JPH04294640A - 受信回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は外部から入力された未知
周波数成分を有した受信信号におけるこの未知周波数分
のみをスイッチト・キャパシタ・フィルタを用いて取出
して検波する受信回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、光通信システムにおいて、光フ
ァイバを介して受信した光信号の信号強度を測定する信
号強度測定装置は例えば図７に示すように構成されてい
る。

【０００３】送信装置１内において、信号発生回路２か
ら出力された信号レベルが例えば周波数ｆｓ　でもって
変化するデジタルのデータ信号ａはレーザ装置３へ入力
される。レーザ装置３から光ファイバ４へ送出される光
信号ｂは前記周波数ｆｓ　のデータ信号ａで変調される
。

【０００４】光ファイバ４内を伝送された光信号ｂは信
号強度測定装置５内の受光器７へ入力されて、電流信号
に変換される。そして、この電流信号は電流電圧変換回
路８でもって、元のデータ信号ａに対応する電圧信号、
すなわち受信信号ｃに変換される。電流電圧変換回路８
から出力された受信信号ｃは次のＢＰＦ（バンドパスフ
ィルタ）９で雑音等の高周波成分や直流成分等の不要周
波数成分が除去された後、検波回路１０へ入力される。 なお、ＢＰＦ９の通過中心周波数ｆｃ　はデータ信号ａ
の周波数ｆｓ　に一致させている（ｆｃ　＝ｆｓ　）。

【０００５】検波回路１０は、ＢＰＦ９で不要周波数成
分が除去された周波数ｆｓ　を有する受信信号を全波整
流または半波整流して直流に変換する。検波回路１０で
検波された強度信号は次のレベル計１１でその強度レベ
ルが測定される。

【０００６】したがって、このように構成された信号強
度測定装置５を用いることによって、光信号ｂの信号強
度を間接的に測定できる。

【０００７】しかし、送信装置１におけるデータ信号ａ
の周波数ｆｓ　が、未知の場合や、複数段に亘って変更
される場合や、変動する場合は、信号強度測定装置５の
ＢＰＦ９の通過中心周波数ｆｃ　を一義的に定めること
は不可能である。したがって、このような場合には、正
確な光信号ｂの強度を測定できない。

【０００８】このような不都合を解消するために、図８
に示すように、それぞれ異なる通過中心周波数ｆｃ１，
ｆｃ２，……ｆｃｎを有したｎ多数のＢＰＦ１２を準備
して、信号切換回路１３でもって、データ信号ａの周波
数ｆｓ　に最も近い値の通過中心周波数ｆｃ　を有した
ＢＰＦ１２を選択するようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示す信号強度測定装置においてもまだ次のような問題が
あった。

【００１０】すなわち、データ信号ａの周波数ｆｓ　の
種類数だけのＢＰＦ１２が必要となる。したがって、Ｂ
ＰＦ１２の数が増大する。また、データ信号ａの周波数
ｆｓ　に対応するＢＰＦ１２を選択するための信号切換
回路１３が必要である。したがって、構成回路数が増大
するとともに回路構成も複雑化し、装置全体が大型化し
、かつ製造費も大幅に上昇する。

【００１１】さらに、データ信号ａ、すなわち受信信号
ｃの周波数ｆｓ　が不明の場合は、何等かの手法にてそ
の未知の周波数ｆｓ　を調べて、それに対応するＢＰＦ
１２を選択する必要がある。したがって、操作者の負担
が増大する。

