JPH0117629B2

JPH0117629B2 -

Info

Publication number: JPH0117629B2
Application number: JP1465783A
Authority: JP
Inventors: Masao Nito; Michiaki Myagawa; Tadashi Fujisawa
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fuji Facom Corp
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fuji Facom Corp
Priority date: 1983-02-02
Filing date: 1983-02-02
Publication date: 1989-03-31
Also published as: JPS59141856A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電話回線等を利用して或るセンタか
ら各家庭、事業所などに設置されている各種メー
タの集中検針を行なう際に、検針データを電話回
線に送り出し、或いは電話回線から該データを取
り出すために用いるFS（周波数偏移式）変復調方
式に関するものである。

この種の変復調方式としては、動作が安定であ
ることは勿論のこと、数多くの需要場所に取付け
る汎用品としての性格上、安価であること、量産
可能であることが要求される。

第１図は従来のFS変復調方式を示すブロツク
図である。同図において、１０１はハイブリツド
トランス、１０２は帯域通過フイルタ（BPF）、
１０３は増幅器、１０４は振幅制限器、１０５は
周波数弁別器、１０６は波形整形器、１０７は抵
域通過フイルタ（LPF）、１０８は周波数変調
器、である。

第１図に見られるように、従来のFS変復調方
式では、受信信号は、送受信端Ｔからハイブリツ
ドトランス１０１を通り、帯域通過フイルタ１０
２、増幅器１０３、振幅制限器１０４、周波数弁
別器１０５、波形整形器１０６などによつて復調
受信され、送信信号は周波数変調器１０８、低域
通過フイルタ１０７、ハイブリツドトランス１０
１を介してFS変調されて送受信端Ｔから送信さ
れる。

ここで帯域通過フイルタ１０２は信号伝送路に
おける雑音を除去するためのものである。増幅器
１０３は入力信号を適当な大きさに増幅するため
のものである。振幅制限器１０４は、入力信号の
大きさが変わつてもその出力が変動しないように
するための一種の非直線増幅器であり、飽和特性
を利用するリミツタなどである。周波数弁別回路
１０５はフオスタ・シーレ形（Foster Seeley）、
離調形（２同調回路形）、カウンタ形（デジタル
処理形）、レシオ検波器（ratio detector）、など
があるが、FS波の周波数弁別には２同調回路形
を用いることが多い。

２同調回路形の周波数弁別回路は第２図に示す
如き回路構成をもつ。同図において、２０１〜２
０４はそれぞれ抵抗、２０５〜２１２はそれぞれ
コンデンサ、２１３，２１４はそれぞれトラン
ス、２１５，２１６はそれぞれチヨーク、２１７
〜２２４はそれぞれダイオード、２２５はトラン
ジスタ、２２６は可変抵抗、２２７は波形整形回
路、である。

第２図において、２つの同調回路のうち一方は
搬送周波数の高い方に同調点をもち、他方は低い
方に同調点をもち互いに逆向きの整流回路２１７
〜２２０，２２１〜２２４、平滑回路を接続して
いる。そして弁別器出力は波形整形回路２２７に
よつて波形くずれを修正し、矩形波信号にする
が、かかる波形整形回路は、シユミツト回路、フ
リツプフロツプあるいはスライサなどによつて構
成されるものである。

上記の２同調回路形周波数弁別回路（復調器）
は同調回路をフオスタシーレ形に組み合せて検波
器の直線性を調整する。検波器の直線性が検波能
率に非常に影響するので温度特性、素子のバラツ
キなどで同調器の調整が容易でない。またインダ
クタンスを用いるので、iC化には全く不適当であ
る。

また第１図の周波数変調器１０８は、送信すべ
きデータ端末からの直流シリアルデータとしての
論理“１”、“０”をFS変調して出力するところ
である。また低域通過フイルタ１０７は、変調器
１０８の出力に含まれる高域変調歪を回線に送出
しないようにするためのものである。

FS変調方式には第３図に示す如きウインブリ
ツジCR発振器が多く使用される。第３図におい
て、３０１はオペアンプ、３０２，３０３はそれ
ぞれアナログスイツチ、３０４は電圧制御形抵抗
素、３０５〜３０９，３１１はそれぞれ抵抗、３
１０は可変抵抗、３１２〜３１４はそれぞれコン
デンサ、３１５はダイオード、である。

