振荡装置以及通讯系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明提供一种振荡装置以及通讯系统，其能够相对于外部基准信号而输出频率及相位与该外部基准信号一致的频率信号。设置在振荡装置的锁相环路电路内的电压控制振荡部，振荡与控制电压对应的频率的振荡频率信号，分频部为了使所述振荡频率信号的频率与自外部输入的基准频率信号的频率一致，而将振荡频率信号的频率分频为1/N。相位比较部将经分频的振荡频率信号的相位与基准频率信号的相位进行比较，并输出与相位差对应的信号，控制电压供给部产生与如下信号对应的控制电压，并将所述控制电压供给至所述电压控制振荡部，所述信号对应于所述相位差。另外，利用所述分频部进行了分频的振荡频率信号也成为向外部输出的输出频率信号。
【专利说明】振荡装置以及通讯系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种调整自具备锁相环路(Phase Locked Loop,PLL)电路的振荡装置输出的频率信号的相位的技术。
【背景技术】
[0002]设置在移动通讯或地面数字广播(digital terrestrial broadcast)等的基站(base stat1n)的频率合成器(synthesizer),具备包含外部同步用的锁相环路电路的振荡装置。外部同步用的锁相环路电路朝向具备电压控制晶体振荡器(Voltage-ControlledCrystal Oscillator,VCX0)的后级的数字锁相环路，输出具有与自外部获取的基准频率信号一致的频率的频率信号。
[0003]分配利用铯(cesium)频率标准振荡器或铷(rubidium)标准振荡器等标准振荡器振荡的频率信号而供给的基准频率信号，在这些设备或传输路径产生故障的情况等时，有时输入暂时性地中断。另外，在频率合成器主体的维护(maintenance)等时,切断电源,其后进行再通入电源的操作。
[0004]
【发明者】在所述基准频率信号中断后的恢复时或电源再通入之后，对在此前后自锁相环路电路输出的频率信号进行比较的结果发现，即便在锁相环路电路锁定(lock)而输出频率信号的频率与基准频率信号的频率一致的情况下，也有每当恢复或电源通入等时这些频率信号间的相位偏移而不为固定的情况。
[0005]自这种锁相环路电路输出的频率信号，有作为相同的系统内的不同装置的外部同步信号而使用的情况。在所述装置以与原来的基准频率信号的相位关系始终固定为条件而动作时，如果如上所述般锁相环路电路的输出频率的相位偏移，则有在该装置的内部产生时钟偏移(clock offset),从而动作的时序(timing)偏移而产生错误(error)等的情况。
[0006]此处，引用文献I中记载有如下的锁相环路电路，该锁相环路电路在对半导体集成电路内的多个功能区块(block)供给内部时钟信号时，产生相对于自外部输入的时钟信号具有固定的相位差而同步的内部时钟信号。该锁相环路电路输出内部时钟，该内部时钟是利用延迟电路而相对于外部时钟信号来赋予相位差，进而利用分频器及倍增器进行了分频、倍增，但引用文献I中并未有涉及外部时钟信号的中断或电源通入前后的内部时钟信号的相位的稳定性的记载。
[0007][【背景技术】文献]
[0008][专利文献]
[0009][专利文献I]日本专利特开2004-120443号公报(段落0002?段落0005，图6)
【发明内容】
[0010]本发明是鉴于所述情况而完成的，其目的在于提供一种能够输出频率及相位相对于外部基准信号一致的频率信号的振荡装置。
[0011]本发明的振荡装置的特征在于包括:
[0012]电压控制振荡部，振荡与控制电压对应的频率fl的振荡频率信号；
