JPH07106856A - Phase modulation circuit - Google Patents

Phase modulation circuit

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JPH07106856A
JPH07106856A JP24477093A JP24477093A JPH07106856A JP H07106856 A JPH07106856 A JP H07106856A JP 24477093 A JP24477093 A JP 24477093A JP 24477093 A JP24477093 A JP 24477093A JP H07106856 A JPH07106856 A JP H07106856A
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JP
Japan
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ferromagnetic
phase modulation
modulation circuit
current
circuit
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Application number
JP24477093A
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Japanese (ja)
Inventor
Kaneo Mori
佳年雄 毛利
Kenichi Bushida
健一 武士田
Isamu Ogasawara
勇 小笠原
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Unitika Ltd
Original Assignee
Unitika Ltd
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Abstract

PURPOSE:To simplify phase modulation by supplying an AC current to a ferro magnetic line, generating an induced AC voltage due to a change in magnetic flux between both ends of the line, detecting the voltage and superimposing an AC current onto the detected voltage thereby changing a magnetic field. CONSTITUTION:A basic circuit of the phase modulation circuit is constituted of a ferromagnetic line 2, an AC coupling capacitive element 4 with respect to an induced voltage, an AC power supply 6 and a signal power supply 6. A current from the AC power supply 6 is supplied to both ends of the thin and long ferromagnetic line 2, and simultaneously, a control signal, that is, a modulation signal is applied from the signal power supply 8 to the both ends of the thin and long ferromagnetic line 2 thereby extracting the induced voltage produced in the ferromagnetic line 2 via the capacitive element 4. When the frequency of the AC current in use is lower, since a voltage across the resistance of the ferromagnetic line 2 is increased more than the induced voltage, the voltage across the resistance of the ferromagnetic line 2 is cancelled by using a resistance bridge circuit (not shown) to extract the induced voltage only. Thus, the cost of the modulation circuit is reduced without use of any active element.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、搬送波の位相を入力信
号の振幅に対応させて変化させる位相変調回路の構成に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a phase modulation circuit that changes the phase of a carrier wave in accordance with the amplitude of an input signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在広く一般的に知られている変調回路
には振幅変調回路や周波数変調回路があり、これらは主
に通信の分野で使用される。振幅変調とは、搬送波の振
幅を入力信号の振幅に対応させて変化させる方式であ
り、一方、周波数変調とは、搬送波の周波数を入力信号
の振幅に対応させて変化させる方式である。これらはA
MラジオやFMラジオで広く用いられている。変調回路
には、上記の振幅変調回路および周波数変調回路の他
に、位相変調回路が存在する。位相変調は、搬送波の位
相を入力信号の振幅に対応させて変化させる方式であ
る。位相変調回路は、特に無線通信分野、工場内通信な
どの雑音環境での通信およびセキュリティ分野の信号発
生デバイスなどの通信および情報の分野での広範な利用
が考えられる。
2. Description of the Related Art Amplitude modulation circuits and frequency modulation circuits are widely known as modulation circuits at present, and these are mainly used in the field of communication. Amplitude modulation is a method of changing the amplitude of a carrier wave in accordance with the amplitude of an input signal, while frequency modulation is a method of changing the frequency of a carrier wave in accordance with the amplitude of an input signal. These are A
Widely used in M radio and FM radio. In the modulation circuit, a phase modulation circuit exists in addition to the above amplitude modulation circuit and frequency modulation circuit. Phase modulation is a method of changing the phase of a carrier wave in accordance with the amplitude of an input signal. The phase modulation circuit can be widely used in the fields of communication and information such as signal generation devices in the field of communication, especially in a noisy environment such as wireless communication and factory communication, and in the field of security.

