(57)【要約】【課題】本発明は、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造を提供する。【解決手段】通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造は、データシーケンスを受信し、前記データシーケンスを変調して変調信号を生成するための変調と周波数逓倍回路；前記変調信号を受信し、前記変調信号を光ファイバーを経由して光電変換インターフェース回路に伝送するための電光変換インターフェース回路；及び、復調回路を含み、前記光電変換インターフェース回路は、前記変調信号を前記復調回路に伝送し、前記復調回路は、前記変調信号を復調して出力信号を生成する。【選択図】図１
2020102673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
データシーケンスを受信し、前記データシーケンスを変調して変調信号を生成するための変調と周波数逓倍回路；
前記変調信号を受信し、前記変調信号を光ファイバーを経由して光電変換インターフェース回路に伝送するための電光変換インターフェース回路；及び
復調回路を含み、
前記光電変換インターフェース回路は、前記変調信号を前記復調回路に伝送し、
前記復調回路は、前記変調信号を復調して出力信号を生成する、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【請求項２】
請求項1に記載の通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
前記変調と周波数逓倍回路は、変調器、ローカル発振器、マイクロ制御器、及び変調波形変換回路を含む、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【請求項３】
請求項2に記載の通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
前記変調波形変換回路は、第一混合器、第一フィルタ、第一発振器、及び第一可変インダクタンスを含む、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【請求項４】
請求項2に記載の通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
前記変調と周波数逓倍回路が前記データシーケンスを受信した後に、前記マイクロ制御器は、前記変調器の内部におけるレジスタのキャラクター・フォーマットを用いてデジタル制御指令を下達し、
前記変調器は、前記デジタル制御指令及び受信した前記データシーケンスに基づいてFSK（Frequency  Shift  Keying）変調信号を生成する、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【請求項５】
請求項1に記載の通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
前記復調回路は、広帯域受信器、第二可変インダクタンス、インバータ、及び復調波形変換回路を含む、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【請求項６】
請求項5に記載の通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
前記復調波形変換回路は、第二混合器、第二フィルタ、第二発振器、及び第三可変インダクタンスを含む、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【請求項７】
請求項5に記載の通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
前記復調回路は、前記変調信号を受信した後に、前記広帯域受信器を用いて前記変調信号の復調を行うことで、逆相復調信号を生成し、そして、前記インバータにより前記逆相復調信号を逆変換して前記出力信号を生成する、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【請求項８】
請求項1に記載の通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
前記電光変換インターフェース回路は、レーザー・ダイオードである、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【請求項９】
請求項1に記載の通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
