(57)【要約】【課題】割り切れにくい周波数のローカル信号を位相雑音特性良く出力することのできるローカル信号発生装置を提供すること。【解決手段】地上波デジタル放送に使用されるローカル信号発生装置であって、周波数が３０ＭＨｚの信号を発振するＶＣＸＯ１００と、ＶＣＸＯ１００から発振された当該信号を１／５に分周する１／５分周器１０１と、ＶＣＸＯ１００から発振された当該信号を１／８４００に分周する１／８４００分周器１０２と、所望のチャネルに割り当てられた周波数のローカル信号を生成するための低周波用信号を生成する低周波用ＰＬＬ回路１１０と、当該周波数の割り切れにくい周波数成分を生成するための高周波用信号を生成する高周波用ＰＬＬ回路１２０と、低周波用信号と高周波用信号とを周波数加算して所望のチャネルに割り当てられた周波数のローカル信号を生成する周波数加算部１３０とを備えて構成されている。【選択図】    図１
2004166079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低周波成分の信号と高周波成分の信号とを周波数加算して所定周波数のローカル信号を発振するローカル信号発生装置であって、
所定周波数の信号を発振する発振器と、
前記発振器から発振された信号を第１の分周比で分周した第１の基準信号と、内部でフィードバックされた第１の比較信号とを比較し、前記第１の基準信号と前記第１の比較信号の位相差に応じて位相同期した低周波成分の信号を出力する第１のＰＬＬ回路部と、
前記発振器から発振された信号を第２の分周比で分周した第２の基準信号と、内部でフィードバックされた第２の比較信号とを比較し、前記第２の基準信号と前記第２の比較信号の位相差に応じて位相同期した高周波成分の信号を出力する第２のＰＬＬ回路部と、
前記第１のＰＬＬ回路部から出力された低周波成分の信号と前記第２のＰＬＬ回路部から出力された高周波成分の信号とを周波数加算して、所定周波数のローカル信号を発生する周波数加算部と、
を備えたことを特徴とするローカル信号発生装置。
【請求項２】
前記第１のＰＬＬ回路部は、当該第１のＰＬＬ回路部から出力される前記低周波成分の信号を所定の分周比で分周する発振周波数切替用分周器を有し、
前記所定の分周比は可変であることを特徴とする請求項１記載のローカル信号発生装置。
【請求項３】
前記第１のＰＬＬ回路部は、
前記第１の基準信号と前記第１の比較信号との位相差に応じて所定周波数の信号を発振する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器から発振された信号を予め設定された複数の分周比の中から選択された分周比で分周する分周器と、を有し、
前記第１のＰＬＬ回路部から出力される前記低周波成分の信号は、前記電圧制御発振器から発振され前記分周器で分周された信号であることを特徴とする請求項１または２記載のローカル信号発生装置。
【請求項４】
前記第１のＰＬＬ回路部は、
前記第１の基準信号と前記第１の比較信号との位相差を示す位相差信号をＬｏｇ変換して出力するリニアリティ補正回路部を有し、
当該Ｌｏｇ変換された位相差信号に応じて位相同期した低周波成分の信号を出力することを特徴とする請求項２または３記載のローカル信号発生装置。
【請求項５】
前記低周波用ＰＬＬ回路から出力された低周波成分の信号を所定の帯域でフィルタリングするフィルタ手段と、
前記フィルタ手段をパスした信号の特定周波数成分を抑圧する抑圧手段と、を備え、
前記周波数加算部が周波数加算する低周波成分の信号は、前記フィルタ手段でフィルタリングされ、前記抑圧手段で特定周波数成分が抑圧された信号であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載のローカル信号発生装置。
【請求項６】
前記発振器を含み、外部から供給される特定周波数の第３の基準信号または所定の直流電圧を有した第４の基準信号と、前記発振器から発振された信号を第３の分周比で分周した第３の比較信号とを比較し、その位相差に応じて位相同期した信号を出力する基準ＰＬＬ回路部を備え、
前記基準ＰＬＬ回路部は、外部から前記第３の基準信号が供給されると当該基準信号に位相同期した特定周波数の信号を出力し、前記第３の基準信号が供給されないときは前記発振器が自励で発振して所定周波数の信号を出力することを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のローカル信号発生装置。
【請求項７】
前記基準ＰＬＬ回路部が有する２つの信号の位相を比較する手段は、ブリッジダイオードを利用したコイルアイソレート型の位相比較器であることを特徴とする請求項６記載のローカル信号発生装置。
【請求項８】
前記基準ＰＬＬ回路部が有する２つの信号の位相を比較する手段は、
前記第３の基準信号および前記第３の比較信号から前記第４の基準信号を出力するデジタル位相比較器と、
前記第３の基準信号または前記デジタル位相比較器から出力された第４の基準信号と、前記第３の比較信号とを比較して、その位相差に関する信号を出力するアナログ位相比較器と、
を有したことを特徴とする請求項６記載のローカル信号発生装置。
【請求項９】
