JPH11150570A - Ａｓｋ変調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成を簡単、安価にする。バイポーラトラン
ジスタを用いても、リニア領域でのＡＳＫ変調を実現す
る。 【解決手段】 本発明は、変調信号と、搬送波信号とを
バイポーラトランジスタのベースに印加し、このバイポ
ーラトランジスタを整流増幅領域で動作させてＡＳＫ変
調信号を得るＡＳＫ変調器に関する。変調信号に所定の
直流電位のオフセットを付与して、バイポーラトランジ
スタのベースに印加させる直流オフセット回路を設けた
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＡＳＫ（Amplitude
Shift Keying；振幅シフトキーイング）変調器に関し、
特に、無線送信装置に適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】無線通信システムにおけるＡＳＫ変調方
式は、無線によるデータ通信を行う際に、送信すべきデ
ータが論理“Ｈ”の期間だけ電波を送出し、送信すべき
データが論理“Ｌ”の期間では電波の送出を停止させる
ような方式である。

【０００３】このような無線通信に適するように、変調
信号（パルス信号）によって搬送波信号をＡＳＫ変調す
る従来のＡＳＫ変調器としては、図２及び図３に示すも
のがある。

【０００４】図２に示すものは、ユニポーラＦＥＴ（電
界効果トランジスタ）を用いたリニアなＡＳＫ変調器で
ある。なお、図２では、ユニポーラＦＥＴのドレイン電
流を電圧変換する負荷抵抗等は省略している。

【０００５】図２において、変調信号発生源１からの送
信データである変調信号はローパスフィルタ（ＬＰＦ）
２に入力され、ローパスフィルタ２によってそのエッジ
成分が滑らかにされ、さらに、負電源４によって負バイ
アスをかけられて、ソース側が正電源７に接続されてい
るユニポーラＦＥＴ５のゲートに入力される。また、局
部発振器３からの搬送波信号もユニポーラＦＥＴ５のゲ
ートに入力される。このような２種類の信号の重畳信号
を、ユニポーラＦＥＴ５によって整流増幅させることに
より、ユニポーラＦＥＴ５のソース側には、ＡＳＫ変調
波信号が得られ、出力端子６から出力される。

【０００６】一方、図３に示すものは、バイポーラトラ
ンジスタを用いたＡＳＫ変調器である。なお、図３で
は、バイポーラトランジスタのコレクタ電流を電圧変換
する負荷抵抗等は省略している。また、図３において、
図２との同一、対応部分には同一符号を付して示してい
る。

【０００７】図３において、変調信号発生源１からの送
信データである変調信号はローパスフィルタ（ＬＰＦ）
２に入力され、ローパスフィルタ２によってそのエッジ
成分が滑らかにされて、コレクタ側が正電源７に接続さ
れているバイポーラトランジスタ８のベースに入力され
る。また、局部発振器３からの搬送波信号もバイポーラ
トランジスタ８のベースに入力される。このような２種
類の信号の重畳信号を、バイポーラトランジスタ８によ
って整流させることにより、そのコレクタ側にはＡＳＫ
変調波信号が得られ、出力端子６から出力される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た２種類の従来のＡＳＫ変調器は共に、課題を有するも
のであった。

【０００９】図２に示したユニポーラＦＥＴ５を用いた
ものは、入出力の線形性は良好である反面、正電源７に
加えて、負電源４を使用する必要があるため、負電源４
を実現するための回路構成が複雑になると共に、ＡＳＫ
変調器全体がコスト高になるという課題があった。

【００１０】この点からは、図３に示すバイポーラトラ
ンジスタ８を用いたものが好ましい。しかしながら、図
３に示すバイポーラトランジスタ８を用いたものも、以
下に詳述する課題を有する。

【００１１】このＡＳＫ変調器では、送信すべきデータ
が論理“Ｌ”の期間での電波停止を確実にするため、バ
イポーラトランジスタのベース−エミッタ間電圧が小さ
い範囲で動作させている（Ｂ級又はＣ級動作させてい
る）。周知のように、また、図４に示すように、バイポ
ーラトランジスタ８のベース−エミッタ間電圧（ＶBE）
対コレクタ電流（ＩC）特性は、ベース−エミッタ間電
圧の小さい範囲では非線形である。そのため、図５
（Ａ）に示す変調信号を低域濾波した図５（Ｂ）に示す
信号がバイポーラトランジスタ８のベースに入力されて
も、バイポーラトランジスタ８からのＡＳＫ変調波信号
は、図５（Ｃ）に示すようなものとなり、リニア特性が
悪化している。なお、図５（Ｃ）では、図５（Ｂ）に示
す信号とのリニア特性が悪化していることがわかりやす
くなるように示したものであり、本来は、バイポーラト
ランジスタ８が反転増幅処理しているので、図５（Ｃ）
に示すものより包絡線でみて位相が１８０°異なってい
るものである。

