JP4096506B2 - ASK modulation circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明は属する技術分野】
本発明はASK(Amplitude Shift Keying)変調回路に関し、特に、無線通信システムに適用して好適なASK変調回路に関するものである。
【0002】
【背景技術】
現在、有料道路等の料金所で、無人にて、かつ車両を停止させることなく、料金の徴収を行えることができるETC(Electric Toll Collection: ノンストップ自動料金収受)システムが注目されている。ETCシステムは、道路脇に設置された無線ビーコンと、車載端末装置との間での無線交信により、車両の所有者の銀行口座から自動的に通行料金の引落としを実施させるものである。この際、上記無線交信での変調方式としては、例えば5.8[GHz]帯を利用したASK変調方式が用いられる。
【0003】
ASK変調方式では、無線送信すべきデータが論理レベル“H”である場合にはその期間だけ電波を送出し、論理レベル“L”である場合にはその期間中は電波の送出を停止させることにより、データ通信を確立させるものである。
図1は、従来のASK変調回路の構成を示す図である。
図1において、局部発振回路1は、5.8[GHz]帯の無線搬送波信号(以下、単に搬送波信号と称する)を発生してこれをバッファアンプ2に供給する。バッファアンプ2は、かかる搬送波信号を増幅した増幅搬送波信号を、変調器としてのガリウム砒素(GaAs)−電界効果トランジスタ5(以下、FET5と称する)のゲート端子Gに供給する。送信すべきディジタルの入力データ信号は入力端子3及び高周波チョークコイル4を介してFET5のドレイン端子Dに供給される。FET5のソース端子Sは接地されている。
【0004】
上記構成によれば、入力端子3を介して入力された入力データ信号が論理レベル"H"である期間中は、FET5に電源が供給された状態となる。よって、FET5は、そのゲート端子Gに供給された上記増幅搬送波信号をドレイン端子Dを介して電力増幅回路6に送出する。一方、入力端子3を介して入力されたデータ信号が論理レベル"L"である期間中は、FET5に電源が供給されない状態となる。よって、この際、FET5は、そのゲート端子Gに供給された上記増幅搬送波信号を大幅に減衰させて電力増幅回路6に送出することになる。
【0005】
すなわち、FET5は、入力データ信号が論理レベル“H”である期間中は、バッファアンプ2から供給された増幅搬送波信号を電力増幅回路6に送出する一方、この入力データ信号が論理レベル“L”である期間中は、上記増幅搬送波信号を電力増幅回路6に送出するのを停止するのである。かかる動作により、FETの出力側(ドレイン端子D)には、入力データ信号の論理レベルの変化に同期して断続する搬送波信号、すなわち、5.8[GHz]帯のASK変調信号が得られることになる。
【0006】
変調器としてのFET5から送出された上記5.8[GHz]帯のASK変調信号は、電力増幅回路6により所定の電力レベルまで増幅されてから帯域通過フィルタ7に供給される。帯域通過フィルタ7は、この増幅されたASK変調信号中から、通信に不要なスプリアス放射成分を除去したものをアンテナ端子9を介してアンテナ素子(図示せず)に供給する。アンテナ素子は、この帯域通過フィルタ7から供給された、スプリアス放射成分の除去されたASK変調信号を電波として放射する。
【0007】
ここで、上記入力データ信号とは、下記の式に示されるが如き特性を有する、マンチェスタ符号化された伝送速度2.048[MHz]の短形波である。
10・log10[sin4(πf/2・106)/(πf/2・106)2]
よって、かかる入力データ信号により、上述した如くFET5をON/OFF動作させて5.8[GHz]帯の搬送波信号をそのままASK変調すると、変調波の周波数において無限大に広がったスペクトラムを有するものとなる。そこで、周波数資源を有効活用するには、復調時においてディジタルデータ信号への復元性を確保できる程度に、変調波を帯域制限する必要がある。この際、変調波の帯域制限は、
(1)入力データ信号の短形波を構成する周波数成分のうち、低周波帯域のみを
帯域通過フィルタ7によって通過させる。
【0008】
(2)帯域制限された入力信号の振幅電圧に対して線形関係となるように、FET5で搬送波信号の包絡線を変化させた変調波を出力する。
等の手段によって実現できる。
図2は、上記手段を採用して帯域制限を行った従来方式のASK変調回路の構成を示す図である。
【0009】
尚、図2に示す構成は、図1に示される構成に、インピーダンス変換とFET5の動作に必要な電流を確保するための電流増幅を行うドライバ10、入力データ信号の短形波を構成する周波数成分のうち低周波帯域のみを通過させる帯域制限フィルタ11を追加したものである。入力端子3に入力された入力データ信号はドライバ10、帯域制限フィルタ11及び高周波チョークコイル4を介してFET5のドレイン端子Dに供給される。
