JPH03139941A - 周波数変調波受信装置 - Google Patents

周波数変調波受信装置

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JPH03139941A
JPH03139941A JP27771189A JP27771189A JPH03139941A JP H03139941 A JPH03139941 A JP H03139941A JP 27771189 A JP27771189 A JP 27771189A JP 27771189 A JP27771189 A JP 27771189A JP H03139941 A JPH03139941 A JP H03139941A
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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、FM受信機に利用する。特に、AFC回路を
用いた直交検波受信装置に関する。
〔概要〕
本発明は、直交検波受信装置において、局部発振周波数
を回線周波数に自動追従させる手段を設けることにより
、 スーパヘテロゲイン方式と同等の感度帯域時i生を実現
することができるようにしたものである。
〔従来の技術〕
近年、集積回路技術の進歩によって受信機の小型化が進
んできた。しかし、無線部を例にとると集積化が不可能
かまたは困難な素子の存在により小型化の限界に近づい
ているのが現状である。たとえば、スーパーヘテロゲイ
ン受信機では高周波および中間周波フィルタ、などが大
きな面積を必要としている。そこで、小型、軽量化のた
めに第2図に示す直交検波受信装置が提案されている。
直交検波受信装置は回線周波数と局部発振周波数とを等
しくし、ミキサ回路で受信周波数と局部発振周波数との
ビートを取り出し、低域通過フィルタを経由してベース
バンド信号のみとし、このビートをリミック回路で振幅
制限をしたあと復調処理をして復調信号を得る。このよ
うな直交検波受信装置では局部発振周波数と回線周波数
とが一致しているために中間周波数がゼロになるので、
イメージ周波数が存在しないことを特徴とする。このこ
とは高周波増幅器および中間周波増幅器でイメージ周波
数を減衰するだめの選択性の高いフィルタを必要としな
いことを意味する。また、隣接チャンネル妨害波を減衰
させるためのチャンネル・フィルタは中間周波数がゼロ
であることから低周波のアクティブフィルタで構成が可
能になり、集積回路上に実現可能になる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように直交検波受信装置を用いることにより高周波
数フィルタおよび中間周波数フィルタなどを削除するこ
とが可能となり、受信機の小型化および軽量化の実現が
可能になる。ところが、第16図に示す直交検波受信装
置は受信感度帯域幅が狭い欠点があった。このことはデ
ータの1ビツト当りに含まれる情報量から定性的に説明
できる。
マークまたはスペースの2値デジタル信号で周波数変調
されたFM受信機で最大周波数偏移をF9、データ伝送
速度をB、とし、また、データの1ビツト当りに含まれ
る情報量をEa とすると、ER=2*F[l /B1
1 になる。ここで、ミキサ回路の出力に現れるビート周波
数FBは回線周波数をFC1局部発振周波数をF+、と
すると、 FB = (F、: ±FD)   FLになる。回線
周波数FCと局部発振周波数FLとの間に誤差がないと
すると、ビート周波数FBと最大周波数偏移F。は等し
くなり、データの1ビツト当りに含まれる情報@E8は
マークとスペースとで等しくなる。ところが、局部発振
回路の発振周波数誤差および温度変動特性により回線周
波数と局部発振周波数との間に偏差ΔFが生じると、ビ
ート周波数FB は、 Fs−±Fo−ΔF になる。また、送信基地局側でオフセットをかけて送信
する場合もあり、この場合も回線周波数と局部発振周波
数との間に偏差ΔFが生じる。このように、ビート周波
数Fg はマークとスペースとの間で違いを生じてF、
−ΔF、FD ’+ΔFになり、F、−ΔFのときにE
