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1、(10)申请公布号 CN 102801417 A (43)申请公布日 2012.11.28 CN 102801417 A *CN102801417A* (21)申请号 201210182561.9 (22)申请日 2012.05.18 2011-114012 2011.05.20 JP H03L 7/16(2006.01) (71)申请人 日本电波工业株式会社 地址 日本东京都 (72)发明人 赤池和男 古幡司 (74)专利代理机构 北京尚诚知识产权代理有限 公司 11322 代理人 龙淳 (54) 发明名称 频率合成器 (57) 摘要 本发明提供一种频率合成器， 在通过使用了 数字处理的 P。
2、LL 构成频率合成器时不需要 A/D 变 换部。 通过对与设定频率对应的数字值进行积分， 生成成为相位信号的锯齿波。 另一方面， 经由分频 电路向边缘检测部输入从电压控制振荡器输出的 频率信号， 检测上述频率信号的上升沿或者下降 沿的边缘而生成与该频率信号的频率对应的矩形 波信号。然后在锁存电路通过上述矩形波信号对 锯齿波的值进行锁存， 用环路滤波器对该值进行 积分， 作为电压控制振荡器的控制电压。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 。
3、5 页 1/1 页 2 1. 频率合成器， 其特征在于， 具有 ： 电压控制振荡器 ； 对从所述电压控制振荡器输出的频率信号进行分频的分频电路 ； 积分波形生成部， 被输入具有与设定频率对应的数字值的数字信号， 通过对该数字值 进行积分， 生成为锯齿状的积分波形的锯齿波 ； 边缘检测部， 检测从所述分频电路输出的频率信号的上升沿或者下降沿的边缘， 输出 与所述频率信号的频率对应的频率的矩形波信号 ； 锁存电路， 通过所述矩形波信号对用所述积分波形生成部生成的锯齿波的值进行锁 存 ； 环路滤波器， 对被所述锁存电路锁存的锯齿波的值进行积分 ； 和 数字 / 模拟转换部， 将所述环路滤波器的输出进。
4、行数字 / 模拟变换后向所述电压控制 振荡器输出。 2. 根据权利要求 1 所述的频率合成器， 其特征在于 ： 用所述积分波形生成部积分的数字值是 2 的补码。 3. 根据权利要求 1 所述的频率合成器， 其特征在于 ： 具有移动平均处理电路， 其将从所述锁存电路输出的锯齿波的值进行移动平均处理后 向环路滤波器输出。 权 利 要 求 书 CN 102801417 A 2 1/4 页 3 频率合成器 技术领域 0001 本发明涉及由使用数字信号处理的 PLL 构成的频率合成器 (synthesizer)。 背景技术 0002 公知有作为标准信号发生器之一的使用了 PLL(Phase Locked。
5、 Loop( 锁相回路 ) 的频率合成器， 作为其应用例如可以举出移动式电台中的本机振荡部或者无线通信设备的 试验用信号源、 广播设备等。 在通信领域中应用频率合成器的情况下， 为避免与其他的频道 (channel) 的干扰要求噪音小， 希望在电波过密化的状况下能够尽可能细地设定频率。 0003 因此本发明的申请人开发了充分满足这样的要求并且电路结构简单的频率合成 器， 该技术已经在专利文献 1 等中公开。例如在专利文献 1 的方法中， 对电压控制振荡器的 输出信号进行 A/D( 模拟 / 数字 ) 变换， 生成与输出信号对应的旋转矢量， 并且生成用于与 该旋转矢量进行相位比较的旋转矢量， 使。
6、相位比较结果通过环路滤波器后进行 D/A 变换， 将得到的模拟信号作为控制电压输入电压控制振荡器。 0004 但是这样的装置因为要进行 A/D( 模拟 / 数字 ) 变换， 并且处理该数字信号后进行 D/A变换， 所以有电路复杂这样的课题。 另外， 为了生成用于进行相位比较的旋转矢量， 需要 存储复数平面上的数字数据的表。 0005 现有技术文献 0006 专利文献 1 ： 日本特开 2007-74291 号公报 发明内容 0007 发明要解决的课题 0008 本发明是鉴于这样的事情而完成的， 提供一种使用了 PLL 的简单结构的频率合成 器。 0009 用于解决课题的方法 0010 本发明的。
7、频率合成器的特征在于， 具有 ： 0011 电压控制振荡器 ； 0012 对从上述电压控制振荡器输出的频率信号进行分频的分频电路 ； 0013 积分波形生成部， 被输入具有与设定频率对应的数字值的数字信号， 对该数字值 进行积分， 由此生成锯齿状的积分波形即锯齿波 ； 0014 边缘检测部， 检测从上述分频电路输出的频率信号的上升沿或者下降沿的边缘， 输出与该频率信号的频率对应的频率的矩形波信号 ； 0015 锁存电路， 通过上述矩形波信号锁存由上述积分波形生成部生成的锯齿波的值 ； 0016 环路滤波器， 对被上述锁存电路锁存的锯齿波的值进行积分 ； 和 0017 数字 / 模拟转换部， 将。
