JP2001326698A - Ask変調回路 - Google Patents

Ask変調回路

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JP2001326698A
JP2001326698A JP2000146486A JP2000146486A JP2001326698A JP 2001326698 A JP2001326698 A JP 2001326698A JP 2000146486 A JP2000146486 A JP 2000146486A JP 2000146486 A JP2000146486 A JP 2000146486A JP 2001326698 A JP2001326698 A JP 2001326698A
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transistor
ask modulation
resistance
gain
circuit
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JP2000146486A
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Inventor
Giichi Mori
森  義一
Yoshitaka Ikeuchi
良隆 池内
Motoki Sakai
基樹 酒井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一の基準電源のみの簡易な回路構成によ
り、安定した高精度な変調特性を実現する。 【解決手段】 トランジスタQ3のベースに印加された
信号発生器10の搬送波は、負荷抵抗12と第1のエミ
ッタ抵抗13aおよび第2のエミッタ抵抗13bとの比
による利得倍される。トランジスタQ3のエミッタ抵抗
値は、入力端子14aのASK変調データに応じたFE
TQ4のオンで第1のエミッタ抵抗13aと第2のエミ
ッタ抵抗13bの並列接続、FETQ4のオフで第1の
エミッタ抵抗13aとなる。エミッタ抵抗により直流的
な利得も切り替わりASK変調信号は振幅だけでなく直
流成分も変化するが、低周波阻止用コンデンサ15で低
周波成分が除去され出力端子16の搬送波には2値AS
K変調された上下対称の波形が現れる。単一基準電源の
トランジスタ回路の利得をASK変調データに応じて切
り替え変調精度を管理できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、振幅変調回路に関
し、特にデータ通信機器の出力回路に用いられるASK
(amplitude shift keying)変調回路に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、ASK変調回路は、有線,無線共
にデータ通信機器の拡大が進む中で,OA機器,情報関
連機器において広く利用されている。
【0003】以下、従来のASK変調回路について説明
する。図6は従来のASK変調回路の構成を示すもので
ある。図6において、10は搬送波(キャリア)の信号
発生器、Q1及びQ2からなる回路はインバータ(ある
いはバッファ)、16はASK変調信号の出力端子であ
る。20aは直流電圧Vdd1を発生する第1基準電源
で、20bは直流電圧Vdd2を発生する第2基準電源
である。21a,21bは、トランスファーゲートなど
のスイッチで、インバータ23により入力端子14fか
ら入力されるASK変調データのハイ,ローに応じて、
交互にオン,オフする。22a,22bはダイオード
で、前記直流電圧Vdd1とVdd2を相互に分離する
働きをする。また、24a,24bはAC成分平滑用コ
ンデンサである。
【0004】以上のように構成されたASK変調回路の
動作について説明する。まず、信号発生器10からの搬
送波(キャリア)はQ1,Q2より構成されるインバー
タ(あるいはバッファ)に印加される。一方、Q1,Q
2より構成されるインバータ(あるいはバッファ)の電
源電圧Vdは、入力端子14fからのASK変調データ
のハイ,ローに応じてオン,オフするスイッチ21a,
21bにより、第1基準電源20aの直流電圧Vdd1
と第2基準電源20bの直流電圧Vdd2を選択的に切
