JPS604607B2 - 周波数変調方式送信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はそれぞれ出力周波数が異なる複数台の周波数変
調方式送信機を収容する送信装置の新規の構成方法に関
するもので、周波数変調方式送信機で重要な特性である
周波数安定度と周波数変調特性の両者を大幅に改善する
と同時に、調整、保守等の総合コストで評価するとき従
来のものよりもより格段の経済性を持つ送信菱直に関す
る。

これによりＵＨＦ帯周波数を使った自動車電話の如き多
チャンネル、高出力周波数安定度の無線通信システムに
おける基地局無線送信装置に経済的かつ高性能の構成を
提供するものである。まず、従来の方式の装置を第１図
にて説明する。

送信機ＴＸ，＃，にては、局部発振器Ｘ０，．は高安定
水晶発振器でｆ，．をその出力周波数とする。

電圧制御水晶発振器ＶＣＸ０，はｆｖ，を中心出力周波
数とし、このｆｖ，は変調入力ＩＮ，＃，によって周波
数変調を受ける。２つの周波数ｆ，．とｆｖ，は周波数
混合器ＭＩＸ，にて混合され、和の周波数（ｆ，．十ｆ
ｖ，）、差の周波数（ｆ，．一ｆｖ，）の二つの周波数
に変換され、その後帯域炉波器ＢＰＦ，で二つのうちい
ずれかの周波数（本実施例では差周波数ｆ，．−ｆｖ，
）が選択炉波される。

ＢＰＦ，の出力はてし、倍器ＭＵＬＴ，．にて必要なて
し、倍数（ここではｍ，倍）にてし、倍され、増幅器Ａ
ＭＰ，を通して送信機出力（周波数ｆｏ，．）となる。

送信機ＴＸ，＃２〜ＴＸ，＃ｎはそれぞれ上記説明の送
信機ＴＸ．＃．と同一の構成であり、各出力（周波数ｆ
。，，〜ｆ側）はアンテナ共用器ＤＵＰ，で電力合成さ
れ最終の送信装置出力ＯＵＴ，となる。第１図の構成の
送信装置の特徴は、変調器に電圧制御水晶発振器ＶＣＸ
○，を用いており、これによって変調入力ＩＮ，＃．〜
ＩＮ，＃ｎが極めて低い周波数の入力、例えば直流であ
っても充分な周波数変調を与えられる点にある。この特
徴は変調入力が音声の場合には、その必要帯城が３００
ＨＺ以上のところにあるため、あまり大きな利点とはな
らないが、低周波数（数１０ＨＺ）まで周波数スベクト
ラムが伸びているようなデジタル符号が変調入力の場合
非常に有利な特性となる。しかし、第１図の構成では周
波数安定度の点で問題が生じる。それは、この電圧制御
水晶発振器が可変容量ダイオード、ィンダクタンス等を
用いてその発振周波数に対し変調入力に従って調波数偏
移を与えているため、水晶振動予以外の周波数変動要因
を含むからである。このため、どうしてもその中心周波
数安定度は水晶発振器の安定度よりもかなり低いものと
なる。送信機ＴＸ，＃，の出力周波数ｆ仙はｆ。

，，＝ｍ，（ｆ，．−ｆｖ，）で示されるが、ここでｆ
ｖ，の変動がｆ側に及ぼす影響を見ると、次のようにな
る。ただしｆ。，，の周波数変動率をＡ（胸）ｆ，．，
ｆｖ，の周波数変動率をそれぞれＢ（脚），Ｃ（柳）と
する。ＩＡＩＳＩＢＩ×ｆ，．／（ｆ，．十ｆＶ，）＋
ＩＣＩ×ｆＶ，／（ｆ，．十ｆＶ，）この式でｆ，．》
ｆｖ，とすればＩＡＩニＩＢＩとなり、電圧制御水晶発
振器ＶＣＸ○，の中心周波数変動率Ｃは送信機出力周波
数には無関係となる。

