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JP2015082668A - Pll synthesizer - Google Patents

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JP2015082668A
JP2015082668A JP2013218031A JP2013218031A JP2015082668A JP 2015082668 A JP2015082668 A JP 2015082668A JP 2013218031 A JP2013218031 A JP 2013218031A JP 2013218031 A JP2013218031 A JP 2013218031A JP 2015082668 A JP2015082668 A JP 2015082668A
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Japan
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pll synthesizer
signal
unit
filter
frequency band
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Application number
JP2013218031A
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Japanese (ja)
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出村 博之
Hiroyuki Demura
博之 出村
大西 直樹
Naoki Onishi
直樹 大西
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Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To output a wideband signal having low noise and good spurious characteristics.SOLUTION: A PLL synthesizer includes: a phase comparator 12 for detecting a phase difference between a reference signal and an input signal; a voltage-controlled oscillator 15 for generating an oscillation signal having a frequency corresponding to the phase difference detected by the phase comparator 12; a mixing unit 16 which mixes the oscillation signal with a local signal to output a mixing signal; a band limiting unit 20 which is provided between the mixing unit 16 and the phase comparator 12 and whose pass frequency band is variable; and a control unit 30 for controlling the pass frequency band of the band limiting unit 20.

Description

本発明は、PLLシンセサイザに関する。   The present invention relates to a PLL synthesizer.

PLLシンセサイザにおいて出力信号の位相雑音を改善する方法として、位相比較周波数に対する出力周波数の倍率である逓倍数を小さくすることが知られている。逓倍数を小さくするためには、位相比較周波数を高くすることが考えられる。しかし、位相比較周波数を高くすると、可変周波数ステップも大きくなるため、PLLシンセサイザを使用する無線機のチャネル間隔に合わないという問題が生じる。この問題を解決するために、ミキシングによって出力周波数を低い周波数に変換して位相比較器に戻すことにより、見かけ上の逓倍数を小さくする手段が知られている(例えば、特許文献1を参照)。   As a method for improving the phase noise of an output signal in a PLL synthesizer, it is known to reduce a multiplication number that is a magnification of an output frequency with respect to a phase comparison frequency. In order to reduce the multiplication number, it is conceivable to increase the phase comparison frequency. However, if the phase comparison frequency is increased, the variable frequency step is also increased, which causes a problem that the channel interval of the radio using the PLL synthesizer does not match. In order to solve this problem, means for reducing the apparent multiplication number by converting the output frequency to a low frequency by mixing and returning it to the phase comparator is known (see, for example, Patent Document 1). .

特開2006−33042号公報JP 2006-33042 A

ところで、PLLシンセサイザで抑圧したノイズレベルは、主に位相比較器で発生するノイズに10Log(fcomp)+20LogNを加算した値で表される。ここで、fcompは位相比較周波数であり、Nは逓倍数である。上記の式から、逓倍数を半分にすると6dBのノイズ抑圧改善効果を得られることがわかる。   By the way, the noise level suppressed by the PLL synthesizer is represented by a value obtained by adding 10 Log (fcomp) +20 LogN to noise mainly generated by the phase comparator. Here, fcomp is a phase comparison frequency, and N is a multiplication number. From the above formula, it can be seen that a noise suppression improvement effect of 6 dB can be obtained when the multiplication factor is halved.

図8は、出力信号の周波数をミキシングにより周波数変換した信号を位相比較器に入力することで逓倍数を削減する、従来のPLLシンセサイザ100の構成を示す図である。PLLシンセサイザ100においては、電圧制御発振器116が出力する発振信号がミキシング部117に入力され、局部発振器118から出力される局部信号とミキシングされる。ミキシング部117と位相比較器113との間にはフィルタ119が設けられており、ミキシングされた信号は、ミキシングにより発生するスプリアス成分をフィルタ119において遮断してからNカウンタ112Bを通して位相比較器113に入力される。   FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional PLL synthesizer 100 that reduces the number of multiplications by inputting a signal obtained by frequency-converting the frequency of the output signal to the phase comparator. In the PLL synthesizer 100, the oscillation signal output from the voltage controlled oscillator 116 is input to the mixing unit 117 and mixed with the local signal output from the local oscillator 118. A filter 119 is provided between the mixing unit 117 and the phase comparator 113, and the mixed signal blocks the spurious component generated by the mixing in the filter 119 and then passes through the N counter 112B to the phase comparator 113. Entered.

ところが、スプリアス成分を十分に遮断するためにフィルタ119を狭帯域のフィルタにすると、PLLがロックする過程で電圧制御発振器116の出力周波数が遮断されてしまう。その結果、位相比較器113に入力される信号レベルが低下し、PLLがロックできなくなるという問題があった。   However, if the filter 119 is a narrow band filter to sufficiently cut off the spurious component, the output frequency of the voltage controlled oscillator 116 is cut off while the PLL is locked. As a result, there is a problem that the signal level input to the phase comparator 113 is lowered and the PLL cannot be locked.

他方、フィルタ119の帯域幅を電圧制御発振器116の出力周波数範囲よりも広くすることにより、PLLがロックできるようにすると、出力周波数の広帯域化に伴ってフィルタ119も広帯域化する必要がある。その結果、フィルタ119において、スプリアス成分が十分に減衰せず、PLLシンセサイザ100の出力信号のスプリアスレベルが大きくなるという問題があった。   On the other hand, if the PLL can be locked by making the bandwidth of the filter 119 wider than the output frequency range of the voltage controlled oscillator 116, the filter 119 needs to be widened as the output frequency becomes wider. As a result, the filter 119 has a problem that the spurious component is not sufficiently attenuated, and the spurious level of the output signal of the PLL synthesizer 100 increases.

