JPH04103221A - 自動周波数制御回路 - 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］ この発明は、ディジタル位相変調方式の復調器に用いら
れる回路に関し、特に、搬送波周波数に周波数偏差を含
むディジタル変調信号からその周波数偏差を補正するた
めに設けられる自動周波数制御回路に関するものである
。

［従来の技術］ 第３図は従来の自動周波数制御回路〔以下、ＡＦＣ回路
という〕の構成を示すブロック図であり、図において、
１は入力ディジタル変調信号、２゜３はそれぞれ入力変
調波１を検波する検波器、４は検波器２，３の局発信号
を出方する電圧制御発振器（ＶＣＯ）、５，６はそれぞ
れ検波器２，３に接続されたローパスフィルタ（低域通
過濾波器）、７．８はそれぞれローパスフィルタ５．６
の出方をディジタル値に変換するＡ／Ｄコンバータ、９
゜１ｏはそれぞれＡ／Ｄコンバータ７．８用のサンプリ
ングクロック、１１．１２はそれぞれＡ／Ｄコンバータ
７．８に接続された整合フィルタ、１３は整合フィルタ
１１がらのエチャネルのディジタルベースバンド信号、
１４は整合フィルタ１２からのＱチャネルのディジタル
ベースパンド信号、１５は周波数弁別器（その詳細な構
成および動作は後述する）、１７は周波数弁別器１５の
出力を平滑化するループフィルタ、２０はループフィル
タ１７の出力をアナログ値に変換し電圧制御発振器４を
制御するＤ／Ａコンバータである。

次に動作について説明する。ドツプラシフトなどの影響
により搬送波周波数に偏差を含んだ入力ディジタル変調
信号１は、検波器２，３で電圧制御発振器４の出力によ
り検波されベースバンド信号となる。このとき、検波器
３は、検波器２とは９０°位相の異なる信号で検波を行
なう。検波器２側をｌチャネル、検波器３側をＱチャネ
ルとする。

検波器２．３の出力は、それぞれ、ローパスフィルタ５
，６により高周波成分を除去され、さらにＡ／Ｄコンバ
ータ７．８によりディジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ
コンバータ７．８の出力は、それぞれ、整合フィルタ１
１．１２により整合され、ｌチャネルのディジタルベー
スバンド信号１３およびＱチャネルのディジタルベース
バンド信号１４として周波数弁別器１５に入力される。

この周波数弁別器１５は、例えば、第４図に示すように
構成されている。この第４図において、２１．２２はそ
れぞれ信号１３．１４を受ける１シンボル時間遅延器、
２３〜２６および３０は乗算器、２７．２８は加算器、
２９は入力の正負を判定するコンパレータである。

また、第４図において、ｌチャネルのディジタルベース
バンド信号１３およびＱチャネルのディジタルベースバ
ンド信号１４の時刻ｋにおける信号を、それぞれＩｈ、
（ｈと表わし、遅延器２１゜２２により１シンボル時間
遅延した信号は、それぞれ工、□ｔＱｍ−エと表わすと
、第４図に示す各演算器の処理により、次式（１）に示
すような演算処理が行なわれ、第５図に示す周波数弁別
特性が得られる。

（Ｉ　ｋ−ｘ”Ｑｂ　　Ｉ　ｈ”Ｑｈ−ｔ）”８ｇｎ（
Ｉ　ｈ・Ｉ　ｍ−１Ｑｋ”Ｑｂ−Ｊ　　（１）この周波
数弁別特性を第３図におけるループフィルタ１７で平滑
化し、Ｄ／Ａコンバータ２０を通じて電圧制御発振器４
を制御することで、ＡＦＣ作用を得ることができる。な
お、位相同期は別個に設けられた回路（図示せず）にて
行なわれるものとする。

上述した周波数弁別器１５とは別個に、ｌチャネルのデ
ィジタルベースバンド信号１３およびＱチャネルのディ
ジタルベースバンド信号１４について離散フーリエ変換
（ＤＦＴ）を行ない、得られた振幅スペクトルから周波
数偏差を推定する手段もある。このような手段を第６図
により説明すると、第６図において、１６は離散フーリ
エ変換によりベースバンド信号１３，１４から振幅スペ
クトルを抽出する振幅スペクトル抽出器、３１は振幅ス
ペクトル抽出器１６により抽出された振幅スペクトルの
ピークを検出し該ピークの得られた周波数成分を検出す
る周波数成分検出器、３２はこれらの振幅スペクトル抽
出器１６と周波数成分検出器３１とから構成される振幅
スペクトル解析部である。

