JPH04500897A - 変調回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 変調回路 本発明は変調回路に関する。また、本発明は特にといっても制限されないが、音 声信号をビデオレコーダシステムの搬送波に変調する回路に関する。

通常、ビデオレコーダシステムではＦＭ変調方法を使用して音声周波数（ＡＦ） 入力信号をビデオシステムの副搬送波に変調している。通常、このようなＦＭ変 調器はＬ−Ｃ回路などの共振回路からなり、そしてこの回路の共振周波数を変調 するため、通常はバラクタ−ダイオードとして可変キャパシタンスを備えている 。この回路の問題点のひとつはハイファイ再生のためには、比較的広い偏移、即 ち得域幅（７５キ一口ヘルツ）が必要で、間車な変調回路では非直線性が導入さ れることである。

また、フランス等の国が採用しているテレビ規格は振幅変調（ＡＭ）規格である ため、ＦＭ変調器を備えたビデオレコーダはこのような国で使用するのに適さな いという別な問題もある。

本発明の目的は変調器を使用するテレビ規格に応じてＦＭモードとＡＭモードを 藺単に切換えることができ、好ましくは広い偏移にわたり線形変調を藺単に行え る変調回路を提供することにある。　本発明は、ＡＭ動作モードにするには混合 回路で音声周波数（ＡＰ）信号な搬送波信号と混合し、このｉ声周波数信号を用 いて、音声周波数変調信号を移相し、移相信号を搬送波信号に加えることにより 周波数変調信号を発生し、ＦＭ信号を発生しなければならないという知見に基づ いている。

即ち、本発明は全体としては、換言すれば第１ｆｉ様においては、音声周波数（ ＡＦ）信号を受信する入力、搬送波信号を発生する発信回路、ＡＦ入力信号を搬 送波信号と混合してＡＭ変調信号を発生する混合回路、及び第１位置においてＡ Ｍ変調信号を出力に送り、かつ第２位置においてＡＭ変調信号をベクトル加算手 段に送り、ＡＭ変調信号を搬送波信号にベクトル加算するスイッチ手段からなる 変調回路であって、該回路が搬送波信号にベクトル印加する前に、該ＡＭ変調信 号の位相を移相することによって発信回路搬送波にＦＭ変調形ＡＦ入力信号を送 る移相手段を備えている変調回路を提供するものである。

なお、本発明によれば２つの動作モードが与えられる。

即ち、ＡＭ信号を従来の混合法で発生するＡＭモードと、混合器をフィードバッ クループで用いてＦＭ変調信号を発生するＦＭモードである。　また、本発明の 変調回路はＦＭモードのみで動作でき、ＡＭモードオプシーンを必要としないの で育利である。

本発明は第２態様において音声周波数（ＡＦ）信号を受信する入力、搬送波信号 を発生する発信回路、ＡＦ入力信号を搬送波信号と混合する混合回路、搬送波信 号に対して混合信号を移相する検相回路、及び搬送波信号に移相混合信号を加え ることによって発信搬送波にＦＭ変調形ＡＦ入力信号を発生するベクトル加算回 路からなる変調回路を提供するものである。

好ましくは、発信回路は所定の共振範囲内にある周波数についての周波数応答に 対して線形位相をもち、かつベクトル加算回路の出力が発信回路を駆動して周波 数変調信号を発生する。

本発明は第３ｆｉ様において音声周波数（ＡＦ）信号を受信する入力、搬送波信 号及び所定範囲の周波数応答に対する線形位相を発生する発信回路、ＡＦ入力信 号を搬送波信号と混合する混合回路、搬送波信号に対して混合信号を移相する移 相回路、及び搬送波信号に移相混合信号を加え、ベクトル和を加えて発信回路を 駆動することによって発信回路の出力がＦＭ変調形ＡＦ入力信号を発生するベク トル加算回路からなる変調回路を提供するものである。

