JPS6239848B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は位相同期ループ、より特定的には位相
同期ループ用の自動掃引及び捕捉回路に関する。

従来、周波数変調用、２位相式位相シフトキー
変調（PSK）用又はトラツキング用の受信装置
は、通常、誤差信号を発生させるために直交チヤ
ネル（quadrature channel）を、ロツク状態を決
定するために同位相チヤネル（in−phased
channel）を、又はこの逆の形態、を使用してい
る。

コスタス（Costas）形ループを内蔵する位相
同期ループに関して、該ループの周波数帯域は
8KHz又はそれ以下であり、一方、信号を処理す
る無線通信装置内の変換発振器の周波数の不確実
さの幅はこの周波数帯域より大であつた。今まで
遭遇した課題の主要なものは掃引回路を作動させ
る時点および作動を停止させる時点を検知するこ
とであり、その理由は、コスタス形ループの復調
器の場合、同位相チヤネルと直交チヤネルの間に
は本質的な差異が存在せず、かつ位相同期ループ
のためのロツク状態（同位相状態）あるいはロツ
ク外れ状態（非同位相状態）を決定するために該
チヤネルを用いる明白なやりかたが存在しないか
らである。

本発明の目的の１つは誤差信号を発生させ、か
つロツク状態を決定する直交チヤネルを提供する
能力に依存しない位相同期ループ用の自動掃引お
よび捕捉回路を提供することにある。

本発明の他の目的は先行技術に見出された自動
掃引および捕捉回路の性能をこえて性能を向上さ
せる位相同期ループ用の自動掃引および捕捉回路
を提供することにある。

本発明の特徴の１つは、位相同期ループに結合
され、該ループのロツク外れ状態を検出する第１
の手段、該ループおよび該第１の手段に結合さ
れ、該ロツク外れ状態に応答して、該ループ内へ
掃引電圧及びトーンを同時に印加する第２の手
段、および、該ループおよび該第２の手段に結合
され、該ループのロツク状態を指示する該トーン
を検出し、該トーンが検出された時点で該第２の
手段を該ループから切離す第３の手段を具備する
位相同期ループ用自動掃引及び捕捉回路を提供す
ることにある。

本発明の原理に従う位相同期ループ用自動掃引
および捕捉回路は任意の位相同期ループにおける
２つの独特な特性の利点を有する。これらの特性
の第１のものは、ロツク外れ状態にある位相同期
ループの電圧制御発振器に印加される誤差信号
が、該ループ内の任意の僅かな直流値の不平衡の
方向に依存して、直流電圧を最大値又は最小値へ
と変動させることである。この最大値又は最小値
の直流電圧を所定のレベルにおいて検出する回路
は、信号が所定のレベルに到達したとき、掃引波
形を開始させるために使用され得る。第２の特性
は、該ループに導入されたデイザートーン
（dither tone）又は適正なプレーントーン（plain
tone）が、ループがロツクされるまでは、該ルー
プフイルタ内へ帰還されないことである。掃引の
開始時点における該ループフイルタ内へのこのト
ーンの印加は、該ループがロツクされるとき、該
ループの位相検出器の出力部における回路により
検出される。このトーンの検出は、掃引電圧およ
びデイザートーンをターン・オフ又は切離すため
に使用され得る。

本発明の前述のおよびその他の特徴および目的
は、添付図面に関連させて下記の記述を参照する
ことにより、より明瞭となるであろう。

第１図を参照すると、位相同期ループを形成す
るブロツク回路図が図解されており、該ループは
参照記号１により規定されたコスタスループを包
含するものであり、該参照記号１は本発明の自動
掃引および捕捉回路であり得る。

該位相同期ループ１は本発明の掃引および捕捉
回路として使用し得る位相同期ループの単なる１
例示にすぎず、そしてこの回路は位相同期ループ
の他の型式のものを使用し得ることに留意すべき
である。

