JPS62107559A - 位相同期搬送波再生回路 - 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、主として地上マイクロ波通信装置や衛星通信
の地上局に於いて用いられる高速データ通信用Ｑ　Ｐ　
Ｓ　Ｋ　（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ｐｈａｓｅ　５ｈｉ
ｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）変復調装置の搬送波再生回路や、
各種同期装置に広汎に用いられる位相同期回路（Ｐｈａ
ｓｅ　ＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ：略してＰＬＬ）に関する
。

（従来の技術） 従来の位相同期回路（ＰＬＬ）の基本を第３図に示す。

１は電圧制御発振器（Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ
ｌｅｄ　０ｓｃｉｌｌａｔｏｒ：以下ＶＣＯという）、
１４はループフィルタ、１２は位相比較器である。

ＰＬＬの代表的な応用の一つはＱＰＳＫ復調器の搬送波
再生回路でありその基本図を第４図に示す。１５．１６
は４逓倍器である。３，４は周波数変換用ミキサ、２′
はπ／２移相器、５　’、６　’は低域通過ろ波器（Ｌ
ＰＦ）である。ＬＰＦ５°。

同６′の出力がデータ再生回路へ出力される。

４逓倍器１５により４倍の周波数の所にキャリヤが再生
される。それ以外の動作は通常のＰＬＬと同じである。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のＰＬＬの最大の欠点は、引き込み特性が余り良好
でないという事である。特にＱＰＳＫ復調器の様に入力
信号のＳＮ比が低い場合には、再生搬送波のＳＮ比を改
善するためにデータ速度に比べてＰＬＬの等価雑音帯域
幅（Ｂｔ）を十分狭くしなくてはならず、そのなめ、引
き込み特性の不良が極めて大きな問題となる。

又４逓倍により再生キャリヤのＳＮ比は６　ｄＢも劣化
するため、通常中間周波信号の入力端にＢＰＦを挿入す
るが、その同調周波数の変動がまた大きな問題となって
いる。

本発明の目的は上述の従来技術の欠点を解決し、必要な
帯域制限を行った上でＰＬＬに信号を入力する手段と、
周波数弁別機能により、確実な同期引き込みを行う位相
同期回路（ＰＬＬ）を実現することである。

（問題点を解決するための手段〉 本発明は上記の目的を達成するために次の構成を有する
。即ち、本発明の位相同期搬送波再生回路は、電圧制御
発振器と；　該電圧制御発振器からの信号と入力中間周
波信号を受けて周波数変換する第１のミキサと；　前記
電圧制御発振器の出力信号を受けてその位相をπ／２ラ
ジアンだけ移相させる第１の移相器と；　該移相器の出
力信号と前記入力中間周波信号を受けて周波数変換する
第２のミキサと；　第１のミキサの出力信号に対し帯域
制限を施す第２の低域通過ろ波器と；　第２のミキサの
出力信号に対し帯域制限を施す第２の低域通過ろ波器と
；　第１の低域通過ろ波器の出力信号で前記電圧制御発
振器からの信号を変調する第１の変調器と；　第２の低
域通過ろ波器の出力信号で前記第１の移相器からの信号
を変調する第２の変調器と；　前記第１の変調器の出力
信号と前記第２の変調器の出力信号を合成する合成器と
；　該合成器からの信号の位相と前記電圧制御発振器又
は第１の移相器からの信号の位相を比較する位相比較器
と；　前記入力中間周波信号の位相をπ／２ラジアンだ
け移相する第２の移相器と；　該移相器の出力信号と前
記合成器からの信号を受けて周波数弁別を行う周波数弁
別器と；該周波数弁別器の出力信号と前記位相比較器の
出力信号を受けてこれらを加算する加算器と；　該加算
器からの信号に対して帯域制限を行い、前記電圧制御発
振器へ周波数制御電圧として出力する低域通過ろ波器と
；　を具備することを特徴とする。第１図は、本発明の
位相同期搬送波再生回路の構成を示すブロック図である
。１はｖＣＯで、今その出力信号Ｖｏ（ｔ）を　Ｖ（、
（ｔ）＝ｃｏｓθ１．（１）とする、２は第１のπ／２
移相器、３は第１のミキサ（ＶＣＯのＣＯＳ信号が入力
されているのでｃｏｓミキサとも呼ぶ）、４は第２のミ
キサ（ＶＣｏの出力信号をπ／２ラジアン遅らせたｓｉ
ｎ信号が入力されているのでｓｉｎミキサとも呼ぶ）、
５は第１の低域通過ろ波器（ＬＰＦ：ｃｏｓミキサに続
くのでｃｏｓＬＰＦとも呼ぶ）、６は第２の低域通過ろ
波器（同様にｓ　ｉ　ｎＬＰＦとも呼ぶ）、７は第１の
変調器（ＭＯＤ、ｃｏｓＬＰＦに続くのでｃ　ｏ　ｓ　
ＭＯＤとも呼ぶ）、８は第２の変調器（同様にｓ　ｉ　
ｎＭＯＤとも呼ぶ）、９は合成器（ハイブリッド）、１
０は第２のπ／２移相器、１１は周波数弁別器（Ｆｒｅ
ｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｓｃｒｉａ＋１−ｏａｔｏｒ：Ｆ　
Ｄ　）　、１２は位相比較器（Ｐｈａｓｅ　Ｃｏｍｐａ
ｒ−ａｔｏｒ：　ＰＣ）　、１３は加算器、１４は低域
通過ろ波器（ＬＰＦ）である。

