JPS59104803A

JPS59104803A - 搬送波ｐｄｍ形振幅変調装置

Info

Publication number: JPS59104803A
Application number: JP21333582A
Authority: JP
Inventors: Yukio Tatsumi; 行雄巽; Hiroaki Ikeda; 池田　弘明; Katsuhiko Inoue; 勝彦井上; Yoshihiko Nasu; 那須　嘉彦
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1982-12-07
Filing date: 1982-12-07
Publication date: 1984-06-16
Also published as: JPH0320922B2

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、所定搬送周波数のパルスを変調信号によりパ
ルス幅変調（ＰＤＭ）　Ｌ、その基本波成分（搬送波お
よびその側帯波、）を取り出して振幅変調波を得る搬送
波ＰＤＭ形振幅変調装置に関し、特にＡ／Ｄコンバータ
、デジタルメモリ、デジタルカウンタを用いて構成する
搬送波ＰＤＭ形振幅変調装置に関するものである。

振幅変調を行う従来の方法には、プレート変調方式など
種々の方法があるが、その主なものについてその問題点
を以下に説明する。

プレート変調方式は、被変調管のプレート電源電圧に変
調信号に応じた変調電圧を重畳して、振幅変調波を得る
ものである。第１図は代表的なブレート変調回路の原理
的構成図である。プレート変調回路の増幅素子としては
、図示した真空管の他、バイポーラトランジスタ、電界
効果トランジスタなどの半導体素子も使用される。

プレート変調方式は、変調特性を劣化させやすい変調チ
ョークや変調変成器などの大型部品を必要とするので、
小型軽量化が難しく、良好な変調特性を得ることが容易
でない。従って、一般にプレート変調方式の放送機では
、前段変調、整流負帰還、変調部のプッシュプル化など
複雑かつ大掛りな対策がなされている。さらに、被変調
部にはＤ級、変調部には０級またはＤ級など高能率増幅
回路を採用することができないので、装置自体が大型化
し、総合効率が低下するという欠点がある。

また、プレート変調方式の変調部を改善した副搬送波Ｐ
ＤＭ方式が知られている。第２図は副搬送波ＰＤＭ回路
の原理的構成図である。この方式では、まずデジタルパ
ルス化した副搬送波を変調信号に応じてパルス幅変調（
ＰＤＭ）　Ｌ、次にフィルタを通して変調に必要な重畳
電圧を得るものであり、被変調部はプレート変調方式と
本質的に同じである。従って、被変調部はプレート変調
方式と同様の問題点を有している。

第３図は、マルチ電源切替式振幅変調器の原理的構成図
である。このマルチ電源切替方式は、Ａ／Ｄコン／ヘー
タから送出されるデジタル化変調信号によりマルチ電源
電圧を加算して変調に必要な重畳電圧を得る方式である
。被変調部はプレーＩ・変調方式と木質的に同じである
。従って、プレート変調方式の被変調部と同様の問題点
がみられる。なお、変調特性を良好にするためにＡ／Ｄ
コンバータのデジタルビット数を多くすると、マルチ電
源部か複雑となるうえ、電圧の加算が困難となる。

第４図は、デジタル合成式変調回路の原理的構成図であ
る。このデジタル合成方式は、Ａ／Ｄコンバータによっ
てデジタル化された変調信号を用いて、各ビットの重み
に応じた電力増幅部の出力を合成し、もって振幅変調波
を得るものである。デジタル合成方式では、デジタル信
号のビットａと同数の、しかも、出力の異なる電力増幅
器を必要とするので、増幅器に冗長度をとることが困難
である。また、本方式では大出力増幅器と小出力増幅器
とが混在するので、前者から後者への干渉に起因して、
出力を正しい割合で合成することが技術的に困難である
。さらに、電力増幅器ごとに変成器を必要とするので、
変調特性が劣化しやすいという欠点がある。これらの理
由により、デジタル合成方式は良好な特性が得難く、ま
た小型軽量化および量産化に適さないものである。

