JPS5939152A - 搬送波抽出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はＢＰＳＫ　（２相位相偏移変調）方式におけ
る搬送波抽出装置に関する。

従来から例えばパルス通信や、磁気テープへ２値信号デ
ータを記録する場合などにおいてＢＰＳＫ方式が多用さ
れている。ところでこのＢＰＳＫ方式においては受信側
で情報信号を復調する場合や、テープスピードの制御等
のために受信信号等から送信搬送波・と同期した搬送波
を抽出することが必要とされる。

そしてこのような従来の搬送波抽出装置として例えば第
１図に示すようなデジタル方式を採用したものがある。

この搬送波抽出装置を第２図に示す各信号のタイムチャ
ートとともに説明すると、第１図中筒号（１）は入力端
子、（２）はデータタイプフリップフロップ、（３１ａ
〜（３）ｄはそれぞれナントゲートで、これらのデータ
タイプクリップフロップ（２）および４個のナンドゲー
［３）ａ〜（３）ｄで入力信号（第２図（イ））におけ
る信号波形の立上シおよび立下りにおいて、後述の電圧
制御マルチバイブレータの出力信号の周期と等しいパル
ス幅のパルス列信号を発生するパルス列発生回路（４）
が構成されている。

（３）ｅ　（３１ｆはそれぞれナントゲート、（５）は
カウンタ、（６）はフリップフロップで２個のナントゲ
ート（３）ｇ（３）ｈで構成されている。このフリッグ
フ１コツプ（６）はカウンタ（５）の石出力（第２図（
ト））を２・ソチするためのものでその出力端子（６）
ａからの出力信号（第２図（へ））はナンドゲー）　（
３１ａ　（３１ｂにそれぞれカびかれる。（３）量〜（
３）ｋはそれぞれナントゲート、（７）ａ　（７）ｂは
それぞれＤ　ＧＡＴＥ信号（第２図（ハ））および「豆
丘信号（同図に））の導入端子で、両ＧＡＴＥ信号は各
ナントゲート等の０Ｎ１０ＦＦ動作用として導入さｉす
る。

（８）はマルチバイブレータでその自走周波数は入力さ
れる位相偏移変調波（ＢＰＳＩＯのクロックとほぼ同程
度の値に選ばれている。また符号（９）は周波数位相比
較器、　ＣＩ（Ｉｌはループフィルタ、ａυは電圧制御
マルチバイブレータ（電圧制御クロック信号発振器）、
α邊はりップルカウンタで、これらの各機器（９）〜（
１つによシ一種のＰＬＬ　（Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ
　Ｉ、００ｐ）が構成されている。リップルカウンタＱ
７２のカウント数Ｎ、は２４程度に選ばれておシ、これ
に対して前記カウンタ（５）のカウント数Ｎ２はＮＪ２
＜Ｎ２＜Ｎｌの関係となるように選ばれている。鰭は出
力端子でこの端子Ｑ３から抽出された搬送波（第２図（
ヌ））が出力される。

そして入力端子（１）に、デジタル情報信号（第２図０
０　）で搬送波パルスを位相偏移変調した入力信号（第
２図（イ））が導入されると、この入力信号、データタ
イプフリップフロップ（２）のＱＱ端子出力信号、およ
びＤ　ＧＡＴＥ信号（第２図（ハ））等によってパルス
発生回路（４）の出力端子（４）ａから、上記入力信号
（第２図（イ））の信号波形の立上りおよび立下シにお
いて電圧制御マルチバイブレータ０υの出力クロック信
号の周期と等しいパルス幅のパルス列信号（第２図（ホ
））が出力される。第２図（ロ）はデータタイプフリッ
プフロップ（２）のＱ端子出力信号を示しておシ、入力
信号に対して電圧制御マルチバイブレータａυの出力ク
ロック信号の一周期分だけ遅れている。そしてパルス発
生回路（４）からパルス列信号（第２図（ホ））が出力
されると、このパルス列信号に対応したナンドゲー）（
３１ｆからの出力パルス（第２図０））によルカウンタ
（５）がカウントを開始する。

