JP2007158780A

JP2007158780A - 通過帯域制御装置及び通過帯域制御方法

Info

Publication number: JP2007158780A
Application number: JP2005351958A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Fujita; 章義藤田
Original assignee: Kenwood KK
Current assignee: Kenwood KK
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2007-06-21

Abstract

【課題】ＩＦ（Intermediate Frequency）信号の中心周波数がフィルタの通過帯域から大幅にずれている場合でも、受信感度を悪化させることなく、ＩＦ信号を検波する。
【解決手段】ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）受信装置１は、最初、ＩＦ信号の中心周波数が帯域内に収まるように帯域幅を広く設定してＩＦ信号を検波し、これにより得られる検波信号のＤＣ成分に基づき、ＡＦＣ動作を行ってＩＦ信号の中心周波数をＨＰＦ５とＬＰＦ６との中心周波数ｆｃに合致させた後、ＩＦ信号のスペクトラムに略合致する帯域を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、通過帯域制御装置及び通過帯域制御方法に関する。

無線通信システムの受信装置において、チャンネルの選択度を確保するためには、ＩＦ（Intermediate Frequency）フィルタの通過帯域をできるだけ狭くするのが好ましい。その反面、ＩＦフィルタの通過帯域が狭くなれば、受信装置及び送信装置内部の発振器の温度や経年変化による周波数のずれなどの影響で、ＩＦ信号の中心周波数とＩＦフィルタの中心周波数とがずれてしまうことがある。

図６は、ＩＦ信号のスペクトラムとＩＦフィルタの通過帯域との位置関係を示す図である。ＩＦ信号のスペクトラムとＩＦフィルタの通過帯域と位置関係は、図６（ａ）に示すように、ＩＦ信号の中心周波数がＩＦフィルタの通過帯域の中心周波数と略一致していることが理想的である。

しかしながら、実際には、上述したような発振器の温度や経年変化による周波数のずれなどの影響で、ＩＦ信号の中心周波数とＩＦフィルタの通過帯域の中心周波数とがずれてしまうことがある。このようなずれは、ＡＦＣ（Automatic Frequency Control）動作を行ったり、ＨＰＦ（High Pass Filter）で検波信号からＤＣ成分をカットしたりして補正される。ここで、ＡＦＣ動作では、ＩＦ信号を検波して得られる信号（検波信号）から中点電圧が求められ、この中点電圧に基づき発振器の周波数が制御されることにより、ＩＦ信号の中心周波数とＩＦフィルタの通過帯域の中心周波数とのずれが補正される。

しかしながら、図６（ｂ）に示すように、ＩＦ信号の中心周波数とＩＦフィルタの通過帯域の中心周波数とが大幅にずれてしまった場合には、中点電圧が求めることができなくなるため、ＡＦＣ動作を行ってずれを補正することができなくなる。特に、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調方式などのデジタル変調方式を用いる場合には、検波信号に含まれるＤＣ成分をＨＰＦによってカットできないため、中点電圧が大きく影響してしまう。

例えば送信周波数が８００ＭＨｚでチャンネル間隔が６．２５ｋＨｚの無線通信システムにおいて、発振器の偏差が±２．５ｐｐｍであったとすれば、送信装置と受信装置とで互いに逆方向にずれてしまうと最大で５ｐｐｍのずれが生じてしまう。この場合、８００×１０^６×５×１０^−６＝４ｋＨｚもの周波数のずれが生じてしまうため、正常に検波することができない（例えば特許文献１参照）。
特開２００５−１４２８７０号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、ＩＦ（Intermediate Frequency）信号の中心周波数がフィルタの通過帯域から大幅にずれている場合でも、受信感度を悪化させることなく、ＩＦ信号を検波することができる通過帯域制御装置及び通過帯域制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る通過帯域制御装置は、ＩＦ（Intermediate Frequency）信号の通過帯域を制限する通過帯域制限手段と、前記通過帯域制限手段の通過帯域として、前記ＩＦ信号の帯域よりも十分に広い第１の通過帯域を設定する通過帯域設定手段と、前記通過帯域制限手段を通過したＩＦ信号を検波して検波信号を取得する検波手段と、前記第１の通過帯域が設定されているときに得られた検波信号に基づいて、前記通過帯域制限手段の通過帯域を、前記ＩＦ信号の帯域に略合致する第２の通過帯域に変更する通過帯域変更手段と、を備える。

