JPH10271172A - 周波数弁別回路 - Google Patents

周波数弁別回路

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JPH10271172A
JPH10271172A JP9087662A JP8766297A JPH10271172A JP H10271172 A JPH10271172 A JP H10271172A JP 9087662 A JP9087662 A JP 9087662A JP 8766297 A JP8766297 A JP 8766297A JP H10271172 A JPH10271172 A JP H10271172A
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JP
Japan
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pulse
signal
output
circuit
frequency
Prior art date
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JP9087662A
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English (en)
Inventor
Kazuo Kawai
一夫 川井
Hideji Nakamura
秀司 中村
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Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Publication date
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 100KHz程度より低い周波数帯での動作
に適した周波数弁別器を、インダクタや遅延素子等を使
用せず、半導体集積化による小型化が可能で、簡単な回
路で構成する方法はまだ見出されていない。このような
低い周波数での動作に適した、簡単な回路で構成できる
周波数弁別器を提供する。 【解決手段】 FM信号またはFSK信号の復調におい
て、リミッタ出力パルスの立ち上がりでパルス発生器の
出力パルスを立ち上げ、そのパルス長を、中心周波数の
ほぼ2分の1周期に等しい長さに設定しておき、このパ
ルスの立ち下がりと前記リミッタ出力パルスの立ち下が
りとによって、この両パルス長の時間差に比例したパル
ス信号を作成し、これを平滑することによって、復調出
力を得るよう構成されたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、周波数変調(Freq
uency Modulation:以下FMと略記)信号を復調するた
めの復調回路、すなわち周波数弁別回路(周波数検波
器)の回路構成技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から種々の周波数弁別回路が使用さ
れているが、その代表的なものとして、つぎのようなも
のがある。すなわち 1)同調回路による離調型、位相型 2)Differential Peak 検波型、Quadrature型 3)遅延検波型 4)PLD(Phase Locked Detector) 型 5)Zero Crossing 型 6)Cycle Counting 型 7)2軸検波型 8)信号周期判定型 等である。1)〜4)および7)は主として無線受信機等にお
いて、数100KHz程度より高い周波数で使用され、
5),6) は音声帯域等の比較的低い周波数で使用されるこ
とが多い。
【0003】1),2) は同調回路を利用するので搬送波周
波数が低い場合、L、C等の同調素子が大きくなる。3)
も搬送波周波数が低い場合遅延素子が大きくなる。4)は
VCO(電圧制御発振器)や位相検波器を必要とするの
で、DSP(Digital SignalProcessor)化するかアナ
ログLSI化すればよいが、そうでなければ回路規模が
大きくなる。5)は音声級回線用MODEM(Modulator
and Demodulator の略)の場合のように音声帯域程度の
低い周波数でなければ効率が悪い、6)はそのシンボル内
のサイクル数をカウントするので、低い周波数で使用す
るとともに、ビット同期回路を先に動作させておかなけ
ればならない不利がある。7)は中心周波数にたいする2
軸成分を検出し、その両者の位相差を比較しなければな
らないから、FSK(Frequency Shift Keying)信号用
復調回路は比較的簡単に構成できるが、FM信号を復調
するためには2系統の微分回路や乗算回路を必要とする
から回路規模が大分大きくなる。8)には本発明者らが提
案した方式「FSK信号復調回路」があるが、受信信号
の周期を基準信号の周期と比較し、それらの差分を判定
して復調するもので、回路構成は簡単であるが、後述の
ように、このまゝではFM信号の復調には適さない、と
いうように各方式にはそれぞれ長短がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述の各方式を比較す
れば、100KHz程度より低い周波数帯での動作に適
し、インダクタや遅延素子を必要とせず、二三の小規模
IC(集積回路)程度で構成できる簡単な周波数弁別器
は見当たらない。
【0005】周波数弁別器は、もちろんFM信号を復調
するためのものであることは云うまでもない。しかしF
SK信号の場合でも変調指数が小さくなると、瞬時周波
数の動きがアナログ的になってくるので、直線特性の周
波数弁別器が必要となる。
【0006】したがって、こゝで目的としているような
周波数弁別器が実現できれば、赤外線通信等によるFM
信号や、変調指数の小さいFSK信号の復調において効
果的であり、また音声級回線用MODEMのFSK信号
復調回路についても、一層の小型化、効率的な回路構成
が可能となる。したがって、この100KHz程度の周
波数より低い周波数で動作可能で、回路構成の簡単な周
波数弁別器を見いだすことが課題である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明周波数弁別回路
