JPH10190754A - Ｆｓｋ受信機用中心誤差検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 周波数誤差がシフト周波数に等しい点で検出
能力が無くなるという欠点を解消する。 【解決手段】 従来装置は周波数弁別器１からのＦＳＫ
信号の復調ベースバンド信号を矩形波に整形するため、
通常、コンパレータ２等による波形整形回路が設け、コ
ンパレータ２の入出力信号の振幅を揃えておいてこれら
両者の差を求め、その結果を平滑して誤差を検出してい
る。この方法で前述の欠点が生じるのは、ビット同期信
号でいえば、その中心レベルと整形回路出力レベルが等
しくなるから減算によってゼロになるからである。この
ゼロになるのを防ぐため、ベースバンド信号波形が整形
回路出力波形よりはみ出している波形、またははみ出し
分に対応した波形を補正信号作成回路６で作って加減算
器１１の出力に重畳して解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パケットＦＳＫ
（周波数シフトキーイング）受信機において、ＩＦ（中
間周波）信号の中心周波数誤差を補正するＡＦＣ（自動
周波数制御）回路を構成するため、あるいは復調ベース
バンド信号のバイアス歪みをベースバンド部自体で補正
するための復調信号補正回路を構成するためなどに用い
るものであって、復調ベースバンド信号の中心レベル誤
差を検出する検出回路を構成するための回路構成技術に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＦＳＫ信号はディジタル情報を周波数変
調（情報の“０”を周波数ｆ０で、“１”をｆ１で伝送
する）によって伝送する信号であるから、ＩＦ信号の中
心周波数に誤差があれば復調ベースバンド信号にバイア
ス歪みを生じる。従って、これを避けるためには、この
ベースバンド信号の中心レベルの誤差、すなわち直流オ
フセット成分を検出し、これが無くなるようにＡＦＣ
（自動周波数制御）によって周波数誤差そのものを補正
するか、または、ベースバンド信号自体でこの直流オフ
セットがなくなるよう補正する、といういずれかの方法
で補正する必要がある。しかも、いずれの場合について
も、伝送符号の内容による影響を受けないような特性を
持っている必要がある。これはすなわち、ＡＦＣの場
合、送られてくるｆ０やｆ１の周波数にではなく、その
中心周波数に応答しなければならないことを意味する
が、そうでなければ、たとえば情報の“１”が長く連送
されると、ＡＦＣはｆ１に引き込まれてしまい、多大の
誤符号を発生させる。このため、符号内容による影響を
受けない種々のＡＦＣが考えられてきた。すなわち、復
調ベースバンド信号において、例えば、ａ）正負のピー
ク値を検出し、これをホールドしてその両者の平均値か
ら中心レベル誤差、すなわち直流オフセット成分を検出
する、ｂ）パケットの先頭にビット同期信号（情報の
“０”、“１”の交互の繰り返し）が送られてくるが、
狭帯域伝送を行うためベースバンドでは、通常、正弦波
になっていることを利用して、この正弦波の振動規則か
ら中心レベル誤差を算定する、あるいは、ｃ）復調ベー
スバンド信号とその矩形整形信号を振幅を揃えておいて
比較することによって直流オフセット成分を検出する、
などの方法である。これらの方法において、ａ）では両
ピーク値をホールドしておく必要があるから、“０”ま
たは“１”の連送時間が長くなるとホールド電圧が放電
していく恐れがあり、ｂ）の方法もそのパケットが終了
するまで、算定した中心レベル誤差をホールドしておく
必要があるから、ａ）の場合と同様に長いパケットを用
いる場合、この放電が問題となる。これに対しｃ）の方
法は発明者が以前に提案（特開平７−２３５９５４：Ｆ
ＳＫ受信機用復調補正回路）した方法であって、前２者
のような放電の問題はないが、その後、以下に示すよう
な欠点があることが分かった。