【0003】これらの変調回路には、その構成素子数、
回路の複雑さ、信号対雑音比、占有帯域幅等において一
長一短がある。振幅変調回路は、リアクタンストランジ
スタ回路に代表されるように、その回路構成が簡単であ
り、また復調回路も整流回路を利用して振幅変調を受け
た信号の包絡線に比例した出力を取り出すことによって
元の変調信号を取り出すことができ非常に簡単に構成さ
れる。さらに単側波帯通信方式(SSB)等によって占
有帯域幅を小さくすることが出来る長所を有する。しか
し、雑音のほとんどが振幅に影響を与えるため、信号対
雑音比(S/N)が非常に悪い欠点がある。これに対
し、周波数変調は、受信した周波数の瞬時周波数または
搬送波からの周波数の偏移を読み取る方式であるため、
雑音に対する影響が少なく、S/N比は振幅変調波に比
べて非常に優れている。しかし占有帯域幅は振幅変調波
が9kHz程度であるのに対し、その4〜5倍を必要と
する。また、周波数変調回路は、リアクタンストランジ
スタ回路に代表されるように、その回路構成が簡単であ
るが、復調回路がフォスターシーリー型回路に代表され
るように調整が面倒である欠点がある。また、振幅変調
回路、周波数変調回路ともに、トランジスタやFETが
回路構成素子の一部となっているため、その耐環境性、
特に耐温湿変化、耐衝撃性に問題があった。さらに紫外
線が問題となる宇宙空間や放射能汚染空間での使用は不
可能であった。
These modulation circuits have the number of constituent elements,
There are advantages and disadvantages in circuit complexity, signal-to-noise ratio, occupied bandwidth, etc. The amplitude modulation circuit has a simple circuit configuration, as represented by a reactance transistor circuit, and the demodulation circuit also uses a rectifier circuit to extract an output proportional to the envelope of the amplitude-modulated signal. The original modulation signal can be taken out, and the configuration is very simple. Further, it has an advantage that the occupied bandwidth can be reduced by the single sideband communication system (SSB) or the like. However, there is a drawback that the signal-to-noise ratio (S / N) is very bad because most of the noise affects the amplitude. On the other hand, frequency modulation is a method of reading the instantaneous frequency of the received frequency or the deviation of the frequency from the carrier,
It has little effect on noise and has a very good S / N ratio compared to the amplitude modulation wave. However, the occupied bandwidth needs to be 4 to 5 times as large as the amplitude modulated wave is about 9 kHz. Further, the frequency modulation circuit has a simple circuit configuration as represented by a reactance transistor circuit, but has a drawback that adjustment is troublesome so that the demodulation circuit is represented by a Foster-Sealey type circuit. Further, in both the amplitude modulation circuit and the frequency modulation circuit, transistors and FETs are part of the circuit constituent elements, so that the environment resistance
In particular, there were problems in temperature and humidity resistance change and impact resistance. Furthermore, it could not be used in outer space or radioactively contaminated space where ultraviolet rays pose a problem.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】一方、従来の位相変調
回路は、振幅変調回路と比べると、周波数変調回路と同
様にS/N比は非常に優れている。しかし、位相変調回
路の構成は、代表的な位相変調回路であるアームストロ
ング回路におけるように、非常に複雑である。そのた
め、位相変調回路は、周波数変調回路と同等の性能を持
ちながら、広く一般に使われることはなかった。図1
は、アームストロング変調回路の構成図を示す。この回
路では、搬送波発振回路の出力を2つに分ける。一方
は、増幅回路を通して混合回路に入力される。他方は、
他の入力である変調信号とともに、平衡変調回路に印加
され、平衡変調回路の出力として両側波帯だけの振幅変
調波が得られる。これを移相回路によって90°位相を
ずらして増幅回路で増幅する。次に、増幅回路の出力を
混合回路で搬送波と合成して位相変調出力を得る。この
ように、回路構成は複雑である。位相変調波は、位相復
調回路において基本波と被変調波との時間差比較によっ
て簡単に元の信号波を取り出すことが出来る。このた
め、位相変調回路の構成の簡素化が位相変調回路の普及
に大きく寄与すると考えられる。
On the other hand, the conventional phase modulation circuit has a very excellent S / N ratio as compared with the frequency modulation circuit as compared with the amplitude modulation circuit. However, the configuration of the phase modulation circuit is very complicated as in the Armstrong circuit which is a typical phase modulation circuit. Therefore, the phase modulation circuit has the same performance as the frequency modulation circuit, but has not been widely used in general. Figure 1
[Fig. 3] shows a configuration diagram of an Armstrong modulation circuit. In this circuit, the output of the carrier wave oscillation circuit is divided into two. One is input to the mixing circuit through the amplifier circuit. The other is
It is applied to the balanced modulation circuit together with the other input modulation signal, and the amplitude modulated wave of only the double sideband is obtained as the output of the balanced modulation circuit. The phase is shifted by 90 ° by the phase shift circuit and amplified by the amplifier circuit. Next, the output of the amplifier circuit is combined with the carrier wave in the mixing circuit to obtain the phase modulation output. As described above, the circuit configuration is complicated. As the phase modulated wave, the original signal wave can be easily extracted by comparing the time difference between the fundamental wave and the modulated wave in the phase demodulation circuit. Therefore, it is considered that the simplification of the configuration of the phase modulation circuit greatly contributes to the spread of the phase modulation circuit.

【0005】本発明の目的は、簡単な回路構成の位相変
調回路を提供することである。
An object of the present invention is to provide a phase modulation circuit having a simple circuit structure.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る位相変調回
路は、位相変調素子として強磁性線を使用する。交流電
源は、交流電流を強磁性線の両端間に供給する。この交
流電流の周波数は、制御電流の周波数より大きい。強磁
性線に交流電流を印加することによって強磁性線に誘導
交流電圧が発生される。一方、信号供給回路は、強磁性
線の両端間に制御電流(変調信号)を供給する。上記の
制御電流と交流電流とにより強磁性体に誘導交流電圧が
発生する。この誘導交流電圧を取り出し位相変調出力信
号として出力する。(実施例ではコンデンサにより誘導
交流電圧を取り出す。)これにより、誘導交流電圧の位
相が、強磁性線に通電する制御電流の大きさに対応して
ずれ、制御電流によって位相が変調される。好ましく
は、上記の交流電源は、三角波の交流電流を供給する。
これにより、位相制御の制御電流に対する直線性が得ら
れる。好ましくは、上記の交流電源は、直流バイアスを
もつ交流電流を供給する。これにより、位相変調特性の
任意の位相範囲での使用を可能にする。好ましくは、強
磁性線は、十分な誘導電圧を発生可能とする磁性特性を
有する材料や形状を有する。このため、強磁性線とし
て、断面が実質的に円形であり、円周透磁率の高い強磁
性体からなる線材が望ましい。一例として、アモルファ
ス磁性線、特に負または零の磁歪を持つアモルファス磁
性線が挙げられる。また、希望する位相変調範囲または
希望する制御電流の大きさからくる位相変調素子特性を
満足させるために、張力アニール処理を施したアモルフ
ァス磁性線を用いることができる。さらに、パーマロイ
やセンダスト磁性線、微細結晶粒からなる高透磁率Fe
合金線なども使用可能である。
A phase modulation circuit according to the present invention uses a ferromagnetic wire as a phase modulation element. The AC power supply supplies an AC current across the ferromagnetic wires. The frequency of this alternating current is higher than the frequency of the control current. An induced AC voltage is generated in the ferromagnetic wire by applying an alternating current to the ferromagnetic wire. On the other hand, the signal supply circuit supplies a control current (modulation signal) across the ferromagnetic wire. An induced AC voltage is generated in the ferromagnetic material by the control current and the AC current. This induced AC voltage is extracted and output as a phase modulation output signal. (In the embodiment, the induced AC voltage is taken out by the capacitor.) As a result, the phase of the induced AC voltage shifts in correspondence with the magnitude of the control current flowing through the ferromagnetic wire, and the phase is modulated by the control current. Preferably, the AC power supply supplies a triangular wave AC current.
Thereby, the linearity with respect to the control current of the phase control is obtained. Preferably, the AC power supply supplies an AC current having a DC bias. This enables use of the phase modulation characteristic in an arbitrary phase range. Preferably, the ferromagnetic wire has a material or shape that has magnetic properties that allow it to generate a sufficient induced voltage. Therefore, as the ferromagnetic wire, a wire made of a ferromagnetic material having a substantially circular cross section and a high circumferential magnetic permeability is desirable. An example is an amorphous magnetic wire, especially an amorphous magnetic wire having a negative or zero magnetostriction. Further, in order to satisfy the characteristics of the phase modulation element depending on the desired phase modulation range or the desired magnitude of the control current, the amorphous magnetic wire subjected to the tension annealing treatment can be used. Furthermore, high permeability Fe composed of permalloy, sendust magnetic wire, and fine crystal grains
Alloy wire or the like can also be used.

