JP2008011129A - Ｖｉｆ搬送波再生回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ＶＩＦ回路にて再生された搬送波をＳＩＦ回路のダウンコンバートに用いる際に、オフセット電流を加えることによりバズ音を抑制しようとすると、受信感度が低下する。
【解決手段】再生搬送波を生成するＰＬＬのＡＰＣ検波器６６の混合部１００の出力電流Ｉ_ＡＰＣにオフセット電流Ｉ_{ＯＦＦＳＥＴ}を合成するオフセット電流回路１１６，１１８を設ける。オフセット電流回路１１６，１１８は、スイッチ回路１２０，１２２を介してＡＰＣ検波器６６の出力端子１１４に接続される。弱電界検出回路が弱電界状態を検出している状態では、スイッチ回路１２０，１２２はオフされる。これにより、弱電界状態にて、ＶＣＯの制御に対してＩ_ＡＰＣに比しＩ_{ＯＦＦＳＥＴ}が支配的になり、ロックしにくくなることが回避され、受信感度が向上する。
【選択図】図２

Description

本発明は、搬送波を振幅変調した映像中間周波信号（ＶＩＦ信号）から再生搬送波を生成するＶＩＦ搬送波再生回路に関し、特に、再生搬送波を用いた処理により得られる映像信号や音声信号の特性が良好とすることができる回路に関する。

テレビジョン受信機は、目的とする放送局から受信した無線周波数のテレビジョン信号を所定の中間周波数（ＩＦ：Intermediate Frequency）にダウンコンバートした後、そのＩＦ信号から映像信号、音声信号などを復調する。例えば、ＶＩＦ（Video Intermediate Frequency）回路は、映像中間周波信号（以下、ＶＩＦ信号）から、輝度情報などが複合された映像信号を復調する。ＶＩＦ信号は、映像信号を例えば、58.75MHz等の中間周波数を有する搬送波に重畳した信号であり、ＶＩＦ回路は、ＶＩＦ信号の搬送波を再生し、この再生搬送波を用いて同期検波を行い、映像信号を抽出する。

一方、ＳＩＦ（Sound Intermediate Frequency）回路は、所定のキャリア周波数の音声中間周波信号（以下、ＳＩＦ信号）をダウンコンバートした後、ＦＭ検波を行って音声信号を復調する構成とすることができる。このダウンコンバートは、ＳＩＦ信号に所定周波数の信号を混合することにより行うことができる。混合される信号として、ＶＩＦ回路にて生成される再生搬送波を用いる構成として、回路構成の簡略化を図ることが行われる。

図３は、この従来の構成のＶＩＦ回路及びＳＩＦ回路のブロック図である。ＶＩＦ回路２は、入力端子４から入力されたＶＩＦ信号をアンプ６で増幅した後、検波器（ＶＤＥＴ）８に入力する。ＶＤＥＴ８はＶＩＦ信号と再生搬送波とを混合して映像信号を抽出する。検波された映像信号は、ビデオアンプ（ＶＡＭＰ）１０にて増幅され出力端子１２から出力される。またＳＩＦ回路２０は、入力端子２２から入力されたＳＩＦ信号とＶＩＦ回路２にて生成される再生搬送波とを混合器２４で混合し、周波数がダウンコンバートされたＳＩＦ信号をＦＭ検波器２６に入力し、ＦＭ検波器２６でＳＩＦ信号から音声信号を抽出する。

再生搬送波は、ＡＰＣ（Automatic Phase Control）検波器３０、ＡＰＣフィルタ３２、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）３４、移相器３６を含んで構成されるフェーズロックループ（ＰＬＬ：Phase Locked Loop）３８により生成される。ＰＬＬ３８は、ＡＰＣ検波器３０にアンプ６から入力されるＶＩＦ信号と、移相器３６から入力される発振信号とが９０°の位相差で同調（ロック）するように制御を行う。移相器３６は、この発振信号をＡＰＣ検波器３０へ出力すると共に、その位相を９０°ずらした発振信号を再生搬送波としてＶＤＥＴ８へ出力する。例えば、移相器３６は、ＶＩＦ信号の搬送波に対する位相差が０°の再生搬送波を出力する。

