JP4477574B2 - Ａｓｋ変調回路 - Google Patents

Description

本発明は、ＡＳＫ変調回路に係り、特に、２段階の変調回路を用いることにより、ＡＳＫ変調度を高くした場合であっても、ＡＳＫ変調信号に含まれる歪み成分が少なく、比較的高いＡＳＫ変調信号を得ることができるＡＳＫ変調回路に関する。

従来、高速道路や有料道路に用いられているノンストップ自動料金収受システム（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ、以下、このシステムをＥＴＣという）においては、料金所側に設置されているＥＴＣ用送受信端局と、自動車側に搭載されるＥＴＣ用車載送受信器との間で、ＡＳＫ変調信号によって変調された５．８ＧＨｚ帯のＲＦ変調信号による時分割双方向通信を用い、そのＲＦ変調信号の授受が正規に行われた際に、所定の通行料金が自動的に徴収されるシステムである。

この場合、自動車側に搭載されるＥＴＣ用車載送受信器として種々のものが知られているが、その中の一つに、特開２００１−３４５７３４号に開示されたＥＴＣ用車載送受信器がある。この特開２００１−３４５７３４号に開示されたＥＴＣ用車載送受信器は、ＲＦ信号をＡＳＫ変調信号で変調したＲＦ変調信号を形成して無線送信する送信回路部と、無線送信されたＲＦ変調信号を受信したとき受信信号の中のＡＳＫ変調信号を抽出する受信回路部とを備え、マイクロコンピュータからなる制御部の制御によって、空中線回路を送信回路部に接続するかまたは空中線回路を受信回路部に接続するかを時分割的に切替ることにより、送信回路部によるＲＦ変調信号の送信動作と、受信回路部によるＡＳＫ変調信号の受信動作とを択一的に切替えるようにし、所要のＲＦ変調信号の授受が行われるものである。

また、かかるＥＴＣ用車載送受信器においては、ＡＳＫ変調信号を得るためのＡＳＫ変調回路を用いているが、かかるＡＳＫ変調回路には、変調素子として、通常、変調トランジスタを用いている。

ここで、図３は、変調素子に変調トランジスタを用いて構成した既知のＡＳＫ変調回路の一例を示す回路構成図である。

図３に示されるように、このＡＳＫ変調回路は、変調トランジスタ３１と、搬送波信号入力端子３２と、変調信号入力端子３３と、入力結合コンデンサ３４と、出力結合コンデンサ３５と、バッファ抵抗３６と、コレクタ負荷抵抗３７と、電圧調整抵抗３８と、側路コンデンサ３９と、ＡＳＫ変調信号出力端子４０と、電源端子４１とからなっている。そして、これらの構成要素３１乃至４１は、図３に図示されるように相互接続されている。

前記構成によるＡＳＫ変調回路は、次のように動作する。

いま、搬送波信号入力端子３２に搬送波信号が入力され、変調信号入力端子３３にハイレベルとローレベルとからなる２値変調信号が入力されると、搬送波信号は入力結合コンデンサ３４を介して変調トランジスタ３１のベースに供給されるとともに、変調信号はバッファ抵抗３６を介して変調トランジスタ３１のベースに供給される。このとき、変調トランジスタ３１は、それぞれベースに入力された搬送波信号を２値変調信号によってＡＳＫ変調し、そのコレクタにＡＳＫ変調信号が形成され、このＡＳＫ変調信号は出力結合コンデンサ３５を介してＡＳＫ変調信号出力端子４０に供給され、ＡＳＫ変調信号出力端子４０から次続回路に供給される。

ここで、図４は、変調トランジスタ３１においてＡＳＫ変調が行われる際の変調信号とＡＳＫ変調信号との特性曲線を表わす特性図である。

図４において、横軸方向は変調信号レベルであり、縦軸方向はＡＳＫ変調信号レベルであって、点線（１）で囲んだ領域は特性曲線における線形変化領域であり、点線（２）で囲んだ領域は特性曲線における非線形変化領域である。

