JPWO2016121232A1 - Ｆｍ受信装置、ｆｍ受信方法 - Google Patents

Abstract

直交検波部１２は、ローカル発振信号によって、ＦＭ信号を直交検波して、ベースバンド信号を出力する。第１補正部１８、第２補正部２０は、ベースバンド信号に対して、ＤＣオフセット補正値による補正を実行する。ＤＣオフセット検出部２２は、補正したベースバンド信号を極座標変換し、ＩＱ平面に規定された複数の位相領域のそれぞれにおける振幅が近くなるようにＤＣオフセット補正値を導出する。ＦＭ検波部２４は、補正したベースバンド信号をＦＭ検波して、検波信号を生成する。加算部６２は、検波信号にオフセットを加える。ＡＦＣ部６６は、オフセットを加えた検波信号をもとに、ローカル発振信号の周波数を制御するための制御信号を生成する。

Description

本発明は、受信技術に関し、特にＦＭ信号を受信するＦＭ受信装置、ＦＭ受信方法に関する。

ダイレクト・コンバージョン方式のＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）受信機は、直交検波によってＲＦ信号をベースバンド信号に変換してから、ベースバンド信号をアンプにて増幅する。アンプによって不要な直流成分が出力されると、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）オフセットとなって、受信機の受信特性が悪化する。これを改善するために、Ｉ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号とを振幅信号と位相信号とに極座標変換してから、位相信号を４つの位相領域に分類し、位相領域別に振幅信号の平均値を導出することによって、ベースバンド信号の原点からのずれが導出される。このずれがＤＣオフセットの補正値となり、Ｉ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号とが補正される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２９７１７号公報

定包絡な変調方式のベースバンドリサージュ波形の特徴を利用してＤＣオフセットを検出する場合に、受信信号が無変調の状態で、かつその周波数とローカル発振信号の周波数が同一になると、Ｉ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号とが一定の値になる。また、それらを極座標変換した位相信号も一定の値になり、１つの位相領域に常に分類されるので、受信信号とＤＣオフセットとの区別ができない状態になる。これによって、受信信号とＤＣオフセットが合成された値が「０」になるような補正がなされるので、補正後のＩ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号も「０」になり、正常な検波信号が得られなくなる。また、受信信号の変調指数が小さい場合も、Ｉ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号の位相変化が少なくなり、同様の現象が発生する。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベースバンド信号に重畳される不要なＤＣオフセット成分を補正する際に誤動作が発生することを抑制する技術を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のＦＭ受信装置は、ローカル発振信号を出力するローカル発振器と、ローカル発振器から出力されたローカル発振信号によって、ＦＭ信号を直交検波して、Ｉ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号とを出力する直交検波器と、直交検波器から出力されたＩ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号とに対して、ＤＣオフセット補正値による補正を実行する補正部と、補正部において補正したＩ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号を極座標変換し、ＩＱ平面に規定された複数の位相領域のそれぞれにおける振幅が近くなるようにＤＣオフセット補正値を導出するＤＣオフセット検出部と、補正部において補正したＩ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号をＦＭ検波して、検波信号を生成するＦＭ検波部と、ＦＭ検波部において生成した検波信号にオフセットを加える加算部と、加算部においてオフセットを加えた検波信号をもとに、ローカル発振信号の周波数を制御するための制御信号を生成し、ローカル発振器へ制御信号をフィードバックするＡＦＣ部と、を備える。

本発明の別の態様は、ＦＭ受信方法である。この方法は、ローカル発振器から出力されたローカル発振信号によって、ＦＭ信号を直交検波して、Ｉ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号とを出力するステップと、Ｉ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号とに対して、ＤＣオフセット補正値による補正を実行するステップと、補正したＩ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号を極座標変換し、ＩＱ平面に規定された複数の位相領域のそれぞれにおける振幅が近くなるようにＤＣオフセット補正値を導出するステップと、補正したＩ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号をＦＭ検波して、検波信号を生成するステップと、生成した検波信号にオフセットを加えるステップと、オフセットを加えた検波信号をもとに、ローカル発振信号の周波数を制御するための制御信号を生成し、ローカル発振器へ制御信号をフィードバックするステップと、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、ベースバンド信号に重畳される不要なＤＣオフセット成分を補正する際に誤動作が発生することを抑制できる。

本発明の実施例１に係る受信装置の構成を示す図である。 図１のＤＣオフセット検出部の構成を示す図である。 図２の位相判定部において規定される複数の領域を示す図である。 本発明の実施例２に係る受信装置の構成を示す図である。 本発明の実施例３に係る受信装置の構成を示す図である。 図５の受信装置による制御手順を示すフローチャートである。

（実施例１）
本発明を具体的に説明する前に、まず概要を述べる。本発明の実施例１は、ダイレクト・コンバージョン型のＦＭ受信装置に関する。ＦＭ受信装置では、ＤＣオフセット成分による受信特性の悪化を抑制するために、定包絡な変調方式のベースバンドリサージュ波形の特徴を利用してＤＣオフセットを検出する。前述のごとく、受信信号が無変調の状態で、かつその周波数とローカル発振信号の周波数が同一になると、受信信号とＤＣオフセットとの区別ができなくなり、補正後のＩ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号が「０」になる。このような誤動作の発生を抑制するために、本実施例に係るＦＭ受信装置は、次の処理を実行する。