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、低ノイズであり且つ良好なスプリアス特性を有する広帯域の信号を出力できるPLLシンセサイザを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to provide a PLL synthesizer that can output a broadband signal having low noise and good spurious characteristics.

本発明に係るPLLシンセサイザは、基準信号と入力信号との位相差を検出する位相比較器と、前記位相比較器により検出した前記位相差に応じた周波数の発振信号を生成する電圧制御発振器と、前記発振信号と局部信号とをミキシングしてミキシング信号を出力するミキシング部と、前記ミキシング部と前記位相比較器との間に設けられており、通過周波数帯域が可変の帯域制限部と、前記帯域制限部の前記通過周波数帯域を制御する制御部と、を備える。   A PLL synthesizer according to the present invention includes a phase comparator that detects a phase difference between a reference signal and an input signal, a voltage-controlled oscillator that generates an oscillation signal having a frequency corresponding to the phase difference detected by the phase comparator, A mixing unit that mixes the oscillation signal and the local signal and outputs a mixing signal; a band limiting unit that is provided between the mixing unit and the phase comparator; A control unit that controls the pass frequency band of the limiting unit.

前記帯域制限部は、例えば、前記通過周波数帯域が可変のフィルタ、及び前記電圧制御発振器が発振可能な周波数帯域幅以上の通過周波数帯域を有する伝送路を有し、前記フィルタ及び前記伝送路のいずれかを通過した信号を、前記入力信号として前記位相比較器に入力する。   The band limiting unit includes, for example, a filter having a variable pass frequency band, and a transmission line having a pass frequency band equal to or higher than a frequency bandwidth that can be oscillated by the voltage-controlled oscillator. A signal that passes through the signal is input to the phase comparator as the input signal.

前記制御部は、例えば、前記PLLシンセサイザがロックしていない状態において、前記帯域制限部の前記通過周波数帯域を、前記電圧制御発振器が発振可能な周波数帯域幅以上の周波数帯域に設定し、前記PLLシンセサイザがロックした後に、前記発振信号が通過し、かつ不要波を通過させない周波数帯域に設定する。   For example, in a state where the PLL synthesizer is not locked, the control unit sets the pass frequency band of the band limiting unit to a frequency band greater than or equal to a frequency bandwidth that can be oscillated by the voltage controlled oscillator. After the synthesizer is locked, the frequency band is set such that the oscillation signal passes and unnecessary waves do not pass.

前記帯域制限部は、前記フィルタ及び前記伝送路のいずれか1つを選択する選択部をさらに有し、前記制御部は、前記PLLシンセサイザがロックしていない状態において、前記選択部に前記伝送路を選択させ、前記PLLシンセサイザがロックした後に、前記選択部に前記フィルタを選択させてもよい。   The band limiting unit further includes a selection unit that selects one of the filter and the transmission line, and the control unit is configured to connect the transmission line to the selection unit in a state where the PLL synthesizer is not locked. And the filter may be selected by the selection unit after the PLL synthesizer is locked.

前記フィルタは、例えば、それぞれ異なる通過周波数帯域を有し、かつ互いに並列に接続された複数のサブフィルタを有し、前記伝送路は、前記複数のサブフィルタと並列に設けられており、前記複数のサブフィルタの全ての通過周波数帯域を含む周波数帯域の信号を通過させる。   The filter includes, for example, a plurality of sub-filters having different pass frequency bands and connected in parallel to each other, and the transmission path is provided in parallel with the plurality of sub-filters. A signal in a frequency band including all the pass frequency bands of the sub-filter is passed.

前記制御部は、前記PLLシンセサイザがロックしていない状態において、前記選択部に前記伝送路を選択させ、前記PLLシンセサイザがロックしている状態において、前記フィルタが有する複数のサブフィルタのうち、前記発振信号が通過し、かつ不要波を通過させないサブフィルタを前記選択部に選択させてもよい。   The control unit causes the selection unit to select the transmission path in a state where the PLL synthesizer is not locked, and in a state where the PLL synthesizer is locked, among the plurality of sub-filters included in the filter, You may make the selection part select the sub filter which an oscillation signal passes and does not let an unnecessary wave pass.

前記帯域制限部は、入力される制御電圧に応じて容量が変化する可変容量素子を有する通過帯域可変フィルタを有してもよい。この場合、前記制御部は、前記PLLシンセサイザがロックしているか否かに基づいて、前記可変容量素子に印加する制御電圧を制御する。   The band limiting unit may include a passband variable filter having a variable capacitance element whose capacitance changes according to an input control voltage. In this case, the control unit controls a control voltage applied to the variable capacitance element based on whether or not the PLL synthesizer is locked.

本発明によれば、低ノイズであり且つ良好なスプリアス特性を有する広帯域の信号を出力できるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to output a broadband signal having low noise and good spurious characteristics.

第1の実施形態に係るPLLシンセサイザの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the PLL synthesizer which concerns on 1st Embodiment. PLLシンセサイザがロックしていない状態における帯域制限部の通過周波数帯域を示す図である。It is a figure which shows the pass frequency band of the band-limiting part in the state where the PLL synthesizer is not locked. PLLシンセサイザがロックした後における帯域制限部の通過周波数帯域を示す図である。It is a figure which shows the pass frequency band of the band limitation part after a PLL synthesizer locks. PLLシンセサイザの動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart of a PLL synthesizer. 第2の実施形態に係るPLLシンセサイザの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the PLL synthesizer which concerns on 2nd Embodiment. チューナブルフィルタの内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of a tunable filter. チューナブルフィルタの通過可能周波数帯域が変化する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the passable frequency band of a tunable filter changes. 第3の実施形態に係るPLLシンセサイザの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the PLL synthesizer which concerns on 3rd Embodiment. 従来のPLLシンセサイザの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional PLL synthesizer.

