JP4381934B2 - 周波数検出装置、および自動同調装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＷ（無線電信）モードの信号などのように断続した受信信号の場合でも正確な周波数が検出できるようにした周波数検出装置と、それを利用した自動同調装置に関するものである。

従来より、無線信号の受信に際しては、受信機の同調周波数を無線信号の周波数の変化に自動的に追従するために自動同調装置が採用されている。自動同調装置を作動させるために用いられる周波数検出手段としては、受信機の中間周波数に対して周波数検波（Ｆ−Ｖ変換、周波数−電圧変換）処理が行われている。自動同調装置は、そのようにして検出した周波数情報をもとに受信周波数のずれを自動的に補正するように構成されている。
放送電波のように信号が途切れることを考慮する必要がない無線信号を受信する場合には、前述したような中間周波数に対する周波数検波処理で周波数を検出することに問題はないが、無線通信の場合は受信信号が途切れてしまうことがある。特に、ＣＷモードの場合は、信号がごく短い時間で断続を繰り返すため、信号が途切れている期間は周波数検波処理の出力は周波数情報を正確には反映していないことになってしまう。
したがって、このような方法で得られた周波数情報に基づいて自動同調処理を行うと誤動作してしまうという問題があった。
そこで、ＣＷモード信号の受信における自動同調処理に利用できるように、搬送波信号をパルス化して、一定周期で開閉するゲート回路を通過した前記パルス数をカウントし、所定時間内での前記ゲート開時間とパルス数とから前記搬送波信号の周波数を求めるようにした周波数検出技術が提案されている。（例えば、特許文献１参照）

特許第３０５５０５２号公報

しかし、前記特許文献１に記載の周波数検出技術では、十分な精度で周波数を検出するためには十分な長さのゲート開時間が必要となるが、ＣＷのように信号がごく短い時間で断続を繰り返す場合には、十分な長さのゲート開時間を確保できない危険性もあった。

そこで、本発明は、受信機の中間周波数を周波数検波して得られた電圧情報に基づいて周波数を検出する技術において、前記電圧情報が周波数情報を求めるために有効な状態であるか否かを判断して、有効な状態においてのみ周波数情報を求めることによって、ＣＷのように信号がごく短い時間で断続を繰り返す場合にも、十分な精度で正確な周波数検出を可能とする技術と、その技術に基づいた自動同調技術を提供するためになされたものである。

本発明にかかる周波数検出装置の請求項１においては、
入力信号を周波数検波する周波数検波手段と、
入力信号を振幅検波する振幅検波手段と、
当該振幅検波された信号が所定のしきい値を超えるか否かを判定する第１判定手段と、
周波数検波手段からの周波数検波信号が入力され、当該振幅検波された信号が所定のしきい値を超えていると判定されたときには周波数検波信号をそのまま出力し、当該振幅検波された信号が所定のしきい値を超えていないと判定されたときには直前の周波数検波信号を保持して出力する通過・保持手段と、
前記振幅検波された信号を、所定の時定数をもって平滑する振幅検波信号平滑手段と、
前記振幅検波信号平滑手段により平滑された信号が第２のしきい値を超えるか否かを判定して超えている期間のみ有効情報を出力する第２判定手段と、
前記有効情報が出力される期間のみ前記通過・保持手段の出力を有効な周波数情報として周波数を検出する検出手段と、
を備えた。
請求項２では、
前記第１判定手段は、当該振幅検波された信号が所定のしきい値を超えている場合にハイレベルとなり、当該振幅検波された信号が所定のしきい値を超えていない場合にハイレベルでなくなる第１判定信号を出力し、
前記通過・保持手段は、前記第１判定信号がハイレベルであるときには周波数検波信号をそのまま出力し、前記第１判定信号がハイレベルでないときには直前の周波数検波信号を保持して出力する。
請求項３では、
前記周波数検波手段の出力を、前記振幅検波信号平滑手段より小さな時定数をもって平滑処理して前記通過・保持手段へ出力する周波数検波信号平滑手段を付加した。
請求項４では、
入力信号を周波数検波する周波数検波手段と、
入力信号を振幅検波する振幅検波手段と、
当該振幅検波された信号が所定のしきい値を超えるか否かを判定し、当該振幅検波された信号が所定のしきい値を超えている場合にハイレベルとなり、当該振幅検波された信号が所定のしきい値を超えていない場合にハイレベルでなくなる第１判定信号を出力する第１判定手段と、
周波数検波手段からの周波数検波信号が入力され、前記第１判定信号がハイレベルであるときには周波数検波信号をそのまま出力し、前記第１判定信号がハイレベルでないときには直前の周波数検波信号を保持して出力する通過・保持手段と、
前記第１判定信号を遅延させた有効・無効情報を出力する遅延手段と、
前記有効・無効情報がハイレベルである期間のみ前記通過・保持手段の出力を有効な周波数情報として周波数を検出する検出手段と、
を備えた。
請求項５では、
前記周波数検波手段の出力を平滑処理して通過・保持手段へ出力する周波数検波信号平滑手段を付加した。
請求項６の自動同調装置は、
所定の周波数の受信信号に同調して入力信号を出力する同調手段と、
前記入力信号に基づいて周波数を検出する請求項１〜５の何れか１項に記載の周波数検出装置と、
該周波数検出装置にて検出した周波数が、設定された周波数と一致するように前記同調手段における受信周波数を制御する制御手段と、
を備えた。

