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Dual loop phase locked loop device

阅读:561发布:2024-02-18

专利汇可以提供Dual loop phase locked loop device专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dual loop phase locked loop device(PLL) with low power consumption that is suitably integrated into a silicon monolithic integrated circuit. SOLUTION: The dual loop phase locked loop device employs two PLLs. An output signal from the 1st PLL is fed back to a mixer provided after a 1st stage frequency divider in a feedback loop of the 2nd PLL. Since the mixer by frequency division by the 1st stage frequency divider is operated at a low frequency, the power consumption of the device can be reduced. The 2nd PLL is phase-locked with an output of a comparison signal from the mixer. The output signal from the 1st PLL is fed back to the mixer via an intermediate frequency divider. The mixer adopts a digital system and consists of a D flip- flop.,下面是Dual loop phase locked loop device专利的具体信息内容。

【特許請求の範囲】
  • 【請求項1】 デュアルループ位相同期装置において、 第1の比較信号が入力し、上記第1の比較信号に同期した第1の出力信号を出力する第1の位相同期ループ回路と、 第2の比較信号が入力し、第2の分周器と混合器を含む第2のフィードバック回路を有し、主出力信号を出力するとともに、該主出力信号を上記第2のフィードバック回路を介してフィードバックする第2の位相同期ループ回路とを備え、 上記混合器は、上記第2の分周器の後段に接続されており、その第1の入力端子に上記第1の位相同期ループ回路からの第1の出力信号が供給されるとともに、その第2の入力端子に上記第2の分周器を介して分周された上記主出力信号が供給され、上記第1の出力信号と分周された主出力信号を混合して、フィードバックすることを特徴とするデュアルループ位相同期装置。
  • 【請求項2】 中間分周器を備え、 上記第1の出力信号は、上記第1の位相同期ループ回路から該中間分周器を介して上記混合器に供給されることを特徴とする請求項1記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項3】 上記中間分周器の分周比は、第1の比較信号と第2の比較信号の比の整数倍であることを特徴とする請求項2記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項4】 上記中間分周器の分周比は、上記第1の比較周波数と所望のチャネル間隔の比を乗じた上記第2
    の分周器の分周比であることを特徴とする請求項1記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項5】 上記混合器は、デジタル方式であることを特徴とする請求項1記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項6】 上記混合器は、クロック信号及びデータ信号を2つの入力信号とするデータフリップフロップであることを特徴とする請求項5記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項7】 上記混合器は、上記2つの入力信号の周波数減算を行うことを特徴とする請求項5記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項8】 上記第2の分周器は、分数N型分周器を備え、上記分数N型分周器はデュアルモジュロプリスケーラを備え、上記分数N型分周器は、上記デュアルモジュロプリスケーラの出力に接続されたスワロカウンタによって制御されることを特徴とする請求項1記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項9】 上記第2の位相同期ループ回路は、上記第2のフィードバックループにおいて上記混合器の後段に第3の分周器を備えることを特徴とする請求項1記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項10】 上記第1及び第2の比較信号の周波数は同一であることを特徴とする請求項1記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項11】 上記第1の位相同期ループ回路は、基準信号源からの基準信号を分周した上記第1の比較信号を生成する入力分周器をさらに備えることを特徴とする請求項1記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項12】 