JP4161488B2

JP4161488B2 - 受信装置

Info

Publication number: JP4161488B2
Application number: JP33116199A
Authority: JP
Inventors: 英一郎川上; 聡清水; 敦彦杉谷
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 1999-11-22
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2019-11-22
Also published as: JP2001148722A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディジタル通信における受信装置、特にＦＳΚ（Frequency Shift Keying）およびＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調信号の受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＦＳΚ変調信号を受信する受信装置には、図２に示すように構成されたものがあった。ここでは、アンテナ２０から入力されるＦＳＫ変調信号は、２つの搬送波成分のうち、周波数ｆ０の成分のみを出力する帯域通過フィルタ２１、周波数ｆｌの成分のみを出力する帯域通過フィルタ２２に供給される。各帯域通過フィルタ２１、２２には、整流器２３、２４、及び低域通過フィルタ２５、２６の直列回路が接続され、それらの出力信号が大小判定器２７において比較される。
【０００３】
図３は、ＦＳＫ変調信号の一例を示す波形図である。同図（Ａ）には、第１の周波数ｆ０の搬送波成分を構成する正弦波を示し、同図（Ｂ）には、第１の周波数ｆ０より高い第２の周波数ｆｌの搬送波成分を構成する正弦波を示している。Ｔは、第１の周波数ｆ０の正弦波における１周期を示す。また、同図（Ｃ）はベースバンド信号と、その０／１のディジタル値に応じて周波数ｆ０およびｆｌの正弦波が切り替えて出力されるＦＳＫ変調信号を示している。ここでは、べースバンド信号の”１”および”０”が、それぞれ周波数ｆ０およびｆｌを有する正弦波に変調されている。
【０００４】
図４には、上記受信装置の動作を説明するための各部の信号波形を示している。図３（Ｃ）に示すＦＳΚ変調信号が図２の帯域通過フィルタ２１、２２に入力した場合、帯域通過フィルタ２１、２２からの出力信号は、それぞれ図４（Ａ）、（Ｂ）のようになる。また、整流器２３からの出力信号は同図（Ｃ）となり、整流器２４からの出力信号は同図（Ｄ）に示すような信号波形となる。ただし、整流器２３、２４には一例として全波整流器を用いている。
【０００５】
整流器２３、２４にそれぞれ接続された低域通過フィルタ２５および２６では、整流器２３、２４からの出力信号に対して、ベースバンド信号成分のみを通過させるフィルタリングを行う。その結果、低域フィルタ２５、２６からはそれぞれ図４（Ｅ）、同図（Ｆ）に示すような包絡線信号となる。これら２つの包絡線信号波形を大小判定器２７で比較して、低域フィルタ２５の出力信号が低域フィルタ２６の出力信号より大きい場合には１レベル信号が、小さい場合には０レベル信号が判定結果として出力される。図４（Ｇ）は、大小判定器２７の出力信号であって、図３（Ｃ）に示すべースバンド信号と等しいディジタル信号として復調される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の受信装置では、帯域通過フィルタ２１，２２、整流器２３，２４、及び低域通過フィルタ２５，２６のように、それぞれが２つずつ必要になる。そのため、この種のＦＳΚ受信装置を実際に構成する場合には、部品点数が増加するという問題があった。
【０００７】
ところで、上述したＦＳΚ変調信号を送受信するシステム以外に、例えばベースバンド信号の１／０の値に応じて一種類の正弦波の送出をオンオフすることによって変調されているＡＳＫ変調信号の送受信システムも、同様にディジタル通信に適用されている。図５は、ベースバンド信号と、それが１のときにのみ所定周波数の正弦波が出力されるＡＳＫ変調信号を示している。
