(57)【要約】【課題】  周波数変換手段を用いない、簡易な方法で小型・集積化が可能な自動周波数制御装置を提供する。【解決手段】  第１の低域通過フィルタ６から出力された同相ベースバンド信号を移相器９によって周波数偏移で−９０度移相回転させ、移相器９の出力信号を第１のリミッタ回路１０で振幅制限する。第２の低域通過フィルタ７から出力された直交ベースバンド信号は、第２のリミッタ回路１１で振幅制限され、両リミッタ回路１０，１１の出力信号の位相差が位相検出器１２で検出される。位相検出器の１２出力信号に応じて、検出される位相差が０になるように、制御回路１３が電圧制御発振器４を制御する。【選択図】          図１
2007081532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数偏移変調された変調信号を増幅する増幅器と、
前記変調信号の搬送波信号と等しい周波数の信号を出力する電圧制御発振器と、
前記増幅器からの出力信号と前記電圧制御発振器からの出力信号とを混合する第１の混合器と、
前記電圧制御発振器の出力を９０度移相回転する９０度移相器と、
前記増幅器からの前記出力信号と前記９０度移相器から出力された信号とを混合する第２の混合器と、
前記第１の混合器から出力された信号を帯域制限し同相ベースバンド信号を出力させる第１の低域通過フィルタと、
前記第２の混合器から出力された信号を帯域制限し直交ベースバンド信号を出力させる第２の低域通過フィルタと、
前記第１の低域通過フィルタから出力された前記同相ベースバンド信号と前記第２の低域通過フィルタから出力された前記直交ベースバンド信号を復調する復調回路と
を備えている自動周波数制御装置において、
前記第１の低域通過フィルタから出力された前記同相ベースバンド信号を移相回転させる移相器と、
前記移相器の出力信号を振幅制限する第１のリミッタ回路と、
前記第２の低域通過フィルタから出力された前記直交ベースバンド信号を振幅制限する第２のリミッタ回路と、
前記第１のリミッタ回路の出力信号と前記第２のリミッタ回路の出力信号との位相差を検出する位相検出器と、
前記位相検出器の出力信号に応じて前記電圧制御発振器を制御する制御回路と
を更に有しており、
前記移相器は周波数偏移で−９０度移相回転すること
を特徴とする自動周波数制御装置。
【請求項２】
周波数偏移変調された変調信号を増幅する増幅器と、
前記変調信号の搬送波信号と等しい周波数の信号を出力する電圧制御発振器と、
前記増幅器からの出力信号と前記電圧制御発振器からの出力信号とを混合する第１の混合器と、
前記電圧制御発振器の出力を９０度移相回転する９０度移相器と、
前記増幅器からの前記出力信号と前記９０度移相器から出力された信号とを混合する第２の混合器と、
前記第１の混合器から出力された信号を帯域制限し同相ベースバンド信号を出力させる第１の低域通過フィルタと、
前記第２の混合器から出力された信号を帯域制限し直交ベースバンド信号を出力させる第２の低域通過フィルタと、
前記第１の低域通過フィルタから出力された前記同相ベースバンド信号と前記第２の低域通過フィルタから出力された前記直交ベースバンド信号を復調する復調回路と
を備えている自動周波数制御装置において、
前記第１の低域通過フィルタから出力された前記同相ベースバンド信号を振幅制限する第１のリミッタ回路と、
前記第２の低域通過フィルタから出力された前記直交ベースバンド信号を移相回転させる移相器と、
前記移相器の出力信号を振幅制限する第２のリミッタ回路と、
前記第１のリミッタ回路の出力信号と前記第２のリミッタ回路の出力信号との位相差を検出する位相検出器と、
前記位相検出器の出力信号に応じて前記電圧制御発振器を制御する制御回路と
を更に有しており、
前記移相器は周波数偏移で−９０度移相回転すること
を特徴とする自動周波数制御装置。
【請求項３】
周波数偏移変調された変調信号を増幅する増幅器と、
前記変調信号の搬送波信号と等しい周波数を出力する電圧制御発振器と、
前記増幅器からの出力信号と前記電圧制御発振器からの出力信号とを混合する第１の混合器と、
前記電圧制御発振器の出力を９０度移相回転する９０度移相器と、
前記増幅器からの前記出力信号と前記９０度移相器から出力された信号とを混合する第２の混合器と、
前記第１の混合器から出力された信号を帯域制限し同相ベースバンド信号を出力させる第１の低域通過フィルタと、
前記第２の混合器から出力された信号を帯域制限し直交ベースバンド信号を出力させる第２の低域通過フィルタと、