上記第2の位相同期ループ回路は、基準信号源からの基準信号を分周した上記第2の比較信号を生成する入力分周器をさらに備えることを特徴とする請求項1記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項13】 上記第1及び第2の比較信号は、同期していることを特徴とする請求項1記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項14】 上記第1及び第2の比較信号は、同一の基準信号源からの基準信号から導出されたことを特徴とする請求項13記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項15】 上記第1の位相同期ループ回路は、 第1のフィードバック回路と、 上記第1の比較信号の位相を上記第1のフィードバック回路を介してフィードバックされた上記第1の出力信号の位相と比較し、位相差を表す第1の制御信号を出力する第1の位相比較器と、 上記第1の制御信号に応じた周波数を有する上記第1の出力信号を生成する第1の発振回路とを備える請求項1
    記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項16】 上記第1のフィードバックループは、
    上記第1の出力信号の周波数を分周する第1の分周器を備えることを特徴とする請求項15記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項17】 上記第1の発振回路は、電圧制御発振器であることを特徴とする請求項15記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項18】 上記第1の位相同期ループ回路は、上記第1の発振回路の前段に低域フィルタを備えることを特徴とする請求項14記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項19】 上記第2の位相同期ループ回路は、 上記第2の比較信号の位相を上記第2のフィードバックループを介してフィードバックされる信号の位相と比較し、その位相差を表す第2の制御信号を出力する第2の位相比較器と、 上記第2の制御信号に応じた周波数の主出力信号を生成する第2の発振回路とを備えることを特徴とする請求項1記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項20】 上記第2の発振回路は、電圧制御発振器であることを特徴とする請求項19記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項21】 上記第2の位相同期ループ回路は、上記第2の発振回路の前段に低域フィルタを備えるを特徴とする請求項19記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項22】 上記第2の発振回路は、無線周波数送受信機に十分な大電力の上記主出力信号を生成することを特徴とする請求項19記載のデュアルループ位相同期ループ装置。
  • 【請求項23】 第1の比較信号が入力し、上記第1の比較信号に同期した第1の出力信号を出力する第1の位相同期ループ回路と、第2の比較信号が入力し、少なくとも1つの第2の分周器と混合器を含む第2のフィードバック回路を有し、主出力信号を出力するとともに、該主出力信号を上記第2のフィードバック回路を介してフィードバックする第2の位相同期ループ回路とを備え、
    上記混合器は、上記第2の分周器の後段に接続されており、その第1の入力端子に上記第1の位相同期ループ回路からの第1の出力信号が供給されるとともに、その第2の入力端子に上記第2の分周器を介して分周された上記主出力信号が供給され、上記第1の出力信号と分周された主出力信号を混合して、フィードバックすることを特徴とするデュアルループ位相同期装置を集積されたモノリシック集積回路。
  • 【請求項24】 第1の比較信号が入力し、上記第1の比較信号に同期した第1の出力信号を出力する第1の位相同期ループ回路と、第2の比較信号が入力し、少なくとも1つの第2の分周器と混合器を含む第2のフィードバック回路を有し、主出力信号を出力するとともに、該主出力信号を上記第2のフィードバック回路を介してフィードバックする第2の位相同期ループ回路とを備え、
    上記混合器は、上記第2の分周器の後段に接続されており、その第1の入力端子に上記第1の位相同期ループ回路からの第1の出力信号が供給されるとともに、その第2の入力端子に上記第2の分周器を介して分周された上記主出力信号が供給され、上記第1の出力信号と分周された主出力信号を混合して、フィードバックすることを特徴とするデュアルループ位相同期装置を集積されたモノリシック集積回路を備え、 上記デュアルループ位相同期ループ装置は、移動電話機の混合器回路に局部発振信号としてフィードバックされることを特徴とする移動電話機。
  • 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、デュアルループ位相同期ループ(dual loop phase-locked loop:以下、
    デュアルループPLL装置という。 )、モノリシック集積回路(monolithic integrated circuit:以下、MI
    Cという。 )及び移動電話機(mobile telephone)に関する。 具体的には、本発明は、例えば移動電話機等の無線周波数帯域の送受信機において局部発振信号を合成するのに用いられるデュアルループ位相同期ループに関し、また、このデュアルループPLL装置を集積したモノリシック集積回路、及びこのデュアルループPLL装置を備えた移動電話機に関する。

