JP2586481B2 - Ternary PSK communication device - Google Patents

Ternary PSK communication device

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JP2586481B2
JP2586481B2 JP62095459A JP9545987A JP2586481B2 JP 2586481 B2 JP2586481 B2 JP 2586481B2 JP 62095459 A JP62095459 A JP 62095459A JP 9545987 A JP9545987 A JP 9545987A JP 2586481 B2 JP2586481 B2 JP 2586481B2
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はパルス列のデータ信号を位相偏移変調して送
受信する位相偏移変調通信装置に関し、特に3値レベル
のデータ信号を位相偏移変調し、かつ復調する3値PSK
通信装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase shift keying communication apparatus for transmitting / receiving a phase train data signal by phase shift keying, and more particularly to phase shift keying a ternary level data signal. Ternary PSK to demodulate
Related to a communication device.

(従来の技術) 多値レベルによる位相偏移変調(PSK)の高速度ディ
ジタル・データ通信には強い需要があり、そのうちの一
つである3値レベルによる方法にもいくつかの形式のも
のが存在する。通常、3値レベルとして−1、0、+1
を用いるものは、これらを搬送波の位相において−90
度、0(搬送波なし)、+90度に対応させて3値PSK通
信装置を構成したものがある。3値PSK通信装置では、
正弦波PSKを用いたものが種々の点から優れている。デ
ータ情報は「チップ」と呼ばれる搬送波を重畳した一連
の符号データにより伝送される。
(Prior Art) There is a strong demand for high-speed digital data communication of multilevel level phase shift keying (PSK), and there are several types of ternary level methods. Exists. Usually, -1, 0, +1 as ternary levels
Use these in carrier phase -90.
Some ternary PSK communication devices are configured to correspond to degrees, 0 (no carrier wave), and +90 degrees. In a ternary PSK communication device,
The one using the sine wave PSK is superior from various points. The data information is transmitted by a series of code data on which a carrier called a “chip” is superimposed.

(発明が解決しようとする課題) 従来の位相偏移変調通信装置においては、位相偏移変
調に関連して、送信側には信号の移相、正弦波波形整形
及びろ波をそれぞれ行う専用の信号処理回路を、受信側
には信号の移相及びろ波をそれぞれ行う専用の信号処理
回路を設ける必要があった。
(Problems to be Solved by the Invention) In a conventional phase shift keying communication device, in connection with phase shift keying, a dedicated side for performing phase shift, sine wave shape shaping and filtering of a signal is provided on the transmitting side. It is necessary to provide a signal processing circuit and a dedicated signal processing circuit for performing phase shift and filtering of the signal on the receiving side.

このように従来の位相偏移変調通信装置は、移相、ろ
波等の信号処理毎に専用の回路を備える必要があったの
で、装置全体として構成が複雑となり、また個々の回路
を設けることによって挿入損失が大きくなり、周波数特
性が悪くなるという問題点を有していた。
As described above, the conventional phase shift keying communication device needs to include a dedicated circuit for each signal processing such as phase shift and filtering, so that the configuration of the entire device becomes complicated, and it is necessary to provide individual circuits. Accordingly, there is a problem that insertion loss increases and frequency characteristics deteriorate.

本発明は、こ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
路の構成を簡単化できる3値PSK通信装置を提供するこ
とを目的とする。
An object of the present invention is to eliminate such disadvantages of the prior art, and an object of the present invention is to provide a ternary PSK communication apparatus that can simplify the configuration of a signal processing circuit related to modulation and demodulation.

(課題を解決するための手段) 本発明によれば、パルス列のデータ信号を位相偏移変
調して送出する送信部と、該位相偏移変調された受信信
号を復調する受信部とを有する3値PSK通信装置におい
て、前記送信部は、データ信号の第1及び第2の論理レ
ベルを分離する極性識別回路と、該極性識別回路の出力
をそれぞれ搬送波の周波数に対応したパルス幅のパルス
信号に変換する一対の第1のパルス発生器と、一対の前
記第1のパルス発生器からのパルス信号を互いに逆相と
なるように移相して両者を相関させ、正弦波に波形整形
しろ波した後に互いに逆相となるように移相して出力す
る機能を有する零次対称モードの第1のSH波超音波圧電
装置と、零次対称モードの該第1のSH波超音波圧電装置
の出力を加算して位相偏移変調した信号を出力する加算
器とを備えており、前記受信部は、位相偏移変調された
受信信号のエンベローブを検出する第1のエンベローブ
検出器と、該第1のエンベローブ検出器の信号に基づい
て前記受信信号に含まれている搬送波信号に同期したパ
ルス列の信号を発生する第2のパルス発生器と、前記受
信信号と前記第2のパルス発生器からの信号とを互いに
逆相となるように移相して両者を相関させた後に互いに
逆相となるように移相して出力する機能を有する零次対
称モードの第2のSH波超音波圧電装置と、零次対称モー
ドの第2のSH波超音波圧電装置の出力を加算する加算器
と、該加算器の出力のエンベローブを検出する一対の第
2のエンベローブ検出器と、一対の該第2のエンベロー
ブ検出器からの信号を互いに異なるレベルのしきい値で
それぞれ判定してパルス信号を発生する一対の回路と、
該一対の回路からのパルス信号を論理演算して3値レベ
ルのパルス列からなる信号を発生する信号再構築回路と
を備えている3値PSK通信装置が提供される。
(Means for Solving the Problems) According to the present invention, there is provided a transmitting section for transmitting a data signal of a pulse train by phase-shift keying and a receiving section for demodulating the phase-shift keyed received signal. In the value PSK communication device, the transmitting unit includes a polarity identification circuit that separates the first and second logic levels of the data signal, and outputs the polarity identification circuit to a pulse signal having a pulse width corresponding to the frequency of the carrier wave. A pair of first pulse generators to be converted and a pulse signal from the pair of first pulse generators are phase-shifted so as to be in opposite phases to each other, correlated with each other, shaped into a sine wave, and filtered. A first SH-wave ultrasonic piezoelectric device having a zero-order symmetric mode and a function of outputting a phase-shifted output so as to be in opposite phases to each other, and an output of the first SH-wave ultrasonic piezoelectric device having a zero-order symmetric mode And outputs a signal subjected to phase shift modulation An adder for detecting the envelope of the phase-shift keyed received signal, and the reception signal based on the signal of the first envelope detector. A second pulse generator that generates a pulse train signal synchronized with the carrier signal included in the received signal, and a phase shift between the received signal and the signal from the second pulse generator so that the phases are opposite to each other. A second SH-wave ultrasonic piezoelectric device having a zero-order symmetric mode having a function of outputting a phase shift so that the phases are opposite to each other, and a second SH-wave ultrasonic device having a zero-order symmetric mode. An adder for adding the outputs of the acoustic piezo-electric devices, a pair of second envelope detectors for detecting the envelope of the output of the adder, and signals from the pair of second envelope detectors having different levels. Each is determined by the threshold A pair of a circuit for generating a pulse signal,
A ternary PSK communication device comprising: a signal reconstructing circuit for performing a logical operation on the pulse signals from the pair of circuits to generate a signal composed of a ternary pulse train.