【0007】[0007]

【作用】強磁性線に交流電源により交流電流を流すと、
強磁性線の両端の間には、強磁性体の円周方向磁束の時
間変化に対応した誘導電圧が発生する。特に、磁界を増
加するときに円周方向の磁束変化が狭い磁界範囲内で急
に起こるアモルファス強磁性体などの場合、発生する誘
導電圧は大きい。誘導電圧(交流)の位相は、制御電流
がない状態では一定である。この状態で、制御電源によ
り、強磁性線に制御電流をさらに流すと、強磁性線円周
方向に直流磁界が生じ、この直流磁界がバイアス磁界と
なり、誘導電圧の位相が変化する。すなわち、強磁性線
両端の間に発生した誘導電圧の位相は、制御電流により
変調される。この位相変調回路は、極めて簡単な構成を
備える。また、能動素子を備えないので信頼性が高い。
[Function] When an alternating current is applied to the ferromagnetic wire by an alternating current power source,
An induced voltage corresponding to the temporal change of the magnetic flux in the circumferential direction of the ferromagnetic material is generated between both ends of the ferromagnetic wire. In particular, in the case of an amorphous ferromagnet in which a change in magnetic flux in the circumferential direction suddenly occurs within a narrow magnetic field range when the magnetic field is increased, the induced voltage generated is large. The phase of the induced voltage (AC) is constant without the control current. In this state, when a control current is further supplied to the ferromagnetic wire by the control power supply, a DC magnetic field is generated in the circumferential direction of the ferromagnetic wire, and this DC magnetic field becomes a bias magnetic field, and the phase of the induced voltage changes. That is, the phase of the induced voltage generated between both ends of the ferromagnetic wire is modulated by the control current. This phase modulation circuit has an extremely simple structure. Further, since it has no active element, it has high reliability.

【0008】[0008]

【実施例】以下、添付の図面を参照して本発明を実施例
により説明する。強磁性線に交流電流を流したとき、磁
束の時間変化にともない誘導電圧が発生する。ここで、
強磁性線として円形断面をもつ細長い線を用い、時間t
とともに位相φが直線的に増加する三角波交流電流を強
磁性線の両端の間に流し、強磁性線を励磁する。大きな
誘導電圧を発生する磁界は、交流励磁によって発生する
磁界(HΔ)と制御電流(変調信号)によって発生する
磁界(Hs)との和(HΔ+Hs)が逆磁区形成限界磁界
(H*)と等しくなった場合である。図2に示すよう
に、磁界の増加にともない円周方向の磁束変化がきわめ
て狭い磁界範囲において起こり、誘導電圧波形としてパ
ルス状交流電圧が発生する。ここで、正の誘導電圧波の
大きさをeL+、負の誘導電圧波の大きさをeL-と定義
する。図3は、さらに制御電流Icを強磁性線に流した
場合を示すが、この場合も、磁界の増加にともない円周
方向の磁束変化がきわめて狭い磁界範囲において起こ
り、誘導電圧波形としてパルス状交流電圧が発生する。
しかし、円周方向の磁束変化の起こる磁界の値が制御電
流により変化する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described by way of embodiments with reference to the accompanying drawings. When an alternating current is applied to the ferromagnetic wire, an induced voltage is generated with the change of the magnetic flux with time. here,
An elongated wire having a circular cross section is used as the ferromagnetic wire, and the time t
At the same time, a triangular wave alternating current whose phase φ increases linearly is passed between both ends of the ferromagnetic wire to excite the ferromagnetic wire. The sum of the magnetic field (HΔ) generated by AC excitation and the magnetic field (H s ) generated by the control current (modulation signal) (HΔ + H s ) is the reverse magnetic domain formation limit magnetic field (H * ). Is equal to. As shown in FIG. 2, as the magnetic field increases, the magnetic flux changes in the circumferential direction in a very narrow magnetic field range, and a pulsed AC voltage is generated as an induced voltage waveform. Here, the magnitude of the positive induced voltage wave is defined as eL + , and the magnitude of the negative induced voltage wave is defined as eL . FIG. 3 shows a case where the control current I c is further applied to the ferromagnetic wire. In this case as well, the magnetic flux change in the circumferential direction with an increase in the magnetic field occurs in an extremely narrow magnetic field range, and the induced voltage waveform is pulse-shaped. AC voltage is generated.
However, the value of the magnetic field in which the magnetic flux changes in the circumferential direction changes due to the control current.