前記第１の低域通過フィルタから出力された前記同相ベースバンド信号と前記第２の低域通過フィルタから出力された前記直交ベースバンド信号を復調する復調回路と
を備えている自動周波数制御装置において、
前記第１の低域通過フィルタから出力された前記同相ベースバンド信号を移相回転させる第１の移相器と、
前記第１の移相器に並列に設けられた第１のスイッチと、
前記第１の移相器の出力信号を振幅制限する第１のリミッタ回路と、
前記第２の低域通過フィルタから出力された前記直交ベースバンド信号を移相回転させる第２の移相器と、
前記第２の移相器に並列に設けられた第２のスイッチと、
前記第２の移相器の出力信号を振幅制限する第２のリミッタ回路と、
前記第１のリミッタ回路の出力信号と前記第２のリミッタ回路の出力信号との位相差を検出する位相検出器と、
前記位相検出器の出力信号に応じて前記電圧制御発振器を制御する制御回路と
を更に有しており、
前記第１の移相器と前記第２の移相器は周波数偏移で−９０度移相回転し、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチは前記周波数偏移変調された変調信号に応じてスイッチ制御されることを特徴とする自動周波数制御装置。
【請求項４】
前記周波数偏移変調された変調信号には任意の連続“１”信号を含むことを特徴とする請求項１又は３に記載の自動周波数制御装置。
【請求項５】
前記周波数偏移変調された変調信号には任意の連続“０”信号を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の自動周波数制御装置。
【請求項６】
前記移相器はオールパスフィルタであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動周波数制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてダイレクトコンバージョン方式による周波数偏移変調受信機の自動周波数制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイレクトコンバージョン方式による周波数偏移変調（以下ＦＳＫとする）受信機は、スーパーヘテロダイン受信機に必要なイメージ周波数信号除去フィルタや中間周波数信号帯域制限フィルタが不要な為、小型、集積化が可能になるという利点がある。しかし、ダイレクトコンバージョン方式によるＦＳＫ受信機では、局部発振器の周波数偏差により局部発振周波数がＲＦ信号周波数からずれた場合、受信感度が劣化するという現象がある。局部発振器の周波数偏差の主要な要因としては、局部発振器の温度変化や経年変化がある。特に、特定小電力無線やページャ等の変調指数の低いＦＳＫ信号では、局部発振器の周波数偏差を非常に小さくしない限り、ダイレクトコンバージョン方式を用いることができなくなるという問題があった。
【０００３】
この解決策として、例えば、特許文献１に記載されているような自動周波数制御装置がある。以下、図１０を参照して簡単に説明する。上記自動周波数制御装置は、周波数偏移変調された第１の周波数偏移変調信号を増幅する増幅器１と、第１の周波数偏移変調信号の搬送波信号とほぼ等しい周波数を生成する電圧制御発振器４と、電圧制御発振器４の出力信号の位相を９０°移相する移相器５と、増幅器１の出力信号と電圧制御発振器４の出力信号を混合する第１の混合器２と、増幅器１の出力信号と移相器の出力信号を混合する第２の混合器３と、第１の混合器２の出力信号を帯域制限し、同相ベースバンド信号を取り出す第１の低域通過フィルタ６と、第２の混合器３の出力信号を帯域制限し、直交ベースバンド信号を取り出す第２の低域通過フィルタ７と、前記同相ベースバンド信号と前記直交ベースバンド信号から復調信号として出力して電圧制御発振器４を制御する復調回路とを備えている。
【特許文献１】特開平８−１０７４２８号公報（段落［００１３］〜［００２０］、図１〜図２）
【０００４】
上記復調回路は、前記同相ベースバンド信号と前記直交ベースバンド信号から前記第１の周波数偏移変調信号の搬送波信号より低い固定周波数信号で周波数偏移変調し、得られた第２の周波数偏移変調信号と前記固定周波数信号とを出力する周波数偏移変調手段２０と、周波数偏移変調手段２０により周波数偏移変調された信号を周波数にほぼ比例した電圧に変換する第１の周波数電圧変換手段２１と、前記固定周波数信号を周波数にほぼ比例した電圧に変換する第２の周波数電圧変換手段２２と、第１の周波数電圧変換手段２１の出力電圧と第２の周波数電圧変換手段２２の出力電圧とを比較した結果を復調信号として出力する電圧比較器２３と、電圧比較器２３の出力を、データレートに比べて十分長い時間で平均化し、その出力を用いて電圧制御発振器４を制御する平均化手段２４を有している。