【００１２】以上のようにＡＳＫ変調波信号のリニア特
性が悪化していると、他の無線通信に与える影響度を測
るパラメータである隣接チャネル漏洩電力や占有帯域幅
の特性が劣化するという課題が生じる。

【００１３】そのため、電源構成を含め構成が簡単なし
かもリニア特性が良好なＡＳＫ変調器が求められてい
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明は、変調信号と、搬送波信号とをバイポーラ
トランジスタのベースに印加し、このバイポーラトラン
ジスタを整流増幅領域で動作させてＡＳＫ変調信号を得
るＡＳＫ変調器において、変調信号に所定の直流電位の
オフセットを付与して、バイポーラトランジスタのベー
スに印加させる直流オフセット回路を設けたことを特徴
とする。

【００１５】通常、バイポーラトランジスタを整流増幅
領域で動作させるため、変調信号は０Ｖを中心とした信
号であるが、これでは、バイポーラトランジスタの入出
力特性が非リニアの領域で動作させることが多くなる。
そこで、直流オフセット回路を設けて、バイポーラトラ
ンジスタの入出力特性がリニアな領域で動作させるよう
にした。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるＡＳＫ変調器
の一実施形態について図面を参照しながら詳述する。

【００１７】ここで、図１がこの実施形態のＡＳＫ変調
器の構成を示すブロック図であり、上述した図３の同
一、対応部分には同一符号を付して示している。なお、
図１においても、バイポーラトランジスタ８のコレクタ
電流（ＡＳＫ変調信号）を電圧変換する負荷抵抗等の回
路要素は省略している。

【００１８】図１において、この実施形態のＡＳＫ変調
器は、図３に示した構成に、さらに直流オフセット回路
９をローパスフィルタ２の後段に設けたものである。す
なわち、変調信号発生源１、ローパスフィルタ２、局部
発振器３及びバイポーラトランジスタ８に加えて、直流
オフセット回路９を設けたものである。

【００１９】この実施形態においても、変調信号発生源
１は、送信データである変調信号（パルス信号）をロー
パスフィルタ２に与えるものである。ローパスフィルタ
２は、低域制限処理により、変調信号のエッジ成分を滑
らかにして直流オフセット回路９に与えるものである。
局部発振器３は、例えば無線周波数帯（ＲＦ帯）を発生
してバイポーラトランジスタ８のベースに印加するもの
である。バイポーラトランジスタ８は、変調信号成分が
直流オフセット回路９から与えられる点は従来とは異な
るが、ベースに与えられた２種類の信号（重畳信号）
を、Ｂ級又はＣ級動作を通じて整流することによりＡＳ
Ｋ変調信号を出力するものである。

【００２０】新たに設けられた直流オフセット回路９
は、ロウパスフィルタ２からの変調信号に対して、例え
ば、Ｖａ＋Ｖｂの直流オフセットを付与するものであ
る。ここで、電圧Ｖａは、図４に示したように、バイポ
ーラトランジスタ８のベース−エミッタ間電圧（ＶBE）
対コレクタ電流（ＩC）特性において、リニアとみなせ
る領域の下限のベース−エミッタ間電圧である。また、
電圧Ｖｂは、ロウパスフィルタ２からの変調信号のダイ
ナミックレンジの半分の電圧である。

【００２１】以下、図６の各部信号波形図を参照しなが
ら、この実施形態のＡＳＫ変調器の動作を説明する。

【００２２】変調信号発生源１からの送信データである
図６（Ａ）に示す変調信号はローパスフィルタ２に入力
され、ローパスフィルタ２によってそのエッジ成分が滑
らかにされて図６（Ｂ）に示すような信号に変換され
る。ここで、ロウパスフィルタ２から出力された変調信
号は、バイポーラトランジスタ８をＢ級又はＣ級動作さ
せることを考慮し、０Ｖを中心とした±Ｖｂのダイナミ
ックレンジを有するものである。

【００２３】このロウパスフィルタ２からの変調信号
は、直流オフセット回路９によって、直流オフセットＶ
ａ＋Ｖｂが付与されてバイポーラトランジスタ８のベー
スに入力される。なお、図６（Ｃ）は、入力変調信号の
反転動作を伴わない直流オフセット回路９（後述する図
７及び図９参照）からの出力信号を示し、図６（Ｄ）
は、入力変調信号の反転動作を伴なう直流オフセット回
路９（後述する図８参照）からの出力信号を示してい
る。

