JP2967025B2 - 無線標識受信機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、海上移動業務用無線標
識電波を発射するビーコン無線局から送信される電波を
受信する無線標識受信機（以下、ビーコン受信機とも記
す）に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、海上移動業務用無線局から送信さ
れている測位のための補正情報を受信して測位結果を前
記補正情報に基づいて補正することによって、自己位置
を正確に測位するディファレンシャルＧＰＳ装置が知ら
れている。

【０００３】ビーコン無線局は、各ビーコン無線局毎に
補正情報を異なる変調レートでかつ異なる搬送周波数で
ＭＳＫ変調して送信する。

【０００４】一方、かかる補正情報を受信する従来のビ
ーコン受信機は、図７に示すように、アンテナ入力部１
０１、高周波増幅部１０２、周波数変換部１０３、中間
周波増幅部１０４、ＭＳＫ信号復調部１０５、ローカル
信号発生部１０６、制御部１０７、電源部１０８とを備
え、アンテナ入力部１０１からの出力を高周波増幅部１
０２で増幅のうえ、ローカル信号発生部１０６から出力
される局部発振周波数と周波数変換部１０３にて周波数
混合して中間周波信号に変換し、中間周波信号は中間周
波増幅部１０４で増幅し、中間周波増幅部１０４の出力
はＭＳＫ信号復調部１０５において復調される。この場
合に制御部１０７に与えた指示信号に基づいてローカル
信号発生部１０６から出力される局部発振周波数を制御
して受信周波数を設定すると共にＭＳＫ信号復調部１０
５へＭＳＫ復調のための変調レイト（以下、ボーレイト
と記す）切換情報を送出して受信を行う。

【０００５】ここで制御部１０７に与える指示信号とし
て手動により受信周波数とボーレイトが設定されるが、
この設定に際しては、ビーコン受信機の使用者が局名録
等を見て自局の位置から最も近いビーコン無線局を捜
し、受信周波数と最適なボーレイトを設定する必要があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに従来のビーコ
ン受信機によるときは、制御部にはスイッチ、キーボー
ド等による設定入力部と設定結果を確認するための表示
器を備える必要があること、ビーコン受信機が船舶局等
であって自局の位置が変わり、当該ビーコン無線局から
の信号が受信できなくなった場合、受信周波数とボーレ
イトを再度設定する必要があること等により、使用者に
とって煩わしい操作が要求される問題点があった。

【０００７】使用者にとってはこの煩わしさから解放さ
れることが望ましく、自動的に受信周波数、または受信
周波数とボーレイトの両方をビーコン受信機自体が設定
できるようにした受信機も開発されている。しかしなが
ら、この種のビーコン受信機では、外部から自局の位置
情報を何らかの方法で入力することを必要とする問題点
があった。さらに、ＭＳＫ信号復調部をコスタスループ
方式による復調回路で構成したり、ローカル信号発生部
をＰＬＬ方式によるローカル信号発生回路で構成したこ
とにより、回路の応答時間が遅いことに起因し、自動的
に設定を完了するまでの時間が長い等の問題点があっ
た。

【０００８】本発明は、自動的に受信周波数の設定およ
びボーレイトの設定が行われ、かつ設定完了までの時間
が短くてすむ無線標識受信機を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の無線標識受信機は、情報を固有の変調レ
ートでかつ異なる周波数の搬送波でＭＳＫ変調して送信
するビーコン無線局からの電波を受信する所定受信周波
数範囲の無線標識受信機であって、第１周波数変換段
と、第１周波数変換段において変換された中間周波数の
中間周波信号を増幅すると共に受信電波の電界強度に比
例した直流信号を送出する中間周波増幅段と、中間周波
増幅段において増幅された中間周波信号の周波数を低周
波のＭＳＫ信号に変換する第２周波数変換段と、第２周
波数変換段の出力を受けて遅延検波によりＭＳＫ信号を
復調するＭＳＫ信号復調段と、第１周波数変換段に受信
周波数に対応する周波数の第１の局部発振出力を供給す
る第１デジタルダイレクト周波数シンセサイザと、第２
周波数変換段に変調レートに基づく周波数の第２の局部
発振出力を供給する第２デジタルダイレクト周波数シン
セサイザと、ＭＳＫ信号復調段の遅延回路におけるＭＳ
Ｋ信号の遅延量を変調レートに基づいて変化させる周波
数の復調用クロック信号を送出する第３デジタルダイレ
クト周波数シンセサイザと、第１デジタルダイレクト周
波数シンセサイザに所定時間間隔で順次変化して受信周
波数範囲を走査する周波数設定データを供給し、前記電
界強度に比例した信号のレベルに基づく信号を受けて電
界強度を判別し、かつ第２および第３デジタルダイレク
ト周波数シンセサイザに順次変化する周波数設定データ
を供給し、ＭＳＫ信号復調出力を受けて予め定められた
フォーマットのデータ列が出力されたときにおける第２
の局部発振出力の周波数におよび復調用クロック信号の
周波数に保持し、かつ最大電界強度が得られる受信周波
数に対応する第１の局部発振出力の周波数に保持させる
制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の無線標識受信機は、デジタルダイレク
ト周波数シンセサイザを用いて第１のおよび第２の局部
発振出力およびＭＳＫ復調用クロック信号を生成したた
め、その応答は早く、移動により受信するビーコン無線
局が代わっても周波数の設定までに要する時間は短くな
る。また、この設定は制御手段によって自動的に行われ
て、ビーコン無線局が他のビーコン無線局となっても自
動的に受信が行える。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図面を参照して実施例により
説明する。

