JPH0234486B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ オーデオ信号源１１０に結合されたオーデオ
信号増幅器１２０並びに該オーデオ信号増幅器１
２０及び送信回路１８０間に結合された変調回路
１５０を備え、前記オーデオ信号源１１０からの
オーデオ信号により無線周波数信号の送信回路１
８０の変調度を制御する変調制御回路において、
前記変調制御回路は、 前記オーデオ信号源１１０からのオーデオ信号
にその第１の端子が結合され、第１の端子及び第
２の端子を有する入力インピーダンス手段１６
２，１６８と、 前記入力インピーダンス手段１６２，１６８の
第２の端子に結合された増幅手段１６０の入力端
子をそのうちの１つとした２つの入力端子並びに
１つの出力端子を有し、入力端子の信号を増幅し
て該増幅された信号を出力端子に出力する増幅手
段１６０と、 前記変調回路１５０にその第１の端子が結合さ
れ、前記増幅手段１６０の入力端子の１つにその
第２の端子が結合され、第１の端子及び第２の端
子を有する帰還インピーダンス手段１６１と、 該増幅手段１６０の出力端子にその入力端子が
結合され、前記帰還インピーダンス手段１６１の
第１の端子及び前記変調回路１５０にその出力端
子が結合され、入力端子における信号を波し
て、波された信号を出力端子において出力する
波手段１７０とを備えたことを特徴とする無線
送信機の変調制御回路。

２ 前記波手段１７０の出力端子に結合された
１つの入力端子と前記変調回路１５０に結合され
た１つの出力端子とを有し、前記波手段１７０
からの波出力を減衰せしめる減衰手段１４０を
備えたことを特徴とする前記請求の範囲第１項記
載の無線送信機の変調制御回路。

３ 前記増幅手段１６０は演算増幅器から成るこ
とを特徴とする前記請求の範囲第２項記載の無線
送信機の変調制御回路。

４ 前記波手段１７０は、前記増幅手段１６０
からの増幅された信号を位相推位せしめ、減衰せ
しめる位相推位回路１７１，１７２，１７３を備
えたことを特徴とする前記請求の範囲第１項又は
第３項の内、いずれか１項記載の無線送信機の変
調制御回路。

５ 前記位相推位回路１７１，１７２，１７３は
容量性インピーダンス１７２及び抵抗性インピー
ダンス１７１，１７３を備えたことを特徴とする
前記請求の範囲第４項記載の無線送信機の変調制
御回路。

６ 周波数変調送信機を有する無線機１００に使
用することを特徴とする前記請求の範囲第１項又
は第３項の内、いずれか１項記載の無線送信機の
変調制御回路。

７ 振幅変調送信機を有する無線機１００に使用
することを特徴とする前記請求の範囲第１項又は
第３項の内、いずれか１項記載の無線送信機の変
調制御回路。

発明の背景 本発明は、概括的には無線周波（RF）信号送
信機に関するものであり、更に具体的にはそのよ
うなRF送信機の変調を制御するための無線送信
機の変調制御回路に関するものである。

周波数変調RF信号送信機でも振幅変調RF信号
送信機でも、連邦逓信委員会（FCC）の規格に
基づき送信機の変調度を制限することが必要であ
る。更に、送信機の過変調によつて変調信号の歪
みや他の無線通信との干渉も生じよう。送信機の
変調を制限するための通常の回路は、米国特許第
2025595号と第2491590号に記載されたようにバツ
ク・ツー・バツクの整流器ないしはダイオードを
使用したり、また米国特許第3320536号、第
3626331号、第3986049号や第4038603号に記載さ
れたように、振幅制限回路の使用により変調信号
の振幅が所定の最大ピーク・ツー・ピーク電圧を
超えないようにしている。しかしながら、これら
の回路は本来非直線的であり、変調信号を矩形波
に変換してしまう。この矩形波に含まれる高調波
成分によつて、送信信号の帯域が通常のものより
も広がつてしまう。送信信号の帯域を所定範囲内
に保つために、通常、変調制御回路と送信段との
間にいわゆるスプラツタ・フイルタが挿入され
る。このスプラツタ・フイルタは3000Hz以上の周
波数の信号をシヤープに減衰させる。しかしなが
ら、この種スプラツタ・フイルタによつても矩形
波中のすべての高調波を適切に減衰させることが
できないので、更に、変調信号を変調回路に供給
する前にその振幅を減衰させることによつて送信
信号がFCCの変調限界を超えないようにするこ
とが必要になる。更に、変調信号の振幅を減衰さ
せると、SN比の低下によりオーデオ信号の品質
が劣化する。