本発明の周波数検出装置によれば、
受信信号が途絶えている間は、直前の受信信号の情報を保持して、所定期間の有効な間のみ周波数を検出するので、有効でない期間の受信信号は周波数検出に用いないので、正確な周波数検出が可能となる。
そして、本発明の自動同調装置によれば、前記周波数検出装置を用いて検出した周波数に基づいて同調手段における受信周波数を制御するので、正確に動作する自動同調装置を得ることができる。

以下に、本発明にかかる周波数検出装置を、その実施の形態を示した図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる周波数検出装置の実施の形態のブロック図である。
図中、１は周波数検出装置、２は入力信号を周波数検波する周波数検波手段、３は当該周波数検波された信号を平滑して平滑された周波数検波信号を出力する周波数検波信号平滑手段、４は入力信号を振幅検波してレベル情報を検出するする振幅検波手段、５は当該振幅検波された信号のレベルが所定のしきい値を超えるか否かを判定する第１判定手段、６は前記周波数検波信号平滑手段３の出力信号が入力され、前記第１判定手段による判定結果が所定のしきい値を超えているときには入力信号をそのまま出力し、前記判定結果が前記所定のしきい値を超えていないときには直前の入力信号の値を保持して出力する通過・保持手段、７は前記振幅検波された信号を前記周波数検波信号平滑手段３より大きな時定数をもって平滑する振幅検波信号平滑手段、８は前記振幅検波信号平滑手段７により平滑された信号のレベルが所定のしきい値を超えるか否かを判定する第２判定手段、９は前記通過・保持手段６の出力のうち、前記第２判定手段８の判定結果が所定のしきい値を超えている期間のみを有効な周波数情報とし、有効な周波数情報から周波数を検出する検出手段である。
以上の２つの平滑手段において、周波数検波信号平滑手段３の時定数は振幅検波信号平滑手段７における時定数より小さく設定されている。

上記構成において、
周波数検波手段２に、例えば受信信号を中間周波数に変換された信号（図２の（ａ）参照。）が入力されると、周波数検波され、周波数検波された信号は周波数検波信号平滑手段３にて平滑処理されて、図２の（ｂ）のような信号に変換されて通過・保持手段６に入力される。
前記入力信号は振幅検波手段４にも入力され、振幅情報を出力する。振幅情報は第１判定手段５と振幅検波信号平滑手段７とに入力される。第１判定手段５においては、前記レベル情報が所定のしきい値と比較されて、超えている場合にハイレベルとなる第１判定信号（図２の（ｃ）参照。）が出力される。
前記第１判定信号は前記通過・保持手段６に入力され、この第１判定信号がハイレベルになると保持していた以前の平滑された周波数検波信号を破棄して、入力される新たな平滑された周波数検波信号をそのまま通過・保持信号として検出手段９へ出力し、第１判定信号がハイレベルでなくなると直前の平滑された周波数検波信号を保持し、保持した前記平滑された周波数検波信号を継続して通過・保持信号として検出手段９へ出力し続ける。（図２の（ｄ）参照。）

