JPH0879324A - 搬送波再生回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 PSK 信号を復調するための再生搬送波を生成
する際の同期引込を簡単にしかも確実に行う。 【構成】 入力PSK 信号の搬送波成分の位相と、電圧制
御発振器14から発生される再生搬送波の位相との誤差か
ら高利得の演算増幅器を含むループフィルタ31を介して
電圧制御発振器の制御電圧を発生させ、ループフィルタ
の出力が所定の範囲の上限を越えるときにキックパルス
を発生して電圧制御発振器の発振周波数を下限値以下に
強制的に変化させ、ループフィルタに接続されたバイア
ス手段により発振周波数を徐々に上昇させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディジタル信号伝送技
術、特に多値のディジタル信号を伝送するPSK伝送方式
に使用される搬送波再生回路に関するものである。すな
わち、PSK(Phase Shift Keying) 信号を同期検波するた
めの基準搬送波となる再生搬送波を電圧制御発振器から
出力し、前記PSK 信号搬送波と前記再生搬送波との位相
差をベースバンド処理回路により検出し、この位相差に
対応した信号をループフィルタを介して前記電圧制御発
振器の制御電圧として印加する搬送波再生回路に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】ＰＳＫ信号を復調するには一般に同期検
波が用いられているが、そのためには受信したＰＳＫ信
号に同期した搬送波を再生する必要がある。このように
搬送波を再生する方式としては、復調された信号で入力
変調信号を再度変調して無変調搬送波を得るようにした
逆変調方式や、入力変調信号をＰＳＫ信号の相数倍の逓
倍をすることによって得られる搬送波をベースバンド帯
で処理するベースバンド方式などが知られているが、本
発明は後者のベースバンド処理方式による搬送波再生技
術に係るものであるが、このような搬送波再生回路は、
例えば特公平4-47502 号公報、特開平5-167629号公報な
どに記載されている。

【０００３】図１は従来のベースバンド処理方式による
搬送波再生回路の代表的な構成を示すものである。入力
端子11に与えられる入力PSK 信号を、第１および第２の
位相検波器12, 13に並列に供給する。これら第１および
第２の位相検波器12, 13には、電圧制御発振器14から直
接および90°移相器15を介して互いに直交関係にある基
準搬送波を供給する。第１および第２の移相検波器12お
よび13の出力信号をベースバンド処理回路16を構成する
第１および第２のA/D 変換器17および18に供給してディ
ジタル信号にそれぞれ変換する。これら第１および第２
のA/D 変換器17および18の出力信号を、それぞれ出力端
子19および20に復調ディジタル信号ＩおよびＱとして供
給する。基準搬送波の位相を入力PSK 信号の搬送波の位
相と揃えるために、第１および第２のA/D 変換器17およ
び18の出力信号を位相誤差検出回路21に供給して、入力
PSK 信号の搬送波の位相に対する基準搬送波の位相の誤
差を検出する。このようにベースバンド処理回路16にお
いては、入力PSK 信号の搬送波成分の位相に対する基準
信号の位相との位相差をθとすると、例えば sin４θの
信号を出力するものである。この位相誤差信号をD/A 変
換器22によってアナログ信号に変換した後、ループフィ
ルタ23を介して電圧制御発振器14に制御電圧として印加
する。すなわち、ループフィルタ23を含む帰還回路を設
けて電圧制御発振器14の発振周波数を制御して、電圧制
御発振器から発生される基準搬送波の位相を入力PSK 信
号の搬送波成分の位相と一致させるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したベースバンド
処理方式による搬送波再生回路において、ループフィル
タ23の出力信号をそのまま電圧制御発振器14に印加する
と、位相同期ループの引込可能な範囲が限られているた
め、この範囲を一度でも外れると二度と元の引込範囲に
は戻ることができず、信頼性が低いという欠点がある。
例えば、受信側でのみ電源を投入したとき、送信側より
位相変調された信号が送信されて来ないため、あとから
PSK 信号が送信されて来ても、引き込み範囲を越えてい
ると復帰できなくなり、システムの立ち上げを最初から
やり直さなければならないという問題があり、実用上の
大きな欠点となっていた。

