JP3820063B2 - 周波数制御回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は受信機における温度に基づくバンドパスフィルタの通過帯域周波数変動に合わせて中間周波数を変化させる周波数制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の受信機において、図3に示すように、アンテナから受信された信号がミキサ31によってPLL回路35からの発振出力の周波数と周波数混合されて中間周波数の信号に周波数変換される。中間周波数に変換するためのローカル発振器としてのPLL回路35は温度補償水晶発振器(TCXO)34から出力される基準信号に位相同期して発信する。中間周波数に変換された信号は、バンドパスフィルタ32によって希望周波数以外の信号を抑圧し、復調回路33に供給して、復調回路33によって復調して送出される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の構成では、温度変化によってバンドパスフィルタの通過帯域周波数が変化し、通過する中間周波信号の周波数がバンドパスフィルタの通過帯域周波数から大きくずれてしまう場合、希望信号の一部が抑圧されてしまい、受信特性が劣化するという問題点があった。
【0004】
本発明は、温度に基づくバンドパスフィルタの通過帯域周波数変動に合わせて中間周波数を変化させ、希望信号の抑圧を防止して受信特性を改善する周波数制御回路を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる請求項1記載の周波数制御回路は、OFDM信号である受信信号をローカル発振器の出力と周波数混合して中間周波数に変換し、該中間周波数の信号をバンドパスフィルタに通し、かつバンドパスフィルタの出力信号を復調する受信機における周波数制御回路であって、
前記バンドパスフィルタの出力信号をA/D変換するA/D変換器と、
該A/D変換器から出力されるA/D変換出力を直交検波してベースバンド信号に変換する直交検波回路と、
該直交検波回路から出力されるベースバンド信号中におけるオフセット周波数成分をキャンセルする周波数補正回路と、
該周波数補正回路から出力されるベースバンド信号を各キャリアに分離するFFT回路と、
規定されたキャリア位置に規定された振幅および位相で挿入されているパイロットキャリアを前記FFT回路の出力から抽出し、かつ抽出されたパイロットキャリアの位相からバンドパスフィルタの中心周波数の温度に基づくずれおよびローカル発振器の発振周波数の温度に基づく周波数ドリフトによるオフセット周波数を検出するオフセット周波数検出回路と、
オフセット周波数検出回路によって求めたオフセット周波数を打ち消すように、オフセット周波数に基づき発振周波数が制御され、かつ出力が前記周波数補正回路に送出されて前記周波数補正回路においてオフセット周波数をキャンセルさせるための数値制御発振器と、
オフセット周波数検出回路によって求めたオフセット周波数に基づいて温度情報を求める温度情報検出手段と、
前記温度情報検出手段によって求めた温度情報に基づくバンドパスフィルタの中心周波数のずれに対応させてローカル発振器の発振周波数を制御して中間周波数をバンドパスフィルタの中心周波数に一致させるIF制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【0006】
本発明の請求項1記載の周波数制御回路によれば、OFDM信号である受信信号はローカル発振器の出力と周波数混合されて中間周波数に変換され、該中間周波数の信号はバンドパスフィルタに通して復調される。さらにいえば、バンドパスフィルタの出力信号はA/D変換され、続いて直交検波されてベースバンド信号に変換される。ベースバンド信号には、バンドパスフィルタの中心周波数の温度に基づくずれおよびローカル発振器の発振周波数の温度に基づく周波数ドリフトによるオフセット周波数成分が含まれている。このオフセット周波数成分をキャンセルするためにベースバンド信号は周波数補正回路を通してFFT回路に供給されて各キャリアに分離される。