(作用) 送信部では、データ信号を極性識別した出力がそれぞ
れ搬送波の周波数に対応したパルス幅のパルス信号に変
換され、そのパルス信号が、零次対称モードのSH波超音
波圧電装置により、互いに逆相となるように移相されて
両者が合成され、正弦波に波形整形されてろ波された後
に互いに逆相となるように移相されて出力される。その
出力信号は加算されて受信側へ送られる。受信側では、
位相偏移変調された受信信号の包絡線成分が検出され、
その包絡線成分に基づいて受信信号に含まれている搬送
波信号に同期したパルス列の信号が発生される。受信信
号とこのパルス信号とは、零次対称モードのSH波超音波
圧電装置により、互いに逆相となるように移相されて両
者が合成された後に互いに逆相となるように移相されて
出力される。これら出力は加算されて包絡線成分の検出
がなされ、その包絡線成分信号が互いに異なるレベルの
しきい値でそれぞれ判定されてパルス信号となり、論理
演算されて3値レベルのパルス列からなる信号に再構築
される。
(Operation) In the transmitting unit, the outputs of the data signals whose polarity has been identified are converted into pulse signals having a pulse width corresponding to the frequency of the carrier wave, and the pulse signals are mutually transmitted by a zero-order symmetric mode SH wave ultrasonic piezoelectric device. The phases are shifted so as to be in opposite phases, the two are combined, the waveform is shaped into a sine wave, filtered, and then phase shifted so as to be in opposite phases to each other and output. The output signals are added and sent to the receiving side. On the receiving side,
The envelope component of the phase-shift-modulated received signal is detected,
Based on the envelope component, a pulse train signal synchronized with the carrier signal contained in the received signal is generated. The received signal and this pulse signal are phase-shifted by the zero-order symmetric mode SH-wave ultrasonic piezoelectric device so that they are out of phase with each other, and after being synthesized, they are phase-shifted so that they are out of phase with each other. Is output. These outputs are added to detect an envelope component, and the envelope component signals are respectively determined at thresholds of different levels to become pulse signals, logically operated, and re-formed into a signal comprising a ternary level pulse train. Be built.

(実施例) 第1図は本発明の一実施例を示す送信部100を示す回
路図である。同図において101は極性識別回路であり、
3値レベル(−1、0、1)からなるデータUが入力さ
れ、+1、−1レベルにあるデータを選択して出力す
る。極性識別回路101の+1、−1レベルのデータはそ
れぞれパルス発生器102及び103に入力される。パルス発
生器102及び103は、その入力に従って搬送波の中心周波
数f0の1/2サイクルに等しい幅のパルスを発生し、零次
対称モードのSH波圧電装置104に供給する。
(Embodiment) FIG. 1 is a circuit diagram showing a transmission unit 100 according to an embodiment of the present invention. In the figure, 101 is a polarity identification circuit,
Data U having ternary levels (-1, 0, 1) is input, and data at +1, -1 level is selected and output. The +1 and -1 level data of the polarity identification circuit 101 are input to pulse generators 102 and 103, respectively. The pulse generators 102 and 103 generate a pulse having a width equal to a half cycle of the center frequency f 0 of the carrier according to the input, and supply the pulse to the SH-wave piezoelectric device 104 in the zero-order symmetric mode.

