JPH04207801A - Digital fm signal demodulator - Google Patents

Digital fm signal demodulator

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JPH04207801A
JPH04207801A JP34025390A JP34025390A JPH04207801A JP H04207801 A JPH04207801 A JP H04207801A JP 34025390 A JP34025390 A JP 34025390A JP 34025390 A JP34025390 A JP 34025390A JP H04207801 A JPH04207801 A JP H04207801A
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JP
Japan
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phase
digital
component
circuit
signal
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Application number
JP34025390A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Takahashi
泰雄 高橋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To attain the application of a low speed A/D converter by dividing an FM modulated wave into an in-phase component and an orthogonal component by a hybrid divider and setting a sampling period at an integer multiple of the period set in a non-modulation state of an input FM modulated wave when both in-phase and orthogonal components are converted into the digital signals. CONSTITUTION:The sampling cycles of A/D converters 321 and 322 are set at an integer multiple of the cycle set in a non-modulation state of an input FM modulated wave. Then the in-phase and orthogonal components are converted into the digital signals in the relevant sampling cycles respectively. The carrier wave component of the output of a differentiation circuit 34 is set at zero when the sampling cycle is set at an integer multiple of the carrier wave cycle. The carrier wave component is eliminated out of the output of the circuit 34 and therefore the digital FM demodulating operation is attained in a sampling frequency lower than the frequency of an input signal SIN.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明はFM変調波をデジタル形式で復調するデジタ
ル型FM信号復調装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a digital FM signal demodulation device that demodulates FM modulated waves in a digital format.

(従来の技術) 従来のFM信号復調装置として、第6図に示すような構
成が代表される。この装置に入力されたFM変調波SI
Nは、IF分配器11で2系統に分配され、それぞれ中
心周波数f、、f2の同調回路12..12゜に導かれ
る。各同調回路1’21,122はそれぞれ第7図(a
)に示すような周波数特性を有する。foはF FvI
変調波SINの搬送波周波数である。各同調回路12□
(Prior Art) A typical example of a conventional FM signal demodulator is the configuration shown in FIG. FM modulated wave SI input to this device
N is divided into two systems by an IF distributor 11, and tuned circuits 12 . .. It is guided to 12 degrees. Each tuning circuit 1'21, 122 is shown in FIG.
) has the frequency characteristics shown in fo is F FvI
This is the carrier frequency of the modulated wave SIN. Each tuning circuit 12□
.

12゜で得られた周波数信号は検波ダイオード13、.
13□で互いに逆極性を持って検波され、加算器14で
加算される。すなわち、この加算器14は、第7図(b
)に示すような8字復調特性を持つことになる。加算器
14の出力は低域フィルタ15で不要な高周波成分を除
去され、FM復調信号S。LITとして出力される。但
し、この方式は回路が簡易な反面、同調回路のバランス
、検波器の非直線性の影響を受けるため、良好な復調特
性を得ることが困難であるという欠点を有している。
The frequency signal obtained at 12° is passed through detection diodes 13, .
13□, the signals are detected with opposite polarities, and added by the adder 14. That is, this adder 14 is as shown in FIG.
) will have the character-8 demodulation characteristics shown in (). The output of the adder 14 is filtered by a low-pass filter 15 to remove unnecessary high frequency components, and is then converted into an FM demodulated signal S. Output as LIT. However, although this method has a simple circuit, it has the disadvantage that it is difficult to obtain good demodulation characteristics because it is affected by the balance of the tuning circuit and the nonlinearity of the detector.

一方、第8図に示すように、FM変調波SINを矩形波
変換器21で矩形波に変換し、そのエツジで単安定マル
チバイブレータ22を動作させ、第9図に示すような一
定幅の粗密パルス列を生成し、低域フィルタ23で直流
成分を取り出す方式が実用化されている。尚、第9図(
a)は変調信号の波形、同図(b)は搬送波信号を(a
)図の変調信号によってF LI変調した場合のFへ1
変:A波s1、の波形、同図(c)は矩形波変換器21
の出力波形、同図(d)は単安定マルチバイブレータ2
2の出力波形、同図(e)は低域フィルタ2Bの出力波
形(SOUT)を示している。この方式は回路構成か簡
単なものの、入力信号SINの周波数に比べて相当高い
周波数で動作するデジタル素子が必要なこと、矩形波変
換器21、単安定マルチバイブレータ22かアナログ動
作のため、回路調整が必要で、しかも温度変化の影響を
受けやすい等の欠点を有している。
On the other hand, as shown in FIG. 8, the FM modulated wave SIN is converted into a rectangular wave by the rectangular wave converter 21, and the monostable multivibrator 22 is operated at the edge of the FM modulated wave SIN, and the rectangular wave is converted into a rectangular wave with a constant width as shown in FIG. A method of generating a pulse train and extracting a DC component using a low-pass filter 23 has been put into practical use. Furthermore, Figure 9 (
(a) shows the waveform of the modulation signal, and (b) shows the carrier waveform (a).
) 1 to F when F LI modulation is performed using the modulation signal shown in the figure.
Change: Waveform of A wave s1, the same figure (c) is the square wave converter 21
The output waveform of monostable multivibrator 2 (d) is the output waveform of monostable multivibrator 2.
FIG. 2(e) shows the output waveform (SOUT) of the low-pass filter 2B. Although this method has a simple circuit configuration, it requires digital elements that operate at a considerably higher frequency than the frequency of the input signal SIN, and the circuit needs to be adjusted because the rectangular wave converter 21, monostable multivibrator 22, or analog operation is required. However, it has disadvantages such as being easily affected by temperature changes.

