JPH10501108A - 位相固定ループを制御する方法および位相固定ループ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、位相固定ループに関し、また、位相比較器（１２）、チャージポンプ（１３）、ループフィルタ（１４）および電圧制御発振器（１５）を備えた位相固定ループを制御する方法であって、該ループには、外部温度の測定結果に関する情報が与えられるような方法に関する。外部温度の変動による位相固定ループのロックインタイムを最小とするために、チャージポンプ（１３）の出力信号は、本発明の方法では、監視される周波数および外部温度によって制御される。

Description

【発明の詳細な説明】 位相固定ループを制御する方法および位相固定ループ 本発明は、位相比較器、チャージポンプ、ループフィルタおよび電圧制御発振 器を備えた位相固定ループを制御する方法であって、該ループに外部温度の測定 結果に関する情報を与えるような方法に関するものである。 位相固定ループの動作は、電子構成部品および装置の場合に通常そうであるよ うに、外部温度の変動に対して敏感なものである。位相固定ループは、例えば、 動作条件が大きく変化するようなベースステーションおよび加入者電気通信ター ミナルに使用されている。 位相固定ループは、１つの周波数から別の周波数へと切り換わるときに、その 新しい周波数に対するループのロックインタイムができるだけ短くなるように設 計されており、可能な場合には、それらの調整もできるようにされている。ルー プ調整がクリティカルに減衰されるならば、最良の結果が得られる。このような 場合において、周波数エラーは最も速く減少し、ロックインタイムは最小とされ る。位相固定ループにおいては、温度の変化により、そのループのダイナミック 応答が変化させられる。温度変化によりダイナミック応答が変化する場合には、 その調整がスーパークリティカルまたはサブクリティカルになり、その結果、ロ ックインタイムが増大してしまう。 このような現象は、使用される周波数がタイムスロット的に変化するようなセ ルラー無線ネットワークの如き周波数ホッピングを利用するシステムにおいては 、特に問題となる。従来の解決方法としては、周波数合成器が固定周波数のまま でタイムスロット的に周波数を変化しないような、いわゆる、ベースバンドホッ ピングとして周波数ホッピングを行なうものが良く知られている。周波数ホッピ ング合成器が使用される場合には、その目的は、ループフィルタの演算増幅器の 増幅度が温度制御されるアナログ結合によりロックインタイムを安定化すること である。 ベースバンド周波数ホッピングの欠点は、セルラー無線ネットワークのベース ステーションにおいてこれを実施するには、ベースステーションに完全なユニッ トおよびいくつかのトランシーバが必要とされるということである。しかしなが ら、ホッピング周波数の数は、トランシーバの数に制約される。前述した方法を 加入者電気通信ターミナルに適用することはできない。 位相固定ループのダイナミック応答は、位相比較器、ループフィルタおよび電 圧制御発振器によって決定されるのであり、これら位相比較器、ループフィルタ および電圧制御発振器のすべては、温度依存性の構成部品である。その上、それ らの温度依存性の挙動は、電圧制御発振器の１つの周波数から別の周波数までに 亘って変化するものである。このような理由のために、ループフィルタの温度依 存性増幅度調整をアナログ結合によって行なうのは非常に困難であり、また、温 度および周波数の両方により調整を行なうことは不可能である。 本発明の目的は、位相固定ループを、必要な温度範囲においてクリティカルに 減衰されたままで調整することである。したがって、本発明による方法によれば 、温度の変動にかかわらず、１つの周波数から別の周波数まで移行するときのロ ックインタイムを最小とすることができる。 このような目的は、序文にて述べたような方法であって、チャージポンプの出 力信号が監視される周波数および外部温度に基づいて制御されるようにすること を特徴とする方法によって達成される。 本発明は、さらに、位相比較器、チャージポンプ、ループフィルタおよび電圧 制御発振器を備え、入力として外部温度に関する測定情報を有するような位相固 定ループに関する。本発明の位相固定ループの特徴は、チャージポンプの出力信 号を、監視される周波数および外部温度に基づいて制御する手段を備えることに ある。 