（作　用） 以下、本発明の位相同期搬送波再生回路の作用を第１図
に基づいて説明する。

全入力中間周波信号１０１をＶ　Ｉ（ｔ　）としＶ　ｌ
（ｔ　）　＝　ｃ　ｏ　ｓ　ｅ　ｔ（ｔ　）　　　　　
−−−−−−−−（１）ＶＣＯ出力信号１０２をＶｏ（
ｔ）としＶｏ（ｔ）＝ｃｏｓθ１．　（１）　　　　　
−−−−一・・・・−−−（２＞とすると、ＣＯＳミキ
サ３の出力■ｃＭおよびｓｉｎミキサ４の出力ＶｓＭは
それぞれ次式のようになるＶｃｗ（ｔ）＝ｃｏｓθ＋（
ｔ）　・ｃｏｓθ１（１）＝ｃｏｓθ、　（ｔ　）　　
　　　−−−−−（３）Ｖｓｍ（ｔ）＝ｃｏｓＯ＋（ｔ
）　−５ｉｎθ１（１）＝−ｓｉｎθ−（ｔ）−・・−
・−・−−一・−・−（４）但し　　θ、（ｔ）＝８＋
　（ｔ）−θ１　（１）θＩ（ｊ）＝ω＋ｔ＋（９＋　
、ｅ＋、（ｔ）＝ω＋、ｔ＋θ。

ω電は入力信号１０１の角速度、θ１は入力信号１０１
の籾摺、ωＬはｖｃｏ出力１０２の角速度、θＬはｖｃ
ｏ出力１０２の籾摺を表わす。

次いで、式（３）および式（４）で表わされる各ミキサ
の出力をそれぞれ第１のＬＰＦ　（ｃｏｓＬＰＦ）５お
よび第２のＬＰＦ　（ｓ　ｉ　ｎＬＰＦ６）を通過させ
ると、ｃｏｓＬＰＦ５の出力ＶＣＬＰＰ　（ｔ　）およ
びｓｉｎｇ、ＰＦ６の出力Ｖｓｔｐｐ　（ｔ　）は次式
の如き出力となる。

ＶｃＬｐｐ（ｔ）＝Ａ（ｔ）　ｃｏｓ　（θ８（ｔ）−
θｄ）−・−・・−・・・・・−・・−・・−・・（６
）Ｖｓｔｐｐ（ｔ）＝　Ａ（ｔ）ｓｉｎ（θ。（１）−
θｄ）−・・−・−・−ｍ−−−〜−（７） 但し、　Ａ（ｔ）は振幅を示しＡ（ｔ）≧０゜θｄはｃ
ｏｓＬＰＦ５および５ｉｎＬＰＦ６で生じる位相遅延。

今例えばｃｏｓＬＰＦ５および５ｉｎＬＰＦ６として Ｆ（ｊω）＝占　　　−・・・・−・・−・・−・・−
（８）なる特性のＬＰＦを用いるとその位相遅θ６はと
なる。

次いで、ｃｏｓＬＰＦ５の出力信号Ｖ　ＣＬＰＦ　（ｔ
　）は第１の変調器（ｃｏｓＭＯＤ）７へ加えられ、ｓ
　ｉ　ｎＬＰＦ６の出力信号Ｖ　５ｔｐｐ　（ｔ　＞は
第２の変調器（ｓ　ｉ　ｎＭＯＤ）８へ加えられ、ｃｏ
ｓＭＯＤ７の出力信号とｓ　ｉ　ｎＭＯＤ８の出力は合
成器１０で合成される。

