JP2001508634A - 直角位相信号を復調する復調ユニットおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 直角位相信号（Ｓｉ）を復調するために、複素混合器（Ｍ）および制御された発振器（Ｖ）を有するＰＬＬ（Ｐ）を具える（例えば、周波数シフト）復調ユニット（ＤＥＭ）を使用する。通常、前記直角位相入力信号の振幅と独立にループゲインを保持するために、リミッタを使わなければならない。前記ＰＬＬにおいて、除算器（ＤＥＬ）を前記混合器（Ｍ）および発振器（Ｖ）間に結合し、前記混合器によって供給される直角位相信号の２つの混合成分（Ｓ_m1、Ｓ_m2）を除算する。

Description

【発明の詳細な説明】 直角位相信号を復調する復調ユニットおよび方法 説明 本発明は、少なくとも２つの成分を有する直角位相入力信号を復調する復調ユ ニットであって、直角位相発振器信号を制御信号に応じて供給する制御された発 振器と、前記直角位相入力信号を、前記制御された発振器からの直角位相発振器 信号と混合し、少なくとも２つの混合成分を供給する混合器とを具え、前記混合 器および発振器をＰＬＬに組み込んだ、復調ユニットに関係する。 本発明は、このような復調ユニットにおいて使用する除算器および混合器にも 関係し、このような復調ユニットを設けた受信機にも関係する。 本発明は、少なくとも２つの成分を有する直角位相入力信号を復調する方法で あって、直角位相発振器信号を制御信号に応じて供給し、前記直角位相入力信号 を前記直角位相発振器信号と混合し、少なくとも２つの混合成分を供給する復調 方法にさらに関係する。 このような復調ユニットおよび方法を、例えば、ラジオ、テレビジョンおよび 通信受信機等用のＡＭ変調信号およびＦＭ変調信号の双方を復調するのに使用し てもよく、例えば、ＱＡＭ／ＱＰＳＫ信号およびＶＳＢ信号のための「ゼロＩＦ 」発生に使用することができ、この場合、前記ＰＬＬは、例えば、ＣＯＳＴＡＳ ループを具える。 同期復調機能に加えて、このような復調ユニットは、周波数シフト機能を有す る。 本発明において、直角位相信号を、実信号であるとも理解し、これは、前記直 角位相信号の２本の軸（Ｘ，Ｙ）の一方への前記信号の簡単化であり、双方の成 分は等しいか、これらの成分の一方がゼロである。 この形式の復調ユニットは、欧州特許出願公開明細書第０５７９１００号から 既知である。この出願は、直角位相混合器および制御された発振器とを有するＰ ＬＬを具える復調ユニットを記載している。この復調ユニットは、入力信号から キャリヤの位相および振幅情報を取り戻すことを目的としている。 このような復調ユニットの欠点は、ＦＭ信号およびＡＭ信号の双方を、フィル タ処理等に関して特別な手段を採用することなしでは、あまり良好に復調するこ とができないことである。 前記入力信号の振幅変化を除去するために、特別なバンドパスフィルタおよび リミッタを、前記ＰＬＬによるキャリヤ信号の発生に使用しなければならない。 前記入力信号の振幅が変化する場合、前記ＰＬＬのロックインレンジは変化する 。さらに、前記制御信号の振幅変化は、前記キャリヤ変調の位相変調を生じ、こ れは、前記復調化出力信号を歪ませる。 前記ＰＬＬを（例えば、ＴＶ音声用）ＦＭ復調器として使用する場合、前記入 力信号の振幅変化は、前記復調化出力信号の歪みを生じる。 既知のディジタルまたはアナログＰＬＬにおいて、前記リミッタおよびフィル タ処理機能を、ＡＭ信号を復調するキャリヤ発生回路に組み込まなければならな い。ＦＭ信号を復調する場合、不要の振幅変化を除去するために、前記リミッタ を前記ＰＬＬの前に置く。 本発明の目的は、上述した欠点を除去することである。この目的のため、本発 明による復調ユニットは、前記ＰＬＬが、前記少なくとも２つの混合成分を互い に除算し、出力信号を制御信号として前記発振器に供給する除算器と、１つ以上 の成分および／または信号をフィルタ処理するフィルタ処理ユニットとをさらに 具えることを特徴とする。 