JPS5931258B2 - セイギヨソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はＸＹ複素振幅平面上に配置されたＮ個の点を
各々送信符号に割当てて送信する振幅位相変調方式（Ａ
ｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔＫｅｙ
ｉｍｇ−ＡＰＫ）の変調波に対する受信側のオフセット
、振幅制御のように、平面上のパターンを正規の位置に
正しい大きさに戻す制御に関するものである。

従来の振幅位相変調波に対する受信側のオフセット、振
幅制御は前者については変調波の直流成分を零にする制
御、後者は受信電力を一定値にする制御が各々一般的手
法であつた。

この手法の欠点はＡＰＫ変調波の平均電力が送信器への
ベース・バンド信号の負荷状態で絶えず変化するような
系には適用できない点である。このような系に対しては
、変調波を複素振幅平面上で観測した時に見えるＮ個の
停留点の集合を一つのパターンと考え、このパターンを
正規の位置と正しい大きさに制御すると言う考え方をす
ると、上記の欠点は除かれる。この発明の目的は、一般
の振幅位相変調波の受信側オフセット、振幅制御系に適
用可能な平面上の既知の・くターンを正規の位置に正し
い大きさに戻す一般のパターン正規イヒ制御装置を提供
することである。

この発明によれば、大きさが変化し、その位置が非回転
的に移動しているＸＹ平面上のパターンを正規の位置に
正しい大きさに戻すＸ側制御で、制御用参照点がＹ軸の
いづれか一方のみにしかも、２≦ｎなるｎ個存在する制
御において、前記参照点を別々の窓より見通すことので
きる窓装置と、各窓から見通すことのできるＸＹ平面上
の参照点の位置と、前記窓が各々囲む参照点の標準位置
との差異を各々Ｘ１、Ｘ２・・・・・・Ｘｎとする時、
前記ｎ個の参照点群から全く同じではない２つの参照点
群を作り、前記参照点群の内、全体としてＹ軸からより
近くにある参照点群に対する差異情報群をＸ軸側のオフ
セット誤差として、他方の群に対する差異情報群をＸ軸
側の寸法誤差として出力する所の検出装置と、前記検出
装置の出力に従つてｘ軸のオフセツトと寸法を各々制御
する制御器とを含むことを特徴とする制御装置を提供す
ることができ、各Ｆｈｌ御の誤差検出器も単純な構造を
持ち、寸法制御に対しても制御対象たるパターンの大き
さや、その一部の長さを測るような誤差検出器は用いな
い。

次にこの発明について図面を参照して詳細に説明する。

第１図に示すように、点１１０，１１１を結ぶ線分１９
０が所定の長さで定められた位置、点１１０″，１１１
′に落ち付くような制御を考える。

Ｆｂｌ卿手段としては、点１１０，１１１を同時に同じ
量だけ左右へ動かすオフセツト制御と零レベルを示す中
心線１０１を中心に左右に対象的に半平面を伸したり縮
めたりする振幅制御の２つだけを考える。点１１０とそ
の正規の位置１１０５との差異をｕ、点１１１とその正
規の位置１１ｆとの差異をｖとする時、ｕを基にオフセ
ツト制御を掛け、ｖを基に振幅制御を掛ける。すなわち
振幅制御に当つて線分１９０の長さを測定することなく
、その単なる一端点１１１の位置情報のみに注目して制
御を掛ける。このような制御系のシグナル・フロー・グ
ラフを表わしたのが第２図である。あるシステムの挙動
を解析しようとする時、そのシステムを数式で先ず表現
する。これがシステム方程式で通常は微分方程式で表わ
される。システム方程式は本質的に変数間の量的関係し
か表わしていない。従つてシステム方程式だけでは、そ
のシステムの全貌をとらえにくい。シグナル・フローグ
ラフは、複雑なシステムを直観的に表現することができ
、とくに閉ループ伝達特性を容易に求め得ることになる
。第２図を詳細に説明しよう。

このシステムには本質的な状態変数としてオフセツト制
御回路によるオフセツト補償量（制御量）Ｕと、レベル
補償量（制御量）Ｖがある。次に目に見える量として、
信号点１１０の正規の位置１１０５からのずれｕと、信
号点１１１の正規の位置１１ｆからのずれｙがある。オ
フセツト制御はループ・フイルタ５００を含んだループ
で差異ｕを零にするべく働き、振幅制御はループ・フイ
ルタ５０１を含んだループで差異ｖを零にするべく働く
。ループ・フイルタを各々直流利得Ａ，Ｂを有する完全
積分器とし、また外部から加わるオフセツト変動をＵＯ
レベル変動をＶ。として、システム全体の挙動を表現す
るシステム方程式は以下の如くとなる。まず外部から加
わるオフセツト変動Ｕ。

