JPS58127451A

JPS58127451A - 発振器を周波数変調するための改良デ−タ回路

Info

Publication number: JPS58127451A
Application number: JP57222184A
Authority: JP
Inventors: サムエル・オウガスタス・レスリ−
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1982-12-20
Publication date: 1983-07-29
Also published as: US4411005A

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。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、発振器を周波数変調（あるいは周波数偏移キ
ーイング）するための改良データ回路に関し、特に、発
振器の性能あるいは発振器の直流周波数制御回路に対し
て悪影胃をづこしも与えることなく、発振器を変調する
データを容量結合できる回路に関する。

バイナリ（ｂｉｎａｒｙ）データは、発振器の周波数を
２個の周波数間でシフト（偏移）させることによって、
有線あるいは無線のチャンネルを介しく送信されること
が多い。２個の周波数の一方は、バイナリの１あるいは
マークをあられし、他りはバイナリのＯあるいはスペー
スをあられづことができる。送信器の発振器周波数は、
通常、電圧感応キャパシタダイオード（あるいはバラク
タ）等の電圧感応周波数決定素子に２個の直流電圧のう
ちひとつを印加することによってシフトされる。

第１の電圧は、第１の発振器周波数を与える容量をバラ
クタに生じさせる。第２の電圧は、第２の発振器周波数
を与える容量をバラクタに生じさせる。大抵の発振器に
おいて、バラクタには温度補償直流電圧も印加されて、
成る温度範囲にわたって発振器周波数を比較的安定に保
つ。このような発振器にお−いては、印加されるデータ
の信号電圧にＪ、−）’ｃ　ｉｉ′１流の湿態補償電圧
が乱れたりあるいは変化したりしないように、データを
あられず電圧をバラクタに容量結合しなければならない
。しかし、この容量は問題を呈する。もし容量が大き１
ぎると、比較的大きな時定数のために周波数遷移が同等
の定常値あるいは大きさに到達するのに必ｆ！Ｌな時間
が増加づる。この遅れは割当てられた周波数チャンネル
の外で信号の伝送を生じさせることがある。さらに、印
加されるデータのない時の搬送波周波数は、データをあ
られしている周波数遷移間の中間にある中心周波数に戻
されることが望ましくあるいは必要である。結合用キャ
ンバシタの時定数がこの周波数の戻りに遅れを生じさせ
る。もし、容量が小さすぎると、比較的小さな時定数の
ために微分効果を生じ、発振器の周波数遷移がきれいに
、かつ鮮明に行なわれるのを妨げる。

種々の回路および最適な時定数が試みられているが現在
のところ望ましい満足な結果は得られていないようぐあ
る。

筒中に述べれば、本発明は、発振器の周波数決定素子に
容量結合されるデータのための改良回路を提供する。任
意の電圧レベルのデータがスイッチに供給され、このス
イッチが閉じられた時にデータを増幅器に接続する。こ
のスイッチはデータが存在しない時は通常開放していて
、データの各遷移に対応して予定の時間閉じられる。ス
イッチが開いていてデータが存在しない場合、増幅器は
印加データ信号のピーク・ピーク間の振れのはず半分で
ある中間直流出力電圧をつくる。増幅器の出力はかなり
大きな時定数でキャパシタによってバラクタに結合され
る。スイッチが閉じられでいてデータが存在づる場合、
増幅器の出力は中間直流電圧の上下に等しく変化する。

この変化は大きなキャパシタによってバラクタに効果的
に結合されるので、発振器の周波数変調が良好に得られ
、かつ、中心周波数からの発振器周波数偏移はは望等し
い。

本発明の要旨は特許請求の範囲に具体的に、明確に記載
されている。本発明の構成と動作、ならびに利点は添付
の図面を参照づる以下の説明からよりよく理解′Ｃさよ
う。

第１図を参照りるに、本発明の対象とする発振器１４が
ブ１］ツタで示されている。この発振器１４は、その選
択および用途に従って、異なった種／ＺのＭ路構成をと
ることができる。典型的には、このような発振器は周波
数決定クリスタル１３と、心髄ならば、入力端子１１に
接続された電圧可変キャパシタダイオード（あるいはバ
ラクタ）１２とを備えている。バラクタ１２とクリスタ
ル１３とは周波数を決定する適切な関係をもって入力端
子１１に接続されでいる。温度とともに変化する質流補
償電圧はバラクタ１２に接続されＣいる。

