JP2007074291A5

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Publication number: JP2007074291A5
Application number: JP2005258330A
Authority: JP
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2009-07-23
Anticipated expiration: 2025-09-06

Claims

供給された電圧に応じた周波数の周波数信号を発振する電圧制御発振部と、
前記周波数信号を電圧制御発振部の設定周波数に応じて１／Ｎ（Ｎは整数）に分周する分周手段と、
前記電圧制御発振部の出力周波数の１／Ｎに相当する周波数の正弦波信号を基準クロック信号に基づいてサンプリングしてそのサンプリング値をディジタル信号として出力するアナログ／ディジタル変換部と、
このアナログ／ディジタル変換部からの出力信号に対応する周波数信号に対して、周波数がω0／２πの正弦波信号のディジタル信号による直交検波を行い、当該周波数信号の周波数とω0／２πとの周波数差に相当する周波数で回転する回転ベクトルを複素表示したときの実数部分及び虚数部分を取り出す回転ベクトル取り出し手段と、
前記電圧制御発振部の出力周波数が設定値になったときの前記回転ベクトルの周波数を計算し、この計算された周波数を、粗い周波数刻みで設定した粗調整のための周波数と細かい周波数刻みで設定した微調整のための周波数との合計として求めるパラメータ出力部と、
前記パラメータ出力部にて計算された前記粗調整のための周波数で前記回転ベクトルに対して逆回転する逆回転ベクトルを前記回転ベクトルにて乗算して、前記回転ベクトルと前記逆回転ベクトルとの差分周波数で回転する微速回転ベクトルを得る手段と、
この手段で求められた微速回転ベクトルの周波数と、前記微調整のための周波数で回転する回転ベクトルの周波数との差分に対応する値を積分する手段と、
この手段で求められた積分値に相当する電圧信号を前記電圧制御発振部に帰還する手段と、を備え、
電圧制御発振部、回転ベクトル取り出し手段、及び前記電圧信号を電圧制御発振部に帰還する手段によりＰＬＬが形成され、ＰＬＬがロックされたときに電圧制御発振部の出力周波数が設定周波数に調整されることを特徴とする周波数シンセサイザ。 A voltage-controlled oscillator that oscillates a frequency signal having a frequency corresponding to the supplied voltage;
Frequency dividing means for dividing the frequency signal into 1 / N (N is an integer) according to the set frequency of the voltage controlled oscillation unit;
An analog / digital converter that samples a sine wave signal having a frequency corresponding to 1 / N of the output frequency of the voltage-controlled oscillator based on a reference clock signal and outputs the sampled value as a digital signal;
The frequency signal corresponding to the output signal from the analog / digital conversion unit is subjected to quadrature detection using a digital signal of a sine wave signal having a frequency of ω0 / 2π, and the frequency difference between the frequency of the frequency signal and ω0 / 2π is detected. Rotation vector extraction means for extracting a real part and an imaginary part when a rotation vector rotating at a frequency corresponding to
Calculate the frequency of the rotation vector when the output frequency of the voltage controlled oscillation unit reaches a set value, and set the calculated frequency at the coarse adjustment frequency and fine frequency increment. A parameter output unit obtained as a sum of the frequency for fine adjustment ,
A difference between the rotation vector and the reverse rotation vector is obtained by multiplying the rotation vector by a reverse rotation vector that rotates reversely with respect to the rotation vector at the frequency for the coarse adjustment calculated by the parameter output unit. Means for obtaining a slow rotation vector rotating at a frequency;
Means for integrating a value corresponding to the difference between the frequency of the slow rotation vector determined by this means and the frequency of the rotation vector rotating at the frequency for fine adjustment;
Means for feeding back a voltage signal corresponding to the integral value obtained by this means to the voltage-controlled oscillator,
A PLL is formed by the voltage controlled oscillation unit, the rotation vector extracting means, and the means for feeding back the voltage signal to the voltage controlled oscillation unit, and the output frequency of the voltage controlled oscillation unit is adjusted to the set frequency when the PLL is locked. This is a frequency synthesizer.

微速回転ベクトルの周波数と、前記微調整のための周波数で回転する回転ベクトルの周波数との差分に対応する値を積分する手段は、微速回転ベクトルにおけるサンプリング間隔に対応する位相差と、前記微調整のための周波数で回転する回転ベクトルにおけるサンプリング間隔に対応する位相差と、の差分を積分する手段であることを特徴とする請求項１記載の周波数シンセサイザ。The means for integrating the value corresponding to the difference between the frequency of the slow rotation vector and the frequency of the rotation vector rotating at the frequency for fine adjustment includes the phase difference corresponding to the sampling interval in the slow rotation vector, and the fine adjustment. 2. The frequency synthesizer according to claim 1, wherein the frequency synthesizer is a means for integrating a difference between a phase difference corresponding to a sampling interval in a rotation vector rotating at a frequency for the above.

