JPS61265923A - 周波数シンセサイザのチヤンネル化を助長するための電子回路装置 - 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〕 この発明は通信システムにおいて使用される制御装置に
関するものであり、特に周波数シンセサイザのチャンネ
ル化を助長するための電子回路装置に関するものである
。

［従来技１］ 周波数シンセサイザは、正確に安定化された周波数発振
が行われてから、周波数分割器および／または周波数逓
倍器によって他の周波数を生成し、その周波数分割器や
周波数逓倍器によって、例えば通信システムの搬送周波
数としでに使用される安定した周波数の範囲を提供する
装置を言うものである。

搬送周波数は正弦波や周期的なパルスシーケンスからな
る基本的な無線信号であり、搬送周波敗の１つあるいは
２つ以上の特徴のあるパラメータ（増幅器、位相、周波
数）は伝送される信号の持つ情報のための最適条件を提
供するために変化する。

周波数の安定性がシステム的に１１１１１１されるよう
に要求される無線送信機の場合のように、安定した多数
の出力周波数が要求されると、結局周波数シンセサイザ
が使用される。実際、それぞれ単一の周波数の発振を行
なう多数の水晶発振器を使用するのはあまり実用的では
ない。

周波数シンセサイザはできるだけ少ない数の水晶発振器
を使用して、多数の周波数を生成する装置である。

もっと一般的に知られている言葉では、周波数シンセサ
イザは、アナログおよび／またはデジタル技術を利用し
て周波数を生成することによって所望の周波数を供給す
る信号発生器である。所望の周波数範囲は、チャンネル
が周波数範囲のうちの単一の周波数によって表わされる
周波数シンセサイザチャンネル化の特質を表わす。

周波数シンセサイザ、すなわち周波数の合成は直接的あ
るいは間接的方法のいずれかにしたがってなされる。

直接的な方法では、基本的な周波数は所望の周波数を持
つ信号が得られるまで逓倍、分割、混合動作が行われる
。

間接的な方法、つまりこの発明による装置を備える方法
は位相・ロックループ（ＰＬＬ）の原理に基づいている
。

この場合、周波数シンセサイザは周波数によりもむしろ
信号位相に作用する制−システムとして動作す、る。

周波数と位相の間には概念的関係があるということは十
分に考えられることである。しかしながらＰＬＬを使用
すると、所望の周波数を得るという目的は常に達成され
るけれども一定の位相の誤差は避けられない。

間接的な方法を使うと、ＰＬＬとともに用いられる１個
の水晶発振器のみが重要となる。チャンネル化、つまり
所望の周波数範囲は、基準周波数源から導出された信号
との比較によって正確な周波数を供給するためにシステ
ム的に修正される可変周波数発振器ＶＦＯデータセパレ
ータによってカバーされる。

回路については、位相・ロックループを備える周波数シ
ンセサイザは比較器と呼ばれる位相検出器と低域通過フ
ィルタとを備えるフィードバックシステムである。位相
検出器はある整数によって分割される基本周波数ともう
１つの整数によって分割される電圧制御発振器（ＶＣＯ
）の周波数とを受信する。ＶＣＯはその入力に供給され
る制御電圧ＶＣによって制御される周波数を生成する。

入力信号が存在しないと、ＶＣはゼロである。入力の信
号が存在すると、比較器は入力基準信号の周波数および
位相をＶＣＯの周波数および位相と比較し、比較された
２つの信号の位相および周波数差の関数である信号ｖ１
を生成する。

低域通過フィルタによってフィルタされた後Ｖｃになる
この信号■１は、Ｖｃｏに供給され、基準周波数と、Ｖ
ＣがゼロのときにＶＣＯが発生する発振周波数Ｆｏとの
差を減らすように発振周波数を変化させる。

Ｖｃｏの周波数が、ループが位相ロックされるときの入
力基準周波数と一致するまでこの過程が続けられる。

Ｖｃｏの周波数と入力の基本周波数が一致するとき、比
較器の出力電圧ｖ１は直流電圧であり、低域通過フィル
タの遮断周波数はそれより高いためにシステムの動作に
は影響しない。

