(57)【要約】【課題】位相比較のための基準信号が瞬断している期間においても、位相同期状態を維持し、出力周波数が変動しないＰＬＬ装置を提供する。【解決手段】制御対象信号を制御するＰＬＬ装置は、基準信号６を入力し、基準信号６を、所定時間遅延させた遅延基準信号１２を遅延回路７によって生成し、基準信号６と遅延基準信号１２との論理和を調整基準信号１４としてＯＲ回路８によって生成する基準信号入力部１３と、上記調整基準信号１４と上記制御対象信号とを比較して位相差を検出する位相比較器１と、上記位相差を入力し、入力した位相差に従い、電流を供給するチャージポンプ２と、上記供給される電流を蓄積し、蓄積した電流を電圧へ変換するループフィルタ３と、上記電圧に基づいた周波数の信号を生成するＶＯＣ４と、ＶＯＣ４が生成した信号を入力し、上記信号を上記制御対象信号として位相比較器１へ分周する分周器５とを備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象信号を制御する位相同期ループ装置において、
基準信号を入力し、上記基準信号を、所定時間遅延させた遅延基準信号を生成し、上記基準信号と上記遅延基準信号との論理和を調整基準信号として生成する基準信号入力部と、
上記基準信号入力部が生成した調整基準信号と制御対象信号とを入力し、上記調整基準信号と上記制御対象信号とを比較して位相差を検出する位相比較部と、
上記位相比較部が検出した位相差を入力し、入力した位相差に従い、電気を供給するチャージポンプと、
上記チャージポンプから供給される電気を蓄積し、上記蓄積した電気を電圧へ変換するループフィルタと、
上記ループフィルタが変換した電圧を入力し、入力した電圧に基づいた周波数の信号を生成する電圧制御発振部と、
上記電圧制御発振部が生成した信号を入力し、入力した信号を上記制御対象信号として上記位相比較部へ分周する分周器と
を備えることを特徴とする位相同期ループ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ、以下「ＰＬＬ」と記す）装置。
【請求項２】
上記基準信号入力部は、
上記基準信号を、所定時間遅延させた遅延基準信号を生成する遅延部と、
上記基準信号と上記遅延部が生成した遅延基準信号とを入力し、上記基準信号と上記遅延基準信号との論理和の信号を上記調整基準信号として出力する論理和部と
を備えることを特徴とする請求項１記載のＰＬＬ装置。
【請求項３】
上記ＰＬＬ装置は、さらに、
上記位相比較部が比較した位相差を入力し、上記位相差に基づいて同期状態を検出し、同期状態であるか否かを示す位相同期状態信号を出力する位相同期検出部と、
上記位相同期検出部から上記位相同期状態信号を入力し、上記位相同期状態信号に基づいて、チャージポンプが供給する電気の供給を制御するチャージポンプ制御部と
を備えることを特徴とする請求項１または２記載のＰＬＬ装置。
【請求項４】
上記ＰＬＬ装置は、さらに、
上記位相比較部が比較した位相差を入力し、上記位相差に基づいて同期状態を検出し、同期状態であるか否かを示す位相同期状態信号を出力する位相同期検出部と、
上記位相比較部が出力した位相差と上記位相同期検出部が出力した上記位相同期状態信号とを入力し、上記位相差を、上記位相同期状態信号に基づいて、段階的に変化させるように制御し、制御した位相差を上記チャージポンプへ出力する位相差制御部と
を備えることを特徴とする請求項１または２記載のＰＬＬ装置。
【請求項５】
制御対象信号を制御する位相同期ループ装置（以下、「ＰＬＬ装置」と記す）において、
基準信号を入力し、上記基準信号を、所定時間遅延させた遅延基準信号を生成し、上記基準信号と上記遅延基準信号との論理和を調整基準信号として生成する基準信号入力部と、
上記調整基準信号と上記制御対象信号とを入力し、上記調整基準信号と上記制御対象信号とを比較して位相差を検出する位相比較部と、
上記位相比較部が検出した位相差を入力し、上記位相差を制御する位相制御部と
を備えることを特徴とするＰＬＬ装置。
【請求項６】
制御対象信号を制御する位相同期ループ方法において、
上記基準信号を入力し、
上記基準信号を所定時間遅延させた遅延基準信号を生成し、
上記基準信号と、上記生成した遅延基準信号との論理和を調整基準信号として生成し、
生成した調整基準信号と、制御対象信号とを比較して位相差を検出し、