【0009】いま、交流電流により発生される磁界(励
磁波)は、次の数式で表せる。
Now, the magnetic field (excitation wave) generated by an alternating current can be expressed by the following mathematical formula.

【数1】 HΔ=2・Hm・ω・t/π=2・Hm・φ/π ……(1) ここに、−π/2 ≦ φ ≦ π/2 ここに、Hmは磁界の最大値を表し、ωは周波数を表
す。最大磁界Hmは、磁性線に円周方向の磁束変化を生
じさせるのに必要な磁界H*より大きい。位相φは、励
磁波とグランドラインとの交点で0とする。この場合、
誘導電圧波eL+、eL-が発生する条件は、次の通りで
ある。
[Number 1] HΔ = 2 · H m · ω · t / π = 2 · H m · φ / π ...... (1) to here, to here -π / 2 ≦ φ ≦ π / 2, H m is the magnetic field Represents the maximum value of, and ω represents the frequency. The maximum magnetic field Hm is greater than the magnetic field H * required to cause a circumferential magnetic flux change in the magnetic wire. The phase φ is set to 0 at the intersection of the excitation wave and the ground line. in this case,
The conditions under which the induced voltage waves eL + and eL are generated are as follows.

【数2】 2・Hm・φ/π=H* ……(2) したがって、制御電流が0であるときの誘導波電圧eL
+、eL-の位相φ0は、数式(3)で決定される。
2 * H m * φ / π = H * (2) Therefore, the induced wave voltage eL when the control current is 0
The phase φ 0 of + and eL is determined by Expression (3).

【数3】 φ0=(π/(2・Hm))・H* ……(3)[Formula 3] φ 0 = (π / (2 · H m )) · H * …… (3)

【0010】一方、制御電流Icにより発生する円周方
向磁界Hcは、磁性線半径をaとすると、次の数式で表
せる。
On the other hand, the circumferential magnetic field H c generated by the control current I c can be expressed by the following equation, where the magnetic wire radius is a.

【数4】 Hc=Ic/(2・π・a) ……(4) ここに、励磁波の周波数ωは、制御電流Icの周波数よ
り十分高い。したがって、制御電流Icは直流として取
り扱える。制御電流Icを励磁三角波に重畳した場合
(図3)、誘導電圧波eL+が発生する条件は、次の通
りである。
H c = I c / (2 · π · a) (4) Here, the frequency ω of the excitation wave is sufficiently higher than the frequency of the control current I c . Therefore, the control current I c is handled as a DC. The conditions under which the induced voltage wave eL + is generated when the control current I c is superimposed on the excitation triangular wave (FIG. 3) are as follows.

【数5】 2・Hm・φ+/π+Ic/(2・π・a)=H* ……(5) ここに、正の傾きをもつ励磁波の部分とグランドライン
との交点を基準に一番近い正の誘導電圧波の位相φをφ
+と定義する。この場合、誘導電圧波eL+の位相φ
+は、次の数式で表される。
[Equation 5] 2 · H m · φ + / π + I c / (2 · π · a) = H * (5) Here, the intersection of the exciting wave portion having a positive slope and the ground line is used as a reference. The phase φ of the nearest positive induced voltage wave is φ
Define as + . In this case, the phase φ of the induced voltage wave eL +
+ Is represented by the following formula.

【数6】 φ+=π/(2・Hm)・(H*−(Ic/(2・π・a))) ……(6) =φ0−(1/(4・Hm・a))・Ic よって、三角波励磁の場合の位相(φ+)対制御電流
(Ic)の傾きφ+/Icは、数式(7)で表される。
[Equation 6] φ + = π / (2 · H m ) · (H * − (I c / (2 · π · a))) (6) = φ 0 − (1 / (4 · H m · a)) · I c Therefore, the inclination phi + / I c of the phase (phi +) versus the control current (I c) in the case of the triangular wave excitation is expressed by equation (7).

【数7】 φ+/Ic=−1/(4・Hm・a) ……(7)[Equation 7] φ + / I c = -1 / (4 · H m · a) (7)

【0011】同様に、負の傾きをもつ励磁波により発生
する誘導電圧波eL-の位相φ-は、次の数式で表せる。
ここに、負の傾きをもつ励磁波の部分とグランドライン
との交点を基準に一番近い負の誘導電圧波までの位相φ
をφ-と定義する。
Similarly, the phase φ of the induced voltage wave eL generated by the excitation wave having a negative slope can be expressed by the following equation.
Here, the phase φ to the nearest negative induced voltage wave is based on the intersection of the excitation wave part with a negative slope and the ground line.
The φ - to be defined.