Ｖｃｏの周波数はこのようにして基準周波数に等しくな
るが、しかし、依然として位相差が存在し、その位相差
は電圧Ｖｌを得て、Ｆａとは異なる出力の周波数でＶＣ
Ｏが動作するために必要である。

ＶＣＯの周波数が基本周波数に等しくても、位相差が存
在するということは重要な要素である。

ＦＲ−ＦＯが低域通過フィルタの遮断周波数より高い周
波数ＦＲを出力信号が持つと、電圧■１はゼロであり、
ＶＣＯは周波数ＦＯに止どまる。

システムのバランスが取れていると、システムは基準周
波数が適当な整数によって分割されるｖＣｏ周波数に等
しい状態になる。

基準信号をロック・することのできるｖＣＯ内の基準信
号周波数範囲で整数の周波数すべてを発生することので
きるプログラム可能な分割器によって、適当な整数によ
るｖＣＯの周波数の分割がなされる。平衡状態になって
からは、最小の周波数インクレメントが比較器の入力基
準周波数に等しくなることが推論される。

それゆえ、得ることのできる周波数間の最小のギャップ
を表わすので、最小の周波数インクレメントは周波数シ
ンセサイザのチャンネルステップであるといえる。

［発明の解決すべき問題点］ 基準周波数とチャンネル・ステップとのこの関係は、位
相・ロックループ周波数シンセサイザを組立てる上で多
くの問題点を生む。

実際、前述の平衡状態で、また特に、高い周波数では、
位相比較器は位相ロックからシステムを得ることのでき
る位相雑音に反応しやすい。さらに、システムはロック
する速度で変化する。

また、チャンネル・ステップ、つまり基準周波数はシス
テムのロックする帯域値を制限し、一方この帯域値は周
波数のスイッチングが行われるときのシステムの応答時
間を減少させ、結果として生じる周波数範囲を改善する
ように十分に広くしなければならない。

さらに、前述したように、基準周波数はｖＣＯが周波数
を変調されないように、また特に低い基準周波数値では
出力のスペクトルにスプリアス高調波を生成しないよう
に基準周波数は適当にフィルタされなければならない。

上記考察のから、前述の障害を無くすためにできるだけ
高い基準周波数を使用しなければならないということが
明らかである。しかしながら同時に、基準周波数は、生
じ得る最少の周波数インクレメント、すなわちチャンネ
ル・ステップに等しいかあるいはそれより低い状態、つ
まりすべてのシンセサイザシステムで可能な状態を実現
しなければならない。

この発明の主な目的は、位相・ロックループ周波数シン
セサイザのチャンネル化を制限せずに、拡張することの
できる電子回路を使用できるようにすることによって現
在使用されているシステムにおける前述の問題点を取除
くことにある。

［問題点解決のための手段］ この発明の電子回路装置は、システムの基準周波数を発
生する水晶発振器の入力において、適当な電子スイッチ
によって直列で個別に接続、遮断可能な並列に接続され
る多数のキャパシタと、所望のチャンネル化を得るため
にシステム基準周波数を変更させる適当な制御論理によ
って前記電子スイッチの開閉を制御する復号器とを備え
る。

この発明の他の特徴と利点は以下の実施例の説明により
明らかにされるが、本発明はこの実施例に限定されるも
のではない。

［実施例］ 図で１は出力のチャンネル化の基準となっているシステ
ムの基準周波数を発生する水晶発振器を示す。

２は基準周波数入力信号をＭで分割する周波数分割器を
示す。

３は基準周波数と電圧制御発振！１ＶｃＯ４の周波数を
受信する位相比較器を示す。

低域通過フィルタ５によって正確にフィルタされた信号
は位相比較器３からｖＣＯ４の入力に到達する。ｖＣＯ
４の出力にはプログラム可能な型の第２の周波数分割器
６が存在し、この第２の周波数分離装置はＮで分割し、
ｖＣＯ４が基準周波数にロックできるすべての整数の周
波数分割器を生成することができる。

