JP2006262524A - Ｆｍステレオ送信用回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＭステレオ送信機において、水晶発振子を１つにし、コストダウンを図るとともに、ＰＬＬの基準発振器の高調波によりＦＭ放送帯に妨害を与えないようにする。
【解決手段】 Ｌチャネル信号、Ｒチャネル信号及びパイロット信号からステレオコンポジット信号に変換する手段１２、１５を備える。周波数変調手段１６、Ｃ４〜Ｃ６、Ｒ１〜Ｒ３、Ｌ１、Ｄ１、Ｄ２で搬送波が前記ステレオコンポジット信号により周波数変調された変調波を送信する。分周することにより３８ｋＨｚが得られるような発振周波数の発振器２を設け、周波数変調手段１６、Ｃ４〜Ｃ６、Ｒ１〜Ｒ３、Ｌ１、Ｄ１、Ｄ２はＰＬＬ回路３〜８を用いて前記発振周波数によって前記搬送波の周波数が制御されるようにする。一方、前記発振周波数を分周することにより前記パイロット信号とする。
【選択図】図１

Description

本発明はＦＭステレオ送信機に関し、特に自動車に搭載されるＣＤチェンジャ、液晶テレビ、ビデオテープレコーダ（以下、「ＶＴＲ」という）等の音響機器から出力される音声信号をＦＭ受信機へ伝送するＦＭステレオ送信機に関する。

車載用のＣＤチェンジャ、液晶テレビ、ＶＴＲ等のように、後で自動車に備え付ける音響機器では、カーステレオのＦＭ受信機を利用して、音響機器から出力される音声信号はＦＭステレオ送信機で周波数変調を行うことにより、変調波をＦＭ受信機に伝送している。そして、ＦＭ受信機で信号が復調され、カーステレオより音声が出力されるようになっている。

このような音響機器に用いられている従来のＦＭステレオ送信機を図２に示す。音響機器から出力される音声信号のＬチャネル信号（左側音声信号）とＲチャネル信号（右側音声信号）はマルチプレクサ（以下、「ＭＰＸ」という）１２において、まず、主チャネル信号である和信号（Ｌ＋Ｒ）と副チャネル信号である差信号（Ｌ−Ｒ）に変換される。次に、パイロット信号発振器２８から発振される周波数が３８ｋＨｚの正弦波が副搬送波として、差信号（Ｌ−Ｒ）で振幅変調（ＡＭ）される。但し、副搬送波は抑圧され、振幅変調後には副搬送波の成分が含まれない。そして、主チャネル信号である和信号（Ｌ＋Ｒ）と合成し、ＭＰＸ１２より出力される。

更に、パイロット信号発振器２８から発振される３８ｋＨｚの信号は分周器２７で周波数が半分の１９ｋＨｚに分周され、ＭＰＸ１２より出力される信号と合成器１５で合成される。但し、分周器２７より出力される１９ｋＨｚの信号をパイロット信号といい、合成器１５より出力される信号をステレオコンポジット信号という。また、パイロット信号発振器２８に水晶発振子２９とキャパシタＣ３が接続され、パイロット信号発振器２８の発振周波数は水晶発振子２９によって、３８ｋＨｚとなる。

合成器１５から出力されるステレオコンポジット信号は抵抗Ｒ１、Ｒ３を介して可変容量ダイオードＤ１、Ｄ２に与えられ、可変容量ダイオードＤ１、Ｄ２の静電容量を可変する。可変容量ダイオードＤ１、Ｄ２の静電容量を可変することにより、無線周波数発振器（以下、「ＲＦ発振器」という）１６から発振される搬送波がステレオコンポジット信号で周波数変調（ＦＭ）された信号となり、ＲＦ発振器１６より出力される。

この変調波は高周波増幅器（以下、「ＲＦ増幅器」という）１７で増幅され、帯域通過フィルタ（以下、「ＢＰＦ」という）１８で周波数の帯域が制限され、アンテナ１９より矢印Ａに示すように放射される。このように、無線でカーステレオ（図示せず）のＦＭ受信機（図示せず）に送信される。ＦＭ受信機（図示せず）で信号が受信され、その信号が復調されることにより、音声がカーステレオ（図示せず）より出力される。

