JPH0260263A - 無線機に用いる局部発振器の周波数安定化回路 - 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】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第４図） 発明が解決しようとする課題（第５図、第６図）課題を
解決するための手段（第１図） 作用 実施例（第２図、第３図） 発明の効果 〔概要〕 ＦＳＫ方式用の無線機に用いる局部発振器の周波数安定
化回路に関し、 局部発振器が経年変化や温度変化により周波数がずれる
ことにもとづく誤り率特性の劣化を補正することを目的
とし、 ＦＳＸ変調波に対して互いに直交する２つの搬送波を乗
算して、変η符号に対応して位相関係が変化する直交し
た２つの信号出力を得て、この２つの信号出力から再生
データを検出する無線機において、再生データからクロ
ックを抽出するＢＴＲと、前記直交した２信号を出力す
る受信部と送信部に局部発振周波数を供給する局部発振
器と局部発振器の出力周波数を変える周波数変更手段と
、前記クロックを基に所定の期間における前記２信号の
パルス数をカウントしてこの値を一定値に保つように制
御する自動周波数制御手段を備え、常に一定の周波数の
発振を行うようにしたもの。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、無線機に用いる局部発振器の周波数安定化回
路に係り、特に、Ｆ　Ｓ　Ｋ　（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　
５ｈｉｆｔ　ｋｅｙｉｎｇ）信号を復調するためのＦＳ
Ｘ復調回路等に用いられる局部発振器の周波数安定化回
路に関する。

〔従来の技術〕

デジタル信号の伝送方式として、デジタルＦＭ変調方式
がある。これは、２値符号の「０」、「１」にそれぞれ
ことなる２つの周波数１１、ｆ２の周波数を対応させて
、情報の伝送を行うものである。このデジタル変調方式
の信号を復調する受信機として、従来より零！Ｆ受信機
が用いられている。

第４図（ａ）、（ｂ）は、この従来の零ＩＦ受信機の構
成例とその動作図である。

第４図（ａ）において、１０は局部発振器、１１は入力
信号を２つの直交する信号に部分するハイブリッド回路
、１２．１３はハイブリッド回路１１からの信号と入力
信号を混合するミキサ、１４．１５は低域通過フィルタ
、１６．１７は波形整形回路、１８は位相検出回路であ
る。

いま、受信信号（入力信号）を、 ｃｏｓ　（ωＣ±ωｄ）　　ｔ ωｃ：ｌＩｌ送波周波数Ｆｃに対応する角周波数ωｄ：
変調周波数Ｆｄに対応する角周波数とし、また、局部発
振器１０の信号を、ＣＯＳω　ｔ とする。

ハイブリッド回路１１では、このＣＯＳωｔを２つの直
交する信号ｃｏｓωｃｔとｓｉｎωｃｔとに分離する。

これらをそれぞれミキサ１２．１３で入力信号と掛は合
わせ、且つそれぞれ低域通過フィルタ１４．１５及びリ
ミタアンプ１６．１７を通すことにより周知のように、
リミタアンプ１６の出力Ｄｉ、１７の出力Ｄｑとして、 Ｄ　ｉ　＝ｃｏｓωｄ　ｔ ＤＱ＝±ｓｉｎωｄｔ を得る。これらの信号は、互いに位相π／２ずれた直交
する信号である。そして、この場合の信号±ｓｉｎωｄ
ｔを変調符号ｒ　Ｉ　Ｊ　、−５ｉｒω、ｄ　ｔを変調
符号「０」に対応させる。この信号Ｄｉ、Ｄｑを位相検
出回路１８に入力する。

位相検出回路としては、種々のものが利用でき、例えば
、ＤｉをＤ端子に接続し、ＤｑをＣＫ端子に接続したＤ
タイププリンプフロップを用いるものがある。この動作
は、この発明の本質部分ではないので、以下に簡単に説
明する。

第４図（ｂ）は、この第４図（ａ）に示すＦＳＫ復調回
路の動作を説明するための図である。第４図（ｂ）に示
すとおり、信号Ｄｉを、これと直交する信号Ｄｑのエツ
ジでだたくことにより、オン／オフのデジタル信号をそ
れぞれ信号″１”“θ″として再生することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

無線通信において、搬送波周波数のドリフトが伝送特性
を著しく劣化させることは良く知られている。即ち、通
過帯域内伝送特性においては伝送信号の歪み、周波数特
性、誤り率特性□の劣化が起き、また、帯域外特性につ
いては、隣接チャンネルへの漏洩電力が増加する。どこ
ろが、従来より、安定度の劣る機器側では、正確な周波
数測定手段を有していない、そのため、このような従来
の機器では、精度の低い周波数制御を行うか、あるいは
正確な基準周波数を生成する受信機とそれに周波数を同
期させるための別の手段を設けなければならず、回路規
模が大きくなり、しかも消費電力も多くなるという課題
を有していた。