図４の特性曲線に示すように、変調トランジスタ３１におけるＡＳＫ変調は、通常線形変化領域の線形特性を用いて行われるが、線形特性を示す変調信号レベル範囲が狭いので、変調度を高めるために変調信号レベルを増大させると、そのときの変調信号レベルの一部が線形変化領域を逸脱して非線形変化領域になると、逸脱した変調信号レベル領域でＡＳＫ変調信号に歪みが生じるようになる。

一方、かかるＡＳＫ変調回路には、変調素子として、変調ダイオードを用いているものも知られており、その中の一つに、特開平１１−２９８５４０号に開示のＡＳＫ変調器がある。この特開平１１−２９８５４０号に開示のＡＳＫ変調器は、変調素子にピンダイオードを用いているもので、ピンダイオードにバッファ増幅器によって増幅した搬送波信号とローパスフィルタによって不要成分を除去した変調信号とを入力することにより、搬送波信号を変調信号でＡＳＫ変調し、得られたＡＳＫ変調信号を電力増幅器で電力増幅した後、アンテナを通して無線信号として送信するようにしたものである。
特開２００１−３４５７３４号 特開平１１−２９８５４０号

ところで、既知のＡＳＫ変調回路において、変調素子に変調トランジスタを用いたものは、前述のように、線形特性を示す変調信号レベル範囲が狭いので、変調度を高めるために変調信号レベルを増大させると、そのときの変調信号レベルの一部が線形変化領域を逸脱して非線形変化領域になることがあり、その逸脱した変調信号レベル領域でＡＳＫ変調信号に歪みが生じることがある。

一方、前記特開平１１−２９８５４０号に開示のＡＳＫ変調器は、変調素子に良好な高周波特性を持ったピンダイオードを用いているので、比較的広い変調信号レベル範囲において線形特性を持ったＡＳＫ変調信号を得ることができるものの、ピンダイオード自体が受動素子であるため、ＡＳＫ変調回路においてＡＳＫ変調信号を形成する際に、所望レベルのＡＳＫ変調信号を得ることが難しく、その結果、ＡＳＫ変調器の前段側の搬送波信号入力経路にバッファ増幅器を用いたり、ＡＳＫ変調器の後段側に電力増幅器を用いる必要があるもので、その分、ＡＳＫ変調回路がコストアップにつながることになる。

本発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたもので、その目的は、２段階の変調回路を用いることによって多くの回路手段を用いることなく、ＡＳＫ変調度を高くした場合であってもＡＳＫ変調信号に含まれる歪み成分が少なく、比較的高いＡＳＫ変調信号が得られるＡＳＫ変調信号調整回路を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明によるＡＳＫ変調回路は、搬送波信号を変調信号によってＡＳＫ変調してＡＳＫ変調信号を形成するものであって、搬送波信号と変調信号とが入力される第１変調素子を含む前段変調回路と、前段変調回路の出力信号と変調信号とが入力される第２変調素子を含む後段変調回路とを備え、第１変調素子は、第１の非線形特性を呈するとともに信号増幅特性を有し、第２変調素子は、第２の非線形特性を呈するとともに信号減衰特性を有するもので、第１の非線形特性と第２の非線形特性との総合特性は、第１の非線形特性における非線形特性の一部を第２の非線形特性の非線形特性の一部によって線形特性にしたものである構成手段を具備する。

前記構成手段において、第１変調素子は、トランジスタであって、そのベースに搬送波信号と第１抵抗回路を通してレベル調整された変調信号とが入力され、第２変調素子は、ダイオードであって、そのアノードに前段変調回路の出力信号と第２抵抗回路を通してレベル調整された変調信号とが入力されるもので、第１抵抗回路及び第２抵抗回路の抵抗減衰量を調整することによりその総合特性の線形特性化を達成しているものである。

前記構成手段において、第２変調素子は、並列に信号減衰特性補償抵抗が接続され、当該抵抗の抵抗値の調整により前記第２の非線形特性の低域非線形特性を調整しているものである。

