JPS60210052A - 周波数検波器 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、２値ディジタル信号で周波数変調された信号
を検波する周波数検波器で、特に集積回酪化に適した周
波数検波器に関する。

（従来技術とその問題点） 周波数検波器を集積回路によって実現する方法として、
いわゆるダイレクトコンバージョン方式が知られている
。この方法は、受信波を直接ベースバンドに周波数変換
するので、フィルタリングやその他の処理をベースバン
ドで行うことができる特長がある。ベースバンドにおけ
る信号処理の方法として、従来知られている微分と乗算
による方法は、アナログ信号で変調された信号をも復調
できる利点がある反面、自動利得調整回路およびアナロ
グ乗算器を必要とするため、集積回路による実現がかな
り困難であるという欠点があった。

すなわち、ダイレクトコンバージョン方式を用いた従来
の周波数検波器においては、例えば、英国特許１５３０
６０２、−Ｄｅｍｏｄｕ７ａｔｏｒ　ｆｏｒ　ＦＭ８ｉ
ｇｎａｌｓ”　に示されているように、自動利得制御回
路および乗算回路を必要としていたので、回路実現が困
難になるという問題がある。よく知られているように、
周波数検波器においては、入力信号の振幅変動を抑圧す
る必要がある。この振幅変動は、例えば、移動無線通信
などにおいては８０ｄＢ以上の大きさにわたるため、こ
れを抑圧するための回路のダイナミックレンジが極めて
大きくなる。中間周波数を用いる従来の周波数検波器に
おいては、入力信号の振幅変動を抑圧する方法として、
実現が容易な振幅制限回路を用いることができた。しか
し、ダイレクトコンバージョン方式においては、受信信
号を直接ベースバンド帯へ周波数変換するために、ベー
スバンド帯で振ｆｍ　制限を行うと、高調波歪みを分離
できなくなる。そのため、線形回路である自動利得制御
回路を必要とする。

しかし、この回路は、振幅制限回路に比べて実現が困難
である。韮た、乗算回路においては、二つの入力信号ｌ
こ対する線形性を保つことが必要であり、その実現が困
難であることは、よく知られている事実である。

（発明の目的） 本発明は、検波する対象を周波数変調波のうち、特に、
２値ディジタル信号で変調された信号に限定することに
より、ベースバンド帯において振幅制限回路を（１７用
可能とするとともに、乗算回路を不要ξ肱回路実現を容
易な周波数検波器を提供することを目的とする。

（発明の）シ゛を成） 本発明ζこよれは、２値ディジタル信号によって周波数
変−された信号（変調信号）を入力として、該変ｆＪ’
Ａ　４８号の中心周波数にはぼ等しい周波ａを有する局
部光１辰器を少（とも含み、位相が互いに異なる２Ｎ個
のペースパントイｇ号を出力する周波数変換手段と、前
ｊｔｉＥ　２　Ｎ個のベースノ（ンド信号を２値化して
得られる２Ｎ個の２１＠化４ｇ号を作る手段と、薩２値
化信号を入力とＴ６第１の排他的論理和回路ａ、これよ
り得られる４８号を第１の信号とし、前記２Ｎ個の２値
化信号をその位相が１８０゜を法と丁６順旧こなるよう
に並べたとき、これらの１を号をｊ胆に１個おきにとっ
た４８号の全体を第１の信号グループとして、残りの２
値化信号を＄２の信号グループとするとき、＋ｌｆＪ記
巣１の信号グルー１のいずれかの信号の状態が変化する
たびに論理値０．１のいずれか一方の値を選び、前記第
２の信号グループのいずれかの信号の状態が変化するた
びに前記論理値の他方の値を選ぶことで発生される基準
信号を得る手段と、該基準信号と前記第１の信号を入力
とする第２の排他的論理和回路と、該第２の排他的論理
和回路の出力もしくは前記基準信号を入力信号として、
該入力信号の状態が変化するのに応じて、この状態変化
時刻よりも先にあるいは遅れてパルスを発生する手段と
、該パルス信号をクロックパルス入力さして、前記第２
の排他的論理和回路の出力信号を信号入力とするＤ型フ
リップフロップ回路とを有し、該り型フリップフロップ
回路の出力から得られる信号を検波出力信号とすること
を特徴とする周波数検波器が得られる。

