JPS5912214B2 - 同期信号発生回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は入力信号に同期した信号を発生する同期信号発
生回路に関する。

第１図は従来のこの種の回路の一例を示すブロック図で
、図中１は入力端子２に与えられた信号を振幅制限する
第１の振幅制限器、３はコンデンサ４を介して第１の振
幅制限器１の出力を与えられる第１の電圧可変容量コン
デンサである。

そして５は第１の電圧可変容量コンデンサ３に接続され
て共振回路を構成する２次巻線５ａを有する第１のイン
ダクタンス、６は上記２次巻線５ａから与えられた信号
を振幅制限する第２の振幅制限器である。

そして７は第１、第２の各振幅制限器１゜６の出力の位
相を比較する第１の位相比較器、８は第１の位相比較器
７の出力を濾波して低域だけを通過させる第１の低域通
過濾波器である。

さらに９はコンデンサ１０を介して第２の振幅制限器６
の出力を与えられる第２の電圧可変容量コンデンサ、１
１は第２の電圧可変コンデンサ９に接続されて共振回路
を構成する２次巻線１１ａを有する第２のインダクタン
スである。

そして１２は上記２次巻線１１ａから与えられた信号を
増幅する緩衝増幅器でこの出力は出力端子１３へ出力さ
れる。

そして１４は、第２の振幅制限器６と緩衝増幅器１２の
出力の位相を比較する第２の位相比較器、１５は第２の
位相比較器１４の出力を増幅し、コンデンサ１６を介し
て第１の電圧可変容量コンデンサ３の印加電圧を制御す
る電圧増幅器である。

そして１γは第２の位相比較器１４の出力を濾波して低
域だけを通過させる第２の低域通過濾波器、１８は第２
の電圧可変容量コンデンサ９へ所定の電圧を印加する直
流電源である。

そうして、入力端子２へある周波数の交流信号を与える
と、第１の振幅制限器１によってこの振幅変化成分を除
去し、一定振幅の信号をコンデンサ４を介して第１の電
圧可変容量コンデンサ３と第１のインダクタンス５から
なる共振回路に与える。

そしてこの共振回路の２次巻線５ａに誘起された電圧は
さらに第２の振幅制限器６によって振幅制限されたコン
デンサ１０を介して第２の電圧可変容量コンデンサ９と
第２のインダクタンス１１からなる共振回路に電圧を誘
起させる。

そして上記第２のインダクタンス１１の２ 次巻線１１
ａに誘起された信号は緩衝増幅器１２を介して出力端
子１３に出力される。

ここで入力端子２に与えられた信号が単一信号で、周波
数が一定で、かつ位相の時間的変動が無い場合、第１の
位相比較器７で比較される信号波形は矩形波である。

そしてこの第１の位相比較器７の入力信号の位相差θと
出力電圧との関係は第２図に示す曲線で表わされ、図中
Ａ点、すなわち位相差θがπ／２、出力電圧０の点が安
定点となりこの状態を維持するように第１の電圧可変容
量コンデンサ３および第１のインダクタンス５からなる
共振回路を制御する。

そして低域通過濾波器８は第１の位相比較器７の出力の
所定の低い周波数範囲の通過を許容して第１の電圧可変
容量コンデンサ３の印加電圧を制御する。

すなわち、第１の位相比較器７、低域通過濾波器８、第
１の電圧可変容量コンデンサ３、第１のインダクタンス
５、第２の振幅制限器６からなる閉ループは第１の振幅
制限器１からの信号をリファレンスとする第１のフェー
ズロックドループ（以下ＰＬＬ１と略称する）を形成し
ている。

なおこのＰＬＬ、では第２図に示されるように第１の位
相比較器７０安定動作領域はＡ点を含む２ｎπと（２ｎ
＋１）π（Ｈ＝＝Ｑ ？ ｉ ｔ ２ ｖ・−・）の間
でこの範囲外は不安定領域でループは安定しない。

一方第２の位相比較器１４、第２の低域通過濾波器１７
、第２の電圧可変容量コンデンサ９、第２のインダクタ
ンス１１、および緩衝増幅器１２からなる閉ループは第
２の振幅制限器６からの信号ヲリファレンスとする第２
のフェーズロックドループ（以下ＰＬＬ２と略称する）
を形成している。