【００２４】また、局部発振器３からのＲＦ帯の図示し
ない搬送波信号もバイポーラトランジスタ８のベースに
入力される。

【００２５】従って、バイポーラトランジスタ８のベー
スには、このような２種類の信号の重畳信号（変調信号
成分を中心に振動している搬送波信号）が入力されたと
等価になり、この重畳信号をバイポーラトランジスタ８
のＢ級又はＣ級増幅動作によって整流させることによ
り、そのコレクタ側にはＡＳＫ変調波信号が得られ、出
力端子６から出力される。ここで、直流オフセット回路
９を設けたことにより、重畳信号の中心レベルからみれ
ば、バイポーラトランジスタ８をリニア領域でＡＳＫ変
調動作させることが可能となり、図６（Ｅ）に示すよう
なＡＳＫ変調信号が得られる。

【００２６】なお、図６（Ｅ）に示すＡＳＫ変調信号
は、直流オフセット回路９からの変調信号が図６（Ｄ）
に示す場合に対応している。

【００２７】直流オフセット回路９の詳細構成は、所定
の直流オフセットＶａ＋Ｖｂを付与できるものであれ
ば、いかなる構成のものであっても良いが、以下では、
３種類の構成例を説明する。

【００２８】図７は、直流オフセット回路９の第１の構
成例を示す回路図である。図７において、ロウパスフィ
ルタ２からの変調信号からは、直流阻止コンデンサＣ１
によって交流成分だけが取り出され、この交流成分に対
して、正電源７を分圧する２個の抵抗Ｒ１及びＲ２によ
って得られた直流電位Ｖａ＋Ｖｂが重畳され、バイポー
ラトランジスタ８のベースに与えられる。

【００２９】ここで、正電源７の電圧をＶとすれば、抵
抗Ｒ１及びＲ２の値を、以下の（１）式を満たすように
定めれば良い。

【００３０】 Ｖ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＝Ｖａ＋Ｖｂ …（１） 図８は、直流オフセット回路９の第２の構成例を示す回
路図である。図８において、ロウパスフィルタ２からの
変調信号は、入力抵抗Ｒ３を介してオペアンプ１０の反
転入力端子に与えられる。この反転入力端子には帰還抵
抗Ｒ４が接続されている。また、オペアンプ１０の非反
転入力端子には、正電源７を分圧する２個の抵抗Ｒ６及
びＲ５によって得られた直流電位Ｖａ＋Ｖｂが入力され
ている。すなわち、オペアンプ１０では、固定直流電位
Ｖａ＋Ｖｂと、ロウパスフィルタ２からの変調信号の差
電圧が反転増幅され、その増幅後の信号の直流成分はＶ
ａ＋Ｖｂとなっている。

【００３１】ここで、正電源７の電圧をＶとすれば、抵
抗Ｒ６及びＲ５の値を、以下の（２）式を満たすように
定めれば良い。

【００３２】 Ｖ・Ｒ５／（Ｒ６＋Ｒ５）＝Ｖａ＋Ｖｂ …（２） 図９は、直流オフセット回路９の第２の構成例を示す回
路図である。図９において、正電源７及び接地間には、
３個の抵抗Ｒ８〜Ｒ１０、バイポーラトランジスタＴＲ
１のコレクタ、エミッタが直列に接続されている。この
トランジスタＴＲ１のベースにロウパスフィルタ２から
の変調信号が入力されるようになされている。抵抗Ｒ９
及びＲ１０の接続点と、トランジスタＴＲ１のベースと
の間に抵抗Ｒ７が接続されている。また、正電源７及び
接地間には、抵抗Ｒ１１と、バイポーラトランジスタＴ
Ｒ２のコレクタ、エミッタと、バイポーラトランジスタ
ＴＲ３のコレクタ、エミッタと、抵抗Ｒ１２及びコンデ
ンサＣ２でなる並列回路とが直列に接続されている。バ
イポーラトランジスタＴＲ２のベースは、抵抗Ｒ９の高
電位側の端子が接続されており、バイポーラトランジス
タＴＲ３のベースは、抵抗Ｒ９の低電位側の端子が接続
されている。バイポーラトランジスタＴＲ２のエミッタ
と、バイポーラトランジスタＴＲ３のコレクタとの接続
点が、ＡＳＫ変調動作用のバイポーラトランジスタ８の
ベースに接続されている。

【００３３】この直流オフセット回路９は、基本的には
２段の増幅動作をするものである。ここで、バイポーラ
トランジスタＴＲ３を流れる電流のうち、交流成分はコ
ンデンサＣ２を流れ、直流成分ＩTR3は抵抗Ｒ１２を流
れる。

【００３４】従って、抵抗Ｒ７〜Ｒ１２及びコンデンサ
Ｃ２の値を、（３）式を満たすような直流成分ＩTR3が
流れるように選定することにより、バイポーラトランジ
スタ８のベースに与える変調信号に直流オフセットを付
与することができる。なお、（３）式におけるＶBEは、
バイポーラトランジスタＴＲ３のベース−エミッタ間電
圧である。

