変調装置
【課題】低コストの小さな回路規模で実現可能であり、且つ電源電力の利用効率が高い変調装置を提供する。
【解決手段】入力された変調信号の信号レベルに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調回路２と、パルス幅変調回路２により生成されたパルス幅変調信号に基づき、パルス幅変調信号のパルス周波数と同一周波数の搬送波をパルス幅変調信号のパルス幅に応じて振幅変調した振幅変調信号を生成して負荷である超音波スピーカー４に出力するパルス幅−振幅変換回路３とを備える。
【解決手段】入力された変調信号の信号レベルに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調回路２と、パルス幅変調回路２により生成されたパルス幅変調信号に基づき、パルス幅変調信号のパルス周波数と同一周波数の搬送波をパルス幅変調信号のパルス幅に応じて振幅変調した振幅変調信号を生成して負荷である超音波スピーカー４に出力するパルス幅−振幅変換回路３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジオやテレビ送信機、超音波スピーカを用いたパラメトリックスピーカ等に適用される変調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気信号に変換した音声や映像等の情報を遠方に伝えるために、当該電気信号を高周波の搬送波にのせる変調装置が用いられている。変調方式には様々なものがあり、例えば情報を搬送波の強弱で伝達する方式の振幅変調がある。この振幅変調（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＡＭ）は、搬送波の振幅を信号に応じて変化させるものであり、中短波放送やテレビの映像信号の変調等に広く使用されている。
【０００３】
業務用途でないアマチュア無線等の送信機に用いられる変調回路は、回路規模の小さなアナログ変調回路である。例えば、ベース変調回路は、エミッタ−ベース接合部の非直線性を利用してエミッタ−ベース間に搬送波と変調用信号とを直列に入力信号として印加することにより振幅変調信号を得る。ベース変調回路の構成例は、例えば非特許文献１の２１８ページに記載されている。このようなアナログ変調回路は、部品点数が少なく、簡単な回路構成により実現することができるという利点を有する。
【０００４】
また、特許文献１には、従来に比して少ない台数の電力増幅器でディジタル振幅変調を実現する振幅変調回路が記載されている。この振幅変調回路は、１２ビットに量子化されたプログラム音声信号を各２ビットずつの６個のビット群に分割し、各ビット群の値に応じて選択した位相シフトキャリアにより対応するスイッチング型電力増幅器を差動的にスイッチングさせるようにしているため、例えば６台といった少ない台数のスイッチング型電力増幅器にて、従来と同様又はそれ以上の性能を有する回路を実現することができ、部品点数の削減、回路構成の縮小及び低価格化を実現することができる。更に、回路構成上、アナログ的に動作する部分が基本的に存在しておらず、従って性能が安定しておりまた調整も容易となるとともに、スイッチング動作により発熱も少ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２０４４５６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】末松安晴（ほか１０名）著、「電子回路入門」、実教出版株式会社、１９９９年４月１０日
【非特許文献２】須田健二、土田英一著、「電子回路」、株式会社コロナ社、２００３年１２月１５日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、アナログ変調回路は、変調の際の歪みが大きく、また電源効率が最大でも５０％までしか上がらないため、大きな出力電力を取り出しにくいという欠点を有する。特に、抵抗負荷のＡ級増幅回路であれば、非特許文献２の７７ページの（３．２１）式に記載されているように、電力効率は最大でも２５％となってしまう。このような変調回路は、送信電力に比して回路発熱が大きいために、大電力用駆動素子を用いる必要がある。すなわち、従来のアナログ変調回路は、変調の際の歪みが大きいとともに、電源効率が悪く発熱が大きいために放熱板や発熱に強い部品を必要とし、回路の大型化を招くとともにコストがかかるという問題点がある。
【０００８】
一方、ディジタル変調回路は、スイッチング素子等の部品点数が多くなり、回路が大型化するとともに、コストも高くなるという欠点を有する。例えば、特許文献１の図４にはスイッチング型電力増幅器の構成を示す回路図が記載されているが、このスイッチング型電力増幅器は、４素子のＭＯＳＦＥＴと複数のトランスとから構成されている。しかも、特許文献１に記載の振幅変調回路は、上述したようにビット数に応じた多数ブロックを組み合わせて構成するため、各ビット群に対応した台数（例えば６台）のスイッチング型電力増幅器を必要とし、非常に大規模な回路システムとなってしまう。すなわち、特許文献１の振幅変調回路は、ディジタル信号の各ビット信号を個別に効率の良いスイッチング回路により増幅し、全ビット信号出力を足し合わせることによって信号歪を抑えて出力するという信号品質重視の構成を採用したものであり、多数のスイッチング回路を使用して大規模な回路システムとなることは避けられない構成となっている。
【０００９】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、低コストの小さな回路規模で実現可能であり、且つ電源電力の利用効率が高い変調装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る変調装置は、上記課題を解決するために、入力された変調信号の信号レベルに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調部と、前記パルス幅変調部により生成されたパルス幅変調信号に基づき、前記パルス幅変調信号のパルス周波数と同一周波数の搬送波を前記パルス幅変調信号のパルス幅に応じて振幅変調した振幅変調信号を生成して負荷に出力するパルス幅−振幅変換部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、低コストの小さな回路規模で実現可能であり、且つ電源電力の利用効率が高い変調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１の形態の変調装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１の形態の変調装置におけるパルス幅−振幅変換回路の詳細な構成を示す回路図である。
【図３】本発明の実施例１の形態の変調装置におけるパルス幅−振幅変換回路の変形例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施例１の形態の変調装置の各部における波形図である。