この補償電圧は温度とともにバラクタ１２の容量を変化
さしＬ所定の温度範囲にわたって発振器１４の周波数を
比較的安定に保つ。データ信号は、Ｒ＆器１４をデータ
をあられす周波数間でシフトさせる目的のため入力端子
１０に印加される。通常このデータ信号は、直流電圧の
２個のレベルであられされるバイナリ形式である。バイ
ナリ論理１のデータ信号が存在する時、発振器周波数は
周波数Ｆ１にシフトされる。バイノリ論理Ｏのデータが
存在する時、発振器周波数は周波数１１２にシフトされ
る。データ信号が直流電圧（たとえば論理Ｏで０ボルト
、論理１でプラス１０ボルト）′Ｃ゛あられされる場合
にこれらの電圧が温度補償電几と干渉したりこれを変更
することがあってはならない。これを防ぐために、入力
端子１０のデータ信号は発振器の入力端子１１にキャパ
シタＣ１によって容量結合され−でいる。このキャパシ
タＣ１は従来技術の回路において問題をテしていた。キ
ャパシタＣ１が比較的小さいと、データ信号を微分し、
そして歪みを生じさせ、すなわち良好な周波数信号が送
信されるのを妨げる。もしキャパシタＣ１が大きすぎる
と、比較的長い充電時間のため、発振器１４の周波数遷
移が等しい値あるいは大きさに到達するのにそれ相応の
長い時間を要してしまう。このことは、発振器１４が所
望のあるいは割当てられた周波数バンド以外の周波数を
つくることとなる。

第２図は、直流阻止キャパシタを介して発振器に印加し
なければならないデータ信号用の本発明の好ましい回粋
の回路図を示す。バイナリデータ信号は任意の望ましい
あるいは妥゛当な直流電圧間を変化する。これら信号は
入力端子Ａに印加される。入力端子Ａは、通常開いてい
るが、制御端子りの適当な論理１のバイナリ信号に応じ
て閉じるスイッチ２０に接続されＣいる。スイッチ２０
の出力は演算増幅器２１の負（−）入力端子に抵抗１＜
１を介しで印加される。増幅器２１は図示するように適
当な直流供給電圧が供給される。増幅器２１の出力Ｅは
、通常の方法Ｃ抵抗Ｒ２を介してロ入力端子に帰還され
、抵抗Ｒ１およびＲ２の比がこの回路の利得を決めてい
る。入力端子Ａでの入力電圧の振れの半分に等しい基準
電圧が、適当な自流電圧源Ｂ＋と抵抗Ｒ３，Ｒ４より成
る分圧器とによって増幅器２１の正（＋〉人）ｊ端子に
印加され（いる。増幅器２１の出力Ｅは低域フィルタ２
２に印加してもよい。フィルタ２２の出力は第１図の入
力端子１０に印加される。

制御入力端子Ｉ〕に印加される制御信号は、２個の再ト
リガ可能な単安定（あるいはワンシヨット）マルチバイ
ブレータＭＭＶ−１，ＭＭ−２によって与えられる。マ
ルチバイブレータＭＭｖ　１のトリガ人力は、直接、入
力端子へに結合己れ、マルチバイル−タＭＭＶ−２のト
リガ入力は、論理インバータ２６を介して入力端子へに
結合されている。通常あるいは静状態においては、マル
チバイブレータＭＭＶ−１，ＭＭＶ−２は各々の出力端
子Ｂ、Ｃに論理０をつくる。マルチバイル−タＭＭＶ−
１は、入力端子Ａでの各正方向遷移に応じてその出力端
子Ｂに所定の時間の論理１をつくり、そして、マルチバ
イブレータＭＭＶ−２は、入ツノ端子Ａでの各負方向遷
移に応じてその出力端子Ｃに所定の時間の論理１をつく
る。各マルチバイブレータＭＭＶ−１、ＭＭＶ−２によ
ってつくられた論理１は等しい持続時間あるいはトリガ
時間ＴＴを有する。マルチバイブレータＭＭＶ−１，Ｍ
ＭＶ−２は再トリガ可能であるのぐ、各データ遷移毎に
それぞれのトリガ時間Ｔ１がくり返し開始される。出力
Ｂ、Ｃはオアゲート２４の２個の入り端イに印加される
。ゲート２４の出力はスイッチ２０の制御入力端子りに
結合されている。