本発明によるＦＭモード動作を第１ａ図及び第１ｂ図について説明する。第１ａ 図は従来の複素面周波数変調方法を示す。この方法では、搬送波は角速度ωＣで 反時計方向に回転するベクトルＣにより表示され、かつ変調信号はベクトルＣに 加えられ、そして変調周速度ωｍでベクトルＣの端部な中心にして回転するベク トルＭにより表示される。Ｘ座標上のベクトル和の投影は任意の瞬間における信 号振幅の実際の値を表す。従来のＦＭ理論によれば、出力信号の振幅は一定であ るが、その周波数は周期的に変化する。そして最大周波数偏移は変調信号Ｍの振 幅に比例すると共に、周波数偏移の変化率は変調信号Ｍの周波数に比例する。

本発明によれば、周波数変調信号は、振幅ベクトルに対して完全に、あるいは実 質的に直角な成分であるベクトルを搬送波振幅に加えることにより合成される。

このベクトルの長さはＡＦ変調入力の瞬間的な実際の値に比例する。第１ｂ図に これを示しであるが、この図において発信回路による搬送波はベクトルＡにより 、そして変調ベクトルはベクトルＡに直角なベクトルＢによって示す。これら２ つのベクトルを加えるとベクトルＣになるが、このベクトルは回路出力に送られ る変調ベクトルである。なお、第１ａ図に比較した場合、ベクトルＢは搬送波ベ クトルの端部を中心にした回転はしない代りにベクトルＡの一方の便から他方に 振動する。換言すれば、ベクトルＣに対して直角な成分は第１ａ図においてはベ クトルＭの成分である。周波数変調に関するかぎり重要な成分はこの成分である 。理由は、搬送波ベクトルに平行な成分Ｍの成分は搬送波の大きさを少しだけ加 減するだけで、周波数には影響しないので、これは重要でないからである。

以下、本発明の好ましい実施例を添付図面について説明する。

第１ａ及び１ｂ図は本発明の動作原理を説明する図である。

第２図は本発明による変調回路の第１実施例のブロック線図である。

第３図は本発明による変調回路の第２実施例のブロック線図である。

第４図は本発明による変調回路の第３実施例のブロックｔｌＩ図である。

第２図について説明すると、本発明によるビデオレ；−ダー用変調回路を図示し であるが、この回路では別な副搬送波によりビデオ信号を加える。図示の回路は 単一の集積回路に形成する。発信器２を設けて、成分４をこの集積回路に加えて タンクコイルやクリスタル等の発信器の動作周波数を決定する。発信器２は第３ 図について後述するベクトル加算器６の人力４０に接続し、加算器６は間車なＲ −Ｃ回路網か能動回路網であればよい９０°移相回路網８に接続する。移相回路 網８はダイオードリングか平衡カッド等の適当な形の混合器１０に接続し、出力 を混合器１０に送る前置増幅器１４に接続される端子１２で音声周波数入力信号 と混合する。増幅器１４のゲインはスイッチェ８を介して制御ライン１６により 制御する。　混合器１０の出力は２極スイツチ２０に加えるが、このスイッチの 一方の出力はゲイン制御増幅器２２を介して別なスイッチ２４に接続する。途中 にゲイン制御増幅器２８を設けた出力ライン２６をこのスイッチ２４に接続する 。スイッチ１８．２０．２４は’ＡＭ／ＦＭセレクト”と呼ばれている重大カラ イン３ｏによって制御する。スイッチ２０のもう一方の出力はフィードパ、り増 幅器３４を備えたフィードバックループ３２を介してベクトル加算回路６の第２ 人力に接続する。ベクトル加算回路６の出力は出力ライン３５及びゲイン制御増 幅器３６を介してスイッチ２４のもう一方の入力に接続する。ベクトル加算回路 は任意の形式のものでよく、例えばノード形加算接続式ものであればよい。

