JPH021606A

JPH021606A - 自動周波数制御回路

Info

Publication number: JPH021606A
Application number: JP1050665A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hachitsuka; 弘之八塚; Yasuo Sagi; 鷺　保雄
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-03-14
Filing date: 1989-03-02
Publication date: 1990-01-05
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: JPH06103827B2

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】〔目次〕概要産業上の利用分野従来の技術（第６図〜第９図）発明が解決しようとする課題課題を解決するための手段（第１図）作用実施例第１実施例の説明（第２図）第２実施例の説明（第３図）第３実施例の説明（第４図）第４実施例の説明（第５図）発明の効果〔概要〕Ｐ　Ｌ　Ｌ　（Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ）
方式の自動周波数制御回路に関し、狭帯域なバンドパスフィルタをＰＬＬ制御ループに介装
している場合においても、−時的にこのバンドパスフィ
ルタの狭帯域特性を解除できるようにし、更には、周波
数弁別機能と周波数制御機能とを分離することにより、
十分な自動周波数制御機能を発揮できるようにすること
を目的とし、Ｐ　Ｌ　Ｌ　ｆｉｌｌｉｌｌｌループ内の
バンドパスフィルタをバイパスしうるスイッチを設ける
か、更に加えてＰＬＬ制御ループのうちのフィードバッ
クループ部分に、位相比較器を設け、該位相比較器で、
フィードバック信号と基準信号とを比較して、この比較
結果に応じて、電圧制御発振器を制御するように構成す
る。

（産業上の利用分野）本発明はＰＬＬ方式の自動周波数制御回路に関する。

〔従来の技ｉネｉ〕

第６図は従来の自動周波数制御回路（以下、自動周波数
制御のことをＡＦＣという。従って自動周波数制御回路
はＡＦＣ回路ということになる）を用いたスーパーヘテ
ロダイン方式のＦＭ受信機のブロック図である。

図において、■は局部発振器、２は混合器、３はバンド
パスフィルタであり、これらの回路でＦＭ受信信号から
第１中間周波信号ＩＦＩが得られる。

また、４は混合器（位相比較器）−１５は増幅器、６は
バンドパスフィルタ、７は自動ゲイン制御Ｂ増幅器（Ａ
ＧＣ増幅器）、８は周波数弁別器、９は電圧制御発振器
（ＶＣＯ）　、１０はローパスフィルタ（ループフィル
タ）であり、これらの回路で第１中間周波信号ＩＦＩか
ら第２中間周波信号ＩＦ２を得、所要のベースバンド信
号が得られるようになっている。

更に、これらの回路（混合器４、ＶＣＯ９、ローパスフ
ィルタ１０を含む）で、ＰＬＬ制御制御ループ槽成し、
ＦＭ波の中心周波数ｆｏがずれないように制御している
。

即ち、周波数弁別器８からのＡＦＣ信号をＶＣＯ９側に
フィードバンクし、このフィードバック信号に応じてＶ
ＣＯ９での発振周波数を変えているのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、第７図に示すように、ＶＣＯ９の発振周波数
域が広いと、電源立ち上げ時に疑似引き込みが生じやす
く、特にバンドパスフィルタ６の帯域が狭い場合、周波
数弁別器８に入る信号は電源立ち上げ時にはなく、ノイ
ズのみとなり、これにより周波数弁別器８の特性も変化
して、正しくＡＦＣのための引き込みができない場合が
ある。

そこで、局部発振器ｌ及び送信側の周波数安定度を極め
て高くすることも考えられるが、これでは非常に高価と
なり、又大型化を招くという問題点がある。

また、ＡＦＣの安定度は、周波数弁別器８の温度特性、
直線性（ＤＧ）及びループゲインによって決まるが、周
波数弁別器８は一般に温度特性や直線性（Ｄ　Ｇ）にバ
ラツキがあり、バンドパスフィルタ６の帯域幅に比べ、
ＦＭ波の中心周波数ｆＯの変化が大きい場合、ＡＦＣの
ずれによる伝送特性に劣化が生じやすい。

