Pll裝置的制作方法

專利名稱：Pll裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及PLL (Phase Locked Loop:鎖相環(huán)路)裝置。
背景技術(shù)：
在移動(dòng)通信和地上數(shù)字廣播等的基地局中，要求頻率基準(zhǔn)信號(hào)具 有高的頻率穩(wěn)定度。另一方面，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，由銫頻率標(biāo)準(zhǔn)振蕩器、銣 標(biāo)準(zhǔn)振蕩器等得到，但是由于這些標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)一般價(jià)格高，所以在各基 地局中分配并使用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。將分配的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)用作例如PLL電路的 相位比較的參照信號(hào)，從該P(yáng)LL電路得到例如所需要的頻率的基準(zhǔn)時(shí) 鐘信號(hào)等的基準(zhǔn)信號(hào)。
PLL電路，一般如圖14所示，用相位比較器104比較標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)101 和用分頻電路103對(duì)電壓控制振蕩器(Voltage Controlled Oscillator) 102 的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻得到的信號(hào)，從供給泵105得到與該相位差對(duì)應(yīng) 的信號(hào)，通過環(huán)路濾波器106將該輸出供給到電壓控制振蕩器102，這 樣通過進(jìn)行PLL控制，生成高精度的信號(hào)(專利文獻(xiàn)l)。
可是例如對(duì)于基地局中的頻率基準(zhǔn)信號(hào)要求更加高的精度性。例 如本發(fā)明者致力于具有1Hz單位以下的頻率分辨率的頻率合成器的開 發(fā)，但是對(duì)于這種設(shè)備，要求基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)具有極高的頻率穩(wěn)定度， 存在用現(xiàn)有的PLL電路難以應(yīng)付的情況。
專利文獻(xiàn)l:日本特開2001-326573號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決這種問題而提出的，其提供一種能夠得到極 高的頻率穩(wěn)定度的PLL裝置。
本發(fā)明的PLL裝置的特征在于，包括電壓控制振蕩部，該電壓 控制振蕩部產(chǎn)生與供給到它的直流電壓相應(yīng)的頻率信號(hào)；
模擬/數(shù)字變換部，其基于來自該電壓控制振蕩部的頻率信號(hào)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行取樣，上述標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)為來自外部的穩(wěn)定的正弦波信號(hào)，
將該取樣值作為數(shù)字信號(hào)輸出；
正交變換部，其對(duì)上述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行正交變換處理，取出用復(fù)數(shù) 表示與上述頻率信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的相位差相當(dāng)?shù)南辔坏氖噶繒r(shí)的實(shí)數(shù) 部分和虛數(shù)部分；
角速度演算部，其基于用該正交變換部得到的上述實(shí)數(shù)部分和虛 數(shù)部分的各時(shí)間序列數(shù)據(jù)對(duì)矢量的角速度進(jìn)行演算；和
將與由該角速度演算部求得的角速度相應(yīng)的直流電壓供給到上述 電壓控制振蕩部的單元。
電壓控制振蕩部，例如由附有恒溫槽的水晶振蕩器構(gòu)成。將直流 電壓供給電壓控制振蕩部的單元具有以與上述角速度對(duì)應(yīng)的負(fù)載比輸 出脈沖列的脈沖幅度調(diào)制部、和使從該脈沖幅度調(diào)制部輸出的脈沖列 濾波的單元。
