JPH06501143A - 自動周波数制御を備えた受信機 - 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】 自動周波数制御を備えた受信機 発明の分野 この発明は一般的には自動周波数制御に関し、かつより特定的には自動周波数制 御を備えた受信機に関する。

発明の背景 コードレス通信装置の激増はスペクトルの利用可能性に対して厳しい重圧を加え ており、その理由は利用可能な「低周波」スペクトル（すなわち、９００ＭＨｚ より低いスペクトル）の大部分がすでに割当てられているからである。より良好 な通信システムに対する増大する需要のため、設計者はより高い周波数でシステ ムを設計しかつ構築するようめられている。しかしながら、より高い周波数では 設計は、基準発振器の安定性および精度のような、新たな問題に遭遇する。

典型的なデュアルコンバージョン受信機のブロック図が第１図に示されており、 その動作および構成要素は当業者によく知られている。この図はより高い周波数 のシステムにおいて扱う必要があるいくつかの障害を示すために参照される。典 型的には、中間周波（ＩＦ）フィルタ（単数または複数）１１２，１１８．１２ ２の帯域幅は高周波受信信号と比較して小さい。従って、適切な動作を維持する ためには、第１のローカル発振器１０８の要件は温度係数および周波数安定度に 関して厳しいものになる。例えば、もしＩＦフィルタ１１２の帯域幅が１２ｋＨ ｚであり、かつ単側波帯信号偏移が５ｋＨｚであれば、前記信号がＩＦ通過帯域 から外れるようドリフトすることを防止するため周波数ドリフトをプラスまたは マイナス２ｋＨｚより小さく保つことが望ましい。例えば、第１の注入信号が８ ５５ＭＨｚである場合は、該信号はプラスまたはマイナス２ｋＨ２内に一定に保 たなければならず、これはほぼプラスまたはマイナス２．５パーツパーミリオン （ｐｐｍ）の水晶の安定度となる。

そのような高い周波数の水晶は入手可能であるが、価格がしばしば極めて高くな りかつ発振器回路全体の安定度を制御するために温度補償回路を必要とする。

高い安定度の基準水晶を使用する代わりに自動周波数制御（Ａ　Ｆ　Ｃ）機構を 用いることができる。伝統的なＡＦＣ機構は典型的には前記キャリアにロックす るために連続波（ＣＷ）信号を必要とする。また、ＡＦＣ回路は動作温度範囲に わたりループの安定性を達成するよう注意深く設計されかつまたスプリアス信号 からの妨害に耐えなければならないフィードバック制御回路を利用する。また、 伝統的なＡＦＣは復調器の出力に結合されるため、それらの動作は温度変化に対 して非直線的である。従って、リニアＡＦＣ回路においては特別の温度補償回路 が一般に必要である。

これはさらにリニアＡＦＣの精度に対して基本的な制約をもたらす。したがって 、ＡＦＣを使用することは高価となり、特に選択呼出し受信機のようなローコス トの電子装置にとっては高価になる。その結果、ＡＦＣシステムは選択呼出し受 信機にとってはコスト効率のよい解決方法にはなっていない。

従って、必要なことは高い安定度の基準水晶発振器を必要とすることなく選択呼 出し受信機の全体の安定度を増大できる経済的なＡＦＣ機構である。

発明の概要 簡単に言えば、本発明によれば、選択呼出し受信機は受信信号の周波数を決定し 、かつ該受信信号からの周波数エラーを計算する自動周波数コントローラを含む 。該周波数エラーは前記決定されたエラーに応じて発振器の周波数を調整するた めに使用される訂正係数（ｃｏｒｒｅｃｔｉ。