    【0002】

    【従来の技術】無線周波数帯域の送受信機では、様々な局部発振信号を合成するために、位相雑音が少なく、出が安定した晶発振器のような単一の基準信号源を用いている。 この単一の基準信号源から局部発振信号を合成するには、位相同期ループ(phase-locked loop:以下、PLL回路という。)を用いるのが一般的である。
    PLL回路は、適切な基準信号源からの基準信号に位相同期した出力信号を生成する発振回路である。 この出力信号の望ましい無線帯域の周波数は、一般的に、基準信号の周波数よりも高い。 PLL回路を局部発振器として用いるときの重要な特性は、チャネル幅(channelisati
    on)、すなわち出力チャネル間隔又は分解能である。

    【0003】PLL回路としては、以下のような種類が知られている。

    【0004】最も古く、最も単純な種類は、単ループ、
    分周比が整数NであるPLL回路(以下、整数N型PL
    L回路という。 )である。 この整数N型PLL回路では、出力信号は、分周比Nが整数の分周器を介してPL
    L回路の位相比較器にフィードバックされる。 通常、比較信号は、基準信号を、分周比Rが整数の分周器(以下、基準信号分周器という。)で分周することで得られる。 出力チャネル間隔は、比較信号の周波数に等しい。
    この種類のPLL回路は、よく研究され、十分に低電力であり、電池による駆動に適している。 しかし、この簡単な種類のPLL回路では、高い周波数においてチャネル間隔が狭い出力信号が得られるように分周比R,Mを設定すると、位相雑音の問題が生じる。

    【0005】次に重要なPLL回路の種類は、分周比が分数NであるPLL回路(以下、分数N型PLL回路という。)である。 この分数N型PLL回路は、フィードバック分周器の分周比が整数以外に分数も含むことを除いて、整数N型PLL回路と同じ回路構成を有する。 したがって、出力信号のチャネル間隔も、比較信号の周波数の分数である。 しかし、低雑音及び低電力の分数N型PLL回路を実現することは困難である。 高性能な分数N型PLL回路は、回路構成が複雑であり、シリコン基盤上で広い面積を占め、他の低雑音回路と同じダイ(di
    e)に組み合わせることは困難である。

    【0006】PLL回路の第3の種類は、マルチプルダイレクトデジタルシンセサイザ(Multiplied Direct Di
    gital Synthesizer)方式のPLL回路(以下、マルチプルDDSPLL回路という。)である。 このマルチプルDDSPLL回路では、基準周波数は、ルックアップテーブルを用いた可変クロックレートのA/D変換器を用いて合成され、可変比較周波数を生成する。 フィードバック回路の分周比は、位相比較器の出力スペクトルに起因した位相雑音の影響を最小にするように、通常、ある程度低い値に固定されている。 チャネル間隔は、クロックレート、A/D変換器の量子化ステップ、ルックアップテーブルの細かさに依存する。 出力分解能は、通常、数Hzである。 しかし、この種類のPLL回路は、
    消費電力が大きく、主として、主電源装置に用いられている。

    【0007】単ループのPLL回路の欠点は、2つのP
    LL回路を組み合わせることにより、改善される。 以下、PLL回路を2つ組み合わせた回路をデュアルループPLL回路という。

    【0008】図3及び図4に、デュアルループPLL回路の2つの具体的な回路構成を示す。 各PLL回路は、
    同一の構成要素を含む2つのPLL62a及び62bを有し、これらの基準数字は文字a及びbによって区別される。 どちらの回路でも、各PLL62は、次の構成要素からなる。 基準信号分周器52は、共通の基準信号源51からの基準信号を分周し、比較信号を生成する。 比較信号は、フィードバック信号との比較をする位相比較器53に供給される。 位相比較器53の出力は、比較信号とフィードバック信号の位相差を表し、低域フィルタリングするループフィルタ(loop filter)54を介して電圧制御発振器(voltage controlledoscillator:
    以下、VCOという。 )55に制御信号として供給される。 VCO55は、入力される制御信号の電圧に応じた周波数の信号を発生する。 フィードバックループ61
    は、VCO55の出力と位相比較器53の間に接続され、フィードバック信号を供給する。 フィードバックループ61内には、プリスケーラ(pre-scaler)63と分周比Mの分周器57を含む分周器が接続されている。 プリスケーラ63は、出力パルスAをカウントするようになされたスワロカウンタ(swallow counter)58によって制御され、P又は(P+1)周期をカウントするデュアルモジュロ(dual modulus)プリスケーラ63を含み、分周器のデュアル分周比は整数N=M・P+Aである。 各ループ61に整数の分周比を割り当てることで、
    デュアルループPLL回路は、低電力、高集積利用に適するようになる。

