JP5261372B2 - 周波数変換モジュールの周波数制限増幅器 - Google Patents

Description

本発明は、一般に信号通信に関し、より詳細には本願明細書で周波数変換モジュール（ＦＴＭ）として参照される周波数変換装置と統合型受信復号器（ＩＲＤ）との間の信号通信を処理するためのアーキテクチャ及びプロトコルに関する。

衛星放送システムでは、１又は複数の衛星が、１又は複数の送信機からのオーディオ及び／又はビデオ信号を含む信号を受信する。衛星は、これらの信号を増幅し、顧客の住居にある信号受信機器へ、特定の周波数で動作し所定の帯域を有する中継器を介して中継放送する。このようなシステムは、上り回線送信部分（つまり、地表から衛星へ）、地球周回軌道衛星の送受信部分、及び下り回線部分（つまり、衛星から地表へ）を有する。

衛星放送システムから信号を受信する住居では、信号受信機器が用いられ、衛星の放送スペクトル全体を周波数シフトし、そして結果として生じた出力を単一の同軸ケーブルに周波数スタックしてよい。つまり、ある信号セットに関連付けられた周波数スペクトルは、別の信号セットの周波数スペクトルに隣接するか又は異なる周波数にシフトされる。これにより、信号セットはある周波数領域に位置付けられるか又はスタックされる。衛星放送システム内の衛星数が増大し、高解像度の衛星チャンネルが増設されると、全ての衛星を収容するために必要な帯域の合計が同軸ケーブルの伝送容量を超過してしまう。衛星デコーダー産業では、より多くの衛星スロットを彼らの分配システムに導入する必要がある。衛星スロット数の増加を提供するために、衛星設定選択のためのより複雑な手段が開発され、周波数変換モジュール（ＦＴＭ）方法と称されている。

衛星信号を統合型受信復号器（ＩＲＤ）へ分配するＦＴＭは、低雑音ブロック増幅器（ＬＮＢ）と結合された１又は複数の入出力（Ｉ／Ｏ）、及びＩＲＤと結合された１又は複数の入出力を有する。ＦＴＭモジュールは、所望の衛星番組チャンネルを示すＩＲＤからの要求を受信する。ＩＲＤからの要求に応じて、要求されたチャンネル又はチャンネルのブロックがＦＴＭ ＩＯに分配されるよう、ＦＴＭモジュールは適切なＬＮＢを制御する。ＦＴＭモジュールは次に、要求されたチャンネルを、ＩＲＤへの送信回線で占有されていない周波数に対応する第２の周波数へ周波数シフトしてよい。ＦＴＭモジュールは次に、要求側であるＩＲＤと、要求されたチャンネルが供給される周波数を通信する。ＦＴＭが複数の衛星番組チャンネルを複数のＩＲＤと結合する場合、ＦＴＭは、所望のチャンネル又はチャンネルの束を供給するよう個々に各ＬＮＢに命令し、所望のチャンネル又はチャンネルの束のそれぞれを同一の送信回線でＩＲＤへ出力する。ここで、所望のチャンネル又はチャンネルの束は固有周波数で変調される。

ＦＴＭはＵＡＲＴで制御された２．３ＭＨｚ周波数偏移キーイング（ＦＳＫ）変調方式を用い、選択コマンドをＩＲＤとＦＴＭとへ伝達する。今日の衛星復号システムは、複雑なＰＬＬ及びスーパーヘテロダイン受信器を用い、変換も検出もせずにＦＳＫ受信に必要な狭帯域を増幅する。これは、高価な実装がＩＲＤ及びＦＴＭのそれぞれに実施されなければならず、従来のＤｉＳＥｑＣ通信システムの価格を一層高価にしてしまうという望ましくない結果を生じる。

従って、周波数フィルター、振幅制限、及び広いダイナミック・レンジを有し、高価なＡＧＣシステムを必要としない低価格のＦＳＫ信号処理手段が必要である。本発明は、これら及び／又は他の課題を解決する。

本発明のある態様によると、ＦＳＫ信号を処理する装置が開示される。実施例によると、当該装置は、周波数シフト・キーイングで変調された信号を受信する入力、前記入力と結合された負帰還を有する増幅器、を有する。前記入力は第１の基準電源電位及び第２の基準電源電位に更に結合される。前記信号処理装置は、前記差動増幅器と出力との間に結合されたタンク回路を更に有する。