該位相同期ループ１は電圧制御発振器２を包含
しており、該電圧制御発振器は結晶を用いた制御
用発振器又は電圧を制御し得る性質を有する発振
器の他の形式のものであり得る。発振器２の出力
信号は位相検出器（位相検波器）又はプロセツサ
３に結合され、中間周波信号Ｓ（IF）（以下、IF
信号と称する。）が該位相検出器の他方の入力信
号端子に印加される。該位相検出器３はその２つ
の入力端子に印加された２種の信号間の位相差を
指示する誤差信号を出力信号として提供する。こ
の誤差信号EVはループフイルタ４に結合され、
該ループフイルタは非反転入力端子が接地され、
かつ、反転入力端子が該検出器３の出力端子に結
合された演算増幅器５を包含する。

該ループ１がロツク外れ状態の場合（又はIF
信号が印加されていない場合）を考えると、Ｂ点
の電圧は最大値又は最少値に向つてドリフトし得
る。ロツク外れ状態検出器又は制限値検出器６に
より検出されたように、信号が所定の制限値に到
達したとき、（例えば、所定の制限値は正又は負
の５ボルトであり得る）ラツチ回路７はスイツチ
回路８を閉じる位置にフリツプされる。これは、
掃引発生器９において発生された掃引電圧および
デイザートーン発生器１０において発生されたデ
イザートーンをそれぞれ接続し加算増幅器（加算
係数器）１１において組み合わせ、ループフイル
タ４の入力端子に印加する。この信号は該検出器
３により発生された任意の誤差信号と共にループ
フイルタ４の内部の演算増幅器５により加算され
る。

IF信号が印加され、位相同期ループ１がロツ
ク外れ状態にあり、かつ、掃引電圧およびトーン
がフイルタ４の入力端子に印加されたときを考え
よう。掃引電圧がIF信号を通して電圧制御発振
器２を掃引するとき、誤差電圧は位相検出器３に
より発生される。この誤差電圧は掃引電圧（又は
実際はその微分したもの）と共に加算されるの
で、該誤差電圧は該掃引電圧をこえ、そして該ル
ープのロツクが得られる。これは該ループ演算増
幅器５内の該掃引電流を該増幅器内の最大誤差電
流より小さくすることにより達せられる。掃引電
圧SVおよび誤差電圧EVを適切に選択することが
要求される全てである。

この時において、同期がループ１内に確立さ
れ、デイザートーンがＣ点に表われる。このデイ
ザートーンはトーンバンドパス・フイルタ１２に
よりろ波され、そしてトーン検出器１３に印加さ
れ、該検出器はラツチ回路がオフ位置にフリツプ
されてデイザートーンが存在するとき、出力信号
を提供する。ラツチ回路７の出力信号はスイツチ
回路８を開路し、ループ１はロツク状態のまゝで
ある。しかし、掃引電圧により導入されたループ
のストレスおよびデイザートーンはこのとき取り
除かれる。このように電圧制御発振器および受信
信号の間の位相の誤差は該ループの性能が非掃引
ループの性能に戻るために最小になる。

第１図および第３図におけるＡ点、Ｂ点および
Ｃ点に表われる信号波形は第２図に示されてい
る。

以上において、一般的に本発明の自動掃引およ
び捕捉回路の動作について述べた。掃引発生器９
について補足説明しよう。ループフイルタ４自体
は三角波形を形成する掃引電圧発生器９の回路と
協働して使用される。この技術は三角波関数発生
器形の回路と同じである。

動作中の装置はすでに製作されかつ試験されて
おり、１つの回路配置が第３図に示される。第３
図の回路配置図から観察できる限り、演算増幅器
は様々な製造業者、たとえばテキサス・インスツ
ルメント社およびモトローラ社、から在庫品とし
て入手されるものが至るところで使用される。ス
イツチ回路８はスイツチングトランジスタ１４を
包含し、またそれは上記に規定された製造業者か
らの在庫品として入手し得るものである。ラツチ
回路７は、図解された回路配置内に演算増幅器１
５，１６および１７、NANDゲート素子１８およ
び１９を包含する。デイザートーンフイルタ１２
および検出器１３は演算増幅器２０および２１、
および該バンドパスフイルタ２２を包含し、これ
らは図解されたように相互に接続されている。

