JP2003249967A - 復調回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無線信号を検波する検波回路により検波され
た検波信号から的確な２値信号を得る。 【解決手段】 レベルシフト回路３，積分回路４，比較
回路５を設け、レベルシフト回路は、検波回路１により
検波された検波信号の電圧レベルを、所定量低下させる
一方、積分回路は、レベルシフト回路の出力電圧を積分
してしきい値電圧を生成し、比較回路は、積分回路のし
きい値電圧と検波回路の検波電圧との大小を比較し、２
値信号を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受信した無線信号
を検波する検波回路の検波信号を入力して２値化し２値
データとして出力する復調回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】２値データを伝送する通信システムで
は、一般に、２値データを構成する一方の値“１”の数
と他方の値“０”の数とが等しくなるように直流バラン
スをとって伝送するようにしている。このようなデータ
信号が含まれる無線信号を受信する受信側では、受信し
た無線信号を検波回路により検波した後、アナログ検波
信号を以下に述べる第１の信号処理方法、または第２の
信号処理方法により２値化して２値データ信号として出
力することにより、２値データ信号を復調している。

【０００３】即ち、第１の信号処理方法は、検波回路の
検波信号の電圧を積分して平均電圧を求め、求めた平均
電圧をしきい値として、前記検波信号の電圧と比較する
ことにより２値化し、２値データとして出力する。一
方、第２の信号処理方法は、予めしきい値を固定値とし
て設定し、その設定値と検波回路の検波電圧とを比較す
ることにより２値化し、２値データとして出力する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、無線通
信システムの中には直流バランスが崩れたデータ信号を
伝送するようなシステムもあり、このようなシステムの
場合、前述の第１の信号処理方法のように検波回路の検
波電圧を積分すると、平均電圧が変動して的確なしきい
値を求めることができず、したがって復調された２値デ
ータは誤りを含む恐れがある。

【０００５】また、検波回路の検波信号には直流電圧成
分も含まれるが、この直流電圧成分は送信側の周波数誤
差に起因して変動する。このため、前述の第２の復調方
法のように予め定めた固定のしきい値に基づいて２値化
する方法では、送信側の周波数が変動すると、これに応
じて検波信号の前記直流電圧成分も変動することから、
正しい２値データとして復調できないという問題があ
る。

【０００６】したがって、本発明は、検波回路により検
波されたデータ信号を含む検波信号を的確に２値化し、
２値データ信号を正しく復調することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、無線信号を検波しデータ信号を含む
検波信号を出力する検波回路に接続され、検波信号をし
きい値電圧に基づいて２値化する信号処理回路におい
て、検波信号の電圧レベルを所定量低下させた電圧を出
力するシフト回路と、シフト回路の出力電圧を積分して
しきい値電圧を生成し出力する積分回路と、積分回路に
より生成されたしきい値電圧と検波信号の電圧レベルと
を比較して２値信号を生成する比較回路とを設けたもの
である。

【０００８】この場合、シフト回路を、検波回路の出力
端子に接続され一定の電圧を発生する定電圧素子と、定
電圧素子に並列に接続されるとともに、互いに直列に接
続され定電圧素子の電圧値を第１及び第２の電圧値に分
割する第１及び第２の抵抗器とにより構成し、積分回路
は、第１の抵抗器と第２の抵抗器の接続点の電圧を積分
してしきい値電圧を生成する。また、定電圧素子を、少
なくとも１つのダイオードにより構成する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照
して説明する。図１は本発明に係る信号処理回路を含む
復調回路の構成を示すブロック図である。この復調回路
６は、図１に示すように、受信した無線信号を検波する
検波回路１と、この検波回路１からの検波信号を入力し
て復調し２値データとして出力する信号処理回路２とか
らなり、この信号処理回路２は、検波回路１から出力さ
れる検波信号の電圧である検波電圧Ｖdetのレベルを予
め定めた電圧分負方向にシフトさせるレベルシフト回路
３と、レベルシフト回路３の出力電圧Ｖxを積分ししき
い値電圧Ｖthとして出力する積分回路４と、積分回路４
のしきい値電圧Ｖthを入力して入力したしきい値電圧Ｖ
thのレベルと検波回路１の検波電圧Ｖdetのレベルとの
大小比較に基づき２値データを生成する比較回路５とか
ら構成される。

