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発明の名称 復調回路
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−249967(P2003−249967A)
公開日 平成15年9月5日(2003.9.5)
出願番号 特願2002−47482(P2002−47482)
出願日 平成14年2月25日(2002.2.25)
代理人 【識別番号】100064621
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 政樹
【テーマコード(参考)】
5K029
【Fターム(参考)】
5K029 AA04 DD05 HH10 LL03 
発明者 奥津 一比古 / 高橋 由毅
要約 課題
無線信号を検波する検波回路により検波された検波信号から的確な2値信号を得る。

解決手段
レベルシフト回路3,積分回路4,比較回路5を設け、レベルシフト回路は、検波回路1により検波された検波信号の電圧レベルを、所定量低下させる一方、積分回路は、レベルシフト回路の出力電圧を積分してしきい値電圧を生成し、比較回路は、積分回路のしきい値電圧と検波回路の検波電圧との大小を比較し、2値信号を生成する。
特許請求の範囲
【請求項1】 無線信号を検波しデータ信号を含む検波信号を出力する検波回路に接続され、前記検波信号をしきい値電圧に基づいて2値化する信号処理回路において、前記検波信号の電圧レベルを所定量低下させた電圧を出力するシフト回路と、前記シフト回路の出力電圧を積分してしきい値電圧を生成し出力する積分回路と、前記積分回路により生成された前記しきい値電圧と前記検波信号の電圧レベルとを比較して2値信号を生成する比較回路とを備えたことを特徴とする復調回路。
【請求項2】 請求項1において、前記シフト回路は、前記検波回路の出力端子に接続され一定の電圧を発生する定電圧素子と、前記定電圧素子に並列に接続されるとともに、互いに直列に接続され前記定電圧素子の電圧値を第1及び第2の電圧値に分割する第1及び第2の抵抗器とを備え、前記積分回路は、前記第1の抵抗器と第2の抵抗器の接続点の電圧を積分してしきい値電圧を生成することを特徴とする復調回路。
【請求項3】 請求項2において、前記定電圧素子は、少なくとも1つのダイオードにより構成されることを特徴とする復調回路。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、受信した無線信号を検波する検波回路の検波信号を入力して2値化し2値データとして出力する復調回路に関する。
【0002】
【従来の技術】2値データを伝送する通信システムでは、一般に、2値データを構成する一方の値“1”の数と他方の値“0”の数とが等しくなるように直流バランスをとって伝送するようにしている。このようなデータ信号が含まれる無線信号を受信する受信側では、受信した無線信号を検波回路により検波した後、アナログ検波信号を以下に述べる第1の信号処理方法、または第2の信号処理方法により2値化して2値データ信号として出力することにより、2値データ信号を復調している。
【0003】即ち、第1の信号処理方法は、検波回路の検波信号の電圧を積分して平均電圧を求め、求めた平均電圧をしきい値として、前記検波信号の電圧と比較することにより2値化し、2値データとして出力する。一方、第2の信号処理方法は、予めしきい値を固定値として設定し、その設定値と検波回路の検波電圧とを比較することにより2値化し、2値データとして出力する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、無線通信システムの中には直流バランスが崩れたデータ信号を伝送するようなシステムもあり、このようなシステムの場合、前述の第1の信号処理方法のように検波回路の検波電圧を積分すると、平均電圧が変動して的確なしきい値を求めることができず、したがって復調された2値データは誤りを含む恐れがある。
【0005】また、検波回路の検波信号には直流電圧成分も含まれるが、この直流電圧成分は送信側の周波数誤差に起因して変動する。このため、前述の第2の復調方法のように予め定めた固定のしきい値に基づいて2値化する方法では、送信側の周波数が変動すると、これに応じて検波信号の前記直流電圧成分も変動することから、正しい2値データとして復調できないという問題がある。
