(57)【要約】【課題】周波数が変動した信号を受信する受信局に、ＡＦＣを行うＡＦＣ装置を設け、ダウンコンバートのみを行い得る標準的なダウンコンバータで安定した通信を実現し、受信局を設置の際のコストを低減する。【解決手段】ＡＦＣ装置２０は、衛星２３で生じた周波数変動分をディジタル的に検出し、第１回目の周波数ダウンコンバートを行うＬＮＣ２８に検出した周波数変動分を抑圧する制御信号をフィードバックすることで、ＬＮＣ２８から出力される信号の周波数変動を後段の復調手段３０で復調可能な範囲内に抑圧するＡＦＣを実現し、第１回目の周波数ダウンコンバート以降の信号処理段階でＡＦＣを不要とすることが可能となる。【選択図】　図１
2004128861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星を介した通信を行い、前記衛星本体の局部発振器の変動に起因する周波数変動を連続無変調波であるＰＩＬＯＴ信号を用いて抑圧する周波数自動制御装置において、
初段のダウンコンバータで周波数をダウンコンバート後の通信信号を受信して、受信した通信信号を分配し、一方を後段のダウンコンバータへ出力し、他方を周波数ダウンコンバートして出力するダウンコンバート手段と、
このダウンコンバート手段から出力された信号から前記ＰＩＬＯＴ信号を用いて周波数変動分を検出する周波数誤差検出手段と、
この周波数誤差検出手段で検出した周波数変動分を抑圧する制御信号を生成し、生成した制御信号を初段のダウンコンバータにフィードバックする周波数変動抑圧制御手段とを具備し、前記初段のダウンコンバータから出力される通信信号の周波数変動を定常的に復調可能な範囲内に抑圧することを可能に構成したことを特徴とする周波数自動制御装置。
【請求項２】
前記周波数誤差検出手段は、前記ダウンコンバート手段の出力信号から前記ＰＩＬＯＴ信号を検出するレベル検波器と、
前記ダウンコンバート手段から出力された信号をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換器と、
このアナログ／ディジタル変換器から出力された信号の周波数を直接ディジタル的にカウントするカウンタと、
このカウンタがカウントするカウント基準信号を生成するカウント基準信号生成手段と、
前記カウンタがカウントした前記アナログ／ディジタル変換器から出力された信号の周波数および前記カウント基準信号の周波数の周波数差を検出する周波数誤差検出部を備えることを特徴とする請求項１記載の周波数自動制御装置。
【請求項３】
衛星を介した通信を行い、前記衛星本体の局部発振器の変動に起因する周波数変動を連続無変調波であるＰＩＬＯＴ信号を用いて抑圧する周波数自動制御方法において、
受信した通信信号からＰＩＬＯＴ信号近傍の周波数帯域を取得する信号取得ステップと、
この信号取得ステップで取得した信号からＰＩＬＯＴ信号を検出するＰＩＬＯＴ信号検出ステップと、
このＰＩＬＯＴ信号検出ステップで検出したＰＩＬＯＴ信号の周波数が基準周波数（公称値）に対しどのくらい変動しているかをディジタル的に検出する周波数変動分検出ステップと、
この周波数変動分検出ステップで検出した周波数変動の絶対値が事前に設定した許容周波数変動値εよりも大きいか否かを判断する周波数変動許容判定ステップと、
この周波数変動許容判定ステップの判定結果に応じて、制御信号を生成し、生成した制御信号を周波数自動制御装置の前段でダウンコンバートを行う初段のダウンコンバータにフィードバックして、前記初段のダウンコンバータから出力される通信信号の周波数変動を定常的に復調可能な範囲内に抑圧する周波数制御ステップとを備えることを特徴とする周波数自動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数制御装置および制御方法に係り、特に、衛星通信に使用する通信信号の周波数変動をディジタル的に抽出して自動的に補正する周波数自動制御装置および周波数自動制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
衛星通信では、衛星通信システムの中心となる地上局（以下、送信局とする）から衛星に通信信号を送信するアップリンク時の周波数と、衛星から受信側の地上局（以下、受信局とする）に通信信号を送信するダウンリンク時の周波数は異なっており、通信信号を中継する衛星で周波数変換を行っている。しかし、衛星は温度変化の激しい宇宙空間にあるため、衛星内部においてもある程度の温度変動は避けられない。衛星内部の温度変動は、衛星本体に内蔵される局部発振器の発振周波数を変動させる要因となり、ダウリンク時の通信信号の周波数に変換する際に、通信信号の周波数変動が生じる。
【０００３】
周波数自動制御（以下ＡＦＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌと呼ぶ）は、送信局から通信信号を送信し、衛星を介して受信局で通信信号を受信する際に、衛星本体で生じた周波数変換時の周波数変動分を受信局で認識し、自動的に補正することで、選択した通信信号を正しい周波数で受信するものである。