この発振器において、その発振周波数の歪率を
少なくし、振幅のレベル変動を少なくするにはコ
ンデンサ、抵抗とも高精度で温度変化の少ないも
のを使用しなければならない。またこの回路はそ
の発振出力が安定な振幅レベルに達するのに或る
程度の立上り時間が必要である。

本発明は、上述のような従来の技術的事情にか
んがみなされたものであり、従つて本発明の目的
は、インダクタンスの使用、高精度のコンデンサ
および抵抗の使用等を避け、湿度等の環境条件に
よる特性変動を極力小さくし、回路のiC化に適
し、無調整・大量生産に適したデジタルFS変復
調方式、更に詳しくは、送信時には受信が、受信
時には送信ができない半２重方式によるデータ伝
送のためのFS変復調方式を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によるFS変
復調方式は、送信すべきデータのとる第１の論理
値に対応した周波数faの正弦波を、その位相角0゜
から360゜までを１周期としてデイジタル的に繰り
返し発生すべく動作する第１の動作ループと、前
記データのとる第２の論理値に対応した周波数fz
の正弦波を、その位相角0゜から360゜までを１周期
としてデイジタル的に繰り返し発生すべく動作す
る第２の動作ループと、受信したFS変調信号を
その変調周波数がfaであるかfzであるかに従つて
第１または第２の論理値として復調して出力する
動作を周期的に繰り返し行なう第３の動作ループ
とから成り、データの送信要求信号の有無、およ
び送信データの論理値により各動作ループの間を
相互に移行可能とした。

次に図を参照して本発明の一実施例を説明す
る。第４図は本発明の一実施例を示すブロツク図
である。同図において、４０１は回線からのFS
受信信号を受信し、かつFS送信信号を回線側へ
送出する回線結合の機能をもつハイブリツドトラ
ンスである。４０２は受信信号以外の伝送路にお
ける雑音を除去するための帯域通過フイルタ
（BPF）である。４０３は受信信号を適当な振幅
になるように増幅する増幅器である。４０４は受
信FS信号を十分増幅し、零点レベルにおいて２
値化し、振幅に依存しない矩形波パルスに変換し
て出力する波形整形回路である。復調に際しての
この段階までの動作は、第１図で説明した従来の
FS復調方式のそれとほとんど同じである。

ところで４０５は、波形成形されて入力された
FS信号をデジタル的に処理することにより復調
して、受信データRDとして出力するデジタル復
調器であると共に、後述のように変調も行なうデ
ジタル変復調器である。この実施例では、第１図
で示した周波数弁別後の波形成形器１０６は不要
となる。４０６は、デジタル変復調器４０５の動
作のタイミングの基本となるクロツクを発生する
のに用いられる振動子で例えば水晶振動子のよう
なものである。４０８は、デジタル変復調器４０
５が変調動作を行なつている時にFS送信波とし
て複数ビツトの数値にて表現されたデジタル信号
を出力するのに対して、このデジタル信号をアナ
ログ的波形に変換するためのＤ／Ａ変換器であ
る。４０７は、Ｄ／Ａ変換器４０８の出力から高
域歪を除去して規定のFS変調波のみをハイブリ
ツドトランス４０１を介して回線に送出するため
の低域通過フイルタである。

以下本発明の要部であるデジタルFS変復調器
４０５の変復調方式を説明する。

第５図は、第４図における半２重方式によるデ
ジタル形FS変復調器４０５の動作状態とその遷
移状況を示す説明図である。本デジタルFS変復
調器は、大きく分けて３つの動作ループを有して
いる。すなわち、図示せざるデータ端末からの送
信要求信号（SR）が“１”のとき、つまり、送
信要求があつて変調状態にあるとき、その送信デ
ータ（SD）が“１”の場合に、その論理値“１”
に対応する周波数faの正弦波を、その位相角0゜か
ら360゜までを１周期としてデイジタル的に繰り返
し発生すべく動作する第１の特作ループ（fa発生
動作ループ）と、送信データ（SD）が“０”の
場合に、その論理値“０”に対応する周波数fzの
正弦波を、その位相角0゜から360゜までを１周期と
してデイジタル的に繰り返し発生すべく動作する
第２の動作ループ（fz発生動作ループ）と、また
送信要求信号（SR）が“０”のとき、つまり送
信要求がなく、復調状態にあるときの復調動作ル
ープ、すなわち受信したFS変調信号をその変調
波がfaであるかfzであるかに従つて“１”または
“０”として復調して出力する動作を周期的に繰
り返して行なう第３の動作ループ（復調動作ルー
プ）の３つである。

