JPH0320922B2 - - Google Patents
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- JPH0320922B2 JPH0320922B2 JP21333582A JP21333582A JPH0320922B2 JP H0320922 B2 JPH0320922 B2 JP H0320922B2 JP 21333582 A JP21333582 A JP 21333582A JP 21333582 A JP21333582 A JP 21333582A JP H0320922 B2 JPH0320922 B2 JP H0320922B2
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/02—Amplitude-modulated carrier systems, e.g. using on-off keying; Single sideband or vestigial sideband modulation
- H04L27/04—Modulator circuits; Transmitter circuits
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Amplitude Modulation (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Description
本発明は、所定搬送周波数のパルスを変調信号
によりパルス幅変調(PDM)し、その基本波成
分(搬送波およびその側帯波)を取り出して振幅
変調波を得る搬送波PDM形振幅変調装置に関し、
特にA/Dコンバータ、デジタルメモリ、デジタ
ルカウンタを用いて構成する搬送波PDM形振幅
変調装置に関するものである。
振幅変調を行う従来の方法には、プレート変調
方式など種々の方法があるが、その主なものにつ
いてその問題点を以下に説明する。
プレート変調方式は、被変調管のプレート電源
電圧に変調信号に応じた変調電圧を重畳して、振
幅変調波を得るものである。第1図は代表的なプ
レート変調回路の原理的構成図である。プレート
変調回路の増幅素子としては、図示した真空管の
他、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジ
スタなどの半導体素子も使用される。
プレート変調方式は、変調特性を劣化させやす
い変調チヨークや変調変成器などの大型部品を必
要とするので、小型軽量化が難しく、良好な変調
特性を得ることが容易でない。従つて、一般にプ
レート変調方式の放送機では、前段変調、整流負
帰還、変調部のプツシユプル化など複雑かつ大掛
りな対策がなされている。さらに、被変調部には
D級、変調部にはC級またはD級など高能率増幅
回路を採用することができないので、装置全体が
大型化し、総合効率が低下するという欠点があ
る。
また、プレート変調方式の変調部を改善した副
搬送波PDM方式が知られている。第2図は副搬
送波PDM回路の原理的構成図である。この方式
では、まずデジタルパルス化した副搬送波を変調
信号に応じてパルス幅変調(PDM)し、次にフ
イルタを通して変調に必要な重畳電圧を得るもの
であり、被変調部はプレート変調方式と本質的に
同じである。従つて、被変調部はプレート変調方
式と同様の問題点を有している。
第3図は、マルチ電源切替式振幅変調器の原理
的構成図である。このマルチ電源切替方式は、
A/Dコンバータから送出されるデジタル化変調
信号によりマルチ電源電圧を加算して変調に必要
な重畳電圧を得る方式である。被変調部はプレー
ト変調方式と本質的に同じである。従つて、プレ
ート変調方式の被変調部と同様の問題点がみられ
る。なお、変調特性を良好にするためにA/Dコ
ンバータのデジタルビツト数を多くすると、マル
チ電源部が複雑となるうえ、電圧の加算が困難と
なる。
第4図は、デジタル合成式変調回路の原理的構
成図である。このデジタル合成方式は、A/Dコ
ンバータによつてデジタル化された変調信号を用
いて、各ビツトの重みに応じた電力増幅部の出力
を合成し、もつて振幅変調波を得るものである。
デジタル合成方式では、デジタル信号のビツト数
と同数の、しかも、出力の異なる電力増幅器を必
要とするので、増幅器に冗長度をとることが困難
である。また、本方式では大出力増幅器と小出力
増幅器とが混在するので、前者から後者への干渉
に起因して、出力を正しい割合で合成することが
技術的に困難である。さらに、電力増幅器ごとに
変成器を必要とするので、変調特性が劣化しやす
いという欠点がある。これらの理由により、デジ
タル合成方式は良好な特性が得難く、また小型軽
量化および量産化に適さないものである。
本発明に係る搬送波PDM形振幅変調を行う方
法として、例えば全波整流した搬送波電圧と変調
信号電圧とを比較し、もつて幅変調されたパルス
を得る方法が知られている。その一例として、公
開特許公報昭52−91345号記載の原理的構成図を
第5図に示す。この方法による搬送波PDM方式
は、後に説明する搬送波PDM方式の本質的利点
を備えているが、次の様な問題点がある。すなわ
ち、この方法による搬送波PDM方式では、歪の
ない2相の正弦波状搬送波が必要であり、また比
較回路の精度が非常にきびしく要求されるので変
調特性を良好に保つことが著しく困難である。特
に、変調の谷の部分のひずみが大きくなり、何ら
かのひずみ補正回路が必要となる。また、比較回
