JPH01243607A - Ｆｍ変調器 - Google Patents
Ｆｍ変調器Info
- Publication number
- JPH01243607A JPH01243607A JP6998288A JP6998288A JPH01243607A JP H01243607 A JPH01243607 A JP H01243607A JP 6998288 A JP6998288 A JP 6998288A JP 6998288 A JP6998288 A JP 6998288A JP H01243607 A JPH01243607 A JP H01243607A
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- Japan
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- frequency
- modulation
- modulation signal
- loop filter
- characteristic
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- Pending
Links
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 12
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
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Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［産業上の利用分野］
本発明は電圧制御発振器（ＶＣＯ）を利用したＦＭ変調
器の改良に関する。 ［従来の技術］ 周波数偏移の比較的大きなＦＭ変調波を得る方法として
、ＶＣＯに直接変調信号を印加して変調する方法が従来
から行なわれている。また発振周波数を安定化するため
に位相同期ループ（ＰＬＬ）を用いて、発振周波数の中
心値を水晶発振器等から得られた高安定基準周波数に一
致するように制御することが行なわれている。この場合
ＰＬＬループの特性が変調特性に影響を与えないように
、ループのしゃ断周波数を充分低くし、発振周波数のド
リフトのみをＰＬＬループで制御するように設計してい
た。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら前述の従来技術には次のような問題点があ
った。 （１）ループのしゃ断周波数が低いため、電源投入時に
おける引き込みが遅い。 （２）ＶＣＯの特性即ちＦＭ変調器としての特性となる
ため発振周波数を変えると変調感度が変る。また変調用
素子の特性の影響を大きく受けることが多く、低歪率化
のためには素子の選択、選別調整に特別の注意が必要で
ある。 本発明はこのような問題点を解決するもので、引込みが
早く、変調感度が周波数によらず一定で、かつ低歪変調
が容易に得られるＰＬＬ周波数安定化ＦＭ変調器を提供
するものである。 〔課題を解決するための手段］ 本発明のＦＭ変調器は、電圧制御発振器に変調信号を印
加することによりＦＭ変調を行い、その発振周波数を位
相同期ループにより、基準周波数に一致安定化する方式
のＦＭ変調器において。 ループフィルタの特性を変調信号の周波数帯域において
微分特性とし、位相比較の基準周波数を変調信号周波数
帯域の上限より高くしたことを特徴とする。
器の改良に関する。 ［従来の技術］ 周波数偏移の比較的大きなＦＭ変調波を得る方法として
、ＶＣＯに直接変調信号を印加して変調する方法が従来
から行なわれている。また発振周波数を安定化するため
に位相同期ループ（ＰＬＬ）を用いて、発振周波数の中
心値を水晶発振器等から得られた高安定基準周波数に一
致するように制御することが行なわれている。この場合
ＰＬＬループの特性が変調特性に影響を与えないように
、ループのしゃ断周波数を充分低くし、発振周波数のド
リフトのみをＰＬＬループで制御するように設計してい
た。 ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら前述の従来技術には次のような問題点があ
った。 （１）ループのしゃ断周波数が低いため、電源投入時に