【０００４】
こうした通信信号の周波数変動を補正するため、受信局において、受信した通信信号に含まれる連続無変調波のＰＩＬＯＴ信号と、受信局で生成された本来の周波数（公称値）を持つＰＩＬＯＴ信号との位相比較を行い、２つの位相を合致させることで、受信したＰＩＬＯＴ信号の周波数変動分を認識し、認識した周波数変動分を補正していた。
【０００５】
図３に、従来の衛星通信において受信局１でなされるＡＦＣの一例を表す説明図を示す。
【０００６】
図３に示される受信局１は、送信局（図外）から送信された通信信号を衛星２を中継して受信するアンテナ３と、アンテナ３で受信した通信信号から所望の偏波を分離する偏分波器（以下、Ｏｒｔｈｏ−Ｍｏｄｅ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：ＯＭＴとする）４と、入力された信号の増幅と周波数のダウンコンバートを行う低雑音周波数変換器（以下、Ｌｏｗ　Ｎｏｉｓｅ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＬＮＣとする）５と、ＬＮＣ５から出力された信号の周波数をさらにダウンコンバートする際に、周波数変動を抑圧して後段の復調手段６で受信する受信周波数に変換するダウンコンバータ（以下、ＡＦＣダウンコンバータとする）７とを具備する。
【０００７】
ＡＦＣダウンコンバータ７は、受信した通信信号の同期をとる位相同期ループ回路（以下、Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ：ＰＬＬ回路とする）９と、ＰＩＬＯＴ信号の同期をとる際に位相比較を行う基準信号（以下、位相比較基準信号とする）を与える発振器１０とを備える。
【０００８】
ＰＬＬ回路９は、ＬＮＣ５から出力された信号と周波数逓倍器１１から出力された信号とをミキシングするミキサ（乗算器）１２と、ミキサ１２の出力信号の周波数帯域のみを通過させる帯域通過フィルタ（以下、Ｂａｎｄ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ：ＢＰＦとする）１３と、受信した信号を分配する分配器１４と、ＰＩＬＯＴ信号の周波数帯域のみを通過させる狭帯域の帯域通過フィルタ（以下、ＰＩＬＯＴ用ＢＰＦとする）１５と、ＰＩＬＯＴ用ＢＰＦ１５から出力されたＰＩＬＯＴ信号と発振器１０から出力された位相比較基準信号とで位相比較する位相比較器１６と、ダンプフィルタとしての低域通過フィルタ（以下、Ｌｏｗ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ：ＬＰＦとする）１７と、電圧制御発振器（以下、Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：ＶＣＯとする）１８とを備える。
【０００９】
図３に示される受信局１でなされる従来のＡＦＣは、復調手段６へ渡す直前のＡＦＣダウンコンバータ７において、周波数ダウンコンバートおよびＡＦＣを行っている。
【００１０】
受信局１では、衛星２からダウンリンクされる通信信号をアンテナ３で受信し、ＯＭＴ４で分離し、ＬＭＣ５に入力する。ＬＭＣ５に入力された信号は、信号増幅および１回目の周波数ダウンコンバートがなされる。ＬＭＣ５から出力された信号は、ＡＦＣダウンコンバータ７に入力され、２回目の周波数ダウンコンバートがなされる。
【００１１】
ＡＦＣダウンコンバータ７は、ＰＬＬ回路９に備えられるミキサ１２、ＢＰＦ１３、分配器１４、ＰＩＬＯＴ用ＢＰＦ１５、位相比較器１６、ＬＰＦ１７、ＶＣＯ１８および周波数逓倍器１１で、位相同期ループ（Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ）を形成し、ＰＬＬ回路９が入力される信号の同期をとることで、２回目の周波数ダウンコンバートを行うと同時に衛星２で生じた周波数変動を抑圧するＡＦＣを行っている。従って、ＡＦＣダウンコンバータ７は、ＡＦＣ装置を兼ね備えた特殊なダウンコンバータといえる。
【００１２】
ＡＦＣダウンコンバータ７は、入力された信号と周波数逓倍器１１から出力される信号とをミキサ１２でミキシングした後、ＢＰＦ１３を通過させる。ＡＦＣダウンコンバータ７に入力された信号は、ミキサ１２でのミキシングおよびＢＰＦ１３の通過により、後段の復調手段６が復調可能な周波数にダウンコンバートされる。ＢＰＦ１３から出力され、周波数がダウンコンバートされた信号は、分配器１４で２つの信号に分配され、一方が後段の復調手段６に、他方がＰＩＬＯＴ用ＢＰＦ１５に送信される。
【００１３】
ＰＩＬＯＴ用ＢＰＦ１５は、入力された信号からＰＩＬＯＴ信号を抽出し、抽出したＰＩＬＯＴ信号を位相比較器１６に出力する。位相比較器１６には、ＰＩＬＯＴ用ＢＰＦ１５から出力された信号、すなわち、受信局１で受信した通信信号から抽出したＰＩＬＯＴ信号と発振器１０から出力された位相比較基準信号との２つの信号が入力され、位相比較が行われる。