そして、前記第１の動作ループすなわちfa発生
動作ループにおける90゜と270゜の各位相において、
データの送信要求信号SRの有無を調べ、無のと
きは該fa発生動作ループから前記第３の動作ルー
プすなわち復調動作ループへ移行して復調動作を
行ない、有でも送信データSDをチエツクし、そ
れが周波数faに相当する論理値から周波数fzに相
当する論理値に変化しているときは、fa発生動作
ループからfz発生動作ループへ移行して所定の正
弦波を発生すべく動作し、fz発生動作ループにお
いても、その90゜と270゜の各位相においてデータ
の送信要求信号SRの有無を調べ、無のときは該
fz発生動作ループから前記復調動作ループへ移行
して復調動作を行ない、有でも送信データSDを
チエツクし、それが周波数fzに相当する論理値か
ら周波数faに相当する論理値に変化しているとき
は、fz発生動作ループからfa発生動作ループへ移
行して所定の正弦波を発生すべく動作し、また復
調動作ループにおいても、その90゜と270゜の各位
相においてデータの送信要求信号SRの有無を調
べ、有のときは該復調動作ループから前記fa発生
動作ループ（又はfz発生動作ループ）へ移行する
ようになつている。

そしてfa発生動作ループとfz発生動作ループと
の間の相互移行に対しては、移行前の発生波と移
行後の発生波との間で位相の連続性を確保するた
めに、両ループの位相が同じ時点で移行を行なう
ようにしている。

ところで、各動作ループにおいて90゜と270゜の
各位相で送信データSDと送信要求信号SRのチエ
ツクを何故行なうかについて説明する。

本デジタルFS変復調方式は、その変調時第６
図に示すような波形（但し実線の波形がfzを、破
線の波形がfaを示す）を複数ビツトのデジタル値
により表現してＤ／Ａ変換器４０８に渡してい
る。この近似的な正弦波形は、所要のビツト数
（従つて階段のステツプ幅）を適当に選択して定
めることによつて最大近似をはかつている。この
ようにすることによつて、その後段に付加する低
域通過フイルタ４０７の性能を高くする必要がな
くなる。このようなデジタル処理において、数値
一定の時間幅Δtの大小がデジタルFS変復調器４
０５における動作の忙しさを表わすことになる。
この観点からして、90゜または270゜の各位相点に
おける数値一定時間隔Δtが最大ということより、
一番動作の忙しくないこの時点で送信要求信号
SR、送信データSDをチエツクするのがデジタル
FS変復調器４０５にとつて好都合となるわけで
ある。

なお、第６図において、縦軸には数値（デジタ
ル値）をとり、横軸には時間をとつているが、実
線で示したfz波も、破線で示したfaも、周期的に
繰り返す正弦波の形をしているので、その１周期
の始点を位相0゜、終点を360゜とするわけである。

本題に戻り、例えば送信要求信号SRが“１”
であるという条件即ち変調状態にあるとき、送信
データSDが“１”ならばfz発生動作ループに動
作がまわり、Ｄ／Ａ変換器４０８の出力として
は、第６図にfzとして示したような階段状の近似
正弦波を発生する。このとき発生したfz波の90゜
（又は270゜）の位相時点において、送信要求信号
SR、送信データSDの状態をチエツクし、変化が
なければそのままfz波の近似正弦波を送出する。
もし、送信要求信号SRが“１”で、送信データ
SDが“０”のときは、fz発生動作ループからfa
発生動作ループに遷移し、faの近似正弦波を送出
する。この遷移に際し、波形の連続性を保持させ
る為に、fz発生動作ループの90゜（270゜）位相点で
検出されたデータ変化であれば、fa発生動作ルー
プの90゜（270゜）の位相時点へ遷移するようにす
る。送信要求信号SRが“０”であれば、送信要
求がなく、受信動作が行なわれるわけであるから
無条件に復調動作ループへ遷移する。fa発生動作
ループよりfz発生動作ループへの遷移も、前記の
fzからfaへの場合と同様に行なわれる。

