JP2002508613A - 復調器回路 - Google Patents

復調器回路

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JP2002508613A JP2000538428A JP2000538428A JP2002508613A JP 2002508613 A JP2002508613 A JP 2002508613A JP 2000538428 A JP2000538428 A JP 2000538428A JP 2000538428 A JP2000538428 A JP 2000538428A JP 2002508613 A JP2002508613 A JP 2002508613A
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Abstract

(57)【要約】 周波数変調入力信号を復調する復調器回路が、周波数変調入力信号を受信し、かつ復調された出力信号を供給するフィルター手段（１０）および検波器手段（１４）と、それらフィルター手段および検波器手段の周波数特性を同調する同調手段（１９）と、その復調された出力信号のＤＣオフセットを評価し、その評価されたＤＣオフセットを表すオフセット信号を生成し、かつそのオフセット信号を前記同調手段に供給するよう操作可能であるＤＣオフセット評価器手段（１８）とを具備する。その同調手段は、前記オフセット信号に依存して、前記フィルター手段および検波器手段の周波数特性を同調するよう操作可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、周波数変調（ＦＭ）信号を復調する復調器回路に関する。
【０００２】 （関連技術の説明） 添付した図面の図１を参照すると、周波数変調無線周波数（ＲＦ）信号は、通
常アンテナ２から受信器１によって受信され、そして受信器１によって処理され
て、ＲＦ搬送周波数よりも低い中間周波数でＦＭ信号を生成する。続いて、ＩＦ
変調信号は、ＩＦ帯域フィルター４によって濾波され、そしてハード制限器５に
よって一定の振幅に振幅制限される。続いて、その一定振幅信号は、検波器６に
送出され、その信号をその時間微分係数と掛けることによって復調する。この演
算によって、その積の振幅は、その信号の振幅および角周波数の双方（中間周波
数ＩＦプラスＦＭ周波数偏移）に比例するものとなる。ＦＭ・ＩＦ信号は、ハー
ド制限器５のために一定の振幅を有するので、積の信号は、周波数偏移に比例す
る振幅を有し、また変調信号は、ローパス・フィルターが、ＩＦ周波数の倍数で
信号成分を取り除いた後、容易に回復できる。
【０００３】 検波に先立って、ＦＭ信号は、ＩＦフィルターなる手段によって、隣接するチ
ャンネルおよびその他のチャンネル外の干渉が抑制されるように濾波されなけれ
ばならない。
【０００４】 今日用いられているＩＦフィルターおよびＦＭ検波器は、製造時にかまたは信
号特性を利用することによって削減されている受動共振器部品をしばしば使用す
る。共振器が前もって同調されるとき、それらは公称ＩＦ周波数に同調される。
ＦＭ検波器は、しばしば信号特性（例えば、検波された信号のゼロ平均）を利用
して自動的に離調を補償する。この離調は、公称値から離れた共振器または周波
数においてオフセットしている受信ＩＦ信号によるものである。後者は、局地お
よび遠隔の基準発振器における周波数オフセットの組合せによるものである。
【０００５】 ＩＦストリップ（ＩＦフィルターおよびＦＭ検波器）を公称ＩＦ周波数に調節
することは、たとえベースバンド信号が公称的にはゼロ平均を有していても、Ｄ
Ｃの無いベースバンド信号を保証するものではない。適切に同調されたＩＦスト
リップの検波器を、そのＤＣオフセットを最小にするように斜めに向ける（ｓｋ
ｅｗｉｎｇ）ことで、局地のおよび遠隔の基準周波数差が補償される。これによ
って幾分感度が向上するが、しかし、検波器の線形領域があまり広くないならば
、信号に依存するオフセットが発生して、検波器は、事実上減感される。検波器
出力振幅は、デジタル無線における符合間干渉のために、交互に入れ替わる１お
よび０について最も小さくかつ１または０の隣接しているブロックについてずっ
と大きい。検波器Ｑが高いとき、そのような１または０のブロックは、検波器に
信号を圧縮させる。この圧縮は、検波器共振器または敷居値が離調され、他のブ
ロックにおいてＤＣオフセットを補償して、結果として信号に依存するオフセッ
トを生じるならば、非対称となる。同様に、アナログ無線信号においても、検波
器が、周波数オフセットを補償するのに用いられると歪みが増大する。
【０００６】 非常に広い線形領域を備えるＦＭ検波器は、必然的に低い感度を有して、非常
に小さくてノイズの大きな出力信号を生じる結果となる。このように、検波器の
感度は、信号歪みとノイズとの間の妥協である。
