JP3274203B2 - Clock recovery circuit of MSK demodulator - Google Patents

Clock recovery circuit of MSK demodulator

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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えば通信衛星を利
用したMSKデジタル伝送システムの受信機等に用いら
れるMSK復調器に係り、特に受信信号からMSK復調
のためのクロックを再生するクロック再生回路の改良に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an MSK demodulator used, for example, for a receiver of an MSK digital transmission system using a communication satellite, and more particularly to a clock recovery circuit for recovering a clock for MSK demodulation from a received signal. Regarding improvement.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、周波数シフトキーイング
方式のひとつにMSK(Minimum Shift Keying)変調方
式がある。このMSK変調方式は、1秒をf0 等分した
T=1/f0 の時間幅間隔で、伝送すべき情報に対応し
てf1 ,f2 の2つの周波数を変調指数0.5で変調す
る方式である。このMSK変調波を復調するMSK復調
器はMSK変調波に同期したクロックを再生する必要が
ある。
2. Description of the Related Art As is well known, one of the frequency shift keying systems is an MSK (Minimum Shift Keying) modulation system. This MSK modulation method modulates two frequencies f1 and f2 with a modulation index of 0.5 at a time width interval of T = 1 / f0 obtained by equally dividing one second by f0. is there. The MSK demodulator for demodulating the MSK modulated wave needs to reproduce a clock synchronized with the MSK modulated wave.

【0003】従来のMSK復調器のクロック再生回路
は、図2に示すように、MSK変調波を波形整形フィル
タ(規格化帯域幅B・Ts=1.0〜1.2)11に入
力してクロック高調波成分を全て除去した後に、FM検
波回路12でFM検波している。このため、位相比較器
13の基準として使用できる周波数成分はクロック周波
数のみである。
A conventional clock recovery circuit of an MSK demodulator inputs an MSK modulated wave to a waveform shaping filter (normalized bandwidth B · Ts = 1.0 to 1.2) 11 as shown in FIG. After removing all clock harmonic components, the FM detection circuit 12 performs FM detection. Therefore, the only frequency component that can be used as a reference for the phase comparator 13 is the clock frequency.

【0004】一方、VCXO(電圧制御水晶発振器)1
4はMSK変調波のクロック周波数に対して4倍の周波
数信号(2/T)を発振出力するもので、このVCXO
14には位相比較器13で得られた誤差信号がループフ
ィルタ15により補正用の制御電圧として与えられ、こ
れによりクロック再生位相同期発振器が構成される。必
要なクロック成分(再生クロック:1/2T)はVCX
O14の出力を1/4分周器16で4分周することによ
って得られる。尚、波形整形フィルタ11の出力を直交
検波器17で再生キャリアで直交検波することにより復
調データが得られ、アイパターンを見ることができる。
On the other hand, a VCXO (voltage controlled crystal oscillator) 1
Reference numeral 4 denotes an oscillator which oscillates and outputs a frequency signal (2 / T) four times the clock frequency of the MSK modulated wave.
The error signal obtained by the phase comparator 13 is supplied to 14 as a control voltage for correction by the loop filter 15, thereby forming a clock recovery phase-locked oscillator. The required clock component (reproduced clock: 1 / 2T) is VCX
It is obtained by dividing the output of O14 by 4 with the 1/4 frequency divider 16. The output of the waveform shaping filter 11 is subjected to quadrature detection with a reproduced carrier by the quadrature detector 17 to obtain demodulated data, and the eye pattern can be viewed.

【0005】しかしながら、上記のような従来のMSK
復調器のクロック再生回路では、位相比較器の基準周波
数としてクロック周波数を使用しているものの、MSK
変調波のスペクトラムを見ると、クロック周波数がメイ
ンローブの中にあるため、ランダム変調によるスペクト
ルがノイズ成分となり、低C/Nのクロック再生に問題
がある。
However, the conventional MSK as described above
In the clock recovery circuit of the demodulator, the clock frequency is used as the reference frequency of the phase comparator.
Looking at the spectrum of the modulated wave, since the clock frequency is in the main lobe, the spectrum due to random modulation becomes a noise component, and there is a problem in clock reproduction with low C / N.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のMSK復調器のクロック再生回路では、ランダム変
調によるスペクトルに影響されて、低C/Nでのクロッ
ク再生が実現困難であった。
As described above, in the clock recovery circuit of the conventional MSK demodulator, it is difficult to realize the clock recovery at a low C / N due to the influence of the spectrum by the random modulation.