は、FM信号またはFSK信号の復調において、リミッ
タ出力パルスの立ち上がりでパルス発生器の出力パルス
を立ち上げ、そのパルス長を、中心周波数のほぼ2分の
1周期に等しい長さに設定しておき、このパルスの立ち
下がりと前記リミッタ出力パルスの立ち下がりとによっ
て、この両パルス長の時間差に比例したパルス信号を作
成し、これを平滑することによって、復調出力を得るよ
う構成されたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】説明を容易にするためと、本発明
は本発明者らが提案した「FSK信号復調回路」を基と
しているので、まずこの回路について説明する。
【0009】図1、図2は先願で提案した2種類のFS
K信号復調回路のそれぞれ回路系統図(a) 、およびその
動作説明のための波形図(b) である。
【0010】図1において、1はFSK信号の入力端
子、2はリミッタ(振幅制限器)、3はパルス発生器、
4はフリップフロップ回路、9は出力端子である。
【0011】こゝでのFSK信号は、情報の“0”は周
波数f0 (60KHz)で、情報の“1”は周波数(3
0KHz)で伝送されるものとしている。
【0012】図1(a) の回路の動作を同図(b) の波形図
を用いて説明する。(b) 図右端のH、Lは論理レベルの
HighおよびLowを示す。パルス発生器3は、リミ
ッタ出力波形(矩形パルス波形になっているものとす
る)の立ち上がりエッジで立ち上がり、そのパルス長
は、f0 =60KHz、f1 =30KHzの場合、両者
の各半周期の中央値である12.5μsに設定されてい
る。リミッタ出力波形およびパルス発生器3の出力波形
でフリップフロップ回路4を駆動するが、この回路は同
図(b) に示すように、パルス発生器3の出力波形3′の
立ち下がりエッジでリミッタ2の出力波形2′の状態
(データ:D)をラッチするよう構成されている。f1
の場合、波形2′はまだHレベルであるので、このレベ
ルがラッチされてフリップフロップ回路4出力は、(b)
図の4′に示すようにHレベルになる。f0 のときは、
2″に示すようにすでにLレベルになっているのでこの
レベルがラッチされて、フリップフロップ回路4出力
は、同図4″に示すように、Lレベルとなる。すなわち
信号周期が基準周期より早いか遅いかが判定されるの
で、これでFSK信号は復調されたことになる。
【0013】つぎに図2の場合について説明する。図2
(a) では、フリップフロップ回路4はRS(リセット/
セット)フリップフロップであって、その出力はローパ
スフィルタ7を通じてコンパレータ10にくわえられ
て、基準電圧発生器11の基準電圧と比較されて復調出
力となる。リミッタ2およびパルス発生器3は図1の場
合と同じものである。フリップフロップ回路4は図2
(b) に示すように、パルス発生器3の出力波形3′の立
ち下がりエッジで立ち下がり、リミッタ2の出力波形
2′の立ち下がりエッジで立ち上がるよう構成されてい
る。
【0014】したがって、f1 が来たときのフリップフ
ロップ回路4の出力波形は4′に示すように、デューテ
ィファクタが大きい値のパルス列となり、f0 が来たと
きのフリップフロップ回路4の出力波形は4″に示すよ
うに、デューティファクタが小さい値のパルス列とな
る。これらの波形はつぎのローパスフィルタ5で平滑さ
れるので、f1 が来たときは同図5′の1点鎖線に示す
ようにHighレベルに近い高電圧を生じ、f0 が来た
ときは同図5″の1点鎖線に示すように、Lowレベル
に近い低電圧を生じる。ローパスフィルタ5の平滑出力
は、H、L両レベルの中心に相当する電圧を基準とし
て、コンパレータ6において比較されて復調出力とな
る。
【0015】以上の説明から分かるように、FSK信号
のf1 、f0 に応じてローパスフィルタの出力電圧は、
ほゞHレベルまたはLレベルになるから、FSK信号を
復調することができる。
【0016】図1、図2の各復調回路の復調特性(入力
信号周波数対出力電圧特性)は、それぞれ図3(a) およ
び(b) にしめすような形になる。
【0017】これら特性のまゝでは、いずれも復調特性
は直線ではないので、FM信号の復調には使用できない
ことは明らかである。しかし、これら両者の回路構成は
極めて簡単であることから、この回路を基にして、(b)
図の中心周波数における跳躍部分をなくして、上下の特
性が直線状につながるように改善できれば、FM信号の
復調が可能な回路が構成できることになる。
【0018】この改善をおこなうには、図3(a) の論理
反転信号(図3(c) の点線で示す)を(b) 特性の信号に
くわえればよい。この操作によって図3(c) の実線で示
すように、直線の復調特性がえられる。
【0019】
【実施例】以下、この改善をほどこした本発明の一実施
例について、図面を用いて説明する。
【0020】図4は、この説明のための回路構成図であ
る。
【0021】図4において、1はFM信号の入力端子、
2はリミッタ(振幅制限器)、3はパルス発生器、4は
RSフリップフロップ回路、5はDタイプのフリップフ
ロップ回路、6は加算器、7はローパスフィルタ、8の
点線枠は6と7の合成回路、9は出力端子である。
【0022】図4の回路において、フリップフロップ回
路4および5までの動作は、図1、図2の場合と全く同
一であるから、この部分についての説明は省略する。
【0023】フリップフロップ回路4および5の出力は
加算器6で加算されるが、この時、加算出力が図3(c)
に示す直線になるように、フリップフロップ回路5の方
は反転出力がとりだされる。この加算器出力は、ローパ
スフィルタ7をつうじて出力端子9にあたえられる。こ
れによって、前述の説明から明らかなように、直線特性
の周波数弁別器がえられる。
【0024】加算器6とローパスフィルタ7は、ほとん
どの場合、図5に示すような、抵抗とキャパシタによる
簡単な回路で充分であろう。
【0025】以上の説明で明らかなように、本復調回路
の周波数精度はパルス発生器の精度にかゝっている。そ
こで若干この精度について考察してみることにする。
【0026】パルス発生器3の発生パルス長は、前述の
例では、1/60K=16.7μsと1/120K=
8.3μsの中心である12.5μsであった。この場
合には前後に4.17μsの余裕があり、これは12.