【００１４】
位相比較器１６は、位相のずれ分に比例する電圧信号を出力し、出力した電圧信号をＬＰＦ１７を介してＶＣＯ１８に入力する。ＶＣＯ１８は、入力される電圧信号に応じて、発振する周波数を変化させて信号を出力する。ＶＣＯ１８から出力される信号は、周波数逓倍器１１を介してミキサ１２にフィードバックされる。
【００１５】
また、上述した従来のＡＦＣ以外にも使用されるＡＦＣとしては、復調手段６が備える個々の復調部で、受信する信号がどのくらい周波数変動しているかという周波数変動情報をディジタル的に認識して、個々の復調部自身で周波数変動分を抑圧する方法でＡＦＣを行う方式がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＡＦＣの一例に示したＰＬＬ回路９によりＡＦＣを行う方式では、ＰＩＬＯＴ信号をＰＬＬ回路９で位相同期をかけ、位相比較器１６の出力でＡＦＣダウンコンバータ７の局部発振器としてのＶＣＯ１８が発振する発振周波数を制御する必要がある。従って、局部発振器とミキサとを有する標準的なダウンコンバータを適用することが出来ずに、ダウンコンバータにＰＬＬ回路９を備えた標準品に比べ割高で特殊なダウンコンバータ（ＡＦＣダウンコンバータ７）の適用を余儀なくされる。
【００１７】
このため、従来のＡＦＣの一例に示したＰＬＬ回路９によりＡＦＣを行う方式では、狭帯域な信号で通信を実現する場合、ＡＦＣが可能なＡＦＣダウンコンバータ７、すなわち、ＰＬＬ回路９を備える特殊なダウンコンバータを適用することになり、受信局１を設置する際のコストが高くなるという問題があった。
【００１８】
一方、従来のＡＦＣの一例に示した復調手段６が備えるそれぞれの復調部でＡＦＣを行う方式では、復調手段６が備える各復調部でＡＦＣを実現するＡＦＣ手段を有する必要があり、復調手段６内に同様のＡＦＣ手段が複数個必要となる。従って、受信局１を設置する際のコスト高くなるという問題があった。
【００１９】
また、復調手段６が備えるそれぞれの復調部でＡＦＣを行う方式では、受信した信号の周波数変動が、復調可能な範囲にあることを前提として、復調手段６が備える各復調部でＡＦＣを行うことから、周波数占有帯幅の狭い信号を用いた場合は、誤った周波数を受信しないための配慮が必要となる。従って、誤った周波数を受信しないための複雑な制御手段が必要となり、受信局１を設置する際のコストが高くなるという問題があった。
【００２０】
そこで、本発明は、上述した事情を考慮して、受信局で行うＡＦＣをダウンコンバータと独立に行い得るＡＦＣ装置を設けることで、周波数のダウンコンバートをＡＦＣダウンコンバータよりコストが安くダウンコンバートのみを行う標準的なダウンコンバータで実現し、受信局を設置する際のコストを低減することを目的とする。
【００２１】
また、本発明の他の目的は、復調手段が備えるそれぞれの復調部でＡＦＣを行う方式を採用した場合においても、受信局にＡＦＣ装置を備えることで、復調手段が備える各復調部でＡＦＣ手段を行うことなく復調を可能にした受信局を構成し、受信局を設置する際のコストを低減するにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る周波数自動制御装置は、上述した課題を解決するために、請求項１記載のように、衛星を介した通信を行い、前記衛星本体の局部発振器の変動に起因する周波数変動を連続無変調波であるＰＩＬＯＴ信号を用いて抑圧する周波数自動制御装置において、初段のダウンコンバータで周波数をダウンコンバート後の通信信号を受信して、受信した通信信号を分配し、一方を後段のダウンコンバータへ出力し、他方を周波数ダウンコンバートして出力するダウンコンバート手段と、このダウンコンバート手段から出力された信号から前記ＰＩＬＯＴ信号を用いて周波数変動分を検出する周波数誤差検出手段と、この周波数誤差検出手段で検出した周波数変動分を抑圧する制御信号を生成し、生成した制御信号を初段のダウンコンバータにフィードバックする周波数変動抑圧制御手段とを具備し、前記初段のダウンコンバータから出力される通信信号の周波数変動を定常的に復調可能な範囲内に抑圧することを可能に構成したことを特徴とする。
【００２３】
