JP3405396B2 - 位相同期受信機、及び位相同期受信方法 - Google Patents

位相同期受信機、及び位相同期受信方法

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JP3405396B2 JP10432198A JP10432198A JP3405396B2 JP 3405396 B2 JP3405396 B2 JP 3405396B2 JP 10432198 A JP10432198 A JP 10432198A JP 10432198 A JP10432198 A JP 10432198A JP 3405396 B2 JP3405396 B2 JP 3405396B2
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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、狭帯域性及び高感
度性を維持したまま、周波数掃引範囲を広くすることを
可能にするため、マイクロプロセッサ、メモリ、A/D
変換器、D/A変換器を備えている位相同期受信機にお
いて、PLL(位相同期ループ)の同期、非同期判定を
マイクロプロセッサで行うとともに、位相同期の判定値
を任意に可変出来、しかも同期検出器からの同期信号が
不要であり、同時に信号切替器の制御信号を一本化し、
回路構成を簡略化した位相同期受信機に関する。
【0002】
【発明の背景】図6で示す、従来の位相同期受信機(特
開平5−63740)において、受信信号は混合記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。
【0003】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)を形成している。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。
【0004】即ち、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。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2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共に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、メモリ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1
1をPLLループ側に切り換える。
【0005】
【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。
【0006】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2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A
GC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】従って、狭帯域性及び高感度性を維持して
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。しかも、前述
した従来の位相同期受信機においては図6に示されるよ
うに、PLL(位相同期ループ)の同期、非同期を判定
するために、同期検出器12を設け、これの判定結果に
基づき、信号切替器11を制御するように構成してい
る。こうした構成の同期検出器12は、同期検波器5か
ら入力される信号の振幅量により、PLLの同期、非同
期を判定するが、たとえば雑音が非常に多いために、同
期検波器5の出力信号が大きく変動するような受信信号
に対しては、その判定が困難となり、位相同期状態にな
らない場合がある。
【0009】また、同期、非同期に応じて、信号切替器
11を制御する際に、その制御信号が、同期検出器1
2、および、マイクロプロセッサ9の両方から出力され
るため、信号切替器11の制御が非常に煩雑で、しかも
同期検出器12は独立した構成を採用したものであるた
め同期、非同期判定の判定値が不変であり、そのため同
期の判定値を変更する必要がある場合は、同期検出器1
2自体の回路構成を変更しなければならず汎用性に欠
け、かつ構成が複雑である等の問題を有していた。
【0010】本発明は、狭帯域性及び高感度性を維持し
たまま、周波数掃引範囲を広くすることを可能にするた
め、マイクロプロセッサ、メモリ、A/D変換器、D/
A変換器らを備えている位相同期受信機において、PL
L(位相同期ループ)の同期、非同期判定を、独立した
同期検出器ではなく、マイクロプロセッサにおいて行う
ことにより、位相同期の判定値を任意に可変出来、しか
も上記の構成により、同期検出器を不要とし、同時に信
号切替器を動作させる制御信号が一本化でき、回路の構
成が簡略化できる位相同期受信機、及び位相同期受信方
法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の位相同期受信機
は、受信信号の周波数を中間周波数に変換する混合器
と、前記混合器からの出力信号を増幅する利得制御増幅
器と、局部発振信号の周波数を制御する制御信号に従っ
て、前記混合器に供給する局部発振信号を発振する電圧
制御発振器と、基準信号を発振する基準信号発振器と、
前記利得制御増幅器からの信号と前記基準信号発振器か
らの基準信号とに基づいて同期検波を行ない、検波結果
を出力する同期検波器と、制御信号が入力される入力元
を切り替える切替器と位相同期の判定基準となる判定
値を任意設定可能とし、この判定値と前記検波結果とを
基にPLLの同期判定を行い、同期判定に従って前記切