SH波圧電装置104は、後に詳細に説明するが、ピエゾ
エレクトリック・セラミック・プレートを備えた素子で
あり、機能等価的には、パルス発生器102及び103からの
パルスを移相して基準位相に対して90度及び−90度だけ
位相を異にするパルスを発生する移相部105及び106と、
移相部105及び106の出力を乗算、即ち相関させる乗算器
107と、乗算器107の出力を正弦波波形に整形する波形整
形器108と、波形整形器108の出力から信号成分を抽出す
る、即ちろ波する送信フィルタ109と、送信フィルタ109
の出力をそれぞれ移相して基準位相に対して90度及び−
90度位相を異にする正弦波を形成する移相部110及び111
とからなる。
As will be described in detail later, the SH wave piezoelectric device 104 is an element having a piezo electric ceramic plate, and functionally equivalently, shifts the pulses from the pulse generators 102 and 103 to a reference phase. Phase shift units 105 and 106 for generating pulses having phases different by 90 degrees and -90 degrees,
A multiplier that multiplies, that is, correlates, the outputs of the phase shift units 105 and 106
107, a waveform shaper 108 for shaping the output of the multiplier 107 into a sine wave waveform, a transmission filter 109 for extracting a signal component from the output of the waveform shaper 108, that is, for filtering, and a transmission filter 109.
Are shifted by 90 degrees with respect to the reference phase and-
Phase shift units 110 and 111 for forming sine waves having a phase difference of 90 degrees
Consists of

移相部110及び111の出力は加算器112に印加され、加
算器112は正弦波PSK信号を出力する。この正弦波PSK信
号は次に説明する受信部200に送信される。
Outputs of the phase shift units 110 and 111 are applied to an adder 112, and the adder 112 outputs a sine wave PSK signal. This sine wave PSK signal is transmitted to the receiving unit 200 described below.

第2図は正弦波PSK変調回路100の動作を説明する波形
図である。第2図aに示すように極性識別回路101に
は、3値レベルのデータ[+1,0,−1,0,−1,0]を表わ
し、かつ搬送周波数f0=2.3MHz、ビット速度fbit=20k
ビット/sのデータ信号が入力される。極性識別回路101
はこのようなデータの位相を識別してパルス発生器102
及び103に第2図b及びcにそれぞれ示すパルスを印加
する。これにより、パルス発生器102及び103は、第2図
d及びeに示すような波形を出力する。
FIG. 2 is a waveform diagram illustrating the operation of the sine wave PSK modulation circuit 100. As shown in FIG. 2A, the polarity identification circuit 101 represents ternary level data [+1, 0, -1, 0, -1, 0], and has a carrier frequency f 0 = 2.3 MHz and a bit rate f bit = 20k
A bit / s data signal is input. Polarity identification circuit 101
Identifies the phase of such data and
And 103, the pulses shown in FIGS. This causes the pulse generators 102 and 103 to output waveforms as shown in FIGS.

SH波圧電装置104には、以下で説明するくし型電極間
のギャップを介する漏洩が存在するので、これがマイナ
ス極性のパルスとなって多少表われているが、ここで問
題となるほどのものではない。
In the SH-wave piezoelectric device 104, there is leakage through the gap between the comb-shaped electrodes described below, so this is somewhat expressed as a negative polarity pulse, but it is not so much as to be a problem here. .

SH波圧電装置104は、上述した移相部105及び106、乗
算器107、波形整形器108、送信フィルタ109及び移相部1
10及び111の機能により移相、正弦波波形整形、ろ波及
び移相についての信号処理を行ない、これが加算器112
で加算されることにより、第2図fに示すような正弦波
PSK信号が得られる。この場合に、正弦波PSK信号を形成
する変調信号の位相はそれぞれ[+90度、0度、+90
度、0度、−90度、0度、−90度、0度]である。ただ
し、0度に該当するデータはチップとしての信号の形態
をとらず零振幅であることに基づく。
The SH wave piezoelectric device 104 includes the phase shift units 105 and 106, the multiplier 107, the waveform shaper 108, the transmission filter 109, and the phase shift unit 1 described above.
Signal processing for phase shift, sine wave shaping, filtering, and phase shift is performed by the functions of 10 and 111.
Sine wave as shown in FIG. 2f
A PSK signal is obtained. In this case, the phases of the modulation signals forming the sine wave PSK signal are [+90 degrees, 0 degrees, and +90 degrees, respectively.
Degree, 0 degree, -90 degree, 0 degree, -90 degree, 0 degree]. However, the data corresponding to 0 degrees is based on the fact that it does not take the form of a signal as a chip and has zero amplitude.

第3図は第1図の正弦波PSK変調回路100に対応する受
信部200の回路図である。受信信号である正弦波PSK信号
は、増幅器206に入力されて増幅される。増幅器206の出
力はエンベローブ検出器207に入力され、そのエンベロ
ープが検出される。エンベローブ検出器207の出力はし
きい値判定回路208に入力され。所定のしきい値に従っ
てその信号レベルの弁別が行われる。しきい値判定回路
208はこの弁別した結果の信号をパルス発生器209に供給
する。パルス発生器209はその入力信号に応じて、前述
のパルス発生器102と同様の幅のパルスを発生する。
FIG. 3 is a circuit diagram of a receiving unit 200 corresponding to the sine wave PSK modulation circuit 100 of FIG. The sine wave PSK signal, which is a received signal, is input to the amplifier 206 and amplified. The output of the amplifier 206 is input to the envelope detector 207, and the envelope is detected. The output of the envelope detector 207 is input to the threshold value judgment circuit 208. Discrimination of the signal level is performed according to a predetermined threshold value. Threshold judgment circuit
208 supplies a signal as a result of the discrimination to the pulse generator 209. The pulse generator 209 generates a pulse having the same width as that of the pulse generator 102 according to the input signal.

