(57)【要約】【課題】基準周波数の制御電位をモニターし、モニターした制御電圧に直接変調をかけ、任意の時間に渡り安定した被変調波を生成し、その被変調信号を所定の偏差内の送信チャネル周波数に逓倍して送信を行うことができるＦＭ変調装置の提供を目的とする。【解決手段】基準周波数を発振し、且つ第１被変調信号を生成する基準信号部１０と、基準信号部１０の基準周波数を制御する制御電圧をモニターし、モニターした制御電圧を変調信号に加算し、その加算信号を基準信号部１０に出力する制御部３０と、基準信号部１０において加算信号により生成された第１被変調信号と、制御部３０から出力される制御信号とを入力して、第２被変調信号及び第３被変調信号を生成するメインＰＬＬ部２０とから成る。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準周波数を発振する基準発振器と、前記基準周波数を分周する第１分周器と、前記基準周波数を発生し、且つ第１被変調信号を生成する電圧制御水晶発振器と、前記基準周波数を分周する第２分周器と、前記第１分周器により分周された周波数と前記第２分周器により分周された周波数との位相を比較する第１位相比較器と、前記第１位相比較器による第１位相比較信号を入力する第１ローパスフィルタと、前記第１ローパスフィルタの出力信号を前記電圧制御水晶発振器に入力するスイッチとを有し、
前記スイッチは、制御部が前記基準周波数の制御電圧をモニターする場合は、前記第１ローパスフィルタと前記電圧制御水晶発振器とを接続し、前記基準信号部の前記電圧制御水晶発振器へ前記加算信号を入力し前記第１被変調信号を生成する場合は、前記加算器と前記電圧制御水晶発振器とを接続する基準信号部と、
前記基準信号部の基準周波数を制御する前記制御電圧をモニターし、モニターした前記制御電圧を変調信号に加算し、前記変調信号と前記制御電圧との加算信号を前記基準信号部に出力する前記制御部と、
前記基準信号部において前記加算信号により生成された第１被変調信号と、前記制御部から出力される制御信号とを入力して、第２被変調信号及び第３被変調信号を生成するメインＰＬＬ部とから成ることを特徴とするＦＭ変調装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１ローパスフィルタの出力信号をバッファするバッファアンプと、前記バッファアンプの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、前記Ａ／Ｄコンバータのディジタル信号を記録し、且つ前記ディジタル信号と前記メインＰＬＬ部の制御信号とを出力するコントローラと、前記コントローラが出力した前記ディジタル信号を変換するＤ／Ａコンバータと、変調信号を発生する変調信号発生器と、前記Ｄ／Ａコンバータと前記変調信号発生器との出力信号を加算し前記スイッチに出力する加算器とを有し、
通常動作では、一定間隔で前記制御電圧をモニターしたディジタルデータを記録更新し、前記第１被変調信号の出力時に、更新された前記ディジタルデータを前記Ｄ／Ａコンバータを介して前記加算器に出力し、
前記基準信号部の前記スイッチ及び前記電圧制御水晶発振器以外に故障が生じた場合は、記録されている前記ディジタルデータを前記Ｄ／Ａコンバータを介して前記加算器に出力することを特徴とする請求項１又は２に記載のＦＭ変調装置。
【請求項３】
前記メインＰＬＬ部は、前記第１被変調信号と前記制御信号とを入力して前記第２被変調信号を生成するダイレクト・ディジタル・シンセサイザと、前記第２被変調信号を分周する第３分周器と、前記第３被変調信号を分周する第４分周器と、分周された前記第２被変調信号と分周された前記第３被変調信号との位相を比較し第２比較信号を出力する第２位相比較器と、前記第２位相比較信号を入力する第２ローパスフィルタと、前記第２ローパスフィルタの出力信号を入力して前記第３被変調信号を生成する電圧制御発振器とを有し、
