JP4525731B2 - 受信回路および時計 - Google Patents
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Description
前記アンテナ回路により得られた受信信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段から出力された信号を周波数変換して中間周波数信号を取得し、得られた中間周波数信号を検波して、復調された信号を出力する周波数変換・検波手段と、
復調された信号を受け入れて、中間周波数の成分を除去するフィルタ手段と、を備えた受信回路において、
前記周波数変換・検波手段が、
局部発振器と、
前記増幅手段から出力された信号を受け入れ、前記局部発振器からの信号に基づいて、相互に直交する第1の中間周波数信号および第2の中間周波数信号を出力する複数の混合器と、
前記第1の中間周波数信号および第2の中間周波数信号に基づいて、前記中間周波数信号と位相が異なる他の中間周波数信号を生成し、前記中間周波数信号および他の中間周波数信号をそれぞれ検波し、検波された信号を加算して合成信号を生成する信号生成・合成手段と、を備え、
前記信号生成・合成手段が、
前記混合器からの出力された信号をそれぞれ反転し、前記第1の中間周波数信号および第2の中間周波数信号の反転信号を、第1の他の中間周波数信号として生成し、かつ、
前記第1の中間周波数信号と第2の中間周波数信号との間、第2の中間周波数信号と第1の中間周波数信号の反転信号との間、第1の中間周波数信号の反転信号と第2の中間周波数信号の反転信号との間、および、第2の中間周波数信号と第1の中間周波数信号との間の位相を有する信号を、第2の他の中間周波数信号として生成することを特徴とし、
前記信号生成・合成手段が、
前記第1の中間周波数信号と、前記第2の中間周波数信号との加算信号を生成する第1の加算器と、
前記第1の中間周波数信号と、前記第2の中間周波数信号の反転信号との加算信号を生成する第2の加算器と、
前記第1の中間周波数信号の反転信号と、前記第2の中間周波数信号との加算信号を生成する第3の加算器と、
前記第1の中間周波数信号の反転信号と、前記第2の中間周波数信号の反転信号との加算信号を生成する第4の加算器と、を有し、
前記第1ないし第4の加算器のそれぞれからの出力された信号に基づいて、前記第2の他の中間周波数信号を生成することを特徴とする受信回路により達成される。
前記第2の他の中間周波数信号のそれぞれを検波した信号を加算する加算器と、
前記加算器から出力された、前記検波した信号の加算信号を所定の増幅率で乗算する乗算器と、を有する。
前記第1の中間周波数信号を増幅する第1の乗算器と、
前記第1の中間周波数信号の反転信号を増幅する第2の乗算器と、
前記第2の中間周波数信号を増幅する第3の乗算器と、
前記第2の中間周波数信号の反転信号を増幅する第4の乗算器と、を有し、
前記第1の乗算器と前記第2の乗算器における増幅率が同一であり、かつ、前記第3の乗算器と第4の乗算器における増幅率が同一である。
第1の加算器に入力すべき第1の中間周波数信号を乗算する乗算器、および、第1の加算器に入力すべき前記第2の中間周波数信号を乗算する乗算器、
第2の加算器に入力すべき第1の中間周波数信号を乗算する乗算器、および、第2の中間周波数信号の反転信号を乗算する乗算器、
第3の加算器に入力すべき第1の中間周波数信号の反転信号を乗算する乗算器、および、第2の中間周波数信号を乗算する乗算器、並びに、
第4の加算器に入力すべき第1の中間周波数信号の反転信号を乗算する乗算器、および、第2の中間周波数信号の反転信号を乗算する乗算器を有する。
前記受信回路により受信および復調された、時刻情報を含む標準電波の信号から、時刻情報を抽出する時刻情報抽出手段と、
時刻を計時する計時手段と、
当該計時手段により計時された時刻を表示する時刻表示手段と、
前記時刻情報抽出手段により抽出された時刻情報に基づいて、前記計時手段により計時された時刻を修正する時刻修正手段と、を備えたことを特徴とする時計により達成される。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態にかかる時計の回路の内部構成を示すブロックダイヤグラムである。図1に示すように、時計は、CPU50、入力部51、表示部52、ROM53、RAM54、受信回路44、計時回路部55および発振回路部56を備える。
[周波数変換・検波回路]
以下、本発明の第1の実施の形態にかかる周波数変換・検波回路100についてより詳細に説明する。
BPF135からの出力は、増幅器137を経て、信号生成・合成回路140に与えられる。また、BPF136からの出力は、増幅器138を経て、信号生成・合成回路140に与えられる。
d+e=|sinωt|=(1/√2)*√(1−cos2ωt) ・・・(1)
f+g=|cosωt|=(1/√2)*√(1+cos2ωt) ・・・(2)
加算器148の出力信号の大きさは、最大値をとることと等価であるため、Max{d+e,f+g}であり、したがって、これをhと表すと、hは、以下の式で表すことができる。
・・・(3)