<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係るPLLシンセサイザ1の構成を示す図である。
PLLシンセサイザ1は、基準発振器10、Rカウンタ11A、Nカウンタ11B、位相比較器12、チャージポンプ回路13、ループフィルタ14、電圧制御発振器15、ミキシング部16、局部発振器17、帯域制限部20、制御部30、記憶部40、及びロック検出部50を備える。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a PLL synthesizer 1 according to the first embodiment.
The PLL synthesizer 1 includes a reference oscillator 10, an R counter 11A, an N counter 11B, a phase comparator 12, a charge pump circuit 13, a loop filter 14, a voltage control oscillator 15, a mixing unit 16, a local oscillator 17, a band limiting unit 20, and a control. Unit 30, storage unit 40, and lock detection unit 50.

基準発振器10は、例えば水晶振動子を含み、所定の発振周波数の基準発振信号を出力する。Rカウンタ11Aは、基準発振器10が出力した基準発振信号を分周してR分周信号を生成し、R分周信号を位相比較器12に入力する。Nカウンタ11Bは、帯域制限部20が出力する信号を分周してN分周信号を生成し、N分周信号を位相比較器12に入力する。   The reference oscillator 10 includes a crystal resonator, for example, and outputs a reference oscillation signal having a predetermined oscillation frequency. The R counter 11 </ b> A divides the reference oscillation signal output from the reference oscillator 10 to generate an R divided signal, and inputs the R divided signal to the phase comparator 12. The N counter 11 </ b> B divides the signal output from the band limiting unit 20 to generate an N divided signal, and inputs the N divided signal to the phase comparator 12.

位相比較器12は、基準信号と入力信号との位相差を検出する。具体的には、Rカウンタ11Aから入力されるR分周信号の位相と、Nカウンタ11Bから入力されるN分周信号の位相とを比較し、位相差に応じた電圧をチャージポンプ回路13に対して出力する。チャージポンプ回路13は、位相比較器12からの位相比較結果に応じた電圧のチャージポンプ信号を、ループフィルタ14に対して出力する。   The phase comparator 12 detects a phase difference between the reference signal and the input signal. Specifically, the phase of the R divided signal input from the R counter 11A is compared with the phase of the N divided signal input from the N counter 11B, and a voltage corresponding to the phase difference is supplied to the charge pump circuit 13. Output. The charge pump circuit 13 outputs a charge pump signal having a voltage corresponding to the phase comparison result from the phase comparator 12 to the loop filter 14.

ループフィルタ14は、チャージポンプ回路13から入力されるチャージポンプ信号に含まれている、所定のカットオフ周波数より低い周波数成分を通過させる低域通過フィルタである。ループフィルタ14は、例えばラグリードフィルタである。ループフィルタ14を通過した信号は、電圧制御発振器15に入力される。   The loop filter 14 is a low-pass filter that passes a frequency component lower than a predetermined cutoff frequency, which is included in the charge pump signal input from the charge pump circuit 13. The loop filter 14 is, for example, a lag lead filter. The signal that has passed through the loop filter 14 is input to the voltage controlled oscillator 15.

電圧制御発振器15は、位相比較器12により検出した位相差に応じた周波数の発振信号を生成する。すなわち、電圧制御発振器15は、ループフィルタ14を通過した信号の電圧に応じた周波数の発振信号を生成する。電圧制御発振器15が生成した発振信号は、PLLシンセサイザ1の外部に出力されるとともに、ミキシング部16に入力される。   The voltage controlled oscillator 15 generates an oscillation signal having a frequency corresponding to the phase difference detected by the phase comparator 12. That is, the voltage controlled oscillator 15 generates an oscillation signal having a frequency corresponding to the voltage of the signal that has passed through the loop filter 14. The oscillation signal generated by the voltage controlled oscillator 15 is output to the outside of the PLL synthesizer 1 and also input to the mixing unit 16.

ミキシング部16は、電圧制御発振器15が出力する発振信号と局部発振器17が出力する局部信号とをミキシングしてミキシング信号を出力する。ミキシング部16が出力したミキシング信号は帯域制限部20に入力される。   The mixing unit 16 mixes the oscillation signal output from the voltage controlled oscillator 15 and the local signal output from the local oscillator 17 and outputs a mixing signal. The mixing signal output from the mixing unit 16 is input to the band limiting unit 20.

帯域制限部20は、ミキシング部16と位相比較器12との間に設けられている。また、帯域制限部20は、通過周波数帯域が可変である。帯域制限部20は、ミキシング部16からミキシング信号の入力を受け、所定の通過周波数帯域にミキシング部16から入力される信号の周波数帯域を制限した信号を、Nカウンタ11Bを介して位相比較器12に入力する。   The band limiting unit 20 is provided between the mixing unit 16 and the phase comparator 12. The band limiting unit 20 has a variable pass frequency band. The band limiting unit 20 receives the input of the mixing signal from the mixing unit 16 and outputs a signal obtained by limiting the frequency band of the signal input from the mixing unit 16 to a predetermined pass frequency band via the N counter 11B. To enter.

