(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１と０との繰り返しからなるビット同期信号を含んだデータ信号で変調された変調信号を受信し中間周波信号に変換して復調するデータ復調装置で、局部発振信号を出力する局部発振手段と、前記局部発振信号と前記変調信号とをミキシングして中間周波信号を出力するミキシング手段と、前記中間周波信号をパルス波形に変換するパルス波形整形手段と、時間ｔのあいだ前記パルス波形のパルス数を計測するパルス数計測手段と、前記パルス数計測手段からの計測値とあらかじめ定めた基準値との差を所定値とする方向に前記局部発振手段の発振周波数を調整する信号を出力する周波数調整手段とで構成され、前記時間ｔは前記データ信号の伝送速度の逆数の偶数倍として前記ビット同期信号受信時に１と０とをほぼ均等に含む時間としたデータ復調装置。
【請求項２】
局部発振手段の発振周波数の調整回数を数えるカウンタを備え、１つの変調信号でパルス数計測と周波数調整とを２回以上行う請求項１記載のデータ復調装置。
【請求項３】
データ信号の受信終了を検出して終了信号を出力する受信制御手段と、データ復調装置の動作状況を監視して、報知、記録、あるいは復調動作を中断するエラー処理手段を備え、カウンタは前記終了信号や前記エラー処理手段からのエラー信号によってカウンタ値をクリアする請求項２記載のデータ復調装置。
【請求項４】
１と０との繰り返しからなるビット同期信号を含んだデータ信号で変調された変調信号を受信し中間周波信号に変換して復調するデータ復調装置で、局部発振信号を出力する局部発振手段と、前記局部発振信号と前記変調信号とをミキシングして中間周波信号を出力するミキシング手段と、前記中間周波信号をパルス波形に変換するパルス波形整形手段と、時間ｔのあいだ前記パルス波形のパルス数を計測するパルス数計測手段と、前記パルス数計測手段からの計測値とあらかじめ定めた基準値との差を所定値とする方向に前記局部発振手段の発振周波数を調整する信号を出力する周波数調整手段と、前記変調信号の受信レベルを出力するレベル検出手段を備え、前記受信レベルがあるレベル値以下であるときに、周波数調整手段はパルス数計測手段で時間ｔのあいだ計測したパルス数を基準値とするデータ復調装置。
【請求項５】
データ復調装置の動作状況を監視して、報知、記録、あるいは復調動作を中断するエラー処理手段を備え、周波数調整手段はパルス数計測手段からの計測値と基準値との差が許容値以上であるときに前記エラー処理手段にエラー信号を出力する請求項１、２、３または４記載のデータ復調装置。
【請求項６】
１と０との繰り返しからなるビット同期信号を含んだデータ信号で変調された変調信号を受信し中間周波信号に変換して復調するデータ復調装置で、局部発振信号を出力する局部発振手段と、前記局部発振信号と前記変調信号とをミキシングして中間周波信号を出力するミキシング手段と、前記中間周波信号をパルス波形に変換するパルス波形整形手段と、前記パルス波形のパルス数を数えてパルス数Ｎになるのに要した時間長を計測する時間計測手段と、前記時間計測手段での計測値とあらかじめ定めた基準値との差を所定値とする方向に前記局部発振手段の発振周波数を調整する信号を出力する周波数調整手段とで構成され、前記パルス数Ｎは前記中間周波信号の中心周波数のずれを含めた最大値と前記データ信号の伝送速度の逆数との積の２倍以上として前記ビット同期信号受信時に１と０とをほぼ均等に含む数としたデータ復調装置。
【請求項７】
パルス数Ｎは中間周波信号の中心周波数とデータ信号の伝送速度の逆数との積の偶数倍である請求項６記載のデータ復調装置。
【請求項８】
局部発振手段の発振周波数の調整回数を数えるカウンタを備え、１つの変調信号で時間計測と周波数調整とを２回以上行う請求項６または７記載のデータ復調装置。
【請求項９】
データ信号の受信終了を検出して終了信号を出力する受信制御手段と、データ復調装置の動作状況を監視して、報知、記録、あるいは復調動作を中断するエラー処理手段を備え、カウンタは前記終了信号や前記エラー処理手段からのエラー信号によってカウンタ値をクリアする請求項８記載のデータ復調装置。
【請求項１０】
１と０との繰り返しからなるビット同期信号を含んだデータ信号で変調された変調信号を受信し中間周波信号に変換して復調するデータ復調装置で、局部発振信号を出力する局部発振手段と、前記局部発振信号と前記変調信号とをミキシングして中間周波信号を出力するミキシング手段と、前記中間周波信号をパルス波形に変換するパルス波形整形手段と、前記パルス波形のパルス数を数えてパルス数Ｎになるのに要した時間長を計測する時間計測手段と、前記時間計測手段での計測値とあらかじめ定めた基準値との差を所定値とする方向に前記局部発振手段の発振周波数を調整する信号を出力する周波数調整手段と、前記変調信号の受信レベルを出力するレベル検出手段を備え、前記受信レベルがあるレベル値以下であるときに、周波数調整手段は時間計測手段でパルス数Ｎになるまで計測した時間長を基準値とするデータ復調装置。
【請求項１１】
データ復調装置の動作状況を監視して、報知、記録、あるいは復調動作を中断するエラー処理手段を備え、周波数調整手段は時間計測手段からの計測値と基準値との差が許容値以上であるときに前記エラー処理手段にエラー信号を出力する請求項６、７、８、９または１０記載のデータ復調装置。
【請求項１２】
１と０との繰り返しからなるビット同期信号を含んだデータ信号で変調された変調信号を受信し中間周波信号に変換して復調するデータ復調装置で、局部発振信号を出力する局部発振手段と、前記局部発振信号と前記変調信号とをミキシングして中間周波信号を出力するミキシング手段と、前記中間周波信号の周波数に応じた電圧を出力する周波数−電圧変換手段と、時間ｔのあいだの前記周波数−電圧変換手段からの電圧を平均して出力する平均電圧出力手段と、前記平均電圧出力手段からの出力値とあらかじめ定めた基準値との差を所定値とする方向に前記局部発振手段の発振周波数を調整する信号を出力する周波数調整手段と、前記変調信号の受信レベルを出力するレベル検出手段を備え、前記受信レベルがあるレベル値以下であるときに、周波数調整手段は平均電圧出力手段で時間ｔのあいだ計測した出力値を基準値とするデータ復調装置。
【請求項１３】
局部発振手段の発振周波数の調整回数を数えるカウンタを備え、１つの変調信号で平均電圧測定と周波数調整とを２回以上行う請求項１２記載のデータ復調装置。
【請求項１４】
データ信号の受信終了を検出して終了信号を出力する受信制御手段と、データ復調装置の動作状況を監視して、報知、記録、あるいは復調動作を中断するエラー処理手段を備え、カウンタは前記終了信号や前記エラー処理手段からのエラー信号によってカウンタ値をクリアする請求項１３記載のデータ復調装置。
【請求項１５】
データ復調装置の動作状況を監視して、報知、記録、あるいは復調動作を中断するエラー処理手段を備え、周波数調整手段は平均電圧出力手段からの出力値と基準値との差が許容値以上であるときに前記エラー処理手段にエラー信号を出力する請求項１２、１３、または１４記載のデータ復調装置。
【請求項１６】
変調信号の受信レベルを出力するレベル検出手段を備え、周波数調整手段は前記受信レベルがあるレベル値以上であるときに動作して局部発振手段の発振周波数を調整する請求項１〜１５のいずれか１項に記載のデータ復調装置。
【請求項１７】
変調信号の受信レベルを出力するレベル検出手段を備え、周波数調整手段は前記受信レベルがあるレベル値以下であるときに局部発振手段の発振周波数をあらかじめ定めた初期値に戻す信号を出力する請求項１〜１６のいずれか１項に記載のデータ復調装置。
【請求項１８】
データ信号の受信終了を検出して終了信号を出力する受信制御手段を備え、周波数調整手段は前記終了信号によって局部発振手段の発振周波数をあらかじめ定めた初期値に戻す信号を出力する請求項１〜１７のいずれか１項に記載のデータ復調装置。
【請求項１９】
データ復調装置の動作状況を監視するエラー処理手段を備え、周波数調整手段は前記エラー処理手段からのエラー信号によって局部発振手段の発振周波数をあらかじめ定めた初期値に戻す信号を出力する請求項１〜１８のいずれか１項に記載のデータ復調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＦＳＫ受信装置やＰＳＫ受信装置などデータ復調装置の自動周波数調整（Ａｕｔｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  以下、ＡＦＣ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