[0013]分频部，用以将所述振荡频率信号的频率分频为1/N(N为自然数)而与自外部输入的基准频率信号的频率f2 —致；
[0014]相位比较部，将经分频的所述振荡频率信号的相位与所述基准频率信号的相位进行比较，并输出与相位差对应的信号；以及
[0015]控制电压供给部，产生与对应于所述相位差的信号对应的控制电压，并将该控制电压供给至所述电压控制振荡部；且
[0016]将所述经分频的振荡频率信号向外部输出。
[0017]此处，所述分频部的N为2以上的自然数，或N为I。
[0018]另外，所述振荡装置也可具备以下特征。
[0019](a)所述电压控制振荡部为具恒温槽的晶体振荡器。
[0020](b)在所述基准频率信号的输入中断的情况下，将供给至所述电压控制振荡部的控制电压固定为该基准频率信号中断时的控制电压，且继续向外部输出振荡频率信号。
[0021]进而，本发明的通讯系统的特征在于包括:上述振荡装置；以及将自该振荡装置输出的所述经分频的振荡频率信号用作外部同步信号的装置。
[0022][发明的效果]
[0023]根据本发明，使用锁相环路电路，将利用电压控制振荡部振荡的频率fl的振荡频率信号利用分频部分频为1/N，而使分频后的振荡频率信号的相位与进行相位比较的基准频率信号的频率f2的相位一致，并且将该经分频的振荡频率信号向外部输出。其结果，基准频率信号、相位比较用的频率信号、输出至外部的频率信号的频率及相位关系成为固定，因此可输出稳定的频率信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是以往的外部同步用的锁相环路电路的框图。
[0025]图2是表示所述以往的锁相环路电路中的基准频率信号与输出频率信号的相位关系的说明图。
[0026]图3是本发明的实施方式的锁相环路电路的框图。
[0027]图4是表实施方式的锁相环路电路中的分频后的振荡频率信号与基准频率fg号的相位关系的说明图。
[0028]图5是另一实施方式的锁相环路电路的框图。
[0029]图6是比较例的锁相环路电路的框图。
[0030]图7是在比较例的锁相环路电路产生频率信号的相位的偏移的机制(mechanism)的说明图。
[0031]附图标记:
[0032]1:恒温槽控制晶体振荡器
[0033]2:低通滤波器(环路滤波器)
[0034]3:相位比较器
[0035]4:电荷泵
[0036]5、5a、5b:分频器
[0037]8:控制部
[0038]61、62:低通滤波器
[0039]63、65:带通滤波器
[0040]64:放大器
[0041]71:输入端子
[0042]72:输出端子
【具体实施方式】
[0043]首先，为了理解本发明的特征，而对以往的外部同步用的锁相环路电路的构成进行说明。图1的框图所示的锁相环路电路，将利用作为电压控制振荡部的恒温槽控制晶体振荡器(具恒温槽的晶体振荡器；Oven-Controlled Crystal Oscillator, 0CX0)1振荡的矩形波即振荡频率信号(频率Π = 40MHz)，利用分频器5 (分频部)进行1/4分频(分频比N = 4)。然后，利用相位比较器3(相位比较部)对经分频的振荡频率信号与自外部输入的矩形波即基准频率信号(频率f2 = 1MHz)进行相位比较。此处，图中的71为基准频率信号的输入端子，61为去除基准频率信号的高频成分的低通滤波器(Low-Pass Filter,LPF)。
[0044]相位比较器3输出与这些频率信号的相位差对应的信号，且利用电荷泵(chargepump) 4将该信号升压并供给至形成环路滤波器(loop filter)的低通滤波器2。低通滤波器2将与相位差对应的信号转换为直流电压，并将该直流电压作为频率的控制电压供给至恒温槽控制晶体振荡器I。因此，低通滤波器2发挥作为本实施方式的控制电压供给部的作用。