【図５】本発明の実施例２の形態の変調装置におけるパルス幅−振幅変換回路の詳細な構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の変調装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例１の変調装置の構成を示すブロック図である。図１を参照して、変調装置の構成を説明する。本実施例の変調装置は、図１に示すように、比較波発生回路１、パルス幅変調回路２、及びパルス幅−振幅変換回路３により構成され、振幅変調信号を負荷である超音波スピーカー４に対して出力する。
【００１５】
比較波発生回路１は、本発明の比較波生成部に対応し、所定の周波数の比較波を生成する。この比較波発生回路１は、パルス幅変調回路２の内部に設けられていてもよい。本実施例において比較波発生回路１は、比較波として所定の周波数の鋸歯状波を生成するものとするが、必ずしも鋸歯状波に限定されず、例えば三角波等を生成する比較波発生回路を利用することも可能である。
【００１６】
パルス幅変調回路２は、本発明のパルス幅変調部に対応し、入力された変調信号の信号レベルに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成する。具体的には、パルス幅変調回路２は、比較波発生回路１により生成された比較波（本実施例においては鋸歯状波）と入力された変調信号とを比較してパルス幅変調信号を生成する比較回路を内部に有している。
【００１７】
これにより、パルス幅変調回路２は、変調信号の信号レベルが高い場合には長いパルス幅のパルス幅変調信号を生成し、逆に変調信号の信号レベルが低い場合には短いパルス幅のパルス幅変調信号を生成して後述するスイッチング素子３４に対するオン時間を調節する。すなわち、パルス幅変調回路２は、パルス幅変調信号によってスイッチング素子３４をオン／オフ制御してスイッチング素子３４における電力損失を低減する。
【００１８】
パルス幅−振幅変換回路３は、本発明のパルス幅−振幅変換部に対応し、パルス幅変調回路２により生成されたパルス幅変調信号に基づき、パルス幅変調信号のパルス周波数と同一周波数の搬送波をパルス幅変調信号のパルス幅に応じて振幅変調した振幅変調信号を生成して負荷である超音波スピーカー４に出力する。
【００１９】
図２は、本発明の実施例１の変調装置におけるパルス幅−振幅変換回路３ａの詳細な構成を示す回路図である。なお、図２において、比較波発生回路１の記載は省略されている。図２に示すように、パルス幅−振幅変換回路３ａは、電源３１、トランス３２、保護抵抗３３、及びスイッチング素子３４により構成される。なお、図２のパルス幅−振幅変換回路３ａは、図１に示すパルス幅−振幅変換回路３の内部構成の１例を示すものである。
【００２０】
電源３１は、トランス３２内の１次コイル３５に対して電力を供給することを目的とした直流電源であり、１次コイル３５及び保護抵抗３３を介してスイッチング素子３４のドレイン端子に接続されている。
【００２１】
トランス３２は、電源３１に接続された１次コイル３５と、負荷である超音波スピーカー４に接続された２次コイル３６とを有する。このトランス３２は、フライバック方式のトランスであり、コアに蓄えた電磁エネルギーを２次側に転送するものである。
【００２２】
なお、トランス３２の１次コイル３５及び２次コイル３６の巻数比は、１次側に対する２次側の影響が少なくなるように調節されている。例えば、負荷のインピーダンスが高い場合には、２次側の電圧が大きく揺れることにより１次側に影響を与える可能性が考えられるため、２次コイル３６の巻数を増やして１次コイル３５の巻数を減らす。逆に、負荷のインピーダンスが低い場合には、２次コイル３６の巻数を減らして１次コイル３５の巻数を増やす。電源３１の電圧が高い場合には１次側に与える影響も小さいと考えられるので、電源３１の電圧の高さも考慮に入れてトランス３２の巻数比は決定される。
【００２３】
保護抵抗３３は、１次コイル３５とスイッチング素子３４との間に直列に接続され、スイッチング素子３４やトランス３２を保護するための抵抗である。この保護抵抗３３は、例えばパルス幅変調回路２により生成されたパルス幅変調信号の周期が過度に長くなった場合等に、スイッチング素子３４や１次コイル３５に流れる過大電流を抑制する働きがある。さらに、保護抵抗３３は、スイッチング素子３４がオフされた場合に、１次コイル３５に発生する逆起電力からスイッチング素子３４及びトランス３２自体を保護する効果もある。ただし、この保護抵抗３３は必須の構成ではなく、大きな出力を必要としない場合には１次コイル３５とスイッチング素子３４とを短絡することも可能である。
【００２４】
スイッチング素子３４は、１次コイル３５に直列に接続され、パルス幅変調回路２により生成されたパルス幅変調信号に基づいたオン／オフ動作により、１次コイル３５に流れる電流を制御する。すなわち、スイッチング素子３４は、パルス幅変調信号のパルス幅に応じてオン動作を継続することでトランス３２に電磁エネルギーを蓄えるとともに、オフすることによってトランス３２に蓄えられた電磁エネルギーを２次コイル３６に転送させる役割を果たす。なお、スイッチング素子３４は、例えば市販のＭＯＳＦＥＴにより構成されるが、必ずしもＭＯＳＦＥＴに限らずトランジスタでもよい。ただし、ＭＯＳＦＥＴは、高速にオン／オフが可能であるとともに、入力側に電流が流れないという利点を有しており、本発明に適している。本発明における変調装置は、スイッチング素子３４を備えることにより従来のアナログ変調回路に比して電力損失を抑制することができる。
【００２５】
超音波スピーカー４は、負荷の１例である。図１，２に示すように、本実施例の変調装置は、負荷として超音波スピーカー４を接続して超音波にＡＭ変調を行うことにより、鋭い指向性持たせた音響システムを構築することができる。当然のことながら、変調装置に接続される負荷は、超音波スピーカー４に限らず、アンテナ等を接続してもよい。
【００２６】
本実施例において、パルス幅−振幅変換回路３は、容量性インピーダンスを示す負荷に対して振幅変調信号を出力するものとする。これは、トランス３２内に２次コイル３６が設けられているため、容量性インピーダンスを示す負荷に接続することにより共振が生じ、２次コイル３６に供給された電磁エネルギーを効率よく負荷に供給でき、大きな出力を得ることができるからである。本実施例の超音波スピーカー４は、容量性インピーダンスを示す負荷であり、パルス幅−振幅変換回路３に接続されることにより２次コイル３６との間で共振が起こる。
【００２７】
また、図３は、本実施例の変調装置におけるパルス幅−振幅変換回路の変形例を示す回路図である。図３に示すパルス幅−振幅変換回路３ｂは、さらに定電圧素子３７を備えている点で図２のパルス幅−振幅変換回路３ｂと異なるが、その他の構成はパルス幅−振幅変換回路３ｂと同一であり、重複した説明を省略する。
【００２８】
定電圧素子３７は、例えばツェナーダイオードであり、１次コイル３５とスイッチング素子３４との接続点の電位を所定値に制限することで、スイッチング素子３４に過大な電圧がかかるのを防止する。
【００２９】
