JPH1168592A - ノイズ成分除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベースバンドのディジタル信号に、該ディジ
タル信号の周波数帯に重なる周波数帯のノイズ成分が重
畳されていても、そのノイズ成分を有効に除去できるよ
うにする。 【解決手段】 入力信号の電圧がディジタル信号の２値
の電圧レベルの中間電圧であるときに、ディジタル信号
の符号識別可能な信号成分を通過させる遮断周波数と
し、入力信号の電圧が中間電圧より高くなる程および低
くなる程、遮断周波数を低下させる電圧制御ＬＰＦ２を
設け、このフィルタの出力信号を２値の電圧レベルの信
号に変換する波形整形回路３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ベースバンドの
ディジタル信号に重畳されているノイズ成分を除去する
ノイズ成分除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりセンサや通信機などにおいて、
受信回路のベースバンドのディジタル信号は所望の信号
に対してノイズが重畳された状態で受信されるのが一般
的である。この信号対ノイズの比であるＳ／Ｎ比が小さ
いと、たとえばセンサの場合には検出精度が低下し、通
信機の場合にはビットエラーレイトが増大する。

【０００３】一般にＳ／Ｎ比を向上させるためには各種
の周波数フィルタが使用される。これらのフィルタは、
信号とノイズの周波数成分が異なることを利用するもの
であり、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）、低域通過フィル
タ（ＬＰＦ）、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）などが用い
られる。

【０００４】たとえば通信機の場合、信号の乗るキャリ
ア周波数帯と、自分にとっては妨害となる隣接チャンネ
ルのキャリア周波数帯の信号、またはこれより更に離れ
ている周波数帯であっても、大きな妨害を及ぼすキャリ
ア周波数信号を分離するために、バンドパスフィルタが
一般的に使用される。因みにスーパーヘテロダインなど
の技術は、限られた性能のバンドパスフィルタを用い
て、所定の信号成分のみを分離抽出するために開発され
た技術といえる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記通信機の例で説明
すれば、送信信号は受信側で妨害波を分離した後に復調
され、ベースバンド信号となる。従って送受信の際に混
入するノイズ成分が除去された状態で元の信号成分が再
生されることになる。

【０００６】しかしながらベースバンド信号自体にノイ
ズが重畳され、しかもそのノイズの周波数帯がベースバ
ンド信号の周波数帯と重なるような場合には、当然、上
述した周波数フィルタを用いてもノイズ成分を除去する
ことはできない。

【０００７】一般に、２値の電圧レベルをとるベースバ
ンドのディジタル信号を扱う回路において、ハイレベル
とローレベル（“１”と“０”）がランダムに現れるデ
ィジタル信号によりたとえばＰＳＫ変調された変調波を
同期検波したとき、その検波出力を、横軸に位相、縦軸
に電圧をとってプロットすると、図８に示すようなアイ
パターンと呼ばれるパターンが現れる。波形の位相ひず
みは図の横軸方向のズレとなって現れ、電圧レベルの変
動は図の縦軸方向のズレとして現れる。このアイパター
ンの中央付近に空きがあれば符号誤りを起こすことなく
ディジタルデータの識別再生が可能であるが、この空き
の部分が閉じてしまう（目が閉じる）と０／１の判定が
できなくなり、大きな符号誤りが発生する。ベースバン
ド信号にノイズが重畳されていれば、そのノイズ成分の
電圧が大きくなる程、アイパターンの縦軸方向の開きが
小さくなるため、ビットエラーレイトが増大することに
なる。

【０００８】この発明の目的は、ベースバンドのディジ
タル信号に、該ディジタル信号の周波数帯に重なる周波
数帯のノイズ成分が重畳されていても、そのノイズ成分
を有効に除去できるようにしたノイズ成分除去装置を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明のノイズ成分除
去装置は、請求項１に記載のとおり、２値の電圧レベル
をとるベースバンドのディジタル信号にノイズが重畳さ
れている信号を入力し、該入力信号の電圧が前記２値の
電圧レベルの中間電圧であるときに、前記ディジタル信
号の符号識別可能な信号成分を通過させる遮断周波数と
し、前記入力信号の電圧が前記中間電圧より高くなる程
および低くなる程、前記遮断周波数を低下させる低域通
過フィルタと、該低域通過フィルタの出力信号を２値の
電圧レベルの信号に変換する波形整形回路とを設ける。

