JPH01162402A - Frequency detecting circuit - Google Patents

Frequency detecting circuit

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JPH01162402A
JPH01162402A JP32103587A JP32103587A JPH01162402A JP H01162402 A JPH01162402 A JP H01162402A JP 32103587 A JP32103587 A JP 32103587A JP 32103587 A JP32103587 A JP 32103587A JP H01162402 A JPH01162402 A JP H01162402A
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difference detection
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健三 占部
Katsumi Ushiyama
牛山 勝實
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To attain frequency detection not to include an unnecessary higher harmonic wave by providing a switching circuit, which switches and outputs any one of the outputs of first and second cascade connecting parts, and an LPF to extract a base band component from the output of the switching circuit. CONSTITUTION:Phase difference detecting outputs theta1 and theta2 of first and second phase difference detecting circuits 21 and 22 are inputted to the first and second cascade connecting parts 71 and 72. When the output of the circuit 21 goes to be between two thresholds in a level deciding circuit 7, a switching circuit 8 outputs a polarity switching output D'1 of the connecting part 71. When the output level of the circuit 22 goes to be between the two thresholds in the circuit 7, a polarity switching output theta'Q is switched and outputted. In an LPF9, the base band component is extracted from the output D'1 or an output D'Q and a frequency detecting output S, in which an influence due to the differential uncontinuous point of the phase difference detecting characteristic of the circuits 21 and 22 is removed, is outputted.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アナログ信号やデータ信号により周tota
ls些カコ1号DILj肛士−8,入力信号の周波数偏
差の計測等に供せられる周波数検波回路に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides a
This invention relates to a frequency detection circuit used for measuring frequency deviation of an input signal.

〔従来の技術とその問題点〕[Conventional technology and its problems]

入力信号の瞬時周波数の、あらかじめ定められた中心周
波数に対する偏差量を検出する周波数検波回路としては
、従来から、セラミックディスクリミネータ、クオドラ
チャ検波回路等が広く用いられている。
Conventionally, ceramic discriminators, quadrature detection circuits, and the like have been widely used as frequency detection circuits that detect the amount of deviation of the instantaneous frequency of an input signal from a predetermined center frequency.

しかしながらこれらは、セラミック素子や90゜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
イスを必要とし、また処理対象となる搬送波が特定の中
間周波に限定されるため、ヘテロダイン受信機にしか適
用できない等、小形化、汎用化に問題があった。
However, these methods require devices that are not suitable for IC implementation, such as ceramic elements and inductance elements for 90° phase shift, and the carrier waves to be processed are limited to a specific intermediate frequency, so they can only be applied to heterodyne receivers. There were problems with miniaturization and generalization.

このため、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し、互いに位相がπ/2ラジア
ンだけ異なる2つの局部発振波と入力信号とを周波数混
合することによって、2つの互いに直交するベースバン
ド信号を抽出し、これら2つのベースバンド信号の一方
のそれぞれをπ/2ラジアン移相した後に他方のそれぞ
れとアナログ乗算することによって得られる2つの乗算
出力の差を周波数検波出力とする、いわゆる直交検波形
が、IC化に適合する回路方式の一つとして着目されて
いる。
For this reason, in recent years, two local oscillation waves that have the same frequency as the received wave or intermediate frequency that are input signals, and whose phases differ by π/2 radians from each other and the input signal are frequency-mixed. The frequency detection output is the difference between the two multiplication outputs obtained by extracting baseband signals that are orthogonal to each other, shifting the phase of one of these two baseband signals by π/2 radians, and then performing analog multiplication with each of the other baseband signals. The so-called orthogonal detection waveform is attracting attention as one of the circuit systems suitable for IC implementation.

この方法は中間周波を用いない場合にも適用できるので
、汎用化、小形化に適するという利点があるが、2つの
アナログ乗算器を必要とする。アナログ乗算器を実現す
るには半導体の物理特性を利用するアナログ動作による
乗算器、またA/D変換器、 D/^変換器を介したデ
ィジタル乗算器の応用等か考えられるが、前者は特性の
温度、経年変化に問題点があり、また後者は回路規模、
消費電力が増大する等、弊害が大きく、いずれも実用化
への障害が大きいという問題点があった。
This method can be applied even when no intermediate frequency is used, so it has the advantage of being suitable for general use and miniaturization, but it requires two analog multipliers. To realize an analog multiplier, it is possible to use a multiplier with analog operation that utilizes the physical characteristics of semiconductors, or to apply a digital multiplier via an A/D converter or a D/^ converter, but the former depends on the characteristics. There are problems with temperature and aging, and the latter has problems with circuit scale,
These methods have many disadvantages, such as increased power consumption, and both pose major obstacles to practical application.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、前記従来の直交検波形の回路における障害を
取り除くためになされたもので、周波数検波特性が理論
的には無歪であり、不要高調波を含まず、またこれを実
現するにあたり、回路規模が小さく、IC化に適合する
回路を提供しようとするものである。
The present invention was made in order to eliminate the obstacles in the conventional quadrature detection waveform circuit, and the frequency detection characteristics are theoretically distortion-free and do not contain unnecessary harmonics, and in realizing this, The aim is to provide a circuit that is small in scale and suitable for IC implementation.