【0010】
かかる構成により、図2に示す変調器としてのFET5は、上記帯域制限フィルタ11によって帯域制限された入力データ信号の振幅電圧に対して線形関係を保つように、局部発振部1からの搬送波信号の包絡線を変化させる。
しかしながら、上述した従来のASK変調回路には、以下に示す如き問題点があった。
【0011】
ASK変調回路に用いられる変調器としてのFET5は非線形素子の為、図3に示す如きドレイン・ソース間電圧対出力電圧特性を有する。よって、図3に示す如き線形動作領域外でFET5を動作させると、帯域制限された入力データ信号の振幅電圧波形と、ASK変調信号の電圧波形の包絡線との間には線形関係が保てなくなる。
【0012】
図4は、ASK変調信号の電圧波形の包絡線を入力データ信号の論理レベルの推移毎に時間的に重ねて表した場合のアイパターンを示す図である。
尚、図4(a)は、FET5を非線形動作領域で動作させたが故に、その非線形特性によってASK変調信号の電圧波形に歪みが生じた場合のアイパターンを示す図である。一方、図4(b)は、FET5を線形動作領域で動作させた場合のアイパターンを示す図である。
【0013】
図4(b)に示す如く、ASK変調信号の波形に歪みが無ければ、入力データ信号が論理レベル"H"から"L"、及び"L"から"H"へと推移した際における、ASK変調信号のクロスポイントB又はCでの電圧値は、ASK変調信号の振幅最大と最小の中間値となる。一方、ASK変調信号の電圧波形に歪みがあると、上記クロスポイントでの電圧値は、図4(a)に示す如く、ASK変調信号の振幅最大と最小の中間値とは一致しなくなる。
【0014】
このようなASK変調信号を受信して復調を行う復調部では、かかるASK変調信号に対して包絡線検波を行うことで高周波信号成分を除去してから、2値化を行う。復調部に設けられている2値化回路は、上記検波後のアナログ信号が所定の閥値電圧よりも大である期間中は論理レベル"H"、小である期間中は論理レベル"L"となる信号を復調データ信号として出力する。
【0015】
従って、上記入力データ信号のデューティ比が"1"、つまり、入力データ信号が論理レベル"H"である期間と"L"である期間との比が"1"である場合には、2値化回路は、デューティ比"1"の復調データ信号を出力しなければならない。
この際、ASK変調信号の波形が図4(b)の場合には、クロスポイントB又はCでの電圧値は、ASK変調信号の振幅最大値と振幅最小値との中間電圧Vsに等しい。そこで、上記2値化回路では、この中間電圧Vsを上記閥値電圧として用いて前述した如き2値化を実施するようにしている。かかる2値化によれば、入力データ信号と同一デューティ比を有するデータ信号を復調することができる。
【0016】
ところが、クロスポイントが振幅最大値と振幅最小値との中間電圧Vsよりも高電圧側にある例えば図4(a)に示すが如きASK変調信号に対して、上記中間電圧Vsなる閥値電圧にて2値化を行うと、デューティ比は"1"よりも小さくなってしまう。
従って、トランジスタ(FET5)の非線形領域を使用してASK変調を行うと、上記クロスポイントでのレベルが変調信号の振幅最大値と振幅最小値との中間値からズレてしまう為、復調側において正しく2値化を行うことができなくなるという問題が発生した。尚、線形動作領域のみでトランジスタを動作させれば上記問題点は解消されるが、この線形動作領域のみで前述した如き変調動作を実現させるには、比較的大型で電力消費の大なるトランジスタを用いる必要がある。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる問題点を解決すべく為されたものであり、小型、低消費電力であり、かつ2値化データ信号の復調を高精度に実施させることが可能なASK変調回路を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明によるASK変調回路は、所定周波数を有する搬送波信号を入力データ信号の論理レベルに応じて断続的に出力することによりASK変調信号を生成するASK変調回路であって、前記搬送波信号を発生する発振回路と、前記入力データ信号のデューティ比を調整してデューティ調整データ信号を得る調整回路と、前記デューティ調整データ信号の論理レベルに応じて前記搬送波信号を断続的に出力することにより前記ASK変調信号を生成するスイッチング手段と、を有する。
【0019】
【作用】
入力データ信号のデューティ比を変更してからASK変調を施すことにより、ASK変調器としてのトランジスタの非線形特性の影響による変調信号のクロスポイントのずれを補正する。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるASK変調回路の実施例を図面を参照しつつ説明する。
