JP4089003B2 - 受信機及び受信方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばフェーズロックドループ回路(Phaze Locked Loop:以下PLL回路と称する)を使用した周波数シンセサイザによるラジオ受信機等に適用して好適な受信機及び受信方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、PLL回路による周波数シンセサイザを使用した受信機として、例えば図2に示す回路が開発されている。以下その構成を説明すると、直流値の制御電圧により共振素子の発振周波数(以下、局部発振周波数という)が制御される電圧制御発振器51(以下VCOという)と、外部から与えられたデジタル値(2進値)により局部発振周波数が分周されて出力される可変分周器52と、基準となる周波数が発生される基準発振器53と、可変分周器52からの入力信号と基準発振器53からの入力信号との位相が比較されて、誤差がある場合にはその誤差に対応する誤差電圧が出力される位相検出器54と、位相検出器54からの誤差電圧の平滑化を行い、その出力がVCO51に制御電圧として供給されるローパスフィルタ55(以下LPFという)とで構成されるPLL回路を備えている。また、LPF55とVCO51との間に、可動接点56a及び第1,第2の固定接点56b,56cを有するスイッチ56が設けられており、LPF55の出力側はスイッチ56の第1の固定接点56bと接続され、VCO51の入力側は可動接点56aと接続されている。
【0003】
また、この回路は、可変分周器52に分周比を指定するデジタル値を出力するマイクロコンピュータ57が備えられている。このマイクロコンピュータ57には、LPF55がVCO51に供給する直流値の制御電圧がアナログ/デジタルコンバータ58でデジタルデータに変換されて取り込まれ、このデジタルデータが保持される。また、マイクロコンピュータ57は、デジタル/アナログコンバータ59と接続されており、このデジタル/アナログコンバータ59で、マイクロコンピュータ57から出力されるデジタルデータが直流値の制御電圧に変換される。デジタル/アナログコンバータ59の出力側は、スイッチ56の第2の固定接点56cと接続されている。
【0004】
そしてVCO51の発振信号(局部発振信号)は受信部60に供給されて、例えばアンテナ61により受信した信号が、この局部発振周波数に対応した周波数で同調処理され、その同調した受信信号が端子62に出力される。
【0005】
この図2に示す回路の動作について説明する。先ず、PLL回路における局部発振周波数が所望の値に固定される際の動作については、スイッチ56の可動接点56aが第1の固定接点56bに接続され、PLL回路の閉回路が形成される。マイクロコンピュータ59にて局部発振周波数が所望の値となるように、分周比を指定するための数値が設定されて可変分周器52に出力される。可変分周器52では、局部発振周波数が指定された分周比で分周されて位相検出器54に出力される。位相検出器54では、局部発振周波数が分周された信号と、基準発振器53から出力された基準周波数信号とが位相比較され、誤差があるときには位相誤差に対応する誤差電圧がLPF55に出力される。LPF55で入力誤差電圧が直流化等された制御電圧がVCO51の共振素子に供給される。そしてVCO51の共振素子は、LPF55から供給された制御電圧で制御された周波数で発振させられ、この局部発振周波数が可変分周器52に出力される。このように上述の閉回路でPLL動作が繰り返され、位相検出器54での位相誤差がなくなって、局部発振周波数を分周した信号と基準発振器53が出力する基準周波数信号との位相が一致したときに、局部発振周波数が所望の値に安定し、その安定した局部発振周波数に対応した周波数の例えばラジオ放送が受信部60で受信される。
【0006】
ここで、この図2に示す回路においては、PLL動作が安定したとき、PLL回路の動作を止めて同調処理を行うようにしてある。即ち、局部発振周波数が安定した状態のとき、マイクロコンピュータ57にて、そのときにLPF55からVCO51の有する共振素子に出力されている制御電圧信号が、アナログ/デジタルコンバータ58でデジタルデータに変換されて取り込まれ、保持される。
【0007】
