JPH06224799A - 直接変換受信機 - Google Patents
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
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Abstract
答を得ることにある。 【構成】 本発明受信機はAFC信号ctとしてRF入
力信号に対する局部発振器の周波数オフセットδfに比
例する平均値を有する信号dctを検出するオフセット
周波数検出器17を具え、この検出器はI及びQチャネ
ル4,5の各チャネル内に移相装置30,37及び乗算
器31,38の直列配置を具える。この構成によれば周
波数オフセットの符号に応じて一連の正又は負のパルス
から成る単極性の制御信号が得られ、制御信号の平均
化、即ちループフィルタに課される要件が減少し、高い
AFCループ応答が可能になり、AFC性能が向上す
る。本発明受信機は局部発振器周波数fL が搬送波周波
数に対し所定のレンジ外にあるときこれを検出するレン
ジ外れ検出器も具える。
Description
相関係の信号に低域変換する1対の直角位相関係のミク
サに結合された局部周波数発生装置と、該局部周波数発
生装置を制御する制御信号を発生するAFC手段とを具
え、該AFC手段は、直角位相パスに結合され、前記制
御信号としてRF入力信号に対する前記局部周波数発生
装置の周波数オフセットに比例する平均値を有する信号
を決定するオフセット周波数検出器を具え、該オフセッ
ト周波数検出器が移相装置と乗算装置の直列配置を一つ
の直角位相パス内に具えている直接変換受信機に関する
ものである。
数シフトキーイング)変調法を用いるディジタルページ
ング受信機又はトランシーバとすることができるのみな
らず、コードレス電話等のトランシーバとすることもで
きる。
298484B1から既知である。光学式受信機である
この既知の直接変換受信機では、固有の正しい極性を有
する局部発振器用AFC(自動周波数制御)信号をいわ
ゆるI及びQチャネル受信路から取り出している。この
目的のために、ベースバンドIチャネル信号を直角位相
関係のQチャネル信号と一緒にオフセット周波数検出器
に供給している。オフセット周波数検出器は移相装置と
乗算装置の直列配置であり、Iチャネル信号を乗算装置
の入力端子に供給すると共にQチャネル信号を移相装置
を介して乗算装置のもう一つの入力端子に供給する。オ
フセット周波数検出器の出力信号を低域通過フィルタを
通して局部発振器に供給する。この既知の受信機では制
御信号はかなり強い低周波数のリプル成分を有するバイ
ポーラ信号になる。
された性能を有すると共に低域通過ループフィルタにお
ける信号平均化に課される要件を軽減した直接変換受信
機を提供することにある。
明はRF入力信号を直角位相関係の信号に低域変換する
1対の直角位相関係のミクサに結合された局部周波数発
生装置と、該局部周波数発生装置を制御する制御信号を
発生するAFC手段とを具え、該AFC手段は、直角位
相パスに結合され、前記制御信号としてRF入力信号に
対する前記局部周波数発生装置の周波数オフセットに比
例する平均値を有する信号を決定するオフセット周波数
検出器を具え、該オフセット周波数検出器が移相装置と
乗算装置の直列配置を一つの直角位相パス内に具えてい
る直接変換受信機において、前記オフセット周波数検出
器がもう一つの直角位相パス内に移相装置と乗算装置の
もう一つの直列配置を具えると共に、前記2つの乗算装
置の出力信号を互いに減算する減算装置を具え、前記2
つの乗算装置が直角位相パスに交差結合され、前記2つ
の乗算装置の他方の入力端子が前記移相装置を経て直角
位相パスに結合されていることを特徴とする。
知の受信機と比較して著しく高いリプル周波数を有する
ので、制御信号をフィルタリングするための後続の低域
通過フィルタはかなり高い遮断周波数を有するものとす
ることができるため、AFCループの一層速い応答が得
られる。これは高速周波数ロック及び周波数チャネルの
高速走査に有利である。適切なループ応答のためにはフ
ィルタの遮断周波数は制御信号のリプル周波数に対し低
くしすぎてはならない。即ち、高速ループ応答と正しい