又當(dāng)舉出角速度演算部的優(yōu)選的例子時(shí)，能夠舉出當(dāng)令與在某個(gè) 時(shí)刻的上述取樣值對(duì)應(yīng)的實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分分別為I (n)和Q (n)， 令與在該時(shí)刻前的時(shí)刻的上述取樣值對(duì)應(yīng)的實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分分別 為I (n-l)和Q (n-l)時(shí)，實(shí)施(Q (n) -Q (n-l) }'1 (n)畫{ I (n) -I (n-l) }*Q (n)的演算的例子。
本發(fā)明根據(jù)來自電壓控制振蕩部的頻率信號(hào)(振蕩輸出)對(duì)來自 外部的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行取樣，用矢量表示兩者的相位差，與該矢量的角 速度相應(yīng)地控制上述振蕩輸出。即，如果上述相位差一定則矢量停止， 但是因?yàn)楫?dāng)上述相位差變化時(shí)矢量旋轉(zhuǎn)，所以以矢量停止的方式轉(zhuǎn)動(dòng) 環(huán)路。從而本發(fā)明，因?yàn)橛脭?shù)字值表示來自電壓控制振蕩部的頻率信 號(hào)和來自外部的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的相位差，所以通過調(diào)整它的位數(shù)，能夠高 精度地使相位差一定，如果標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)具有高的頻率穩(wěn)定度，則能夠得 到具有極高的頻率穩(wěn)定度的所希望的頻率(因?yàn)閷?duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行取樣 所以標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的2倍頻率成為條件)的頻率信號(hào)。因此作為能夠例如 以1Hz單位設(shè)定頻率的頻率合成器等的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生裝置是有效 的。


圖1是表示本發(fā)明涉及的PLL裝置的概略的方框圖。
圖2是表示本發(fā)明涉及的PLL裝置的實(shí)施方式的全體構(gòu)成的方框圖。
圖3是表示標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和電壓控制振蕩部的頻率信號(hào)的相位差與具
有該相位差的矢量的關(guān)系的說明圖。
圖4是表示在上述實(shí)施方式中使用的校正處理部的構(gòu)成圖。
圖5是表示矢量緩慢時(shí)生成檢測(cè)誤差的樣子的說明圖。
圖6是表示在相前后的時(shí)刻取樣了的矢量的相位差(角速度)的
說明圖。
圖7是表示在上述實(shí)施方式中使用的角速度演算部的構(gòu)成圖。 圖8是表示PWM控制部的輸出和OCXO的輸入電壓的關(guān)系的說 明圖。
圖9是表示PWM的輸入值和OCXO的輸入電壓的關(guān)系的特性圖。
圖IO是表示當(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和電壓控制振蕩部的頻率信號(hào)的相位差 中沒有變化時(shí)的取樣的樣子和矢量的說明圖。
圖11是表示當(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和電壓控制振蕩部的頻率信號(hào)的相位差 中存在變化時(shí)的取樣的樣子和矢量的說明圖。
圖12是表示當(dāng)不實(shí)施本發(fā)明時(shí)的OCXO的頻率穩(wěn)定度特性的特性圖。
圖13是表示當(dāng)實(shí)施本發(fā)明時(shí)的OCXO的頻率穩(wěn)定度特性的特性圖。
圖14是表示現(xiàn)有的PLL裝置的方框圖。
具體實(shí)施例方式
