JPH04357468A - 差動ｐｓｋ信号周波数測定装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は入力信号の周波数を測定
する周波数測定装置に係わり、特に位相変調された差動
ＰＳＫ信号の搬送波周波数を正確に測定する差動ＰＳＫ
信号周波数測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】入力された信号の周波数を正確に測定す
る周波数測定装置は例えば図４に示すように構成されて
いる。入力端子１から入力された例えば図５に示す正弦
波形を有した被測定信号ａは波形整形回路２へ入力され
る。この波形整形回路２は、被測定信号２の波形のピー
ク値，０ライン通過時，立上がり又は立下がりのエッジ
位置等の一つの波形における特定タイミングを検出して
、そのタイミングでパルス信号ｂを出力する。波形整形
回路２から出力されたパルス信号ｂは次の信号ゲート回
路３へ入力される。

【０００３】一方、例えば水晶発振器等で構成された基
準発振器４から出力された基準クロック信号ｃは基準時
間発生回路５へ入力される。基準時間発生回路５は入力
された基準クロック信号ｃを受けて、例えばこの基準ク
ロック信号ｃを分周することによって、１ｍｓ，１０ｍ
ｓ，１００ｍｓ等の正確な基準時間信号ｄを出力する。 ゲート制御回路６は、基準時間発生回路５から出力され
た基準時間信号ｄを用いて、前記被測定信号ａの周波数
を測定するための計数時間Ｔを示すゲート制御信号ｅを
信号ゲート回路３の制御端子へ送出する。

【０００４】信号ゲート回路３は制御端子へ入力されて
いるゲート制御信号ｅがハイ（Ｈ）レベル期間のみ波形
整形回路２から出力されているパルス信号ｂを通過させ
る。その信号ゲート回路３を通過した出力信号ｇが計数
回路７へ入力される。計数回路７は入力された出力信号
ｇのパルス数（波数）を計数する。計数値Ｎは次の演算
表示部８へ送出される。演算表示部８は、入力された計
数値Ｎをゲート制御回路６にて設定された計数時間Ｔで
除算して、パルス信号ｂの周波数、すなわち被測定信号
ａの周波数Ｆ（＝Ｎ／Ｔ）を算出して、例えばＬＥＤ表
示部に表示する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４の
ように構成された周波数測定装置においてもまだ次のよ
うな課題があった。

【０００６】すなわち、一般に、入力される被測定信号
ａはその位相が時間とともに変化すると考えると、ある
特定時刻ｔにおける位相がθ（ｔ）で、そのときの周波
数がｆ（ｔ）で与えられる場合の平均周波数Ｆは（１）
　式で定義される。 Ｆ＝｛θ（ｔ＋τ）−θ（ｔ）｝／２πＴ　　　　　　
　　…（１） ただし、Ｔは計数時間であり、θ（ｔ）は（２）　　式
で示される累積位相を示す。

【０００７】しかし、図４に示す周波数測定装置におい
ては、上述した平均周波数Ｆの定義に基づいて周波数が
測定されなかった。具体的には、位相θが時間ｔに応じ
て変化するような被測定信号ａの周波数を正確に測定す
ることは困難であった。したがって、被測定信号の種類
によっては大きな測定誤差が生じる懸念がある。

【０００８】このように位相θが時間ｔによって変化す
る代表的な信号として、デジタルデータ信号を正確に送
信する場合に用いられる差動ＰＳＫ（位相偏移キーイン
グ）信号がある。図６に示すように、この差動ＰＳＫ信
号ｈは、送信側において、ＰＳＫ変調装置を用いて搬送
波信号の位相を変調信号であるデジタルデータ信号ｉの
［１］または［０］の信号レベル変化に対応して変化さ
せる。そして、受信側において、その差動ＰＳＫ信号ｈ
における搬送波信号を再生し、その搬送波信号で差動Ｐ
ＳＫ信号ｈを位相検波すれば、元のデジタルデータ信号
ｉが得られる。

【０００９】なお、図６においては、データレベル変化
に応じて位相が零（０）または１８０°（π）に変化す
る２位相の差動ＰＳＫ信号の場合を示したが、例えば図
７に示すように、搬送波信号の位相偏移がπ／４ずつず
れる８位相の差動ＰＳＫ信号も実用化されている。この
場合、位相θが，０，π／４，π／２，３π／４，π，
−３π／４，−π／２，−π／４の特定値となる。いま
、変調信号が周期ｎの擬似ランダム信号系列の場合、前
記搬送波信号の位相偏移動が上述したような特定値にな
る確率は擬似ランダムである。