本発明に係る搬送波ＰＤＭ形振幅変調を行う方法として
、例えば余波整流した搬送波電圧と変調信号電圧とを比
較し、もって幅変調されたパルスを得る方法が知られて
いる。その−例として、公開特許公報昭５２−９１３４
５号記載の原理的構成図を第５図に示す。この方法によ
る搬送波Ｐ［１Ｍ方式は、後に説明する搬送波ＰＤＭ方
式の木質的利点を備えているが、次の様な問題点がある
。すなわち、この方法による搬送波ＰＤＭ方式では、歪
のない２相の正弦波状搬送波が必要であり、また比較回
路の精度が非常にきびしく要求されるので変調特性を良
好に保つことが著しく困難である。特ｈ＝、変調の谷の
部分でひずみが大きくなり、何らかのひずみ補正回路が
必要となる。また、比較回路には木質的なヒステリシス
特性が存在するので、パルス幅変調に伴って若干の位相
変調（ＰＭ）成分が生じる。この様に、２相の正弦波状
搬送波と変調信号とのレベルを電圧比較回路によって比
較し、電圧一時間の変換を行ってＰＤＭ信号とする従来
の方法は、木質的に以上述べた欠点を有している。

振幅変調を行うための従来方式には、以上述べた欠点の
他、変調のひずみ特性を改善するために何らかの付加回
路を必要とするので複雑な構成となり、また長期にわた
る安定性も得難いという欠点がある。

本発明の目的は、上述の点に鑑みて、装置の小型軽量化
、高能率化、装置構成の簡略化、調整の簡易化、長期に
わたる安定化を図った搬送波ＰＤＭ形振幅変調装置を提
供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明では、変調信号に
より所定周波数のパルス幅変調信号を形成し、その変調
による側帯波を含む基本波成分を抽出して振幅変調信号
とする振幅変調装置において、変調信号をデジタル化し
て、少なくともアークサイン形の非線形補償特性を記憶
させたデジタルメモリのアドレス信号として加え、デジ
タルメモリから非線形補償特性を有するデジタル信号を
読み出し、デジタルメモリからの読み出し信号に応じて
プログラマブルなアップおよび夕゛ウンカウンタをプリ
セットすると共に、所定周波数および所定周波数の整数
倍の周波数を有するリセット信号およびクロック信号を
印加し、これら両カウンタの出力を合成してパルス幅変
調信号を形成する。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

まず、搬送波ＰＤＭ形幅変調装置の動作原理を説明する
。幅変調されたデジタルパルス搬送波として、いまパル
スの周期を２π、パルスの高さをπ、パルス幅を２αと
仮定し、第６図に示すようなパルスを考える。このパル
スは、位相角θを変数とする周期関数であるから、Ｆｏ
ｕｒｉｅｒ級数展開によって、子　　　（θ　）　　　＝　　ｌ）　　０　　＋！　　
ｂ　ｎ　　ｃｏｓ　　　ｎ　　θ　　　　　　　　　　
・　　（１）ｎ　＝　１．２，３，４．・・・　　　　
　（自然数）により表わすことができる。ここで＝　α　　　　　　　　　　　　　・・・（３）また、 Ω。

＝　　−Ｓｉｎ　　　ｎ　　α　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　φ・自　（５）である。

したがって、第６図に示すパルスは、第（１）式、第（
３）式、第（５）式よりにより表わすこともできる。このパルスに含まれる基本
波成分（すなわち、ｎ＝１の場合のＣＯ８θに関する項
）のみを抽出すると２Ｓｉｎ　ａ　ａ　ｃｏｓθ　　　　　　　　・（？）
となり、その振幅はパルス幅αの関数となっている。し
たがって、変調信号に応じてパルス幅を変化させること
により、搬送波の振幅が変化し、もって振幅変調を行い
得ることになる。すなわち、この原理に基づき、変調信
号に応じてデジタルパルス搬送波を幅変調し、その基本
波成分のみ一一一一を取り出すことにより、振幅変調波が得られることが理
解される。

ここで、変調信号をｖ　ｃｏｓ　ｐｔ、変調度をｍとす
ると、変調されるべきパルス幅２αはとなる。ここで、無変調時（ｍ＝ｏ）における振幅を１
／２と仮定した。この方法を用いて振幅変調を行うため
には、第（８）式から明らかなように、変調信号の電圧
と被変調パルス幅との間に、５ｉｎ−１形の電圧一時間
の信号変換を行う必要がある。この変換特性を第７図に
示す。参考として、１００％変調、８５％変調時におけ
る変調の山と谷とに対応する変調されるべきパルス幅２
αの値を次に示す。

パルス幅２αの植木発明は、このような特性をもった電圧一時間変換を、
デジタルメモリとプログラマブル・カウンタとを組み合
わせたデジタル手法により実現し、従来の２相正弦波状
搬送波と変調信号とを電圧比較して電圧一時間変換を行
う場合のような欠点を解決するものである。