カウンタ（５）のカウント数Ｎ２は前記のようにＮ１／
２＜　Ｎ２＜　Ｎｌの関係にあって、このカウント数に
達したとき第２図（ト）のパルス出力がそのＱ端子に現
われる。このパルス出力の出力周期Ｔ２は入力信号の搬
送波周期ＴＩに対してＴ＋／　２　＜　７２　＜　ＴＩ
の関係にある。次いで上記パルス出力（第２図（ト））
がフリップフロップ（６）にラッチされてその出力端子
（６）ａから第２図（へ）の波形信号が出力される。そ
してこの波形信号（第２図（へ））が再びパルス発生回
路（４）に帰還されナントゲート（３１ａ　（３１ｂを
ＯＮ・ＯＦＦ制御する。而してこのＯＮ　＠ＯＦＦ制御
によシカウンタ（５）がカウント動作をしている間パル
ス発生回路（４）からは、その出力が禁止され第２図（
ホ）のパルス列信号中点線で示すパルス成分は出力端子
（４）ａには現われない。１したがってこのパルス列信
号（第２図（ホ））等によってナンドゲー）（３）ｋか
ら出力されるパルス列信号は第２図（す）のようになっ
て、そのパルス周期は入力信号（第２図（イ））の搬送
波周期ＴＩと同一のものとなる。そして搬送波周期Ｔ！
と同一周期を有するこのパルス列信号（第２図（す））
が周波数位相比較器（９）Ｋ入力し、この周波数位相比
較器（９）においてリップルカウンタａりの出力信号と
位相比較される。この比較の結果位相差があるとこの位
相差に対応した検波出力がループフィルタ翰から電圧制
御マルチバイブレータＱｌ）に導びかれてその出力クロ
ック信号の繰返し周波数が制御される。そしてこの出力
クロック信号を２４個カウントして出力されるリップル
カウンタａ■からの出力信号の周期が入力信号（第２図
（イ））の搬送波周期ＴＩと同一となるように制御され
て出力端子（Ｉ３から、入力搬送波パルスと同期した搬
送波（第２図０））が抽出される。

しかしながらとのような従来の搬送波抽出装置におって
１カウンタ（５）が１基だけ装備され、そのカウント数
を所要カウント数に選ぶことで、パルス列発生回路（４
）からとシ出されるパルス列信号（第２図（ホ））中ｂ
　Ｔ＋／　２　＜　Ｔ＊＜　Ｔ１の関係にある時間間隔
Ｔ２の間におけるパルス成分のみを除去し、この除去後
のパルス列信号（第２図（す））を周波数位相比較器（
９）に導入して搬送波（第２図Ｇ））を抽出するように
していたため、第２図Ｑ０に示すようにＩＷ報信号のパ
ルス幅が入力搬送波周期Ｔ、の整数倍のように場合は入
力搬送波と正常に同期した搬送波（第２図（〕０）が抽
出されるが、第３図に示すように情報信号の変化点が、
搬送波の変化点に一致しておシ、なおかつ、同図（す）
の出力として必要なタイミングと一致している場合には
、これに起因したパルス成分が周波数位相比較器（９）
に導入されるパルス列信号（第３図（す））中に現われ
て、第３図中筒号ｔ１で示すタイミングでは搬送波（第
３図０））は正常に抽出されるがｓ　　ｔ＝で示すタイ
ミングでは（ｆｆ報信号の灰化が抽出される搬送波の位
相に影響を及ぼして同図に示すようにその位相を反転さ
せてしまい、入力搬送波パルスと正確に同期した搬送波
が抽出されないという問題点があった。そして情報信号
がＰｗＭ（パルス幅変調）されたもので、そのパルス幅
が連続的に変化するものである場合には、前記のように
情報信号の変化点が搬送波の変化点に一致しておシ、な
おかつ周波数位相比較器の入力として必要なタイミング
と一致している場合がしばしば生ずるので、正常な搬送
波は々お一層抽出され難くなるという問題点があった。

また他の従来の搬送波抽出装置としてアナログ方式を採
用したコスタスループと称される方式のものがある。こ
の方式は電圧制御発振器、ループフィルタ、ローパスフ
ィルタ、および電圧制御発振器の出力を９０°移相する
移相器等からなる１種のＰＬＬとして構成され、この構
成にさらに電圧制御発振器の出力と入力信号とを乗算す
る第１乗算器、移相器の移相出力と入力信号とをｓ’ｓ
する第２乗算器、およびこの第１、第２の乗ｎ器の両出
力を乗算する第３乗算器等が備えられＣいる。そしてこ
の方式のものは情報信号が入力搬送波と同期している必
要はな（ＰＷＭされたものでそのパルス幅が連続的に変
化するものであっても正常な搬送波を抽出する仁とがで
きるという利点を有している。しかしながらこの他の従
来の方式のものは第１〜第３の乗算器および電圧制御発
振器が直流結合していることが必要で集積回路化を考慮
したとき名乗ｊＩｐＩ８の直流オフセットが問題となっ
て無調整化することが極めて難しいという問題点があっ
た。