前記第２のＰＬＬ回路部の発振器および前記発振器はＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載のローカル信号発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無限小数の周波数成分を持つ信号を位相雑音特性良く発振できるローカル信号発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地上波デジタル放送では、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：直行周波数分割多重）方式が使用される。ＯＦＤＭ方式では、等間隔で数千本の搬送波（１チャネルあたり１ｋＨｚ間隔で約５６００本のキャリア）からなる信号が利用される。このため、地上波デジタル放送に使用されるローカル信号発生装置には、１ｋＨｚ離調で−１１０ｄＢｃ／Ｈｚといった非常に良好な位相雑音特性が要求される。また、地上波デジタル放送で搬送されるキャリア信号は、１３ｃｈから６２ｃｈまでの５０チャネルが６ＭＨｚ間隔で存在するため、ローカル信号発生装置に要求される周波数可変範囲は５１０ＭＨｚから８１０ＭＨｚといった広い帯域に及ぶ。さらに、地上波デジタル放送の標準化仕様に対応するためには、ローカル信号発生装置は、無限小数の周波数成分（例えば、５１０．２９２８５７１・・・ＭＨｚ）を持つ信号を出力する必要がある。
【０００３】
ところで、地上波アナログ放送で用いられてきた従来のローカル信号発生装置としては、図７に示すような水晶発振器を用いた単一ＰＬＬ方式が主流であった。この方式では、水晶発振器１６の出力周波数（基準周波数）を比較分周器１２の分周比Ｎと基準分周器１４の分周比Ｍとの比、Ｎ／Ｍ倍した信号が出力される。地上波アナログ放送では、キャリア信号の周波数が例えば１０３．２５ＭＨｚというように比較的割り切れやすい数字であるため、Ｎ／Ｍは小さくて良い。このため比較周波数を高くすることができ、結果として、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：電圧制御発振器）１１において所望の周波数に絞り込む（ロックする）際に位相雑音のシェイプアップ効果が図れる。すなわち、当該ローカル信号発生装置からは、不要な周波数成分が小さな位相雑音の小さい信号が出力されることとなる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１７７８９７号公報
【特許文献２】
特開２００２−２１７９９２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ひとつのＰＬＬ系で異なる発振周波数を複数種類得る為には広帯域可変ＶＣＯの使用が前提となるが、一般的にＶＣＯの位相雑音はＯＦＤＭシステムが望む低位相雑音特性に比べて極めて劣悪であるため、基準源に水晶発振器を使用したＰＬＬが不可欠である。一方、上記説明した地上波デジタル放送では、キャリア信号の周波数単位を［ＭＨｚ］としたときの小数部が割り切れにくい無限小数（例えば、５１０．２９２８５７１・・・ＭＨｚ）であるため、ローカル信号発生装置もこれに応じた周波数成分のローカル信号を出力しなければならない。しかしながら、上記説明した単一ＰＬＬ方式のローカル信号発生装置が外部からの基準信号１０ＭＨｚ（ＯＦＤＭでは一般的にこの周波数が基準源に使われる）にロックする為には、このようなローカル信号を出力しようとするとＮ／Ｍを極めて大きくしなければならないため、比較周波数が非常に低くなってしまう。この結果、位相雑音はシェイプアップされず、ＶＣＯ１１の位相雑音裸特性がそのまま出力されてしまうという問題点があった。
【０００６】
すなわち、従来の単一ＰＬＬ方式のローカル信号発生装置を地上波デジタル放送に用いても、当該ローカル信号発生装置からは位相雑音の大きなローカル信号が出力されてしまう。特に、地上波デジタル放送では１チャネル中の搬送波が１ｋＨｚ間隔で複数設定されているため、位相雑音が大きいと隣り合う搬送波と相乗加算されてしまう。このため、割り切れにくい無限小数の成分を持つ複数の周波数を位相雑音特性良く出力する周波数可変型ローカル信号発生装置が望まれていた。
【０００７】
ただし、ＶＣＯよりも位相雑音裸特性が優れたＶＣＸＯをＶＣＯ１１の代わりに用いれば、１ｋＨｚ離調で−１１０ｄＢｃ／Ｈｚといった要求される位相雑音特性を実現することはできる。しかしながら、ＶＣＸＯを備えたローカル信号発生装置の出力周波数は固定であって１チャネルにしか対応できないため、地上波デジタル放送のように複数のチャネルに対応するためには、チャネル数分のＶＣＸＯを設けなければならない。これはローカル信号発生装置の回路規模およびコストの増大につながるため、望ましいことではない。このため、位相雑音特性が良く広い周波数可変範囲に対応できるローカル信号発生装置も望まれていた。
【０００８】
