JPH07159458A - 位相検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】基準信号に対する受信信号の位相差とともに進
み位相か遅れ位相かも検出し、受信信号の位相変化を正
確に検出する。 【構成】相関値算出部６は受信信号を基準信号と比較
し、両信号の波形の一致度を示す相関値を算出する。相
関値算出部７は移相器５で一定位相を遅らせた受信信号
と基準信号の相関値を算出する。位相判定処理部８は受
信信号と基準信号の相関値から基準信号と受信信号の位
相差を算出し、算出した基準信号と受信信号の位相差及
び受信信号と基準信号の相関値と一定位相を遅らせた受
信信号と基準信号の相関値との差から基準信号に対して
受信信号の位相が進んでいるのか遅れているのかを判定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば鉄道信号保安
システムにおける受信信号の位相を検知する位相検出器
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄道信号保安システムにおいては、閉そ
く区間内の列車の有無を検知するため、レ−ルを介して
送られる信号の受信端における受信信号の位相を位相検
出器で検知している。従来の位相検出器は受信信号の波
形と基準信号の波形を比較し、両波形の一致度すなわち
相関をとることで受信信号と基準信号の位相差を検出し
ている。この方法は受信信号の波形が基準信号の波形と
同一、すなわち両信号の位相差が０度のとき２つの信号
の相関値を100％とし、受信信号の波形が基準信号の波
形が全く逆、すなわち両信号の位相差が180度のときに
２つの信号の相関値を０％としている。この相関値は図
４の相関値と位相差の特性図に示すように、受信信号と
基準信号の位相差の変化に対して直線性をとるので、相
関値から両信号の位相差を検出することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の位相検出器
は受信信号と基準信号とを直接比較して相関をとり位相
差を検出しているため、両信号の位相差の絶対値を検出
することができるが、受信信号が基準信号に対して位相
が進んでいるのか遅れているのかは判別することができ
なかった。例えば検出した位相差の絶対値が30度から40
度に変化した場合、位相差が＋30度から＋40度に変化し
たのか、＋30度から−40度に変化したのかを判別できな
かった。一方、＋30度から＋40度に変化した場合は位相
差の変化量が10度であるのに、＋30度から−40度に変化
した場合は位相差の変化量は70度であり、この変化量が
判別できないため受信信号の基準信号に対する位相の変
化を正確に検出することはできなかった。

【０００４】この発明はかかる短所を解消するためにな
されたものであり、基準信号に対する受信信号の位相差
とともに位相が進んだか遅れたかも検出することができ
る位相検出器を得ることを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る位相検出
器は、受信信号入力部と移相器と基準信号入力部と第１
の相関値算出部と第２の相関値算出部と位相判定処理部
とを有し、受信信号入力部は受信信号を入力し、移相器
は入力した受信信号の位相を90度以内の範囲の一定角度
だけ遅らせ、基準信号入力部は受信信号と比較する基準
信号を入力し、第１の相関値算出部は受信信号と基準信
号を入力し、両信号の波形の一致度を示す相関値を算出
し、第２の相関値算出部は移相器で一定位相を遅らせた
受信信号と基準信号を入力し、両信号の相関値を算出
し、位相判定処理部は第１の相関値算出部と第２の相関
値算出部から送られる相関値から基準信号に対する受信
信号の位相の進みと遅れを含めた位相差を検出すること
を特徴とする。

【０００６】

【作用】この発明においては、第１の相関値算出部は受
信信号を基準信号と比較し、両信号の波形の一致度すな
わち相関値を算出し位相判定処理部に送る。第２の相関
値算出部は移相器で一定位相を遅らせた受信信号と基準
信号を入力し、両信号の相関値を算出し位相判定処理部
に送る。位相判定処理部は受信信号と基準信号の相関値
から基準信号と受信信号の位相差を算出する。位相判定
処理部は算出した基準信号と受信信号の位相差及び受信
信号と基準信号の相関値と一定位相を遅らせた受信信号
と基準信号の相関値との差から基準信号に対して受信信
号の位相が進んでいるのか遅れているのかを判定し、検
出した位相差と受信信号の位相が進んでいるか遅れてい
るかを出力する。