そして、このPLL動作が安定した状態では、スイッチ56の可動接点56aが第2の固定接点56cに切換わり、マイクロコンピュータ57に保持されているVCO51の制御電圧に関するデジタルデータが、デジタル/アナログコンバータ59に出力され、デジタル/アナログコンバータ59がデジタルデータを変換して得た制御電圧がスイッチ56を介してVCO51に供給される。供給される制御電圧に制御されてVCO51の発振周波数が固定される。この発振周波数に対応した周波数の信号が受信部60で受信される。そして、スイッチ56の可動端子56aが固定端子56cに接続されたときに、PLL閉回路が形成されなくなり、VCO51とマイクロコンピュータ57などの一部の部品だけが動作され、その他の機器の動作は停止されることとなる。
【0008】
このように構成されることで、PLL部は受信周波数が変更されたときだけ動作が行われれば良く、局部発振周波数を固定した後は消費電力が大きいPLL部の動作が停止されて同調されることができ、周波数シンセサイザを使用した受信機の消費電力を減らすことができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の回路では、制御電圧のデジタルデータを保持してPLL部の動作を停止した後は、読み取った制御電圧のデジタルデータをマイクロコンピュータにより一方的に出力し、デジタル/アナログコンバータで直流電圧に変換して、VCOの制御を行うため、部品性能、温度などの環境特性によってデジタル/アナログコンバータから供給される直流電圧にずれが生じたり、VCOの共振素子そのものの周波数にずれが生じてしまう場合があり、受信機での受信性能が悪化してしまう問題があった。特に受信搬送波が短波の場合には、ずれが顕著に現れ受信性能が著しく悪化してしまう。
【0010】
本発明は、かかる点に鑑み、消費電力が少なく、かつ、良好な受信性能を保持する受信機及び受信方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、PLL回路の発振出力に基づいて受信周波数が設定される周波数シンセサイザ方式の受信機において、PLL回路内の電圧制御発振器の制御電圧をPLL回路とは別の制御手段から供給できる構成にすると共に、この状態での受信部の同調状態を測定して、その測定した値から受信周波数のずれを検出したとき、電圧制御発振器の制御電圧を補正する構成とする。さらに、PLL回路内の電圧制御発振器に供給される制御電圧を測定する制御電圧測定手段と受信部の同調状態を測定する同調周波数測定手段は同一の手段であり、制御電圧の測定と同調状態の測定が選択的に行われる構成とする。
【0012】
本発明の構成としたことで、PLL回路の発振周波数が安定した状態では、PLL回路のループが切り離されて、制御手段からPLL回路内の電圧制御発振器に制御電圧が供給されて、その制御手段の出力で受信周波数が制御される。このとき、受信部が出力する信号から同調状態を制御手段が判断し、その同調状態で受信周波数のずれを検出したとき、電圧制御発振器の制御電圧が補正されて、受信周波数のずれがない状態にされる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図1を参照して説明する。
【0014】
図1は本例の回路の構成を示すブロック図である。本例の回路は、直流値の制御電圧により共振素子の発振周波数(以下、局部発振周波数という)が制御される電圧制御発振器11(以下VCOという)と、外部から与えられたデジタル値(2進値)により本例では局部発振周波数を分周して出力する可変分周器12と、基準となる周波数を発生する基準発振器13と、可変分周器12からの入力信号と基準発振器13からの入力信号との位相を比較して例えば誤差がある場合にはその誤差に対応する誤差電圧を出力する位相検出器14と、位相検出器14からの誤差電圧を平滑化してVCO11が有する共振素子に直流値の制御電圧として供給するローパスフィルタ15(以下LPFという)とで構成するPLL回路を備えている。本例ではLPF15とVCO11との間に、ここでは可動接点16a及び第1,第2の固定接点16b,16cを有するスイッチ16を設け、LPF15の出力側はスイッチ16の第1の固定接点16bと接続し、VCO11の入力側は可動接点16aと接続してある。
【0015】
