JPS6025938B2 - 基準搬送波再生回路における擬似引込回避回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、位相偏移変調（ＰＳＫ）方式によりデジタル
信号を伝送する通信装置の同期検波復調装置に用いられ
る基準搬送波再生回路、特にその擬似引込状態を検出し
て搬送波再生系の動作を安定化する回路に関するもので
ある。

上記のような基準搬送波再生回路においては、基本的な
回路構成だけでは、あとに詳しく述べるように、電圧制
御発振器の目走周波数と入力変調波の搬送波周波数が大
きく異る場合に、電圧制御発振器が搬送波周波数と異る
いくつかの周波数でロックされる性質すなわち擬似引込
状態を呈する性質を有している。

そしてこの擬似引込現象を回避する方法として、たとえ
ば位相検波出力を振幅検波した信号を用いて楠引回路を
制御する方式が知られている〔参考文献１〕。この凝似
引込回避方式は非常に有効であり、検出回路の信号対雑
音比（Ｓ／Ｎ）の許す範囲内で極めて確実に擬似引込現
象を回避できる。しかしこの方式をより低いＳ／Ｎの場
合にも正常に動作するように改良できるとすれば、この
ような改良された回路を具えた基準搬送波再生回路は今
までより更に広い範囲で使用可能となる。したがって本
発明の目的は、入力信号のＳ／Ｎが極めて悪化した場合
でも安定に動作する擬似引込回避回路を提供するにある
。

本発明の回路方式はクロック周波数をｆｃとしｍとｎが
正の整数でｍ／ｎが既約であるとしたとき、擬似引込周
波数が入力信号の搬送波周波数から（ｍ／ｎ）・ｆｃだ
け異つた周波数に一致し、この状態において検出される
位相比較器出力信号が、ＰをＰＳＫ波の相数をあらわす
としたとき、｛｛ｍ／ｎ）・ｆｃ・Ｐ｝‐１の繰返し周
期を持つビート信号であることを利用したものである。

すなわち本発明の基準搬送波再生回路における擬似引込
回路は、位相比較器およびこの位相比較器の出力に基い
て制御される電圧制御発振器を含む、位相偏移変調信号
用同期検波復調装置に用いられる基準搬送波再生回路に
おいて、前記位相偏移変調信号に用いられているクロツ
ク周波数のｍ／ｎ倍の周波数に同調する特性を有し前記
出力を入力してビートを炉波する櫛形フィル夕と、この
櫛形フィル夕で炉波された信号を検波して出力信号を発
する検出回路と、前記出力信号により制御される掃引回
路を備え、この掃引回路の出力により前記電圧制御発振
器の周波数を前記位相比較器の出力と相俊つて制御する
ようにした装置である。次に図面を参照して本発明につ
き説明する。

まず、本発明の意義を明らかにするため、４相ＰＳＫ変
調波に対する同期検波復調装置の代表例についてその動
作を説明する。第１図は再変認比較型搬送波再生回路を
もつ復調装置に従釆の擬似引込回避回路を施した構成の
ブロック図を示す。

第１図において、１１は入力の４相位相変調波ａの入力
端子、１２と１３はパルス状の再生されたデータ信号ｂ
とｃの出力端子、１４は４相位相検波器、１５は信号識
別回路、１６はクロック抽出回路、１７は電圧制御発振
器、１８は４相位相変調器（以後再変調器と呼ぶ）、１
９は位相比較器、２０はループファイター、２１は検出
回路、２２は掃引回路である。まず、入力変調波ａは３
つに分岐され、１つは４相位相検波器１４へ、他の１つ
はクロック抽出回路１６へ、最終の１つは位相比較器９
へそれぞれ入力される。４相位相検波器１４は電圧制御
発振器１７の出力信号ｄを入力して直交した２つの基準
搬送波により入力搬送波を同期検波し、２つの検波信号
ｅ及びｆを出力する。

識別回路１５は、検波信号ｅとｆ及びクロック抽出回路
１６の出力クロツク信号ｇを入力し、このクロツク信号
ｇによって設定される時間位置で検波信号ｅとｆが各々
予め定められた闇値よりも大きいか小さいかを判別し、
各々の判別結果を“１’’又は‘‘０”に対応するレベ
ルで出力する。このようにして得られた再生データ信号
ｂおよびｃは、出力端子１２及び１３にそれぞれ導かれ
ると同時に、再変調器１８に入力される。

この再変認器１８は、電圧制御発振器１７の出力信号ｂ
を入力し、再生データ信号ｂ，ｃによりこれを４相位相
変調する。このようにして得られた変調波を再変調波と
呼ぶ。再変調波ｈは位相比較器１９に送られる。位相比
較器は再変調波ｈと入力変調器ａとを入力してそれらの
位相差に比例した電圧の信号ｉを発生する。信号ｉは、
ループフィル夕２０を介して電圧制御発振器１７の制御
様子に加えられる。このようにしてこの系は、分岐略の
桧出回路２１と稀引回路２２の経路を考慮外に導けば、
１つの基本的な位相制御ループを形成しており、電圧制
御発振器１７の出力信号ｄは入力変調波ａの搬送波に位
相同期される。ところで上記のような系では、電圧制御
発振器１７の目走周波数が入力変調波の搬送波周波数に
極めて近い場合には上述の動作を正確に行って搬送波に
位相同期するが、先に簡単に述べたように、その周波数
差が大きくなるといくつかの周波数で擬似引込状態を呈
する。

