(57)【要約】【課題】機械的振動だけでなく、様々な要因による発振周波数の変動を軽減することのできる発振装置を安価に提供する。【解決手段】電圧制御発振器１の出力をＦＭ検波器６で検波して周波数変動成分を検出し、ＰＬＬ回路１００の周波数特性に対して逆特性を有するハイパスフィルタ７で、ＰＬＬ回路１００により抑制できない低周波領域以外の周波数変動成分を抽出する。抽出された周波数変動成分は、移相器８で逆位相に移相された後、電圧加算器９に入力されてローパスフィルタ５の出力信号に加算される。これにより、ＰＬＬ回路１００で抑制できない電圧制御発振器１の出力周波数の変動成分が打ち消されて除去され、電圧制御発振器１の発振周波数を安定して制御することができる。【選択図】  図１
2004242170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される制御電圧に応じて発振周波数を制御する電圧制御発振器を有するＰＬＬ回路を備えた発振装置であって、
前記電圧制御発振器の出力信号の周波数変動成分を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された周波数変動成分から、前記ＰＬＬ回路のループ帯域外の帯域の信号変動成分を抽出する信号変動成分抽出手段と、
前記信号変動成分抽出手段によって抽出された信号変動成分を逆位相に移相する移相手段と、
前記移相手段によって移相された信号変動成分を、前記電圧制御発振器に入力される制御電圧に加算する加算手段とを備える発振装置。
【請求項２】
請求項１記載の発振装置であって、
前記電圧制御発振器からの出力信号の前記検出手段への入力のオンオフを、外部からの信号により制御する制御手段を備える発振装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の発振装置を備える移動無線端末装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路を有した発振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、移動無線端末装置では、送受信に際して選局を行うために、発振された基準周波数から任意の局部発振周波数を生成する発振装置を用いている。移動体通信では、限りある周波数資源を有効に活用することがますます重要となってきており、これに伴って、より高い発振周波数を発振すると共に、周波数変動が少ない高精度の発振装置が求められている。
【０００３】
発振装置に使用される電圧制御発振器には、通常、振動子やコンデンサ等のような積層素子が含まれている。電圧制御発振器に外部から機械的な衝撃や振動が加わると、これらの積層素子にストレスがおよび、圧電効果によって電圧が発生する。その結果、この電圧により電圧制御発振器の発振出力が変調されてしまい、発振装置を使用する通信装置において通信エラーが発生したり、フレーム同期がはずれたりなど通信品質が劣化する。
【０００４】
この問題を解決するために、従来の発振装置（発振回路）は、図３に示すように、ＰＬＬ回路３００が電圧制御発振器３１と、分周器３２と、基準信号発振器３３と、位相比較器３４と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３５とから構成され、更に、電圧制御発振器３１の共振回路の付近に配置され、共振回路と同じ形状且つ同じ質量の振動センサ３６と、振動センサ３６により検出された信号を増幅する増幅器３７と、ＰＬＬ回路３０の周波数特性と逆特性を有するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３８と、ハイパスフィルタ３８によって濾波された信号の振幅と位相を調整する振幅位相調整器３９とを備えている。
【０００５】
上記のように構成された従来の発振装置において、電圧制御発振器３１の出力信号は、分周器３２で外部から指定された分周比で分周された後、位相比較器３４において基準信号発振器３３で発振された基準周波数の信号と比較され、位相差信号が出力される。この位相差信号はローパスフィルタ３５で不要な高周波成分が除去され、電圧加算器４０に入力される。
【０００６】
一方、振動センサ３６によって電圧制御発振器３１の共振回路が外部から受ける機械的な振動が検出され、増幅器３７で所定レベルに増幅される。増幅された振動検出信号は、ハイパスフィルタ３８においてＰＬＬ回路３０で吸収できない信号成分（ＰＬＬ回路３０によって制限されるループ帯域外の信号成分）が抽出され、位相振幅調整器３９でローパスフィルタ３５の出力信号と逆位相、且つ同レベルに調整され、電圧加算器４０へ入力される。
【０００７】
電圧加算器４０では、ローパスフィルタ３５の出力信号に位相振幅調整器３９の出力信号が加算され、ローパスフィルタ３５の出力信号に含まれる機械的振動に起因する信号成分が打ち消されて除去される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１５６６３３号公報（第５頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の発振装置では、電圧制御発振器の共振回路が外部から受ける機械的振動を検出するために、共振回路と同じ形状、且つ同じ質量の振動センサを用いているので、同様の回路を２つ形成しなければならず、コストが高くなるという問題点がある。