そして、可変分周器12に分周比を指定するデジタル値を出力するマイクロコンピュータ17を備えている。本例ではマイクロコンピュータ17は、LPF15がVCO11に供給する直流値の制御電圧のうち所定の出力の出力値をアナログ/デジタルコンバータ18でデジタルデータに変換して取り込み、このデジタルデータを保持する。また、マイクロコンピュータ17は、デジタルデータをアナログデータに変換するデジタル/アナログコンバータ19と接続してある。このデジタル/アナログコンバータ19は、マイクロコンピュータ17が出力するデジタルデータを直流値の制御電圧信号に変換して出力する。デジタル/アナログコンバータ19の出力側は、スイッチ16の固定端子16cと接続してある。
【0016】
そしてVCO11の発振信号は受信部20に供給されて、例えばアンテナ22により受信した信号が、局部発振周波数に対応した周波数で同調処理され、その同調した受信信号が端子23から出力される。この場合、本例においては受信信号を検波する検波回路が受信部20に内蔵され、端子23には検波信号が得られる構成としてある。ここで、この検波回路の検波出力のセンタ電圧を、アナログ/デジタルコンバータ21でデジタルデータに変換する構成としてあり、このアナログ/デジタルコンバータ21で変換された検波出力のセンタ電圧データを、マイクロコンピュータ17に供給する。
【0017】
次に、この回路の動作について説明する。先ず、PLL回路における局部発振周波数を所望の値に固定する際の選局動作時には、本例では選局の際にはスイッチ16の可動接点16aを第1の固定接点16bに接続し、PLL回路が閉回路を形成する状態にする。例えば図示しない操作部により所望の受信周波数を指定した場合に、マイクロコンピュータ17にて局部発振周波数が所望の値となるように、分周比を指定するための数値を設定して可変分周器12に出力する。可変分周器12は、局部発振周波数を指定された分周比で分周して位相検出器14に出力する。位相検出器14は、局部発振周波数を分周した信号と、基準発振器13が出力する基準周波数信号とを位相比較して、その位相誤差に対応する誤差電圧を出力して、LPF15に供給する。LPF15では、ここでは入力誤差電圧を直流化した制御電圧をVCO11に供給する。そしてVCO11が有する共振素子は、LPF15が供給した制御電圧で制御された周波数で発振し、この局部発振周波数を可変分周器12に出力する。このように上述の閉回路を形成するPLL動作を繰り返し、位相検出器14で位相誤差がなくなって、ここでは局部発振周波数を分周した信号と基準発振器13が出力する基準周波数信号との位相が一致したときに、局部発振周波数は所望の値に安定する。
【0018】
このPLL回路の発振周波数が安定したことは、例えばアナログ/デジタルコンバータ18で変換されたデジタルデータの状態をマイクロコンピュータ17が判断することで、マイクロコンピュータ17が判断できる。そして、マイクロコンピュータ17はPLL回路が安定した状態でアナログ/デジタルコンバータ18で変換されたデジタルデータ(VCO11に供給される制御電圧データ)を取り込み、保持する。
【0019】
そして、マイクロコンピュータ17の制御により、スイッチ16の可動接点16aを第1の固定接点16bから第2の固定接点16cに切換えると共に、マイクロコンピュータ17が保持している局部発振周波数が固定した時におけるVCO11の制御電圧に関するデジタルデータを、デジタル/アナログコンバータ19に供給し、デジタル/アナログコンバータ19がそのデジタルデータを変換して得た制御電圧をスイッチ16を介してVCO11に供給する。制御電圧の供給を受けたVCO11は、制御電圧の制御により、PLL回路が安定した状態と同じ周波数で発振し、この局部発振周波数に対応した周波数が受信部20で受信される。そして、このようにスイッチ16の可動接点16aを第2の固定接点16cに接続した状態では、PLL回路を構成する分周器12と基準発振器13と位相検出器14は、例えばマイクロコンピュータ17の制御で動作を停止させる。
【0020】