本発明は、上記従来の要望に鑑みてなされたものであって、割り切れにくい周波数のローカル信号を位相雑音特性良く出力することのできるローカル信号発生装置を提供することを目的としている。また、位相雑音特性が良く広い周波数可変範囲で複数のローカル信号に対応可能なローカル信号発生装置を提供することも目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るローカル信号発生装置は、低周波成分の信号と高周波成分の信号とを周波数加算して所定周波数のローカル信号を発振するローカル信号発生装置であって、所定周波数の信号を発振する発振器と、前記発振器から発振された信号を第１の分周比で分周した第１の基準信号と、内部でフィードバックされた第１の比較信号とを比較し、前記第１の基準信号と前記第１の比較信号の位相差に応じて位相同期した低周波成分の信号を出力する第１のＰＬＬ回路部と、前記発振器から発振された信号を第２の分周比で分周した第２の基準信号と、内部でフィードバックされた第２の比較信号とを比較し、前記第２の基準信号と前記第２の比較信号の位相差に応じて位相同期した高周波成分の信号を出力する第２のＰＬＬ回路部と、前記第１のＰＬＬ回路部から出力された低周波成分の信号と前記第２のＰＬＬ回路部から出力された高周波成分の信号とを周波数加算して、所定周波数のローカル信号を発生する周波数加算部と、を備えるものである。
【００１０】
このように、所定周波数のローカル信号は、低周波成分信号と高周波成分信号とが別々に生成した後、周波数加算することによって生成されるため、第１のＰＬＬ回路部、第２のＰＬＬ回路部共に比較信号の周波数を高く設定することができる。比較信号の周波数が高いとＰＬＬ回路のループ応答周波数が高くなるため、ＰＬＬ回路において位相雑音のシェイプアップ効果を図れ、結果として、位相雑音の小さい信号が出力されることとなる。したがって、割り切れにくい周波数のローカル信号を位相雑音特性良く出力するローカル信号発生装置を提供することができる。
【００１１】
また、本発明に係るローカル信号発生装置は、前記第１のＰＬＬ回路部は、当該第１のＰＬＬ回路部から出力される前記低周波成分の信号を所定の分周比で分周する発振周波数切替用分周器を有し、前記所定の分周比は可変である。したがって、低周波成分の信号の周波数を変化させることができるため、位相雑音特性が良く広い周波数可変範囲で複数のローカル信号に対応可能なローカル信号発生装置を提供することができる。
【００１２】
また、本発明に係るローカル信号発生装置は、前記第１のＰＬＬ回路部は、前記第１の基準信号と前記第１の比較信号との位相差に応じて所定周波数の信号を発振する電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器から発振された信号を予め設定された複数の分周比の中から選択された分周比で分周する分周器と、を有し、前記第１のＰＬＬ回路部から出力される前記低周波成分の信号は、前記電圧制御発振器から発振され前記分周器で分周された信号であるものである。したがって、高い分周比の分周器を選択すれば、第１のＰＬＬ回路部から出力される低周波成分の信号の位相雑音特性をさらに向上することができる。
【００１３】
また、本発明に係るローカル信号発生装置は、前記第１のＰＬＬ回路部は、前記第１の基準信号と前記第１の比較信号との位相差を示す位相差信号をＬｏｇ変換して出力するリニアリティ補正回路部を有し、当該Ｌｏｇ変換された位相差信号に応じて位相同期した低周波成分の信号を出力するものである。したがって、第１のＰＬＬ回路部の出力周波数を線形的に変化させることができるため、周波数帯域を考慮せずに低周波成分の信号の周波数を安定したシェイプアップ効果をもって変化させることができる。
【００１４】
また、本発明に係るローカル信号発生装置は、前記低周波用ＰＬＬ回路から出力された低周波成分の信号を所定の帯域でフィルタリングするフィルタ手段と、前記フィルタ手段をパスした信号の特定周波数成分を抑圧する抑圧手段と、を備え、前記周波数加算部が周波数加算する低周波成分の信号は、前記フィルタ手段でフィルタリングされ、前記抑圧手段で特定周波数成分が抑圧された信号であるものである。したがって、フィルタ手段で抑圧できない不要な特定周波数成分を抑圧することができる。
【００１５】
また、本発明に係るローカル信号発生装置は、前記発振器を含み、外部から供給される特定周波数の第３の基準信号または所定の直流電圧を有した第４の基準信号と、前記発振器から発振された信号を第３の分周比で分周した第３の比較信号とを比較し、その位相差に応じて位相同期した信号を出力する基準ＰＬＬ回路部を備え、前記基準ＰＬＬ回路部は、外部から前記第３の基準信号が供給されると当該基準信号に位相同期した特定周波数の信号を出力し、前記第３の基準信号が供給されないときは前記発振器が自励で発振して所定周波数の信号を出力するものである。したがって、基準ＰＬＬ回路部は正確な周波数の信号を発振することができるため、結果として、正確かつ安定した周波数の第１の基準信号および第２の基準信号を供給することができる。
【００１６】
また、本発明に係るローカル信号発生装置は、前記基準ＰＬＬ回路部が有する２つの信号の位相を比較する手段は、ブリッジダイオードを利用したコイルアイソレート型の位相比較器である。したがって、当該位相比較器は、高精度かつ高安定に動作し、動作可能な周波数帯に不感帯がない。
【００１７】