第２図に示す回路の動作を共通の時間軸に沿ってｆ　Ｉ
Ｆラットれた第３図の波形とともに説明する。

波形の左の表示ＡからＥは、第２図において対応する記
号Ｃ表示された場所に存在する信号あるいは電圧をあら
れす。第３図の波形Ａは入力データ信号を示し、この信
号は説明の都合上時間に対して０と＋１０ボルト間を変
化すると仮定した。他の電圧も可能である。時刻Ｔ１に
おいて、データ信号の立上りすなわち正の遷移によって
、マルチバイブレータＭＭＶ−１はその出り端子Ｂに論
理１をつくる。同様に、時刻Ｔ２において、データ信号
の立下りすなわち負の遷移によって、マルチバイブレー
タＭＭＶ−２はその出力端子Ｃに論理１をつくる。各々
の遷移はマルチバイブレータＭＭＶ−１，ＭＭＶ−：ｌ
−トＩＪ７ｊ時間ＴＴ（７）間再トリガする。スイッチ
２０は、第３Ｄ図に示されるように、時刻Ｔ１において
閉じられる。

データの電圧がＯおよび＋ボルトの場合、増幅器２１は
、その利得を０．５と仮定すると、スイッチ２０が開い
ているとき、第３Ｅ図に示す時刻Ｔ１の前におけるよう
に、＋５ボルトの出力をつくるように構成されている。

スイッチ２０が閉じ、＋１０ボルトのデータ信号が印加
されると、演欝増幅器２１が５ボルトの基準レベルに対
する１０ボルトの入力レベルの半分の反転したものであ
る出力をつくるので、増幅器出力Ｅは＋２．５ボルトに
切替る。時刻１−２においてデータ信号がＯボルトに戻
ると出力Ｅは＋７．５ボルトに切替る。

この電圧は、同様に５ボルトの基準レベルに対づるＯレ
ベルの半分の反転したものである。このように、出力Ｅ
の変化は、入力データ信号Ａが＋１０ボルトとＯボルト
の間を変化するのに対して、＋２．５ボルトと＋７．５
ボルトの間を変化づ“る。

時刻Ｔ３においＣ、データ信号の最後の正方向遷移が起
こると仮定する。これはマルチバイブレータＭＭＶ−１
の＃ｌ後のトリガ時間−１’Ｉを開始させ、時刻Ｔ５で
終る。同様に、時刻Ｔ４において、ｆ−夕信号の最後の
負方向遷移が起こると仮定すると、ンルチバイブレータ
ＭＭＶ−２の最後のトリガ時間Ｔ　Ｔ　４！：開始させ
、時刻丁６で終る。最後のンルチバイル−タ（この場合
マルチバイブレータＭＭＶ−２）が時刻Ｔ６で終了する
と、スイッチ２０は再び開く。そして増幅器２１は、＋
２゜５と＋７．５ボルトの変化の中間である＋５ボルト
の出力Ｅをつくる。入力端子１１での公称あるいは中間
温度補償電圧は任意の電圧（たとえば、６．７５ボルト
）にすることができる。キヤ！＜シタＣ１はその入力と
出力の値の間の平均定常充電状態（この場合、１．７５
ボルト）にあるので、キセパシタＣ１はデータが開始あ
るいは停止する時に充電あるいは放電する必要がない。