【０００５】
周波数偏移変調手段２０は、Ｉ、Ｑ信号を用いて、ＦＳＫ信号の搬送波周波数よりも低い、例えば２０ｋＨｚの固定周波数信号で周波数偏移変調し、第２のＦＳＫ信号を得る。このＦＳＫ信号をＦ／Ｖ変換手段２１で周波数にほぼ比例した電圧に変換する。また、Ｆ／Ｖ変換手段２２では、周波数偏移変調手段２０の固定周波数信号に対応する電圧を得る。電圧比較器２３で両電圧を比較しその結果を出力する。この電圧差は、第２のＦＳＫ信号の瞬時周波数が固定周波数信号と等しいときに０Ｖとなり、第２のＦＳＫ信号の周波数変化にほぼ比例して正負の値をとり、復調結果として出力される。復調結果は平均化手段２４で処理されて、データレートに比べて十分長い時間の平均値が求められる。送信データがランダムであると仮定すると、前記平均値は、第２のＦＳＫ信号の中心周波数に対応した電圧となる。もし、増幅器１へ入力される第１のＦＳＫ信号の搬送波信号と電圧制御発振器４の出力信号の周波数が一致していれば、第２のＦＳＫ信号の中心周波数と固定周波数信号の周波数は一致し、平均値電圧は０Ｖとなる。これに対し、もし第１のＦＳＫ信号の搬送波周波数と電圧制御発振器４の出力周波数がずれている場合、この周波数ずれは平均値電圧に対応する。したがって、この平均値電圧を用いて電圧制御発振器４を制御する。このように、増幅器１へ入力される第１のＦＳＫ信号の搬送波信号と電圧制御発振器４の周波数ずれが平均化手段２４の出力電圧となって現れるため、この電圧を用いて、周波数ずれが減少する方向へ電圧制御発振器４の周波数を制御することにより、自動周波数制御が可能となる。
【０００６】
周波数電圧変換手段を用いた自動周波数制御装置の例として、その他に特許文献２、特許文献３がある
【特許文献２】特開平９−８３５８４号公報
【特許文献３】特開平１１−１７７３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載されている自動周波数制御装置では、周波数電圧変換をする為に、一旦ベースバンド信号にダウンコンバートした信号を再びアップコンバートする必要がある。その為、図１０に示す周波数偏移変調手段２０においては、特許文献１の図１中の周波数偏移変調手段（符号１０９で示される手段、及び図１（ｂ），（ｄ）参照）にあるように、ベースバンド信号のまま復調していれば本来必要のない発振器や９０°移相器や混合器等の回路が余分に必要となり、回路規模が大きく複雑となってしまうという問題がある。また、特許文献２、特許文献３に記載されているものでは、いずれの場合も、周波数電圧変換をする為のアップコンバータ回路が必要となるという問題が生ずる。
【０００８】
このように、従来の自動周波数制御装置では、周波数電圧変換手段を用いる為に、一度ベースバンド信号にダウンコンバートした信号を再度、アップコンバートする回路が必要になり、回路が複雑、大規模になってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、上記課題を解決し、周波数電圧変換手段を用いることなく、簡易な方法で小型・集積化が可能な自動周波数制御装置を提供することである。
【００１０】
上記目的を達する為に、本発明による自動周波数制御装置は、第１発明として、周波数偏移変調された変調信号（ＦＳＫ信号）を増幅する増幅器と、前記変調信号（ＦＳＫ信号）の搬送波信号と等しい周波数の信号を出力する電圧制御発振器と、前記増幅器からの出力信号と前記電圧制御発振器からの出力信号とを混合する第１の混合器と、前記電圧制御発振器の出力を９０度移相回転する９０度移相器と、前記増幅器からの前記出力信号と前記９０度移相器から出力された信号とを混合する第２の混合器と、前記第１の混合器から出力された信号を帯域制限し同相ベースバンド信号を出力させる第１の低域通過フィルタと、前記第２の混合器から出力された信号を帯域制限し直交ベースバンド信号を出力させる第２の低域通過フィルタと、前記第１の低域通過フィルタから出力された前記同相ベースバンド信号と前記第２の低域通過フィルタから出力された前記直交ベースバンド信号を復調する復調回路とを備えている自動周波数制御装置であり、前記第１の低域通過フィルタから出力された前記同