專利名稱：頻率合成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及頻率合成器，特別涉及可以使在內(nèi)部中使用的基準(zhǔn)信號從電源剛剛接 通之后在整個使用期間中穩(wěn)定化的頻率合成器。
背景技術(shù)：
[現(xiàn)有技術(shù)的說明]在下一代移動體通信、地上數(shù)字廣播等的基站中使用的頻率合成器中，期望著提 高針對基準(zhǔn)信號的精度、提高起動特性。作為基準(zhǔn)信號源，有銫(Cs)標(biāo)準(zhǔn)振蕩器、銣(Rb)標(biāo)準(zhǔn)振蕩器、通過GPS信號實 現(xiàn)的頻率同步型的標(biāo)準(zhǔn)振蕩器、恒溫槽控制晶體振蕩器(OCXO)、以及溫度補(bǔ)償晶體振蕩器 (TCXO)等，頻率的精度不同。因此，根據(jù)各個用途，利用滿足所需的精度的基準(zhǔn)信號源。OCXO是具備使溫度成為恒定的恒溫槽的晶體振蕩器，并且TCXO是在存儲器中存 儲對由溫度引起的變動進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臏囟妊a(bǔ)償數(shù)據(jù)，來進(jìn)行溫度校正的晶體振蕩器。[振蕩器的頻率穩(wěn)定度的大致標(biāo)準(zhǔn)圖6]使用圖6，對用作基準(zhǔn)信號源的振蕩器的頻率穩(wěn)定度進(jìn)行說明。圖6是示出用作基 準(zhǔn)信號源的振蕩器的頻率穩(wěn)定度的示意說明圖。如圖6所示，一般，TCXO的頻率穩(wěn)定度(Δ f/f)是10_6左右，OCXO是10_8左右，利 用了原子的共振現(xiàn)象的銣振蕩器、銫振蕩器具備更良好的頻率穩(wěn)定度，分別是IO-ltlUO-12左 右O但是，銣振蕩器、銫振蕩器的成本較高，搭載到批量產(chǎn)品中是不現(xiàn)實的。另外，OCXO在恒溫槽內(nèi)部的溫度達(dá)到一定溫度為止的幾分鐘的期間頻率大幅變 動。TCXO雖然到達(dá)穩(wěn)定的時間較短、且啟動特性良好，但與OCXO相比長期的頻率穩(wěn)定度不佳。另一方面，對于相位噪聲特性，已知OCXO優(yōu)于TCX0。[關(guān)聯(lián)技術(shù)]另外，作為與頻率合成器相關(guān)的技術(shù)，有日本特開平8-56120號公報“基準(zhǔn)振蕩器 電路”(申請人八重洲無線株式會社、專利文獻(xiàn)1)、日本特開2004-172686號公報“基準(zhǔn)信 號發(fā)生器”(申請人日本電氣電報株式會社、專利文獻(xiàn)2)。在專利文獻(xiàn)1中，記載有在頻率合成器中具備TCXO與OCXO這兩方并切換它們而 用作基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)振蕩器電路。另外，在專利文獻(xiàn)2中，記載有具備電壓控制型數(shù)字溫度補(bǔ)償晶體振蕩器 (VC-DTCXO)與0CX0，并切換它們而用作基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號發(fā)生器。但是，專利文獻(xiàn)1以及2并非對來自多個振蕩器的輸出進(jìn)行加權(quán)而合成、或者從外 部輸入穩(wěn)定度高的基準(zhǔn)信號的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在以往的頻率合成器中，存在如下問題在作為基準(zhǔn)信號使用了 OCXO的情 況下，啟動時的穩(wěn)定度惡化，在使用了 TCXO的情況下，在啟動時雖然較快穩(wěn)定但長期的穩(wěn) 定度不佳，所以從電源剛剛接通之后在長時間的整個使用期間，得不到良好的頻率穩(wěn)定度。本發(fā)明鑒于上述實際狀況而完成的，其目的在于提供一種頻率合成器，從電源剛 剛接通之后在長時間的整個使用期間中得到良好的頻率穩(wěn)定度。為了解決上述以往例的問題，本發(fā)明提供一種頻率合成器，具備產(chǎn)生基準(zhǔn)信號的 基準(zhǔn)信號發(fā)生電路，對從基準(zhǔn)信號發(fā)生電路輸出的基準(zhǔn)信號與來自壓控振蕩器的輸出信號 進(jìn)行比較，進(jìn)行控制以使壓控振蕩器的輸出信號成為期望的頻率，所述頻率合成器的特征 在于包括第1振蕩器，具備基準(zhǔn)信號發(fā)生電路在電源接通后在短時間內(nèi)使頻率穩(wěn)定化的 特性；第2振蕩器，具備雖然在電源剛剛接通之后與第1振蕩器相比頻率不穩(wěn)定，但在經(jīng)過 一定時間以后與第1振蕩器相比頻率的穩(wěn)定度高的特性；第1權(quán)重變換器，進(jìn)行來自第1 振蕩器的輸出的權(quán)重調(diào)整；第2權(quán)重變換器，進(jìn)行來自第2振蕩器的輸出的權(quán)重調(diào)整；加法 器，對來自第1權(quán)重變換器以及第2權(quán)重變換器的輸出進(jìn)行加法后作為基準(zhǔn)信號輸出；以及 控制部，將權(quán)重的值輸出到第1權(quán)重變換器以及第2權(quán)重變換器，以便針對第1權(quán)重變換器 中的第1權(quán)重與第2權(quán)重變換器中的第2權(quán)重，在電源剛剛接通之后，使第1權(quán)重大于第2 權(quán)重而使第2權(quán)重小于第1權(quán)重，根據(jù)時間經(jīng)過逐漸降低第1權(quán)重并提高第2權(quán)重，在經(jīng)過 一定時間后，使第1權(quán)重成為0%，使第2權(quán)重成為100%，在電源剛剛接通之后使第1振蕩 器的貢獻(xiàn)量大而在短時間內(nèi)使頻率穩(wěn)定化，并且通過第2振蕩器的貢獻(xiàn)量而與單獨使用第 1振蕩器的情況相比可以提高啟動時的相位噪聲特性，在第2振蕩器穩(wěn)定而進(jìn)一步經(jīng)過一 定時間后僅利用第2振蕩器，從而具有從電源剛剛接通之后在長時間的整個使用期間中可 以供給穩(wěn)定的基準(zhǔn)信號的效果。