    【0009】両方の回路で、各ループ62の出力信号は、混合器(第1の回路では59、第2の回路では5
    9'の数字で示す)に出力されて出力信号と混合される。 図3に示す第1のデュアルループPLL回路では、
    混合器59の出力はデュアルループPLL回路全体の出力になる。 通常、混合器59は、2つのPLL62a及び62bの出力信号の周波数和を生成する。

    【0010】図4に示す第2のデュアルPLL構成では、混合器59'の出力は、第2のループ62bに供給される。 この場合、混合器59'は、通常、2つのループ62a及び62bの出力信号の周波数差を生成し、第2のループ62bのVCO55bの出力信号は、第1の回路の混合器59の出力周波数と同じで、全体の出力信号となる。

    【0011】図3に示す第1の回路は、低電力であるが、図4に示す第2の回路は、低位相雑音である。 デュアルループPLL回路は、一般にマルチプルDDSPL
    L回路程には高い出力分解能を有しないが、非常に小さい電力を消費するので、移動電話機のような電池によって作動する装置には非常に適している。

    【0012】

    【発明が解決しようとする課題】携帯利用のデュアルループPLL回路の主な欠点は、大きな電力消費ということであり、低減することが望まれる。 本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、消費電力を低下させたデュアルループPLL装置、モノリシック集積回路及び移動電話機を提供することを目的とする。

    【0013】

    【課題を解決するための手段】本発明は、第1の比較信号が入力し、第1の比較信号に位相同期した第1の出力信号を出力するようになされた第1の位相同期ループ回路と、第2の比較信号が入力し、主出力信号を出力するようになされ、出力信号をフィードバックする第2のフィードバックループを備え、上記第2のフィードバックループは少なくとも第2の分周器を含む第2の位相同期ループ回路とを備えるデュアルループ位相同期ループ装置を提供する。 ここで、第2の位相同期ループ回路において、第2のフィードバックループの第2の分周器の後段に混合器が接続され、混合器は、第1の入力端子に第1の出力信号を、第2の入力端子に第2の分周器を介してフィードバックされる主出力信号を受け取り、混合された信号を第2のフィードバックループに出力する。

    【0014】好ましくは、第1の比較信号と第2の比較信号は、同じ周波数を有する。 好ましくは、第1の比較信号と第2の比較信号は、同期している。 これらの関係(measure)によって、デュアルループPLL回路の出力信号でのスプリアス(suprii)が生成されにくくなる。

    【0015】好ましくは、中間分周器を備え、第1の出力信号は中間分周器を介して混合器に入力される。

    【0016】好ましくは、中間分周器の周波数比は、第1の比較信号の周波数と第2の比較信号の周波数の比の整数倍である。 これによって、混合器から出力された信号の分周比での整数変化を有する主出力信号の周波数変化を、第2の分周器の分周比でのすべての整数変化を有する主出力信号の周波数での変化の整数倍にすることができる。 したがって、中間分周器は、各ループにおいてループ間で整合する出力周波数の変化を与える。 したがって、分解能は、第1の位相同期ループの分周比の整数変化を有する出力周波数にわたって一定に保たれる。

    【0017】好ましくは、中間分周器の分周比は、第1
    の比較周波数と所望のチャネル間隔の比を乗じた上記第2の分周器の分周比に等しく設定される。 したがって、
    中間分周器の分周比によって、所望のチャンネル間隔を制御し、第1の位相同期バックループは、第2の位相同期ループ回路によるよりも、主出力信号の周波数の精密な制御ができる。