【数8】 φ-=φ0+(1/(4・Hm・a))・Is ……(8) したがって、[Equation 8] φ = φ 0 + (1 / (4 · H m · a)) · I s (8) Therefore,

【数9】 φ-/Ic=1/(4・Hm・a) ……(9) したがって、強磁性線の磁気特性、形状および印加交流
電流の振幅Hmを、上記の数式(3)、(6)〜(9)
を用いて選択することにより、希望する制御電流対位相
特性をもった位相変調回路を構成することが出来る。
Equation 9] φ - / I c = 1 / (4 · H m · a) ...... (9) Therefore, the magnetic properties of the ferromagnetic wire, the shape and the applied AC current amplitude H m, the above equation (3 ), (6) to (9)
A phase modulation circuit having a desired control current vs. phase characteristic can be constructed by selecting using.

【0012】ここでは、強磁性線に印加する交流電流を
三角波とした。これにより、制御電流印加による位相変
化が制御電流Icに比例するので、位相変調特性の直線
性を向上することが出来る。さらに、位相変調特性の任
意の位相範囲での使用を可能にするため、交流電流とし
て直流バイアスを持つ交流電流を用いることが出来る。
この場合、交流電流により発生される磁界(励磁波)は
次の数式で表される。
Here, the alternating current applied to the ferromagnetic wire is a triangular wave. Accordingly, the phase change due to the control current applied is proportional to the control current I c, it is possible to improve the linearity of the phase modulation characteristics. Further, in order to enable the use of the phase modulation characteristic in an arbitrary phase range, an alternating current having a direct current bias can be used as the alternating current.
In this case, the magnetic field (excitation wave) generated by the alternating current is expressed by the following mathematical formula.

【数10】 HΔ=H0+2・Hm・ω・t/π=H0+2・Hm・φ/π ……(10) ここに、−π/2 ≦ φ ≦ π/2 ここに、H0は、直流バイアスを表す。したがって、制
御電流がない場合の位相は数式(3)の場合からずれて
くる。
HΔ = H 0 + 2 · H m · ω · t / π = H 0 + 2 · H m · φ / π (10) where −π / 2 ≦ φ ≦ π / 2 H 0 represents a DC bias. Therefore, the phase when there is no control current deviates from the case of Expression (3).

【数11】 φ0=(π/(2・Hm))・(H*−H0) ……(11)[Formula 11] φ 0 = (π / (2 · H m )) · (H * −H 0 ) ... (11)

【0013】本実施例の位相変調回路の基本回路構成
は、図4に示すように、強磁性線2、誘導電圧のACカ
ップリング用のコンデンサ素子4,交流電源6および信
号電源8のみである。細長い強磁性線の両端に交流電源
6から電流を供給する。本実施例では、励磁周波数は1
0kHzである。また、同時に、強磁性線の両端に、信
号電源8から制御電流(変調信号)を供給する。このと
き、強磁性線2に発生される誘導電圧をコンデンサ素子
4を介して取り出す。強磁性線2は、強磁性伝導体から
なる線であり、円周方向の磁束の反転が狭い磁界範囲内
で起こることが大きな誘導電圧を得るために望ましい。
強磁性伝導体の磁気特性と形状は、所望の位相変調特性
に対応して決められる。後で説明するように、制御電流
cのある範囲では誘導電圧の大きさが変化しない。そ
こで、この範囲の制御電流Icを用いると振幅制限回路
は不要である。
As shown in FIG. 4, the basic circuit configuration of the phase modulation circuit of this embodiment is only a ferromagnetic wire 2, a capacitor element 4 for AC coupling of an induced voltage 4, an AC power supply 6 and a signal power supply 8. . An electric current is supplied from an AC power supply 6 to both ends of the elongated ferromagnetic wire. In this embodiment, the excitation frequency is 1
It is 0 kHz. At the same time, a control current (modulation signal) is supplied from the signal power supply 8 to both ends of the ferromagnetic wire. At this time, the induced voltage generated in the ferromagnetic wire 2 is taken out via the capacitor element 4. The ferromagnetic wire 2 is a wire made of a ferromagnetic conductor, and it is desirable that the reversal of the magnetic flux in the circumferential direction occurs within a narrow magnetic field range in order to obtain a large induced voltage.
The magnetic properties and shape of the ferromagnetic conductor are determined according to the desired phase modulation properties. As described later, it does not change the magnitude of the induced voltage in the range of the control current I c. Therefore, the amplitude limiting circuit With control current I c in this range is unnecessary.

【0014】ただし、使用する交流電流の周波数が低い
場合には、誘導電圧に比べて強磁性線の抵抗による電圧
が大きくなり、よって、位相変調回路として作用させる
ためには、誘導電圧のみを取り出す工夫が必要となる。
誘導電圧の位相は、電流の位相とは90°異なってい
る。そこで、この問題は、磁性線抵抗による電圧抵抗を
打ち消す抵抗ブリッジ回路を用いることで簡単に解決で
きる。そこで、図5に示した位相変調回路では、抵抗ブ
リッジ回路を追加している。この抵抗ブリッジ回路は、
強磁性線2の外に3個の抵抗素子10、12、14が追
加される。すなわち、強磁性線2の接地側の端と交流電
源6の間に可変抵抗10を接続し、可変抵抗10の可変
端子とコンデンサ素子4との間に抵抗12を接続する。
さらに、抵抗12のコンデンサ素子4に接続されている
側と、強磁性線2の接地されていない側との間に、抵抗
14が接続される。本実施例で使用した回路では、2個
の抵抗素子の抵抗は1kΩであり、可変抵抗素子の抵抗
値は0〜300Ωである。このとき、抵抗ブリッジの平
衡条件は次の通りである。
However, when the frequency of the alternating current used is low, the voltage due to the resistance of the ferromagnetic wire becomes larger than the induced voltage. Therefore, in order to act as a phase modulation circuit, only the induced voltage is taken out. Ingenuity is required.
The phase of the induced voltage differs from the phase of the current by 90 °. Therefore, this problem can be easily solved by using a resistance bridge circuit that cancels the voltage resistance due to the magnetic wire resistance. Therefore, in the phase modulation circuit shown in FIG. 5, a resistance bridge circuit is added. This resistance bridge circuit
In addition to the ferromagnetic wire 2, three resistance elements 10, 12, 14 are added. That is, the variable resistor 10 is connected between the grounded end of the ferromagnetic wire 2 and the AC power source 6, and the resistor 12 is connected between the variable terminal of the variable resistor 10 and the capacitor element 4.
Further, a resistor 14 is connected between the side of the resistor 12 connected to the capacitor element 4 and the side of the ferromagnetic wire 2 not grounded. In the circuit used in this example, the resistance of the two resistance elements is 1 kΩ, and the resistance value of the variable resistance element is 0 to 300 Ω. At this time, the equilibrium condition of the resistance bridge is as follows.

