JPH07105822B2 - 自動周波数制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はバーストモードで動作する無線通信装置、例
えば自動車電話機などに適用される自動周波数制御装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

第10図は従来の無線通信装置の受信部の回路構成を示す
ブロック図であり、図において、１はアンテナ、２はア
ンテナ１に入力される受信信号を増幅する高周波増幅
器、３は高周波増幅器２で増幅された受信信号を局部発
振信号と混合して中間周波数信号に変換する周波数変換
器、４は中間周波数信号を増幅する中間周波数増幅器、
５は中間周波数増幅器４の出力信号から復調データを得
る復調器、６は周波数の捕捉および保持手段としての位
相同期ループであり、この位相同期ループ６は周波数位
相比較器７、ループフィルタ８、スルー／ホールド回路
９、電圧制御発振器（以下、VCOと略称する）10とで構
成されている。

11は復調データを受けて作動する同期回路、12は同期回
路11の出力信号を受けて、受信バーストの搬送波再生部
分ではスルー／ホールド回路９をスルーとし、バースト
のデータ部分ではホールドする制御回路、13は基準発振
器、14は基準発振器13の発振信号に応じて局部発振信号
を出力する受信局部発振器、15は基準発振器13の発振信
号を送信周波数とする送信搬送波発振器である。

次に受信バーストが第11図に示すように、データ部分10
1と周波数一定の搬送波再生部分102が連続して構成され
ている場合を例にして動作について説明する。アンテナ
１に入力された受信信号は、高周波増幅器２で増幅され
た後、周波数変換器３で局部発振信号に変換される。そ
して、中間周波数増幅器４で増幅された後、復調器５で
復調データが取り出される。

そして、上記復調データを受けて同期回路11が作動し、
この同期回路11の出力信号を受けた制御回路12の出力信
号により、スルー／ホールド回路９をバーストの搬送波
再生部分102でスルー状態とする。この状態において、V
CO10の出力信号と中間周波数増幅器４の出力信号の周波
数および位相が位相比較器７で比較され、この比較結果
である誤差出力がループフィルタ８、スルー／ホールド
回路９を通ってVCO10を制御する。

次いで、受信バーストのデータ部分101において、制御
回路12の出力信号によりスルー／ホールド回路９をホー
ルド状態とし、制御後のVCO10の出力周波数を保持し、
このVCO10の出力信号を復調器５に供給するものであ
る。

なお、上記第10図に示す従来の無線通信装置の受信部の
回路構成に近似の技術としては、テレビジョン工学ハン
ドブック，第１版，編者，社団法人テレビジョン学会，
オーム社発行，第12−79頁に記載されたAPC方式の色同
期回路がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の無線通信装置の受信部は以上のように構成されて
いるので、基準発振器の周波数変動により、受信局部発
振器14および送信搬送波発振器15の出力周波数が変動す
る。このため、特に、送信搬送周波数の許容誤差がきび
しく制限されている場合、上記基準発振器は高安定なも
のが要求され、高価でコスト高になるという問題点があ
った。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、受信周波数に追従して基準発振器を制御し、
中間周波数および送信搬送波の安定化を図ることのでき
る自動周波数制御装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る自動周波数制御装置は、受信バーストの
搬送波再生部分で受信周波数を捕捉し、受信バーストの
データ部分で該受信周波数を保持する周波数捕捉・保持
手段と、この保持された受信周波数を計測する周波数計
測器と、この計測周波数データと基準周波数データを比
較判定し、この判定結果によって両データの差が一定値
以内になるように基準発振器を制御する周波数比較器と
を具備したものである。