ＦＭ受信装置は、補正後のＩ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号をＦＭ検波して検波信号を出力するが、検波信号にオフセットを加えてから、ローカル発振信号の周波数を制御する。そのため、受信信号の周波数とローカル発振信号の周波数とには、オフセットに相当する周波数誤差が残留するので、位相信号が一定の値に停止される状況の発生が抑制される。

図１は、本発明の実施例１に係る受信装置１００の構成を示す。受信装置１００は、アンテナ１０、直交検波部１２、第１ＡＤＣ部１４、第２ＡＤＣ部１６、第１補正部１８、第２補正部２０、ＤＣオフセット検出部２２、ＦＭ検波部２４、制御部２６、ローカル発振器２８を含む。直交検波部１２は、第１増幅部４０、分配部４２、移相部４４、第１ミキサ４６、第１ＬＰＦ部４８、第２増幅部５０、第２ミキサ５２、第２ＬＰＦ部５４、第３増幅部５６を含む。制御部２６は、平均化部６０、加算部６２、オフセット記憶部６４、ＡＦＣ部６６、ＤＡＣ部６８を含み、ＡＦＣ部６６は、第３ＬＰＦ部７０、第４増幅部７２を含む。

アンテナ１０は、図示しない送信装置からのＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受信する。ＲＦ信号には、ＦＭ変調がなされている。アンテナ１０は、受信したＲＦ信号（以下、「受信信号」ということもある）を第１増幅部４０へ出力する。第１増幅部４０は、ＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）であり、アンテナ１０からのＲＦ信号を増幅する。第１増幅部４０は、増幅したＲＦ信号を分配部４２へ出力する。分配部４２は、第１増幅部４０からのＲＦ信号を２系統に分離する。分配部４２は、分離したＲＦ信号を第１ミキサ４６、第２ミキサ５２へ出力する。

ローカル発振器２８は、ＤＡＣ部６８からの制御信号に応じてローカル発振信号の周波数を調節し、周波数が調節されたローカル発振信号を移相部４４、第１ミキサ４６へ出力する。ここで、ローカル発振器２８は、制御信号の電圧が高くなるほど、ローカル発振信号の周波数を高くする。移相部４４は、ローカル発振器２８からのローカル発振信号を９０度位相シフトする。移相部４４は、位相シフトしたローカル発振信号を第２ミキサ５２へ出力する。

第１ミキサ４６は、分配部４２からのＲＦ信号とローカル発振器２８からのローカル発振信号とを乗算することによって、Ｉ相のベースバンド信号（以下、「Ｉ信号」という）を生成する。第１ミキサ４６は、Ｉ信号を第１ＬＰＦ部４８へ出力する。第２ミキサ５２は、分配部４２からのＲＦ信号と移相部４４からのローカル発振信号とを乗算することによって、Ｑ相のベースバンド信号（以下、「Ｑ信号」という）を生成する。第２ミキサ５２は、Ｑ信号を第２ＬＰＦ部５４へ出力する。

第１ＬＰＦ部４８は、第１ミキサ４６からのＩ信号のうち遮断周波数以上の周波数の信号を除去することによって帯域制限を実行する。第１ＬＰＦ部４８は、低域成分のＩ信号（以下、これもまた「Ｉ信号」という）を第２増幅部５０へ出力する。第２ＬＰＦ部５４は、第２ミキサ５２からのＱ信号のうち遮断周波数以上の周波数の信号を除去することによって帯域制限を実行する。第２ＬＰＦ部５４は、低域成分のＱ信号（以下、これもまた「Ｑ信号」という）を第３増幅部５６へ出力する。

第２増幅部５０は、第１ＬＰＦ部４８からのＩ信号を増幅し、第３増幅部５６は、第２ＬＰＦ部５４からのＱ信号を増幅する。第２増幅部５０から出力されるＩ信号には、不要な直流成分が含まれ、第３増幅部５６から出力されるＱ信号にも、不要な直流成分が含まれる。その結果、これらの信号には、ＤＣオフセット電圧が加算される。以上のように、直交検波部１２は、ＲＦ信号を直交検波している。また、直交検波部１２は、アナログのデバイスで構成され、例えば１チップで構成される。

第１ＡＤＣ部１４は、第２増幅部５０からのＩ信号に対してアナログ／デジタル変換を実行する。第１ＡＤＣ部１４は、デジタル信号に変換したＩ信号（以下、これもまた「Ｉ信号」という）を第１補正部１８へ出力する。第２ＡＤＣ部１６は、第３増幅部５６からのＱ信号に対してアナログ／デジタル変換を実行する。第２ＡＤＣ部１６は、デジタル信号に変換したＱ信号（以下、これもまた「Ｑ信号」という）を第２補正部２０へ出力する。

