JPH02268048A - Ｐｓｋ復調装置 - 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〉 この発明は、同期検波方式のＰＳＫ復調装置に関し、さ
らに詳しくは、ＶＣＯ（電圧制御発振回路）によりＰＳ
Ｋ変調波信号の搬送波に位相同期した局発信号を生成し
、この位相同期した局発信号とＰＳＫ変調波信号との位
相を比較してＰＳＫ変調波信号のベースバンド信号を復
調するＰＳＫ復調装置に関するものである。

〈従来の技術〉 従来、ＰＳＫ復調装置として、遅延検波方式を使用した
ものと同期検波方式を使用したものとがある。

上記遅延検波方式は、ＰＳＫ変調波信号を２分し、２分
した一方を１サイクル遅延させ、この遅延させたＰＳＫ
変調波信号により、ＰＳＫ変調波信号の位相を検出する
方式であり、搬送波を再生しなくて済むという利点はあ
るが、Ｃ／Ｎ　（信号電力／雑音）が劣化した時した場
合には、ＢＥＲ（ビット誤り率）が高くなるという欠点
がある。

上記同期検波方式は、ＰＳＫ変調波信号より搬送波を再
生し、ＶＣＯ＜コイルとコンデンサとを組み合わせた発
振回路、或は水晶発振子を有する発振回路）により、上
記再生した搬送波に基いてＰＳＫ変調波信号に位相同期
させた局発信号を生成し、この同期させた局発信号によ
り変調波信号の位相を検出する方式である。この方式は
、搬送波を再生する必要があるが、Ｃ／Ｎ　（信号電力
／雑音）か劣化しても、遅延検波方式程にはＢＥＲ特性
か劣化しない。また、ＰＳＫ変調波信号をベースバンド
信号と同等に扱えるという利点がある。

このことから、ＰＳＫ変調波信号の状態変化をディジタ
ル信号列に変換するディジタルマイクロ波方式を利用し
た通信方式においては、同期検波方式を採用したＰＳＫ
復調装置が主として採用されている。以下の説明におい
ては、同期検波方式を採用した復調装置をＰＳＫ復調装
置と称する。

〈発明か解決しようとする課題〉 しかしながら、ＰＳＫ復調回路のｖＣＯとしてコイルと
コンデンサとを組み合わせた発振回路を使用した場合に
は、この発振回路が熱しよう乱等により発振周波数が偏
移し、ＢＥＲ特性か劣化するとい、う問題がある。

また、水晶発振素子を使用した場合には、この水晶発振
子の発振周波数が安定するまで時間が掛かり、フェージ
ングの影響が大きい移動体通信には向かないという問題
がある。

移動体通信の問題に関してさらに詳細に説明する。伝搬
路の歪により受信レベルが大巾に低下し、受信信号から
データを抽出することができなくなる場合がある。この
場合には、次に受信レベルが回復した時に、新たに変調
波信号の搬送波に同期した局発信号を生成する必要かあ
る。しかし、水晶発振子は発振周波数は安定しているか
、機械的Ｑが高いという特性があり、迅速に立ち上から
ないので、同期検波が遅れてしまい、データの欠落が発
生することになる。

また、移動体通信においては、マルチパスフェージング
による周波数偏移の問題もある。即ち、ＰＳＫ変調波信
号の搬送波の周波数か偏移し、周波数の可変領域の狭い
水晶発振子では、この周波数偏移に追従することができ
ない。従って、異なる搬送波に対して迅速に動作する必
要かある時分割多重方式には適用できない。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
発振周波数を迅速に安定させると共に、周波数の可変領
域を拡大することを可能にするＰＳＫ復調装置を提供す
ることを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明のＰＳＫ復調装
置は、ＶＣＯによりＰＳＫ変調波信号の搬送波に位相同
期した局発信号を生成し、この位相同期した局発信号と
ＰＳＫ変調波信号との位相を比較してＰＳＫ変調波信号
のベースバンド信号を復調するＰＳＫ復調装置において
、上記ＶＣＯかセラミック発振子を有することを特徴と
するものである。

