JP2000341114A - 自動周波数発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の技術では、搬送された搬送波やデータ
クロックの再生を行うには、復調された受信データが必
要となる。この時、受信される搬送波の周波数変動が大
きいときには初期の同期確立が困難になり、搬送波の再
生に必要な正確な受信データが得られにくくなる。 【解決手段】 本発明では、搬送波が少なくても２つ以
上の振幅状態を持ち、その振幅状態の大きさが一定周期
ごとに変化する信号を受信する受信機において、前記搬
送波の振幅変化（包絡線）を２値化されたディジタルデ
ータに変換し、前記ディジタルデータを元に搬送波周波
数の同期再生を行う手段を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は少なくても２つ以
上の異なる振幅電圧状態の信号を混在させて送信する通
信系で、信号振幅の大きい送信状態の送信周期が、送信
データ周波数及び送信搬送波周波数を基に一定周期で送
信される通信系の受信装置の周波数発生部において、特
に送信信号振幅差のデータを利用した自動周波数発生装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に受信機の概略の構成を示すブロッ
ク図を示す。この図において、１はアンテナ、２は受信
高周波信号を増幅するための高周波増幅器、３は高周波
増幅器２で増幅された受信信号と受信機で生成される局
部発振器出力とを混合して中間周波数に変換する周波数
変換機である。

【０００３】４は周波数変換機３で生成された受信中間
周波数信号を増幅するための増幅器、５は増幅された受
信中間周波数信号から復調された受信データを得るため
の復調器と再生されたデータを加工し同期確立及び制御
などを行う再生受信データ加工部である。

【０００４】６は受信機での周波数発生部、さらに周波
数発生部６の中で、７は高周波信号を中間周波数に変換
するための周波数を生成するための受信局部発振器、８
は復調に用いられる搬送波もしくはデータクロックを再
生するための周波数再生部とで構成されている。

【０００５】この従来の技術では、搬送波及びデータク
ロックの再生には、搬送波から同期した一定位相の信号
を抽出するために、位相同期ループを用いる方法が広く
利用されている。

【０００６】位相同期ループは図６に示すように、基本
的に位相比較器１００とループフィルタ１０１と電圧制
御発振器１０２とで構成される。

【０００７】その動作は、自走発振器である電圧制御発
振器１０２の出力周波数をフィードバックさせ、位相比
較器１００において入力周波数と比較し２つの入力周波
数の周波数差及び位相差を表す電圧として出力する。

【０００８】次に、低周波数帯域通過フィルタにより構
成されているループフィルタ１０１において高周波数帯
域の影響を取り除き、電圧制御発振器１０２を制御する
ための電圧として出力される。

【０００９】この制御電圧は、電圧制御発振器１０２に
おいて出力周波数を入力周波数の周波数及び位相に等し
くなるように調整するために使われ、一連の動作を繰り
返すループを形成する。

【００１０】従来の位相同期ループを使用した送信波信
号の再生方法として、以下の技術が知られている。

【００１１】第１の技術は、図８のブロック図に示すよ
うに、受信搬送波信号の逆変調により変調成分のない搬
送波の再生を行う方法がある。

【００１２】図８に従ってその動作を説明する。まず、
受信搬送波信号ａを復調器３０で復調して、復調された
受信データｂを得る。

【００１３】次に、復調された受信データｂとデータ成
分の位相が同位相になるように遅延回路４０において受
信搬送波信号ａを遅延させる。

【００１４】遅延された受信搬送波と復調された受信デ
ータを逆変調回路４１において逆方向に変調して変調成
分の無い搬送波を生成する。

【００１５】逆変調回路４１によって生成された変調成
分の無い搬送波と電圧制御発振器１０２において再生さ
れた再生搬送波とを位相比較器１００において位相比較
し、位相偏差の乗った出力をループフィルタ１０１で平
滑化し電圧データを作成し、この電圧データを用いて電
圧制御発振器１０２の出力周波数の周波数と位相の調整
とを行いループを形成する。