前記制御信号に応じて前記第２被変調信号を生成し、前記第２被変調信号を基に送信チャネル信号となる前記第３被変調信号を生成することを特徴とする請求項１乃至３に記載のＦＭ変調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信に用いられる電波の変調装置に係り、詳しくは、送信周波数をＦＭ変調するＦＭ変調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信中に、送信機から送信される電波の周波数が変動し、その変動が大きくなると、受信機は変動に追従できなくなり、通信が中断することになる。このため、周波数の変動を一定の偏差内に入れることが重要となる。図２は、従来のＦＭ変調回路を示す回路ブロック図である。図２において、ＦＭ変調回路は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１８と第２分周器１７と位相比較器１３とスイッチ１５とローパスフィルタ（ＬＰＦ）１４とが直列接続されてＰＬＬループを構成し、そのＰＬＬループの位相比較器１３に第１分周器１２が接続され、スイッチ１５に変調信号発生器３６が接続され、さらに第１分周器１２に基準発振器１１が接続されて構成される。
【０００３】
基準発振器１１で発振された周波数は、第１分周器１２で分周されＰＬＬループを構成している位相比較器１３に入力される。位相比較器１３の出力信号はスイッチ１５を介してＬＰＦ１４へ入力され、直流信号に変換される。この変換された直流信号が制御電圧としてＶＣＯ１８に入力されると、直流信号レベルに応じた所定の発振周波数が出力される。この発振周波数を変調する場合、スイッチ１５は、位相比較器１３との接続を切り離され、変調信号発生器３６と接続される。ＬＰＦ１４は、位相比較器１３との接続を切り離されても、ＰＬＬループを構成していたときの直流信号を所定の時定数で保持している。そのため保持された直流信号は、変調信号発生器３６に変調信号により変調される。
【０００４】
しかしこの時定数を任意に長くすることは困難であるため、ＴＤＭＡのような比較的変調期間が短い方式以外には適用が難しい。またＶＣＯ１８の制御電圧に対する周波数の特性は非線形であるため、ＰＬＬループの構成が無くなると、周波数偏差を一定の偏差内に入れることが難しくなる。このため複数の周波数に対してそれぞれの偏差を測定し、それぞれの周波数の間を線形補完して偏差を押さえる必要がある。特許文献１には、ＰＬＬループを構成するＶＣＯ及び電圧制御水晶発信器（ＶＣＸＯ）に、レベルのみが異なり、位相と波形が同一の矩形波を入力して変調をかけるＦＭ変調器が記載されている。
【特許文献１】特開２０００−３４１０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、基準周波数の制御電位をモニターし、モニターした制御電圧に直接変調をかけ、任意の時間に渡り安定した被変調波を生成し、その被変調信号を所定の偏差内の送信チャネル周波数に逓倍して送信を行うことができるＦＭ変調装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のＦＭ変調装置は、基準周波数を発振する基準発振器と、前記基準周波数を分周する第１分周器と、前記基準周波数を発生し、且つ第１被変調信号を生成する電圧制御水晶発振器と、前記基準周波数を分周する第２分周器と、前記第１分周器により分周された周波数と前記第２分周器により分周された周波数との位相を比較する第１位相比較器と、前記第１位相比較器による第１位相比較信号を入力する第１ローパスフィルタと、前記第１ローパスフィルタの出力信号を前記電圧制御水晶発振器に入力するスイッチとを有し、
前記スイッチは、制御部が前記基準周波数の制御電圧をモニターする場合は、前記第１ローパスフィルタと前記電圧制御水晶発振器とを接続し、前記基準信号部の前記電圧制御水晶発振器へ前記加算信号を入力し前記第１被変調信号を生成する場合は、前記加算器と前記電圧制御水晶発振器とを接続する基準信号部と、
前記基準信号部の基準周波数を制御する前記制御電圧をモニターし、モニターした前記制御電圧を変調信号に加算し、前記変調信号と前記制御電圧との加算信号を前記基準信号部に出力する前記制御部と、
前記基準信号部において前記加算信号により生成された第１被変調信号と、前記制御部から出力される制御信号とを入力して、第２被変調信号及び第３被変調信号を生成するメインＰＬＬ部とから成ることを特徴とする。
