JPS63287145A - 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〕 本発明は搬送波再生回路に係り、特に位相変調信号の復
調に好適な搬送波再生回路に関する。

〔従来の技術〕

位相変調信号、搬送波抑圧変調信号などを復調する場合
、復調器において搬送波を再生する必要がある。二相位
相変調などの搬送波再生回路として種々のものがあるが
コスタスループとして知られている搬送波再生回路があ
る。また四相位相変調の搬送波再生回路としては変形コ
スタスループなどが知られており、たとえばに、フェー
ル著、ディジタル　コミュニケーションズ　サテライ１
へ／アース　ステーション　エンジニアリング、プレン
ティス・ホール・インコーホレーテッド（Ｋ。

Ｆｅｈｅｒ、Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｕ＋ｍｕｎｉｃａｔ
ｉ、ｏｎｓ　５ａｔｅｌｌｉｔｅ／ＥａｒｔｈＳｔａｔ
ｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−
Ｈａｌｌ　Ｉｎｃ、）第３０４〜３０７頁、１９８３年
で紹介されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は位相比較情報を得るのに掛算器を用いて
いるが、掛算器はアナログでもディジタルでも回路的に
複雑であり、したがって再生回路の構成が複雑となる欠
点があった。さらに１位相比較特性に不安定点が生じ、
この点に再生回路が初期設定されると、ループゲインが
下がって安定点に到達するまで長い時間を要し、引込特
性が悪くなるという問題点があった。

本発明の目的は、コスタスループや変形コスタスループ
における位相比較特性を改善して、かつ掛算器を使わな
い、あるいは掛算器の個数を削減し、構成を簡単にでき
る搬送波再生回路を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、コスタスループの掛算器を極性判定回路と
、極性変換回路に置換えることにより達成される。

問題点を明確にするため従来のコスタスループについて
説明する。入力変調波はｘ（ｔ）＝Ｘγｃｏｓ（ωｔ）
と表わされる。再生搬送波は位相φだけずれており、ｃ
ｏｓ　（ωｔ＋φ）および５ｕｎ（ωｔ＋φ）である。

これらを各々掛は合せると、となる。これをＬＰＦ　（
低減通過フィルタ）によって高調波成分を除くと、同相
出力Ｉ＝＝−ｘ７ｃｏｌＩφ。

直交出力Ｑ　＝　−ｘγｓｉｎφ　が得られる。再生搬
送波の位相φを調整して、同相出力を最大にし、かつ直
交出力を０とするには１位相比較出力Ｖ（φ）＝Ｉ　Ｑ
　−−−ｘ　γ”ｓｉｎφｃｏｓφ　が０となるように
再生搬送波発振器を制御すればよい。

この関係を第２図−ａに示す。従来のコスタスループは
このような位相比較特性を有している。

図でφ（入出力位相差）が０およびπの点が位相安定点
とよれば、これ以外の点にループの状態があると、この
安定点に向ってループが動作する。

すなわち、図のＡ点にあれば位相比較出力が■（φ＾）
となって再生搬送波発振器出力の位相は進みφ＝０に近
づいていく。ところがφ＝−の点にいるとＶ（φ＾）＝
０となり、ループは動作せず、雑音等の何らかの原因で
−からずれてφ＝Ｖ（φ＾）≠Ｏの出力が得られ、ルー
プは動作をはじめる。

φ＝±−の点は不安定点とよばれ、この近傍にル−プの
初期状態があると、動作が開始できないか、あるいは収
束までに非常に長い時間を必要とした。

そのため従来のコスタスループではキックオフ回路等な
どで、この不安定点を脱出するような特別措置を行なっ
ている。

以上の問題点は位相比較特性を同図すのように改善すれ
ば達成できる。すなわち、Ｉ−ＱのかわりにＱ−８ＧＮ
　（Ｉ）を用いる。ここで５ＧＮ（Ｘ）はＸの符号を取
り出す機能を表わしている。