零次対称モードのSH波圧電装置210は、ピエゾエレク
トリック・セラミック・プレートからなり、増幅器206
の出力を直接入力すると共にパルス発生器209の出力を
入力している。このSH波圧電装置210は、第1図のSH波
圧電装置104とほぼ同様の構成を有しており、機能等価
的にそれぞれ基準位相に対して−90度及び+90度の移相
をする移相部211及び212と、移相部211及び212の出力間
で乗算する、即ち相関する乗算器213と、乗算器213の出
力をろ波する受信フィルタ214と、受信フィルタ214の出
力をそれぞれ+90度及び−90度の移相をする移相部215
及び216とを有する。移相部215及び216の出力は共に加
算器217に入力される。
The zero-order symmetric mode SH wave piezoelectric device 210 is composed of a piezo electric ceramic plate,
And the output of the pulse generator 209 is input. The SH-wave piezoelectric device 210 has substantially the same configuration as the SH-wave piezoelectric device 104 in FIG. 1, and has a function-equivalent phase shift of -90 degrees and +90 degrees with respect to the reference phase, respectively. The phase units 211 and 212 are multiplied by the outputs of the phase shift units 211 and 212, that is, the multiplier 213 correlates, the reception filter 214 that filters the output of the multiplier 213, and the output of the reception filter 214 is +90. Phase shifter 215 for phase shift of degrees and −90 degrees
And 216. Outputs of the phase shift units 215 and 216 are both input to the adder 217.

加算器217の出力は、対をなす回路であるエンベロー
ブ検出器218及び219に供給される。エンベローブ検出器
218及び219は加算器217の出力のエンベロープを検出
し、その結果のエンベローブ信号をそれぞれしきい値判
定回路220及び221に供給する。
The output of the adder 217 is supplied to envelope detectors 218 and 219 which are a pair of circuits. Envelope detector
218 and 219 detect the envelope of the output of the adder 217, and supply the resulting envelope signals to threshold value judgment circuits 220 and 221 respectively.

しきい値判定回路220及び221はそれぞれ異なる値の所
定のレベルでエンベローブ信号についてのしきい値判定
を行い、その結果をパルス発生器222及び223に供給す
る。
The threshold value determination circuits 220 and 221 perform threshold value determination on the envelope signal at different predetermined levels, and supply the results to the pulse generators 222 and 223.

パルス発生器222及び223はエンベローブ信号をパルス
に変換する機能を有する。パルス発生器222及び223の出
力はそれぞれオフセット遅延回路224及び225に供給さ
れ、オフセットを補正するために遅延された後、3レベ
ル信号再構築回路226に入力される。
The pulse generators 222 and 223 have a function of converting the envelope signal into a pulse. The outputs of the pulse generators 222 and 223 are supplied to offset delay circuits 224 and 225, respectively, and delayed to correct the offset, and then input to a three-level signal reconstruction circuit 226.

3レベル信号再構築回路226はオフセット遅延回路224
及び225の出力について論理的な判定をして3レベルの
信号を出力する機能を有し、元の3レベルの信号を再生
する。
The three-level signal reconstruction circuit 226 includes an offset delay circuit 224
And a function of outputting a three-level signal by logically judging the outputs of the signals 225 and 225, and reproduces the original three-level signal.

第4図は受信部200の動作を説明する波形図である。
この波形図を参照して受信部200の動作を説明すると、
正弦波PSK信号は増幅器206に入力されて増幅され、第4
図aに示すような波形の信号となる。この信号はエンベ
ローブ検出器207により包絡線検波され、第4図bに示
すような波形の信号となる。この信号はしきい値判定回
路208により、しきい値判定された信号となり、パルス
発生器209に入力される。
FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation of the receiving section 200.
The operation of the receiving unit 200 will be described with reference to this waveform diagram.
The sine wave PSK signal is input to the amplifier 206 and amplified,
The signal has a waveform as shown in FIG. This signal is subjected to envelope detection by the envelope detector 207, and becomes a signal having a waveform as shown in FIG. 4B. This signal becomes a signal whose threshold value is determined by the threshold value determination circuit 208, and is input to the pulse generator 209.

パルス発生器209はしきい値判定回路208の出力信号に
応じて第4図cに示すようなパルスを発生する。このパ
ルスは正弦波PSK信号に同期したクロック信号である。
このパルスは、SH波圧電装置210に印加されて以下の処
理を施される。まず、移相部212により位相が+90度シ
フトされて乗算器213に入力される。一方、増幅器206か
らの信号は移相部211により−90度シフトされて乗算器2
13に入力される。乗算器213は、移相部212からの+90度
移相された信号と、移相部211により−90度移相された
信号との相関をとる。乗算された信号は、受信フィルタ
214により不要成分が除去された後、移相部215及び216
にそれぞれ入力される。移相部215は第4図dに示すよ
うな+90度シフトした波形の信号を出力をする。移相部
215のこの出力は、SH波圧電装置210の第1の出力であ
り、これと逆相の−90度シフトした第2の出力が移相部
216から出力される。
The pulse generator 209 generates a pulse as shown in FIG. 4C according to the output signal of the threshold value judgment circuit 208. This pulse is a clock signal synchronized with the sine wave PSK signal.
This pulse is applied to the SH wave piezoelectric device 210 and subjected to the following processing. First, the phase is shifted by +90 degrees by the phase shifter 212 and input to the multiplier 213. On the other hand, the signal from the amplifier 206 is shifted by -90 degrees by the phase shift unit 211 and
Entered into 13. Multiplier 213 correlates the signal shifted by +90 degrees from phase shifting section 212 with the signal shifted by -90 degrees from phase shifting section 211. The multiplied signal is received by the receive filter.
After the unnecessary components are removed by 214, the phase shift units 215 and 216
Respectively. The phase shifter 215 outputs a signal having a waveform shifted by +90 degrees as shown in FIG. 4D. Phase shift unit
This output of 215 is the first output of the SH wave piezoelectric device 210, and the second output, which is out of phase and shifted by -90 degrees, is the phase shifter.
Output from 216.