図6は、d点、e点、f点およびg点の信号を合成した合成信号h(=Max{d+e,f+g})を示すグラフである。なお、図6において信号OUTは、信号hがLPF141を通過した場合の出力信号(図4参照)に相当する。
ωt=π/4*n(nは整数)のときに、h=1となる。
同様に、最小値は図6からも分かるようにπ/4だけずれた波形の重なった点であり、
ωt=π/8*m(mは整数)のときに、h=√2/2である。
従って、その差は以下のようになる。
hmax−hmin=1−√2/2 ・・・・・(4)
これは、位相を45度だけ回した信号と等価である。したがって、I信号、I信号の反転信号、Q信号およびQ信号の反転信号を組み合わせて加算することで、I信号、I信号の反転信号、Q信号、Q信号の反転信号に対して、位相を45度だけずらせた信号を得ることが可能となる。
=√2{sin(ωt+3π/4)}
e’=sinωt+cosωt=√2{sin(ωt+π/4)}
f’=−sinωt−cosωt=−√2{sin(ωt+π/4)}
=√2{sin(ωt+5π/4)}
g’=−sinωt+cosωt=−√2{sin(ωt−π/4)}
=√2{sin(ωt+7π/4)}
第1の検波器144〜147の出力d〜fは、
d=sinωt
e=−sinωt=sin(ωt+π)
f=cosωt=sin(ωt+π/2)
g=−cosωt=sin(ωt+3π/2)
である。したがって、d’〜g’について、出力を1/(√2)倍したものを、新たなd’〜g’とすると、d〜gおよびd’〜g’は、図8に示すようなベクトルとして表すことができる。
√(1+cos2(ωt+π/4))}
したがって、図5の加算器159からの出力である合成信号k(=Max{h,h’})は、以下のように表すことができる。
√(1−2cosωt),√(1−cos2(ωt+π/4))}
なお、図10は、本実施の形態における出力信号のシミュレーションを示すグラフであり、図10(a)〜(c)は、それぞれ、図5の波形生成・合成回路140のb点、k点、およびOUT(LPF141の出力)における信号波形の例を示す。
|sinωt|=|√(sin2ωt)|について、
cos2ωt=cos2ωt−sin2ωt、
1=sin2ωt+cos2ωtであることから、
cos2ωt=1/2(1+cos2ωt)
sin2ωt=1−1/2(1+cos2ωt)=1/2(1−cos2ωt)
したがって、
|sinωt|=√(1/2(1−cos2ωt))
|cosωt|=√(1/2(1+cos2ωt))
となる。
√(1−cos2(ωt+π/4))}
k=1/√2*Max{√(1+cos2ωt),√(1−cos2ωt),
√(1+cos2(ωt+π/4)),√(1−cos2(ωt+π/4))}
本実施の形態によれば、信号生成・合成回路140は、45度位相がずれた8つの信号を検波し、これらを合成し、合成信号を出力している。したがって、合成信号を受け入れるLPFの時定数を小さくすることが可能となる。また、簡単な構成のフィルタを用いても、合成信号に対する十分な積分効果を得ることができ、かつ、変調波形を乱すおそれも小さい。
[信号生成・合成回路の他の例]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。第1の実施の形態においては、I信号、I信号の反転信号、Q信号、Q信号の反転信号のそれぞれから45度位相がずれた信号を生成し、生成された信号を検波して合成している。第2の実施の形態においては、位相のずれθを任意として、所望の位相のずれをもつ信号を生成している。
e”=Asinωt+Bcosωt=√(A2+B2)sin(ωt+θ)
f”=−Asinωt−Bcosωt
=√(A2+B2)sin(ωt+π+θ))
g”=−Asinωt+Bcosωt=√(A2+B2)sin(ωt−θ)
=√(A2+B2)sin(ωt+π−θ))
なお、cosθ=A√(A2+B2)、sinθ=B/√(A2+B2)である。
[信号生成・合成回路のさらに他の例]
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。第2の実施の形態においては、I信号およびI信号の反転信号をA倍し、Q信号およびQ信号の反転信号をB倍して、「ωt+π±θ」および「ωt±θ」という位相の信号を作った。第3の実施の形態においては、Aisinωt+Bicosωtの係数AiおよびBiを、加算器ごとに自在に調整できるようにしている。
I信号を増幅率A1で増幅する乗算器181およびQ信号の反転信号を増幅率B1で増幅する乗算器182
加算器150の入力側:
I信号を増幅率A2で増幅する乗算器183およびQ信号を増幅率B2で増幅する乗算器184
加算器151への入力側:
I信号の反転信号を増幅率A3で増幅する乗算器185およびQ信号の反転信号を増幅率B3で増幅する乗算器186
加算器152への入力側:
I信号の反転信号を増幅率A4で増幅する乗算器187およびQ信号を増幅率B4で増幅する乗算器188。
sin(ωt+θi)
ただし、tanθi=B/A