しかし、ｆ，．》ｆｖ，とすると帯城フィルタＢＰＦ，
では（ｆｌｌ−ｆｖ，）の信号を通し、且（Ｌ，十ｆｖ
，）を減衰させなくてはいけないから減衰特性の非常に
急しゆんなものが必要になる。この理由から、装置の経
済性、実現を考慮した場合ｆ，，／ｆｖ，の最大値には
限度があり、従って送信機出力周波数における安定度の
改善にも限界があることとなる。第２図は別の従釆の装
置をその構成単位である送信機ＴＸ２＃，（第１図のＴ
Ｘ，＃，に相当する）を取出して、説明したブロック図
であって、ここでは先ず局部発振器Ｘ○，２の周波数ｆ
，２を電圧制御水晶発振器ＶＣＸ０２の中心周波数ｆｖ
２より十分高くしたい為にその出力にティ倍器ＭＵＬＴ
３２を追加し、ｆ，２をｍ３倍してＭＩＸ２に入力して
いる。このようにするときは、電圧制御水晶発振器ＶＣ
Ｘ０２側の中心周波数安定度が多少悪くても送信機出力
ｆ。２，の安定度を、それ程悪化させなくてもすむこと
になる。

しかし、これによる安定度の改善は上述のように限度が
あると同時に最近の無線機の如く特別に高度の周波数安
定度を要求する機器ではこれもまた安定度は不十分であ
る。この安定度を補うために電圧制御水晶発振器自身の
安定度を良くする努力がなされている。第２図では上述
の処置のほかに、電圧制御水晶発振器ＶＣＸ０２の出力
ｆｖ２にてし・倍器ＭＵＬＴ２を接続しｆｖ２をｍ２倍
することにより、電圧制御水晶発振器自身の安定度を高
める効果も狙っている。

このてし、倍器ＭＵＬＬ２は次のように働く。即ち変調
入力ＩＮ２＃，によるＶＣＸ０２の周波数偏移は、送信
機出力の所ではＭＵＬＴ２，ＭＵＬＴ，２によりｍ２×
ｍ，倍されており、しかも送信機出力の所での必要な周
波数偏移はもともと一定あるから、ＶＣＸ０２の出力ｆ
ｖ２の必要な周波数偏移はＭＵＬＬ２がない時に比べ、
１／ｍ２に抑えられることになる。これはＶＣＸＯ感度
が低くてもおことを意味し、中心周波数安定度は感度が
高い場合に比べ当然改善される。しかしこの方法でも、
大きい安定度を得ようとして、てし、倍数ｍ２を大きく
して行くと、次第に、送信機出力における側帯波雑音特
性やスプリアス特性が悪化するので限界があり、これが
欠点となる。第２図の如くＭＵＬＬ２，ＭＵＬＴ３２の
両方を備える装置であっても充分良好な周波数安定度を
得るには困難がある。

このため現在、実用されている装置では第２図の如くＭ
ＵＬＴ２２，ＭＵＬＬ２等を用いる他に電圧制御水晶発
振器に温度補償型や陣温槽型を合わせ使い、中心周波数
安定度をより向上させている。ところがこれらの型の電
圧制御水晶発振器は高価で調整、保守に手間がかかり装
置のコストを高くするので、第１図の送信装置に於るこ
の問題となる電圧制御水晶発振器の出力周波数ｆＹ，を
各送信機毎に同一とし、装置全体での経済化を計る方法
も取られている。第３図は、これら従来の欠点を克服す
る本発明による送信装置のうち、その構成単位である１
台の送信機ＴＸぷ，をブロック構成図にて示したもので
あり、従来の方式における電圧制御水晶発振器は、新た
に設けられた電圧制御水晶発振器ＶＣＸ０３、位相比較
器ＰＤ、低域炉波器ＬＰＦ、固定ｎ分周器Ｎ、基準発振
器Ｘ０２３で構成された位相同期型電圧制御水晶発振器
ＰＶＣＸＯに置き換えらＺれている。

まず、基準発振器Ｘ０２３の出力ｆ２３は位相比較器Ｐ
Ｄに入力され、ここで出力も３を基準にしてＶＣＸ０３
の出力周波数ｆｖ３をｎ分周したＮの出力信号が位相比
較される。