【０００３】特開平７−２３５９５４号による方法にお
ける中心誤差の検出原理を、図１を用いて簡単に説明す
る。この図は先願の図とは若干異なるが、分かり易くす
るため、一部変更してある。図１の（ａ）は検出部の回
路構成を示し、（ｂ）はその各部の波形を示す。（ａ）
の回路構成図において、１は周波数弁別器、２はコンパ
レータ、３は減算器、４は平滑回路、５は信号出力端子
である。入力ＦＳＫ信号は周波数弁別器１で周波数検波
されてベースバンド信号となり、この信号はコンパレー
タ２と減算器３に加えられる。このコンパレータの基準
電圧はゼロボルトであり、その入力ベースバンド信号の
振幅と出力信号の振幅を等しく設定してある。中心誤差
がゼロの場合のこれらの波形を（ｂ）図に示した。減算
器３は（１の波形）−（２の波形）の減算を行う（減算
器入力信号ラインの＋−の記号は＋側の信号から−側の
信号を引くことを意味する）ので、誤差がゼロの場合そ
の出力は（ｂ）図の３に示すようになる。この信号は平
滑回路４で平滑して中心誤差検出出力とするもので、こ
の図から、この方法では伝送符号の内容による影響を受
けないことは明らかであろう。周波数誤差によって、直
流オフセットが生じると、図１（ｂ）において１の波形
が上または下にシフトし、それにつれてゼロクロス点が
変化する。このときの正弦波の半周期分の拡大図を
（ｃ）図に示す。波形１も２も振幅を１とし、オフセッ
ト量αとすれば、ゼロクロス点の位相角は次式の通りで
ある。

【０００４】

【数１】

【０００５】実線および点線の斜線で示した各部分、
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄそれぞれの面積は以下の式のようにな
る。

【０００６】

【数２】

【０００７】減算回路３による減算と平滑回路４による
平滑を行うことは（面積Ａ−面積Ｂ）−（面積Ｃ−面積
Ｄ）を求めることに相当する。この出力は誤差信号とな
るが、これをＳとすれば、上の（４）式より

【０００８】

【数３】

【０００９】となる。これらの式が使えるのはαが０〜
１の範囲内であって、１以上になると、

【００１０】

【数４】

【００１１】となる。αが負の場合は（面積Ｃ−面積
Ｄ）−（面積Ａ−面積Ｂ）に等しいから、単に式
（５）、（６）とも負になり、αの正負の値に対しＳは
奇対称となる。α＞０の値に対するＳの値を計算する
と、図２の点線に示すような曲線（実線のＳ’曲線につ
いては後述）となり、α＝１の点で出力Ｓはゼロになっ
てしまう。これはすなわち、この点で制御不能になるこ
とを示しており、前述した欠点とはこのことを意味して
いる。従って、制御系としては、このゼロ点が生じるこ
とは避けねばならない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、特開平
７−２３５９５４号による方法は伝送符号の内容による
影響を受けないで中心レベル誤差が簡単な回路で検出で
きる、という特長を有するが、この方法は周波数誤差が
ＦＳＫ信号のシフト周波数に等しいところに検出不能点
が生じる。従って、特開平７−２３５９５４号が持って
いる符号内容による影響を受けないという特長を有した
まゝで、この検出不能点を無くして、全範囲にわたって
誤差を検出可能とする回路構成を見い出すことが本発明
の課題である。

【００１３】特開平７−２３５９５４号の方法で誤差の
検出が不能となるのは、誤差周波数がシフト周波数に等
しくなったとき、図３に示すように、Ａの面積とＢの面
積が丁度等しくなるためである。従って、これを解決す
るためには、何らかの方法（この方法には後述のように
種々の方法が考えられる）を用いて、誤差の大きさに応
じて補正信号を加えるようにすればよい。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のＦＳＫ受信機用中心誤差検出回路は、ＦＳ
Ｋ信号を復調したベースバンド信号を、加減算器の加算
入力に加えると共にコンパレータ等の波形整形回路に加
えて矩形波に整形して復調出力とし、この復調出力信号
の振幅を前記ベースバンド信号の振幅を等しくして前記
加減算器の減算入力とし、この加減算器出力を平滑する
誤差検出にあって、この誤差検出動作を補正する回路と
して、ベースバンド信号波形が前記加減算器の減算入力
信号波形よりもはみ出した波形、またはこの波形の整形
波形を前記加減算器のもう一つの加算入力として、この
加減算器出力を平滑することにより、ベースバンド信号
の直流中心レベルを検出するように構成されたことを要
旨とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】先願の特開平７−２３５９５４号
の方法における誤差の検出不能点を無くするには、種々
の方法が考えられることを上述したが、それは図４に示
すように補正信号作成回路６を付加し、図１（ａ）の減
算器３を加減算器に変えて、こゝで補正信号を加算すれ
ばよい。補正信号の作成に種々の方法が考えられるの
で、以下これらの二三の方法について説明する。まずそ
の１の方法について説明する。図５（ａ）はこの説明の
ための回路系統図であり、同図（ｂ）および（ｃ）はそ
の波形図である。図５（ａ）において、１、２、４、５
は図１の場合と同じく周波数弁別器とコンパレータ、平
滑回路および信号出力端子であり、６の点線枠で示す部
分が前述の補正信号を作る回路であって、７、８のコン
パレータ、９、１０の重み回路からなっており、１１は
加減算器である。コンパレータ７は同図（ｂ）に示すよ
うに、コンパレータ２の出力よりも弁別器１の出力が正
電圧になったときだけ正パルス出力を生じ、コンパレー
タ８は、この逆で、コンパレータ２の出力よりも弁別器
１の出力が負電圧になったときだけ負パルス出力を生じ
る。これらコンパレータ出力はそれぞれ重み回路９、１
０を通じて加減算器１１で合成される。このようにすれ
ば、α＝１で図３のようになっても、コンパレータ７か
ら正パルス（この場合にはもはやパルスではなく、デュ
ーティー１００％すなわち直流になっている）が加えら
れるので、ゼロ点はなくなる。重み回路９、１０におけ
る重みは種々の値に選定することができ、図５（ｂ）の
下段にはこの重みを１／２としたときの重み回路出力波
形を示してある。この場合のαに対する平滑回路出力、
すなわち誤差出力をＳ’とすれば、

