[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2022099547A - Frequency synchronization circuit - Google Patents

Frequency synchronization circuit Download PDF

Info

Publication number
JP2022099547A
JP2022099547A JP2020213362A JP2020213362A JP2022099547A JP 2022099547 A JP2022099547 A JP 2022099547A JP 2020213362 A JP2020213362 A JP 2020213362A JP 2020213362 A JP2020213362 A JP 2020213362A JP 2022099547 A JP2022099547 A JP 2022099547A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
unit
signal
frequency error
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020213362A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
達郎 山下
Tatsuro Yamashita
雅也 羽生田
Masaya Hanyuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Radio Co Ltd filed Critical Japan Radio Co Ltd
Priority to JP2020213362A priority Critical patent/JP2022099547A/en
Publication of JP2022099547A publication Critical patent/JP2022099547A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)

Abstract

To perform frequency synchronization without using an integrated circuit for PLL control.SOLUTION: A frequency synchronization circuit includes an orthogonal demodulation unit 103 that performs digital orthogonal demodulation processing, which is configured in an FPGA 100, and an NCO unit 102 that supplies an oscillation signal used in the digital orthogonal demodulation processing to the orthogonal demodulation unit 103, and a frequency error Δf between the frequency of the signal to be digitally orthogonal demodulated and the oscillation frequency of the NCO unit 102 is detected, and the operating clock of the FPGA 100 is controlled on the basis of the frequency error Δf.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、周波数同期回路に関し、例えば無線通信装置における周波数同期の仕組みとして適用して好適な技術に関する。 The present invention relates to a frequency synchronization circuit, for example, a technique suitable for application as a frequency synchronization mechanism in a wireless communication device.

搬送波周波数帯域の受信信号を直交復調して基底帯域のベースバンド受信信号を生成する受信機では、受信信号の搬送波周波数と直交復調に使用される搬送波周波数(別言すると、局部発振周波数)との間に周波数誤差が存在すると、送信データを誤って再生してしまう場合がある。このため、このような受信機では、通常、周波数誤差を検出してこの誤差を補正する機能として搬送波周波数同期の機能を備えるようにしている。搬送波周波数同期では、送信側と受信側との通信周波数を一致させるために、受信側において周波数誤差を検出してこの誤差を低減させるように局部発振周波数を制御するようにしている。このような技術として、例えば、送信側でOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing の略;直交周波数分割多重)信号の同期信号区間内の所定位置に1種類以上の異なる周波数の無変調キャリア信号を同一の繰り返しパターンで挿入して間欠的に送信し、受信側で無変調キャリア信号の内、最もレベルの高い無変調キャリア信号の周波数にロックしてOFDM信号復調用の基準搬送周波数信号を再生する方式が知られている(特許文献1)。 In a receiver that orthogonally demolishes a received signal in the carrier frequency band to generate a baseband received signal in the base band, the carrier frequency of the received signal and the carrier frequency used for orthogonal demodulation (in other words, the local oscillation frequency) If there is a frequency error between them, the transmitted data may be erroneously reproduced. Therefore, such a receiver usually has a carrier frequency synchronization function as a function of detecting a frequency error and correcting the error. In carrier frequency synchronization, in order to match the communication frequencies between the transmitting side and the receiving side, the receiving side detects a frequency error and controls the local oscillation frequency so as to reduce this error. As such a technique, for example, on the transmitting side, one or more types of unmodulated carrier signals having different frequencies are repeatedly repeated at a predetermined position in a synchronization signal section of an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signal. There is a known method of inserting in a pattern and transmitting intermittently, locking to the frequency of the highest level unmodulated carrier signal among the unmodulated carrier signals on the receiving side, and reproducing the reference carrier frequency signal for OFDM signal demodulation. (Patent Document 1).

特開平10-065644号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-605644

ところで、PLL(Phase Locked Loop の略;位相同期ループ)制御用の集積回路(IC:Integrated Circuit の略)を使用して搬送波周波数同期のための回路を構成すると、部品点数が多くなる、という問題がある。 By the way, if an integrated circuit (IC: an abbreviation for Integrated Circuit) for controlling a PLL (Phase Locked Loop) control is used to configure a circuit for carrier frequency synchronization, the number of parts increases. There is.

そこでこの発明は、PLL制御用の集積回路を使用することなく周波数同期を行うことが可能な、周波数同期回路を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a frequency synchronization circuit capable of performing frequency synchronization without using an integrated circuit for PLL control.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、FPGA内に構成される、デジタル直交復調処理を行う直交復調部と、前記デジタル直交復調処理で使用する発振信号を前記直交復調部へと供給するNCO部と、を有し、前記デジタル直交復調処理の対象の信号の周波数と、前記NCO部の発振周波数との間の周波数誤差を検出し、前記周波数誤差に基づいて前記FPGAの動作クロックが制御される、ことを特徴とする周波数同期回路である。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 has a quadrature demodulator that is configured in the FPGA and performs digital quadrature demodulation processing, and an oscillating signal used in the digital quadrature demographic processing. It has an NCO unit to supply to, detects a frequency error between the frequency of the signal subject to the digital orthogonal demodulation process and the oscillation frequency of the NCO unit, and detects the frequency error of the FPGA based on the frequency error. It is a frequency synchronization circuit characterized in that the operating clock is controlled.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の周波数同期回路において、前記FPGA内に構成される、前記デジタル直交復調処理後の実部と虚部とのそれぞれについての0~Tの積分時間Tの積分結果を前記デジタル直交復調処理後の実部と虚部とのそれぞれについてのT~2Tの積分時間Tの積分結果で除して複素除算処理を行う除算部と、前記複素除算処理後の実部と虚部とを用いて逆正接関数演算を行って位相回転角を計算するとともに前記位相回転角を用いて前記周波数誤差を算出する周波数誤差計算部と、を有する、ことを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the integral of 0 to T for each of the real part and the imaginary part after the digital orthogonal demographic processing, which are configured in the FPGA in the frequency synchronization circuit according to claim 1. The division unit that performs complex division processing by dividing the integration result of time T by the integration result of integration time T of T to 2T for each of the real part and the imaginary part after the digital orthogonal demodulation processing, and the complex division processing. It is characterized by having a frequency error calculation unit that calculates the phase rotation angle by performing an inverse tangential function calculation using the latter real part and the imaginary part and also calculates the frequency error using the phase rotation angle. And.

請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の周波数同期回路において、前記FPGA内に構成される、時間t1における前記デジタル直交復調処理後の実部および虚部を時間t2における前記デジタル直交復調処理後の実部および虚部で除して複素除算処理を行う除算部と(但し、前記デジタル直交復調処理の対象の信号のサンプリング周期をΔtとすると、t2=t1+Δt)、前記複素除算処理後の実部と虚部とを用いて逆正接関数演算を行って位相回転角を計算するとともに前記位相回転角を用いて前記周波数誤差を算出する周波数誤差計算部と、を有する、ことを特徴とする。 According to the third aspect of the present invention, in the frequency synchronization circuit according to the first aspect, the real part and the imaginary part after the digital quadrature demodulation process at the time t 1 configured in the FPGA are the same as the real part and the imaginary part at the time t 2 . A division unit that performs complex division processing by dividing by the real part and imaginary part after digital orthogonal demodulation processing (however, if the sampling period of the signal targeted for digital orthogonal demodulation processing is Δt, t 2 = t 1 + Δt). , A frequency error calculation unit that calculates the phase rotation angle by performing an inverse tangential function operation using the real part and the imaginary part after the complex division process, and calculates the frequency error using the phase rotation angle. It is characterized by having.

請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の周波数同期回路において、前記FPGA内に構成される、前記デジタル直交復調処理後の実部と虚部とを用いて逆正接関数演算を行う逆正接演算部と、前記逆正接関数演算の結果についての-T~0の積分時間Tの積分結果から前記逆正接関数演算の結果についての0~Tの積分時間Tの積分結果を減算して積分差分を計算する積分演算部と、前記積分差分を用いて前記周波数誤差を算出する周波数誤差計算部と、を有する、ことを特徴とする。 The invention according to claim 4 performs an inverse tangential function operation using the real part and the imaginary part after the digital orthogonal demodulation process configured in the FPGA in the frequency synchronization circuit according to claim 1. Inverse tangential calculation unit and the integration result of integration time T of -T to 0 for the result of the inverse tangential function operation are subtracted from the integration result of integration time T of 0 to T for the result of the inverse tangential function operation. It is characterized by having an integral calculation unit for calculating an integral difference and a frequency error calculation unit for calculating the frequency error using the integral difference.

請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の周波数同期回路において、前記FPGA内に構成される、前記デジタル直交復調処理後の実部と虚部とを用いて逆正接関数演算を行う逆正接演算部と、時間t2における前記逆正接関数演算の結果から時間t1における前記逆正接関数演算の結果を減算して時間差分を計算する微分演算部と(但し、前記デジタル直交復調処理の対象の信号のサンプリング周期をΔtとすると、t2=t1+Δt)、前記時間差分を用いて前記周波数誤差を算出する周波数誤差計算部と、を有する、ことを特徴とする。 The invention according to claim 5 performs an inverse tangential function operation using the real part and the imaginary part after the digital orthogonal demodulation process configured in the FPGA in the frequency synchronization circuit according to claim 1. An inverse tangential unit and a differential calculation unit that calculates the time difference by subtracting the result of the inverse tangential function operation at time t 1 from the result of the inverse tangential function operation at time t 2 (provided that the digital orthogonal demodulation process is performed). Letting Δt be the sampling period of the signal of interest, t 2 = t 1 + Δt), and a frequency error calculation unit for calculating the frequency error using the time difference.

請求項6に記載の発明は、請求項1から5に記載の周波数同期回路において、前記デジタル直交復調処理の対象の信号の前記周波数が音声周波数帯域である、ことを特徴とする。 The invention according to claim 6 is characterized in that, in the frequency synchronization circuit according to claims 1 to 5, the frequency of the signal to be digitally orthogonal demodulated is in the voice frequency band.

