(57)【要約】【課題】本発明は、電圧制御発振器の発振周波数を設定した送信周波数に高速に安定させ、かつ、発振周波数を安定化した電圧制御発振器に対して直接周波数変調を行う場合に周波数変調時の変調度を一定に保つことができる周波数変調装置を提供することを目的とする。【解決手段】チャージポンプ電流制御部９によってチャージポンプ５の電流値を大きく設定し、フェーズロックループ３により電圧制御発振器７の発振周波数を所定の送信周波数に安定化させる。その後、チャージポンプ電流制御部９によってチャージポンプ５の電流値を小さく再設定し、安定化した発振周波数を周波数変調信号入力端２から入力された変調信号によって周波数変調を行う。【選択図】　図１
2004120711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧制御発振器を備えたフェーズロックループのループゲインを制御するゲイン制御手段と、
前記ゲイン制御手段によってループゲインを高く設定し、前記フェーズロックループによって前記電圧制御発振器の発振周波数を所定の送信周波数に安定化させる手段と、
前記ゲイン制御手段によってループゲインを低く設定し、前記安定化した発振周波数に変調をかける周波数変調手段とを有する周波数変調装置。
【請求項２】
電圧制御発振器を備えたフェーズロックループのループゲインを制御するゲイン制御手段と、
前記ゲイン制御手段によって高いループゲインから段階的にループゲインを低く設定し、前記フェーズロックループによって前記電圧制御発振器の発振周波数を所定の送信周波数に安定化させる手段と、
前記ゲイン制御手段によって前記ループゲインより更にループゲインを低く再設定し、前記安定化した発振周波数に変調をかける周波数変調手段とを有する周波数変調装置。
【請求項３】
前記フェーズロックループはチャージポンプを備え、
前記ゲイン制御手段は、前記チャージポンプの電流値を制御するチャージポンプ制御手段であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の周波数変調装置。
【請求項４】
前記フェーズロックループは分周器を備え、
前記電圧制御発振器の発振周波数を所定の送信周波数に安定化させる手段は、前記分周器の分周数を制御する手段であることを特徴とする請求項２記載の周波数変調装置。
【請求項５】
前記フェーズロックループは、基準信号と被比較信号との位相を比較する位相比較器を備え、
前記チャージポンプ制御手段は、
前記被比較信号の周波数が前記基準信号の周波数に対し所定の範囲内に収束した場合、前記チャージポンプの電流値を小さく設定することを特徴とする請求項３記載の周波数変調装置。
【請求項６】
前記フェーズロックループは、基準信号と被比較信号との位相を比較する位相比較器を備え、
前記チャージポンプ制御手段は、
前記被比較信号の周波数が前記基準信号の周波数に対し所定の範囲内に収束しない場合、前記チャージポンプの電流値を大きく設定し、
前記被比較信号の周波数が前記基準信号の周波数に対し所定の範囲内に収束した場合、前記チャージポンプの電流値を小さく設定することを特徴とする請求項３記載の周波数変調装置。
【請求項７】
前記チャージポンプ制御手段は、
送信開始時は前記チャージポンプの電流値は大きく設定し、
送信開始から所定時間経過後、前記チャージポンプの電流値を小さく再設定することを特徴とする請求項３記載の周波数変調装置。
【請求項８】
前記周波数変調手段は、
前記電圧制御発振器に変調信号を入力し、前記電圧制御発振器の発振周波数を周波数変調することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の周波数変調装置。
【請求項９】
基準信号と被比較信号との位相差を比較し、位相誤差信号を出力する位相比較器と、
前記位相誤差信号に応じて電流を供給するチャージポンプと、
このチャージポンプによって電流を供給された前記位相誤差信号を平滑して制御信号を出力するループフィルタと、
制御信号に応じた周波数の発振信号を発振する電圧制御発振器と、
前記発振信号を分周して、前記被比較信号を出力する分周器と、
前記基準信号と前記被比較信号の位相差がある場合、前記チャージポンプの電流値を大きく設定し、前記基準信号と前記被比較信号の位相差がない場合、前記チャージポンプの電流値を小さく設定するチャージポンプ電流制御部とを備える周波数変調装置。