図３に示す定電圧素子３７は、保護抵抗３３とスイッチング素子３４との接続点にカソード側の端子を接続し、アノード側の端子をグランドに接続しているが、必ずしもアノード側の端子をグランドに接続される必要はなく、例えば電源３１のＶｄｄ電圧出力側や２次コイル３６に接続することも可能である。また、定電圧素子３７の代わりに定電圧回路を備えていてもよい。
【００３０】
なお、図３に示すように、スイッチング素子３４の保護目的に保護抵抗３３と定電圧素子３７とを併用する場合には、定電圧素子３７に過大な電流が流れるのを防止するために、保護抵抗３３は、定電圧素子３７と１次コイル３５との間に接続される構成がよい。このように、本発明の変調装置は、保護抵抗３３や定電圧素子３７を適用することにより、スイッチング素子３４を保護することができ、出力の許容範囲を拡大することが可能である。
【００３１】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図４は、本実施例の変調装置の各部における波形図である。図１乃至図４を参照して、本発明の変調装置の作用を説明する。
【００３２】
まず、比較波発生回路１は、図４に示すように、比較波として所定の周波数の鋸歯状波を生成し、パルス幅変調回路２に対して出力する。パルス幅変調回路２は、内部の比較回路において比較波発生回路１により生成された鋸歯状波と入力された変調信号とを比較することにより、入力された変調信号の信号レベルに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成する。パルス幅変調信号の波形は、図４に「パルス幅変調回路の出力電圧」として描かれている。
【００３３】
パルス幅変調信号の周期は、比較波発生回路１により生成された比較波（本実施例においては鋸歯状波）と同一の周期となる。また、パルス幅変調信号のパルス幅は、変調信号のレベルに比例する。
【００３４】
図４に示すように、鋸歯状波は、周期Ｔの終わりに必ず立ち下がるため、パルス幅変調信号も同じタイミングで立ち下がる。一方、比較波として三角波を採用した場合には、変調信号のレベルに応じてパルス幅変調信号の周期がずれるという弊害があり、波形がなまる可能性があるので大きな出力を出すのが困難である。すなわち、本実施例の変調装置は、比較波として鋸歯状波を採用することにより、三角波を採用した場合に比して負荷に対する出力電圧の周期Ｔを安定させることができ、変調度を最大にすることができるという利点を有する。
【００３５】
パルス幅変調回路２は、生成したパルス幅変調信号によりパルス幅−振幅変換回路３内のスイッチング素子３４をオン／オフ制御する。スイッチング素子３４は、パルス幅変調信号によりオン制御されることにより１次コイル３５に電流を流す。その際に、１次コイル３５に流れる電流は、図４に示すように、パルス幅変調信号のパルス幅に比例した電流値となる。またトランス３２は、１次コイル３５に流れた電流の２乗に比例した電磁エネルギーを蓄える。
【００３６】
次に、パルス幅変調信号が立ち下がり、スイッチング素子３４がオフ制御されると、１次コイル３５に流れる電流が零になるため、トランス３２は、蓄えた電磁エネルギーに比例するエネルギーを２次コイル３６に転送し、２次コイル３６において電磁エネルギーの平方根に比例した電圧及び電流を発生させる。したがって、図４に示すように、出力電圧（超音波スピーカー４にかかる電圧）はスイッチング素子３４のオフ期間に最大となる。
【００３７】
このように、パルス幅−振幅変換回路３は、パルス幅変調回路２により生成されたパルス幅変調信号に基づき、パルス幅変調信号のパルス周波数と同一周波数の搬送波をパルス幅変調信号のパルス幅に応じて振幅変調した振幅変調信号を生成して負荷である超音波スピーカー４に出力する。デューティ比が最も大きい周期において、本実施例の変調装置の出力電圧は最大になる。逆に、デューティ比が最も小さい周期において、本実施例の変調装置の出力電圧は最小になる。
【００３８】
２次コイル３６における電圧及び電流は、変調信号のレベルに比例しており、パルス幅変調信号の周期でエネルギーが供給されるたびに負荷である超音波スピーカー４（あるいはアンテナ等）において電力消費される。結果として、本実施例の変調装置は、負荷に対して振幅変調出力を加えることになる。
【００３９】
特に、設計者が２次コイル３６のインダクタンスと負荷のリアクタンス成分（容量・インダクタンス成分）によって定まる共振周波数をパルス幅変調信号の周波数（すなわち比較波の周波数）に近くなるように回路設計することにより、本実施例の変調装置は、２次コイル３６に供給された電磁エネルギーを効率よく負荷（超音波スピーカー４）に供給することができ、大きな出力を得ることができる。
【００４０】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る変調装置によれば、低コストの小さな回路規模で実現可能であり、且つ電源電力の利用効率が高い変調装置を実現することができる。
【００４１】
すなわち、本実施例の変調装置により、例えば市販のＭＯＳＦＥＴを１素子用いて数ワットの出力を有するＡＭ変調回路を実現することができる。従来は、この程度の出力電力を有する送信機においてパワーＭＯＳＦＥＴを複数用いた上に放熱ファン等の十分な放熱装置が必要とされていた。また業務用送信所においては、駆動素子は特注の水冷素子を多数必要とする。本発明の変調装置は、従来必要としていた放熱装置等を必要とせず、且つ電力損失や発熱の小さなスイッチング素子３４を１つ用いるのみであるため、回路の小型化及び電力効率改善に対して多大な効果があるといえる。このスイッチング素子３４の適用は、従来のアナログ変調回路に比して本発明の変調装置における出力波形の歪みが小さくなるという利点も有する。
【００４２】
また、トランス３２を本発明に適用することにより、出力電圧がスイッチング素子３４にかかることはなく、大きな出力が可能になるとともに信号品質の向上、回路素子数の削減に伴う小型化に貢献しうる。
【００４３】
さらに、超音波スピーカー４を用いたパラメトリックスピーカーに本発明を適用した場合には、超音波スピーカー４のみを２次コイル３６に接続するだけで、スピーカー容量と２次コイル３６で超音波周波数に共振させることができ、電力効率の高い変調回路を小型に構成することができる。
【００４４】
また、本実施例の変調装置は、比較波として鋸歯状波を採用することにより、三角波を採用した場合に比して負荷に対する出力電圧の周期Ｔを安定させることができ、変調度を最大にすることができるという利点を有する。
【００４５】
さらに、保護抵抗３３や定電圧素子３７を備えることにより、スイッチング素子３４を過大な電圧や電流から適切に保護することができる。
【実施例２】
【００４６】
図５は、本発明の実施例２の変調装置の構成を示す回路図である。図２に示す実施例１の変調装置と異なる点は、パルス幅−振幅変換回路３ｃの内部において、トランス３２の代わりにコイル３８及びダイオード３９を備えている点である。その他の構成は実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００４７】
