JPH01152845A - Fsk detecting circuit - Google Patents

Fsk detecting circuit

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JPH01152845A
JPH01152845A JP31083887A JP31083887A JPH01152845A JP H01152845 A JPH01152845 A JP H01152845A JP 31083887 A JP31083887 A JP 31083887A JP 31083887 A JP31083887 A JP 31083887A JP H01152845 A JPH01152845 A JP H01152845A
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce remarkably the lower limit of an FSK modulation index to be applicable by using four D flip-flops so as to reduce quantity of jitter. CONSTITUTION:Phase comparators 21, 22 receive R, LI and R, LQ respectively and output binary shaped outputs I, Q having a phase difference of the both and inverted logic outputs I and Q, respectively. D flip-flops 31, 32, 33, 34 receive the said outputs I, Q, inverse of I, inverse of Q as sampling data inputs and output sampling outputs A, B, C, D using sequentially the inverse of Q, I, Q, inverse of I as sampling clock inputs. A synthesis circuit 4 output the sum of four input levels as a synthesized output E. Thus, the quantity of jitter in the detected waveform is compressed to >=1/4, then the lower limit of the FSK modulation index is reduced considerably.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の属する技術分野) 本発明は、2値の周波数シフトキーイング(FSX)に
よって変調が施された搬送波を受信し、もとの2値デー
タ系列を検波する場合に用いられる直交検波形のFSX
検波回路の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical field to which the invention pertains) The present invention is applicable to the case where a carrier wave modulated by binary frequency shift keying (FSX) is received and the original binary data sequence is detected. FSX of quadrature detection waveform used
This paper relates to improvements in detection circuits.

(従来技術とその問題点) FSK信号は2種の周波数(マーク、スペース)を2値
のデータ系列に対応させる変調方式に基づいており、そ
の検波回路としては従来から、セラミックディスクリミ
ネータ、クオドラチャ検波回路等アナログベースバンド
信号のFM変調波の復調に用いられる各種周波数弁別回
路が広く適用されている。
(Prior art and its problems) The FSK signal is based on a modulation method that makes two types of frequencies (marks and spaces) correspond to a binary data series, and its detection circuits have conventionally used ceramic discriminators and quadratures. Various frequency discrimination circuits such as detection circuits used for demodulating FM modulated waves of analog baseband signals are widely used.

しかしながらこれらは、セラミック素子や位相シフト用
インダクタンス素子などIC化に適さないデバイスを必
要とするため小形化に限界があり、また処理対象となる
搬送波の周波数が10.7MHz。
However, these require devices that are not suitable for IC implementation, such as ceramic elements and phase-shifting inductance elements, so there is a limit to miniaturization, and the frequency of the carrier wave to be processed is 10.7 MHz.

455kHz等汎用の中間周波数に限定されるため受信
波の中間周波変換を行うヘテロゲイン方式の受信機に応
用が限られ、例えば直接変換方式の受信機のような直接
ベースバンド信号に変換して処理するFSX検波には応
用できないという応用の汎用化に限界があった。
Since it is limited to general-purpose intermediate frequencies such as 455 kHz, its application is limited to heterogain type receivers that convert the received wave to an intermediate frequency; for example, it is directly converted to a baseband signal and processed like a direct conversion type receiver. There was a limit to its general application as it could not be applied to FSX detection.

この様な背景から近年では、入力信号である受信波また
は中間周波と同一の周波数を有する互いに直交する2つ
の局部発振波を用い、入力信号と周波数混合することに
よって、互いに直交する2つのベースバンド信号成分を
抽出し、これらを2値整形した上で1つのDタイプフリ
ップフロップを使用して前記2値整形信号の一方を他方
でサンプリングすることにより等価的に入力信号のベク
トルの中心周波数に対する相対的な回転方向をサンプリ
ングする動作、即ち入力周波数の中心周波数に対する大
、小の判定動作を得ることにより、FSK検波を行う所
謂直交検波形が脚光を浴びてきている。
Against this background, in recent years, two mutually orthogonal local oscillation waves having the same frequency as the received wave or intermediate frequency that is the input signal are used, and by frequency mixing with the input signal, two basebands that are orthogonal to each other are generated. By extracting signal components, binary-shaping them, and sampling one of the binary-shaped signals using one D-type flip-flop, the input signal vector is equivalently converted relative to the center frequency. The so-called orthogonal detection waveform that performs FSK detection by sampling the rotational direction, that is, determining whether the input frequency is large or small with respect to the center frequency, has been attracting attention.

この方法は、回路が簡単で、IC化に適し、中間周波を
用いない場合にも応用できるので小形化に寄与するとい
う利点がある反面、FSK検波出力のジッターがFSK
変調の変調指数m(周波数偏移の2倍/伝送速度)に逆
比例するという性質があり、一般に伝送速度が大きい場
合では、占有帯域幅の制限上変調指数mは小さく設定さ
れる必要があることから、ジッターが極めて大きくなり
、使用に適さないという欠点があった。
This method has the advantage that the circuit is simple, suitable for IC implementation, and can be applied even when no intermediate frequency is used, contributing to miniaturization. However, on the other hand, the jitter of the FSK detection output is
It has the property of being inversely proportional to the modulation index m (twice the frequency deviation/transmission speed), and generally when the transmission speed is large, the modulation index m needs to be set small due to the limited occupied bandwidth. As a result, the jitter becomes extremely large, making it unsuitable for use.