請求項1乃至請求項5に記載の発明によれば、FPGA内に構成される直交復調部におけるデジタル直交復調処理の対象の信号の周波数とNCO部の発振周波数との間の周波数誤差に基づいてFPGAの動作クロックが制御されるようにしているので、PLL制御用の集積回路を使用することなく周波数同期を行うことが可能となる。 According to the inventions of claims 1 to 5, based on the frequency error between the frequency of the signal to be digitally orthogonal demodulated in the orthogonal demodulation unit configured in the FPGA and the oscillation frequency of the NCO unit. Since the operating clock of the FPGA is controlled, frequency synchronization can be performed without using an integrated circuit for PLL control.

請求項2や請求項4に記載の発明によれば、周波数誤差の検出に積分を用いるようにしているので、微分を用いる方式と比べて、瞬間的な変動の影響を平均化することができ、周波数誤差を適切に検出することが可能となり、延いては周波数同期を一層高精度に行うことが可能となる。 According to the inventions of claim 2 and claim 4, since the integration is used for detecting the frequency error, the influence of the instantaneous fluctuation can be averaged as compared with the method using the differentiation. , It becomes possible to appropriately detect the frequency error, and by extension, it becomes possible to perform frequency synchronization with higher accuracy.

請求項6に記載の発明によれば、音声周波数帯域の信号の通信において上記の作用効果を奏することが可能となる。 According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to exert the above-mentioned effects in the communication of signals in the voice frequency band.

この発明の実施の形態1に係る周波数同期回路の概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the schematic structure of the frequency synchronization circuit which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る周波数同期回路の概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the schematic structure of the frequency synchronization circuit which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係る周波数同期回路の概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the schematic structure of the frequency synchronization circuit which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4に係る周波数同期回路の概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the schematic structure of the frequency synchronization circuit which concerns on Embodiment 4 of this invention.

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。なお、以下では、周波数同期に纏わるこの発明の特徴的な構成について説明し、無線通信を行う際の従来と同様の仕組みについては説明を省略する。 Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiment. In the following, the characteristic configuration of the present invention related to frequency synchronization will be described, and the description of the same mechanism as the conventional one when performing wireless communication will be omitted.

また、下記の各数式における各記号/変数の意味はそれぞれ下記のとおりである。
A:入力信号(別言すると、受信信号)の振幅
f:基準周波数〔kHz〕
Δf:周波数誤差〔kHz〕
θ:位相差〔rad〕
t:時間(サンプリング時刻)
j:虚数単位
In addition, the meaning of each symbol / variable in each of the following formulas is as follows.
A: Amplitude of input signal (in other words, received signal) f: Reference frequency [kHz]
Δf: Frequency error [kHz]
θ: Phase difference [rad]
t: time (sampling time)
j: Imaginary unit

基準周波数f(即ち、入力信号(受信信号)の周波数;言い換えると、送信側の無線通信装置において無線信号の送信のために使用される搬送波周波数)は、特定の周波数帯域に限定されるものではなく、例えば種々の通信規格それぞれに対応する周波数帯域が考慮されるなどしたうえで適当な周波数帯域が適宜設定・選択される。基準周波数fは、例えば音声周波数帯域に設定され、具体的には例えば3kHz程度の周波数帯域に設定されるようにしてもよい(この場合は即ち、基準周波数f=3〔kHz〕である)。なお、基準周波数fは、FPGA100が対応可能な最大サンプリング周波数の4分の1程度を上限として設定・選択されることが好ましい。 The reference frequency f (that is, the frequency of the input signal (received signal); in other words, the carrier frequency used for transmitting the radio signal in the radio communication device on the transmitting side) is not limited to a specific frequency band. However, for example, an appropriate frequency band is appropriately set and selected after considering the frequency band corresponding to each of various communication standards. The reference frequency f may be set, for example, in the voice frequency band, specifically, in a frequency band of, for example, about 3 kHz (in this case, the reference frequency f = 3 [kHz]). The reference frequency f is preferably set and selected with an upper limit of about one-fourth of the maximum sampling frequency that the FPGA 100 can handle.

実施の形態に係る周波数同期回路1は、FPGA100内に構成される、デジタル直交復調処理を行う直交復調部103と、デジタル直交復調処理で使用する発振信号を直交復調部103へと供給するNCO部102と、を有し、デジタル直交復調処理の対象の信号の周波数と、NCO部102の発振周波数との間の周波数誤差Δfを検出し、周波数誤差Δfに基づいてFPGA100の動作クロックが制御される、ようにしている。 The frequency synchronization circuit 1 according to the embodiment is configured in the FPGA 100, the orthogonal demodulation unit 103 that performs digital orthogonal demodulation processing, and the NCO unit that supplies the oscillation signal used in the digital orthogonal demodulation processing to the orthogonal demographic unit 103. 102, the frequency error Δf between the frequency of the signal to be digitally orthogonally demodulated and the oscillation frequency of the NCO unit 102 is detected, and the operating clock of the FPGA 100 is controlled based on the frequency error Δf. , And so on.

そのうえで、この発明に係る周波数同期回路1は、下記の実施の形態1乃至4のような構成で実現され得る。 Then, the frequency synchronization circuit 1 according to the present invention can be realized by the configuration as in the following embodiments 1 to 4.

(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1に係る周波数同期回路1の概略構成を示す機能ブロック図である。この周波数同期回路1は、受信側の周波数を入力される信号の周波数と同期させる、言い換えると、受信側の通信周波数(別言すると、復調搬送波周波数)を送信側の通信周波数(別言すると、変調搬送波周波数)と同期させる周波数制御を行う信号処理回路である。周波数同期回路1は、例えば、送信側の無線通信装置との間で無線通信を行って無線信号を受信する受信側の無線通信装置に実装される。送信側の無線通信装置からは、直交変調処理が施されて生成される無線信号が送信される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a frequency synchronization circuit 1 according to the first embodiment of the present invention. This frequency synchronization circuit 1 synchronizes the frequency of the receiving side with the frequency of the input signal, in other words, the communication frequency of the receiving side (in other words, the demodulated carrier frequency) is the communication frequency of the transmitting side (in other words, in other words). It is a signal processing circuit that controls the frequency in synchronization with the modulated carrier frequency). The frequency synchronization circuit 1 is mounted on, for example, a wireless communication device on a receiving side that performs wireless communication with a wireless communication device on the transmitting side and receives a wireless signal. A wireless signal generated by performing quadrature modulation processing is transmitted from the wireless communication device on the transmitting side.

周波数同期回路1は、FPGA(Field Programmable Gate Array の略)100が用いられて、つまりFPGA100内に構成されて受信側の無線通信装置に実装される。 The frequency synchronization circuit 1 uses an FPGA (abbreviation of Field Programmable Gate Array) 100, that is, is configured in the FPGA 100 and mounted on a wireless communication device on the receiving side.

FPGA100には、当該FPGA100が動作するためのクロックを当該FPGA100へと供給するクロック回路として、基準クロック(別言すると、原振クロック)を生成する発振器201を含む発振回路200が接続される。発振器201によって生成される基準クロック(原振クロック)の周波数は、制御電圧Vcを調整することにより可変であるように構成される。 An oscillation circuit 200 including an oscillator 201 that generates a reference clock (in other words, an original clock) is connected to the FPGA 100 as a clock circuit that supplies a clock for operating the FPGA 100 to the FPGA 100. The frequency of the reference clock (original clock) generated by the oscillator 201 is configured to be variable by adjusting the control voltage Vc.

発振器201は、特定の種類には限定されないものの、アナログ電圧(即ち、アナログの制御電圧Vc)によって周波数が制御される電圧制御発振器(VCO:Voltage Controled Oscillator の略)によって構成され、例えば電圧制御温度補償型水晶発振器(VCTCXO:voltage controlled temperature compensated crystal oscillator)によって構成されることが好ましい。 The oscillator 201 is composed of a voltage controlled oscillator (VCO: Voltage Controlled Oscillator) whose frequency is controlled by an analog voltage (that is, an analog controlled voltage Vc), although not limited to a specific type, for example, a voltage controlled temperature. It is preferably configured by a voltage controlled temperature compensated crystal oscillator (VCTCXO).

実施の形態1に係る周波数同期回路1は、FPGA100内に構成される、デジタル直交復調処理後の実部と虚部とのそれぞれについての0~Tの積分時間Tの積分結果をデジタル直交復調処理後の実部と虚部とのそれぞれについてのT~2Tの積分時間Tの積分結果で除して複素除算処理を行う除算部108と、複素除算処理後の実部と虚部とを用いて逆正接関数演算を行って位相回転角Zを計算するとともに位相回転角Zを用いて周波数誤差Δfを算出する周波数誤差計算部110と、を有する、ようにしている。 The frequency synchronization circuit 1 according to the first embodiment digitally quadrature demodulates the integration result of the integration time T of 0 to T for each of the real part and the imaginary part after the digital quadrature demodulation process, which is configured in the FPGA 100. Using the division unit 108 that performs the complex division process by dividing by the integration result of the integration time T of T to 2T for each of the subsequent real part and the imaginary part, and the real part and the imaginary part after the complex division process. It has a frequency error calculation unit 110 that calculates the phase rotation angle Z by performing an inverse tangential function calculation and also calculates the frequency error Δf using the phase rotation angle Z.

周波数同期回路1が実装される受信側の無線通信装置は、送信側の無線通信装置から送信される無線信号をアンテナ(図示省略)を介して受信する。前記無線信号から、必要に応じて所定の処理(例えば、帯域制限処理、増幅処理、周波数変換処理)が施されて、アナログ受信信号が生成される。このアナログ受信信号の周波数が基準周波数fである。 The receiving-side wireless communication device on which the frequency synchronization circuit 1 is mounted receives a wireless signal transmitted from the transmitting-side wireless communication device via an antenna (not shown). Predetermined processing (for example, band limiting processing, amplification processing, frequency conversion processing) is performed from the radio signal as necessary to generate an analog received signal. The frequency of this analog received signal is the reference frequency f.