【００１０】ここで、レベルシフト回路３は、アノード
が検波回路１の出力端子DETOUTに接続されかつカソード
が抵抗Ｒ４に接続されアノード・カソード間で一定電圧
ｖｆを発生するダイオードＤ１と、ダイオードＤ１に並
列接続されるとともに互いに直列接続されダイオードＤ
１の一定電圧ｖｆを電圧ｖ１，ｖ２に分割する抵抗Ｒ
２，Ｒ３とから構成され、抵抗Ｒ２とＲ３の接続点に出
力端子OUTを設けている。また、積分回路４は、一端が
レベルシフト回路３の出力端子OUTに接続され他端が比
較回路５の−入力端子に接続された抵抗Ｒ５と、一端が
抵抗Ｒ５の他端に接続され他端がグランド（ＧＮＤ）に
接続されたコンデンサＣ１とから構成される。

【００１１】ところで、この信号処理回路で２値化され
るデータ信号は、一定時間Ｔの間に例えばＨレベルであ
ればそのデータ値を“１”、Ｌレベルであればそのデー
タ値を“０”とするような信号である。例えば、無線信
号に含まれる２値データ信号（変調前）を模式的に矩形
波で表すと、図２に示すような波形となる。ここで、図
２（ａ）のように一定時間Ｔ毎に交互にＬレベルからＨ
レベル、或いはＨレベルからＬレベルに変化し、２値デ
ータを構成する一方の値“１”の数と他方の値“０”の
数とが等しい場合は、この２値データ信号を復調するに
あたり、この検波信号を積分回路４で積分し、そのしき
い値電圧をもとに前記検波信号を２値化しても、的確な
２値データを得ることができる。

【００１２】しかし、２値データを構成する一方の値
“１”の数が他方の値“０”の数より多くなることによ
りデータ信号の直流バランスが崩れてその直流レベルが
上昇する場合、またはそのデータ信号が図２（ｂ）のよ
うに、時点ｔ４から時点ｔ９の期間で連続してデータ値
“１”を表すＨレベルが続いてデータ信号がＨレベルの
方向に偏位するような場合は、こうしたデータ信号を積
分したしきい値電圧をもとに検波回路１の検波信号を２
値化しても、しきい値電圧が上昇してしきい値電圧と検
波信号の電圧との差が無くなり、的確な２値データを得
ることができない。この問題を解消するために本実施の
形態に係る信号処理回路は、レベルシフト回路３によ
り、検波信号の電圧Ｖdetのレベルを、所定量低下さ
せ、低下させた検波信号を積分したしきい値電圧をもと
に前記検波信号を２値化する。

【００１３】すなわち、レベルシフト回路３は、検波回
路１の出力端子DETOUTから出力される検波電圧Ｖdetの
レベルを、ダイオードＤ１によりその順方向電圧ｖｆだ
け電圧降下させ、その降下電圧ｖｆを、抵抗Ｒ２，Ｒ３
の各抵抗値に応じた電圧ｖ１，ｖ２に分割することによ
り、出力端子OUTから、検波電圧Ｖdetを電圧低下方向に
分割電圧ｖ１分シフトした電圧Ｖxを積分回路４に出力
する。ここで、レベルシフト回路３のシフト電圧ｖ１
は、抵抗Ｒ２，Ｒ３の分圧比を適当に選ぶことにより、
前述したデータ信号の直流バランスの崩れによる直流電
圧レベルの上昇分に相当するようにする。

