JPH02186828A

JPH02186828A - ループ利得補償及びオフセット補償の位相固定ループを有する再生装置

Info

Publication number: JPH02186828A
Application number: JP1303038A
Authority: JP
Inventors: Jaap Van Der Plas; ヤープ　ファン　デル　プラス
Original assignee: Stichting voor de Technische Wetenschappen STW
Current assignee: Stichting voor de Technische Wetenschappen STW
Priority date: 1988-11-21
Filing date: 1989-11-21
Publication date: 1990-07-23
Also published as: EP0373686A1; NL8802868A; US4972163A

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】産業上の利用分野本発明は、複合入力信号から信号を再生するための再生
装置であって、該装置は、位相固定ループを具備し、こ
の位相固定ループは、第１の位相比較回路と、その出力
に接続された第１のローパスフィルタと、制御入力が該
ローパスフィルタの出力に接続されそして直角位相出力
が上記位相比較回路の一方の入力に接続された制御発振
器とを備えており、位相比較回路の入力は、上記再生装
置の入力を形成しそして上記発振器の同相出力は上記再
生装置の出力を形成し、更に、上記位相固定ループは、
第２の位相比較回路と、これに接続された第２のローパ
スフィルタとを備えており、これらは、上記第１の位相
比較回路及び第１のローパスフィルタに各々対応するも
のでありそして上記位相固定ループの入力及び上記制御
発振器の同相出力が位相比較回路の入力に接続されてい
るような再生装置に係る。

この形式の装置は、米国特許第４，４７３゜８０１号か
ら知られている。

更に、同期受信器に特に使用される位相固定ループは、
ドイツ特許出願筒８．４０３，６４８号及びそれに対応
するヨーロッパ特許出願筒０゜１８４．８７３号から知
られている。

この場合、ミクサ回路が位相比較回路として使用され、
これらの回路は、受信した複合信号の発振器信号でリニ
アな乗算を行なうことに基づいている。受信した信号の
このリニアな処理は、歪によって生じた相互変調成分が
ループの動作を妨害するために重要である。このため、
信号レベルを制限回路でセットすることができない。

リニア乗算器を有する位相固定ループを位相比較回路と
して使用して、レベルの変化する複合信号から信号を再
生することは、位相比較回路の伝達度、ひいては、位相
固定ループのループ利得が、ループがロックされる信号
のレベルによって左右されるという問題をもたらす。

米国特許第４，４７３，８０１号から知られている再生
装置においては、そこに使用されている位相固定ループ
のパラメータの１つであって、そのループ利得を決定す
るパラメータが、位相固定ループに対して直角位相経路
と考えることのできる経路で得られた制御信号によって
制御される。

この場合は、位相固定ループのパラメータの１つ、例え
ば、ローパスフィルタの電圧利得、又はループに含まれ
たミクサ装置の利得を、再生すべき受信信号に反比例す
るように制御して、上記受信信号の振幅とパラメータと
の積を一定に保つことができる。直接制御とも称するこ
の原理は正確ではない。

発明の構成本発明の目的は、上記した形式の再生装置であって、前
記の問題を解消した再生装置を提供することである。

本発明によれば、この目的は、フィードバック路を経て
その制御入力にフィードバックされるＡＧＣ増幅器が第
２のローパスフィルタの出力に接続され、フィードバッ
クされる信号は利得制御可能な増幅器の制御入力に送ら
れ、そして該増幅器は上記位相固定ループに含まれると
共に、上記ＡＧＣ増幅器に対応するものであるという点
で達成される。

これにより、大きなダイナミックレンジを有する複合信
号で動作することができる。

米国特許第４，４７３，８０１号からの相違点として、
同相の経路、即ち、制御発振器の同相出力を含む経路に
おいて、利得制御可能な増幅器の出力信号がその入力へ
フィードバックされる。

このように、上記増幅器からの出力信号は一定に保たれ
る。この制御信号は、位相制御ループの対応する増幅器
へも送られ、上記制御ループのループ利得が一定に保た
れるようにされる。この制御原理は、関節フィードバッ
クとも称する。