A/D変換器101(ADC:Analog to Digital Converter の略)は、FPGA100の外部に配設され、上記のアナログ受信信号をデジタル受信信号へと変換して出力する。A/D変換器101から出力される信号が、FPGA100内に構成される周波数同期回路1の直交復調部103へと入力される。A/D変換器101から出力される信号d(t)は、下記の数式1のように表される。

Figure 2022099547000002
The A / D converter 101 (ADC: an abbreviation for Analog to Digital Converter) is arranged outside the FPGA 100, converts the above analog received signal into a digital received signal, and outputs the signal. The signal output from the A / D converter 101 is input to the orthogonal demodulation unit 103 of the frequency synchronization circuit 1 configured in the FPGA 100. The signal d (t) output from the A / D converter 101 is expressed by the following mathematical formula 1.
Figure 2022099547000002

A/D変換器101から出力される信号d(t)は、必要に応じて自動利得制御(AGC:Automatic Gain Control の略)により、利得が調整されて振幅Aが正規化されるようにしてもよい。振幅Aが正規化された信号dA(t)は下記の数式2のように表され、以降の説明では下記の数式2のように表される信号dA(t)が用いられるとする。

Figure 2022099547000003
The signal d (t) output from the A / D converter 101 is adjusted in gain by automatic gain control (AGC: abbreviation for Automatic Gain Control) as necessary so that the amplitude A is normalized. May be good. It is assumed that the signal d A (t) in which the amplitude A is normalized is expressed by the following equation 2 and the signal d A (t) expressed by the following equation 2 is used in the following description.
Figure 2022099547000003

NCO部102は、数値制御発振器(NCO:Numerically Controlled Oscillator の略)として機能し、基準周波数fに合わせた発振周波数を有する発振信号を生成して出力する。 The NCO unit 102 functions as a numerically controlled oscillator (NCO: an abbreviation for Numerically Controlled Oscillator), and generates and outputs an oscillation signal having an oscillation frequency matched to the reference frequency f.

ここで、周波数同期回路1へと入力されるアナログ受信信号の周波数である基準周波数fとNCO部102の発振周波数との間に周波数誤差が存在すると送信データを誤って再生してしまう場合があるので、送信データを誤りなく再生するためには基準周波数fと発振周波数とが一致することが望ましい。しかしながら、基準周波数fとNCO部102の発振周波数とは必ずしも一致せず、基準周波数fと発振周波数との間に周波数誤差が存在する場合がある。 Here, if there is a frequency error between the reference frequency f, which is the frequency of the analog received signal input to the frequency synchronization circuit 1, and the oscillation frequency of the NCO unit 102, the transmission data may be erroneously reproduced. Therefore, it is desirable that the reference frequency f and the oscillation frequency match in order to reproduce the transmitted data without error. However, the reference frequency f and the oscillation frequency of the NCO unit 102 do not always match, and there may be a frequency error between the reference frequency f and the oscillation frequency.

このため、この発明では、NCO部102の発振周波数を基準周波数fに追従させて基準周波数fと発振周波数との間の周波数誤差を低減させて最小にする(好ましくは、ゼロにする)ように、周波数同期回路1が構成されているFPGA100に接続する発振回路200の発振器201によって生成される基準クロックの周波数を可変制御する。つまり、基準クロックを生成する発振器201の制御電圧Vcを調整することによって発振器201によって生成される基準クロックの周波数を可変制御し、これによりFPGA100の動作クロックの周波数の制御を介してNCO部102の発振周波数を制御して、基準周波数fと発振周波数との間の周波数誤差を低減させ最小にして好ましくはゼロにする。 Therefore, in the present invention, the oscillation frequency of the NCO unit 102 is made to follow the reference frequency f so that the frequency error between the reference frequency f and the oscillation frequency is reduced to the minimum (preferably zero). , The frequency of the reference clock generated by the oscillator 201 of the oscillation circuit 200 connected to the FPGA 100 to which the frequency synchronization circuit 1 is configured is variably controlled. That is, the frequency of the reference clock generated by the oscillator 201 is variably controlled by adjusting the control voltage Vc of the oscillator 201 that generates the reference clock, whereby the frequency of the operating clock of the FPGA 100 is controlled by the NCO unit 102. The oscillation frequency is controlled to reduce the frequency error between the reference frequency f and the oscillation frequency to the minimum and preferably zero.

基準周波数fとNCO部102の発振周波数との間の周波数誤差をΔfとすると、NCO部102の発振周波数は「f+Δf」となってNCO部102によって生成される発振信号の周波数は「f+Δf」となり、NCO部102から出力される発振信号s(t)は下記の数式3のように表される。

Figure 2022099547000004
Assuming that the frequency error between the reference frequency f and the oscillation frequency of the NCO unit 102 is Δf, the oscillation frequency of the NCO unit 102 becomes “f + Δf” and the frequency of the oscillation signal generated by the NCO unit 102 becomes “f + Δf”. , The oscillation signal s (t) output from the NCO unit 102 is expressed by the following equation 3.
Figure 2022099547000004

NCO部102から出力される発振信号s(t)は、必要に応じて、A/D変換器101におけるサンプリングレートに揃えるように周波数変換される(具体的には、ダウンコンバートされる)ようにしてもよい。 The oscillation signal s (t) output from the NCO unit 102 is frequency-converted (specifically, down-converted) so as to match the sampling rate of the A / D converter 101, if necessary. You may.

直交復調部103は、A/D変換器101から出力されるデジタル受信信号(ここでは、振幅Aが正規化された信号dA(t);上記の数式2参照)の入力を受けるとともに、NCO部102から出力される発振信号s(t)(上記の数式3参照)の供給を受け、前記デジタル受信信号dA(t)に対して前記発振信号s(t)を用いてデジタル直交復調処理を施して、直交復調処理後の受信信号を出力する。 The orthogonal demodulation unit 103 receives an input of a digital reception signal output from the A / D converter 101 (here, a signal d A (t) in which the amplitude A is normalized; see the above equation 2), and also receives an NCO. The oscillation signal s (t) output from the unit 102 is supplied (see the above equation 3), and the digital received signal d A (t) is subjected to digital orthogonal demodulation processing using the oscillation signal s (t). Is applied, and the received signal after the orthogonal demodulation processing is output.

直交復調処理後の受信信号は、直交復調における同相成分(In-phase component)のI信号と直交復調における直交成分(Quadrature component)のQ信号とから構成される複素信号である。複素信号で表される複素数を「I+jQ」(但し、jは虚数単位)と表すとき、同相成分は当該複素数の実部Iを表す信号であり、直交成分は当該複素数の虚部Qを表す信号である The received signal after the orthogonal demodulation process is a complex signal composed of an I signal of an in-phase component in orthogonal demodulation and a Q signal of a quadrature component in orthogonal demodulation. When a complex number represented by a complex signal is expressed as "I + jQ" (where j is an imaginary unit), the in-phase component is a signal representing the real part I of the complex number, and the orthogonal component is a signal representing the imaginary part Q of the complex number. Is

直交復調部103から出力されるデジタル直交復調処理後の信号y(t)は下記の数式4のように表される。

Figure 2022099547000005
The signal y (t) after the digital orthogonal demodulation process output from the orthogonal demodulation unit 103 is expressed by the following mathematical formula 4.
Figure 2022099547000005

第1の実部抽出部104Rは、直交復調部103によるデジタル直交復調処理後の信号y(t)から実部を抽出して出力する。また、第1の虚部抽出部104Iは、直交復調部103によるデジタル直交復調処理後の信号y(t)から虚部を抽出して出力する。なお、デジタル直交復調処理は、数値演算で行われ、実部と虚部とがそれぞれ抽出されることによって実行されるようにしている。 The first real part extraction unit 104 R extracts the real part from the signal y (t) after the digital orthogonal demodulation process by the orthogonal demodulation unit 103 and outputs the real part. Further, the first imaginary part extraction unit 104 I extracts an imaginary part from the signal y (t) after the digital orthogonal demodulation process by the orthogonal demodulation unit 103 and outputs the imaginary part. The digital orthogonal demodulation process is performed by numerical calculation, and is executed by extracting the real part and the imaginary part, respectively.

実部LPF部105Rおよび虚部LPF部105Iは各々ローパスフィルタ(LPF:Low Pass Filter の略)として機能し、実部LPF部105Rは第1の実部抽出部104Rから出力される直交復調処理後の信号y(t)のうちの実部について、また、虚部LPF部105Iは第1の虚部抽出部104Iから出力される直交復調処理後の信号y(t)のうちの虚部について、それぞれ、直交復調処理によって発生する2倍波を除去し直流成分を抽出して出力する。 The real part LPF part 105 R and the imaginary part LPF part 105 I each function as a low-pass filter (LPF: an abbreviation for Low Pass Filter), and the real part LPF part 105 R is output from the first real part extraction unit 104 R. Regarding the real part of the signal y (t) after the orthogonal demodulation process, and the imaginary part LPF part 105 I is the signal y (t) after the orthogonal demodulation process output from the first imaginary part extraction unit 104 I. For each of the imaginary parts, the double wave generated by the orthogonal demodulation process is removed, and the DC component is extracted and output.

