KR0132496B1 - Carrier wave rehabilitaiton using frequency and phase synchronization loop - Google Patents

Carrier wave rehabilitaiton using frequency and phase synchronization loop

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KR0132496B1 KR1019940007623A KR19940007623A KR0132496B1 KR 0132496 B1 KR0132496 B1 KR 0132496B1 KR 1019940007623 A KR1019940007623 A KR 1019940007623A KR 19940007623 A KR19940007623 A KR 19940007623A KR 0132496 B1 KR0132496 B1 KR 0132496B1
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Abstract

The carrier recovering apparatus through a use of a frequency and phase locked synchronization loop comprises a tuning unit for selecting and outputting one out of a multiple number of modulated carriers; an oscillating unit for generating sine wave signal in response to a loop control signal inputted; and a frequency and phase controlling unit for maintaining a phase and frequency relation determined between the sine wave signal of the oscillating unit and the modulated carrier wave selected and modulated in the tuning unit, the frequency and phase controlling unit being based actually on only one phase synchronization point so that the recovered information has one polarity, and providing the oscillating unit with the output signal as the loop control signal.

Description

주파수 및 위상 동기화 루프를 이용한 반송파복구장치Carrier Recovery Device Using Frequency and Phase Synchronization Loop

제1도는 주파수 및 위상 동기화 루프를 이용한 종래 반송파 복구장치의 구성블럭도1 is a block diagram of a conventional carrier recovery apparatus using a frequency and phase synchronization loop

제2도는 제1도에서 저대역 통과필터의 위상특성도2 is a phase characteristic diagram of a low pass filter in FIG.

제3도는 주파수차가 0보다 작을 때 제1도의 주파수 및 위상 동기화 루프내 각 지점에서의 동작파형도3 is an operating waveform diagram at each point in the frequency and phase synchronization loop of FIG. 1 when the frequency difference is less than zero.

제4도는 주파수차가 0에 근접할 때 제1도의 주파수 및 위상 동기화 루프내 각 지점에서의 동작파형도4 is an operating waveform diagram at each point in the frequency and phase synchronization loop of FIG. 1 when the frequency difference approaches zero.

제5도는 주파수차가 0보다 클 때 제1도의 주파수 및 위상 동기화 루프내 각 지점에서의 동작파형도5 is an operating waveform diagram at each point in the frequency and phase synchronization loop of FIG. 1 when the frequency difference is greater than zero.

제6도는 제1도에서 주파수 및 위상 동기화 루프의 위상검출특성도6 is a phase detection characteristic diagram of a frequency and phase synchronization loop in FIG.

제7도는 주파수 및 위상동기화 루프를 이용한 본 발명에 따른 반송파 복구장치의 구성블럭도7 is a block diagram of a carrier recovery apparatus according to the present invention using a frequency and phase synchronization loop

제8도는 제7도에서 주파수 및 위상 동기화 루프의 위상 검출 특성도8 is a phase detection characteristic diagram of a frequency and phase synchronization loop in FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 안테나 2 : 튜너1: antenna 2: tuner

3 : 전압제어발전기 4 : 위상시프터3: voltage controlled generator 4: phase shifter

5, 6, 9, 23 : 멀티플라이어 7, 10, 21 : 저역통과필터5, 6, 9, 23: Multiplier 7, 10, 21: Low pass filter

8, 22 : 양자화기8, 22: Quantizer

본 발명은 반송파 복구장치에 관한 것으로, 특히 주파수 및 위상동기화 루프(FPLL : Frequency and Phase Locked Synchronization Loop)를 이용한 반송파 복구장치에 관한 것이다. 반송파 복구장치는 동기 검출기(Synchronous detectors)로 부를 수 있으며, 이동기검출기들은 전형적으로 수신된 반송파(Carrier)로부터 진폭변조된 정보를 복구(recover)하기 위해 복수개의 멀티플라이어들(multipliers) 또는 게이트형 복조기들(gated type demodulators)을 구비한다. 이러한 동기검출기들은 진폭변조된 반송파와 적절한 위상 및 주파수 동기로 유지되는 인젝션 신호(injection signal) 소스(source)가 요구된다는 점에서, 보통 엔벨로프(envelope)형 진폭변조 복조기들과 다르다.The present invention relates to a carrier recovery apparatus, and more particularly, to a carrier recovery apparatus using a frequency and phase locked loop (FPLL). The carrier recovery device may be referred to as synchronous detectors, and the mobile detectors are typically a plurality of multipliers or gated demodulators for recovering amplitude modulated information from a received carrier. Gated type demodulators. These synchronous detectors are different from envelope-type amplitude modulator demodulators in that they require an injection signal source that is kept in amplitude-modulated carrier and appropriate phase and frequency synchronization.

일반적으로 동기검출기들은 엔벨로프 검출기를 사용하는 복조기들과는 달리 반송파로부터 진폭변조된 신호를 복조하기 위해 반송파와 주파수가 같고 위상이 동기된 정현파를 요구하게 된다.In general, synchronous detectors, unlike demodulators using an envelope detector, require a sinusoidal wave with the same frequency as that of the carrier to demodulate an amplitude modulated signal from the carrier.

