JP3070530B2 - 自動周波数制御方法及び回路 - Google Patents

自動周波数制御方法及び回路

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    • H—ELECTRICITY
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、受信器における自
動周波数制御（ＡＦＣ）回路に関し、特に準同期検波回
路の局部発振器をＡＦＣ制御のリファレンス周波数とす
る構成を用いる受信器における電圧制御発振器の制御方
法及び回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、無線受信機にて自動周波数制御
（ＡＦＣ）を実現する手段として、復調器の搬送波再生
回路等から得られる周波数誤差情報に基づいて制御電圧
を求め、準同期検波器のリファレンス発振器（通常、電
圧制御発振器（ＶＣＯ）等）を制御する方式が用いられ
ている。
【０００３】図４は、従来方式のＡＦＣ回路の一構成例
を示しており、ＡＦＣの制御ループは、準同期検波回路
２１、ローパスフィルタ２２、復調回路２３、周波数制
御回路２５、及び電圧制御発振器（ＶＣＯ）２６から構
成されている。
【０００４】次に、その動作について説明する。電圧制
御発振器（ＶＣＯ）２６は、アンテナ・アンプから準同
期検波回路２１に入力される受信信号に対してほぼ同期
したリファレンス周波数で発振しており、その発振出力
は準同期検波回路２１に入力される。準同期検波回路２
１は、電圧制御発振器２６の出力をリファレンスとして
準同期検波を行う。ローパスフィルタ２２は、準同期検
波回路２１から出力される受信信号から不要な周波数成
分やノイズ成分を除く。復調回路２３では、乗算器２３
１が搬送波再生回路２３２から出力される再生搬送波を
用いてフィルタ２２の出力を同期検波し、受信データを
再生する。
【０００５】また、搬送波再生回路２３２は、乗算器２
３１から得られる同期検波出力から受信搬送波を再生す
るとともに、復調回路入力における受信信号の残留周波
数誤差情報ａを出力する。周波数制御回路２５は、該周
波数誤差情報ａに基づき、その周波数誤差が少なくなる
方向にＶＣＯ２６の制御電圧を制御する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一般に、準同期検波器
の周波数リファレンスとして用いられる発振器（この場
合ＶＣＯ）は、その出力が無線周波数帯まで逓倍される
が故、高い周波数精度及び周波数安定度が要求される。
これは、発振器が持つ初期偏差、径年変化、温度特性な
どによる周波数誤差が逓倍された分だけ増幅されてしま
うためである。その結果、後段に控える復調回路から見
れば、受信しようとするチャネルそのものの周波数誤差
に更にＶＣＯに起因する周波数誤差も加算されることに
なるので、復調器の能力（周波数引き込みレンジ）に対
する要求は厳しくなる。
【０００７】すなわち、装置電源投入時やチャネル切替
時など、何らかの理由によりＶＣＯがリセットされた場
合には、ＶＣＯの初期設定値をいかに定めるかという問
題が生じるが、リセット後のＶＣＯの初期値がＡＦＣに
よる最終収束値に近くない限り、ＶＣＯの周波数偏差に
よる周波数誤差が検波後の信号に上乗せされ、受信信号
の初期同期引き込み特性の劣化をもたらすことになる。
【０００８】また、低データレート衛星通信システムな
どのように無線周波数に対してチャネルの帯域幅・チャ
ネル周波数間隔が狭いシステムにおいては、隣接チャネ
ルへの誤同期が生ずる危険がある。更に、ＶＣＯの偏差
があまり大きい場合には、検波後の信号の信号帯域が部
分的にフィルタの通過帯から外れてしまい、信号電力対
雑音電力比の劣化を生じて、受信同期引き込み特性が劣
化するという問題がある。
【０００９】デジタル復調が用いられる場合には、受信
チャネルの引き込み過程にて離散フーリエ変換演算など
によってＶＣＯ、受信チャネル両者の周波数誤差を諸共
推定する工程を追加することによって同期引き込みを行
うことができるが、その場合には、推定に要する演算時
間の分だけ同期引き込み所要時間がのびるという欠点が
ある。
【００１０】これらの理由から、従来方式においては、
初期偏差、径年変化あるいは周囲温度によって周波数が
変動しないような必然的に高価な高精度・高安定発振器
を装置設計時に採用することを余儀なくされていた。
【００１１】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、準同期検波回路の局部発振
器をＡＦＣ制御のリファレンス周波数とする構成を用い
る受信機において、準同期検波回路のリファレンス発振
器の周波数出力を安定化する回路及び制御方式を提供す
ることにより、リファレンス発振器の諸周波数偏差の受
信特性への影響を抑え、信号引き込み特性の改善及び受
信機のコスト低減を図ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明による自動周波数
制御回路は、ＶＣＯに対する周波数制御値を保存するた
