DE69533913T2

DE69533913T2 - Frequenzsynthesizer

Info

Publication number: DE69533913T2
Application number: DE69533913T
Authority: DE
Inventors: Takayuki Kadoma-shi Matsumoto; Hisashi Mino-shi Adachi; Hiroaki Hirakata-shi Kosugi; Makoto Uji-shi Sakakura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1995-05-24
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2015-05-25
Also published as: EP0684701A2; EP0684701B1; DE69533913D1; US5559474A; EP0684701A3

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenzschaltung für ein Radiogerät.
Einschlägiger Stand der Technik
Die Druckschrift EP-A-0 360 442 offenbart einen Frequenzsynthesizer, bei dem die Oszillationsfrequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators durch Einstellen des Teilungsverhältnisses eines variablen Spannungsteilers gesteuert wird, der in einem Rückkopplungsweg eines Phasenregelkreises eines Phasendetektors vorgesehen ist. Wird die Frequenz durch Ändern des Teilungsverhältnisses geschaltet, so wird eine Steuerspannung an dem spannungsgesteuerten Oszillator angelegt. Diese Steuerspannung kann eine Nichtlinearität ausgleichen, um so Frequenz- und Phasenfehler nach dem Schalten zu verringern, wodurch ein Schalten der Frequenz mit hoher Geschwindigkeit möglich wird.
Ein Frequenzsynthesizer, bei dem Regelkreisfilter in Entsprechung zur Oszillationsfrequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators (voltage controlled oscillator VCO) geschaltet werden, wird in der US-Patentanmeldung mit der Nummer 682,255 beschrieben. Bei dem Synthesizer werden ein Signal, das durch Teilen der Oszillationsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators mittels eines Frequenzteilers erzeugt wird, und ein Ausgabesignal eines Bezugsoszillators einem Phasenvergleicher zugeleitet, woraufhin ein Fehlersignal, das der Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen entspricht, dem spannungsgesteuerten Oszillator als Steuersignal durch den Regelkreisfilter zugeleitet wird. Auf diese Weise ist ein Rückkopplungskreis gebildet, bei dem ein Ausgabesignal erzeugt wird, das die gleiche Genauigkeit wie das Bezugssignal aufweist. Die Oszillationsfrequenz wird durch Ändern des Teilungsverhältnisses des Frequenzteilers geändert. Entsprechend der in der genannten Patentanmeldung offenbarten Erfindung können bei einer Änderung der Oszillationsfrequenz Regelkreisfilter in Entsprechung zur geänderten Oszillationsfrequenz geschaltet werden, wodurch der Synthesizer in die Lage versetzt wird, stets ein Signal hoher Genauigkeit auszugeben.
Gleichwohl weist der vorgeschlagene Synthesizer einige verbesserungsbedürftige Eigenschaften auf. Es wird zunächst derjenige Fall betrachtet, in dem ein spannungsgesteuerter Oszillator zum Einsatz kommt, bei dem ausgegebene Oszillationsfrequenzbänder durch ein externes Steuersignal geschaltet werden können. In diesem Fall müssen die Regelkreisfilter derart geschaltet werden, dass sie nicht nur auf die als Ergebnis des Schaltvorganges erhaltene Frequenz, sondern auch auf die nach dem Schaltvorgang erhaltene Empfindlichkeit des spannungsgesteuerten Oszillators abgestimmt sind. Nunmehr wird derjenige Fall betrachtet, in dem der Synthesizer eine Frequenzmodulationsfunktion unter Verwendung eines digitalen Modulationssignals aufweist. In diesem Fall kann insbesondere dann, wenn ein Modulationssignal mit hoher Bitrate Verwendung findet, die Modulation nicht ausgeführt werden, wenn der Regelkreisfilter des Synthesizers geschlossen ist. Auch in diesem Fall muss die Modulation durch Verwendung eines Modulationssystems mit offenem Regelkreis vorgenommen werden, bei dem der Rückkopplungsregelkreis nur während des Modulationsvorganges geöffnet ist. Für den Fall der Verwendung des Modulationssystems mit offenem Regelkreis kann gleichwohl die Modulation mit offenem Regelkreis nicht zufriedenstellend mittels eines Filters vorgenommen werden, der lediglich auf eine reine Frequenzänderung abgestimmt ist. Um die Modulation mit offenem Regelkreis zufriedenstellend vorzunehmen, muss der spannungsgesteuerte Oszillator derart ausgelegt sein, dass er sogar im Zustand eines offenen Regelkreises eine kleine Frequenzänderung zeigt.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Frequenzmodulationsschaltung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Weitere Ausführungsbeispiele sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein Kondensator, der einen Abschnitt zwischen einem den Rückkopplungsregelkreis schließenden und öffnenden Analogschalter und dem spannungsgesteuerten Oszillator darstellt, ist als laminierter Schichtkondensator ausgebildet, der Eigenschaften mit Blick auf eine kleine Änderung der Kapazität in Reaktion auf eine angelegte Spannung und eine kleine Hysterese aufweist. Auch wenn der Rückkopplungsregelkreis unmittelbar nach dem Schalten der ausgegebenen Oszillationsfrequenzbereiche des spannungsgesteuerten Oszillators geöffnet ist, ist die Änderung der Oszillationsfrequenz mithin klein.
1 ist ein Blockdiagramm eines Frequenzsynthesizers eines ersten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles.
2 ist ein Graph der Eingabe-Ausgabe-Kennkurven des spannungsgesteuerten Oszillators, der bei dem ersten Beispiel zum Einsatz kommt.
3 ist ein Blockdiagramm eines Regelkreisfilters, das bei dem Frequenzsynthesizer des ersten Beispieles zum Einsatz kommt.
4 ist ein Blockdiagramm eines Regelkreisfilters, das bei einem Frequenzsynthesizer eines zweiten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles zum Einsatz kommt.
5 ist ein Blockdiagramm eines Regelkreisfilters, das bei einem Frequenzsynthesizer eines dritten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles zum Einsatz kommt.
6 ist ein Blockdiagramm eines Regelkreisfilters, das bei einem Frequenzsynthesizer eines vierten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles zum Einsatz kommt.
7 ist ein Blockdiagramm eines Frequenzsynthesizers eines fünften zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles.
8 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Regelkreisfilters und eines Analogschalters zeigt, die bei einem Frequenzsynthesizer eines sechsten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles zum Einsatz kommen.
9 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Regelkreisfilters und eines Analogschalters zeigt, die bei einem Frequenzsynthesizer eines siebten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles zum Einsatz kommen.
10 ist ein Blockdiagramm eines Frequenzsynthesizers eines achten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles.
11 ist ein Blockdiagramm eines Frequenzsynthesizers eines neunten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles.
12 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung, die bei einem Frequenzsynthesizer eines zehnten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles ein Steuersignal zum Öffnen/Schließen eines Regelkreises in das Schaltsteuersignal umwandelt.
13 ist ein Zeitlaufdiagramm des zehnten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles.
14 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung, die bei einem Frequenzsynthesizer eines elften zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles ein Steuersignal zum Öffnen/Schließen eines Regelkreises in das Schaltsteuersignal umwandelt.
15 ist ein Zeitlaufdiagramm des elften zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles.
16 ist ein Blockdiagramm eines Frequenzsynthesizers eines ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung.
17 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines spannungsgesteuerten Oszillators zeigt, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Einsatz kommt.
18 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines spannungsgesteuerten Oszillators zeigt, der bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Einsatz kommt.