本発明の別の態様によると、ＦＳＫ信号処理装置が開示される。ある実施例によると、ＦＳＫ信号処理装置は、第１のコレクタ、第１のエミッタ、及び信号源と結合され前記第１のコレクタと更に結合された第１のベースを有する第１のトランジスター；並びに第２のベース、前記第１のエミッタと結合された第２のエミッタ、及び出力と結合された帯域通過フィルターと結合された第２のコレクタを有する第２のトランジスター、を有する。

添付の図面と併せて本発明の実施例の以下の記載を参照することにより、本発明の上述の及び他の特徴及び利点、及びそれらの実現方法はより明らかになり、及び本発明はより理解される。

本願明細書に説明される適例は、本発明の好適な実施例を示す。またこのような適例は、如何様にも本発明の範囲を制限すると見なされるべきではない。

ＦＴＭモードのときに、ＦＴＭモードでＬＮＢ電源出力インピーダンスを効率的に引き上げる場合、低インピーダンスＬＮＢ電源の出力インピーダンスをＦＴＭ回路から切断することが望ましい。電圧源として、従来のＬＮＢ電源は接地に対し低インピーダンスを示す。この低インピーダンスは、連続している場合、変調された２．３ＭＨｚのＦＴＭ信号をオーバーロードし波形歪みを生じる。本発明の態様は、ＬＮＢ電源の低インピーダンス出力を通信ネットワーク、例えば２．３ＭＨｚ通信ネットワークから切断する段階を含む。

図、より詳細には図１を参照すると、本発明を実施する例である実施例１００が示される。図１の実施例１００は、本発明の実施例ではパラボラ・アンテナである信号受信素子又は装置１０のような複数の信号受信手段、ＦＴＭ２０のような周波数変換手段、信号スプリッター４０のような複数の信号分離手段、及びＩＲＤ６０のような複数の信号受信復号手段、を有する。本願明細書に記載された実施例によると、実施例１００の前述の要素は、互いに同軸ケーブルのような伝送媒体を介して結合される。しかしながら、本発明に従い他の種類の伝送媒体も用いられてよい。実施例１００は、例えば所与の家庭及び／又はビジネスにおける信号通信ネットワークを表す。

信号受信素子１０はそれぞれ、オーディオ、ビデオ、及び／又はデータ信号（例えば、テレビジョン信号など）を含む信号を、衛星放送システム及び／又は他の種類の信号放送システムのような１又は複数の信号源から受信する。ある実施例によると、信号受信素子１０は、衛星受信アンテナのようなアンテナとして実施されるが、如何なる種類の信号受信素子として実施されてもよい。

ＦＴＭ２０は、オーディオ、ビデオ、及び／又はデータ信号（例えば、テレビジョン信号など）を含む信号を、信号受信素子１０から受信し、信号調整を含む機能及び周波数変換機能を用い受信した信号を処理し、ＩＲＤ６０へ同軸ケーブル及び信号スプリッター４０を介して供給される対応する出力信号を生成する。実施例によると、ＦＴＭ２０はシステム内の複数のＩＲＤ６０と通信してよい。例及び説明を目的として、図１は、簡易な双方向信号スプリッター４０を介し８個のＩＲＤ６０と接続されたＦＴＭ２０を示す。更なる例は、ＦＴＭ２０に関し詳細に説明する。また、ＦＴＭ２０のＩＲＤ６０と通信する機能は本願明細書で後述される。

信号スプリッター４０はそれぞれ、信号分光及び／又は中継機能を実行する。ある実施例によると、信号スプリッター４０はそれぞれ、２方向信号分光機能を実行し、ＦＴＭ２０とＩＲＤ６０との間の信号通信を実現する。

ＩＲＤ６０はそれぞれ、信号調整、変調及び復号機能を含む種々の信号受信及び処理機能を実行する。ある実施例によると、各ＩＲＤ６０は、ＦＴＭ２０から信号スプリッター４０を介し提供される信号を調整、変調、及び復号し、受信した信号に対応する聴覚及び／又は視覚的出力を可能にする。本願明細書に後述されるように、当該信号は、ＩＲＤ６０からの要求コマンドに応じてＦＴＭ２０からＩＲＤ６０へ提供される。当該要求コマンドはそれぞれテレビジョン信号の所望のバンドに対する要求を表す。衛星放送システムでは、各要求コマンドは、例えば所望の衛星及び／又は所望の中継器を示す。要求コマンドは、ユーザー入力に応じて（例えば、遠隔制御装置などを介して）ＩＲＤ６０により生成されてよい。