第１補正部１８は、第１ＡＤＣ部１４から出力されたＩ信号を入力するとともに、ＤＣオフセット検出部２２からのＩ相オフセット補正値２００も入力する。第１補正部１８は、Ｉ信号とＩ相オフセット補正値２００とを加算することによって、Ｉ信号に対してＩ相オフセット補正値２００による補正を実行する。第１補正部１８は、補正したＩ信号を補正後Ｉ信号２０４としてＤＣオフセット検出部２２、ＦＭ検波部２４に出力する。

第２補正部２０は、第２ＡＤＣ部１６から出力されたＱ信号を入力するとともに、ＤＣオフセット検出部２２からのＱ相オフセット補正値２０２も入力する。第２補正部２０は、Ｑ信号とＱ相オフセット補正値２０２とを加算することによって、Ｑ信号に対してＱ相オフセット補正値２０２による補正を実行する。第２補正部２０は、補正したＱ信号を補正後Ｑ信号２０６としてＤＣオフセット検出部２２、ＦＭ検波部２４に出力する。

ＤＣオフセット検出部２２は、第１補正部１８からの補正後Ｉ信号２０４と、第２補正部２０からの補正後Ｑ信号２０６とを入力し、これらに加算されているＤＣオフセット電圧を推定し、ＤＣオフセット電圧を低減するためのＩ相オフセット補正値２００、Ｑ相オフセット補正値２０２を生成する。ＤＣオフセット検出部２２は、Ｉ相オフセット補正値２００を第１補正部１８に出力し、Ｑ相オフセット補正値２０２を第２補正部２０に出力する。ここでは、図２を使用しながら、ＤＣオフセット検出部２２の構成を説明する。

図２は、ＤＣオフセット検出部２２の構成を示す。ＤＣオフセット検出部２２は、第１二乗化部１１０、第２二乗化部１１２、位相判定部１１４、第１加算部１１６、ＤＥＭＵＸ１１８、第１平均化部１２０、第２平均化部１２２、第３平均化部１２４、第４平均化部１２６、第２加算部１２８、第３加算部１３０を含む。

第１二乗化部１１０は、補正後Ｉ信号２０４を入力し、これの二乗値を導出する。第１二乗化部１１０は、補正後Ｉ信号２０４の二乗値を位相判定部１１４、第１加算部１１６に出力する。第２二乗化部１１２は、補正後Ｑ信号２０６を入力し、これの二乗値を導出する。第２二乗化部１１２は、補正後Ｑ信号２０６の二乗値を位相判定部１１４、第１加算部１１６に出力する。

第１加算部１１６は、第１二乗化部１１０から、補正後Ｉ信号２０４の二乗値を入力するとともに、第２二乗化部１１２から、補正後Ｑ信号２０６の二乗値を入力する。第１加算部１１６は、補正後Ｉ信号２０４の二乗値と補正後Ｑ信号２０６の二乗値を加算する。加算した結果が、補正後Ｉ信号２０４と補正後Ｑ信号２０６との電力値Ｐである。電力値Ｐは、補正後Ｉ信号２０４、補正後Ｑ信号２０６を極座標変換したときの振幅信号の二乗値である。そのため、第１二乗化部１１０、第２二乗化部１１２、第１加算部１１６による処理は、振幅信号を導出する処理に相当する。第１加算部１１６は、電力値ＰをＤＥＭＵＸ１１８に出力する。

位相判定部１１４は、補正後Ｉ信号２０４、補正後Ｑ信号２０６を入力するとともに、第１二乗化部１１０から、補正後Ｉ信号２０４の二乗値を入力し、第２二乗化部１１２から、補正後Ｑ信号２０６の二乗値を入力する。位相判定部１１４は、これらの値をもとに、位相領域の特定を実行する。これを説明するために、図３を使用する。図３は、位相判定部１１４において規定される複数の領域を示す。これは、ＩＱ平面であり、横軸がＩ軸に相当し、縦軸がＱ軸に相当する。図示のごとく、Ａ１からＡ４の４つの位相領域が、互いに重ならないように規定される。ここで、位相領域Ａ１は、７π／４からπ／４までのπ／２の範囲であり、位相領域Ａ２は、π／４から３π／４までのπ／２の範囲であり、位相領域Ａ３は、３π／４から５π／４までのπ／２の範囲であり、位相領域Ａ４は、５π／４から７π／４までのπ／２の範囲である。

以下では、表記を明確にするために、補正後Ｉ信号２０４を「Ｉ」と示し、補正後Ｑ信号２０６を「Ｑ」と示し、補正後Ｉ信号２０４の二乗値を「Ｉ^２」と示し、補正後Ｑ信号２０６の二乗値を「Ｑ^２」と示す。位相判定部１１４は、以下の判定条件をもとに、４つの位相領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４への分類を実行する。
Ａ１ ： Ｉ^２≧Ｑ^２、Ｉ≧０
Ａ２ ： Ｉ^２＜Ｑ^２、Ｑ≧０
Ａ３ ： Ｉ^２≧Ｑ^２、Ｉ＜０
Ａ４ ： Ｉ^２＜Ｑ^２、Ｑ＜０
位相判定部１１４は、特定した位相領域を位相領域信号２０８として出力する。特定された位相領域が、時間の経過とともに、例えば、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ１、Ａ２、・・と順次変化する場合、位相領域信号２０８も、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ１、Ａ２、・・と順次変化する。このような位相判定部１１４による処理は、補正後Ｉ信号２０４、補正後Ｑ信号２０６を極座標変換したときの位相信号を導出する処理に相当する。図２に戻る。