1 ist ein Blockdiagramm eines Frequenzsynthesizers eines ersten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles. In 1 bezeichnen das Bezugszeichen 1 einen spannungsgesteuerten Oszillator, bei dem Oszillationsfrequenzbereiche in Entsprechung zu einem Schaltsteuersignal geschaltet werden, das durch einen zweiten Steueranschluss 12 zugeleitet wird, das Bezugszeichen 11 einen ersten Steueranschluss, durch den ein Steuersignal zum Ändern der Oszillationsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 1 in dem Oszillationsfrequenzbereich zugeleitet wird, das Bezugszeichen 2 einen variablen Frequenzteiler, der die Frequenz eines Ausgabesignals des spannungsgesteuerten Oszillators 1 variabel teilt, das Bezugszeichen 3 einen Phasenvergleicher, der ein Ausgabesignal des variablen Frequenzteilers 2 mit einem Bezugsfrequenzsignal vergleicht, das über einen Bezugsfrequenzeingabeanschluss 5 zugeleitet wird und als Bezug für die Frequenz dient, das Bezugszeichen 4 ein Regelkreisfilter, in dem die Filterantwortkennkurven in Entsprechung zu einem Steuersignal geändert werden können, das über einen Regelkreissteueranschluss 41 zugeleitet wird, und das Bezugszeichen 6 einen Ausgabeanschluss des spannungsgesteuerten Oszillators 1. Die Frequenzbereiche des spannungsgesteuerten Oszillators 1 werden beispielsweise mittels eines Verfahrens geschaltet, bei dem die Resonanzschaltungen aus jeweils einer Spule, einem Kondensator und dergleichen in einer Oszillationsschaltung mittels eines Schalters geschaltet werden, der in Entsprechung zu einem Schaltsteuersignal betrieben wird.
Nachstehend wird der Betrieb des in 1 gezeigten Frequenzsynthesizers beschrieben. 2 zeigt die Kennkurven des spannungsgesteuerten Oszillators 1. In 2 bezeichnet die Abszisse die Steuerspannung, die durch den ersten Steueranschluss 11 des spannungsgesteuerten Oszillators 1 zugeleitet wird, während die Ordinate die Ausgabefrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 1 bezeichnet. Bei dem zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispiel werden die Oszillationsfrequenzen in den beiden Oszillationsfrequenzbereichen in Entsprechung zu dem Schaltsteuersignal geschaltet, das durch den zweiten Steueranschluss 12 zugeleitet wird. Insbesondere wird immer dann, wenn eine Eingabe-Ausgabe-Kennkurve 71 durch das durch den zweiten Steueranschluss 12 zugeleitete Schaltsteuersignal ausgewählt wird, die Ausgabefrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators von f1 nach f2 geändert, indem die Spannung des ersten Steuersignals von V1 nach V2 geändert wird. Wird eine Eingabe-Ausgabe-Kennkurve 72 durch das Schaltsteuersignal ausgewählt, so wird die Ausgabefrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators von f3 nach f4 geändert, indem die Spannung des ersten Steuersignals von V1 nach V2 geändert wird. Die Ausgabe des spannungsgesteuerten Oszillators 1, die sich als Ergebnis der vorstehend genannten Steuerung ergibt, wird verzweigt. Einer der Zweige wird durch den Ausgabeanschluss 6 ausgeleitet, wohingegen der andere Zweig dem variablen Frequenzteiler 2 zugeleitet wird. Die Frequenz des Signals, das dem variablen Frequenzteiler 2 zugeleitet wird, wird geteilt, woraufhin das sich ergebende Signal zusammen mit dem Bezugsfrequenzsignal, das dem Bezugsfrequenzeingabeanschluss 5 zugeleitet wird, dem Phasenvergleicher 3 zugeleitet wird. Anschließend wird ein Signal, das der Phasendifferenz zwischen den beiden Frequenzsignalen entspricht, dem Regelkreisfilter 4 zugeleitet. In Entsprechung zu dem Steuersignal, das dem Regelkreisfiltersteueranschluss 41 zugeleitet wird, werden die Antwortkennkurven des Regelkreisfilters 4 derart gesteuert, dass sie auf die Empfindlichkeit abgestimmt sind, die der Steigung der Kennkurven (71 oder 72) des spannungsgesteuerten Oszillators 1, wie in 2 gezeigt, entspricht. Anschließend wird das Ausgabesignal des Regelkreisfilters 4 als erstes Steuersignal des spannungsgesteuerten Oszillators 1 zugeleitet, sodass ein Rückkopplungsregelkreis gebildet ist.
3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Regelkreisfilters zeigt, das bei dem Frequenzsynthesizer des Beispieles zum Einsatz kommt. In 3 bezeichnen das Bezugszeichen 31 einen Regelkreisfiltereingabeanschluss, das Bezugszeichen 32 einen Regelkreisfilterausgabeanschluss, das Bezugszeichen 34 einen Analogschalter, die Bezugszeichen 39 und 40 Kondensatoren, die Bezugszeichen 37 und 38 Widerstände und das Bezugszeichen 41 den Regelkreisfiltersteueranschluss.
In Entsprechung zu dem Steuersignal, das dem Regelkreisfiltersteueranschluss 41 zugeleitet wird, wird der Betriebszustand des Schalters 34 selektiv derart geändert, dass ein der Empfindlichkeit des spannungsgesteuerten Oszillators 1 entsprechendes Regelkreisfilterband verwirklicht ist. Wird ein Anschluss a durch den Schalter 34 ausgewählt, so wird das Signal, das dem Regelkreisfiltereingabeanschluss 31 zugeleitet wird, durch das Regelkreisband entsprechend dem Kondensator 39 und dem Widerstand 37 beschränkt und anschließend durch den Regelkreisfilterausgabeanschluss 32 ausgegeben. Demgegenüber wird, wenn ein Anschluss b durch den Schalter 34 ausgewählt wird, das dem Regelkreisfiltereingabeanschluss 31 zugeleitete Signal durch das Regelkreisband entsprechend dem Kondensator 40 und dem Widerstand 38 beschränkt und anschließend durch den Regelkreisfilterausgabeanschluss 32 ausgegeben.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, ist es sogar bei einer Änderung der Eingabe-Ausgabe-Empfindlichkeit des spannungsgesteuerten Oszillators 1, bei dem die Oszillationsfrequenzbereiche geschaltet werden können, möglich, ein Regelkreisfilter entsprechend der Änderung der Eingabe-Ausgabe-Empfindlichkeit des spannungsgesteuerten Oszillators 1 zu verwirklichen. Entsprechend kann die für die Änderung des Kanals nötige Zeitspanne optimiert werden.
Nachstehend wird ein zweites zum Verständnis der Erfindung angeführtes Beispiel anhand der Zeichnung beschrieben.
4 ist ein Blockdiagramm eines Regelkreisfilters, das bei dem Frequenzsynthesizer des zweiten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles zum Einsatz kommt. Das Beispiel ist im Wesentlichen genauso wie das Beispiel gemäß 1 aufgebaut. Die Vorrichtungen, Schaltelemente und dergleichen, die zu denjenigen von 1 identisch oder äquivalent sind, werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Beschreibung derselben unterbleibt. In 4 sind Analogschalter 42 und 43 an der Eingabe- beziehungsweise Ausgabeseite des Regelkreisfilters 4 angeordnet. Die Analogschalter 42 und 43 schalten zwischen Reihenschaltungen eines Kondensators 50 und eines Widerstandes 48 sowie eines Kondensators 51 und eines Widerstandes 49 hin und her.
