JPS61263302A - デイジタルアナログ共用直交変調器 - Google Patents

デイジタルアナログ共用直交変調器

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JPS61263302A
JPS61263302A JP10397785A JP10397785A JPS61263302A JP S61263302 A JPS61263302 A JP S61263302A JP 10397785 A JP10397785 A JP 10397785A JP 10397785 A JP10397785 A JP 10397785A JP S61263302 A JPS61263302 A JP S61263302A
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digital
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Yasushi Yamao
泰 山尾
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03CMODULATION
    • H03C3/00Angle modulation

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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明はディジタル論理素子で構成された回路によシ、
安定度の高いディジタルFM信号及びアナログFM信号
を得る直交形変調器に関するものである。
(従来の技術) 情報化社会が進展するにつれ、これまでの音声を主体と
した通信は、音声のみならず画像信号・データ信号など
多種多彩な情報がやりとシされる複合通信の時代に移行
しようとしている。このようななかで情報の伝送方式も
従来のアナログ伝送方式に加えてディジタル伝送方式が
広く用いられるようになってきた。本発明は無線通信の
分野で従来から用いられてきた代表的なアナログ伝送方
式であるアナログFM変調方式に加えて、効率的なディ
ジタル信号伝送の可能な狭帯域ディジタルFM変調方式
に適用可能なディジタル信号・アナログ信号共用FM変
調器に関するものである。
従来、最も簡単なディジタル信号・アナログ信号共用F
M変調器として、第1図に示すものが知られている。図
において1はディジタル信号入力端子であシ、2値のN
RZ信号が入力される。2は入力されたディジタル信号
が矩形パルス波形であるために生ずる多数の高調波成分
を除去する低域通過フィルタ(LPF )である。2の
出力は変調波の瞬時周波数偏移の値に対応している。3
はアナログ信号入力端子である。4は切替スイッチであ
シ、変調器がディジタルFM変調器として動作する場合
(ディジタルモード)には、2から出力された信号を選
択して出力し、アナログFM変調器として動作する場合
(アナログモード)には、3から入力されたアナログ信
号を選択して出力する。5は電圧制御発振器(VCO)
であシ、4から出力された信号波形の瞬時値に比例した
周波数偏移を持つFM変調波を出力端子6に発生する。
この構成ではLPF2の特性を適切に選ぶことにより狭
帯域のディジタルFM変調波を得ることができる。例え
ばLPFをガウス形通過特性とし、変調指数を0.5と
すればGMSK変調波が得られる。しかしながらこの構
成では、VCOがアナログ回路であるため、中心周波数
変動、変調指数変動が比較的大きい。中心周波数変動を
抑えるためには、位相同期ルーフ’ (PLL )を用
いた自動周波数制御回路(AFC)を付加することが有
効ではあるが、AFC回路を付加すると直流成分が伝送
不可能となるため、ディジタル信号伝送時に直流しゃ断
ひずみを生じ、劣化原因となる。また変調指数変動はデ
ィジタル信号復調時に劣化を生じさせ、問題となる。
これらの変動が比較的小さな回路として、ディジタル信
号処理(DSP )を用いた直交形のFM変調器が知ら
れている。この1例として、従来たとえば特公昭56−
152359公報「FM用直交変調器」がある。第2図
にその構成例を示す。図において1から入力されたディ
ジタル信号は波形生成回路7に入力される。7は第1図
