專利名稱：鎖相環(huán)頻率合成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于便攜式電話之類的PLL(鎖相環(huán))頻率合成器，更具體涉及能實現(xiàn)高速頻率切換的PLL頻率合成器。
PLL頻率合成器是這樣一種電路，它使用反饋環(huán)路達到與某一基準(zhǔn)頻率信號在頻率和相位上同步，并通過倍頻該基準(zhǔn)頻率信號或把該基準(zhǔn)頻率信號與另一基準(zhǔn)頻率信號組合產(chǎn)生目標(biāo)頻率信號。
通常，在PLL頻率合成器中，反饋向外部輸出的壓控振蕩器的基波，從而該外部輸出的頻率間隔與基準(zhǔn)信號頻率一致。其中，頻率間隔例如是相鄰頻道之間的頻率間隔。圖5表示已有技術(shù)的PLL頻率合成器的一個例子。圖中，501表示相位比較器，502表示環(huán)路濾波器，503表示壓控振蕩器，504表示可調(diào)分頻器。相位比較器501比較基準(zhǔn)信號的相位與可調(diào)分頻器504的輸出相位。環(huán)路濾波器502平滑相位比較器501的輸出。壓控振蕩器503根據(jù)環(huán)路濾波器502輸出的控制信號，改變輸出頻率。可調(diào)分頻器504分頻壓控振蕩器503輸出的基波頻率。
在圖5所示的PLL頻率合成器的情況下，當(dāng)環(huán)路濾波器502的截止頻率提高時，壓控振蕩器501輸出的頻率切換時間縮短。
為了抑制基準(zhǔn)泄漏(即，基準(zhǔn)信號泄漏至外輸出中的現(xiàn)象)，或為了某些目的，必須把環(huán)路濾波器的截止頻率設(shè)定成低于基準(zhǔn)信號頻率。另一方面，外輸出的頻率間隔取決于使用PLL頻率合成器的系統(tǒng)。因而，在具有圖5所示構(gòu)成的PLL頻率合成器中，也確定了基準(zhǔn)信號頻率。于是，PLL頻率合成器速度的提高受到限制。
本發(fā)明是為解決上述已有技術(shù)的PLL頻率合成器的問題而構(gòu)思的，其目的在于提供一種高速PLL頻率合成器，其中，通過簡單構(gòu)成使基準(zhǔn)信號頻率可大于外輸出頻率間隔。
為了解決上述問題，本發(fā)明的PLL頻率合成器其構(gòu)成是反饋壓控振蕩器輸出信號的n次諧波。用這種構(gòu)成，基準(zhǔn)信號的頻率是外輸出頻率間隔(即壓控振蕩器基波頻率)的n倍。由此，環(huán)路濾波器截止頻率的上限增大相應(yīng)量。結(jié)果，與已有技術(shù)相比，可縮短頻率切換時間。


圖1是表示本發(fā)明實施例1構(gòu)成的框圖。
圖2是表示可調(diào)分頻器中，頻率與可分頻的最低輸入功率關(guān)系的曲線。
圖3是用于分頻本發(fā)明實施例1的PLL頻率合成器的輸出頻率及用于輸出該分頻信號的構(gòu)成框圖。
圖4是表示本發(fā)明實施例1的PLL頻率合成器中壓控振蕩器輸出信號相位噪聲、分頻器輸出信號相位噪聲和期望的相鄰頻道的相位噪聲間關(guān)系的曲線圖。
圖5表示已有技術(shù)的PLL頻率合成器一個例子的構(gòu)成框圖。
下文將參照附圖敘述本發(fā)明的實施例。
圖1表示本發(fā)明實施例1的PLL頻率合成器的構(gòu)成。在圖1中，101表示相位比較器，102表示環(huán)路濾波器，103表示壓控振蕩器，104表示可調(diào)分頻器，105和106表示帶通濾波器。
帶通濾波器105允許壓控振蕩器103輸出信號的n次諧波通過。帶通濾波器105的輸出頻率在分頻器104被M分頻。設(shè)壓控振蕩器103輸出信號的基波頻率為f0，則其n次諧波頻率表示為nf0，可調(diào)分頻器的輸出頻率表示為nf0/M。頻率為nf0/M的信號輸入至相位比較器101。相位比較器101比較可調(diào)分頻器104的輸出信號相位與基準(zhǔn)信號相位。由環(huán)路濾波器102平滑相位比較器101的輸出。環(huán)路濾波器102的輸出控制壓控振蕩器103的輸出。帶通濾波器106允許壓控振蕩器103輸出信號的基波通過使之向外輸出。設(shè)基波信號頻率為fr，外輸出頻率(即壓控振蕩器103輸出信號的基波)為f0，則兩者具有下述關(guān)系f0=(M/n)·fr(1)同時，當(dāng)分頻系數(shù)M改變，f0的頻率間隔以Δf表示時，頻率fr表示為fr=n·Δf (2)環(huán)路濾波器的截止頻率必須低于fr。在已有技術(shù)例子中，頻率fr上限為Δf。所以，在本實施例中，頻率fr的極限可增加至n·Δf。