이와 같이, 진폭변조된 반송파의 주파수와 위상을 검출하여 검출된 주파수와 위상을 갖는 정현파를 만들어 내는 것을 일반적으로 반송파 복구라 한다. 동기복조기들은 엔벨로프형 복조기보다 덜 복잡하고 값싸다는 점에서 그것을 구현하는데 장점이 있으나, 효율적으로 이용하기 어렵다는 점에서 단점을 갖는다. 예로서, 대부분의 환경에 적용할 수 있는 적절한 동기 복조를 위한 위상 및 주파수 동기요구는 시스템들이 적절한 인젝션 신호를 공급하기 위해 사용될시 정확한 구현 판단(performance criteria)을 부과한다. 최근에 동기복조를 반영한 텔레비젼 복조시스템들이 많이 개발되어 왔다. 기본적으로 텔레비젼 복조시스템은 복수개의 이용 가능한 반송파중 선택된 하나를 공통의 중간주파수(intermediate - frequency : IF)신호로 변환하기 위해 사용되는 튜너(tuner)를 포함한다. 정밀한 밴드폭(bandwidth)증폭기들은 그 중간주파수 신호를 복조를 위한 충분한 파워 레벨(power level)로 증폭한다. 동기복조기 발진기(oscillator)는 복조기로 중간주파수 반송파와 같은 신호를 공급한다. 텔레비젼 수상기에서 사용된 가장 평범한 동기복조 시스템은 또한 국부적으로 발생된 반송파와 중간 주파수 신호 사이에서 동기를 (synchnnism) 제공할시 동작하는 폐-루프 제어시스템(closed-loop control system)을 포함한다. 보다 덜 일반적인 또 다른 텔레비젼 시스템들에 있어서, 그 동기 검출기 발진기는 일정 주파수로 유지되고 하나의 제어시스템은 주파수 변환(conversion)시스템이 검출기 발진기 신호의 변화에 순응하게 중간주파수 신호를 변경시키도록 튜너 발진기 상에서 동작한다. 검출기 발진기가 중간주파수 신호를 뒤따르고 그래서 튜너조정을 뒤따르는 폐-루프(closed loop)를 사용하는 시스템들은 튜너가 동작하지 않을시 동작한다. 이러한 선택은 설계시 중요한 요소중 하나이다. 또 다른 경우에 있어서, 그러한 동기복조기들에 의해 견뎌지는 (tolerated) 중간주파수신호와 반송파 인젝션 신호들 사이의 좁은 영역의 위상 및 주파수 에러들 시스템의 동작시 제어루프의 구현영역을 제한시키게 된다. 최근에 개발된 주파수 및 위상 록 루프(FPLL : Frequency and Phase Locked Loop)들은 개선된 넓은 영역의 주파수 및 위상제어루프 구현을 제공하게 되며, 나아가 더 양호한 동기복조기의 구현을 위한 신축성을 제공한다. 그러나, 그러한 시스템들은 텔레비젼 복조시스템 같은 환경에서 사용될 때 두 개의 반대 극성들(two opposite polarities)중 하나에서 변조성분들을 복구(recover)할 수 있는 두 개의 동일한 확률을 갖는 것으로 특성화된다는 점에서 단점을 갖는다. 위의 단점을 개선하기 위해 개선된 동기복조 시스템, 특히 텔레비젼 수신기로의 사용에 적당한 개선된 동기복조시스템이 미국특허 No. 4,091,410에 제안된바 있다.Thus, detecting the frequency and phase of the amplitude-modulated carrier to produce a sine wave having the detected frequency and phase is generally called carrier recovery. Synchronous demodulators have advantages in implementing them in that they are less complex and cheaper than enveloped demodulators, but have disadvantages in that they are difficult to use efficiently. As an example, the phase and frequency synchronization requirements for proper synchronous demodulation applicable in most environments impose accurate performance criteria when systems are used to provide the appropriate injection signal. Recently, many TV demodulation systems have been developed that reflect synchronous demodulation. Basically, a television demodulation system includes a tuner used to convert a selected one of a plurality of available carriers into a common intermediate-frequency (IF) signal. Precise bandwidth amplifiers amplify the intermediate frequency signal to a sufficient power level for demodulation. The synchronous demodulator oscillator supplies a signal such as an intermediate frequency carrier to the demodulator. The most common synchronous demodulation system used in television receivers also includes a closed-loop control system that operates when providing synchnnism between locally generated carrier and intermediate frequency signals. In other, less common television systems, the synchronous detector oscillator is kept at a constant frequency and one control system is a tuner oscillator such that the frequency conversion system changes the intermediate frequency signal in response to changes in the detector oscillator signal. It works on Systems that use a closed loop where the detector oscillator follows the intermediate frequency signal and thus tuner adjustment operate when the tuner is not running. This choice is an important factor in design. In another case, a narrow range of phase and frequency errors between the intermediate frequency signal and carrier injection signals tolerated by such synchronous demodulators limits the implementation area of the control loop during operation of the system. Recently developed Frequency and Phase Locked Loops (FPLLs) provide improved wide range frequency and phase control loop implementations, and furthermore, flexibility to implement better synchronous demodulators. However, such systems have disadvantages in that they are characterized as having two equal probabilities to recover modulations in one of two opposite polarities when used in an environment such as a television demodulation system. . In order to alleviate the above disadvantages, an improved synchronous demodulation system, in particular an improved synchronous demodulation system suitable for use as a television receiver, is described in US Pat. 4,091,410.