【００１４】レベルシフト回路３から検波電圧Ｖdetが
電圧低下方向に電圧ｖ１分シフトされた電圧Ｖxが積分
回路４に出力されると、積分回路４では、抵抗Ｒ５の抵
抗値及びコンデンサＣ１の容量値で定められる時定数で
コンデンサＣ１が充電され、電圧Ｖx（電圧低下方向に
電圧ｖ１分シフトされた電圧）を積分した電圧ｖｃを発
生する。この電圧ｖｃは、検波電圧Ｖdet（電圧低下方
向に電圧ｖ１分シフトされない電圧を積分して求めた電
圧）より低下する。そして、この低下した電圧ｖｃがし
きい値電圧Ｖthとして比較回路５で入力されることか
ら、比較回路５では、−入力端子に入力される値“１”
の方向に偏位したデータ信号の検波電圧Ｖdetを的確に
２値化し、２値データとして出力できる。

【００１５】図３は、以上のように構成された復調回路
６の各部の動作波形を示す波形図である。ここで、図３
（ａ）の点線で表される波形は、検波回路１の検波電圧
Ｖdetの波形を示し、図３（ａ）の実線で表される波形
はレベルシフト回路３の出力電圧Ｖｘの波形を示し、図
３（ａ）の一点鎖線で表される波形は、積分回路４の出
力電圧（しきい値電圧Ｖth）の波形を示している。ま
た、図３（ｂ）は、比較回路５の出力端子Ｖoutから出
力される２値データを示している。

【００１６】図３の波形図にしたがって復調回路６の動
作を詳細に説明する。図３（ａ）の非有効データ期間
（図３（ｃ）の時点ｔ０〜ｔ１の期間）では、検波回路
１は、前述した直流バランスの崩れたデータ信号のうち
Ｈレベルの信号を検波信号として出力している。この場
合、レベルシフト回路３では、この検波信号の電圧Ｖde
tを電圧低下方向にｖ１分シフトした一定レベルの出力
電圧Ｖxを積分回路４に出力する。この出力電圧Ｖxは、
積分回路４により積分されてしきい値電圧Ｖthとして比
較回路５の−入力端子に出力される。一方、比較回路５
の＋入力端子には検波電圧Ｖdetが抵抗Ｒ１を介して入
力され、比較回路５でこれらの電圧Ｖth，Ｖdetの大小
比較が行われる。そして、この場合、検波電圧Ｖdetの
方が大となり、比較回路５から図３（ｂ）に示すよう
な、Ｖccレベルの信号が出力される。このように、非有
効データ期間においては、復調回路２はＶccレベルの信
号を出力する。

【００１７】ここで、非有効データ期間から有効データ
期間に入って検波回路１が無線信号を検波することによ
り、データ信号を含む検波信号のレベルが図３（ｃ）の
時点ｔ１，ｔ２期間で図中負側方向に下降した後、正側
方向に上昇するような検波電圧Ｖdetを出力（データ信
号のＬレベル）すると、レベルシフト回路３では、同様
にこの検波電圧Ｖdetを電圧低下方向にｖ１分シフトし
た出力電圧Ｖxを積分回路４に出力する。電圧Ｖxを積分
する積分回路４のコンデンサＣ１では、電圧Ｖxの負側
方向への変化と正側方向への変化とに応じてそれぞれ電
荷の放電と充電とが行われる。このとき、電荷の放電に
よってはコンデンサＣ１の電圧ｖｃは次第に低下する一
方、電荷の充電によっては電圧ｖｃは次第に上昇する。
こうした電荷の放電及び充電に応じたコンデンサ１の電
圧ｖｃがしきい値電圧Ｖthとなるため、しきい値電圧Ｖ
thは、時点ｔ１，ｔ２期間では、図３（ａ）のように、
下降してゆく。比較回路５は、このしきい値電圧Ｖthと
検波回路１の検波電圧Ｖdetとの大小を比較し、検波電
圧Ｖdetの方が小さいことから、グランド（ＧＮＤ）レ
ベルの信号を出力する。即ち、復調回路２は時点ｔ１，
ｔ２間では図３（ｂ）に示すように、データ値“０”を
出力端子Ｖoutから出力する。