(発明の目的) 本発明の目的は、前記従来の回路において限定されてい
た適用可能なFSK変調指数の下限を大幅に縮少するこ
と、またこれを実現するにあたり、付加する部分の規模
が小さく、IC化に適したFSX検波回路を提供するこ
とにある。
(Object of the Invention) The object of the present invention is to significantly reduce the lower limit of the applicable FSK modulation index, which was limited in the conventional circuit, and to achieve this, the scale of the added part is small. The object of the present invention is to provide an FSX detection circuit suitable for IC implementation.

(発明の構成) 第1図は本発明によるFSX検波回路の一構成例である
。図中Rは周波数偏移Δf (Hz)のFSK変調が施
された入力信号で、所定の帯域制限フィルタを通過した
受信波または中間周波に相当する。
(Configuration of the Invention) FIG. 1 shows an example of the configuration of an FSX detection circuit according to the present invention. In the figure, R is an input signal subjected to FSK modulation with a frequency deviation Δf (Hz), which corresponds to a received wave or intermediate frequency that has passed through a predetermined band-limiting filter.

1は局部発振器で入力信号の中心周波数と同一の周波数
を有し、かつ、互いに直交する2つの局部発振波り、、
L、を発生する。なお、このうちLoはLlに対し、9
0″の位相遅延を有するものである。21.22は位相
比較器で、それぞれ前記のRとり、及びRとり、を入力
し、両者の位相差の2値整形出力I及びQとこれらの論
理反転出力T(Iの論理反転)及びQ(Qの論理反転)
をそれぞれ出力する。この様な機能を有する位相比較器
21、22は、2信号のミキサー回路、低域ろ波器及び
レベル比較器の縦続接続構成で容易に実現できるほか、
入力RとL+、Loが全て2値論理値で与えられる場合
は、各々1個のDタイプフリップフロップで構成するこ
ともできる。31.32.33゜34はDタイプフリッ
プフロップでそれぞれ順に前記のI、 Q、  r、 
Qをサンプリングデータ入力(D端子入力)とし、また
順にQ、  I、 Q、■をサンプリングクロック入力
(CK端子入力)とすると共にそのサンプリング出力A
、B、C,Dをそれぞれ出力する。
1 is a local oscillator, which has the same frequency as the center frequency of the input signal and has two local oscillation waves orthogonal to each other,
L, is generated. Of these, Lo is 9 for Ll.
It has a phase delay of 0''. 21 and 22 are phase comparators, which input the above-mentioned R and R, respectively, and output the binary shaped outputs I and Q of the phase difference between the two and their logic. Inverted output T (logic inversion of I) and Q (logic inversion of Q)
Output each. The phase comparators 21 and 22 having such functions can be easily realized with a cascaded configuration of a two-signal mixer circuit, a low-pass filter, and a level comparator.
If the inputs R, L+, and Lo are all given as binary logic values, each can be configured with one D-type flip-flop. 31.32.33゜34 is a D-type flip-flop, and the above-mentioned I, Q, r,
Q is the sampling data input (D terminal input), and Q, I, Q, ■ are the sampling clock inputs (CK terminal input) in this order, and the sampling output A
, B, C, and D, respectively.

4は前記A、B、C,Dを全て入力し、これらのレベル
和演算動作または、A、B、C,Dが共に時間を前後し
て共通の極性方向に変化(正→負。
4 inputs all of the above A, B, C, and D, and performs a level sum calculation operation, or changes A, B, C, and D together in a common polarity direction over time (positive → negative).

負→正の変化)する際の常に最新もしくは最後の変化に
追従する2値変化動作を行う合成回路で、Eはその合成
出力である。5は合成出力Eに含まれるベースバンド信
号帯域外の高調波、ジッター成分並びに伝送回線から混
入する雑音成分等を除去するための適当な高域しゃ断特
性を有する低域ろ波器(LPF)でFはその低域ろ波出
力、6はレベル比較器で、無変調搬送波が系に入力され
た時のFの直流平均値をしきい値としてFのレベル極性
判定を行い検波出力Gを出力する。
This is a synthesis circuit that performs a binary change operation that always follows the latest or last change when changing (from negative to positive), and E is its synthesis output. 5 is a low-pass filter (LPF) having appropriate high-frequency cutoff characteristics for removing harmonics outside the baseband signal band, jitter components, and noise components mixed in from the transmission line included in the composite output E. F is its low-pass filter output, and 6 is a level comparator, which determines the level polarity of F using the DC average value of F when an unmodulated carrier is input to the system as a threshold, and outputs a detected output G. .

ここで、前記の様な機能を有する合成回路4の構成例を
第2図に示す。
Here, an example of the configuration of the synthesis circuit 4 having the above-mentioned functions is shown in FIG.