実部LPF部105Rや虚部LPF部105Iによって具体的には上記の数式4の右辺の分子の第2項の成分が除去されて、実部LPF部105Rおよび虚部LPF部105Iから出力される信号LPF(y(t))は下記の数式5のように表される。

Figure 2022099547000006
Specifically, the component of the second term of the molecule on the right side of the above formula 4 is removed by the real part LPF part 105 R and the imaginary part LPF part 105 I , and the real part LPF part 105 R and the imaginary part LPF part 105 I The signal LPF (y (t)) output from is expressed by the following mathematical formula 5.
Figure 2022099547000006

実部積分部106Rは実部LPF部105Rから出力される信号について、また、虚部積分部106Iは虚部LPF部105Iから出力される信号について、それぞれ、積分時間T〔秒〕の積分を行って(言い換えると、積分時間T〔秒〕にわたって積算して)T秒ごとに積分処理の結果を出力する。積分時間Tは、特定の時間長さに限定されるものではなく、例えば0.50~0.85〔秒〕程度の範囲のうちのいずれかの時間長さに設定されることが考えられる。 The real part integrating unit 106 R is for the signal output from the real part LPF part 105 R , and the imaginary part integrating unit 106 I is for the signal output from the imaginary part LPF part 105 I , respectively, with the integration time T [seconds]. Is integrated (in other words, integrated over the integration time T [seconds]), and the result of the integration process is output every T seconds. The integration time T is not limited to a specific time length, and may be set to any time length in the range of, for example, about 0.50 to 0.85 [seconds].

実部遅延部107Rは実部積分部106Rから出力される信号を、また、虚部遅延部107Iは虚部積分部106Iから出力される信号を、それぞれ、積分時間T〔秒〕だけ遅延させて出力する。 The real part delay part 107 R receives the signal output from the real part integrating part 106 R , and the imaginary part delay part 107 I receives the signal output from the imaginary part integrating part 106 I , respectively, with an integration time T [seconds]. Output with a delay.

除算部108は、実部積分部106Rおよび虚部積分部106I、ならびに、実部遅延部107Rおよび虚部遅延部107Iの各々から出力される信号の入力を受ける。このとき、実部遅延部107Rおよび虚部遅延部107Iは、実部積分部106Rや虚部積分部106Iから出力される信号を積分時間T〔秒〕だけ遅延させて出力する。これにより、除算部108は、実部積分部106Rおよび虚部積分部106IからT~2Tの積分時間Tの積分結果の入力を受けるとともに、実部遅延部107Rおよび虚部遅延部107Iから0~Tの積分時間Tの積分結果の入力を受ける。 The division unit 108 receives inputs of signals output from each of the real part integration unit 106 R and the imaginary part integration unit 106 I , and the real part delay unit 107 R and the imaginary part delay unit 107 I. At this time, the real part delay unit 107 R and the imaginary part delay unit 107 I delay the signals output from the real part integration unit 106 R and the imaginary part integration unit 106 I by the integration time T [seconds] and output them. As a result, the division unit 108 receives the input of the integration result of the integration time T from T to 2T from the real part integration unit 106 R and the imaginary part integration unit 106 I , and also receives the real part delay unit 107 R and the imaginary part delay unit 107. Receives the input of the integration result of the integration time T from 0 to T from I.

除算部108は、実部遅延部107Rおよび虚部遅延部107Iから出力される0~Tの積分時間Tの積分結果を実部積分部106Rおよび虚部積分部106Iから出力されるT~2Tの積分時間Tの積分結果で除して複素除算処理を施して、複素除算処理後の信号Ydを出力する。 The division unit 108 outputs the integration result of the integration time T from 0 to T output from the real part delay unit 107 R and the imaginary part delay unit 107 I from the real part integration unit 106 R and the imaginary part integration unit 106 I. Integral time T to 2T Divide by the integration result of T, perform complex division processing, and output the signal Y d after complex division processing.

第2の実部抽出部109Rは、除算部108による複素除算処理後の信号Ydから実部Re(Yd)を抽出して出力する。また、第2の虚部抽出部109Iは、除算部108による複素除算処理後の信号Ydから虚部Im(Yd)を抽出して出力する。 The second real part extraction unit 109 R extracts the real part Re (Y d ) from the signal Y d after the complex division process by the division unit 108 and outputs it. Further, the second imaginary part extraction unit 109 I extracts and outputs the imaginary part Im (Y d ) from the signal Y d after the complex division process by the division unit 108.

周波数誤差計算部110は、第2の実部抽出部109Rから出力される複素除算処理後の信号Ydのうちの実部Re(Yd)と、第2の虚部抽出部109Iから出力される複素除算処理後の信号Ydのうちの虚部Im(Yd)とを用いて、下記の数式6に示すように逆正接関数(即ち、tan-1)演算を行うことによって位相回転角Zの値を計算する。

Figure 2022099547000007
The frequency error calculation unit 110 is derived from the real part Re (Y d ) of the signal Y d after the complex division process output from the second real part extraction unit 109 R and the second imaginary part extraction unit 109 I. Phase by performing an inverse tangent function (that is, tan -1 ) operation as shown in Equation 6 below using the imaginary part Im (Y d ) of the output signal Y d after complex division processing. Calculate the value of the rotation angle Z.
Figure 2022099547000007

ここで、実部LPF部105Rや虚部LPF部105Iから出力される信号LPF(y(t))(上記の数式5参照)の不定積分は下記の数式7のようになる。

Figure 2022099547000008
Here, the indefinite integral of the signal LPF (y (t)) (see the above equation 5) output from the real part LPF unit 105 R and the imaginary part LPF unit 105 I is as shown in the following equation 7.
Figure 2022099547000008

上記の数式7をふまえ、LPF(y(t))の0~Tでの積分時間Tの定積分は下記の数式8のようになる。すなわち、実部遅延部107Rおよび虚部遅延部107Iから出力される信号は下記の数式8のように表される。

Figure 2022099547000009
Based on the above formula 7, the definite integral of the integration time T of LPF (y (t)) from 0 to T is as shown in the following formula 8. That is, the signals output from the real part delay part 107 R and the imaginary part delay part 107 I are expressed by the following mathematical formula 8.
Figure 2022099547000009

また、LPF(y(t))のT~2Tでの積分時間Tの定積分は下記の数式9のようになる。すなわち、実部積分部106Rおよび虚部積分部106Iから出力される信号は下記の数式9のように表される。

Figure 2022099547000010
Further, the definite integral of the integration time T of LPF (y (t)) from T to 2T is as shown in Equation 9 below. That is, the signals output from the real part integrating unit 106 R and the imaginary part integrating unit 106 I are expressed by the following mathematical formula 9.
Figure 2022099547000010

上記の数式8および数式9をふまえ、除算部108から出力される複素除算処理後の信号Ydは下記の数式10のように表される。

Figure 2022099547000011
Based on the above equations 8 and 9, the signal Y d after the complex division process output from the division unit 108 is expressed as the following equation 10.
Figure 2022099547000011

上記の数式10をふまえて上記の数式6は下記の数式11Aのようになるので、周波数誤差Δfは下記の数式11Bのようになる。

Figure 2022099547000012
Based on the above formula 10, the above formula 6 becomes the following formula 11A, so that the frequency error Δf becomes the following formula 11B.
Figure 2022099547000012

周波数誤差計算部110は、計算された位相回転角Zの値(上記の数式6参照)を用いて上記の数式11Bに従って周波数誤差Δfを算出して出力する。 The frequency error calculation unit 110 calculates and outputs the frequency error Δf according to the above equation 11B using the calculated value of the phase rotation angle Z (see the above equation 6).

制御電圧更新部111は、周波数誤差計算部110から出力される周波数誤差Δfを低減させ最小にして好ましくはゼロにするように、NCO部102を含むFPGA100の動作クロックの周波数の制御を介してNCO部102の発振周波数を制御するための、FPGA100に接続する発振回路200の発振器201によって生成される基準クロックの周波数を可変制御する制御電圧Vcを計算する。 The control voltage update unit 111 controls the frequency of the operating clock of the FPGA 100 including the NCO unit 102 so as to reduce the frequency error Δf output from the frequency error calculation unit 110 to the minimum and preferably to zero. A control voltage Vc for variably controlling the frequency of the reference clock generated by the oscillator 201 of the oscillation circuit 200 connected to the FPGA 100 for controlling the oscillation frequency of the unit 102 is calculated.

制御電圧更新部111は、具体的には、周波数誤差計算部110から出力される周波数誤差Δfの入力を受け、前記周波数誤差Δfと当該時点における(言い換えると、前回処理における)NCO部102の発振周波数や発振器201の制御電圧Vcとに基づいて、前記周波数誤差Δfを最小にするための、発振回路200の発振器201の制御電圧Vcを計算して出力する。 Specifically, the control voltage update unit 111 receives the input of the frequency error Δf output from the frequency error calculation unit 110, and oscillates the frequency error Δf and the NCO unit 102 at the present time point (in other words, in the previous processing). Based on the frequency and the control voltage Vc of the oscillator 201, the control voltage Vc of the oscillator 201 of the oscillation circuit 200 for minimizing the frequency error Δf is calculated and output.

なお、例えば、発振器201の制御電圧Vcの増減の程度と周波数誤差Δfの変動の程度との間の関係などのような、発振器201の制御電圧Vcの増減に対するNCO部102の発振周波数の変動や周波数誤差Δfの変動の感度(例えば、関数)が用いられて制御電圧Vcが計算されたり特定されたりするようにしてもよい。 It should be noted that, for example, the fluctuation of the oscillation frequency of the NCO unit 102 with respect to the increase / decrease of the control voltage Vc of the oscillator 201, such as the relationship between the degree of increase / decrease of the control voltage Vc of the oscillator 201 and the degree of fluctuation of the frequency error Δf. The sensitivity of the variation of the frequency error Δf (eg, a function) may be used to calculate or specify the control voltage Vc.

D/A変換器112(DAC:Digital to Analog Converter の略)は、FPGA100の外部に配設され、FPGA100内に構成される周波数同期回路1の制御電圧更新部111から出力される制御電圧Vcの入力を受け、デジタル信号である前記制御電圧Vcをアナログ信号へと変換して出力する。 The D / A converter 112 (DAC: Digital to Analog Converter) is arranged outside the FPGA 100 and has a control voltage Vc output from the control voltage updater 111 of the frequency synchronization circuit 1 configured in the FPGA 100. Upon receiving the input, the control voltage Vc, which is a digital signal, is converted into an analog signal and output.