また、上述した課題を解決するために、本発明に係る周波数自動制御装置は、請求項２記載のように、前記周波数誤差検出手段が、前記ダウンコンバート手段の出力信号から前記ＰＩＬＯＴ信号を検出するレベル検波器と、前記ダウンコンバート手段から出力された信号をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換器と、このアナログ／ディジタル変換器から出力された信号の周波数を直接ディジタル的にカウントするカウンタと、このカウンタがカウントするカウント基準信号を生成するカウント基準信号生成手段と、前記カウンタがカウントした前記アナログ／ディジタル変換器から出力された信号の周波数および前記カウント基準信号の周波数の周波数差を検出する周波数誤差検出部を備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明に係る周波数自動制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項３記載のように、衛星を介した通信を行い、前記衛星本体の局部発振器の変動に起因する周波数変動を連続無変調波であるＰＩＬＯＴ信号を用いて抑圧する周波数自動制御方法において、受信した通信信号からＰＩＬＯＴ信号近傍の周波数帯域を取得する信号取得ステップと、この信号取得ステップで取得した信号からＰＩＬＯＴ信号を検出するＰＩＬＯＴ信号検出ステップと、このＰＩＬＯＴ信号検出ステップで検出したＰＩＬＯＴ信号の周波数が基準周波数（公称値）に対しどのくらい変動しているかをディジタル的に検出する周波数変動分検出ステップと、この周波数変動分検出ステップで検出した周波数変動の絶対値が事前に設定した許容周波数変動値εよりも大きいか否かを判断する周波数変動許容判定ステップと、この周波数変動許容判定ステップの判定結果に応じて、制御信号を生成し、生成した制御信号を周波数自動制御装置の前段でダウンコンバートを行う初段のダウンコンバータにフィードバックして、前記初段のダウンコンバータから出力される通信信号の周波数変動を定常的に復調可能な範囲内に抑圧する周波数制御ステップとを備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項３に記載される前記ＰＩＬＯＴ信号検出ステップは、前記信号取得ステップで取得した信号内にＰＩＬＯＴ信号が含まれない際においては、ＬＮＣスイープ処理ステップを実行し、ＰＩＬＯＴ信号を取得、検出するまでのステップをいう。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る周波数自動制御装置およびその制御方法の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
図１に本発明に係る周波数自動制御装置の一実施例として適用される周波数自動制御装置（以下、ＡＦＣ装置とする）２０を具備する受信局２１の概要を表す説明図を示す。
【００２８】
図１に示される受信局２１は、送信局（図外）から送信された通信信号を衛星２３を中継して受信するアンテナ２５と、アンテナ２５で受信した通信信号から所望の偏波を分離するＯＭＴ（偏分波器）２６と、入力される信号の増幅と第１回目の周波数ダウンコンバートを行う初段ダウンコンバータとしてのＬＮＣ（低雑音周波数変換器）２８と、衛星２３で生じた周波数変動を抑圧するＡＦＣ装置２０と、通信信号を復調可能な周波数帯域までダウンコンバートする後段のダウンコンバータ（以下、単にダウンコンバータとする）２９と、通信信号の復調を行う復調手段３０とを具備する。
【００２９】
受信局２１が具備するＬＮＣ２８は、受信した信号を雑音レベルを抑えて増幅する低雑音増幅器（以下、Ｌｏｗ　Ｎｏｉｓｅ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＬＮＡとする）３３と、局部発振器として与えられ、入力された信号の周波数をｍ（ｍは任意の正数）倍にして出力する周波数逓倍器３４と、入力された２つの信号をミキシングする第１のミキサ（乗算器）３５と、第１のミキサ３５の出力からノイズ成分を除去し、所望の周波数帯域の信号を抽出する第１のＢＰＦ３６とを備える。
【００３０】
受信局２１が具備するＡＦＣ装置２０は、入力された信号の周波数変動分を検出する周波数誤差検出手段３８が信号処理可能な周波数までダウンコンバートするダウンコンバート手段３９と、周波数誤差検出手段３８と、周波数誤差検出手段３８で検出した周波数変動分を抑圧する制御信号を生成する周波数変動抑圧制御手段としてのＶＣＯ４０とを備える。
【００３１】
ＡＦＣ装置２０が備えるダウンコンバート手段３９は、入力された信号を２つに分配して出力する分配器４３と、周波数ダウンコンバート用の局部発振器４５と、分配器４３から出力された信号の一方と局部発振器４５から出力された信号とをミキシングする第２のミキサ（乗算器）４６と、第２のミキサ４６から出力される信号からノイズ成分を除去し、所望の周波数帯域の信号を抽出する第２のＢＰＦ４７とを備える。
【００３２】
ＡＦＣ装置２０が備える周波数誤差検出手段３８は、入力された信号からＰＩＬＯＴ信号を検波するレベル検波器５０と、入力された信号をアナログ−ディジタル変換（以下、Ａ／Ｄ変換とする）するＡ／Ｄ変換器５１と、Ａ／Ｄ変換後のディジタル信号の周波数を計測するカウンタ５２と、カウンタ５２がカウントするカウント基準信号を生成するカウント基準信号生成手段としてのカウント基準用発振器５３およびカウント基準用発振器５３から出力される周波数を１／ｎ（ｎは任意の正数）にして出力する分周器５４と、カウンタ５２またはレベル検波器５０の出力信号から周波数変動分を検出し、周波数変動分に応じた信号を出力する周波数誤差検出部５６とを備える。