【０００８】
ＡＳＫ変調信号の受信装置は、搬送波に一種類の正弦波だけを使用しているので、上述したＦＳΚ変調信号を受信する受信装置とは異なり、部品点数の増加という問題点は解消されている。しかし、ＡＳＫ変調、ＦＳΚ変調のいずれの変調方式の受信装置であっても、入力する変調信号の変調指数等が変化した場合、所定の受信感度を維持するためには、帯域通過フィルタのハードウェア構成を変更しなければならない。
【０００９】
また、一度組み立てられた受信装置は１つの決まった送受信システムにおいてしか用いられないという問題点もあった。
【００１０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、部品点数が少なく、しかも異なる送受信システムに対応可能な受信装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る受信装置は、ベースバンド信号の１／０値に応じて搬送波をオンオフすることによって変調されたＡＳＫ変調信号を受信する受信装置において、受信したＡＳＫ変調信号を所定の基準レベルと比較し、１／０のディジタル信号に変換して出力する比較器と、前記比較器の出力信号を一定時間だけ遅延して出力する遅延器と、前記比較器の出力と前記遅延器の出力を乗算して排他的論理和信号を出力する乗算器とを備え、前記乗算器の排他的論理和信号からベースバンド信号を復調することを特徴とするものである。
【００１５】
また、この発明に係る受信装置は、前記遅延器の遅延時間を、前記搬送波として受信された正弦波の半周期、もしくはその奇数倍の時間に設定することもできる。
【００１６】
この発明に係る受信装置は、前記乗算器の排他的論理和信号に含まれる高周波成分を除去する低域通過フィルタをさらに備えるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るＦＳＫ受信装置を示すブロック図である。このＦＳΚ受信装置は、比較器１１、遅延器１２、乗算器１３、低域通過フィルタ１４から構成されている。比較器１１は、受信したＦＳＫ変調信号を所定の基準レベルに基づいて１／０のディジタル信号に変換して出力するものであって、ここには、アンテナ１０からのＦＳＫ変調信号と、それに対応する基準レベル信号が入力されている。比較器１１の出力信号は、遅延器１２および乗算器１３に入力される。遅延器１２は、入力信号を一定時間遅延して出力するものであって、この遅延器１２からの遅延出力信号もまた乗算器１３に入力される。
【００１９】
乗算器１３においては、比較器１１の出力信号と遅延器１２の遅延出力信号とを乗算している。乗算器１３からの信号は低域通過フィルタ１４へ入力され、高周波成分をカットして、ベースバンド信号を取り出すようにしている。
【００２０】
つぎに、この受信装置の動作を図６により説明する。
【００２１】
図６（Ａ）は受信装置にアナログ信号として入力するＦＳＫ変調信号である。このＦＳＫ変調信号は、ベースバンド信号の１／０値に応じて搬送波の周波数をｆ０、ｆ１に切り替えて出力することによって変調されたものである。比較器１１には、例えば０レベル、即ち正のピーク値と負のピーク値との中間の値の基準レベルを有する信号が入力されている。そして、この比較器１１では、アナログ入力信号であるＦＳＫ変調信号をこの基準レベル信号と比較して、ＦＳＫ変調信号のレベル変換を行い、同図（Ｂ）に示すように、１／０値のディジタル信号に変換して遅延器１２に出力する。遅延器１２では、比較器１１からのディジタル信号に対してある一定時間だけ遅延したディジタル信号を出力する。
【００２２】
図６（Ｃ）は、遅延器１２から出力されるディジタル信号を示す。ここで、遅延器１２の遅延時間は、第１の周波数ｆ０の正弦波の半周期（Ｔ／２）に等しく設定されている。乗算器１３では、比較器１１からの出力信号と遅延器１２からの出力信号を乗算する。ただし、これらのディジタル信号の乗算操作は、排他的論理和（ＥＸ−ＯＲ）演算となる。