一方、規定されたキャリア位置に規定された振幅および位相で挿入されているパイロットキャリアはFFT回路の出力からオフセット周波数検出回路にて抽出され、抽出されたパイロットキャリアの位相からバンドパスフィルタの中心周波数の温度に基づくずれおよびローカル発振器の発振周波数の温度に基づく周波数ドリフトによるオフセット周波数がオフセット周波数検出回路によって求められる。
オフセット周波数検出回路によって求められたオフセット周波数に基づいて温度情報検出手段によって温度情報が求められ、温度情報検出手段によって求められた温度情報に基づくバンドパスフィルタの中心周波数のずれに対応させてローカル発振器の発振周波数がIF制御回路により制御させられて、中間周波数がバンドパスフィルタの中心周波数に一致させられる。また、オフセット周波数検出回路によって求められたオフセット周波数を打ち消すように、求められたオフセット周波数に基づき数値制御発振器の発振周波数が制御され、その発信出力が周波数補正回路に送出されて、周波数補正回路においてオフセット周波数がキャンセルされる。
したがって、温度の変化によってバンドパスフィルタの中心周波数がずれても、それにあわせてローカル発振器の発振周波数が制御されて中間周波信号の周波数がバンドパスフィルタの中心周波数に一致するように変化させられるために、温度の変化があっても、希望信号の抑圧は低減されて、受信特性が改善される。これによっても、さらに残存オフセット周波数成分があった場合でも、加えるに、オフセット周波数検出回路によって求められたオフセット周波数に基づき数値制御発振器の発振周波数が制御され、数値制御発振器の発信出力が周波数補正回路に供給されて周波数補正がなされる。このために、オフセット周波数が補正された信号がFFT回路に入力されることになる。
【0007】
本発明にかかる請求項2の周波数制御回路は、請求項1記載の周波数制御回路において、
ローカル発振器は基準周波数の発振をしてPLL回路の基準発振器として作用するVCXOを備え、
温度情報検出手段はオフセット周波数から、予め設けたVCXOの温度・周波数特性テーブルを参照して温度情報を求め、
IF制御手段は温度情報から、予め設けたバンドパスフィルタの温度・中心周波数特性のテーブルを参照してバンドパスフィルタの中心周波数を求め、VCXOの発振周波数を制御して中間周波数が求めた中心周波数になるようにする
ことを特徴とする。
【0008】
本発明にかかる請求項2の周波数制御回路によれば、温度情報検出手段によって求めた温度情報から、IF制御手段において、予め設けられたVCXOの温度・周波数特性のテーブルが参照されてバンドパスフィルタの中心周波数が求められ、このようにして求められた中心周波数に中間周波数が一致するようにVCXOの発振周波数が制御される。したがって、温度の変化によってバンドパスフィルタの通過帯域周波数がずれても、それにあわせて中間周波数が変化させられるために、希望信号の抑圧は低減されて、受信特性が改善される。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる周波数制御回路を実施の一形態によって説明する。
【0020】
図1は本発明の実施の一形態にかかる周波数制御回路の構成を示すブロック図であり、直交周波数分割多重(OFDM)信号を受信する受信機の場合を例示している。
【0021】
本発明の実施の一形態にかかる周波数制御回路は、アンテナから受信した信号はミキサ1においてPLL回路2からの発信出力と周波数混合されて中間周波信号に変換され、中間周波信号はバンドパスフィルタ3を介してA/D変換器4に供給されてデジタル信号に変換される。A/D変換器4から出力されるデジタル信号は直交検波回路5に供給されて直交検波されてベースバンド信号に変換される。ここで、PLL回路2の基準発振器である電圧制御水晶発振器(VCXO)16とPLL回路2とは協働してローカル発振器を構成している。
【0022】
