JP2007214896A - Method and device for generating power supply synchronization carrier wave - Google Patents
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Description
本発明は、電源同期搬送波処理を用いて通信を行う送受信器における電源同期搬送波の生成方法および生成装置に係わり、特に、パイロット信号を逓倍して周波数偏差の小さな電源同期搬送波を生成するのに好適な電源同期搬送波の生成方法および装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for generating a power synchronized carrier in a transmitter / receiver that performs communication using power synchronized carrier processing, and is particularly suitable for generating a power synchronized carrier having a small frequency deviation by multiplying a pilot signal. The present invention relates to a method and an apparatus for generating a power synchronized carrier wave.
従来の電源同期搬送波の生成装置の概要を、図5〜図6を用いて説明する。図5は従来の電源同期搬送波生成装置のブロック図、図6は電源同期搬送波生成装置のタイムチャートである。従来の電源同期搬送波生成装置は、フィルタ8、波形整形回路9、エッジ検出回路10、カウンタ11、周波数逓倍器12を有している。き電線(50、60Hz)から検出したパイロット信号は、フィルタ8によりノイズをカットされ波形整形回路9に出力される。波形整形回路9では正弦波状のパイロット信号を方形波信号に変換する。エッジ検出回路10では方形波信号を微分することによりエッジを検出し、パイロット信号の周期を求める。周波数逓倍回路12ではパイロット信号の周期を逓倍することにより逓倍の搬送波を生成していた。
An outline of a conventional power-synchronized carrier wave generation device will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a block diagram of a conventional power synchronized carrier wave generator, and FIG. 6 is a time chart of the power synchronized carrier wave generator. The conventional power synchronized carrier wave generation device includes a
図6は電源同期搬送波生成装置のタイムチャートである。入力されたパイロット信号13は、波形整形回路9において、ゼロクロス点を検出することにより正負レベルの判定を行い、方形波信号14を作成する。エッジ検出回路10は、この方形波信号14の立ち上がりを微分処理し、エッジを抽出したエッジ検出信号15を作成する。カウンタ11が、クロック信号を用いてこのエッジ検出信号15の基本周期Tpを計測し、周波数逓倍器12がこの周期を逓倍することによって逓倍搬送波16を生成する。
FIG. 6 is a time chart of the power supply synchronous carrier wave generator. The
この従来技術においては、次数の高い搬送波を生成する場合は周波数偏差が大きくなるという問題点があった。 This prior art has a problem that the frequency deviation becomes large when a carrier wave having a high degree is generated.
上記従来技術では、方形波整形したパイロット信号から搬送波の基本周波数を抽出し、この周波数を逓倍するため、次数の高い搬送波を生成する場合は周波数偏差が大きくなるという問題点があった。 In the above prior art, since the fundamental frequency of the carrier wave is extracted from the square wave shaped pilot signal and this frequency is multiplied, there is a problem that the frequency deviation becomes large when a carrier wave having a high order is generated.
本発明の目的は、電源同期搬送波処理を用いて通信を行う送受信器において、パイロット信号と参照信号との乗算処理により、周波数とレベルを測定する。この周波数をPLL(Phase Lock Loop)で周波数をパイロット信号に同期させる。さらにこの測定した周波数とレベルが所定の条件を満足するかどうか判定し、測定した周波数を逓倍することにより周波数偏差の小さな電源同期搬送波生成することができる電源同期搬送波生成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to measure a frequency and a level by a multiplication process of a pilot signal and a reference signal in a transceiver that performs communication using power supply synchronous carrier wave processing. This frequency is synchronized with the pilot signal by a PLL (Phase Lock Loop). It is another object of the present invention to provide a power synchronized carrier generation device capable of generating a power synchronized carrier with a small frequency deviation by determining whether or not the measured frequency and level satisfy a predetermined condition and multiplying the measured frequency. .
上記目的を達成するために、本発明では、以下の手段を用いる。方形波整形したパイロット信号と参照信号発生器との複素乗算により周波数とレベルを測定する。この測定した周波数はPLLで周波数をパイロット信号に同期させる。測定した周波数とレベルが所定の条件であるかどうかを判定部により判定し、所定条件の場合は測定した基本周波数を逓倍する手法を用いる。 In order to achieve the above object, the present invention uses the following means. The frequency and level are measured by complex multiplication of a square wave shaped pilot signal and a reference signal generator. The measured frequency is synchronized with the pilot signal by a PLL. A determination unit determines whether or not the measured frequency and level are predetermined conditions, and in the case of the predetermined condition, a method of multiplying the measured fundamental frequency is used.
