JPS59181726A - 周波数合成器 - 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】 この発明は例えばスペクトルアナライザの受信（’Ａ号
局周波数決定するために用いられる局部信号発生器、各
種伝送機器の周波数特性測定用に用いられる信号発生器
などとして用いられ、設定した周波数の信号を発生する
周波数合成器に関する。

〈従来技術〉 可変周波数範囲が広く、かつ傭、音成分が少ない周波数
合成器として、特願昭５６−２０５９６２号「周波数合
成器」を提案した。しかしこの周波数合成器は構成が比
較的複雑で高価になる欠点があった。この発明はこの提
案した周波数合成°器と同様の性能をもち、しかも構成
が簡単なものを得るものである。

まず特願昭５６−２０５’９６２号に示す周波数合成器
を第１図を参照して簡単に説明する。第１図において、
可変周波数発振器（以下■ＣＯと記す）１１の発振出力
は周波数変換器１２へ供給され、周波数イを号発生器１
３からの周波数信号と周波数混合される。周波数変換器
１２の出力は位相比較器１４で周波数信号発生器１５か
らの周波数信号と位相比較され、その位相比較出力はア
ナログ加算器１６を通じてＶＣＯｌｌに制御信号として
供給される。一方、ｖＣＯｌｌの出力は分周器１７によ
りＰ分の１に分周され、その分周出力は位相比較器１８
へ供給される。また周波数信号発生器１３の出力は周波
数変換器１９へ供給され、可変周波数発振器２１の出力
と周波数混合される。その周波数変換器１９の出力は分
周器２２によりＰ分の１に分周されて位相比較器１８へ
供給され、分周器１７の出力と位相比較される。位相比
較器１８の出力は加算器１６を通じて制御信号とじてＶ
ＣＯＩＩへ供給される。

ＶＣＯＩＩ−周波数変換器１２−位相比較器１４−加算
器１６．−”ＶＣＯＩＩは第１位相同期ループ（以下ｍ
ｌＰＬＬと記す）２３を構成しており、ＶＣＯ］１−分
周器１７−位相比較器１８−加算器１６−ＶＣＯＩＩは
第２位相同期ループ（以下Ｗ、２ＰＬＬと記す）２４を
構成している。位相比較器１４として平衡混合器形位相
倹波器、アナログ位相検出器などが用いられ、位相比較
器１８としてデジタル位相周波数比較器が用いられる。

第１ＰＬＬ２３は第２ＰＬＬ２４よりもループ利得が犬
で引込み範囲は狭くされである。また位相比較器１４の
出力によりＶＣＯ２１が制御される。

周波数信号発生器１３．１５はそれぞれ設定器２５．２
６により設定した周波数の信号を出力する。

加算器１６にはいわゆるループフィルタが内蔵されてい
る。

この周波数合成器が定常状態になり、ある周波数の信号
をＶＣ，０１１から出力している状態において、設定器
２５の設定周波数を大きく変化すると、その周波数に対
し第１ＰＬＬ２３はその引込み範囲から外れ、位相比較
器１４の出力がゼロになる。このだめ引込み範囲が広い
第２ＰＬＬ２４によって同期引込み制御がＶＣＯＩＩに
対し行なわれる。この同期制御により第２ＰＬＬ２４が
同期状態に近ずくと、位相比較器１４からも出力が発生
し、第１ＰＬＬ２３による同期制御が行われ、これと共
に位相比較器１４の出力によりＶＣ０２１に対する周波
数及び位相も制御され、この結果、位相比較器１４，１
８の各出力がゼロになるように動作し、同期状態が確立
される。

このようにして発生できる信号の周波数変化範囲が広く
、しかも同期状態では第１　Ｐ　Ｌ　Ｌ　２３のループ
利得が高いだめ雑音が小さく、周波数純度の高い信号が
得られる。しかしこの周波数合成器においては周波数変
換器１９として発生周波数の変化に対し所望の周波数を
選出する可変選択ろ波器を内蔵し、その選択周波数を設
定周波数に応じて変化する形式のものにするか、いわゆ
るＳＳＢミキサを用いる必要があり、これらは比較的高
価なものであり、またＶＣＯＩＩの光振周坂数が高くな
ると、分周器１７．２２も高価なものとなる。

〈実施例〉 第２図はこの発明の実施例を示し、第１図と対応す底部
分に同°−符号を付けである。即らｖＣＯｌｌ−周波数
変換器１２−位相比較器１４−加算器１６−ＶＣＯｌｌ
により第１ＰＬＬ２３が構成される。周波数信号発生器
１３から設定器２５により設定された周波数ｆ１の周波
数４８号が周波数変換器１２へ供給され、また設定器２
６により設定された周波数ｆ２の周波数信号が周波数信
号発生器１５から位相比較器１４へ供給される。周波数
信号発生器１’３　、１５はそれぞ九水晶発振器のよう
な周波数安定度の高い信号を基準とした基準信号を出力
する。

