JPS5853870B2 - デッカ受信装置の位相比較方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は逓倍器を必要としない改良されたデツカ受信装
置の位相比較方式に関するものである。

デツカ航法システムは、送信周波数が一定の基本周波数
ｆに対して互に高調波関係にある主局６ｆと２または３
の従局５ｆ、８ｆおよび９ｆの電波を、船舶、航空機等
の移動体に３いて受信し、主従両局信号間の位相差を測
定して等位相差双曲線を求め、このようにして求められ
た２または３の双曲線の交点から、移動体の位置を決定
する無線航法方式である。

移動体のデツカ受信装置にかいては、各局の高調波関係
にあるが異なる周波数の送信信号の位相差を求めるため
、受信増幅の後、受信信号をそれぞれの受信信号の最小
公倍数の周波数に逓倍して、同一周波数の信号になるよ
うに変換を行なってから、位相弁別器によって位相差を
求める。

例えば主局の周波数が６ｆであり、従局の周波数が５ｆ
であった場合、最小公倍数の周波数３Ｏｆになるように
、それぞれ５逓倍または６逓倍を行なって、得られた信
号について位相比較を行なって位相差を求める。

このように従来のデツカ装置にち・いて一般に用いられ
てきた位相比較方式は、−ヒ述のごとき最小公倍数の周
波数斗で受信信号を逓倍して位相比較する方式であった
。

第１図は従来のデツカ受信装置にむける位相比較方式の
構成を示すブロック図である。

同図において、１は受信空中線、２．３は高周波増幅器
、４．５は混合回路、６は局発原振回路、７はＭ分周む
よびパルス整形回路、８．９は逓倍器、１０．１１は中
間周波増幅器、１２．１３は位相差検出回路、１４．１
５は電圧制御発振器、１６．１７は低域フィルタ、１８
．１９は逓倍器、２０は位相差検出回路、２１は位相差
指示器である。

第１図に釦いて空中線１の受信入力は高周波増幅器２．
３に加えられる。

高周波増幅器２．３はそれぞれ例えば主局の信号ｍｆ（
ｍは逓倍次数、ｍ＝６）、従局の周波数ｎｆ（ｎは逓倍
次数、ｎ＝５，８，９）を選択的に増幅してそれぞれ混
合器４，５に加える。

ここでｆは受信波の基本周波数（Ｉｆ二１４ ＫＨｚ
）である。

局発原振回路６は１１（Ａは局発信号の基本周波数、Ｍ
は逓倍次数）の周波数の信号を発生する。

Ｍ分周器よびパルス整形回路７は信号ＭＡをＭ分周しパ
ルス整形して周波数Ａのパルス信号を発生する。

逓倍回路８，９はそれぞれパルス信号Ａをｍ逓倍、ｎ逓
倍してそれぞれｍＡ、ｎＪの周波数の信号を発生し、そ
れぞれ混合器４．５に加える。

混合器４．５はそれぞれ差周波数の信号ｍＦ＝ｍＪ−ｍ
ｆ、ｎＦ＝ｎＪ−ｎｆをとり出してそれぞれ中間周波増
幅器１０．１１に加える。

ここでＦは中間周波数の基本周波数（従来方式では１Ｆ
＝１６ ＫＨｚ ）であり、Ｆ＝Ａ−ｆの関係にある。

中間周波増幅器１０．１１はそれぞれ中間周波数信号ｍ
Ｆ、ｎＦを増幅して、それぞれ位相差検出回路１２．１
３に加える。

位相差検出回路１２．１３はそれぞれ中間周波数信号ｍ
Ｆ、ｎＦを、それぞれ電圧制御発振器１４の発生した周
波数ｍＦの信号釦よび電圧制御発振器１５０発生した周
波数ｎＦの信号と位相比較してそれぞれの位相差に対応
した信号を発生する。

