JP2570293B2 - Ultrasound modulator / demodulator - Google Patents
Ultrasound modulator / demodulatorInfo
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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、パルス列のメッセージ信号を位相偏移変
調して送受信する変復調器に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a modem for transmitting and receiving a phase-shift-modulated message signal of a pulse train.
(従来の技術) 位相偏移変調(PSK)の高速ディジタル・データ通信
は、種々の分野で広く利用されるようになって来てお
り、PSKにより通信する変復調器の構造を簡単にする必
要性も高い。(Prior Art) High-speed phase shift keying (PSK) digital data communication is becoming widely used in various fields, and the need to simplify the structure of modems communicating with PSK is required. Is also expensive.
しかし、従来の位相偏移変調による変復調器は、位相
偏移変調に関連して送信側及び受信側にそれぞれ信号の
ろ波、位相比較、位相などの信号処理を行なう回路を個
々に備えていた。However, the conventional phase shift keying modulator / demodulator individually has a circuit for performing signal processing such as signal filtering, phase comparison, and phase on the transmission side and the reception side in relation to the phase shift keying. .
(発明が解決しようとする問題点) このように、従来の位相偏移変調による変復調器は、
前記のような種々の信号処理について個々に回路を備え
る必要があったので、装置として構成が複雑となる問題
点があった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the conventional modulator and demodulator based on phase shift keying is
Since it is necessary to provide individual circuits for the various signal processings as described above, there has been a problem that the configuration of the apparatus becomes complicated.
この発明は、前記のような従来技術の欠点を除去する
ことを目的とするものであり、変復調に関連する信号処
理回路を簡単にすることができる超音波位相偏移変調に
よる変復調器を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to provide a modem using ultrasonic phase shift keying that can simplify a signal processing circuit related to modulation and demodulation. The purpose is to:
(問題点を解決するための手段) この発明の超音波位相偏移変調による変復調器は、 送信部に メッセージ信号の0又は1の論理レベルに従って搬送
波信号をスイッチングすることにより、該搬送波信号を
該メッセージ信号で変調して得た2つの出力信号を出力
するアナログ・スイッチと、 零次対称モードにて励振する圧電板を有し、前記圧電
板上を伝搬する前記2つの出力信号の位相遅延により該
2つの出力信号を位相偏移変調する第1の弾性波装置と
を備え、かつ 受信部に 位相偏移変調された受信信号から送信側の搬送周波数
に同期した搬送波信号を発生する搬送波再生回路と、 零次対称モードにて励振する圧電板を有し、前記圧電
板上を伝搬する前記受信信号と前記搬送波再生回路から
の前記搬送波信号とから位相弁別によって2つの信号に
復調する第2の弾性波装置と、 該2つの信号をベースバンド信号に変換する検出器
と、 該検出器からの2つのベースバンド信号に対して0又
は1の論理的な判定を施して前記メッセージ信号を出力
するエンコーダとを備えたものである。(Means for Solving the Problems) The modem using ultrasonic phase shift keying according to the present invention switches the carrier signal according to the logical level of 0 or 1 of the message signal to the transmitting unit, thereby converting the carrier signal into the signal. An analog switch that outputs two output signals obtained by modulating with a message signal; and a piezoelectric plate that excites in a zero-order symmetric mode, wherein a phase delay of the two output signals propagating on the piezoelectric plate is provided. A first acoustic wave device for phase-shift-modulating the two output signals, and a carrier recovery circuit for generating a carrier signal synchronized with a carrier frequency on the transmitting side from the phase-shift-modulated received signal in a receiving unit And a piezoelectric plate that excites in a zero-order symmetric mode, wherein two of the received signal propagating on the piezoelectric plate and the carrier signal from the carrier recovery circuit are phase-discriminated A second elastic wave device that demodulates the two signals into a baseband signal; a detector that converts the two signals into a baseband signal; and a logical determination of 0 or 1 for the two baseband signals from the detector. And an encoder for outputting the message signal.
(作 用) この発明によれば、以上のように変復調器を構成した
ので、送信側及び受信側において変調及び復調に関連す
る信号のろ波、位相比較、移相などの信号処理機能をそ
れぞれ一素子形式にある弾性波装置上で集約して実行す
る。(Operation) According to the present invention, since the modem is configured as described above, the signal processing functions such as filtering, phase comparison, and phase shift of signals related to modulation and demodulation are respectively performed on the transmission side and the reception side. It is executed collectively on an elastic wave device in one-element format.