加算器217は移相部215及び216の出力を加算し、一対
のエンベローブ検出器218及び219はこの加算して得た信
号についてそれぞれ包絡線検波し、第4図e及びfにそ
れぞれ示すように、正弦波PSK信号のエンベロープを示
す信号を得る。しきい値判定回路220及び221は、それぞ
れ異なる値の所定のレベルでエンベローブ検出器218及
び219の出力についてしきい値判定をする。
An adder 217 adds the outputs of the phase shifters 215 and 216, and a pair of envelope detectors 218 and 219 respectively perform envelope detection on the signal obtained by the addition, as shown in FIGS. , A signal indicating the envelope of the sine wave PSK signal is obtained. The threshold value determination circuits 220 and 221 perform threshold value determination on the outputs of the envelope detectors 218 and 219 at predetermined levels of different values.

しきい値判定回路220及び221の信号はパルス発生器22
2及び223によりそれぞれパルス化され、オフセット遅延
回路224及び225によりオフセット補正のための遅延をし
て、第4図g及びhにそれぞれ示すようなパルス列の信
号となる。これにより、第4図の信号列dに対して最大
振幅のみがパルス化されることとなる。
The signals of the threshold decision circuits 220 and 221 are
The pulses are pulsed by 2 and 223, respectively, and delayed for offset correction by offset delay circuits 224 and 225, thereby obtaining pulse train signals as shown in FIGS. As a result, only the maximum amplitude is pulsed with respect to the signal train d in FIG.

3レベル信号再構築回路226はオフセット遅延回路224
及び225からの信号が共にハイのときは+1にし、オフ
セット遅延回路224からの信号がローかつオフセット遅
延回路225からの信号がハイのときは−1にする論理処
理をし、第4図iに示すような3値レベルのパルス列か
らなる信号を出力する。即ち、高いしきい値を設定した
しきい値判定回路220側の信号列gからはU=+1のデ
ータが得られ、低いしきい値を設定したしきい値判定回
路221側の信号列hからはU=±1に対応した正のパル
ス列が得られる。これらgの(U=+1)とhの(U=
±1)とが多重化されて最終的に3値信号iが再構築さ
れることとなる。信号iは、第4図jに示す元の信号と
の対比から明らかなように、変調及び復調で2回の音響
区間(SH波素子)通過に伴なう位相遅延(約7μs)を
有するが、元の信号を再生したものであることが解る。
The three-level signal reconstruction circuit 226 includes an offset delay circuit 224
And 225 when the signal from both is high, and -1 when the signal from the offset delay circuit 224 is low and the signal from the offset delay circuit 225 is high. A signal composed of a ternary pulse train as shown is output. That is, U = + 1 data is obtained from the signal sequence g on the threshold value judgment circuit 220 side where the high threshold value is set, and the signal sequence h on the threshold value judgment circuit 221 side where the low threshold value is set. Obtains a positive pulse train corresponding to U = ± 1. (U = + 1) of these g and (U =
± 1) are multiplexed to finally reconstruct the ternary signal i. As is clear from the comparison with the original signal shown in FIG. 4j, the signal i has a phase delay (about 7 μs) associated with two passages of the acoustic section (SH wave element) during modulation and demodulation. It can be seen that the original signal is reproduced.

第5図はSH波圧電装置104及び210の構造を示す概要図
である。ピエゾエレクトリック・セラミック・プレート
300は14ピンのICパッケージに収容され、長さLが16m
m、幅が8mm、厚さが0.15mmであり、分極方向が矢印Pに
より示すように電極フィンガに並列である。ピエゾエレ
クトリック・セラミック・プレート300には、0.84mm/2
の間隔により互いに違いにくし型に配列された3フィン
ガ対のインター・ディジタル・トランスデューサ301及
び302が設けられており、それぞれピン1、13;6、9に
接続されている。インター・ディジタル・トランスデュ
ーサ(IDT)301及び302間の距離は6.72mm、信号の伝搬
遅延は3.20μsの単モードで動作する。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the structure of the SH wave piezoelectric devices 104 and 210. Piezoelectric ceramic plate
300 is housed in a 14-pin IC package and has a length L of 16m
m, the width is 8 mm, the thickness is 0.15 mm, and the polarization direction is parallel to the electrode fingers as shown by the arrow P. 0.84mm / 2 for piezo electric ceramic plate 300
There are provided three finger pairs of inter digital transducers 301 and 302 arranged in a comb-shape different from each other according to the distance between them, and are connected to pins 1, 13; The distance between the inter digital transducers (IDTs) 301 and 302 is 6.72 mm, and the signal propagation delay operates in a single mode of 3.20 μs.

IDT301に印加される正弦波変調信号s(t)は次のよ
うに表わされる。
The sine wave modulation signal s (t) applied to the IDT 301 is expressed as follows.

s(t)=|U|・P(t)cos(2πf0t−Uπ/2) …
(1) ただし、Uは3値レベルのデータ列、P(t)はエン
ベローブの波形、f0は中心周波数に等しい搬送周波数で
ある。正弦波変調信号s(t)の位相は−90度、0度又
は+90度のいずれかを取り、ベース・バンドのインパル
スに対する応答時間TCは次のように表わされる。
s (t) = | U | · P (t) cos (2πf 0 t−Uπ / 2)
(1) where, U is a data string of ternary levels, P (t) is the waveform of the envelope, f 0 is equal carrier frequency to the center frequency. Phase -90 degrees of the sine wave modulation signal s (t), takes one of 0 degrees or +90 degrees, the response time T C to an impulse of the base band is expressed as follows.

