JP2581306B2 - ディジタル方式直交位相検波回路 - Google Patents

ディジタル方式直交位相検波回路

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JP2581306B2 JP2318628A JP31862890A JP2581306B2 JP 2581306 B2 JP2581306 B2 JP 2581306B2 JP 2318628 A JP2318628 A JP 2318628A JP 31862890 A JP31862890 A JP 31862890A JP 2581306 B2 JP2581306 B2 JP 2581306B2
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は角度変調された信号の位相変動を検出して入
力信号の基準信号に対する同相成分レベル(I信号)と
直交成分レベル(Q信号)を導出する位相検波回路に関
する。
〔従来の技術〕
高周波信号の位相変動を検出する手段として、従来か
ら直交検波器が使われている。第2図にその具体例を示
す。第2図中で、入力信号S1はダブルバランストミキサ
21および22で、ローカル発振器23で発生されて90度移相
器24により互いに90度位相のずれたローカル信号S21お
よS22と掛算される。ミキサ21,22の出力S23およびS24は
それぞれローパスフィルタ25,26によって高周波成分が
除去され、直交したベースバンド信号S25,S26となる。
これらの信号をA/D変換器27,28でそれぞれサンプリング
パルスPに基づいてディジタル信号に変換し、検波結果
であるI信号,Q信号として出力する。
次にこの過程を数式を用いて説明する。入力信号1
を、 x=2・Acos(ωc t+φ) …(1) ローカル信号S21,S22をそれぞれ、 y21=cos(ωc t), y22=−sin(ωc t) …(2) とすると、ミキサ21,22の出力S23,S24はそれぞれ、 z23=x・y21=A cos(2ω t+φ) +A cos(φ) …(3) z24=x・y22=−A sin(2ω t+φ) +A sin(φ) …(4) となる。ただし、 ωc:入力信号の搬送波の角周波数(ラジアン/秒) t:時間(秒) φ:入力信号の位相(ラジアン) である。I信号,Q信号の値は、ミキサ出力S23,S24のロ
ーパスフィルタ25,26にかけて、高周波成分を除去した
ものであり、それぞれ、 I=A cos(φ),Q=A sin(φ) …(5) となる。したがって、位相φはI信号とQ信号から、 φ=tan-1(Q/I) …(6) として計算できる。以上が従来の直交検波器の原理であ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上で述べた従来方式は、以下のような問題点を有し
ている。
(1)90度移相器(第2図中の24)を正確に作ることが
非常に困難である。この移相器の誤差はそのまま位相検
出結果の誤差となる。
(2)ミキサを完全にバランスさせることが難しいた
め、ベースバンド信号に必ず直流オフセットが生じる。
これが位相検出結果の誤差となる。
(3)ミキサ21,22およびローパスフィルタ25,26の不一
致により、振幅偏差が生じる。これも位相検出結果の誤
差となる。
これらの誤差を軽減するためには、かなりの調整工数
を必要とする。さらに、調整が成功したとしても温度や
時間による素子値の変動による誤差の増大は防止できな
い。また、ミキサ,90度移相器,ローパスフィルタ等の
アナログ回路は、集積化が困難であるため、回路の小型
化,低消費電力化の妨げとなっている。
本発明の目的は、上述した3つの問題点を一挙に解消
することを可能とした位相検波回路を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の位相検波回路は、角度変調された受信入力信
号を、その搬送波周波数の4倍の周波数を有するサンプ
リングクロックを用いてA/D変換するA/D変換器と、この
A/D変換器のディジタル出力データを前記サンプリング
クロックに同期して順次遅延させる直列接続された4個
の遅延手段と、前記A/D変換器出力および前記遅延手段
のうちA/D変換器から数えて4番目の遅延手段の各出力
にそれぞれ−1/2の重み付けを行ない、これを2番目の
遅延手段の出力と合算する第1の加算手段と、前記遅延
手段のうち1番目の遅延手段の出力に−1の重み付けを
行い、これを3番目の遅延手段の出力と合算する第2の
加算手段と、前記第1の加算手段の出力を前記サンプリ
ングクロック周期の4倍の周期でラッチする第1のラッ
チ手段と、前記第2の加算手段の出力を前記サンプリン
グクロック周期の4倍の周期でラッチする第2のラッチ
手段とを有している。
なお、重み付け回路は、データの桁をシフトし、ある
いはビット反転を行う回路で構成する。
〔作用〕
本発明によれば、第1および第2のラッチ手段の出力
を受信入力信号の位相検波結果として出力することが可
能となる。
〔実施例〕
次に、本発明を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の実施例のブロック図である。入力信
号S1は、A/D変換器1において搬送波周波数の4倍の周
波数を有するサンプリングクロックCでサンプリングさ