Der Betrieb des Frequenzsynthesizers des zweiten Beispieles wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben.
Die Analogschalter 42 und 43 werden durch das Steuersignal geschaltet, das durch den Regelkreisfiltersteueranschluss 41 zugeleitet wird, sodass ein Regelkreisband entsprechend der Empfindlichkeit des spannungsgesteuerten Oszillators 1 verwirklicht ist. Werden ein Anschluss c1 durch den Analogschalter 42 und ein Anschluss c2 durch den Analogschalter 43 ausgewählt, so wird das Signal, das dem Regelkreisfiltereingabeanschluss 31 zugeleitet wird, durch das Frequenzband entsprechend dem Kondensator 50 und dem Widerstand 48 beschränkt und anschließend über den Regelkreisfilterausgabeanschluss 32 ausgegeben. Demgegenüber wird, wenn ein Anschluss d1 durch den Analogschalter 42 und ein Anschluss d2 durch den Analogschalter 43 ausgewählt werden, das Signal, das dem Regelkreisfiltereingabeanschluss 31 zugeleitet wird, durch das Regelkreisband entsprechend dem Kondensator 51 und dem Widerstand 49 beschränkt und anschließend über den Regelkreisfilterausgabeanschluss 32 ausgeleitet.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist es entsprechend dem zweiten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispiel möglich, ein Regelkreisfilter entsprechend der Änderung der Eingabe-Ausgabe-Empfindlichkeit des spannungsgesteuerten Oszillators 1 zu verwirklichen.
Nachstehend wird ein drittes zum Verständnis der Erfindung angeführtes Beispiel anhand der Zeichnung beschrieben.
5 ist ein Blockdiagramm eines Regelkreisfilters, das bei dem Frequenzsynthesizer des dritten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles zum Einsatz kommt. Die Vorrichtungen, Schaltelemente und dergleichen, die zu denjenigen in 1 und 3 identisch oder äquivalent sind, werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Beschreibung derselben unterbleibt. In 5 bezeichnen das Bezugszeichen 59 einen Schalter, das Bezugszeichen 54 einen Kondensator und die Bezugszeichen 55 und 56 Widerstände. In dem Beispiel werden die Antwortkennkurven geschaltet, indem der Widerstand 56 mittels des Schalters 59 überbrückt wird.
Der Betrieb des Frequenzsynthesizers des dritten Beispieles wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben.
Der EIN-AUS-Zustand des Schalters 59 wird durch das Steuersignal gesteuert, das durch den Regelkreisfiltersteueranschluss 41 zugeleitet wird, sodass Regelkreisfilterantwortkennkurven entsprechend der Empfindlichkeit des spannungsgesteuerten Oszillators 1 verwirklicht sind. Bei dem Beispiel wird, wenn der Schalter 59 im EIN-Zustand ist, das Signal, das durch den Eingabeanschluss 31 zugeleitet wird, durch das Regelkreisband entsprechend dem Kondensator 54 und dem Widerstand 55 beschränkt und anschließend durch den Ausgabeanschluss 32 ausgeleitet. Demgegenüber wird, wenn der Schalter 59 im AUS-Zustand ist, das Signal, das durch den Regelkreisfiltereingabeanschluss 31 beschränkt wird, durch das Regelkreisband entsprechend dem Kondensator 54 und den Widerständen 55 und 56 beschränkt und anschließend durch den Ausgabeanschluss 32 ausgeleitet.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, kann ein Regelkreisfilter entsprechend der Änderung der Eingabe-Ausgabe-Empfindlichkeit des spannungsgesteuerten Oszillators 1 durch einen einfachen Schaltungsaufbau verwirklicht werden.
Nachstehend wird ein viertes zum Verständnis der Erfindung angeführtes Beispiel anhand der Zeichnung beschrieben.
6 ist ein Blockdiagramm eines Regelkreisfilters, das bei dem Frequenzsynthesizer des vierten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles zum Einsatz kommt. Die Vorrichtungen, Schaltelemente und dergleichen, die zu denjenigen in 1, 3 und 5 identisch oder äquivalent sind, sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Beschreibung derselben unterbleibt. In 6 bezeichnen das Bezugszei chen 52 einen Transistor, das Bezugszeichen 53 einen Transistorsteueranschluss und die Bezugszeichen 57 und 58 Widerstände. Mit anderen Worten, der Schalter 59 von 5 ist durch Verwendung des Transistors 52 verwirklicht. Der Transistorsteueranschluss 53 entspricht dem Regelkreisfiltersteueranschluss 41.
Der Betrieb des Frequenzsynthesizers des vierten Beispieles wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben.
Der EIN-AUS-Zustand des Transistors 52 wird durch das Steuersignal gesteuert, das durch den Transistorsteueranschluss 53 zugeleitet wird, sodass eine Regelkreisfilterantwortkennkurve entsprechend der Empfindlichkeit des spannungsgesteuerten Oszillators 1 verwirklicht ist. Ist der Transistor 52 im EIN-Zustand, so wird das Signal, das durch den Eingabeanschluss 31 zugeleitet wird, durch das Regelkreisband entsprechend dem Kondensator 54 und dem Widerstand 55 beschränkt und anschließend durch den Ausgabeanschluss 32 ausgegeben. Demgegenüber wird, wenn der Transistor 52 im AUS-Zustand ist, das Signal, das durch den Regelkreisfiltereingabeanschluss 31 zugeführt wird, durch das Frequenzband entsprechend dem Kondensator 54 und den Widerständen 55 und 56 beschränkt und anschließend durch den Regelkreisfilterausgabeanschluss 32 ausgeleitet.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, wird ein Regelkreisfilter entsprechend der Änderung der Eingabe-Ausgabe-Empfindlichkeit des spannungsgesteuerten Oszillators 1 durch einen einfachen Schaltungsaufbau verwirklicht.
Entsprechend diesem Beispiel ermöglicht die Verwendung des spannungsgesteuerten Oszillators 1, bei dem die ausgegebenen Oszillationsfrequenzbereiche durch ein externes Steuersignal geschaltet werden können, dass der spannungsgesteuerte Oszillator 1 zwei oder mehr Frequenzbereiche ausgibt, und die Antwortkennkurven des Regelkreisfilters 4 in Abstimmung auf die Empfindlichkeit geändert werden, die das Verhältnis der Ausgabefrequenz zur Eingabespannung des spannungsgesteuerten Oszillators 1 in jedem ausgegebenen Oszillationsfrequenzbereich darstellt. Infolgedessen kann die für eine Änderung des Verhältnisses C/N und des Kanals notwendige Zeit optimiert werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel sind der spannungsgesteuerte Oszillator und der Regelkreisfilter derart ausgelegt, dass die Schaltung zweier Frequenzbereiche ermöglicht wird. Dieses Beispiel kann jedoch auch auf einen Aufbau angewendet werden, bei dem drei oder mehr Frequenzbereiche geschaltet werden.
Bei dem Beispiel ist die Steigung in einem Bereich höherer Frequenzen der Empfindlichkeitskurven des spannungsgesteuerten Oszillators größer als diejenige in einem Bereich niedrigerer Frequenzen. Das Beispiel kann auch auf einen Aufbau angewendet werden, bei dem die Steigung in einem Bereich höherer Frequenzen kleiner als diejenige in einem Bereich niedrigerer Frequenzen ist.