即ち、本発明回路は第1図示のように入力信号Rの中心
周波数と同一周波数を有し互いにπ/2ラジアンの位相
差を持つ第1.第1局部発振出力L+  、  Loを
発生する局部発振回路1と、入力信号Rと第1局部発振
出力し1の位相差及び入力信号Rと第2局部発振出力り
。の位相差に対してそれぞれπラジアン毎に直線的上昇
、下降を周期2πラジアンで繰り返す位相差検出出力特
性を有する第1.第2位相差検出回路21 、22と、
第1.第2位相差検出回路21 、22の出力θ8.θ
。をそれぞれ2値論理値に整形する第1.第2レベル比
較器41 、42と、第2レベル比較器42の出力C0
を論理反転する論理反転器5と、第1.第2位相差検出
回路21 、22のいずれか一方の出力を入力し、その
最大値と平均値の中間、並びに最小値と平均値の中間に
位置する2つのしきい値に入力レベルが挟まれるか否か
を2値判別するレベル判定回路7と、第1.第2位相差
検出回路21 、22に接続され。
That is, as shown in the first diagram, the circuit of the present invention has a first . A local oscillation circuit 1 that generates first local oscillation outputs L+ and Lo, a phase difference between an input signal R and the first local oscillation output 1, and an input signal R and a second local oscillation output. The first . second phase difference detection circuits 21 and 22;
1st. Outputs θ8. of the second phase difference detection circuits 21 and 22. θ
. The first step is to format each into binary logical values. The second level comparators 41 and 42 and the output C0 of the second level comparator 42
a logic inverter 5 which inverts the logic of the first . The output of either one of the second phase difference detection circuits 21 and 22 is input, and the input level is sandwiched between two threshold values located between the maximum value and the average value and between the minimum value and the average value. a level determination circuit 7 for making a binary determination as to whether or not the first . It is connected to the second phase difference detection circuits 21 and 22.

それぞれ微分器31 、32と、極性切替入力によって
入力のアナログ極性を切替出力する極性切替回路61 
、62との組み合わせからなる第1.第2縦続接続部分
71.72と、レベル判定回路7の出力Cに従って第1
.第2縦続接続部分71 、72の出力D′1゜D J
、のいずれか一方を切替出力する切替回路8と、切替回
路8の出力りからベースバンド信号成分を抽出する低域
濾波器9とを備え、第1縦続接続部分71の極性切替回
路61の極性切替入力には論理反転器5の出力可を接続
し、第2縦続接続部分′72の極性切替回路62の極性
切替入力には第2レベル比較器41の出力C4を接続し
、切替回路8の切替動作としては第1位相差検出回路2
1の出力レベルがレベル判定回路7内の2つのしきい値
に挟まれた時には、第1縦続接続部分71の出力DI、
を、第2位相差検出回路22の出力レベルがレベル判定
回路7内の2つのしきい値に挟まれた時には第2縦続接
続部分72の出力D Joを切り替えて出力する構成と
して第1.第2位相差検出回路21 、22の位相差検
出特性の微分不連続点による影響を解消した周波数検波
出力Sを低域濾波器9より得る構成としたものである。
Differentiators 31 and 32, respectively, and a polarity switching circuit 61 that switches and outputs the analog polarity of the input based on the polarity switching input.
, 62. According to the second cascade connection portion 71, 72 and the output C of the level determination circuit 7, the first
.. Output D′1°D J of the second cascade connection portions 71 and 72
, and a low-pass filter 9 that extracts a baseband signal component from the output of the switching circuit 8. The output enable of the logic inverter 5 is connected to the switching input, and the output C4 of the second level comparator 41 is connected to the polarity switching input of the polarity switching circuit 62 of the second cascade connection part '72. As for the switching operation, the first phase difference detection circuit 2
When the output level of 1 is sandwiched between two threshold values in the level determination circuit 7, the output DI of the first cascade connection part 71,
When the output level of the second phase difference detection circuit 22 is sandwiched between the two threshold values in the level determination circuit 7, the output D Jo of the second cascaded portion 72 is switched and output. The configuration is such that a frequency detection output S is obtained from the low-pass filter 9 in which the influence of differential discontinuities in the phase difference detection characteristics of the second phase difference detection circuits 21 and 22 is eliminated.

〔作 用〕[For production]

入力信号Rの中心周波数と同一周波数を有し互いにπ/
2ラジアンの位相差を持つ第1.第1局部発振出力L+
  、  Loが局部発振回路1より取り出され、入力
信号Rと第1局部発振出力L+の位相差及び入力信号R
と第2局部発振出力り。の位相差に対してそれぞれπラ
ジアン毎に直線的上昇。
It has the same frequency as the center frequency of the input signal R and is π/
The first one has a phase difference of 2 radians. 1st local oscillation output L+
, Lo are taken out from the local oscillation circuit 1, and the phase difference between the input signal R and the first local oscillation output L+ and the input signal R
and second local oscillation output. linearly increases by π radians for each phase difference.

下降を周期2πラジアンで繰り返す位相差検出出力θ1
 、θ。がそれぞれ第1.第2位相差検出回路21 、
22より得られる。これらの位相差検出出力θ1 、θ
0はそれぞれ第1.第2レベル比較器41.42により
2値論理値に整形され、第2レベル比較器42の出力C
6は論理反転器5により反転され、論理反転出力−とな
る。
Phase difference detection output θ1 that repeats falling with a period of 2π radians
, θ. are the first. second phase difference detection circuit 21,
Obtained from 22. These phase difference detection outputs θ1, θ
0 is the first. The output C of the second level comparator 42 is shaped into a binary logical value by the second level comparators 41 and 42.
6 is inverted by the logic inverter 5 and becomes a logic inverted output -.

