JPH05336010A - 中間周波合成型スペースダイバシティ受信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 その入力段が二重化されたＩＦ合成型スペー
スダイバシティ（ＳＤと称す）受信方式において、サブ
系局発（局部発振器、以下同じ）７０’側に、メイン系
局発５０との相互同期異常発生とその復旧を検出する相
互同期監視回路１０と、異常発生検出時には自己のＩＦ
信号の振幅を抑圧するとともに復旧を検出したときには
該抑圧を解除する振幅制御回路２０とを設け、相互同期
異常とその復旧による影響を後段のＩＦ同相合成回路３
０に与えないようにした。また、振幅抑圧の解除は、所
定の時定数で徐々に行うようにした。 【効果】 相互同期異常／復旧による振幅制御がＳＤ制
御に先立ってなされるので、ＳＤ制御系の動作が安定す
る。また、復旧時の振幅衝撃が無くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、海上通信や長距離通信
等に用いられる無線送受信装置に係り、特に、受信装置
の入力系を二重化した中間周波合成型スペースダイバシ
ティ受信方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に中間周波（以下、ＩＦと称す）合
成を行うスペースダイバシティ（以下、ＳＤと称す）受
信方式では、異なる位置のアンテナで受信した高周波
（以下、ＲＦと称す）信号を夫々中間周波（以下、ＩＦ
と称す）信号に変換する第一及び第二の周波数変換部
と、これら周波数変換部の出力を合成しＳＤ制御を施し
て後段の復調回路に導く中間周波合成回路とをＳＤ受信
装置の入力段に設け、フェージング現象の影響を緩和す
ることで、回線の信頼性向上を図っている。以後、第一
の入力系をメイン系、第二の入力系をサブ系と称して説
明する。

【０００３】メイン系及びサブ系の周波数変換部は、夫
々、局部発振回路（以下、局発と略称する）を有するの
が通常であるが、以後の復調を適正に行うためには両局
発の同期を確保しておく必要がある。これは以下の理由
による。

【０００４】仮に任意に自走する局発を夫々に用いた場
合、メイン系で得られるＩＦ主信号とサブ系で得られる
ＩＦ主信号とでは、周波数が異なることになり、これを
合成した場合のキャリア成分は下記の数１のようにな
る。

【０００５】

【数１】

【０００６】従って、両者の差の周波数により位相反転
を伴う振幅変調波が重畳してしまい、後段の復調器で正
常な復調ができなくなるからである。

【０００７】この場合、両局発相互の最も簡単な同期確
立法として、局発を一つの共通回路として、その出力を
分岐供給する方法がある。しかしながら、この方法では
メイン系局発とサブ系局発との間で出力を交換する必要
があり、夫々が別体構成で離れているようなときに実現
しにくくなる。また、入力系がＩＦ合成段まで完全二重
にならない点もＳＤ受信装置としては不十分な要素とな
る。

【０００８】従って、多くの場合、ＳＤ受信装置のメイ
ン系局発とサブ系局発との間の相互同期を位相比較同期
ループ（ＰＬＬ）を用いて構成することになる。ところ
が、前述の事情により、局発間相互同期を損なった場合
に致命的な回線障害を被ることになるので、何らかの障
害回避対策が必要となる。

【０００９】図４は、上記障害回避策として、従来から
採用されているＩＦ同相合成型ＳＤ受信装置の入力系構
成図である。図４中、１はメイン系アンテナ、４０はメ
イン系受信フロントエンド、５０はメイン系局発、２は
サブ系アンテナ、６０はサブ系受信フロントエンド、７
０はサブ系局発、８０はＩＦ同相合成回路である。

【００１０】各受信フロントエンド４０，６０は、各ア
ンテナ１，２から受信したＲＦ帯信号をＩＦ帯信号に周
波数変換する回路である。また、各受信局発５０，７０
は、ＲＦ信号のシフト量に対応する周波数のＩＦ信号を
発生する回路であり、図４の例では、Ｘ’ｔａｌ標準信
号源５１、７１相互の位相同期が得られる構成としてい
る。また、この構成例では、各局発５０，７０に、位相
比較器５２，７２とＲＦ ＶＣＯ５３，７３と分周器５
４、７４とを備えて夫々独自に作動させるとともに、サ
ブ系局発７０に位相同期手段を付加している。

【００１１】即ち、メイン系局発５０からのＸ’ｔａｌ
標準信号源５１と帰還した自己のＸ’ｔａｌ標準信号源
７１とを入力とする同期用位相比較器７５を設けてメイ
ン系局発５０の位相に追従同期するＰＬＬ回路を形成し
ている。

