(57)【要約】【課題】  複数の異なる周波数信号を出力可能で、消費電力を低減し、構造が簡易で小型化できる水晶発振回路を提供する。【解決手段】  電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）２からの出力を分周比に応じて分周器３で分周し、分周された信号とＶＣＸＯ２から出力された信号を合成器４で合成し、予め分周比に応じて通過帯域が定められた複数のＢＰＦ５に出力し、該当するＢＰＦのみが特定の周波数帯域の信号を通過させ、ＰＬＬ６で位相制御が為されて、所望の周波数信号を出力する水晶発振回路である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧に応じて発振周波数を可変する電圧制御水晶発振器と、
前記電圧制御水晶発振器の出力を、入力される複数の分周比で分周する分周器と、
前記電圧制御水晶発振器の出力と前記分周器の出力を合成する合成器と、
前記合成器からの出力を入力し、前記複数の分周比に対応して異なる通過帯域を有する複数の帯域通過フィルタと、
前記フィルタの出力を逓倍する逓倍器とを有することを特徴とする水晶発振回路。
【請求項２】
逓倍器をＰＬＬで構成したことを特徴とする請求項１記載の水晶発振回路。
【請求項３】
合成器を排他的論理和回路で構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の水晶発振回路。
【請求項４】
複数の帯域通過ファイルの入力段又は出力段に特定のフィルタを選択するためのスイッチと、当該各スイッチのオン／オフの制御を分周器に入力される分周比に応じて行う選択回路とを設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の水晶発振回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の周波数を出力する水晶発振回路に係り、特に、安価で回路構成を簡略化できる水晶発振回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
［従来技術］
従来の複数周波数発振の水晶発振回路について図４を参照しながら説明する。図４は、従来の水晶発振回路の構成図である。
従来の水晶発振回路は、図４に示すように、複数の電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ：Voltage Controlled Crystal Oscillator）２-1〜２-4を備え、各ＶＣＸＯが異なる周波数を発振し、その発振出力をＶＣＸＯの後段に設けられたスイッチ５０-1〜５０-4で選択し、選択された出力を増幅器６０で増幅し、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）６で逓倍して周波数出力端子７に出力する。
【０００３】
また、ＶＣＸＯに制御電圧Ｖccを供給する制御電圧入力端子１が設けられている。
そして、スイッチ５０-1〜５０-4のオン／オフを制御する選択回路（ＤＥＣ）９が設けられ、選択回路９への指示信号が指示入力端子１０から入力されるようになっている。
【０００４】
上記従来の水晶発振回路における動作は、複数のＶＣＸＯ２-1〜２-4が各々異なる周波数を発振しており、状況に応じて必要とされる周波数をスイッチ５０-1〜５０-4で選択して、増幅器６０で増幅し、ＰＬＬ６で逓倍して周波数出力端子７から目的の周波数を出力するようになっている。
【０００５】
尚、関連する先行技術として、特開２００４−１１２５９９号公報（特許文献１）、特開２００４−３１２２４７号公報（特許文献２）、特開２００４−３５００９７号公報（特許文献３）がある。
【０００６】
特許文献１には、ジッタ低減回路及び電子機器において、位相比較器と、低域通過フィルタと、電圧制御水晶発振器と、周波数逓倍回路とを備え、周波数逓倍の出力を位相比較器にフィードバック帰還する構成が示されている。
但し、特許文献１における低域通過フィルタは、複数の周波数に対応して選択的に所望の周波数を通過させるものとはなっていないものである。
【０００７】
特許文献２には、ローカル信号発生装置において、コムスペクトル発生回路は、１／１０分周器と、コムジェネレータと、ローパスフィルタと、バッファアンプとを有し、ＶＣＸＯで発振された３０ＭＨｚの信号をローパスフィルタで０〜１５０ＭＨｚの周波数帯に制限し、６ＭＨｚ間隔で複数の線スペクトルが存在するコムスペクトル列を生成することが示されている。
但し、特許文献２におけるローパスフィルタは、複数の周波数に対応して選択的に所望の周波数を通過させるものとはなっていないものである。
【０００８】
特許文献３は、周波数信号源において、水晶発振器と、１／Ｒの可変分周器と、位相比較器と、ループフィルタと、電圧制御発振器と、分配器と、１／Ｎの可変分周器と、１／２の固定分周器と、周波数選択部とを有し、複数の周波数に対応して特定の周波数を出力することが示されている。