Bが減少してSNの悪化を招き、受信感度が悪化する。
従来のスーパーヘテロダイン受信機の受信帯域特性(図
の■の曲線)と直交検波受信装置の受信帯域特性(図の
1の曲線)との比較を第4図に示す。グラフが示すよう
に、スーパーヘテロゲイン受信機のldB受信帯域が6
 kHzあるのに対して直交検波受信装置の1dB受信
帯域は2kllZLかなく明かに劣っている。このよう
な特性は、局部発振周波数が正確に調整され、温度変動
がなくかつ送信基地局側でオフセットをかけないで運用
する場合にのみ問題がないが、はとんどの場合は受信感
度劣化が起きる欠点がある。
本発明は、このような欠点を除去するもので、受信感度
劣化が生じにくい周波数変調波受信装置を提供すること
を目的とする。
・〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、回線周波数に同期する周波数の局部周波数信
号を発振する発振回路と、受信する二値デジタル信号で
周波数変調された変調波信号をこの局部周波数信号を用
いて処理してベースバンド信号を生成するミキサ回路と
、このベースバンド信号を直交検波処理して復調信号を
生成する復調回路とを備えた周波数変調波受信装置にお
いて、上記発振回路は、与えられた設定電圧に応じて発
振する周波数が可変設定される手段を有し、上記ベース
バンド信号に基づき上記発振回路で発生する偏差周波数
をほぼ除去(7た周波数を上記発振回路が発振できる設
定電圧を生成して上記発振回路に与える自動周波数制御
回路を備えたことを特徴とする特 〔作用〕 直交検波復調回路に人力されるベースバンド信号を利用
してこのベースバンド信号を生成するミキサ回路に与え
られる局部発振周波数を回線周波数に自動追従させるこ
とにより受信帯域特性の劣化を防止する。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第1図はこの実施例の構成図である。
第2図はAFC回路110の回路構成を示す。この実施
例は、第1図に示すように、回線周波数に同期する周波
数の局部周波数信号を発振する発振回路と、受信する二
値デジタル信号で周波数変調された変調波信号をこの局
部周波数信号を用いて処理してベースバンド信号を生成
するミキサ回路102と、このベースバンド信号を直交
検波処理(7て復調信号を生成する復調回路1.05と
を備え、さらに、本発明の特徴とする手段として、上記
発振回路は、与えられた設定電圧に応じて発振する周波
数が可変設定される手段を存する電圧制御発振回路10
9であり、上記ベースバンド信号に基づき上記発振回路
で発生する偏差周波数をほぼ除去した周波数を上記発振
回路が発振できる設定電圧を生成して」1記発振回路に
与える自動周波数制御回路であるへFC回路110を備
える。
次に、この実施例の動作を説明する。
まず、AFC回路110を動作させない場合の検波動作
を説明する。マークまたはスペースの2値デジタル信号
で周波数変調された受信波は高周波増幅器101で増幅
され、さらに2分割されてそれぞれミキサ回路102に
人力される。また、局部発振周波数は電圧制御発振回路
109から90度移柑器108に人力され、位相が+4
5度、−45度づつまわされてミキサ回路102に人力
される。このような回路構成をとることにより、90度
位相のずれた信号がミキサ回路102からベースバンド
へ周波数変換されて出力される。回線周波数と局部発振
周波数とは一致しているのでベースバンド信号はビート
周波数になる。低域通過フィルタ103はベースバンド
の信号のみを取り出して雑音の帯域制限を行う。ベース
バンド信号は各々リミッタ回路104に入力され、2値
化された信号IおよびQが得られる。この信号波形は第
6図に示す。ここで、データは変調信号を示ず。信号■
およびQを復調回路105に入力することにより第6図
に示すような周波数検波が行われる。ここで、復調回路
105は、第5図に示すように、Dフリップ・フロップ
で構成されるものとすると、Dフリップ・フロップのク
ロック人力CLを信号I、データ人力りを信号Qとする
と、クロックの立ち上がりでデータをカウントする場合
に出力はり、のようになり、信号IおよびQの位相が9
0度変化することにより出力しも同様に変化してデータ
