JPH03187549A - ２相ｐｓｋ復調回路 - Google Patents

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、２相ＰＳＫ変調された受信波を復調するため
の２相ＰＳＫ復調回路に関するものであり、例えば、電
波を用いた移動体識別システムに利用されるものである
。

［従来の技術］ 従来、搬送波に０又はπの位相変調をかけることにより
、Ｏ又は１のデータを伝送するようにした２相ＰＳＫ（
Ｐｈａｓｅ　５ｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式が知
られている。また、この２相ＰＳＫ変調された受信波を
復調するために、送信波として使用した基準位相搬送波
を受信波と混合して、その位相差成分を検出する同期検
波方式（ホモダイン方式）が用いられている（特願昭６
２−１０１３３４号出願参照）。このような２相ＰＳＫ
変調方式とその同期検波方式は、電波を用いた移動体識
別システムの変復調方式として好適である。

第４図は従来の一般的な移動体識別シスデ１１の概略構
成図である。固定局に設けられた質問器２０は、移動体
に設けられた応答器３０が質問器２０の交信エリアＡを
通過する間に、マイクロ波等の信号波を用いて、交信エ
リアＡ内に存在する応答器３０かｔ、送出されるデータ
（例えば、応答器３０の識別番号等）を読み取るもので
ある。

このような移動体識別システムでは、応答器は移動体に
収り付けて使用されるものであるから、応答器の低消費
電力化、小型軽量化が必須の課題となる。このため、応
答器の内部に搬送波の発振回路を設けることは望ましく
なく、従来の移動体識別システムにおいては、応答器か
ら質問器へのデータ伝送方式として、反射型Ｐ　Ｓ　Ｋ
変調方式が用いられている（特公昭６０−２７０７７号
公報参照）。

第５図は従来の反射型ＰＳＫ変調方式の原理図である。

質問器２０のアンテナ２１から送出された無変調の搬送
波Ｓ、は、応答器３０のアンテナ３１で受信され、終端
回路３２に到達し、反射して再びアンテナ３１から質問
器２０へ向けて送出される。このとき、終端回路３２は
スイッチ３３により終端インピーダンスを短絡状態と開
放状態に切り替えることができ、このスイッチ３３の切
り替えにより２相のＰＳＫ変調をかけるものである。質
問器２０はＰＳＫ変調のかかった反射波Ｓ２をアンテナ
２２で受信し、混合器２３で元の搬送波Ｓ１と混合して
、その混合出力の低周波成分として、両波Ｓｌ、Ｓ２の
位相差成分を取り出す。２４は混合器２３に元の搬送波
Ｓｌを与えるための局部発振器であり、２５は混合出力
を増幅する増幅器である。混合器２３の出力信号Ａ　（
Ｌ）は次式％式％ ） 上式において、Ａは質問器側の受信レベルに依存する振
幅であり、θ（Ｌ）は応答器側のＰＳＫ変調による位相
変化成分、φは伝送路の長さに依存する位相差成分であ
る。つまり、質問器２０は応答器３０に向けて基準位相
搬送波Ｓ１を送信するが、この信号を応答器３０が受信
したときには、質問器２０と応答器３０との距離に応じ
た位相差φ／２が生じている。そして、応答器３０では
、受信した搬送波にＯまたはπの位相変調θ（１）をか
けて質問器２０に向けて返信するが、この信号を質問器
２０が受信したときにも、質問器２０と応答２ｉｉ３０
との距離に応じた位相差φ／２が生じている。質問器２
０では、この受信波Ｓ２を、送信した基準位相搬送波Ｓ
、と混合して、その位相差成分に応じた出力信号Ａ　（
ｔ）を抽出することになるが、抽出される出力信号Ａ　
（Ｌ）には、応答器３０において位相変調されたＯ又は
πの位相変化成分θ（ｒ）のほかに、質問器２０と応答
器３０との距離に応じた位相差成分φが含まれることに
なる。したがって、応答器３０の移動により、質問器２
０と応答器３０の距離が変化した場合には位相差成分φ
が変化し、混合器２３の出力信号Ａ（ｔ）の大きさが変
動するという問題がある。例えば、位相差成分φがｍπ
（ｍ＝ｏ、±１．±２．・・・）である場合には、θ（
１）がＯであるかπであるかによって、出力信号Ａ　（
ｔ）は＋Ａまたは−Ａとなり、検波出力は最大となる。

