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JP2006129330A - Frequency synthesizer - Google Patents

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JP2006129330A
JP2006129330A JP2004317553A JP2004317553A JP2006129330A JP 2006129330 A JP2006129330 A JP 2006129330A JP 2004317553 A JP2004317553 A JP 2004317553A JP 2004317553 A JP2004317553 A JP 2004317553A JP 2006129330 A JP2006129330 A JP 2006129330A
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JP
Japan
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frequency
controlled oscillator
phase
output
voltage controlled
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Pending
Application number
JP2004317553A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Sasahara
俊彦 笹原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
New Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
New Japan Radio Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by New Japan Radio Co Ltd filed Critical New Japan Radio Co Ltd
Priority to JP2004317553A priority Critical patent/JP2006129330A/en
Publication of JP2006129330A publication Critical patent/JP2006129330A/en
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a frequency synthesizer not causing a problem of a filter while solving a problem of phase noise by employing a frequency offset type. <P>SOLUTION: An image rejection mixer 10 that offsets an oscillation frequency of a voltage controlled oscillator 1, is connected to the voltage controlled oscillator 1, and a frequency of an output signal of that image rejection mixer 10 is divided by a frequency divider 3, 4 and supplied to a phase comparator 8. Whereas, a reference signal generator 6 is provided to generate a reference frequency, and the output signal of the reference signal generator 6 or a reference signal of a phase comparison frequency fψ resulting from dividing the frequency of the above output signal is supplied to the phase comparator 8. In the phase comparator 8, a phase difference between the signal supplied from the frequency divider 3, 4 and the reference signal fψ is then detected and based on the phase difference, a control voltage is supplied to the voltage controlled oscillator 1. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、PLL(Phase Locked Loop)方式の周波数シンセサイザに関する。さらに詳しくは、いかなる周波数においても、低位相雑音を実現することができるPLL型の周波数シンセサイザに関する。   The present invention relates to a PLL (Phase Locked Loop) frequency synthesizer. More specifically, the present invention relates to a PLL type frequency synthesizer that can realize low phase noise at any frequency.

従来一般的に用いられている周波数シンセサイザは、図4に示されるような構成になっている(たとえば特許文献1参照)。すなわち、図4において、電圧制御型発振器(以下、VCOともいう)1から発振した出力は、その一部が分岐されて、1/M,1/(M+1)のモジュラス・プリスケーラ3で分周され、さらにプログラマブルな1/Nのプログラマブル分周器4に送られて分周される。このモジュラス・プリスケーラ3およびプログラマブル分周器4にはAカウンタ5が接続され、Aカウンタ5からのカウント数が加算されるようになっており、結局VCOの発振周波数の1/(M・N+A)の周波数が出力されて、位相比較器(PFD)8に入力されている。   A conventional frequency synthesizer has a configuration as shown in FIG. 4 (see, for example, Patent Document 1). That is, in FIG. 4, a part of an output oscillated from a voltage controlled oscillator (hereinafter also referred to as VCO) 1 is branched and divided by a modulus prescaler 3 of 1 / M, 1 / (M + 1). Further, it is sent to a programmable 1 / N programmable frequency divider 4 for frequency division. An A counter 5 is connected to the modulus prescaler 3 and the programmable frequency divider 4 so that the count number from the A counter 5 is added. As a result, 1 / (M · N + A) of the oscillation frequency of the VCO. Are output to the phase comparator (PFD) 8.

