JPS6273818A

JPS6273818A - デジタルｐｌｌ装置

Info

Publication number: JPS6273818A
Application number: JP60212133A
Authority: JP
Inventors: Masahito Ejiri; 江尻　正仁
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Audio Video Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Priority date: 1985-09-27
Filing date: 1985-09-27
Publication date: 1987-04-04

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】［発明の技術分野］本発明はＰ　Ｌ　Ｌ装置にかかり、特にループフィルタ
の応答特性に相当する比例項Ｊ３よび積分項をデジタル
的に作り出し、ＰＬＬの応答特性を改善したものである
。

［発明の技術的背景１近年、データ伝送システムにおいて、伝送速度の高速化
と回線イｊ′効利用のため、位イ目変調方式が採用され
る機会が多い。また、位相変調はデータ伝送誤り率が少
ないことから衛早通信のように電波が微弱な場合にも用
いられる。

ところで、位相変調された伝送データを同ＩＵｊ検波に
より復調する間合、基準搬送波を再生覆る必要が必る。

この搬送波を再生Ｊ“る手段として、例えば第７図に示
ずＰＩ　１装置が使われている。

第７図において、符号１は位相比較器、２はループフィ
ルタ、３は電圧制御発振器でおり、位相比較器１の一方
の人力として電圧制御発振器３の出力３ａが供給され、
他方の入力として位相変調されたパノノ信号４が供給さ
れる。位相比較器１は、入力信号４の基準位相と電圧制
御発振器３の出力３ａの位相差を比較し、その位相差に
よって生じる位相比較器１の出力電圧１８は、例えば低
域フィルタにて構成されるループフィルタ２で平滑され
、電圧制御発振器３の制御電圧２ａとして鋤き、電圧制
御発振器３の周波数を正確に入力信号４の基準位相にロ
ックする。このロックされた位相は例えば同期検波（図
示略）によって検波され、その検波出力によってデータ
が識別される。

第８図は上記ＰＬＬ装固を用いたシステムの一例を示し
、デジタル位相変調された入力信号を復調するものでお
る。このようなシステムとして、周波改変、ｌＩ！ｌ（
ＦＭ）された映像信号の垂直帰線期間に、バースト状に
位相変調された音声信号を時分割多重する例えば衛星を
中継したシステムが開発されようとしている。

すなわち、第８図において５は衛星からのＰＳＫ変調さ
れた音声データを示すＲＦ低信号受信するパラボラアン
テナで必り、このアンテナ５に誘起したＲＦ低信号、Ｂ
Ｓコンバータ６で周波数ダウンされてＩＦ増幅回路７に
入力し、この回路７で更に周波数ダウンされるとともに
所望ヂャンネルが選択される。ＩＦ増幅回路７の出力は
、周波数か例えば１４０ＭＨｚであり、多重化された音
声信号をＰＣＭデ」−ドするために、ＰＳＫ復調器８に
供給される。

ＰＳＫ復調器８は、４相位相を復調する構成であり、Ｉ
Ｆ増幅回路７からのＩＦ信号は、先ずバンドパスフィル
タ９に入力して不要成分が除去される。バンドパスフィ
ルタ９の出力は、第１および第２の乗算器１０．１１の
各一方の入力とされるとともに、自動周波数制御（ＡＩ
−Ｃ）回路１２に供給される。このＡＦＣ回路１２は、
復調可能な周波数範囲を拡大するために、電圧制御発振
器１３の出力周波数を受信信号中の基準位相のずれに合
わせて追随させており、この電圧制御発振器１３の出力
は、９０’位相の異る信号に部分されて第３および第４
の乗算器１４．１５の各一方の入力とされている。

一方、第１．第２の乗算器１０．１１の出力は、位相比
較器１６に供給され、その位４［誤差信号１６ａは、ル
ープフィルタ１７を介し、てデジタル電圧制御発振器１
８に制御信号１７ａとして供給される。このデジタル電
圧制御発振器１８は、ザイン波とコナイン波の二つの出
力を発生し、これらは第３．第４乗算器１４．１５の使
方入力端に供給されることで受信周波数に一致した電圧
制御発振器１３の出力に同期して加算器１９に入力され
る。そして、加算器１９の出力は９０’位相の異なる信
号に部分されて、第１．第２の乗砦器１０゜１１の入力
となる。このように受信信号とデジタル電圧１１１ｊ御
発振器１８からの出力とを第１．第２乗算器１０．１１
に供給することにより、Ｉ、Ｑの２チヤンネルに対する
第１．第２乗算器１０゜１１より同期検波出力が得られ
る。このとぎ、各出力は位相比較器１６以外に、本質的
にこれらを必要とするデータ識別回路２０の第１．第２
入力端１．Ｑに供給される。

