JPH05503613A - コヒーレント検出器に対する基準キャリアを製造するための位相ロック式ループ - 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】 発明の名称 コヒーレント検出器に対する基準キャリアを製造するだめの位相ロック式ループ 本発明は、コヒーレント検出器に対する基準キャリアを製造するための位相ロッ ク式ループに関し、入力信号の推定キャリア周波数と局所基準キャリア発振器の 周波数とを比較して、これら２つの周波数間の位相差に比例した制御信号を作り 出し、これにより基準キャリア発振器の周波数を調整するような第１位相検出手 段を備える。

伝統的に、コヒーレント検出器は比較的低い一定の中間周波数で動作し、基準キ ャリアと受信信号の推定キャリアとの間の位相差を検出するような回路によって 制御される電圧制御型自由発振型発振器を使用することにより、基準キャリアを 製造した。

しかしながら、この自由発振型発振器では、コヒーレント検出器が比較的高いキ ャリア周波数で動作しなければならない場合や、発振器の周波数が広範囲にわた って可変でなければならないような場合に、周波数の正確さが充分なものではな く、また所望の信号の受取を確実にすることも不充分であり正確なものでもない ことが分かっている。これに代え、石英結晶に対してロックされた基準周波数が 用いられなければならない。位相ロックを行い、周波数分割器を用いることによ り、要求される周波数の正確さが得られ、また周波数を容易に変えることができ る。従って、必要とされるデバイスは、周波数合成器といった種類のものである 。

このような周波数合成器が有する問題は、受信信号の推定キャリアの位相を検出 する回路が、基準キャリア発振器の周波数を良好に調整し、周波数ジッタや受信 信号及び検出器の発振器内に存するドリフトを補償することができなけれならな いということである。周波数合成器に含まれる位相ロック式ループのハンド幅に 依存しないような速度で基準キャリア発振器を良好に調整できるべきである。換 言すれば、周波数合成器の出力周波数は、いわゆるゼロ周波数（制御信号に変化 なし）から、位相ロック式ループのトラッキング速度によって決定される周波数 よりもかなり高い周波数（制御信号内における非常に急速な変化）に及ぶバンド 幅を、制御信号によって制御できるべきである。

基準キャリア発振器が形成された場合、例えば第１図の従来の周波数合成器装置 によれば、良好に調整するための速度が充分でなかった。第１図において位相ロ ック式ループの電圧制御ループ発振器５は、基準発振器ｌとループ発振器５の出 力周波数間の位相差を検出する位相検出器２によって、ループ増幅器３を通じて 制御される。基準発振器ｌとループ発振器５の出力周波数は、それぞれ分割器回 路７及び８を通じて位相検出器２に与えられる。基準発振器に周波数調整入力Ｉ Ｎが与えられ、そうして位相ロック式ループの出力信号ＯＵＴの周波数を調整す る。第４ａ図に示されたタイプの段変化が制御信号ＩＮで発生した場合、基準周 波数はそれに対応して変化し、この結果位相検出器２は位相差を検出し、その位 相差が除去されるようループ発振器５を制御する。しかしながら、位相ロック式 ループによって生じた出力信号ＯＵＴの周波数調整は比較的遅いものであり、こ のため出力周波数は傾斜を有するような変化をするため、制御信号に発生する段 変化は第４ｂ図に示すようなものとなる。換言すれば、位相ロック式ループの周 波数調整は、制御信号内で発生する急速な変化に追随することが不可能というこ とである。最大においても、周波数調整のバンド幅は一般に、位相ロック式ルー プのバンド幅のたったの約１１５程である。

場合、静的で良好な調整が可能である。第２図の接続は上述のものとは異なり、 周波数調整信号は基準発振器１を制御しないが、この周波数調整信号は、自身の 出力信号によってループ発振器５を制御するような総計器４においてループ増幅 器３の出力信号と足し合わされる。周波数調整信号で発生する段変化は、位相ロ ック式ループによって生ずる遅延を伴わずに合成器の出力周波数に即座に現れる 。