前記光電変換インターフェース回路は、フォト・ダイオードである、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変調と復調構造に関し、特に、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数シフト・キーイング(Frequency  Shift  Keying／FSK)変調技術がキャリア周波数変調方法の１つであり、そのうち、変調信号は、限られた数のディスクリート値(デジタル信号)間で変化が生じ、変調されたキャリアにおいて、その各周波数は、１つのビット又は一組のビットを表す。一般的に言えば、変調プロセスにおいて、２箇所のみで周波数シフトが発生し、それぞれ、ビット1及び0を表す。この種の周波数シフト方式は、信号伝送の開始及び中断に使用され、デジタルデータDATAの伝送レート(Data  Rate)がニーズに応じて決定され、通常、軌道列車に用いられる音声通信は、毎秒約10Kビット程度である。従来技術では、FSK変調／復調方式は、DATAの入力が1又は0の場合、その出力周波数の変化(変調)は、DATAが1のときにfmax=fc+Δfであり、DATAが0のときにfmin=fc-Δfであり、そのうち、fcは、発振器(CRYSTAL  XTAL)の中心周波数であり、Δfは、周波数のオフセットであり、fmaxは、Mark  Frequencyであり、ビット1を表し、fminは、Space  Frequencyであり、ビット0を表す。つまり、DATAは、FSK変調回路の作用を受けた後に、周波数fの変調信号になり、そして、変調信号は、順に周波数逓倍回路、電光変換／光電変換インターフェース回路を通過した後に、非同調型周波数変調類型FSK復調回路によってDATAに還元される。
【０００３】
従来のFSK変調回路は、通常、トランジスタ、発振器、RCなどの部品により実現され、DATAを周波数fの信号に変調する。周波数逓倍回路も、トランジスタ、LCフィルタ(可変コンデンサ又はインダクタンス)などの部品により実現され、後続の復調スキームに合せるために、周波数fの変調信号を2倍にして周波数2xfの信号とする。よって、FSK変調回路及び周波数逓倍回路は、すべて、トランジスタ及びRLC部品により実現され、このような回路の接続方式は、１段（stage）ごとに検出を行って機能がニーズを満たすかを判断しなければならない。その出力周波数fが固定したものであり、且つ調整・制御不可能であるので、異なる中心周波数について、異なる発振器を交換しなければならなず、また、2xf周波数によりドリフト(Drift)現象が生じることがあり、このような現象が軽度の場合、可変部品である可変コンデンサ(又は、可変インダクタンス)の容量(又は、インダクタンス値)を再び調整する必要があるが、重度の場合、部品を交換しなければならない。電光変換インターフェース回路及び光電変換インターフェース回路は、従来的には、それぞれ、RLC部品からなる小さいバイアス回路板と接続されることによって実現され、そのうち、電光変換インターフェース回路及び光電変換インターフェース回路は、ピグテール(Pigtail)・タイプ・パッケージングを利用するので、バイアス回路板は、垂直な方式で送受信器に溶接しなければならず、これにより、電光変換インターフェース回路及び光電変換インターフェース回路のピンPinは、バイアス回路板に取り付けることができる。しかし、このような取り付け方式は、部品の溶接、検出、及びメンテナンスが難しく、且つ時間がかかる問題が存在する。また、従来の復調回路は、通常、復調装置、発振器、セラミックフィルタ、RLCなどの部品により、非同調型周波数変調復調スキームを実現し、それは、先ず、2xfの変調信号に対して復調装置の内部で周波数混合を行い、そして、周波数混合信号は、外部のセラミックフィルタのフィルタリング作用を受けて、中心周波数がFMバンドである信号が取り出された後に、再び復調装置の内部に戻って復調される。そのデータ伝送レートが500K  Baud程度であり、入力周波数範囲が比較的小さく、入力動的範囲が比較的小さく、周波数範囲が比較的狭く、且つ入力パワーが比較的大きい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術の欠点に鑑みて、本発明は、通信用送受信器に用いられる周波数シフト・キーイング変調と復調構造を提供し、回路アーキテクチャを簡略化することができ、且つプログラム化可能なアーキテクチャを有し、これにより、設計の柔軟性及び拡張性を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するために、本発明による通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造は、データシーケンスを受信し、前記データシーケンスを変調して変調信号を生成するための変調と周波数逓倍回路；前記変調信号を受信し、前記変調信号を伝送装置を経由して光電変換インターフェース回路に伝送するための電光変換インターフェース回路；及び復調回路を含み、前記光電変換インターフェース回路は、前記変調信号を前記復調回路に伝送し、前記復調回路は、前記変調信号を復調して出力信号を生成する。
【０００６】
本発明による通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造では、前記変調と周波数逓倍回路は、変調器、ローカル発振器、マイクロ制御器、及び変調波形変換回路を含む。
【０００７】
本発明による通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造では、前記変調波形変換回路は、第一混合器、第一フィルタ、第一発振器、及び第一可変インダクタンスを含む。
【０００８】
本発明による通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造では、前記変調と周波数逓倍回路が前記データシーケンスを受信した後に、前記マイクロ制御器は、前記変調器の内部におけるレジスタのキャラクター・フォーマットを用いてデジタル制御指令を下達し、前記変調器は、前記デジタル制御指令及び受信した前記データシーケンスに基づいてFSK変調信号を生成する。