また、上記通過帯域制御装置において、前記通過帯域変更手段は、前記第１の通過帯域が設定されているときに得られた検波信号に基づいて、前記ＩＦ信号の中心周波数を前記通過帯域制限手段の通過帯域の中心周波数に合致させる中心周波数合致手段を含み、前記中心周波数合致手段によって前記ＩＦ信号の中心周波数を前記通過帯域制限手段の通過帯域の中心周波数に合致させた後、前記通過帯域制限手段の通過帯域を前記第２の通過帯域に変更する、ようにしてもよい。

さらに、上記通過帯域制御装置は、発振信号を出力する発振手段と、外部より入力されるＲＦ（Radio Frequency）信号と前記発振信号とを混合してＩＦ信号を生成する混合手段と、をさらに備え、前記中心周波数合致手段は、前記第１の通過帯域が設定されているときに得られた検波信号に基づいて、前記発振手段を制御して発振信号の周波数を補正することにより、前記ＩＦ信号の中心周波数を前記第２の通過帯域の中心周波数に合致させる、ようにしてもよい。

また、上記通過帯域制御装置において、前記通過帯域変更手段は、前記第１の通過帯域が設定されているときに得られた検波信号に基づいて、前記通過帯域制限手段の通過帯域を、前記ＩＦ信号の中心周波数と略合致する中心周波数を有する前記第２の通過帯域に変更する、ようにしてもよい。

さらに、上記通過帯域制御装置は、各々中心周波数が異なる前記第２の通過帯域を、前記検波信号の中点電圧に対応付けて記憶する第２通過帯域記憶手段をさらに備え、前記通過帯域変更手段は、前記第１の通過帯域が設定されているときに得られた検波信号の中点電圧に対応する前記第２の通過帯域を前記第２通過帯域記憶手段から選択して前記通過帯域制限手段に設定することにより、該通過帯域制限手段の通過帯域を、前記ＩＦ信号の中心周波数と略合致する中心周波数を有する該第２の通過帯域に変更する、ようにしてもよい。

また、上記通過帯域制御装置において、前記通過帯域制限手段は、各々高域遮断周波数が異なる複数の高域遮断手段と、各々低域遮断周波数が異なる複数の低域遮断手段と、から構成され、前記通過帯域変更手段は、前記第１の通過帯域が設定されているときに得られた検波信号に基づいて、前記複数の高域遮断手段のうちのいずれか一つと、前記複数の低域遮断手段のうちのいずれか一つと、を組合せて使用することにより、該通過帯域制限手段の通過帯域を、前記ＩＦ信号の中心周波数と略合致する中心周波数を有する該第２の通過帯域に変更する、ようにしてもよい。

さらに、本発明の第２の観点に係る通過帯域制御方法は、ＩＦ（Intermediate Frequency）信号の通過帯域を制限する通過帯域制限ステップと、前記通過帯域制限ステップの通過帯域として、前記ＩＦ信号の帯域よりも十分に広い第１の通過帯域を設定する通過帯域設定ステップと、前記通過帯域制限ステップを通過したＩＦ信号を検波して検波信号を取得する検波ステップと、前記第１の通過帯域が設定されているときに得られた検波信号に基づいて、前記通過帯域制限ステップの通過帯域を、前記ＩＦ信号の帯域に略合致する第２の通過帯域に変更する通過帯域変更ステップと、を備える。

本発明により、ＩＦ（Intermediate Frequency）信号の中心周波数がフィルタの通過帯域から大幅にずれている場合でも、受信感度を悪化させることなく、ＩＦ信号を検波することができる通過帯域制御装置及び通過帯域制御方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るＦＳＫ（Frequency Shift Keying）受信装置の構成を示すブロック図である。ＦＳＫ受信装置１は、図１に示すように、ミキサ２と、ＢＰＦ（Band Pass Filter）３と、Ａ／Ｄ（Analog / Digital）変換器４と、ＨＰＦ（High Pass Filter）５と、ＬＰＦ（Low Pass Filter）６と、検波器７と、ＤＣ（Direct Current）検出器８と、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）９と、フィルタ係数選択部１０と、から構成されている。

ミキサ２は、外部からアンテナ（図示せず）を介して入力されるＲＦ（Radio Frequency）信号と、ＶＣＯ９からの局部発振信号と、を混合してＩＦ（Intermediate Frequency）信号を生成する。ＢＰＦ３は、ミキサ２にて生成されたＩＦ信号のうち、所定の周波数帯域の信号のみを通過させ、それ以外の帯域の信号を減衰させるものである。