く作用〉 以上の構成の発明であれば、ＶＣＯかセラミック発振子
を発振素子として用いることにより、水晶発振子と比し
て機械的Ｑを低くすることができ、且つ周波数可変幅を
広くすることができる。従って、機械的Ｑか低いことか
ら、フェージングによりＰＳＫ変調波信号の搬送波の位
相が急激に変動しても、発振周波数を迅速に安定させる
ことができる。また、周波数可変幅が広いことがらＰＳ
Ｋ変調波信号の搬送波の周波数が大巾に偏移しても、搬
送波の周波数変動に追従することかできる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はこの発明のＰＳＫ復調装置の一実施例を示すブ
ロック図である。

ＰＳＫ復調装置は、２分されたＰＳＫ変調波信号をそれ
ぞれ同期検波する第１の乗算回路（１）及び第２の乗算
回路（２）と、この第１の乗算回路（１）及び第２の乗
算回路（２）によりそれぞれ同期検波された信号の高調
波を除去してベースバンド信号を抽出する第１の低域フ
ィルタ（３）及び第２の低域フィルタ（４）と、第１の
低域フィルタ（３）及び第２の低域フィルタ（４）によ
り抽出したベースバンド信号をそれぞれ２値化する２値
化回路（５）　（６）と、第１の低域フィルタ（３）及
び第２の低域フィルタ（４）により抽出したベースバン
ド信号を入力として、ベースバンド信号の位相の正規位
置よりづれた誤差信号を生成する誤差信号生成回路（７
）と、セラミック発振子を発振素子として組み込み、誤
差信号生成回路（７）からの誤差信号をバイアスとし、
ＰＳＫ変調波信号の搬送波に位相同期した局発信号を生
成するｖＣＯ（８）と、Ｖ　ＣＯ（８）により生成した
局発信号の位相を９０度進める９０度進相回路（９）と
から構成される。

さらに詳細に説明すれば、上記誤差信号生成回路（７）
は両低域フィルタ（３）　（４）からのベースバンド信
号を加算する加算部（７１）と、両低域フィルタ（３）
　（４）からのベースバンド信号を減算する減算部（７
２）と、両低域フィルタ（３）　（４）からのベースバ
ンド信号を乗算する第１の乗算部（７３）と、加算部（
７１）からの信号と減算部（７２）からの信号とを乗算
する第２の乗算部（７４）と、第１の乗算部（７３）か
らの信号と第２の乗算部（７４）からの信号とを乗算し
て誤差信号を算出する第３の乗算部（７５）と、第３の
乗算部（７５）から出力される誤差信号から高調波成分
を除去する低域フィルタ（７６）とを有する。

上記ｖ　ｃ　Ｏ（８）に組み込まれたセラミック発振子
は、第２図の等価回路に示される如く、等価インダクタ
ンスＬ１、等価キャパシタンスＣ１、及び等価抵抗Ｒ１
の直列インピーダンスと、電極間容量ＣＯとの並列回路
で表わされる。そして、共振周波数ｆｒ、ｆｇ及びＱＩ
ｌｌ（機械的Ｑ）は下式で表される。

ｆｒ　−１／２ｙｒｆｒ丁−■ ｆｇ−１／２π　ＬＩＣ１０１十　〇 −ｆｒ　　　　＋　　１　　　０ Ｑａ＋　−１／２ｙｒ　ｆｒ　ＣＩ　Ｒ１上記機械的Ｑ
の値は水晶のそれと比して約１／２００である。従って
、水晶発振子と比較して立ち上がり時間が短く、所定の
周波数に安定するまでの時間が短い。