また、ＲＦ発振器１６から出力された変調波がプリスケーラ６に送られる。この変調波はプリスケーラ６で変調波に同期したパルス波形の信号に変換される。メインカウンタ７でパルスがカウントされ、所定のカウントによってパルス波形の信号を出力する。つまり、メインカウンタ７で分周が行われる。メインカウンタ７から出力される信号は位相検波器４に入力する。尚、プリスケーラ６において、計数回路が組み合わされて、分周が行われるようになっていてもよい。プリスケーラ６及びメインカウンタ７の分周比はシフトレジスタラッチ８で制御され、例えば、分周によってメインカウンタ７より出力される信号の周波数がＲＦ発振器１６の発振周波数の１／１１となる。

一方、ＰＬＬ基準発振器２６より、繰り返しの周波数が７．２ＭＨｚのパルス波形の基準信号が出力される。ＰＬＬ基準発振器２６には水晶発振子２５及びキャパシタＣ７、Ｃ８が接続されており、水晶発振子２５により基準信号の周波数が７．２ＭＨｚである。基準信号はリファレンスデバイダ３によって分周され、位相検波器４に入力される。尚、リファレンスデバイダ３の分周比はシフトレジスタラッチ８で制御される。例えば、分周が行われないで、リファレンスデバイダ３に入力される信号をそのまま位相検波器４に入力する。

位相検波器４で、入力される２つの信号の位相差が検出され、位相差に応じた信号が出力される。この信号は低域通過フィルタ（以下、「ＬＰＦ」という）５で制御電圧に変換され、抵抗Ｒ２、Ｒ３を介して可変容量ダイオードＤ１、Ｄ２に与えられる。これにより、位相検波器４に入力される２つの信号の位相差が小さくなるように、ＲＦ発振器１６の発振周波数が制御され、ＲＦ発振器１６の発振周波数が安定する。

即ち、リファレンスデバイダ３で分周を行わず、プリスケーラ６及びメインカウンタ７でＲＦ発振器１６の発振周波数が１／１１に分周されるとき、ＲＦ発振器１６の発振周波数は７．２ＭＨｚ×１１＝７９．２ＭＨｚとなる。ステレオコンポジット信号により周波数変調が行われ、ＲＦ発振器１６の発振周波数が変動するが、周波数変調による変動がＬＰＦ５によって可変ダイオードＤ１、Ｄ２にほとんど伝わらない。そのため、ＲＦ発振器１６でステレオコンポジット信号で周波数変調される搬送波の周波数が７９．２ＭＨｚに制御される。

また、このようにＲＦ発振器１６の発振周波数が再帰的に制御されており、これはＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路の一種である。ＰＬＬ基準発振器２６の基準信号の周波数は７．２ＭＨｚであるので、リファレンスデバイス３、プリスケーラ６及びメインカウンタ７の各分周比が、シフトレジスタラッチ８で制御されることにより、ＲＦ発振器１６の搬送波の周波数が制御される。

これらの各分周比はＩ／Ｏコントローラ９によって設定される。尚、端子ＣＥよりチップイネーブル信号が入力することにより、Ｉ／Ｏコントローラ９が初期化され、ＲＦ発振器１６の搬送波の周波数を制御することが可能となる。また、端子ＣＫよりクロック信号が入力することにより、Ｉ／Ｏコントローラ９はクロック信号に同期して動作する。そして、端子ＤＡよりデータが入力することにより、Ｉ／Ｏコントローラ９はリファレンスデバイダ３、プリスケーラ６及びメインカウンタ７の各分周比を決定し、シフトレジスタラッチ８を設定する。

前述したように、ＲＦ発振器１６の搬送波の周波数は７．２ＭＨｚ×１１＝７９．２ＭＨｚに制御される。ところが、搬送波の周波数が７９．２ＭＨｚだけではＦＭ受信機（図示せず）においてＦＭ放送と混信する可能性がある。このことを考慮して、Ｉ／Ｏコントローラ９に端子ＤＡよりデータを入力し、リファレンスデバイダ３、プリスケーラ６及びメインカウンタ７の各分周比を切り換える。

例えば、リファレンスデバイダ３では分周を行わず、プリスケーラ６及びメインカウンタ７で周波数を１／１３に分周するとき、ＲＦ発振器１６の搬送波の周波数は７．２ＭＨｚ×１３＝９３．６ＭＨｚとなる。また、リファレンスデバイダ３で分周を行わず、プリスケーラ６及びメインカウンタ７で周波数を１／１５に分周するとき、ＲＦ発振器１６の搬送波の周波数は７．２ＭＨｚ×１５＝１０８．０ＭＨｚとなる。搬送波の周波数が、７９．２ＭＨｚ、９３．６ＭＨｚ、１０８．０ＭＨｚからＦＭ受信機（図示せず）で混信がないものを選択する。端子ＤＡに入力されるデータにより、この３つの周波数が切り換わる。