前記微速回転ベクトルの周波数は、あるサンプリング時における微速回転ベクトルの実数部分及び虚数部分で決まる複素平面上の位置と、次のサンプリング時における微速回転ベクトルの実数部分及び虚数部分で決まる複素平面上の位置と、の距離を演算して、その演算値を両サンプリング時における微速回転ベクトルの位相差とみなし、この位相差として取り扱われることを特徴とする請求項２記載の周波数シンセサイザ。 The frequency of the slow rotation vector is determined on the complex plane determined by the real part and the imaginary part of the slow rotation vector at the next sampling, and on the complex plane determined by the real part and the imaginary part of the slow rotation vector at the next sampling. and it calculates the position and the distance, and all the phase difference of the slow-speed rotation vector the calculated value at both the sampling frequency synthesizer of claim 2, wherein the treated as the phase difference.

微速回転ベクトルの周波数は、回転ベクトルを表す複素平面上の位相θをｓｉｎθとみなすことができて、その周波数を近似計算により求めることができる程度に低いことを特徴とする請求項２または３記載の周波数シンセサイザ。 4. The frequency of the slow rotation vector is low enough that the phase θ on the complex plane representing the rotation vector can be regarded as sin θ and the frequency can be obtained by approximate calculation. Frequency synthesizer.

供給された電圧に応じた周波数の周波数信号を発振する電圧制御発振部と、
前記周波数信号を電圧制御発振部の設定周波数に応じて１／Ｎ（Ｎは整数）に分周する分周手段と、
前記電圧制御発振部の出力周波数の１／Ｎに相当する周波数の正弦波信号を基準クロック信号に基づいてサンプリングしてそのサンプリング値をディジタル信号として出力するアナログ／ディジタル変換部と、
このアナログ／ディジタル変換部からの出力信号に対応する周波数信号に対して、周波数がω0／２πの正弦波信号のディジタル信号による直交検波を行い、当該周波数信号の周波数とω0／２πとの周波数差に相当する周波数で回転する回転ベクトルを複素表示したときの実数部分及び虚数部分を取り出す回転ベクトル取り出し手段と、
前記電圧制御発振部の出力周波数が設定値になったときの前記回転ベクトルの周波数を計算するパラメータ出力部と、
前記回転ベクトルの周波数と前記パラメータ出力部にて計算された周波数との差分を取り出す周波数差取り出し手段と、
この周波数差取り出し手段により取り出された周波数差に相当する信号を積分して前記電圧制御発振部に帰還する手段と、を備え、
前記パラメータ出力部は、粗調整のための周波数刻みｆａの整数倍の周波数のうち、電圧制御発振部の出力周波数が設定値になったときの前記回転ベクトルの周波数に最も近い周波数ｎ・ｆａ（ｎは整数）と、前記周波数刻みｆａよりも小さい微調整のための周波数刻みｆｂの整数倍のうち、電圧制御発振部の出力周波数が設定値になったときの前記回転ベクトルの周波数と前記周波数ｎ・ｆａとの差に最も近い周波数ｍ・ｆｂ（ｍは整数）と、を計算し、
前記周波数差取り出し手段は、前記回転ベクトル取り出し手段により得られた前記回転ベクトルに、周波数ｎ・ｆａで逆回転する逆回転ベクトルを乗算して、前記回転ベクトルの周波数から逆回転ベクトルの周波数を差し引いた周波数の微速回転ベクトルを取り出す手段と、前記微速回転ベクトルの周波数を、当該微速回転ベクトルの各サンプリング時の実数部分及び虚数部分の値から求める微速回転ベクトルの微速検出手段と、この微速検出手段で検出された微速回転ベクトルの周波数と周波数ｍ・ｆｂとの差に相当する信号を出力する手段と、を備え、
電圧制御発振部、回転ベクトル取り出し手段、及び前記電圧信号を電圧制御発振部に帰還する手段によりＰＬＬが形成され、ＰＬＬがロックされたときに電圧制御発振部の出力周波数が設定周波数に調整されることを特徴とする周波数シンセサイザ。 A voltage-controlled oscillator that oscillates a frequency signal having a frequency corresponding to the supplied voltage;
Frequency dividing means for dividing the frequency signal into 1 / N (N is an integer) according to the set frequency of the voltage controlled oscillation unit;
An analog / digital converter that samples a sine wave signal having a frequency corresponding to 1 / N of the output frequency of the voltage-controlled oscillator based on a reference clock signal and outputs the sampled value as a digital signal;
The frequency signal corresponding to the output signal from the analog / digital conversion unit is subjected to quadrature detection using a digital signal of a sine wave signal having a frequency of ω0 / 2π, and the frequency difference between the frequency of the frequency signal and ω0 / 2π is detected. Rotation vector extraction means for extracting a real part and an imaginary part when a rotation vector rotating at a frequency corresponding to
A parameter output unit for calculating the frequency of the rotation vector when the output frequency of the voltage controlled oscillation unit reaches a set value;
A frequency difference extracting means for extracting a difference between the frequency of the rotation vector and the frequency calculated by the parameter output unit;
Means for integrating a signal corresponding to the frequency difference extracted by the frequency difference extracting means and feeding back to the voltage controlled oscillation unit,
The parameter output unit has a frequency n · fa () that is closest to the frequency of the rotation vector when the output frequency of the voltage-controlled oscillation unit reaches a set value among frequencies that are integral multiples of the frequency increment fa for coarse adjustment. n is an integer) and an integer multiple of the frequency increment fb for fine adjustment smaller than the frequency increment fa, and the frequency of the rotation vector and the frequency when the output frequency of the voltage controlled oscillation unit becomes a set value. a frequency m · fb (m is an integer) closest to the difference from n · fa;
The frequency difference extraction unit multiplies the rotation vector obtained by the rotation vector extraction unit by a reverse rotation vector that rotates in reverse at a frequency of n · fa, and subtracts the frequency of the reverse rotation vector from the frequency of the rotation vector. Means for taking out the slow rotation vector of the determined frequency, the slow speed detection means for the slow speed rotation vector for obtaining the frequency of the slow speed rotation vector from the values of the real part and the imaginary part at the time of each sampling of the slow speed rotation vector, and this slow speed detection means And a means for outputting a signal corresponding to the difference between the frequency of the slow rotation vector detected in step 1 and the frequency m · fb,
A PLL is formed by the voltage controlled oscillation unit, the rotation vector extracting means, and the means for feeding back the voltage signal to the voltage controlled oscillation unit, and the output frequency of the voltage controlled oscillation unit is adjusted to the set frequency when the PLL is locked. This is a frequency synthesizer.