ＤＥＭＵＸ１１８は、第１加算部１１６からの電力値Ｐと、位相判定部１１４の位相領域信号２０８とを順次入力する。なお、電力値Ｐと位相領域信号２０８は同期されている。ＤＥＭＵＸ１１８は、位相領域信号２０８に示された位相領域に応じて、電力値Ｐを電力値Ｐ１からＰ４のいずれかとして出力する。具体的に説明すると、ＤＥＭＵＸ１１８は、位相領域Ａ１であれば電力値Ｐ１を出力し、位相領域Ａ２であれば電力値Ｐ２を出力し、位相領域Ａ３であれば電力値Ｐ３を出力し、位相領域Ａ４であれば電力値Ｐ３を出力する。

第１平均化部１２０は、入力される電力値Ｐ１の一定期間における平均電力Ｐ１を計算し、平均電力Ｐ１を第２加算部１２８に出力する。平均には、例えば、移動平均が使用される。第２平均化部１２２は、入力される電力値Ｐ２の一定期間における平均電力Ｐ２を計算し、平均電力Ｐ２を第３加算部１３０に出力する。第３平均化部１２４は、入力される電力値Ｐ３の一定期間における平均電力Ｐ３を計算し、平均電力Ｐ３を第２加算部１２８に出力する。第４平均化部１２６は、入力される電力値Ｐ４の一定期間における平均電力Ｐ４を計算し、平均電力Ｐ４を第３加算部１３０に出力する。第１平均化部１２０から第４平均化部１２６の処理は、位相領域別に振幅信号の平均値を導出することに相当する。

第２加算部１２８は、第１平均化部１２０からの平均電力Ｐ１を入力するとともに、第３平均化部１２４からの平均電力Ｐ３を入力する。第２加算部１２８は、平均電力Ｐ３から平均電力Ｐ１を減算する。第２加算部１２８は、減算結果をＩ相オフセット補正値２００として出力する。第３加算部１３０は、第２平均化部１２２からの平均電力Ｐ２を入力するとともに、第４平均化部１２６からの平均電力Ｐ４を入力する。第３加算部１３０は、平均電力Ｐ４から平均電力Ｐ２を減算する。第２加算部１２８は、減算結果をＱ相オフセット補正値２０２として出力する。このように、ＤＣオフセット検出部２２は、位相領域毎の電力値、つまり振幅信号に相当した値の平均値から、補正後Ｉ信号２０４、補正後Ｑ信号２０６の原点からのずれを求め、これをＩ相オフセット補正値２００、Ｑ相オフセット補正値２０２として出力する。これは、ＩＱ平面に規定された複数の位相領域のそれぞれにおける振幅が近くなるようにＩ相オフセット補正値２００、Ｑ相オフセット補正値２０２を導出することに相当する。図１に戻る。

ＦＭ検波部２４は、補正後Ｉ信号２０４と補正後Ｑ信号２０６、つまりＤＣオフセットが補正されたベースバンド信号をＦＭ検波する。ＦＭ検波として、例えば、Ａｒｃｔａｎ検波が実行される。Ａｒｃｔａｎ検波では、補正後Ｉ信号２０４および補正後Ｑ信号２０６のそれぞれを三角形の２辺として、その角度が導出される。単位時間あたりの角度の変化が角速度、つまり周波数になるので、ＦＭ変調の復調が可能になる。ＦＭ検波部２４は、ＦＭ検波の結果である検波信号を出力する。出力される検波信号は、音声信号に相当する。

平均化部６０は、ＦＭ検波部２４からの検波信号を入力する。平均化部６０は、検波信号を一定期間にわたって平均化することによって、平均電圧を加算部６２に出力する。なお、平均には、例えば、移動平均が使用される。平均電圧は、受信信号の中心周波数とローカル発振信号の出力周波数との差の周波数に比例する。そのため、例えば、平均電圧が「０」であれば、これらの周波数が一致している。前述のごとく、受信信号が無変調で、かつこれらの周波数が一致している場合、補正後Ｉ信号２０４、補正後Ｑ信号２０６が一定の値になり続けるので、信号成分とＤＣオフセット電圧との区別ができなくなってしまう。その結果、ＤＣオフセット検出部２２では、補正後Ｉ信号２０４、補正後Ｑ信号２０６が「０」になるようなＩ相オフセット補正値２００、Ｑ相オフセット補正値２０２を出力してしまう。これに対応するために、下記の処理が実行される。