データ復調装置としてＦＳＫ受信装置を例に説明する。一般に受信した変調信号をミキシング手段によって中間周波信号に変換した後、復調するヘテロダイン方式がよく用いられているが、その他にもダイレクトコンバージョン方式がある。
【０００３】
ダイレクトコンバージョン方式の一例として、受信信号の中心周波数にほぼ等しい周波数を有する直交する２つの局部発振信号と受信信号をそれぞれミキシングすることにより直交する２つのベースバンド信号に受信信号を変換しフィルタで希望信号のみを取りだした後、数十ｋＨｚの中間周波信号に変換して復調する。これはイメージ周波数を除去するための帯域フィルタや隣接チャンネル信号を除去するための帯域フィルタをＩＣで構成可能という特徴を持つ。これを図８を参照して説明する。１はアンテナ、２は高周波増幅手段、３は第一のミキシング手段、４は直流成分を遮断し、隣接する周波数チャネルからの妨害波を除去する第一の帯域フィルタ、５は第三のミキシング手段、６は第一の局部発振手段、７は第一の９０度移相手段、８は第二のミキシング手段、９は直流成分を遮断し、隣接する周波数チャネルからの妨害波を除去する第二の帯域フィルタ、１０は第二の局部発振手段、１１は第二の９０度移相手段、１２は第四のミキシング手段、１３は加減算を行う演算手段、１４は第三の帯域通過フィルタ、１５はパルス波形整形手段、１６は周波数−電圧変換手段、２０は復調出力端子である。
【０００４】
さて変調信号として４００ＭＨｚ帯の搬送波をデータ信号（伝送速度２４００ビット／秒）でＦＳＫ変調したものを考える。変調周波数を２．４ｋＨｚとすると、例えばデータ信号が’１’のときは４００ＭＨｚ−２．４ｋＨｚに周波数変調され、データ信号が’０’のときは４００ＭＨｚ＋２．４ｋＨｚに周波数変調される。
【０００５】
上記変調信号がアンテナ１に入力すると、高周波増幅手段２で増幅され、第一のミキシング手段３及び第二のミキシング手段８によって、第一の局部発振手段６で発振された信号とミキシングダウンされる。第一の局部発振手段６の発振周波数はアンテナ１に入力する変調信号の搬送波周波数に等しい周波数である。また、第一の９０度移相手段７によって第一のミキシング手段３と第二のミキシング手段８とに入力される第一の局部発振手段６からの信号は互いに直交している。その結果、第一のミキシング手段３から出力されるＩ信号（信号周波数は変調周波数である２．４ｋＨｚ）と、第二のミキシング手段８から出力されるＱ信号（信号周波数は変調周波数である２．４ｋＨｚ）とは互いに直交し、変調信号の周波数変調情報はデータ信号がＩ信号とＱ信号との位相の進み・遅れ情報となる。
【０００６】
次に、このＩ信号とＱ信号を第三のミキシング手段５及び第四のミキシング手段１２を用いて、第二の局部発振手段１０からの発振周波数にミキシングアップする。そして演算手段１３で加算あるいは減算することによりＩ信号とＱ信号の位相の進み・遅れ情報は、第二の局部発振手段１０からの発振周波数を搬送波周波数とする周波数変調された信号になる。ミキシングによって生じた妨害信号を第三の帯域通過フィルタ１４で除去し希望信号である中間周波信号が取り出される。すなわち、第二の局部発振手段１０での発振周波数を１６ｋＨｚとすると、演算手段１３からの中間周波信号はデータ信号が’１’のときは１６ｋＨｚ−２．４ｋＨｚに周波数変調され、データ信号が’０’のときは１６ｋＨｚ＋２．４ｋＨｚに周波数変調される。パルス波形整形手段１５で第三の帯域通過フィルタ１４（中心周波数＝１６ｋＨｚ）の出力を増幅しかつコンパレータを用いてパルス波形に変換し後、周波数−電圧変換手段１６でその周波数変化を電圧変化に変換することにより復調を行っている。すなわち、パルス波形整形手段１５からはデータ信号が’１’のときは１６ｋＨｚ−２．４ｋＨｚのパルスが、データ信号が’０’のときは１６ｋＨｚ＋２．４ｋＨｚのパルスが出力され、周波数−電圧変換手段１６は周波数が１６ｋＨｚ−２．４ｋＨｚのときは’１’を、１６ｋＨｚ＋２．４ｋＨｚのときは’０’として復調出力端子２０に出力する。これは遮断周波数１．２ｋＨｚの低域通過フィルタとコンパレータによって簡単に構成できる。
【０００７】
ここで、第一の局部発振手段６の発振周波数はアンテナ１に入力する変調信号の搬送波周波数に等しい周波数であるとしたが、実際には第一の局部発振手段の周波数誤差があって等しい周波数にすることは難しい。例えば、発振周波数が４００ＭＨｚであるとき０．００１％ずれていると４ｋＨｚの周波数ずれになる。このとき、Ｉ信号、Ｑ信号の周波数は４ｋＨｚずれてそれぞれ２．４ｋＨｚ＋４ｋＨｚ＝６．４ｋＨｚと２．４ｋＨｚ−４ｋＨｚ＝１．６ｋＨｚになる。隣接チャネル妨害フィルタでもある第一の帯域フィルタ４、第二の帯域フィルタ９の遮断周波数は数ｋＨｚ程度であるため、６．４ｋＨｚの周波数成分は減衰してその結果、復調性能が劣化する。演算手段１３からの中間周波信号も１６ｋＨｚ±２．４ｋＨｚ＋４ｋＨｚ＝２０ｋＨｚ±２．４ｋＨｚに周波数変調になり、第三の帯域通過フィルタ１４でも高い周波数成分が減衰して復調性能が劣化する。
【０００８】
以上のように、ミキシング手段によって中間周波信号に変換する際、発生する妨害信号を取り除くため帯域フィルタを備えるため、局部発振手段の発振周波数にずれがあると中間周波信号が帯域フィルタの中心からずれて減衰しその結果、復調性能が劣化する。そのため中間周波信号が帯域フィルタの中心に来るように局部発振手段の発振周波数を制御する構成が必要となる。
【０００９】
このような局部発振周波数を制御する従来のデータ復調装置の例として、特開昭６０−１２３１４０号公報の「受信装置」に示されているように受信した基準周波数を周波数分析し、周波数分析の結果に基づき局部発振手段を制御する構成のものがある。また特公昭５５−３７１３１号公報の「ＦＳＫ受信装置用ＡＦＣ方式」に示されているように情報符号に先だって送られる前置信号を利用し周波数弁別回路（＝周波数−電圧変換手段）の出力を用いてＡＦＣ閉ループを構成し局部発振手段の発振周波数を制御し、前置信号の受信を完了した時に前記ＡＦＣ閉ループの制御電圧を記憶し、前記記憶した制御電圧を開ループにより局部発振手段に印加する構成のものがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記ＦＳＫ受信装置のような方式では、周波数分析手段としてフーリエ変換手法を用いた方法やフィルタを複数個ならべた方法を用いており高速処理のディジタルシグナルプロセッサや多くのアナログフィルタを必要とし、簡易に構成できないという課題がある。
【００１１】
また基準周波数あるいは前置信号として単一の周波数信号を必要とするため、通常不要な単一の周波数信号を送らなければならず、伝送効率・電波の使用効率を悪化させ他のデータ復調装置に影響を与えるという課題がある。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するもので、簡単な回路構成で可能とし、ビット同期信号の前に不要な付加信号を付けることなく帯域フィルタの中心からの中間周波信号のずれを検出し、これを調整することのできるデータ復調装置を実現することを目的としたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、１と０との繰り返しからなるビット同期信号を含んだデータ信号で変調された変調信号を受信し中間周波信号に変換して復調するデータ復調装置で、局部発振信号を出力する局部発振手段と、局部発振信号と変調信号とをミキシングして中間周波信号を出力するミキシング手段と、中間周波信号をパルス波形に変換するパルス波形整形手段と、時間ｔのあいだパルス波形のパルス数を計測するパルス数計測手段と、パルス数計測手段からの計測値とあらかじめ定めた基準値との差を所定値とする方向に局部発振手段の発振周波数を調整する信号を出力する周波数調整手段とで構成し、時間ｔはデータ信号の伝送速度の逆数の偶数倍とする。
【００１４】
また、局部発振手段の発振周波数の調整回数を数えるカウンタを備え、１つの変調信号でパルス数計測と周波数調整とを２回以上行う。
【００１５】
加えて、データ信号の受信終了を検出して終了信号を出力する受信制御手段と、データ復調装置の動作状況を監視して、報知、記録、あるいは復調動作を中断するエラー処理手段を備え、カウンタは終了信号やエラー処理手段からのエラー信号によってカウンタ値をクリアする。
【００１６】