前述の位相同期ループ１はコスタス形直交位相
ループであるが、本発明の自動掃引および捕捉回
路は位相同期ループの任意の形式を使用し得るこ
とに留意されるべきである。

以上において特定の装置に関連した本発明の原
埋が記述されたが、この記述は単に例示としてな
されたものにすぎず、前述の目的および特許請求
の範囲に規定される本発明の範囲を限定するもの
としてなされたものでないことが明瞭に理解され
るべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理に従う位相同期ループの
ための自動掃引および捕捉回路のブロツク回路
図、第２図は第１図において示した点に発生する
波形曲線の１組を示す特性図、第３図は第１図の
回路の具体例を示す概略的回路図である。 （符号の説明）、１……位相同期ループ、２…
…電圧制御発振器、３……位相検出器又はプロセ
ツサ、４……ループフイルタ、５……演算増幅
器、６……ロツク外れ状態検出器、７……ラツチ
回路、８……スイツチ回路、９……掃引信号発生
器、１０……デイザートーン発生器、１１……加
算増幅器、１２……トーンバンドパスフイルタ、
１３……トーン検出器、Ｓ（IF）……中間周波
信号、Ｓ（OFF）……ターンオフゲート信号、
Ｓ（ON）……ターンオンゲート信号、Ｂ（ON、
OFF）……オンオフ制御バス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 位相同期ループに結合され、該ループのロツ
   ク外れ状態を検出する第１の手段、 該ループおよび該第１の手段に結合され、該ロ
   ツク外れ状態に応答して該ループ内へ掃引電圧及
   びトーンを同時に印加する第２の手段、および、 該ループおよび該第２の手段に結合され、該ル
   ープのロツク状態を指示する該トーンを検出し、
   該トーンが検出された時点で該第２の手段を該ル
   ープから切離す第３の手段、 を具備する位相同期ループ用自動掃引及び捕捉
   回路。 ２ 該第１の手段は、該ループ内の誤差信号が所
   定の直流値に到達する時点を検出する第４の手段
   を包含する特許請求の範囲第１項記載の回路。 ３ 該トーンはデイザートーンである特許請求の
   範囲第１項記載の回路。 ４ 該第２の手段は、 該トーンを提供するトーン発生器、 該掃引電圧を提供する掃引発生器、 該トーン発生器および該掃引発生器に結合さ
   れ、該トーンおよび該掃引電圧を組み合せる加算
   増幅器、 該加算増幅器および該ループ間に結合されたス
   イツチ回路、および、 該第１および該第３の手段、および該スイツチ
   回路間に結合され、該ロツク外れ状態および該ロ
   ツク状態に応答する該スイツチ回路を制御するラ
   ツチ回路、 を包含する特許請求の範囲第１項記載の回路。 ５ 該第３の手段は、バンドパスフイルタ、およ
   び、該ループおよび該第２の手段の間にタンデム
   に結合されたトーン発生器を包含する特許請求の
   範囲第１項記載の回路。 ６ 該ループは、 電圧制御発振器、 該発振器および中間周波信号用入力端子に結合
   され、該中間周波信号および該発振器の出力信号
   間の位相誤差を検出し、誤差信号を発生する位相
   検出手段、および、 該検出手段および該発振器間に結合され、該誤
   差信号を制御用の該発振器に結合し、該発振器の
   出力信号および該中間周波信号間の位相の同期を
   提供するループフイルタ、 を包含する特許請求の範囲第１項記載の回路。 ７ 該第１の手段は該ループフイルタの出力端子
   に結合され、 該第２の手段は該ループフイルタの入力端子に
   結合され、および、 該第３の手段は該検出手段の出力端子に結合さ
   れた特許請求の範囲第６項記載の回路。 ８ 該第１の手段は、該ループフイルタの出力端
   子に結合され、該誤差信号が所定の直流値に到達
   する時点を検出する第４の手段を包含する特許請
   求の範囲第７項記載の回路。 ９ 該第４の手段は演算増幅器の回路を包含する
   特許請求の範囲第８項記載の回路。