具体的には、帯域制限部20は、通過周波数帯域が可変のフィルタ203、電圧制御発振器15が発振可能な周波数帯域幅以上の通過周波数帯域を有する伝送路204、並びにフィルタ203及び伝送路204のいずれか1つを選択する選択部201及び選択部202を有する。フィルタ203は、それぞれ異なる通過周波数帯域を有し、かつ互いに並列に接続された複数のサブフィルタを有する。また、伝送路204は、複数のサブフィルタと並列に設けられており、複数のサブフィルタの全ての通過周波数帯域を含む周波数帯域の信号を通過させる。すなわち、伝送路204は、電圧制御発振器15が出力可能な全ての発振信号を通過させることができる。   Specifically, the band limiting unit 20 includes a filter 203 having a variable pass frequency band, a transmission line 204 having a pass frequency band greater than or equal to a frequency bandwidth that can be oscillated by the voltage controlled oscillator 15, and the filter 203 and the transmission line 204. It has the selection part 201 and the selection part 202 which select any one. The filter 203 has a plurality of sub-filters having different pass frequency bands and connected in parallel to each other. The transmission path 204 is provided in parallel with the plurality of sub-filters, and passes signals in a frequency band including all the pass frequency bands of the plurality of sub-filters. That is, the transmission line 204 can pass all oscillation signals that can be output by the voltage controlled oscillator 15.

選択部201及び選択部202は、制御部30の制御に基づいて内部接続を切り替える。具体的には、選択部201は、制御部30の制御に基づいて、ミキシング部16の出力側を、フィルタ203が有する複数のサブフィルタ及び伝送路204のうちのいずれに接続するかを選択する。また。選択部202は、制御部30の制御に基づいて、フィルタ203が有する複数のサブフィルタ及び伝送路204のうちのいずれを位相比較器12に接続するかを選択する。   The selection unit 201 and the selection unit 202 switch internal connections based on the control of the control unit 30. Specifically, based on the control of the control unit 30, the selection unit 201 selects which of the plurality of sub-filters and the transmission path 204 included in the filter 203 is connected to the output side of the mixing unit 16. . Also. Based on the control of the control unit 30, the selection unit 202 selects which of the plurality of sub-filters and the transmission path 204 included in the filter 203 are connected to the phase comparator 12.

制御部30は、例えばCPUにより構成される。制御部30は、例えば外部から入力されるデータ又は記憶部40に格納されたプログラムにおいて定められた条件に基づいて、選択部201及び選択部202の内部接続を切り替えるための制御を行う。また、制御部30は、外部から設定された周波数に基づくカウンタ値をRカウンタ11AとNカウンタ11Bに設定する。   The control unit 30 is configured by a CPU, for example. The control unit 30 performs control for switching the internal connection of the selection unit 201 and the selection unit 202 based on, for example, data input from the outside or a condition defined in a program stored in the storage unit 40. In addition, the control unit 30 sets counter values based on the frequency set from the outside in the R counter 11A and the N counter 11B.

制御部30は、PLLシンセサイザ1がロックしていない状態における選択部201及び選択部202の接続状態と、ロックした後の選択部201及び選択部202の接続状態とを切り替えるように制御することにより、ロックの前後において位相比較器12に入力される信号の周波数帯域を切り替える。より具体的には、制御部30は、位相比較器12、電圧制御発振器15及び帯域制限部20を含む制御系がロックしていない状態において、選択部201及び選択部202に伝送路204を選択させ、制御系がロックしている状態において、複数のサブフィルタのうち、発振信号の周波数の信号が通過し、かつ不要波を通過させないサブフィルタを選択部201及び選択部202に選択させる。ここで、不要波とは、位相比較器12に入力させるべきミキシング信号の周波数以外の高調波成分やスプリアス成分を含む信号である。   The control unit 30 performs control so as to switch between a connection state of the selection unit 201 and the selection unit 202 in a state where the PLL synthesizer 1 is not locked and a connection state of the selection unit 201 and the selection unit 202 after being locked. The frequency band of the signal input to the phase comparator 12 is switched before and after the lock. More specifically, the control unit 30 selects the transmission line 204 for the selection unit 201 and the selection unit 202 in a state where the control system including the phase comparator 12, the voltage control oscillator 15, and the band limiting unit 20 is not locked. In the state where the control system is locked, the selection unit 201 and the selection unit 202 are made to select the sub-filter that passes the signal of the oscillation signal frequency and does not pass the unnecessary wave among the plurality of sub-filters. Here, the unnecessary wave is a signal including harmonic components and spurious components other than the frequency of the mixing signal to be input to the phase comparator 12.

以上のとおり、制御部30は、制御系がロックしていない状態において、帯域制限部20の通過周波数帯域を、電圧制御発振器15が発振可能な周波数帯域幅以上の周波数帯域に設定し、制御系がロックした後に、電圧制御発振器15が出力する発振信号が通過し、かつ不要波を通過させない周波数帯域に設定する。帯域制限部20は、制御部30の制御により、制御系がロックした後には、ミキシング部16から出力される最も高いレベルのミキシング信号を選択的に通過させる。   As described above, the control unit 30 sets the pass frequency band of the band limiting unit 20 to a frequency band greater than or equal to the frequency bandwidth that the voltage control oscillator 15 can oscillate in a state where the control system is not locked. Is set to a frequency band in which an oscillation signal output from the voltage controlled oscillator 15 passes and an unnecessary wave does not pass. The band limiting unit 20 selectively passes the highest level mixing signal output from the mixing unit 16 after the control system is locked under the control of the control unit 30.

