JPS6182553A - 周波数安定化装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は周波数安定化装置に関し、特に周波数変換器
から出力した信号の周波数変動を抑え、高精度の周波数
を維持し得る装置である。

〔発明の技術的背景〕

衛星放送に採用される音声信号伝送方式として、音声Ｐ
ＣＭ　（Ｐｕ１ｓｅ　Ｃｏｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
　）信号を４相ＤＰＳＫ　（Ｄｉｆｆｅｒａｎｃｉａｌ
　Ｐｈａｓｅ　５ｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ　）変調で云
送する方式が考えられている。（以下この変調信号’ｉ
　ＱＰＳＫ信号と称する。）このＱＰＳＫ信号の１チャ
ンネル分の帯域は、１．２　ＭＨｚに設定される。

一方、前記ＱＰＳＫ信号を受信する地上局においては、
このＱＰＳＫ信号を復調する他、ケーブルテレビジョン
システムを利用して加入者に云送することが考えられる
。

そこで、この発明では、以下ＱＰＳＫ信号を例にとって
、このＱＰＳＫ信号をどのように加入者へ伝送するかを
実施例として説明する。

通常テレビジョン信号を伝送するための１チャンネル分
の帯域幅は、第７図に示すように６ＭＨｚである。ここ
で、テーブルテレビジョンシステムにおいて空チャンネ
ルを利用し、上記ＱＰ　ＳＫ倍信号云送する。ＱＰＳＫ
信号は、１．２　ＭＥ（ｚの帯域幅を有するから、例え
ば５チヤンネル分のテレビジョンチャンネルが空いてい
たとすると、（５ｘ　６　ＭＨｚ　）／　１．２　ＭＨ
ｚ　＝　２５チヤンネルのＱＰＳＫ信号用チャンネル５
ＩＩＳ！ｌｓ３・・・を設けることができる。

次に上記の如く伝送されてくるＱＰＳＫ信号を受信し復
調器へ導入する必要があるが、その受信システムについ
て説明する。

まずＱＰＳＫ信号を復調するには、その信号の位相情報
を正確にとらえることが重要であるため、位相情報を判
断しやすい低い周波数に周波数変換する必要がある。例
えば、５．７３　ＭＨｚ程度のＱＰ　ＳＫ倍信号変換で
きればよい。そこで、５．７３ＭＨｚのＱＰＳＫ信号を
得るためには、ＱＰＳＫ信号金信号高含波信号を周波数
に換器に入力し、局部発振信号と混合すれば良い。

しかし、局部発振信号の周波数の選定として、たとえば
第８図（ａ）に示すように、ＱＰ　ＳＫ倍信号帯域内に
局発周波数Ｆ１を選ぶと、イメーノ妨害が生じる。今、
上側へテロゲインで、チャンネルＳ１を受信する場合を
考えると、局発周波数は（Ｓｌの周波数）　＋　５．７
３　ＭＨｚとなシ、イメーノ妨害と生じるチャンネルは
ｓ８　となる。っま）、チャンネルＳ１＋Ｓｇの双方の
信号が混信することになる。

このため、イメージ妨害のないＱＰＳＫ信号を得るには
、ＱＰＳＫ信号の伝送帯域から離れた位置となる局部発
振周波数を選定する必要がある。

このような局部発振周波数としては、例えば２５チヤン
ネルのＱＰＳＫ信号（約３２　ＭＨｚの帯域幅）を考え
ると、受信チャンネルから５６．７５ＭＨｚ若しくは５
８．７５　ＭＨｚ程度離れた局発周波ＱＦ２で良い。し
かしながら、このような周波数の局部発振信号でＱＰ　
ＳＫ倍信号高周波を受信したのでは、第８図（ｂ）に示
すように、たとえば５８、７５　ＭＨｚのＱＰＳＫ信号
となる。この図は、チャンネルＳｌ　を受信した場合で
あシ、この場合の受信部の周波数帯域は、チャンネル８
１を中心として３チヤンネル分の幅を有する。従ってこ
の第１周波数変換信号を更に５．７３　ＭＨｚのＱＰＳ
Ｋ信号に変換するためには、５８．７５　ＭＨｚから５
．７３　ＭＨｚ離れた第２局発周波数Ｆ３によって第２
の周波数変換を行なえばよい。（第８図（Ｃ）） 上記のように、ケーブルテレビジョンシステムを利用し
て云送されてくるＱＰＳＫ信号を、復調器へ導入するた
めには、高周波状態にあるＱＰＳＫ信号を第１の周波数
変換によシ中間的な５８．７５ＭＨｚのＱＰＳＫ信号に
変換し、次に第２の周波数変換により、５．７３　ＭＨ
ｚのＱＰＳＫ信号に変換する処理が必要である。これに
よって、復調器で復調しやすい周波数のＱＰ　ＳＫ倍信
号あって、しかもイメージ妨害の無い信号を得ることが
できる。