【００１２】さらに、一旦最適の通過中心周波数ｆｃ　
を有するＢＰＦ１２を選択した後に、データ信号ａの周
波数ｆｓ　が変動した場合には、周波数の自動追従機能
がない。よって、レベル計１１の指示値が変化した場合
に、光信号ｂの信号強度が低下したのか、周波数ｆｓ　
が変動したのかの区別がつかない問題がある。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、スイッチト・キャパシタ・フィルタを用い
ることによって、たとえ受信信号の周波数が変動しても
、ＢＰＦとしての通過中心周波数が受信信号の周波数に
自動追従し、常に正しい検波信号を取出すことができる
受信回路を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明の受信回路は、入力端子に受信信号が印加され
、通過中心周波数がクロック端子に印加されるクロック
信号の周波数の１／Ｋ（Ｋ：整数）に制御されるスイッ
チト・キャパシタ・フィルタと、このスイッチト・キャ
パシタ・フィルタの出力信号を検波する検波回路と、位
相比較器とループフィルタと電圧制御発振器およびこの
電圧制御発振器から位相比較器へ帰還する帰還路とから
なり、受信信号の周波数に対応する周波数信号をスイッ
チト・キャパシタ・フィルタのクロック端子へクロック
信号として送出するＰＬＬ回路と、このＰＬＬ回路の帰
還路に介挿された分周比Ｋを有する分周器とを備えたも
のである。

【００１５】

【作用】スイッチト・キャパシタ・フィルタ（Ｓｗｉｔ
ｃｈｅｄ　Ｃａｐａｃｉｔｏｒ　Ｆｉｌｔｅｒ　：以下
ＳＣＦと略記する）は、周知のように、通過中心周波数
ｆｃ　がクロック端子に印加されるクロック信号の周波
数ｆｃｃの１／Ｋ（Ｋ：整数）に制御される。したがっ
て、受信信号の周波数ｆｓのＫ倍の周波数（Ｋ・ｆｓ　
）を有するクロック信号をクロック端子へ印加すると、
受信信号の周波数ｆｓ　にＳＣＦの通過中心周波数ｆｃ
を一致させることが可能となる。

【００１６】そして、この受信信号のＫ倍の周波数を有
するクロック信号を生成するためにＰＬＬ回路と分周比
Ｋの分周器とを用いている。すなわち、位相比較器にお
いては、入力された受信信号の周波数ｆｓ　と分周器で
１／Ｋに分周された周波数ｆｓ／Ｋとを比較する。その
結果、電圧制御発振器の出力周波数は（Ｋ・ｆｓ　）と
なる。すなわち、受信信号のＫ倍の周波数信号をクロッ
ク信号としてＳＣＦのクロック端子へ印加できる。

【００１７】よって、受信信号の周波数とＳＣＦの通過
中心周波数とを常に一致させることが可能となり、たと
え、受信信号の周波数が変動したとしても、検波回路の
検波信号は受信信号の信号レベルに常に正確に対応する
。

【００１８】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１９】図１は実施例の受信回路が組込まれた信号
強度測定装置の概略構成を示すブロック図である。図７
に示す従来装置と同一部分には同一符号が付してある。

【００２０】送信装置１内の信号発生回路２から出力さ
れた周波数ｆｓ　を有するデータ信号ａはレーザ装置３
へ入力される。レーザ装置３から光ファイバ４へ送出さ
れる光信号ｂは前記周波数ｆｓ　のデータ信号ａで変調
され、光ファイバ４内を伝送されて、信号強度測定装置
内の受光器７へ入力され、電流信号に変換される。電流
信号は電流電圧変換回路８でもって、元のデータ信号ａ
に対応する受信信号ｃに変換される。

【００２１】電流電圧変換回路８から出力された受信信
号ｃは受信回路２１内へ入力される。受信回路２１内へ
入力された周波数ｆｓ　の受信信号ｃはコンデンサ２２
にて直流成分が除去された後、ＳＣＦ（スイッチト・キ
ャパシタ・フィルタ）２３の入力端子へ入力される。こ
のＳＣＦ２３の出力信号ｄはコンデンサ２４を介して検
波回路１０へ入力される。