【００１２】また、局発５０、７０間の相互同期監視に
ついては、ＩＦ同相合成回路８０のＳＤ制御監視回路８
１にその機能を委ねるのが一般的である。即ち、ＩＦ同
相合成型ＳＤ受信装置では、メイン系及びサブ系の受信
フロントエンド４０，６０の出力位相を位相比較器８１
で比較し、常に、合成器入力が同相になるように、内臓
のＥＰＳ（無限移相器）回路８２を制御するが、局発間
同期の異常時には、ＳＤ制御系自身が局発間周波数差を
吸収する方向に追従しようとするため、この挙動をＳＤ
制御監視回路８３で監視することで同期異常を検出す
る。

【００１３】更に、障害回避の機能であるが、図４の例
では、同期異常をＳＤ制御監視回路８３が検出すると、
ＩＦ信号スイッチ８４をＯＦＦとして次段の出力合成器
８５のサブ側入力を遮断することで実現している。即
ち、同期異常が発生し、前述の位相反転を伴う振幅変調
波が送出されるような場合、サブ側の信号を遮断し、出
力合成器８５からメイン側の信号のみを送出させて回線
を保持させる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図４に示し
た構成例では、ＳＤ制御系の挙動を監視することで局発
相互の同期異常を検出しているため、常に同期異常の状
態ではＳＤ制御系が迷動していることになる。従って、
フェージング現象に追従している通常運用状態での挙動
と同期異常時の迷動とを区別して認識する必要がある
が、実際、高速変動するフェージング現象の中でこれを
区別するのは非常に難しい。

【００１５】また、図４の例では、相互同期が復帰する
と、ＩＦ信号スイッチ８４をＯＮとして直ちに合成を開
始するが、この立ち上がり時点で合成される二つのＩＦ
信号は同相となっているので、ＩＦ信号スイッチ８４の
ＯＮと同時に振幅衝撃が発生する。これにより、瞬間的
ながらも回線の不安定な状況を招き、回線品質を劣化さ
せてしまう問題があった。

【００１６】本発明は、これら問題点を解消するために
なされたもので、その目的とするところは、相互同期異
常を迅速に検出するとともに、ＳＤ制御系の安定化、合
理化を図る回路を入力段に有するＩＦ合成型ＳＤ受信装
置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
する為には、相互同期異常に対してＳＤ制御系を不感と
しておくことが必須である。そこで、本発明では、相互
同期異常検出機能とＳＤ合成停止復旧機能をＳＤ制御系
の前段に配置することとした。

【００１８】具体的には、異なる位置のアンテナで受信
したＲＦ信号を夫々ＩＦ信号に変換する第一及び第二の
周波数変換部と、これら周波数変換部の出力を合成しＳ
Ｄ制御を施して後段の復調回路に導くＩＦ合成回路とを
その入力段に備え、且つ、前記周波数変換部の一方は、
自己の標準信号源の位相を他方の周波数変換部の標準信
号源の位相に追従同期させる位相同期手段を有するＩＦ
合成型ＳＤ受信方式において、前記第一及び第二の周波
数変換部のいずれか一方に、前記位相同期手段の異常発
生とその復旧を検出する相互同期監視回路と、この相互
同期監視回路で異常発生を検出したときは周波数変換さ
れた自己のＩＦ信号の振幅を抑圧するとともに復旧を検
出したときには該抑圧を解除する振幅制御回路とを設
け、前記位相同期の異常又は復旧による振幅制御を前記
ＩＦ合成回路の前段にて行うようにした。

【００１９】なお、前記振幅制御回路は、異常発生検出
時には自己のＩＦ信号の振幅を直ちに抑圧するととも
に、復旧時にはその振幅抑圧を所定の時定数で徐々に解
除するものとした。この結果、復旧検出時に最悪の逆相
相関から立ち上がる場合であっても、ＳＤ制御系の追従
を促しつつ定常振幅に於ける合成状態へと移行する。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００２１】図１は本発明の一実施例による入力系構成
図であり、ＩＦ同相合成型ＳＤ装置の例を示している。
なお、本発明は従来のこの種のＳＤ装置を改良したもの
なので、従来のものと同一部品については同一符号を付
してその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明す
る。

【００２２】図１中、６０’はサブ系受信フロントエン
ド、７０’はサブ系局発、３０はＩＦ同相合成器であ
る。これらメイン系及びサブ系受信フロントエンド４
０，６０’、メイン系及びサブ系受信局発５０，７
０’、ＩＦ同相合成回路３０までの基本的な動作は、図
４に示した従来の構成のものと同一である。

【００２３】本実施例の特徴は、内部に相互同期監視回
路１０を備えたサブ系局発７０’と、その終段に振幅制
御回路２０を追加して成るサブ系受信フロントエンド６
０’とを用いるとともに、ＳＤ制御系の構成を従来のも
のよりも簡略化したＩＦ同相合成回路３０と用いたこと
にある。