（実施例） 以下、図面を用いて詳しい説明を行う。第１図は本発明
の第１の実施例を示すブロック図である。

マークあるいはスペースの２値ディジクル信号で周波数
変調された受信波は、入力端子１１に入力されると、そ
の中心周波数にほぼ等しい発振周波数を有する局部発振
器３０の出力を部分岐し、その一方をミクサ２２に供給
して受信波をベースバンドへ周波数変換し、移相器３５
によって９０°の位相シフトを与えて得られる信号を局
部発振信号として、ミクサ２１、に供給し受信波をベー
スバンドへ周波数変換する。低域通過フィルタ４１．４
２は希望チャンネルのベースバンド信号！のみを取り出
すことと雑背の帯域制限を行うものである。ベースバン
ド信号は各々２値化回路５１．５２に入力され、２値化
された信号■、Ｑが得られる。入力される変調信号と局
部発振信号の位相差がミクサ２１，２２においては９０
°だけ異なることにより、信号工とＱの間の位相差も９
０　となる。この信号波形は例えば第４図に示すように
なる。ここで、実線は変調信号がマークの場合を、破線
はスペースの場合を示す。信号工、Ｑを排他的論理和回
路６０に入力することにより、第４図ｆこ示したような
信号ＩＱが得られる。信号ＩおよびＱの一部は基準信号
発生回路７０に入力され、後で説明するように、周期が
ＩＱのそれに等しく、かつ信号ＩあるいはＱに対する相
対位相が変調信号がマークかあるいはスペースかによっ
て変化しない基準信号Ｚが発生される。

基準信号Ｚは信号ＩＱとともに、排他的論理和回路６５
に入力される。その出力信号Ｘは第４図に示したように
、細いパルスの部分を除いて変調信号がマークかあるい
はスペースかによって、論理し部分は、排他的論理和回
路６５に入力される信号の変化点がわずかにすれている
ために生するものである。この影響は低域通過フィルタ
を用いて軽減することができるけれども、その効果は完
全ではない。そのため、本発明ではさらに、パルス発生
回路７５の出力信号ＤＺをクロック信号として、信号Ｘ
をＤ型フリップフロッ１回路８０によって、サンプルホ
ールドすることにより、前記細いパルスの部分を除去す
る。信号ＤＺは、信号Ｘのパルス状の時間部分を避けて
時間的に前あるいは後（Δ＝Ｔ）で発生されるものであ
ればよく、例えば遅延回路を従続に接続することによっ
て発生できる。遅延およびパルス発生回路７５の入力信
号は基準信号Ｚである必要はなく、信号ＩＱであっても
よいことは、後述するパルス発生回路が信号の変化点で
パルスを発生させる動作を行い、さらに、信号ＩＱと信
号Ｚの状態変化が一対一に対応していることから容易に
理解できることである。

ここで、基準信号発生回路７０の構成例を第２図を用い
て説明する。入力端子２１１および２１２Ｉこはそれぞ
れ信号Ｑ、Ｉが入力される。これらの信号はそれぞれパ
ルス発生回路２２１および２２２に入力され、その出力
には、第５図に示すようＯこ、信号工、Ｑの状態変化点
においてパルス信号１）ＱおよびＤＩが発生される。パ
ルス信号ＤＱをセット入力、信号ＤＩ％リセット入力と
することによりセットリセットフリップフロップ回路２
３０の出力には、基準信号２が得られる。この基準（Ｒ
号Ｚは、信号Ｉ、Ｑの状態変化時刻にのみ依存するもの
であり、変調信号がマークであるかあるいはスペースで
あるかに関係しない。

パルス発生回路２２１および２２２は、例えは、第３図
に示したように実現できる。入力端子３１１より入力さ
れる信号を部分し、一方のみに遅延回路３２０により遅
延を与えたのち、排他的論理和回路３３０に入力するこ
とにより、出力端子３１２に信号状態が変化するたびに
発生されるパルス信号が得られる。

ここで説明した実施例において、信号１．Ｑの間の位相
差は９０°に眠るものでなく零以外の任意の値でよいこ
とは、第４図のような波形図を描いてみれは容易に理解
できる。さらに、（ｒ号、■、Ｑの間に位相差を与える
方法は、ここで示した実施例のように局部発振信号の間
に位相差を与える代わりに、二つのミクサに入力される
変調信号の間に位相差を与えてもよい。またセットリセ
ットフリップフロップ回路２３０のセット端子、リセッ
ト端子に入力される信号１、Ｑを入れ換えてもよい。こ
れらの組み合わせのいずれを選んでもマークあるいはス
ペース信号が正しく得られるか、あるいは、これが入れ
換わった検波信号となるのみである。後者の場合には、
データを反転させる回路を付加すればよい。