一方、位相ロック式ループは第４Ｃ図に示すように、その出力周波数を遅延に依 存した速度で元の値に訂正する。この結果、制御信号の周波数（変化の速度）は 、ループのトラッキングによって決定される周波数と等しいか、あるいはそれよ り大きな値を有するであろう。しかしながら第２図の装置では、その出力周波数 を制御信号によって決定された新たな値に保持することはできず、更に、周波数 調整の際に位相ロック式ループによって生じるバイパスフィルタ効果のためにそ れに対してなんの作用もしない。制御信号の周波数が位相ロック式ループのトラ ッキング速度によって決定される周波数よりも低い場合には、合成器の出力周波 数を長期間平均（静的状態）に調整することはできない。

制御信号のバンド幅がセロ周波数から位相ロック式ループのトラッキング速度に よって決定される周波数を超過するような周波数に及ぶような所では、これらの 従来技術における装置はいづれも使用不可能である。

本発明の目的は、広い周波数範囲で容易に可変でなければならない高信号周波数 で動作するコヒーレント検出器に対する基準キャリアの製造を可能とするような 位相ロック式ループを提供することにある。

これは本明細書の前部で記述したタイプの位相ロック式ループにより達成される 。本発明によれば、基準キャリア発振器が、基準発振器、自身の出力周波数が前 記基準キャリア周波数に等しいループ発振器、基準発振器の出力とループ発振器 の出力が共に直接的にあるいは周波数分割器を通じて接続されるような入力を有 する第２位相検出手段、第１位相検出手段によって作り出された制御信号に応答 し、第２位相検出手段の入力における周波数が実質的に等しい度合い及び同一方 向で変化するような方法で基準発振器とループ発振器の両方を同時に調整するこ とにより、基準キャリア発振器の周波数を調整するような周波数調整手段本発明 によれば、受信キャリアと基準キャリア間の位相差を検出する回路は、ループ発 振器と基準キャリア発振器に付属する基準発振器とを同時に且つ等しい度合いで 調整することにより、基準発振器を良好に調整する。更に本発明では基準発振器 の周波数調整信号のハンド幅は制限されることはなく、ゼロ周波数から位相ロッ ク式ループのトラッキング速度によって決定される最大極限周波数よりもかなり 高い周波数に及んでいてもよい。即ち理論的は無限なのである。従って基準キャ リア発振器の出力周波数は、受信信号の周波数に充分に急速に追随することが可 能であり、その一方で変化した制御信号によって決定される新たな周波数値を保 持することもできるのである。

本発明を添付図面を参照しつつ実施例により詳細に説明する。

第１図は従来の合成器のブロック図。

第２図は他の従来の周波数合成器のブロック図。

第３図はコヒーレント検出器に対する基準キャリアを製造するための本発明の位 相ロック式ループのブロック図。

第４図は、制御信号で発生した段変化に対する、第１．２及び３図の回路の基準 キャリア発振器の出力周波数応答を示す図。

本発明の目的は、コヒーレント検出に対する基準キャリアを製造することにある 。本発明は一般にＱＡＭ信号（直角増幅変調）のコヒーレント検出器に関連して 適用し得るものであるため、受信される信号は変調から生じたサイドバンドだけ を含み、送信に用いられるキャリア周波数は含まない。それため送信で用いられ るキャリアの周波数及び位相は、例えばＣｏ５ｔａｓ原理で動作する位相推定器 を用いることによって受信信号から推定されなければならない。本発明はコヒー レントＦＭ（周波数変調）あるいはＡＭ（増幅変調）でも使用可能であり、これ により受信信号はキャリア周波数も含む。本明細書で使用した「推定キャリア周 波数」という言葉は、一般には上述の信号タイプの両方を表している。