【００２２】また、受信回路２１内へ入力された周波数
ｆｓ　の受信信号ｃはレベル調整器２５でもってその信
号レベル（振幅）が予め定められた規定レベルに調整さ
れる。振幅が規定レベルに調整された受信信号ｅはＰＬ
Ｌ回路２６の位相比較器２７の一方の入力端子に入力さ
れる。この位相比較器２７の他方の入力端子には分周器
３０から出力された分周信号ｇが入力されている。そし
て、位相比較器２７は受信信号ｅと分周信号ｇとの位相
差に比例する位相差信号を次のループフィルタとしての
ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２８へ送出する。ＬＰＦ２
８は位相差信号を直流電圧Ｖに変換して電圧制御発振器
（ＶＣＯ）２９へ印加する。

【００２３】電圧制御発振器２９は、例えば図２に示す
電圧・周波数特性を有しており、入力電圧Ｖに比例する
周波数ｆｏ　を有する周波数信号ｈを出力する。この実
施例においては、入力電圧ＶがＶ１　からＶ２　へ変化
すると、出力周波数ｆｏ　がｆ１　からｆ２　へ直線的
に変化する。すなわち、この周波数範囲ｆ１　〜ｆ２　
がＰＬＬ回路２６としてのロックレンジとなり、出力周
波数信号ｈの周波数ｆｏ　の入力周波数ｆｓ　に対する
追従可能周波数範囲となる。

【００２４】電圧制御発振器２９から出力される周波数
信号ｈはクロック信号として前記ＳＣＦ２３のクロック
端子へ入力される。

【００２５】さらに、電圧制御発振器２９から出力され
る周波数信号ｈは分周器３０へ入力される。分周器３０
は分周比Ｋｐ　（Ｋｐ　：整数）を有しており、入力さ
れた周波数信号ｈの周波数ｆｏ　を１／Ｋｐ　に分周し
て、分周信号ｇとして位相比較器２７の他方の入力端子
へ送出する。すなわち、分周器３０はＰＬＬ回路２６の
帰還路に介挿されている。

【００２６】このような構成のＰＬＬ回路２６において
、周波数ｆｓ　の受信信号ｅと周波数（ｆｏ　／Ｋｐ　
）の分周信号ｇとの位相差が検出され、この位相差に対
応する電圧ＶがＬＰＦ２８から電圧制御発振器２９へ入
力される。したがって、ＰＬＬ回路２６から出力される
周波数信号ｈの周波数ｆｏは、受信信号ｅの周波数ｆｓ
　のＫｐ　倍の値（ｆｏ　＝Ｋｐ・ｆｓ　）に収斂する
。よって、ＳＣＦ２３のクロック端子ＣＫに印加される
クロック信号の周波数は（Ｋｐ　・ｆｓ　）となる。

【００２７】次に、ＳＣＦ２３について説明する。

【００２８】図３（ａ）（ｂ）（ｃ）はＳＣＦ２３の動
作原理を説明するための模式図である。図示するように
、時刻ｔ＝０でスイッチＳを入力端子側に投入するとコ
ンデンサＣに電荷が充電され、時刻ｔ＝Ｔｃ　でスイッ
チＳを出力側に投入すると、コンデンサＣの電荷が放電
される。このスイッチＳの切換周波数をｆｃｃとすると
、電流ｉはコンデンサの容量Ｃ，電圧差（Ｖａ　−Ｖｂ
），および切換周波数ｆｃｃに比例する。

【００２９】そして、図３（ｃ）に示すような、スイッ
チト・キャパシタによる積分器を考えると、入出力端子
間の等価抵抗Ｒｅｑは［１／（Ｃ１　ｆｃｃ）］となる
。したがって、スイッチＳの切換周波数、すなわちクロ
ック周波数ｆｃｃを変化させれば、このＳＣＦ２３を通
過する信号の信号レベルは大きく変化する。よって、図
４に示すように、所定の通過中心周波数ｆｃ　を有する
良好なＢＰＦを構成する。

