JPH0683281B2 - 搬送波抽出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ディジタル衛星通信の復調装置において用い
られる搬送波抽出回路に係り、特に位相ロックループを
主体に構成される搬送波抽出回路の改良に関する。

（従来の技術） 位相ロックループを主体に構成される従来の搬送波抽出
回路としては、例えば第２図に示すものが知られてい
る。この搬送波抽出回路は、ミキサ１と、同２と、低域
通過ろ波器３と、同４と、位相検出器５と、ループフィ
ルタ６と、電圧加算器７と、電圧制御発振器８と、90゜
偏移器９と、同期検出器10と、掃引器14とで基本的に構
成される。

入力端子Ｔには位相シフトキーイング（PSK）変調信号
が印加され、このPSK変調信号はミキサ１と同２の一方
の入力となる。ミキサ１の他方の入力は電圧制御発振器
８の出力であり、ミキサ２の他方の入力は電圧制御発振
器８の出力を90゜移相する90゜偏移器９の出力である。

その結果、ミキサ１および同２の出力にはベースバンド
の信号が現れ、このベースバンドの信号は低域ろ波器３
および同４において波形整形とノイズ低域が行われる。
低域ろ波器３および同４の各出力は位相検波器５と同期
検出器10とへ送出される。なお、低域ろ波器３および同
４の各出力は外部へも送出されており、これは同期時に
復調データを形成するための復調信号である。

位相検波器５は低域ろ波器３および同４の各出力間の位
相誤差を検出し、それをループフィルタ６へ送出する。
一方、同期検出器10は低域ろ波器３および同４の各出力
に基づき同期がとれたか否かを検出し、その結果を制御
信号としてループフィルタ10と掃引器14とへ送出する。

ループフィルタ６は位相検出器５が出力する位相誤差信
号に応じた出力電圧を電圧加算器７の一方の入力へ与え
る。このループフィルタは同期検出器10の出力が「同期
検出」を示すときにはそのループバンド幅をより狭帯域
なものへ変更する動作を行うことは良く知られている通
りである。

電圧加算器７は他方の入力に掃引器14から掃引信号が供
給され、両入力の加算結果を制御電圧として電圧制御発
振器８へ供給する。

ここに、掃引器14は、衛星上の局部発振器の安定度が良
くないために入力周波数と電圧制御発振器８の出力周波
数との差がループバンド幅よりも大きくなることに鑑
み、早期の同期確立を目指して設けられたものである。
また、衛星通信では、入力信号が「断」となる事態があ
り、その後回復したときに同期動作をやり直す無駄を省
くため、同期がとれたときには掃引を止めるようにして
いる場合がある。図示例はそれを示している。

掃引信号には３角波電圧信号が用いられ、同期検出器10
の出力が「同期不検出」を示している期間、これが電圧
加算器７の他方の入力へ与えられる。また、同期検出器
10の出力が「同期検出」を示すときはその時の掃引信号
の信号レベル値を保持し、それを電圧加算器７の他方の
入力へ与えるのである。保持手段としては例えばサンプ
ルホールド回路が用いられる。

以上の位相ロックループの作用によって入力PSK変調信
号から搬送波が抽出再生され、即ち電圧制御発振器８の
出力に再生搬送波が得られる。

そして、ミキサ１および同２においてはこの再生搬送波
に基づき入力PSK変調信号からベースバンドの復調信号
が得られ、これが低域ろ波器３および４を介して外部へ
送出され、所望の復調データが得られることとなる。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の搬送波抽出回路には、次のような問題点がある。

まず、掃引器は、アナログ信号である３角波電圧信号を
掃引信号として発生するようになっているので、その掃
引の内容は固定的であり、任意に選択設定できない。ま
た、掃引幅や掃引速度を高精度に設定することは多くの
調整時間を要し困難である。