【００１８】次に、検波回路１が無線信号に含まれるデ
ータ信号の検波をさらに続行することにより、その検波
信号のレベルが図３（ｃ）の時点ｔ２，ｔ３期間にかけ
て、図中正側方向に上昇した後、負側方向に下降する検
波電圧Ｖdetを出力すると、レベルシフト回路３では、
同様にこの検波電圧Ｖdetを電圧低下方向にシフトし、
シフトした電圧Ｖxを積分回路４に出力する。この場
合、積分回路４のコンデンサＣ１では、検波信号のレベ
ルの正側方向への変化と負側方向への変化とに応じてそ
れぞれ電荷の充電と放電とが行われる。このとき、電荷
の充電によっては電圧ｖｃは次第に上昇する一方、電荷
の放電によっては電圧ｖｃは次第に低下する。こうした
電荷の充電及び放電に応じたコンデンサ１の電圧ｖｃが
しきい値電圧Ｖthとなるため、しきい値電圧Ｖthは、時
点ｔ２，ｔ３期間では、図３（ａ）のように、上昇に転
じる。比較回路５は、このしきい値電圧Ｖthと検波回路
１の検波電圧Ｖdetとの大小を比較し、検波電圧Ｖdetの
方が大きいことから、Ｖccレベルの信号を出力する。即
ち、復調回路２は時点ｔ２，ｔ３間では図３（ｂ）に示
すように、データ値“１”を出力端子Ｖoutから出力す
る。

【００１９】ここで、無線信号に含まれるデータ信号
が、例えば図３（ｃ）の時点ｔ６，ｔ７期間で示される
ような値“１”が連続するデータ信号であった場合に
は、検波回路１は一定のＨレベル信号を検波信号として
出力する。この場合、レベルシフト回路３は同様にこの
検波回路１の検波電圧Ｖdetを電圧低下方向にシフト
し、シフトした一定のＨ’レベルの電圧Ｖxを積分回路
４に出力する。この場合、積分回路４のコンデンサＣ１
では電荷の充電が行われ、コンデンサＣ１の電圧ｖｃが
上昇する。しかし、コンデンサＣ１は検波電圧Ｖdetが
電圧低下方向にｖ１分シフトされた電圧Ｖｘにより充電
されるため、その電圧ｖｃは時点ｔ７に達しても検波電
圧Ｖdet以下の電位を維持し、これにより比較回路５
は、この時点ｔ６，ｔ７期間では、Ｖccレベルの信号を
出力できる。即ち、値“１”がたとえ無限に連続するよ
うなデータ信号であっても、コンデンサＣ１の電圧ｖｃ
（しきい値電圧Ｖth）は、検波電圧Ｖdetに達すること
はなく、したがってこのような場合はそのデータ信号を
的確に２値データとして復調できる。

【００２０】一方、無線信号に含まれるデータ信号が、
例えば図３（ｃ）の時点ｔ９，ｔ１０期間で示されるよ
うなデータ値“０”が連続するデータ信号であった場合
には、検波回路１は検波信号として一定のＬレベルの信
号を出力する。この場合、レベルシフト回路３は同様に
この検波回路１の検波電圧Ｖdetを電圧低下方向にシフ
トし、シフトした一定のＬ’レベルの電圧Ｖxを積分回
路４に出力する。この場合、積分回路４のコンデンサＣ
１では電荷の放電が行われ、コンデンサＣ１の電圧ｖｃ
が次第に低下するが時点ｔ１０に達した時点では検波電
圧Ｖdetのレベル（Ｌレベル以上を維持しているため、
比較回路５は、この時点ｔ９，ｔ１０期間では、グラン
ドレベルの信号を出力できる。ここで、さらに多数のデ
ータ値“０”が連続するようなデータ信号の場合には、
コンデンサＣ１の電圧ｖｃが検波電圧Ｖdetのレベル以
下になることも考えられ、こうした場合は、コンデンサ
Ｃ１の容量を大としその放電時間を長くすることで対処
する。

