JP2542263B2 - Digital FM modulator - Google Patents

Digital FM modulator

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JP2542263B2
JP2542263B2 JP1197775A JP19777589A JP2542263B2 JP 2542263 B2 JP2542263 B2 JP 2542263B2 JP 1197775 A JP1197775 A JP 1197775A JP 19777589 A JP19777589 A JP 19777589A JP 2542263 B2 JP2542263 B2 JP 2542263B2
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modulator
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米治郎 平松
俊一 佐藤
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は映像信号を記録したり、無線通信などを行
なう際に使用されるFM変調器に関し、特に大きな周波数
偏移に対して適用範囲が広く、高安定度のFM変調出力が
得られるようにすると共に、回路的には純ディジタル式
に構成できるようにしたものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an FM modulator used for recording a video signal, performing wireless communication, and the like, and is applicable to a large frequency deviation. A wide and highly stable FM modulation output can be obtained, and the circuit can be configured as a pure digital type.

[従来の技術] 映像信号を光ディスク、VTRなどに記録する場合に
は、通常この映像信号を一旦FM変調した上で記録するよ
うにしている。
[Related Art] When a video signal is recorded on an optical disk, a VTR, or the like, the video signal is usually once FM-modulated and then recorded.

このような場合に使用されるFM変調器としては、第9
図に示すマルチバイブレータ式のものや、第10図に示す
周波数変換式のものがよく知られている。
The FM modulator used in such a case is the 9th
The multi-vibrator type shown in the figure and the frequency conversion type shown in FIG. 10 are well known.

第9図に示すFM変調器10は、一対のトランジスタ1,2
を有し、それらのベース端子3には共通に変調信号とし
ての映像信号が供給され、端子4よりFM変調出力が得ら
れるようになされたものである。
The FM modulator 10 shown in FIG. 9 includes a pair of transistors 1 and 2
The base terminal 3 is supplied with a video signal as a modulation signal in common, and an FM modulation output is obtained from the terminal 4.

第10図に示すFM変調器10は、中心周波数がf1のFM変調
器6と、同じく中心周波数がf2のFM変調器7とを有し、
それらのFM変調出力が周波数変換器8で周波数混合され
る。周波数混合後のFM変調出力はローパスフィルタ9に
よって、その差の周波数(f1−f2)のみが取り出され
る。
The FM modulator 10 shown in FIG. 10 has an FM modulator 6 having a center frequency of f1 and an FM modulator 7 having a center frequency of f2,
The FM modulation outputs are frequency mixed by the frequency converter 8. The low-pass filter 9 extracts only the difference frequency (f1-f2) from the FM modulation output after frequency mixing.

FM変調器6と7とでは周波数偏移の方向が逆で、正の
入力に対してFM変調周波数は一方が増加するときには、
他方は減少するように作用する。したがって、最終的な
FM変調出力である差の周波数(f1−f2)は、実際は夫々
の和の周波数となる。
When the direction of frequency deviation is opposite between FM modulators 6 and 7, and when one of the FM modulation frequencies increases for a positive input,
The other acts to decrease. Therefore, the final
The difference frequency (f1-f2), which is the FM modulation output, is actually the sum frequency of each.

[発明が解決しようとする課題] 従来から使用されている上述したFM変調器10では、何
れも純アナログ式に処理されているため、特に、 (1)入力電圧対出力周波数の非直線性 (2)FM変調出力波に含まれる高次歪、特に二次歪 (3)発振周波数の安定度、特に温度特性による安定度 (4)被変調信号の出力への漏れ などが十分に改善されていない。
[Problems to be Solved by the Invention] In the above-described FM modulators 10 conventionally used, since all are processed in a pure analog manner, particularly: (1) Non-linearity of input voltage versus output frequency ( 2) Higher-order distortion, especially second-order distortion, included in the FM modulated output wave. (3) Oscillation frequency stability, especially stability due to temperature characteristics. Absent.

これらを改善するには、色々な調整や補償が必要とな
るが、それでも十分な精度は得られていない。
In order to improve these, various adjustments and compensations are required, but sufficient accuracy has not yet been obtained.

このような課題を解決するには、変調信号でキャリア
信号をディジタル的に変調するような構成とすればよい
が、そうするためには変調信号とキャリア信号のディジ
タル乗算処理を行なう必要がある。この乗算出力はキャ
リア信号が正弦波信号若しくは余弦波信号であるため、
特に変調信号とキャリア信号を乗算する乗算器の構成が
複雑化する欠点がある。乗算器が論理回路などで構成で
きれば、回路構成が容易になると共に、IC化にも有利で
ある。
In order to solve such a problem, the carrier signal may be digitally modulated by the modulation signal, but in order to do so, it is necessary to perform the digital multiplication processing of the modulation signal and the carrier signal. Since the carrier signal is a sine wave signal or a cosine wave signal in this multiplication output,
In particular, there is a drawback that the structure of the multiplier for multiplying the modulated signal and the carrier signal becomes complicated. If the multiplier can be configured by a logic circuit or the like, the circuit configuration will be easy, and it will be advantageous for IC implementation.