り替えて印加されるが、ダイオード22a,22bによ
り分離されている。
【0005】スイッチ21aがオンの場合、Q1,Q2
より構成されるインバータ(あるいはバッファ)の電源
電圧Vdは、(数1)で表される。
【0006】
【数1】Vd=Vdd1−V21a−V22a 但し、V21aはスイッチ21aの損失電圧、V22a
はダイオード22aの順方向オン電圧である。
【0007】また、スイッチ21bがオンの場合、Q
1,Q2より構成されるインバータ(あるいはバッフ
ァ)の電源電圧Vdは、(数2)で表される。
【0008】
【数2】Vd=Vdd2−V21b−V22b 但し、V21bはスイッチ21bの損失電圧、V22b
はダイオード22bの順方向オン電圧である。
【0009】したがって、Q1,Q2より構成されるイ
ンバータ(あるいはバッファ)の出力振幅は、入力端子
14fからのASK変調データのハイ,ローに応じて、
前記電源電圧に準じた振幅に切り替わるため、ASK変
調信号の出力端子16には、信号発生器10からの搬送
波が2値ASK変調された信号が現れる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成のASK変調回路では、2値ASK変調の場合
に前記のような第1基準電源,第2基準電源という2系
統の基準電源回路(多値ASK変調の場合、そのASK
値に応じた数の基準電源回路)を必要とするために、そ
の回路規模とそれに伴い消費電流が大きくなる。また、
基準電源を切り替えるためのトランスファーゲートなど
のスイッチ手段および複数の電源を分離するためのダイ
オードなどによって、電圧損失のばらつきや温度特性変
動が生じるという問題があった。
【0011】本発明は、前記従来技術の問題を解決する
ことに指向するものであり、単一の基準電源のみの簡易
な回路構成により、安定した高精度な変調特性を実現す
るASK変調回路を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係るASK変調回路は、搬送波を生成する
信号発生器と、搬送波を入力して、出力される利得の切
り替え手段を有するトランジスタ回路と、トランジスタ
回路の出力部に設けられた低周波阻止用コンデンサとを
備えたことを特徴とする。
【0013】また、前記ASK変調回路に信号発生器の
出力に接続される低域通過フィルタを備えたこと、さら
に、前記トランジスタ回路に有する利得の切り替え手段
として、FETを用いたスイッチ手段、または複数のス
イッチ手段を備え、このスイッチ手段により、エミッタ
側のインピーダンスの値を変化させてトランジスタ回路
から出力される利得を切り替えること、あるいは、コレ
クタ側のインピーダンスの値を変化させてトランジスタ
回路から出力される利得を切り替えるように構成したも
のである。
【0014】前記構成によれば、単一の基準電源のみの
簡易な回路構成によって、トランジスタ回路における利
得をスイッチ手段の選択により決定し切り替えて、変調
度を管理することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明にお
ける実施の形態を詳細に説明する。
【0016】図1は本発明の実施の形態1であるASK
変調回路の構成を示す図である。図1において、10は
搬送波(キャリア)の信号発生器、Q3はトランジス
タ、11a,11bはトランジスタQ3のベースバイア
ス抵抗、12は負荷抵抗、13aはトランジスタQ3の
第1のエミッタ抵抗、13bはトランジスタQ3の第2
のエミッタ抵抗、Q4は入力端子14aからのASK変
調データのハイ,ローに応じてオン,オフするFET
(電界効果トランジスタ)、15は低周波阻止用コンデ
ンサ、16はASK変調信号の出力端子、17は搬送波
信号の低周波阻止用コンデンサ、VCCは電源電圧であ
る。なお、図1では、信号発生器10の搬送波(キャリ
ア)を正弦波のイメージで描いているが、矩形波等も含
みその種類は限定しない。
【0017】以上のように構成されたASK変調回路の
動作について説明する。まず、信号発生器10からの搬
送波(キャリア)は低周波阻止用コンデンサ17を介し
てトランジスタQ3のベースに入力される。トランジス
タQ3のベースにはベースバイアス抵抗11a,11b