したがって、第２の振幅制限器６の出力信号と緩衝増幅
器１２の出力信号は互にπ／２ラジアンの位相差を有し
、入力端子２の信号と出力端子１３の信号との位相差は
０またはπラジアンとなるが通常はこの位相差はＯラジ
アンとなるようにしている。

そして上記入力端子２に与えられた信号の位相が＋Δθ
だけ変動すると、第１の位相比較器７の出力は第２図、
図示２１点となり第１の低域通過濾波器８を介して第１
の電圧可変容量コンデンサ３を制御してこの共振回路の
位相を変化させて上記第１の位相比較器７の出力が第２
図図示Ａ点になるように制御する。

同様にＰＬＬ２の第２の電圧可変容量コンデンサ９、第
２のインダクタンス１１も制御される。

したがって入力信号の位相の変動Δθが定常であれば入
力端子２に入力された信号の周波数が定常的に変化した
ことに相当し、ＰＬＬ１．ＰＬＬ２はこの周波数にトラ
ッキングする特性を有する。

一方電圧増幅器１５、コンデンサ１６は交流増幅器を構
成し定常的な位相の変動Δθに対しては第２の位相比較
器１４からの信号が与えられてもコンデンサ１６の出力
には信号は発生しない。

一方上記位相の変動Δθが時間の経過とともに高速で変
動した場合、すなわち、入力端子２に与えられた信号の
位相が高速で変動した場合は初期条件として第１、第２
の位相比較器７，１４０出力が第２図図示Ａ点に設定さ
れていたとすると上記第１、第２の位相比較器７，１４
の出力は第２図図示Ａ点を動作点として、交流的に変動
する。

しかしながら第１、第２の低域通過濾波器８゜１７の時
定数によって、第１の電圧可変容量コンデンサ３と、第
１のインダクタンス５および第２電圧可変容量コンデン
サ９と第２のインダクタンス１１の位相は第１、第２の
位相比較器７，１４によって第２図Ａ点の電圧を生じる
ように保持される。

すなわち位相の変動の速度が第１、第２の低域通過濾波
器８，１７の時定数の逆数よりも十分に大きいときは第
２図図示Ａ点を動作点とした交流電圧が誤差電圧として
第１、第２の位相比較器７，１４の出力に現われる。

この電圧変動は電圧増幅器１５で増幅されコンデンサ１
６を介して第１の電圧可変容量コンデンサ３を制御する
。

この制御は第２の位相比較器１４の出力に発生する誤差
電圧を打消すように、すなわち逆共振がなされる。

したがって入力信号の位相が変動しても第２の振幅制限
器６の出力信号と緩衝増幅器１２の出力信号との位相差
は、常にπ／２ラジアンに保たれるとともに、上記逆共
振によって第２の振幅制限器６の出力信号の位相変動が
抑圧されるから出力端子１３には時間的に位相の変動し
ない出力信号が得られる。

すなわち上述の説明から明らかなように出力端子１３の
出力信号の位相は入力端子２に印加された信号の定常的
位相の変化、あるいは定常的周波数の変化にロックして
いるので速い位相変化は追従しない。

そして位相の変化の速さに対する応答は第１、第２の低
域通過濾波器８，１７の時定数および電圧増幅器１５、
コンデンサ１６の低域特性によって決定される。

したがって第１図に示す従来の装置には次のような欠点
がある。

今、入力端子２に次の１）式に示す信号が与えられたと
する。

Ｆ’（ｔ）＝αＳ １ ｎ（ｚ） ｏｊ＋β５ｉｎ（ω
。

十Δω） ｔ・・・・−１）ただしα、βは振幅を表わ
す係数、 ω０．ω０＋Δωは角周波数、 この１）式をベクトル図で表わすと第３図に示す通りで
ある。

このｌ）式においてα〉βが成立するときは第３図ａに
示すように第１項の成分を表わすベクトルＯＡを基準に
した場合第２項の角周波数は第１項の角周波数よりも犬
であるから第２項を表わすベクトルに１はＡを中心とし
て反時計方向に回転する。