【請求項１０】
基準信号と被比較信号との位相差を比較し、位相誤差信号を出力する位相比較器と、
前記位相誤差信号に応じて電流を供給するチャージポンプと、
所定時間経過後、前記チャージポンプの電流値を小さくする遅延手段と、
前記チャージポンプによって電流を供給された前記位相誤差信号を平滑して制御信号を出力するループフィルタと、
制御信号に応じた周波数の発振信号を発振する電圧制御発振器と、
前記発振信号を分周して、前記被比較信号を出力する分周器とを備える周波数変調装置。
【請求項１１】
基準信号と被比較信号との位相を比較し、位相誤差信号を出力する位相比較ステップと、
前記位相誤差信号に供給する電流値を大きく設定する高ゲインステップと、
前記被比較信号が前記基準信号の周波数に対し所定の収束条件の範囲内に収束した後、前記位相誤差信号に供給する電流値を小さく設定する低ゲインステップと、
前記電流が供給された前記位相誤差信号を平滑し、制御信号を出力するフィルタステップと、
前記制御信号に応じた周波数の発振信号を発振する周波数発振ステップと、
前記発振信号を分周して前記被比較信号を出力する分周ステップと、
前記低ゲインステップの後、前記発振周波数に変調をかける周波数変調ステップとを備える周波数変調方法。
【請求項１２】
基準信号と被比較信号との位相を比較し、位相誤差信号を出力する位相比較ステップと、
前記被比較信号が前記基準信号の周波数に対し所定の収束条件の範囲外にある場合、前記位相誤差信号に供給する電流値を大きく設定する高ゲインステップと、
前記被比較信号が前記基準信号の周波数に対し所定の収束条件の範囲内に収束した後、前記位相誤差信号に供給する電流値を小さく設定する低ゲインステップと、
前記電流が供給された前記位相誤差信号を平滑し、制御信号を出力するフィルタステップと、
前記制御信号に応じた周波数の発振信号を発振する周波数発振ステップと、
前記発振信号を分周して前記被比較信号を出力する分周ステップと、
前記低ゲインステップの後、前記発振周波数に変調をかける周波数変調ステップとを備える周波数変調方法。
【請求項１３】
基準信号と被比較信号との位相を比較し、位相誤差信号を出力する位相比較ステップと、
送信開始時に前記誤差信号へ供給する電流値を大きく設定する高ゲインステップと、
前記電流が供給された前記位相誤差信号を平滑し、制御信号を出力するフィルタステップと、
前記制御信号に応じた周波数の発振信号を発振する周波数発振ステップと、
前記周波数制御信号を分周して前記被比較信号を出力する分周ステップと、
前記送信開始時から所定期間経過後、前記誤差信号へ供給する電流値を小さく再設定する遅延ステップと、
この遅延ステップの後、前記発振周波数に変調をかける周波数変調ステップとを備える周波数変調方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数変調装置及び周波数変調方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の周波数変調装置の構成の一例を図５に示す。この周波数変調装置は発振周波数を安定化させる周波数シンセサイザー１０１と安定した発振周波数に対して変調をかける変調信号を入力する周波数変調信号入力端１０２から構成されている。
【０００３】
周波数シンセサイザー１０１はフェーズロックループ１０３を構成しており、位相比較器１０４、チャージポンプ１０５、ループフィルタ１０６、電圧制御発振器１０７及び分周器１０８を備えている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
位相比較器１０４は、基準信号入力端１０９から入力された正確で安定した基準信号と被比較信号の位相差を比較して位相誤差信号を出力している。
【０００５】
チャージポンプ１０５は、位相比較器１０４の位相誤差信号に応じて電流値を供給している。
【０００６】
ループフィルタ１０６はチャージポンプ１０５で電流を供給された位相誤差信号を平滑化し、制御信号を出力している。
【０００７】
電圧制御発振器１０７は平滑化された制御信号から発振信号を生成している。
【０００８】
分周器１０８は発振信号を分周して被比較信号を出力し、この被比較信号は位相比較器１０４に入力される。
【０００９】