【0006】したがって、本発明は、検波回路により検波されたデータ信号を含む検波信号を的確に2値化し、2値データ信号を正しく復調することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決するために本発明は、無線信号を検波しデータ信号を含む検波信号を出力する検波回路に接続され、検波信号をしきい値電圧に基づいて2値化する信号処理回路において、検波信号の電圧レベルを所定量低下させた電圧を出力するシフト回路と、シフト回路の出力電圧を積分してしきい値電圧を生成し出力する積分回路と、積分回路により生成されたしきい値電圧と検波信号の電圧レベルとを比較して2値信号を生成する比較回路とを設けたものである。
【0008】この場合、シフト回路を、検波回路の出力端子に接続され一定の電圧を発生する定電圧素子と、定電圧素子に並列に接続されるとともに、互いに直列に接続され定電圧素子の電圧値を第1及び第2の電圧値に分割する第1及び第2の抵抗器とにより構成し、積分回路は、第1の抵抗器と第2の抵抗器の接続点の電圧を積分してしきい値電圧を生成する。また、定電圧素子を、少なくとも1つのダイオードにより構成する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照して説明する。図1は本発明に係る信号処理回路を含む復調回路の構成を示すブロック図である。この復調回路6は、図1に示すように、受信した無線信号を検波する検波回路1と、この検波回路1からの検波信号を入力して復調し2値データとして出力する信号処理回路2とからなり、この信号処理回路2は、検波回路1から出力される検波信号の電圧である検波電圧Vdetのレベルを予め定めた電圧分負方向にシフトさせるレベルシフト回路3と、レベルシフト回路3の出力電圧Vxを積分ししきい値電圧Vthとして出力する積分回路4と、積分回路4のしきい値電圧Vthを入力して入力したしきい値電圧Vthのレベルと検波回路1の検波電圧Vdetのレベルとの大小比較に基づき2値データを生成する比較回路5とから構成される。
【0010】ここで、レベルシフト回路3は、アノードが検波回路1の出力端子DETOUTに接続されかつカソードが抵抗R4に接続されアノード・カソード間で一定電圧vfを発生するダイオードD1と、ダイオードD1に並列接続されるとともに互いに直列接続されダイオードD1の一定電圧vfを電圧v1,v2に分割する抵抗R2,R3とから構成され、抵抗R2とR3の接続点に出力端子OUTを設けている。また、積分回路4は、一端がレベルシフト回路3の出力端子OUTに接続され他端が比較回路5の−入力端子に接続された抵抗R5と、一端が抵抗R5の他端に接続され他端がグランド(GND)に接続されたコンデンサC1とから構成される。
【0011】ところで、この信号処理回路で2値化されるデータ信号は、一定時間Tの間に例えばHレベルであればそのデータ値を“1”、Lレベルであればそのデータ値を“0”とするような信号である。例えば、無線信号に含まれる2値データ信号(変調前)を模式的に矩形波で表すと、図2に示すような波形となる。ここで、図2(a)のように一定時間T毎に交互にLレベルからHレベル、或いはHレベルからLレベルに変化し、2値データを構成する一方の値“1”の数と他方の値“0”の数とが等しい場合は、この2値データ信号を復調するにあたり、この検波信号を積分回路4で積分し、そのしきい値電圧をもとに前記検波信号を2値化しても、的確な2値データを得ることができる。
【0012】しかし、2値データを構成する一方の値“1”の数が他方の値“0”の数より多くなることによりデータ信号の直流バランスが崩れてその直流レベルが上昇する場合、またはそのデータ信号が図2(b)のように、時点t4から時点t9の期間で連続してデータ値“1”を表すHレベルが続いてデータ信号がHレベルの方向に偏位するような場合は、こうしたデータ信号を積分したしきい値電圧をもとに検波回路1の検波信号を2値化しても、しきい値電圧が上昇してしきい値電圧と検波信号の電圧との差が無くなり、的確な2値データを得ることができない。この問題を解消するために本実施の形態に係る信号処理回路は、レベルシフト回路3により、検波信号の電圧Vdetのレベルを、所定量低下させ、低下させた検波信号を積分したしきい値電圧をもとに前記検波信号を2値化する。