【０００７】 （発明の概要） 本発明の１つの観点によると、周波数変調入力信号を復調する復調器回路であ
って、 周波数変調入力信号を受信し、かつ復調出力信号を提供するフィルター手段お
よび検波器手段と、 それらフィルター手段および検波器手段の周波数特性を同調する同調手段と、 前記復調出力信号のＤＣオフセットを評価し、その評価されたＤＣオフセット
を表すオフセット信号を生成し、かつそのオフセット信号を前記同調手段に提供
するよう操作可能なＤＣオフセット評価器手段とを具備し、 前記同調手段は、前記オフセット信号に依存して、前記フィルター手段および
検波器手段の周波数特性を同調するよう操作可能である前記回路が提供される。
【０００８】 本発明の第２の観点によると、フィルター手段および検波器手段を含む復調器
回路を同調する方法であって、 その検波器手段によって出力される復調信号のＤＣオフセット・レベルを評価
することと、 その評価されたＤＣオフセット・レベルに基づいてオフセット信号を生成する
ことと、 そのオフセット信号の値に依存して、前記フィルター手段および検波器手段の
周波数特性を調整することと を具備する前記方法が提供される。
【０００９】 （好ましい実施例の詳細な説明） 発明を実施する復調器回路が図２に示されており、入射するＦＭ中間周波数信
号Ｖ＿ＩＦを、望ましくないノイズおよび高調波信号を取り除くために、受信し
て濾波する中間周波数バンドパス・フィルター１０（ＩＦ・ＢＰＦ）を具備する
。中間フィルター１０の出力は、一定振幅出力信号を生成するハード制限器１２
（ＨＬ）の入力に接続される。この一定振幅信号は、図１を参照して記述される
検波器と調和して広く動作するＦＭ検波器１４に送出される。検波器１４の出力
は、データ・スライサ１６（ＳＬ）およびＤＣオフセット評価器１８（ＤＣ）に
供給される。
【００１０】 データ・スライサ１６は、検波器出力と、ＤＣオフセット評価器によって生成
された評価ＤＣオフセット信号との間の差に基づいて、復調されたＦＭ信号を同
期バイナリ信号に変換する。
【００１１】 ＤＣ評価器は、周知の回路であって、典型的には、サンプルを復調器のタイミ
ングと調和させておくサンプルおよびホールド回路ならびに同期化回路と組み合
わされてローパス・フィルターによって提供される。典型的には、通常、データ
へのプリアンブルとしてのＤＣの無いデータ・パケットが受信され、続いてロー
パス濾波されて、そのパケットのＤＣオフセットの評価を与える。
【００１２】 復調器回路の同調は、２段階で達成される。第１に、ＩＦストリップを所謂中
間周波数へと粗く同調することにより、そして続いて無ＤＣオフセットが補償さ
れる。
【００１３】 ＩＦストリップ（ＩＦ・ＢＰＦおよび検波器）の公称の同調は、位相ロック・
ループ（ＰＬＬ）回路１９を用いて達成され、それは電圧制御発振器２０（ＶＣ
Ｏ）、調整器２２および位相検波器２４を含む。ＰＬＬ回路１９は、従来技術ど
おりに動作し、ＶＣＯ２０の出力と基準周波数ｆ＿ｒｅｆとの間の位相関係に依
存する出力信号Ｖ＿ｔｕｎｅを生成する。ＶＣＯ２０は、フィルターおよび検波
器において用いられるものと同様の回路を用いて、それに続く様々な処理を可能
とする。ＰＬＬ出力電圧Ｖ＿ｔｕｎｅは、続いて処理の広がり（例えば、速い、
遅いまたは公称の）を反映する。
【００１４】 したがって、ＩＦストリップは、ＰＬＬ基準値ｆ＿ｒｅｆを、中間周波数に対
して周知の関係を有するように設定することによって、公称中間周波数へと同調
することができる。例えば、ｆ＿ｒｅｆは、中間周波数に等しいかまたはその周
波数の倍数である。
【００１５】 受信器（図１）局地発振器および／または送信器発振器におけるオフセットに
よって、有効中間周波数が、公称値（Ｖ＿ｔｕｎｅによって制御される）からオ
フセットされるものとなるので、ＩＦ・ＢＰＦおよび検波器によって用いられる
中間周波数へのＩＦストリップの再調整が、それ故に復調器回路の性能を向上す
る。
【００１６】 公称と有効の中央周波数の差は、ＤＣ評価器（ＤＣ）によって評価され、それ
はこの差を表す出力信号を生成する。この信号は、どのデータ・ビットが出力信
号の実際のＤＣレベルより上かまたは下かを測定するための敷居値として、デー
タ・スライサによって用いられる。
【００１７】 ＩＦ・ＢＰＦおよび検波器を有効中間周波数に同調するために、ＤＣ評価器出
力信号Ｖ＿ｏｆｆｓｅｔが、加算器回路によってＰＬＬ出力Ｖ＿ｔｕｎｅに加え
られる。Ｖ＿ｔｕｎｅとＶ＿ｏｆｆｓｅｔとの差は、Ｖ＿ｏｆｆｓｅｔ信号が、
２つの信号の加算が望ましい結果を生成するように、中継されなければならない
ということを意味する。これは、フィードバックまたはＤＣ評価器の利得を前も
って同調することによって達成することができる。
【００１８】 このように、復調器が動作する中間周波数は、周波数オフセットを補償するよ
うに精密に同調することができる。
【００１９】 チャンネル帯域幅わずかな部分のみが精密に同調され、それ以上のものは結晶