ｗＪ９図は、上記の考えに基づき構成された周波数変換
装置である。

１１は、第１の周波数変換部であシ、高周波信号は、入
力端子１１ｍを介して第１混合器１２に入力される。こ
の混合器１２には、第１電圧制御発振器１３からの局部
発振信号も入力される。この局部発振信号の周波数ＡＩ
は、混合器１２から得られる中間ＱＰＳＫ信号の周波数
が５８、７５　ＭＨｚとなるように設定されている。

第１電圧制御発振器１３の局部発振信号は、位相同期ル
ープによってその周波数が設定される。即ち、電圧制御
発振器１３の発振信号は、プログラマグル分周器１４に
入力されて分周され、その分周出力は、位相比較器ノ５
の一方の入力端に入力される。この位相比較器１５の他
方の入力端には、水晶振動子を用いた第１基準発撮器１
６からの発振信号が分周器１７を介して入力されている
。位相比較器１５は、動入力信号の位相差に比例した位
相及び周波数の出力信号を得て、これを低域フィルタ１
８に入力する。

これによって、低域フィルタ１８からは、分周器１６か
らの基準分周出力とプログラマグル分周器１４からの分
周出力との位相差に比例して変化する直流電圧が得られ
る。そしてこの直流電圧が第１電圧制御発振器１３の出
力周波数制御電圧として利用される。これによって、電
圧制御発振器１３の発振信号の周波数は、第１基準発振
器１６の発振周波数に対して特定の周波数関係をもって
安定に保持される。

高周波ＱＰＳＫ信号の受信チャンネルを変える場合には
、例えばマイクロコンピュータを用いたコントロール部
１９から、プログラマグル分周器１４のプリセット端子
に選択データが与えられ、分周比が可変される。これに
よって、電圧制御発振器１３の局部発振信号周波数が切
換えられ、受信チャンネルも変ることになる。

今、第１の周波数変換部１１において、／ＲＦ；希望受
信周波数 ｆｒｙ；中間ＱＰＳＫ信号周波数（５８，７５ＭＨｚ　
）ｆＫ、ｌ：局部発振信号周波数　　　　　　　　　　
　。

１ハ；プログラマグル分周器１４の分周比ｆ　；第１基
準発奈器の発振周波数 １／Ｍ；分周器１７の分庵比 とすると、次の関係式か成立する。

ｆｓ　／Ｍ　＝　ｆｔ、ＨＩＮ　　　　　　　−（１）
ｆＬＩ＝ｆＲｒ＋ｆｔｒ　　　　　　−（２）（１）　
、　（２１式より ”’　＝　−・ｆｓ−Ｊ’ＲＦ　　　　　−・−（３）
（３）式から、中間ＱＰＳＫ信号の周波数ばらつきは、
１ΔｆＸｒｌ　＝　１Ｍ−Δｆｓｌ　＋　ｌΔｆＲｒ１
＝ｆＬ１・Δｆｓ’＋ΔｆＲＦ−（４）ΔｆＸｙ　；中
間ＱＰＳＫ信号周波数ばらつき（Ｈｚ）Δｆｓ；第１基
準発撮器ドリフト（Ｈｚ）Δｆｓ’；第１基準発振器ド
リフト率 ΔｆＲｒｗ高周波信号周波数ばらつき（Ｈｚ）である。

