JPH04373209A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、衛星通信受信装置で利
用される自動周波数制御（ＡＦＣ）装置に関する。衛星
通信においては、主として衛星に搭載されている周波数
変換用の局部発振器（ローカル）の周波数安定度の限界
のため、およびドップラー効果により、受信する周波数
は僅かにゆらいでいる。ＳＣＰＣ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｃｈ
ａｎｎｅｌ　Ｐｅｒ　Ｃａｒｒｉｅｒ）方式のような狭
帯域の通信では、このゆらぎは通信品質に影響を与える
ため、このゆらぎを除去する必要がある。

【０００２】

【従来の技術】従来のＡＦＣの構成を図８に示す。受信
信号は分配器３０で取り出され、狭帯域フィルタ３２（
パイロット信号周波数に合わされている）を通される。 ここでパイロット信号が抜き出され、位相比較器３４へ
加えられる。位相比較器３４は、狭帯域フィルタ３２か
らの受信パイロット信号と、基準信号発振器３６の正し
いパイロット信号周波数とを位相周波数比較し、受信パ
イロット信号の周波数と基準信号発振器３６の周波数が
等しくなるように、ループフィルタ３６を通して電圧制
御発振器３８の周波数を制御する。

【０００３】通信回線の信号周波数はすべて、受信パイ
ロット信号と同じゆらぎをもっているため、ミキサ４０
で周波数変換された後は、ゆらぎのない正しい周波数に
制御される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】狭帯域フィルタ３２は
、例えば　８０ＭＨｚ帯で３ｄＢ通過帯域幅　３０ｋＨ
ｚというようなフィルタであり、水晶フィルタが使用さ
れることが多い。 パイロット信号は通常１波（１周波数）であるが、シス
テムによっては予備のパイロット信号が別の周波数に設
けられ、メインのパイロット信号が何らかの原因で途絶
した場合にはそちらを使用するように指示されているこ
とがある。このようなシステムで、パイロット信号が現
用から予備へ切り替わったときには、変わったパイロッ
ト周波数に合わせて狭帯域フィルタ３２の中心周波数お
よび基準信号発振器３６の周波数も変える必要がある。 これに対応するために、中心周波数の異なる複数の狭帯
域フィルタおよび基準信号発振器を内蔵しておいて、パ
イロット周波数に合わせて切り替えることが考えられる
が、狭帯域フィルタ３２は水晶フィルタ等の高価なもの
であることが多く、基準信号発振器３６も同様に高価で
あるので、この方法は不経済である。

【０００５】あるいは、狭帯域フィルタ３２および基準
信号発振器３６を交換することも考えられるが、フィル
タおよび発振器を交換するためには通信装置の運用を止
め、交換作業のための人員を派遣しなければならず、多
大な労力を必要とする。また、パイロット周波数は衛星
通信網の親局が発射するが、使用する衛星中継器やその
使用方法によって、異なるのがふつうである。したがっ
て、同じ機器であってもユーザーによって（＝通信系に
よって）異なる周波数の狭帯域フィルタ３２および基準
信号発振器３６を組み込む必要があり、コストの面で問
題があった。

【０００６】また、基準信号発振器３６の発振周波数が
特別な端数である場合、特注品となり、良く使用される
周波数の標準品を使用する場合と比べてコスト高となる
問題もある。本発明は、フィルタおよび発振器の交換の
必要がなく、標準的な周波数の発振器を使用して、パイ
ロット周波数の違い、変更に柔軟に対応できる自動周波
数制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
を表わす図である。図において、本発明の自動周波数制
御装置は、入力信号と局部発振信号とを混合して出力す
るミキサ手段１０と、該ミキサ手段１０の出力信号の一
部を分岐する分配手段１２と、該分配手段１２が分岐し
た信号に位相および周波数において同期する様に制御さ
れた信号を出力する位相同期ループ手段１４と、基準周
波数の信号を出力する基準信号発振手段１６と、該位相
同期ループ手段１４の出力信号と該基準信号発振手段１
６の出力との位相および周波数を比較する位相比較手段
１８と、該位相比較手段１８の比較結果に基づいて周波
数が制御された信号を前記局部発振信号として前記ミキ
サ手段１０へ供給する第１の可変周波数発振手段２０と
を具備し、前記位相同期ループ手段１４は、制御入力に
応じて周波数が制御された信号を該位相同期ループ手段
１４の出力信号として出力する第２の可変周波数発振手
段２２と、該位相同期ループ手段１４の入力信号をＮ１
分周して出力するＮ１分周手段２４と、該第２の可変周
波数発振手段２２の出力信号とＮ１分周手段２４の出力
信号との位相および周波数を比較する第２の位相比較手
段２６とを具備し、該第２の可変周波数発振手段２２の
出力信号の周波数は該第２の位相比較手段２６の比較結
果に基いて制御されることを特徴とするものである。

