JP2002509684A - 瞬時位相差出力を有する位相周波数検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 位相周波数検出器は、検出器入力信号間の位相差を検出するためアップ／ダウン信号を提供する手段と、アップ／ダウン信号入力を有し、検出された位相差に比例する尺度を含む検出器出力信号を提供し、尺度が検出された位相差に瞬間に依存する検出器出力信号を提供するコンデンサー手段を有する出力制御手段とを有する。これによって、位相同期ループに構成されるループフィルターは、減少した平均化特性を有し、位相同期ループの電圧制御発振器でノイズのない出力周波数信号となるより広い帯域を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 瞬時位相差出力を有する位相周波数検出器 本発明は、検出器の入力信号間の位相差を検出するためにアップ／ダウン信号 を提供する手段と、検出された位相差に比例した測量を含む検出出力信号を提供 するアップ／ダウン信号入力を有する出力制御手段とで構成される位相検出器に 関する。 本発明は、また、位相周波数検出器と共に提供される位相同期ループ、及び、 位相周波数検出器と共に提供される通信周波数検出器に関する。 このような位相周波数検出器は、一般に知られており、McGrow-Hill社のテキ スト「フェーズロックドループ」（図３．１及び３．２参照）に記述されるよう な位相同期ループ（ＰＬＬ）に適応されている。公知の位相同期ループは、２つ の発振器入力を有する位相周波数検出器と、電圧制御発信器と、検出器出力と電 圧制御発振器の周波数制御入力とを相互接続しているルーブフィルターとで構成 される。発振器出力信号は、位相周波数検出器の発振器入力の一つに帰還される のに対し、ＰＬＬがロックする他方の発振器入力は、例えば、安定クロック発振 器からの局所発振器信号のような他の発振器信号を受信する。位相周波数検出は 、一連に配列された半導体を通して、検出器の２つの発振器入力信号間で検出さ れた位相差に比例する尺度を含む検出出力信号を制御するために、パルス幅復調 アップ／ダウン信号を使用する。公知の位相周波数検出器は、その出力信号が大 きい時間定数を有するループフィルターによって平均化を要する比較的大量の高 調波を含むという問題がある。しかしながら、大きい時間定数は、ノイズのない 減ぜられた側波帯周波数及びスペクトルが純粋なＶＣＯ信号を提供するために、 帯域幅及びそ れに伴うＰＬＬの属性を減少させる。 本発明は、改善された属性消去をＰＬＬに提供する位相周波数検出器を、容易 に集積すると共に、同時に広い帯域をループフィルターに提供することを目的と する。 本発明に係る集積された位相周波数検出器は、出力制御が、検出された位相差 に瞬時に依存する尺度を含む検出器出力信号を提供するコンデンサーとで構成さ れることを特徴とする。本発明に係る位相周波数検出器は、ループフィルター要 件を少なくとも軽減する。検出器出力信号は、従来のループフィルターによって 要求されたように平均化された信号によって制御される代わりに、瞬時に／即時 に、検出された位相差に比例する。平均化処理によって検出器出力信号に依存す る瞬時の位相差を生成することを必要とせず、ループフィルターはＶＣＯ信号の 効果的な浄化のために最も有効とすると共に、ループフィルターは広い帯域を取 得することができる。ループフィルターを最も効果的にすることは、また、ロッ クイン前の設定時間長と同様にループの安定性及びそのロックイン作用を最も効 果的にする。 簡単で容易な本発明に係る位相周波数検出器の実施例は、コンデンサーが、電 圧が検出された位相差に比例する少なくとも１つのコンデンサーで構成されるこ とを特徴とする。 本発明に係る位相周波数検出器の他の実施例は、出力制御手段が検出出力をコ ンデンサーに切り換えるスイッチ式コンデンサー手段で構成されることを特徴と する。 検出出力への通常の２つのコンデンサー電圧の切り換えは、各期間で１度又は１ 度以上変更され段階を経た検出出力振動を生成する。段階を経た検出信号電圧は 、検出入力信号間の位相差の瞬間値に比例する。安定状態において、位相エラー は比較的小さく、よって、検出出力での電圧段階もまた小さい。結果として、ル ープフィル ターによって容易に取り除ける程の少しの高調波を伴うほぼ一定の検出出力電圧 となる。 さらに他実施例において、本発明に係る位相周波数検出器は、出力制御手段が 、例えば検出出力への切り換えの後、各コンデンサー電圧をリセットするリセッ ト手段を有することを特徴とする。２つのコンデンサーを有する実施例において 、これらコンデンサーは充電されるか又は検出出力に切り換えられるか、又は、 それら電圧はそ夫々ゼロにリセットされる。 次の実施例において、本発明に係る位相周波数検出は、出力制御手段が充電さ れる各コンデンサーに連結されるアップ／ダウン信号制御電流源を有することを 特徴とする。本発明の効果は、アップ・ダウン信号の幅で各コンデンサーが一定 電流で充電されることである。 ここで、本発明に係る位相周波数検出は、同様の構成要素は同じ参照符号によ って参照される添付図面によって参照され、さらなる効果と共にさらに解明され る。図面中、 図１は、本発明に係る位相周波数検出の可能な実施例を示す。 図２は、図１の検出器において時間関数として段階を経た検出出力電圧のグラ フを例証する。 図１は、受信機、送信機、トランシーバ、ポケットベル、例えば移動電話や携 帯電話等の電話機のような通信器に適応できる位相同期ループ（ＰＬＬ）２に含 まれる位相周波数検出器１を示す。