電圧制御発振器１０７には周波数変調信号入力端１０２から変調信号が入力される。フェーズロックループ１０３により所定の送信周波数で安定化した制御出力信号と周波数変調入力端から入力された変調信号とを電圧制御発振器１０７に重畳印加して発振周波数の周波数変調を行っている。
【００１０】
ここで、送信周波数の安定化までの期間はフェーズロックループ１０３のループゲインに影響する。すなわち、ループゲインが高いと高速に安定化させることができ、ループゲインが低いと安定化するまでに時間がかかってしまう。
【００１１】
一方、変調信号によって電圧制御発振器１０７の発振周波数を変調させることは、同じ電圧制御発振器１０７の発振周波数を所定の送信周波数に安定させる働きをしているフェーズロックループ１０３にとっては外乱となってしまう。変調信号にフェーズロックループ１０３が応答すると周波数変調の変調度が変わってしまうため、これを回避するためにフェーズロックループ１０３のループゲインを低く設定する必要がある。
【００１２】
図６はフェーズロックループ１０３の変調信号に対するループ応答の関係を示したものである。横軸に変調信号、縦軸に変調度をとり周波数変調信号入力端１０２から入力される変調信号周波数分布１１１と変調信号に対する変調度１１２を表わしている。
【００１３】
フェーズロックループ１０３のループゲインを高く設定すると、そのときのフェーズロックループ１０３の固有周波数ｆｃは図６に示すように大きくなり、この固有周波数ｆｃは変調信号周波数分布１１１の領域に入ってしまう。そのためこの設定のままで周波数変調を行ったとすると、変調信号の周波数成分の低域側とフェーズロックループ１０３の固有周波数ｆｃが近いため、変調信号による周波数変動にフェーズロックループ１０３が応答して、図６の変調度１１２の実線で示すように変調度が変化してしまい、一定に保つことができない。
【００１４】
この問題を解決するために図７に示す周波数変調装置が考えられる。図５の周波数変調装置と同様に周波数シンセサイザー１０１と周波数変調信号入力端１０２から構成されている。
【００１５】
図５の周波数変調装置と異なるところは、周波数シンセサイザー１０１を構成しているフェーズロックループ１０３の位相比較器１０４とチャージポンプ１０５との間にチャージポンプ電流オンオフ制御スイッチ１１３が挿入されていることである。
【００１６】
このチャージポンプ電流オンオフ制御スイッチ１１３は、位相比較器１０４からの位相誤差信号の値によってフェーズロックループ１０３の開閉を制御する機能を有している。
【００１７】
チャージポンプ電流オンオフ制御スイッチ１１３をオンの状態でフェーズロックループ１０３によって電圧制御発振器１０７の発振周波数を所定の送信周波数となるように設定する。電圧制御発振器１０７の発振周波数を安定させた後、チャージポンプ電流オンオフ制御スイッチ１１３をオフとしフェーズロックループ１０３を開放させて、フェーズロックループ１０３から制御出力信号と周波数変調入力端から入力された変調信号とを電圧制御発振器１０７に重畳印加して発振周波数の周波数変調を行っている。
【００１８】
このように送信変調時には、フェーズロックループ１０３が開放されているため動作せず、フェーズロックループ１０３のループゲインの設定とは無関係に変調信号による周波数変調の変調度を一定に保つことができる。
【００１９】
【非特許文献１】
小沢利彦著「ＰＬＬ周波数シンセサイザ・回路設計法」総合電子出版、ｐ．１５−１７
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フェーズロックループ１０３は本来、電圧制御発振器１０７の発振周波数を設定した所定の送信周波数に安定させるために動作している。したがって、フェーズロックループ１０３が開放されては、電圧制御発振器１０７の発振周波数は、電圧制御発振器１０７自体の状態変動や、ループフィルタ１０６を構成する容量から電荷がリークすることによる制御入力端の電圧変化によって、設定した送信周波数から少しずつ外れていくという周波数ドリフトの問題が生じてしまう。
【００２１】
また、特にＢｌｕｅｔｏｏｔｈシステムのように、高速周波数ホッピングを採用したシステムを使用した場合には、周波数ホッピング動作により送信周波数が高速に変化するため、開放されたフェーズロックループ１０３では電圧制御発振器１０７の周波数制御入力端の電圧は高速に変動することになる。
【００２２】