[0045]恒温槽控制晶体振荡器I通过恒温槽(oven)将振荡频率信号的晶体振子的周围的温度保持为固定，从而可降低周围的温度变化对振荡频率的影响而以高精度振荡具有稳定性高的频率的频率信号。而且，通过将相位比较器3中的与基准频率信号的相位比较的结果作为控制电压来反馈(feedback)，能够以高精度进行频率及相位的调整。
[0046]以如此方式调整了频率及相位的振荡频率信号，由低通滤波器62去除高频成分，并由放大器64进行放大,并且由带通滤波器(Band-Pass Filter,BPF)63、带通滤波器65抽取所期望的频率范围内的信号，自输出端子72向后级的数字锁相环路输出。以下，有将自输出端子72输出的频率信号称为输出频率信号的情况。
[0047]例如，伴随基准频率信号中断后的恢复或电源再通入，利用图1所示的锁相环路电路，进行由分频器5进行了分频的振荡频率信号与基准频率信号的频率、相位调整。另夕卜，如图2所示，基准频率信号的频率为1MHz (兆赫)，利用恒温槽控制晶体振荡器I振荡频率大致为40MHz的频率信号，将该振荡频率信号利用分频器5进行1/4分频并与基准频率进行相位比较。其结果，如果分频后的频率信号(图2中由虚线表示)的频率及相位与基准频率信号的频率及相位一致，则锁相环路电路锁定(例如图2的(I))。
[0048]此时，对基准频率信号与输出频率信号的相位的关系进行说明。
[0049]如图2的第I级的波形图所示，自外部输入1MHz的基准频率信号。另一方面，锁相环路电路内部的恒温槽控制晶体振荡器I振荡40MHz的频率信号(第4级、第6级、第8级、第10级的波形图(I)?波形图(4))。
[0050]例如，利用分频器5对在第4级记载的振荡频率信号(I)的波形图中记载有箭头的时序上升的矩形波分频而获得1MHz的1/4分频频率信号(I)。在相位比较器3中，对该1/4分频频率信号(I)与基准频率信号进行相位比较(由虚线表示)，并自输出端子72输出相位与该基准频率信号一致的40MHz的频率信号。
[0051]在将40MHz的振荡频率信号分频的情况下，有将相对于该振荡频率信号(I)仅偏移I个周期?3个周期的相位的振荡频率信号(2)?(4)分频而获得1/4分频频率信号
(2)?1/4分频频率信号(4)的情况。即便在这些情况下，在使1/4分频频率信号(2)?1/4分频频率信号(4)的相位与基准频率信号的相位一致时，输出频率信号的相位也相互—致。
[0052]如此，无论执行分频的时序如何，在和能够输出与基准频率信号的相位关系固定的输出频率信号的锁相环路电路相比较，将例如40MHz的振荡频率信号进行1/4分频而输出1MHz的频率信号的情况下，有时输出频率的相位偏移(参照下述的比较例)。
[0053]本发明的振荡装置中所设置的锁相环路电路是基于所述课题而完成。
[0054]图3表示本发明的实施方式的外部同步用的锁相环路电路(记述为〈实施例1>)的框图。在以下说明的锁相环路电路的各框图中，对与已经叙述的以往的锁相环路电路共用的构成要素，标注与图1所示者共用的符号。
[0055]本实施方式的锁相环路电路与以往例的锁相环路电路在如下方面不同，即本实施方式的锁相环路电路在利用分频器5将由恒温槽控制晶体振荡器I振荡的40MHz的频率信号进行1/4分频(分频比N = 4)之后，使分频后的振荡频率信号分支为由相位比较器3进行相位比较的环路侧的振荡频率信号、与向输出端子7 2输出的输出侧的振荡频率信号,而以往例的锁相环路电路在使振荡频率信号分支为相位比较用的振荡频率信号与输出用的振荡频率信号之后，利用设置在相位比较用的环路内的分频器5对该振荡频率信号进行分频。
