JPS5995742A - システム・クロツク信号からの無線周波妨害の低い電子装置 - Google Patents

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】 １）発明の背景 （１）発明の分野 本発明は高周波システム・クロック信号または他の高周
波源が不必要な無線周波妨害を与える可能性のある電子
回路に関し、さらに具体的にいえばシステム・クロック
信号または他の高周波源からの無線周波妨害全種々の技
術を用いて最小にしなければならない電子回路に関する
ものである。

（２）先行技術の歴史 高速度ドツト・マトリックス行印字装置のような電子装
置は普通その装置内の種々の構成要素が適当なタイミン
グをとるために必要なシステム・クロック信号を発生す
る回路を備えている。このクロック信号は、普通、適当
なタイミングをとるためのクロック信号を必要とする装
置の部分内で普通に用いられる標準化された集積回路の
もつ必要条件に従って４メガヘルツまたは８メガヘルツ
などの比較的高い周波数のものでなければならない。

比較的高い周波数のシステム・クロック信号から生ずる
無線周波妨害（ＲＦＩ）を小さくする何らかの機構を設
けることがしはしば必要である。

本明細書で用いらｎるように、ＲＦＩとは、無線周波妨
害及びそれと密接な関係にあって性質が似ている電磁妨
害（ＥＭＩ）の両方を含んでいる。

クロック信号の振幅が十分に大きい場合は、やりかいな
妨害がクロック信号周波数で起ることがある。しかし、
普通は、システム・クロック信号の高調波でもつと大き
な問題が起る。このことの大きな理由は、高調波の高い
方の周波数においては、印刷回路板の導体やその他の部
分が短波長に対して非常に有効なアンテナとして作用す
るので、そｎらによって信号エネルギーがずっと容易に
放射されるためである。例えばｇメガ−・ルツのシステ
ム・クロック周波数を有する一つの行印字装置において
は、ＲＦＩは、１００メガヘルツ以上の範囲におけると
同様に５１１〜６０メガヘルツ範囲においても問題とな
る傾向がある。

Ｔ（ＦＩが印字装置のような電子装置において問題であ
る場合、ＲＦＩを減らすのに種々の技術を用いることが
多い。一つのあジふれた技術は、回路の放射部分のまわ
９に遮蔽を設けることである。

そのような遮蔽は、高価である外にその電子装置の重量
を著しく太きくし、また必要な空間を著しく増すことが
多い。普通に用いられるもう一つの技術は、抵抗器及び
コンデンサの形で成端装置を電子回路内の各放射線路に
付加えることである。

しかし、そのような成端装置もかなシの場所をとシ、装
置の重量を増ずほかに非常に高価である。

従って、システム・クロック信号発振器などの高周波源
からのＲＦＩｉ遮蔽甘遮蔽線路成端装置のような高価で
嵩ばる装置を必要としないで低減できる電子装置を提供
することが７捷しい。

２）発明の詳細な説明 本発明は高周波システムクロック信号からの無線周波妨
害を遮蔽、成端回路網及びその他の在来の装置を必要と
しないで著しく低減する電子装置を提供する。本発明に
よれば、システム・クロック信号は、適当なタイミング
を得るためにクロック信号を必要とする種々の電子回路
によってクロック信号を検出できる状態に維持しながら
、同時に信号エネルギーを周波数スペクトルの可成シの
部分にわたって広げるに十分な範囲まで角度変調される
。クロック信号の高い方の高調波における信号エネルギ
ーは、広い周波数帯域にイつたって広げられて回路の導
体及びその他の部分がそのような高い周波数において非
常に有効なアンテナとして作用する傾向があるにもかか
わらず、高い周波数における妨害放射を非常に小さくす
る。

本発明による第１の実施例においては、システムクロッ
ク信号は、ＦＭ変調器を用いて角度変調される。正弦波
発振器または雑音発生器によって変調信号が与えられ、
雑音発生器は、無秩序に変る信号を与えるものである。

変調信号は、帯域フィルタ及び利得調節可変抵抗器を通
って位相同期回路からの信号と一緒に加算増幅器に加え
られる。

二つの信号を組合わせ友ものは、位相同期回路内の位相
検波器および出力に変調システム・クロック信号を与え
る電圧制御発振器を作動させるために加えられる。位相
検波器は、変調システム・クロック（ｉｌｌｉ号の位相
を水晶発振器からのベース信号と比較して差を表す信号
を加算増幅器に与える。