従って、本発明回路を使用するさいには、ＡＭ／ＦＭセレクトライン３ｏにより ＡＭ又はＦＭ変調のいずれかを選択する。ＦＭ変調の場合には、スイッチ２ｏに より混合器１ｏをフィードバックライン３２に接続し、そしてスイッチ２４によ り出力ライン２６をＦＭ出出歩ライン３５接続する。第１ｂ図に戻りで説明する と、ライン３５で利用できる出力ベクトルＣは移相回路８で９０’移相し、混合 器１０の一方の出力に加えられ、ここで変調ＡＦ入力信号と混合される。従って 、混合器１ｏの出力は搬送波信号と直角なベクトルで、その振幅はＡＦ入力信号 に比例する。この信号は第１ｂ図ではベクトルＢで表され、フィードバックライ ン３２を介してベクトル加算回路６の入力４２に加えられる。ベクトル加算回路 ６はこのように動作して、搬送波ベクトルＡＰを変調ベクトルＢに加え、ライン ３５上で利用できる出方ベクトルＣを発生する。このベクトルはゲイン制御増幅 器３６を介して出力ライン２６に送られるので、発信回路２の出力がベクトルＢ の加算により効率的に位相変調され、合成ＦＭ変調を行う。

ＡＭモードの場合には、セレクトライン３ｏを適当に操作して、スイッチ１８を 制御ライン１６に接続し、スイッチ２０を増幅器２２に接続し、フィードバック ライン３２を不通にした状態で、増幅器２２を出力ライン２６に接続する。これ がＡＭモードであり、このモードでは、制御ライン１６の信号により混合器１０ に加えられる変調信号の変ｇ深さを制御する。発信器Ｎ２からの搬送波について は、これをベクトル加算回路６を介して混合器１０の他方の出力に加えるが、フ ィードバックライン３２には入力が与えられていないので、ベクトル加算回路６ は不通のままである。以上のように、混合は従来の方法によるが、ＡＭ変調信号 の出力は混合器１ｏから出力ライン２６に送られる。

第３図について説明する。図示のものは本発明の第２冥施態様であり、第２図と 同じ部分は同符号で示す。第３図実施態様が第１実施態様とは興なる点は、ベク トル加算回路６の出力で発信回路２を駆動し、ゲイン制御増幅器５２を備えたフ ィードバックループ５０を介して発信回路２からの出力信号をベクトル加算回路 ６の入力４０に加える。従って、入力４０の信号がＡｓ１ｎωＴで、入力４２の 信号がＢｓ１ｎωＴ［但し、Ｂは音声入力に依存する関数（ＢαＶｍｃ　ｏ　ｓ ωｍｔ）である〕ならば、ベクトル加加算器の出力について次式が成立する。

Ｃ＝ＡＳ　ｉ　ｎωｔ＋Ｂｃ　ｏ　ｓωｔ＝Ｆココ１７Ｂ”５ｉｎ（ω　ｔ　＋ 　φ　）； φ　＝Ｔａｎ−’Ｂ／Ａ 合理的な周波数偏移については、最大値Ｂ＝０．２Ａ、°、　＃　〜Ａ、あるい はＴａｎ−’Ｂ／Ａ＝Ｂ／Ａ　（ラジアン）Ｃ＝Ａｓ　ｉｎ　（ωｔ＋Ｂ／Ａ） 発信回路は位相周波数応答を伴う無効付加を与え、近似式： φ＝−Ｋ（ω−ωＣ）が成立する。但し、ωＣは発信回路の中心搬送波周波数で ある。対象とする周波数偏移が小さい場合、中心周波数ωＣを中心とする発信振 幅は一定のままである。

即ち、次の発信回路関数が成立する。

Ｃ＝ＡＳ　ｉ　ｎ　（ωを十Ｂ／Ａ）、−＋Ａｓ　ｉ　ｎ　（ωｔ＋Ｂ／Ａ−に δω）　＝＝Ａｓ　ｉ　ｎωｔ；（ｉ／ｐ）　（ｏ／ｐ）　δω＝（ω−ωＣ） 但し、Ｂ／Ａ＝にδω又はδω＝Ｂ／Ａｋの場合に限るまたｓ　ＢαＶｍｃｏｓ ωｍｔ＝Ａ、Ｆ、である。

