(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＳＫ受信機の周波数弁別器から得られた復調ベースバンド信号の直流中心レベル誤差を検出する中心誤差検出回路であって、この中心誤差検出回路は、２つの加算入力と１つの減算入力とを有する加減算器と、前記復調ベースバンド信号を方形波信号に変換する波形整形回路と、補正信号形成回路と、平滑回路とを備え、前記加減算器は、一方の加算入力と１つの減算入力に振幅を等しくした前記復調ベースバンド信号と前記方形波信号とがそれぞれ供給されるとともに、他方の加算入力に振幅が等しい前記復調ベースバンド信号と前記方形波信号との加減算時に信号が重なり合わずにはみ出した信号領域を用いて形成された補正信号が前記補正信号形成回路を通して供給され、前記加減算器において前記復調ベースバンド信号、前記方形波信号及び前記補正信号が加減算され、前記加減算器から誤差成分が出力され、その誤差成分を前記平滑回路で平滑することにより、前記復調ベースバンド信号の直流中心レベル誤差の検出が行われることを特徴とするＦＳＫ受信機用中心誤差検出回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケットＦＳＫ（周波数シフトキーイング）受信機において、ＩＦ（中間周波）信号の中心周波数誤差を補正するＡＦＣ（自動周波数制御）回路を構成するため、あるいは復調ベースバンド信号のバイアス歪みをベースバンド部自体で補正するための復調信号補正回路を構成するためなどに用いるものであって、復調ベースバンド信号の中心レベル誤差を検出する検出回路を構成するための回路構成技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＳＫ信号はディジタル情報を周波数変調（情報の“０”を周波数ｆ０で、“１”をｆ１で伝送する）によって伝送する信号であるから、ＩＦ信号の中心周波数に誤差があれば復調ベースバンド信号にバイアス歪みを生じる。従って、これを避けるためには、このベースバンド信号の中心レベルの誤差、すなわち直流オフセット成分を検出し、これが無くなるようにＡＦＣ（自動周波数制御）によって周波数誤差そのものを補正するか、または、ベースバンド信号自体でこの直流オフセットがなくなるよう補正する、といういずれかの方法で補正する必要がある。しかも、いずれの場合についても、伝送符号の内容による影響を受けないような特性を持っている必要がある。これはすなわち、ＡＦＣの場合、送られてくるｆ０やｆ１の周波数にではなく、その中心周波数に応答しなければならないことを意味するが、そうでなければ、たとえば情報の“１”が長く連送されると、ＡＦＣはｆ１に引き込まれてしまい、多大の誤符号を発生させる。
このため、符号内容による影響を受けない種々のＡＦＣが考えられてきた。すなわち、復調ベースバンド信号において、例えば、ａ）正負のピーク値を検出し、これをホールドしてその両者の平均値から中心レベル誤差、すなわち直流オフセット成分を検出する、ｂ）パケットの先頭にビット同期信号（情報の“０”、“１”の交互の繰り返し）が送られてくるが、狭帯域伝送を行うためベースバンドでは、通常、正弦波になっていることを利用して、この正弦波の振動規則から中心レベル誤差を算定する、あるいは、ｃ）復調ベースバンド信号とその矩形整形信号を振幅を揃えておいて比較することによって直流オフセット成分を検出する、などの方法である。これらの方法において、ａ）では両ピーク値をホールドしておく必要があるから、“０”または“１”の連送時間が長くなるとホールド電圧が放電していく恐れがあり、ｂ）の方法もそのパケットが終了するまで、算定した中心レベル誤差をホールドしておく必要があるから、ａ）の場合と同様に長いパケットを用いる場合、この放電が問題となる。これに対しｃ）の方法は発明者が以前に提案（特開平７−２３５９５４：ＦＳＫ受信機用復調補正回路）した方法であって、前２者のような放電の問題はないが、その後、以下に示すような欠点があることが分かった。
【０００３】
特開平７−２３５９５４号による方法における中心誤差の検出原理を、図１を用いて簡単に説明する。この図は先願の図とは若干異なるが、分かり易くするため、一部変更してある。図１の（ａ）は検出部の回路構成を示し、（ｂ）はその各部の波形を示す。（ａ）の回路構成図において、１は周波数弁別器、２はコンパレータ、３は減算器、４は平滑回路、５は信号出力端子である。入力ＦＳＫ信号は周波数弁別器１で周波数検波されてベースバンド信号となり、この信号はコンパレータ２と減算器３に加えられる。このコンパレータの基準電圧はゼロボルトであり、その入力ベースバンド信号の振幅と出力信号の振幅を等しく設定してある。中心誤差がゼロの場合のこれらの波形を（ｂ）図に示した。減算器３は（１の波形）−（２の波形）の減算を行う（減算器入力信号ラインの＋−の記号は＋側の信号から−側の信号を引くことを意味する）ので、誤差がゼロの場合その出力は（ｂ）図の３に示すようになる。この信号は平滑回路４で平滑して中心誤差検出出力とするもので、この図から、この方法では伝送符号の内容による影響を受けないことは明らかであろう。