8、上述环路滤波器的输出进行数字 / 模拟变换后向上述电压 控制振荡器输出。 0018 用上述积分波形生成部积分的数字值例如使用 2 的补码。 说 明 书 CN 102801417 A 3 2/4 页 4 0019 作为一种实施方式可以举出优选具有将从上述锁存电路输出的锯齿波的值进行 移动平均处理而向环路滤波器输出的移动平均处理电路的结构。 0020 发明效果 0021 本发明， 在通过使用了数字信号处理的 PLL 构成的频率合成器中， 通过与从电压 控制振荡器输出的频率信号的频率对应的矩形波信号， 来锁存通过数字信号生成的作为相 位信号的锯齿波的值， 根据已锁存的值生成电压控制振荡器的控制电压。。
9、因此不需要 A/D 变换部， 另外也不需要大容量的数据表， 能够为简单的构成。另外， 因为上述相位信号 ( 锯 齿波 ) 和作为锁存器的定时信号的矩形波信号非同步， 所以有通过设定频率发生伪信号的 可能， 但是通过移动平均被锁存的锯齿波的值能够抑制伪信号的发生。 附图说明 0022 图 1 是表示本发明的频率合成器的实施方式的整体结构的块图。 0023 图 2 是表示积分波形生成部的电路的块图。 0024 图 3 是表示积分波形生成部的动作的说明图。 0025 图 4 是表示积分波形生成部的输出波形的波形图。 0026 图 5 是表示在上述实施方式中使用的上升检测电路的块图。 0027 图 6。
10、 是表示上述上升检测电路的动作的时间图。 0028 图 7 是表示上述实施方式的动作的时间图。 0029 符号说明 0030 1 积分波形生成电路 0031 2 电压控制振荡器 0032 4 上升检测电路 0033 5 锁存电路 0034 6 移动平均处理电路 0035 7 环路滤波器 具体实施方式 0036 图 1 是表示本发明的频率合成器的实施方式的整体结构的块图， 1 是积分波形生 成电路。该积分波形生成电路 1 具有用数字数据输出与输入的数字值 ( 频率数据 ) 对应的 频率的锯齿波 ( 作为锯齿状的积分波形的波 ) 的功能， 如图 2 所示在加法部 11 的后级设置 触发电路 12，。
11、 构成为用加法部 11 将触发电路 12 的输出与输入值相加。从未图示的时钟发 生源对触发电路 12 输入时钟信号， 通过时钟信号的输入的定时来输出来自加法部 11 的输 入数据。时钟信号的频率， 在想要得到例如 5MHz 作为通过输出的数字值组而被特别指定的 锯齿波的频率的情况下， 例如取 20MHz 左右。该锯齿波起到 PLL 回路上的相位波的作用。 0037 为说明方便， 以通过 4 位的数字值进行动作的情况为例参照图 3 说明积分波形生 成电路 1 的动作。数字值作为 “2” 的补码被处理， 输入到该电路 1 的作为频率数据的输 入值例如设为 “0001” 时， 输入值和触发电路 12。
12、 的输出值相加而相加值增加， 相加值成为 “0111” ， 接着当输入 “0001” 时， 成为 “1000” 而十进制值变成负的值。因此， 输入到触发电 路 12 的时钟信号的脉冲号码 ( 为了方便的号码 )、 频率数据 ( 输入值 ) 和输出值的关系成 说 明 书 CN 102801417 A 4 3/4 页 5 为图 3 所示， 如图 4 所示输出波形成为作为输入值的积分波形的锯齿波。然后因为该锯齿 波的频率根据设定的作为频率数据的输入值而决定， 所以该频率数据如后述成为决定信号 发生器的设定频率的数据。此外积分波形生成电路 1 的数字信号用 4 位 (bit) 说明， 但是 实际上例如。
13、使用 32 位的信号。 0038 返回图1， 2是电压控制振荡器(VCO)， 输出由矩形波构成的频率信号。 在反馈该电 压控制振荡器2的输出的路径设置对上述频率信号进行分频的分频电路3， 在该分频电路3 的后级设置上升检测电路 4， 上述上升检测电路 4 用于检测分频后的频率信号 ( 矩形波信 号 ) 的上升。该上升检测电路 4 如图 5 所示包括 ： 第一触发电路 41， 被输入来自未图示的 时钟源的时钟信号和来自分频电路 3 的矩形波信号 ； 第二触发电路 42， 被输入该触发电路 41 的输出信号和时钟信号 ； 和被输入两触发电路 41、 42 的输出的 NAND 电路 43。图 6 是。
