JP2011247674A - Ｄｖｏｒ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単且つコンパクトで高性能なＤＶＯＲ装置を提供する。
【解決手段】所定の周波数を有するオーディオ帯の被変調信号および該変調信号の整数倍の周波数を有する高周波帯の信号を発生する信号発生部２０と、信号発生部で発生された高周波帯の信号の位相調整を行う位相制御部１５と、位相制御部から送られてくる位相調整された高周波帯の信号と信号発生部で発生された被変調信号とから振幅変調された信号を生成する振幅変調部１６と、振幅変調部で生成された信号を、信号発生部で発生された変調信号をサンプルクロック信号としてサンプリングすることによりデジタルデータを生成するＡ／Ｄ変換器１８と、Ａ／Ｄ変換器からのデジタルデータに基づき、位相制御部で位相調整するための位相設定信号を生成し、該位相制御部に送るループフィルタ部１９を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、例えば無線航法施設に用いられるＤＶＯＲ（Doppler VHF Omnidirectional Radio Range）装置に関する。

ＤＶＯＲ装置は、電波によって航空機に方位情報を与えるために使用される。このＤＶＯＲ装置においては、ＶＨＦ（Very High Frequency）帯の搬送波信号とオーディオ帯の副搬送波信号が別々に管理されて独立して使用されており、搬送波信号の位相を検出して誤差を制御するためには、出力信号を復調してＩＱベースバンド信号を生成し、これを元に位相情報を抽出することによって行われている。

したがって、従来のＤＶＯＲ装置では、出力信号を復調するための復調回路が必要となるので、ＤＶＯＲ装置の構成が大きく且つ複雑になっている。また、従来のＤＶＯＲ装置では、復調回路における復調の過程で不要波成分が発生して出力信号に重畳され、性能に影響を及ぼす場合がある。

特開２００８−１６４３６８号公報

本発明は、簡単且つコンパクトで高性能なＤＶＯＲ装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、実施形態に係るＤＶＯＲ装置は、所定の周波数を有するオーディオ帯の被変調信号および該被変調信号の整数倍の周波数を有する高周波帯の信号を発生する信号発生部と、信号発生部で発生された高周波帯の信号の位相調整を行う位相制御部と、位相制御部から送られてくる位相調整された高周波帯の信号と信号発生部で発生された被変調信号とから振幅変調された信号を生成する振幅変調部と、振幅変調部で生成された信号を、信号発生部で発生された変調信号をサンプルクロック信号としてサンプリングすることによりデジタルデータを生成するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器からのデジタルデータに基づき、位相制御部で位相調整するための位相設定信号を生成し、該位相制御部に送るループフィルタ部を備える。

本発明の第１の実施形態に係るＤＶＯＲ装置の概略的な構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るＤＶＯＲ装置の詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るＤＶＯＲ装置で使用される高周波帯の信号を示す波形図である。 本発明の第１の実施形態に係るＤＶＯＲ装置の動作を説明するための波形図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＤＶＯＲ装置の概略的な構成を示すブロック図である。このＤＶＯＲ装置は、基準信号発生部１０、信号発生部２０、位相制御部１５、振幅変調部１６、信号分岐部１７、Ａ／Ｄ変換部１８およびループフィルタ部１９を備えている。

基準信号発生部１０は、各種信号を発生するために使用される基準信号を発生し、クロック信号として信号発生部２０に送る。

信号発生部２０は、基準信号発生部１０から送られてくるクロック信号に基づき、オーディオ帯の信号を発生し、被変調信号として振幅変調器１６およびＡ／Ｄ変換器１８に送るとともに、ＶＨＦ帯の信号を発生し、搬送波信号として位相制御部１５に送る。

位相制御部１５は、ループフィルタ部１９ａから送られてくる位相設定信号（詳細は後述する）に応じて、信号発生部２０から送られてくる搬送波信号の位相を０〜２πの間で変化させて位相調整した後、振幅変調部１６に送る。

振幅変調部１６は、位相制御部１５から送られてくる位相調整された搬送波信号と、信号発生部２０から送られてくる被変調信号とから振幅変調した信号を生成し、信号分岐部１７に送る。

信号分岐部１７は、振幅変調部１６から送られてきた信号を二分し、一方をＡ／Ｄ変換部１８に送り、他方を外部の空中線アレー（図示しない。以下においても同じ）に送る。

Ａ／Ｄ変換部１８は、信号分岐部１７から送られてくる信号を、信号発生部２０から送られてくる被変調信号をサンプルクロック信号としてサンプリングすることによりデジタルデータを生成し、サンプルデータとしてループフィルタ部１９に送る。

ループフィルタ部１９は、Ａ／Ｄ変換部１８から送られてきたサンプルデータに対し、ゲイン制御、平滑化処理およびオフセット制御を行い、位相設定信号として位相制御部１５に送る。