第８図は、木発明を適用した搬送波ＰＤＭ形変調装置の
一実施例を示す。本図において、変調波入力線１０２に
加えられたアナログ変調信号は、Ａ／Ｄコンバータｌに
よってデジタル信号に変換されてＡ／Ｄコンバータｌの
出力線６ｏ１に出力され、デジタルメモリ（ＲＯＭ　）
　２のアドレス入力となる。このデジタルメモリには予
め１例えばｓｉｎ’のデータをメモリしてあり、入力信
号によってＲＯＭ　２のアドレスを指定することにより
、　ｓｉｎ’形に変換された幅情報αを持つデジタル信
号がＲＯＭ　２の出力線８０２に出力される。ＲＯＭ　
２の出力線６０２に出力された幅情報αをもつ信号によ
って、プログラマブルに構成されたアップカウンタ３お
よびダウンカウンタ４の置数がｎ（α）になるようセッ
トされる。このアップカウンタ３およびダウンカウンタ
４は、後述する搬送周波数のパルスでリセットされ、搬
送周波数の整数（Ｎ）倍の周波数を有するクロックパル
スをカウントする。そして、アップカウンタ３は、Ｏか
らｎ（α）までカウントして幅αを有する第１のパルス
を信号線ｆｉ０３へ出力する。一方、ダウンカウンタ４
は、ＮからＮ−ｎ（α）までカウントして幅αを有する
第２のパルスを信号線８０４へ出力し、以後リセットパ
ルスが加わるまで両方ウンタはカウント動作を休止する
。アップカウンタ３およびダウンカウンタ４の出力信号
は、ＯＲゲート７に導入され、その合成信号が出力線８
０７上に現われる。一方、搬送周波数のＮ倍の発信周波
数を有するクロックパルス発振器５により出力線６０５
に出力されたクロックパルスは、１／Ｎ分周器６の入力
に加えられ、周波数が１／Ｎに分周された搬送周波数と
なってｌ／Ｎ分周器６の出力線８０Ｂに出力される。

アップカウンタ３およびダウンカウンタ４のリセット入
力端子Ｒ３に信号線６０６の信号が加えられ、クロック
パルスの数がＮ個人るごとに、両カウンタ３および４は
同時にリセットされる。アップカウンタ３および夕゛ウ
ンカウンタ４は、リセットの後、再びカウント動作を開
始し、指定された置数に応じたカウントを行って出力を
出す。その結果、信号線６０３および信号線６０４にお
ける信号の論理和は、アップカウンタ３およびダウンカ
ウンタ４における両者のリセットタイミングを中心にし
て、位相変調成分を持たない幅２αのパルスとなり、Ｏ
Ｒゲート７の出力線８０７に現れる。かくして、出力線
８０７に現れた搬送波ＰＤＭ信号は、パルス電力増幅器
８によって必要な電力まで増幅された後、基本波および
その側帯波に対応するバンドパスフィルタ９を介して振
幅変調波とされ、出力端子１０３から送出される。

変調波入力線１０２に供給されたアナログ変調信号ｖ　
ｃｏｓ　ｐｔの波形を第９図に示す。第９図に示すＡ点
およびＢ点における各信号線の信号波形を第１０図およ
び第１１図を用いて詳細に説明する。第１０図に示す通
り、変調信号の瞬時値が第８図のＡ点であるような場合
において、（１）は１／Ｎ分周器６の出力線６０６にお
ける信号を示す。また、同図（２）は、アップカウンタ
３の出力線ｆ１０３における信号であり、アップカウン
タ３がリセットされる点を矢印ｌで示す。同図（３）は
、ダウンカウンタ４の出力１ｉｅ０４における信号であ
り、ダウンカウンタ４がリセットされる点を矢印２で示
す。同図（４）は、ＯＲゲート７の出力線６０７におけ
る信号を示す。第１１図に示すとおり、変調信号の瞬時
値が第９図のＢ点であるような場合において、（１）は
アップカウンタ３の出力線６０３における信号であり、
アップカウンタ３がリセットされる点を矢印３で示す。

同図（２）は、ダウンカウンタ４の出力線８０４におけ
る信号であり、ダウンカウンタ４がリセットされる点を
矢印４で示す。同図（３）は、ＯＲゲート７の出力線８
０７における信号を示す。