本発明の方法によれば、外部構成部品を必要とせずに、周波数ホッピング合成 器の温度補償を行なうことができる。本発明の方法および位相固定ループは、ベ ースステーションにおいても、加入者電気通信ターミナルにおいても使用するこ とができる。ベースステーション装置においては、位相固定ループの調整に必要 とされる温度に関する情報は、既に容易に利用しうるものである。 次に、添付図面に基づいて、本発明の実施例について本発明をより詳細に説明 する。 第１図は、本発明による位相固定ループの構成を例示するブロック図である。 第２ａ図は、本発明の位相固定ループに使用されるチャージポンプを例示する ブロック図である。 第２ｂ図は、チャージポンプの出力信号を例示する図である。 第３図は、本発明の位相固定ループに使用されるチャージポンプの制御ブロッ クの実施例を例示するブロック図である。 第１図は、位相固定ループの構成を例示している。この位相固定ループには、 基準周波数１０が入力される。その基準周波数は、基準分割器１１を通して位相 比較器１２へ加えられ、位相比較器１２の第２の入力には、主分割器１６からの 信号が加えられる。位相比較器は、２つの入力信号の位相を比較し、その位相差 に比例して、２つの信号によりチャージポンプ１３を制御する。チャージポンプ １３は、位相差および周波数に比例した信号を発生する。その信号は、低域フィ ルタ１４によりろ波され、制御として電圧制御発振器１５に加えられる。発振器 の出力信号は、主分割器１６を通して位相比較器１２へとフィードバックされる 。本発明の方法では、フィリップスＵＭＡ１００５Ｔ、ＳＡ７０２５またはＳＡ ８０２５、およびモトローラＭＣ１４５２００およびＭＣ１４５２０１の回路の 如きソフトウエア制御電源が必要とされる。 第２ａ図は、位相固定ループのチャージポンプをより詳細に例示している。チ ャージポンプは、２つの電源２３ａおよび２３ｂを備えており、これら電源には 、位相比較器１２からの信号２０および２１、および作動電圧２２ａおよび２２ ｂが入力として加えられている。本発明の位相固定ループにおいては、チャージ ポンプは、また、制御信号２６に基づいて、信号２５ａ、２５ｂによって電源２ ３a、２３ｂを制御する。制御信号２６は、外部温度に関する情報を与える。チ ャージポンプの出力として、第２ｂに例示されたパルス形の信号２７が与えられ る。このパルス形の信号２７は、位相比較器の出力信号に比例している。 チャージポンプの出力信号は、位相比較器の出力信号に比例した周波数を有す る負または正のパルスを含む。第２ｂ図は、２つのパルス２８、２９を示してお り、第１のパルス２８は、正であり、第２のパルス２９は、負である。フィルタ １４にて低域ろ波され、それらパルスは、発振器１５の出力周波数を正しい方向 へと制御する。本発明の方法において、チャージポンプの出力信号の振幅は、外 部温度に関する情報に基づいて制御される。したがって、この位相固定ループは 、温度の変化に適応しうるものである。温度変化は、チャージポンプの出力信号 の高さに影響を及ぼし、位相比較器の出力信号は、パルスの幅および周波数に影 響を及ぼす。 例えば、位相固定ループの開ループの応答は、次のようである。 ここで、α＝制御係数 Ｋ_D＝出力電流／位相差 Ｔ＝温度 ｓ＝ｊω、複素周波数 ｔ₁＝ｔ₂＝ｔ₃＝ループフィルタの時定数 Ｋ_V＝発振器の周波数変化／制御電圧変化 前記式における制御係数は、温度の影響に対する補正係数を表している。変数 ｓは、周波数依存性のものであり、すなわち、ｓ＝ｊ２＊π＊ｆであり、ここで 、ｆは、周波数を表している。 本発明の位相固定ループの好ましい実施例では、制御係数は、ソフトウエアに よって与えられる。チャージポンプは、ソフトウエアによって制御でき、この場 合には、各周波数および種々な温度についてチャージポンプによって必要とされ る制御情報は、予め実験的に求めておき、メモリ回路、例えば、フラッシュメモ リに記憶させておく。種々な温度に対応するチャージポンプの制御情報は、周波 数を決定するデータとして同じメモリ回路に記憶されてもよいし、または、温度 補償のための別のメモリ回路に記憶されてもよい。 第３図は、本発明の位相固定ループに使用されるチャージポンプの制御ブロッ クの好ましい実施例をブロック図で例示している。このような制御は、その他の いくつかの仕方でも行なうことができる。しかしながら、前述した方法によれば 、 簡単な構成とすることができる。