【００１０】上記低域通過フィルタとしては、請求項２
に記載のとおり、入力信号の電圧に応じてインピーダン
スの変化する電圧可変抵抗素子とコンデンサを用いて構
成する。

【００１１】このように、入力信号の電圧が２値の電圧
レベルの中間電圧より高くなる程および低くなる程、低
域通過フィルタの遮断周波数を低下させるようにしたた
め、ノイズ成分の周波数帯がディジタル信号の周波数帯
に近接するものであっても、重畳されているノイズ成分
の電圧レベルが高い程、そのノイズ成分が低域通過フィ
ルタの遮断域により効果的に抑圧されることになる。し
かも、これとともにディジタル信号の符号識別が可能な
信号成分より高い周波数成分のノイズも同時に除去され
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明の実施形態に係るノイズ
成分除去装置の構成を図１〜図７を参照して説明する。

【００１３】図１はノイズ成分除去装置の全体の構成を
示すブロック図である。この装置は入力信号を一定の増
幅率で電圧増幅する増幅器１、電圧制御低域通過フィル
タ（以下低域通過フィルタをＬＰＦと言う。）２、波形
整形回路３とから構成する。増幅器１は入力信号を一定
増幅率で電圧増幅する。電圧制御ＬＰＦ２は制御電圧に
応じて遮断周波数を変化させて遮断周波数以下の周波数
帯域を選択通過させる。波形整形回路３は入力信号を２
値の電圧レベルをとるディジタル信号に波形整形する。

【００１４】図２は図１に示した電圧制御ＬＰＦ２の構
成を示す回路図である。この電圧制御ＬＰＦは抵抗Ｒと
コンデンサＣのＲＣ回路として構成する。ここでＲは制
御電圧に応じてそのインピーダンスが変化する電圧可変
抵抗素子である。このＲＣ回路によって、遮断周波数ｆ
ｃはｆｃ＝１／２πＲＣで表され、遮断周波数ｆｃにお
けるゲインは−３ｄＢとなり、それ以上の周波数では−
６ｄＢ／オクターブの変化率でゲインが低下する。

【００１５】図３は図２に示した電圧可変抵抗素子の特
性を示す図である。制御電圧が０Ｖであるとき所定の抵
抗値を示し、制御電圧が正または負のいずれであっても
その絶対値が増大する程、抵抗値が増大する。したがっ
て、制御電圧が０Ｖのとき、電圧制御ＬＰＦの遮断周波
数が最も高く、制御電圧の絶対値が増大する程、電圧制
御ＬＰＦの遮断周波数は低下することになる。

【００１６】図４は上記電圧制御ＬＰＦのゲイン特性を
示す図である。制御電圧が０Ｖであるときの遮断周波数
はｆｃ０であり、制御電圧が印加されると遮断周波数は
ｆｃ１で示すように低下する。制御電圧の絶対値が増大
する程、この遮断周波数ｆｃ１は低下する。

【００１７】図５は上記電圧制御ＬＰＦのより具体的な
回路構成例を示す図である。同図においてＱ１，Ｑ２は
それぞれ接合形ＦＥＴであり、そのソース同士およびゲ
ート同士を接続し、入力電圧信号がゲートに対して制御
電圧として印加されるように接続している。Ｒ１，Ｒ２
はＦＥＴＱ１，Ｑ２に対するゲートバイアス電圧印加用
抵抗であり、Ｖｂはそのバイアス電圧を示している。こ
の２つのＦＥＴおよびゲートバイアス回路が図２に示し
た電圧可変抵抗素子Ｒ部分に相当する。そして図５にお
けるコンデンサＣｏが図２におけるコンデンサＣに対応
する。