[0056]通过采用图3所示的构成，本例的锁相环路电路中，输入至相位比较器3的相位比较用的频率信号与自输出端子72输出的频率信号的频率(本例中为1MHz)及相位一致。因此，不依赖于分频器5开始分频的时序，均可将相位相互一致的频率信号向相位比较器3及输出端子72输出。
[0057]而且，在基准频率信号的恢复或频率合成器的电源再通入的前后，基准频率信号的相位稳定，因此，如果使锁相环路电路锁定，则在产生这些情况的前后输出相位一致的频率信号(图4)。
[0058]进而，在设置有本实施方式的锁相环路电路的振荡装置中，设置有控制部8。本控制部8在来自外部的基准频率信号的输入中断的情况下进行如下控制，S卩，将自低通滤波器2供给至恒温槽控制晶体振荡器I的直流电压(控制电压)固定为中断时的电压而使恒温槽控制晶体振荡器I持续振荡。其结果，持续输出在基准频率信号即将中断之前振荡的振荡频率的频率信号。基准频率信号中断时直流电力向恒温槽控制晶体振荡器I的供给也可设为如下构成，即，设置低通滤波器2以外的代替电源，在基准频率信号中断时，自该代替电源将低通滤波器2所输出的电压的直流电力供给至恒温槽控制晶体振荡器I。
[0059]根据设置在本实施方式的振荡装置中的锁相环路电路，具有以下的效果。利用分频器5将由恒温槽控制晶体振荡器I振荡的频率fl的振荡频率信号分频为1/N，使分频后的频率信号与进行相位比较的基准频率信号的频率f2 —致，并且将该经分频的振荡频率信号向外部输出。其结果，基准频率信号、相位比较用的频率信号、自输出端子72输出的频率信号的频率及相位关系固定，因此不会产生由通过分频器5执行分频的时序偏移等所引起的相位的变动，可输出稳定的频率信号。
[0060]而且，可知自该锁相环路电路输出的频率信号与基准频率信号的相位关系固定，因此，在该基准频率信号的输入中断的情况下，可使自低通滤波器2供给至恒温槽控制晶体振荡器I的直流电压固定，将自恒温槽控制晶体振荡器I输出的振荡频率信号进行1/4分频，而输出1MHz的频率信号。具备本例的锁相环路电路的振荡装置与如下装置一起构成通讯系统，该装置将自所述振荡装置输出的输出频率信号用作外部同步信号。而且，如果将该输出频率信号用作后级的装置的外部同步信号，则在基准频率信号恢复之前等的短暂期间中，可向需要与外部同步信号的相位关系固定的后级的装置持续供给基准频率信号。
[0061]图5表不另一实施方式的锁相环路电路的构成例(图5中记载为〈实施例2>)。本例的锁相环路电路与图3所示的锁相环路电路在如下方面不同，S卩，在本例的锁相环路电路中，利用恒温槽控制晶体振荡器I振荡的频率信号的频率为10MHz，以及在不对利用恒温槽控制晶体振荡器I振荡的频率信号分频的情况下，使该频率信号分支为相位比较用的环路的频率信号与向输出端子72的输出侧频率信号。
[0062]在该构成的情况下也如图4所示，基准频率信号、相位比较用的频率信号、及自输出端子72输出的频率信号的频率及相位相互一致，因此可在基准频率信号的中断、恢复等的前后输出具有稳定的相位的频率信号。此处，图5所示的锁相环路电路可理解为如下情况，即在恒温槽控制晶体振荡器I的后级，设置有对振荡频率信号进行1/1分频(分频比N=D的分频器。
[0063]图6所示的锁相环路电路表示一比较例，即，即便基准频率信号的频率与自锁相环路电路输出的频率信号的频率一致，也有在基准频率信号的中断、恢复等的前后相位不稳定的担忧。比较例的锁相环路电路与实施例的锁相环路电路(图3)在如下方面不同，即，比较例的锁相环路电路在恒温槽控制晶体振荡器I的后级，在相位比较用的环路侧与向输出端子72的输出侧分别独立地设置有分频器5a、分频器5b，而实施例的锁相环路电路使利用共用的分频器5进行了分频的频率信号分支为相位比较用的环路的频率信号与输出端子72的频率信号。