【００３０】すなわち、ＳＣＦ２３内に内蔵するコンデ
ンサの充電・放電期間（クロック周期）（１／ｆｃｃ）
の間に流れる電流ｉは、容量Ｃ，電圧差，クロック周波
数ｆｃｃに比例し、外付けの抵抗値のみでフィルタの遮
断周波数や中心周波数，帯域，Ｑ値，利得等が決定する
。

【００３１】また、結線の方法により、バタワース、チ
ェビシェフ，ベッセル特性などのフィルタ伝送特性やハ
イパスフィルタ、ローパスフィルタ、バンドパスフィル
タ、オールパス、バンドエリミネイト（帯域減衰）フィ
ルタ等の各フィルタ特性を構成することができる長所を
有している。

【００３２】そして、実施例回路においては、ＳＣＦ２
３をＢＰＦとして使用している。すなわち、ＳＣＦ２３
のクロック端子ＣＫに印加されるクロック信号のクロッ
ク周波数ｆｃｃとＢＰＦの通過中心周波数ｆｃ　とは（
１）　式の関係を有する。

【００３３】 　　ｆｃ　＝（ｆｃｃ／τ）Ｆ（Ｒ）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
（１） 但し、τは内部積分器の時定数であり、Ｆ（Ｒ）は外付
け抵抗の関数である。これら、τ，Ｆ（Ｒ）は、回路固
有の値であるので、Ｋを整数として（１）　式を（２）
式のように変形できる。

【００３４】 　　ｆｃ　＝（１／Ｋ）ｆｃｃ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　…（２） したがって、クロック端子ＣＫに印加するクロック信号
のクロック周波数ｆｃｃを変化させることで通過中心周
波数ｆｃ　を可変できる。

【００３５】一方、前述したように、ＰＬＬ回路２６か
らＳＣＦ２３のクロック端子ＣＫへ入力される周波数信
号（クロック信号）ｈの周波数ｆｏ　は受信信号ｅの周
波数ｆｓ　のＫｐ　倍の周波数である。よって、分周器
３０の分周比Ｋｐ　をＳＣＦ２４の外付け抵抗値等で定
まるＫ値に一致させれば（Ｋｐ　＝Ｋ）、ＳＣＦ２３の
通過中心周波数ｆｃ　を受信信号ｅの周波数ｆｓ　に一
致させることが可能となる。

【００３６】ＳＣＦ２３の出力信号ｄはコンデンサ２４
を介して検波回路１０へ入力されて全波整流される。検
波回路１０の全波整流信号ｉは次のローパスフィルタ３
１にて直流の強度信号ｊに変換される。強度信号ｊはＡ
／Ｄ変換器３２でデジタル値に変換された後、例えばマ
イクロコンピュータ３３に入力される。

【００３７】図５は受信回路２１の各部に入出力される
信号の波形図である。電流電圧変換回路８から受信回路
２１へ入力される受信信号ｃは図示するように周期１／
ｆｓを有した矩形波信号であり、コンデンサ２２によっ
てこの受信信号ｃに含まれる直流成分Ｅ０　が除去され
た後ＳＣＦ２３へ入力される。通過中心周波数ｆｃ　が
受信信号ｃの周波数ｆｓ　に等しいＳＣＦ２３の出力信
号ｄは図示するようにサイン波形となる。したがって、
このサイン波形の全波整流波形をＬＰＦ３１で平滑して
強度信号ｊが得られる。

【００３８】このように構成され受信回路２１によれば
、ＢＰＦとして使用するＳＣＦ２３の通過中心周波数ｆ
ｃ　は、常に受信信号ｃの周波数ｆｓ　に一致している
。 したがって、たとえ受信信号ｃの周波数ｆｓ　が変更に
なったとしても、さらに、周波数ｆｓ　が大きく変動し
たとしても、ＳＣＦ２３の中心周波数ｆｃ　は受信信号
ｃの周波数ｆｓ　に自動追従する。