第1.第2位相差検出回路21 、22のいずれか一方
の出力はレベル判定回路7によりその最大値と平均値の
中間、並びに最小値と平均値の中間に位置する2つのし
きい値に入力レベルが挟まれるか否かを2値判別され、
レベル判定回路7よりレベル判定出力Cが得られる。
1st. The output of one of the second phase difference detection circuits 21 and 22 is determined by the level determination circuit 7 so that the input level is between two thresholds located between the maximum value and the average value, and between the minimum value and the average value. A binary judgment is made to determine whether or not it is pinched,
A level determination output C is obtained from the level determination circuit 7.

また、第1.第2位相差検出回路21 、22の出力θ
1 、θ。はそれぞれ微分器31 、32と極性切替回
路61 、62との組み合わせからなる第1.第2縦続
接続部分71 、72に入力され、この第1.第2縦続
接続部分71 、72の極性切替回路61 、62には
それぞれ論理反転器5の出力虎と第2レベル比較器41
の出力CIが入力されることにより入力のアナログ極性
が切り替えられ、レベル判定回路7の出力Cに従って第
1.第2縦続接続部分71 、72の出力Dr。
Also, 1st. Output θ of the second phase difference detection circuits 21 and 22
1, θ. are composed of a combination of differentiators 31, 32 and polarity switching circuits 61, 62, respectively. is input to the second cascade connection portions 71, 72, and this first . The polarity switching circuits 61 and 62 of the second cascade connection portions 71 and 72 include the output of the logic inverter 5 and the second level comparator 41, respectively.
The analog polarity of the input is switched by inputting the output CI of the first . Output Dr of the second cascade connection portions 71 and 72;

D I、のいずれか一方が切替回路8により切替出力さ
れる。
Either one of D and I is switched and outputted by the switching circuit 8.

即ち、切替回路8は第1位相差検出回路21の出力レベ
ルがレベル判定回路7内の2つのしきい値に挾まれた時
は第1縦続接続部分71の出力V、を。
That is, when the output level of the first phase difference detection circuit 21 is sandwiched between two threshold values in the level determination circuit 7, the switching circuit 8 selects the output V of the first cascade connection portion 71.

第2位相差検出回路22の出力レベルがレベル判定回路
7内の2つのしきい値に挟まれた時には第2縦続接続部
分72の出力D ′Qを切り替え出力する。
When the output level of the second phase difference detection circuit 22 is sandwiched between two threshold values in the level determination circuit 7, the output D'Q of the second cascaded portion 72 is switched and output.

低域濾波器9はこの出力nl、またはD’(1(出力り
で表す)からベースバンド信号成分を抽出し、第1、第
2位相差検出回路21 、22の位相差検出特性の微分
不連続点による影響を解消した周波数検波出力Sを出力
することになる。
The low-pass filter 9 extracts the baseband signal component from this output nl or D' (1 (expressed as output)), and calculates the differential difference of the phase difference detection characteristics of the first and second phase difference detection circuits 21 and 22. A frequency detection output S that eliminates the influence of continuous points is output.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面について本発明の詳細な説明する。 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明回路の一実施例を示すブロック図である
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the circuit of the present invention.

第1図において1は局部発振回路で、入力信号Rの中心
周波数と同一周波数を有し互いにπ/2ラジアンの位相
差をもつ第1.第2局部発振出力し1、  Loを発生
する。この例では第1局部発振出力り、に対し第2局部
発振出力し0がπ/2ラジアンの位相遅延している。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a local oscillation circuit, and a first . Outputs the second local oscillation and generates 1 and Lo. In this example, the second local oscillation output 0 is delayed in phase by π/2 radians with respect to the first local oscillation output.

21 、22は第1.第2位相差検出回路で、入力信号
Rと第1局部発振出力L+ 、および入力信号Rと第2
局部発振出力し。を入力し、それぞれ両者の位相差θに
対し周期2πラジアンでπラジアン毎に直線的上昇およ
び下降を示す位相差検出特性を有すものであり、それぞ
れ位相差検出出力θ1、θ。を発する。これらの検出回
路21.22の特性は第2図(al示のようになってい
る。
21 and 22 are the first. The second phase difference detection circuit detects the input signal R and the first local oscillation output L+, and the input signal R and the second local oscillation output L+.
Local oscillation output. are input, and each has a phase difference detection characteristic that shows a linear rise and fall every π radian with a period of 2π radian for the phase difference θ between the two, and the phase difference detection outputs θ1 and θ, respectively. emits. The characteristics of these detection circuits 21 and 22 are as shown in FIG.

このような特性を有する第1.第2位相差検出回路21
.22&;、トランジスタを用いた入力信号Rと第1局
部発振出力L+ 、入力信号Rと第2局部発振出力り。
The first type having such characteristics. Second phase difference detection circuit 21
.. 22&;, an input signal R and a first local oscillation output L+, an input signal R and a second local oscillation output using a transistor.

によるオンオフスイッチング動作を行う回路構成あるい
は第1.第1局部発振出力LI、  LQと入力信号R
との排他的論理和出力を低域濾波する回路構成により容
易に実現できる。θ1、θ。はそれぞれ第1.第2位相
差検出回路21゜22の位相差検出出力で、実際の位相
差θとの間には第2図(alの位相差検出特性の関係が
成立してい゛る。
A circuit configuration that performs on-off switching operation according to the first. First local oscillation output LI, LQ and input signal R
This can be easily realized by a circuit configuration that low-pass filters the exclusive OR output with θ1, θ. are the first. The relationship between the phase difference detection output of the second phase difference detection circuits 21 and 22 and the actual phase difference θ holds true as shown in FIG. 2 (al).