発振回路200の発振器201は、D/A変換器112から出力される制御電圧Vc(尚、アナログ信号である)の入力を受け、前記制御電圧Vcに基づく周波数の基準クロックを生成してFPGA100へと供給する。 The oscillator 201 of the oscillation circuit 200 receives the input of the control voltage Vc (which is an analog signal) output from the D / A converter 112, generates a reference clock of the frequency based on the control voltage Vc, and sends it to the FPGA 100. And supply.

発振器201から供給される基準クロックによってFPGA100の動作クロックの周波数が制御され、これにより、FPGA100内に構成されるNCO部102の発振周波数が制御されて、基準周波数fとNCO部102の発振周波数との間の周波数誤差が低減して最小化され、好ましくはゼロになる。 The frequency of the operating clock of the FPGA 100 is controlled by the reference clock supplied from the oscillator 201, whereby the oscillation frequency of the NCO unit 102 configured in the FPGA 100 is controlled, and the reference frequency f and the oscillation frequency of the NCO unit 102 are used. The frequency error between is reduced and minimized, preferably zero.

実施の形態1に係る周波数同期回路1によれば、FPGA100内に構成される直交復調部103におけるデジタル直交復調処理の対象の信号の周波数(即ち、基準周波数f)とNCO部102の発振周波数との間の周波数誤差Δfに基づいてFPGA100の動作クロックが制御されるようにしているので、PLL制御用の集積回路を使用することなく周波数同期を行うことが可能となる。 According to the frequency synchronization circuit 1 according to the first embodiment, the frequency (that is, the reference frequency f) of the signal to be digitally orthogonally demodulated in the orthogonal demodizing unit 103 configured in the FPGA 100 and the oscillation frequency of the NCO unit 102. Since the operating clock of the FPGA 100 is controlled based on the frequency error Δf between the frequencies, frequency synchronization can be performed without using an integrated circuit for PLL control.

実施の形態1に係る周波数同期回路1によれば、また、周波数誤差計算部110によって周波数誤差Δfが随時算出されることにより、周波数誤差Δfが時々刻々どの程度発生しているのかを装置単体で調査することが可能となる。 According to the frequency synchronization circuit 1 according to the first embodiment, the frequency error Δf is calculated at any time by the frequency error calculation unit 110, so that the frequency error Δf is generated every moment by the device alone. It will be possible to investigate.

実施の形態1に係る周波数同期回路1によれば、さらに、周波数誤差Δfの検出に積分を用いるようにしているので、微分を用いる方式と比べて、瞬間的な変動の影響を平均化することができ、周波数誤差Δfを適切に検出することが可能となり、延いては周波数同期を一層高精度に行うことが可能となる。 According to the frequency synchronization circuit 1 according to the first embodiment, since the integral is used for the detection of the frequency error Δf, the influence of the instantaneous fluctuation is averaged as compared with the method using the derivative. Therefore, the frequency error Δf can be appropriately detected, and the frequency synchronization can be performed with higher accuracy.

(実施の形態2)
図2は、この発明の実施の形態2に係る周波数同期回路1の概略構成を示す機能ブロック図である。この実施の形態2におけるA/D変換器101,NCO部102,直交復調部103,第1の実部抽出部104Rおよび第1の虚部抽出部104I,ならびに実部LPF部105Rおよび虚部LPF部105Iは、上述の実施の形態1と同等の構成・処理であるので、同一符号を付することでその説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the frequency synchronization circuit 1 according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the A / D converter 101, the NCO unit 102, the orthogonal demodulation unit 103, the first real part extraction unit 104 R and the first imaginary part extraction unit 104 I , and the real part LPF unit 105 R and Since the imaginary portion LPF portion 105 I has the same configuration and processing as that of the first embodiment described above, the description thereof will be omitted by assigning the same reference numerals.

実施の形態2に係る周波数同期回路1は、FPGA100内に構成される、時間t1におけるデジタル直交復調処理後の実部および虚部を時間t2におけるデジタル直交復調処理後の実部および虚部で除して複素除算処理を行う除算部121と(但し、デジタル直交復調処理の対象の信号のサンプリング周期をΔtとすると、t2=t1+Δt)、複素除算処理後の実部と虚部とを用いて逆正接関数演算を行って位相回転角Zを計算するとともに位相回転角Zを用いて周波数誤差Δfを算出する周波数誤差計算部123と、を有する、ようにしている。 In the frequency synchronization circuit 1 according to the second embodiment, the real part and the imaginary part after the digital quadrature demodulation process at time t 1 and the real part and the imaginary part after the digital quadrature demodulation process at time t 2 are configured in the FPGA 100. The division unit 121 that performs the complex division process by dividing by (however, if the sampling period of the signal to be digitally orthogonally demodulated is Δt, t 2 = t 1 + Δt), the real part and the imaginary part after the complex division process. It has a frequency error calculation unit 123 that calculates the phase rotation angle Z by performing an inverse tangential function calculation using the above and also calculates the frequency error Δf using the phase rotation angle Z.

除算部121は、実部LPF部105Rおよび虚部LPF部105Iの各々から出力される信号LPF(y(t))(上記の数式5参照)の入力を受け、前記信号LPF(y(t))について、時間(サンプリング時刻)t=「t1」におけるLPF(y(t1))を、時間(サンプリング時刻)t=「t2」におけるLPF(y(t2))で除して複素除算処理を施して、複素除算処理後の信号Ydを出力する。なお、A/D変換器101におけるサンプリング周期をΔt〔秒〕とすると「t2=t1+Δt」であり、A/D変換器101におけるサンプリング周波数をfs〔Hz〕とすると「Δt=1/fs」である。 The division unit 121 receives the input of the signal LPF (y (t)) (see the above equation 5) output from each of the real part LPF unit 105 R and the imaginary part LPF unit 105 I , and receives the signal LPF (y (y (y)). For t)), the LPF (y (t 1 )) at time (sampling time) t = “t 1 ” is divided by the LPF (y (t 2 )) at time (sampling time) t = “t 2 ”. The complex division process is performed, and the signal Y d after the complex division process is output. If the sampling period in the A / D converter 101 is Δt [sec], it is “t 2 = t 1 + Δt”, and if the sampling frequency in the A / D converter 101 is fs [Hz], “Δt = 1 /”. fs ".

第2の実部抽出部122Rは、除算部121による複素除算処理後の信号Ydから実部Re(Yd)を抽出して出力する。また、第2の虚部抽出部122Iは、除算部121による複素除算処理後の信号Ydから虚部Im(Yd)を抽出して出力する。 The second real part extraction unit 122 R extracts the real part Re (Y d ) from the signal Y d after the complex division process by the division unit 121 and outputs it. Further, the second imaginary part extraction unit 122 I extracts and outputs the imaginary part Im (Y d ) from the signal Y d after the complex division process by the division unit 121.

周波数誤差計算部123は、第2の実部抽出部122Rから出力される複素除算処理後の信号Ydのうちの実部Re(Yd)と、第2の虚部抽出部122Iから出力される複素除算処理後の信号Ydのうちの虚部Im(Yd)とを用いて、下記の数式12に示すように逆正接関数(即ち、tan-1)演算を行うことによって位相回転角Zの値を計算する。

Figure 2022099547000013
The frequency error calculation unit 123 is derived from the real part Re (Y d ) of the signal Y d after the complex division process output from the second real part extraction unit 122 R and the second imaginary part extraction unit 122 I. Phase by performing an inverse tangent function (that is, tan -1 ) operation as shown in Equation 12 below using the imaginary part Im (Y d ) of the output signal Y d after complex division processing. Calculate the value of the rotation angle Z.
Figure 2022099547000013

ここで、実部LPF部105Rや虚部LPF部105Iから出力される信号LPF(y(t))(上記の数式5参照)について、時間(サンプリング時刻)t=「t1」におけるLPF(y(t1))は下記の数式13Aのように表され、時間(サンプリング時刻)t=「t2」におけるLPF(y(t2))は下記の数式13Bのように表される。

Figure 2022099547000014
Here, with respect to the signal LPF (y (t)) (see the above equation 5) output from the real part LPF part 105 R and the imaginary part LPF part 105 I , the LPF at the time (sampling time) t = “t 1 ”. (y (t 1 )) is expressed by the following formula 13A, and the LPF (y (t 2 )) at the time (sampling time) t = "t 2 " is expressed by the following formula 13B.
Figure 2022099547000014

上記の数式13をふまえ、除算部121から出力される複素除算処理後の信号Ydは下記の数式14のように表される。

Figure 2022099547000015
Based on the above formula 13, the signal Y d after the complex division process output from the division unit 121 is expressed as the following formula 14.
Figure 2022099547000015

上記の数式14をふまえて上記の数式12は下記の数式15Aのようになるので、周波数誤差Δfは下記の数式15Bのようになる。

Figure 2022099547000016
Based on the above formula 14, the above formula 12 becomes the following formula 15A, so that the frequency error Δf becomes the following formula 15B.
Figure 2022099547000016

なお、数式15における「t2-t1」は、複素除算処理後の信号Yd(上記の数式14参照)を計算する際に用いた時間(サンプリング時刻)tの差であり、具体的にはA/D変換器101におけるサンプリング周期〔秒〕である。すなわち、A/D変換器101におけるサンプリング周期をΔt〔秒〕とすると「t2-t1=Δt」である。 In addition, "t 2 -t 1 " in the formula 15 is a difference in time (sampling time) t used when calculating the signal Y d (see the above formula 14) after the complex division process, and specifically. Is the sampling period [seconds] in the A / D converter 101. That is, assuming that the sampling period in the A / D converter 101 is Δt [seconds], “t 2 −t 1 = Δt”.

周波数誤差計算部123は、計算された位相回転角Zの値(上記の数式12参照)を用いて上記の数式15Bに従って周波数誤差Δfを算出して出力する。 The frequency error calculation unit 123 calculates and outputs the frequency error Δf according to the above equation 15B using the calculated value of the phase rotation angle Z (see the above equation 12).

制御電圧更新部111以降の構成・処理は、上述の実施の形態1と同等の構成・処理であるので、同一符号を付することでその説明を省略する。 Since the configuration / processing of the control voltage updating unit 111 and subsequent units is the same configuration / processing as that of the first embodiment described above, the description thereof will be omitted by assigning the same reference numerals.