めの複数の記憶手段と、ＶＣＯの周囲温度を測定する温
度測定手段と、ＶＣＯのリセットや受信チャネル切替の
発生の有無に応じて記憶手段からの周波数制御値を読み
出しを制御する選択手段と、フレーム同期状態に応じて
記憶手段の保存値の更新を制御する手段と、装置制御プ
ロセッサ、温度測定手段、フレーム同期回路からの情報
に基づいて前記各手段を制御する手段を備えている。
【００１３】ＡＦＣの引き込みが完了してフレーム同期
が確立された状態では、周波数制御回路からＶＣＯに送
られるＶＣＯの設定値は、ＶＣＯの諸偏差に起因する周
波数誤差成分をも補償する値となっている。そこで、受
信機の運用中はフレーム同期確立中に限り、定期的にＶ
ＣＯ設定値をその時のＶＣＯ周辺温度情報とともに記憶
手段に記憶する。これにより、受信機には学習効果によ
ってその受信機固有のデータベースが構築されていく。
【００１４】装置制御プロセッサから電源投入やチャネ
ル切替等が生じた、との情報があったときには、制御手
段、選択手段によって、その時のＶＣＯ周囲温度に応じ
て記憶されたＶＣＯ初期設定値が周波数制御回路に呼び
戻される。この作用により、ＡＦＣの引き込み所要時間
は短縮され、また、従来よりも周波数精度・周波数安定
度の点で劣るＶＣＯを用いたとしても、受信機特性への
悪影響は緩和されることになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態を示
すブロック図である。図１において、１は準同期検波回
路、２はローパスフィルタ、３は復調回路、３１は乗算
器、３２は搬送波再生回路、４はフレーム同期回路、５
は周波数制御回路、６はＶＣＯ、７，８，９はスイッ
チ、１０は制御ロジック、１１は不揮発メモリ、１２は
温度センサ、１３は装置制御プロセッサである。これら
のうち、スイッチ７，８，９、制御ロジック１０、不揮
発メモリ１１及び温度センサ１２によって本発明の特徴
であるリファレンス発振器補償回路を形成している。
【００１６】次に、図１に示す回路の動作について説明
する。前記従来例と同じ過程にて受信データが再生さ
れ、残留周波数誤差成分の情報ａが検出される。フレー
ム同期回路４は該受信データから受信フレーム同期を確
立するとともに、その時々のフレーム同期情報を出力す
る。
【００１７】周波数制御回路５は、前記従来例と同様に
残留周波数誤差情報ａからＶＣＯ６に対する制御値を求
めるが、更に、求めた制御値をスイッチ９を介して不揮
発メモリ１１に出力する機構及び不揮発メモリ１１から
スイッチ７を介して読み込んだ制御値を周波数制御回路
出力値としてＶＣＯ６に設定する機構を備えている。
【００１８】不揮発メモリ１１は、ｎ個のメモリ素子Ｍ
１，Ｍ２，・・・Ｍｎから構成され、ｎ通りの温度条件
に対応するＶＣＯ設定値を記憶することができる。
【００１９】制御回路１０は、温度センサ１２、装置制
御プロセッサ１３、フレーム同期回路４から受ける情報
に応じてそれぞれスイッチ７、８、９を制御する。その
制御ロジックの一例を図２に示す。すなわち、スイッチ
７は、装置電源が投入され、ＶＣＯがリセットされたと
きに一度だけメモリに保存されていたＶＣＯ制御値を周
波数制御回路５に読み込ませる。スイッチ８は、ＶＣＯ
の温度に応じてデータの保存先・読み出し先のメモリ素
子を選択する。また、スイッチ９は、フレーム同期状態
時に限って閉じ、メモリ素子の記憶値の更新を許可す
る。
【００２０】図３は、図２に示す定義により、フレーム
同期状態・温度に応じた各スイッチの制御過程、及び各
メモリ素子、ＶＣＯ初期設定の様子を示すタイムチャー
トの一例である。
【００２１】以上の動作により、フレーム同期が確立さ
れているとき（すなわち周波数の引き込みが十分に達成
されているとき）のＶＣＯ制御値がＶＣＯ動作温度とと
もに不揮発性メモリに格納され、次回の電源投入時には
ＶＣＯ温度に応じて記憶されていた設定値を周波数制御
の初期設定値とすることになり、温度特性をはじめとす
るＶＣＯの諸周波数偏差が準同期検波信号に周波数誤差
を追加する現象が現れることを防ぐことができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、自動周波数制御回路が
一種の学習機能を持つことになり、準同期検波回路のリ
ファレンス発振器の初期偏差、径年変化、温度特性に起
因する周波数誤差による受信特性劣化を緩和することが
可能となるので、周波数精度・周波数安定度の面で多少
劣るリファレンス発振器を使った場合でも、等価的によ
り精度の高いリファレンス発振器を使った場合と同等の
特性が得られるので、受信機のコスト低減を図ることが
できる。
【００２３】また、初期同期引き込み時の受信チャネル
の見かけ上の周波数誤差が縮小されることによって、同
期引き込み特性が安定化され、周波数推定ルーチンなど
を追加する必要がなくなるので、ＡＦＣ引き込み・受信
同期引き込み時間の短縮が可能となる。
【００２４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるスイッチ制御ロジ