由于本發(fā)明的PLL電路根據(jù)新原理進(jìn)行動(dòng)作，所以首先參照?qǐng)D1 對(duì)本發(fā)明的動(dòng)作原理進(jìn)行簡(jiǎn)單概略的說明。在該例子中，基于作為來 自外部的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，例如作為由銫頻率標(biāo)準(zhǔn)振蕩器，銣標(biāo)準(zhǔn)振蕩器等 得到的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的例如10MHz的正弦波信號(hào)，得到40MHz的例如作 為矩形波的頻率信號(hào)。該頻率信號(hào)也可以是正弦波信號(hào)。本發(fā)明的動(dòng) 作原理如下所示。首先根據(jù)從電壓控制振蕩器例如附有恒溫槽的水晶 振蕩器(OCXO) 1輸出的作為40MHz的矩形波的頻率信號(hào)，用A/D(模擬/數(shù)字)變換部ll對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行取樣，得到數(shù)字信號(hào)。
下面由正交變換部2對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行正交變換處理，取出表示 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和來自水晶振蕩器1的頻率信號(hào)(以下也稱為時(shí)鐘信號(hào))的
相位差的實(shí)數(shù)部分(實(shí)數(shù)軸成分(I))和虛數(shù)部分(虛數(shù)軸部分(Q))， 即復(fù)數(shù)表示與上述相位差相當(dāng)?shù)南辔坏氖噶繒r(shí)的實(shí)數(shù)部分(I)和虛數(shù) 部分(Q)。然后由角速度檢測(cè)部3檢測(cè)上述矢量的角速度，由電壓輸 出部4生成與該角速度對(duì)應(yīng)的直流電壓，水晶振蕩器1輸出與該直流 電壓對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)。從而因?yàn)楫?dāng)上述標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和水晶振蕩器1的頻 率信號(hào)的相位差變化時(shí)，上述矢量旋轉(zhuǎn)，所以以停止該旋轉(zhuǎn)的方式控 制水晶振蕩器的輸出頻率。即，圖1的電路構(gòu)成PLL，當(dāng)鎖定上述相 位差時(shí)，如果標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)穩(wěn)定在10MHz上，則水晶振蕩器l的頻率信號(hào) 也穩(wěn)定在40MHz上。
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的詳細(xì)情況進(jìn)行說明。在圖2中，將由 用虛線包圍的20表示的部分設(shè)置在演算機(jī)內(nèi)部，用軟件執(zhí)行直到生成 后述的PWM信號(hào)的部位。正交變換部(載波除去器)2，在本例中因 為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)10和來自水晶振蕩器1的頻率信號(hào)分別為lOMHz和 40MHz，具有1: 4的關(guān)系，所以通過在來自A/D變換部11的數(shù)字信 號(hào)上依次乘上+1， +1，取出上述實(shí)數(shù)部分(I)和虛數(shù)部分(Q)的組， 接著通過依次乘上-1， -1，取出上述實(shí)數(shù)部分(I)和虛數(shù)部分(Q)的 組，重復(fù)進(jìn)行該演算處理，能夠監(jiān)視標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)IO和來自水晶振蕩器1 的頻率信號(hào)的相位差。
將該演算的樣子表示在圖3中，當(dāng)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)10的取樣的時(shí) 刻只延遲e ，頻率關(guān)系維持在1: 4時(shí)，如圖3 (a)所示，用O記號(hào) 標(biāo)記取樣的時(shí)刻。從而在最初的2個(gè)取樣值上分別乘上+1得到的值的 組，如圖3 (b)所示，成為相位從I軸(實(shí)數(shù)軸)只偏離-e的矢量的 實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分。此外，即使關(guān)于在下一次的2個(gè)取樣值上分別
乘上-i得到的值的組，也成為相位從i軸(實(shí)數(shù)軸)只偏離-e的矢量 的實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分。即如果在這些取樣之間上述相位差為e 、是
一定的，則上述矢量停止。