データ識別回路２０は、Ｉ、ａ端への信号の位相軸を判
別して、送信側で１般送波を変調したとぎと同様のデジ
タルデータを再生する。このデータは伸長回路２１、Ｐ
ＣＭデコーダ２２を介してスピーカ２３に供給される。

上記の復調装置は、点線にて囲った部分がＰＩＬの各要
素をなしており、同期検波のための再生搬送波は、デジ
タル電圧制御発振器１８とＡＦＣ回路系の電圧制御発振
器１３との各出力に基づいて加算器１９より発生され、
且つ、その位相は同期検波を行う第１．第２の乗算器１
０．１１の復調出力位相を比較する位相比較器１６から
の誤差信号１６ａによって常に受信信号位相に合わＵら
れる二らので必る。

ここで、バンドパスフィルタ９からの受信信号は、音声
長手期間の先頭部分にＰＬＬの位相引き込みのためのプ
リアンプル期間が設けられている。

この期間の信号は７ｊｊＦ変調でおり、塁１ｊ位相情報
を伝送し、その後に位相変調された音声データが続いて
いる。

したがって、上記のような音声データを復調するには、
先ずプリアンプル期間内に、殆んど位相誤差か零どなる
迄位相追求してＪ５さ、データ期間での同期が円滑に行
なわれるようり−ることか望ましい。

な１Ｊ３、と−声データの終了後は、周波数変調された
映像伝号か供給されるので゛、ＰＩＬの動作を停止し、
位相情報をデジタル制御発振器１８に保存し・ておき、
次のプリアンプル明間と同時にｐＨ，−動作を再開する
。

［背景技術の問題点コＰ　Ｌ　Ｌによる発生周波数を、プリアンプル期間とい
う短い期間に位相追従させることは、Ｐ　Ｌ　ｌ−の応
答特性を極めて峻敏なりのにしておかな（づればならな
い。ＰＬＬの応答特性の調整は、他の要素か回路４１４
成により一義的に定められるため、もっばらループフィ
ルタ１７（２）の特性を変えることにＪ：つで行う。し
かしなから、ループフィルタの応答特性を鋭くした場合
、位相復調出力あるいは雑音による位相誤差信号の変動
に敏感に反応し、電圧Ｔ、１１御発振蒸発振器周波数か
不要息に変動する虞れかある。また、系自体も不安定と
なる６一方、ループフィルタの１１．１．定数を艮くす
ると、［傷痕応答１′３性か劣化ｌる。また、プリアン
プル開開にわたるループフィルタ出力自体の電圧保持は
困ガ１でおり、上記電圧はプリアンプルの初期時ごとに
不安定となる。このため、基１（１位相１３号が伝送さ
れるプリアンプル期間には、ループフィルタの時定数を
短くし、プリアンプル期間以外には、上記時定数を長く
するようなループフィルタの制ｔｌｌが望まれる。

［発明の［」的］本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、出力信号
位相が短期間でＭ準位相信号（追従し、その後は、位相
追随したまま安定したＰ　Ｌ　Ｌ動作を行うことのでき
るデジタルＰＩ　１装置を提供することを目的とする。

［発明の概要］上記目的を達成するため、本発明は位相比較器からの位
相誤差信号をデジタル１４号に変換し、この変換データ
を、ループフィルタとして機能するデジタル回路に入力
し、このデジタル回路にインプットするデータにより、
ループ応答特性の仕例項および積分項を、入力信号中の
基準位相信号期間とそれ以外の期間とで変更制御するよ
うにしたものでおる。

［発明の実施例］以下、本発明を図示の実施例について詳細に説明する。

ここに、第１図は本発明にかかるデジタルＰＬＬ装置の
一実施例を示す回路ブロック図であり、第２図は第１図
に示したループフィルタ部の等洒回路図、第３図は応答
特性が一定の県会の第２図の振幅特性図、第４図は本発
明の動作を示１タイムチャート、第５図は本発明による
振幅特性の変化を示す特性図、第６図は本発明（こより
１つＬＬの応答特性が切り換えられることを承り説明図
である。