ある実施例によると、各ＩＲＤ６０は、標準精細度（ＳＤ）及び／又は高精細度（ＨＤ）ディスプレイ装置のような関連付けられたオーディオ及び／又はビデオ出力装置を含む。このようなディスプレイ装置は統合されてもされなくてもよい。従って、各ＩＲＤ６０は、テレビジョンセット、コンピューター若しくはモニターのような統合ディスプレイ装置を有する装置、又はセットトップボックス、ビデオカセットレコーダー（ＶＣＲ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）プレーヤー、ビデオゲームボックス、パーソナルビデオレコーダー（ＰＶＲ）、コンピューター又は統合ディスプレイ装置を有さない他の装置のような装置として実施されてよい。

図２を参照すると、本発明の実施例による図１のＦＴＭ２０の更なる詳細を提供するブロック図が示される。図２のＦＴＭは、クロスオーバー・スイッチ２２のような切り替え手段、チューナー２４のような複数の調整手段、周波数アップコンバーター（ＵＣ）２６のような複数の周波数変換手段、可変利得増幅器２８のような複数の増幅手段、信号結合器３０のような信号結合手段、送受信機３２のような送受信手段、及び制御部３４のような制御手段、を有する。ＦＴＭ２０の前述の要素は集積回路（ＩＣ）を用い実施されて良く、及び１又は複数の要素は例えば所与のＩＣに含まれて良い。更に、所与の要素は１より多いＩＣに含まれてよい。記載の明確化のため、特定の制御信号、電力信号のようなＦＴＭ２０と関連付けられた特定の従来の要素は及び／又は他の要素は図２に示されない。クロスオーバー・スイッチ２２は、複数の入力信号を信号受信素子１０から受信する。ある実施例によると、このような入力信号は種々のバンドの無線周波数（ＲＦ）テレビジョン信号を表す。衛星放送システムでは、このような入力信号は例えばＬバンド信号を表し、クロスオーバー・スイッチ２２は当該システム内で用いられる信号極性毎に入力を有してよい。ある実施例によると、クロスオーバー・スイッチ２２は、制御部３４からの制御信号に応じ、選択的にＲＦ信号を入力から特定の指定されたチューナー２４へ通過させる。

チューナー２４はそれぞれ、制御部３４からの制御信号に応じて信号調整機能を実行する。ある実施例によると、各チューナー２４は、ＲＦ信号をクロスオーバー・スイッチ２２から受信し、ＲＦ信号をフィルタリング及び周波数ダウンコンバート（つまり、単一又は複数段のダウンコンバート）し、それにより中間周波数（ＩＦ）信号を生成することにより信号調整機能を実行する。ＲＦ及びＩＦ信号は、オーディオ、ビデオ及び／又はデータ・コンテンツ（例えば、テレビジョン信号など）を含んでよく、アナログ信号規格（例えば、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭなど）及び／又はデジタル信号規格（例えば、ＡＴＳＣ、ＱＡＭ、ＱＰＳＫなど）である。

周波数アップコンバーター（ＵＣ）２６はそれぞれ、周波数変換機能を実行する。ある実施例によると、各周波数アップコンバーター（ＵＣ）２６は、混合素子及び局部発振器（図示されない）を有し、制御部３４からの制御信号に応じて、対応するチューナー２４から供給されたＩＦ信号を指定された周波数帯へ周波数アップコンバートし、それにより周波数アップコンバートされた信号を生成する。

可変利得増幅器２８はそれぞれ、周波数変換機能を実行する。ある実施例によると、各可変利得増幅器２８は、対応する周波数アップコンバーター（ＵＣ）２６から出力された周波数変換された信号を増幅し、それにより増幅された信号を生成する。図２に明示的に示されないが、各可変利得増幅器２８の利得は、制御部３４からの制御信号を介し制御されてよい。

信号結合器３０は、信号結合（つまり、加算）機能を実行する。ある実施例によると、信号結合器３０は可変利得増幅器２８から供給された増幅された信号を結合し、信号スプリッター４０を介して１又は複数のＩＲＤ６０へ送信するため、結果として生じた信号を同軸ケーブルのような伝送媒体で出力する。

