JP2002217879A - クロック信号伝送方法、クロック信号送信装置、クロック信号受信装置 - Google Patents

クロック信号伝送方法、クロック信号送信装置、クロック信号受信装置

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JP2002217879A
JP2002217879A JP2001009668A JP2001009668A JP2002217879A JP 2002217879 A JP2002217879 A JP 2002217879A JP 2001009668 A JP2001009668 A JP 2001009668A JP 2001009668 A JP2001009668 A JP 2001009668A JP 2002217879 A JP2002217879 A JP 2002217879A
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clock signal
frequency
signal
measurement band
transmission
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Tetsuya Nakamura
哲哉 中村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロック信号の送信部から受信部への伝送系
において、クロック信号の基本波及び高調波成分がEM
I測定帯域内で発生しないようにすること。 【解決手段】 クロック信号送信装置9において、クロ
ック信号発生器10で生成されるクロック信号をLPF
11で基本波周波数fclk のみにする。FM変調器12
は、周波数fc のFM搬送波を基本波周波数fclk でF
M変調する。このときfc を、EMI測定帯域の最高周
波数fmax に対してfc −fclk >fmaxを満足するよ
う設定し、FM変調信号の周波数成分をEMI測定帯域
Bより高域側に発生させる。これらの信号が伝送線路1
3を通してクロック信号受信装置14へ伝送されると、
位相比較器16、LPF17、VCO18で構成される
位相同期ループは基本周波数fclk とその高調波を含む
元のクロック信号を再生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、様々な電子機器に
おいてクロック信号の伝送系より発生する放射電磁界ノ
イズ(Electromagnetic Interference:以下、EMIと
いう)を抑制するためのクロック信号伝送方法と、クロ
ック信号送信装置及びクロック信号受信装置とに関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の動作の高速化に伴い、
それを動作させるクロック信号の周波数も高周波化して
いる。そしてこのクロック信号の基本波及び高調波によ
るEMIをいかに抑えるかが、製品開発上の大きな技術
的課題となっている。現在、クロック信号の伝送系にお
けるEMIを抑制する一つの方法として、低電圧差動伝
送方法が実用化されており、以下にこの方法について説
明する。
【0003】図3は低電圧差動伝送方法を用いた電子機
器の要部構成図である。この電子機器は、クロック信号
送信装置1、伝送線路4及び5、クロック信号受信装置
6を有している。クロック信号送信装置1内のクロック
信号発生器2は周波数fclkのクロック信号を発生する
回路である。差動信号ドライバ3はクロック信号発生器
2からのクロック信号を低電圧の差動信号に変換して出
力するドライバである。伝送線路4及び5は差動信号ド
ライバ3の出力信号をクロック信号の受信側であるクロ
ック信号受信装置6へ伝送する伝送線路である。伝送線
路4は同相信号用であり、伝送線路5は逆相信号用であ
る。
【0004】クロック信号受信装置6内の差動増幅器7
は、受信した差動クロック信号を元のクロック信号に変
換する増幅器である。内部回路8は差動増幅器7からの
クロック信号を用いて所定の信号処理を行う回路であ
る。
【0005】図4は、低電圧差動伝送方法のクロック信
号送信装置1からクロック信号受信装置6への伝送系に
おいて、クロック信号の周波数成分及びEMIの測定帯
域を示す説明図である。同図でBはEMI測定帯域を示
し、fmax 及びfmin はEMI測定帯域Bにおける最高
周波数及び最低周波数を示し、fclk はクロック信号発
生器2で生成されるクロック信号の基本波周波数を示
す。また2fclk 、3f clk 、・・・nfclk 、・・・
は、基本波周波数fclk の高調波周波数を示す。ここで
基本波周波数fclk とその高調波周波数の両方又はいず
れかが、EMI測定帯域B内に存在するものとする。
【0006】上記のように構成された低電圧差動伝送方
法の動作について説明する。クロック信号送信装置1に
おいて、クロック信号発生器2より生成された基本波周
波数fclk のクロック信号は差動信号ドライバ3に入力