【0013】すなわち、レベルシフト回路3は、検波回路1の出力端子DETOUTから出力される検波電圧Vdetのレベルを、ダイオードD1によりその順方向電圧vfだけ電圧降下させ、その降下電圧vfを、抵抗R2,R3の各抵抗値に応じた電圧v1,v2に分割することにより、出力端子OUTから、検波電圧Vdetを電圧低下方向に分割電圧v1分シフトした電圧Vxを積分回路4に出力する。ここで、レベルシフト回路3のシフト電圧v1は、抵抗R2,R3の分圧比を適当に選ぶことにより、前述したデータ信号の直流バランスの崩れによる直流電圧レベルの上昇分に相当するようにする。
【0014】レベルシフト回路3から検波電圧Vdetが電圧低下方向に電圧v1分シフトされた電圧Vxが積分回路4に出力されると、積分回路4では、抵抗R5の抵抗値及びコンデンサC1の容量値で定められる時定数でコンデンサC1が充電され、電圧Vx(電圧低下方向に電圧v1分シフトされた電圧)を積分した電圧vcを発生する。この電圧vcは、検波電圧Vdet(電圧低下方向に電圧v1分シフトされない電圧を積分して求めた電圧)より低下する。そして、この低下した電圧vcがしきい値電圧Vthとして比較回路5で入力されることから、比較回路5では、−入力端子に入力される値“1”の方向に偏位したデータ信号の検波電圧Vdetを的確に2値化し、2値データとして出力できる。
【0015】図3は、以上のように構成された復調回路6の各部の動作波形を示す波形図である。ここで、図3(a)の点線で表される波形は、検波回路1の検波電圧Vdetの波形を示し、図3(a)の実線で表される波形はレベルシフト回路3の出力電圧Vxの波形を示し、図3(a)の一点鎖線で表される波形は、積分回路4の出力電圧(しきい値電圧Vth)の波形を示している。また、図3(b)は、比較回路5の出力端子Voutから出力される2値データを示している。
【0016】図3の波形図にしたがって復調回路6の動作を詳細に説明する。図3(a)の非有効データ期間(図3(c)の時点t0〜t1の期間)では、検波回路1は、前述した直流バランスの崩れたデータ信号のうちHレベルの信号を検波信号として出力している。この場合、レベルシフト回路3では、この検波信号の電圧Vdetを電圧低下方向にv1分シフトした一定レベルの出力電圧Vxを積分回路4に出力する。この出力電圧Vxは、積分回路4により積分されてしきい値電圧Vthとして比較回路5の−入力端子に出力される。一方、比較回路5の+入力端子には検波電圧Vdetが抵抗R1を介して入力され、比較回路5でこれらの電圧Vth,Vdetの大小比較が行われる。そして、この場合、検波電圧Vdetの方が大となり、比較回路5から図3(b)に示すような、Vccレベルの信号が出力される。このように、非有効データ期間においては、復調回路2はVccレベルの信号を出力する。
【0017】ここで、非有効データ期間から有効データ期間に入って検波回路1が無線信号を検波することにより、データ信号を含む検波信号のレベルが図3(c)の時点t1,t2期間で図中負側方向に下降した後、正側方向に上昇するような検波電圧Vdetを出力(データ信号のLレベル)すると、レベルシフト回路3では、同様にこの検波電圧Vdetを電圧低下方向にv1分シフトした出力電圧Vxを積分回路4に出力する。電圧Vxを積分する積分回路4のコンデンサC1では、電圧Vxの負側方向への変化と正側方向への変化とに応じてそれぞれ電荷の放電と充電とが行われる。このとき、電荷の放電によってはコンデンサC1の電圧vcは次第に低下する一方、電荷の充電によっては電圧vcは次第に上昇する。こうした電荷の放電及び充電に応じたコンデンサ1の電圧vcがしきい値電圧Vthとなるため、しきい値電圧Vthは、時点t1,t2期間では、図3(a)のように、下降してゆく。比較回路5は、このしきい値電圧Vthと検波回路1の検波電圧Vdetとの大小を比較し、検波電圧Vdetの方が小さいことから、グランド(GND)レベルの信号を出力する。即ち、復調回路2は時点t1,t2間では図3(b)に示すように、データ値“0”を出力端子Voutから出力する。