前記ＰＬＬにおいて、前記２つの成分を互いに除算する除算器を使用すること によって、前記入力信号の振幅変化が復調歪みまたは取得問題を生じるのが防止 される。前記振幅変化を除去することによって、前記ループゲインと、したがっ てロックインレンジとは、一定のままである。さらに、前記ＰＬＬにおいて除算 を行うことによって、もはや、ＡＭまたはＦＭ信号を復調するために、リミッタ および／または特別なフィルタ処理機能を使用する必要はない。 本発明を、ディジタルおよびアナログ双方の複素復調ユニットにおいて使用し てもよい。 一実施形態において、前記除算器を、ゼロによる除算を防止する線形ＣＯＲＤ ＩＣとして実装してもよい。一実施形態において、前記混合器を循環ＣＯＲＤＩ Ｃとして実装してもよい。ＣＯＲＤＩＣ（座標回転ディジタルコンピュータ）は 、たとえば、米国特許明細書第５２３００１１号および米国特許出願第０８／７ ０４２００号からそれ自身既知である。これらの実装において、復調ユニットの きわめて効率的なディジタル実施形態が得られる。 従属する請求の範囲４に記載の手段は、前記入力信号が実信号の場合に関する 、混合によって加算された合計周波数のフィルタ処理に関して、各々の混合成分 を別々にフィルタ処理するという利点を有する。前記入力信号が複素信号である が、理想信号ではない場合、前記成分を、前記除算を行う前にもフィルタ処理す べきである。さらに、前記フィルタは、ＰＬＬの慣例的なループフィルタ機能を 有する。 本発明によれば、受信機は、このような復調ユニットを具える。 本発明による方法は、前記少なくとも２つの混合成分を互いに除算し、出力信 号を、前記発振器信号を発生する制御信号として供給することと、１つ以上の成 分および／または信号をフィルタ処理することとによって特徴付けられる。統合 した解決法において、前記異なった機能をＣＰＵに組み込んでもよく、前記制御 ループにおける除算は、前記入力信号の振幅変化が前記復調化信号に影響するの を防止する。 本発明のこれらおよび他の態様は、以下に説明する実施形態の参照によって明 らかになるであろう。 図１は、本発明による復調ユニットの一実施形態のブロック図である。 図２は、本発明による混合器の一実施形態のブロック図である。 図１は、本発明による復調ユニットＤＥＭの一実施形態のブロック図である。 前記復調ユニットの入力部Ｉ₁およびＩ₂は、成分Ｓ_i1およびＳ_i2から成る複素 入力信号Ｓ_iを受ける。これらの成分を、混合器Ｍに供給する。この混合器にお いて、これらの成分を、制御された発振器Ｖの直角位相信号Ｓ_vの成分Ｓ_v1およ びＳ_v2と混合する。 混合器Ｍの出力部は、混合成分Ｓ_m1およびＳ_m2を供給し、これらの出力部を、 出力信号Ｓ_o1およびＳ_o2（例えば、複素ＡＭ信号）を供給する出力部Ｏ₁および Ｏ₂に結合し、本実施形態において、ロウパスフィルタＬ₁およびＬ₂を経て、前 記２つのフィルタ処理された混合成分Ｓ_d1およびＳ_d2を互いに除算する除算器Ｄ ＥＬに結合する。 除算器Ｓ_delの出力信号を、制御された発振器Ｖに結合する。前記除算器の出 力部を、出力信号Ｓ_o3（例えば、ＦＭ信号）を供給する復調ユニットＤＥＭの第 ３出力部Ｏ₃にも結合する。 本実施形態において、混合器Ｍ、ロウパスフィルタＬ₁およびＬ₂、除算器ＤＥ Ｌおよび制御された発振器Ｖは、共にＰＬＬ Ｐを構成する。復調ユニットＤＥ Ｍ の入力部Ｉ₁およびＩ₂は、複素入力信号を、例えば、参照によってここに入る 例えば米国特許出願第０８／５２７０４号に記載の複素入力フィルタ(図示せず) から受ける。 本実施形態において、混合器Ｍを、複素混合器とし、例えば、参照によってこ こに入る米国特許明細書第５２３００１１号および米国特許出願第０８／７０４ ２００号に記載の循環ＣＯＲＤＩＣとしてもよい。 