送受信機３２はＦＴＭ２０とＩＲＤ６０との間の通信を可能にする。ある実施例によると、送受信機３２はＩＲＤ６０からの種々の信号を受信し、当該信号を制御部３４へ中継する。逆に、送受信機３２は制御部３４からの信号を受信し、当該信号を１又は複数のＩＲＤ６０へ信号スプリッター４０を介して中継する。送受信機３２は、例えば１又は複数の所定の周波数帯で信号を受信及び送信してよい。送受信機３２及びその動作に関する更なる例である詳細は、本願明細書で後述される。

制御部３４は種々の制御機能を実行する。ある実施例によると、制御部３４はＩＲＤ６０からのテレビジョン信号の所望のバンドに対する要求コマンドを受信する。本願明細書で後述されるように、各ＩＲＤ６０は、制御部３４により割り当てられた別個のタイム・スロット中にＦＴＭ２０へ要求コマンドを送信してよい。衛星放送システムでは、要求コマンドは、テレビジョン信号の所望のバンドを供給する所望の衛星及び／又は所望の中継器を示す。制御部３４は、要求コマンドに応じて、テレビジョン信号の所望のバンドに対応する信号を対応するＩＲＤ６０へ送信させる。

ある実施例によると、制御部３４は、種々の制御信号をクロスオーバー・スイッチ２２、チューナー２４、及び周波数アップコンバーター（ＵＣ）２６へ供給し、テレビジョン信号の所望のバンドに対応する信号をＩＲＤ６０へ同軸ケーブルのような伝送媒体を介して送信させる。制御部３４は、要求コマンドに応じてＩＲＤ６０へ、（例えば、同軸ケーブルなどの）周波数帯がテレビジョン信号の所望のバンドに対応する信号をＩＲＤ６０へ送信するために用いられることを示す確認応答を提供する。このように、制御部３４は伝送媒体（例えば同軸ケーブルなど）の利用可能な周波数スペクトルを割り当て、全てのＩＲＤ６０が所望の信号を同時に受信できるようにする。

図３は、本発明の態様を実施する実施例３００の図である。図３は、図１のＦＴＭ２０とＩＲＤ６０との間の相互接続の更なる詳細を示す。図３の実施例３００は、保護回路３１、送受信機３２、及び信号結合器３０をＦＴＭ２０内に有する。ＩＲＤ６０内には、チューナー３６、送受信機３７、ＬＮＢ電源３８、ＤｉＳＥｑＣ符号器／復号器３９、スイッチ３３、及び保護回路３５が示される。

保護回路３１は、ＦＴＭ制御信号及びテレビジョン信号のような所望の信号を歪みなく通過させ、同時にＦＴＭ回路を雷サージ及び他の環境電気的外乱から保護する。ある実施例によると、保護回路３１は、正及び負の雷サージの事象からエネルギーを吸収するために実装されたサージ保護ダイオードのような素子を有する。サージ保護ダイオードは、２．３ＭＨｚのＦＴＭ信号への非線形導電経路が存在しないよう構成される。

信号結合器３０は、信号結合（つまり、加算）機能を実行する。ある実施例によると、信号結合器３０は可変利得増幅器２８から供給された増幅された信号を結合し、信号スプリッター４０を介して１又は複数のＩＲＤ６０へ送信するため、結果として生じた信号を同軸ケーブルのような伝送媒体で出力する。

送受信機３２はＦＴＭ２０とＩＲＤ６０との間の通信を可能にする。ある実施例によると、送受信機３２はＩＲＤ６０からの種々の信号を受信し、当該信号を制御部３４へ中継する。逆に、送受信機３２は制御部３４からの信号を受信し、当該信号を１又は複数のＩＲＤ６０へ信号スプリッター４０を介して中継する。送受信機３２は、例えば１又は複数の所定の周波数帯で信号を受信及び送信してよい。送受信機３２及び送受信機３２に関する更なる例である詳細は、本願明細書で後述される。

保護回路３１と同様に、保護回路３５は、ＦＴＭ制御信号及びテレビジョン信号のような所望の信号を歪みなく通過させ、同時にＩＲＤ６０の回路を雷サージ及び他の環境電気的外乱から保護する。ある実施例によると、保護回路３５は、正及び負の雷サージの事象からエネルギーを吸収するために実装されたサージ保護ダイオードを有する。サージ保護ダイオードは、２．３ＭＨｚのＦＴＭ信号への非線形導電経路、又はＦＴＭ２０から送信される入来テレビジョン信号が存在しないよう構成される。

