JP3392192B2 - 自動周波数制御装置と自動周波数制御用制御電圧発生回路 - Google Patents

自動周波数制御装置と自動周波数制御用制御電圧発生回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はPSK方式やQAM方式
等の位相変調を行う移動体通信のディジタルデータ伝送
用受信機に係り、特に、移動体の移動に伴う速いフェー
ジング中でも自動周波数制御が可能な自動周波数制御
(AFC:Automatic Frequency Control)装置とその
AFC用制御電圧を生成する自動周波数制御用制御電圧
発生回路に関する。
【0002】
【従来の技術】同期検波を採用するPSK方式,QAM
方式等の位相変調を行うディジタルデータ伝送用受信機
では、搬送波再生回路によって搬送波再生が行われ、同
時に、この搬送波再生回路で生成された制御電圧でAF
Cも行う。しかし、準同期検波を採用する受信機には搬
送波再生回路が存在しない。そこで、AFC用制御電圧
を生成する必要が生じる。
【0003】従来のAFC装置は、図5に示す様に、周
波数変換器1と、帯域制限フィルタ2と、AGC増幅器
3と、AFC用制御電圧発生回路4と、電圧制御発振器
5とを備え、AFC用制御電圧発生回路4は、図6に示
す様に、n逓倍器6と、周波数検波器(周波数復調器)
7と、ループフィルタ8とから成る。このAFC装置で
は、n相PSK,(n)2QAM(n,(n)2はシンボ
ル点の数)の位相変調成分による周波数変化の影響を少
なくするために、受信機中のIF信号をn逓倍し、次い
で、周波数検波し、ループフィルタを通すことで、AF
C用制御電圧を得ている。
【0004】この従来技術は、n相PSKでは問題ない
が、(n)2QAM信号では、n逓倍してAFC用制御
電圧を得ようとしても、位相変調成分を完全に消滅させ
ることができず、その誤電圧により疑似引込が生じ、正
確な制御ができない。また、逓倍回路は調整が複雑で難
しく、更に、AGC増幅器が追従できない様な速いフェ
ージングによりIF信号が低下した場合、制御不能にな
る虞がある。
【0005】上述した疑似引込や逓倍回路の調整等の問
題を解決する従来のAFC装置として、図7に示すもの
がある。このAFC装置の基本構成は図5の構成と同じ
であるが、そのAFC用制御電圧発生回路4の構成が、
図8に示す構成となっている。つまり、AGC増幅器3
の出力であるIF信号を取り込み検波する広帯域周波数
検波器9と、シンボル同期信号入力によりサンプルホー
ルドタイミング信号を発生する回路10と、このタイミ
ングで検波器9の出力信号をサンプルホールドする回路
11と、ループフィルタ8とを備える。このAFC装置
では、検波器9の出力信号を、シンボル同期信号をタイ
ミング信号としてサンプルホールドすることで、シンボ
ルの切り替わりに伴う周波数変化に起因する誤電圧を除
去し、しかる後に、ループフィルタ8を通してAFC用
制御電圧を得ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図7,図8に示す従来
技術は、周波数検波器の微積分特性によりシンボル点で
の正確な周波数検波出力を得ることができず、この微積
分特性の影響を避けるために変調速度の100倍程度の
帯域幅を持つ周波数検波器を用いなければならないとい
う問題がある。このため、IF周波数によっては極めて
低変調速度の受信機にしか適用できず、多値変調のメリ
ットを活かすことができないという問題がある。更に、
広帯域周波数検波器を用いると検波利得が減少するの
で、それを補うための高精度,高利得の直流増幅器が必
要になるという不利もある。
【0007】本発明の目的は、誤電圧による疑似引込が
なく、速いフェージングによりIF信号レベルが低下し
て制御不能となる虞がなく、多値変調のメリットを活か
すことができ、高精度,高利得の直流増幅器を不要とす
るAFC装置とそのAFC用制御電圧発生装置を提供す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、位相変調を
行うディジタルデータ伝送に用いられる受信機に使用さ
れ、送信周波数と受信周波数の誤差を検出し該受信周波
数に相当する局部発振周波数を発振する電圧制御発振器
の制御電圧を生成する自動周波数制御用制御電圧発生回
路において、受信電界強度と基準値とを比較し比較結果
を出力する比較手段と、前記位相変調のシンボル同期信
号からブランキングタイミング信号を生成する手段と、
受信高周波信号と前記誤差を含んだ受信局部発振信号と
から生成された中間周波信号を周波数検波する検波手段
と、該検波手段の出力信号を前記ブランキングタイミン
グ信号でサンプルホールドし該出力信号中に含まれるシ
ンボル切り替わりに起因する誤差電圧をブランキングし
補間する手段と、該手段の出力信号を平均化する手段
と、該手段から出力される平均化信号を前記比較結果で
サンプルホールドし該平均化信号中の前記受信電界強度
