JPH0446439A - ループフイルタ回路 - 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】 Ａ産業上の利用分野 本発明はループフィルタ回路に関し、例えば位相変調方
式の衛星通信システムにおいて、位相変調されたディジ
タル信号を復調する場合に適用して好適なものである。

Ｂ発明の概要 本発明は、ループフィルタ回路において、減衰率を大き
くした後、利得を小さな値に切り換えることにより、全
体として簡易な構成で、迅速にロックさせた後、安定な
状態を得ることができる。

Ｃ従来の技術 従来、衛星通信システムにおいては、ディジタル信号を
位相変調して伝送するようになされたものがある。

このため受信側においては、全体として位相ロックルー
プを形成することにより、搬送波に位相ロックした基準
信号を生成し、当該基準信号に基づいて位相変調された
ディジタル信号を復調するようになされている。

さらに基準信号を位相ロックさせるとき、誤差信号を帰
還するループフィルタ回路の利得を切り換え、位相ロッ
クループのループゲインを大きくする。

これにより迅速に基準信号を位相ロックさせた後、当該
ループフィルタ回路の利得を小さな値に切り換えてルー
プゲインを小さくし、最終的に安定な位相ロック状態を
得ることにより、確実にディジタル信号を復調するよう
になされている。

Ｄ発明が解決しようとする課題 ところで、このようにループフィルタ回路の利得を切り
換える場合、−旦引き込んだ位相ロックがはずれないよ
うにしなければならず、このため従来の復調回路におい
ては、第３図に示すように順次段階的に利得を切り換え
るようになされていた。

このため従来の復調回路においては、何段階も利得を切
り換え得るように復調回路を構成しなければならず、そ
の分全体構成が複雑になる問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構
成で迅速に位相ロックさせた後、安定なロック状態を得
ることができるループフィルタ回路を提案しようとする
ものである。

Ｅ！Ｉ！！！を解決するための手段 かかる課題を解決するため本発明においては、ループフ
ィルタ回路１４を介して、所定の入力信号ＳＩＮに対す
る誤差信号を発振回路１６に帰還することにより、入力
信号ＳＩＨにロックした基準信号Ｓ。ｓｃを生成し、基
準信号ｓ　ｏｓｃを基準にして入力信号Ｓ４を復調する
復調回路１において、減衰率ぐを大きくした後、利得を
小さな値に切り換えることにより、入力信号ＳＩＮに基
準信号ｓ　ｏｓｃをロックさせたまま、全体のループゲ
インを小さく切り換える。

Ｆ作用 減衰率ζを大きくした後、利得を小さな値に切り換える
ようにすれば、少ない切り換え操作で、基準信号Ｓ０５
．をロックさせたまま、全体のループゲインを小さくす
ることができ、その分全体構成を簡略化することができ
る。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

第１図において、１は全体として衛星通信システムの復
調回路を示し、２相位相変調されたディジタル信号を復
調する。

すなわち復調回路１は、位相変調されたディジタル信号
でなる入力信号Ｓ４を、コスタスループ型復調回路２に
与える。

コスタスループ型復調回路２は、当該入力信号ＳＩＮを
乗算回路４及び６に与え、ここで基準信号Ｓ　ｏｓｃ及
び当該基準信号Ｓ。ｓｃに対して位相がπ／２だけ変位
した基準信号Ｓ　０３ＣＩとの乗算信号を得、当該乗算
信号をローパスフィルタ回路（ＬＰＦ）８及び１０に出
力する。

これにより、入力信号Ｓ７．４の搬送波に基準信号ｓ　
ｏｓｃが正常に位相ロックしているとき、ローパスフィ
ルタ回路８を介してＩチャンネル信号Ｓ。

を得ることができ、この実施例においては、■チャンネ
ル信号Ｓ１を続くディジタル信号処理回路（図示せず）
に出力する。

これに対して、ローパスフィルタ回路１０においては、
基準信号Ｓ。３．に対して位相がπ／２だけ変位した基
準信号Ｓ。３９．との乗算信号が入力されることにより
、正常に位相ロックしているとき、信号レベルが０レベ
ルのＱチャンネル信号ＳｌＩヲ得ることができる。

乗算回路１２は、ｒチャンネル信号Ｓ、及びＱチャンネ
ル信号Ｓ、の乗算信号をループフィルタ回路１４に出力
する。

ループフィルタ回路１４は、２次のフィルタ回路で構成
され、乗算回路１２から出力される乗算信号を電圧制御
型発振回路（ＶＣＯ）１６に出力する。

これにより電圧制御型発振回路１６においては、ループ
フィルタ回路１４から出力される誤差信号ノ信号レベル
が０レベルになるように発振周波数が制御され、入力信
号ＳＩＮの搬送波に基準信号Ｓ０８．を位相ロックさせ
ることができる。