により、所定のバイアス電圧が印加される。トランジス
タQ3のベースに印加された信号発生器10からの搬送
波は、トランジスタQ3の負荷抵抗12と、第1のエミ
ッタ抵抗13aおよび第2のエミッタ抵抗13bとの比
で決まる利得倍されて、トランジスタQ3のコレクタに
出力電圧として現れ、低周波阻止用コンデンサ15を介
して、ASK変調信号の出力端子16へ出力される。こ
こで、トランジスタQ3の第2のエミッタ抵抗13b
は、入力端子14aからのASK変調データのハイ,ロ
ーに応じてオン,オフするFETQ4により、トランジ
スタQ3のエミッタとグランド、あるいはトランジスタ
Q3のエミッタとハイインピーダンス電位に接続が切り
替わるため、トランジスタQ3のエミッタ抵抗値は、
(FETQ4のオン抵抗が第2のエミッタ抵抗13bに
対して十分小さいとすると、)FETQ4がオンのと
き、第1のエミッタ抵抗13aと第2のエミッタ抵抗1
3bの並列接続となり、(数3)で表され,
【0018】
【数3】トランジスタQ3のエミッタ抵抗値Re=(R
13a×R13b)/(R13a+R13b) また、FETQ4がオフのときは、(数4)となる。
【0019】
【数4】 トランジスタQ3のエミッタ抵抗値Re=R13a 但し、R13a,R13bはそれぞれ第1,第2のエミ
ッタ抵抗13a,13bの抵抗値とする。
【0020】したがって、この回路の利得Gは、負荷抵
抗12とエミッタ抵抗の比として、FETQ4がオンの
ときは、(数5)で表され,
【0021】
【数5】利得G=R12/((R13a×R13b)/
(R13a+R13b)) また、FETQ4がオフのときは、(数6)となる。
【0022】
【数6】利得G=R12/R13a 但し、R12は負荷抵抗12の抵抗値とする。
【0023】このようにして、この回路が線形動作範囲
の場合には、信号発生器10の搬送波がASK変調デー
タに応じて切り替わる利得倍の振幅でトランジスタQ3
のコレクタに現れる。
【0024】また、図2は本実施の形態1のASK変調
された波形を示し、図2(a)はトランジスタQ3のコ
レクタにおける波形、図2(b)はASK変調信号の出
力端子16における波形である。
【0025】本実施の形態1では、2種類のエミッタ抵
抗を切り替えることにより直流的な利得も切り替わるた
め、トランジスタQ3のコレクタのASK変調信号は振
幅だけでなく直流成分も変化する。しかし、低周波阻止
用コンデンサ15を介して低周波成分を除去することに
より出力端子16には、信号発生器10からの搬送波が
2値ASK変調された信号が上下対称の波形で現れる。
【0026】また、第2のエミッタ抵抗13bの代わり
にコンデンサ等を用いた場合は、トランジスタQ3のコ
レクタのASK変調信号においても振幅だけ変化する上
下対称のASK変調波形を得られる。
【0027】このように、本実施の形態1のASK変調
回路は、単一基準電源のトランジスタ回路における利得
をASK変調データに応じて切り替えることにより、回
路規模や消費電流を犠牲にすることなく、またコレクタ
とエミッタの各インピーダンスの相対精度により変調精
度を管理することができる優れた効果が得られる。
【0028】図3は本実施の形態2であるASK変調回
路の構成を示す図である。以下、本実施の形態2につい
て図面を参照しながら説明する。ここで、前記図1にお
いて説明した構成要件に対応し実質的に同等の機能を有
するものには同一の符号を付してこれを示し、以下の各
図においても同様とする。図3において、10は搬送波
(キャリア)の信号発生器、Q3はトランジスタ、11
a,11bはトランジスタQ3のベースバイアス抵抗、
12aはトランジスタQ3の第1の負荷抵抗、12bは
トランジスタQ3の第2の負荷抵抗、13はトランジス
タQ3のエミッタ抵抗、Q5は入力端子14bからのA
SK変調データのロー,ハイに応じてオン,オフするF
ET、15は低周波阻止用コンデンサ、16はASK変
調信号の出力端子、17は搬送波信号の低周波阻止用コ
ンデンサ、VCCは電源電圧である。また、図3におい
ても図1と同様に信号発生器10の搬送波(キャリア)を
正弦波のイメージで描いているが、矩形波等も含みその
種類は限定しない。
【0029】前記図1の構成と異なるのは入力端子14
bのASK変調データによって、トランジスタQ3のエ