図2Aは、PLLシンセサイザ1がロックしていない状態における帯域制限部20の通過周波数帯域を示す図である。図2Bは、PLLシンセサイザ1がロックした後における帯域制限部20の通過周波数帯域を示す図である。図2A及び図2Bの横軸は周波数を示し、縦軸は帯域制限部20の信号通過レベルを示す。図2A及び図2Bにおける点線で囲まれた領域は、帯域制限部20の通過周波数帯域である。   FIG. 2A is a diagram illustrating a pass frequency band of the band limiting unit 20 in a state where the PLL synthesizer 1 is not locked. FIG. 2B is a diagram illustrating a pass frequency band of the band limiting unit 20 after the PLL synthesizer 1 is locked. 2A and 2B, the horizontal axis indicates the frequency, and the vertical axis indicates the signal passing level of the band limiting unit 20. A region surrounded by a dotted line in FIGS. 2A and 2B is a pass frequency band of the band limiting unit 20.

図2Aにおいては、電圧制御発振器15が出力可能な全ての発振信号の周波数が、通過周波数帯域に含まれているのに対して、図2Bにおいては、電圧制御発振器15が出力可能な1つの発振信号の周波数のみが、通過周波数帯域に含まれている。制御部30が選択部201及び選択部202を制御することにより、図2Bの点線で示された通過周波数帯域が移動する。   In FIG. 2A, the frequencies of all oscillation signals that can be output by the voltage controlled oscillator 15 are included in the pass frequency band, whereas in FIG. 2B, one oscillation that can be output by the voltage controlled oscillator 15 is included. Only the frequency of the signal is included in the pass frequency band. When the control unit 30 controls the selection unit 201 and the selection unit 202, the pass frequency band indicated by the dotted line in FIG. 2B moves.

記憶部40は、例えばEEPROM及びRAMのような、書き込み/読み出し可能な不揮発性メモリである。記憶部40は、制御部30を動作させるプログラムを記憶するとともに、制御部30が選択部201及び選択部202の制御に用いるデータを記憶する。   The storage unit 40 is a writable / readable non-volatile memory such as an EEPROM and a RAM. The storage unit 40 stores a program that causes the control unit 30 to operate, and stores data that the control unit 30 uses to control the selection unit 201 and the selection unit 202.

ロック検出部50は、位相比較器12、電圧制御発振器15、帯域制限部20を含む制御系がロックしているか否かを検出する。ロック検出部50は、例えば、位相比較器12が検出する位相差が所定の範囲に入っていない場合にロックしていないと検出し、位相差が所定の範囲に入っている場合にロックしていると検出する。ロック検出部50は、制御系がロックしていない状態において論理値0のロック検出信号を制御部30に入力し、制御系がロックしている状態において論理値1のロック検出信号を制御部30に入力する。   The lock detection unit 50 detects whether or not the control system including the phase comparator 12, the voltage controlled oscillator 15, and the band limiting unit 20 is locked. For example, the lock detection unit 50 detects that the phase difference detected by the phase comparator 12 is not locked when the phase difference is not within a predetermined range, and locks when the phase difference is within the predetermined range. Detects that The lock detection unit 50 inputs a lock detection signal having a logical value 0 to the control unit 30 when the control system is not locked, and outputs the lock detection signal having a logical value 1 to the control unit 30 when the control system is locked. To enter.

図3は、PLLシンセサイザ1の動作フローチャートである。制御部30は、外部から設定周波数の指示を取得すると(S1)、選択部201及び選択部202を制御して、ミキシング信号の通過経路として伝送路204を選択する(S2)。続いて、制御部30は、S1において指示を取得した設定周波数に応じたカウンタ値をRカウンタ11AとNカウンタ11Bに設定し(S3)、ロック検出部50から出力されるロック検出信号の論理値を監視する(S4)。   FIG. 3 is an operation flowchart of the PLL synthesizer 1. When the control unit 30 obtains an instruction of the set frequency from the outside (S1), the control unit 30 controls the selection unit 201 and the selection unit 202 to select the transmission path 204 as a passing path for the mixing signal (S2). Subsequently, the control unit 30 sets counter values corresponding to the set frequency acquired in S1 in the R counter 11A and the N counter 11B (S3), and the logical value of the lock detection signal output from the lock detection unit 50 Is monitored (S4).

制御部30は、S4においてロック検出信号の論理値が0である場合には、制御系がロックしていない状態であると判定し、ロック検出信号の論理値の監視を継続する。制御部30は、S4においてロック検出信号の論理値が1である場合には、制御系がロックしたと判定し、選択部201及び選択部202を制御して、ミキシング信号の通過経路として、設定周波数に対応するミキシング信号を通過させることができるサブフィルタを選択する(S5)。以上の手順により、PLLシンセサイザ1は、設定された周波数にロックして、良好なスプリアス特性を有する広帯域の信号を出力できる。   When the logical value of the lock detection signal is 0 in S4, the control unit 30 determines that the control system is not locked and continues monitoring the logical value of the lock detection signal. When the logical value of the lock detection signal is 1 in S4, the control unit 30 determines that the control system is locked, and controls the selection unit 201 and the selection unit 202 to set as a passing path for the mixing signal. A subfilter capable of passing a mixing signal corresponding to the frequency is selected (S5). By the above procedure, the PLL synthesizer 1 can lock to the set frequency and output a wideband signal having good spurious characteristics.