    【0018】

    【発明の実施の形態】以下、本発明に係るデュアルループ位相同期ループ装置、モノリシック集積回路及び移動電話機について、図面を参照して詳細に説明する。 理解に供するために、本発明を図面に示す具体例を参照して説明するが、本発明は、この具体例に限定されるものではない。

    【0019】図1は、本発明を適用したデュアルループPLL回路(dual loop phase-locked loop)の具体的な回路構成を示すブロック図である。 このデュアルループPLL回路は、図1に示すように、2つのPLL回路21a,21bを備える。 これらのPLL回路21a,
    21bは、同じ機能の構成要素(回路)を有するので、
    先ず、共通部分について説明する。 なお、2つのPLL
    回路21a,21bを特に区別する必要がないときは、
    アルファベットa,bを削除して、PLL回路21という。

    【0020】PLL回路21は、図1に示すように、基準信号分周器12を備える。 基準信号分周器12には、
    PLL回路21a,21bに共通の基準信号源11からの基準信号が供給される。 基準信号分周器12は、基準信号の周波数を整数Rで分周し、分周された信号を位相比較器13に比較信号として出力する。

    【0021】位相比較器13は、比較信号の位相とフィードバック信号の位相を比較し、これらの信号の位相差を、制御信号として出力する。 そして、制御信号は、ループフィルタ14に供給される。 位相比較器13の出力は、位相差の極性、すなわち正と負によって流れる方向が切り換えられる電流源(current source)であり、その継続期間(duration)は、位相差に等しい。 ループフィルタ14は、例えばコンデンサ等の積分器を備え、位相比較器13からの制御信号の電流を電圧に変換する。
    また、ループフィルタ14は、フィルタ回路を備え、制御信号の低域成分を通過させる。

    【0022】ループフィルタ14によってフィルタリングされた制御信号は、電圧制御発振器(voltage contro
    lled oscillator:以下、VCOという。 )VCO15
    に供給される。 VCO15は、入力される制御信号によって制御される周波数の出力信号を発生する。

    【0023】VCO15の出力信号は、フィードバックループ19を介して位相比較器13にフィードバックされる。 すなわち、フィードバックループ19の出力は、
    位相比較器13で比較信号と比較されるフィードバック信号である。 フィードバックループ19は、図1に示すように、直列に接続されたプリスケーラ(pre-scaler)
    22と分周器17を備え、プリスケーラ22は、スワロカウンタ(swallow counter)18によって制御されるデュアルモジュロプリスケーラ(dual moduluspre-sale
    r)16からなる。 デュアルモジュロプリスケーラ16
    は、PLL回路21の出力信号をPと(P+1)のいずれかの分周比によって分周する。 スワロカウンタ18
    は、所定のカウント値を有するカウンタからなり、デュアルモジュロプリスケーラ16の出力パルスをカウントして、そのカウント値がカウント値Aになるまでは、デュアルモジュロプリスケーラ16の分周比がP又は(P
    +1)の一方になり、カウント値Aを越えるとP又は(P+1)の他方になるように制御する。 分周器17
    は、入力信号を整数の分周比Mによって分周する。

    【0024】2つのPLL回路21a,21bは、以下のように動作が異なる。

    【0025】第1のPLL回路21aでは、スワロカウンタ18aのリセット入力には、分周器17aの出力が接続されている。 したがって、スワロカウンタ18a
    は、そのカウント値が所定のカウント値M 1中のカウント値A 1になるまでは、デュアルモジュロプリスケーラ16aの分周比が(P 1 +1)となり、それ以外のカウント値ではP 1になるように制御する。 したがって、第1のPLL回路21aのフィードバックループ19aの分周器は、プリスケーラ22aを備え、この分周器は、
    式(1)によって与えられる整数の分周比N 1を有している。 ここで、M 1は、分周器23aの分周比である。