おける引き込みが遅い。 （２）ＶＣＯの特性即ちＦＭ変調器としての特性となる
ため発振周波数を変えると変調感度が変る。また変調用
素子の特性の影響を大きく受けることが多く、低歪率化
のためには素子の選択、選別調整に特別の注意が必要で
ある。 本発明はこのような問題点を解決するもので、引込みが
早く、変調感度が周波数によらず一定で、かつ低歪変調
が容易に得られるＰＬＬ周波数安定化ＦＭ変調器を提供
するものである。 〔課題を解決するための手段］ 本発明のＦＭ変調器は、電圧制御発振器に変調信号を印
加することによりＦＭ変調を行い、その発振周波数を位
相同期ループにより、基準周波数に一致安定化する方式
のＦＭ変調器において。 ループフィルタの特性を変調信号の周波数帯域において
微分特性とし、位相比較の基準周波数を変調信号周波数
帯域の上限より高くしたことを特徴とする。
本発明の上記の構成によれば、変調信号が、ＰＬＬルー
プを通してフィードバックされ、ｖＣ■の変調歪、変調
感度の偏差が軽減される。またループのしゃ新局波数を
従来のものよりはるかに高くすることができるので、引
込み速度を早くすることかできる。 〔実 施 例〕 第１図は本発明のＦＭ変調器の構成図であって以下第１
図について説明する。 ｌは変調信号入力端子で、その入力電圧をＶ工（Ｓ）と
する、ここにＳは複素角周波数である。 ２は変調器の出力端子で、その出力位相関数なθ（Ｓ）
とする、３はｖＣＯであって、入力端子に従って発振周
波数が変化しＦＭ変調が行なわれる。ＶＣＯの位相に関
する伝達関数なに、（ｔ／Ｓ十ε（Ｓ））とする、ここ
にＫｌは変調感度に係る定数である。 ｔ （Ｓ）はＶ
ＣＯの変調非直線性を表すもので、理想的にはＯである
ことが望ましいが、一般のｖＣＯでは無視できない、４
は分周器で入力周波数を１／Ｎ（Ｎ：整数）に分周する
ものである。したがって位相も１／Ｎに分周され、その
伝達関数は１／Ｎである。５は基準発振器で安定な基準
位相θ７（Ｓ）を発生するものである。６は位相比較器
（以下ＰＣと略す）で、分周器４の出力θ（Ｓ）／Ｎと
基準位相θ１ｌ（Ｓ）の位相差に比例した電圧を出力す
るものである。ＰＣのゲイン定数をに、とすると、ＰＣ
の出力はに１（θ（Ｓ） ／Ｎ−８，（Ｓｌ）である、
、７はループフィルタで、その伝達関数なＦ （Ｓ）と
する、ここにＦ（Ｓ）は変調信号Ｖ Ｖ （Ｓ）の周波
数帯域において微分特性を示すような関数である。ルー
プフィルタ７の出力はに寓Ｆ（Ｓ）（θ（Ｓ）／Ｎ−θ
＊ （Ｓ） ）となる、８は差動増幅器で、その非反転
入力端子な＋、反転入力端子を−で示す、差動増幅器の
ゲインなに、とするとその出力即ちＶＣＯ３の入力は、 Ｋ、 ［Ｖ、（Ｓ）−に、ＦＴＳＩ（θ（ｓｌ ／
Ｎ −θ＊（Ｓ） ） １となる。 したがってＶＣＯ３の入出力の関係から次の式が成立す
る。 ｅ（Ｓ）”Ｋｌ（１／Ｓ＋ｃ（Ｓ））・Ｋｓ［Ｖｖ−Ｋ
Ｊ＋（Ｓ）（θ（Ｓ）／Ｎ−θ＊（ｓｌ）］ ・−（
１）（１）式をθ（Ｓ）について解くと、 となる、（２）式の第１項が変調特性を、第２項が発振
周波数の制御特性を示すものである。 系が安定であるためには（２）式の第１項及第２項の極
はＳの左半平面内になければならないが、Ｆ （Ｓ）の
特性を変調信号帯域内で微分特性ＡＳ （Ａは定数）と
な°るように近似しても、極がすべて左半平面内にある
ようにすることは可能である。したがって系は安定なも
のと仮定する。 （２）式を ｅ （Ｓｌ ＝ Ｇ、（Ｓ） ・Ｖ、 （Ｓ）＋Ｇ＊（
Ｓ） ’θ１ｌ（Ｓ） ・（３）とおき、変調特性を
表す伝達間数Ｇ、（Ｓ）について調べる。 Ｆ （Ｓ）
を微分特性とするために、Ｆ（Ｓ）＝Ａｓとおくと、 変調信号周波数帯域内で とすると 〜 ＮＩ Ｇ” （Ｓｌ ” ｒＴｗ’ ｒ ”・
（６）となり、ＦＭ変調器として完全な特性となる。 （５）式には、ＶＣＯの歪を表すＥ （Ｓ）が含まれて
いない。 また変調感度を示す項にｖＣＯの変調感度なに、も含ま
れていない、これは、条件（５）を満すようにループゲ
インを大きく設計することにより、フィードバックの効
果として、歪を改善できることを示している。又、ｖＣ
Ｏの変調感度が変っても、ＦＭ変調感度を一定にできる
。従来の設計では、変調信号周波数帯域において、とな
るように設計していた。このときの変調特性は、Ｇ 、
（Ｓ）言Ｋ ＋ Ｋ ｓ （１／ Ｓ ＋ ＝ε（Ｓ