コイル３８は、一端が電源３１に接続されており、他端がダイオード３９を介して負荷である超音波スピーカーに接続されているとともに、保護抵抗３３を介してスイッチング素子３４のドレイン端子に接続されている。
【００４８】
スイッチング素子３４は、保護抵抗３３を介してコイル３８に直列に接続され、パルス幅変調回路２により生成されたパルス幅変調信号に基づいたオン／オフ動作により、コイル３８に流れる電流を制御する。
【００４９】
ダイオード３９は、コイル３８と負荷（超音波スピーカー４）との間に接続され、エネルギーをコイル３８から負荷に対する一方向に伝え、負荷側からエネルギーが逆流するのを防止する。なお、このコイル３８と負荷との間に設けられる素子は、必ずしもダイオードである必要はなく、方向性素子であれば何でもよい。また、ダイオード３９は、必須の構成要件ではなく、コイル３８と超音波スピーカー４との間を短絡して接続することも可能である。
【００５０】
さらに、本実施例の変調装置には、負荷である超音波スピーカー４と並列に抵抗５が接続されている。この抵抗５は、ダンパーとしての役割を持ち、共振時において負荷側で毎回エネルギーを消費し、振動を抑制するために入れられるものである。
【００５１】
本実施例におけるパルス幅−振幅変換回路３ｃは、実施例１と異なりトランス３２を有していないため、スイッチング素子３２をオフした期間において過大な電圧がスイッチング素子３４にかかるおそれがある。ダイオード３９や抵抗５は、負荷側のエネルギーが逆流してスイッチング素子３２等を破壊するのを防止し、変調装置における大きな出力を可能にする役割を果たす。
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。基本的に実施例１と同様である。まず、比較波発生回路１は、比較波として所定の周波数の鋸歯状波を生成し、パルス幅変調回路２に対して出力する。パルス幅変調回路２は、内部の比較回路において比較波発生回路１により生成された鋸歯状波と入力された変調信号とを比較することにより、入力された変調信号の信号レベルに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成する。
【００５２】
パルス幅変調回路２は、生成したパルス幅変調信号によりパルス幅−振幅変換回路３内のスイッチング素子３４をオン／オフ制御する。スイッチング素子３４は、パルス幅変調信号によりオン制御されることによりコイル３８に電流を流す。その際に、コイル３８に流れる電流は、実施例１の１次コイル３５の場合と同様に、パルス幅変調信号のパルス幅に比例した電流値となる。コイル３８は、流れた電流の２乗に比例した電磁エネルギーを蓄える。
【００５３】
次に、パルス幅変調信号が立ち下がり、スイッチング素子３４がオフ制御されると、コイル３８は、ダイオード３９を介して蓄えた電磁エネルギーに基づく電力を負荷（超音波スピーカー４）に供給する。出力電圧（超音波スピーカー４にかかる電圧）は、スイッチング素子３４のオフ期間に最大となる。
【００５４】
このように、パルス幅−振幅変換回路３ｃは、パルス幅変調回路２により生成されたパルス幅変調信号に基づき、パルス幅変調信号のパルス周波数と同一周波数の搬送波をパルス幅変調信号のパルス幅に応じて振幅変調した振幅変調信号を生成して負荷である超音波スピーカー４に出力する。
【００５５】
その他の作用は実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００５６】
上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係る変調装置によれば、トランス３２の代わりに単なるコイル３８を備えた場合においても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る変調装置は、ラジオやテレビ送信機、超音波スピーカを用いたパラメトリックスピーカ等に適用される変調装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 比較波発生回路
２ パルス幅変調回路
３，３ａ，３ｂ，３ｃ パルス幅−振幅変換回路
４ 超音波スピーカー
５ 抵抗
３１ 電源
３２ トランス
３３ 保護抵抗
３４ スイッチング素子
３５ １次コイル
３６ ２次コイル
３７ 定電圧素子
３８ コイル
３９ ダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジオやテレビ送信機、超音波スピーカを用いたパラメトリックスピーカ等に適用される変調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気信号に変換した音声や映像等の情報を遠方に伝えるために、当該電気信号を高周波の搬送波にのせる変調装置が用いられている。変調方式には様々なものがあり、例えば情報を搬送波の強弱で伝達する方式の振幅変調がある。この振幅変調（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＡＭ）は、搬送波の振幅を信号に応じて変化させるものであり、中短波放送やテレビの映像信号の変調等に広く使用されている。
【０００３】
業務用途でないアマチュア無線等の送信機に用いられる変調回路は、回路規模の小さなアナログ変調回路である。例えば、ベース変調回路は、エミッタ−ベース接合部の非直線性を利用してエミッタ−ベース間に搬送波と変調用信号とを直列に入力信号として印加することにより振幅変調信号を得る。ベース変調回路の構成例は、例えば非特許文献１の２１８ページに記載されている。このようなアナログ変調回路は、部品点数が少なく、簡単な回路構成により実現することができるという利点を有する。
【０００４】
また、特許文献１には、従来に比して少ない台数の電力増幅器でディジタル振幅変調を実現する振幅変調回路が記載されている。この振幅変調回路は、１２ビットに量子化されたプログラム音声信号を各２ビットずつの６個のビット群に分割し、各ビット群の値に応じて選択した位相シフトキャリアにより対応するスイッチング型電力増幅器を差動的にスイッチングさせるようにしているため、例えば６台といった少ない台数のスイッチング型電力増幅器にて、従来と同様又はそれ以上の性能を有する回路を実現することができ、部品点数の削減、回路構成の縮小及び低価格化を実現することができる。更に、回路構成上、アナログ的に動作する部分が基本的に存在しておらず、従って性能が安定しておりまた調整も容易となるとともに、スイッチング動作により発熱も少ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２０４４５６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】末松安晴（ほか１０名）著、「電子回路入門」、実教出版株式会社、１９９９年４月１０日
