首页 / 专利库 / 电子零件及设备 / 分频器 / Frequency signal generator

Frequency signal generator

阅读:536发布:2024-02-26

专利汇可以提供Frequency signal generator专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a frequency signal generator employing a PLL circuit that can optionally set a frequency of an output frequency signal. SOLUTION: An arithmetic circuit 12 that gives a frequency division ratio G to a frequency divider 6 of a PLL circuit, consists of an upper limit memory 17 that stores the denominator produced in the case that a fraction J of a multiplier value [N+J] is indicated by a rational number (K/L) as an upper limit value, a 1st adder 14 that sums the numerator and a feedback value, a 1st delay circuit 15 that delays the outputted sum H to give the delayed sum to the 1st adder, a 2nd delay circuit 16 that delays the sum H of the 1st adder, a comparator circuit 18 that compares the sum delayed by the 2nd delay circuit with the upper limit L of the upper limit value memory to provide an output of an output value E that is 0 when the sum is less than the upper limit value 1st or that is 1 when the sum reaches the upper limit so as to clear the 1st delay circuit, and a 2nd adder 19 that sums an integral value N of the multiplier value [N+J] and the output E of the comparator circuit to apply the sum [N+E] to the frequency divider 6 as the frequency division ratio G.,下面是Frequency signal generator专利的具体信息内容。

【特許請求の範囲】
  • 【請求項1】 基準周波数を有する基準周波数信号を発生する基準信号発生器(1)と、この基準信号発生器から出力された基準周波数信号と入力された分周信号との位相差を検出して位相差に対応する位相差信号を出力する位相検波器(2)と、この位相検波器から出力された位相差信号に対応した周波数を有する周波数信号を出力する電圧制御発振器(4)と、この電圧制御発振器から出力された出力周波数信号の周波数を印加された整数の分周比で分周して分周信号として前記位相検波器へ送出する分周器(6)と、入力された整数値(N)と小数値(J)とからなる倍数値(N+J)から、前記分周器へ順次印加する分周比(G)の平均値が前記倍数値となるように、各分周比を順次算出していく演算回路(12)
    とを備えた周波数信号発生装置において、 前記演算回路(12)は、 前記入力された小数値を分数(K/L)で示した場合における分母値(L)を上限値として記憶する上限値メモリ(17)と、 前記入力された小数値を分数で示した場合における分子値(K)と入力された帰還値とを加算して出力する第1
    の加算器(14)と、 この第1の加算器から出力された加算値(H)を遅延させて前記第1の加算器へ帰還値として送出する第1の遅延回路(15)と、 前記第1の加算器から出力された加算値(H)を遅延させる第2の遅延回路(16)と、 この第2の遅延回路から出力された加算値と前記上限値メモリに記憶された上限値とを比較して、加算値が上限値未満のときに0値の出力値(E)を出力し、加算値が上限値に達すると1値の出力値(E)を出力して前記第1の遅延回路をクリアする比較回路(18)と、 前記入力された整数値と前記比較回路の出力値(E)とを加算して、加算値を分周比(G)として前記分周器へ印加する第2の加算器(19)とを備えた周波数信号発生装置。
  • 说明书全文

    【発明の詳細な説明】

    【0001】

    【発明の属する技術分野】本発明は、種々の周波数を有した周波数信号を発生する周波数信号発生装置に係わり、特に分周器に対してフラクショナル手法を用いた周波数信号発生装置に関する。

    【0002】

    【従来の技術】移動体通信システムやデータ通信システムに組込まれた中継器や各種送受信機の動作特性を測定する測定装置内には、高い周波数精度を有する周波数信号を出する周波数信号発生装置が組込まれている。 この周波数信号発生装置から出力される周波数信号の周波数値を高い精度で設定できることは勿論のこと、周波数を高い精度で変更可能であることが要求される。

    【0003】一般に、出力される周波数信号における周波数の高い安定性を確保するためにPLL回路が用いられる。 このPLL回路を利用した周波数信号発生装置は図3に示すように構成されている。