【００１０】
また、振動センサは電圧制御発振器の共振回路の付近に配置されるものの、共振回路の位置とは完全に一致しないことから、振動センサで検出される機械的振動は、ＰＬＬ回路内の電圧制御発振器に加えられる機械的振動と必ずしも等しいとはいえず、振動センサの検出精度が低いという問題点がある。
【００１１】
更に、振動センサは機械的振動のみを検出するものであるため、機械的振動以外の要因による周波数変動は軽減できないという問題点がある。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、機械的振動だけでなく、様々な要因による発振周波数の変動を軽減することのできる発振装置を安価に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】
本発明の発振装置は、入力される制御電圧に応じて発振周波数を制御する電圧制御発振器を有するＰＬＬ回路を備えた発振装置であって、前記電圧制御発振器の出力信号の周波数変動成分を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された周波数変動成分から、前記ＰＬＬ回路のループ帯域外の帯域の信号変動成分を抽出する信号変動成分抽出手段と、前記信号変動成分抽出手段によって抽出された信号変動成分を逆位相に移相する移相手段と、前記移相手段によって移相された信号変動成分を、前記電圧制御発振器に入力される制御電圧に加算する加算手段とを備える。
【００１４】
上記構成によれば、簡単な構成により、出力信号に現れる様々な要因による発振周波数の変動を確実に軽減できる。
【００１５】
また、本発明の発振装置は、前記電圧制御発振器からの出力信号の前記検出手段への入力のオンオフを、外部からの信号により制御する制御手段を備える。
【００１６】
上記構成によれば、発振装置に周波数変動を引き起こす要因が与えられるのが予測できるような状況においてのみ、制御手段によって、電圧制御発振器からの出力信号の検出手段への入力を許可し、それ以外の状況では検出手段への入力を許可しないように制御することで、電力消費を抑えることができる。
【００１７】
本発明の移動無線端末装置は、前記発振装置を備える。
【００１８】
上記構成によれば、通信品質が安定した移動無線端末装置を提供できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る発振装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る発振装置の構成を示すブロック図であり、破線で囲まれた部分がＰＬＬ回路１００である。
【００２１】
ＰＬＬ回路１００は、制御電圧によって発振周波数が制御される電圧制御発振器１と、外部からの周波数データによって指定される分周比で電圧制御発振器１の発振出力を分周する分周器２と、基準となる周波数信号を発振する基準信号発振器３と、基準信号発振器３から出力される信号と分周器２の出力信号の位相を比較して位相差信号を出力する位相比較器４と、位相差信号から不要な高周波成分を除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）５とを備えて構成される。
【００２２】
図１の発振装置は、更に、電圧制御発振器１の出力信号をＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）検波するＦＭ検波器６（特許請求の範囲の検出手段に該当）と、ＰＬＬ回路１００の周波数特性と逆特性を有するハイパスフィルタ７（特許請求の範囲の信号変動成分抽出手段に該当）と、ハイパスフィルタ７の出力信号を反転して逆位相にした信号を生成する移相器８（特許請求の範囲の移相手段に該当）と、移相器８の出力とＰＬＬ回路１００のローパスフィルタ５から出力される信号とを加算する電圧加算器９（特許請求の範囲の加算手段に該当）とを備えて構成される。
【００２３】
次に、上記のように構成された発振装置の動作について説明する。
【００２４】
基準信号発振器３から発振出力された基準周波数信号は、位相比較器４に入力される。位相比較器４では、入力された基準周波数信号と分周器２から出力される信号とが比較されて位相差信号が出力される。この位相差信号は、ローパスフィルタ５によって不要な高周波成分が除去され、電圧加算器９に入力される。
【００２５】
電圧加算器９では、ローパスフィルタ５の出力信号に、後述する移相器８の出力信号が加算され、ＰＬＬ回路１００で抑制できない電圧制御発振器１の出力周波数の変動成分が打ち消されて除去される。電圧加算器９の出力は、制御信号として電圧制御発振器１に入力され、その発振周波数を安定して制御する。
【００２６】
電圧制御発振器１の発振周波数は、外部から受ける機械的振動や外乱ノイズ等の電気的要因によって変動するが、ＦＭ検波器６は、電圧制御発振器１の出力をＦＭ検波することにより、この周波数変動成分（いわゆるノイズ成分）を検出する。
【００２７】
ＦＭ検波器６により検出された周波数変動成分は、ＰＬＬ回路１００の周波数特性に対して逆特性のハイパスフィルタ７に入力される。ＰＬＬ回路１００はその周波数特性に従って、出力周波数の変動成分の内、ループ利得が高い低周波領域（ＰＬＬ回路１０によって制限されるループ帯域内）の周波数変動成分を抑制するように動作するが、ハイパスフィルタ７は、ＰＬＬ回路１００のループ利得が低い高周波領域（ＰＬＬ回路１０によって制限されるループ帯域外）の周波数変動成分を抽出するものである。
