JPH02253749A - 同期検波回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディジタル通信装置の受信装置に利用する。本
発明はＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌ
ｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）に利用するに適する。本発明
は変調波を受信した後に、搬送波の再生を高速に行うた
めの同期検波回路に関するものである。

〔従来の技術〕

ディジタル変調波を復調するための検波回路として、従
来から同期検波回路、遅延検波回路、周波数検波回路が
広く知られ、このうち、同期検波回路は理論的に最も優
れた特性が得られることが知られている。同期検波回路
の基本構成例を第３図に示す。この例は２相ＰＳＫ信号
を復調するためのもので、コスタスループと呼ばれる位
相同期ループ形式により搬送波再生を行うものである。

入力端子１からの角度変調波は搬送波再生回路６に人力
され、受信された変調波の搬送波に同期した再生搬送波
信号が電圧制御発振器１１の出力に得られる。この再生
搬送波は受信変調波とともに余弦位相比較検波回路７．
７′に入力されて位相検出され、検波出力は識別器１３
を通って出力端子１４へ供給される。この同期検波回路
によると安定した搬送波が受信変調波から再生されて受
信誤り率特性が良いものとなる。また、同期検波回路は
低消費電力動作やモノリシックＩＣ化も期待できる。

ところで、受信変調波が断続的に伝送されてきた場合に
、あるいは受信変調波が連続的に受信されている状態で
同期検波回路の電源を入れた瞬間に、本例のような搬送
波再生回路では搬送波が安定に再生されるまでに時間を
要するから、データをすぐに再生できない。そこで、こ
れを改善する方法の一つとして、第４図に示すように変
調波が同期検波回路に入力された後に、位相同期ループ
のループフィルタを１０−１〜１０−ｎまで順次切り替
えて同期を高速化する方法がある。この方法によりある
程度の高速化は可能であるが、入力された変調波の搬送
波の周波数と、入力直前の搬送波再生回路内の電圧制御
発振器の自走周波数とがずれているとく以後このずれの
大きさを「初期周波数誤差」と呼ぶ）、同期時間の短縮
が妨げられて十分な改善効果が得られない。特に、その
初期周波数誤差が大きい場合には、搬送波とは別の周波
数に同期するフォールスロッタ現象が発生し、この場合
には正しい復調データが得られなくなる。このような問
題は、電圧制御発振器出力周波数を受信波の搬送波周波
数にほぼ等しく設定することにより改善できることから
、第５図に示すように電圧制御発振器１１０制御電圧を
外部から設定することにより、ループ制御が行われない
ときの自走周波数を受信信号の搬送波周波数に近い値に
固定し、初期周波数誤差がある一定の許容値以上に大き
くならないようにする方法が考えられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この方法は現在汎用的に使用されている
電圧制御発振器の特性から考えると限界がある。すなわ
ち、高速同期のためには電圧制御発振器の電圧制御感度
を高くする必要があるが、このような感度の高い電圧制
御発振器は、一般に電源電圧および温度に対しての周波
数安定度が悪い。そのため、外部から一定の制御電圧を
設定しても電源電圧変動や温度変化によって自走周波数
が変動してしまい、初期周波数誤差を小さくするには限
界があり、常時高速同期特性を保持することが困難であ
った。また、電源電圧や温度による変動分を補償する回
路を付加しても、回路が複雑化するとともに消費電力も
増大する。さらに、電圧制御発振器には一般に製造バラ
ツキがあるので、各電圧制御発振器ごとに設定電圧を調
整する必要があり、調整工程がかさむので低価格化が難
しい欠点があった。

本発明め目的は、上述した従来の搬送波再生回路内の電
圧制御発振器の周波数設定における欠点を解決し、回路
の簡単化、低消費電力化、無調整化を可能にするととも
に、変調波受信後の搬送波再生を高速に行うことができ
る同期検波回路を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、この発明は、変調波の搬送波
とほぼ等しい周波数の安定な基準搬送波信号と変調波と
の何れかを同期制御信号に応じて選択して検波回路へ入
力するように構成したことを特徴とする。さらに、上述
した特徴に加えて、検波回路への入力を基準搬送波信号
から変調波へ切り替えた後に、搬送波再生回路の複数個
のループフィルタを順次切り替えることができるように
制御することを特徴とする。