第３図は本発明による位相ロック式ループを示している。この位相ロック式ルー プは、受信ラジオ周波数信号が与えられる入力を有する位相検出器９を備る。位 相検出回路９の出力電圧は、位相ロック式ループに含まれるループ発振器１１の 周波数調整入力ＩＮに印加される。ループ発振器１１は、本発明の基準キャリア 発振器として働き、コヒーレント検出器に対する基準キャリアを製造する。

基準キャリア発振器１１の出力は、位相ロック式ループの出力と位相検出回路９ の他の入力に接続される。位相検出回路９は、発振器Ｉｔで製造された基準キャ リアと信号入力ＩＮＰＵＴにおける受信信号から推定されたキャリア間に位相差 が発生しないような方法で発振器１１に印加された調整電圧値を訂正し、これに より位相ロック式ループの出力周波数あるいは基準キャリアは推定キャリア周波 数に対してロックされる。

第３図において、本発明の基準キャリア発振器１１は好ましくは電圧制御された 石英発振器ｌであり、その出力信号が周波数分割器回路７を通じて位相検出器２ の１つの入力に接続されているような基準周波数発振器ｌを含む。位相検出器２ 内の他の入力には、基準キャリア発振器Ｉｆからの出力信号ＯＵＴが他の周波数 分割器回路８を通じて接続される。位相検出器２はその入力における信号間の位 相差を検出し、その位相差に比例する出力電圧を発生する。この出力電圧はルー プ増幅器３によって増幅され、総計器４の入力に印加される。総計器４は、位相 検出回路２の増幅された出力電圧を他の入力における周波数調整電圧に足し合わ せ、その後その出力において、電圧制御ループ発振器（ＶＣＯ）５の制御入力に 印加される総計電圧を発生する。これにより総計電圧は、ループ発振器５の出力 信号の周波数、つまり上述の基準キャリア周波数を決定する。

第３図に示された基準キャリア発振器１１は更に、１つの制御入力と、その一方 が基準周波数発振器１の制御入力に接続され他方が総計器４の他方の入力に接続 されている２つの調整出力を有した周波数調整ブロック６を備える。周波数調整 ブロック６はその両方の調整出力において、その入力ＩＮで発生した調整電圧Ｕ １．に応答して周波数調整電圧を発生する。調整出力において発生した調整電圧 の大きさの比は、調整電圧ＵＩ、ｌにおける変化が、位相検出器２の入力におけ る信号中に同一方向で等しい周波数の変化を生じさせるよう選択される。よって 位相検出器２は調整の間、信号間のどのような位相差をも観測することはせず、 この結果位相ロック式ループの性質が周波数調整の動作に悪影響を及ぼすことは ない。実際、基準発振器１に印加される調整電圧と総計器４に対して印加される 調整電圧の比は、Ｒ／Ｓ　：Ｎ／Ｓ５である。ここで、Ｒは分割回路７の除数、 Ｎは分割回路８の除数、Ｓｌは発振器１の調整の傾き、Ｓ５は発振器５の傾きで ある。

第３図の基準キャリア発振器１１は以下のように動作する。周波数調整ブロック ６の入力ＩＮで発生した調整電圧Ｕ１ｍが第４ａ図に示されるように変化した場 合、周波数調整ブロック６は周波数調整電圧をループ発振器５に対して総計器４ を通じて印加する。この周波数調整電圧は対応する変化を含み、それは対応する 段変化を生じさせる。これにより発振器の周波数Ｆａｖ冒こおいて対応する段変 化が生じ、それ故、第４ｄ図に示されたように発振器１１全体の出力周波数にお いても、位相ロック式ループにより生じた遅延無（対応する段変化が生じるので ある。同時に周波数調整ブロック６は、第２調整電圧を基準周波数発振器ｌに印 加する。この調整電圧は、位相検出回路２に分割回路７を通じて与えられた信号 の周波数における変化が、位相検出回路２に分割回路８を通じて与えられた他の 信号の周波数における変化と等しくなるような方法で基準周波数発振器ｌを調整 する。基準周波数もリセットされるので、位相検出回路２は信号間のどのような 位相差をも観測することはなく、またループ発振器５の出力周波数に発生した変 化に対して補償するようなこともなく、第４ｄ図に示されているようにただ新た な出力周波数を保持するだけである。