即ち、ＦＭ波の中心周波数ｆＯの変化が大きいと、バン
ドパスフィルタ６を通る信号がなくなり、ベースバンド
信号を取り出せなくなる。

そこで、温度補償を行ったり、種々の調整を行ったりし
て伝送特性を良くすることが行われるが、これではコス
ト高を招く。

ところで、位相比較器４は、原理的には周波数弁別器８
と同様、第８図に示すような周期性の特性を持っており
、実用しているＰＬＬ用ＬＳＩは位相差の判別機能を有
し、第９図に示すような単一の理想的位相弁別特性を持
っている。

したがって、Ｐ　Ｌ　Ｌループが十分動作する振幅とＰ
ＬＬループの引き込み範囲の入力であれば、正しくロッ
クされる。

しかし、狭帯域で帯域外特性がリップルをもち低域と高
域とが等しいバンドパスフィルタ６の存在により、初期
動作時でノイズ状態となるさ、位相弁別出力が正しくな
くなり、ロック状態へ引き込むことができないという問
題点がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
狭帯域なバンドパスフィルタをＰＬＬ制御ループに介装
している場合においても、−時的にこのバンドパスフィ
ルタの狭帯域特性を解除できるようにし、更には周波数
弁別機能と自動周波数制御機能を分離することにより、
十分な自動周波数制御機能を発揮できるようにした、自
動周波数制御回路を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理ブロック図である。

第１図において、ＬはＰＬＬ制御ループで、このＰ　Ｌ
　Ｌ　１ｉｌＪ御ループＬは、位相比較器４、増幅器５
、バンドパスフィルタ６、ＡＧＣ増幅器７、■ＣＯ９、
ループフィルタ１０を有している。なお、８はベースバ
ンド信号を取り出す周波数弁別器である。

１１はスイッチであり、このスイッチ１１ばオンするこ
とによりＰＬＬ制御ループＬ内のバンドパスフィルタ６
をバイパスするようになっている。

また、ＰＬＬ制御ループＬ内のフィードバックループ部
分には、１／Ｎ分周器１５、位相比較器１６が設けられ
ている。なお、１７は基準信号を出力する基準発振器で
ある。

〔作用〕

このような構成により、例えば電源立ち上がり時等に、
スイッチ１１がオンすると、中間周波信号！Ｆはバンド
パスフィルタ６でろ波されずスイッチ１１を通ってその
まま出力される。

一方、ＰＬＬのためのフィードバック制御を行う際には
、１／Ｎ分周器１５で１／Ｎ分周（Ｎは自然数）された
フィードバック信号と基準発振器１７からの基準信号と
が、位相比較器１６で比較され、この比較結果に応じて
、ＶＣＯ９の発振周波数が制御される。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

（ａ）　　第１実施例の説明第２図は本発明の第１実施例を示すブロック図で、この
第２図において、第６図に示す従来の自動周波数制御回
路と異なる点は、次のとおりである。

先ず、バンドパスフィルタ６をバイパスしうるスイッチ
１１が設けられていることである。そして、このスイッ
チ１１は、以下に説明する検出系からの信号に基づき開
閉制御されるようになっている。

この検出系は、先ず受信レベルアラーム回路１３を有し
ている。この受信レベルアラーム回路１３は、バンドパ
スフィルタ６の出力が所定レベルより低い場合に、ＡＧ
Ｃ増幅器７からの信号に基づきアラーム信号を出すもの
で、このアラーム信号はタイマ回路１２及びアラーム表
示器１８へ供給される。

タイマ回路１２は、電源１９を投入すると、所定時間だ
けスイッチオン信号をスイッチ１１へ出力するほか、受
信レベルアラーム回路１３からアラーム信号を受けると
、このアラーム信号を受けている間はスイッチオン信号
をスイッチ１１へ出力する回路である。