すなわち本発明は、 ■　搬送波とほぼ等しい周波数の安定な基準搬送波信号
と変調波との何れかを同期制御信号に応じて選択して検
波回路へ入力する手段と、■　同期制御信号が検波回路
への入力として基準搬送波信号を選択しているとき、搬
送波再生回路のループフィルタとしてｆ、を設定し、検
波回路への人力を変調波へ切り替えた時刻から一定時間
後にループフィルタをｆ、からｆ２へ切り替え、さらに
一定時間後に他のループフィルタへ切り替えるように制
御する手段 とを備えている。

従来の同期検波回路とは、上記の２つの手段を有するこ
とが異なる。

〔作用〕

これにより、本発明による同期検波回路では、搬送波再
生回路に変調波の代わりに、搬送波周波数の設計値とほ
ぼ等しい安定な基準搬送波信号を入力し、この信号にル
ープを同期させることによって、待機時の電圧制御発振
器の発振周波数を容易に搬送波の設計値とほぼ等しい周
波数に設定できる。

すなわち、待機時にも位相同期回路はループ同期の制御
状態にある。

ここで、変調波の搬送波周波数が設計値に近い値で伝送
されてきた場合には、この回路を用いて変調波を受信す
る前にあらかじめ基準搬送波信号を搬送波再生回路へ入
力しておくことにより、角度変調信号の受信時の位相同
期ループの初期周波数誤差を電圧制御発振器の特性にか
かわらず小さく設定することができる。したがって、搬
送波再生回路の安定な高速同期動作が期待できる。また
、基準発振器、選択スイッチとで構成できるので、回路
の簡単化および低消費電力化の効果があるとともに、モ
ノリシックＩＣ化もできる。

一般に基準周波数を正確かつ安定に発生する技術は直流
基準電圧を正確かつ安定に発生する技術よりはるかに簡
単である。

〔実施例〕

〈実施例１） 第１図に本発明の第１の実施例構成図を示す。

本実施例は２相ＰＳＫ同期検波器に本発明を適用した例
である。図において、選択回路４は端子１に到来する角
度変調波または端子２に与えられる基準搬送波信号の何
れかを同期制御信号３に応じて検波回路５へ入力する。

端子２に与えられる基準搬送波信号は図外の基準発振回
路で生成され、その周波数は安定化制御されて端子１に
到来する角度変調波の搬送波の設計値と等しい周波数に
設定されている。検波回路５は入力された信号から搬送
波を再生しその信号を検波する搬送波再生回路６と、検
波出力からデータを再生する識別器１３とを含む。

信号の受信状態では、検波回路５には端子１に到来する
角度変調波が入力され、搬送波再生回路６においてこの
受信信号から再生した搬送波で角度変調波を余弦位相比
較検波器７で検波する。

受信信号が途切れたときには、図外の回路がこれを検知
し、端子３に制御信号を与えて検波回路５の人力として
端子２に与えられる基準搬送波信号が選択される。この
場合には、検波回路５の搬送波再生回路６では基準搬送
波信号に等しい周波数の信号が再生され、電圧制御発振
器１１の発振周波数はその基準搬送波信号に等しい周波
数に設定される。この動作は電圧制御発振器１１の特性
が電源電圧、温度その他の環境条件、あるいは製造バラ
ツキなどにより多少変化しても、搬送波再生回路の位相
同期ループよって安定に保持される。

このように検波回路５に基準搬送波信号を入力すること
によって、電圧制御発振器の電源電圧や温度の変化によ
る特性の変動にかかわらず、電圧制御発振器の発振周波
数を安定にかつ確実に基準搬送波信号の周波数と等しい
周波数に保持できる。