【００１６】

【数５】

【００１７】となって第３項が補正項であり、Ｋは重み
であって任意の値に設定できるが、いま、Ｋ＝１／２と
して、αに対するＳ’を求めると図２のＳ’のようにな
るから、補正されていることが分かる。αが負のときは
図５（ｃ）のような状況となって、上と同様にして求め
られ、図２のＳ’に対し奇対称の曲線が得られる。

【００１８】α＝１でゼロ点を生じないその２の方法を
説明する。この場合の回路構成図を図６（ａ）に示す。
この図６（ａ）において１２は反転回路、１３はＯＲ回
路、１４は乗算器、１５は加算器であって、その他の１
〜８の回路は図５の同番号のものと同じ回路である。こ
の回路の動作を同図（ｂ）〜（ｄ）を用いて説明する。
（ｂ）図は０＜α＜１の場合の各部波形図であって、同
図の点線波形３は減算器３の出力波形である。このとき
コンパレータ７の出力には７に示す波形のパルスが発生
するので、このパルスをＯＲ回路１３を通じて乗算器１
４に加えれば、図６（ｂ）１４に示す波形の信号が得ら
れる。この信号が補正信号であって、加算器１５におい
て減算器３の出力波形と加算される。α＝１のときは図
６（d）に示すようになるので、減算器出力成分の平滑
出力はゼロとなるが、乗算器からの補正成分があるため
に、総合的に平滑出力がゼロとなることから逃れられ
る。この場合の誤差信号をＳ”とすれば、計算の経過は
省略するが式（８）のようになる。

【００１９】

【数６】

【００２０】Ｋは重みであって任意の値に設定できる
が、Ｋ＝１としてαに対するＳ”を求めると図２のＳ”
に示すようになる。αの負側についても、図６（ｂ）に
示すようになることから、同様にして補正信号が得られ
ることが分かる。

【００２１】次にその３の方法について説明する。この
方法の回路構成を図７（ａ）に示す。図中６の補正信号
作成回路は同図（ｃ）に示すような入出力特性を持つク
リップ回路であって、入力信号が±１以上でないとその
出力にあらわれない。信号振幅は同図実線で示すよう
に、Ｐ−Ｐ（ピークツウピーク）がこの±１になるよう
に設定してあるので、直流オフセットがあると同図点線
波形で示すように、±１からはみだした部分だけが出力
にあらわれる。このようなクリップ特性は同図（ｂ）に
示すようにシリコンエピタキシャルダイオード等、低電
圧部に死帯域を有する素子を逆向きで並列に接続すれ
ば、約±０．６vの死帯域が得られるので、特にバイア
ス電源を使用しなくてもよいというメリットがあるか
ら、上記の±１をこの±０．６vに合わせておけばよ
い。この補正信号作成回路６の出力信号は、図６の乗算
器１4の出力とまったく同じであるから、誤差信号は式
（８）がそのまゝ使用できる。以上、誤差信号を得るた
めの三つの方法について説明した。先願の特開平７−２
３５９５４号に対する補正回路は、この他にももちろん
考えられるであろうが、要はこの補正回路の特性とし
て、入力信号振幅が±１の範囲内にあるときは出力はゼ
ロであり、直流オフセットが大きくなると共に、その大
きさに応じた出力が生じるよう構成されていればよい。