図２は、図１に示した第１の実施形態に係るＤＶＯＲ装置の構成を更に詳細に示すブロック図である。このＤＶＯＲ装置は、基準信号発生部１０、副搬送波信号発生部１１、搬送波信号発生部１２、下側帯波信号発生部１３、上側帯波信号発生部１４、位相制御部１５ａ、位相制御部１５ｂ、位相制御部１５ｃ、振幅変調部１６ａ、振幅変調部１６ｂ、振幅変調部１６ｃ、信号分岐部１７ａ、信号分岐部１７ｂ、信号分岐部１７ｃ、Ａ／Ｄ変換部１８ａ、Ａ／Ｄ変換部１８ｂ、Ａ／Ｄ変換部１８ｃ、ループフィルタ部１９ａ、ループフィルタ部１９ｂおよびループフィルタ部１９ｃを備える。

副搬送波信号発生部１１、搬送波信号発生部１２、下側帯波信号発生部１３および上側帯波信号発生部１４は、図１に示した信号発生部２０を構成する。位相制御部１５ａ、位相制御部１５ｂおよび位相制御部１５ｃは、図１に示した位相制御部１５を構成する。振幅変調部１６ａ、振幅変調部１６ｂおよび振幅変調部１６ｃは、図１に示した振幅変調部１６を構成する。

信号分岐部１７ａ、信号分岐部１７ｂおよび信号分岐部１７ｃは、図１に示した信号分岐部１７を構成する。Ａ／Ｄ変換部１８ａ、Ａ／Ｄ変換部１８ｂおよびＡ／Ｄ変換部１８ｃは、図１に示したＡ／Ｄ変換部１８を構成する。ループフィルタ部１９ａ、ループフィルタ部１９ｂおよびループフィルタ部１９ｃは、図１に示したループフィルタ部１９を構成する。

被変調信号発生部９は、基準信号発生部１０から送られてくるクロック信号に基づき、オーディオ帯の信号を発生し、被変調信号として振幅変調部１６ａ、振幅変調部１６ｂおよび振幅変調部１６ｃに送る。

基準信号発生部１０は、図１に示したそれと同じであり、各種信号を発生するために使用される基準信号を発生する。この基準信号発生部１０で発生された基準信号は、クロック信号として副搬送波信号発生部１１、搬送波信号発生部１２、下側帯波信号発生部１３および上側帯波信号発生部１４に送られる。

副搬送波信号発生部１１は、基準信号発生部１０から送られてくるクロック信号に基づき、オーディオ帯の信号、具体的には周波数ｆｓ＝９９６０Ｈｚの副搬送波信号を発生する。この副搬送波信号発生部１１で発生された副搬送波信号は、サンプルクロック信号としてＡ／Ｄ変換部１８ａ、Ａ／Ｄ変換部１８ｂおよびＡ／Ｄ変換部１８ｃに送られる。

搬送波信号発生部１２は、基準信号発生部１０から送られてくるクロック信号に基づき、ＶＨＦ帯（周波数ｆｏ）の搬送波信号を発生し、位相制御部１５ａに送る。ＤＶＯＲ装置では、搬送波信号の周波数として１０８〜１１８ＭＨｚの間の周波数ｆｏが割り当てられるが、この周波数ｆｏは、副搬送波信号の周波数ｆｓのＮ（Ｎは正の整数）倍となるように設定される。

下側帯波信号発生部１３は、基準信号発生部１０から送られてくるクロック信号に基づき、搬送波信号の周波数ｆｏより９９６０Ｈｚだけ低い周波数ｆｏ−９９６０Ｈｚの信号を発生し、位相制御部１５ｂに送る。搬送波信号発生部１２において、周波数ｆｏ＝ｆｓ×Ｎの搬送波信号が生成されるのに対し、この下側帯波信号発生部１３から出力される信号の周波数はｆｓ×（Ｎ−１）となる。

上側帯波信号発生部１４は、基準信号発生部１０から送られてくるクロック信号に基づき、搬送波信号の周波数ｆｏより９９６０Ｈｚだけ高い周波数ｆｏ＋９９６０Ｈｚの信号を発生し、位相制御部１５ｃに送る。搬送波信号発生部１２において、周波数ｆｏ＝ｆｓ×Ｎの搬送波信号が生成されるのに対し、この上側帯波信号発生部１４から出力される信号の周波数はｆｓ×（Ｎ＋１）となる。上述した搬送波信号発生部１２、下側帯波信号発生部１３および上側帯波信号発生部１４は、高周波信号発生部を構成している。

位相制御部１５ａは、ループフィルタ部１９ａから送られてくる位相設定信号に応じて、搬送波信号発生部１２から送られてくる搬送波信号の位相を０〜２πの間で変化させて位相調整した後、振幅変調部１６ａに送る。