日本で試験されている第２チヤンネルを受信した場合の
ばらつきを考えてみる。

Δｆｓが使用８反範囲で±３０　ｐｐｍとすると、Δ／
ＩＦ＝９７．２５ＭＨｚＸ３０Ｘ２Ｘ１０−６＋１’ｋ
Ｈｚ’＝；　　７　　ｋＨｚ のばらつきとなる。

上記のように、高周波ＱＰＳＫ信号は、５８．７５ＭＨ
ｚの中間ＱＰ　ＳＫ倍信号変換され、次段の第２の周波
数変換部２０に、入力される。この周波数変換部２０は
、前記中間ＱＰＳＫ信号及び第２ＴＬ圧制御発振器２２
からの発振信号が入力される第２混合器２１と、この混
合器２ノの出力ＱＰＳＫ信号（５，７３ＭＨｚ）を４て
い倍する４てい倍回路２３と、この４てい倍回路２゛３
の出力と第２基準発振器２５の発振信号との位相比較を
行なう位相比較器２４と、この位相比較器２４の出力を
平滑して直流電圧に変換しこれを制御電圧として電圧制
御発振器２２の制御端子に与える低域フィルタ２６とか
らなる。

上記第２の周波数変換部２０において、第２電圧制御発
振器２２は、６４．４４８　ＭＨｚの発振信号を出力し
ている。ここで、電圧制御発振器２２０制御ループにお
いて、５．７３　ＭＨｚのＱＰＳＫ信号の４倍の周波数
を利用し６てキャリア再生を行なっているのは、次の理
由による。

即ち、ＱＰＳＫ信号倍信 ｅ　＝　ｓｌＢ　（ω【＋Ｔｎ（ｔ））ｎ＝１．２，３
・・・であられされ、その４てい倍信号ｅ４は、１！４
　＝ｓ４　（４ωｔ＋２ｍ（ｔ））＝殉４ωむとなる。

このように、ＱＰＳＫ信号を４てい倍すると、位相情報
としてのれは、ｅ４では２πｎ　（ｔ）となりｅ４に無
関係となる。これによって、ＱＰＳＫ信号のキャリアを
得ることができるからである。

上記のように５．７３　ＭＨｚの周波数に変換されたＱ
Ｐ　ＳＫ倍信号、ＱＰＳＫ復調器２７に入力され、復調
データとなる。

〔背景技術の問題点〕

上述した周波数変換装置において、ＱＰＳＫ復調器２７
に入力する５、　７３　ＭＨｚのＱＰＳＫ信号に対して
は、周波数精度の高い安定したものが要求されている。

これは、周波ａｔ安建に維持しないと正確に位相シフト
す？ｆ報を判冗することができないからである。

しかしながら、上述した周波数変換装置によると、前述
したように、第１の周波数変換部の出力信号は、基準発
振器１６の周波数が±３０ｐｐｍずれると７　ｋＨｚ　
（第２チヤンネルの場合）のずれを生じることになる。

位相同期ループは、本来は電圧制御発振器１３０発振出
力を所望の周波数に安定して維持する回路であるが、そ
の基準となる周波数を作っている基準発振器１６に問題
があると、電圧制御発振器１３の周波数は、所望の周波
数に維持されない。まして、この電圧制御発振器１３か
らの発振信号を用いて常に一定の中間周波数の信号を得
ることを目的とする装置では、上記基準発振器１６の周
波数変動は多大な影響を与えることになる。

〔発明の目的〕

この発明は上記の事情に対処すべくなされたもので、周
波数変換によって得られた信号の周波数安定度を一層精
度よく安定に保持し得る周波数安定化装置を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の概要〕

この発明では、例えば第１図に示すように１周波数変換
された最終的な、一定周波数であるべき信号を第１の分
周器３１で分周する。一方、第２の分周器３２では基準
周波数発生器４０の基準信号を分周する。これによって
、第１．第２０分周器３１．３２の分周出力を用いて、
最終信号の周波数変動を検出することができる。即ち、
アンド回路３３による同時リセット手段で第１．第２の
分周器３１．３２をリセットし、更に、イクスクルーシ
グオア回路３４、アンド回路３５．３６．７リツプフロ
、！回路３７による判定手段で、何れの分周出力の位相
が進んでいるかを検知することで周波数変動を監視する
ものである。そして、判定結果に応じて特に、周波数変
換部の局部発振信号を発生している位相同期ループにお
ける、基準発振器１６の周波数をコントロールするもの
である。これによって、位相同期ループにおける基準発
振器１６の発振周波数が変動したとしても、これによる
最終的信号の周波数変動を抑え得るものである。