そこで、この発明はこのような課題を解決したもの
で、ディジタル式のFM変調器を提案するものであり、特
に、FM変調処理をすべてディジタルで行なう回路を実現
する際に、ディジタル乗算器を簡素化することを主たる
目的とするものである。
Therefore, the present invention solves such a problem and proposes a digital FM modulator. In particular, when realizing a circuit for performing all FM modulation processing digitally, the digital multiplier is simplified. The main purpose is to make it

なお、このようなFM変調器の一手段は、本出願人が既
に提案している(特願平1-88325号、特願平1-88326
号)。
One means of such an FM modulator has already been proposed by the present applicant (Japanese Patent Application Nos. 1-88325 and 1-88326).
issue).

[課題を解決するための手段] 上述の課題を解決するため、この発明においては、変
調信号を積分する積分器と、その積分出力を位相変調す
る位相変調器と、キャリア信号の発生とを有し、 上記積分器では、アナログ・ディジタル変換器を含
み、アナログ信号として入力され、そのアナログ・ディ
ジタル変換器によってディジタル信号に変換された上記
変調信号が積分され、 キャリア信号発生器では、基準発振出力がπ/2ずつ順
次位相がずれた4種類のディジタルキャリア信号が形成
され、 上記位相変調器では、積分出力である変調信号がディ
ジタル変調信号に変換され、 このディジタル変調信号と上記キャリア信号とがディ
ジタル乗算器において乗算されるに際しては、上記変調
信号として直交位相関係を有する一対のディジタル変調
信号に変換されたときには、一対のディジタル乗算器が
使用されると共に、 これら乗算出力の加算出力がFM変調出力として使用さ
れるようになされたことを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention includes an integrator that integrates a modulation signal, a phase modulator that phase-modulates the integrated output, and generation of a carrier signal. In the integrator, which includes an analog / digital converter, is input as an analog signal, and the modulated signal converted into a digital signal by the analog / digital converter is integrated, and in the carrier signal generator, the reference oscillation output is output. Are sequentially shifted by π / 2, and four types of digital carrier signals are formed. The phase modulator converts the integrated output modulation signal into a digital modulation signal, and the digital modulation signal and the carrier signal are combined. When being multiplied by the digital multiplier, a pair of digital modulation signals having a quadrature phase relationship as the above modulation signal. When converted to are those, wherein a pair of digital multipliers are used, that the sum output of the multiplication output is adapted to be used as an FM modulated output.

[作用] 変調信号を積分する積分器20と、その積分出力を位相
変調する位相変調器30と、キャリア信号の発生器50でデ
ィジタル式のFM変調器10が構成される。変調信号は映像
信号などである。
[Operation] The digital FM modulator 10 is configured by the integrator 20 that integrates the modulation signal, the phase modulator 30 that phase-modulates the integrated output, and the carrier signal generator 50. The modulation signal is a video signal or the like.

第1図および第8図を参照して、積分器20において、
AD変換器22によってアナログ・ディジタル変換された変
調信号が積分される。そして、積分器20の積分出力であ
る変調信号が位相変調器30において、直交位相関係を有
する第1および第2のディジタル変調信号に変換され
る。この位相変調器30には、直交位相関係を有する第1
および第2のディジタルキャリア信号が供給される。
Referring to FIG. 1 and FIG. 8, in the integrator 20,
The AD converter 22 integrates the analog-to-digital converted modulation signal. Then, the modulated signal which is the integrated output of the integrator 20 is converted into the first and second digital modulated signals having the quadrature phase relationship in the phase modulator 30. This phase modulator 30 includes a first phase modulator 30 having a quadrature phase relationship.
And a second digital carrier signal is provided.

そして、第1のディジタル変調信号と第1のディジタ
ルキャリア信号が乗算器35に、第2のディジタル変調信
号と第2のディジタルキャリア信号が乗算器36に夫々供
給される。夫々のディジタル乗算出力が加算される。デ
ィジタル乗算出力を加算すると、第2のディジタルキャ
リア信号の位相のみが変調された出力が得られる。
Then, the first digital modulated signal and the first digital carrier signal are supplied to the multiplier 35, and the second digital modulated signal and the second digital carrier signal are supplied to the multiplier 36, respectively. The respective digital multiplication outputs are added. By adding the digital multiplication outputs, an output in which only the phase of the second digital carrier signal is modulated is obtained.

この出力はディジタルキャリア信号の位相を1サイク
ルごとに、入力したディジタル変調信号の振幅に応じて
変化させているので、これは結果としてディジタルキャ
リア信号がディジタル変調信号によって周波数変調され
ているのと等価になる。つまり、出力端子42にはFM変調
出力が得られる。
This output changes the phase of the digital carrier signal every cycle according to the amplitude of the input digital modulated signal, and this is equivalent to the result that the digital carrier signal is frequency-modulated by the digital modulated signal. become. That is, the FM modulation output is obtained at the output terminal 42.

[実施例] 以下、この発明に係るディジタルFM変調器の一例を、
第1図以下を参照して詳細に説明する。
Embodiment An example of the digital FM modulator according to the present invention will be described below.
A detailed description will be given with reference to FIG.