Bei dem Beispiel kommt eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem Kondensator als Filterelement für den Regelkreisfilter zum Einsatz. Das Beispiel kann jedoch auch auf einen Aufbau angewendet werden, bei dem ein passives Element beziehungsweise passive Elemente anderer Art, so beispielsweise eine Spule, oder ein aktives Element beziehungsweise aktive Elemente, so beispielsweise ein Halbleiterelement, verwendet werden, wenn nur das Element beziehungsweise die Elemente die gewünschten Filterantwortkennkurven aufweisen. Alternativ ist die Art der Schaltung dieser beiden Elemente nicht auf eine Reihenschaltung beschränkt.
Bei einem vierten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispiel wird ein Transistor als Schalter verwendet. Alternativ kann ein Halbleiterelement anderer Art verwendet werden, wenn es eine steuerbare Schaltfunktion wahrnehmen kann.
Der Schaltungsaufbau des Regelkreisfilters ist nicht auf denjenigen gemäß der Beschreibung bei den vorstehenden Beispielen beschränkt, sondern immer anwendbar, wenn eine Änderung der Filterantwortkennkurve derart möglich ist, dass eine Abstimmung auf die Empfindlichkeit der geschalteten Frequenzbereiche in Entsprechung zu dem Schaltsteuersignal des spannungsgesteuerten Oszillators möglich ist.
Nachstehend wird ein fünftes zum Verständnis der Erfindung angeführtes Beispiel anhand der Zeichnung beschrieben.
7 ist ein Blockdiagramm eines Frequenzsynthesizers 15 eines zum Verständnis der Erfindung angeführtes Beispieles. In 7 bezeichnen das Bezugszeichen 1 einen spannungsgesteuerten Oszillator, das Bezugszeichen 13 einen Hochfrequenzerdungskondensator, das Bezugszeichen 2 einen variablen Frequenzteiler, das Bezugszeichen 3 einen Phasenvergleicher, das Bezugszeichen 5 einen Bezugsfrequenzeingabean schluss, das Bezugszeichen 4 ein Regelkreisfilter, das Bezugszeichen 451 ein erstes Regelkreisfilter, das Bezugszeichen 452 ein zweites Regelkreisfilter, das Bezugszeichen 60 einen EIN-AUS-Schalter, der als Halbleiteranalogschalter ausgebildet ist, das Bezugszeichen 601 einen Steuersignaleingabeanschluss zum Öffnen und Schließen des Regelkreises und das Bezugszeichen 6 einen Ausgabeanschluss.
Der Betrieb des derart aufgebauten Frequenzsynthesizers wird nachstehend anhand 7 beschrieben.
Das Ausgabesignal des spannungsgesteuerten Oszillators 1 wird verzweigt. Eines der verzweigten Signale wird über den Ausgabeanschluss 6 ausgeleitet, wohingegen das andere abgezweigte Signal dem variablen Frequenzteiler 2 zugeleitet wird. Die Frequenz des Signals, das dem variablen Frequenzteiler 2 zugeleitet wird, wird geteilt, woraufhin das sich ergebende Signal zusammen mit dem Bezugsfrequenzsignal, das dem Bezugsfrequenzeingabeanschluss 5 zugeleitet wird, dem Phasenvergleicher 3 zugeleitet wird. Anschließend wird ein Signal, das der Phasendifferenz zwischen den beiden Eingabesignalen entspricht, dem ersten Regelkreisfilter 451 des Regelkreisfilters 4 zugeleitet. Das Ausgabesignal des ersten Regelkreisfilters 451 wird dem Analogschalter 60 zugeleitet, während das Ausgabesignal des Analogschalters 60 dem zweiten Regelkreisfilter 452 zugeleitet wird. Das Ausgabesignal des zweiten Regelkreisfilters 452 wird dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 als Steuersignalspannung zugeleitet, sodass ein Rückkopplungsregelkreis entsteht. Bei dem beschriebenen Beispiel dient ein Hochfrequenzerdungskondensator 13 dazu, die Übertragung eines Hochfrequenzsignals des spannungsgesteuerten Oszillators an den Regelkreisfilter zu verhindern.
Ein Steuersignal zum Öffnen/Schließen des Regelkreises wird dem Steuersignaleingabeanschluss 601 zum Öffnen/Schließen des Regelkreises zugeleitet, sodass eine Steuerung des EIN-AUS-Zustandes des EIN-AUS-Schalters 60 erfolgt, wodurch der offene/geschlossene Zustand des Rückkopplungsregelkreises gesteuert wird.
Von den zwischen dem Analogschalter 60 und dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 vorhandenen Kondensatoren sind alle Kondensatoren mit Ausnahme des Hochfrequenzerdungskondensators 13 laminierte Schichtkondensatoren, die Eigenschaften mit Blick auf eine kleine Änderung der Kapazität in Reaktion auf eine angelegte Spannung und eine kleine Hysterese aufweisen.
Insbesondere ist der Kondensator, der den zweiten Regelkreisfilter 452 mit bildet, ein laminierter Schichtkondensator.
Im Ergebnis zeigen alle zwischen dem Analogschalter 60 und dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 vorhandenen Kondensatoren mit Ausnahme des Hochfrequenzerdungskondensators 13 eine kleine Änderung der Kapazität in Reaktion auf eine Änderung der Spannung des Steuersignals des spannungsgesteuerten Oszillators 1. Sogar für den Fall, dass der Zustand eines offenen Regelkreises unmittelbar nach dem Schalten der Frequenz gegeben ist, kann daher die Änderung der Steuersignalspannung des spannungsgesteuerten Oszillators 1 klein gemacht werden, sodass die Änderung der Frequenz des Ausgabesignals des spannungsgesteuerten Oszillators 1 klein wird.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, ist sogar für den Fall, dass der Zustand eines offenen Regelkreises unmittelbar nach dem Schalten der Frequenz gegeben ist, die Änderung der Steuersignalspannung des spannungsgesteuerten Oszillators 1 klein, weshalb die Änderung der Frequenz des Ausgabesignals des spannungsgesteuerten Oszillators 1 klein ist.
Nachstehend wird ein sechstes zum Verständnis der Erfindung angeführtes Beispiel anhand der Zeichnung beschrieben.
8 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Regelkreisfilters und eines Analogschalters zeigt, die bei dem sechsten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispiel zum Einsatz kommen.
Das Beispiel ist im Wesentlichen genauso wie dasjenige des fünften Beispieles aufgebaut. Daher sind die Vorrichtungen, Schaltelemente und dergleichen, die zu denjenigen in 7 identisch oder äquivalent sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Beschreibung derselben unterbleibt.
In 8 bezeichnen die Bezugszeichen 453 und 455 Kondensatoren, während das Bezugszeichen 454 einen Widerstand bezeichnet.
Der Betrieb des derart aufgebauten Frequenzsynthesizers wird nachstehend anhand der Figur beschrieben.
Das Ausgabesignal des Phasenvergleichers 3 wird dem ersten Regelkreisfilter 451 zugeleitet, durch den Kondensator 453 geglättet und anschließend dem Analogschalter 60 zugeleitet. Die Ausgabe des Analogschalters 60 wird dem zweiten Regelkreisfilter 452 zugeleitet, durch den Widerstand 454 und den Kondensator 455 geglättet und anschließend dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 als Steuersignalspannung zugeleitet.