ミッタ側のインピーダンスを切り替えるのではなく、ト
ランジスタQ3のコレクタ側のインピーダンスを切り替
える点である。
【0030】以上のように構成されたASK変調回路の
動作について説明する。まず、信号発生器10からの搬
送波(キャリア)は低周波阻止用コンデンサ17を介し
てトランジスタQ3のベースに入力される。トランジス
タQ3のベースにはベースバイアス抵抗11a,11b
により、所定のバイアス電圧が印加される。トランジス
タQ3のベースに印加された搬送波は、トランジスタQ
3の第1の負荷抵抗12aおよび第2の負荷抵抗12b
と、エミッタ抵抗13の比で決まる利得倍されて、トラ
ンジスタQ3のコレクタに出力電圧として現れ、低周波
阻止用コンデンサ15を介して、ASK変調信号の出力
端子16へ出力される。トランジスタQ3の第2のコレ
クタ抵抗12bは、入力端子14aからのASK変調デ
ータのロー,ハイに応じてオン,オフするFETQ5に
より、トランジスタQ3のコレクタとVCC、あるいは
トランジスタQ3のコレクタとハイインピーダンス電位
に接続が切り替わるため、トランジスタQ3のコレクタ
抵抗値は(FETQ5のオン抵抗が第2の負荷抵抗12
bに対して十分小さいとすると)、FETQ5がオンの
とき、第1の負荷抵抗12aと第2の負荷抵抗12bの
並列接続となり、(数7)のように表され、
【0031】
【数7】トランジスタQ3のコレクタ抵抗値Rc=(R
12a×R12b)/(R12a+R12b) また、FETQ5がオフのときは、(数8)となる。
【0032】
【数8】 トランジスタQ3のコレクタ抵抗値Rc=R12a 但し、R12a、R12bはそれぞれ第1,第2の負荷
抵抗12a,12bの抵抗値とする。
【0033】したがって、この回路の利得Gは、第1,
第2の負荷抵抗12a,12bとエミッタ抵抗13の比
として、FETQ5がオンのときは、(数9)で表され,
【0034】
【数9】利得G=((R12a×R12b)/(R12
a+R12b))/R13 また、FETQ5がオフのときは、(数10)となる。
【0035】
【数10】利得G=R12a/R13 但し、R13はエミッタ抵抗13の抵抗値とする。
【0036】このようにして、この回路が線形動作範囲
の場合には、信号発生器10からの搬送波が入力端子1
4bのASK変調データに応じて切り替わる利得倍の振
幅でトランジスタQ3のコレクタに現れる。本実施の形
態2では、2種類のコレクタ負荷抵抗を切り替えること
により直流的な利得も切り替わるため、トランジスタQ
3のコレクタのASK変調信号は振幅だけでなく直流成
分も変化する。しかし、低周波阻止用コンデンサ15を
介して低周波成分を除去することにより出力端子16に
は、搬送波が2値ASK変調された信号が上下対称の波
形で現れる。
【0037】このように、本実施の形態2によるASK
変調回路は、単一基準電源のトランジスタ回路における
利得をASK変調データに応じ切り替えることにより、
回路規模や消費電流を犠牲にすることなく、またコレク
タとエミッタの各インピーダンスの相対精度で変調精度
を管理することができる優れた効果が得られる。
【0038】図4は本発明の実施の形態3であるASK
変調回路の構成を示す図である。図4において、10は
搬送波(キャリア)の信号発生器、Q3はトランジス
タ、12はトランジスタQ3の負荷抵抗、13cはトラ
ンジスタQ3の第1のエミッタ抵抗、13dはトランジ
スタQ3の第2のエミッタ抵抗、13eはトランジスタ
Q3の第3のエミッタ抵抗、18a,18b,18cは
トランスファーゲートなどのスイッチであり、第1入力
端子14c,第2入力端子14d,第3入力端子14e
からのビット(デジタル)化された第1,第2,第3の
ASK変調データのハイ,ローに応じてオン,オフす
る。15は低周波阻止用コンデンサ、16はASK変調
信号の出力端子、VCCは電源電圧である。図4は信号
発生器10の搬送波(キャリア)を正弦波のイメージで描
いているが、矩形波等も含みその種類は限定しない。
【0039】前記図1に示した構成と異なる点はビット
(デジタル)化された第1のASK変調データ,第2の
ASK変調データ,第3のASK変調データによって、
トランジスタQ3のエミッタインピーダンスを多値に切
り替える点である。以上のように構成されたASK変調