제1도는 미국 특허 No. 4,091,410에 따라 구성된 텔레비젼 복조시스템으로써, 주파수 및 위상동기화 루프를 이용하여 반송파 복구를 하고 나아가 수신된 신호의 동기화복조를 수행하는 시스템의 구성블럭도를 보여준다. 제1도의 텔레비젼 복조시스템은, 방송신호들을 수신하는 안테나(1); 안테나(1)를 통해 수신된 방송신호들 중 원하는 채널의 방송신호를 선택하고 선택된 신호의 중간주파수 신호를 출력하는 튜너(2); 입력되는 신호에 응답하여 정현파를 발생하는 전압제어발진기(3); 전압제어발진기(3)로부터 출력되는 정현파의 위상을 90°시프트시키는 위상시프터(Phase shifer)(4); 튜너(2)로부터 출력되는 중간주파수 신호와 전압제어발진기(3)로부터 출력되는 정현파 신호를 곱하는 멀티플라이어(5); 위상 시프트(4)로부터 출력되는 정현파와 튜너(2)로부터 출력되는 중간 주파수신호를 곱하는 멀티플라이어(6); 멀티플라이어(6)의 출력신호중 저대역 성분만을 통과시키는 저대역통과필터(7); 저대역통과필터(7)의 출력신호가 기준값보다 크면 포지티브(positive)값을 기준값보다 작으면 포지팁값과 동일 크기의 네거티브값을 출력하는 제1양자화기(8); 멀티플라이어(5)의 출력신호와 제1양자화기(8)의 출력신호를 곱하여 출력하는 멀티플라이어(9); 그리고 멀티플라이어(9)의 출력신호중 저대역성분만을 통과시켜 전압제어발진기(3)의 입력신호로서 제공하는 저대역통과필터(10)로 구성된다. 이하에서, 제1도를 참조하여 주파수 및 위상동기화 루프를 이용한 반송파 복구장치의 동작을 설명하기로 한다. 먼저, 안테나(1)를 통해 수신된 방송신호들이 튜너(2)로 입력되면, 튜너(2)는 원하는 채널의 고주파 신호(RF : Radio Frequency Signal)를 선택하고 그것의 중간주파수신호(IF 신호)를 출력한다. 이 중간주파수 신호(예로서, P·sinwit)는 멀티플라이어(5)와 멀티플라이어(6)에 각각 입력된다. 전압제어발진기(3)로부터는 하나의 정현파(coswot)가 출력되고 위상시프터(4)는 그 정현파의 위상을 90°시프트시킨다. 그러므로, 서로 직교하는 두 개의 정현파들(예로서, cos wot와 sin wot)이 각각 멀티플라이어(5)와 멀티플라이어(6)에 입력된다.1 is a United States Patent No. A television demodulation system constructed in accordance with 4,091,410 shows a block diagram of a system for performing carrier recovery using frequency and phase synchronization loops and further performing synchronization demodulation of a received signal. The television demodulation system of FIG. 1 includes an antenna 1 for receiving broadcast signals; A tuner 2 for selecting a broadcast signal of a desired channel among the broadcast signals received through the antenna 1 and outputting an intermediate frequency signal of the selected signal; A voltage controlled oscillator 3 for generating a sine wave in response to an input signal; A phase shifter 4 for shifting the phase of the sinusoidal wave output from the voltage controlled oscillator 3 by 90 degrees; A multiplier 5 for multiplying the intermediate frequency signal output from the tuner 2 and the sinusoidal signal output from the voltage controlled oscillator 3; A multiplier 6 for multiplying a sine wave output from the phase shift 4 and an intermediate frequency signal output from the tuner 2; A low pass filter 7 for passing only low band components of the output signal of the multiplier 6; A first quantizer 8 for outputting a positive value equal to a positive tip value when the output signal of the low pass filter 7 is larger than the reference value and smaller than the reference value; A multiplier 9 for multiplying the output signal of the multiplier 5 by the output signal of the first quantizer 8 and outputting the multiplier 9; And a low pass filter 10 which passes only the low band components of the output signal of the multiplier 9 and serves as an input signal of the voltage controlled oscillator 3. Hereinafter, an operation of a carrier recovery apparatus using a frequency and phase synchronization loop will be described with reference to FIG. 1. First, when broadcast signals received through the antenna 1 are input to the tuner 2, the tuner 2 selects a radio frequency signal (RF) of a desired channel and its intermediate frequency signal (IF signal). Outputs This intermediate frequency signal (e.g., Psinit) is input to the multiplier 5 and the multiplier 6, respectively. A sinusoidal wave is output from the voltage controlled oscillator 3, and the phase shifter 4 shifts the phase of the sinusoidal wave by 90 degrees. Therefore, two sinusoids orthogonal to each other (eg, cos wot and sin wot) are input to the multiplier 5 and the multiplier 6, respectively.