また、本発明に係るローカル信号発生装置は、前記基準ＰＬＬ回路部が有する２つの信号の位相を比較する手段は、前記第３の基準信号および前記第３の比較信号から前記第４の基準信号を出力するデジタル位相比較器と、前記第３の基準信号または前記デジタル位相比較器から出力された第４の基準信号と、前記第３の比較信号とを比較して、その位相差に関する信号を出力するアナログ位相比較器と、を有するものである。したがって、第３の基準信号と第３の比較信号との周波数の差が大きい場合は、デジタル位相比較器から出力された第４の基準信号と第３の比較信号とを比較してその位相差信号を出力するため、入力される信号の周波数にかかわらず、高精度で位相差信号を出力することができる。
【００１８】
さらに、本発明に係るローカル信号発生装置は、前記第２のＰＬＬ回路部の発振器および前記発振器はＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）である。したがって、第２のＰＬＬ回路部および発振器は位相雑音特性の良い信号を発振することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るローカル信号発生装置の実施の形態について、〔第１の実施形態〕、〔第２の実施形態〕の順に図面を参照して詳細に説明する。第１の実施形態および第２の実施形態では、本発明に係るローカル信号発生装置を地上波デジタル放送に使用する場合について説明する。
【００２０】
地上波デジタル放送では、５１０ＭＨｚから８１０ＭＨｚの広い周波数帯域にわたって６ＭＨｚ間隔で存在する複数のチャネル（１３ｃｈ〜６２ｃｈの５０チャネル）が利用され、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：直行周波数分割多重）方式が使用される。ＯＦＤＭ方式では、等間隔で数千本の搬送波（１チャネルあたり１ｋＨｚ間隔で約５６００本のキャリア）からなる信号が利用される。また、地上波デジタル放送の標準化仕様によれば、任意のチャネルにおける任意の搬送波の周波数成分が無限小数（例えば、４４４．２９２８５７１・・・ＭＨｚ）となっている。
【００２１】
そこで、第１の実施形態および第２の実施形態のローカル信号発生装置では、所望のチャネルに応じた信号を６ＭＨｚ間隔で広帯域にわたって出力すると共に、前記無限小数の周波数成分を実現する信号を出力し、当該出力された２つの信号を周波数加算することによって、地上波デジタル放送に使用される所望のチャネルおよびキャリア周波数に相当するローカル信号を出力する。なお、第１の実施形態および第２の実施形態では、地上波デジタル放送の１３ｃｈから２３ｃｈの１１チャネルに対応するローカル信号を出力するローカル信号発生装置について説明する。
【００２２】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係るローカル信号発生装置を示す構成図である。同図に示すように、第１の実施形態のローカル信号発生装置は、特許請求の範囲の発振器に該当するＶＣＸＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｘｔａｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：電圧制御水晶発振器）１００と、１／５分周器１０１と、１／８４００分周器１０２と、第１のＰＬＬ回路部に該当する低周波用ＰＬＬ回路１１０と、第２のＰＬＬ回路部に該当する高周波用ＰＬＬ回路１２０と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０５，１０７と、周波数加算部１３０と、バッファアンプ１０８とを備えて構成されている。
【００２３】
以下、本実施形態のローカル信号発生装置が有する各構成要素について説明する。
まず、本実施形態のＶＣＸＯ１００は、水晶発振子を共振器にして周波数が３０ＭＨｚの信号を発振する水晶発振器である。また、１／５分周器１０１は、ＶＣＸＯ１００から発振された３０ＭＨｚの信号を１／５に分周するものである。なお、１／５分周器１０１で分周された６ＭＨｚの信号φ１は低周波用ＰＬＬ回路１１０に入力される。また、１／８４００分周器１０２は、ＶＣＸＯ１００から発振された３０ＭＨｚの信号を１／８４００に分周するものである。なお、１／８４００分周器１０２で分周された約０．００３５７１ＭＨｚ（約３．５７ｋＨｚ）の信号φ３は高周波用ＰＬＬ回路１２０に入力される。
【００２４】
次に、低周波用ＰＬＬ回路１１０について説明する。低周波用ＰＬＬ回路１１０は、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：電圧制御発振器）１１１と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１２と、位相比較器１１３と、特許請求の範囲の発振周波数切替用分周器に該当するチャネル選択用１／Ｎ分周器１１４と、分周器に該当する１／４分周器１１５とを有して構成されており、位相比較器１１３からの直流出力に応じた周波数成分の信号を出力するものである。なお、低周波用ＰＬＬ回路１１０は、所望のチャネルに割り当てられた周波数のローカル信号を生成するための信号（低周波用信号）を１３ｃｈ〜２３ｃｈの広帯域にわたって６ＭＨｚ間隔で出力する。具体的には、６６ＭＨｚ〜１２６ＭＨｚまでの６ＭＨｚ間隔の１１波である。
【００２５】
以下、低周波用ＰＬＬ回路１１０の各構成要素について説明する。
