特開 2023-43722 振幅変調回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023043722

(43)【公開日】2023-03-29

(54)【発明の名称】振幅変調回路

(51)【国際特許分類】

   H04L 27/04 20060101AFI20230322BHJP

   H03C 1/00 20060101ALI20230322BHJP

   H03G 3/20 20060101ALI20230322BHJP

【ＦＩ】

H04L27/04 Z

H03C1/00 A

H03G3/20 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021151499

(22)【出願日】2021-09-16

(71)【出願人】

【識別番号】000232483

【氏名又は名称】日本電波工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(72)【発明者】

【氏名】西脇 裕人

【テーマコード（参考）】

5J100

【Ｆターム（参考）】

5J100JA01

(57)【要約】

【課題】入力データの振幅が不定であっても所望の振幅変調データを生成する。
【解決手段】外部から入力された入力データを変調した変調データを生成する振幅変調回路１は、入力データの最大値及び最小値を検出する検出部１２と、最大値及び最小値に基づいて入力データを変換することにより変換データを生成するデータ変換部１４と、変換データの振幅に基づいて振幅変調信号を生成する振幅変調信号生成部１５と、を有し、データ変換部１４は、振幅変調信号生成部１５に入力可能な電圧範囲における最大電圧に最大値が対応し、電圧範囲における最小電圧に最小値が対応するように入力データを正規化データに変換し、振幅変調信号生成部における変調度に基づいて正規化データを変換することにより変換データを生成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部から入力された入力データを変調した変調データを生成する振幅変調回路であって、
前記入力データの最大値及び最小値を検出する検出部と、
前記最大値及び前記最小値に基づいて前記入力データを変換することにより変換データを生成するデータ変換部と、
前記変換データの振幅に基づいて振幅変調信号を生成する振幅変調信号生成部と、
を有し、
前記データ変換部は、前記振幅変調信号生成部に入力可能な電圧範囲における最大電圧に前記最大値が対応し、前記電圧範囲における最小電圧に前記最小値が対応するように前記入力データを正規化データに変換し、前記振幅変調信号生成部における変調度に基づいて前記正規化データを変換することにより前記変換データを生成する振幅変調回路。

【請求項2】

前記データ変換部は、
前記最大値が前記最大電圧に対応するように前記入力データをオフセットし、
前記オフセットした入力データの最小値が前記最小電圧に対応するように前記オフセットした入力データを変換することにより、前記入力データを前記正規化データに変換する、
請求項１に記載の振幅変調回路。

【請求項3】

前記データ変換部は、前記変換データの最大値と最小値との和に対する前記変換データの最大値と最小値との差の割合が前記変調度になるように、前記正規化データに第１係数を乗算した後にオフセットすることにより前記変換データを生成する、
請求項１又は２に記載の振幅変調回路。

【請求項4】

前記データ変換部は、前記変換データの最大値が所定値になるように、前記正規化データに前記第１係数を乗算した後にオフセットすることにより生成したデータに第２係数を乗算することにより前記変換データを生成する、
請求項３に記載の振幅変調回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振幅変調回路に関する。

【背景技術】

【0002】

入力データの振幅を変調して変調データを生成する振幅変調回路が知られている。特許文献１には、出力データの変調度が所望の最大変調度となるように、予め設定された増幅率又は減衰率で入力データを増幅又は減衰する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－３５９６５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の技術では、入力データの振幅が一定であることを前提とした増幅率又は減衰率が設定されている。そのため、振幅が不定である入力データが入力されると、所望の最大変調度の出力データを得ることができなかった。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、入力データの振幅が不定であっても所望の振幅変調データを生成することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様においては、外部から入力された入力データを変調した変調データを生成する振幅変調回路であって、前記入力データの最大値及び最小値を検出する検出部と、前記最大値及び前記最小値に基づいて前記入力データを変換することにより変換データを生成するデータ変換部と、前記変換データの振幅に基づいて振幅変調信号を生成する振幅変調信号生成部と、を有し、前記データ変換部は、前記振幅変調信号生成部に入力可能な電圧範囲における最大電圧に前記最大値が対応し、前記電圧範囲における最小電圧に前記最小値が対応するように前記入力データを正規化データに変換し、前記振幅変調信号生成部における変調度に基づいて前記正規化データを変換することにより前記変換データを生成する振幅変調回路を提供する。

【0007】

前記データ変換部は、前記最大値が前記最大電圧に対応するように前記入力データをオフセットし、前記オフセットした入力データの最小値が前記最小電圧に対応するように前記オフセットした入力データを変換することにより、前記入力データを前記正規化データに変換してもよい。

【0008】

前記データ変換部は、前記変換データの最大値と最小値との和に対する前記変換データの最大値と最小値との差の割合が前記変調度になるように、前記正規化データに第１係数を乗算した後にオフセットすることにより前記変換データを生成してもよい。

【0009】

前記データ変換部は、前記変換データの最大値が所定値になるように、前記正規化データに前記第１係数を乗算した後にオフセットすることにより生成したデータに第２係数を乗算することにより前記変換データを生成してもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、入力データの振幅が不定であっても所望の振幅変調データを生成できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態に係る振幅変調回路模式図である。

