JP4894822B2 - 周波数補正システム及び受信機 - Google Patents

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本発明は、水晶発振器の経年変化による発振周波数ずれの影響を無くす周波数補正システム及び受信機に関する。
一般に、無線LAN、WiMAX、携帯電話などの無線ネットワークにおける受信機では、水晶発振器により得られる発振信号を使用して受信信号から中間周波信号やTS(Transport Stream)信号を得ている。
しかしながら、水晶発振器の経年変化により水晶発振器により得られる発振信号の周波数が変化し、その発振信号の周波数に周波数誤差が含まれてしまうと、正常な中間周波信号やTS信号を得られなくなるおそれがあるという問題がある。
そこで、水晶発振器の経年変化の影響を抑えて正常な中間周波信号やTS信号を得るために、経年変化の範囲が狭い高性能の水晶発振器を採用することや発振信号の周波数を制御するために水晶発振器に与えられる制御用電圧を補正することにより発振信号の周波数誤差を所定値以下に抑えること(例えば、特許文献1又は特許文献2参照)などが考えられる。
しかしながら、経年変化の範囲が狭い高性能の水晶発振器を採用する場合は、水晶発振器が高価になるため製品コストが増大してしまうという問題がある。
また、水晶発振器に与えられる制御用電圧を補正する場合は、発振信号の周波数誤差をマイコンなどで計算する必要があるため、その制御用電圧をデジタル値からアナログ値に変換するためのD/Aコンバータが必要になり製品コストが増大してしまうという問題がある。また、アナログ値である制御用電圧は制御が難しいため、水晶発振器の動作にばらつきが生じてしまうという問題もある。
特開2001−186205号公報 特開2004−282118号公報
本発明では、水晶発振器の経年変化の補償による製品コストの増大を抑えるとともに水晶発振器の動作のばらつきを防止することが可能な周波数補正システム及び受信機を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明の周波数補正システムは、発振器と、設定値を記憶する記憶手段と、前記発振器により得られる第1の発振信号の周波数を前記記憶手段に記憶される設定値に基づく周波数に変換して第2の発振信号として出力する周波数変換手段と、受信信号と前記周波数変換手段から出力される第2の発振信号とを乗算して中間周波信号を出力する乗算手段とを備える受信機において、前記第2の発振信号の周波数を補正する周波数補正システムであって、前記発振器の経年変化による前記中間周波信号の周波数誤差を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された周波数誤差に基づいて、前記発振器の経年変化による前記第1の発振信号の周波数誤差を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された前記第1の発振信号の周波数誤差が閾値以上であるか否かを判断する比較手段と、前記算出手段により算出された前記第1の発振信号の周波数誤差が閾値以上であると前
記比較手段が判断すると、前記抽出手段により抽出された前記中間周波信号の周波数誤差に基づいて、前記第2の発振信号の周波数誤差がなくなるように前記記憶手段に記憶される設定値を更新する設定値更新手段とを備える。
これにより、経年変化の影響を受けずに水晶発振器から得られる発振信号を使用することができるので、高性能の水晶発振器を使用する必要がなく製品コストの増大を抑えることができる。また、第2の発振信号の周波数を変更するための設定値を更新することにより、水晶発振器の経年変化の影響を無くしているので、水晶発振器に与えられる電圧をデジタル値に変換するためのD/Aコンバータを必要としない。そのため、水晶発振器の経年変化の補償による製品コストの増大を抑えるとともに、水晶発振器の動作のばらつきを防止することができる。
また、本発明の受信機は、発振器と、設定値を記憶する記憶手段と、前記発振器により得られる第1の発振信号の周波数を前記記憶手段に記憶される設定値に基づく周波数に変換して第2の発振信号として出力する周波数変換手段と、受信信号と前記周波数変換手段から出力される第2の発振信号とを乗算して中間周波信号を出力する乗算手段と、前記発振器の経年変化による前記中間周波信号の周波数誤差を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された周波数誤差に基づいて、前記発振器の経年変化による前記第1の発振信号の周波数誤差を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された前記第1の発振信号の周波数誤差が閾値以上であるか否かを判断する比較手段と、前記算出手段により算出された前記第1の発信信号の周波数誤差が閾値以上であると前記比較手段が判断すると、前記抽出手段により抽出された前記中間周波信号の周波数誤差に基づいて、前記第2の発振信号の周波数誤差がなくなるように前記記憶手段に記憶される設定値を更新する設定値更新手段とを備える。
また、前記閾値は、前記受信機が予め備える前記第1の発振信号の周波数誤差の補償機能の補償範囲を前記第1の発振信号の周波数誤差が外れるときの値とする。
また、前記設定値更新手段は、前記受信信号のチャンネル毎に、前記記憶手段に記憶される設定値を更新するように構成してもよい。
本発明によれば、水晶発振器の経年変化の補償による製品コストの増大を抑えるとともに水晶発振器の動作のばらつきを防止することができる。
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の実施形態の受信機を示す図である。
図1に示す受信機1は、例えば、車載用地上デジタルテレビ放送の受信機であって、アンテナ2と、モジュール3と、制御部4とを備えて構成されている。
モジュール3は、チューナ部5と、水晶発振器6(発振器)と、復調部7とを備えて構成されている。
チューナ部5は、フィルタ8、9と、アンプ10、11と、ミキサ12(乗算手段)と、PLL回路13と、分周器15と、チューナ設定レジスタ16(記憶手段)とを備えて構成されている。なお、特許請求の範囲の周波数変換手段は、例えば、PLL回路13などにより構成されるものとする。
復調部7は、A/Dコンバータ17と、直交検波部18と、AFC(Automatic Frequency Control)部19と、FFT(Fast Fourier Transform)部20と、チャネル等化部21と、デインターリーブ部22と
、ビタビ復号部23と、リードソロモン復号部24と、PLL回路25と、復調部設定レジスタ26(記憶部)とを備えて構成されている。なお、特許請求の範囲の周波数変換手段は、例えば、PLL回路25などにより構成されるものとする。
まず、アンテナ2により受信された受信信号は、フィルタ8により不要な信号がカットされ、アンプ10により振幅が調整される。
次に、アンプ10により振幅が調整された受信信号は、ミキサ12によりPLL回路13から出力される発振信号と乗算され、中間周波信号に変換される。
次に、中間周波信号は、フィルタ9により不要な信号がカットされ、アンプ11により振幅が調整され、復調部7に出力される。
次に、復調部7に入力された中間周波信号は、A/Dコンバータ17においてデジタル値に変換された後、直交検波部18において同相成分I及び直交成分Qに変換される。
そして、それら同相成分I及び直交成分Qに対して、AFC部19において中間周波信号の周波数誤差ΔIFの検出及び補正が行われ、FFT部20においてマルチキャリア復調が行われ、チャネル等化部21においてサブキャリア信号毎のチャネル等化が行われ、デインターリーブ部22においてデインターリーブが行われ、ビタビ復号部23において誤り訂正が行われ、リードソロモン復号部24においてリードソロモン復号が行われ、TS信号を得る。
なお、AFC部19は、周波数誤差ΔIFを検出する度にその周波数誤差ΔIFを復調部設定レジスタ26に書き込む。
また、PLL回路13は、水晶発振器6により得られる発振信号So(第1の発振信号)に基づく発振信号S(第2の発振信号)をミキサ12に出力するとともに、分周器15を介してPLL回路25に出力する。
図2は、PLL回路13のブロック図である。なお、PLL回路25も図2に示す構成と同様とする。
図2に示すPLL回路13は、分周器27、28と、位相比較器29と、LPF30と、VCO14とを備えて構成されている。
分周器27は、水晶発振器6から出力される発振信号Soの周波数p+Δfを1/Rにする。なお、pは水晶発振器6により得られる発振信号Soの周波数とし、Δfは水晶発振器6の経年変化により生じる発振信号Soの周波数誤差とする。
分周器28は、VCO14から出力される発振信号Sの周波数を1/Nにする。これにより、発振信号Sの周波数は、N×(p+Δf)/Rとなる。
位相比較器29は、分周器27により分周された発振信号と、分周器28により分周された発振信号との位相差がゼロになるように電圧をVCO14に出力する。
VCO14は、位相比較器29から出力される電圧に応じた周波数の発振信号Sを出力する。
図3は、制御部4のブロック図である。
図3に示す制御部4は、誤差読出しタイミング制御部31と、記憶部32、33と、ΔIF抽出部34(抽出手段)と、Δf算出部35(算出手段)と、比較部36(比較手段)と、レジスタ書込み制御部37(設定値変更手段)とを備えて構成されている。
図4は、制御部4の動作を説明するフローチャートである。
まず、制御部4は、受信機1の電源がオンすると、又は、チャンネルが切り替わると、チューナ設定レジスタ16及び復調部設定レジスタ26にそれぞれデフォルトの設定値を書き込む(ステップS1)。チューナ設定レジスタ16に書き込まれる設定値は、PLL回路13の分周器27の分周比R及び分周器28の分周比Nになる。また、復調部設定レジスタ26に書き込まれる設定値は、PLL回路25の分周器27の分周比R及び分周器28の分周比Nになる。
次に、制御部4は、チューナ部5及び復調部7のそれぞれの動作を制御して、受信信号を中間周波信号に変換した後、中間周波信号からTS信号を得る(ステップS2)。
次に、制御部4は、誤差読出しタイミング制御部31で設定される読出しタイミングに基づいて、復調部設定レジスタ26から周波数誤差ΔIFを読み込む(ステップS3)。例えば、読出しタイミングは、一定周期、チャンネル切り換え時、温度センサから出力される温度情報が所定温度に達したとき、又はそれらのタイミングの組み合わせに基づくものとする。また、制御部4のΔIF抽出部34は、読み込んだ周波数誤差ΔIFから温度変化によるばらつき成分やその他のばらつき成分を除去した後、水晶発振器6の経年変化による周波数誤差ΔIFのみを抽出する。周波数pがずれることによる周波数IFのずれ量は受信信号のチャンネル毎に異なるため、ΔIF抽出部34は、チャンネル毎に周波数誤差ΔIFを抽出して記憶部33に書き込む。また、ばらつき成分の除去方法としては、例えば、移動平均処理や時系列解析モデルによる平滑化処理などの統計的手法が考えられる。
次に、制御部4のΔf算出部35は、記憶部32に記憶される現在受信中の受信信号の周波数RF及びΔIF抽出部34により抽出された周波数誤差ΔIFなどに基づいて、周波数誤差Δfを算出する(ステップS4)。例えば、Δf算出部35は、周波数誤差Δf=R/N×(IF+ΔIF+RF)−pを計算する。なお、IFは現在受信している受信信号に対応する中間周波信号の周波数とする。また、Lo(周波数変換器14から出力される発振信号の周波数)−RF=IF+ΔIF、N×(p+Δf)/R=Loとする。
次に、制御部4は、比較部36において、Δf算出部35により算出された周波数誤差Δfが閾値以上であるか否かを判断する(ステップS5)。
ここで、図5は、Δf/pが20年の時間経過とともにどのように変化していくかを示す図である。
図5に示すように、20年後では、モジュール3が予め備える周波数誤差Δfの補償機能の補償範囲をΔf/pが外れてしまっている。図5に示す例では、上記閾値は、Δf/pが補償範囲を外れるときのΔfに設定される。これにより、Δfが閾値以上でないとき、Δf/pは補償範囲から外れておらず、Δfが閾値以上であるとき、Δf/pは補償範囲から外れる。
図4のフローチャートにおいて、Δfが閾値以上でないと判断した場合(ステップS5がN)、制御部4のレジスタ書込み制御部37は、チューナ設定レジスタ16及び復調部設定レジスタ26に現在書き込まれている設定値を次回のデフォルトの設定値にする(ステップS6)。
一方、Δfが閾値以上であると判断した場合(ステップS5がY)、制御部4のレジスタ書込み制御部37は、現在受信している受信信号のチャンネルに対応する中間周波信号の周波数誤差ΔIFを記憶部33から読み出し、次回受信される受信信号に対応する中間周波信号の周波数がIF−ΔIFとなるように、チューナ設定レジスタ16及び復調部設定レジスタ26に現在書き込まれている設定値R、Nを更新して(ステップS7)、ステップS3に戻る。これにより、次回受信される受信信号に対応する周波数誤差ΔfがR/
N×(IF+RF)−pになり図5に示す補償範囲全体が実質的に下がり補償範囲(点線)になるためΔf/pが補償範囲に入る。そのため、水晶発振器6の経年変化による影響を受けずに水晶発振器6から得られる発振信号を使用することができる。
このように、本実施形態の受信機1によれば、経年変化の影響を受けずに水晶発振器6から得られる発振信号を使用することができるので、高性能の水晶発振器を使用する必要がなく製品コストの増大を抑えることができる。また、分周器27、28のそれぞれの分周比R、Nを更新し、水晶発振器6の経年変化の影響を無くしているので、水晶発振器6に与えられる制御用電圧をデジタル値からアナログ値に変換するためのD/Aコンバータを必要としない。そのため、水晶発振器6の経年変化の補償による製品コストの増大を抑えるとともに水晶発振器6の動作のばらつきを防止することができる。
また、本実施形態の受信機1では、制御部4以外の構成は既存のものを使用することができるため、その面でも製品コストの低減の効果を奏している。
本発明の実施形態の受信機を示す図である。 PLL回路のブロック図である。 制御部のブロック図である。 制御部の動作を説明するフローチャートである。 Δf/pが20年の時間経過とともにどのように変化していくかを示す図である。
符号の説明
1 受信機
2 アンテナ
3 モジュール
4 制御部
5 チューナ部
6 水晶発振器
7 復調部
8、9 フィルタ
10、11 アンプ
12 ミキサ
13 PLL回路
14 VCO
15 分周器
16 チューナ設定レジスタ
17 A/Dコンバータ
18 直交検波部
19 AFC部
20 FFT部
21 チャネル等化部
22 デインターリーブ部
23 ビタビ復号部
24 リードソロモン復号部
25 PLL回路
26 復調部設定レジスタ
27、28 分周器
29 位相比較器
30 LPF
31 誤差読出しタイミング制御部
32、33 記憶部
34 ΔIF抽出部
35 Δf算出部
36 比較部
37 レジスタ書込み制御部

Claims (6)

  1. 発振器と、設定値を記憶する記憶手段と、前記発振器により得られる第1の発振信号の周波数を前記記憶手段に記憶される設定値に基づく周波数に変換して第2の発振信号として出力する周波数変換手段と、受信信号と前記周波数変換手段から出力される第2の発振信号とを乗算して中間周波信号を出力する乗算手段とを備える受信機において、前記第2の発振信号の周波数を補正する周波数補正システムであって、
    前記発振器の経年変化による前記中間周波信号の周波数誤差を抽出する抽出手段と、
    前記抽出手段により抽出された周波数誤差に基づいて、前記発振器の経年変化による前記第1の発振信号の周波数誤差を算出する算出手段と、
    前記算出手段により算出された前記第1の発振信号の周波数誤差が閾値以上であるか否かを判断する比較手段と、
    前記算出手段により算出された前記第1の発振信号の周波数誤差が閾値以上であると前記比較手段が判断すると、前記抽出手段により抽出された前記中間周波信号の周波数誤差に基づいて、前記第2の発振信号の周波数誤差がなくなるように前記記憶手段に記憶される設定値を更新する設定値更新手段と、
    を備えることを特徴とする周波数補正システム。
  2. 請求項1に記載の周波数補正システムであって、
    前記閾値は、前記受信機が予め備える前記第1の発振信号の周波数誤差の補償機能の補償範囲を前記第1の発振信号の周波数誤差が外れるときの値である
    ことを特徴とする周波数補正システム。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の周波数補正システムであって、
    前記設定値更新手段は、前記受信信号のチャンネル毎に、前記記憶手段に記憶される設定値を更新する
    ことを特徴とする周波数補正システム。
  4. 発振器と、
    設定値を記憶する記憶手段と、
    前記発振器により得られる第1の発振信号の周波数を前記記憶手段に記憶される設定値に基づく周波数に変換して第2の発振信号として出力する周波数変換手段と、
    受信信号と前記周波数変換手段から出力される第2の発振信号とを乗算して中間周波信号を出力する乗算手段と、
    前記発振器の経年変化による前記中間周波信号の周波数誤差を抽出する抽出手段と、
    前記抽出手段により抽出された前記第1の発振信号の周波数誤差に基づいて、前記発振器の経年変化による前記第1の発振信号の周波数誤差を算出する算出手段と、
    前記算出手段により算出された前記第1の発振信号の周波数誤差が閾値以上であるか否かを判断する比較手段と、
    前記算出手段により算出された前記第1の発振信号の周波数誤差が閾値以上であると前記比較手段が判断すると、前記抽出手段により抽出された前記中間周波信号の周波数誤差に基づいて、前記第2の発振信号の周波数誤差がなくなるように前記記憶手段に記憶される設定値を更新する設定値更新手段と、
    を備えることを特徴とする受信機。
  5. 請求項4に記載の受信機であって、
    前記閾値は、当該受信機が予め備える前記第1の発振信号の周波数誤差の補償機能の補償範囲を前記第1の発振信号の周波数誤差が外れるときの値である
    ことを特徴とする受信機。
  6. 請求項4又は請求項5に記載の受信機であって、
    前記設定値更新手段は、前記受信信号のチャンネル毎に、前記記憶手段に記憶される設定値を更新する
    ことを特徴とする受信機。
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