一方、基準信号発生器6は、たとえば水晶発振器などの安定した基準周波数frの発振器が用いられ、その発振周波数を1/Nrの分周器7により分周して位相比較周波数fφの信号として位相比較器8に入力される。この位相比較器8で両信号の位相が一致しているか否かが検査され、一致していない場合には、その差が電圧に変換されてVCO1にフィードバックされ、その位相が完全に一致するようにVCO1の電圧が制御される。この位相比較器8の出力側には、ループフィルタ(L/F)9が接続され、位相比較器8で発生する高調波成分の除去および系の応答特性や定常特性を決定するようになっている。そして、VCO1から所定の周波数foの発振出力が供給される。この構成で、出力の周波数foは、次式(1)で表される。   On the other hand, the reference signal generator 6 is an oscillator having a stable reference frequency fr such as a crystal oscillator, and the oscillation frequency is divided by a 1 / Nr frequency divider 7 to obtain a phase as a signal having a phase comparison frequency fφ. Input to the comparator 8. The phase comparator 8 checks whether or not the phases of both signals match. If they do not match, the difference is converted into a voltage and fed back to the VCO 1 so that the phases completely match. The voltage of VCO1 is controlled. A loop filter (L / F) 9 is connected to the output side of the phase comparator 8 so as to remove harmonic components generated by the phase comparator 8 and to determine the response characteristics and steady-state characteristics of the system. Yes. Then, an oscillation output having a predetermined frequency fo is supplied from the VCO 1. With this configuration, the output frequency fo is expressed by the following equation (1).

fo=(M・N+A)・fφ (1)
ここで、fo/fφを逓倍数Noとすると、Noは整数でなければならない。何故ならば、多くの場合、シンセサイザは、周波数をステップ的に可変させる機能を有するので、式(1)に示すN、Aをプログラマブルに可変し、foをfφの整数倍に変化させるからである。したがって、出力の絶対周波数foは、周波数ステップサイズ(相対周波数)、逓倍数(No)それぞれの整数倍になる。したがって、foをたとえば2617.5MHzのような細かい数値の周波数を必要とする場合には、たとえば0.5MHzのようなfoの最小単位以下の周波数をfφとしないと、整数倍にすることができない。
fo = (M · N + A) · fφ (1)
Here, if fo / fφ is a multiplication number No, No must be an integer. This is because, in many cases, the synthesizer has a function to vary the frequency stepwise, so that N and A shown in the equation (1) are programmable, and fo is changed to an integral multiple of fφ. . Therefore, the absolute frequency fo of the output is an integral multiple of the frequency step size (relative frequency) and the multiplication number (No). Therefore, when fo needs a fine numerical frequency such as 2617.5 MHz, it cannot be made an integral multiple unless the frequency below the minimum unit of fo such as 0.5 MHz is set to fφ. .

一方、このような周波数シンセサイザでは、逓倍数Noが大きい、すなわちfφが小さいと、位相雑音特性が悪くなることが知られている。すなわち、シンセサイザの位相雑音は、一般に、基準信号発生器6の雑音または位相比較器8のフロア雑音に、20・log(No)(常用対数値)を加えたものであることが知られている。   On the other hand, in such a frequency synthesizer, it is known that the phase noise characteristic deteriorates when the multiplication number No is large, that is, when fφ is small. That is, it is known that the synthesizer phase noise is generally obtained by adding 20 · log (No) (common logarithm value) to the noise of the reference signal generator 6 or the floor noise of the phase comparator 8. .

たとえば、出力の周波数foが2617.5MHzの場合を例にとると、fφは0.5MHzとなり、Noは、2617.5÷0.5=5235となる。この場合の周波数ステップサイズはfφとなる。また、基準信号源の雑音は、1kHzで、−154dBc/Hzであるため、帯域内の位相雑音特性は、−154+20・log5235=−80(dBc/Hz)となる。一方、このときの位相雑音特性の測定結果は、図6に示されるようになる。すなわち、位相雑音特性の測定値と計算値とがほぼ一致する。   For example, when the output frequency fo is 2617.5 MHz, fφ is 0.5 MHz, and No is 2617.5 ÷ 0.5 = 5235. In this case, the frequency step size is fφ. Further, since the noise of the reference signal source is 1 kHz and −154 dBc / Hz, the phase noise characteristic in the band is −154 + 20 · log 5235 = −80 (dBc / Hz). On the other hand, the measurement result of the phase noise characteristic at this time is as shown in FIG. That is, the measured value of the phase noise characteristic and the calculated value are almost the same.