その場合、ループフィルタ１０６を構成する容量に印加される電圧も高速に変動するため、ループフィルタ１０６に使用する容量には、誘電分極の時定数が周波数ホッピング速度よりも十分速いものを選択する必要がある。また、ある周波数で送信している時の送信周波数ドリフトを抑えるためにはループフィルタ１０６に使用する容量は、比較的大容量のものが必要となる。
【００２３】
この誘電分極の時定数が周波数ホッピングの速度よりも十分速く、かつ、比較的大容量のコンデンサは、価格が高く、かつ、サイズも大きくなってしまう。
【００２４】
そこで本発明は、電圧制御発振器１０７の発振周波数を設定した送信周波数に高速に安定させ、かつ、発振周波数を安定化した電圧制御発振器１０７に対して直接周波数変調を行う場合に周波数変調時の変調度を一定に保つことができる周波数変調装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【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は、電圧制御発振器を備えたフェーズロックループのループゲインを制御するゲイン制御手段と、前記ゲイン制御手段によってループゲインを高く設定し、前記フェーズロックループによって前記電圧制御発振器の発振周波数を所定の送信周波数に安定化させる手段と、前記ゲイン制御手段によってループゲインを低く設定し、前記安定化した発振周波数に変調をかける周波数変調手段とを有する周波数変調装置を提供する。
【００２６】
また、電圧制御発振器を備えたフェーズロックループのループゲインを制御するゲイン制御手段と、前記ゲイン制御手段によって高いループゲインから段階的にループゲインを低く設定し、前記フェーズロックループによって前記電圧制御発振器の発振周波数を所定の送信周波数に安定化させる手段と、前記ゲイン制御手段によって前記ループゲインより更にループゲインを低く再設定し、前記安定化した発振周波数に変調をかける周波数変調手段とを有する周波数変調装置を提供する。
【００２７】
また本発明は、基準信号と被比較信号との位相差を比較し、位相誤差信号を出力する位相比較器と、前記位相誤差信号に応じて電流を供給するチャージポンプと、このチャージポンプによって電流を供給された前記位相誤差信号を平滑して制御信号を出力するループフィルタと、前記制御信号に応じて周波数を発振し、発振信号を出力する電圧制御発振器と、前記発振信号を分周して、前記被比較信号を出力する分周器と、前記基準信号と前記被比較信号の位相差がある場合、前記チャージポンプの電流値を大きく設定し、前記基準信号と前記被比較信号の位相差がない場合、前記チャージポンプの電流値を小さく設定するチャージポンプ電流制御部とを備える周波数変調装置を提供する。
【００２８】
また本発明は、基準信号と被比較信号との位相差を比較し、位相誤差信号を出力する位相比較器と、前記位相誤差信号に応じて電流を供給するチャージポンプと、所定時間経過後、前記チャージポンプの電流値を小さくする遅延手段と、　前記チャージポンプによって電流を供給された前記位相誤差信号を平滑して制御信号を出力するループフィルタと、前記制御信号に応じて周波数を発振し、発振信号を出力する電圧制御発振器と、前記発振信号を分周して、前記被比較信号を出力する分周器とを備える周波数変調装置を提供する。
【００２９】
また前述した周波数変調装置は、基準信号と被比較信号との位相を比較し、位相誤差信号を出力する位相比較ステップと、前記位相誤差信号に供給する電流値を大きく設定する高ゲインステップと、前記被比較信号が前記基準信号の周波数に対し所定の収束条件の範囲内に収束した後、前記位相誤差信号に供給する電流値を小さく設定する低ゲインステップと、前記電流が供給された前記位相誤差信号を平滑し、制御信号を出力するフィルタステップと、前記制御信号に応じた周波数の発振信号を発振する周波数発振ステップと、前記発振信号を分周して前記被比較信号を出力する分周ステップと、前記低ゲインステップの後、前記発振周波数に変調をかける周波数変調ステップとを備える周波数変調方法によって製造することができる。
【００３０】