【０００７】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。図に示すように、位相検出器はレ−ルを
介して送られる信号の受信端における受信信号を入力す
る受信信号入力部１と、基準信号を入力する基準信号入
力部２と、波形変換部３，４と、移相器５，相関値算出
部６，７，位相判定処理部８及び出力部９とを有する。

【０００８】波形変換部３は例えばシュミット回路から
なり、受信信号入力部１から送られる受信信号を矩形波
に変換して出力する。波形変換部４は基準信号入力部２
から送られる基準信号を矩形波に変換して出力する。移
相器５は波形変換部３から出力された受信信号の位相を
90度以内の範囲の一定角度例えば90度だけ遅らせて出力
する。相関値算出部６は波形変換部３から出力された受
信信号と波形変換部４から出力された基準信号とを入力
し、受信信号と基準信号とを比較し、両信号の波形の一
致度を示す相関値Ａを算出する。すなわち受信信号の波
形が基準信号の波形と同一のときに両信号の相関値Ａを
100％とし、受信信号の波形が基準信号の波形と全く逆
になっているときに両信号の相関値Ａを０％とし、受信
信号の波形と基準信号の波形の相違に応じて０〜100％
の間で両信号の相関値Ａを算出する。相関値算出部７は
移相器５から出力される例えば90度だけ位相を遅らせた
受信信号と波形変換部４から出力された基準信号とを入
力し、両信号を比較して両信号の波形の一致度を示す相
関値Ｂを算出する。位相判定処理部８は相関値算出部６
から送られた相関値Ａから基準信号と受信信号の位相差
を算出し、算出した位相差と、受信信号と基準信号の相
関値Ａと位相を遅らせた受信信号と基準信号の相関値Ｂ
との差から基準信号に対して受信信号の位相が進んでい
るのか遅れているのかを判定する。

【０００９】この位相判定処理部８で基準信号と受信信
号の位相差及び受信信号の位相の進みと遅れを判定する
ときの動作原理を図２の位相差と相関値の特性図を参照
して説明する。図２において、相関値Ａは相関値算出部
６で算出した受信信号と基準信号の相関を示し、相関値
Ｂは相関値算出部７で算出した90度だけ位相を遅らせた
受信信号と基準信号の相関を示す。すなわち相関値Ｂは
相関値Ａより位相が90度遅れているから、受信信号と基
準信号の位相差が０度のときに相関値Ａとの差は50％に
なる。また、相関値Ａより位相がα度遅れた相関値Ｃは
受信信号と基準信号の位相差が０度のときに相関値Ａと
差は(100α/180)％になる。

【００１０】ここで相関値Ａで算出した位相差をθとす
ると、位相差θが位相差０〜α度の範囲内にあるとき、
相関値Ａと相関値Ｃの差が(100α/180)と等しいときに
は位相差θが遅れ位相となり、相関値Ａと相関値Ｃの差
が(100α/180)と等しくないときには位相差θは進み位
相になる。また、位相差θが位相差α〜180度の範囲内
のときには、相関値Ａと相関値Ｃの差が−(100α/180)
と等しいときには位相差θが進み位相になり、相関値Ａ
と相関値Ｃの差が−(100α/180)と等しくないときには
位相差θは遅れ位相になる。そこで位相判定処理部８に
は移相器５で遅らせる位相αを設定しておき、相関値Ａ
により基準信号と受信信号の位相差θを算出するたびに
相関値Ａと相関値Ｃの差を(100α/180)で判定すること
により受信信号の位相の進みや遅れを判定することがで
きる。ここで移相器５で遅らせる受信信号の位相αが90
度を超えると、相関値Ａと相関値Ｃの差は上記関係を満
足しなくなる。このため移相器５で遅らせる受信信号の
位相αの範囲を90度以内の範囲としたのである。また、
この遅らせる位相αは90度にすることで、相関値Ａと相
関値Ｃの差を判定する判定値(100α/180)を最大にする
とともに受信信号の位相の進みや遅れを判定する領域を
均一な領域にすることができる。