チューナー３６はそれぞれ、ユーザーからのチャンネル選択に応じたＩＲＤからの制御信号に応じて信号調整機能を実行する。ある実施例によると、チューナーは、ＲＦ信号を保護回路３５から受信し、ＲＦ信号をフィルタリング及び周波数ダウンコンバート（つまり、単一又は複数段のダウンコンバート）し、それにより中間周波数（ＩＦ）信号を生成することにより信号調整機能を実行する。ＲＦ及びＩＦ信号は、オーディオ、ビデオ及び／又はデータ・コンテンツ（例えば、テレビジョン信号など）を含んでよく、アナログ信号規格（例えば、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭなど）及び／又はデジタル信号規格（例えば、ＡＴＳＣ、ＱＡＭ、ＱＰＳＫなど）である。

送受信機３７はＦＴＭ２０とＩＲＤ６０との間の通信を可能にする。ある実施例によると、送受信機３７はＦＴＭ２０からの種々の信号を受信し、当該信号をＩＲＤ制御部へ中継する。逆に、送受信機３７はＩＲＤ制御部からの信号を受信し、当該信号をＦＴＭへ同軸ケーブル及び保護回路３１及び３５を介して中継する。送受信機３７は、例えば１又は複数の所定の周波数帯で信号を受信及び送信してよい。送受信機３７及び送受信機３７の動作に関する更なる詳細な例は、実質的に送受信機３７と同様の方法で動作し通信する送受信機３２の例である記載を通じて、本願明細書に後述される。

ＬＮＢ電源３８は、システムが従来のＬＮＢモードで動作しているときに、ＬＮＢの所望の動作ＤＣ電力を生成する。従来のモードでは、ＬＮＢはセットトップボックスからの通信をＬＮＢ電源線に結合されるパルス・トーンを介し受信する。ある実施例によると、ＬＮＢ電源３８は、電力降下機能又は所望の出力を備えたＤＣ−ＤＣ、昇圧スイッチ式電源を有する従来のＬＮＢ電源である。ＬＮＢ電源は、２２ｋＨｚトーンをＤＣ出力電圧に付加する線形整流器を有する。線形整流器の出力は、標準的にプッシュプル型であるが、エミッタ・フォロワ型の出力のような他の構成であってもよい。

スイッチ３３は、ＩＲＤ６０が従来モードで動作しているとき、ＬＮＢ電源３８を保護回路３５と低インピーダンスで結合する。スイッチ３３は、ＩＲＤ６０がＦＴＭモードで動作しているとき、ＬＮＢ電源３８を保護回路３５から高インピーダンスで切断する。

ＤｉＳＥｑＣ符号器及び復号器３９は、ＩＲＤが従来モードで動作しているときに、所望の制御トーンを生成し、ＬＮＢへ伝達する。ある実施例によると、２つの２２ｋＨｚトーンのモード、つまり一定トーンと２方向パルス幅変調（ＰＷＭ）トーン制御モードがある。ＬＮＢ整流器がトーンを送信しているとき、ＤｉＳＥｑＣ符号器及び復号器３９は低インピーダンス出力をスイッチ３３へ供給する。

図４は、図３の送受信機３２の更なる詳細を示す本発明の実施例の図である。図３のＦＴＭ２０の送受信機３２を参照すると、この実施例では、送受信機及び記載される回路が共にＩＲＤ６０内に実施されてよい。図４の送受信機３２は、周波数選択及び前処理回路３２１、復調器３２３、増幅及びデータ・クランプ回路３２５、及びデータ・スライサー３２７を有する。

周波数選択及び前処理回路３２１は、２．３ＭＨｚのＦＳＫ ＦＴＭ制御信号をＦＴＭ制御モジュールから伝送回線を介し受信する。周波数選択及び前処理回路３２１は、受信したＦＳＫ信号を前置フィルターにかけ、不要なスプリアス及び隣接周波数に存在する隣接チャンネル信号を除去する。周波数選択及び前処理回路３２１は、受信した信号を増幅又は減衰し、復調器３２３に結合するのに適するように受信した信号の振幅が所定の範囲内になるようにする。周波数選択及び前処理回路３２１及びその動作に関する更なる例である詳細は、本願明細書で後述される。