図２は、混合器Ｍの一実施形態をより詳細に示す。本実施形態において、混合 器Ｍは、乗算器ＶＥＲおよび加算器ＯＰＴを具える。 この混合器Ｍにおいて、入力信号Ｓ_i1およびＳ_i2を、制御された発振器Ｖ（図 １参照）からの発振器信号Ｓ_v1およびＳ_v2と混合する。次に信号Ｓ_m1およびＳ_m2 を得る。 Ｓ_m1＝Ｓ_i1＊Ｓ_v1−Ｓ_i2＊Ｓ_v2 Ｓ_m2＝Ｓ_i2＊Ｓ_v1＋Ｓ_i1＊Ｓ_v2 Ｓ_i1＝ｓｉｎα、Ｓ₁₂＝ｃｏｓαおよびＳ_v1＝ｃｏｓβ、Ｓ_v2＝ｓｉｎβ ならば、 Ｓ_m1＝ｓｉｎαｃｏｓβ−ｃｏｓαｓｉｎβ＝ｓｉｎ（α−β） Ｓ_m2＝ｃｏｓαｃｏｓβ−ｓｉｎαｓｉｎβ＝ｃｏｓ（α−β） 実入力信号Ｓ_iおよびしたがってＳ_i1＝Ｓ_i2に関して、上述した式は、差およ び和周波数を生じる。 混合器Ｍを、とりわけ、周波数を、例えば、ベースバンドにシフトするのに使 用する。これを、Ｓ_iの成分Ｓ_i1およびＳ_i2を、制御された発振器Ｖの発振器信 号Ｓ_vの成分Ｓ_v1およびＳ_v2と混合することによって達成する。 ＡＭ信号を復調するために、キャリヤを発生し、前記信号を復調する分離して いない回路が、本発明による復調ユニットにおいて必要である。前記混合器の循 環ＣＯＲＤＩＣとしての一実施形態において、これらの機能は、前記復調機能用 の乗算器が前記ＰＬＬ用積検出器でもあるため、組み込まれている。例えば、Ａ Ｍ信号を、復調ユニットＤＥＭ（図１参照）の出力部Ｏ₁およびＯ₂において供給 する。 その後、信号Ｓ_m1およびＳ_m2を、ロウパスフィルタＬ₁およびＬ₂（図１参照） によってフィルタ処理する。 前記ロウパスフィルタを２つの信号経路に組み込むことによって、前記入力信 号が実信号である場合に関して混合によって加算された前記和周波数のフィルタ 処理に関して、各々の混合成分を別々にフィルタ処理できるようになる。前記入 力信号が複素信号であるが理想信号ではない場合、前記成分を、前記除算を行う 前にもフィルタ処理すべきである。 さらに、前記フィルタは、ＰＬＬの慣例的なループフィルタ機能を有する。 本実施形態において、除算器Ｄの入力部は、信号Ｓｄ１およびＳｄ２を伝達す る。除算後、信号Ｓ_delが得られる。信号Ｓ_delを、制御された発振器Ｖに供給し 、出力部Ｏ３において信号Ｓ_o3（例えば、ＦＭ信号）としてさらに利用可能にす る。 信号Ｓ_i2、Ｓ_m1、Ｓ_d1およびＳ_v1は、前記関連した複素信号の余弦成分（同相 成分）を表し、信号Ｓ_i1、Ｓ_m2、Ｓ_d2およびＳ_v2は、前記関連した複素信号の正 弦成分（直角位相成分）を表す。 除算器ＤＥＬをＰＬＬに組み込むことによって、入力信号Ｓ_iの振幅変化が、 前記ＰＬＬの制御信号（Ｓ_del）と、したがって前記ＰＬＬのロックインレンジ とに影響を及ぼすのを防止する。 本発明による復調ユニットＤＥＭを、ラジオ、テレビジョンおよび通信受信機 等に使用してもよい。前記復調ユニットを、例えば、非対称側波帯で変調された キャリヤを受ける受信機、多標準信号を受ける受信機等において使用してもよい 。 除算器ＤＥＬを、例えば、「０」による除算に対する保護も与える線形ＣＯＲ ＤＩＣによって実装してもよい。 前記復調ユニットＤＥＭおよび特にＰＬＬの動作を改善するために、前記制御 ループに追加の制御を組み込み、前記ＰＬＬが、０°および１８０°間で「ジャ ンプ」して前記ロックインを邪魔するのを防止するのが有利である。この場合に おいて、除算器ＤＥＬの出力信号Ｓ_delを発振器Ｖにマルチプレクサを経て供給 する。前記マルチプレクサの出力を、フリップフロップを経て前記マルチプレク サの第２入力部にフィードバックさせる。 本実施形態において、信号Ｓ_d2の符号ビット(２の補数における最上位ビット) を前記マルチプレクサの制御入力部に供給し、前記マルチプレクサが、正信号Ｓ_d2 の場合において信号Ｓ_delを発振器Ｖに供給し、負信号Ｓ_d2の場合において前 記フリップフロップに記憶された信号を前記発振器に供給する。