TC=2LIDT/v=2n/f0 ただし、vはSH波の速度、LIDTは伝搬方向におけるID
T301の長さ、nはIDTフィンガ対の数である。Tbitのチ
ップ期間において、データ伝送速度はfbit(=1/Tbit
である。
T C = 2L IDT / v = 2n / f 0 , where v is the speed of the SH wave and L IDT is the ID in the propagation direction
The length of T301, n is the number of IDT finger pairs. During the T bit chip period, the data transmission rate is f bit (= 1 / T bit )
It is.

第6図はSH波圧電装置301に幅が1/2f0(例えば、217n
s)のインパルスを印加したときの応答を示すエンベロ
ーブ波形図である。即ち、搬送波を除いて包絡線成分の
みで表現したSH波圧電装置の時間応答特性である。この
インパルスaが印加されると(第6図の参照)、SH波
圧電装置301は図示のようにTCに渡って、振幅重み付け
関数P(t)に相当する包絡線成分を有する信号bをID
T302に誘起する(第1図のSH波圧電装置104の出力に対
応,第6図に示す変調部におけるパルス応答出力参
照)。包絡線成分P(t)を有する信号bをSH波圧電装
置301に印加したときは(第6図の参照)、cに示す
ようなエンベローブの信号を誘起する(第3図のSH波圧
電装置210の出力に対応,第6図に示す復調部における
同期検波処理出力参照)。
FIG. 6 shows that the SH wave piezoelectric device 301 has a width of 1 / 2f 0 (for example, 217n).
It is an envelope waveform diagram which shows the response when the impulse of s) is applied. That is, it is a time response characteristic of the SH wave piezoelectric device expressed only by the envelope component excluding the carrier wave. When the impulse a is applied (see FIG. 6), the SH-wave piezoelectric device 301 converts the signal b having an envelope component corresponding to the amplitude weighting function P (t) over T C as shown in the figure. ID
It is induced at T302 (corresponding to the output of the SH wave piezoelectric device 104 in FIG. 1, see the pulse response output in the modulation unit shown in FIG. 6). When the signal b having the envelope component P (t) is applied to the SH-wave piezoelectric device 301 (see FIG. 6), an envelope signal as shown in c is induced (the SH-wave piezoelectric device in FIG. 3). 210, see the synchronous detection processing output in the demodulator shown in FIG. 6).

このように、SH波素子におけるインパルス応答は、バ
ースト波の形で取り出される(この信号が「チップ」と
称されている)。チップの中の搬送波をPSK変調するた
めに、データに従ってパルスをIDTの2組のすだれ状電
極フィンガにスイッチング入力することで、−90度と+
90度の位相状態を与えている。復調部におけるSH波素子
は、変調部におけるSH波素子と同じものであるが、素子
の入力用電極フィンガの2つを利用する。その一方に
は、受信した第2図fの正弦波PSK信号(第6図のに
相当)が増幅器206を介して印加される。また、バース
ト波の包絡線成分が搬送波成分の位相状態の如何にかか
わらず一定であることから、包絡線検波した後のパルス
化信号を他方の入力用電極フィンガに印加する。その結
果、SH波として出力用電極フィンガに到達するときに
は、同期検波が可能となるのである。これは、2つの電
極フィンガが互いに180度シフトしていることを考慮に
入れたものであり、第4図での信号列a及びcを位相合
成した結果、同相か逆相かに対応する形で信号列dが得
られるのである。
Thus, the impulse response of the SH wave element is extracted in the form of a burst wave (this signal is called a “chip”). In order to PSK modulate the carrier in the chip, the pulses are switched into the IDT's two sets of interdigital electrodes according to the data to provide -90 degrees and +
90 degree phase state is given. The SH wave element in the demodulation unit is the same as the SH wave element in the modulation unit, but uses two input electrode fingers of the element. The received sine wave PSK signal of FIG. 2f (corresponding to FIG. 6) is applied to one of them via an amplifier 206. Further, since the envelope component of the burst wave is constant irrespective of the phase state of the carrier component, the pulse signal after the envelope detection is applied to the other input electrode finger. As a result, when it reaches the output electrode finger as an SH wave, synchronous detection becomes possible. This takes into account the fact that the two electrode fingers are shifted by 180 degrees from each other, and as a result of phase synthesis of the signal trains a and c in FIG. Thus, a signal sequence d is obtained.