振幅スペクトル抽出器１６にて、ｌチャネルのディジタ
ルベースバンド信号１３およびＱチャネルのディジタル
ベースバンド信号１４について離散フーリエ変換を行な
うことにより、下式（２）で示す振幅スペクトルＰ、が
求まる。

ここで、Ａは振幅、Δｆは入力周波数偏差、Ｔｏは解析
時間、ｋは整数で基本周波数の何倍かを表わす数である
。

振幅スペクトルＰ、は、例えば、第７図に示すように、
Ｍをサンプルデータ数として１／（ＭＴ）の間隔で得ら
れる。周波数成分検出器３１にて、最大の振幅スペクト
ルを与えるｋを求める。振幅スペクトルＰ、が最大のと
き、そのときのｋ、即ち、基本周波数のに倍の周波数付
近の周波数が周波数偏差に相当する。この偏差分を第３
図におけるループフィルタ１７．Ｄ／Ａコンバータ２ｏ
を通して電圧制御発振器４ヘフイードバツクすることで
、サンプルデータ数で決まる周波数分解能程度の誤差で
、つまり基本周波数相当の誤差でＡＦＣ作用を得ること
ができる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の自動周波数制御回路は以上のように構成されてい
るので、第４図に示す周波数弁別器１５を用いた場合に
は、第５図から明らかなように、周波数の追随範囲は、
入力シンボルレートの約±０．２倍以内に限定される。

また、第６図に示した振幅スペクトルを用いる手段では
、追随範囲は理論上サンプリング周波数の２分の１の周
波数まで可能となる。ところが。

周波数分解能を十分に得るには、十分長いデータ数を必
要とするので、引込時間が長くなるなどの課題があった
。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、広い周波数範囲を精度よく追随でき、且つ、引
込時間の短い自動周波数制御回路を得ることを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る自動周波数制御回路は、搬送波周波数に
周波数偏差を含むディジタル変調信号についてその周波
数偏差を補正するための自動周波数制御回路において、
互いに９０’の位相差をもつベースバンド信号から周波
数弁別特性を得る周波数弁別器と、離散フーリエ変換に
よりベースバンド信号から振幅スペクトルを抽出し該振
幅スペクトルのピーク時の周波数成分を検出する振幅ス
ペクトル解析部とをそなえ、前記周波数弁別器からの周
波数弁別特性と、前記振幅スペクトル解析部からのスペ
クトルビーク時周波数成分とを併用して、ディジタル変
調信号の搬送波周波数に含まれる周波数偏差を補正する
ものである。

［作　　　用コ この発明における自動周波数制御回路では、周波数弁別
器からの周波数弁別特性と、振幅スペクトル解析部から
のスペクトルビーク時周波数成分とを併用し、ディジタ
ル変調信号の搬送波周波数に含まれる周波数偏差が補正
されるので、広い周波数範囲を追随することが可能にな
る。

［発明の実施例コ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。なお
、図中、既述の符号と同一の符号は同一部分を示してい
る。

第１図に示すように、本実施例では、互いに９０″の位
相差をもつベースバンド信号１３゜１４から周波数弁別
特性（第５図参照）を得る周波数弁別器１６（詳細な構
成は第４図にて説明した通り）と、離散フーリエ変換に
よりベースバンド信号１３．１４から振幅スペクトルを
抽出し該振幅スペクトルのピーク時の周波数成分（ｋ）
を検出する振幅スペクトル解析部３２（詳細な構成は第
６図にて説明した通り）とが並列的にそなえられており
、周波数弁別器１６からの周波数弁別特性は、ループフ
ィルタ１７を介して加算器１９へ出力され、振幅スペク
トル解析部３２からループフィルタ１８を介して入力さ
れたスペクトルピーク時周波数成分と加算されるように
なっている。そして、加算器１９の出力はＤ／Ａコンバ
ータ２０にてアナログ値に変換され、このコンバータ２
０の出力にて電圧制御発振器４を制御し、周波数偏差が
補正されるようになっている。

次に、本実施例の装置の動作について説明する・■チャ
ネルのディジタルベースバンド信号１３およびＱチャネ
ルのディジタルベースバンド信号１４は、いずれも周波
数弁別器１５および振幅スペクトル解析部３２に入力さ
れる。

