(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＳＫ変調信号を入力し周波数に応じた振幅信号に変換する第１の周波数振幅変換部と、前記ＦＳＫ変調信号の中心周波数信号を入力し前記第１の周波数振幅変換部と構成が共通の第２の周波数振幅変換部とを備え、前記第１の周波数振幅変換部の出力信号振幅と前記第２の周波数振幅変換部の出力信号振幅とを比較することにより符号判定を行うＦＳＫ復調器において、
前記第１および第２の周波数振幅変換部を、前記中心周波数が減衰域にあるような周波数特性をもつ前置ローパスフィルタと、該前置ローパスフィルタの出力の交流成分を全波整流する全波整流回路と、該全波整流回路の出力から前記中心周波数より高い周波数成分を減衰させる後置ローパスフィルタとから構成した、ことを特徴とするＦＳＫ復調器。
【請求項２】
請求項１に記載のＦＳＫ復調器において、
前記全波整流回路を、前記前置ローパスフィルタの出力の交流成分を二乗する二乗回路に置き換えたことを特徴とするＦＳＫ復調器。
【請求項３】
請求項１に記載のＦＳＫ復調器において、
前記全波整流回路を、前記前置ローパスフィルタの出力信号の周波数に応じて移相量が変化し且つ前記ＦＳＫ変調信号の中心周波数での該移相量が９０度の奇数倍となる移相器と、該移相器の出力信号と前記前置ローパスフィルタの出力信号とを乗算し前記後置ローパスフィルタに出力する乗算器とからなる回路に置き換えたことを特徴とするＦＳＫ復調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信したＦＳＫ（周波数シフトキーイング）変調信号の復調を行うＦＳＫ復調器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＦＳＫ復調器は、アナログ方式、デジタル方式ともに多種多様な方式がある。図６は、従来のクァドラクチャ方式のＦＳＫ復調器５０の構成を示すブロック図である。このＦＳＫ復調器５０は、前置ローパスフィルタ５１、乗算器５２、移相器５３、後置ローパスフィルタ５４、閾値設定器５５、比較器５６からなる。
【０００３】
電圧パルス信号であるＦＳＫ変調信号Ｓ１０は、前置ローパスフィルタ５１により基本周波数より大きな周波数成分が減衰され、後段の乗算器５２及び移相器５３へ入力される。乗算器５２においては、前置ローパスフィルタ５１の出力信号と移相器５３の出力が乗算される。このとき、Ａを振幅、ωを基本波の角周波数、θを時刻ｔ＝０での初期位相とすると、前置ローパスフィルタ５１の出力信号Ｓ１５は、
Ｓ１５＝Ａ・ｃｏｓ（ωｔ＋θ）
で表される。移相器５３での位相変化量をαとすると、乗算器５２の出力信号Ｓ１６は、
Ｓ１６＝Ａ・ｃｏｓ（ωｔ＋θ）×Ａ・ｃｏｓ（ωｔ＋θ＋α）
＝０．５・Ａ２・［ｃｏｓα＋ｃｏｓ{２（ωｔ＋θ）＋α}］
となる。さらに、ＦＳＫ変調信号の基本周波数より大きな周波数成分を減衰させる後置ローパスフィルタ５４の出力信号Ｓ１７は、
Ｓ１７＝０．５・Ａ２・ｃｏｓα
となり、移相器５３での位相変化量αに応じた直流成分が得られる。
【０００４】
よって、移相器５３での位相変化量αを周波数に応じて変化させることで、周波数の変化を振幅の変化に変換できる。一般に、クァドラチャ方式では、移相器５３での位相回転量αをＦＳＫ変調信号の中心周波数において９０度の奇数倍とすることで、ＦＳＫ変調信号の中心周波数の信号が入力された場合には、後置ローパスフィルタ５４の出力はゼロ（ｃｏｓα＝０）となる。このとき、ＦＳＫ変調信号の中心周波数に対する上側周波数と下側周波数の信号が入力された場合には、後置ローパスフィルタ５４の出力には正負の値が得られ、閾値設定器５５の閾値をゼロとすれば、比較器５６の符号判定によってＦＳＫ復調信号が得られる。