[第1の実施形態における効果]
以上のとおり、第1の実施形態に係るPLLシンセサイザ1によれば、帯域制限部20は、通過周波数帯域が可変のフィルタ、及び電圧制御発振器15が発振可能な周波数帯域幅以上の通過周波数帯域を有する伝送路を有する。したがって、制御系がロックしていない状態において、帯域制限部20の通過周波数帯域を、広帯域の信号が通過する帯域に設定し、制御系がロックした後に、電圧制御発振器15が出力する発振信号の周波数の信号が通過し、かつ不要波を通過させない周波数帯域に設定することにより、PLLシンセサイザ1が、低ノイズであり且つ良好なスプリアス特性を有する広帯域の信号を出力することができるという効果を奏する。
[Effect in the first embodiment]
As described above, according to the PLL synthesizer 1 according to the first embodiment, the band limiting unit 20 has a filter with a variable pass frequency band and a pass frequency band that is equal to or higher than the frequency bandwidth that the voltage controlled oscillator 15 can oscillate. Having a transmission line. Therefore, in a state where the control system is not locked, the pass frequency band of the band limiting unit 20 is set to a band through which a broadband signal passes, and the oscillation signal output from the voltage controlled oscillator 15 after the control system is locked is set. By setting the frequency band in which the signal of the frequency passes and does not allow the unnecessary wave to pass, the PLL synthesizer 1 can output a broadband signal having low noise and good spurious characteristics. .

<第2の実施形態>
図4は、第2の実施形態に係るPLLシンセサイザ1の構成を示す図である。図4に示すPLLシンセサイザ1は、図1におけるフィルタ203の代わりに、帯域制限部20が入力される制御電圧に応じて容量が変化する可変容量素子を有するチューナブルフィルタ(通過帯域可変フィルタ)300、及びチューナブルフィルタ300と並列に設けられた伝送路204を有する。また、制御部30と帯域制限部20との間に、デジタルアナログ変換器60が設けられている。デジタルアナログ変換器60は、制御部30から出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換して、変換したアナログ信号をチューナブルフィルタ300の可変容量素子に入力する。
<Second Embodiment>
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the PLL synthesizer 1 according to the second embodiment. A PLL synthesizer 1 shown in FIG. 4 has a tunable filter (pass-band variable filter) 300 having a variable capacitance element whose capacitance changes according to a control voltage input to the band limiting unit 20 instead of the filter 203 in FIG. And a transmission path 204 provided in parallel with the tunable filter 300. A digital-analog converter 60 is provided between the control unit 30 and the band limiting unit 20. The digital-analog converter 60 converts the digital signal output from the control unit 30 into an analog signal, and inputs the converted analog signal to the variable capacitance element of the tunable filter 300.

図5は、チューナブルフィルタ300の内部構成を示す図である。チューナブルフィルタ300は、インダクタ301、キャパシタ302、抵抗303、可変容量素子304、可変容量素子305、抵抗306、キャパシタ307、インダクタ308、インダクタ309、キャパシタ310、キャパシタ311、可変容量素子312、及び抵抗313を有する。インダクタ301は、選択部201に接続される入力端子に接続されている。インダクタ308は、選択部202に接続される出力端子に接続されている。   FIG. 5 is a diagram illustrating an internal configuration of the tunable filter 300. The tunable filter 300 includes an inductor 301, a capacitor 302, a resistor 303, a variable capacitor 304, a variable capacitor 305, a resistor 306, a capacitor 307, an inductor 308, an inductor 309, a capacitor 310, a capacitor 311, a variable capacitor 312 and a resistor. 313. The inductor 301 is connected to an input terminal connected to the selection unit 201. The inductor 308 is connected to an output terminal connected to the selection unit 202.

可変容量素子304、可変容量素子305及び可変容量素子312は、例えばバリキャップダイオードである。可変容量素子304及び可変容量素子305のカソードは、それぞれ抵抗303及び抵抗306を介して制御電圧端子Vc1に接続されている。可変容量素子312のカソードは、抵抗313を介して制御電圧端子Vc2に接続されている。制御電圧端子Vc1及び制御電圧端子Vc2は、デジタルアナログ変換器60に接続されており、制御部30の制御によってデジタルアナログ変換器60から出力される制御電圧を受ける。   The variable capacitance element 304, the variable capacitance element 305, and the variable capacitance element 312 are, for example, varicap diodes. The cathodes of the variable capacitor 304 and the variable capacitor 305 are connected to the control voltage terminal Vc1 via a resistor 303 and a resistor 306, respectively. The cathode of the variable capacitance element 312 is connected to the control voltage terminal Vc2 via the resistor 313. The control voltage terminal Vc1 and the control voltage terminal Vc2 are connected to the digital / analog converter 60, and receive a control voltage output from the digital / analog converter 60 under the control of the control unit 30.

可変容量素子304及び可変容量素子305は、制御電圧端子Vc1に印加される制御電圧に応じて容量値が変化する。可変容量素子312は、制御電圧端子Vc2に印加される制御電圧に応じて容量値が変化する。可変容量素子304、可変容量素子305及び可変容量素子312の容量値が変化すると、チューナブルフィルタ300の周波数特性が変化し、チューナブルフィルタ300の通過可能周波数帯域が変化する。   The capacitance values of the variable capacitance element 304 and the variable capacitance element 305 change according to the control voltage applied to the control voltage terminal Vc1. The capacitance value of the variable capacitance element 312 changes according to the control voltage applied to the control voltage terminal Vc2. When the capacitance values of the variable capacitance element 304, the variable capacitance element 305, and the variable capacitance element 312 change, the frequency characteristics of the tunable filter 300 change, and the passable frequency band of the tunable filter 300 changes.