このディジタルFM変調器10は、端子21に供給された入
力信号を積分する積分器20と、その積分出力を位相変調
する位相変調器30と、キャリア信号の発生器50とで構成
される。入力信号はアナログの映像信号などが考えられ
る。
The digital FM modulator 10 includes an integrator 20 that integrates an input signal supplied to a terminal 21, a phase modulator 30 that phase-modulates the integrated output, and a carrier signal generator 50. The input signal may be an analog video signal.

このFM変調器10の処理は純ディジタル的であるから、
積分器20もディジタル処理されるように構成されてい
る。そのため、この積分器20はA/D変換器22を有し、端
子21に供給された変調信号である映像信号が所定ビット
数、本例では8ビットのディジタル信号に変換される。
Since the processing of this FM modulator 10 is purely digital,
The integrator 20 is also configured to be digitally processed. Therefore, the integrator 20 has an A / D converter 22, and converts the video signal supplied to the terminal 21 into a digital signal having a predetermined number of bits, in this example, 8 bits.

ディジタル化された映像信号はレジスタ23より出力さ
れた1クロック前のディジタル映像信号と加算器24にお
いて加算される。
The digitized video signal is added by the adder 24 to the digital video signal output from the register 23 one clock before.

加算器24は2nビット(nは整数)構成の加算器であっ
て、本例ではn=5としている。そのため、8ビットの
ディジタル映像信号はその下位8ビットに入力され、残
り2ビットは0入力となされる。そして、この加算出力
(10ビット構成)が再びレジスタ23に入力される。
The adder 24 is a 2n-bit (n is an integer) adder, and in this example, n = 5. Therefore, the 8-bit digital video signal is input to the lower 8 bits, and the remaining 2 bits are input to 0. Then, this addition output (10-bit configuration) is input to the register 23 again.

このように1クロック前のディジタル映像信号を順次
加算することによってレジスタ23からは積分されたディ
ジタル映像信号が得られる。
In this way, by sequentially adding the digital video signals one clock before, the integrated digital video signal is obtained from the register 23.

A/D変換器22及びレジスタ23において使用されるクロ
ックCKは、キャリア信号の発生器50に設けられたシフト
レジスタ52より出力されるディジタルキャリア信号のう
ち、基準位相のディジタルキャリア信号CK0(第3図
B)が使用される。
The clock CK used in the A / D converter 22 and the register 23 is the digital carrier signal CK0 (the third phase) of the reference phase among the digital carrier signals output from the shift register 52 provided in the carrier signal generator 50. Figure B) is used.

51は水晶発振器などで構成された基準発振器であっ
て、本例では、15倍に時間軸が伸長された映像信号を使
用しているので、そのクロック周波数としては2.5×4
=10.0MHzが使用される。25はクロックCK0の入力端子で
ある。
Reference numeral 51 is a reference oscillator composed of a crystal oscillator or the like, and in this example, since a video signal whose time axis is extended 15 times is used, its clock frequency is 2.5 × 4.
= 10.0 MHz is used. Reference numeral 25 is an input terminal of the clock CK0.

レジスタ23に関連して設けられた端子26にはクリヤ信
号が供給され、これでレジスタ23の内容が初期設定され
るようになされている。
A clear signal is supplied to a terminal 26 provided in connection with the register 23, whereby the contents of the register 23 are initialized.

これは、端子21に直流分が失われた映像信号が供給さ
れることをも考慮したものである。直流分がない場合で
も、水平同期信号のシンクチップの部分で水平周期ごと
に一旦レジスタ23の内容をリセットすれば、これによっ
てレジスタ23の初期値が固定されるため、シンクチップ
レベルでの積分値を固定できる。
This also takes into account that a video signal from which a DC component is lost is supplied to the terminal 21. Even when there is no DC component, once the contents of the register 23 are reset once every horizontal cycle in the sync chip portion of the horizontal synchronization signal, the initial value of the register 23 is fixed, so the integrated value at the sync chip level Can be fixed.

ディジタル的に積分された映像信号は位相変調器30に
供給される。
The digitally integrated video signal is supplied to the phase modulator 30.

位相変調器30には、一対の波形変換ROM32,33が設けら
れており、入力したディジタル映像信号が、互いに直交
位相関係にある2つのディジタル映像信号に変換され
る。
The phase modulator 30 is provided with a pair of waveform conversion ROMs 32 and 33, and the input digital video signal is converted into two digital video signals having a quadrature relationship with each other.

すなわち、夫々の波形変換ROM32,33には第2図に示す
ような余弦波及び正弦波に対応した振幅値(ディジタル
信号)が格納され、入力ディジタル映像信号のレベルに
対応した振幅値が同時に参照されて、互いに直交関係に
ある2つのディジタル映像信号{余弦ディジタル映像信
号cos(c)と、正弦ディジタル映像信号sin(c)}が
出力される。ここに、位相cは入力ディジタル映像信号
のレベルに対応する。
That is, the amplitude values (digital signals) corresponding to the cosine wave and the sine wave as shown in FIG. 2 are stored in the respective waveform conversion ROMs 32 and 33, and the amplitude values corresponding to the level of the input digital video signal are simultaneously referred to. Then, two digital video signals {cosine digital video signal cos (c) and sine digital video signal sin (c)} which are orthogonal to each other are output. Here, the phase c corresponds to the level of the input digital video signal.