また、変調信号の受信レベルを出力するレベル検出手段を備え、受信レベルがあるレベル値以下であるときに、周波数調整手段はパルス数計測手段で時間ｔのあいだ計測したパルス数を基準値とする。
【００１７】
また、データ復調装置の動作状況を監視して、報知、記録、あるいは復調動作を中断するエラー処理手段を備え、周波数調整手段はパルス数計測手段からの計測値と基準値との差が許容値以上であるときにエラー処理手段にエラー信号を出力する。
【００１８】
パルス波形のパルス数を数えてパルス数Ｎになるまでの時間長を計測する時間計測手段と、時間計測手段での計測値とあらかじめ定めた基準値との差を所定値とする方向に局部発振手段の発振周波数を調整する信号を出力する周波数調整手段とで構成し、パルス数Ｎは中間周波信号の中心周波数のずれを含めた最大値とデータ信号の伝送速度の逆数との積の２倍以上とする。
【００１９】
または、パルス数Ｎは中間周波信号の中心周波数とデータ信号の伝送速度の逆数との積の偶数倍とする。
【００２０】
また、局部発振手段の発振周波数の調整回数を数えるカウンタを備え、１つの変調信号で時間計測と周波数調整とを２回以上行う。
【００２１】
加えて、データ信号の受信終了を検出して終了信号を出力する受信制御手段と、データ復調装置が動作状況を監視して、報知、記録、あるいは復調動作を中断するエラー処理手段を備え、カウンタは終了信号やエラー処理手段からのエラー信号によってカウンタ値をクリアする。
【００２２】
また、変調信号の受信レベルを出力するレベル検出手段を備え、受信レベルがあるレベル値以下であるときに、周波数調整手段は時間計測手段でパルス数Ｎになるまで計測した時間長を基準値とする。
【００２３】
また、データ復調装置が動作状況を監視して、報知、記録、あるいは復調動作を中断するエラー処理手段を備え、周波数調整手段は時間計測手段からの計測値と基準値との差が許容値以上であるときにエラー処理手段にエラー信号を出力する。
【００２４】
中間周波信号の中心周波数に応じた電圧を出力する周波数−電圧変換手段と、時間ｔのあいだの周波数−電圧変換手段からの電圧を平均して出力する平均電圧出力手段と、平均電圧出力手段からの出力値とあらかじめ定めた基準値との差を所定値とする方向に局部発振手段の発振周波数を調整する信号を出力する周波数調整手段とで構成され、時間ｔはデータ信号の伝送速度の逆数の偶数倍とする。
【００２５】
また、局部発振手段の発振周波数の調整回数を数えるカウンタを備え、１つの変調信号で平均電圧測定と周波数調整とを２回以上行う。
【００２６】
加えて、データ信号の受信終了を検出して終了信号を出力する受信制御手段とデータ復調装置の動作状況を監視して、報知、記録、あるいは復調動作を中断するエラー処理手段を備え、カウンタは終了信号やエラー処理手段からのエラー信号によってカウンタ値をクリアする。
【００２７】
また、変調信号の受信レベルを出力するレベル検出手段を備え、受信レベルがあるレベル値以下であるときに、周波数調整手段は平均電圧出力手段で時間ｔのあいだ計測した出力値を基準値とする。
【００２８】
また、データ復調装置の動作状況を監視して、報知、記録、あるいは復調動作を中断するエラー処理手段を備え、周波数調整手段は平均電圧出力手段からの出力値と基準値との差が許容値以上であるときにエラー処理手段にエラー信号を出力する。
【００２９】
そして、変調信号の受信レベルを出力するレベル検出手段を備え、周波数調整手段は受信レベルがあるレベル値以上であるときに動作して局部発振手段の発振周波数を調整する。
【００３０】
あるいは、周波数調整手段は受信レベルがあるレベル値以下であるときに局部発振手段の発振周波数をあらかじめ定めた初期値に戻す信号を出力する。
【００３１】
また、データ信号の受信終了を検出して終了信号を出力する受信制御手段を備え、周波数調整手段は終了信号によって局部発振手段の発振周波数をあらかじめ定めた初期値に戻す信号を出力する。
【００３２】
さらに、データ復調装置の動作状況を監視するエラー処理手段を備え、周波数調整手段はエラー処理手段からのエラー信号によって局部発振手段の発振周波数をあらかじめ定めた初期値に戻す信号を出力する。
【００３３】
【作用】
本発明は上記構成によって、ビット同期信号を含んだデータ信号で変調された変調信号を局部発振信号とミキシングして中間周波信号とし、中間周波信号をパルス波形に変換したパルス数をｔ時間計測して局部発振手段の発振周波数を調整するもので、周波数調整手段は時間ｔをデータ信号の伝送速度の逆数の偶数倍として、計測するタイミングに関わらずパルス数計測の安定度を高めるものである。
【００３４】
また、パルス数計測と周波数調整とを２回以上行い、パルス数計測の精度をさらに高めるものである。
【００３５】
加えて、一つの変調信号についてパルス数計測と周波数調整とを２回以上行い、ずれ周波数によってパルス数計測の精度が悪くなる特異点の影響を除去するものである。
【００３６】
また、受信信号がないときに、周波数調整手段は時間ｔのあいだ計測したパルス数を基準値として、パルス数計測に含まれる局部発振周波数の変動を除去するものである。
【００３７】
また、周波数調整手段は計測したパルス数が許容値を越えたことを検出して、報知、記録、あるいは復調動作を中断してエラー処理するものである。
【００３８】
パルス波形のパルス数を数えてパルス数Ｎになるまでの時間長を計測して局部発振手段の発振周波数を調整するもので、時間計測手段で計測される値と基準値との許容差を定め、パルス数Ｎは中心周波信号の中心周波数のずれを含めた最大値とデータ信号の伝送速度の逆数との積の２倍以上として、計測するタイミングに関わらず時間計測の安定度を高めるものである。
【００３９】
また、パルス数Ｎを局部発振手段の周波数とデータ信号の伝送速度の逆数との積の偶数倍として、計測するタイミングに関わらず時間計測の安定度を高めるものである。
【００４０】
また、時間計測と周波数調整とを２回以上行い、時間計測の精度をさらに高めるものである。
【００４１】
加えて、一つの変調信号について時間計測と周波数調整とを２回以上行い、ずれ周波数によって時間計測の精度が悪くなる特異点の影響を除去するものである。
【００４２】
また、受信信号がないときに、周波数調整手段はパルス数Ｎになるまで計測した時間長を基準値として、時間計測に含まれる局部発振周波数の変動を除去するものである。
【００４３】
また、周波数調整手段は計測した時間長が許容値を越えたことを検出して、報知、記録、あるいは復調動作を中断してエラー処理するものである。
【００４４】
時間ｔのあいだの周波数−電圧変換手段からの電圧の平均を計測して局部発振手段の発振周波数を調整するもので、周波数調整手段は時間ｔをデータ信号の伝送速度の逆数の偶数倍として、計測するタイミングに関わらず平均電圧の計測の安定度を高めるものである。
【００４５】
また、平均電圧測定と周波数調整とを２回以上行い、平均電圧測定の精度をさらに高めるものである。
【００４６】
加えて、一つの変調信号について平均電圧測定と周波数調整とを２回以上行い、ずれ周波数によって平均電圧測定の精度が悪くなる特異点の影響を除去するものである。
【００４７】
また、受信信号がないときに、周波数調整手段は時間ｔのあいだ計測した平均電圧値を基準値として、平均電圧計測に含まれる局部発振周波数の変動、パルス幅の変動を除去するものである。
【００４８】
また、周波数調整手段は計測した平均電圧値が許容値を越えたことを検出して、報知、記録、あるいは復調動作を中断してエラー処理するものである。
【００４９】
そして、周波数調整手段は受信レベルがあるレベル値以上であるときに動作して、必要なときのみに局部発振手段の発振周波数を調整するものである。
【００５０】
あるいは、周波数調整手段は受信レベルがあるレベル値以下であるときに局部発振手段の発振周波数をあらかじめ定めた初期値に戻して、次の復調への影響を除去するものである。
【００５１】
また、周波数調整手段はデータ信号の受信が終了したときに局部発振手段の発振周波数をあらかじめ定めた初期値に戻して、次の復調への影響を除去するものである。
【００５２】
さらに、周波数調整手段はデータ復調装置の動作状況によって局部発振手段の発振周波数をあらかじめ定めた初期値に戻して、次の復調への影響を除去するものである。
【００５３】
【実施例】
