特許 7488176 デジタルＦＭ変調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-13

(45)【発行日】2024-05-21

(54)【発明の名称】デジタルＦＭ変調装置

(51)【国際特許分類】

   H03C 3/09 20060101AFI20240514BHJP

   H03C 3/00 20060101ALI20240514BHJP

   H04L 27/12 20060101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

H03C3/09

H03C3/00 A

H04L27/12 A

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020206676

(22)【出願日】2020-12-14

(65)【公開番号】P2022093938

(43)【公開日】2022-06-24

【審査請求日】2023-05-22

(73)【特許権者】

【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】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(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

【審査官】石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－０４８３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１０４６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－２６６９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－３２１５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０３７８１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｃ ３／００ー ７／０４

Ｈ０４Ｌ ２７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

周波数偏移幅を示す周波数偏移幅データと予め定められた定数を示す定数データとが入力し、入力した前記周波数偏移幅データ及び前記定数データを乗算した結果を変換係数データとして出力する第１乗算回路と、
前記周波数偏移幅に対応する被変調波データと前記変換係数データとが入力し、入力した前記被変調波データ及び前記変換係数データを乗算した結果を補正後被変調波データとして出力する第２乗算回路と、
前記補正後被変調波データが入力したことに応じて、搬送波を前記周波数偏移幅に対応してＦＭ変調させたＦＭ変調信号を出力するダイレクト・デジタル・シンセサイザ（ＤＤＳ）と
を備え、
予め定められた前記定数をＧとすると、前記定数Ｇは、前記ＤＤＳが有する正弦波テーブルの最大の振幅値Ｖｍａｘと、前記ＤＤＳが出力する前記ＦＭ変調信号の周波数の設定精度Ｆｐとを用いて、次式によって算出され、

前記ＦＭ変調信号の周波数の設定精度Ｆｐは、前記ＤＤＳの正弦波テーブルのアドレス数を前記ＤＤＳのシステムクロック数で除算した値である、
デジタルＦＭ変調装置。

【請求項2】

変調信号が入力し、入力した変調信号をデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器が出力する前記デジタル信号と前記周波数偏移幅データとが入力し、入力した前記デジタル信号及び前記周波数偏移幅データを乗算した結果を変調波データとして出力する第３乗算回路と、
前記第３乗算回路が出力する前記変調波データと加算データとが入力し、入力した前記変調波データ及び前記加算データを加算した結果を前記被変調波データとして出力する加算回路と
を更に備える、
請求項１に記載のデジタルＦＭ変調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、デジタルＦＭ変調装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ダイレクト・デジタル・シンセサイザ（ＤＤＳ）に被変調波データを供給して、搬送波を被変調波データが示す周波数偏移幅だけＦＭ変調させるデジタルＦＭ変調装置が知られている（例えば、特許文献１および２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開１９９６－３０７３６５号公報

【文献】特開１９９３－１４５３４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このようなデジタルＦＭ変調装置は、設定した周波数偏移幅に応じて搬送波をＦＭ変調できるが、搬送波の中心周波数も変化してしまうことがあった。従来は、周波数偏移幅の設定値に対応する中心周波数の補正値を含むテーブルを予め準備し、テーブルを参照することにより、ＤＤＳに供給する被変調波データを補正していた。この場合、周波数偏移幅の設定値ごとに、大量の補正値を用意しなければならず、大容量の記憶素子等が必要になっていた。

【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、中心周波数の補正値を記憶素子に記憶させておくことなく、デジタルＦＭ変調装置が出力するＦＭ変調信号の中心周波数の変動を低減させるように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、周波数偏移幅を示す周波数偏移幅データと予め定められた定数を示す定数データとが入力し、入力した前記周波数偏移幅データ及び前記定数データを乗算した結果を変換係数データとして出力する第１乗算回路と、前記周波数偏移幅に対応する被変調波データと前記変換係数データとが入力し、入力した前記被変調波データ及び前記変換係数データを乗算した結果を補正後被変調波データとして出力する第２乗算回路と、前記補正後被変調波データが入力したことに応じて、搬送波を前記周波数偏移幅に対応してＦＭ変調させたＦＭ変調信号を出力するダイレクト・デジタル・シンセサイザ（ＤＤＳ）とを備える、デジタルＦＭ変調装置を提供する。

【0007】

予め定められた前記定数をＧとすると、前記定数Ｇは、前記ＤＤＳが有する正弦波テーブルの最大の振幅値Ｖｍａｘと、前記ＤＤＳが出力する前記ＦＭ変調信号の周波数の設定精度Ｆｐとを用いて、次式によって算出されてもよい。