発明の概要 従つて、本発明の一つの目的は、送信信号の
SN比を向上させる改良された無線送信機の変調
制御回路を提供することにある。

本発明の他の目的は、変調信号の振幅制限によ
つて発生した高調波の位相を変化させる改良され
た無線送信機の変調制御回路を提供することにあ
る。

本発明の更に他の目的は、直線動作領域では平
坦な周波数特性を有すると共に振幅制限動作領域
では高調波信号の位相と振幅を変化させる改良さ
れた無線送信機の変調制御回路を提供することに
ある。

要約すれば、本発明に係る送信機の変調制御回
路の一実施例は改良されたオーデオ信号増幅回路
を備えており、この増幅回路は、マイクロホンか
らのオーデオ信号に結合された入力抵抗器を有す
る演算増幅回路、この演算増幅回路の出力端子に
結合されたフイルタ及び上記フイルタと入力抵抗
器の間に接続された帰還抵抗器を備えている。振
幅制限動作領域に駆動されると、演算増幅回路か
ら出力された高調波信号の位相と振幅がフイルタ
によつて変化せしめられる。直線領域で動作して
いるときは、このオーデオ信号増幅回路は平坦な
周波数特性を呈し、フイルタは帰還ループ内にあ
るため何らの影響も及ぼさない。このオーデオ信
号増幅回路の出力を、スプラツタ・フイルタを介
して変調回路に結合させることにより無線信号送
信機の変調を行なわせることができる。送信信号
の変調限界が設定されると、このオーデオ信号増
幅回路が振幅制限動作領域に駆動された時に変調
限界を超えないようにスプラツタ・フイルタから
の出力信号の振幅が調整可能となる。本発明に係
る改良されたオーデオ信号増幅回路を使用するこ
とにより、変調信号の平均電力が従来よりも大幅
に向上され、この結果SN比が相当改良される。

本発明の構成は下記に示す通りである。即ち、
本発明は、 オーデオ信号源１１０に結合されたオーデオ信
号増幅器１２０並びに該オーデオ信号増幅器１２
０及び送信回路１８０間に結合された変調回路１
５０を備え、前記オーデオ信号源１１０からのオ
ーデオ信号により無線周波数信号の送信回路１８
０の変調度を制御する変調制御回路において、前
記変調制御回路は、 前記オーデオ信号源１１０からのオーデオ信号
にその第１の端子が結合され、第１の端子及び第
２の端子を有する入力インピーダンス手段１６
２，１６８の第２の端子に結合された増幅手段１
６０の入力端子をそのうちの１つとした２つの入
力端子並びに１つの出力端子を有し、入力端子の
信号を増幅して該増幅された信号を出力端子に出
力する増幅手段１６０と、 前記変調回路１５０にその第１の端子が結合さ
れ、前記増幅手段１６０の入力端子の１つにその
第２の端子が結合され、第１の端子及び第２の端
子を有する帰還インピーダンス手段１６１と、 該増幅手段１６０の出力端子にその入力端子が
結合され、前記帰還インピーダンス手段１６１の
第１の端子及び前記変調回路１５０にその出力端
子が結合され、入力端子における信号を波し
て、波された信号を出力端子において出力する
波手段１７０とを備えたことを特徴とする無線
送信機の変調制御回路としての構成を有するもの
であり、或いはまた、 前記波手段１７０の出力端子に結合された１
つの入力端子と前記変調回路１５０に結合された
１つの出力端子とを有し、前記波手段１７０か
らの波出力を減衰せしめる減衰手段１４０を備
えたことを特徴とする前記無線送信機の変調制御
回路の構成を有し、或いはまた、 前記増幅手段１６０は演算増幅器から成ること
を特徴とする前記無線送信機の変調制御回路の構
成を有し、更にまた、 前記波手段１７０は、前記増幅手段１６０か
らの増幅された信号を位相推位せしめ、減衰せし
める位相推位回路１７１，１７２，１７３を備え
たことを特徴とする前記無線送信機の変調制御回
路としての構成を有し、或いはまた、 前記位相推位回路１７１，１７２，１７３は容
量性インピーダンス１７２及び抵抗性インピーダ
ンス１７１，１７３を備えたことを特徴とする前
記無線送信機の変調制御回路としての構成を有
し、或いはまた、 周波数変調送信機を有する無線機１００に使用
することを特徴とする前記無線送信機の変調制御
回路であり、更に、 振幅変調送信機を有する無線機１００に使用す
ることを特徴とする前記無線送信機の変調制御回
路としての構成を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る無線送信機
の変調制御回路のブロツク図である。