そして本例においては、デジタル/アナログコンバータ19の出力によりVCO11の発振周波数を制御している状態では、このVCO11に供給する制御電圧を補正する処理を行うようにしてある。この補正動作は、マイクロコンピュータ17がアナログ/デジタルコンバータ21で変換されたデータを読取り、このデータの変動から、受信周波数のずれを判断して、その判断した周波数ずれを補正するように、デジタル/アナログコンバータ19に供給する電圧データを補正し、VCO11の発振周波数を補正させ、受信部20での受信周波数を補正させる。
【0021】
本例の構成では、アナログ/デジタルコンバータ21で変換されるデータとして、受信部20内の検波回路の検波出力のセンタ電圧のデータとしてあり、受信信号の周波数変動がセンタ電圧の変動として検出されて、マイクロコンピュータ17で判断される。マイクロコンピュータ17でのこのセンタ電圧の判断は、例えば所定時間間隔(例えば3分から10分程度の間隔)で行い、最初に判断した電圧値との差分をマイクロコンピュータ17で判断し、その差分に相当する周波数変動を補正するように、マイクロコンピュータ17からデジタル/アナログコンバータ19に供給するデータを設定する。この場合、センタ電圧のデータを取り込む時間間隔は、省電力化性能に影響しない程度にできるだけ長くとる方がよい。
【0022】
このようにしたことで、消費電力が大きいPLL回路を受信周波数を変える時にだけ動作させればよく、通常はVCO11とマイクロコンピュータ17のみによって受信部20が同調動作するため、消費電力を大幅に減らすことができるとともに、部品性能、温度などの環境の変化によって、PLL回路を停止させた状態で、デジタル/アナログコンバータ21が供給する制御電圧のずれや、VCO11の共振素子自体の周波数のずれ等による受信周波数の変動が生じても、PLL回路を動作させることなく、受信部20で受信された信号から周波数を測定して、その受信周波数のずれを補正することができ、受信性能の悪化を防ぐことができるため、良好な受信をすることができる。特に、周波数のずれが著しい、短波を受信するときに絶大な効果を発揮する。
【0023】
なお、上述した実施の形態では、PLL回路を停止させた状態での受信周波数のずれの検出として、受信部20内の検波回路の検波出力のセンタ電圧の変動から行う構成としたが、受信部での同調周波数の変動に対応して、その状態が変動する出力信号であれば、他の信号の状態から受信周波数のずれを検出しても良い。例えば、受信部20内で変換された中間周波信号の状態(中間周波数とのずれ等)から、受信周波数のずれを検出する構成としても良い。
【0024】
また、上述した実施の形態では、同調周波数を測定する手段として検波信号のセンタ電圧データを検出するアナログ/デジタルコンバータ21を設けたが、このアナログ/デジタルコンバータ21を設ける代わりに、PLL回路の制御電圧検出用のアナログ/デジタルコンバータ18を使用して検波信号のセンタ電圧データを検出し、このコンバータ18でPLL回路の制御電圧の検出処理と、検波出力のセンタ電圧検出処理とを切換え使用で、選択的に行う構成としても良い。この場合、コンバータ18で検出する電圧の切換処理は、例えばスイッチ16での切換えに連動してマイクロコンピュータ17が制御する構成が考えられる。このようにすることで、アナログ/デジタルコンバータを図1の構成に比べて1個少なくすることができる。
【0025】
また、上述した実施の形態では、受信部20でラジオ放送波を受信するラジオ受信機に適用したが、他の放送波又は放送波以外の伝送信号を受信する受信機にも適用できることは勿論である。
【0026】
【発明の効果】
請求項1に記載した発明によると、PLL回路を停止させた状態で受信周波数の補正を行うことができ、それだけ受信中にPLL回路を作動させることが少なくなり、消費電力を大幅に減らすことができるとともに、受信性能の悪化を防ぐことができる。
【0027】
請求項2に記載した発明によると、請求項1に記載した発明において、同調周波数測定手段は、受信部が出力する検波信号のセンタ電圧を測定する電圧測定手段としたことで、検波信号の状態から受信周波数のずれを判断でき、PLL回路を作動させることなく良好に受信周波数のずれを判断できる。
【0028】
請求項3に記載した発明によると、請求項2に記載した発明において、検波信号のセンタ電圧を測定する電圧測定手段を、制御電圧測定手段と同一の電圧測定手段で構成し、両電圧の測定を電圧測定手段で選択的に行う構成としたことで、それだけ簡単な構成で受信周波数のずれを検出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による構成の例を示すブロック図である。