さて、ＶＩＦ回路２に入力されるＶＩＦ信号は、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタを用いて不要成分を除去されている。ＳＡＷフィルタは図４に示すように、映像中間周波数ｆ_ＶＩＦより低域側から高域側に向けて減衰する透過特性４０を有する。このフィルタ特性の影響を受けて、ｆ_ＶＩＦの映像搬送波成分４２の両側にそれぞれ現れるサイドバンド成分４４，４６は低域側の成分４４と高域側の成分４６とで強度が非対称となる。ＶＩＦ信号にロックするように動作するＰＬＬ３８は、このＶＩＦ信号における非対称のサイドバンド成分の影響を受けて、ｆ_ＶＩＦに正確にロックすることができない。このサイドバンド成分の影響を受けた再生搬送波をＳＩＦ回路２０の混合器２４に入力すると、サイドバンド成分の影響がＦＭ検波器２６から出力される音声信号にてバズ音として現れることになるという問題があった。例えば、ＮＴＳＣ方式における水平走査周波数や垂直走査周波数に応じたバズ音が発生し得る。

そこで、従来は、ＡＰＣ検波器３０が２つの入力信号の位相差に応じて出力する電流（位相検波出力電流）Ｉ_ＡＰＣにオフセット電流Ｉ_{ＯＦＦＳＥＴ}を合成して、ＰＬＬ３８のロック状態を、バズ音が発生しない状態に補正することが行われている。ちなみに、ＡＰＣ検波器３０は、出力電流Ｉ_ＡＰＣが、２つの入力信号の位相差が９０°のときに原理的に０となるように構成され、２つの入力信号の位相差が９０°からずれると、そのずれ量と共にＩ_ＡＰＣの絶対値が増加する。

Ｉ_ＡＰＣは、ＡＰＣ検波器３０に入力されるＶＩＦ信号の強度にも依存する。例えば、ＶＩＦ信号の振幅が小さくなる弱電界状態では、Ｉ_ＡＰＣの絶対値は小さくなり、逆に強電界状態ではＩ_ＡＰＣの絶対値は大きくなる。

強電界状態では、ＡＰＣ検波器３０への２つの入力信号の位相差が比較的小さくてもＩ_ＡＰＣの絶対値が比較的大きくなるので、ＰＬＬ３８はＩ_ＡＰＣの絶対値を小さくするように動作することで、ロック状態へ収束することが可能である。

これに対して、弱電界状態では、Ｉ_ＡＰＣの絶対値が小さくなると共に、ＡＰＣ検波器３０への２つの入力信号の位相差に応じたＩ_ＡＰＣの変化も小さくなる。そのため、ＰＬＬ３８の制御において、位相差に無関係なＩ_{ＯＦＦＳＥＴ}が支配的となり、ＰＬＬ３８はロック状態に到達することが困難となる。その結果、その状態で得られる再生搬送波を用いて行われるＶＤＥＴ８での同期検波は検波効率が低下する。すなわち、Ｉ_ＡＰＣとＩ_{ＯＦＦＳＥＴ}との合成電流でＰＬＬ３８を制御する従来の構成では、ＰＬＬ３８がロック不能となる電界強度が比較的大きくなり、映像信号を良好に検波できなくなるＶＩＦ信号のレベルが高くなる、つまり感度が低下するという問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、音声信号におけるバズ音の抑制と、映像信号における感度向上とが図られるＶＩＦ搬送波再生回路を提供することを目的とする。

本発明に係るＶＩＦ搬送波再生回路は、制御電圧に応じた周波数の発振信号を生成する電圧制御発振器と、前記発振信号とＶＩＦ信号との位相差に応じた位相検波出力電流を生成する位相検波器と、前記位相検波出力電流に基づいて前記制御電圧を生成する制御電圧生成回路とを含んで前記発振信号を前記ＶＩＦ信号に同調させるフェーズロックループを有し、前記発振信号に基づいて映像中間周波数を有する再生搬送波を生成する回路であって、所定のオフセット電流を生成し、前記位相検波出力電流に合成するオフセット電流回路と、前記位相検波出力電流と前記オフセット電流とを合成するか否かを切り換え可能なスイッチ回路と、前記ＶＩＦ信号の所定の弱電界状態を検出し、当該弱電界状態にて前記スイッチ回路を前記合成の停止状態とする制御回路と、を有するものである。