以上のように、本発明のＡＳＫ変調回路によれば、増幅機能を有する第１変調素子を備えた前段変調回路と、減衰機能を有する第２変調素子を備えた後段変調回路とを用い、搬送波信号を変調信号でＡＳＫ変調する場合に２段階のＡＳＫ変調を行い、その際に第１変調素子が呈する第１の非線形特性における非線形特性の一部を、第２変調素子が呈する第２の非線形特性の非線形特性の一部によって線形特性になるようにしているので、その総合ＡＳＫ変調信号として、ＡＳＫ変調度を高くした場合であっても、ＡＳＫ変調信号に含まれる歪み成分が少なく、比較的高いＡＳＫ変調信号を、多くの回路手段を用いることなく得ることができるといういう効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明によるＡＳＫ変調回路の実施の形態に係わるもので、その要部構成を示す回路図である。

図１に示されるように、この実施の形態に係わるＡＳＫ変調回路は、前段変調回路１と後置変調回路２とからなっている。この場合、前段変調回路１は、増幅機能を備えた変調トランジスタ３と、搬送波信号入力端子４と、変調信号入力端子５と、３個の抵抗６（１）、６（２）、６（３）からなる第１Ｔ型抵抗回路６と、入力結合コンデンサ７と、コレクタ負荷抵抗８と、電圧調整抵抗９と、側路コンデンサ１０と、電源端子１１とを備えている。また、後段変調回路３は、減衰機能を備えた変調ダイオード１２と、入力結合コンデンサ１３と、３個の抵抗１４（１）、１４（２）、１４（３）からなる第２Ｔ型抵抗回路１４と、カソード負荷抵抗１５と、電圧調整抵抗１６と、側路コンデンサ１７と、信号減衰特性補償抵抗１８と、インダクタ１９（１）とコンデンサ１９（２）からなる直列回路１９と、出力結合コンデンサ２０と、ＡＳＫ変調信号出力端子２１とを備えている。

そして、前段変調回路１において、変調トランジスタ３は、ベースが入力結合コンデンサ７を介して搬送波信号入力端子４に接続されるとともに、第１Ｔ型抵抗回路６を介して変調信号入力端子５に接続され、エミッタが接地点に接続され、コレクタがコレクタ負荷抵抗８と電圧調整抵抗９とを介して電源端子１１に接続され、同時に後段変調回路２の入力結合コンデンサ１３の一端に接続される。第１Ｔ型抵抗回路６は、抵抗６（１）の一端が変調信号入力端子５に、他端が抵抗６（２）及び抵抗６（３）の各一端に接続され、抵抗６（２）の他端が接地点に接続され、抵抗６（３）の他端が変調トランジスタ３のベースに接続される。側路コンデンサ１０は、一端がコレクタ負荷抵抗８と電圧調整抵抗９の接続点に接続され、他端が接地点に接続される。

また、後段変調回路２において、変調ダイオード１２は、アノードが入力結合コンデンサ１３の他端に接続されるととともに、第２Ｔ型抵抗回路１４を介して変調信号入力端子５に接続され、カソードが出力結合コンデンサ２０を介してＡＳＫ変調信号出力端子２１に接続されるととともに、カソード負荷抵抗１５と電圧調整抵抗１６とを介して接地点に接続される。この他に、変調ダイオード１２は、アノード・カソード間に、信号減衰特性補償抵抗１８とインダクタ１９（１）とコンデンサ１９（２）からなる直列回路１９とがそれぞれ接続される。第２Ｔ型抵抗回路１４は、抵抗１４（１）の一端が変調信号入力端子５に、他端が抵抗１４（２）及び抵抗１４（３）の各一端に接続され、抵抗１４（２）の他端が接地点に接続され、抵抗１４（３）の他端が変調ダイオード１２のアノードに接続される。側路コンデンサ１７は、一端がカソード負荷抵抗１５と電圧調整抵抗１６の接続点に接続され、他端が接地点に接続される。