直交検波回路5から出力されるベースバンド信号は周波数補正回路6に供給されてオフセット周波数が補正され、FFT(高速フーリエ変換)回路7に供給されてFFTされることによって各キャリアに分離され、FFT回路7にて分離されたキャリアはイコライザー回路8において周波数補正がなされて、判定回路9においてデータが復調される。
【0023】
ここで、PLL回路2の発振周波数ドリフトによるオフセット周波数ΔfIFを含んだ中間周波信号が、バンドパスフィルタ3を通してA/D変換器4に供給されてA/D変換され、直交検波回路5においてベースバンド信号に変換される。直交検波回路5から出力されるベースバンド信号は周波数補正回路6においてオフセット周波数がキャンセルされる。
【0024】
ここではまず初期状態であると仮定して、周波数補正回路6において周波数補正をせずにベースバンド信号を通過させるとする。FFT回路7によってOFDM信号が各キャリアに分離されて、イコライザー8で周波数特性が補正され、判定回路9によって各キャリアの情報成分が分離されてデータが復調される。
【0025】
一方、FFT処理後の分離されたキャリアから、規定されたキャリア位置に規定された振幅、位相で送信されるパイロットキャリアを抜き出し、その振幅と位相から周波数特性計算回路10では受信した変調波の帯域内の周波数特性が計算され、その逆特性をイコライザー8に供給して周波数特性の補正を行う。
【0026】
また、FFT処理後の分離されたキャリアを受けたオフセット周波数検出回路11では、パイロットキャリアの位相から受信信号のオフセット周波数が検出され、オフセット周波数をキャンセルするように数値制御発振器(NCO)12の発振周波数が制御されて、数値制御発振器12の発振出力を受けて周波数補正回路6において周波数補正がなされる。
【0027】
オフセット周波数検出回路11において検出されたオフセット周波数は温度計算回路13に供給されてオフセット周波数とNCO12による補正周波数を加算した値(ΔfIF)に基づいて、PLL回路2からの出力周波数ドリフトおよびVCXO16の周波数ドリフトが求められて、予め設けてあるVCXO16の制御電圧・周波数ドリフトのテーブルからVCXO16の制御電圧による周波数ドリフトが求められて、この制御電圧による周波数ドリフトをVCXO16の周波数ドリフトから差し引いてVCXO16の温度による周波数ドリフトが求められる。この温度による周波数ドリフトから、予め設けてあるVCXO16の温度・周波数特性のテーブルが参照されて、温度情報が求められる。なお、IF制御回路14からの出力がVCXO16に対する制御電圧として温度計算回路13にフィードバックされる。
【0028】
温度計算回路13において求められた温度情報はIF制御回路14に供給されて、温度計算回路13にて求めた温度情報から、予め設けてあるバンドパスフィルタ3の温度・中心周波数特性のテーブルが参照されて、IF制御回路14の出力を受けたD/A変換器15の出力によって該温度情報から温度・中心周波数特性のテーブルにより求めたバンドパスフィルタ3の中心周波数に中間周波数が近づくようにVCXO16の発振周波数が制御される。
【0029】
ここで、A/D変換器4、直交検波回路5、周波数補正回路6、FFT回路7、イコライザ8、判定回路9、周波数特性計算回路10、オフセット周波数検出回路11、NCO12および温度計算回路13は復調器を構成している。
【0030】
アンテナにて受信した希望信号の周波数をfRFとし、PLL回路2の発振周波数をfLOとし、中間周波数をfIFとする。fRF>fLOの方式では、
fIF=fRF−fLO
であり、fLOはVCXO16の出力周波数、すなわちPLL回路2の基準周波数fREFに係数Kを乗じたものである。
【0031】
この場合、fLOはVCXO16の発振周波数を基準にしたPLL回路2発振周波数であるため、
K=fLO側の分周比/fREF側の分周比としたとき、
fLO=K・fREF
となり、
fIF=fRF−K・fREF
となる。
【0032】
fRFは送信周波数であるため殆ど変動することはなく、あったとしても誤差範囲内であり、この変動を無視することができる。したがって中間周波数fIFに変動があった場合、それは基準周波数fREFが変動したことによるものであると考えることができる。