따라서, 멀티플라이어(5)로 부터는 튜너(2)로부터 출력되는 진폭변조된 반송파의 중간주파수 신호의 직교위상성분이 복조되어 출력되고 멀티플라이어(6)로 부터는 중간주파수신호(S : P·sinwit)의 동위상 성분이 복조되어 출력된다. 다시 말해서, 전압제어발진기(3)로부터 출력된 정현파신호의 주파수(Wo)와 반송파로부터 검출된 중간주파수 신호의 주파수(Wi) 사이에 오차(△w)가 있는 경우, 멀티플라이어(5)는 중간주파수신호(s)에 대해서 직교위상을 갖는 제1구형(quadrature) 비트성분(beat component)신호(P·sin △wt)를 출력하고, 멀티플라이어(6)는 중간주파수신호(s)에 대해서 동일 위상을 갖는 제2구형 비트성분신호(P·cos △wt)를 출력한다.Therefore, the quadrature component of the intermediate frequency signal of the amplitude modulated carrier output from the tuner 2 is demodulated and output from the multiplier 5, and the intermediate frequency signal S (P: sinwit) is output from the multiplier 6. The in-phase component of is demodulated and output. In other words, when there is an error Δw between the frequency W of the sinusoidal signal output from the voltage controlled oscillator 3 and the frequency Wi of the intermediate frequency signal detected from the carrier wave, the multiplier 5 is intermediate. A first quadrature beat component signal P · sin Δwt having an orthogonal phase with respect to the frequency signal s is output, and the multiplier 6 is the same with respect to the intermediate frequency signal s. A second spherical bit component signal P · cos? Wt having a phase is output.