【0008】

前記ＦＭ変調信号の周波数の設定精度Ｆｐは、前記ＤＤＳの正弦波テーブルのアドレス数を前記ＤＤＳのシステムクロック数で除算した値であってもよい。

【0009】

変調信号が入力し、入力した変調信号をデジタル信号に変換して出力するＡＤ変換器と、前記ＡＤ変換器が出力する前記デジタル信号と前記周波数偏移幅データとが入力し、入力した前記デジタル信号及び前記周波数偏移幅データを乗算した結果を変調波データとして出力する第３乗算回路と、前記第３乗算回路が出力する前記変調波データと加算データとが入力し、入力した前記変調波データ及び前記加算データを加算した結果を前記被変調波データとして出力する加算回路とを更に備えてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、中心周波数の補正値を記憶素子に記憶させておくことなく、デジタルＦＭ変調装置が出力するＦＭ変調波の中心周波数の変動を低減できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態に係るデジタルＦＭ変調装置１０の構成例を示す。

【図2】本実施形態に係るデジタルＦＭ変調装置１０の変形例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜デジタルＦＭ変調装置１０の構成例＞
図１は、本実施形態に係るデジタルＦＭ変調装置１０の構成例を示す。デジタルＦＭ変調装置１０は、搬送波の中心周波数の変動を低減させつつ、設定された周波数偏移幅のＦＭ変調信号を出力する。デジタルＦＭ変調装置１０は、入力端子１１０と、基準信号源１２０と、ＤＤＳ１３０と、制御部１４０と、第１乗算回路１５０と、第２乗算回路１６０と、出力端子１７０とを備える。

【0013】

入力端子１１０には、搬送波の周波数を変調させる（ＦＭ変調させる）ための被変調波データが入力する。入力端子１１０は、コネクタ等が設けられていてもよく、これに代えて、外部の回路と電気的に接続するための電極、配線等であってもよい。被変調波データは、例えば、所定の周波数のアナログ信号をデジタルデータに変換したデータである。ここで、被変調波データの振幅値は、搬送波をＦＭ変調させた場合の周波数偏移幅に相当する。

【0014】

基準信号源１２０は、所定の周波数の基準信号を出力する。基準信号源１２０は、ＤＤＳ１３０のシステムクロックである。基準信号源１２０は、周波数可変の信号源であってもよい。

【0015】

ＤＤＳ１３０は、基準信号源１２０が出力する基準信号の周波数を基準として動作し、設定された波形及び周波数の信号を出力する。ＤＤＳ１３０の動作については既知なので、ここでは詳細な動作の説明を省略する。

【0016】

このようなＤＤＳ１３０を用いてＦＭ変調信号を出力させる場合、一般的には、被変調波データをＤＤＳ１３０に入力する。そして、ＤＤＳ１３０は、入力した被変調波データを基準信号の周期ごとに積分し、積分した結果を位相量とした信号を出力する。この場合、ＤＤＳ１３０は、被変調波データが示す被変調波の直流成分に対応する中心周波数の搬送波を、被変調波データの振幅値に対応する周波数偏移幅でＦＭ変調させたＦＭ変調信号を出力する。

【0017】

ＦＭ変調信号の周波数スペクトルは、搬送波の中心周波数をｆｃ、周波数偏移幅をｆｓとすると、ピーク周波数がｆｃ、ｆｃ－ｆｓ、およびｆｃ＋ｆｓとなる３つの周波数成分を有する。しかしながら、ＤＤＳ１３０は、被変調波データの周波数偏移幅ｆｓの大きさに応じて、搬送波の中心周波数ｆｃが変動してしまうことがあった。

【0018】

この場合、従来のＦＭ変調器は、周波数偏移幅、システムクロック等に対応して補正するための補正値データを予め準備してＲＯＭ等に記憶させていた。そして、周波数偏移幅、システムクロック等を変更するごとに、対応する補正値データをＲＯＭから読み出して被変調波データに反映させてから、被変調波データをＤＤＳ１３０に供給していた（詳細は引用文献１等を参照）。したがって、従来は、例えば、ＦＭ変調器が実際に出力する信号の中心周波数と設定した中心周波数の誤差を、設定可能な設定値ごとに測定しなければならなかった。

【0019】

これに対し、本実施形態に係るデジタルＦＭ変調装置１０は、誤差の要因を把握して、被変調波データを補正する変換係数を算出する回路を設けることにより、記憶素子に補正値データを記憶させることなく、ＤＤＳ１３０が出力する搬送波の中心周波数を安定化させる。具体的には、デジタルＦＭ変調装置１０は、被変調波データと変換係数とを乗算することにより補正後被変調波データを生成し、生成した補正後被変調波データをＤＤＳ１３０に供給する。そして、ＤＤＳ１３０は、補正後被変調波データが入力したことに応じて、搬送波を周波数偏移幅に対応してＦＭ変調させたＦＭ変調信号を出力する。補正後被変調波データは、制御部１４０、第１乗算回路１５０、及び第２乗算回路１６０によって生成される。