復調器３２３は、周波数選択及び前処理回路３２１からフィルターされ振幅調整されたＦＳＫ ＦＴＭ制御信号を受信する。復調器３２３は、周波数シフト変調されデジタルで変調されたＲＦ信号を更なるデジタル処理に適した２進ベースバンド信号に変換する。変調器は、２．３ＭＨｚ搬送波信号の一部をＦＳＫ ＦＴＭ制御信号から分離し、ＦＳＫ信号に存在する２進データを有する２つの別個の周波数を抽出することにより、これを達成する。変調器３２３は次に、１つの周波数を「マーク」周波数として、他を「空白」周波数として指定する。マーク及び空白はそれぞれ１及び０に対応する。慣例により、マークは高い無線周波数に対応する。２進信号は次に増幅及びデータ・クランプ回路３２５へ渡される。

増幅及びデータ・クランプ回路３２５は、受信した２進信号を前置フィルターにかけ、不要なスプリアス雑音を除去し、信号を調整し、ビット誤りを最小化し、信号品質を最大化する。増幅及びデータ・クランプ回路３２５は、受信した２進信号を増幅又は減衰し、データ・スライサー３２７に結合するのに適するように２進信号の振幅が所定の範囲内になるようにする。増幅及びデータ・クランプ回路３２５及びその動作に関する更なる例である詳細は、本願明細書で後述される。

データ・スライサー３２７は、屡々ゼロ閾値交差検出器と称され、入力信号が０ボルト電位のような所定の閾値をクロスする瞬間を検出し表示するために用いられる回路を有する。この回路の実施例は、正入力に印加される入力信号と接地された負入力を有する演算増幅器である。結果として生じる演算増幅器からの信号出力は、入力電圧が正のときに正の値であり、入力電圧が負のときに出力電圧は負の値である。出力電圧の大きさは、演算増幅器とその電源の特性である。データ・スライサーの別の実施例は、入力信号を演算増幅器の正の端子と閾値検出器の両方に供給する。閾値検出器はベースバンド信号の中央電位又は平均電位を生成する。閾値検出器の出力は、次に、演算増幅器の負端子へ供給される。演算増幅器の出力は、入力信号がベースバンド信号の平均電位より高いときに正の値であり、入力信号がベースバンド信号の平均電位より低いときに負の値である。再び、出力電圧の大きさは、演算増幅器とその電源の特性である。データ・スライサー３２７の出力は次にマイクロプロセッサーへ印加される。

図５は、図４の周波数選択及び処理回路３２１の更なる詳細を示す本発明のある態様を実施する実施例の図である。周波数選択及び前処理回路３２１は、差動増幅器を有する。差動増幅器は、エミッタ・フォロワとして構成された第１のトランジスターＴ４１、及び共通ベース増幅器として構成された第２のトランジスターＴ４２を有する。エミッタ・フォロワＴ４１は、高入力インピーダンスであり、抵抗器Ｒ４１を通じて負帰還を有する。抵抗器Ｒ４３、Ｒ４１、及びＲ４２は、第１の電源Ｖ４１により供給される電圧及びベースの入力ＦＳＫ信号ＩＮをエミッタ・フォロワＴ４１のコレクタへ調整する分圧回路を作る。抵抗器Ｒ４１を通じた負帰還は、回路を発振から保護し、共通ベース増幅器Ｔ４２と結合される入力信号を第１の電源Ｖ４１により供給される電圧に制限する。エミッタ・フォロワＴ４１のベースに供給される最小電圧は、抵抗器Ｒ４２に渡り生成される電圧に制限される。キャパシターＣ４１は、入力ＦＳＫ信号ＩＮをエミッタ・フォロワＴ４１のベースに結合するとともに、周波数選択及び前処理回路３２１の外部で生成される不要なＤＣバイアスを制限する。

第３の電圧源は、共通ベース増幅器Ｔ４２を、分圧器として構成される抵抗器Ｒ４８及びＲ４５、並びにキャパシターＣ４２を通じてバイアスする。この共通ベース増幅器の構成は、ベースが入力と出力を分け、高周波数での発振を最小限に抑えるので高周波数用途で有用である。この共通ベース増幅器の構成は、共通コレクタ構成と比べて高電圧利得、比較的低い入力インピーダンス、及び高出力インピーダンスを有する。抵抗器Ｒ４６及びＲ４４は、第２の電圧源Ｖ４２により供給される電圧を分割する。