この位相比較器ＰＤの出力ｆ５‘ま低域炉波器ＬＰＦを
通り直流電圧ｆ６となって、新たに設けられた電圧制御
水晶発振器ＶＣＸ０３の周波数制御端子に加えられる。

これにより、電圧制御水晶発振器ＶＣＸ０３の中心周波
数ｆｖ３は基準発振器Ｘ０２３の出力周波数ｆ２３に位
相同期され、このとき周知のようにｆｖ３＝ｎ×ｆ幻の
関係が成り立つ。ここで、電圧制御水晶発振器ＶＣＸ０
３の周波数制御端子に変調入力ＩＮぷ，を低域炉波器Ｌ
ＰＦの出力ｆ６に重畳させて加えると、電圧制御水晶発
振器ＶＣＸ０３の中心出力周波数ｆｖ３は低い入力周波
数、例えば直流に対してはすでに位相同期がかかってい
るため、この変調入力によって周波数偏移を受けない。
しかし、位相同期には慣性があるので、入力周波数が高
くなるにつれて、入力周波数に対して次第に位相同期で
きなくなり（この限界周波数を変調カット周波数と呼ぶ
）、最終的には、一定の周波数偏移を受けるようになる
。この変調カット周波数は分周器Ｎの分間数ｎを大にす
ればするほど低くすることができ且、変調周波数特性は
良好になる。又もし、電圧制御水晶発振器ＶＣＸ０３の
中心周波数安定度が悪い場合でもその周波数変動幅はｎ
を十分大きくとることによって、位相比較器ＰＤに入力
される分周器Ｎの出力の周波数変動中ではそれが１／ｎ
に小さくなる。従って、分周器Ｎの出力における周波数
変動中を前記変調カット周波数より十分低くとっておけ
ば、位相同期は変調カット周波数よりも低い周波数に対
しては十分働くので、その結果電圧制御水晶発振器ＶＣ
Ｘ０３は基準発振器ＸＯ凶に必ず位相同期されるように
なる。この発明では、十分に大なる分周数ｎの分周器Ｎ
を用いた位相同期電圧制御水晶発振器ＰＶＣＸＯを周波
数変調器に用いるのが要点であって、これにより実用上
十分な程度にまで変調カット周波数を下げることができ
、しかも広い位相同期範囲が得られるものである。そし
てこのことから本発明による新たに設けられた電圧制御
水晶発振器ＶＣＸ０３としては変調感度を高くしても中
心周波数安定度が悪化することをＤ配する必要はなくな
り、むしろ変調感度を高くして必要な周波数偏移を低変
調歪で得る利点がある。この点において従来送信装置に
おける電圧制御水晶発振器と本発明により新たに設けら
れた電圧制御水晶発振器とは大きく相異する。又、第３
図における基準発振器ＸＱ３の出力周波数ｆ２３を各送
信機に共通にし、各送信機ＴＸ３＃，〜ＴＸ３＃ｎの出
力周波数ｆｏ３，〜ｆ。３ｎは、局部発振器Ｘ○，３等
の出力周波数ｆ，３等をそれぞれに対応して変えて作る
ことにすれば送信装置内の基準発振器ＸＯ匁としてはた
だ１台の高安定水晶発振器を設けるのみですむことにな
り、多数の送信機を収容する送信装置ではその収容台数
の増加に従い基準発振器ＸＯ凶の追加によって生ずるコ
ストの上昇を大きく軽減することとなる。

第３図の送信機を多数収容し、しかも１台の基準発振器
ＸＯ汝を全送信機に共通とした本発明の送信装置の実施
例を第４図に示す。

第４図においては各送信機の周波数ｆ側〜ｆ。

４ｎは８０■ＭＨＺ帯であって、てし、倍器ＭＵＬＴ．
４のてし・倍数は２、局部発振器Ｘ０，４の出力周波数
ｆ，４は５ｍＭＨＺ帯であり、この例ではそれをてし、
倍器ＭＵＬＬ４にて８ティ倍して周波数混合器肌んに入
力している。

又、位相同期型電圧制御水晶発振器ＰＶＣＸＯの中心出
力周波数ｆｖ４は２加ＭＨＺであり、基準発振器Ｘ０２
４はこの２０ＭＨＺを１０２４周した値の基準周波数を
もち各送信機に与えている。第４図の構成による送信機
では変調周波数特性は２０ＨＺ以上の変調入力に対して
充分平坦な周波数変調がかかり、送信装置出力ＯＵＬに
おける周波数偏位を３．球ＨＺとした場合でも本実施例
における新たに設けた電圧制御水晶発振器ＶＣＸ０４は
感度を十分高くしているので変調歪１％以下が得られて
いる。又、周波数安定度としては局部発振器Ｘ○，４、
基準発振器Ｘ０２４に高安定水晶発振器を用いることに
より０．弦伽（温度範囲一１０ｑｏ〜十６０こ０にて）
以下の安定度を得ている。