【0007】この発明は上記の問題を解決するためにな
されたもので、ランダム変調によるスペクトルの影響が
少なく、低C/Nでのクロック再生が可能なMSK復調
器のクロック再生回路を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide a clock recovery circuit of an MSK demodulator which is less affected by a spectrum due to random modulation and can recover a clock at low C / N. With the goal.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明に係るMSK復調器のクロック再生回路は、
時間軸にf1 ,f2 の2つの周波数が1秒をf0 等分し
たT=1/f0 の時間幅間隔が伝送すべき情報に対応し
変化する周波数シフトキーイング方式で、変調指数が
0.5のMSK変調波を復調するMSK復調器に用いら
れ、前記MSK変調波の2次高調波成分のみを通すチャ
ンネルフィルタと、このチャンネルフィルタの出力をF
M検波するFM検波器と、この検波出力からメインロー
ブを減衰する低域ろ波器と、前記MSK変調波のクロッ
ク周波数に対して4倍の発振周波数を持ち、制御電圧に
応じて発振周波数を可変する電圧制御発振器と、この発
振出力を2分周する第1の1/2分周器と、前記低域ろ
波器の出力を基準に前記1/2分周器の分周出力を位相
比較することでその誤差信号を取り出す位相比較器と、
この位相比較器で得られた誤差信号を前記電圧制御発振
器の制御電圧に変換するループフィルタと、前記第1の
1/2分周器の出力をさらに2分周して再生クロックを
得る第2の1/2分周器とを具備して構成される。
In order to achieve the above object, a clock recovery circuit of an MSK demodulator according to the present invention comprises:
A frequency shift keying method in which a time width interval of T = 1 / f0 in which two frequencies of f1 and f2 are equally divided by one second of f0 on the time axis corresponds to information to be transmitted, and a modulation index of 0.5 A channel filter used for an MSK demodulator for demodulating an MSK modulated wave, passing only a second harmonic component of the MSK modulated wave, and an output of the channel filter
An FM detector for M detection, a low-pass filter for attenuating the main lobe from this detection output, and an oscillation frequency four times as high as the clock frequency of the MSK modulated wave, and the oscillation frequency is changed according to the control voltage. A variable voltage controlled oscillator, a first 分 frequency divider for dividing the oscillation output by 2, and a phase output of the 2 frequency divider based on the output of the low-pass filter. A phase comparator that extracts the error signal by comparing,
A loop filter for converting the error signal obtained by the phase comparator into a control voltage of the voltage controlled oscillator, and a second for obtaining a reproduced clock by further dividing the output of the first 1/2 frequency divider by two. 1 / frequency divider.

【0009】[0009]

【作用】上記構成によるMSK復調器のクロック再生回
路では、チャンネルフィルタによりクロックの2次高調
波成分を取り出し、位相比較器に入力する前にMSKス
ペクトルのメインローブ成分を低域ろ波器で減衰させ
て、クロック2次高調波成分のC/Nを改善する。ま
た、C/Nを改善した信号を比較周波数として位相比較
器に入力し、ループフィルタ、電圧制御発振器、第1の
1/2分周器と共に構成される位相同期発振器の発振周
波数を制御することで、低C/N時においても位相同期
発振器を動作を安定化し、再生クロックのジッタを減少
させる。
In the clock recovery circuit of the MSK demodulator having the above configuration, the second harmonic component of the clock is extracted by the channel filter, and the main lobe component of the MSK spectrum is attenuated by the low-pass filter before being input to the phase comparator. Thus, the C / N of the second harmonic component of the clock is improved. In addition, a signal whose C / N is improved is input to a phase comparator as a comparison frequency, and the oscillation frequency of a phase locked oscillator configured with a loop filter, a voltage controlled oscillator, and a first 1/2 frequency divider is controlled. Thus, the operation of the phase locked oscillator is stabilized even at the time of low C / N, and the jitter of the reproduced clock is reduced.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図1を参照してこの発明の一実施例を
詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to FIG.

【0011】図1はこの発明に係るMSK復調器のクロ
ック再生回路を示すもので有る。図1において、入力さ
れたMSK変調波はB・Ts2.0のチャンネルフィル
タ21に供給される。このチャンネルフィルタ21は、
例えばバターワース形フィルタによって構成され、クロ
ックの2次高調波成分のみを通す。このチャンネルフィ
ルタ21の出力はFM検波器22に供給される。
FIG. 1 shows a clock recovery circuit of an MSK demodulator according to the present invention. In FIG. 1, an input MSK modulated wave is supplied to a channel filter 21 of B · Ts 2.0. This channel filter 21
For example, it is constituted by a Butterworth filter, and passes only the second harmonic component of the clock. The output of the channel filter 21 is supplied to an FM detector 22.