復調動作ループにおいては、第７図、第８図に
示すような方式にてFS受信信号を復調している。
以下この方式について説明する。

第７図の信号イは波形整形回路４０４の出力を
示している。デジタルFS変復調器は、まず信号
イの中よりその立上り点（先ずは0゜位相の点）を
検出する。この0゜位相の点より変復調器４０５内
のタイマ機能によりt₀という固定時間をロの如く
計測する。周波数faとfzの間には一般にfa＞fzの
関係がある。固定時間t₀は1/2faよりわずかに短
かい時間に選んでおく。このように固定時間t₀を
決めることにより、他の処理をこのt₀時間内に実
行することができる。固定時間t₀の経過後変復調
器４０５内のカウンタ１をハに示す如くスタート
させる。

そして、カウンタ１はそれから信号イの続く立
下り点（180゜位相の点）までの時間を計測する。
180゜の位相点検出と同時に、再び変復調器４０５
内のタイマ機能によりt₀の固定時間を計測してと
る。この２度目の固定時間t₀内において変復調器
４０５はカウンタ１に積算された計数値、すなわ
ち信号イにおける0゜〜180゜の時間長から最初の固
定時間長t₀を差し引いた残りの時間に相当するカ
ウント値に対して、それをfaに対応するカウント
値かまたはfzに対応するカウント値と比較するこ
とにより、結局、入来信号イの0゜〜180゜の半周期
の期間に相当するデータがfaであるかfzであるか
を判断する。この結果に従つて、変復調装置４０
５内のカウンタ２に対してそれがfaなら−１を加
算し、fzなら＋１を加算する。

ところでこのカウンタ２は、カウント値の上限
と下限を備えており、カウント値が、上限以上ま
たは、下限以下にならないようにしてある。この
カウントの様子をニに示す。

次に第８図に示すように変復調器４０５は、こ
のカウンタ２の値ニが、カウンタ２の上限値と下
限値の間の中心値Ｌに対して、それより上か下か
によつて、受信データの“１”、“０”情報を復元
し、ホに示す如く出力する。以上の処理の後カウ
ンタ１は、リセツトされる（第７図ハ）。引き続
いて送信要求信号SRをチエツクし、それが“１”
であれば、復調動作ループから変調動作ループに
遷移するようにする。“０”であれば復調動作ル
ープを持続する。

以上説明した処理は、受信波の0゜〜180゜の位相
範囲について示したものであるが、180゜〜360゜の
位相範囲でも同様に処理が行なわれる。但し、
180゜〜360゜の位相範囲では立上りと立下り点が入
れ替わる。以上の動作を受信波の半周期ごとに連
続的に行なうことにより変調が実行される。

なお、第７図、第８図において、波線で示した
ｅ，ｆ，ｇ，ｄ等の波形はノイズを表わしたもの
である。

本発明によれば、その復調方式において、半周
期サイクルごとにその受信波がfa波であるかfz波
であるかを判断するので、カウンタ２によりカウ
ントするためのサンプリング回数が増え、ノイズ
による受信波の割れ等の異常現象が発生しても、
その及ぼす影響を極力小さな範囲にとどめ、最終
復調データに対して信号割れなどを発生せずにす
む。

また変調方式においては、所要のビツト数（従
つて同一値をとるステツプ幅）をかえることによ
つて発生正弦波を最大近似することにより、その
次段の低域通過フイルタの次数を下げることがで
きる。また動作ループの90゜または270゜の位相点
において送信信号をチエツクし発生周波数を変え
かつ変えたときの発生波の位相を連続させること
によつて位相の歪を極力小さくすることができ
る。

