JP3132723B2 - 位相同期受信機 - Google Patents

位相同期受信機

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JP3132723B2 JP09038522A JP3852297A JP3132723B2 JP 3132723 B2 JP3132723 B2 JP 3132723B2 JP 09038522 A JP09038522 A JP 09038522A JP 3852297 A JP3852297 A JP 3852297A JP 3132723 B2 JP3132723 B2 JP 3132723B2
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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、位相同期受信機に
関し、特に信号の捕捉を高速かつ正確に行い得る衛星通
信システム用の位相同期受信機に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、衛星通信システム用の受信機
は、衛星からの微弱な電波を受信するため、狭い帯域で
高感度の位相同期を行う位相同期回路を用いて構成され
ており、例えば、特開平5−63740号公報に記載さ
れているような位相同期受信機が知られている。図4
は、前記公報に記載されている位相同期受信機のブロッ
ク図である。
【0003】図4において、受信信号は混合器1におい
て電圧制御発振器4の出力と混合されて中間周波数帯に
周波数変換された後、利得制御増幅器2に入力される。
利得制御増幅器2の出力は、共通の基準信号発生器6か
らの基準信号を受け入れる位相検波器3及び同期検波器
5にそれぞれ入力される。位相検波器3の出力は、通常
は信号切替器11、低域ろ波器(LPF)15を介して
電圧制御発振器4に加えられることにより、位相同期ル
ープ(PLL)を形成している。一方、同期検波器5の
出力は低域ろ波器(LPF)7を介して利得制御増幅器
2に加えられ、自動利得制御ループ(AGCループ)を
形成している。
【0004】受信信号の初期捕捉を行うときには、前記
位相同期ループを解除するとともに、マイクロプロセッ
サ9から所定範囲の受信周波数を掃引するデータを送出
し、該送出された掃引データをD/A変換器10によっ
てアナログ電圧に変換して電圧制御発振器4に直接供給
する。マイクロプロセッサ9は、メモリ8に書き込まれ
ている制御プログラムによって周波数捕捉動作を実行す
る。即ち、図5あるいは図6に示されているように、受
信信号捕捉動作が開始されると、掃引開始周波数に相当
するデータがマイクロプロセッサ9から送出され、D/
A変換器10を介して電圧制御発振器4に供給される。
【0005】電圧制御発振器4からは、掃引開始周波数
に相当する局部発振周波数が出力され、混合器1におい
て受信信号と混合されて中間周波数に変換された信号が
利得制御増幅器2に入力される。利得制御増幅器の出力
レベルは同期検波器5により検出され、LPF7を介し
て利得制御増幅器2に利得制御信号として供給されると
ともにA/D変換器14によりデジタルデータに変換さ
れてマイクロプロセッサ9に取り込まれ、受信レベルと
してメモリ8に記憶される。マイクロプロセッサ9はこ
の動作を所定の周波数範囲にわたって実行した後、メモ
り8から最大受信レベルを示すデータを探し出し、当該
最大受信レベルに対応するデータの近傍のデータをD/
A変換器10を介して電圧制御発振器4に掃引電圧とし
て供給する。同期検出器12は、同期検波器5の出力か
ら位相同期ループの同期、非同期を判定し、同期したと
きに信号切替器11をPLLループ側に切り換える。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この従来の受信信号捕
捉動作においては、利得制御増幅器2は自動利得制御ル
ープ(AGCループ)により利得制御されているため
に、周波数掃引により生ずる中間周波数の信号強度の変
化に対応して利得制御増幅器2の利得が変化するので、
その利得が一定となって利得制御増幅器2の出力が安定
するまで、これを入力とする同期検波器5の出力も一定
とならず、その間は検波結果が得られない。即ち、電圧
制御発振器4に入力される制御電圧が変化すると、混合