路には本質的なヒステリシス特性が存在するの
で、パルス幅変調に伴つて若干の位相変調
(PM)成分が生じる。この様に、2相の正弦波
状搬送波と変調信号とのレベルを電圧比較回路に
よつて比較し、電圧−時間の変換を行つてPDM
信号とする従来の方法は、本質的に以上に述べた
欠点を有している。
振幅変調を行うための従来方式には、以上述べ
た欠点の他、変調のひずみ特性を改善するために
何らかの付加回路を必要とするので複雑な構成と
なり、また長期にわたる安定性も得難いという欠
点がある。
本発明の目的は、上述の点に鑑みて、装置の小
型軽量化、高能率化、装置構成の簡略化、調整の
簡易化、長期にわたる安定化を図つた搬送波
PDM形振幅変調装置を提供することにある。
かかる目的を達成するために、本発明では、ア
ナログ変調信号により所定周波数のパルス幅変調
信号を形成し、その変調による側帯波を含む基本
波成分を抽出して振幅変調信号とする振幅変調装
置において、前記アナログ変調信号をデジタル信
号に変換して出力するA/D変換手段と、該A/
D変換手段のデジタル出力信号をアドレス信号と
して入力し、少なくともアークサイン形の非線形
補償特性を有する補償用デジタルデータを予め記
憶してあり、前記アドレス信号に応答して対応す
る補償用デジタル信号を出力する記憶手段と、該
記憶手段からのデジタル出力信号に応じてプリセ
ツトされるアツプカウンタおよびダウンカウンタ
と、前記所定周波数および該所定周波数の整数倍
の周波数をそれぞれ有するリセツト信号およびク
ロツク信号を前記アツプカウンタおよび前記ダウ
ンカウンタに供給するリセツト信号発生手段およ
びクロツク信号発生手段と、前記アツプカウンタ
および前記ダウンカウンタの出力を合成して前記
パルス幅変調信号を形成するゲート手段とを具備
したことを特徴とする。
また、本発明ではアナログ変調信号により所定
周波数のパルス幅変調信号を形成し、その変調に
よる側帯波を含む基本波成分を抽出して振幅変調
信号とする振幅変調装置において、前記アナログ
変調信号をデジタル信号に変換して出力するA/
D変換手段と、少なくともアークサイン形の非線
形補償特性を有する補償用デジタルデータを、m
行n列の2次元的デジタルデータとして予め記憶
してある記憶手段と、前記デジタル信号を入力
し、前記記憶手段に含まれるいずれかの行に対応
した行アドレス信号を出力するアドレスデコーダ
と、所定のクロツク信号に同期して、前記記憶手
段に含まれるいずれかの列に対応した列アドレス
信号を順次出力するシフトレジスタと、前記行ア
ドレス信号および前記列アドレス信号の出力に応
答して、前記記憶手段から前記パルス幅変調信号
を読み出す出力手段とを具備したことを特徴とす
る。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
まず、搬送波PDM形振幅変調装置の動作原理
を説明する。幅変調されたデジタルパルス搬送波
として、いまパルスの周期を2π、パルスの高さ
をπ、パルス幅を2αと仮定し、第6図に示すよ
うなパルスを考える。このパルスは、位相角θを
変数とする周期関数であるから、Fourier級数展
開によつて、
(θ)=b0+∞
〓n=1
bncosnθ …(1)
n=1,2,3,4……(自然数)
により表わすことができる。ここで
b0=1/2π∫〓-〓(θ)dθ …(2)
=α …(3)
また、
bo=1/π∫〓-〓(θ)・cosnθdθ …(4)
=2/nSinnα …(5)
である。
したがつて、第6図に示すパルスは、第(1)式、
第(3)式、第(5)式より
(θ)=α+∞
〓n=1
2/nsin nα・cosθ …(6)
により表わすこともできる。このパルスに含まれ
る基本波成分(すなわち、n=1の場合cosθに関
する項)のみを抽出すると、
2Sinα・cosθ …(7)
となり、その振幅はパルス幅αの関数となつてい
る。したがつて、変調信号に応じてパルス幅を変
化させることにより、搬送波の振幅が変化し、も
つて振幅変調を行い得ることになる。すなわち、
この原理に基づき、変調信号に応じてデジタルパ
ルス搬送波を幅変調し、その基本波成分のみを取
り出すことにより、振幅変調波が得られることが
理解される。
ここで、変調信号をv cos pt、変調度をmと
すると、変調されるべきパルス幅2αは
2α=2sin-1{1/2(1+m cos pt)} …(8)
となる。ここで、無変調時(m=0)における振
幅を1/2と仮定した。この方法を用いて振幅変調
を行うためには、第(8)式から明らかなように、変
調信号の電圧と被変調パルス幅との間に、sin-1
形の電圧−時間の信号変換を行う必要がある。こ
の変換特性を第7図に示す。参考として、100%
変調、95%変調時における変調の山と谷とに対応
する変調されるべきパルス幅2αの値を次に示す。
The present invention relates to a carrier wave PDM type amplitude modulation device that performs pulse width modulation (PDM) on a pulse of a predetermined carrier frequency using a modulation signal, extracts the fundamental wave component (carrier wave and its sideband waves), and obtains an amplitude modulated wave.