【数12】 rm/r10=r14/r12 ……(12) ここに、rmは強磁性線2の抵抗値であり、r10は、可
変抵抗10の可変部分の抵抗値であり、r12とr14は、
それぞれ抵抗12、14の抵抗値である。可変抵抗10
の抵抗値r10を調整して平衡条件を実現することによ
り、誘導電圧のみをコンデンサ素子4を介して取り出す
ことができる。
[Mathematical formula-see original document] r m / r 10 = r 14 / r 12 (12) where r m is the resistance value of the ferromagnetic wire 2 and r 10 is the resistance value of the variable portion of the variable resistor 10. Yes, r 12 and r 14 are
These are the resistance values of the resistors 12 and 14, respectively. Variable resistance 10
Only the induced voltage can be taken out through the capacitor element 4 by adjusting the resistance value r 10 of the above to realize the balanced condition.

【0015】このように、強磁性線を使用することによ
って、簡素な構成の位相変調回路が実現される。図4に
示した位相変調回路と図1に示した従来例(アームスト
ロング位相変調方式)を対比すると明らかなように、本
実施例の位相変調回路は、回路構成がきわめて簡単であ
り、所期の目的を満足するものである。また、この位相
変調回路は広域な周波数をカバーする。また、トランジ
スタなどの能動素子を一切使わない回路構成にすること
ができるので、振幅変調回路、周波数変調回路、およ
び、従来の位相変調回路のいずれに比べても、非常に優
れた耐環境性と高信頼性を実現できる。
As described above, by using the ferromagnetic wire, the phase modulation circuit having a simple structure is realized. As is clear from comparison between the phase modulation circuit shown in FIG. 4 and the conventional example (Armstrong phase modulation system) shown in FIG. 1, the phase modulation circuit of the present embodiment has an extremely simple circuit configuration, Satisfy the purpose of. Moreover, this phase modulation circuit covers a wide range of frequencies. In addition, since it is possible to use a circuit configuration that does not use any active elements such as transistors, it has extremely excellent environmental resistance compared to any of the amplitude modulation circuit, frequency modulation circuit, and conventional phase modulation circuit. High reliability can be realized.

【0016】強磁性線2の材料としては、十分な誘導電
圧を発生可能とするため、円周透磁率の高い材料が望ま
しい。一例として、アモルファス強磁性線、特に負また
は零の磁歪を持つアモルファス強磁性線が挙げられる。
また希望する位相変調範囲または希望する制御電流Ic
の大きさからくる位相変調素子特性を満足させるため
に、張力アニール処理を施したアモルファス強磁性線を
用いることが出来る。以下、本発明を2つの例によりさ
らに具体的に説明する。表1は、後述の例1および例2
で使用した磁性体およびその処理条件を示す。この磁性
体は、張力アニール処理を施したアモルファス強磁性体
であり、その組成は、(Fe0.06Co0 .94)72.5Si12.5
15である。例1と例2は、線径とアニール時間が異な
る。
As the material of the ferromagnetic wire 2, a material having a high circumferential magnetic permeability is desirable in order to generate a sufficient induced voltage. An example is an amorphous ferromagnetic wire, especially an amorphous ferromagnetic wire having a negative or zero magnetostriction.
Also, the desired phase modulation range or the desired control current I c
In order to satisfy the characteristics of the phase modulation element that depends on the size, the amorphous ferromagnetic wire subjected to the tension annealing treatment can be used. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to two examples. Table 1 shows Example 1 and Example 2 described later.
The magnetic materials used in step 1 and the processing conditions thereof are shown below. The magnetic material, an amorphous ferromagnetic material which has been subjected to tension annealing treatment, its composition is, (Fe 0.06 Co 0 .94) 72.5 Si 12.5
It is B 15 . Example 1 and Example 2 are different in wire diameter and annealing time.