【０００８】前記位相同期ループ手段１４は、前記第２
の可変周波数発振手段２２の出力信号をＮ２分周して前
記第２の位相比較手段２６の一方の比較入力として供給
するＮ２分周手段２８をさらに具備することが好適であ
る。また、前記位相同期ループ手段１４は、前記Ｎ１分
周手段２４における分周数Ｎ１を手動設定するＮ１設定
手段をさらに具備することが好適である。

【０００９】また、前記位相同期ループ手段１４は、前
記Ｎ２分周手段２８における分周数Ｎ２と手動設定する
Ｎ２設定手段をさらに具備することがさらに好適である
。そして、前記の自動周波数制御回路は、前記位相比較
手段２６が同期はずれを検出したときに、分周数Ｎ１お
よび／または分周数Ｎ２を他の値に変更する分周数制御
手段をさらに具備することが好適である。

【００１０】また、前記位相比較手段２６が同期はずれ
を検出したときに、同期が回復するまで分周数Ｎ１の値
を順次変えて掃引するＮ１掃引手段をさらに具備するこ
とが好適である。

【００１１】

【作用】位相同期ループ手段１４はパイロット信号の抽
出と、抽出したパイロット信号周波数の変換という２つ
の機能を有しており、抽出すべきパイロット信号の周波
数をｆＰ　とすると、位相比較手段２６への２つの入力
信号の周波数が一致するようになると（１／Ｎ１）ｆＰ
　の周波数の信号が位相同期ループ手段１４から出力さ
れる。基準信号発振手段１６の周波数をｆＲ　とすると
、位相比較手段１８への２つの入力信号が一致するよう
になると　　　　ｆＲ　＝（１／Ｎ１）ｆＰ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）す
なわち、 　　　　ｆＰ　＝Ｎ１　・ｆＲ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）の関係
が成立し、ｆＲ　が固定でもＮ１分周手段２６の分周数
Ｎ１　を変更するだけで周波数間隔ｆＲ　で、捕捉する
パイロット信号の周波数を変更することができる。

【００１２】なお、Ｎ１分周手段２４にはパイロット信
号のほかに変調信号も入力されるが、一般にパイロット
信号の方がレベルが高いので、Ｎ１分周手段２４の検知
レベルをパイロット信号のみを検知するレベルに設定す
れば、パイロット信号のみを抽出して分周することがで
きる。さらに、位相比較手段２６へ比較入力として供給
される可変周波数発振手段２２の出力をＮ２分周手段２
８でＮ２分周して供給することにより、（２）式の関係
は　　　　ｆＰ　＝（Ｎ１　／Ｎ２）・ｆＲ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）となる
。こうすることにより、周波数間隔ｆＲ　／Ｎ２　で捕
捉周波数を変更することができ、その周波数間隔もＮ２
　を変更することで変更することができる。

【００１３】Ｎ１　およびＮ２　の変更は前述の様にＮ
１設定手段およびＮ２設定手段を設けることにより、簡
単な手動操作で補促するパイロット信号の周波数の切換
が可能となる。また、分周数制御手段をさらに設け、同
期はずれが検出されたときに分周数を他の値に変更する
構成とすることで、自動的に捕捉パイロット周波数を切
り替えることができる。この構成は、現用のパイロット
周波数に対する予備のパイロット周波数が予め知られて
いる場合に適し、何らかの理由でパイロット信号が予備
に変わった場合でも、人手を介することなく自動的に捕
捉パイロット周波数が切り換わる。