本発明によるデジタルFS変復調方式は、１個
の基本振動子により発生するクロツクを用いるこ
とにより復調も、変調も行なつており、この振動
子のみを動作安定なもの、例えば水晶振動子等を
使用することによつて他の部品に高精度、高安定
なものを使用することなく、受信周波数、変調周
波数の変化分を極力少なくすることができる。ま
た同時に調整も不変になる。また変調をデジタル
的に行なうことにより、従来のアナログ方式に比
べて、送信要求（SR）を出してからの発振器の
出力が安定するまでの時間がほとんど不要となつ
た。

さらに以上のようなデジタル処理方式をとるこ
とは、４ビツトマイクロコンピユータ程度のプロ
グラム素子によつて本発明を実現する際、極めて
現実的有効な方式であり、発明の目的を満足させ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の変復調方式を示すブロツク図、
第２図は２同調回路形の周波数弁別回路を示す回
路図、第３図はウインブリツジCR発振器を示す
回路図、第４図は本発明の一実施例を示すブロツ
ク図、第５図は第４図におけるデジタル形FS変
復調器４０５の動作状態とその遷移状況を示す説
明図、第６図は本発明による変復調方式の変調時
に出力されるfa波とfz波の波形を示す説明図、第
７図は第４図における変復調器４０５が入来信号
が周波数faに対応するものかfzに対応するものか
を識別する動作を示す各部の動作波形図、第８図
は同じく変復調器４０５が復調動作を行なうとき
の各部動作波形を示す波形図、である。符号説明、４０１……ハイブリツドトランス、
４０２……帯域通過フイルタ、４０３……増幅
器、４０４……波形整形回路、４０５……デジタ
ルFS変復調器、４０６……水晶振動子、４０７
……低域通過フイルタ、４０８……Ｄ／Ａ変換
器。

Claims

【特許請求の範囲】１送信時には受信が、受信時には送信ができな
い半２重方式によるデータ伝送のためのFS（周波
数偏移式）変復調方式であつて、送信すべきデー
タのとる第１の論理値に対応した周波数faの正弦
波を、その位相角0゜から360゜までを１周期として
デイジタル的に繰り返し発生すべく動作する第１
の動作ループと、前記データのとる第２の論理値
に対応した周波数fzの正弦波を、その位相角0゜か
ら360゜までを１周期としてデイジタル的に繰り返
し発生すべく動作する第２の動作ループと、受信
したFS変調信号をその変調周波数がfaであるか
fzであるかに従つて第１または第２の論理値とし
て復調して出力する動作を周期的に繰り返し行な
う第３の動作ループとから成り、前記第１の動作ループにおける特定位相におい
て、データの送信要求信号の有無を調べ、無のと
きは該第１の動作ループから前記第３の動作ルー
プへ移行して復調動作を行ない、有でも送信デー
タが前記第２の論理値をとるデータであるとき
は、第１の動作ループから第２の動作ループへ移
行して所定の正弦波を発生すべく動作し、第２の動作ループにおいても、その特定位相に
おいてデータの送信要求信号の有無を調べ、無の
ときは該第２の動作ループから前記第３の動作ル
ープへ移行して復調動作を行ない、有でも送信デ
ータが前記第１の論理値をとるデータであるとき
は、第２の動作ループから第１の動作ループへ移
行して所定の正弦波を発生すべく動作し、また第３の動作ループにおいても、その特定位
相においてデータの送信要求信号の有無を調べ、
有のときは該第３の動作ループから前記第１また
は第２の動作ループへ移行するようにしたことを
特徴とするFS変復調方式。２特許請求の範囲第１項に記載のFS変復調方
式において、前記特定位相が90゜または270゜であ
ることを特徴とするFS変復調方式。３特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
FS変復調方式において、受信したFS変調信号を
その変調周波数に対応したパルス幅をもつ矩形波
の列に変換して入力し、該矩形波の立上りまたは
立下りエツジより所定の固定時間を計測して確保
し、該固定時間経過後から次の立下りまたは立上
りエツジまでの時間長を計測し、この時間長の計
測値が前記周波数faに対応するものかfzに対応す
るものかを、次の固定時間において判定し、その
判定結果に従つて或るカウンタのカウント値を増
減し、以上を繰り返しながら該カウンタのカウン
ト値が或る特定値以上にあるときは第１の論理値
として、以下にあるときは第２の論理値として複
調出力を繰り返し出力する動作ループから前記第
３の動作ループが成ることを特徴とするFS変復
調方式。