検出した位相差を抑制するように制御することを特徴とする位相同期ループ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線通信装置における位相同期ループ装置（位相同期回路）及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の回路構成を示す図であり、図において、１は、位相比較を行うための位相比較器、２は、この位相比較器１にて位相比較した位相差信号により制御されるチャージポンプ、３は、このチャージポンプ２からの電流を蓄積し電圧に変換するループフィルタ、４は、このループフィルタの電圧に従い出力信号の周波数を生成するＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、５は、このＶＣＯ４からの信号を分周する分周器、６は、位相比較を行うための基準信号である。
【０００３】
次に、動作について説明する。
位相比較のための基準信号６と分周器５からの比較信号が位相比較器１に入力され、位相比較器１にて位相比較される。この位相比較器１において、位相差を検出し、位相差信号によりチャージポンプ３を制御し、チャージポンプ出力としてシンク／ソース電流を発生させる。このチャージポンプ３からのシンク／ソース電流をループフィルタ４に供給し、ＶＣＯ５の制御電圧に変換する。このループフィルタ４からの制御電圧によりＶＣＯ５の発振周波数が制御され、最終的には、位相比較器１において、位相差が０になるように閉ループ制御され、所望の一定の周波数の信号を得ることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０６−０６１８５０号公報
【特許文献２】
特開２００１−２７４６８２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＰＬＬ回路は、基準信号が断となった場合、位相比較ができなくなる。つまり、位相差信号が進み位相差大となり、ＶＣＯ５からの出力信号の周波数は低い周波数へとＰＬＬ回路の時定数に従い変動する。無線通信、特に移動体通信装置の無線周波数を決定するＰＬＬ回路は、チャネル切替時間の短縮のためにＰＬＬの時定数は小さく、基準信号の断による無線周波数の変動は、大きなものとなる。位相比較のための基準信号は、同装置内の基準信号発振器部により供給され、その基準信号発振器部は冗長構成となっており、１つの基準信号発振器部が故障しても、装置の運用を停止することなく継続できるように構成されている（複数の基準信号発振器部を備える）。しかし、基準信号発振器部の故障時に他方へ切り替わる時に瞬断が発生し、これにより無線周波数の変動が発生する問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題を解消するためになされたもので、基準信号の瞬断に対して周波数（特に、無線周波数）が変動しないＰＬＬ装置及び方法を得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る位相同期ループ装置（ＰＬＬ装置）は、制御対象信号を制御するＰＬＬ装置において、
基準信号を入力し、上記基準信号を、所定時間遅延させた遅延基準信号を生成し、上記基準信号と上記遅延基準信号との論理和を調整基準信号として生成する基準信号入力部と、
上記基準信号入力部が生成した調整基準信号と制御対象信号とを入力し、上記調整基準信号と上記制御対象信号とを比較して位相差を検出する位相比較部と、
上記位相比較部が検出した位相差を入力し、入力した位相差に従い、電気を供給するチャージポンプと、
上記チャージポンプから供給される電気を蓄積し、上記蓄積した電気を電圧へ変換するループフィルタと、
上記ループフィルタが変換した電圧を入力し、入力した電圧に基づいた周波数の信号を生成する電圧制御発振部と、
上記電圧制御発振部が生成した信号を入力し、入力した信号を上記制御対象信号として上記位相比較部へ分周する分周器と
を備えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図を用いて説明する。
図１において、１は、位相比較を行うための位相比較器、２は、この位相比較器１にて位相比較した位相差信号により制御されるチャージポンプ、３は、このチャージポンプ２からの電流（電気）を蓄積し電圧に変換するループフィルタ、４は、このループフィルタの電圧に従い出力信号の周波数を生成するＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ、電圧制御発振器）、５は、このＶＣＯ４からの信号を分周する分周器、６は、位相比較を行うための基準信号（基準周波数）、７は、基準信号６を遅延させる遅延回路、８は、遅延回路７より出力される遅延基準信号１２と基準信号６とのＯＲを出力するＯＲ回路である。
【０００９】
次に、動作について説明する。