第7図は第6図と同じようにSH波圧電装置104に幅が1
/2f0(例えば、217ns)のインパルスを印加したときの
応答を示す搬送波の波形図である。第7図において、a
はSH波圧電装置104に印加される1/2f0の単独インパル
ス、bはSH波圧電装置104の出力端の信号波形、cはSH
波圧電装置210の出力端の信号波形であり、bの信号波
形より3.20μsの遅延がある。dはSH波圧電装置104に
印加される1/2f0の連続的なインパルス(400ビット/
s)、eはdの連続的なインパルスに応答するSH波圧電
装置104の出力端の信号波形、fはdの連続的なインパ
ルスに応答するSH波圧電装置210の出力端の信号波形で
ある。
FIG. 7 shows the SH wave piezoelectric device 104 having a width of 1 as in FIG.
FIG. 7 is a carrier waveform diagram showing a response when an / 2f 0 (for example, 217 ns) impulse is applied. In FIG. 7, a
Is a single impulse of 1 / 2f 0 applied to the SH-wave piezoelectric device 104, b is the signal waveform at the output end of the SH-wave piezoelectric device 104, and c is the SH
The signal waveform at the output end of the wave piezoelectric device 210 has a delay of 3.20 μs from the signal waveform b. d is a continuous impulse of 1 / 2f 0 applied to the SH wave piezoelectric device 104 (400 bits /
s) and e are signal waveforms at the output end of the SH-wave piezoelectric device 104 responding to d continuous impulses, and f are signal waveforms at the output end of the SH-wave piezoelectric device 210 responding to d continuous impulses. .

第8図はSH波圧電装置104及び210の零次対称(S0)モ
ードのSH波に対する伝搬の速度(km/s)及び変調の変換
効率、即ち、電気機械結合定数K2(%)の周波数(MH
z)特性を示す特性図である。図示のように、速度は周
波数が変化してもIDT301及び302の電極が開放であって
も短絡であってもあまり変化はなく、ほぼ一定であり、
低分散特性であることを示している。また、電気機械結
合定数k2は周波数の増加と共に次第に低下する傾向を示
している。なお、同図に示すように、零次対称モードの
SH波による本発明の基板は、電気機械結合定数k2が20%
を越えている。これは一般的な基板(LiNbO3)でのSAW
ではk2が5%程度であることに比べると、非常に高い変
換効率で信号処理が容易であることを表わしている。
FIG. 8 shows the speed of propagation (km / s) and the conversion efficiency of the modulation of the SH wave piezoelectric devices 104 and 210 for the zero-order symmetric (S 0 ) mode SH wave, that is, the electromechanical coupling constant K 2 (%). Frequency (MH
z) A characteristic diagram showing characteristics. As shown in the figure, the speed does not change much even when the frequency changes or the electrodes of the IDTs 301 and 302 are open or short-circuited, and is almost constant,
It shows that it has low dispersion characteristics. Further, the electromechanical coupling constant k 2 shows a tendency to decrease gradually with increasing frequency. Note that, as shown in FIG.
Substrate of the present invention by SH wave, electromechanical coupling constant k 2 20%
Is over. This is SAW on a general substrate (LiNbO 3 )
This indicates that the signal processing is extremely high and the signal processing is easy, as compared with the case where k 2 is about 5%.

第9図はSH波圧電装置104及び210の周波数対挿入損失
の特性図であり、同図より両者の特性がよく一致してい
ることが理解できる。
FIG. 9 is a characteristic diagram of the insertion loss versus frequency of the SH wave piezoelectric devices 104 and 210, and it can be understood from the diagram that the characteristics of both are well matched.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように本発明によれば、3値PSK
通信装置を構成する場合に変復調の核となる部分に変換
効率の高い零次対称モードのSH波を導入することによっ
て、系全体の回路構成を著しく簡略化可能である。ま
た、LiNbO3の使用に比べて4倍の値となる優れた電気機
械結合係数k2のために信号処理用のデバイスを構成する
上で低電圧駆動及び耐雑音性において極めて効果的であ
り、かつSH波の伝搬速度が周波数の変化に対してほぼ一
定である低分散特性のために位相特性の優れた伝送特性
を実現でき、しかも、同期特性も比較的に良好となる。
(Effect of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, ternary PSK
By introducing a zero-order symmetric mode SH wave with high conversion efficiency into a core part of modulation and demodulation when configuring a communication device, the circuit configuration of the entire system can be significantly simplified. In addition, in order to configure a device for signal processing due to an excellent electromechanical coupling coefficient k 2 which is four times the value of using LiNbO 3 , it is extremely effective in low voltage driving and noise resistance, In addition, transmission characteristics with excellent phase characteristics can be realized due to low dispersion characteristics in which the propagation speed of the SH wave is substantially constant with changes in frequency, and the synchronization characteristics are also relatively good.