第2図の(I)は合成回路4の機能として最も単純なレ
ベル和演算動作を用いる場合であって、41はA、B、
C,D4個の入力のレベル和を合成出力Eとして出力す
るアナログ加算器であり、演算増幅器等を用いて容易に
構成できる。(II)はA。
(I) in FIG. 2 is a case where the simplest level sum calculation operation is used as the function of the synthesis circuit 4, and 41 indicates A, B,
This is an analog adder that outputs the level sum of four inputs C and D as a composite output E, and can be easily configured using an operational amplifier or the like. (II) is A.

B、C,Dの共通の極性方向の変化のうち、最後の変化
に追従する2値出力を得る場合であって、42は(I)
と同一のアナログ加算器41からのレベル和を入力し、
A、B、C,Dに関して全てが“H”(高レベル)の場
合と、任意の3個が°H゛かつ他の1個が“’L”(低
レベル)の場合のそれぞれのレベル和の値の中間のしき
い値VH1及び全てが“L″゛の場合と、任意の3個が
“L IIかつ他の1個が“H”の場合のそれぞれのレ
ベル和の値の中間のしきい値■、を2つのしきい値とす
るヒステリシス付レベル比較器である。以上の構成によ
り、ヒステリシス付レベル比較器42の出力Eは、A、
B、C,Dの各極性値が全て“′H”になった時に初め
て“H″′に変化し、逆に全て“L′。
When obtaining a binary output that follows the last change among changes in the common polarity direction of B, C, and D, 42 is (I)
Input the level sum from the same analog adder 41 as
The sum of levels when all A, B, C, and D are "H" (high level) and when any three are °H and the other one is "'L" (low level) The intermediate threshold VH1 and the value of the sum of levels when all three are "L" and when any three are "L II" and the other one is "H" This is a level comparator with hysteresis that has two thresholds as the threshold value ■.With the above configuration, the output E of the level comparator with hysteresis 42 is A,
Only when the polarity values of B, C, and D all become "H" does it change to "H", and conversely, all become "L".

となった時に初めてL”に変化するので、常にA、B、
C,Dの最後の変化に追従する出力となることが容易に
理解できる。(II[)は、(U)とは逆にA、B、C
,Dの共通の極性方向の変化のうち、最新の変化に追従
する2値出力を得る場合であって、43.44はレベル
比較器で、(−■)と同一のアナログ加算器41からの
レベル和をそれぞれ正極入力及び負極入力に入力し、他
方の負極入力及び正極入力には前記(n)で説明したし
きい値V、、VHをそれぞれ入力する。45.46はそ
れぞれレベル比較器43及び44の2値出力を入力し、
その入力の2値状態の最小の継続時間よりはるかに短い
パルス出力を、入力の負極→正極の立上り変化に同期し
て発生する単安定マルチバイブレータを用いたパルス発
生器である。47はR3(セットリセット)タイプフリ
ップフロップで、パルス発生器45.46のパルス出力
をそれぞれセット入力端子(S)及びリセット入゛力端
子(R)に入力し、フリップフロップ出力(Q端子出力
)を合成出力Eとしている。
It changes to L” only when it becomes, so it is always A, B,
It can be easily understood that the output follows the last change in C and D. (II[) is A, B, C, contrary to (U)
, D, when obtaining a binary output that follows the latest change in the common polarity direction, 43.44 is a level comparator, and the output from the analog adder 41, which is the same as (-■), is obtained. The level sum is input to the positive input and the negative input, respectively, and the threshold values V, , VH explained in the above (n) are input to the other negative input and positive input, respectively. 45 and 46 input the binary outputs of the level comparators 43 and 44, respectively;
This is a pulse generator using a monostable multivibrator that generates a pulse output that is much shorter than the minimum duration of the binary state of the input in synchronization with the rising edge change of the input from negative to positive. 47 is an R3 (set/reset) type flip-flop, which inputs the pulse outputs of pulse generators 45 and 46 to the set input terminal (S) and reset input terminal (R), respectively, and outputs the flip-flop (Q terminal output). is the composite output E.

以上の構成により、アナログレベル加算器41の入力A
、B、C,Dの各極性値が全て°“L”の状態から、い
ずれか1つが゛°H゛状態に変化した時、レベル比較器
43の出力が立上り、パルス発生器45を介してパルス
出力がRSフリップフロップ47のセット入力端子に与
えられることによって、47のEは“′H゛状態にセッ
トされる。また、A、B。
With the above configuration, the input A of the analog level adder 41
, B, C, and D change from the "L" state to any one of them to the "H" state, the output of the level comparator 43 rises, and the output is output via the pulse generator 45. By applying the pulse output to the set input terminal of the RS flip-flop 47, E of the RS flip-flop 47 is set to the "'H" state.

C,Dの各極性値が全て“H+1の状態から、いずれか
1つが“L II状態に変化した時、レベル比較器44
の出力が立上り、パルス発生器46を介してパルス出力
が47のリセット入力端子に与えられることにより、4
7のEは“L”°状態にリセットされる。
When the polarity values of C and D all change from the state of "H+1" to the state of "L II", the level comparator 44
The output of 4 rises and the pulse output is given to the reset input terminal of 47 via the pulse generator 46.
E of 7 is reset to the "L" degree state.

以上の動作によって、この場合の合成出力Eは常にA、
B、C,Dの中の極性の最新の変化に追従する出力とな
ることは明らかである。
By the above operation, the composite output E in this case is always A,
It is clear that the output follows the latest change in polarity among B, C, and D.