31 、32はそれぞれ位相差検出出力θ1.θ。を入
力し、これを微分する微分器で、DI  、  Doは
その微分出力である。41 、42は第1.第2レベル
比較器で、それぞれθ1.θ。を入力し、それぞれの平
均値をしきい値として大小関係を判定し、2値論理値(
H,Lレベル)に変換する。C1゜CGはそれぞれの比
較出力である。
31 and 32 are phase difference detection outputs θ1. θ. A differentiator inputs and differentiates this, and DI and Do are its differential outputs. 41 and 42 are the first. In the second level comparator, respectively θ1. θ. is input, the magnitude relationship is determined using each average value as a threshold, and a binary logical value (
H, L level). C1°CG is the respective comparison output.

5は論理反転器(インバータ)で、比較出力C6を入力
し、その論理反転出力可を発する。61.62はそれぞ
れ微分出力り、と論理反転出力ら、及び微分出力D0と
比較出力C1を入力し、それぞれq及びCIの2値状D
Hレベル、Lレベルに従ってDI  、  D、の極性
を切り替えて出力する極性切替回路である。DI、 、
  D/、はそれぞれの極性切替出力である。
Reference numeral 5 denotes a logic inverter (inverter) which receives the comparison output C6 and outputs a logic inverted output. 61 and 62 input the differential output, logical inversion output, differential output D0, and comparison output C1, respectively, and output the binary state D of q and CI, respectively.
This is a polarity switching circuit that switches and outputs the polarity of DI and D according to the H level and L level. DI, ,
D/, are respective polarity switching outputs.

このような機能は演算増幅器による極性反転回路の出力
と、その入力とをアナログスイッチにより切替出力する
構成や、演算増幅器の正極側の基準入力をアナログスイ
ッチにより開放、接地することにより反転、非反転動作
の切替を行わせる構成等によって容易に実現できる。
Such a function has a configuration in which the output of a polarity inverting circuit using an operational amplifier and its input is switched by an analog switch, and the positive reference input of the operational amplifier is opened or grounded by an analog switch to enable inversion or non-inversion. This can be easily realized by a configuration that switches operations.

7は第1.第2位相差検出回路21 、22の位相差検
出出力θ1 、θ。のいずれか一方、この例ではθ。を
入力し、入力の最大値(+V)と平均値(0)との中間
の値(+Vt)、及び入力の最小値(−V)と平均値(
0)との中間の値(−Vt)の2つのしきい値に対して
入力レベルがこれらのしきい値に挟まれるか否かを2値
判別する機能を有するレベル判定回路である。このレベ
ル判定回路7は+Vt、−VTをしきい値とする2つの
レベル比較回路と、論理和回路または論理積回路とを用
いて簡単に構成できる。Cはそのレベル判定出力である
7 is the first. Phase difference detection outputs θ1 and θ of the second phase difference detection circuits 21 and 22. , in this example θ. Input the value (+Vt) between the maximum input value (+V) and the average value (0), and the minimum input value (-V) and the average value (
This level judgment circuit has a function of making a binary judgment as to whether or not the input level falls between two threshold values (-Vt), which is an intermediate value (-Vt) between 0 and 0). This level determination circuit 7 can be easily constructed using two level comparison circuits whose thresholds are +Vt and -VT, and an OR circuit or an AND circuit. C is the level judgment output.

第2図(blはレベル判定回路7の出力特性例を示す。FIG. 2 (bl shows an example of the output characteristics of the level determination circuit 7.

8は極性切替出力DI、 、  n′Qを入力し、レベ
ル判定出力Cの極性に従って[、、Dj、のいずれか一
方を切替出力する切替回路で、アナログスイッチにより
実現できる。Dはその切替出力である。
8 is a switching circuit which inputs the polarity switching output DI, , n'Q and switches and outputs one of [, , Dj, according to the polarity of the level judgment output C, and can be realized by an analog switch. D is its switching output.

9は切替出力りを入力し、この出力り中に含まれるベー
スバンド信号成分を抽出し、伝送回線から混入した雑音
成分を除去する低域濾波器で、Sは抽出されたベースバ
ンド信号からなる周波数検波出力である。
9 is a low-pass filter that inputs the switching output, extracts the baseband signal component contained in this output, and removes the noise component mixed in from the transmission line, and S consists of the extracted baseband signal. This is the frequency detection output.

上記の構成において本発明の実施例の作用を説明する。The operation of the embodiment of the present invention in the above configuration will be explained.

第2図fal 、 (blはそれぞれ第1図の第1.第
2位相差検出回路21 、22の位相差検出特性例およ
びレベル判定回路7の出力特性例を示す図であって、縦
軸はそれぞれ位相差検出出力θ1 、θ。のレベル及び
レベル判定出力Cの2値状態を示し、横軸はいずれも位
相差θ(ラジアン)を示している。
FIG. 2 fal and (bl are diagrams showing an example of the phase difference detection characteristics of the first and second phase difference detection circuits 21 and 22 and an example of the output characteristics of the level determination circuit 7 in FIG. 1, respectively, and the vertical axis is The levels of the phase difference detection outputs θ1 and θ. and the binary state of the level determination output C are shown, respectively, and the horizontal axes each show the phase difference θ (radians).

第2図(alの実線で示した特性は位相差θを、第1局
部発振出力LIに対する入力信号Rの位相差としたとき
の位相差検出出力θ1の特性例であって、排他的論理和
動作に基づいており、同相時(θ=0)で最小値−Vに
達し、逆相時(θ=±π)で最大値+Vに達するV字形
の折れ線特性を1周期とする周期特性を呈している。
The characteristics shown by the solid line in FIG. It exhibits a periodic characteristic in which one period is a V-shaped polygonal line characteristic that reaches the minimum value -V when in phase (θ = 0) and reaches the maximum value +V when it is out of phase (θ = ±π). ing.