AFC信号との間でトレードオフを行なう必要がある。
本発明の直接変換受信機を例えば900MHz帯のよう
な高周波数用のFSKデータページング受信機として使
用する場合、関連のページング受信機において必要とさ
れるような、受信機内の水晶発振器の周波数ドリフトを
補償する、費用のかかる温度補償手段の使用が避けられ
る。
いて実現できるが、簡単な実施例では移相装置をシフト
レジスタとし、乗算装置を排他的ORゲートとする。こ
のような実施例では、移相装置は周波数に比例する移相
を生じ、即ち時間遅延装置である。
前記2つの直列配置及び減算装置を機能的に実現するマ
イクロコントローラと、制御信号を出力するディジタル
−アナログ変換手段及び/又はディジタル出力手段とを
具えたものとする。このような実施例は、直接変換受信
機が他の目的のためにディジタルI/Oチャネル及び/
又はディジタル−アナログ変換器を具えている場合に特
に有利であり、これらのリソースを本発明の実施のため
に共用することができる。
制御信号をアナログ又はディジタル積分器を経て、又は
アナログ又はディジタル低域通過フィルタを経て局部発
振器に供給する。本例では、AFCループの動特性を容
易に制御することができる。積分器を用いて零定常状態
応答を達成する。ディジタル具現例は、上述したように
マイクロコントローラリソースを共用し得る場合に特に
有利である。
換受信機は、前記オフセット周波数検出器と並列に、直
角位相関係のベースバンド信号からデータを出力するデ
ータ復調装置と、フィルタ処理したデータを出力するデ
ータフィルタと、このデータフィルタに平均化フィルタ
を介して結合されたレンジ外れ決定装置とを具え、この
決定装置が前記オフセット周波数検出器の出力信号を制
御信号として、又は前記フィルタ処理したデータを制御
信号として切り換えるスイッチング装置を制御するよう
にする。このようなレンジ拡張は、局部発振器の周波数
が受信RF・FSKデータ信号の周波数偏移の近くまで
又はこれを越えてドリフトする場合に、例えばFSK受
信機に必要とされる。レンジ外れ決定装置はウィンドウ
比較装置とすることができ、これがレンジ外れ状態を検
出したとき、フィルタ処理したデータをオフセット周波
数検出器の出力信号の代わりにAFC制御信号として使
用する。このようなレンジ外れ検出は、FSK信号内の
1と0の数が平均するとほぼ等しい場合に特に有効であ
る。レンジ外れ検出はマイクロコントローラで実現した
ソフトウェア利用決定装置で実行することもできる。こ
の決定装置はレンジ外れ決定のためにデータの正当性又
は信号周波数のような他の信号パラメータを検査する。
信号周波数を検査する場合には、I及びQチャネルの積
信号の周波数、即ち倍周波数を検査する方がI又はQチ
ャネル単独の周波数を検査する場合より一層正確な測定
が達成される。データの正当性検査は正当CRC(サイ
クリックリダンダンシィコード)、BER(ビット誤り
率)等に基づいて行なうことができる。
ぞれの直角位相パスに帯域通過フィルタを設け、AFC
レンジ拡張のために前記帯域通過フィルタを直流からか
なりの帯域を阻止するストップバンドフィルタとする
か、それぞれの直角位相パスに結合された高域通過フィ
ルタも設け、前記帯域通過フィルタとこの高域通過フィ
ルタの組合せでストップバンドフィルタを構成し、且つ
前記移相装置は周波数の増大につれて所定の移相値に近
づく非線形位相シフト特性を有するものとする。ステッ
プバンド又は周波数ギャップは、零オフセット周波数の
場合には受信信号周波数がこの周波数ギャップ外に位置
するが入力RF信号の周波数偏移を越えるオフセット周
波数の場合にはFSKデータ“0”及び“1”の一方が
この周波数ギャップ内に入るように選択する。このよう
にすると、このギャップによりAFCを誤った方向に引
き込む信号を抑圧することが達成される。
れぞれの直角位相パス内にフィルタを具え、AFCレン
ジ拡張のために、前記移相装置はベースバンド周波数の
増大につれ所定のベースバンド周波数(周波数偏移Δf
にすることもできる)を中心に第1の所定の移相値から
第2の所定の移相値へ変化する非線形移相特性を有する
ものとする。このようにすると常に正しい極性のAFC