位相差検出回路１２．１３のそれぞれの位相差出力信号
はそれぞれ低域フィルタ１６．１７を経て平滑化された
のち、それぞれ電圧制御発振器１４．１５に帰還され、
それぞれの位相差出力が零に近づくように発振周波数の
制御が行われる。

このようにして電圧制御発振器１４．１５のそれぞれの
出力ｍＦ、ｎＦはそれぞれ中間周波数信号ｍＦ、ｎＦに
位相同期される。

位相差検出回路１２、電圧制御発振器１４釦よび低域フ
ィルタ１６、位相差検出回路１３、電圧制御発振器１５
および低域フィルタ１７はそれぞれ狭帯域の可変周波数
能動フィルタ（トラッキングループフィルタ）として動
作している。

電圧制御発振器１４．１５の出力信号ｍＦ、ｎＦはそれ
ぞれ逓倍器１８．１９にむいてｐ逓倍またはｑ逓倍され
て、それぞれｍｐＦ、ｎｑＦの周波数を有する信号を発
生する。

ここで基本周波数Ｆに対する倍率ｍｐ−ｎｑになるよう
に選ばれている。

信号ｍｐＦ、ｎｑＦは位相差検出回路２０において位相
比較されて位相差に応じた出力を発生し、位相差指示器
２１はこれを指示する。

第２図は第１図に示された従来方式に釦ける各部信号の
周波数と位相関係を示す波形図である。

同図にトいてす、ｄはそれぞれ電圧制御発振器１４．１
５の出力信号ｍＦ、ｎＦを示し、ａ、 ｃはそれぞれ出
力信号ｍＦ、ｎＦが逓倍されて生じた信号ｍｐＦ、ｎｑ
Ｆを示している。

第３図に唱いて、信号ｍｐＦとｒｒＬＦ、および信号ｎ
ｑＦとｎＦ の周波数と位相関係は逓倍回路によって定
１す、逓倍回路のフィルタが変動しなければ不変である
。

このように従来方式にむける位相比較方法は最小公倍数
の周波数１″ｃ逓倍してから位相比較を行なう方法であ
る。

このような方法は次のような欠点を有するものである。

（１）温度変化および経年変化に伴なう位相ドリフトを
生じやすい。

すなわち周波数逓倍を行なう場合は、通常、基本波をパ
ルス波形に変換したのちその高調波成分中から所望の高
調波に同調したフィルタを経て所要の信号を取出す。

従ってフィルタ（通常はＬＣフィルタである）の温度変
化および経年変化に基づく同調周波数の変化に伴って、
位相ドリフトを生じることが避けがたい。

（２）高価でありかつ小形化が困難である。

上述の高調波信号抽出用のフィルタは、正確な位相調整
を必要とするため、通常、可変同調形フィルタを使用し
て、出力の振幅と位相を調整して所望の特性を得ている
。

従って無調整化は至難であり、かつ高価なものになる。

またフィルタの寸法は使用周波数によって異なるが、本
方式では長波帯の周波数を使用するため、小形化するこ
とが困難である。

本発明はこのような従来技術の欠点を除去しようとする
ものであって、その目的は電圧制御発振器または電圧制
御移相器を含む可変周波数能動フィルタと分周回路とを
組合せて用いることによ妙、周波数逓倍を行なうことな
く位相比較を行なうことができる方式を提供することに
ある。

この目的を達成するため本発明のデツカ受信装置の位相
比較方式に釦いては、電圧制御発振器、または電圧制御
発振器の信号を移相する電圧制御移相器と該電圧制御発
振器または電圧制御移相器の出力信号を分周する分周器
とを含み、該分周器の出力信号と受信信号とを位相比較
してその位相差出力により前記電圧制御発振器または電
圧制御移相器を制御して受信信号と一定の位相関係にあ
る逓倍波を発生する能動フィルタを主局用あ・よび従局
用として具え、該主局用釦よび従局用能動フィルタにむ
ける電圧制御発振器または電圧制御移相器の出力信号を
そのｔｉｔたは前記能動フィルタのループ内に含まれる
分周器を経て取り出して位相を比較して主局信号と従局
信号の間の位相差を検出することを特徴としている。

