频率合成器制造技术

本发明专利技术提供一种频率合成器，本发明专利技术的目的是提供根据新原理能够在宽频带中精细地设定频率，且频率的引入范围较宽的频率合成器。作为具体的解决方法，对电压控制振荡部的输出频率的正弦波信号进行正交检波，制作以与检波中使用的频率信号的频率的差分的频率(速度)旋转的矢量，预先计算电压控制振荡部的输出频率成为设定值时的矢量的频率，当驱动电压控制振荡部时将与矢量的频率和上述计算出的频率的差分相当的电压信号反馈到电压控制振荡部，以使该差分成为零的方式形成PLL。从而，当PLL被锁定时，电压控制振荡部的输出频率被调整为设定频率。并且，在PLL的锁定后，在两者的间隔变大后通过积分电路部对设定值进行积分，并施加给控制电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能够得到所希望的频率的振荡输出的频率合成器。
技术介绍
作为一种标准信号发生器，存在应用PLL (Phase Locked Loop 锁相环)的频率合成器。如图12所示，频率合成器利用分频器202将电压控制振荡器201分频至1/N，将其分频输出输入相位比较器203的一个输入端，并利用分频器200将作为基准信号发生器的例如水晶振荡器204的振荡输出分频至1/M，将其分频输出输入相位比较器203的另一个输入端，经过环路滤波器205将比较信号反馈到电压控制振荡器201，由此构成PLL (例如专利文献1)。当PLL锁定时，因为电压控制振荡器201的振荡输出的频率fvco和水晶振荡器204 的振荡输出的频率f0为fvco/N = f0/M的关系，所以fvco = (N/M) f0。分频器202由可编程计数器构成，能够从外部利用数字数据设定分频比N，因此能够自由地设定频率fvco。作为频率合成器的应用，例如用作移动站中的站振荡部。即，因为在基站中将规定的频带分配给移动站，所以在移动站一侧，需要生成被分配的频带的振荡输出，因此，需要使站振荡部具有能够调整频率的功能。并且，也被用于无线通信设备的试验用信号源和播放设备等中。这样，例如在通信领域中应用频率合成器的情况下，为了避免与其它频道的干扰， 要求噪声少，又因为电波过密，所以希望能够尽可能精细地设定频率。为了精细地设定频率，使上述分频比N较大即可，但是如果太大，则在环路中发生的延迟变长，噪声变大，实际上N的上限为1000左右。因此，为了便于说明，例如当设计能够以IHz单位调整1000MHz左右的频率的频率合成器时，需要使图12的装置多段化。即，当令N的上限为1000时，通过令输入相位比较器的基准信号的频率(Μ/fO)为1MHz，能够制作能够以IMHz的刻度(精度)设定的IMHz 1000MHz的频率合成器。同样地通过令基准信号的频率为1kHz，制作能够以IkHz的刻度设定的IkHz IMHz的频率合成器，同样地通过令基准信号的频率为1Hz，制作能够以IHz的刻度设定的IHz IkHz的频率合成器。然后，通过阶段地合成各频率合成器，能够得到能够以IHz的刻度设定到1000MHz为止的频率合成器。但是当采用上述方式时，必须针对合成频率的各合成电路组合PLL，存在电路结构复杂，部件数量增多，噪声变多的问题。于是，本专利技术者通过采用与现有的频率合成器相比原理完全不同的新结构，开发在宽频带中能够精细地设定频率的新方式的频率合成器，但是考虑到频率的引入范围窄， 电压控制振荡部的制品的偏差和温度特性等，存在不能够可靠地进行该引入的问题，为了实用化必须克服这个问题。并且，该频率合成器由模拟电路和数字电路构成，还存在必须抑制数字/模拟变换部内的大量的切换元件的同时切换产生的噪声这样的问题。专利文献1 日本特开平2004-274673号公报
技术实现思路
本专利技术为一种频率合成器，通过采用与现有的频率合成器相比原理完全不同的新结构，在宽频带中能够精细地设定频率，并能够得到低噪声的频率信号，本专利技术的目的在于提供能够使频率的引入范围较宽的技术，和能够抑制数字/模拟变换部内的大量的切换元件的同时切换产生的噪声的技术。本专利技术的频率合成器的特征在于，包括振荡输出与被供给的电压对应的频率的频率信号的电压控制振荡部；按照电压控制振荡部的设定频率将上述频率信号分频为1/N(N为整数)的分频单元；根据基准时钟信号对与上述电压控制振荡部的输出频率的1/N相当的频率的正弦波信号进行取样，将其取样值作为数字信号输出的模拟/数字变换部；矢量取出单元，其对于与来自该模拟/数字变换部的输出信号对应的频率信号， 利用频率为ω0/2 π的正弦波信号的数字信号进行正交检波，取出对以与该频率信号的频率和ω0/2π的频率差相当的频率旋转的矢量进行复数表示时的实数部分和虚数部分；对上述电压控制振荡部的输出频率成为设定值时的上述矢量的频率进行计算的参数输出部；取出上述矢量的频率与由上述参数输出部计算出的频率的差分的频率差取出单元；对与由该频率差取出单元取出的频率差对应的电压信号进行积分，经数字/模拟变换部作为控制电压反馈到上述电压控制振荡部的单元；和频率引入单元，其在装置开始运行时，在由于来自电压控制振荡部的输出频率过小而不能够从频率差取出单元得到电压信号的期间，通过积分电路部对第一常数进行积分，输出电压控制振荡部的控制电压，并且在PLL被锁定后，当设定频率和来自电压控制振荡部的输出频率的频率差从预先设定的第二范围偏离时，通过积分电路部对第二常数进行积分，在该频率差位于预先设定的第一范围内后，停止上述积分电路部的积分动作，其中，上述电压控制振荡部的控制电压为来自上述反馈单元的控制电压、和来自上述频率引入单元的控制电压的相加值，由电压控制振荡部、矢量取出单元和将上述电压信号反馈到电压控制振荡部的单元形成PLL，当PLL被锁定时，电压控制振荡部的输出频率被调整为设定频率。