【００１６】第２の技術は、図９のブロック図に示すよ
うに、再生搬送波を再変調回路により、変調成分のある
搬送波に再生を行う方法がある。

【００１７】図９に従ってその動作を説明する。まず、
受信搬送波信号ａを復調器３０で復調して、復調された
受信データｂを得る。

【００１８】次に、受信データｂと電圧制御発振器１０
２からの再生搬送波ｃとを再変調回路４２において再変
調して変調成分のある受信搬送波信号を再生成する。

【００１９】次に、上記生成された変調成分を持つ再生
受信搬送波信号とデータ成分が同位相になるように遅延
回路４０において受信搬送波信号を遅延させる。

【００２０】遅延させていた受信搬送波信号と再変調回
路４２において生成された、再生された変調成分のある
搬送波とを位相比較器１００において、位相比較し、位
相偏差の乗った出力をループフィルタ１０１で平滑化し
電圧データを作成し、この電圧データを用いて電圧制御
発振器１０２の出力周波数の周波数と位相の調整を行い
ループを形成する。

【００２１】上記第１及び第２の技術は、オーム社発
行、ディジタル変復調回路の基礎、４６−５０項に記載
された搬送波の再生方法がる。

【００２２】第３の技術は、図１０のブロック図に示す
ように、復調された受信データを用いて、同期回路と制
御回路において再生周波数と受信機基準周波数発振器の
出力周波数制御の分周比を設定する方法がある。

【００２３】図１０に従ってその動作を説明する。ま
ず、受信搬送波信号ａを復調器３０で復調し復調された
受信データｂを得る。

【００２４】次に、復調された受信データを同期回路３
１において再生搬送波と受信搬送波のずれを検出する。

【００２５】制御回路３２において、そのずれを補正す
るため、受信機基準周波数発生器に接続された可変分周
器１０ｂと再生搬送波または再生クロックを発生するた
めの周波数再発生用の電圧制御発振器１０２に接続され
た可変分周器１０ａのうちの少なくとも１つの分周比を
設定するためのデータを作成し出力出力する。

【００２６】つぎに、上記分周器１０ａ、１０ｂで分周
し生成された２つの分周波を位相比較器１００において
と位相比較し、位相偏差の乗った出力をループフィルタ
１０１で平滑化された電圧データを用いて電圧制御発振
器１０２の出力周波数の周波数と位相の調整を行いルー
プを形成する。

【００２７】上記第３の技術の近似技術としては、特公
平７−１０５８２２に記載された自動周波数制御装置が
ある。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、搬送
された搬送波やデータクロックの再生を行うには、復調
された受信データが必要となる。

【００２９】この時、受信される搬送波の周波数変動が
大きいときには初期の同期確立が困難になり、搬送波の
再生に必要な正確な受信データが得られにくくなる。

【００３０】従って、受信搬送波信号に対する搬送波の
再生や、データクロックの再生が困難となる。

【００３１】この発明は、搬送波の再生および搬送され
たデータクロックの再生に復調された受信データを必要
としないために、受信搬送波信号の周波数変動に対して
対応した搬送波および、データクロックの再生手段を提
供する。

【００３２】

【課題を解決するための手段】第１の本発明では、搬送
波が少なくても２つ以上の振幅状態を持ち、その振幅状
態の大きさが一定周期ごとに変化する信号を受信する受
信機において、前記搬送波の振幅変化（包絡線）を２値
化されたディジタルデータに変換し、前記ディジタルデ
ータを元に搬送波周波数の同期再生を行う手段を備えて
いる。

【００３３】第２の本発明では、第１の発明の構成に加
えて、電圧制御発振器から生成される局部発振周波数デ
ータと基準周波数発生器から生成される周波数データと
を用いた搬送波周波数の同期再生手段において、２値化
されたディジタルデータと局部発振器周波数データを切
り替えるスイッチと、前記スイッチ制御及びそれぞれの
入力周波数データに対応させた分周比を出力する制御回
路と、入力された分周比のデータに応じて入力周波数を
分周する分周器と、を有する。