はｕとｖを同じ量だけ変化させる。（１）、（３）には
従つてＵＯが同一極性で含まれている。これは第１図か
られかる様に正規の信号点位置が、どこに有ろうとオフ
セツトは各々２つの信号点を同一方向に同一量だけ変化
させることから明らかである。次に外部から加わるレベ
ル変動Ｖ。

の影響を考える。レベノ４１１御は（変数×変数）を扱
うので、線形方程式では表わせないために、ここではレ
ベル変動が小さい場合を考え、あるレベル変動により信
号点１１１にＶ。なるずれが発生した時、信号点１１０
にはＶ。のδ倍だけのずれが発生するような線形近似を
行つて考える。第１図で、信号点１１０と１１１とが零
レベル１０１をはさんで対称の位置に設定されていると
き、第１図全体が大きくなつたとすると、信号截１１０
は左側に、信号点１１１は右側に各々ずれるが、ずれの
絶対値はその対称性ゆえ同一である。従つてこの場合の
δは−１となる。同様に制御信号ＵとＶの影響も同様に
働く。すなわちＵはｕとｖに同一方向に同一量だけ、Ｖ
はｕとｖを逆方向に１：δの割合で変化させる。図中δ
は点１１０′，１１『と零レベル１０１との関係で定ま
る定数で、点１１０″の零レベル１０１に対する座標値
をα。、点１１１″の零レベル１０１に対する座標値を
βｏとするとδは−ＡＯ／βｏとなる。すなわち、振幅
制御による信号点の移動は第１図の零レベル１０１上で
は零で、零レベルから離れるに従つて大きくなる。また
第１図の場合、信号点１１０，１１１は零レベルを挾ん
で存在しているので、振幅制御ないし振幅変動による信
号点の移動方向は逆方向であるが、これら２信号点が零
レベルに対して同一方向に存在している場合には同一方
向に移動することになる。第２図の係数δはこの効果を
示している。第１図の様な信号点配置の時、外的にレベ
ル変動があつた場合、信号点１１１の変移Ｖにはその影
響が直接表われるが、信号点１１０の変移ｕは逆方向、
しかも信号点１１１に対する零レベルからの距離の違い
による係数（αｏ／βｏ）が加昧されるのでδ一一（α
ｏ／βｏ）となるのである。

同様に振幅制御ループのループ・フイルタ５０１の出力
に応じて起きるレベル変動も１ｔＶ１と１１ｕとでは１
と一δとの関係を保ちながら変化することになる。よつ
てこの。の影響はＵ，．ｖに対して各々（１）、（３）
式の様になる。またｕとＵとは積分器の入出力の関係に
あるので両辺を微分して 同様に これは各々（２）、（４）式に対応する。

以上得られた（１）〜（４）をシグナル・フローグラフ
で表記したのが第２図である。

第２図のｕと記してあるノードには４つの信号線が入つ
ている。

これが（１）の右辺の４つの項を表わしている。同様に
ｖと記してあるノードにも４つの信号線が入つている。
これが（３）式の右辺の４つの項を表わしている。Ｕと
ｕは（２）式により積分器（ループフイルタ）５００の
出力と入力に各々対応しており同様にＶとｖも（４）よ
り積分器（ループフイルタ）５０１の出力と入力に各々
対応している。

系の安定性を考える時、点１１０′，１１１′と零レベ
ル１０１との位置関係が影響する。３者の位置関係は第
１図、第３図、第４図で全てである。

今第２図のループ・フイルタ５００，５０１を単なる積
分器にして制御ループを一次ループとして考えるとこの
内第１図、第３図は安定な系を構成することが第２図の
特性方程式から分る。系の安定性を考察する時には、そ
の特性方程式Ｄ（Ｓ）の根がＳ一平面上のどこに存在す
るかを検証すればよい。Ｄ（Ｓ）は系の任意の入力と出
力との間の伝達特性Ｆ（Ｓ）の分母に共通にＦ（Ｓ）−
Ｐ（Ｓ）／Ｄ（Ｓ）（Ｐ（Ｓ）は入力と出力との間のパ
スにより変化する。

）の形で現われるので、いわば系のシグナル・フローグ
ラフの結線状態のみに依存する式である。Ｄ（Ｓ）は一
般にここでＬｉはシグナル・フローグラフの中のｉ番目
の一順伝達特性である。

で求まるΔから共通のノードを有するループの積を含む
項を除外して得られる。

これより第２図は、Ｌ１ ：リープフイルタ５００を含
むループＬ２：ループフイルタ５０１を含むループＬ３
：Ｕからループフイルタ５００、Ｖ１ループフイルタ５
０１を経てｕへもどるループの３つが考えられＬ，とＬ
２は各々Ｌ３に対し共通のノードを有するのでΔからＬ
１・Ｌ３とＬ２Ｌ３は除外される。