替器を制御する制御手段とを有する。
【0012】前記位相同期受信機は、前記同期検波器か
ら出力された信号のレベルと、このレベルを得た際に前
記制御手段から出力されていた受信信号を掃引する為の
掃引データとが関連付けて記憶されている記憶手段を有
し、 前記制御手段は、受信信号の捕捉を開始した場合、
前記混合器から出力される信号の周波数が所定の範囲で
変動するよう掃引データを出力し、前記同期検波器から
出力された信号のレベルを計測し、この計測したレベル
と、このレベルを得た際に自己の出力していた掃引デー
タとを関連付けて前記記憶手段に記憶させ、前記記憶手
段に記憶させたレベルから最大のレベルを検索し、この
検索したレベルと関連付けられている掃引データを制御
信号として前記電圧制御発振器に入力した場合に、前記
電圧制御発振器から発振される局部発振信号の周波数の
近傍で、前記電圧制御発振器から発振される局部発振信
号の周波数を変化させる掃引データを出力する。
【0013】前記位相同期受信機は、前記切替器と前記
電圧制御発振器との間に設けられた低域ろ波器を有し、
前記切替器は、入力された制御信号を前記低域ろ波器を
介して前記電圧制御発振器に入力させる出力先と、入力
された制御信号を直接前記電圧制御発振器に入力させる
出力先とを具備し、 前記制御手段は、前記検波結果を基
に行なったPLLの同期判定から同期していると判断し
た場合、入力された信号を前記低域ろ波器を介して前記
電圧制御発振器に入力させる出力先に切り替えるよう前
記切替器を制御し、同期していないと判断した場合、入
力された信号を直接前記電圧制御発振器に入力させる出
力先に切り替えるよう前記切替器を制御する。
【0014】前記制御手段は、前記利得制御増幅器の利
得を任意の利得に操作できるように構成されている。
記制御手段は、マイクロプロセッサである。 前記位相同
期受信機は、前記位相同期受信機は、前記利得制御増幅
器と前記切替器との間に設けられた低域ろ波器を有す
る。
【0015】位相同期受信機は、発振する信号の周波数
を制御する制御信号に従って、周波数の異なる信号を発
振する電圧制御発振器と、受信信号に前記電圧制御発振
器で発振された信号を混合し、中間周波数の信号に変換
する混合器と、前記混合器から出力された信号を増幅す
る利得制御増幅器と、基準信号を発振する基準信号発振
器と、前記利得制御増幅器で利得の増幅された信号と前
記基準信号発振器からの基準信号とに基づいて位相検波
を行い、検波結果に従って制御信号を出力する位相検波
器と、前記利得制御増幅器からの信号と前記基準信号発
振器からの基準信号とに基づいて同期検波を行ない、検
波結果を出力する同期検波器と、制御信号が入力される
入力元を切り替える切替器と、前記同期検波器からの検
波結果に従って制御信号を出力し、この制御信号が前記
電圧制御発振器に入力されるよう前記切替器に入力元を
切り替させ、自己の出力した制御信号により受信信号の
捕捉を開始し、前記同期検波器の検波結果に基づいて、
前記利得制御増幅器からの信号と前記基準信号発振器か
らの基準信号とが同期している否かを判断し、同期して
いると判断した場合、前記位相検波器から出力される制
御信号が前記電圧制御発振器に入力されるよう前記切替
手段に入力元を切り替えさせ、位相同期ープを形成させ
る制御手段とを有する。
【0016】上記ように構成することで、狭帯域性及び
高感度性を維持したまま、周波数掃引範囲を広くするこ
ができる。また、位相同期ループの同期又は非同期判
定を、独立した同期検出器ではなく、マイクロプロセッ
が行うことで、位相同期の判定値を任意に可変出来、
しかも同期検出器からの同期信号が不要となり、更に
号切替器を動作させる制御信号が一本化できる。
【0017】
【発明の実施の態様】図1は、本発明の一実施例のブロ
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。その利得
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。
【0018】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)を形成する。
一方、同期検波器5の出力は、LPF7を経てA/D変
換器14によってデジタル変換され、マイクロプロセッ
サ9に入力される。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シ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
グ信号に変換し、この変換したアナログ信号を利得制御
増幅器2に利得制御信号として加えて自動利得制御(A
GC)ループを形成する。
【0019】ところで、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からは所
定の範囲の受信周波数を掃引するために所定の掃引デー
タが送出される。この送出された掃引データは、D/A
変換器10を介してアナログ電圧に変換され、電圧制御
発振器4に直接提供される。
【0020】また、前記A/D変換14の出力信号レベ
ルを計測し、計測の結果出力信号レベルが所定のレベル
に達すると、マイクロプロセッサ9よりD/A変換器1
0を介して電圧制御発振器4にアナログの掃引データを
送出する。このマイクロプロセッサ9より送出されるア
ナログ掃引データは、メモリ8により記憶される。な
お、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。
【0021】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(Step101)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