In particular, the present invention relates to a carrier wave PDM type amplitude modulation device configured using an A/D converter, a digital memory, and a digital counter. There are various conventional methods for performing amplitude modulation, such as a plate modulation method, and the problems with the main methods will be explained below. In the plate modulation method, a modulation voltage corresponding to a modulation signal is superimposed on a plate power supply voltage of a modulated tube to obtain an amplitude modulated wave. FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of a typical plate modulation circuit. In addition to the illustrated vacuum tube, semiconductor elements such as bipolar transistors and field effect transistors are also used as amplifying elements in the plate modulation circuit. Since the plate modulation method requires large components such as a modulation choke and a modulation transformer, which tend to deteriorate modulation characteristics, it is difficult to reduce the size and weight, and it is not easy to obtain good modulation characteristics. Therefore, plate modulation type broadcasting equipment generally requires complicated and large-scale measures such as front-stage modulation, rectification negative feedback, and push-pull modulation. Furthermore, since it is not possible to employ a high-efficiency amplifier circuit such as a class D amplifier circuit in the modulated section and a class C or D amplifier circuit in the modulation section, there is a drawback that the entire device becomes large and the overall efficiency decreases. Furthermore, a subcarrier PDM method is known, which is an improved modulation section of the plate modulation method. FIG. 2 is a diagram showing the basic configuration of a subcarrier PDM circuit. In this method, the digital pulsed subcarrier is first subjected to pulse width modulation (PDM) according to the modulation signal, and then passed through a filter to obtain the superimposed voltage necessary for modulation.The modulated section is essentially a plate modulation method. are essentially the same. Therefore, the modulated section has the same problems as the plate modulation method. FIG. 3 is a diagram showing the basic configuration of a multi-power supply switching type amplitude modulator. This multi-power switching method
This method adds multiple power supply voltages using a digitized modulation signal sent from an A/D converter to obtain a superimposed voltage necessary for modulation. The modulated section is essentially the same as in the plate modulation method. Therefore, problems similar to those of the modulated section of the plate modulation method are observed. Incidentally, if the number of digital bits of the A/D converter is increased in order to improve the modulation characteristics, the multi-power supply section becomes complicated and addition of voltages becomes difficult. FIG. 4 is a diagram showing the basic configuration of a digital synthesis type modulation circuit. This digital synthesis method uses a modulation signal digitized by an A/D converter to synthesize the outputs of power amplifiers according to the weight of each bit, thereby obtaining an amplitude modulated wave.
The digital synthesis method requires the same number of power amplifiers as the number of bits of the digital signal, but with different outputs, so it is difficult to provide redundancy to the amplifiers. Further, in this system, since high-output amplifiers and low-output amplifiers coexist, it is technically difficult to combine the outputs at the correct ratio due to interference from the former to the latter. Furthermore, since a transformer is required for each power amplifier, there is a drawback that modulation characteristics tend to deteriorate. For these reasons, it is difficult to obtain good characteristics with the digital synthesis method, and it is not suitable for size reduction and mass production. As a method for performing carrier PDM type amplitude modulation according to the present invention, for example, a method is known in which a full-wave rectified carrier voltage and a modulation signal voltage are compared to obtain a width-modulated pulse. As an example, FIG. 5 shows a basic configuration diagram described in Japanese Patent Publication No. 52-91345. Although the carrier wave PDM system using this method has essential advantages of the carrier wave PDM system described later, it has the following problems. That is, in the carrier wave PDM method using this method, a distortion-free two-phase sinusoidal carrier wave is required, and the accuracy of the comparator circuit is very strictly required, making it extremely difficult to maintain good modulation characteristics. In particular, the distortion at the valleys of modulation becomes large, and some kind of distortion correction circuit is required. Furthermore, since the comparator circuit has an inherent hysteresis characteristic, some phase modulation (PM) components occur along with pulse width modulation. In this way, the levels of the two-phase sinusoidal carrier wave and the modulation signal are compared by the voltage comparison circuit, and voltage-time conversion is performed.
Conventional methods of signal generation inherently have the drawbacks mentioned above. In addition to the above-mentioned drawbacks, conventional methods for amplitude modulation require some kind of additional circuitry to improve the distortion characteristics of the modulation, resulting in a complex configuration, and they also have the disadvantage that long-term stability is difficult to achieve. be. In view of the above-mentioned points, an object of the present invention is to provide a carrier wave that is capable of reducing the size and weight of the device, increasing efficiency, simplifying the device configuration, simplifying adjustment, and stabilizing the device over a long period of time.
An object of the present invention is to provide a PDM type amplitude modulation device. In order to achieve such an object, the present invention provides an amplitude modulation device that forms a pulse width modulation signal of a predetermined frequency using an analog modulation signal, extracts a fundamental wave component including sidebands due to the modulation, and generates an amplitude modulation signal. , A/D conversion means for converting the analog modulation signal into a digital signal and outputting the digital signal;
The digital output signal of the D conversion means is input as an address signal, compensation digital data having at least an arcsine-shaped nonlinear compensation characteristic is stored in advance, and a corresponding compensation digital signal is output in response to the address signal. an up counter and a down counter that are preset according to the digital output signal from the storage means; and a reset signal and a clock signal having the predetermined frequency and a frequency that is an integer multiple of the predetermined frequency, respectively, to the up counter. and a reset signal generating means and a clock signal generating means for supplying the down counter, and a gate means for synthesizing the outputs of the up counter and the down counter to form the pulse width modulation signal. . Further, in the present invention, in an amplitude modulation device that forms a pulse width modulation signal of a predetermined frequency using an analog modulation signal, and extracts a fundamental wave component including sidebands due to the modulation to obtain an amplitude modulation signal, the analog modulation signal is converted into a digital signal. A/ that converts into a signal and outputs it
m
a storage means that stores in advance two-dimensional digital data in rows and n columns; an address decoder that receives the digital signal and outputs a row address signal corresponding to any row included in the storage means; a shift register that sequentially outputs a column address signal corresponding to any column included in the storage means in synchronization with a clock signal of the storage means; and output means for reading out the pulse width modulated signal from the means. Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. First, the operating principle of the carrier PDM type amplitude modulation device will be explained. Assuming that the width-modulated digital pulse carrier wave has a pulse period of 2π, a pulse height of π, and a pulse width of 2α, consider a pulse as shown in FIG. This pulse is a periodic function with the phase angle θ as a variable, so by Fourier series expansion, (θ)=b 0 + ∞ 〓 n=1 bncosnθ …(1) n=1, 2, 3, 4 ...(Natural number) Here, b 0 = 1/2π∫〓 - 〓(θ)dθ …(2) = α …(3) Also, b o = 1/π∫〓 - 〓(θ)・cosnθdθ …(4) = 2/ nSinnα...(5). Therefore, the pulse shown in FIG. 6 is expressed by equation (1),
From equations (3) and (5), it can also be expressed as (θ)=α+ ∞ 〓 n=1 2/nsin nα·cosθ (6). If only the fundamental wave component included in this pulse (that is, the term related to cosθ when n=1) is extracted, 2Sinα·cosθ (7) is obtained, and its amplitude is a function of the pulse width α. Therefore, by changing the pulse width according to the modulation signal, the amplitude of the carrier wave changes, thereby making it possible to perform amplitude modulation. That is,
Based on this principle, it is understood that an amplitude modulated wave can be obtained by width modulating a digital pulse carrier wave according to a modulation signal and extracting only its fundamental wave component. Here, when the modulation signal is v cos pt and the modulation degree is m, the pulse width 2α to be modulated is 2α=2 sin -1 {1/2 (1+m cos pt)} (8). Here, it is assumed that the amplitude at the time of no modulation (m=0) is 1/2. In order to perform amplitude modulation using this method, as is clear from equation (8), there must be a sin -1
It is necessary to perform a type of voltage-time signal conversion. This conversion characteristic is shown in FIG. For reference, 100%
The values of the pulse width 2α to be modulated corresponding to the peaks and troughs of modulation at the time of modulation and 95% modulation are shown below.