前記構成によるＡＳＫ変調回路は、次のように動作する。

いま、第１変調回路１において、搬送波信号入力端子４に搬送波信号が入力され、変調信号入力端子５にハイレベルとローレベルとからなる２値変調信号が入力されると、搬送波信号は入力結合コンデンサ７を介して変調トランジスタ３のベースに供給され、同時に、２値変調信号は第１Ｔ型抵抗回路６でレベル調整された後変調トランジスタ３のベースに供給される。このとき、変調トランジスタ３は、それぞれベースに入力された搬送波信号を２値変調信号によってＡＳＫ変調し、そのコレクタに第１ＡＳＫ変調信号が形成され、形成された第１ＡＳＫ変調信号は第１変調回路１から次続の第２変調回路２に供給される。

次に、第２変調回路において、入力結合コンデンサ１３に第１ＡＳＫ変調信号が入力され、変調信号入力端子５に２値変調信号が入力されると、第１ＡＳＫ変調信号は入力結合コンデンサ１３を介して変調ダイオード１２のアノードに供給され、それと同時に、２値変調信号は第２Ｔ型抵抗回路１４でレベル調整された後で変調ダイオード１２のアノードに供給される。このとき、変調ダイオード１２は、それぞれアノードに入力された第１ＡＳＫ変調信号を再度２値変調信号によってＡＳＫ変調し、そのカソードに第２ＡＳＫ変調信号が形成され、形成された第２ＡＳＫ変調信号はＡＳＫ変調信号出力端子２１を通して次続回路に供給される。

ここで、図２は、図１に図示されたＡＳＫ変調回路におけるＡＳＫ変調が行われる際の変調信号とＡＳＫ変調信号との特性曲線を表わす特性図であって、横軸方向は変調信号レベルであり、縦軸方向はＡＳＫ変調信号レベルである。

そして、実線により示されている特性曲線ａは第１変調回路１の変調トランジスタ３でＡＳＫ変調が行われる際の変調信号とＡＳＫ変調信号との特性曲線、同じく実線により示されている特性曲線ｂは第２変調回路２の変調ダイオード１２でＡＳＫ変調が行われる際の変調信号とＡＳＫ変調信号との特性曲線、点線によって示されている特性曲線ｃは第１変調回路１と第２変調回路２でＡＳＫ変調が行われる際の変調信号とＡＳＫ変調信号との総合特性曲線を表わしている。

図２に示されるように、特性曲線ａは第１変調回路１の変調トランジスタ３でＡＳＫ変調が行われる際に用いられるもので、特性曲線ｂは第１変調回路２の変調ダイオード１２でＡＳＫ変調が行われる際に用いられるもので、変調信号レベルが図２に図示のレベルＬ１を超え、レベルＬ２に至る範囲においては、ＡＳＫ変調時に第１変調回路１の変調トランジスタ３が呈する特性曲線ａの線形領域を用いており、また、変調信号レベルが図２に図示のレベルＬｌからそれ以下のレベルＬ０に至るの範囲内においては、ＡＳＫ変調時に第１変調回路１が呈する特性曲線ａの非線形領域と第２変調回路２の変調ダイオード１２が呈する特性曲線ｂの非線形領域とを総合したときに得られる総合特性曲線ｃの線形領域を用いている。すなわち、変調信号レベルが図２に図示のレベルＬｌを超え、レベルＬ２に至る範囲においては、もっぱら第１変調回路１だけを用いてＡＳＫ変調を行っており、また、変調信号レベルが図２に図示のレベルＬｌからそれ以下のレベルＬ０に至る範囲内においては、第１変調回路１及び第２変調回路２を用いてＡＳＫ変調を行っているものである。