【００１２】図１は、本発明にかかる一実施例のビーコ
ン受信機の構成を示すブロック図である。図１におい
て、１はアンテナ入力部、２は高周波増幅部、３は第１
周波数変換部、４は中間周波増幅部、５は第２周波数変
換部、６は遅延検波回路からなるＭＳＫ信号復調部、７
はシンセサイザ部、８はマイクロコンピュータからなる
制御部、９は電源部である。

【００１３】図２はアンテナ入力部１の構成を示すブロ
ック図であり、アンテナ入力部１はアンテナ１１、アン
テナ１１からの過大入力と静電気に対する受信機の保護
回路１２、受信周波数の上限以上の不要信号を減衰させ
るローパスフィルタ１３、受信周波数範囲を２分割して
下位受信周波数範囲と上位受信周波数範囲の各中心周波
数に同調の切り換え可能な複同調回路１４で構成されて
いる。複同調回路１４は、受信周波数に応じて制御部８
から加わる切換信号により同調周波数が自動的に切り換
えられるものである。

【００１４】受信入力はアンテナ１１から保護回路１２
を介してローパスフィルタ１３に入力されて高域成分が
減衰させられ、現在指定されている受信周波数データに
基づく同調周波数に切り換えられている複同調回路１４
を介して出力される。

【００１５】図３は、高周波増幅部２の構成を示すブロ
ック図であり、高周波増幅部２はデュアルゲートの電界
効果トランジスタ２１と、受信周波数範囲のほぼ中心周
波数に同調した複同調回路２２から構成されている。電
界効果トランジスタ２１の一方のゲートには、アンテナ
入力部１の複同調回路１４を通過した受信信号が入力さ
れ、他方のゲートには後記のＡＧＣ回路４４からのＡＧ
Ｃ電圧が加わる。電界効果トランジスタ２１の利得は、
ＡＧＣ電圧のレベルに応じて利得が制御される。

【００１６】第１周波数変換部３は、高周波増幅部２で
増幅された受信信号の周波数をシンセサイザ部７から供
給される受信周波数に応じた第１局部発振出力により、
中間周波数に変換する第１周波数変換段を形成するバラ
ンスミキサで構成される。

【００１７】図４は、中間周波増幅段を形成する中間周
波増幅部４の構成を示すブロック図であり、中間周波フ
ィルタ４１、デュアルゲートの電界効果トランジスタ４
２、対数増幅器４３、ＡＧＣ回路４４で構成される。デ
ュアルゲートの電界効果トランジスタ４２の一方のゲー
トには、中間周波フィルタ４１を通過した第１周波数変
換部３からの受信信号が入力され、他方のゲートにはＡ
ＧＣ回路４４からのＡＧＣ電圧が加わり電界効果トラン
ジスタ４２の利得が制御される。

【００１８】また、対数増幅器４３は、電界効果トラン
ジスタ４２で増幅された受信信号を、出力信号レベルが
入力信号レベルの対数関係となるように増幅してリミッ
タとして機能すると共に、アンテナ１１の電界強度に対
数比例した直流信号（以下、ＲＳＳＩ信号と称す）を出
力する機能を有し、受信周波数範囲内で受信周波数をサ
ーチしたとき、各受信周波数の入力電界強度を相対的に
比較するためのデータとして、制御部のマイクロコンピ
ュータにＡ／Ｄ変換して取り込まれる。ＡＧＣ回路４４
は、高周波増幅部２の電界効果トランジスタ２１および
中間周波増幅部４の電界効果トランジスタ４２にＡＧＣ
電圧を供給し、受信信号のレベルが所定のレベルを超え
たときに、電界効果トランジスタ２１および４２の利得
を低減させるよう動作する。