２つの位相比較回路及びローパスフィルタは互いに対応
しているので、米国特許第４，４７３゜８０１号に開示
されたフィードバックなしで上記直接制御方法に勝る高
い精度を得ることができる。

特に、小さな入力信号の場合にダイナミックレンジを更
に改善するために、静的な位相エラーを生じる位相比較
回路及びループフィルタのオフセットエラーを補償しな
ければならない。上記した問題の解決策は、上記のドイ
ツ特許出願から明らかである。

公知のオフセットエラー補償システムは、簡単に実施で
きないようなバンドパスフィルタ及び時間遅延回路網を
使用しているという欠点がある。

更に、強い側波帯が生じて、再生される搬送波信号に不
所望な周波数成分を招く。この公知の補償方法の原理は
、間接的な周波数変換をベースとするものであるから、
不所望な側波帯を伴うことは不可避である。

上記欠点は、位相固定ループへの複合入力信号の供給を
スイッチで遮断するような周期的なオフセット補償段階
を使用し、この段階中に制御発振器の制御信号を保持す
るメモリ回路を設けることによって解消される。

又、１９７７年１０月２０日付けの「パテントアブスト
ラクト・オブ・ジャパン」第１巻、第１２６号、第５４
９７８７７頁、Ｊ　Ｐ−Ａ−５２６００５２；ヨーロッ
パ特許出願筒３２０，７４８号；及びドイツ特許出願第
６８．１４７６０には、間欠的な制御が提案されている
。然し乍ら、該制御の目的、特に、２つの段階中に行な
われる作用は、本発明とは本質的に異なる。前記ジャパ
ニーズアブストラクトの制御は、制御発振器の休止周波
数をセットすることが目的である。ヨーロッパ特許出願
筒３２０，７４８号の制御は、この種の目的であるが、
この場合は、上記制御が位相制御ループに直接使用され
る。

ドイツ特許出願第６８．１４７６０号は、制御発振器の
周波数を安定化するように位相エラーを保持するメモリ
装置の使用について説明している。

公知の制御とは別に、本発明によれば、同相経路を含む
位相固定ループから複合入力信号が完全に切断されて、
位相固定ループ及び同相経路の両方におけるオフセット
エラーが補償される。更に、本発明は、本発明による位
相固定ループが使用された同期受信器にも係る。

実施例以下、添付図面を参照し、本発明の詳細な説明する。

本発明による位相固定ループ（ＰＬＬ）は、同期受信器
において搬送波信号を再生するのに特に適しており、そ
れ故、この受信器について一例として説明する。ＰＬＬ
は、選択された複合入力信号から信号を再生するのに使
用できることが明らかである。

同期受信器の搬送波信号は、この場合、互いに著しくレ
ベルの異なる全ての範囲の送信信号より成る受信複合信
号から再生される。一般に、位相固定ループは、位相比
較回路即ちミクサ回路１と、ローパスフィルタ２と、直
角位相出力３ａを有する制御発振器３とによって形成さ
れる。ＰＬＬが同期受信器に使用される場合には、ＰＬ
Ｌによって再生された搬送波信号が同期検出器のミクサ
回路１６へ送られ、該回路には、ローパスフィルタ１７
及び任意の増幅器１８が接続されている（第３図）。

上記受信器のチャンネル選択性は、ローパスフィルタの
特性によって決定される。

好ましくは、搬送波を再生するためのＰＬＬは、ループ
特性を一定に保った状態で大きなダイナミックレンジで
作用できなければならない。ダイナミック特性を無視す
ると、ダイナミックレンジは、上限が駆動限界によって
制限され、そして下限がとりわけ位相比較回路１及びル
ープフィルタ２のゼロ点エラー（オフセット）によって
制限される。複合入力信号の大きさは、Ｐ［、Ｌのルー
プ利得を決定する。複合入力信号について大きなダイナ
ミックレンジを得るためには、ＰＬＬのループ利得が一
定に保たれる。この目的で、間接的な負のフィードバッ
ク路が使用されて制御信号が発生され、位相固定ループ
のループ利得が制御される。この間接的なフィードバッ
ク路は、第１図に示す同相路によって形成される。この
同相路において、ＶＣＯ３の同相出力３ｂは、第２の位
相比較回路４へ送られ、その出力には第２のローパスフ
ィルタ５が接続される。ローパスフィルタ５の出力のＤ
Ｃ信号は、再生されるべき信号の振幅の尺度であり、こ
のＤＣ信号は利得制御可能なループ増幅器６を制御する
のに使用できる。この実施例において、ローパスフィル
タ５の出力はＡＧＣ増幅器７へ接続され、該増幅器は更
に別のローパスフィルタ８を経てその制御入力へフィー
ドバックされており、このフィードバック信号はループ
増幅器６の制御入力にも送られる。