【００１０】しかし、図４に示した一般的な周波数測定
装置においては、周波数を測定する計数回路７の計数時
間Ｔは例えば０，１秒または１．０秒等の限られた時間
である。このような短い時間内では、擬似ランダム信号
系列で変調された被測定信号ａの位相偏移の発生確率は
ある偏りを持つ。

【００１１】したがって、計数時間Ｔ内の信号ゲート回
路３の出力信号ｇに含まれるパルス数（波数）Ｎも測定
の都度変化し、結果として、前述した（１）　式の平均
周波数で示す正しい周波数Ｆを得ることができない問題
がある。

【００１２】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、入力された差動ＰＳＫ信号を変調種類に応
じて逓倍し、逓倍次数だけ分周または結果を割算するこ
とによって、たとえ位相変調されていたとしても、常に
正しい搬送波周波数を正確に測定できる差動ＰＳＫ信号
周波数測定装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明の差動ＰＳＫ信号周波数測定装置は、入力され
た差動ＰＳＫ信号の周波数を逓倍する逓倍回路と、この
逓倍回路の出力信号から前記逓倍された周波数のうち搬
送波に対応する信号成分のみを取出す濾波回路と、この
濾波回路の出力信号の周波数を逓倍回路の逓倍次数だけ
分周する分周回路と、所定の計数時間のみ分周回路から
出力された分周信号を通過させる信号ゲート回路と、こ
の信号ゲート回路の出力信号の波数を計数する計数回路
と、この計数回路の計数値および計数時間から入力され
た差動ＰＳＫ信号の搬送波周波数を演算して表示する演
算表示部とを備えたものである。

【００１４】また、別の発明においては、上述した発明
における分周回路を除去して、濾波回路の出力信号を直
接信号ゲート回路へ印加し、演算表示部でもって、計数
値，計数時間および逓倍次数を用いて差動ＰＳＫ信号の
周波数を算出するようにしている。

【００１５】

【作用】このように構成された差動ＰＳＫ信号周波数測
定装置でもって、位相偏移が存在する差動ＰＳＫ信号の
搬送波周波数を正確に測定できる理由を説明する。

【００１６】すなわち、外部から入力された差動ＰＳＫ
信号を逓倍回路でもって逓倍すると、その位相偏移は逓
倍次数Ｋだけ進む。したがって、この逓倍次数Ｋをある
特定の値に選ぶことによって、位相偏移をある特定の値
のみに限定することが可能である。

【００１７】例えば、前述した図６に示す２位相（πシ
フト）の差動ＰＳＫ信号（ＢＰＳＫ）の位相偏移は［０
］および［π］であるが、逓倍回路の逓倍次数Ｋを［２
］に設定すると、前記位相偏移はそれぞれ２倍されて、
［０］および［２π］となる。すなわち、位相偏移は全
て２πの整数倍となり、結果として、位相偏移が存在し
ない状態と等価になる。

【００１８】また、図７に示す８位相（π／４シフト）
の差動ＰＳＫ信号（ＱＰＳＫ）の位相偏移は０，π／４
，π／２，３π／４，π，−３π／４，−π／２，−π
／４であるが、前記逓倍回路の逓倍次数Ｋを［８］に設
定すると、前記位相偏移はそれぞれ８倍されて、０，２
π，４π，６π，８π，−６π，−４π，−２πとなり
、前述した２位相の差動ＰＳＫ信号と同様に位相偏移は
全て２πの整数倍となり、位相偏移が存在しない状態と
等価になる。