【００１９】第２周波数変換段を形成する第２周波数変
換部５は、中間周波増幅部４中における対数増幅器４３
の出力信号の周波数を、シンセサイザ部７から供給され
るボーレイトに応じた周波数の第２局部発振出力によ
り、低周波のＭＳＫ信号（以下、ＡＭＳＫ信号と称す）
に変換するミキサで構成され、次段のＭＳＫ復調部６に
ＡＭＳＫ信号を出力する。

【００２０】また、図５は、ＭＳＫ信号復調段を形成す
るＭＳＫ信号復調部６の構成を示すブロック図であり、
スイッチドキャパシタフィルタ（以下、ＳＣＦと称す）
による帯域制限フィルタ６１、ＳＣＦによる遅延検波回
路６２、タイミング発生回路６３で構成される。帯域制
限フィルタ６１は、ボーレイトに応じてＳＣＦ素子に加
えるクロック周波数を変えることで通過帯域が変更でき
るフィルタであり、帯域制限フィルタ６１を通過したＡ
ＭＳＫ信号は遅延検波回路６２に入力される。遅延検波
回路６２は、ボーレイトに応じてＳＣＦに加えるクロッ
ク周波数を変えることでＡＭＳＫ信号の遅延量を可変で
きる遅延回路を備えた遅延検波回路であり、ビーコン無
線局から送信される補正情報のボーレイトがビーコン無
線局毎に異なることに加え、同一のビーコン無線局であ
っても気象条件や時間帯によって異なっても、ハードウ
エアとしてボーレイトの変更に対応できるものである。
タイミング発生回路６３は、シンセサイザ部７から供給
される復調用クロック信号を入力し、前記帯域制限フィ
ルタ６１、遅延検波回路６２に必要なクロック信号を与
えるとともに、復調データの読出タイミング信号を発生
する機能を有する。

【００２１】図６は、シンセサイザ部７の構成を示すブ
ロック図であり、基準信号発振器７１、第１のダイレク
トデジタルシンセサイザ（以下、ＤＤＳと称す）７２、
第２のＤＤＳ７３、第３のＤＤＳ７４で構成される。基
準信号発振器７１は、３つのＤＤＳ７２〜７４に基準ク
ロック信号を供給するもので、特定された条件のもとで
受信機の総合周波数安定度が±１０Ｈｚ以内となるよう
選定された発振器である。

【００２２】ＤＤＳ７２〜７４は制御部８から出力され
る位相データを受けて基準信号発振器７１からの発振周
波数毎に位相データを加算することによって周波数情報
に変換する位相データ加算器７５、位相データ加算器７
５の出力をアドレス情報として正弦波形情報が格納され
ている変換メモリ７６、変換メモリ７６から読み出され
たデータをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器７７、
Ｄ／Ａ変換器７７の出力中の高域成分を除去するローパ
スフィルタ７８を備えている。

【００２３】第１のＤＤＳ７２中の位相データ加算器７
５に供給された位相データに基づき第１のＤＤＳ７２か
らは、受信周波数に応じた第１局部発振出力を第１周波
数変換部３に供給し、同様に第２のＤＤＳ７３からは、
ボーレイトに応じた周波数の第２局部発振出力を第２周
波数変換部５に供給する。第３のＤＤＳ７４からは、ボ
ーレイトに応じた周波数の復調用クロック信号をＭＳＫ
信号復調部６に供給するよう動作する。

【００２４】制御部８は、外部から少なくとも手動／自
動のモード切換コマンド、受信周波数情報、およびボー
レイト情報を入力でき、ＭＳＫ信号復調部６からの復調
データを取り込んで外部に出力できるシリアルインタフ
ェース回路を具備し、受信周波数に応じてアンテナ入力
部１に複同調回路１４の切換信号を発生し、受信周波数
とボーレイトに応じてシンセサイザ部７を制御するとと
もに、中間周波増幅部４からの復調データを解析する機
能を有するマイクロコンピュータからなる。このため、
制御部８のマイクロコンピュータは少なくとも実行プロ
グラムを書き込んだリードオンリメモリやデータを一時
的に記憶するランダムアクセスメモリを内蔵もしくは周
辺素子として備えているものである。