インダクターＬ４１及びキャパシターＣ４３は並列回路に構成され、ＦＳＫ送信の中心周波数に調整されたタンク回路を作る。待機解除抵抗器Ｒ４７は、帯域幅を広げ共通ベース増幅器Ｔ４２に負荷を与えるために用いられる。タンク回路の出力は次に図４の復調器３２３へ出力される。

図６は、図４の振幅及びデータ・クランプ回路３２５の更なる詳細を示す本発明を実施する実施例の図である。増幅器及びデータ・クランプ回路３２５は、図４の復調器３２３からのＦＴＭ制御信号を表す２進信号を受信する。増幅及びデータ・クランプ回路３２５は次に、受信した２進信号を増幅又は減衰し、図４のデータ・スライサー３２７に結合するのに適するように２進信号の振幅が所定の範囲内になるようにする。本発明による実施例では、増幅段は反転増幅器として構成される。抵抗器Ｒ５３及びＲ５４は分圧器として構成され、演算増幅器Ａ５１の正端子に所望のＤＣ電圧を生成する。キャパシターＣ５２は、不要な又はスプリアスなより高い周波数信号を演算増幅器Ａ５１の正端子から分離する。抵抗器Ｒ５１及びＲ５２の値は増幅段の全体の利得を決定するために用いられ、当該利得が−Ｒ５２／Ｒ５１と等しくなるようにする。キャパシターＣ５１は受信した２進信号の周波数を制限する。分離キャパシターＣ５３は、不要なノイズ及びスプリアス信号を低減し、増幅段へ出るのを防ぐ。増幅段の利得は最適に設定され、図４の復調器３２５から期待される最小振幅偏差がＮＰＮトランジスターＴ５１及びＰＮＰトランジスターＴ５２のクランプを動作させるようにする。より大きい偏差レベルで、クランプは常にオン状態である。抵抗器Ｒ５５及びキャパシターＣ５４は、増幅段からの増幅された２進信号をデータ・クランプ段へ結合する。Ｒ５５は更に電流制限抵抗器として動作し、増幅段が過負荷にならないよう保証するか、又は歪みが出力波形に導入されないよう保証する。

ＰＮＰトランジスターＴ５２及びＮＰＮトランジスターＴ５２はデータ・クランプ回路として構成される。ＰＮＰトランジスターＴ５２は、２進信号が所定の閾値より下に降下すると、増幅段からの出力電圧を第１の固定レベルにクランプする。この閾値は第２の電圧源Ｖ５２のＤＣ値、分圧器として構成された抵抗器Ｒ５７及びＲ５８により定められる。２進信号のレベルがＰＮＰトランジスターのベース電圧、及びシリコン構成で一般に０．７ボルトであるベースからコレクタへの電圧降下より低いレベルに降下すると、出力電圧は第１の固定レベルにクランプされる。２進信号のレベルがＰＮＰトランジスターのベース電圧とベースからエミッタへの電圧降下との和より高いレベルまで上昇すると、出力電圧は第２の固定レベルにクランプされる。結果として生じる波形は、波形の全周期で固定の所定レベルにクランプされ、そして出力信号に関して固定信号レベルを維持するという望ましい結果を得る。これは信号品質を向上し、図４のデータ・スライサー３２７及びマイクロプロセッサーの誤りを低減する。マイクロプロセッサーは、デジタル信号プロセッサー又は万能非同期送受信機（ＵＡＲＴ）を用い実施されてよい。ＵＡＲＴはデータをシーケンシャルに受信し、ビットを完全なバイトに組み立てる。

本願明細書に記載されたように、本発明はＦＴＭとＩＲＤとの間の信号通信を可能にするアーキテクチャ及びプロトコルを提供する。本発明は好適な設計を有するとして記載されたが、本発明は、本開示の精神と範囲内で更に変更され得る。本出願は、従って、本発明の原則を使用した本発明の如何なる変化、使用、又は適用も対象とする。更に、本出願は、本発明が関連する既知の又は従来の慣例の範囲内に含まれる、及び特許請求の範囲の限定の範囲内に含まれる本開示からの逸脱も対象とする。