図5は、本発明によるASK変調回路の構成を示す図である。
図5において、局部発振回路1は、5.8[GHz]帯の搬送波信号を発生してこれをバッファアンプ2に供給する。バッファアンプ2は、かかる搬送波信号を増幅した増幅搬送波信号を、変調器としてのガリウム砒素−電界効果トランジスタ5(以下、FET5と称する)のゲート端子Gに供給する。
【0021】
送信すべく入力された図6に示す如きディジタルの入力データ信号は、入力端子102を介して低域通過フィルタ103、コンパレータ104及びデューティ比調整電圧発生回路105からなるクロスポイント調整回路100に供給される。
低域通過フィルタ103は、互いに直列に接続されたコイルL1及びL2と、一端が接地されておりその他端が夫々、コイルL1の一端、コイルL1の他端(L2の一端)、及びコイルL2の他端に接続されているコンデンサC1〜C3とからなる低域通過フィルタである。かかる構成により、低域通過フィルタ103は、上記入力データ信号の短形波を構成する高調波成分を取り除いて、その矩形波の立ち上がり及び立ち下がりエッジ部でのレベル変化を緩やかにした図6に示す如き低域データ信号LDを生成し、これをコンパレータ104に供給する。尚、図6に示す低域データ信号LDでは、説明の都合上、入力データ信号を論理反転させた際に得られるであろう帯域制限データ信号の波形をも時間的に同一位置に重ね合わせて示している。
【0022】
デューティ比調整電圧発生回路105は、直流電圧Vcを抵抗R1とR2とによって分圧した電圧をデューティ比調整電圧Vrとして発生し、これをコンパレータ104に供給する。
コンパレータ104は、上記低域データ信号LDが上記デューティ比調整電圧Vrよりも高レベルである期間中は論理レベル"H"、低レベルである期間中は論理レベル"L"に対応した電圧を有するデューティ調整データ信号DDを生成し、これをドライバ10に供給する。尚、コンパレータ104としては、ヒステリシス特性の無いものを用いる。
【0023】
次に、上述した如き低域通過フィルタ103、コンパレータ104及びデューティ比調整電圧発生回路105からなるクロスポイント調整回路100の動作について、図6を参照しつつ説明する。
先ず、デューティ比調整電圧発生回路105において、デューティ比調整電圧Vrが図6に示す電圧V1となるように抵抗R1及びR2の抵抗値を設定した場合には、コンパレータ104は、図6(a)に示す如きデューティ調整データ信号DDを生成する。すなわち、この際、コンパレータ104は、図6に示す低域データ信号LDのレベルが上記電圧V1よりも高い期間中は論理レベル"H"、低い期間中は論理レベル"L"となるデューティ調整データ信号DDを生成するのである。
【0024】
又、デューティ比調整電圧発生回路105において、デューティ比調整電圧Vrが図6に示す電圧V2となるように抵抗R1及びR2の抵抗値を設定した場合には、コンパレータ104は、図6(b)に示す如きデューティ調整データ信号DDを生成する。すなわち、この際、コンパレータ104は、図6に示す低域データ信号LDのレベルが上記電圧V2よりも高い期間中は論理レベル"H"、低い期間中は論理レベル"L"となるデューティ調整データ信号DDを生成するのである。
【0025】
又、デューティ比調整電圧発生回路105において、デューティ比調整電圧Vrが図6に示す電圧V3となるように抵抗R1及びR2の抵抗値を設定した場合には、コンパレータ104は、図6(c)に示す如きデューティ調整データ信号DDを生成する。すなわち、この際、コンパレータ104は、図6に示す低域データ信号LDのレベルが上記電圧V3よりも高い期間中は論理レベル"H"、低い期間中は論理レベル"L"となるデューティ調整データ信号DDを生成するのである。
【0026】
以上の如く、クロスポイント調整回路100は、デューティ比調整電圧発生回路105において生成したデューティ比調整電圧Vrに応じた分だけ、入力データ信号のデューティ比を例えば図6(a)〜図6(c)の如く調整するのである。そして、クロスポイント調整回路100は、この入力データ信号のデューティ比を調整したデューティ調整データ信号DDをドライバ10に供給する。
【0027】
ドライバ10は、上記デューティ調整データ信号DDに対してFET5の動作に必要な電流を確保するための電流増幅を行って、これを帯域制限フィルタ11に供給する。帯域制限フィルタ11は、この電流増幅されたデューティ調整データ信号DDの帯域制限を行い、これを高周波チョークコイル4を介してFET5のドレイン端子Dに供給する。図6(g)は、上記デューティ調整データ信号DDの波形が図6(c)に示す如き形態である場合に、上記帯域制限フィルタ11から出力されるデータ信号波形を示す図である。
【0028】
