JP3272963B2 - デジタル周波数復調器 - Google Patents

デジタル周波数復調器

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    • H03D3/02—Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations by detecting phase difference between two signals obtained from input signal
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/10—Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
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    • H04L27/156—Demodulator circuits; Receiver circuits with demodulation using temporal properties of the received signal, e.g. detecting pulse width
    • H04L27/1563—Demodulator circuits; Receiver circuits with demodulation using temporal properties of the received signal, e.g. detecting pulse width using transition or level detection

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  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はデジタル周波数復調
器に関する。本発明は、フーコー電流センサ（ｃａｐｔ
ｅｕｒｓ ａ ｃｏｕｒａｎｔｓ ｄｅ Ｆｏｕｃａｕ
ｌｔ）から送出される例えば速度測定、近接、あるいは
移動についての信号の周波数変調信号を復調するのに適
用する。
【０００２】
【従来の技術】周波数変調信号の復調は通常、位相比較
器、フィルタ、増幅器、および可変周波数発振器（ＶＣ
Ｏ）を含む位相ループと呼ばれる閉回路から成る周波数
弁別器を用いて行われる。周波数変調信号および発振器
から送出される信号は位相比較器の入力側に供給され、
位相比較器は、出力側において二つの入力信号の周波数
間の位相差に比例した信号を出力する。比較器から送出
された信号は、ろ波および増幅された後、発振器の周波
数を周波数変調信号の周波数にサーボ制御するようにし
て可変周波数発振器を制御するのに用いられる。しかし
ながらサーボループを使用する復調回路は調節が難しい
アナログ装置であり、不安定であるという危険性を有す
る。サーボ制御ループの発振が発生するようにするた
め、発振器ＶＣＯの初期周波数は復調する信号の周波数
から過大にかけ離れてはならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、既知
の復調器の欠点を有さない周波数復調器を実現すること
である。
【０００４】本発明の別の目的は、良好な精度、高い安
定性、低コスト、および小さな空間占有寸法を有する完
全デジタルの周波数復調器を実現することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、周波
数変調信号の周期の瞬間値および平均値を測定し、測定
値を比較し、かつ、比較の結果方向が変化する毎に、ス
テータスを変化させるバイナリ信号を送出することから
成る。周波数変調信号の瞬間値の測定は、周波数変調信
号の一周期内に含まれる基準クロックの周期数をカウン
トすることにより行われる。
【０００６】周波数変調信号の平均値の測定は、周波数
変調信号のＮ回の周期内に含まれる基準クロックのＮ分
の一のクロック周波数の周期数をカウントすることによ
り行われる。従って得られたバイナリ信号により、周波
数変調信号の瞬間周期の変動の歩調に合わせかつ変調信
号と同じ周波数で論理ステータスが変化する。
【０００７】本発明によれば、デジタル周波数復調器
は、 − 周波数変調信号の周期の瞬間値を測定する手段と、 − 周波数変調信号の周期の平均値を測定する手段と、 − 瞬間値および平均値を比較し、変調信号周波数を復
現する手段とを含むことを特徴とする。
【０００８】本発明の他の特徴および長所は、添付の図
面を参照して行う、非限定的例として示した以下の説明
において明らかになろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明による周波数復調器
の略図である。
【００１０】復調器は、周波数変調信号を整形する手段
１０と、周波数変調信号の周期の瞬間値を測定する手段
と、周波数変調信号の周期の平均値を測定する手段と、
瞬間値および平均値を比較し、変調信号周波数を復現す
る手段とを含む。
【００１１】整形手段１０は周波数変調アナログ信号Ｓ
ｅを論理信号Ｆｅに変換するのに用いられる。
【００１２】周波数変調信号の周期の瞬間値を測定する
手段は、論理信号Ｆｅが供給される認証入力ＣＥ１と、
基準クロック２５からのクロック信号Ｈにより活性化さ