なお、(III)と同等の機能を有する回路は、A。Note that the circuit having the same function as (III) is A.

B、C,Dの極性変化を各々ワンショットパルス化し、
そのパルスを生じた当該の入力(A、B。
Each of the polarity changes of B, C, and D is made into a one-shot pulse,
The input (A, B) that produced that pulse.

C,Dのいずれか)を、次の他のパルスが発生するまで
選択出力する論理回路を構成することによっても容易に
実現できる。
This can also be easily realized by configuring a logic circuit that selectively outputs either C or D) until the next other pulse is generated.

次に第1図、第2図に示した本発明のFSK検波回路の
構成例に基づき、その検波動作と効果を第3図、第4図
によって詳しく説明する。
Next, based on the configuration example of the FSK detection circuit of the present invention shown in FIGS. 1 and 2, the detection operation and effects thereof will be explained in detail with reference to FIGS. 3 and 4.

第3図は、FSK変調が施された入力信号Rの中心周波
数を有する無変調時の入力信号を基準とした相対的な位
相の動き及び第1図の位相比較器21、22の出力I、
Qの動きの軌跡と、第1図のDタイプフリップフロップ
31.32.33.34のそれぞれの出力A、B、C,
Dの極性決定を行うサンプリングの位相点とを示した図
で、(A) 、 (B) 、 (C) 、 (D)はそ
れぞれDタイプフリップフロップ31.32.33゜3
4に対応している。
FIG. 3 shows the relative phase movement of the FSK-modulated input signal R with the center frequency of the unmodulated input signal as a reference, and the outputs I of the phase comparators 21 and 22 of FIG.
Q's movement locus and the respective outputs A, B, C, and D type flip-flops 31, 32, 33, and 34 in
(A), (B), (C), and (D) are D-type flip-flops 31, 32, and 33 degrees, respectively.
It corresponds to 4.

各図の横軸及び縦軸はそれぞれ前記■及びQの値をとり
、■ (横軸)は右側を、またQ(縦軸)は下側をそれ
ぞれ正極(または°“H”状態)方向とし、各々左側及
び上側を負極(または“L 11状態)方向としている
。従ってI及びQの論理反転出力I、Qは上記の逆とな
る。以上の座標の表現法に基づくと、まず入力信号Rの
FSK信号としての相対的な位相の動きは、横軸及び縦
軸をそれぞれI及びQの2値整形前の余弦成分(Rの同
相ベースバンド成分)及び正弦成分(Rの直交ベースバ
ンド成分)のレベルに対応させたとき、第3図の各図中
破線で示す様に円形の軌跡を描き、この軌跡上を中心周
波数−Δf (Hz)のマーク信号の場合、及び中心周
波数+Δf (Hz)のスペース信号の場合、等しい速
さでそれぞれ右旋回及び左旋回し、その回転速度は、Δ
f (Hz)となる。従ってこのRの相対位相の動きに
対応するその余弦成分及び正弦成分の2値整形化である
I、Qの動きは、各図の実線で示した正方形の軌跡とな
り、■及びQの各2値状態1.T及びQ、 Qによる4
組の状態点IQ、IQ、TQ、TQは・印を付した前記
正方形の角点に対応している。
The horizontal and vertical axes of each figure take the values of ■ and Q, respectively, with ■ (horizontal axis) pointing toward the right side, and Q (vertical axis) pointing toward the bottom, respectively, toward the positive pole (or ° "H" state). , respectively, with the left side and upper side facing the negative pole (or "L11 state").Therefore, the logic inversion outputs I and Q of I and Q are the opposite of the above.Based on the above coordinate expression method, first, the input signal R The relative phase movement as an FSK signal is expressed by the cosine component (in-phase baseband component of R) and sine component (orthogonal baseband component of R) of I and Q before binary shaping, respectively, on the horizontal and vertical axes. When the mark signal corresponds to the level of , a circular locus is drawn as shown by the broken lines in each figure in Figure 3, and on this locus, in the case of a mark signal with a center frequency of −Δf (Hz), and in the case of a mark signal with a center frequency of +Δf (Hz). In the case of a space signal of
f (Hz). Therefore, the movements of I and Q, which are the binary shaping of the cosine and sine components corresponding to the movement of the relative phase of R, become square trajectories shown by solid lines in each figure, and the binary values of ■ and Q Condition 1. T and Q, 4 by Q
The state points IQ, IQ, TQ, and TQ of the set correspond to the corner points of the square marked with *.

さらに、第1図のDタイプフリップフロップ31゜32
、33.34の各出力A、B、C,Dの極性決定のサン
プリングの位相点のうち、正極性(または“H”状態)
出力が決定される場合、及び負極性(または“L”状態
)出力が決定される場合のそれぞれの位相点をO印及び
×印で示す。
Furthermore, the D type flip-flop 31°32 of FIG.
, 33. Among the phase points of sampling for polarity determination of each output A, B, C, D in 34, positive polarity (or "H" state)
The phase points when the output is determined and when the negative polarity (or “L” state) output is determined are indicated by O marks and × marks, respectively.