【図2】従来の受信機の構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
11…電圧制御発振器(VCO)、12…可変分周器、13…基準発振器、14…位相検出器、15…ローパスフィルタ(LPF)、16…スイッチ、17…マイクロコンピュータ、18…アナログ/デジタルコンバータ、19…デジタル/アナログコンバータ、20…受信部、21…アナログ/デジタルコンバータ
Claims (5)
- 制御電圧値に対応した周波数を発振させる電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器からの出力発振周波数を分周する可変分周器と、
所定の基準周波数を発振させる基準発振器と、
前記可変分周器からの出力周波数と前記基準発振器からの出力周波数との位相差を検出する位相検出器と、
前記位相検出器からの出力電圧を平滑化して前記電圧制御発振器に前記制御電圧値として供給するローパスフィルタとを備えるフェーズロックドループ回路と、
前記電圧制御発振器の出力発振周波数に対応した周波数の信号に同調して、当該同調した受信信号を受信処理する受信手段と、
前記電圧制御発振器に供給される前記制御電圧値を測定する制御電圧測定手段と、
前記受信手段の同調周波数に対応した出力周波数を測定する同調周波数測定手段と、
前記フェーズロックドループ回路の発振周波数が安定したとき、前記電圧制御発振器に供給される前記制御電圧値を前記ローパスフィルタからの前記制御電圧値から前記制御電圧測定手段が測定した前記制御電圧値に切り換える切換手段と、
前記同調周波数測定手段によって、前記受信手段での前記同調周波数のずれを検出したとき、そのずれに基づいて前記電圧制御発振器に供給される前記制御電圧値を補正する制御手段とを有し、
前記制御電圧測定手段と前記同調周波数測定手段は同一の手段であり、前記制御電圧値の測定と前記出力周波数の測定は選択的に行われる
ことを特徴とする受信機。 - 請求項1記載の受信機において、
前記同調周波数測定手段による前記出力周波数の測定は所定の間隔で行われる
ことを特徴とする受信機。 - 請求項1記載の受信機において、
前記同調周波数測定手段は、前記受信手段の検波回路が出力する検波信号のセンタ電圧を測定するセンタ電圧測定手段である
ことを特徴とする受信機。 - 請求項1記載の受信機において、
前記同調周波数測定手段は、前記受信手段により変換された中間周波信号を測定する中間周波信号測定手段である
ことを特徴とする受信機。 - 電圧制御発振器により制御電圧値に対応した周波数を発振させるステップと、
可変分周器により前記電圧制御発振器からの出力発振周波数を分周するステップと、
基準発振器により所定の基準周波数を発振させるステップと、
前記可変分周器からの出力周波数と前記基準発振器からの出力周波数との位相差を位相検出器により検出するステップと、
フェーズロックドループ回路のローパスフィルタにより前記位相検出器からの出力電圧を平滑化して前記電圧制御発振器に前記制御電圧値として供給するステップとを備え、
前記電圧制御発振器の出力発振周波数に対応した周波数の信号に同調して、当該同調した受信信号を受信手段により受信処理するステップと、
制御電圧測定手段により前記電圧制御発振器に供給される前記制御電圧値を測定するステップと、
同調周波数測定手段により前記受信手段の同調周波数に対応した出力周波数を測定するステップと、
前記フェーズロックドループ回路の発振周波数が安定したとき、切替手段により前記電圧制御発振器に供給される前記制御電圧値を前記ローパスフィルタからの前記制御電圧値から前記制御電圧測定手段が測定した前記制御電圧値に切り換えるステップと、
前記同調周波数測定手段によって、前記受信手段での前記同調周波数のずれを検出した とき、そのずれに基づいて前記電圧制御発振器に供給される前記制御電圧値を制御手段により補正するステップとを有し、
前記制御電圧測定手段と前記同調周波数測定手段は同一の手段であり、前記制御電圧値の測定と前記出力周波数の測定を選択的に行う
ことを特徴とする受信方法。
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