以下本発明の実施例を図１を参照して説明する。図１で示すデータ復調装置はダイレクトコンバージョン方式の受信装置である。１はアンテナ、２は高周波増幅手段、３は第一のミキシング手段、４は直流成分を遮断し、隣接する周波数チャネルからの妨害波を除去する第一の帯域フィルタ、５は第三のミキシング手段、６は第一の局部発振手段、７は第一の９０度移相手段、８は第二のミキシング手段、９は直流成分を遮断し、隣接する周波数チャネルからの妨害波を除去する第二の帯域フィルタ、１０は第二の局部発振手段、１１は第二の９０度移相手段、１２は第四のミキシング手段、１３は加減算を行う演算手段、１４は第三の帯域通過フィルタ、１５はパルス波形整形手段、１６は周波数−電圧変換手段、２０は復調出力端子である。以上は従来例の図８と同じ動作をするものである。
【００５４】
本発明の第一の実施例としてこれに加えて、パルス波形手段１５からのパルス数をｔ時間測定するパルス数計測手段１８、パルス数計測手段１８からの計測値を基にして第一の局部発振手段６の発振周波数を制御する周波数調整手段１９、データ復調装置の動作に異常が発生したことを報知したり記録したり、復調動作を中断するエラー処理手段２２、データ信号の受信終了を検出する受信制御手段２１、第一の局部発振周波数の調整回数を数えるカウンタ１７を備える。
【００５５】
以下にその動作を説明する。変調信号として４００ＭＨｚ帯の搬送波をデータ信号（伝送速度２４００ビット／秒）でＦＳＫ変調したものを考える。変調周波数を２．４ｋＨｚとすると、例えばデータ信号が’１’のときは４００ＭＨｚ−２．４ｋＨｚに周波数変調され、データ信号が’０’のときは４００ＭＨｚ＋２．４ｋＨｚに周波数変調される。連続したデータ信号として’０’と’１’とを繰り返すビット同期信号とし、これを変調した信号を受信したものと考える。
【００５６】
受信した変調信号の搬送波周波数と第一の局部発振手段６から出力される信号周波数とが同じである場合、第二の局部発振手段１０での発振周波数を１６ｋＨｚとすると、演算手段１３からの中間周波信号はデータ信号が’１’のときは１６ｋＨｚ−２．４ｋＨｚに周波数変調され、データ信号が’０’のときは１６ｋＨｚ＋２．４ｋＨｚに周波数変調される。しかし、搬送波周波数と第一の局部発振手段６から出力される信号周波数とのずれが４ｋＨｚである場合、演算手段１３からの中間周波信号はデータ信号が’１’のときは１６ｋＨｚ−２．４ｋＨｚ＋４ｋＨｚ、データ信号が’０’のときは１６ｋＨｚ＋２．４ｋＨｚ＋４ｋＨｚの周波数変調になる。
【００５７】
ここで、パルス数計測手段１８はパルス波形整形手段１５から出力するパルス数をあらかじめ定めた一定時間ｔの間あいだ計測し、パルス数を周波数調整手段１９に出力する。計測したパルス数は周波数ずれを含めた中間周波信号の平均周波数である２０ｋＨｚに対応する。周波数調整手段１９では基準パルス数（第二の局部発振手段１０からの信号周波数である１６ｋＨｚに対応した値）とパルス数計測手段１８で計測されたパルス数の差（４ｋＨｚに相当）を計算し、その差を所定値に調整する制御電圧を発生する。制御電圧により第一の局部発振手段６の発振周波数が調整され、その結果、第三の帯域通過フィルタ１４の出力である中間周波信号の平均周波数が１６ｋＨｚ（第二の局部発振手段１０からの信号周波数）＋αになる。ここでαが０になるような所定値を設定するとずれが０となり、第一の局部発振手段６の発振周波数が受信した変調波の搬送波周波数と一致する。中間周波信号を帯域フィルタの中心に持ってくるという点ではα＝０が望ましいが、データ復調手段の回路構成によっては例えばαがわずかにずれていた方が良い。
【００５８】
例えば図１のようなダイレクトコンバージョン方式で、コンデンサ・カップリングなどの直流除去手段を第一の帯域フィルタ４および第二の帯域フィルタ９に含む構成がある。例えば、第一のミキシング手段３、第二のミキシング手段８からの出力信号と第一の帯域フィルタ４、第二の帯域フィルタ９の入力信号とで直流バイアスが異なる場合である。直流除去手段により、直流バイアスの差が無くなるが、同時に第一のミキシング手段３ならびに第二のミキシング手段８からの出力信号で、変調信号の直流成分が無くなり復調性能が大きく劣化する課題がある。そこで、周波数調整手段１９が例えばα＝１００Ｈｚとするような所定値を持ち、第一の局部発振手段６の発振周波数を受信した変調波の搬送波周波数から１００Ｈｚずれた周波数に調整する。これによって直流除去手段を備えたデータ復調手段であっても、直流除去手段によって復調性能が大きく劣化することがない。αの値については、直流除去手段の影響を受けないような小さな値がよい。なお、以下では簡単に説明するためα＝０とする。
【００５９】
以上の周波数調整動作の中でｔについて説明する。第一の局部発振手段６の発振周波数がアンテナ１に入力する変調信号の搬送波周波数から４ｋＨｚずれている場合を考える。図２に示すようにパルス波形整形手段１５からの出力信号（図２中のｂ）はデータ信号（図２中のａ）が’０’のときに１６ｋＨｚ（第二の局部発振手段からの信号周波数）＋４ｋＨｚ（ずれ周波数）＋２．４ｋＨｚ（変調周波数）のパルスが、データ信号が’１’のときに１６ｋＨｚ（第二の局部発振手段からの信号周波数）＋４ｋＨｚ（ずれ周波数）−２．４ｋＨｚ（変調周波数）のパルスが出力される。パルス数計測手段１８でｔ時間のあいだこのパルス数を計測して、周波数調整手段１９で計測値と１６ｋＨｚのときのパルス数との差で周波数調整を行う。
【００６０】
この方法は時間ｔが短かすぎると、例えばデータ信号が’０’のときだけのパルス数を測定することになる。たとえば、ずれ周波数が４ｋＨｚのときパルスの平均周波数は２２．４ｋＨｚになる。したがって、時間ｔはデータ信号が’０’のときと’１’のときとを均等に含む時間にして、その間のパルスの平均周波数が変調周波数と関係なく１６ｋＨｚ（第二の局部発振手段からの信号周波数）＋４ｋＨｚ（ずれ周波数）となる時間を選ぶ必要がある。このような周波数調整が可能であるのは受信したデータ信号が’０’と’１’とが繰り返しているときで、かつ時間ｔはデータ信号’０１’または’１０’を一周期とした整数倍である。この時間ｔはデータ信号２ビットの周期の整数倍（データ信号の伝送速度の逆数の偶数倍）であるから、例えば伝送速度が２４００ビット／秒ではｔは約８３３μ秒の整数倍に近い値である。
【００６１】
例えば、ｔ＝８．３ｍ秒とすると、ずれ周波数が４ｋＨｚではパルス周波数の平均が２０ｋＨｚとなりｔ秒間に１６６〜１６７パルスを数えることになる。一方、周波数調整手段１９は、この値と比較する基準値としてずれ周波数が０（パルス周波数の平均が１６ｋＨｚ）であるときのパルス数１３３に設定してあるので、パルス数差として＋３３〜＋３４を算出をする。周波数調整手段１９では＋３３〜＋３４に対応した直流電圧をＤ／Ａ変換により発生し、第一の局部発振手段を制御して、その発信周波数を受信した変調信号の搬送波周波数と一致させる。その結果、中間周波信号の中心周波数が１６ｋＨｚになる。
【００６２】
ここで、ずれ周波数が大きすぎる場合を考える。このような時は周波数調整が可能な範囲を超えて周波数ずれが補正できず復調が正確にできないので、エラー処理手段２２にてこれを報知したり記録したりしてエラー処理する必要がある。また、復調動作を中断してもよい。周波数調整手段１９はずれ周波数の許容範囲に対応した許容値を持ち、パルス数計測手段１８で計測したパルス数と基準値との差がこの許容値を超えた場合に正常でないと判断してエラー処理手段２２にエラー信号を出力してエラー処理を行う。
【００６３】
また、例えばダイレクトコンバージョン方式でコンデンサ・カップリングなどの直流除去手段が第一の帯域フィルタ４および第二の帯域フィルタ９に含まれる構成では、ずれ周波数が変調周波数と一致した場合に変調信号のエネルギー成分の多くが直流となってビット同期信号が正確に復調できない課題がある。そのため、パルス波形整形手段１５から出力されるパルス周波数の平均が第二の局部発振手段１０からの信号周波数にならず、パルス数計測が計算通りにならない。これを解決するために、パルス数計測と周波数調整を２回以上行う。１度目の周波数調整によって一旦、ずれ周波数を変調周波数から外すことで２度目以降は正確にパルス計測と周波数調整ができる。それには第一の局部発振手段６の発振周波数の調整回数を数えるカウンタ１７を備え、パルス数計測と周波数調整とを２回以上行う。
【００６４】
このようにパルス数計測と周波数調整とを２回以上行う場合、ずれ周波数の検出精度は最終回の計測時間ｔで決定される。よって、計測時間ｔは最終回の計測時間ｔだけをを十分に長くして精度を確保すればよい。それ以外の回の計測時間ｔは必要最小限な時間に短縮することで、周波数を調整する一連の制御時間を短くすることが可能となる。これにより送信側から送信される変調信号に含まれるビット同期信号を短くして周波数の有効利用を図ることができる。