Ａ／Ｄ変換器４は、ＢＰＦ３から出力されるＩＦ信号をデジタル変換して出力する。ＨＰＦ５は、Ａ／Ｄ変換器４から出力されるＩＦ信号のうち、フィルタ係数選択部１０によって設定された高域遮断周波数以上の信号のみを通過させ、高域遮断周波数未満の信号を減衰させるものである。

ＬＰＦ６は、ＨＰＦ５を通過したＩＦ信号のうち、フィルタ係数選択部１０によって設定された低域遮断周波数以下の信号のみを通過させ、低域遮断周波数より高い信号を減衰させるものである。検波器７は、ＬＰＦ６を通過したＩＦ信号を検波するものである。

ＤＣ検出器８は、検波器７の検波により得られた検波信号のＤＣ成分を検出し、この検出したＤＣ成分に基づいて、ＶＣＯ９の局部発振信号を変更する。これにより、ＦＳＫ受信装置１では、ＩＦ信号の中心周波数をＨＰＦ５とＬＰＦ６との中心周波数ｆｃに合致させるＡＦＣ（Automatic Frequency Control）動作の実行が可能となる。

フィルタ係数選択部１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）などから構成されている。

本実施の形態において、ＣＰＵは、ＡＦＣ動作が行われる前、ＲＯＭに予め用意されているＨＰＦ５に設定可能な２種類のフィルタ係数のうち、ＨＰＦ５の高域遮断周波数をより高いものとするフィルタ係数を選択すると共に、ＬＰＦ６に設定可能な２種類のフィルタ係数のうち、ＬＰＦ６の低域遮断周波数をより低いものとするフィルタ係数を選択することにより、図２（ａ）に示すように、帯域幅を広く設定する。

このような帯域幅を形成するためのフィルタ係数は、システム上想定されるＶＣＯ９の温度偏差や経年偏差を考慮して設定されている。係る帯域幅を設定することで、ＡＦＣ動作前のＩＦ信号の中心周波数が、ＨＰＦ５とＬＰＦ６との中心周波数ｆｃから大幅にずれている場合でも、検波器７にてＩＦ信号を検波することが可能となる。

これに対して、ＡＦＣ動作が行われて、図２（ｂ）に示すように、ＩＦ信号の中心周波数がＨＰＦ５とＬＰＦ６との中心周波数ｆｃと合致するようになった後には、ＨＰＦ５に設定可能な２種類のフィルタ係数のうち、ＨＰＦ５の高域遮断周波数をより低いものとするフィルタ係数を選択すると共に、ＬＰＦ６に設定可能な２種類のフィルタ係数のうち、ＬＰＦ６の低域遮断周波数をより高いものとするフィルタ係数を選択することにより、図２（ｃ）に示すような理想的な帯域幅の、換言すればＩＦ信号のスペクトラムに略合致する帯域を設定する。

このように帯域幅にまで理想的な幅まで狭めることにより、隣接チャンネルの影響を受けたり、帯域内のノイズの影響が大きくなったりして受信感度が悪化といった弊害を防止することができる。

次に、上記構成を備えるＦＳＫ受信装置１の具体的動作について説明する。

ＦＳＫ受信装置１は、まず、外部からアンテナを介して入力されるＲＦ信号とＶＣＯ９からの局部発振信号とをミキサ２にて混合してＩＦ信号を生成し、ＢＰＦ３にて不要周波数帯域をカットした後、Ａ／Ｄ変換器４にてデジタル変換する。

次に、ＦＳＫ受信装置１は、ＩＦ信号の高周波成分をＨＰＦ５にてカットすると共に、低周波成分をＬＰＦ６にてカットする。このとき、ＡＦＣ動作が未だ行われていないことから、ＨＰＦ５とＬＰＦ６とには、フィルタ係数選択部１０によって、図２（ａ）に示すような広い帯域幅が設定される。

続いて、ＦＳＫ受信装置１は、検波器７にてＩＦ信号を検波して検波信号を取得すると共に、ＤＣ検出器８にて検出される検波信号のＤＣ成分に基づき、ＡＦＣ動作を行うことにより、図２（ｂ）に示すように、ＩＦ信号の中心周波数をＨＰＦ５とＬＰＦ６との中心周波数ｆｃに合致させる。