〔発明の実施例〕

以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例であシ、たとえば衛星放送
によるＱＰ　ＳＫ信号受信部に適用した例である。この
発明は基本的にはＱＰＳＫ信号の周波数変換装置のみな
らず、ＦＭ信号の周波数変換部としても用いることがで
きる。

第１の周波数変換部１１及び第２の周波数変換部２０は
、先に説明した第９図のものとほぼ同じ構成であるから
、その部分には第９図と同一符号を付して説明する。

この発明においては°、周波数変換されたＱＰＳＫ信号
（５，７３ＭＨｚ　）、つまシ復調直前の信号であって
、周波数安定度が最も厳格に要求される信号を第１の分
周器３１に入力して分周している。さらに、第１０分周
器３１と同時点でリセットされる第２の分周器３２を設
けている０この第２の分周器３２の入力信号としては、
基準周波数発生器４０の出力信号が用いられる。

次に、第１．第２０分周器３１．３２に対しでは、同時
リセット手段が用いられる。このリセット手段としては
、アンド回路３３が弔いられ、その２入力端には、例え
ば第１の分周器３１０分周出力である１／ＪＮ分周出力
と、１／（Ｎ＋２）分周出力が与えられる。次に第１．
第２の分周器３１．３２の計数位相の何れが進んでいる
かを検出するために、位相状態判定手段が設けられる。

この位相状態判定手段は、イクスクルーシプオア回路３
４とアンド回路３５．３６によって構成される。即ち、
イクスクルーシグオア回路３４の２入力端には、前記第
１の分周器３１からの賀）分周出力と、前記第２の分周
器３２からのＬ分周出力が入力される。そして、Ｎ′ このイクスクルーシグオア回路３４の出力は、アンド回
路３５．．３６の各一方の入力端に入力される。また、
アンド回路３５の他方の入力端には、前記第１の分周器
３１の恕■分周出力が入力され、アンド回路３６の他方
の入力端には、前記第２の分周器３２０１分周出力が入
力される。

上記第１．第２の分周器３１．３２の分周出力である−
１−分周出力と、ρ分周出力とは、（Ｎ＋２） 周波数が同じとなるように各分周器の分周能力が設定さ
れている。（これは必らずしも必要条件ではない。） た場合は、アンド回路３５からその進み時間内進んでい
た場合は、アンド回路３６からその進み時間ハイレベル
となる出力が得られる。そして、上記アンド回路３５．
３６の出力は、ホールド回路を成す７リツグ７０ッグ回
路３７の一方と他方の入力端に与えられる。そして、フ
リッグ７０ッグ回路３７の各出力３７ｈ　、３７ｂはマ
イクロコンヒーータを含ｔｒコントロール部３８に入力
される。

コントロール部３８は、フリラグフロップ回路３７の各
出力状態に応じて、制御電圧出力端子３８ｍの直流出力
電圧を可変することができる。更に、このコントロール
部３８は、操作部からの操作によりて選局データを発生
し、これをグログラマブル分周器１４のプリセット端子
に与え受信チャンネルを切換えることもできる。

次に、この発明の重要部分の動作ｔ−第２図。

第３図を参照して説明する。

今、アンド回路３３からリセットノ卆ルスＲ８Ｉが出力
され、第１１第２の分周器３１．３２がリセットされる
ものとする。このリセット時点から第１．第２０分周器
３１．３２はそれぞれ入力を計数し、分周出力を得る。

第１の分周器３１における計数が進み、時点ｔノで１／
（Ｎ＋１）の分周出力がハイレベルになシ、時点ｔ２で
１／（Ｎ＋２）の分周出力がハイレベルになると、位相
状態の判定が可能となる。つまり、イクスクルーシグオ
ア回路３４における位相比較が行なわれる。今、時点ｔ
２で１／（Ｎ＋２）分周出力がハイレベルとなり、時点
ｔ３で１／Ｎ／　分周出力が２、イレペルになったとす
ると、イクスクルーシグオア回路３４からは、時点ｔ２
からｔ３の間ハイレベルとなる出力３４ｍが得られる。