【００３５】 ＩTR3・Ｒ１２＋ＶBE＝Ｖａ＋Ｖｂ …（３） 上述したいずれかの構成例（又は他の構成）の直流オフ
セット回路９を適用することにより、ロウパスフィルタ
２からの変調信号に、直流電位Ｖａ＋Ｖｂのオフセット
を付与することができる。

【００３６】上記実施形態のＡＳＫ変調器によれば、最
終的なＡＳＫ変調信号を形成する回路素子として、バイ
ポーラトランジスタを使用したので、単一電源（正電
源）で動作させることが可能となる。そのため、構成が
簡単となり、ＡＳＫ変調器を安価に実現できるようにな
る。

【００３７】また、直流オフセットを回路９を適用して
いるため、バイポーラトランジスタの立ち上がり点から
離れた点（Ｖａ）以上で動作させることが可能となり、
バイポーラトランジスタのリニア領域でのＡＳＫ変調が
実現できる。このことにより、ＡＳＫ変調器としてのリ
ニア特性が優れ、隣接チャネル漏洩電力や占有帯域幅の
特性が良好となる。

【００３８】なお、上記実施形態の説明では、３種類の
直流オフセット回路の構成例を示したが、他の構成の直
流オフセット回路を適用しても良いことは勿論である。

【００３９】また、上記実施形態においては、ＡＳＫ変
調に直接関係するバイポーラトランジスタがＮＰＮトラ
ンジスタであるものを示したが、ＰＮＰトランジスタを
適用してＡＳＫ変調器を構成しても良いことは勿論であ
る。

【００４０】さらに、上記実施形態においては、直流オ
フセット回路のオフセット電位がＶａ＋Ｖｂであるもの
を示したが、搬送波信号の振幅等を考慮して、これ以外
のオフセット電位に定めても良い。例えば、搬送波信号
の振幅が小さく非リニアの影響が小さいならばこれより
オフセット電位を小さくしても良く、また、搬送波信号
の振幅が大きく、重畳信号において非リニア領域に属す
る部分が多いならば、さらに大きいオフセット電位を付
与するようにしても良い。

【００４１】さらにまた、本発明のＡＳＫ変調器は、無
線送信装置に適用することを意図してなされたものであ
るが、有線送信装置に搭載しても良いことは勿論であ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明のＡＳＫ変調器に
よれば、変調信号に所定の直流電位のオフセットを付与
して、直接のＡＳＫ変調動作を担うバイポーラトランジ
スタのベースに印加させる直流オフセット回路を設けた
ので、単一電源で動作させることが可能となって、構成
を簡単、安価にし得ると共に、バイポーラトランジスタ
のリニア領域でのＡＳＫ変調を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の構成を示すブロック図である。

【図２】第１の従来構成を示すブロック図である。

【図３】第２の従来構成を示すブロック図である。

【図４】第２の従来構成の課題の説明のための特性図で
ある。

【図５】第２の従来構成の課題の説明のための各部信号
波形図である。

【図６】実施形態の各部信号波形図である。

【図７】実施形態における直流オフセット回路の第１の
構成例を示す回路図である。

【図８】実施形態における直流オフセット回路の第２の
構成例を示す回路図である。

【図９】実施形態における直流オフセット回路の第３の
構成例を示す回路図である。

【符号の説明】

１…変調信号発生源、２…ロウパスフィルタ、３…局部
発振器、８…バイポーラトランジスタ、９…直流オフセ
ット回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変調信号と、搬送波信号とをバイポーラ
   トランジスタのベースに印加し、このバイポーラトラン
   ジスタを整流増幅領域で動作させてＡＳＫ変調信号を得
   るＡＳＫ変調器において、 変調信号に所定の直流電位のオフセットを付与して、バ
   イポーラトランジスタのベースに印加させる直流オフセ
   ット回路を設けたことを特徴とするＡＳＫ変調器。
2. 【請求項２】 上記直流オフセット回路によるオフセッ
   トさせる直流電位が、上記バイポーラトランジスタのベ
   ース−エミッタ間電圧対コレクタ電流特性上でリニアと
   みなせる領域の下限のベース−エミッタ間電圧と、当該
   直流オフセット回路に入力される変調信号のダイナミッ
   クレンジの半分の電圧との和であることを特徴とする請
   求項１に記載のＡＳＫ変調器。
3. 【請求項３】 上記直流オフセット回路の前段回路要素
   が、パルス信号でなる変調信号を低域制限するロウパス
   フィルタであることを特徴とする請求項１又は２に記載
   のＡＳＫ変調器。