    【0026】N 1 =M 1・P 1 +A 1 (1) 第2のPLL回路21bでは、スワロカウンタ18bのリセット入力には、分周器17bの出力が接続されていない。 すなわち、スワロカウンタ18bは、デュアルモジュロプリスケーラ16bの出力パルスをカウントし、
    デュアルモジュロプリスケーラ16bの分周比は、スワロカウンタ18bのカウント値がカウント値A 2になるまではP 2となり、それ以外のカウント値では(P 2
    1)となる。 したがって、プリスケーラ22bの平均分周比P 2 'は、式(2)によって与えられる。

    【0027】 P 2 '=(P 2 +1)−(A/P 2 ) (2) 混合器26は、第2のPLL回路21bのフィードバックループ19bにおいてプリスケーラ22bの後段に接続されており、プリスケーラ22bの出力が第1の入力端子に供給される。 ここで、プリスケーラ22bは、フィードバックループ19bにおける初段の分周器を構成している。 混合器26の第2の入力端子には、第1のP
    LL回路21aの出力信号が中間プリスケーラ19を介して入力される。 中間プリスケーラ19は、第1のPL
    L回路21aから出力された第1の出力信号を整数の分周比P 3で分周する。 混合器26は、2つの入力を混合し、その出力をフィードバックループ19b、例えば分周器17bにフィードバックする。

    【0028】ここで、デュアルループPLL回路の動作について説明する。

    【0029】第1及び第2のPLL回路21a,21b
    に入力される第1及び第2の比較信号は、それぞれ共通の基準信号源11からの基準信号に同期している。 第1
    のPLL回路21aは、実質的には、単独で標準的な単ループの分周比が整数NであるPLL(以下、整数N型PLL回路という。)を構成している。 これによって、
    基準信号分周器12aから出力される第1の比較信号に位相が同期した第1の出力信号が生成される。 第1の出力信号は、周波数F 1を有し、基準信号源11の基準周波数Frefと式(3)の関係を有する。

    【0030】F 1 =Fref・N 1 /R 1 (3) 中間分周器25からの信号出力の周波数F 1 'は、式(4)によって与えられる。

    【0031】F' 1 =F 1 /P 3 (4) 第2のPLL回路21bは、混合器26の出力信号を、
    基準信号源11からの基準信号を基準信号分周器12b
    で分周した第2の比較信号に位相同期させている。 本質的なことではないが、例えば2つのPLL回路21a,
    21bの比較信号の周波数は、基準信号分周器12a,
    12bの分周比を同じ値に設定することによって、等しくされる。 これによって、主出力信号のスプリアスが低下する。

    【0032】第2のPLL回路21bでは、VCO15
    bを制御することによって、混合器26の出力周波数F
    2 'は、式(5)で与えられる値になる。

    【0033】F 2 '=Fref・M 2 /R 2 (5) 第2のPLL回路21bの出力信号は、デュアルループPLL回路の主出力信号であるとともに、第2のPLL
    回路21bのフィードバックループ19bを介してフィードバックされる。 フィードバックループ19bの混合器26にプリスケーラ22bを介して入力される入力周波数F 0 'と、主出力信号の周波数F 0の関係は、式(6)で与えられる。

    【0034】F 0 '=F 0 /P 2 ' (6) 混合器26では、周波数の加算又は周波数の減算を行うが、この具体例では、周波数の減算を行う。 そして、主出力信号の周波数は、式(3)〜(6)から導かれる次の式で与えられる。

    【0035】 F 0 =Fref((N 1 /R 13 )+(M 2 /R 2 ))・P 2 ' (7) 例えば、様々なプリスケーラ及び分周器の分周比は、主出力信号の周波数及びチャネル間隔が所定の設計値となるように選択される。 なお、式(7)に示すように、第2のPLL回路21bのフィードバック19bの分周比M 2を1変化させると、主出力信号の周波数は、dF
    0 (式(8))変化する。