ｎ　ｆａｃｔｏｒ）を計算するために使用される。

図面の簡単な説明 第１図は、基準水晶発振器を使用した伝統的な受信機のブロック図である。

第２図は、本発明と共に使用するのに適した選択呼出し受信機のブロック図であ る。

第３図は、本発明に係わる受信機のブロック図である。

第４図は、本発明に係わる第３図の受信機の動作を示すフロー図である。

第５図は、本発明の第２の実施例に係わる受信機のブロック図である。

第６図は、本発明の第３の実施例に係わる受信機のブロック図である。

好ましい実施例の説明 第２図を参照すると、選択呼出し無線機の受信機２００（例えば、ページャ）は 無線周波（ＲＦ）キャリア信号を提供するアンテナ２０２を具備し、該無線周波 （ＲＦ）キャリア信号は受信機モジュール２０４内に含まれるローカル発振器信 号と混合される。該受信機モジュール２０４は当業者によく知られた方法でデコ ーダ２０６によって処理するのに適した復元信号を発生する。デコーダ２０６は 該信号をアドレスに変換する。コントローラ２１２はデコードされたアドレスを メモリ２０８に含まれる１つまたはそれ以上の所定のアドレスと比較する。これ らのアドレスが実質的に同じであれば、ユーザは信号が受信されたことをオーデ ィオ警報（例えば、スピーカ）２１４または触覚警報（例えば、バイブレータ） ２１６によって警報される。

前記受信信号はまたいくつかの選択呼出し受信機に向けられた任意選択的なメツ セージデータを含むことができる。

また、もし前記選択呼出し受信機が任意選択的な音声出力を含んでいれば、受信 されたＲＦ倍信号復元されたオーディオ成分を提供することができる。メツセー ジまたは音声選択呼出し受信機に対しては、前記復元されたメツセージまたは音 声出力は出力モジュール２１０による後の「再生」のためにメモリ２０８に格納 される。出力モジュール２１０は自動的に、あるいは制御部２１８により手動に より選択された時に、該メツセージを表示装置に表示することなどによって、該 メツセージを自動的に提供する。

本発明に従って、第３図はアンテナ２０２から信号を受け入れる受信機２０４を 示し、前記アンテナ２０２は電磁界エネルギを電気エネルギに変換し、該電気エ ネルギはＲＦ増幅器３０４によって増幅される。ブリセレクタフィルタ３０６は 望まない信号が第１のミキサ３１０に到達することを防止することによってイメ ージ周波数保護を与える。

周波数シンセサイザ３０８からの信号と共に前記第１のミキサ３１０は当業者に よく知られた方法によって前記入力信号をＩＦ倍信号ヘテロゲイン変換する。周 波数シンセサイザ３０８は水晶発振器（図示せず）を含み、該水晶発振器からカ ウンタ３３６に結合される高い安定度の基準信号３４０が得られる。第１のＩＦ フィルタ３１２は不所望の信号を除去し、受信機の帯域幅を制御し、かつ必要な 隣接チャネル感度を備えた信号を提供する。この信号は第２のミキサ３１４によ って前記第１のミキサの動作と同様に第２のＩＦ周波数に変換される。１組の第 ２のＩＦフィルタ３１８．３２２は前記第１のＩＦフィルタ３１２と同様に帯域 幅および隣接チャネル選択度を制御する。１組の第２のＩＦ増幅器／リミッタ３ ２０，３２４は受信機のゲインを提供しかつ受信信号が復調器３２６に到達する 前に振幅変調（Ａ、Ｍ）信号を除去する。復調器３２６は該ＩＦ倍信号オーディ オ電圧に変換し、該オーディオ電圧はデータリミッタ３２８に送られ、該データ リミッタ３２８は前記復調信号をデジタルレベルにエンコードする。

本発明によれば、復調器３２６の前の信号は低周波基準水晶３３２（例えば、１ ．５ＭＨｚまたはそれ以下の値）により制御されるマイクロコンピュータ３３０ によってカウントできる周波数にある。マイクロコンピュータ３３０はＩＦ倍信 号瞬時周波数を測定するために使用されるカウンタ３３６を制御する。カウンタ ３３６はデータリミッタ３２８からの出力信号によってストローブされる（クロ ッキングされる）マイクロコンピュータへの入力を提供する。