但し、特許文献３では、特定の周波数を得るために、水晶発振器と電圧制御発振器を必須の構成とし、更に複数の分周器を設ける必要があるため、構成を複雑にするものとなっていた。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１１２５９９号公報
【特許文献２】特開２００４−３１２２４７号公報
【特許文献３】特開２００４−３５００９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の水晶発振回路では、複数のＶＣＸＯを必要とし、並行して動作させているため、構造が複雑で電力消費が多く、回路全体が高価で小型化できないという問題点があった。
【００１１】
本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、複数の異なる周波数信号を出力可能で、消費電力を低減し、構造が簡易で小型化できる水晶発振回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、水晶発振回路において、入力電圧に応じて発振周波数を可変する電圧制御水晶発振器と、電圧制御水晶発振器の出力を、入力される複数の分周比で分周する分周器と、電圧制御水晶発振器の出力と分周器の出力を合成する合成器と、合成器からの出力を入力し、複数の分周比に対応して異なる通過帯域を有する複数の帯域通過フィルタと、フィルタの出力を逓倍する逓倍器とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上記水晶発振回路において、逓倍器をＰＬＬで構成したことを特徴とする。
【００１４】
本発明は、上記水晶発振回路において、合成器を排他的論理和回路で構成したことを特徴とする。
【００１５】
本発明は、上記水晶発振回路において、複数の帯域通過ファイルの入力段又は出力段に特定のフィルタを選択するためのスイッチと、当該各スイッチのオン／オフの制御を分周器に入力される分周比に応じて行う選択回路とを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、入力電圧に応じて発振周波数を可変する電圧制御水晶発振器と、電圧制御水晶発振器の出力を、入力される複数の分周比で分周する分周器と、電圧制御水晶発振器の出力と分周器の出力を合成する合成器と、合成器からの出力を入力し、複数の分周比に対応して異なる通過帯域を有する複数の帯域通過フィルタと、フィルタの出力を逓倍する逓倍器とを有する水晶発振回路としているので、消費電力を低減し、構造が簡易で小型化できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る水晶発振回路は、電圧制御水晶発振器と、当該電圧制御水晶発振器からの出力を分周比に応じて分周する分周器と、分周された信号と電圧制御水晶発振器から出力された信号を合成する合成器と、予め分周比に応じて通過帯域が定められた複数の帯域制限フィルタと、該当する帯域制限フィルタのみが特定の周波数帯域の信号を通過させ、位相制御を行う位相ロックド・ループ（ＰＬＬ）とを有する構成としているので、複数の電圧制御水晶発振器を設けることなく、分周器での分周比と当該分周比に対応する帯域制限フィルタの作用により複数の周波数帯域の信号から所望の周波数信号を選択出力でき、消費電力を低減し、構造が簡易で小型化できるものである。
【００１８】
また、別の実施の形態に係る水晶発振回路は、電圧制御水晶発振器と、当該電圧制御水晶発振器からの出力を分周比に応じて分周する分周器と、分周された信号と電圧制御水晶発振器から出力された信号を合成する合成器と、異なる周波数の通過帯域を有する複数の帯域制限フィルタと、位相制御を行う位相ロックド・ループ（ＰＬＬ）と、分周比に応じた選択により特定の帯域制限フィルタが選択され、当該帯域制限フィルタを通過した特定の周波数帯域の信号をＰＬＬに出力する複数のスイッチとを有する構成としているので、複数の電圧制御水晶発振器を設けることなく、分周器での分周比と当該分周比に対応する帯域制限フィルタの作用により複数の周波数帯域の信号から所望の周波数信号を選択出力でき、消費電力を低減し、構造が簡易で小型化できるものである。
【００１９】
［水晶発振回路の構成：図１］
本発明の実施の形態に係る水晶発振回路について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る水晶発振回路の構成図である。
本発明の実施の形態に係る水晶発振回路（本回路）は、図１に示すように、制御電圧入力端子１と、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）２と、分周器（Ｍ／Ｎ）３と、合成器（ミキサー）４と、複数のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５と、逓倍器（ＰＬＬ）６と、周波数出力端子７と、分周比選択端子８とから構成されている。
【００２０】
［各部］
制御電圧入力端子１は、ＶＣＸＯ２に制御電圧を供給するための端子である。