））となり、ＦＭ変調器の特性はｖＣＯの変調感度に３
及び、歪εｆｓｌの影響を直接受けることになる。 第２図はループフィルタ７の周波数領域での振幅特性の
一例である。以下第２図について説明する。 ｆＭＩＨ
は変調信号帯域の下限、ｆ １ｌＡＸは変調信号帯域の
上限である０周波数領域Ｉにおいては、ＰＬＬの正常動
作のためには一定のゲインが必要であり、振幅特性は一
定値を近似している。 領域ＩＩは微分特性とする必要があるので周波数特性は
この領域では直線的に増大する必要がある。 領域Ｉ１１では基準周波数ｆ□、の成分が変調信号に漏
洩しないように、ｆ□、において充分な減衰特性が必要
である。ｆ＋ａＡｘよりｆ ＩＩＥＦを充分高く選ぶと
、これは簡単なローパスフィルタで実現できる。 第３図は第２図に示すような周波数特性をもつループフ
ィルタの構成の一例を示す。 以下第３図について動作を説明する。 ８はループフィルタの入力端子、９は第１のフィルタで
領域工及びＩＩの特性を作るためのもので、キャパシタ
Ｃ＋ 、抵抗Ｒ１，Ｒ＊で構成されている。１０は第２
のフィルタで、抵抗Ｒ３及びキャパシタＣ２で構成され
ており、基準周波数ｆ ＩＩＥＦで充分な減衰を与える
ためのものである。１１はゲイン１のバッファアンプで
、第１及び第２のフィルタな従続接続したときに互に影
響しないよう卆 にするものである、１２はループフィルタの出力端子で
ある。 第３図のフィルタの総合特性Ｆ ｆｓ）はＦ（Ｓｌ ＝
Ｆ 、 （Ｓｌ・Ｆ ａ ［ｓｌ
・・・（７）′但しＦ ｌ （ｓ）、Ｆｇ（ｓｌはそれ
ぞれ第１及第２のフィルタの伝達関数であり、次式で与
えられる。 （８）式は第２図領域ＩＩにおいて、微分特性とならな
ければならない、そのためには、 件である。このとき Ｆ ｌ （Ｓ）’″′Ｒｚ Ｃ＋ Ｓ
・・・（１０）となり微分特性となる。 ｆ（ｆｌ、Ｉ、ｌにおいて（８）式は となる。またｆ＞ｆｖＡｘにおいてはＦｌ（Ｓ）＝１で
ある。第２図のような周波数特性を得るにはＦ、（Ｓｌ
は、 １Ｆｉｆｊ２πｆｌｌ”ｌ （ｆ＜ｆｖＡｘ ）かつ
１Ｆａ（ｊ２πｆ□ｒｌｌ＝Ｂでなければならない、
但しＢはＬ＋ｔｒにおいて要求される減衰量から定る定
数でＯ＜Ｂ＜１である。このように設計することによっ
て第３図に示すループフィルタは第２図に示すような特
性とすることができる。この条件で（７）（８）（９）
式によって定るＦ （Ｓｌを（２）式に代入すると、（
２）式の第１項及第２項はＳ平面の右手平面に極をもた
ないことが容易に証明できる。即ち、変調信号の周波数
帯域で微分特性を持ったループフィルタを使用して安定
な伝達関数が得られることがわかる。 【発明の効果１ 以上述べたように本発明によれば、ループフィルタの特
性を変調信号の周波数帯域において微分特性とし位相比
較の基準周波数を変調信号周波数帯域の上限より高くし
たことにより、歪が改善され、かつ変調感度が一定なＰ
ＬＬ周波数安定化ＦＭ変調器を得ることができる。これ
は特に周波数偏移が大きく、低歪率で広帯域なＦＭ変調
器の実現に非常に有利であり、また調整工数も低減でき
る。さらに電源投入時の引込み時間も短縮できるという
効果を有する。
プを通してフィードバックされ、ｖＣ■の変調歪、変調
感度の偏差が軽減される。またループのしゃ新局波数を
従来のものよりはるかに高くすることができるので、引
込み速度を早くすることかできる。 〔実 施 例〕 第１図は本発明のＦＭ変調器の構成図であって以下第１
図について説明する。 ｌは変調信号入力端子で、その入力電圧をＶ工（Ｓ）と
する、ここにＳは複素角周波数である。 ２は変調器の出力端子で、その出力位相関数なθ（Ｓ）
とする、３はｖＣＯであって、入力端子に従って発振周
波数が変化しＦＭ変調が行なわれる。ＶＣＯの位相に関
する伝達関数なに、（ｔ／Ｓ十ε（Ｓ））とする、ここ
にＫｌは変調感度に係る定数である。 ｔ （Ｓ）はＶ
ＣＯの変調非直線性を表すもので、理想的にはＯである
ことが望ましいが、一般のｖＣＯでは無視できない、４
は分周器で入力周波数を１／Ｎ（Ｎ：整数）に分周する
ものである。したがって位相も１／Ｎに分周され、その
伝達関数は１／Ｎである。５は基準発振器で安定な基準
位相θ７（Ｓ）を発生するものである。６は位相比較器
（以下ＰＣと略す）で、分周器４の出力θ（Ｓ）／Ｎと
基準位相θ１ｌ（Ｓ）の位相差に比例した電圧を出力す