【００３４】第３の本発明では、第１の発明の構成に加
えて、受信波信号を信号振幅に応じた量子化をするため
に用いられる量子化器前置増幅器の自動利得制御回路
と、前記自動利得制御回路において検出された振幅デー
タを格納するシフトレジスタと、前記利得と比較するた
めの閾値データを格納するリファレンスレジスタと、２
つのレジスタのデータを入力して差分を出力する減算器
と、前記減算器出力から符号を示すビットを抜き出して
符号判定し受信信号振幅を２値化する符号判定器と、を
有する。

【００３５】第４の本発明では、第１の発明の構成に加
えて、受信波信号を基準となる閾値電圧と比較するため
のコンパレータと、前記コンパレータの出力を受信信号
の電圧振幅に応じた包絡線波形にするためのローパスフ
ィルタと、前記ローパスフィルタの出力を閾値電圧と比
較し波形を整形し受信信号振幅の状態を２値化するため
のコンパレータと、を有する。

【００３６】

【発明の実施の形態】図７に、この発明において適用が
可能な送信機からの送信信号の概念を示す。

【００３７】図７において、２００，２０１，２０２は
送信機から送信される搬送波の一例を示し、図において
横軸方向は時間を表し、縦軸方向は送信機の送信信号振
幅レベルの大きさを表し、送信機は４００に示す一定間
隔周期で少なくても２種類以上の信号振幅状態で搬送波
を送信する。

【００３８】２００に示す送信搬送波では一定間隔で信
号振幅の大きいバースト波の２００ａ〜２００ｅが送信
され、２０１に示す送信搬送波では一定間隔で信号振幅
の大きい送信波群２０１ａ１２０１ｅが送信され、２０
２に示す搬送波では一定間隔でバースト波の送信と送信
を行わない状態とを繰り返している。

【００３９】４００に示されている一定周期とは、送信
機の局部発振器に同期していて且つ、送信搬送波および
送信データクロックと一定の時間的関係がある事を示
す。

【００４０】この発明は、このように送信されている送
信波の受信機において適用され、受信した搬送波の受信
信号振幅に対して関値を設け、送信信号振幅を大小２つ
の状態にして、２値化されたデータを生成する。

【００４１】上記２００、２０１，２０２の受信搬送波
に対する２値化されたデータをそれぞれ、３００，３０
１，３０２に示す。

【００４２】次に、２値化されたデータをデータラッチ
のフリップフロップや分周器に入力して３０２に示すよ
うに、ハイレベルとローレべルとが同−の時間長となる
クロックデータを得る。

【００４３】送信信号振幅の大きさの比率は、この解決
手段にある２値化されたデータの精度に関係し、一定周
期で送信されている大きい振幅状態を信号と考え、前記
を除く送信状態において最も大きい送信信号振幅状態を
ノイズと考える事に上り、両者の関係を信号対ノイズの
関係として捕らえる事ができる。

【００４４】その時、閾値は信号レベルとノイズレベル
の中間レベルに設定する事により最適化される。

【００４５】これら一連の操作により再生された受信デ
ータを用いずに搬送された受信波に同期したクロックが
生成できる。

【００４６】本発明は、ここで生成されたクロックを受
信機の周波数再生のデータクロックとすることにより上
記問題を解決するものである。

【００４７】この発明に関わる、自動周波数制御装置
は、受信された搬送波信号から直接搬送波の周波数成分
を抽出するために、復調データが正確に復調されていな
くても入カ搬送波および入力データクロックに応じた周
波数の再生が可能である。

【００４８】加えて、従来の技術に対して併用して使用
することもできるため、それぞれの特性を生かして使い
分ける事により、より性能の上い受信機における周波数
の再生成をする事が可能となる。

【００４９】図１は、第１の実施の形態を示す概略ブロ
ック図である。

【００５０】この実施の形態に示した受信搬送波および
受信データクロックの再生のブロック図において、前記
策８図、第９図、第１０図に示す従来の技術によるブロ
ック図と以下の点を除いて同じであるため、異なる部分
についてのみ説明する。