余弦ディジタル映像信号cos(c)及び正弦ディジタ
ル映像信号sin(c)は、後述するように何れもディジ
タル変調信号として機能する。
The cosine digital video signal cos (c) and the sine digital video signal sin (c) both function as digital modulation signals as described later.

余弦ディジタル映像信号cos(c)及び正弦ディジタ
ル映像信号sin(c)は、2nビット構成の第1及び第2
のディジタル乗算器35,36に供給される。第1及び第2
のディジタル乗算器35,36には、ディジタル映像信号の
他に、ディジタルキャリア信号CKが供給される。
The cosine digital video signal cos (c) and the sine digital video signal sin (c) are composed of first and second 2n-bit signals.
Are supplied to the digital multipliers 35, 36 of. First and second
The digital multipliers 35 and 36 are supplied with the digital carrier signal CK in addition to the digital video signal.

50は上述したようにキャリア信号の発生器であって、
本例では、基準発振器51からの基準クロック信号4CK
(第3図A)が4ビットのシフトレジスタ52に供給され
て、π/2ずつ順次位相がずれた4つのディジタルキャリ
ア信号CK0〜CK3(同図B〜E)が形成される。
50 is a carrier signal generator as described above,
In this example, the reference clock signal 4CK from the reference oscillator 51
(FIG. 3A) is supplied to the 4-bit shift register 52 to form four digital carrier signals CK0 to CK3 (B to E in FIG. 3) whose phases are sequentially shifted by π / 2.

基準の位相をもつキャリア信号がCK0であるものとす
れば、これよりπ/2、2π/2、3π/2だけずれた4つの
キャリア信号CK0〜CK3を使用することによって、状態1
→状態0→状態1→状態0の順番に繰り返し変化する信
号に対応させることができる。
Assuming that the carrier signal having the reference phase is CK0, by using four carrier signals CK0 to CK3 which are shifted by π / 2, 2π / 2, 3π / 2 from this, the state 1
It is possible to deal with a signal that repeatedly changes in the order of → state 0 → state 1 → state 0.

繰り返し変化する信号とは、ディジタルキャリア信号
をアナログ化したときのキャリア信号のことであり、上
述した各状態はキャリア信号CKと同一周波数の正弦波信
号sin(2πfct)の0、π/2、2π/2、3π/2の位相で
の振幅値に対応させることが可能である。したがって、
4つのディジタルキャリア信号CK0〜CK3で1つの正弦波
信号sin(2πfct)を表現することができ、そのときの
振幅値は、夫々0,1,0,−1となる。
A signal that repeatedly changes is a carrier signal when a digital carrier signal is converted into an analog signal, and the above-described states are 0, π / 2, 2π of a sine wave signal sin (2πfct) having the same frequency as the carrier signal CK. It is possible to correspond to the amplitude value in the phase of / 2, 3π / 2. Therefore,
One sine wave signal sin (2πfct) can be expressed by the four digital carrier signals CK0 to CK3, and the amplitude values at that time are 0, 1, 0 and -1, respectively.

以後の説明では、4つのディジタルキャリア信号CK0
〜CK3を正弦ディジタルキャリア信号sin(2πfct)と
いう。
In the following description, four digital carrier signals CK0
~ CK3 is referred to as a sine digital carrier signal sin (2πfct).

さて、正弦ディジタルキャリア信号sin(2πfct)を
構成する4つのディジタルキャリア信号CK0〜CK3は、レ
ジスタで構成された1クロック遅延器31に供給されて、
夫々が1クロック分遅延される。この遅延量は、位相的
にはπ/2に相当するから、この1クロック遅延器31を通
すことによって、余弦ディジタルキャリア信号CKc{=
−cos(2πfct)}が出力される。
Now, the four digital carrier signals CK0 to CK3 forming the sine digital carrier signal sin (2πfct) are supplied to the 1-clock delay unit 31 formed of a register,
Each is delayed by one clock. Since this delay amount corresponds to π / 2 in terms of phase, by passing through this 1-clock delay unit 31, the cosine digital carrier signal CKc {=
-Cos (2πfct)} is output.

この1クロック遅延器31の存在で、キャリア信号CK
は、直交位相関係にある第1及び第2のディジタルキャ
リア信号{正弦ディジタルキャリア信号sin(2πfct)
と余弦ディジタルキャリア信号−cos(2πfct)}に変
換されたことになる。
Due to the presence of this one-clock delay device 31, the carrier signal CK
Is the first and second digital carrier signals {sine digital carrier signal sin (2πfct) which have a quadrature relationship.
And the cosine digital carrier signal −cos (2πfct)}.

正弦ディジタルキャリア信号sin(2πfct)と余弦デ
ィジタル映像信号cos(c)とが第1のディジタル乗算
器35に供給され、余弦ディジタルキャリア信号−cos
(2πfct)と正弦ディジタル映像信号sin(c)とが第
2のディジタル乗算器36に供給される。
The sine digital carrier signal sin (2πfct) and the cosine digital video signal cos (c) are supplied to the first digital multiplier 35, and the cosine digital carrier signal −cos
(2πfct) and the sine digital video signal sin (c) are supplied to the second digital multiplier 36.