14、图 5 中表示的电路中的各部的信号波形， 图 6 的时间图的符号与图 5 的各部的符号对应。 0039 如从图 6 可知， 检测来自分频电路 3 的矩形波信号的上升而得到矩形波信号 ( 参 照图6的(5)。 在该例中， 检测来自分频电路3的矩形波信号的上升， 但是也可以检测来自 分频电路 3 的矩形波信号的下降， 要言之， 只要能够得到与该矩形波信号同步的矩形波信 号即可。因此， 上升检测电路 4 与边缘检测部的一例相当。 0040 返回图 1， 5 是锁存电路， 通过从上述上升检测电路 4 输出的矩形波对锯齿波的值 ( 数字值 ) 进行锁存， 上述锯齿波的值由用积分波形生成电路 1 得到的数。
15、字数据组成。6 是 移动平均处理电路， 以预先设定的次数对从锁存电路 5 输出的锯齿波的值进行积分， 进行 以该次数量除其积分值的处理。 7是环路滤波器， 具有对从移动平均处理电路6输出的平均 值进行积分并且调整 PLL 的增益 (gain) 的功能。8 是 D/A 变换部， 对环路滤波器 7 的输出 进行 D/A 变换， 作为控制电压向电压控制振荡器 2 供给。 0041 接着说明上述实施方式的作用。首先， 设定从实施方式的频率合成器应该输出的 作为目标的频率对应的频率数据。 关于频率设定数据和锯齿波的频率的关系叙述概念性的 一例。例如当设从未图示的时钟发生源输出的时钟信号的频率是 16MH。
16、z 时， 在已述的锯齿 波的生成例中， 如果假设频率设定数据为 “1” ， 则锯齿波的频率成为 1MHz( 参照图 3)， 如果 假设频率设定数据为 “2” ， 则成为 2MHz。 0042 此处参照图 7 说明图 1 所示的 PLL 的动作。电压控制振荡器 2 的输出用分频电路 3分频， 上升检测电路4检测图7(a)所示的分频输出(作为矩形波的频率信号)的上升， 如 图 7(b) 所示输出矩形波信号。锁存电路 5 通过该矩形波信号对上述锯齿波的数字值进行 锁存 ( 参照图 7(c)， 向移动平均处理电路 6 输出已锁存的数字值 ( 参照图 7(d)。以该移 动平均处理电路 6， 对已锁存的数。
17、字值， 仅移动平均预先设定的数字值的数， 用环路滤波器 7 对移动平均后的值进行积分， 作为控制电压向电压控制振荡器 2 输出。 0043 现在， 例如PLL的动作状态从锁定状态离开， 电压控制振荡器2的输出频率变成比 作为相位信号的锯齿波的频率低时， 如图 7(c) 所示， 因为锁存点也比零交点提前， 所以被 锁存电路 5 进行了锁存的锯齿波的数字值成为正的值。因此环路滤波器 7 的输出变大， 由 此电压控制振荡器2的输出频率升高， 所以锁存点接近零交点， 不久PLL的动作状态成为锁 定状态。 0044 另外， 反之， 当电压控制振荡器 2 的输出频率变成比作为相位信号的锯齿波的频 率高时，。
18、 因为锁存点比锯齿波的零交点延迟， 所以已锁存的值成为负值。因此环路滤波器 7 说 明 书 CN 102801417 A 5 4/4 页 6 的输出变小， 由此电压控制振荡器 2 的输出频率降低， 所以锁存点接近零交点， 不久 PLL 的 动作状态成为锁定状态。 0045 根据上述实施方式， 在通过使用了数字信号处理的 PLL 构成的频率合成器中， 通 过对来自电压控制振荡器的输出进行了分频的矩形波信号， 来对通过数字信号而生成的作 为相位信号的锯齿波的值进行锁存， 根据已锁存的值生成电压控制振荡器的控制电压。因 此能够不需要 A/D 变换部， 另外也不需要大容量的数据表， 并且是简单的结构。。
19、 0046 在上述实施方式中， 用积分波形生成电路 1 进行处理的数字值是 “2” 的补码， 但是 作为数字值不限于 “2” 的补码。因此构成锯齿波的数字值， 可以是仅是正值的组合， 也可以 是仅是负值的组合。 0047 本发明不限于对被锁存的锯齿波的值进行移动平均。但是因为作为相位信号的 锯齿波和作为锁存的定时信号的矩形波信号不同步， 所以通过设定频率有发生伪信号的可 能。因此具有通过设定频率， 利用对被锁存的锯齿波的值进行移动平均能够抑制伪信号的 发生的优点。 说 明 书 CN 102801417 A 6 1/5 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102801417 A 7 2/5 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 102801417 A 8 3/5 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 102801417 A 9 4/5 页 10 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102801417 A 10 5/5 页 11 图 7 说 明 书 附 图 CN 102801417 A 11 。