FET5は、帯域制限フィルタ11から供給されたデータ信号が論理レベル"H"である期間中は、バッファアンプ2から供給された増幅搬送波信号をそのままASK変調信号として電力増幅回路6に送出する。一方、帯域制限フィルタ11から供給されたデータ信号が論理レベル"L"である期間中は、FET5は、上記増幅搬送波信号を電力増幅回路6に送出するのを停止する。かかる動作により、FET5の出力側(ドレイン端子D)からは、デューティ調整データ信号DDの論理レベルの変化に同期して断続して出力される搬送波信号、すなわち、5.8[GHz]帯のASK変調信号が得られる。
【0029】
この際、高周波チョークコイル4を介してFET5のドレイン端子Dに供給されたデータ信号の波形は図6(g)に示す如く、低域データ信号LDに対して歪んでいる。ところが、これをASK変調すると、FET5の非線形特性の影響により、図7のアイパターンに示す如く、ASK変調信号のクロスポイントB又はCでの電圧値は、その振幅最大値VMAXと振幅最小値VMINとの中間値(VMAX+VMIN)/2にほぼ等しくなる。
【0030】
すなわち、クロスポイント調整回路100でのデューティ比調整により、ASK変調信号のクロスポイントでの電圧値は、その振幅最大値と振幅最小値との中間値と等しくなるように調整されるのである。
このASK変調信号が、電力増幅回路6、帯域通過フィルタ7及びアンテナ端子9を介してアンテナ素子(図示せず)に供給され、かかるアンテナ素子によって電波として放射される。よって、上記ASK変調信号を受信して復調する復調回路では、このASK変調信号に対して、その振幅最大値と振幅最小値との中間電圧を閥値電圧として用いて2値化を行えば、元のデータ信号と同一デューティ比を有するデータ信号を復調することが可能となる。
【0031】
要するに、本発明によるASK変調回路では、変調器として用いるトランジスタ(FET5)の非線形特性の影響による変調信号のデューティ比のずれを見越して、送信すべき入力データ信号のデューティ比を調整する。これにより、変調信号のアイパターンでのクロスポイントを図7に示す如く、変調信号の振幅最大値と振幅最小値との中間値近傍に調整できるようにしたのである。従って、かかるASK変調回路によれば、例えトランジスタの非線形動作領域を用いてASK変調を行っても、その復調時における2値化精度を高めることが可能になる。
【0032】
図8は、本発明の他の実施例によるASK変調回路の構成を示す図である。
尚、図8に示すASK変調回路においては、図5に示すクロスポイント調整回路100に代わりクロスポイント調整回路100'を採用したものであり、その他の構成は、図5に示すものと同一である。よって、以下に、クロスポイント調整回路100'の動作のみ説明する。
【0033】
クロスポイント調整回路100'の低域通過フィルタ103は、入力端子102を介して供給された入力データ信号の高調波成分を取り除いて、その立ち上がり及び立ち下がりエッジ部でのレベル変化を緩やかにした図6に示す如き低域データ信号LDを生成する。抵抗R3及びR4からなる分圧部は、デューティ比の調整量に応じただけ低域データ信号LDの信号レベルを調整して得た調整データ信号をトランジスタQ1のベース端子に供給する。トランジスタQ1のコレクタ端子には、抵抗R5を介して直流電圧Vcが印加されており、そのエミッタ端子は接地されている。トランジスタQ1は、上記調整データ信号の信号レベルが飽和電圧(例えば、0.6ボルト)より大となった場合にオン状態となる一方、この調整データ信号の信号レベルが飽和電圧より低い場合にはオフ状態となる。よって、トランジスタQ1がオン状態である場合には、論理レベル"L"に対応した接地電圧(0ボルト)を有する信号がコレクタ端子を介してインバータIVに供給される。一方、トランジスタQ1がオフ状態にある場合には、論理レベル"H"に対応した直流電圧Vcを有する信号がコレクタ端子を介してインバータIVに供給される。インバータIVは、上述した如くトランジスタQ1から供給された信号の論理レベルを反転した信号をデューティ調整データ信号DDとしてドライバ10に供給する。
【0034】
上記クロスポイント調整回路100'では、トランジスタQ1の飽和電圧が、低域データ信号LDを2値化する際の閥値となる。この際、上記分圧部(抵抗R3及びR4)によって低域データ信号LDの信号レベルを調整することにより、論理レベル"H"及び"L"各々の期間比、つまりデューティ比を変更した図6(a)〜図6(c)に示す如きデューティ調整データ信号DDを得るのである。
【0035】
以上の如く、上記クロスポイント調整回路100'では、図5に示すコンパレータ104に代わり、安価で、かつ高速動作が可能なトランジスタを用いることにより、クロスポイント調整回路100と同様なクロスポイント調整を実現している。よって、図8に示すクロスポイント調整回路100'によれば、図5に示すクロスポイント調整回路100に比して低価格、かつ高周波数データ信号に適応可能なASK変調回路を提供できるようになる。
【0036】