このとき、第2局部発振出力し。は第1局部発振出力L
Iに対しπ/2ラジアンの位相遅延があるため、位相差
検出出力θ。の特性は、前記のLIとRの位相差θに対
して、破線で示したようにθ1の特性をπ/2ラジアン
だけシフトした特性となる。
At this time, the second local oscillation is output. is the first local oscillation output L
Since there is a phase delay of π/2 radians with respect to I, the phase difference detection output θ. The characteristic is a characteristic obtained by shifting the characteristic of θ1 by π/2 radian, as shown by the broken line, with respect to the phase difference θ between LI and R.

第2図(b)のレベル判定出力Cの特性は、第2図(a
)のθ。のレベルが2つのしきい値+Vアと−V。
The characteristics of the level judgment output C in FIG. 2(b) are as follows.
) of θ. The level of is two thresholds +Va and -V.

の中間にある場合、および+v7以上、または−Vア以
下にある場合に対応し、それぞれ+1 L IIおよび
“H″の2値状態を呈する例を示している。
An example is shown in which the binary states of +1 L II and "H" correspond to the case where the voltage is in the middle of , and the case where the voltage is above +v7 or below -Va, respectively.

なお、レベル判定回路7の人力を01とする場合は、入
力に対し、前記とは逆の“H″および“L”の2値状態
出力を得るようにこの回路7を構成すれば特性は全く等
価となることは第2図(a)から明らかである。
In addition, when the human power of the level judgment circuit 7 is set to 01, if this circuit 7 is configured to obtain a binary state output of "H" and "L" in response to the input, which is opposite to the above, the characteristics will be completely unchanged. It is clear from FIG. 2(a) that they are equivalent.

以上、第2図に示した緒特性例に基づき、第1図の構成
例による周波数検波動作の原理を、まず数式を用いて具
体的に説明する。
Based on the example characteristics shown in FIG. 2, the principle of the frequency detection operation according to the configuration example shown in FIG. 1 will be specifically explained using mathematical expressions.

今、第1図の各信号θ1 、θo  、  DI  、
 Do  。
Now, each signal θ1, θo, DI, in FIG.
Do.

D’、 、  D’、 、 D、および第2図のθの時
間波形をそれぞれθI (t) +  θo+t+ +
  Dzt+ +  DO(L) +  D’+ +t
++  D’a+v+  +D(t)  +θft+ 
 とおき、またCoおよびC1の2値状態“H”、“L
”をそれぞれ+1、−1の矩形波に置換した時間波形を
cO(t)+C11゜とおく。このとき、第1図及び第
2図から、以下の諸関係式が導出できる。
The time waveforms of D', , D', , D, and θ in Fig. 2 are respectively θI (t) + θo+t+ +
Dzt+ + DO(L) + D'+ +t
++ D'a+v+ +D(t) +θft+
In addition, the binary states of Co and C1 “H” and “L”
Let cO(t)+C11° be the time waveform in which `` is replaced with a rectangular wave of +1 and -1, respectively.At this time, the following relational expressions can be derived from FIGS. 1 and 2.

D’+ (L)  −〇r (L) ・Go +t+ 
 −−−−(5)D’、+t+  −Do +t+・ 
CI (tl   ・・・・・・・・・・・・(6)こ
こで(Co+t+) 2−(Czt+) 2= 1であ
ることから、(1) 、 +3+ 、 (51式よりn
l、 (t)が、また(2)、 (4) 、 +61式
よりD′CLft)が、それぞれ以下のように与えられ
る。
D'+ (L) -〇r (L) ・Go +t+
−−−−(5) D', +t+ −Do +t+・
CI (tl ・・・・・・・・・・・・(6) Here, (Co+t+) 2-(Czt+) 2= 1, so (1), +3+, (from formula 51, n
l, (t) and D'CLft) are given as follows from equations (2), (4), and +61, respectively.

π     dt π      d。π dt π     d.

+7+ 、 (81式から、D’l (tl とD’(
1(t)は理論的にdt 信号Rの中心角周波数に対する角周波数偏差Δωに比例
するから、D’+ +t+  +  D’c+t+  
はいずれも周波数検波出力Sとなることが容易に理解で
きる。
+7+ , (From formula 81, D'l (tl and D'(
1(t) is theoretically proportional to the angular frequency deviation Δω with respect to the central angular frequency of the dt signal R, so D'+ +t+ + D'c+t+
It can be easily understood that both of these results in the frequency detection output S.

しかしながら、実際の回路動作においては、微分出力波
形D+(tl +  D++t+の時間波形と比較出力
Co  、  CIの矩形の時間波形C,。)+CI(
tlとは、回路動作遅延の差により、わずかに変化時間
の差が生ずるため、極性切替回路61 、62の出力波
形D’+ +t+  +  D’c+t+ には、時間
的に交互に細いパルスが発生し得る。このパルスの周期
はC0゜、。
However, in actual circuit operation, the time waveform of the differential output waveform D+(tl + D++t+ and the comparison output Co, the rectangular time waveform of CI, C,.)+CI(
tl is a slight difference in change time due to a difference in circuit operation delay, so thin pulses are generated alternately in time in the output waveforms D'+ +t+ + D'c+t+ of the polarity switching circuits 61 and 62. It is possible. The period of this pulse is C0°.

C0゜、の矩形変化点の周期に等しく、それぞれ位相差
θがπラジアン変化する毎に1回生じることになる。
It is equal to the period of the rectangular changing point of C0°, and occurs once every time the phase difference θ changes by π radians.