また、図4に示される構造の変形型として、図5に示されるように、モジュラス・プリスケーラ3の前段にミキサ21とバンドパスフィルタBPF22とを接続し、ミキサ21でVCO1の出力とオフセット周波数fosの出力とを混合することにより、VCO1の発振周波数をオフセット周波数fosだけずらした周波数オフセット型シンセサイザが知られている。この構成で、オフセット周波数fosとして発振周波数foの端数的な周波数をオフセットさせることにより、位相比較周波数fφ(ステップサイズ周波数)を大きくすることができ、逓倍数Noを小さくすることができる。しかし、このミキサ21で発生するスプリアスを除去するためフィルタ22が必要となるが、(fo−fos)がfoに近くなると、フィルタ22の構成が困難になる。すなわち、このような構成でfφを大きくするには、たとえばfosを17.5MHzとすることで、fφを10MHzにすることができるが、現実問題として、2600MHzに対する17.5MHz離れた信号を除去するフィルタはその製造が非常に困難である。狭帯域のフィルタとして、水晶フィルタなどを用いると、PLLループ特性に影響を及ぼし、PLLそのものが収束しないなどの問題が生じる。
特開平10−51506号公報
As a modification of the structure shown in FIG. 4, as shown in FIG. 5, a mixer 21 and a band pass filter BPF 22 are connected in front of the modulus prescaler 3, and the mixer 21 outputs the VCO 1 output and the offset frequency fos. There is known a frequency offset type synthesizer in which the oscillation frequency of the VCO 1 is shifted by the offset frequency fos by mixing with the output of. With this configuration, by offsetting the fractional frequency of the oscillation frequency fo as the offset frequency fos, the phase comparison frequency fφ (step size frequency) can be increased, and the multiplication number No can be decreased. However, the filter 22 is necessary to remove the spurious generated in the mixer 21, but if (fo-fos) is close to fo, the configuration of the filter 22 becomes difficult. That is, in order to increase fφ with such a configuration, for example, by setting fos to 17.5 MHz, fφ can be set to 10 MHz. However, as a practical problem, a signal 17.5 MHz away from 2600 MHz is removed. The filter is very difficult to manufacture. When a crystal filter or the like is used as the narrow band filter, there is a problem that the PLL loop characteristic is affected and the PLL itself does not converge.
JP-A-10-51506

前述のように、電圧制御型発振器の発振周波数をそのまま分周し、基準発振器に基づいて形成される位相比較周波数fφ(周波数ステップサイズ)を小さくすると、逓倍数Noが大きくなり、位相雑音が大きくなるという問題がある。一方、電圧制御型発振器の出力をその発振周波数より非常に小さいオフセット周波数の信号と混合して差分周波数にして分周する周波数オフセット型にするとノイズの問題は解決されるが、その差分周波数が発振器の周波数と近く、分離するフィルタを形成するのが非常に難しいという問題がある。   As described above, when the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator is divided as it is and the phase comparison frequency fφ (frequency step size) formed based on the reference oscillator is reduced, the multiplication number No is increased and the phase noise is increased. There is a problem of becoming. On the other hand, if the output of the voltage controlled oscillator is mixed with a signal having an offset frequency that is much smaller than the oscillation frequency, and the frequency offset type is divided into a differential frequency, the noise problem is solved. There is a problem that it is very difficult to form a filter that is close to the frequency of 1.

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、周波数オフセット型にして位相ノイズの問題を解決しながら、フィルタの問題が生じない構成の周波数シンセサイザを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a frequency synthesizer having a configuration in which a problem of a filter does not occur while solving a problem of phase noise by using a frequency offset type. .