電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）２は、制御電圧入力端子１から入力される電圧に応じて特定の周波数を発振するもので、発振された周波数の信号は分周器３と合成器４に出力される。  
【００２１】
分周器（Ｍ／Ｎ）３は、分周比選択端子８から入力される分周比信号に従ってＶＣＸＯ２から出力される周波数信号を分周比（Ｍ／Ｎ）に分周して合成器４に出力する。尚、分周比はＢＰＦ５との関係で可変の値をとる。
合成器（ミキサー）４は、分周器３からの信号とＶＣＸＯ２からの信号とを合成し、ＢＰＦ５に出力する。合成器４を排他的論理和回路（ＥＸ−ＯＲ）で構成してもよい。
【００２２】
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５は、図１では４個のＢＰＦ５-1〜５-4で構成され、それぞれ異なる周波数帯域の周波数を通過させる。
ＢＰＦ５は、合成器４から予め複数の分周比に対応した周波数帯域の信号が入力されるため、当該分周比に対応した周波数帯域を通過させる通過特性を備えるものを本回路に組み込むようにする。
【００２３】
逓倍器（ＰＬＬ）６は、ＢＰＦ５を通過した周波数信号が入力され、安定出力のための位相制御が為されて周波数出力端子７から所望の周波数信号が出力される。
分周比選択端子８は、分周器３における分周比（Ｍ／Ｎ）の指示信号が入力される。
【００２４】
［本回路の動作］
ＶＣＸＯ２の出力周波数をｆ1とすると、分周器２でＭ／Ｎの分周比で分周すると、Ｍ／Ｎ＊ｆ1の周波数が出力される。
そして、合成器４で、ＶＣＸＯ２からの信号と分周器３からの信号を合成し、周波数ｆ1±（Ｍ／Ｎ＊ｆ1）をＢＰＦ５に出力する。
ここで、ＢＰＦ５と分周器３の分周比Ｍ／Ｎを定めれば、ＢＰＦ５から望む出力周波数ｆ1−（Ｍ／Ｎ＊ｆ1）又はｆ1＋（Ｍ／Ｎ）が周波数出力端子７から得られる。
本実施の形態においては、ＢＰＦ５は、周波数の選択数を４波としているが、複数であれば何波であってもよい。
【００２５】
［バンドパスフィルタの構成：図２］
次に、本回路におけるバンドパスフィルタの構成について図２を参照しながら説明する。図２は、バンドパスフィルタの構成図である。
バンドパスフィルタは、図２に示すように、合成器４からの信号が入力端子１１に入力され、更に抵抗１２とコンデンサ１３を介してＮＰＮトランジスタ１８のベースＢに接続されている。
また、そのベースＢには、電源３９の電圧Ｖccが抵抗１４と抵抗１５によって分圧された電圧が印加されている。
【００２６】
また、ＮＰＮトランジスタ１８のエミッタＥには、抵抗１６とコンデンサ１７が並列接続され、他端が接地されている。
更に、ＮＰＮトランジスタ１８のコレクタＣには、抵抗３５とコンデンサ３６が直列に接続され、アンプ３７を介してバンドパス出力端子３８に接続している。
【００２７】
更に、ＮＰＮトランジスタ１８のコレクタＣには、抵抗、水晶振動子、コンデンサが並列接続された並列共振回路が抵抗を介して複数接続されている。そして、並列共振回路の他端には電源３９の電圧Ｖccが印加されている。
【００２８】
第1の並列共振回路は、並列接続の抵抗１９、水晶振動子２０、コンデンサ２１と、直列接続の抵抗２２とから構成され、第２の並列共振回路は、並列接続の抵抗２３、水晶振動子２４、コンデンサ２５と、直列接続の抵抗２６とから構成され、第３の並列共振回路は、並列接続の抵抗２７、水晶振動子２８、コンデンサ２９と、直列接続の抵抗３０とから構成され、第４の並列共振回路は、並列接続の抵抗３１、水晶振動子３２、コンデンサ３３と、直列接続の抵抗３４とから構成されている。
【００２９】
第１〜４の並列共振回路は、水晶振動子２０，２４，２８，３２とコンデンサ２１，２５，２９，３３は同様の仕様の電子部品を使用し、抵抗１９，２３，２７，３１のインピーダンスのみを各々異ならしめることで、各並列共振回路は異なる共振特性を備えるものとなる。
無論、各電子部品を異なる仕様にして各並列共振回路は異なる共振特性を備えるものとしてもよい。
【００３０】
例えば、抵抗１９は、水晶振動子２０のＱを下げることで、わずかな周波数ずれに対しても共振して並列共振時のインピーダンスを高くする効果があり、共振周波数のみが増幅器３７を経てバンドパス出力端子３８に出力される。他の並列共振回路部分も共振周波数が異なるだけで上記と同様である。
尚、並列共振回路は、水晶振動子でなくても、望む周波数の組み合わせ次第で、コイルであっても構わない。
【００３１】
［別の実施の形態：図３］
上記実施の形態では、ＢＰＦ５を並列接続としたが、分周比選択端子８との組み合わせでスイッチによる選択する構成であってもよい。
別の実施の形態に係る水晶発振回路（別の回路）について図３を参照しながら説明する。図３は、別の実施の形態に係る水晶発振回路の構成図である。
【００３２】