また前述した周波数変調装置は、基準信号と被比較信号との位相を比較し、位相誤差信号を出力する位相比較ステップと、前記被比較信号が前記基準信号の周波数に対し所定の収束条件の範囲外にある場合、前記位相誤差信号に供給する電流値を大きく設定する高ゲインステップと、前記被比較信号が前記基準信号の周波数に対し所定の収束条件の範囲内に収束した後、前記位相誤差信号に供給する電流値を小さく設定する低ゲインステップと、前記電流が供給された前記位相誤差信号を平滑し、制御信号を出力するフィルタステップと、前記制御信号に応じた周波数の発振信号を発振する周波数発振ステップと、前記発振信号を分周して前記被比較信号を出力する分周ステップと、前記低ゲインステップの後、前記発振周波数に変調をかける周波数変調ステップとを備える周波数変調方法によって製造することができる。
【００３１】
また前述した周波数変調装置は、基準信号と被比較信号との位相を比較し、位相誤差信号を出力する位相比較ステップと、送信開始時に前記誤差信号へ供給する電流値を大きく設定する高ゲインステップと、前記電流が供給された前記位相誤差信号を平滑し、制御信号を出力するフィルタステップと、前記制御信号に応じた周波数の発振信号を発振する周波数発振ステップと、前記周波数制御信号を分周して前記被比較信号を出力する分周ステップと、前記送信開始時から所定期間経過後、前記誤差信号へ供給する電流値を小さく再設定する遅延ステップと、
この遅延ステップの後、前記発振周波数に変調をかける周波数変調ステップとを備える周波数変調方法を製造することができる。
【００３２】
上記解決手段によって、フェーズロックループのループゲインを高く設定することによって発振周波数を所定の送信周波数に高速に安定化することができ、かつ、その後ループゲインを低く設定することによって安定化した発振周波数に周波数変調を行う際にフェーズロックループからの外乱を受けることがなく一定の変調度を保つことができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］本発明の周波数変調装置の構成を示すブロック図の一例を図１に示す。この周波数変調装置は、発振周波数を安定化させる周波数シンセサイザー１と安定した発振周波数に対して変調をかける変調信号を入力する周波数変調信号入力端２から構成されている。
【００３４】
周波数シンセサイザー１はフェーズロックループ３を構成しており、位相比較器４、チャージポンプ５、ループフィルタ６、電圧制御発振器７及び分周器８を備えている。また、チャージポンプ５にはチャージポンプ電流制御部９が接続されている。
【００３５】
チャージポンプ電流制御部９はチャージポンプ５の電流値を可変することができる。チャージポンプ５の電流値を大きくするとフェーズロックループ３のループゲインは高くなり、チャージポンプ５の電流値を小さくするとループゲインは低くなる。
【００３６】
位相比較器４は、基準信号入力端１０から入力された正確で安定した基準信号と被比較信号の位相差を比較して位相差に応じた位相誤差信号を出力している。
【００３７】
チャージポンプ５は、位相比較器４の位相誤差信号によりチャージポンプ電流制御部９で制御された電流値を供給している。
【００３８】
ループフィルタ６はチャージポンプ５で電流を供給された位相誤差信号を平滑化し、制御信号を出力している。
【００３９】
電圧制御発振器７は平滑化された制御信号から発振信号を生成している。
【００４０】
分周器８は発振信号を分周して被比較信号を出力し、この被比較信号は位相比較器４に入力される。
【００４１】
電圧制御発振器７には周波数変調信号入力端２から変調信号が入力される。フェーズロックループ３により送信周波数で安定化した制御出力信号と周波数変調信号入力端２から入力された変調信号とを電圧制御発振器７に重畳印加して発振周波数の周波数変調を行っている。
【００４２】
次に図１の周波数変調装置の制御動作について説明する。
【００４３】
まず、チャージポンプ電流制御部９によりチャージポンプ５の電流値を大きくする。電流値を大きくすることによって、フェーズロックループ３のループゲインが高くなる。
【００４４】
次に、フェーズロックループ３によって電圧制御発振器７の発振周波数を所定の送信周波数になるように設定する。ここで、フェーズロックループ３のループゲインが高くなっているので、発振周波数が所定の送信周波数になるまでは高速に安定化させることができる。
【００４５】
また、発振周波数が所定の送信周波数に安定化させるためにフェーズロックループ３のループゲインを段階的に変化させることによって、高速かつ精度の高い周波数の安定化を図ることができる。すなわち、初めにフェーズロックループ３のループゲインを高く設定することによって電圧制御発振器７の発振周波数を粗い第１の収束条件範囲内に高速に引き込む。第１の収束条件を満たした後、ループゲインを低く設定し第１の収束条件よりも細かい第２の収束条件範囲内に発振周波数を収束するようにする。