【0033】
中間周波数fIFの変動分をΔfIFとし、基準周波数fREFの変動分をΔfREFとすれば、
(fIF+ΔfIF)=fRF−K・(fREF+ΔfREF)
となり、
(fIF+ΔfIF)=(fRF−K・fREF)−K・ΔfREF
(fIF+ΔfIF)=fIF−K・ΔfREF
ΔfIF=−K・ΔfREF
となる。
【0034】
ここで、基準周波数fREFの変動は、基準周波数fREFの温度による変動分ΔfREFtおよびVCXO16の制御電圧による変動分ΔfREFvが加わったものであると考えられるから、ΔfREFtに基づく中間周波数の変動分をΔfIFtとし、ΔfREFvに基づく中間周波数の変動分をΔfIFvとすれば、
ΔfREF=ΔfREFt+ΔfREFv
ΔfIF=ΔfIFt+ΔfIFv
となり、
ΔfIFt=K・ΔfREFt
ΔfIFv=K・ΔfREFv
となる。
【0035】
しかるに、上記したようにVCXO16の制御電圧による周波数ドリフトΔfREFvは、予め設けてあるVCXO16の制御電圧・周波数ドリフトのテーブルから求められて既知であるため、VCXO16の制御電圧による周波数ドリフトΔfREFvに基づく中間周波数のドリフトΔfIFvが求められる。VCXO16の制御電圧による周波数ドリフトをVCXO16の周波数ドリフトから差し引いてVCXO16の温度による周波数ドリフトが求められる。この温度による周波数ドリフトから、予め設けてあるVCXO16の温度特性、すなわち温度・周波数特性のテーブルが参照されて、温度Tが求められる。
【0036】
一方、バンドパスフィルタ3の温度変化による通過帯域周波数が変動する場合、バンドパスフィル3の温度・中心周波数特性のテーブルが参照されて、温度Tと、温度・中心周波数特性のテーブルとにより求めたバンドパスフィルタ3の中心周波数に中間周波数が近づくようにD/A変換器15の出力に基づいてVCXO16の発信周波数が制御される。したがって、バンドパスフィルタ3の通過帯域周波数の中心周波数が温度によってずれても、中間周波数がずらされてバンドパスフィルタ3の通過帯域周波数の中心周波数付近に制御されて、受信信号が抑圧されることはなくなる。
【0037】
次に本発明の実施に一形態にかかる周波数制御回路の変形例について説明する。
【0038】
図2は本発明の実施の一形態にかかる周波数制御回路の変形例の構成を示すブロック図である。
【0039】
本変形例では、ミキサ17およびPLL回路18を備えて、バンドパスフィルタ3を介して出力される第1中間周波数を第2中間周波数に変換し、復調器へ供給している点と、IF制御回路14Aの出力によってPLL回路を制御する点とにおいて、本発明の実施の一形態にかかる周波数制御回路と異なっている。
【0040】
本発明の実施の一形態にかかる周波数制御回路の変形例は、アンテナから受信した信号はミキサ1においてPLL回路2からの発信出力と周波数混合されて第1中間周波信号に変換され、第1中間周波信号はバンドパスフィルタ3を介して出力される。バンドパスフィルタ3からの出力信号はミキサ17においてPLL回路18からの発信出力と周波数混合されて第2中間周波数に変換され、A/D変換器4に供給されてデジタル信号に変換される。A/D変換器4から出力されるデジタル信号は直交検波回路5に供給されて直交検波されてベースバンド信号に変換される。
【0041】
ここで、電圧制御水晶発振器(VCXO)16はPLL回路2およびPLL回路18の基準発振器であり、PLL回路2とVCXO16とは協働して第1のローカル発振器を構成し、PLL回路18とVCXO16とは協働して第2のローカル発振器を構成している。
【0042】
直交検波回路5から出力されるベースバンド信号は周波数補正回路6に供給されてオフセット周波数が補正され、FFT回路7に供給されてFFTされることによって各キャリアに分離され、FFT回路7にて分離されたキャリアはイコライザー回路8において周波数補正がなされて、判定回路9においてデータが復調される。
【0043】