一方、位相差成分φが（ｍπ＋π／２〉である場合には
、出力信号Ａ（Ｌ）は常に零となり、検波が不可能とな
る。このため、応答器３０の位置によって交信不能頼域
（デッドゾーン）が発生してしまうという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、２相Ｐ　Ｓ　Ｋ変調された受信
波を基準位相搬送波と混合して、その位相差成分を検出
する２相ＰＳＫ復調回路において、伝送路の長さに関係
なく、常に安定した復調出力が得られるようにすること
にある。

［課題を解決するための手段コ 本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第１
図に示すように、２相ＰＳＫ変調された受信波Ｓ２を基
準位相搬送波Ｓ、と混合して両波の位相差に応じた信号
を検出する復調回路において、受信波と基準位相搬送波
を混合して両波の位相差に応じた信号を出力する第１の
混合器２ａと、受信波と基準位相搬送波のうち一方の位
相を約９０度シフトさせる遅延回路３と、前記遅延回路
３により一方の位相が約９０度シフトされた受信波と基
準位相搬送波を混合して両波の位相差に応じた信号を出
力する第２の混合器２ｂと、第１の混合器２ａの出力信
号と第２の混合器２ｂの出力信号の振幅を比較する振幅
比較器６と、第１の混合器２ａの出力信号と第２の混合
器２ｂの出力信号の極性を比較する極性比較器８と、前
記振幅比較器６と前記極性比較器８による比較結果に基
づいて、第１及び第２の混合器２ａ、２ｂの出力信号の
うち振幅の大きい方の出力信号を復調出力発生用の信号
として選択し、且つ第１及び第２の混合器２ａ、２ｂの
出力信号の選択が切替わる前後で極性が反転しないよう
に、復調出力を発生する出力回路１２とを有することを
特徴とするものである。

なお、第１図に示す回路構成では、第２の混合器２ｂの
高周波入力の前段に遅延回路３を挿入しているが、局部
発振入力の前段に遅延回路３を挿入しても構わない。

また、遅延回路３で与える位相差は９０度であることが
最も望ましいが、厳密に９０度である必要は無く、０度
あるいは１８０度から十分に離れていれば良い。

［作用］ 本発明にあっては、受信波と基準位相搬送波のうち一方
の位相を約９０度シフトさせる遅延回路３を設けたので
、この遅延回路３を使用しない第１の混合器２ａの出力
信号Ａ＋（ｔ）と、この遅延口Ｒ１３を使用する第２の
混合器２ｂの出力信号Ａ２（ｔ）の間には、第２図（ａ
）に示すように、約９０度の位相差が生じる。したがっ
て、一方の出力信号の振幅が小さくなっても、他方の出
力信号の振幅は大きくなるので、振幅比較器６により振
幅の大きい方の信号を選択すれば、常に振幅の大きい復
調出力が得られる。また、極性比較器８により２つの出
力信号の極性を比較し、選択される出力信号が切替わる
前後で復調出力が反転しないように構成することにより
、常に安定した復調出力が得られるものである。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例に係る２相ＰＳＫ復調回路の
ブロック図である。この復調回路は、上述のような移動
体識別システムの質問器側に設けられる。応答器からの
反射波はアンテナ１で受信され、第１の混合器２ａの高
周波入力とされると共に、π／２の位相遅延を与える遅
延回路３を介して第２の混合器２ｂの高周波入力とされ
ている。

局部発振器４は送信波として使用される元の基準位相搬
送波を発生し、これを第１及び第２の混合器２ａ、２ｂ
に局部発振入力とする。第１及び第２の混合器２ｍ、２
ｂの出力信号Ａ　＋　（ｔ）　、　Ａ　ｚ　（ｔ）はそ
れぞれ次式で与えられる。

Ａ　＋　（Ｌ）　−Ａ　＋ｃｏｓ（θ（１）＋φ）Ａ　
ｚ（ｔ）＝　Ａ　２ｅａｓ（θ（１）＋φ−π／２）第
２図（ａ）は第１及び第２の混合器２ａ、２ｂの出力信
号Ａ、（ｔ）、Ａ２（ｔ）が、伝送路の長さくつまり位
相差成分φ）に応じて変化する様子を示している。