典型的には、所望の温度範囲（例えば、−１０ °Ｃから＋６０°Ｃ）において、その目的に合わせて設定される特定の温度区分 、例えば、＜０°Ｃ、０°Ｃから２０°Ｃ、２０°Ｃから４０°Ｃおよび＞４０ °Ｃ内に温度が含まれるような温度制御で十分である。チャージポンプに対する 制御は、所定の時間での温度の測定値が属する区分に依存して送信される。 外部温度に関する情報３０は、入力として、例えば、典型的には０．．．５Ｖ 領域にある温度依存性電圧として制御ブロックへ加えられる。制御ブロックは、 温度メッセージを解釈して、どの温度範囲が問題になっているかを検出する手段 ３１を備える。制御ブロックは、さらに、温度範囲に関する情報をメモリ回路３ ５のアドレスとしてコード化するコード化手段３２を備えている。制御ブロック の効果的な実施例によれば、さらに、メモリ回路出力がチャージポンプを制御し ている場合において温度制御が変化しないようにする手段３３および３４が備え られる。同期化により、アドレス情報変更は、適当な時間に、すなわち、メモリ 回路が読み取られていないときに、行われる。 コード化手段からアドレス情報３６は、最上位ビットとしてメモリ回路３５へ 入力される。メモリ回路の第２の入力には、アドレス情報３７が加えられる。ア ドレス情報３７は、周波数の関数として出力データを選択する。図の例では、種 々な温度に対応するチャージポンプ制御情報は、周波数決定データと同じメモリ 回路に記憶される。メモリ回路の出力３５は、チャージポンプのための制御信号 ３８を与える。この制御信号３８は、周波数情報および外部温度の両方に依存し ている。 メモリ回路３５は、図３の例では、２つの最上位アドレスバスに基づいて４つ の温度ブロックに分割されている。これらのブロックは、それらの分割数データ に関する限り、同一であるが、各チャンネル（周波数）は、別々のチャージポン プデータを有しうる。 添付図面の実施例について本発明を説明してきたのであるが、本発明は、これ らに限定されるものでなく、本請求の範囲に記載された発明思想の範囲内におい て種々な仕方で変形しうるものであることは明らかであろう。例えば、温度補償 は、アナログ調整とソフトウエア調整との組み合わせた形にて行なうこともでき 、 この場合においては、アナログ調整は、ソフトウエアで行われる粗調整に対する 微調整とすることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．位相比較器（１２）、チャージポンプ（１３）、ループフィルタ（１４）お よび電圧制御発振器（１５）を備えた位相固定ループを制御する方法であって、 該ループに外部温度の測定結果に関する情報が与えられるような方法において、 前記チャージポンプ（１３）の出力信号は、監視される周波数および外部温度に よって制御されることを特徴とする方法。 ２．前記チャージポンプ（１３）の電流出力の振幅は、外部温度に関する情報に 基づいて制御される請求項１記載の方法。 ３．前記位相固定ループにおいて、種々な温度に対応する前記チャージポンプ（ １３）の制御情報は、メモリ回路（３５）に記憶されており、前記ループへ入力 される前記温度の測定結果は、メモリ回路アドレスとしてコード化されており、 前記チャージポンプは、前記メモリ回路アドレスに基づいて所望の制御が与えら れる請求項１記載の方法。 ４．前記所望の温度範囲は、幾つかの温度区分に分割されており、前記チャージ ポンプ（１３）の温度制御は、前記外部温度が属する前記区分に依存している請 求項１記載の方法。 ５．位相比較器（１２）、チャージポンプ（１３）、ループフィルタ（１４）お よび電圧制御発振器（１５）を備え、入力として外部温度に関する測定情報を有 する位相固定ループにおいて、監視される周波数および外部温度に基づいて前記 チャージポンプの出力信号を制御する手段（２４）を備えることを特徴とする位 相固定ループ。 ６．前記チャージポンプの出力信号を制御する手段（２４）は、温度測定結果を 処理する手段（３１）と、温度情報をメモリ回路アドレスとしてコード化する手 段（３２）と、種々な温度に対応するチャージポンプ制御情報が記憶されるメモ リ回路（３５）とを備える請求項５記載の位相固定ループ。 ７．前記チャージポンプの出力信号を制御する手段（２４）は、前記メモリ回路 出力が前記チャージポンプ（１３）を制御している場合において前記メモリ回路 （３５）のアドレスが変更されないようにする手段（３３、３４）を備える 請求項６記載の位相固定ループ。