【００１９】そして、この逓倍された信号から濾波回路
でもって、搬送波を逓倍した次数に相当する周波数の信
号成分のみを取出す。すなわち、この濾波回路の出力信
号には、２π以外の中間値のの位相偏移は含まれない。 よって、この濾波回路の出力信号を分周器でもって前記
逓倍回路に設定した逓倍次数Ｋだけ分周すると、分周信
号として、前記入力された差動ＰＳＫ信号の搬送周波数
と同じ値で、位相偏移がない信号を得ることが可能とな
る。位相偏移がない分周信号の周波数は例えば前述した
図４に示す従来の周波数測定装置でもって正確に測定す
ることが可能である。しかして、入力された差動ＰＳＫ
信号における（１）　式で定義される平均周波数を正確
に測定できる。また、分周回路の代りに、計数回路の計
数値Ｎを計数時間Ｔおよび逓倍次数Ｋで除算することに
よっても、差動ＰＳＫ信号の周波数が求まる。

【００２０】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。

【００２１】図１は実施例の差動ＰＳＫ信号周波数測定
装置の概略構成を示すブロック図であり、図２は動作を
示すタイムチャートである。図４に示す従来の周波数測
定装置と同一部分には同一符号を付している。よって、
重複する部分の詳細説明を省略する。

【００２２】入力端子１１から入力された図２のタイム
チャートに示す差動ＰＳＫ信号ｊは逓倍回路１２へ入力
される。また、逓倍次数切換回路１３は入力した差動Ｐ
ＳＫ信号ｊの位相数に対応する逓倍次数Ｋを操作者が設
定するための回路である。例えば差動ＰＳＫ信号ｊが図
６で示す２位相（πシフシ）の差動ＰＳＫ信号であれば
、逓倍次数Ｋを［２］と設定し、図７で示す８位相（π
／４シフト）の差動ＰＳＫ信号であれば、逓倍次数Ｋを
［８］と設定する。逓倍回路１２は入力された差動ＰＳ
Ｋ信号ｊの周波数を制御端子に印加されている逓倍次数
切換回路１３からの逓倍次数信号ｋの指定する逓倍次数
Ｋだけ逓倍する。

【００２３】逓倍回路１２の出力信号ｍは次の濾波回路
１４へ入力される。この濾波回路１４は、例えば共振器
又はＰＬＬ回路（位相同期ロック回路）で構成されてお
り、入力された出力信号ｍのうち前記逓倍された搬送波
周波数の信号成分のみを通過させる。この濾波回路１４
を通過した信号ｎは次の分周回路１５へ入力される。

【００２４】分周回路１５は濾過回路１４の出力信号ｎ
の周波数を逓倍次数切換回路１３にて指定された逓倍次
数Ｋだけ分周する。そして、この分周回路１５から出力
される分周信号ｏが図４の周波数測定装置と同一の信号
ゲート回路３へ入力される。

【００２５】また、基準時間発生回路５は基準発振器４
から出力された基準クロック信号ｃを受けて、例えばこ
の基準クロック信号ｃを分周することによって正確な基
準時間信号ｄを出力する。ゲート制御回路６は、基準時
間発生回路５から出力された基準時間信号ｄを用いて、
前記分周回路１５から出力された分周信号ｏの周波数を
測定するための計数時間Ｔを示すゲート制御信号ｅを信
号ゲート回路３の制御端子へ送出する。

【００２６】信号ゲート回路３は制御端子へ入力されて
いるゲート制御信号ｅがハイ（Ｈ）レベル期間のみ分周
回路１５からの分周信号ｏを通過させる。その信号ゲー
ト回路３を通過した出力信号ｐが計数回路７へ入力され
る。計数回路７は入力された出力信号ｐの波数を計数す
る。そして、計数値Ｎは次の演算表示部８へ送出される
。演算表示部８は、入力された計数値Ｎをゲート制御回
路６にて設定された計数時間Ｔで除算して、分周信号ｏ
の周波数、すなわち入力された差動ＰＳＫ信号ｊの周波
数Ｆ（＝Ｎ／Ｔ）を算出して、例えばＬＥＤ表示部に表
示する。

【００２７】このように構成された差動ＰＳＫ信号周波
数測定装置において、入力される差動ＰＳＫ信号ｊが２
位相（πシフト）の差動ＰＳＫ信号であれば、逓倍次数
切換回路１３の逓倍字数Ｋを［２］に設定する。すると
、入力された差動ＰＳＫ信号ｊの周波数が逓倍回路１２
にて２倍され、その２倍された周波数成分が濾波回路１
４で取出される。差動ＰＳＫ信号（ＢＰＳＫ）の位相偏
移は［０］および［π］であるが、前述したように、逓
倍回路１２の逓倍次数Ｋを［２］に設定すると、前記位
相偏移はそれそれ２倍されて、［０］および［２π］と
なる。すなわち、位相偏移は全て２πの整数倍となり、
位相偏移が存在しない状態となる。よって、濾波回路１
４の出力信号ｎの周波数を分周回路１５で１／２に分周
した、分周信号ｏの周波数は入力した差動ＰＳＫ信号ｊ
の（１）　式で定義される平均周波数に対応する正しい
周波数Ｆが得られる。