そして１．このタイマ回路１２からの出力は、電源投入
後あるいはアラーム信号がなくなってから所定時間経過
すると、スイッチオフ信号に切り替わる。

従って、電源１９が投入されるか、アラーム信号が出力
されると、電源投入後所定時間またはアラーム信号を受
けている間はスイッチ１１が閉じており、電源投入後あ
るいはアラーム信号がなくなってから所定時間経過する
と、スイッチ１１が開く。

また、ＡＧＣ増幅器７とローパスフィルタ１０との間に
は、リミッタ１４．１／Ｎ分周器１５、位相比較器１６
が介装されている。

ＩＪ　ミッタ１４は、無信号に近いレベル又はＡＧＣ増
幅器７の可変範囲以下の信号になっ゛た場合でも位相比
較器１６が動作するのに十分な増幅を行い、出力信号レ
ベルを一定に保つものである。

１／Ｎ分周器１５はリミッタ１４を通ってきた信号を１
／Ｎに分周するものである。位相比較器１６は、１／Ｎ
分周器１５からのフィードバック信号と基準発振器（水
晶発振器）１７からの基準信号とを位相比較して、その
比較結果をローパスフィルタ１０へ送るものである。

上述の構成により、先ず始動に際し、電源１９を投入す
ると、タイマ回路１２がらスイッチオン信号が所定時間
だけ出力される。これにより、スイッチ１１は所定時間
だけ閉じる。

ところで、ＦＭ受信信号（ＲＦ倍信号入力は第２中間周
波信号ＩＦ２に変換され、バンドパスフィルタ６をバイ
パスしてスイッチ１１を通り、更にＡＧＣ増幅器７、リ
ミッタ１４を通って１／Ｎ分周器１５で分周され、位相
比較器１６で、基準発振器１７からの基準信号と位相比
較される。

そして、この比較の結果得られた誤差電圧がローパスフ
ィルタ１０を通してＶＣＯ９に加えられ、ＶＣＯ９の発
振周波数を変化させることが行われる。これによりＰＬ
Ｌがロックされる。

このように、電源投入初期において、−時的にバンドパ
スフィルタ６の狭帯域特性を解除できるので、ロック状
態への引き込みを確実に行うことができる。

タイマ回路」２はロックされるのに十分な時間（上記所
定時間）が経過すると、スイッチ１１を開く。

これにより信号はバンドパスフィルタ６を通って周波数
弁別器８に入力されるなお、このＰＬＬが所要の周波数に引き込んで正常に作
動したのちに、例えばＦＭ受信号の受信がとぎれて、受
信限界レベル以下に低下すると、受信レベルアラーム回
路１３が作動してアラーム信号を発生する。

このアラーム信号でタイマ回１１２が作動し、スイッチ
１１を閉じる。

この状態はアラーム信号が出されている間、継続するの
で、正常受信状態になると、この状態になった直後はま
だ、スイッチ１１が閉じているから、信号はバンドパス
フィルタ７をバイパスする。

即ち、第２中間周波信号ＩＦ２は、バンドパスフィルタ
６をバイパスしてスイッチ１１を通り、更にＡＧＣ増幅
器７、リミッタ１４を通って１／Ｎ分周器１５で分周さ
れ、位相比較器１６で、基準発振器１７からの基準信号
と位相比較され、この比較の結果得られた誤差電圧がロ
ーパスフィルタ１０を通してＶＣＯ９に加えられ、ＶＣ
Ｏ９の発振周波数を変化させることが行われる。これに
よりＰＬＬがロックされるのである。

また、正常受信状態になると、アラーム信号がなくなる
ので、タイマ回路１２はロックされるのに十分な時間（
上記所定時間）が経過すると、スイッチ１１を開く。こ
れにより信号はバンドパスフィルタ６を通って周波数弁
別器８に入力される。

このように、電源立ち上げ時に所定時間だけスイッチ１
１を閉じ、又受信レベル断の状態でもスイッチ１１を閉
じて、バンドパスフィルタ６の通過特性を解除させてい
るので、引き込みを容易に且つ確実に行うことができる従って、非常に狭帯域なバンドパスフィルタ６を使用し
た場合でも、安定したＡＦＣ特性が得られる。