周波数誤差によって、直流オフセットが生じると、図１（ｂ）において１の波形が上または下にシフトし、それにつれてゼロクロス点が変化する。このときの正弦波の半周期分の拡大図を（ｃ）図に示す。波形１も２も振幅を１とし、オフセット量αとすれば、ゼロクロス点の位相角は次式の通りである。
【０００４】
【数１】
0003697675.tif 000002
【０００５】
実線および点線の斜線で示した各部分、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄそれぞれの面積は以下の式のようになる。
【０００６】
【数２】
0003697675.tif 000003
【０００７】
減算回路３による減算と平滑回路４による平滑を行うことは（面積Ａ−面積Ｂ）−（面積Ｃ−面積Ｄ）を求めることに相当する。この出力は誤差信号となるが、これをＳとすれば、上の（４）式より
【０００８】
【数３】
0003697675.tif 000004
【０００９】
となる。これらの式が使えるのはαが０〜１の範囲内であって、１以上になると、
【００１０】
【数４】
0003697675.tif 000005
【００１１】
となる。αが負の場合は（面積Ｃ−面積Ｄ）−（面積Ａ−面積Ｂ）に等しいから、単に式（５）、（６）とも負になり、αの正負の値に対しＳは奇対称となる。α＞０の値に対するＳの値を計算すると、図２の点線に示すような曲線（実線のＳ’曲線については後述）となり、α＝１の点で出力Ｓはゼロになってしまう。これはすなわち、この点で制御不能になることを示しており、前述した欠点とはこのことを意味している。従って、制御系としては、このゼロ点が生じることは避けねばならない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、特開平７−２３５９５４号による方法は伝送符号の内容による影響を受けないで中心レベル誤差が簡単な回路で検出できる、という特長を有するが、この方法は周波数誤差がＦＳＫ信号のシフト周波数に等しいところに検出不能点が生じる。従って、特開平７−２３５９５４号が持っている符号内容による影響を受けないという特長を有したまゝで、この検出不能点を無くして、全範囲にわたって誤差を検出可能とする回路構成を見い出すことが本発明の課題である。
【００１３】
特開平７−２３５９５４号の方法で誤差の検出が不能となるのは、誤差周波数がシフト周波数に等しくなったとき、図３に示すように、Ａの面積とＢの面積が丁度等しくなるためである。従って、これを解決するためには、何らかの方法（この方法には後述のように種々の方法が考えられる）を用いて、誤差の大きさに応じて補正信号を加えるようにすればよい。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のＦＳＫ受信機用中心誤差検出回路は、ＦＳＫ信号を復調したベースバンド信号を、加減算器の加算入力に加えると共にコンパレータ等の波形整形回路に加えて矩形波に整形して復調出力とし、この復調出力信号の振幅を前記ベースバンド信号の振幅を等しくして前記加減算器の減算入力とし、この加減算器出力を平滑する誤差検出にあって、この誤差検出動作を補正する回路として、ベースバンド信号波形が前記加減算器の減算入力信号波形よりもはみ出した波形、またはこの波形の整形波形を前記加減算器のもう一つの加算入力として、この加減算器出力を平滑することにより、ベースバンド信号の直流中心レベルを検出するように構成されたことを要旨とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
先願の特開平７−２３５９５４号の方法における誤差の検出不能点を無くするには、種々の方法が考えられることを上述したが、それは図４に示すように補正信号作成回路６を付加し、図１（ａ）の減算器３を加減算器に変えて、こゝで補正信号を加算すればよい。補正信号の作成に種々の方法が考えられるので、以下これらの二三の方法について説明する。
まずその１の方法について説明する。図５（ａ）はこの説明のための回路系統図であり、同図（ｂ）および（ｃ）はその波形図である。図５（ａ）において、１、２、４、５は図１の場合と同じく周波数弁別器とコンパレータ、平滑回路および信号出力端子であり、６の点線枠で示す部分が前述の補正信号を作る回路であって、７、８のコンパレータ、９、１０の重み回路からなっており、１１は加減算器である。コンパレータ７は同図（ｂ）に示すように、コンパレータ２の出力が正の時、この信号よりも弁別器１の出力が正電圧になったときだけ正パルス出力を生じ、コンパレータ８は、この逆で、コンパレータ２の出力が負の時、この信号よりも弁別器１の出力が負電圧になったときだけ負パルス出力を生じる。これらコンパレータ出力はそれぞれ重み回路９、１０を通じて加減算器１１で合成される。このようにすれば、α＝１で図３のようになっても、コンパレータ７から正パルス（この場合にはもはやパルスではなく、デューティー１００％すなわち直流になっている）が加えられるので、ゼロ点はなくなる。重み回路９、１０における重みは種々の値に選定することができ、図５（ｂ）の下段にはこの重みを１／２としたときの重み回路出力波形を示してある。この場合のαに対する平滑回路出力、すなわち誤差出力をＳ’とすれば、
【００１６】
【数５】
0003697675.tif 000006
【００１７】