周波数弁別器１５では、第４図により前述したようにＡ
ＦＣ動作が行なわれる一方、振幅スペクトル解析部３２
でも、第６図により前述したように、最大の振幅スペク
トル（ピーク）を与えるｋ（周波数成分）が求められる
。

周波数成分がシンボルレートの±０．２倍よりも大きい
時には、振幅スペクトル解析部３２により、周波数偏差
を小さくすべくｋの値を減らすようにＡＦＣ動作が行な
われる。つまり、周波数弁別器１５からループフィルタ
１７を介して得られるａカと、振幅スペクトル解析部３
２からループフィルタ１８を介して得られたｋの値に相
当する誤差分とを加算器１９にて加算し、周波数弁別器
１５の動作範囲まで電圧制御発振器４を制御する。

ここで、サンプリング周波数はシンボルレート以上とす
れば、最低シンボルレートの半分の周波数偏差まで追随
できるまた、サンプルデータ数は、少なくとも離散フー
リエ変換の基本周波数（即ちに＝±１のとき）が周波数
弁別器１５の追随範囲内にある程度でよい。つまり、従
来例で述べた手段に比べて、データ数が少なくてよいの
で、サンプルに要する時間および計算時間は短くなる。

このように、本実施例の装置によれば、周波数弁別器１
５と振幅スペクトル解析部３２とを併用しながら、入力
ディジタル変調信号１の搬送波周波数に含まれる周波数
偏差が補正され、広い周波数範囲を精度よく追随できる
とともに、引込時間を大幅に短縮できるのである。

なお、上記実施例では、振幅スペクトル解析部３２で得
られた周波数成分を直接用いたものについて説明したが
、第２図に示すように、ループフィルタ１８に代えて掃
引回路３３を設け、振幅スペクトル解析部３２から周波
数偏差の正負を判定し、掃引すべき方向を掃引回路３３
に与えてもよい。即ち、第７図において、振幅スペクト
ル解析部３２から、振幅スペクトルのピーク値を与える
前記にの値が出力されると、掃引回路３３では、このｋ
の値の正負を読み込み、にの値が正のときは周波数偏差
が正の値であるので、周波数を減らす方向へ電源制御発
振器４を制御する一方、ｋの値が負のときは周波数を増
やす方向へ電源制御発振器４を制御する。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、周波数弁別器からの
周波数弁別特性と、振幅スペクトル解析部からのスペク
トルビーク時周波数成分とを併用して、ディジタル変調
信号の搬送波周波数に含まれる周波数偏差を補正するよ
うに構成したので、広い周波数範囲を精度よく追随でき
、且つ、引込時間の短いものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による自動周波数制御回路
の構成を示すブロック図、第２図はこの発明の他の実施
例による自動周波数制御回路の構成を示すブロック図、
第３図は従来の自動周波数制御回路の構成を示すブロッ
ク図、第４図は周波数弁別器の構成を示すブロック図、
第５図は上記周波数弁別器による周波数弁別特性を示す
グラフ、第６図は離散フーリエ変換にて周波数偏差を推
定する手段を説明するためのブロック図、第７図は上記
離散フーリエ変換にて得られる振幅スペクトルの例を示
すグラフである。 図において、１−人力ディジタル変調信号、２゜３−検
波器、４−電圧制御発振器、１３−Ｉチャネルのディジ
タルベースバンド信号、ｌ　４−Ｑチャネルのディジタ
ルベースバンド信号、１５−周波数弁別器、３２−振幅
スベクトル解析部。 なお、図中、同一の符号は同一、又は相当部分を示して
いる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ディジタル位相変調方式の復調器に用いられ、搬送波
   周波数に周波数偏差を含むディジタル変調信号について
   その周波数偏差を補正するための自動周波数制御回路に
   おいて、互いに９０゜の位相差をもつベースバンド信号
   から周波数弁別特性を得る周波数弁別器と、離散フーリ
   エ変換により前記ベースバンド信号から振幅スペクトル
   を抽出し該振幅スペクトルのピーク時の周波数成分を検
   出する振幅スペクトル解析部とがそなえられ、前記周波
   数弁別器からの周波数弁別特性と、前記振幅スペクトル
   解析部からのスペクトルピーク時周波数成分とを併用し
   て、前記周波数偏差が補正されることを特徴とする自動
   周波数制御回路。