Von den zwischen dem Analogschalter 60 und dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 vorhandenen Kondensatoren sind alle Kondensatoren außer dem Hochfrequenzerdungskondensator 13 laminierte Schichtkondensatoren. Sogar für den Fall, dass der Zustand eines offenen Regelkreises unmittelbar nach dem Schalten der Frequenz gegeben ist, zeigen daher alle zwischen dem Analogschalter 60 und dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 vorhandenen Kondensatoren mit Ausnahme des Hochfrequenzerdungskondensators 13 eine kleine Änderung der Kapazität. Daher kann die Änderung der Steuersignalspannung des spannungsgesteuerten Oszillators 1 klein gemacht werden, wodurch die Änderung der Frequenz des Ausgabesignals des spannungsgesteuerten Oszillators 1 klein wird.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist sogar für den Fall, dass der Zustand eines offenen Regelkreises unmittelbar nach dem Schalten der Frequenz gegeben ist, die Änderung der Steuersignalspannung des spannungsgesteuerten Oszillators 1 klein, weshalb die Änderung der Frequenz des Ausgabesignals des spannungsgesteuerten Oszillators 1 klein ist. Darüber hinaus wird, wenn der Analogschalter 60 geöffnet ist, die Spannung über den Analogschalter 60 von den Kondensatoren 453 und 455 gehalten, weshalb das Schaltrauschen einen niedrigen Pegel aufweist.
Alternativ können der erste Regelkreisfilter 451 und der zweite Regelkreisfilter 452 gegeneinander ausgetauscht werden. Bei dieser Alternative ist der Kondensator 453 ein laminierter Schichtkondensator.
Nachstehend wird ein siebtes zum Verständnis der Erfindung angeführtes Beispiel anhand der Zeichnung beschrieben.
9 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Regelkreisfilters und eines Analogschalters zeigt, die bei dem siebten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispiel zum Einsatz kommen.
In 9 sind die Vorrichtungen, Schaltelemente und dergleichen, die zu denjenigen in 7 und 8 identisch oder äquivalent sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Beschreibung derselben unterbleibt.
Bei dem in 9 gezeigten Beispiel bezeichnen das Bezugszeichen 456 einen Widerstand und das Bezugszeichen 457 einen Kondensator.
Der Betrieb des derart aufgebauten Frequenzsynthesizers wird nachstehend anhand 9 beschrieben.
Das Ausgabesignal des Phasenvergleichers 3 wird dem ersten Regelkreisfilter 451 zugeleitet, durch den Kondensator 453 geglättet und anschließend dem Analogschalter 60 zugeleitet. Die Ausgabe des Analogschalters 60 wird dem zweiten Regelkreisfilter 452 zugeleitet und durch die Widerstände 454 und 456 sowie die Kondensatoren 455 und 457 geglättet. Das geglättete Signal wird anschließend dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 als Steuersignalspannung zugeleitet. Die Kondensatoren 455 und 457 sind laminierte Schichtkondensatoren, die Eigenschaften mit Blick auf eine kleine Änderung der Kapazität in Reaktion auf eine angelegte Spannung und eine kleine Hysterese aufweisen.
Als Ergebnis zeigen alle zwischen dem Analogschalter 60 und dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 vorhandenen Kondensatoren mit Ausnahme des Hochfrequenzerdungskondensators 13 eine kleine Änderung der Kapazität in Reaktion auf eine Änderung der Spannung des Steuersignals des spannungsgesteuerten Oszillators 1. Sogar für den Fall, dass der Zustand eines offenen Regelkreises unmittelbar nach dem Schalten der Frequenz gegeben ist, kann die Änderung der Steuersignalspannung des spannungsgesteuerten Oszillators 1 daher klein gemacht werden, sodass die Änderung des Frequenzausgabesignals des spannungsgesteuerten Oszillators 1 klein wird.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist sogar für den Fall, dass der Zustand eines offenen Regelkreises unmittelbar nach dem Schalten der Frequenz gegeben ist, die Änderung der Kapazität der den Regelkreisfilter bildenden Kondensatoren klein. Daher kann die Änderung der Steuersignalspannung des spannungsgesteuerten Oszillators klein werden, sodass die Änderung der Frequenz des Ausgabesignals des spannungsgesteuerten Oszillators klein wird.
Darüber hinaus wird der Rauschpegel weiter dadurch verringert, dass das Tiefpassfilter durch den Widerstand 456 und den Kondensator 457 gebildet ist.
Nachstehend wird ein achtes zum Verständnis der Erfindung angeführtes Beispiel anhand der Zeichnung beschrieben.
10 ist ein Blockdiagramm eines Frequenzsynthesizers des achten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles.
In 10 werden die Vorrichtungen, Schaltelemente und dergleichen, die zu denjenigen in 7 identisch oder äquivalent sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Beschreibung derselben unterbleibt. Bei dem Beispiel ist der Analogschalter 60 zwischen dem Phasenvergleicher 3 und dem Regelkreisfilter 4 angeordnet.
Der Betrieb des derart aufgebauten Frequenzsynthesizers wird nachstehend anhand 10 beschrieben.
Das Ausgabesignal des Phasenvergleichers 3 wird dem Analogschalter 60 zugeleitet. Die Ausgabe des Analogschalters 60 wird dem Regelkreisfilter 4 zugeleitet und durch die Widerstände 454 und 456 sowie die Kondensatoren 453, 455 und 457 geglättet. Die geglättete Ausgabe wird anschließend dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 als Steuersignalspannung zugeleitet. Der Hochfrequenzerdungskondensator 13 dient dazu, eine Übertragung eines Hochfrequenzsignals des spannungsgesteuerten Oszillators an den Regelkreisfilter 4 zu verhindern.
Die Kondensatoren 453, 455 und 457 sind laminierte Schichtkondensatoren, die Eigenschaften einer kleinen Änderung der Kapazität in Reaktion auf eine angelegte Spannung und eine Hysterese aufweisen.
Als Ergebnis zeigen alle zwischen dem Analogschalter 60 und dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 vorhandenen Kondensatoren mit Ausnahme des Hochfrequenzerdungskondensators 13 eine kleine Änderung der Kapazität in Reaktion auf die Änderung der Spannung des Steuersignals des spannungsgesteuerten Oszillators 1. Sogar für den Fall, dass der Zustand eines offenen Regelkreises unmittelbar nach dem Schalten der Frequenz gegeben ist, kann daher die Änderung der Steuersignalspannung des span nungsgesteuerten Oszillators klein gemacht werden, sodass die Änderung der Frequenz des Ausgabesignals des spannungsgesteuerten Oszillators 1 klein ist.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird sogar für den Fall, dass der Zustand eines offenen Regelkreises unmittelbar nach dem Schalten der Frequenz gegeben ist, die Änderung der Kapazität der den Regelkreis 4 bildenden Kondensatoren klein. Daher kann die Änderung der Steuersignalspannung des spannungsgesteuerten Oszillators klein werden, sodass die Änderung der Frequenz des Ausgabesignals des spannungsgesteuerten Oszillators groß wird.
Da alle Kondensatoren zwischen dem Analogschalter 60 und dem spannungsgesteuerten Oszillator vorhanden sind, ist zudem die Gesamtkapazität der Kondensatoren, die die Steuerspannung im Zustand eines offenen Regelkreises halten, groß, weshalb der Betrieb stabilisiert wird.
Nachstehend wird ein neuntes zum Verständnis der Erfindung angeführtes Beispiel anhand der Zeichnung beschrieben.
11 ist ein Blockdiagramm eines Frequenzsynthesizers des neunten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispieles. Die Vorrichtung, Schaltelemente und dergleichen, die zu denjenigen in 7 identisch oder äquivalent sind, werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Beschreibung derselben unterbleibt. In 11 bezeichnen das Bezugszeichen 331 eine Phasenvergleichsschaltung, das Bezugszeichen 332 eine Ladepumpe und das Bezugswellen 333 einen Steuersignaleingabeanschluss zum Öffnen/Schließen eines Regelkreises.