したがってこの時の合成ベクトルＯＢのベクトルＯＡに
対する偏角δは±π／２を越えることはない。

もしこのような信号が入力端子２に与えられＰＬＬ１
、ＰＬＬ２の安定点Ａを１）式の第１項の成分に合わし
たとすれば第３図のベクトルＡＢにもとづく位相の変動
分、すなわち合成ベクトルＯＢのＯＡからの偏角δに相
当する位相角に対応した出力が第１、第２の位相比較器
７．１４から発生される。

しかし偏角δは±πカ以内にあるため上記第１、第２の
位相比較器７゜１４は安定領域内を動作するだけで誤動
作することはない。

一方第１）式でα〈βのときは第３図すに示すようにベ
クトルＡＢがＡを中心に回転したときＢがＯ付近を通過
する際に明らかにベクトルＯＢのベクトルＯＡに対する
偏角δは、たとえばＢ′において±π／２を越えること
が分かる。

したがってこのような状態では第１、第２の位相比較器
７゜１４は非安定領域の出力を生じることになる。

しかしながらＰＬＬ１ 、ＰＬＬ、、は第１、第２の比
較器７，１４に安定領域の出力を生じるように動作する
ために非安定領域の出力を生じたことによって誤動作す
る。

この誤動作によって出力端子１３にあられれる信号の位
相が不規則に変動し、入力端子２に印加された信号に同
期した信号を得ることはできない。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので入力信号の
条件にかかわらず位相の早い変動にも確実に追従して正
確に同期した信号を得ることができる同期信号発生回路
を提供することを目的とするものである。

以下本発明の一実施例を第１図と同一部分に同一符号を
付与して示す第４図を参照して説明する。

すなわち、■）式に示す信号が入力端子２に印加された
とき誤動作しないようにするために第１）式においてα
〉βの条件下では第１図に示す装置も正常に動作し、出
力端子１３に得られる信号は入力信号の位相にロックし
た一定振幅の信号波であるから、これを入力にフィード
バックして入力信号がα〈βであっても、振幅制限器に
与えられる信号がα〉βとなるようにする。

このようにすれば入力信号は次の２）式で示される。

Ｆｌ（ｔ）−＝αｓｉｎω。

ｔ＋β５ｉｎ（ωｏ＋Δω）ｔ＋γｓｉｎω ｔ ・・
・・・・２） したがって上記２）式のγが次の３）式を満足するよう
に制御すればよい。

（α＋γ）〉β ・・・・・・３）そして
第４図において２０は緩衝増幅器１２の出力を端子２１
に与えられる信号によって利得制御して増幅する増幅器
である。

そして２２は増幅器２０の出力をレベル調整するレベル
アジャスター、２３は入力端子２に与えられた信号とレ
ベルアジャスター２２の信号を加算して第１の振幅制限
器に与える加算器である。

そして第５図は上記３）式を満足するベクトル図を示す
もので図中ベクトル局が２）式第３項に該当し、ベクト
ルｄｔのベクトルＯＡに対する偏角δは明らかに±π／
２を越えることはない。

そして第４図の回路において増幅器２０を固定利得とし
たときは２）式でα≦γが成立すると、第１、第２の位
相比較器７，１４の出力は２）式第３項の成分が支配的
となってシステム全体が発振し、誤動作する。

そこで上記実施例では増幅器２０を可変利得増幅器とし
α〉γが常に成立するように端子２１に制御信号を与え
る。

したがって第１、第２の位相比較器７，１４の出力は２
）式第１項の成分によるものが支配的となり正常な動作
がなされる。

したがってたとえば振幅変調による通信において少くと
も搬送波と、単一側帯波とを含む信号波が伝送された場
合、受信機において送られた搬送波に正確に位相ロック
した復調用の搬送波を作り同期検波することができる。