【００６５】
また、送信側が唯一決まっていて、その搬送波周波数が安定していれば周波数調整はデータ信号を受信するごとに行う必要はない。一定時間毎、一定受信回数毎に周波数調整を行うなどが考えられる。しかし、通信間隔が長く空いたりして送信側の搬送波周波数が不安定なときには、１つのデータ信号を受信する毎に周波数調整する必要がある。受信制御手段２１はデータ信号の受信終了を検出して終了信号をカウンタに出力して、カウンタ値をクリアする。またエラー処理手段２２からのエラー信号によってもカウンタ値をクリアすることで、１つのデータ信号を受信する毎に周波数調整を行う。
【００６６】
以上、パルス波形整形手段１５からのパルス数を基にして、ずれ周波数を検出し周波数を調整する方法を説明した。ミキシング手段と局部発振手段と帯域フィルタを複数備えて、何段階かの中間周波信号を経て復調する構成の場合、その各々の局部発振手段の周波数を調整することが望ましい。例えば図１で第二の局部発振手段から出力される発振周波数が設計した周波数（１６ｋＨｚ）からずれていると、中間周波信号が第三の帯域フィルタ１４の中心周波数（１６ｋＨｚ）からはずれて減衰しその結果、復調性能が劣化する。これを解決するために、図示していないが、第二の局部発振手段１０からの信号をパルス波形整形手段５に直接入力してパルス出力し、パルス数計測手段１８で計測したこのパルス数（＝パルスの周波数）から第二の局部発振手段１０の発振周波数を調整する第二の周波数調整手段を備えても良い。
【００６７】
また、そこまで大きな周波数ずれがなくても第二の局部発振手段１０の発振周波数が狂っていると周波数調整手段１９が正しく機能しない。つまり、周波数調整手段１９が持っているパルス数の基準値は第二の局部発振手段１０の発振周波数（設計値）に対応しているため、この周波数の狂いは周波数調整に影響を及ぼす。例えば１６ｋＨｚが１７ｋＨｚに狂うと、周波数調整手段１９は第一の局部発振手段６の周波数を１ｋＨｚずらすように調整してしまう。これを解決するため、アンテナ１に入力する信号がないときの中間周波信号を利用して周波数調整手段１９の基準値を決める。変調信号の受信レベルを出力するレベル検出手段を備え、受信レベルがあるレベル以下であればアンテナ１に入力する信号がないとする。このとき、中間周波信号は雑音信号だけでその中心周波数は第三の帯域通過フィルタ１４の中心周波数である１６ｋＨｚである。また、第三のミキシング手段５及び第四のミキシング手段１２は第二の局部発振周波数１６ｋＨｚを用いてスイッチ動作を行っている。第三のミキシング手段５及び第四のミキシング手段１２はバランス型スイッチで構成されるが、そのバランス型スイッチを構成しているトランジスタのばらつき等により１６ｋＨｚ信号が出力に漏れることがある。以上から、アンテナ１に信号が入力しない場合には、中間周波信号の中心周波数はほぼ１６ｋＨｚとなっている。このときにパルス数計測手段１８で計測したパルス数を周波数調整手段１９は基準値とする。このときのパルス数計測時間ｔは中間周波信号のパルス数を計測するときと同じである。この基準値の補正動作は定期的に行ってもよいし、電源電圧を検知して行ってもよいし、周囲温度を検知して行ってもよい。このとき、第三のミキシング手段５及び第四のミキシング手段１２の直流バイアスを故意に変化させることでバランス型スイッチのバランスをくずし、第二の局部発振手段１０の発振信号の漏れを大きくすることもできる。
【００６８】
あるいは、第二の局部発振手段１０からの信号をパルス波形整形手段５に直接入力してパルス出力し、このときパルス数計測手段１８で計測したパルス数を周波数調整手段１９は基準値とする。このようにすれば第二の局部発振手段１０の発振周波数が狂っても周波数調整手段１９の基準値が変わり対応する。  さらに、このときのパルス数から第二の局部発振手段１０の発振周波数の狂いがわかるので、狂いが大きすぎて中間周波信号が第三の帯域フィルタ１４で減衰する場合には、正常でないと判断してエラー処理手段２２にエラー信号を出力してエラー処理を行う。
【００６９】
なお、パルス数計測手段１８はカウンタとカウンタの動作の開始及び終了を制御するためのタイマーで簡単に構成することができる。また周波数調整手段１９は基準数を記憶しておく記憶手段とＤ／Ａ変換手段とを有するマイクロコンピュータで簡単に構成できる。
【００７０】
次に本発明の他の実施例を図３に示し説明する。図３において図１と同じ機能を示すものについては同一番号を付与している。図１に示す本発明の実施例と図３に示す本発明の実施例の違いは、図３の実施例においては図１のパルス数計測手段１８の代わりに時間計測手段２３を備えて、パルス波形整形手段１５でパルス波形に変換された中間周波信号のパルス数を数えてパルス数Ｎになるまでの時間長を計測することである。加えて、周波数調整手段１９は、時間計測手段２３からの計測時間とあらかじめ定めた基準値との差を所定値とする方向に第一の局部発振周波数６を調整することである。
【００７１】
時間計測手段２３はパルス波形整形手段１５から出力するパルス数を数えてパルス数Ｎになるまでの時間長を計測し、周波数調整手段１９に出力する。計測した時間長は周波数ずれを含めた中間周波信号の平均周波数に対応するので、周波数調整手段１９では基準時間長（第二の局部発振手段１０からの信号周波数である１６ｋＨｚに対応した値である）と時間計測手段２３で計測された時間長の差を計算し、その差を所定値に調整する制御電圧を発生する。制御電圧により第一の局部発振手段６の発振周波数が調整され、その結果、第三の帯域通過フィルタ１４の出力である中間周波信号の平均周波数が１６ｋＨｚ（第二の局部発振手段１０からの信号周波数）＋αになる。直流除去手段を備えたデータ復調装置は、αを例えば１００Ｈｚ程度にした方がいい。以下では簡単のためα＝０のとする。
【００７２】
以上の周波数調整動作の中でパルス数Ｎについて説明する。第一の局部発振手段６の発振周波数がアンテナ１に入力する変調信号の搬送波周波数から４ｋＨｚずれている場合を考える。パルス波形整形手段１５からの出力信号は図２に示すようにデータ信号が’０’のときに１６ｋＨｚ（第二の局部発振手段からの信号周波数）＋４ｋＨｚ（ずれ周波数）＋２．４ｋＨｚ（変調周波数）のパルスが、データ信号が’１’のときに１６ｋＨｚ（第二の局部発振手段からの信号周波数）＋４ｋＨｚ（ずれ周波数）−２．４ｋＨｚ（変調周波数）のパルスが出力される。時間計測手段２３でパルスをＮまで数えるあいだの時間長を計測して、周波数調整手段１９でこの計測値と１６ｋＨｚのときの時間長との差で周波数調整を行う。
【００７３】
この方法はパルス数Ｎが小さすぎると例えばデータ信号が’０’のときだけの時間長を測定することになる。したがって、パルス数Ｎはデータ信号が’０’のときと’１’のときとを均等に含む数にして、その間のパルスの平均周波数が変調周波数と関係なく１６ｋＨｚ（第二の局部発振手段からの信号周波数）＋４ｋＨｚ（ずれ周波数）となる数を選ぶ必要がある。データ信号が’０１’のときのパルス数は中間周波信号の中心周波数にずれ周波数を加え、これにデータ信号の伝送速度の逆数をかけ算し、さらに２倍して求められる。したがって、パルス数はずれ周波数によって変化し、一例として中心周波数を１６ｋＨｚとしたとき、ずれ周波数が−４ｋＨｚのときは１０．０パルスであり、ずれ周波数が０のときは１３．３パルスであり、ずれ周波数が＋４ｋＨｚのときは１６．７パルスである。この場合、ずれ周波数の大きさと確率は正規分布にしたがうと考えられる。パルス数Ｎは１３．３パルスの整数倍に近くすると、データ信号が’０’のときの時間と’１’のときの時間とを均等に含み、そのパルス数を数える時間が変調周波数と関係なくなる確立が最も高い。すなわち、パルス数Ｎは中間周波信号の中心周波数とデータ信号の伝送速度の逆数の積の偶数倍が最もよい。また、パルス数Ｎの最小数については、ずれ周波数を最大＋４ｋＨｚまで許容すると１６．７パルス以上が必要である。すなわち、パルス数Ｎは中間周波信号の中心周波数に許容ずれ周波数を加えた中心周波数の最大値にデータ信号の伝送速度の逆数をかけ算し、さらに２倍した値以上が必要である。
【００７４】
例えば、パルス数Ｎ＝１３３とすると、ずれ周波数が４ｋＨｚではパルス周波数の平均が２０ｋＨｚとなり７．９８ｍ秒間かかることになる。一方、周波数調整手段１９は、この値と比較する基準値としてずれ周波数が０（パルス周波数の平均が１６ｋＨｚ）のときの時間長９．９７５ｍｓに設定してあるので、時間差として−１．７７ｍ秒を算出する。周波数調整手段１９では−１．７７ｍ秒に対応した直流電圧をＤ／Ａ変換により発生し、その発信周波数を受信した変調信号の搬送波周波数と一致させる。その結果、中間周波信号の中心周波数が１６ｋＨｚになる。