合成器１０の出力をＶ　ＩＩＹＢ（ｔ　）とするとＶｎ
ｙｎ（ｔ）は次式で表される。即ち Ｖ）ＩＹＢ（ｔ　）＝　Ａ　（ｔ　）ｃ　ｏ　ｓ　（θ
＋（１）−θａｆ　＞　　　−−−−−・＜　１０　＞
となる。　以上の（９）式と（１０）式とから第１のπ
／２移相器２．ｃｏｓミキサ３．ｓｉｎミキサ４．ｃｏ
ｓＬＰＦ５，５ｉｎＬＰＦ６．ｃｏｓＭＯＤ７．ｓｉｎ
ＭＯＤ８および合成器９からなる回路は中心周波数がω
Ｌで、ｃ　ｏ　ｓ　ＬＰＦ　５およびｓ　ｉ　ｎＬＰＦ
６と同じ周波数特性を有する帯域通過ろ波器（ＢＰＦ）
を構成していることが判る０局部発振周波数に相当する
周波数ωＬを変化させると容易に中心周波数が変るので
追随型ＢＰＦ　（Ｔｒａｃｋｉｎｇ　Ｂ　Ｐ　Ｆ　）と
して優れている。

こうして得られた合成器９の出力は位相比較器１２と周
波数弁別器１１へ加えられる。

位相比較器１２には第１のπ／２移相器２からの信号ｓ
　ｉ　ｎｅＬが加えられており合成器９の出力信号との
位相比較が行われる。位相比較器１２の出力ＶＰＣは次
の式で表される。

Ｖｐｃ＝Ａ（ｔ　）ｃ　ｏ　ｓ’　（（）　Ｉ−θ、１
ｆ）−ｓｉｎθＬ−−Ａ（ｔ）ｓ　ｉ　ｎ　（θ６−θ
４）　　　　−−−−（１１）式（１１）から分かるよ
うに位相比較器１２の出力は入力中間周波信号１０１と
ＶＣＯの出力信号１０２の位相差を検出する。他方、周
波数弁別器１１には合成器９からの信号の他に入力中間
周波信号１０１を第２のπ／２移相器でπ／２ラジアン
だけ遅らせた信号（ｓｉｎθ１で表される）が加えられ
ている。従って、周波数弁別器１１の出力ｖＦＤは次式
で表される。

ＶＰＤ＝Ａ（ｔ　）ｃ　ｏ　ｓ　（θ、−θｄＣ１）・
ｓｉｎθ」＝Ａ（ｔ）ｓ　ｉ　ｎθａｃｌ’　　　　　
　−・・・−＝−−−−・（１２）更に、上式のθｄ／
に式（９）を代入すると、ω　Ｔ ＶＦＤ＝　Ａ　（ｔ）　・ｔ＋　４．−ｒ　２−・−−
−−−−−−−（１３）となり周波数弁別作用を行うこ
とが分る。

本発明による位相同期回路は上述の様に単に位相比較の
みでなく、非同期時には周波数弁別機能をも行うので確
実な同期引き込みが可能である。

又式（１３）より分るように同期状態ではωｅ＝０　→
θｄ＝　ｏ　　　　　　−−−一−−−−（１４）とな
り、式（ＩＩ＞によって正確に位相差θ。が検出される
。

本発明によるＰ　Ｌ　ＬのＱ　Ｐ　Ｓ　Ｋ復調器用搬送
波再生回路への応用を第２図に示す。搬送波再生のため
４逓倍を行い、位相比較を４倍の周波数信号で行う以外
は」二連と全く同じ動作である。

以上のように、本発明の位相同期搬送波再生回路は、非
同期等には周波数弁別機能により周波数引き込み動作を
するので確実な同期引き込みが可能であるため従来の位
相同期回路の引き込み上の問題点が解決され広汎な用途
への応用が可能となる。また第２図に示すように、Ｑ　
Ｐ　Ｓ　Ｋ復調器への応用に於いては、ナイキスト帯域
迄帯域制限できる追随型Ｂ　Ｐ　Ｆ　（Ｔｒａｃｋｉｎ
ｇ　Ｂ　Ｐ　Ｆ　）の出力を搬送波再生回路へ入力する
ので４逓倍によるＳＮ比の劣化を抑制することができる
。

更に、本発明の位相同期回路ではＬＰＦ２個を用いてＢ
ＰＦを実現するのでろ波器の設計が容易となり、通常の
Ｂ　Ｐ　、Ｆにおける様な同調周波数の変動の問題がな
くなる。