本発明による周波数シンセサイザは、電圧制御型発振器と、該電圧制御型発振器に接続され、前記電圧制御型発振器の発振周波数をオフセットさせてイメージ成分を抑圧するイメージリジェクションミキサと、該イメージリジェクションミキサの出力信号の周波数を分周する分周器と、基準周波数を発生する基準信号発生器と、前記分周器の出力信号と前記基準信号発生器から生成される位相比較周波数を有する信号との位相差を検出し、該位相差に基づいて制御電圧を前記電圧制御型発振器に供給する位相比較器とを有している。ここに基準信号発生器から生成されるとは、基準信号発生器から出力される信号そのものの他、その出力の周波数を分周器などにより変えられたものなどを含む意味である。   A frequency synthesizer according to the present invention includes a voltage controlled oscillator, an image rejection mixer that is connected to the voltage controlled oscillator and suppresses an image component by offsetting an oscillation frequency of the voltage controlled oscillator, and the image rejection mixer. A frequency divider for dividing the frequency of the output signal, a reference signal generator for generating a reference frequency, an output signal of the divider and a signal having a phase comparison frequency generated from the reference signal generator A phase comparator that detects a phase difference and supplies a control voltage to the voltage-controlled oscillator based on the phase difference. Here, the phrase “generated from the reference signal generator” means that the signal itself output from the reference signal generator includes the output frequency changed by a frequency divider or the like.

前記イメージリジェクションミキサは、たとえば前記電圧制御型発振器の出力を90度の位相の異なる信号に分配する90度分配器と、該90度分配器の出力側にそれぞれ接続される第1および第2のミキサと、該第1および第2のミキサのそれぞれに供給されると共に、プログラマブル分周器によりその周波数を可変され得るオフセット周波数信号と、該第1および第2のミキサのそれぞれの混合出力を合成して出力する合成器とからなっている。   The image rejection mixer includes, for example, a 90-degree distributor that distributes the output of the voltage-controlled oscillator into signals having a phase difference of 90 degrees, and first and second connected to the output side of the 90-degree distributor, respectively. And an offset frequency signal whose frequency can be varied by a programmable frequency divider and a mixed output of each of the first and second mixers. It consists of a synthesizer that synthesizes and outputs.

この構成にすることにより、電圧制御型発振器の発振周波数をオフセットさせ、しかもこの発振周波数のオフセットをイメージリジェクションミキサにより形成しているため、位相比較周波数fφを高くすることができ、かつ、フィルタを用いることなく高調波の影響を受けなくすることができ、逓倍数fo/fφを小さくすることができる。その結果、位相雑音特性を低下させることができる。すなわち、このイメージリジェクションミキサへ入力するオフセット周波数を、大きな位相比較周波数fφに対しても整数倍にしやすい周波数に設定することができるため、位相比較周波数fφを高くすることができる。また、イメージリジェクションミキサを用いているため、90度位相をずらした信号が合成され、スプリアスを相殺することができる。その結果、フィルタを挿入することなくスプリアスの問題を解決することができ、スプリアスの問題も解決することができると共に、位相比較周波数fφを高くすることができるため、逓倍数を小さくすることができて位相雑音特性も向上させることができる。   With this configuration, the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator is offset, and the offset of the oscillation frequency is formed by the image rejection mixer. Therefore, the phase comparison frequency fφ can be increased, and the filter Without being affected by harmonics, the multiplication factor fo / fφ can be reduced. As a result, phase noise characteristics can be reduced. That is, since the offset frequency input to the image rejection mixer can be set to a frequency that is easily multiplied by an integer even with respect to the large phase comparison frequency fφ, the phase comparison frequency fφ can be increased. In addition, since an image rejection mixer is used, signals whose phases are shifted by 90 degrees are synthesized, and spurious can be canceled out. As a result, the spurious problem can be solved without inserting a filter, the spurious problem can be solved, and the phase comparison frequency fφ can be increased, so that the multiplication factor can be reduced. Thus, phase noise characteristics can also be improved.

