JP3234256U

JP3234256U - アナログ波受信用変調機及びアナログ波送信用変調機

Info

Publication number: JP3234256U
Application number: JP2021002835U
Authority: JP
Inventors: 尚岡田; 輝彦林
Original assignee: Ｒｆデザイン株式会社
Priority date: 2021-07-21
Filing date: 2021-07-21
Publication date: 2021-09-30
Anticipated expiration: 2031-07-21

Abstract

【課題】ＦＭ電波などのアナログ波信号をデジタル変調して少ない伝送量で伝送するためのアナログ波受信用変調機及びアナログ波送信用変調機を提供する。【解決手段】アナログ波受信用変調機１は、受信したアナログ波信号を、デジタル波信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３と、デジタル波信号を複素周波数変換して、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号を得る複素ミキサー１４と、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号から、デジタル角度信号を算出する演算部１７とを有する。アナログ波送信用変調機は、デジタル角度信号から、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号を算出する演算部と、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号を複素周波数変換して、デジタル波信号を得る複素ミキサーと、デジタル波信号を、送信するアナログ波信号に変換するＤ／Ａ変換器とを有する。【選択図】図１

Description

本考案は、ＦＭ電波などのアナログ波信号をデジタル変調して少ない伝送量で伝送するためのアナログ波受信用変調機及びアナログ波送信用変調機に関する。

近年の無線通信技術の発達と、それに伴う無線機器の急速な普及により、ラジオやテレビ放送、携帯電話等を含む無線通信を全国的な規模で広範囲に行う必要が生じた。特に、携帯電話の普及は著しく、平常時においてはあらゆる情報を容易に獲得することが出来る手段としてもっとも一般的なものとなった。しかしながら、東日本大震災の際には、携帯電話のみならず、固定電話であってもほとんど通話することが出来ない状態となった。また、広い範囲で停電状態となることが予想され、このような場合にはテレビジョン放送も受信できないことが予想されている。

このため、災害時にもっとも確実に情報を収集できるのはラジオ放送と予想されており、全国のあらゆる地域で放送を受信できるようにする取り組みも行われている。例えば島民が居住している場合には放送拠点を設けることとしている。ＦＭ放送であれば、放送拠点で一定レベルのＦＭ電波を受信して、受信したＦＭ電波を放送に必要な出力となるように増幅して放送電波として放射している。このため、基地局から送信されるＦＭ電波を受信し、増幅して次の中継点に送信するための一定距離ごとに設置された中継拠点を設けている。

さらに、中継点間をデジタル信号で送受信することが検討されている。特許文献１には、光通信網に接続されている通信機器との間の通信を制御する光通信制御手段と、処理するデータをシリアルデータとして送受信するシリアル通信機器を接続するためのシリアル通信インタフェースと、音響データを送受信する音響機器を接続するための音響機器インタフェースと、前記光通信網を介して光電話を利用するための光電話接続制御手段と、デジタル機器で処理可能なデジタルデータを対応するアナログデータに変換するデジタル−アナログ変換手段と、アナログ機器で処理可能なアナログデータを対応するデジタルデータに変換するアナログ−デジタル変換手段と、装置の動作を指示するための指示入力可能な指示入力手段と、装置の状態を視認可能に表示する表示手段とを備えることを特徴とする光通信コーデック装置が記載されている。このような装置を用いることで、アナログ波であるＦＭ電波をデジタルＩＱ信号に変換し、そのデジタルＩＱ信号をＩＰ信号に変換して、光通信網により伝送することができる。

実用新案登録第３２０５１５１号公報

しかし、デジタルＩＱ信号をＩＰ信号に変換して伝送する場合は、Ｉ信号とＱ信号という２つの独立したデジタル信号を伝送する必要があるため、伝送量が多いという課題があった。伝送量を少なくすることができれば、遅延が生じにくくなり、光通信網に与える負荷も小さくなる。

そこで、本考案は、ＦＭ電波などのアナログ波信号をデジタル変調して少ない伝送量で伝送するためのアナログ波受信用変調機及びアナログ波送信用変調機を提供することを目的とする。

本考案に係るアナログ波受信用変調機は、
受信したアナログ波信号を、デジタル波信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記デジタル波信号を複素周波数変換して、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号を得る複素ミキサーと、
前記デジタルＩ信号及び前記デジタルＱ信号から、デジタル角度信号を算出する演算部と
を有する。