れるクロック入力ＣＫ１とを有するカウンタＣ１、２０
を含む。クロック２５は、その周波数が信号Ｆｅの周波
数よりもはるかに高く、かつ長時間きわめて高い安定性
を有するよう選択される。
【００１３】カウンタ２０は、連続するカウントサイク
ルを実行するのに用い、各サイクルの継続時間は周波数
変調信号の周期Ｔｅに相当する。カウンタ２０は各カウ
ントサイクルにおいて、論理信号Ｆｅの一周期Ｔｅ内に
含まれるクロック信号Ｈのパルス数Ｐをカウントする。
このパルス数Ｐは、基準クロック２５から送出される信
号Ｈの周期に関する論理信号Ｆｅの周期Ｔｅの瞬間値に
相当する。
【００１４】カウントは、二つの立ち上がり間、二つの
立ち下がり間、あるいは論理信号Ｆｅの他のあらゆる組
み合せ間で無差別に行うことができる。カウントは同期
でも非同期でも行うことができる。カウントサイクルが
終了すると、カウンタ２０の内容ｐは、図示しない追加
の論理制御装置によりバッファレジスタ（英語ではラッ
チ）内に転送され、次いで０にリセットされる。その
後、信号Ｆｅの次の周期について新しいカウントサイク
ルが実行される。
【００１５】周波数変調信号の周期の平均値を測定する
手段は、二つのＮ分の１分周器３０、３１を含み、これ
ら分周器の入力側には、論理信号Ｆｅおよびクロック信
号Ｈがそれぞれ供給される。Ｎの値は整数であって場合
によってはプログラム可能である。二つのＮ分の１分周
器３０、３１の出力側にそれぞれ送出される信号Ｆｅ／
ＮおよびＨ／Ｎはそれぞれ、カウンタＣ２、３２の認証
入力部ＣＥ２およびクロック入力部ＣＫ２に供給され
る。カウンタ３２は、論理信号ＦｅのＮ個の周期Ｔｅ内
に含まれるクロック信号Ｈ／Ｎのパルス数ｑをカウント
する。値Ｎが十分大きな値であれば、数ｑは、基準クロ
ック２５から送出される信号Ｈの周期に関する論理信号
Ｆｅの周期Ｔｅの平均値を示す。カウントは、（Ｎ＋
１）個の立ち上がり間、（Ｎ＋１）個の立ち下がり間、
あるいは論理信号Ｆｅ／Ｎの他のあらゆる組み合せ間で
無差別に行うことができる。カウントは同期でも非同期
でも行うことができる。
【００１６】Ｎ回の周期のカウントが終了すると、カウ
ンタ３２の内容ｑは、図示しない追加の論理制御装置に
よりバッファレジスタ３３内に転送され、次いで０にリ
セットされる。その後、信号Ｆｅの次のＮ個の周期につ
いて新しいカウントサイクルが実行される。
【００１７】論理信号Ｆｅの周期Ｔｅの瞬間値および平
均値の測定は同時に並行して行われる。バッファレジス
タ２６、３３の内容ｐおよびｑは、場合によってはヒス
テリシスを具備する比較器４０により常時比較される。
比較器は、二つの論理ステータス０または１のバイナリ
出力信号ＦＳを送出し、このバイナリ出力信号は、比較
の結果方向が変化する毎に、ステータスを変化させる。
従って例えば瞬間値が周期Ｔｅの平均値よりも大きい場
合、比較器の出力値は所定の論理ステータス０または１
の状態にある。瞬間値が周期Ｔｅの平均値よりも小さく
なると、比較器の出力部の論理ステータスは変化する。
【００１８】従って信号ＦＳは、瞬間周期Ｔｅの変動の
歩調に合わせて論理ステータスを変化させ、変調信号の
周波数を復現する。
【００１９】図２は、ある特別のクロック信号Ｈおよび
論理信号Ｆｅについて、信号Ｆｅの１０個の期間におけ
るカウンタＣ１、２０およびバッファレジスタＬ１、２
６の内容の変化と、比較器の出力信号とを示すタイミン
グチャートの一例を示す図である。この図から、レジス
タＬ１の内容の変化が論理信号Ｆｅの周期の変動を再現
し、周期Ｔｅの瞬間値を表していることがわかる。
【００２０】レジスタＬ１の内容に重ね合わせて点線
で、周期Ｔｅの平均値の略図も示してある。この平均値
はカウンタＣ２、３２によって測定される。最後のチャ
ートは、比較器４０の出力論理信号ＦＳを示す。このチ
ャートにおいて比較器の出力は、瞬間値が周期Ｔｅの平
均値よりも小さい場合は論理ステータス０、大きい場合
は論理ステータス１となる。
【００２１】前記に記載のデジタル周波数復調器は以下
の長所を有する。この復調器の動作は計数の原理に基い
ているため、良好な対ノイズ免疫性を保証する積分効果
（ｅｆｆｅｔ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｕｒ）を有する。
【００２２】分周器の値Ｎをプログラムすることが可能
であるため、所定のある応用について所望する精度と応
答時間の間で最良の妥協点を選び出すことができる。
【００２３】復調器は完全デジタル方式であるので、ド
リフトが一切なく調整を一切必要としない。復調器は、
低コストでマイクロプロセッサバスと直接インタフェー
スが可能な唯一つのモノリシック構成部品に簡単に組み
込むことが可能である。
【００２４】開ループ構造であることと周波数弁別器が
ないことにより、位相ループを含む復調器に固有の問
題、特に許容周波数範囲の安定性および制限の問題を未
然に防止することができる。
【００２５】この復調器は、搬送波のドリフト（例えば
温度による）が有効信号の変調速度よりもはるかに大き
い信号の処理に特によく適合する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による周波数復調器の概略図である。
【図２】ある特別のクロック信号および周波数変調信号
について、本発明による測定手段および比較手段の出力
側で得られる種々の信号の変化を示すタイミングチャー