この回路の特徴によれば、変調システムロック信号は、
水晶発振器の周波数の倍数である周波数をもっている。

電圧制御発振器の出力における変調システムクロック信
号は、位相検波器に加えられる前に、その倍数だけ周波
数を減らされる。水晶発振器の大きさがコンパクトなこ
とは、それの周波数の低いことと相俟って水晶発振器か
らのＲＦＩを非常に低いものにする。

本発明の第２の実施例においでは、水晶発振器からのベ
ース信号を受けるように接続された一つの入力と変調副
搬送波を受けるように接ｒρ“Ｊされた第２の人力とを
有する位相同期回路に」；って角度変調システム・クロ
ック信号が与えられる。変調副搬送波は、変調用信号全
発生する発振器と変調用信号に応する電圧制御発振器と
によって与えられる。

本発明の前述及びその他の目的、特徴及び利点は添付図
面に例示さ扛た本発明の好捷しい実施例の以下のさらに
詳細な説明から明らかであろう。

５）詳細な説明 第１図は１９７６年６月２日に認められタノ＜ラスほか
の米国特許第３．９１１１．０５１号「印字装置−１に
示された種類のものであってもよいドツト・７１−　’
ＩＪツクス行印字装置ｉｏ’２示している。第１図には
示されていないが、印字装＠１０は、ドツト・マ）　Ｉ
Ｊツクス行印字装擢内に必要な機能を果すための種々の
電子回路を含んでいる。それらの回路は、印字される予
定の入データを受けて記憶し、次に長さに沿って並べて
取付けた複数の・・ンマーを有する往復動／・ンマ列に
よって使用できる書式で印字するために上記テークを配
列するなどの機能を果す。そのような電子回路は、適当
な同期及びタイミングを糸１」寺できるようにシステム
・クロック信号を必要とする。従って５印字装置１０ば
、システム・クロック信号全発生する発振器または他の
適当な回路を備え、この場合その信号は、関連する印字
装置の型式及び用いられる特定な集積回路の種類によっ
て普通１４メガヘルツまたは８メガヘルツのものである
。

ある振幅の比較的高い任意の周波数の信号の場合におけ
るように、印字装置１０におけるシステム・クロック信
号は、ある種の無線周波妨害（ＲＦＩ）ヲ与よる。シス
テム・クロック信号からのＲＦＩば、クロック信号の実
際の周波数においては通常とるに足らないが、さらに高
い周波数においてはクロック信号の高調波のために間順
になることがある。ＲＦＩが問題を構成する場合、ＲＦ
Ｉ’ｉ減らすために遮蔽及び成端器回路網などの種々の
手段を用いることができる。しかし、遮蔽は比較的高価
で印字装置１０の中の相当量の場所をとる、成端器回路
網にも同様な制約がある。

本発明によれば、印字装置１０からのＲＦＩは遮蔽や成
端装置回路網などの高価で場所をとる物を必要としない
で著しく低減される。印字装置ｌＯＯ中のシステム・ク
ロック信号は、適当な変調信号を用いて角度変調される
。これは広い周波数帯域に１つたってシステム・クロッ
ク信号のエネルギーを広げる効果をもっている。従来障
害になったＲＦＩが著しく低減される結果としてクロッ
ク信号の高調波は、振幅が著しく減らさ扛る。同時に、
変調信号は、システム・クロック信号の変調が印字装置
１０の内部の種々の電子回路による適当かつ正確な信号
の検出に影響を与えないように選ばれる。

第１図に示した印字装置１０は、内部で発生する高周波
信号から生ずる無線周波妨害が問題となることかある種
類の電子装置の１例を含むだけである。本発明の原理は
、他の形式の電子装置にも同様（であてはまり、例示し
た印字装置にだけでないことが当業者にはわかるであろ
う。

第２図は本発明に従って変調システム・クロック信号を
発生する装置を示している。第２図の装置は８メガヘル
ツの基本周波数を有する電圧制御発振器１２を分周回路
１ヰと共に用い、この分周回路が４メガヘルツの変調シ
ステムクロック信号を与えるように電圧制御発振器１２
の出力における周波数ｔ％にする。４メガヘルツ変調シ
ステム・クロック信号は、印字装置１０の内部の種々の
成子回路に加えられるほかに２メカヘルツの基本周波数
の信号を位相検波器の入力の一つに与えるように分周回
路１６によって周波数を％にされる。