あるいは１　δωαＡ、Ｆ、即ち、ベクトル加算によるＦＭ変調。線形性は発信 回路の位相周波数応答に依存する第４図について説明する。図示のものは本発明 第３実施態様の回路図である。図中、第２図及び第３図と同じ部分は同符号で示 しである。移相回路８は、移相キャパシタ６２に接続され、かつヅイードパック 抵抗器６４を備えたトランスインピーダンス増幅器６４によって構成する。電圧 ／′Ｉ４流変換回路６６を設けて混合回路１０へ信号を送る。

ライン上のフィードバック信号は発信回路６の差動対７２のコレクタにコレクタ が接続されている差動増幅駆動回路７０に送る。この発信回路の共振回路４はキ ャパシタ７４と差動対７２のコレクタ間に接続したインダクタンス７６とからな る。差動対７２のコレクタはトランジスタ７８を介してそれぞれのベースにクロ ス接続する。

差動対７２の端部電流源８０は自動ゲイン制御回路によって制御する。

従って、この実施態様では変調がなくても、トランジスタ７２ベースへのポジテ ィブフィードバックルーズにより発信が持続する。フィードバックループ３２を 介して変調信号を送ると、駆動回路７０を介して差動対７２のコレクタに信号が 送られる。この変調信号は相互に位相が１８０°ずれ、かつ発信回路２０内で発 生する発信信号に対しては位相が９０″ずれている。このように、差動対７２の コレクタへ接続するとベクトル加算回路になり、また共振回路に変調回路を加え ると共振周波数から周波数偏移が生じる。そして所定範囲にわたる回路の周波数 応答に対する線形位相により、発信回路内に周波数偏移が発生し、この偏移は変 調信号による位相偏移に比例する。

従って、本発明はＡＭ−１”−Ｍ変調出力のいずれをも発生できる変調回路に関 し、集積度アップに極めて好適な設計のものである。本変調回路は主にビデオ変 調回路における副搬送波変調を行うためのものであるが、すぐれたＡＭ及び／又 はＡＭ変調が必要な用途にも使用できるものである。

本回路は外部部品が最小ですみ、発信回路部分につ〜Ａて外部にタンクコイルが 必要なだけである。そして使用する場合には、ひとつのＡＰ大入力両方の変調を 行え、かつひとつのＲＦ大入力すむので、設計が簡単である。

ＡＭ変調深さを設定するためには、別な入力を設ければよく、目的とするビデオ 変調の場合は、これは固定レベルなので、内部からめることができる。別な入力 を望まない場合、ＡＭ変調深さの設定はＡＦ大入力より行えばよい。変調はＡＭ ／ＦＭセレクト入力を１択するだけで行える。

主な利点は次の通りである。

１）使用が簡単である。

２）歪み特性がすぐれている。

３）基本的な発振の放散がすくない。

４）ソフトなスイッチ操作によるため、周波数変調積が高くならない。これによ り複雑な後フィルター処理が必要ない。

５）ＦＭ→ＡＭ変調切換えが簡単である。

６）ＡＭ変調深さの制御が簡単である。

７）ノイズ特性がすぐれそ−いる。

ＦＭ動作モード−ＦＭ変調をベクトル加算法により行える。発振回路内部で搬送 波が発声するので、放散が少なく、出力振幅もほぼ一定である。この信号をベク トル加算回路に送り、次に９０゛移相回路鋼におくる。発振回路をベクトル加算 回路とループ化し、そして発振回路出力を９０’移相回路網に送る。この回路出 力の一部を次にベクトル加算回路の他方の出力に送る。フィードバック信号がＡ Ｆ大入力大きさに比例するので、−ククトル加算回踏の出力が周波数変調信号に なる。そしてその変調周波数はＡＦ振幅に比例し、かつ変調周波数はＡＰに等し い。次に、合成ＦＭ比出力ゲイン段を介してＦＭ／ＡＭ出力に送る。