このような手段により、電源同期搬送波処理を用いて通信を行う送受信器において周波数偏差の小さな逓倍搬送波生成装置を提供することが可能となる。 By such means, it is possible to provide a multiplied carrier generation device having a small frequency deviation in a transmitter / receiver that performs communication using power supply synchronous carrier processing.
(作用)
設定された周波数設定値にしたがって、参照信号発生器からcos,sin成分の信号周波数を発生させる。この参照信号とパイロット信号との乗算処理を行い、周波数とレベルを測定する。この周波数はPLLで周波数をパイロット信号に同期させる。測定した周波数とレベルが所定の条件であれば測定した基本周波数を逓倍し、搬送波を生成する。
(Function)
According to the set frequency setting value, the signal frequency of the cos and sin components is generated from the reference signal generator. The reference signal and the pilot signal are multiplied, and the frequency and level are measured. This frequency is synchronized with the pilot signal by a PLL. If the measured frequency and level are predetermined conditions, the measured fundamental frequency is multiplied to generate a carrier wave.
本発明は、具体的には、パイロット信号を逓倍してパイロット信号の逓倍搬送波を生成する電源同期搬送波生成方法において、パイロット信号に基準周波数を加算して参照信号を生成し、この参照信号を用いてパイロット信号に参照信号の周波数を同期させ、同期した周波数の参照信号と基準信号との偏差値と前記参照信号とパイロット信号の乗算値とを用いてパイロット信号が基準周波数より高いか低いかを判定し、その結果に基づいてパイロット信号の周波数を決定し、決定した周波数を逓倍することによって、電源同期搬送波を生成する。 Specifically, the present invention relates to a power supply synchronous carrier generation method for generating a multiplied carrier wave of a pilot signal by multiplying a pilot signal, generating a reference signal by adding a reference frequency to the pilot signal, and using the reference signal The frequency of the reference signal is synchronized with the pilot signal, and the pilot signal is higher or lower than the reference frequency by using a deviation value between the reference signal and the reference signal of the synchronized frequency and a multiplication value of the reference signal and the pilot signal. The frequency of the pilot signal is determined based on the determination result, and the determined frequency is multiplied to generate a power supply synchronous carrier wave.
このような手法により、電源同期搬送波処理を用いて通信を行う送受信器において周波数偏差の小さな逓倍搬送波生成装置を提供することが可能となる。 With such a technique, it is possible to provide a multiplied carrier generation device with a small frequency deviation in a transmitter / receiver that performs communication using power supply synchronous carrier processing.
以上、説明したように本発明によれば、次の効果がある。本発明の電源同期搬送波生成装置によれば、パイロット信号と参照信号との乗算を行い周波数偏差およびレベルを求め、求めた周波数をPLLによりパイロット信号に同期させる。次に求めた周波数とレベルが所定条件を満足するかを判定し、測定した周波数を逓倍して同期搬送波を生成する手法の採用により、周波数偏差の小さな電源同期搬送波生成装置を提供することが可能となる。 As described above, the present invention has the following effects. According to the power synchronized carrier wave generation apparatus of the present invention, the pilot signal and the reference signal are multiplied to obtain the frequency deviation and level, and the obtained frequency is synchronized with the pilot signal by the PLL. Next, it is possible to provide a power synchronized carrier generation device with a small frequency deviation by adopting a method of determining whether the obtained frequency and level satisfy predetermined conditions and multiplying the measured frequency to generate a synchronized carrier. It becomes.