上記ＶＩＦ搬送波再生回路は、音声中間周波数信号に混合され、音声中間周波数のダウンコンバートに用いられる信号として、前記再生搬送波をＳＩＦ回路に供給し、前記オフセット電流は、ダウンコンバートされた前記音声中間周波数信号から再生される音声の音質に基づいて設定される。さらに、前記オフセット電流は、前記音声におけるバズ音が極小となることに基づいて設定することができる。

上記ＶＩＦ搬送波再生回路は、前記ＶＩＦ信号に混合され、前記ＶＩＦ信号からの映像信号の同期検波に用いられる信号として、前記再生搬送波を同期検波回路に供給することができる。この場合に、前記弱電界状態は、前記位相検波出力電流と前記オフセット電流との合成状態における前記同期検波回路の前記映像信号に対する感度に基づいて設定することができる。また、この場合に、前記位相検波器が生成する前記位相検波出力電流は、前記合成の停止状態における前記同期検波回路の前記映像信号に対する感度が極大となることに基づいて設定することができる。

本発明に係るＶＩＦ搬送波再生回路によれば、弱電界状態ではない場合には、位相検波出力電流にオフセット電流が合成され、バズ音の抑制が図られる。一方、弱電界状態となった場合には、オフセット電流の合成を停止することで、フェーズロックループが位相検波出力電流に応じてロック状態に達することを可能とし、映像信号の感度の確保が図られる。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

図１は、実施形態に係るＶＩＦ回路５０及びＳＩＦ回路５２の概略の構成を示すブロック図である。本回路は、例えば、テレビジョン受信信号を処理する半導体集積回路（ＩＣ）の一部として構成される。

ＶＩＦ回路５０の入力端子６０から入力されたＶＩＦ信号はアンプ６２にて増幅された後、ＶＤＥＴ６４及びＡＰＣ検波器６６に入力される。ＶＤＥＴ６４及びＡＰＣ検波器６６はそれぞれ入力される２つの信号を乗算する混合器を含んで構成される。

ＡＰＣ検波器６６、ＶＣＯ６８、移相器７０は、ＰＬＬを構成し、ＡＰＣ検波器６６に入力されたＶＩＦ信号に基づいて、その搬送波を再生する。

移相器７０はＶＣＯ６８からの入力信号に対して、±４５°の位相差を有する２つの信号を生成し、一方をＡＰＣ検波器６６、他方をＶＤＥＴ６４へ出力する。例えば、移相器７０から＋４５°位相差の出力がＡＰＣ検波器６６へ入力される。ここで、ＰＬＬは、ＡＰＣ検波器６６に入力される２つの入力信号間の位相差が９０°となるように同期制御を行う。

ＡＰＣ検波器６６の出力端子は、ＩＣの端子７２に接続される。端子７２には、ＡＰＣフィルタ７４が外付けされる。ＡＰＣフィルタ７４は、ＡＰＣ検波器６６の出力電流Ｉ_ＦＢを所定の時定数で積分し平滑化し、ＶＣＯ６８に対する制御電圧を端子７２に生じる。

ＰＬＬを例えば、アンプ６２からＡＰＣ検波器６６へ入力されるＶＩＦ信号に対して、移相器７０からＡＰＣ検波器６６へ入力される信号が＋９０°の位相差を有するように構成すると、移相器７０からＶＤＥＴ６４へ入力される信号として、ＶＩＦ信号と周波数が同じで、かつ位相差が０°の信号が得られ、当該信号が再生搬送波としてＶＤＥＴ６４へ供給される。

ＶＤＥＴ６４は、移相器７０からの再生搬送波を用いた同期検波により、アンプ６２からのＶＩＦ信号をＡＭ検波して映像信号を抽出する。抽出された映像信号はＶＡＭＰ７６に入力される。ＶＡＭＰ７６は、検波された映像信号を増幅し、出力端子７８から出力する。