器1に入力される前記電圧制御発振器4の出力周波数が
変化し、前記混合器1から出力される中間周波数信号の
レベルが変化する。この信号は利得制御増幅器2により
増幅され、位相検波器3及び同期検波器5に入力され
る。その結果、前記位相検波器3及び同期検波器5の出
力が変化する。
【0007】AGCループを構成する前記同期検波器5
の出力変化は、前記利得制御増幅器2にフィードバック
され、前記利得制御増幅器の利得を変化させる。これに
より、前記位相検波器3及び同期検波器5の入力は再び
変化する。この一連の動作のため、変化量に対してAG
Cループの動作が安定するまで、前記電圧制御発振器4
に入力される制御電圧(掃引信号)に対応した検波結果
を得ることができない。
【0008】したがって、周波数掃引を行う場合、1ス
テップ周波数を変化させてからメモリ8に記憶する検波
結果を得るまでに、利得制御増幅器2の利得が安定する
時間つまりAGCループの時定数を考慮した期間だけ待
たなければならず、捕捉動作に時間がかかるという問題
があった。
【0009】本発明は、前記の問題点を解消することを
目的とし、受信信号の初期捕捉を高速かつ正確に行うこ
とができる位相同期受信機を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の位相同期受信機
は、受信信号が捕捉されている場合には、同期検波器の
出力を利得制御増幅器にフィードバックしてAGCルー
プを動作させ、一方、受信信号の捕捉動作中において、
周波数掃引動作中はAGCループを停止し、利得制御増
幅器には一定の制御電圧を加え、利得一定の増幅器とし
て動作させるようにしている。すなわち、受信信号の捕
捉動作における周波数掃引動作中は、マイクロプロセッ
サが、一定の信号をD/A変換器へ出力し、D/A変換
器によってアナログ変換された一定の電圧を制御信号と
して利得制御増幅器に加える。
【0011】一方、受信信号は、利得が一定に設定され
ている利得制御増幅器によって増幅された後、同期検波
され、A/D変換器によりデジタル信号に変換されてマ
イクロプロセッサに入力される。マイクロプロセッサは
この検波出力レベルを計測し、そのときの電圧制御発振
器への制御電圧(掃引信号)とともにメモリに記憶させ
る。この間,AGCループは動作していないため、掃引
中の各周波数における利得一定な同期検波出力が、即座
に正しく対応して得られる。
【0012】
【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。受信信号は混合器1において電圧
制御発振器4の出力と混合されて中間周波数帯に周波数
変換された後、利得制御増幅器2に入力される。利得制
御増幅器2の出力は、共通の基準信号発生器6からの基
準信号を受け入れる位相検波器3及び同期検波器5にそ
れぞれ入力される。位相検波器3の出力は、通常は信号
切替器11、LPF15を介して電圧制御発振器4に加
えられることにより、位相同期ループ(PLL)を形成
している。
【0013】一方、同期検波器5の出力はLPF7経て
A/D変換器14によってデジタル信号に変換され、マ
イクロプロセッサ9に入力される。通常、前記マイクロ
プロセッサ9はA/D変換器14から入力された前記デ
ジタル信号と同じデジタル信号をD/A変換器13に出
力し、ここで再度アナログ信号に変換された信号を利得
制御増幅器2に利得制御信号として加えることにより自
動利得制御(AGC)ループが形成される。
【0014】受信信号の初期捕捉を行うときには、前記
位相同期ループ及び自動利得制御ループが解除され、利
得制御増幅器2に対してはマイクロプロセッサ9から一
定の利得制御信号がD/A変換器13を介して加えられ
る。また、マイクロプロセッサ9は所定範囲の受信周波
数を掃引するデータを送出し、該送出した掃引データを
D/A変換器10によってアナログ電圧に変換して電圧
制御発振器4に直接供給するとともに、前記A/D変換
器14の出力信号レベルを計測し、かつそのレベルを得
たときの電圧制御発振器4へ供給された掃引信号をそれ
ぞれメモり8に記憶させる。更に、マイクロプロセッサ
9は、メモリ8に記憶された制御電圧に基づいて前記D
/A変換器10を介して電圧制御発振器4に所望の周波
数の近傍のみを掃引する信号を出力する図2は、本発明
の位相同期受信機の周波数捕捉動作手順を示すフローチ