実施の形態2に係る周波数同期回路1によれば、FPGA100内に構成される直交復調部103におけるデジタル直交復調処理の対象の信号の周波数(即ち、基準周波数f)とNCO部102の発振周波数との間の周波数誤差Δfに基づいてFPGA100の動作クロックが制御されるようにしているので、PLL制御用の集積回路を使用することなく周波数同期を行うことが可能となる。 According to the frequency synchronization circuit 1 according to the second embodiment, the frequency (that is, the reference frequency f) of the signal to be digitally orthogonally demodulated in the orthogonal demodating unit 103 configured in the FPGA 100 and the oscillation frequency of the NCO unit 102. Since the operating clock of the FPGA 100 is controlled based on the frequency error Δf between the frequencies, frequency synchronization can be performed without using an integrated circuit for PLL control.

実施の形態2に係る周波数同期回路1によれば、また、周波数誤差計算部110によって周波数誤差Δfが随時算出されることにより、周波数誤差Δfが時々刻々どの程度発生しているのかを装置単体で調査することが可能となる。 According to the frequency synchronization circuit 1 according to the second embodiment, the frequency error Δf is calculated at any time by the frequency error calculation unit 110, so that the frequency error Δf is generated every moment by the device alone. It will be possible to investigate.

(実施の形態3)
図3は、この発明の実施の形態3に係る周波数同期回路1の概略構成を示す機能ブロック図である。この実施の形態3におけるA/D変換器101,NCO部102,直交復調部103,第1の実部抽出部104Rおよび第1の虚部抽出部104I,ならびに実部LPF部105Rおよび虚部LPF部105Iは、上述の実施の形態1と同等の構成・処理であるので、同一符号を付することでその説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the frequency synchronization circuit 1 according to the third embodiment of the present invention. The A / D converter 101, the NCO unit 102, the orthogonal demodulation unit 103, the first real part extraction unit 104 R and the first imaginary part extraction unit 104 I , and the real part LPF unit 105 R in the third embodiment. Since the imaginary portion LPF portion 105 I has the same configuration and processing as that of the first embodiment described above, the description thereof will be omitted by assigning the same reference numerals.

実施の形態3に係る周波数同期回路1は、FPGA100内に構成される、デジタル直交復調処理後の実部と虚部とを用いて逆正接関数演算を行う逆正接演算部131と、逆正接関数演算の結果についての-T~0の積分時間Tの積分結果から逆正接関数演算の結果についての0~Tの積分時間Tの積分結果を減算して積分差分Δ∫yatan(t)を計算する積分演算部132と、積分差分Δ∫yatan(t)を用いて周波数誤差Δfを算出する周波数誤差計算部133と、を有する、ようにしている。 The frequency synchronization circuit 1 according to the third embodiment has an inverse tangential function unit 131 that performs an inverse tangential function calculation using a real part and an imaginary part after digital orthogonal demodulation processing, and an inverse tangential function. Integral difference Δ∫y atan (t) is calculated by subtracting the integral result of the integral time T of 0 to T for the result of the inverse tangential function operation from the integral result of the integral time T of −T to 0 for the result of the operation. It has an integral calculation unit 132 to be performed, and a frequency error calculation unit 133 to calculate the frequency error Δf using the integral difference Δ∫y atan (t).

逆正接演算部131は、実部LPF部105Rから出力される信号LPF(y(t))(上記の数式5参照)のうちの実部Re(LPF(y(t)))と、虚部LPF部105Iから出力される信号LPF(y(t))(上記の数式5参照)のうちの虚部Im(LPF(y(t)))とを用いて、下記の数式16に示すように逆正接関数(即ち、tan-1)演算を行うことによってyatan(t)の値を計算して出力する。

Figure 2022099547000017
The inverse tangent calculation unit 131 includes the real part Re (LPF (y (t))) of the signal LPF (y (t)) (see the above equation 5) output from the real part LPF unit 105 R and the imaginary part. It is shown in the following formula 16 using the imaginary part Im (LPF (y (t))) of the signal LPF (y (t)) (see the above formula 5) output from the part LPF part 105 I. By performing the inverse trigonometric function (that is, tan -1 ) operation as described above, the value of yatan (t) is calculated and output.
Figure 2022099547000017

積分演算部132は、逆正接演算部131から出力される逆正接関数演算結果のyatan(t)の値の入力を受け、前記yatan(t)の値について、積分時間T〔秒〕の積分を行って(言い換えると、積分時間T〔秒〕にわたって積算して)T秒ごとに積分処理の結果を保持する。積分時間Tは、特定の時間長さに限定されるものではなく、例えば0.50~0.85〔秒〕程度の範囲のうちのいずれかの時間長さに設定されることが考えられる。 The integration calculation unit 132 receives the input of the value of yatan (t) of the inverse trigonometric function calculation result output from the inverse tangent calculation unit 131, and the integration time T [seconds] is applied to the value of yatan (t). Integrate is performed (in other words, integrated over the integration time T [seconds]), and the result of the integration process is retained every T seconds. The integration time T is not limited to a specific time length, and may be set to any time length in the range of, for example, about 0.50 to 0.85 [seconds].

そして、積分演算部132は、逆正接関数演算結果のyatan(t)の値の-T~0の積分時間Tの積分結果(積算結果)から逆正接関数演算結果のyatan(t)の値の0~Tの積分時間Tの積分結果(積算結果)を減算して、減算結果を積分差分Δ∫yatan(t)として出力する。すなわち、積分演算部132は、積分時間T〔秒〕にわたるyatan(t)の値の積分結果(積算結果)を、連続する2つの積分期間で減算して、積分差分Δ∫yatan(t)として出力する。 Then, the integral calculation unit 132 determines from the integration result (integration result) of the integration time T of −T to 0 of the value of yatan (t) of the inverse tangential function calculation result to the yatan (t) of the inverse tangential function calculation result. The integration result (integration result) of the integration time T of the value 0 to T is subtracted, and the subtraction result is output as the integration difference Δ∫y atan (t). That is, the integration calculation unit 132 subtracts the integration result (integration result) of the value of yatan (t) over the integration time T [seconds] in two consecutive integration periods, and the integration difference Δ∫y atan ( t). ) Is output.

ここで、上記の数式5もふまえ、上記の数式16における実部Re(LPF(y(t)))は下記の数式17Aのように表され、虚部Im(LPF(y(t)))は下記の数式17Bのように表される。

Figure 2022099547000018
Here, based on the above formula 5, the real part Re (LPF (y (t))) in the above formula 16 is expressed as the following formula 17A, and the imaginary part Im (LPF (y (t))). Is expressed as the following formula 17B.
Figure 2022099547000018

上記の数式17をふまえ、上記の数式16は下記の数式18のようになる。

Figure 2022099547000019
Based on the above formula 17, the above formula 16 becomes the following formula 18.
Figure 2022099547000019

上記の数式18の不定積分は下記の数式19ようになる。

Figure 2022099547000020
The indefinite integral of the above formula 18 becomes the following formula 19.
Figure 2022099547000020

上記の数式19をふまえ、yatan(t)の-T~0での積分時間Tの定積分からyatan(t)の0~Tでの積分時間Tの定積分を減算した結果は下記の数式20ようになる。

Figure 2022099547000021
Based on the above equation 19, the result of subtracting the definite integral of the integration time T from 0 to T of y atan (t) from the definite integral of the integration time T at −T to 0 of yatan (t) is as follows. Equation 20 becomes.
Figure 2022099547000021

上記の数式20をふまえると、積分演算部132から出力される積分差分Δ∫yatan(t)は上記の数式20のように表されるので、「Δ∫yatan(t)=2πΔfT2」が成り立つ。したがって、周波数誤差Δfは「Δf=Δ∫yatan(t)/2πT2」となる。 Based on the above formula 20, the integral difference Δ∫y atan (t) output from the integral calculation unit 132 is expressed as the above formula 20, so “Δ∫y atan (t) = 2πΔfT 2 ”. Is true. Therefore, the frequency error Δf is “Δf = Δ∫y atan (t) / 2πT 2 ”.

上記を踏まえ、周波数誤差計算部133は、積分演算部132から出力される積分差分Δ∫yatan(t)の値の入力を受け、前記積分差分Δ∫yatan(t)の値を用いて「Δf=Δ∫yatan(t)/2πT2」に従って周波数誤差Δfを算出して出力する。 Based on the above, the frequency error calculation unit 133 receives the input of the value of the integral difference Δ∫y atan (t) output from the integral calculation unit 132, and uses the value of the integral difference Δ∫ y atan (t). The frequency error Δf is calculated and output according to “Δf = Δ∫y atan (t) / 2πT 2 ”.

制御電圧更新部111以降の構成・処理は、上述の実施の形態1と同等の構成・処理であるので、同一符号を付することでその説明を省略する。 Since the configuration / processing of the control voltage updating unit 111 and subsequent units is the same configuration / processing as that of the first embodiment described above, the description thereof will be omitted by assigning the same reference numerals.

実施の形態3に係る周波数同期回路1によれば、FPGA100内に構成される直交復調部103におけるデジタル直交復調処理の対象の信号の周波数(即ち、基準周波数f)とNCO部102の発振周波数との間の周波数誤差Δfに基づいてFPGA100の動作クロックが制御されるようにしているので、PLL制御用の集積回路を使用することなく周波数同期を行うことが可能となる。 According to the frequency synchronization circuit 1 according to the third embodiment, the frequency (that is, the reference frequency f) of the signal to be digitally orthogonally demodulated in the orthogonal demodating unit 103 configured in the FPGA 100 and the oscillation frequency of the NCO unit 102. Since the operating clock of the FPGA 100 is controlled based on the frequency error Δf between the frequencies, frequency synchronization can be performed without using an integrated circuit for PLL control.