【００１４】前述のＮ１掃引手段を設けた構成では、同
期はずれが検出されると同期が回復するまでＮ１の値を
順次変えることにより捕捉しようとするパイロット周波
数が一定周波数間隔で順次掃引される。パイロット周波
数は多くの場合、相互混変調による周波数干渉を避けて
、一定間隔で割り当てられるキャリアのうち隣接する２
つのキャリアのチャンネル周波数のちょうど真ん中にな
るように選ばれる。したがって、捕捉周波数を上述のよ
うにサーチしてゆくと、パイロット信号周波数と一致し
たところで、同期はずれ信号が無くなる。このとき設定
分周数Ｎ１の掃引を止めれば、パイロット信号を捕捉し
た状態が保持される。

【００１５】この方法によれば、現用／予備の変更に限
らず、システムが変わってパイロット信号周波数が変更
されても、隣接２キャリアのチャンネル周波数の真ん中
である限り、自動的に捕捉することができる。

【００１６】

【実施例】図２は本発明の第１の実施例を表わすブロッ
ク図である。図８と同一の構成要素については、同一の
参照番号を付してその説明を省略する。分配器３０で分
岐された信号は可変分周器５０で分周され、位相比較器
５２の一方の入力に供給される。位相比較器５２の出力
はループフィルタ５４において高域成分が除去され、電
圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）５６の制御入力となる。 ＶＣＸＯ５６は周波数の安定度が高く可変範囲の狭いも
ので、その出力はＰＬＬ回路５８の出力として位相比較
器３４へ供給されるとともに、分周器６０で分周されて
位相比較器５２の一方の入力へ供給される。可変分周器
５０の分周数Ｎ１は分周数設定回路６２から与えられ、
いずれの分周数を与えるかはパイロット信号選択スイッ
チ６４により選択される。

【００１７】図２の回路の動作を実際の数値の一例を与
えて説明する。復調器への周波数は１４０ＭＨｚで　３
６ＭＨｚの帯域幅をもっているとする。例えば、通常状
態のパイロット信号周波数（図中、■のケース）を１４
０ＭＨｚ帯で１５５．０２５ＭＨｚであるとする。また
このとき、可変分周器の分周数Ｎ１は６２０１に設定す
れば、位相比較器５２における位相比較周波数は１５５
．０２５ＭＨｚ÷６２０１＝２５ｋＨｚ　となる。基準
信号発振器３６には標準的な５ＭＨｚ　のものを使用す
るとすれば、分周器６０の分周数は　２００に設定すれ
ば良い。

【００１８】ここでパイロット信号が予備の１３２．０
２５ＭＨｚ（図中、■のケース）に変わった場合、可変
分周器５０から位相比較器５２への周波数は１３２．０
２５ＭＨｚ÷６２０１＝２１．２９　…ｋＨｚ　となり
、位相比較周波数は　２５ｋＨｚからずれてＡＦＣは動
作しなくなる。このような場合、パイロット周波数選択
スイッチ６４を予備側へ切り替え、分周数制御回路６２
から可変分周器５０の分周数を通常の６２０１から予備
の５２８１に設定し直すことにより、位相比較器５２へ
の周波数は１３２．０２５ＭＨｚ÷５２８１＝２５ｋＨ
ｚとなり、ＡＦＣは正しく動作するようになる。

【００１９】図３は本発明の第２の実施例を表わすブロ
ック図であり、図２のＰＬＬ回路５８に相当する部分の
みが示されている。また図２と同一の構成要素について
は同一の参照番号を付してその説明を省略する。６６は
メモリであり、現用および予備のパイロット信号周波数
に対する分周数Ｎ１のデータを保持している。位相比較
器５２からの同期はずれ信号を検出すると、分周数制御
回路６８はメモリ６６の予備のパイロット信号周波数に
対応する分周数Ｎ１のデータを読み出し、読み出したデ
ータに基づいて分周数Ｎ１を設定する。