【０００９】
本発明による通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造では、前記復調回路は、広帯域受信器、第二可変インダクタンス、インバータ（inverter）、及び復調波形変換回路を含む。
【００１０】
本発明による通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造では、前記復調波形変換回路は、第二混合器、第二フィルタ、第二発振器、及び第三可変インダクタンスを含む。
【００１１】
本発明による通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造では、前記復調回路が前記変調信号を受信した後に、前記広帯域受信器を用いて前記変調信号の復調を行い、逆相データシーケンスを生成し、そして、前記インバータによりオリジナルデータシーケンスに還元する。
【００１２】
本発明による通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造では、前記電光変換インターフェース回路は、レーザー・ダイオードである。
【００１３】
本発明による通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造では、前記光電変換インターフェース回路は、フォト・ダイオードである。
【００１４】
よって、本発明は、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造を提供し、回路アーキテクチャを簡略化することができ、且つプログラム化可能なアーキテクチャを有し、これにより、設計の柔軟性及び拡張性を有し、また、FSK復調回路を用いて伝送レートの2M  Baud増を達成し(即ち、4倍の伝送量を増加させる)、これにより、データ伝送拡張機能を有し、入力周波数範囲が比較的大きく、且つ入力動的範囲が比較的大きいという効果を有する。
【００１５】
本発明の上述の特徴及び利点をより明らかにするために、以下、実施例を挙げて添付した図面を参照することにより、詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による変調と復調構造を示す図である。
【図２】本発明による変調と周波数逓倍回路を示す図である。
【図３】本発明による復調回路を示す図である。
【図４】本発明による2倍変調信号を示す図である。
【図５】本発明による発振器の中心周波数を示す図である。
【図６】本発明による周波数混合信号を示す図である。
【図７】本発明によるフィルタ作用後に取り出された差周波数変調信号を示す図である。
【図８】本発明による復調信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明を実施するための好適な形態を詳細に説明する。なお、このような実施形態は、例示に過ぎず、本発明を限定するものでない。
【００１８】
図１を参照する。図１は、本発明による変調と復調構造を示す図である。図１に示す変調と復調構造は、変調と周波数逓倍回路1、電光変換インターフェース回路2、伝送装置3、光電変換インターフェース回路4、及び復調回路5を含む。変調と周波数逓倍回路1は、データシーケンス(DATA)を受信し、該データシーケンスは、1又は0である。よって、変調と周波数逓倍回路1がデータシーケンスの1又は0の入力を受信した場合、その出力周波数の変化は、DATAが1のときにfmax=fc+Δfであり、DATAが0のときにfmin=fc-Δfであり、そのうち、fcは、発振器(XTAL)の中心周波数であり、Δfは、周波数オフセットであり、fmaxは、Mark  Frequencyであり、ビット1を表し、fminは、Space  Frequencyであり、ビット0を表す。よって、変調と周波数逓倍回路1は、データシーケンス(DATA)を受信した後に変調を行って変調信号(2xf)を生成し、そして、電光変換インターフェース回路2は、変調信号(2xf)を受信し、変調信号(2xf)を伝送装置3を経由して光電変換インターフェース回路4に伝送し、それから、光電変換インターフェース回路4は、変調信号(2xf)を復調回路5に伝送し、その後、復調回路5は、変調信号(2xf)を復調した後に、インバータを用いて出力信号を生成する。
【００１９】
好適な実施例では、電光変換インターフェース回路2は、レーザー・ダイオードであり、そのうち、レーザー・ダイオードは、従来のピグテール・タイプ・パッケージングの代わりにDIP(又はSMD)を利用するため、直接、送受信器に溶接することができる。このようにして、部品が占用する空間を節約することができるのみならず、溶接、検出、及びメンテナンス時間を短縮することもできる。また、光電変換インターフェース回路4は、フォト・ダイオードであり、フォト・ダイオードも、ピグテール・タイプ・パッケージングの代わりにDIP(又はSMD)を利用するため、直接、送受信器に溶接することができる。また、伝送装置3は、無線通信装置又は光ファイバーであっても良い。
【００２０】