【００２８】同様に、入力した差動ＰＳＫ信号ｊが８位
相（π／４シフト）の差動ＰＳＫ信号であれば、逓倍次
数切換回路１３の逓倍次数Ｋを［８］に設定する。する
と、入力された差動ＰＳＫ信号ｊの周波数が逓倍回路１
２にて８倍される。したがって、２位相の場合と同様に
位相偏移が存在しない状態となり、正しい周波数Ｆを測
定することが可能となる。

【００２９】このように、入力される差動ＰＳＫ信号ｊ
の変調の種類（変調位相数）に対応した、逓倍次数Ｋを
逓倍次数切換回路１３で指定することによって、データ
伝送で使用されているどのような種類の差動ＰＳＫ信号
であっても、安定した正しい周波数Ｆを測定できる。も
ちろん、位相変調をしていない通常の被測定信号（搬送
波やその他の信号）の周波数も測定できることはいうま
でもない。

【００３０】図３は本発明の他の実施例に係わる差動Ｐ
ＳＫ信号周波数測定装置の概略構成を示すブロック図で
ある。図１の実施例と同一部分には同一符号を付して重
複する部分の説明を省略する。

【００３１】この実施例においては、図１の実施例にお
ける分周回路１５を除去して、濾波回路１４の出力信号
ｎを直接信号ゲート回路３へ入力している。そして、逓
倍次数切換回路１３から出力される逓倍次数信号ｋを逓
倍回路１２，濾波回路１４の他に演算表示部１６へ送出
している。演算表示部１６は計数回路７から出力された
計数値Ｎをゲート制御回路６からのゲート制御信号ｅの
示す計数時間Ｔおよび逓倍次数切換回路１３から得られ
た逓倍次数Ｋで割算して正しい周波数Ｆを得る（Ｆ＝Ｎ
／ＴＫ）。

【００３２】こような差動ＰＳＫ信号周波数測定装置で
あれば、計数回路７は分周されない逓倍（Ｋ倍）された
ままの濾波回路１４の出力信号ｎの波数Ｎを測定し、演
算表示部１６で逓倍次数Ｋだけ分周することになる。よ
って、図１と同一結果を得ることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の差動ＰＳＫ
信号周波数測定装置によれば、入力された差動ＰＳＫ信
号を変調種類に応じて逓倍し、その後逓倍次数だけ分周
または結果を割算することによって、たとえ位相変調さ
れていたとしても、入力された差動ＰＳＫ信号の位相偏
移を例えば２πの正数倍等のある特定の値に固定するこ
とができる。したがって、常に正しい搬送波周波数を正
確に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の一実施例に係わる差動ＰＳＫ信号
周波数測定装置の概略構成を示すブロック図、

【図２】
　　同実施例装置の動作を示すタイムチャート、

【図３
】　　本発明の他の実施例に係わる差動ＰＳＫ信号周波
数測定装置の概略構成を示すブロック図、

【図４】　　
一般的な周波数測定装置を示すブロック図、

【図５】　
　同周波数測定装置の動作を示すタイムチャート、

【図６】　　２位相の差動ＰＳＫ信号とデジタルデータ
信号との関係を示す波形図、

【図７】　　８位相の差動ＰＳＫ信号の各位相偏移の関
係を示す図。

【符号の説明】

３…信号ゲート回路、４…基準発振器、５…基準時間発
生回路、６…ゲート制御回路、７…計数回路、８，１６
…演算表示部、１２…逓倍回路、１３…逓倍次数切換回
路、１４…濾波回路、１５…分周回路、ｅ…ゲート制御
信号、ｊ…差動ＰＳＫ信号、ｏ…分周信号、Ｆ…周波数
、Ｋ…逓倍次数、Ｔ…計数時間、Ｎ…計数値。