ここで、PLL回路2の発振周波数ドリフトによるオフセット周波数ΔfIFを含んだ中間周波信号が、バンドパスフィルタ3を通してA/D変換器4に供給されてA/D変換され、直交検波回路5においてベースバンド信号に変換される。直交検波回路5から出力されるベースバンド信号は周波数補正回路6においてオフセット周波数がキャンセルされる。
【0044】
ここではまず初期状態であると仮定して、周波数補正回路6において周波数補正をせずにベースバンド信号を通過させるとする。FFT回路7によってOFDM信号が各キャリアに分離されて、イコライザー8で周波数特性が補正され、判定回路9によって各キャリアの情報成分が分離されてデータが復調される。
【0045】
一方、FFT処理後の分離されたキャリアからパイロットキャリアを抜き出し、その振幅と位相から周波数特性計算回路10では受信した変調波の帯域内の周波数特性が計算され、その逆特性をイコライザー8に供給して周波数特性の補正を行う。
【0046】
また、FFT処理後の分離されたキャリアを受けたオフセット周波数検出回路11では、パイロットキャリアの位相から受信信号のオフセット周波数が検出され、オフセット周波数をキャンセルするように数値制御発振器(NCO)12の発振周波数が制御されて、数値制御発振器12の発振出力を受けて周波数補正回路6において周波数補正がなされる。
【0047】
オフセット周波数検出回路11において検出されたオフセット周波数は温度計算回路13に供給されてオフセット周波数とNCO12による補正周波数を加算した値(ΔfIF)に基づいて、PLL回路2からの出力周波数ドリフトおよびVCXO16の周波数ドリフトが求められて、予め設けてあるVCXO16の制御電圧・周波数ドリフトのテーブルからVCXO16の制御電圧による周波数ドリフトが求められて、この制御電圧による周波数ドリフトをVCXO16の周波数ドリフトから差し引いてVCXO16の温度による周波数ドリフトが求められる。
【0048】
この温度による周波数ドリフトから、予め設けてあるVCXO16の温度・周波数特性のテーブルが参照されて、温度情報が求められる。なお、IF制御回路14からの出力がVCXO16に対する制御電圧として温度計算回路13にフィードバックされる。
【0049】
温度計算回路13において求められた温度情報はIF制御回路14Aに供給されて、温度計算回路13にて求めた温度から予め設けてあるバンドパスフィルタ3の温度・中心周波数特性のテーブルが参照されて、IF制御回路14Aの出力を受けたD/A変換器15の出力よって該温度に対する温度・中心周波数特性のテーブルにより求めたバンドパスフィルタ3の中心周波数に中間周波数が近づくようにVCXO16の発信周波数が制御される。
【0050】
IF制御回路14Aでは、さらに、予め温度・分周比のテーブルを備えており、温度計算回路13にて求めた温度から、温度・分周比のテーブルが参照されて、分周比制御出力が求められて、分周比制御出力がPLL回路18の分周器に供給されて、該分周器の分周比をが変更制御される。
【0051】
ここで、A/D変換器4、直交検波回路5、周波数補正回路6、FFT回路7、イコライザー8、判定回路9、周波数特性計算回路10、オフセット周波数検出回路11、NCO12および温度計算回路14Aは復調器を構成している。
【0052】
上記した本発明の実施の一形態にかかる周波数制御回路の変形例によれば、温度変化によりバンドパスフィルタ3の通過帯域周波数範囲が変化して、復調器が同期可能な希望信号の周波数範囲よりも、バンドパスフィルタ3の通過帯域周波数範囲が大きくなった場合、VCXO16の発振周波数が中間周波数制御信号に基づいて変更されて、PLL回路2およびPLL回路18の発振周波数が制御されて、第1および第2中間周波数が制御される。一方、PLL回路18の発振周波数が、PLL回路25の分周器の分周比制御によって第1の中間周波数の変化の方向と逆方向に制御されて、ミキサ20から出力される第2中間周波数が、復調器21が同期可能な範囲内に制御される。
【0053】