が復調される。このようにして復調された復調信号は雑
音を取り除くための低域通過フィルタ106を通りコン
パレータ回路107により2値化され、2値デジタル信
号として出力される。
次に、AFC回路110の動作を説明する。
この回路はIJ ミッタ回路104の出力信号■または
信号Qを周波数検波することにより回線周波数に対する
オフセット周波数を検出し、オフセット周波数が一定値
以内になったときに自走している電圧制御発振回路10
9を一定周波数に停止させ、局部発振周波数を回線周波
数に追従させる。第3図に各部の波形を示す。信号Qは
IJ−、ツタ回路104の出力でありオフセット周波数
ΔFがかかっているものとする。すなわち、マークもし
くはスペースで信号Qの周波数は±Fo−八Fでへる。
ここで、復調部10は、第7図に示すように、遅延時間
Tの遅延回路61と排他的論理和回路62とから構成さ
れる遅延検波回路である。復調部10の出力はパルス幅
Tのパルス波りになる。パルス波りを低域通過フィルタ
11で積分することにより信号Qの周波数に比例した電
圧出力0が得られる。電圧出力0の平均値はΔFと無関
係であるF。の電圧出力になる。すなわち、信号Qの周
波数はF、−ΔFとl−F、−ΔF1であるので、周波
数平均値はF、になる。信号0の平均値Aは平均値回路
12で求められる。時定数は1/B、より充分長く設定
しである。平均値回路12の構成は第9図に示すように
1次RC積分回路である。次に、平均値Aはオフセット
回路13に入力され士△Vの電圧が加えられる。
vll =A+△V、VL =A−4Vコンパレータ回
路14および15には各々VH、VLが人力され、V 
o HはO<VHのときハイ状態に、VoLは0<VL
のときにハイ状態になるように設定しである。VoLお
よびV。Hはアンド回路16に人力され、■。1、およ
びV。I+が共にハイ状態のときだけアンド回路16の
出力Cはハイ状態になる。このことは信号Oが平均値A
から△V以内であるとき信号Cはハイ状態になることを
示す。以上のことを具体的な数値を上げて示すと、復調
回路10の復調感度をKD  (V/kHz)とすると
、信号Oは○=Ko ・ΔF になり、 △V>Kn  ・ΔF のときに信号Cがハイになる。K o ”” 10 m
 V/ktlz、△V=10mVとすれば、ΔF<1k
Hzであるとき信号Cがハイ状態になる。ここで、オフ
セット回路13の構成を第10図に示す。平均値Aはボ
ルテージホロワ65を通して抵抗68および69と定電
流回路66および67によってオフセフl−電圧士△V
を発生している。また、コンパレータ回路14および1
5は第11図に示すようにトランジスタ77.78、抵
抗75.76および定電流回路79からなる差動増幅器
とトランジスタ80および抵抗81からなるレベルシフ
トとで構成される。
第12図にのこぎり波発生回路17の構成を示ず。
RSラッチ91とコンパレータ89および90とを用い
定電流回路83によりコンデンサ82を充電し、高電圧
側設定電圧V c H以」二になるとRSラッチ91が
反転し、定電流回路84により急速にコンデンサ82を
放電する。次に低電圧側設定電圧V c L以下になる
と、RSラッチ91が反転してまた定電流回路83によ
り充電を開始することを繰り返し、のこぎり波を発生す
る。のこぎり波発生回路17は信号Cがハイ状態のとき
自走を停止してそのときの電圧■。
を維持する。信号Cがハイ状、宮になると、定電流回路
83および84がオフしてハイインピーダンスの状態に
なる。のこぎり波発生回路17の出力V↑は電圧制御発
振回路109に入力される。このために電圧制御発振回
路109はのこぎり波発生回路17によって第7図に示
すような周期で自走する。ここで、1周期が1ビツト内
にはいるためにのこぎり波の周期はデータ伝送速度より
短い。また、第13図に示すように局部発振周波数は回
線周波数の上下で変化する。これはAFC回路110に
人力されたビート周波数がプラス側に周波数オフセット
がかかっているのかまたはマイナス側にかかってハるの
かを判断することが不可能であり、回線周波数の上下で
局部発振周波数を変化させオフセットが小さくなる点を
検出する必要があるためである。