位相検波器１８の第２の入力は、水晶発振器２０からの
２メガヘルツ信号の形をしたベース信号を受けるように
接続されている。位相検波器１ｇはその二つの異なる入
力にある信号の間のすべての位相差を求めて、それらの
間の基を表す直流信号をループフィルタ２２を経て出力
が電圧制御発振器１２に接続されている加算増幅器２１
１の入力の一つに与える。ループフィルタ２２は、電圧
制御発振器１２、分周回路Ｉ１１及び１６１位相検波器
１８、ループフィルタ２２ならびに加算増幅器２ヰによ
って形成される位相間１す］回路２６の帯域中を制限す
る。

位相同期回路２６は、システム・クロック信号を発生す
るほかに変調用信号全発生して、それを加算増幅器２４
の第２の入力に加える回路２８と協力してＦＭ変調器と
して作用する。回路２８はセレクタスイッチう２、フィ
ルタ５ヰ及び可変抵抗器５Ｇを通って加算増幅器２ヰに
接続される正弦波発振器５ｏ−１備えている。セレクタ
スイッチ５２を適当に位置決めすると、発振器５０によ
って発生した正弦波はフィルタ３１Ｉと可変抵抗器％を
通って加算増幅器２４に通さ扛、そこで正弦波は電圧制
御発振器１２０周波数を・そ九の中心−！、たは公称周
波数のまわりで変動させるように加えられる前にループ
フィルタ２０によって制限される位相検波器１８からの
直流信号と結合さｎる。

この例において、正弦波発振器う０の周波数は。

１００キロヘルツである。フィルタ３１１の帯域中は１
００キロヘルツであって、発振器５０から４７）信号が
この帯域中を超えないことを保証している。

従って、フィルタ３１１は周波数変調速度であるＦｍ掟
める。可変抵抗器５６は、利得調節装置全構成している
。抵抗器う６は５周波数スペクトルまたは偏移であるΔ
ｆｉ選択する。周波数変調速度と周波数スペクトルは、
式 に従って変調指数を定める。この例でばΔｆ及びＦ　ｍ
の両方が１００キロヘルツであって、変調指数１　ｒｎ
が１となる結果をもっている。

１００キロヘルツの変調信号周波数を電圧制御発振器１
２の８メガヘルツの周波数と比較すると、結果は周波数
変調があるためにシステム・クロック信号において１．
２５％の誤差である。印字装置１０の中の種々の電子回
路は、システム・クロック信号に応するのが比較的遅い
ので、この大きさのｌｊｂ　差は、そのような回路のシ
ステム・クロック信号を正確に検出して必要なタイミン
グをそれから得る能力に影響を与えるのに十分な大きさ
ではない。このような回路は、クロック信号周波数であ
る変調信号の平均または搬送波周波数だけを感知する傾
向がある。

第２図の周波数変調装置は１本発明の角度変調技術の１
例を含んでいる。周波数変調は、正弦波搬送波の角度が
変調用信号に従ってその基準値から変えらｎる特性とな
っているすべての種類の変Ａヶ含むようにさらに広く定
義される。周波数変調の他に角度変調は、位相変調のよ
うな他の形式の変調を含んでいてもよい。角度変調のな
おその他の形式を例示する第６図を以下に説明する。

第５図は第２図の装置内の信号の振幅を８メガヘルツの
電圧制御発振器１２の基本搬送波周波数及び１００キロ
ヘルツの変調周波数の倍数である周囲の周波数において
示しである。変調指数（Ｉ　ｍ　）が１である周波数変
調は、８メガヘルツ搬送波における信号振幅を２：１の
比だけすなわち約５デシベル小さくすることがわかった
。８メガヘルツ士１００キロヘルツ信号振幅は、８メガ
ヘルツにおける信号振幅より約うデンベル小さい。８メ
ガヘルツ±２００キロヘルツにおハては信号振幅はもう
１５〜２０デシベルだけ小さくなる。８メガヘルツ±３
００キロヘルツにおいては、信号振幅はさら（Ｃ小さく
なる。

第う図のグラフは、本発明による角度変調が比較的広い
周波数帯域において信号エネルギーを広げる効果をもっ
ていることを示している。これはある高周波帯域におけ
る検出可能な放射の可能性を非常にわずかにするほぼ一
様なやり方で信号エネルギーを分配する効果をもってい
る。