【０００５】このような欠点を解消しようとして従来よ
り種々の提案がある。例えば特公平5-30089 号公報に
は、基準搬送波を発生する電圧制御発振器へ印加する制
御電圧を予め決めた極値を有する三角波状に変化させ
て、発振周波数を所定の範囲内で掃引させることが開示
されている。しかしながら、このような従来の搬送波再
生回路においては、電圧制御発振器への制御電圧を三角
波状に変化させるために発振器が必要となり、構成が複
雑で高価となる欠点がある。さらに、三角波の極値は調
整できるのが望ましいが、これを調整できるように発振
器を構成すると、さらに回路構成は複雑となる。

【０００６】したがって、本発明の目的は上述した同期
引込を簡単かつ確実に行うことができる搬送波再生回路
を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＰＳＫ信号を
同期検波するための基準搬送波として使用する再生搬送
波を電圧制御発振器から出力し、前記ＰＳＫ信号の搬送
波成分と前記再生搬送波との位相差をベースバンド処理
回路により検出し、この位相差に対応した信号をループ
フィルタを介して前記電圧制御発振器の制御電圧として
印加するように構成した搬送波再生回路において、前記
電圧制御発振器の制御電圧を出力する前記ループフィル
タに高利得の演算増幅器を設け、この演算増幅器にバイ
アスを与えるバイアス手段と、前記電圧制御発振器に対
する制御電圧を出力する前記ループフィルタの出力電圧
が、前記電圧制御発振器の予め設定した動作範囲の上限
値以上の値を越えるかどうかを検出する比較手段と、こ
の比較手段の出力信号によりキックパルスを発生するパ
ルス発生手段と、このキックパルスにより前記電圧制御
発振器の制御電圧を、前記設定範囲の下限値以下の値に
強制的に変更する制御電圧変更手段とを設けたことを特
徴とするものである。

【０００８】

【作用】このような本発明による搬送波再生回路におい
ては、同期引込を行うに当たって、ループフィルタの出
力信号が、電圧制御発振器の所定の動作範囲の上限値以
上の周波数に対応する値を越えているか否かを検出し、
越えているときにはキックパルスを発生させて電圧制御
発振器の発振周波数を、上述した動作範囲の下限値以下
の周波数に強制的に低下させ、その後バイアス手段の作
用によって発振周波数を徐々に上昇させて周波数掃引を
行うようにしている。すなわち、本発明においては電圧
制御発振器の発振周波数をのこぎり波状に変化させるも
のであるので、従来のような三角波発振器は必要でな
く、回路構成は簡単となり、安価となる。

【０００９】

【実施例】図２は本発明による搬送波再生回路の基本的
な構成を示すブロック図であり、図１に示した従来の搬
送波再生回路と同一の部分には同じ符号を付けて示し
た。第１および第２の位相検波器12および13の出力信号
から位相誤差検出手段21によって入力PSK 信号の搬送波
成分の位相と、電圧制御発振器14から発生される基準搬
送波の位相との誤差を検出する構成は従来の搬送波再生
回路と同じである。本発明においては、先ずループフィ
ルタ31に高利得の演算増幅器を設ける。このように高利
得の演算増幅器を設けたループフィルタを用いること自
体は、例えば上述した特公平4-47502 号公報や特公平5-
30089 号公報に記載されており既知である。

【００１０】本発明においては、さらにこのループフィ
ルタ31の出力信号を比較手段32に供給し、予め設定した
基準値と比較する。この基準値は、電圧制御発振器14が
予め設定された動作範囲の上限値以上の高い周波数で発
振するような値とする。したがって、この比較手段32
は、電圧制御発振器14が予め設定した動作範囲の上限値
以上の周波数で発振するときに出力信号を発生するもの
となる。このようにして比較手段32で発生させた信号を
レベルトリガタイプのパルス発生手段33に供給する。こ
のパルス発生手段33は比較手段32の出力信号の高レベル
に応答して所定の持続時間のキックパルスを発生する。
このキックパルスを位相誤差検出手段21とループフィル
タ31との間に接続された制御電圧変更手段34に供給し、
キックパルスの持続時間中に、電圧制御発振器14への制
御電圧を、前記予め設定した発振周波数範囲の下限値以
下の低い周波数で発振させるような値に強制的に変化さ
せる。さらに、本発明においては、ループフィルタ31に
設けた演算増幅器にバイアスを与えるバイアス手段35を
設け、電圧制御発振器14の発振周波数が常時上昇するよ
うにする。