【非特許文献２】須田健二、土田英一著、「電子回路」、株式会社コロナ社、２００３年１２月１５日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、アナログ変調回路は、変調の際の歪みが大きく、また電源効率が最大でも５０％までしか上がらないため、大きな出力電力を取り出しにくいという欠点を有する。特に、抵抗負荷のＡ級増幅回路であれば、非特許文献２の７７ページの（３．２１）式に記載されているように、電力効率は最大でも２５％となってしまう。このような変調回路は、送信電力に比して回路発熱が大きいために、大電力用駆動素子を用いる必要がある。すなわち、従来のアナログ変調回路は、変調の際の歪みが大きいとともに、電源効率が悪く発熱が大きいために放熱板や発熱に強い部品を必要とし、回路の大型化を招くとともにコストがかかるという問題点がある。
【０００８】
一方、ディジタル変調回路は、スイッチング素子等の部品点数が多くなり、回路が大型化するとともに、コストも高くなるという欠点を有する。例えば、特許文献１の図４にはスイッチング型電力増幅器の構成を示す回路図が記載されているが、このスイッチング型電力増幅器は、４素子のＭＯＳＦＥＴと複数のトランスとから構成されている。しかも、特許文献１に記載の振幅変調回路は、上述したようにビット数に応じた多数ブロックを組み合わせて構成するため、各ビット群に対応した台数（例えば６台）のスイッチング型電力増幅器を必要とし、非常に大規模な回路システムとなってしまう。すなわち、特許文献１の振幅変調回路は、ディジタル信号の各ビット信号を個別に効率の良いスイッチング回路により増幅し、全ビット信号出力を足し合わせることによって信号歪を抑えて出力するという信号品質重視の構成を採用したものであり、多数のスイッチング回路を使用して大規模な回路システムとなることは避けられない構成となっている。
【０００９】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、低コストの小さな回路規模で実現可能であり、且つ電源電力の利用効率が高い変調装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る変調装置は、上記課題を解決するために、入力された変調信号の信号レベルに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調部と、前記パルス幅変調部により生成されたパルス幅変調信号に基づき、前記パルス幅変調信号のパルス周波数と同一周波数の搬送波を前記パルス幅変調信号のパルス幅に応じて振幅変調した振幅変調信号を生成して負荷に出力するパルス幅−振幅変換部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、低コストの小さな回路規模で実現可能であり、且つ電源電力の利用効率が高い変調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１の形態の変調装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１の形態の変調装置におけるパルス幅−振幅変換回路の詳細な構成を示す回路図である。
【図３】本発明の実施例１の形態の変調装置におけるパルス幅−振幅変換回路の変形例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施例１の形態の変調装置の各部における波形図である。
【図５】本発明の実施例２の形態の変調装置におけるパルス幅−振幅変換回路の詳細な構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の変調装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例１の変調装置の構成を示すブロック図である。図１を参照して、変調装置の構成を説明する。本実施例の変調装置は、図１に示すように、比較波発生回路１、パルス幅変調回路２、及びパルス幅−振幅変換回路３により構成され、振幅変調信号を負荷である超音波スピーカー４に対して出力する。
【００１５】
比較波発生回路１は、本発明の比較波生成部に対応し、所定の周波数の比較波を生成する。この比較波発生回路１は、パルス幅変調回路２の内部に設けられていてもよい。本実施例において比較波発生回路１は、比較波として所定の周波数の鋸歯状波を生成するものとするが、必ずしも鋸歯状波に限定されず、例えば三角波等を生成する比較波発生回路を利用することも可能である。
【００１６】
パルス幅変調回路２は、本発明のパルス幅変調部に対応し、入力された変調信号の信号レベルに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成する。具体的には、パルス幅変調回路２は、比較波発生回路１により生成された比較波（本実施例においては鋸歯状波）と入力された変調信号とを比較してパルス幅変調信号を生成する比較回路を内部に有している。
【００１７】
これにより、パルス幅変調回路２は、変調信号の信号レベルが高い場合には長いパルス幅のパルス幅変調信号を生成し、逆に変調信号の信号レベルが低い場合には短いパルス幅のパルス幅変調信号を生成して後述するスイッチング素子３４に対するオン時間を調節する。すなわち、パルス幅変調回路２は、パルス幅変調信号によってスイッチング素子３４をオン／オフ制御してスイッチング素子３４における電力損失を低減する。
【００１８】
パルス幅−振幅変換回路３は、本発明のパルス幅−振幅変換部に対応し、パルス幅変調回路２により生成されたパルス幅変調信号に基づき、パルス幅変調信号のパルス周波数と同一周波数の搬送波をパルス幅変調信号のパルス幅に応じて振幅変調した振幅変調信号を生成して負荷である超音波スピーカー４に出力する。
【００１９】
図２は、本発明の実施例１の変調装置におけるパルス幅−振幅変換回路３ａの詳細な構成を示す回路図である。なお、図２において、比較波発生回路１の記載は省略されている。図２に示すように、パルス幅−振幅変換回路３ａは、電源３１、トランス３２、保護抵抗３３、及びスイッチング素子３４により構成される。なお、図２のパルス幅−振幅変換回路３ａは、図１に示すパルス幅−振幅変換回路３の内部構成の１例を示すものである。
【００２０】
電源３１は、トランス３２内の１次コイル３５に対して電力を供給することを目的とした直流電源であり、１次コイル３５及び保護抵抗３３を介してスイッチング素子３４のドレイン端子に接続されている。
【００２１】
トランス３２は、電源３１に接続された１次コイル３５と、負荷である超音波スピーカー４に接続された２次コイル３６とを有する。このトランス３２は、フライバック方式のトランスであり、コアに蓄えた電磁エネルギーを２次側に転送するものである。
【００２２】
なお、トランス３２の１次コイル３５及び２次コイル３６の巻数比は、１次側に対する２次側の影響が少なくなるように調節されている。例えば、負荷のインピーダンスが高い場合には、２次側の電圧が大きく揺れることにより１次側に影響を与える可能性が考えられるため、２次コイル３６の巻数を増やして１次コイル３５の巻数を減らす。逆に、負荷のインピーダンスが低い場合には、２次コイル３６の巻数を減らして１次コイル３５の巻数を増やす。電源３１の電圧が高い場合には１次側に与える影響も小さいと考えられるので、電源３１の電圧の高さも考慮に入れてトランス３２の巻数比は決定される。
