JPH10294675A - 直接変換受信機用周波数弁別器 - Google Patents
直接変換受信機用周波数弁別器Info
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Abstract
易にして回路構成の簡単な直接変換受信機用周波数弁別
器を提供することである。 【解決手段】 局部発振器2、90°移相器3、乗算器
4,5、LPF6,7、AMP8,9によりFM信号を
直接変換によって得られたベースバンドの同相及び直交
の2信号成分I,Qを一定振幅まで増幅してからA/D
変換器10,11でディジタル信号に変換する。これら
のディジタル信号は微分器12,13に与えられて微分
(差分)値を求め、それらの値を2乗器14,15で2
乗し、夫々の2乗値を加算器16で加算し、その加算出
力を開平器17に加えて開平値を得て、FM信号の復調
出力を得る。2乗器及び開平器に代えてROM18を用
いてもよい。
Description
M(周波数変調)信号受信機用の周波数弁別器の回路構
成の改良に関するものである。
に落とされたFM信号を復調するための従来の周波数弁
別技術には、次のような2つの方法がある。その1は周
波数を、ベースバンドに落とされたFM信号の同相I
(Inphase)と直交Q(Quadrature)の両ch(channe
l)夫々の信号成分X及びY(2軸成分ともいう)を必
要振幅まで増幅ののち、適当な周波数のI,Q両局部発
振搬送波と夫々乗算し、それらの乗算出力を加算するこ
とによって、IF(中間周波)信号に変換する。そして
従来の種々のアナログタイプの周波数弁別器で上記IF
信号を復調する方法である。この方法では、イメージ妨
害が無いという直接変換の特長が生かせるうえ、従来の
種々のアナログタイプの周波数弁別器が利用できるとい
うメリットがある。しかしその代わりせっかくベースバ
ンドに落ちている信号を、またIF帯域に変換しなけれ
ばならないという余分の回路を必要とする。その2は、
ベースバンド信号成分X及びYより直接復調出力を求め
る方法であって、周知の方法である。それは、X及びY
の微分信号を夫々X’及びY’とすると、復調出力Dと
して数1
の時間微分であり、位相はtan-1(Y/X)であるこ
とから導出される)。この方法では、分母の演算はベー
スバンド信号成分が予め振幅一定化されていれば省略で
きるし、分子の演算は微分器、乗算器、加算器があれば
実行できるが、問題は乗算器の演算が基本的に多数回の
加算動作を必要とするため、この演算に時間を要するこ
とである。近年、CPU(Central Processing Unit)
の動作速度はかなり高速のものでも容易に利用できるよ
うになってきたが、他の理由、たとえばコストの低廉価
等のため高速加算器が利用できず、この演算時間が問題
となる場合には、次のような方法が利用される。それ
は、Nをアドレスとして入力すればN2を出力するRO
M(Read Only Memory)を用意しておき、
である。数2,3において分母の2や4は利得係数であ
るから、前述同様、省略できる。したがってこの方法で
は、微分値X’及びY’を求める演算、上式を利用した
ROM出力(2乗値)の加減算による積出力の演算、積
出力同士の減算、という操作で復調できることになる。
即ち、数3のA及びBにX,Y,X’,Y’を当て嵌め
ROM出力として夫々の2乗値を得れば、復調出力Dは
数4からDを求めればよいことになる。
Y)2+(X’+Y)2 数4において、しかしベースバンド信号成分が広帯域の
場合、アナログ微分器で微分値X’,Y’を得るのでは
必要精度が出せないので、ディジタル演算で微分値
X’,Y’を得る場合を考える。X、Yを夫々同時にサ
ンプリングし、そのサンプル値を……XK-1、XK、X
K+1……及びYK-1、YK、YK+1……とすると、微分値
X’,Y’は各サンプル値の差分値を得ればよいことに
なり、微分器としての利得係数を無視すれば、微分値を
得るためのディジタル演算手段は差分器となり、復調出
力Dは数5で表わせる。
YK-1)2−(XK+1−XK+1+YK)2+(XK+1−XK+1−
YK)2 従って微分操作も含めれば、数5に示すように、4つの
項(夫々3つのサンプル値の和と差からなる)の2乗値
を求め、さらにそれらの和と差を求めれば復調出力が得
られることになる。
を求めるためアナログ微分器を用いたのでは必要精度が
得られないので、ディジタル処理による差分演算を行な
う場合、乗算器は演算に時間を要するため2乗値N2を
書き込んであるROMを活用するのがコスト的に有利で
ある。しかしこのROMを用いるとすると、差分演算も
含めた場合、3種類の信号の加減算結果の2乗値を求め
ることを合計4回行ない、更にこの4つの2乗値を加減
算しなければ復調出力が得られない。このように従来の
方法では、ROMによる2乗値を求めるための演算操作
及び求めた後の演算操作が煩雑で、回路構成が複雑とな
る。そこで本発明の目的は上記演算操作を改良し極めて
簡単な構成でFM信号を復調できる新規な回路構成の直
接変換受信機用周波数弁別器を提供することにある。本
発明の他の目的は、特に微分(差分)演算以後の演算で