另外，在本發(fā)明中，在上述頻率合成器中，能夠輸入與第1振蕩器以及第2振蕩器 相比頻率的穩(wěn)定度高的外部基準(zhǔn)信號，具備第3權(quán)重變換器，進(jìn)行外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重調(diào) 整，加法器對來自第1權(quán)重變換器、第2權(quán)重變換器、第3權(quán)重變換器的輸出進(jìn)行加法后作 為基準(zhǔn)信號輸出，控制部在輸入了外部基準(zhǔn)信號的情況下，將權(quán)重的值輸出到第1權(quán)重變 換器以及第2權(quán)重變換器，以使第1權(quán)重變換器中的第1權(quán)重以及第2權(quán)重變換器中的第 2權(quán)重成為0%，并且將權(quán)重的值輸出到第3權(quán)重變換器，以使第3權(quán)重變換器中的第3權(quán) 重成為100%，具有如下效果在輸入了外部基準(zhǔn)信號的情況下，通過最優(yōu)先地輸出穩(wěn)定度 高的外部基準(zhǔn)信號，可以提供高穩(wěn)定的基準(zhǔn)信號，可以使環(huán)路迅速地收斂。另外，在本發(fā)明中，在上述頻率合成器中，控制部在輸入了外部基準(zhǔn)信號的情況 下，將權(quán)重的值輸出到第3權(quán)重變換器，以使第3權(quán)重變換器中的第3權(quán)重在預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn) 移期間內(nèi)從0%逐漸增加到100%，并且將權(quán)重的值輸出到第1權(quán)重變換器以及第2權(quán)重變 換器，以使第1權(quán)重變換器中的第1權(quán)重與第2權(quán)重變換器中的第2權(quán)重之和在轉(zhuǎn)移期間 內(nèi)從100 %逐漸減少到0 %，具有可以防止在環(huán)路穩(wěn)定之前基準(zhǔn)信號的頻率急劇地變動而 頻率合成器輸出變得不穩(wěn)定的效果。另外，在本發(fā)明中，在上述頻率合成器中，具備第1表，與從電源接通起的時間對 應(yīng)地，存儲第1權(quán)重變換器中的第1權(quán)重與第2權(quán)重變換器中的第2權(quán)重；以及第2表，與 從外部基準(zhǔn)信號的輸入開始起的時間對應(yīng)地，存儲第3權(quán)重變換器中的第3權(quán)重、和第1權(quán)重與第2權(quán)重之和，控制部在沒有輸入外部基準(zhǔn)信號的情況下，基于第1表，向第1權(quán)重變 換器以及第2權(quán)重變換器輸出權(quán)重的值，當(dāng)輸入了外部基準(zhǔn)信后，基于第2表向第3權(quán)重變 換器輸出權(quán)重的值，并且依照存儲在第1表中的第1權(quán)重與第2權(quán)重之比，分配存儲在第2 表中的第1權(quán)重以及第2權(quán)重之和，向第1權(quán)重變換器以及第2權(quán)重變換器輸出權(quán)重的值， 具有如下效果控制可以通過簡單的處理，將與從電源接通起的時間對應(yīng)的適合的權(quán)重的 值輸出到第1以及第2權(quán)重變換器，并且在輸入了外部基準(zhǔn)信號的情況下，可以將頻率不急 劇地變動的適合的權(quán)重的值容易地輸出到第1、第2、第3權(quán)重變換器。另外，在本發(fā)明中，在上述頻率合成器中，第1振蕩器是溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，第2 振蕩器是恒溫槽控制晶體振蕩器，具有可以比較廉價地實現(xiàn)從電源剛剛接通之后在長時間 內(nèi)基準(zhǔn)信號的穩(wěn)定度高、且相位噪聲特性良好的頻率合成器的效果。


圖1是本實施方式的頻率合成器的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是示出0CX0、TCXO的頻率穩(wěn)定度的特性的示意說明圖。圖3是基本權(quán)重表的示意說明圖。圖4是外部基準(zhǔn)信號權(quán)重表的示意說明圖。圖5是示出CPUlO中的電源接通時的權(quán)重控制的處理的流程圖。圖6是示出用作基準(zhǔn)信號源的振蕩器的頻率穩(wěn)定度的示意說明圖。(符號說明)1 基準(zhǔn)信號發(fā)生電路；2 相位比較器；3 環(huán)路濾波器；4 壓控振蕩器；5 分頻器； 10 =CPU ；20 恒溫槽控制晶體振蕩器(OCXO) ；30 溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO) ；11,21,31 權(quán)重變換器A、B、C ；12,22,32 :D/A轉(zhuǎn)換器；13 外部基準(zhǔn)信號電平檢測電路；23 恒溫槽溫 度檢測部；14,24 :A/D轉(zhuǎn)換器；40 存儲器；41 加法器。