【表】
本発明は、このような特性をもつた電圧−時間
変換を、デジタルメモリとプログラマブル・カウ
ンタとを組み合わせたデジタル手法により実現
し、従来の2相正弦波状搬送波と変調信号とを電
圧比較して電圧−時間変換を行う場合のような欠
点を解決するものである。
第8図は、本発明を適用した搬送波PDM形振
幅変調装置の一実施例を示す。本図において、変
調波入力線102に加えられたアナログ変調信号
は、A/Dコンバータ1によつてデジタル信号に
変換されてA/Dコンバータ1の出力線601に
出力され、デジタルメモリ(ROM)2のアドレ
ス入力となる。このデジタルメモリには予め、例
えばsin-1のデータをメモリしてあり、入力信号
によつてROM2のアドレスを指定することによ
り、sin-1形に変換された幅情報αを持つデジタ
ル信号がROM2の出力線602に出力される。
ROM2の出力線602に出力された幅情報αを
もつ信号によつて、プログラマブルの構成された
アツプカウンタ3およびダウンカウンタ4の置数
がn(α)になるようセツトされる。このアツプ
カウンタ3およびダウンカウンタ4は、後述する
搬送周波数のパルスでリセツトされ、搬送周波数
の整数(N)倍の周波数を有するクロツクパルス
をカウントする。そして、アツプカウンタ3は、
0からn(α)までカウントして幅αを有する第
1のパルスを信号線603へ出力する。一方、ダ
ウンカウンタ4は、NからN−n(α)までカウ
ントして幅αを有する第2のパルス信号線604
へ出力し、以後リセツトパルスが加わるまで両カ
ウンタはカウント動作を休止する。アツプカウン
タ3およびダウンカウンタ4の出力信号は、OR
ゲート7に導入され、その合成信号が出力線60
7上に現われる。一方、搬送周波数のN倍の発信
周波数を有するクロツクパルス発振器5により出
力線605に出力されたクロツクパルスは、1/
N分周器6の入力に加えられ、周波数が1/Nに
分周された搬送周波数となつて1/N分周器6の
出力線606に出力される。
アツプカウンタ3およびダウンカウンタ4のリ
セツト入力端子RSに信号線606の信号が加え
られ、クロツクパルスの数がN個入るごとに、両
カウンタ3および4は同時にリセツトされる。ア
ツプカウンタ3およびダウンカウンタ4は、リセ
ツトの後、再びカウント動作を開始し、指定され
た置数に応じたカウントを行つて出力を出す。そ
の結果、信号線603および信号線604におけ
る信号の論理和は、アツプカウンタ3およびダウ
ンカウンタ4における両者のリセツトタイミング
を中心にして、位相変調成分を持たない幅2αの
パルスとなり、ORゲート7の出力線607に現
れる。かくして、出力線607に現れた搬送波
PDM信号は、パルス電力増幅器8によつて必要
な電力まで増幅された後、基本波およびその側帯
波に対応するバンドパスフイルタ9を介して振幅
変調波とされ、出力端子103から送出される。
変調波入力線102に供給されたアナログ変調
信号v cos ptの波形を第9図に示す。第9図に
示すA点およびB点における各信号線の信号波形
を第10図および第11図を用いて詳細に説明す
る。第10図に示す通り、変調信号の瞬時値が第
9図のA点であるような場合において、1は1/
N分周器6の出力線606における信号を示す。
また、同図2は、アツプカウンタ3の出力線60
3における信号であり、アツプカウンタ3がリセ
ツトされる点を矢印1で示す。同図3は、ダウン
カウンタ4の出力線604における信号であり、
ダウンカウンタ4がリセツトされる点を矢印2で
示す。同図4は、ORゲート7の出力線607に
おける信号を示す。第11図に示すとおり、変調
信号の瞬時値が第9図のB点であるような場合に
おいて、1はアツプカウンタ3の出力線603に
おける信号であり、アツプカウンタ3がリセツト
される点を矢印3で示す。同図2は、ダウンカウ
ンタ4の出力線604における信号であり、ダウ
ンカウンタ4がリセツトされる点を矢印4で示
す。同図3は、ORゲート7の出力線607にお
ける信号を示す。
また、幅変調されたパルスとして、これまでは
第6図に示すような信号についてその構成ないし
作用を述べてきたが、第12図に示すような3値
パルスも有用である。この場合の変調されるべき
パルス幅αは
α=sin-1{1/2(1+m cos pt)}
で与えられ、第8図に示す基本構成を周知の方法
で変更することにより実現することができる。
上述のように、本実施例ではデジタルメモリ
(ROM)2と、アツプカウンタ3およびダウン
カウンタ4とを組み合わせた構成により、搬送波
PDM方式に必要なsin-1形の変換特性を得ると共
に、位相変調成分を伴うことなく電圧−時間の変
換を行うことができる。この構成では、従来のよ
うな2相正弦波状搬送波と変調信号とのレベル比
較を行うアナログ処理ではなく、全てデジタル素
子によるデジタル信号処理形態であるので、回路
設計が容易で且つ所定の特性を得るのに必要な調
整はほとんど不要であり、また長期にわたつて安
定な動作が可能である。
第13図は、本発明を適用した第2の実施例を
示す。すなわち、本図は入力信号をA/D変換し
た後、sin-1形などの非線形補償を行い、位相変
化を伴うことなくPDM信号を形成する回路を示
す。
本実施例の主要部はROM(またはPROM)8
11であり、このROM811はm行n列からな
るm×nビツトのデジタルメモリである。そし
て、図の斜線領域には“1”のデータをメモリし
てあり、その行方向に対するの列方向の“1”の
領域の広がりのエンベローブは、例えばsinカー
ブに設定してある。
入力信号801をA/D変換器803によりデ
ジタル信号化した後、アドレスデコーダ807に
供給し、ここでデジタル値から行番号1〜mの10
進数に相当する信号に変換してROMの行番号mL