以下実施例について説明する。

第３図は本発明のデツカ受信装置の位相比較方式の一実
施例の構成を示すブロック図である。

同図にむいて第１図の場合と同じ構成部分は同じ符号で
示されている。

２２．２３は電圧制御発振器、２４．２５は分周回路で
ある。

第３図に釦いて受信入力から中間周波増幅器１０．１１
の出力１での構成釦よび動作は、第１図の場合と同様で
ある。

電圧制御発振器２２．２３はそれぞれｍｐＦ、ｎｑＦの
周波数の信号を発生し、これらの信号はそれぞれ分周回
路２４．２５に加えられて、それぞれｐ分周、ｑ分周さ
れて、それぞれ出力ｍＦ、ｎＦを生じる。

位相差検出回路１２は分周器２４の出力と中間周波増幅
器１０の出力ｍＦとを比較して位相差に応じた出力を生
じる。

この出力は低域フィルタ１６を経て平滑化されて電圧制
御発振器２２に帰還されて位相差出力が零に近づくよう
に発振周波数の制御が行なわれて、電圧制御発振器２２
の出力ｍｐＦは中間周波信号ｍＦと位相同期される。

電圧制御発振器２２、分周回路２４、位相差検出回路１
２、低域フィルタ１６は第１図の場合と同様に狭帯域の
可変周波数能動フィルタとして動作する。

同様にして電圧制御発振器２３、分周回路２５、位相差
検出回路１３、低域フィルタ１７は狭帯域の可変周波数
能動フィルタを形成し、電圧制御発振器２３は中間周波
増幅器１１の出力ｎＦと位相同期した周波数ｎｑＦの出
力を生じる。

ここで信号ｍｐＦと信号ｎｑＦとの間で基本周波数Ｆに
対する倍率ｍｐ＝ｎｑとなるように選ばれている。

位相差検出回路２０は電圧制御発振器２２の出力ｍｐＦ
と、電圧制御発振器２３の出力ｎｑＦ とを位相比較し
て位相差に応じた出力を発生し、位相差指示器２１はこ
れを指示する。

第４図は第３図に示された本発明の方式にち・ける各部
信号の周波数と位相関係を示す波形図である。

同図にち−いてａは電圧制御発振器２２または２３の出
力信号波形、ｂは電圧制御発振器出力信号を方形波に変
換した信号波形、Ｃは分周器２４捷たは２５の出力信号
波形、ｄは分周器出力信号波形の正弦波成分を示してい
る。

位相差検出回路１２寸たは１３に耘ける位相比較は、第
４図Ｃに示された分周器出力信号または同図ｄに示され
たその正弦波成分と中間周波出力信号との間で行なわれ
、その結果によって電圧制御発振器を制御して第４図ａ
に示された出力信号の周波数を変化させて、分周器出力
信号またはその正弦波成分を中間周波信号に位相同期さ
せる。

ここで第４図すに示された分周前の信号と同図Ｃに示さ
れた分周後の信号との位相関係は、分周器の動作開始時
の状態によって定１す、動作途中で変ることはない。

このため電源投入ごとに分周前の信号と分周後の信号と
の位相関係は変化することが考えられるが、その変化の
度合いは、分周前信号の位相で２π（ｒａｄ）ｔたは】
サイクルの整数倍で変化する。

しかしながら主局と従局間の受信信号の位相差は、第４
図ａに示された電圧制御発振器出力信号または同図すに
示された方形波信号に相当する信号の間の１サイクルの
範囲内で測定されるため、これらの信号が１サイクルの
整数倍でその位相が変化しても測定には何ら支障なく、
また測定誤差を生じることもない。

このように能動フィルタを構成する電圧制御発振器の発
振周波数を中間周波数の整数倍の比較周波数（ｍｐＦｔ
たはｎｑＦ）としたことによって逓倍器を使用すること
なく、主従両局の信号の位相比較を行なうことができる
。