これに対してπ／２移相器１８は、基準信号Ｓ０５．の
位相をπ／２だけシフトさせて基準信号Ｓ　６ｓｃ＋を
生成する。

さらにこの実施例においては、第２図に示すように、■
チャンネル信号Ｓ１及びＱチャンネルＳＱをそれぞれ■
及びＱとおいて、次式％式％（１） の直線で区切られる領域を設定し、当該直線を境にして
■軸に近接した斜線で示した領域（以下ロック検出領域
と呼ぶ）に１チャンネル信号ＳＩ及びＱチャンネル信号
Ｓ、が分布するか否かでロックを判定する。

このようにすれば、ロックしていないにもかかねらず、
維音により復調信号Ｓ、及びＳ、の分布が偏った場合で
も、ロック検出領域への分布の集中を有効に回避し得、
その分ロックの誤判定を有効に回避することができる。

すなわちロック検出回路２０は、■チャンネル信号Ｓ、
を重み付は回路２２に与え、ここでＩチャンネル信号Ｓ
１を値ａだけ重み付けする。

さらにロック検出回路２０は、重み付けした１チャンネ
ル信号Ｓ１及びＱチャンネル信号ＳＱを加算回路２４及
び減算回路２６に与え、加算回路２４及び減算回路２６
の出力信号を乗算回路２８で乗算する。

これにより乗算回路２８を介して、次式％式％） で表される乗算信号８．４を得ることができる。

従って、復調信号Ｓ、及びＳｏが、ロック検出領域に分
布する場合は、次式 ％式％） の関係が得られ、乗算信号Ｓ、ｌの正負を判定すること
により、ロック検出領域に分布しているか否か判断する
ことができる。

この検出原理に基づいて、２値化回路３０は、乗算信号
Ｓ９がＯ又は負の値のとき値−１の出力データを送出す
るのに対し、乗算信号Ｓ、１が正の値のとき値１の出力
データを送出し、これにより乗算信号Ｓ８を２値化する
。

加算回路３１は、リミッタ３２、遅延回路３３と共に所
定範囲で２値化回路３０の出力データを積分し、その積
分結果をカウンタ回路３４に出力する。

従って、カウンタ回路３４においては、基準信号ｓ　ｏ
ｓｃがロックしていないとき、負の積分結果が入力され
るのに対し、ロックしているとき正の積分結果を得るこ
とができる。

これによりカウンタ回路３４は、積分結果が所定値以上
の正の値に立ち上がると、ロックしたと判定し、ロック
検出信号Ｓ　ＩＯｃを続くディジタル信号処理回路に出
力する。

制御回路３６は、ロック検出信号５ｌｌｏｃが立ち上が
ると、ループフィルタ回路１４に制御信号ＳＣＩを出力
し、ループフィルタ回路１４の特性を切り換える。

同時に制御回路３６は、カウンタ回路３４に制御信号Ｓ
ｅｔを出力し、カウンタ値をリミッタ３２で決まる負の
値に初期化する。

これにより制御回路３６は、ロック検出信号Ｓ　＊ＯＣ
が出力されるとループフィルタ回路１４の特性を切り換
えた後、続いてロック検出信号Ｓ糞。、に基づいてロッ
ク状態に保持されている炉否か判断し、当該動作を繰り
返すことにより、ループゲインを小さく切り換える。

これに対応して第３図に示すように、ループフィルタ回
路１４は、始めに利得を一定値に保持したまま減衰率ζ
を大きな値に切り換えた後、続いて制御回路３６から制
御信号Ｓ　Ｃ１が出力されると、減衰率ζ及び利得を最
終目標値に切り換え、これにより２段階の切り換え動作
で、全体のループゲインを小さ（切り換える。

すなわちコスタスループ型復調回路２の応答特性は、ル
ープフィルタ回路１４の特性で決まり、ロックした後安
定な状態に落ち着くまでの時間は、減衰率ぐに応じて変
化する。

すなわち、入力抵抗Ｒ１、帰還抵抗Ｒ２、Ｒ３、積分コ
ンデンサＣを用いて、ループゲインＫ及び値ａを、次式 とおくと（ｋ７、ｋ、は任意の値でなる）、減衰率ぐは
、次式 ％式％ 従って、入力抵抗Ｒ１、帰還抵抗Ｒ２を切り換えて減衰
率ζを大きくすると、応答の行き過ぎ量を小さくし得、
短時間の内に安定な状態に落ち看けることができる。

このときループゲインにおいては、一定値に保持される
ことにより、減衰率ζを大きな値に切り換えてループフ
ィルタ回路１４の特性を１次のフィルタ回路の特性に近
づけた場合でも、ロックはずれを有効に回避して、短時
間の内に安定な状態に落ち着けることができる。

さらに続いて最終目標値に切り換えるようにしても、充
分に安定した状態で切り換え得、これにより少ない切り
換え操作でループゲインを最終目標値に設定することが
できる。