ところが、近年、A/D変換器の高速化に伴って、第1
0図に示すようなデジタル型FM信号復調装置が提案さ
れている。この装置では、入力FM変調波SINは、ハ
イブリッド分配器31に導かれ、ここで同相成分(oo
)と直交成分(90°)に分配された後、それぞれA/
D変換器32..32゜でデジタル信号に変換されて逆
正接回路(位相角演算器)33に入力される。この逆正
接回路33は、A/D変換後のデータよりサンプリング
時点の同相成分をsir+θ、直交成分をeOsθとし
てとらえ、tan−’θを演算することにより位相角θ
(1)を求めるものである。
However, in recent years, with the increase in speed of A/D converters, the first
A digital FM signal demodulator as shown in FIG. 0 has been proposed. In this device, an input FM modulated wave SIN is guided to a hybrid distributor 31, where the in-phase component (oo
) and orthogonal component (90°), respectively.
D converter 32. .. It is converted into a digital signal at 32 degrees and input to an arctangent circuit (phase angle calculator) 33. The arctangent circuit 33 takes the in-phase component at the time of sampling as sir+θ and the orthogonal component as eOsθ from the data after A/D conversion, and calculates the phase angle θ by calculating tan−′θ.
(1) is sought.

この逆正接回路33の出力は、1サンプル遅延回路34
□及び減算回路342による微分回路34に送られる。
The output of this arctangent circuit 33 is output from the 1-sample delay circuit 34.
□ and a subtraction circuit 342 to the differentiation circuit 34 .

この微分回路34は入力した位相角データθ(To)を
遅延回路34、で1サンプル分遅延しくθ(TIl−1
))、減算回路342で遅延前後の値を減算して、その
変化分子(T、)(−θ(T、)−θ(T、−1) )
を求めるものである。この微分回路34の出力は、減算
回路35で搬送波固有の周波数成分を除去された後、D
/A変換器36でアナログ信号に変換され、FM復調信
号S。U↑として出力される。この方式は、前記の2方
式に比べ、全ての信号処理がデジタルであるため、動作
の安定性、復調特性の点で優れている。
This differentiating circuit 34 delays the input phase angle data θ(To) by one sample in the delay circuit 34.
)), the values before and after the delay are subtracted by the subtraction circuit 342, and the change numerator (T,)(-θ(T,)-θ(T,-1))
This is what we seek. The output of the differentiating circuit 34 is filtered by a subtracting circuit 35 to remove frequency components specific to the carrier wave, and then the output is D
/A converter 36 converts the FM demodulated signal S into an analog signal. Output as U↑. This method is superior to the above two methods in terms of operational stability and demodulation characteristics because all signal processing is digital.

さらに具体的に説明するに、入力信号SINを次のよう
に定義する。
To explain more specifically, the input signal SIN is defined as follows.

S IN−sin ((IJ。十Δω) t 、’  
 −(1)但し、ω0 :搬送周波数 Δω:変調信号による周波数変化分 この場合、逆正接回路33の出力は、 (ω。十Δω) t         −(2)と与え
られる。ここで、A/D変換器32□。
S IN-sin ((IJ. ten Δω) t,'
-(1) However, ω0: Carrier frequency Δω: Frequency change due to modulation signal In this case, the output of the arctangent circuit 33 is given as (ω.1Δω)t−(2). Here, the A/D converter 32□.

322のサンプリング時刻をT。、T、、。322 sampling time is T. ,T.

Tn、その間隔をΔTとすると、逆正接回路33の出力
は θ (”ro  >  、  θ (T+)、  ・・
・、 θ (T、、)・・・(3) で与えられる。但し、θ(T)は時刻Tにおける入力信
号の位相角を表す。したがって、微分回路34の出力は
Sa  (T)は次式で与えられる。
Tn, and the interval is ΔT, the output of the arctangent circuit 33 is θ ("ro > , θ (T+), . . .
・, θ (T, ,)...(3) It is given by: However, θ(T) represents the phase angle of the input signal at time T. Therefore, the output of the differentiating circuit 34, Sa (T), is given by the following equation.