トの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 整形 ２０，３２ カウンタ ２５ クロック ２６，３３ バッファレジスタ ３０，３１ 分周器 ４０ 比較器 Ｆｓ 変調信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヨエル・マルク・バノリ フランス国、95120・エルモン、リユ・ ドウ・スタラングラ、３ (56)参考文献 特開 昭62−285503（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−293705（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−82154（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−110613（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−163405（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−69052（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03D 3/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 周波数変調信号の周期の瞬間値を測定す
    る第１のカウンタ（２０）であって、測定は、連続する
    カウントサイクルを実行しながら行われ、各カウントサ
    イクルは、周波数変調信号の一周期内に含まれる、基準
    クロック（２５）から送出されたクロック信号のパルス
    数をカウントすることから成る第１のカウンタ（２０）
    と、 周波数変調信号の周期の平均値を測定する第２のカウン
    タ（３２）であって、測定が、周波数変調信号のＮ回の
    周期に含まれる基準クロック（２５）のＮ分の一の周波
    数のクロック信号のパルス数をカウントしながら行われ
    る第２のカウンタ（３２）と、 更に測定された瞬間値および平均値を比較し、変調信号
    の周波数を復元する手段（４０）とを備えることを特徴
    とするデジタル周波数復調器。
  2. 【請求項２】 前記周波数変調信号がアナログ信号であ
    って、該アナログ信号を論理信号に変換する手段（１
    ０）を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のデジ
    タル周波数復調器。
  3. 【請求項３】 前記周波数変調信号の周期の瞬間値を測
    定する手段が、周波数変調信号が供給される認証入力
    と、基準クロック（２５）からのクロック信号により活
    性化されるクロック入力とを有するカウンタ（２０）を
    含み、前記クロック信号の周波数が変調信号の周波数よ
    りもはるかに高いことを特徴とする請求項１または２に
    記載のデジタル周波数復調器。
  4. 【請求項４】 第１のカウンタ（２０）の出力に接続さ
    れ、各カウントサイクルの終わりに第１のカウンタ（２
    ０）の内容を受け取るように構成されたバッファレジス
    タ（２６）を更に含むことを特徴とする請求項１から３
    のいずれか一項に記載のデジタル周波数復調器。
  5. 【請求項５】 第２のカウンタ（３２）が認証入力およ
    びクロック入力を含み、それらの入力にそれぞれ２つの
    Ｎ分の１分周器（３０、３１）から送出される信号が供
    給され、２つの分周器（３０、３１）は、それぞれその
    入力で、周波数変調信号と、基準クロック（２５）から
    送出されたクロック信号を受け取るこ とを特徴とする請
    求項１から４のいずれか一項に記載のデジタル周波数復
    調器。
  6. 【請求項６】 第２のカウンタ（３２）の出力に接続さ
    れ、Ｎ回のカウント周期の終了時に、第２のカウンタ
    （３２）の内容を受け取るように構成されたバッファレ
    ジスタ（３３）を更に含むことを特徴とする請求項５に
    記載のデジタル周波数復調器。
  7. 【請求項７】 前記周波数変調信号の周期の瞬間値およ
    び平均値の測定が、同時に並行して行われることを特徴
    とする請求項１から６のいずれか一項に記載のデジタル
    周波数復調器。
  8. 【請求項８】 バッファレジスタ（２６、３３）の内容
    が、前記比較する手段（４０）によって常時比較される
    ことを特徴とする請求項７に記載のデジタル周波数復調
    器。
  9. 【請求項９】 前記比較する手段（４０）が、二つの論
    理ステータス０または１のバイナリ信号を送出するよう
    に構成されており、該バイナリ信号は、比較の結果方向
    が変化する毎に、ステータスが変化させられることを特
    徴とする請求項８に記載のデジタル周波数復調器。
JP23076596A 1995-08-30 1996-08-30 デジタル周波数復調器 Expired - Fee Related JP3272963B2 (ja)

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