【００２３】
図６（Ｄ）には、乗算器１３からの理想的な出力信号波形を示している。周波数ｆ０とｆｌの関係がｆｌ＝２×ｆ０となっており、遅延器１２の遅延時間が、第１の周波数ｆ０の正弦波の半周期に設定されていれば、乗算器１３からの出力が、図６（Ｄ）に示すように、ベースバンド信号の１／０値に対応するディジタル信号波形となる。したがって、原理的には乗算器１３のディジタル信号をそのままベースバンド信号として出力することができる。
【００２４】
しかし、現実には、遅延器１２の精度が低かったり、或いは変調時の周波数切り替えにおいてＦＳΚ変調信号に不連続点が生じることがあって、実際の乗算器１３の出力信号波形は、図７（Ａ）に示すように、幅の狭いパルス信号を含んだものとなる。そこで、乗算器１３の出力側に、排他的論理和信号に含まれる高周波成分を除去する低域通過フィルタ１４が接続されている。この低域通過フィルタ１４では、排他的論理和信号に対してベースバンド信号成分のみを通過させるフィルタリングを施して、幅の狭いパルス信号を除去し、図７（Ｂ）に示すようなベースバンド信号を得ている。
【００２５】
上述したＦＳＫ受信装置においては、比較器１１からの出力信号と、遅延器１２からの出力信号との位相差（遅延時間）が、第１の周波数ｆ０の正弦波の半周期（Ｔ／２）に設定されていることが望ましい。しかし、遅延器１２の遅延時間は、第１の周波数ｆ０の正弦波の半周期の奇数倍であってもよい。また、周波数ｆ０とｆｌの関係は、必ずしもｆｌ＝２×ｆ０となっていなくてもよく、一般には二つの周波数ｆ１とｆ２とが、ｆｌ＝２ｎ×ｆ０（ｎ＝１、２、３、．．．）の関係にあれば、図６（Ｄ）に示すような、ベースバンド信号の１／０値に対応するディジタル信号波形を出力できる。
【００２６】
以上のように、実施の形態１のＦＳＫ受信装置によれば、比較器、遅延器、乗算器および低域通過フィルタをそれぞれ１つ有するだけで、ＦＳΚ変調信号を受信することができるため、従来の受信装置と比べて部品点数を削減できる。
【００２７】
従来の受信装置では、大小判定器２７において２つの低域通過フィルタ２５，２６の出力が比較されるまで、アナログ信号として処理されていた。しかし、このＦＳＫ受信装置では、受信したＦＳＫ変調信号が最初に入力される比較器においてアナログの入力信号をディジタル信号に変換して処理しているため、トランジスタのゲート遅延等によって遅延器を構成すれば、簡単に遅延時間を変更できる。例えば比較器、遅延器、乗算器に相当する回路構成をＰＬＤ（Programmable Logic Device）等のディジタル回路によって構成し、遅延時間等を書き換えるなどすれば、ハードウエアの変更を行うことなく変調指数の異なる送受信システムにも対応可能となる。
【００２８】
実施の形態２．
実施の形態１では、図１に示す受信装置をＦＳＫ受信装置として使用する例を説明した。実施の形態２では、同じ図１に示す受信装置をＡＳΚ受信装置として使用する場合の動作について説明する。但し、下記のように、比較器１１の基準レベルを変える必要がある。
【００２９】
ここでは、最初にΑＳΚ変調信号を図１の受信装置で受信した場合の、各ブロックにおける信号波形を説明する。
【００３０】
図８（Ａ）は、ベースバンド信号、及びそのＡＳΚ変調信号の一例を示す図である。ＡＳΚ変調では、ベースバンド信号が”１”の時に周波数ｆ０の正弦波信号が出力され、”０”の時にはそのような正弦波信号は出力されない。したがって、このＡＳΚ変調信号が図１の受信装置に入力した場合、比較器１１には”０”レベルより少し高い基準レベル信号を入力して、その出力信号波形として、同図（Ｂ）に示すようなディジタル信号を得ることができる。ここで、Ｔは周波数ｆ０の正弦波信号における１周期を示す。
【００３１】
次に、遅延器１２においては、比較器１１からのディジタル信号に対してある一定時間だけ遅延したディジタル信号を出力する。図９（Ａ）（Ｂ）には、それぞれ比較器１１からの出力信号と遅延器１２からの出力信号とを示す。この遅延器１２の遅延時間は、周波数ｆ０を有する正弦波の半波長（Ｔ／２）に等しく設定されている。