また、幅変調されたパルスとして、これまでは第６図に
示すような信号についてその構成ないし作用を述べてき
たが、第１２図に示すような３値パルスも有用である。

この場合の変調されるべきパルス幅αはで与えられ、第８図に示すノ、（木構成を周知の方法で
変更することにより実現することができる。

」−述のように、本実施例ではデジタルメモリ（ＲＯＭ
）　２と、アップカウンタ３およびダウンカウンタ４と
を組み合わせた構成により、搬送波ＰＤＭ方式に必要な
ｓｉｎ’形の変換特性を得ると共に、位相変調成分を伴
うことなく電圧一時間の変換を行うことができる。この
構成では、従来のような２相正弦波状搬送波と変調信号
とのレベル比較を行うアナログ処理ではなく、全てデジ
タル素子によるデジタル信号処理形態であるので、回路
設計が容易で且つ所定の特性を得るのに必要な調整はほ
とんど不要であり、また長期にわたって安定な動作が可
能である。

第１３図は、本発明を適用した第２の実施例を示す。す
なわち、本図は入力信号をＡ／Ｄ変換した後、　ｓｉｎ
’形などの非線形補償を行い、位相変化を伴うことなく
　ＰＤＭ信号を形成する回路を示す。

本実施例の主要部はＲＯＭ　　（またはＦＲＯＭ）　８
１１であり、このＲＯＭ　　８１１はｍ行ｎ列からなる
ｍＸｎビットのデジタルメモリである。そして、図の斜
線領域には“°ｌ′′のデータをメモリしてあり、その
行方向に対するの列方向のｌ°゛の領域の広がりのエン
ベロープは１例えばｓｉｎカーブに設定しである。

入力信号８０１をＡ／Ｄ変換器８０３によりデジタル信
号化した後、アドレスデコーダ８０７に供給し、ここで
デジタル値から行番号１〜ｍのｌθ進数に相当する信号
に変換してＲＯＭの行番号ｍＬを選択する。一方、選択
されたｍＬ行のメモリ列（ｎビット）では、クロック信
号を受けたシフトレジスタ８０９からの信号に応じて１
例えばｍＬ列の左から順に右方向に向ってデータが出力
回路８１３に読み出され、これが入力信号８０１に応じ
たＰＤＭ信号となる。例えば、メモリの中央付近の行で
は０００・・・００１１１１・１１１０００・０００と
なり、ｎビットにするｌ　ＩＩのビット数をデユーティ
とするＰＤＭ信号になる。したがって、ＲＯＭ８１１に
おける°°ｌ′°の領域を５ｉｎ−１形の補償および他
の増幅系における非線形補償に適合するようにそのエン
ベロープを設定することにより、非線形補償を行うと同
時に、位相変化を伴わないＰ［］Ｍ信号化を簡便に得る
ことができる。なお、第１３図で説明した°°ｌ°′の
データをもつメモリの場合、デユーティは０〜１００％
となるが、実際的に要するＯ〜５０％程度のデユーティ
については、例えばメモリの列数をさらに左右１ｉＬｌ
側にｎ／２　ビットづつ増したｍ　Ｘ　２ｎビツトにす
る方法がある。一方、ビット数を増加しないようにする
方法として、第１３図のメモリ構成において、メモリ内
容を２倍の周波数を有するクロックで読み出すとともに
、読み出したデータの前後に所要数の°０°゛を付加す
るようにしてもよい。

さらに、第８図におけるパルス電力増幅器８など増幅器
における直線性や有限帯域幅特性に起因する波形歪など
によって生ずる等測的な非直線性を予め測定しておいて
、その補償のためのデータをデジタルメモリ（ＲＯＭ）
　２にｓｉｎ’形特性と併せてメモリしておくことによ
り、複雑な比直線性であってもきわめて容易に且つ正確
に補償することが可能である。

なお、本発明に係る他の実施例として、電力増幅部を省
略した変形回路、あるいは、アップカウンタおよび夕゛
ウンカウンタの代りにカウンタを１台として位相変調分
を無視した変形回路、カウンタを１台としてパルスカウ
ントの初めと終りの両方を幅情報によって指定する変形
回路、デジタル信号を処理するためにＡＮＤゲー）　、
　ＮＡＮＤゲートなど他の論理回路で構成した変形回路
、カウンタの代りにシフトレジスタなど他の論理回路で
構成した変形回路、デジタルメモリとしてＲＯＭの代り
にＲＡＭ、ＲＯＭとＲＡＭとの組み合せなどイｍの論理
回路で構成した変形回路、変調ひずみの補償を基本回路
によらず付加回路によって行う変形回路など多くの応用
実施例が可能である。これら回路は、本発明の基本技術
思想にしたがって、周知の回路技術を適用することによ
り種々変更することができる。