別の回路は、図３に示すように、制御電圧入力端子１と、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）２と、分周器（Ｍ／Ｎ）３と、合成器（ミキサー）４と、複数のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５と、逓倍器（ＰＬＬ）６と、周波数出力端子７と、分周比選択端子８と、ＢＰＦ５の後段にそれぞれ設けられたスイッチ５０-1〜５０-4と、当該スイッチ５０を選択する選択回路（ＤＥＣ）９と、選択回路９への選択信号が入力される選択信号入力端子１０とから構成されている。
【００３３】
ここで、スイッチ５０、選択回路９、選択信号入力端子１０以外は、図１に示した構成と同様である。
尚、選択回路９には選択信号入力端子１０から選択信号を入力するようにしているが、分周比選択端子８からの分周比選択信号を分岐して選択回路９に入力して、当該分周比選択信号を選択回路９が解析してスイッチ５０-1〜５０-4を選択するようにしてもよい。
【００３４】
別の回路における動作は、制御電圧入力端子１からＶＣＸＯ２に制御電圧が印加され、ＶＣＸＯ２からの出力を分周器３でＭ／Ｎに分周し、合成器４で分周器３からの出力とＶＣＸＯ２からの出力を合成し、合成器４からの出力をＢＰＦ５-1〜５-4に出力する。
【００３５】
ＢＰＦ５-1〜５-4に接続するスイッチ５０-1〜５０-4を分周比に対応する選択信号が選択信号入力端子１０からＤＥＣ９に出力され、ＤＥＣ９がスイッチ５０-1〜５０-4のいずれかを選択する。
【００３６】
すると、分周比に対応したＢＰＦ５-1〜５-4のいずれかとＰＬＬ６が接続され、分周比に対応した帯域制限された周波数帯域の信号がＰＬＬ６に出力され、ＰＬＬ６で位相制御が為され、周波数出力端子７に出力される。
【００３７】
本回路では、各ＢＰＦ５-1〜５-4が重複しない周波数を通過させるフィルタを想定しているが、別の回路では、各ＢＰＦ５-1〜５-4の周波数通過帯域が重複していても所望の周波数信号を出力可能である。
【００３８】
［実施の形態の効果］
本回路によれば、ＶＣＸＯ２からの出力を分周比に応じて分周器３で分周し、分周された信号とＶＣＸＯ２から出力された信号を合成器４で合成し、予め分周比に応じて通過帯域が定められた複数のＢＰＦ５に出力し、該当するＢＰＦのみが特定の周波数帯域の信号を通過させ、ＰＬＬ６に出力するようにしているので、複数のＶＣＸＯを設けることなく、分周器３での分周比と当該分周比に対応するＢＰＦ５の作用により複数の周波数帯域の信号から所望の周波数信号を選択出力でき、消費電力を低減し、構造が簡易で小型化できる効果がある。
【００３９】
別の回路によれば、ＶＣＸＯ２からの出力を分周比に応じて分周器３で分周し、分周された信号とＶＣＸＯ２から出力された信号を合成器４で合成し、分周比に応じてスイッチ５０-1〜５０-4が選択され、選択されたスイッチ５０に接続するＢＰＦ５が特定の周波数帯域の信号を通過させ、ＰＬＬ６に出力するようにしているので、複数のＶＣＸＯを設けることなく、分周器３での分周比と当該分周比に対応するＢＰＦ５の作用により複数の周波数帯域の信号から所望の周波数信号を選択出力でき、消費電力を低減し、構造が簡易で小型化できる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、複数の異なる周波数信号を出力可能で、消費電力を低減し、構造が簡易で小型化できる水晶発振回路に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係る水晶発振回路の構成図である。
【図２】バンドパスフィルタの構成図である。
【図３】別の実施の形態に係る水晶発振回路の構成図である。
【図４】従来の水晶発振回路の構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…制御電圧入力端子、  ２…電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）、  ３…分周器（Ｍ／Ｎ）、  ４…合成器（ミキサー）、  ５…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、  ６…逓倍器（ＰＬＬ）、  ７…周波数出力端子、  ８…分周比選択端子、  ９…選択回路（ＤＥＣ）、  １０…選択信号入力端子、  １１…入力端子、  １２…抵抗、  １３…コンデンサ、  １４…抵抗、  １５…抵抗、  １６…抵抗、  １７…コンデンサ、  １８…ＮＰＮトランジスタ、  １９…抵抗、  ２０…水晶振動子、  ２１…コンデンサ、  ２２…抵抗、  ２３…抵抗、  ２４…水晶振動子、  ２５…コンデンサ、  ２６…抵抗、  ２７…抵抗、  ２８…水晶振動子、  ２９…コンデンサ、  ３０…抵抗、  ３１…抵抗、  ３２…水晶振動子、  ３３…コンデンサ、  ３４…抵抗、  ３５…抵抗、  ３６…コンデンサ、  ３７…アンプ、  ３８…バンドパス出力端子、  ３９…電源、  ４０…グランド、  ５０…スイッチ、  ６０…増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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