【図2】入力データの模式図である。

【図3】正規化データの模式図である。

【図4】正規化データに第１係数を乗算した乗算後データの模式図である。

【図5】オフセットデータの模式図である。

【図6】オフセットデータに第２係数を乗算して生成された変換データの模式図である。

【図7】正規化していない入力データに第１係数を乗算した比較例の乗算後データの模式図である。

【図8】比較例のオフセットデータの模式図である。

【図9】比較例のオフセットデータに第２係数を乗算して生成された変換データの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、本実施形態に係る振幅変調回路１の模式図である。振幅変調回路１は、例えば内部論理回路を定義及び変更できる集積回路（プログラマブルロジックデバイス）である。本実施形態に係る振幅変調回路１は、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）であるが、これに限定されない。

【0013】

振幅変調回路１は、外部から入力された入力データを正規化した正規化データに基づき変換データを生成する。そして、振幅変調回路１は、生成した変換データの振幅に基づく振幅変調信号を生成する。振幅変調回路１は、メモリ１１と、検出部１２と、係数算出部１３と、データ変換部１４と、振幅変調信号生成部１５とを有する。

【0014】

メモリ１１は、例えばＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）であり、各種情報を記憶する。例えば、メモリ１１は、外部から入力された変調度、最大信号レベル及び入力データを記憶する。

【0015】

検出部１２は、入力データの最大値及び最小値を検出する。図２は、入力データの模式図である。縦軸は入力データの値の大きさを示す。縦軸の範囲は、振幅変調信号生成部１５に入力可能な電圧範囲である。なお、図２の最大電圧ＶＭＡＸは、入力可能な電圧範囲の最大電圧であり、最小電圧ＶＭＩＮは、入力可能な電圧範囲の最小電圧である。検出部１２は、図２に示す入力データの最大値５１及び最小値６１を検出する。

【0016】

係数算出部１３は、データ変換部１４が用いる各種係数を算出する。例えば、係数算出部１３は、メモリ１１から変調度を取得し、取得した変調度に基づいて第１係数を算出する。第１係数は、所定データに乗算することにより当該所定データの最大値と最小値との和に対する当該所定データの最大値と最小値との差の割合を、取得した変調度にする係数である。変調度は、例えば振幅変調回路１を設計する設計者又は振幅変調回路１を有する装置の使用者が適宜設定でき、例えば外部装置から入力された値がメモリ１１に記憶されている。

【0017】

係数算出部１３は、メモリ１１から最大信号レベルを取得し、取得した最大信号レベルに基づいて第２係数を算出する。第２係数は、所定データに乗算することにより当該所定データの最大値を最大信号レベルにする係数である。最大信号レベルは、例えば振幅変調回路１を設計する設計者が適宜設定でき、例えば外部装置から入力された値がメモリ１１に記憶されている。

【0018】

データ変換部１４は、検出部１２が検出した最大値及び最小値に基づいて入力データを変換することにより変換データを生成する。具体的には、データ変換部１４は、正規化部１４１、変調度調整部１４２、及び最大信号レベル調整部１４３を有する。

【0019】

正規化部１４１は、振幅変調信号生成部１５に入力可能な電圧範囲に入力データが対応するように、入力データを正規化データに変換する。入力可能な電圧範囲は、振幅変調信号生成部１５の仕様に応じて決定される。電圧範囲として入力可能な値は、例えば１６ビットのデジタルデータで表される。この場合、最大電圧として表される値はＦＦＦＦであり、最小電圧として表される値は００００である。

【0020】

正規化部１４１は、入力データの最大値が、電圧範囲の最大電圧ＶＭＡＸに対応するように入力データをオフセットする。次に、正規化部１４１は、オフセットした入力データの最小値が、電圧範囲における最小電圧ＶＭＩＮに対応するようにオフセットした入力データを変換することにより、オフセットした入力データを正規化データに変換する。具体的には、正規化部１４１は、オフセットした入力データの最小値が最小電圧ＶＭＩＮに対応するように、オフセットした入力データを伸長することによりオフセットした入力データを正規化データに変換する。

【0021】

図３は、正規化データの模式図である。図３に示すとおり、正規化データの最大値５２は電圧範囲の最大電圧ＶＭＡＸに対応し、最小値６２は電圧範囲の最小電圧ＶＭＩＮに対応している。

【0022】

変調度調整部１４２は、正規化データが所望の変調度になるように変換する。具体的には、まず、変調度調整部１４２は、正規化データに第１係数を乗算する。第１係数は、所定データの最大値が最大電圧になるようにオフセットしたオフセットデータの最大値と最小値との和に対する当該オフセットデータの最大値と最小値との差の割合が、所望の変調度になるように設定されている。すなわち、第１係数は、正規化データに第１係数を乗算した乗算後データの最大値が最大電圧に対応するように乗算後データをオフセットしたオフセットデータの変調度が、所望の変調度になるように設定されている。