［関連出願の相互参照］
本出願は、２００６年３月２９日に米国特許庁に提出した仮出願６０／７８７０７２に基づく優先権及び当該仮出願から生じる全ての利益を主張する。

本発明を実施する実施例を示す図である。 本発明の実施例による図１のＦＴＭの更なる詳細を示すブロック図である。 本発明の実施例による図１のＦＴＭ２０とＩＲＤ６０との間の相互接続の更なる詳細を示す図である。 図３の送受信機３２の更なる詳細を示す本発明の実施例の図である。 図４の周波数選択及び処理回路３２１の更なる詳細を示す本発明を実施する実施例の図である。 図４の増幅及びデータ・クランプ回路３２５の更なる詳細を示す本発明を実施する実施例の図である。

Claims (6)

1. 周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）変調信号を受信する入力と、
   出力と、
   前記入力と出力との間に結合され、前記ＦＳＫ変調信号を増幅する、第１のトランジスタと第２のトランジスタのペアを含む差動増幅器であって、前記第１のトランジスタがエミッタ・フォロワとして構成され、前記第２のトランジスタが共通ベース増幅器として構成され、前記第１のトランジスタが第１のコレクタ、第１のベース、及び第１のエミッタを有し、前記第２のトランジスタが第２のコレクタ、第２のベース、及び第２のエミッタを有し、前記第１のベースが前記入力に結合された、差動増幅器と、
   前記第２のコレクタと前記出力との間に結合され、実質的に前記ＦＳＫ変調信号の中心周波数に調整された帯域通過フィルタと、
   前記第１のコレクタと前記第１のベースとの間に結合された負帰還経路と、
   第１の基準電位源と第２の基準電位源との間に結合され、前記第１のベースにおける前記第１の基準電位源と前記ＦＳＫ信号とにより得られる電圧を調整できるようにする第１の分圧器であって、前記第１のベースに結合した第１の分圧器と、
   前記入力と前記第１のベースとの間に結合したキャパシタと、
   第３の基準電位源と第４の基準電位源との間に結合された第２の分圧器を含み、前記第２のベースをバイアスするバイアス回路と
   を有する装置。
2. 前記バイアス回路が、前記第２のベースと前記第４の基準電位源との間に結合されたキャパシタを含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記帯域通過フィルタが、前記帯域通過フィルタの帯域を広げ、前記共通ベース増幅器への負荷を与える抵抗を含む、請求項１に記載の装置。
4. 周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）変調信号を受信する手段と、
   出力信号を提供する手段と、
   前記ＦＳＫ変調信号を増幅する、前記受信する手段と出力を提供する手段との間に結合され、第１のトランジスタと第２のトランジスタのペアを含む差動増幅器を含む手段であって、前記第１のトランジスタがエミッタ・フォロワとして構成され、前記第２のトランジスタが共通ベース増幅器として構成され、前記第１のトランジスタが第１のコレクタ、第１のベース、及び第１のエミッタを有し、前記第２のトランジスタが第２のコレクタ、第２のベース、及び第２のエミッタを有し、前記第１のベースが前記受信する手段に結合された、手段と、
   前記第２のコレクタと前記出力を提供する手段との間に結合され、前記増幅手段の出力信号を帯域通過フィルタリングする、実質的に前記ＦＳＫ変調信号の中心周波数に調整された手段と、
   前記第１のコレクタと前記第１のベースとの間に結合された負帰還を提供する手段と、
   第１の基準電位源と第２の基準電位源との間に結合された抵抗を含み、前記第１のベースにおける前記第１の基準電位源と前記ＦＳＫ信号とにより得られる電圧を調整する手段であって、前記第１のベースに結合した手段と、
   前記受信する手段と前記第１のベースとをＡＣカップリングするキャパシタを含む手段と、
   第３の基準電位源と第４の基準電位源との間に結合された抵抗を含む、前記第２のベースをバイアスする手段と
   を有する装置。
5. 前記バイアス手段が、前記第２のベースと前記第４の基準電位源との間に結合されたＡＣ経路を提供するキャパシタ含む、請求項４に記載の装置。
6. 前記帯域通過フィルタリング手段が、前記帯域通過フィルタの帯域を広げ、前記共通ベース増幅器への負荷を与える抵抗を含む、請求項４に記載の装置。

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