DE69110491T2

DE69110491T2 - FM-Demodulator.

Info

Publication number: DE69110491T2
Application number: DE69110491T
Authority: DE
Inventors: Etsurou Sakamoto
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-02-15
Filing date: 1991-02-14
Publication date: 1995-11-09
Anticipated expiration: 2011-02-15
Also published as: DE69110491D1; EP0442818A3; EP0442818A2; EP0442818B1; JPH03237656A; US5200835A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein FM- Demodulationsgerät, insbesondere auf ein FM-Demodulationsgerät dieser Art, das zur Benutzung bei der Demodulation von Videosignalen geeignet ist, die z. B. mittels eines Video-Magnetbandrecorders (im folgenden einfach "VTR" genannt) durch eine FM-Modulation aufgezeichnet sind.
Herkömmlicherweise werden Videosignale, die auf einem Magnetband durch FM-Modulation aufgezeichnet sind, beispielsweise in einem VTR (Video-Magnetbandrecorder) von dem Magnetband wiedergegeben und FM-demoduliert. Im einzelnen wird, wie in Fig. 1 gezeigt, ein wiedergegebenes Videosignal, das einem Eingangsanschluß 1 zugeführt ist, an einen RF-Signalentzerrer (RF-Entzerrer) 2 geliefert, worin Charakteristika von Seitenbandkomponenten des wiedergegebenen Videosignals entzerrt werden, damit sie dem Modulationsmaß eines FM-Modulationssignals auf dessen Aufzeichnung hin äquivalent sind. Dies ist z. B. aus der Druckschrift JP-A-02 192 062 bekannt. Dann wird das Ausgangssignal aus dem RF-Signalentzerrer 2 einer FM-Demodulatorschaltung 3 zu dessen FM-Demodulation zugeführt. In diesem Fall wird z. B. eine Impulszähl-FM-Demodulatorschaltung, wie die FM-Demodulatorschaltung 3, benutzt. Eine derartige Schaltung ist z. B. aus dem Artikel "Two channel FM- recording for High-Definition-Baseband Signals", von M. Itog et al, IEEE Transactions on Consumer Electronics 34(1988, Nr. 1), S. 78 bis 83) bekannt. Das demodulierte Ausgangssignal aus der FM-Demodulatorschaltung 3 wird an einen Ausgangsanschluß 4 für das demodulierte Videosignal gelegt.
Ein derartiges FM-Demodulationsgerät demoduliert ein Signal in einem weiten Bereich von Modulationsmaßen, so daß die Wiedergabecharakteristika der oberen Seitenbandkomponenten leicht infolge von Zuständen von Wiedergabeköpfen und eines Magnetbands in einem VTR schwanken können, was einen Ausfall von Information, "Rückwärtsphänomen" genannt, und dementsprechend eine mäßige Erzeugung von Rauschen auf einem demodulierten Signal verursacht.
Außerdem führt die Benutzung einer Impulszähl-FM-Demodulatorschaltung zum Erzeugen eines hohen Maßes von unerwünschten Komponenten, "Moirè" genannt, in dem demodulierten Signal nahe einem Frequenz-Zweifachen der Trägerfrequenz.
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung, wie sie durch die Ansprüche angegeben ist, darin, ein FM-Demodulationsgerät zu schaffen, das in der Lage ist, eine annehmbare Demodulation durchzuführen.
Die zuvor genannte und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der im folgenden im einzelnen anhand der Figuren gegeben Beschreibung eines verdeutlichenden Ausführungsbeispiels ersichtlich. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild, das den Aufbau eines Beispiels für ein herkömmliches Demodulationsgerät darstellt.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines Ausführungsbeispiels des FM-Demodulationsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung, die einen Sinus-Entzerrer darstellt, der in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 benutzt wird.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung, die den Aufbau einer Impulszähl-FM-Demodulatorschaltung darstellt, welche in dem Ausführungsbeispiel benutzt wird.
Fig. 5A bis Fig. 5C zeigen Impuls/Zeit-Diagramme, die zur Erläuterung der Arbeitsweise der Demodulatorschaltung gemäß Fig. 4 benutzt werden.
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild, das einen Cosinus-Entzerrer darstellt, der in dem Ausführungsbeispiel benutzt wird.