【0012】このFM検波器22は、例えば比率形検波
回路で構成され、入力信号をFM検波する。この検波出
力は低域ろ波器23でメインローブが減衰されて、基準
信号として位相比較器24に供給される。
The FM detector 22 is constituted by, for example, a ratio detection circuit, and performs FM detection on an input signal. This detection output has its main lobe attenuated by the low-pass filter 23 and is supplied to the phase comparator 24 as a reference signal.

【0013】一方、VCXO25はクロック周波数に対
して4倍の発振周波数(2/T)を持つもので、位相比
較器24で得られた誤差信号がループフィルタ26によ
り補正用の制御電圧として与えられ、これによりクロッ
ク再生位相同期発振器が構成される。VCXO25の出
力は1/2分周器27で2分周(1/T)されて位相比
較器24に供給され、基準信号と比較される。必要なク
ロック成分(再生クロック)は1/2分周器27の出力
をさらに1/2分周器28で2分周(1/2T)するこ
とによって得られる。
On the other hand, the VCXO 25 has an oscillation frequency (2 / T) that is four times the clock frequency, and the error signal obtained by the phase comparator 24 is given as a control voltage for correction by the loop filter 26. Thus, a clock recovery phase-locked oscillator is formed. The output of the VCXO 25 is divided by 2 (1 / T) by a 1/2 divider 27, supplied to a phase comparator 24, and compared with a reference signal. The necessary clock component (reproduced clock) can be obtained by further dividing the output of the 1/2 frequency divider 27 by a 1/2 frequency divider 28 (1 / 2T).

【0014】また、チャンネルフィルタ21の出力は直
交検波器29で再生キャリアで直交検波され、これによ
って復調データが得られる。この復調データは波形整形
フィルタ30に供給される。この波形整形フィルタ30
は、例えばガウスフィルタで構成され、復調データの波
形を整形する。この波形整形された復調データからアイ
パターンを見ることができる。
The output of the channel filter 21 is subjected to quadrature detection by a quadrature detector 29 using a reproduced carrier, thereby obtaining demodulated data. This demodulated data is supplied to the waveform shaping filter 30. This waveform shaping filter 30
Is composed of, for example, a Gaussian filter and shapes the waveform of demodulated data. An eye pattern can be seen from the demodulated data whose waveform has been shaped.

【0015】すなわち、上記構成によるクロック再生回
路は、チャンネルフィルタ21にB・Ts2.0を使用
してクロックの2次高調波成分を取り出し、位相比較器
24に入力する前にMSKスペクトルのメインローブ成
分を低域ろ波器23で減衰させている。これによって、
クロック2次高調波成分のC/Nを改善することができ
る。
That is, the clock recovery circuit having the above configuration extracts the second harmonic component of the clock by using B · Ts 2.0 for the channel filter 21, and outputs the main lobe of the MSK spectrum before inputting it to the phase comparator 24. The components are attenuated by the low-pass filter 23. by this,
The C / N of the second harmonic component of the clock can be improved.

【0016】また、このようにC/Nを改善した信号を
比較周波数として位相比較器24に入力し、ループフィ
ルタ26、VCXO25、1/2分周器27と共に構成
される位相同期発振器の発振周波数を制御することで、
低C/N時においても位相同期発振器を動作を安定にす
ることができ、しかもジッタの少ない再生クロックを得
ることができる。
The signal having the improved C / N is input to a phase comparator 24 as a comparison frequency, and the oscillation frequency of a phase-locked oscillator constituted with a loop filter 26, a VCXO 25, and a 1/2 frequency divider 27 is obtained. By controlling
The operation of the phase-locked oscillator can be stabilized even at a low C / N, and a reproduced clock with less jitter can be obtained.

【0017】但し、B・Ts2.0の帯域幅の広いチャ
ンネルフィルタ21を用いているので、ノイズ帯域を制
限する必要があるが、これは直交検波後に波形整形フィ
ルタ(ベースバンドローパスフィルタ)に設けることで
実現できる。
However, since the channel filter 21 having a wide bandwidth of B.Ts 2.0 is used, it is necessary to limit a noise band. This is provided in a waveform shaping filter (baseband low-pass filter) after quadrature detection. This can be achieved by:

【0018】したがって、上記構成によるMSK復調器
のクロック再生回路は、低C/Nでのクロック再生を安
定して行うことができ、しかも低C/NでのMSK復調
を行うことができるほか、再生されたクロックにはジッ
タが少ないため、低C/N時以外でも固定劣化の少ない
MSK復調が可能となる。尚、この発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その他、この発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形しても、同様に実施可能であ
る。
Therefore, the clock recovery circuit of the MSK demodulator having the above configuration can stably recover the clock at a low C / N, and can perform the MSK demodulation at a low C / N. Since the reproduced clock has little jitter, it is possible to perform MSK demodulation with little fixed deterioration even when the C / N is not low. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be similarly implemented by various modifications without departing from the gist of the present invention.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ランダ
ム変調によるスペクトルの影響が少なく、低C/Nでの
クロック再生が可能なMSK復調器のクロック再生回路
を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a clock recovery circuit of an MSK demodulator capable of recovering a clock at a low C / N with little influence of spectrum due to random modulation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に係るMSK復調器のクロック再生回
路の一実施例を示すブロック回路図。
FIG. 1 is a block circuit diagram showing an embodiment of a clock recovery circuit of an MSK demodulator according to the present invention.

【図2】従来のMSK復調器のクロック再生回路の構成
を示すブロック回路図。
FIG. 2 is a block circuit diagram showing a configuration of a clock recovery circuit of a conventional MSK demodulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…波形整形フィルタ、12…FM検波器、13…位
相比較器、14…VCXO、15…ループフィルタ、1
6…1/4分周器、17…直交検波器、21…チャンネ
ルフィルタ、22…FM検波器、23…低域ろ波器、2
4…位相比較器、25…VCXO、26…ループフィル
タ、27…1/2分周器、28…1/2分周器、29…
直交検波器、30…波形整形フィルタ。
11: Waveform shaping filter, 12: FM detector, 13: Phase comparator, 14: VCXO, 15: Loop filter, 1
6 1/4 frequency divider 17 17 quadrature detector 21 channel filter 22 FM detector 23 low-pass filter 2
4 ... Phase comparator, 25 ... VCXO, 26 ... Loop filter, 27 ... 1/2 frequency divider, 28 ... 1/2 frequency divider, 29 ...
Quadrature detector, 30 ... waveform shaping filter.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】時間軸にf1 ,f2 の2つの周波数が1秒
をf0 等分したT=1/f0 の時間幅間隔が伝送すべき
情報に対応し変化する周波数シフトキーイング方式で、
変調指数が0.5のMSK変調波を復調するMSK復調
器に用いられ、前記MSK変調波の2次高調波成分のみ
を通すチャンネルフィルタと、このチャンネルフィルタ
の出力をFM検波するFM検波器と、この検波出力から
メインローブを減衰する低域ろ波器と、前記MSK変調
波のクロック周波数に対して4倍の発振周波数を持ち、
制御電圧に応じて発振周波数を可変する電圧制御発振器
と、この発振出力を2分周する第1の1/2分周器と、
前記低域ろ波器の出力を基準に前記1/2分周器の分周
出力を位相比較することでその誤差信号を取り出す位相
比較器と、この位相比較器で得られた誤差信号を前記電
圧制御発振器の制御電圧に変換するループフィルタと、
前記第1の1/2分周器の出力をさらに2分周して再生
クロックを得る第2の1/2分周器とを具備するMSK
復調器のクロック再生回路。
1. A frequency shift keying method in which a time width interval of T = 1 / f0 in which two frequencies f1 and f2 are equally divided by f0 into one second on a time axis changes according to information to be transmitted.
A channel filter that is used in an MSK demodulator that demodulates an MSK modulated wave having a modulation index of 0.5 and passes only the second harmonic component of the MSK modulated wave, and an FM detector that performs FM detection on the output of the channel filter. A low-pass filter for attenuating the main lobe from the detection output, and having an oscillation frequency four times as high as the clock frequency of the MSK modulated wave;
A voltage controlled oscillator that varies an oscillation frequency according to a control voltage, a first 1/2 frequency divider that divides the oscillation output by 2,
A phase comparator for extracting the error signal by comparing the phase of the frequency-divided output of the 分 frequency divider based on the output of the low-pass filter, and converting the error signal obtained by the phase comparator into A loop filter for converting to a control voltage of a voltage controlled oscillator,
A second half frequency divider for further dividing the output of the first half frequency divider by two to obtain a reproduced clock.
Clock recovery circuit of demodulator.
【請求項2】さらに、前記チャンネルフィルタの出力を
再生キャリアで直交検波する直交検波器と、この直交検
波出力を波形整形してMSK復調データの相パターンを
得る波形整形フィルタとを備えることを特徴とする請求
項1記載のMSK復調器のクロック再生回路。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising a quadrature detector for quadrature-detecting the output of the channel filter with a reproduction carrier, and a waveform shaping filter for shaping the quadrature detection output to obtain a phase pattern of MSK demodulated data. The clock recovery circuit of the MSK demodulator according to claim 1, wherein
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