つぎに、図面を参照しながら本発明の周波数シンセサイザについて説明をする。本発明による周波数シンセサイザは、図1にその一実施形態の回路図が示されるように、電圧制御型発振器(VCO)1に、電圧制御型発振器1の発振周波数をオフセットさせてイメージ成分を抑圧するイメージリジェクションミキサ10が接続され、そのイメージリジェクションミキサ10の出力信号の周波数が分周器(モジュラス・プリスケーラ3、プログラマブル分周器4)により分周されて、位相比較器8に供給される。一方、基準周波数frを発生する基準信号発生器6が設けられ、その基準信号発生器6から生成される位相比較周波数fφの基準信号が位相比較器8に供給される。そして、位相比較器8において、前述のプログラマブル分周器4から供給される信号と、基準信号の位相比較周波数fφとの位相差を検出し、その位相差に基づいて制御電圧を電圧制御型発振器1に供給する構成になっている。なお、位相比較器8と電圧制御型発振器1との間には、位相比較器8で発生する高調波成分の除去および系の応答特性や定常特性を決定するループフィルタ(L/F)9が接続されている。   Next, the frequency synthesizer of the present invention will be described with reference to the drawings. The frequency synthesizer according to the present invention suppresses the image component by offsetting the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 1 to the voltage controlled oscillator (VCO) 1 as shown in the circuit diagram of one embodiment in FIG. An image rejection mixer 10 is connected, and the frequency of the output signal of the image rejection mixer 10 is divided by a frequency divider (modulus prescaler 3, programmable frequency divider 4) and supplied to the phase comparator 8. . On the other hand, a reference signal generator 6 for generating a reference frequency fr is provided, and a reference signal having a phase comparison frequency fφ generated from the reference signal generator 6 is supplied to the phase comparator 8. Then, the phase comparator 8 detects a phase difference between the signal supplied from the programmable frequency divider 4 and the phase comparison frequency fφ of the reference signal, and a control voltage is determined based on the phase difference. 1 is provided. Between the phase comparator 8 and the voltage controlled oscillator 1, there is a loop filter (L / F) 9 for removing harmonic components generated by the phase comparator 8 and determining the response characteristics and steady-state characteristics of the system. It is connected.

イメージリジェクションミキサ10は、図1に示されるように、電圧制御型発振器1の出力の一部が、位相を90度異ならせて分岐する90度ハイブリッド(90°HYB)11に入力され、90度ハイブリッド11の分岐ポートにそれぞれ接続される第1および第2のミキサ12、13で、オフセット周波数fosの信号I、Qと混合されて、電圧制御型発振器1の周波数foがオフセットされfo±fosとなり、合成器14で両出力が合成されることにより、スプリアスが除去されたオフセット信号が出力される。オフセット周波数fosの信号は、図1に示される例では、基準信号発生器6の出力の一部が分岐されて、コンピュータにより分周比1/nを変えることができるプログラマブル分周器15を介して印加されるようになっている。その結果、コンピュータにより分周比1/nを変えることにより、オフセットする周波数を自由に変更することができる。   As shown in FIG. 1, in the image rejection mixer 10, a part of the output of the voltage-controlled oscillator 1 is input to a 90-degree hybrid (90 ° HYB) 11 that branches with a phase difference of 90 degrees. The first and second mixers 12 and 13 respectively connected to the branch ports of the hybrid 11 are mixed with the signals I and Q having the offset frequency fos to offset the frequency fo of the voltage controlled oscillator 1 and fo ± fos As a result, both outputs are combined by the combiner 14 to output an offset signal from which spurious signals are removed. In the example shown in FIG. 1, the signal of the offset frequency fos passes through a programmable frequency divider 15 in which a part of the output of the reference signal generator 6 is branched and the frequency division ratio 1 / n can be changed by a computer. Applied. As a result, the offset frequency can be freely changed by changing the frequency division ratio 1 / n by a computer.