この出力３４急のハイレベル期間は、アンド回路３５の
両入力端がハイレベルとなるため、このアンド回路３５
からもこの期間はハイレベルの出力３５ｈが得られる。

一方アンド回路３６の出力３６ｍはロウレベルである。

従って、７リツグ７０ッグ回路３７の出力３７ａはハイ
レベル、出力３７ｂはロウレベルとなる。一方時点ｔ４
では、１／Ｎ分周出力と１／（Ｎ＋２）分周出力との論
理積出力がハイレベルとなり、アンド回路３３からはリ
セットノ臂ルスＲ８２が得られ、分周器３１．３２はリ
セットされる。

フリ、グフロッグ回路３７の出力Ｊ７ａ、３７ｂは、そ
の１，０又は０．１の状態がコントロール部３８によっ
て判定される。コントロール部３８は、出力３７＊　、
３７ｂが１．０の場合は、出力端３８Ａの直流電圧を１
ステツプ上昇させ、また出力３７ａ、３７ｂが０．１の
場合は出力端、？　８ａの直流電圧を１ステツプ下降さ
せる。

このコントロール部３８は、先のアンド回路３３から得
られるリセット・クルスを導入しており、このリセット
ｐ４ルスの後で前記フリッｆ７０ッグ回路３７の出力を
受は付ける。従って、第２図のような例では、出力３７
ｈ　、３７ｂが１．０であるから、出力端３８ａの直流
電圧を１ステツプ上昇させ、次の判定を待つ。次の位相
判定においても出力３７ｈ、３７ｂが１．０であれば、
出力端３８ａの直流電圧は、更Ｋｌステッグ分上昇され
る。

逆に、位相状態判定部において、ＩＡ′分周出力の方が
１／（Ｎ＋２　）分周出力よりも位相が進んでいること
が判定されれば、このときの各部出力は第３図に示すよ
うになり、アンド回路３６から出力・９ルスが得られる
。このときは、７リツプ７０ッグ回路３７の出力３７ａ
、３７ｂは０゜１となる。第３図はこのときの各部出力
を示している。このときは、コントロール部３８は、出
力３７ａ、３７ｂの判定毎に出力端３８ａの直流電圧を
１ステツグづつ低くしていく。

ここで、コントロール部３８の出力端３８ｈに得られる
直流電圧は、第１の周波数変換部１１の基準発振器１６
に接続されている可変容量ダイオード３９の端子に加え
られる。

上記の回路によると、周波数変換して得た最終的な信号
（ＱＰＳＫ信号）の周波数（５，７５ＭＨｚ）と、位相
同期ループの基準発振器１６の発振信号の周波数との関
係を常に監視していることになる。そして、内的要因（
温度ドリフト等）あるいは外的要因（外乱）によって、
復調用の信号に周波数変動があった場合は、基準発振器
１６の周波数を制御し、前記周波数変動を抑えることが
できる。

この発明は上記の実施例に限定されるものではなく、各
種の実施態様がある。

第４図は、第１．第２の周波数変換部１１゜２０におけ
る基準発振器として共通の基準発振５１６　Ａとした場
合の実施例である。他の部分は先の実施例と同じである
から同符号を付して説明は省略する。

第５図は、第２の周波数変換部２０の基準発振器２５の
共振部に、可変容量ダイオード２５ｋを接続し、この可
変容量ダイオード２５Ａの端子に前記コントロール部３
８からの制御電圧を与えて、周波数変動を抑えるように
した例である。他の部分は先の実施例と同じであるから
同符号を付して説明は省略する。

第６図の実施例は、分周器３１に導入する信号として、
例えばＱＰＳＫ復調器４０のキャリア再生回路からキャ
リア信号上とりだして用いるようにした例である。この
場合も、信号復調で重要となるキャリア信号を常に安ポ
した周波数に維持することができる。

上記のように、分周器３ノの入力信号としてキャリア信
号を用いるのは、第６図の実施例の場合に限らず、４４
図、第５図に示した実施例で午ヤリア悟号七用いるよう
にしても良い。