このような放送波はたとえば次の４）式で示される。

Ｆ ＡＭ（ｔ）＝ａｓｉｎωを十Σｂｎｓｉｎ（（ω十
Ωｎ）ｔ＋φｎ） ・・・・・・４）ただしａ
は搬送波の振幅 ｂｎは単一側帯波の振幅（変調信号振 幅の関数） Ωｎは変調信号の角周波数 φｎは変調信号の初位相角 ωは搬送波の角周波数 ここで一例として４）式において第２項が一信号成分の
みから成る場合について考えると次の５）式で示される
。

ＦＡＭ １（ｔ）＝ ａ ｓ ｉ ｎωｔ＋ｂ１ ｓ
ｉ ｎ（（ω＋Ω１）ｔ＋φ１）・・・・・・５）した
がって５）式の（Ω１ｔ＋φ１ ）を一項と考えると５
）式は１）式と等しくなる。

したがって側帯波のレベルが搬送波のレベルより大きく
なるような変調方式の信号波も、搬送波に正確に位相ロ
ックした信号を得ることによって同期検波することがで
きる。

このような場合、伝送される情報は側帯波に含まれてい
るので、このような通信方式においては極めて大きな効
果を得ることができ、側帯波に立脚すれば搬送波抑圧単
一側波放送波による通信を可能にすることができる。

またこのような方法を拡張すれば、たとえば搬送波の上
側帯波と下側帯波をそれぞれ別情報で変調するステレオ
放送の同期検波用の復調搬送波を得ることもでき、しか
もこのような放送波の搬送波の振幅を抑圧することがで
きる。

このような放送波はたとえば次の６）式で示される。

ＦＡＭＳ （ｔ）＝ ａ ｓ ｉ ｎωｔ＋Σｂｎｓｉ
ｎ（（ω＋Ωｎ）を十φｎ）＋Σｃｍｓｉｎ（（ω＝Ω
□）１＋φ□） ・・・・・・６）た
だしｂｎは上側帯波の振幅（変調信号振幅の関数） Ωｎは上側帯波を生じさせる変調信号・ の角周波数、 φｎは、上側帯波を生じさせる変調信 号の初位相角、 ｃｍは下側帯波の振幅（変調信号振幅 の関数） Ω□は下側帯波を生じさせる変調信号 の角周波数、 φ□は下側帯波を生じさせる変調信号 の初位相角、 この６）式においてｂｎ２ｃｍあるいはφ。

。φ。

は伝送される情報の混合された信号によって生じた側帯
波の振幅でもよい。

そして上記６）式に示される信号を第４図に示す回路に
与え出力側からフィードバック信号を入力側に加え、か
つ上記６）式のＦ Ａ Ｍ Ｓ （ｔ）のベクトルと６
）式第１項を示すベクトルの偏角が常に±π／２以下の
偏角となるようにフィードバック量を制御する。

このフィードバック量の制御のためには、たとえば第６
図に示す受信機の一実施例に於てゲインを制御するＡＧ
Ｃ信号等を用いるようにすればよい。

以上詳述したように本発明は入力信号をリファレンスと
する第１のフェーズロックドループの出力をリファレン
スとする第２のフェーズロックドループを設け、この第
２の７エーズロツクドループの出力をフィードバックし
て上記入力信号に加算するようにしたものである。

したがって、入力信号の位相が高速で変動した場合も確
実に入力信号に同期した信号を得ることができる同期信
号発生回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の同期信号発生回路の一例を示すブロック
図、第２図は上記回路の動作を説明するグラフ、第３図
ａ、ｌ）は上記回路の動作を説明するベクトル図、第４
図は本発明の一実施例を示すブロック図、第５図は上記
実施例の動作を説明するベクトル図、第６図は上記実施
例を用いた受信機の一例を示すブロック図である。 ＰＬＬ１・・・第１の７エーズロツクドループ、ＰＬＬ
２・・・第２のフェーズロックドループ、２３・・・加
算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 人力信号をリファレンスとする第１のフェーズロッ
   クドループと、この第１のフェーズロックドループの出
   力をリファレンスとする第２の７エーズロツクドループ
   と、この第２のフェーズドロックループの出力をレベル
   制御してフィードバックし上記入力信号に加算するフィ
   ードバック系とを具備したことを特徴とする同期信号発
   生回路。