図6は、制御電圧端子Vc1及び制御電圧端子Vc2に印加される制御電圧の変化により、チューナブルフィルタ300の通過可能周波数帯域が変化する様子を示す図である。図6の横軸は周波数(MHz)を示し、縦軸は通過レベル(dB)を示す。図6においては、それぞれ異なる4つの制御電圧をチューナブルフィルタ300に印加した場合の通過特性が示されており、制御電圧を変化させることにより、通過特性が変化することがわかる。   FIG. 6 is a diagram illustrating how the passable frequency band of the tunable filter 300 changes due to changes in the control voltage applied to the control voltage terminal Vc1 and the control voltage terminal Vc2. The horizontal axis in FIG. 6 indicates the frequency (MHz), and the vertical axis indicates the pass level (dB). FIG. 6 shows the pass characteristics when four different control voltages are applied to the tunable filter 300, and it can be seen that the pass characteristics change by changing the control voltage.

制御部30は、制御系がロックしていない状態において、選択部201及び選択部202を制御して、ミキシング信号の通過経路として伝送路204を選択する。制御部30は、制御系がロックした後に、選択部201及び選択部202を制御して、ミキシング信号の通過経路としてチューナブルフィルタ300を選択する。また、制御部30は、電圧制御発振器15が出力する発振信号の周波数の信号が通過し、かつ不要波を通過させない通過周波数帯域に設定するべく、可変容量素子305、可変容量素子312及び可変容量素子312に印加する制御電圧を制御する。   In a state where the control system is not locked, the control unit 30 controls the selection unit 201 and the selection unit 202 to select the transmission path 204 as a passing path for the mixing signal. After the control system is locked, the control unit 30 controls the selection unit 201 and the selection unit 202 to select the tunable filter 300 as a mixing signal passage path. In addition, the control unit 30 sets the variable capacitance element 305, the variable capacitance element 312 and the variable capacitance so that a signal having a frequency of the oscillation signal output from the voltage controlled oscillator 15 passes and does not allow unnecessary waves to pass. A control voltage applied to the element 312 is controlled.

[第2の実施形態における効果]
第2の実施形態に係るPLLシンセサイザ1によれば、チューナブルフィルタ300を用いることにより、複数のサブフィルタが設けられた構成に比べて少ない部品数で、狭帯域で微細な周波数調整が可能になるという効果を奏する。
[Effects of Second Embodiment]
According to the PLL synthesizer 1 according to the second embodiment, by using the tunable filter 300, it is possible to perform fine frequency adjustment in a narrow band with a smaller number of parts than in a configuration in which a plurality of sub-filters are provided. The effect of becoming.

<第3の実施形態>
図7は、第3の実施形態に係るPLLシンセサイザ1の構成を示す図である。図7に示すPLLシンセサイザ1における帯域制限部20は、チューナブルフィルタ320を有し、選択部201、選択部202及び伝送路204を有しない点で、第2の実施形態に係る図4に示したPLLシンセサイザ1と異なる。また、チューナブルフィルタ320は、デジタルアナログ変換器60を介することなく、制御部30からの制御を受ける。
<Third Embodiment>
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the PLL synthesizer 1 according to the third embodiment. The band limiting unit 20 in the PLL synthesizer 1 illustrated in FIG. 7 includes the tunable filter 320 and does not include the selection unit 201, the selection unit 202, and the transmission path 204, and is illustrated in FIG. 4 according to the second embodiment. Different from the PLL synthesizer 1. The tunable filter 320 is controlled by the control unit 30 without going through the digital-analog converter 60.

本実施形態に係るチューナブルフィルタ320は、内部に信号通過経路を切り替えるトランジスタや通過周波数帯域を変化させるための可変容量素子を内蔵しており、通過周波数帯域幅及び通過周波数帯域を変化させることができる。具体的には、チューナブルフィルタ320は、制御部30から入力される設定情報に基づいて、発振信号の周波数の信号が通過し、かつ不要波を通過させない複数の通過周波数帯域のいずれか、又は、電圧制御発振器15が発振可能な周波数帯域に、通過周波数帯域を切り替えることができる。   The tunable filter 320 according to the present embodiment incorporates a transistor that switches a signal passing path and a variable capacitance element for changing a passing frequency band, and can change the passing frequency bandwidth and the passing frequency band. it can. Specifically, the tunable filter 320 is based on the setting information input from the control unit 30 and is one of a plurality of pass frequency bands through which the signal of the oscillation signal passes and does not pass unnecessary waves, or The pass frequency band can be switched to a frequency band in which the voltage controlled oscillator 15 can oscillate.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

1 シンセサイザ、10 基準発振器、11A Rカウンタ、11B Nカウンタ、12 位相比較器、13 チャージポンプ回路、14 ループフィルタ、15 電圧制御発振器、16 ミキシング部、17 局部発振器、20 帯域制限部、30 制御部、40 記憶部、50 ロック検出部、60 デジタルアナログ変換器、100 シンセサイザ、112A Rカウンタ、112B Nカウンタ、113 位相比較器、116 電圧制御発振器、117 ミキシング部、118 局部発振器、119 フィルタ、201 選択部、202 選択部、203 フィルタ、204 伝送路、300 チューナブルフィルタ、301 インダクタ、302 キャパシタ、303 抵抗、304 可変容量素子、305 可変容量素子、306 抵抗、307 キャパシタ、308 インダクタ、309 インダクタ、310 キャパシタ、311 キャパシタ、312 可変容量素子、313 抵抗 1 Synthesizer, 10 Reference Oscillator, 11A R Counter, 11B N Counter, 12 Phase Comparator, 13 Charge Pump Circuit, 14 Loop Filter, 15 Voltage Control Oscillator, 16 Mixing Unit, 17 Local Oscillator, 20 Band Limiting Unit, 30 Control Unit , 40 storage unit, 50 lock detection unit, 60 digital analog converter, 100 synthesizer, 112A R counter, 112B N counter, 113 phase comparator, 116 voltage controlled oscillator, 117 mixing unit, 118 local oscillator, 119 filter, 201 selection Part, 202 selection part, 203 filter, 204 transmission line, 300 tunable filter, 301 inductor, 302 capacitor, 303 resistance, 304 variable capacity element, 305 variable capacity element, 306 resistance, 307 capacity Sita, 308 inductor, 309 inductor, 310 capacitor, 311 capacitor, 312 variable capacitance element, 313 resistance