第４図は８メガヘルツの基本または搬送波川波数ｆとそ
れの種々の高調波とにおける信号振幅を示すグラフであ
る。再び、第４図は、変調指数（１ｍ）が基本周波数ｆ
において１である場合を示している。第４図は角度変調
のために種々の高調波において存在する著しく小さくな
った振幅を示すことで有用である。これは変調指数１ｍ
が高調波番号が増加するにつれて増えるために起る。

この例においては第う高調波においてｌｍ＝３゜第５高
調波においでｌｍ＝５、なとである。システム・クロッ
ク信号が事実上はぼ矩形波である波形をもっている場合
、２ｆ及びｌｊｆなどの偶数番号の高調波における信号
はわずかである。基本まｆｃは搬送波周波数ｆにおける
信号振幅が値Ａである場合、第う高調波３ｆにおける信
号振幅（は。

Ａ／３である。信号振幅１はさらに高い高周波において
さらに減少し、５ｆにおいてＡ　／　５に、７ｆにおい
てＡ　／　７及び９ｆにおいてＡ　／　９に落ちる。

前に述べたように、ＲＦＩは、高い方の周波数において
回路の種々の部分の高いアンテナ効率のために、普通は
高調波においてより大きな問題である。これに関係なく
、ＲＦＩは、第４図に示したように高い方の高調波にお
いて非常に低い信号振幅であるために本発明による装置
において比較的小さい。

第２図の装置における正弦波変調信号を与えるように正
弦波発振器３０を用いると、上端で約１ギガヘルツに伸
びているスペクトル内の事実上すべての周波数において
ＲＦＩ（ｉ：著しく低減できることがわかった。それに
もかかわらず、障害になるような量のＲＦＩがそのスペ
クトル内の選択された小さな周波数帯域において観察さ
れることが時折ある。これは、隣接高調波の上側及び下
側側波帯のＮなり合っている部分が時折互いに強め合っ
て、そｎらによって四重れている周波数スベク１〜ルの
小さな部分内の信号振幅を犬きくすることによる。

この問題は、一般に、第２図に示した雑音発生器う８を
変調用１言号を加算増幅器２Ｉ＋に与えるように用いる
ことによって避けられる。セレクタ・スイッチう２を適
当に位置決めすると、雑音発生器３ｇによって生じた無
秩序に変る雑音信号がフィルタ３１１及び可変抵抗器３
６を通って加算増幅器２４に通される。フィルタうヰは
、１００キロヘルツ以上のどんな周波数をも除去するこ
とを確実にする。こ）でも！！、り、可変抵抗器５６は
、利得調節を行う。雅量発生器３８によって与えられる
変調信号は正弦波発振器う０からの正弦波変調信号によ
って与えられると同じようにして周波数スペクトルの大
部分にわたってエネルギーを広げる効果をもっている。

しかし同時に、雑音発生器う８の雑音信号の無秩序に変
る性質は、高い方の高調波において重なり合っている側
波帯を強める確率を太いに小さくする。

第５図は第２図の装置の特定の例を回路図形式で示して
いる。第５図の装置には、雑音発生器３８及びセレクタ
スイッチ３２はない。正弦波発振器５０は、適当な外部
構成要素と接続部とをもったＮＥ５５６集積回路１１１
１で構成されてい乙。このような回路は、１００キロヘ
ルツ周波数の非常に厳密に調整制御された正弦波を与え
る。従って。

第２図に示したフィルタ５１１は必要でない、利得調節
を行う可変抵抗器５６も−１，た第５図の装置には存在
しない。その代り３９にの抵抗器１！６がこの回路に適
当であるとあらかじめ決められた固定利得を与える。

集積回路ｔｔＵによって与えられる正弦変調用信号は、
リードｌ１８を紗てＸＲ２１５集積回路５０及び適当な
外部構成要素と接続部から成る加算増幅器２１１に通さ
れる。集積回路５０及びその適当な構成要素もまた電圧
制御発振器１２１位相検波器１８及びルーフリイルタ２
２を備えている。