クァドラチャ方式のＦＳＫ復調回路については、例えば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開平１０−２６１９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のようなクァドラチャ方式では、移相器５３において、ＦＳＫ変調信号の中心周波数での位相回転量αが９０度の奇数倍からずれると、ＦＳＫ変調信号の中心周波数の信号が入力された場合に、後置ローパスフィルタ５４の出力はゼロではなくなり、オフセットが生じる。このとき、ＦＳＫ変調信号の上側周波数と下側周波数の信号が入力された場合の後置ローパスフィルタ５４の出力信号は、位相回転量αのずれが大きい場合には、後置ローパスフィルタ５４で生じるオフセットも大きく、正又は負の値での振幅変化しか得られず、最悪の場合には閾値設定器５５の閾値をゼロとした比較器５６では符号判定ができない。
【０００６】
また、位相回転量αのずれが小さい場合でも、オフセットによりＦＳＫ復調信号は、符号「１」の期間と符号「０」の期間でのアンバランス、すなわち波形のデューティ比が５０％からずれたものとなる。このため、符号判定動作の実現はもとより、ＦＳＫ復調信号のデューティ比を５０％にするためには、移相器５３での位相回転量αあるいは閾値設定器５５の閾値調整が必要となる。
【０００７】
また、環境変動や製造バラツキなどの様々な変動条件が生じた場合でも、安定な符号判定動作を得るためには、構成部品の選別や自動調整機能の追加が必要となる。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題点を解消し、調整が不要なＦＳＫ復調器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明のＦＳＫ復調器は、ＦＳＫ変調信号を入力し周波数に応じた振幅信号に変換する第１の周波数振幅変換部と、前記ＦＳＫ変調信号の中心周波数信号を入力し前記第１の周波数振幅変換部と構成が共通の第２の周波数振幅変換部とを備え、前記第１の周波数振幅変換部の出力信号振幅と前記第２の周波数振幅変換部の出力信号振幅とを比較することにより符号判定を行うＦＳＫ復調器において、前記第１および第２の周波数振幅変換部を、前記中心周波数が減衰域にあるような周波数特性をもつ前置ローパスフィルタと、該前置ローパスフィルタの出力の交流成分を全波整流する全波整流回路と、該全波整流回路の出力から前記中心周波数より高い周波数成分を減衰させる後置ローパスフィルタとから構成した、ことを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のＦＳＫ復調器において、前記全波整流回路を、前記前置ローパスフィルタの出力の交流成分を二乗する二乗回路に置き換えたことを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１に記載のＦＳＫ復調器において、前記全波整流回路を、前記前置ローパスフィルタの出力信号の周波数に応じて移相量が変化し且つ前記ＦＳＫ変調信号の中心周波数での該移相量が９０度の奇数倍となる移相器と、該移相器の出力信号と前記前置ローパスフィルタの出力信号とを乗算し前記後置ローパスフィルタに出力する乗算器とからなる回路に置き換えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、構成が共通の第１および第２の周波数振幅変換部を備え、第１の周波数振幅変換部でＦＳＫ変調信号を振幅信号に変換し、第２の周波数振幅変換部でＦＳＫ変調信号の中心周波数を振幅信号に変換するものであり、第２の周波数振幅変換部の出力信号は第１の周波数振幅変換部の出力信号の振幅の中心値となるので、両者の出力信号を比較判定することにより、第１および第２の周波数振幅変換部の調整が不要で所定デューティ比のＦＳＫ復調信号を得ることができる。
【００１１】