正交變換部2，在本例中為了進(jìn)行上述演算，以根據(jù)來自水晶振蕩 器1的頻率信號(hào)依次地切換開關(guān)21，并且通過在切換了的一方的線路中由乘法部22對(duì)A/D變換部11的輸出交互地乘上+1和-1，取得上述 實(shí)數(shù)部分，又通過在切換了的另一方的線路中由乘法部23對(duì)A/D變換 部11的輸出交互地乘上+1和-1，取得上述虛數(shù)部分的方式構(gòu)成。
在正交變換部2的后段設(shè)置有濾波器24。該濾波器24具有減小來 自外部的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻帶的衰減畸變，抑制干擾邊帶的功能。
在濾波器24的后段，設(shè)置有用于分別對(duì)作為上述矢量的實(shí)數(shù)部分 的I值和作為矢量的虛數(shù)部分的Q值進(jìn)行校正處理的校正處理部5。該 校正處理部5，通過分別用矢量的標(biāo)量除以上述I值和Q值，進(jìn)行求得 矢量的每單位長(zhǎng)度的I值和Q值的處理。S卩，當(dāng)將標(biāo)號(hào)V分配給矢量 時(shí)，校正處理部5如圖4所示，以分別使I值和Q值平方并相加，算 出該相加值的平方根，求得矢量V的標(biāo)量IVI，用M除以I值和Q值的 方式構(gòu)成。
這樣地校正I值和Q值的理由如下所示。在該實(shí)施方式中，每當(dāng) 算出矢量V多少次旋轉(zhuǎn)(上述相位差多少次變化)，根據(jù)包含如圖5所 示連結(jié)通過第n次取樣求得的矢量V (n)和通過第(n-l)次取樣求得 的矢量V (n-l)的矢量AV的因子進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此存在當(dāng)譬如說例如 由于標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的波形的起伏等而引起矢量延伸，AV變成AV'時(shí)，A V和矢量的旋轉(zhuǎn)量A 4)的對(duì)應(yīng)關(guān)系崩潰，損害矢量的角速度的檢測(cè)值
的可靠性的擔(dān)心。因此，因?yàn)橥ㄟ^如已經(jīng)述說的那樣進(jìn)行校正處理， 使在各時(shí)刻的I值和Q值與作為跟矢量的單位長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的值一致，所 以能夠排除矢量延伸的影響。
進(jìn)一步如圖2所示在上述校正處理部5的后段，設(shè)置有用于求得 矢量的角速度的角速度演算部6。該角速度演算部6，由于具有求得矢 量的角速度的功能，所以結(jié)果具有檢測(cè)上述相位差的變化份數(shù)的功能。 當(dāng)參照?qǐng)D6和圖7說明角速度演算部6時(shí)，如圖6所示，通過第(n-l) 次取樣求得的矢量V (n-l)和通過第n次取樣求得的矢量V (n) =V (n-l)十AV所成的角度A 4)，當(dāng)令常數(shù)為K時(shí)，如果矢量的角速度 (頻率)與取樣頻率比較十分小，則能夠用公式(4)近似。但是A d) 是V (n)的相位4> (n)和V (n-l)的相位* (n-l)之差，此外，imag 是虛數(shù)部分，conj{V (n))是V (n)的共軛矢量。 A *=K imag[AV —{ V (n) }] (1)這里關(guān)于I值和Q值如果令與第n次取樣對(duì)應(yīng)的值分別為I (n) 和Q (n)，則當(dāng)用復(fù)數(shù)表示AV和conj(V (n) }時(shí)，分別由公式(2) 和公式(3)表示。
△ V=AI+jAQ (6) conj{V (n) }=I (n)畫jQ (n) (7)
其中，AI是I (n) -I (n-l)， AQ是Q (n) -Q (n-l)。將公式(2) 和公式(3)代入到公式(1)中經(jīng)過整理后，得到A巾由公式(4)表 示。
△ 4>=AQ I (n) -AI Q (n) (8)
上述角速度演算部6，進(jìn)行該公式(7)的演算，求得Acb的近似 值，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。當(dāng)令輸入到角速度演算部6的I值為作為與第 n次取樣對(duì)應(yīng)的值的I (n)時(shí)，在寄存器61中保持有作為前一個(gè)時(shí)刻 的與第(n-1)次取樣對(duì)應(yīng)的I (n-l)，用對(duì)照電路62對(duì)照它們，取出 I (n)和I (n-1)的差分AI，將I (n)和AI輸入到演算部65。又關(guān) 于Q值也用寄存器63和對(duì)照電路部64進(jìn)行同樣的處理，將Q (n)和 AQ輸入到演算部65。然后在演算部65中，進(jìn)行公式(4)的演算求 得A 4>。詳細(xì)而言，將演算部65的演算結(jié)果作為A小進(jìn)行評(píng)價(jià)。
