JP3038899B2 - 自動周波数・利得制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は受信機の局部発振周波数制御を使用した自動
周波数・利得制御回路に関する。

〔従来の技術〕

一般に、所要帯域幅の狭い信号（SCPC方式等）を使用
して通信を行う場合、送信機および中継機内の局部発振
器周波数の経年変化あるいは衛星通信におけるドップラ
ー効果による周波数変動分を受信機において吸収し、復
調器に送出する周波数を一定にしておく必要がある。

この方法として、衛星通信においては親局より通信に
使用する以外の信号を送出し（パイロット信号と呼ばれ
る）、受信局はこのパイロット信号の周波数変動分を検
出し、その検出した信号に対して受信機の局部発振器の
出力周波数を変化させ、復調器に送出する信号の周波数
が一定となるように制御している。この方式は自動周波
数制御方式（AFC）と呼ばれ、よく知られているもので
ある。

また、復調器に送出する信号は、周波数のみならずそ
のレベルも一定に保つ必要がある。この方法として、衛
星通信においては前記パイロット信号のレベル変動分を
検出し、その検出した信号に対して受信機内の可変抵抗
減衰器の減衰量を変化させ、復調器に送出する信号のレ
ベルが一定となるように制御している。この方式は自動
利得制御方式（AGC）と呼ばれている。

ここで、一般に衛星通信においてKu帯,Ka帯で通信を
行う場合、降雨等により通路損失が晴天時に比べ増大
し、通信信号の受信局受信機のAGC回路だけではその減
衰量を補償することができないという問題がある。

この問題を解決するため一般に次のような方法を行っ
ている。パイロット信号送出局においては、自局で打上
げたパイロット信号を受信し、前記AGC回路の制御電圧
により降雨による通路損失を計算し、パイロット信号の
送出レベルを変化させて自局から衛星までの通路損失を
補償し、衛星が受信するパイロット信号のレベルを一定
に保っている。通信信号の送信局では、このパイロット
信号を受信し前記方法により送信局から衛星まで（アッ
プリンク）の減衰を送信電力増加により補償している。
衛星から通信信号受信局まで（ダウンリンク）の減衰は
受信局受信機のAGC回路が補償している。このように、
アップリンク、ダウンリンクでの通路損失をそれぞれ通
信信号送信局、受信局で補償することにより、降雨等に
よる大きな通路損失を補償することが可能となる。

以上のように、一般に衛星通信において狭帯域信号を
送受信する場合、パイロット信号および通信信号を受信
する受信機内部には、自動周波数・利得制御回路（AFC
・AGC回路）が含まれている。

第２図はこのAFC・AGC回路のブロック図である。入力
された信号は、電圧制御発振器２からの信号と周波数混
合器１において周波数混合され、両信号の差周波数の出
力信号は外部からの制御信号によって減衰量が可変され
る可変抵抗減衰器３によりレベルが変化される。この出
力信号の一部は雑音成分を帯域制限する帯域ろ波器４を
通り、周波数位相比較器５およびレベル検出器６に供給
される。

基準信号発生器７の出力信号は、周波数位相比較器５
に供給され、前記帯域ろ波器４の出力信号との周波数位
相比較が行われる。比較された結果生ずる誤差成分は、
A/D変換器８によりディジタル信号に変換されて論理回
路９に加えられる。論理回路９は入力された信号に対し
てディジタル・フィルタ処理を行い、その出力信号をD/
A変換器10によりアナログ信号に変換して電圧制御発振
器２に負帰還し、その発振周波数を変化させる。この一
連の動作は、周波数位相比較器５の誤差成分がゼロとな
るまで続き、この結果AFC・AGC回路の出力周波数は、入
力信号の周波数変化を吸収し、常に一定周波数となる。

一方、レベル検出器６の検波出力は、前記A/D変換器
８によりディジタル信号に変換されて論理回路９に加え
られる。論理回路９は入力された信号の履歴を持ってお
り、この信号がAFC・AGC回路の入力信号の基準レベルに
応じた値に収束するようなある適当な時定数を持ってAG
C制御信号を出力する。この信号をD/A変換器10によりア
ナログ信号に変換して、可変抵抗減衰器３に負帰還し、
その減衰量を変化させる。この一連の動作は、レベル検
出器６の検波出力が決められた値になるまで続く。この
結果AFC・AGC回路の出力レベルは、入力信号のレベル変
化を吸収し、常に一定レベルとなる。