【0023】

図４は、正規化データに第１係数を乗算した乗算後データの模式図である。図４に示す最大値５３は、図３の最大値５２の第１係数倍である。また、図４に示す最小値６３は、図３の最小値６２の第１係数倍である。

【0024】

変調度調整部１４２は、正規化データに第１係数を乗算した乗算後データをオフセットしてオフセットデータを生成する。変調度調整部１４２は、乗算後データの最大値が最大電圧ＶＭＡＸに対応するように、乗算後データをオフセットしてオフセットデータを生成する。

【0025】

図５は、オフセットデータの模式図である。図５に示すとおり、オフセットデータの最大値５４は最大電圧ＶＭＡＸに対応している。また、最大値５４の値はαであり、最小値６４の値はβである。αとβの和に対するαとβの差の割合は、係数算出部１３が取得した変調度になっている。取得した変調度をｍｐとすると、ｍｐは下記式（１）で表される。
ｍｐ＝（α－β）／（α＋β）…（１）

【0026】

最大信号レベル調整部１４３は、オフセットデータの振幅を調整して変換データを生成する。具体的には、最大信号レベル調整部１４３は、オフセットデータに第２係数を乗算することにより変換データを生成する。第２係数は、オフセットデータに第２係数を乗算して生成された変換データの最大値が、最大信号レベルになるように設定されている。

【0027】

図６は、オフセットデータに第２係数を乗算して生成された変換データの模式図である。図６に示すとおり、変換データの最大値５５は、最大信号レベルＳＭＡＸに対応している。第２係数をＮとすると、変換データの最大値はαＮであり、変換データの最小値はβＮである。変換データの変調度は、下記式（２）で表される。
ｍｐ＝（αＮ－βＮ）／（αＮ＋βＮ）＝（α－β）／（α＋β）…（２）
式（２）のとおり、オフセットデータに第２係数を乗算しても、変調度は変化しない。

【0028】

［入力データを正規化しない比較例］
本実施形態と異なり、入力データを正規化しない比較例の振幅変調回路が生成する変換データについて説明する。図７は、正規化していない入力データに第１係数を乗算した比較例の乗算後データの模式図である。図７に示す比較例の乗算後データの最大値７２は、図４に示す本実施形態の乗算後データの最大値５３よりも小さくなっている。また、図７に示す比較例の乗算後データの最小値８２の絶対値は、図４に示す本実施形態の乗算後データの最小値６３の絶対値よりも小さくなっている。

【0029】

図８は、比較例のオフセットデータの模式図である。図８に示す比較例のオフセットデータの最大値７３の値は、図５に示す本実施形態のオフセットデータの最大値５４の値と同様にαである。一方、図８に示す比較例のオフセットデータの最小値８３の値は、図５に示す本実施形態のオフセットデータの最小値６４の値と異なり、Ｂである。

【0030】

図９比較例のオフセットデータに第２係数を乗算して生成された変換データの模式図である。図９に示す比較例の変換データの最大値７４の値は、図６に示す本実施形態の変換データの最大値５５の値と同様にαＮである。一方、図９に示す比較例の変換データの最小値８４の値は、図６に示す本実施形態の変換データの最小値６５の値と異なり、ＢＮである。

【0031】

比較例の変換データの変調度は、（αＮ－ＢＮ）／（αＮ＋ＢＮ）となり、β≠Ｂであるから、取得した変調度ｍｐにならない。比較例のように、入力データの振幅が不定である入力データを正規化することなく振幅変調すると、所望の変調度にすることができない。一方、本実施形態の振幅変調回路１は、入力データを正規化することにより、振幅を一定にした正規化データを振幅変調できるから、所望の変調度の変換データを生成できる。

【0032】

振幅変調信号生成部１５は、変換データの振幅に基づいて振幅変調信号を生成する。具体的には、振幅変調信号生成部１５は、Ｄ／Ａ１５１とミキサ１５２とを有する。Ｄ／Ａ１５１は、デジタルアナログコンバータであり、データ変換部１４が生成した変換データをアナログ信号に変換する。ミキサ１５２は、変換したアナログ信号に搬送波を重畳して振幅変調信号を生成する。

【0033】

［振幅変調回路１の効果］
以上説明したとおり、振幅変調回路１は、所定の電圧範囲における最大電圧ＶＭＡＸに入力データの最大値５１が対応し、電圧範囲における最小電圧ＶＭＩＮに最小値６１が対応するように入力データを正規化データに変換する。次に、振幅変調回路１は、正規化データを変換した変換データの振幅と所定の変調度に基づいて振幅変調信号を生成する。このように、振幅変調回路１は、入力データを正規化することにより振幅を一定にした正規化データを振幅変調するから、入力データの振幅が不定であっても所望の変調度の振幅変調信号を生成できる。

【0034】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0035】

１ 振幅変調回路
１１ メモリ
１２ 検出部
１３ 係数算出部
１４ データ変換部
１４１ 正規化部
１４２ 変調度調整部
１４３ 最大信号レベル調整部
１５ 振幅変調信号生成部
１５１ Ｄ／Ａ
１５２ ミキサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】