具體實施例方式[實施方式的概要]參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。本發(fā)明的實施方式的頻率合成器在內(nèi)部具備OCXO與TCX0、分別對應(yīng)地調(diào)整輸出 的權(quán)重的權(quán)重變換器、對來自各權(quán)重變換器的輸出進(jìn)行加法而作為基準(zhǔn)信號輸出到PLL電 路的加法器、以及對各權(quán)重變換器進(jìn)行控制的控制部，控制部對各權(quán)重變換器進(jìn)行控制，以 便在電源接通時，使TCXO的權(quán)重高，逐漸提高OCXO的權(quán)重，在OCXO的恒溫槽成為恒定溫 度之后，僅為0CX0，可以使電源接通時的基準(zhǔn)信號的頻率迅速地穩(wěn)定，并且還使其長期地穩(wěn) 定。另外，本發(fā)明的實施方式的頻率合成器除了上述結(jié)構(gòu)以外，還具備權(quán)重變換器，該 權(quán)重變換器可以輸入來自穩(wěn)定度更高的振蕩器的外部基準(zhǔn)信號，調(diào)整外部基準(zhǔn)信號的輸出 權(quán)重，在輸入了外部基準(zhǔn)信號的情況下，控制部使外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重高而優(yōu)先將其輸出， 如果在啟動時輸入外部基準(zhǔn)信號，則可以輸出高精度的基準(zhǔn)信號，可以使PLL電路迅速地 鎖定。[實施方式的振蕩器圖1]
使用圖1，對本實施方式的頻率合成器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖1是本實施方式的頻率 合成器(本頻率合成器)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，本頻率合成器基本上包括基準(zhǔn)信號發(fā)生電路1、相位比較器2、環(huán)路濾 波器3、壓控振蕩器4、以及分頻器5。相位比較器2對從基準(zhǔn)信號發(fā)生電路1輸出的基準(zhǔn)信號與來自分頻器5的分頻后 的合成器輸出進(jìn)行比較，對相位差進(jìn)行檢測而輸出相位差信號，環(huán)路濾波器3對相位差信 號進(jìn)行平滑化而將控制電壓輸出到壓控振蕩器，從壓控振蕩器輸出規(guī)定的頻率。[基準(zhǔn)信號發(fā)生電路1圖1]接下來，使用圖1，對作為本頻率合成器的特征部分的基準(zhǔn)信號發(fā)生電路1進(jìn)行說 明。基準(zhǔn)信號發(fā)生電路1在內(nèi)部具備恒溫槽控制晶體振蕩器(OCXO) 20、與溫度補(bǔ)償 晶體振蕩器(TCXO) 30，還可以通過用戶的操作來輸入從外部輸入的外部基準(zhǔn)信號，調(diào)整 0CX020、TCX030、以及外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重比率而進(jìn)行加法，作為基準(zhǔn)信號而輸出。0CX020 相當(dāng)于權(quán)利要求中記載的第2振蕩器，TCX030相當(dāng)于第1振蕩器。另外，設(shè)置在內(nèi)部的第1、第2振蕩器不限于TCX0、0CX0，只要是第1振蕩器具備在 電源接通后迅速地使頻率偏差(Δ Τ 穩(wěn)定化的特性，第2振蕩器具備與第1振蕩器相比 在穩(wěn)定化中花費(fèi)更多的時間，但在電源接通后在經(jīng)過一定時間以后頻率穩(wěn)定度比第1振蕩 器高的特性的組合即可。此處，外部基準(zhǔn)信號是例如來自銣振蕩器、銫振蕩器的信號，是從比設(shè)置在內(nèi)部中 的0CX020、TCX030更穩(wěn)定的振蕩器輸出的信號。另外，只要比內(nèi)部的0CX020、TCX030更穩(wěn)定，則外部基準(zhǔn)信號的信號源也可以是
晶體振蕩器。對基準(zhǔn)信號發(fā)生電路1的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體說明。如圖1所示，基準(zhǔn)信號發(fā)生電路1具備CPU10、恒溫槽控制晶體振蕩器(OCXO) 20、 溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO) 30、權(quán)重變換器A(Il)、權(quán)重變換器Β(21)、權(quán)重變換器C(31)、 D/A轉(zhuǎn)換器12、22、32、外部基準(zhǔn)信號電平檢測電路13、A/D轉(zhuǎn)換器14、24、恒溫槽溫度檢測 部23、存儲器40、以及加法器41。對各構(gòu)成部分進(jìn)行說明。權(quán)重變換器A(Il)根據(jù)來自CPUlO的權(quán)重值，把從外部輸入的外部基準(zhǔn)信號的權(quán) 重進(jìn)行變換后輸出到加法器41。 權(quán)重變換器B (21)根據(jù)來自CPUlO的權(quán)重值，把0CX020的輸出的權(quán)重進(jìn)行變換后 輸出到加法器41。權(quán)重變換器C (31)根據(jù)來自CPUlO的權(quán)重值，把TCX030的輸出的權(quán)重進(jìn)行變換后 輸出到加法器41。權(quán)重變換器A、B、C分別相當(dāng)于權(quán)利要求中記載的第3權(quán)重變換器、第2權(quán)重變換 器、第1權(quán)重變換器，權(quán)重變換器A、B、C中的權(quán)重值分別相當(dāng)于權(quán)利要求中的第3、第2、第 1權(quán)重。加法器41對來自權(quán)重變換器A、B、C的輸出進(jìn)行加法后作為基準(zhǔn)信號輸出到相位 比較器2。