【００２５】図１にて電源部９は、外部からの電源を入
力とし、各部に必要な直流電圧を供給する複数の自動安
定化電源回路で構成される。

【００２６】以上の如く構成された本実施例のビーコン
受信機は、以下のように動作する。

【００２７】まず、本ビーコン受信機を手動で動作させ
る場合、手動動作モードへの切換コマンドを外部接続機
器から送り込み、続いて受信周波数情報とボーレイト情
報を送り込む。これらの情報入力に応じて制御部８のマ
イクロコンピュータはアンテナ入力部１に複同調回路１
４の切換信号を発生し、シンセサイザ部７のＤＤＳ７
２、ＤＤＳ７３、ＤＤＳ７４に各々周波数設定データで
ある位相データを送る。ビーコン受信機の各部が動作を
始めた後、制御部８のマイクロコンピュータは復調デー
タをＭＳＫ信号復調部６から取り込んで、シリアルイン
タフェース回路を介して外部接続機器にデータを送出す
る。

【００２８】一方、本ビーコン受信機を自動で動作させ
る場合、上記の手動による設定を行った後自動動作に切
り換えるときは自動動作モードへの切換コマンドを外部
から送り込む必要があるが、初めから自動動作をする場
合、予め設定されている指定（暗黙指定）が自動動作モ
ードとなるようにマイクロコンピュータのパワーオンリ
セット時に初期設定を行っておくことにより特にコマン
ドを送り込む必要がない。この自動動作モードにおい
て、マイクロコンピュータは自動選局を行うため次に記
述する動作を開始する。

【００２９】まず、受信周波数範囲の下限に受信周波数
に対応する位相データが第１のＤＤＳ７２に設定され
る。その周波数におけるＲＳＳＩ信号が中間周波増幅部
４から取得され、制御部８のランダムアクセスメモリの
特定番地に記憶される。続いて、所定の周波数間隔分増
加した受信周波数に対応する位相データが第１のＤＤＳ
７２に設定され、当該周波数でのＲＳＳＩ信号が制御部
８におけるメモリの異なる番地に記憶される。同様にし
て、次々と各受信周波数毎のＲＳＳＩ信号を記憶する動
作が受信周波数範囲の上限まで繰り返される。第１局部
発振出力の周波数は所定の周波数間隔で増加させられ、
この結果、受信周波数範囲の全部にわたる受信の走査が
行われる。次に、制御部８におけるランダムメモリに記
憶されたデータの中から最も大きいＲＳＳＩ信号が選び
出され、その番地に該当する受信周波数の受信ができる
状態にされる。第１のＤＤＳ７２に対する位相データの
設定と共に第２のＤＤＳ７３、第３のＤＤＳ７４に位相
データの設定がなされる。第２のＤＤＳ７３に設定され
る位相データと第３のＤＤＳ７４に設定される位相デー
タとの間には、前記した如く互いにボーレイトに応じた
周波数の第２局部発振出力を第２周波数変換部５に出力
する位相データであり、かつボーレイトに応じた周波数
の復調用クロック信号をＭＳＫ信号復調部６に供給する
位相データである。この各位相データに基づくＭＳＫ信
号復調部６からの復調データの解析が行われパリティチ
ェック等を含め予め定められているフォーマットのデー
タ列の受信ができるか否かについて予め定めた所定時
間、解析が行われる。もし、正しいフォーマットのデー
タ列が受信できた場合は、以後その受信信号周波数の受
信を行い、かつ復調データの解析を行いながら受信を継
続し、復調データを外部に出力する。一方、前記所定時
間の間解析を行っても定められたフォーマットのデータ
列が受信できなかった場合は、ボーレイトを変えて、す
なわち第２および第３のＤＤＳ７３および７４への位相
データが変更されて、変更された位相データに対応する
周波数の第２局部発振出力および復調用クロック信号が
出力されて、該出力に基づく復調データが出力され、同
様に解析を行う。それでも定められたフォーマットのデ
ータ列が受信できなかった場合にはさらに異なるボーレ
イトに変更して同様に解析を行い、全ボーレイトの範囲
にわたって行う。それでも特定された全ての種類のボー
レイトについて正しく受信できなかった場合は、制御部
８のランダムメモリに記憶されたＲＳＳＩ信号の中から
２番目に大きいＲＳＳＩ信号に該当する周波数にビーコ
ン受信機を設定し直す。そして、最初に受信した時と同
様の方法でデータ列の解析を行い定められたフォーマッ
トのデータ列が受信できるまで、動作を繰り返す。この
ようにマイクロコンピュータが自動的に選局動作をする
ことにより、人間が介在することなしに最適なビーコン
無線局の周波数とボーレイトを設定できる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の無線標識受
信機によれば、無線標識受信機の使用者がビーコン無線
局の局名録などを参照して距離的に最も近いビーコン無
線局を探し受信周波数の設定および変調レイトを設定す
る必要はなく、制御手段の制御のもとに自動的に最適な
受信周波数に、かつ変調レイトに対応する状態に制御さ
れることになるという効果がある。