ここで、衛星通信において狭帯域信号を送受信する場
合の地上局の装置構成の一例を第３図に示す。第３図に
おいて、各変調器MODで変調された信号およびこの地球
局がパイロット信号送信局の場合は、パイロット信号発
生器PIL OSCの出力信号がコンバイナCOMBで１つの信号
に束ねられ、送信電力制御盤TPCにより制御されるレベ
ル制御盤LEV CONTにより送信レベルを制御され、送信
周波数変換器U/CによりRF信号に変換され、高出力増幅
器HPAで増幅されてアンテナANTより衛星に向け送信され
る。

一方、アンテナANTで受信された信号は、低雑音増幅
器LNAで増幅され、受信周波数変換器D/CによりIF信号に
変換され、自動周波数・利得制御盤AFC・AGCにより周波
数・利得制御され、分配器DIVにより分配され、各復調
器DEMにより復調される。

ここで、この地球局がパイロット信号送信局，または
送信信号送信局であれば、図のように自動周波数・利得
制御盤AFC・AGCの制御信号は送信電力制御盤TPCに加え
られ、送信電力の制御情報となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

いま、パイロット信号が降雨減衰等以外の原因で一瞬
切れる、例えば送信系のパイロット信号発生器PIL OSC
が何らかの原因で現用／予備が切替わったとすると、地
上局から静止衛星に送った信号が戻ってくるまでに約0.
5秒かかるため、受信系ではパイロット信号が切れて約
0.5秒後にこの信号を受取ることになる。この時、自動
周波数・利得制御盤AFC・AGCのAGCの時定数が0.5秒に比
べ充分小さいとすると、パイロット信号が切れた瞬間AG
Cはフル・ゲインとなり、送信電力制御盤TPCはこの制御
信号を受取り、この情報を基にレベル制御盤LEV CONT
を制御し送信電力を増加させる。しかし、この時変調器
MODの信号は正常レベルを出力しているので、結果とし
て過大な電力を送信することになり、この信号を受取る
衛星のトランスポンダが飽和して他の信号系に悪影響を
及ぼすという不具合が生じる。このため、従来のAFC・A
GC回路のAGCの時定数は0.5秒に比べて充分大きな値が選
ばれている。

ここで、第２図において周波数位相比較器５にアナロ
グ位相比較器を使っている場合は、位相同期している状
態で入力信号のレベルがAGCの時定数に比べて充分速い
速度で急激に増加した場合、入力信号の周波数が変化し
ないにもかかわらず誤差信号を出力してしまうという特
性を持っており、この瞬間受信信号の周波数位相同期が
外れてしまうという問題点があった。

本発明の目的は、このような周波数位相同期の外れを
防止した自動周波数・利得制御回路を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の自動周波数・利得制御回路は、周波数混合器
で周波数変換され、かつ可変抵抗減衰器で出力レベルが
変化された信号が周波数位相比較器に入力される信号系
に、時定数の小さい自動利得制御回路を介挿した構成と
する。

この時定数の小さい自動利得制御回路は、例えば、第
２の可変抵抗減衰器と、この可変抵抗減衰器の出力を２
分して一方を周波数位相比較器に入力させる分波器と、
分波した他方が入力されてそのレベルに応じて前記第２
の可変抵抗減衰器を制御する第２のレベル検出器とで構
成される。

〔作用〕

本発明によれば、AFCの信号系に介挿した時定数の小
さいAGC回路により、入力信号のレベルの急激な変動に
対してもAFC制御のための信号の出力レベルを一定に保
持でき、周波数位相同期が外れることを防止する。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図に本発明の一実施例のブロック図を示す。入力
信号を電圧制御発振器２からの信号と周波数混合器１に
おいて周波数混合し、両信号の差周波数の出力信号を外
部からの制御信号により減衰量を可変できる可変抵抗減
衰器３によりレベルを変化させ、帯域ろ波器４に入力さ
せる。