前記の要素は通常の位相ロックされた周波数シンセサイ
ザを形成する。

この発明による装置は点線内に示されている。

その中の７は並列に接続され、水晶発振器１の入力に位
置される複数のキャパシタを示す。

これらキャパシタ７は、正確な刺部論理にしたがってい
る復号器９によって開閉が制御される適当な電子的ダイ
オード・スイッチ８によって個別に接続、遮断可能であ
る。

プログラム可能な周波数分割器６と復号器９は、図には
示されていないマイクロプロセッサから論理的命令を受
取る。

この発明による装置の動作Ｉ≠次の通りである。

ＦＮが特定されていない位相ロックされた周波数シンセ
サイザで得られるチャンネル化を表わすと仮定すると、
この発明による装置は次の通り動作する。

２個以上のキャパシタ７の接続、遮断によって、発振器
１の共振回路の全体のキャパシティは変化され、それに
よって発振器の出力周波数も変化する。

Ｍで分割する周波数分割器２によって分割されたこの新
しい周波数は位相比較器３に供給される。

また位相ロックされた周波数シンセサイザ内の信号の通
常の転送コースは前述されている通りである。位相比較
器３で行われる比較は新しい周波数と、Ｎで分割する周
波数分割器６によって分割されるＶＣＯ４からのフィー
ドバック周波数との間で行われる。低域フィルタ５によ
って正確にフィルタされた比較器３の出力信号は、この
比較器３の出力信号が入力の基準周波数に等しくなるま
でＶＣＯ４の発振周波数を制御する。周波数が一致した
とき位相ロックが行われ、好ましいチャンネル化が得ら
れる。

論理的な見方をすれば、キャパシタ７の接続、遮断およ
び、入力周波数の分割は次のような状態を決定する。

分割された周波数は好ましいチャンネル化ＦＮより小ざ
い数のチャンネルを持つ新しいチャンネル化を表わす。

キャパシタ７の接続、遮断によって、このチャンネル化
はチャンネルのステップに等しい量のＳだけ、使用可能
なキャパシタの数に等しい連続的な位相の数に変更され
、それはそのキャパシティに依存する。

実際には、チャンネル・ステップよりｎ倍大きいシステ
ム基準周波数の変更が行われることになり、ｎはＳに依
存し、結局キャパシタ７の数、ならびにチャンネルステ
ップおよび基準周波数に依存することになる。

論理Ｏが与えられるときスイッチが閉成であるように電
子的ダイオードスイッチが通常およそ２■のバイアス電
圧でバイアスを与えられるということを確実にすること
によって復号器９は電子スイッチ８を正確に接続、遮断
することが確実に行なえる。

したがってこの装置はその目的を達成することができる
。

実際、この装置によって、チャンネルを分割して、ある
数のチャンネルで好ましいチャンネル化を得ることが可
能となり、同時に周波数シンセサイザの平衡状態を達成
する。そのため基準周波数はチャンネル・ステップより
小さいあるいは等しい。

この発明による装置の多くの構造上の変更が可能であり
、それらは特許請求の範囲に記載されるこの発明の技術
的範囲内に含まれるべきものである。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の１実施例のブロック図を示す。 １・・・水晶発振器、２・・・周波数分割器、３・・・
位相比較器、４・・・■Ｃ０１５・・・低域通過フィル
タ、６・・・第２の周波数分割器、７・・・コンデンサ
、８・・・電子的ダイオードスイッチ、９・・・復号器
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）適当な電子スイッチによってシステム基準周波数
   を発生する水晶発振器の入力に個々に直列に接続可能な
   互いに並列に接続された複数のキャパシタと、前記キャ
   パシタの接続によつて所望のチャンネル化を得るために
   システム基準周波数を変更させる目的で制御論理によつ
   て前記電子スイッチの開閉を制御する復号器とを備える
   ことを特徴とする、周波数シンセサイザのチャンネル化
   を助長するための電子回路装置。
2. （２）前記キャパシタは２個以上であり、その数はシス
   テム基準周波数の変更に依存していることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の電子回路装置。
3. （３）前記電子スイッチがダイオードスイッチであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子回路装
   置。