【0018】次に、検波回路1が無線信号に含まれるデータ信号の検波をさらに続行することにより、その検波信号のレベルが図3(c)の時点t2,t3期間にかけて、図中正側方向に上昇した後、負側方向に下降する検波電圧Vdetを出力すると、レベルシフト回路3では、同様にこの検波電圧Vdetを電圧低下方向にシフトし、シフトした電圧Vxを積分回路4に出力する。この場合、積分回路4のコンデンサC1では、検波信号のレベルの正側方向への変化と負側方向への変化とに応じてそれぞれ電荷の充電と放電とが行われる。このとき、電荷の充電によっては電圧vcは次第に上昇する一方、電荷の放電によっては電圧vcは次第に低下する。こうした電荷の充電及び放電に応じたコンデンサ1の電圧vcがしきい値電圧Vthとなるため、しきい値電圧Vthは、時点t2,t3期間では、図3(a)のように、上昇に転じる。比較回路5は、このしきい値電圧Vthと検波回路1の検波電圧Vdetとの大小を比較し、検波電圧Vdetの方が大きいことから、Vccレベルの信号を出力する。即ち、復調回路2は時点t2,t3間では図3(b)に示すように、データ値“1”を出力端子Voutから出力する。
【0019】ここで、無線信号に含まれるデータ信号が、例えば図3(c)の時点t6,t7期間で示されるような値“1”が連続するデータ信号であった場合には、検波回路1は一定のHレベル信号を検波信号として出力する。この場合、レベルシフト回路3は同様にこの検波回路1の検波電圧Vdetを電圧低下方向にシフトし、シフトした一定のH’レベルの電圧Vxを積分回路4に出力する。この場合、積分回路4のコンデンサC1では電荷の充電が行われ、コンデンサC1の電圧vcが上昇する。しかし、コンデンサC1は検波電圧Vdetが電圧低下方向にv1分シフトされた電圧Vxにより充電されるため、その電圧vcは時点t7に達しても検波電圧Vdet以下の電位を維持し、これにより比較回路5は、この時点t6,t7期間では、Vccレベルの信号を出力できる。即ち、値“1”がたとえ無限に連続するようなデータ信号であっても、コンデンサC1の電圧vc(しきい値電圧Vth)は、検波電圧Vdetに達することはなく、したがってこのような場合はそのデータ信号を的確に2値データとして復調できる。
【0020】一方、無線信号に含まれるデータ信号が、例えば図3(c)の時点t9,t10期間で示されるようなデータ値“0”が連続するデータ信号であった場合には、検波回路1は検波信号として一定のLレベルの信号を出力する。この場合、レベルシフト回路3は同様にこの検波回路1の検波電圧Vdetを電圧低下方向にシフトし、シフトした一定のL’レベルの電圧Vxを積分回路4に出力する。この場合、積分回路4のコンデンサC1では電荷の放電が行われ、コンデンサC1の電圧vcが次第に低下するが時点t10に達した時点では検波電圧Vdetのレベル(Lレベル以上を維持しているため、比較回路5は、この時点t9,t10期間では、グランドレベルの信号を出力できる。ここで、さらに多数のデータ値“0”が連続するようなデータ信号の場合には、コンデンサC1の電圧vcが検波電圧Vdetのレベル以下になることも考えられ、こうした場合は、コンデンサC1の容量を大としその放電時間を長くすることで対処する。
【0021】本実施の形態では、データ信号の値が値“1”の方向に偏位するような場合に検波回路1の検波電圧Vdetのレベルを、電圧低下方向にシフトし、これをもとにしきい値電圧を生成するようにした。また、検波回路1により検波されたデータ信号の値が値“0”の方向に偏位するような場合を考慮して積分回路4のコンデンサC1の値を大きくしその放電時間(放電時定数)を大とした。
【0022】しかし、コンデンサC1の値を大きくし放電時間を大としても、さらに多数の値“0”のデータ信号が連続する場合には、コンデンサC1の電圧vcが検波電圧Vdetのレベル以下になり的確な2値化を行うことができない。そこで、このような場合には、比較回路5の+入力端子側に積分回路4を設け、検出回路1の検波電圧Vdetをその積分回路4で積分してしきい値電圧Vthとして比較回路5の+入力端子に与え、比較回路5の−入力端子側にはレベルシフト回路3の出力電圧Vxを直接与えるように構成する。この場合、比較回路5の出力信号の極性が変化するが比較回路5の出力にインバータを接続して対処する。これにより、値“0”のデータ信号が無限に続いたとしたもそのデータ信号を的確に2値データとして復調できる。