−例として、第3図(A)に示した第1図のDタイプフ
リップフロップ31の場合を眺めて見る。
- As an example, consider the case of the D type flip-flop 31 of FIG. 1 shown in FIG. 3(A).

31のサンプリングデータ及びサンプリングクロックは
前述した通り、それぞれI及びGであり、この立上り(
即ちQの立下り時点)でIの極性が抽出されて出力Aと
なって現れるが、第3図(A)では、O印及びX印を付
した位相点で矢印を施した方向への遷移が生じた時がこ
の立上り(L 11→“H11の変化)に対応しており
、かつ、O印及び×印での回転方向は各矢印が示す通り
、それぞれ左旋回(即ち、スペース信号に対応)及び右
旋回(即ちマーク信号に対応)であるとともにO印及び
X印での■の値はそれぞれ°“HII状態及び“L′状
態に属している。このことから、Dタイプフリップフロ
ップ31の出力Aは、入力信号RがFSKのスペース信
号(中心周波数+Δf)のとき、及びマーク信号(中心
周波数−Δf)のとき、それぞれ″″H″″H″″″L
”を示すことになるので定常的にはFSK検波を正しく
行うことがわかる。
As mentioned above, the sampling data and sampling clock of 31 are I and G, respectively, and this rising edge (
In other words, at the falling edge of Q), the polarity of I is extracted and appears as output A, but in Fig. 3 (A), a transition occurs in the direction indicated by the arrow at the phase points marked O and X. The time when this occurs corresponds to this rise (change from L11 to "H11"), and the rotation direction at the O mark and the ) and right turn (that is, corresponding to the mark signal), and the values of ■ at the O mark and the The output A of is "H""H"""L when the input signal R is an FSK space signal (center frequency +Δf) and a mark signal (center frequency -Δf), respectively.
”, it can be seen that FSK detection is performed correctly on a regular basis.

第3図(B) 、 (C) 、 (D)についても同様
に、第1図の各Dタイプフリップフロップの入力関係を
もとにO印、X印の位置を定め、各出力B、C,Dの出
力のふるまいを調べると定性的にはAと全く同一であり
、ただ単にO印及び×印の位置が相対的に90″ずつ異
なっているのみであることが容易にわかる。さらにこの
ことから第3図(A)〜(D)の矢印を全て逆向きとす
る構成即ちQ、  I、 Q、  1の代わりにQ、 
 1. Q、  Iをサンプリングクロックとする構成
の場合でも、A、B、C,Dの全ての出力が反転するの
みであるから、FSK検波としては有効であることもわ
かる。
Similarly, for FIGS. 3(B), (C), and (D), the positions of the O marks and X marks are determined based on the input relationship of each D type flip-flop in FIG. , D is qualitatively the same as A, and it is easy to see that the only difference is that the positions of the O mark and the × mark are relatively different by 90''.Furthermore, this Therefore, the configuration in which all the arrows in Fig. 3 (A) to (D) are reversed, that is, instead of Q, I, Q, 1, Q,
1. Even in the case of the configuration in which Q and I are used as sampling clocks, all outputs of A, B, C, and D are only inverted, so it can be seen that it is effective as FSK detection.

ここで前述のDタイプフリップフロップ1個あたりのサ
ンプリングの粗さについて吟味して見ると、各Dタイプ
フリップフロップクロックのサンプリング周期は最大で
1/Δf(秒)であり、FSX変調信号は、一般にデー
タ伝送速度とその周波数偏移Δfとは何ら整数比関係に
な(、非同期であることを許容しているから、FSK変
調信号のマーク周波数、スペース周波数の変化のタイミ
ングに対し、前記サンプリングタイミングは、−定の遅
延関係にはなく、0〜1/Δf秒のサンプリング遅延変
動が生じ、これが各Dタイプフリップフロップの出力に
サンプリングジッタとなって現れる。
If we take a closer look at the roughness of sampling per D-type flip-flop mentioned above, the maximum sampling period of each D-type flip-flop clock is 1/Δf (seconds), and the FSX modulation signal is generally There is no integer ratio relationship between the data transmission rate and its frequency deviation Δf (as asynchronous is allowed, so the sampling timing is , - There is no constant delay relationship, and a sampling delay variation of 0 to 1/Δf seconds occurs, which appears as sampling jitter at the output of each D-type flip-flop.

このため、最大のジッターデユーティ(時間比率)は、
これをdとお(と となる。
Therefore, the maximum jitter duty (time ratio) is
This becomes d and o(.

但し、m:変調指数=2ΔfT T:データの1ビット時間長 (1)式から、1個のDタイプフリップフロップのみに
よるFSK検波出力は、データ伝送速度が高速になるに
つれて変調指数mが小さく設定されるので、ジッターデ
ユーティdが大きくなるという特徴があることが理解で
きる。
However, m: Modulation index = 2ΔfT T: 1-bit time length of data From equation (1), the FSK detection output by only one D type flip-flop is set to a smaller modulation index m as the data transmission speed becomes faster. Therefore, it can be understood that there is a characteristic that the jitter duty d becomes large.