相ベースバンド信号を移相回転させる移相器と、前記移相器の出力信号を振幅制限する第１のリミッタ回路と、前記第２の低域通過フィルタから出力された前記直交ベースバンド信号を振幅制限する第２のリミッタ回路と、前記第１のリミッタ回路の出力信号と前記第２のリミッタ回路の出力信号との位相差を検出する位相検出器と、前記位相検出器の出力信号に応じて前記電圧制御発振器を制御する制御回路とを更に有しており、前記移相器は周波数偏移で−９０度移相回転することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明による自動周波数制御装置は、第２発明として、周波数偏移変調された変調信号（ＦＳＫ信号）を増幅する増幅器と、前記変調信号（ＦＳＫ信号）の搬送波信号と等しい周波数の信号を出力する電圧制御発振器と、前記増幅器からの出力信号と前記電圧制御発振器からの出力信号とを混合する第１の混合器と、前記電圧制御発振器の出力を９０度移相回転する９０度移相器と、前記増幅器からの前記出力信号と前記９０度移相器から出力された信号とを混合する第２の混合器と、前記第１の混合器から出力された信号を帯域制限し同相ベースバンド信号を出力させる第１の低域通過フィルタと、前記第２の混合器から出力された信号を帯域制限し直交ベースバンド信号を出力させる第２の低域通過フィルタと、前記第１の低域通過フィルタから出力された前記同相ベースバンド信号と前記第２の低域通過フィルタから出力された前記直交ベースバンド信号を復調する復調回路とを備えている自動周波数制御装置であり、前記第１の低域通過フィルタから出力された前記同相ベースバンド信号を振幅制限する第１のリミッタ回路と、前記第２の低域通過フィルタから出力された前記直交ベースバンド信号を移相回転させる移相器と、前記移相器の出力信号を振幅制限する第２のリミッタ回路と、前記第１のリミッタ回路の出力信号と前記第２のリミッタ回路の出力信号との位相差を検出する位相検出器と、前記位相検出器の出力信号に応じて前記電圧制御発振器を制御する制御回路とを更に有しており、前記移相器は周波数偏移で−９０度移相回転することを特徴としている。
【００１２】
更にまた、本発明による自動周波数制御装置は、第３発明として、周波数偏移変調された変調信号（ＦＳＫ信号）を増幅する増幅器と、前記変調信号（ＦＳＫ信号）の搬送波信号と等しい周波数を出力する電圧制御発振器と、前記増幅器からの出力信号と前記電圧制御発振器からの出力信号とを混合する第１の混合器と、前記電圧制御発振器の出力を９０度移相回転する９０度移相器と、前記増幅器からの前記出力信号と前記９０度移相器から出力された信号とを混合する第２の混合器と、前記第１の混合器から出力された信号を帯域制限し同相ベースバンド信号を出力させる第１の低域通過フィルタと、前記第２の混合器から出力された信号を帯域制限し直交ベースバンド信号を出力させる第２の低域通過フィルタと、前記第１の低域通過フィルタから出力された前記同相ベースバンド信号と前記第２の低域通過フィルタから出力された前記直交ベースバンド信号を復調する復調回路とを備えている自動周波数制御装置であり、前記第１の低域通過フィルタから出力された前記同相ベースバンド信号を移相回転させる第１の移相器と、前記第１の移相器に並列に設けられた第１のスイッチと、前記第１の移相器の出力信号を振幅制限する第１のリミッタ回路と、前記第２の低域通過フィルタから出力された前記直交ベースバンド信号を移相回転させる第２の移相器と、前記第２の移相器に並列に設けられた第２のスイッチと、前記第２の移相器の出力信号を振幅制限する第２のリミッタ回路と、前記第１のリミッタ回路の出力信号と前記第２のリミッタ回路の出力信号との位相差を検出する位相検出器と、前記位相検出器の出力信号に応じて前記電圧制御発振器を制御する制御回路とを更に有しており、前記第１の移相器と前記第２の移相器は周波数偏移で−９０度移相回転し、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチは前記周波数偏移変調された変調信号に応じてスイッチ制御されることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明による自動周波数制御装置は、前記周波数偏移変調された変調信号には任意の連続“１”信号を含むことを特徴とする。また、本発明による自動周波数制御装置は前記周波数偏移変調された変調信号には任意の連続“０”信号を含むことを特徴とする。