のROMの利用を前提としてその前後での演算を簡易化
することにある。
め、請求項1の発明の直接変換受信機用周波数弁別器
は、FM信号をベースバンドの同相信号成分と直交信号
成分に変換する直接変換手段と、上記両信号成分をディ
ジタル信号に変換するアナログ/ディジタル変換手段
と、上記両ディジタル信号の微分値を求める微分手段
と、上記両微分値の夫々の2乗値を求め、各2乗値の加
算値を求めてからその加算値の開平値を得ることによっ
て上記FM信号の復調出力を得る演算手段と、を備えた
ことを要旨とする。
て、上記演算手段はROM及び加算器から成り、該RO
Mには上記2乗値及び開平値が記憶されていることを要
旨とする。
えば、図1に示す構成となるが、要するに、原理的には
2軸成分X,Y夫々を微分し、それらの微分値夫々を2
乗したのち加算し、この加算結果を開平することにより
復調出力を得る構成とすればよく、その演算のための動
作原理を以下に説明する。
角周波数、Ωを基準信号からのFM信号の角周波数、θ
及びφを任意の基準からの位相とすれば、入力FM信号
g(t)、局発信号h(t)は、夫々数6,数7で表わされ、
すれば、夫々数8,数9で表わされる。
数11で表わされる微分値x’(t),y’(t)が得られ
る。
るが、係数の2は利得係数であるから、前述の場合同様
に無視して、Ω2を開平することによりΩを求めること
により復調出力を得る。
は、数14のようになり、
する方法があるが、これも繰り返し計算であるので、2
乗値と同様に、開平値を書き込んだROMを用いるほう
が手軽である。なお、数6〜数13の説明で明らかなよ
うに、本発明の方式では、基準としている局部発振信号
ωSの上下周波数に対する復調特性は偶対称になってい
る。したがって、局部発振搬送波の周波数はFM信号の
中心ではなく、FM信号帯域の外側直近に設定すべきで
ある。以上が本発明における復調の原理である。したが
って、この手順にしたがって演算するよう回路を構成す
れば、直接変換によりFMベースバンド信号を復調する
ことができる。
図1は本発明の直接変換受信機用周波数弁別器の一実施
例を示す回路構成図である。図1において、1はFM信
号の入力端子、2は局部搬送波発生器、3は90°移相
器、4,5は乗算器、6,7はローパスフィルタ(LP
F)、8,9はAGC(自動利得制御)つき増幅器(A
MP)、10,11のA/Dはアナログ/ディジタル変
換器、12,13は微分器、14,15は2乗器、16
は加算器、17は開平器、18はROM(読み出し専用
メモリ)、19は復調出力端子である。
たFM信号は、通常の直接変換の場合と同様、乗算器4
と5で、局部発振搬送波及び移相器3を介したそれと9
0°位相の異なる搬送波とで夫々乗算され、ローパスフ
ィルタ6,7を通じることによって、局部発振搬送波に
対し周波数がベースバンドに落とされた同相、直交の2
信号成分(数8、数9に相当)が得られる。この信号成
分はAMP8,9によりAGCをかけて一定振幅まで増
幅され、夫々A/D変換器10,11によりディジタル
信号に変換される。
において微分される。この微分演算は、数14から分か
るように、差分演算であって、レジスタと減算器で構成
される回路で実行することができる。微分器12,13
の出力は夫々2乗器14,15で2乗され、それらの出
力は16の加算器で加算される。この微分→2乗→加算
の演算が数14に相当する。加算器16の出力は開平器
17において開平され数15に示す演算による復調出力
が出力端子19に得られる。この2乗、開平の動作は前
述したように、ROMを利用でき、点線枠で示したよう
に、1つのROM18にまとめることも可能である。即
ち、図2に示すようにROM18には数12,13で示
す2乗値x’2 (t),y’2 (t)及び数15で示す開平値D
を記憶させておく。そして微分器12,13の出力に対
応する2乗値をROM18から読み出して加算器16に
加え、その加算出力に対応する開平値DをROM18か
ら読み出して復調出力を端子19に得る。
法では数5の演算が必要であったが、本発明によれば数
15に示すように単純化されるので、復調回路が簡単に
なり、容易に直接変換によるFM受信機用周波数弁別器
が実現できる。
である。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 FM信号をベースバンドの同相信号成分
と直交信号成分に変換する直接変換手段と、 上記両信号成分をディジタル信号に変換するアナログ/
ディジタル変換手段と、 上記両ディジタル信号の微分値を求める微分手段と、 上記両微分値の夫々の2乗値を求め、各2乗値の加算値
を求めてからその加算値の開平値を得ることによって上
記FM信号の復調出力を得る演算手段と、を備えたこと
を特徴とする直接変換受信機用周波数弁別器。 - 【請求項2】 上記演算手段はROM及び加算器から成
り、該ROMには上記2乗値及び開平値が記憶されてい
ることを特徴とする請求項1に記載の直接変換受信機用
周波数弁別器。
Priority Applications (2)
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