そのようなＰＬＬは、通常、一定した周波数 と相当に減少した側波帯ノイズを有する発振器が要求されるそれら技術の応用及 び装置に適応される。位相周波数検出器１は、基準発振器入力３、ＶＣＯ発振器 入力４、及び、検出器出力５とを有する。ＰＬＬ２は、さらに、検出器出力５に 接続されたループフィルター６と、この場合、ループ フィルター出力８と位相周波数検出器１の発振器入力４とを相互接続する電圧制 御発振器７とを有する。ＶＣＯ７は、設定時間が公知の方法で基準発振器周波数 にロックされた後においてさえも、一定した発振器信号を出力する。 位相周波数検出器１は、さらに記述される方法において振幅が発振器入力３及 び４との間の位相及び／又は周波数差を反映する検出器出力５で出力信号を提供 する。位相周波数検出器１は、アップ出力１０とダウン出力１１の夫々にアップ ／ダウン信号を提供する手段９を構成する。これらの信号は、サインと検出され た位相の量についての差情報、また、入力発振器信号間の周波数差（位相の微分 時間）とを含む。アップ信号のみ、ダウン信号のみ、又は、アップ及び／又はダ ウン信号のいずれかが使用されうる。アップ及び／又はダウン信号に含まれる差 情報は、パルス幅変調の形式又はパルス化されたアップ／ダウン信号となる。こ の場合、差情報は、パルス幅又はパルス率の夫々に含まれる。 位相周波数検出器１は、コンデンサー手段１３で具現化される出力制御手段１ ２を構成する。特に、コンデンサー手段１３は、電圧が検出サイクルの時間での 位置で差情報を示す２つのコンデンサー１３−１及び１３−２を構成する。それ らコンデンサー手段１３は、図１に示される概略図のように、切り換え手段１４ の夫々と電流源１５の夫々に接続される。アップ・ダウン信号は各々切り換え手 段１４を制御することによって、コンデンサー１３−１及び１３−２が夫々、各 電流源１５−１から１５−４によって電気的に充電されている時間の長さを決定 する。その充電後、コンデンサー１３−１又は１３−２の１つが、電圧がそれと ともにＶＣＯ７の出力周波数を制御するため差情報を反映する検出器出力５へ切 り換えられる。一方、コンデンサー３１−１及び３１−２の他方が、これの電気 的充電をクリアするリセット手段１６−１及び１６−２によってリセットされる 。リセットは、瞬間位相差を生成するために位相尺度 を初期化する。最後に、検出器出力信号は、瞬時に徐々にまた検出された位相差 に比例する尺度を含む。段階を経た検出出力電圧の例が、時間関数として図２に 示される。位相周波数検出器１の安定した状態において、ＶＣＯの周波数を制御 するための段階は、非常に小さいものとなる。これは、結果として出力５で高調 波歪みの少ない信号となり、それらに必要である平均化をせずに、減少した高調 波は減ぜられたフィルター特性を有するループフィルター６によってさらに容易 に取り除くことが可能となる。結果として、綺麗で位相歪みのないＶＣＯ出力周 波数となる。 前述より、以下に添付される請求項によって明らかにされるように、本発明の 範囲を逸脱することなく様々な変形がなされるであろう。また、本発明は、開示 された実施例によってのみ限定されるものではない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．検出器入力信号間の位相差を検出するためアップ／ダウン信号を提供する手 段と、アップ／ダウン信号入力を有し、検出された位相差に比例する尺度を含む 検出器出力信号を提供する出力制御手段とを有する位相周波数検出器において、 出力制御手段は、尺度が検出された位相差に瞬間に依存する検出器出力信号を 提供するコンデンサー手段を有することを特徴とする位相周波数検出器。 ２．該コンデンサー手段は、電圧が検出された位相差に比例する少なくとも１つ のコンデンサーを有することを特徴とする請求項１記載の位相周波数検出器。 ３．該出力制御手段は、該コンデンサー手段へ検出器出力を切り換えるスイッチ 式コンデンサー手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載の位相周波数 検出器。 ４．該コンデンサー手段は、検出器出力に交互に切り換えられる２つのコンデン サーを有することを特徴とする請求項３記載の位相周波数検出器。 ５．該出力制御手段は、検出器出力への切り換え後、各コンデンサー電圧をリセ ットするリセット手段を有することを特徴とする請求項４記載の位相周波数検出 器。 ６．該出力制御手段は、制御される各コンデンサーへ接続されるアップ／ダウン 信号制御電流源を有することを特徴とする請求項４又は５記載のうちいずれか１ 項記載の位相周波数検出器。 ７．検出器入力信号間の位相差を検出するためにパルス幅復調アップ／ダウン信 号を提供するパルス幅手段と、アップ／ダウン信号入力を有し、検出された位相 差に比例する尺度を含む検出器出力信号を提供する位相周波数検出器において、 出力制御手段は、尺度が瞬時に該検出位相差に依存する検出出力信号を提供す ることを特徴とする出力制御手段とを有する請求項１乃至６記載のうちいずれか ｌ項記載の位相周波数検出器を有する位相同期ループ。 ８．検出器入力信号間の位相差を検出するためにパルス幅変調アップ／ダウン信 号を提供するパルス幅手段と、アップ／ダウン信号入力を有し、検出された位相 差に比例する尺度を有する検出器出力信号を提供する出力制御手段を備えた位相 周波数検出器において、 該出力制御手段は、尺度が瞬時に検出された位相差に依存する検出出力信号を 提供するコンデンサー手段を有することを特徴とする請求項１乃至６項記載のう ちいずれか１項記載の位相周波数検出器を有する受信機、送信機、トランシーバ 、ポケットベル、例えば移動電話や携帯電話等の電話機のような通信器。