以上の周波数検波動作やD’+ +t+  +  D’
czt+上のパルス発生現象の具体例、並びにその影響
をレベル判定回路7、切替回路8によって解消する動作
例を第3図を用いて次に説明する。
The above frequency detection operation and D'+ +t+ + D'
A specific example of the pulse generation phenomenon on czt+ and an example of operation for eliminating its influence by the level determination circuit 7 and the switching circuit 8 will be described below with reference to FIG.

第3図(al 、 (blは中心角周波数に対する入力
信号Rの角周波数偏差Δωの絶対値が、それぞれ相対的
に大きい場合(Δω−±Δω□とする)および小さい場
合(Δω=±ΔωL)即ち(Δω□〉ΔωL)の各時間
波形例を示すタイムチャートである。図中、実線で示し
た波形はΔω−+Δω□。
Figure 3 (al, (bl) is when the absolute value of the angular frequency deviation Δω of the input signal R with respect to the central angular frequency is relatively large (Δω-±Δω□) and small (Δω=±ΔωL), respectively. That is, it is a time chart showing an example of each time waveform of (Δω□>ΔωL). In the figure, the waveform indicated by a solid line is Δω−+Δω□.

+Δω1〉0の場合を、また、破線で示した波形はΔω
−−ΔωH1−Δω1〈0の場合をそれぞれ表している
In the case of +Δω1〉0, the waveform shown by the broken line is Δω
--ΔωH1−Δω1<0, respectively.

第3図(alでは(blに比べ位相差θの変化(位相回
転)が速いため・θ1(t)・θQ ft)の三角波状
の変化は(alの方が(b)よりも速くなる。このため
、これらの時間微分波形D+ LL、+  Do (L
)の矩形波の振幅は(alの方が(b)よりも大きくな
る。
In FIG. 3 (al), the change in phase difference θ (phase rotation) is faster than in (bl), so the triangular wave-like change in (θ1(t)·θQ ft) is faster in (al than in (b)). Therefore, these time differential waveforms D+ LL, + Do (L
The amplitude of the rectangular wave in ) is larger in (al) than in (b).

このことは、DI ft+ +  Do +t+の最大
値、最小値をそれぞれ(a)の場合+ガ、および−vH
1また巾)の場合+VL + および−vtとおくと、
(1)〜(4)式より、下式の関係 v vH−□Δω□ ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・(9)π v VL−□Δω、 ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・QO)π が得られることからも明らかである。
This means that the maximum and minimum values of DI ft+ + Do +t+ are +ga and -vH in case (a), respectively.
1 width), if we set +VL + and -vt,
From equations (1) to (4), the relationship v vH−□Δω□ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(9) π v VL−□Δω, ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
It is clear from the fact that . . . QO) π is obtained.

一方、C,(t、とCI +t+は図示していないが、
それぞれθ。(7,とθ1(t)の±ルベルへの2値整
形波に等しいから、それぞれ−DI(tlとDQ +t
+の波形にほぼ等しくなり、(51、(61式の関係か
らD’l (t)とD’q+t+ はそれぞれD++t
+とDo +t+が全波整流された波形となる。ただし
、Δω<O(破線)の場合はΔω〉0 (実線)の場合
に比べ、θI (t)を基準としたθ。。、の位相がπ
ラジアン異なるため、D’+ +t+  、  D’、
+t+ はいずれも負極方向に全波整流される。
On the other hand, C, (t, and CI +t+ are not shown, but
θ respectively. (7, and θ1(t) are equal to the binary shaped wave to ± lebel, so -DI(tl and DQ +t
+ waveform, and from the relationship of equations (51 and (61), D'l (t) and D'q+t+ are respectively D++t
+ and Do +t+ have full-wave rectified waveforms. However, when Δω<O (broken line), θ with θI (t) as the reference is different from when Δω>0 (solid line). . , the phase of is π
Since the radians are different, D'+ +t+ , D',
+t+ are both full-wave rectified in the negative direction.

Δω〉0.Δω〈Oのいずれの場合も、全波整流動作に
おける転流時点は−DI (t)とC0+1+、および
り。+1+とCI(t)の変化が厳密には一致せず、わ
ずかな時間差が存在するため、図示したように細い逆極
パルスが発生することになる。
Δω〉0. In either case Δω〈O, the commutation points in full-wave rectification operation are −DI (t) and C0+1+, and. Since the changes in +1+ and CI(t) do not exactly match and there is a slight time difference, a thin reverse polarity pulse is generated as shown.

このパルスは角周波数2Δωで発生するのでΔωが小さ
い場合、その基本波は周波数検波出力Sのベースバンド
信号帯域内に落ち込み、低域濾波器9では除去できない
歪成分となるため、伝送品質に影響を与える。
This pulse is generated at an angular frequency of 2Δω, so if Δω is small, the fundamental wave falls within the baseband signal band of the frequency detection output S and becomes a distortion component that cannot be removed by the low-pass filter 9, which affects transmission quality. give.