を選択する。一方、選択されたmL行のメモリ列
(nビツト)では、クロツク信号を受けたシフト
レジスタ809からの信号に応じて、例えばmL
行の左から順に右方向に向つてデータが出力回路
813に読み出され、これが入力信号801に応
じたPDM信号となる。例えば、メモリの中央付
近の行では000…001111…111000…000となり、n
ビツトにする“1”のビツト数をデユーテイとす
るPDM信号になる。したがつて、ROM811に
おける“1”の領域をsin-1形の補償および他の
増幅系における非線形補償に適合するようにその
エンベローブを設定することにより、非線形補償
を行うと同時に、位相変化を伴わないPDM信号
化を簡便に得ることができる。なお、第13図で
説明した“1”のデータをもつメモリの場合、デ
ユーテイは0〜100%となるが、実際的に要する
0〜50%程度のデユーテイについては、例えばメ
モリの列数をさらに左右両側にn/2ビツトづつ
増したm×2nビツトにする方法がある。一方、
ビツト数を増加しないようにする方法として、第
13図のメモリ構成において、メモリ内容を2倍
の周波数を有するクロツクで読み出すとともに、
読み出したデータの前後に所要数の“0”を付加
するようにしてもよい。
さらに、第8図におけるパルス電力増幅器8な
ど増幅器における直線性や有限帯域幅特性に起因
する波形歪などによつて生ずる等価的な非直線性
を予め測定しておいて、その補償のためのデータ
をデジタルメモリ(ROM)2にsin-1形特性と併
せてメモリしておくことにより、複雑な比直線性
であつてもきわめて容易に且つ正確に補償するこ
とが可能である。
なお、本発明に係る他の実施例として、電力増
幅部を省略した変形回路、あるいは、アツプカウ
ンタおよびダウンカウンタの代りにカウンタを1
台として位相変調分を無視した変形回路、カウン
タを1台としてパルスカウントの初めと終りの両
力を幅情報によつて指定する変形回路、デジタル
信号を処理するためにANDゲート、NANDゲー
トなど他の論理回路で構成した変形回路、カウン
タの代りにシフトレジスタなど他の論理回路で構
成した変形回路、デジタルメモリとしてROMの
代りにRAM,ROMとRAMの組み合せなど他の
論理回路で構成した変形回路、変調ひずみの補償
を基本回路によらず付加回路によつて行う変形回
路など多くの応用実施例が可能である。これら回
路は、本発明の基本技術思想にしたがつて、周知
の回路技術を適用することにより種々変更するこ
とができる。
以上説明したように、本発明の電圧−時間変換
法による搬送波PDM方式は、次の特徴を有する。
(イ) 振幅変調に必要な主要部品をすべて信頼度の
極めて高いデジタル素子で構成することができ
る。殊に、大規模集積回路技術を駆使すること
により、1チツプ化が可能であり、量産にも適
している。
(ロ) 変調ひずみを補償するための付加回路を何ら
必要としない。
(ハ) 所要の電力増幅を行うに際して、D級増幅な
ど高能率なパルス増幅が可能である。
したがつて、本発明による振幅変調装置はデジ
タルメモリ、プログラマブルカウンタを具備し、
位相変調成分を伴なうことなく搬送周波数のパル
スを直接的にパルス幅変調(PDM)することが
できるので、変調のひずみを補正するための回路
を何ら必要としないばかりでなく、全体として装
置の小型軽量化、高信頼性、高能率化、装置構成
の簡素化、低価格化、出力の異なる大小振幅変調
装置主要部品の共通統一化を行い得るなどのすぐ
れた効果が得られる。[Table] The present invention realizes voltage-time conversion with such characteristics using a digital method that combines a digital memory and a programmable counter, and performs a voltage comparison between a conventional two-phase sinusoidal carrier wave and a modulation signal. This solves the drawbacks of voltage-to-time conversion. FIG. 8 shows an embodiment of a carrier wave PDM type amplitude modulation device to which the present invention is applied. In this figure, an analog modulated signal applied to a modulated wave input line 102 is converted into a digital signal by an A/D converter 1 and output to an output line 601 of the A/D converter 1, and is stored in a digital memory (ROM). 2 address input. For example, data of sin -1 is stored in this digital memory in advance, and by specifying the address of ROM2 with an input signal, a digital signal having width information α converted into sin -1 form is transferred to ROM2. is output to the output line 602 of.