【0020】

制御部１４０は、定数データ及び周波数偏移幅データを第１乗算回路１５０に供給する。定数データは、予め定められた定数を示す。制御部１４０は、例えば、定数データを記憶している記憶部１４２を有する。この場合、制御部１４０は、記憶部１４２から定数データを読み出して第１乗算回路１５０に供給する。制御部１４０は、ＣＰＵ等のプロセッサを有してもよい。この場合、記憶部１４２は、ＣＰＵが実行するプログラムの情報を格納してもよい。記憶部１４２は、当該プログラムの実行時に参照されるデータベースを含む種々の情報を格納してもよい。

【0021】

また、制御部１４０は、ユーザ等により設定された周波数偏移幅データを第１乗算回路１５０に供給する。周波数偏移幅データは、被変調波データの振幅値である周波数偏移幅を示す。制御部１４０は、例えば、外部回路、入力デバイス等から入力された周波数偏移幅データを受け取り、受け取った周波数偏移幅データを第１乗算回路１５０に供給する。また、周波数偏移幅データが記憶部１４２に記憶されている場合、制御部１４０は、記憶部１４２から周波数偏移幅データを読み出して第１乗算回路１５０に供給してもよい。

【0022】

第１乗算回路１５０には、周波数偏移幅を示す周波数偏移幅データと予め定められた定数を示す定数データとが入力し、第１乗算回路１５０は、入力した周波数偏移幅データ及び定数データを乗算した結果を変換係数データとして出力する。変換係数データは、被変調波データを補正するための変換係数を示す。ここで、予め定められた定数をＧ、変換係数をＫとし、周波数偏移幅をｆｓとする。この場合、Ｋ＝Ｇ・ｆｓとなる。

【0023】

第２乗算回路１６０には、周波数偏移幅に対応する被変調波データと変換係数データとが入力し、第２乗算回路１６０は、入力した被変調波データ及び変換係数データを乗算した結果を補正後被変調波データとして出力する。第２乗算回路１６０は、被変調波データに変換係数Ｋを乗算することにより、被変調波データを補正した補正後被変調波データを生成してＤＤＳ１３０に供給する。

【0024】

ここで、発明者らは、ＤＤＳ１３０が出力する搬送波の中心周波数は、周波数偏移幅、ＤＤＳ１３０の周波数設定精度、ＤＤＳ１３０が有する正弦波テーブルの最大の振幅値に基づいて変動する傾向にあることを見いだした。そして、被変調波データに設定した周波数偏移幅の大きさに比例して被変調波データを補正する変換係数の値を大きくすることで、このような変動の傾向を低減できることがわかった。また、この場合の比例係数をＤＤＳ１３０の周波数設定精度と正弦波テーブルの最大の振幅値との積の逆数にすればよいこともわかった。

【0025】

言い換えると、次式のように算出した変換係数Ｋを用いて被変調波データを補正することで、このような中心周波数の変動を低減できることがわかった。なお、ＤＤＳ１３０が有する正弦波テーブルの最大の振幅値をＶｍａｘ、ＤＤＳ１３０の周波数設定精度をＦｐとした。

【数1】

【0026】

そこで、予め定められた定数Ｇは、ＤＤＳが有する正弦波テーブルの最大の振幅値Ｖｍａｘと、ＤＤＳ１３０が出力するＦＭ変調信号の周波数の設定精度Ｆｐとを用いて、次式のように算出すればよい。なお、ＤＤＳ１３０のＦＭ変調信号の周波数の設定精度Ｆｐは、ＤＤＳ１３０の正弦波テーブルのアドレス数をＤＤＳ１３０のシステムクロック数で除算した値である。

【数2】

【0027】

言い換えると、（数２）式のように定数Ｇを予め定めることにより、第１乗算回路１５０は、（数１）式の変換係数Ｋを示す変換係数データを出力できる。そして、第２乗算回路１６０は、（数１）式の変換係数Ｋを被変調波データに乗算して補正した補正後被変調波データを生成できる。これにより、ＤＤＳ１３０は、中心周波数の変動を低減させたＦＭ変調信号を出力できる。

【0028】

出力端子１７０は、ＤＤＳ１３０が出力するＦＭ変調信号をデジタルＦＭ変調装置１０の出力として外部に出力する。出力端子１７０は、コネクタ等が設けられていてもよく、これに代えて、外部の回路と電気的に接続するための電極、配線等であってもよい。

