JPS5934742A - 乱れた伝搬媒質における高周波無線通信に用いられるクロツク周波数回復装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分デ）） 本発明は乱れた伝搬媒質におけるディジタル情報の伝送
に関し、通信リンクはほとんどの場合対流圏伝搬又は電
離層伝搬により確ケされ、そ［７てＩ■直視程階級の状
Ｆ）の如何にかかわらず、２つの端局間におけるディジ
タル情報の伝送のための装置で用いられるクロック周波
数回復装置に関する。

この種の通信リンクは時間により大きく変化する伝搬損
失を示す。連続する情報の伝送を保証するために、時間
にして僅かなパーセンテージの間に最大の伝搬損失が発
生した場合、所定の最小の通信品質を保証するために充
分な伝送の余裕を持つ装置を利用することは、経済的に
適当でなくまた多くの場合実際ト不可能でさえある。

（背景技術） この困難な問題を解決するために用いられる１段として
１，１６列する多数の伝送チャネルか用いられる。この
チャネルの４４　＋１は実質１−相違する。つまり、チ
ャネルが回し減衰すなわち伝搬損失を同１１ｊ；に受け
ることがないように確＼“ｆされている。これは、グイ
、＜−シチ動作を形成する効果を４１する。

すなわちこの動作において、異なるチャネルのイ１；け
は合成されると同時に、屯み関数が自動的に調節され最
良の品質を示すチャネルの品質に）しい品質を各々の瞬
時に得る。

用いられるタイパーシチのオーターには限度があり、特
に復調されかつ合成された信シＪ−の品質が大きく損な
われている間の電離層又は対流圏散乱伝搬の状態ドでは
、伝搬時間は困難なままである。

短かい時間区間（数ミリ秒から秒数の範囲内の変化を受
ける）において、得られる信−）対雑ｉ′を比は極めて
小さく、更にゼロに向うｒ＋（能性がある。

しかしながら実際は、復調されかつ合成されたアナログ
形式の信号をディジクル形式に＋Ｉｒ生じなければなら
ない。このために、この信号は２つのチャネルに変換さ
れる。

一クロック周波数回復チャネル 一回復されたクロック周波数により再生が１１なわれる
［１）生チャネル ＋ｌＴ生後、伝送装置は次の２つの信号を送出する。

−情報を含むディジタル信号列 一ティジタル信Ｖ）列と同相のクロック信号これらの２
つの信号はディジタル処理装置（マルチプレクサ′、コ
ンピュータ等）によって処理され、クロックは通常ディ
ジタル処理の同期のために用いられる。

これらの処理装置ユニットの良好な動作はこれらの同期
の維持により特徴伺けられ、従って伝搬により生じる大
きなフェードアウトの存在ドにおけるビンＩ・クロック
信号の維持と品質に依存する。

これらのフェージング変化すなわちフェードアウトは、
ヒツトクロック信号の位相ジッタを生じさせる。ヒツト
クロック信号は、ある値を越えると必然的に利用できな
くなる。

一般に用いられるクロック周波数回復装置は−ＩＩ常に
小さい信号対雑音比における動作にはイｊ効でない。更
に、用いられる回路は高い雑１゛？の依イｆドにおいて
しばしばスレンショルＩ・現象を１＋＋する。

（発明の１．１的） 本発明の目的は、大きなフエーＩ・アラＩ・の育肴ドに
おいても連続して動作し、４￥に、°５ら周波通４＋’
＋にｌＩｆ適なり口、り周波数回復装置を提供すること
にある。この装置は次のとおりである。

−回復されたクロンク周波数の位相ジッタは無視できる
。

一受信不能の状！ルトーにお（Ｊるヒントクロンクイ１
．弓は数秒間維持可能であり、この結果牛する位相シフ
トはこの信号か利用可能であることを保１．ＩＩするた
めにｌヒラ）・の１／４より小さい。

−受信信号か古ひ発生したときにおける初期位相への復
帰は、実￥Ｔ　ｆ二瞬時に行なわれる。

本発明による乱れた伝搬媒質における。−６周波無線通
信に用いられるクロック周波数回復装置は、クロンク周
波数の信号成分を抽出するために受信した信号を整流す
るアナログ回路及び該アナログ回路の出力に接続された
極めて狭帯域なフィルタ回路と、伝送品質に従って２つ
の位置を切換えるスイッチング回路と、回復されたクロ
ック信号が出力で得られる出力回路とを具備する。前記
スインチング回路は伝送品質が良好なときは前記出力回
路とフィルタ回路を接続し、伝送品質か悪いときは出力
回路の入力と出力を接続する。出力回路の入力と出力の
差はクロック信号の周期の整数倍に等しくなるように調
節される。