【００１１】そこで受信信号の位相を移相器５で90度遅
らせた場合の動作を図３のフロ−チャ−トを参照して説
明する。

【００１２】位相検出動作に入り、相関値算出部６に受
信信号と基準信号が送られ、相関値算出部７には移相器
５で90度位相を遅らせて受信信号と基準信号が送られる
と、相関値算出部６では受信信号と基準信号の相関値Ａ
１を算出し、相関値算出部６では90度位相を遅らせて受
信信号と基準信号の相関値Ｂ１を算出し、位相判定処理
部８に送る（ステップＳ１）。位相判定処理部８は相関
値Ａ１が送られると、あらかじめ格納されている位相差
と相関値の特性から基準信号に対する受信信号の位相差
θを算出する（ステップＳ２）。

【００１３】次ぎに位相判定処理部８は算出した位相差
θが０度か否かを判断し（ステップＳ３）、位相差θが
０度のときは「位相差なし」の信号を出力部９に出力す
る（ステップＳ４）。また位相判定処理部８は算出した
位相差θが０度でないときは、算出した位相差θが０度
から90度の範囲に含まれるかどうかを判断する（ステッ
プＳ５）。そして位相差θが０度から90度の範囲にある
ときは、相関値Ａ１と相関値Ｂ１の差が判定値(100α/1
80)＝50％であるかどうかを判定する（ステップＳ
６）。相関値Ａ１と相関値Ｂ１の差が50％でないときは
位相差θを進み位相と判定する（ステップＳ７）。相関
値Ａ１と相関値Ｂ１の差が50％のときには位相差θを遅
れ位相と判定する（ステップＳ８）。

【００１４】また、位相判定処理部８は算出した位相差
θが０度から90度の範囲外のときは、相関値Ａ１と相関
値Ｂ１の差が−50％であるかどうかを判定する（ステッ
プＳ９）。そして相関値Ａ１と相関値Ｂ１の差が−50％
のときは位相差θを進み位相と判定し（ステップＳ１
０）、相関値Ａ１と相関値Ｂ１の差が−50％でないとき
には位相差θを遅れ位相と判定する（ステップＳ１
１）。その後、位相判定処理部８は位相差θが進み位相
か遅れ位相かの判定結果を位相差θとともに出力部９に
送り出力する（ステップＳ１２）。

【００１５】なお、上記実施例は基準信号を外部から入
力した場合について説明したが、位相検出器内に基準信
号発生部を設けても良い。

【００１６】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、受信信
号と基準信号の相関値から基準信号と受信信号の位相差
を算出し、算出した基準信号と受信信号の位相差及び受
信信号と基準信号の相関値と一定位相を遅らせた受信信
号と基準信号の相関値との差から基準信号に対して受信
信号の位相が進んでいるのか遅れているのかを判定する
ようにしたから、基準信号に対する受信信号の位相差と
受信信号の位相が進んでいるか遅れているかを検出する
ことができ、受信信号の位相変化を正確に検出すること
ができる。

【００１７】また、レ−ルを介して送られる信号の受信
端における受信信号の位相の変化を正確に検出すること
ができるから、レ−ルを介して送られる信号の位相の変
化を利用して列車の有無を検知することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】上記実施例の位相差と相関値の特性図である。

【図３】上記実施例の動作を示すフロ−チャ−トであ
る。

【図４】位相差と相関値の特性図である。

【符号の説明】

１ 受信信号入力部 ２ 基準信号入力部 ５ 移相器 ６ 相関値算出部 ７ 相関値算出部 ８ 位相判定処理部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信信号入力部と移相器と基準信号入力
   部と第１の相関値算出部と第２の相関値算出部と位相判
   定処理部とを有し、受信信号入力部は受信信号を入力
   し、移相器は入力した受信信号の位相を90度以内の範囲
   の一定角度だけ遅らせ、基準信号入力部は受信信号と比
   較する基準信号を入力し、第１の相関値算出部は受信信
   号と基準信号を入力し、両信号の波形の一致度を示す相
   関値を算出し、第２の相関値算出部は移相器で一定位相
   を遅らせた受信信号と基準信号を入力し、両信号の相関
   値を算出し、位相判定処理部は第１の相関値算出部と第
   ２の相関値算出部から送られる相関値から基準信号に対
   する受信信号の位相の進みと遅れを含めた位相差を検出
   することを特徴とする位相検出器。