同図では、変調信号による位相変化成分θ（１）は変化
させずに、位相差成分φのみを変化させている。第２図
（ｂ）は出力信号Ａ＋（ｔ）、Ａ２（ｔ）の位相の相対
関係を示すベクトル図である。同図に示すように、出力
信号Ａ２（ｔ）は出力信号Ａ１０〉に対してπ／２だけ
振幅の変化が遅れた波形となる。このため、伝送路の長
さが変化して、２つの出力信号Ａ＋（ｔ）、Ａｉ（ｔ）
のうち、いずれか一方が零になっても、他方は必ず出力
されていることになる。したがって、この２つの出力信
号Ａ　＋　（ｔ）　、　Ａ　２　（ｔ）のうち、振幅の
大きい方を自動的に選択して出力するように構成すれば
、従来のように交信不能領域（デッドゾーン）が生じる
ことはない、しかしながら、例えば、第２図（ａ）のφ
−φＸの交信位置において、出力信号Ａ＋（ｔ＞から出
力信号Ａ２（ｔ）に切り替えようとすると、第２図（ａ
）に示すように、出力信号Ａ＋（ｔ）、八ｘ（ｔ）の極
性が逆であるために、出力信号の極性反転が生じること
になり、正常な復調ができなくなる。第２図（ｃ）では
、変調信号による位相変化成分θ（１）を所定の周期で
０．πに交互に切り替えており、位相差成分φはφ＝φ
×で一定としている。この第２図（ｅ）に示すように、
切り替え前の出力信号と切り替え後の出力信号の極性が
逆である場合には、出力信号の切り替えの前後で極性の
反転が生じないように一方の出力信号の極性を反転させ
る必要がある。また、切り替え前の出力信号と切り替え
後の出力信号の極性が同じである場合には、出力信号を
そのまま切り替えれば良い。

以下、上記の動作を実現するた・めの回路構成について
説明する。第１の混合器２ａの出力信号は第１の増幅器
５ａにより増幅され、振幅比較器６の一方の入力となる
。第２の混合器２ｂの出力信号は第２の増幅器５ｂによ
り増幅され、振幅比較器６の他方の入力となる。振幅比
較器６は第１の増幅器５ａの出力振幅と第２の増幅器５
ｂの出力振幅を絶対値として比較し、前者が後者よりも
大きいときには“Ｌ　ｏｓ”レベルの出力を発生し、前
者が後者以下であるときには“Ｈｉｇｌ＋”レベルの出
力を発生する。第１及び第２の増幅器５ａ、５ｂの出力
は、レベル変換器７ａ、７ｂにそれぞれ入力される。

レベル変換器７ｍ、７ｂは、それぞれ入力が負のときに
は出力が“Ｈｉｇｈ”レベルとなり、入力が正のときに
は出力が”Ｌｏｇ”レベルとなる。このレベル変換器７
ｍ、７ｂの出力は、極性比較器８に入力されている。極
性比較器８はレベル変換器７ａ、７ｂの出力が同相であ
れば“Ｌ　ｏｓ”レベルの出力を発生し、逆相であれば
“Ｈｉｇｈ”レベルの出力を発生する。レベル変換器７
ｍ、７ｂの出力は、レベル反転器９ｍ、９ｂによりレベ
ル反転される６次に、変化点検出回路１０は、振幅比較
器６の出力が反転したときに、ワンショットのパルスを
発生する。このワンショットのパルスが発生したときに
、極性保持回路１１が動作し、切り替え前後の極性が反
転しないように、出力回路１２による切り替え動作がＭ
ｍされる。出力回路１２はレベル変換器７ａ。

７ｂとレベル反転器９ａ、９ｂの出力のうち、いずれか
１つを選択して復調出力とするものである。極性保持回
路１１は、前記ワンショットのパルスが発生したときに
、極性比較器８の出力が“Ｌ　ｏｗ”レベルであれば、
切り替え前後のレベル変換器７ａ。

７ｂの出力が同相であるとして、切り替え前後の出力信
号の極性反転は行わない、具体的には、出力回路１２に
より、復調出力として、レベル変換器７ａの出力を選択
している場合にはレベル変換器７ｂの出力に切り替え、
レベル変換器７ｂの出力を選択している場合にはレベル
変換器７ａの出力に切り替え、レベル反転器９ａの出力
を選択している場合にはレベル反転器９ｂの出力に切り
替え、レベル反転器９ｂの出力を選択している場合には
レベル反転器９ａの出力に切り替えるものである。