5B(Tfi)−θ(T、)−〇(T、、)−(ω0+
Δω)(T、、−1千ΔT)−(ω。+ΔωIT、。
5B(Tfi)-θ(T,)-〇(T,,)-(ω0+
Δω)(T,, -1,000 ΔT)-(ω.+ΔωIT,.

一ω。・ΔT+Δω・ΔT    ・・・(4)(4)
式中第1項は、搬送周波数成分による位相角変化量を示
す。ω0.ΔTは一定値であり、定数となる。したがっ
て、減算回路35でω。ΔTを減じることにより、変調
信号に比例した成分Δω・6丁(ΔTは定数)を取り出
すことかできる。
One ω.・ΔT+Δω・ΔT...(4)(4)
The first term in the equation indicates the amount of phase angle change due to the carrier frequency component. ω0. ΔT is a constant value and becomes a constant. Therefore, the subtraction circuit 35 calculates ω. By subtracting ΔT, a component Δω·6 (ΔT is a constant) proportional to the modulation signal can be extracted.

しかしながら、上記方式によるデジタル型FM信号復調
装置では、入力信号を正しくサンプリングするためには
、A/D変換用サンプリング信号の周波数f、について
、 f 5>2 f o−(5) を満足させる必要かある(シャノンのサンプリング定理
)。例えば、FM−TV信号の場合、f0= 140 
M Hzであり、f5>2801vlHzとなる。この
場合、極めて高速のA/D変換器か必要となり、装置が
高価なものとなる。また、 (4)式に示すように、差
分演算出力の中に定数項ω。・ΔTか含まれているか、
通常ω。〉〉Δωであるため、減算回路35の有効桁数
か必要以上に大きくなるという問題を有している。
However, in the digital FM signal demodulator according to the above method, in order to sample the input signal correctly, the frequency f of the sampling signal for A/D conversion needs to satisfy f 5 > 2 f o - (5). Yes (Shannon's sampling theorem). For example, for FM-TV signal, f0=140
MHz, and f5>2801vlHz. In this case, an extremely high-speed A/D converter is required, making the device expensive. Also, as shown in equation (4), a constant term ω is included in the difference calculation output.・Is ΔT included?
Usually ω. 〉〉Δω, there is a problem that the number of effective digits of the subtraction circuit 35 becomes larger than necessary.

(発明が解決しようとする課題) 以上述べたように従来のデジタル型FM復調装置では、
極めて高速のA/D変換器が必要であり、装置が高価な
ものとなっていた。また、減算回路の有効桁数か必要以
上に大きくなるという問題を有していた。
(Problem to be solved by the invention) As mentioned above, in the conventional digital FM demodulator,
This requires an extremely high-speed A/D converter, making the device expensive. Another problem is that the number of effective digits in the subtraction circuit becomes larger than necessary.

この発明は上記の問題を解決するγ二めになされたもの
で、比較的低速のA/D変換器を用いて優れた復調特性
を発揮し、不要な搬送波固有の周波数成分を簡単に除去
することかでき、経済的にも有利なデジタル型F M復
調装置を提供することを目的とする。
This invention is the second invention to solve the above problem, and uses a relatively low-speed A/D converter to exhibit excellent demodulation characteristics, and easily removes unnecessary carrier-specific frequency components. It is an object of the present invention to provide a digital FM demodulation device that can be used in a digital manner and is economically advantageous.

[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するためにこの発明に係るデジタル型F
M復調装置は、FM変調波を入力して同相成分と直交成
分に分配するハイブリット分配器と、サンプリング周期
を前記入力FM変調波が無変調であるときの周期の整数
倍に設定し、当該サンプリング周期で前記同相成分と直
交成分をそれぞれデジタル信号に変換するアナログ/デ
ジタル変換手段と、この手段によるアナログ/デジタル
変換後のデータよりサンプリング時点の入力信号の位相
角を演算する位相角演算手段と、この手段で得られた前
記同相成分と直交成分の各位相角の差分を演算すること
により前記FM変調波の変調信号を復調する差分演算手
段とを具備して構成される。
[Configuration of the invention (means for solving the problem) In order to achieve the above object, the digital F according to this invention
The M demodulator includes a hybrid divider that inputs an FM modulated wave and divides it into an in-phase component and a quadrature component, and sets a sampling period to an integral multiple of the period when the input FM modulated wave is unmodulated, and performs the sampling. Analog/digital conversion means for periodically converting the in-phase component and quadrature component into digital signals, and phase angle calculation means for calculating the phase angle of the input signal at the time of sampling from the data after analog/digital conversion by this means; The apparatus is configured to include a difference calculating means for demodulating the modulated signal of the FM modulated wave by calculating the difference between the phase angles of the in-phase component and the quadrature component obtained by this means.