このイメージリジェクションミキサ10のオフセット周波数fosの信号として、7.5MHzの信号を加え、90度ハイブリッド11への入力信号Finの周波数を2607.5MHzとして、周波数2600MHzの出力信号Foutを得た場合のスプリアス特性を調べた結果が図2に示されている。図2からも分るように、Finに対してFoutは20dBc以上得られている。デジタルシンセサイザの多くの場合、デジタル的に周波数分周を行うプリスケーラを有しており、デジタル回路構成なので、イメージリジェクションミキサを通過した20dBの抑圧比をもつスプリアス信号は、デジタル回路構成では無視することができる。また、前述のように、この回路はデジタルプログラマブル回路として構成することができるので、オフセット周波数を自由に調整することができる。その結果、フィルタを設けることなく、PLL回路を構成することができる。   When the signal of 7.5 MHz is added as the signal of the offset frequency fos of the image rejection mixer 10 and the frequency of the input signal Fin to the 90-degree hybrid 11 is 2607.5 MHz, the output signal Fout of the frequency 2600 MHz is obtained. The result of examining the spurious characteristics is shown in FIG. As can be seen from FIG. 2, Fout of 20 dBc or more is obtained with respect to Fin. Many digital synthesizers have a prescaler that digitally divides the frequency, and are digital circuit configurations. Therefore, a spurious signal having a suppression ratio of 20 dB that has passed through the image rejection mixer is ignored in the digital circuit configuration. be able to. Further, as described above, since this circuit can be configured as a digital programmable circuit, the offset frequency can be freely adjusted. As a result, a PLL circuit can be configured without providing a filter.

その他のPLLの部分は、従来の構成と同じである。すなわち、電圧制御型発振器1の出力は、その一部が分岐されて、前述のイメージリジェクションミキサ10に入力され、その出力がモジュラス・プリスケーラ3に入力されて1/Mに分周され、さらにコンピュータにより分周比Nを自由に変えられるプログラマブル分周器4に入力されて1/Nに分周される。このモジュラス・プリスケーラ3およびプログラマブル分周器4には、やはりコンピュータにより加算数を制御することができるAカウンタ5により、分周比を微調整することができるようになっている。その結果、電圧制御型発振器1で発振する周波数foは、(fo−fos)/(M・N+A)となって、位相比較器8に供給される。   The other parts of the PLL are the same as the conventional configuration. That is, a part of the output of the voltage controlled oscillator 1 is branched and input to the image rejection mixer 10 described above, and the output is input to the modulus prescaler 3 and divided by 1 / M. The frequency division ratio N is inputted to the programmable frequency divider 4 which can be freely changed by a computer and is divided into 1 / N. In the modulus prescaler 3 and the programmable frequency divider 4, the frequency division ratio can be finely adjusted by an A counter 5 which can also control the number of additions by a computer. As a result, the frequency fo oscillated by the voltage controlled oscillator 1 becomes (fo−fos) / (M · N + A) and is supplied to the phase comparator 8.

一方、基準周波数frで発振する基準信号発生器6の出力が、分周器7により1/Nrに分周されて位相比較器8に入力され、位相比較器8で(fo−fos)/(M・N+A)の信号とfr/Nrの信号との位相が比較され、位相が完全に一致していない場合には、その差を電圧にして電圧制御型発振器1に供給されるようになっている。この位相比較器8の後ろにループフィルタ(L/F)9が接続されている。   On the other hand, the output of the reference signal generator 6 that oscillates at the reference frequency fr is frequency-divided by 1 / Nr by the frequency divider 7 and input to the phase comparator 8, and (fo−fos) / ( M · N + A) and fr / Nr signals are compared in phase. If the phases do not completely match, the difference is set as a voltage and supplied to the voltage controlled oscillator 1. Yes. A loop filter (L / F) 9 is connected behind the phase comparator 8.