される。差動信号ドライバ3ではこのクロック信号を、
位相が同相及び逆相で、振幅がいずれも200〜300
mVpp程度の一対の差動信号に変換する。そして同相信
号は伝送線路4を通して、逆相信号は伝送線路5を通し
てクロック信号受信装置6へ伝送する。クロック信号受
信装置6では、差動増幅器7がこの一対の差動クロック
信号を元のクロック信号に変換する。変換されたクロッ
ク信号は内部回路8へ入力され、同回路を動作させる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述したように上記の
低電圧差動伝送方法では、クロック信号送信装置1から
クロック信号受信装置6へのクロック信号の伝送は20
0〜300mVpp程度の振幅で行われている。従って信
号振幅が低い分、伝送系におけるEMIの発生が抑えら
れることになる。
【0008】しかしながら、クロック信号伝送におい
て、基本波周波数fclk は通常数10MHzであり、ま
たEMI測定帯域Bも最低周波数fmin =数10MHz
から最高周波数fmax =1GHz程度にまで及ぶ。従っ
てクロック信号の伝送系における信号の周波数成分は、
図4に示すようにEMI測定帯域B内に発生することに
なる。そして電子機器の形状、回路基板上の配線法、部
品実装法、電源、グランドの構成等によっては、これら
の周波数成分の内、いずれかがそれらと共振を起こして
電圧振幅が大きくなったり、又は何らかの部品がアンテ
ナとして作用して、EMIを発生させる可能性がある。
【0009】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、クロック信号の伝送系におい
て、クロック信号の基本波及び高調波の成分がEMI測
定帯域内では発生せず、且つ比較的狭帯域での伝送が可
能なクロック信号伝送方法と、このようなクロック信号
伝送方法を実現するクロック信号送信装置及びクロック
信号受信装置を実現することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、クロック信号を生成するクロック信号送信装置と、
前記クロック信号送信装置より出力される信号を伝送す
る伝送線路と、前記伝送線路で伝送されたクロック信号
を受信するクロック信号受信装置とにより構成される機
器におけるクロック信号伝送方法であって、前記クロッ
ク信号送信装置でクロック信号を生成してその基本波周
波数成分を抽出し、前記抽出信号でFM搬送信号をFM
変調し、前記FM変調信号を前記伝送線路を通して前記
クロック信号受信装置へ伝送し、前記クロック信号受信
装置では前記FM変調信号より前記クロック信号の基本
波周波数成分を復調して送信側のクロック信号を再生す
ることを特徴とする。
【0011】本願の請求項2の発明は、請求項1のクロ
ック信号伝送方法において、前記クロック信号の基本波
周波数及びその高調波周波数の少なくとも一方が、放射
電磁界ノイズの測定帯域内にあり、前記クロック信号送
信装置におけるFM搬送信号の周波数と前記クロック信
号の基本波周波数との差分値が、前記放射電磁界ノイズ
の測定帯域の最高周波数よりも高いことを特徴とする。
【0012】本願の請求項3の発明は、請求項1のクロ
ック信号伝送方法において、前記クロック信号送信装置
におけるFM変調の変調指数は略0.5であることを特
徴とする。
【0013】本願の請求項4の発明は、クロック信号を
発生するクロック信号発生器と、前記クロック信号発生
器の出力からクロック信号の基本波周波数成分を抽出す
る低域通過フィルタと、前記低域通過フィルタの出力信
号をFM搬送信号でFM変調し、伝送線路に出力するF
M変調器と、を具備することを特徴とする。
【0014】本願の請求項5の発明は、請求項4記載の
クロック信号送信装置から出力されたFM変調信号を受
信し、クロック信号を再生するクロック信号受信装置で
あって、伝送線路を介して受信された前記FM変調信号
をFM復調するFM復調器と、前記FM復調器の復調信
号と基準クロック信号との位相を比較制御することによ
り、送信側のクロック信号を再生する位相同期ループ
と、を具備することを特徴とする。
【0015】本願の請求項6の発明は、請求項4のクロ
ック信号送信装置において、前記クロック信号の基本波
周波数及びその高調波周波数の少なくとも一方が、放射
電磁界ノイズの測定帯域内にあり、前記クロック信号送
信装置におけるFM搬送信号の周波数と前記クロック信
号の基本波周波数との差分値が、前記放射電磁界ノイズ
の測定帯域の最高周波数よりも高いことを特徴とする。
【0016】本願の請求項7の発明は、請求項5のクロ
ック信号受信装置において、前記クロック信号の基本波
周波数及びその高調波周波数の少なくとも一方が、放射
電磁界ノイズの測定帯域内にあり、前記クロック信号受
信装置に入力されるFM搬送信号の周波数と前記クロッ
ク信号の基本波周波数との差分値が、前記放射電磁界ノ
イズの測定帯域の最高周波数よりも高いことを特徴とす
る。
【0017】本願の請求項8の発明は、請求項4のクロ
ック信号送信装置において、前記FM変調の変調指数は
略0.5であることを特徴とする。