這里如果求得矢量V (n-l)和V (n)則求得它們之間的角度A 4> 的方法或評(píng)價(jià)方法能夠使用各種數(shù)學(xué)方法，本發(fā)明并不限定于上述方 法。
返回到圖2，在上述角速度演算部6的后段，順序地設(shè)置有對(duì)由角 速度演算部演算的角速度進(jìn)行積分的積分電路部71、用于對(duì)來自該積 分電路部71的積分值進(jìn)行濾波處理的滯后超前濾波器72、和基于來自 滯后超前濾波器72的輸出值輸出進(jìn)行了 PWM控制的脈沖列的PWM 控制部73。 PWM控制部73具有基于來自滯后超前濾波器72的輸出 值輸出控制了負(fù)載比的脈沖列的功能，例如每100ms輸出與上述輸出 值相應(yīng)的負(fù)載比的脈沖列。
在PWM控制部73的后段，設(shè)置有模擬環(huán)路濾波器12，該模擬環(huán) 路濾波器12起到對(duì)來自PWM控制部73的脈沖列進(jìn)行積分使其濾波 成直流電壓，供給到水晶振蕩器1的控制端子的作用。PWM控制部 73和模擬環(huán)路濾波器12，當(dāng)與圖l對(duì)應(yīng)時(shí)，與電壓輸出部4相當(dāng)。這里更具體地說明PWM控制部73和模擬環(huán)路濾波器12，如果如 圖8所示例如矢量的角速度為零(在上述相位差中沒有變化)，則根據(jù) 來自滯后超前濾波器72的輸出值例如只在100ms中從PWM控制部73 輸出負(fù)載比50%的脈沖列。當(dāng)該脈沖列的電平為4V時(shí)，模擬環(huán)路濾波 器12的輸出電壓即水晶振蕩器1的輸入電壓成為與50n/。對(duì)應(yīng)的+2V。 而且當(dāng)矢量旋轉(zhuǎn)時(shí)，從PWM控制部73輸出與它的角速度相應(yīng)的負(fù)載 比的脈沖列。PWM控制部73的輸入值和模擬環(huán)路濾波器12的輸出值 的關(guān)系，例如能夠如圖9所示那樣。在圖9中橫軸是與矢量旋轉(zhuǎn)了的 角度對(duì)應(yīng)的值。
如以上那樣地使本實(shí)施方式的構(gòu)成方框化并進(jìn)行說明，但是用軟 件實(shí)施實(shí)際的演算或數(shù)據(jù)處理。
下面述說上述實(shí)施方式的作用。作為來自水晶振蕩器1的例如矩 形波的40MHz的頻率信號(hào)對(duì)來自外部的lOMHz的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行取樣， 將該取樣值提供到正交變換部2。因?yàn)橛谜蛔儞Q部2如己經(jīng)述說的那 樣根據(jù)40MHz的時(shí)鐘將開關(guān)21交互地切換到I值側(cè)、Q值側(cè)，所以根 據(jù)20MHz的時(shí)鐘取出I值和Q值的組。該I值和Q值，當(dāng)在復(fù)數(shù)平面 上表示具有來自水晶振蕩器1的40MHz的頻率信號(hào)和lOMHz的標(biāo)準(zhǔn) 信號(hào)的相位差e的矢量時(shí)，與該矢量V的實(shí)數(shù)軸成分和虛數(shù)軸成分相 當(dāng)。而且用濾波器24分別對(duì)這些I值和Q值進(jìn)行除去高頻成分的處理， 接著用校正處理部5如已經(jīng)述說的那樣對(duì)由I值和Q值決定的矢量V 進(jìn)行校正處理(參照?qǐng)D4、圖5)。然后，根據(jù)該I值和Q值的時(shí)間序 列數(shù)據(jù)，如圖7所示地用角速度演算部6求得矢量V的角速度A 4>。 在這種情況下，因?yàn)锳4)十分小，可以作為sinA 4> = A 4)進(jìn)行處理， 所以根據(jù)連結(jié)在某一時(shí)刻的矢量V (n-l)和在下一個(gè)時(shí)刻(該時(shí)刻為 20MHz的時(shí)鐘的時(shí)刻)的矢量V (n)的矢量AV的長(zhǎng)度，評(píng)價(jià)角速度 A * 。
對(duì)這樣得到的角速度的值進(jìn)行積分和濾波處理，生成與該值對(duì)應(yīng) 的負(fù)載比的脈沖列。接著對(duì)該脈沖列進(jìn)行濾波而生成直流電壓，根據(jù) 該直流電壓控制水晶振蕩器1的輸出頻率。