２メガヘルツ水晶発振器２０は、氷晶５２’（（コンデ
ンサ５４．抵抗器５６及びインノく一夕５８と共に含ん
でいるものとして第５図に示されている。

氷晶発振器２０からの２メガヘルツ信号は、〕くツファ
６０．コンデンサ６２及び抵抗器６１１’ｉ通って集積
回路５０の中の位相倹彼器１８に加えられる。

集積回路５０の番号１５の端子はリード６６’ｚ介して
バッファ６ｇｉ通りｍｏｄ　２／’ヰ計数器として動作
するように接続された７　４　ＨＣ１９３回路７０に接
続されている。回路７０は第２図に示した分周回路１１
１及び１６から成っている。回路７ｏの番号うの端子は
４メガヘルツ変調システムクロック信号を印字装置１０
の中の他の電子回路に与える。集積回路７００番号２の
端子は、リード７２を介して集積回路５０内の位相検波
器に通される２メガヘルツの信号を与える。

大きさが非常に小さくてコンパクトな２メガヘルツ水晶
発振器２０が発生するＲ１ｉ’Ｉは、非常に小さいこと
がわかるであろう。ＲＦ　Ｉは発振器２０に８メガヘル
ツではなく２メガヘルツの周波数を与えるように第２図
の装置によって行われる分局によってさらに最小限にさ
れる。２メガヘルツ信号はそれら高い方の高調波におい
て８メガヘルツ信号、Ｊ：９少ない放射をもっている。

本発明に従って角度変調システム・クロック信号を与え
る別の装置が第６図に示されている。第６図の装置は一
方の入力が８メガヘルツ周波数のベースまたは搬送波信
号を与える８メガヘルツ水晶発振器８０に接続されてい
る１対の入力を有する位相同期回路７８を用いて８メガ
へルックロック信号を発生する。位相同期回路７８の他
方の人力は２００キロヘルツ電圧制御発振器８２によっ
て与えられる変調用信号を受けるように接続されている
。電、圧制御発振器８２は、次に１０キロヘルツ発振器
８ヰによって給電される。発振器８１１と電圧判例発振
器８２は結合して１９０〜２１０キロヘルツの周波数ス
ペクトルを有する変調副搬送波を発生する。この信号は
、変調用信号として水晶発振器８０からの搬送波信号と
共に位相同期回路７ｇに加えらｎる。第２図の周波数変
調装置の場合のように、これは８メガヘルツ搬送波周波
数のまわりに信号エネルギーを著しく広げる効果を有し
、広い周波数スペクトルにわたってＲＦＩ’ｉ再び著し
く低減、する。

【図面の簡単な説明】

第１図は内部で発生し利用さ汎る高周波システム・クロ
ック信号からの無線周波妨害を有する可能性のある電子
装竹の−っの型式全示すドツト・マトリックス行印字装
置の斜視図、 第２図は本発明によりＦＭ変変調用用て角度変調システ
ム・クロック信号を発生するーっの装置のブロック図。 第う図は第２図の装置によって発生した変調システム・
クロック信号の異なる周波数における振幅のグラフ。 第４図は第２図の装置によって発生した変調システム・
クロック信号の基本クロック周波数及び種々の異なる上
方高調波における振幅のグラフ、第５図ｉｒ：ｉ第２図
の装置を実現する回路の回路図−第６図は本発明による
角度変調システム・クロック信号を与える別の装置のブ
ロック図である。 １２−一電圧制限発振器、ｌｌｌ、１６一−分周器、１
８−一位相検波器、２０−−水晶発振器、２２−−ルー
プ・フィルタ、２４−一加算増幅器、２６−−位相同１
す１回路、２８−一変調用信号を発生する回路９ＦＩＧ
、３ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、選択周波数のクロック信号を発生するクロック信号
   発生器と、 前記クロック信号発生器に結合されて１１１記クロック
   信号を角度変調する手段と。 前記選択周波数のクロック信号を必要とし、かつ角度変
   調システム・クロック信号を受けるように接続されてい
   る少なくとも一つの電子回路と、 の組合せを含む高周波放射の低減された装ｆＬｊ　。 ２０７ｊ記クロック信号発生器が与えられた周波数のベ
   ース信号を出すベース発振器からなり。 クロック信号を角度変調する前記手段が所望の公称周波
   数を有する変調システム・クロック信号を出す電圧制御
   発振器と、前記ベース信号およびｉ′１１記クロツクロ
   ック信号るように接続された１対の入力と位相信号を出
   す出力とを有する位相検波器と、変調用信号を与える手
   段と、前記電圧制御発振器に結合された信号を与えるた
   めに前記変調用信号と前記位相信号とを加算する手段と
   を含み；また前記憶なくとも一つの電子回路が適当なタ
   イミングをとるために前記所望の公称周波数のクロック
   信号全必要とし、かつ前記変調システム・クロックを受
   けるように接続されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の装置。