한편, 제1저대역통과필터(7)는 멀티플라이어(6)의 출력신호중 소정의 저대역성분만을 멀티플라이어(6)의 출력신호의 주파수에 따라서 다른 위상을 가지고 출력시킨다. 제 1저대역통과필터(7)의 주파수에따른 위상 특성을 제2도에 나타내었다. 양자화기(8)는 제1저대역통과필터(7)로부터 출력되는 입력신호가 기준값(예로서, 0)보다 작으면 소정의 네거티브진폭신호(예로서, -1)을 기준값보다 크면 네거티브값과 동일크기를 갖는 소정의 포지티브진폭신호(예로서, +1)을 출력한다. 멀티플라이어(5)의 출력신호와 양자화기의 출력신호는 멀티플라이어에 입력되고, 멀티플라이어(9)는 이 두 입력신호를 곱하여 중간주파수신호와 전압제어발진기(3)의 출력신호인 인젝션신호와의 주파수차(△w)에 비례하는 직류성분(DC Component)의 신호를 출력한다. 멀티플라이어(9)의 출력신호는 제2저대역필터(10)를 거쳐 전압제어발진기(3)의 제어단자로 입력된다. 따라서, 전압제어발진기(3)로부터 출력되는 정현파(cos wot)가 반송파(s : psinwit)의 주파수의 위상을 따라가도록 제어하는 주파수 및 위상 동기화 루프(20)가 형성된다. 중간주파수신호의 반송파 주파수(wi)와 전압제어발진기(3)로 부터의 인젝션신호의 주파수(wo)사이의 주파수차(△w)에 따른 주파수 및 위상동기화루프(20)내의 각 지점(A, B, C, D and E)에서의 동작파형을 제3도 내지 제5도에 나타내었다. 제3도는 주파수차(△w)가 0보다 작은 경우에 있어서, 각 지점에서의 동작 파형도를 , 제4도는 주파수차(△w)가 0에 근접하는 경우에 있어서, 각 지점에서의 동작 파형도를, 제5도는 주파수차(△w)가 0보다 큰 경우에 있어서, 각 지점에서의 동작 파형도를 나타낸 것이다. 즉, 주파수차(△w)가 포지티브수(positive number)이면 정분 제어신호가 포지티브 진폭신호로(즉, DC값으로)출력되고, 주파수차(△w)가 네거티브수이면 정분 제어신호가 네거티브 진폭신호로 출력되므로 결국 전압제어발진기(3)로부터 출력되는 정현파(coswot)의 주파수(wo)가 중간주파수신호(psinwit)의 주파수(wi)를 따라가게 된다(follow). 주파수차(△w)가 0에 근접하면, 주파수 및 위상 동기화루프(20)는 위상동기화(Phase Synchronization)작용을 수행한다. 중간주파수신호의 반송파 위상과 전압제어발진기(3)로부터 출력되는 정현파의 위상차가 θ라 할 때, 멀티플라이어(5)의 출력은 sinθ, 멀티플라이어(6)의 출력은 cosθ가 되어 최종적으로 위상검출특성은 제6도와 같이 나타낼수 있다. 제6도에 나타낸 바와 같이, 위상 동기화점은 cosθ의 부호에 따라 두점들(0, π)에서 나타나게 된다. 상술한 바와 같이, 주파수 및 위상동기화루프(FPLL)의 동지점은 튜너(2)로부터 출력되는 중간주파수신호의 반송파 위상과 전압제어발진기(3)로부터 출력되는 정현파의 위상간 차가 0와 π 일 때, 두 번 나타나게 된다. 그러므로, 그 동기점들에 따라서 동기화 복조기 즉, 반송파 복구장치에서 이용되는 복구반송파의 구성을 제어해주거나 또는 복조화 신호 또는 복조되기전의 중간주파수신호의 위상(또는 극성)을 반전시켜 주어야 한다. 본 발명은 상기 단점을 제거키 위한 것으로, 주파수 및 위상동기화루프의 동기점이 한점에서 나타나도록 하는 주파수 및 위상 동기화 루프를 이용한 반송파 복구장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 위의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 주파수 및 위상동기루프를 이용한 반송파 복구장치에 따르면 복수개의 변조된 반송파중에서 하나를 선택 출력되는 튜닝수단; 입력되는 루프(loop)제어신호에 응답하여 정현파 신호를 발생하는 발진수단; 그리고 상기 발진수단의 정현파 신호와 튜닝수단으로부터 선택된 변조된 반송파 사이에서 설정된 위상 및 주파수 관계를 유지하고, 복구된 정보가 하나의 극성을 갖도록 실질적으로 단지 하나의 위상동기점을 갖는 특성이 있으며, 출력신호를 상기 발진수단에 루프제어신호로서 제공하는 주파수 및 위상 제어수단이 구비된다. 또한, 주파수 및 위상제어수단은, 상기 튜닝수단으로 부터의 변조된 반송파와 상기 발진수단의 사이에 위치되고 제1 및 구형(quadrature) 비트(beat)신호 및 제2구형비트신호를 만드는 발생수단; 상기 제2구형 비트신호를 변환시키는 것에 의해 하나의 위상동기점을 갖는 특성에 해당하는 정보제어신호를 하나의 일정한 진폭신호로서 발생하는 변환수단; 그리고 상기 제1구형비트신호와 상기 변환수단의 출력신호를 곱하여 루프제어신호를 만들고 상기 발진수단에 제공하는 멀티플라이어수단으로 구분될 수 있다. 이하에서, 본 발명을 첨부된 제7도 및 제8도를 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 제7도는 본 발명에 따른 주파수 및 위상동기화 루프를 이용한 반송파 복구장치를 나타내는 구성블럭도를 나타낸 것이다. 제7도에 따르면, 종래 기술(usp. 4,091,410)의 문제점인 위상동기점이 두점(0, π)에서 나타나는 현상을 제거하기 위하여, 제1도 구성에 단지 양자화기(8)의 출력신호중 소정의 저주파대역신호만을 통과시키는 저역통과필터(21)와 저역통과필터(21)의 출력신호가 기준값인 소정의 네거티브값보다 작을 경우 일정한 네거티브 진폭신호를, 클 경우 일정한 포지티브 진폭신호를 출력하는 양자화기(22) 및 양자화기(8)와 양자화기(22)의 출력신호를 곱하여 정보제어신호를 제공하는 멀티플라이어(23)가 추가로 구비된다. 제7도의 구성은 기능별로, 복수개의 변조된 반송파중에서 하나를 선택 출력되는 튜닝수단; 입력되는 루프(loop)제어신호에 응답하여 정현파신호를 발생하는 발진수단; 그리고 상기 발진수단의 정현파 신호와 튜닝수단으로부터 선택과 변조된 반송파사이에서 설정된 위상 및 주파수 관계를 유지하고, 복구된 정보가 하나의 극성을 갖도록 실질적으로 단지 하나의 위상동기점을 갖는 특성이 있으며, 출력신호를 상기 발진수단에 루프제어신호로서 제공하는 주파수 및 위상제어수단으로 구분될 수 있다.On the other hand, the first low pass filter 7 outputs only a predetermined low band component of the output signal of the multiplier 6 with a different phase according to the frequency of the output signal of the multiplier 6. The phase characteristics according to the frequency of the first low pass filter 7 are shown in FIG. When the input signal output from the first low pass filter 7 is less than the reference value (eg, 0), the quantizer 8 may set a negative signal (eg, -1) to a negative value when the input signal is greater than the reference value. A predetermined positive amplitude signal (e.g., +1) having the same magnitude is output. The output signal of the multiplier 5 and the output signal of the quantizer are input to the multiplier, and the multiplier 9 multiplies these two input signals and the injection signal which is the output signal of the intermediate frequency signal and the voltage controlled oscillator 3 and A signal of a DC component proportional to the frequency difference Δw is output. The output signal of the multiplier 9 is input to the control terminal of the voltage controlled oscillator 3 via the second low band filter 10. Thus, a frequency and phase synchronization loop 20 is formed to control the sine wave (cos wot) output from the voltage controlled oscillator 3 to follow the phase of the frequency of the carrier wave (s: psinwit). Each point A in the frequency and phase synchronization loop 20 according to the frequency difference Δw between the carrier frequency wi of the intermediate frequency signal and the frequency wo of the injection signal from the voltage controlled oscillator 3; Operation waveforms in B, C, D and E) are shown in FIGS. FIG. 3 shows an operating waveform diagram at each point when the frequency difference Δw is less than zero, and FIG. 4 shows an operating waveform diagram at each point when the frequency difference Δw is close to zero. 5 shows an operation waveform diagram at each point when the frequency difference Δw is larger than zero. That is, if the frequency difference Δw is a positive number, the fractional control signal is output as a positive amplitude signal (i.e., as a DC value). If the frequency difference Δw is a negative number, the fractional control signal is a negative amplitude. Since the signal is output as a signal, the frequency wo of the sinusoid wave coswot output from the voltage controlled oscillator 3 follows the frequency wi of the intermediate frequency signal pswitwit. When the frequency difference Δw approaches zero, the frequency and phase synchronization loop 20 performs a phase synchronization operation. When the phase difference between the carrier wave phase of the intermediate frequency signal and the sine wave output from the voltage controlled oscillator 3 is θ, the output of the multiplier 5 becomes sinθ and the output of the multiplier 6 becomes cosθ, thereby finally detecting phase. The characteristic can be represented as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the phase synchronization point appears at two points (0, π) according to the sign of cosθ. As described above, the synchronous point of the frequency and phase synchronization loop FPLL is when the difference between the carrier phase of the intermediate frequency signal output from the tuner 2 and the phase of the sine wave output from the voltage controlled oscillator 3 is 0 and π, Will appear twice. Therefore, the configuration of the recovery carrier used in the synchronization demodulator, that is, the carrier recovery apparatus, or the phase (or polarity) of the demodulation signal or the intermediate frequency signal before demodulation must be inverted according to the synchronization points. An object of the present invention is to provide a carrier recovery apparatus using a frequency and phase synchronization loop such that a synchronization point of a frequency and phase synchronization loop appears at one point. According to a carrier recovery apparatus using a frequency and phase locked loop of the present invention to achieve the above object, a tuning means for selectively outputting one of a plurality of modulated carriers; Oscillating means for generating a sine wave signal in response to an input loop control signal; And maintains a set phase and frequency relationship between the sinusoidal signal of the oscillation means and the modulated carrier selected from the tuning means, and has substantially one phase synchronization point so that the recovered information has one polarity, and the output Frequency and phase control means for providing a signal to the oscillation means as a loop control signal is provided. The frequency and phase control means may further comprise: generating means positioned between the modulated carrier wave from the tuning means and the oscillating means to produce first and quadrature beat signals and second square bit signals; Conversion means for generating an information control signal corresponding to a characteristic having one phase synchronization point as one constant amplitude signal by converting the second rectangular bit signal; The multiplier means may be divided into multiplier means for generating a loop control signal by multiplying the first rectangular bit signal by the output signal of the conversion means and providing the loop control signal to the oscillation means. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8. 7 is a block diagram showing a carrier recovery apparatus using a frequency and phase synchronization loop according to the present invention. According to FIG. 7, in order to eliminate the phenomenon that the phase synchronization point appears at two points (0, π), which is a problem of the prior art (usp. 4,091,410), only a predetermined low frequency of the output signal of the quantizer 8 is shown in FIG. The quantizer 22 outputting a constant negative amplitude signal when the output signal of the low pass filter 21 and the low pass filter 21 which pass only a band signal is smaller than a predetermined negative value which is a reference value, and when the output signal is large, a constant positive amplitude signal. And a multiplier 23 that multiplies the output signals of the quantizer 8 and the quantizer 22 to provide an information control signal. The configuration of FIG. 7 includes tuning means for selectively outputting one of a plurality of modulated carriers for each function; Oscillating means for generating a sinusoidal wave signal in response to an input loop control signal; And maintains the phase and frequency relationship set between the sinusoidal signal of the oscillation means and the carrier selected and modulated from the tuning means, and has substantially only one phase synchronization point so that the recovered information has one polarity. It can be divided into frequency and phase control means for providing an output signal to the oscillation means as a loop control signal.