一方、前記振幅情報が振幅検波信号平滑手段７に入力されると、前記周波数検波信号平滑手段３より大きな時定数をもって平滑された振幅検波信号（図２の（ｅ）参照。）として出力され、第２判定手段８にて前記平滑された振幅検波信号のレベルが所定のしきい値と比較されて、超えている場合にハイレベルとなる有効・無効情報（図２の（ｆ）参照。）が出力される。

有効・無効情報は検出手段９に入力され、この有効・無効情報がハイレベルで有効であることを示している時にのみ、検出手段９に入力されている前記通過・保持情報を有効な周波数情報とする。有効・無効情報がハイレベルでなくなると周波数情報としては無効である。そして、検出手段９では、前記有効な周波数情報に基づいて周波数が検出される。

以上のようにして、前記周波数検出装置１によれば、有効・無効情報が有効を示している期間のみ、通過・保持信号を有効な周波数情報であると判定して周波数を検出し、有効・無効情報が無効を示すと通過・保持信号は周波数の検出には用いないので、正確な周波数の検出が可能となる。
なお、前記通過・保持信号は、受信信号が途絶えている期間は、途絶える前の信号を保持して出力し続けるので、受信信号が途絶えている期間があっても、周波数情報を出力することができるのである。

なお、前記周波数検波信号平滑手段３は、受信信号の変調成分やノイズ等の影響で周波数検波手段２の出力が変動することを抑えるためのものであるので、周波数検波手段２の出力の変動が十分に抑制されている場合には省略することが可能である。
また、前記振幅検波信号平滑手段７と第２判定手段８は、前記通過・保持信号の立ち上がり時点を排除するための有効・無効情報を得るためのものであるから、前記振幅検波信号平滑手段７と第２判定手段８に代えて、請求項４に記載のように、第１判定信号を所定時間遅延させた有効・無効情報を出力する遅延手段で代用することも可能である。

図３は、前記周波数検出装置を用いた本発明の自動同調装置を採用した受信装置のブロック図である。
図３において、
11は受信信号を局発信号と混合して中間周波数に変換するミキサ、12はミキサ11の出力から希望の中間周波数のみを選択して出力するＩＦフィルタ、13は中間周波数信号を復調処理して低周波信号を得る復調手段、14は前記低周波信号を増幅する増幅手段、15は増幅された低周波信号を音響信号に変換するスピーカである。
１は図１において説明した周波数検出装置、16はＣＰＵで構成された検出手段であり、周波数検出装置１の通過・保持手段６から出力される周波数情報と、周波数検出装置１の第２判定手段８から出力される有効・無効情報とが入力され、有効・無効情報が有効を示している期間のみの前記周波数情報に基づいて周波数を検出する。そして、このＣＰＵ16は、検出した周波数と所定の受信周波数とのずれが小さくなるように、制御信号を局発手段17へ出力して、局発手段17から出力される局発信号の周波数を制御するのである。有効・無効情報が無効を示している期間は、直前の受信周波数を維持するように制御信号を局発手段17へ出力する。
以上のようにして、ミキサ11、ＩＦフィルタ12、周波数検出装置１、ＣＰＵ16、局発手段17とによって本発明の実施の形態たる自動同調装置19が実現されている。
なお、前記ミキサ11とＩＦフィルタ12とによって特許請求の範囲に記載された同調手段を構成し、前記ＣＰＵ16と局発手段17とによって特許請求の範囲に記載された制御手段を構成している。

