JPH01135204A - 周波数変調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明はＰＬＬ（フェーズ・ロックド・ループ）を用
いた周波数変調器に関する。

「従来の技術」 第４図は従来の周波数変調器の一例の構成を示すブロッ
クダイヤグラムである。

ｌは水晶振動子による基準発振器であり、周波数ｆｘで
発振している。２は基準発振器ｌの出力をＭ分周する第
１の分周器であり、周波数ｆｒｅｆ＝ｆｘ／Ｍなる信号
を出力している。３は位相比較器であり、第１の分周器
２の出力信号と後述する第２の分周器の出力信号が入力
され、両信号の位相差に応じた信号を出力している。４
はループフィルタであり、その時定数は後述する変調信
号の最低周波数の周期よりも十分に大きいものであって
、位相比較器３の出力信号を積分し出力する。５は電圧
制御発振器であり、２本の制御入力端子を有する。一方
の制御入力端子にはループフィルタ４の出力端子が接続
され、もう一方の制御入力端子には変調信号入力端子１
１が接続されている。電圧制御発振器５の出力端子は被
変調信号出力端子１２と第２の分周器６の入力端子に接
続される。

第２の分周器６は電圧制御発振器５の出力信号をＮ分周
し、前述の位相比較器３にフィードバックする。すなわ
ち、位相比較器３、ループフィルタ４、電圧制御発振器
５、第２の分周器６により、ＰＬＬが構成されている。

以下、この周波数変調器の動作を説明する。電圧制御発
振器５で発生された被変調信号は第２の分周器６で分周
されて位相比較器３にフィードバックされ、位相比較器
３において第１の分周器２の出力信号と位相比較される
。そして位相比較器３からは位相差に応じた電圧が出力
されてループフィルタ８に加えられる。ループフィルタ
８の時定数は変調信号の最低周波数の周期よりも十分に
大きい値に設定されているから、位相比較器３の出力電
圧が変調信号の周波数に応じて変動しても、その変動は
ループフィルタ８で吸収されて電圧制御発振器５にはフ
ィードバックされない。従ってＰＬＬは電圧制御発振器
５の発振周波数がｆ（！ｏｃｋ＝Ｎ　Ｘ　ｆｒｅｆでロ
ックされる。この時、ループフィルタ４は一定の出力電
圧ＶＬを出力している。そして電圧制御発振器５はルー
プフィルタ４の出力電圧ＶＬと変調信号電圧△■によっ
てｆｏｕｔ＝　ｆ（！ｏｃｋ十△ｆで発振する。以上の
ようにして、この周波数変調器において周波数偏移変調
が行われる。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、ＰＬＬでは、電圧制御発振器の発振周波数の
変動にすばやく応答できるように、ＰＬＬのロックアツ
プ時間を最小限に抑える必要があった。そのため、ルー
プフィルタ４の時定数を、変調信号の最低周波数の周期
よりは大きい範囲において、なるべく小さい値に設定し
ていた。しかし、ループフィルタ４の時定数を小さくす
ると、位相比較器の出力信号はループフィルタ４におい
て充分に積分されず、周波数成分子ｒｅｆを含んだ状態
で電圧制御発振器に与えられる。特に変調信号の振幅が
大きい時にこの現象が顕著になり、被変調信号の周波数
成分のｆｏｕｔ＋　ｆｒｅｆの位置にスプリアスが発生
するという問題があった。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、スプ
リアス発生を抑えた周波数変調器を提供することを目的
としている。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、位相比較器とループフィルタと電＝３− 圧制御発振器とを備えたフェーズ・ロックド・ループを
有し、前記電圧制御発振器は前記ループフィルタの出力
電圧と入力変調信号とによって発振周波数が制御された
被変調信号を出力する周波数変調器において、前記入力
変調信号の振幅に応じた電圧を出力する振幅検出手段を
有し、この振幅検出手段の出力電圧により前記ループフ
ィルタの時定数が制御される事を特徴としている。

「作用」 この構成によれば、変調信号の振幅が大きい時にはルー
プフィルタの時定数が大きくなり、ループフィルタにお
いて位相比較器の出力信号中に含まれる基準発振器の出
力成分が充分に除去される。

また、変調信号の振幅が小さい時にはループフィルタの
時定数が小さくなり、この結果、ＰＬＬのロックアツプ
時間が短くなる。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例による周波数変調＝４− 器の構成を示すブロックダイヤグラムである。なお、こ
の図において、前述した第４図と対応する部分には同一
の符号を付してその説明を省略する。

７は振幅検出手段であり、変調信号入力端子ＩＩから入
力される変調信号の振幅が小さい時には小さな電圧を、
変調信号の振幅が大きい時には大きな電圧を出力する。

８は可変ループフィルタであり、振幅検出手段７の出力
電圧により、時定数が制御される。すなわち、振幅検出
手段７の出力電圧が小さい時は時定数が小さくなり、振
幅検出手段７の出力電圧が大きい時は時定数が大きくな
るように制御される。以下、この振幅検出手段７と可変
ループフィルタ８の具体的な構成とその動作について説
明する。

第２図は振幅検出手段７と可変ループフィルタ８の具体
的構成を示す回路図であり、第３図は各部の波形を示す
タイムチャートである。

まず、振幅検出手段７の構成とその動作を説明する。変
調信号はコンデンサＣ３を介してアンプｌに入力される
。アンプｌの非反転出力はコンデンサＣ３を介して、一
端が接地された抵抗ＲＣＩの他端とダイオードＤ、のカ
ソードに接続される。