【００５１】位相比較器１００に入力する２つのクロッ
クのうち一つはこの発明に関わるクロックであり、その
動作を説明する。

【００５２】受信搬送波信号は、信号振幅検出器２０に
おいて受信信号の一定期間の信号振幅を検出し、振幅レ
ベル２値化回路においてあらかじめ設定されている閾値
により判断し受信信号振幅があらかじめ設定されている
閾値を越えているか否か、を判断して２値の値を取るデ
ータにして出力し、出力波形がハイレベルとローレベル
とで時間的に２分されるように分周器１０ｃによって１
／Ｍ分周して位相比較器１００への入カデータとする。

【００５３】もう一つのクロックは電圧制御発振器１０
２からの出力周波数を送信機において送信される周波数
と搬送波周波数お上びデータクロック周波数との関係か
ら導き出される分周比において分周器１０ｄで１／Ｎ分
周したデータを入力する。

【００５４】ここで２つの分周比は下記の式が成り立つ
ように設定される。

【００５５】（大信号振幅状態送信周波数）×１／Ｎ＝
（再生波周波数）×１／Ｍ 図２は、第２の実施の形態を示す概略ブロック図であ
る。

【００５６】上記実施の形態において述べていた内容
を、図１０に示している従来技術に付加・適用している
もので、図１０に対して、信号振幅検出器２０と振幅レ
ベル２値化回路２１、入力周波数切換えスイッチ６０を
加えたことを特徴としている。

【００５７】その動作は、振幅レベル２値化回路２１で
再生されたクロックと電圧制御回路１０２で生成された
再生波を入力し、同期制御回路３２からの制御信号を受
けて上記２つの出力周波数のうちどちらかを可変分周器
１０ｆに出力する入力周波数切換えスイッチ６０と、入
力周波数の状態と同期回路の結果から算出される分周デ
ータを同期制御回路３２から２つの可変分周器１０ｅ，
１０ｆに入力する。

【００５８】２つの分周器からの出力を位相比較器１０
０に入力する。

【００５９】この構成を取る事で、初期同期時の搬送波
周波数の再生には信号振幅からのデータを用い、さらに
位相精度を高めるため同期回路からのデータにスイッチ
することができる。

【００６０】図３には、この発明において用いられる信
号振幅検出器２０と振幅レベル２値化回路２１の構成を
ディジタル回路において適応した一例を示す。

【００６１】受信波信号は量子化前置増幅器７０におい
てアナログ信号を最適振幅に増幅されて、アナログ信号
をディジタル信号に変換する量子化器７１に入力され
る。

【００６２】ディジタル信号に変換された信号は復調器
３０と量子化前置増幅器の利得を調整するための自動利
得制御回路７２に入力される。

【００６３】自動利得制御回路７２は一般に、量子化器
の信号対量子化雑音比を良くするために入力信号の振幅
を量子化器７１の量子化のステップ幅に整合させるため
に用いられており、量子化されたデータの１から数ワー
ドの状態により送信信号振幅を計算して、量子化前置増
幅器の利得を調整する。

【００６４】この発明では、この自動利得制御回路から
出力されるゲイン設定のデータをシフトレジスタ７３に
格納し、リファレンスレジスタに格納されている閾値デ
ータと減算器７５において差分データを作成する。

【００６５】次に、減算器７５の出力データはその符号
を示すビットを抽出する符号判定器７６により２値化さ
れた受信データとなり出力される。

【００６６】また、ノイズによる誤検出に関しては、自
動利得制御回路７２からシフトレジスタ７３の間、もし
くは、減算器出力の後にディジタル構成のフィルタを用
いて余分な周波数成分を取り除く構成をとれば良い。

【００６７】図４には、この発明において用いられる信
号振幅検出器２０と振幅レベル２値化回路２１の構成を
アナログ回路において適応した一例を示す。

【００６８】受信波信号はコンパレーク８０においてあ
らかじめ設定されている閾値電圧Ｘと比較され受信電圧
が関値よりも大きい時にはハイレベル、低い時にはロー
レベルになるくし形の出力波形を出力する。

【００６９】次に、コンパレーク８０から出力された信
号をローパスフィルタ８１でフィルタリングしてくし形
の波形から８０入力された閾値を越えたところをなだら
かに結ぶような信号を出力する。