(Step102)。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(Step103)。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
引制御信号と対応させてメモリ8に保存する(Step10
4)。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(Step105、106)。
【0022】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10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。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(Step107)、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(Step108)。こ
のとき信号切替器11は、マイクロプロセッサ9の出力
信号により作動する。即ち、マイクロプロセッサ9で位
相同期が得られたか否かを判定し(Step109)、位相同
期が得られた場合に、マイクロプロセッサ9が送出する
出力信号により、前記信号切替器11は切り換わり、位
相検波器3の出力信号が以後そのまま電圧制御発振器4
へ伝達されて、PLLが構成される。
【0023】PLLが同期しているとき、前記マイクロ
プロセッサ9は、入力信号と同じ信号をD/A変換器1
3へ出力する。信号はここでアナログ変換されて、利得
制御増幅器2に加えられ、自動利得制御(AGC)ルー
プを形成する。PLLが同期していないとき、受信機は
捕捉動作を行う。D/A変換器10は、受信信号の初期
捕捉を行うときに、電圧制御発振器4の出力周波数を掃
引するための、制御電圧を発生する。また、前記マイク
ロプロセッサ9は、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への制御電圧を、それぞれメモり8に記憶させ
る。
【0024】更に、この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に所望の周波数の近傍のみを掃引するような信号
を出力させる。図3に示した太線の矢印は、受信信号を
捕捉している場合、すなわちPLLが同期している時の
信号の流れである。利得制御増幅器2の出力信号は、基
準信号発振器6から出力された信号により、位相検波器
3にて位相検波される。位相検波器3から出力された信
号は、信号切替器11に入力される。PLLが同期して
いるとき、信号切替器11は、マイクロプロセッサ9に
より、位相検波器3からの入力信号を、LPF15へ出
力するように制御される。
【0025】LPF15を出力された信号は、電圧制御
発振器4へ加えられ、これにより、PLLが形成され
る。同期中は、利得制御増幅器2の出力信号は、基準信
号発振器6から出力された信号により、同期検波器5に
て同期検波される。この信号は、LPF7を通って、A
/D変換器14にてデジタル信号に変換され、マイクロ
プロセッサ9へ供給される。マイクロプロセッサ9は、
この信号により、PLLの同期、非同期を判定する。非
同期と判定した場合、図4の位相非同期状態へ遷移す
る。また同時に、マイクロプロセッサ9は、これと同じ
信号をD/A変換器13へ出力する。信号はアナログ変
換されて利得制御増幅器2に加えられ、自動利得制御
(AGC)ループを形成する。(図3中の白抜き矢印) 図4に示した白抜き矢印は、受信信号を捕捉していない
場合、すなわちPLLが同期していない時の信号の流れ
である。初期捕捉において、マイクロプロセッサ9は、
信号切替器11が、D/A変換器10からの入力信号
を、直接電圧制御発振器4へ出力するように制御する。
そして、電圧制御発振器4の出力周波数を掃引するため
の制御電圧を出力する。この信号は、D/A変換器10
にてアナログ信号に変換され、電圧制御発振器4へ供給
される。
【0026】非同期中は、利得制御増幅器2の出力信号
は、基準信号発振器6から出力された信号により、同期
検波器5にて同期検波される。この信号は、LPF7を
通って、A/D変換器14にてデジタル信号に変換さ
れ、マイクロプロセッサ9へ供給される。(図4中の白
抜き矢印)マイクロプロセッサ9は、この信号により、
PLLの同期、非同期を判定する。同期と判定した場
合、図3の位相同期状態へ遷移する。
【0027】
【発明の効果】本発明は、以上説明した如く狭帯域性及
び高感度性を維持したまま、周波数掃引範囲を広くする
ことを可能にするため、マイクロプロセッサ、メモリ、
A/D変換器、D/A変換器らを備えている位相同期受
信機において、マイクロプロセッサ9によって、PLL
の同期、非同期の判定を行うとともに、判定結果をメモ
リ8で記憶し、かつメモリで判定値と入力信号とを比較
して判断するので、メモリ8の内容を任意に書き換える
ことにより、PLLの同期、非同期の判定値を自由に設
定することが可能となる。殊に、PLL(位相同期ルー
プ)の同期、非同期判定を、独立した同期検出器ではな
く、マイクロプロセッサにおいて行うので、同期検出器
が不要となり、同時に信号切替器を動作させる制御信号
が一本化され、構成が簡略化されることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位相同期受信機の実施例の形態を示す
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が受信信号を捕捉した
場合の動作説明図である。
【図4】本発明の位相同期受信機が受信信号を捕捉して
いない場合の動作説明図である。
【図5】本発明の位相同期受信機の他の実施例の形態を
示すブロック図である。
【図6】従来の位相同期受信機の実施例の形態を示すブ