第５図は本発明のデツカ受信装置の位相比較方式の他の
実施例の構成を示すブロック図である。

同図において３１は受信空中線、３２．３３は高周波増
幅器、３４．３５は混合回路、３６．３Ｔは分周回路、
３８．３９は中間周波増幅器、４０．４１は位相差検出
回路、４２は混合回路、４３は電圧制御発振器、４４は
基準発振器、４５は分周回路、４６は低域フィルタ、４
７は逓倍器、４８は電圧制御移相器、４９は分周回路、
５０は低域フィルタ、５１は位相差検出回路、５２は位
相差指示器、５３は可変周波数発振器、５４は混合回路
、５５は帯域フィルタ、５６は可変分周回路、５７は受
信チェーン設定器、５８は固定分周回路、５９は位相差
検出回路、６０は低域フィルタである。

第５図にち−いて空中線３１の受信入力（主局６ｆ、従
局５ｆ）は、それぞれ高周波増幅器３２．３３で増幅さ
れ、それぞれ混合回路３４．３５に勢いてそれぞれ分周
器３６．３７で発生した局発信号６Ａ、５Ａと混合され
て、中間周波数信号としてそれぞれ６Ｆ、５Ｆを生じる
。

これらの中間周波数信号はそれぞれ中間周波増幅器３８
．３９で増幅されたのちそれぞれ位相差検出回路４０．
４１へ加えられる。

一方、混合回路４２は電圧制御発振器４３の信号ｆ と
基準発振器４４の信号ｆＲとを混合して差周波数の信号
１０８０Ｆを発生する。

信号１０８０Ｆは分周回路４５で１８０分周されて信号
６Ｆを生じ位相差検出回路４０へ加えられる。

位相差検出回路４０は両信号を比較して位相差に応じた
出力を発生し、この出力は低域フィルタ４６を経て電圧
制御発振器４３に帰還されてその発振周波数を制御する
。

電圧制御発振器４３、混合回路４２、分周器４５、位相
差検出回路４０、低域フィルタ４６は第３図の場合と同
様な狭帯域の可変周波数能動フィルタを構成している。

また混合回路４２の出力信号１０８０Ｆは逓倍器４７に
むいて４逓倍されて信号４３２０Ｆを生じる。

信号４３２０Ｆは電圧制御移相器４８に加えられて（１
４４±１）分周されて出力信号３０Ｆを生じる。

出力信号３０Ｆは分周回路４９において６分周されて出
力信号５Ｆを生じ、位相差検出回路４１に加えられる。

位相差検出回路４１は両信号を比較して位相差に応じた
出力を発生し、この出力は低域フィルタ５０を経て電圧
制御移相器４８に帰還されてその分周比を制御し、結果
的に出力周波数を制御する。

電圧制御移相器４８、分周回路４９、位相差検出回路４
Ｌ低域フイルタ５０は同様に狭帯域の可変周波数能動フ
ィルタを構成している。

分周回路４５にトける３６分周出力３０Ｆと電圧制御移
相器４８の出力信号３０Ｆとは位相差検出回路５１にむ
いて位相比較されて位相差に応じた出力を生じ、位相差
指示器５２はこれを指示する 可変周波数発振器５３は局発周波数信号 １０８０Ｊを発生する。

この信号は混合回路５４に釦いて基準発振器４４の信号
と混合され、帯域フィルタ５５で所望の周波数帯を選択
的にとり出したのち可変分周回路５６で分周する。

１Ａ変分周回路５６０分周比は受信チェーン設定器５７
によって外部的に設定され得る。

一方、固定分周回路５８は基準発振器４４の出力信号ｆ
Ｒを固定分周比で分周する。

両分周回路の出力信号は位相差検出回路５９で位相比較
されて位相差に応じた出力を生じる。

この出力は低域フィルタ６０を経て可変周波数発振器５
３の発振周波数を制御して基準発振器４４に位相同期さ
せる。

このように可変周波数発振器５３を含むループはシンセ
サイザ回路を構成し受信チェーンに対応して一定周波数
間隔て局発周波数信号を発生する。

可変周波数発振器５３の発生した局発周波数信号］ ０
８０Ｊは、分周回路３６で１８０分周され、捷た分周回
路３７で２１６分周されてそれぞれ６Ａ、５Ａの信号を
発生し、前述のようにそれぞれ混合回路３４．３５に加
えられる。