信号が得られる。更に周波数偏移の2倍の周波数を越え
る周波数オフセットに対し、正しい極性とAFCループ
利得の非減少が得られ、低いオフセットに対して若干の
AFC利得の減少が生ずるだけとなる。
る。図1は本発明による直接変換受信機1をブロック図
で示したものである。この直接変換受信機はペーシング
トランシーバとすることができ、RF(無線周波数)入
力信号rfを受信するアンテナ2を具え、この入力信号
はFSK(周波数シフトキーイング)変調されたディジ
タル信号を搬送するRF・FSK信号とすることができ
る。RF入力信号rfは低雑音RF増幅器3に供給さ
れ、この増幅器はRF入力信号rfを直角位相関係のベ
ースバンド信号をI及びQに低域変換する直角位相パス
4及び5、いわゆるI及びQチャネルに結合される。直
角位相パス4は増幅器されたRF信号の+45°の移相
を生じさせる移相器6を具える。この移相器6はRF信
号rfをベースバンド信号Iに低域変換するミクサ7に
結合され、このミクサ7の出力はフィルタ8及びリミッ
タ9によりろ波され、制限される。同様に、直角位相パ
ス5は、ベースバンド信号Qを得るために、増幅された
RF信号の−45°の移相を生じさせる移相器10、ミ
クサ11、フィルタ12及びリミッタ13を具えてい
る。フィルタ8及び12は雑音帯域幅を制限するため及
びチャネル選択のために設ける。フィルタ8及び12の
ミクサ7及び11へのAC結合により、DCオフセット
効果が避けられる。リミッタ9及び13は振幅信号変化
を除去するために設ける。ミクサ7及び11は更に周波
数逓倍回路16を経て局部周波数発生装置14、例えば
周波数決定素子として水晶15を有する水晶発振器に結
合される。局部周波数発生装置はもっと精巧な装置、例
えば基準周波数を発生する水晶発振器を有する周波数シ
ンセサイザとすることもできる。このような周波数シン
セサイザはPLL(フェーズロックループ)に基づいて
動作し得る。直接変換受信機では、混合周波数、即ち周
波数逓倍装置16の出力周波数(以後発振器周波数とい
う)が、仮想搬送波fC に対しベースバンド(零中間周
波数)信号I及びQが得られるように選択される。+4
5°及び−45°の2つの移相器の代わりに、単一の9
0°移相器を用いて一方の混合信号に対する発振器信号
を90°移相させてもよい。例えば900MHzの搬送
波周波数fcを中心に+4KHz及び−4KHzの周波
数偏移(送信信号の“0”及び“1”を表す)を有する
FSK変調RF信号(搬送波は受信RF入力信号rf内
に物理的に存在しない)に対して、fL =fC であれば
ベースバンド信号I及びQは位相は異なるが4KHz信
号になる。RF入力信号rfに対し、即ち搬送周波数f
C に対し発振器周波数fL の周波数オフセットがある場
合には、ベースバンドI及びQは異なる周波数になる。
パス4及び5に結合されたAFC手段を設ける。このA
FC手段は局部発振器14を制御する制御信号として、
周波数オフセットfL −fC に比例するDC(直流)成
分を有する信号actを決定するオフセット周波数検出
器17を具える。このオフセット周波数検出器17は移
相装置と乗算装置の2つの直列回路と、減算又は加算装
置とを具え、この検出器については図2につき後に詳細
に説明する。信号dctは実際には平滑装置18を介し
て局部発振器に供給し、実際の制御信号ctは平滑され
た信号dctである。平滑装置18はアナログ又はディ
ジタル積分器、又はアナログ又はディジタル低域通過フ
ィルタとすることができる。信号dctは直角位相パス
がリミッタを具えるか否かに応じてアナログ又はディジ
タル信号にすることができる。平滑装置18又は平滑フ
ィルタの極点及び零点によりAFCループの動特性が決
まる。実際上の観点から、フィルタの遮断周波数はディ
ジタル信号dctのリプル周波数を1000で割った値
とディジタル信号dctの周波数を20で割った値との
間の範囲内にすることができ、雑音が多いが高速なルー
プと低速であるが安定なループとの間でトレードオフを
行なう必要がある。高速チャネル走査又は高速周波数ロ
ックのためには高速ループ応答が必要とされる。従っ
て、良好な総合性能のためにはリプル周波数は高い方が
よい。