【００７５】
ここで、ずれ周波数が大きすぎる場合を考える。このような時は周波数調整が可能な範囲を超えて周波数ずれが補正できず復調が正確にできないので、エラー処理手段２２にてこれを報知したり記録したりしてエラー処理する必要がある。また、復調動作を中断してもよい。周波数調整手段１９はずれ周波数の許容範囲に対応した許容値を持ち、時間計測手段２３で計測したパルス数と基準値との差がこの許容値を超えた場合に正常でないと判断してエラー処理手段２２にエラー信号を出力してエラー処理を行う。
【００７６】
また、例えばダイレクトコンバージョン方式でコンデンサ・カップリングなどの直流除去手段が第一の帯域フィルタ４および第二の帯域フィルタ９に含まれる構成では、ずれ周波数が変調周波数と一致した場合にビット同期信号が正確に復調できない課題がある。パルス波形整形手段１５から出力されるパルス周波数の平均が第二の局部発振手段１０からの信号周波数にならず、時間計測が計算通りにならない。これを解決するために、時間計測と周波数調整を２回以上行う方法がある。１度目の周波数調整によって一旦、ずれ周波数を変調周波数から外すことで２度目以降は正確に時間計測ができる。それには第一の局部発振手段６の発振周波数の調整回数を数えるカウンタ１７を備え、１つのデータ信号につき時間計測と周波数調整とを２回以上行う。
【００７７】
このように時間計測と周波数調整とを２回以上行う場合、ずれ周波数の検出精度は最終回のパルス数Ｎで決定されるので、最終回のパルス数Ｎだけをを十分に長くして精度を確保すればよい。それ以外の回のパルス数Ｎは必要最小限な数に短縮することで、周波数を調整する一連の制御時間を短くすることが可能となる。これにより送信側から送信される変調信号に含まれるビット同期信号を短くして周波数の有効利用を図ることができる。
【００７８】
また、送信側が一つであり、その搬送波周波数が安定していれば周波数調整はデータ信号を受信するごとに行う必要はない。一定時間毎、一定受信回数毎に周波数調整を行うなどが考えられる。送信側が複数である場合には、ずれ周波数は相手によって異なってくるので、１つのデータ信号を受信する毎に周波数調整する必要がある。受信制御手段２１はデータ信号の受信終了を検出して終了信号をカウンタに出力して、カウンタ値をクリアする。またエラー処理手段２２からのエラー信号によってもカウンタ値をクリアすることで、１つのデータ信号を受信する毎に周波数調整を行う。
【００７９】
以上、パルス波形整形手段１５からのパルス周期を基にして、ずれ周波数を検出し周波数を調整する方法を説明した。ミキシング手段と局部発振手段と帯域フィルタを複数備えて、何段階かの中間周波信号を経て復調する構成の場合、その各々の局部発振手段の周波数を調整することが望ましい。例えば図３で第二の局部発振手段から出力される発振周波数が設計した周波数（１６ｋＨｚ）からずれていると、中間周波信号が第三の帯域フィルタ１４の中心周波数（１６ｋＨｚ）からはずれて減衰しその結果、復調性能が劣化する。これを解決するために、図示していないが、第二の局部発振手段１０からの信号をパルス波形整形手段５に直接入力してパルス出力し、時間計測手段２３で測定した時間長（＝パルスの周期）から第二の周波数調整手段が第二の局部発振手段１０の発振周波数を調整しても良い。
【００８０】
また、そこまで大きな周波数ずれがなくても第二の局部発振手段１０の発振周波数が狂っていると周波数調整手段１９が正しく機能しない。つまり、周波数調整手段１９が持っている時間長の基準値は第二の局部発振手段１０の発振周波数（設計値）に対応しているため、この周波数の狂いは周波数調整に影響を及ぼす。例えば１６ｋＨｚが１７ｋＨｚに狂うと、周波数調整手段１９は第一の局部発振手段の周波数６を１ｋＨｚずらすように調整する。これを解決するため、アンテナ１に入力する信号がないときの中間周波信号を利用して周波数調整手段１９の基準値を決める。変調信号の受信レベルを出力するレベル検出手段を備え、受信レベルがあるレベル以下であればアンテナ１に入力する信号がないとする。このとき、中間周波信号は雑音信号だけでその中心周波数は第三の帯域通過フィルタ１４の中心周波数である１６ｋＨｚである。また、第三のミキシング手段５及び第四のミキシング手段１２は第二の局部発振周波数１６ｋＨｚを用いてスイッチ動作を行っている。第三のミキシング手段５及び第四のミキシング手段１２はバランス型スイッチで構成されるが、そのバランス型スイッチを構成しているトランジスタのばらつき等により１６ｋＨｚ信号が出力に漏れることがある。以上から、アンテナ１に信号が入力しない場合には、中間周波信号の中心周波数はほぼ１６ｋＨｚとなっている。このときに時間計測手段２３で計測した時間長を周波数調整手段１９は基準値とする。このときのパルス数Ｎは中間周波信号のパルス数を計測するときと同じである。この基準値の補正動作は定期的に行ってもよいし、電源電圧を検知して行ってもよいし、周囲温度を検知して行ってもよい。このとき、第三のミキシング手段５及び第四のミキシング手段１２の直流バイアスを故意に変化させることでバランス型スイッチのバランスをくずし、第二の局部発振手段１０の発振信号の漏れを大きくすることもできる。
【００８１】
あるいは、第二の局部発振手段１０からの信号をパルス波形整形手段５に直接入力してパルス出力し、このとき時間計測手段２３で計測した時間長を周波数調整手段１９は基準値とする。このようにすれば第二の局部発振手段１０の発振周波数が狂っても周波数調整手段１９の基準値が変わるので対応できる。
【００８２】
さらに、このとき計測した時間長によって第二の局部発振手段１０の発振周波数の狂いがわかるので、狂いが大きすぎて中間周波信号が第三の帯域フィルタ１４で減衰する場合には、正常でないと判断してエラー処理手段にエラー信号を出力してエラー処理を行う。
【００８３】
次に本発明の他の実施例を図４に示し説明する。図４において図１と同じ機能を示すものについては同一番号を付与している。図１に示す本発明の実施例と図４に示す実施例の違いは、図４の実施例においては図１のパルス数計測手段１８の代わりに、平均電圧出力手段２４を備えて、周波数−電圧変換手段１６から中間周波数に対応した電圧出力を取り出しこの電圧出力を時間ｔのあいだ平均して出力することである。加えて、周波数調整手段１９は、平均電圧出力手段２４からの電圧出力とあらかじめ定めた基準値との差を所定値とする方向に第一の局部発振周波数６を調整することである。
【００８４】
周波数−電圧変換手段１６はパルス波形整形手段１５から出力するパルスの周波数に比例した電圧を出力する。平均電圧出力手段２４は時間ｔのあいだの平均電圧値を計測し、周波数調整手段１９に出力する。計測した平均電圧値は周波数ずれを含めた中間周波信号の平均周波数に対応するので、周波数調整手段１９では基準電圧値（第二の局部発振手段１０からの信号周波数である１６ｋＨｚに対応した値である）と平均電圧計測手段２４で計測された平均電圧値の差を計算し、その差を所定値に調整する制御電圧を発生する。制御電圧により第一の局部発振手段６の発振周波数が調整され、その結果、第三の帯域通過フィルタ１４の出力である中間周波信号の平均周波数が１６ｋＨｚ（第二の局部発振手段１０からの信号周波数）＋αになる。直流除去手段を備えたデータ復調装置は、αを例えば１００Ｈｚ程度にした方がいい。以下では簡単のためα＝０のとする。
【００８５】
以上の周波数調整動作の中で時間ｔについて説明する。第一の局部発振手段６の発振周波数がアンテナ１に入力する変調信号の搬送波周波数から４ｋＨｚずれている場合を考える。パルス波形整形手段１５からの出力信号は図２に示すようにデータ信号が’０’のときに１６ｋＨｚ（第二の局部発振手段からの信号周波数）＋４ｋＨｚ（ずれ周波数）＋２．４ｋＨｚ（変調周波数）のパルスが、データ信号が’１’のときに１６ｋＨｚ（第二の局部発振手段からの信号周波数）＋４ｋＨｚ（ずれ周波数）−２．４ｋＨｚ（変調周波数）のパルスが出力される。周波数−電圧変換手段１６は、例えばパルスの周波数が１６ｋＨｚで１Ｖを出力し、加えて周波数が１ｋＨｚ変化する毎に０．１Ｖの出力変化する。従って、中間周波信号が１６ｋＨｚ（第二の局部発振手段の発振周波数）を中心に±２．４ｋＨｚ（変調周波数）である場合は１±０．２４Ｖとなる。これにずれ周波数が４ｋＨｚ加わって２０ｋＨｚ±２．４ｋＨｚのときは１．４±０．２４Ｖとなる。これが平均電圧出力手段２４で平均されて電圧値は１．４Ｖとなり、周波数調整手段１９では基準電圧値１Ｖ（１６ｋＨｚ）と比較する。平均電圧値が１Ｖであれば誤差は０であり、周波数の調整動作は行わない。平均電圧値が１．４Ｖであれば、差の０．４ボルトに対応した制御電圧を出力する。そして周波数調整手段１９からの制御電圧により中間周波信号がほぼ１６ｋＨｚになるよう第一の局部発振手段の発振周波数が制御する。