位相比較のための基準信号６は、位相比較信号が瞬断する時間分を遅延させる遅延回路７と遅延回路７を通らずにＯＲ回路８に供給される。遅延回路７では、所定時間（所定クロック）分を遅延させ、かつ、基準信号６の位相と同位相の遅延基準信号１２を出力する。この遅延基準信号１２と基準信号６がＯＲ回路８に入力され、これら信号のＯＲ信号が出力される。基準信号６が瞬断することなく入力されているときは、ＯＲ回路８からの出力信号は基準信号６と同じ信号となり、この基準信号６を元に以降位相同期が行われる。一方、基準信号６が瞬断により停止した場合は、ＯＲ回路８に供給される基準信号６がなくなるが、遅延回路７により一定時間だけ遅れた信号が元々供給されていた基準信号６と同位相でＯＲ回路８に供給される。これにより、ＯＲ回路８の出力は、基準信号６が瞬断しているときも位相比較のための基準信号６を位相比較器１に供給することを継続する。
【００１０】
図２は、基準信号６と遅延基準信号１２と調整基準信号１４との関係を示した図である。
基準信号６は、３クロック瞬断した場合を示している。
遅延基準信号１２は、遅延回路７から出力される信号であり、図２では、遅延回路７において基準信号６を５クロック遅延させた信号を出力する場合を示す。従って、遅延回路７から出力される遅延基準信号１２は、瞬断のタイミングが５クロック分遅くなって現れている。
なお、図２では、所定遅延時間は、５クロックと設定した場合を示している。遅延時間は、遅延回路７において、基準信号６を遅延させる時間（クロック）である。遅延時間は、所定の時間（クロック数）であり、任意のクロック数を設定することが可能である。
調整基準信号１４は、ＯＲ回路８から出力される信号であり、位相比較器１へ入力される。
【００１１】
図２に示すように、ＯＲ回路８は、基準信号６と、基準信号６を５クロック分遅延させた遅延基準信号１２との論理和を調整基準信号１４として出力する。従って、設定された所定の時間（図２では５クロック）以内の瞬断が基準信号６に発生した場合、瞬断による位相の変化は、相殺することができる。
【００１２】
上記のように、この実施の形態では、制御対象信号（図１では分周器５から出力される信号）を制御するＰＬＬ装置おいて、基準信号６を入力し、基準信号６を、所定時間遅延させた遅延基準信号１２を生成し、上記基準信号６と上記遅延基準信号１２との論理和を調整基準信号１４として生成する基準信号入力部１３と、上記基準信号入力部１３が生成した調整基準信号１４と制御対象信号とを入力し、上記調整基準信号１４と上記制御対象信号とを比較して位相差を検出する位相比較部（位相比較器１は、一例）と、上記位相比較部が検出した位相差を入力し、入力した位相差に従い、電気（電流）を供給するチャージポンプ２と、上記チャージポンプ２から供給される電気を蓄積し、上記蓄積した電気を電圧へ変換するループフィルタ３と、上記ループフィルタ３が変換した電圧を入力し、入力した電圧に基づいた周波数の信号を生成する電圧制御発振部（ＶＣＯ４は、一例）と、上記電圧制御発振部が生成した信号を入力し、入力した信号を上記制御対象信号として上記位相比較部へ分周する分周器５とを備えるＰＬＬ装置について説明した。
【００１３】
また、基準信号入力部１３は、上記基準信号６を、所定時間遅延させた遅延基準信号を生成する遅延部（遅延回路７は、一例）と、上記基準信号６と上記遅延部が生成した遅延基準信号１２とを入力し、上記基準信号６と上記遅延基準信号１２との論理和の信号を上記調整基準信号１４として出力する論理和部（ＯＲ回路８は、一例）とを備える例を説明した。
また、図１では、各構成要素は、回路を用いて示したが、これらに限られることはない。例えば、遅延回路７は、遅延部の一例であり、ＯＲ回路８は、論理部の一例である。従って、ソフトウェア等によって実現している場合であってもよい。
【００１４】
このように、この実施の形態のＰＬＬ装置は、遅延部と論理部を有する基準信号入力部１３において調整基準信号１４を生成することにより、遅延部で設定された所定時間（図２の例では５クロック）の瞬断の発生による周波数の変動を抑制することが可能になる。従って、瞬断発生時にも、位相同期状態を継続することができる。
【００１５】
また、基準信号が瞬断している間も位相同期回路は、位相同期をを維持することができ、出力信号の周波数を安定に維持すること可能となる。
【００１６】
以上のように、この実施の形態では、位相比較を行う位相比較器１と、電圧により周波数制御が行われるＶＣＯ４と、位相比較の結果に従い電流を供給するチャージポンプと、チャージポンプからの電流を蓄積しＶＣＯへ制御電圧を供給するループフィルタ（Ｌｏｏｐ  Ｆｉｌｔｅｒ）３と、ＶＣＯ４の出力信号を位相比較のために分周する分周器５と、位相比較のための基準信号と、前記位相比較器１の基準信号入力部１３に基準信号を遅延させるための遅延回路７を備えたことを特徴とする無線通信装置用ＰＬＬ回路（ＰＬＬ装置の一例）について説明した。
【００１７】
実施の形態２．