が前記基準値以下となる期間の誤差電圧を除去する手段
と、該手段の出力信号をループフィルタで処理し前記制
御電圧として出力する手段とを設けることで、達成され
る。
【0009】上記目的は、制御電圧に応じた周波数で発
振する電圧発振器の発振周波数をその周波数に相当する
受信周波数に追従させる自動周波数制御装置において、
受信電界強度を検出する手段と、上記の自動周波数制御
用制御電圧発生回路とを備えることで、達成される。
【0010】
【作用】受信状態が正常な場合、上記の平均化信号を制
御電圧として使用することで、正しい周波数引込が可能
となる。しかし、AGC増幅器による自動利得調整が追
従できない速いフェージングが発生すると、この平均化
信号中に誤差電圧が含まれ、この誤差電圧により疑似引
込が発生してしまう。そこで、本発明では、AGC増幅
器による自動利得調整が追従できない速いフェージング
が発生したか否かを受信電界強度と基準値とを比較する
ことで知り、このフェージングが発生した期間の平均化
信号を誤差電圧として除去する。これにより、フェージ
ングが発生したときでも自動周波数制御が可能となる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図1は、本発明の一実施例に係るAFC装置の
構成図である。本実施例のAFC装置は、図5,図7に
示す従来のAFC装置とその基本構成は同じであり、周
波数変換器1と、帯域制限フィルタ2と、AGC増幅器
3と、AFC用制御電圧発生回路4と、電圧制御発振器
5とを備えるが、本実施例では、更に、RSSI発生回
路12を備える他に、AFC用制御電圧発生回路4が図
2に示す構成となっている。RSSI発生回路12は、
帯域制限フィルタ2から出力される信号を取り込み、受
信電界強度に比例したレベルの信号(RSSI)を生成
しAFC用制御電圧発生回路4に出力するものである。
尚、以下に説明する各要素回路の入,出信号をアルファ
ベット大文字A〜Mで示す。
【0012】AFC用制御電圧発生回路4は、AGC回
路3から出力されるIF信号Aを入力とし、これを周波
数検波して検波信号Bを出力する周波数検波器13と、
シンボル同期信号Mを入力とし、サンプルホールドタイ
ミング信号Gを生成して出力するタイミング信号発生回
路14と、検波信号Bをタイミング信号Gでサンプルホ
ールドする回路15と、この回路15から出力されるサ
ンプルホールド信号Cを積分して平均化信号Dを出力す
る積分器16を備える。
【0013】更に、RSSI信号Hを積分してその平均
値信号Iを出力する積分器19と、オフセット電圧Jを
発生するオフセット電圧発生回路20と、平均値Iから
オフセットJを減算し減算結果を基準値信号Kとして出
力する減算器21と、基準値KとRSSI信号Hとを比
較しH≧Kのとき‘1’、H<Kのとき‘0’のレベル
低下検出信号Lを出力するコンパレータ22と、平均化
信号Dをレベル低下検出信号Lでサンプルホールドする
回路17と、この回路17の出力信号EからAFC用制
御電圧を生成するループフィルタ18とを備える。
【0014】次ぎに、上述した構成のAFC用制御電圧
発生回路の動作を図3,図4を参照して説明する。AG
C増幅器3から出力される図3(a)に示すIF信号A
が、AFC用制御電圧発生回路4の周波数検波器13に
入力されると、周波数検波器13は、この信号Aを検波
(復調)して図3(b)に示す検波信号Bを出力する。
この検波信号Bは、不安定部(i)と不安定部(ii)の繰り
返し信号となっている。不安定部(i)は、シンボルの切
り替わり点に対応し、変調波の位相変化に伴う周波数変
化のため、レベルは非常に不安定になっている。これに
対し、不安定部(ii)は、シンボル点に対応する。シンボ
ル点は変調波の位相変化を伴わないため、理想的もしく
は広帯域周波数検波器を用いれば、安定部となる。しか
し、周波数検波器13の微積分特性により、シンボルの
切り替わり点の影響を受けて、レベル変動幅の小さい不
安定部となる。受信搬送波周波数が一定の場合、この不
安定部(ii)の平均値は一定であり、受信搬送波周波数が
変化すればそれに比例して不安定部(ii)の平均値が変化
する。
【0015】検波信号Bを、図3(c)に示すタイミン
グ信号Mを用いサンプルホールド回路15でサンプルホ
ールドすると、不安定部(i)がブランキングされて補間
され、不安定部(i)が取り出される。サンプルホールド
された信号Cは、図3(d)に示す様になる。この信号
Cを積分器16を通すことで、平均化信号Dとなる。こ
の信号Dは、フェージングが発生していない場合には、
正しいAFC用制御電圧とすることができる。
【0016】しかし、AGC増幅器3が追従することが
できない速いフェージングが発生しIF信号Aのレベル
が低下すると、そのときの平均化信号Dは正しいAFC
用制御電圧を与えなくなる。そこで、速いフェージング
が発生した場合において、平均化信号DをAFC用制御