第３図に示された構造ブロックの実際の実現方法は、当業者には明かであろう。

明確化のため、この実施例ではアナログ信号だけを処理するものであるが、本発 明はデジタル位相検出器、周波数分割器及び周波数変換器を使用する場合でも、 その基本的な概念に影響を与えることなく実現できる。

簡単に言えば、周波数調整ブロック６は適切な減衰器あるいは増幅器を含んでお り、これによって周波数調整電圧Ｕｌｓは２つの部分に分割される。ブロック６ はまた、位相反転回路や周波数調整の周波数応答を形成するような回路を含んで いてもよい。一方、ブロック６は省略することも可能であるが、その場合にはそ れにも係わらず発振器１及び５が本発明により調整されることを確実としなけれ ばならない。

ループ増幅器３は積分器やフィルタを含んでいてもよいし、またある場合には同 様に省略することも可能である。

添付図面及びこれに関連する記述は、本発明を開示するためだけのものえある。

即ち、位相ロック式ループは特許請求の範囲内で変形可能である。

浄書（内容に変更なし）− Ｎ 入力 ＦＩＧ、３ Ｆ１１３．４ 平成　年　月　日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．コヒーレソト検出器に対する基準キャリアを製造するための位相ロック式ル ープにおいて、 入力信号の推定キャリア周波数と局所基準キャリア発振器（１１）の周波数を比 較し、これら２つの周波数間の位相差に比例するような制御信号を製造して基準 キャリア発振器（１１）の周波数を調整するような第１位相検出手段（９）を備 え、この基準キャリア発振器（１１）が、基準発振器（１１）と、 その出力周波数が前記基準キャリア周波数に等しいループ発振器（５）と、 基準発振器（１）の出力とループ発振器（５）の出力のいづれもが直接的にある いは周波数分割器（７、８）を通じて接続されるような入力を有する第２位相検 出手段（２）と、 第１位相検出手段（９）によって製造された制御信号に応答し、第２位相検出手 段の入力における周波数が実質的に等しい度合いで同一の方向に変化するような 方法で基準発振器（１）とループ発振器（５）の両方を同時に調整することによ り基準キャリア発振器（１１）の周波数を調整するような周波数調整手段と、を 備えることを特徴とする位相ロック式ループ。 ２．特許請求の範囲１記載の位相ロック式ループにおいて、周波数調整手段（６ ）は、その一方は基準発振器（１）に与えられ、他方は総計手段（４）に与えら れて第２位相検出手段（２）の出力信号と足し合わされてループ発振器（５）を 制御する総計信号を作り出すような２つの制御信号を製造する位相ロック式ルー プ。 ３．特許請求の範囲１または２記載の位相ロック式ループにおいて、基準発振器 （１）の出力周波数とループ発振器（５）の出力周波数は第２位相検出手段に直 接与えられ、両方の発振器（１、５）の出力周波数において等しい変化を生じさ せるように制御信号が大きさ定めされている位相ロック式ループ。 ４．特許請求の範囲１または２記載の位相ロック式ループにおいて、第２位相検 出手段（２）に与えられる前にループ発振器（５）の出力周波数は時間（Ｎ）を 用いて分割され、基準発振器（１）の出力周波数は時間（Ｒ）を用いて分割され 、ここでＮ及びＲは整数の定数であり、ループ発振器（５）の出力周波数の変化 に対する基準発振器（１）の出力周波数の変化の比がＲ／Ｎであるように制御信 号が大きさが定めされている位相ロック式ループ。