    【0036】 dF 0 =(Fref/R 2 )・R 2 ' (8) 同様に、第1のPLL回路21aのフィードバックループ19aの全体の分周器の分周比N 1を1変化させると、出力信号の周波数は、dF 0 (式(9))変化する。

    【0037】 dF 0 =(Fref/R 1 )・(P 2 '/P 3 ) (9) 分周比R 1 ,R 2は、例えば等しく、又は少なくとも似ている(similar)ときは、式(8)及び式(9)から明らかなように、第1のPLL回路21aのフィードバックループ19aにおけるフィードバック分周器の分周比を1変化させたとき、分周比P 3を大きくすると、出力信号の周波数の変化は小さくなる。 したがって、第1のPLL回路21aに式(9)を適用することができ、中間分周器25の分周比P 3は、式(10)に応じた所望のチャネル間隔に基づいて設定することができる。

    【0038】 P 3 =(P 2 '・Fref)/(R 1・Fsep) (10) 分周比M 2又は分周比N 1を1変化させると、生成される出力信号の周波数の変化の比も整数であり、広い出力周波数帯域に亘ってチャネル間隔の整合性が得られる。 このためには、式(8)及び式(9)からも明らかように、中間分周器25の分周比は、第1の比較信号の周波数と第2の比較信号の周波数の比の整数倍としなければならない。

    【0039】混合器26への入力周波数F 0 'を最小にするために、分周比P 2 '、したがって分周比P 2をできるだけ高くすることが望ましい。 なお、このことは、追従(settle)時間は、比較信号の周波数に反比例し、位相雑音は、比較信号の周波数が増加するにつれ減少するので、第2のPLL回路21bにおける所定の出力周波数における比較周波数を最高にするために、第2のPL
    L回路21bにおけるフィードバックループ19bの全体の分周比(式(7)におけるM 22 ')を最小にする必要があるとともに、それらの間で均衡が取れていなければならない。 このデュアルループPLL回路における具体的な分周比を、次の表に示す。

    【0040】

    【表1】

    【0041】この具体例では、比較信号の周波数は、分解能の80倍である。 第1のPLL回路21aの出力信号の周波数は大きなステップを有するので、第1のPL
    L回路21aのVCO15aは、少なくとも1.5オクターブの同調範囲を有する広帯域のVCOでなければならない。 このVCO15aに求められる位相雑音はかなり緩いので、VCO15aは、デジタルVCOとすることができる。 例えば、現在の高速BiCMOS(bipola
    r complementary metal oxide semiconductor)の3つのインバータ回路をリングして構成される。

    【0042】第2のPLL回路21bからの主出力信号は、混合器26にプリスケーラ22bを介してフィードバックされ、混合器26は、出力周波数で動作する場合に比して、小さい電力で動作する。 他の利点として、第2のPLL回路21bのVCO15bは、無線送受信機回路の使用に適した十分大きな出力電力を有する。 これによって、シリコンのモノリシック集積回路(monolith
    ic integrated circuit:以下、MICという。 )で構成された別の電力増幅回路を設ける必要がない。

    【0043】中間分周器25の分周比P 3を高くすることによって、混合器26をデジタル回路で構成することができる。 例えば、Dフリップフロップを用いて、クロック入力とデータ入力を2つの入力とすることができる。 このようなDフリップフロップは、2つの入力端子に入力された信号の周波数減算を行う。

    【0044】混合器26がアナログ回路で構成されているには、出力を低域フィルタリング又は高域フィルタリングすることによって、周波数減算又は周波数加算を行うようなされる。 低周波数帯域の抽出は、混合器26の出力が供給される分周器17bによって行われる。

    【0045】符号10によって境界が示されるデュアルループPLL回路は、単一シリコンMICで構成することができる。 フィルタ14a,14bを、MIC10に含まれないように構成することもできる。 この場合の境界は、破線で表される。