そして、ここでは、帯域ろ波器４の出力信号が周波数
位相比較器５に入力される系に、同図に破線で囲むよう
に、時定数の小さいAGC回路を介挿している。このAGC回
路は、外部からの制御信号により減衰量を可変できる第
２の可変抵抗減衰器11と、この出力を２つに分波して、
一方を周波数位相比較器５に入力させる分波器12と、分
波された他方の信号のレベルを検出して前記第２の可変
抵抗減衰器11の減衰量を制御する第２のレベル検出器13
とで構成される。

ここで、第２のレベル検出器13の出力信号は、第２の
可変抵抗減衰器11に負帰還され、前記帯域ろ波器４の出
力信号に対しAGCをかける。

この結果、周波数位相比較器５に入力される信号レベ
ルは一定に保たれ、この信号は基準信号発生器７との間
で周波数位相比較された結果生ずる誤差成分をA/D変換
器８によりディジタル信号に変換して論理回路９に加え
る。論理回路９はこの信号を従来の方法と同様にAFC制
御情報として扱い、その出力信号をD/A変換器10により
アナログ信号に変換して電圧制御発振器２に負帰還する
ことにより、従来と同様に入力信号に対してAFCをかけ
る。

一方、帯域ろ波器４からレベル検出器６を通した信号
はA/D変換器８でディジタル信号に変換され、論理回路
９に加えられ、論理回路９はこの信号を従来の方法と同
様にAGC制御情報として扱い、その出力信号をD/A変換器
10によりアナログ信号に変換して可変抵抗減衰器３に負
帰還することにより従来と同様に入力信号に対してAGC
をかける。

ここで、第２の可変抵抗減衰器11および第２のレベル
検出器13によって行われるAGCの時定数が充分小さく設
定されていることにより、入力信号のレベルが急激に増
加しても、第２の可変抵抗減衰器11の出力信号は一定レ
ベルに保たれ、入力信号の周波数が変化しない限り、周
波数位相比較器５が周波数誤差情報を送出することはな
くなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、AFCをかけるために必
要な情報を得る信号系に時定数の小さいAGC回路を介挿
しているので、入力信号に対するAGCの時定数を従来と
同様に大きくとっても、入力信号のレベルが急激に増加
した場合に周波数位相同期が外れることがないという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のAFC・AGC回路の一実施例のブロック
図、第２図は従来のAFC・AGC回路のブロック図、第３図
は衛星通信において狭帯域信号を送受信する場合の地上
局の構成を示すブロック図である。 １……周波数混合器、２……電圧制御発振器、３……可
変抵抗減衰器、４……帯域ろ波器、５……周波数位相比
較器、６……レベル検出器、７……基準信号発生器、８
……A/D変換器、９……論理回路、10……D/A変換器、11
……第２可変抵抗減衰器、12……分波器、13……第２レ
ベル検出器。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号と電圧制御発振器からの信号を混
   合して周波数変換する周波数混合器と、この周波数混合
   器の出力レベルを可変する可変抵抗減衰器と、基準信号
   発生器と、この基準信号発生器の信号と前記可変抵抗減
   衰器を帯域制限した信号とを位相比較する周波数位相比
   較器と、前記帯域制限した信号のレベルを検出するレベ
   ル検出器と、前記周波数位相比較器とレベル検出器の各
   出力により前記電圧制御発振器の発振周波数と可変抵抗
   減衰器の減衰量を制御する手段とを備える自動周波数・
   利得制御回路において、前記帯域制限された信号が前記
   周波数位相比較器に入力される信号系に、時定数の小さ
   い自動利得制御回路を介挿したことを特徴とする自動周
   波数・利得制御回路。
2. 【請求項２】時定数の小さい自動利得制御回路は、第２
   の可変抵抗減衰器と、この可変抵抗減衰器の出力を２分
   して一方を前記周波数位相比較器に入力させる分波器
   と、分波した他方が入力されてそのレベルに応じて前記
   第２の可変抵抗減衰器を制御する第２のレベル検出器と
   を備えてなる特許請求の範囲第１項記載の自動周波数・
   利得制御回路。