次に、第1図及び第2図CI)による本発明の構成例に
おける4個のDタイプフリップフロップ31、32.3
3.34とこれらの出力A、B、C,Dの合成回路4に
よる合成の動作の一例と効果を第4図によって説明する
Next, four D type flip-flops 31, 32.3 in the configuration example of the present invention according to FIGS. 1 and 2 CI)
An example of the operation and effect of combining 3.34 and these outputs A, B, C, and D by the combining circuit 4 will be explained with reference to FIG.

第4図は、第1図に示した各種信号の一部の動作例を示
したタイムチャートであって、横軸に時間、縦軸にレベ
ルをとり、図の左側には対応する信号名を付し、その動
作例を示している。なお、図の右側に付した“HII 
、  ml L″”は該当する信号が2値の場合のその
状態(極性)を示している。
FIG. 4 is a time chart showing some operation examples of the various signals shown in FIG. 1, with time on the horizontal axis and level on the vertical axis, with corresponding signal names on the left side of the diagram and shows an example of its operation. In addition, “HII” attached to the right side of the figure
, ml L'''' indicates the state (polarity) when the corresponding signal is binary.

また、図の上側に付したi−1,t、i+1.i+2は
FSK変調の変調区間(ビット区間)の系列番号を代数
的に表現したもので、その下部に()で示した(−Δf
)、(+Δf)は該当する系列の区間における周波数偏
移の極性マーク及びスペースをそれぞれ表している。
Also, i-1, t, i+1. i+2 is an algebraic representation of the sequence number of the modulation section (bit section) of FSK modulation, and is indicated in parentheses at the bottom (-Δf
) and (+Δf) represent the polarity mark and space of the frequency shift in the section of the corresponding series, respectively.

今、系列番号i−1,t、i+1.i+2の順に+Δf
(スペース)及び−Δf(マーク)が交番するFSX信
号が入力信号Rとして与えられたとする。このとき、第
3図から次の様な特徴をあげることができる。まず、第
4図の縦の一点鎖線で示した各変調区間の区切りの前後
では、入力体−号Rの位相の旋回方向が逆転するため、
位相差の2値整形出力Q及びIは時間波形としてはこの
前後で線対称となる。即ち変調区間の区切り以後の区間
の波形は、以前の区間の波形を時間的に逆に辿った波形
となる。また、各区間内ではQはIに対し、スペース信
号及びマーク信号のそれぞれの場合に相対的に90°の
位相進み及び遅れとなる関係が保持され、Q及びIの時
間周期はいずれも1/Δfとなっている。なお、前述し
た様に変調区間の区切りのタイミングはQ、  Iの1
/Δfの周期の動きとは同期関係にはなく、これらの変
化タイミングとは独立である。
Now, sequence numbers i-1, t, i+1. +Δf in the order of i+2
Assume that an FSX signal in which (spaces) and -Δf (marks) alternate is given as an input signal R. At this time, the following characteristics can be mentioned from FIG. First, before and after the division of each modulation section shown by the vertical dashed line in FIG.
The binary shaped outputs Q and I of the phase difference have line symmetry before and after this as a time waveform. That is, the waveform of the section after the modulation section is a waveform that temporally traces the waveform of the previous section in reverse. Furthermore, within each section, Q maintains a relative phase lead and lag of 90° with respect to I in the case of space signals and mark signals, respectively, and the time periods of both Q and I are 1/ Δf. In addition, as mentioned above, the timing of the separation of the modulation section is 1 of Q and I.
There is no synchronization relationship with the periodic movement of /Δf, and it is independent of the timing of these changes.

以上の特徴を前提として、第4図の系列番号iの変調区
間の導入部を眺めると、Dタイプフリップフロップ31
〜34の各出力A、B、C,Dのうち第4図の例では最
初に変調区間五の直後の■のタイミングでQの立下り(
Gの立上り)が発生し、このときの■がDタイプフリッ
プフロップ31でサンプルされ、その出力Aが“Ho“
から“L IIへ変化することになる。
Assuming the above characteristics, looking at the introduction to the modulation section of sequence number i in FIG.
In the example of FIG. 4, among the outputs A, B, C, and D of ~34, the falling edge of Q (
(rising edge of G) occurs, ■ at this time is sampled by the D type flip-flop 31, and its output A becomes “Ho”.
It will change from “LI” to “LI”.

以下、■の立上り、Qの立上り、■の立下り(Iの立上
り)が■、■、■のタイミングで順に発生し、Q、I、
HがそれぞれDタイプフリップフロップ32.33.3
4によってサンプルされるので、これらの出力B、、C
,Dが順にAと同一極性の°“L”へ変化する0次に区
間iからi+1へ移行した時点では第4図の例ではIの
立上り、Qの立下り(Gの立上り)、■の立下り(Iの
立上り)。
Thereafter, the rising of ■, the rising of Q, and the falling of ■ (rising of I) occur in order at the timing of ■, ■, ■, and Q, I,
H is a D type flip-flop 32.33.3
4, so these outputs B,,C
, D sequentially change to ° "L" with the same polarity as A. At the time of transition from the 0th interval i to i+1, in the example of Fig. 4, the rising of I, the falling of Q (rising of G), the rising of Falling (rising of I).