【００４６】
このように多少粗いが発振周波数を高速に第１の収束条件範囲内まで引き込み、その後第２の収束条件という細かく設定することによって、高速かつ精度の良い発振周波数を所定の送信周波数に安定化させることができる。
【００４７】
例えば、第１段階では分周器８の分周数が小さくすることによってフェーズロックループ３のループゲインを高く設定し、位相比較器４において基準信号と被比較信号を大きくして、電圧制御発振器７の発振周波数を粗い第１の収束条件範囲内に高速で引き込む。続けて、第２段階では第１の収束条件範囲を満たした後、第１段階よりも分周器８の分周数を大きくすることによりループゲインは第１段階よりも低くすることができ、電圧制御発振器７の発振周波数が少なくとも第１の収束条件範囲よりも細かい第２の収束条件範囲内に入るようにするので高速かつ精度良く発振周波数を所定の送信周波数に安定化させることができる。
【００４８】
なお、フェーズロックループ３のループゲインの可変は分周器８の分周数の制御に限らず、チャージポンプ電流を制御して行ってもよい。
【００４９】
また、発振周波数を所定の周波数に安定化させるまでの収束条件は２段階に限らず３段階以上であっても構わない。より精度を良くすることが可能となる。
【００５０】
発振周波数が所定の送信周波数に安定した後、チャージポンプ電流制御部９によりチャージポンプ５の電流値を更に小さくする。電流値を小さくすることによって、フェーズロックループ３のループゲインが更に低くなる。
【００５１】
次に、フェーズロックループ３の周波数制御入力端１１から制御出力信号と周波数変調信号入力端２から入力された変調信号とを電圧制御発振器７に重畳印加して発振周波数の周波数変調を行う。ここで、フェーズロックループ３のループゲインが低くなっているので、周波数変調を行う際にフェーズロックループ３のループゲインが変調信号に応答することがない。したがって、周波数変調時の変調度はフェーズロックループ３の影響を受けることがない。
【００５２】
図２はフェーズロックループ３の変調信号に対するループ応答の関係を示したものである。横軸に変調信号、縦軸に変調度をとり周波数変調信号入力端２から入力される変調信号周波数分布１２と変調信号に対する電圧制御発振器７の発振周波数の変調度１３を表わしている。
【００５３】
フェーズロックループ３の固有周波数ｆｃは、チャージポンプ電流制御部９によって電流値を低くしループゲインが低く設定されているため図２に示すように小さい値になる。このようにフェーズロックループ３の固有周波数ｆｃの値が変調信号周波数分布１２に対して十分低いため、変調信号による周波数変動にフェーズロックループ３が応答することはない。そのため、変調度１１２の実線で示す変調信号の周波数分布のある部分の変調度は、フェーズロックループ３の影響を受けずに一定に保つことができることがわかる。
【００５４】
［第２の実施形態］次に図１で説明したチャージポンプ電流制御部９の機能をより具体的に表わした周波数変調装置の一例を図３に示す。
【００５５】
図１の周波数変調装置と同様に周波数シンセサイザー１と周波数変調信号入力端２から構成されている。
【００５６】
周波数シンセサイザー１は図１と同様にフェーズロックループ３を構成しており、このフェーズロックループ３の構成は図１と同様であるので説明は省略する。
【００５７】
チャージポンプ５にはロックデテクタ１４から信号が入力され、このロックデテクタ１４は位相比較器４からの出力信号によって制御されている。すなわち、ロックデテクタ１４は位相比較器４からの信号を基にフェーズロックループ３がロック（分周器８から入力される信号（被比較信号という。）が基準信号の周波数に対して所定の範囲内に収束している状態をいう。）したか否かを検出し、その検出結果によってチャージポンプ５の電流値の制御をするものである。
【００５８】
図３の周波数変調装置の制御動作について具体的に説明する。
【００５９】
位相比較器４における被比較信号と基準信号との位相を比較の結果ロックしていない場合、その結果をロックデテクタ１４に入力し、ロックデテクタ１４ではチャージポンプ５に対して電流値を大きくするように制御する。
【００６０】