以下、本発明の実施例を、図を用いて説明する。まず、本発明の第1の実施例を図1〜図4を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施例の電源同期搬送波生成装置のブロック図である。電源同期搬送波生成装置は、複素乗算器1と、ループフィルタ2と、ローパスフィルタ(LPF)3a,3bと、判定部4と周波数逓倍器5と、発振器6と加算器7とを有している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of a power synchronized carrier generation apparatus according to a first embodiment of the present invention. The power supply synchronous carrier wave generator includes a
方形波パイロット信号Pは複素乗算器1に入力され、発振器6で発生した参照信号(cos信号とsin信号)と複素乗算器1で乗算される。方形波パイロット信号Pとsin信号の乗算の結果、求めた周波数偏差Fdはループフィルタ2で平均化処理され、周波数偏差Fd1となる。この周波数偏差Fd1は、加算器7にて基準周波数55Hzとの加算処理が行われ、次回の周波数設定値Fを演算し、発振器6に設定する。発振器6では前記演算で設定された周波数Fにしたがって参照信号sin,cosを発生する。このような演算処理を繰り返して行い、パイロット信号Pに発振器6の発信周波数を同期させる。
The square wave pilot signal P is input to the
複素乗算器1と、ループフィルタ2と、加算器7と、発振器6は、パイロット信号Pと発振器6の発振周波数を同期させるための位相同期手段としてのPLL回路を構成する。
The complex multiplier 1, the
また、方形波パイロット信号Pとcos信号の乗算の結果求めたレベルLv1はLPF3a(低域通過フィルタ)にて平滑処理を行い、判定部4にレベルLv2として出力される。一方、方形波パイロット信号Pとsin信号の乗算の結果求めた周波数偏差Fd1もLPF3bにて平滑処理を行い、判定部4に周波数偏差Fd2として出力される。判定部4では、レベルLv2と周波数偏差Fd2の条件を判定し、所定条件を満足するかどうかを判定し、その結果を周波数逓倍器5に出力する。周波数逓倍器5では所定条件を満足する場合には測定した周波数を所定の次数だけ逓倍し逓倍搬送波を生成する。
Further, the level Lv1 obtained as a result of multiplication of the square wave pilot signal P and the cos signal is smoothed by the
図2のフローチャートを用いて、本発明の第1の実施例の電源同期搬送波生成装置における逓倍搬送波出力処理を説明する。まず、加算器7において、基準周波数(55Hz)とループフィルタ6の出力Fd1の初期値を加算して周波数の設定値Fを演算する(ステップS1)。発振器6は、この設定された周波数設定値Fで参照信号(cos信号とsin信号)を発生する。(ステップS2)。複素乗算器1では、パイロット信号Pとこのsin信号を乗算して周波数偏差Fdを演算する(ステップS3)。この周波数偏差Fdをループフィルタ2で平均化し、周波数偏差Fd1を演算する(ステップS4)。上記のステップS1〜S4の演算を繰り返すことによりパイロット信号Pに発振器6の発振周波数を同期させる。
A multiplied carrier output process in the power synchronized carrier generation apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the
一方、ステップS3の処理と同時に複素乗算器1では、パイロット信号Pと発振器6のcos信号を乗算し、レベルLv1を演算する(ステップS6)。
On the other hand, simultaneously with the processing of step S3, the
ステップS4で、測定した周波数偏差Fd1は、LPF3bで平滑化され周波数偏差Fd2として出力される(ステップS5)。また、ステップS6で測定したレベルLv1は、LPF3aで平滑化されレベルLv2として出力される(ステップS7)。
In step S4, the measured frequency deviation Fd1 is smoothed by the
判定部4は、ステップS5で平滑化された周波数偏差Fd2の数値からパイロット信号Pの周波数が50Hzであるか否かを判定し、出力(Fd2)が+5Hzであれば60Hzと判定し、出力(Fd2)が−5Hzであれば50Hzと判定する(ステップS8)。
The
判定部4は、上記判定結果が50Hzの場合は、周波数偏差Fd2とレベルLv2の数値から周波数同期(ロックイン)の条件を満足しているか否かを判定する(ステップS9)。周波数同期条件を満足していれば、周波数逓倍器5は、50Hzの逓倍搬送波を出力する(ステップS10)。一方、判定部4は、ステップS8の判定結果が60Hzの場合も同様に、周波数偏差Fd2とレベルLv2の数値から周波数同期(ロックイン)の条件を判定する(ステップS11)。周波数同期条件を満足していれば、周波数逓倍器5は、60Hzの逓倍搬送波を出力する(ステップS12)。
When the determination result is 50 Hz, the
このようにして、パイロット信号Pに発振器6の発振周波数を同期させ、50Hzもしくは60Hzの逓倍搬送波を生成することができる。
In this way, it is possible to synchronize the oscillation frequency of the
図3および図4は、第1実施例のタイムチャートを示した図である。図3は、50Hzのパイロット信号を入力した場合の乗算器出力の例である。方形波整形されたパイロット信号P(図3(A))とcos信号との乗算により入力信号の2倍の周波数成分のリップルをもつレベルLv1(図3(B))が出力される。一方、方形波整形されたパイロット信号Pとsin信号との乗算により入力信号の2倍の周波数成分のリップルをもつ周波数偏差Fd1(図3(C))が出力される。 3 and 4 are time charts of the first embodiment. FIG. 3 shows an example of a multiplier output when a 50 Hz pilot signal is input. A level Lv1 (FIG. 3B) having a ripple having a frequency component twice that of the input signal is output by multiplying the square wave shaped pilot signal P (FIG. 3A) and the cos signal. On the other hand, a frequency deviation Fd1 (FIG. 3C) having a ripple having a frequency component twice that of the input signal is output by multiplication of the square wave shaped pilot signal P and the sin signal.