【0023】さらに、比較回路5の−入力端子側と+入力端子側とにそれぞれ積分回路4と積分回路4’(抵抗R1と図示しないコンデンサC1’からなる)とを設けるとともに、検出手段を設け、検出手段は検波信号のHレベルが或る期間連続する(データ値“1”の数が所定数連続する)ことを検出すると、積分回路4を使用(積分回路4の抵抗R5とコンデンサC1間を接続)し、かつ積分回路4’を不使用(積分回路4’の抵抗R1とコンデンサC1’間の接続を切り離す)にする。また、検出手段は検波信号のLレベルが或る期間連続する(データ値“0”の数が所定数連続する)ことを検出すると、積分回路4’を使用(積分回路4’の抵抗R1とコンデンサC1’間を接続)し、かつ積分回路4を不使用(積分回路4の抵抗R5とコンデンサC1間の接続を切り離す)にする。このような積分回路4,4’の切り替えの際に比較回路5の出力信号の極性の変化(HレベルからLレベルへの変化、またはLレベルからHレベルへの変化)に対処するために、比較回路5の出力信号の極性を反転するインバータを設け、検出手段は、積分回路4,4’の切り替えの際に比較回路5の出力信号を直接出力するか、或いはインバータを介して出力するかを制御する。これにより、値“1”が多数連続するデータ信号の場合は勿論、値“0”が多数連続するデータ信号であっても的確な2値化を行うことができる。
【0024】このように、本復調回路は、復調されるデータ信号が、直流バランスが崩れて直流レベルが上昇している場合、または値“1”が多数連続するようなデータ信号であっても、的確な2値化を行うことができる。また、復調されるデータ信号が、直流バランスが崩れて直流レベルが下降している場合、または値“0”が多数連続するようなデータ信号であっても、的確な2値化を行うことができる。また、検波回路1により検波された検波信号に直流電圧成分が含まれ、その直流電圧成分が検波回路1の温度特性に起因して変動したとしても、こうした検波回路の検波信号を的確な2値データとして復調できる。
【0025】なお、本実施の形態では、検波電圧Vdetをシフトする場合、まず一定電圧vfを発生する定電圧回路としてのダイオードD1によりその順方向電圧0.7V分降下させた後、この0.7Vを抵抗R2,R3の抵抗値で分割することにより、シフトさせているが、検波電圧Vdetのシフト量を大きくしたい場合は、n個のダイオードを直列接続して、n×0.7V分降下させた後、このn×0.7Vを抵抗R2,R3の抵抗値により分割してシフトさせるようにしてもよい。また、定電圧回路を、ダイオードD1の代わりにトランジスタなどで構成しても良い。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、無線信号を検波しデータ信号を含む検波信号を出力する検波回路に接続され、検波信号をしきい値電圧に基づいて2値化する信号処理回路において、検波信号の電圧レベルを所定量低下させた電圧を出力するシフト回路と、シフト回路の出力電圧を積分してしきい値電圧を生成し出力する積分回路とを設け、積分回路により生成されたしきい値電圧と検波信号の電圧レベルとを比較して2値信号を生成するようにしたので、復調されるデータ信号が、直流バランスが崩れて直流レベルが上昇している場合、または値“1”が多数連続するようなデータ信号であっても、的確な2値化を行うことができる。また、検波回路により検波された検波信号に直流電圧成分が含まれ、その直流電圧成分が送信側の周波数誤差に起因して変動したとしても、こうした検波回路の検波信号を的確な2値データとして復調できる。
【0027】また、シフト回路を、検波回路の出力端子に接続され一定の電圧を発生する定電圧素子と、定電圧素子に並列に接続されるとともに、互いに直列に接続され定電圧素子の電圧値を第1及び第2の電圧値に分割する第1及び第2の抵抗器とにより構成し、第1の抵抗器と第2の抵抗器の接続点の電圧を積分させてしきい値電圧を生成させるようにしたので、簡単な構成によりしきい値電圧を生成できる。また、定電圧素子を、ダイオードにより構成したので、定電圧素子を簡単かつ経済的に構成できる。




 

 


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