まず、位相比較器１１３は、１／５分周器１０１で分周された信号（基準信号）φ１の周波数（６ＭＨｚ）と、ＶＣＯ１１１から出力され１／４分周器１１５およびチャネル選択用１／Ｎ分周器１１４によって分周された信号（比較信号）φ２とを比較して、これら２つの信号の位相差に応じた信号（位相差信号）を出力するものである。また、ＬＰＦ１１２は、位相比較器１１３から出力された位相差信号の高周波成分を抑圧して直流化するものである。
【００２６】
また、ＶＣＯ１１１は、バラクターダイオード（可変容量ダイオード、バリキャップダイオード）を用いた電圧制御発振器であり、ＬＰＦ１１２によって直流化された位相差信号の電圧に応じた周波数の信号を出力するものである。また、１／４分周器１１５は、ＶＣＯ１１１の出力周波数を１／４に分周するものである。また、チャネル選択用１／Ｎ分周器１１４は、１／４分周器１１５によって分周されたＶＣＯ１１１の出力信号の周波数をさらに１／Ｎに分周するものである。なお、チャネル選択用１／Ｎ分周器１１４の分周比Ｎを変化させることによって、低周波用ＰＬＬ回路１１０は、所望のチャネルに割り当てられた周波数のローカル信号を生成するための信号（低周波用信号）を出力することができる。
【００２７】
次に、高周波用ＰＬＬ回路１２０について説明する。高周波用ＰＬＬ回路１２０は、ＶＣＸＯ１２１と、ＬＰＦ１２２と、位相比較器１２３と、分周器１２４，１２５と、周波数逓倍器１２６，１２７，１２８とを有して構成されており、位相比較器１２３からの直流出力に応じた周波数成分の信号（高周波用信号）を出力するものである。なお、高周波用ＰＬＬ回路１２０は、所望のチャネルに割り当てられた周波数の割り切れにくい周波数成分を生成するための信号（高周波用信号）を出力する。具体的には、４４４．２９２８５７１ＭＨｚの信号を出力する。
【００２８】
以下、高周波用ＰＬＬ回路１２０の各構成要素について説明する。
まず、位相比較器１２３は、１／８４００分周器１０２で分周された信号（基準信号）φ３の周波数（０．００３５７１ＭＨｚ）と、ＶＣＸＯ１２１から出力され周波数逓倍器１２６〜１２８によって１２倍に逓倍された後、分周器１２４，１２５によって分周された信号（比較信号）φ４とを比較して、これら２つの信号の位相差に応じた信号（位相差信号）を出力するものである。また、ＬＰＦ１２２は、位相比較器１２３から出力された位相差信号の高周波成分を抑圧して直流化するものである。
【００２９】
また、ＶＣＸＯ１２１は、水晶発振子を共振器にして周波数が３７．０２４４ＭＨｚの信号を発振する水晶発振器であり、ＬＰＦ１２２によって直流化された位相差信号の電圧に応じた周波数の信号を出力するものである。また、周波数逓倍器１２６，１２７，１２８は、ＶＣＸＯ１２１から出力された信号の周波数をそれぞれ３倍、２倍、２倍に逓倍するものである。また、分周器１２４，１２５は、周波数逓倍器１２６〜１２８で逓倍された信号をそれぞれ１／２、１／６２２０１に分周するものである。
【００３０】
次に、周波数加算部１３０について説明する。周波数加算部１３０は、乗算器１３１と、ＢＰＦ１３２とを有して構成されており、低周波用ＰＬＬ回路１１０の出力信号（低周波用信号）と高周波用ＰＬＬ回路１２０の出力信号（高周波用信号）とを周波数加算することによって、所望のチャネルに割り当てられた周波数のローカル信号を生成するものである。例えば、６６ＭＨｚの低周波用信号と４４４．２９２８５７１ＭＨｚの高周波用信号とを周波数加算して、５１０．２９２８５７１ＭＨｚのローカル信号を生成する。
【００３１】
以下、周波数加算部１３０の各構成要素について説明する。
まず、乗算器１３１は、低周波用ＰＬＬ回路１１０から出力されＢＰＦ１０５によって不要な周波数成分が抑圧された低周波用信号と、高周波用ＰＬＬ回路１２０から出力されＢＰＦ１０７によって不要な周波数成分が抑圧された高周波用信号とを乗算するものである。また、ＢＰＦ１３２は、乗算器１３１の出力信号から不要な周波数成分を抑圧して所望のチャネルに割り当てられた周波数成分（低周波用信号＋高周波用信号）のみをパスするものである。
【００３２】
バッファアンプ１０８は、ＢＰＦ１３２をパスした信号を増幅して出力するものである。
【００３３】
次に、本実施形態のローカル信号発生装置の動作について簡単に説明する。
まず、ＶＣＸＯ１００から出力された３０ＭＨｚの信号は二手に分かれ、一方は１／５分周器１０１によって周波数が１／５に分周された後、低周波用ＰＬＬ回路１１０の位相比較器１１３に基準信号φ１として入力される。また、他方は、１／８４００分周器１０２によって周波数が１／８４００に分周された後、高周波用ＰＬＬ回路１２０の位相比較器１２３に基準信号φ３として入力される。
【００３４】
低周波用ＰＬＬ回路１１０では、ＶＣＯ１１１の出力周波数が１／４分周器１１５によって１／４に分周された後、二手に分かれ、一方はチャネル選択用１／Ｎ分周器１１４によってさらに１／Ｎに分周され、比較信号φ２として位相比較器１１３に入力される。なお、他方はそのまま低周波用信号として出力される。位相比較器１１３は、このようにして入力された基準信号φ１と比較信号φ２とを比較して位相差信号を出力する。ＬＰＦ１１２によって直流化された位相差信号はＶＣＯ１１１に送られ、ＶＣＯ１１１は、当該位相差信号の電圧に応じた周波数成分を持つ信号を出力する。
【００３５】