【００２３】
保護抵抗３３は、１次コイル３５とスイッチング素子３４との間に直列に接続され、スイッチング素子３４やトランス３２を保護するための抵抗である。この保護抵抗３３は、例えばパルス幅変調回路２により生成されたパルス幅変調信号の周期が過度に長くなった場合等に、スイッチング素子３４や１次コイル３５に流れる過大電流を抑制する働きがある。さらに、保護抵抗３３は、スイッチング素子３４がオフされた場合に、１次コイル３５に発生する逆起電力からスイッチング素子３４及びトランス３２自体を保護する効果もある。ただし、この保護抵抗３３は必須の構成ではなく、大きな出力を必要としない場合には１次コイル３５とスイッチング素子３４とを短絡することも可能である。
【００２４】
スイッチング素子３４は、１次コイル３５に直列に接続され、パルス幅変調回路２により生成されたパルス幅変調信号に基づいたオン／オフ動作により、１次コイル３５に流れる電流を制御する。すなわち、スイッチング素子３４は、パルス幅変調信号のパルス幅に応じてオン動作を継続することでトランス３２に電磁エネルギーを蓄えるとともに、オフすることによってトランス３２に蓄えられた電磁エネルギーを２次コイル３６に転送させる役割を果たす。なお、スイッチング素子３４は、例えば市販のＭＯＳＦＥＴにより構成されるが、必ずしもＭＯＳＦＥＴに限らずトランジスタでもよい。ただし、ＭＯＳＦＥＴは、高速にオン／オフが可能であるとともに、入力側に電流が流れないという利点を有しており、本発明に適している。本発明における変調装置は、スイッチング素子３４を備えることにより従来のアナログ変調回路に比して電力損失を抑制することができる。
【００２５】
超音波スピーカー４は、負荷の１例である。図１，２に示すように、本実施例の変調装置は、負荷として超音波スピーカー４を接続して超音波にＡＭ変調を行うことにより、鋭い指向性持たせた音響システムを構築することができる。当然のことながら、変調装置に接続される負荷は、超音波スピーカー４に限らず、アンテナ等を接続してもよい。
【００２６】
本実施例において、パルス幅−振幅変換回路３は、容量性インピーダンスを示す負荷に対して振幅変調信号を出力するものとする。これは、トランス３２内に２次コイル３６が設けられているため、容量性インピーダンスを示す負荷に接続することにより共振が生じ、２次コイル３６に供給された電磁エネルギーを効率よく負荷に供給でき、大きな出力を得ることができるからである。本実施例の超音波スピーカー４は、容量性インピーダンスを示す負荷であり、パルス幅−振幅変換回路３に接続されることにより２次コイル３６との間で共振が起こる。
【００２７】
また、図３は、本実施例の変調装置におけるパルス幅−振幅変換回路の変形例を示す回路図である。図３に示すパルス幅−振幅変換回路３ｂは、さらに定電圧素子３７を備えている点で図２のパルス幅−振幅変換回路３ｂと異なるが、その他の構成はパルス幅−振幅変換回路３ｂと同一であり、重複した説明を省略する。
【００２８】
定電圧素子３７は、例えばツェナーダイオードであり、１次コイル３５とスイッチング素子３４との接続点の電位を所定値に制限することで、スイッチング素子３４に過大な電圧がかかるのを防止する。
【００２９】
図３に示す定電圧素子３７は、保護抵抗３３とスイッチング素子３４との接続点にカソード側の端子を接続し、アノード側の端子をグランドに接続しているが、必ずしもアノード側の端子をグランドに接続される必要はなく、例えば電源３１のＶｄｄ電圧出力側や２次コイル３６に接続することも可能である。また、定電圧素子３７の代わりに定電圧回路を備えていてもよい。
【００３０】
なお、図３に示すように、スイッチング素子３４の保護目的に保護抵抗３３と定電圧素子３７とを併用する場合には、定電圧素子３７に過大な電流が流れるのを防止するために、保護抵抗３３は、定電圧素子３７と１次コイル３５との間に接続される構成がよい。このように、本発明の変調装置は、保護抵抗３３や定電圧素子３７を適用することにより、スイッチング素子３４を保護することができ、出力の許容範囲を拡大することが可能である。
【００３１】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図４は、本実施例の変調装置の各部における波形図である。図１乃至図４を参照して、本発明の変調装置の作用を説明する。
【００３２】
まず、比較波発生回路１は、図４に示すように、比較波として所定の周波数の鋸歯状波を生成し、パルス幅変調回路２に対して出力する。パルス幅変調回路２は、内部の比較回路において比較波発生回路１により生成された鋸歯状波と入力された変調信号とを比較することにより、入力された変調信号の信号レベルに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成する。パルス幅変調信号の波形は、図４に「パルス幅変調回路の出力電圧」として描かれている。
【００３３】
パルス幅変調信号の周期は、比較波発生回路１により生成された比較波（本実施例においては鋸歯状波）と同一の周期となる。また、パルス幅変調信号のパルス幅は、変調信号のレベルに比例する。
【００３４】
図４に示すように、鋸歯状波は、周期Ｔの終わりに必ず立ち下がるため、パルス幅変調信号も同じタイミングで立ち下がる。一方、比較波として三角波を採用した場合には、変調信号のレベルに応じてパルス幅変調信号の周期がずれるという弊害があり、波形がなまる可能性があるので大きな出力を出すのが困難である。すなわち、本実施例の変調装置は、比較波として鋸歯状波を採用することにより、三角波を採用した場合に比して負荷に対する出力電圧の周期Ｔを安定させることができ、変調度を最大にすることができるという利点を有する。
【００３５】
パルス幅変調回路２は、生成したパルス幅変調信号によりパルス幅−振幅変換回路３内のスイッチング素子３４をオン／オフ制御する。スイッチング素子３４は、パルス幅変調信号によりオン制御されることにより１次コイル３５に電流を流す。その際に、１次コイル３５に流れる電流は、図４に示すように、パルス幅変調信号のパルス幅に比例した電流値となる。またトランス３２は、１次コイル３５に流れた電流の２乗に比例した電磁エネルギーを蓄える。
【００３６】
次に、パルス幅変調信号が立ち下がり、スイッチング素子３４がオフ制御されると、１次コイル３５に流れる電流が零になるため、トランス３２は、蓄えた電磁エネルギーに比例するエネルギーを２次コイル３６に転送し、２次コイル３６において電磁エネルギーの平方根に比例した電圧及び電流を発生させる。したがって、図４に示すように、出力電圧（超音波スピーカー４にかかる電圧）はスイッチング素子３４のオフ期間に最大となる。
【００３７】
このように、パルス幅−振幅変換回路３は、パルス幅変調回路２により生成されたパルス幅変調信号に基づき、パルス幅変調信号のパルス周波数と同一周波数の搬送波をパルス幅変調信号のパルス幅に応じて振幅変調した振幅変調信号を生成して負荷である超音波スピーカー４に出力する。デューティ比が最も大きい周期において、本実施例の変調装置の出力電圧は最大になる。逆に、デューティ比が最も小さい周期において、本実施例の変調装置の出力電圧は最小になる。