制御信号を得て、例えばGB2180419に開示され
ているような他の従来の受信機のように復調したデータ
との乗算の必要がないようにする。更に、AFC制御信
号を供給しない水晶発振器を用いる既知の受信機と比較
して、複雑な温度ドリスト補償手段が不要になるように
する。例えばこのような既知の受信機における900M
Hz帯にて2.8ppm以下の温度ドリフト又はエージ
ングドリフトを補償する手段は高価で、ページング受信
機には実用的でない。本発明によれば温度補償なしの水
晶発振器を使用することができる。オフセット周波数検
出器17はアナログ的に又はディジタル的に実現するこ
とができる。復調データを得るために、直接変換受信機
1は復調器19を具え、これにベースバンド信号I及び
Qを供給する。復調器19はFSKデータ復調用のリー
ド- ラグ(進相−遅相)位相検出器とすることができ
る。この復調器を、RAM及びROMメモリ及びディジ
タル及び/又はアナログI/Oインタフェースを有する
マイクロコントローラに結合する。このようなマイクロ
コントローラは公知である。ページングトランシーバに
対しては、種々の出力信号、例えば音声信号を増幅器2
1及び音声再生装置22を通して、情報メッセージを表
示ユニット23を通して、可聴トーン信号をブリーパを
通して、及び可視警告信号をLED25を通して出力さ
せることができる。ページングトランシーバの場合には
リターンメッセージを送出し得るように送信手段26を
設け、これを送信アンテナ27に結合する。
器17の一実施例及びレンジ外れ検出手段を示す。対応
する素子には同一の符号を付してある。図2において、
フィルタ処理してないデータdtaが復調器19の出力
端子に得られる。従来(前記EP298484号)で
は、オフセット周波数検出器17は移相装置30及び乗
算装置31の直列配置を一つの直角位相パス、例えば図
1の直角位相パス5内に具えている。以後、このような
移相装置と乗算装置の直列配置を単に直列配置という。
一つの直列配置の場合には、ベースバンド信号Qを移相
装置30に供給し、その出力を乗算装置31の第1入力
端子33に供給する。ベースバンド信号Iを乗算装置3
1の第2入力端子34に供給し、その出力35がオフセ
ット周波数検出器17の出力端子36の出力信号ofd
1を形成する。ベースバンド信号I及びQは入れ換える
こともできる。本発明に従って直列配置を両直角位相パ
ス内に含む場合には、オフセット周波数検出器17は上
述したようにベースバンド信号I及びQに結合された移
相装置37及び乗算装置38も具え、即ち両直列配置を
ベースバンド信号I及びQに交差結合する。乗算装置3
1の出力35及び乗算装置38の出力39を減算装置4
0に供給して乗算装置31及び38の出力信号を互いに
減算させる。減算装置40の出力41がオフセット周波
数検出器17の出力端子36の出力信号ofd2を形成
する。オフセット周波数検出器17はディジタル的に実
現することもでき、移相装置30及び37はクロック動
作シフトレジスタとし、乗算器31及び38は排他的O
Rディジタル回路とすることができる。従来のオフセッ
ト周波数検出器のように単一の直列配置の場合には、デ
ィジタル信号dctは変化するパルス幅を有するバイポ
ーラ信号になり、両直角位相パス内に直列配置を減算装
置とともに有する本発明によるオフセット周波数検出器
の場合にはディジタル信号dctはオフセット周波数f
L −fC の符号に依存する極性を有するユニポーラ信号
になる。尚、マイクロコントローラ20により2つの直
列配置30,31及び37,38と減算装置40を機能
的に実現することもできる。ディジタルI/Oインタフ
ェース及びディジタル−アナログ変換手段を有する公知
のマイクロコントローラを用いることによりAFC制御
信号を局部発振器14に直ちに供給することができる。
機1は復調データ信号dtaを出力するデータ復調装置
19及び復調データ信号dtaをフィルタ処理するデー
タフィルタ42を具える。このフィルタは欧州特許出願
第922021791.8号に記載されているようなフ
ィルタ又は他のデータフィルタとすることができる。デ
ータフィルタ42の出力端子43をスイッチング装置4