【００３３】
受信局２１が具備するダウンコンバータ２９は、ダウンコンバート用の局部発振器としてのシンセサイザ５９と、ダウンコンバータ２９に入力された信号とシンセサイザ５９との信号をミキシングする第３のミキサ（乗算器）６０と、ミキサ６０から出力される信号からノイズ成分を除去して所望の周波数帯域の信号を取り出す第３のＢＰＦ６１とを備える標準的なダウンコンバータである。
【００３４】
受信局２１においてなされる通信信号の受信および信号処理操作について説明する。
【００３５】
受信局２１では、まず、アンテナ２５で通信信号を受信し、ＯＭＴ２６で通信信号から所望の偏波を分離、抽出して、ＬＮＣ２８で第１回目の周波数ダウンコンバートを行う。そして、ＬＮＣ２８から出力される通信信号は、ＡＦＣ装置２０に入力され、ＡＦＣ装置２０が備えるダウンコンバート手段３９で通信信号は２つに分配される。ダウンコンバート手段３９で２つに分配された通信信号のうち、一方は通信信号の周波数変動分を検出する周波数誤差検出手段３８に、他方は後段のダウンコンバータ２９に入力される。
【００３６】
ダウンコンバート手段３９に入力された通信信号は、ダウンコンバート手段３９で、周波数誤差検出手段３８が周波数変動分を検出可能な周波数帯域まで周波数ダウンコンバートされる。周波数ダウンコンバート後の通信信号は、周波数誤差検出手段３８に入力される。周波数誤差検出手段３８に入力された通信信号は、周波数誤差検出手段３８で入力された通信信号の周波数変動分がディジタル的に抽出される。そして、周波数誤差検出手段３８は、抽出した周波数変動分に応じて電圧信号を出力する。
【００３７】
周波数誤差検出手段３８から出力された電圧信号はＶＣＯ４０に入力され、ＶＣＯ４０で周波数変動分を抑圧する制御信号が生成される。ＶＣＯ４０生成された制御信号は、ＬＮＣ２８に入力され、周波数逓倍器３４を介して第１のミキサ３５にフィードバックされる。従って、ＬＮＣ２８から出力される第１回目の周波数ダウンコンバート後の通信信号は、周波数変動分が抑圧された信号となる。
【００３８】
また、ダウンコンバータ２９に入力された通信信号は、ダウンコンバータ２９で第２回目の周波数ダウンコンバートがなされる。ダウンコンバータ２９でダウンコンバートされた通信信号は、復調手段３０に入力されて復調手段３０で復調される。尚、ダウンコンバータ２９に入力された通信信号は、周波数変動分が抑圧された信号となっているため、第２回目の周波数ダウンコンバート時および復調手段３０での復調時においてはＡＦＣが不要となる。
【００３９】
受信局２１が具備するＬＮＣ２８でなされる通信信号の第１回目の周波数ダウンコンバートは、まず、入力された通信信号をＬＮＡ３３でノイズを低レベルに抑えたまま増幅する。次に、増幅後の通信信号と周波数逓倍器３４を介して出力されるＡＦＣ装置２０からの制御信号とを第１のミキサ３５でミキシングする。そして、第１のＢＰＦ３６でミキシング後の通信信号からノイズを除去して、所望の周波数帯、すなわち、設定したダウンコンバート後の周波数帯域の信号を出力することでなされる。
【００４０】
ＡＦＣ装置２０が備えるダウンコンバート手段３９は、周波数誤差検出手段３８において周波数誤差検出可能な周波数帯域まで通信信号の周波数をダウンコンバートするものである。
【００４１】
ダウンコンバート手段３９に入力された通信信号は、分配器４３で２つに分配され、一方がダウンコンバータ２９へ出力される。尚、分配器４３に入力される通信信号は、ＡＦＣ装置２０からのフィードバックにより、予め設定された範囲内に周波数変動を抑圧した状態でダウンコンバータ２９へ出力される。また、他方は、第２のミキサ４６に入力され、分配器４３から出力された通信信号と周波数ダウンコンバート用の局部発振器４５の出力信号とがミキシングされる。
【００４２】
局部発振器４５が出力する信号の周波数変動分は、衛星２３で周波数変換する際に生じた周波数変動分に対して、十分小さい範囲に抑える必要がある。これは、局部発振器４５が出力する信号の周波数変動分を復調手段３０の復調可能な周波数変動範囲内に抑えるためである。復調手段３０が復調可能な周波数変動範囲は、復調手段３０の性能により定まり、復調手段３０の変調速度（ｂａｕｄ　ｒａｔｅ）に対し±１％の範囲内である。
【００４３】
第２のミキサ４６でミキシングされた通信信号は、第２のＢＰＦ４７に出力され、第２のＢＰＦ４７でミキシング後の通信信号からノイズを除去して、所望の信号、すなわち、周波数誤差検出手段３８において、周波数変動分を検出するためのＰＩＬＯＴ信号近傍の周波数帯域の信号が出力される。
【００４４】