この回路を用いると端子１に角度変調波を受信した後に
、搬送波の再生動作開始を短時間で行える。角度変調波
を受信するときには、同期制御信号によってあらかじめ
端子２０基準崖送波信号を検波回路５へ入力する。基準
搬送波信号の周波数は端子ｌに到来する角度変調波の搬
送波の設計値と等しい周波数に設定しであるから、電圧
制御発振器１１の発振周波数はそれと等しい周波数にな
っている。ここで、端子１に角度変調波を受信すると図
外の回路で同期制御信号を発生し、選択回路４を転換し
て端子２０角度変調波を検波回路５へ入力する。このと
き、電圧制御発振器１１０周波数は搬送波の設計値とほ
ぼ等しい周波数に同期している。伝送されてきた端子１
に到来する角度変調波の搬送波周波数はずれがあったと
してもその設計値に近い値であるから、位相同期ループ
の初期周波数誤差は極めて小さくできる。この誤差は電
圧制御発振器の特性によって変動することがない。

この回路により搬送波再生回路の安定な高速同期動作が
達成できる。

以上示したように本実施例は、電圧制御発振器の制御電
圧を設定する方法に比べて、■基準搬送波信号を搬送波
させる基準信号と選択スイッチ回路だけで構成できるの
で、回路が簡単である■信号を受信していない間も位相
同期回路によるループ制御が行われているから、環境や
製造バラツキの影響が除かれて、正確に周波数設定がで
きるという特徴がある。角度変調波受信後の搬送波再生
動作の高速化に大きな効果がある。

端子３に与える同期制御信号は受信信号のレベル検出あ
るいはデータ信号検出から作成される。

以下に３つの例を示す。

■　受信レベルがある値以下の場合に、同期制御信号は
基準搬送波信号（端子２）を選択し、その値以上の場合
に角度変調波（端子１）を選択するように制御する。た
だし、その閾値は受信レベルが増加する場合と減少する
場合とで２つ設定してヒステリシスを設け、閾値付近で
変動することを防ぐようにできる。

■　あらかじめ角度変調波が伝送されてくるタイミング
の同期をとることができるシステムでは、そのタイミン
グ以前に選択回路４では基準搬送波信号（端子２）を選
択し、そのタイミング以後に受信レベルにかかわらず角
度変調波（端子１）を選択する。そのとき角度変調波に
あらかじめ既知の信号を挿入してふけば、そのデータを
検出したか否かで受信検出が行われ、その後継続して受
信するか再度つぎの受信タイミングで同じ操作を行うか
が判断される。

■　角度変調波が連続的に伝送されている状態で同期検
波回路の電源を入れた場合は、選択回路４は自動的に一
定時間だけ端子２の基準搬送波信号を選択し、その後、
角度変調波に切り替えるように同期制御信号を生成する
。

（実施例２） 第２図に本発明の第２の実施例構成図を示す。

本実施例は、第１の実施例に比べてさらに高速同期動作
に適した構成である。本実施例では、第１の実施例と比
べると、検波回路５に設けた搬送波再生回路６を構成す
るループフィルタ１０として２つのループフィルタ１０
−１　（ｆ　＋）、１０−２　（ｆ　２）を切り替えら
れる構成となっているところに特徴がある。ループフィ
ルタ１０−１　（ｆ　、）は通過帯域が広く高速動作用
である。一方、ループフィルタ１０−２　（ｆｉ）は通
過帯域が狭く安定動作用である。

以下にその動作について説明する。まず、検波回路５０
入力が端子２に与えられる基準搬送波信号から、端子１
に与えられる角度変調波に切り替わったとき、あるいは
それ以前から、ループフィルタ１０としてループフィル
タｆ、を接続設定する。

検波回路５の入力が受信信号波である端子１０角度変調
波に切り替わった後は、実施例１で示したように位相同
期ループの初期周波数誤差は小さいことに加えて、さら
にループフィルタｆ、によって高速に搬送波を再生する
ことがで、きる。次にその搬送波が再生されたと予想さ
れる時刻において、ループフィルタをｆ、からｆ２へ切
り替え、その後はさらに安定な再生搬送波を得ることが
できる。