Qの立上りの順にそれぞれQ、  1. Q、  Iが
サンプルされることによって、B、A、D、Cが順に“
HIIへ変化する、 以上の動作によりA、B、C,Dの各出力は最大遅延時
間1/Δf以内で変化するが、このうち最も早い変化は
1/(4Δf)の遅延以内で発生し、以下>/(4Δf
)毎にいずれか1つの出力の変化が続くことがわかる。
In the order of rising of Q, Q, 1. By sampling Q and I, B, A, D, and C become “
Changes to HII. Through the above operations, each output of A, B, C, and D changes within the maximum delay time 1/Δf, but the earliest change occurs within a delay of 1/(4Δf), Less than>/(4Δf
), it can be seen that one of the outputs continues to change.

従って、第1図の合成回路4として、第2図の(I)の
構成を用いた場合のA、B、C,Dの合成出力Eは、第
4図の上から7段目に示した様に、A、B、、C,Dの
“L″ (または“H゛°)状態の数が時間1/(4Δ
f)毎に1つずつ増大または減少することによって5段
階の変化を呈する段階状波形となる。なお、已に重ねて
示した細い実線の波形Fは第1図の低域ろ波器5の出力
Fであって、Eの中に含まれる高調波ジッター成分を除
去し平滑化した波形となっている。
Therefore, the combined output E of A, B, C, and D when the configuration (I) in FIG. 2 is used as the combining circuit 4 in FIG. As shown, the number of “L” (or “H゛°)” states of A, B, , C, and D is equal to the time 1/(4Δ
f) increases or decreases by one at each time, resulting in a stepwise waveform exhibiting changes in five steps. Note that the thin solid line waveform F superimposed on the above is the output F of the low-pass filter 5 in FIG. 1, and is the waveform smoothed by removing harmonic jitter components contained in E. ing.

第4図の最下段に示した第1図のレベル比較器6の出力
Gは、Fをその直流平均値(第4図Fの段の横方向の一
点鎖線で示す値で、Eの5値の中の中央の値に相当する
レベル)をしきい値として2値化した波形であって、ジ
ッター成分が大きく抑圧されたFSX検波出力を与える
ことがわかる。
The output G of the level comparator 6 in FIG. 1 shown in the bottom row of FIG. It can be seen that the waveform is binarized using a threshold value (level corresponding to the center value of

なお、合成回路4として第2図の(II)あるいは(I
[I)の構成を用いる場合の合成出力Eの波形は図示省
略したが、それぞれ第4図のEの変化のうち、最後の変
化あるいは最初の゛変化に追従する2値変化波形で与え
られ、いずれもその変化ジッターは1/(4Δf)以内
に抑えられるので、この場合の検波出力Gも第2図の(
I)の構成による場合と同等の効果を持つことが明らか
である。
Note that (II) or (I) in FIG. 2 is used as the synthesis circuit 4.
Although the waveform of the composite output E when using the configuration [I) is not shown, it is given as a binary change waveform that follows the last change or the first change among the changes in E in FIG. 4, respectively. In either case, the variation jitter can be suppressed within 1/(4Δf), so the detection output G in this case is also (
It is clear that this configuration has the same effect as configuration I).

(発明の効果) 以上詳しく説明したように、本発明によれば、従来の直
交検波形のFSX検波器に見られる検波波形のジッター
毎を174以下に圧縮できるので、FSX変調指数の下
限を大幅に縮少でき、従来の回路に比べて高速、のデー
タ伝送速度に対応することが可能であり、ヘテロダイン
受信機のみならず直接変換方式の受信機にも応用するこ
とができ、応用上の汎用性が高い。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the present invention, it is possible to compress each jitter of the detected waveform seen in a conventional quadrature detection waveform FSX detector to 174 or less, thereby greatly increasing the lower limit of the FSX modulation index. This circuit can be reduced to 100% and can support data transmission speeds higher than that of conventional circuits, and can be applied not only to heterodyne receivers but also to direct conversion type receivers, making it a versatile device for applications. Highly sexual.

また本発明による合成回路以降を除く構成の一部を2重
に設備し、その一方の発振器の位相と他方の発振器の位
相とを相対的に45°の位相差を有する様に構成すれば
、等価的に8相での位相比較による検波が可能となり、
ジッター量を178以下に圧縮できる回路を得ることが
できる等、発展応用上の効果が大きい。
Further, if a part of the configuration except for the synthesis circuit according to the present invention is installed in duplicate, and the phase of one oscillator and the phase of the other oscillator are configured to have a relative phase difference of 45 degrees, Equivalently, detection can be performed by phase comparison in 8 phases,
This has great effects in terms of advanced applications, such as the ability to obtain a circuit that can compress the amount of jitter to 178 or less.