【表1】 [Table 1]

【0017】[例1]例1では、強磁性線2として、表
1に表記した条件で熱処理が施された直径124μmに
線引き加工されたアモルファスワイヤを使用した。図6
は、誘導電圧波の位相対制御電流特性を示す。位相変調
を行うときには、強磁性線2は、交流電源6によって磁
性線2に通電される電流によって励磁され、強磁性線2
の両端に交流誘導電圧が誘起される。この交流誘導電圧
は、強磁性線2の抵抗による電圧と、交流電源6によっ
て強磁性線2に通電される電流が作用することによる強
磁性線2の円周磁束の変化によって発生する電圧との和
であり、上記の抵抗ブリッジ回路を使用することにより
後者のみが取り出される。励磁波には、周波数10kH
zの三角波を用いた。抵抗ブリッジ回路で取り出された
誘導電圧は、非常に鋭いパルス状の波形を示し、その半
値幅は、2マイクロ秒以下であった。このパルス状の誘
導電圧は、強磁性線に直接接続された信号電源8側が発
生する制御電流Icによって、その位相が制御される。
Example 1 In Example 1, as the ferromagnetic wire 2, an amorphous wire drawn to a diameter of 124 μm, which was heat-treated under the conditions shown in Table 1, was used. Figure 6
Shows the phase versus control current characteristics of the induced voltage wave. When performing the phase modulation, the ferromagnetic wire 2 is excited by the current supplied to the magnetic wire 2 by the AC power supply 6, and the ferromagnetic wire 2 is excited.
AC induced voltage is induced at both ends of. This AC induced voltage is a voltage due to the resistance of the ferromagnetic wire 2 and a voltage generated due to a change in the circumferential magnetic flux of the ferromagnetic wire 2 due to the action of the current supplied to the ferromagnetic wire 2 by the AC power supply 6. Only the latter is taken out by using the resistive bridge circuit described above. The excitation wave has a frequency of 10 kHz
A triangular wave of z was used. The induced voltage taken out by the resistance bridge circuit showed a very sharp pulse-like waveform, and the half width thereof was 2 microseconds or less. The phase of this pulsed induced voltage is controlled by the control current I c generated by the signal power source 8 side directly connected to the ferromagnetic wire.

【0018】図6の結果から、微小な交流電流(±30
mA)によって誘導電圧の位相φ+,φ-を直線的に制御
出来ることは明らかである。すなわち、強磁性線に交流
電流を通電して得られる強磁性線両端間の誘導交流電圧
の位相が、強磁性線2に通電する制御電流Icによって
変化する。図6の例では、位相は、−0.1π〜0.5π
の範囲で制御できる。図7は、制御電流Icによるパル
スの高さ(誘導電圧振幅)の絶対値の変化を示す。この
制御電流特性は、制御電流Icのある範囲で誘導電圧の
大きさが変化しない範囲が存在することを示す。この範
囲を使用することによって、従来の位相変調回路で最終
段に必要であった振幅制限回路が不要になり、位相変調
回路は、さらに単純化できる。
From the result of FIG. 6, a minute alternating current (± 30
It is apparent that the induced voltage phases φ + and φ can be linearly controlled by mA). That is, the phase of the induced AC voltage across the ferromagnetic wire, which is obtained by passing an alternating current through the ferromagnetic wire, changes with the control current I c flowing through the ferromagnetic wire 2. In the example of FIG. 6, the phase is −0.1π to 0.5π.
It can be controlled in the range of. FIG. 7 shows changes in the absolute value of the pulse height (induction voltage amplitude) due to the control current I c . The control current characteristic shows that the scope of the magnitude of the induced voltage in the range of the control current I c is not changed is present. By using this range, the amplitude limiting circuit, which was necessary in the final stage of the conventional phase modulation circuit, becomes unnecessary, and the phase modulation circuit can be further simplified.

【0019】[例2]例2では、強磁性線2として、表
1に表記した条件で熱処理が施された直径30μmに線
引き加工されたアモルファスワイヤを使用した。図8
は、誘導電圧波の位相対制御電流特性を示す。励磁波に
は、例1と同様に周波数10kHzの三角波を用いた。
図8の結果が示すように、例1より更に微小な交流電流
(±15mA)によって、誘導電圧の位相を−0.1π
〜0.5πの範囲で直線的に制御することが出来た。図
9は、誘導電圧振幅(絶対値)の制御電流特性を示す。
例1で示した結果と同様に、制御電流Icのある範囲で
誘導電圧の大きさが変化しない範囲が存在する。この範
囲を使用することにより、位相変調回路は、さらに単純
化できる。例1および例2から明らかなように、強磁性
線2の形状などを変えることにより、制御電流Icに対
する位相制御範囲を変化させることが出来る。これによ
り、希望する特性を持った位相変調回路構成の要求に対
応することができる。
Example 2 In Example 2, as the ferromagnetic wire 2, an amorphous wire drawn to a diameter of 30 μm and heat-treated under the conditions shown in Table 1 was used. Figure 8
Shows the phase versus control current characteristics of the induced voltage wave. As the excitation wave, a triangular wave with a frequency of 10 kHz was used as in Example 1.
As shown in the result of FIG. 8, the phase of the induced voltage is -0.1π with an alternating current (± 15 mA) which is smaller than that of the first example.
It was possible to control linearly in the range of ~ 0.5π. FIG. 9 shows the control current characteristic of the induced voltage amplitude (absolute value).
Similar to the result shown in Example 1, there is a range in which the magnitude of the induced voltage does not change in a certain range of the control current I c . By using this range, the phase modulation circuit can be further simplified. Example 1 and as is evident from Example 2, by varying the like shape of the ferromagnetic wire 2, it is possible to change the phase control range for the control current I c. This makes it possible to meet the demand for a phase modulation circuit configuration having desired characteristics.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明に係る位相変調回路は、極めて簡
単な回路構成で、かつ微小な電流で、位相を制御するこ
とが出来る。また、強磁性線の形状または磁気特性の異
なる磁性体を選択すことによって、位相制御範囲または
制御電流の可変範囲を変化させることが出来、様々な特
性の要求に対応出来る。しかも、本発明の位相変調回路
を構成する素子は安価かつ容易に得られる。また、能動
素子を一切使わないためにその信頼性も極めて高い。
The phase modulation circuit according to the present invention has an extremely simple circuit configuration and can control the phase with a minute current. Further, by selecting magnetic materials having different ferromagnetic wire shapes or magnetic characteristics, the phase control range or the variable range of the control current can be changed, and various characteristics can be met. Moreover, the elements constituting the phase modulation circuit of the present invention are inexpensive and easily obtained. Further, the reliability is extremely high because no active element is used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 従来の位相変調回路の一例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an example of a conventional phase modulation circuit.