【００２１】本実施の形態では、データ信号の値が値
“１”の方向に偏位するような場合に検波回路１の検波
電圧Ｖdetのレベルを、電圧低下方向にシフトし、これ
をもとにしきい値電圧を生成するようにした。また、検
波回路１により検波されたデータ信号の値が値“０”の
方向に偏位するような場合を考慮して積分回路４のコン
デンサＣ１の値を大きくしその放電時間（放電時定数）
を大とした。

【００２２】しかし、コンデンサＣ１の値を大きくし放
電時間を大としても、さらに多数の値“０”のデータ信
号が連続する場合には、コンデンサＣ１の電圧ｖｃが検
波電圧Ｖdetのレベル以下になり的確な２値化を行うこ
とができない。そこで、このような場合には、比較回路
５の＋入力端子側に積分回路４を設け、検出回路１の検
波電圧Ｖdetをその積分回路４で積分してしきい値電圧
Ｖthとして比較回路５の＋入力端子に与え、比較回路５
の−入力端子側にはレベルシフト回路３の出力電圧Ｖｘ
を直接与えるように構成する。この場合、比較回路５の
出力信号の極性が変化するが比較回路５の出力にインバ
ータを接続して対処する。これにより、値“０”のデー
タ信号が無限に続いたとしたもそのデータ信号を的確に
２値データとして復調できる。

【００２３】さらに、比較回路５の−入力端子側と＋入
力端子側とにそれぞれ積分回路４と積分回路４’（抵抗
Ｒ１と図示しないコンデンサＣ１’からなる）とを設け
るとともに、検出手段を設け、検出手段は検波信号のＨ
レベルが或る期間連続する（データ値“１”の数が所定
数連続する）ことを検出すると、積分回路４を使用（積
分回路４の抵抗Ｒ５とコンデンサＣ１間を接続）し、か
つ積分回路４’を不使用（積分回路４’の抵抗Ｒ１とコ
ンデンサＣ１’間の接続を切り離す）にする。また、検
出手段は検波信号のＬレベルが或る期間連続する（デー
タ値“０”の数が所定数連続する）ことを検出すると、
積分回路４’を使用（積分回路４’の抵抗Ｒ１とコンデ
ンサＣ１’間を接続）し、かつ積分回路４を不使用（積
分回路４の抵抗Ｒ５とコンデンサＣ１間の接続を切り離
す）にする。このような積分回路４，４’の切り替えの
際に比較回路５の出力信号の極性の変化（Ｈレベルから
Ｌレベルへの変化、またはＬレベルからＨレベルへの変
化）に対処するために、比較回路５の出力信号の極性を
反転するインバータを設け、検出手段は、積分回路４，
４’の切り替えの際に比較回路５の出力信号を直接出力
するか、或いはインバータを介して出力するかを制御す
る。これにより、値“１”が多数連続するデータ信号の
場合は勿論、値“０”が多数連続するデータ信号であっ
ても的確な２値化を行うことができる。

【００２４】このように、本復調回路は、復調されるデ
ータ信号が、直流バランスが崩れて直流レベルが上昇し
ている場合、または値“１”が多数連続するようなデー
タ信号であっても、的確な２値化を行うことができる。
また、復調されるデータ信号が、直流バランスが崩れて
直流レベルが下降している場合、または値“０”が多数
連続するようなデータ信号であっても、的確な２値化を
行うことができる。また、検波回路１により検波された
検波信号に直流電圧成分が含まれ、その直流電圧成分が
検波回路１の温度特性に起因して変動したとしても、こ
うした検波回路の検波信号を的確な２値データとして復
調できる。