したがって、上記した本発明の実施の一形態にかかる周波数制御回路の変形例によれば、温度変化によってバンドパスフィルタの通過帯域周波数がずれて、第1中間周波数を変化させた場合に、第2中間周波数が第1中間周波数の変化方向と逆の方向に変化させられるために、バンドパスフィルタの通過帯域周波数の変動幅が復調器が同期可能な希望信号の周波数範囲よりも大きい場合においても、第2中間周波数を同期可能な周波数範囲に補正するため希望信号の受信が可能となり、希望信号の抑圧が低減されて、受信特性が改善される。
【0054】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の周波数制御回路によれば、温度変化によってバンドパスフィルタの通過帯域周波数が大きくずれた場合、それに合わせて、中間周波数が変化させられて、希望信号の抑圧が低減されて、受信特性が改善されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態にかかる周波数制御回路の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の一形態にかかる周波数制御回路の変形例の構成を示すブロック図である。
【図3】従来の周波数制御回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1および17 ミキサ
2および18 PLL回路
3 バンドパスフィルタ
5 直交検波器
6 周波数補正回路
7 FFT回路
8 イコライザー
9 判定回路
10 周波数特性計算回路
11 オフセット周波数検出回路
12 NCO
13 温度計算回路
14および14A IF制御回路
16 VCXO
Claims (2)
- OFDM信号である受信信号をローカル発振器の出力と周波数混合して中間周波数に変換し、該中間周波数の信号をバンドパスフィルタに通し、かつバンドパスフィルタの出力信号を復調する受信機における周波数制御回路であって、
前記バンドパスフィルタの出力信号をA/D変換するA/D変換器と、
該A/D変換器から出力されるA/D変換出力を直交検波してベースバンド信号に変換する直交検波回路と、
該直交検波回路から出力されるベースバンド信号中におけるオフセット周波数成分をキャンセルする周波数補正回路と、
該周波数補正回路から出力されるベースバンド信号を各キャリアに分離するFFT回路と、
規定されたキャリア位置に規定された振幅および位相で挿入されているパイロットキャリアを前記FFT回路の出力から抽出し、かつ抽出されたパイロットキャリアの位相からバンドパスフィルタの中心周波数の温度に基づくずれおよびローカル発振器の発振周波数の温度に基づく周波数ドリフトによるオフセット周波数を検出するオフセット周波数検出回路と、
オフセット周波数検出回路によって求めたオフセット周波数を打ち消すように、オフセット周波数に基づき発振周波数が制御され、かつ出力が前記周波数補正回路に送出されて前記周波数補正回路においてオフセット周波数をキャンセルさせるための数値制御発振器と、
オフセット周波数検出回路によって求めたオフセット周波数に基づいて温度情報を求める温度情報検出手段と、
前記温度情報検出手段によって求めた温度情報に基づくバンドパスフィルタの中心周波数のずれに対応させてローカル発振器の発振周波数を制御して中間周波数をバンドパスフィルタの中心周波数に一致させるIF制御手段と、
を備えたことを特徴とする周波数制御回路。 - 請求項1記載の周波数制御回路において、
ローカル発振器は基準周波数の発振をしてPLL回路の基準発振器として作用するVCXOを備え、
温度情報検出手段はオフセット周波数から、予め設けたVCXOの温度・周波数特性テーブルを参照して温度情報を求め、
IF制御手段は温度情報から、予め設けたバンドパスフィルタの温度・中心周波数特性のテーブルを参照してバンドパスフィルタの中心周波数を求め、VCXOの発振周波数を制御して中間周波数が求めた中心周波数になるようにする
ことを特徴とする周波数制御回路。
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