また、高周波用ＰＬＬ回路１２０では、ＶＣＸＯ１２１の出力周波数が周波数逓倍器１２６〜１２８によって１２倍に逓倍された後、二手に分かれ、一方は分周器１２４，１２５によって１／１２４４０２に分周され、比較信号φ４として位相比較器１２３に入力される。なお、他方はそのまま高周波用信号として出力される。位相比較器１２３は、このようにして入力された基準信号φ３と比較信号φ４とを比較して位相差信号を出力する。ＬＰＦ１２２によって直流化された位相差信号はＶＣＸＯ１２１に送られ、ＶＣＸＯ１２１は、当該位相差信号の電圧に応じた周波数成分を持つ信号を出力する。
【００３６】
低周波用ＰＬＬ回路１１０から出力された信号（低周波用信号）および高周波用ＰＬＬ回路１２０から出力された信号（高周波用信号）は、それぞれＢＰＦ１０５，１０７によってスプリアスや高調波等の不要信号が抑圧された後、周波数加算部１３０に入力される。周波数加算部１３０では、乗算器１３１がこれら２つの信号を周波数加算した後、ＢＰＦ１３２によって不要な周波数成分が抑圧して所望のチャネルに割り当てられた周波数成分（低周波用信号＋高周波用信号）のみをパスする。ＢＰＦ１３２をパスした信号は、バッファアンプ１０８によって増幅された後、ローカル信号として出力される。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態のローカル信号発生装置では、低周波用ＰＬＬ回路１１０が、所望のチャネルに割り当てられた周波数のローカル信号を生成するための低周波用信号を生成し、高周波用ＰＬＬ回路１２０が、当該チャネルに割り当てられた周波数の割り切れにくい周波数成分を生成するための高周波用信号を生成する。そして、周波数加算部１３０によって低周波用信号と高周波用信号とが周波数加算され、ローカル信号として出力される。
【００３８】
したがって、周波数単位を［ＭＨｚ］としたときの小数部が割り切れにくい無限小数であっても、ローカル信号は低周波用信号と高周波用信号とに分けられて生成されているため、６ＭＨｚ間隔のローカル周波数が要求される目的においては低周波用ＰＬＬ回路１１０がＶＣＯによる周波数可変部として動作しＶＣＯのＰＬＬ系の比較周波数を高く設定することができ、高周波用ＰＬＬ回路１２０が割り切れにくい周波数を発生することができる。比較周波数が高いとＰＬＬ回路のループ応答周波数が高くなるため、低周波用ＰＬＬ回路１１０におけるＶＣＯにおいて所望の周波数に絞り込む（ロックする）際に位相雑音のシェイプアップ効果を図れ、結果として、位相雑音の小さい信号が出力されることとなる。一方、高周波用ＰＬＬ回路１２０はＶＣＸＯを用いた固定発振周波数でよいので、比較周波数は低くても、位相雑音は劣化しない。このように、小数部が割り切れにくい無限小数であっても位相雑音特性の良いローカル信号発生装置を提供することができる。
【００３９】
また、チャネルを切り替える、すなわち異なる周波数のローカル信号を出力するためには、低周波用ＰＬＬ回路１１０が有するチャネル選択用１／Ｎ分周器１１４の分周比１／Ｎを変えることによって実現できるため、周波数可変範囲が広く位相雑音特性が良好なローカル信号発生装置を提供することができる。特に、当該ローカル信号発生装置を、広い周波数帯域にわたって複数のチャネルが利用され、各チャネルにおいて等間隔で数千本の搬送波が利用され、かつ搬送波の周波数成分が無限小数である地上波デジタル放送にも利用することができる。
【００４０】
また、本実施形態のローカル信号発生装置では、チャネル分の水晶発振子を設けることなく、複数のチャネルに対応することができるため、ローカル信号発生装置の回路規模およびコストを削減することができる。
【００４１】
なお、低周波用ＰＬＬ回路１１０が有する１／４分周器１１５を設けなくても良い。また、１／４分周器１１５の代わりまたは選択的に１／２分周器や１／８分周器を用いても良い。但し、１／２分周器のように分周比の低い分周器を用いる場合、発生できる周波数範囲は２倍に広がる（この場合１３ｃｈ〜３３ｃｈまでの２０チャネル対応となる。）が、位相雑音のシェイプアップ効果は、後述するように、−６ｄＢ劣化する。
【００４２】
特許請求の範囲の抑圧手段に該当する２次高調波抑圧回路１０６は、低周波用ＰＬＬ回路１１０から出力されＢＰＦ１０５を介して周波数加算部１３０に入力される信号のうち、ＢＰＦ１０５で抑圧できない特定の不要周波数成分を抑圧する回路である。なお、ＢＰＦ１０５は特許請求の範囲のフィルタ手段に該当する。２次高調波抑圧回路１０６は、入力信号を正弦波に変換した後、方形波に変換することによって２次高調波を抑圧する。方形波は奇数次の高調波成分のみを含む信号であるため、２次高調波成分を含まない。したがって、当該方形波をローパスフィルタにかければＶＣＯ１１１の最低発振周波数の２次高調波成分を抑圧することができる。
【００４３】
このように、２次高調波抑圧回路１０６を備えればＢＰＦ１０５でも抑圧できない２次高調波等の不要周波数成分を抑圧することができるため、ＶＣＯ１１１の周波数変化幅を１オクターブ以上まで引き上げる事ができる。
【００４４】
〔第２の実施形態〕