このようにして、マイクロコンピュータ３３０は受信信号の遷移を追跡すること ができ（例えば、周波数シフトキーイング（Ｆ　Ｓ　Ｋ）信号のマークおよびス ペースを決定し）、従って所定の時間インターバルにわたり得られたカウントが 前記信号の周波数を計算するために使用できるようにする。このカウントは「ハ イ」信号および「ロー」信号（すなわち、それぞれのデジタルレベルに関連する 信号）をカウントすることによりかつそれらの値を平均して前記信号の周波数を 決定することにより伝統的な方法で実現可能である。前記「ハイ」信号（ｍａｒ ｋ）および前記「ロー」信号（ｓ　ｐ　ａ　ｃ　ｅ）の間の平均はマイクロコン ピュータ３３０によって使用されて周波数シンセサイザ３０８にフィードバック される伝統的な技術によって訂正係数または訂正ファクタを計算する。周波数シ ンセサイザブロックの前に、前記訂正ファクタはまずデジタル−アナログ変換器 （Ｄ／Ａ）３３４に送られ、該デジタル−アナログ変換器３３４は周波数シンセ サイザ３０８の基準ステップの数を換えることができるアナログ信号を提供する 。このようにして、マイクロコンピュータは受信機のＩＦ側において前記周波数 のカウントを得、かつ前記カウントの周波数エラーに依存する訂正ファクタを計 算する。該訂正ファクタは次に受信機２０４のＲＦ部における周波数シンセサイ ザ３０８にフィードバックされて受信された信号を訂正するための注入周波数を 変化させる。この技術は受信機２０４がそれがあたかも良好な温度安定度を備え た外部の精密な水晶発振器によって制御されているかの如く動作できるようにす る。

動作においては、本発明はカウンタ３３６、デジタル−アナログ変換器３３４、 およびマイクロコンピュータ３３０を導入し、これらは共に高精度の水晶発振器 の必要性を除去する。カウンタ３３６はＩＦ倍信号カウントし、一方マイクロコ ンピュータ３３０はデータリミッタ３２８の後に得られた信号の１および０のパ ターンを追跡する。復調器３２６の前に得られたＩＦカウントを組合わせ、かつ それをリミッタ３２６の後に得られたｌ−Ｏパターンと比較することにより、マ イクロコンピュータ３３０はアンテナに現われる信号のデータパターン（すなわ ち、スイッチング情報）を決定する。例えば、もし受信されたデータが５個の１ またはワン（すなわち、「ハイ」）および４個の０またはゼロ（すなわち、「ロ ー」）を含んでおり、かつワン＝ｆＯ＋４ｋＨｚ ゼＯ”ｆＯ−４ｋＨｚ であるものとし、この場合ｆＯは基準周波数でありかつ周波数偏移は４ｋＨｚで あるものとする。

送信周波数（ｆｔｘ）は次のように計算される。

ｆ　ｔｘ−（５＊　（ｆ　Ｏ＋４ｋＨｚ）＋４　＊　（ｆ　Ｏ−４ｋＨｚ）　） 　／９上記ｆｔＸはほぼ次のようになる。

ｆ　ｔｘ＝ｆ　Ｑ＋　（４ｋＨｚ）　／９従って、上記送信周波数ｆｔＸが今や 基準送信周波数として使用され、かつ基準周波数ｆＯではない。

マイクロコンピュータ３３０は受信信号の周波数をいつ測定するか（すなわち、 受信信号が所定の信号対雑音（Ｓ／Ｎ）しきい値より上にある時）を決定するた めに伝統的な受信信号強度表示器（Ｒ３ＳＩ）（図示せず）を導入する。Ｒ３５ Ｉは受信信号の信号強度を測定する伝統的な電子装置である。このようにして、 前記周波数は信号の「ハイ」および「ロー」瞬時周波数をカウントすることによ り、かつ偏移エラーを除去することにより（平均化することにより）伝統的な方 法で測定され、公称周波数の正確な決定が行なわれる。

従って、ＲＦ倍信号周波数よりも周波数がかなり低い受信機のＩＦ部において信 号を測定することにより、高い許容誤差の水晶発振器の代わりに比較的低い許容 誤差および低い精度の水晶を用いることができる。例えば、もしＩＦ周波数およ びタイムベースの水晶３３２が共に１００ｋＨ２で動作すれば、プラスまたはマ イナス１１００ｐｐの水晶はプラスまたはマイナス１０Ｈｚの変動を生じること になる。この変動は、受信機２０４のフロントエンドに換算した場合、はぼプラ スまたはマイナスＱ、Ｏ１ｐｐｍの変動になる。さらに、もしＩＦ周波数が、例 えば、１０ｋＨ２であれば、プラスまたはマイナス１１００ｆ）ｐの水晶はプラ スまたはマイナスＩＨｚの変動を生ずることになる。