したがって、前 記ＰＬＬは、きわめて良好にロックインし、例えば、正接関数の零交叉に同期す る。 もちろん、信号Ｓ_delを変化しない状態で、負信号Ｓ_d2において前記発振器に 供給し、正信号Ｓ_d2において前記フリップフロップに記憶された信号を供給する こともできる。 本発明による復調ユニットと、除算器および混合器と、受信機と、方法とを、 本発明の保護範囲内でどのようにも変形できることは明らかであろう。 請求の範囲の参照符を、これらの請求の範囲を限定するものとして解釈すべき ではない。 示したハードウェア実施形態の代わりに、前記異なる機能をＣＰＵに組み込ん でもよい。このとき、前記機能をソフトウェア制御する。 本発明は、前記復調ユニットの動作を改善し、同時に前記復調ユニットおよび ＰＬＬを簡単にする可能性を提供する。これを、除算器を前記ＰＬＬに組み込む ことによって達成し、前記入力信号の振幅変化によるＰＬＬ制御信号の変化を防 止する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも２つの成分を有する直角位相入力信号を復調する復調ユニットで あって、 直角位相発振器信号を制御信号に応じて供給する制御された発振器と、 前記直角位相入力信号を前記制御された発振器からの直角位相発振器信号と混 合し、少なくとも２つの混合成分を供給する混合器とを具え、前記混合器および 発振器をＰＬＬに組み込んだ復調ユニットにおいて、前記ＰＬＬが、 前記少なくとも２つの混合成分を互いに除算し、出力信号を前記発振器の制御 信号として供給する除算器と、 １つ以上の成分および／または信号をフィルタ処理するフィルタ処理ユニット とを具えることを特徴とする復調ユニット。 ２．請求の範囲１に記載の復調ユニットにおいて、前記除算器が線形ＣＯＲＤＩ Ｃを具えることを特徴とする復調ユニット。 ３．請求の範囲１に記載の復調ユニットにおいて、前記除算器が循環を具えるこ とを特徴とする復調ユニット。 ４．請求の範囲１に記載の復調ユニットにおいて、前記フィルタ処理ユニットが 、前記混合器および除算器間に結合された第１および第２ロウパスフィルタを具 えることを特徴とする復調ユニット。 ５．請求の範囲１に記載の復調ユニットにおいて、前記ＰＬＬが、マルチプレク サおよびフリップフロップを具え、前記除算器の少なくとも一方の入力部におい て受けた混合成分が正または負のいずれかの場合において，前記除算器の出力信 号のみを前記制御された発振器に供給し、他の場合において、前記フリップフロ ップに記憶された値を供給することを特徴とする復調ユニット。 ６．復調ユニットにおいて使用する除算器において、該除算器を、少なくとも２ つの混合成分を互いに除算し、出力信号を制御信号として供給することに適合さ せたことを特徴とする除算器。 ７．復調ユニットにおいて使用する混合器において、該混合器を、直角位相入力 信号を直角位相発振器信号と混合し、少なくとも２つの成分を供給することに適 合させたことを特徴とする混合器。 ８．受信すべき信号を復調すべき信号に変換するチューナと、前記復調すべき信 号を復調すべき直角位相信号に変換する複素入力フィルタとを具える受信機にお いて、請求の範囲１に記載の復調ユニットを具えることを特徴とする受信機。 ９．少なくとも２つの成分を有する直角位相入力信号を復調する方法であって、 直角位相発振器信号を制御信号に応じて供給し、 前記直角位相入力信号を前記直角位相発振器信号と混合し、少なくとも２つの 混合成分を供給する、復調方法において、 前記少なくとも２つの成分を互いに除算し、出力信号を、前記発振器信号を発 生する制御信号として供給するステップと、 １つ以上の成分および／または信号をフィルタ処理するステップとをさらに具 えることを特徴とする復調方法。