るものである。ＰＣのゲイン定数をに、とすると、ＰＣ
の出力はに１（θ（Ｓ） ／Ｎ−８，（Ｓｌ）である、
、７はループフィルタで、その伝達関数なＦ （Ｓ）と
する、ここにＦ（Ｓ）は変調信号Ｖ Ｖ （Ｓ）の周波
数帯域において微分特性を示すような関数である。ルー
プフィルタ７の出力はに寓Ｆ（Ｓ）（θ（Ｓ）／Ｎ−θ
＊ （Ｓ） ）となる、８は差動増幅器で、その非反転
入力端子な＋、反転入力端子を−で示す、差動増幅器の
ゲインなに、とするとその出力即ちＶＣＯ３の入力は、 Ｋ、 ［Ｖ、（Ｓ）−に、ＦＴＳＩ（θ（ｓｌ ／
Ｎ −θ＊（Ｓ） ） １となる。 したがってＶＣＯ３の入出力の関係から次の式が成立す
る。 ｅ（Ｓ）”Ｋｌ（１／Ｓ＋ｃ（Ｓ））・Ｋｓ［Ｖｖ−Ｋ
Ｊ＋（Ｓ）（θ（Ｓ）／Ｎ−θ＊（ｓｌ）］ ・−（
１）（１）式をθ（Ｓ）について解くと、 となる、（２）式の第１項が変調特性を、第２項が発振
周波数の制御特性を示すものである。 系が安定であるためには（２）式の第１項及第２項の極
はＳの左半平面内になければならないが、Ｆ （Ｓ）の
特性を変調信号帯域内で微分特性ＡＳ （Ａは定数）と
な°るように近似しても、極がすべて左半平面内にある
ようにすることは可能である。したがって系は安定なも
のと仮定する。 （２）式を ｅ （Ｓｌ ＝ Ｇ、（Ｓ） ・Ｖ、 （Ｓ）＋Ｇ＊（
Ｓ） ’θ１ｌ（Ｓ） ・（３）とおき、変調特性を
表す伝達間数Ｇ、（Ｓ）について調べる。 Ｆ （Ｓ）
を微分特性とするために、Ｆ（Ｓ）＝Ａｓとおくと、 変調信号周波数帯域内で とすると 〜 ＮＩ Ｇ” （Ｓｌ ” ｒＴｗ’ ｒ ”・
（６）となり、ＦＭ変調器として完全な特性となる。 （５）式には、ＶＣＯの歪を表すＥ （Ｓ）が含まれて
いない。 また変調感度を示す項にｖＣＯの変調感度なに、も含ま
れていない、これは、条件（５）を満すようにループゲ
インを大きく設計することにより、フィードバックの効
果として、歪を改善できることを示している。又、ｖＣ
Ｏの変調感度が変っても、ＦＭ変調感度を一定にできる
。従来の設計では、変調信号周波数帯域において、とな
るように設計していた。このときの変調特性は、Ｇ 、
（Ｓ）言Ｋ ＋ Ｋ ｓ （１／ Ｓ ＋ ＝ε（Ｓ
））となり、ＦＭ変調器の特性はｖＣＯの変調感度に３
及び、歪εｆｓｌの影響を直接受けることになる。 第２図はループフィルタ７の周波数領域での振幅特性の
一例である。以下第２図について説明する。 ｆＭＩＨ
は変調信号帯域の下限、ｆ １ｌＡＸは変調信号帯域の
上限である０周波数領域Ｉにおいては、ＰＬＬの正常動
作のためには一定のゲインが必要であり、振幅特性は一
定値を近似している。 領域ＩＩは微分特性とする必要があるので周波数特性は
この領域では直線的に増大する必要がある。 領域Ｉ１１では基準周波数ｆ□、の成分が変調信号に漏
洩しないように、ｆ□、において充分な減衰特性が必要
である。ｆ＋ａＡｘよりｆ ＩＩＥＦを充分高く選ぶと
、これは簡単なローパスフィルタで実現できる。 第３図は第２図に示すような周波数特性をもつループフ
ィルタの構成の一例を示す。 以下第３図について動作を説明する。 ８はループフィルタの入力端子、９は第１のフィルタで
領域工及びＩＩの特性を作るためのもので、キャパシタ
Ｃ＋ 、抵抗Ｒ１，Ｒ＊で構成されている。１０は第２
のフィルタで、抵抗Ｒ３及びキャパシタＣ２で構成され
ており、基準周波数ｆ ＩＩＥＦで充分な減衰を与える
ためのものである。１１はゲイン１のバッファアンプで
、第１及び第２のフィルタな従続接続したときに互に影
響しないよう卆 にするものである、１２はループフィルタの出力端子で
ある。 第３図のフィルタの総合特性Ｆ ｆｓ）はＦ（Ｓｌ ＝
Ｆ 、 （Ｓｌ・Ｆ ａ ［ｓｌ
・・・（７）′但しＦ ｌ （ｓ）、Ｆｇ（ｓｌはそれ
ぞれ第１及第２のフィルタの伝達関数であり、次式で与
えられる。 （８）式は第２図領域ＩＩにおいて、微分特性とならな
ければならない、そのためには、 件である。このとき Ｆ ｌ （Ｓ）’″′Ｒｚ Ｃ＋ Ｓ
・・・（１０）となり微分特性となる。 ｆ（ｆｌ、Ｉ、ｌにおいて（８）式は となる。またｆ＞ｆｖＡｘにおいてはＦｌ（Ｓ）＝１で
ある。第２図のような周波数特性を得るにはＦ、（Ｓｌ
は、 １Ｆｉｆｊ２πｆｌｌ”ｌ （ｆ＜ｆｖＡｘ ）かつ
１Ｆａ（ｊ２πｆ□ｒｌｌ＝Ｂでなければならない、