この変動は、受信機２０４のフロントエンドに変換された場合、はぼプラスまた はマイナス０．００１ｐｐｍの変動になる。このようにして、低い許容誤差の水 晶発振器を使用してきわめて高い精度の水晶発振器の性能を達成することができ 、かつ温度補償回路を用いることなく達成できる。

また、ＩＦ周波数の選択によって水晶発振器の実際の安定度をさらに増大させる ことなくさらに安定度の改善を行なうことができる。

ＡＦＣを備えた選択呼出し受信機の動作が第４図のフロー図に示されている。本 発明によれば、信号が受信された後、ステップ４０２において、同期が試みられ る。もし同期が獲得できなければ、Ｄ／Ａ変換器は、ステップ４０６において、 公称値に初期化され、かつ、ステップ４１４において動作は終了する。あるいは 、もし同期が獲得されれば、ステップ４０４において、ビットパターンが調べら れて、有効にアドレスされた信号が受信されたか否かが判定される。もし前記ビ ットパターンが認識できなければ、ステップ４１４において、動作は終了する。

しかしながら、有効なアドレスを受信すると、ステップ４０８において、「ハイ 」周波数（ｍａｒｋ）および「ロー」周波数（ｓｐａｃｅ）の瞬時周波数が測定 される。両方の測定値の平均から周波数エラーが決定されかつ訂正ファクタが発 生される、ステップ４１０゜前記訂正ファクタは引続き周波数シンセサイザに送 られて受信周波数を変化させる、ステップ４１２゜このようにして、信号の「ノ ＼イ」および「ロー」瞬時周波数をカウントすることにより、かつ偏移エラーを 除去することにより（すなわち、平均化することにより）、周波数が測定され、 公称周波数の正確な決定が行なわれる。

さらに、「ハイ」および「ロー」測定値を平均化することにより、前記周波数測 定値が実質的により早く決定でき、例えば、「平均周波数」に対し少なくとも２ つの測定値で十分となる。従って、受信機のＩＦ部分において必要な訂正値を決 定し、かつこの訂正値を受信機のＲＦ部にフィードバックすることにより、受信 機はあたかもそれが良好な温度安定度を備えた外部の正確な水晶発振器によって 制御されているように動作する。

第５図を参照すると、本発明の第２の実施例が示されている。該実施例の動作は 第３図で説明した動作と同じであるが、周波数シンセサイザ３０８の周波数を変 えるために、前記第１の実施例において説明した、マイクロコンピュータ３３０ によって決定される訂正ファクタを使用する代わりに、訂正ファクタはＩＦフィ ルタ３１８ａ、３２２ａおよび復調器３２６ａの中心周波数を変化させるために 使用される。このため、マイクロコンピュータは受信信号の周波数エラーを決定 しかつ訂正電圧を送り、該訂正電圧は訂正電圧３１６に応じてＩＦフィルタ３１ ８ａ、３２２ａがその動作周波数を変えるようにする。このようにして、高い周 波数安定度が達成されるが、それはＩＦ倍信号周波数を決定することにより、受 信機の第２のＩＦ部の周波数に敏感な部品が前記決定された受信周波数に「再整 列または再調整される（ｒｅ−ａｌｉｇｎｅｄ）Ｊようになるからである。従っ て、受信機のＩＦ部において必要な訂正値を決定することにより、かつＩＦ部品 の中心周波数を受信された信号に変えることにより、本受信機は前と同様にそれ があたかも良好な温度安定度を備えた外部の精密な水晶発振器によって制御され ているように動作する。

第６図を参照すると、本発明による第３の実施例が示されている。この場合も、 その動作は第３図の実施例において説明したのと同じである。前と異なる点は、 Ｄ／Ａ変換器３３４からの出力にバラクタ３４０が挿入されており、かつデジタ ルレベルを有する出力信号３３８が周波数シンセサイザ３０８に結合されている 点である。バラクタ３４０は、訂正電圧を受けると、周波数シンセサイザ３０８ を伝統的な方法で調整して（ｗａｒｐｓ＋ワープして）周波数の最小限のシフト を生じさせる。この構成は高精度のＡＦＣを形成する。