    【0004】例えば、晶発振器等で構成された基準信号発生器1は基準周波数f Rを有した基準周波数信号a
    を出力する。 基準信号発生器1から出力された基準周波数信号aは位相検波器2へ入力される。 位相検波器2は入力された基準周波数信号aと分周器6から出力された分周信号bとの位相差を検出して、位相差に比例する電圧を有した位相差信号cを出力する。

    【0005】位相検波器2から出力された位相差信号c
    はループフィルタ3で、高周波成分が除去されたのち、
    新たな位相差信号c 1としてVCO(電圧制御発振器)
    4へ入力される。

    【0006】VCO4は位相差信号c 1の信号値に比例する出力周波数f Oを有する周波数信号dを出力端子
    へ出力する。 また、VCO4から出力された出力周波数信号dは分周器6へ入力される。 分周器6は出力周波数信号dの周波数を外部から入力された分周比N(N:整数)で分周して分周信号bとして位相検波器2へ印加する。

    【0007】したがって、位相検波器2、ループフィルタ3、VCO4、分周器6はPLL回路を構成する。

    【0008】このようなPLL回路が組込まれた周波数信号発生装置においては、出力端子5から出力される出力周波数信号dの出力周波数f Oは基準周波数f RのN倍となる。

    【0009】f O =N・f R Nは整数であるので、出力周波数f Oは基準周波数f Rの整数倍の値しか取り得ない。 なお、基準周波数f Rを低く設定すると、PLL回路のループ応答特性が低下する等の問題が生じる。

    【0010】そこで、基準周波数f Rの有理数倍の出力周波数f Oを得るフラクショナル手法を採用した周波数信号発生装置が提唱されている(USP.3,928,
    813)。

    【0011】すなわち、図3、図4に示すように、分周器6へ設定する分周比Nを一定周期T S毎に[N+1]
    に切換える。 例えば、10回に1回、[N+1]を挿入すると、出力周波数f Oは基準周波数f Rの[N+0.
    1]倍となる。

    【0012】したがって、この倍数値[N+J]を構成するN(正整数値)、J(小数値)を適宜設定することによって、基準周波数f Rに対して任意倍の出力周波数f Oが得られる。

    【0013】f O =[N+J]・f R N;正整数 0<J<1 なお、Nは整数値であり、Jはフラクショナル値と称される小数値(小数点以下の値)であり、有理数である。

    【0014】この、基準周波数信号aにおける基準周波数f Rの[N+J]倍の出力周波数f Oを有す出力周波数信号dを得ることが可能な周波数信号発生装置は図5
    に示すように構成されている。

    【0015】すなわち、図3に示す周波数信号発生装置における分周器6に印加する分周比GをNと[N+1]
    との間で切換え演算する演算回路7が付加されている。
    そして、この演算回路7に対して、クロック端子8から一定周期T S (一定周波数f S )のクロックを有するクロック信号CLKが入力される。

    【0016】基準周波数f Rの[N+J]倍の出力周波数f Oを得るためにこの倍数値[N+J]を構成する小数値Jを下記の(2 n )を分母とする分数で示す。

    【0017】J=M/(2 n ) M、n ; 整数 なお、分母の(2 n )は、演算回路7が2進の演算回路で構成されていることを示し、例えば、演算回路7が1
    0進の演算回路で構成されている場合は、分母は(10
    n )で示される。 この分数の分子値Mと、倍数値[N+
    J]の整数値Nとを予め計算して、演算回路7へ設定する。

    【0018】この演算回路7は図6に示すように構成されている。 図示するように、この演算回路7は、第1の加算器9と遅延回路10と第2の加算器11とで構成されている。 そして、遅延回路10はクロック信号CLKにおける一定周期T Sのクロックに同期して指定された動作を行う。