尚、上記実施例においては、デューティ調整データ信号DDのデューティ比は、図6に示す如き閥値電圧としてのデューティ比調整電圧Vrに依存したが、閥値電圧の大きさによって変わるデューティ比の大きさは一定とはならない。
例えば、図6に示す如く、閥値電圧としてのデューティ比調整電圧Vrを電圧V1から電圧V2に変更した場合に、低域データ信号LDの電圧がデューティ比調整電圧Vrよりも大きくなる期間は、図6に示す期間T1である。同様に、かかる閥値電圧を電圧V1から電圧V3に変更した場合に、低域データ信号LDの電圧がこの閥値電圧よりも大きくなる期間は、図6に示す期間T2である。この際、期間T1又はT2は一定ではなく、特に閥値の調整により実用的にデューティ比を可変できる範囲は"1"よりも小さい場合に限られ、デューティ比が"1"に近い場合の調整は難しい。この事は、比較的その線形性が良好で歪みが小さいが故に、クロスポイントの調整が微量で済む変調器を調整対象とした場合には、上述の実施例では調整が困難であることを示している。
【0037】
この様な場合には、帯域制限フィルタ11のカットオフ周波数を変更し、入力データ信号の帯域制限を変えることで対応できる。フィルタのカットオフ周波数が高い場合、フィルタを通過する周波数成分が増える為、フィルタを通過した信号の電圧波形は入力される信号の電圧波形に近くなってくる。そのため、閥値電圧の変化によるデューティ比の変化が小さくなり、微調整が可能となるのである。
【0038】
【発明の効果】
以上、詳述した如く本発明によるASK変調回路においては、搬送波信号を発生する発振回路と、入力データ信号のデューティ比を調整してデューティ調整データ信号を得る調整回路と、デューティ調整データ信号の論理レベルに応じて上記搬送波信号を断続的に出力することによりASK変調信号を生成するスイッチング手段と、を有する構成となっている。上記デューティ比の調整によれば、スイッチング手段の非線形特性の影響による変調信号のクロスポイントのずれを補正することが可能となる。
【0039】
従って、本発明によれば、スイッチング手段の非線形動作領域を利用してASK変調を実施しても正確に2値化データ信号の復調が為されるので、線形動作領域のみを利用してASK変調を行う場合に比して、安価で、かつ低消費電力なASK変調回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のASK変調回路の構成を示す図である。
【図2】従来のASK変調回路の構成を示す図である。
【図3】FET5のドレイン・ソース間電圧対出力電圧特性を示す図である。
【図4】ASK変調信号の振幅最大値と振幅最小値との中間電圧Vsと、クロスポイントB及びCとの関係を示すASK変調信号のアイパターンを示す図である。
【図5】本発明によるASK変調信号の構成を示す図である。
【図6】クロスポイント調整回路100の動作を示す波形図である。
【図7】本発明によるASK変調信号によって得られたASK変調信号のアイパターンを示す図である。
【図8】本発明によるASK変調信号の他の構成を示す図である。
【符号の説明】
5 FET
100,100' クロスポイント調整回路
103 低域通過フィルタ
104 コンパレータ
105 デューティ比調整電圧発生回路[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an ASK (Amplitude Shift Keying) modulation circuit, and more particularly to an ASK modulation circuit suitable for application to a wireless communication system.
[0002]
[Background]
At present, an ETC (Electric Toll Collection) system that can collect tolls at toll roads such as toll roads unattended and without stopping the vehicle is attracting attention. In the ETC system, a toll is automatically deducted from a bank account of a vehicle owner by radio communication between a radio beacon installed beside a road and an in-vehicle terminal device. At this time, as a modulation method in the wireless communication, for example, an ASK modulation method using a 5.8 [GHz] band is used.