Im folgenden wird ein Ausführugsbeispiel des FM-Demodulationsgeräts gemäß der vorliegenden Erifndung anhand von Fig. 2 bis Fig. 6 beschrieben. In diesen Figuren sind Teile, die den betreffenden in Fig. 1 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen, und eine ins einzelne gehende Beschreibung derselben ist fortgelassen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, werden die Charakteristika der Seitenbandkomponenten eines wiedergegebenen Vidosignals, das einem Eingangsanschluß 1 zugeführt ist, durch einen RF-Signalentzerrer 2 entzerrt, um sie auf diese Weise einem Modulationsmaß eines FM-Modulationssignals auf das Aufzeichnen hin äquivalent zu machen. Dann wird das entzerrte Ausgangs-Videosignal des RF-Signalentzerrers 2 einem FM-Demodulationsgerät 10 zugeführt.
Das FM-Demodulationsgerät 10 umfaßt einen Sinus-Entzerrer 20, eine FM-Demodulatorschaltung 30 vom Impulszähltyp und einen Cosinus-Entzerrer 40. Das Ausgangs-Videosignal aus dem RF-Signalentzerrer 2 wird dem Sinus-Entzerrer 20, der als ein Bandpaßfilter fungiert, zum Unterdrücken von Seitenbandkomponenten für den Träger eines FM-modulierten Signals zugeführt. Der Sinus-Entzerrer 20 ist beispielsweise wie in Fig. 3 gezeigt aufgebaut.
Im einzelnen wird ein Signal, das einem Anschluß 21 zugeführt ist, an eine Reihenschaltung gelegt, die aus zwei Verzögerungsschaltungen 22, 23 zum Bewirken eines Verzögerungsbetrags t (t ist der Einheitsverzögerungsbetrag) zusammengesetzt ist. Dann werden das Signal, welches dem Anschluß 21 zugeführt ist, und das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 23 einem Subtrahierer 24 zugeführt, um das Signal, welches mittels der Verzögerungsschaltungen 22, 23 verzögert ist, von dem Eingangssignal zu subtrahieren. Das Subtraktionsausgangssignal des Subtrahierers 24 wird einem Ausgangsanschluß 26 durch ein 1/2-Dämpfungsglied 25 zugeführt.
Durch eine solche Art, den Sinus-Entzerrer aufzubauen, sind die Eigenschaften des Sinus-Entzerrers durch die folgende Gleichung auszudrücken:
Ausgangssignal/Eingangssignal = e-jωτ j sinωτ
Demzufolge ist der Spitzenwert (τ/4) der Sinuswelle im wesentlichen gleich demjenigen der Mittenfrequenz des Trägers, so daß der Sinus-Entzerrer 20 als ein Bandpaßfilter zum Unterdrücken von Seitenbandkomponenten für den Träger fungiert.
Das Ausgangssignal des Sinus-Entzerrers 20 wird dann einer FM-Demodulatorschaltung 30 vom Impulszähltyp zugeführt.
Fig. 4 zeigt den Aufbau eines praktischen Beispiels der FM- Demodulatorschaltung 30 vom Impulszähltyp. Ein FM-moduliertes Signal, das von dem Sinus-Entzerrer 20 einem Eingangsanschluß 31 zugeführt ist, wird durch einen Begrenzer 32 in seinem Band begrenzt, und danach wird es sowohl direkt einem Exklusiv-ODER-Glied 33 als auch dem Exklusiv-ODER-Glied 33 durch eine Verzögerungsschaltung 34 zugeführt. Ein Exklusiv- ODER-Ausgangssignal, das von dem Exklusiv-ODER-Glied 33 ausgegeben ist, wird einem Ausgangsanschluß 36 durch ein Tiefpaßfilter 35 zugeführt.
Durch einen Aufbau der FM-Demodulatorsschaltung 30 in dieser Weise leitet das Exklusiv-ODER-Glied 33, wenn ein FM-moduliertes Signal, wie es in Fig. 5A gezeigt ist, an den Eingangsanschluß 31 gelegt wird, ein Exklusiv-ODER-Ausgangssignal aus dem Eingangssignal und dem Signal aus dem Eingangssignal, das mittels der Verzögerungsschaltung 34 verzögert ist, wie in Fig. 5B gezeigt, ab, und es wird ein Impulssignal, das in Fig. 5C gezeigt ist, von dem Exklusiv- ODER-Glied 33 ausgegeben. Wie aus Fig. 5A bis Fig. 5C ersichtlich, variiert die Anzahl von Ausgangsimpulsen in Übereinstimmung mit der Frequenz des Eingangssignals. Daher werden demodulierte Signale durch Liefern der Ausgangsimpulse des Exklusiv-ODER-Glieds 33 an das Tiefpaßfilter 35 abgeleitet, und dieselben werden dadurch gemittelt.
Das Ausgangssignal der FM-Demodulatorschaltung 30, das auf diese Weise gebildet ist, wird dem Cosinus-Entzerrer 40 zugeführt, der zum Wiedergewinnen der Seitenbandkomponenten vorgesehen ist, die durch den Sinus-Entzerrer 20 unterdrückt wurden, und ist wie in Fig. 6 gezeigt aufgebaut.