図２を参照する。図２は、図１に示す変調と復調構造に基づいて、変調と周波数逓倍回路をさらに説明するための図である。変調と周波数逓倍回路1は、変調器21、ローカル発振器22、マイクロ制御器23、及び変調波形変換回路24を含み、変調器21は、それぞれ、ローカル発振器22、マイクロ制御器23、及び変調波形変換回路24と電気的に接続され、そのうち、変調波形変換回路24は、第一混合器241、第一フィルタ242、第一発振器243、及び第一可変インダクタンス244を含み、変調器21は、第一混合器241と電気的に接続され、第一混合器241は、それぞれ、第一フィルタ242及び第一発振器243と電気的に接続され、第一発振器243は、第一可変インダクタンス244と電気的に接続される。
【００２１】
好適な実施例では、変調器21は、データシーケンス(DATA)を受信してローカル発振器22の正弦波信号と結合し、また、マイクロ制御器23は、変調器21の内部におけるレジスタ(図示せず)のキャラクター・フォーマットに基づいてデジタル制御指令を下達し、そのうち、該キャラクター・フォーマットは、FS0及びFS1であり、FS0及びFS1は、それぞれ、00、01、10、及び11と示されても良い。よって、異なるキャラクター・フォーマットにより、それぞれ、異なる周波数を取得することができ、該周波数の取得範囲は、27MHz〜930MHzである。前記デジタル制御指令により変調器21をプログラム化する機能によって、FSK変調信号を生成し、そして、FSK変調信号は、ニーズに応じて、発振器の中心周波数と混合器周波数により混合され、その後、和周波数及び差周波数などの周波数混合信号を生成し、また、周波数混合信号は、フィルタのフィルタリング作用を受けて、変調信号(2xf)が取り出され、そのうち、変調信号(2xf)は、差周波数2xf変調信号である。よって、本発明による変調と周波数逓倍回路1は、プログラム化可能アーキテクチャ、設計の柔軟性、及び将来の拡張性を有し、また、溶接、検出、及びメンテナンス時間を短縮することもできる。
【００２２】
続いて、図３〜図８を参照する。図３〜図８は、それそれ、図１に示す変調と復調構造に基づいて復調回路5をさらに説明するための図、2倍変調信号を示す図、中心周波数を示す図、周波数混合信号を示す図、フィルタ作用後に取り出された差周波数変調信号を示す図、及び復調信号を示す図である。復調回路5は、広帯域受信器51、第二可変インダクタンス52、インバータ53、及び復調波形変換回路54を含み、広帯域受信器51は、それぞれ、第二可変インダクタンス52、インバータ53、及び復調波形変換回路54と電気的に接続され、そのうち、復調波形変換回路54は、第二混合器541、第二フィルタ542、第二発振器543、及び第三可変インダクタンス544を含み、第二混合器541は、それぞれ、第二フィルタ542及び第二発振器543と電気的に接続され、第二発振器543は、第三可変インダクタンス544と電気的に接続される。
【００２３】
好適な実施例では、図４に示すように、まず、変調と周波数逓倍回路1は、データシーケンス(DATA)を受信した後に変調を行って変調信号(2xf)を生成し、それから、電光変換インターフェース回路2は、変調信号(2xf)を受信した後に、前記変調信号(2xf)を伝送装置3を経由して光電変換インターフェース回路4に伝送し、そして、光電変換インターフェース回路4は、変調信号(2xf)を復調回路5に伝送し、その後、復調回路5は、変調信号(2xf)と第二発振器543の中心周波数に対して第二混合器541を用いて周波数混合を行い、第二発振器543の中心周波数は、図５に示すようである。続いて、図６に示すように、和周波数及び差周波数などの周波数混合信号を生成する。そして、図７に示すように、周波数混合信号は、第二フィルタ542のフィルタリング作用を受けて、差周波数変調信号が取り出される(即ち、和周波数信号を捨てる)。それから、図８に示すように、広帯域受信器51の内部に伝送して復調を行い、オリジナルデジタルDATAと逆相のデータシーケンスを生成し、そのうち、Trace1(T1)波は、オリジナルデータシーケンスであり、Trace2(T2)波は、オリジナル波形と逆相のデータシーケンスである。最後に、インバータ53によって逆相のデータシーケンスを逆変換してオリジナルデータシーケンスに還元し、そして、該オリジナルデータシーケンスを後続の回路に伝送する。
【００２４】
よって、本発明による変調と周波数逓倍回路1は、プログラム化可能なアーキテクチャ、設計の柔軟性、及び将来の拡張性を有し、また、溶接、検出、及びメンテナンス時間を短縮することもでき、復調回路5は、伝送レート増を達成することができ、良好なデータ伝送拡張機能を有し、また、入力周波数範囲が比較的大きく、且つ入力動的範囲が比較的大きい。
【００２５】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されず、本発明の趣旨を離脱しない限り、本発明に対するあらゆる変更は本発明の技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【００２６】
1  変調と周波数逓倍回路
2  電光変換インターフェース回路
3  光ファイバー
4  光電変換インターフェース回路
5  復調回路
21  変調器
22  ローカル発振器
23  マイクロ制御器
24  変調波形変換回路
241  第一混合器
242  第一フィルタ
243  第一発振器
244  第一可変インダクタンス
51  広帯域受信器
52  第二可変インダクタンス
53  インバータ
54  復調波形変換回路
541  第二混合器
542  第二フィルタ
543  第二発振器