また、このセラミック発振子の周波数特性、及び位相特
性は第３図に示す如く、周波数ｆｒにおいてインピーダ
ンスが急激に低下し、周波数ｆｇにおいてインピーダン
スが急激に上昇する。従って、周波数ｆｒと周波数ｆｇ
との間は水晶発振子と同様に誘導性を示す。上記周波数
ｆｒと周波数ｆｇとの差は、等価インダクタンスＬ１、
等価キャパシタンスＣＩ、及び電極間容量ＣＯを替える
ことによって、調整することができるが、４ＭＨｚ帯の
もので数百Ｋｌ（Ｚである。従って、フェージング等に
よりＰＳＫ変調波信号の搬送波の周波数か偏移しても、
偏移した周波数に応じた周波数の局発信号を生成するこ
とができる。

さらに、位相は水晶発振子と同様に共振周波数ｆｒで一
９０度から＋９０度に、共振周波数ｆｇで＋９０度から
一９０度に反転する。

上記ＰＳＫ復調装置の動作は次の通りである。

但し、ＰＳＫ変調波信号は４相ＰＳＫとし、上記変調波
信号、局発信号、局発信号を９０度進相させた信号をそ
れぞれＳ、Ｌｐ、Ｌｑとする。

５＝Ｅｃｏｓ（ωｔ＋θ）　　　　　　　　　・・・Ｉ
Ｌｐ　−Ｅ　１ｓｊｎ　（ωｔ＋θ１　）　　　　　　
　・２ＬＱ−Ｅｌｃｏｓ（ωｔ＋θ１）　　　　　　・
・・３ここでωは搬送波の角速度であり、θは０，９０
１．８０　、２７０度である。尚、θの角度を増減させ
て８相やＱＡＭに適用したり、２相ＰＳＫにすることも
可能である。

第１の乗算回路（１）は、変調波信号Ｓ、及び局発信号
の位相を９０度進めた信号Ｌｐとを乗算する。

この結果は下式４て示される。

ＸＬｐ ＝　Ｅ　ｃｏｓ　　（ωｔ＋θ）−ＥＬｓｉｎ（θ＋θ
１）＝　　（Ｅ　Ｅ　ｌ／２　）ｆｓｉｎ（２ωｔ＋θ
＋０１）ｓｉｎ（θ−θ１）　　　　　　　　　　　・
・・４上記４式の信号は、第１の低域フィルタ（３）に
供給され、４式中の５ｉｎ（２ωｔ＋θ＋θ１）の項（
高調波成分）が除去され、下式５の成分Ｐがベースバン
ド信号として抽出される。

Ｐ　−（Ｅ　Ｅ　１／２　）ｓｉｎ（θ−θｌ）　　　
　　　−５また、第２の乗算回路（２）は、変調波信号
Ｓ、及び局発信号Ｌｑ大入力を乗算する。この結果は下
式６で示される。

ＸＬｑ −Ｅｃｏｓ（ωｔ＋θ）・Ｅ　１ｃｏｓ　（θ＋０１）
＝　　（Ｅ　Ｅ　ｌ／２　）ｆｃｏｓ（２ωｔ＋θ＋θ
１）＋ｃｏｓ　（θ−θ１）　　　　　　　　　　　・
・・６上記６式の信号は、第２の低域フィルタ（４）に
供給され、６式中のｃｏｓ（２ωを十θ＋θ１）の項（
高調波成分）が除去され、下式７の成分Ｑがベースハン
ド信号として抽出される。

Ｑ　＝　　（Ｅ　Ｅ　ｌ／２　）ｃｏｓ（θ−０１）　
　　　　・・７そして、誤差信号生成回路（７）の加算
部（７１）、減算部（７２）、第］の乗算部（７３）は
、上記５式及び７式で示される信号をそれぞれ演算する
。各演算部（７１，）　（７２）　（７３）の演算結果
はそれぞれＰ＋Ｑ、Ｐ−Ｑ、Ｐ−Ｑとなり、第２の乗算
部（７４）の演算結果は、ｐ　２　　Ｑ　２となる。そ
して、第３の乗算部（５５）の演算結果はＰＱ　（Ｐ２
−Ｑ２　）となる。