Im einzelnen wird ein Signal, das einem Anschluß 41 zugeführt ist, einer Reihenschaltung zugeführt, die aus vier Verzögerungschaltungen 42, 43, 44 u. 45 zusammengesetzt ist, wobei diese Verzögerungsschaltungen jeweils um einen Verzögerungsbetrag t verzögern. Dann werden das Signal, welches dem Anschluß 41 zugeführt ist, und das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 45 einem Addierer 46 zum Addieren derselben zugeführt. Das Additionsausgangssignal aus dem Addierer 46 wird als nächstes einem Addierer 50 durch einen Koeffizientenmultiplizierer 47 zum Multiplizieren eines zugeführten Signals mit einem Koeffizienten (a&sub2;/2) zugeführt. Außerdem werden das Ausgangssignal aus der Verzögerungschaltung 42 und das Ausgangssignal aus der Verzögerungsschaltung 44 einem Addierer 48 zu deren Addition zugeführt. Das Additionsausgangssignal aus dem Addierer 48 wird dem Addierer 50 durch einen Koeffizientenmultiplizierer 49 zum Multiplizieren eines zugeführten Signals mit einem Koeffizienten (a&sub1;/2) zugeführt. Ferner wird das Ausgangssignal aus der Verzögerungsschaltung 43 ebenfalls dem Addierer 50 zugeführt, der seinerseits sein Additionsausgangssignal an einen Ausgangsanschluß 51 legt.
Durch einen in dieser Weise aufgebauten Cosinus-Entzerrer 40 sind dessen Ausgangssignal-Charakteristika mit der folgenden Gleichung auszudrücken:
Ausgangssignal/Eingangssignal = (1+a&sub1; cosωτ+a&sub2; cos2ωτ)e-j2ωτ
Es wird daher verständlich sein, daß die Seitenbandkomponenten, die durch den Sinus-Entzerrer 20 unterdrückt wurden, mittels des Cosinus-Entzerrers 40 wiedergewonnen werden. Das Ausgangssignal des Cosinus-Entzerrers 40 wird dann an den Ausgangsanschluß 4 als ein demoduliertes Aussgangssignal durch das FM-Demodulationsgerät 10 geliefert.
Im folgenden wird auf die Arbeitsweise des FM-Demodulationsgeräts 10, das auf diese Weise aufgebaut ist, Bezug genommen. Zunächst sei angemerkt, daß ein eingegebenes FM-moduliertes Signal S(t), welches dem Anschluß 1 zugeführt ist, durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt ist:
S(t) = sin(ω0t + ΔωD/ω sinωt) ... (1)
wobei ΔωD/ω = Modulationsmaß β gilt.
Mit der zuvor angegebenen Gl. (1) ist, wenn das Modulationsmaß β als klein angenommen wird, die folgende Gleichung (2) erfüllt:
S(t) = sinw&sub0;t + β/2{sin(ω&sub0;+ω)t-sin(ω&sub0;-ω)t} ... (2)
Außerdem ist, wenn Verstärkungsfaktoren auf die Entzerrung hin, die mittels des RF-Entzerrers 2 durchgeführt ist, durch ± ausgedrückt sind, ein Eingangssignal S&sub1;(t) für den Sinus- Entzerrer 20 durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt:
S1(t) = sinω&sub0;t + β/2 &sbplus; sin(ω&sub0;-ω)t - β/2 &submin; sin(ω&sub0;-ω)t ... (3)
Ein Ausgangssignal S&sub2;(t) aus dem Sinus-Entzerrer 20 ist durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt, wobei das Ausgangssignal S&sub2;(t) durch die Trägerfrequenz normiert ist:
Ein Ausgangssignal v/t) aus der FM-Demodulatorschaltung 30 ist angenähert ausgedrückt durch die folgende Gleichung (5):
Aus den zuvor angegegebenen Gleichungen ist der Frequenzgang Gv(ω) des Ausgangssignals v(t) aus der FM-Demodulatorschaltung 30 ausgedrückt durch die folgende Gleichung (6):
wobei ω&sub0; + ω < π/τ - ist.
Der Frequenzgang Gv(ω) des demodulierten Signals ist, wenn die oberen und unteren Seitenbandkomponenten entzerrt sind, um die gleichen Amplituden zu haben, d. h. wenn &sbplus; = &submin; = 1 gilt, durch die folgende Gleichung (7) gegeben:
Gv(ω) = coscωτ ... (7)
Andererseits ist, wenn die oberen und unteren Seitenbandkomponenten nicht gleich sind, wenn &sbplus; ≠ &submin;, &sbplus; = 1-Δ , &submin; = 1+Δ gilt, der Frequenzgang Gv(ω) des demodulierten Signals durch die folgende Gleichung (8) gegeben:
Gv(ω) = cosωτ - Δ cosω&sub0;τ.sinωτ ... (8)