ロック図である。
【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 基準信号発生器 7 低域ろ波器(LPF) 8 メモリ 9 マイクロプロセッサ 10 D/A変換器 11 信号切替器 13 D/A変換器 14 A/D変換器 15 LPF

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信信号の周波数を中間周波数に変換す
    る混合器と、前記 混合器からの出力信号を増幅する利得制御増幅器
    と、局部発振信号の周波数を制御する制御信号に従って、前
    記混合器に供給する局部発振信号を発振する 電圧制御発
    振器と、基準信号を発振する基準信号発振器と、 前記利得制御増幅器からの信号と前記基準信号発振器か
    らの基準信号とに基づいて同期検波を行ない、検波結果
    を出力する 同期検波器と、制御信号が入力される入力元を切り替える切替器と位相同期の判定基準となる判定値を任意設定可能とし、
    この判定値と前記検波結果とを基にPLLの同期判定を
    行い、同期判定に従って前記切替器を制御する制御手段
    とを有する ことを特徴とする位相同期受信機。
  2. 【請求項2】 前記位相同期受信機は、 前記同期検波器から出力された信号のレベルと、このレ
    ベルを得た際に前記制御手段から出力されていた受信信
    号を掃引する為の掃引データとが関連付けて記憶されて
    いる記憶手段を有し、 前記制御手段は、受信信号の捕捉を開始した場合、前記
    混合器から出力される信号の周波数が所定の範囲で変動
    するよう掃引データを出力し、前記同期検波器から出力
    された信号のレベルを計測し、この計測したレベルと、
    このレベルを得た際に自己の出力していた掃引データと
    を関連付けて前記記憶手段に記憶させ、前記記憶手段に
    記憶させたレベルから最大のレベルを検索し、この検索
    したレベルと関連付けられている掃引データを制御信号
    として前記電圧制御発振器に入力した場合に、前記電圧
    制御発振器から発振される局部発振信号の周波数の近傍
    で、前記電圧制御発振器から発振される局部発振信号の
    周波数を変化させる掃引データを出力するよう構成され
    ていることを特徴とする請求項1に記載の位相同期受信
    機。
  3. 【請求項3】 前記位相同期受信機は、前記切替器と前
    記電圧制御発振器との間に設けられた低域ろ波器を有
    し、 前記切替器は、入力された信号を前記低域ろ波器を介し
    て前記電圧制御発振器に入力させる出力先と、入力され
    た信号を直接前記電圧制御発振器に入力させる出力先と
    を具備し、 前記制御手段は、前記検波結果を基に行なったPLLの
    同期判定から同期していると判断した場合、入力された
    制御信号を前記低域ろ波器を介して前記電圧制御発振器
    に入力させる出力先に切り替えるよう前記切替器を制御
    し、同期していないと判断した場合、入力された制御信
    号を直接前記電圧制御発振器に入力させる出力先に切り
    替えるよう前記切替器を制御するように構成されている
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の位相同
    期受信機。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、前記利得制御増幅器の
    利得を任意の値に操作できるように構成されていること
    を特徴とする請求項〜請求項のいずれかに記載の位
    相同期受信機。
  5. 【請求項5】 前記制御手段は、マイクロプロセッサで
    あることを特徴とする請求項〜請求項のいずれかに
    記載の位相同期受信機。
  6. 【請求項6】 前記位相同期受信機は、前記利得制御増
    幅器と前記切替器との間に設けられた低域ろ波器を有す
    ることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の位相
    同期受信機。
  7. 【請求項7】 発振する信号の周波数を制御する制御信
    号に従って、周波数の異なる信号を発振する電圧制御発
    振器と、 受信信号に前記電圧制御発振器で発振された信号を混合
    し、中間周波数の信号に変換する混合器と、 前記混合器から出力された信号を増幅する利得制御増幅
    器と、 基準信号を発振する基準信号発振器と、 前記利得制御増幅器で利得の増幅された信号と前記基準
    信号発振器からの基準信号とに基づいて位相検波を行
    い、検波結果に従って制御信号を出力する位相検波器
    と、 前記利得制御増幅器からの信号と前記基準信号発振器か
    らの基準信号とに基づいて同期検波を行ない、検波結果
    を出力する同期検波器と、 制御信号が入力される入力元を切り替える切替器と前記同期検波器からの検波結果に従って制御信号を出力
    し、この制御信号が前記電圧制御発振器に入力されるよ
    う前記切替器に入力元を切り替させ、自己の出力した制
    御信号により受信信号の捕捉を開始し、前記同期検波器
    の検波結果に基づいて、前記利得制御増幅器からの信号
    と前記基準信号発振器からの基準信号とが同期している
    否かを判断し、同期していると判断した場合、前記位相
    検波器から出力される制御信号が前記電圧制御発振器に
    入力されるよう前記切替手段に入力元を切り替えさせ、
    位相同期ープを形成させる制御手段とを有することを特
    徴とする位相同期受信機。
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