CPUlO相當(dāng)于權(quán)利要求中記載的控制部，輸出對權(quán)重變換器A、B、C中的權(quán)重進(jìn)行 控制的權(quán)重值。由此，通過在本頻率合成器中，對外部基準(zhǔn)信號、0CX020、以及TCX030的輸 出適合地進(jìn)行加權(quán)并進(jìn)行加法，輸出頻率穩(wěn)定度高、且相位噪聲特性優(yōu)良的基準(zhǔn)信號。在后 面，對CPUlO的處理進(jìn)行具體說明。D/A轉(zhuǎn)換器12、22、32將來自CPUlO的權(quán)重值變換為模擬信號，將其分別輸出到權(quán) 重變換器A、B、C。外部基準(zhǔn)信號電平檢測電路13對外部基準(zhǔn)信號的輸入電平(模擬)進(jìn)行檢測。另 外，外部基準(zhǔn)信號根據(jù)系統(tǒng)中要求的頻率穩(wěn)定度而有時輸入且有時不需要輸入，用戶通過 開關(guān)等用手動切換輸入的0N/0FF。A/D轉(zhuǎn)換器14將模擬信號的輸入電平變換為數(shù)字的輸入電平。然后，CPUlO在來自A/D轉(zhuǎn)換器14的外部基準(zhǔn)信號電平成為一定電平以上的情況 下，判斷為輸入了外部基準(zhǔn)信號。恒溫槽溫度檢測部23對0CX020的恒溫槽的溫度進(jìn)行檢測，向A/D轉(zhuǎn)換器24輸出 模擬信號的溫度信號。A/D轉(zhuǎn)換器24將模擬信號的溫度信號變換為數(shù)字的溫度數(shù)據(jù)。存儲器40存儲有成為CPUlO中的權(quán)重控制的基準(zhǔn)的基本權(quán)重表與外部基準(zhǔn)信號 權(quán)重表這2種權(quán)重表。在后面說明權(quán)重表。在本頻率合成器中，根據(jù)預(yù)先通過仿真或者實驗求出的從電源接通時起的時間與 0CX020以及TCX030的頻率穩(wěn)定度的關(guān)系，生成基本權(quán)重表，并存儲在存儲器40中。另外，在后面敘述利用了恒溫槽溫度檢測部23的權(quán)重控制的應(yīng)用例。
接下來，使用圖2，對本頻率合成器中使用的0CX0、TCX0的頻率穩(wěn)定度的特性進(jìn)行 說明。圖2是示出0CX0、TCXO的頻率穩(wěn)定度的特性的示意說明圖。如圖2所示，如果將電源接通時的時刻設(shè)為0，則在OCXO中，在電源接通后，在較短 的期間內(nèi)，頻率穩(wěn)定度(Δ Τ 并不良好，當(dāng)在時刻t2恒溫槽的溫度充分上升而成為一定 溫度后，頻率穩(wěn)定度變得良好。另外，在本示意圖的例子中，使作為目標(biāo)的頻率穩(wěn)定度(Δ f/ f)成為0，而在所有正側(cè)中進(jìn)行了表示(根據(jù)0CX0、TCX0，實際上具有從負(fù)側(cè)起的特性)。 TCXO在電源接通后，在短時間內(nèi)穩(wěn)定，但在時刻tl以后變得比OCXO不穩(wěn)定。在此，在本頻率合成器中，對權(quán)重變換器B、C進(jìn)行控制，以在電源剛剛接通之后， 使TCXO的權(quán)重成為100%，在啟動時迅速地使基準(zhǔn)信號的頻率穩(wěn)定，逐漸減少TCXO的權(quán)重 而使OCXO的權(quán)重增加，在OCXO的穩(wěn)定度超過TCXO的時候，使OCXO的權(quán)重成為100%。S卩，在電源接通后，在直到時刻tl為止的Tl區(qū)間中，使TCXO的權(quán)重從100%逐漸 減少，使OCXO的權(quán)重從百分之0逐漸增加直至百分之100，在T2區(qū)間(時刻tl以后)中， 原樣地使OCXO的權(quán)重成為100%。其結(jié)果，用虛線示出了本實施方式的頻率合成器的基準(zhǔn) 信號。在本頻率合成器中，根據(jù)后述基本權(quán)重表，在從電源接通后到經(jīng)過Tl為止，進(jìn)行 與時間對應(yīng)的權(quán)重控制。這樣，在Tl區(qū)間中，一邊進(jìn)行權(quán)重調(diào)整，一邊并用TCXO與0CX0，從而在直到OCXO 充分穩(wěn)定為止的期間，增大TCXO的貢獻(xiàn)量而提高頻率穩(wěn)定度，同時通過OCXO的貢獻(xiàn)量，與作為TCXO單體的情況相比，可以提高相位噪聲特性。另外，在本頻率合成器中，在Tl區(qū)間中頻率穩(wěn)定度不佳的情況、希望使環(huán)路盡快 收斂的情況下，可以通過來自用戶的指示(通過手動實現(xiàn)的外部基準(zhǔn)信號源連接)來輸入 外部基準(zhǔn)信號。在輸入了外部基準(zhǔn)信號的情況下，使外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重成為100%，使0CX0、 TCXO的權(quán)重都成為0%。但是，為了防止由于外部基準(zhǔn)信號輸入而引起的急劇的基準(zhǔn)頻率的變動，對權(quán)重 變換器A、B、C進(jìn)行控制，以在從外部基準(zhǔn)信號的輸入開始到經(jīng)過一定的微小時間為止，作 為轉(zhuǎn)移期間，使外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重逐漸增加。此處，將微小時間設(shè)為T4。對于T4區(qū)間的 權(quán)重控制，根據(jù)后述外部基準(zhǔn)信號權(quán)重表來進(jìn)行。在圖2的例子中，當(dāng)在時刻t3開始輸入外部基準(zhǔn)信號后，在直到時刻t4的T4區(qū) 間中，使外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重從0%逐漸變化為100%。在T4區(qū)間結(jié)束之后，使外部基準(zhǔn)信 號的權(quán)重成為100%。然后，當(dāng)通過來自用戶的指示(通過手動實現(xiàn)的外部基準(zhǔn)信號源連接切斷)而去 除了外部信號的輸入后，CPUlO參照基本權(quán)重表，進(jìn)行與從電源接通時起的時間對應(yīng)的權(quán)重 控制。[沒有輸入外部基準(zhǔn)信號的情況下的動作圖1、2]CPUlO在電源接通后，開始計時，與其一起定期地根據(jù)來自A/D轉(zhuǎn)換器14的外部基 準(zhǔn)信號電平，判斷有無外部基準(zhǔn)信號的輸入。然后，如果沒有輸入外部基準(zhǔn)信，則一邊參照 基本權(quán)重表，一邊定期地向D/A轉(zhuǎn)換器22輸出OCXO的權(quán)重值，向D/A轉(zhuǎn)換器32輸出TCXO 的權(quán)重值。對各權(quán)重值進(jìn)行D/A變換后，分別輸入到權(quán)重變換器B與權(quán)重變換器C，對0CX020 以及TCX030的輸出進(jìn)行權(quán)重變換，按照在基本權(quán)重表中設(shè)定的權(quán)重比輸入到加法器41進(jìn) 行加法后，作為基準(zhǔn)信號而輸出。