【００７０】次に、コンパレーク８２において、フィル
タリングされた信号とその信号に対して決められた閾値
電圧Ｙ比較して矩形波を出力して受信信号レベル２値化
データとする。

【００７１】この構成を取る事により、送信信号振幅が
スパイク状に大きいのノイズに対しても、ローパスフィ
ルタ８１のカットオフ周波数と、閾値電圧Ｙの値の設定
において取り除く事ができる。

【００７２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、受信
機における受信搬送波信号からの周波数の再生に復調さ
れた受信データを使用しないため、ドップラーや送信局
からの受信周波数の大きなずれに対しても追随した自動
周波数発生装置を構成する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の−の実施の形態による自動周波数制
御装置の構成を示すブロック図。

【図２】この発明の別の実施の形態に上る自動周波数制
御装置の構成を示すブロック図。

【図３】この発明の実施の形態において使用されている
受信波信号振幅検出回路と振幅レベル２値化回路をディ
ジタル回路において実現するためのブロック図。

【図４】この発明の実施の形態において使用されている
受信波信号振幅検出回路と振幅レベル２値化回路をアナ
ログ回路において実現するためのブロック図。

【図５】受信機の構成を示すブロック図。

【図６】自動周波数発生装置において使用されている位
相同期ループの基本構成を示すブロック図。

【図７】この発明の実施の形態を有効とするための搬送
波の構成図と搬送波の信号振幅レベル２値化のタイミン
グチャートを示す図。

【図８】従来の技術において搬送波を再生させる為に受
信搬送波を逆変調して自動周波数制御装置を構成するブ
ロック図。

【図９】従来の技術において搬送波を再生させる為に再
生搬送波をを再変調して自動周波数制御装置を構成する
ブロック図。

【図１０】従来の技術において搬送波もしく搬送クロッ
クを再生させる為に同期回路と同期コントローラを用い
て分周器の分周比を制御して、自動周波数発生装置を構
成するブロック図。

【符号の説明】

１００ 位相比較器 １０１ ループフィルタ １０２ 電圧制御発振器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送波が少なくても２つ以上の振幅状態
   を持ち、その振幅状態の大きさが一定周期ごとに変化す
   る信号を受信する受信機において、前記搬送波の振幅変
   化を２値化されたディジタルデータに変換し、前記ディ
   ジタルデータを元に搬送波周波数の同期再生を行う手段
   を備えたことを特徴とした自動周波数発生装置。
2. 【請求項２】 電圧制御発振器から生成される局部発振
   周波数データと基準周波数発生器から生成される周波数
   データとを用いた搬送波周波数の同期再生手段におい
   て、２値化されたディジタルデータと局部発振器周波数
   データを切り替えるスイッチと、前記スイッチ制御及び
   それぞれの入力周波数データに対応させた分周比を出力
   する制御回路と、入力された分周比のデータに応じて入
   力周波数を分周する分周器と、を有することを特徴とす
   る請求項１に記載の自動周波数発生装置。
3. 【請求項３】 受信波信号を信号振幅に応じた量子化を
   するために用いられる量子化器前置増幅器の自動利得制
   御回路と、前記自動利得制御回路において検出された振
   幅データを格納するシフトレジスタと、前記利得と比較
   するための閾値データを格納するリファレンスレジスタ
   と、２つのレジスタのデータを入力して差分を出力する
   減算器と、前記減算器出力から符号を示すビットを抜き
   出して符号判定し受信信号振幅を２値化する符号判定器
   と、を有する事を特徴とする請求項１に記載の自動周波
   数発生装置。
4. 【請求項４】 受信波信号を基準となる閾値電圧と比較
   するためのコンパレータと、前記コンパレータの出力を
   受信信号の電圧振幅に応じた包絡線波形にするためのロ
   ーパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力を閾値
   電圧と比較し波形を整形し受信信号振幅の状態を２値化
   するためのコンパレータと、を有する事を特徴とする請
   求項１に記載の自動周波数発生装置。