局部発信周波数が周期的に変化すると、ベースバンド信
号IおよびQも同様に変化する。このために1ビツト中
に必ず1回は回線周波数と局部発振周波数との誤差があ
らかじめ定められた周波数以内になるときがあるので、
信号Cも1ピント中に少なくとも1回はハイ状態になる
。この時点でのこぎり波発生回路17の出力V工は一定
値になり、局部発振周波数は回線周波数とあらかじめ定
められた周波数以内になって自動周波数制御がかかる。
次に、本発明の第2の実施例を第14図に示す。
第2図のアンド回路16を排他的論理和回路18に置き
換えたものであり第1の実施例と同様に動作する。
最後に、本実施例のAFC回路を用いた場合の受信感度
帯域特性を第15図に示す。AFC回路を用いない場合
の直交検波方式と比較して1dB帯域が2kHzから6
 kHzとなり明らかに改善されている。また、第4図
に示すように、従来のスーパヘテロダイン方式と比較し
ても遜色がない。ここで、第4図の曲6Iは直交検波受
信方式の特性を示し、曲線■はスーパヘテロゲイン方式
の特性を示す。また、第15図の曲線■はAFC回路無
しの場合の特性を示し、曲線■はA F C回路を有す
る場合の特性を示す。
〔発明の効果〕
本発明は、以上説明したように、局部発振周波数は回線
周波数とあらかじめ定められた周波数以内になり回線周
波数に追従させることが可能になり、従来例のように感
度帯域特性が狭い欠点を除去してスーパヘテロダイン方
式と同等な感度帯域特性を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の構成を示すブロック図。 第2図は本発明に用いたAFC回路の構成を示すブロッ
ク図。 第3図は第1図に示す実施例の各部の波J’(9を示ず
図。 第4図は受信帯域特性を示すグラフ。 第5図は第2図の復調回路の構成を示す構成図。 第6図は第5図の復調回路の動作を示す波形図。 第7図は第1図の復調部の構成図。 第8図は第1図の低域通過フィルタの構成図。 第9図は第1図の平均値回路の構成図。 第10図は第1図のオフセフ)回路の構成図。 第11図は第1図のコンパレータ回路の構成図。 第12図は第1図ののこぎり波発生回路の構成図。 第13図はのこぎり波の波形図。 第14図は本発明の第2の実施例の構成を示すブロック
図。 第15図は本発明を用いた場合の受信帯域特性のグラフ
。 第16図は従来例の構成を示すブロック構成図。 10・・・復調部、11.103.106・・・低域通
過フィルタ、12・・・平均値回路、13・・・オフセ
ット回路、14.15.107・・・コンパレータ回路
、16・・・アンド回路、17・のこぎり波発生回路、
18・・・排他的論理和回路、101・・・高周波増幅
器、102・・・ミキザ回路、104・・・+J ミッ
タ回路、105・・・復調回路、108・・・90度移
参目器、109・・・電圧制御発振回路、110・・・
A I” C回路、201  ・・局部発振回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、回線周波数に同期する周波数の局部周波数信号を発
    振する発振回路と、 受信する二値デジタル信号で周波数変調された変調波信
    号をこの局部周波数信号を用いて処理してベースバンド
    信号を生成するミキサ回路と、このベースバンド信号を
    直交検波処理して復調信号を生成する復調回路と を備えた周波数変調波受信装置において、 上記発振回路は、与えられた設定電圧に応じて発振する
    周波数が可変設定される手段を有し、上記ベースバンド
    信号に基づき上記発振回路で発生する偏差周波数をほぼ
    除去した周波数を上記発振回路が発振できる設定電圧を
    生成して上記発振回路に与える自動周波数制御回路 を備えたことを特徴とする周波数変調波受信装置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60176353A (ja) * 1984-02-22 1985-09-10 Oki Electric Ind Co Ltd 受信周波数補正方式
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