次に、掃引信号はアナログ信号であるので、その信号レ
ベルをサンプルホールド回路で保持するにしても「放
電」によって保持レベルが変動する。

従って、入力信号が「断」した時に電圧制御発振器の周
波数保持が困難である。

さらに、従来の回路構成では、同期時における入力信号
の周波数と電圧制御発振器の周波数との誤差、即ち定常
位相誤差を無視できる程度に圧縮するためには多きなル
ープ利得が必要であり、この周波数誤差が非常に大きく
なると必要なループ利得の実現が不可能となる場合があ
る。

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は、任意の掃引が行え、かつ掃引幅や掃引
速度の高精度化を無調整で行えるとともに、ループ利得
を大きくしなくとも定常位相誤差を所定値以下とするこ
とができる搬送波抽出回路を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明の搬送波抽出回路は
次の如き構成を有する。

即ち、本発明の搬送波抽出回路は、入力変調信号を再生
搬送波により直交検波して生成した２系統の復調信号の
位相誤差に応じた電圧信号を出力するループフィルタ
と、制御電圧に基づき前記再生搬送波を出力する電圧制
御発振器とを備える位相ロックループを主体に構成され
ディジタル衛星通信の復調装置において入力変調信号か
らデータを復調するための搬送波を該入力変調信号から
抽出再生すべく用いられるものであって、前記復調信号
に基づき同期がとれたか否かを検出する同期検出器の出
力に応答して掃引信号を発生し、再生搬送波を発生する
電圧制御発振器の前記制御電圧を前記掃引信号と前記ル
ープフィルタの出力電圧とを加算したもので形成するよ
うにした搬送波抽出回路において；前記ループフィルタ
の出力電圧偏移から入力周波数偏差を検出する周波数偏
移検出器と；前記同期検出器の出力が「同期不検出」を
示すときは前記掃引信号の始点から終点までの掃引値の
うち所定間隔の掃引値を与えるためのディジタル値を適
宜な時間間隔をおいて発生すること、同期検出器の出力
が「同期検出」を示すときは前記周波数偏移検出器の出
力に基づいて少なくとも前記時間間隔とは異なる適宜な
時間間隔をおいて所要のディジタル値を発生することを
行う制御器と；前記制御器の出力をアナログ信号へ変換
しそれを前記ループフィルタの出力電圧に加算すべき掃
引信号として発生するディジタル・アナログ変換器と；
を備えることを特徴とする搬送波抽出回路である。

（作 用） 次に、前記の如く構成される本発明の搬送波抽出回路の
作用を説明する。

同期引き込み過程では、同期検出器の出力は「同期不検
出」を示している。従って、制御器では掃引信号の始点
から終点までの掃引値のうち所定間隔の掃引値を与える
ためのディジタル値を適宜な時間間隔をおいて発生す
る。

これら各ディジタル値はディジタル・アナログ変換器が
アナログ信号に変換し、これが掃引信号となる。このと
き、各ディジタル値の間隔および発生間隔は任意に選択
できる。また、初期引き込み時ではいずれのディジタル
値からスタートするか、値の大きい方から小さい方へ向
かいスタートするか等、任意の掃引方法が可能である。

さらに、掃引幅もループバンド幅の２倍程度にすること
が可能であり、掃引幅や掃引速度を無調整で所定のもの
へ高精度に設定可能である。

従って、同期引き込み過程において高速度に引き込み動
作が行われる。

同期がとれると、同期検出器の出力は「同期検出」とな
るから、制御器は周波数偏移検出器の出力に基づいて少
なくとも前記時間間隔とは異なる時間間隔で所要のディ
ジタル値を発生する。

これが掃引信号となる。同期時においては、ループフィ
ルタは狭帯域となるからループバンド幅も狭くなるが、
これに対応して掃引幅も小さくできる。また、各ディジ
タル値の間隔や発生間隔は前述の場合よりも小さくで
き、掃引方法も周波数偏移検出器の出力状態（正方向又
は負方向への偏移等）に応じた適切なものとすることが
できる。