一方、アンプ２の反転出力はコンデンサＣ７を介して、
一端が接地された抵抗Ｒｃｔの他端とダイオードＤ、の
カソードに接続される。そして、ダイオードＤＩとＤ２
のアノードは共に、一端が接地された抵抗Ｒ１２の他端
（ａ点）に接続される。ここで、ダイオードＤいＤ２は
負の信号のみをａ点に伝える。以上の回路構成において
変調信号が入力されると、変調信号において正の振幅の
波形はアンプ１の反転出力からコンデンサＣ２、ダイオ
ードＤ。

を経てａ点に出力され、変調信号において負の振幅の波
形はアンプｌの非反転出力からコンデンサＣ１、ダイオ
ードＤ、を経てａ点に出力される。すなわち、第３図（
イ）、（ロ）に示すように、ａ点には変調信号の振幅の
絶対値に対応する負電圧が出力される。そして、ａ点は
アンプ２の非反転入力端に接続される。アンプ２は、可
変ループフィルタ８を制御する上での整合がとれるよう
に、ａ点の電圧をレベルシフトしてｂ点に出力する。ア
ンプ２の非反転出力は振幅検出手段７の出力端子（ｂ点
）であり、抵抗Ｒｆ、を介して反転入力端にフィードバ
ックされている。また、正電源＋Ｖｃｃと負電源−Ｖｃ
ｃの間に抵抗Ｒｖが設けられ、抵抗Ｒｖの摺動子には抵
抗Ｒｆｔの一端が接続され、抵抗Ｒｒ２の他端はアンプ
２の反転入力端に接続されている。

ここで、抵抗Ｒｖの摺動子の位置を調節する事により、
アンプ２のレベルシフト量の設定が行われる。

次に、可変ループフィルタ８の構成とその動作を説明す
る。可変ループフィルタ８はラグリード型フィルタであ
り、入力端子から抵抗Ｒ１を経て出力端子に至、す、出
力端子は抵抗Ｒ２とコンデンサＣの直列接続を経て接地
されている。従って、このフィルタの時定数はＣＸ　（
Ｒ＋　＋　Ｒ、）となる。

そして、抵抗Ｒ３は抵抗Ｒｓ、Ｒｐの直列接続で構成さ
れ、抵抗Ｒ１）の両端にはデプレッションＮ型の電界効
果トランジスタＱ、のドレイン、ソースが接続されてい
る。この電界効果トランジスタＱ、は、ゲートに前述の
振幅検出手段７の出力端子が接続されており、ドレイン
−ソース間抵抗（ＯＮ抵抗）が振幅検出手段７の出力電
位により制御される。変調信号の振幅が非常に小さくて
振幅検出手段７の出力端子の電位が高い時は、電界効果
トランジスタＱ１のＯＮ抵抗は非常に低く、ＲＩはほぼ
Ｒｓに等しい。そして、変調信号の振幅が大きくなって
振幅検出手段７の出力端子の電位が低くなるに従い、電
界効果トランジスタＱ１のＯＮ抵抗が高くなってＲ，が
大きくなって行く。さらに、変調信号の振幅が大きくな
っである値以上になると、電界効果トランジスタＱ、は
ＯＦＦし、Ｒ８の抵抗値はＲｓ＋Ｒｐとなる。従って、
第３図（ハ）に示すように、抵抗Ｒ１の抵抗値は、変調
信号の振幅の変化に対応して、Ｒ５−Ｒ５＋Ｒｐの範囲
で変化する。

以上のように、変調信号の振幅が小さい時は可変ループ
フィルタ８の時定数が小さくなり、変調信号の振幅が大
きい時は可変ループフィルタ８の時定数は大きくなるよ
うに制御される。

なお、以上説明した実施例の電圧制御発振器５は、ルー
プフィルタ４の出力電圧ＶＬと変調信号電圧△Ｖとを加
算した電圧値Ｖ　Ｌ＋△Ｖに応じた周波数で発振するも
のでも、また、ループフィルタ４の出力電圧ＶＬと変調
信号電圧△Ｖとを、並列接続された２個の可変容量ダイ
オードに個別に加えるものであっても良い。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、変調信号の振
幅に応じた電圧を出力する振幅検出手段を設け、この振
幅検出手段の出力電圧によりループフィルタの時定数が
制御されるようにしたので、特に変調信号の振幅が太き
（てスプリアスの発生しやすい時にループフィルタの時
定数が大きくなるので、スプリアス発生が抑えられる。

また、変調信号の振幅の小さい時はループフィルタの時
定数が小さくなり、ロックアツプ時間が短くなって最適
なＰＬＬ制御が行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に上る周波数変調器の構成
を示すブロックダイヤグラム、第２図は同周波数変調器
における振幅検出手段と可変ループフィルタの構成を示
す回路図、第３図は同周波数変調器における振幅検出手
段と可変ループフィルタの中の各部の動作を示すタイム
チャート、第４図は従来の周波数変調器の構成を示すプ
ロ・ツクダイヤグラムである。 ３・・・・・・位相比較器、８・・・・・・ループフィ
ルタ、５・・・・・電圧制御発振器、７・・・振幅検出
手段出願人　　アルプス電気株式会社 代表者　　片開　勝太部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　位相比較器とループフィルタと電圧制御発振器とを備
   えたフェーズ・ロックド・ループを有し、前記電圧制御
   発振器は前記ループフィルタの出力電圧と入力変調信号
   とによって発振周波数が制御された被変調信号を出力す
   る周波数変調器において、前記入力変調信号の振幅に応
   じた電圧を出力する振幅検出手段を有し、この振幅検出
   手段の出力電圧により前記ループフィルタの時定数が制
   御される事を特徴とする周波数変調器。