という位相の信号が出力される。乗算器191〜194の出力信号は、加算器157により加算され、さらに、加算器159により、加算器148からの出力信号と加算される。加算器159からの出力信号は、LPF141に与えられる。
44 受信回路
50 CPU
51 入力部
52 表示部
55 計時回路部
56 発振回路部
80 増幅回路
90 BPF
100 周波数変換・検波回路
131 局部発振器
143 90°シフト回路
133、134 混合器
140 信号生成・合成回路
141 LPF
144〜147 検波器
148、157 加算器
149〜152 加算器
153〜156 検波器
158 増幅器
159 加算器
Claims (6)
- 空間中の電磁波を電気信号として受信するアンテナ回路と、
前記アンテナ回路により得られた受信信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段から出力された信号を周波数変換して中間周波数信号を取得し、得られた中間周波数信号を検波して、復調された信号を出力する周波数変換・検波手段と、
復調された信号を受け入れて、中間周波数の成分を除去するフィルタ手段と、を備えた受信回路において、
前記周波数変換・検波手段が、
局部発振器と、
前記増幅手段から出力された信号を受け入れ、前記局部発振器からの信号に基づいて、相互に直交する第1の中間周波数信号および第2の中間周波数信号を出力する複数の混合器と、
前記第1の中間周波数信号および第2の中間周波数信号に基づいて、前記中間周波数信号と位相が異なる他の中間周波数信号を生成し、前記中間周波数信号および他の中間周波数信号をそれぞれ検波し、検波された信号を加算して合成信号を生成する信号生成・合成手段と、を備え、
前記信号生成・合成手段が、
前記混合器からの出力された信号をそれぞれ反転し、前記第1の中間周波数信号および第2の中間周波数信号の反転信号を、第1の他の中間周波数信号として生成し、かつ、
前記第1の中間周波数信号と第2の中間周波数信号との間、第2の中間周波数信号と第1の中間周波数信号の反転信号との間、第1の中間周波数信号の反転信号と第2の中間周波数信号の反転信号との間、および、第2の中間周波数信号と第1の中間周波数信号との間の位相を有する信号を、第2の他の中間周波数信号として生成することを特徴とし、
前記信号生成・合成手段が、
前記第1の中間周波数信号と、前記第2の中間周波数信号との加算信号を生成する第1の加算器と、
前記第1の中間周波数信号と、前記第2の中間周波数信号の反転信号との加算信号を生成する第2の加算器と、
前記第1の中間周波数信号の反転信号と、前記第2の中間周波数信号との加算信号を生成する第3の加算器と、
前記第1の中間周波数信号の反転信号と、前記第2の中間周波数信号の反転信号との加算信号を生成する第4の加算器と、を有し、
前記第1ないし第4の加算器のそれぞれからの出力された信号に基づいて、前記第2の他の中間周波数信号を生成することを特徴とする受信回路。 - 前記信号生成・合成手段が、
前記第2の他の中間周波数信号のそれぞれを検波した信号を加算する加算器と、
前記加算器から出力された、前記検波した信号の加算信号を所定の増幅率で乗算する乗算器と、を有することを特徴とする請求項1に記載の受信回路。 - 前記信号生成・合成手段が、
前記第1の中間周波数信号を増幅する第1の乗算器と、
前記第1の中間周波数信号の反転信号を増幅する第2の乗算器と、
前記第2の中間周波数信号を増幅する第3の乗算器と、
前記第2の中間周波数信号の反転信号を増幅する第4の乗算器と、を有し、
前記第1の乗算器と前記第2の乗算器における増幅率が同一であり、かつ、前記第3の乗算器と第4の乗算器における増幅率が同一であることを特徴とする請求項2に記載の受信回路。 - 前記信号生成・合成手段が、
第1の加算器に入力すべき第1の中間周波数信号を乗算する乗算器、および、第1の加算器に入力すべき前記第2の中間周波数信号を乗算する乗算器、
第2の加算器に入力すべき第1の中間周波数信号を乗算する乗算器、および、第2の中間周波数信号の反転信号を乗算する乗算器、
第3の加算器に入力すべき第1の中間周波数信号の反転信号を乗算する乗算器、および、第2の中間周波数信号を乗算する乗算器、並びに、
第4の加算器に入力すべき第1の中間周波数信号の反転信号を乗算する乗算器、および、第2の中間周波数信号の反転信号を乗算する乗算器を有することを特徴とする請求項1に記載の受信回路。 - 前記乗算器における増幅率を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項2ないし4の何れか一項に記載の受信回路。
- 請求項1ないし5の何れか一項に記載の受信回路と、
前記受信回路により受信および復調された、時刻情報を含む標準電波の信号から、時刻情報を抽出する時刻情報抽出手段と、
時刻を計時する計時手段と、
当該計時手段により計時された時刻を表示する時刻表示手段と、
前記時刻情報抽出手段により抽出された時刻情報に基づいて、前記計時手段により計時された時刻を修正する時刻修正手段と、を備えたことを特徴とする時計。
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