現(xiàn)在，當(dāng)使來自外部的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)穩(wěn)定在lOMHz，水晶振蕩器l的 輸出頻率為40MHz時(shí)，如圖3 (a)所示，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的1個(gè)周期中的4個(gè)取樣點(diǎn)分別處于相位對(duì)0度、90度、180度、270度只偏離9的位置 上。從而在這種情況下，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和水晶振蕩器1的頻率信號(hào)的相位
差為e是一定的，如圖3 (b)所示那樣上述矢量v停止。這里為了使 圖面上的記載簡(jiǎn)單化而令e為零進(jìn)行說明，當(dāng)上述相位差為零是一定
的，取樣的時(shí)刻如圖10 (a)所示，I值、Q值的組成為(0， 1)，矢量 V停止在相對(duì)于實(shí)數(shù)軸為90度的位置上。從而因?yàn)槭噶縑的角速度為 零，所以從PWM控制部73輸出負(fù)載比50。/。的脈沖列，將2V的電壓 供給到水晶振蕩器l，其輸出頻率成為40MHz。
這里當(dāng)電壓控制振蕩器1的輸出頻率比40MHz低時(shí)，如圖11 (a) 所示，到此為止作為O度、90度、180度、270度的取樣的時(shí)刻成為0 度、A 4> 、 90度+2 A小、180度+3 △ 4> 、 270度+4 A小，矢量V如圖 11 (b)所示開始以角速度A cj)向右旋轉(zhuǎn)。此外因?yàn)樵?0MHz的時(shí)鐘 的時(shí)刻取出矢量，所以角速度為A cb/25ns，但是為了方便起見記載為 A d)。而且與該角速度A 4)對(duì)應(yīng)上述負(fù)載比增大，水晶振蕩器1的輸 入電壓增加，它的輸出頻率只增加與角速度A小，即相位差的變化份 數(shù)A小對(duì)應(yīng)的量，這樣一來將水晶振蕩器1的輸出頻率鎖定在40MHz 上。
如果根據(jù)上述實(shí)施方式，則用A/D變換部11根據(jù)來自電壓控制振 蕩部1的頻率信號(hào)對(duì)來自外部的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行取樣，對(duì)該取樣值進(jìn)行 正交處理得到已經(jīng)述說的矢量，并監(jiān)視該矢量。從而，因?yàn)橛脭?shù)字值 處理來自水晶振蕩器1的頻率信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的相位差，所以通過調(diào) 整它的位數(shù)，能夠高精度地使相位差一定化，如果標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)具備高的 頻率穩(wěn)定度，則能夠得到具備極高的頻率穩(wěn)定度的所希望的頻率的頻 率信號(hào)。又在數(shù)字濾波器部72和模擬環(huán)路濾波器12中能夠用時(shí)間常 數(shù)調(diào)整頻率的引入時(shí)間，通過進(jìn)行這樣的調(diào)整例如通過將引入時(shí)間調(diào) 整到約IO秒左右能夠抑制頻率跳變。
當(dāng)在圖12中表示OCXO的頻率穩(wěn)定度特性時(shí)，OCXO存在著短 時(shí)間的頻率穩(wěn)定度良好，但是經(jīng)過一定時(shí)間穩(wěn)定度惡化的傾向。與此 相對(duì)，通過將OCXO編入到上述實(shí)施方式中，如圖13所示可以看到長(zhǎng) 期穩(wěn)定度變得如短期穩(wěn)定度一樣良好。
此外，本發(fā)明并不限定于標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率和電壓控制振蕩部的輸出頻率為1: 4。該比率是任意的，但是需要使電壓控制振蕩部的輸出 頻率在標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率的2倍以上。即便在兩者的頻率為l: 4以外的 情況下也能夠通過根據(jù)取樣定理選擇頻率，求得I值和Q值。即，一