(実施例) 第1図はこの発明の実施例を示す変復調器のブロック
図である。まず、送信部として機能する部分を説明す
る。アナログ・スイッチ1は第1入力にパルス列からな
るメッセージ信号を入力し、第2入力からの周成数が5.
6MHzの搬送波信号をビット速度が5KB/sのメッセージ信
号の論理レベルに従ってスイッチングし、搬送波信号を
メッセージ信号で変調して得た2つの出力信号1a又は1b
を出力するスイッチである。信号1a、1bはラム波装置2
に入力される。(Embodiment) FIG. 1 is a block diagram of a modem showing an embodiment of the present invention. First, a part functioning as a transmission unit will be described. The analog switch 1 inputs a message signal composed of a pulse train to the first input, and the number of cycles from the second input is 5.
Two output signals 1a or 1b obtained by switching a 6 MHz carrier signal according to the logic level of a message signal having a bit rate of 5 KB / s and modulating the carrier signal with the message signal.
Is a switch that outputs Signals 1a and 1b are Lamb wave devices 2
Is input to
ラム波装置2は、以下第2図を参照して詳細に説明す
るが、いわゆる帯域ろ波機能、二相シフト・キーイング
(BPSK)機能、搬送波信号に対する同期機能等を合せ持
っており、位相偏移変調された、即ちメッセージ信号に
従って0度又は180度の位相が与えられたBPSK信号2aを
出力する。The Lamb wave device 2, which will be described in detail below with reference to FIG. 2, has a so-called band filtering function, a two-phase shift keying (BPSK) function, a synchronization function for a carrier signal, and the like. It outputs a BPSK signal 2a which is transmodulated, that is, given a phase of 0 or 180 degrees according to the message signal.
第2図はラム波装置2の概要構成を示す斜視図であ
る。第2図に示すように、ラム波装置2は圧電磁器基板
3を有する。圧電磁器基板3は、長さが10mm,幅が8mm,
厚さが0.15mmの圧電セラミックからなり、零次対称モー
ドで最も効率よく励振されるように設計されており、商
品名NEPECH−94として販売されているものである。圧電
磁器基板3上には、すだれ状をなし、対数が2.5、周期
長が600μmの電極を有する4つのインターディジタル
・トランスデューサ(IDT)4、5、6及び7が形成さ
れている。FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the Lamb wave device 2. As shown in FIG. 2, the Lamb wave device 2 has a piezoelectric ceramic substrate 3. The piezoelectric ceramic substrate 3 has a length of 10 mm, a width of 8 mm,
It is made of a piezoelectric ceramic having a thickness of 0.15 mm, is designed to be most efficiently excited in a zero-order symmetric mode, and is sold under the trade name NEPECH-94. On the piezoelectric ceramic substrate 3, four interdigital transducers (IDTs) 4, 5, 6 and 7 each having an IDT of 2.5 and a period length of 600 μm are formed.
IDT4の第1電極はアナログ・スイッチ1の信号1aを導
入し、IDT5の第1電極はアナログ・スイッチ1の信号1b
を導入し、IDT4、5の第2電極は接地されている。The first electrode of IDT4 introduces signal 1a of analog switch 1 and the first electrode of IDT5 receives signal 1b of analog switch 1.
And the second electrodes of the IDTs 4 and 5 are grounded.
IDT6、7は、変調器としての機能を得るために、圧電
磁器基板3を伝搬する搬送波の位相に基づいてIDT4、5
からそれぞれφo+0゜、φo+180゜の距離を置いて
配置されている。IDT6、7の第1電極は互いに接続され
ており、信号1a,1bを位相偏移変調してなるPSK信号2aを
導出しており、送信のときは図示の位置に設定されるス
イッチ8を介して外部に導出される。IDT6、7の第2電
極は接地されている。The IDTs 6 and 7 are based on the phases of the carrier waves propagating through the piezoelectric ceramic substrate 3 in order to obtain a function as a modulator.
They are spaced phi o +0 °, the phi o +180 ° distance from each. The first electrodes of the IDTs 6 and 7 are connected to each other to derive a PSK signal 2a obtained by performing phase shift modulation on the signals 1a and 1b. Out to the outside. The second electrodes of the IDTs 6 and 7 are grounded.