ＡＰＣ検波器６６は、弱電界検出回路８０からの制御信号に応じて切り替わるスイッチ回路を内蔵する。このＡＰＣ検波器６６の構成については後述する。本ＩＣにはテレビジョン受信のための処理を行う各種回路が搭載され、その一つとして弱電界検出回路８０が設けられる。弱電界検出回路８０は、テレビジョン信号の受信強度が所定の閾値より低い弱電界状態を検出する。ＡＰＣ検波器６６は、例えばＶＩＦ回路５０とは別個に設けられる弱電界検出回路８０が出力する弱電界検出信号Ｄwをスイッチ回路の制御信号として利用する。

ＳＩＦ回路５２は、混合器９２及びＦＭ検波回路９４を含んで構成される。ＳＩＦ回路５２は、入力端子９０に入力された周波数ｆ_Ｓ１の第１ＳＩＦ信号を、混合器９２で周波数ｆ_Ｓ２の第２ＳＩＦ信号にダウンコンバートし、ＦＭ検波回路９４で第２ＳＩＦ信号をＦＭ検波して音声信号を抽出し、出力端子９６から音声信号を出力する。

ＳＩＦ回路５２の混合器９２は、移相器７０から出力される再生搬送波を第１ＳＩＦ信号に混合して、それらの周波数の差に対応する第２ＳＩＦ信号を生成する。例えば、日本ではＶＩＦ信号の搬送波周波数ｆ_Ｃは58.75MHz、第１ＳＩＦ信号の搬送波周波数ｆ_Ｓ１は54.25MHzであり、混合器９２はこれらを混合して、ｆ_Ｓ２が4.5MHzである第２ＳＩＦ信号を生成する。

ちなみに、上述した従来技術で説明したバズ音は、再生搬送波の周波数が、ＶＩＦ信号の映像信号成分の影響を受けて、ＶＩＦ信号における元の搬送波周波数ｆ_Ｃからずれることに起因して、ＳＩＦ回路の出力音声信号に生じるものであった。

図２はＡＰＣ検波器６６の概略の構成を示す回路図である。ＡＰＣ検波器６６は、２つの差動入力を混合して１つの差動出力を生成する混合部１００と、当該差動出力の正負各極性の出力電流を合成する合成部１０２と、合成部１０２の出力電流にオフセット電流を合成する電流オフセット部１０４とを含んで構成される。混合部１００は、図２に示すようにギルバートセル型混合器を用いて構成することができる。混合部１００の第１の差動入力端子１１０には、アンプ６２からＶＩＦ信号が入力される。また混合部１００の第２の差動入力端子１１２には、ＶＣＯ６８から移相器７０を経由して再生搬送波に応じた発振信号が入力される。混合部１００はこれら２つの入力信号を混合し、それらの積に応じた信号を生成する。

混合部１００は、トランジスタＱ1，Ｑ2がそれぞれ設けられた一対の信号線に差動出力電流を生じ、積が正となる場合には当該積に対応する電流をトランジスタＱ1が設けられた電流経路に生じ、積が負となる場合には当該積に対応する電流をトランジスタＱ2が設けられた電流経路に生じる。合成部１０２は、トランジスタＱ1及びＱ3からなるカレントミラー回路によって、Ｑ1のエミッタ-コレクタ間電流に相当する電流を例えば出力端子１１４へ向けて流す。また、合成部１０２は、トランジスタＱ2及びＱ4からなるカレントミラー回路とトランジスタＱ5及びＱ6からなるカレントミラー回路とによって、Ｑ2のエミッタ-コレクタ間電流に相当する電流を例えば出力端子１１４から引き込む。このように合成部１０２は、Ｑ1，Ｑ2それぞれに流れる電流を合成して、再生搬送波とＶＩＦ信号との位相差に応じた位相検波出力電流Ｉ_ＡＰＣを出力端子１１４に生じる。

電流オフセット部１０４は、オフセット電流回路１１６，１１８とスイッチ回路１２０，１２２とを含んで構成される。オフセット電流回路１１６は所定の正電圧源ＶＣＣから出力端子１１４へ向けた電流を発生する。またオフセット電流回路１１８は出力端子１１４から接地電位ＧＮＤへ向けた電流を発生する。スイッチ回路１２０は、オフセット電流回路１１６と出力端子１１４との間に設けられ、スイッチ回路１２２は、オフセット電流回路１１８と出力端子１１４との間に設けられる。