電圧として使用するときの誤差を少なくする必要があ
る。そのために設けたのが、回路12,19,20,2
1,22,17,18である。
【0017】RSSI発生回路12は、受信電界強度に
比例したレベルの信号Hを生成し、出力する。この信号
Hの波形は、速いフェージングが発生したとき、図4
(a)に示す様になる。つまり、AGC増幅器が追従す
ることができない速いフェージングによりIF信号Aの
レベルが低下すると、信号Hのレベルは状態βとして示
す様に急激に且つ大幅に低下する。そこで、本実施例で
は、信号Hを積分器19で平均化して平均値Iを求め、
この平均値Iから所要のオフセット電圧Jを減算して基
準値Kを定め、この基準値Kと信号Hとを比較し、レベ
ル低下検出信号Lを生成する。この信号Lは、図4
(b)に示す様に、信号Hが基準値K以上のときは「正
常」を示す‘1’となり、信号Hが基準値K以下のとき
は速いフェージングにより疑似引込の原因となる誤電圧
が発生する「異常」を示す‘0’となる信号である。
尚、基準値Kを与えるオフセット電圧Jの値は、図4
(a)の「正常」状態αを「異常」と誤検出しないよう
にするための余裕度をどの位にするかで決める。
【0018】図2のサンプルホールド回路17は、レベ
ル低下検出信号Lが‘1’のとき積分器16から出力さ
れる平均化信号Dをそのまま出力し、信号Lが‘0’に
なったとき‘0’になる直前の平均化信号Dの値を保持
して出力する。この結果、サンプルホールド回路17の
出力信号Eは、図4(c)に示す様になる。この信号E
をループフィルタ18を通すことで、誤差の少ないAF
C用制御電圧信号F(図4(d))が得られる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、AGC増幅器の追従で
きない速いフェージングが発生しIF信号レベルが低下
した場合にも精度の高い自動周波数制御が可能となり、
しかも、広帯域周波数検波器やn逓倍回路が不要なた
め、回路構成が安価となり、難しい調整も不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るAFC装置の構成図で
ある。
【図2】図1に示すAFC用制御電圧発生回路の詳細構
成図である。
【図3】AFC用制御電圧発生回路の基本動作の説明図
である。
【図4】速いフェージングが発生しIF信号レベルが低
下したときのAFC用制御電圧発生回路の動作説明図で
ある。
【図5】従来のAFC装置の構成図である。
【図6】図5に示すAFC用制御電圧発生回路の構成図
である。
【図7】従来の別のAFC装置の構成図である。
【図8】図7に示すAFC用制御電圧発生回路の構成図
である。
【符号の説明】
1…周波数変換器、2…帯域制限フィルタ、3…AGC
増幅器、4…AFC用制御電圧発生回路、5…電圧制御
発振器、12…RSSI発生回路、13…周波数検波
器、14…サンプルホールドタイミング発生回路、1
5,17…サンプルホールド回路、16,19…積分
器、18…ループフィルタ、20…オフセット電圧発生
回路、21…減算器、22…コンパレータ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位相変調を行うディジタルデータ伝送に
    用いられる受信機に使用され、送信周波数と受信周波数
    の誤差を検出し該受信周波数に相当する局部発振周波数
    を発振する電圧制御発振器の制御電圧を生成する自動周
    波数制御用制御電圧発生回路において、受信電界強度と
    基準値とを比較し比較結果を出力する比較手段と、前記
    位相変調のシンボル同期信号からブランキングタイミン
    グ信号を生成する手段と、受信高周波信号と前記誤差を
    含んだ受信局部発振信号とから生成された中間周波信号
    を周波数検波する検波手段と、該検波手段の出力信号を
    前記ブランキングタイミング信号でサンプルホールドし
    該出力信号中に含まれるシンボル切り替わりに起因する
    誤差電圧をブランキングし補間する手段と、該手段の出
    力信号を平均化する手段と、該手段から出力される平均
    化信号を前記比較結果でサンプルホールドし該平均化信
    号中の前記受信電界強度が前記基準値以下となる期間の
    誤差電圧を除去する手段と、該手段の出力信号をループ
    フィルタで処理し前記制御電圧として出力する手段とを
    備えることを特徴とする自動周波数制御用制御電圧発生
    回路。
  2. 【請求項2】 制御電圧に応じた周波数で発振する電圧
    発振器の発振周波数をその周波数に相当する受信周波数
    に追従させる自動周波数制御装置において、受信電界強
    度を検出する手段と、請求項1記載の自動周波数制御用
    制御電圧発生回路とを備えることを特徴とする自動周波
    数制御装置。
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