この誤り率の悪化について、第６図を用いて説明する。

第４図に示した従来の受信方式において、局部発振器１
０の発振周波数が経年変化や温度変化によりずれると、
第６図に示すように、信号Ｄｉ、Ｄｑが変調符号１１″
と０″ではサンプリング数がかわってしまい、その結果
誤り特性が急激に悪化してしまう。図示の例では“１゛
に対応するサンプリング数が４であるのに対し、“０”
に対応するサンプリング数は７となっている。

第５図は、この誤り率の劣化のようすを示す図である。

第５図において、実線は、周波数偏移をΔＦとした場合
を示しており、横軸は局部発振器の発振周波数オフセラ
）　（ＫＨｚ）　、縦軸は誤り率１０４における入力電
力である。図から明らかなように、周波数オフセットが
大きくなるにしたかって、誤り率が大きくなることがわ
かる。また、図において、破線は、周波数偏移をΔＦ／
２としたものであり、この場合は、当然のことながら、
周波数偏移△Ｆのときより、誤り率が高くなっている。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、
小規模な回路構成で高精度な周波数制御が可能な無線機
に用いる局部発振器の周波数安定回路を提供することを
目的とする。

（課題を解決するための手段〕 第１図は、本発明の原理を示す図である。

第１図において、１はＦＳＫ復調回路、２は位相検出回
路、５は発振回路５ｔ、電圧可変容量ダイオード５１を
含む局部発振器であり、電圧可変容量ダイオード５１を
除いた、ＦＳＸ復調回路回路位相検出回路２、局部発振
回路５ｔは、従来例として示した第４図と同一の構成で
ある。そして、この発明にしたがって、Ｂ　Ｔ　Ｒ（Ｂ
ｉｔ　Ｔｉｍｉｎｇ　Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）　３、自動周
波数制御部４、電圧可変容量ダイオード５．が設けられ
ている。ＢＴＲ３は、再生されたデータからクロックを
抽出するクロック再生回路であり、また、自動周波数制
御部４はＣＰＵ４．とＤ／Ａ変換器４□より構成されて
おり、ＦＳＫ復訓回訓回路１力Ｄｉ、Ｄｑを受けて、局
部発振器の周波数変動を検出し、この検出した周波数変
動の大きさに比例した出力を、Ｄ／Ａ変換器４を介して
電圧可変容量ダイオード５１に供給できるように構成さ
れている。

電圧可変容量ダイオード５Ｉは、局部発振回路５゜の発
振周波数を変えられる直流成分に対応して変化できるよ
うに構成されている。

〔作用〕

局部発振器の発振周波数が変動すると、第６図に示すよ
うに、変調符号“ｌ”０”でサンプリング数が変わる。

たとえば、図示の例では、“１”では、サンプリング数
４であるのに対し、０″では、サンプリング数７である
。このような局部発振周波数の変動をＣＰ　Ｕ　４　＋
により検出し、この変動幅に応じた出力を、Ｄ／Ａ変換
器４２を介して電圧可変容量ダイオード５Ｉに供給する
。

この電圧可変容量ダイオードへの印加電圧を調整するこ
とにより、局部発振器の発振周波数が一定となるように
調整することができる。

〔実施例〕

第２図は、この発明の実施例である。第２図において、
第１図と同一の箇所については、同一の番号を付与して
いる。第１図では、受信機部分のみを示しているが、第
２図では、基地局及び移動局の送信機および受信機の双
方を示している。

第２図において、２０は基地局あるいは移動端末であり
、それぞれ高安定なシンセサイザ等を用いた局部発振器
２２、送信部２１、受信部２３を有している。基地局に
おいては比較的スペース上の制約が少ないので、局部発
振器の周波数安定度をきわめて高くすることができるの
で、基地局の周波数誤差を生じない。ここで、送信部２
１あるいは受信部２３では周波数変換を行い、送信周波
数Ｆ１、また、受信周波数Ｆ２とする。

３０は、移動機側であり、受信部２４、ＢＴＲ３、周波
数制御部４、局部発振器５、送信部２５により構成され
る。

なお、受信部２４は、第１図のＦＳＸ復調回路回路位相
検出器２により構成されており、周波数制御部４はＣＰ
Ｕ４１．Ｄ／Ａ変換機４ｔより構成されている。また、
局部発振器５は電圧可変容量ダイオード５８、局部発振
回路５ｔより構成されている。

