(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイロット信号を検出する手段と、検出したパイロット信号の周波数を逓倍する周波数逓倍手段から構成した電源同期搬送波生成装置において、
参照信号を発生する手段と、
参照信号とパイロット信号を乗算する手段と、
乗算出力から周波数偏差を演算する手段と、
乗算出力からレベルを演算する手段と、
周波数を同期するための位相同期手段とを備え、
前記周波数逓倍手段はパイロット信号と参照信号の乗算により求めた周波数とレベルの数値が所定条件を満たす場合に測定した周波数を逓倍することにより、逓倍搬送波を生成することを特徴とする電源同期搬送波生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源同期搬送波生成装置とＡＴＣ信号を受信する手段と受信した信号と列車の速度信号を比較して列車速度を制御する制御手段とから構成した列車の車上ＡＴＣ受信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電源同期搬送波生成装置とＡＴＣ信号を送信する手段と列車の在線検知信号を受信する手段とＡＴＣ信号の送信レベルを制御する制御手段とから構成した列車の車上ＡＴＣ送受信装置。
【請求項４】
パイロット信号を逓倍してパイロット信号の逓倍搬送波を生成する電源同期搬送波生成方法において、
パイロット信号に基準周波数を加算して参照信号を生成し、
この参照信号を用いてパイロット信号に参照信号の周波数を同期させ、
同期した周波数の参照信号と基準信号との偏差値と前記参照信号とパイロット信号の乗算値とを用いてパイロット信号が基準周波数より高いか低いかを判定し、
その結果に基づいてパイロット信号の周波数を決定し、
決定した周波数を逓倍することによって、電源同期搬送波を生成する
ことを特徴とする電源同期搬送波生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源同期搬送波処理を用いて通信を行う送受信器における電源同期搬送波の生成方法および生成装置に係わり、特に、パイロット信号を逓倍して周波数偏差の小さな電源同期搬送波を生成するのに好適な電源同期搬送波の生成方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電源同期搬送波の生成装置の概要を、図５〜図６を用いて説明する。図５は従来の電源同期搬送波生成装置のブロック図、図６は電源同期搬送波生成装置のタイムチャートである。従来の電源同期搬送波生成装置は、フィルタ８、波形整形回路９、エッジ検出回路１０、カウンタ１１、周波数逓倍器１２を有している。き電線（５０、６０Ｈｚ）から検出したパイロット信号は、フィルタ８によりノイズをカットされ波形整形回路９に出力される。波形整形回路９では正弦波状のパイロット信号を方形波信号に変換する。エッジ検出回路１０では方形波信号を微分することによりエッジを検出し、パイロット信号の周期を求める。周波数逓倍回路１２ではパイロット信号の周期を逓倍することにより逓倍の搬送波を生成していた。
【０００３】
図６は電源同期搬送波生成装置のタイムチャートである。入力されたパイロット信号１３は、波形整形回路９において、ゼロクロス点を検出することにより正負レベルの判定を行い、方形波信号１４を作成する。エッジ検出回路１０は、この方形波信号１４の立ち上がりを微分処理し、エッジを抽出したエッジ検出信号１５を作成する。カウンタ１１が、クロック信号を用いてこのエッジ検出信号１５の基本周期Ｔｐを計測し、周波数逓倍器１２がこの周期を逓倍することによって逓倍搬送波１６を生成する。
【０００４】