のLPF 2に対応しておシ、入力信号をLPFに通し
たものと等価な波形をDSPにより発生し、瞬時周波数
偏移データとして出力する。この出力はデータ切替回路
8へ入力され、変調器がディジタルモードの場合にはそ
のまま積算回路9へと出力される。9は入力された瞬時
周波数偏移データを内部クロック周期τ毎に積算するこ
とによ)、ディジタルFM変調波の瞬時位相データを得
てこれを出力する。一方、変調器がアナログモードの場
合には、入力端子3から入力されたアナログ信号をアナ
ログ・ディジタル変換器(A−D変換器)10によって
標本化周期T毎に標本化・量子化してディジタルモード
と16、データ切替回路8を介して9へ入力する。
この場合には入力アナログ信号に対応したアナログFM
変調波の瞬時位相データが9の出力に得られる。
このようにして得られた瞬時位相データは複素包絡線生
成回路11へ入力される。11ではこの位相データに対
応する余弦信号及び正弦信号を・、それぞれ余弦回路1
1−1及び正弦回路11−2によシ発生する。この出力
は直交変調回路12に与えられる。直交変調回路12に
は搬送波発振器13よシ搬送波が加えられていて、この
搬送波に対してミキサ12.−1において上記余弦信号
によシ変調を与え、さらに搬送波を移送器12−2で9
0°位相をシフトして得られた直交搬送波に対してミキ
サ12−3において上記正弦信号により変調を与える。
両ミキサ12−1及び12−3の出力は、加算器12−
4で加算されて出力端子6よシ送出される。
この結果、出力端子6には11の入力に対応した瞬時位
相を持つ変調波が得られる。すなわち、11.12.1
3は等何曲に位相変調器を構成しているととがわかる。
上述した直交形変調器では、搬送波周波数の安定度が安
定化された搬送波発振器13の安定度と同一になるので
、極めて安定している。また、瞬時位相をディジタル的
に処理しているので、変調指数も安定しておシ、無調整
で高精度の変調波が得られる。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながらこの構成では、アナログ信号をい変換器に
よシ標本化・量子化しているため、標本化による雑音及
び量子化雑音が生じ、これらの雑音が変調器によシ変調
されて出力され、隣接する無線チャネルに妨害を与える
という問題がある。これらの雑音を低く抑えるためには
、A−D変換器の量子化ビット数を多くし、かつ標本化
周波数を高くする必要がある。しかしながらこのような
要求を満足する高速かつ高精度のA−D変換器は回路構
成も複雑になり、高価なものになるという欠点があった
本発明の目的は、高速かつ高精度のA−D変換器を用い
ることなく標本化及び量子化による雑音を低く抑えた安
価な直交形FM変調器を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、入力アナログ信号の振幅に対応して出力周波
数が連続的に変化する電圧−周波数変換器(V−F’変
換器)を用意し、この出力周波数によって定数を積算す
るディジタル積算器の積算周期を制御することによシア
ナログFM信号の瞬時位相データを算出することを最も
主要な特徴とする。
(作用) 従来の技術では積算周期は一定とし、被積算値を入力信
号の振幅に対応させていたためにA−D変換器が必要と
なシ標本化及び量子化による雑音が゛発生したが、本発
明では被積算値は一定とし、替シに積分周期をV−F変
換器によって連続的に変化させているので、標本化及び
量子化による雑音が原理的に発生しない。
(実施例) 第1図は本発明の実施例であって、1,3.6〜9及び
11〜13については第7図と同一である。また14は
符号判定回路、15は積算周期制御回路、16は絶対°
値回路、17はV−F変換器、18は切替スイッチ、1
9は内部クロック発振器である。茨にこの回路の動作を
述べる。
まずディジタルモードの場合には、切替スイッチ18は
図示したように、19から出力された周期τの内部クロ
ックを選択して積算回路9へ出力する。この場合、この
回路は第7図の場合と全く同じ動作をする。
次にアナログモードの場合には、18はV−、F変換器
17の出力を選択して積算回路9へ出力する。
入力端子3から入力されたアナログ信号は符号判定回路
14及び絶対値回路16へ入力される。アナログ信号波
形をx (t)とすると、14ではx (t)の正負符