尚、図２において、１０はＬチャネル信号を増幅する増幅器である。１１はＲチャネル信号を増幅するための増幅器である。Ｒ１〜Ｒ３はステレオコンポジット信号とＬＰＦ５より出力される制御電圧を適度に合成するための抵抗である。Ｃ４〜Ｃ６はＲＦ発振器１６の発振周波数を決めるキャパシタであり、Ｌ１はＲＦ発振器１６の発振周波数を決めるコイルである。

しかしながら、上記従来のＦＭステレオ送信機（図２）では、２つの水晶発振子２５、２９が必要であるため、コストアップとなっていた。また、ＰＬＬ基準発振器２６の７．２ＭＨｚの基準信号の高調波により、ＦＭ受信機（図示せず）が受信するＦＭ放送の周波数帯に妨害を与えることもあった。

本発明はこのような課題を解決するもので、水晶発振子を１つにしてコストダウンを図るとともに、ＰＬＬ基準発振器の高調波によりＦＭ放送の周波数帯に妨害を与えないようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の構成では、Ｌチャネル信号、Ｒチャネル信号及びパイロット信号からステレオコンポジット信号に変換する手段を備え、周波数変調手段で搬送波が前記ステレオコンポジット信号により周波数変調された変調波を送信するＦＭステレオ送信機において、分周することにより３８ｋＨｚが得られるような発振周波数の発振器を設け、前記発振周波数を分周することにより前記パイロット信号とし、一方、前記周波数変調手段では前記発振周波数を基準周波数とするＰＬＬ回路を用いて前記搬送波の周波数が制御されるようにしている。

このような構成によると、分周することにより３８ｋＨｚが得られるような発振周波数の発振器が設けられている。分周することにより３８ｋＨｚが得られ、更に分周することにより、周波数が１９ｋＨｚのパイロット信号となる。このパイロット信号とＬチャネル信号とＲチャネル信号はステレオコンポジット信号に変換する手段により、ステレオコンポジット信号に変換される。

周波数変調手段で搬送波がステレオコンポジット信号で周波数変調され、その変調波が送信される。搬送波の周波数はＰＬＬ回路を用いて制御される。ＰＬＬ回路は搬送波の周波数をある分周比で分周したものと前記発振器からの発振周波数をある分周比で分周したものとの位相差を検出して、その位相差が小さくなるように搬送波の周波数を制御する。これにより、搬送波の周波数が制御され、安定する。従来のＦＭステレオ送信機では、ＰＬＬ回路用とパイロット信号発生用に２つの水晶発振子が必要であったが、本構成により水晶発振子は１つでＰＬＬ回路用とパイロット信号発生用に使用され、低コストとなる。また、発振器の発振周波数を３８ｋＨｚ、７６ｋＨｚ・・・のように従来のＰＬＬ回路用の発振器に比べて低くしておくと、高調波が発生しても、ＦＭ放送の周波数帯ではレベルが低くなり、妨害を与えない。尚、発振器の発振周波数は３８ｋＨｚの整数倍だけでなく、分周比を３／５や５／７のように分数とすることにより、３８ｋＨｚが得られるような発振周波数の発振器でもよい。

また、本発明の第２の構成では、上記第１の構成において、前記Ｌチャネル信号と前記Ｒチャネル信号は、自動車に搭載される音響機器からの音声信号としている。

このような構成によると、ＣＤチェンジャ、液晶テレビやＶＴＲ等のように自動車に搭載される音響機器からの音声信号は上記第１の構成のＦＭステレオ送信機により、カーステレオのＦＭ受信機に送信される。ＦＭ受信機で信号が復調され、カーステレオより音声が出力される。このように、音響機器から音声信号をＦＭ受信機に送信するとき、本構成ではＦＭステレオ送信機に必要な水晶発振子は１つだけなので、低コストとなる。