回路の動作について説明する。
【0040】まず、信号発生器10からの搬送波(キャ
リア)は、トランジスタQ3のベースに入力される。図
4では省略しているがトランジスタQ3のベースには所
定のバイアス電圧が印加される。トランジスタQ3のベ
ースに印加された搬送波は、トランジスタQ3の負荷抵
抗12とエミッタ抵抗の比で決まる利得倍されて、トラ
ンジスタQ3のコレクタに出力電圧として現れ、低周波
阻止用コンデンサ15を介してASK変調信号の出力端
子16へ出力される。トランジスタQ3のエミッタ抵抗
値は、入力端子14c,14d,14eからの第1のA
SK変調データ,第2のASK変調データ,第3のAS
K変調データのロー,ハイに応じてオン,オフするスイ
ッチ18a,18b,18cにより、この例では最大8
通りの値に可変することができ、負荷抵抗12の値との
比として決まる利得を最大8通りに可変することができ
る。
【0041】このようにして、この回路が線形動作範囲
の場合には、搬送波がビット(デジタル)化された第
1,第2,第3入力端子14c,14d,14eからの
第1,第2,第3のASK変調データに応じて最大8通
りに切り替えられる利得倍の振幅でトランジスタQ3の
コレクタに現れる。
【0042】本実施の形態3では、前記実施の形態1と
同様に、複数のエミッタ抵抗(最大8種類)を切り替え
ることにより直流的な利得も切り替わるため、トランジ
スタQ3のコレクタのASK変調信号は振幅だけでなく
直流成分も変化する。しかし、低周波阻止用コンデンサ
15を介して低周波成分を除去することにより出力端子
16には、搬送波が8値ASK変調された信号が上下対
称の波形で現れる。
【0043】このように、本実施の形態3によるASK
変調回路は、2値よりも大きい多値ASK変調回路を実
現する場合にも、単一基準電源のトランジスタ回路にお
ける利得をASK変調データに応じて切り替えることに
より、多値の次数に相当する複数の基準電源を具備する
必要がないために、回路規模や消費電流を犠牲にするこ
となく、またコレクタとエミッタの各インピーダンスの
相対精度で変調精度を管理することができるという優れ
た効果が得られる。
【0044】なお、本実施の形態3においても、前記実
施の形態2として説明したようにトランジスタQ3のコ
レクタ側のインピーダンスを可変するように構成しても
良い。
【0045】図5は本発明の実施の形態4におけるAS
K変調回路の構成を示す図である。図5において、10
は搬送波(キャリア)の信号発生器、Q3はトランジス
タ、11a,11bはトランジスタQ3のベースバイア
ス抵抗、12は負荷抵抗、13aはトランジスタQ3の
第1のエミッタ抵抗、13bはトランジスタQ3の第2
のエミッタ抵抗、Q4は入力端子14aからのASK変
調データのハイ,ローに応じてオン,オフするFET、
15は低周波阻止用コンデンサ、16はASK変調信号
の出力端子、19は低域通過フィルタ(LPF)、VC
Cは電源電圧である。図5では、信号発生器10の搬送
波(キャリア)を正弦波のイメージで描いているが、矩形
波等も含みその種類は限定しない。
【0046】このように構成されたASK変調回路の動
作について説明する。まず、信号発生器10からの搬送
波(キャリア)は、低域通過フィルタ(LPF)19を
介してトランジスタQ3のベースに入力される。トラン
ジスタQ3のベースにはベースバイアス抵抗11a,1
1bにより、所定のバイアス電圧が印加されている。ト
ランジスタQ3のベースに印加された搬送波は、およ
そ、トランジスタQ3の負荷抵抗12と、第1,第2の
のエミッタ抵抗13a,13bとの比で決まる利得倍さ
れて、トランジスタQ3のコレクタに出力電圧として現
れ、低周波阻止用コンデンサ15を介して、ASK変調
信号の出力端子16へ出力される。
【0047】前記実施の形態1を示す図1の構成と異な
るのは搬送波(キャリア)を、低域通過フィルタ19を
介して、搬送波(キャリア)の周波数成分のうち不要な
高調波成分を除去した後に、トランジスタQ3のベース
に入力するように構成した点である。
【0048】このように、本実施の形態4によるASK
変調回路は、単一基準電源のトランジスタ回路における
利得をASK変調データに応じて切り替えることによ
り、回路規模や消費電流を犠牲にすることなく、またコ