号を判定し0、正ならばC1負ならば−Cなる定数を被
積算値として出力する。この被積算値はデータ切替回路
8によシ選択されi積算回路9へ出力される。一方、積
算周期制御回路15では、まず16においてアナログ信
号の絶対値1.(t)lを求め、次に17によって周波
数fsct)がIX(t)lに比例しだ積算クロックを
出力する。この積算クロックを18を介して9へ加える
と、9はC又は−Cの被積算値を積算周期(1/7s(
t))毎に積算する。
この結果、9から瞬時位相データφ(1)が出力される
。今φ(1)の単位時間あたシの増分Δφを考えるとΔ
φは角周波数となシ、その値は Δφ−C−sgn (x(t) ) ・f s (t)
        (1)となる。ただしsgn(x(t
))はx (t)の符号値である。
理解を助けるだめ、x (t) 、 sgn x(t)
 、 l x(t)lの関係を第2図に示す。変調波の
瞬時周波数偏移fd(t)・は、角周波数Δφから以下
のように算出される。
上式から瞬時位相データφ(1)を用いて位相変調を行
えば、アナログ入力信号x (t)に比例したfd(t
)を有するFM変調波が得られることがわかる。そこで
9から出力されたφ(1)を複素包絡線生成回路11、
直交変調回路12、搬送波発振器13で構成される位相
変調部へ入力する。この結果、出力端子6にはアナログ
入力信号x (t)を変調信号とするFM変調波が得ら
れる。
この構成ではディノタルモードにおいては第2図の構成
と同様に搬送波周波数及び変調指数の安定した高精度の
ディジタルFM変調波を得ることができる。一方、アナ
ログモードにおいては、A−D変換器を用いずにアナロ
グFM変調波を得ることができるので、標本化及び量子
化に起因する雑音の発生がないという利点がある。
さて、第1図の構成では絶対値回路16及びV−F変換
器17から成る積算周期制御回路15の精度によってア
ナログFM変調波の精度が決まる。
15の第1の構成例を第3図に示す。図において、20
はアナログスイッチ、21は反転増幅器、22は積分器
、23はシュミットトリガ回路、24は出力端子である
。この構成はV−F変換器としてよく知られてお)、入
力信号電圧の絶対値に比例した周波数を有する積算クロ
ックを出力端子24に得ることができる。
第3図に示した回路はV−F変換の直線性がよく、この
回路を用いれば高精度のアナログFM変調波を得ること
ができる。しかしながら積分器22に使用する演算増幅
器には高速で動作することが要求され、高価になるとい
う欠点がある。
第4図は上記の問題を解決した積算周期制御回路15の
第2の構成例である。この構成ではV−F変換器として
、安価な電圧制御マルチバイブレータ(VCM )を使
用する。図にセいて25はレベルシフト回路、26はV
CM、27は乗算器、28は発振器、29は低域通過フ
ィルタ(LPF )である。
VCMは安価であるが、入力電圧対発振周波数特性は第
5図のようになシ、入力電圧ゼロゲルト付近の直線性が
悪い。このためVCMを動作点aで使用すると変調ひず
みを生ずる。そこでこの構成ではレベルシフト回路25
を設げてアナログ入力信号を電圧vRだげシフトし、V
CMの動作点を直線性のよいb点(発振周波数をf。と
する)に置く。この結果、VCMの発振周波数もf。だ
けシフトするので、乗算器27と発振器28(発振周波
数f。)、LPF29から成るダウンコンバータで周波
数をC−f。)だけ降下させ、ベースバンド帯へ戻して
いる。入力アナログ信号をx (t)とすると、24に
得られる出力信号の周波数f、は次式のようになる。
fs =l (fo + kax(t)) −fol 
=k・h(t)l    (4)ここでkはVCM 2
6の動作点すにおける周波数制御感度であシ、第5図の
b点におけるグラフの傾度である。上式から、アナログ
入力信号の絶対値に比例した周波数fsを持つ積算りa
ツクが得られることがわかる。
第4図の構成によれば、安価なVCMを用いて、直線性
のよいV−F変換特性を得ることができる。
なお、温度変化などによJ VCM 26の中心周波数
が変動すると、V−F変換特性に劣化が生ずるが、発振
器28を26と同一特性のVCMで構成することによっ
て周波数ドリフトを補償し、劣化を抑えることができる
。この場合、■Cチップ内に2個、の同一特性のVCM
が集積化されたIC(例えばテキサス・インスツルメン