上記発明の実施の形態１では、遅延回路７を設けたが、遅延回路７の遅延時間以上の瞬断が発生した場合に対して、位相同期検出回路９とチャージポンプ電流制限制御回路１０とを設けることで、位相同期がはずれ、周波数がずれることを少なくすることが可能となる。図３に構成を示す。
【００１８】
次に、動作について説明する。
位相比較器１における位相比較により生成する位相差から、位相同期状態を位相同期検出回路９にて検出する。位相同期検出回路９より出力される位相同期状態信号により、チャージポンプ電流制限制御回路１０は、位相同期状態においては、チャージポンプ２のシンク／ソース電流を減少させるように制御し、非位相同期状態においては、チャージポンプ２のシンク／ソース電流を最大となるよう制御する。これにより、位相同期状態に基準信号を断となってもチャージポンプ２のシンク／ソース電流が極小に制限されているため、ループフィルタ３に供給される電流が極小となり、ＶＣＯ４を制御する電圧の変化が極小となり、出力周波数の変動が少なくなる。
【００１９】
図４は、基準信号６と遅延基準信号１２と調整基準信号１４との関係を示した図である。瞬断が発生したクロック数を除いて、図２と同様の部分の説明は省略する。
基準信号６は、９クロック瞬断した場合を示している。この点は、図２の例とは異なる。
図４においても、遅延時間は、５クロックと設定した場合を示している。
図４では、瞬断が発生し継続していたクロック数９クロックは、遅延時間のクロック数５クロックを超えている。従って、図４に示すように、調整基準信号１４は、入力信号が断になる状態（断状態）が発生している。
【００２０】
上記入力信号が断になっている状態では、位相同期検出回路９は、非位相同期状態であることを検出し、チャージポンプ電流制限制御回路１０は、チャージポンプ２のシンク／ソース電流を最大となるように制御することになる。シンク／ソース電流を最大にすることによって、出力周波数の変動を少なくする。
【００２１】
上記のように、この実施の形態では、ＰＬＬ装置は、実施の形態１の構成に加え、位相比較器１が比較した位相差を入力し、上記位相差に基づいて同期状態を検出し、同期状態であるか否かを示す位相同期状態信号を出力する位相同期検出部（位相同期検出回路９は、一例）と、上記位相同期検出部から上記位相同期状態信号を入力し、上記位相同期状態信号に基づいて、チャージポンプ２が供給する電気（電流）の供給を制御するチャージポンプ制御部（チャージポンプ電流制限制御回路１０は、一例）とを備えることを説明した。また、上記追加した二つの構成は、図３では回路を用いて説明しているが、これらに限られるわけではなく、ソフトウェア等で実現してもよい。
【００２２】
上記構成を追加することにより、基準信号が中断（断）した状態が、所定の遅延時間をこえた場合においても、周波数の変動を少なくすることが可能になる。
また、位相同期中においては、チャージポンプ２のシンク／ソース電流を減少させることにより、上記遅延部（遅延回路２）による位相同期保持時間（所定の遅延時間）を超える瞬断が発生した場合には、位相同期はずれを極力少なくすることができる。
【００２３】
以上のように、この実施の形態では、実施の形態１に加え、位相同期検出回路９と、位相同期検出回路９からの信号に従い位相同期状態時にチャージポンプの供給電流を制限するよう制御するチャージポンプ電流制限制御回路１０を有する無線通信装置用ＰＬＬ回路について説明した。
【００２４】
実施の形態３．
なお、上記発明の実施の形態２では、チャージポンプ２のシンク／ソース電流を制御するチャージポンプ電流制限制御回路１０を設けたが、位相比較器１から出力されるチャージポンプ２に供給される位相差信号を、段階的に位相差０から位相差最大に制限する位相差制限回路１１を設けることでも同じ目的を達成することができる。図５に構成を示す。
【００２５】
次に、動作について説明する。
位相同期検出回路９にて検出された位相同期状態信号に基づき、位相差制限回路１１においては、位相比較器１からの位相差信号が位相差なしの状態から位相差最大に変化しても、位相差を最大とせずに位相差を段階的に変化させるよう制御することにより、チャージポンプの出力電流を制御しループフィルタ３に供給される電流が極小となり、ＶＣＯ４を制御する電圧の変化が極小となり、出力周波数の変動が少なくなる。
【００２６】
また、この実施の形態においても、図４に示したように、瞬断の継続時間が、所定の遅延時間を超えた場合に、周波数の変動を少なくすることができる。
この実施の形態のＰＬＬ回路では、図４に示すように調整基準信号１４に断状態が発生した場合、位相差制限回路１１は、位相差を段階的に変化させるように位相差を制御する。
【００２７】
