JPH0358215B2

JPH0358215B2 -

Info

Publication number: JPH0358215B2
Application number: JP61073931A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Atobe
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1986-03-31
Publication date: 1991-09-04
Also published as: JPS62231549A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は位相同期検波復調器に係り、特に再生
搬送波に生ずる位相ジツタの抑制技術に関する。

（従来の技術）第５図は従来の位相同期検波復調器の構成例を
示す。この位相同期検波復調器は位相検波器１
と、搬送波抽出器２と、第１の周波数変換器３
と、帯域ろ波器４と、第２の周波数変換器５と、
位相比較器６と、低域ろ波器７と、電圧制御発振
器８とで構成される。

受信信号ａはPSK信号であり、この受信信号
ａは位相検波器１に入力するとともに、その一部
が搬送波抽出器２へ入力している。

位相検波器１は第２の周波数変換器５が後述す
る如くして出力する再生搬送波b′の位相を基準位
相として受信信号ａを検波し、ベースバンドの復
調信号ｅを出力する。

搬送波抽出器２は受信信号ａから搬送波ｂを抽
出し、それを第１の周波数変換器３へ出力する。

この搬送波抽出器２はその搬送波抽出方式によ
つて種々に構成されるが、その一例を第６図に示
す。第６図は受信信号ａを２−PSK信号とした
場合のものを示してある。第６図Ａにおいて、周
波数逓倍方式の搬送波抽出器２は受信信号ａの周
波数を２逓倍する逓倍器２１と、逓倍器２１の出
力信号ｈについて帯域制限をかけ不用信号成分を
除去する帯域ろ波器２２と、帯域ろ波器２２の出
力信号h′の周波数を1/2分周し、搬送波ｂを形成
する分周器２３とで構成される。

また、第６図Ｂにおいて、逆変調方式の搬送波
抽出器２は前記位相検波器１における遅延時間分
宛受信信号ａを遅延させる遅延回路２４と、遅延
回路２４で遅延された受信信号ａを前記復調信号
（受信デイジタル信号）ｅによつて位相変調し、
搬送波ｂを形成する変調器２５とで構成される。

第１の周波数変換器３は搬送波ｂの周波数を電
圧制御発振器８からの制御信号ｃの周波数に基づ
き所定周波数に変換し、その変換した周波数信号
ｄを帯域ろ波器４と位相比較器６へそれぞれ出力
する。

帯域ろ波器４は後述する如きろ波特性を有する
狭帯域ろ波器であり、周波数信号ｄについて所要
のろ波処理をし、その結果である周波数信号d′を
第２の周波数変換器５と前記位相比較器６へそれ
ぞれ出力する。

第２の周波数変換器５は周波数信号d′を前記電
圧制御発振器８からの制御信号ｃの周波数に基づ
き所定周波数の再生搬送波b′を形成し、それを前
記位相検波器１へ出力する。

ここで、この再生搬送波b′の位相が安定せず変
動する場合には位相検波器１では受信信号ａを安
定に同期検波復調できないことになる。

そこで、電圧制御発振器８において、搬送波ｂ
の周波数を基準にして帯域ろ波器４の入力周波数
信号ｄと出力周波数信号d′の位相差を雰にする制
御信号ｃを発生し、もつて再生搬送波b′が安定的
に搬送波ｂに等しくなるようにしている。

即ち、帯域ろ波器４のろ波特性は、第７図に示
す如く、振幅周波数特性Ａと位相周波数特性Ｂの
ものであるから、入力周波数が帯域ろ波器４の中
心周波数_BからΔだけずれたとき、帯域ろ波器
４の出力位相はΔθだけ変化する。