【0018】本願の請求項9の発明は、請求項5のクロ
ック信号受信装置において、前記FM変調の変調指数は
略0.5であることを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態におけるクロ
ック信号伝送方法と、クロック信号送信装置及びクロッ
ク信号受信装置とについて、図面を参照しながら説明す
る。図1は本実施の形態のクロック信号伝送方法を用い
た電子機器の要部構成図である。この電子機器もクロッ
ク信号送信装置9、伝送線路13、クロック信号受信装
置14を有している。
【0020】クロック信号送信装置9は、クロック信号
発生器10、LPF11、FM変調器12を含んで構成
される。クロック信号発生器10は基本周波数fclk
クロック信号を発生する回路である。LPF11はクロ
ック信号発生器10で生成されたクロック信号の基本波
周波数成分のみを抽出する低域通過フィルタである。F
M変調器12はLPF11で抽出されたクロック信号の
基本波周波数成分でFM搬送信号をFM変調する変調器
である。伝送線路13はFM変調器12より出力される
FM変調信号を受信側へ伝送する伝送線路である。
【0021】クロック信号受信装置14は、FM復調器
15、位相比較器(PC)16、LPF17、VCO1
8、内部回路19を含んで構成される。FM復調器15
はFM変調器12より伝送されたFM変調信号を復調す
る復調器である。位相比較器16は、FM復調器15で
復調されたクロック信号の位相と、VCO18の出力信
号の位相との位相差を検出する回路である。LPF17
は位相同期ループのループフィルタである。VCO18
はLPF17の出力によりクロック信号を発振する電圧
制御発振回路である。上記のPC16、LPF17、V
CO18で位相同期ループが構成される。このような位
相同期ループにより元のクロック信号が再生される。位
相同期ループで再生されたクロック信号は内部回路19
に与えられる。
【0022】図2は、本実施の形態のクロック信号伝送
方法を用いてクロック信号送信装置9からクロック信号
受信装置14へクロック信号を伝送した場合、伝送系に
おけるFM変調信号の周波数成分及びEMI測定帯域を
示す説明図である。同図において、BはEMI測定帯
域、fmax 及びfmin はEMI測定帯域Bにおける最高
周波数及び最低周波数である。fclk はクロック信号発
生器10で生成されるクロック信号の基本波周波数であ
る。従来例と同様にfclk とその高調波周波数の両方、
あるいはいずれかが、EMI測定帯域B内に存在するも
のとする。またf c はFM変調器12のFM搬送周波数
である。
【0023】上記のように構成された電子機器における
クロック信号伝送方法の動作について説明する。クロッ
ク信号送信装置9において、クロック信号発生器10で
生成されたクロック信号はLPF11へ入力される。こ
の信号は基本波周波数fclkのクロック信号と、その高
調波とを含んでいるものとする。LPF11ではクロッ
ク信号の基本波周波数成分fclk のみを抽出し、FM変
調器12に出力する。FM変調器12では周波数fc
FM搬送波を、LPF11で抽出された基本周波数f
clk の信号によってFM変調する。このときfc を、E
MI測定帯域の最高周波数fmax に対してfc −fclk
>fmax を満足するように設定し、変調指数を0.5程
度にする。これにより、FM変調器12より出力される
FM変調信号の周波数成分は、図2に示すようにEMI
測定帯域Bより高域側に発生し、それらはfc −f
clk 、fc 、fc +fclk のようになる。
【0024】このFM変調信号は、伝送線路13を通し
てクロック信号受信装置14内のFM復調器15へ伝送
される。そして基本周波数fclk の信号成分が復調され
た後、位相比較器16へ入力される。VCO18は基本
周波数fclk の信号とその高調波からなる信号を発振し
ている。基本周波数fclk の復調信号とVCO18の発
振信号は、位相比較器16で位相が比較され、その出力
信号はLPF17へ入力される。LPF17は、入力さ
れた信号の高周波成分を削除することにより、位相比較
器16へ入力される両信号の位相差に比例した制御電圧
に変換し、VCO18に出力する。VCO18ではLP
F17から出力される制御電圧を用いてクロック信号を
発振し、基本周波数fclk の上記復調信号の位相と同期
するよう発振信号の位相を制御する。
【0025】これによりVCO18より出力される発振
信号は、基本周波数fclk とその高調波からなり、その
位相は基本周波数fclk の上記復調信号の位相と同期す
る。従ってクロック信号送信装置9内のクロック信号発
生器10で生成される元のクロック信号がクロック信号
受信装置14で再生されることになる。この再生クロッ
ク信号は内部回路19へ入力され、同回路を動作させ
る。
【0026】尚、伝送線路13上で、FM変調信号の振
幅に変動が生じるときは、FM復調器15の前にリミッ
タを設置し、FM変調信号をリミッタで振幅をそろえて
から復調してもよい。これによって復調信号に歪やノイ