5の第1入力端子44に結合し、オフセット周波数検出
器17の出力端子36をスイッチング装置45の第2入
力端子46に結合する。スイッチング装置45はレンジ
外れ決定装置47により制御する。レンジ外れ決定装置
47の入力端子48はデータフィルタ42の出力端子4
3に結合する。フィルタ処理されたデータ信号fdta
を例えば抵抗90及びキャパシタ91を具えるRCフィ
ルタに供給することにより得られたフィルタ処理データ
信号fdtaの平均値Vfdtaに基づいて、決定装置47
は発振器周波数fL が搬送波周波数fC を中心とする所
定の周波数レンジ内にあるのか、このレンジ外にあるの
か決定する。発振器周波数fL が所定のレンジ内にある
場合にはオフセット周波数検出器17の周波数信号をデ
ィジタル信号dctとして用い、レンジ外である場合に
はフィルタ処理されたデータ信号fdtaをディジタル
信号dctとして用いる。AFCレンジ拡張は、受信信
号rf中の“1”の数と“0”の数が平均すると等しい
という条件を満足するほど良好な結果を生ずる。レンジ
外れ決定装置はソフトウェア装置としてコントローラ2
0内に少なくとも部分的に含めることもできる。この場
合には、レンジ外れの決定はデータ正当性の検査及び/
又はI信号又はQ信号の周波数測定、又はI及びQ信号
の積の測定に基づいて行なうことができる。データの正
当性検査に基づく決定はCRC(サイクリックリダンダ
ンシィコード)の正当性、BER(ビット誤り率)等に
基づいて行なうことができ、周波数測定に基づく決定は
しきい値周波数以下の周波数に基づいて行なうことがで
きる。周波数測定は周波数−電圧変換を用いて行なうこ
とができる。
7としてのウィンドウ比較装置を示す。この装置は第1
及び第2比較器50及び51を具え、比較器50の負入
力端子52を比較器51の正入力端子53に結合し、こ
の相互結合入力端子52及び53をこの装置の入力端子
48とする。低しきい値信号VL を比較器50の正入力
端子に供給し、高しきい値信号VH を比較器51の負入
力端子55に供給する。比較器50及び51の出力端子
56及び57をORゲートに結合し、このゲートの出力
端子59をこの装置の出力端子60に結合する。比較器
50及び51の各々に正帰還を与えてしきい値信号VL
及びVH にヒステリシスを与えることができる。
更に説明するために図4〜7に種々の信号を周波数又は
時間の関数として示してある。図4は種々の周波数オフ
セットがベースバンド周波数に与える影響を周波数の関
数として示したものである。線4a上には直接変換受信
機内のFSK変調信号のスペクトルを示し、論理“1”
信号は周波数fC −Δfにスペクトル線を有し、論理
“0”信号は周波数fC +Δfにスペクトル線を有す
る。ここでfC は公称搬送波周波数であり、Δfは周波
数偏移、例えば4KHzである。線4b上には、局部発
振器周波数fL 及び公称搬送波周波数に等しく、直角位
相パス4及び5において位相は異なるが同一の周波数を
有するベースバンド信号I及びQが生ずる状態を示す。
線4c上にはこの状態のスペクトルを示し、“1”及び
“0”データ信号に対応する低域変換ベースバンド信号
I及びQのスペクトル(それぞれf1 及びf0 で示す)
は周波数Δf(特定の例では4KHz)に位置し単一の
スペクトルになる。線4d上には周波数オフセット状態
であり、局部発振器周波数fL が公称搬送波周波数fC
よりδfだけ高いが、まだfC −Δf〜fC +Δfのレ
ンジ内にある(本例ではδf=2KHz)状態を示す。
この状態では、低域変換データ信号“1”及び“0”は
f1 =6KHz及びf0 =2KHzに現れ、即ち異なる
周波数を有する。負のオフセット周波数δf=fL −f
C の状態では低域変換データ信号“1”及び“0”はそ
れぞれΔfより低い周波数及び高い周波数に現れ、この
ような状態を線4e上に示してある。図示の状態はオフ
セットδf=−5KHzであり、f1 は1KHz、f0
は9KHzになる。線4eに示す状態は局部発振器周波
数fL がレンジ外れの状態でもある。本発明の一実施例
では、レンジ外れ状態をレンジ外れ決定装置47により
検出し、レンジ外れの場合にはフィルタ処理したデータ
信号fdtaをディジタル信号dctとし、発振器周波