この発明においてはＶＣＯｌｌの出力は可変分周器２７
により周波数がＮ分の１に分周され、その分周出力は位
相比較器１８にて粗同調用ＶＣＯ２８の出力と位相比較
される３１位相比較器１８の出力は加算器１６を通じて
ｖＣｏｌｌに制御信号として供給される。位相比較器１
８の出力によりＶＣ０２８の発振周波数が制御される。

可変分周器２７の分周比Ｎは設定器２９によシ設定する
ことができる。ＶＣＯＩＩ−可変分周器２７−位相比較
器１８−加算器１６−ＶＣＯＩＩにょシ第２ＰＬＬ３１
が構成される。第１ＰＬＬ２３は第２ＰＬＬ３１よシも
ループ利得が高く、引込み範囲が狭い。

ＶＣＯＩＩ４）発振周波数をｆｏ、ＶＣ０２８の発振周
波数をｆＳとする時、第２ＰＬＬ３１の作用によりｆｏ
−Ｎ−ｆｓになるようにＶＣＯＩＩが制御される。この
時、第１ＰＬＬ２３が閉ループを構成し、第１　Ｐ　Ｌ
　Ｌ　２３の作用によりｆＯ−ｆｌ＋ｆ２になるように
ＶＣ’０１１が制御される。第１　ＰＬＬ２３、第２Ｐ
ＬＬ３１が完全に同期状態で安定子るまではｆｏ＝Ｎ−
ｆＢ＼ｆｌ＋ｆ２であシ、第１　ＰＬＬ２３のループ利
得が第２ＰＬ−Ｉ、３１のそれよシも太きいため、ｆｏ
＝ｆ１＋ｆ２になるように位相比較器１４から誤差電圧
が発生し、これによシ、ｖＣＯｌｌ及びＶＣＯ２８が共
に制御されてｆ　ｏ＝ｆ　１　＋ｆ２−Ｎ−ｆｓになる
。従って第２ｐＬＬ３１によりＮ−ｆｓと、第１　Ｐ　
Ｌ　Ｌ　２３　Ｋよるｆ１＋ｆ’ｚとの初期誤差は第１
ＰＬＬ２３の引込み４１ｎ囲内に入るようにされる。つ
まりＮ−ｆｓ±（ｆ１＋ｆ２）はｗｘ　Ｉ　ＰＬＬ２３
の引込み範囲より小とされる６、一般に周波数信号発生
器１３の周波数ｆ１は比較的大きなステップで変化され
、周波数信号発生器１５の周波数ｆ２はｆｌの最小ステ
ップ周波数間隔を補間することを可能とする小さいステ
ップ周波数で変化される。

いま、ｆｌ、ｆ２及びＮの設定が変更され、その変更さ
れたｆｌ、ｆ２に対し第１１）　Ｌ　Ｌ　２３が引込み
範囲内であれば、この第１ＰＬＬ２３によりＶＣＯＩＬ
、２８が制御されて周波数誤差が補正される。しかし、
この新たな設定周波数が第１　ＰＬＬ２３の引込み範囲
を外れる場合は、第１　Ｐ　Ｌ　Ｌ２３のループは断と
なり、第２ＰＬＬ３１が作用し、ｆｏ−Ｎ−ｆｓとなり
、第１ＰＬＬ２３が動作するようになり、ＶＣＯＩＩ’
、’２８が制御されて、ｆＯ二Ｎ＠ｆｓ＝ｆ１＋ｆ２と
なる。ＶＣＯＩＩの出力は出力端子３２より外部に出力
される。

第２図ではＶＣＯＩＩの出力を外部に取出したが、ＶＣ
ＯＩＩと、周波数逓倍器、周波数変換器、分周器などと
組合せだ可変周波数発振手段にもこの発明は適用できる
。第３図にその例を示し、第２図と対応する部分に同一
符号を付けである。即ちＶＣＯＩＩと周波数変換器１２
との間にＭ倍の周波数逓倍器３３が挿入される。まだＶ
ＣＯ２８の制御信号入力側にリミッタ３４が直列に挿入
され、ｖＣ０２８の周波数変化範囲が制限される。