By the signal having the width information α output to the output line 602 of the ROM 2, the numbers of the programmable up counter 3 and down counter 4 are set to n(α). The up counter 3 and down counter 4 are reset by carrier frequency pulses, which will be described later, and count clock pulses having a frequency that is an integral number (N) times the carrier frequency. And up counter 3 is
It counts from 0 to n(α) and outputs a first pulse having a width α to the signal line 603. On the other hand, the down counter 4 counts from N to N-n(α) and connects a second pulse signal line 604 having a width α.
After that, both counters stop counting until a reset pulse is applied. The output signals of up counter 3 and down counter 4 are OR
is introduced into the gate 7, and the synthesized signal is sent to the output line 60.
7 appears above. On the other hand, the clock pulse outputted to the output line 605 by the clock pulse oscillator 5 having an oscillation frequency N times the carrier frequency is 1/
It is added to the input of the N frequency divider 6, and outputted to the output line 606 of the 1/N frequency divider 6 as a carrier frequency whose frequency is divided by 1/N. A signal on signal line 606 is applied to the reset input terminal RS of up counter 3 and down counter 4, and both counters 3 and 4 are simultaneously reset every time N clock pulses are received. After being reset, the up counter 3 and down counter 4 start counting again, count according to the designated number, and output. As a result, the logical sum of the signals on the signal line 603 and the signal line 604 becomes a pulse with a width of 2α having no phase modulation component, centered around the reset timing of both the up counter 3 and the down counter 4, and the OR gate 7 Appears on output line 607. Thus, the carrier wave appearing on the output line 607
After the PDM signal is amplified to the required power by the pulse power amplifier 8, it is converted into an amplitude modulated wave through the bandpass filter 9 corresponding to the fundamental wave and its sideband waves, and is sent out from the output terminal 103. FIG. 9 shows the waveform of the analog modulation signal v cos pt supplied to the modulation wave input line 102. The signal waveform of each signal line at point A and point B shown in FIG. 9 will be explained in detail with reference to FIGS. 10 and 11. As shown in Figure 10, in the case where the instantaneous value of the modulated signal is at point A in Figure 9, 1 is 1/
The signal on the output line 606 of the N divider 6 is shown.
2 also shows the output line 60 of the up counter 3.
3, and the point at which the up counter 3 is reset is indicated by an arrow 1. 3 shows a signal on the output line 604 of the down counter 4,
The point at which the down counter 4 is reset is indicated by an arrow 2. 4 shows the signal on the output line 607 of the OR gate 7. As shown in FIG. 11, when the instantaneous value of the modulated signal is at point B in FIG. Indicated by 3. 2 shows the signal on the output line 604 of the down counter 4, and arrow 4 indicates the point at which the down counter 4 is reset. FIG. 3 shows the signal on the output line 607 of the OR gate 7. Further, as a width modulated pulse, the structure and operation of the signal as shown in FIG. 6 have been described so far, but a ternary pulse as shown in FIG. 12 is also useful. The pulse width α to be modulated in this case is given by α=sin -1 {1/2 (1+m cos pt)}, and can be realized by changing the basic configuration shown in FIG. 8 using a well-known method. can. As mentioned above, in this embodiment, the carrier wave is
It is possible to obtain the sin -1 type conversion characteristics necessary for the PDM method and to perform voltage-time conversion without phase modulation components. In this configuration, instead of analog processing that compares the levels of a two-phase sinusoidal carrier wave and a modulation signal as in the past, digital signal processing is performed using all digital elements, making it easy to design the circuit and obtain predetermined characteristics. Almost no adjustment is required, and stable operation is possible over a long period of time. FIG. 13 shows a second embodiment to which the present invention is applied. That is, this figure shows a circuit that performs nonlinear compensation such as sin -1 type after A/D converting an input signal to form a PDM signal without phase change. The main part of this embodiment is ROM (or PROM) 8
11, and this ROM 811 is an m×n bit digital memory consisting of m rows and n columns. Data of "1" is stored in the shaded area in the figure, and the envelope of the spread of the "1" area in the column direction with respect to the row direction is set to, for example, a sin curve. After the input signal 801 is converted into a digital signal by the A/D converter 803, it is supplied to the address decoder 807, where 10 of row numbers 1 to m are determined from the digital value.