〔作 用〕

この発明における自動周波数制御装置は、中間周波数増
幅器の出力側で周波数を捕捉・保持し、その周波数を計
測した計測周波数データとあらかじめ設定された基準周
波数データを比較判定し、この判定結果によって両デー
タの差が一定値以内になるように基準発振器を制御する
ことにより、受信信号の周波数に追従して、上記基準発
振器からの基準周波数により制御される中間周波数およ
び送信搬送波が安定化する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。前記
第10図と同一部分に同一符号を付して重複説明を省略し
た第１図のおいて、16は周波数変換器３と中間周波数増
幅器４の間に接続した中間周波数帯域通過フィルタ、17
は位相同期ループ６の出力信号を入力するカウンタなど
で構成される周波数計測器、18は加算器およびラッチ回
路などで構成される順次回路あるいはマイクロプロセッ
サよりなり、周波数計測器17の出力信号に応じて周波数
誤差補正データを出力する周波数比較器、19はデジタル
／アナログ（以下、D/Aと略称する）変換器である。

第２図は上記実施例において適用する受信バーストの構
成図であり、搬送波再生部分102とデータ部分101は不連
続である。

第３図は上記実施例の中の同期回路11、制御回路12、周
波数計測器17および周波数比較器18の具体的構成の１例
を示すブロック図である。

同期回路11は復調器５から出力された復調データを取込
むサンプラー111と、このサンプラー111の出力信号を基
準信号と比較する比較器112と、リファレンスレジスタ1
13、シフトレジスタ114、排他的論理和回路115、加算器
116とを有するバイナリコリレータ117と、マグニチュー
ドコンパレータ118とで構成されている。

制御回路12は上記マグニチュードコンパレータ118から
出力された同期信号と電界レベル検出器20からの出力信
号との論理積を得る論理積回路121と、この論理積回路1
21の出力信号を受けて基準発振器13からの基準発振信号
のカウントを開始し、第２図に示す時間T1が経過し所定
のカウント数になるとカウントアップするカウンタ122
と、このカウンタ122のカウントアップ信号をうけて基
準発振器13からの基準発振信号のカウントを開始し、第
４図に示す時間T2を経過し所定のカウント数になるとカ
ウントアップするカウンタ123と、上記カウンタ122のカ
ウントアップ信号でリセットされ上記カウンタ123のカ
ウントアップ信号でセットされて制御信号を出力するフ
リップフロップ124とで構成されている。

つまり、カウンタ122のカウントアップ信号でスルー／
ホールド回路９をスルー状態とするとともに周波数計測
器17の計測動作を停止させ、カウンタ123のカウントア
ップ信号でスルー／ホールド回路９をホールド状態とす
るとともに周波数計測器17に計測動作を開始させる。

周波数計測器17および周波数比較器18には、基準発振器
13から基準発振信号が供給されており、上記フリップフ
ロップ124からの制御信号を受けて作動を開始するゲー
ト時間発生回路171と、上記制御信号を受けて作動を開
始し上記ゲート時間発生回路171からゲート信号を受け
るまで、前記位相同期ループ６からの周波数捕捉信号を
減算して周波数補正データを出力するダウンカウンタ17
2とで構成されている。

次に上記実施例の動作について説明する。受信および周
波数の捕捉・保持の動作は、前記第１図と同じであるの
で重複説明を省略し、以下、この発明における自動周波
数制御装置の動作について説明する。

前記したように、受信バーストの搬送波再生部分102に
おける受信周波数の保持開始とともに周波数計測器17に
より周波数を計測する。こうして得られた周波数計測結
果は周波数比較器18に送られ、この周波数比較器18内の
メモリにあらかじめ設定されている中間周波数基準デー
タと比較され、その差周波数に対応する補正データが出
力される。

この周波数比較器18は第４図のフローチャート図に示す
ように、まず、周波数補正データの初期値を出力する
（ステップST1）。次いで、受信局部発振器14の発振周
波数が安定するまで待ち（ステップST2）、ホールド開
始か否かを判断し（ステップST3）、NOの場合はその判
断を繰返し、YESの場合は保持周波数の計測を行う（ス
テップST4）。そして、計測周波数データと基準周波数
データとの差が一定値以内かを判断し（ステップST
5）、NOの場合は周波数補正データを出力してステップS
T2に戻る（ステップST6）。

上記周波数比較器18より出力された周波数補正データ
は、D/A変換器19でアナログ信号に変換された後、基準
発振器13に加えられる。この結果、基準発振器13は受信
周波数に追従して制御されることになり、中間周波数が
一定となるとともに送信搬送波発振器の発振周波数が安
定となる。