その後、ＦＳＫ受信装置１は、ＨＰＦ５とＬＰＦ６とのフィルタ係数を変更して、図２（ｃ）に示すような理想的な帯域幅の、換言すればＩＦ信号のスペクトラムに略合致する帯域を設定する。

以上説明したように、本実施の形態のＦＳＫ受信装置１によれば、ＩＦ信号の中心周波数がＨＰＦ５とＬＰＦ６との中心周波数ｆｃから大幅にずれている場合でも、隣接チャンネルの影響を受けたり、帯域内のノイズの影響が大きくなったりして受信感度が悪化するといった弊害を防止しつつ、検波器７にてＩＦ信号を検波することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な上記実施形態の変形態様について、説明する。

上記実施の形態では、最初、ＩＦ信号の中心周波数が帯域内に収まるように帯域幅を広く設定してＩＦ信号を検波し、これにより得られる検波信号のＤＣ成分に基づき、ＡＦＣ動作を行ってＩＦ信号の中心周波数をＨＰＦ５とＬＰＦ６との中心周波数ｆｃに合致させた後、ＩＦ信号のスペクトラムに略合致する帯域を設定するようにしていた。しかしながら、本発明は、これに限定されず、ＡＦＣ動作を行うことなく、検波信号のＤＣ成分に基づき、ＩＦ信号のスペクトラムに略合致する帯域を設定するようにしてもよい。

具体的には、フィルタ係数選択部１０のＲＯＭに、例えば図３に示すような、検波信号のＤＣ成分（中点電圧）と、ＨＰＦ５及びＬＰＦ６のフィルタ係数と、を対応付けて登録するフィルタ係数選択用テーブルを設けるようにする。

ＣＰＵは、最初、図４（ａ）に示すように、ＩＦ信号の中心周波数が帯域内に収まるように帯域幅を広く設定してＩＦ信号を検波し、これにより得られる検波信号のＤＣ成分（中点電圧）を、ＩＦ信号の中心周波数とＨＰＦ５及びＬＰＦ６の中心周波数ｆｃとの差分を示すものとして取得するようにする。そして、取得した中点電圧に対応するＨＰＦ５及びＬＰＦ６のフィルタ係数をフィルタ係数選択用テーブルから選択することにより、図４（ｂ）に示すように、ＩＦ信号のスペクトラムに略合致する帯域を設定するようにすればよい。

このようにすれば、ＡＦＣ動作を行わなくて済むため、ＤＣカット処理やＤＣオフセット制御に起因する劣化を防止することができる。

また、中点電圧に対応するＨＰＦ５及びＬＰＦ６のフィルタ係数をフィルタ係数選択用テーブルから選択する手法に限られず、中点電圧に基づき、ＨＰＦ５及びＬＰＦ６のフィルタ係数を随時に計算するようにし、この計算結果に連動してＩＦ信号のスペクトラムに略合致する帯域を設定するような手法を用いるようにしてもよい。係るフィルタ係数の計算は、ＲＯＭに予め記憶されている計算プログラムによって実行されるようにすればよい。

前述したようなフィルタ係数選択用テーブルを設けるようにすれば、ＣＰＵの処理負担が少なくて済む反面、ＲＯＭの記憶量が大きくなってしまう。これに対して、後述したように、ＣＰＵがＨＰＦ５及びＬＰＦ６のフィルタ係数を随時計算するようにすれば、ＲＯＭの記憶量が少なくて済む反面、ＣＰＵの処理負担が大きくなってしまう。従って、どちらの手法を用いて帯域を設定するかは、ハードウェアやシステムの要求内容に応じて選択するようにすればよい。

さらに、高域遮断周波数が異なる複数のＨＰＦ５と、低域遮断周波数が異なる複数のＬＰＦ６と、を設けるようにし、それらの組合せをハードウェア的に制御することにより、帯域や中心周波数を変更するようにしてもよい。例えば、図５に示すように、高域遮断周波数が異なるＨＰＦ５ａ〜５ｃと、低域遮断周波数が異なるＬＰＦ６ａ〜６ｃと、をそれぞれ３段ずつ、合計６段設けるようにし、中点電圧に基づき、接続を切り換えるようにして、ＩＦ信号のスペクトラムに略合致する帯域を設定するようにすればよい。

本発明の実施の形態に係るＦＳＫ受信装置の構成例を示すブロック図である。本実施の形態におけるＦＳＫ受信装置の動作を説明するための波形図である。変形例におけるフィルタ係数選択用テーブルの構成例を示す図である。変形例におけるＦＳＫ受信装置の動作を説明するための波形図である。変形例におけるＨＰＦとＬＰＦとの構成例を示すブロック図である。従来例におけるＦＳＫ受信装置の動作を説明するための波形図である。