[0003]
In the ASK modulation method, when data to be wirelessly transmitted is at a logical level “H”, radio waves are transmitted only during that period, and when the data is at a logical level “L”, transmission of radio waves is stopped during that period. Thus, data communication is established.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional ASK modulation circuit.
In FIG. 1, the
[0004]
According to the above configuration, power is supplied to the FET 5 while the input data signal input via the input terminal 3 is at the logic level “H”. Therefore, the FET 5 sends the amplified carrier signal supplied to the gate terminal G to the
[0005]
That is, the FET 5 sends the amplified carrier signal supplied from the
[0006]
The 5.8 [GHz] band ASK modulation signal sent from the FET 5 as the modulator is amplified to a predetermined power level by the
[0007]
Here, the input data signal is a Manchester-encoded short wave having a transmission rate of 2.048 [MHz] having characteristics as shown in the following equation.
10 · log 10 [sin 4 (πf / 2 · 10 6 ) / (πf / 2 · 10 6 ) 2 ]
Therefore, if the FET 5 is turned ON / OFF by the input data signal as described above and the 5.8 [GHz] band carrier signal is ASK modulated as it is, the spectrum has an infinitely wide spectrum at the frequency of the modulation wave. Become. Therefore, in order to effectively use the frequency resource, it is necessary to limit the band of the modulated wave to such an extent that the recoverability to the digital data signal can be ensured during demodulation. At this time, the band limitation of the modulated wave is
(1) The band pass filter 7 passes only the low frequency band among the frequency components constituting the short wave of the input data signal.
[0008]
(2) The modulated wave in which the envelope of the carrier wave signal is changed by the FET 5 is output so as to have a linear relationship with the amplitude voltage of the band-limited input signal.
It can be realized by such means.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a conventional ASK modulation circuit in which band limiting is performed by employing the above-described means.
[0009]
The configuration shown in FIG. 2 is the same as the configuration shown in FIG. 1 except that the
[0010]
With this configuration, the FET 5 as the modulator shown in FIG. 2 has a carrier signal from the local oscillating
However, the above-described conventional ASK modulation circuit has the following problems.
[0011]
Since the FET 5 as a modulator used in the ASK modulation circuit is a non-linear element, it has a drain-source voltage versus output voltage characteristic as shown in FIG. Therefore, when the FET 5 is operated outside the linear operation region as shown in FIG. 3, a linear relationship can be maintained between the amplitude voltage waveform of the band-limited input data signal and the envelope of the voltage waveform of the ASK modulation signal. Disappear.
[0012]
FIG. 4 is a diagram showing an eye pattern in the case where the envelope of the voltage waveform of the ASK modulation signal is represented by being temporally overlapped for each transition of the logic level of the input data signal.
FIG. 4A is a diagram showing an eye pattern when the FET 5 is operated in the non-linear operation region, and the voltage waveform of the ASK modulation signal is distorted by the non-linear characteristics. On the other hand, FIG. 4B is a diagram showing an eye pattern when the FET 5 is operated in the linear operation region.
[0013]
As shown in FIG. 4B, if the waveform of the ASK modulation signal is not distorted, the ASK when the input data signal changes from the logic level “H” to “L” and from “L” to “H”. The voltage value at the cross point B or C of the modulation signal is an intermediate value between the maximum amplitude and the minimum amplitude of the ASK modulation signal. On the other hand, when the voltage waveform of the ASK modulation signal is distorted, the voltage value at the cross point does not match the maximum amplitude and the minimum intermediate value of the ASK modulation signal, as shown in FIG.
[0014]
A demodulator that receives and demodulates such an ASK modulated signal performs binarization after removing the high frequency signal component by performing envelope detection on the ASK modulated signal. The binarization circuit provided in the demodulating unit has a logic level “H” during a period when the detected analog signal is larger than a predetermined threshold voltage, and a logic level “L” during a period when the analog signal is small. Is output as a demodulated data signal.
[0015]
Therefore, when the duty ratio of the input data signal is “1”, that is, the ratio between the period in which the input data signal is at the logic level “H” and the period in which the input data signal is “L” is “1”, binary The digitizing circuit must output a demodulated data signal with a duty ratio of “1”.
At this time, when the waveform of the ASK modulation signal is shown in FIG. 4B, the voltage value at the cross point B or C is equal to the intermediate voltage Vs between the maximum amplitude value and the minimum amplitude value of the ASK modulation signal. Therefore, the binarization circuit performs the binarization as described above by using the intermediate voltage Vs as the threshold voltage. According to such binarization, a data signal having the same duty ratio as that of the input data signal can be demodulated.