従って、本回路ではループ利得はそれほど大きくなくて
も済むので、安定的な動作が期待でき、また入力周波数
と電圧制御発振器の周波数との偏差が大きくても定常位
相誤差はある値よりも大きくはならない。なお、同期時
に掃引を停止するか否かはシステム仕様に基づくもので
あるが、本発明では掃引信号はディジタル的に発生させ
るので、掃引停止時のその保持を安定的になし得る。

従って、入力信号が断となりその後回復したときの同期
引き込みを高速に行うことができる。

このように、本発明の搬送波抽出回路によれば、掃引信
号はディジタル的に発生させるようにしたので、任意の
掃引が行え、また必要があれば掃引停止を容易になし
得、その保持を安定的になし得るから、同期引き込みを
高速に行うことができる。

掃引幅や掃引速度は無調整で高精度化が可能である。ま
た、同期時における掃引の内容は入力周波数偏差に応じ
て定め得るので、ループ利得はそれほど大きくなくとも
良いこととなり、安定的な動作が期待できる。このと
き、入力周波数と電圧制御発振器の周波数との偏差が大
きくても定常位相誤差はある値よりも大きくはならない
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搬送波抽出回路を示
す。第２図で示した従来回路と同一構成部分には同一符
号を付しその説明を省略する。

この搬送波抽出回路は、所要のディジタル値を適宜な時
間間隔で発生する制御器11と、制御器11の出力ディジタ
ル値をアナログ化し、それを掃引信号として電圧加算器
７の他方の入力へ供給するディジタル・アナログ変換器
12と、ループフィルタ６の出力電圧偏移から入力周波数
偏差を検出し、その検出内容を例えば２本の制御信号
ａ、同ｂでもって制御器11へ送出する周波数偏移検出器
13とを備える。なお、制御器11には同期検出器10から２
本の制御信号ｃ、同ｄが入力している。制御信号ｃは同
期がとれたか否かを示す信号であり、これはループフィ
ルタ６へも入力している。制御信号ｄは掃引停止とその
解除の指令信号であり、例えば入力信号「断」時に停止
指令が、回復時に解除指令がそれぞれ発生するようにな
っている。

制御器11は、その構成方法は種々考えられるが、この実
施例ではカウンタを主体に構成してある。このカウンタ
はアップカウントとダウンカウントとを自在に行えるも
のであり、このカウンタのカウント値がディジタル・ア
ナログ変換器12へ与えられる。

初期引き込み時では制御信号ｃの内容が「同期不検出」
を示すので、制御器11は周波数偏移検出器13の出力を無
視して次の如き動作を行う。

即ち、制御器11のカウンタは適宜な初期値からカウント
動作を開始する。例えば、掃引周波数の低い周波数に対
応するディジタル値、あるいは中心周波数に対応するデ
ィジタル値などを起点に適宜な時間間隔でその時の掃引
値に対応したディジタル値を順次送出するのである。こ
のときのディジタル値の間隔および発生間隔は同期時よ
りも大き目とし、掃引幅はループバンドの２倍程度とす
る。これらは掃引速度とともに無調整でかつ高精度にな
し得ることは明らかである。

斯くして、迅速な引き込み動作が行われ、同期状態とな
る。同期時では制御信号ｃの内容が「同期検出」を示す
ので、制御器11は周波数偏移検出器13の出力状態、つま
り制御信号ａ、同ｂの内容に応じて次の如く動作する。
即ち、制御信号ａ、同ｂの内容はループフィルタ６の出
力電圧偏移が所定範囲内のときは「1,0」または「0,1」
となり、出力電圧偏移が正方向への移行であるときは
「1,1」となり、逆に出力電圧偏移が負方向への移行で
あるときは「0,0」となることで区別できるようになっ
ているとする。

すると、カウンタは、制御信号ａ、同ｂが「1,0」また
は「0,1」のときはその時点のカウント値を保持出力
し、「1,1」のときはその時点のカウント値を起点にア
ップカウントをし、逆に「0,0」のときはその時点のカ
ウント値を起点にダウンカウントするのである。