動作においては、バラクタ３４０はＤ／Ａ　３３４により制御され、かつ周波数 シンセサイザ３０８を調整するために使用される。最初に、マイクロコンピュー タ３３０から得られたデジタル信号３３８は受信信号のエラーを含み、かつ周波 数シンセサイザ３０８を最も近い予め規定されたステップに調整（粗調整）する ために使用される。続いて、Ｄ／Ａ　３３４の出力はバラクタ３４０に受け渡さ れ、該バラクタ３４０は周波数シンセサイザ３０８をファインチューニングする ために使用される。前記ＡＦＣは粗シンセサイザステップ調整およびファインチ ューニング訂正ステップ（基準発振器をワープするためのバラクタ）を有するデ ジタル周波数シンセサイザを構成する。当業者は周波数シンセサイザ３０８はバ ラクタ３４０と結合された水晶発振器によって置き換えできることを理解するで あろう。このようにして、水晶発振器の許容誤差に影響されることなく、受信周 波数は２段階プロセスで訂正されプラスまたはマイナス０．１〜０．Ｏ３ｐｐｍ の範囲の周波数精度を得ることができる。この２段階処理はほぼ完全な周波数訂 正を行うために「粗および精細」チューニングの技術を使用することによってよ り正確な周波数を生成する。

要約すれば、選択呼出し受信機２００は受信信号の周波数を決定し、かつ該受信 信号からの周波数エラーを計算する自動周波数コントローラを含む。前記周波数 エラーは訂正ファクタを計算するために使用され、該訂正ファクタは前記決定さ れたエラーに応じて発振器の周波数を調整するために使用される。このようにし て、回路の周波数安定度が水晶発振器の安定度のさらなる改善なしにＩＦ周波数 を変えることによって改善される。

ＦＩＧ、４ 国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　フェルナンデス・セルジオアメリカ合衆国フロリダ州　３３４ １４、ウェスト・パーム・ビーチ、バーンスナイプル・サークル　１２２６ （７２）発明者　ポンス　ド　レオン・ロレンツォ　エイアメリカ合衆国フロリ ダ州　３３４６３、レイク・ワース、ポセイドン・ブレイス　４６９７（７２） 発明者　シウィアク・カシミーアズアメリカ合衆国フロリダ州　３３０７１、コ ーラル・スプリングス、ノースウェスト・フォーティーンス・ストリート１０９ ８８