但しＢはＬ＋ｔｒにおいて要求される減衰量から定る定
数でＯ＜Ｂ＜１である。このように設計することによっ
て第３図に示すループフィルタは第２図に示すような特
性とすることができる。この条件で（７）（８）（９）
式によって定るＦ （Ｓｌを（２）式に代入すると、（
２）式の第１項及第２項はＳ平面の右手平面に極をもた
ないことが容易に証明できる。即ち、変調信号の周波数
帯域で微分特性を持ったループフィルタを使用して安定
な伝達関数が得られることがわかる。 【発明の効果１ 以上述べたように本発明によれば、ループフィルタの特
性を変調信号の周波数帯域において微分特性とし位相比
較の基準周波数を変調信号周波数帯域の上限より高くし
たことにより、歪が改善され、かつ変調感度が一定なＰ
ＬＬ周波数安定化ＦＭ変調器を得ることができる。これ
は特に周波数偏移が大きく、低歪率で広帯域なＦＭ変調
器の実現に非常に有利であり、また調整工数も低減でき
る。さらに電源投入時の引込み時間も短縮できるという
効果を有する。
第１図は本発明のＦＭ変調器の構成図。
第２図はループフィルタの周波数対振幅特性図。
第３図はループフィルタの構成図。
ｌ・・・変調信号入力端子
２・・・変調器出力端子
３・・・電圧制御発振器（ＶＣＯ）
４・・・分周器
５・・・基準発振器
６・・・位相比較器（ＰＣ）
７・・・ループフィルタ
８・・・ループフィルタ入力端子
９・・・第１のフィルタ
ｌＯ・・・第２のフィルタ
１１・・・バッファアンプ
１２・・・ループフィルタ出力端子
以上
出願人 セイコーエプソン株式会社
代理人 弁理士 上 柳 雅 誉（他１名）第２図
Claims (1)
- 電圧制御発振器に変調信号を印加することによりＦＭ変
調を行い、その発振周波数を位相同期ループにより、基
準周波数に一致安定化する方式のＦＭ変調器において、
ループフィルタの特性を変調信号の周波数帯域において
微分特性とし、位相比較の基準周波数を変調信号周波数
帯域の上限より高くしたことを特徴とするＦＭ変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6998288A JPH01243607A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | Ｆｍ変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6998288A JPH01243607A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | Ｆｍ変調器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01243607A true JPH01243607A (ja) | 1989-09-28 |
Family
ID=13418380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6998288A Pending JPH01243607A (ja) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | Ｆｍ変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01243607A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0476711U (ja) * | 1990-11-19 | 1992-07-03 | ||
| JPH07176957A (ja) * | 1993-12-21 | 1995-07-14 | Nec Corp | 変調回路 |
-
1988
- 1988-03-24 JP JP6998288A patent/JPH01243607A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0476711U (ja) * | 1990-11-19 | 1992-07-03 | ||
| JPH07176957A (ja) * | 1993-12-21 | 1995-07-14 | Nec Corp | 変調回路 |
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