この従来技術においては、次数の高い搬送波を生成する場合は周波数偏差が大きくなるという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では、方形波整形したパイロット信号から搬送波の基本周波数を抽出し、この周波数を逓倍するため、次数の高い搬送波を生成する場合は周波数偏差が大きくなるという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、電源同期搬送波処理を用いて通信を行う送受信器において、パイロット信号と参照信号との乗算処理により、周波数とレベルを測定する。この周波数をＰＬＬ（Phase  Lock  Loop）で周波数をパイロット信号に同期させる。さらにこの測定した周波数とレベルが所定の条件を満足するかどうか判定し、測定した周波数を逓倍することにより周波数偏差の小さな電源同期搬送波生成することができる電源同期搬送波生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、以下の手段を用いる。方形波整形したパイロット信号と参照信号発生器との複素乗算により周波数とレベルを測定する。この測定した周波数はＰＬＬで周波数をパイロット信号に同期させる。測定した周波数とレベルが所定の条件であるかどうかを判定部により判定し、所定条件の場合は測定した基本周波数を逓倍する手法を用いる。
【０００８】
このような手段により、電源同期搬送波処理を用いて通信を行う送受信器において周波数偏差の小さな逓倍搬送波生成装置を提供することが可能となる。
【０００９】
（作用）
設定された周波数設定値にしたがって、参照信号発生器からｃｏｓ，ｓｉｎ成分の信号周波数を発生させる。この参照信号とパイロット信号との乗算処理を行い、周波数とレベルを測定する。この周波数はＰＬＬで周波数をパイロット信号に同期させる。測定した周波数とレベルが所定の条件であれば測定した基本周波数を逓倍し、搬送波を生成する。
【００１０】
本発明は、具体的には、パイロット信号を逓倍してパイロット信号の逓倍搬送波を生成する電源同期搬送波生成方法において、パイロット信号に基準周波数を加算して参照信号を生成し、この参照信号を用いてパイロット信号に参照信号の周波数を同期させ、同期した周波数の参照信号と基準信号との偏差値と前記参照信号とパイロット信号の乗算値とを用いてパイロット信号が基準周波数より高いか低いかを判定し、その結果に基づいてパイロット信号の周波数を決定し、決定した周波数を逓倍することによって、電源同期搬送波を生成する。
【００１１】
このような手法により、電源同期搬送波処理を用いて通信を行う送受信器において周波数偏差の小さな逓倍搬送波生成装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上、説明したように本発明によれば、次の効果がある。本発明の電源同期搬送波生成装置によれば、パイロット信号と参照信号との乗算を行い周波数偏差およびレベルを求め、求めた周波数をＰＬＬによりパイロット信号に同期させる。次に求めた周波数とレベルが所定条件を満足するかを判定し、測定した周波数を逓倍して同期搬送波を生成する手法の採用により、周波数偏差の小さな電源同期搬送波生成装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を、図を用いて説明する。まず、本発明の第１の実施例を図１〜図４を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施例の電源同期搬送波生成装置のブロック図である。電源同期搬送波生成装置は、複素乗算器１と、ループフィルタ２と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３ａ，３ｂと、判定部４と周波数逓倍器５と、発振器６と加算器７とを有している。
【００１４】
方形波パイロット信号Ｐは複素乗算器１に入力され、発振器６で発生した参照信号(ｃｏｓ信号とｓｉｎ信号)と複素乗算器１で乗算される。方形波パイロット信号Ｐとｓｉｎ信号の乗算の結果、求めた周波数偏差Ｆｄはループフィルタ２で平均化処理され、周波数偏差Ｆｄ１となる。この周波数偏差Ｆｄ１は、加算器７にて基準周波数５５Ｈｚとの加算処理が行われ、次回の周波数設定値Ｆを演算し、発振器６に設定する。発振器６では前記演算で設定された周波数Ｆにしたがって参照信号ｓｉｎ，ｃｏｓを発生する。このような演算処理を繰り返して行い、パイロット信号Ｐに発振器６の発信周波数を同期させる。
【００１５】
複素乗算器１と、ループフィルタ２と、加算器７と、発振器６は、パイロット信号Ｐと発振器６の発振周波数を同期させるための位相同期手段としてのＰＬＬ回路を構成する。