更にまた、本発明による自動周波数制御装置においては、前記移相器はオールパスフィルタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したとおり、第１発明によれば、増幅器、電圧制御発振器、第１の混合器、９０度移相器、第２の混合器、第１の低域通過フィルタ、第２の低域通過フィルタ及び復調回路とを備えており、更に第１の低域通過フィルタから出力された同相ベースバンド信号を移相回転させる移相器、当該移相器の出力信号を振幅制限する第１のリミッタ回路、第２の低域通過フィルタから出力された直交ベースバンド信号を振幅制限する第２のリミッタ回路、第１のリミッタ回路の出力信号と第２のリミッタ回路の出力信号との位相差を検出する位相検出器、及び位相検出器の出力信号に応じて電圧制御発振器を制御する制御回路を有していて、前記移相器は周波数偏移で−９０度移相回転することを特徴とすることで、小型、集積化が容易な自動周波数制御装置を実現することができる。
【００１５】
また、第２発明によれば、上記の増幅器から復調回路までを備える自動周波数制御装置において、更に前記第１の低域通過フィルタから出力された同相ベースバンド信号を振幅制限する第１のリミッタ回路と、前記第２の低域通過フィルタから出力された直交ベースバンド信号を移相回転させる移相器と、前記移相器の出力信号を振幅制限する第２のリミッタ回路と、前記第１のリミッタ回路の出力信号と前記第２のリミッタ回路の出力信号との位相差を検出する位相検出器と、前記位相検出器の出力信号に応じて前記電圧制御発振器を制御する制御回路とを有しており、前記第２の移相器は周波数偏移で−９０度移相回転することを特徴とすることで、小型・集積化が容易な自動周波数制御装置を実現することができる。
【００１６】
また、第３発明によれば、上記の増幅器から復調回路までを備える自動周波数制御装置において、更に前記第１の低域通過フィルタから出力された同相ベースバンド信号を移相回転させる第１の移相器と、前記第１の移相器に並列に設けられた第１のスイッチと、前記第１の移相器の出力信号を振幅制限する第１のリミッタ回路と、前記第２の低域通過フィルタから出力された直交ベースバンド信号を移相回転させる第２の移相器と、前記第２の移相器に並列に設けられた第２のスイッチと、前記第２の移相器の出力信号を振幅制限する第２のリミッタ回路と、前記第１のリミッタ回路の出力信号と前記第２のリミッタ回路の出力信号との位相差を検出する位相検出器と、前記位相検出器の出力信号に応じて、前記電圧制御発振器を制御する制御回路とから構成され、前記第１の移相器と前記第２の移相器は周波数偏移で−９０度移相回転し、前記周波数偏移変調された変調信号に応じて、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチを制御することを特徴とすることで、小型・集積化が容易な自動周波数制御装置を実現することができる。
【００１７】
上記のように、従来の技術では、Ｆ／Ｖ変換をするために一旦ベースバンド信号（周波数がほぼ０）に変換した信号を、周波数偏移変調手段を用いて再び低周波の変調波に戻す必要があり、その分だけ余分の回路が必要であったが、上記各発明によれば、ベースバンド信号のまま復調と自動周波数制御を行うことができるので、小型化を達成することができる。また、上記各発明で用いる移相器（オールパスフィルタは小型・集積化が容易）、リミッタ回路（集積化容易で且つ回路規模も小さい）、位相検出器（デジタル回路で構成できるので、小型・集積化が容易）は、いずれも小型・集積化が容易な回路である。
更に、この発明において、前記周波数偏移変調された変調信号には任意の連続ｆＨ信号を含むことを特徴とすることで、自動周波数制御用信号が実現できる。
更に、この発明において、前記周波数偏移変調された変調信号には任意の連続ｆＬ信号を含むことを特徴とすることで、自動周波数制御信号が実現できる。
