事ができる。
電圧制御発振器の出力信号fが安定化された状態では
位相周波数検出器2へ供給されるサンプラー8の出力信
号および切替式分周器6の出力信号には両入力信号が非
常に低い周波数成分を有しているにもかかわらず常に両
信号間に位相差がなく位相周波数検出器2の出力検出誤
差信号に低周波成分が現われず出力検出誤差信号は完全
に零となる。但し位相周波数検出器の位相検出精度はサ
ンプラー8のサンプリング周期で決定され大略 単位である為、十分な検出精度を得るにはf》f
ある必要がある。
出力周波数の設定は電圧制御発振器3の出力周波数f
の初期値によりmを、制御器7により切替式分周器6の
分周数p,p−1切替を行なうフレーム長A、変更回数
nを設定する事により行なう。
(発明の効果) 本発明の周波数シンセサイザは以上述べたような構成と
作用を有することにより次のような効果を有する。第1
に構成が簡単であり、第2に、本発明による周波数シン
セサイザは位相周波数比較周波数がfR/pより小さくなら
ない為、pを適当に選べば位相比較周波数を高く設定で
きる。
従って位相同期ループのループ帯域幅をfR/pを越えない
範囲で広くする事が可能で結果として電圧制御発振器の
位相雑音を十分圧縮する事が可能となる。第3に、本発
明による周波数シンセサイザはサンプラーを使用し電圧
制御発振器の出力信号周波数を低い周波数に分周ではな
く周波数変換により置換している為、従来の周波数シン
セサイザのように分周により位相雑音特性が劣化する事
が無く、小さな周波数可変ステップの周波数シンセサイ
ザを構成しても良好な位相雑音特性が得られるという利
点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の周波数シンセサイザの構成を示すブロ
ック図、第2図は従来の周波数シンセサイザの構成を示
すブロック図である。 1……基準信号発生器、2……位相周波数検出器、3…
…電圧制御発振器、4……固定分周器、5……可変分周
器、6……切替式分周器、7……制御器、8……サンプ
ラー。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】制御電圧によって発振周波数が制御される
    電圧制御発振器と;基準周波数信号を発生する基準信号
    発生器と;前記電圧制御発振器の出力信号を前記基準信
    号発生器の出力信号でサンプリングするサンプラーと;
    前記基準信号発生器の出力信号を分周する分周器であっ
    て、その分周数が制御信号により2値以上に切り替えら
    れる切替式分周器と;前記電圧制御発振器の出力周波数
    がf、前記基準信号発生器の出力周波数がfである
    とき式|f−mf|≦f/2を満足する正の整数
    mが定まったときに、f/|f−mf|で表され
    る数の直近上位の整数をpとしたとき、前記サンプラー
    の出力信号の周期がp/fのときにはpを、同出力信
    号の周期が(p−1)/fのときにはp−1をそれぞ
    れ分周器の分周数とするための制御信号を前記切替式分
    周器へ供給する制御器と;前記サンプラーからのサンプ
    リング出力信号と前記切替式分周器の分周出力とを受け
    て両者を比較し、その誤差出力信号を周波数制御電圧と
    して前記電圧制御発振器へ負帰還を形成するように供給
    する位相周波数検出器又は位相検出器と;を有すること
    を特徴とする周波数シンセサイザ。
JP60194093A 1985-09-03 1985-09-03 周波数シンセサイザ Expired - Lifetime JPH0659030B2 (ja)

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JP60194093A JPH0659030B2 (ja) 1985-09-03 1985-09-03 周波数シンセサイザ
US06/903,212 US4679004A (en) 1985-09-03 1986-09-02 Frequency synthesizer of a phase-locked type with a sampling circuit
CA000517270A CA1260563A (en) 1985-09-03 1986-09-02 Frequency synthesizer of a phase-locked type with a sampling circuit
EP86112180A EP0213636B1 (en) 1985-09-03 1986-09-03 Frequency synthesizer of a phase-locked type with a sampling circuit
DE8686112180T DE3684839D1 (de) 1985-09-03 1986-09-03 Frequenz-synthesierer nach der art einer phasenregelschleife mit einer bemusterungsschaltung.
AU62193/86A AU583775B2 (en) 1985-09-03 1986-09-03 Frequency synthesizer of a phase-locked type with a sampling circuit

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JPS5846586Y2 (ja) * 1976-07-01 1983-10-24 株式会社東芝 位相同期ル−プを有する回路

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