【００２８】
ハイパスフィルタ７で抽出された周波数変動成分は、移相器８で反転されて逆位相とされ、電圧加算器９に入力される。周波数変動成分は電圧加算器９においてローパスフィルタ５の出力信号に加算され、ＰＬＬ回路１００で抑制できない周波数変動成分が打ち消されて除去される。これにより、電圧制御発振器１の発振周波数は安定して制御され、周波数変動が軽減される。
【００２９】
以上のように、本実施形態の発振装置によれば、電圧制御発振器１の発振出力からＰＬＬ回路１００で抑制できない周波数変動成分を抽出し、その逆位相信号をローパスフィルタ５の出力信号に加算して電圧制御発振器１を制御することにより、周波数変動を軽減することができる。
【００３０】
また、電圧制御発振器１の出力をＦＭ検波器６で直接検波して発振周波数の変動成分を検出するので、信頼性が高く、機械的振動に限らず様々な要因による周波数変動成分を軽減できる。
【００３１】
更に、機械的振動を検出するための振動センサを不要とするので、コストを抑えることができる。
【００３２】
また、本実施形態の発振装置を携帯電話機、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）、及び携帯情報端末（ＰＤＡ）等の移動無線端末装置に備えた場合、通信品質が安定した移動無線端末装置を実現することができる。
【００３３】
そして、本実施形態の発振装置を無線通信システムに備えた場合、通信品質が安定した無線通信システムを実現することができる。
【００３４】
（第２実施形態）
図２は、本実施形態に係る発振装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の発振装置が第１実施形態と異なる点は、電圧制御発振器１とＦＭ検波器６との間に制御回路１０を配置して構成されていることである。図１と同一の構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
【００３５】
制御回路１０は、電圧制御発振器１の出力がＦＭ検波器６へ入力するのを外部からの制御信号によって制御する。例えば、本実施形態の発振装置を適用した携帯電話機において、着信時の着信音やバイブレータの振動、また、通話中の音声などのように、ＰＬＬ回路１００で抑制できない電圧制御発振器１の出力周波数の変動を引き起こす要因が発生することが予測できるような状況では、制御信号を生成して電圧制御発振器１の出力がＦＭ検波器６へ入力されるのを許可し、それ以外の状況では許可しないようにする。
【００３６】
尚、上記制御信号はユーザによる所定のボタン操作によって手動で生成させても良いし、発信装置自体がＰＬＬ回路１００で抑制できない電圧制御発振器１の出力周波数の変動を引き起こす要因が発生することが予測できるような状況を検出して自動的に制御信号を生成するようにしても良い。
【００３７】
これにより、ＰＬＬ回路１００で電圧制御発振器１の出力周波数の変動が抑制できない場合にのみ、ＦＭ検波器６、ハイパスフィルタ７及び移相器８が動作状態となるので、発振装置の消費電力を低減することができる。
【００３８】
以上のように、本実施形態の周波数シンセサイザによれば、出力周波数の変動を引き起こす要因が発生することが予測される場合にのみ、ＦＭ検波器６に電圧制御発振器１の出力信号が入力されるように制御することにより、ＰＬＬ回路１００で電圧制御発振器１の出力周波数の変動が抑制できない周波数変動を軽減することができる。
【００３９】
一方、出力周波数の変動を引き起こす要因が加えられることが予測できない通常の状態では、ＦＭ検波器６に電圧制御発振器１の出力信号が入力されないように制御することにより、消費電力を低減すると共に、ＰＬＬ回路１００自身によって電圧制御発振器１の出力周波数の変動を抑制することができる。
【００４０】
また、本実施形態の発振装置を携帯電話機、ＰＨＳ、及び携帯情報端末等の移動無線端末装置に備えた場合、通信品質が安定した移動無線端末装置を実現することができる。
【００４１】
そして、本実施形態の発振装置を無線通信システムに備えた場合、通信品質が安定した無線通信システムを実現することができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、機械的振動だけでなく、様々な要因による発振周波数の変動を軽減することのできる発振装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発振装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る発振装置の構成を示すブロック図。
【図３】従来技術による発振装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１  電圧制御発振器
２  分周器
３  基準信号発振器
４  位相比較器
５  ローパスフィルタ
６  ＦＭ検波器
７  ハイパスフィルタ
８  移相器
９  電圧加算器
１０  制御回路
１００  ＰＬＬ回路
【図１】
2004242170.tif 000003
【図２】
2004242170.tif 000004
【図３】
2004242170.tif 000005