特に、ＦＳＫ復調の精度は、第１および第２の周波数振幅変換部の相対精度で決まるため、これらを良好な相対精度が得られる同一プロセスによる半導体集積回路で構成することにより、環境変動や製造バラツキなどの様々な変動条件に対しても、調整が不要なＦＳＫ復調器を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜第１の実施例＞
図１は、本発明の第１の実施例のＦＳＫ復調器１０の構成を示すブロック図である。本実施例のＦＳＫ復調器１０は、第１および第２の周波数振幅変換部２０，３０と振幅比較を行う比較器４０で構成される。また、第１の周波数振幅変換部２０にはＦＳＫ変調信号Ｓ１０が入力され、第２の周波数振幅変換部３０にはＦＳＫ中心周波数信号Ｓ２０が入力され、比較器４０からＦＳＫ復調信号Ｓ３０が出力される。
【００１３】
第１の周波数振幅変換部２０は前置ローパスフィルタ２１、全波整流回路２２、後置ローパスフィルタ２３を順次縦続接続した構成であり、第２の周波数振幅変換部３０は前置ローパスフィルタ３１、全波整流回路３２、後置ローパスフィルタ３３を順次縦続接続した構成である。つまり、第１および第２の周波数振幅変換部２０，３０は構成が共通となっている。
【００１４】
図２に前置ローパスフィルタ２１，３１の周波数特性を示す。周波数帯域の設定は、ＦＳＫ変調信号Ｓ１０の中心周波数ｆ０及び上側周波数ｆＨ、下側周波数ｆＬが減衰域となるようにする。これにより、前置ローパスフィルタ２１，３１からは、周波数の変化が振幅の変化となって出力される。この変化の割合は、減衰域の傾きである「−２０×フィルタ次数［ｄＢ／ｄｅｃ］」で設定される。
【００１５】
以下、図３Ａ（ａ）〜（ｅ）、図３Ｂ（ｆ）〜（ｈ）に示す縦軸が電圧値、横軸が時間の時間応答波形を用いて、動作説明を行う。前置ローパスフィルタ２１には、送信側から受信した図３Ａ（ａ）に示すＦＳＫ変調信号Ｓ１０が入力されることから、前置ローパスフィルタ２１の出力信号Ｓ１１は図３Ａ（ｂ）に示す波形となり、全波整流回路２２の出力信号Ｓ１２は図３Ａ（ｃ）に示す波形となる。同様に、前置ローパスフィルタ３１には、送信側から受信したＦＳＫ変調信号Ｓ１０を元に作成しあるいは受信回路内部で発生させた図３Ａ（ｄ）に示すＦＳＫ中心周波数信号Ｓ２０が入力されることから、前置ローパスフィルタ３１の出力信号Ｓ２１は図３Ａ（ｅ）に示す波形となり、全波整流回路３２の出力信号Ｓ２２は図３Ｂ（ｆ）に示す波形となる。
【００１６】
図３Ｂ（ｇ）は後置ローパスフィルタ２３、３３の出力信号Ｓ１３，Ｓ２３の波形を示し、全波整流回路２２，３２の出力信号Ｓ１２，Ｓ２２から入力信号の基本周波数成分より大きな周波数成分が減衰された波形を示す。ここで、後置ローパスフィルタ２３の出力信号Ｓ１３は、ＦＳＫ変調信号Ｓ１０の上側周波数ｆＨと下側周波数ｆＬに応じて電圧値が変化しており、その変化の速度はＦＳＫ変調信号Ｓ１０の変調レートとなる。一方、後置ローパスフィルタ３３の出力信号Ｓ２３は、ＦＳＫ中心周波数信号Ｓ２０が無変調で且つ基本周波数がＦＳＫ変調信号Ｓ１０の中心周波数であることから、後置ローパスフィルタ２３の出力信号Ｓ１３の電圧振幅の中心値となる。
【００１７】
よって、図３Ｂ（ｇ）の両出力信号Ｓ１３，Ｓ２３を比較器４０で符号判定すれば、図３Ｂ（ｈ）に示すように、符号「１」の期間と符号「０」の期間でのバランスがとれたデューティ比が５０％のＦＳＫ復調信号Ｓ３０が得られる。
【００１８】
本実施例では、出力信号を比較器４０に入力する第１および第２の周波数振幅変換部２０，３０の構成が共通であるので、両者間の相対誤差を所定値以下に確保できれば、環境変動や製造バラツキなどの様々な変動があっても、比較器４０での安定な符号判定動作を実現できる。適用例として半導体集積回路でこれらを構成する場合には、一般に相対誤差は１％以下であり、調整用の外部部品も不要となる。
【００１９】
＜第２の実施例＞