【００１１】このように構成した本発明による搬送波再
生回路の動作を、図３に示す電圧制御発振器の制御電圧
−発振周波数特性および図４に示す発振周波数の変化を
も参照して説明する。最初時刻t₀において、同期引込が
なされておらず、入力PSK 信号の搬送波成分の位相と、
電圧制御発振器14から発生される基準搬送波の位相とは
大きくずれているものとする。その場合には、バイアス
手段35の作用のため、ループフィルタ31の出力信号は徐
々に上昇し、したがって電圧制御発振器14の発振周波数
は図４に示すように上昇することになる。したがって、
位相誤差検出手段21からは大きな出力信号が出力され、
したがってループフィルタ31に設けた高利得の演算増幅
器からも大きな出力信号が出力されることになる。この
出力信号は比較手段32において基準値と比較されるが、
本発明においてはこの基準値は図３に示す電圧値V₁に等
しいものとする。この電圧値V₁は、電圧制御発振器14の
予め決めた発振周波数範囲 F_MIN 〜 F_MAX の上限値、す
なわち F_MAX よりも高い周波数F₁に対応する値とする。
したがって、電圧制御発振器14の発振周波数がF₁を越え
るときに( 図４の時刻t₁において）、比較手段32は出力
信号を発生することになる。

【００１２】この比較手段32の出力信号はパルス発生手
段33に供給され、その立ち上がりでキックパルスが発生
される。このキックパルスの振幅は、上述した電圧制御
発振器14の発振周波数の所定の範囲の下限値 F_MIN より
も低い周波数F₀を発生させる値V₀を有するものとする。
このキックパルスは制御電圧変更手段34に供給されるの
で、電圧制御発振器14への制御電圧はV₁からV₀へ強制的
に下げられる。したがって、電圧制御発振器14はキック
パルスの持続時間中に図４に示すように周波数F₀で発振
するようになる。その後、キックパルスが消滅すると、
バイアス手段35の作用によって制御電圧は徐々に増大
し、したがって電圧制御発振器14の発振周波数も図４に
示すように周波数F₁に向かって上昇するようになる。こ
こで、キックパルスの持続時間が、ループフィルタに設
けられているコンデンサに蓄積されている電荷の影響が
十分に無視できるような時間よりも短いと、電圧制御発
振器への制御電圧が、発振周波数がF₀に相当する電圧に
一旦はなってもキックパルスの消滅とともにF₁に向けて
ジャンプすることがあるので、キックパルスの持続時間
は上述したコンデンサの蓄積電荷の影響がなくなる時間
よりも長く設定する必要がある。しかし、この持続時間
を必要以上に長くすると、同期引込に要する時間が長く
なる。一般には、キックパルスの持続時間は回路設計時
に上述した事項を考慮して適切な値に設定する。また、
上述したコンデンサと並列にアナログスイッチを設け、
これをキックパルスにより閉じるようにすることもで
き、この場合にはコンデンサは迅速に放電できるので、
キックパルスの持続時間を短くすることができ、それだ
け同期引込に要する時間を短縮することができるが、回
路は複雑となる。