【００３８】
２次コイル３６における電圧及び電流は、変調信号のレベルに比例しており、パルス幅変調信号の周期でエネルギーが供給されるたびに負荷である超音波スピーカー４（あるいはアンテナ等）において電力消費される。結果として、本実施例の変調装置は、負荷に対して振幅変調出力を加えることになる。
【００３９】
特に、設計者が２次コイル３６のインダクタンスと負荷のリアクタンス成分（容量・インダクタンス成分）によって定まる共振周波数をパルス幅変調信号の周波数（すなわち比較波の周波数）に近くなるように回路設計することにより、本実施例の変調装置は、２次コイル３６に供給された電磁エネルギーを効率よく負荷（超音波スピーカー４）に供給することができ、大きな出力を得ることができる。
【００４０】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る変調装置によれば、低コストの小さな回路規模で実現可能であり、且つ電源電力の利用効率が高い変調装置を実現することができる。
【００４１】
すなわち、本実施例の変調装置により、例えば市販のＭＯＳＦＥＴを１素子用いて数ワットの出力を有するＡＭ変調回路を実現することができる。従来は、この程度の出力電力を有する送信機においてパワーＭＯＳＦＥＴを複数用いた上に放熱ファン等の十分な放熱装置が必要とされていた。また業務用送信所においては、駆動素子は特注の水冷素子を多数必要とする。本発明の変調装置は、従来必要としていた放熱装置等を必要とせず、且つ電力損失や発熱の小さなスイッチング素子３４を１つ用いるのみであるため、回路の小型化及び電力効率改善に対して多大な効果があるといえる。このスイッチング素子３４の適用は、従来のアナログ変調回路に比して本発明の変調装置における出力波形の歪みが小さくなるという利点も有する。
【００４２】
また、トランス３２を本発明に適用することにより、出力電圧がスイッチング素子３４にかかることはなく、大きな出力が可能になるとともに信号品質の向上、回路素子数の削減に伴う小型化に貢献しうる。
【００４３】
さらに、超音波スピーカー４を用いたパラメトリックスピーカーに本発明を適用した場合には、超音波スピーカー４のみを２次コイル３６に接続するだけで、スピーカー容量と２次コイル３６で超音波周波数に共振させることができ、電力効率の高い変調回路を小型に構成することができる。
【００４４】
また、本実施例の変調装置は、比較波として鋸歯状波を採用することにより、三角波を採用した場合に比して負荷に対する出力電圧の周期Ｔを安定させることができ、変調度を最大にすることができるという利点を有する。
【００４５】
さらに、保護抵抗３３や定電圧素子３７を備えることにより、スイッチング素子３４を過大な電圧や電流から適切に保護することができる。
【実施例２】
【００４６】
図５は、本発明の実施例２の変調装置の構成を示す回路図である。図２に示す実施例１の変調装置と異なる点は、パルス幅−振幅変換回路３ｃの内部において、トランス３２の代わりにコイル３８及びダイオード３９を備えている点である。その他の構成は実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００４７】
コイル３８は、一端が電源３１に接続されており、他端がダイオード３９を介して負荷である超音波スピーカーに接続されているとともに、保護抵抗３３を介してスイッチング素子３４のドレイン端子に接続されている。
【００４８】
スイッチング素子３４は、保護抵抗３３を介してコイル３８に直列に接続され、パルス幅変調回路２により生成されたパルス幅変調信号に基づいたオン／オフ動作により、コイル３８に流れる電流を制御する。
【００４９】
ダイオード３９は、コイル３８と負荷（超音波スピーカー４）との間に接続され、エネルギーをコイル３８から負荷に対する一方向に伝え、負荷側からエネルギーが逆流するのを防止する。なお、このコイル３８と負荷との間に設けられる素子は、必ずしもダイオードである必要はなく、方向性素子であれば何でもよい。また、ダイオード３９は、必須の構成要件ではなく、コイル３８と超音波スピーカー４との間を短絡して接続することも可能である。
【００５０】
さらに、本実施例の変調装置には、負荷である超音波スピーカー４と並列に抵抗５が接続されている。この抵抗５は、ダンパーとしての役割を持ち、共振時において負荷側で毎回エネルギーを消費し、振動を抑制するために入れられるものである。
【００５１】
本実施例におけるパルス幅−振幅変換回路３ｃは、実施例１と異なりトランス３２を有していないため、スイッチング素子３２をオフした期間において過大な電圧がスイッチング素子３４にかかるおそれがある。ダイオード３９や抵抗５は、負荷側のエネルギーが逆流してスイッチング素子３２等を破壊するのを防止し、変調装置における大きな出力を可能にする役割を果たす。
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。基本的に実施例１と同様である。まず、比較波発生回路１は、比較波として所定の周波数の鋸歯状波を生成し、パルス幅変調回路２に対して出力する。パルス幅変調回路２は、内部の比較回路において比較波発生回路１により生成された鋸歯状波と入力された変調信号とを比較することにより、入力された変調信号の信号レベルに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成する。
【００５２】
パルス幅変調回路２は、生成したパルス幅変調信号によりパルス幅−振幅変換回路３内のスイッチング素子３４をオン／オフ制御する。スイッチング素子３４は、パルス幅変調信号によりオン制御されることによりコイル３８に電流を流す。その際に、コイル３８に流れる電流は、実施例１の１次コイル３５の場合と同様に、パルス幅変調信号のパルス幅に比例した電流値となる。コイル３８は、流れた電流の２乗に比例した電磁エネルギーを蓄える。
【００５３】
次に、パルス幅変調信号が立ち下がり、スイッチング素子３４がオフ制御されると、コイル３８は、ダイオード３９を介して蓄えた電磁エネルギーに基づく電力を負荷（超音波スピーカー４）に供給する。出力電圧（超音波スピーカー４にかかる電圧）は、スイッチング素子３４のオフ期間に最大となる。
【００５４】
このように、パルス幅−振幅変換回路３ｃは、パルス幅変調回路２により生成されたパルス幅変調信号に基づき、パルス幅変調信号のパルス周波数と同一周波数の搬送波をパルス幅変調信号のパルス幅に応じて振幅変調した振幅変調信号を生成して負荷である超音波スピーカー４に出力する。
【００５５】
その他の作用は実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００５６】
上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係る変調装置によれば、トランス３２の代わりに単なるコイル３８を備えた場合においても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る変調装置は、ラジオやテレビ送信機、超音波スピーカを用いたパラメトリックスピーカ等に適用される変調装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 比較波発生回路