第５図に示された実施例にむいて、信号ｆｖは第３図の
実施例における信号ｍｐＦに相当している。

しかしながら本実施例の方式にむいては、選択度向上の
目的から中間周波数を著しく低く選定しているので、局
発基準信号ｆＲの周波数ドリフトが問題になるため、信
号ｆＲとｆｖのビート差から信号ｍＦ（６Ｆ）、ｍｐＦ
（３０Ｆ）を得るように構成することによってこれを解
決している。

以上説明したように本発明のデツカ受信装置の位相比較
方式によれば、逓倍回路を使用しないことによって回路
を無調整化できるとともに、分周に伴なう位相変化が極
めて小さい（通常ディジタルＩＣの温度変化による立下
り、立下り遅延時間変化は非常に小さい）ので、安定度
の極めて高い位相比較方式が実現でき、しかも安価であ
り、優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のデツカ受信装置にむける位相比較方式の
構成を示すブロック図、第２図は第１図の方式にむける
各部信号の周波数と位相関係を示す波形図、第３図は本
発明のデツカ受信装置の位相比較方式の一実施例の構成
を示すブロック図、第４図は第３図の方式における各部
信号の周波数と位相関係を示す波形図、第５図は本発明
のデツカ受信装置の位相比較方式の他の実施例の構成を
示すブロック図である。 １・・・受信空中線、２．３・・・高周波増幅器、４．
５・・・混合回路、６・・・局発原振回路、７・・・Ｍ
分周およびパルス整形回路、８．９・・・逓倍器、１０
．１１・・・中間周波増幅器、１２．１３・・・位相差
検出回路、１４．１５・・・電圧制御発振器、１６．１
７・・・低域フィルタ、１８．１９・・・逓倍器、２０
・・・位相差検出回路、２１・・・位相差指示器、２２
．２３・・・電圧制御発振器、２４．２５・・・分周回
路、３１・・・受信空中線、３２．３３・・・高周波増
幅器、３４．３５・・・混合回路、３６．３７・・・分
周回路、３８．３９・・・中間周波増幅器、４０．４１
・・・位相差検出回路、４２・・・混合回路、４３・・
・電圧制御発振器、４４・・・基準発振器、４５・・・
分周回路、４６・・・低域フィルタ、４７・・・逓倍器
、４８・・・電圧制御移相器、４９・・・分周回路、５
０・・・低域フィルタ、５１・・・位相差検出回路、５
２・・・位相差指示器、５３・・・可変周波発振器、５
４・・・混合回路、５５・・・帯域フィルタ、５６・・
・可変分周回路、５７・・・受信チェーン設定器、５８
・・・固定分周回路、５９・・・位相差検出回路、６０
・・・低域フィルタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電圧制御発振器、または電圧制御発振器の信号を移
   相する電圧制御移相器と該電圧制御発振器または電圧制
   御移相器の出力信号を分周する分周器とを含み、該分周
   器の出力信号と受信信号とを位相比較してその位相差出
   力により前記電圧制御発振器または電圧制御移相器を制
   御して受信信号と一定の位相関係にある逓倍波を発生す
   る能動フィルタを主局用督よび従局用として具え、該主
   局用も−よび従局用能動フィルタに釦ける電圧制御発振
   器または電圧制御移相器の出力信号をその１１捷たは前
   記能動フィルタのループ内に含１れる分周器を経て取り
   出して位相を比較して主局信号と従局信号の間の位相差
   を検出することを特徴とするデツカ受信装置の位相比較
   方式。