ＶＣＯ２８の出力は分周器３５により周波数がＰ分の１
に分周された周波数ｆｓ’として位相比堅器１８へ供給
される。

例えばｆ　１＝１９８０〜３９８０ＭＨｚ、　ｆ　ｚ＝
２０Ｍｉｌｚ。

ｆ　０＝５００〜１００１００Ｏ，Ｍ＝４　、　ｆ　Ｓ
　’＝２５ＫＨ７，±ΔＦ、　Ｎ＝２００００〜４００
００とされ、第１’ＰＬＬ２３の引込み範囲が±１０Ｍ
Ｈｚであれば、ｆｓ’の許せる誤差は±１０　　＝Ｎｍ
ａｘ（４０００）＝±２５Ｈｚとなる。

このｆｌ、ｆ２の構成でｆｏをＩ　Ｈ７，ステップで変
化可能にするには、ｆｓ’の可変範囲は、第２　Ｐ　Ｌ
　Ｌ３１によるステソゲが２５　Ｋ　Ｈｚであるから、
この２５Ｋ　Ｈｚを補間するために２５　Ｘ　１０　＝
Ｎｍｉｎ（２０００）””　１．２５　ｉ（ｚの可変範
囲をもてばよく、これ（は答易に実現できる。この実施
例ではＶＣＯＩＩの出力を取出せば（ｆ１＋ｆ２’）を
Ｍ分周した周波数の出力となる。

ｂ］変分周器２９としてプリスケーラを含んだり、小数
分周方式を含んだものでもよい。小数分周方式の場合は
、平均周波数で位相同期ず゛るため、位相不連続誤差が
発生し、その結果、ＶＣＯＩＩの発振出力は位相変調を
受け、サイドバンドスプリアスが発生するが、纂ｌＰＬ
Ｌ２３のループ利得が高いため、第２ＰＬＬ３１の位相
不連続にもとすく位相変調は改善される。祝３図におい
てはデジタル刑位相比較器３６を設けると共に位相比較
器１８の出力側と加算器１６との間に標本化保持回路３
７を挿入して、位相比敢器１６の出力が所定値以下とな
ると第１ＰＬＬ２３が同期状享具になったと判定して、
その時の位相比￥ｉ、器１８の出力を標本化保持回路３
７に保持して、第２　Ｐ　Ｌ　Ｌ　３１のループを切断
し、位相比較器３６の出力が所定値以上で、位相比較器
１８の出力を標本化保持回路３７を通過させて加算器１
６へ供給するようにした。なおスイッチ３８をＦＭ又は
ＰＭ変調信号発生器３９側に切換えた場合は、回路４１
から標本化保持回路３７に標本化保持を指令し、第１Ｐ
ＬＬ２３のみを動作状態とする。このようにして出力端
子３２にＦ、　Ｍ又はＰ　Ｍ出力を得る。

なおこの発明において最も簡単な構成は第４図に示すよ
うに周波数信号発生器１３の出力と■Ｃ０１１の出力と
を位相比較器１４で位相比較するものである。

〈効　果〉 以上述べたようにこの発明によれば、フィルタを含む周
波数変換器やサイドバントミキザを必要とせず、分周比
の太きい、分周器を用いないため安価に構成することが
できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は改良前の周波数合成器を示すブロック図、第２
図はこの発明による周波数合成器の一例を示すブロック
図、第３図及び第４図はそれぞれこの発明の他の例を示
すブロック図でめる。 １１．２８　：ＶＣＯ１１２：周波数変換器、１３．１
５：周仮数姑号発生Ｈ：９．１４．１８：位相比較器、
２３：第１　ＰＬＬ、２５　、２６　。 ２９＝設定器、２７　ニー０］変分周器、３１：第２Ｐ
ＬＬ。 ％訂出願人　　タケタ理萌工朶：禾式会社代理人　草野
　ｊｊノ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御信号により発振周波数が制御される第１可変
   周波数発振手段と、 設定手段により設定された周波数をもつ基準信号を出力
   する基準信号発生手段と、 その基準信号と上記第１可変周波数発振手段の発振出力
   との位相を比較し、その比較出力を上記第１可変周波数
   発振手段へ上記制御信号として供給する第１位相比較器
   と、 設定手段によシ設定された分周比で上記第１可変周波数
   発振手段の発振出力を分周する可変分周器と、 上記第１位相比較器の出力により発振周波数が制御され
   る第２可変周波数発振手段と、その第２可変周波数発振
   手段の発振出力と上記可変分周器の出力との位相を比較
   し、その比較出力を上記第１可変周波数発振手段へ上記
   制御信号として供給する第２位相比較器とを具備し、上
   記第１０丁亥周波数発振手段−上記第１位相比較器−上
   記第１０１変周波数発振手段よりなる第１位相同期ルー
   プは、上記第１可変周波数ｒこ振子段−上記可変分Ｉ８
   器−上記第２位相比奴益−上記第１可変周波数発振手段
   よりなる第２位相同期ル−プよりもループ利得が犬で、
   引込み範囲が狭く選定されている周波数合成器。