また、入力周波数が一定でも、帯域ろ波器４に
おける温度変化や経年変化等によつて中心周波数
_Bが変化したときも出力位相が変化する。

故に、帯域ろ波器４の入力周波数信号ｄと出力
周波数信号d′の位相差を雰にする制御が必要とな
り、これは次の如くしてなされる。

位相比較器６は周波数信号ｄと同d′の位相差を
検出し、その位相差に比例した検波電圧ｅを発生
する。この検波電圧ｅは低域ろ波器７で適宜帯域
制限されて制御信号ｆとなり、電圧制御発振器８
へ入力する。電圧制御発振器８は制御信号ｆに基
づき帯域ろ波器４の入出力位相差を雰にすべく前
記制御信号ｃの周波数を所定周波数にするのであ
る。ここに、電圧制御発振器８の制御信号ｃの周
波数vと帯域ろ波器４の中心周波数_Bと搬送波ｂ
の周波数cとの関係は、次の(1)式で示される。

f_v±f_c＝f_B ……(1) （発明が解決しようとする問題点）ところで、前述した従来の位相同期検波復調器
にあつては、前記(1)式から明らかな如く、搬送波
抽出器２の出力である抽出した搬送波ｂを基準に
周波数制御をしているが、受信信号ａに周波数変
動がある場合には、例えば第６図Ａに示す周波数
逓倍方式では帯域ろ波器２２の位相特性による位
相誤差が見込まれ、また第６図Ｂに示す逆変調方
式では遅延回路２４による位相誤差が見込まれる
如く、搬送波ｂに位相ジツタを生ずることにな
る。そうすると、従来の周波数制御方式では再生
搬送波b′の位相を常に一定に保持することが出来
ず、安定に同期検波復調を行うことができないと
いう問題点がある。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされ
たもので、その目的は受信信号に周波数変動があ
つても安定的に同期検波復調をなし得る位相同期
検波復調器を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明の位相同期検波復調器は前記目的を達成
するために次の如き構成を有する。

即ち、本発明の位相同期検波復調器は、所定の
局部発振周波数信号を受けて受信PSK信号の搬
送波周波数を所定周波数へ変換する周波数変換器
と；この周波数変換器が変換出力するPSK信号
を受けてその変換搬送波を抽出する搬送波抽出器
と；前記抽出した変換搬送波に帯域ろ波処理を施
す帯域ろ波器と；この帯域ろ波器を通過した変換
搬送波の位相を基準位相として前記周波数変換器
が出力するPSK信号について検波処理をし、少
なくとも互いに直交関係にある２つの検波信号を
形成する位相検波器と；前記周波数変換器が変換
出力するPSK信号の変換搬送波の周波数変動が
最小となるように制御するものであつて、前記２
つの検波信号を受けて前記搬送波の位相誤差を示
す信号を形成し、この位相誤差信号に基づき所定
周波数の前記局部発振周波数信号を発生する周波
数制御手段と；を備えたことを特徴とする。

（作用）次に、前述の如き構成を有する本発明の位相同
期検波復調器の作用を説明する。

周波数変換器は所定の局部発振周波数信号を受
けて受信PSK信号の搬送波周波数を所定周波数
へ変換し、それを搬送波抽出器と位相検波器とへ
それぞれ出力する。

搬送波抽出器は周波数逓倍方式や逆変調方式等
により前記周波数変換器が変換出力するPSK信
号を受けてその変換搬送波を抽出し、それを帯域
ろ波器へ出力する。

位相検波器はこの帯域ろ波器を通過した変換搬
送波の位相を基準位相として前記周波数変換器が
出力するPSK信号について検波処理をし、少な
くとも互いに直交関係にある２つの検波信号を形
成する。ここに、PSK信号が２相位相変調の場
合には直交関係にある２つの検波信号を特に形成
することになる。

周波数制御手段は、前記２つの検波信号を受け
て前記変換搬送波の位相誤差を示す信号を形成
し、この位相誤差信号に基づき所定周波数の前記
局部発振周波数信号を発生し、前記周波数変換器
が変換出力するPSK信号の変換搬送波の周波数
変動が最小となるように制御する。