この発明祉上述のような従来の問題点を解決することを
目的としている。

以下この発明を図面に基づいて説明する。第４図はこの
発明の実施例を示す図であシ、第５図（ａｌ〜ｌｋｌは
各信号のタイムチャートを示すものでありて、第４図中
筒号■〜■はそれぞれ第５図の＋ａ）〜（ｋｌの各信号
に対応している。

なお第４図における機器等で前記第１図におけるものと
同一ないし均等のものは前記と同一符号を以って示し重
複した説明を省略する。

まず構成を説明すると、第１図中筒号ＦＦ、は第１デー
タタイプンリツプフロツプで、このものは入力信号（第
５図ｆａｔ以下単に（ａｌのようにいう）のパルス幅を
電圧制御マルチバイブレータαυからのクロック（Ｊ）
の周期で量子化するもので、当該装置がＩＩ　Ｉ　ＧＨ
とＬＯＷの中間値付近の不安定な信号レベルで動作する
のを防止する。ＦＦ、は第２データタイプフリツプフロ
ツプ、Ｇｌはイクスクルーシブオアクートで、これらの
第２データタイプフリツプフロツプＦＦ、およびオアゲ
ートＧＩでパルス列発生回路ｏすが構成されている。パ
ルス列発生回路ｏ！９は人カ信号伸）（この実施例では
正しくは第１データタイプフリツプ７０ツブＦＦ１の出
力信号（ｂ））における信号波形の立上シおよび立下シ
において、クロック（ｊ）の周期と等しいパルス幅の第
１パルス列信号（ｄ）を発生する。６２〜Ｇ９はそれぞ
れ第２〜第９のナントゲートで、これらのうちＧ、　Ｇ
３の２個のナントゲートによシ上記第１パルス列信号（
ｄ）を導入１．ゲート制御信号ｔｅｌで制御されて久方
搬送波パルス（ａ）と同期したパルス成分を有する第２
パルス列信号（＋１）を出力するゲート回路が構成され
ている。ＣＴ、は第１ＢＣＤ（２進）カウンタで、この
ＢＣＤカウンタＣＴ、はクロック信号０１を一例として
１５回カウントした時にナントゲートＧｓの出力をＬＯ
Ｗとし、また２２回カウントした時他のナントゲートＧ
ｏの出力ｆｊｌをＬＯＷとするように作動する。ＦＦ３
は第３データタイプフリツプフロツプ、　　ＦＦ４はフ
リップフロップでこのものは２個のナンドゲ−）　Ｃ７
Ｇ、で構成されている。ＣＴ２は第２　ＢＣＤカウンタ
でこの第２　ＢＣＤカウンタＣＴ、はクロック（ｊ）を
−例として１１回カウントした時にナントゲートＧｇの
出力ｆｇ）をｆ、ＯＷとするように作動する。

而して上記の第１、第２ＱＢＣＤカウンタＣＴ。

ＣＴ、、フリップ７０ツブＦＦ３　ＦＦ４ｓおよびナン
ドゲ−）Ｇ４〜Ｇ９等によシゲート制御信号ｔｅｌを発
生するゲート制御信号発生回路が構成されている。

次に作用を説明する。

入力端子（１）に、デジタル情報信号で搬送波パルスを
位相偏移変調した入力信号（ａ）が導入されると、第１
、第２の各データタイプフリップフロップＦＦ。

ＦＦ２のＱ端子から、入力信号（ａ）に対してそれぞれ
クロック（ｊ）の１周期分および２周期分遅れだパルス
信号ｆｌ）ｌ　（Ｃ１が出力される。そしてこの両パル
ス信号（ｂｌ　（Ｃ１がイクスクルーシプオアゲー）　
Ｇｌに入カシてパルス列発生回路（ｌ！９から入力信号
（正しくはパルス信号（ｂ））における信号波形の立上
りおよび立下シにおいて、り目ツク（ハの周期と等しい
パルス幅の第１パルス列信号（ｄｌが発生する。そして
この第１パルス列信号（（１）が２個のナントゲートＧ
２　Ｇ３からなるゲート回路に導びかれ、第２ナントゲ
ートＧ２へのゲート制御信号＋６１で制御されて、この
ゲート回路から入力搬送波パルス伸）と同期したパルス
成分を有する第２パルス列信号（ｈｌが出力される。