Der Betrieb des derart aufgebauten Frequenzsynthesizers wird nachstehend anhand 11 beschrieben.
Das Ausgabesignal des variablen Frequenzteilers 2 wird der Phasenvergleichsschaltung 331 zusammen mit dem Bezugsfrequenzsignal zugeleitet, das dem Bezugsfrequenzeingabeanschluss 5 zugeleitet wird. Anschließend wird ein Signal, das der Phasendifferenz zwischen den beiden Frequenzsignalen entspricht, der Ladepumpe 332 zugeleitet. Die Ladepumpe 332 wirkt folgendermaßen. Eilt die Phase der Ausgabe des variablen Frequenzteilers voraus, so wird die Ausgabespannung während einer Zeitspanne entsprechend der Phasendifferenz gesenkt. Eilt die Phase nach, so wird die Ausgabespannung erhöht. Während der anderen Zeitspannen wird die Ausgabe derart festgelegt, dass ein offener Zustand gegeben ist. Die Ausgabe der Ladepumpe 332 wird dem Regelkreisfilter 4 zugeleitet und durch die Widerstände 454 und 456 sowie die Kondensatoren 453, 455 und 457 geglättet. Die geglättete Ausgabe wird anschließend dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 als Steuersignalspannung zugeleitet. Die Kondensatoren 453, 455 und 457 sind laminierte Schichtkondensatoren, die Eigenschaften mit Blick auf eine kleine Änderung der Kapazität in Reaktion auf eine angelegte Spannung und eine kleine Hysterese aufweisen. Die Ausgabe der Ladepumpe 332 wird zwangsweise derart eingestellt, dass ein offener Zustand gegeben ist, was durch die Steuersignaleingabe zum Öffnen/Schließen des Regelkreises an den Steuersignaleingabeanschluss 333 zum Öffnen/Schließen des Regelkreises erfolgt, wodurch sich der Zustand eines offenen Regelkreises ergibt.
Alle zwischen der Ladepumpe 332 und dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 vorhandenen Kondensatoren außer dem Hochfrequenzerdungskondensator 13 zeigen eine kleine Änderung der Kapazität in Reaktion auf eine Änderung der Spannung des Steuersignals des spannungsgesteuerten Oszillators 1. Sogar für den Fall, dass der Zustand eines offenen Regelkreises unmittelbar nach dem Schalten der Frequenz gegeben ist, kann daher die Änderung der Steuersignalspannung des spannungsgesteuerten Oszillators 1 klein werden, sodass die Änderung der Frequenz des Ausgabesignals des spannungsgesteuerten Oszillators 1 klein wird.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist sogar für den Fall, dass der Zustand eines offenen Regelkreises unmittelbar nach dem Schalten der Frequenz gegeben ist, die Änderung der Kapazität der den Regelkreisfilter bildenden Kondensatoren klein. Daher kann die Änderung der Steuersignalspannung des spannungsgesteuerten Oszillators klein werden, sodass die Änderung der Frequenz des Ausgabesignals des spannungsgesteuerten Oszillators klein wird.
Darüber hinaus dient die Ladepumpe 332 auch als EIN-AUS-Schalter, wodurch die Anzahl der Bauelemente verringert werden kann.
Nachstehend wird ein zehntes zum Verständnis der Erfindung angeführtes Beispiel anhand der Zeichnung beschrieben.
12 zeigt eine Synchronisierungsschaltung und eine Verzögerungsschaltung, die das Steuersignal zum Öffnen/Schließen des Regelkreises in das Schaltsteuersignal bei dem zehnten zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispiel umwandelt, während 13 den Zeitablauf der Signale darstellt. In 12 sind die Vorrichtungen, Schaltelemente und dergleichen, die zu denjenigen in 7 identisch oder äquivalent sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Beschreibung derselben unterbleibt. In 12 bezeichnen das Bezugszeichen 8 die Synchronisierungsschaltung mit einem Flipflop vom D-Typ, das Bezugszeichen 9 die Verzögerungsschaltung, das Bezugszeichen 91 einen Widerstand, das Bezugszeichen 92 einen Kondensator, das Bezugszeichen 110 einen Steuersignaleingabeanschluss zum Öffnen/Schließen eines Regelkreises, das Bezugszeichen 111 einen Bezugssignaleingabeanschluss, das Bezugszeichen 112 einen Schaltsteuersignalausgabeanschluss und das Bezugszeichen 113 einen Ausgabeanschluss der Synchronisierungsschaltung. In 13 bezeichnen das Bezugszeichen 81 die Wellenform des Bezugssignals, das Bezugszeichen 82 die Wellenform der Ausgabe der Ladepumpe, das Bezugszeichen 83 die Wellenform des Regelkreissteuersignals, das Bezugszeichen 84 die Wellenform des Ausgabesignals der Synchronisierungsschaltung und das Bezugszeichen 85 die Wellenform des Ausgabesignals der Verzögerungsschaltung.
Der Betrieb des derart aufgebauten Frequenzsynthesizers wird nachstehend anhand 12 und 13 beschrieben.
Zunächst werden das durch den Steuersignaleingabeanschluss 110 zum Öffnen/Schließen des Regelkreises zugeleitete Steuersignal zum Öffnen/Schließen des Regelkreises und das durch den Bezugseingabeanschluss 101 zugeleitete Bezugssignal als Dateneingabe und Takteingabe der Synchronisierungsschaltung 8 des Flipflops vom D-Typ zugeleitet. In diesem Fall werden das Steuersignal zum Öffnen/Schließen des Regelkreises und das Bezugssignal der Synchronisierungsschaltung 8 zu dem mit 83 beziehungsweise 81 bezeichneten Zeitpunkt zugeleitet. Das Signal der Synchronisierungsschaltung 8 wird anschließend über den Ausgabeanschluss 113 der Synchronisierungsschaltung zu dem mit 84 bezeichneten Zeitpunkt ausgegeben. Anschließend wird die Ausgabe der Verzögerungsschaltung 9 zugeleitet und um einen Verzögerungsbetrag entsprechend dem Widerstand 91 und dem Kondensator 92 verzögert. Das verzögerte Signal wird über den Schaltsteuersignalausgabeanschluss 112 zu dem mit 85 bezeichneten Zeitpunkt ausgegeben.
Anschließend wird die Ausgabe der Verzögerungsschaltung dem Analogschalter 60 als Schaltsteuersignal zum Öffnen/Schließen zugeleitet. Der Zeitpunkt, zu dem der Signalpegel die Schwelle der Steuerspannung des Analogschalters 60 erreicht, wird auf einen Zeitpunkt festgelegt, zu dem die Ausgabe 82 der Ladepumpe kein Signal erzeugt. Diese Einstellung kann durch geeignete Auswahl der Kennwerte des Widerstands 91 und des Kondensators 92 eingestellt werden, die die Verzögerungsschaltung 9 bilden.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird der Zeitpunkt der Zuleitung des Steuersignals zum Öffnen/Schließen des Regelkreises auf einen Zeitpunkt eingestellt, zu dem die Ausgabe der Ladepumpe kein Signal erzeugt. Sogar für den Fall, dass das Steuersignal zum Öffnen/Schließen des Regelkreises zu einem beliebigen Zeitpunkt zugeleitet wird, um dort den Zustand eines offenen Regelkreises zu erzeugen, kann daher die Änderung der Steuersignalspannung des spannungsgesteuerten Oszillators 1 klein gemacht werden, sodass die Änderung der Frequenz des Ausgabesignals des spannungsgesteuerten Oszillators klein wird.