たとえば2607.5〜2657.5MHzで10MHzステップでfoを出力する場合の具体例について説明をする。基準信号発生器6の発振周波数frを70MHzとし、プログラマブル分周器15の分周比nを4とすると、オフセット周波数fosは17.5MHzとなり、第1および第2のミキサ12、13の差分の出力を取り出すことにより、イメージリジェクションミキサ17の出力は、周波数f1が2590〜2640MHzとなる。また、出力周波数foが2617.5MHz、モジュラス・プリスケーラ3の分周比Mを16、プログラマブル分周器4の分周比Nを16、Aカウンタ5の数Aを4とすると、モジュラス・プリスケーラ3、プログラマブル分周器4を経た信号の周波数は、
(2617.5−17.5)/(16×16+4)=10
となり、分周器7の分周比Nrを7とすることにより、位相比較周波数(周波数ステップサイズ)fφを10MHzとプログラマブル分周器4の出力の10MHzとを位相比較器8で比較することができ、電圧制御型発振器1の発振周波数を所望の2617.5MHzに調整することができる。
For example, a specific example in which fo is output in steps of 2607.5 to 2657.5 MHz in 10 MHz steps will be described. When the oscillation frequency fr of the reference signal generator 6 is 70 MHz and the frequency division ratio n of the programmable frequency divider 15 is 4, the offset frequency fos is 17.5 MHz, and the difference between the first and second mixers 12 and 13 is calculated. By extracting the output, the output of the image rejection mixer 17 has a frequency f1 of 2590 to 2640 MHz. Further, when the output frequency fo is 2617.5 MHz, the frequency division ratio M of the modulus prescaler 3 is 16, the frequency division ratio N of the programmable frequency divider 4 is 16, and the number A of the A counter 5 is 4, the modulus prescaler 3 The frequency of the signal that has passed through the programmable frequency divider 4 is
(2617.5-17.5) / (16 × 16 + 4) = 10
Thus, by setting the frequency division ratio Nr of the frequency divider 7 to 7, the phase comparator 8 compares the phase comparison frequency (frequency step size) fφ with 10 MHz of the output of the programmable frequency divider 4. In addition, the oscillation frequency of the voltage-controlled oscillator 1 can be adjusted to a desired 2617.5 MHz.

また、このときの位相雑音特性は、逓倍数(M・N+A)が260=2600÷10となるので、20.log260=48.3(dBc/Hz)となり、また、10MHzの位相雑音は、−142dBc/Hzなので、帯域内雑音は、−142+48.3=−93.7(dBc/Hz)となる。一方、雑音特性の測定結果は、図3に示されるように、−93dBc/Hzとなり、イメージリジェクションミキサにて加えられた17.5MHzの雑音に影響されることがないことが分る。逆にいえば、図6に示される従来の逓倍数の大きい場合の位相雑音特性よりも、13dBc/Hz程度向上させることができる。   Further, the phase noise characteristic at this time is 20.log260 = 48.3 (dBc / Hz) because the multiplication number (M · N + A) is 260 = 2600/10, and the phase noise of 10 MHz is − Since it is 142 dBc / Hz, the in-band noise is −142 + 48.3 = −93.7 (dBc / Hz). On the other hand, the measurement result of the noise characteristic is −93 dBc / Hz as shown in FIG. 3, and it can be seen that the measurement result of the noise characteristic is not affected by the 17.5 MHz noise added by the image rejection mixer. Conversely, it can be improved by about 13 dBc / Hz compared to the phase noise characteristic shown in FIG.

本発明によれば、オフセット周波数を形成するのに、イメージリジェクションミキサを用い、オフセット周波数fosを、プログラマブル分周器15を用いて可変させることができるため、オフセット周波数を非常に低い周波数、数kHz〜数十MHzとすることができ、微小ステップサイズに可変することができる。その結果、位相比較周波数fφを小さくしなくてもすみ、逓倍数No(=fo/fφ)を小さくすることができ、位相雑音特性を良好にすることができる。しかも、イメージリジェクションミキサを用いているため、有効にスプリアスを除去することができ、スプリアスを除去するフィルタを用いる必要もなく、非常に位相雑音やスプリアスの影響のない周波数シンセサイザが得られる。   According to the present invention, the offset frequency can be formed by using an image rejection mixer, and the offset frequency fos can be varied by using the programmable frequency divider 15. Therefore, the offset frequency is set to a very low frequency, several It can be set to kHz to several tens of MHz, and can be changed to a minute step size. As a result, it is not necessary to reduce the phase comparison frequency fφ, the multiplication number No (= fo / fφ) can be reduced, and the phase noise characteristics can be improved. In addition, since the image rejection mixer is used, spurious can be effectively removed, and it is not necessary to use a filter for removing spurious, and a frequency synthesizer that is extremely free from the effects of phase noise and spurious can be obtained.