【００１３】上述したように電圧制御発振器14の発振周
波数がF₀からF₁に上昇する過程においても同期引込がな
されないとすると、電圧制御発振器の発振周波数は再び
所定の範囲の上限値 F_MAX を越えてF₁に等しくなる( 時
刻t₂) 。したがって、上述したようにキックパルスが再
び制御電圧変更手段34へ供給され、制御電圧は再びV₀ま
で低下し、発振周波数はF₀となる。その後、発振周波数
は徐々に上昇していく。したがって、本発明では、電圧
制御発振器14の発振周波数は図４に示すようにのこぎり
波状に変化することになる。ここで、図４に示すように
時刻t₃において同期引込がなされたとすると、電圧制御
発振器14の発振周波数は所定の値F₂に保たれるようにな
る。本発明においてはバイアス手段35を設けているた
め、ループフィルタ31の出力電圧は常時上昇する傾向に
あるが、同期引込後は、位相誤差検出手段21で検出され
た位相誤差が無くなるような制御が行われるので、発振
周波数がクリープするような恐れはない。

【００１４】図５は本発明による搬送波再生回路の第１
の実施例の構成を示すものであり、図２に示した部分と
同一の部分には同じ符号を付けて示した。第１および第
２の位相検波器12および13の出力信号を位相誤差検出器
41に供給し、入力PSK 信号の搬送波成分の位相と、電圧
制御発振器14から出力される基準搬送波の位相との誤差
に対応した信号を出力する。この位相誤差検出器41の出
力信号をORゲート42の一方の入力端子に供給する。この
ORゲート42に出力端子はループフィルタ43に供給する。
このループフィルタ43は、高利得の演算増幅器44と、OR
ゲート42と増幅器44の入力端子との間に接続した入力抵
抗45と、演算増幅器44の出力端子と入力端子との間の帰
還路に設けられたコンデンサ46と、帰還抵抗47とを具え
ている。

【００１５】ループフィルタ43の出力電圧を制御電圧と
して電圧制御発振器14に印加するとともにコンパレータ
50の正入力端子に印加する。このコンパレータ50の負入
力端子には上述した基準電圧V₁を印加する。したがっ
て、コンパレータ50はループフィルタ43の出力電圧が基
準電圧V₁を越えるときに出力信号を出力する。この出力
信号を単安定マルチバイブレータ51に供給し、出力信号
の高レベルにおいてキックパルスを発生させる。本例に
おいては、このキックパルスをORゲート42の他方の入力
端子に供給する。キックパルスの振幅を正極性のものと
すると、ORゲート42の出力信号は高レベルとなり、それ
が演算増幅器44の反転入力端子に印加される。キックパ
ルスが高レベルにある期間中はORゲート42の出力信号は
高レベルのままとまっているので、演算増幅器44の出力
電圧は急速に十分に低い電圧V₀（図３参照）となるよう
に構成されている。したがって、電圧制御発振器14の発
振周波数は強制的に下げられ、図３に示す周波数F₀とな
る。

【００１６】ループフィルタ43の演算増幅器44の入力端
子を、抵抗48を経て電源電圧V が印加される電源端子49
に接続してバイアス手段を構成するようにしている。し
たがって、ループフィルタ43の出力電圧は徐々に上昇
し、電圧制御発振器14の発振周波数も徐々に上昇する。
同期引込が成された後は、電圧制御発振器14は図３に示
す動作範囲 F_MIN 〜 F_MAX の中にあるので、ループフィ
ルタ43の出力電圧の値は基準電圧V₁を越えることはな
く、したがってキックパルスが発生されることはない。

【００１７】図６は本発明による搬送波再生回路の第２
の実施例の構成を示すものであり、図５に示した第１の
実施例と同様の部分には同じ符号を付けて示し、その説
明は省略する。本例においては、位相誤差検出器41の出
力端子をループフィルタ43に直接接続し、単安定マルチ
バイブレータ51から出力されるキックパルスをダイオー
ド52および抵抗53を経て演算増幅器44の入力端子に供給
する。この抵抗53はキックパルスに対する応答時間を決
めるものである。

【００１８】図７は本発明による搬送波再生回路の第３
の実施例の構成を示すものであり、図６に示した第２の
実施例と同様の部分には同じ符号を付けて示し、詳細な
説明は省略する。本例においては、位相誤差検出器41の
出力端子を抵抗54を経てループフィルタ43の入力端子に
接続し、単安定マルチバイブレータ51から出力されるキ
ックパルスをダイオード52を経て、抵抗54と、ループフ
ィルタ43の入力抵抗45との接続点に印加する。