【００２５】なお、本実施の形態では、検波電圧Ｖdet
をシフトする場合、まず一定電圧ｖｆを発生する定電圧
回路としてのダイオードＤ１によりその順方向電圧０．
７Ｖ分降下させた後、この０．７Ｖを抵抗Ｒ２，Ｒ３の
抵抗値で分割することにより、シフトさせているが、検
波電圧Ｖdetのシフト量を大きくしたい場合は、ｎ個の
ダイオードを直列接続して、ｎ×０．７Ｖ分降下させた
後、このｎ×０．７Ｖを抵抗Ｒ２，Ｒ３の抵抗値により
分割してシフトさせるようにしてもよい。また、定電圧
回路を、ダイオードＤ１の代わりにトランジスタなどで
構成しても良い。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、無
線信号を検波しデータ信号を含む検波信号を出力する検
波回路に接続され、検波信号をしきい値電圧に基づいて
２値化する信号処理回路において、検波信号の電圧レベ
ルを所定量低下させた電圧を出力するシフト回路と、シ
フト回路の出力電圧を積分してしきい値電圧を生成し出
力する積分回路とを設け、積分回路により生成されたし
きい値電圧と検波信号の電圧レベルとを比較して２値信
号を生成するようにしたので、復調されるデータ信号
が、直流バランスが崩れて直流レベルが上昇している場
合、または値“１”が多数連続するようなデータ信号で
あっても、的確な２値化を行うことができる。また、検
波回路により検波された検波信号に直流電圧成分が含ま
れ、その直流電圧成分が送信側の周波数誤差に起因して
変動したとしても、こうした検波回路の検波信号を的確
な２値データとして復調できる。

【００２７】また、シフト回路を、検波回路の出力端子
に接続され一定の電圧を発生する定電圧素子と、定電圧
素子に並列に接続されるとともに、互いに直列に接続さ
れ定電圧素子の電圧値を第１及び第２の電圧値に分割す
る第１及び第２の抵抗器とにより構成し、第１の抵抗器
と第２の抵抗器の接続点の電圧を積分させてしきい値電
圧を生成させるようにしたので、簡単な構成によりしき
い値電圧を生成できる。また、定電圧素子を、ダイオー
ドにより構成したので、定電圧素子を簡単かつ経済的に
構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る復調回路の構成を示すブロック
図である。

【図２】 データ信号を検波する検波回路の検波波形を
模式的に示す図である。

【図３】 上記復調回路の動作を示す波形図である。

【符号の説明】

１…検波回路、２…信号処理回路、３…レベルシフト回
路、４…積分回路、５…比較回路、６…復調回路、Ｄ１
…ダイオード、Ｃ１…コンデンサ、Ｒ１〜Ｒ６…抵抗。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無線信号を検波しデータ信号を含む検波
   信号を出力する検波回路に接続され、前記検波信号をし
   きい値電圧に基づいて２値化する信号処理回路におい
   て、 前記検波信号の電圧レベルを所定量低下させた電圧を出
   力するシフト回路と、 前記シフト回路の出力電圧を積分してしきい値電圧を生
   成し出力する積分回路と、 前記積分回路により生成された前記しきい値電圧と前記
   検波信号の電圧レベルとを比較して２値信号を生成する
   比較回路とを備えたことを特徴とする復調回路。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記シフト回路は、 前記検波回路の出力端子に接続され一定の電圧を発生す
   る定電圧素子と、 前記定電圧素子に並列に接続されるとともに、互いに直
   列に接続され前記定電圧素子の電圧値を第１及び第２の
   電圧値に分割する第１及び第２の抵抗器とを備え、 前記積分回路は、前記第１の抵抗器と第２の抵抗器の接
   続点の電圧を積分してしきい値電圧を生成することを特
   徴とする復調回路。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記定電圧素子は、少なくとも１つのダイオードにより
   構成されることを特徴とする復調回路。