本発明の第２の実施例を第６図に示す。入力端子１１に
入力された周波数変調信号は、その中心周波数にほぼ等
しい発振周波数を有する局部発振器３０の出力信号を入
力とする０°、４５．９０°、１３５°の位相差分離回
路３６によって、得られる４つの信号を各々局部発振信
号とするミクサ２１．２２．２３．２４によりベースバ
ンドへ周波数変換される。これらの信号を低域通過フィ
ルタ４１．４２．４３．４４に通したのち、２値化回路
５１．５２．５３．５４に通して得られる信号をそれぞ
れＱｔ　、Ｉ２　、Ｑｔ　、Ｉｔとしよう。

これらの信号波形は例えば、第７図に示したようになる
。ここで、実線は変調信号がマーク、破線はスペースの
場合を示す。信号Ｉｓ　、Ｑｓ　、Ｉ２　、Ｑｔを排他
的論理和回路６０に入力することにより、出力信号ＩＱ
は第７図に示したようになる。信号ＩＱは信号Ｉ１、Ｑ
８、Ｉ、、Ｑ、を入力とする基準信号発生回路７０によ
り発生される基準信号Ｚとともに、排他的論理和回路６
５に入力される。その出力信号Ｘは第７図に示したよう
に、細いパルスの部分を除いて、変調信号がマークかあ
るいはスペースかによって、論理レベル１１”（実線）
あるいは１０”（破線）となり、周波数検波が行われた
ことが示される。細いパルスの部分を除去するために、
この実施例でも第１の実施例と同様に、基準信号Ｚを遅
延およびパルス発生回路７５に入力することをこよって
得られるパルス信号５：Ｄ型フリップフロッ１回路のク
ロック信号として、信号Ｘをサンプルホールドする。

基準信号発生回路７０は例えば、第８図に示したような
回路で実現できる。この回路の動作はほぼ自明であるの
で、詳しくは説明しないけれども、要するに排他的論理
和回路７１．７３および遅延回路８１により、信号工、
およびＱ、の立ち上がりおよび立ち下がり点でパルスを
発生させ、このパルスによってセットリセット回路９０
をセットし、排他的論理和回路７２．７３ｉ６よび遅延
回路８２により、信号１１　およびＱｌ　の立ち上かり
および立ち下かり点でパルスを発生させ、このパルスに
より、セットリセット回路９０をリセットするものであ
る。第２の実施例は第１の実施側に比べて構成は複雑で
あるけれども、位相の変化か小さい変調波Ｔｆ、にわち
、変調指数のより小さい変調波に適用できる効果がある
。

第１および第２の実施例の動作から類推できるように、
局部発振信号を２Ｎ個に増加させ、それζこ対応してベ
ースバンド信号を増加させても同様な検波動作を行わせ
ることができる。またこの実施例では、ベースバンド信
号の位相は等間隔にとった場合について説明したか、こ
の間隔が専しくない場合にも同様に動作することは容易
に確かめられる。この場合に必要なことは、以上をこ説
明した動作から類推できるように基準信号を発生させる
のに際して、ベースバンド信号を位相面上で１８０°を
法とする順番に並べ、これらの信号を順番に１個おきに
とった２値化信号の全停を第１のグループとし、残りの
信号のグループを第２のグループとするとき、第１のグ
ループのいずれかの信号の立ち上がり点および立ち下が
り点でフリップフロップをセットし、第２のグループの
いずれかの信号の立ち上がり点および立ち下がり点でフ
リ、プフロップをリセットすることである。