さらに本発明を実現する上で、従来に付加される回路部
分は規模が小さく、全てIC化に適するので、小形化、
経済化に極めて有利である。
Furthermore, in realizing the present invention, the conventionally added circuit parts are small in scale and are all suitable for IC implementation, so miniaturization and
It is extremely advantageous for economicization.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によるFSK検波回路の構成例を示すブ
ロック図、第2図(I)(II)(I[I)は第1図に
用いられている合成回路の構成例を示すブロック図、第
3図は本発明に用いられる論理値I。 Qの動きの軌跡とサンプリング出力A、B、C。 Dの極性決定の位相点を示す図、第4図は第1図。 第2図(I)による本発明の構成例における動作の一例
を示すタイムチャートである。 1・・・局部発振器、21.22・・・位相比較器、3
1、32.33.34・・・Dタイプフリップフロップ
、4・・・合成回路、5・・・低域ろ波器、6・・・レ
ベル比較器、R・・・信号入力、L+、Lo・・・互い
に直交する局部発振波、I、Q・・・位相比較器21.
22の2値出力、I、Q・・・I、Qの論理反転出力、
A、B、C,D・・・Dタイプフリップフロップ31゜
32、33.34のサンプリング出力、E・・・合成出
力、F・・・低域ろ波出力、G・・・検波出力、41・
・・アナログ加算器、42・・・ヒステリシス付レベル
比較器、43、44・・・レベル比M器、45.46・
・・パルス発生器、47・・・RSタイプフリップフロ
ップ。 特許出願人 国際電気株式会社 5
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the FSK detection circuit according to the present invention, and FIG. 2 (I) (II) (I[I) is a block diagram showing an example of the configuration of the combining circuit used in FIG. , FIG. 3 shows the logical value I used in the present invention. Q's movement trajectory and sampling outputs A, B, and C. A diagram showing the phase points of polarity determination of D, FIG. 4 is FIG. 1. 2 is a time chart showing an example of the operation in the configuration example of the present invention according to FIG. 2(I). 1... Local oscillator, 21.22... Phase comparator, 3
1, 32.33.34...D type flip-flop, 4...Synthesizing circuit, 5...Low pass filter, 6...Level comparator, R...Signal input, L+, Lo . . . Local oscillation waves orthogonal to each other, I, Q . . . Phase comparator 21.
22 binary outputs, I, Q...I, Q logical inversion outputs,
A, B, C, D... D type flip-flop 31゜32, 33.34 sampling output, E... composite output, F... low-pass filter output, G... detection output, 41・
...Analog adder, 42...Level comparator with hysteresis, 43, 44...Level ratio M unit, 45.46.
...Pulse generator, 47...RS type flip-flop. Patent applicant Kokusai Electric Co., Ltd. 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 互いに直交する2つの局部発振波を発生する局部発振器
と、 2値のFSK変調が施された入力信号と前記2つの局部
発振波の一方とを入力しこれらの位相差の2値整形出力
(I及びQとする)とその論理反転出力(@I@及び@
Q@とする)とを出力する2つの位相比較器(それぞれ
I、@I@及びQ、@Q@を出力する)と、 それぞれ前記I、Q、@I@、@Q@をサンプリングデ
ータ入力とし@Q@、I、Q、@I@(又はQ、@I@
、@Q@、I)をサンプリングクロック入力とする4つ
のDタイプフリップフロップと、 前記4つのDタイプフリップフロップの各サンプリング
データ出力を全て入力しこれらのレベル和出力またはこ
れらの同一極性方向への変化の中の最新もしくは最後の
変化に追従する2値変化出力を得る合成回路と、 前記合成回路の合成出力を入力する低域ろ波器と、 前記低域ろ波器の出力を入力しその直流平均値をしきい
値としてレベル判定を行い2値化した出力を検波出力と
して外部へ出力するレベル比較器とを備えて、 前記低域ろ波器は前記合成回路によって前記4つのDタ
イプフリップフロップから得られる4つの出力の変化ジ
ッターを1/4以下に抑圧した合成出力に含まれるベー
スバンド信号帯域外の高調波ジッター成分並びに伝送回
線から混入した雑音成分を除去するように高域しゃ断特
性が付与されていることを特徴とするFSK検波回路。
[Claims] A local oscillator that generates two local oscillation waves that are orthogonal to each other, an input signal subjected to binary FSK modulation, and one of the two local oscillation waves, and a phase difference between them. Binary shaped outputs (I and Q) and their logic inverted outputs (@I@ and @
Two phase comparators (outputs I, @I@ and Q, @Q@) output (output I, @I@ and Q, @Q@), respectively, and input sampling data of I, Q, @I@, @Q@, respectively. Toshi @Q@, I, Q, @I@ (or Q, @I@
, @Q@, I) are input as sampling clock inputs, and all the sampling data outputs of the four D-type flip-flops are input, and the level sum output or these outputs in the same polar direction are input. a synthesis circuit that obtains a binary change output that follows the latest or last change among the changes; a low-pass filter that inputs the synthesis output of the synthesis circuit; and a low-pass filter that inputs the output of the low-pass filter and and a level comparator that performs level judgment using the DC average value as a threshold and outputs the binarized output to the outside as a detection output, and the low-pass filter is configured to filter the four D-type flip-flops by the synthesis circuit. The high-frequency cutoff characteristic removes harmonic jitter components outside the baseband signal band and noise components mixed in from the transmission line, which are included in the composite output that suppresses the change jitter of the four outputs obtained from the filter to 1/4 or less. An FSK detection circuit characterized by being provided with.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5573149A (en) * 1978-10-24 1980-06-02 Int Standard Electric Corp Radio wave receiver for signal modulated by signal sound
JPH01126049A (en) * 1987-11-11 1989-05-18 Toshiba Corp Digital signal demodulation circuit

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