上記の解決策は、同期受信器に効果的に使用することが
できる。これは、ミクサ回路及びローパスフィルタがこ
の形式の検出器に既に存在し、その結果、いわゆるＡＧ
Ｃ増幅器（その制御信号が制御可能なループ増幅器６に
も使用される）だけを検出回路のローパスフィルタの出
力に接続すればよいからである。

この回路において、入力信号の大きさは、ＰＬＬのルー
プ利得及び検出された信号のレベルの両方を決定する。

従って、一定時性の大きなダイナミックレンジを有する
同期検出器が得られる。

隣接する送信器が充分に抑制されたときには、変換及び
フィルタリングするだけで大きな利得が可能となる。こ
のため、ローパスフィルタ５はミクサ回路４とＡＧＣ増
幅器７．８との間に使用される。上記ローパスフィルタ
がなければ、ＡＧＣ増幅器は、強力な隣接する送信器に
よってオーバードライブされることになる。

ＰＬＬのループ利得及び検出信号のレベルは、ＡＧＣ増
幅器６及び７．８によって各々一定に保つことができる
。ＰＬＬのＡＧＣ増幅器６の制御信号は間接的に再生さ
れ、ひいては、ＰＬＬ及び検出回路のＡＧＣ増幅器６及
び７．８は、各々それに対応する構造であるのが好まし
く、これは、伝達特性が一定ではなくて同じであること
を意味する。更に、ＡＧＣ増幅器の出力インピーダンス
は、ループフィルタの実施例については高く選択される
のが好ましい。それ故、検出回路のＡＧＣ増幅器７のＤ
Ｃ出力は、ＡＧＣ制御回路により一定に保たれる。

それ故、入力信号ＴＪｉ及びＡＧＣ増幅器７の利得Ａａ
ｇｃｌについては、Ａｄ、Ｕｉ、Ａａｇｃｌ＝ｃとなる
。但し、Ａｄは、位相比較回路４及びローパスフィルタ
５の伝達特性である。又、制御信号は、ＡＧＣ回路６の
制御入力にも送られ、その利得Ａａｇｃ２は、定数Ｋを
除けば、ＡＧＣ増幅器７の利得と同じである。

位相固定ループ及び同相経路の位相比較回路及びローパ
スフィルタが互いに対応しているとすれば、４．Ａｄ、
ｔＪｉ、Ａａｇｃ２＝に、Ａｄ。

Ｕｉ、Ａａｇｃｌ＝ＫＣとなる。このように、Ａｄ、Ｕ
ｉ、Ａａｇｃ２に比例するループ利得は、相当の精度で
一定に保たれ、非常に大きなダイナミックレンジを有す
る入力信号を再生装置に供給することができる。

ＰＬＬのＡＧＣ増幅器は、位相比較回路の定数Ｋｄの変
動を補償し、これは、結局、所望の入力信号のレベルに
比例するものである。

フィルタ５は、第２及びそれより上の高調波を抑制する
ように働く。このフィルタが低周波数フィルタである場
合には、フィルタ８が不要となる。というのは、その機
能がフィルタ５によって行なわれるからである。

増幅器、ミクサ回路及びフィルタは、ＤＣ結合によって
互いに接続されているから、オフセットとしばしば称す
るゼロ点エラーにより、特に、入力信号のダイナミック
レンジが広い場合、ひいては、低い受信レベルの入力信
号の場合に、著しい問題が生じる。