    【0019】倍数値[N+J]の小数値Jを分数で示した場合の分子値M(整数)は第1の加算器9の一方の入力端9aに印加されている。 この第1の加算器9の他方の入力端9bには、遅延回路10から出力された帰還値が入力される。 この第1の加算器9は小数値Jの分子値Mと帰還値とを加算して加算値を遅延回路10へ送出する。 遅延回路10は入力された加算値をクロック信号CL
    Kの1周期T S分だけ遅延させて帰還値として第1の加算器9の他方の入力端9bへ印加する。

    【0020】したがって、この第1の加算器9は、倍数値[N+J]の小数値Jを分数で示した場合の分子値M
    (整数)を累積加算していく。

    【0021】第1の加算器9の加算値が、この第1の加算器9の上限値(上限桁値)を超えると、OVF(オーバーフロー)端子から1値の桁上り信号eが第2の加算器11の一方の入力端11bへ出力される。

    【0022】第1の加算器9の上限値(上限桁値)とは、この第1の加算器9で演算できる値の最大値を示し、2進の演算回路で構成されている場合で、n=3の場合、最大値は[111](=7)となる。 したがって、M=1の場合、クロック信号CLKの8クロックに1
    回、1値の桁上り信号eが出力される。 また、M=2の場合、クロック信号CLKの4クロックに1回、1値の桁上り信号eが出力される。

    【0023】第2の加算器11の他方の入力端11aには、倍数値[N+J]の整数値Nが入力されている。 第2の加算器11は各入力端11a、11bに印加されている値を加算して分周比Gとして分周器6へ印加する。

    【0024】倍数値[N+J]の整数値Nは入力端11
    aに常時印加されており、1値の桁上り信号eは入力端11bに第1の加算器9の加算値がオーバーフローしたタイミングで印加される。 したがって、クロック信号CL
    Kにおける一定周期T Sのクロックに同期して演算回路7
    から分周器6へ順次印加される分周比GはN又は[N+
    1]の値を取る。

    【0025】このように構成された、周波数信号発生装置においては、クロック信号CLKにおけるクロックに同期して演算回路7から分周器6へ順次印加される分周比Gにおいて、[N+1]が出現する割合は、倍数値[N
    +J](=[N+M/(2 n )])における小数値J
    (=M/(2 n ))となる。

    【0026】よって、分周器6へ印加される平均的な分周比Gは演算回路7に設定した倍数値[N+J]となるので、出力端子5から出力される出力周波数信号dの出力周波数f Oを基準周波数f Rの[N+J]倍とすることが可能である。

    【0027】

    【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5、
    図6に示す従来の周波数信号発生装置においてもまだ解決すべき次のような課題があった。

    【0028】すなわち、演算回路に組込まれた第1の加算器9から第2の加算器11へ送出される1値の桁上げ信号eの出力タイミングは、第1の加算器9の加算値が、この第1の加算器9のハード構成的仕様で定まる上限値を超えたときのみである。 例えば、2進(2 n )の3ビット(n=3)構成の加算器の場合、上限値は[11
    1](=7)である。

    【0029】したがって、組込まれた第1の加算器9のハード構成的仕様によって、倍数値[N+J](=[N
    +M/(2 n )])における小数値J(=M/(2 n ))
    の取り得える値に大きな制約が生じる。

    【0030】さらに、第1の加算器9の加算値がオーバーフローするタイミングでのみしか1値の桁上り信号e
    が出力されないので、演算回路7が2進の演算回路で構成されている場合、倍数値[N+J]における小数値J
    は(M/(2 n ))の値しか取り得ない。 例えば、J=
    M/(2 n +p)(pは整数)は取りえない。 また、演算回路7が10進の演算回路で構成されている場合、倍数値[N+J]における小数値Jは(M/(10 n ))
    の値しか取り得ない。

    【0031】このように、たとえ、演算回路7に組込む第1の加算器9の種類数を増加したとしても、倍数値[N+J]における小数値Jを任意の値に設定することができなかった。 その結果、出力周波数信号dの出力周波数f Oを基準周波数信号aの基準周波数fSの任意倍数に設定できなかった。

    【0032】本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、加算器から出力される加算値を倍数値で定まる上限値と比較することにより、簡単な1つのハード回路部材のみで、出力周波数信号の出力周波数を任意に設定できる周波数信号発生装置を提供することを目的とする。