【００１８】図５において、ゲートバイアス電圧Ｖｂ
は、Ｑ１のドレイン電圧が０Ｖであるときに、Ｑ１とＱ
２のドレイン間の抵抗値がもっとも小さくなるように定
めておく（通常、Ｖｂ＝０である。）。これによって、
ゲート電圧の絶対値が高い程、すなわち入力電圧の絶対
値が高い程、Ｑ１とＱ２のドレイン間の抵抗値が増大す
ることになる。

【００１９】このようにして、入力電圧の絶対値が高い
程、遮断周波数が低下する特性を有する電圧制御ＬＰＦ
を構成する。

【００２０】図６は入力信号と電圧制御ＬＰＦを通した
信号の波形および波形整形後の波形の関係を示す図であ
る（Ａ）は入力信号、（Ｂ）は電圧制御ＬＰＦを通した
後の波形であり、この二つを比べれば明らかなように、
高周波のノイズ成分が除去されるとともに、ａで示す、
絶対値の大きな電圧レベルのノイズ成分が、ｂで示す絶
対値の小さなノイズ成分に比べてより減衰され、ディジ
タル信号の信号成分に重なるノイズ成分が有効に除去さ
れる。図６の（Ｃ）は（Ｂ）に示した波形を波形整形し
た後の波形であり、（Ｂ）に示す波形を単に所定のしき
い値（通常０Ｖであるが、ヒステリシスをもたせてもよ
い。）で２値化することにより、ノイズ成分の除去され
たディジタル信号を得る。

【００２１】図７はノイズ成分除去後のアイパターンの
例を示す図である。図８に示したアイパターンと比較す
れば明らかなように、縦軸方向の開きが大きくなり、ビ
ットエラーレイトが減少することがわかる。

【００２２】尚、上述の実施形態では入力電圧に応じて
抵抗値が変化するように回路を構成したが、入力電圧に
応じて静電容量が急激に変化するコンデンサ素子を用い
て、入力電圧に応じて遮断周波数が変化する電圧制御Ｌ
ＰＦを構成してもよい。

【００２３】

【発明の効果】請求項１，２に記載の発明によれば、ベ
ースバンドのディジタル信号に、該ディジタル信号の周
波数帯に重なる周波数帯のノイズ成分が重畳されていて
も、そのノイズ成分を有効に除去してＳ／Ｎ比を高める
ことができる。そのため、たとえばセンサの場合には検
出精度が向上し、ディジタルデータを伝送する通信機の
場合にはビットエラーレイトが低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態に係るノイズ成分除去装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】電圧制御低域通過フィルタの構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】電圧可変抵抗素子の制御電圧に対する抵抗値の
変化の例を示す図である。

【図４】電圧制御低域通過フィルタの特性を示す図であ
る。

【図５】電圧制御低域通過フィルタの回路構成例を示す
図である。

【図６】ノイズ成分除去装置における各部の波形例を示
す図である。

【図７】本願によるアイパターンの例を示す図である。

【図８】従来のアイパターンの例を示す図である。

【符号の説明】

Ｑ１，Ｑ２−ＦＥＴ Ｒ１，Ｒ２−ゲートバイアス回路用抵抗 Ｃ１−ＤＣカット用コンデンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２値の電圧レベルをとるベースバンドの
   ディジタル信号にノイズが重畳されている信号を入力
   し、該入力信号の電圧が前記２値の電圧レベルの中間電
   圧であるときに、前記ディジタル信号の符号識別が可能
   な信号成分を通過させる遮断周波数とし、前記入力信号
   の電圧が前記中間電圧より高くなる程および低くなる
   程、前記遮断周波数を低下させる低域通過フィルタと、
   該低域通過フィルタの出力信号を２値の電圧レベルの信
   号に変換する波形整形回路とを設けて成るノイズ成分除
   去装置。
2. 【請求項２】 前記低域通過フィルタを、前記入力信号
   の電圧に応じてインピーダンスの変化する電圧可変抵抗
   素子とコンデンサとから構成したノイズ成分除去装置。