本考案に係るアナログ波送信用変調機は、
デジタル角度信号から、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号を算出する演算部と、
前記デジタルＩ信号及び前記デジタルＱ信号を複素周波数変換して、デジタル波信号を得る複素ミキサーと、
前記デジタル波信号を、送信するアナログ波信号に変換するＤ／Ａ変換器と
を有する。

本考案によれば、ＦＭ電波などのアナログ波信号をデジタル変調して少ない伝送量で伝送するためのアナログ波受信用変調機及びアナログ波送信用変調機を提供することができる。

本考案の一実施形態に係るアナログ波受信用変調機の概略構成図である。本考案の一実施形態に係るアナログ波送信用変調機の概略構成図である。ＦＭ変調波のデジタルＩ信号とデジタルＱ信号をＸ−Ｙスコープモードで観測した図であり、（ａ）は変調が浅い（音量が小さい）場合、（ｂ）は変調が深い（音量が大きい）場合、を示す。

本考案の一実施形態に係るアナログ波受信用変調機の概略構成を図１に示し、本考案の一実施形態に係るアナログ波送信用変調機の概略構成を図２に示す。アナログ波受信用変調機とアナログ波送信用変調機は、基本的に別体の製品であって、それぞれ独立して機能するものであるが、例えば、ＦＭ電波などアナログ波信号の中継拠点には、アナログ波受信用変調機とアナログ波送信用変調機を、アナログ波信号の受信場所と送信場所にそれぞれ設置し、その間をデジタル信号伝送ネットワークに繋ぐことになる。

＜アナログ波受信用変調機＞
本考案に係るアナログ波受信用変調機１は、少なくとも、アナログ波信号をデジタル波信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３と、デジタル波信号を複素周波数変換して、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号を得る複素ミキサー１４と、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号から、デジタル角度信号を算出する演算部１７とを有する。図１に示すアナログ波受信用変調機１は、さらに、アナログ波信号のうち所定の帯域の周波数のアナログ波信号を抽出する帯域フィルタ１１と、帯域フィルタを通過したアナログ波信号を増幅する増幅器１２と、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号のうち所定の周波数より低い周波数の信号を抽出する低域フィルタ１６とを有している。図１に示すアナログ波受信用変調機１は、別体として、アナログ波信号を受信する受信アンテナ１０及びデジタル角度信号を送信するデジタルデータ送信器３１と接続されているが、アナログ波受信用変調機１が受信アンテナ１０及びデジタルデータ送信器３１を包含していてもよい。このようなアナログ波受信用変調機であれば、ＦＭ電波などのアナログ波信号をデジタル変調して少ない伝送量で伝送することができる（この伝送方式を「ＦＭＩＱａ」を名付ける）。伝送先としては、後述するアナログ波送信用変調機とすることができる。

まず、基地局から送信されるＦＭ電波などのアナログ波信号を受信アンテナ１０で受信する。アナログ波信号は、ＦＭ変調波の他に、位相変調波、ＭＳＫ変調波など、他の電波を含んでいてもよい。受信アンテナ１０で受信したアナログ波信号は、必要に応じて、帯域フィルタ１１に送られる。

帯域フィルタ１１では、アナログ波信号のうち所定の帯域の周波数のアナログ波信号を抽出される。本考案に係るアナログ波受信用変調機１は、ＦＭ電波の変調に好適であることから、帯域フィルタ１１では、ＦＭ伝送可能な周波数のアナログ波信号を抽出することが好ましい。ここで、ＦＭ放送の周波数帯域として、日本では７６〜９５ＭＨｚが割り当てられているが、８８〜１０８ＭＨｚで運用する国（韓国や中国など）もある。さらに、放送局の建屋から山の上などにある送信塔にＦＭ放送信号を送る回線（ＳＴＬ回線という）では，６０ＭＨｚや１６０ＭＨｚの周波数を使うこともある。したがって、帯域フィルタ１１で抽出されるアナログ波信号の周波数帯域は、最も広い範囲としては５４〜１７０ＭＨｚとすればよく、７６〜１０８ＭＨｚとすることが通常である。