    【0033】

    【課題を解決するための手段】本発明は、基準周波数を有する基準周波数信号を発生する基準信号発生器と、基準信号発生器から出力された基準周波数信号と入力された分周信号との位相差を検出して位相差に対応する位相差信号を出力する位相検波器と、位相検波器から出力された位相差信号に対応した周波数を有する周波数信号を出力する電圧制御発振器と、電圧制御発振器から出力された出力周波数信号の周波数を印加された整数の分周比で分周して分周信号として位相検波器へ送出する分周器と、入力された整数値と小数値とからなる倍数値から、
    分周器へ順次印加する分周比の平均値が倍数値となるように、各分周比を順次算出していく演算回路とを備えた周波数信号発生装置に適用される。

    【0034】そして、上記課題を解消するために、本発明の周波数信号発生装置においては、演算回路に対して、入力された小数値を分数で示した場合における分母値を上限値として記憶する上限値メモリと、入力された小数値を分数で示した場合における分子値と入力された帰還値とを加算して出力する第1の加算器と、この第1
    の加算器から出力された加算値を遅延させて第1の加算器へ帰還値として送出する第1の遅延回路と、第1の加算器から出力された加算値を遅延させる第2の遅延回路と、この第2の遅延回路から出力された加算値と上限値メモリに記憶された上限値とを比較して、加算値が上限値未満のときに0値の出力値を出力し、加算値が上限値に達すると1値の出力値を出力して第1の遅延回路をクリアする比較回路と、入力された整数値と前記比較回路の出力値とを加算して、加算値を分周比として分周器へ印加する第2の加算器とを備え得ている。

    【0035】このように構成された周波数信号発生装置において、出力周波数信号の出力周波数を基準周波数信号の基準周波数の[N+J]倍に設定する場合に、この倍数値[N+J]を任意の有理数に設定できる理由を説明する。

    【0036】倍数値[N+J]を構成するNは正の整数値であり、Jは正の小数値である。 無理数でない全ての有理数である小数値Jは、L(整数)を分母値とし、K
    (整数)を分子値とする下記の分数で示すことが可能である。

    【0037】J=K/L第1の加算器は、図6に示す従来の演算回路の第1の加算器と同様に、入力された分子値Kを累積加算していく、そして加算値が分母値Lに達すると、比較回路からの出力値が1値となる。 したがって、このタイミングで、第2の加算器から分周器へ印加される分周比GがNから[N+1]へ変化する。

    【0038】よって、分周器へ印加される平均的な分周比Gは演算回路に設定した倍数値[N+J]となるので、この周波数信号発生装置から出力される出力周波数信号の出力周波数を基準周波数の[N+J]倍とすることが可能である。

    【0039】この場合、第1の加算器は、加算値がオーバフローする前の小数値Jの分母値Lに達した時点で、
    比較回路からの出力値が1値となり、加算値がクリアされる。 したがって、第1の加算器を余裕を持ったビット構成の加算器とすることにより、1台の第1の加算器でもって、種々の分母値Lに対応できる。

    【0040】その結果、倍数値[N+J]の小数値Jの分母値Lを任意の整数値にできるので、1台のハード構成部材(第1の加算器)でもって、出力周波数信号の出力周波数を基準周波数信号の基準周波数の任意の有理数倍に設定可能となる。

    【0041】

    【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。 図1は実施形態に係る周波数信号発生装置の概略構成を示すブロック図である。 図5に示した従来の周波数信号発生装置と同一部分には、同一符号を付して重複する部分の詳細説明を省略する。

    【0042】実施形態の周波数信号発生装置においては、分周器6に対して、一定周期T SでN又は[N+
    1]の分周比Gを印加する演算回路12が設けられている。 この演算回路12は図5に示した従来の周波数信号発生装置の演算回路7と異なる回路構成を有する。 この演算回路12に対して、クロック端子6から一定周期T
    Sのクロックを有するクロック信号CLKが入力される。