本発明による周波数シンセサイザの一実施形態を示す回路図である。1 is a circuit diagram illustrating an embodiment of a frequency synthesizer according to the present invention. 図1のイメージリジェクションミキサ部のノイズ特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the noise characteristic of the image rejection mixer part of FIG. 図1に示される周波数シンセサイザの位相雑音特性を示す図である。It is a figure which shows the phase noise characteristic of the frequency synthesizer shown by FIG. 従来における周波数シンセサイザの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the conventional frequency synthesizer. 従来における周波数シンセサイザの他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the conventional frequency synthesizer. 図4に示される周波数シンセサイザの位相雑音特性を示す図である。It is a figure which shows the phase noise characteristic of the frequency synthesizer shown by FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 電圧制御型発振器
3 モジュラス・プリスケーラ
4 プログラマブル分周器
5 Aカウンタ
6 基準信号発生器
7 分周器
8 位相比較器
9 ループフィルタ
10 イメージリジェクションミキサ
12 第1のミキサ
13 第2のミキサ
15 プログラマブル分周器
1 Voltage Control Oscillator 3 Modulus Prescaler 4 Programmable Divider 5 A Counter 6 Reference Signal Generator 7 Divider 8 Phase Comparator 9 Loop Filter 10 Image Rejection Mixer 12 First Mixer 13 Second Mixer 15 Programmable Divider

Claims (2)

電圧制御型発振器と、該電圧制御型発振器に接続され、前記電圧制御型発振器の発振周波数をオフセットさせてイメージ成分を抑圧するイメージリジェクションミキサと、該イメージリジェクションミキサの出力信号の周波数を分周する分周器と、基準周波数を発生する基準信号発生器と、前記分周器の出力信号と前記基準信号発生器から生成される位相比較周波数を有する信号との位相差を検出し、該位相差に基づいて制御電圧を前記電圧制御型発振器に供給する位相比較器とを有するPLL型の周波数シンセサイザ。   A voltage controlled oscillator, an image rejection mixer connected to the voltage controlled oscillator and offsetting an oscillation frequency of the voltage controlled oscillator to suppress an image component; and a frequency of an output signal of the image rejection mixer. Detecting a phase difference between an output signal of the divider and a signal having a phase comparison frequency generated from the reference signal generator; A PLL type frequency synthesizer having a phase comparator for supplying a control voltage to the voltage controlled oscillator based on a phase difference. 前記イメージリジェクションミキサが、前記電圧制御型発振器の出力を90度の位相の異なる信号に分配する90度分配器と、該90度分配器の出力側にそれぞれ接続される第1および第2のミキサと、該第1および第2のミキサのそれぞれに供給されると共に、プログラマブル分周器によりその周波数を可変され得るオフセット周波数信号と、該第1および第2のミキサのそれぞれの混合出力を合成して出力する合成器とからなる請求項1記載の周波数シンセサイザ。   The image rejection mixer distributes the output of the voltage-controlled oscillator to signals having a phase difference of 90 degrees, and first and second connected to the output side of the 90-degree distributor, respectively. An offset frequency signal that is supplied to each of the mixer and each of the first and second mixers and whose frequency can be varied by a programmable frequency divider, and each mixed output of the first and second mixers are combined. The frequency synthesizer according to claim 1, further comprising:
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JP2016006950A (en) * 2014-05-26 2016-01-14 三菱電機株式会社 Frequency synthesizer

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