【００３９】したがって、この受信回路２１を組込んだ
信号強度検出装置においては、Ａ／Ｄ変換器３２からマ
イクロコンピュータ３３へ入力される信号強度が変化し
た場合に、この信号強度の変化量から周波数ｆｓ　の変
動または変化に起因する信号強度変動要因を除去できる
。 よって、光信号ｂの信号強度のみを確実に検出でき、測
定精度を向上できるとともに装置全体の信頼性を向上で
きる。

【００４０】また、図８で示す従来装置のように多数の
ＢＰＦ１２や信号切換回路１３を設ける必要がないので
、回路構成を簡素化できる。さらに、操作者が信号切換
回路を操作してＢＰＦ１２を切換える必要がないので、
操作性を大幅に向上できる。

【００４１】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例回路のＳＣＦ２３を１個のＢＰ
Ｆを構成するように構成したが、例えば２次のＢＰＦを
２回路構成するようにして、図６に示すように、各通過
中心周波数ｆａ，ｆｂ　を微小周波数だけ離間して設定
し、これらのＢＰＦを直列接続することによって、ＳＣ
Ｆ２３全体として、１個のＢＰＦを構成してもよい。こ
の場合、合成されたＢＰＦの周波数特性は図６に示すよ
うに、通過中心周波数ｆｃ　が（３）　式で示されるほ
ぼ台形特性となる。

【００４２】 　　ｆｃ　＝（ｆａ　＋ｆｂ　）／２　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　…（３）

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の受信回路
によれば、通過中心周波数がクロック端子に印加される
クロック信号の周波数に応じて可変制御されるスイッチ
ト・キャパシタ・フィルタ、およびこのスイッチト・キ
ャパシタ・フィルタへのクロック信号の周波数を受信信
号の周波数に対応させるＰＬＬ回路を用いている。した
がって、たとえ受信信号の周波数が変動しても、ＢＰＦ
の通過中心周波数が受信信号の周波数に自動追従し、常
に正しい検波信号を取出すことができ、かつ操作性を大
幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の一実施例に係わる受信回路が組込
まれた信号強度測定装置の概略構成を示すブロック図、

【図２】　　同実施例回路の電圧制御発振器の電圧・周
波数特性図、

【図３】　　ＳＣＦの動作原理を説明するための回路図
、

【図４】　　ＳＣＦをＢＰＦとして使用した場合の周
波数特性図、

【図５】　　実施例回路の動作を示すタイムチャート、

【図６】　　本発明の他の実施例の受信回路におけるＳ
ＣＦの周波数特性図、

【図７】　　従来の信号強度測定装置の概略構成を示す
ブロック図、

【図８】　　従来の他の信号強度測定装置の概略構成を
示すブロック図。

【符号の説明】

１…送信装置、４…光ファイバ、５…信号強度測定装置
、７…受光器、８…電流電圧変換回路、１０…検波回路
、２１…受信回路、２３…ＳＣＦ、２５…レベル調整器
、２６…ＰＬＬ回路、２７…位相比較器、２８，３１…
ＬＰＦ、２９…電圧制御発振器、３０…分周器、３２…
Ａ／Ｄ変換器、３３…マイクロコンピュータ、ｃ…受信
信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　入力端子に受信信号が印加され、通過
   中心周波数がクロック端子に印加されるクロック信号の
   周波数の１／Ｋ（Ｋ：整数）に制御されるスイッチト・
   キャパシタ・フィルタ（２３）と、このスイッチト・キ
   ャパシタ・フィルタの出力信号を検波する検波回路（１
   ０）と、位相比較器とループフィルタと電圧制御発振器
   およびこの電圧制御発振器から前記位相比較器へ帰還す
   る帰還路とからなり、前記受信信号の周波数に対応する
   周波数信号を前記スイッチト・キャパシタ・フィルタの
   クロック端子へクロック信号として送出するＰＬＬ回路
   （２６）と、このＰＬＬ回路の帰還路に介挿された分周
   比Ｋを有する分周器（３０）とを備えた受信回路。