ト社製5N74L8625など)を使用すればさらに理
想的であ゛る。なお、乗算器27としてはエクスクル−
シブ・オア回路が使用できるので第4図の回路は容易に
モノリシックIC化できる。また、レベルシフト回路2
5は入力端子3に加わるアナログ入力信号の直流レベル
を予めvRに設定しておけば省略できる。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば安定度及びディジタ
ル回路が大部分であシ、調整箇所が少いうえ、アナログ
回路もオペアンプ、VCM、等ニ限られているためモノ
リシックIC化に適している。
したがって特に小形化が要求される移動通信用無線機・
トランシーバなどに適用してその特徴が発揮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるディジタル信号・アナログ信号共
用FM変調器の構成を示す図、第2図は第1図の中の符
号判定回路及び絶対値回路の動作の説明図、第3図は第
1図の中の積算周期制御回路の第1の構成例、第4図は
積算周期制御回路の第2の構成例を示す図、第5図はV
CMの入力電圧対発振周波数特性の例を示す図、第6図
はVCOを用いた従来のディジタル信号・アナログ信号
共用FM変調器の構成図、第7図は従来の直交形FM変
調器の構成図である。 1・・・ディジタル信号入力端子、2・・・低域通過フ
ィルタ、3・・・アナログ信号入力端子、4・・・切替
スイッチ、5・・・電圧制御発振器、6・・・出力端子
、7・・・波形生成回路、8・・・データ切替回路、9
・・・積算回路、lO・・・アナログ・ディジタル変換
器、11・・・複素包絡線生成回路、12・・・直交変
調回路、12−1及び12−3・・・ミキサ、12−2
・・・90°移相器、12−4・・・加算器、13・・
・搬送波発振器、14・・・符号判定回路、15・・・
積算周期制御回路、16・・・絶対値回路、17・・・
V−F変換器、18・・・切替スイッチ、19・・・内
部クロック発振器、20・・・アナログスイッチ、21
・・・反転増幅器、22・・・積分器、23−シュミッ
トトリガ回路、24・・・出力端子、25−レベルシフ
ト回路、26・・・電圧制御マルチバイブレータ、27
・・・ミキサ、28・・・発振器、29・・・″低域通
過フィルタ。 特許出願人  日本電信電話株式会社 特許出願代理人  弁理士 山 本 恵 −×(t) 第2rI11 第3図 第4図 第5図 し−−一−−」 第6図 第7図 手続補正書 昭和60年7月5日

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アナログ入力信号に対してはアナログFM変調波
    の瞬時位相を出力するとともに、ディジタル入力信号に
    対してはディジタルFM変調波の瞬時位相を出力する瞬
    時位相算出回路を有し、その出力の瞬時位相に対応した
    余弦信号及び正弦信号を得、該余弦及び正弦信号を複素
    包絡線入力信号として位相変調波を発生することにより
    、アナログFM変調波またはディジタルFM変調波を得
    る直交形FM変調器において、瞬時位相を算出する回路
    が、 (a)アナログ信号の正負を判定し、正及び負に対応し
    た符号データを出力する符号判定回路と、(b)アナロ
    グ入力信号の絶対値に比例した周波数を有する積算クロ
    ックを発生する積算周期制御回路と、 (c)該符号データを該積算クロック毎に積算してアナ
    ログFM変調波の瞬時位相を得る積算回路とを含むこと
    を特徴とするディジタル信号アナログ信号共用FM変調
    器。
  2. (2)前記積算周期制御回路が、アナログ入力信号電圧
    に応じて発振周波数が変化する電圧制御発振器と、固定
    周波数発振器と、該電圧制御発振器からの出力と該固定
    周波数発振器からの出力を混合する乗算器と、乗算器出
    力のベースバンド成分を取り出す低域通過フィルタによ
    り構成されることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載のディジタル信号アナログ信号共用FM変調器。
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