従って、発振器１４は、はとんど瞬時にその中心周波数
をつくる。さらに、注意したいことは、発振器の中心％
１ｌｔ（たとえば６．７５ボルト）からの変化が等しい
ことである。づなわち、＋６．７５ボルトから＋４．２
５ボルトへ変化し、また＋６．７５ボルトから−）９．
２５ボルトへ変化づる。しだがっ−Ｃ、データ信号の比
較的大きなあるいはｎｌ　９の振れ、および／または、
周波数補償電圧の変化にもかかわらず、発振器１４はそ
の中心周波数に処１して等しい周波数の振れを与える。

このことは、大幅に改良された周波数゛伝送、すなわち
、無線スペクトルに非常に望ましい結果を生じる。

当業者にとって第２図の回路に変更を加えうることが理
解できよう。低域フィルタ２２は省いでもよいが、割当
てた周波数チャンネル外の望ましくないスペクトル成分
を効果的に減らす手段を与えるので低域フィルタを使用
（るのが好ましい。

又、増幅器２１に与える電圧ならびに利得は、当然のこ
とながら特定の要件を満たずために種々選択することが
できる。同様に、マルチバイブレータＭＭＶ−１，ＭＭ
Ｖ−２のタイミング期間１−１を変えることができる。

しかし、このタイミング期間ＴＴは、所与の伝送におい
て予期される最長の定常論理レベルの良さに少なくとも
等しいことが好ましい。キャパシタＣ１の時定数は、第
１図の回路でいかようの抵抗といっしょに動作しでも、
トリガ時間Ｔ　Ｉ’よりもかなり長く、好ましくはその
１０イ８の長さである。このような長い時間は、回路人
力に現われる長い一連の論理１あるいはＯの場合に生ず
るデータ波形の歪みを防ぐのにとって望ましい。スイッ
チ２０および増幅器２１の回路２１の不完全を名朧して
第２図に示すように抵抗Ｒ５を備えることかぐきる。も
し、スイッチ２０が、開いた時に無限大インピーダンス
を有し、増幅器２１のオフセット電流がゼロであるなら
、抵抗［く５は必要でない。抵抗Ｒ５は、増幅器２１の
マイナス入力端子に対して比較的低いインピーダンス源
として１５ボルト基準信号を与えて、スイッチ２０が開
いている時に増幅器の出力を＋５ボルトに維持するよう
に保証するために設けられる。

以１説明したように、送信器、特に無線信号用送信器を
周波数変調するために印加されるデータ用の新規な改良
回路を提供した。本発明を特定の実施例について説明し
たが、本発明の精神あるい（よ特許請求の範囲から逸脱
することなく種々の変形をつくることが可能であること
を理解されＩこい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象とする発振器回路を小す概略図、
第２図は本発明の好ましい回路の回路図、そして第３図
は第２図の回路の動作を説明するための波形図である。１０．１１・・・・・・入力端子、１２・・・・・・・・・バラクタ、１３・・・・・・・・・クリスタル、１４・・・・・・・・・発振器、２０・・・・・・・・・スイッチ、２１・・・・・・・・・演算増幅器、２２・・・・・・・・・低域フィルタ、２４・・・・・
・・・・オアゲート、２６・・・・・・・・・インバータ。特許出願人