ディジタル乗算器35の乗算動作を説明する。 The multiplication operation of the digital multiplier 35 will be described.

正弦ディジタルキャリア信号としての4つのディジタ
ルキャリア信号CK0〜CK3を使用して、上述したような4
つの状態を実現するには、例えば状態0(0相及び2π
/2相の2つ)のときには、余弦ディジタル映像信号cos
(c)のビットDi(i=0〜8)の内容に拘らず、0が
出力され、状態1のときには、そのまま出力され、そし
て、状態−1のときには、反転して出力されるような乗
算動作を実現すればよい。
By using the four digital carrier signals CK0 to CK3 as the sine digital carrier signals,
To realize two states, for example, state 0 (0 phase and 2π
/ 2 phase 2), the cosine digital video signal cos
Multiplication in which 0 is output regardless of the contents of bit Di (i = 0 to 8) in (c), is output as it is in state 1, and is inverted and output in state −1. It is sufficient to realize the operation.

このような乗算動作は、簡単な論理回路で構成でき
る。
Such a multiplication operation can be constituted by a simple logic circuit.

第4図はその一例であって、10ビットのディジタル乗
算器35は10個のナンド回路35Aとイクスクルーシブオア
回路35B及び35Cとで構成される。
FIG. 4 shows an example thereof, and the 10-bit digital multiplier 35 is composed of 10 NAND circuits 35A and exclusive OR circuits 35B and 35C.

余弦ディジタル映像信号を構成するビットD0〜D9の夫
々が対応するナンド回路35Aに供給されると共に、正弦
ディジタルキャリア信号のうち、2つのディジタルキャ
リア信号CK0,CK2がナンド回路35Aに共通に供給される。
Each of the bits D0 to D9 forming the cosine digital video signal is supplied to the corresponding NAND circuit 35A, and two digital carrier signals CK0 and CK2 of the sine digital carrier signals are commonly supplied to the NAND circuit 35A. .

ナンド出力は夫々のイクスクルーシブオア回路35Bに
供給され、これらにはその最上位ビットに対するナンド
出力が供給されるイクスクルーシブオア回路35Cを除
き、ディジタルキャリア信号CK3が共通に供給される。
The NAND output is supplied to the respective exclusive OR circuits 35B, and the digital carrier signal CK3 is commonly supplied to these exclusive OR circuits 35B except for the exclusive OR circuit 35C to which the NAND output for the most significant bit is supplied.

最上位ビットD9は符号ビットであるので、これに対応
したイクスクルーシブオア回路35Cには、ディジタルキ
ャリア信号CK1の反転信号が供給される。
Since the most significant bit D9 is a sign bit, an inverted signal of the digital carrier signal CK1 is supplied to the exclusive OR circuit 35C corresponding thereto.

この構成における真理値表を第5図に示す。同図A
は、ビットD0からD8までの入出力関係を示す。その上段
はビットD0からD8までが「L」のときのものであり、下
段は「H」のときのものである。状態0では、「L」
(このレベルを0とする)が出力され、状態1では、入
力がそのまま出力され、状態−1では反転して出力され
る。
The truth table for this configuration is shown in FIG. Figure A
Indicates the input / output relationship between bits D0 to D8. The upper row is when bits D0 to D8 are "L", and the lower row is when it is "H". In state 0, "L"
(This level is set to 0), the input is output as it is in state 1, and the inverted output is output in state -1.

同図Bは同様に、ビットD9についての真理値表であっ
て、「L」がマイナス(−)を、「H」がプラス(+)
を表わすものとする。
Similarly, FIG. 9B is a truth table for the bit D9, where “L” is minus (−) and “H” is plus (+).
Shall be represented.

そして、アナログのキャリア信号(正弦波信号)を考
えたとき、その零点を「0(=1000000000)」とし、最
小値を「−512(=0000000000)」、最大値を「+511
(=1111111111)」としたときには、状態0のときのビ
ットD9との乗算出力は、0であるので、(0000000000)
ではなく、(1000000000)としなければならない。そう
なるように、論理構成がなされている。
When considering an analog carrier signal (sine wave signal), its zero point is set to “0 (= 1000000000)”, the minimum value is “−512 (= 0000000000)”, and the maximum value is “+511”.
(= 1111111111) ", the multiplication output with the bit D9 in the state 0 is 0, so (0000000000)
Instead, it should be (1000000000). The logical configuration has been made so.

また、同図Bより明らかなように、状態1のときは符
号ビットD9がそのまま出力され、状態−1のときには反
転して出力される。
Further, as is clear from FIG. 9B, the sign bit D9 is output as it is in the state 1, and is inverted and output in the state -1.

ディジタル乗算器36も同様に構成されているので、そ
の説明は省略する。
Since the digital multiplier 36 has the same configuration, its description is omitted.

以上のようにディジタル乗算器35,36を構成すれば、
比較的簡単な構成で、夫々より正弦信号と余弦信号のデ
ィジタル乗算出力を得ることができる。したがって、第
1のディジタル乗算器35からは、 sin(2πfct)・cos(c) ……(1) が出力される。
If the digital multipliers 35 and 36 are configured as described above,
With a relatively simple structure, it is possible to obtain digital multiplication outputs of the sine signal and the cosine signal, respectively. Therefore, sin (2πfct) · cos (c) (1) is output from the first digital multiplier 35.