上述第一范围例如位于上述第二范围内并且比第二范围窄。此外，上述频率引入单元当装置开始运行时，在通过对第一常数进行积分，使得来自电压控制振荡部的输出频率上升，从频率差取出单元得到电压信号后，也可以代替该第一常数，对由上述频率差取出单元取出的频率差进行积分，输出电压控制振荡部的控制电压。进一步，而且上述频率引入单元也可以构成为，在利用积分电路部对第一常数进行积分，输出电压控制振荡部的控制电压后，在由于设定频率与来自电压控制振荡部的输出频率的频率差已变小而从频率差取出单元输出电压信号后，利用上述积分电路部对该电压信号进行积分，以大于上述反馈单元的频率刻度变换为模拟信号，将该模拟信号作为电压控制振荡部的控制电压输出。其 它专利技术的频率合成器的特征在于，包括振荡输出与被供给的电压对应的频率的频率信号的电压控制振荡部；按照电压控制振荡部的设定频率将上述频率信号分频为1/N(N为整数)的分频单元；根据基准时钟信号对与上述电压控制振荡部的输出频率的1/N相当的频率的正弦波信号进行取样，将其取样值作为数字信号输出的模拟/数字变换部；矢量取出单元，其对于与来自该模拟/数字变换部的输出信号对应的频率信号， 利用频率为ω0/2 π的正弦波信号的数字信号进行正交检波，取出对以与该频率信号的频率和ω0/2π的频率差相当的频率旋转的矢量进行复数表示时的实数部分和虚数部分；对上述电压控制振荡部的输出频率成为设定值时的上述矢量的频率进行计算的参数输出部；取出上述矢量的频率与由上述参数输出部计算出的频率的差分的频率差取出单元；对与由该频率差取出单元取出的频率差对应的电压信号进行积分，经数字/模拟变换部作为控制电压反馈到上述电压控制振荡部的单元；和频率引入单元，其中，上述频率引入单元，(A)当装置开始运行时，在由于来自电压控制振荡部的输出频率过小且设定频率与该输出频率的频率差过大，不能够从频率差取出单元得到电压信号的期间，通过积分电路部对第一常数进行积分，输出电压控制振荡部的控制电压，(B)在从频率差取出单元输出电压信号后，通过上述积分电路部对该电压信号进行积分，以大于上述反馈单元的频率刻度变换为模拟信号，将该模拟信号作为电压控制振荡部的控制电压输出，(C)在设定频率与来自电压控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种频率合成器，其特征在于，包括：振荡输出与被供给的电压对应的频率的频率信号的电压控制振荡部；按照电压控制振荡部的设定频率将所述频率信号分频为１／Ｎ的分频单元，其中，Ｎ为整数；根据基准时钟信号对与所述电压控制振荡部的输出频率的１／Ｎ相当的频率的正弦波信号进行取样，将取样值作为数字信号输出的模拟／数字变换部；矢量取出单元，其对于与来自该模拟／数字变换部的输出信号对应的频率信号，利用频率为ω０／２π的正弦波信号的数字信号进行正交检波，并取出对以与该频率信号的频率和ω０／２π的频率差相当的频率旋转的矢量进行复数表示时的实数部分和虚数部分；对所述电压控制振荡部的输出频率成为设定值时的所述矢量的频率进行计算的参数输出部；取出所述矢量的频率与由所述参数输出部计算出的频率的差分的频率差取出单元；对与由该频率差取出单元取出的频率差对应的电压信号进行积分，经数字／模拟变换部作为控制电压反馈到所述电压控制振荡部的反馈单元；和频率引入单元，（Ａ）在装置开始运行时，在由于来自电压控制振荡部的输出频率过小而不能够从频率差取出单元得到电压信号的期间，通过积分电路部对第一常数进行积分，将进行该积分而得到的起动用的电压作为电压控制振荡部的控制电压输出，该起动用的电压是用于将电压控制振荡部的输出频率提高到频率的引入范围的电压，（Ｂ）在ＰＬＬ被锁定后，当来自所述反馈单元的控制电压从预先设定的范围偏离时，通过积分电路部对设定得比第一常数小的第二常数进行积分，输出进行该积分而得到的控制用的电压，以使得来自所述反馈单元的控制电压位于该范围内，（Ｃ）在来自所述反馈单元的控制电压位于预先设定的范围内后，停止所述积分动作，其中，所述电压控制振荡部的控制电压为来自所述反馈单元的控制电压、和来自所述频率引入单元的控制电压的相加值，通过电压控制振荡部、矢量取出单元和将所述电压信号反馈到电压控制振荡部的反馈单元形成ＰＬＬ，当ＰＬＬ被锁定时，电压控制振荡部的输出频率被调整为设定频率。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：古幡司，盐原毅，赤池和男，塚本信夫，
申请(专利权)人：日本电波工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP