JP5767170B2 - FSK demodulator - Google Patents

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Description

本発明は、FSK(Frequency Shift Keying)変調された変調波(変調信号)を復調するFSK復調器に関する。   The present invention relates to an FSK demodulator that demodulates a modulated wave (modulated signal) modulated by FSK (Frequency Shift Keying).

従来、特許文献1に示されるFSK復調器が周知である。このFSK復調器では、端子を介してFSK変調された変調波(s(t))を受信する。受信した変調波からは2組のミキサ及びローパスフィルタ(LPF)を通じて同相成分(I(t))及び直交成分(Q(t))が取り出される。同相成分(I(t))及び直交成分(Q(t))は次の(式1)及び(式2)で表される。   Conventionally, the FSK demodulator disclosed in Patent Document 1 is well known. This FSK demodulator receives a modulated wave (s (t)) that has been FSK modulated via a terminal. From the received modulated wave, an in-phase component (I (t)) and a quadrature component (Q (t)) are extracted through two sets of mixers and a low-pass filter (LPF). The in-phase component (I (t)) and the quadrature component (Q (t)) are expressed by the following (Expression 1) and (Expression 2).

これら同相成分(I(t))及び直交成分(Q(t))は、エッヂ検出を行う位相差検出/周波数検出器を経て判定回路に送られる。判定回路は、位相差検出及び周波数検出の結果に基づき検波信号の閾値判定を行う。しかしながら、この復調器では、エッヂの出現頻度によって復調特性が規定される。そこで、上述の位相差検出/周波数検出器に代えて同相成分(I(t))と直交成分(Q(t))とを足し合わせることにより検波信号を生成する論理回路を採用するFSK復調器が知られている。この復調器によれば、判定回路は、検波信号の信号レベルが閾値を超えていればHi、超えていなければLoと判定する。通常、信号レベルを判定する閾値は、過去の時刻における検波信号の値と、現在の時刻における検波信号の値の中央値とされる。信号レベルには、予め例えばHiに1、Loに0を割り当てることが決められている。当該判定を通じて、判定回路は、変調波に含まれるデータを取り出す。 These in-phase component (I (t)) and quadrature component (Q (t)) are sent to a determination circuit via a phase difference detection / frequency detector that performs edge detection. The determination circuit determines a threshold value of the detection signal based on the results of phase difference detection and frequency detection. However, in this demodulator, the demodulation characteristic is defined by the appearance frequency of the edge. Therefore, an FSK demodulator that employs a logic circuit that generates a detection signal by adding the in-phase component (I (t)) and the quadrature component (Q (t)) instead of the above-described phase difference detection / frequency detector. It has been known. According to this demodulator, the determination circuit determines Hi if the signal level of the detection signal exceeds the threshold, and determines Lo if it does not exceed the threshold. Usually, the threshold value for determining the signal level is the median value of the detection signal value at the past time and the detection signal value at the current time. For the signal level, for example, 1 is assigned to Hi and 0 is assigned to Lo. Through the determination, the determination circuit extracts data included in the modulated wave.

特開平8−204764号公報(第4図)Japanese Patent Laid-Open No. 8-204764 (FIG. 4)

端子を介して受信される変調波は、例えば建物等によって反射することによりノイズを含むことがある。変調波にノイズが含まれると、同相成分及び直交成分の振幅が変化する。従って、これらを足し合わせて得られる検波信号にもノイズが含まれる。検波信号に含まれるノイズの大きさによっては、例えば図4中の○で示すように、判定回路は判定誤りを起こすことがある。すなわち、本来LoレベルであるにもかかわらずHiレベルと判定されるおそれがある。   The modulated wave received through the terminal may contain noise due to reflection by, for example, a building. When noise is included in the modulated wave, the amplitudes of the in-phase component and the quadrature component change. Therefore, the detection signal obtained by adding these also includes noise. Depending on the magnitude of the noise included in the detection signal, the determination circuit may cause a determination error, for example, as indicated by a circle in FIG. In other words, there is a risk that it is determined to be the Hi level even though it is originally at the Lo level.

一方、位相の変化は周波数に等しいことが一般に知られている。すなわち、位相を微分することにより周波数を得ることができる。そこで、同相成分(I(t))と直交成分(Q(t))とを単純に足し合わせて得られる検波信号を出力する論理回路に代えて、次の(式3)に示す検波信号を出力する論理回路を採用したFSK復調器が知られている。   On the other hand, it is generally known that the phase change is equal to the frequency. That is, the frequency can be obtained by differentiating the phase. Therefore, instead of a logic circuit that outputs a detection signal obtained by simply adding the in-phase component (I (t)) and the quadrature component (Q (t)), the detection signal shown in the following (Equation 3) is used. An FSK demodulator that employs an output logic circuit is known.

現在時刻をk、過去の時刻をk−pとすると、同相成分I(t)の微分値(式中では、I(t)の上に・(ドット)を付す)、及び直交成分Q(t)の微分値(式中では、Q(t)の上に・(ドット)を付す)は、現在時刻の検波信号と過去の時刻の検波信号との差分値、すなわち、次の(式4)及び(式5)で近似できることが知られている。 If the current time is k and the past time is k−p, the differential value of the in-phase component I (t) (in the formula, (dot) is added on I (t)), and the quadrature component Q (t ) Is a difference value between the detection signal at the current time and the detection signal at the past time, that is, the following (Expression 4). And it is known that it can be approximated by (Equation 5).

(式4)及び(式5)の関係から、上述の(式3)に示す検波信号の分子項は次に示す(式6−2)、分母項は次に示す(式7)となる。 From the relationship of (Equation 4) and (Equation 5), the numerator term of the detection signal shown in the above (Equation 3) is (Equation 6-2) shown below, and the denominator term is (Equation 7) shown below.

(式6−2)及び(式7)の関係から、検波信号は、次の(式8)で表される。 From the relationship of (Expression 6-2) and (Expression 7), the detection signal is expressed by the following (Expression 8).

(式8)から位相差θと検波信号v(t)との関係は図5のグラフで表される。図5において一点鎖線で示すように、位相差θが±90°の場合は、検波信号の値から位相差が一の値に定まる。このため、判定回路は、正しく正負判定を行える。一方で、位相差θが±90°以外の場合は、検波信号v(t)の値から位相差θを一の値に定めることができない。例えば、位相差θが30°及び150°のときは、ともにsinθ=0.5となり、検波信号v(t)の値が同じになる。位相差θが定まらない場合、判定回路は、正負判定を誤るおそれがある。 From (Equation 8), the relationship between the phase difference θ and the detection signal v (t) is represented by the graph of FIG. As indicated by the one-dot chain line in FIG. 5, when the phase difference θ is ± 90 °, the phase difference is determined to be one value from the value of the detection signal. For this reason, the determination circuit can perform positive / negative determination correctly. On the other hand, when the phase difference θ is other than ± 90 °, the phase difference θ cannot be set to one value from the value of the detection signal v (t). For example, when the phase difference θ is 30 ° and 150 °, both sin θ = 0.5 and the value of the detection signal v (t) is the same. When the phase difference θ is not determined, the determination circuit may make a positive / negative determination error.

そこで、現在の時刻における変調波と過去の時刻における変調波との位相差に基づき、検波信号v(t)の算出式を変更する論理回路を採用したFSK復調器がある。この論理回路には、過去の時刻における変調波s(t−p)と現在の時刻における変調波s(t)との内積(条件式A)と、過去の時刻における変調波を90°位相回転させたものrot(90°)s(t−p)と現在の時刻における変調波s(t)との内積(条件式B)とが記憶されている。条件式A及び条件式Bは、次の(式9)及び(式10)で示される。   Therefore, there is an FSK demodulator that employs a logic circuit that changes the calculation formula of the detection signal v (t) based on the phase difference between the modulated wave at the current time and the modulated wave at the past time. This logic circuit includes an inner product (conditional expression A) of a modulated wave s (tp) at a past time and a modulated wave s (t) at a current time, and a 90 ° phase rotation of the modulated wave at the past time. The inner product (conditional expression B) of the rot (90 °) s (tp) and the modulated wave s (t) at the current time is stored. Conditional expression A and conditional expression B are shown by the following (Expression 9) and (Expression 10).

そして、論理回路は、条件式Aの正負と条件式Bの正負とに基づき、次の(式11)〜(式13)で示すように検波信号v(t)を求めるための算出式を変化させる。 Then, the logic circuit changes the calculation formula for obtaining the detection signal v (t) based on the positive / negative of the conditional expression A and the positive / negative of the conditional expression B as shown in the following (Expression 11) to (Expression 13). Let

なお、条件式Aの正負と条件式Bの正負とに基づき、求めることができる位相差θの判定結果は、次のようになる。 The determination result of the phase difference θ that can be obtained based on the positive / negative of the conditional expression A and the positive / negative of the conditional expression B is as follows.

(条件O)条件式A≧0且つ条件式B≧0のとき、0°≦位相差θ≦90°。
(条件P)条件式A<0且つ条件式B≧0のとき、90°<位相差θ≦180°。
(条件Q)条件式A<0且つ条件式B<0のとき、−180°<位相差θ<−90°。
(Condition O) When conditional expression A ≧ 0 and conditional expression B ≧ 0, 0 ° ≦ phase difference θ ≦ 90 °.
(Condition P) When conditional expression A <0 and conditional expression B ≧ 0, 90 ° <phase difference θ ≦ 180 °.
(Condition Q) When conditional expression A <0 and conditional expression B <0, −180 ° <phase difference θ <−90 °.

(条件R)条件式A≧0且つ条件式B<0のとき、−90°≦位相差θ<0°。
(式11)〜(式13)から位相差θと検波信号v(t)との関係は図5における実線のグラフで表される。図5に実線で示すように、位相差θが±180°未満の範囲において、検波信号v(t)の値から位相差が一の値に定まる。このため、検波信号v(t)に中心周波数オフセットがあり、位相差θが90°以外となっても、判定回路は、正負判定を誤りにくい。
(Condition R) When conditional expression A ≧ 0 and conditional expression B <0, −90 ° ≦ phase difference θ <0 °.
From (Equation 11) to (Equation 13), the relationship between the phase difference θ and the detection signal v (t) is represented by a solid line graph in FIG. As indicated by a solid line in FIG. 5, the phase difference is determined to be one value from the value of the detection signal v (t) in the range where the phase difference θ is less than ± 180 °. For this reason, even if the detection signal v (t) has a center frequency offset and the phase difference θ is other than 90 °, the determination circuit is less likely to make a positive / negative determination error.

しかしながら、判定回路において、信号レベルを判定する閾値は、過去の時刻における検波信号の値と、現在の時刻における検波信号の値の中央値とされる。従って、例えば、過去の時刻における変調波と現在の時刻における変調波との位相差が180°を超える場合、及び−180°を下回る場合には、過去の時刻における検波信号の正負と、現在の時刻における検波信号の正負とが逆転することになる。すなわち、判定回路は、信号レベルの判定を誤ることになる。   However, in the determination circuit, the threshold value for determining the signal level is the median value of the detection signal value at the past time and the detection signal value at the current time. Therefore, for example, when the phase difference between the modulated wave at the past time and the modulated wave at the current time exceeds 180 ° and below −180 °, the positive / negative of the detection signal at the past time and the current The sign of the detection signal at the time is reversed. That is, the determination circuit erroneously determines the signal level.

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、位相差θが±180°未満のときはもとより±180°以上のときであれ、判定を誤りにくい検波信号を生成するFSK復調器を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and its purpose is to generate an FSK signal that generates a detection signal that is less likely to be erroneously determined whether the phase difference θ is less than ± 180 ° or more than ± 180 °. It is to provide a demodulator.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、FSK変調された変調波の同相成分及び直交成分が入力されるとともに、これら両成分に基づき検波信号を生成する論理回路と、前記検波信号と信号レベルの判定閾値との比較を通じて前記変調波に含まれるデータを復調する判定回路と、を備えるFSK復調器において、前記論理回路は、第1の時刻における変調波と前記第1の時刻と異なる第2の時刻における変調波との第1の位相差に対して前記検波信号が固有の値となるとともに、前記第2の時刻における変調波と前記第1及び第2の時刻と異なる第3の時刻における変調波との第2の位相差と前記第1の位相差との差分が180°を超えないように、前記第1及び第2の位相差に基づき前記検波信号を生成するための算出式を変更することを要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is characterized in that an in-phase component and a quadrature component of an FSK-modulated modulated wave are input, and a logic circuit that generates a detection signal based on both components, A determination circuit that demodulates data included in the modulated wave through a comparison between a detection signal and a determination threshold of a signal level, wherein the logic circuit includes the modulated wave at the first time and the first The detected signal has a unique value with respect to the first phase difference from the modulated wave at the second time different from the time, and is different from the modulated wave at the second time and the first and second times. The detection signal is generated based on the first and second phase differences so that the difference between the second phase difference from the modulated wave at the third time and the first phase difference does not exceed 180 °. The calculation formula for And it is required to further.

従来のFSK復調器では、第1の位相差と第2の位相差との差分に関わらず、第1の位相差にのみ基づいて検波信号を生成するための算出式を変更していた。このため、論理回路は、例えば第1の位相差が200°の場合であっても、−160°の位相差と判定し、−160°の場合における算出式を用いて検波信号を生成していた。この例からも分かるように、第1の位相差に対し第2の位相差が180°を超える場合又は−180°を下回る場合には、第2の時刻における検波信号の正負と、第1の時刻における検波信号の正負とが逆転していた。これにより、判定回路が、信号レベルの判定を誤っていた。通常、信号レベルによってデータが割り当てられていることから、判定回路は、信号レベルの判定を誤ると、誤ったデータを取り出すことになる。   In the conventional FSK demodulator, the calculation formula for generating the detection signal based only on the first phase difference is changed regardless of the difference between the first phase difference and the second phase difference. For this reason, for example, even when the first phase difference is 200 °, the logic circuit determines that the phase difference is −160 °, and generates a detection signal using the calculation formula in the case of −160 °. It was. As can be seen from this example, when the second phase difference exceeds 180 ° or falls below −180 ° with respect to the first phase difference, the positive and negative of the detection signal at the second time, The sign of the detection signal at the time was reversed. As a result, the determination circuit erroneously determines the signal level. Since data is normally assigned according to the signal level, the determination circuit takes out erroneous data if the determination of the signal level is incorrect.

この点、同構成によれば、論理回路は、第2の位相差と前記第1の位相差との差分が180°を超えないように、前記第1及び第2の位相差に基づき前記検波信号を生成するための算出式を変更する。これにより、判定回路において信号レベルの判定を誤ることが抑制される。   In this regard, according to the configuration, the logic circuit is configured to detect the detection based on the first and second phase differences so that a difference between the second phase difference and the first phase difference does not exceed 180 °. The calculation formula for generating the signal is changed. Thereby, it is possible to suppress erroneous determination of the signal level in the determination circuit.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のFSK復調器において、前記論理回路は、前記算出式の異なる通常算出モード及び拡張算出モードを有し、前記通常算出モードにおける前記論理回路は、前記第1の位相差が90°より大きく180°以下であって、前記第2の位相差が−180°より大きく−90°未満である場合には、前記第2の時刻における変調波に対し所定量の位相回転させたものと前記第1の時刻における変調波との内積を、前記第1の時刻における変調波の大きさの二乗、又は、前記第2の時刻における変調波の大きさの二乗、又は、前記第1の時刻及び前記第2の時刻における変調波の大きさの積である除算値で除し、その除した結果をマイナス2から減算した算出式を設定するとともに、前記拡張算出モードに移行し、前記第1の位相差が−180°より大きく−90°未満であって、前記第2の位相差が90°より大きく180°以下である場合には、前記第2の時刻における変調波に対し所定量の位相回転させたものと前記第1の時刻における変調波との内積を、前記除算値で除し、その除した結果を2から減算した算出式を設定するとともに、前記拡張算出モードに移行するものであり、前記拡張算出モードにおける前記論理回路は、前記第1の位相差が90°より大きく180°以下であって、前記第2の位相差が−180°より大きく−90°未満である場合には、前記第2の時刻における変調波に対し所定量の位相回転させたものと前記第1の時刻における変調波との内積を、前記除算値で除し、その除した結果を2から減算した算出式を設定するとともに、前記通常算出モードに移行し、前記第1の位相差が−180°より大きく−90°未満であって、前記第2の位相差が90°より大きく180°以下である場合には、前記第2の時刻における変調波に対し所定量の位相回転させたものと前記第1の時刻における変調波との内積を、前記除算値で除し、その除した結果をマイナス2から減算した算出式を設定するとともに、前記通常算出モードに移行することを要旨とする。   According to a second aspect of the present invention, in the FSK demodulator according to the first aspect, the logic circuit has a normal calculation mode and an extended calculation mode having different calculation formulas, and the logic circuit in the normal calculation mode is When the first phase difference is greater than 90 ° and less than or equal to 180 °, and the second phase difference is greater than −180 ° and less than −90 °, the modulated wave at the second time is The inner product of the modulated wave at the first time with the phase rotated by a predetermined amount, the square of the magnitude of the modulated wave at the first time, or the magnitude of the modulated wave at the second time Or a division value that is the product of the magnitudes of the modulated waves at the first time and the second time, and a calculation formula is set by subtracting the result of the division from minus 2. Switch to extended calculation mode When the first phase difference is greater than −180 ° and less than −90 ° and the second phase difference is greater than 90 ° and less than or equal to 180 °, the modulated wave at the second time is A calculation formula is set by dividing the inner product of the phase rotated by a predetermined amount and the modulated wave at the first time by the division value, and subtracting the division result from 2; The logic circuit in the extended calculation mode is configured such that the first phase difference is greater than 90 ° and equal to or less than 180 °, and the second phase difference is greater than −180 ° and −90 °. If it is less than the result, the inner product of the modulated wave at the first time and the modulated wave at the first time is divided by the division value, and the result of the division Set a formula that subtracts 2 from 2. In both cases, when the mode shifts to the normal calculation mode, the first phase difference is greater than −180 ° and less than −90 °, and the second phase difference is greater than 90 ° and less than or equal to 180 °, A calculation obtained by dividing the inner product of the modulation wave at the second time by a predetermined amount of phase rotation and the modulation wave at the first time by the division value and subtracting the division result from minus 2. The gist is to set an equation and shift to the normal calculation mode.

同構成によれば、第1の位相差に対し第2の位相差が180°を超える場合又は−180°を下回る場合でも、第1の位相差に対して検波信号が固有の値となるとともに、第1の位相差の変化に対して検波信号は連続値となる。このため、判定回路は、検波信号の信号レベルの判定を行いやすい。   According to the configuration, even when the second phase difference exceeds 180 ° or less than −180 ° with respect to the first phase difference, the detection signal becomes a unique value with respect to the first phase difference. The detection signal has a continuous value with respect to the change in the first phase difference. Therefore, the determination circuit can easily determine the signal level of the detection signal.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のFSK復調器において、前記論理回路は、前記第1の変調波と前記第2の変調波との内積の正負、前記第2の変調波を90°位相回転させたものと前記第1の変調波との内積の正負、前記第2の変調波と前記第3の変調波との内積の正負、及び前記第3の変調波を90°位相回転させたものと前記第2の変調波との内積の正負に基づき、前記第1及び第2の位相差を判定することを要旨とする。   According to a third aspect of the present invention, in the FSK demodulator according to the first or second aspect, the logic circuit includes positive / negative of an inner product of the first modulated wave and the second modulated wave, The positive / negative of the inner product of the modulated wave rotated by 90 ° and the first modulated wave, the positive / negative of the inner product of the second modulated wave and the third modulated wave, and the third modulated wave The gist of the invention is to determine the first and second phase differences based on the positive / negative of the inner product of the second modulated wave that has been rotated by 90 °.

同構成によれば、内積の演算回路という簡易な回路構成により、第1の時刻の変調波と第2の時刻の変調波との位相差を求めることができる。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のうちいずれか一項に記載のFSK復調器において、前記論理回路は、前記第1の変調波の1サンプル前に取得した変調波を前記第2の変調波とし、前記第2変調波の更に1サンプル前に取得した変調波を前記第3の変調波として前記検波信号を求めることを要旨とする。
According to this configuration, the phase difference between the modulated wave at the first time and the modulated wave at the second time can be obtained with a simple circuit configuration called an inner product arithmetic circuit.
According to a fourth aspect of the present invention, in the FSK demodulator according to any one of the first to third aspects, the logic circuit outputs a modulated wave acquired one sample before the first modulated wave. The gist is to obtain the detection signal using the second modulated wave as a third modulated wave, and the modulated wave acquired one sample before the second modulated wave as the third modulated wave.

同構成によれば、検波信号を求める際に、論理回路において処理する変調波(データ)が少ないので、論理回路にかかる負荷を抑制することができる。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のうちいずれか一項に記載のFSK復調器において、前記論理回路は、デジタル信号を処理するデジタル回路であって、アナログ信号である変調波の同相成分及び直交成分をデジタル信号に変換するアナログデジタルコンバータを備え、前記アナログデジタルコンバータは、デジタル信号に変換した変調波の同相成分及び直交成分を前記論理回路に入力することを要旨とする。
According to this configuration, when obtaining a detection signal, since there are few modulation waves (data) to be processed in the logic circuit, the load on the logic circuit can be suppressed.
According to a fifth aspect of the present invention, in the FSK demodulator according to any one of the first to fourth aspects, the logic circuit is a digital circuit that processes a digital signal, and is a modulated wave that is an analog signal. The analog-to-digital converter converts the in-phase component and the quadrature component into a digital signal, and the analog-digital converter inputs the in-phase component and the quadrature component of the modulated wave converted into the digital signal to the logic circuit.

アナログ信号を処理する論理回路は、部品のばらつきによって出力が異なる。そのため、出力される検波信号の精度が低い。一方、デジタル信号を処理する論理回路であれば、処理するデータのビット数を増やすことにより、出力する検波信号の精度を高めることができる。   Logic circuits that process analog signals have different outputs depending on component variations. Therefore, the accuracy of the output detection signal is low. On the other hand, in the case of a logic circuit that processes a digital signal, the accuracy of a detection signal to be output can be increased by increasing the number of bits of data to be processed.

本発明では、位相差θが±180°未満のときはもとより±180°以上のときであれ、判定を誤りにくい検波信号を生成するFSK復調器を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an FSK demodulator that generates a detection signal that is less likely to make a determination error, whether the phase difference θ is less than ± 180 ° or more than ± 180 °.

本実施形態におけるFSK復調器の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the FSK demodulator in this embodiment. (a)は過去の時刻における変調波を90°位相回転させたものと現在の時刻における変調波との位相差と、これらの内積の正負との関係を示すグラフ、(b)は過去の時刻における変調波と現在の時刻における変調波との位相差と、これらの内積の正負との関係を示すグラフ。(A) is a graph showing the relationship between the phase difference between the modulated wave at the past time rotated by 90 ° and the modulated wave at the current time and the positive / negative of these inner products, and (b) the past time. The graph which shows the relationship between the phase difference of the modulated wave in and the modulated wave in the present | current time, and the positive / negative of these inner products. 位相差と本例の検波信号との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between a phase difference and the detection signal of this example. 従来のFSK復調器における判定誤りを示す図。The figure which shows the determination error in the conventional FSK demodulator. 位相差と従来の検波信号との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between a phase difference and the conventional detection signal.

以下、本発明のFSK復調器を具体化した一実施形態を図1〜3に従って説明する。
<FSK復調器の構成>
図1に示すように、FSK復調器1は、アンテナ10と、局部発振器20と、位相器30と、第1及び第2の混合器(ミキサ)41,42と、第1及び第2のローパスフィルタ(LPF)51,52と、第1及び第2のアナログデジタルコンバータ(A/Dコンバータ)61,62と、論理回路70と、判定回路80とを備えている。
Hereinafter, an embodiment embodying the FSK demodulator of the present invention will be described with reference to FIGS.
<Configuration of FSK demodulator>
As shown in FIG. 1, the FSK demodulator 1 includes an antenna 10, a local oscillator 20, a phase shifter 30, first and second mixers (mixers) 41 and 42, and first and second low-pass signals. Filters (LPF) 51 and 52, first and second analog / digital converters (A / D converters) 61 and 62, a logic circuit 70, and a determination circuit 80 are provided.

アンテナ10は、FSK変調された変調波(アナログ信号)を受信する。この変調波は、予め決められた異なる2種類の周波数を有する信号である。アンテナ10は、第1及び第2の混合器41,42にそれぞれ接続されており、受信した変調波を、第1及び第2の混合器41,42に送る。   The antenna 10 receives a modulated wave (analog signal) subjected to FSK modulation. This modulated wave is a signal having two different types of predetermined frequencies. The antenna 10 is connected to the first and second mixers 41 and 42, respectively, and sends the received modulated waves to the first and second mixers 41 and 42.

第1及び第2の混合器41,42は、異なる2つの周波数の信号を混合させて、入力された信号とは異なる周波数の信号を出力する。第1の混合器41は、局部発振器20と直接接続されている。第2の混合器42は、位相器30を介して局部発振器20と接続されている。局部発振器20は、変調波に含まれる異なる2種類の周波数を足し合わせて2で割った周波数で発振する。局部発振器20により生成された発振信号は、第1の混合器41、及び位相器30に送られる。位相器30は、局部発振器20から送られてくる発振信号の位相を90°だけずらし、この位相をシフトした発振信号を第2の混合器42に送る。第1及び第2の混合器41,42は、それぞれ第1及び第2のLPF51,52と接続されている。第1の混合器41は、局部発振器20から直接入力される発振信号と変調波とを混合し、当該混合した信号を第1のLPF51に送る。第2の混合器42は、位相器30によって位相が90°だけずらされた発振信号と変調波とを混合し、当該混合した信号を第2のLPF52に送る。   The first and second mixers 41 and 42 mix signals having two different frequencies, and output a signal having a frequency different from the input signal. The first mixer 41 is directly connected to the local oscillator 20. The second mixer 42 is connected to the local oscillator 20 via the phase shifter 30. The local oscillator 20 oscillates at a frequency obtained by adding two different types of frequencies included in the modulated wave and dividing by two. The oscillation signal generated by the local oscillator 20 is sent to the first mixer 41 and the phase shifter 30. The phase shifter 30 shifts the phase of the oscillation signal sent from the local oscillator 20 by 90 °, and sends the oscillation signal whose phase is shifted to the second mixer 42. The first and second mixers 41 and 42 are connected to the first and second LPFs 51 and 52, respectively. The first mixer 41 mixes the oscillation signal directly input from the local oscillator 20 and the modulated wave, and sends the mixed signal to the first LPF 51. The second mixer 42 mixes the oscillation signal whose phase is shifted by 90 ° by the phase shifter 30 and the modulated wave, and sends the mixed signal to the second LPF 52.

第1及び第2のLPF51,52は、入力された信号の高域の周波数成分を除去する。第1及び第2のLPF51,52は、第1及び第2のA/Dコンバータ61,62に接続されている。第1及び第2のLPF51,52は、高域の周波数成分を除去した信号をこれら第1及び第2のA/Dコンバータ61,62に送る。なお、第1のLPF51を通過した信号を変調波s(t)の同相成分(I(t))、第2のLPF52を通過した信号を変調波s(t)の直交成分(Q(t))という。同相成分(I(t))及び直交成分(Q(t))は上述の(式1)及び(式2)で表される。   The first and second LPFs 51 and 52 remove high frequency components of the input signal. The first and second LPFs 51 and 52 are connected to the first and second A / D converters 61 and 62. The first and second LPFs 51 and 52 send signals from which the high frequency components have been removed to the first and second A / D converters 61 and 62. The signal that has passed through the first LPF 51 is the in-phase component (I (t)) of the modulated wave s (t), and the signal that has passed through the second LPF 52 is the quadrature component (Q (t) of the modulated wave s (t). ). The in-phase component (I (t)) and the quadrature component (Q (t)) are expressed by the above (Formula 1) and (Formula 2).

第1のA/Dコンバータ61は、入力された変調波s(t)の同相成分I(t)をデジタル信号に変換する。第2のA/Dコンバータ62は、入力された変調波s(t)の直交成分Q(t)をデジタル信号に変換する。第1及び第2のA/Dコンバータ61,62は、論理回路70と接続されている。第1及び第2のA/Dコンバータ61,62は、デジタル信号に変換した変調波s(t)の同相成分I(t)及び直交成分Q(t)を論理回路70に送る。   The first A / D converter 61 converts the in-phase component I (t) of the input modulated wave s (t) into a digital signal. The second A / D converter 62 converts the orthogonal component Q (t) of the input modulated wave s (t) into a digital signal. The first and second A / D converters 61 and 62 are connected to the logic circuit 70. The first and second A / D converters 61 and 62 send the in-phase component I (t) and the quadrature component Q (t) of the modulated wave s (t) converted into a digital signal to the logic circuit 70.

論理回路70は、同相成分I(t)及び直交成分Q(t)に基づき論理演算を行うことにより、検波信号v(t)を生成する電子回路である。論理回路70は、現在の時刻における変調波、現在の時刻よりも1つ前の時刻である過去の時刻における変調波、及び過去の時刻よりも1つ前の時刻である大過去の時刻における変調波から算出される次の4つの内積の正負に基づき、後述する検波信号を出力する。4つの内積とは、過去の時刻における変調波と現在の時刻における変調波との内積(条件式A)、過去の時刻における変調波の位相を90°回転させたものと現在の時刻における変調波との内積(条件式B)、大過去の時刻における変調波と過去の時刻における変調波との内積(条件式A’)、大過去の時刻における変調波の位相を90°回転させたものと過去の時刻における変調波との内積(条件式B’)を指す。   The logic circuit 70 is an electronic circuit that generates a detection signal v (t) by performing a logical operation based on the in-phase component I (t) and the quadrature component Q (t). The logic circuit 70 modulates the modulated wave at the current time, the modulated wave at the past time that is one time before the current time, and the modulation at the most past time that is one time before the past time. Based on the sign of the next four inner products calculated from the wave, a detection signal to be described later is output. The four inner products are the inner product (conditional expression A) of the modulated wave at the past time and the modulated wave at the current time, the phase obtained by rotating the phase of the modulated wave at the past time by 90 °, and the modulated wave at the current time. Product (conditional expression B), inner product (conditional expression A ′) of the modulated wave at the past time and the modulated wave at the past time, and the phase of the modulated wave at the past time rotated by 90 ° This refers to the inner product (conditional expression B ′) with the modulated wave at the past time.

なお、ここでは、論理回路70が変調波(正確には、変調波の同相成分及び直交成分)を取得する時間間隔(サンプリング周期)を時間pとする。従って、現在の時刻をkとすれば、その1つ前の過去の時刻はk−p、また過去の時刻の1つ前に取得した大過去の時刻はk−2pとなる。これより、現在の時刻、過去の時刻、及び大過去の時刻における変調波s(k),s(k−p),s(k−2p)は、次の(式14)〜(式16)で表される。   Here, a time interval (sampling period) at which the logic circuit 70 acquires a modulated wave (more precisely, an in-phase component and a quadrature component of the modulated wave) is a time p. Therefore, if the current time is k, the previous past time is k-p, and the major past time acquired one time before the past time is k-2p. Thus, the modulated waves s (k), s (kp), and s (k-2p) at the current time, the past time, and the past time are expressed by the following (Expression 14) to (Expression 16). It is represented by

従って、過去の時刻における変調波s(k−p)と現在の時刻における変調波s(k)との内積、すなわち、条件式Aは次の(式17)で、大過去の時刻における変調波s(k−2p)と過去の時刻における変調波s(k−p)との内積、すなわち、条件式A’は次の(式18)で、それぞれ表される。 Therefore, the inner product of the modulated wave s (kp) at the past time and the modulated wave s (k) at the current time, that is, the conditional expression A is the following (Expression 17), and the modulated wave at the most past time. The inner product of s (k−2p) and the modulated wave s (k−p) at the past time, that is, the conditional expression A ′ is expressed by the following (Expression 18), respectively.

また、過去の時刻における変調波s(k−p)を90°位相回転させたrot(90°)s(k−p)は次の(式19)で、大過去の時刻における変調波s(k−2p)を90°位相回転させたrot(90°)s(k−2p)は次の(式20)で、それぞれ表される。 Also, rot (90 °) s (k−p) obtained by rotating the modulated wave s (k−p) at the past time by 90 ° is the following (Equation 19), and the modulated wave s ( rot (90 °) s (k-2p) obtained by rotating the phase of k-2p) by 90 ° is expressed by the following (Equation 20).

従って、過去の時刻における変調波s(k−p)を90°位相回転させたrot(90°)s(k−p)と現在の時刻における変調波s(k)との内積、すなわち、条件式Bは次の(式21)で表される。また、大過去の時刻における変調波s(k−2p)を90°位相回転させたrot(90°)s(k−2p)と過去の時刻における変調波s(k−p)との内積、すなわち、条件式B’は、次の(式22)で表される。 Therefore, the inner product of rot (90 °) s (kp) obtained by rotating the modulated wave s (kp) at the past time by 90 ° and the modulated wave s (k) at the current time, that is, the condition Formula B is expressed by the following (Formula 21). Further, the inner product of rot (90 °) s (k−2p) obtained by rotating the modulated wave s (k−2p) at the past time by 90 ° and the modulated wave s (k−p) at the past time, That is, the conditional expression B ′ is expressed by the following (Expression 22).

なお、論理回路70は、通常算出モードと拡張算出モードとを有し、条件式A,B,A’,B’の正負に基づいて2つのモード間で切り替わる。論理回路70は、通常算出モードとされているときには、条件式A,B,A’,B’の正負が条件S〜条件Vのいずれに該当するかを判断し、該当する条件に割り当てられている算出式、すなわち、次に示す(式23)〜(式27)を使用して検波信号v(t)を算出する。 The logic circuit 70 has a normal calculation mode and an extended calculation mode, and switches between the two modes based on the sign of the conditional expressions A, B, A ′, and B ′. When the logic circuit 70 is in the normal calculation mode, the logic circuit 70 determines whether the positive / negative of the conditional expressions A, B, A ′, B ′ corresponds to the condition S to the condition V, and is assigned to the corresponding condition. The detection signal v (t) is calculated using the following calculation formula, that is, (Formula 23) to (Formula 27) shown below.

また、論理回路70は、拡張算出モードとされているときには、条件式A,B,A’,B’の正負が条件W〜条件Zのいずれに該当するかを判断し、該当する条件に割り当てられている算出式、すなわち、次に示す(式28)〜(式31)を使用して検波信号v(t)を算出する。 Further, when the logic circuit 70 is in the extended calculation mode, the logic circuit 70 determines whether the positive / negative of the conditional expressions A, B, A ′, B ′ corresponds to the condition W to the condition Z, and assigns them to the corresponding condition. The detected signal v (t) is calculated using the calculated formula, that is, the following (Formula 28) to (Formula 31).

論理回路70は、通常算出モードにおいて、(条件T−2)又は(条件U−2)が満たされるとき、すなわち(式25)又は(式27)を使用して検波信号v(t)を生成した場合に拡張算出モードに切り替わる。また、論理回路70は、拡張算出モードにおいて、(条件W)又は(条件Z)が満たされるとき、すなわち(式28)又は(式31)を使用して検波信号v(t)を生成した場合に通常算出モードに切り替わる。 In the normal calculation mode, the logic circuit 70 generates the detection signal v (t) when (Condition T-2) or (Condition U-2) is satisfied, that is, using (Expression 25) or (Expression 27). If this happens, the extended calculation mode is switched. Further, the logic circuit 70 generates the detection signal v (t) using (Expression 28) or (Expression 31) when (Condition W) or (Condition Z) is satisfied in the extended calculation mode. Switch to normal calculation mode.

なお、論理回路70には、判定回路80が接続されている。判定回路80は、論理回路70から出力される検波信号と、信号レベル判定閾値との比較を通じて変調波に含まれるデータを示すデータ信号を生成する。信号レベル判定閾値は、過去の時刻における検波信号の値と、現在の時刻における検波信号の値の中央値とされている。   Note that a determination circuit 80 is connected to the logic circuit 70. The determination circuit 80 generates a data signal indicating data included in the modulated wave through a comparison between the detection signal output from the logic circuit 70 and a signal level determination threshold value. The signal level determination threshold is the median value of the detection signal value at the past time and the detection signal value at the current time.

<論理回路の作用>
次に、論理回路70の作用について説明する。2つのベクトルの内積が正となるとき両ベクトルのなす角は、90°以内であり、2つのベクトルの内積が負となるとき両ベクトルのなす角は、90°より大きくなることが周知である。すなわち、図2(b)に示すように、過去の時刻における変調波s(k−p)と現在の時刻における変調波s(k)との内積(条件式A)の正負と、図2(a)に示すように過去の時刻における変調波s(k−p)を90°位相回転させたものと現在の時刻における変調波s(k)との内積(条件式B)の正負とから、過去の時刻における変調波s(k−p)と現在の時刻における変調波s(k)との位相差θがどの範囲にあるかを容易に求めることができる。同様に、大過去の時刻における変調波s(k−2p)と過去の時刻における変調波s(k−p)との内積(条件式A’)の正負と、大過去の時刻における変調波s(k−2p)を90°位相回転させたものと過去の時刻における変調波s(k−p)との内積(条件式B’)の正負とから、大過去の時刻における変調波s(k−2p)と過去の時刻における変調波s(k−p)との位相差θ’がどの範囲にあるかを容易に求めることができる。位相差θ,θ’の判定結果は、次のようになる。
<Operation of logic circuit>
Next, the operation of the logic circuit 70 will be described. It is well known that when the inner product of two vectors is positive, the angle formed by both vectors is within 90 °, and when the inner product of two vectors is negative, the angle formed by both vectors is greater than 90 °. . That is, as shown in FIG. 2B, the positive / negative of the inner product (conditional expression A) of the modulated wave s (kp) at the past time and the modulated wave s (k) at the current time, and FIG. As shown in a), from the positive / negative of the inner product (conditional expression B) of the modulated wave s (k−p) at the past time rotated by 90 ° and the modulated wave s (k) at the current time It is possible to easily determine in which range the phase difference θ between the modulated wave s (kp) at the past time and the modulated wave s (k) at the current time is. Similarly, the positive / negative of the inner product (conditional expression A ′) of the modulated wave s (k−2p) at the past time and the modulated wave s (k−p) at the past time, and the modulated wave s at the past time. From the positive / negative of the inner product (conditional expression B ′) of the (k−2p) phase rotated by 90 ° and the modulated wave s (k−p) at the past time, the modulated wave s (k at the most past time −2p) and the range of the phase difference θ ′ between the modulated wave s (k−p) at the past time can be easily obtained. The determination results of the phase differences θ and θ ′ are as follows.

・判定1…条件式A≧0且つ条件式B≧0のとき、0°≦位相差θ≦90°。
・判定2…条件式A<0且つ条件式B≧0のとき、90°<位相差θ≦180°。
・判定3…条件式A<0且つ条件式B<0のとき、−180°<位相差θ<−90°。
Determination 1: When conditional expression A ≧ 0 and conditional expression B ≧ 0, 0 ° ≦ phase difference θ ≦ 90 °.
Determination 2: When conditional expression A <0 and conditional expression B ≧ 0, 90 ° <phase difference θ ≦ 180 °.
Judgment 3 ... When conditional expression A <0 and conditional expression B <0, −180 ° <phase difference θ <−90 °.

・判定4…条件式A≧0且つ条件式B<0のとき、−90°≦位相差θ<0°。
・判定5…条件式A’≧0且つ条件式B’≧0のとき、0°≦位相差θ’≦90°。
・判定6…条件式A’<0且つ条件式B’≧0のとき、90°<位相差θ’≦180°。
Determination 4: When conditional expression A ≧ 0 and conditional expression B <0, −90 ° ≦ phase difference θ <0 °.
Determination 5: When conditional expression A ′ ≧ 0 and conditional expression B ′ ≧ 0, 0 ° ≦ phase difference θ ′ ≦ 90 °.
Determination 6: When conditional expression A ′ <0 and conditional expression B ′ ≧ 0, 90 ° <phase difference θ ′ ≦ 180 °.

・判定7…条件式A’<0且つ条件式B’<0のとき、−180°<位相差θ’<−90°。
・判定8…条件式A’≧0且つ条件式B’<0のとき、−90°≦位相差θ’<0°。
Determination 7: When conditional expression A ′ <0 and conditional expression B ′ <0, −180 ° <phase difference θ ′ <− 90 °.
Determination 8: When conditional expression A ′ ≧ 0 and conditional expression B ′ <0, −90 ° ≦ phase difference θ ′ <0 °.

従って、各条件における位相差θ,θ’の判定結果は、次のようになる。
(条件S)条件式A≧0且つ条件式B≧0のとき、0°≦位相差θ≦90°。
(条件T−1)条件式A<0且つ条件式B≧0であって、条件式A’<0且つ条件式B’<0を満たさないとき、90°<位相差θ≦180°、−90°≦位相差θ’≦180°。
Accordingly, the determination results of the phase differences θ and θ ′ under each condition are as follows.
(Condition S) When conditional expression A ≧ 0 and conditional expression B ≧ 0, 0 ° ≦ phase difference θ ≦ 90 °.
(Condition T-1) When conditional expression A <0 and conditional expression B ≧ 0 and conditional expression A ′ <0 and conditional expression B ′ <0 are not satisfied, 90 ° <phase difference θ ≦ 180 °, − 90 ° ≦ phase difference θ ′ ≦ 180 °.

(条件T−2)条件式A<0且つ条件式B≧0であって、条件式A’<0且つ条件式B’<0を満たすとき、90°<位相差θ≦180°、−180°<位相差θ’<−90°。   (Condition T-2) When the conditional expression A <0 and the conditional expression B ≧ 0 and the conditional expression A ′ <0 and the conditional expression B ′ <0 are satisfied, 90 ° <phase difference θ ≦ 180 °, −180 ° <phase difference θ ′ <− 90 °.

(条件U−1)条件式A<0且つ条件式B<0であって、条件式A’<0且つ条件式B’≧0を満たさないとき、−180°<位相差θ<−90°、−180°<位相差θ’≦90°。   (Condition U-1) When conditional expression A <0 and conditional expression B <0 and conditional expression A ′ <0 and conditional expression B ′ ≧ 0 are not satisfied, −180 ° <phase difference θ <−90 ° , −180 ° <phase difference θ ′ ≦ 90 °.

(条件U−2)条件式A<0且つ条件式B<0であって、条件式A’<0且つ条件式B’≧0を満たすとき、−180°<位相差θ<−90°、90°<位相差θ’≦180°。   (Condition U-2) When the conditional expression A <0 and the conditional expression B <0 and the conditional expression A ′ <0 and the conditional expression B ′ ≧ 0 are satisfied, −180 ° <phase difference θ <−90 °, 90 ° <phase difference θ ′ ≦ 180 °.

(条件V)条件式A≧0且つ条件式B<0のとき、−90°≦位相差θ<0°。
(条件W)条件式A<0且つ条件式B≧0であって、条件式A’<0且つ条件式B’<0を満たすとき、90°<位相差θ≦180°、−180°<位相差θ’<−90°。
(Condition V) When conditional expression A ≧ 0 and conditional expression B <0, −90 ° ≦ phase difference θ <0 °.
(Condition W) When conditional expression A <0 and conditional expression B ≧ 0 and conditional expression A ′ <0 and conditional expression B ′ <0 are satisfied, 90 ° <phase difference θ ≦ 180 °, −180 ° < Phase difference θ ′ <− 90 °.

(条件X)条件式A<0且つ条件式B≧0であって、条件式A’<0且つ条件式B’≧0を満たすとき、90°<位相差θ≦180°、90°<位相差θ’≦180°。
(条件Y)条件式A<0且つ条件式B<0であって、条件式A’<0且つ条件式B’<0を満たすとき、−180°<位相差θ<−90°、−180°<位相差θ’<−90°。
(Condition X) When conditional expression A <0 and conditional expression B ≧ 0 and conditional expression A ′ <0 and conditional expression B ′ ≧ 0 are satisfied, 90 ° <phase difference θ ≦ 180 °, 90 ° <position Phase difference θ ′ ≦ 180 °.
(Condition Y) When the conditional expression A <0 and the conditional expression B <0 and the conditional expression A ′ <0 and the conditional expression B ′ <0 are satisfied, −180 ° <phase difference θ <−90 °, −180 ° <phase difference θ ′ <− 90 °.

(条件Z)条件式A<0且つ条件式B<0であって、条件式A’<0且つ条件式B’≧0を満たすとき、−180°<位相差θ<−90°、90°<位相差θ’≦180°。
以上から、位相差θと検波信号v(t)との関係は図3のグラフで表される。図3に示すように、位相差θに対して検波信号v(t)が固有の値となる。このため、判定回路80は、検波信号v(t)の信号レベルの判定を正確に行うことができる。また、位相差θと位相差θ’との差分が180°を下回るとともに、位相差θの変化に対して検波信号v(t)は連続値となる。特に、位相差θが180°を超える場合、及び−180°を下回る場合でも、検波信号v(t)は連続値となるとともに、位相差θが180°を超える場合にはそれまでの値よりも増加し、−180°を下回る場合にはそれまでの値よりも減少する。本例の検波信号v(t)は、位相差θが0°を超える場合には正、下回る場合には負とされている。すなわち、検波信号v(t)の正負は、位相差θが180°、及び−180°を境にして変化しない。このため、判定回路80は、検波信号v(t)の信号レベルの判定を行いやすい。
(Condition Z) When Conditional Expression A <0 and Conditional Expression B <0 and Conditional Expression A ′ <0 and Conditional Expression B ′ ≧ 0 are satisfied, −180 ° <Phase Difference θ <−90 °, 90 ° <Phase difference θ ′ ≦ 180 °.
From the above, the relationship between the phase difference θ and the detection signal v (t) is represented by the graph of FIG. As shown in FIG. 3, the detection signal v (t) has a unique value with respect to the phase difference θ. Therefore, the determination circuit 80 can accurately determine the signal level of the detection signal v (t). Further, the difference between the phase difference θ and the phase difference θ ′ is less than 180 °, and the detection signal v (t) has a continuous value with respect to the change in the phase difference θ. In particular, even when the phase difference θ exceeds 180 ° and below −180 °, the detection signal v (t) becomes a continuous value, and when the phase difference θ exceeds 180 °, the detected value is larger than the previous value. Also, when it falls below -180 °, it decreases from the previous value. The detection signal v (t) in this example is positive when the phase difference θ exceeds 0 °, and negative when it falls below. That is, the positive / negative of the detection signal v (t) does not change when the phase difference θ is 180 ° and −180 °. Therefore, the determination circuit 80 can easily determine the signal level of the detection signal v (t).

なお、上述の(式21)は、上述の(式6−1)と等しい。すなわち、上述の(式23)〜(式31)の分子項は、過去の時刻における変調波s(t−p)を90°位相回転させたrot(90°)s(t−p)と現在の時刻における変調波s(t)との内積である・・・(A)。   The above (Formula 21) is equal to the above (Formula 6-1). In other words, the numerator terms of (Expression 23) to (Expression 31) described above are the rot (90 °) s (tp) obtained by rotating the modulated wave s (tp) at the past time by 90 ° and the present. (A) is an inner product with the modulated wave s (t) at the time of (A).

また、現在の時刻における変調波s(t)の大きさは、次の(式32)で表される。   Further, the magnitude of the modulated wave s (t) at the current time is expressed by the following (Equation 32).

当該(式32)の右辺を二乗すれば、上述の(式23)〜(式31)の分母項と等しい。すなわち、(式23)〜(式31)の分母項は、現在の時刻における変調波s(t)の大きさの二乗に等しい・・・(B)。 If the right side of the (formula 32) is squared, it is equal to the denominator terms of the above (formula 23) to (formula 31). That is, the denominator terms of (Expression 23) to (Expression 31) are equal to the square of the magnitude of the modulated wave s (t) at the current time (B).

以上、(A)及び(B)の記載から、次のことがわかる。すなわち、本例の論理回路70は、通常算出モードにおいて、条件S、及び条件Vの場合には、過去の時刻における変調波s(t−p)を90°位相回転させたrot(90°)s(t−p)と現在の時刻における変調波s(t)との内積を、現在の時刻における変調波s(t)の大きさの二乗で除して求められるものを検波信号v(t)として出力する。条件T−1の場合には、過去の時刻における変調波s(t−p)を90°位相回転させたrot(90°)s(t−p)と現在の時刻における変調波s(t)との内積を、現在の時刻における変調波s(t)の大きさの二乗で除し、その全体を2から減算することにより求められるものを検波信号v(t)として出力する。条件T−2の場合には、過去の時刻における変調波s(t−p)を90°位相回転させたrot(90°)s(t−p)と現在の時刻における変調波s(t)との内積を、現在の時刻における変調波s(t)の大きさの二乗で除し、その全体をマイナス2から減算することにより求められるものを検波信号v(t)として出力する。そして、それ以降は、拡張算出モードに移行する。条件U−1の場合には、過去の時刻における変調波s(t−p)を90°位相回転させたrot(90°)s(t−p)と現在の時刻における変調波s(t)との内積を、現在の時刻における変調波s(t)の大きさの二乗で除し、その全体をマイナス2から減算することにより求められるものを検波信号v(t)として出力する。条件U−2の場合には、過去の時刻における変調波s(t−p)を90°位相回転させたrot(90°)s(t−p)と現在の時刻における変調波s(t)との内積を、現在の時刻における変調波s(t)の大きさの二乗で除し、その全体を2から減算することにより求められるものを検波信号v(t)として出力する。そして、それ以降は、拡張算出モードに移行する。   As described above, the following can be understood from the descriptions of (A) and (B). That is, in the normal calculation mode, the logic circuit 70 of the present example rotates rot (90 °) obtained by rotating the modulated wave s (tp) at the past time by 90 ° in the case of the condition S and the condition V. The detected signal v (t) is obtained by dividing the inner product of s (tp) and the modulated wave s (t) at the current time by the square of the magnitude of the modulated wave s (t) at the current time. ). In the case of the condition T-1, rot (90 °) s (tp) obtained by rotating the modulated wave s (tp) at the past time by 90 ° and the modulated wave s (t) at the current time. Is obtained by dividing the inner product with the square of the magnitude of the modulated wave s (t) at the current time, and subtracting the whole from 2 to output as a detection signal v (t). In the case of the condition T-2, rot (90 °) s (tp) obtained by rotating the modulated wave s (tp) at the past time by 90 ° and the modulated wave s (t) at the current time. Is obtained by dividing the inner product by the square of the magnitude of the modulated wave s (t) at the current time, and subtracting the whole from minus 2 is output as the detection signal v (t). After that, the process proceeds to the extended calculation mode. In the case of the condition U-1, rot (90 °) s (tp) obtained by rotating the modulated wave s (tp) at the past time by 90 ° and the modulated wave s (t) at the current time. Is obtained by dividing the inner product by the square of the magnitude of the modulated wave s (t) at the current time, and subtracting the whole from minus 2 is output as the detection signal v (t). In the case of the condition U-2, rot (90 °) s (tp) obtained by rotating the modulated wave s (tp) at the past time by 90 ° and the modulated wave s (t) at the current time. Is obtained by dividing the inner product with the square of the magnitude of the modulated wave s (t) at the current time, and subtracting the whole from 2 to output as a detection signal v (t). After that, the process proceeds to the extended calculation mode.

また、本例の論理回路70は、拡張算出モードにおいて、条件Wの場合には、過去の時刻における変調波s(t−p)を90°位相回転させたrot(90°)s(t−p)と現在の時刻における変調波s(t)との内積を、現在の時刻における変調波s(t)の大きさの二乗で除し、その全体を2から減算することにより求められるものを検波信号v(t)として出力する。そして、それ以降は、通常算出モードに移行する。条件Xの場合には、過去の時刻における変調波s(t−p)を90°位相回転させたrot(90°)s(t−p)と現在の時刻における変調波s(t)との内積を、現在の時刻における変調波s(t)の大きさの二乗で除し、その全体をマイナス2から減算することにより求められるものを検波信号v(t)として出力する。条件Yの場合には、過去の時刻における変調波s(t−p)を90°位相回転させたrot(90°)s(t−p)と現在の時刻における変調波s(t)との内積を、現在の時刻における変調波s(t)の大きさの二乗で除し、その全体を2から減算することにより求められるものを検波信号v(t)として出力する。条件Zの場合には、過去の時刻における変調波s(t−p)を90°位相回転させたrot(90°)s(t−p)と現在の時刻における変調波s(t)との内積を、現在の時刻における変調波s(t)の大きさの二乗で除し、その全体をマイナス2から減算することにより求められるものを検波信号v(t)として出力する。そして、それ以降は、通常算出モードに移行する。   Further, in the extended calculation mode, the logic circuit 70 of the present example, in the case of the condition W, rot (90 °) s (t−t) obtained by rotating the modulated wave s (tp) at the past time by 90 ° p) obtained by dividing the inner product of the modulated wave s (t) at the current time by the square of the magnitude of the modulated wave s (t) at the current time, and subtracting the whole from 2 It outputs as a detection signal v (t). After that, the normal calculation mode is entered. In the case of the condition X, rot (90 °) s (tp) obtained by rotating the modulated wave s (tp) at the past time by 90 ° phase and the modulated wave s (t) at the current time. The inner product is divided by the square of the magnitude of the modulated wave s (t) at the current time, and the result obtained by subtracting the whole from minus 2 is output as the detection signal v (t). In the case of the condition Y, rot (90 °) s (tp) obtained by rotating the modulated wave s (tp) at the past time by 90 ° and the modulated wave s (t) at the current time. A product obtained by dividing the inner product by the square of the magnitude of the modulated wave s (t) at the current time and subtracting the whole from 2 is output as the detection signal v (t). In the case of the condition Z, rot (90 °) s (tp) obtained by rotating the modulated wave s (tp) at the past time by 90 ° phase and the modulated wave s (t) at the current time. The inner product is divided by the square of the magnitude of the modulated wave s (t) at the current time, and the result obtained by subtracting the whole from minus 2 is output as the detection signal v (t). After that, the normal calculation mode is entered.

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
(1)過去の時刻における変調波s(t−p)と現在の時刻における変調波s(t)との位相差θ、及び大過去の時刻における変調波s(t−2p)と過去の時刻における変調波s(t−p)との位相差θ’に基づき、検波信号v(t)の算出式が変化するように論理回路70を組んだ。また、位相差θ,θ’に基づき、通常算出モードと拡張算出モードとの間で切り替わるように論理回路70を組んだ。位相差θ,θ’に応じて出力する検波信号v(t)の算出式を変更することより、位相差θの変化に対して検波信号v(t)が固有の値となる。このため、判定回路80は、検波信号v(t)の信号レベルの判定を正確に行うことができる。また、位相差θ,θ’の変化に対して検波信号v(t)は連続値となる。特に、位相差θが180°を超える場合、及び−180°を下回る場合でも、検波信号v(t)は連続値となるとともに、位相差θが180°を超える場合にはそれまでの値よりも増加し、−180°を下回る場合にはそれまでの値よりも減少する。本例の検波信号v(t)は、位相差θが0°を超える場合には正、下回る場合には負とされている。すなわち、検波信号v(t)の正負は、位相差θが180°、及び−180°を境にして変化しない。このため、従来困難であった位相差θが±180°を超える場合であれ、FSK信号を復調することができる。
As described above in detail, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The phase difference θ between the modulated wave s (tp) at the past time and the modulated wave s (t) at the current time, and the modulated wave s (t-2p) at the past time and the past time. The logic circuit 70 is assembled so that the calculation formula of the detection signal v (t) changes based on the phase difference θ ′ with respect to the modulation wave s (tp) in FIG. Further, the logic circuit 70 is assembled so as to switch between the normal calculation mode and the extended calculation mode based on the phase differences θ and θ ′. By changing the calculation formula of the detection signal v (t) output in accordance with the phase differences θ and θ ′, the detection signal v (t) becomes a unique value with respect to the change in the phase difference θ. Therefore, the determination circuit 80 can accurately determine the signal level of the detection signal v (t). Further, the detection signal v (t) has a continuous value with respect to changes in the phase differences θ and θ ′. In particular, even when the phase difference θ exceeds 180 ° and below −180 °, the detection signal v (t) becomes a continuous value, and when the phase difference θ exceeds 180 °, the detected value is larger than the previous value. Also, when it falls below -180 °, it decreases from the previous value. The detection signal v (t) in this example is positive when the phase difference θ exceeds 0 °, and negative when it falls below. That is, the positive / negative of the detection signal v (t) does not change when the phase difference θ is 180 ° and −180 °. Therefore, the FSK signal can be demodulated even when the phase difference θ exceeds ± 180 °, which has been difficult in the past.

(2)論理回路70は、過去の時刻における変調波s(k−p)と現在の時刻における変調波s(k)との内積の正負、及び過去の時刻における変調波s(k−p)を90°位相回転させたものと現在の時刻における変調波s(k)との内積の正負から、過去の時刻における変調波s(k−p)と現在の時刻における変調波s(k)との位相差θを求める。また、論理回路70は、大過去の時刻における変調波s(k−2p)と過去の時刻における変調波s(k−p)との内積の正負、及び大過去の時刻における変調波s(k−2p)を90°位相回転させたものと過去の時刻における変調波s(k−p)との内積の正負から、大過去の時刻における変調波s(k−2p)と過去の時刻における変調波s(k−p)との位相差θ’を求める。そして、論理回路70は、求めた位相差θ,θ’に基づき検波信号v(t)の算出式を変化させた。すなわち、内積の演算回路という簡易な回路構成で位相差を求めることができる。   (2) The logic circuit 70 determines whether the inner product of the modulated wave s (kp) at the past time and the modulated wave s (k) at the current time is positive or negative, and the modulated wave s (kp) at the past time. From the positive / negative of the inner product of the phase wave rotated 90 ° and the modulated wave s (k) at the current time, the modulated wave s (k−p) at the past time and the modulated wave s (k) at the current time Is obtained. Further, the logic circuit 70 determines whether the inner product of the modulated wave s (k−2p) at the past time and the modulated wave s (k−p) at the past time is positive or negative, and the modulated wave s (k (k) at the past time. -2p) is 90 ° phase rotated and the positive / negative of the inner product of the modulated wave s (kp) at the past time, the modulated wave s (k-2p) at the past time and the modulation at the past time A phase difference θ ′ with the wave s (k−p) is obtained. Then, the logic circuit 70 changes the calculation formula of the detection signal v (t) based on the obtained phase differences θ and θ ′. That is, the phase difference can be obtained with a simple circuit configuration called an inner product arithmetic circuit.

(3)論理回路70は、時間p毎に変調波を取得する。すなわち、論理回路70が過去の時刻k−pにおいて取得された変調波は、現在の時刻kにおいて取得された変調波の1つ前に取得されたものである。また、論理回路70が大過去の時刻k−2pにおいて取得された変調波は、現在の時刻kにおいて取得された変調波の2つ前に取得されたものである。論理回路70は、現在の時刻kにおいて取得された変調波の1つ前及び2つ前に取得された変調波を用いて処理を行う。このため、検波信号v(t)を求める際に、論理回路70において処理する変調波(データ)が他の場合と比べて少ない。例えば、論理回路70が、現在の時刻kにおいて取得された変調波の1つ前及び3つ前に取得された変調波を用いて処理するとき、当該論理回路70には、現在の時刻kにおいて取得された変調波の2つ前の変調波が入力されているので、この変調波の処理を一時的に停止する回路を論理回路70に組む必要ある。このことから、論理回路70は、当該論理回路70にかかる負荷を抑制することができる。   (3) The logic circuit 70 acquires a modulated wave every time p. In other words, the modulated wave acquired by the logic circuit 70 at the past time k-p is acquired immediately before the modulated wave acquired at the current time k. Further, the modulated wave acquired by the logic circuit 70 at the past time k-2p is acquired two times before the modulated wave acquired at the current time k. The logic circuit 70 performs processing using the modulated wave acquired one and the second before the modulated wave acquired at the current time k. For this reason, when obtaining the detection signal v (t), the modulation wave (data) processed in the logic circuit 70 is less than in other cases. For example, when the logic circuit 70 performs processing using the modulation wave acquired one and three times before the modulation wave acquired at the current time k, the logic circuit 70 includes the logic circuit 70 at the current time k. Since the modulation wave two before the acquired modulation wave is input, a circuit for temporarily stopping the processing of this modulation wave needs to be incorporated in the logic circuit 70. Thus, the logic circuit 70 can suppress a load on the logic circuit 70.

(4)論理回路70は、デジタル信号を処理するデジタル回路とした。このため、論理回路70は、処理するデータのビット数を容易に増やすことができ、ひいては、出力する検波信号の精度を高めることができる。   (4) The logic circuit 70 is a digital circuit that processes digital signals. For this reason, the logic circuit 70 can easily increase the number of bits of data to be processed, and as a result, the accuracy of the detection signal to be output can be increased.

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、論理回路70は、条件S〜条件Zのいずれの場合においても、検波信号v(t)の分母、すなわち除算値は、現在の時刻における変調波s(t)の大きさの二乗としたが、過去の時刻における変調波s(t−p)の大きさの二乗であってもよい。このように構成した場合であれ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、現在の時刻における変調波s(t)の大きさと過去の時刻における変調波s(t−p)の大きさとの積であってもよい。この場合、例えば、条件S及び条件Vにおける検波信号v(t)の分母項は、次の(式33)で表される。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, in any of the conditions S to Z, the logic circuit 70 determines the denominator of the detection signal v (t), that is, the division value, the magnitude of the modulation wave s (t) at the current time. However, it may be the square of the magnitude of the modulated wave s (tp) at the past time. Even when configured in this manner, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained. Further, it may be a product of the magnitude of the modulated wave s (t) at the current time and the magnitude of the modulated wave s (tp) at the past time. In this case, for example, the denominator term of the detection signal v (t) under the conditions S and V is expressed by the following (Expression 33).

(式6−2)及び(式33)の関係から、条件S、及び条件Vの検波信号v(t)は、次の(式34)で表される。 From the relationship of (Expression 6-2) and (Expression 33), the detection signal v (t) of the condition S and the condition V is expressed by the following (Expression 34).

(式34)に示すように、検波信号v(t)は、周波数成分のみで表される。言い換えれば、当該(式34)には、ノイズの影響を受けて変化する振幅を示す項が排除されている。従って、判定回路80は、ノイズの影響を受けづらい検波信号v(t)の信号レベルの判定を行うことができる。このため、判定回路80は、信号レベルの判定を誤りにくい。なお、条件S、及び条件Vの検波信号v(t)のみ示したが、条件S〜条件Zのいずれの場合における検波信号v(t)にも適用することができる。 As shown in (Expression 34), the detection signal v (t) is represented only by the frequency component. In other words, in the (formula 34), a term indicating an amplitude that changes under the influence of noise is excluded. Therefore, the determination circuit 80 can determine the signal level of the detection signal v (t) that is not easily affected by noise. For this reason, the determination circuit 80 is less likely to make an error in determining the signal level. Although only the detection signal v (t) of the condition S and the condition V is shown, it can be applied to the detection signal v (t) in any of the conditions S to Z.

・上記実施形態において、論理回路70は、時間p毎に変調波を取得したが、例えば時間pとは異なる時間n毎に変調波を取得してもよい。このように構成した場合であっても、上記実施形態の効果(1)と同様の効果を得ることができる。   In the above embodiment, the logic circuit 70 acquires the modulated wave every time p. However, for example, the logic circuit 70 may acquire the modulated wave every time n different from the time p. Even in this case, the same effect as the effect (1) of the above embodiment can be obtained.

・上記実施形態において、第1及び第2のA/Dコンバータ61,62を省略してもよい。この場合、論理回路70は、アナログ信号を処理する論理回路とする。このように構成した場合であっても、上記実施形態の効果(1)と同様の効果を得ることができる。   In the above embodiment, the first and second A / D converters 61 and 62 may be omitted. In this case, the logic circuit 70 is a logic circuit that processes an analog signal. Even in this case, the same effect as the effect (1) of the above embodiment can be obtained.

・上記実施形態では、第1の時刻を現在の時刻k、第2の時刻を過去の時刻k−p、第3の時刻を大過去の時刻k−2pとした関係で説明したが、本発明の適用は、この関係に限らない。例えば、過去の時刻をk−2p、大過去の時刻をk−4pとしてもよい。   In the above embodiment, the first time is the current time k, the second time is the past time k-p, and the third time is the great past time k-2p. The application of is not limited to this relationship. For example, the past time may be k-2p, and the past time may be k-4p.

・上記実施形態で示した式は、解を等価的に求めるものであれば異なる形式に変更してもよい。
・上記実施形態では、過去の時刻における変調波を90°位相回転させたが、必ずしも90°の位相回転に限るものではない。
-The formula shown in the above embodiment may be changed to a different form as long as the solution is found equivalently.
In the above embodiment, the modulated wave at the past time is rotated by 90 °. However, the phase is not necessarily limited to 90 °.

・上記実施形態では、10種類の条件に応じて、検波信号v(t)を変更したが、これに限らず条件の種類は適切に増減させてもよい。また、条件の判定式や検波信号v(t)の算出式を適切に変更してもよい。   In the above embodiment, the detection signal v (t) is changed according to 10 types of conditions. However, the present invention is not limited to this, and the types of conditions may be appropriately increased or decreased. Further, the condition determination formula and the calculation formula of the detection signal v (t) may be appropriately changed.

1…FSK復調器、10…アンテナ、20…局部発振器、30…位相器、41…第1の混合器、42…第2の混合器、51…第1のローパスフィルタ(LPF)、52…第2のローパスフィルタ(LPF)、61…第1のアナログデジタルコンバータ(A/Dコンバータ)、62…第2のアナログデジタルコンバータ(A/Dコンバータ)、70…論理回路、80…判定回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... FSK demodulator, 10 ... Antenna, 20 ... Local oscillator, 30 ... Phaser, 41 ... 1st mixer, 42 ... 2nd mixer, 51 ... 1st low pass filter (LPF), 52 ... 1st 2 low-pass filters (LPF), 61... First analog-digital converter (A / D converter), 62... Second analog-digital converter (A / D converter), 70.

Claims (5)

FSK変調された変調波の同相成分及び直交成分が入力されるとともに、これら両成分に基づき検波信号を生成する論理回路と、前記検波信号と信号レベルの判定閾値との比較を通じて前記変調波に含まれるデータを復調する判定回路と、を備えるFSK復調器において、
前記論理回路は、第1の時刻における変調波と前記第1の時刻と異なる第2の時刻における変調波との第1の位相差に対して前記検波信号が固有の値となるとともに、前記第2の時刻における変調波と前記第1及び第2の時刻と異なる第3の時刻における変調波との第2の位相差と前記第1の位相差との差分が180°を超えないように、前記第1及び第2の位相差に基づき前記検波信号を生成するための算出式を変更するFSK復調器。
An in-phase component and a quadrature component of an FSK-modulated modulated wave are input and included in the modulated wave through a comparison between a logic circuit that generates a detection signal based on both components and the detection signal and a signal level determination threshold value. An FSK demodulator comprising a decision circuit for demodulating
The logic circuit has a unique value for the detected signal with respect to a first phase difference between a modulated wave at a first time and a modulated wave at a second time different from the first time. So that the difference between the second phase difference between the modulated wave at the time 2 and the modulated wave at the third time different from the first and second times does not exceed 180 °. An FSK demodulator that changes a calculation formula for generating the detection signal based on the first and second phase differences.
請求項1に記載のFSK復調器において、
前記論理回路は、前記算出式の異なる通常算出モード及び拡張算出モードを有し、
前記通常算出モードにおける前記論理回路は、前記第1の位相差が90°より大きく180°以下であって、前記第2の位相差が−180°より大きく−90°未満である場合には、前記第2の時刻における変調波に対し所定量の位相回転させたものと前記第1の時刻における変調波との内積を、前記第1の時刻における変調波の大きさの二乗、又は、前記第2の時刻における変調波の大きさの二乗、又は、前記第1の時刻及び前記第2の時刻における変調波の大きさの積である除算値で除し、その除した結果をマイナス2から減算した算出式を設定するとともに、前記拡張算出モードに移行し、
前記第1の位相差が−180°より大きく−90°未満であって、前記第2の位相差が90°より大きく180°以下である場合には、前記第2の時刻における変調波に対し所定量の位相回転させたものと前記第1の時刻における変調波との内積を、前記除算値で除し、その除した結果を2から減算した算出式を設定するとともに、前記拡張算出モードに移行するものであり、
前記拡張算出モードにおける前記論理回路は、前記第1の位相差が90°より大きく180°以下であって、前記第2の位相差が−180°より大きく−90°未満である場合には、前記第2の時刻における変調波に対し所定量の位相回転させたものと前記第1の時刻における変調波との内積を、前記除算値で除し、その除した結果を2から減算した算出式を設定するとともに、前記通常算出モードに移行し、
前記第1の位相差が−180°より大きく−90°未満であって、前記第2の位相差が90°より大きく180°以下である場合には、前記第2の時刻における変調波に対し所定量の位相回転させたものと前記第1の時刻における変調波との内積を、前記除算値で除し、その除した結果をマイナス2から減算した算出式を設定するとともに、前記通常算出モードに移行するFSK復調器。
The FSK demodulator according to claim 1, wherein
The logic circuit has a normal calculation mode and an extended calculation mode with different calculation formulas,
When the first phase difference is greater than 90 ° and less than or equal to 180 ° and the second phase difference is greater than −180 ° and less than −90 °, the logic circuit in the normal calculation mode is The inner product of the modulated wave at the first time and the modulated wave at the first time is the square of the magnitude of the modulated wave at the first time, or the first Divide by the square of the magnitude of the modulated wave at time 2 or the division value which is the product of the magnitude of the modulated wave at the first time and the second time, and subtract the result from minus 2. Set the calculated formula and shift to the extended calculation mode,
When the first phase difference is greater than −180 ° and less than −90 °, and the second phase difference is greater than 90 ° and less than or equal to 180 °, the modulated wave at the second time is The inner product of the phase rotated by a predetermined amount and the modulated wave at the first time is divided by the division value, and a calculation formula is set by subtracting the result of division from 2, and the extended calculation mode is set. Is a transition,
When the first phase difference is greater than 90 ° and less than or equal to 180 ° and the second phase difference is greater than −180 ° and less than −90 °, the logic circuit in the extended calculation mode is A calculation formula in which the inner product of the modulated wave at the first time and the modulated wave at the first time is divided by the division value and the result of the division is subtracted from 2 And move to the normal calculation mode,
When the first phase difference is greater than −180 ° and less than −90 °, and the second phase difference is greater than 90 ° and less than or equal to 180 °, the modulated wave at the second time is The inner product of the phase rotated by a predetermined amount and the modulated wave at the first time is divided by the division value, and a calculation formula is set by subtracting the divided result from minus 2. The normal calculation mode FSK demodulator transitioning to
請求項1又は2に記載のFSK復調器において、
前記論理回路は、前記第1の変調波と前記第2の変調波との内積の正負、前記第2の変調波を90°位相回転させたものと前記第1の変調波との内積の正負、前記第2の変調波と前記第3の変調波との内積の正負、及び前記第3の変調波を90°位相回転させたものと前記第2の変調波との内積の正負に基づき、前記第1及び第2の位相差を判定するFSK復調器。
The FSK demodulator according to claim 1 or 2,
The logic circuit is positive / negative of an inner product of the first modulated wave and the second modulated wave, and is positive / negative of an inner product of the first modulated wave rotated by a phase of 90 ° and the first modulated wave. , Based on the positive / negative of the inner product of the second modulated wave and the third modulated wave, and the positive / negative of the inner product of the second modulated wave obtained by rotating the third modulated wave by 90 °, An FSK demodulator for determining the first and second phase differences;
請求項1〜3のうちいずれか一項に記載のFSK復調器において、
前記論理回路は、前記第1の変調波の1サンプル前に取得した変調波を前記第2の変調波とし、前記第2変調波の更に1サンプル前に取得した変調波を前記第3の変調波として前記検波信号を求めるFSK復調器。
The FSK demodulator according to any one of claims 1 to 3,
The logic circuit uses the modulation wave acquired one sample before the first modulation wave as the second modulation wave, and uses the modulation wave acquired one sample before the second modulation wave as the third modulation wave. An FSK demodulator for obtaining the detection signal as a wave.
請求項1〜4のうちいずれか一項に記載のFSK復調器において、
前記論理回路は、デジタル信号を処理するデジタル回路であって、
アナログ信号である変調波の同相成分及び直交成分をデジタル信号に変換するアナログデジタルコンバータを備え、
前記アナログデジタルコンバータは、デジタル信号に変換した変調波の同相成分及び直交成分を前記論理回路に入力するFSK復調器。
In the FSK demodulator according to any one of claims 1 to 4,
The logic circuit is a digital circuit for processing a digital signal,
An analog-to-digital converter that converts in-phase and quadrature components of a modulated wave that is an analog signal into a digital signal
The analog-digital converter is an FSK demodulator that inputs an in-phase component and a quadrature component of a modulated wave converted into a digital signal to the logic circuit.
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