ここでレベル判定回路7のレベル判定出力Cの2値論理
波形をC+t+  とおくと、C(、〉 は第2図で説
明したように +V、〉θ。(t)>  Vtで“L″、θ。。)>+
V(t++θ。。、<−yTで“H”となる動きを示す
から第3図(al 、 (b)の下から2段目に示した
ような波形となる。従って、この場合、切替回路8の切
替出力波形D (tl が となるように切替回路8の動作論理を構成すれば、D′
I ft)  とD’(1+t+ のパルス発生点を回
避した交互切替出力をD (t) とすることになり、
第3図最下段に示すようにD (tl はベースバンド
信号帯域内に歪を持たない周波数検波出力信号となる。
Here, if the binary logic waveform of the level judgment output C of the level judgment circuit 7 is set as C+t+, then C(,〉 is +V as explained in Fig. 2,〉θ.(t)>“L” at Vt, θ..)>+
Since V(t++θ..<-yT indicates a movement that becomes "H", the waveform will be as shown in the second row from the bottom of Figure 3 (al, (b). Therefore, in this case, the switching circuit If the operation logic of the switching circuit 8 is configured so that the switching output waveform D (tl) of the switching circuit 8 becomes D'
The alternate switching output that avoids the pulse generation points of I ft) and D'(1+t+ is designated as D (t),
As shown in the bottom row of FIG. 3, D(tl) becomes a frequency detection output signal without distortion within the baseband signal band.

なお、以上のレベル判定回路7.切替回路8による不要
パルスの解消の効果によって、第1図の微分器31又は
32と極性切替回路61または62の、縦続接続順序を
入れ換えた構成においてもD (tl に関しては全く
等価な動作を得ることができる。
Note that the above level determination circuit 7. Due to the effect of eliminating unnecessary pulses by the switching circuit 8, even in a configuration in which the cascade connection order of the differentiator 31 or 32 and the polarity switching circuit 61 or 62 in FIG. be able to.

即ち、θ1及びθ。にまず極性切替回路61 、+ 6
2が先にそれぞれ接続される場合は、これに後続する微
分器31 、32の入力から見た等価な位相差検出特性
は、周期πラジアンの鋸歯状特性(第2図(alのθ、
の特性のうち、0〉θ〉−πの区間を極性反転した特性
)となり、微分器31 、32の入力波形は角周波数2
Δωの鋸歯状波となるため、その微分出力、即ち、切替
回路8への入力はΔωに比例する波形レベル部分と角周
波数2Δωの大きなインパルス列によって構成される。
That is, θ1 and θ. First, the polarity switching circuit 61, +6
2 are connected first, the equivalent phase difference detection characteristic seen from the inputs of the differentiators 31 and 32 that follow them is a sawtooth characteristic with a period of π radians (Fig. 2 (θ,
The input waveform of the differentiators 31 and 32 has an angular frequency of 2.
Since it is a sawtooth wave of Δω, its differential output, that is, the input to the switching circuit 8, is composed of a waveform level portion proportional to Δω and a large impulse train with an angular frequency of 2Δω.

従って切替回路8によりインパルス列を回避した切替動
作により、前記と等価な出力D (t)を得ることがで
きる。
Therefore, the output D (t) equivalent to the above can be obtained by the switching operation that avoids the impulse train by the switching circuit 8.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、理論的
に無歪で不要高調波を含まない周波数検波動作を得るこ
とができる。またこれを実現するにあたりアナログ演算
器等を必要とせず、演算増幅器、レベル比較器、アナロ
グスイッチ等を主とする既存のリニアIC、スイソチド
キャパシタ回路技術やCMO3等の論理回路技術で構成
でき、回路規模が小さいのでIC化に適する。さらに応
用に関してはスーパーヘテロゲイン受信機に限らず、直
接直交検波形の受信機に適用できるなど、汎用性に優れ
るという利点がある。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to theoretically obtain a frequency detection operation without distortion and without unnecessary harmonics. In addition, to achieve this, there is no need for analog computing units, and it can be constructed using existing linear ICs mainly consisting of operational amplifiers, level comparators, analog switches, etc., logic circuit technologies such as swissotide capacitor circuit technology, and CMO3. Since the circuit scale is small, it is suitable for IC implementation. Furthermore, in terms of applications, it has the advantage of being excellent in versatility, such as being applicable not only to super-hetero gain receivers but also to direct quadrature detection waveform receivers.

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

第1図は本発明回路の一実施例を示すブロック図、第2
図(al 、 Tblはそれぞれ本発明における第1゜
第2位相差検出回路の位相差検出特性例及びレベル判定
回路の出力特性例を示す図、第3図(a) 、 (bl
はそれぞれ入力信号の角周波数偏差の絶対値が相対的に
大きい場合の各時間波形例を示すタイムチャート及び入
力信号の角周波数偏差の絶対値が相射的に小さい場合の
各時間波形例を示すタイムチャートである。 R・・・・・・入力信号、L+  、  Lo・・・・
・・第1.第2局部発振出力、■・・・・・・局部発振
回路、21 、22・・・・・・第1、第2位相差検出
回路、θ1 、θ。・・・・・・位相差検出出力、31
 、32・・・・・・微分器、Dr  、  Do・・
・・・・微分出力、41 、42・・・・・・第1.第
2レベル比較器、C1、co・・・・・・比較出力、5
・・・・・・論理反転器、C・・・・・・論理反転出力
、61 、62・・・・・・極性切替回路、D′1゜D
′o・・・・・・極性切替出力、7・・・・・・レベル
判定回路、C・・・・・・レベル判定出力、71 、7
2・・・・・・第1.第2縦続接続部分、8・・・・・
・切替回路、D・・・・・・切替出力、9・・・・・・
低域濾波器、S・・・・・・周波数検波出力。 寡。 (a) □t(@関) 9頂 (b) □4ん 一一一一−−−−−−−−−−−−当 □就 =”’−−=       −14
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the circuit of the present invention, and FIG.
Figures (al and Tbl are diagrams showing an example of the phase difference detection characteristics of the first and second phase difference detection circuits and an example of the output characteristics of the level determination circuit, respectively, in the present invention, and Figures 3 (a) and (bl)
are a time chart showing an example of each time waveform when the absolute value of the angular frequency deviation of the input signal is relatively large, and a time chart showing an example of each time waveform when the absolute value of the angular frequency deviation of the input signal is reciprocally small. This is a time chart. R...Input signal, L+, Lo...
...First. Second local oscillation output, ■...Local oscillation circuit, 21, 22...First and second phase difference detection circuits, θ1, θ. ...Phase difference detection output, 31
, 32...Differentiator, Dr, Do...
...Differential output, 41, 42...1st. Second level comparator, C1, co... Comparison output, 5
...Logic inverter, C...Logic inversion output, 61, 62...Polarity switching circuit, D'1゜D
'o...Polarity switching output, 7...Level judgment circuit, C...Level judgment output, 71, 7
2... 1st. Second cascade connection part, 8...
・Switching circuit, D...Switching output, 9...
Low-pass filter, S... Frequency detection output. Idol. (a) □t (@Seki) 9th (b) □4n1111--------------Taku = "'--= -14