Convert to a signal equivalent to a decimal number and write the ROM line number m L
Select. On the other hand, in the selected m L row memory column (n bits), for example, m L
Data is read out to the output circuit 813 in order from the left of the row to the right, and this becomes a PDM signal according to the input signal 801. For example, in a row near the center of memory, it becomes 000…001111…111000…000, and n
It becomes a PDM signal whose duty is the number of "1" bits. Therefore, by setting the envelope of the "1" region in the ROM 811 to be compatible with sin -1 type compensation and nonlinear compensation in other amplification systems, it is possible to perform nonlinear compensation and at the same time cause a phase change. It is possible to easily obtain PDM signalling. Note that in the case of a memory with data of "1" as explained in FIG. There is a method of increasing the number of bits by n/2 on both the left and right sides to m×2n bits. on the other hand,
As a method to prevent the number of bits from increasing, in the memory configuration shown in FIG. 13, the memory contents are read out with a clock having twice the frequency, and
A required number of "0"s may be added before and after the read data. Furthermore, the equivalent nonlinearity caused by waveform distortion caused by the linearity and finite bandwidth characteristics of an amplifier such as the pulse power amplifier 8 in FIG. By storing in the digital memory (ROM) 2 together with the sin -1 type characteristic, even complicated specific linearity can be compensated for very easily and accurately. In addition, as other embodiments according to the present invention, a modified circuit in which the power amplifying section is omitted, or a counter is used instead of the up counter and the down counter.
A modified circuit that ignores the phase modulation component as a counter, a modified circuit that uses width information to specify both the beginning and end of pulse counting using a counter, AND gates, NAND gates, etc. for processing digital signals, etc. Modified circuits made up of logic circuits, modified circuits made up of other logic circuits such as shift registers instead of counters, modified circuits made up of other logic circuits such as RAM instead of ROM as digital memory, and a combination of ROM and RAM. Many applications are possible, such as a modified circuit in which modulation distortion is compensated for by an additional circuit instead of the basic circuit. These circuits can be modified in various ways by applying well-known circuit techniques in accordance with the basic technical idea of the present invention. As explained above, the carrier wave PDM method using the voltage-time conversion method of the present invention has the following characteristics. (a) All of the main components necessary for amplitude modulation can be constructed from highly reliable digital elements. In particular, by making full use of large-scale integrated circuit technology, it is possible to make it into a single chip, making it suitable for mass production. (b) No additional circuit is required to compensate for modulation distortion. (c) When performing the required power amplification, highly efficient pulse amplification such as class D amplification is possible. Therefore, the amplitude modulation device according to the invention comprises a digital memory, a programmable counter,
Pulse width modulation (PDM) of the carrier frequency pulse can be performed directly without phase modulation components, which not only eliminates the need for any circuitry to correct for modulation distortions, but also reduces the overall device cost. Excellent effects can be obtained, such as reduction in size and weight, high reliability, high efficiency, simplification of device configuration, reduction in cost, and the ability to share and unify the main parts of large and small amplitude modulation devices with different outputs.
第1図はプレート変調回路の原理的構成図、第
2図は副搬送波PDM回路の原理的構成図、第3
図はマルチ電源切替式振幅変調器の原理的構成
図、第4図はデジタル合成式変調回路の原理的構
成図、第5図は全波整流搬送波と変調信号の比較
による搬送波PDM形変調器の原理的構成図、第
6図はパルス幅が2αなるパルス幅変調されたパ
ルス波形を示す図、第7図はアークサイン
(sin-1)形の信号変換特性を示す線図、第8図は
本発明の一実施例を示すブロツク図、第9図は変
調信号v cos ptの波形を示す図、第10図1〜
4および第11図1〜3は第8図に示した実施例
の動作を説明するタイミング図、第12図はパル
ス幅変調された3値レベルのパルス波形を示す
図、第13図は本発明による他の実施例を示すブ
ロツク図である。
1……A/Dコンバータ、2……ROM、3…
…アツプカウンタ、4……ダウンカウンタ、5…
…クロツク発振器、6……1/N分周器、7……
ORゲート、8……パルス電力増幅器、9……バ
ンドパルスフイルタ、11……被変調真空管、1
2……変調真空管(左)、13……変調真空管
(右)、14……変調チヨーク、15……変調入力
変成器、16……変調変成器、17……変調管電
源、18……被変調管電源、19……高周波バイ
パスコンデンサ、21……副搬送波PDM回路、
22……低域フイルタ、23……被変調部、32
……マルチ電源部、33……波形整形部、41,
42,43,49……電力増幅器、51……全波
整流回路、52……比較回路、101……搬送波
入力線、102……変調波入力線、103……出
力線、201……副搬送波入力線、401〜40
9……出力変成器。
Fig. 1 is a basic configuration diagram of the plate modulation circuit, Fig. 2 is a basic configuration diagram of the subcarrier PDM circuit, and Fig. 3 is a basic configuration diagram of the subcarrier PDM circuit.
Figure 4 shows the basic configuration of a multi-power supply switching type amplitude modulator, Figure 4 shows the basic configuration of a digital synthesis modulation circuit, and Figure 5 shows the basic configuration of a carrier PDM type modulator based on a comparison of a full-wave rectified carrier wave and a modulation signal. The basic configuration diagram. Figure 6 is a diagram showing a pulse width modulated pulse waveform with a pulse width of 2α. Figure 7 is a diagram showing arcsine (sin -1 ) type signal conversion characteristics. Figure 8 is a diagram showing the signal conversion characteristics of an arcsine (sin -1) type. A block diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 9 is a diagram showing the waveform of the modulation signal v cos pt, and FIG. 10 is a diagram showing the waveform of the modulation signal vcospt.
4 and 11. FIGS. 1 to 3 are timing diagrams explaining the operation of the embodiment shown in FIG. 8, FIG. 12 is a diagram showing pulse width modulated three-level pulse waveforms, and FIG. FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the invention. 1...A/D converter, 2...ROM, 3...