図４は、本発明の第２の実施例のＦＳＫ復調器１０Ａの構成を示すブロック図である。本実施例のＦＳＫ復調器１０Ａは、図１で説明した第１および第２の周波数振幅変換部２０，３０における全波整流回路２２，３２を二乗回路２４，３４に置き換えて、第１および第２の周波数振幅変換部２０Ａ，３０Ａを構成したものである。二乗回路２４，３４は入力信号を二乗するので、その出力は常に正の値となることから、図３Ａ（ｃ）、図３Ｂ（ｆ）に示した全波整流回路２２，３２の出力信号Ｓ１２，Ｓ２２と全く同一の波形となり、第１の実施例のＦＳＫ復調器１０と同様の作用効果がある。
【００２０】
＜第３の実施例＞
図５は、本発明の第３の実施例のＦＳＫ復調器１０Ｂの構成を示すブロック図である。本実施例のＦＳＫ復調器１０Ｂは、図１で説明した第１および第２の周波数振幅変換部２０，３０における全波整流回路２２，３２を、乗算器２５と移相器２６、乗算器３５と移相器３６に置き換えて、第１および第２の周波数振幅変換部２０Ｂ，３０Ｂを構成したものである。移相器２６，３６は、前置ローパスフィルタ２１，３１の出力信号の周波数に応じて移相量が変化し且つＦＳＫ変調信号Ｓ１０の中心周波数での該移相量が９０度の奇数倍となる移相器である。
【００２１】
ここで、図５のＦＳＫ復調器１０Ｂにおける前置ローパスフィルタ２１、３１は、ＦＳＫ変調信号Ｓ１０及びＦＳＫ中心周波数信号Ｓ２０の基本周波数成分より大きな周波数成分が減衰される周波数特性をもつ。第１および第２の周波数振幅変換部２０Ｂ，３０Ｂの動作は、背景技術で説明した従来のクァドラチャ検波方式の回路と同一であり、図６の閾値設定器５５を第２の周波数振幅変換部３０Ｂに置き換え、ＦＳＫ中心周波数信号Ｓ２０を入力したものとなっている。これにより、後置ローパスフィルタ３３の出力信号は、後置ローパスフィルタ２３の出力電圧振幅の中心値となり、比較器４０で正常な符号判定が行われる。本実施例でも、第１の実施例と同様な作用効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施例のＦＳＫ復調器の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のＦＳＫ復調器の前置ローパスフィルタ２１，３１の周波数特性図である。
【図３Ａ】図１のＦＳＫ復調器の各部の信号波形図である。
【図３Ｂ】図１のＦＳＫ復調器の各部の信号波形図である。
【図４】本発明の第２の実施例のＦＳＫ復調器の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施例のＦＳＫ復調器の構成を示すブロック図である。
【図６】従来のクァドラチャ方式のＦＳＫ復調器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２３】
Ｓ１０：ＦＳＫ変調信号、Ｓ２０：ＦＳＫ中心周波数信号、Ｓ３０：ＦＳＫ復調信号
１０，１０Ａ，１０Ｂ：ＦＳＫ復調器
２０，２０Ａ，２０Ｂ：第１の周波数振幅変換部、２１：前置ローパスフィルタ、２２：全波整流回路、２３：後置ローパスフィルタ、２４：二乗回路、２５：乗算器、２６：移相器
３０，３０Ａ，３０Ｂ：第２の周波数振幅変換部、３１：前置ローパスフィルタ、３２：全波整流回路、３３：後置ローパスフィルタ、３４：二乗回路、３５：乗算器、３６：移相器
４０：比較器
５０：ＦＳＫ復調器、５１：前置ローパスフィルタ、５２：乗算器、５３：移相器、５４：後置ローパスフィルタ、５５：閾値設定器、５６：比較器
【図１】
0005033065.tif 000002
【図２】
0005033065.tif 000003
【図３Ａ】
0005033065.tif 000004
【図３Ｂ】
0005033065.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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