ここでロックしていない状態とは、電圧制御発振器７の発振周波数が所定の送信周波数に安定化されていないことを意味する。そのため、高速に安定化させるためにチャージポンプ５の電流値を大きくし、フェーズロックループ３のループゲインを高くすることにより発振信号を所定の送信周波数に高速に安定化させることができる。
【００６１】
ループゲインが高い状態でフェーズロックループ３によって電圧制御発振器７の発振周波数を所定の送信周波数になるように設定する。この送信周波数の設定は高速に安定化することができる。
【００６２】
本実施形態においても第１の実施形態と同様に発振周波数を所定の送信周波数に安定化させるために、複数の収束条件を設け段階的にフェーズロックループ３のループゲインを可変することによって高速かつ精度の良い周波数の安定化を図ることができる。
【００６３】
発振周波数が所定の送信周波数に設定されると被比較信号は基準信号の周波数に対して所定の範囲内に収束する。この結果をロックデテクタ１４に入力し、ロックデテクタ１４ではチャージポンプ５に対して電流値を小さくするように制御する。電流値を小さくすることによって、フェーズロックループ３のループゲインが低くなる。
【００６４】
フェーズロックループ３のループゲインが低い状態で、フェーズロックループ３からの制御出力信号と周波数変調入力端から入力された変調信号とを電圧制御発振器７に重畳印加して発振周波数の周波数変調を行うことができる。フェーズロックループ３のループゲインが低くなっているので、周波数変調を行う際にフェーズロックループ３のループゲインが変調信号に応答することがない。したがって、周波数変調時の変調度はフェーズロックループ３の影響を受けることがない。
【００６５】
［第３の実施形態］次に図１で説明したチャージポンプ電流制御部９の機能をより具体的に表わした周波数変調装置の一例を図４に示す。
【００６６】
図１の周波数変調装置と同様に周波数シンセサイザー１と周波数変調信号入力端２から構成されている。
【００６７】
周波数シンセサイザー１は図１と同様にフェーズロックループ３を構成しており、このフェーズロックループ３の構成は図１と同様であるので説明は省略する。
【００６８】
チャージポンプ５には遅延手段１５から信号が入力され、この遅延手段１５は送信開始信号入力端１６から入力される送信開始信号によって制御されている。
【００６９】
遅延手段１５は送信開始信号入力端１６から入力される送信開始信号を受けた後、所定の時間が経ったことを検出し、チャージポンプ５の電流値を制御する。この遅延手段１５は遅延回路等によるハード制御でも、プログラムによるソフト制御でもどちらでも可能である。
【００７０】
図４の周波数変調装置の制御動作について具体的に説明する。
【００７１】
遅延手段１５は、フェーズロックループ３の安定化に要する時間を予め計算し、この時間（以下、「安定化所要時間」という。）が経過後、チャージポンプ５に電流値を小さくするように設定する。
【００７２】
例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈでは１秒間に１６００回、すなわち１周期６２５μｓｅｃでのデータ送受信という高速周波数ホッピングを行っている。この１周期において送信データとそのパケットヘッダーやアクセスコードの容量から約３７０μｓｅｃの通信時間が必要である。これらのデータを送信する前に、電圧制御発振器の発振周波数が所定の送信周波数に安定させる必要があるため、送信開始信号入力から（６２５μｓｅｃ−３７０μｓｅｃ＝）２５５μｓｅｃ程度の時間内に発振周波数を安定させるフェーズロックループ３を構成する。したがって、この場合、その他の設定等の時間を要するため安定化所要時間は約２００μｓｅｃに設定することができる。
【００７３】
送信開始信号入力端１６から遅延手段１５に対して送信開始信号を入力する。遅延手段１５は送信開始信号から時間のカウントを行う。
【００７４】
送信開始信号が遅延手段１５に入力されると、遅延手段１５によりチャージポンプ５の電流値が大きく設定される。電流値を大きくすることによって、フェーズロックループ３のループゲインが高くなる。
【００７５】
次に、フェーズロックループ３によって電圧制御発振器７の発振周波数を所定の送信周波数になるように設定する。ここで、フェーズロックループ３のループゲインが高くなっているので、発振周波数が所定の送信周波数になるまでに高速に安定化させることができる。