一方、前記ワンショットのパルスが発生したときに、極
性比較器８の出力が“Ｈｉｇｈ”レベルであれば、切り
替え前後のレベル変換器７ａ、７１＋の出力が逆相であ
るとして、切り替え前後の出力信号の極性反転を行う、
具体的には、出力回路１２により、復調出力として、レ
ベル変換器７＆の出力を選択している場合にはレベル反
転器９ｂの出力に切り替え、レベル変換器７ｂの出力を
選択している場合にはレベル反転器９ａの出力に切り替
え、レベル反転器９ａの出力を選択している場合にはレ
ベル変換器７ｂの出力に切り替え、レベル反転器９ｂの
出力を選択している場合にはレベル変換器７ａの出力に
切り替えるものである。

第３図は本実施例における出力信号の切り替え動作を説
明するための動作波形図である。この例では、増幅器５
　ａ、　５　ｂの出力が逆極性であるので、レベル変換
器７ａ、７ｂの出力は逆相であり、極性比較器８の出力
は“Ｈｉｇｈ″レベルとなっている。

時刻ｔｓにおいて、振幅比較器６の出力が“Ｌ　ｏｓ”
レベルから“Ｈｉｇｈ”レベルに変化すると、変化点検
出回路１０からワンショットのパルスが出力される。こ
のとき、極性比較器８の出力が“Ｈｉｇｈ”レベルであ
るので、極性保持回路１１は“Ｈｉｇｈ“レベルの出力
を発生し、出力回路１２に対して極性反転の必要を知ら
せる。出力回路１２は、振幅比較器６の出力が“Ｈｉｇ
ｈ”レベルであることから、増幅器５ｂの出力を選択す
る必要があることを判定し、且つ極性保持回路１１の出
力が“Ｈｉｇｈ″しベルであることから、極性反転の必
要があることを判定し、これらの情報に基づいて、レベ
ル変換器７ａを選択している場合にはレベル反転器９ｂ
に切り替え、レベル反転器９ａを選択している場合には
レベル変換器７ｂに切り替える動作を行うものである。

なお、２相ＰＳＫ変復調方式では、変調信号θ（１）が
Ｏ１πであるときに、検波信号Ａ　（ｔ）がそれぞれ正
、負となるのか、負、正となるのかは判らない、そこで
、送信信号の１，０と受信信号の１．Ｏとを対応させる
必要がある場合には、ＦＳＸ変調方式を併用することが
一般的である。つまり、変調信号が１である場合には、
第１の周期でθ０）をＯ１πに切り替えて、変調信号が
Ｏである場合には、第２の周期でθ（１）をＯ１πに切
り替えるものである。このため、混合器から出力される
出力信号Ａ＋（ｔ）、Ａｚ（ｔ）は、第２図（ｃ）に示
すように、所定の周期で正、負に交番する矩形波信号と
なるものである。

［発明の効果１ 本発明にあっては、上述のように、第１及び第２の混合
器により約９０度位相の異なる２つの出力信号を発生し
、この２つの出力信号のうち、振幅が大きい方の出力信
号を選択し、且つ選択される出力信号が切替わる前後で
極性が反転しないように復調出力を発生させているので
、伝送路長に関係なく、常に安定した復調出力が得られ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る２相ＰＳＫ復調回路の
ブロック図、第２図及び第３図は同上の動作説明図、第
４図は従来の移動体識別システムの概略構成図、第５図
は従来の反射型ＰＳＫ変調方式の原理説明図である。 ２ｍ、２ｂは混合器、３は遅延回路、４は局部発振器、
６は振幅比較器、８は極性比較器、１２は出力回路であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）２相ＰＳＫ変調された受信波を基準位相搬送波と
   混合して両波の位相差に応じた信号を検出する復調回路
   において、 （ａ）受信波と基準位相搬送波を混合して両波の位相差
   に応じた信号を出力する第１の混合器と、（ｂ）受信波
   と基準位相搬送波のうち一方の位相を約９０度シフトさ
   せる遅延回路と、 （ｃ）前記遅延回路により一方の位相が約９０度シフト
   された受信波と基準位相搬送波を混合して両波の位相差
   に応じた信号を出力する第２の混合器と、 （ｄ）第１の混合器の出力信号と第２の混合器の出力信
   号の振幅を比較する振幅比較器と、 （ｅ）第１の混合器の出力信号と第２の混合器の出力信
   号の極性を比較する極性比較器と、 （ｆ）前記振幅比較器と前記極性比較器による比較結果
   に基づいて、第１及び第２の混合器の出力信号のうち振
   幅の大きい方の出力信号を復調出力発生用の信号として
   選択し、且つ第１及び第２の混合器の出力信号の選択が
   切替わる前後で極性が反転しないように、復調出力を発
   生する出力回路と、 を有することを特徴とする２相ＰＳＫ復調回路。