従って切り換え操作が少ない分、全体とした簡易な構成
で、迅速に位相ロックさせた後、安定なロック状態を得
ることができる。

以上の構成において、入力信号ＳＩＮは乗算回路４及び
６でそれぞれ基準信号Ｓ。、Ｃ及びＳ　０３ＣＩと乗算
されれた後、ローパスフィルタ回路８及び工０を介して
出力され、これによりローパスフィルタ回路８を介して
１チャンネル信号ＳＩを得ることができる。

ローパスフィルタ回路８及び１０の出力信号Ｓ１及びＳ
、は、乗算回路１２で乗算され、その乗算信号がループ
フィルタ回路１４を介して電圧制御型発振回路１６に与
えられ、これにより基準信号ｓ　ｏｓｃをロックさせる
ことができる。

■チャンネル信号Ｓ１及びＱチャンネル信号Ｓ０は、ロ
ック検出回路２０において、ロック検出領域に位置する
か否か判断され、これによりロック状態になると２値化
回路３０から順次値１の出力データが出力される。

これによりカウンタ回路３４においては、ロック状態に
なると、リミッタ３２で制限される負の値から順次立ち
上がる。

ロックした後安定な状態に落ち着くと、当該カウント値
が正の所定値に立ち上がることにより、当該安定状態が
検出され、当該検出結果に基づいて、ループゲインが切
り換えられる。

このときループフィルタ回路１４においては、第１段階
で減衰率ζが大きな値に切り換わった後、第２段階で最
終目標の特性に切り換わり、これによりロックはずれを
有効に回避して、短時間の内に安定な状態に落ち着ける
ことができる。

以上の構成によれば、ループゲインを一定値に保持した
状態で減衰率ζを大きくした後、第２段階で最終目標の
特性に切り換えることにより、迅速にロック状態を得た
後、ロックはずれを有効に回避して、短時間の内に安定
な状態に落ち着けることができる。

なお上述の実施例においては、乗算回路２８の出力信号
を２　（ｆ化した場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、所望の値で多値化するようにしてもよい。

さらに上述の実施例においては、アナログ回路構成のル
ープフィルタ回路に本発明を通用した場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、第４図に示すように、デ
ィジタル回路構成のループフィルタ回路に適用するよう
にしてもよい。

すなわちループフィルタ回路４０においては、重み付は
回路４２で入力信号Ｓイを所定値だけ重み付けした後、
加算回路４４を介して出力し、これにより１次の帰還ル
ープを形成する。

さらに入力信号Ｓ、ｌを重み付は回路４６で重み付けし
た後、加算回路４７及びレジスタ回路４８で構成される
積分回路で積分し、その積分結果を加算回路４４に出力
することにより、２次の帰還ループを形成する。

この場合重み付は回路４２．４６の重み付は係数を切り
換えることにより、上述の実施例のように、減衰率及び
ループゲインを切り換えることができる。

なおこのようにディジタル回路構成の積分回路を用いる
場合、加算回路４７及びレジスタ回路４８間にリミッタ
を設けることにより、無信号状態になった場合でも、基
準信号Ｓ０５．の周波数の発散を防止することができる
。

さらに上述の実施例においては、ループフィルタ回路の
特性を２段階に切り換える場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、必要に応じて切り換えの段数を所望
の値に設定してもよい。

さらに上述の実施例においては、第１段階においてルー
プゲインを一定値に保持した状態で減衰率ζを大きな値
に切り換える場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、必要に応じて減衰率ζを大きな値に切り換えると
共にループゲインも併せて切り換えるようにしてもよい
。

さらに上述の実施例においては、コスタスループ型の復
調回路に本発明を適用した場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、発振回路に誤差信号を帰還して発振
周波数を制御するループフィルタ回路に広く適用するこ
とができる。

さらに上述の実施例においては、衛星通信システムに適
用して２相位相変調されたディジタル信号を復調する場
合について述べたが、本発明は２相位相変調たディジタ
ル信号を復調する場合に限らず、４相、８相位相変調さ
れたディジタル信号を復調する場合、さらには地上通信
の通信システムに適用する場合に広く適用することがで
きる。

Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、減衰率ζを大きな値に切
り換えた後、ループゲインを小さな値に切り換えること
により、少ない切り換え回数で短時間の内に、ロックは
ずれを有効に回避して安定な状態に落ち着けることがで
き、その分合体として簡易な構成のループフィルタ回路
を得ることができる。

型発振回路、２０・・・・・・ロック検出回路、２２．
４２．４６・・・・・・重み付は回路、２４．３１、°
４４．４７・・・・・・加算回路、２６・・・・・・ｆ
ｊ＆夏回路、２８２値化回路、３３・・・・・・遅延回
路、３４・・・・・・カウンタ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ループフィルタ回路を介して、所定の入力信号に対する
   誤差信号を発振回路に帰還することにより、上記入力信
   号にロックした基準信号を生成し、上記基準信号を基準
   にして上記入力信号を復調する復調回路において、 減衰率を大きくした後、利得を小さな値に切り換えるこ
   とにより、上記入力信号に上記基準信号をロックさせた
   まま、全体のループゲインを小さく切り換える ことを特徴とするループフィルタ回路。