本発明による一実施例は、電；王制御発振器、位相比較
器ｄ３よびループフィルタを主体に構成される））　Ｌ
　Ｌループのループフィルタを、デジタル回路で、（ｉ
”Ｉ成し、例えばプリアンプル期間に無変調信号が受信
され、それに引き続い−（位相変調された尚声データが
受信される復調シスフームにおいて、プリアンプル期間
には、ループフィルタの応答を速くし、データ期間には
、ループフィルタの応答がびくなるようにしたものであ
る。

ずなわら、第１図において３１は位相比較器、３２はア
ナログデジタル変換器、３３．３４はＲＯＭであり、位
相比較器３１からの課外信号３１８はアナログデジタル
変換器３２でデジタル信号に変換され、この変換器３２
の出力は、部分されてそれぞれ）７ドレス入力としてＲ
ＯＭ３３．３／′ｌに供給される。これらＲＯＭ３３．
３４は外部信号３５によってアドレス入力の・）ら、例
えば上位アドレスを変化できるようになって（ｂす、そ
れらの出力３３ａ、３４ｂはそれぞれ第１．第２の加弾
器３６．３７の各一方入力端に供給されている。

第１の加０器３６の他方人ツノ端に）よ第２の加紳器３
７の出力か供給されるとともに、第２の加紳器３７の出
力は、ラッチ回路３８を介して自己の使方入力端に供給
される。モして第１の加亦器３６の出力はデジタルアナ
ログ変換器３９で再びアナログ信号に変換され、この変
換出力で電圧制御発振器４０の発振出力位相が制御され
る。尚、電圧制御発振器４０の出力は、位相比較器３１
にフィードバックされる。

本発明は以上のように構成される。

上記構成によれば、ＲＯＭ３３．ＲＯＭ３４゜第１．第
２の加算器３６．３７およびラッチ回路３８から成る回
路は、デジタルループフィルタを成していることが判る
。その等価回路は第２図のように表わされる。

第２図において、乗算器４１の乗算係数αはループフィ
ルタの応答特性のうち比例項の係数に相当し、乗算器４
２に示された乗算係数βは積分項の係数に相等し、τは
ラッチ回路３８による遅延時間を示す。

今、この回路にｅｉ　（ｔ）　＝Ｓ　ｉ　ｒ’１（ｔ）
ｔ、なる入力位相誤差信号が入力され、出力誤差信号と
してｅｏ　（′Ｌ）　＝（３（ωτ）　ｓ　ｉ　ｎ　（
ωｔ＋φ（ωτ））で示される信号が発生した場合、（
辰幅特性Ｇ（ωτ）および位相特性は次式で表わされる
。

イｆｌｕ　　　Ｋ＝Ｊ〒ラーｊ　ｆｉ二二−マ［δ］■
＼！７ラヨー（１）式をグラフ上ｔこ表わすと第３図の
ようになる。

（１）式から明らかなようにα、βの値を変更すると第
３図の振幅特性を変えることができる。

そこで、本発明は第４図に示すようにＰＬＬが動作する
期間Ｔ　のうち、プリアンプル期間Ｔ２データ期間Ｔ３
とでα、βの値を変更することで、位相誤差信＠３１ａ
の周波数に対する特性を変え、プリアンプル期間Ｔ２に
はＰＩＬが速く応答し、データ期間Ｔ３にはＰＬＬが遅
い特性を呈するようにした。そして、そのα、βを可変
する手段としてＲＯＭ３３．３４を用いている。

すなわち、本実施例では比例項αをα１とα２とに変更
し、積分項βをβ１とβ２とに変更するものとすれば、
ＲＯＭ３３にα１のとぎの出力位相誤差信＠ｅ０１（［
）に対応したデジタル信号タおよび、α２のときの出力
位相誤差信ｅｅｏ２（ｊ）に対応したデータを記憶して
Ｊ５き、入力位相誤差信号ｅｉのデジタル信号をＲＯＭ
３３のアドレス入力したときに、プリアンプル期間には
例えばα１に対応したデータを読み取り、データ期間に
はα２に対応したデータを読み出すのである。そして、
この読み出ずデータをα１からα２に対応し・たデータ
に変えるために、信号３５をＲＯＭ３３の上位アドレス
に加えることでＲＯＭ３３のアドレスを切換えるように
したものである。