更にまた、この発明において、前記第１の移相器または前記第２の移相器はオールパスフィルタであることを特徴とすることで、小型、集積化が容易な移相器を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明による自動周波数制御装置の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態（第１発明の実施形態）に係る自動周波数制御装置を示すブロック回路図である。自動周波数制御装置は、周波数偏移変調された変調信号であるＦＳＫ信号を増幅する増幅器１と、ＦＳＫ信号の搬送波信号と等しい周波数を有する電圧制御発振器４と、増幅器１によって増幅された出力信号と電圧制御発振器４からの出力信号とを混合する第１の混合器２と、電圧制御発振器４の出力を９０度移相回転する９０度移相器５と、増幅器１からの出力信号と９０度移相器５から出力された信号とを混合する第２の混合器３と、第１の混合器２から出力された信号を帯域制限し同相ベースバンド信号を出力させる第１の低域通過フィルタ（図１中ではＬＰＦ１と表示されている。以下、回路要素について括弧内は図の中の表示を示す）６と、第２の混合器３から出力された信号を帯域制限し直交ベースバンド信号を出力させる第２の低域通過フィルタ（ＬＰＦ２）７と、第１の低域通過フィルタ６から出力された前記同相ベースバンド信号と第２の低域通過フィルタ７から出力された前記直交ベースバンド信号を復調する復調回路８とを備えている。自動周波数制御装置は、更に第１の低域通過フィルタ６から出力された前記同相ベースバンド信号を移相回転させる移相器（移相器１）９と、移相器９の出力信号を振幅制限する第１のリミッタ回路（リミッタ回路１）１０と、第２の低域通過フィルタ７から出力された前記直交ベースバンド信号を振幅制限する第２のリミッタ回路（リミッタ回路２）１１と、第１のリミッタ回路１０の出力信号と第２のリミッタ回路１１の出力信号との位相差を検出する位相検出器１２と、位相検出器１２の出力信号に応じて電圧制御発振器４を制御する制御回路１３とを有していて、移相器９は周波数偏移で−９０度移相回転することを特徴としている。
【００１９】
ここで、局部発振器である電圧制御発振器４に周波数偏差が無い場合のベースバンド信号の周波数スペクトルの模式図を図４（ａ）に、移相器９の位相応答特性の模式図を図４（ｂ）に示す。図４（ａ）に示すように、周波数が＋ｆｄｅｖの位置に“１”信号（以下ｆＨ信号とする）、周波数が−ｆｄｅｖの位置に“０”信号（以下ｆＬ信号とする）が存在するスペクトルとなる。また、図４（ｂ）に示すように、ｆＨ信号とｆＬ信号は周波数の絶対値がｆｄｅｖなので、移相器９により−９０度移相回転する。
【００２０】
ｆＨ信号に注目すると、同相ベースバンド信号は直交ベースバンド信号より９０度位相が進んでいるので、図４（ｂ）の特性を持つ移相器９により、同相ベースバンド信号は−９０度移相回転し、直交ベースバンド信号と位相が等しくなる。その結果、位相検出器１２は位相差０度に応じた出力信号を出力することになる。
【００２１】
次に、局部発振器である電圧制御発振器４に周波数偏差が生じた場合を考える。ベースバンド信号の周波数がプラス側にシフトした場合のベースバンド信号の周波数スペクトルの模式図を図５（ａ）に、移相器９の位相応答特性の模式図を図５（ｂ）に示す。図５（ａ）に示すように、ｆＨ信号はｆｄｅｖ＋Δｆの位置にシフトする。また、図５（ｂ）に示すように、ｆＨ信号は−９０−Δθ度移相回転する。したがって、移相器９により同相ベースバンド信号は−９０−Δθ度位相回転し、同相ベースバンド信号は直交ベースバンド信号に対してΔθ度位相が遅れ、直交ベースバンド信号を基準とした場合、位相検出器１２は位相差−Δθ度に応じた出力を生ずる。
【００２２】
ベースバンド信号の周波数がマイナス側にシフトした場合のベースバンド信号の周波数スペクトルの模式図を図６（ａ）に、移相器９の位相応答特性の模式図を図６（ｂ）に示す。図６（ａ）に示すように、ｆＨ信号はｆｄｅｖ−Δｆの位置にシフトする。また、図６（ｂ）に示すように、ｆＨ信号は−９０＋Δθ度移相回転する。したがって、移相器９により同相ベースバンド信号は−９０＋Δθ度位相回転し、同相ベースバンド信号は直交ベースバンド信号に対してΔθ度位相が進み、直交ベースバンド信号を基準とした場合、位相検出器１２は位相差＋Δθ度に応じた出力を生ずる。
【００２３】
以上、ｆＨ信号に注目した場合、位相検出器１２としてデジタル回路構成の位相比較回路を想定すると、位相検出器１２の位相差と出力電圧の関係は図７に示すようになる。ここで、自動周波数制御用信号として、任意の連続ｆＨ信号が増幅器１に入力された場合、図７に示すように、周波数偏差に応じて位相検出器１２の出力電圧が変化する。位相検出器１２が検出する位相差を０度にするように制御回路１３から出力される制御電圧で電圧制御発振器４を制御することにより、ＲＦ信号周波数と局部発振周波数の差を解消する自動周波数制御が実現される。
【００２４】