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．ページング受信機であって、 少なくともページャアドレスを含むページング信号を受信するための手段（２０ ２，２０４）、前記ページング信号に含まれるページャアドレスをメモリ（２０ ８）に格納された少なくとも１つのアドレスと比較するための手段（２１２）、 前記比較手段に応答して、前記ページング信号に含まれるページングアドレスが 前記メモリに格納された少なくとも１つのアドレスと相関する場合に前記受信さ れたページング信号の周波数を決定し、かつ前記受信信号の周波数エラーに関係 する訂正係数を決定するための自動周波数コントローラ（３３０）、 前記ページング信号に含まれるページングアドレスが前記メモリ（２０８）に格 納された前記少なくとも１つのアドレスと相関する場合に前記自動周波数コント ローラによって与えられる訂正係数に応答して発振器周波数を調整するための発 振器制御手段（３０８）、そして前記比較手段に応答して、前記ページング信号 に含まれるページングアドレスが前記メモリに格納された少なくとも１つのアド レスと相関する場合に前記ページング信号の受信の表示を提供するための報知手 段（２１４）、を具備するページング受信機。
2. ２．前記受信手段（２０２，２０４）は前記ページング信号に同期するための手 段（３１０，３１４）を含み、かつ前記発振器制御手段（３０８）は前記自動周 波数コントローラ（３３０）に応答して、同期が達成されなかった場合に公称値 に応じて前記発振器周波数を調整する、請求の範囲第１項に記載のページング受 信機。
3. ３．前記受信手段（２０２，２０４）は前記ページング信号に同期するための手 段（３１０，３１４）を含み、かっ調整可能なフィルタ手段（３１８ａ，３２２ ａ）は前記自動周波数コントローラ（３３０）に応答して同期が達成されなかっ た場合に公称値に応じて前記ページング信号のろ波を変化させる、請求の範囲第 １項に記載のページング受信機。
4. ４．前記ページング受信機は前記ページングメッセージに含まれるメッセージデ ータを表示するための手段（２１０）を含む、請求の範囲第１項に記載のページ ング受信機。
5. ５．前記ページング受信機は前記ページングメッセージに含まれる音声メッセー ジを格納するための手段（２０８）および該格納された音声メッセージをページ ング受信機のユーザに提供するために再生する手段（２１０）を含む、請求の範 囲第１項に記載のページング受信機。
6. ６．前記ページング信号の周波数は前記ページング信号のマークおよびスペース 遷移を測定するための手段（３３６）によって決定される、請求の範囲第１項に 記載のページング受信機。
7. ７．ページング受信機であって、 少なくともページャアドレスを含む無線周波ページング信号を受信するための手 段（２０２，２０４）、前記ページング信号に含まれるページャアドレスをメモ リ（２０８）内に格納された少なくとも１つのアドレスと比較するための手段（ ２１２）、 前記比較手段に応答して前記無線周波ページング信号を中間周波信号に変換しか つ前記ページング信号に含まれるページングアドレスが前記メモリに格納された 少なくとも１つのアドレスと相関する場合に前記中間周波信号の周波数を決定す るための自動周波数コントローラ（３３０）であって、該自動周波数コントロー ラ（３３０）は、前記受信ページング信号から周波数エラーを決定しかつ前記受 信信号的基づきオフセット値を計算するための手段（４１０）、および 前記ページング信号に含まれるページングアドレスが前記メモリに格納された少 なくとも１つのアドレスと相関する場合に前記計算された周波数オフセット値に 基づき前記ページング信号のろ波を変化させるための調整可能なフィルタ手段（ ３３４）、 を含むもの、そして 前記比較手段に応答して前記ページング信号に含まれるページングアドレスがメ モリに格納された前記少なくとも１つのアドレスと相関する場合に前記ページン グ信号の受信の表示を提供するための報知手段（２１４）、を具備するページン グ受信機。
8. ８．調整可能な周波数発振器を備えた自動周波数コントローラを有するページン グ受信機における信号処理方法であって、 （ａ）ページング受信機のアドレスを含むページング信号を受信する段階（４０ ２）、 （ｂ）前記ページング信号に含まれるページング受信機アドレスをメモリに格納 された少なくとも１つのアドレスと比較する段階（４０４）、 （ｃ）前記ページング信号に含まれるページング受信機アドレスが前記メモリに 格納された少なくとも１つのアドレスと相関する場合に前記ページング信号の周 波数を決定し（４０８，４１０）かつ前記ページング信号の周波数に基づき訂正 係数を計算する段階、 （ｄ）前記ページング信号に含まれるページング受信機アドレスが前記メモリに 格納された少なくとも１つのアドレスと相関する場合に前記訂正係数に従って調 整可能な周波数発振器の周波数を変化させる段階（４１２）、そして （ｅ）前記ページング信号に含まれるページング受信機アドレスが前記メモリに 格納された少なくとも１つのアドレスと相関する場合に前記ページング信号の受 信の表示を提供する段階（４０４）、 を具備する調整可能な周波数発振器を備えた自動周波数コントローラを有するペ ージング受信機における信号処理方法。
9. ９．前記段階（ｃ）は前記ページング信号のマークおよびスペース遷移をカウン トすることにより前記周波数を決定する（４０８）、請求の範囲第８項に記載の 方法。
10. １０．前記信号の周波数決定（４０８）は受信ページング信号への同期（４０２ ）の後にかつ前記比較手段が前記ページング信号に含まれるページング受信機ア ドレスが前記メモリに格納された少なくとも１つのアドレスと相関することを決 定した（４０４）後に行なわれる、請求の範囲第９項に記載の方法。