＜請求項１の効果＞従来のＦＭステレオ送信機では、パイロット信号発生用と、ＰＬＬ回路用にそれぞれ別個に水晶発振子が用いられていたが、本発明により、１つの水晶発振子がパイロット信号発生用とＰＬＬ回路用に用いられているので、水晶発振子の個数を１つに減らすことができ、コストダウンとなる。また、従来のＰＬＬ回路用に用いられていた水晶発振子の周波数は高周波であったが、水晶発振子の発振周波数を低くすることにより、高調波が発生してもレベルが低くなるので、ＦＭ放送の周波数帯にほとんど妨害を与えない。

＜請求項２の効果＞ＣＤチェンジャや液晶テレビやＶＴＲ等のように自動車に搭載される音響機器では、ＦＭステレオ送信機を用いて、音声信号がカーステレオのＦＭ受信機に伝送される。ＦＭ受信機で信号が復調され、カーステレオより音声が出力される。本発明により、低コストで音声信号をＦＭ受信機に送信することができる。

本発明の１実施形態を図１を用いて説明する。上記従来のＦＭステレオ送信機（図２）と比較すると、本実施形態では、後述するように、水晶発振子１が１つだけとなっている。尚、図１において図２と同一の部分に付いては同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態では発振器２は７６ｋＨｚの周波数で発振する。発振器２には水晶発振子１とキャパシタＣ１、Ｃ２が接続され、発振周波数は水晶発振子１によって決まり、７６ｋＨｚとなる。７６ｋＨｚの基準信号が分周器１３で周波数が半分の３８ｋＨｚとなり、ＭＰＸ１２に送られる。

ＭＰＸ１２では前述した従来のＦＭステレオ送信機（図２）で説明したように、入力されるＬチャネル信号とＲチャネル信号が、まず、主チャネル信号である和信号（Ｌ＋Ｒ）と副チャネル信号である差信号（Ｌ−Ｒ）に変換される。次に、入力される３８ｋＨｚの信号が副搬送波として、差信号（Ｌ−Ｒ）で搬送波抑圧式に振幅変調（ＡＭ）され、和信号（Ｌ＋Ｒ）と合成され、ＭＰＸ１２より出力される。また、分周器１３より出力される３８ｋＨｚの信号を更に分周器１４で周波数を半分に分周して、１９ｋＨｚのパイロット信号とする。ＭＰＸ１２より出力される信号とパイロット信号は合成器１５で合成されて、ステレオコンポジット信号となる。

一方、発振器２より繰り返しの周波数が７６ｋＨｚのパルス波形の基準信号をリファレンスデバイダ３に送る。上記従来のＦＭステレオ送信機（図２）と同じように、ＰＬＬ回路となっており、リファレンスデバイダ３から出力される信号とＲＦ発振器１６の発振周波数をプリスケーラ６及びメインカウンタ７で分周した信号の位相差が位相検波器４で検出される。この位相差に応じた信号が出力され、ＬＰＦ５で制御電圧となり、可変容量ダイオードに与えられ、ＲＦ発振器１６の発振周波数が制御される。

基準信号はリファレンスデバイダ３で周波数が１／３に分周され、７６ｋＨｚ／３＝２５．３３３ｋＨｚとなる。プリスケーラ６とメインカウンタ７でＲＦ発振器１６の出力する信号の周波数を１／３０００に分周して、位相検波器４で位相差を検出することにより、ＲＦ発振器１６の搬送波周波数は２５．３３３３ｋＨｚ×３０００＝７５．９９９ＭＨｚである。

上記従来のＦＭステレオ送信機（図２）と本実施形態を比較すると、リファレンスデバイダ３、プリスケーラ６及びメインカウンタ７の分周比が異なっている。これらの分周比はシフトレジスタラッチ８によって制御され、Ｉ／Ｏコントローラ９により設定される。もし、ＦＭ受信機（図示せず）が７６．０ＭＨｚのＦＭ信号を受信するように設定されていれば、１ｋＨｚずれることになるが、その差が小さいので問題がない。

特に、日本の場合、ＦＭ放送の受信周波数の間隔は１００ｋＨｚであるので、１０ｋＨｚ程度のずれまでは受信のときに問題とならない。また、従来のＰＬＬ基準発振器２６（図２）の周波数の７．２ＭＨｚに比べて、水晶発振子１の周波数が低いため、高調波が発生してもＦＭ放送の周波数帯ではレベルが低くなり、ほとんど妨害を与えない。