れ、ディジタル信号S2に変換される。ディジタル信号S2
は、サンプリングクロックCに同期して、遅延回路2,3,
4,5で順次1サンプリング周期ごと遅延され、それぞれ
信号S3,S4,S5,S6として出力される。A/D変換器1直後の
ディジタル信号S2と4番目の遅延回路5の出力S6にそれ
ぞれ重み付け回路6,7で−1/2を乗じた出力S7,S8と、2
番目の遅延回路3の出力S4が第1加算器8で合算され、
その出力S9が第1出力ラッチ回路9においてサンプリン
グクロックを分周器13で分周した4倍の周期でラッチさ
れる。この信号が、I信号(同相成分レベル)として出
力される。
一方、1番目の遅延回路2の出力S3の極性を重み付け
回路10で反転した出力S10と、3番目の遅延回路4の出
力S5が第2加算器11で合算され、その出力S11が第2出
力ラッチ回路12でサンプリング周期の4倍の周期でラッ
チされる。この信号がQ信号(直交成分レベル)として
出力される。
以上の動作を数式を用いて説明する。入力信号S1を、 x=A cos(ωc t+φ)+v …(7) とし、A/D変換器1でサンプリングするタイミングを、 t=nT …(8) とする。ただし、 n=−∞,…,−2,−1,0,1,2,…,∞ …(9) T=2π/4ωc:サンプリング周期(搬送波周波数の4倍
のサンプリング周波数) …(10) v:直流オフセット である。
以上より、図中の各信号S2,S3,S4,S5,S6は、 ここで、n=4m+k ただし、m=−∞,…,−2,−1,0,1,2,…,∞ k=0,1,2,3 と置くと、(11)式は、 となる。ここで、(10)式を代入し、出力ラッチ回路9,
12にラッチするタイミングをk=2の時とすると、その
タイミングにおける各遅延信号は、 すなわち、 となる。これより、出力ラッチ用回路9,12にラッチされ
る値は、 I=−S2/2+S4−S6/2=−(A cos(φ)+v)/2 +A cos(φ)+v−(A cos(φ)+v)/2 =2A cos(φ) …(15) Q=−S3+S5 =−(−A sin(φ)+v)+A sin(φ)+v =2A sin(φ) …(16) となり、これより位相φは、 φ=tan-1(Q/I) …(17) として求まる。
なお、重み付け回路6,7,10等は、データの桁をシフト
したり、ビット反転を行うことにより容易に実現でき、
複雑な乗算器等の回路は不要である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、A/D変換器と、遅延回
路,加算回路およびラッチ回路を用いて位相変調波の直
交位相検波が可能となり、入力に含まれる直流オフセッ
ト電圧は処理の過程で完全に打ち消され、従来回路のよ
うに位相誤差の原因となることはない。また、90度移相
器やミキサ等のアナログ素子を用いていないので、これ
らの素子の不完全性による移相誤差も殆ど無い。さら
に、A/D変換器以外の回路をディジタル回路で構成する
ため、LSI化が容易であり、装置の小型化、低消費電力
化に有効となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は従来
の位相検波回路のブロック図である。 1……A/D変換器、2〜5……遅延回路、6,7……重み付
け回路、8……第1加算器、9……第1出力ラッチ回
路、10……重み付け回路、11……第2加算器、12……第
2出力ラッチ回路、21,22……ダブルバランストミキ
サ、23……ローカル発振器、24……90度移相器、25,26
……ローパスフィルタ、27,28……A/D変換器、S1……入
力信号、S2〜S6……遅延回路出力、S7〜S11……各出
力、S21,S22……ローカル信号、S23〜S26……各出力、
I……I信号(同相成分)Q……Q信号(直交成分)。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】角度変調された受信入力信号を、その搬送
    波周波数の4倍の周波数を有するサンプリングクロック
    を用いてA/D変換するA/D変換器と、このA/D変換器のデ
    ィジタル出力データを前記サンプリングクロックに同期
    して順次遅延させる直列接続された4個の遅延手段と、
    前記A/D変換器出力および前記遅延手段のうちA/D変換器
    から数えて4番目の遅延手段の各出力にそれぞれ−1/2
    の重み付けを行ない、これを2番目の遅延手段の出力と
    合算する第1の加算手段と、前記遅延手段のうち1番目
    の遅延手段の出力に−1の重み付けを行い、これを3番
    目の遅延手段の出力と合算する第2の加算手段と、前記
    第1の加算手段の出力を前記サンプリングクロック周期
    の4倍の周期でラッチする第1のラッチ手段と、前記第
    2の加算手段の出力を前記サンプリングクロック周期の
    4倍の周期でラッチする第2のラッチ手段とを有し、前
    記第1および第2のラッチ手段の出力を前記受信入力信
    号の位相検波結果として出力することを特徴とするディ
    ジタル方式直交位相検波回路。
  2. 【請求項2】重み付け回路は、データの桁をシフトし、
    あるいはビット反転を行う回路で構成してなる特許請求
    の範囲第1項記載のディジタル方式直交位相検波回路。
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