図4は、乗算器出力をLPFで平滑化した出力を示した図である。上記演算で求めたレベルLv1と周波数偏差Fd1をLPFにより平滑化処理を行い、レベルLv2と周波数偏差Fd2が出力される。定常状態では、50Hzのパイロット信号入力の場合、レベルLv2は−0.5、周波数偏差Fd2は−5という数値になる。 FIG. 4 is a diagram showing an output obtained by smoothing the multiplier output with LPF. The level Lv1 and frequency deviation Fd1 obtained by the above calculation are smoothed by LPF, and the level Lv2 and frequency deviation Fd2 are output. In a steady state, in the case of a 50 Hz pilot signal input, the level Lv2 is −0.5 and the frequency deviation Fd2 is −5.
次に本発明にかかる電源同期搬送波生成装置を車上ATC受信器に適用した本発明の第2実施例を、図7を用いて説明する。図7は本発明の電源同期搬送波生成装置を列車の車上ATC受信器として適用した例である。列車50には速度を自動的に制御するATC車上装置30が搭載されている。本装置はレール60に送信されたATC信号を受信し、列車の速度を制御するものである。レール60には電源同期搬送波で変調されたATC信号が送信されている。
列車50は、ATC車上装置30と、受電器40を有している。ATC車上装置30は、第1の実施例に説明した電源同期搬送波生装置からなる同期搬送波成部31と、フィルタ32と、検波部33と、復調部34と、ATC制御部35とを有している。
Next, a second embodiment of the present invention in which the power synchronized carrier wave generator according to the present invention is applied to an on-vehicle ATC receiver will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows an example in which the power synchronized carrier wave generator of the present invention is applied as an on-board ATC receiver of a train. The
The
受電器40がレール60の電源同期搬送波で変調されたATC信号を受信し、フィルタ32にてノイズ成分を除去し検波部33に出力する。一方、同期搬送波生成部31ではパイロット信号から電源同期した逓倍搬送波を生成し、検波部33に出力する。検波部33では、逓倍搬送波を用いて所定搬送波帯のATC信号を抽出する。復調部34では、抽出したATC信号からデータを復調する。ATC制御部35では、列車速度と復調したデータから得た制限速度信号とを比較し、ブレーキ出力を出力する。また、列車速度およびその他の情報をATC情報表示部(図示なし)に表示する。
The
次に本発明にかかる電源同期搬送波生成装置を地上ATC送受信器に適用した第3実施例を図8を用いて説明する。図8は本発明にかかる電源同期搬送波生成装置を列車の地上ATC送受信器として適用した例である。地上ATC受信器は、整合トランス61と、送信部62と、変調部63と、受信部64と、地上信号制御部65と、第1の実施例に示した電源同期搬送波生成装置からなる同期搬送波生成部66を有している。
Next, a third embodiment in which the power synchronized carrier wave generator according to the present invention is applied to a terrestrial ATC transmitter / receiver will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows an example in which the power synchronized carrier wave generator according to the present invention is applied as a terrestrial ATC transceiver for a train. The terrestrial ATC receiver includes a matching
地上信号制御部65からは列車50に対する制限速度に対応した信号が変調部63に出力される。変調部63では、同期搬送波生成部66の逓倍搬送波に応じて変調した信号を送信部62に出力する。送信部62では、変調信号を増幅し、整合トランス61を介してレール60に列車50の制限速度信号を送信する。
A signal corresponding to the speed limit for the
一方、列車50が在線しているかの信号(列車在線検知信号)および送信信号のモニタ信号は、整合トランス61を介して受信部64に入力される。受信部64では、同期搬送波生成部66の逓倍搬送波に応じて受信したATC信号を復調し、在線検知信号および送信モニタ信号を出力する。地上信号制御部65では、モニタ信号から送信信号のレベル制御を行う。また、列車在線検知信号から列車の在線検知情報を在線情報表示部(図示なし)に表示する。
On the other hand, a signal indicating whether the