その結果、受信信号周波数に変動があつても、
その変動分が全て周波数変換器で吸収されること
となり、搬送波抽出器は位相ジツタを発生するこ
となく搬送波を抽出再生でき、同期検波復調動作
を安定的に行うことができる。また、周波数制御
の方式として位相検波器の入力側に周波数変換器
を設け、この周波数変換器の局部発振周波数を制
御することにより行い、局部発振周波数は可変と
したので、周波数変換可能な範囲内であれば受信
信号周波数がどのような周波数帯のものであつて
も同一ろ波特性の帯域ろ波器で対応できることに
なり、広帯域の位相同期検波復調器が得られると
いう利点がある。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の一実施例に係る位相同期検波
復調器を示し、第５図に示したものと同一名称部
分には同一符号を付してある。

この第１実施例に係る位相同期検波復調器は、
周波数変換器９と、位相検波器１と、搬送波抽出
器２と、帯域ろ波器４と、周波数制御手段を構成
する制御回路１０および電圧制御発振器８とで基
本的に構成される。

受信信号ａはPSK信号からなり、この受信信
号ａは周波数変換器９へ入力している。

周波数変換器９は、電圧制御発振器８が後述す
る如く制御されて発生する所定の局部発振周波数
信号ｄを受けて受信PSK信号ａの搬送波周波数
を帯域ろ波器４の中心周波数である所定周波数へ
変換し、その変換出力a′を位相検波器１と搬送波
抽出器２とへそれぞれ送出する。

搬送波抽出器２は前記周波数変換器９が変換出
力するPSK信号a′を受けてその変換搬送波を抽出
し、それを抽出搬送波ｂとして帯域ろ波器４を介
して位相検波器１へ出力する。

この搬送波抽出器２はこの第１実施例では逆変
調方式のものであり、位相検波器１が出力する直
交関係にある２つの検波信号e₁、同e₂が入力され
ている。

その結果、位相検波器１では帯域ろ波器４の中
心周波数に等しい再生搬送波b′（これは抽出搬送
波ｂと等しい周波数である）の位相を基準位相と
して前記周波数変換器が出力するPSK信号a′につ
いて検波処理をし、互いに直交関係にある２つの
検波信号e₁、同e₂を形成する。

ところで、受信信号ａの搬送波角周波数をωo、
その変動分をΔωとし、再生搬送波b′の位相をθ、
その変動分をΔθとし、また搬送波抽出器２およ
び帯域ろ波器４を介して位相検波器１へ入力する
までに発生する遅延時間をτとすると、 θ＋Δθ＝（ωo＋Δω）τ ……(2) となる。ここで、位相θについては、θ＝ωoτの
関係よりωoは一定角周波数であるから、搬送波
抽出器２から位相検波器１へ至るルートの適宜部
位に調整用可変移相器（図示省略）を設け、これ
によつて遅延時間τを適宜な値に調整設定するこ
とで、再生搬送波b′の位相θを所望の値にするこ
とができる。しかし、変動角周波数Δωによつて
発生する変動位相分Δθ＝Δω・τはこのような手
段によつては調整できず、これは位相誤差となり
復調特性の劣化につながるのでその値は雰である
ことが望ましい。そこで、本発明では、４相位変
調以上のPSK信号を同期検波復調する場合、そ
の検波信号には互いに直交する成分があることに
着目したのである。

即ち、制御回路１０は位相検波器１が出力する
前記２つの検波信号e₁、同e₂を受けて周波数変換
器９の変換出力a′の搬送波の位相誤差Δθを検出
し、この位相誤差Δθに対応する位相誤差信号e_c
を形成し、それを電圧制御発振器８へ出力するよ
うにし、電圧制御発振器８へ出力するようにし、
電圧制御発振器１８は位相誤差Δθを雰にすべき
所定周波数の前記局部発振周波数信号ｄを発生す
るようにしたのである。