また、ＰＬＬ方式として、ＡＦＣの機能と周波数弁別の
機能とを分離させ、基準発振器１７からの基準信号を基
準として、中心周波数ｆｏのずれを検出し、ＶＣＯ９に
フィードバックさせているので、周波数制御に際して、
回路周波数弁別器８の調整やバラツキの影響をこの自動
周波数制御回路が受けない。

（ｂ）　　第２実施例の説明第３図は本発明の第２実施例を示すブロック図であり、
この第３図に示す第２実施例では、第２図に示す第１実
施例と異なり、スイッチ１１の存在によって信号系の通
過特性を変化させないようにしている。

即ち、ＡＧＣ増幅器７と周波数弁別器８との間にバンド
パスフィルタ６を設け、更にはＡＧＣ増幅器７から分岐
したフィードバックルー゛プ部分のリミッタ１４と１／
Ｎ分周器１５との間に、バンドパスフィルタ６と同等の
バンドパスフィルタ６Ａを介装し、このバンドパスフィ
ルタ６Ａをバイパスしうるようにスイッチ１１が設けら
れている。

このような構成により、先ず、始動に際し、電源１９を
投入すると、タイマ回路１２からスイッチオン信号が所
定時間だけ出力される。これにより、スイッチ１１は所
定時間だけ閉じる。

ところで、ＦＭ受信信号（ＲＦ倍信号入力は第２中間周
波信号ＩＦ２に変換され、ＡＧＣ増幅器７、リミッタ１
４を通って、更にはバンドパスフィルタ６Ａをバイパス
してスイッチ１１を通り１／Ｎ分周器１５で分周され、
位相比較器１６で、基準発振器１７からの基準信号と位
相比較される。

そして、この比較の結果得られた誤差電圧がローパスフ
ィルタ１０を通過してＶＣＯ９に加えられ、ＶＣＯ９の
発振周波数を変化させることが行われる。これによりＰ
ＬＬがロックされる。

タイマ回路１２はロックされるのに十分な時間（上記所
定時間）が経過すると、スイッチ１１を開く。

これにより、フィードバック信号はバンドパスフィルタ
６Ａを通って１／Ｎ分周器１５に入力される。また、第
２中間周波信号ＩＦ２はバンドパスフィルタ６を通って
周波数弁別器８からベースバント信号として出力される
。

このように、第２実施例では、電源立ち上げ時に所定時
間だけスイッチ１１を閉じ、バンドパスフィルタの通過
特性を解除させているので、引き込みを容易且つ確実に
行うことができ、これにより非常に狭帯域なバンドパス
フィルタを使用した場合でも、安定したＡＦＣ特性が得
られると共に、ＰＬＬ方式として、ＡＦＣの機能と周波
数弁別の機能とを分離させ、基準発振器１７がらの基準
信号を基準として、中心周波数ｆＯのずれを検出し、Ｖ
ＣＯ９にフィードバックさせているので、周波数制御に
際して、回路周波数弁別器８の調整やバラツキの影響を
自動周波数制御回路が受けないという前述の第１実施例
とほぼ同様の効果ないし利点が得られるほか、スイッチ
１１をＰＬＬ制御ループフィードバック部分に設けるこ
とにより、スイッチ１１を設けても、信号系の通過特性
が変化しないという利点がある。

（Ｃ１第３実施例の説明第４図は本発明の第３実施例を示すブロック図であり、
この第４図に示す第３実施例は上記の第１実施例を簡素
化したもので、具体的には第６図に示す従来の回路にお
いて、バンドパスフィルタ６をバイパスするスイッチ１
１を設け、更にＶＣ０９の発振帯域を発振調整回路２０
で制限したものである。