第２のＢＰＦ４７は、周波数誤差検出手段３８で、受信したＰＩＬＯＴ信号の周波数を計測する際に、十分なＣ／Ｎ（Ｃａｒｒｉｅｒ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ）とする必要がある。Ｃ／Ｎは、ノイズ成分が少ない程良くなることから、第２のＢＰＦ４７で通過する信号の周波数帯幅は、１ｋＨｚ程度の極めて狭帯域に設定する。第２のＢＰＦ４７から出力された通信信号は、周波数のダウンコンバートがなされて周波数誤差検出手段３８に入力される。
【００４５】
周波数誤差検出手段３８に入力される信号は、Ａ／Ｄ変換器５１でＡ／Ｄ変換されカウンタ５２に入力される。また、カウンタ５２には、Ａ／Ｄ変換器５１から出力されたディジタル信号と同時にカウント基準信号生成手段としてのカウント基準用発振器５３から出力されたカウント基準信号が分周器５４を介して入力される。カウンタ５２では、入力された信号の周波数に相当するパルス数がカウントされる。
【００４６】
カウント基準用発振器５３から分周器５４を介して入力されるカウント基準信号は、カウンタ５２がカウントする際の基準となる時間（以下、基準時間とする）を与えるものである。すなわち、分周器５４から出力されるパルス数を一定個数カウントする時間を基準時間としてカウントを行っている。
【００４７】
カウンタ５２でＡ／Ｄ変換器５１から出力されたディジタル信号のパルス数を基準時間カウントし、カウントしたパルス数の情報としてのディジタル信号として周波数誤差検出部５６に入力される。周波数誤差検出部５６は、基準時間においてカウントしたパルス数とカウント基準信号のパルス数（一定値）との差を算出し、算出したパルス数の差から周波数変動分Δｆを認識する。周波数誤差検出部５６には、許容周波数変動値εを事前に認識させておき、算出した周波数変動分が許容範囲外にある場合、周波数誤差検出部５６は、制御信号を生成するための電圧信号を出力する。
【００４８】
周波数誤差検出部５６から出力された電圧信号は、ＶＣＯ４０に入力される。ＶＣＯ４０に電圧信号が入力されると、電圧信号に応じた制御信号がＶＣＯ４０から出力される。ＡＦＣ装置２０が備えるＶＣＯ４０から出力された制御信号は、ＬＮＣ２８が備える周波数逓倍器３４を介して第１のミキサ３５にフィードバックされる。このフィードバックにより、ＬＮＣ２８から出力される通信信号は周波数変動ある一定範囲内に抑圧されたものとなる。
【００４９】
図２にＡＦＣ装置２０が行う周波数変動分を検出して抑圧する周波数変動抑圧制御処理操作についての処理フロー図を示す。
【００５０】
図２によれば、ＡＦＣ装置２０が行う周波数変動抑圧制御処理操作は、ＡＦＣ装置２０の電源がＯＮとなることで開始され、まず、ステップＳ１で、周波数誤差検出手段３８に入力された信号をレベル検波器５０で取得する信号取得ステップがなされる。すなわち、ステップＳ１の信号取得ステップでは、レベル検波器５０が周波数誤差検出手段３８前段のコンバート手段３９に備えられる第２のＢＰＦ４７を通過した信号を取得する。
【００５１】
そして、ステップＳ１でレベル検波器５０が第２のＢＰＦ４７を通過した信号を取得したら、ステップＳ２でレベル検波器５０が取得した信号内からＰＩＬＯＴ信号の有無を検出するＰＩＬＯＴ信号検出ステップを行う。ＰＩＬＯＴ信号の検出は、ノイズレベルよりも十分に高いレベル以上に設定された一定レベル以上の信号を検出することでなされる。
【００５２】
ステップＳ２のＰＩＬＯＴ信号検出ステップで、ＰＩＬＯＴ信号が検出された場合（ステップＳ２でＹＥＳの場合）は、ステップＳ３に進み、受信し、検出したＰＩＬＯＴ信号の周波数が基準となるＰＩＬＯＴ信号の公称値周波数からどの位変動があるか、すなわち、周波数変動分Δｆを検出する周波数変動分検出ステップを行う。ＰＩＬＯＴ信号の周波数変動分は、カウンタ５２で計測したＰＩＬＯＴ信号の周波数とカウント基準信号の周波数（公称値）との差を算出することで求められる。
【００５３】
次に、ステップＳ３の周波数変動分検出ステップが完了すると、ステップＳ４に進み、ステップＳ４で、検出した周波数変動分Δｆの絶対値（図２では｜Δｆ｜と図示）が事前に設定した許容周波数変動値εよりも大きいか否かを判断する周波数変動許容判定ステップがなされる。ステップＳ４でなされる周波数変動許容判定ステップは、図１に示される周波数誤差検出部５６に事前に認識させた許容周波数変動値εと周波数誤差検出部５６がステップＳ３で算出した周波数変動分Δｆの絶対値とを比較することでなされる。
【００５４】
ステップＳ４で検出した周波数変動分Δｆが許容周波数変動値εよりも小さい場合（ステップＳ４でＹＥＳの場合）は、周波数制御ステップとして、ステップＳ１に進み、ステップＳ１以降の処理操作を行う（ループＬ１）。ループＬ１におけるステップＳ４からステップＳ１に進む処理操作は、図１に示される周波数誤差検出部５６、ＶＣＯ４０およびＬＮＣ２８が備える周波数逓倍器３４を経由して第１のミキサ３５にフィードバックされる制御信号が０となる状態である。
【００５５】