ここで、Ｐ−Ｑは ＝　Ｉ（Ｅ　Ｅ　Ｉ）２　／　　８１ｓｉｎ（２θ＋２
θｌ）　　　　　−８そしてｐ２Ｑ２は ＝　Ｉ（Ｅ　Ｅ　１）２／　４１ｃｏｓ（２θ−２θ１
）　　　・・・９よってＰＱ　（Ｐ２−０２）は、 ＝　ｆ（Ｅ　Ｅ　１）”　／８４１ｓｉｎ　４　（θ−
０１）　　　　　−１０即ち、上記式１０で示される誤
差信号の位相誤差θ−θ１がｎπ／４（ｎは整数）で出
力電圧は相対的に零になり、ループがロックすることに
なる。

セラミック発振子（８）は、上記式１０で示される誤差
信号を入力として、位相誤差θ−θ１がπ／４．３π／
４．５π／４．７π／４の状態となるような局発信号Ｌ
ｑを生成し、この局発信号Ｌｑ倍信号そのまま第２の乗
算回路（２）に供給する。また、９０度進相回路（９）
は局発信号Ｌｑの位相を９０度進めて第２の乗算回路（
１）に供給する。そして、上述した４式〜７式の演算を
行なって変調波信号からベースバンド信号を抽出する。

そして、フェージング等によりＰＳＫ変調波信号の搬送
波との同期かすれた場合には、Ｖ　ＣＯ（８）に組み込
まれたセラミック発振子が、誤差信号生成回路（力から
供給される誤差信号に応じて迅速に立ち上がり、搬送波
に同期した局発信号を生成する。ＰＳＫ変調波信号の搬
送波の周波数か偏移した場合には、偏移した周波数に追
従した局発信号を生成する。

上記構成のＰＳＫ復調装置であれば、セラミック振動子
は熱しよう乱による発振周波数の変動か非常に小さいこ
とから、熱しよう乱によるＢＥＲ特性改善の為の調整回
路を省略することができる。

従って、セラミック発振子をｖ　ｃ　Ｏ（８）としてそ
のまま使用することも可能である。

また、フェージング等によるＰＳＫ変調波信号の搬送波
との同期ずれや、周波数偏移に迅速に対応することがで
きるので、移動体通信に適応させることかできると共に
、異なる搬送波に対して迅速に動作することかできるの
で、時分割多重方式にも適用することかできる。

〈発明の効果〉 以上のようにこの発明は、ＶＣＯがセラミック発振子を
有することにより、発振周波数を迅速に安定させること
ができるので、フェージング等によりＰＳＫ変調波信号
の搬送波と位相同期か取れなくなった場合でも、迅速に
回復することかできる。また、周波数可変幅か広いこと
からＰＳＫ変調波信号の搬送波の周波数が偏移しても、
搬送波の周波数偏移に追従した局発信号を生成すること
かできる。従って、異なる搬送波に対して迅速に動作す
ることができるので、時分割多重方式にも好適に使用す
ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のＰＳＫ復調装置の一実施例を示すブ
ロック図、 第２図はセラミック発振子の等価回路、第３図はセラミ
ック発振子の周波数特性、位相特性を示す図である。 （１）・・・第１の乗算回路、　（２）・・・第２の乗
算回路、（７）・・・誤差信号生成回路、（８）・・・
ＶＣＯ、（９）・・・９０度進相回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＶＣＯによりＰＳＫ変調波信号の搬送波に位相同期
   した局発信号を生成し、この位相同期した局発信号とＰ
   ＳＫ変調波信号との位相を比較してＰＳＫ変調波信号の
   ベースバンド信号を復調するＰＳＫ復調装置において、 上記ＶＣＯがセラミック発振子を有することを特徴とす
   るＰＳＫ復調装置。