スイッチ回路１２０，１２２はそれぞれ、弱電界検出回路８０からの弱電界検出信号Ｄwを制御信号としてオン／オフを切り換える。具体的には、弱電界検出回路８０が受信電界強度が所定レベル以上である非弱電界状態を検知している場合には、スイッチ回路１２０，１２２はオン状態となり、オフセット電流回路１１６，１１８を出力端子１１４に接続する。この状態では、オフセット電流回路１１６，１１８の生成電流に応じた所定のオフセット電流Ｉ_{ＯＦＦＳＥＴ}がＩ_ＡＰＣに合成され、その合成電流がＡＰＣ検波器６６の出力電流Ｉ_ＦＢとなる。

一方、弱電界検出回路８０が弱電界状態と判定している状態では、スイッチ回路１２０，１２２はオフ状態となり、オフセット電流回路１１６，１１８は出力端子１１４から切り離される。この状態では、ＡＰＣ検波器６６の出力電流Ｉ_ＦＢはＩ_ＡＰＣのみとなる。

Ｉ_{ＯＦＦＳＥＴ}は、非弱電界状態にて出力端子９６に得られる音声信号がバズ音を抑制された好適な音質となるように設定される。例えば、本ＩＣの設計段階にて、Ｉ_{ＯＦＦＳＥＴ}を変えた複数のサンプルを制作し、それらにより得られる音質を評価して適切なＩ_{ＯＦＦＳＥＴ}を選択することができる。特に、適切なＩ_{ＯＦＦＳＥＴ}は、音声信号に含まれるバズ音成分が極小となることに基づいて設定することができる。

実際の製品ＩＣでは、この設計段階にて決定したＩ_{ＯＦＦＳＥＴ}を与えるオフセット電流回路１１６，１１８を搭載する。この場合、Ｉ_{ＯＦＦＳＥＴ}は所定値に固定され、その極性は正又は負のいずれか一方に定めることができる。よって、好適なＩ_{ＯＦＦＳＥＴ}の極性に応じて、正のＩ_{ＯＦＦＳＥＴ}を与えるオフセット電流回路１１６と負のＩ_{ＯＦＦＳＥＴ}を与えるオフセット電流回路１１８とのいずれか一方のみを半導体基板上に搭載する構成とすることができる。また、電流値や極性が互いに異なる複数のオフセット電流回路及びそれらのザッピングを可能とする回路を予め半導体基板上に形成しておく構成とすることもできる。この構成によれば、製造工程の終わりの段階にて行うザッピングにより、Ｉ_{ＯＦＦＳＥＴ}をユーザの要望に適した値に容易に調整することが可能となる。

このＡＰＣ検波器６６によれば、強電界状態では位相検波出力電流Ｉ_ＡＰＣにオフセット電流Ｉ_{ＯＦＦＳＥＴ}が合成され、バズ音を抑制するＩ_ＦＢが出力され、一方、弱電界状態では、オフセット電流Ｉ_{ＯＦＦＳＥＴ}の合成が停止されることで、フェーズロックループが位相検波出力電流Ｉ_ＡＰＣに応じてロック状態に達することを可能とし、映像信号の感度の確保が図られる。

なお、Ｉ_{ＯＦＦＳＥＴ}を合成しない弱電界状態では、原理的には、ＡＰＣ検波器６６への２つの入力信号の位相差が９０°のときにＰＬＬは最も安定し、感度も最良となることが期待される。しかし、実際の回路では、回路を構成する素子ばらつき等により、入力信号の位相差が９０°のときの混合部１００の出力電流Ｉ_ＡＰＣ’と最良の感度を与えるＩ_ＦＢとの間にずれが生じることがある。このような場合には、上述のバズ音低減のためのオフセット電流回路とは別のオフセット電流回路を設けて、当該ずれを補償するように構成することができる。このオフセット電流回路はその出力電流δをＩ_ＡＰＣ’に合成し、得られるＩ_ＡＰＣ（≡Ｉ_ＡＰＣ’＋δ）が感度最良点に対応するＩ_ＦＢとなるように構成される。このオフセット電流回路も、オフセット電流回路１１６，１１８と同様に出力端子１１４に接続されるが、スイッチ回路は設けられず、弱電界状態か否かにかかわらず常時、出力端子１１４に接続された状態に構成される点がオフセット電流回路１１６，１１８と相違する。