【図2】 三角励磁波を用いて発生される誘導電圧波を
説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an induced voltage wave generated by using a triangular excitation wave.

【図3】 三角励磁波に制御電流を重畳したときに発生
される誘導電圧波を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an induced voltage wave generated when a control current is superimposed on a triangular excitation wave.

【図4】 本発明の位相変調回路の基本構成を示す回路
図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a basic configuration of a phase modulation circuit of the present invention.

【図5】 例1および例2で使用した回路の回路図であ
る。
5 is a circuit diagram of a circuit used in Examples 1 and 2. FIG.

【図6】 例1で得られた制御電流対位相の特性を示す
図である。
6 is a diagram showing characteristics of control current versus phase obtained in Example 1. FIG.

【図7】 例1で得られた制御電流対誘導電圧の特性を
示す図である。
7 is a diagram showing characteristics of control current vs. induced voltage obtained in Example 1. FIG.

【図8】 例2で得られた制御電流対位相の特性を示す
図である。
8 is a diagram showing characteristics of control current versus phase obtained in Example 2. FIG.

【図9】 例2で得られた制御電流対誘導電圧の特性を
示す図である。
9 is a diagram showing characteristics of control current vs. induced voltage obtained in Example 2. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…強磁性線、 4…コンデンサ素子4、6…交流電
源、 8…信号電源。
2 ... Ferromagnetic wire, 4 ... Capacitor elements 4, 6 ... AC power supply, 8 ... Signal power supply.

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成6年1月11日[Submission date] January 11, 1994

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図6[Name of item to be corrected] Figure 6

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図6】 [Figure 6]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図7[Name of item to be corrected] Figure 7

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図7】 [Figure 7]

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図8[Correction target item name] Figure 8

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図8】 [Figure 8]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武士田 健一 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内 (72)発明者 小笠原 勇 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kenichi Bushida, Kenji Bushida 23, Uji Kozakura, Uji City, Kyoto Prefecture Unitika Central Co., Ltd. (72) Inventor, Isamu Ogasawara 23, Uji Kozakura, Uji City, Kyoto Unitika Co., Ltd. Central In the laboratory

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強磁性線と、 強磁性線の両端間に制御電流を供給する信号供給回路
と、強磁性線の両端間に周波数が制御電流の周波数より
大きい交流電流を供給する交流電源と、 上記の制御電流と交流電流とにより強磁性体が発生する
誘導交流電圧を出力する出力回路からなることを特徴と
する位相変調回路。
1. A ferromagnetic wire, a signal supply circuit for supplying a control current between both ends of the ferromagnetic wire, and an AC power supply for supplying an alternating current having a frequency higher than that of the control current between both ends of the ferromagnetic wire. A phase modulation circuit comprising an output circuit for outputting an induced alternating voltage generated by a ferromagnetic material by the control current and the alternating current.
【請求項2】 請求項1に記載された位相変調回路にお
いて、 上記の交流電源は、三角波の交流電流を供給することを
特徴とする位相変調回路。
2. The phase modulation circuit according to claim 1, wherein the AC power supply supplies a triangular wave AC current.
【請求項3】 請求項1に記載された位相変調回路にお
いて、 上記の交流電源は、直流バイアスを持つ交流電流を供給
することを特徴とする位相変調回路。
3. The phase modulation circuit according to claim 1, wherein the AC power supply supplies an AC current having a DC bias.
【請求項4】 請求項1に記載された位相変調回路にお
いて、 上記の強磁性線は、円周透磁率が高い強磁性体からなる
ことを特徴とする位相変調回路。
4. The phase modulation circuit according to claim 1, wherein the ferromagnetic wire is made of a ferromagnetic material having a high circumferential magnetic permeability.
【請求項5】 請求項4に記載された位相変調回路にお
いて、 上記の強磁性線は、アモルファス強磁性体からなること
を特徴とする位相変調回路。
5. The phase modulation circuit according to claim 4, wherein the ferromagnetic wire is made of an amorphous ferromagnetic material.
【請求項6】 請求項5に記載された位相変調回路にお
いて、 上記の強磁性線は、負または零の磁歪を持つアモルファ
ス強磁性体からなることを特徴とする位相変調回路。
6. The phase modulation circuit according to claim 5, wherein the ferromagnetic wire is made of an amorphous ferromagnetic material having a negative or zero magnetostriction.
【請求項7】 請求項6に記載された位相変調回路にお
いて、 上記の強磁性線は、張力アニール処理を施した強磁性線
であることを特徴とする位相変調回路。
7. The phase modulation circuit according to claim 6, wherein the ferromagnetic wire is a ferromagnetic wire subjected to tension annealing treatment.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004327755A (en) * 2003-04-25 2004-11-18 Japan Science & Technology Agency High-frequency variable reactance element

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