【００７６】
本実施形態においても第１の実施形態と同様に発振周波数を所定の送信周波数に安定化させるために、複数の収束条件を設け段階的にフェーズロックループ３のループゲインを可変することによって高速かつ精度の良い周波数の安定化を図ることができる。
【００７７】
送信開始信号から安定化所要時間経過後、遅延手段１５によりチャージポンプ５の電流値が小さく設定される。電流値を小さくすることによって、フェーズロックループ３のループゲインが低くなる。これは、発振周波数の安定化までの時間を予め計算しているので、安定化所要時間経過時点で発振周波数が所定の送信周波数で安定化し、発振周波数の設定が終了したものとみなしているからである。
【００７８】
次に、フェーズロックループ３の周波数制御入力端１１から制御出力信号と周波数変調信号入力端２から入力された変調信号とを電圧制御発振器７に重畳印加して発振周波数の周波数変調を行う。ここで、フェーズロックループ３のループゲインが低くなっているので、周波数変調を行う際にフェーズロックループ３のループゲインが変調信号に応答することがない。したがって、周波数変調時の変調度はフェーズロックループ３の影響を受けることがない。
【００７９】
以上説明したように、本発明はフェーズロックループ３のループゲインを制御することによって、電圧制御発振器７の発振周波数を所定の送信周波数に高速に安定化させ、安定した発振周波数に対してフェーズロックループ３の外乱を受けることなく周波数変調を行うことにある。
【００８０】
前述した第１乃至第３の実施形態では、フェーズロックループ３のループゲインを制御するためにチャージポンプ５の電流値を制御することによって行ったが、これに限定されることはない。
【００８１】
例えば、電圧制御発振器７の発振周波数が所定の送信周波数に安定した後、分周器８の分周数を大きく再設定することによって、フェーズロックループ３のループゲインを低くすることが可能である。その他のフェーズロックループ３を構成する回路ブロックである位相比較器４、ループフィルタ６又は電圧制御発振器７によってもループゲインを制御することは可能である。
【００８２】
また、これら複数の回路ブロックをそれぞれ制御し、ループゲインを制御してもよい。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明は、電圧制御発振器の発振周波数を設定した送信周波数に高速に安定させ、かつ、発振周波数を安定化した電圧制御発振器に対して直接周波数変調を行う場合に周波数変調時の変調度を一定に保つことができる周波数変調装置を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の実施形態における周波数変調装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明におけるフェーズロックループの変調信号に対するループ応答の関係図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における周波数変調装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態における周波数変調装置の構成を示すブロック図である。
【図５】従来技術の周波数変調装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示す周波数変調装置のフェーズロックループの変調信号に対するループ応答の関係図である。
【図７】従来技術の周波数変調装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１・・・周波数シンセサイザー
２・・・周波数変調信号入力端
３・・・フェーズロックループ
４・・・位相比較器
５・・・チャージポンプ
６・・・ループフィルタ
７・・・電圧制御発振器
８・・・分周器
９・・・チャージポンプ電流制御部
１０・・・基準信号入力端
１１・・・周波数制御入力端
１２・・・変調信号周波数部分布
１３・・・変調度
１４・・・ロックデテクタ
１５・・・遅延手段
１６・・・送信開始信号入力端
【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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