オフセット記憶部６４は、予め定められたオフセット値を記憶する。加算部６２は、オフセット記憶部６４からのオフセット値を入力するとともに、平均化部６０からの平均電圧を入力する。加算部６２は、平均電圧にオフセット値を加え、その結果を第３ＬＰＦ部７０に出力する。加算部６２におけるオフセット値の加算がない場合、ＡＦＣ部６６によって、受信信号の中心周波数とローカル発振信号の周波数が同じになるように制御されるが、加算部６２が一定のオフセット値を加えるので、ローカル発振信号は、オフセット値に応じた周波数オフセットを有する。この周波数オフセットによって、補正後Ｉ信号２０４、補正後Ｑ信号２０６が回転するので、これらが一定の値になり続ける状況の発生が抑制される。

第３ＬＰＦ部７０は、加算部６２から、オフセット値が加えられた平均電圧（以下、これも「平均電圧」という）を入力する。第３ＬＰＦ部７０は、平均電圧に対して、低域通過処理を実行する。第３ＬＰＦ部７０は、低域通過処理を実行した平均電圧（以下、これもまた「平均電圧」という）を第４増幅部７２に出力する。第４増幅部７２は、第３ＬＰＦ部７０からの平均電圧を増幅することによって、制御信号を生成する。第４増幅部７２における増幅によって、ＡＦＣループのゲインが決められる。

ＤＡＣ部６８は、第４増幅部７２からの制御信号をデジタル／アナログ変換して、アナログ信号の制御信号（以下、これもまた「制御信号」という）をローカル発振器２８へ出力する。このように、ＡＦＣ部６６は、加算部６２においてオフセットを加えた平均電圧をもとに、ローカル発振信号の周波数を制御するための制御信号を生成し、ローカル発振器２８へ制御信号をフィードバックする。オフセットが加えられていることは、ＤＣオフセット検出部２２において極座標変換した位相成分が回転するように、ローカル発振器２８から出力されるローカル発振信号の周波数を制御することに相当する。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

本実施例によれば、受信信号が無変調で、かつその周波数がローカル発振信号の周波数と一致した場合でも、ＤＣオフセット検出部に入力される信号の位相成分が回転するように、ローカル発振信号の周波数を制御するので、ＤＣオフセット検出部に入力される信号の位相成分を変動させることができる。また、ＤＣオフセット検出部に入力される信号の位相成分を変動させるので、ＤＣオフセット検出部がＤＣオフセット電圧のみを補正できる。また、受信信号が無変調で、かつその周波数がローカル発振信号の周波数と一致した場合でも、ＤＣオフセット検出部がＤＣオフセット電圧のみを補正するので、ベースバンド信号に重畳される不要なＤＣオフセット成分を補正する際に誤動作が発生することを抑制できる。また、受信信号が無変調で、かつその周波数がローカル発振信号の周波数と一致した場合でも、それらの周波数が一致しないようにＡＦＣを制御されるので、ＤＣオフセット検出部がＤＣオフセット電圧のみを補正できる。また、オフセット値を検出信号に加えるだけなので、処理を簡易にできる。また、ＤＣオフセット電圧が補正されるので、受信特性の悪化を抑制できる。

（実施例２）
次に、実施例２を説明する。本発明の実施例２は、実施例１と同様に、ダイレクト・コンバージョン型のＦＭ受信装置に関する。実施例１では、ＤＣオフセットを検出する際の誤動作の発生を抑制するために、検波信号にオフセットを加えてから、ローカル発振信号の周波数を制御している。一方、実施例２では、ＤＣオフセットを検出する際の誤動作の発生を抑制するために、補正後のＩ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号が各位相領域に出現する分布を監視する。分布が不均一な場合、ローカル発振信号の周波数を変化させる。その結果、位相信号が一定の値に停止される状況の発生が抑制される。

図４は、本発明の実施例２に係る受信装置１００の構成を示す。受信装置１００は、アンテナ１０、直交検波部１２、第１ＡＤＣ部１４、第２ＡＤＣ部１６、第１補正部１８、第２補正部２０、ＤＣオフセット検出部２２、ＦＭ検波部２４、制御部２６、ローカル発振器２８を含む。直交検波部１２は、図１と同様である。制御部２６は、位相分布検出部８０、第１電源部８２、第２電源部８４、出力部８６、第４ＬＰＦ部８８を含む。ここでは、図１との差異、特に制御部２６を中心に説明する。

位相分布検出部８０は、ＤＣオフセット検出部２２からの位相領域信号２０８を入力する。位相領域信号２０８は、前述のごとく、位相判定部１１４において特定された位相領域を示す。補正後Ｉ信号２０４、補正後Ｑ信号２０６が、一定の値で固定されない場合、それらの位相成分も変化するので、位相領域信号２０８において、一定期間中に各位相領域が均一的に出現する。一方、受信信号が無変調であり、受信信号の周波数とローカル発振信号の周波数とが一致している場合、補正後Ｉ信号２０４、補正後Ｑ信号２０６が一定の値になるので、位相領域信号２０８において、同じ位相領域が連続する。つまり、位相領域信号２０８において、一定期間中に位相領域が不均一的に出現する。