前記のドイツ特許出願筒８，４０３，６４８号には、付
加的なミクサ回路及び遅延回路を用いて位相固定ループ
のローパスフィルタの遅延時間を補償するようなオフセ
ット問題の解決策が開示されている。この既知の原理に
伴う最大の問題は、側波帯の発生であり、これは不正確
なロッキングを招くと共に選択性に影響するので非常に
望ましくないものである。加えて、上記側波帯は、同期
受信器の検出信号に不都合なホイツスル作用をもたらす
。

本発明によるオフセット補償の原理は、本発明の実施例
を示した第２図から明らかとなろう。

この場合には、付加的なミクサ回路及び遅延回路を除外
し、簡単なローパスフィルタでこれを行なうことができ
る。

この原理は、オフセットの周期的な調整に基づくもので
ある。オフセット補償段階中に、入力信号の供給はスイ
ッチＳ１によって遮断され、電圧比較回路９のループ増
幅器６の出力電圧は、スイッチＳ２によって基準電圧１
５と比較され、オフセット補償電圧が発生される。フィ
ードバックにより、この出力電圧は基準電圧に実質上等
しくなり、ＶＣＯ３の入力電圧はメモリ回路１３に保持
される。ＡＧＣ増幅器６の利得が充分に高い場合には、
電圧比較回路によって生じて位相比較回路の出力に対し
て計算されて戻される残りのオフセットが非常に小さな
ものとなる。作用段階（自動ゼロループのオフ切り換え
）中には、オフセット調整値がメモリ回路１１に保持さ
れる。メモリ回路１１及び１３は、キャパシタ及び保持
増幅器によって実施することができる。

このシステムでは電圧基準が使用されるが、上記ドイツ
特許出願のシステムは時間基準に基づくものであること
に注意されたい。

最小の自動ゼロ周波数は、とりわけ、保持キャパシタの
電荷ロス及びオフセットのドリフトレートによって決定
される。原理的には、数ヘルツの自動ゼロ周波数で充分
である。

自動ゼロループは強力なドミナントプールを有している
ので、ループ利得は不安定性を招くことなく広いダイナ
ニックレンジにわたって変化することができる。これは
、ループ利得がＡＧＯ増幅器の利得に左右されるからで
ある。自動ゼロループのループ利得の変化が著しく大き
い場合には、比較回路又は保持増幅器においてループ利
得の修正を用いることができる。このループ利得の修正
は、本質的に逆ＡＧＣ制御である。

ミクサ回路５の出力に現われるオフセット電圧は、入力
信号が小さい場合にＡＧＣ制御の精度を著しく妨げる。

それ故、電圧比較回路１０及びメモリ回路１２がループ
増幅器６の各回路に対応するようなオフセット補償ルー
プｌ０１１２を用いるのが好ましい。オフセット補償段
階と、作用段階とを切り換えるために、スイッチＳ３及
びメモリ回路１４が設けられている。

第１図及び第２図の再生装置においては、再生されるべ
き信号を制御発振器の同相出力３ｂから取り出すことが
できる。この再生装置は、同期受信器として働くことも
でき、検出されるべき信号は、ミクサ回路４とフィルタ
５との間の接続部から得られる。

第３図は、周期的なオフセット補償により不都合さがほ
とんど生じないような同期受信器の好ましい実施例を示
すブロック図である。第１図及び第２図に対応する第３
図の要素は、同じ参照番号で示されている。それ故、こ
れら要素の説明は省く。自動オフセット補償は検出信号
については不要でありそして特に切断を考えれば望まし
くないので、この信号は第３のミクサ回路１６を経て得
られる。検出信号については、ミクサ回路１６及び増幅
器１８は、もし必要であれば、オフセットによる捕獲を
回避するためにＡＣ電流結合又はＡｃｔ圧結合を経て互
いに接続することができる。