実施の形態3に係る周波数同期回路1によれば、また、周波数誤差計算部110によって周波数誤差Δfが随時算出されることにより、周波数誤差Δfが時々刻々どの程度発生しているのかを装置単体で調査することが可能となる。 According to the frequency synchronization circuit 1 according to the third embodiment, the frequency error Δf is calculated at any time by the frequency error calculation unit 110, so that the frequency error Δf is generated every moment by the device alone. It will be possible to investigate.

実施の形態3に係る周波数同期回路1によれば、さらに、周波数誤差Δfの検出に積分を用いるようにしているので、微分を用いる方式と比べて、瞬間的な変動の影響を平均化することができ、周波数誤差Δfを適切に検出することが可能となり、延いては周波数同期を一層高精度に行うことが可能となる。 According to the frequency synchronization circuit 1 according to the third embodiment, since the integral is used for the detection of the frequency error Δf, the influence of the instantaneous fluctuation is averaged as compared with the method using the derivative. Therefore, the frequency error Δf can be appropriately detected, and the frequency synchronization can be performed with higher accuracy.

(実施の形態4)
図4は、この発明の実施の形態4に係る周波数同期回路1の概略構成を示す機能ブロック図である。この実施の形態4におけるA/D変換器101,NCO部102,直交復調部103,第1の実部抽出部104Rおよび第1の虚部抽出部104I,ならびに実部LPF部105Rおよび虚部LPF部105Iは、上述の実施の形態1と同等の構成・処理であるので、同一符号を付することでその説明を省略する。
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the frequency synchronization circuit 1 according to the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, the A / D converter 101, the NCO unit 102, the orthogonal demodulation unit 103, the first real part extraction unit 104 R and the first imaginary part extraction unit 104 I , and the real part LPF unit 105 R and Since the imaginary portion LPF portion 105 I has the same configuration and processing as that of the first embodiment described above, the description thereof will be omitted by assigning the same reference numerals.

実施の形態4に係る周波数同期回路1は、FPGA100内に構成される、デジタル直交復調処理後の実部と虚部とを用いて逆正接関数演算を行う逆正接演算部141と、時間t2における逆正接関数演算の結果から時間t1における逆正接関数演算の結果を減算して時間差分Δyatan(t)を計算する微分演算部142と(但し、デジタル直交復調処理の対象の信号のサンプリング周期をΔtとすると、t2=t1+Δt)、時間差分Δyatan(t)を用いて周波数誤差Δfを算出する周波数誤差計算部143と、を有する、ようにしている。 The frequency synchronization circuit 1 according to the fourth embodiment includes an inverse tangential calculation unit 141 that performs an inverse tangential function calculation using a real part and an imaginary part after digital orthogonal demodulation processing, which are configured in the FPGA 100, and a time t 2 . The differential calculation unit 142 that calculates the time difference Δy atan (t) by subtracting the result of the inverse tangential function operation at time t 1 from the result of the inverse tangential function operation in Assuming that the period is Δt, it has t 2 = t 1 + Δt) and a frequency error calculation unit 143 that calculates the frequency error Δf using the time difference Δy atan (t).

逆正接演算部141は、実部LPF部105Rから出力される信号LPF(y(t))(上記の数式5参照)のうちの実部Re(LPF(y(t)))と、虚部LPF部105Iから出力される信号LPF(y(t))(上記の数式5参照)のうちの虚部Im(LPF(y(t)))とを用いて、下記の数式21に示すように逆正接関数(即ち、tan-1)演算を行うことによってyatan(t)の値を計算して出力する。

Figure 2022099547000022
The inverse tangent calculation unit 141 includes the real part Re (LPF (y (t))) of the signal LPF (y (t)) (see the above equation 5) output from the real part LPF unit 105 R and the imaginary part. It is shown in the following formula 21 using the imaginary part Im (LPF (y (t))) of the signal LPF (y (t)) (see the above formula 5) output from the part LPF part 105 I. By performing the inverse trigonometric function (that is, tan -1 ) operation as described above, the value of yatan (t) is calculated and output.
Figure 2022099547000022

微分演算部142は、逆正接演算部141から出力される逆正接関数演算結果のyatan(t)の値の入力を受け、前記yatan(t)の値について、時間(サンプリング時刻)t=「t1」におけるyatan(t1)の値と時間(サンプリング時刻)t=「t2」におけるyatan(t2)の値とを保持する。なお、A/D変換器101におけるサンプリング周期をΔt〔秒〕とすると「t2=t1+Δt」であり、A/D変換器101におけるサンプリング周波数をfs〔Hz〕とすると「Δt=1/fs」である。 The differential calculation unit 142 receives the input of the value of yatan (t) of the inverse trigonometric function calculation result output from the inverse tangent calculation unit 141, and the time (sampling time) t = for the value of yatan (t). The value of yatan (t 1 ) at "t 1 " and the value of yatan (t 2 ) at time (sampling time) t = "t 2 " are retained. If the sampling period in the A / D converter 101 is Δt [sec], it is “t 2 = t 1 + Δt”, and if the sampling frequency in the A / D converter 101 is fs [Hz], “Δt = 1 /”. fs ".

そして、微分演算部142は、時間(サンプリング時刻)t=「t2」における逆正接関数演算結果のyatan(t2)の値から時間(サンプリング時刻)t=「t1」における逆正接関数演算結果のyatan(t1)の値を減算して、減算結果を時間差分Δyatan(t2)として出力する。すなわち、微分演算部142は、逆正接演算部141から出力される逆正接関数演算結果のyatan(t)の値を、連続する2つのサンプリング時刻で減算して、時間差分Δyatan(t)として出力する。 Then, the differential calculation unit 142 has an inverse trigonometric function at time (sampling time) t = "t 1 " from the value of yatan (t 2 ) of the inverse trigonometric function calculation result at time (sampling time) t = "t 2 ". The value of yatan (t 1 ) of the calculation result is subtracted, and the subtraction result is output as the time difference Δy atan (t 2 ). That is, the differential calculation unit 142 subtracts the value of yatan (t) of the inverse tangent function calculation result output from the inverse tangent calculation unit 141 at two consecutive sampling times, and the time difference Δy atan ( t). Is output as.

ここで、上記の数式5もふまえ、上記の数式21における実部Re(LPF(y(t)))は下記の数式22Aのように表され、虚部Im(LPF(y(t)))は下記の数式22Bのように表される。

Figure 2022099547000023
Here, based on the above formula 5, the real part Re (LPF (y (t))) in the above formula 21 is expressed as the following formula 22A, and the imaginary part Im (LPF (y (t))). Is expressed as the following formula 22B.
Figure 2022099547000023

上記の数式22をふまえ、上記の数式21は下記の数式23のようになる。

Figure 2022099547000024
Based on the above formula 22, the above formula 21 becomes the following formula 23.
Figure 2022099547000024

上記の数式23を時間tで微分すると下記の数式24のようになる。

Figure 2022099547000025
When the above formula 23 is differentiated with respect to time t, the following formula 24 is obtained.
Figure 2022099547000025

上記の数式24をふまえると、微分演算部142から出力される時間差分Δyatan(t)は上記の数式24のように表されるので、「Δyatan(t)=-2πΔf」が成り立つ。したがって、周波数誤差Δfは「Δf=-Δyatan(t)/2π」となる。 Based on the above equation 24, the time difference Δy atan (t) output from the differential calculation unit 142 is expressed as in the above equation 24, so that “Δy atan (t) = -2πΔf” holds. Therefore, the frequency error Δf is “Δf = −Δy atan (t) / 2π”.

上記を踏まえ、周波数誤差計算部143は、微分演算部142から出力される時間差分Δyatan(t)の値の入力を受け、前記時間差分Δyatan(t)の値を用いて「Δf=-Δyatan(t)/2π」に従って周波数誤差Δfを算出して出力する。 Based on the above, the frequency error calculation unit 143 receives the input of the value of the time difference Δy atan (t) output from the differential calculation unit 142, and uses the value of the time difference Δy atan (t) to “Δf = −”. The frequency error Δf is calculated and output according to “Δy atan (t) / 2π”.

制御電圧更新部111以降の構成・処理は、上述の実施の形態1と同等の構成・処理であるので、同一符号を付することでその説明を省略する。 Since the configuration / processing of the control voltage updating unit 111 and subsequent units is the same configuration / processing as that of the first embodiment described above, the description thereof will be omitted by assigning the same reference numerals.

実施の形態4に係る周波数同期回路1によれば、FPGA100内に構成される直交復調部103におけるデジタル直交復調処理の対象の信号の周波数(即ち、基準周波数f)とNCO部102の発振周波数との間の周波数誤差Δfに基づいてFPGA100の動作クロックが制御されるようにしているので、PLL制御用の集積回路を使用することなく周波数同期を行うことが可能となる。 According to the frequency synchronization circuit 1 according to the fourth embodiment, the frequency (that is, the reference frequency f) of the signal to be digitally orthogonally demodulated in the orthogonal demodizing unit 103 configured in the FPGA 100 and the oscillation frequency of the NCO unit 102. Since the operating clock of the FPGA 100 is controlled based on the frequency error Δf between the frequencies, frequency synchronization can be performed without using an integrated circuit for PLL control.

実施の形態4に係る周波数同期回路1によれば、また、周波数誤差計算部110によって周波数誤差Δfが随時算出されることにより、周波数誤差Δfが時々刻々どの程度発生しているのかを装置単体で調査することが可能となる。 According to the frequency synchronization circuit 1 according to the fourth embodiment, the frequency error Δf is calculated at any time by the frequency error calculation unit 110, so that the frequency error Δf is generated every moment by the device alone. It will be possible to investigate.

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration is not limited to the above-described embodiment, and even if there is a design change or the like within a range that does not deviate from the gist of the present invention. Included in the invention.