（発明の効果） 以上、説明したようＧこ、ミクサ以降の回路はすべてベ
ースバンドで動作し、２値化回路以降の回路はＴべてデ
ィジタル回路で構成できるので７本発明は集積回路によ
る実現を容易にする効果がある。また、ベースバンド回
路以降は、一旦ディジタル値に変換してから、マイクロ
プロセッサなどを用いて、本発明で示した方法による信
号処理を°行うことによりても実現できる。さらに、本
発明では、位相の異なるＮ個のベースバンド信号を得る
ために、Ｎ個のミクサを使用したけれども、これより少
ない個数のミクサを使い、その出力に重みをつけて加算
することにより、他の位相のベースバンド信号を得る従
来の技術を適用してもよいこきは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２
図は本発明に使用される基準信号発生回路を示すブロッ
ク図、第３図は本発明に使用されるパルス発生回路を示
すブロック図、第４図は本発明の第１の実施例の動作を
説明するための波形図、第５図は基準信号発生回路の動
作を説明するための波形（臭弐図、第６図は本発明の第
２の実施例を示すブロック図、第７図は本発明の第２の
実施例の動作を説明するための波形図、第８図は本発明
の第２の実施例に使用される基準信号発生回路を示すブ
ロック図である。 図において、 １１は変調信号入力端子、１２は検波信号出力端子、２
］、２２．２３．２４はミクサ、３０は局部発振器、３
５は移相器、３６は位相差分離回路、４１．４２．４３
．４４は低域通過フィルタ、５１．５２．５３．５４は
ｚ値化回路、６０．６５．７１．７２．７３．７４．３
３０は排他的論理利回２３０はセットリセット回路、２
１１，２１２．３１１は入力端子、２１３．３１２は出
力端子、２２１．２２２はパルス発生回路、３２０．８
１．８２は遅延回路、をそれぞれ示す。 オ　１　図 第２図 ２０ 第４図 第５図 Ｚ 第６図 第８図 オフ図 Ｚ 手続補正書（自発） ６０、５．−８ 昭和　年　月　日 、事件の表示　昭和５９年　特許　願第３３４６５号、
発明の名称　周波数検波器 、補正をする者 事件との関係　出　願　人 東京都港区芝五丁目３３番１号 （４２３）　日本電気株式会社 代表者　関本忠弘 ５、補正の対象 （１）明細書の特許請求の範囲の欄 （２）明細書の発明の詳細な説明の潤 ６、補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲を別紙の如く補正する。 （２）明細書第６頁第７行目に「第２の」とあるのを「
第１の」と補正する。 特許請求の範囲 ２値ディジタル信号によって周波数変調された信号（変
調信号）を入力として、該変調信号の中心周波数にほぼ
等しい周波数を有する局部発振器を少くとも含み、位相
が互いに異なる２Ｎ個（ここでＮは正の整数）のベース
バンド信号を出力する周波数変換手段と、前記２Ｎ個の
ベースバンド信号を２値化して２Ｎ個の２値化信号を得
る手段と、該２Ｎ個の２値化信号を入力として排他的論
理和をと９第１の信号を得る第１の排他的論理和回路と
、前記２Ｎ個の２値化信号をその位相が１８０°を法と
する順番になるように並べたとき、これらの信号を順に
１個おきにとった信号の全体を第１の信号グループとし
、残シの２値化信号を第２の信号グループとするとき、
前記第１の信号グループのいずれかの信号の状態が変化
するたびに論理値Ｏｊｌのいずれか一方の値を選び、前
記第２の信号グループのいずれかの信号の状態が変化す
るたびに前記論理値の他方の値を選ぶことで発生される
基準信号を得るデ段と、該基準信号と前記第１の排他的
論理和回路の出力信号を入力とする第２の排他的論理和
回路と、該第１の排他的論理和回路の出力もしくは前記
基準信号を入力信号として、該入力信号の状態が変化す
るのに応じて、この状態変化時刻よりも先にあるいは遅
れてパルスを発生する手段と、該パルス信号をクロック
パルス入力として前記第２の排他的論理和回路の出力信
号を信号入力とするＤ型７リツプフロツプ回路とを有し
、該り型７リツプフロツプ回路の出力から得られる信号
を検波出力信号とすることを特徴とする周波数検波器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２値ディジタル信号によって周波数変調された信号（変
   調１３号）を入力として、該変調信号の中心周波数にほ
   ぼ等しい周波数を有する局部発振器を少くとも含み、位
   相が互いに異なる２Ｎ個（ここでＮは正の整数）のベー
   スバンド信号を出力する周波数変換手段と、前記２Ｎ個
   のベースバンド信号を２値化して２Ｎ個の２値化信号を
   得る手段と、該２Ｎ個の２値化信号を入力として排他的
   論理和をとり第１の信号を得る第１の排他的論理和回路
   と、前記２Ｎ個の２値化信号をその位相が１８０°を法
   とする順番をこなるように並べたとき、これらの信号を
   順に１個おきにとった信号の全体を第１の信号グループ
   とし、残りの２値化信号を第２の信号グループとすると
   き、前記第１の信号グループのいずれかの信号の状態が
   変化するたびζこ論理値０，１のいずれか一方の値を選
   び、前記第２の信号グループのいずれかの信号の状態が
   変化するたびに前記論理値の他方の値を選ぶことで発生
   される基準信号を得る手段と、該基準信号と前記第１の
   排他的論理和回路の出力信号を入力とする第２の排他的
   論理和回路と、該第２の排他的論理和回路の出力も′シ
   フは前記基準信号を入力信号として、該入力信号の状態
   が変化するのに応じて、この状態変化時刻よりも先にあ
   るいは遅れてパルスを発生する手段と、該パルス信号を
   タロツクパルス入力として前記第２の排他的論理和回路
   の出力信号を信号入力とするＤ型フリップフロップ回路
   とを有し、該り型フリップフロップ回路の出力から得ら
   れる信号を検波出力信号とすることを特徴とする周波数
   検波器。