【００１６】
また、方形波パイロット信号Ｐとｃｏｓ信号の乗算の結果求めたレベルＬｖ１はＬＰＦ３ａ（低域通過フィルタ）にて平滑処理を行い、判定部４にレベルＬｖ２として出力される。一方、方形波パイロット信号Ｐとｓｉｎ信号の乗算の結果求めた周波数偏差Ｆｄ１もＬＰＦ３ｂにて平滑処理を行い、判定部４に周波数偏差Ｆｄ２として出力される。判定部４では、レベルＬｖ２と周波数偏差Ｆｄ２の条件を判定し、所定条件を満足するかどうかを判定し、その結果を周波数逓倍器５に出力する。周波数逓倍器５では所定条件を満足する場合には測定した周波数を所定の次数だけ逓倍し逓倍搬送波を生成する。
【００１７】
図２のフローチャートを用いて、本発明の第１の実施例の電源同期搬送波生成装置における逓倍搬送波出力処理を説明する。まず、加算器７において、基準周波数（５５Ｈｚ）とループフィルタ６の出力Ｆｄ１の初期値を加算して周波数の設定値Ｆを演算する（ステップＳ１）。発振器６は、この設定された周波数設定値Ｆで参照信号(ｃｏｓ信号とｓｉｎ信号)を発生する。（ステップＳ２）。複素乗算器１では、パイロット信号Ｐとこのｓｉｎ信号を乗算して周波数偏差Ｆｄを演算する（ステップＳ３）。この周波数偏差Ｆｄをループフィルタ２で平均化し、周波数偏差Ｆｄ１を演算する（ステップＳ４）。上記のステップＳ１〜Ｓ４の演算を繰り返すことによりパイロット信号Ｐに発振器６の発振周波数を同期させる。
【００１８】
一方、ステップＳ３の処理と同時に複素乗算器１では、パイロット信号Ｐと発振器６のｃｏｓ信号を乗算し、レベルＬｖ１を演算する（ステップＳ６）。
【００１９】
ステップＳ４で、測定した周波数偏差Ｆｄ１は、ＬＰＦ３ｂで平滑化され周波数偏差Ｆｄ２として出力される（ステップＳ５）。また、ステップＳ６で測定したレベルＬｖ１は、ＬＰＦ３ａで平滑化されレベルＬｖ２として出力される（ステップＳ７）。
【００２０】
判定部４は、ステップＳ５で平滑化された周波数偏差Ｆｄ２の数値からパイロット信号Ｐの周波数が５０Ｈｚであるか否かを判定し、出力（Ｆｄ２）が＋５Ｈｚであれば６０Ｈｚと判定し、出力（Ｆｄ２）が−５Ｈｚであれば５０Ｈｚと判定する（ステップＳ８）。
【００２１】
判定部４は、上記判定結果が５０Ｈｚの場合は、周波数偏差Ｆｄ２とレベルＬｖ２の数値から周波数同期（ロックイン）の条件を満足しているか否かを判定する（ステップＳ９）。周波数同期条件を満足していれば、周波数逓倍器５は、５０Ｈｚの逓倍搬送波を出力する（ステップＳ１０）。一方、判定部４は、ステップＳ８の判定結果が６０Ｈｚの場合も同様に、周波数偏差Ｆｄ２とレベルＬｖ２の数値から周波数同期（ロックイン）の条件を判定する（ステップＳ１１）。周波数同期条件を満足していれば、周波数逓倍器５は、６０Ｈｚの逓倍搬送波を出力する（ステップＳ１２）。
【００２２】
このようにして、パイロット信号Ｐに発振器６の発振周波数を同期させ、５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚの逓倍搬送波を生成することができる。
【００２３】
図３および図４は、第１実施例のタイムチャートを示した図である。図３は、５０Ｈｚのパイロット信号を入力した場合の乗算器出力の例である。方形波整形されたパイロット信号Ｐ（図３（Ａ））とｃｏｓ信号との乗算により入力信号の２倍の周波数成分のリップルをもつレベルＬｖ１（図３（Ｂ））が出力される。一方、方形波整形されたパイロット信号Ｐとｓｉｎ信号との乗算により入力信号の２倍の周波数成分のリップルをもつ周波数偏差Ｆｄ１（図３（Ｃ））が出力される。
【００２４】
図４は、乗算器出力をＬＰＦで平滑化した出力を示した図である。上記演算で求めたレベルＬｖ１と周波数偏差Ｆｄ１をＬＰＦにより平滑化処理を行い、レベルＬｖ２と周波数偏差Ｆｄ２が出力される。定常状態では、５０Ｈｚのパイロット信号入力の場合、レベルＬｖ２は−０．５、周波数偏差Ｆｄ２は−５という数値になる。
【００２５】