従つて、受信信号ａに周波数変動があつても、
周波数変換器９はその変動分を吸収し、かつ帯域
ろ波器４の中心周波数と等しい一定搬送波周波数
のPSK信号を搬送波抽出器２と位相検波器１へ
供給することになる。つまり、搬送波抽出器２は
受信信号ａの周波数変動の影響を受けないので位
相ジツタを生ずることなく搬送波抽出が行えるの
である。

次に、本発明の前述した周波数制御動作の具体
的内容を第２図を参照して説明する。第２図は受
信信号ａが４−PSK信号である場合の位相検波
器１と制御回路１０の具体的構成例であり、本発
明に係る部分を中心に示してある。

まず、位相検波器１は、２つの混合器100、同
110とπ／２移相器120を備え、混合器100と同110
の一方の入力には前記周波数変換器９の変換出力
a′がそれぞれ入力している。

また、混合器100の他方の入力端にはπ／２移
相器120を介して前記再生搬送波b′が入力し、混
合器110の他方の入力端には前記再生搬送波b′が
直接的に入力している。

その結果、混合器100と同110は互いに直交する
検波信号e₁、同e₂をそれぞれ出力することにな
る。ここに、検波信号e₁、同e₂は次の(3)式および
(4)式で表わされる。

e₁＝sin（Δθ＋a₁π／４） ……(3) e₂＝cos（Δθ＋a₁π／４） ……(4) 但し、Δθ：搬送波の位相誤差 a₁：±１，±３を任意にとる変調位相符号次に、制御回路１０は、加算器１３０と、減算
器１４０と、乗算器１６０、同１７０、同１５０
と、反転増幅器１８０と、低域ろ波器（LPF）
１９０とを備える。

加算器１３０および減算器１４０はそれぞれ一
方の入力端に検波信号e₁が、他方の入力端に検出
信号e₂が入力し、両信号の加算値（e₁＋e₂）およ
び減算値（e₁−e₂）を乗算器１６０へそれぞれ出
力する。

乗算器１６０は加算値（e₁＋e₂）と減算値（e₁
−e₂）の積値Ａを求め、それを乗算器１７０の一
方の入力端へ送出する。

Ａ＝（e₁＋e₂）×（e₁−e₂） ……(5) 他方、乗算器１５０は検波信号e₁、同e₂の入力
を受けて、両信号の積値Ｂを求め、それを乗算器
１７０の他方の入力端へ送出する。

Ｂ＝e₁×e₂ ……(6) その結果、乗算器１７０では入力Ａ、同Ｂ両者
の積値Ｃが求められる。これは次の(7)式で示され
る。

Ｃ＝Ａ×Ｂ＝（sin2Δθsina₁π／２）×１／２｛sin（2Δθ＋a₁π／２）｝ ……(7) ここで、a₁＝±１，±３であることを考慮する
と、Ｃ＝１／２sin2Δθ×cos2Δθ≒１／４sin4Δθ……
(8) となり、これが反転増幅器180に入力されるので、
反転増幅器180の出力ＤはＤ＝−Ｋ×１／４sin4Δθ ……(9) となるが、Δθは微小であるので、Ｄ＝−Ｋ×１／４sin4Δθ≒−KΔθ ……(10) となる。このＤが低域ろ波器１９０を介して位相
誤差信号e_cとなつて前記電圧制御発振器８へ出力
されるのである。

以上のように、本発明の周波数制御方式は直交
する２つの検波信号から位相誤差Δθを抽出する
ものであるから、受信信号が４−PSK信号以上
の変調信号（例えば、８−PSK、16QAM等）に
おいては基本的に直交する検波信号が含まれるの
で、前記制御回路１０の構成で位相誤差Δθを抽
出できる。また、受信信号が２−PSK信号の場
合には位相検波器においてその検波信号が互いに
直交するようにすれば、制御回路１０の乗算器１
６０の出力に位相誤差Δθを抽出できる。