しかし、搬送波の周波数が７６．０ＭＨｚだけでは、ＦＭ受信機（図示せず）でＦＭ放送と混信する可能性がある。端子ＤＡからＩ／Ｏコントローラ９にデータが入力することにより、リファレンスデバイダ３、プリスケーラ６及びメインカウンタ７の分周比を変えて、ＲＦ発振器１６の搬送波周波数を切り換える。

例えば、リファレンスデバイダ３は入力される信号の周波数を１／３に分周するように固定しておき、プリスケーラ６及びメインカウンタ７で周波数を１／３６００に分周するようにすると、ＲＦ発振器１６の搬送波の周波数は７６ｋＨｚ／３×３６００＝９１．２ＭＨｚとなる。また、プリスケーラ６及びメインカウンタ７で周波数を１／３９００に分周するようにすると、ＲＦ発振器１６の搬送波の周波数は７６ｋＨｚ／３×３９００＝９８．８ＭＨｚとなる。混信がないように、搬送波の周波数を７６．０ＭＨｚ、９１．２ＭＨｚ、９８．８ＭＨｚから選択する。

また、発振器２の発振周波数は７６ｋＨｚでなくても、３８ｋＨｚ又は３８ｋＨｚの整数倍となるような水晶発振子１を用いてもよい。そのときは、分周器１３の分周比を変え、出力される信号の周波数が３８ｋＨｚとなればよい。例えば、発振周波数が１５２ｋＨｚであるとき、分周器１３で周波数を１／４になるように分周すれば、ＭＰＸ１２には３８ｋＨｚの副搬送波が与えられ、分周器１４より１９ｋＨｚのパイロット信号が出力される。更に、分周器１３の分周比は３／５や５／７のような分数であってもよい。このとき、分周器１３により３８ｋＨｚが得られるような発振周波数の発振器２を設ける。

尚、リファレンスデバイダ３、プリスケーラ６及びメインカウンタ７ではパルス波形の信号で制御が行われていたが、発振器２からリファレンスデバイダ３に正弦波形の信号が出力されるようにしておき、ＲＦ発振器１６から発振される正弦波形の信号と位相差が検出されるように、リファレンスデバイダ３、プリスケーラ６及びメインカウンタ７を上記分周比で正弦波形の信号を扱う分周器としても、同様の制御となる。

本実施形態のＦＭステレオ送信機（図１）は、例えば、車載用のＣＤチェンジャに用いられる。ＣＤチェンジャは自動車のトランクに設けられ、リモートコントロールにより操作される。ＣＤチェンジャにおいて、ＣＤからの音声信号のＬチャネル信号とＲチャネル信号は本実施形態のＦＭステレオ送信機（図１）により、自動車に内蔵されたカーステレオ（図示せず）のＦＭ受信機（図示せず）に送信される。ＦＭ受信機（図示せず）で信号が復調されることにより、カーステレオより音声が出力される。本実施形態のＦＭステレオ送信機（図１）は水晶発振子１が１つだけであり、低コストである。また、ＣＤチェンジャだけでなく、車載用の液晶テレビ、ＶＴＲ等の音響機器に広く用いることができる。

本発明の１実施形態のＦＭステレオ送信機のブロック図。 従来のＦＭステレオ送信機のブロック図。

符号の説明

１ 水晶発振子
４ 位相検波器
８ シフトレジスタラッチ
９ Ｉ／Ｏコントローラ
１２ ＭＰＸ（マルチプレクサ）
１３ 分周器
１４ 分周器
１６ ＲＦ発振器（無線周波数発振器）
１９ アンテナ
Ｄ１、Ｄ２ 可変容量ダイオード

Claims (2)

1. Ｌチャネル信号、Ｒチャネル信号及びパイロット信号からステレオコンポジット信号に変換する手段を備え、周波数変調手段で搬送波が前記ステレオコンポジット信号により周波数変調された変調波を送信するＦＭステレオ送信機において、分周することにより３８ｋＨｚが得られるような発振周波数の発振器を設け、前記発振周波数を分周することにより前記パイロット信号とし、一方、前記周波数変調手段では前記発振周波数を基準周波数とするＰＬＬ回路を用いて前記搬送波の周波数が制御されることを特徴とするＦＭステレオ送信機。
2. 前記Ｌチャネル信号と前記Ｒチャネル信号は、自動車に搭載される音響機器からの音声信号であることを特徴とする請求項１に記載のＦＭステレオ送信機。
   

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