5μsにたいし±33.3%のマージンになる。したが
って、このマージンの大部分を雑音の方に振り向けるた
めには、判定回路の精度をこの1/10程度にすること
が望ましい。この観点からみれば、高精度のパルス発生
器でなくても部品精度と電源電圧に留意すれば、ワンシ
ョットマルチバイブレータ(One Shot Multivibrator)
でも数%程度の精度には納められるであろう。しかし、
0 とf1 がかなり接近して、たとえば40KHzと4
5KHzの場合には、12.5μsと11.1μsの中
心である11.8μsに設定しなければならないから、
マージンは±6%ということになる。したがって、この
場合にはもっと高精度のパルス発生器が必要になるが、
これにたいしては、たとえば水晶発振器駆動によるIC
分周器で発生させることができるから、ワンショットマ
ルチバイブレータ(One Shot Multivibrator)と大差な
い回路規模で実現できるし、また、リミッタ、パルス発
生器、二つのフリップフロップをまとめて、集積化する
ことも可能である。
【0027】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、一般市販の汎用IC二三個による簡単な回路で
FM信号を能率よく忠実に復調することができるので、
音声級回線用MODEMや赤外線データの受信におい
て、構造簡単で小形の復調回路を構成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基となった回路構成図およびその波形
【図2】本発明の基となった回路構成図およびその波形
【図3】図1および図2の回路の復調特性図
【図4】本発明の一実施例を示す回路構成図
【図5】図4の加算器とローパスフィルタの簡単化回路
【符号の説明】
1 FM信号入力端子 2 リミッタ 3 パルス発生器 4 フリップフロップ回路 5 フリップフロップ回路 6 加算器 7 ローパスフィルタ 8 加算器+ローパスフィルタ 9 出力端子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 FM信号またはFSK信号の復調におい
    て、リミッタ出力パルスの立ち上がりまたは立ち下がり
    でパルス発生器の出力パルスを立ち上げまたは立ち下
    げ、そのパルス長を、中心周波数のほぼ2分の1周期に
    等しい長さに設定しておき、このパルスの立ち下がりま
    たは立ち上がりと前記リミッタ出力パルスの立ち下がり
    または立ち上がりとによって、この両パルス長の時間差
    に比例したパルス信号を作成し、これを平滑することに
    よって、復調出力を得るよう構成されたことを特長とす
    る周波数弁別回路。
  2. 【請求項2】 FM信号またはFSK信号の復調におい
    て、リミッタ出力パルスの立ち上がりまたは立ち下がり
    でパルス発生器の出力パルスを立ち上げまたは立ち下
    げ、そのパルス長を、中心周波数のほぼ2分の1周期に
    等しい長さに設定しておき、このパルスの立ち下がりま
    たは立ち上がりで前記リミッタ出力パルスの状態をラッ
    チするとともに、パルス発生器出力パルスの立ち下がり
    または立ち上がりと、前記リミッタ出力信号の立ち下が
    りまたは立ち上がりでRSフリップフロップ回路を駆動
    することによって、両パルス長の時間差に対応したデュ
    ーティーファクタのパルス信号を作成し、このパルスと
    前記ラッチ信号の反転信号とを加え、これを平滑するこ
    とによって、直線状の復調特性が得られるよう構成され
    たことを特長とする周波数弁別回路。
JP9087662A 1997-03-19 1997-03-19 周波数弁別回路 Pending JPH10271172A (ja)

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