符号の説明

１ＦＳＫ受信装置
２ミキサ
３ＢＰＦ
４Ａ／Ｄ変換器
５ＨＰＦ
６ＬＰＦ
７検波器
８ＤＣ検出器
９ＶＣＯ
１０フィルタ係数選択部

Claims

ＩＦ（Intermediate Frequency）信号の通過帯域を制限する通過帯域制限手段と、
前記通過帯域制限手段の通過帯域として、前記ＩＦ信号の帯域よりも十分に広い第１の通過帯域を設定する通過帯域設定手段と、
前記通過帯域制限手段を通過したＩＦ信号を検波して検波信号を取得する検波手段と、
前記第１の通過帯域が設定されているときに得られた検波信号に基づいて、前記通過帯域制限手段の通過帯域を、前記ＩＦ信号の帯域に略合致する第２の通過帯域に変更する通過帯域変更手段と、
を備える通過帯域制御装置。
前記通過帯域変更手段は、
前記第１の通過帯域が設定されているときに得られた検波信号に基づいて、前記ＩＦ信号の中心周波数を前記通過帯域制限手段の通過帯域の中心周波数に合致させる中心周波数合致手段を含み、
前記中心周波数合致手段によって前記ＩＦ信号の中心周波数を前記通過帯域制限手段の通過帯域の中心周波数に合致させた後、前記通過帯域制限手段の通過帯域を前記第２の通過帯域に変更する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通過帯域制御装置。
発振信号を出力する発振手段と、
外部より入力されるＲＦ（Radio Frequency）信号と前記発振信号とを混合してＩＦ信号を生成する混合手段と、
をさらに備え、
前記中心周波数合致手段は、
前記第１の通過帯域が設定されているときに得られた検波信号に基づいて、前記発振手段を制御して発振信号の周波数を補正することにより、前記ＩＦ信号の中心周波数を前記第２の通過帯域の中心周波数に合致させる、
ことを特徴とする請求項２に記載の通過帯域制御装置。
前記通過帯域変更手段は、
前記第１の通過帯域が設定されているときに得られた検波信号に基づいて、前記通過帯域制限手段の通過帯域を、前記ＩＦ信号の中心周波数と略合致する中心周波数を有する前記第２の通過帯域に変更する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通過帯域制御装置。
各々中心周波数が異なる前記第２の通過帯域を、前記検波信号の中点電圧に対応付けて記憶する第２通過帯域記憶手段をさらに備え、
前記通過帯域変更手段は、
前記第１の通過帯域が設定されているときに得られた検波信号の中点電圧に対応する前記第２の通過帯域を前記第２通過帯域記憶手段から選択して前記通過帯域制限手段に設定することにより、該通過帯域制限手段の通過帯域を、前記ＩＦ信号の中心周波数と略合致する中心周波数を有する該第２の通過帯域に変更する、
ことを特徴とする請求項４に記載の通過帯域制御装置。
前記通過帯域制限手段は、
各々高域遮断周波数が異なる複数の高域遮断手段と、各々低域遮断周波数が異なる複数の低域遮断手段と、から構成され、
前記通過帯域変更手段は、
前記第１の通過帯域が設定されているときに得られた検波信号に基づいて、前記複数の高域遮断手段のうちのいずれか一つと、前記複数の低域遮断手段のうちのいずれか一つと、を組合せて使用することにより、該通過帯域制限手段の通過帯域を、前記ＩＦ信号の中心周波数と略合致する中心周波数を有する該第２の通過帯域に変更する、
ことを特徴とする請求項４に記載の通過帯域制御装置。
ＩＦ（Intermediate Frequency）信号の通過帯域を制限する通過帯域制限ステップと、
前記通過帯域制限ステップの通過帯域として、前記ＩＦ信号の帯域よりも十分に広い第１の通過帯域を設定する通過帯域設定ステップと、
前記通過帯域制限ステップを通過したＩＦ信号を検波して検波信号を取得する検波ステップと、
前記第１の通過帯域が設定されているときに得られた検波信号に基づいて、前記通過帯域制限ステップの通過帯域を、前記ＩＦ信号の帯域に略合致する第２の通過帯域に変更する通過帯域変更ステップと、
を備える通過帯域制御方法。