位相制御部１５ｂは、ループフィルタ部１９ｂから送られてくる位相設定信号に応じて、下側帯波信号発生部１３から送られてくる搬送波信号の位相を０〜２πの間で変化させて位相調整した後、振幅変調部１６ｂに送る。

位相制御部１５ｃは、ループフィルタ部１９ｃから送られてくる位相設定信号に応じて、上側帯波信号発生部１４から送られてくる搬送波信号の位相を０〜２πの間で変化させて位相調整した後、振幅変調部１６ａに送る。

振幅変調部１６ａは、位相制御部１５ａから送られてくる位相調整された搬送波信号と、基準信号発生部１０から送られてくる被変調信号とから振幅変調した信号を生成し、信号分岐部１７ａに送る。

振幅変調部１６ｂは、位相制御部１５ｂから送られてくる位相調整された搬送波信号と、基準信号発生部１０から送られてくる被変調信号とから振幅変調した信号を生成し、信号分岐部１７ｂに送る。

振幅変調部１６ｃは、位相制御部１５ｃから送られてくる位相調整された搬送波信号と、基準信号発生部１０から送られてくる被変調信号とから振幅変調した信号を生成し、信号分岐部１７ｃに送る。

信号分岐部１７ａは、振幅変調部１６ａから送られてきた信号を二分し、一方をＡ／Ｄ変換部１８ａに送り、他方をキャリア信号として外部の空中線アレー（図示しない。以下においても同じ）に送る。

信号分岐部１７ｂは、振幅変調部１６ｂから送られてきた信号を二分し、一方をＡ／Ｄ変換部１８ｂに送り、他方を下側帯波信号として外部の空中線アレーに送る。

信号分岐部１７ｃは、振幅変調部１６ｃから送られてきた信号を二分し、一方をＡ／Ｄ変換部１８ｃに送り、他方を上側帯波信号として外部の空中線アレーに送る。

Ａ／Ｄ変換部１８ａは、信号分岐部１７ａから送られてくる信号を、副搬送波信号発生部１１から送られてくる副搬送波信号（被変調波信号と同じ）をサンプルクロック信号としてサンプリングすることによりデジタルデータを生成し、ループフィルタ部１９ａに送る。

Ａ／Ｄ変換部１８ｂは、信号分岐部１７ｂから送られてくる信号を、副搬送波信号発生部１１から送られてくる副搬送波信号（被変調波信号と同じ）をサンプルクロック信号としてサンプリングすることによりデジタルデータを生成し、ループフィルタ部１９ｂに送る。

Ａ／Ｄ変換部１８ｃは、信号分岐部１７ｃから送られてくる信号を、副搬送波信号発生部１１から送られてくる副搬送波信号（被変調波信号と同じ）をサンプルクロック信号としてサンプリングすることによりデジタルデータを生成し、ループフィルタ部１９ｃに送る。

ループフィルタ部１９ａは、Ａ／Ｄ変換部１８ａから送られてきたデジタルデータに対し、ゲイン制御、平滑化処理およびオフセット制御を行い、位相設定信号として位相制御部１５ａに送る。

ループフィルタ部１９ｂは、Ａ／Ｄ変換部１８ｂから送られてきたデジタルデータに対し、ゲイン制御、平滑化処理およびオフセット制御を行い、位相設定信号として位相制御部１５ｂに送る。

ループフィルタ部１９ｃは、Ａ／Ｄ変換部１８ｃから送られてきたデジタルデータに対し、ゲイン制御、平滑化処理およびオフセット制御を行い、位相設定信号として位相制御部１５ｃに送る。

次に、上記のように構成される第１の実施形態に係るＤＶＯＲ装置の動作を説明する。図３は、Ａ／Ｄ変換部１８ａに入力される信号（搬送波信号に等しい）、Ａ／Ｄ変換部１８ｂに入力される信号（下側帯波信号に等しい）およびＡ／Ｄ変換部１８ｃに入力される信号（上側帯波信号に等しい）とサンプルクロック信号の関係を示す。

Ａ／Ｄ変換部１８ａ、Ａ／Ｄ変換部１８ｂおよびＡ／Ｄ変換部１８ｃでデジタルデータに変換される搬送波信号、下側帯波信号および上側帯波信号の周波数は、サンプルクロック信号となる副搬送波信号の周波数ｆｓの整数倍となっている。このため、図３（ｄ）のサンプル点に示すように、周波数の違いに因らず同じ位相点でデジタルデータに変換できる。

その結果、図４（ａ）に示すように、副搬送波信号（サンプルクロック信号）の変化点（サンプル点）に対して、搬送波信号、下側帯波信号および上側帯波信号の位相がずれている場合であっても、位相制御が行われた後は、図４（ｂ）に示すように、副搬送波信号の変化点に対して、搬送波信号、下側帯波信号および上側帯波信号の位相が揃うように調整される。