（発明の構成及び作用） 第１図に、本発明によるクロック周波数回復装置を４＜
す。この装置は複数のタイへ−シチチャネルにおける受
信信号の合成により得られる復調されかつ合成された信
号か供給される信号−人力ＥＲをイ１する。信号人力Ｅ
３は受信信号を整流するための回路ｌＯの入力に接続さ
れている。この回路は仝波タイオート整流器３の人力に
接続された２つの線形の増幅器ｌと２を有する。これら
の増幅器は並列に接続され、かつ出力の極性が逆である
。

この第１の回路１０は、復調されたイ１１弓から（１）
られる半波状のパルスを増幅し整流する。従って、エネ
ルギーはディジタル率に対＋５した周波数で得られる。

例えば、ディジタル率か１００　Ｋｂｉｔｓ／ｓの場合
、エネルギーはｆ　＝　ｔｏｏ　ＫＨ，：の周波数で現
れる。論理杉成回路とは対称的に、この回路はいかなる
スレッショルド現象をも小さない。整流器３の出力はフ
ィルタ回路２０に接＆ｄされている。このフィルタ回路
は低域通過フィルタ４を具備し、このフィルタのカット
オフ周波数はクロック周波数よりも竹！かに高い。低域
通過フィルタ４を構成する第１のフィルタは、クロンク
周波数の調波を除去するものである。低域通過フィルタ
４の出力は、帯域通過フィルタ５の人力に接続されてい
る。このフィルタ５は、クロ、り周波数に中心決めされ
た極めて狭い帯域を右する。このフィルタ５の通過帯域
はクロック周波数の１０　　のオーダである。例えばク
ロンク周波数か１００　ＫＨｚの場合、通過帯域フィル
タ５の通過帯域は１ＯＨｚのオークである。この極めて
狭い通過帯域のフィルタ作用により、出力の信号対！Ｉ
ｌｌ　’Ｍ比を実質」−改善することができる。実際、
雑音電力は装置の入力における１００　ＫＨ２内の帯域
にある雑音に代って、わずか＋０１−１．の帯域内に集
約化される。帯域にある帯域通過フィルタ５は、例えば
直列共振で用いられる水晶ユニットにより構成される。

同調は調節ＩＩＩ能なキャパシタにより行なわれ、通過
帯域は直列に接続された抵抗により固定される。従って
帯域通過フィルタ５の出力信号は、極めて小さな信号対
雑音比であっても感知１丁能な位相ジッタか全くない正
弦波信号である。更に、例えば大きなフェードアウトの
発生により信号が受信不能となった場合は、極めて狭い
通過帯域に関連したフィルタ５の時定数のために、この
フィルタの出力における信けは漸次減少していくだけで
ある。

通常の動作、すなわち換訂すれば信号対雑音比がしきい
値以ドでない場合、帯域通過フィルタ５の出力信号は位
相ループの基準として用いられる。このため、スイッチ
ング回路３０はフィルタ２０の出力と位相ループ発振器
をイｊする出力回路４０の人力との間に設けられている
。このスインチング回路３０は出力回路４０の人力との
接続を、フィルタ回路２０の出力（位置Ａ）と出力回路
４０の出力（位置Ｂ）とのいずれか一方にすＪ換える切
換えスインチロを有する。この切換えスイッチ６は制御
論理回路７によって制御される。制御論理回路７は瞬時
の信号対雑音比に比例する伝送品質に関する情報に基づ
いて動作する。この情報とは、例えば中間周波増幅器の
自動利得制御゛１ケ圧ｖ、４ｅｃである。信号対雑音比
のイコ；がｆめ袂められた基準値（Ｓ／Ｂ）ｏよりも大
きいとき、制御論理回路７は切換えスイッチ６を位に’
１．　Ａ側にする。信り対雑音比の値が予め決められた
基？？−値（Ｓ／Ｂ）ｏよりも小さいとき、制御論理回
路７は切換えスイッチ６を位置Ｂ側にする。

出力回路４０の人力は電荷転送遅延線ＤＴＣ８の入力に
接続ｙれている。この遅延線において、シフトクｂンク
人力は位相制御水晶発振器９（ＶＣＸＯ）の出力に接続
されている。またこの発振器の周波数は、クロック信号
周波数の整数倍に等しいかあるいはこの周波数の近傍で
ある。