(作用) 上記構成によるデジタル型FM復調装置では、ハイブリ
ッド分配器によってFM変調波を同相成分と直交成分に
分配し、これらの同相成分と直交成分をそれぞれデジタ
ル信号に変換し、この変換後のデータよりサンプリング
時点の入力信号の位相角を演算してその差分を求め、F
M変調波の変調信号を復調する。この際、デジタル信号
に変換するためのサンプリング周期を前記入力FM変調
波が無変調であるときの周期の整数倍に設定することに
より、従来と比較して低速のA/D変換器を用いること
かでき、しかも従来必要であった搬送波固有の周波数成
分を除去するための減算回路か不要となり、回路の簡単
化を図りつつ優れたFM復調特性を得ることができる。
(Operation) In the digital FM demodulator having the above configuration, the hybrid distributor divides the FM modulated wave into in-phase components and quadrature components, converts these in-phase components and quadrature components into digital signals, and converts the converted data into digital signals. Calculate the phase angle of the input signal at the sampling time and find the difference, F
Demodulate the modulated signal of the M modulated wave. At this time, by setting the sampling period for converting to a digital signal to an integral multiple of the period when the input FM modulated wave is unmodulated, a slower A/D converter than conventional ones can be used. In addition, a subtraction circuit for removing the frequency component specific to the carrier wave, which was conventionally required, is no longer necessary, and excellent FM demodulation characteristics can be obtained while simplifying the circuit.

(実施例) 以下、第1図乃至第5図を参照してこの発明の詳細な説
明する。但し、第1図において、第10図と同一部分に
は同一符号を付して示し、ここでは異なる部分を中心に
述べる。
(Example) The present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 5. However, in FIG. 1, the same parts as in FIG. 10 are designated by the same reference numerals, and the different parts will be mainly described here.

第1図はこの発明の実施例を示すもので、この装置は第
10図の減算回路35が省略されている。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which the subtraction circuit 35 of FIG. 10 is omitted.

また、A/D変換器321.:322について、そのサ
ンプリング周期を入力F M変調波か無変調であるとき
の周期の整数倍に設定し、当該サンプリング周期で同相
成分と直交成分をそれぞれデンタル信号に変換するよう
になっている。
In addition, the A/D converter 321. :322, its sampling period is set to an integral multiple of the period when the input FM modulated wave is unmodulated, and the in-phase component and quadrature component are each converted into a dental signal at the sampling period.

上記構成において、以下、第2図を参照してその動作原
理を説明する。
The operating principle of the above configuration will be explained below with reference to FIG. 2.

第2図は、サンプリング周波数f、を50 MHzとし
、入力搬送周波数f。(−ω。/2π)−150MHz
の1/3にした場合の各部の動作を示している。ここで
、FM変調によるスペクトラムの広がりは、±15MH
z以下と仮定する。第2図の左側に回路各部のスペクト
ラムを、右側に時間軸波形を示す。(a)〜(d)は入
力信号が無変調の場合を、(e)〜(i)は周波数変調
されている場合を示す。
In FIG. 2, the sampling frequency f is 50 MHz and the input carrier frequency f is 50 MHz. (-ω./2π)-150MHz
The operation of each part is shown when the size is reduced to 1/3. Here, the spectrum spread due to FM modulation is ±15MH
Assume that it is less than or equal to z. The left side of FIG. 2 shows the spectrum of each part of the circuit, and the right side shows the time axis waveform. (a) to (d) show the case where the input signal is not modulated, and (e) to (i) show the case where the input signal is frequency modulated.

ます、無変調の場合、入力信号SINを次のように仮定
する。
In the case of no modulation, the input signal SIN is assumed as follows.

S IN−sin tωot+φ0) −5in(2πfot+φO)  −(e)但し、φ0
は1−0のときの入力信号位相角を示している。一方、
サンプリング周期1/f5は無変調入力信号の周期1/
f003倍と仮定したので、次式が成立する。
S IN−sin tωot+φ0) −5in(2πfot+φO) −(e) However, φ0
indicates the input signal phase angle when 1-0. on the other hand,
The sampling period 1/f5 is the period 1/f of the unmodulated input signal.
Since it is assumed to be f003 times, the following equation holds true.

ΔT=1/ f s =3/ f o      −(
7)したがって、サンプリング時刻tゎ−t。、tl。
ΔT=1/fs=3/fo−(
7) Therefore, the sampling time tゎ-t. , tl.

t2+ ・・・は次のように与えられる。t2+... is given as follows.

t、−N−ΔT = 3 N/ f o    ・−(
8)(但し、N簡0,1,2.  ・・・)(8)式を
 (8)式に代入することにより、サンプリング時刻t
ゎにおける入力信号位相角θ(to)は次式で与えられ
る。
t, -N-ΔT = 3 N/ fo ・-(
8) (However, N simplified 0, 1, 2...) By substituting equation (8) into equation (8), sampling time t
The input signal phase angle θ(to) at ゎ is given by the following equation.