본 발명에 따른 제7도의 구성은 제1도의 구성외에 단지 저역통과필터(21)와 양자화기(22) 및 멀티플라이어(23)가 추가로 더해진 것이므로 이들을 제외한 다른 구성요소들에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하에서, 본 발명에 따른 주파수 및 위상 동기화 루프를 이용한 반송파 복구장치의 동작을 설명하기로 한다. 튜너(2)로부터 출력된 변조된 반송파의 중간주파수신호와 전압제어발진기(3)로 부터의 정현파의 주파수차(△w)가 0보다 상당히 큰 경우에 있어서, 즉 주파수 동기과정이 끝나기 전까지 양자화기(8)의 출력신호는 cos △wt에 해당하는 구형 비트 신호이다. 이 구형비트신호(sin(cos△wt))는 제2저대역통과필터(21)를 거치면서 거의 제거되고, 이어 제2양자화기(22)를 거치면서 일정한 포지티브 진폭신호가 (예로서, +1)된다.In FIG. 7 according to the present invention, the low pass filter 21, the quantizer 22, and the multiplier 23 are additionally added in addition to the configuration of FIG. 1. Shall be. Hereinafter, the operation of the carrier recovery apparatus using the frequency and phase synchronization loop according to the present invention will be described. In the case where the frequency difference Δw of the intermediate frequency signal of the modulated carrier output from the tuner 2 and the sinusoidal wave from the voltage controlled oscillator 3 is substantially greater than zero, that is, the quantizer until the frequency synchronization process is finished. The output signal of (8) is a rectangular bit signal corresponding to cos Δwt. The spherical bit signal sin (cosΔwt) is almost eliminated through the second low pass filter 21, and then a constant positive amplitude signal is passed through the second quantizer 22 (eg, + 1) become.