如上所述，本實施例的PLL頻率合成器的基準(zhǔn)信號頻率是外輸出頻率間隔(壓控振蕩器103的基波)的n倍。所以，可使用截止頻率高相應(yīng)量的環(huán)路濾波器。于是，縮短了頻率切換時間。即，可提高PLL頻率合成器的速度。
PLL頻率合成器中，在與輸出信號頻率相隔輸出信號頻率間隔及其整數(shù)倍的頻率上，會發(fā)生寄生現(xiàn)象。當(dāng)應(yīng)用本實施例構(gòu)成時，寄生現(xiàn)象發(fā)生在與輸出信號頻率相隔輸出信號頻率間隔n倍及其整數(shù)倍的頻率上。于是，對于外輸出頻率，寄生現(xiàn)象發(fā)生在比已有技術(shù)的頻率相隔更遠的頻率中，從而可容易地通過環(huán)路濾波器減少寄生現(xiàn)象。
在圖1的構(gòu)成中，可用允許壓控振蕩器103輸出信號的n次諧波通過的高通濾波器，或選擇放大壓控振蕩器103輸出信號的n次諧波的放大器代替帶通濾波器105?？梢杂迷试S壓控振蕩器103輸出信號基波通過的低通濾波器，或選擇放大壓控振蕩器103輸出信號基波的放大器代替帶通濾波器106。
如圖2所示設(shè)置可調(diào)分頻器104的輸入功率特性中，可分頻的最低輸入功率，以此代替帶通濾波器105的配置。在這種情況下，在壓控振蕩器103輸出信號基波頻率處，可調(diào)分頻器104可分頻的最小輸入功率大于壓控振蕩器103的輸出功率，而在壓控振蕩器103輸出信號n次諧波頻率處，則小于壓控振蕩器103的輸出功率。因而，可調(diào)分頻器104對壓控振蕩器103輸出的n次諧波工作，而對其基波不工作。
如說明本實施例另一例子的圖3所示，壓控振蕩器的輸出頻率分頻后再向外輸出。在圖3中，301表示相位比較器，302表示環(huán)路濾波器，303表示壓控振蕩器，304表示可調(diào)分頻器，305和306表示帶通濾波器，307表示分頻器。其中，壓控振蕩器303的輸出基波頻率表示為Lf0。
帶通濾波器305允許壓控振蕩器303輸出信號的n次諧波通過。在可調(diào)分頻器304，帶通濾波器305的輸出頻率被M分頻?？烧{(diào)分頻器304的輸出信號相位與基準(zhǔn)信號的相位在相位比較器301比較。環(huán)路濾波器302平滑相位比較器301的輸出。環(huán)路濾波器302的輸出控制壓控振蕩器303的輸出。帶通濾波器306允許壓控振蕩器303輸出信號的基波通過。帶通濾波器306的輸出頻率在分頻器307L分頻，然后向外輸出。結(jié)果，基準(zhǔn)信號的頻率frL倍頻，使PLL頻率合成器的速度增加相應(yīng)數(shù)量。
此外，圖3的構(gòu)成可減小相位噪聲。圖4表示基波頻率為Lf0時，壓控振蕩器303的輸出信號相位噪聲，分頻器307輸出信號的相位噪聲及期望相鄰頻道相位噪聲的極限。在壓控振蕩器輸出基波頻率為f0時，相位噪聲以虛線表示。圖4表示分頻器的分頻系數(shù)為4的情況。分頻的結(jié)果，相位噪聲約減小12dB。因而，外輸出的相鄰頻道相位噪聲低于希望的極限值。于是增強了相鄰頻道間的隔離性能。