θ(t、、)−2πfo−t、+φ。θ(t,,)−2πfo−t,+φ.

−2πfo(N’ΔT)+φ0 一2yr fO” 3N/fo十φ。−2πfo(N’ΔT)+φ0 12yr fO” 3N/fo1φ.

=3Nx  (2π) ↑φ。=3Nx (2π) ↑φ.

・ (9) 一方、位相角φ。は、第2図(b)に示すように、2π
を周期とする周期関数であるから、次式が成立する。
・(9) On the other hand, the phase angle φ. is 2π, as shown in Figure 2(b).
Since it is a periodic function whose period is , the following equation holds true.

M・ (2π)+φ。−φ。     ・・(10)(
但し、M−0,1,2,・・・) (9)、  (10)式より、θ(1,)は次式で与え
られる。
M.(2π)+φ. −φ. ...(10)(
However, from equations (9) and (10), θ(1,) is given by the following equation.

θ (t7)−φ0 (但し、n−0,1,2,・・) したがって、微分回路34の出力SB  (t、)は、
SB (tゎ) 一θ(1,、)−〇(t、−1) 一θ。−θ。−0・・(11) となる。すなわち、サンプリング周期を搬送波周期の整
数倍に選ぶことにより、微分回路34の出力の搬送波成
分をゼロにすることができる。
θ (t7)-φ0 (where n-0, 1, 2,...) Therefore, the output SB (t,) of the differentiating circuit 34 is
SB (tゎ) 1θ(1,,)−〇(t,−1) 1θ. −θ. -0...(11) That is, by selecting the sampling period to be an integral multiple of the carrier wave period, the carrier wave component of the output of the differentiating circuit 34 can be made zero.

次に、変調されている場合を説明するに、入力信号SI
Nは次のように定義される。
Next, to explain the case where the input signal SI is modulated,
N is defined as follows.

S IN” 5in(ωot+ΔF−sinf、、、t+φ0)・・
・(12) 上式の()内箱2項が周波数変調成分による位相角を示
している。この場合、位相角θ(to)は、次式で与え
られる。
S IN” 5in (ωot+ΔF-sinf,,,t+φ0)...
・(12) The second term in the box in parentheses in the above equation indicates the phase angle due to the frequency modulation component. In this case, the phase angle θ(to) is given by the following equation.

θ(1,) 一3N・ (2π)十φ。θ(1,) 13N・(2π)10φ.

+ΔF  5in(2πf−−N−ΔT)−φ。+ΔF
  5in(2πf、 ・N−ΔT)・・・(13) よって、微分回路34の出力Sa  (t、)は次式1
式% ここで、 (4)式と(14)式とを比較してみると、
微分回路34の出力から搬送波成分か除去されており、
微分回路34の演算範囲を有効に使用していることがわ
かる。また、 (6)式から(14)式の説明から明ら
かなように、入力信号SINの周波数より低いサンプリ
ング周波数でデジタルF M復調動作か可能となる。
+ΔF 5in(2πf−−N−ΔT)−φ. +ΔF
5in (2πf, ・N-ΔT) (13) Therefore, the output Sa (t,) of the differentiator circuit 34 is expressed by the following formula 1
Formula % Here, if we compare formula (4) and formula (14), we get
The carrier wave component is removed from the output of the differentiating circuit 34,
It can be seen that the calculation range of the differentiator circuit 34 is effectively used. Furthermore, as is clear from the explanation of equations (6) to (14), digital FM demodulation operation is possible at a sampling frequency lower than the frequency of the input signal SIN.

したがって、上記構成によるデジタル型FM復調装置は
、A/D変換器32..32□に従来と比較して低速の
ものを用いることができ、しかも従来必要であった搬送
波固有の周波数成分を除去するための減算回路(第10
図の35)か不要となり、回路の簡単化を図りつつ優れ
たFM復調特性を得ることができる。
Therefore, the digital FM demodulator having the above configuration includes an A/D converter 32. .. 32□ can be used at a lower speed than the conventional one, and the subtraction circuit (10th
35) in the figure becomes unnecessary, and excellent FM demodulation characteristics can be obtained while simplifying the circuit.