次いでこの第２パルス列信号（’ｂ）が周波数位相比較
器（９）に導かれて、フェーズロックドループから入力
搬送波パルス（ａｌと同期した搬送波（ｋｌが抽出され
るが、情報信号の変化点に対する第２パルス列信号（１
り中のパルス成分の出力タイミングによっては抽出され
る搬送波ｆｋ）に反転を生ぜしめてしまうという不具合
が生ずる。これを第５図のタイムチャートで説明すると
、同図中情報信号の変化点はｔｌおよび＋２で、時間ｔ
１の点が入力搬送波パルス（ａｌと正確に同期した搬送
波を抽出し得る点で、パルス成分ｈ′の望ましい発生タ
イミングであるが、パルス成分ｈ′はこの時間点からク
ロック（ｊ）のほぼ１周期分だけ時間ずれを生じている
。しかしこの程度の時間ずれは搬送波抽出に及ぼす影響
はごく小さく、抽出搬送波の位相を反転させてしまうと
いうような不具合は生じない。そして時間ｔ２で第２パ
ルス列信号（ｋ）中にパルス成分が発生すると抽出され
る（４；”送波に位相反転を生ぜしめて不具合が生ずる
。これをこの発明ではゲート制御信号発生回路およびゲ
ート回路Ｇ、　Ｇ、等が次のように作用して解決してい
る。

即ち、ナントゲートＧ３の出力端子に時間点（入力搬送
波周期のほぼ中間点）　ｔａでパルス成分ｈ′が現われ
ると、このパルス成分は第１　ＢＣＤカウンタＣＴ、お
よびフリップフロップＦＦ４にリセ・ソト信号として導
入され、フリップフロップＦＦ４のう・ソチが反転して
そのｉ端子出力（ゲート制御信号）（ｅ）がＬＯＷ即ち
ゲート禁止レベルとなシゲート回路Ｇ２　Ｇ９の出力（
ｈｌはこの間県東される。一方策１　ＢＣＤカウンタＣ
Ｔ、は上記リセット時点からカウントを開始し２２カウ
ントして第１時間間隔Ｔ２経過後の時間点ｔｂに第６ナ
ンドゲートＧ６の出力ｆｉ＋をＬＯＷとするように作動
する。次いでこのＬＯＷレベル信号が７リツプフロツプ
ＦＦ４にセット信号として入力し、そのラッチが再び反
転して石端子出力（ｅ）が旧ＧＨ即ちゲート解除レベル
となシゲート回路Ｇ２　Ｇ３は出力可能状態となる。上
記の第１時間間隔Ｔ２は図示のように入力搬送波周期Ｔ
１より小で且つこの搬送波周期ＴＩの１／２よｐ大なる
時間間隔に設定されている。

一方フリップ７０ツブＦＦ、のラッチ反転と同時にその
Ｑ端子の反転出力が第２　ＢＣＤカウンタＣＴ。

にリセット信号として入力し、この第２　ＢＣＤカウン
タＣＴ２がカウントを開始するっそして１１カウントシ
、この間パルス列発生回路Ｑ５１からパルスが現われな
ければこの１１カウントした第２時間間隔１゛３経過後
の時間点ｔｃに第９ナンドゲー）Ｇ９の出力（ｇ）をＬ
ＯＷとするように作用する。このＬＯＷ出カッくルスｇ
′が第３、第４のナンドゲー）０３Ｇ４を経て、ノくル
ス成分ｈ“となってフリップフロ・ツブＦＦ４にリセッ
ト信号として入力し、そのＱ端子出力＋ｅ＋を再びゲー
ト禁止レベルとする。上記の第２時間間隔Ｔ３は、前記
第１時間間隔Ｔ！の終期点ｔｂから搬送波周期Ｔ、の３
／２よシ小なる時間点までの時間間隔に設定されている
。また上記時間点ｔ、におけるパルス成分ｈ“は第１　
ＢＣＤカウンタＣＴＩへもリセット信号として入力し、
この第１　ＢＣＤカウンタＣＴ、をリセットするが、こ
の時間点ｔｃでは第３データタイプフリツプフロツプＦ
Ｆ３はクリアされないので時間点ｔｃからｔ（１までは
６カウントした第３時間間隔１゛４経過後の時間点ｔｄ
で第６ナンドゲー）　Ｇ６の出力がＬＯＷとなシ、フリ
ップ７０ツブＦＦ４のラッチが反転してそのＱ端子出力
（ｅｌが再びＨＩ　ＧＨ即ちゲート解除レベルとなる。