【００２０】図４は本発明の第３の実施例を表わすブロ
ック図であり、図３と同様に、図２のＰＬＬ回路に相当
する部分のみが示されている。掃引制御回路７０は同期
はずれ信号を受信すると、それが解除されるまで分周数
掃引回路７２へ分周数の掃引を指令する。分周数掃引回
路７２は、掃引が指令されたら、所定の範囲内で一定間
隔で増加または減少するＮ１の値を、一定の時間間隔で
順次可変分周器５０へ与える。

【００２１】図５は図４の回路の動作の一例を説明する
ための図である。復調器への周波数は１４０ＭＨｚで　
３６ＭＨｚの帯域幅をもち、信号キャリアの周波数間隔
は　５０ｋＨｚであるとする。パイロット信号周波数を
、現用が１３２．０２５ＭＨｚ、予備が１５５．０２５
ＭＨｚとすると、通常状態では、パイロット信号周波数
は１３２．０２５ＭＨｚであり、これに対応して分周数
Ｎ１は５２８１に設定されている。

【００２２】いま何らかの理由で、パイロット信号周波
数が１５５．０２５ＭＨｚに切り替わった場合、図４に
示されたＡＦＣは分周数Ｎ１を４９６３，４９６５，４
９６７，…と、順次切り替えながらサーチしてゆく。よ
って、ＡＦＣの捕捉しようとする周波数もそれに応じて
１２４．０７５，　１２４．１２５，　１２４．１７５
ＭＨｚ…のように変わってゆく。この間、同期はずれ信
号はずっと出たままになっているが、分周数Ｎ１が６２
０１のときに、パイロット信号周波数と同じく１５５．
０２５ｋＨｚになるので、ＡＦＣは予備のパイロット信
号を捕まえてＡＦＣ同期が確立することにより、同期は
ずれ信号が消える。これにより、掃引制御回路７０は分
周数Ｎ１の掃引の停止を指令するため、この状態でＡＦ
Ｃは動作し続ける。

【００２３】図６は本発明の第４の実施例を表わすブロ
ック図であり、図８および図２と同一の構成要素につい
ては、同一の参照番号を付してその説明を省略する。８
０はＰＬＬ　５８のループ内に設けられた可変分周器で
あり、電圧制御水晶発振器５６の出力をＮ２分周して位
相比較器５２へ送り込むものである。分周数制御回路８
２からは、可変分周器５０と可変分周器８０両方の分周
数を制御することができる。

【００２４】いま、システム１でのチャンネル周波数の
配置が図５のように５０ＫＨｚ　間隔で配置されパイロ
ット信号周波数が１５５．０２５ＭＨｚであるとし、シ
ステム２でのチャンネル周波数の配置が図７のように４
５ＫＨｚ　間隔で配置されパイロット信号周波数が１５
０．８４５ＭＨｚであるとする。また、基準信号の周波
数を５ＭＨｚ　とする。システム１の場合は、位相比較
器５２での位相比較周波数が　２５ｋＨｚとなるようＮ
１＝６２０１，Ｎ２＝２００　に設定することにより、
ＡＦＣ捕捉周波数をパイロット信号周波数１５５．０２
５ＭＨｚに一致させることができ（図６中■で示す）、
システム内でパイロット信号周波数が変わった場合にも
、分周数Ｎ１を変えて　５０ｋＨｚステップのＡＦＣ捕
捉周波数を得ることによって対応できる。またシステム
２の場合は、位相比較器５２での位相比較周波数が５ｋ
Ｈｚ　となるようＮ１＝３０１６９，Ｎ２＝１０００に
設定することにより、ＡＦＣ捕捉周波数をパイロット信
号周波数１５０．８４５ＭＨｚに一致させることができ
（図６中、■で示す）、システム内でパイロット信号周
波数が変わった場合にも、分周数Ｎ１を変えて　４５ｋ
ＨｚステップのＡＦＣ捕捉周波数を得ることによって対
応できる。