なお、以上の各回路や各手段を実現するに当たっては、アナログ回路による構成やデジタル回路やＣＰＵ制御を用いた構成等が可能である。

本発明にかかる周波数検出装置の実施の形態のブロック図である。 前記周波数検出装置の各部の信号の状態を説明する説明図である。 本発明にかかる自動同調装置の実施の形態のブロック図である。

符号の説明

１ 周波数検出装置
２ 周波数検波手段
３ 周波数検波信号平滑手段
４ 振幅検波手段
５ 第１判定手段
６ 通過・保持手段
７ 振幅検波信号平滑手段
８ 第２判定手段
９ 検出手段
11 ミキサ
12 ＩＦフィルタ
13 復調手段
14 増幅手段
15 スピーカ
16 ＣＰＵ、検出手段
17 局発手段
19 自動同調装置

Claims (6)

1. 入力信号を周波数検波する周波数検波手段と、
   入力信号を振幅検波する振幅検波手段と、
   当該振幅検波された信号が所定のしきい値を超えるか否かを判定する第１判定手段と、
   周波数検波手段からの周波数検波信号が入力され、当該振幅検波された信号が所定のしきい値を超えていると判定されたときには周波数検波信号をそのまま出力し、当該振幅検波された信号が所定のしきい値を超えていないと判定されたときには直前の周波数検波信号を保持して出力する通過・保持手段と、
   前記振幅検波された信号を、所定の時定数をもって平滑する振幅検波信号平滑手段と、
   前記振幅検波信号平滑手段により平滑された信号が第２のしきい値を超えるか否かを判定して超えている期間のみ有効情報を出力する第２判定手段と、
   前記有効情報が出力される期間のみ前記通過・保持手段の出力を有効な周波数情報として周波数を検出する検出手段と、
   を備えていることを特徴とする周波数検出装置。
2. 前記第１判定手段は、当該振幅検波された信号が所定のしきい値を超えている場合にハイレベルとなり、当該振幅検波された信号が所定のしきい値を超えていない場合にハイレベルでなくなる第１判定信号を出力し、
   前記通過・保持手段は、前記第１判定信号がハイレベルであるときには周波数検波信号をそのまま出力し、前記第１判定信号がハイレベルでないときには直前の周波数検波信号を保持して出力することを特徴とする請求項１に記載の周波数検出装置。
3. 前記周波数検波手段の出力を、前記振幅検波信号平滑手段より小さな時定数をもって平滑処理して前記通過・保持手段へ出力する周波数検波信号平滑手段を付加したことを特徴とする請求項１または２の何れか１項に記載の周波数検出装置。
4. 入力信号を周波数検波する周波数検波手段と、
   入力信号を振幅検波する振幅検波手段と、
   当該振幅検波された信号が所定のしきい値を超えるか否かを判定し、当該振幅検波された信号が所定のしきい値を超えている場合にハイレベルとなり、当該振幅検波された信号が所定のしきい値を超えていない場合にハイレベルでなくなる第１判定信号を出力する第１判定手段と、
   周波数検波手段からの周波数検波信号が入力され、前記第１判定信号がハイレベルであるときには周波数検波信号をそのまま出力し、前記第１判定信号がハイレベルでないときには直前の周波数検波信号を保持して出力する通過・保持手段と、
   前記第１判定信号を遅延させた有効・無効情報を出力する遅延手段と、
   前記有効・無効情報がハイレベルである期間のみ前記通過・保持手段の出力を有効な周波数情報として周波数を検出する検出手段と、
   を備えていることを特徴とする周波数検出装置。
5. 前記周波数検波手段の出力を平滑処理して通過・保持手段へ出力する周波数検波信号平滑手段を付加したことを特徴とする請求項４に記載の周波数検出装置。
6. 所定の周波数の受信信号に同調して入力信号を出力する同調手段と、
   前記入力信号に基づいて周波数を検出する請求項１〜５の何れか１項に記載の周波数検出装置と、
   該周波数検出装置にて検出した周波数が、設定された周波数と一致するように前記同調手段における受信周波数を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする自動同調装置。

Images