ここで、発振調整回路２０は、基準値からのプラスマイ
ナスで帯域制限するため、電圧＋Ｖ、■ボルトでつられ
た抵抗、ダイオード回路からなる。

このようにすれば、簡素な回路構成で、前述の第１実施
例とほぼ同様の効果ないし利点が得られる。

なお、前述の第１、第２実施例において、リミッタ１４
、ｌ／Ｎ分周器１５、位相比較器１６、基準発振器１７
を省略してもよく、この場合でも電源立ち上げ時に正し
くＡＦＣのための引き込みを行うことはできる。

（ｄ）　　第４実施例の説明第５図は、本発明の第４実施例を示すブロック図であり
、第２図乃至第４図と同符号は同一のものを示す。

この実施例では、上記実施例におけるＰＬＬ制御ループ
内のバンドパスフィルタ６として、弾性表面波フィルタ
（以下これを５ＡＷＦと略記する）を用い、前記バント
パスフィルタをバイパスしうるスイッチ１１としてＰＩ
ＮダイオードＤ１を用いると共に、前記５ＡＷＦから成
るバンドパスフィルタ６と直列に、第２のスイッチとし
てのＰ、ＩＮダイオードＤ２を接続したものである。

前記ＰＩＮダイオードには、図示のように抵抗Ｒ１、Ｒ
２、Ｒ３を接続し、制御入力端子ＣＩから制御信号（例
えば、電圧十ＥでＯＮ、−Ｅで０ＦＦ）を加える。

上記のように構成したのは次の理由によるものである。

即ち、上記各実施例におけるＰＬＬ制御ループ内のバン
ドパスフィルタ６として、５ＡＷＦを用い、該バンドパ
スフィルタ６をバイパスするスイッチ１１としてＰＩＮ
ダイオードＤ１を用いた場合の自動周波数制御において
は、フィルタパスの時（フィルタをバイパスする時）振
幅の変差が大きく、同期引き込みの入力電力が大きいと
いう欠点がある。

５ＡＷＦは一般的に、ロスが大きく遅延特性のリップル
が大きい。

そのため、ＰＩＮダイオード（スイッチ）のロスを少な
くして引き込みしやすくする必要がある。

また、オン・オフ比の差が大きく、ＡＧＣレベルの安定
時間が長くなる欠点がある。

今、上記の５ＡＷＦとＰＩＮダイオードＤ１との並列回
路を等価回路で考えると、ＰＩＮダイオードＤｌ側の回
路は抵抗のみの回路であるのに対して、５ＡＷＦ側の回
路は位相遅れ部分と抵抗分とから構成されていると考え
られる。

そこで、ＰＩＮダイオードＤ１のオン時の出力電圧（出
力側共通接続点の電圧）をＥｏ、５ＡＷＦ側の出力電圧
をＥ！とすると、合成した出力電圧（出力側共通接続点
の電圧）Ｅをベクトルで表現すると、Ｅ　−Ｅ　ｏ　＋
　Ｅ、ｅ−’（φはＥｏ波に対する遅れ角）となる。

この出力電圧の絶対値ＥはＥ　Ｉ　”’Ｅ＝　Ｅ、２＋Ｅ、Ｚ　　２ＥｏＥ＋Ｃ０
３（φ）のように表わせる。

上式において、ｒ−２ＥｏＥ、Ｃ０３（φ）」の項は５
ＡＷＦによる位相遅れにともなう部分であり、ＰＩＮダ
イオードＤ１によるスイッチの開閉時において電圧の差
が大きくなることを示している。

したがって、バンドパスフィルタ６として５ＡＷＦを用
い、バイパス用のスイッチ１１としてＰＩＮダイオード
Ｄ１を用いた場合には、図示のように、５ＡＷＦを用い
たバンドパスフィルタ６と直列にＰＩＮダイオードＤ２
を追加して第２のスイッチ機能を持たせることにより、
合成時のリップルを最少限にすることを可能としたもの
である。