電界レベル検出器20は受信電界レベルを監視し、あるレ
ベル以下では前記第３図に示す論理積回路121の論理積
を不成立にして、制御回路12を作動しないようにロック
する。この結果、受信電界レベルの低い場合は基準発振
器13を制御することができず、以前の基準発振周波数を
そのまま使用する。

第５図は前記第１図の構成において、位相同期ループ６
の入力側に狭い帯域通過フィルタ21を設けた例である。
この構成によると、弱電界での感度を上げることがで
き、弱いアンテナ入力時でも有効に前記の自動周波数制
御を可能とする。

第６図は前記第１図の構成において、位相同期ループ６
の入力側に分周器22を設けた例である。この構成による
と、中間周波数を捕捉しやすい周波数まで分周して位相
同期ループ６に入力することができる。

以上の各実施例は中間周波数が１つのシングルスーパー
受信部の構成を示しているが、第７図は中間周波数が２
つのダブルスーパー受信部の構成を示すもので、第１周
波数変換器３−1,第１中間周波数BPF16−１、第１中間
周波数増幅器４−１、第１受信局部発振器14−１よりな
る第１中間周波数発生部23−１と、第２周波数変換器３
−２、第２中間周波数BPF16−２、第２中間周波数増幅
器４−２、第２受信局部発振器14−２よりなる第２中間
周波数発生部23−２とを備えている。

そして、基準発振器13の出力で第1,第２受信局部発振器
14−1,14−２を制御することにより、２つのあ中間周波
数を一定化することができるものである。

上記各実施例は受信バーストの搬送波再生部分102が周
波数一定となる場合を仮定しているが、任意のデータパ
ターンによりGMSKなどの変調方式で変調された場合で
も、直交検波された同相成分Ｉおよび直交成分Ｑと再生
クロックの乗算結果より得られる受信搬送波とVCO10の
発振周波数との誤差分が検出され、この誤差分がVCO10
に帰還される所謂コスタスループをスルー状態またはホ
ールド状態とすることにより、前記各実施例と同様の作
用をする自動周波数制御装置を構成できる。

第８図はコスタスループによる自動周波数制御装置を備
えた受信部の構成を示すブロック図であり、前記第１の
実施例１と同一部分には同一符号を付して重複説明を省
略する。

第８図において、24−１は第１掛算器、24−２は第２掛
算器、25−１は第１低減フィルタ（LPF）、25−２は第
２低域フィルタ（LPF）、24−３は第３掛算器、24−４
は第４掛算器、26はクロック再生回路、27は90゜移相器
である。

第９図は上記クロック再生回路26の具体的構成を示すブ
ロック図であり、基準発振器13からの基準発振信号を分
周する可変分周器261と、この可変分周器261の出力信号
を分周して再生クロックを出力する固定分周器262と、
復調データの同相成分Ｉと直交成分Ｑを掛算した掛算器
24−３の出力信号と上記再生クロックとの位相を比較す
る位相比較器263と、上記掛算器24−３の出力信号をク
ロック端子に入力し上記位相比較器263の出力信号をア
ップダウン端子に入力してアップダウンカウントし、そ
の結果を上記可変分周器261にフィードバックして、上
記掛算器24−３の出力信号と上記再生クロックの位相を
合わせるように制御するアップダウンカウンタ264とで
構成されている。

次に第８図に示す実施例の動作を説明する。第１掛算器
24−１は中間周波数増幅器４の出力信号とVCO10の出力
信号を入力し、 Ｉ（ｔ）＝Sin（ｔ）,Q（ｔ）＝cos（ｔ）とし、 Ｓ（ｔ）＝Ｉ（ｔ）cos_ct＋Ｑ（ｔ）sin_ct Δωの周波数ずれが有るとして、 の演算を行う。