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 入力信号Rの中心周波数と同一周波数を有し互いにπ/
2ラジアンの位相差を持つ第1、第2局部発振出力L_
I、L_Qを発生する局部発振回路1と、入力信号Rと
第1局部発振出力L_Iの位相差及び入力信号Rと第2
局部発振出力L_Qの位相差に対してそれぞれπラジア
ン毎に直線的上昇、下降を周期2πラジアンで繰り返す
位相差検出出力特性を有する第1、第2位相差検出回路
21、22と、第1、第2位相差検出回路21、22の
出力θ_I、θ_Qをそれぞれ2値論理値に整形する第
1、第2レベル比較器41、42と、第2レベル比較器
42の出力C_Qを論理反転する論理反転器5と、第1
、第2位相差検出回路21、22のいずれか一方の出力
を入力し、その最大値と平均値の中間、並びに最小値と
平均値の中間に位置する2つのしきい値に入力レベルが
挟まれるか否かを2値判別するレベル判定回路7と、第
1、第2位相差検出回路21、22に接続され、それぞ
れ微分器31、32と、極性切替入力によって入力のア
ナログ極性を切替出力する極性切替回路61、62との
組み合わせからなる第1、第2縦続接続部分71、72
と、レベル判定回路7の出力Cに従って第1、第2縦続
接続部分71、72の出力D′_I、D′_Qのいずれ
か一方を切替出力する切替回路8と、切替回路8の出力
Dからベースバンド信号成分を抽出する低域濾波器9と
を備え、第1縦続接続部分71の極性切替回路61の極
性切替入力には論理反転器5の出力@C_Q@を接続し
、第2縦続接続部分72の極性切替回路62の極性切替
入力には第1レベル比較器41の出力C_Iを接続し、
切替回路8の切替動作としては第1位相差検出回路21
の出力レベルがレベル判定回路7内の2つのしきい値に
挟まれた時には、第1縦続接続部分71の出力D′_I
を、第2位相差検出回路22の出力レベルがレベル判定
回路7内の2つのしきい値に挟まれた時には第2縦続接
続部分72の出力D′_Qを切り替えて出力する構成と
して第1、第2位相差検出回路21、22の位相差検出
特性の微分不連続点による影響を解消した周波数検波出
力Sを低域濾波器9より得る構成とした周波数検波回路
It has the same frequency as the center frequency of the input signal R and is π/
First and second local oscillation outputs L_ with a phase difference of 2 radians
A local oscillation circuit 1 that generates I, L_Q, a phase difference between the input signal R and the first local oscillation output L_I, and a phase difference between the input signal R and the second local oscillation output L_I.
First and second phase difference detection circuits 21 and 22 each having a phase difference detection output characteristic that repeats a linear rise and fall every π radian with a cycle of 2π radians with respect to the phase difference of the local oscillation output L_Q; First and second level comparators 41 and 42 that shape the outputs θ_I and θ_Q of the second phase difference detection circuits 21 and 22 into binary logical values, respectively, and a logic that logically inverts the output C_Q of the second level comparator 42 Inverter 5 and the first
, the output of either one of the second phase difference detection circuits 21 and 22 is input, and the input level is sandwiched between two threshold values located between the maximum value and the average value, and between the minimum value and the average value. It is connected to a level judgment circuit 7 that makes a binary judgment as to whether or not the signal is present, and to the first and second phase difference detection circuits 21 and 22. The first and second cascade connection parts 71 and 72 consist of a combination with polarity switching circuits 61 and 62 that
and a switching circuit 8 which switches and outputs either one of the outputs D'_I and D'_Q of the first and second cascade connection parts 71 and 72 according to the output C of the level determination circuit 7, and from the output D of the switching circuit 8. The output @C_Q@ of the logic inverter 5 is connected to the polarity switching input of the polarity switching circuit 61 of the first cascade connection portion 71, and the output @C_Q@ of the logic inverter 5 is connected to the polarity switching input of the polarity switching circuit 61 of the first cascade connection portion 71. The output C_I of the first level comparator 41 is connected to the polarity switching input of the polarity switching circuit 62 of the portion 72,
As for the switching operation of the switching circuit 8, the first phase difference detection circuit 21
When the output level of D'_I is sandwiched between two threshold values in the level determination circuit 7,
When the output level of the second phase difference detection circuit 22 is sandwiched between two threshold values in the level determination circuit 7, the output D'_Q of the second cascade connection part 72 is switched and outputted. A frequency detection circuit configured to obtain a frequency detection output S from a low-pass filter 9 that eliminates the influence of differential discontinuities in the phase difference detection characteristics of the second phase difference detection circuits 21 and 22.
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