1:複素乗算器、2:ループフィルタ、3a,3b:LPF、4:判定部、5:周波数逓倍器、6:発振器、7:加算器、8:フィルタ、9:波形整形回路、10:エッジ検出回路、11:カウンタ、12:周波数逓倍器、30:ATC車上装置、31:同期搬送波生成部、32:フィルタ、33:検波部、34:復調部、35:ATC制御部、40:受電器、50:列車、60:レール、61:整合器、62:送信部、63:変調部、64:受信部、65:地上信号生成部、66:同期搬送波生成部 1: complex multiplier, 2: loop filter, 3a, 3b: LPF, 4: determination unit, 5: frequency multiplier, 6: oscillator, 7: adder, 8: filter, 9: waveform shaping circuit, 10: edge Detection circuit, 11: counter, 12: frequency multiplier, 30: ATC on-board device, 31: synchronous carrier wave generation unit, 32: filter, 33: detection unit, 34: demodulation unit, 35: ATC control unit, 40: reception Electric: 50: Train, 60: Rail, 61: Matching unit, 62: Transmitter, 63: Modulator, 64: Receiver, 65: Ground signal generator, 66: Synchronous carrier generator
Claims (4)
参照信号を発生する手段と、
参照信号とパイロット信号を乗算する手段と、
乗算出力から周波数偏差を演算する手段と、
乗算出力からレベルを演算する手段と、
周波数を同期するための位相同期手段とを備え、
前記周波数逓倍手段はパイロット信号と参照信号の乗算により求めた周波数とレベルの数値が所定条件を満たす場合に測定した周波数を逓倍することにより、逓倍搬送波を生成することを特徴とする電源同期搬送波生成装置。 In a power supply synchronous carrier wave generating device configured by means for detecting a pilot signal and frequency multiplying means for multiplying the frequency of the detected pilot signal,
Means for generating a reference signal;
Means for multiplying the reference signal and the pilot signal;
Means for calculating the frequency deviation from the multiplication output;
Means for calculating the level from the multiplication output;
Phase synchronization means for synchronizing the frequency,
The frequency multiplier means generates a multiplied carrier by multiplying the frequency measured when the numerical values of the frequency and level obtained by multiplying the pilot signal and the reference signal satisfy a predetermined condition, and generating a power synchronized carrier wave apparatus.
パイロット信号に基準周波数を加算して参照信号を生成し、
この参照信号を用いてパイロット信号に参照信号の周波数を同期させ、
同期した周波数の参照信号と基準信号との偏差値と前記参照信号とパイロット信号の乗算値とを用いてパイロット信号が基準周波数より高いか低いかを判定し、
その結果に基づいてパイロット信号の周波数を決定し、
決定した周波数を逓倍することによって、電源同期搬送波を生成する
ことを特徴とする電源同期搬送波生成方法。 In a power synchronized carrier generation method for multiplying a pilot signal and generating a multiplied carrier wave of the pilot signal,
The reference signal is generated by adding the reference frequency to the pilot signal,
Using this reference signal, synchronize the frequency of the reference signal with the pilot signal,
Determine whether the pilot signal is higher or lower than the reference frequency by using a deviation value between the reference signal and the reference signal of the synchronized frequency and a multiplication value of the reference signal and the pilot signal,
Determine the frequency of the pilot signal based on the result,
A power synchronized carrier generation method, characterized in that a power synchronized carrier is generated by multiplying a determined frequency.
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