発振器９を位相制御するために、出力回路４０はアナロ
グ形式の位相比較器１５を含む。この比較器の１つの人
力はπ／２の位相シフタを具備し、比較器の出力はルー
プフィルタを有するフィルタ増幅器１１に接続されてい
る。フィルタ増幅器１１の出力は、発振器９の位相制御
入力に接続されている。遅延線８の出力は自動利得制御
増幅器、すなわち−・定レベルの信号出力する八〇Ｇの
増幅器１２の入力に接続されている。この増幅器１２の
出力は、位相シフタ　１３に接続されている。位相シフ
タ１３は、出力回路４０の人力との間の一定の位相シフ
トに対して２πの差の範囲内に補償するために用いられ
る。発振器９の周波数がクロック周波数の整数倍に正確
に等しくない場合、位相シフタ１３はこの周波数差によ
り発生する一定の位相シフトをインチブレイト　（ｉｎ
ｔｅｇｒａｔｅ　）する。

出力回路４０は感知可能ないかなる位相ジッタをも有し
ないアナログ形式のクロック信号を出力する。この後、
この情報はディジタル４＜　’ｆタリ再生回路１００に
おいて用いられる。

この装置の動作は次のとおりである。（＋”ｉ相ループ
は位相ループ自信のカンｉ・オフ周波数又は時ｗ数によ
り特性が決められる。位相ループの出力′電圧は次のよ
うに表わされる。

Ｖ　、　＝　ａＶ＋Ｖｚ　ＣＯｓ中 ここで、ｖｌは切換えスイッチ６かイ）装置Ａにあると
きの帯域通過フィルタ５の出力゛重重、及び切換えスイ
ッチ６が位ｊδＢにあるときの出力回路４０の出力゛電
圧、ｖ２は出力回路４０の出力゛電圧、φは・力の入力
に′ｊ−えられたπ／２の位相シフトにより増加した位
相比較器１５の２つの人力型ハ：間の位相Ｘである。位
相比較器１５の特セ１はφ−π／２のとき、すなわち２
つの入力端子間の位相差がセロから２にπの範囲内にあ
るときは、Ｖｄ＝Ｏである。遅延線８は遅延時間で＝　
Ｋ／Ｆによって特性が決められる。ここで、Ｆは発振器
９の周波数である。回路３０の出力重用４Ｖ＋がクロッ
ク周波数ｆに等しい周波数を有する低ノイスアナログ信
壮であるとき、Ｉ）Ｊ換民スインチロはイＩ′装置Ａに
ある。

発振器９周波数Ｆは次のような状！ハ、における周波数
Ｆ０に等しい。

φ＝−−−Ｖ、＝Ｏ ２。

従って、８延線８は翰一時間を８延させる機能を有し、
出力回路４０の出力におけるクロック（ｒ’１吋は回路
３０の出力における基準信号と同相（２に＊の範囲内）
である。

大きなフェートアウトか発生した時、切換えスイツチ６
は位置Ｂの力に切換わる。この時、φ＝□ｖｄ＝。

２　。

である。ノ１（準信吋はもはやクロック信じの回復のた
めには考Ｎ゛されず、位相比較器１５の２つの入力はい
ずれも出力回路４０の出力信号を受取る。

そして閉した遅延線は周波数がクロック周波数ｆにＡ・
シい発振器として動作する。これは、遅延線の入力との
間の上口位相シフトの状７９．は、　Ｆｏに“９・シい
制御クロック周波数に関して満足されているからである
。

第２図は位相ループの詳細な構成例である。

発振器９は水晶結晶９２と関律している増幅器８１を有
する。発振器の位相制御は／ヘラフタ９３．すなわち換
言すれは？Ｅ源電圧−■により逆バイアスされかつ印加
された電圧に従って変化するキャパシタンスを有するタ
イオートにより行なわれる。

バラクタにはインダクタンス９４か内列に接続されてい
る。発振器９の周波数を制御するためにバラクタ８３に
印加される゛屯ＩＦは、ループフィルタ増幅器１１の出
力電圧である。このループフィルタ増幅器１１は電源電
圧−■と＋Ｖによりバイアスされた差動増幅器である。