    【0043】また、分周条件設定部13は、出力周波数信号dの出力周波数f Oを基準周波数信号aの基準周波数f Rの有理数倍に設定する場合における倍数値[N+
    J]が入力されると、この入力された倍数値[N+J]
    の小数値Jを下記の分数に展開する。

    【0044】J=K/L 但し、M、Lは整数値である。

    【0045】分周条件設定部13は倍数値[N+J]の整数値Nと、倍数値[N+J]の小数値Jを分数(K/
    L)で示した場合における分母値Lと分子値Kとを演算回路12へ送出する。

    【0046】この演算回路12は図2に示すように構成されている。 図示するように、この演算回路12は、第1の加算器14と第1の遅延回路15と第2の遅延回路1616と上限値メモリ17と比較回路18と第2の加算器19とで構成されている。 そして、第1、第2の遅延回路15、16はクロック信号CLKにおける一定周期T Sのクロックに同期して、それぞれ入力値に対する前記クロックの1周期T S分の遅延動作を行う。

    【0047】倍数値[N+J]の小数値Jを分数で示した場合の分母値L(整数)は上限値メモリ17に書込まれる。 また、倍数値[N+J]の小数値Jを分数で示した場合の分子値K(整数)は第1の加算器14の一方の入力端14aに印加されている。 この第1の加算器14
    の他方の入力端14bには、第1の遅延回路15から出力された帰還値が入力される。

    【0048】第1の加算器14は、小数値Jの分子値K
    と帰還値とを加算して、この加算値Hを第2の遅延回路でクロック信号CLKにおける1周期T S分だけ遅延させて比較回路18の一方の入力端へ送出するとともに、加算値Hを第1の遅延回路15へ送出する。 第1の遅延回路15は入力された加算値Hをクロック信号CLKにおける1周期T S分だけ遅延させて帰還値として第1の加算器14の他方の入力端14bへ印加する。

    【0049】したがって、この第1の加算器14は、倍数値[N+J]の小数値Jを分数で示した場合の分子値K(整数)をクロック信号CLKにおける一定周期T Sのクロックに同期して累積加算していき、加算値Hとして出力していく。

    【0050】比較回路18の他方の入力端には、上限値メモリ17に記憶された上限値Lが常時印加されている。 そして、この比較回路18は、第2の遅延回路16
    でクロック信号CLKにおける1周期T S分だけ遅延された第1の加算器14の加算値Hと上限値メモリ17の上限値Lとを比較して、加算値Hが上限値Lに達していない場合は0値の出力値E(=0)を出力する。 また、比較回路18は加算値Hが上限値Lに達すると1値の出力値
    E(=1)を出力する。

    【0051】比較回路18から出力された出力値Eは第1の遅延回路15のクリア端子(CLR)へ入力されるとともに、第2の加算器19の一方の入力端19bに印加される。

    【0052】第1の加算器14の加算値Hが上限値Lに達していない場合、比較回路18の出力値Eは0値を維持しているので、第1の遅延回路15の帰還値はクリアされることはない。

    【0053】一方、第1の加算器14の加算値Hが上限値Lに達すると、比較回路18の出力値Eは1値に変化し、第1の遅延回路15の帰還値はクリアされる。 すなわち、この時点においては、上限値Lが帰還された帰還値としての加算値Hと等しいので、この第1の遅延回路15から第1の加算器14へ入力される帰還値は0にクリアされる。

    【0054】第1の加算器14へ入力される帰還値が0
    にクリアされると、第1の加算器14から出力される加算値Hも初期値Kに戻り、再度、分子値K(整数)に対する累積加算を開始する。

    【0055】第2の加算器19の他方の入力端19aには、倍数値[N+J]の整数値Nが入力されている。 第2の加算器11は各入力端19a、19bに印加されている値を加算して分周比Gとして分周器6へ印加する。
    したがって、分周比Gは、比較回路18の出力値Eが0
    値の場合はNとなり、比較回路18の出力値Eが1値の場合は[N+1]となる。