よつてＤ（Ｓ）−１−Ｌ１−Ｌ２−Ｌ３＋Ｌ，・Ｌ２と
なる。

ここでであるので となる。

ここでＤ（Ｓ）はＦ（Ｓ）の分母であるのでＦ（Ｓ）に
対し分子、分母共通にＳ２をかけることが許されるのィ
ＺＣｌ２ム訊、ＦコＪｌＬで表わせる。

ここでＡ．．Ｂはループ・フイルタ５００，５０１を各
々Ａ／Ｓ．Ｂ／Ｓなる積分器に置き代えた時のＤＣ利得
である。上式の根α、βはで表わせる。

制御の安定性は特性方程式Ｄ（Ｓ）の根（ポール）がＳ
平面上の右半平面に存在するか、左半平面に存在するか
で判別できる。すなわち根が全て左半平面に存在する時
に制御は安定となる。上式根号内の１＋δを１＋δ〉Ｏ
であるとすると、Ａ，．Ｂ＞Ｏであるのでと言うことが
言え、α、βくＯとなりＳ平面の左側に存在することに
なる。

（Ｈδ）〉Ｏなる場合に匍脚が安定となり、と言うこと
が言える。

上記（１）の条件は第１図の様に２信号点が零レベルを
挾んで存在する場合に対応し、（Ｉｉ）の条件は第３図
の様に２信号点が零レベルの片側に存在し、しかもオフ
セツト制御誤差を検出する信号点１１０″の方が、信号
点１１１′より内側に存在する場合に対応する。ここで
、特殊な場合として、第３図の１１０″，１１『が一点
に重なつている場合を考えると、δ＝−１となり（１＋
δ）−０であるので１Ａ＋Ｂ１＝（Ａ＋Ｂ）２−４Ａ−
ＢＸＯ・によつてα、βはＳ平面のＪｗ軸上に来ること
になり、これも安定な制御とは言えない。

一方、第４図の場合、δ〈Ｏで、しかも ｌδＩ〉１となり（１＋δ）〈Ｏとなることから１Ａ＋
Ｂ］〈 （Ａ＋Ｂ）２−４ＡＢ（１＋δ）となり、α、
βは必ずＳ平面上の右半面に存在する様に−なり、制御
は不安―定となる。

すなわち、零レベル１０１が点１１０′，１１「の外側
にある時、この零レベル１０１に近い方の点で振幅制御
を掛けると系は不安定になる。

従つてこのことさえ注意すれば別々の２点の位置情報に
よつて各々両制御は安定に掛けられる。さらに、これを
２次元的に考えてもＸＹ直交平面上のＸ軸側制御、Ｙ軸
側制御は全く独立であるので、系の安定性も各軸別々に
考えればよい。次にこのようなＸＹ直交平面上での匍脚
例を示す。

今第５図に示すようなＸ軸１００、Ｙ軸１０１で作られ
るＸＹ平面上に４点１１０，１１１，１１２，１１３か
ら成るパターンが座標Ｘ，，Ｙｌ、Ｘ２，Ｙ２、Ｘ３，
Ｙ３、Ｘ４，Ｙ４で定義されているとする。

このパターンの大きさとＸＹ平面上での位置を正しく保
持、修正する制御をこの発明になる制御装置で行なつて
みよう。第６図はこの発明の一実施例である。

まず制御すべきパターンは入力端子４０００よりＸ軸、
Ｙ軸のオフセツト、寸法を独立に変化させることのでき
る制御器である投映機４へ入り、投映機４の制御入力端
子４００１，４００２，４００３，４００４の入力に従
つて各々Ｘ軸側オフセツト、寸法、Ｙ軸側オフセツト、
寸法に変化が与えられて窓装置２へ投映される。窓装置
２は第５図に示すような円形窓２００，２０１を各々点
１１０，１１１を各々独立に見通せるように持つている
。従つて円形窓２００から見えるＸＹ平面上の点は、多
少正規の位置からずれていてもそれは点１１０と判断し
て、正規の位置Ｘｌ，Ｙｌからの差異Ｘ，，ｙｌは各々
減算器１０００，１０旧によつて求められる。同様にし
て点１１１のずれＸ２，ｙ２も各々減算器１００２，１
００３から求められる。減算器１０００，１００１，１
００２，１００３を含むプロツク１は検出装置を構成し
ている。前゜記検出装置の出力は制御フィルタ５００，
５０１，５０２，５０３を通り各々制御入力端子４００
１，４００２，４００３，４００４へ加えられＸ軸側寸
法、オフセツト、Ｙ軸側寸法、オフセツトの各制御信号
として働く。ここでこの発明の原理に示したように、Ｘ
１とＸ２の制御役割を代えても系は安定であるが、ｙ１
とＹ２の制御役割を交換Ｙ２で寸法制御を、Ｙ，でオフ
セツト匍卿を掛けると系は不安定になる。