544  第三可変インダクタンス
【図１】
2020102673.tif 000003
【図２】
2020102673.tif 000004
【図３】
2020102673.tif 000005
【図４】
2020102673.tif 000006
【図５】
2020102673.tif 000007
【図６】
2020102673.tif 000008
【図７】
2020102673.tif 000009
【図８】
2020102673.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月13日(2020.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
データシーケンスを受信し、前記データシーケンスに対して周波数シフト・キーイング変調及び周波数逓倍を行って変調信号を生成するための変調と周波数逓倍回路；
前記変調信号を受信し、前記変調信号を光ファイバーを経由して光電変換インターフェース回路に伝送するための電光変換インターフェース回路；及び
復調回路を含み、
前記光電変換インターフェース回路は、前記変調信号を前記復調回路に伝送し、
前記復調回路は、前記変調信号を復調して出力信号を生成する、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【請求項２】
請求項1に記載の通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
前記変調と周波数逓倍回路は、変調器、ローカル発振器、マイクロ制御器、及び変調波形変換回路を含み、
前記変調器は、それぞれ、前記ローカル発振器、前記マイクロ制御器、及び変調波形変換回路と電気的に接続される、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【請求項３】
請求項2に記載の通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
前記変調波形変換回路は、第一混合器、第一フィルタ、第一発振器、及び第一可変インダクタンスを含み、
前記変調器は、前記第一混合器と電気的に接続され、前記第一混合器は、それぞれ、前記第一フィルタ及び前記第一発振器と電気的に接続され、前記第一発振器は、前記第一可変インダクタンスと電気的に接続される、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【請求項４】
請求項2に記載の通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
前記変調と周波数逓倍回路が前記データシーケンスを受信した後に、前記マイクロ制御器は、前記変調器の内部におけるレジスタのキャラクター・フォーマットを用いてデジタル制御指令を下達し、
前記変調器は、前記デジタル制御指令及び受信した前記データシーケンスに基づいてFSK（Frequency  Shift  Keying）変調信号を生成する、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【請求項５】
請求項1に記載の通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
前記復調回路は、広帯域受信器、第二可変インダクタンス、インバータ、及び復調波形変換回路を含み、
前記広帯域受信器は、それぞれ、前記第二可変インダクタンス、前記インバータ、及び前記復調波形変換回路と電気的に接続される、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【請求項６】
請求項5に記載の通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
前記復調波形変換回路は、第二混合器、第二フィルタ、第二発振器、及び第三可変インダクタンスを含み、
前記第二混合器は、それぞれ、前記第二フィルタ及び前記第二発振器と電気的に接続され、前記第二発振器は、前記第三可変インダクタンスと電気的に接続される、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【請求項７】
請求項5に記載の通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
前記復調回路は、前記変調信号を受信した後に、前記広帯域受信器を用いて前記変調信号の復調を行うことで、逆相復調信号を生成し、そして、前記インバータにより前記逆相復調信号を逆変換して前記出力信号を生成する、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【請求項８】
請求項1に記載の通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
前記電光変換インターフェース回路は、レーザー・ダイオードである、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。
【請求項９】
請求項1に記載の通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造であって、
前記光電変換インターフェース回路は、フォト・ダイオードである、通信用送受信器における周波数シフト・キーイング変調と復調構造。