基地局の送信周波数Ｆ１は移動機の受信部２４でＤｉ、
Ｄｑに変換され、さらに、送信データが復調されること
になる。このときの再生データを受けて、ＢＴＲ３は、
クロフクを抽出する。これを利用して、周波数制御部４
では局部発振器５の周波数の変動を検出し、この変動幅
に応じた信号を局部発振器５の電圧可変容量ダイオード
５１に加える。これによって局部発振器５の発振周波数
を一定に保ち、受信周波数を基地局送信周波数Ｆｌに較
正させることができる。

一方、移動機側の送信部２５も、局部発振器５を受信部
２４と共用しているので、その送信周波数を基地局の受
信周波数に較正することができる。

第３図は、以上に述べた動作を説明するための流れ図で
ある。

第６図と共にこの動作を説明する。第３図において、Ａ
は第６図に示す変調符号“１”の単位期間中の信号Ｄｑ
の立ち上がり部分の数であり、Ｂは同じく第６図の変調
符号“０”の単位期間の信号ｏｑの立ち上がり部分の数
である。この場合は、それぞれ信号Ｄｉを信号Ｄｑでサ
ンプリングしたサンプリング数に等しくなることがわか
る。

このＡ、Ｂの数をＮ回すンプリングしてＡ、　Ｂそれぞ
れの平均値を計算し、Ａ＝Ｂの場合には、ＣＰ　Ｕ　４
　Ｉは電圧可変容量ダイオード５１への制御電圧を一定
値を保つ。（ステップ１〜５参照）。

Ａ＃Ｂの場合には、ステップ６に移り、まず、Ａ＋Ｂ／
２＝Ｃを計算する。そして、Ａ＞Ｂの場合、電圧可変容
量ダイオード５いへの制御電圧を所定の値だけ下げ（ス
テップ８参照）、再度サンプリングを行いＡ′を求めて
、これがＡ≧Ａ′になるまで繰り返す。さらに、Ａ＝Ｃ
になるまで制御−サンプリングを繰り返して、その後ス
テップ１に戻り、最終的にＡ＝Ｂになるまで電圧可変容
量ダイオード５Ｉへの制御電圧を下げ続けることになる
。

同様、Ａ＞Ｂでないときには、ステップ１２〜ステツプ
１５によって、電圧可変容量ダイオード５１への制御電
圧を上げ続け、結局これは最終的にＡ＝Ｂになるまで続
けられることになる。

このようにして、局部発振器の発振周波数を所定の一定
値に保つことになる。なお、ステップ８〜１０、ステッ
プ７〜１１、及びステップ１２〜１５等に示すように、
小さいループを作るように制御するのは、所定の一定値
に早く収束させるのに有効である。

また、この例では、信号Ｄｑのサンプリング数で制御し
ているが、これは、例えば、信号Ｄｉの変調符号“１″
″　“０”の単位期間光たりの立ち上がり数であっても
良い。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、移動通信等におけ
る高精度な周波数制御が小規模な回路構成で可能であり
、また、消費電力を少なくすることもできる。その結果
、伝送信号の歪み、周波数特性、誤り率特性の劣化を防
ぎ、隣接チャンネルへの訛洩電力の、増加を抑えること
ができる。

これにより、高安定な基準周波数源、例えばＴＣＸ　Ｏ
（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　
Ｃｒｙｓｔａｌ　０ｓｃｉ１１ａｔｏｒ）を用いるシン
セサイザ等の使用の必要性がな（なり、移動無線機の小
型・軽量・安価を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す図、 第２図は本発明の実施例を示す図、 第３図は本発明の詳細な説明するための流れ図、第４図
は従来例を示す図、 第５図は従来例における誤り率の状態を説明するための
図、 第６図は従来例の動作状態を説明するための図である。 ＦＳＫ復調回路 ２・−位相検出器 ３−・−ＢＴＲ （クロック再生回路） 周波数制御部 ４゜ ＰＵ Ｄ／Ａ変換器 ５・・−局部発振器 ・−電圧可変容量ダイオード ５□ ・局部発振回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＦＳＫ変調波に対して互いに直交する２つの搬送
   波を乗算して、変調符号に対応して位相関係が変化する
   直交した２つの信号出力を得て、この２つの信号出力か
   ら再生データを検出する無線機において、 再生データからクロックを抽出するＢＴＲ（３）と、 前記直交した２信号を出力する受信部と送信部に局部発
   振周波数を供給する局部発振器（５）と、局部発振器（
   ５）の出力周波数を変える周波数変更手段（５＿１）と
   、 前記クロックを基に所定の期間における前記２信号のパ
   ルス数をカウントしてこの値を一定値に保つように制御
   する自動周波数制御手段（４）を備え、 常に一定の周波数の発振を行うようにしたことを特徴と
   する無線機に用いる局部発振器の周波数安定化回路。