レクタとエミッタの各インピーダンスの相対精度で変調
精度を管理することができる点で優れた効果が得られる
と共に、搬送波の不要な高調波成分を除去する低域通過
フィルタ19を具備することにより、不要輻射などの雑
音特性を同時に改善することができる。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トランジスタ回路の利得切り替え手段として、エミッタ
側(あるいはコレクタ側)のインピーダンスの値を変化
させるスイッチ手段、あるいは、複数のスイッチ手段に
よって2値及びそれよりも大きい多値ASK変調回路を
構成し、単一基準電源のトランジスタ回路における利得
をASK変調データの入力に応じて切り替えることによ
り、2値及び多値に相当する複数の基準電源を必要とせ
ずに回路規模や消費電流を犠牲にすることなく、またコ
レクタとエミッタの各インピーダンスの相対精度で変調
精度を管理することができる。また、搬送波の不要な高
調波成分を除去する低域通過フィルタを具備し、不要輻
射などの雑音特性を同時に改善することができるという
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1であるASK変調回路の
構成を示す図
【図2】(a)は本発明の実施の形態1におけるトラン
ジスタQ3のコレクタにおける波形、(b)はASK変
調信号の出力端子における波形を示ず図
【図3】本発明の実施の形態2であるASK変調回路の
構成を示す図
【図4】本発明の実施の形態3であるASK変調回路の
構成を示す図
【図5】本発明の実施の形態4であるASK変調回路の
構成を示す図
【図6】従来のASK変調回路の構成を示す図
【符号の説明】 10 信号発生器 11a,11b ベースバイアス抵抗 12 負荷抵抗 12a 第1の負荷抵抗 12b 第2の負荷抵抗 13 エミッタ抵抗 13a,13c 第1のエミッタ抵抗 13b,13d 第2のエミッタ抵抗 13e 第3のエミッタ抵抗 14 入力端子 15,17 低周波阻止用コンデンサ 16 出力端子 18a,18b,18c スイッチ 19 低域通過フィルタ(LPF)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 基樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5K004 AA03 DD01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 搬送波を生成する信号発生器と、前記搬
    送波を入力して、出力される利得の切り替え手段を有す
    るトランジスタ回路と、前記トランジスタ回路の出力部
    に設けられた低周波阻止用コンデンサとを備えたことを
    特徴とするASK変調回路。
  2. 【請求項2】 搬送波を生成する信号発生器と、前記信
    号発生器の出力に接続される低域通過フィルタと、前記
    低域通過フィルタ通過後の搬送波を入力して、出力され
    る利得の切り替え手段を有するトランジスタ回路と、前
    記トランジスタ回路の出力部に設けられた低周波阻止用
    コンデンサとを備えたことを特徴とするASK変調回
    路。
  3. 【請求項3】 前記トランジスタ回路における利得の切
    り替え手段として、FETを用いたスイッチ手段を備え
    たことを特徴とする請求項1または2記載のASK変調
    回路。
  4. 【請求項4】 前記トランジスタ回路における利得の切
    り替え手段として、複数のスイッチ手段を備えたことを
    特徴とする請求項1または2記載のASK変調回路。
  5. 【請求項5】 前記スイッチ手段により、エミッタ側の
    インピーダンスの値を変化させてトランジスタ回路から
    出力される利得を切り替えることを特徴とする請求項3
    または4記載のASK変調回路。
  6. 【請求項6】 前記スイッチ手段により、コレクタ側の
    インピーダンスの値を変化させてトランジスタ回路から
    出力される利得を切り替えることを特徴とする請求項3
    または4記載のASK変調回路。
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