따라서, 주파수 동기 과정에서는 제1양자화기(8)의 출력신호가 그대로 멀티플라이어(23)를 통과하게 되므로 제1도에 나타낸 종래 반송파 복구장치와 동일하게 동작을 하게된다. 만약, 주파수차(△w)가 0에 근접하게 되면, 즉 위상동기과정이 시작되면, 제1양자화기(8)는 일정한 포지티브 진폭신호(+1) 또는 일정한 네거티브 진폭신호(-1)를 고정 출력할 것이다. 이에 따라, 위상동기화 수렴점, 즉, 위상동기점이 제6도에 나타낸 바와 같이 두 곳(0, π)에서 나타날 수 있는 가능성이 있다. 그러나, +1 또는 -1의 DC신호로서 나타나는 제1양자화기(8)의 출력신호는 제2저대역통과필터(21)와 제2양자화기(22)를 그대로 통과한 후 멀티플라이어(23)에서 자기자신과 곱해진다. 따라서, 제1양자화기(8)의 출력신호가 +1의 DC신호이던 또는 -1의 DC신호이던지 관계없이 멀티플라이어(23)는 항상 일정한 포지티브 진폭신호(예로서, +1)를 출력하게 된다. 결국, 위상동기화 과정에서는 멀티플라이어(5)의 출력신호가 멀티플라이어(9)를 그대로 통과하고 저대역통과필터(10)를 거쳐 전압제어발진기(3)의 제어입력단에 루프제어신호로서 입력되므로, 위상검출특성은 제8도와 같이 나타나게 된다. 제8도에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따르면, 위상동기점은 한곳(0)에서만 나타난다. 상술한 바와 같이, 종래의 주파수 및 위상동기화 루프를 이용한 반송파 복구장치는 위상동기점이 두 곳에서 나타나기 때문에, 이러한 문제점을 해결하기 위해 복조에 사용되는 복구반송파의 위상을 반전시키거나 튜너로 부터의 중간주파수 신호 또는 복조화 신호의 극성을 반전시키는 기능이 요구되었다. 그러나, 본 발명은 종래의 주파수 및 위상동기화루프의 주파수 추적(aquisition)성능을 그대로 수용하면서도 위상동기점이 한곳(0)에서만 나타나도록 하였기 때문에, 종래 기술과 같이 복구 반송파의 위상반전을 위한 기능을 부가할 필요가 없다. 실제로, 기술적으로 고주파 신호인 반송파나 고주파 대역을 갖는 중간주파수신호 또는 기저대역신호의 극성을 변환시키는 것보다는 주파수 및 위상동기화 루프 내에서 저주파신호면서 두 개의 레벨(level)만을 갖는 신호를 가지고 그와 같은 기능을 수행하는 것이 훨씬 용이하다.Therefore, in the frequency synchronization process, since the output signal of the first quantizer 8 passes through the multiplier 23 as it is, it operates in the same manner as the conventional carrier recovery apparatus shown in FIG. If the frequency difference DELTA w approaches zero, that is, when the phase synchronization process starts, the first quantizer 8 fixes a constant positive amplitude signal (+1) or a constant negative amplitude signal (-1). Will print. Accordingly, there is a possibility that the phase synchronization convergence point, that is, the phase synchronization point may appear at two places (0, π) as shown in FIG. However, the output signal of the first quantizer 8, which appears as a DC signal of +1 or -1, passes through the second low pass filter 21 and the second quantizer 22 as it is, and then the multiplier 23 Is multiplied by himself. Therefore, regardless of whether the output signal of the first quantizer 8 is a +1 DC signal or a -1 DC signal, the multiplier 23 always outputs a constant positive amplitude signal (eg, +1). . As a result, in the phase synchronization process, the output signal of the multiplier 5 passes through the multiplier 9 as it is and is input as a loop control signal to the control input terminal of the voltage controlled oscillator 3 via the low pass filter 10. The phase detection characteristic is shown in FIG. As shown in Fig. 8, according to the present invention, the phase synchronization point appears only at one place (0). As described above, in the conventional carrier recovery apparatus using the frequency and phase synchronization loop, since the phase synchronization point appears in two places, the phase of the recovery carrier used for demodulation is reversed or intermediate from the tuner to solve this problem. The function of inverting the polarity of the frequency signal or the demodulated signal was required. However, since the present invention allows the phase synchronization point to appear only in one place while accepting the frequency aquisition performance of the conventional frequency and phase synchronization loop as it is, the function for phase reversal of the recovered carrier is added as in the prior art. There is no need to do it. In practice, rather than converting the polarity of a carrier, a high frequency signal, or an intermediate frequency signal or baseband signal with a high frequency signal, it has a low frequency signal within a frequency and phase synchronization loop and has only two levels. It is much easier to perform the same function.

Claims (8)