[0064]在比较例的情况下有如下担忧，S卩，因利用2个分频器5a、分频器5b在互为不同的时序开始分频，而导致基准频率信号与输出频率信号产生相位偏移。例如，在基准频率信号与振荡频率信号的相位一致而锁相环路电路锁定时，考虑如下两种情况，即，该两种情况是相对于利用分频器5a进行了分频的相位比较用的环路的频率信号(图7中的1/4分频频率信号(I))，而利用输出侧的分频器5b开始分频的时序一致的情况，及每次延迟I个周期(以40MHz为基准)的情况。
[0065]在该情况下，如图7的1/4分频频率信号(I)?1/4分频频率信号(4)所示般，产生输出相位不同的4种输出频率信号的可能性，基准频率信号与输出频率信号的相位一致的概率降低至25%。此情形在如下情况下也相同，即相对于利用相位比较用的环路的分频器5a开始分频的时序，而利用输出侧的分频器5b开始分频的时序每次提前I个周期，如果将这些情况加以汇总，则在与基准频率信号的相位关系中输出4种输出频率信号(图7的1/4分频频率信号(I)?1/4分频频率信号(4))。
[0066]根据图3、图5所示的实施例、及图1、图6所示的以往例、比较例，可知为了在基准频率信号的恢复或电源再通入的前后获得相位稳定的频率信号，只要为如下即可，即，使相位比较用的环路的频率信号的频率与基准频率信号的频率一致，且将进行该相位比较用的频率信号的分频的分频器5 (也包含分频比设为N= I而未设置分频器5的情况)的输出用于输出频率信号。
[0067]在以上所说明的各实施方式中，设置在锁相环路电路内的电压控制振荡部并不限定于使用恒温槽控制晶体振荡器I的情况，既可使用温度补偿晶体振荡器(Temperature-Compensated Crystal Oscillator, TCXO),也可使用电压控制晶体振荡器(Voltage Controlled Crystal Oscillator, VCXO)。
[0068]另外，自外部获取的基准频率信号也可由分频器分频后向相位比较器3输入。在该情况下，如果如图3所示般使用共用的分频器5的输出而产生相位比较用的频率信号及输出频率信号(也包含图5的不使用分频器(分频比为N= I)的情况)，则也可输出相位与基准频率一致的频率信号。
【权利要求】
1.一种振荡装置，其特征在于包括: 电压控制振荡部，振荡与控制电压对应的频率fl的振荡频率信号； 分频部，用以将所述振荡频率信号的频率分频为ι/N而与自外部输入的基准频率信号的频率f2 —致，其中N为自然数； 相位比较部，将经分频的所述振荡频率信号的相位与所述基准频率信号的相位进行比较，并输出与相位差对应的信号；以及 控制电压供给部，产生与对应于所述相位差的信号对应的控制电压，并将所述控制电压供给至所述电压控制振荡部，且 将所述经分频的振荡频率信号向外部输出。
2.根据权利要求1所述的振荡装置，其特征在于:所述分频部的N为2以上的自然数。
3.根据权利要求1所述的振荡装置，其特征在于:所述分频部的N为I。
4.根据权利要求1所述的振荡装置，其特征在于:所述电压控制振荡部为具恒温槽的晶体振荡器。
5.根据权利要求1所述的振荡装置，其特征在于:在所述基准频率信号的输入中断的情况下，将供给至所述电压控制振荡部的控制电压固定为该基准频率信号的中断时的控制电压，且继续向外部输出振荡频率信号。
6.一种通讯系统，其特征在于包括:权利要求1所述的振荡装置；以及将自该振荡装置输出的所述经分频的振荡频率信号用作外部同步信号的装置。
【文档编号】H03L7/18GK104184467SQ201410214637
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2013年5月21日
【发明者】土屋昇一 申请人:日本电波工业株式会社