...Up counter, 4...Down counter, 5...
...Clock oscillator, 6...1/N frequency divider, 7...
OR gate, 8... Pulse power amplifier, 9... Band pulse filter, 11... Modulated vacuum tube, 1
2... Modulating vacuum tube (left), 13... Modulating vacuum tube (right), 14... Modulating tube, 15... Modulating input transformer, 16... Modulating transformer, 17... Modulating tube power supply, 18... Target Modulation tube power supply, 19...high frequency bypass capacitor, 21...subcarrier PDM circuit,
22...Low pass filter, 23...Modulated section, 32
...Multi-power supply section, 33...Waveform shaping section, 41,
42, 43, 49...power amplifier, 51...full wave rectifier circuit, 52...comparison circuit, 101...carrier wave input line, 102...modulation wave input line, 103...output line, 201...subcarrier Input line, 401-40
9...Output transformer.
Claims (1)
幅変調信号を形成し、その変調による側帯波を含
む基本波成分を抽出して振幅変調信号とする振幅
変調装置において、 前記アナログ変調信号をデジタル信号に変換し
て出力するA/D変換手段と、 該A/D変換手段のデジタル出力信号をアドレ
ス信号として入力し、少なくともアークサイン形
の非線形補償特性を有する補償用デジタルデータ
を予め記憶してあり、前記アドレス信号に応答し
て対応する補償用デジタル信号を出力する記憶手
段と、 該記憶手段からのデジタル出力信号に応じてプ
リセツトされるアツプカウンタおよびダウンカウ
ンタと、 前記所定周波数および該所定周波数の整数倍の
周波数をそれぞれ有するリセツト信号およびクロ
ツク信号を前記アツプカウンタおよび前記ダウン
カウンタに供給するリセツト信号発生手段および
クロツク信号発生手段と、 前記アツプカウンタおよび前記ダウンカウンタ
の出力を合成して前記パルス幅変調信号を形成す
るゲート手段と を具備したことを特徴とする搬送波PDM形振幅
変調装置。 2 アナログ変調信号により所定周波数のパルス
幅変調信号を形成し、その変調による側帯波を含
む基本波成分を抽出して振幅変調信号とする振幅
変調装置において、 前記アナログ変調信号をデジタル信号に変換し
て出力するA/D変換手段と、 少なくともアークサイン形の非線形補償特性を
有する補償用デジタルデータを、m行n列の2次
元的デジタルデータとして予め記憶してある記憶
手段と、 前記デジタル信号を入力し、前記記憶手段に含
まれるいずれかの行に対応した行アドレス信号を
出力するアドレスデコーダと、 所定のクロツク信号に同期して、前記記憶手段
に含まれるいずれかの列に対応した列アドレス信
号を順次出力するシフトレジスタと、 前記行アドレス信号および前記列アドレス信号
の出力に応答して、前記記憶手段から前記パルス
幅変調信号を読み出す出力手段と を具備したことを特徴とする搬送波PDM形振幅
変調装置。[Scope of Claims] 1. An amplitude modulation device that forms a pulse width modulation signal of a predetermined frequency using an analog modulation signal, extracts a fundamental wave component including sidebands due to the modulation, and generates an amplitude modulation signal, comprising: A/D conversion means for converting and outputting the digital signal into a digital signal, and a digital output signal of the A/D conversion means is input as an address signal, and compensation digital data having at least an arcsine type nonlinear compensation characteristic is stored in advance. storage means for outputting a corresponding compensation digital signal in response to the address signal; an up counter and a down counter that are preset according to the digital output signal from the storage means; a reset signal generating means and a clock signal generating means for supplying a reset signal and a clock signal each having a frequency that is an integral multiple of a predetermined frequency to the up counter and the down counter; and combining the outputs of the up counter and the down counter. 1. A carrier wave PDM type amplitude modulation device, comprising gate means for forming the pulse width modulation signal. 2. An amplitude modulation device that forms a pulse width modulation signal of a predetermined frequency using an analog modulation signal, and extracts a fundamental wave component including sidebands due to the modulation to obtain an amplitude modulation signal, which converts the analog modulation signal into a digital signal. A/D conversion means for outputting the digital signal; storage means for storing in advance compensation digital data having at least arcsine-shaped nonlinear compensation characteristics as two-dimensional digital data of m rows and n columns; an address decoder that inputs and outputs a row address signal corresponding to any row included in the storage means; and a column address signal corresponding to any column included in the storage means in synchronization with a predetermined clock signal. A carrier wave PDM type characterized by comprising: a shift register that sequentially outputs signals; and output means that reads out the pulse width modulated signal from the storage means in response to the output of the row address signal and the column address signal. Amplitude modulator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21333582A JPS59104803A (en) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | Carrier pdm type amplitude modulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21333582A JPS59104803A (en) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | Carrier pdm type amplitude modulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59104803A JPS59104803A (en) | 1984-06-16 |
| JPH0320922B2 true JPH0320922B2 (en) | 1991-03-20 |
Family
ID=16637446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21333582A Granted JPS59104803A (en) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | Carrier pdm type amplitude modulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59104803A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2610729B2 (en) * | 1991-08-29 | 1997-05-14 | 日本放送協会 | Amplitude modulation method |
| JP5006403B2 (en) * | 2006-10-27 | 2012-08-22 | テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン(パブル) | Switch modulation of radio frequency amplifiers |
-
1982
- 1982-12-07 JP JP21333582A patent/JPS59104803A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59104803A (en) | 1984-06-16 |
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