図２は、本発明の第２の実施形態（第２発明の実施形態）に係る自動周波数制御装置のブロック回路図である。図２に示す自動周波数制御装置は、周波数偏移変調された変調信号であるＦＳＫ信号を増幅する増幅器１と、ＦＳＫ信号の搬送波信号と等しい周波数を有する電圧制御発振器４と、増幅器１からの出力信号と電圧制御発振器４からの出力信号とを混合する第１の混合器２と、電圧制御発振器４の出力を９０度移相回転する９０度移相器５と、増幅器１からの出力信号と９０度移相器５から出力された信号とを混合する第２の混合器３と、第１の混合器２から出力された信号を帯域制限し同相ベースバンド信号を出力させる第１の低域通過フィルタ（ＬＰＦ１）６と、第２の混合器３から出力された信号を帯域制限し直交ベースバンド信号を出力させる第２の低域通過フィルタ（ＬＰＦ２）７と、第１の低域通過フィルタ６から出力された同相ベースバンド信号と第２の低域通過フィルタ７から出力された直交ベースバンド信号を復調する復調回路８とを備えている。自動周波数制御装置は、更に第１の低域通過フィルタ６から出力された前記同相ベースバンド信号を振幅制限する第１のリミッタ回路（リミッタ回路１）１０と、第２の低域通過フィルタ７から出力された前記直交ベースバンド信号を移相回転させる移相器（移相器２）１４と、移相器１４の出力信号を振幅制限する第２のリミッタ回路（リミッタ回路２）１１と、第１のリミッタ回路１０の出力信号と第２のリミッタ回路１１の出力信号との位相差を検出する位相検出器１２と、位相検出器１２の出力信号に応じて電圧制御発振器４を制御する制御回路とを有しており、移相器１４は周波数偏移で−９０度移相回転することを特徴としている。
【００２５】
ここで、局部発振器である電圧制御発振器４に周波数偏差が無い場合のベースバンド信号の周波数スペクトルの模式図を図４（ａ）に、移相器１４の位相応答特性の模式図を図４（ｂ）に示す。図４（ａ）に示すように、周波数が＋ｆｄｅｖの位置にｆＨ信号、周波数が−ｆｄｅｖの位置にｆＬ信号が存在するスペクトルとなる。また、図４（ｂ）に示すように、ｆＨ信号とｆＬ信号は周波数の絶対値がｆｄｅｖなので、−９０度移相回転する。
【００２６】
ｆＬ信号に注目すると、同相ベースバンド信号は直交ベースバンド信号より９０度位相が遅れているので、図４（ｂ）の特性を持つ移相器１４により、直交ベースバンド信号は−９０度移相回転し、同相ベースバンド信号と位相が等しくなる。その結果、位相検出器１２は位相差０度に応じた出力信号を出力することになる。
【００２７】
次に、局部発振器である電圧制御発振器４の周波数に偏差が生じた場合を考える。ベースバンド信号の周波数がプラス側にシフトした場合のベースバンド信号の周波数スペクトルの模式図を図５（ａ）に、移相器１４の位相応答特性の模式図を図５（ｂ）に示す。図５（ａ）に示すように、ｆＬ信号は−ｆｄｅｖ＋Δｆの位置にシフトする。また、図５（ｂ）に示すように、ｆＬ信号は−９０＋Δθ度移相回転する。したがって、移相器１４により直交ベースバンド信号は−９０＋Δθ度位相回転し、同相ベースバンド信号は直交ベースバンド信号に対してΔθ度位相が遅れ、直交ベースバンド信号を基準とした場合、位相検出器１２は位相差−Δθ度に応じた出力を生ずる。
【００２８】
ベースバンド信号の周波数がマイナス側にシフトした場合のベースバンド信号の周波数スペクトルの模式図を図６（ａ）に、移相器１４の位相応答特性の模式図を図６（ｂ）に示す。図６（ａ）に示すように、ｆＬ信号は−ｆｄｅｖ−Δｆの位置にシフトする。また、図６（ｂ）に示すように、ｆＬ信号は−９０−Δθ度移相回転する。したがって、移相器１４により直交ベースバンド信号は−９０−Δθ度位相回転し、同相ベースバンド信号は直交ベースバンド信号に対してΔθ度位相が進み、直交ベースバンド信号を基準とした場合、位相検出器１２は位相差＋Δθ度に応じた出力を生ずる。
【００２９】
以上、ｆＬ信号に注目した場合、位相検出器１２としてデジタル回路構成の位相比較回路を想定すると、位相検出器１２の位相差と出力電圧の関係は図８に示すようになる。ここで、自動周波数制御用信号として、任意の連続ｆＬ信号が増幅器１に入力された場合、図８に示すように、周波数偏差に応じて位相検出器１２の出力電圧が変化する。位相検出器１２の位相差を０度にするように制御回路１３から出力される制御電圧で電圧制御発振器４を制御することにより、RF信号周波数と局部発振周波数の差を解消する自動周波数制御が実現される。
【００３０】