図５では、実施の形態１のＰＬＬ回路の構成に、位相同期検出回路９と位相差制限回路１１を追加した構成を一例として示した。しかしながら、図３に示したＰＬＬ回路へ位相差制限回路１１を追加した構成も可能である。
【００２８】
上記のように、この実施の形態では、位相同期検出部（位相同期検出回路９は、一例）と、位相比較器１が出力した位相差と上記位相同期検出部が出力した上記位相同期状態信号とを入力し、上記位相差を、上記位相同期状態信号に基づいて、段階的に変化させるように制御し、制御した位相差を上記チャージポンプ２へ出力する位相差制御部（位相差制限回路１１は、一例）とを備えるＰＬＬ装置について説明した。位相差制限回路１１は、一例であり、回路に限られることはない。
【００２９】
このように、位相差制御部によって、位相差を段階的に変化させることにより、位相同期中においては、チャージポンプ２のシンク／ソース電流を減少させることができる。これにより、上記遅延部（遅延回路２）による位相同期保持時間（所定の遅延時間）を超える瞬断が発生した場合に、位相同期はずれを極力少なくすることができる。
【００３０】
以上のように、この実施の形態では、実施の形態１に加え、位相同期検出回路９と、位相同期検出回路９からの信号に従い位相比較器１からの位相差信号を制御する位相差制限回路１１を有し、位相同期状態つまり位相差０から位相差最大に位相差信号が変化することに対し段階的に位相差を制御することを特徴とする無線通信装置用ＰＬＬ回路について説明した。
【００３１】
実施の形態４．
上記実施の形態１から３において示した図１，図３，図５のＰＬＬ回路（ＰＬＬ装置）の構成は一例である。
例えば、図１において、位相差制御部１５は、点線で囲った部分の構成要素、チャージポンプ２、ループフィルタ３、ＶＣＯ４、分周器５とを含む構成を一例として示している。しかしながら、位相差制御部１５は、位相比較部（一例として、位相比較器１）が検出した位相差を入力し、上記位相差を制御する機能を有する構成要素であれば、具体的な構成要素は図１に示した例に限られることはない。図３，図５の位相差制御部１５についても同様である。
【００３２】
また、図２，図４では、ディジタル信号を用いて基準信号等を説明したが、必ずしもディジタル信号に限られるわけではない。アナログ信号へ適用することも可能である。
【００３３】
実施の形態５．
上記実施の形態では、ＰＬＬ回路として装置を用いて説明したが、ＰＬＬ装置を用いた位相同期ループ方法においても、調整基準信号を用いることを特徴とする。位相同期ループ方法は、基準信号を入力し、入力した基準信号と、上記基準信号に基づいて生成した遅延基準信号との論理和を調整基準信号として、制御対象となる制御対象信号と比較する。
【００３４】
具体的な一例として、下記の手順によって位相同期ループ方法は実行される。
（１）基準信号を入力し、上記基準信号を所定時間遅延させた遅延基準信号を生成する（遅延基準信号生成工程）。
（２）上記基準信号と、上記生成した遅延基準信号との論理和を調整基準信号として生成する（調整基準信号生成工程）。
（３）生成した調整基準信号と、制御対象信号とを比較して位相差を検出する（位相差検出工程）。
（４）検出した位相差を抑制するように制御する（位相差制御工程）。
【００３５】
【発明の効果】
この発明によれば、基準信号と、上記基準信号を所定時間遅延させた基準信号との論理和の信号を基準信号として用いることにより、基準信号の瞬断発生時にも、位相同期状態を継続することが可能になる。従って、出力信号の周波数を安定した状態に維持することができる。特に、時定数の小さい、無線通信装置のＰＬＬ装置において、瞬断の影響を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による無線通信装置用ＰＬＬ回路の構成図である。
【図２】基準信号６と遅延基準信号１２と調整基準信号１４との関係を示した図。
【図３】この発明の実施の形態２による無線通信装置用ＰＬＬ回路の構成図である。
【図４】基準信号６と遅延基準信号１２と調整基準信号１４との関係を示した図。
【図５】この発明の実施の形態３による無線通信装置用ＰＬＬ回路の構成図である。
【図６】従来の無線通信装置用ＰＬＬ回路の構成図である。
【符号の説明】
１  位相比較器、２  チャージポンプ、３  ループフィルタ、４  ＶＣＯ、５分周器、６  基準信号、７  遅延回路、８  ＯＲ回路、９  位相同期検出回路、１０  チャージポンプ電流制限制御回路、１１  位相差制限回路、１２  遅延基準信号、１３  基準信号入力部、１４  調整基準信号、１５  位相差制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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