斯くして、ループフィルタの出力電圧が必ず所定の範囲
に入るように制御される。つまり、ループ利得はそれほ
ど大きくなくとも済むこととなり、制御系は安定に動作
し易く、かつ入力周波数と電圧制御発振器８の出力周波
数との偏差が大きくなっても定常位相誤差はある値より
も大きくはならないのである。

なお、同期時におけるカウンタのカウント動作である
が、ディジタル値の間隔および発生間隔は前記非同期時
のものよりも小さ目とし、掃引幅はループフィルタ６が
狭帯域化するのに応じてそれに対応したものとする。こ
れらは掃引速度とともに無調整でかつ高精度に行い得る
ことは前述した通りである。

次に、同期時に入力信号が「断」となると、制御信号ｃ
が「同期不検出」を示すとともに、制御信号ｄが「掃引
停止」を示すので、制御器11のカウンタはその時点のカ
ウント値を保持出力する。

この保持出力は任意時間安定的に行い得るから、電圧制
御発振器８の出力周波数は任意時間安定的に保持される
こととなる。そして、入力信号が再び現れると、制御信
号ｄが「解除」を示すので、制御器11のカウンタはその
保持値の例えば少し低い値からカウント動作を開始する
ことができる。

斯くして入力信号回復時の引き込みが高速に行われるの
である。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明の搬送波抽出回路によれ
ば、掃引信号はディジタル的に発生させるようにしたの
で、任意の掃引が行え、また必要があれば掃引停止を容
易になし得、その保持を安定的になし得るから、同期引
き込みを高速に行うことができる。掃引幅や掃引速度は
無調整で高精度化が可能である。また、同期時における
掃引の内容は入力周波数偏差に応じて定め得るので、ル
ープ利得はそれほど大きくなくとも良いこととなり、安
定的な動作が期待できる。このとき、入力周波数と電圧
制御発振器の周波数との偏差が大きくても定常位相誤差
はある値よりも大きくはならないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る搬送波抽出回路の構成
ブロック図、第２図は従来の搬送波抽出回路の構成ブロ
ック図である。 1,2……ミキサ、3,4……低域通過ろ波器、５……位相検
出器、６……ループフィルタ、７……電圧加算器、８…
…電圧制御発振器、９……90゜偏移器、10……同期検出
器、11……制御器、12……ディジタル・アナログ変換
器、13……周波数偏移検出器、Ｔ……入力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力変調信号を再生搬送波により直交検波
   して生成した２系統の復調信号の位相誤差に応じた電圧
   信号を出力するループフィルタと、制御電圧に基づき前
   記再生搬送波を出力する電圧制御発振器とを備える位相
   ロックループを主体に構成されディジタル衛星通信の復
   調装置において入力変調信号からデータを復調するため
   の搬送波を該入力変調信号から抽出再生すべく用いられ
   るものであって、前記復調信号に基づき同期がとれたか
   否かを検出する同期検出器の出力に応答して掃引信号を
   発生し、再生搬送波を発生する電圧制御発振器の前記制
   御電圧を前記掃引信号と前記ループフィルタの出力電圧
   とを加算したもので形成するようにした搬送波抽出回路
   において；前記ループフィルタの出力電圧偏移から入力
   周波数偏差を検出する周波数偏移検出器と；前記同期検
   出器の出力が「同期不検出」を示すときは前記掃引信号
   の始点から終点までの掃引値のうち所定間隔の掃引値を
   与えるためのディジタル値を適宜な時間間隔をおいて発
   生すること、同期検出器の出力が「同期検出」を示すと
   きは前記周波数偏移検出器の出力に基づいて少なくとも
   前記時間間隔とは異なる適宜な時間間隔をおいて所要の
   ディジタル値を発生することを行う制御器と；前記制御
   器の出力をアナログ信号へ変換しそれを前記ループフィ
   ルタの出力電圧に加算すべき掃引信号として発生するデ
   ィジタル・アナログ変換器と；を備えることを特徴とす
   る搬送波抽出回路。