第2のディジタル乗算器36からは、 −cos(2πfct)・sin(c) ……(2) が出力される。 The second digital multiplier 36 outputs -cos (2πfct) · sin (c) (2).

夫々の乗算出力はバッファレジスタ37,38を経てディ
ジタル加算器39で加算、本例では減算される。ディジタ
ル加算器39の出力は以下のようになる。
The respective multiplication outputs are added by the digital adder 39 via the buffer registers 37, 38, and subtracted in this example. The output of the digital adder 39 is as follows.

sin(2πfct)・cos(c)+cos(2πfct)・sin
(c)=cos(2πfct+c) ……(3) このように、余弦ディジタルキャリア信号cos(2πf
ct)に対してcだけ位相が遅れた余弦ディジタルキャリ
ア信号cos(2πfct+c)が出力される。この余弦ディ
ジタルキャリア信号cos(2πfct+c)が、D/A変換器4
0でアナログ信号に変換され、これがさらにバンドパス
フィルタ41で帯域制限される。
sin (2πfct) ・ cos (c) + cos (2πfct) ・ sin
(C) = cos (2πfct + c) (3) Thus, the cosine digital carrier signal cos (2πf
The cosine digital carrier signal cos (2πfct + c) whose phase is delayed by c with respect to ct) is output. This cosine digital carrier signal cos (2πfct + c) is the D / A converter 4
When it is 0, it is converted into an analog signal, which is band-limited by the bandpass filter 41.

このようにして出力端子42に得られた余弦ディジタル
キャリア信号cos(2πfct+c)にあっては、ディジタ
ルキャリア信号の1サイクルごとに、このディジタルキ
ャリア信号に対する入力映像信号の振幅に応じてその位
相を高速に(1/fcの時間)、変化させることができ、結
果としてFM変調を行なうことができる。
In the cosine digital carrier signal cos (2πfct + c) obtained at the output terminal 42 in this manner, the phase of the digital carrier signal is increased at high speed in accordance with the amplitude of the input video signal with respect to this digital carrier signal every cycle. (1 / fc time) can be changed, and as a result, FM modulation can be performed.

バンドパスフィルタ41の帯域特性を第6図に示す。キ
ャリヤ周波数foを中心にして、±4foのところで減衰量
が1/(2n−1)以上で、±1/2foの範囲の周波数は十分
に通過できるような帯域特性に選定されることが望まし
い。
The band characteristic of the bandpass filter 41 is shown in FIG. It is desirable to select the band characteristics so that the attenuation is 1 / (2 n -1) or more at ± 4fo around the carrier frequency fo and the frequency in the range of ± 1 / 2fo can be sufficiently passed. .

さらに、キャリヤ周波数foを中心にして、±1/2foの
周波数範囲で、位相遅れ特性が周波数に対して、第7図
のように線形特性を保つようにバンドパスフィルタ41の
位相特性が選定されることが望ましい。
Further, the phase characteristic of the bandpass filter 41 is selected so that the phase delay characteristic maintains a linear characteristic with respect to the frequency within a frequency range of ± 1/2 fo centering on the carrier frequency fo as shown in FIG. Is desirable.

ところで、上述したディジタル乗算器35,36に入力し
た正弦ディジタルキャリア信号sin(2πfct)及び余弦
ディジタルキャリア信号−cos(2πfct)の位相分解能
は夫々、ディジタル乗算器35,36のビット構成に依存す
る。例えば、ディジタル乗算器35,36が夫々10ビット構
成とすると、0.35°(=360°÷1023)の位相分解能と
なる。
By the way, the phase resolutions of the sine digital carrier signal sin (2πfct) and the cosine digital carrier signal −cos (2πfct) input to the digital multipliers 35 and 36 described above depend on the bit configurations of the digital multipliers 35 and 36, respectively. For example, if each of the digital multipliers 35 and 36 has a 10-bit configuration, the phase resolution is 0.35 ° (= 360 ° / 1023).

単位時間当たりの最小位相変化dcと周波数変化dfとの
関係は次式で表わされる。
The relationship between the minimum phase change dc per unit time and the frequency change df is expressed by the following equation.

df=(1/2π)(dc/dt) ……(4) よって、単位時間当たりの最小位相変化dcと最大周波数
偏移Δfの関係は次式となる。
df = (1 / 2π) (dc / dt) (4) Therefore, the relationship between the minimum phase change dc per unit time and the maximum frequency shift Δf is as follows.

Δf=df(28−1) ……(5) したがって、 dc=6.14×10-3ラジアン ……(6) dt=400nsec(=1/fc=2.5MHz) ……(7) であるときには、 Δf=0.623MHz ……(8) df=2443Hz ……(9) となり、入力電圧と出力周波数は完全に直線関係とな
る。すなわち、線形特性となる。
Δf = df (2 8 -1) (5) Therefore, when dc = 6.14 × 10 -3 radians (6) dt = 400nsec (= 1 / fc = 2.5MHz) (7), Δf = 0.623MHz (8) df = 2443Hz (9), and the input voltage and output frequency are completely linear. That is, it has a linear characteristic.