次に、第1図を再び参照し、受信部として機能する部
分を説明する。スイッチ8は、受信のときは図示と逆の
位置に設定され、受信信号として入力されるBPSK信号8a
を信号搬送波再生回路9及びラム波装置10に導く。信号
搬送波再生回路9は入力されるBPSK信号8aからこれに同
期している搬送波信号9aを発生する回路である。ラム波
装置10は、以下第3図を参照して詳細に説明するが、ラ
ム波装置2と同様の構造及び機能を有し、入力されるBP
SK信号8a及び搬送波信号9aからBPSK信号8aをその変調位
相に従って弁別し、信号10a、10bを出力する回路であ
る。信号10a、10bは検出器11に入力される。Next, with reference to FIG. 1 again, a portion functioning as a receiving unit will be described. The switch 8 is set at a position opposite to the position shown in the drawing at the time of reception, and the BPSK signal 8a inputted as a reception signal
To the signal carrier recovery circuit 9 and the Lamb wave device 10. The signal carrier recovery circuit 9 is a circuit that generates a carrier signal 9a synchronized with the input BPSK signal 8a. The Lamb wave device 10, which will be described in detail below with reference to FIG. 3, has the same structure and function as the Lamb wave device 2, and the input BP
This is a circuit that discriminates the BPSK signal 8a from the SK signal 8a and the carrier signal 9a according to the modulation phase and outputs signals 10a and 10b. The signals 10a and 10b are input to the detector 11.
検出器11は信号10a、10bをベースバンドの信号11a及
び11bに変換してエンコーダ12に入力する。エンコーダ1
2は信号10a、10bについて論理的な判定をし、もとのパ
ルス列のメッセージ信号12aを再構築して出力する。The detector 11 converts the signals 10a and 10b into baseband signals 11a and 11b and inputs the signals to the encoder 12. Encoder 1
2 makes a logical decision on the signals 10a and 10b, reconstructs the original pulse train message signal 12a, and outputs it.
第3図はラム波装置10の概要構成を示す斜視図であ
る。第3図に示すように、ラム波装置10はラム波装置2
と同様構造のものであり、圧電磁器基板13を有する。圧
電磁器基板13上には、すだれ状の電極を有する4つのID
T14、15、16及び17が形成されている。FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the Lamb wave device 10. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, the Lamb wave device 10 is a Lamb wave device 2.
And has a piezoelectric ceramic substrate 13. Four IDs with interdigital electrodes on piezoelectric ceramic substrate 13
T14, 15, 16, and 17 are formed.
IDT14及び15の第1電極はスイッチ8からBPSK信号8a
を導入し、IDT14及び15の第2電極は接地されている。The first electrodes of the IDTs 14 and 15 receive the BPSK signal 8a from the switch 8.
And the second electrodes of the IDTs 14 and 15 are grounded.
IDT16及び17は、復調器としての機能を得るために、
圧電磁器基板13上を伝搬する搬送波の位相に基づいてID
T14、15からそれぞれ、φo+0゜、φo+180゜の距離
を置いて配置されている。IDT16及び17の第1電極は互
いに接続され、BPSK信号8aから位相弁別した信号10a及
び10bを導出している。IDT16及び17の第2電極には信号
搬送波再生回路9から復調のために搬送波信号9aが入力
されている。IDTs 16 and 17 are used to obtain a function as a demodulator.
ID based on the phase of the carrier wave propagating on the piezoelectric ceramic substrate 13
From each T14,15, φ o +0 °, it is arranged at phi o +180 degrees distance. The first electrodes of the IDTs 16 and 17 are connected to each other, and derive signals 10a and 10b that have undergone phase discrimination from the BPSK signal 8a. A carrier signal 9a is input to the second electrodes of the IDTs 16 and 17 from the signal carrier recovery circuit 9 for demodulation.
次に、送信の場合の動作を第4図に示すラム波装置2
の波形図を参照して説明する。第4図aに示す伝送すべ
きメッセージ信号(ここでは、0101)をアナログ・スイ
ッチ1に入力し、第4図b、cに示すように、メッセー
ジ信号の0に対応する信号1a,及びメッセージ信号の1
に対応する信号1bを得る。ラム波装置2のIDT4、5は信
号1a,1bを入力し、これらを搬送波信号の0゜、180゜に
対応する移相をして、即ち位相偏移変調をして第4図4
に示すBPSK信号2aを得る。BPSK信号2aはスイッチ8を介
して外部へ導かれる。Next, the operation in the case of transmission will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to the waveform diagram of FIG. A message signal to be transmitted (here, 0101) shown in FIG. 4A is input to the analog switch 1, and as shown in FIGS. 4B and 4C, a signal 1a corresponding to 0 of the message signal and a message signal Of 1
Is obtained. The IDTs 4 and 5 of the Lamb wave device 2 receive the signals 1a and 1b, and shift the phases corresponding to 0 ° and 180 ° of the carrier signal, that is, perform phase shift keying.