【0029】

なお、（数１）式に基づく変換係数Ｋは、周波数偏移幅ｆｓに対応して算出される。したがって、ユーザ等により周波数偏移幅ｆｓの設定が変更されても、デジタルＦＭ変調装置１０は、対応する補正後被変調波データを生成することができ、変更された設定に対応して、中心周波数の変動を低減させたＦＭ変調信号を出力できる。また、ＤＤＳ１３０の周波数設定精度Ｆｐは、システムクロック数に応じて算出される。したがって、ユーザ等によりシステムクロック数の設定が変更されても、デジタルＦＭ変調装置１０は、対応する補正後被変調波データを生成することができ、中心周波数の変動を低減させたＦＭ変調信号を出力できる。

【0030】

以上のように、本実施形態に係るデジタルＦＭ変調装置１０は、乗算回路を用いて被変調波データを補正した補正後被変調波データを生成する。したがって、デジタルＦＭ変調装置１０は、予め中心周波数を補正するための補正値を準備しなくてもよく、補正値を記憶するための記憶領域を不要とすることができる。

【0031】

以上の本実施形態に係るデジタルＦＭ変調装置１０は、入力した被変調波データに応じてＦＭ変調信号を出力する例を説明したが、これに限定されることはない。例えば、デジタルＦＭ変調装置１０に変調信号が入力し、デジタルＦＭ変調装置１０は、入力した変調信号に基づいて被変調波データを生成してもよい。このようなデジタルＦＭ変調装置１０について次に説明する。

【0032】

＜デジタルＦＭ変調装置１０の変形例＞
図２は、本実施形態に係るデジタルＦＭ変調装置１０の変形例を示す。本変形例のデジタルＦＭ変調装置１０において、図１に示された本実施形態に係るデジタルＦＭ変調装置１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、重複する説明を省略する。本変形例のデジタルＦＭ変調装置１０の入力端子１１０には、変調信号が入力する。変調信号は、例えば、発振器２１０が出力する所定の周波数の正弦波信号である。デジタルＦＭ変調装置１０は、ＡＤ変換器２２０と、第３乗算回路２３０と、加算回路２４０とを更に備える。

【0033】

ＡＤ変換器２２０は、変調信号が入力し、入力した変調信号をデジタル信号に変換して出力する。第３乗算回路２３０は、ＡＤ変換器２２０が出力するデジタル信号と周波数偏移幅データとが入力し、入力したデジタル信号及び周波数偏移幅データを乗算した結果を変調波データとして出力する。第３乗算回路２３０は、例えば、制御部１４０から周波数偏移幅データを受け取る。

【0034】

加算回路２４０は、第３乗算回路２３０が出力する変調波データと加算データとが入力し、入力した変調波データ及び加算データを加算した結果を被変調波データとして出力する。加算回路２４０は、例えば、制御部１４０から加算データを受け取る。加算回路２４０は、生成した被変調波データを第２乗算回路１６０に供給する。

【0035】

言い換えると、制御部１４０は、周波数偏移幅を示す周波数偏移幅データを第３乗算回路２３０に供給して、デジタルＦＭ変調装置１０が出力するＦＭ変調信号の最大周波数偏移の大きさを設定する。また、制御部１４０は、中心周波数に対応する加算データを加算回路２４０に供給して、デジタルＦＭ変調装置１０が出力するＦＭ変調信号の中心周波数を設定する。第３乗算回路２３０及び加算回路２４０は、設定された周波数偏移幅及び中心周波数に対応する被変調波データを生成する。

【0036】

デジタルＦＭ変調装置１０は、このように生成された被変調波データに変換係数データを乗算して補正後被変調波データとしてからＤＤＳ１３０に供給して、ＦＭ変調信号を出力する。このように、本変形例のデジタルＦＭ変調装置１０は、周波数偏移幅及び中心周波数が設定可能な装置として動作できる。

【0037】

以上のように、デジタルＦＭ変調装置１０は制御部１４０が、周波数偏移幅データ及び定数データを出力する例を説明したが、これに限定されることはない。周波数偏移幅データ及び定数データは、デジタルＦＭ変調装置１０の外部から供給されてもよい。この場合、デジタルＦＭ変調装置１０は制御部１４０が無くてもよい。

【0038】

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】

【0039】

１０ デジタルＦＭ変調装置
１１０ 入力端子
１２０ 基準信号源
１３０ ＤＤＳ
１４０ 制御部
１４２ 記憶部
１５０ 第１乗算回路
１６０ 第２乗算回路
１７０ 出力端子
２１０ 発振器
２２０ ＡＤ変換器
２３０ 第３乗算回路
２４０ 加算回路

【図1】

【図2】