    【0056】このように構成された演算回路12において、第1の加算器14が、倍数値[N+J]における小数値Jを示す分数(K/L)の分子値Kを累積加算していき、加算値Hが前記小数値Jを示す分数(K/L)の分母値(上限値)Lに達すると、比較回路18の出力値Eが1値となる。 その結果、第2の加算器19から出力される分周比Gは[N+1]となる。

    【0057】そして、演算回路12から分周器6へ順次印加される分周比Gにおいて、[N+1]が出現する割合は、分子値Kを何個(何回)累積すれば上限値である分母値Lになるかで表されるので、結果として、倍数値[N+J](=[N+K/L])における小数値J(=
    K/L)となる。

    【0058】よって、分周器6へ印加される平均的な分周比Gは演算回路12に設定した倍数値[N+J]となるので、出力端子5から出力される出力周波数信号dの出力周波数f Oは基準周波数f Rの[N+J]倍とすることが可能である。

    【0059】この場合、第1の加算器14は、加算値H
    がオーバフローする前の小数値Jの分母値(上限値)L
    に達した時点で、比較回路18からの出力値Eが1値となり、第1の加算器14に対する帰還値がクリアされ、
    出力される加算値Hが分子値である初期値Kに戻る。

    【0060】したがって、第1の加算器14を余裕を持ったビット構成の加算器とすることにより、1台の第1
    の加算器14でもって、種々の分母値Lに対応できる。
    その結果、倍数値[N+J]の小数値Jの分母値Lを任意の整数値にできるので、逆に、分子値Kも任意の整数値に設定できる。 よって、1台の第1の加算器14でもって、出力周波数信号dの出力周波数f Oを基準周波数信号aの基準周波数f Sの任意の有理数倍に設定可能となる。 例えば、倍数値[N+J]の小数値Jとして、J
    =1/10001、1/10002のような端数を設定可能である。

    【0061】また、出力周波数信号dの出力周波数f O
    を変更する場合は、対応する倍数値[N+J]を分周条件設定部13に操作入力するのみでよいので、周波数信号発生装置の操作性を大幅に向上できる。

    【0062】

    【発明の効果】以上説明したように、本発明の周波数信号発生装置においては、分周器に印加する分周比を演算する演算回路における第1の加算器から出力される加算値Hと倍数値[N+J]を構成する小数値Jを分数(K
    /L)で示した場合の分数の分母値(上限値)Lとを比較して加算値Hがこの上限値に達したとき[N+1]の分周比Gを出力している。 したがって、簡単な1つのハード回路部材のみで、出力周波数信号の出力周波数を任意の有理数に設定でき、かつ操作性の向上及び製造費の節減を図ることができる。

    【図面の簡単な説明】

    【図1】本発明の一実施形態に係わる周波数信号発生装置の概略構成を示すブロック図

    【図2】同実施形態に係わる周波数信号発生装置に組込まれた演算回路の詳細構成を示すブロック図

    【図3】PLL回路を用いた一般的な周波数信号発生装置の概略構成を示すブロック図

    【図4】同周波数信号発生装置に組込まれた分周器に印加される分周比の変化を示す波形

    【図5】従来のフラクショナルPLLを採用した周波数信号発生装置の概略構成を示すブロック図

    【図6】同フラクショナルPLLを採用した周波数信号発生装置に組込まれた演算回路の詳細構成を示すブロック図

    【符号の説明】

    1…基準信号発生器 2…位相検波器 3…ループフィルタ 4…VCO 5…出力端子 6…分周器 12…演算回路 13…分周条件設定部 14…第1の加算器 15…第1の遅延回路 16…第2の遅延回路 17…上限値メモリ 18…比較回路 19…第2の加算器

    ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J106 AA04 BB10 CC01 CC21 CC41 CC53 CC58 DD13 DD44 GG09 HH10 JJ05 KK36 PP03 QQ02 RR12 RR18 SS05

    高效检索全球专利

    专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

    我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

    申请试用

    分析报告

    专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

    申请试用

    QQ群二维码
    意见反馈