ここに示した制御の動作原理では、２つの参照点を問題
にしたが、これを２つの参照点（信号点）群に置き代え
ることができる。この場合、制御の安定判別は各参照点
群の２つの重心点の位置関係によつて先の２点の場合と
同様に利用することができる。この時の差異情報ＴｌＶ
ｌ？と１Ｕ！ｔは先の参照点群に含まれる各参照点に対
する差異の和として考えることができる。今まで、制御
対象パターンに含まれる点は全て同時に観測できるもの
であつた。

ここで振幅位相変調波に対する受信側のオフセツト、振
幅制御を考えると、パターンを構成している各点は送信
符号そのものであるので一度に１点しか現われない。し
かし、このような系であつてもこの発明による制御装置
を用いて送信パターンを正規の位置に正しい大きさに保
持、修正させることができる。第７図は、複素平面上で
第６図のような４点１１０，１１１，１１２，１１３を
送信符号に持つ振幅位相変調波に対する受信側オフセツ
ト、振幅制御にこの発明による制御装置を応用した一実
施例である。振幅位相変調波は入力端子１０００πより
入り、掛算器１００１，１００２、一移相器１００３、
基準搬送波発生器１００６より成る復調器１へ入り、同
相、直交両成分は各々匍脚器であるオフセツト、振幅制
御用アンプ１００８，１００９、Ａ／Ｄコンバータ１０
０４，１００５を通り、前者からはＸ側成分、後者から
はＹ側成分が出力される。

この制御系は、その制御に第５図の点１１０，１１１か
らの情報のみで制御する方式である。減算器１０１０は
、点１１０の正規の座標値Ｘｌ，ＹｌのＸ成分Ｘ，を入
力から引いているので、その出力は受信符号がちようど
点１１０である時に受信符号の正規の位置からの差異Ｘ
１を示すことになる。この出力は、受信点がちようど点
１１０の時、窓装置２からの指示パルスφ，によつて次
のデータ・ラツチ回路１０１４へメモリされる。このデ
ータ・ラツチ回路の内容は次に受信点が点１１０である
時まで保持される。以下同様にしてデータ・ラツチ回路
１０１５，１０１６，１０１７は各々その前にある減算
器１０１１，１０１２，１０１３より受信点の正規の位
置からの差異Ｘ２，ｙｌ，ｙ２を保持することになる。
この４つの出力は各々制御フイルタ５００，５０１，５
０２，５０３を通り、前記オフセツト、振幅制御アンプ
１００８，１００９へ制御信号として加えられる。図中
プロツク１が検出装置を、プロツク２が窓装置を、プロ
ツク５が制御フイルタ群を表わしている。系の安定性に
ついては第６図に示した実施例と全く同じことが言える
。以上、この発明によれば、２次元上の静止パターンの
正規化から、時系列的にパターンの全容が表われる振幅
位相変調波の受信側オフセツト、振幅制御まで、制御用
の参照点が見出せるパターンに対する正規化が安定にで
きしかも構成の簡単な制御装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図はこの発明の原理を説
明するための図、第５図はＸＹ平面上に配置された４点
１１０，１１１，１１２，１１３の、この発明゛め制御
装置の、制御対象の一例を示す図、第６図はこの発明の
一実施例で、制御器としての投映機４、窓装置２、検出
装置１、フイルタ５００，５０１，５０２，５０３を含
む。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 大きさが変化し、その位置が非回転的に移動してい
   るＸＹ平面上のパターンを正規の位置に正しい大きさに
   戻すＸ側制御で、制御用参照点がＹ軸のいづれか一方の
   みにしかも、２≦ｎなるｎ個存在する制御において、前
   記参照点を別々の窓より見通すことのできる窓装置と、
   各窓から見通すことのできるＸＹ平面上の参照点の位置
   と、前記窓が各々囲む参照点の標準位置との差異を各々
   ｘ＿１、ｘ＿２・・・・・・ｘ＿ｎとする時、前記ｎ個
   の参照点群から全く同じではない２つの参照点群を作り
   、前記参照点群の内、全体としてＹ軸からより近くにあ
   る参照点群に対する差異情報群をＸ軸側のオフセット誤
   差として、他方の群に対する差異情報群をＸ軸側の寸法
   誤差として出力する所の検出装置と、前記検出装置の出
   力に従つてＸ軸のオフセットと寸法を各々制御する制御
   器とを含むことを特徴とする制御装置。