なお、分周器３１の分周率は、変動を抑えようとする周
波数に対して有効に制御が行なわれるように設定する。

低い周波数、例えば出力信号の数ｋＨｚオーダーのウェ
ブに対して効きを良くするには、分周器の分周率を大き
くしていけば良い。また、コントロール部３８の電圧可
変方向は、周波数変換部における上側ヘテロゲイン、下
側へテロゲインに応じて任意に設定され、最終的な信号
の変動を抑える方向に選定される。

サラニ、コントロール部３８における制御電圧発生手段
としては各種の実施例が可能であり、・ぐルス幅変調器
とフィルタ回路あるいはデジタルアナログ変換器等が用
いられる。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、周波数変換した最終
的な信号、つ″１シ一定であるべき周波数の信号を監視
し、その周波数変動全検出している。そして、その検出
結果音用いて、前記の最終的な信号を一定の周波数に安
定化する場合、周波数変換部の位相同期ループにおける
基準発振信号の周波数全調整する仕組となっているＯ 通常位相同期ルーｆを用いた電圧制御発振器の発振周波
数は、安定度の高いものとして扱われるが、本発明では
、特にその位相同期ループの基準発態器の周波数変動に
着目している。この結果、気候的に伴なう温度ドリフト
あるいは周辺環境に伴なう温度ドリフト、更には製造ば
らつきによる基準周波数に変動があっても、事務的に得
られる一定であるべき周波数の信号は、常に精度良く安
定化されることになる。更に本発明の回路は、基準発振
器１６の周波数変動に対して制御作用を得るのみならす
、他の要因で最終的な信号の周波数が影響を受けてもこ
れを抑えるように動作することはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成説明図、 第２図、第３図はそれぞれ第１図の回路の各部出力信号
祝明図、 第４図、第５図、第６図はそれぞれこの発明の他の実施
例を示す構成説明図、 第７図はケーグルテレピノヨンシステムにおけるＱＰＳ
Ｋ信号伝送形式を例示する説明図、第８図はＱＰＳＫ信
号の周波変換過程を説明するための説明図、 第９図は周波数変換装置の一例を示す構成説明図である
。 １１．２１・・・混合器、１３．２２・・・電圧制御発
振器、１６・・・基準発振器、１８．２６・・・低域フ
ィルタ、１５．２４・・・位相比較器、３１．３２・・
・分周器、３３．３５．３６・・・アンド回路、３７・
・・フリッグフロ、グ回路、３８・・・コントロール部
、３９・・・可変容量ダイオード、４ノ・・・基準周波
数発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 水晶振動子等を用いた基準発振器の分周出力と電圧制御
   発振器の分周出力を位相比較器で比較し、この位相比較
   器からその両入力信号の位相差情報を含む比較出力信号
   を得、この出力信号を低域フィルタにて直流電圧に変換
   しこれを制御電圧として前記電圧制御発振器の周波数制
   御端子に与える位相同期ループと、 前記電圧制御発振器の出力と高周波入力信号が与えられ
   、出力として前記高周波入力信号を周波数変換した出力
   信号を得る周波数変換手段と、 前記周波数変換手段の出力信号若しくはこの信号に基づ
   いて発生された一定の周波数であるべき信号が入力され
   、これを分周する第１の分周器と、 基準周波数発生器の基準信号を分周する第２の分周器と
   、 前記第１、第２の分周器を同時にリセットするリセット
   手段と、 前記第１の分周器からの第１の分周出力と前記第２の分
   周器からの第２の分周出力が入力され、両入力の位相差
   を比較するとともに何れの分周出力の位相が進んでいる
   かの判定出力を得る手段と、 前記判定出力が入力され、この判定出力の判定内容に応
   じて増減方向が変わる制御電圧を発生する手段と、 前記位相同期ループにおける基準発振器の発振周波数調
   整用として設けられ、端子に与えられる前記制御電圧の
   大きさに応じて前記基準発振器の発振周波数を可変する
   発振周波数調整素子とを 具備し前記周波数変換手段の出力信号の周波数安定を得
   るように設定したことを特徴とする周波数安定化装置。