ャートである。受信信号捕捉動作が開始される(10
1)と、マイクロプロセッサ9から利得制御増幅器2へ
出力される利得制御電圧が一定に制御され、利得制御増
幅器2の利得を一定にする(102)。次に電圧制御発
振器4に掃引開始周波数を発振させるため、マイクロプ
ロセッサ9から周波数掃引制御信号を電圧制御発振器4
に供給し、混合器1に掃引開始信号を入力する(10
3)。このときの同期検波器5の出力はLPF7、A/
D変換器14を介してマイクロプロセッサ9に取り込ま
れる。マイクロプロセッサ9は、それを受信レベルに変
換した後、前記周波数掃引制御信号値と対応させてメモ
り8に保存する(104)。これら一連の動作を、掃引
周波数を進めながら掃引終了周波数まで行う(105、
106)。
【0015】この手順の実行中、信号切替器11は、マ
イクロプロセッサ9から出力された周波数掃引信号がD
/A変換器14を介して電圧制御発振器4に直接送られ
るように設定されており、PLLループはオープンルー
プとなっている。
【0016】前記掃引が終了した後、マイクロプロセッ
サ9は前記メモリ8に記憶された受信レベルの中から最
大レベルのものを求め(107)、これと対応して記憶
されている周波数制御信号値をその近傍で僅かに変化さ
せ、微小ステップの掃引を行う(108)。このとき信
号切替器11は同期検出器12からの信号を受け、位相
同期が得られたか否かを判定し(109)、位相同期が
得られた場合には信号切替器11は入力信号をマイクロ
プロセッサ9の出力信号から位相検波器3の出力信号に
切り換えるように設定して、それ以後はPLLループを
形成することにより位相同期を得る(110)。
【0017】図3は、本発明の位相同期受信機の図2と
は異なる周波数捕捉動作手順を示すフローチャートであ
る。受信信号捕捉動作が開始される(101)と、図2
の場合と同様に、マイクロプロセッサ9から利得制御増
幅器2へ出力される利得制御電圧が一定に制御され、利
得制御増幅器2の利得を一定にする(102)。次に電
圧制御発振器4に掃引開始周波数を発振させるため、マ
イクロプロセッサ9から周波数掃引制御信号を電圧制御
発振器4に供給し、混合器1に掃引開始信号を入力する
(103)。このときの同期検波器5の出力はLPF
7、A/D変換器14を介してマイクロプロセッサ9に
取り込まれる。マイクロプロセッサ9は、それを受信レ
ベルに変換した後、メモリ8に記憶されている受信レベ
ルと比較し、メモリに記憶されている受信レベルよりも
大きいときのみ前記周波数掃引制御信号値と対応させて
メモり8の内容を更新する(104)。これら一連の動
作を、掃引周波数を進めながら掃引終了周波数まで行う
(105、106)。したがって、掃引を終了したと
き、メモリ8には最も大きい受信レベルとそれに対応す
る周波数掃引制御信号値のみが記憶されていることにな
る。
【0018】前記掃引が終了した後、マイクロプロセッ
サ9は前記メモリ8に記憶された受信レベルと対応して
記憶されている周波数制御信号値をその近傍で僅かに変
化させ、微小ステップの掃引を行う(108)。このと
き信号切替器11は同期検出器12からの信号を受け、
位相同期が得られたか否かを判定し(109)、位相同
期が得られた場合には信号切替器11は入力信号をマイ
クロプロセッサ9の出力信号から位相検波器3の出力信
号に切り換えるように設定し、位相同期を得る(11
0)ように動作する。
【0019】なお、実施例では、前記マイクロプロセッ
サ9は、前記位相同期ループが形成されているときに
は、A/D変換器14から出力される受信信号レベルを
入力し、該受信信号レベルに応じた信号をD/A変換器
13を介して利得制御増幅器2に利得制御信号として加
えることにより自動利得制御ループの一構成要素として
機能するように構成されているが、前記自動利得制御ル
ープの動作に関わらず、利得制御増幅器2の利得を任意
の値に操作できる信号をD/A変換器13を介して利得
制御増幅器2に利得制御信号として加えるように構成し
てもよい。
【0020】
【発明の効果】本発明は、受信信号捕捉のために周波数
掃引動作を行っている間は、利得制御増幅器の利得を一
定に固定しているので、AGCループの時定数に影響さ
れることなく、受信信号の捕捉動作を高速に行うことが
できる。また、AGCループの構成にマイクロプロセッ
サを介在させているので、位相同期受信機のAGCルー