Vorstehend wurde derjenige Aufbau beschrieben, bei dem die Synchronisierungsschaltung und die Verzögerungsschaltung bei dem achten Beispiel zum Einsatz kommen. Selbstverständlich können diese Schaltungen auch bei dem fünften, sechsten, siebten oder neunten Beispiel zum Einsatz kommen, wobei der Betrieb dann auf die gleiche Weise erfolgt.
Nachstehend wird ein elftes zum Verständnis der Erfindung angeführtes Beispiel anhand der Zeichnung beschrieben.
14 zeigt eine Synchronisierungsschaltung und eine Verzögerungsschaltung, die das Steuersignal zum Öffnen/Schließen des Regelkreises bei dem elften zum Verständnis der Erfindung angeführten Beispiel in das Schaltsteuersignal umwandeln. 15 zeigt die Zeitläufe der Signale. In 14 und 15 sind die Vorrichtungen, Schaltelemente und dergleichen, die zu denjenigen in 7, 12 und 13 identisch oder äquivalent sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Beschreibung derselben unterbleibt.
In 14 bezeichnen das Bezugszeichen 14 eine Wellenformbildungsschaltung, während in 15 das Bezugszeichen 86 die Wellenform des Schaltsteuersignals bezeichnet, das ein Ausgabesignal der Wellenformbildungsschaltung darstellt.
Der Betrieb des derart ausgestalteten Frequenzsynthesizers wird nachstehend anhand 14 und 15 beschrieben.
Das von der Verzögerungsschaltung 9 ausgegebene Signal wird der Wellenformbildungsschaltung 14 zugeleitet, die aus einem herkömmlichen Logikgatter oder Vergleicher (Komparator) besteht. In Abhängigkeit davon, ob das Ausgabesignal der Verzögerungsschaltung 9 höher als die Schwellenspannung ist oder nicht, gibt die Wellenformbildungsschaltung ein HIGH- oder LOW-Signal aus. Der Zeitpunkt der Ausgabe des Signals ist mit 86 bezeichnet.
Das Signal wird anschließend durch den Schaltsteuersignalausgabeanschluss 112 als Schaltsteuersignal ausgegeben und sodann dem Schaltsteuersignaleingabeanschluss 601 des Analogschalters 60 zugeleitet.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird der Zeitpunkt der Zuleitung des Steuersignals zum Öffnen/Schließen des Regelkreises auf einen Zeitpunkt eingestellt, zu dem die Ausgabe der Ladepumpe kein Signal erzeugt. Sogar für den Fall, dass das Steuersignal zum Öffnen/Schließen des Regelkreises zu einem beliebigen Zeitpunkt zugeleitet wird, um den Zustand eines offenen Regelkreises darzustellen, kann daher die Änderung der Steuersignalspannung des spannungsgesteuerten Oszillators klein gemacht werden, sodass die Änderung der Frequenz des Ausgabesignals des spannungsgesteuerten Oszillators klein wird.
Gemäß dem Vorstehenden wird ein Aufbau, bei dem die Zeitsteuerschaltung auf das achte Beispiel angewendet wird, beschrieben. Selbstverständlich kann die Schaltung auch bei dem fünften, sechsten, siebten oder neunten Beispiel angewendet werden, wobei der Betrieb auf dieselbe Weise erfolgt.
Die steigende Kante des Steuersignals zum Öffnen/Schließen des Regelkreises wird steiler, weshalb der Grad der Unsicherheit beim Schalten gesenkt wird, sodass der Rauschpegel verringert wird.
Nachstehend wird ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.
16 ist ein Blockdiagramm eines Frequenzsynthesizers eines ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung, wobei 17 ein Diagramm darstellt, das den Aufbau eines spannungsgesteuerten Oszillators zeigt.
In 16 und 17 sind die Vorrichtungen, Schaltelemente und dergleichen, die zu denjenigen in 7 identisch oder äquivalent sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Beschreibung derselben unterbleibt. Bei dem in 16 gezeigten Ausführungsbeispiel bezeichnet das Bezugszeichen 15 einen Modulationssignaleingabeanschluss, während in 17 das Bezugszeichen 16 einen Steuersignalspannungseingabeanschluss, das Bezugszeichen 17 eine erste Diode variabler Kapazität, das Bezugszeichen 19 eine zweite Diode variabler Kapazität, die Bezugszeichen 18 und 21 Kondensatoren, das Bezugszeichen 22 einen Resonator und das Bezugszeichen 23 eine Oszillationsschaltung bezeichnen.
Der Betrieb des derart aufgebauten Frequenzsynthesizers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird nachstehend anhand 16 und 17 beschrieben.
Die Ausgabe des zweiten Regelkreisfilters 452 wird dem Steuersignalspannungseingabeanschluss 16 des spannungsgesteuerten Oszillators 1 zugeleitet. Die Kapazität der ersten Diode 17 variabler Kapazität, von der ein Anschluss geerdet ist, ist durch das Steuersignal festgelegt. Die Oszillationsfrequenz der Oszillationsschaltung 23 ist durch die erste Diode 17 variabler Kapazität und den Resonator 22 festgelegt, die miteinander bezüglich einer hohen Frequenz gekoppelt sind, wobei die bestimmte Frequenz als Ausgabefrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 1 verwendet wird.
Die Kapazität der zweiten Diode 19 variabler Kapazität, von der ein Anschluss geerdet ist, kann durch das Modulationssignal geändert werden, das durch den Modulationssignaleingabeanschluss 15 zugeleitet wird. Infolgedessen ist die Oszillationsfrequenz der Oszillationsschaltung 23 durch die erste Diode 17 variabler Kapazität, die zweite Diode 19 variabler Kapazität und den Resonator 22 festgelegt, die miteinander bezüglich einer hohen Frequenz gekoppelt sind. Darüber hinaus kann die Ausgabe des spannungsgesteuerten Oszillators 1 auch einer Frequenzmodulation unterzogen werden.
Von den zwischen dem Analogschalter 60 und dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 vorhandenen Kondensatoren sind alle Kondensatoren mit Ausnahme des Hochfrequenzerdungskondensators 13 laminierte Schichtkondensatoren, die Eigenschaften mit Blick auf eine kleine Änderung der Kapazität in Reaktion auf eine angelegte Spannung und eine kleine Hysterese aufweisen.
Im Ergebnis zeigen alle zwischen dem Analogschalter 60 und dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 vorhandenen Kondensatoren außer dem Hochfrequenzerdungskondensator 13 eine kleine Änderung der Kapazität in Reaktion auf eine Änderung der Spannung des Steuersignals des spannungsgesteuerten Oszillators 1. Sogar für den Fall, dass der Zustand eines offenen Regelkreises unmittelbar nach dem Schalten der Frequenz gegeben ist, kann daher die Änderung der Steuersignalspannung des spannungsgesteuerten Oszillators klein gemacht werden, sodass die Änderung der Frequenz des Ausgabesignals des spannungsgesteuerten Oszillators 1 klein ist.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sogar für den Fall, dass der Zustand eines offenen Regelkreises unmittelbar nach dem Schalten der Frequenz gegeben ist, die Änderung der Kapazität der den Regelkreisfilter 4 bildenden Kondensatoren klein. Daher kann die Änderung der Steuersignalspannung des spannungsgesteuerten Oszillators klein gemacht werden, weshalb die Änderung des Frequenzausgabesignals des spannungsgesteuerten Oszillators klein wird.
