JPS6145660A - 周波数変調回路 - 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】 ィ、「発明の目的」 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フェーズ・ロック・ループを用いた周波数変
調回路に関するものである。

〔従来の技術〕

角度変調方式には、周波数変調と位相変調とがあり、こ
れらは互いに変換が可能である。そこで、以下の説明で
は、それらを区別しない。

従来の角度変調方式は、次の２種類に大ぎく分けること
が出来る。

■　発振器の発振周波数を変調信号により直接変化させ
る方式 ■　安定な発振器により供給された搬送波に角度変調を
施す方式 ■の方式は、発振回路を構成する共振回路あるいは移相
回路のりアクタンス等を変調信号により変化させること
により、直接発振周波数を変化させる方式である。例え
ば、発振器を構成するり、Ｃ共振回路のし、Ｃを可変さ
せるものである。この方式は、搬送周波数と被変調の瞬
時周波数との差、つまり周波数変位を大となし得る特徴
を持つ半面、変調入力が零なる場合の発振周波数つまり
搬送周波数を一定に保ちがたいと言う欠点を持つ。その
理由は、例えば、Ｌ、Ｃの値が外部温度等により変化す
るからである。

■の方式は、外部から安定な発振器による搬送波信号を
導入し、この信号を、例えば第３図のΔに承りような伝
送回路に導くことで、信号の位相を変調するようにした
ものである。第３図のＡに示す伝送回路は、周波数にし
たがって搬送信号の４Ｑ相が変化するが、振幅の変化は
ない回路である。

そして、回路を構成するりアクタンス素子を変調信号に
より変化させることで、伝送回路Ａを通過する搬送波の
位相を変化させ、位相変調を行なわせるものである。

この■の方法は、その被変調信号の中心周波数が、外部
の安定な搬送波発振器の周波数と一致する特徴を持つ。

しかし、第３図の回路においても、搬送波信号を位相変
調できる範囲は、±π／２までしか変調できず、変調度
が小さい欠点を持っている。従って、所要の周波数変位
を得るために、■の方式では、周波数逓倍を多数回行な
わなければならないことがある。

しかし、周波数逓倍を行なうことは、以下の問題を生ず
る。通常、船舶や航空機等では、近距離から遠距離まで
の通信を確実に行なうため、振幅変調による送信機能と
、角度変調による送信機能の両系統の機能を切替えて使
用できる送信機を備えるか、又は、それぞれの機能を持
つ送信機を別個に用意する必要がある。ここで、単側帯
波変調を含む振幅変調方式による送信機においては、周
波数逓倍が不可能であるのに対して、上記したように■
の角度変調方式は、それを不可欠とする。

そのため、振幅変調と角度変調の２つの方法を切替えて
使用する無線送信機等においては、両系統の大部分を別
系統として用意せざるを得ず、装置が大型化し、また高
価になる等の問題が生ずる。

（発明が解決しようとする問題点） 以上の説明の中でも述べたように、被変調信号の中心周
波数が安定であって、変調度を太き（取ることができ、
周波数逓倍不要の周波数変調回路を提供することである
。

口、「発明の構成」 （問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決すめために、　導入した２つの信号の
位相差を検出する位相比較器と、　この出力を導入する
ローパス・フィルタと、　このローパス・フィルタの出
力を導入しこの導入した信号電圧に従って出力信号の周
波数が定まる電圧制御発振器（以下ＶＣＯと略す）と、
を備え、　このｖＣＯの出力信号と、外部から供給され
る搬送波信号とを前記位相比較器に導入するようにした
通常の構成のフェーズ・ロック・ループに、次の要素を
新たに加えて、周波数変調をするようにしたものである
。

新たに加えた要素とは、帯域フィルタと、前記ｖＣＯの
前段に設けた加算器、であって、この帯域フィルタを介
して導入した変調信号と、前記ローパス・フィルタの出
力信号とを加算器で加え合せ、この合成信号を前記ＶＣ
Ｏに導入することで、外部から供給される搬送波信号に
周波数変調をかけるようにしたものである。

（実施例） 以下、本発明を具体化した一実施例の説明を行なう。

第１図は本８明に係る周波数変調回路の一実施例を示す
図である。同図において、１は位相比較器であり、導入
した２つの信’＠Ｓ＋、Ｓ２の位相差に比例した信号を
次段に出力するものである。

３はローパスフィルタであり、導入した信号の高周波成
分をカットし、低周波のみ通過させるフィルタである。

５はｖＣＯであり、加えられた電圧によって発振周波数
が定まる電圧制御発振器である。公知のフェーズ・ロッ
ク・ループは、位相比較器１とローパスフィルタ３とｖ
ＣＯ５とが直列に接続された構成であって、導入した信
号Ｓ１とｖＣＯ５の出力信号Ｓ２の位相差を位相比較器
１で検出し、この位相差が零となるように、帰還をかけ
ている。その結果、ｖＣＯ５の出力信号Ｓ２の周波数が
、導入した信号Ｓ嘗の周波数と一致した場合に、制御系
が安定する。

一方、本発明に係る装置は、以上の公知のフェーズ・ロ
ック・ループに対して、加算器７と帯域フィルタ９を新
たに加えている。加算器７は自−パスフィルタ３とＶＣ
Ｏ５の間に設けられている。

そして、変調信号Ｓ３が帯域フィルタ９を介してこの加
算器７へ加えられている。即ち、加算器７は、ローパス
フィルタ３からの信号と帯域フィルタ９を通った変調信
号Ｓ３とを加算してＶＣＯ５へ加えるようにしている。