発振器のオフセット（および結晶の広がりによって引き起こされるオフセットよ
りも小さないくらか付加的な回路オフセット）を補償するのに必要とされない。
【００２０】 ＩＦストリップが公称ＩＦ（例えば、前もって同調されるかまたは自動的に同
調される）に同調され、かつ信号特性が少なくとも信号の一部（例えば、プリア
ンブル）について周知であるならば、ＩＦおよび検波器共振器は、検波される信
号値の周知の結果からの偏移を最小限とするようにオフセットされる。例えば、
プリアンブルがゼロ平均を有するならば、プリアンブルを用いる検波器出力は、
ＩＦ共振器を、実際に受信されるＩＦ周波数（公称周波数プラスＴＸおよびＲＸ
基準エラー）に精密に同調させるのに用いられる。
【００２１】 検波器出力のみをゼロとするよりもむしろ、ＩＦストリップ全体を実際のＩＦ
周波数に移動させることによって、より良い検波器の対称性が保持され、感度が
向上する。隣接するチャンネルの抑制もまた、ＩＦフィルターが、実際に受信さ
れるチャンネル周波数の中央に合わせられるときに向上する。
【００２２】 検波器のオフセット補償（その共振器同調よりも低い）は、ＩＦ周波数におけ
る小さな変化に対して変わることなく、またこれは補償を必要としない。
【００２３】 可能な実施例は、ジャイレイターを基礎とするＩＦフィルターおよびＦＭ検波
器共振器を有するものである。共振器は、それらの回転運動定数を変えることに
よって同調される。同様のジャイレイター共振器から構築されるマスター発振器
は、ＰＬＬにおけるＶＣＯとして用いられる。マスター回転運動定数が変化する
とき、ＶＣＯ周波数も変化し、ＰＬＬは基準周波数（ＩＦに等しいかまたは適当
に拡大縮小される）にロックされる。マスター・ジャイレイター同調電圧が続い
てＩＦ共振器にコピーされ、よりミスマッチが少なくて、それらはマスターと同
じ同調を行うものとされる。これらのミスマッチは、絶対的な変化よりもずっと
小さく、良好に設計された回路においては無視される。ＦＭ検波器出力は、公称
の同調でゼロ・オフセットを提供するように調整される。
【００２４】 オフセットをマスター・ジャイレイターからの同調電圧のコピーに加えること
によって、ＩＦストリップを、制御しつつ公称ＩＦ周波数から離調することが可
能となる。このオフセットは、例えば、結果として生じるオフセットをゼロとす
るようなやり方で、データ・ストリームのプリアンブル・データの検波された平
均値から得られる。
【００２５】 提案される構成によって、集積化および自動同調と共存できるＦＭ検波器オフ
セット補償方法が提唱される。ＩＦストリップ共振器およびＦＭ検波器の位相特
性は、ビルディング・ブロックのオフセット補償から独立して調整され、受信さ
れるＩＦ周波数の中心となるＩＦストリップを結果として生じる。
【００２６】 ＴＸおよびＲＸ基準周波数のオフセットが存在しているところで、ＩＦストリ
ップが実際のＩＦ周波数に再度中心を合わされ、そして、検波器の対称性、隣接
するチャンネルの抑制および受信器の感度を最大限のものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＦＭ信号受信および復調回路のブロック図を示す。
【図２】 本発明を実施する復調器回路のブロック図を示す。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年２月９日（２０００．２．９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】 ＩＦストリップ（ＩＦフィルターおよびＦＭ検波器）を公称ＩＦ周波数に調節
することは、たとえベースバンド信号が公称的にはゼロ平均を有していても、Ｄ
Ｃの無いベースバンド信号を保証するものではない。適切に同調されたＩＦスト
リップの検波器を、そのＤＣオフセットを最小にするように斜めに向ける（ｓｋ
ｅｗｉｎｇ）ことで、局地のおよび遠隔の基準周波数差が補償される。これによ
って幾分感度が向上するが、しかし、検波器の線形領域があまり広くないならば
、信号に依存するオフセットが発生して、検波器は、事実上減感される。検波器
出力振幅は、デジタル無線における符合間干渉のために、交互に入れ替わる１お
よび０について最も小さくかつ１または０の隣接しているブロックについてずっ
と大きい。検波器Ｑが高いとき、そのような１または０のブロックは、検波器に
信号を圧縮させる。この圧縮は、検波器共振器または敷居値が離調され、他のブ
ロックにおいてＤＣオフセットを補償して、結果として信号に依存するオフセッ
トを生じるならば、非対称となる。同様に、アナログ無線信号においても、検波
器が、周波数オフセットを補償するのに用いられると歪みが増大する。 １つの先行技術文献ＷＯ８７０５１０は、周波数変調入力信号を復調する復調
器回路を開示しており、その回路は、 周波数変調入力信号を受信し、かつ濾波された出力信号を供給するフィルター