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

第1図はこの発明の一実施例による送信部を示すブロッ
ク図、第2図は第1図の送信部の動作を説明する波形
図、第3図は第1図の送信部の信号を復調する受信部の
ブロック図、第4図は第3図の受信部の動作を説明する
波形図、第5図はSH波圧電装置の概要構成図、第6図及
び第7図はインパルスを印加したときの応答を示す波形
図、第8図及び第9図はSH波圧電装置の特性図である。 101……極性識別回路、 102、103、209、222、223……パルス発生器、 104、210……SH波圧電装置、 207、218、219……エンベローブ検出器、 226……3レベル信号再構築回路。
FIG. 1 is a block diagram showing a transmission unit according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the transmission unit in FIG. 1, and FIG. 3 is a demodulation signal of the transmission unit in FIG. FIG. 4 is a waveform diagram illustrating the operation of the receiving unit in FIG. 3, FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the SH wave piezoelectric device, and FIGS. 8 and 9 are characteristic diagrams of the SH wave piezoelectric device. 101: polarity discriminating circuit, 102, 103, 209, 222, 223: pulse generator, 104, 210: SH wave piezoelectric device, 207, 218, 219: envelope detector, 226: three-level signal Building circuit.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】パルス列のデータ信号を位相偏移変調して
送出する送信部と、該位相偏移変調された受信信号を復
調する受信部とを有する3値PSK通信装置において、 前記送信部は、データ信号の第1及び第2の論理レベル
を分離する極性識別回路と、該極性識別回路の出力をそ
れぞれ搬送波の周波数に対応したパルス幅のパルス信号
に変換する一対の第1のパルス発生器と、一対の前記第
1のパルス発生器からのパルス信号を互いに逆相となる
ように移相して両者を相関させ、正弦波に波形整形しろ
波した後に互いに逆相となるように移相して出力する機
能を有する零次対称モードの第1のSH波超音波圧電装置
と、該零次対称モードの第1のSH波超音波圧電装置の出
力を加算して位相偏移変調した信号を出力する加算器と
を備えており、 前記受信部は、位相偏移変調された受信信号のエンベロ
ーブを検出する第1のエンベローブ検出器と、該第1の
エンベローブ検出器の信号に基づいて前記受信信号に含
まれている搬送波信号に同期したパルス列の信号を発生
する第2のパルス発生器と、前記受信信号と前記第2の
パルス発生器からの信号とを互いに逆相となるように移
相して両者を相関させた後に互いに逆相となるように移
相して出力する機能を有する零次対称モードの第2のSH
波超音波圧電装置と、該零次対称モードの第2のSH波超
音波圧電装置の出力を加算する加算器と、該加算器の出
力のエンベローブを検出する一対の第2のエンベローブ
検出器と、一対の該第2のエンベローブ検出器からの信
号を互いに異なるレベルのしきい値でそれぞれ判定して
パルス信号を発生する一対の回路と、該一対の回路から
のパルス信号を論理演算して3値レベルのパルス列から
なる信号を発生する信号再構築回路とを備えていること
を特徴とする3値PSK通信装置。
1. A ternary PSK communication apparatus comprising: a transmitting unit that transmits a data signal of a pulse train by performing phase shift modulation, and a receiving unit that demodulates the received signal subjected to phase shift modulation. , A polarity discriminating circuit for separating first and second logic levels of a data signal, and a pair of first pulse generators for converting the output of the polarity discriminating circuit into a pulse signal having a pulse width corresponding to the frequency of the carrier wave And the pulse signals from the pair of first pulse generators are phase-shifted so that the phases are opposite to each other, and the two are correlated. Phase-shift-modulated signal obtained by adding the output of the first SH-wave ultrasonic piezoelectric device having a zero-order symmetric mode and having the function of outputting the resultant signal, and the output of the first SH-wave ultrasonic piezoelectric device having the zero-order symmetric mode. And an adder that outputs A first envelope detector for detecting an envelope of the phase shift keyed received signal, and a pulse train synchronized with a carrier signal included in the received signal based on the signal of the first envelope detector. And a second pulse generator for generating the signal of the above, the received signal and the signal from the second pulse generator are phase-shifted so that the phases are opposite to each other, and the two are correlated, The second SH of the zero-order symmetric mode having the function of shifting and outputting the phase
Wave ultrasonic piezoelectric device, an adder for adding the output of the second SH wave ultrasonic piezoelectric device in the zero-order symmetric mode, and a pair of second envelope detectors for detecting the envelope of the output of the adder. A pair of circuits for determining a signal from the pair of second envelope detectors with thresholds having different levels from each other to generate a pulse signal, and performing a logical operation on the pulse signal from the pair of circuits to generate a pulse signal. A ternary PSK communication device comprising: a signal reconstruction circuit that generates a signal composed of a pulse train of a value level.
【請求項2】前記極性識別回路は、第1及び第2の論理
レベルをそれぞれ1及び−1に対応させたデータ信号か
ら分離することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載の3値PSK通信装置。
2. The circuit according to claim 1, wherein said polarity discriminating circuit separates the first and second logic levels from a data signal corresponding to 1 and −1, respectively. Value PSK communication device.
【請求項3】前記第1及び第2のパルス発生器は、送信
部の搬送周波における中心周波数の1/2サイクルに等し
い幅のパルス列の信号を発生することを特徴とする特許
請求の範囲第1項または第2項に記載の3値PSK通信装
置。
3. The pulse generator according to claim 1, wherein said first and second pulse generators generate a pulse train signal having a width equal to a half cycle of a center frequency of a carrier frequency of a transmitting unit. 3. The ternary PSK communication device according to item 1 or 2.
【請求項4】零次対称モードの前記第1及び第2のSH波
超音波圧電装置の各々は、ピエゾエレクトリック・セラ
ミック・プレート上に所定の距離を置いて配置された一
対のインター・ディジタル・トランスデューサを有し、
前記インター・ディジタル・トランスデューサはそれぞ
れ前記ピエゾエレクトリック・セラミック・プレートの
分極軸に沿い、互いに噛合ように配置された一対のくし
形の電極を有することを特徴とする特許請求の範囲第1
項から第3項のいずれか1項に記載の3値PSK通信装
置。
4. Each of the first and second SH-wave ultrasonic piezo-electric devices in a zero-order symmetric mode includes a pair of inter-digital digital devices arranged at a predetermined distance on a piezo-electric ceramic plate. Having a transducer,
2. The interdigital transducer of claim 1, wherein each of said interdigital transducers has a pair of interdigitated electrodes disposed along said polarization axis of said piezoelectric ceramic plate so as to mesh with each other.
Item 4. The ternary PSK communication device according to any one of Items 3 to 3.
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Title
「HF帯周波数変復調器用SH波デバイス」戸田耕司,水谷孝一電子情報通信学会論文誌C Vol.70,No.1 69−77頁(1987.1.25)

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