Beiläufig bemerkt gilt, da ω&sub0;τ π/2 erfüllt ist, cosω&sub0;τ « 1. Außerdem ist in bezug auf Δ die Ungleichung Δ < 1 erfüllt, so daß die folgende Gleichung (9) bestimmt ist zu:
Gv(ω) = cosωτ ... (9)
Es ist daher ersichtlich, daß wenn ein demoduliertes Signal, das von der FM-Demodulatorschaltung 30 ausgegeben wird, durch die Charakteristika von 1/cosωτ korrigiert ist, die Seitenbandkomponenten des demodulierten Signals wiedergewonnen werden, und daher wird der Frequenzgang desselben flach.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Cosinus- Entzerrer 40 derart aufgebaut, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, um auf diese Weise die Charakteristika von 1/cosωτ zu erhalten, um es dadurch zu ermöglichen, ein demoduliertes Signal mit einem flachen Frequenzgang an dem Ausgangsanschluß 4 für das demodulierte Signal des FM-Demodulationsgeräts 10 durch den Cosinus-Entzerrer 40 abzuleiten.
Durch ein derartiges Durchführen der FM-Demodulation sind, wenn die Demodulation durch die FM-Demodulatorschaltung 30 durchgeführt ist, die beiden Seitenbandkomponenten durch den Sinus-Entzerrer 20 unterdrückt worden, so daß das Modulationsmaß in äquivalenter Weise herabgesetzt ist und Schwankungen in der Amplitude verringert sind, wodurch ein Störabstand für die Verzerrung des modulierten Signals erhöht ist, was selbst dann zum Durchführen einer annehmbaren Demodulation ohne "Rückwärtsphänomene" führt, wenn ein Berührungszustand zwischen dem Kopf und dem Band verändert ist und dadurch eine Verzerrung in einem wiedergegebenen Signal, z. B. auf die Wiedergabe durch einen VTR hin, auftritt. Das demodulierte Signal wird wiedergewonnen, um die ursprünglichen Frequenzcharakteristika durch den Cosinsu-Entzerrer 40 derart zu erhalten, daß die Fequenzcharakteristika des demodulierten Signals niemals gestört sind.
Der Demodulator des Impulszähltyps, welcher als die FM-Demodulatorschaltung 30 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel benutzt wird, erzeugt ungünstigerweise unerwünschte Komponenten, Moiré genannt, bei einem Frequenz-Zweifachen der Trägerfrequenz. Indessen kann der Aufbau des vorliegenden Ausführungsbeispiels in äquivalenter Weise das Modulationsmaß herabsetzen und daher das Auftreten eines solchen Moiré verhindern.
Beiläufig bemerkt benutzt das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel einen Sinus-Entzerrer als Unterdrückungsmittel zum Unterdrücken von Seitenbandkomponenten von FM-modulierten Signalen vor der FM-Demodulation. Indessen können die Seitenbandkomponenten durch ein gewöhnliches Bandpaßfilter unterdrückt werden. Außerdem kann als Mittel zum Wiedergewinnen der Seitenbandkomponenten nach der FM-Demodulation eine beliebige Filterschaltung benutzt werden, sofern sie Kennlinien hat, die das Wiedergewinnen der unterdrückten Seitenbandkomponenten in der ursprünglichen Form gestatten.
In Übereinstimmung mit dem FM-Demodulationsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es zuvor beschrieben ist, wird, da Seitenbandkomponenten von FM-modulierten Videosignalen vor der Demodulation unterdrückt werden, die mittels einer FM- Demodulatorschaltung durchgeführt wird, das äquivalente Modulationsmaß herabgesetzt, und ein Störabstand für die Verzerrung der modulierten Signale wird erhöht, um dadurch zu ermöglichen, eine annehmbare Demodulation zu erzielen. Die unterdrückten Seitenbandkomponenten werden so wiedergewonnen, daß sie die ursprünglichen Frequenzcharakteristika nach der Demodulaiton haben, was zum Vermeiden einer Störung der Frequenzcharakteristika der demodulierten Signale führt.
Nach der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die Figuren ist ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf genau dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist und daß verschiedene Anderungen und Modifikationen durch den Fachmann bewirkt werden können, ohne daß dazu der Schutzumfang für die neuartigen Lösungen, wie er durch die Ansprüche bestimmt ist, verlassen werden müßte.