図３は、本発明の第２の実施形態に係るローカル信号発生装置を示す構成図である。同図において、図１（第１の実施形態）と重複する部分には同一の符号を附して説明を省略する。図３に示す第２の実施形態のローカル信号発生装置が第１の実施形態のローカル信号発生装置と異なる点は、ＶＣＸＯ１００の代わりに、当該ＶＣＸＯ１００を含む３０ＭＨｚ用ＰＬＬ回路１５０を備えている点である。なお、３０ＭＨｚ用ＰＬＬ回路１５０は特許請求の範囲の基準信号用ＰＬＬ回路部に該当する。
【００４５】
３０ＭＨｚ用ＰＬＬ回路１５０は、ＶＣＸＯ１００と、位相比較器１５３と、ＬＰＦ１５２と、１／３分周器１５４とを有して構成されており、低周波用ＰＬＬ回路１１０に入力される基準信号φ１および高周波用ＰＬＬ回路１２０に入力される基準信号φ３の元となる３０ＭＨｚの信号を供給するものである。また、周波数が１０ＭＨｚの外部から入力された信号と位相同期することによって、ＶＣＸＯ１００に生じた発振周波数のズレを補償する機能を有している。
【００４６】
以下、３０ＭＨｚ用ＰＬＬ回路１５０の各構成要素について説明する。
まず、ＶＣＸＯ１００は、第１の実施形態のＶＣＸＯ１００と同様に、水晶発振子を共振器にして周波数が３０ＭＨｚの信号を発振する水晶発振器である。なお、以下に説明する位相比較器１５３から出力されＬＰＦ１５２で直流化された位相差信号の電圧に応じて発振周波数のズレを自己補償する。
【００４７】
また、１／３分周器１５４は、ＶＣＸＯ１５１の出力周波数を１／３に分周するものである。また、位相比較器１５３は、所定電圧（例えば２．５Ｖ）の基準信号Ｖｒｅｆまたは外部から入力される周波数が１０ＭＨｚの信号と、ＶＣＸＯ１１０から出力され１／３分周器１５４によって分周された信号（比較信号）φ５とを比較して、これら２つの信号の位相差に応じた信号（位相差信号）を出力するものである。なお、上述のように基準信号となる信号には２種類あり、ＶＣＸＯ１１０は、外部から１０ＭＨｚの信号が入力されるとこれにロックし、当該１０ＭＨｚの信号の入力がないときは自励で発振する。また、ＬＰＦ１５２は、位相比較器１５３から出力された位相差信号の高周波成分を抑圧して直流化するものである。
【００４８】
なお、本実施形態の位相比較器１５３は、ＶＣＸＯ１１０が、外部から１０ＭＨｚの信号が入力されるとこれにロックし、当該１０ＭＨｚの信号の入力がないときは自励で発振するために、コイルアイソレート型の位相比較器が用いられる。図４に、コイルアイソレート型の位相比較器の回路構成を示す。コイルアイソレート型の位相比較器は、同図に示すように、ブリッジダイオードに２つのコイルを接続し当該２つのコイルにそれぞれアイソレートされたコイルが設けられた乗算器であって、ブリッジダイオードに接続される一方のコイルには基準信号Ｖｒｅｆが供給され、他方のコイルからは位相差信号が出力される。また、前記一方のコイルとはアイソレートされたコイルには１０ＭＨｚの信号が入力され、前記他方のコイルとはアイソレートされたコイルには比較信号φ５が入力される。
【００４９】
当該位相比較器１５３は、外部から基準信号が入力される場合は、当該基準信号とＶＣＸＯ１５１の出力信号に基づく比較信号とを重畳し当該基準信号の周波数と当該比較信号の周波数とが一致するときに直流となる当該重畳された信号の電圧値と前記直流電圧Ｖｒｅｆとを加算した結果を出力する。また、外部から基準信号が入力されない場合は、直流電圧Ｖｒｅｆを出力する。なお、直流電圧Ｖｒｅｆの電圧値は、ＶＣＸＯ１５１が３０．０００００ＭＨｚの信号を出力するための所定値に設定されている。このように、コイルアイソレート型の位相比較器１５３は、ダイオードとコイルのみで構成されておりノイズ発生源となり得るオペアンプやトランジスタ等の能動素子を含んでいないため、正確な位相差信号を出力することができる。また、コイルアイソレート型の特長として、精度が高く安定した動作をする、不感帯がないといったことが挙げられる。
【００５０】
本実施形態の位相比較器１５３に外部から１０ＭＨｚの信号が入力されない場合、基準信号Ｖｒｅｆの電圧が位相比較器１５３の出力電圧Ｖｏｕｔとなる。そして、位相比較器１５３から出力された直流電圧Ｖｏｕｔ＝ＶｒｅｆがＬＰＦ１５２を介してＶＣＸＯ１５１に印加される。
【００５１】
一方、位相比較器１５３に外部から１０．０ＭＨｚの信号が入力される場合、当該１０ＭＨｚの信号が比較信号φ５に重畳され、当該１０ＭＨｚの周波数と当該比較信号の周波数とが一致するときに直流となる当該重畳された信号の直流電圧と基準信号Ｖｒｅｆの電圧とを加算した電圧が位相比較器１５３の出力電圧Ｖｏｕｔとなる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態のローカル信号発生装置によれば、３０ＭＨｚ用ＰＬＬ回路１５０の位相比較器１５３に外部から１０ＭＨｚの信号が入力されると、３０ＭＨｚ用ＰＬＬ回路１５０の出力周波数は３０ＭＨｚに正確に位相同期されるため、低周波用ＰＬＬ回路１１０および高周波用ＰＬＬ回路１２０に対して正確かつ安定した周波数の基準信号を供給することができる。
【００５３】
なお、第２の実施形態では、３０ＭＨｚ用ＰＬＬ回路１５０の位相比較器１５３として、高精度かつ高安定で不感帯のないコイルアイソレート型の位相比較器が用いられているが、比較する２種類の信号（基準信号および比較信号）の周波数の差が大きいと位相差を検出する感度が極端に低下して、基準信号に同期させられる比較信号の周波数範囲が基準信号の近傍に限られてしまう。