また、ＲＯＭ３４も同様に、β１とβ２とに対応したデ
ータを記憶し、上記アドレスを信号３５て変更すること
でプリアンプル期間とデータ期間とでデータ内容を切り
換えている。

なお、各ＲＯＭ３３．３４からのデータは、加算器３６
で加算されることで、比例項および積分項が組合わされ
たループフィルタ全体としての応答特性に応じた合成位
相誤差データを作り、このデータをデジタルアナログ変
換器３９に入力してその変換器ツノで電圧制御発振器４
０が制御されるわ（プである。

・第５図はα、βを変化させたときの、振幅特性の変化
を示し、プリアンプル期間にｄ３いては位相追従性を良
くするために、ｔ２の特性を選び、特に高周波に対して
仝休の振幅特性か畠くなるようにしている。また、デー
タ期間にｄ５いては位任１６ｙ；差信号の変動や雑音の
影響を平滑するため、ｔ３の特性を選び、全体の振幅特
性を、１）ｉに高周波に対し・て低くするようにしてい
る。

こうして、本発明は、ＰＬＬループのステップ応答をプ
リアンプル期間Ｔ２には第６図のａに示す峻敏な特性に
切り換え、データ期間には第６図のｂに示す緩か／ｒ特
性に切り換えるので、入力信号の条件に合った追随性を
実現りることができた。

なお、第６図において、横１ｉＩＩｈ（ま周波数（ωし
）を示し、縦軸は正規化した出力応答特性を示している
。ａの特性は目的とげる周波数に高速で近づく反面、引
き込み動作が振動して安定するまでに時間を要する。こ
れに対しｂの特性は、目的の周波数に追従するまでに時
間を要する。これら両特性の好ましい点、即ち、プリア
ンプル１９１間にａの特性を用いて電圧制御発振器４０
の出力位相を無変調信号（基へ１位相信号）の位相に瞬
時ｌこ近ずり、この接近の後はｂの特性で安定点に保持
するわ（プである。

なｄ３、上記実施例では、音声データの位相変調信号を
復調づるシステムへの適用例について説明し７たか、木
ざ〉明は勿論、これの適用に限定するものではなく、Ｐ
　Ｌ　Ｌを使用した電気システムの全てに適用できるも
のである。

［発明の効果］以−Ｌ説明したように本発明によれば、ＰＬＬの応答特
性を適用するシステムの特性に応じて、任意の１８１間
に切り換えることかでさ、例えば映像信号の重置ブラン
キングｊｌｌ１間に音声データを長手化したシステムに
ｄういて、プリアンプル期間後の復調を正確に行うこと
がでＪるという効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるデジタルＰ１１装置の一実施例
を示す回路ブロック図、第２図は第１図の等価回路を示
す回路図、第３図は第２図の回路の振幅特性を示ず特性
図、第４図ないし第６図は本発明の詳細な説明する説明
図、第７図は１つｌ−１ループの基本構成を示す図、第
８図は本発明にかかるＰＬＬ装首を適用するシステムの
一例を示す回路ブロック図で必る。３１・・・位相比較器３２・・・アナログデジタル変ｊ灸器３３．３４・・・ＲＯＭ　　　３６．３７・・・加算器
３８・・・ラッチ回路３９・・・デジタルアナログ変換器４０・・・電圧制御発振器ｎ歳数（対数）８２第３図因禾ａ（対数）　　　　　Ｈｚ第５図

Claims

【特許請求の範囲】間欠的に伝送される基準位相信号と出力信号との位相差
に応じた制御信号により前記出力信号の位相が可変され
る発振器と、前記基準位相信号および、前記発振器の出力信号が入力
され、両信号の位相比較を行う位相比較器と、この位相比較器からの位相誤差信号をデジタル信号に変
換するアナログ・デジタル変換器と、この変換器からの
信号が入力され、前記発振器に対してループフィルタと
して機能し、ループ応答特性の比例項および積分項を前
記入力信号中の基準位相信号期間とそれ以外の期間とで
変更制御して前記発振器へ制御信号を供給するループフ
ィルタと、を具備したことを特徴とするデジタルＰＬＬ
装置。