在本實施例中，在反饋環(huán)中利用壓控振蕩器輸出信號的n次諧波并把基準(zhǔn)信號頻率設(shè)定成大于外輸出的頻率間隔，由此，增大了PLL頻率合成器的頻率切換速度。也可用下述構(gòu)成代替上述構(gòu)成從n倍頻壓控振蕩器輸出信號基波的倍頻器提供輸入信號至可調(diào)分頻器。在這種情況下，在倍頻器中進行n倍頻的信號輸入可調(diào)分頻器，可調(diào)分頻器以和上述實施例中使用n次諧波時相同的方式工作。因而，基準(zhǔn)信號的頻率可大于向外輸出的頻率間隔。在這種情況下，由于設(shè)置倍頻器，電路變得稍微復(fù)雜，但可增加PLL頻率合成器的速度。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于分頻壓控振蕩器n次諧波并加以反饋，基準(zhǔn)信號頻率為向外輸出的頻率間隔(即壓控振蕩器基波頻率)的n倍。因而，可以簡單構(gòu)成增加環(huán)路濾波器的帶寬。結(jié)果，縮短了PLL頻率合成器的頻率切換時間并獲得顯著效果。
權(quán)利要求
1．一種PLL頻率合成器，其特征在于包括由控制信號控制其輸出的壓控振蕩器；分頻所述壓控振蕩器輸出信號的n次諧波的可調(diào)分頻器；比較基準(zhǔn)信號相位與所述可調(diào)分頻器輸出相位的相位比較器；環(huán)路濾波器，平滑所述相位比較器的輸出以輸出經(jīng)平滑的輸出信號作為所述壓控振蕩器的控制信號；所述基準(zhǔn)信號的頻率是外輸出的頻率間隔，即所述壓控振蕩器輸出信號基波頻率的n倍。
2．如權(quán)利要求1所述的PLL頻率合成器，其特征在于，進一步包括，允許所述壓控振蕩器輸出信號基波通過并向外部輸出該基波的帶通濾波器或低通濾波器。
3．如權(quán)利要求1或2所述的PLL頻率合成器，其特征在于，進一步包括允許所述壓控振蕩器輸出信號n次諧波通過并向所述可調(diào)分頻器輸出該n次諧振的帶通濾波器或高通濾波器。
4．如權(quán)利要求1或3所述的PLL頻率合成器，其特征在于，進一步包括，選擇放大所述壓控振蕩器輸出信號基波并向外部輸出該經(jīng)放大的基波的放大器。
5．如權(quán)利要求1或2或4所述的PLL頻率合成器，其特征在于，進一步包括選擇放大所述壓控振蕩器輸出信號的n次諧波并向所述可調(diào)分頻器輸出所述放大的n次諧波的放大器。
6．一種PLL頻率合成器，其特征在于包括由控制信號控制其輸出的壓控振蕩器；n倍頻所述壓控振蕩器輸出信號基波的倍頻器；分頻所述倍頻器輸出信號頻率的分頻器；比較基準(zhǔn)信號相位與所述可調(diào)分頻器輸出信號相位的相位比較器；環(huán)路濾波器，平滑所述相位比較器的輸出并輸出該經(jīng)平滑的輸出信號作為所述壓控振蕩器的控制信號；所述基準(zhǔn)信號的頻率是外輸出頻率間隔，即所述壓控振蕩器輸出信號基波頻率的n倍。
7．如權(quán)利要求1所述的PLL頻率合成器，其特征在于，在所述可調(diào)分頻器中，所述壓控振蕩器輸出信號n次諧波分量頻率處的最小可分頻輸入功率小于所述壓控振蕩器輸出信號基波頻率處的最小可分頻輸入功率。
8．如權(quán)利要求7所述的PLL頻率合成器，其特征在于，向所述可調(diào)分頻器提供的所述壓控振蕩器輸出信號基波頻率的功率小于該頻率最小可分頻輸入功率。
9．如權(quán)利要求1至8中任一所述的PLL頻率合成器，其特征在于，進一步包括，分頻所述壓控振蕩器輸出信號頻率并向外部輸出該分頻信號的分頻器。
全文摘要
本發(fā)明以簡單構(gòu)成提供一種基準(zhǔn)信號頻率大于外輸出頻率間隔的高速PLL頻率分成器。壓控振蕩器輸出的n次諧波經(jīng)帶通濾波器后,在可調(diào)分頻器被M分頻;相位比較器比較可調(diào)分頻器的輸出信號相位與基準(zhǔn)信號相位;由環(huán)路濾波器平滑相位比較器的輸出,其輸出控制壓控振蕩器的輸出;壓控振蕩器輸出信號的基波傳經(jīng)另一帶通濾波器后向外輸出。此時,基準(zhǔn)信號頻率是壓控振蕩器輸出信號基波頻率,即頻率間隔的n倍。
文檔編號H03L7/18GK1215258SQ9811950
公開日1999年4月28日 申請日期1998年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月17日
發(fā)明者中谷俊文, 足立壽史, 小杉裕昭, 齋藤佑二, 平野俊介, 春木宏志 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社