【００５４】
この問題を解決するために、デジタル・アナログ混在型位相比較器を使用することが望ましい。図５に示すデジタル・アナログ混在型位相比較器３０３は、入力される基準信号および比較信号の周波数の差に基づいて出力を制御するデジタル位相比較器とコイルアイソレート型の位相比較器とを組み合わせたものであり、デジタル位相比較器の出力信号を直流電圧としてコイルアイソレート型の位相比較器に印加するものである。
【００５５】
デジタル・アナログ混在型位相比較器３０３では、まずデジタル位相比較器が、基準信号および比較信号の周波数の差に基づいて制御された信号を出力する。当該出力された信号の直流電圧はコイルアイソレート型の位相比較器に印加される。このため、当該デジタル・アナログ混在型位相比較器３０３は、入力される２つの信号の周波数の差に影響されることなく上述した動作を行うことができる。このように、デジタル・アナログ混在型位相比較器３０３は、比較する２種類の信号（基準信号および比較信号）の周波数の差が大きい場合であっても、高精度で位相差信号を出力することができる。
【００５６】
また、上記説明した第１および第２の実施形態の低周波用ＰＬＬ回路１１０では、ＶＣＯ１１１とＬＰＦ１１２との間に図６に示すリニアリティ補正回路３０２を設けても良い。なお、リニアリティ補正回路３０２は、特許請求の範囲のリニアリティ補正回路部に該当する。ＶＣＯ１１１は、バラクターダイオードの特性のため、印加する電圧を高くしても出力される周波数は電圧に比例せず、低周波領域と高周波領域とで制御感度が異なっている。つまり、低周波領域で制御電圧を最適化すると高周波領域では不足制動となったり、逆に、高周波領域で最適化すると低周波領域で過制動となったりするという問題があった。
【００５７】
この問題を解決するために、リニアリティ補正回路３０２は、入力された制御電圧をＬｏｇ変換して出力する。したがって、ＶＣＯ１１１に印加される制御電圧に対して出力周波数を線形的に変化させることができ、周波数帯域を考慮せずにＶＣＯ１１１を制御することができる。結果として、地上波デジタル放送でチャネルを変更する場合、ＶＣＯ１１１の出力周波数を変更したときのＰＬＬ応答のダンピングファクタ−設定が常に最適な固定定数に保たれる為、チャネル切り替え毎の調整が不要となる。
【００５８】
さらに、第１および第２の実施形態において、低周波用ＰＬＬ回路１１０が有する１／４分周器１１５の代わりに１／２分周器、１／４分周器および１／８分周器を設け、これらをスイッチで選択する構成としても良い。なお、周波数を１／２分周する度に、位相雑音を抑圧する効果（位相雑音抑圧比）は６ｄＢずつ低下する。つまり、１／８に分周する場合は１／２に分周する場合よりも１２ｄＢ程度位相雑音抑圧比が向上する。しかし、分周すると低周波用ＰＬＬ回路１１０が出力する周波数の範囲が狭くなるため、位相雑音に対する要求が高い場合は分周比を８に設定するといったように、製品の仕様に応じて分周比を選択するのが好ましい。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るローカル信号発生装置によれば、割り切れにくい周波数のローカル信号を位相雑音特性良く出力することのできるローカル信号発生装置を提供することができる。また、位相雑音特性が良く広い周波数可変範囲で複数のローカル信号に対応可能なローカル信号発生装置を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のローカル信号発生装置の構成を示す回路図である。
【図２】第１の実施形態のローカル信号発生装置の別の構成を示す回路図である。
【図３】第２の実施形態のローカル信号発生装置の構成を示す回路図である。
【図４】コイルアイソレート型の位相比較器１５３の構成を示す回路図である。
【図５】デジタル・アナログ混在型位相比較器３０３の構成を示す回路図である。
【図６】リニアリティ補正回路３０２の構成を示す回路図である。
【図７】従来のローカル信号発生装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１１１  ＶＣＯ
１０１  １／５分周器
１０２  １／８４００分周器
１２４，１２５  分周器
１０５，１０７，１３２  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
１０８  バッファアンプ
１１０  低周波用ＰＬＬ回路
１１２，１２２，１５２  ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１１３，１２３，１５３  位相比較器
１１４  チャネル選択用１／Ｎ分周器
１１５  １／４分周器
１２０  高周波用ＰＬＬ回路
１００，１２１  ＶＣＸＯ
１２６，１２７，１２８  周波数逓倍器
１３０  周波数加算部
１３１  乗算器
１５０  ３０ＭＨｚ用ＰＬＬ回路
１５４  １／３分周器
２１５  １／８分周器
３０２  リニアリティ補正回路
３０３  デジタル・アナログ混在型位相比較器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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