そのため、位相分布検出部８０は、一定期間にわたって、位相領域信号２０８によって示される各位相領域の出現回数をカウントする。位相分布検出部８０は、一定期間経過後、各位相領域のカウント値を比較し、複数の位相領域のそれぞれに、極座標変換した位相成分が出現するときの均一性を導出する。例えば、位相分布検出部８０は、最大のカウント値と最小のカウント値との差がしきい値より小さければ、均一であると判定し、差がしきい値以上であれば、不均一であると判定する。その際、すべてのカウント値の総和で差を除算することによって、規格がなされてもよい。また、位相分布検出部８０は、各カウント値をもとに、分散、標準偏差などのばらつきが示された統計値を導出し、統計値がしきい値より小さければ、均一であると判定し、統計値がしきい値以上であれば、不均一であると判定してもよい。位相分布検出部８０は、均一であると判定すれば、維持信号を出力部８６に出力し、不均一であると判定すれば、切替信号を出力部８６に出力する。

第１電源部８２は、所定の第１電圧を出力部８６に供給する。第２電源部８４は、第１電源部から供給される第１電圧の値とは異なった値の第２電圧を供給する。第２電圧は、第１電圧よりも高くてもよく、低くてもよい。

出力部８６は、第１電源部８２からの第１電圧を入力するとともに、第２電源部８４からの第２電圧を入力する。また、出力部８６は、位相分布検出部８０からの維持信号あるいは切替信号も入力する。出力部８６は、スイッチの構成を有しており、維持信号あるいは切替信号において、第１電圧と第２電圧のうちの一方を選択して出力する。まず、出力部８６は、第１電圧と第２電圧のうちの任意の一方、例えば、第１電圧を選択する。この状態において、維持信号を受けつければ、出力部８６は、第１電圧を選択し続けるので、第１電圧が継続して第４ＬＰＦ部８８に出力される。つまり、維持信号は、出力部８６での選択を維持させるための信号である。

一方、切替信号を受けつければ、出力部８６は、第１電圧の選択を第２電圧の選択に切りかえるので、第２電圧が第４ＬＰＦ部８８に出力される。つまり、切替信号は、出力部８６での選択を切りかえさせるための信号である。そのため、第２電圧を選択している場合に切替信号を受けつけると、出力部８６は、第２電圧の選択を第１電圧の選択に切りかえる。これらによって、出力部８６は、位相分布検出部８０において導出した均一性がしきい値よりも低く、不均一である場合に、第１電源部８２から供給される第１電圧と、第２電源部８４から供給される第２電圧値とのいずれか一方の選択を切りかえる。出力部８６は、第１電圧あるいは第２電圧を第４ＬＰＦ部８８に出力する。

第４ＬＰＦ部８８は、出力部８６から、第１電圧あるいは第２電圧を入力する。第４ＬＰＦ部８８は、第１電圧あるいは第２電圧に対して、低域通過処理を実行する。第４ＬＰＦ部８８は、低域通過処理の結果である制御信号をローカル発振器２８に出力する。前述のごとく、制御信号によって、ローカル発振器２８から出力されるローカル発振信号の周波数が制御される。その結果、第１電圧と第２電圧とが切りかわることによって、制御信号の電圧が変化するので、ローカル発振信号の発振周波数が変化する。これによって、ＤＣオフセット検出部２２に入力される補正後Ｉ信号２０４と補正後Ｑ信号２０６が一定の値に固定しなくなり、ＤＣオフセット検出部２２において、ＤＣオフセット電圧のみを補正することが可能になる。

このように、出力部８６、第４ＬＰＦ部８８は、位相分布検出部８０において導出した均一性がしきい値よりも低い場合に、ローカル発振信号の周波数を制御するための制御信号の値を変更し、ローカル発振器２８へ制御信号をフィードバックする。そのため、実施例２に係る制御部２６においても、ＤＣオフセット検出部２２において極座標変換した位相成分が回転するように、ローカル発振器２８から出力されるローカル発振信号の周波数が制御される。

なお、アンテナ１０がＲＦ信号を受信していない状態では、第１ＡＤＣ部１４から出力されるＩ信号と第２ＡＤＣ部１６から出力されるＱ信号は、ＤＣオフセット電圧のみになる。そのため、ＤＣオフセット検出部２２において極座標変換した位相成分では、同じ値が連続する。この場合であっても、ローカル発振器２８から出力されるローカル発振信号の発振周波数が定期的に変化するが、ＤＣオフセット電圧は変化しないので、ＤＣオフセット検出部２２は、ＤＣオフセット電圧をキャンセルするように動作可能である。

本実施例によれば、位相の分布が不均一になると、制御信号の値を変更するので、ローカル発振信号の周波数を変化させることができる。また、ローカル発振信号の周波数が変化するので、それまでその周波数が受信信号の周波数と一致していた場合であっても、両者を異ならせることができる。また、ローカル発振信号の周波数と受信信号の周波数とが異なるので、ＤＣオフセット検出部がＤＣオフセット電圧のみを補正できる。また、受信信号が無変調で、かつその周波数がローカル発振信号の周波数と一致した場合でも、ＤＣオフセット検出部がＤＣオフセット電圧のみを補正するので、ベースバンド信号に重畳される不要なＤＣオフセット成分を補正する際に誤動作が発生することを抑制できる。また、位相成分の均一性がしきい値よりも低い場合に、第１電圧と第２電圧とのいずれか一方の選択を切りかえるだけなので、処理を簡易にできる。