【００２５】なお、ＰＬＬ　５８内のＮ２分周器を可変
分周器とする構成は図２および図３で説明した例におい
ても可能であり、Ｎ１とともにＮ２の値を手動または自
動で変更することが可能となる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パイロット周波数の異なるシステムに対しても個別のフ
ィルタおよび基準信号発振器を用意することなく標準的
な周波数の基準発振器を用いてＡＦＣ装置を共通化する
ことができる。またパイロット周波数の変更に対しても
、フィルタおよび基準信号発振器を交換することなく、
スイッチ操作のみで、あるいは自動的に対応することが
でき、衛星通信装置の機能の向上、衛星通信システムの
柔軟な運用に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成を表わすブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施例を表わすブロック図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施例を表わすブロック図であ
る。

【図４】本発明の第３の実施例を表わすブロック図であ
る。

【図５】図４の回路の動作を説明するための■である。

【図６】本発明の第４の実施例を表わすブロック図であ
る。

【図７】図６の回路の動作を説明するための図である。

【図８】従来の自動周波数制御回路を表わすブロック図
である。

【符号の説明】

１０…ミキサ手段 １６…基準信号発振手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　入力信号と局部発振信号とを混合して
   出力するミキサ手段（１０）と、該ミキサ手段（１０）
   の出力信号の一部を分岐する分配手段（１２）と、該分
   配手段（１２）が分岐した信号に応じて制御された信号
   を出力する位相同期ループ手段（１４）と、基準周波数
   の信号を出力する基準信号発振手段（１６）と、該位相
   同期ループ手段（１４）の出力信号と該基準信号発振手
   段（１６）の出力との位相および周波数を比較する位相
   比較手段（１８）と、該位相比較手段（１８）の比較結
   果に基づいて周波数が制御された信号を前記局部発振信
   号として前記ミキサ手段（１０）へ供給する第１の可変
   周波数発振手段（２０）とを具備し、前記位相同期ルー
   プ手段（１４）は、制御入力に応じて周波数が制御され
   た信号を該位相同期ループ手段（１４）の出力信号とし
   て出力する第２の可変周波数発振手段（２２）と、該位
   相同期ループ手段（１４）の入力信号をＮ１分周するＮ
   １分周手段（２４）と、該第２の可変周波数発振手段（
   ２２）の出力信号とＮ１分周手段（２４）の出力信号と
   の位相および周波数を比較する第２の位相比較手段（２
   ６）とを具備し、該第２の可変周波数発振手段（２２）
   の出力信号の周波数は該第２の位相比較手段（２６）の
   比較結果に基いて制御されることを特徴とする自動周波
   数制御回路。
2. 【請求項２】　　前記位相同期ループ手段（１４）は、
   前記第２の可変周波数発振手段（２２）の出力信号をＮ
   ２分周して前記第２の位相比較手段（２６）の一方の比
   較入力として供給するＮ２分周手段（２８）をさらに具
   備する請求項１記載の自動周波数制御回路。
3. 【請求項３】　　前記位相同期ループ手段（１４）は、
   前記Ｎ１分周手段（２４）における分周数Ｎ１を手動設
   定するＮ１設定手段（６２，６４）をさらに具備する請
   求項１または２記載の自動周波数制御回路。
4. 【請求項４】　　前記位相同期ループ手段（１４）は、
   前記Ｎ２分周手段（２８）における分周数Ｎ２を手動設
   定するＮ２設定手段をさらに具備する請求項２または３
   記載の自動周波数制御回路。
5. 【請求項５】　　前記位相比較手段（２６）が同期はず
   れを検出したときに、分周数Ｎ１および／または分周数
   Ｎ２を他の値に変更する分周数制御手段（６６，６８）
   をさらに具備する請求項１または２記載の自動周波数制
   御回路。
6. 【請求項６】　　前記位相比較手段（２６）が同期はず
   れを検出したときに、同期が回復するまで分周数Ｎ１の
   値を順次変えて掃引するＮ１掃引手段（７０，７２）を
   さらに具備する請求項１または２記載の自動周波数制御
   回路。