[輸入了外部基準(zhǔn)信號的情況下的動作圖1、2]在CPUlO根據(jù)來自A/D轉(zhuǎn)換器14的外部基準(zhǔn)信號電平識別到外部基準(zhǔn)信號的輸 入的情況下，向D/A轉(zhuǎn)換器12、22、32輸出權(quán)重值，以使外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重逐漸增加，在轉(zhuǎn) 移期間即T4區(qū)間結(jié)束后，使OCXO以及TCXO的權(quán)重都成為0%，使外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重成為 100%。由于外部基準(zhǔn)信號的穩(wěn)定度最高，所以在輸入了外部基準(zhǔn)信號的情況下使其最優(yōu) 先，而迅速地使基準(zhǔn)頻率以及合成器輸出穩(wěn)定。在后面敘述T4區(qū)間的權(quán)重控制。另外，通過用戶的操作來進(jìn)行外部基準(zhǔn)信號的輸入/切斷，在外部基準(zhǔn)信號輸入 時，頻率尚不穩(wěn)定，所以作為轉(zhuǎn)移期間，在T4區(qū)間中進(jìn)行特別的權(quán)重控制，但在通過外部 基準(zhǔn)信號的輸入而環(huán)路收斂了之后，切斷外部基準(zhǔn)信號而轉(zhuǎn)移到0CX020與TCX030的組合 (或者僅0CX020)，頻率也不會大幅變動。[基本權(quán)重表圖3]接下來，使用圖3，對存儲在存儲器40中的權(quán)重表內(nèi)的基本權(quán)重表進(jìn)行說明。圖3 是基本權(quán)重表的示意說明圖。另外，基本權(quán)重表相當(dāng)于權(quán)利要求中記載的第1表。基本權(quán)重表是權(quán)重控制的基準(zhǔn)，存儲有CPUlO進(jìn)行0CX020的權(quán)重調(diào)整的權(quán)重變換器B(21)、與進(jìn)行TCX030的權(quán)重調(diào)整的權(quán)重變換器C(31)的權(quán)重值。另外，結(jié)合0CX020由 于標(biāo)準(zhǔn)的溫度遷移而溫度上升了的情況，決定基本權(quán)重表的各數(shù)值。在直到OCXO穩(wěn)定為止 的時間較長的情況下，Tl變大。如圖3所示，在基本權(quán)重表中，存儲有從電源接通起的時間、與0CX020(權(quán)重變換 器B)以及TCX030 (權(quán)重變換器C)各自的權(quán)重值。在電源接通時，如上所述OCXO是0%，TCXO是100%，在Tl中OCXO是100%，TCXO 是0%。設(shè)定成在該期間，逐漸變化?；旧显陔娫唇油ê笾钡絋l為止，根據(jù)經(jīng)過時間來進(jìn)行權(quán)重控制，在Tl以后，由 于OCXO已經(jīng)穩(wěn)定，所以維持經(jīng)過Tl時的權(quán)重而使OCXO成為100%。[外部基準(zhǔn)信號權(quán)重表圖4] 接下來，參照圖4，對存儲在存儲器40中的外部基準(zhǔn)信號權(quán)重表進(jìn)行說明。圖4是 外部基準(zhǔn)信號權(quán)重表的示意說明圖。另外，外部基準(zhǔn)信號權(quán)重表相當(dāng)于權(quán)利要求中記載的 第2表。外部基準(zhǔn)信號權(quán)重表是成為輸入了外部基準(zhǔn)信號的情況下的轉(zhuǎn)移期間即T4區(qū)間 中的權(quán)重控制的基準(zhǔn)的表。另外，除了外部基準(zhǔn)信號的頻率穩(wěn)定度、與TCXO以及OCXO的頻率穩(wěn)定度的關(guān)系以 外，還根據(jù)作為合成器而進(jìn)行頻率同步的時間(PLL環(huán)路收斂的時間)，來決定轉(zhuǎn)移期間T4。如圖4所示，外部基準(zhǔn)信號權(quán)重表分別存儲有從外部基準(zhǔn)信號的輸入檢測時到經(jīng) 過時間T4為止的外部基準(zhǔn)信號(權(quán)重變換器A)的權(quán)重、與OCXO以及TCXO的合計的權(quán)重。在圖4的例子中，在外部基準(zhǔn)信號的輸入檢測時(時間0)，使外部基準(zhǔn)信號的 權(quán)重成為0%，使0CX0+TCX0的權(quán)重成為100%，直到時間T4為止與時刻成比例地使權(quán)重 變化，逐漸提高外部基準(zhǔn)信號的比例，在T4以后，使外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重成為100%，使 0CX0+TCX0的權(quán)重成為0%。由此，在輸入了外部基準(zhǔn)信號的情況下，可以逐漸切換為外部基準(zhǔn)信號，可以防止 產(chǎn)生急劇的基準(zhǔn)頻率的變動，并且，可以在轉(zhuǎn)移到外部基準(zhǔn)信號之后，直到由用戶進(jìn)行切斷 為止，將外部基準(zhǔn)信號優(yōu)先地作為基準(zhǔn)信號而持續(xù)輸出，迅速地使合成器輸出穩(wěn)定化。對T4區(qū)間的權(quán)重控制進(jìn)行具體說明。例如，在從外部基準(zhǔn)信號的輸入檢測起經(jīng)過了 T4/2的時刻，外部基準(zhǔn)信號與 0CX0+TCX0的權(quán)重都成為50%。即，在該時刻，外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重是50%，OCXO與TCXO 的權(quán)重合計是50%。根據(jù)該時刻的從電源接通時起的經(jīng)過時間，按照圖3所示的基本權(quán)重 表中設(shè)定的權(quán)重比，分配OCXO與TCXO的權(quán)重。S卩，在輸入了外部基準(zhǔn)信號之后，直到T4為止的OCXO與TCXO的權(quán)重都成為外部 基準(zhǔn)信號權(quán)重表的權(quán)重值X基本權(quán)重表的權(quán)重值。例如，在外部基準(zhǔn)信號的輸入開始較早、從外部基準(zhǔn)信號的輸入檢測起經(jīng)過了 T4/2的時刻是電源接通后T1/4的情況下，OCXO 的權(quán)重成為 0. 5X0. 125X100 = 6. 25%,TCXO 的權(quán)重成為 0.5X0. 875 X 100 = 43. 75 %。另外，在外部基準(zhǔn)信號的輸入開始更遲、從外部基準(zhǔn)信號的輸入檢測起經(jīng)過了 T4/2的時刻是電源接通后T1/2的情況下，