２ パルス幅変調回路
３，３ａ，３ｂ，３ｃ パルス幅−振幅変換回路
４ 超音波スピーカー
５ 抵抗
３１ 電源
３２ トランス
３３ 保護抵抗
３４ スイッチング素子
３５ １次コイル
３６ ２次コイル
３７ 定電圧素子
３８ コイル
３９ ダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された変調信号の信号レベルに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調部と、
前記パルス幅変調部により生成されたパルス幅変調信号に基づき、前記パルス幅変調信号のパルス周波数と同一周波数の搬送波を前記パルス幅変調信号のパルス幅に応じて振幅変調した振幅変調信号を生成して負荷に出力するパルス幅−振幅変換部と、
を備えることを特徴とする変調装置。
【請求項２】
前記パルス幅−振幅変換部は、
電源に接続された１次コイルと前記負荷に接続された２次コイルとを有するトランスと、
前記１次コイルに直列に接続され、前記パルス幅変調部により生成されたパルス幅変調信号に基づいたオン／オフ動作により前記１次コイルに流れる電流を制御するスイッチング素子と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の変調装置。
【請求項３】
前記１次コイルと前記スイッチング素子との間に接続され、前記スイッチング素子を保護するための保護抵抗を備えることを特徴とする請求項２記載の変調装置。
【請求項４】
前記１次コイルと前記スイッチング素子との接続点の電位を所定値に制限する定電圧素子を備えることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の変調装置。
【請求項５】
前記パルス幅−振幅変換部は、
一端が電源に接続され他端が前記負荷に接続されたコイルと、
前記コイルに直列に接続され、前記パルス幅変調部により生成されたパルス幅変調信号に基づいたオン／オフ動作により前記コイルに流れる電流を制御するスイッチング素子と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の変調装置。
【請求項６】
所定の周波数の比較波を生成する比較波生成部を備え、
前記パルス幅変調部は、前記比較波発生部により生成された比較波と入力された変調信号とを比較してパルス幅変調信号を生成する比較回路を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の変調装置。
【請求項７】
前記比較波生成部は、前記比較波として所定の周波数の鋸歯状波を生成することを特徴とする請求項６記載の変調装置。
【請求項８】
前記パルス幅−振幅変換部は、容量性インピーダンスを示す負荷に対して振幅変調信号を出力することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の変調装置。
【請求項１】
入力された変調信号の信号レベルに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調部と、
前記パルス幅変調部により生成されたパルス幅変調信号に基づき、前記パルス幅変調信号のパルス周波数と同一周波数の搬送波を前記パルス幅変調信号のパルス幅に応じて振幅変調した振幅変調信号を生成して負荷に出力するパルス幅−振幅変換部と、
を備えることを特徴とする変調装置。
【請求項２】
前記パルス幅−振幅変換部は、
電源に接続された１次コイルと前記負荷に接続された２次コイルとを有するトランスと、
前記１次コイルに直列に接続され、前記パルス幅変調部により生成されたパルス幅変調信号に基づいたオン／オフ動作により前記１次コイルに流れる電流を制御するスイッチング素子と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の変調装置。
【請求項３】
前記１次コイルと前記スイッチング素子との間に接続され、前記スイッチング素子を保護するための保護抵抗を備えることを特徴とする請求項２記載の変調装置。
【請求項４】
前記１次コイルと前記スイッチング素子との接続点の電位を所定値に制限する定電圧素子を備えることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の変調装置。
【請求項５】
前記パルス幅−振幅変換部は、
一端が電源に接続され他端が前記負荷に接続されたコイルと、
前記コイルに直列に接続され、前記パルス幅変調部により生成されたパルス幅変調信号に基づいたオン／オフ動作により前記コイルに流れる電流を制御するスイッチング素子と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の変調装置。
【請求項６】
所定の周波数の比較波を生成する比較波生成部を備え、
前記パルス幅変調部は、前記比較波発生部により生成された比較波と入力された変調信号とを比較してパルス幅変調信号を生成する比較回路を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の変調装置。
【請求項７】
前記比較波生成部は、前記比較波として所定の周波数の鋸歯状波を生成することを特徴とする請求項６記載の変調装置。
【請求項８】
前記パルス幅−振幅変換部は、容量性インピーダンスを示す負荷に対して振幅変調信号を出力することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の変調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２４６０７０（Ｐ２０１０−２４６０７０Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９５６８５（Ｐ２００９−９５６８５）
【出願日】平成２１年４月１０日（２００９．４．１０）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００９年３月４日 社団法人電子情報通信学会発行の「２００９年電子情報通信学会総合大会講演論文集 基礎・境界」に発表
【出願人】（５０１０６１３１９）学校法人 東洋大学 (68)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１０日（２００９．４．１０）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００９年３月４日 社団法人電子情報通信学会発行の「２００９年電子情報通信学会総合大会講演論文集 基礎・境界」に発表
【出願人】（５０１０６１３１９）学校法人 東洋大学 (68)
【Ｆターム（参考）】
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