次に、得られたアナログ波信号は、必要に応じて、増幅器１２（高周波増幅器）に送られて増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１３でデジタル波信号に変換され、さらに複素ミキサー１４でデジタル波信号を複素周波数変換される。こうすることで、ＦＭ電波などのアナログ波信号をデジタル変調して、アナログ波信号に対応したデジタルＩ信号及びデジタルＱ信号を得ることができる。なお、デジタルＩ信号は、デジタル波信号（搬送波）と同じ位相（同相成分、ＩｎＰｈａｓｅ）の信号であり、Ａ／Ｄ変換器１３で得られたデジタル波信号に局部発信器１５からの余弦波（ｃｏｓ）信号を掛け合わせることで生成される。デジタルＱ信号は、デジタル波信号（搬送波）と直交する位相（直交位相成分、ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅ）の信号であり、Ａ／Ｄ変換器１３で得られたデジタル波信号に局部発信器１５からの正弦波（ｓｉｎ）信号を掛け合わせることで生成される。得られたデジタルＩ信号及びデジタルＱ信号は、必要に応じて、低域フィルタ１６により、所定の周波数より低い周波数の信号が抽出される。

ここで、ＦＭステレオ放送を実際に受信し、その変調波のデジタルＩ信号とデジタルＱ信号をＸ−Ｙスコープモードで観測すると、ＦＭ変調波は振幅の変化がないことから、図３に示すように、円状の軌跡を描く。そうであれば、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号の２つの信号を伝送しなくとも、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号から算出されるデジタル角度信号（１つの信号）だけを伝送すれば十分であることが分かる。

そこで、本考案では、得られたデジタルＩ信号及びデジタルＱ信号から、演算部１７でデジタル角度信号（ｔａｎ^−１Ｑ／Ｉ）を算出する。こうすることで、ＦＭ電波などのアナログ波信号をデジタル変調したデジタル信号を、少ない伝送量で伝送することが可能となる。演算部１７としては、直交座標（デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号）と極座標（デジタル角度信号）の間の変換を行うことができればよく、ＣＯＲＤＩＣアルゴリズムにより演算処理が可能な素子を用いることができる。演算方式としては、例えば、単純な正弦波データのテーブルを参照する方法、テーラー展開やオイラーの公式を用いる方法など、ＣＯＲＤＩＣアルゴリズム以外のアルゴリズムにより直交座標と極座標の変換を行うこともできる。

そして、演算部１７で算出されたデジタル角度信号は、デジタルデータ送信器３１により伝送される。デジタルデータ送信器３１では、例えば、デジタル角度信号がＩＰパケット化され、そのＩＰパケット化データがデジタル信号伝送ネットワーク３０であるインターネット回線網に送信される。なお、伝送方式は、インターネット回線網を通じたＩＰパケットに限定されず、ＡＥＳ／ＥＢＵ、ＡＥＳ３といったデジタルオーディオ用のインタフェースを用いることもできる。

＜アナログ波送信用変調機＞
本考案に係るアナログ波受信用変調機２は、少なくとも、デジタル角度信号から、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号を算出する演算部２７と、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号を複素周波数変換して、デジタル波信号を得る複素ミキサー２４と、デジタル波信号を、送信するアナログ波信号に変換するＤ／Ａ変換器２３とを有する。図２に示すアナログ波受信用変調機２は、さらに、アナログ波信号のうち所定の帯域の周波数の信号を抽出する帯域フィルタ２１と、帯域フィルタを通過したアナログ波信号を増幅する増幅器２２とを有している。図２に示すアナログ波送信用変調機２は、別体として、デジタル角度信号を受信するデジタルデータ受信器３２及びアナログ波信号を送信する送信アンテナ２０と接続されているが、アナログ波送信用変調機２がデジタルデータ受信器３２及び送信アンテナ２０を包含していてもよい。このようなアナログ波送信用変調機であれば、アナログ波送信用変調機から少ない伝送量で伝送されてきたデジタル角度信号をＦＭ電波などのアナログ波信号に変調することができる。

まず、アナログ波受信用変調機１から伝送されたデジタル角度信号を、デジタルデータ受信器３２が受信する。例えば、デジタル信号伝送ネットワーク３０に伝送されたデジタル角度信号のＩＰパケット化データを、デジタルデータ受信器３２が受信し、それをデジタル角度信号に変換することができる。なお、伝送方式として、ＡＥＳ／ＥＢＵ、ＡＥＳ３といったデジタルオーディオ用のインタフェースを用いた場合には、それに対応したデジタルデータ受信器３２を用いればよい。