つまり、ＶＣＯ４０は、周波数制御ステップとして、ＬＮＣ２８から出力する通信信号の周波数を現状を維持して出力する制御動作を行うことを意味する。ＡＦＣ装置２０が図２に示されるステップＳ１〜ステップＳ４の動作（ループＬ１）を繰り返す無限ループ状態にある時は、ＡＦＣ装置２０が安定に動作している定常状態にある。
【００５６】
また、ステップＳ２のＰＩＬＯＴ信号検出ステップで、ＰＩＬＯＴ信号が検出された場合（ステップＳ２でＮＯの場合）は、ステップＳ５に進み、ステップＳ５でＬＮＣ局発スイープ処理ステップを行う。
【００５７】
ＬＮＣ局発スイープ処理ステップは、ＬＮＣ２８の局部発振器として第１のミキサ３５に入力される周波数逓倍器３４の出力をある一定の周波数ピッチで周波数を変化させる処理操作である。ＬＮＣ局発スイープ処理ステップをより具体的に説明すると、周波数誤差検出部５６は、ＰＩＬＯＴ信号が検出できない場合、周波数誤差検出部５６で検出する周波数帯域を変化させることで、ＰＩＬＯＴ信号の検出を行う。
【００５８】
周波数誤差検出部５６が検出する周波数帯域を変化させるには、第１の乗算器３５に入力する周波数を変化させる必要がある。従って、周波数誤差検出部５６は、出力する電圧信号によってＶＣＯ４０にある一定の周波数ピッチで周波数を変化させて制御信号を発振させて、ＶＣＯ４０で発振した制御信号を周波数逓倍器３４を介して第１のミキサ３５に周波数を変化させてフィードバックする。ステップＳ５のＬＮＣ局発スイープ処理ステップが完了すると、ステップＳ１に進み、ステップＳ１以降の処理操作を繰り返す（ループＬ２）。
【００５９】
一方、ステップＳ４で検出した周波数変動分Δｆが許容周波数変動値εよりも大きい場合（ステップＳ４でＮＯの場合）は、ステップＳ６に進み、周波数制御ステップとしてのＬＮＣ局発補正処理ステップを行う。ＬＮＣ補正処理ステップは、ＬＮＣ２８の局部発振器として第１のミキサ３５に入力される周波数逓倍器３４の出力をある一定の周波数ピッチで周波数を僅かに変化させて微調整する処理操作である。つまり、ＬＮＣ補正処理ステップにおいて変化する周波数ピッチは、ＬＮＣ局発スイープ処理ステップにおいて変化する周波数ピッチよりも細かいピッチである。
【００６０】
ＬＮＣ補正処理ステップは、周波数誤差検出部５６が出力する電圧信号によってＶＣＯ４０にある一定の僅かな周波数ピッチで周波数を変化させて、制御信号を発振させる。ＶＣＯ４０は、周波数制御ステップとして、発振した制御信号を周波数逓倍器３４を介して第１のミキサ３５に周波数を微調整するようにフィードバックする。ステップＳ６の処理操作が完了すると、ステップＳ１に進み、ステップＳ１以降の処理操作を繰り返す（ループＬ３）。
【００６１】
図２示される周波数変動分抑圧制御処理操作についての処理フローにおいて、ループＬ２（ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ５を繰り返すループ）は、狭帯域に設定された第２のＢＰＦ４７を通過した信号からＰＩＬＯＴ信号をサーチして見つける処理ステップであり、ループＬ３（ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ６を繰り返すループ）は、ＰＩＬＯＴ信号の周波数が一定範囲の周波数にあるように制御する処理ステップである。
【００６２】
図１に示されるＡＦＣ装置２０は、図２に示される周波数変動分抑圧制御処理操作によって、衛星２３で生じた周波数変動分を抑圧して、ＬＮＣ２８から出力される通信信号の周波数変動を一定範囲内とすることが可能となる。従って、受信局２１は、第１回目の周波数ダウンコンバートを行うＬＮＣ２８およびＡＦＣ装置２０によりＡＦＣを実現し、第１回目の周波数ダウンコンバート以降の信号処理段階でＡＦＣが不要となる。
【００６３】
尚、図１に示されるＡＦＣ装置２０が備える周波数誤差検出手段３８において、周波数誤差検出部５６は、ハードウェアとしているが、ＣＰＵ、記録手段およびメモリを用いて周波数誤差検出部５６を構成して、周波数変動分検出ステップ、周波数変動許容判定ステップ、ＬＮＣ局発スイープ処理ステップおよびＬＮＣ局発補正処理ステップを実現するプログラムをＣＰＵで処理させるソフト的な構成でも差し支えない。
【００６４】
また、図１に示されるＡＦＣ装置２０が備える周波数誤差検出手段３８において、基準信号生成手段をカウント基準用発振器５３および分周器５４で構成しているが、分周器５４は必ずしも必要ではない。カウント基準用発振器５３の発振周波数やカウンタ５２の動作周波数を考慮した上で、カウント基準用発振器５３のみで構成しても良い。
【００６５】
さらに、図１に示される受信局２１が具備する復調手段３０は、復調のみを行うものに限定されない。本発明の実施の形態においては、復調が可能な手段であればよいので、復調および変調の両方が可能な変調・復調手段であっても差し支えない。
【００６６】