次に本発明にかかる電源同期搬送波生成装置を車上ＡＴＣ受信器に適用した本発明の第２実施例を、図７を用いて説明する。図７は本発明の電源同期搬送波生成装置を列車の車上ＡＴＣ受信器として適用した例である。列車５０には速度を自動的に制御するＡＴＣ車上装置３０が搭載されている。本装置はレール６０に送信されたＡＴＣ信号を受信し、列車の速度を制御するものである。レール６０には電源同期搬送波で変調されたＡＴＣ信号が送信されている。
列車５０は、ＡＴＣ車上装置３０と、受電器４０を有している。ＡＴＣ車上装置３０は、第１の実施例に説明した電源同期搬送波生装置からなる同期搬送波成部３１と、フィルタ３２と、検波部３３と、復調部３４と、ＡＴＣ制御部３５とを有している。
【００２６】
受電器４０がレール６０の電源同期搬送波で変調されたＡＴＣ信号を受信し、フィルタ３２にてノイズ成分を除去し検波部３３に出力する。一方、同期搬送波生成部３１ではパイロット信号から電源同期した逓倍搬送波を生成し、検波部３３に出力する。検波部３３では、逓倍搬送波を用いて所定搬送波帯のＡＴＣ信号を抽出する。復調部３４では、抽出したＡＴＣ信号からデータを復調する。ＡＴＣ制御部３５では、列車速度と復調したデータから得た制限速度信号とを比較し、ブレーキ出力を出力する。また、列車速度およびその他の情報をＡＴＣ情報表示部（図示なし）に表示する。
【００２７】
次に本発明にかかる電源同期搬送波生成装置を地上ＡＴＣ送受信器に適用した第３実施例を図８を用いて説明する。図８は本発明にかかる電源同期搬送波生成装置を列車の地上ＡＴＣ送受信器として適用した例である。地上ＡＴＣ受信器は、整合トランス６１と、送信部６２と、変調部６３と、受信部６４と、地上信号制御部６５と、第１の実施例に示した電源同期搬送波生成装置からなる同期搬送波生成部６６を有している。
【００２８】
地上信号制御部６５からは列車５０に対する制限速度に対応した信号が変調部６３に出力される。変調部６３では、同期搬送波生成部６６の逓倍搬送波に応じて変調した信号を送信部６２に出力する。送信部６２では、変調信号を増幅し、整合トランス６１を介してレール６０に列車５０の制限速度信号を送信する。
【００２９】
一方、列車５０が在線しているかの信号（列車在線検知信号）および送信信号のモニタ信号は、整合トランス６１を介して受信部６４に入力される。受信部６４では、同期搬送波生成部６６の逓倍搬送波に応じて受信したＡＴＣ信号を復調し、在線検知信号および送信モニタ信号を出力する。地上信号制御部６５では、モニタ信号から送信信号のレベル制御を行う。また、列車在線検知信号から列車の在線検知情報を在線情報表示部（図示なし）に表示する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施例にかかる電源同期搬送波生成装置の構成を説明するブロック図。
【図２】本発明の第１実施例にかかる電源同期搬送波生成装置における処理を説明するフローチャート。
【図３】本発明の第１実施例にかかる電源同期搬送波生成装置のパイロット信号Ｐと乗算器出力Ｌｖ１と周波数偏差Ｆｄ１のタイムチャート。
【図４】本発明の第１実施例にかかる電源同期搬送波生成装置のＬＰＦ出力のタイムチャート。
【図５】従来技術の電源同期搬送波生成装置の構成を説明するブロック図。
【図６】従来技術の電源同期搬送波生成装置におけるタイムチャート。
【図７】本発明にかかる電源同期搬送波生成装置をＡＴＣ車上装置に適用した第２実施例の構成を説明するブロック図。
【図８】本発明にかかる電源同期搬送波生成装置を地上ＡＴＣ受信器に適用した第３実施例の構成を説明するブロック図。
【符号の説明】
【００３１】
１：複素乗算器、２：ループフィルタ、３ａ，３ｂ：ＬＰＦ、４：判定部、５：周波数逓倍器、６：発振器、７：加算器、８：フィルタ、９：波形整形回路、１０：エッジ検出回路、１１：カウンタ、１２：周波数逓倍器、３０：ＡＴＣ車上装置、３１：同期搬送波生成部、３２：フィルタ、３３：検波部、３４：復調部、３５：ＡＴＣ制御部、４０：受電器、５０：列車、６０：レール、６１：整合器、６２：送信部、６３：変調部、６４：受信部、６５：地上信号生成部、６６：同期搬送波生成部
【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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