복수개의 변조된 반송파중에서 하나를 선택 출력하는 튜닝수단; 입력되는 루프(loop)제어신호에 응답하여 정현파 신호를 발생하는 발진수단; 그리고 상기 튜닝수단으로부터 변조된 반송파와 상기발진수단으로부터 정현파 신호를 입력받아 제1구형(guadratine)비트신호와 제2구형비트신호를 만드는 발생수단과, 상기 제2구형비트신호를 변환시키므로써 하나의 위상동기점을 갖는 특성에 해당하는 정보제어신호를 하나의 일정한 진폭신호로서 발생하는 변환수단과, 상기 제1구형비트신호와 상기 변환수단의 출력신호를 곱하여 상기 발진수단에 제공되는 루프제어신호를 만드는 멀티플라이어 수단을 가지는 주파수 및 위상제어수단을 구비함을 특징으로 하는 주파수 및 위상 동기화 루프를 이용한 반송파복구장치.Tuning means for selectively outputting one of the plurality of modulated carriers; Oscillating means for generating a sine wave signal in response to an input loop control signal; Generating means for receiving a carrier wave modulated from the tuning means and a sine wave signal from the oscillating means to generate a first quadrature bit signal and a second rectangular bit signal, and converting the second rectangular bit signal into a single A conversion means for generating an information control signal corresponding to a characteristic having a phase synchronization point as a constant amplitude signal, and a loop control signal provided to the oscillation means by multiplying the first rectangular bit signal with an output signal of the conversion means; A carrier recovery apparatus using a frequency and phase synchronization loop, characterized in that it comprises a frequency and phase control means having a multiplier means to make. 제1항에 있어서, 상기 발진수단은 전압제어발진기(VCO)임을 특징으로 하는 주파수 및 위상 동기화 루프를 이용한 반송파복구장치.The apparatus of claim 1, wherein the oscillating means is a voltage controlled oscillator (VCO). 제1항에 있어서, 상기 튜닝수단으로부터 출력되는 변조된 반송파는 중간주파수신호임을 특징으로 하는 주파수 및 위상 동기화 루프를 이용한 반송파복구장치.The apparatus of claim 1, wherein the modulated carrier output from the tuning means is an intermediate frequency signal. 제1항에 있어서, 상기 발생수단은 상기 발진수단으로 부터의 정현파 신호와 튜닝수단으로 부터의 진폭변조된 반송파를 곱하여 제1구형 비트신호를 만드는 멀티플라이어; 상기 정현파신호의 위상을 90°시프트시키는 위상시프터; 그리고 위상시프터의 출력신호와 상기 진폭변조된 반송파를 곱하여 제2구형 비트신호를 만드는 멀티플라이어를 구비함을 특징으로 하는 주파수 및 위상 동기화 루프를 이용한 반송파복구장치.2. The apparatus of claim 1, wherein the generating means comprises: a multiplier for generating a first rectangular bit signal by multiplying a sinusoidal signal from the oscillating means and an amplitude modulated carrier wave from the tuning means; A phase shifter for shifting the phase of the sinusoidal signal by 90 degrees; And a multiplier for multiplying an output signal of a phase shifter and the amplitude-modulated carrier to form a second rectangular bit signal. 제1항에 있어서, 상기 주파수 및 위상제어수단은 멀티플라이 수단으로부터 출력되는 루프제어신호중 소정의 저주파수대역신호만을 통과시키기 위한 저역통과 필터를 구비함을 특징으로 하는 주파수 및 위상 동기화 루프를 이용한 반송파복구장치.2. The carrier recovery apparatus according to claim 1, wherein the frequency and phase control means includes a low pass filter for passing only a predetermined low frequency band signal among loop control signals output from the multiply means. . 제1항에 있어서, 상기 변환수단은 상기 제2구형비트신호중 소정의 저주파수대역 신호만을 통과시키는 제1저역통과필터; 상기 저역통과필터의 출력신호가 설정된 기준값보다 작을 경우 일정한 네거티브진폭 신호를, 클 경우 일정한 포지티브 진폭신호를 출력하는 제1양자화기; 상기 제1양자화기의 출력신호중 소정의 저주파수대역신호만을 통과시키는 제2저역통과필터; 제2저역통과필터의 출력신호가 설정된 기준값보다 작을 경우 일정한 네거티브 진폭신호를, 클 경우 일정한 포지티브 진폭신호를 출력하는 제2양자화기; 그리고 제1양자화기와 제2양자화기의 출력신호를 멀티플라이어하여 상기 정보 제어신호로서 하나의 일정 진폭신호를 출력하는 멀티플라이어로 구성됨을 특징으로 하는 주파수 및 위상 동기화 루프를 이용한 반송파복구장치.2. The apparatus of claim 1, wherein the converting means comprises: a first low pass filter for passing only a predetermined low frequency band signal of the second rectangular bit signals; A first quantizer configured to output a constant negative amplitude signal when the output signal of the low pass filter is smaller than a predetermined reference value, and output a constant positive amplitude signal when the output signal of the low pass filter is smaller than the set reference value; A second low pass filter for passing only a predetermined low frequency band signal among the output signals of the first quantizer; A second quantizer for outputting a constant negative amplitude signal when the output signal of the second low pass filter is smaller than the set reference value, and outputting a constant positive amplitude signal when the output signal of the second low pass filter is smaller than the set reference value; And a multiplier for multiplying output signals of the first quantizer and the second quantizer and outputting a single constant amplitude signal as the information control signal. 제7항에 있어서, 제1양자화기의 기준값은 "0"이고 제2양자화기의 기준값은 소정의 네거티브값임을 특징으로 하는 주파수 및 위상 동기화 루프를 이용한 반송파 복구장치.The apparatus of claim 7, wherein the reference value of the first quantizer is "0" and the reference value of the second quantizer is a predetermined negative value. 제7항에 있어서, 상기 정보제어신호는 주파수 동기시에는 포지티브 또는 네거티브값을 갖고 위상 동기시에는 단지 포지티브 값만을 갖는 것을 특징으로 하는 주파수 및 위상 동기화 루프를 이용한 반송파복구장치.8. The carrier recovery apparatus of claim 7, wherein the information control signal has a positive value or a negative value for frequency synchronization and only a positive value for phase synchronization.
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