手段と、 その濾波された出力信号を受信するよう接続され、復調された出力信号を供給
する検波器手段と、 前記フィルター手段の周波数特性を同調する同調手段とを具備する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】 （発明の概要） 本発明の１つの観点によると、周波数変調入力信号を復調する復調器回路が提
供され、その回路は、 周波数変調入力信号を受信し、かつ濾波された出力信号を供給するフィルター
手段と、 その濾波された出力信号を受信するよう接続され、復調された出力信号を供給
する復調器手段と、 前記フィルター手段の周波数特性を同調する同調手段とを具備し、 その復調された出力信号のＤＣオフセットを評価し、その評価されたＤＣオフ
セットを表すオフセット信号を生成し、およびそのオフセット信号を前記同調手
段に供給するよう操作可能であるＤＣオフセット評価器手段によって特徴付けら
れ、かつ、 前記同調手段が、前記フィルター手段および前記検波器手段の周波数特性を、前
記オフセット信号に依存して同調するよう操作可能であることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】 本発明の第２の観点によると、周波数変調入力信号を受信し、かつ濾波された
出力信号を供給するフィルター手段と、その濾波された出力信号を受信するよう
接続され、復調された出力信号を供給する検波器手段とを含む、復調器回路を同
調する方法が提供され、 その方法は、周波数変調入力信号を復調することを具備していて、 前記検波器手段によって出力される復調信号のＤＣオフセット・レベルを評価
すること、 その評価されたＤＣオフセット・レベルに基づいてオフセット信号を生成する
こと、 そのオフセット信号の値に依存して、前記フィルター手段および前記検波器手
段の周波数特性を調整すること を具備することを特徴とする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 周波数変調入力信号を復調する復調器回路であって、 周波数変調入力信号を受信し、かつ復調出力信号を提供するフィルター手段お
    よび検波器手段と、 それらフィルター手段および検波器手段の周波数特性を同調する同調手段と、 前記復調出力信号のＤＣオフセットを評価し、その評価されたＤＣオフセット
    を表すオフセット信号を生成し、かつそのオフセット信号を前記同調手段に提供
    するよう操作可能なＤＣオフセット評価器手段とを具備し、 前記同調手段は、前記オフセット信号に依存して、前記フィルター手段および
    検波器手段の周波数特性を同調するよう操作可能である前記回路。
  2. 【請求項２】 前記同調手段は、前記フィルター手段および前記検波器手段
    に同調信号を供給するよう操作可能で、その同調信号は、前記オフセット信号お
    よび基準信号に基づくものである、請求項１に記載の回路。
  3. 【請求項３】 前記基準信号は、位相ロック・ループ回路によって提供され
    、かつ、前記同調信号は、前記基準信号と、前記オフセット信号の適当に拡大縮
    小されたコピーの和に等しい、請求項２に記載の回路。
  4. 【請求項４】 前記位相ロック・ループは、前記入力信号の公称周波数に実
    質的に比例する入力基準周波数を有する、請求項３に記載の回路。
  5. 【請求項５】 フィルター手段および検波器手段を含む復調器回路を同調す
    る方法であって、 その検波器手段によって出力される復調信号のＤＣオフセット・レベルを評価
    することと、 その評価されたＤＣオフセット・レベルに基づいてオフセット信号を生成する
    ことと、 そのオフセット信号の値に依存して、前記フィルター手段および検波器手段の
    周波数特性を調整することと を具備する前記方法。
  6. 【請求項６】 前記オフセット信号は、基準信号と組み合わせられ、前記フ
    ィルター手段および前記検波器手段の周波数特性は、その組み合わされた信号に
    基づくものである、請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記基準信号は、基準周波数に同調される位相ロック・ルー
    プ回路によって生成される、請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記基準周波数は、前記フィルター手段に入力される周波数
    変調信号の公称周波数に実質的に比例する、請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 実質的に、添付した図面の図２を参照して明細書中に記述さ
    れ、その図２に示される復調器回路。
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