[0016]
However, for example, as shown in FIG. 4A, the cross point is higher than the intermediate voltage Vs between the maximum amplitude value and the minimum amplitude value. As shown in FIG. When binarization is performed, the duty ratio becomes smaller than “1”.
Therefore, when ASK modulation is performed using the nonlinear region of the transistor (FET 5), the level at the cross point is shifted from the intermediate value between the maximum amplitude value and the minimum amplitude value of the modulation signal. There was a problem that binarization could not be performed. The above problem can be solved by operating the transistor only in the linear operation region. However, in order to realize the modulation operation as described above only in the linear operation region, a relatively large transistor with high power consumption is used. It is necessary to use it.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve such a problem, and provides an ASK modulation circuit that is small in size, low in power consumption, and capable of highly accurately demodulating a binary data signal. With the goal.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
An ASK modulation circuit according to the present invention is an ASK modulation circuit that generates an ASK modulation signal by intermittently outputting a carrier signal having a predetermined frequency in accordance with a logic level of an input data signal, and generates the carrier signal. An oscillation circuit; an adjustment circuit that adjusts a duty ratio of the input data signal to obtain a duty adjustment data signal; and the ASK modulation by intermittently outputting the carrier wave signal according to a logic level of the duty adjustment data signal Switching means for generating a signal.
[0019]
[Action]
By performing ASK modulation after changing the duty ratio of the input data signal, the deviation of the cross point of the modulation signal due to the influence of the nonlinear characteristic of the transistor as the ASK modulator is corrected.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an ASK modulation circuit according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an ASK modulation circuit according to the present invention.
In FIG. 5, the
[0021]
A digital input data signal as shown in FIG. 6 input to be transmitted is supplied to a
The low-
[0022]
The duty ratio adjustment
The
[0023]
Next, the operation of the cross
First, in the duty ratio adjustment
[0024]
Further, the duty ratio adjusting
[0025]
Further, the duty ratio adjusting
[0026]
As described above, the cross
[0027]
The
[0028]
The FET 5 sends the amplified carrier signal supplied from the
[0029]
At this time, the waveform of the data signal supplied to the drain terminal D of the FET 5 via the high frequency choke coil 4 is distorted with respect to the low frequency data signal LD as shown in FIG. However, when this is ASK modulated, the voltage value at the cross point B or C of the ASK modulation signal is the maximum amplitude value V MAX and the minimum amplitude value as shown in the eye pattern of FIG. It becomes substantially equal to the intermediate value between V MIN (V MAX + V MIN ) / 2.
[0030]
That is, by adjusting the duty ratio in the cross
The ASK modulation signal is supplied to an antenna element (not shown) via the
[0031]
In short, the ASK modulation circuit according to the present invention adjusts the duty ratio of the input data signal to be transmitted in anticipation of a shift in the duty ratio of the modulation signal due to the influence of the nonlinear characteristic of the transistor (FET 5) used as the modulator. As a result, the cross point in the eye pattern of the modulation signal can be adjusted to the vicinity of the intermediate value between the maximum amplitude value and the minimum amplitude value of the modulation signal as shown in FIG. Therefore, according to such an ASK modulation circuit, even if ASK modulation is performed using a non-linear operation region of a transistor, binarization accuracy at the time of demodulation can be increased.
[0032]
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an ASK modulation circuit according to another embodiment of the present invention.
The ASK modulation circuit shown in FIG. 8 employs a
[0033]
The low-
[0034]
In the cross
[0035]
As described above, in the cross
[0036]
In the above embodiment, the duty ratio of the duty adjustment data signal DD depends on the duty ratio adjustment voltage Vr as a threshold voltage as shown in FIG. 6, but the duty ratio varies depending on the magnitude of the threshold voltage. The size is not constant.
For example, as shown in FIG. 6, when changing the duty ratio adjusting voltage Vr as clique value voltage from voltages V 1 to the voltage V 2, the period in which the voltage of the low-frequency data signal LD is larger than the duty ratio adjusting voltage Vr Is a period T1 shown in FIG. Similarly, when the threshold voltage is changed from the voltage V 1 to the voltage V 3 , the period during which the voltage of the low-frequency data signal LD is larger than the threshold voltage is a period T2 shown in FIG. In this case, the period T1 or T2 is not constant, and the range in which the duty ratio can be practically varied by adjusting the threshold value is limited to a case where the duty ratio is close to “1” only when the duty ratio is smaller than “1”. Is difficult. This indicates that adjustment is difficult in the above-described embodiment when a modulator that requires only a small amount of cross-point adjustment is targeted for adjustment because its linearity is relatively good and distortion is small. ing.