以上説明したように、本発明の電圧一時間変換法による
搬送波ＰＤＭ方式は、次の特徴を有する。

（イ）　振幅変調に必要な主要部品をすべて信頼度の極
めて高いデジタル素子で構成することができる。殊に、
大規模集積回路技術を駆使することにより、ｌチップ化
が可能であり、量産にも適している。

（ロ）　変調ひずみを補償するための付加回路を伺ら必
要としない。

（ハ）　所要の電力増幅を行うに際して、Ｄ級増幅など
高能率なパルス増幅が可能である。

したがって、本発明による振幅変調装置はデジタルメモ
リ、プログラマブルカウンタを具備し、位相変調成分を
伴なうことなく搬送周波数のパルスを直接的にパルス幅
変調（ＰＤＭ）することができるので、変調のひずみを
補正するための回路を伺ら必要としないばかりでなく、
全体として装置の小型軽量化、高信頼性、高能率化、装
置構成の簡素化、低価格化、出力の異なる大小振幅変調
装置主要部品の共通統一化を行い得るなどのすぐれた効
果がイ）られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はプレート変調回路の原理的構成図、第２図は副
搬送波ＰＤＭ回路の原理的構成図、第３図はマルチ電源
切替式振幅変調器の原理的構成図、第４図はデジタル合
成式変調回路の原理的構成図、第５図は余波整流搬送波
と変調信号の比較による搬送波Ｐ［１Ｍ形変調器の原理
的構成図、第６図はパルス幅が２αなるパルス幅変調さ
れたパルス波形を示す図、第７図はアークサイン（ｓｉ
ｎ’）形の信号変換特性を示す線図、第８図は本発明の
一実施例を示すブロック図、第９図は変調信号ｖ　ｃｏ
ｓ　ｐｔの波形を示す図、第１θ図（１）　〜（４）お
よび第１１図（１）〜（３）は第８図に示した実施例の
動作を説明するタイミング図、第１２図はパルス幅変調
された３値レベルのパルス波形を示す図、第１３図は本
発明による他の実施例を示すブロック図である。１・・・Ａ／Ｄコンバータ、２・・・ＲＯＭ、３・・・アップカウンタ、４・・・ダウンカウンタ、５・・・クロック発振器、６・・弓ＩＮ分周器、７・・・ＯＲゲート、８・・・パルス電力増幅器、９川バンドパルスフイルタ、１１・・・被変調真空管、１２・・・変調真空管（左）、１３・・・変調真空管（右）、１４・・・変調チョーク、１５・・・変調入力変成器、１８・・・変調変成器、１７・・・変調管電源、１８・・・被変調管電源、１８・・・ｉＡ　周波バイパスコンデンサ、２１・・・
副搬送波ＰＤＭ回路、２２・・・低域フィルタ、２３・・・被変調部、３２・・・マルチ電源部、３３・・・波形整形部、４１．４２，４３．４９・・・電力増幅器、５１・・・
余波整流回路、５２・・・比較回路。１０１・・・搬送波入力線、１０２・・・変調波入力線、１０３・・・出力線、２０１・・・副搬送波入力線、４０１〜４０９・・・出力変成器。特許出願人　日本放送協会（２３）第４図 −４−０，５００５１ −変　諌　信１テ（相ｔルヤノリ

Claims

【特許請求の範囲】１）変調信号により所定周波数のパルス幅変調信号を形
成し、その変調による側帯波を含む基本波成分を抽出し
て振幅変調信号とする振幅変調装置において、前記変調
信号をデジタル化して、少なくともアークサイン形の非
線形補償特性を記憶させたデジタルメモリのアドレス信
号として加え、該デジタルメモリから該非線形補償特性
を有するデジタル信号を読み出し、該デジタルメモリか
らの読み出し信号に応じてプログラヤプルなアップおよ
びダウンカウンタをプリセットすると共に、前記所定周
波数および所定周波数の整数倍の周波数を有するリセッ
ト信号およびクロック信号を印加し、これら両方ウンタ
の出力を合成して前記パルス幅変調信号を形成すること
を特徴とする搬送波ＰＤＭ形振幅変調装置。２）前記デジタルメモリには、前記アークサイン形の非
線形補償特性とは別個の前記装置に要する非線形補償特
性をも併せて記憶させるようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の搬送波ＰＤＭ形振幅変調装置
。