10
OCXO 的權(quán)重成為 0. 5X0. 25X 100 = 12. 5%,TCXO 的權(quán)重成為 0. 5 X 0. 75 X 100 = 37. 5 %。在任一情況下，OCXO與TCXO的權(quán)重的合計都是50%。然后，當(dāng)外部基準(zhǔn)信號的輸入消失，CPUlO再次參照圖3的基本權(quán)重表，按照與該 時刻(從電源接通時起的時間)對應(yīng)的權(quán)重值，對OCXO與TCXO的權(quán)重進(jìn)行控制。[電源接通時的權(quán)重控制的處理圖5] 接下來，使用圖5，對CPUlO中的電源接通時的權(quán)重控制的處理進(jìn)行說明。圖5是 示出CPUlO中的電源接通時的權(quán)重控制的處理的流程圖。如圖5所示，CPUlO當(dāng)接通電源后，開始Tl的計時(100)，參照基本權(quán)重表，進(jìn)行 0CX020、TCX030 的權(quán)重控制(102)。然后，CPUlO判斷是否經(jīng)過了 Tl，在經(jīng)過了 Tl的情況(“是”的情況)下，保持該 時刻的權(quán)重(0CX0是100%、TCXO是0% )，結(jié)束處理。另外，在處理104中沒有經(jīng)過Tl的情況(“否”的情況)下，CPUlO根據(jù)來自A/D 轉(zhuǎn)換器14的外部基準(zhǔn)信號電平來判斷是否檢測到外部基準(zhǔn)信號的輸入(110)，如果沒有檢 測到外部基準(zhǔn)信號的輸入(“否”的情況)，則轉(zhuǎn)移到處理102而進(jìn)行基于基本權(quán)重表的控 制。另外，在處理110中檢測到外部基準(zhǔn)信號的輸入的情況(“是”的情況)下，CPUlO 開始T4區(qū)間的計時(112)，參照外部基準(zhǔn)信號權(quán)重表與基本權(quán)重表這雙方，進(jìn)行外部基準(zhǔn) 信號、0CX0、TCXO的權(quán)重控制(114)。然后，CPUlO判斷是否經(jīng)過了 T4(116)，在沒有經(jīng)過的情況(“否”的情況)下，轉(zhuǎn) 移到處理114，進(jìn)行逐漸使外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重增加的控制。另外，在處理116中經(jīng)過了 Τ4的情況(“是”的情況)下，外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重成 為100%，OCXO與TCXO成為0%，CPUlO判斷是否切斷了外部基準(zhǔn)信號的輸入(118)，在沒 有切斷的情況(“否”的情況)下，轉(zhuǎn)移到處理114。S卩，在Τ4區(qū)間結(jié)束之后，只要外部基準(zhǔn) 信號的輸入還在繼續(xù)，外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重就保持在100%。在處理118中，切斷了外部基準(zhǔn)信號的輸入的情況(“是”的情況)下，CPUlO轉(zhuǎn)移 到處理102，進(jìn)行基于基本權(quán)重表的控制。如此進(jìn)行CPUlO中的電源接通時的權(quán)重控制的處理。[權(quán)重控制的應(yīng)用例]接下來，對權(quán)重控制的應(yīng)用例進(jìn)行說明。在應(yīng)用例中，CPUlO根據(jù)來自恒溫槽溫度檢測部23的溫度信息，對基本權(quán)重表的 值進(jìn)行微調(diào)整來進(jìn)行權(quán)重控制。在應(yīng)用例中，在存儲器40中存儲預(yù)先實驗性地求出的從電源接通起的時間與恒 溫槽溫度的標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系(標(biāo)準(zhǔn)的溫度遷移)，CPUlO在電源接通之后，將來自恒溫槽溫度檢 測部23的溫度信息與標(biāo)準(zhǔn)的溫度遷移進(jìn)行比較，在0CX020的恒溫槽的溫度比標(biāo)準(zhǔn)更早地 上升了的情況、比標(biāo)準(zhǔn)延遲的情況下，調(diào)整并輸出基本權(quán)重表的權(quán)重值。例如，在圖3的基本權(quán)重表中，對于從電源接通經(jīng)過了 Τ2/2的時刻的權(quán)重，OCXO的 權(quán)重是25%，TCX0的權(quán)重是75%，如果由恒溫槽溫度檢測部23檢測出的溫度、與標(biāo)準(zhǔn)的溫 度遷移中的該時刻的溫度(標(biāo)準(zhǔn)溫度)之差是一定范圍，則CPUlO原樣地輸出基本權(quán)重表