なお、第３図は乗器１７０の出力信号波形を示
す。即ち、４値の各信号は破線で示す４相信号の
いずれかに対応し、図の実線で示す右上がりの曲
線の範囲Ａ、同Ｂ、同Ｃ、同Ｄにおいて対応する
信号の位相誤差Δθを雰にする制御、つまり範囲
Ａ、同Ｂ、同Ｃ、同Ｄにおいて実線曲線が０と横
切る点に位相引込みをなす如く制御がなされるの
である。

次に、第４図は本発明の他の実施例に係る位相
同期検波復調器を示す。

この第２実施例に係る位相同期検波復調器は、
前記逆変調方式の搬送波抽出器２の代りに、逓倍
器４１と分周器４２を設け、帯域ろ波器４を含め
て全体として周波数逓倍方式の搬送波抽出器を形
成したものである。即ち、受信信号ａがＮ−
PSK信号であるとすると、逓倍器４１は周波数
変換器９の変換出力をＮ逓倍して変調成分を除去
した一定周波数（帯域ろ波器４の中心周波数と等
しい周波数）の周波数信号を形成し、それを帯
域ろ波器４へ送出する。また、分周器４２は帯域
ろ波器４を通過した周波数信号ｆを１／Ｎ分周
し、所望周波数を再生搬送波b′を位相検波器１へ
送出する。

従つて、この位相同期検波復調器は前記第１実
施例と同様に作用し、同一の効果を得ることがで
きる。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明の位相同期検波復
調器によれば、受信信号（PSK信号）は周波数
変換器を介して位相検波器と搬送波抽出器に入力
するようにし、位相検波器が出力する直交関係に
ある２つの検波信号に基づき変換搬送波の位相誤
差を検出し、この位相誤差を最小とすべく前記周
波数変換器の局部発振周波数を制御するようにし
たので、受信信号周波数に変動があつても、その
変動分が全て周波数変換器で吸収されることとな
り、搬送波抽出器は位相ジツタを発生することな
く搬送波を抽出再生でき、同期検波復調動作を安
定的に行うことができる。また、周波数変換可能
な範囲内であれば受信信号周波数がどのような周
波数帯のものであつても同一ろ波特性の帯域ろ波
器で対応できることになり、広帯域の位相同期検
波復調器が得られるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る位相同期検波
復調器の構成ブロツク図、第２図は受信信号が４
−PSK信号である場合の位相検波器および制御
回路の構成ブロツク図、第３図は乗算器１７０の
出力信号波形図、第４図は本発明の他の実施例の
構成ブロツク図、第５図は従来の位相同期検波復
調器の構成ブロツク図、第６図は搬送波抽出器の
各種構成例の構成ブロツク図、第７図は帯域ろ波
器の振幅位相特性図である。１……位相検波器、２……搬送波抽出器、４…
…帯域ろ波器、８……電圧制御発振器、９……周
波数変換器、１０……制御回路、４１……逓倍
器、４２……分周器。

Claims

【特許請求の範囲】

１所定の局部発振周波数信号を受けて受信
PSK信号の搬送波周波数を所定周波数へ変換す
る周波数変換器と；この周波数変換器が変換出力
するPSK信号を受けてその変換搬送波を抽出す
る搬送波抽出器と；前記抽出した変換搬送波に帯
域ろ波処理を施す帯域ろ波器と；この帯域ろ波器
を通過した変換搬送波の位相を基準位相として前
記周波数変換器が出力するPSK信号について検
波処理をし、少なくとも互いに直交関係にある２
つの検波信号を形成する位相検波器と；前記周波
数変換器が変換出力するPSK信号の変換搬送波
の周波数変動が最小となるように制御するもので
あつて、前記２つの検波信号を受けて前記変換搬
送波の位相誤差を示す信号を形成し、この位相誤
差信号に基づき所定周波数の前記局部発振周波数
信号を発生する周波数制御手段と；を備えたこと
を特徴とする位相同期検波復調器。