【００２２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、先願特開
平７−２３５９５４号はＦＳＫ信号の中心周波数誤差を
変調符号の内容による影響を受けないで検出できる優れ
た方法であるが、中心周波数誤差がシフト周波数に等し
い点で誤差出力がゼロになる、すなわち誤差検出不能点
があるという欠点がある。本発明はこの先願の特長を生
かしながら、その欠点を克服したもので、全入力範囲に
対して中心誤差が検出可能となるので、この出力を用い
てＡＦＣやベースバンドでの補正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】先願の特開平７−２３５９５４号における動作
を説明するための回路系統図および各部波形図である。

【図２】図１の回路および本発明の回路における誤差検
出特性である。

【図３】図１の回路の欠点を説明するための波形図であ
る。

【図４】本発明の原理および実施の形態を説明するため
の回路系統図である。

【図５】本発明によるその１の方法を示す回路構成図、
およびその動作を説明するための波形図である。

【図６】本発明によるその２の方法を示す回路構成図、
およびその動作を説明するための波形図である。

【図７】本発明によるその３の方法を示す回路構成図、
およびその動作を説明するための波形図である。

【符号の説明】

１ 周波数弁別器 ２ コンパレータ ３ 減算器 ４ 平滑回路 ５ 信号出力端子 ６ 補正信号作成回路 ７ コンパレータ ８ コンパレータ ９ 重み回路 １０ 重み回路 １１ 加減算器

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年３月３１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】

【発明の実施の形態】先願の特開平７−２３５９５４号
の方法における誤差の検出不能点を無くするには、種々
の方法が考えられることを上述したが、それは図４に示
すように補正信号作成回路６を付加し、図１（ａ）の減
算器３を加減算器に変えて、こゝで補正信号を加算すれ
ばよい。補正信号の作成に種々の方法が考えられるの
で、以下これらの二三の方法について説明する。まずそ
の１の方法について説明する。図５（ａ）はこの説明の
ための回路系統図であり、同図（ｂ）および（ｃ）はそ
の波形図である。図５（ａ）において、１、２、４、５
は図１の場合と同じく周波数弁別器とコンパレータ、平
滑回路および信号出力端子であり、６の点線枠で示す部
分が前述の補正信号を作る回路であって、７、８のコン
パレータ、９、１０の重み回路からなっており、１１は
加減算器である。コンパレータ７は同図（ｂ）に示すよ
うに、コンパレータ２の出力が正の時、この信号よりも
弁別器１の出力が正電圧になったときだけ正パルス出力
を生じ、コンパレータ８は、この逆で、コンパレータ２
の出力が負の時、この信号よりも弁別器１の出力が負電
圧になったときだけ負パルス出力を生じる。これらコン
パレータ出力はそれぞれ重み回路９、１０を通じて加減
算器１１で合成される。このようにすれば、α＝１で図
３のようになっても、コンパレータ７から正パルス（こ
の場合にはもはやパルスではなく、デューティー１００
％すなわち直流になっている）が加えられるので、ゼロ
点はなくなる。重み回路９、１０における重みは種々の
値に選定することができ、図５（ｂ）の下段にはこの重
みを１／２としたときの重み回路出力波形を示してあ
る。この場合のαに対する平滑回路出力、すなわち誤差
出力をＳ’とすれば、

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】Ｋは重みであって任意の値に設定できる
が、Ｋ＝１としてαに対するＳ”を求めると図２のＳ”
に示すようになる。αの負側についても、図６（ｃ）に
示すようになることから、同様にして補正信号が得られ
ることが分かる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＦＳＫ信号を復調したベースバンド信号
   を、加減算器の加算入力に加えると共にコンパレータ等
   の波形整形回路に加えて矩形波に整形して復調出力と
   し、この復調出力信号の振幅を前記ベースバンド信号の
   振幅を等しくして前記加減算器の減算入力とし、この加
   減算器出力を平滑する誤差検出にあって、この誤差検出
   動作を補正する回路として、ベースバンド信号波形が前
   記加減算器の減算入力信号波形よりもはみ出した波形、
   またはこの波形の整形波形を前記加減算器のもう一つの
   加算入力として、この加減算器出力を平滑することによ
   り、ベースバンド信号の直流中心レベルを検出するよう
   に構成されたことを特徴とするＦＳＫ受信機用中心誤差
   検出回路。