Claims (8)

基準信号と入力信号との位相差を検出する位相比較器と、
前記位相比較器により検出した前記位相差に応じた周波数の発振信号を生成する電圧制御発振器と、
前記発振信号と局部信号とをミキシングしてミキシング信号を出力するミキシング部と、
前記ミキシング部と前記位相比較器との間に設けられており、通過周波数帯域が可変の帯域制限部と、
前記帯域制限部の前記通過周波数帯域を制御する制御部と、
を備えるPLLシンセサイザ。
A phase comparator that detects the phase difference between the reference signal and the input signal;
A voltage controlled oscillator that generates an oscillation signal having a frequency corresponding to the phase difference detected by the phase comparator;
A mixing unit that mixes the oscillation signal and the local signal and outputs a mixing signal;
A band limiting unit provided between the mixing unit and the phase comparator, and having a variable pass frequency band;
A control unit for controlling the pass frequency band of the band limiting unit;
A PLL synthesizer comprising:
前記帯域制限部は、前記通過周波数帯域が可変のフィルタ、及び前記電圧制御発振器が発振可能な周波数帯域幅以上の通過周波数帯域を有する伝送路を有し、前記フィルタ及び前記伝送路のいずれかを通過した信号を、前記入力信号として前記位相比較器に入力する、
請求項1に記載のPLLシンセサイザ。
The band limiting unit includes a filter having a variable pass frequency band, and a transmission line having a pass frequency band equal to or higher than a frequency bandwidth that can be oscillated by the voltage-controlled oscillator. The passed signal is input to the phase comparator as the input signal.
The PLL synthesizer according to claim 1.
前記制御部は、前記PLLシンセサイザがロックしていない状態において、前記帯域制限部の前記通過周波数帯域を、前記電圧制御発振器が発振可能な周波数帯域幅以上の周波数帯域に設定し、前記PLLシンセサイザがロックした後に、前記発振信号が通過し、かつ不要波を通過させない周波数帯域に設定する、
請求項2に記載のPLLシンセサイザ。
The control unit sets the pass frequency band of the band limiting unit to a frequency band greater than or equal to a frequency bandwidth that can be oscillated by the voltage controlled oscillator in a state where the PLL synthesizer is not locked, and the PLL synthesizer After locking, set to a frequency band through which the oscillation signal passes and does not pass unwanted waves,
The PLL synthesizer according to claim 2.
前記帯域制限部は、前記フィルタ及び前記伝送路のいずれか1つを選択する選択部をさらに有し、
前記制御部は、前記PLLシンセサイザがロックしていない状態において、前記選択部に前記伝送路を選択させ、前記PLLシンセサイザがロックした後に、前記選択部に前記フィルタを選択させる、
請求項2又は3に記載のPLLシンセサイザ。
The band limiting unit further includes a selection unit that selects one of the filter and the transmission path,
The control unit causes the selection unit to select the transmission path in a state where the PLL synthesizer is not locked, and causes the selection unit to select the filter after the PLL synthesizer is locked.
The PLL synthesizer according to claim 2 or 3.
前記フィルタは、それぞれ異なる通過周波数帯域を有し、かつ互いに並列に接続された複数のサブフィルタを有し、前記伝送路は、前記複数のサブフィルタと並列に設けられており、前記複数のサブフィルタの全ての通過周波数帯域を含む周波数帯域の信号を通過させる、
請求項4に記載のPLLシンセサイザ。
The filter has a plurality of sub-filters each having a different pass frequency band and connected in parallel to each other, and the transmission path is provided in parallel with the plurality of sub-filters. Pass the signal in the frequency band including all the pass frequency bands of the filter,
The PLL synthesizer according to claim 4.
前記制御部は、前記PLLシンセサイザがロックしていない状態において、前記選択部に前記伝送路を選択させ、前記PLLシンセサイザがロックしている状態において、前記フィルタが有する複数のサブフィルタのうち、前記発振信号が通過し、かつ不要波を通過させないサブフィルタを前記選択部に選択させる、
請求項5に記載のPLLシンセサイザ。
The control unit causes the selection unit to select the transmission path in a state where the PLL synthesizer is not locked, and in a state where the PLL synthesizer is locked, among the plurality of sub-filters included in the filter, Causing the selection unit to select a sub-filter through which an oscillation signal passes and does not pass an unnecessary wave;
The PLL synthesizer according to claim 5.
前記帯域制限部は、入力される制御電圧に応じて容量が変化する可変容量素子を有する通過帯域可変フィルタを有する、
請求項1から4のいずれか1項に記載のPLLシンセサイザ。
The band limiting unit includes a passband variable filter having a variable capacitance element whose capacitance changes according to an input control voltage.
The PLL synthesizer according to any one of claims 1 to 4.
前記制御部は、前記PLLシンセサイザがロックしているか否かに基づいて、前記可変容量素子に印加する制御電圧を制御する、
請求項7に記載のPLLシンセサイザ。
The control unit controls a control voltage applied to the variable capacitance element based on whether the PLL synthesizer is locked;
The PLL synthesizer according to claim 7.
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