以上のように構成された第１図装置の動作を第４図に示
ずタイムチャートを参照しながら説明づる。

位相比較器１には、例えば、水晶発振Ｎ（図示していな
い）から第４図の（ａ）に示すような搬送波信号Ｓ＋が
加えられる。なお、以下の説明では、発明をわかり易く
説明するために信号Ｓ＋は、矩形波とする。もちろん正
弦波であっても発明は成立する。ここで、もし、変調波
Ｓ３が加えられていないとすれば、公知である通常のフ
ェーズ・０ツク・ループの動作によりＶＣＯ５の出力信
号Ｓ２の位相は信号Ｓ１と同じになり、制御系は安定す
る。この安定状態の場合のＶＣＯ５の出力波形を第４図
（ｂ）に示す。ここで、位相比較器１は２つの信号Ｓ１
と８２の位相差に比例した信号を出力するものであり、
例えば、掛算器のようなもので構成しても良く、本明細
書では、位相比較器１として、掛算器を用いた例で説明
を行なう。

この安定状態の場−合、位相比較器１の出力は、信号Ｓ
１やＳ２と同じ位相の方形波になる。そして、この方形
波を導入したローパスフィルタ３の出力波形は第４図（
Ｃ）に示すように直流の電圧波形となる。このような状
態でフェーズ・ロック・ループの制御系は安定している
。

ここで帯域フィルタ９を介して加算器７に第４図（９）
に示すような変調信号Ｓ３が加えられたとする。したが
って、加算器７の出力は第４図（ｆ）の波形ｖ２となる
。その結果、今までの制御系の安定状態は崩れ、ＶＣＯ
５の出力信号は、第４図（ｆ）の刻々と変動した電圧ｖ
２に逐次応答した周波数の信号を出力し、例えば、第４
図（ｄ）のようになったとする。位相比較器１は、第４
図（ａ）と＜ｄ）の波形の掛算として表わされ、第４図
（ｅ）の波形となる。この第４図（ｅ）の波形は、ロー
パスフィルタ３に導入される。ここでＤ−バスフィルタ
３は、第４図（ｅ）の平均値を出力するが、本発明のロ
ーパスフィルタ３は、周波数応答を次のように設定して
いることが特徴である。それは、変調信号Ｓ３の周波数
（第４図の（９））には、応答しない程度に予めフィル
タ特性が設定されているので、その出力は、第４図（Ｃ
）のままである。

ここＣ１変調信号Ｓ３は、途中、帯域フィルタ９を通っ
て来ているので、この信号Ｓ３に含まれる直流分、及び
ローパスフィルタ３を通過するような低周波成分の信号
はカットされる。したがって、第４図（ｆ）に示す波形
の平均値は、搬送波信号Ｓ＋のみが加えられていた時と
同じレベルの直流Ｖ１であり、第１図の装置における被
変調波信＠Ｓ２の中心周波数は、信号Ｓ＋と同じとなる
。

即ち、安定な周波数である。これが、帯域フィルタ９の
効果の一つである。そのほか、帯域フィルタ９の効果と
しては、周波数スペクトルの無用の拡大を制限している
ことである。

このように第１図の装置では、信号Ｓ１の安定な周波数
の信号を搬送波とし、帯域フィルタを介して加えられた
変調信号Ｓ３の大きさに比例した周波数の信号Ｓ２をＶ
ＣＯ５から出力している。

即ち、ＶＣＯ５の出力信号＄２は、変調信号Ｓ。

によって周波数変調された信号となる。

第２図は、本発明の別の実施例を示した図である。第２
図装置が第１図と異なる点は、位相比較器１の前段に分
周器１１を設け、更にＶＣＯ５から位相比較器１へ至る
帰遷回路にも分周器１３を設けた点である。これ以外の
構成は、第１図と同様であるため、装置の構成の説明は
、省略する。

この第２図の装置は、分周比が１対Ｎである分周器１１
と１３を設けているので、第１図の装置と比較してＮ倍
の変調度を得ることができる。第１図及び第２図に示す
方式では、搬送波信号Ｓｒを任意の周波数、例えば振幅
変調方式の変調周波数帯域に選ぶことができる。

ハ、「本発明の効果」 以上述べたように、本発明によれば、帯域フィルタを介
して変調信号Ｓ３を加えている。そして、加算器７にお
いて、搬送波信号と変調信号とを合成してこの合成信号
によりｖＣＯを制御しているので、被変調信号の中心周
波数は任意かつ安定である。また、変調度を大き（取る
ことができる。

したがって、周波数逓倍が不要である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示し１＝図、第２図は本発
明の別の実施例を示した図、第３図は従来の角度変調の
手段を示した図、第４図は第１図装置の各部のタイムチ
ャートである。 １・・・位相比較器、３・・・ローパスフィルタ、５・
・・ＶＣｏ、７・・・加算器、９・・・帯域フィルタ、
１１゜１３・・・分局器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 導入した２つの信号の位相差を検出する位相比較器と、
   この位相比較器の出力を導入するローパス・フィルタと
   、このローパス・フィルタの出力を導入しこの導入した
   信号電圧に従って出力信号の周波数が定まる電圧制御発
   振器（ＶＣＯ）と、を備え、この電圧制御発振器の出力
   信号と、外部から供給される搬送波信号とを前記位相比
   較器に導入するようにしたフェーズ・ロック・ループに
   おいて、 帯域フィルタと、前記電圧制御発振器の前段に設けた加
   算器と、を備え、帯域フィルタを介して導入した変調信
   号と、前記ローパス・フィルタの出力信号とを加算器で
   加え合せ、この合成信号を前記電圧制御発振器に導入す
   るようにしたことを特徴とする周波数変調回路。