Claims

【特許請求の範囲】

（１）発振器の変調回路に印加するために、２値電圧レ
ベル間を変化するデータ信号を変更する改良回路であっ
て、ａ）データ信号用のデータ入力端子と、ｂ）該−データ
入力端子に結合され、データ信号が第１の方向に遷移す
るのに応じて第１の時間信号をつくる第１手段と、Ｃ）
前記データ入力端子に結合され、データ信号が前記第１
の方向と反対の第２の方向に遷移するのに応じて第２の
時間信号をつくる第２手段と、ｄ）前記データ入力端子
に結合された入力端子を有し、出力端子を有し、そして
制御入力端子を有づるスイッチング手段であって、該制
御入力端子に印加される信号に応じて、前記データ入力
端子に存在するデータ信号を前記出力端子に選択的に供
給するスイッチング手段と、ｅ）前記第１手段と第２手
段に前記制御入力端子を結合し、前記第１の時間信号と
第２の時間信号の両者が存在しないのに応じて前記デー
タ信号が前記出力端子に通過するのを阻止し、かつ、前
記第１の時間信号と第２の時間信号のいずれかが存在す
るのに応じて前記データ信号を前記出力端子に通過させ
る第３手段と、そして、ｆ）前記スイッチング手段の出
力端子に結合され、データ信号が存在しない場合所定の
基準電圧をつくり、かつ、前記２値電圧レベルの各々に
応じて、互いにはず等しくかつ反対の、前記基準電圧か
らの変位をつくる第４手段とより成る改良回路。
（２）前記第１の時間信号と第２の時間信号は、各々、
データ信号の各遷移に応じてつくられる特許請求の範囲
第（１〉項記載の改良回路。
（３）前記第１の時間信号と第２の時間信号ははず等し
く、かつ、連続した単一の電圧レベルにある１個のデー
タ信号の時間と少（とも同じ時間を有している特許請求
の範囲第（１）項あるいは第（２）項記載の改良回路。
（４）前記第４手段が演算増幅器より成る特訂請求の範
囲第（１）項あるいは第（２）項記載の改良回路。
（５）前記第４手段が演算増幅器より成る特許請求の範
囲第（３）項記載の改良回路。
（６）公称直流制御電圧を必要とする発振器の周波数を
変調するデータ入力回路であって、ａ）データ用の入力
端子と、ｂ）前記入力端子に結合され、タイミング信号
に応じて前記データを通過させるスイッチング手段と、
Ｃ）前記入力端子と前記スイッチング手段とに結合され
、前記データの各遷移に応じて所定の時間を有したタイ
ミング信号を発生させるタイミング手段と、ｄ）基準入
力端子とデータ入力端子とを有し、データ入力端子にデ
ータが存在しないのに応じて所定公称出力電圧をつくり
、第１の大きざのデータに応じて第１の所定出力電圧を
つくり、そして、第２の人きさのデータに応じて第２の
所定出力電圧をつくる演算増幅器回路と、ｅ）前記基準
入力端子に基準電圧を印加する手段と、そして、ｆ）前
記スイッチング手段を前記演韓増幅器回路のデータ入力
端子に結合し、前記データを通過させる前記スイッチン
グ手段に応じ−Ｃデータを前記データ入力端子に供給す
る手段とより成るデータ入力回路。
（７）前記第１の所定出力電圧は前記所定公称出力電圧
よりも第１の大きさだけ高く、前記第２の所定出力電圧
は前記所定公称出力電圧よりも第１の大きさとはず同じ
である第２の大きさだけ低い特許請求の範囲第（６）項
記載のデータ人り回路。
（８）前記タイミング信号は、少くとも連続した単一レ
ベルのデータの時間に等しい時間をｈする特許請求の範
囲第（６）項あるいは第（７）項記載のデータ入力回路
。
（９）前記公称出力電圧は前記発振器の公称直流制御電
圧にはず等しい特許請求の範囲第（６）項あるいは第（
７）項記載のデータ入力回路。
（１０）前記公称出力電圧は前記発振器の公称直流制御
電圧にはず等しい特許請求の範囲第（８〉項記載、のデ
ータ入力回路。
（１１）バイナリ入力データを電圧制御発振器の直流入
力端子に印加するためにバイノリ人力データを変更づる
ｈ法であって、ａ）前記バイナリ人力データの立上りおよび立下りの遷
移を検知し、検知した各遷移に応じて所定のタイミング
信号をつくり、ｂ）前記バイナリ入力データを演算増幅
器のひとつの入力端子に通過さｕｌこの演算増幅器は通
過されたバイナリ入力データが存在しない場合には所定
の直流電圧をつくるようにされ、゛そしてＣ）第１の大
きさのバイＪ−り人力データに応じて、前記所定直流電
圧よりも第１の瓶定大きさだけ高い第１の直流電圧を前
記演算増幅器によってつくり、かつ、第２の大きさのバ
イナリ人力データに応じ“Ｃ１前記所定直流電圧よりも
前記第１の所定大きさだけ低い第２の直流型ｌモを前記
演算増幅器によってつくる各ステップより成るバイナリ
入力データ変更り法。