一方、周波数弁別機能に対する雑音の影響については、
周波数弁別器１１への一方の入力は追随型ＢＰＦの出力
信号であるので低ＳＮ条件のもとでも入力の熱雑音によ
る特性の劣化が少ない。

また、周波数弁別動作の速度は通常のＢＰＦによる周波
数弁別動作と同様に高速であり、ＴＤＭＡ通信システム
の様にバースト動作を行うために極めて速い引き込みの
必要な復調器に用いることができる。

（発明の効果） 以上のように、本発明の位相同期搬送波再生回路は、周
波数弁別機能を有し、非同期時には周波数弁別機能によ
り周波数引き込み動作をするので確実な同期引き込みが
可能であるため従来の位相同期回路の引き込み上の問題
点が解決され広汎な用途への応用が可能となる利点があ
る。

また、多相ＰＳＫ復調器への応用に於いては、ナイキス
ト帯域迄帯域制限できる追随型ＢＰＦ　（Ｔｒａｃｋｉ
ｎｇ　　Ｂ　Ｐ　Ｆ　）の出力を搬送波再生回路への入
力とするので周波数の逓倍によるＳＮ比の劣化を抑制す
ることができるという利点がある。

更に、本発明の位相同期回路ではＬＰＦ２個を用いてＢ
ＰＦを実現するのでろ波器の設計が容易となり、通常の
ＢＰＦにおける様な同調周波数の変動がないという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位相同期搬送波再生回路の構成を示す
ブロック図、第２図は本発明回路をＱＰＳＫ信号復調回
路へ適用した場合の構成を示すブロック図、第３図は従
来の位相同期回路の構成を示すブロック図、第４図は従
来のＱＰＳＫ復調用搬送波再生回路の構成を示すブロッ
ク図である。 １・・・・・・電圧制御発振器（ＶＣＯ）、２・・・・
・・第１のπ／２移相器、　２′・・・・・・π／２移
相器、　３・・・・・・第１のミキサ（ｃｏｓミキサ）
、４・・・・・・第２のミキサ（ｓｉｎミキサ）、５．
５′・・・・・・第１の低域通過ろ波器（ｃｏｓＬＰＦ
）、　６，６′・・・・・・第２の低域通過ろ波器（ｓ
　ｉ　ｎＬＰＦ）、　７・・・・・・第１の変調器（ｃ
ｏｓＭＯＤ）、　８・・・・・・第２の変調器（ｓ　ｉ
　ｎＭＯＤ）、　９・・・・・・合成器、　１０・・・
・・・第２のπ／２移相器、　１１・・・・・・周波数
弁別器（ＦＤ）、１２・・・・・・位相比較器（ＰＣ）
、１３・・・・・・加算器、１４・・・・・・低域通過
ろ波器、　１５．１６・・・・・・４逓倍器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電圧制御発振器と；該電圧制御発振器からの信号と入力
   中間周波信号を受けて周波数変換する第１のミキサと；
   前記電圧制御発振器の出力信号を受けてその位相をπ／
   ２ラジアンだけ移相させる第１の移相器と；該移相器の
   出力信号と前記入力中間周波信号を受けて周波数変換す
   る第２のミキサと；第１のミキサの出力信号に対し帯域
   制限を施す第２の低域通過ろ波器と；第２のミキサの出
   力信号に対し帯域制限を施す第２の低域通過ろ波器と；
   第１の低域通過ろ波器の出力信号で前記電圧制御発振器
   からの信号を変調する第１の変調器と；第２の低域通過
   ろ波器の出力信号で前記第１の移相器からの信号を変調
   する第２の変調器と；前記第１の変調器の出力信号と前
   記第２の変調器の出力信号を合成する合成器と該合成器
   からの信号の位相と前記電圧制御発振器又は第１の移相
   器からの信号の位相を比較する位相比較器と；前記入力
   中間周波信号の位相をπ／２ラジアンだけ移相する第２
   の移相器と；該移相器の出力信号と前記合成器からの信
   号を受けて周波数弁別を行う周波数弁別器と；該周波数
   弁別器の出力信号と前記位相比較器の出力信号を受けて
   これらを加算する加算器と；該加算器からの信号に対し
   て帯域制限を行い、前記電圧制御発振器へ周波数制御電
   圧として出力する低域通過ろ波器と；を具備することを
   特徴とする位相同期搬送波再生回路。