[0037]
Such a case can be dealt with by changing the cutoff frequency of the
[0038]
【The invention's effect】
As described above, in the ASK modulation circuit according to the present invention, the oscillation circuit for generating the carrier wave signal, the adjustment circuit for adjusting the duty ratio of the input data signal to obtain the duty adjustment data signal, and the logic of the duty adjustment data signal Switching means for generating an ASK modulation signal by intermittently outputting the carrier signal according to the level. By adjusting the duty ratio, it is possible to correct the deviation of the cross point of the modulation signal due to the influence of the nonlinear characteristic of the switching means.
[0039]
Therefore, according to the present invention, even if the ASK modulation is performed using the nonlinear operation region of the switching means, the binary data signal is accurately demodulated. Therefore, the ASK modulation is performed using only the linear operation region. As compared with the case of performing ASK, it is possible to realize an ASK modulation circuit that is inexpensive and has low power consumption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional ASK modulation circuit.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a conventional ASK modulation circuit.
FIG. 3 is a diagram showing drain-source voltage versus output voltage characteristics of FET5.
FIG. 4 is a diagram showing an eye pattern of an ASK modulation signal indicating a relationship between an intermediate voltage Vs between an amplitude maximum value and an amplitude minimum value of the ASK modulation signal and cross points B and C;
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an ASK modulation signal according to the present invention.
6 is a waveform diagram showing the operation of the cross
FIG. 7 is a diagram showing an eye pattern of an ASK modulated signal obtained by an ASK modulated signal according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing another configuration of an ASK modulated signal according to the present invention.
[Explanation of symbols]
5 FET
100,100 'cross
Claims (4)
前記搬送波信号を発生する発振回路と、
前記入力データ信号のデューティ比を調整してデューティ調整データ信号を得る調整回路と、
前記デューティ調整データ信号の論理レベルに応じて前記搬送波信号を断続的に出力することにより前記ASK変調信号を生成するスイッチング手段と、を有することを特徴とするASK変調回路。An ASK modulation circuit that generates an ASK modulation signal by intermittently outputting a carrier wave signal having a predetermined frequency according to a logic level of an input data signal,
An oscillation circuit for generating the carrier wave signal;
An adjustment circuit for adjusting the duty ratio of the input data signal to obtain a duty adjustment data signal;
Switching means for generating the ASK modulation signal by intermittently outputting the carrier wave signal according to the logic level of the duty adjustment data signal.
前記入力データ信号の立ち上がり及び立ち下がりエッジ部でのレベル変化を緩やかにした低域データ信号を生成する低域通過フィルタと、
前記低域データ信号の信号レベルが前記デューティ比調整電圧よりも高い期間中は第1論理レベルに対応した信号、低い期間中は前記第1論理レベルとは異なる第2論理レベルに対応した信号を前記デューティ調整データ信号として生成するコンパレータと、からなることを特徴とする請求項1記載のASK変調回路。The adjustment circuit includes a duty ratio adjustment voltage generation circuit that generates a duty ratio adjustment voltage for setting an adjustment amount of the duty ratio;
A low-pass filter that generates a low-frequency data signal in which the level change at the rising and falling edges of the input data signal is moderated;
A signal corresponding to the first logic level during a period when the signal level of the low frequency data signal is higher than the duty ratio adjustment voltage, and a signal corresponding to a second logic level different from the first logic level during a low period. The ASK modulation circuit according to claim 1, further comprising a comparator that generates the duty adjustment data signal.
前記低域データ信号の振幅レベルをデューティ比の調整量に応じた分だけ調整したレベル調整データ信号を得るレベル調整手段と、
前記レベル調整データ信号の信号レベルが飽和電圧より高い期間中は第1論理レベルに対応した信号、低い期間中は前記第1論理レベルとは異なる第2論理レベルに対応した信号を前記デューティ調整データ信号として生成するトランジスタと、からなることを特徴とする請求項1記載のASK変調回路。The adjustment circuit includes a low-pass filter that generates a low-frequency data signal in which a level change at the rising and falling edges of the input data signal is moderated;
Level adjustment means for obtaining a level adjustment data signal in which the amplitude level of the low frequency data signal is adjusted by an amount corresponding to the adjustment amount of the duty ratio;
The duty adjustment data is a signal corresponding to a first logic level when the signal level of the level adjustment data signal is higher than a saturation voltage, and a signal corresponding to a second logic level different from the first logic level when the signal level is lower than a saturation voltage. 2. The ASK modulation circuit according to claim 1, further comprising: a transistor that generates a signal.
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