以上説明したように、ＡＦＣ装置２０は、衛星２３で生じた周波数変動分をＡＦＣ装置２０がディジタル的に検出し、第１回目の周波数ダウンコンバートを行うＬＮＣ２８に検出した周波数変動分を抑圧するようなフィードバックをすることで、ＡＦＣを実現している。
【００６７】
従って、ＡＦＣ装置２０を用いたＡＦＣ方法によれば、ＬＮＣ２８でなされる第１回目の周波数ダウンコンバート以降の信号処理段階でＡＦＣが不要となり、受信局２１において第２回目の周波数ダウンコンバートを行うダウンコンバータは、ダウンコンバートのみを行い得る標準的なダウンコンバータ２９が適用できるので、ＡＦＣ装置２０を用いたＡＦＣ方法によれば、受信局を設置する際のコストを低減できる。
【００６８】
また、第２回目の周波数ダウンコンバートを行った後に、復調手段が備える各復調部においてＡＦＣを行う方式と比較すれば、ＡＦＣ装置２０を用いることによって、ＬＮＣ２８から出力される信号は、衛星２３で生じた周波数変動分が抑圧され、ＬＮＣ２８以降の信号処理段階でＡＦＣが不要となることから、復調手段が備える各復調部においてＡＦＣを実行することなく復調が可能となる。
【００６９】
従って、ＡＦＣ装置２０を用いたＡＦＣ方法によれば、復調手段についてもＡＦＣ機能を持たない復調手段を適用でき、受信局２１を設置する際のコストを低減できる。特に、復調手段が備える各復調部においてＡＦＣを行う方式と比較すれば、各復調部においてＡＦＣ機能を実現する構成要素が不要となるので、その効果は大きい。
【００７０】
さらに、ＡＦＣ装置２０を用いたＡＦＣ方法では、受信したＰＩＬＯＴ信号の周波数変動分をディジタル的に抽出することで、周波数をダウンコンバートする際の局部発振器の出力にノイズ成分がフィードバックされることなく、安定した周波数のダウンコンバートが可能となる。従って、狭帯域な信号での通信を標準的なダウンコンバータ２９で実現できる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明に係るＡＦＣ（周波数自動制御）装置およびＡＦＣ方法によれば、受信局で行うＡＦＣをダウンコンバータと独立に行い得るＡＦＣ装置を設け、衛星で生じた周波数変動分をＡＦＣ装置がディジタル的に検出し、第１回目の周波数ダウンコンバートを行うＬＮＣに検出した周波数変動分をフィードバックをすることで、ＬＮＣとＡＦＣ装置とでＡＦＣを実現する。従って、ＬＮＣでなされる第１回目の周波数ダウンコンバート以降の信号処理段階でＡＦＣが不要となり、第２回目の周波数ダウンコンバートを行うダウンコンバータに標準的なダウンコンバータの適用が可能となり、受信局を設置する際のコストを低減できる。
【００７２】
また、本発明に係るＡＦＣ装置およびＡＦＣ方法によれば、受信局においてＬＮＣとＡＦＣ装置とでＡＦＣを実現し、ＬＮＣでなされる第１回目の周波数ダウンコンバート以降の信号処理段階でＡＦＣが不要となるので、復調手段が備える各復調部でＡＦＣを行う方式と比較した場合、各復調部でＡＦＣを行うこと無く復調することが可能となる。従って、受信局を設置する際のコストが低減する。
【００７３】
さらに、本発明に係るＡＦＣ装置およびＡＦＣ方法によれば、衛星で生じた周波数変動分をＡＦＣ装置がディジタル的に検出し、ＬＮＣに検出した周波数変動分をフィードバックをすることでＡＦＣを実現しているので、ノイズ成分がフィードバック系へ反映されず、安定したＡＦＣが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＡＦＣ（周波数自動制御）装置を具備する受信局の一実施例を示す構成概要図。
【図２】本発明に係るＡＦＣ（周波数自動制御）装置が実行する周波数変動分抑圧制御処理操作の処理手順を説明する処理フロー図。
【図３】従来のＡＦＣ（周波数自動制御）装置を具備する受信局の一実施例を示す構成概要図。
【符号の説明】
２０　ＡＦＣ（周波数自動制御）装置
２１　受信局
２３　衛星
２５　アンテナ
２６　ＯＭＴ（偏分波器）
２８　ＬＮＣ（初段のダウンコンバータ：低雑音周波数変換器）
２９　ダウンコンバータ（後段のダウンコンバータ）
３０　復調手段
３３　ＬＮＡ（低雑音増幅器）
３４　周波数逓倍器
３５　第１のミキサ（乗算器）
３６　第１のＢＰＦ（Ｂａｎｄ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）
３８　周波数誤差検出手段
３９　ダウンコンバート手段
４０　ＶＣＯ（電圧制御発振器）
４３　分配器
４５　局部発振器
４６　第２のミキサ（乗算器）
４７　第２のＢＰＦ
５０　レベル検波器
５１　Ａ／Ｄ変換器
５２　カウンタ
５３　カウント基準用発振器（カウント基準信号生成手段）
５４　分周器（カウント基準信号生成手段）
５６　周波数誤差検出部
５９　シンセサイザ（局部発振器）
６０　第３のミキサ（乗算器）
６１　第３のＢＰＦ
【図１】
2004128861.tif 000003
【図２】
2004128861.tif 000004
【図３】
2004128861.tif 000005