【００２４】図２は相互同期監視回路１０の具体的構成
図である。相互同期が確立する様なＰＬＬの閉じている
状態では、Ｘ’ｔａｌ標準信号源７１の制御インピーダ
ンスが低下する。一方、相互同期を失ってＰＬＬの開い
ている状態では、Ｘ’ｔａｌ標準信号源７１の制御イン
ピーダンスが高くなる。本実施例では、このＰＬＬの性
質を利用し、ＩＦ同相合成回路３０の前段にて相互同期
の異常の有無を監視しようとするものである。

【００２５】即ち、充分高い値の抵抗Ｒ１，Ｒ２を図２
のように接続し、前記制御インピーダンスの高低に応じ
た信号をコンパレータ１１に入力し、予め定めた二値信
号のいずれかを得ることで、ＰＬＬの動作に影響を与え
ずに相互同期の異常発生及びその復旧を監視している。

【００２６】なお、図２の接続構成において、ＰＬＬの
ループ利得が低く抑えられている状況では、同期を失っ
ているときの検出出力が不安定になり、誤検出になる場
合がある。このような場合には、図２のような接続構成
に代え、メイン系局発５０からの相互同期信号の入力振
幅を監視する構成にしても良い。

【００２７】図３は、ＩＦ信号連続可変型の振幅制御回
路２０の具体的構成図であり、ｐｉｎダイオード２１を
図示の極性に接続するとともに、このｐｉｎダイオード
２１にＬａｇ Ｆｉｌｔｅｒ（積分回路）２２及びバッ
ファアンプ２３を介して徐々に電流を流す回路構成とし
ている。

【００２８】このような構成では、ｐｉｎダイオード２
１に電流を流した際に、同期検出信号の立ち上がりに対
して所定の時定数でゆっくりとＩＦ信号の振幅抑圧が解
除される。また、前述の相互同期監視回路１０から出力
された同期検出信号の立ち下がり時、即ち、局発相互が
同期を失ったときは、直ちに振幅抑圧を完了しなければ
ならない。そこで、このときには図３に示すように、Ｌ
ａｇ Ｆｉｌｔｅｒ２２の機能を介さずに電流を直ちに
遮断する構成としている。

【００２９】以下、これらの図を参照して本実施例の動
作を説明する。

【００３０】まず、局発間相互同期が確立されている状
況から出発する。この時点では、相互同期監視回路１０
は同期が確立されていると判定し、振幅制御回路２０に
対して振幅抑圧させない方向へ指示を送出する。従っ
て、サブ系受信フロントエンド６０’の出力は、メイン
系受信フロントエンド４０の出力と同じレベルでＩＦ同
相合成回路３０に供給される。これが本実施例のＳＤ装
置の定常運転状態であり、例えばメイン系／サブ系入力
信号夫々にフェージングが相加される状況下であって
も、出力合成器８５の入力が同相になるようにＥＰＳ回
路８２を制御していく。また、これが最少振幅偏差合成
型のＳＤ受信方式であれば、合成後の信号スペクトラム
が平坦になる方向にＥＰＳ回路８２を制御することにな
る。

【００３１】次に、相互同期が損なわれた状況について
説明する。例えば、メイン系局発５０からの相互同期用
信号が断となったり、ＰＬＬの異常により同期を確保で
きなくなった場合は、相互同期監視回路１０がその状態
を検出し、振幅制御回路２０に対して振幅を抑圧する方
向へ指示を送出する。

【００３２】このとき、サブ系局発７０’とメイン系局
発５０の自走周波数差が、たかだか数ｋＨZ 程度の場合
は、同期が損なわれた瞬間から１回目の逆相合成状態が
到来するまでに数百μｓの余裕がある。従って、数μｓ
以内で振幅制御回路２０を振幅抑圧状態に制御すれば、
局発同期異常の影響が伝わる前にメイン系のみのシング
ル運転に切り替わり、回線は安定に保たれる。

【００３３】一方、ＩＦ同相合成回路３０のＳＤ制御系
では、サブ系の入力が無い状態にあるので、メイン系／
サブ系信号間の相対位相を検出する位相比較器８１の出
力が零となり、制御系全体が停止する。また、最少振幅
偏差合成型ＳＤ装置の場合はＳＤ制御に摂動法を用いる
ことになるが、サブ系の入力が無ければＥＰＳ回路８２
の摂動に対して合成後の信号スペクトラムに変化が得ら
れないので、やはり制御系は停止することになる。

【００３４】更に、局発間の相互同期が復旧する場合に
ついて説明する。この場合は、相互同期監視回路１０に
て同期復旧を認識し、振幅制御回路２０で振幅抑圧を徐
々に解除していく。

【００３５】ここに徐々に解除する理由は、前述のとお
り、復旧させようとする瞬間のメイン系／サブ系信号の
夫々の位相が相対的に不確定であり、逆相で立ち上がる
可能性があるからである。