【０００７】
本発明のＦＭ変調装置の前記制御部は、前記第１のローパスフィルタの出力信号をバッファするバッファアンプと、前記バッファアンプの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、前記Ａ／Ｄコンバータのディジタル信号を記録し、且つ前記ディジタル信号と前記メインＰＬＬ部の制御信号とを出力するコントローラと、前記コントローラが出力した前記ディジタル信号を変換するＤ／Ａコンバータと、変調信号を発生する変調信号発生器と、前記Ｄ／Ａコンバータと前記変調信号発生器との出力信号を加算し前記スイッチに出力する加算器とを有し、
通常動作では、一定間隔で前記制御電圧をモニターしたディジタルデータを記録更新し、前記第１被変調信号の出力時に、更新された前記ディジタルデータを前記Ｄ／Ａコンバータを介して前記加算器に出力し、
前記基準信号部の前記スイッチ及び前記電圧制御水晶発振器以外に故障が生じた場合は、記録されている前記ディジタルデータを前記Ｄ／Ａコンバータを介して前記加算器に出力することを特徴とする。
【０００８】
本発明のＦＭ変調装置の前記メインＰＬＬ部は、前記第１被変調信号と前記制御信号とを入力して前記第２被変調信号を生成するダイレクト・ディジタル・シンセサイザと、前記第２被変調信号を分周する第３分周器と、前記第３被変調信号を分周する第４分周器と、分周された前記第２被変調信号と分周された前記第３被変調信号との位相を比較し第２比較信号を出力する第２位相比較器と、前記第２位相比較信号を入力する第２ローパスフィルタと、前記第２ローパスフィルタの出力信号を入力して前記第３被変調信号を生成する電圧制御発振器とを有し、
前記制御信号に応じて前記第２被変調信号を生成し、前記第２被変調信号を基に送信チャネル信号となる前記第３被変調信号を生成することを特徴とする。  
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、時間に関係なく所定の偏差を有する被変調波を生成し、その被変調信号を所定の偏差内の送信チャネル周波数に逓倍して送信を行うことができる。また、基準信号部に故障が発生した場合、スイッチ及び電圧制御水晶発信器以外の故障であれば、モニターデータを基に通信を継続することが可能であり、通信終了後の適切な時点で故障の修理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明によるＦＭ変調装置の実施の形態について、図を用いて説明する。図１は、本発明によるＦＭ変調装置の回路ブロック図である。図１において、ＦＭ変調装置１００は、基準信号部１０と、メインＰＬＬ部２０と、制御部３０とを有する。
【００１１】
基準信号部１０は、基準周波数を発振する基準発振器１１と、前記基準周波数を分周する第１分周器１２と、前記基準周波数を発振し、且つ第１被変調信号を生成する電圧制御水晶発振器と、前記基準周波数を分周する第２分周器と、前記第１分周器により分周された周波数と前記第２分周器により分周された周波数との位相を比較する第１位相比較器と、前記第１位相比較器による第１位相比較信号を入力する第１ローパスフィルタと、前記第１ローパスフィルタの出力信号を前記電圧制御水晶発振器に入力するスイッチとを有する。
【００１２】
基準信号部１０において、ＶＣＸＯ１６と、第２分周器１７と、第１位相比較器１３と、第１ＬＰＦ１４と、スイッチ１５とが直列接続されてＰＬＬループを構成し、そのＰＬＬループの第１位相比較器１３に第１分周器１２が接続され、さらに第１分周器１２に基準発振器１１が接続されている。スイッチ１５は、制御部３０が第１ＬＰＦ１４の出力である制御電圧をモニターする場合、第１ＬＰＦ１４とＶＣＸＯ１６とを接続する。これにより第１分周器１２を介して入力される基準発振器１１の基準周波数は、ＰＬＬループにより制御され、その時点の環境に基づく制御電圧が決定され、制御部３０にモニターされる。さらにスイッチ１５は、制御部３０の加算信号を基準信号部１０のＶＣＸＯ１６へ入力し第１被変調信号を生成する場合は、加算器３５とＶＣＸＯ１６とを接続する。これによりＶＣＸＯ１６は、その時点の環境に基づく制御電圧に変調信号を加算した加算信号を基に第１被変調信号を生成する。