〔作用〕

２図−ａと２図−すを比較すると判るように、ｂ図では
不安定近傍のＶ（φ）が大きく異なっていることがわか
る。ｂ図の特性ならばループ＋７）初期状態がφ＝十−
の近傍にあっても大きな位相比絞出力が得られ、収束は
高速に完了する。位相比較特性をｂ図のようにするには
、同相出力■の極性信号を検出し、これを直交出力Ｑに
掛は合せればよい。この操作は回路的には非常に容易に
実現できる。しかも従来の工・Ｑを計算する掛算器は不
用となるので回路構成の簡易化が達成できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図により説明する。

図において、１，２は混合器、３はπ／２移相器、４は
再生搬送波を発振する電圧制御発振器（ＶＣＯ）５．６
．７は低域通過濾波器、８は極性判定回路。

９は極性変換回路である。第１図は二相位相変調波の搬
送波再生に用いられる従来のコスタスループに本発明を
実施したもので、入力変調波ｘ（ｔ）＝Ｘγｃｏｓωｔ
　が混合器１，２に入力され、再生搬送波のｅｏｌＩｌ
成分ｃｏｓ　（ωｔ＋φ）とπ／２位相のずれたｓｉｎ
成分ｓｉｎ　（ωｔ＋φ）と掛は合わされる。

混合器１，２の出力は（１）式で表わされる。出力の高
調波成分（２ωｔ＋φ）はＬＰＦ５，７で除去され、復
調出力同相成分Ｉ＝−ｘγｃｏｓφ、直交成分Ｑ＝−ｘ
γｓｉｎ　φとして出力される。ここでφは入力搬送波
と再生搬送波の位相差である。

再生搬送波の周波数、位相を入力と同期させるため、従
来は積ＩＱを用いていたが、本実施例ではＱ−８ＧＮ　
（Ｉ）を用いる。そのため、極性判定回路８で同相成分
■の極性を判定し、これにより極性変換回路９によって
直交成分Ｑの極性を変換する。すなわち、■が正のとき
はＱの極性はそのまま、■が負のときはＱの極性を反転
して出力する。出力位相差信号Ｖ（φ）＝Ｑ−８ＧＮ（
Ｉ）はＬＰＦ６によって濾波し、電圧制御発振器４を制
御する。第２図に入出力位相比較特性Ｖ（φ）を示す。

２−ａ図は従来のコスタスループの特性、２−ｂ図は本
実施例による位相比較特性である。

両者を比較すると、不安定点φ＝±−近傍のＶ（φ）が
大巾に改善されていることがわかる。これにより再生搬
送波制御ループの初期状態が不安定点近傍にあっても、
収束するのに長い時間を有するという欠点は改善され、
従来の方法で必要とされたキックオフ回路なども不要と
なる。また従来の構成の複雑な掛算器を極性判定回路と
極性変換回路で置き換えることにより実現できるので構
成の大幅なＰＩＮ〜化が行なえる。

次に本発明の他の実施例を第３図に示す。図は四相位相
変調の復調に用いられる従来の変形コスタスループに本
発明を実施したものである。回路要素１〜７は第】図と
同じ機能を有する。３１゜３２は加算器、３３．３４は
極性判定回路、３５は極性変換回路、３６は掛算器であ
る。四相位相変調波はｘ　（ｔ）＝ｘｐ６ｃｏｓωｔ＋
ｘｏｓｉｎωｔで表わされ、復調には用いる再生搬送波
は４つの安定点をもつ位相比較特性が必要である。した
かって従来はＩ−Ｑ・（Ｉ＋Ｑ）・（Ｉ　−Ｑ）によっ
てこれを計算していた。