ローパスフィルタ１７は、通常のやり方で、ミクサ回路
と増幅器１８との間に接続される。

ループ増幅器１６に対して発生されたＡＧＣ信号は、同
期受信器の検出回路の電圧制御増幅器１８の制御入力に
も送られる。

更に、第３図のスイッチは、同期検出器のオフセット補
償段階と作用段階との間の切り換えを行なうものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による自動制御ループ利得を有する位
相固定ループを含む再生装置を示す図、第２図は、本発
明による自動ループ利得及びオフセット補償機能を有す
る位相固定ループを含む再生装置を示す図、そして第３図は、本発明による位相固定ループを用いた同期受
信器の好ましい実施例を示すブロック図である。ＰＬＬ・・・位相固定ループト・・位相比較回路（ミクサ回路）２・・・ローパスフィルタ３　・　・３　ａ　・４　・　・６　・　・７　・　・８　・　・１６　・ｌ　７　・１８　・制御発振器（ＶＣＯ）・直角位相出力第２の位相比較回路利得制御可能なループ増幅器ＡＧＣ増幅器更に別のローパスフィルタ・ミクサ回路・ローパスフィルタ・増幅器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複合入力信号から信号を再生するための再生装置
であって、該装置は、位相固定ループを具備し、この位
相固定ループは、第１の位相比較回路と、その出力に接
続された第１のローパスフィルタと、制御入力が該ロー
パスフィルタの出力に接続されそして直角位相出力が上
記位相比較回路の一方の入力に接続された制御発振器と
を備えており、位相比較回路の入力は、上記再生装置の
入力を形成しそして上記発振器の同相出力は上記再生装
置の出力を形成し、更に、上記位相固定ループは、第２
の位相比較回路と、これに接続された第２のローパスフ
ィルタとを備えており、これらは、上記第１の位相比較
回路及び第１のローパスフィルタに各々対応するもので
ありそして上記位相固定ループの入力及び上記制御発振
器の同相出力が位相比較回路の入力に接続されているよ
うな再生装置において、フィードバック路を経てその制
御入力にフィードバックされるＡＧＣ増幅器が上記第２
のローパスフィルタの出力に接続されており、フィード
バックされる信号は利得制御可能な増幅器の制御入力に
送られ、該増幅器は上記位相固定ループに含まれると共
に、上記ＡＧＣ増幅器に対応するものであることを特徴
とする再生装置。
（２）複合信号から信号を再生するための再生装置であ
って、この再生装置は位相固定ループを備えており、該
位相固定ループは、第１の位相比較回路と、その出力に
接続された第１のローパスフィルタと、制御入力が上記
ローパスフィルタの出力に接続され且つ直角位相出力が
上記位相比較回路の一方の入力に接続された制御発振器
とを備えており、上記位相比較回路の入力は上記再生装
置の入力を形成しそして上記発振器の同相出力が上記再
生装置の出力を形成し、更に、上記位相固定ループは、
第２の位相比較回路と、これに接続された第２のローパ
スフィルタとを備え、これらは、上記第１の位相比較回
路及び第１のローパスフィルタに各々対応するものであ
り、上記位相固定ループの入力及び上記制御発振器の同
相出力は、上記位相比較回路の入力に接続されているよ
うな再生装置において、上記位相固定ループへの複合入
力信号の供給をスイッチにより遮断する周期的なオフセ
ット補償段階があり、該段階の間に上記制御発振器の制
御信号を保持するメモリ回路が設けられていることを特
徴とする再生装置。
（３）上記オフセット補償段階の間に、上記位相固定ル
ープに含まれたループ増幅器にまたがってフィードバッ
ク路が接続され、このフィードバック路は、電圧比較回
路と、これに接続されたメモリ回路とを備えており、ル
ープ増幅器の基準電圧及び出力信号は、電圧比較回路の
各入力に接続される請求項２に記載の装置。
（４）上記オフセット補償段階中に、上記ループ増幅器
に関連したフィードバック路に対応する第２のフィード
バック路が上記同相路に含まれたフィードバック増幅器
にまたがって接続される請求項２及び３に記載の装置。
（５）メモリ回路が第１フィードバック路に含まれてお
り、そして上記フィードバック路は、フィードバック増
幅器とローパスフィルタとの間でオフセット補償段階中
に遮断される請求項４に記載の装置。
（６）搬送波信号を発生するための再生装置が設けられ
た同期受信器において、制御可能な増幅器が付加的な検
出回路に接続され、ループ増幅器の制御信号がその制御
入力に供給される請求項のいずれかに記載の同期受信器
。