となって第３項が補正項であり、Ｋは重みであって任意の値に設定できるが、いま、Ｋ＝１／２として、αに対するＳ’を求めると図２のＳ’のようになるから、補正されていることが分かる。αが負のときは図５（ｃ）のような状況となって、上と同様にして求められ、図２のＳ’に対し奇対称の曲線が得られる。
【００１８】
α＝１でゼロ点を生じないその２の方法を説明する。この場合の回路構成図を図６（ａ）に示す。この図６（ａ）において１２は反転回路、１３はＯＲ回路、１４は乗算器、１５は加算器であって、その他の１〜８の回路は図５の同番号のものと同じ回路である。この回路の動作を同図（ｂ）〜（ｄ）を用いて説明する。（ｂ）図は０＜α＜１の場合の各部波形図であって、同図の点線波形３は減算器３の出力波形である。このときコンパレータ７の出力には７に示す波形のパルスが発生するので、このパルスをＯＲ回路１３を通じて乗算器１４に加えれば、図６（ｂ）１４に示す波形の信号が得られる。この信号が補正信号であって、加算器１５において減算器３の出力波形と加算される。α＝１のときは図６（d）に示すようになるので、減算器出力成分の平滑出力はゼロとなるが、乗算器からの補正成分があるために、総合的に平滑出力がゼロとなることから逃れられる。この場合の誤差信号をＳ”とすれば、計算の経過は省略するが式（８）のようになる。
【００１９】
【数６】
0003697675.tif 000007
【００２０】
Ｋは重みであって任意の値に設定できるが、Ｋ＝１としてαに対するＳ”を求めると図２のＳ”に示すようになる。
αの負側についても、図６（ｃ）に示すようになることから、同様にして補正信号が得られることが分かる。
【００２１】
次にその３の方法について説明する。この方法の回路構成を図７（ａ）に示す。図中６の補正信号作成回路は同図（ｃ）に示すような入出力特性を持つクリップ回路であって、入力信号が±１以上でないとその出力にあらわれない。信号振幅は同図実線で示すように、Ｐ−Ｐ（ピークツウピーク）がこの±１になるように設定してあるので、直流オフセットがあると同図点線波形で示すように、±１からはみだした部分だけが出力にあらわれる。
このようなクリップ特性は同図（ｂ）に示すようにシリコンエピタキシャルダイオード等、低電圧部に死帯域を有する素子を逆向きで並列に接続すれば、約±０．６vの死帯域が得られるので、特にバイアス電源を使用しなくてもよいというメリットがあるから、上記の±１をこの±０．６vに合わせておけばよい。
この補正信号作成回路６の出力信号は、図６の乗算器１4の出力とまったく同じであるから、誤差信号は式（８）がそのまゝ使用できる。
以上、誤差信号を得るための三つの方法について説明した。先願の特開平７−２３５９５４号に対する補正回路は、この他にももちろん考えられるであろうが、要はこの補正回路の特性として、入力信号振幅が±１の範囲内にあるときは出力はゼロであり、直流オフセットが大きくなると共に、その大きさに応じた出力が生じるよう構成されていればよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、先願特開平７−２３５９５４号はＦＳＫ信号の中心周波数誤差を変調符号の内容による影響を受けないで検出できる優れた方法であるが、中心周波数誤差がシフト周波数に等しい点で誤差出力がゼロになる、すなわち誤差検出不能点があるという欠点がある。本発明はこの先願の特長を生かしながら、その欠点を克服したもので、全入力範囲に対して中心誤差が検出可能となるので、この出力を用いてＡＦＣやベースバンドでの補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】先願の特開平７−２３５９５４号における動作を説明するための回路系統図および各部波形図である。
【図２】図１の回路および本発明の回路における誤差検出特性である。
【図３】図１の回路の欠点を説明するための波形図である。
【図４】本発明の原理および実施の形態を説明するための回路系統図である。
【図５】本発明によるその１の方法を示す回路構成図、およびその動作を説明するための波形図である。
【図６】本発明によるその２の方法を示す回路構成図、およびその動作を説明するための波形図である。
【図７】本発明によるその３の方法を示す回路構成図、およびその動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
１  周波数弁別器
２  コンパレータ
３  減算器
４  平滑回路
５  信号出力端子
６  補正信号作成回路
７  コンパレータ
８  コンパレータ
９  重み回路
１０  重み回路
１１  加減算器
【図１】
0003697675.tif 000008
【図２】
0003697675.tif 000009
【図３】
0003697675.tif 000010
【図４】
0003697675.tif 000011
【図５】
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【図６】
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【図７】
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