フィードバック信号の大きさは簡単なＡＭ変調器によって制御する。この変調器 は二Ｍ便波帯混合器であればより、搬送波が中断することはない。即ち、二重平 衡混合器は必要ない。搬送波が中断せず、従って変調深さはゼロ割算のため数学 的には存在しない。簡単なゲイン段によりビークＡＦ入力につ〜）ての最大ビー ク偏移を設定する。

ＡＭ動作モード−ＡＭ変調は、基本的なＡＭ変調器であるＦＭモードのフィード バック制御要素を使用して行う。このモードでは、フィードバック路は不通にな っているので、残留ＦＭはない。オフセットをＡＦ倍信号導入して所要変調深さ を設定する必要がある。次に、変調器出力をゲイン段を介して＃−Ｍ／ＡＭ出力 に送る。

ゲイン段を定格化すると、ピークＡＭ変調の振幅はＦＭ変調と同じになる。

Ａ＝−１ｊｆ５Ｊ座（へ゛クトＩＩ／ 国際調査報告　ＯｒＴ／ｎｏ　０１１／Ａｌ１６ｃ国際調査報告

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．音声周波数（ＡＦ）信号を受信する入力、搬送波信号を発生する発信回路、 ＡＦ入力信号を搬送波信号と混合してＡＭ変調信号を発生する混合回路、及び第 １位置においてＡＭ変調信号を出力に送り、かつ第２位置においてＡＭ変調信号 をベクトル加算手段に送り、ＡＭ変調信号を搬送波信号にベクトル加算するスイ ッチ手段からなる変調回路であって、該回路が搬送波信号にベクトル加算する前 に、該ＡＭ変調信号を移相することによって発信回路搬送波にＦＭ変調形ＡＦ入 力信号を送る移相手段を備えている変調回路。
2. ２．音声周波数（ＡＦ）信号を受信する入力、搬送波信号を発生する発信回路、 ＡＦ入力信号を搬送波信号と混合する混合回路、搬送波信号に対して混合信号を 移相する移相回路、及び搬送波信号に移相混合信号を加えることによって発信搬 送波にＦＭ変調形ＡＦ入力信号を発生するベクトル加算回路からだる変調回路。
3. ３．音声周波数（ＡＦ）信号を受信する入力、搬送波信号及び所定範囲の周波数 応答に対する線形位相を発生する発信回路、ＡＦ入力信号を搬送波信号と混合す る混合回路、搬送波信号に対して混合信号を移相する移相回路、及び搬送波信号 に移相混合信号を加え、ベクトル和を加えて発信回路を駆動ずることによって発 信回路の出力がＦＭ変調形ＡＦ入力信号を発生するベクトル加算回路からなる変 調回路。
4. ４．該移相手段を発振回路の出力と混合回路への入力との間に接続した請求項１ 〜３のいずれか１項に記載の変調回路。
5. ５．ＡＦ入力がゲイン決定制御入力をもつ増幅器を有し、及び／又は混合回路の 出力をゲイン制御増幅器に接続した請求項１〜３のいずれか１項に記載の変調回 路。
6. ６．ベクトル加算回路を発振回路に接合し、該発振回路が共振回路をコレクタ負 荷として接続したトランジスタ手段を備え、該ベクトル加算手段が該混合ＡＦ信 号を該コレクタ負荷に接続するノード式接続を備えた請求項３に記載の変調回路 。
7. ７．トランジスタ手段が差動形で接続した第１の長い端部のもつ差動対からなり 、差動形に接続した第２の辰い端部をもつ差動対に混合ＡＦ信号を加え、第２差 動対のコレクタを第１差動対のコレクタに接続した請求項６に記載の変調回路。
8. ８．移相手段が９０°に正確に調節された位相ずれを発生する増幅器手段に接続 したキャパシタンスからなる請求項１〜７のいずれか１項に記載の変調回路。
9. ９．集積回路にし、発振回路の周波数決定成分を集積回路の外部に設けた請求項 １〜９のいずれか１項に記載の変調回路。
10. １０．ビデオレコーダに組込んだ請求項１〜９項のいずれか１項に記載の変調回 路。
11. １１．実質的に添付図面について説明した変調回路。