【００１３】
制御部３０は、基準信号部１０の第１ＬＰＦ１４の出力信号をバッファするバッファアンプ３３と、バッファアンプ３３の出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ３２と、Ａ／Ｄコンバータ３２のディジタル信号を記録し、且つ記録したディジタル信号とメインＰＬＬ部２０の制御信号とを出力するコントローラ３１と、コントローラ３１が出力したディジタル信号を変換するＤ／Ａコンバータ３４と、変調信号を発生する変調信号発生器３６と、Ｄ／Ａコンバータ３４と変調信号発生器３６との出力信号を加算し、基準信号部１０のスイッチ１５へ出力する加算器３５とを有する。
【００１４】
通常動作において、制御部３０のコントローラ３１は、一定間隔で、バッファアンプ３３とＡ／Ｄコンバータ３２とを介して制御電圧をモニターし、そのディジタルデータを記録し且つ更新する。続いて第１被変調信号の出力時に、更新された最新ディジタルデータをＤ／Ａコンバータ３４を介して加算器３５に出力する。加算器３５は、変調信号発生器３６の変調信号をＤ／Ａコンバータ３４の出力信号に加算し、この加算信号を基準信号部１０のスイッチ１５へ出力する。基準信号部１０のスイッチ１５及びＶＣＸＯ１６以外に故障が生じた場合は、コントローラ３１はこれを検知し（図示せず）、記録されているディジタルデータを出力する。これにより通信は継続され、通信終了後の適切な時点で故障の修理を行うことが可能となる。
【００１５】
メインＰＬＬ部２０は、制御部３０のコントローラ３１から出力される第１被変調信号と制御信号とを入力して第２被変調信号を生成するダイレクト・ディジタル・シンセサイザ（ＤＤＳ）２１と、第２被変調信号を分周する第３分周器２２と、第３被変調信号を分周する第４分周器２６と、分周された第２被変調信号と分周された第３被変調信号との位相を比較し第２比較信号を出力する第２位相比較器２３と、第２位相比較信号を入力する第２ＬＰＦ２４と、第２ＬＰＦ２４の出力信号を入力して第３被変調信号を生成するＶＣＯ２５とを有する。
【００１６】
メインＰＬＬ部２０の第２位相比較器２３と、第２ＬＰＦ２４と、ＶＣＯ２５と、第４分周器２６とは直列に接続されＰＬＬを構成している。ＤＤＳ２１は、入力された第１被変調信号を基に、制御信号に応じて第２被変調信号を生成し、第３分周器２２を介して第２位相比較器２３へ出力する。この第２被変調信号は、ＰＬＬにより安定化されて、ＶＣＯ２５に供給される。これによりＶＣＯ２５は、所定の偏差内の第３被変調信号を生成することができる。この第３被変調信号は高周波電力増幅器（図示せず）に入力され、制御信号により設定された送信チャネルの電波として送信される。
【００１７】
以上説明したように、本発明によると、時間に関係なく所定の偏差を有する被変調波を生成し、その被変調信号を所定の偏差内の送信チャネル周波数に逓倍して送信を行うことができる。また、基準信号部に故障が発生した場合、スイッチ及び電圧制御水晶発信器以外の故障であれば、モニターデータを基に通信を継続することが可能であり、通信終了後の適切な時点で故障の修理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明によるＦＭ変調装置の回路ブロック図。
【図２】従来のＦＭ変調回路を示す回路ブロック図。
【符号の説明】
【００１９】
１０  基準信号部
１１  基準発信器
１２  第１分周器
１３  第１位相比較器
１４  第１ＬＰＦ
１５  スイッチ
１６  ＶＣＸＯ
１７  第２分周器
１８  ＶＣＯ
２０  メインＰＬＬ部
２１  ＤＤＳ
２２  第３分周器
２３  第２位相比較器
２４  第２ＬＰＦ
２５  ＶＣＯ
２６  第４分周器
３０  制御部
３１  コントローラ
３２  Ａ／Ｄコンバータ
３３  バッファアンプ
３４  Ｄ／Ａコンバータ
３５  加算器
３６  変調信号発生器
１００  ＦＭ変調装置
【図１】
2007150590.tif 000003
【図２】
2007150590.tif 000004