即ち、搬送波間波数と異なる周波数で電圧制御発振器１
７がロックされてしまうのである。そしてその附近では
電圧制御発振器の発振周波数は搬送波周波数と一定の周
波数差を保つたままの搬送波周波数の変動に追随して制
御される。この現象が問題となっている位相同期ループ
の擬似引込現象である。そして検出回路２１および掃引
回路２２を用いてこの擬似引込を回避する回路を構成し
たのが参考文献１に具体的に示されている。擬似引込現
象の原因は２通り考えられ、一つはループの一巡遅延時
間に起因するもの〔参考文献２〕であり、他の１つは変
調クロツク周波数ｆｃに関連したもの、特に第１図の構
成のようにループがクロツク信号で制御されるサンプリ
ング制御系を構成しているときに生ずるものである〔参
考文献１〕。

この文献に説明されているように、一般にＰＳＫ変調波
の復調装置においては後者に起因する擬似引込現象が強
く発生し、（ｍ／ｎ）・ｆｃだけ離鋼した点で電圧制御
発振器１７がロックされる事が知られている。そしてこ
の文献には又、この擬似引込現象を回避する方式として
、位相検波器出力信号を振幅検波した信号を用いて掃引
回賂を制御する方式が提案されている。この方法は非常
に有効な方法であり、猪んどの場合擬似引込現象を回避
することが可能である。しかしながら、入力信号のＳ／
Ｎが極端に悪くなるまで回線を維持しなければならない
ような特殊な場合には、雑音レベルと擬似引込時に発生
するビート成分のレベルとが接近してくるため、振幅検
波器の検波出力におけるビート成分の有無を判別するこ
とが困難となり、ループが誤動作する原因となる。即ち
、定性的に言えば、ビート成分を検出すべき振幅検波器
が雑音成分をビート成分と間謀えて判別する事となり、
ループが正規な引込状態にあるときでも桶引回路を駆動
してしまう事になってしまうものである。第２図に本発
明の凝似引込回避回路をブロックで示した図である。

櫛形フィル夕３１は遅延回路３２と加算器３３を主体と
する回路であり、位相比較器１９からの出力信号ｉは、
ループフィル夕２０への出力は別として、出力の一方は
遅延回路３２を経て加算器３３に入り、他の一方は加算
器３３に直接入るようになっている。この櫛形フィル夕
３１において、遅延回路３２の遅延時間をィとすると、
入力信号ｉと出力信号ｉの間の周波数応答特性は、１／
丁へルッの周期で極大値および極小値を有している。こ
こで上記位相比較器１９からの出力信号の擬似引込時に
おける様相を説明する。

電圧制御発振器出力が搬送波周波数に対してｍ／ｎ・ｆ
ｃだけ異った周波数を持ている場合、第３図を参照して
、搬送波信号のベクトルＳは、位相面をＰ分割したＰ個
の分割面の中心にあり、これを電圧制御発振器出力信号
のベクトルＬが位相面を回転しながら横切って行く。信
号はＳｏ〜ＳＮ‐，のいずれかの状態をとる。但し第３
図においてはＰが４の場合を示している。ベクトルＬの
回転速度は２７（ｍ／ｎ）・ｆｃであることは明らかで
ある。

したがってＰ分割された分割面の境界を横切る周期は（
２７／Ｐ）ノ｛２７（ｍ／ｎ）・ｆＣ｝＝〔ｍ／ｎ・ｆ
Ｃ・Ｐ〕‐１ ……｛１’となる。

再変調することはベクトルＬがベクトルＳｉの属する上
記分割面の中に入るように信号処理することであるから
、再変調された信号Ｌ′は上記の境界を横切るたびに１
つ前の境界に引戻されることになる。

したがって、ＳＩと再変調波Ｌ′の位相差は常もこ土貴
の間を周期的‘こ変化することになり・その周期はＬが
上記の分割面を横切る周期となる。すなわち式‘１｝に
よって表わされる。ＳｉとＬ′の位相差に対応する信号
が位相比較器から得られる信号でＳとＬの周波数が一致
している場合は、ベクトルＬは位相面の中で常に一定の
位置にいて動かないので、位相比較器からの出力として
直流信号が得られる。しかしこの場合は前述のようにＬ
が回転しているために、Ｓｉとしの位相差が時々刻々変
化することとなり、対応して周期的に変化する出力が得
られる。これがビート信号と呼ばれるものであり、その
周期は式ｍに表わされた逸りであるが、その−例を図示
すると第４図のよ化なる。この波形‘ま十青と一昔の間
を往復する鏡歯状波と、Ｓ，がとり得る位相の間を遷移
するときの過渡的な波形とが掛け合わされた形となって
いる。上に述べたように、擬似引込時には｛（ｍ／ｎ）
・ｆｃ×Ｐ｝‐１の繰返し周期を持つビート信号を発生
しているが、参考文献１でも述べられているように、ｎ
が大になるとその引込範囲はｎに逆比例して狭くなり、
ループ内にある僅かな雑音成分のため、ｎが一定以上の
値に大きくなると実際には引込現象は起らない。