数fL がレンジ内にある場合にはオフセット周波数検出
器17の出力信号をディジタル信号dctとして供給す
る。
単一の直列配置を有する従来のオフセット周波数検出器
17のディジタル出力信号ofd1を時間の関数として
示す。Qチャネルベースバンド信号は時間遅延tdだけ
遅延され、“0”及び“1”データに対しそれぞれ+π
/2及び−π/2の追加の遅延が発生する。即ち、
“0”中はI信号とQ信号との間の位相差は+π/2で
あり、“1”中はI信号とQ信号との間の位相差は−π
/2である。時間遅延tdはほぼ1/(2Δf)であ
り、Δf=4KHzで、td=125μsである。Qチ
ャネル遅延信号にIチャネルベースバンド信号Iを乗算
する。ディジタル信号ofd1は、1/2Δfまで、周
波数オフセットδfに比例するパルス幅を有するバイポ
ーラ信号になる。制御信号ctとしての正しい極性信号
はディジタル信号ofd1をフィルタ18により平均化
することにより得られる。
る本発明によるオフセット周波数検出器17のディジタ
ル出力信号ofd2を示す。このディジタル信号ofd
2は周波数オフセットδfに応じて3つの値の一つ、図
示のような正値、又は零値、又は負値を有し、即ち信号
ofd2を信号dctとすれば正しい極性のディジタル
信号dctが得られる。信号ofd2は信号ofd1よ
りかなり高いリプル周波数を有し、従って一層良好なル
ープ動特性が可能になる。
ィルタ処理されたデータ信号fdtaの平均値Vfdtaを
FSK信号の搬送波周波数に対する局部発振器周波数の
周波数偏差fC −fL =−δfの関数として、第1のレ
ンジ拡張例について示したものである。平均値Vfdtaは
フィルタ処理されたデータ信号fdtaをRCフィルタ
90,91に供給することにより得られる。レンジ外れ
検出は、データ信号dta内の“0”の数の平均値と
“1”の数の平均値が等しい条件が良好に満足されるほ
どレンジ外れ検出が良好に行われるという洞察に基づい
ている。ページング信号の一つの状態を図6に示してあ
り、論理“1”データ信号に対し2ボルトの信号振幅を
有し、論理“0”データ信号に対し0ボルトの信号振幅
を有する。平均信号Vfdtaがレンジ外、即ちウィンドウ
VH −VL 外にある場合には、レンジ外れ決定装置4
7、例えばウィンドウ比較装置が信号fdtaをディジ
タル信号dctとして切り換え、レンジ内状態の場合に
は信号ofd2をディジタル信号dctとして切り換え
る。実際上、ページング信号間のチャネル間隔は例えば
25KHzであり、従って本発明によればレンジ外れ検
出が完全に達成される。図6には、種々の信号状態を示
してある。0%のビット誤り率(BER)を実線で、3
%のBERを破線で、10%のBERを一点鎖線で示し
てある。BERは零オフセット周波数δfに対するもの
である。このように、本発明によるレンジ外れ検出は公
称(零オフセット周波数)BERに対し完全に動作す
る。しかし、高いBERに対してはレンジ外れは小さい
周波数偏差に対し検出される。弱い信号、即ち高いBE
Rに対してはレンジ外れ検出は不明確になる。ページン
グ用には3%のBERを許容し得る点に注意されたい。
張の第2実施例を示す。図7はこのレンジ拡張のために
本発明受信機に用いる帯域通過フィルタ8及び12の周
波数特性を示し、これらの帯域通過フィルタ8及び12
は周波数オフセット|δf|>Δfに対し周波数ギャッ
プntを実現する(ここでΔfは搬送波周波数fC に対
するFSK・RF入力信号の周波数偏移である)。この
周波数特性における発振器周波数fL を中心とするギャ
ップntは、δf=0の場合にはデータ“1”及び
“0”信号がギャップntの外に位置し、図示の周波数
オフセット|δf|>Δfの場合には“1”データ信号
がギャップnt内に入るように選択する。帯域通過フィ
ルタ8及び12は直接変換受信機に通常使用されるよう
な慣例のフィルタ、即ちDCのすぐ上に周波数ギャップ
を有するフィルタとすることができ、この際本発明に従
った周波数ギャップはリミッタ9及び13とオフセット
周波数検出器17との間に高域通過フィルタ8A及び1
2Aを挿入することにより実現することができる。この