11的值。另外，在運(yùn)用時的溫度上升早于標(biāo)準(zhǔn)的溫度遷移、且由恒溫槽溫度檢測部23檢 測出的溫度高于標(biāo)準(zhǔn)溫度的情況下，例如，使OCXO的權(quán)重成為30% JiTCXO的權(quán)重成為 70%。相反，在檢測出的溫度低于標(biāo)準(zhǔn)溫度的情況下，例如，使OCXO的權(quán)重成為20%，使 TCXO的權(quán)重成為80%。在權(quán)重值的調(diào)整中，例如，在CPUlO中計算出和恒溫槽的溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度之差對 應(yīng)的系數(shù)，將該系數(shù)乘到基本權(quán)重表的權(quán)重值而求出OCXO的權(quán)重即可。由此，可以根據(jù)恒溫槽的溫度狀態(tài)對OCXO的權(quán)重進(jìn)行微調(diào)整，在OCXO較快地穩(wěn)定 了的情況下，可以快速轉(zhuǎn)移到0CX0，并且在OCXO的恒溫槽的溫度上升延遲了的情況下，可 以使向OCXO的轉(zhuǎn)移延遲，從而輸出穩(wěn)定的基準(zhǔn)信號。[實施方式的效果]根據(jù)本發(fā)明的實施方式的頻率合成器，在基準(zhǔn)信號發(fā)生電路1中，具備0CX020、 TCX030、對各自的輸出進(jìn)行權(quán)重調(diào)整的權(quán)重變換器21、31、以及對來自各權(quán)重變換器的輸出 進(jìn)行加法而作為基準(zhǔn)信號輸出的加法器41，CPUlO對權(quán)重變換器B、C進(jìn)行控制，以在電源接 通時，使TCX030的權(quán)重成為100%，使0CX020的權(quán)重成為0%，逐漸提高0CX020的權(quán)重，在 預(yù)先設(shè)定的一定時間之后，使TCX030的權(quán)重成為0%，使0CX020的權(quán)重成為100%，所以具 有如下效果可以在直到0CX020的恒溫槽被充分加熱為止的期間，并用TCX030與0CX020 來生成基準(zhǔn)信號，可以在電源接通時使頻率盡快穩(wěn)定，并且，在恒溫槽加熱后僅設(shè)為0CX020 而可以在長期間內(nèi)保持良好的頻率穩(wěn)定度。另外，根據(jù)本頻率合成器，除了上述結(jié)構(gòu)以外，還具備可以輸入穩(wěn)定度更高的外 部基準(zhǔn)信號，對外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重進(jìn)行調(diào)整的權(quán)重變換器A(Il)；以及對外部基準(zhǔn)信號 的輸入電平進(jìn)行檢測的外部基準(zhǔn)信號電平檢測電路13，CPUlO對權(quán)重變換器A、B、C進(jìn)行 控制，以在輸入了外部基準(zhǔn)信號的情況下，使外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重成為100%，使0CX020與 TCX030的權(quán)重成為0%，所以具有如下效果在輸入了高精度的外部基準(zhǔn)信號的情況下，可 以將外部基準(zhǔn)信號優(yōu)先地作為基準(zhǔn)信號而輸出，在啟動時可以迅速地使基準(zhǔn)信號穩(wěn)定化而 使PLL的環(huán)路迅速地收斂。另外，根據(jù)本頻率合成器，CPUlO進(jìn)行控制，以在存在外部基準(zhǔn)信號的輸入的情況 下，不立即切換為外部基準(zhǔn)信號，而在轉(zhuǎn)移期間T4的期間中逐漸提高外部基準(zhǔn)信號的權(quán) 重，在T4結(jié)束時，使外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重成為100%，所以具有可以防止頻率急劇變動的效果。而且，CPUlO也可以對電源電路進(jìn)行控制，以在TCX030的權(quán)重成為0%的情況下， 停止向TCX030以及權(quán)重變換器C(31)供給電源，由此可以大幅降低功耗。另外，根據(jù)本頻率合成器，CPUlO將來自恒溫槽溫度檢測部23的溫度信息與所存 儲的標(biāo)準(zhǔn)的溫度進(jìn)行比較，調(diào)整并輸出基本權(quán)重表的值，以在差大于一定范圍的情況下，如 果溫度高于標(biāo)準(zhǔn)，則提高OCXO的權(quán)重值，如果溫度低于標(biāo)準(zhǔn)，則降低OCXO的權(quán)重，所以可以 根據(jù)恒溫槽的溫度狀態(tài)對OCXO的權(quán)重進(jìn)行微調(diào)整，可以輸出進(jìn)一步穩(wěn)定的基準(zhǔn)信號。本發(fā)明適合于可以使基準(zhǔn)信號在電源剛剛接通之后在整個使用期間中穩(wěn)定的頻 率合成器。
權(quán)利要求
1.一種頻率合成器，具備產(chǎn)生基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)信號發(fā)生電路，對從上述基準(zhǔn)信號發(fā)生 電路輸出的基準(zhǔn)信號與來自壓控振蕩器的輸出信號進(jìn)行比較，進(jìn)行控制以使上述壓控振蕩 器的輸出信號成為期望的頻率，所述頻率合成器的特征在于包括第1振蕩器，具備上述基準(zhǔn)信號發(fā)生電路在電源接通后在短時間內(nèi)使頻率穩(wěn)定化的特性；第2振蕩器，具備雖然在電源剛剛接通之后與上述第1振蕩器相比頻率不穩(wěn)定，但在經(jīng) 過一定時間以后與上述第1振蕩器相比頻率的穩(wěn)定度高的特性；第1權(quán)重變換器，進(jìn)行來自上述第1振蕩器的輸出的權(quán)重調(diào)整；第2權(quán)重變換器，進(jìn)行來自上述第2振蕩器的輸出的權(quán)重調(diào)整；加法器，對來自上述第1權(quán)重變換器以及上述第2權(quán)重變換器的輸出進(jìn)行加法后作為 基準(zhǔn)信號輸出；以及控制部，將權(quán)重的值輸出到上述第1權(quán)重變換器以及上述第2權(quán)重變換器，以便針對上 述第1權(quán)重變換器中的第1權(quán)重與上述第2權(quán)重變換器中的第2權(quán)重，在電源剛剛接通之 后，使上述第1權(quán)重大于上述第2權(quán)重而使上述第2權(quán)重小于上述第1權(quán)重，根據(jù)時間經(jīng)過 逐漸降低上述第1權(quán)重并提高上述第2權(quán)重，在上述經(jīng)過一定時間后，使上述第1權(quán)重成為 0 %，使上述第2權(quán)重成為100 %。