（実施例３）
次に、実施例３を説明する。本発明の実施例３は、実施例１と同様に、ダイレクト・コンバージョン型のＦＭ受信装置に関する。実施例１では、ＤＣオフセットを検出する際の誤動作の発生を抑制するために、検波信号にオフセットを加えてから、ローカル発振信号の周波数を制御している。ＡＦＣ制御は、受信信号をＦＭ検波してからでないと動作できない。一方、ローカル発振信号をＦＭ変調させる場合、ＡＦＣ制御と異なって、受信信号をＦＭ検波するまでも動作可能であるが、ローカル発振信号のＣ／Ｎを悪化させているので、受信特性としてのレシプロカルミキシングやＳ／Ｎが悪化する傾向にある。実施例３では、これらを組み合わせ、信号検出段階とその後で処理が切りかえられる。信号を検出する前は、ローカル発振信号をＦＭ変調し、信号を検出した後は、ＡＦＣ制御を実行する。

図５は、本発明の実施例３に係る受信装置１００の構成を示す。受信装置１００は、図１に、第１ローカル発振器９０、第２ローカル発振器９２、制御部９４、選択部９６が追加されている。ここでは、これまでとの差異を中心に説明する。

第１ローカル発振器９０は、所定の周波数の変調信号を生成する変調周波数生成部であり、ここでは、所定の周波数の変調信号を第１ローカル信号という。選択部９６は、ＤＡＣ部６８からの第１制御信号と、第１ローカル発振器９０からの第１ローカル発振信号とを入力する。ここで、第１制御信号は、実施例１における制御信号に相当する。また、選択部９６は、制御部９４からの選択信号も入力する。選択部９６は、選択信号にしたがって、第１制御信号と第１ローカル発振信号とのうちの１つを第２制御信号として選択する。選択部９６は、選択した第２制御信号を第２ローカル発振器９２に出力する。第２ローカル発振器９２は、実施例１のローカル発振器２８に相当する。第２ローカル発振器９２は、選択部９６からの第２制御信号に応じて第２ローカル発振信号の周波数を調節し、周波数が調節された第２ローカル発振信号を第１ミキサ４６、移相部４４へ出力する。

制御部９４は、ＦＭ検波部２４からの検波信号を入力する。制御部９４は、検波信号をもとに、選択信号を生成する。選択信号には、制御部９４において選択すべき信号、つまり第１制御信号あるいは第１ローカル発振信号が示されている。ここで、制御部９４は、アンテナ１０においてＲＦ信号が受信されているか否かを監視していること、つまりキャリアを検出しているか否かを監視していることに相当する。例えば、ノイズスケルチ回路である。ノイズスケルチ回路は、ＦＭ検波部２４からの出力である検波信号の復調帯域以上の一部の帯域のノイズ成分の検出し、ノイズが所定のレベル未満であればキャリアによりノイズが抑圧されＲＦ信号が受信されていると判定し、ノイズが所定のレベル以上であればノイズが抑圧されていないためＲＦ信号が受信されていないと判定する。

制御部９４は、ＲＦ信号が受信されていない場合に、第１ローカル発振信号を選択させるための選択信号を生成し、その選択信号を選択部９６に出力する。選択部９６は、この選択信号をもとに第１ローカル発振信号を選択して、それに応じた第２制御信号を第２ローカル発振器９２に入力する。その結果、第２ローカル発振器９２は、ＦＭ変調された第２ローカル発振信号を出力する。この状態では、第２ローカル発振信号の周波数と同じ周波数の無変調信号が受信されても、Ｉ信号およびＱ信号が一定の値になることを抑制できる。

このような状況下において、ＲＦ信号が受信されると、制御部９４はこれを検出する。ここで、ＦＭ検波部２４から出力される検波信号には、第１ローカル発振信号の発振周波数が多重される。第１ローカル発振信号の発振周波数を復調帯域内に設定した場合、第１ローカル発振信号が検波信号として出力され復調されてしまう。

そのため、制御部９４は、ＲＦ信号が受信されたことを検出した場合に、第１制御信号を選択させるための選択信号を生成し、その選択信号を選択部９６に出力する。選択部９６は、この選択信号をもとに第１制御信号を選択して、それに応じた第２制御信号を第２ローカル発振器９２に入力する。その結果、第２ローカル発振器９２は、ＡＦＣ制御された第２ローカル発振信号を出力する。これにより、第２ローカル発振信号の発振周波数が復調帯域内の場合でも、検波信号に不要な信号が含まれなくなる。

つまり、制御部９４は、キャリアを検出していない場合に、第１ローカル発振信号を選択させるための選択信号を生成することによって、第２ローカル発振信号の周波数を変動させる。一方、制御部９４は、キャリアを検出すると、第１制御信号を選択させるための選択信号に切りかえることによって、第２ローカル発振信号の周波数の変調を停止する。