なお、図４（ａ）では、搬送波信号はゼロ電圧で示される方向に位相がずれている（つまり、位相がずれていない）状態を示し、下側帯波信号は負電圧で示される方向に位相がずれている状態を示し、上側帯波信号は正電圧で示される方向に位相がずれている状態を示している。

以上の動作により、Ａ／Ｄ変換部１８ｂおよびＡ／Ｄ変換部１８ｃから出力されるサンプルデータをそのまま位相誤差を表すデータとして利用できるので、簡易な方法で位相検出の結果を得ることができる。

なお、Ａ／Ｄ変換部１８ａ、Ａ／Ｄ変換部１８ｂおよびＡ／Ｄ変換部１８ｃから出力されるデジタルデータが最大となるように制御するように構成することも可能である。この構成の場合、Ａ／Ｄ変換部１８ａ、Ａ／Ｄ変換部１８ｂおよびＡ／Ｄ変換部１８ｃの出力をそのまま振幅検波データとして使用できるため、出力信号のレベル検出機能を兼ねることができる。

以上説明したように、第１の実施形態に係るＤＶＯＲ装置によれば、搬送波信号、下側帯波信号および上側帯波信号を生成するための高周波帯の信号の周波数を副搬送波信号の周波数の整数倍して出力するように構成した。

従って、復調した信号を被変調信号でサンプリングする必要がない。その結果、復調回路が不要になり、簡単且つコンパクトで高性能なＤＶＯＲ装置を提供できる。また、復調回路が存在しないので、復調の過程で不要波成分が発生して出力信号に重畳され、性能に影響を及ぼす場合があるという問題が解消される。

１０ 基準信号発生部
１１ 副搬送波信号発生部
１２ 搬送波信号発生部
１３ 下側帯波信号発生部
１４ 上側帯波信号発生部
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 位相制御部
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 振幅変調部
１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 信号分岐部
１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ Ａ／Ｄ変換部
１９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ ループフィルタ部

Claims (4)

1. 所定の周波数を有するオーディオ帯の被変調信号および該被変調信号の整数倍の周波数を有する高周波帯の信号を発生する信号発生部と、
   前記信号発生部で発生された高周波帯の信号の位相調整を行う位相制御部と、
   前記位相制御部から送られてくる位相調整された高周波帯の信号と前記信号発生部で発生された被変調信号とから振幅変調された信号を生成する振幅変調部と、
   前記振幅変調部で生成された信号を、前記信号発生部で発生された変調信号をサンプルクロック信号としてサンプリングすることによりデジタルデータを生成するＡ／Ｄ変換器と、
   前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタルデータに基づき、前記位相制御部で位相調整するための位相設定信号を生成し、該位相制御部に送るループフィルタ部と、
   を備えることを特徴とするＤＶＯＲ装置。
2. 前記信号発生部は、
   オーディオ帯の副搬送波信号を発生し、被変調信号として前記振幅変調部に送るとともに、サンプルクロック信号として前記Ａ／Ｄ変換器に送る副搬送波信号発生部と、
   前記副搬送波信号発生部で発生された信号の整数倍の周波数を有する複数の高周波帯の信号を発生する高周波信号発生部とを備え、
   前記位相制御部は、前記高周波信号発生部で発生された複数の高周波帯の信号の位相調整を行い、
   前記振幅変調部は、前記位相制御部から送られてくる複数の位相調整された高周波帯の信号と前記信号発生部で発生された被変調信号とから複数の振幅変調された信号を生成し、
   前記Ａ／Ｄ変換器は、前記振幅変調部で生成された複数の信号を、前記信号発生部で発生された変調信号をサンプルクロック信号としてサンプリングすることにより複数種類のデジタルデータを生成し、
   前記ループフィルタ部は、前記Ａ／Ｄ変換器からの複数種類のデジタルデータに基づき、前記位相制御部で位相調整するための複数の位相設定信号を生成し、該位相制御部に送ることを特徴とする請求項１記載のＤＶＯＲ装置。
3. 前記高周波信号発生部は、
   搬送波信号の生成に使用される高周波帯の信号を発生する搬送波信号発生部と、
   前記搬送波信号発生部で発生される信号より所定の周波数だけ低い周波数の高周波帯の信号を発生する下側帯波信号発生部と、
   前記搬送波信号発生部で発生される信号より所定の周波数だけ高い周波数の高周波帯の信号を発生する上側帯波信号発生部と、
   を備えることを特徴とする請求項２記載のＤＶＯＲ装置。
4. 前記Ａ／Ｄ変換部は、出力するデジタルデータが最大となるように制御されることを特徴とする請求項２記載のＤＶＯＲ装置。

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