この場合、変調信号レベルが図２に図示のレベルＬ０からレベルＬ１の範囲内にあるとき、総合特性曲線ｃが線形領域を持つようにするためには、第１Ｔ型抵抗回路６の各抵抗６（１）乃至６（３）の抵抗値を調整して第１変調回路１の変調トランジスタ３のベースに供給される変調信号のレベルを調整したり、第２Ｔ型抵抗回路１４の各抵抗１４（１）乃至１４（３）の抵抗値を調整して第２変調回路２に変調トランジスタ３のベースに供給される変調信号のレベルを調整したり、または、変調ダイオード１２に並列接続された信号減衰特性補償抵抗１８の抵抗値を調整することにより、変調ダイオード１２が呈する特性曲線ｂの下限側傾斜を調整したりすることによって達成することが可能になる。

このように、この実施の形態に係わるＡＳＫ変調回路によれば、多くの付加的回路手段を用いることなく、ＡＳＫ変調度を高くした場合であってもＡＳＫ変調信号に含まれる歪み成分が少なく、比較的高レベルのＡＳＫ変調信号を得ることができる。

本発明によるＡＳＫ変調回路の実施の形態に係わるもので、その要部構成を示す回路図である。 図１に図示されたＡＳＫ変調回路におけるＡＳＫ変調が行われる際の変調信号とＡＳＫ変調信号との特性曲線を表わす特性図である。 変調素子に変調トランジスタを用いて構成した既知のＡＳＫ変調回路の一例を示す回路構成図である。 変調トランジスタにおいてＡＳＫ変調が行われる際の変調信号とＡＳＫ変調信号との特性曲線を表わす特性図である。

符号の説明

１ 前段変調回路
２ 後段変調回路
３ 変調トランジスタ
４ 搬送波信号入力端子
５ 変調信号入力端子５
６ 第１Ｔ型抵抗回路
６（１）、６（２）、６（３） 抵抗
７ 入力結合コンデンサ
８ コレクタ負荷抵抗
９ 電圧調整抵抗
１０ 側路コンデンサ
１１ 電源端子
１２ 変調ダイオード
１３ 入力結合コンデンサ
１４ 第２Ｔ型抵抗回路
１４（１）、１４（２）、１４（３） 抵抗
１５ カソード負荷抵抗
１６ 電圧調整抵抗
１７ 側路コンデンサ
１８ 信号減衰特性補償抵抗
１９ 直列回路
１９（１） インダクタ
１９（２） コンデンサ
２０ 出力結合コンデンサ
２１ ＡＳＫ変調信号出力端子

Claims (3)

1. 搬送波信号を変調信号によってＡＳＫ変調してＡＳＫ変調信号を形成するＡＳＫ変調回路であって、前記搬送波信号と前記変調信号とが入力される第１変調素子を含む前段変調回路と、前記前段変調回路の出力信号と前記変調信号とが入力される第２変調素子を含む後段変調回路とを備え、前記第１変調素子は、第１の非線形特性を呈するとともに信号増幅特性を有し、前記第２変調素子は、第２の非線形特性を呈するとともに信号減衰特性を有するもので、前記第１の非線形特性と第２の非線形特性との総合特性は、前記第１の非線形特性における非線形特性の一部を前記第２の非線形特性の非線形特性の一部によって線形特性にしたものであることを特徴とするＡＳＫ変調回路。
2. 前記第１変調素子は、トランジスタであって、そのベースに前記搬送波信号と第１抵抗回路を通してレベル調整された変調信号とが入力され、前記第２変調素子は、ダイオードであって、そのアノードに前記前段変調回路の出力信号と第２抵抗回路を通してレベル調整された変調信号とが入力されるもので、前記第１抵抗回路及び前記第２抵抗回路の抵抗減衰量を調整することにより前記総合特性の線形特性化を達成していることを特徴とする請求項１に記載のＡＳＫ変調回路。
3. 前記第２変調素子は、並列に信号減衰特性補償抵抗が接続され、当該抵抗の抵抗値の調整により前記第２の非線形特性の低域非線形特性を調整していることを特徴とする請求項１もしくは２に記載のＡＳＫ変調回路。

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