具体的には、上記の実施の形態では図1乃至図4に示す具体的な回路構成によってこの発明が実現されるようにしているが、この発明を実現するための具体的な回路構成は図1乃至図4に示す態様に限定されるものではなく、他の具体的な回路構成によってこの発明が実現されるようにしてもよい。 Specifically, in the above-described embodiment, the present invention is realized by the specific circuit configurations shown in FIGS. 1 to 4, but the specific circuit configuration for realizing the present invention is shown in the figure. The invention is not limited to the embodiments shown in FIGS. 1 to 4, and the present invention may be realized by other specific circuit configurations.

1 周波数同期回路
100 FPGA
101 A/D変換器
102 NCO部
103 直交復調部
104R 第1の実部抽出部
104I 第1の虚部抽出部
105R 実部LPF部
105I 虚部LPF部
106R 実部積分部
106I 虚部積分部
107R 実部遅延部
107I 虚部遅延部
108 除算部
109R 第2の実部抽出部
109I 第2の虚部抽出部
110 周波数誤差計算部
111 制御電圧更新部
112 D/A変換器
121 除算部(実施の形態2)
122R 第2の実部抽出部(実施の形態2)
122I 第2の虚部抽出部(実施の形態2)
123 周波数誤差計算部(実施の形態2)
131 逆正接演算部(実施の形態3)
132 積分演算部
133 周波数誤差計算部(実施の形態3)
141 逆正接演算部(実施の形態4)
142 微分演算部
143 周波数誤差計算部(実施の形態4)
200 発振回路
201 発振器
1 Frequency synchronization circuit 100 FPGA
101 A / D converter 102 NCO part 103 Orthogonal demodulation part 104 R First real part extraction part 104 I First imaginary part extraction part 105 R Real part LPF part 105 I Imaginary part LPF part 106 R Real part integration part 106 I imaginary part integration part 107 R real part delay part 107 I imaginary part delay part 108 division part 109 R second real part extraction part 109 I second imaginary part extraction part 110 frequency error calculation part 111 control voltage update part 112 D / A converter 121 Divider (Embodiment 2)
122 R Second real part extraction part (Embodiment 2)
122 I Second imaginary part extraction part (Embodiment 2)
123 Frequency error calculation unit (Embodiment 2)
131 Inverse tangent calculation unit (Embodiment 3)
132 Integral calculation unit 133 Frequency error calculation unit (Embodiment 3)
141 Inverse tangent calculation unit (Embodiment 4)
142 Differentiation calculation unit 143 Frequency error calculation unit (Embodiment 4)
200 Oscillator 201 Oscillator 201

Claims (6)

FPGA内に構成される、
デジタル直交復調処理を行う直交復調部と、
前記デジタル直交復調処理で使用する発振信号を前記直交復調部へと供給するNCO部と、を有し、
前記デジタル直交復調処理の対象の信号の周波数と、前記NCO部の発振周波数との間の周波数誤差を検出し、
前記周波数誤差に基づいて前記FPGAの動作クロックが制御される、
ことを特徴とする周波数同期回路。
Constructed in FPGA,
An orthogonal demodulation unit that performs digital orthogonal demodulation processing,
It has an NCO unit that supplies an oscillation signal used in the digital orthogonal demodulation process to the orthogonal demodulation unit.
The frequency error between the frequency of the signal to be digitally orthogonal demodulated and the oscillation frequency of the NCO unit is detected.
The operating clock of the FPGA is controlled based on the frequency error.
A frequency synchronization circuit characterized by that.
前記FPGA内に構成される、
前記デジタル直交復調処理後の実部と虚部とのそれぞれについての0~Tの積分時間Tの積分結果を前記デジタル直交復調処理後の実部と虚部とのそれぞれについてのT~2Tの積分時間Tの積分結果で除して複素除算処理を行う除算部と、
前記複素除算処理後の実部と虚部とを用いて逆正接関数演算を行って位相回転角を計算するとともに前記位相回転角を用いて前記周波数誤差を算出する周波数誤差計算部と、を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の周波数同期回路。
It is configured in the FPGA.
The integration result of the integration time T of 0 to T for each of the real part and the imaginary part after the digital orthogonal demographic processing is integrated with T to 2T for each of the real part and the imaginary part after the digital orthogonal demographic processing. A division unit that performs complex division processing by dividing by the integration result of time T,
It has a frequency error calculation unit that calculates the phase rotation angle by performing an inverse trigonometric function operation using the real part and the imaginary part after the complex division process and calculates the frequency error using the phase rotation angle. ,
The frequency synchronization circuit according to claim 1.
前記FPGA内に構成される、
時間t1における前記デジタル直交復調処理後の実部および虚部を時間t2における前記デジタル直交復調処理後の実部および虚部で除して複素除算処理を行う除算部と(但し、前記デジタル直交復調処理の対象の信号のサンプリング周期をΔtとすると、t2=t1+Δt)、
前記複素除算処理後の実部と虚部とを用いて逆正接関数演算を行って位相回転角を計算するとともに前記位相回転角を用いて前記周波数誤差を算出する周波数誤差計算部と、を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の周波数同期回路。
It is configured in the FPGA.
A division unit that performs complex division processing by dividing the real part and the imaginary part after the digital orthogonal demodulation process at time t 1 by the real part and the imaginary part after the digital orthogonal demodulation process at time t 2 (provided, the digital). Assuming that the sampling period of the signal to be orthogonal demodulated is Δt, t 2 = t 1 + Δt),
It has a frequency error calculation unit that calculates the phase rotation angle by performing an inverse trigonometric function operation using the real part and the imaginary part after the complex division process and calculates the frequency error using the phase rotation angle. ,
The frequency synchronization circuit according to claim 1.
前記FPGA内に構成される、
前記デジタル直交復調処理後の実部と虚部とを用いて逆正接関数演算を行う逆正接演算部と、
前記逆正接関数演算の結果についての-T~0の積分時間Tの積分結果から前記逆正接関数演算の結果についての0~Tの積分時間Tの積分結果を減算して積分差分を計算する積分演算部と、
前記積分差分を用いて前記周波数誤差を算出する周波数誤差計算部と、を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の周波数同期回路。
It is configured in the FPGA.
An inverse tangent calculation unit that performs an inverse tangent function operation using the real part and the imaginary part after the digital orthogonal demodulation process,
Integral for calculating the integral difference by subtracting the integral result of the integral time T of 0 to T for the result of the inverse tangential function operation from the integral result of the integral time T of −T to 0 for the result of the inverse tangential function operation. The arithmetic unit and
It has a frequency error calculation unit for calculating the frequency error using the integral difference.
The frequency synchronization circuit according to claim 1.
前記FPGA内に構成される、
前記デジタル直交復調処理後の実部と虚部とを用いて逆正接関数演算を行う逆正接演算部と、
時間t2における前記逆正接関数演算の結果から時間t1における前記逆正接関数演算の結果を減算して時間差分を計算する微分演算部と(但し、前記デジタル直交復調処理の対象の信号のサンプリング周期をΔtとすると、t2=t1+Δt)、
前記時間差分を用いて前記周波数誤差を算出する周波数誤差計算部と、を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の周波数同期回路。
It is configured in the FPGA.
An inverse tangent calculation unit that performs an inverse tangent function operation using the real part and the imaginary part after the digital orthogonal demodulation process,
A differential calculation unit that calculates the time difference by subtracting the result of the inverse tangential function operation at time t 1 from the result of the inverse tangential function operation at time t 2 (however, sampling of the signal to be processed by the digital orthogonal demodulation process). Assuming that the period is Δt, t 2 = t 1 + Δt),
It has a frequency error calculation unit for calculating the frequency error using the time difference.
The frequency synchronization circuit according to claim 1.
前記デジタル直交復調処理の対象の信号の前記周波数が音声周波数帯域である、
ことを特徴とする請求項1から5のうちのいずれか1項に記載の周波数同期回路。
The frequency of the signal to be subjected to the digital orthogonal demodulation process is the voice frequency band.
The frequency synchronization circuit according to any one of claims 1 to 5, wherein the frequency synchronization circuit is characterized in that.
JP2020213362A 2020-12-23 2020-12-23 Frequency synchronization circuit Pending JP2022099547A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020213362A JP2022099547A (en) 2020-12-23 2020-12-23 Frequency synchronization circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020213362A JP2022099547A (en) 2020-12-23 2020-12-23 Frequency synchronization circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022099547A true JP2022099547A (en) 2022-07-05

Family

ID=82269679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020213362A Pending JP2022099547A (en) 2020-12-23 2020-12-23 Frequency synchronization circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022099547A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101299332B1 (en) Receiver for fsk radio frequency signals with high sensitivity demodulator and method for activating the same
US9281989B2 (en) Compensation apparatus, signal generator and wireless communication equipment
JP2004531168A (en) Method and system for compensating for carrier frequency offset
US8258826B2 (en) Automatic frequency control circuit
JPH09298460A (en) Digital pll circuit and starting method therefor
EP2645660A1 (en) Pll circuit
US6191649B1 (en) Quadrature demodulator and method for quadrature demodulation
EP0373405B1 (en) Automatic frequency control in the presence of data
JP2018037798A (en) Radio communication device and integrated circuit
US20100273439A1 (en) Radio communication apparatus and dc offset adjustment method
JP2022099547A (en) Frequency synchronization circuit
JPH0974431A (en) Carrier phase synchronization circuit
JP2021168508A (en) Receiver and reception method
EP3544194B1 (en) Receiver, reception method for receiving fsk signals
JP3693963B2 (en) Digital demodulation circuit
JP2005304007A (en) Phase modulation apparatus, polar modulation transmission apparatus, radio transmission apparatus and radio communication apparatus
JP3595478B2 (en) Frequency deviation detector and frequency deviation detection method
JP3801727B2 (en) Automatic frequency control circuit
WO2004075501A1 (en) Improvements relating to frequency estimation
JP2019165385A (en) Receiver and reception method
JP3665285B2 (en) Frequency deviation detection method and frequency deviation detector
JP2001036386A (en) Frequency control circuit
JP2000295304A (en) Demodulator
JP2004349789A (en) Frequency converter and frequency converting method
JPH1056489A (en) Digital modulation signal demodulator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231220

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240918

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20241001