但しこの限度は実際には回路によって異るものである。
そこで今起り得る擬似引込点に対応するｎの値をｎ，、
ｎ２、・・・、ｎｉとし、〜をｎ，〜ｎｉの最小公倍数
とすると、？＝｛（ｆｃ／ｎｏ）×Ｐ｝‐１秒と設定す
れば前記の櫛形フィル夕はすべての擬似引込点における
ビート信号を通過させることができる。一方雑音成分は
このフィル夕によって半分の電力に減少するから、信号
ｉにおけるＳ／Ｎは信号ｊにおいては父旧改善される。
すなわち、擬似引込時におけるビート信号の規則性を利
用することによりそのＳ／Ｎを改善することができたも
のである。したがって、上記のようにＳ／Ｎの改善され
た出力信号ｉは検出回路２１に加えられる。すなわち、
出力信号ｊは、検出回路中において図示してない振幅検
波器によりまず振幅検波され、次いで図示していない積
分回路すなわち低域炉波器を通って炉波され、更に定め
られた閥値によって判別する図示してない闇値回路によ
りビート成分の有無を判別される。そしてこの検出回路
の出力としてビート成分の有無に対応して例えば“１”
と“０”の２つのレベルの信号ｋを送出する。これら２
つの信号は公知の掃引回路２２の動作および停止を行わ
せる。この掃引回路の出力そはループフィル夕２０から
の出力ｍと電圧制御発振器１７の入力部において加算さ
れ入力される。したがって擬似引込状態が検出されると
、掃引信号が強制的に電圧制御発振器１７の周波数を変
化させ、ループは新たな引込過程に入る。このような動
作が継続されて正規の引込状態に入ると、ル−ブは静止
する。なお橋引回路は従来よく知られているものである
〔参考文献１〕。以上の説明においては、櫛形フィル夕
として第２図の３１で示したように一段型のものを用い
てＳ／Ｎで父旧の改善が得られたが、この改善で不充分
のときはこのフィル夕を縦列に何段も接続すればよい。

したがって本発明によれば、Ｓ／Ｎの極端に低い入力搬
送波に対しても搬送波同期ループを正規引込点‘こ安定
に引込ませることが可能となる。なお前記の実施例にお
いて検出回路２１として、振幅検波器、積分回路あるし
、は抵城炉波器、および閥値回路（いずれも図示してな
い）を用いているが、これらは単なる例であって、他の
回路構成によっても可能であることはいうまでもない。

要はＳ／Ｎが或る一定の値以上になったときに橋引回路
２２を動作させるか停止させるような性質のものであれ
ばよい。また今までの説明はサンプリング系について行
ってきたが、これを非サンプリング系に適用してもよい
。

たとえば第１図において、信号識別回路１５がクロック
信号を受けず振幅弁別器としてのみ動作する場合につい
ても、変調波が一定の変調速度で変調されているために
、引込範囲は異なるにしても同機の擬似引込現象を呈す
る。そしてこの場合にも、一般的には（ｍ／ｎ）・ｆｃ
の周波数に引込点が存在するので、本発明の構成を適用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の擬似引込検出回路を用いた同期検波復調
回路をブロックで示した図、第２図は本発明の擬似引込
回路をブロックであらわした図である。 第３図は擬似引込時におけるベクトルＳとＬをＰが４の
場合について示した図、第４図は位相比較器の出力であ
るビ−ト信号の波形を示す図である。記号の説明、１７
は電圧制御発振器、１９は位相比較器、２０はループフ
ィル夕、２１は検出回路、２２は橋引回路、３１は櫛形
フィル夕、３２は遅延回路、３３は加算器をそれぞれ示
す。 参考文献１：石尾、島村他、昭和４ｇ羊度電子通信学会
全国大会、軸．聡６参考文献２：石尾他、昭和４洋羊度
電子通信学会全国大会、Ｍ．７巡第１図 界２図 第３図 秦ム図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 位相比較器およびこの位相比較器の出力に基いて制
   御される電圧制御発振器を含む、位相偏移変調信号用同
   期検波復調装置に用いられる基準搬送波再生回路におい
   て、前記位相偏移変調信号に用いられるクロツク周波数
   のｍ／ｎ倍（ｍおよびｎは正の整数でｍ／ｎは既約）の
   周波数に同調する特性を有し前記出力を入力してビート
   を濾波する櫛形フイルタと、この櫛形フイルタで濾波さ
   れた信号を検波して出力信号を発する検出回路と、前記
   出力信号により制御される掃引回路を備え、この掃引回
   路の出力により前記電圧制御発振器の周波数を前記位相
   比較器の出力と相俟つて制御するようにした、基準搬送
   波再生回路における擬似引込回避回路。