場合には、周波数ギャップntはフィルタ8及び8A及
びフィルタ12及び12Aのそれぞれの合成フィルタ作
用により得られる。|δf|>Δfの場合、フィルタ8
及び12、又は組合せフィルタ8及び8A及び12及び
12Aが、慣例のフィルタと移相装置30及び37のよ
うな時間遅延装置との組合せの場合にAFCを誤った方
向に引き込む信号を抑圧する。この結果、|δf|>Δ
f+εに対してオフセット周波数検出器17の平均出力
信号Vavが強く減少する(εはレンジ拡張量で、例えば
ε=0.5Δf)。“1”の数と“0”の数が平均して
ほぼ等しい場合にはΔf+ε<|Δf|<2Δfに対し
てVavがほぼ零になるが、“1”の数と“0”の数が平
均して等しくない場合にはVavは、零にならない。|δ
f|>2Δfに対しては正しい極性のAFC信号が得ら
れる。Vavはオフセット周波数検出器17の平均出力信
号(図示せず)である。
有する本発明の実施例内の移相装置30及び37の非線
形移相特性を示す。f=Δf以下では移相は0°から1
80°まで増大し、f=Δfで移相装置30及び37は
180°の移相を有し、それより高い周波数に対しては
270°の移相に近づく。4つのRCフィルタセクショ
ン(図示せず)を具える場合には移相は360°に近づ
く。所定の実施例ではリミッタ9及び13をオフセット
周波数検出器の周波数信号ofd2を制限する単一のリ
ミッタと置き換えるのが好ましい。
明の移相装置30及び37の一実施例を示す。装置30
及び37はそれぞれの抵抗70,71,72、それぞれ
のキャパシタ73,74,75及びそれぞれのオペアン
プ76,77,78を有する3つのRC移相セクション
のカスケード接続を具える。これら(移相)セクション
の時定数は 3/(2πΔf)とする。装置30及び3
7は4つのRC移相セクションを具えるものとすること
もできる(図示せず)。
ンジ拡張の第3の実施例を示す。図10は本発明のこの
実施例の移相特性を示し、本例では発振器周波数fL を
中心とする広いストップバンドフィルタを必要としな
い。理想的にはこの移相特性はf<Δfに対し180°
の移相を示し、それより高い周波数に対し270°の移
相を示すが、破線で示すように徐々に位相変化してもよ
い。Δf≠0の場合、|f0 |又は|f1 |<Δfであ
ればf1 又はf0 はΔfより大きくなる。|f0 |<Δ
f及び|f1 |>Δfであるものとすると、データ
“0”中の移相は180°であり、Vav=0になり、デ
ータ“1”中の位相シフトは270°になり、Vavは正
しい極性を有するものとなる。データ“0”中はVavに
何の寄与もないためにAFC利得の減少が生ずるが、Δ
f<|δf|<2Δfの場合にもf 0 はVavに何ら寄与
せず、従ってVavは常に正しい極性を有するという利点
がある。|δf|>2Δfの場合にはf0 及びf1 の両
方が正しい極性を有するVavに寄与し、フィルタの十分
高い上側遮断周波数fuに対しAFCループ利得の低減
を生じない。
移相装置30及び37の実施例を示す。装置30及び3
7は反転増幅器80、抵抗81及びキャパシタ82を具
える。種々のデータデューティサイクル(“0”データ
の数に対する“1”データの数の平均比)及び移相装置
30及び37の種々の3dB周波数、例えば0.5Δ
f、0.67Δf、Δfまたは2Δfにつき調べたとこ
ろ、一層良好な性能が、“1”と“0”の数(平均値)
が等しくない場合に、一層大きな3dB周波数に対し達
成され、これによりAFCロックインに対し一層小さな
δfを生ずることがわかった。
である。
ジ外れ決定手段の一実施例を示す図である。
ンドウ比較装置を示す図である。
バンド周波数を示す図である。
ル出力信号を示し、Bは本発明によるオフセット周波数
検出器のディジタル出力信号を示す図である。
信号の搬送波周波数に対する局部発振器の周波数偏差の
関数として示す図である。
性を示す図である。
す図である。
ある。
特性を示す図である。
図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 RF入力信号(rf)を直角位相関係の
信号(I,Q)に低域変換する1対の直角位相関係のミ
クサ(7,11)に結合された局部周波数発生装置(1