Da der spannungsgesteuerte Oszillator 1 mit dem Modulationssignaleingabeanschluss 15 versehen ist, kann auch das Ausgabesignal des spannungsgesteuerten Oszillators 1 einer Modulation unterworfen werden.
Vorstehend wurde derjenige Aufbau, bei dem der Modulationssignaleingabeanschluss 15 zu dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 des fünften Beispieles hinzugefügt wird, beschrieben. Alternativ kann der Modulationssignaleingabeanschluss 15 auch zu den spannungsgesteuerten Oszillatoren 1 des sechsten, siebten, achten und neunten Beispieles hinzugefügt werden.
Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.
18 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines spannungsgesteuerten Oszillators zeigt, der bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt.
In 18 sind die Vorrichtungen, Schaltelemente und dergleichen, die zu denjenigen in 1 und 17 identisch oder äquivalent sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Beschreibung derselben unterbleibt. In dem Ausführungsbeispiel von 18 bezeichnen die Bezugszeichen 202 und 206 Spulen, die Bezugszeichen 203 und 204 Kondensatoren und die Bezugszeichen 205 und 207 Dioden.
Der Betrieb des derart aufgebauten Frequenzsynthesizers des zweiten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand 18 beschrieben.
Der leitende/nichtleitende Zustand der ersten Diode 205, von der ein Anschluss über den Kondensator 204 geerdet ist, kann durch das Steuersignal geändert werden, das durch den zweiten Steuersignaleingabeanschluss 12 zugeleitet wird. Dies ermöglicht eine Änderung des elektrostatischen Widerstandes des Resonators 22 des spannungsgesteuerten Oszillators 1, sodass zwei Oszillationsfrequenzbereiche geschaltet werden. Entsprechend dem Schaltungssystem wird für den Fall, dass das Vorzeichen der Steuersignaleingabe über den zweiten Steuersignaleingabeanschluss 12 minus ist, der höhere Frequenzbereich der beiden Frequenzbereiche ausgegeben, wohingegen für den Fall, dass das Vorzeichen des Eingabesignals plus ist, der niedrigere Frequenzbereich ausgegeben wird. Der Anschluss der ersten Diode, der nicht geerdet ist, ist mit der zweiten Diode 207 über die Spule 206 verbunden. Wird das Vorzeichen des Steuersignals, das über den Steuersignaleingabeanschluss 12 zugeleitet wird, von plus nach minus geändert, so bewirkt die zweite Diode 207 das Schalten der ersten Diode 205.
Sogar für den Fall, dass der Rückkopplungsregelkreis des Synthesizers derart eingestellt ist, dass unmittelbar nach der Schaltung des niedrigeren Frequenzbereiches der beiden Oszillationsfrequenzbereiche auf den Bereich höherer Frequenz der offene Regelkreis gegeben ist, ist die für die Schaltung der ersten Diode 205 benötigte Zeitspanne klein. Dies ermöglicht eine Änderung der Kapazität der Diode nach dem Zustand des offenen Regelkreises auch für den Fall, dass die Zeitspanne ab dem Schalten des Frequenzbereiches in den Zustand eines offenen Regelkreises klein ist. Infolgedessen kann die Änderung des Steuersignals des spannungsgesteuerten Oszillators nach dem Zustand des offenen Regelkreises klein gemacht werden, sodass die Änderung des Frequenzausgabesignals des spannungsgesteuerten Oszillators klein wird. Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Spulen 202 und 206 derart angeordnet, dass die Steuersignale hinsichtlich einer hohen Frequenz abgeschnitten werden.

Claims

Frequenzsynthesizer, umfassend: einen spannungsgesteuerten Oszillator (1), bei dem eine ausgegebene Oszillationsfrequenz in Entsprechung zu einem Wert einer Steuersignalspannung kontinuierlich verändert werden kann; einen variablen Frequenzteiler (2), der eine Frequenz eines ausgegebenen Signals des spannungsgesteuerten Oszillators (1) teilt; einen Phasenvergleicher (3), der eine Phase eines ausgegebenen Signals des variablen Frequenzteilers (2) mit einer Phase eines Bezugssignals vergleicht und das Steuersignal ausgibt; ein Regelkreisfilter (4), das ein Frequenzband eines ausgegebenen Signals des Phasenvergleichers (3) begrenzt; und einen EIN-/AUS-Schalter (7), der in einer Position näher an dem Phasenvergleicher (3) als wenigstens ein Teil des Regelkreisfilters (452) angeordnet ist, und der einen den spannungsgesteuerten Oszillator (1), den variablen Frequenzteiler (2), den Phasenvergleicher (3) und das Regelkreisfilter (4) umfassenden Regelkreiszustand schließt und öffnet, dadurch gekennzeichnet, dass der spannungsgesteuerte Oszillator (1) einen ersten Steuersignaleingabeanschluss (16) zur Eingabe des Steuersignals und einen Modulationssignaleingabeanschluss (15) aufweist, der ausgelegt ist, ein Modulationssignal zur Vornahme einer Frequenzmodulation an einem ausgegebenen Signal des spannungsgesteuerten Oszillators (1) in Entsprechung zu dem Modulationssignal aufzunehmen, dass der EIN-/AUS-Schalter (7) ausgelegt ist, den Regelkreiszustand nur während der Durchführung der Frequenzmodulation zu öffnen, und dass die Kondensatoren in dem Regelkreisfilter (4), die die Steuersignalspannung des spannungsgesteuerten Oszillators (1) bereitstellen, und die zwischen dem EIN-/AUS-Schalter (7) und dem spannungsgesteuerten Oszillator (1) angeordnet sind, laminierte Schichtkondensatoren (455, 457, 9; 453, 455, 457, 10) sind.
Frequenzsynthesizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelkreisfilter (4) zwei Teile eines ersten Regelkreisfilters (451) und eines zweiten Regelkreisfilters (452) umfasst, und der EIN-/AUS-Schalter (7) in Reihe zwischen dem ersten Regelkreisfilter (451) und dem zweiten Regelkreisfilter (452) angeordnet ist und in Reaktion auf ein Steuersignal (771) zum Öffnen/Schließen des Regelkreises ein- und ausgeschaltet wird, wodurch der Zustand eines geschlossenen Regelkreises und der Zustand eines offenen Regelkreises geschaltet werden.
Frequenzsynthesizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der EIN-/AUS-Schalter (60) zwischen dem Phasenvergleicher (3) und dem Regelkreisfilter (4) angeordnet ist und in Reaktion auf ein Steuersignal (601) zum Öffnen/Schließen des Regelkreises ein- und ausgeschaltet wird, wodurch der Zustand eines geschlossenen Regelkreises und der Zustand eines offenen Regelkreises geschaltet werden.
Frequenzsynthesizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenvergleicher (3) umfasst: eine Phasenvergleichsschaltung (331), die die Phase des ausgegebenen Signals des variablen Frequenzteilers (2) mit der Phase des Bezugssignals vergleicht; und eine Ladepumpe (332), die die Steuersignalspannung auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs ausgibt, und dass eine Funktion des EIN-/AUS-Schalters darin besteht, eine Ausgabe der Ladepumpe in einem Zustand hoher Impedanz zu halten, während das Steuersignal zum Öffnen/Schließen des Regelkreises den Zustand des offenen Regelkreises festlegt.
Frequenzsynthesizer nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der spannungsgesteuerte Oszillator (1) des Weiteren einen zweiten Steuersignaleingabeanschluss (12) zur Aufnahme eines Schaltsteuersignals aufweist, um einen Frequenzbereich des spannungsgesteuerten Oszillators (1) zu schalten.