上記の第３時間間隔Ｔ４は前記第２時間間隔Ｔ３の終期
点１ｃから搬送波周期Ｔ、の２倍よシも小なる時間点ま
での時間間隔に設定されている。

而して上述のようなゲート制御信号発生回路からのゲー
ト制御信号ｔｅ１１によシ、ゲート回路Ｇ！　Ｇ３から
時間ｔ２のタイミングに第２パルス列ｆｎ号＋ｋｌ中に
パルス成分の発生することが禁止されＣ１これが周波数
位相比較器（９）に導びかれ正常な搬送波ｆｋｌが抽出
される。

以上詳述したようにこの発明によれば入力搬送波周期の
＃１ぼ中間点を始点としてこの搬送波周期Ｔ１よシ小で
且つ轟該搬送波周期Ｔ、の１／２より大なる第１時間間
隔Ｔ２だけゲート禁止レベルとなり、該第１時間間隔Ｔ
２の終期点から搬送波周期Ｔ１の３／２より小なる第２
時間間隔Ｔ３だけゲート解除レベルとなシ、さらに該第
２時間間隔Ｔ３の終期点から搬送波周期Ｔ、の２倍よシ
も小の第３時間間隔Ｔ４だけゲート禁止レベルとなるゲ
ート制御信号を発生するゲート制御信号発生回路を設け
、このゲート制御信号でゲート回路を制御して入力搬送
波パルスと同期したパルス成分を有する第２パルス列を
発生し、これを周波数位相比較器に導びくようにしたか
ら、抽出される搬送波に反転を生せしめることがなく、
入力情報信号がＰｗＭでパルス幅が連続的に変化するも
のであっても正常な搬送波を安定して抽出することがで
きるという効果が得られる。

またデジタル回路で構成できるので集積回路化が容易で
無詞整化回路とすることができるという効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の搬送波抽出装置を示すブロック回路図、
第２図（イ）〜Ｑυおよび第３回（イ）〜Ｑりは同上装
置の作用を説明するだめのタイムチャート、第４図はこ
の発明に係る搬送波抽出装置の実施例を示すブロック回
路図、第５図（ａｌ〜（ｋｌは同上実施例の作用を説明
するためのタイムチャートである。 １：入力端子　　　　　９：周波数位相比較器１０；ル
ープフィルタ １１：電圧制御マルチバイブレータ（電圧側１ｆｌｌｌ
クロック信号発振器） １２：リップルカウンタ １３：出力端子　　　　　１５：パルス列発生回路ｃＴ
ｈＣＴ、：第１、第２のＢＣＤカウンタＦＦＩ〜ＦＦｓ
：データタイプフリップフロップＦＦ４　：　７リツプ
７０ツブ Ｇ＋＝イクスクルーシプオアゲート ０２〜Ｇ９：ナンドゲート ＴＩ＝入力搬送波周期　　Ｔ２：第１時間間隔Ｔ３：第
２時間間隔　　　Ｔ４：第３時間間隔クラリオン株式会
社 代理人　芦　１）直　衛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 デジタル情報信号で搬送波パルスを位相偏移変調した入
   ゛力信号から、当該入力搬送波パルスと同期した搬送波
   を抽出する搬送波抽出装置であって、前記入力信号にお
   ける信号波形の立上りおよび立下シと同期した第１パル
   ス列を発生するパルス列発生回路さ、 入力搬送波周期のほぼ中間点を始点として当該搬送波周
   期（Ｔ＋）よシ小で且つ該搬送波周期（ＴＯの１／２よ
   シ大なる第１時間間隔（Ｔ２）だけゲート禁止レベルと
   なシ、該第１時間間隔（１’２）の終期点から搬送波周
   期（Ｔ１）の３／２よシ小なる第２時間間隔（Ｔ３）だ
   けゲート解除レベルとなり、さらに該第２時間間隔（Ｔ
   ３）の終期点から搬送波周期（ＴＩ）の２倍よりも小の
   第３時間間隔（Ｔ４）だけ禁止レベルとなるゲート制御
   信号を発生するゲート制御イｄ号発生回路と、 前記第１パルス列を導入し前記ゲート制御信号で制御さ
   れて前記入力搬送波パルスと同期したパルス成分を有す
   る第２パルス列を出力するゲート回路と、 周波数位相比較器、ループフィルタ、電圧制御クロック
   信号発振器、および該電圧制御クロック信号発振器から
   のクロック信号を所要数カウントするカウンタを備え前
   記周波数位相比較器に前記第２パルス列を導入して前記
   カウンタの出力と位相比較することによシ前記入力搬送
   波パルスと同期した搬送波を出力するフェーズロックド
   ループとを具備してなることを特徴とする搬送波抽出装
   置。