Claims

1. FM-Demodulationsgerät mit

(a) einem ersten Entzerrer zum Entzerren ankommender frequenzmodulierter Videosignale durch Unterdrücken von Seitenbandkomponenten der ankommenden Videosignale,

dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät ferner umfaßt:

(b) eine FM-Demodulatorschaltung, die mit dem ersten Entzerrer verbunden ist, wobei die FM-Demodulatorschaltung ein FM-Demodulator von der Art eines Impulszähler-FM-Demodulators ist, und

(c) einen zweiten Entzerrer, der mit der FM-Demodulatorschaltung verbunden ist, zum Entzerren von demodulierten Videosignalen aus der FM-Demodulatorschaltung durch Wiedergewinnen unterdrückter Seitenbandkomponenten und zum Ableiten von Ausgangs-Videosignalen.

2. FM-Demodulationsgerät nach Anspruch 1, bei dem der erste Entzerrer Bandpaß-Eigenschaften zum Unterdrücken von Seitenbandkomponenten der ankommenden Videosignale hat.

3. FM-Demodulationsgerät nach Anspruch 2, bei dem der erste Entzerrer ein Sinus-Entzerrer und der zweite Entzerrer ein Cosinus-Entzerrer ist.

4. FM-Demodulationsgerät nach Anspruch 2, bei dem der erste Entzerrer ein Sinus-Entzerrer ist, der Frequenz-Charakteristika entsprechend e-jωτ j sinωτ hat.

5. FM-Demodulationsgerät nach Anspruch 4, bei dem der zweite Entzerrer ein Cosinus-Entzerrer ist, der Frequenz-Charakteristika entsprechend (1+a&sub1; cosωτ+a&sub2;cos2ωτ) e-j2ωτ hat.