第２図は、第１図のオーデオ増幅回路が振幅制
限動作領域に駆動された時のこの回路の出力信号
を例示する波形図である。

第３図は、第２図に例示したオーデオ増幅回路
の信号に対応して第１図のスプラツタ・フイルタ
１３０で発生された信号を例示する波形図であ
る。

第４図は、矩形波に対応して第１図のスプラツ
タ・フイルタ１３０で発生した信号を例示する波
形図である。

好適実施例の説明 本発明に係る送信機の変調制御回路を具現する
無線機１００が、第１図に例示されている。この
送信機の変調回路はマイクロホン１１０、オーデ
オ増幅回路１２０、スプラツタ・フイルタ１３
０、変調回路１５０、発振・送信回路１８０及び
アンテナ１９０を備えている。マイクロホン１１
０、スプラツタ・フイルタ１３０、変調回路１５
０及び発振・送信回路１８０は、イリノイ州、シ
ヤンバーグ、イースト・アルゴンクイン・ロード
1301のモトローラ・サービス・バブリケーシヨン
が1980年に出版した“SYNTOR Two−way
FM Radio”と題するモトローラ・インストラク
シヨン・マニユアル68P81043E45に記載された
FM無線機等のFM無線機に見られる慣用の回路
要素である。マグロウヒル出版社が1959年に発行
したMischa Schwartzによる“Information
Transmission、Modulation、and Noise”の第
114頁乃至141頁に、慣用のFM手法が記載されて
いる。

マイクロホン１１０からのオーデオ信号は、オ
ーデオ増幅回路１２０に結合され、オーデオ信号
に対する所定量の利得を与える。このオーデオ増
幅回路１２０は、無線通信用の典型的には300Hz
乃至3000Hzのオーデオ信号周波数範囲にわたつ
て、平坦な周波数特性を有している。このオーデ
オ増幅回路１２０で増幅されたオーデオ信号は、
スプラツタ・フイルタ１３０に結合され、高周波
成分が減衰せしめられる。このスプラツタ・フイ
ルタ１３０は、典型的には、3000Hz以上の周波数
の信号を急峻に減衰せしめるローパス・フイルタ
である。このスプラツタ・フイルタ１３０で高周
波成分を減衰させるのは、送信信号がFCC規格
の制限帯域を超えないようにするためである。

スプラツタ・フイルタ１３０からのオーデオ信
号は、ポテンシヨメータ１４０を介して変調回路
１５０に結合される。ポテンシヨメータ１４０
は、送信信号の変調度を調整するためのものであ
る。送信信号の変調度をFCC変調限界内に設定
するために、通常オーデオ増幅回路１２０に十分
な振幅の1000Hz信号が供給され、第２図の波形図
で示すようにこのオーデオ増幅回路１２０を振増
制限領域に駆動する。このオーデオ増幅回路１２
０が振幅制限領域に駆動されている間、送信信号
の尖頭値がFCC変調限界を超えないようにポテ
ンシヨメータ１４０が調整される。例えば、上述
のモトローラ・マニユアル第68P81043E45号に記
載されたFM無線機は、通常送信機の周波数変位
の最大許容値とされる5000Hzの変調限界を有して
いる。