プゲインを任意に設定することができ、ソフトウェアに
よって容易にループゲインを調節することができる。
【0021】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位相同期受信機の実施の形態を示すブ
ロック図である。
【図2】本発明の位相同期受信機の掃引実行手順を示す
フローチャートである。
【図3】本発明の位相同期受信機の他の掃引実行手順を
示すフローチャートである。
【図4】従来の位相同期受信機の例を示すブロック図で
ある。
【図5】従来例の位相同期受信機の掃引実行手順を示す
フローチャートである。
【図6】従来例の位相同期受信機の他の掃引実行手順を
示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 混合器 2 利得制御増幅器 3 位相検波器 4 電圧制御発振器 5 同期検波器 6 基準信号発振器 7,15 低域ろ波器(LPF) 8 メモリ 9 マイクロプロセッサ 10,13 D/A変換器 11 信号切替器 12 同期検出器 14 A/D変換器
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 1/26 H03J 7/18 H04L 27/22

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】受信信号を中間周波数信号に周波数変換す
    る混合器と、該混合器の出力信号 を増幅する利得制御増幅器と、 該利得制御増幅器の出力信号の位相を検出する位相検波
    器と、 該位相検波器からの信号を入力して位相同期ループを形
    し前記混合器へ局部発振周波数信号を供給する電圧制
    御発振器と、前記利得制御増幅器の出力振幅を検出する同期検波器
    と、 制御手段と、 前記同期検波器の出力をデジタル信号に変換して前記制
    御手段へ出力するA/D変換器と、 前記位相同期ループの切り換え制御を行う信号切替器
    と、 位相同期ループを解除して受信信号の捕捉を行うとき
    に、前記電圧制御発振器の出力周波数を掃引する掃引信
    号を前記制御手段から入力し、アナログ電圧に変換して
    前記電圧制御発振器へ出力する第1のD/A変換器と、 前記制御手段から出力される前記利得制御増幅器の利得
    制御用のデータをアナログ信号に変換する第2のD/A
    変換器と、 前記受信信号の捕捉を行うときに、前記A/D変換器か
    ら出力されたレベルと、このレベルを得たときの前記電
    圧制御発振器への制御電圧を記憶するメモリとを備え、 前記制御手段は、前記受信信号の捕捉が開始されると、
    前記第2のD/A変換器を介して前記利得制御増幅器に
    一定の利得制御信号を加えるとともに、前記A/D変換
    器から出力された受信信号レベルと該受信信号レベルを
    得たときの前記電圧制御発振器への掃引信号のデータを
    前記メモリに記憶させ、該記憶された受信信号レベルを
    基にして所望の受信信号を選択し、該選択された受信信
    号に対応する掃引信号を前記メモリから読み出し、読み
    出された掃引信号の近傍のみを再度掃引信号として前記
    第1のD/A変換器を介して前記電圧制御発振器へ供給
    することにより受信信号の捕捉を行うとともに、前記位
    相同期ループが形成されているときには、前記A/D変
    換器から出力された受信信号レベルに応じた信号を前記
    第2のD/A変換器を介して前記利得制御増幅器に利得
    制御信号として加え ることにより自動利得制御ループの
    一構成要素として機能する ことを特徴とする位相同期受
    信機。
  2. 【請求項2】前記制御手段は、マイクロプロセッサによ
    って構成されていることを特徴とする請求項1記載の位
    相同期受信機。
  3. 【請求項3】前記信号切替器は、前記電圧制御発振器の
    入力を前記第1のD/A変換器と前記位相検波器とで切
    り換えるように構成され、位相同期が得られたときに前
    記位相検波器側に切り換えられることを特徴とする請求
    項1または2記載の位相同期受信機。
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