BPSK signal 2a shown in FIG. The BPSK signal 2a is guided to the outside via the switch 8.
この位相偏移変調を式により説明すると、信号1a.1b
は φ(b)=φo+πb (b=0,1) (1) により表わされる。従って、BPSK信号2aは、信号1a,1b
を統合した信号であるから、 b=0,1とすると、 s(t)=sin{2πft−φ(b)} =sin(π{2ft−b)} (2) により表わされる。ただし、φoは搬送波信号の4波長
分の位相である。This phase shift modulation can be described by the following equation: signals 1a.1b
Is represented by φ (b) = φ o + πb (b = 0,1) (1). Therefore, the BPSK signal 2a is the signal 1a, 1b
Therefore, if b = 0,1, then s (t) = sin {2πft-φ (b)} = sin (π {2ft-b)} (2) Here, φ o is a phase corresponding to four wavelengths of the carrier signal.
次に、受信の場合の動作を第5図に示すラム波装置10
の波形図を参照して説明する。受信すべきメッセージの
BPSK信号8aは、第5図aに示すように、搬送波周波数が
5.6MHz、位相が0゜又は180゜(b=0.1)であり、スイ
ッチ8を介してラム波装置10に入力される。信号8aは圧
電磁器基板3上のIDT14、15に印加され、IDT16、17に到
達するまでの伝搬遅延φtは、b、p=0、1とする
と、次式により表わされる。Next, the operation in the case of reception will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to the waveform diagram of FIG. Of the message to be received
The BPSK signal 8a has a carrier frequency as shown in FIG.
5.6 MHz, the phase is 0 ° or 180 ° (b = 0.1), and is input to the Lamb wave device 10 via the switch 8. Signal 8a is applied to IDT14,15 on the piezoelectric ceramic substrate 3, the propagation delay phi t to reach the IDT16,17 is, b, When p = 0, 1, represented by the following equation.
φt(b、p)=φ(b)+(p)=2φo+π(b+
p) (3) ラム波装置10のIDT16及び17に搬送波信号9a(=sin2
πft)が印加されているので、第5図b,cに示す信号10
a、10bは s′(t)=sin(2πft−φt)+sin(2πft) =2cos(φt/2)sin(2πft−φt/2) =2cos{φo+π/2(b+p)} ×sin{2πft−φo−π/2(b+p)} (4) により表わされる。上式において、sin及びcos項は搬送
波信号9aと成分及びエンベロープ成分に対応している。φ t (b, p) = φ (b) + (p) = 2φ o + π (b +
p) (3) The carrier signal 9a (= sin2) is transmitted to the IDTs 16 and 17 of the Lamb wave device 10.
πft), the signal 10 shown in FIGS.
a, 10b is s' (t) = sin ( 2πft-φ t) + sin (2πft) = 2cos (φ t / 2) sin (2πft-φ t / 2) = 2cos {φ o + π / 2 (b + p)} × sin {2πft−φ o −π / 2 (b + p)} (4) In the above equation, the sin and cos terms correspond to the carrier signal 9a and the component and envelope components.
検出器11はこのような信号10a、10bを第5図d,eに示
すようなベースバンドの信号11a,11bに変換し、エンコ
ーダ12に入力する。エンコーダ12は、第5図fに示すよ
うに、もとのメッセージ信号に対応する信号12aを出力
する。The detector 11 converts such signals 10a and 10b into baseband signals 11a and 11b as shown in FIGS. The encoder 12 outputs a signal 12a corresponding to the original message signal, as shown in FIG.
(発明の効果) 以上、詳細に説明したように、この発明によれば、ラ
ム波装置を用いて変復調を行なうように構成したので、
超音波位相偏移変調による変復調器の構成を簡単にする
ことができるという効果がある。(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, modulation and demodulation are performed using the Lamb wave device.
There is an effect that the configuration of the modulator / demodulator using the ultrasonic phase shift keying can be simplified.