【００８６】
この方法はパルスの周波数に依存しており、時間ｔが短かすぎると例えばデータ信号が’０’のときだけの平均電圧値を測定することになる。したがって、時間ｔはデータ信号が’０’のときと’１’のときとを均等に含む時間にして、その間のパルスの平均周波数が変調周波数と関係なく１６ｋＨｚ（第二の局部発振手段からの信号周波数）＋４ｋＨｚ（ずれ周波数）となる時間を選ぶ必要がある。このような周波数調整が可能なのは受信したデータ信号が’０’と’１’とが繰り返しているときで、かつ時間ｔはデータ信号’０１’または’１０’を一周期とした整数倍である。これはデータ信号２ビットの周期の整数倍（データ信号の伝送速度の逆数の偶数倍）であるから、例えば伝送速度が２４００ビット／秒ではｔは約８３３μ秒の整数倍に近い値である。
【００８７】
ここで、ずれ周波数が大きすぎる場合を考える。このような時は周波数調整が可能な範囲を超えて周波数ずれが補正できず復調が正確にできないので、エラー処理手段２２にてこれを報知したり記録したりしてエラー処理する必要がある。また、復調動作を中断してもよい。周波数調整手段１９はずれ周波数の許容範囲に対応した許容値を持ち、平均電圧出力手段２４からの出力値と基準値との差がこの許容値を超えた場合に正常でないと判断してエラー処理手段２２にエラー信号を出力してエラー処理を行う。
【００８８】
また、例えばダイレクトコンバージョン方式でコンデンサ・カップリングなどの直流除去手段が第一の帯域フィルタ４および第二の帯域フィルタ９に含まれる構成では、ずれ周波数が変調周波数と一致した場合にビット同期信号が正確に復調できない課題がある。そのため、パルス波形整形手段１５から出力されるパルス周波数の平均値が第二の局部発振手段１０からの信号周波数にならず、平均電圧の測定が計算通りにならない。これを解決するために、平均電圧計測と周波数調整を２回以上行う方法がある。１度目の周波数調整によって一旦、ずれ周波数を変調周波数から外すことで２度目以降は正確に平均電圧計測ができる。それには第一の局部発振手段６の発振周波数の調整回数を数えるカウンタ１７を備え、１つのデータ信号につき時間計測と周波数調整とを２回以上行う。
【００８９】
このように電圧値の平均と周波数調整とを２回以上行う場合、ずれ周波数の検出精度は最終回の時間ｔで決定されるので、最終回の時間ｔだけをを十分に長くして精度を確保すればよい。それ以外の回の時間ｔは必要最小限な時間に短縮することで、周波数を調整する一連の制御時間を短くすることが可能となる。これにより送信側から送信される変調信号に含まれるビット同期信号を短くして周波数の有効利用を図ることができる。
【００９０】
また、送信側が一つであり、その搬送波周波数が安定していれば周波数調整はデータ信号を受信するごとに行う必要はない。一定時間毎、一定受信回数毎に周波数調整を行うなどが考えられる。送信側が複数である場合には、ずれ周波数は相手によって異なってくるので、１つのデータ信号を受信する毎に周波数調整する必要がある。受信制御手段２１はデータ信号の受信終了を検出して終了信号をカウンタに出力して、カウンタ値をクリアする。またエラー処理手段２２からのエラー信号によってもカウンタ値をクリアすることで、１つのデータ信号を受信する毎に周波数調整を行う。
【００９１】
以上、周波数−電圧変換手段１６からの電圧の平均値を基にして、ずれ周波数を検出し周波数を調整する方法を説明した。ミキシング手段と局部発振手段と帯域フィルタを複数備えて、何段階かの中間周波信号を経て復調する構成の場合、その各々の局部発振手段の周波数を調整することが望ましい。例えば図４で第二の局部発振手段から出力される発振周波数が設計した周波数（１６ｋＨｚ）からずれていると、中間周波信号が第三の帯域フィルタ１４の中心周波数（１６ｋＨｚ）からはずれて減衰しその結果、復調性能が劣化する。これを解決するために、図示していないが、第二の局部発振手段１０からの信号をパルス波形整形手段５に直接入力してパルス出力し、このパルスの周波数を周波数−電圧変換手段１６で電圧値に変換し、平均電圧出力手段２４で平均した電圧値から第二の局部発振手段１０の発振周波数を調整する第二の周波数調整手段を備えても良い。
【００９２】
また、そこまで大きな周波数ずれがなくても第二の局部発振手段１０の発振周波数が狂っていると周波数調整手段１９が正しく機能しない。つまり、周波数調整手段１９が持っている電圧値の基準値は第二の局部発振手段１０の発振周波数（設計値）に対応しているため、この周波数の狂いは周波数調整に影響を及ぼす。例えば１６ｋＨｚが１７ｋＨｚに狂うと、周波数調整手段１９は第一の局部発振手段６の周波数を１ｋＨｚずらすように調整する。また、周波数−電圧変換手段１６の出力電圧は、例えばパルス整形手段１５からのパルス幅が温度や電源電圧等の影響で刻々変化することによって、入力する周波数が同じであっても変動する。
【００９３】
これを解決するため、アンテナ１に入力する信号がないときの中間周波信号を利用して周波数調整手段１９の基準値を決める。変調信号の受信レベルを出力するレベル検出手段を備え、受信レベルがあるレベル以下であればアンテナ１に入力する信号がないとする。このとき、中間周波信号は雑音信号だけでその中心周波数は第三の帯域通過フィルタ１４の中心周波数である１６ｋＨｚである。また、第三のミキシング手段５及び第四のミキシング手段１２は第二の局部発振周波数１６ｋＨｚを用いてスイッチ動作を行っている。第三のミキシング手段５及び第四のミキシング手段１２はバランス型スイッチで構成されるが、そのバランス型スイッチを構成しているトランジスタのばらつき等により１６ｋＨｚ信号が出力に漏れることがある。以上から、アンテナ１に信号が入力しない場合には、中間周波信号の中心周波数はほぼ１６ｋＨｚとなっている。このときに周波数−電圧変換手段１６の出力信号を平均電圧出力手段２４に取り込み、時間ｔで平均した電圧値を周波数調整手段１９の基準値とする。このときの時間ｔは中間周波信号のパルス数を計測するときと同じである。この基準値の補正動作は定期的に行ってもよいし、電源電圧を検知して行ってもよいし、周囲温度を検知して行ってもよい。このとき、第三のミキシング手段５及び第四のミキシング手段１２の直流バイアスを故意に変化させることでバランス型スイッチのバランスをくずし、第二の局部発振手段１０の発振信号の漏れを大きくすることもできる。
【００９４】
あるいは、第二の局部発振手段１０からの信号をパルス波形整形手段５に直接入力してパルス出力し、このときパルスの周波数を周波数−電圧変換手段１６で電圧値に変換し、平均電圧出力手段２４で平均した電圧値を周波数調整手段１９は基準値とする。このようにすれば第二の局部発振手段１０の発振周波数が狂っても周波数調整手段１９の基準値が変わるので対応する。
【００９５】
さらに、このとき計測した平均電圧値によって第二の局部発振手段１０の発振周波数の狂いがわかるので、狂いが大きすぎて中間周波信号が第三の帯域フィルタ１４で減衰する場合には、正常でないと判断してエラー処理手段にエラー信号を出力してエラー処理を行う。
【００９６】
図５は周波数−電圧変換手段１６の構成の一例を示したものである。図５において３０はパルス波形整形手段１５からの信号が入力する入力端子、３１はエッジ検出手段、３２は単安定マルチバイブレータ、３３は低域通過フィルタ、２０は出力端子である。図６に図５の各端子の信号波形図を示す。図６においてａは端子３０の信号波形、ｂはエッジ検出手段３１の出力波形、ｃは単安定マルチバイブレータ３２の出力波形、ｄは低域通過フィルタ３３の出力波形である。中間周波信号のパルス波（図６ａ）を入力端子３０に入力するとエッジ検出手段３１によってパルスの立ち上がりエッジが検出される（図６ｂ）。この立ち上がりエッジにより単安定マルチバイブレータ３２はパルス幅一定のパルス（図６ｃ）が出力する。したがって低域通過フィルタ３３の出力には復調された信号（図６ｄ）が出る。単安定マルチバイブレータ３２のパルス信号（図６ｃ）はパルス整形手段１５の出力である中間周波信号のパルス信号（図６ａ）と同じ周波数である。なお、エッジ検出手段３１は立ち上がり及び立ち下がりの両方を検出するようにしてもよい。この場合、単安定マルチバイブレータ３２の出力は中間周波信号の２倍の周波数になっていることを考慮して周波数調整手段１９の基準値を決める必要がある。