ックを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるスイッチ及びＶＣ
Ｏの制御動作を示すタイムチャートである。
【図４】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 準同期検波回路 ２ ローパスフィルタ ３ 復調回路 ３１ 乗算器 ３２ 搬送波再生回路 ４ フレーム同期回路 ５ 自動周波数制御回路 ６ 電圧制御発振器（ＶＣＯ） ７，８，９ スイッチ １０ 情報格納・読み出し制御回路 １１ 不揮発メモリ １２ 温度センサ １３ 装置制御プロセッサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 1/06 - 1/26 H03J 7/02 - 7/18

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電圧制御発振器の発振出力をリファレン
    ス信号として受信信号を準同期検波し、該準同期検波さ
    れた出力から受信搬送波を再生して該準同期検波出力を
    同期検波し、受信データを再生するとともに前記準同期
    検波された信号の残留周波数誤差情報を前記電圧制御発
    振器制御用の周波数制御回路にフィードバックする自動
    周波数制御方法において、 前記周波数制御回路が出力する周波数制御値を、前記電
    圧制御発振器の周囲温度と対応させて記憶かつ更新し、
    電源投入時または受信チャネル切替時に、前記電圧制御
    発振器の周囲温度に対応した前記周波数制御値を読み出
    して前記電圧制御発振器に初期設定値として供給するこ
    とを特徴とする自動周波数制御方法。
  2. 【請求項２】 前記再生された受信データのフレーム同
    期が確立されている時に、前記記憶されている周波数制
    御値を更新することを特徴とする請求項１記載の自動周
    波数制御方法。
  3. 【請求項３】 電圧制御発振器をリファレンス発振器と
    して受信信号を準同期検波する準同期検波回路と、該準
    同期検波回路出力から受信搬送波を再生して該準同期検
    波出力を同期検波し、受信データを再生するとともに準
    同期検波された信号の残留周波数誤差情報を出力する復
    調回路と、この残留周波数誤差情報に基づいてその周波
    数誤差が少なくなるように前記電圧制御発振器を制御す
    る周波数制御回路とによって構成される受信器におい
    て、 前記電圧制御発振器の周囲温度を測定する温度測定手段
    と、前記周波数制御回路が出力する周波数制御値を前記
    温度測定手段の測定温度と対応させて保存しかつ更新さ
    れる複数の記憶手段と、装置電源投入時または受信チャ
    ネル切替時に、前記電圧制御発振器の周囲温度に応じて
    前記記憶手段から前記周囲温度に対応する周波数制御値
    を読み出して前記電圧制御発振器に初期設定値として供
    給する手段を備えていることを特徴とする自動周波数制
    御回路。
  4. 【請求項４】 前記復調回路の再生データ出力からフレ
    ーム同期を確立するフレーム同期回路と、フレーム同期
    状態に応じて前記記憶手段の保存値の更新を制御する制
    御手段とを備えていることを特徴とする請求項３記載の
    自動周波数制御回路。
  5. 【請求項５】 電圧制御発振器をリファレンス発振器と
    して受信信号を準同期検波する準同期検波回路と、該準
    同期検波回路から出力される受信信号から不要な周波数
    成分・ノイズ成分を取り除くフィルタと、該フィルタの
    出力から受信搬送波を再生して該フィルタ出力を同期検
    波し、受信データを再生するとともに準同期検波された
    信号の残留周波数誤差情報を出力する復調回路と、この
    残留周波数誤差情報に基づいてその周波数誤差が少なく
    なるように前記電圧制御発振器を制御する周波数制御回
    路とによって構成される受信器において、 前記電圧制御発振器の周囲温度を測定する温度センサ
    と、装置電源投入や受信チャネル切替による前記電圧制
    御発振器のリセット情報を提供する装置制御プロセッサ
    と、前記復調回路の再生データ出力からフレーム同期を
    確立するフレーム同期回路と、前記周波数制御回路が出
    力する周波数制御値を保存するための複数の記憶手段
    と、前記記憶手段からの周波数制御値の読み出しを制御
    する選択手段と、フレーム同期状態に応じて記憶手段の
    保存値の更新を制御する選択手段と、前記電圧制御発振
    器の周囲温度に応じて保存・読み出し対象の記憶手段を
    選ぶ選択手段と、前記装置制御プロセッサ、前記温度セ
    ンサ、前記フレーム同期回路からの情報に基づいて前記
    選択手段を制御する制御回路を備えることを特徴とする
    自動周波数制御回路。
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