結局、図示回路のように構成し、ＰＩＮダイオードＤ１
が導通している時はＰ■ＮダイオードＤ２は遮断するよ
うに制御する。

このような制御をすると、５ＡＷＦの出力側では、５Ａ
ＷＦからの出力電圧Ｅ１の振幅が非常に小さくなるので
、はとんどＰＩＮダイオードＤＩと抵抗Ｒ２の抵抗値で
決まる振幅になる。

したがって、ＰＩＮダイオードＤＩの電流（バイアス）
と抵抗Ｒ２の値によってロスが調整できるようになり、
ノーマル時とフィルタ解除時（Ｄｌ導通）の振幅を一致
させることができる。

なお、上記のように、ＰＬＩＪ［ｌｌループ内のバンド
パスフィルタとして５ＡＷＦ　（弾性表面波フィルタ）
を用い、該フィルタのバイパス用スイッチとしてＰＩＮ
ダイオードを用いると共に、５ＡＷＦと直列に第２のス
イッチとしてのＰＩＮダイオードを用いた回路は上記の
各実施例に全て適用可能である。

以上説明した第４実施例においては、引き込み特性安定
時間が短くなり、装置のＮＦ測測定正確に行える（ＳＡ
ＷＦと同じ損失で測定ができるため）。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば次のような効果が
ある。

（１）請求項１に記載の自動周波数制御回路によれば、
狭帯域なバンドパスフィルタをＰＬＬ制御ループに介装
している場合においても、−時的にこのバンドパスフィ
ルタをバイパスできるので、電源立ち上げ時等に正しく
自動周波数制御のための周波数引き込みが行える利点が
ある。

（２）請求項２に記載の自動周波数制御回路では、更に
、周波数弁別機能と自動周波数制御機能とを分離するこ
とにより、周波数制御に際して、回路周波数弁別器の調
整やバラツキの影響を本回路が受けないという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、第２図は本発明の第１実施例を示すブロック図、第３図
は本発明の第２実施例を示すブロック図、第４図は本発
明の第３実施例を示すブロック図、第５図は本発明の第
４実施例を示すブロック図、第６図は従来例を示すブロ
ック図、第７図は従来例の作用を説明する図、第８図は位相比較器の比較出力特性図、第９図はＰＬＬ
用ＬＳＩの位相弁別特性図である。９−　Ｖ　Ｃ００−ローパスフィルタ１−・・スイッチ５−・・１／Ｎ分周器６−・・位相比較器７・・−基準発振器Ｌ・・−ＰＬＬ制御ループＴＦ−・−中間周波信号（ループフィルタ）特許出願人　　　富士通株式会社代理人弁理士　　山　谷　晧　榮４−位相比較器５−・−増幅器６・・＝−バンドパスフィルタ７・−ＡＧＣ増幅器８・・−周波数弁別器＼〜Ｃワ゛寸吻’、Ｏｔ′−Ｑ：）　Ｃ＞バ）くボξ釆
便りの子′Ｉ−月４を育児ヨ月了ろ蓼ハ第７図イ立相比較嬰の比較出力将姓図第８図ＰＬＬ用ＬＳＩのイ立相弁別特・Ｈ図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＰＬＬ制御ループ（Ｌ）を有する自動周波数制御
回路において、該ＰＬＬ制御ループ（Ｌ）内のバンドパスフィルタ（６
、６Ａ）をバイパスしうるスイッチ（１１）が設けられ
たことを特徴とする、自動周波数制御回路。
（２）ＰＬＬ制御ループ（Ｌ）を有する自動周波数制御
回路において、該ＰＬＬ制御ループ（Ｌ）内のバンドパスフィルタ（６
、６Ａ）をバイパスしうるスイッチ（１１）が設けられ
るとともに、該ＰＬＬ制御ループ（Ｌ）のうちのフィードバックルー
プ部分に、位相比較器（１６）が設けられ、該位相比較器（１６）で、フィードバック信号と基準信
号とが比較されて、この比較結果に応じて、電圧制御発
振器（９）を制御することを特徴とする自動周波数制御
回路。