ところで、上記実施例のデジタル型FM信号復調装置は
、ハイブリッド分配器31で生じる位相誤差及びA/D
変換器321,322で生じる振幅誤差の影響を受けて
復調出力に歪を生じる。以下、第3図を参照して上記位
相誤差、振幅誤差、復調出力歪の関係について説明する
By the way, the digital FM signal demodulator of the above embodiment eliminates the phase error generated in the hybrid distributor 31 and the A/D
Distortion occurs in the demodulated output due to the influence of amplitude errors occurring in the converters 321 and 322. The relationship among the phase error, amplitude error, and demodulated output distortion will be explained below with reference to FIG.

第3図は同相成分と直交成分の振幅誤差と入力信号SI
Nの位相角の演算誤差との関係を示す。第3図において
、座標(X、Y)は振幅誤差かない場合の同相軸データ
、直交軸データを示す。ここで、同相軸と直交軸の関係
について、 X’ −ax     (a>1) y’ −by    (b<1) なる誤差を生じた場合、両軸のなす角度(位相誤差)八
〇は、 Δ θ −θ −θ′ −tan−’ (Y/ x) −tan−’ (Y′/
 x’ )−tan”” (tanθl −tan−’
 (k Φtanθ)但し、k −b / a となる。すなわち、同相成分をX1直交成分をYとした
とき、 X−Y              ・・・(15)が
成立すれば、(X + j Y )の軌跡は円形(第3
図中点線で示す)となり、位相角の誤差は生しない。し
かしながら、同相軸、直交軸の利得が等しくない場合、
(X+jY)の軌跡は楕円形(第3図中実線で示す)と
なり、第3図中実線で示す位相誤差を生じる。したがっ
て、サンプリング点nTにおける位相誤差Δθ*  (
nT)は次式で与メ、られる。
Figure 3 shows the amplitude error of the in-phase component and quadrature component and the input signal SI.
The relationship between the phase angle of N and the calculation error is shown. In FIG. 3, coordinates (X, Y) indicate in-phase axis data and orthogonal axis data when there is no amplitude error. Here, regarding the relationship between the in-phase axis and the orthogonal axis, if an error occurs as follows: Δ θ −θ −θ′ −tan−′ (Y/ x) −tan−′ (Y′/
x')-tan""(tanθl-tan-'
(kΦtanθ) However, it becomes k-b/a. In other words, when the in-phase component is X1 and the orthogonal component is Y, if X-Y (15) holds, then the locus of (X + j
(indicated by the dotted line in the figure), and no phase angle error occurs. However, if the gains of the in-phase axis and the orthogonal axis are not equal,
The trajectory of (X+jY) becomes an ellipse (shown by the solid line in FIG. 3), and a phase error shown by the solid line in FIG. 3 occurs. Therefore, the phase error Δθ* (
nT) is given by the following formula.

Δθ、(nT) =θ (nT) −〇’  (nT) −tan ’ fY (n T) /X (n T) 
t−jan−’ (Y’  (nT)/X’  (nT
) 1−  tan−’ (tanθ (nT)1−t
an−’ fk−tan−’θ (nT)1一方、同相
軸と直交軸の位相差か90°でfi 、・(すなわち直
交していない)場合の入力信号位相角演算誤差と直交軸
からのすれとの関係は第4図に示すようになっている。
Δθ, (nT) = θ (nT) −〇' (nT) -tan' fY (n T) /X (n T)
t-jan-'(Y'(nT)/X' (nT
) 1-tan-' (tanθ (nT)1-t
an-'fk-tan-'θ (nT)1 On the other hand, if the phase difference between the in-phase axis and the orthogonal axis is fi at 90°, the calculation error of the input signal phase angle and the difference from the orthogonal axis when the in-phase axis and the orthogonal axis are not orthogonal The relationship with the gap is shown in Figure 4.

第4図において、座標(x、y)は同相軸、直交軸か直
交している場合の同相、直交データを示す。ここで、直
交軸かy′軸のように同相軸(X軸)に対して直交せず
、φ(図ではφ〈90°)なる角度で交わる場合、x、
y’座標系で(x、y)の軌跡を描くと、第4図中実線
で示すような楕円形となる。この楕円との(X、Y)に
対応する座標(X’ 、Y”)のデータは次式で与えら
れる。
In FIG. 4, coordinates (x, y) indicate in-phase and orthogonal data when the in-phase axes and orthogonal axes are orthogonal. Here, if the orthogonal axis is not perpendicular to the in-phase axis (X-axis) like the y' axis, but intersects at an angle of φ (φ<90° in the figure), x,
When a locus of (x, y) is drawn in the y' coordinate system, it becomes an ellipse as shown by the solid line in FIG. The data of the coordinates (X', Y'') corresponding to (X, Y) with this ellipse are given by the following equation.

X’ −X+Y cosφ y’ −y cosφ ゆえに、位相誤差Δθは次式で与えられる。X’ −X+Y cosφ y’ −y cosφ Therefore, the phase error Δθ is given by the following equation.