本発明の実施形態に係るＶＩＦ回路及びＳＩＦ回路の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るＡＰＣ検波器の概略の構成を示す回路図である。 従来の構成のＶＩＦ回路及びＳＩＦ回路のブロック図である。 映像中間周波数ｆ_ＶＩＦ近傍でのＳＡＷフィルタ特性とＳＡＷフィルタ通過後のＶＩＦ信号とを模式的に示す周波数スペクトル図である。

符号の説明

５０ ＶＩＦ回路、５２ ＳＩＦ回路、６０，９０ 入力端子、６２ アンプ、６４ 検波器（ＶＤＥＴ）、６６ ＡＰＣ検波器、６８ 電圧制御発振器（ＶＣＯ）、７０ 移相器、７２ 端子、７４ ＡＰＣフィルタ、７６ ビデオアンプ（ＶＡＭＰ）、７８，９６，１１４ 出力端子、８０ 弱電界検出回路、９２ 混合器、９４ ＦＭ検波回路、１００ 混合部、１０２ 合成部、１０４ 電流オフセット部、１１０，１１２ 差動入力端子、１１６，１１８ オフセット電流回路、１２０，１２２ スイッチ回路。

Claims (5)

1. 制御電圧に応じた周波数の発振信号を生成する電圧制御発振器と、前記発振信号とＶＩＦ信号との位相差に応じた位相検波出力電流を生成する位相検波器と、前記位相検波出力電流に基づいて前記制御電圧を生成する制御電圧生成回路とを含んで前記発振信号を前記ＶＩＦ信号に同調させるフェーズロックループを有し、前記発振信号に基づいて映像中間周波数を有する再生搬送波を生成するＶＩＦ搬送波再生回路において、
   所定のオフセット電流を生成し、前記位相検波出力電流に合成するオフセット電流回路と、
   前記位相検波出力電流と前記オフセット電流とを合成するか否かを切り換え可能なスイッチ回路と、
   前記ＶＩＦ信号の所定の弱電界状態を検出し、当該弱電界状態にて前記スイッチ回路を前記合成の停止状態とする制御回路と、
   を有することを特徴とするＶＩＦ搬送波再生回路。
2. 請求項１に記載のＶＩＦ搬送波再生回路において、
   前記再生搬送波は、ＳＩＦ回路にて音声中間周波数信号に混合され、音声中間周波数のダウンコンバートに用いられ、
   前記オフセット電流は、ダウンコンバートされた前記音声中間周波数信号から再生される音声の音質に基づいて設定されること、
   を特徴とするＶＩＦ搬送波再生回路。
3. 請求項２に記載のＶＩＦ搬送波再生回路において、
   前記オフセット電流は、前記音声におけるバズ音が極小となることに基づいて設定されること、
   を特徴とするＶＩＦ搬送波再生回路。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のＶＩＦ搬送波再生回路において、
   前記再生搬送波は、同期検波回路にて前記ＶＩＦ信号に混合され、前記ＶＩＦ信号からの映像信号の同期検波に用いられ、
   前記弱電界状態は、前記位相検波出力電流と前記オフセット電流との合成状態における前記同期検波回路の前記映像信号に対する感度に基づいて設定されること、
   を特徴とするＶＩＦ搬送波再生回路。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のＶＩＦ搬送波再生回路において、
   前記再生搬送波は、同期検波回路にて前記ＶＩＦ信号に混合され、前記ＶＩＦ信号からの映像信号の同期検波に用いられ、
   前記位相検波器が生成する前記位相検波出力電流は、前記合成の停止状態における前記同期検波回路の前記映像信号に対する感度が極大となることに基づいて設定されること、
   を特徴とするＶＩＦ搬送波再生回路。
   

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