そして、上記演算を行った第１掛算器24−１の出力を入
力する第１低減フィルタ25−１は、 の信号を出力する。

一方、中間周波数増幅器４の出力信号と90゜移相器27の
出力信号を入力する第２掛算器24−２は、 の演算を行う。

そして、上記演算を行った第２掛算器24−２の出力を入
力する第２低減フィルタ25−２は、 の信号を出力する。

次いで、第３掛算器24−３は、 となる上記第１低減フィルタ25−１の出力と、 となる上記第２低減フィルタ25−２の出力とを入力し
て、 の演算を行う。ただし、 である。

そして、第４掛算器24−４は第３掛算器24−３の出力信
号とクロック再生回路26の出力信号で再生クロックタイ
ミング との積により、 を得る。

この第４掛算器24−４の出力信号を、ループフィルタ
８、スルー状態のスルー／ホールド回路９を介してVCO1
0に帰還し、スルー／ホールド回路９のホールド状態時
にVCO10に保持された受信搬送周波数を周波数計測器17
で計測する。

この周波数計測結果は周波数比較器18であらかじめ設定
されている周波数基準データと比較され、その差周波数
に対応する周歩数補正データをD/A変換器19でアナログ
信号に変換後、このアナログ信号を基準発振器13に供給
することにより、基準発振器13を受信搬送周波数に追従
して制御するものである。

なお、上記実施例では、第２図に示すようにデータ部分
101と搬送波再生部分102とが不連続の受信バーストを適
用する場合について説明したが、前記第11図に示すうに
両部分が連続する受信バーストにも同様に適用すること
ができるものである。

〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、受信周波数を捕捉・
保持し、この保持した受信周波数を基準発振器からの基
準発振信号により計測してあらかじめ設定されている周
波数基準データと比較し、その差周波数に対応する周波
数補正データに応じて基準発振器を制御するように構成
したので、基準発振器に対する帰還ループが構成され、
原理的に受信周波数に対しては誤差を零まで制御でき
る。この結果、高価な基準発振器を用いることなく、中
間周波数を一定化すると共に送信搬送波発振器の発振周
波数を安定化する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による自動周波数制御装置
を備えた無線通信装置の受信部の構成を示すブロック
図、第２図は受信バーストの構成図、第３図は第１図装
置における要部回路の具体的構成を示すブロック図、第
４図は第１図装置の動作を説明するフローチャート図、
第５図，第６図はこの発明の他の実施例による自動周波
数制御装置を備えた無線通信装置の受信部の構成を示す
ブロック図、第７図はこの発明の一実施例による自動周
波数制御装置を備えたダブルスーパー受信部の構成を示
すブロック図、第８図はこの発明の一実施例による自動
周波数制御装置を備えた無線通信装置の受信部の他の構
成を示すブロック図、第９図はクロック再生回路の具体
的構成を示すブロック図、第10図は従来の無線通信装置
の受信部の構成を示すブロック図、第11図は受信バース
トの構成図である。 ２は高周波増幅器、３は周波数変換器、４は中間周波数
増幅器、５は復調器、６は位相同期ループ（周波数捕捉
・保持手段）、13は基準発振器、14は受信局部発振器、
15は送信搬送波発振器、 17は周波数計測器、18は周波数比較器。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基準発振周波数を受信局部発振器と送信搬
   送波発振器とに供給する基準発振器と、受信信号を増幅
   した高周波増幅器の出力信号を前記受信局部発振器の発
   振出力によって中間周波数に変換する周波数変換器と、
   前記中間周波数を増幅した中間周波数増幅器の出力信号
   から復調データを得る復調器と、前記中間周波数増幅器
   の出力側でバースト波の周波数を捕捉・保持する位相同
   期ループ構成の周波数捕捉・保持手段と、前記周波数捕
   捉・保持手段で保持されたバースト波の周波数と前記基
   準発振器から出力された基準発振信号を入力して周波数
   を計測する周波数計測器と、前記周波数計測器で計測さ
   れた計測周波数データとあらかじめ設定された基準周波
   数データを比較判定し、両データの差が一定値以内にな
   るように前記基準発振器の基準発振周波数を制御する周
   波数比較器とを備えた自動周波数制御装置。