【００９７】
最後に、送信相手が複数である場合には、ずれ周波数が相手によって異なってくるので、１つのデータ信号を受信した後に、調整した周波数を再びもとの周波数に戻す必要がある。例えば、第一の局部発振手段６の発振周波数を初期値として４００ＭＨｚとする。まずに搬送波周波数４００．００４ＭＨｚの変調信号を受信して周波数調整を行うと第一の局部発振手段６の発振周波数は４００．００４ＭＨｚになる。次に搬送波周波数３９９．９９６ＭＨｚの変調信号を受信した場合、第一の局部発振手段６の発振周波数との差は８ｋＨｚになり、第一の帯域フィルタ４や第二の帯域フィルタ９、第三の帯域フィルタ１４で減衰してしまう。これを解決するため、一つの変調信号を受信し終わったら、第一の局部発振手段６の発振周波数を初期値である４００ＭＨｚに戻す。
【００９８】
図７のように変調信号の受信レベルを出力するレベル検出手段２５を備え、受信レベルがあるレベル以上であれば受信すべき信号として、パルス数計測手段１８でパルス数を計測し、周波数調整手段１９で第一の局部発振手段６の発振周波数の調整を行う。その後受信レベルがあるレベル以下に下がれば受信すべき信号が終了したとして、周波数調整手段１９は第一の局部発振手段６の発振周波数を初期値に戻す。なお、レベル検出手段２５は第三の帯域フィルタ１４から入力し、中間周波信号の大きさから受信レベルを検出しているが、第一の帯域フィルタ４からのＩ信号や第二の帯域フィルタ９からのＱ信号の大きさから受信レベルを検出することもできる。
【００９９】
また、受信レベルで判断すると、大きなノイズや関係ない信号によって誤動作してしまう可能性があるので、データ信号の受信終了を検出する受信制御手段２１からの終了信号によって受信完了後に周波数調整手段１９は第一の局部発振手段６の発振周波数を初期値に戻す。また、データ復調装置の動作状況を監視するエラー処理手段からのエラー信号によって、例えば受信がうまくいかなかったときに周波数調整手段１９は第一の局部発振手段６の発振周波数を初期値に戻す。
【０１００】
以上、ダイレクトコンバージョン方式のＦＳＫ受信装置で説明したが、中間周波信号と帯域フィルタを備えるデータ復調装置、たとえばヘテロダイン方式でも同じ効果がある。
【０１０１】
なお、時間ｔやパルス数Ｎは計算した通りの値でなくとも、四捨五入や切り上げ・切り下げを行って、データ復調装置全体の精度から見て許容できる範囲であればよい。
【０１０２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかのように本発明のデータ復調装置によれば、次の効果が得られる。
【０１０３】
ビット同期信号を含んだデータ信号で変調された変調信号を局部発振信号とミキシングして中間周波信号とし、中間周波信号をパルス波形に変換したパルス数をｔ時間計測して局部発振手段の発振周波数を調整するもので、周波数調整手段は時間ｔをデータ信号の伝送速度の逆数の偶数倍として、計測するタイミングに関わらずパルス数計測の安定度を高める効果がある。
【０１０４】
また、一つの変調信号についてパルス数計測と周波数調整とを２回以上行い、パルス数計測の精度をさらに高める効果がある。
【０１０５】
加えて、一つの受信データについてパルス数計測と周波数調整とを２回以上行い、ずれ周波数によってパルス数計測の精度が悪くなる特異点の影響を除去する効果がある。
【０１０６】
また、受信信号がないときに、周波数調整手段は時間ｔのあいだ計測したパルス数を基準値として、パルス数計測に含まれる局部発振周波数の変動を除去する効果がある。
【０１０７】
また、周波数調整手段は計測したパルス数が許容値を越えたことを検出して、報知、記録、あるいは復調動作を中断して対応する効果がある。
【０１０８】
パルス波形のパルス数を数えてパルス数Ｎになるまでの時間長を計測して局部発振手段の発振周波数を調整するもので、時間計測手段で計測される値と基準値との許容差を定め、パルス数Ｎは中間周波信号の中心周波数のずれを含めた最大値とデータ信号の伝送速度の逆数との積の２倍以上として、計測するタイミングに関わらず時間計測の安定度を高める効果がある。
【０１０９】
また、周波数調整手段はパルス数Ｎを局部発振手段の周波数とデータ信号の伝送速度の逆数との積の偶数倍として、計測するタイミングに関わらず時間計測の安定度を高める効果がある。
【０１１０】
また、時間計測と周波数調整とを２回以上行い、時間計測の精度をさらに高める効果がある。
【０１１１】
加えて、一つの変調信号について時間計測と周波数調整とを２回以上行い、ずれ周波数によって時間計測の精度が悪くなる特異点の影響を除去する効果がある。
【０１１２】
また、受信信号がないときに、周波数調整手段はパルス数Ｎになるまで計測した時間長を基準値として、時間計測に含まれる局部発振周波数の変動を除去する効果がある。
【０１１３】
また、周波数調整手段は計測した時間長が許容値を越えたことを検出して、報知、記録、あるいは復調動作を中断して対応する効果がある。
【０１１４】
時間ｔのあいだの周波数−電圧変換手段からの電圧の平均を計測して局部発振手段の発振周波数を調整するもので、周波数調整手段は時間ｔをデータ信号の伝送速度の逆数の偶数倍として、計測するタイミングに関わらず平均電圧の計測の安定度を高める効果がある。
【０１１５】
また、一つの変調信号について平均電圧測定と周波数調整とを２回以上行い、平均電圧測定の精度をさらに高める効果がある。
【０１１６】
加えて、１つの受信したデータ信号につき平均電圧測定と周波数調整とを２回以上行い、ずれ周波数によって平均電圧測定の精度が悪くなる特異点の影響を除去する効果がある。
【０１１７】
また、受信信号がないときに、周波数調整手段は時間ｔのあいだ計測した平均電圧値を基準値として、平均電圧計測に含まれる局部発振周波数の変動、パルス幅の変動を除去する効果がある。
【０１１８】
また、周波数調整手段は計測した平均電圧値が許容値を越えたことを検出して、報知、記録、あるいは復調動作を中断して対応する効果がある。
【０１１９】
そして、周波数調整手段は受信レベルがあるレベル値以上であるときに動作して、必要なときのみに局部発振手段の発振周波数を調整する効果がある。
【０１２０】
あるいは、周波数調整手段は受信レベルがあるレベル値以下であるときに局部発振手段の発振周波数をあらかじめ定めた初期値に戻して、次の復調への影響を除去する効果がある。
【０１２１】
また、周波数調整手段はデータ信号の受信が終了したときに局部発振手段の発振周波数をあらかじめ定めた初期値に戻して、次の復調への影響を除去する効果がある。
【０１２２】
さらに、周波数調整手段はデータ復調装置の動作状況によって局部発振手段の発振周波数をあらかじめ定めた初期値に戻して、次の復調への影響を除去する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるデータ復調装置のブロック図
【図２】同装置内の信号波形図
【図３】本発明の他の実施例におけるデータ復調装置のブロック図
【図４】本発明のさらに他の実施例におけるデータ復調装置のブロック図
【図５】同装置の周波数−電圧変換手段のブロック図
【図６】同装置の各部の信号波形図
【図７】本発明のさらに他の実施例におけるデータ復調装置のブロック図
【図８】従来例におけるデータ復調装置のブロック図
【符号の説明】
１  アンテナ
２  高周波増幅手段
３  第一のミキシング手段
４  第一の帯域通過フィルタ
５  第三のミキシング手段
６  第一の局部発振手段
７  第一の９０度移相手段
８  第二のミキシング手段
９  第二の帯域通過フィルタ
１０  第二の局部発振手段
１１  第二の９０度移相手段
１２  第四のミキシング手段
１３  演算手段
１４  第三の帯域通過フィルタ
１５  パルス波形整形手段
１６  周波数−電圧変換手段
１７  カウンタ
１８  パルス数計測手段
１９  周波数調整手段
２０  出力端子
２１  受信制御手段
２２  エラー処理手段
２３  時間計測手段
２４  平均電圧出力手段
２５  レベル検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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