【００３６】即ち、逆相での立ち上がりとなった場合、
一旦合成出力が著しく低下した後、ＳＤ制御が追従する
につれて合成出力振幅が回復し、回線として安定してく
る。このとき、ＳＤ制御速度が充分速ければ問題になら
ないとも考えられるが、ＳＤの制御速度についてはＳＤ
方式毎に上限があり、特に、ＳＤ制御に摂動法を用いる
最少振幅偏差合成型ＳＤの場合、高速化を期待すること
は殆ど不可能である。従って、逆相から立ち上がり、Ｓ
Ｄの制御を待って回線が安定するまでには非常に長い時
間を要することになるのである。

【００３７】なお、徐々に解除する速度については、Ｓ
Ｄ制御系の動作速度によって決定すれば良い。例えば、
ＥＰＳ回路８２の制御速度が３０００［゜／ｓｅｃ］で
あったとすると、逆相から出発し、逆相を脱するまでの
時間０．０３［ｓｅｃ］で振幅抑圧が半振幅まで解除さ
れる程度が適当である。

【００３８】最後に、この振幅の解除を全て完了した段
階で、ＳＤ受信装置は最初の定常運転状態に戻る。この
間、回線には相互同期異常による影響を殆ど与えない。

【００３９】なお、本実施例ではサブ系の入力段に位相
同期手段や相互同期監視回路１０、振幅制御回路２０を
付加した構成について説明したが、これら手段、回路は
二重化された入力系のいずれか一方に設ければ良いの
で、メイン系の入力段に付加する構成にすることもでき
る。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、局発
相互の同期異常とその復旧の検出によるＩＦ信号の振幅
制御をＳＤ制御系の前段にて独立に行うようにしたの
で、ＳＤ制御系の挙動が実際に大気中からフェージング
を受けたことによる応答だけとなり、その動作が安定す
る効果がある。これにより、誤動作等の危険を無くすこ
とができ、ＳＤ受信装置の信頼性が向上する。

【００４１】また、復旧検出時に行うＩＦ信号の振幅解
除を所定の時定数で徐々に行うようにしたので、ＩＦ信
号スイッチのＯＮ時に生じていたような振幅衝撃が無く
なり、回線品質が向上する効果がある。また、その入力
系構成を二重化からシングルに戻したり、再度二重化構
成とするような作業を行う場合であっても直接回線に影
響を与えることが無くなるので、保守管理の作業性も向
上する効果がある。

【００４２】更に、同期異常の検出／復旧に伴う振幅制
御を全てＳＤ制御系の前段で行うことから、ＩＦ合成回
路の構成が従来のものに比べて簡略化される効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＩＦ同相合成型ＳＤ装
置の入力系構成図である。

【図２】本実施例で用いる相互同期監視回路の具体的構
成図である。

【図３】本実施例で用いるＩＦ信号連続可変型振幅制御
回路の具体的構成図である。

【図４】従来例となるＩＦ同相合成型ＳＤ装置の入力系
構成図である。

【符号の説明】

１，２…アンテナ １０…相互同期監視回路 ２０…振幅制御回路 ３０，８０…ＩＦ同相合成回路 ４０…メイン系受信フロントエンド ５０…メイン系局部発振器 ６０，６０’…サブ系受信フロントエンド ７０，７０’…サブ系局部発振器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる位置のアンテナで受信した高周波
   信号を夫々中間周波信号に変換する第一及び第二の周波
   数変換部と、これら周波数変換部の出力を合成しスペー
   スダイバシテイ制御を施して後段の復調回路に導く中間
   周波合成回路とをその入力段に備え、且つ、前記周波数
   変換部の一方は、自己の標準信号源の位相を他方の周波
   数変換部の標準信号源の位相に追従同期させる位相同期
   手段を有する中間周波合成型スペースダイバシティ受信
   方式において、 前記第一及び第二の周波数変換部のいずれか一方に、前
   記位相同期手段の異常発生とその復旧を検出する相互同
   期監視回路と、この相互同期監視回路で異常発生を検出
   したときは周波数変換された自己の中間周波信号の振幅
   を抑圧するとともに復旧を検出したときには該抑圧を解
   除する振幅制御回路とを設け、 前記位相同期の異常又は復旧による振幅制御を前記中間
   周波合成回路の前段にて行うことを特徴とする中間周波
   合成型スペースダイバシティ受信方式。
2. 【請求項２】 前記振幅制御回路は、異常発生検出時に
   は自己の中間周波信号の振幅を直ちに抑圧するととも
   に、復旧時にはその振幅抑圧を所定の時定数で徐々に解
   除するものであることを特徴とする請求項１記載の中間
   周波合成型スペースダイバシティ受信方式。