4,15,16)と、該局部周波数発生装置を制御する
制御信号(ct)を発生するAFC手段とを具え、該A
FC手段は、直角位相パス(4,5)に結合され、前記
制御信号(ct)としてRF入力信号に対する前記局部
周波数発生装置(14,15,16)の周波数オフセッ
ト(δf)に比例する平均値を有する信号(dct)を
決定するオフセット周波数検出器(17)を具え、該オ
フセット周波数検出器が移相装置(30)と乗算装置
(31)の直列配置を一つの直角位相パス(4)内に具
えている直接変換受信機(1)において、前記オフセッ
ト周波数検出器(17)がもう一つの直角位相パス
(5)内に移相装置(37)と乗算装置(38)のもう
一つの直列配置を具えると共に、前記2つの乗算装置
(31,38)の出力信号を互いに減算する減算装置
(40)を具え、前記2つの乗算装置(31,38)が
直角位相パス(4,5)に交差結合され、前記2つの乗
算装置(31,38)の他方の入力端子が前記移相装置
(30,37)を経て直角位相パスに結合されているこ
とを特徴とする直接変換受信機。 - 【請求項2】 前記移相装置(30,37)はシフトレ
ジスタであり、前記乗算装置(31,38)は排他的O
R回路であることを特徴とする請求項1記載の受信機。 - 【請求項3】 前記2つの直列配置(30,31;3
7,38)及び減算装置(40)を機能的に実現するマ
イクロコントローラと、制御信号(ct;dct)を出
力するディジタル−アナログ変換手段及び/又はディジ
タル出力手段とを具えていることを特徴とする請求項1
又は2記載の受信機。 - 【請求項4】 制御信号(dct)がアナログ又はディ
ジタル積分器を経て又はアナログ又はディジタル低域通
過フィルタ(18)を経て前記局部周波数発生装置に供
給されることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載
の受信機。 - 【請求項5】 前記オフセット周波数検出器(17)と
並列に、直角位相関係のベースバンド信号(I,Q)か
らデータ(dta)を出力するデータ復調装置(19)
と、フィルタ処理したデータ(fdta)を出力するデ
ータフィルタ(42)と、このデータフィルタに平均化
フィルタ(90,91)を介して結合されたレンジ外れ
決定装置(47)とを具え、この決定装置(47)が前
記オフセット周波数検出器(17)の出力信号(ofd
2)を制御信号(dct)として、又は前記フィルタ処
理したデータ(fdta)を制御信号(dct)として
切り換えるスイッチング装置(45)を制御するように
構成したことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載
の受信機。 - 【請求項6】 前記レンジ外れ決定装置(47)はウィ
ンドウ比較装置(50,51,58)である、又はデー
タ正当性を検査する及び/又は一つの直角位相パス信号
(I,Q)の周波数を測定する、及び/又は両直角位相
パス信号(I,Q)の積を測定するソフトウェア利用決
定装置であることを特徴とする請求項5記載の受信機。 - 【請求項7】 それぞれの直角位相パス内に帯域通過フ
ィルタ(8,12)を設け、AFCレンジ拡張のために
前記帯域通過フィルタ(8,12)を直流からかなりの
帯域を阻止するストッパバンドフィルタとするか、それ
ぞれの直角位相パスに結合された、高域通過フィルタ
(8A,12A)も設け、前記帯域通過フィルタ(8,
12)とこの高域通過フィルタ(8A,12A)の組合
せでストップバンドフィルタを構成し、且つ前記移相装
置(30,37)は周波数の増大につれて所定の移相値
に近づく非線形位相シフト特性を有していることを特徴
とする請求項1〜4の何れかに記載の受信機。 - 【請求項8】 それぞれの直角位相パス内にフィルタを
具え、AFCレンジ拡張のために前記移相装置(30,
37)が周波数の増大につれて、RF入力信号の周波数
偏移を中心に第1の所定の移相値から第2の所定の移相
値へ変化する非線形移相特性を有していることを特徴と
する請求項1〜4の何れかに記載の受信機。
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