第1図はこの発明による超音波位相偏移変調による変復
調器のブロック図、第2図及び第3図は第1図のラム波
装置の構造を示す斜視図、第4図及び第5図は第1図の
変復調器の動作を説明する波形図である。 1……アナログ・スイッチ、 2,10……ラム波装置、 4,5,6,7,14,15,16,17……IDT。FIG. 1 is a block diagram of a modulator / demodulator using ultrasonic phase shift keying according to the present invention, FIGS. 2 and 3 are perspective views showing the structure of the Lamb wave apparatus of FIG. 1, and FIGS. FIG. 2 is a waveform chart for explaining the operation of the modem shown in FIG. 1. 1 ... Analog switch, 2,10 ... Lamb wave device, 4,5,6,7,14,15,16,17 ... IDT.
Claims (3)
して送受信する送信部及び受信部を備えた超音波位相偏
移変調による変復調器において、 前記送信部は 前記メッセージ信号の0又は1の論理レベルに従って搬
送波信号をスイッチングすることにより、該搬送波信号
を該メッセージ信号で変調して得た2つの出力信号を出
力するアナログ・スイッチと、 零次対称モードにて励振する圧電板を有し、前記圧電板
上を伝搬する前記2つの出力信号の位相遅延により該2
つの出力信号を位相偏移変調する第1の弾性波装置とを
備え、 前記受信部は 位相偏移変調された受信信号から送信側の搬送周波数に
同期した搬送波信号を発生する搬送波再生回路と、 零次対称モードにて励振する圧電板を有し、前記圧電板
上を伝搬する前記受信信号と前記搬送波再生回路からの
前記搬送波信号とから位相弁別によって2つの信号に復
調する第2の弾性波装置と、 該2つの信号をベースバンド信号に変換する検出器と、 該検出器からの2つのベースバンド信号に対して0又は
1の論理的な判定を施して前記メッセージ信号を出力す
るエンコーダとを備えた ことを特徴とする超音波位相偏移変調による変復調器。1. An ultrasonic phase shift keying modulator / demodulator comprising a transmitting unit and a receiving unit for transmitting and receiving a message signal of a pulse train by phase shift keying, wherein the transmitting unit has a logic value of 0 or 1 of the message signal. An analog switch that outputs two output signals obtained by modulating the carrier signal with the message signal by switching the carrier signal according to a level; and a piezoelectric plate that excites in a zero-order symmetric mode. Due to the phase delay of the two output signals propagating on the piezoelectric plate,
A first elastic wave device that performs phase shift modulation on the two output signals, wherein the receiving unit generates a carrier signal synchronized with a carrier frequency on the transmission side from the phase shift modulated received signal; A second elastic wave having a piezoelectric plate excited in a zero-order symmetric mode, and demodulated into two signals by phase discrimination from the received signal propagating on the piezoelectric plate and the carrier signal from the carrier recovery circuit; A detector for converting the two signals into a baseband signal; an encoder for performing a logical decision of 0 or 1 on the two baseband signals from the detector to output the message signal; A modulator / demodulator based on ultrasonic phase shift keying, comprising:
信号で変調して得た2つの信号を印加する第1及び第2
のインターディジタル・トランスデューサと、 前記圧電板上に形成され、かつ前記第1及び第2のイン
ターディジタル・トランスデューサから搬送波信号の波
長によりそれぞれ定められる距離に配列された出力用の
第3及び第4のインターディジタル・トランスデューサ
と を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の超音波位相偏移変調による変復調器。2. A first elastic wave device is formed on a piezoelectric plate, and applies first and second signals obtained by modulating the carrier signal with the message signal.
Interdigital transducers, and output third and fourth transducers formed on the piezoelectric plate and arranged at a distance from the first and second interdigital transducers respectively defined by a wavelength of a carrier signal. 2. The modulator / demodulator based on ultrasonic phase shift keying according to claim 1, further comprising an interdigital transducer.
のインターディジタル・トランスデューサと、 前記圧電板上、かつ前記第1及び第2のインターディジ
タル・トランスデューサから搬送波信号の波長によりそ
れぞれ定められる距離に配列されると共に、搬送波信号
を印加した電極を有する第3及び第4のインターディジ
タル・トランスデューサと を有することを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
超音波位相偏移変調による変復調器。3. The second acoustic wave device is formed on a piezoelectric plate, and receives first and second received signals.
A third interdigital transducer, arranged on the piezoelectric plate and at a distance from the first and second interdigital transducers respectively defined by the wavelength of the carrier signal, and having an electrode to which the carrier signal is applied. And a fourth interdigital transducer. 3. A modulator / demodulator based on ultrasonic phase shift keying according to claim 2, further comprising:
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