【００１９】上述した第１の実施例は、位相誤差検出器
の出力信号がディジタル信号の場合には適用できるが、
アナログ信号の場合には適用できない。他方、、第２お
よび第３の実施例は位相誤差検出器の出力信号がディジ
タル信号であってもアナログ信号であっても適用できる
ものである。

【００２０】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した説明では、基準電圧値V₁を電圧制御発振器
14の動作範囲の上限値 F_MAX に対応する値 V_MAX よりも
高い値とするとともにキックパルスが発生したときのル
ープフィルタの出力電圧の値V₀を電圧制御発振器の動作
範囲の下限値 F_MIN に対応する値 V_MIN よりも低い値と
したが、基準電圧V₁をV _MAX に等しくしたり、制御電圧
値V₀を V_MIN に等しくすることもできる。また、パルス
発生手段を単安定マルチバイブレータを以て構成した
が、他のパルス発生器で構成することもできる。さら
に、制御電圧変更手段も上述した実施例の構成に限られ
るものではなく、種々の構成が考えられる。また、上述
した実施例では、PSK 信号を同期検波するための基準搬
送波となる搬送波を再生するものとしたが、本発明は他
の方式の変調信号、例えばQAM(直交振幅変調) 信号を同
期検波するための搬送波を再生する場合にも適用でき
る。

【００２１】

【発明の効果】上述した本発明による搬送波再生回路に
おいては、ループフィルタに高利得演算増幅器を設ける
とともにその入力側にバイアス手段を接続し、さらにル
ープフィルタの出力電圧を、電圧制御発振器の所定の動
作範囲の上限値以上の基準電圧と比較し、これを越える
ときにキックパルスを発生させて、電圧制御発振器の発
振周波数を所定の範囲の下限値以下の周波数に強制的に
低下させるように構成したので、従来のように掃引を行
うために構成が複雑な三角波発振器を設ける必要はなく
なり、構成は非常に簡単となり、安価となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来の搬送波再生回路の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】図２は、本発明による搬送波再生回路の基本的
な構成を示すブロック図である。

【図３】図３は、同じくその動作を説明するための図で
ある。

【図４】図４は、同じくその動作を説明するための図で
ある。

【図５】図５は、本発明による搬送波再生回路の第１の
実施例の構成を示す回路図である。

【図６】図６は、本発明による搬送波再生回路の第２の
実施例の構成を示す回路図である。

【図７】図７は、本発明による搬送波再生回路の第３の
実施例の構成を示す回路図である。

【符号の説明】

11 入力端子 12, 13 位相検波器 14 電圧制御発振器 15 90°移相器 16 ベースバンド処理手段 21 位相誤差検出手段 31 ループフィルタ 32 比較手段 33 パルス発生手段 34 制御電圧変更手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＰＳＫ信号を同期検波するための基準搬
   送波として使用する再生搬送波を電圧制御発振器から出
   力し、前記ＰＳＫ信号の搬送波成分と前記再生搬送波と
   の位相差をベースバンド処理回路により検出し、この位
   相差に対応した信号をループフィルタを介して前記電圧
   制御発振器の制御電圧として印加するように構成した搬
   送波再生回路において、前記電圧制御発振器の制御電圧
   を出力する前記ループフィルタに高利得の演算増幅器を
   設け、この演算増幅器にバイアスを与えるバイアス手段
   と、前記電圧制御発振器に対する制御電圧を出力する前
   記ループフィルタの出力電圧が、前記電圧制御発振器の
   予め設定した動作範囲の上限値以上の値を越えるかどう
   かを検出する比較手段と、この比較手段の出力信号によ
   りキックパルスを発生するパルス発生手段と、このキッ
   クパルスにより前記電圧制御発振器の制御電圧を、前記
   設定範囲の下限値以下の値に強制的に変更する制御電圧
   変更手段とを設けたことを特徴とする搬送波再生回路。