第３図ではこれをＩ−Ｑ−８ＧＮ（Ｉ＋Ｑ）’５ＧＮＣ
Ｉ−Ｑ）で実現している。すなわち、同相成分工と直交
成分Ｑを加算器３１および加算器３２に入力し、和と差
を作り、各々極性判定回路３３．３４で５ＧＮ（Ｉ＋Ｑ
）・５ＧＮＣＩ−Ｑ）を作る。これと、掛算器３６から
得られる工・Ｑを極性変換回路３５に入力し、Ｉ＋Ｑ、
Ｉ−Ｑの極性が同符号であれば■・Ｑをそのまま、Ｉ　
＋Ｑ。

Ｉ−Ｑの極性が異符号であれば■・Ｑを反転して出力す
る９位相比較出力Ｖ（φ）＝Ｉ・Ｑ−８ＧＮ（Ｉ＋Ｑ）
・５ＧＮ（Ｉ−Ｑ）をＬＰＦ６に通し、ＶＣＯ４を制御
する。

位相比較特性Ｖ（φ）を第４図に示す、同図ａが従来の
変形コスタスループ、同図が本発明の実施例による位相
比較特性であり、不安定点いることがわかる。また、従
来の構成■・Ｑ・（Ｉ＋Ｑ）・（Ｉ−Ｑ）では掛算器が
３つ必要であるが、本実施例工・Ｑ−８ＧＮ（Ｉ＋Ｑ）
・５ＧＮ（Ｉ−Ｑ）では掛算器が１個に減り、あとは構
成の簡単な極性判定回路と極性変換回路により実現でき
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来、位相変調波の復調器の搬送波再
生回路として用いられていたコスタスループを簡単な構
成で実現できる。特に回路をディジタル化したとき、構
成の複雑な掛算器を極性判定、極性変換のみに置き換え
るだけで実現できるので構成回路素子の大幅削減が行な
える。さら１こ本発明により位相比較特性を改善し、不
安定点近傍の位相比較出力を大きくすることができるの
で、ループゲインの改善、ループ引込時間特性の改善が
図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は従来例および本発明の実施例の位相比較特性図、
第３図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図、
第４図は従来例および第３図の実施例の位相比較特性図
である。 １．２・・・混合器、３・・・π／２移相器、４・・・
電圧制御発振器、５〜７・・・低域通過フィルタ、８，
３３゜３４・・・極性判定回路、９，３５・・・極性変
換回路、竿　ｌＩ２１Ｉ 竿す図 茅十図 （久）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、位相変調信号の復調器に用いる搬送波再生回路にお
   いて、入力変調波と再生搬送波の積を作る第１の混合器
   と、前記再生搬送波の位相をπ／２移相する移相器と、
   該移相器の出力と前記入力変調波との積を作る第２の混
   合器と、前記第１および第２の混合器の出力を濾波する
   第１および第２の低域通過フィルタと、該第１の低域通
   過フィルタの出力の極性信号を抽出する極性判定回路と
   、該極性判定回路の出力が正のときは前記第２の低域通
   過フィルタの出力をそのまま出力し、前記極性判定回路
   の出力が負のときは前記第２の低域通過フィルタの出力
   の極性を反転して出力する極性変換回路と、該極性変換
   回路の出力を濾波する第３の低域通過フィルタと、該第
   ３の低域通過フィルタの出力によつて周波数が制御され
   る電圧制御発振器とからなり、該電圧制御発振器から前
   記再生搬送波を得ることを特徴とする搬送波再生回路。 ２、特許請求の範囲第１項記載の搬送波再生回路におい
   て、前記第１および第２の低域通過フィルタの出力の和
   および差信号を作る加算器および減算器と、前記第１お
   よび第２の低域通過フィルタの出力の積を作る掛算器と
   、前記加算器および減算器の出力の極性を判定する第１
   および第２の極性判定回路と、該第１および第２の極性
   判定回路の出力がともに正または負のときは前記掛算器
   の出力をそのまま出力し、前記第１および第２の極性判
   定回路の出力が異符号のときは前記掛算器の出力の極性
   を反転して出力する極性変換回路とを設け、該極性変換
   回路の出力を前記第３の低域通過フィルタに入力するこ
   とを特徴とする搬送波再生回路。