図３は、本発明の第３の実施形態（第２発明の実施形態）に係る自動周波数制御装置の回路ブロック図である。この自動周波数制御装置は、図１又は図２の前提となる増幅器１から復調回路８までの構成を備えた自動周波数制御装置において、更に第１の移相器（移相器１）９と、第１の移相器９に並列に設けられた第１のスイッチ１５と、第２の移相器（移相器２）１４と、第２の移相器１４に並列に設けられた第２のスイッチ１６を含む構成で、ＦＳＫ信号に応じて、第１のスイッチ１５と第２のスイッチ１６を制御することを特徴としている。ここで、自動周波数制御信号として、任意の連続ｆＨ信号が増幅器１に入力された場合、スイッチ１５をＯＦＦにし、スイッチ１６をＯＮにすることで、本発明の第１の実施例に係る自動周波数制御装置と同等になり、自動周波数制御が実現される。また、自動周波数制御信号として、任意の連続ｆＬ信号が増幅器１に入力された場合、スイッチ１５をＯＮにし、スイッチ１６をＯＦＦにすることで、本発明の第２の実施例に係る自動周波数制御装置と同等になり、自動周波数制御が実現される。以上に説明したように、図３の構成にすることによって、自動周波数制御信号として、連続ｆＨ信号にした場合と、連続ｆＬ信号にした場合のいずれにおいても、自動周波数制御装置を実現できる。
【００３１】
図９は、本発明の移相器である第１の移相器９又は第２の移相器１４を実現するオールパスフィルタの基本構成を示すブロック図である。オールパスフィルタは、抵抗３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、コンデンサ３１、及び差動増幅器３２から構成される。図９の構成によって１次のオールパスフィルタが形成され、利得は一定で周波数に対する位相のみを変化させることが可能である。抵抗３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、コンデンサ３１の値を調整することで、周波数偏移ｆｄｅｖの時に−９０度移相回転させることが可能になり、移相器９又は移相器１４が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施例に係る自動周波数制御装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第２の実施例に係る自動周波数制御装置の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第３の実施例に係る自動周波数制御装置の構成を示すブロック図。
【図４】局部発振器の周波数偏差がない場合のベースバンド信号の周波数スペクトル図と第１の移相器の位相応答特性図。
【図５】局部発振器の周波数偏差によりベースバンド信号の周波数がプラス方向にシフトした場合のベースバンド信号の周波数スペクトル図と第１及び第２の移相器の位相応答特性図。
【図６】局部発振器の周波数偏差によりベースバンド信号の周波数がマイス方向にシフトした場合のベースバンド信号の周波数スペクトル図と第１及び第２の移相器の位相応答特性図。
【図７】位相検出器の特性図。
【図８】位相検出器の特性図。
【図９】本発明の移相器を実現するオールパスフィルタの構成図。
【図１０】従来技術の自動周波数制御装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３３】
１  増幅器
２  第１の混合器
３  第２の混合器
４  電圧制御発振器
５  ９０度移相器
６  第１の低域通過フィルタ
７  第２の低域通過フィルタ
８  復調回路
９  移相器（第１の移相器）
１０  第１のリミッタ回路
１１  第２のリミッタ回路
１２  位相検出器
１３  制御回路
１４  移相器（第２の移相器）
１５  第１のスイッチ
１６  第２のスイッチ
２０  周波数偏移変調手段
２１  第１のＦ／Ｖ変換手段
２２  第２のＦ／Ｖ変換手段
２３  電圧比較器
２４  平均化手段
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ  抵抗
３１  コンデンサ
３２  差動増幅器
【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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【図９】
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【図１０】
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