本発明の好適実施例においては、オーデオ増幅
回路１２０は、慣用の演算増幅回路１６０並びに
これの出力端子と帰還抵抗器１６１との間に結合
された位相遅延フイルタ１７０を備えている。マ
イクロホン１１０からのオーデオ信号は、コンデ
ンサ１６８と入力抵抗器１６２を介して演算増幅
回路１６０に結合される。この演算増幅回路１６
０の電圧利得は、ほぼ帰還抵抗器１６１と入力抵
抗器１６２との比で決定される。演算増幅回路１
６０は、抵抗分圧器１６３と１６５によつて＋Ｖ
電源電圧の半分の値にバイアスされる。正と負の
両者の電源電圧が得られる場合には、この演算増
幅回路の正入力端子１６０と抵抗器１６７を信号
接地電位に直結できるので、抵抗器１６３及び１
６５並びにコンデンサ１６４は不要である。抵抗
器１６３と１６５からのバイアス電圧はコンデン
サ１６４で波され、抵抗１６７を介して出力抵
抗器１６６にも供給される。出力抵抗器１６６と
抵抗器１６７で構成される分圧回路は、オーデオ
増幅回路１２０の最大ピーク・ツー・ピーク出力
信号をスプラツタ・フイルタ１３０に対する許容
値まで減衰させる。演算増幅器を用いた増幅回路
の電気特性は、1963年マグローヒル出版社発行の
Clarence L.Johonsonによる“Analog
Computer Techniques”に概説されている。

本発明の一つの大きな特徴は、抵抗器１７１及
び１７３並びにコンデンサ１７２から成る位相遅
延フイルタ１７０が演算増幅器１６０の帰還ルー
プ内に設置されていることである。この位相遅延
フイルタ１７０は、演算増幅器１６０が振幅制限
領域に駆動されるまでは、この増幅器の出力信号
に何らの影響も及ぼさない。このように、演算増
幅器１６０が振幅制限領域に駆動されていないと
きには位相遅延フイルタ１７０の影響が除去され
るが、これは位相遅延フイルタ１７０が抵抗器１
６１と共に帰還ループ内に包含されているからで
ある。振幅制限領域に駆動されると、クリツプさ
れた増幅器出力信号は帰還ループに代つて位相遅
延フイルタ１７０の影響を受けるようになる。こ
の位相遅延フイルタ１７０は高調波信号の振幅と
位相の双方を変化させ、この結果第２図の波形図
に示すように、クリツプされた増幅回路の出力信
号の立上り端と立下り端２０１乃至２０４が丸く
なる。第３図に示すように、第２図の波形に対す
るスプラツタ・フイルタ１３０の出力信号はピー
ク・ツー・ピーク電圧に関するオーバーシユート
を生じないが、これに対して、第４図に示すよう
に、矩形波に対するスプラツタ・フイルタ１３０
の出力信号はピーク・ツー・ピーク電圧に関する
オーバーシユートを生ずる。第４図のスプラツ
タ・フイルタの出力信号のオーバーシユートを考
慮してポテンシヨメーター１４０を調整しなけれ
ばならないが、これは第３図のスプラツタ・フイ
ルタの出力信号に必要なよりも大きな減衰量を与
えてしまう。第３図のスプラツタ・フイルタの出
力信号にはオーバーシユートが生じないので、平
均変調信号電力は先行技術の変調回路で得られる
よりも増加する。実験結果によれば、本発明の実
施に係る送信機の変調回路を最大偏倚5000Hzの
FM無線機に使用した場合、平均変調信号電力に
関し2.1dBの改良すなわち64％の増加が確認され
た。

位相遅延フイルタ１７０中の各素子１７１，１
７２及び１７３の具体的な値は、実際に使用する
スプラツタ・フイルタ１３０の電気特性に依存す
る。13.6ボルトの＋Ｖ電源を備えたFM無線機に
ついて、オーデオ増幅回路１２０の各路素子に関
する近似的な素子定数が以下の表に例示されて
いる。これらの素子で構成したオーデオ増幅回路
は、約12dBの小信号利得を有している。

表 演算増幅器１６０ MC3403 抵 抗 器１６１ 720000Ω 抵 抗 器１６２ 62000Ω 抵 抗 器１６３ 10000Ω コンデンサ１６４ 10μF 抵 抗 器１６５ 10000Ω 抵 抗 器１６６ 470000Ω 抵 抗 器１６７ 470000Ω 抵 抗 器１７１ 27000Ω コンデンサ１７２ 1800Ω 抵 抗 器１７３ 62000Ω 以上要するに、送信機の変調信号の平均電力を
相当増大せしめる改良された無線送信機の変調制
御回路について説明した。この発明に係る変調制
御回路は、振幅変調無線機と周波数変調無線機の
いずれにおいても、これらのオーデオ信号特性を
高めるのに使用できる。本発明の適用によつて変
調信号のSN比が増大するので、通信の明瞭度が
大幅に改良される。