Δθ−θ−θ′ −tan ’ (Y/X) −tan−’ (Y’ /
X’ )−tan−’ (Y/X) −tan−’ f
Y sinφ/(x+ycosφ)) すなわち、同相軸と直交軸のなす角度φか90゜の場合
(X+jY)の軌跡は、図中点線で示すように円を描く
が、φ≠90°の場合の軌跡は、図中実線で示すように
楕円となる。したがって、サンプル点nTにおける位相
誤差Δθ、(nT)は次式で与えられる。
Δθ-θ-θ'-tan' (Y/X) -tan-'(Y'/
X')-tan-'(Y/X)-tan-' f
Y sinφ/(x+ycosφ)) In other words, when the angle φ between the in-phase axis and the orthogonal axis is 90°, the trajectory (X+jY) draws a circle as shown by the dotted line in the figure, but the trajectory when φ≠90° becomes an ellipse as shown by the solid line in the figure. Therefore, the phase error Δθ, (nT) at the sample point nT is given by the following equation.

八〇b (nT) =θ(nT)−θ’  (nT) −tan−’ (Y/X) −tan−’ (Y stnφ/ (X + Y co
sφ))・・・(17) また、復調出力SB (nT)は(14)式で与えられ
るから、復調出力における誤差ΔSB (nT)は次式
となる。
80b (nT) = θ(nT)-θ' (nT) -tan-' (Y/X) -tan-' (Y stnφ/ (X + Y co
sφ))...(17) Also, since the demodulated output SB (nT) is given by equation (14), the error ΔSB (nT) in the demodulated output is given by the following equation.

Δ5s(nT) =(Δθ、(nT)+Δθb(nT)1−[Δθ、f(
n−1)T)+Δθゎ 1(n−1)T)] ・・(18) 第5図は上記の欠点を是正するためになされた復調歪の
ないデジタル型FM信号復調装置の構成を示すものであ
る。但し、第5図において、第1図と同一部分には同一
符号を付して、その説明を省略する。
Δ5s(nT) = (Δθ, (nT) + Δθb(nT)1−[Δθ, f(
n-1)T)+Δθゎ1(n-1)T)] ...(18) Figure 5 shows the configuration of a digital FM signal demodulator without demodulation distortion, which was made to correct the above drawbacks. It is something. However, in FIG. 5, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals, and their explanations will be omitted.

すなわち、この装置は逆正接回路33と微分回路34と
の間に、データ補正回路41を介在させたものである。
That is, this device has a data correction circuit 41 interposed between the arctangent circuit 33 and the differentiation circuit 34.

このデータ補正回路41は、(16)、  (17)式
で示される位相誤差Δθ、(nT)。
This data correction circuit 41 has a phase error Δθ, (nT) shown by equations (16) and (17).

Δθ、(nT)を補正する機能を有する。(113)。It has a function of correcting Δθ, (nT). (113).

(17)式から明らかなように、Δθ、(nT)。As is clear from equation (17), Δθ, (nT).

Δθ、(nT)は真値θ(nT)の関数として次式のよ
うに与えられる。
Δθ, (nT) is given as a function of the true value θ(nT) as shown in the following equation.

Δ θ (nT) =Δ θ 、  (nT)  +Δ θ 、  (nT
)=f  iθ (nT)、に、  φ)・・・(19
) 上式中、k2 φは入力データにかかわらす一定値をと
るのて、Δθ(nT)はθ(nT)のみの関数となるこ
とかわかる。
Δ θ (nT) = Δ θ , (nT) + Δ θ , (nT
)=f iθ (nT), φ)...(19
) In the above equation, since k2 φ takes a constant value regardless of the input data, it can be seen that Δθ(nT) is a function only of θ(nT).

実際の回路41としては、ROMまたは不揮発性RAM
によるメモリを使用し、予め既知の位相差θを与えて逆
正接回路33の出力θ′を測定して、その差分を補正デ
ータとして記憶させるようにすればよい。これによって
、歪のないデジタルFM信号復調装置を実現することが
できる。
The actual circuit 41 is a ROM or non-volatile RAM.
The output θ' of the arctangent circuit 33 may be measured by providing a known phase difference θ in advance using a memory according to the above, and the difference may be stored as correction data. This makes it possible to realize a distortion-free digital FM signal demodulation device.

[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、比較的低速のA/D変
換器を用いて優れた復調特性を発揮し、不要な搬送波固
有の周波数成分を簡単に除去することかでき、経済的に
も有利なデジタル型FM復調装置を提供することかでき
る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, excellent demodulation characteristics can be achieved using a relatively low-speed A/D converter, and unnecessary frequency components specific to carrier waves can be easily removed. Therefore, it is possible to provide an economically advantageous digital FM demodulator.