以上の構成による受信装置１００の動作を説明する。図６は、受信装置１００による制御手順を示すフローチャートである。選択部９６は、第１ローカル発振信号を選択する（Ｓ１０）。制御部９４がキャリアを検出しなければ（Ｓ１２のＮ）、待機する。制御部９４がキャリアを検出すれば（Ｓ１２のＹ）、選択部９６は、第１制御信号を選択するとともに、ＤＣオフセット検出部２２がオンされる（Ｓ１４）。受信信号の中心周波数がプラスであれば（Ｓ１６のＹ）、ＡＦＣ部６６は、＋ΔｆにＡＦＣ制御する（Ｓ１８）。一方、受信信号の中心周波数がプラスでなければ（Ｓ１６のＮ）、ＡＦＣ部６６は、−ΔｆにＡＦＣ制御する（Ｓ２０）。

本実施例によれば、ＲＦ信号が受信されていない場合に、ＦＭ変調された第２ローカル発振信号を出力するので、第２ローカル発振信号の周波数と同じ周波数の無変調信号が受信されても、Ｉ信号およびＱ信号が一定の値になることを抑制できる。また、Ｉ信号およびＱ信号が一定の値にならないので、完全に抑圧されることを抑制できる。また、ＲＦ信号が受信された場合に、第１制御信号を出力するので、第２ローカル発振信号の発振周波数が復調帯域内の場合でも、復調信号に不要な信号が含まれなくすることができる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０ アンテナ、 １２ 直交検波部、 １４ 第１ＡＤＣ部、 １６ 第２ＡＤＣ部、 １８ 第１補正部、 ２０ 第２補正部、 ２２ ＤＣオフセット検出部、 ２４ ＦＭ検波部、 ２６ 制御部、 ２８ ローカル発振器、 ４０ 第１増幅部、 ４２ 分配部、 ４４ 移相部、 ４６ 第１ミキサ、 ４８ 第１ＬＰＦ部、 ５０ 第２増幅部、 ５２ 第２ミキサ、 ５４ 第２ＬＰＦ部、 ５６ 第３増幅部、 ６０ 平均化部、 ６２ 加算部、 ６４ オフセット記憶部、 ６６ ＡＦＣ部、 ６８ ＤＡＣ部、 ７０ 第３ＬＰＦ部、 ７２ 第４増幅部、 １００ 受信装置。

本発明によれば、ベースバンド信号に重畳される不要なＤＣオフセット成分を補正する際に誤動作が発生することを抑制できる。

Claims (4)

1. ローカル発振信号を出力するローカル発振器と、
   前記ローカル発振器から出力されたローカル発振信号によって、ＦＭ信号を直交検波して、Ｉ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号とを出力する直交検波器と、
   前記直交検波器から出力されたＩ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号とに対して、ＤＣオフセット補正値による補正を実行する補正部と、
   前記補正部において補正したＩ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号を極座標変換し、ＩＱ平面に規定された複数の位相領域のそれぞれにおける振幅が近くなるようにＤＣオフセット補正値を導出するＤＣオフセット検出部と、
   前記補正部において補正したＩ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号をＦＭ検波して、検波信号を生成するＦＭ検波部と、
   前記ＦＭ検波部において生成した検波信号にオフセットを加える加算部と、
   前記加算部においてオフセットを加えた検波信号をもとに、ローカル発振信号の周波数を制御するための制御信号を生成し、前記ローカル発振器へ制御信号をフィードバックするＡＦＣ部と、
   を備えることを特徴とするＦＭ受信装置。
2. 所定の周波数の変調信号を生成する変調周波数生成部と、
   （１）前記ＡＦＣ部と前記ローカル発振器との間に配置されており、（２）前記ＡＦＣ部からの制御信号を第１制御信号として入力するとともに、前記変調周波数生成部からの変調信号を入力し、（３）前記第１制御信号と前記変調信号のうちの１つを第２制御信号として選択し、（４）選択した第２制御信号を前記ローカル発振器に出力する選択部と、
   前記選択部において選択すべき信号が示された選択信号を、前記ＦＭ検波部において生成した検波信号をもとに生成する制御部とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＦＭ受信装置。
3. 前記制御部は、前記ＦＭ検波部において生成した検波信号からキャリアを検出する手段を備え、キャリアを検出している場合に、前記第１制御信号を選択させ、キャリアを検出していない場合に、前記変調信号を選択させるための選択信号を生成することを特徴とする請求項２に記載のＦＭ受信装置。
4. ローカル発振器から出力されたローカル発振信号によって、ＦＭ信号を直交検波して、Ｉ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号とを出力するステップと、
   Ｉ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号とに対して、ＤＣオフセット補正値による補正を実行するステップと、
   補正したＩ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号を極座標変換し、ＩＱ平面に規定された複数の位相領域のそれぞれにおける振幅が近くなるようにＤＣオフセット補正値を導出するステップと、
   補正したＩ相のベースバンド信号とＱ相のベースバンド信号をＦＭ検波して、検波信号を生成するステップと、
   生成した検波信号にオフセットを加えるステップと、
   オフセットを加えた検波信号をもとに、ローカル発振信号の周波数を制御するための制御信号を生成し、前記ローカル発振器へ制御信号をフィードバックするステップと、
   を備えることを特徴とするＦＭ受信方法。

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