【００３１】また、周波数シンセサイザにデジタルダイ
レクト周波数シンセサイザを用いたため、応答が早く、
船舶の移動に自局が移動して受信するビーコン無線局が
代わったときにおいても受信に到るまでの時間は短くて
すむ。ＭＳＫ信号復調段をコスタスループ復調回路で構
成した場合に比較して、応答が早く受信に到るまでの時
間は顕著に短くなる効果がある。さらに局部発振出力は
ＰＬＬ方式の場合に比較して応答が早く、受信に到るま
での時間は短くてすむ効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るビーコン受信機の一実施例の構成
を示すブロック図である。

【図２】図１におけるアンテナ入力部の構成を示すブロ
ック図である。

【図３】図１における高周波増幅部の構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】図１における中間周波増幅部の構成を示すブロ
ック図である。

【図５】図１におけるＭＳＫ信号の復調部の構成を示す
ブロック図である。

【図６】図１におけるシンセサイザ部の構成を示すブロ
ック図である。

【図７】従来のビーコン受信機の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１…アンテナ入力部 ２…高周波増
幅部 ３…第１周波数変換部 ４…中間周波
増幅部 ５…第２周波数変換部 ６…ＭＳＫ信
号復調部 ７…シンセサイザ部 ８…制御部 ９…電源部 １２…保護回
路 １３…ローパスフィルタ １４…複同調
回路 ２１…電界効果トランジスタ ２２…複同調
回路 ４１…中間周波フィルタ ４２…電界効
果トランジスタ ４３…対数増幅器 ４４…ＡＧＣ
回路 ６１…帯域制限フィルタ ６２…遅延検
波回路 ６３…タイミング発生回路 ７１…基準信
号発振器 ７２…第１のＤＤＳ ７３…第２の
ＤＤＳ ７４…第３のＤＤＳ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報を固有の変調レートでかつ異なる周波
   数の搬送波でＭＳＫ変調して送信するビーコン無線局か
   らの電波を受信する所定受信周波数範囲の無線標識受信
   機であって、第１周波数変換段と、第１周波数変換段に
   おいて変換された中間周波数の中間周波信号を増幅する
   と共に受信電波の電界強度に比例した直流信号を送出す
   る中間周波増幅段と、中間周波増幅段において増幅され
   た中間周波信号の周波数を低周波のＭＳＫ信号に変換す
   る第２周波数変換段と、第２周波数変換段の出力を受け
   て遅延検波によりＭＳＫ信号を復調するＭＳＫ信号復調
   段と、第１周波数変換段に受信周波数に対応する周波数
   の第１の局部発振出力を供給する第１デジタルダイレク
   ト周波数シンセサイザと、第２周波数変換段に変調レー
   トに基づく周波数の第２の局部発振出力を供給する第２
   デジタルダイレクト周波数シンセサイザと、ＭＳＫ信号
   復調段の遅延回路におけるＭＳＫ信号の遅延量を変調レ
   ートに基づいて変化させる周波数の復調用クロック信号
   を送出する第３デジタルダイレクト周波数シンセサイザ
   と、第１デジタルダイレクト周波数シンセサイザに所定
   時間間隔で順次変化して受信周波数範囲を走査する周波
   数設定データを供給し、前記電界強度に比例した信号の
   レベルに基づく信号を受けて電界強度を判別し、かつ第
   ２および第３デジタルダイレクト周波数シンセサイザに
   順次変化する周波数設定データを供給し、ＭＳＫ信号復
   調出力を受けて予め定められたフォーマットのデータ列
   が出力されたときにおける第２の局部発振出力の周波数
   におよび復調用クロック信号の周波数に保持し、かつ最
   大電界強度が得られる受信周波数に対応する第１の局部
   発振出力の周波数に保持させる制御手段とを備えたこと
   を特徴とする無線標識受信機。