なお、上例ではキャリヤ周波数fcを2.5MHzとし、この
周波数を映像信号のシンクチップレベルに当て、また最
大周波数偏移Δfを0.623MHzとし、周波数が高くなる方
向へFM変調されるようにした場合である。
In the above example, the carrier frequency fc is set to 2.5 MHz, this frequency is applied to the sync tip level of the video signal, and the maximum frequency shift Δf is set to 0.623 MHz, so that FM modulation is performed in a direction to increase the frequency. It is.

第8図はこの発明の他の例を示す。 FIG. 8 shows another example of the present invention.

同図において、正弦ディジタルキャリア信号sin(2
πfct)が減衰器44に供給されて、その入力レベルが、1
/(2n−1)に減衰され、その後第3のディジタル乗算
器45に供給される。nはビット数であって、本例では5
ビットとする。第3のディジタル乗算器45にはさらに余
弦ディジタル映像信号cos(c)のうち下位5ビットが
供給される。
In the figure, the sine digital carrier signal sin (2
πfct) is supplied to the attenuator 44 and its input level is 1
It is attenuated to / (2 n -1) and then supplied to the third digital multiplier 45. n is the number of bits and is 5 in this example.
Bit. The lower 5 bits of the cosine digital video signal cos (c) are further supplied to the third digital multiplier 45.

第3のディジタル乗算器45では、余弦ディジタル映像
信号cos(c)の振幅が正弦ディジタルキャリア信号に
よって変調され、その後、バッファレジスタ46を経てデ
ィジタル加算器39に供給される。
In the third digital multiplier 45, the amplitude of the cosine digital video signal cos (c) is modulated by the sine digital carrier signal and then supplied to the digital adder 39 via the buffer register 46.

同様に、余弦ディジタルキャリア信号−cos(2πfc
t)が減衰器47に供給されることによって、その入力レ
ベルが、1/(2n−1)に減衰され、その後第4のディジ
タル乗算器48に供給される。
Similarly, cosine digital carrier signal −cos (2πfc
When t) is supplied to the attenuator 47, its input level is attenuated to 1 / (2 n −1) and then supplied to the fourth digital multiplier 48.

第4のディジタル乗算器48には、正弦ディジタル映像
信号sin(c)のうち下位5ビットが供給される。そし
て、正弦ディジタル映像信号sin(c)のうち上位5ビ
ットが第2のディジタル乗算器36に供給される。そし
て、夫々の乗算出力がバッファレジスタ49を経てディジ
タル加算器39に供給される。
The lower 5 bits of the sine digital video signal sin (c) are supplied to the fourth digital multiplier 48. Then, the upper 5 bits of the sine digital video signal sin (c) are supplied to the second digital multiplier 36. Then, the respective multiplication outputs are supplied to the digital adder 39 via the buffer register 49.

さて、ディジタルキャリア信号の最大振幅をnビッ
ト、つまり5ビットで分解した場合、1ビット当たりの
大きさはディジタルキャリア信号の最大振幅の1/(25
1)になる。したがって、減衰器44と第3のディジタル
乗算器45とで、第1のディジタル乗算器35の最小分解振
幅をさらに5ビットで分解したことになる。その結果、
一対のディジタル乗算器35,45と減衰器44とで、2nビッ
トのディジタル乗算器として機能することになる。
When the maximum amplitude of the digital carrier signal is decomposed into n bits, that is, 5 bits, the size per bit is 1 / (2 5
It becomes 1). Therefore, the attenuator 44 and the third digital multiplier 45 decompose the minimum resolution amplitude of the first digital multiplier 35 into 5 bits. as a result,
The pair of digital multipliers 35 and 45 and the attenuator 44 function as a 2n-bit digital multiplier.

そのため、この構成によれば、5ビット構成のディジ
タル乗算器を使用できるため、その価格が非常に安くな
る。
Therefore, according to this configuration, a 5-bit digital multiplier can be used, and the price thereof is very low.

第1図及び第8図の例は何れも、正弦ROM33と余弦ROM
32の夫々を使用して正弦及び余弦のディジタル映像信号
を得るようにした場合である。正弦信号と余弦信号とは
直交位相関係にあるから、その何れか一方のROMのみを
使用しても、正弦及び余弦のディジタル映像信号を生成
することができる。
Both the examples in Fig. 1 and Fig. 8 are sine ROM33 and cosine ROM.
This is a case where sine and cosine digital video signals are obtained by using each of 32. Since the sine signal and the cosine signal have a quadrature phase relationship, the sine and cosine digital video signals can be generated by using only one of the ROMs.

なお、この発明は上述した実施例に限定されるもので
はない。例えば、正弦波信号と余弦波信号は位相が1/4
周期ずれただけで、全く等しい信号であるから、上述し
た実施例において正弦波信号と余弦波信号を交換しても
全く同じ効果が得られる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, sine and cosine signals have a 1/4 phase
Since the signals are exactly the same just by shifting the period, even if the sine wave signal and the cosine wave signal are exchanged in the above-described embodiment, the same effect can be obtained.