本発明による新たに追加された基準発振器Ｘ０２４は原
則として全装置内に一個置くのみで良いから、その設置
によるコスト増は装置の送信機収容台数を増加するとき
無視できる程のものになる。

なお位相比較器ＰＤ、分周器Ｎ、低域炉波器ＬＰＦ等の
回路が従来（電圧制御水晶発振器のみ）に比べ増加した
ことになるが、中心周波数安定度が向上し、変調特性が
良好になる利点に加えて更に無調整で位相同期し、所定
の中心周波数を出力できること、及び新たに設けられた
電圧制御発振器は粗雑で安価なものを使用しても位相同
期型電圧制御水晶発振器ＰＶＣＸＯ全体で見た場合一向
差支えないこと、保守が不要であること等の利点を持ち
、装置全体は経済的、かつ信頼性の高いものとなる。こ
の発明の工業的価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の送信装置のブロック構成図を示したもの
、第２図は周波数安定度を考慮した別な従来の送信装置
を、その構成単位である送信機一合だけ取り出して説明
したブロック図、第３図は本発明による送信装置の構成
単位である送信機１台をブロック構成図で示したので、
従来の電圧制御水晶発振器が位相同期電圧制御水晶発振
器と基準発振器に置き換えられ、周波数安定度、変調特
性が改善されている、第４図は第３図の本発明の送信機
を多数台収容した送信装置の一実施例をブロック構成図
で示したものである。 各送信機の基準発振器を共通としているＸ○，．〜Ｘ○
，４・・・・・・局部発振器、Ｘ０２３，ＸＯ凶・・…
・基準発振器、ＶＣＸ０，〜ＶＣＸ０３・・・・・・電
圧制御水晶発振器、ＰＶＣＸ○・・・・・・位相同期型
電圧制御水晶発振器、ＴＸ，＃，〜＃ｎ，ＴＸ２＃，，
ＴＸ３＃，，ＴＸ４＃，〜＃ｎ……送振機瓜，＃，〜＃
ｎ，ＩＮ２＃，，ＩＮ３＃，，ＩＮ４＃，〜＃ｎ…・・
・送信機に各々入力される変調入力ＯＵＴ，，ＯＵＴ４
・・・・・・周波数変調方式送信装置出力。 柴７図 髪２図 弟ョ図 弟４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 出力周波数をそれぞれ異にする送信機を複数個収容
   する周波数変調方式送信装置であって、その送信機のそ
   れぞれを、次の（ａ）乃至（ｆ）即ち、（ａ）その送信
   機の出力周波数に対応した周波数をもつ局部発振器、と
   （ｂ）すべての送信機に共通する中心発振周波数をもち
   且、送信機毎に異なる変調入力がその周波数制御端子に
   接続されている電圧制御水晶発振器、と（ｃ）該局部発
   振器出力と、該電圧制御水晶発振器出力の２者を入力と
   する周波数混合器、と（ｄ）該周波数混合器の出力であ
   る該２入力の和又は差の周波数を入力として濾波し、そ
   の何れか一方を選択して出力する帯域濾波器、と（ｅ）
   該帯域濾波器出力をてい倍するてい倍器、と（ｆ）該て
   い倍器出力を電力増幅し送信機出力とする増幅器で構成
   した周波数変調方式送信装置において、該電圧制御水晶
   発振器の代替物として、次の（ｇ）乃至（ｋ）の全体、
   即ち（ｇ）新たに設けられる電圧制御水晶発振器であっ
   て、その周波数制御端子に変調入力信号を印加している
   もの、と（ｈ）該新たに設けられたる電圧制御水晶発振
   器の出力を固定分周する分周器、と（ｉ）基準発振器、
   と （ｊ）該分周器の出力と該基準発振器の出力の２者を入
   力する位相比較器、と（ｋ）該位相比較器の出力を入力
   とし且、該新たに設けられたる電圧制御水晶発振器の該
   周波数制御端子に、該変調入力に重畳して、その出力を
   印加する低域濾波器、で構成される位相同期型電圧制御
   水晶発振器を置いたことを特徴とする周波数変調方式送
   信装置。