周波数差に相当する信号を積分して前記電圧制御発振部に帰還する手段は、微速回転ベクトルの周波数と周波数ｍ・ｆｂとの差に相当する信号を累積する手段を含むことを特徴とする請求項５記載の周波数シンセサイザ。 Billing means for feeding back to said voltage controlled oscillator by integrating the signal corresponding to the frequency difference, characterized in that it comprises a means for accumulating a signal corresponding to the difference between the frequency and the frequency m · fb very small speed rotation vector Item 6. The frequency synthesizer according to Item 5 .

微速回転ベクトルの周波数は、回転ベクトルを表す複素平面上の位相θをｓｉｎθとみなすことができて、その周波数を近似計算により求めることができる程度に低いことを特徴とする請求項５または６記載の周波数シンセサイザ。 Frequency of Fine speed rotation vector, a phase θ on the complex plane representing a rotational vector can be regarded as sin [theta, claim 5 or 6, wherein the low to the extent that can be obtained by approximate calculation its frequency Frequency synthesizer.

微速回転ベクトルの微速検出手段は、あるサンプリング時における微速回転ベクトルの実数部分及び虚数部分で決まる複素平面上の位置と、次のサンプリング時における微速回転ベクトルの実数部分及び虚数部分で決まる複素平面上の位置と、の距離を演算して、その演算値を両サンプリング時における微速回転ベクトルの位相差とみなす手段を含むことを特徴とする請求項７記載の周波数シンセサイザ。 The slow speed detection means for the slow rotation vector is on the complex plane determined by the real and imaginary parts of the slow rotation vector at the next sampling and the position on the complex plane determined by the real and imaginary parts of the slow rotation vector at the next sampling. 8. The frequency synthesizer according to claim 7 , further comprising means for calculating a distance between the position and the position of the position and regarding the calculated value as a phase difference between the slow rotation vectors at the time of both samplings.

前記パラメータ出力部は、電圧制御発振部の出力周波数の設定値をＮで割ったときに、アナログ／ディジタル変換部で用いる基準クロック信号の周波数と回転ベクトル取り出し手段で用いられるω0／２πとの差に最も近い周波数となるＮの値を計算し、分周手段は、この値を用いて電圧制御発振部からの周波数信号を分周することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の周波数シンセサイザ。 The parameter output unit calculates the difference between the frequency of the reference clock signal used in the analog / digital conversion unit and ω0 / 2π used in the rotation vector extraction means when the set value of the output frequency of the voltage controlled oscillation unit is divided by N. the value of N calculated as a frequency nearest to the frequency division means, any one of claims 1 to 8, characterized in that dividing the frequency signal from the voltage controlled oscillator using this value frequency synthesizer according to.

逆回転ベクトルは、複素表面上における逆回転ベクトルの位置を規定する実数部分及び虚数部分の組を回転方向に沿って順番に配列したデータテーブルと、逆回転ベクトルの回転方向及び周波数に対応するインクリメント数またはデクリメント数により前記データテーブルのアドレスを発生させる手段とにより生成されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一つに記載の周波数シンセサイザ。 The reverse rotation vector is a data table in which a pair of a real part and an imaginary part defining the position of the reverse rotation vector on the complex surface is arranged in order along the rotation direction, and an increment corresponding to the rotation direction and frequency of the reverse rotation vector. frequency synthesizer according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it is produced by the means for generating the address of the data table by number or decrement number.