また、ディジタル乗算器35,36,45,48においては、正
弦波同士、余弦波同士を乗算するように構成してもよ
い。
Further, the digital multipliers 35, 36, 45 and 48 may be configured to multiply sine waves and cosine waves.

ディジタル乗算器39においては、減算処理ではなく、
加算処理を行なってもよい。
In the digital multiplier 39, not the subtraction process,
An addition process may be performed.

[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、直交位相関
係を有する第1及び第2のディジタル変調信号と、同じ
く、直交位相関係を有する第1及び第2のディジタルキ
ャリア信号とを互いに乗算し、夫々のディジタル乗算出
力を加算した出力をFM変調出力として使用するようにし
たものである。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, first and second digital modulated signals having a quadrature phase relationship and first and second digital carrier signals having a quadrature phase relationship are also provided. Is multiplied by each other, and the output obtained by adding the respective digital multiplication outputs is used as the FM modulation output.

これによれば、4種類のディジタルキャリア信号の1
サイクルごとに演算するというディジタル処理のFM変調
が行なわれるため、線形特性が優れ、高次歪のない、し
かも温度特性のよいFM変調器を実現できる。したがっ
て、信頼性の高いFM変調器を提供できる実益を有する。
According to this, one of four types of digital carrier signals
Since FM modulation is performed by digital processing, in which calculation is performed for each cycle, it is possible to realize an FM modulator with excellent linear characteristics, high-order distortion, and good temperature characteristics. Therefore, there is a practical benefit of providing a highly reliable FM modulator.

また、ディジタルキャリア信号の位相を0,π/2,3π/2
に対応するタイミングパルスとして定義して、正弦キャ
リア信号の代りに使用するようにしたから、ディジタル
乗算器を簡単な論理回路で構成できる実益を有する。IC
化も容易である。
In addition, the phase of the digital carrier signal is 0, π / 2, 3π / 2
Since it is defined as a timing pulse corresponding to, and is used instead of the sine carrier signal, it has a practical advantage that the digital multiplier can be configured by a simple logic circuit. I c
It is easy to convert.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図及び第8図は夫々この発明に係るFM変調器の一例
を示すブロック図、第2図はROMのデータ内容を示す
図、第3図はディジタルキャリア信号の波形図、第4図
はディジタル乗算器の接続図、第5図はその真理値表の
図、第6図はバンドパスフィルタの帯域特性図、第7図
はその位相特性図、第9図及び第10図は従来のFM変調器
の系統図である。 10……FM変調器 20……積分器 30……位相変調器 32,33……正弦及び余弦ROM 35,36,45,48……ディジタル乗算器 50……キャリア信号の発生器 52……シフトレジスタ 37,38,46,49……バッファレジスタ
1 and 8 are block diagrams each showing an example of an FM modulator according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing data contents of ROM, FIG. 3 is a waveform diagram of a digital carrier signal, and FIG. Connection diagram of digital multiplier, FIG. 5 is a diagram of its truth table, FIG. 6 is a band characteristic diagram of a bandpass filter, FIG. 7 is its phase characteristic diagram, and FIGS. 9 and 10 are conventional FMs. It is a systematic diagram of a modulator. 10 …… FM modulator 20 …… Integrator 30 …… Phase modulator 32,33 …… Sine and cosine ROM 35,36,45,48 …… Digital multiplier 50 …… Carrier signal generator 52 …… Shift Registers 37,38,46,49 …… Buffer registers

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】変調信号を積分する積分器と、その積分出
力を位相変調する位相変調器と、キャリア信号の発生器
とを有し、 上記積分器では、アナログ・ディジタル変換器を含み、
アナログ信号として入力され、そのアナログ・ディジタ
ル変換器によってディジタル信号に変換された上記変調
信号が積分され、 キャリア信号発生器では、基準発振出力がπ/2ずつ順次
位相がずれた4種類のディジタルキャリア信号が形成さ
れ、 上記位相変調器では、積分出力である変調信号がディジ
タル変調信号に変換され、 このディジタル変調信号と上記キャリア信号とがディジ
タル乗算器において乗算されるに際しては、上記変調信
号として直交位相関係を有する一対のディジタル変調信
号に変換されたときには、一対のディジタル乗算器が使
用されると共に、 これら乗算出力の加算出力がFM変調出力として使用され
るようになされたことを特徴とするディジタル式FM変調
器。
1. An integrator for integrating a modulation signal, a phase modulator for phase-modulating the integrated output thereof, and a carrier signal generator, wherein the integrator includes an analog-digital converter,
The modulated signal, which is input as an analog signal and converted into a digital signal by the analog / digital converter, is integrated. In the carrier signal generator, the four types of digital carriers whose reference oscillation outputs are sequentially shifted in phase by π / 2 A signal is formed, and in the phase modulator, the modulated signal which is an integrated output is converted into a digital modulated signal, and when this digital modulated signal and the carrier signal are multiplied in a digital multiplier, the quadrature signal is used as the modulated signal. When converted into a pair of digital modulation signals having a phase relationship, a pair of digital multipliers are used, and an addition output of these multiplication outputs is used as an FM modulation output. FM modulator.
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