以上示したように、本実施例では、実施例１の特徴を失
わずに、さらに高速に搬送波を再生できるとともに、い
ったん同期状態になると雑音を排除して安定に同期状態
を維持できる効果がある。

また、同期制御信号に関しては実施例１と同様にレベル
検出あるいはデータ信号検出の出力から作成できる。な
お実施例１および２では２相ＰＳＫ復調器の場合の適用
例を示したが、本発明は同期検波の可能な変調方式の全
て（例えば２相以上のＰＳＫ、ＣＡＭ、ディジタルＦＭ
、ＡＭおよびＳＳＢ方式等）に適用可能であり、同様に
本発明を実施することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明による同期検波回路はその
入力に受信変調波の代わりに設定したい周波数の信号を
強制的に与えるだけで、搬送波再生回路の電圧制御発振
器の出力周波数を制御できるから、受信開始時の同期動
作を高速に行える。

ループフィルタもともに制御する構成では、変調波受信
後の搬送波再生の動作をさらに高速化できるとともに同
期確立後の同期を安定化できる。

無線通信においてはＴ　Ｄ　Ｍ　Ａ　（Ｔｉｍｅ　Ｄｉ
ｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃ−ｃｅｓｓ）　の
ように１つのチャネルを時間を区切って多数の局が使用
する場合があり、その場合は信号を受信する同期検波回
路のデータ再生の速度が遅いと、その時間に相当するデ
ータが失われる。このためあらかじめ頭の部分に無駄な
ビットを用意しておくなどが行われているが、本回路に
よればこのデータ再生を行うための基本動作である搬送
波再生を高速化するので、無駄なビットを減らし、電波
の効率的な利用が図れる効果がある。

さらに、本発明は簡単な装置で構成でき、受信待機状態
でもループ制御が行われているから、環境条件の変化や
製造バラツキにも自動的に対応できる。したがって低消
費電力、無調整、ディジタルＩＣ化に適していることに
なり、移動通信用無線機など環境条件の悪い装置の同期
検波回路としでも広く応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例ブロック構成図。 第２図は本発明の第２の実施例ブロック構成図。 第３図は従来例の同期検波回路の構成図。 第４図はループフィルタ切替回路を含む従来例の同期検
波回路の構成図。 第５図は制御電圧設定回路を含む従来例の同期検波回路
の構成図。 １・・・受信変調波が入力する端子、２・・・基準搬送
波信号が人力する端子、３・・・同期制御信号が与えら
れる端子、４・・・選択回路、５・・・検波回路、６・
・・搬送波再生回路、７．７′・・・余弦位相比較検波
回ｔｉ！Ｌ　８．８’・・・ローパスフィルタ、９・・
・乗算器、１０−１．１０−２・・・ループフィルタ、
１１・・・電圧制御発振器、１２・・・π／２移相シフ
ト回路、１３・・・識別器、１４・・・データ出力端子
、２０．２０’・・・ループフィルタ切替回路、２１・
・・ループフィルタ制御回路、２２・・・制御電圧設定
回路。 従来例 第３図 従来例 第　４ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電圧制御発振器（１１）と、この発振器の出力信号
   と入力信号との位相を比較する位相比較回路（７、７′
   ）と、この位相比較回路の出力を前記電圧制御発振器の
   制御入力に与えるループフィルタ（１０）とを含む位相
   同期回路を備えた同期検波回路において、 前記入力信号の通路に、検波すべき角度変調信号（１）
   とこの角度変調信号の搬送波の設計値にほぼ等しい基準
   搬送波信号（２）とを入力とし、前記角度変調信号を選
   択する前に前記基準搬送波信号を選択して前記位相同期
   回路に与える選択回路（４）を設けたことを特徴とする
   同期検波回路。 ２、前記ループフィルタ（１０）として通過帯域の異な
   る複数のフィルタが用意され、同期確立前には通過帯域
   の広いフィルタを選択し同期確立後に通過帯域の狭いフ
   ィルタを選択する手段（２０、２１）を備えた請求項１
   記載の同期検波回路。