ズが印加されるのを防止できる。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、伝送系に
おけるFM変調信号の周波数成分は、EMI測定帯域よ
り高域側に変換される。このためクロック信号の伝送系
における同信号の基本波及び高調波成分は、EMI測定
帯域内では発生せず、クロック信号の伝送系に起因する
EMIの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるクロック信号伝送
方法を用いたクロック信号送信装置とクロック信号受信
装置の構成図
【図2】本実施の形態のクロック信号送信部より出力さ
れる信号の周波数成分及びEMI測定帯域を示す説明図
【図3】従来のクロック信号伝送方法を用いたクロック
信号送信装置とクロック信号受信装置の構成図
【図4】従来のクロック信号送信装置より出力される信
号の周波数成分及びEMI測定帯域を示す説明図
【符号の説明】
9 クロック信号送信装置 10 クロック信号発生器 11 LPF 12 FM変調器 13 伝送線路 14 クロック信号受信装置 15 FM復調器 16 位相比較器(PC) 17 LPF 18 VCO 19 内部回路

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クロック信号を生成するクロック信号送
    信装置と、前記クロック信号送信装置より出力される信
    号を伝送する伝送線路と、前記伝送線路で伝送されたク
    ロック信号を受信するクロック信号受信装置とにより構
    成される機器におけるクロック信号伝送方法であって、 前記クロック信号送信装置でクロック信号を生成してそ
    の基本波周波数成分を抽出し、 前記抽出信号でFM搬送信号をFM変調し、 前記FM変調信号を前記伝送線路を通して前記クロック
    信号受信装置へ伝送し、 前記クロック信号受信装置では前記FM変調信号より前
    記クロック信号の基本波周波数成分を復調して送信側の
    クロック信号を再生することを特徴とするクロック信号
    伝送方法。
  2. 【請求項2】 前記クロック信号の基本波周波数及びそ
    の高調波周波数の少なくとも一方が、放射電磁界ノイズ
    の測定帯域内にあり、前記クロック信号送信装置におけ
    るFM搬送信号の周波数と前記クロック信号の基本波周
    波数との差分値が、前記放射電磁界ノイズの測定帯域の
    最高周波数よりも高いことを特徴とする請求項1記載の
    クロック信号伝送方法。
  3. 【請求項3】 前記クロック信号送信装置におけるFM
    変調の変調指数は略0.5であることを特徴とする請求
    項1記載のクロック信号伝送方法。
  4. 【請求項4】 クロック信号を発生するクロック信号発
    生器と、 前記クロック信号発生器の出力からクロック信号の基本
    波周波数成分を抽出する低域通過フィルタと、 前記低域通過フィルタの出力信号をFM搬送信号でFM
    変調し、伝送線路に出力するFM変調器と、を具備する
    ことを特徴とするクロック信号送信装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のクロック信号送信装置か
    ら出力されたFM変調信号を受信し、クロック信号を再
    生するクロック信号受信装置であって、 伝送線路を介して受信された前記FM変調信号をFM復
    調するFM復調器と、 前記FM復調器の復調信号と基準クロック信号との位相
    を比較制御することにより、送信側のクロック信号を再
    生する位相同期ループと、を具備することを特徴とする
    クロック信号受信装置。
  6. 【請求項6】 前記クロック信号の基本波周波数及びそ
    の高調波周波数の少なくとも一方が、放射電磁界ノイズ
    の測定帯域内にあり、前記クロック信号送信装置におけ
    るFM搬送信号の周波数と前記クロック信号の基本波周
    波数との差分値が、前記放射電磁界ノイズの測定帯域の
    最高周波数よりも高いことを特徴とする請求項4記載の
    クロック信号送信装置。
  7. 【請求項7】 前記クロック信号の基本波周波数及びそ
    の高調波周波数の少なくとも一方が、放射電磁界ノイズ
    の測定帯域内にあり、前記クロック信号受信装置に入力
    されるFM搬送信号の周波数と前記クロック信号の基本
    波周波数との差分値が、前記放射電磁界ノイズの測定帯
    域の最高周波数よりも高いことを特徴とする請求項5記
    載のクロック信号受信装置。
  8. 【請求項8】 前記FM変調の変調指数は略0.5であ
    ることを特徴とする請求項4記載のクロック信号送信装
    置。
  9. 【請求項9】 前記FM変調の変調指数は略0.5であ
    ることを特徴とする請求項5記載のクロック信号受信装
    置。
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