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率合成器，其特征在于能夠輸入與第1振蕩器以及第2振蕩器相比頻率的穩(wěn)定度高的外部基準(zhǔn)信號，具備第3權(quán)重變換器，進(jìn)行上述外部基準(zhǔn)信號的權(quán)重調(diào)整，加法器對來自第1權(quán)重變換器、第2權(quán)重變換器、第3權(quán)重變換器的輸出進(jìn)行加法后作 為基準(zhǔn)信號輸出，控制部在輸入了上述外部基準(zhǔn)信號的情況下，將權(quán)重的值輸出到上述第1權(quán)重變換器 以及上述第2權(quán)重變換器，以使上述第1權(quán)重變換器中的第1權(quán)重以及第2權(quán)重變換器中 的第2權(quán)重成為0%，并且將權(quán)重的值輸出到上述第3權(quán)重變換器，以使上述第3權(quán)重變換 器中的第3權(quán)重成為100%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頻率合成器，其特征在于控制部在輸入了外部基準(zhǔn)信號的情況下，將權(quán)重的值輸出到上述第3權(quán)重變換器，以 使第3權(quán)重變換器中的第3權(quán)重在預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)移期間內(nèi)從0%逐漸增加到100%，并且將 權(quán)重的值輸出到上述第1權(quán)重變換器以及上述第2權(quán)重變換器，以使第1權(quán)重變換器中的 第1權(quán)重與第2權(quán)重變換器中的第2權(quán)重之和在上述轉(zhuǎn)移期間內(nèi)從100%逐漸減少到0%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頻率合成器，其特征在于包括第1表，與從電源接通起的時間對應(yīng)地，存儲第1權(quán)重變換器中的第1權(quán)重與第2權(quán)重 變換器中的第2權(quán)重；以及第2表，與從外部基準(zhǔn)信號的輸入開始起的時間對應(yīng)地，存儲第3權(quán)重變換器中的第3 權(quán)重、和上述第1權(quán)重與上述第2權(quán)重之和，控制部在沒有輸入外部基準(zhǔn)信號的情況下，基于上述第1表，向上述第1權(quán)重變換器以 及上述第2權(quán)重變換器輸出權(quán)重的值，當(dāng)輸入了外部基準(zhǔn)信后，基于上述第2表向第3權(quán)重 變換器輸出權(quán)重的值，并且依照存儲在上述第1表中的上述第1權(quán)重與上述第2權(quán)重之比，分配存儲在上述第2表中的第1權(quán)重以及第2權(quán)重之和，向上述第1權(quán)重變換器以及上述 第2權(quán)重變換器輸出權(quán)重的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率合成器，其特征在于第1振蕩器是溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，第2振蕩器是恒溫槽控制晶體振蕩器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頻率合成器，其特征在于第1振蕩器是溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，第2振蕩器是恒溫槽控制晶體振蕩器。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頻率合成器，其特征在于第1振蕩器是溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，第2振蕩器是恒溫槽控制晶體振蕩器。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頻率合成器，其特征在于第1振蕩器是溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，第2振蕩器是恒溫槽控制晶體振蕩器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種頻率合成器，從電源剛剛接通之后在長時間的整個使用期間中得到良好的頻率穩(wěn)定度。在基準(zhǔn)信號發(fā)生電路(1)中，具備OCXO(20)、TCXO(30)、對各自的輸出進(jìn)行權(quán)重調(diào)整的權(quán)重變換器(21、31)、以及對來自各權(quán)重變換器的輸出進(jìn)行加法而作為基準(zhǔn)信號輸出的加法器(41)，CPU(10)對權(quán)重變換器(B、C)進(jìn)行控制，以便在電源接通時，使TCXO(30)的權(quán)重成為100％，使OCXO(20)的權(quán)重成為0％，逐漸提高OCXO(20)的權(quán)重，在預(yù)先設(shè)定的一定時間后，使TCXO(30)的權(quán)重成為0％，使OCXO(20)的權(quán)重成為100％，可以在電源接通后迅速地使頻率穩(wěn)定。
文檔編號H03L7/18GK101997545SQ20101024579
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者大西直樹 申請人:日本電波工業(yè)株式會社