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

第1図は二の発明に係るデジタル型F M信号復調装置
の一実施例を示すブロック回路図、第2図は同実施例の
動作を説明するための波形図、第3図は同実施例の同相
成分と直交成分の振幅誤差と入力信号の位相角の演算誤
差との関係を示す図、第4図は同相軸と直交軸か直交し
ていない場合の人力信号位相角演算誤差と直交軸からの
すれとの関係を示す図、第5図はこの発明に係る他の実
施例を示すブロック回路図、第6図は従来のF M信号
復調装置の構成を示すブロック回路図、第7図は第6図
の装置の動作を説明するだめの特性図、第8図は従来装
置の他の構成を示すブロック回路図、第9図は第8図の
装置の動作を説明するための波形図、第10図は従来の
デジタル型FM信号復調装置の構成を示すブロック回路
図である。 SIN・・・入力FM変調波、31・・ハイブリッド分
配器、321.322・・・A/D変換器、33・逆正
接回路、34・・・微分回路、34 l・・ユサンプル
遅延回路、34□・・・減算回路、35、減算回路、3
6・・・D/A変換器、Sou工・・・F M復調信号
、4トデ一タ補正回路。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第6図 (b) 第7図 第8図 第9図
Fig. 1 is a block circuit diagram showing an embodiment of the digital FM signal demodulation device according to the second invention, Fig. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment, and Fig. 3 is the same embodiment. Figure 4 shows the relationship between the amplitude error of the in-phase component and quadrature component and the calculation error of the phase angle of the input signal. 5 is a block circuit diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a block circuit diagram showing the configuration of a conventional FM signal demodulator, and FIG. is a characteristic diagram for explaining the operation of the device shown in FIG. 6, FIG. 8 is a block circuit diagram showing another configuration of the conventional device, and FIG. 9 is a waveform diagram for explaining the operation of the device shown in FIG. , FIG. 10 is a block circuit diagram showing the configuration of a conventional digital FM signal demodulator. SIN... Input FM modulated wave, 31... Hybrid distributor, 321.322... A/D converter, 33... Arctangent circuit, 34... Differential circuit, 34 l... Usample delay circuit, 34 □・・・Subtraction circuit, 35, Subtraction circuit, 3
6...D/A converter, Sou...FM demodulation signal, 4-digit data correction circuit. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 6 (b) Figure 7 Figure 8 Figure 9

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)FM変調波を入力して同相成分と直交成分に分配
するハイブリッド分配器と、サンプリング周期を前記入
力FM変調波が無変調であるときの周期の整数倍に設定
し、当該サンプリング周期で前記同相成分と直交成分を
それぞれデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変
換手段と、この手段によるアナログ/デジタル変換後の
データよりサンプリング時点の入力信号の位相角を演算
する位相角演算手段と、この手段で得られた前記同相成
分と直交成分の各位相角の差分を演算することにより前
記FM変調波の変調信号を復調する差分演算手段とを具
備するデジタル型FM信号復調装置。
(1) A hybrid distributor that inputs an FM modulated wave and divides it into an in-phase component and a quadrature component, and a sampling period that is set to an integral multiple of the period when the input FM modulated wave is unmodulated; Analog/digital conversion means for converting the in-phase component and quadrature component into digital signals, phase angle calculation means for calculating the phase angle of the input signal at the time of sampling from data after analog/digital conversion by this means, and this means A digital FM signal demodulation device comprising: a difference calculation means for demodulating the modulated signal of the FM modulated wave by calculating the difference between the phase angles of the in-phase component and the quadrature component obtained in .
(2)さらに、前記位相角演算手段及び差分演算手段と
の間に介在され、前記位相角演算手段で得られた前記同
相成分と直交成分の各振幅値のアンバランス及び各成分
の位相誤差を補正する補正手段を備えることを特徴とす
る請求項1記載のデジタル型FM信号復調装置。
(2) Further, the device is interposed between the phase angle calculation means and the difference calculation means to calculate the unbalance of each amplitude value of the in-phase component and the quadrature component obtained by the phase angle calculation means and the phase error of each component. 2. The digital FM signal demodulation device according to claim 1, further comprising a correction means for correction.
(3)前記補正手段は、メモリを備え、このメモリに予
め既知の位相差を与えて前記位相角演算手段の出力を測
定して、その差分を補正データとして記憶させるように
したことを特徴とする請求項2記載のデジタル型FM信
号復調装置。
(3) The correction means is characterized in that it includes a memory, gives a known phase difference to the memory in advance, measures the output of the phase angle calculation means, and stores the difference as correction data. The digital FM signal demodulator according to claim 2.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011193216A (en) * 2010-03-15 2011-09-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Demodulation method, modulation method, demodulator and modulator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011193216A (en) * 2010-03-15 2011-09-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Demodulation method, modulation method, demodulator and modulator

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