【００３２】
乗算器１３では、比較器１１からの出力信号と遅延器１２からの出力信号を乗算する。これらのディジタル信号の乗算操作は、ＥＸ−ＯＲ演算であって、図９（Ｃ）には乗算器１３からの理想的な出力信号波形を示している。ここで、遅延器１２の遅延時間を周波数ｆ０の正弦波の半波長（Ｔ／２）としているため、原理的には乗算器１３のディジタル信号出力をそのままベースバンド信号として出力することができる。
【００３３】
しかし、現実には、遅延器１２の精度の問題、或いはＡＳΚ変調信号の不連続点等の問題から、乗算器１３からの実際の出力信号波形は、図９（Ｄ）に示すように、幅の狭いパルス信号を含んだ波形となる。幅の狭いパルス信号は、低域通過フィルタ１４において、ベースバンド信号成分のみを通過させるフィルタリングを施すことにより除去され、図９（Ｅ）に示すようなベースバンド信号を得ることが可能となる。
【００３４】
なお、上述したＡＳＫ受信装置においては、比較器１１からの出力信号と遅延器１２からの出力信号との位相差が１８０度であればよく、したがって遅延器１２の遅延時間は、周波数ｆ０の正弦波の半波長（Ｔ／２）の奇数倍に設定されていてもよい。
【００３５】
以上のように、実施の形態２のΑＳΚ受信装置は、受信したＡＳＫ変調信号が最初に入力される比較器においてアナログの入力信号をディジタル信号に変換して処理しているため、トランジスタのゲート遅延等によって遅延器を構成すれば、簡単に遅延時間を変更できる。したがって、実施の形態１の場合と同様に、比較器、遅延器、乗算器に相当する回路構成をＰＬＤ（Programmable Logic Device）等のディジタル回路によって構成し、遅延時間等を書き換えるなどすれば、ハードウエアの変更を行うことなく異なる周波数ｆ０のＡＳＫ変調信号の受信も可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、部品点数が少なく、しかも異なる送受信システムに対応可能な受信装置を提供できる。また、ハードウェアの変更なしにＦＳΚ受信装置、或いはＡＳΚ受信装置のいずれを実現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１、或いは実施の形態に係る受信装置を示すブロック図である。
【図２】従来のＦＳΚ変調信号を受信する受信装置を示すブロック図である。
【図３】ＦＳＫ変調信号の一例を示す波形図である。
【図４】従来の受信装置の動作を説明するための各部の信号波形図である。
【図５】ＡＳＫ変調信号の一例を示す波形図である。
【図６】実施の形態１に係る受信装置の動作を説明するための各部の信号波形図である。
【図７】実施の形態１に係る受信装置の低域通過フィルタの入出力波形を示す図である。
【図８】実施の形態２に係る受信装置の比較器の入出力波形を示す図である。
【図９】実施の形態２に係る受信装置の動作を説明するための各部の信号波形図である。
【符号の説明】
１１比較器、１２遅延器、１３乗算器、１４低域通過フィルタ。

Claims

ベースバンド信号の１／０に応じて搬送波をオンオフすることによって変調されたＡＳＫ変調信号を受信する受信装置において、
受信したＡＳＫ変調信号を所定の基準レベルと比較し、１／０のディジタル信号に変換して出力する比較器と、
前記比較器の出力信号を一定時間だけ遅延して出力する遅延器と、
前記比較器の出力と前記遅延器の出力を乗算して排他的論理和信号を出力する乗算器と
を備え、前記乗算器の排他的論理和信号からベースバンド信号を復調することを特徴とする受信装置。
前記遅延器の遅延時間を、前記搬送波として受信された正弦波の半周期、もしくはその奇数倍の時間に設定することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
前記乗算器の排他的論理和信号に含まれる高周波成分を除去する低域通過フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の受信装置。