般地說，正交變換部(載波除去器)對(duì)根據(jù)來自A/D變換器11的數(shù)字 信號(hào)特定的正弦波信號(hào)，用頻率為"0t/2n (角速度為"0t)的正弦波 信號(hào)進(jìn)行正交檢波，能夠取出以根據(jù)A/D變換器11的數(shù)字信號(hào)特定的 頻率信號(hào)的頻率和用于檢波的正弦波信號(hào)的頻率之差的頻率進(jìn)行旋轉(zhuǎn) 的矢量。更詳細(xì)地說能夠取出當(dāng)用復(fù)數(shù)表示該矢量時(shí)的實(shí)數(shù)部分和虛 數(shù)部分。具體地說載波除去器，對(duì)A/D變換器11的輸出線路進(jìn)行分支， 由將上述正弦波信號(hào)乘上cos ("0t)的乘法部、將上述正弦波信號(hào)乘 上-sin ("0t)的乘法部和分別設(shè)置在這些乘法部的后段的低通濾波器 構(gòu)成。
權(quán)利要求
1. 一種PLL裝置，其特征在于包括電壓控制振蕩部，該電壓控制振蕩部產(chǎn)生與供給到它的直流電壓相應(yīng)的頻率信號(hào)；模擬/數(shù)字變換部，其基于來自該電壓控制振蕩部的頻率信號(hào)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行取樣，所述標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)為來自外部的穩(wěn)定的正弦波信號(hào)，將該取樣值作為數(shù)字信號(hào)輸出；正交變換部，其對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行正交變換處理，取出用復(fù)數(shù)表示與所述頻率信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的相位差相當(dāng)?shù)南辔坏氖噶繒r(shí)的實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分；角速度演算部，其基于用該正交變換部得到的所述實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分的各時(shí)間序列數(shù)據(jù)對(duì)矢量的角速度進(jìn)行演算；和將與由該角速度演算部求得的角速度相應(yīng)的直流電壓供給到所述電壓控制振蕩部的單元。
2. 如權(quán)利要求1所述的PLL裝置，其特征在于 將直流電壓供給電壓控制振蕩部的單元具有以與所述角速度對(duì)應(yīng)的負(fù)載比輸出脈沖列的脈沖幅度調(diào)制部、和對(duì)從該脈沖幅度調(diào)制部輸 出的脈沖列進(jìn)行濾波的單元。
3. 如權(quán)利要求1所述的PLL裝置，其特征在于 當(dāng)令與在某個(gè)時(shí)刻的所述取樣值對(duì)應(yīng)的實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分分別為I (n)和Q (n)，令與在該時(shí)刻前的時(shí)刻的所述取樣值對(duì)應(yīng)的實(shí)數(shù) 部分和虛數(shù)部分分別為I (n-l)和Q (n-l)時(shí)，角速度演算單元，基 于(Q (n)畫Q (n-1) }'1 (n) -{ I (n) -I (n-1) }*Q (n)的演算求得 矢量的角速度。
4. 如權(quán)利要求1所述的PLL裝置，其特征在于 電壓控制振蕩部是附有恒溫槽的水晶振蕩器。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠得到極高的頻率穩(wěn)定度的PLL裝置。作為具體的解決方法，從附有恒溫槽的水晶振蕩器(OCXO)根據(jù)作為40MHz的矩形波的頻率信號(hào)由A/D(模擬/數(shù)字)變換部對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行取樣，由正交變換部對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行正交變換處理，取出用復(fù)數(shù)表示與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和來自O(shè)CXO的頻率信號(hào)的相位差相當(dāng)?shù)南辔坏氖噶繒r(shí)的實(shí)數(shù)部分(I)和虛數(shù)部分(Q)。檢測(cè)出該矢量的角速度，通過PWM控制部生成與該角速度對(duì)應(yīng)的直流電壓，供給到OCXO。
文檔編號(hào)H03L7/091GK101416392SQ20078001159
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者大西直樹, 鹽原毅, 若松俊一 申請(qǐng)人:日本電波工業(yè)株式會(huì)社