次に、例えばアナログ波受信用変調機１の演算部１７と同様の機能を有する演算部２７を用いて、デジタルデータ受信器３２で受信したデジタル角度信号から、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号を算出する。さらに、例えばアナログ波受信用変調機１の複素ミキサー１４と同様の機能を有する複素ミキサー２４（及び局部発信器２５）を用いて、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号を複素周波数変換して、デジタル波信号を得る。そして、デジタル波信号をＤ／Ａ変換器２３でアナログ波信号に変換される。こうすることで、アナログ波送信用変調機から少ない伝送量で伝送されてきたデジタル角度信号をアナログ波信号に変調することができる。

アナログ波信号は、必要に応じて、例えばアナログ波受信用変調機１の帯域フィルタ１１と同様の機能を有する帯域フィルタ２１に送られ、アナログ波信号のうち所定の帯域の周波数のアナログ波信号が抽出される。また、アナログ波信号は、必要に応じて、例えばアナログ波受信用変調機１の増幅器１２と同様の機能を有する増幅器２２（高周波増幅器）に送られて増幅される。そして、アナログ波信号は、送信アンテナ２０から、次の中継局又は家庭等に設置されたアナログ波受信機に送信される。

以上のような本考案に係るアナログ波受信用変調機及びアナログ波送信用変調機によれば、ＦＭ電波などのアナログ波信号をデジタル変調して少ない伝送量で伝送することができる。アナログ波受信用変調機及びアナログ波送信用変調機を、ＦＭ電波などアナログ波信号の受信場所と送信場所にそれぞれ設置し、その間をデジタル信号伝送ネットワークに繋ぐことで、少ない伝送量で伝送する中継拠点となる。

１アナログ波受信用変調機
２アナログ波送信用変調機
１０受信アンテナ
１１帯域フィルタ
１２増幅器
１３Ａ／Ｄ変換器
１４複素ミキサー
１５局部発信器
１６低域フィルタ
１７演算部
２０送信アンテナ
２１帯域フィルタ
２２増幅器
２３Ｄ／Ａ変換器
２４複素ミキサー
２５局部発信器
２７演算部
３０デジタル信号伝送ネットワーク
３１デジタルデータ送信器
３２デジタルデータ受信器

Claims

受信したアナログ波信号を、デジタル波信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記デジタル波信号を複素周波数変換して、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号を得る複素ミキサーと、
前記デジタルＩ信号及び前記デジタルＱ信号から、デジタル角度信号を算出する演算部と
を有する
アナログ波受信用変調機。
前記アナログ波信号のうち所定の帯域の周波数のアナログ波信号を抽出する帯域フィルタ
をさらに有する
請求項１に記載のアナログ波受信用変調機。
前記所定の帯域が、ＦＭ伝送可能な周波数である
請求項２に記載のアナログ波受信用変調機。
前記アナログ波信号を増幅する増幅器
をさらに有する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の記載のアナログ波受信用変調機。
前記デジタルＩ信号及び前記デジタルＱ信号のうち所定の周波数より低い周波数の信号を抽出する低域フィルタ
をさらに有する
請求項１〜４のいずれか１項に記載のアナログ波受信用変調機。
前記デジタル角度信号を送信するデジタルデータ送信器
をさらに有する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の記載のアナログ波受信用変調機。
前記アナログ波信号を受信する受信アンテナ
をさらに有する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の記載のアナログ波受信用変調機。
デジタル角度信号から、デジタルＩ信号及びデジタルＱ信号を算出する演算部と、
前記デジタルＩ信号及び前記デジタルＱ信号を複素周波数変換して、デジタル波信号を得る複素ミキサーと、
前記デジタル波信号を、送信するアナログ波信号に変換するＤ／Ａ変換器と
を有する
アナログ波送信用変調機。
前記アナログ波信号のうち所定の帯域の周波数のアナログ波信号を抽出する帯域フィルタ
をさらに有する
請求項８に記載のアナログ波送信用変調機。
前記所定の帯域が、ＦＭ伝送可能な周波数である
請求項９に記載のアナログ波送信用変調機。
前記アナログ波信号を増幅する増幅器
をさらに有する
請求項８〜１０のいずれか１項に記載のアナログ波送信用変調機。
前記デジタル角度信号を受信するデジタルデータ受信器
をさらに有する
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の記載のアナログ波送信用変調機。
前記アナログ波信号を送信する送信アンテナ
をさらに有する
請求項８〜１２のいずれか１項に記載の記載のアナログ波送信用変調機。