    【0046】本発明によって、多くの利益が得られる。
    第2のPLL回路21bのフィードバックループ19b
    に混合器26を設けることによって、デュアルループP
    LL回路の消費電力を低減することができる。 主出力信号は、初段の分周器22bによって分周された後、混合器26に供給される。 混合器26は、低周波数で駆動されるので、消費電流は小さい。 また、混合器26での消費電力を増加させることなく、第2のPLL回路21b
    からの主出力信号の電力を大きくすることができる。 これは、主出力信号は、直接混合器26に供給されるのではく、初段の分周器22b、すなわちプリスケーラ22
    bを介して供給されるからである。 したがって、図3及び図4に示す従来のデュアルループPLL回路と比較すると、本発明を適用したデュアルループPLL回路の消費電力は低い。 図3及び図4に示す従来のデュアルループPLL回路においては、混合器の少なくとも1つの入力端子には、主出力信号が供給され、混合器はその周波数で動作するので、消費電力が大きい。 本発明では、図3に示す第1のPLL回路62aの欠点、すなわち混合器59の出力電力は制限されており、現在の移動電話機に共通に用いられているループ送信回路に適さないという欠点が、解決される。

    【0047】これらの利点によって、本発明を適用したデュアルループPLL回路をMICで構成することができる。

    【0048】上述した具体例では、例えばVCO15a
    の出力信号は、中間分周器25を介して混合器26に供給されているが、例えばVCO15aの出力信号を直接混合器26に供給するようにしてもよい。 なお、消費電力の観点からは、中間分周器25を設ける方がよい。

    【0049】すなわち、混合器26による消費電力を小さくすることができる。 また、混合器26に入力する2
    つの信号の周波数の差を大きくすることによって、混合器26の出力において、周波数和信号と周波数差信号を容易に分離することができる。 このことは、図3及び図4に示した従来のデュアルループPLL回路では、困難である。

    【0050】また、中間分周器25には、混合器26に入力される信号の周波数を低下させるという利点がある。 これによって、消費電力を低下させるとともに、混合器26をデジタル回路、例えばDフリップフロップで構成することができる。 このようなデジタル化によって、デュアルループPLL回路をチップ上に集積する際の設計を簡単にすることができる。

    【0051】図2は、図1に示したMIC10に相当するMIC34を備える移動電話機の構成を示すブロック図である。 デュアルループPLL回路を備えるMIC3
    4からの主出力信号は、混合器35に供給され、アンテナ31から受信回路32を介して供給された受信信号を周波数変換する局部発振器信号として用いられる。 変換された受信信号は、復調回路36に供給されて復調され、オーディオ信号が再生されて、スピーカ37に供給される。 同様に、マイクロフォン39に入力されたオーディオ信号は、変調器38で変調され、混合器35に供給される。 混合器35は、MIC34の出力を用い、オーディオ信号を周波数変換して送信信号を生成する。 送信回路33は、送信信号をアンテナ31を介して送信する。

    【0052】

    【発明の効果】上述のように、本発明によると、モノリシック集積回路に組み込むのに適し、低消費電力のデュアルループ位相同期ループ装置を提供することができる。 この位相同期ループ回路は、低位相雑音でありながら低消費電力であり、移動電話機のような電池使用に適する。 また、このようなデュアルループ位相同期ループ装置を組み込んだモノリシック集積回路、このようなデュアルループ位相同期ループ装置を組み込んだ移動電話機を提供することができる。

    【図面の簡単な説明】

    【図1】本発明を適用したデュアルループPLL回路の具体的な回路構成を示すブロック図である。

    【図2】デュアルループPLL回路を用いた移動電話機の構成を示すブロック図である。

    【図3】従来のデュアルループPLL回路の回路構成を示すブロック図である。

    【図4】従来のデュアルループPLL回路の回路構成を示すブロック図である。

    【符号の説明】

    11 基準信号源、12 基準信号分周器、13 位相比較器、14 ループフィルタ、15 VCO、16
    デュアルモジュロプリスケーラ、17 分周器、18
    スワロカウンタ、25 中間分周器、26 混合器

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