誤Ｘｊ　４ｊ壮ｖ４は抵抗りを介して差動増幅器の反転
入力に加えられる。

差動増幅器の出力は、抵抗ＲとキャパシタＣとか直列に
接続された回路を介して反転入力に接続されている。こ
の結果、ループフィルタを形成する。伝送中に信号か受
信不能になると、基準イ、１吋は消滅し位相比較器１５
の２つの入力は回−（＋ｉ吋を受取る。誤差信号Ｖ６は
ゼロとなり、イλ“ｌ粗制御のいかなる動作も行なわれ
ない。しかしながら、キャパシタＣは数マイクロッアラ
ン）・と、ｌ；Ｘ、いイ１−Ｉなので、非常に高い抵抗
（数メグオーム）を有する逆バイアスされたバラクタタ
イオートを介して放電する。この回路の時定数は非常に
大きく、差動増幅器の出力における′電圧の変化は数秒
間具」−１無視できる。この結果、発振器９の周波数は
依然として安定のままであり、これにより僅かな位相ド
リフトと遅延線８の出力における僅かな位相変化のみを
発生させる。

この種の回復回路に統〈処理装置の正確な動作を保証す
るための通常の方法は、ｌピントの１／４より小さい位
相シフトを数秒間にわたって発生させることにある。こ
れは、本発明による回復装置により容易に得られる。

伝送中における受信不能状態の後信号が再び現れたとき
、基準信号ｖ１が現れる。制御装置は高いループ利得（
割合Ｒ／ｒにより決定される）のために、直ちに動作に
入る。カットオフの時間でゼロボルトに極めて近接して
いた■６は、電圧の不連続が全く生ずることなく値ａＶ
＋　Ｖｚ　ｃｏｓφに達する。この結果、周波数Ｆはい
かなる不連続性を生ずることなく通常の値ＦｏにＪズリ
、クロツク信号−の位相は通常の値に復帰する。

この周波数回復装置により、　＜１、送装置は悪い伝搬
状態にもかかわらずティンタル情＋ｌｊ処理装乙に対す
るクロツク周波数を補償することかできる。

１１ｊ述したように、本発明による装；とは人きく乱れ
た伝搬媒質における情報の伝送に用いることができ、従
って対流圏又は′市離層無線通帖のための１ト直視程階
級ゼロの通信リンクや移動局からの無線通信い用いるこ
とかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるタロツク周波数回復装置の構成図
、第２図は位相ループの構成例である。 ｌＯ・・・増幅兼整流回路、　２０・・・フィルタ回路
３０・・・スインチング回路、４０・・・出力回路特許
出願人 トムソンーセーエスエフ 特許出願代理人 弁理士　山本恵−

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）クロンク周波数の信す成分を抽出するために受信
   した信けを整流するアナログ回路及び該アナログ回路の
   出力に接続された極めて狭帯域なフィルタ回路と、伝送
   品質に従って２つの位置を切換えるスイッチング回路と
   、回復されたクロック信りが出力で得られる出力回路と
   を具（ｌｉｉ　Ｉ、　、　ｉｉｊ記スインチング回路は
   伝送品質が良好なときは前記出力回路とフィルタ回路を
   接続し、伝送品質が悪いときは出力回路の入力と出力を
   接続し、前記出力回路の人力と出力の差はクロック信号
   の周期の整数倍に等しくなるように調節されることを特
   徴とする乱れた伝搬媒質における高周波無線通信に用い
   られるクロ・ンク周波数回復装置。
2. （２）前記出力回路は直列に接続された遅延線と、自動
   利得制御を具備する増幅器と、調節可能な位相シフタと
   を有し、出力回路の入力と出力との間の遅延時間はクロ
   ック信号の周期の整数イ８に等しく、遅延線シフトの制
   御は人力か出力回路の入力と出力に接続された位相比較
   器により位相制御される発振器により行なわれることを
   ４、ｖ徴とする特許請求の範囲第１ダ１に記載のクロン
   々周波数回復装置。
3. （３）前記発振器が高い内部抵抗を有するバラクタによ
   り制御され、位相ループは伝送中に受信不能となった時
   にバラクタを介して徐々に放電する高い客足のキャパシ
   タを具加１するループフィルタを有し、遅延線シフトを
   制御するだめの信号は１秒のオーダーの継続時間をイ］
   する受信不能の時間においてクロック信号の数分の１の
   みからｔすられることを特徴とする特許請求の範囲第２
   ダ１に記載のクロン々周波数回復装置。
4. （４）前記遅延線は電荷転送線であることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項又は第３項のいずれか−・項に記
   載のクロック周波数回復装置。
5. （５）＃ｉｊ記スインチング回路は伝送における雑音の
   特性を示す信号を受信するための制御論理回路を有し、
   該回路は２つの状態を持つ信号を出力し、２つのイ１冒
   １′１１を持つスイッチは前記２つの状ＩＥを持つ信シ
   ）により制御されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のクロック周波数回復装置。