JP2008537426A - 残留側波帯信号成分を復調する復調装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、テレビジョン信号から取り出した映像中間周波数信号とするのが好ましい、振幅変調された周波数信号内に含まれる残留側波帯信号成分を復調する装置を提供するものである。本発明においては、正確に９０°とするのが好ましいほぼ９０°の移相で動作する互いに同一とするのが好ましい２つの並列のミキシング段（８ａ、８ｂ）であって、これらミキシング段のうち第１のミキシング段（８ａ）が前記周波数信号から第１出力信号を生ぜしめるとともに、第２のミキシング段（８ｂ）が前記周波数信号から第２出力信号を生ぜしめ、この第２出力信号が前記第１出力信号に対し正確に９０°とするのが好ましいほぼ９０°だけ移相されるようにしたミキシング段と、これらミキシング段（８ａ、８ｂ）から生じる前記第１及び第２出力信号間に、正確に９０°とするのが好ましいほぼ９０°の更なる移相を生ぜしめる下流の移相器（１２）と、この移相器（１２）から生じ、正確に１８０°とするのが好ましいほぼ１８０°だけ互いに移相されている出力信号を互いに加算する加算器（１４）と、前記ミキシング段（８ａ、８ｂ）を、正確に９０°とするのが好ましいほぼ９０°の移相で駆動する局部発振器（１０）と、この局部発振器（１０）の周波数及び位相を前記周波数信号の周波数及び位相に、正確に等しくするのが好ましいがほぼ等しく設定する設定装置とを設ける。

Description

本発明は、テレビジョン信号から取り出した映像中間周波数信号とするのが好ましい、振幅変調された周波数信号内に含まれる残留側波帯信号成分を復調する復調装置に関するものである。

上述した種類の復調装置は特に、アナログ及びデジタルテレビジョンシステムで用いられており、主として、例えば、テレビジョン受像機、セットトップボックス又はパーソナルコンピュータに設けられるビデオカードにおけるように、レシーバのフロントエンドの高周波数（ＨＦ）及び中間周波数（ＩＦ）段においてＶＳＢ変調テレビジョン信号を復調するのに用いられる。

残留側波帯変調を用いるアナログテレビジョン信号放送は、極めて特殊な信号段及びフィルタによってのみ処理及び復調でき、一方、ＯＦＤＭ変調を用いているＤＶＢ放送（デジタルビデオ放送）は、この場合に必要とするミキシング、フィルタリング及びアナログ‐デジタル変換の為に完全に異なる信号処理を要する。

特に上述した分野の場合、これまで用いられた復調回路はかなり複雑な構造となっている。その理由は、特に、（アナログシステムでは）残留側波帯テレビジョン信号にナイキスト帯域エッジを生ぜしめるのにナイキストフィルタ段が用いられ、（デジタルシステムでは）ウインドウフィルタ段が用いられ、これらフィルタ段は、通常、何れの種類のシステムにおいても表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタにより形成されている為である。従来の復調回路の構造の場合の更なる欠点は、これらの復調回路を、全ての現行規格に対しアナログ及びデジタルビデオ放送システムの双方で満足させる必要があることである。

本発明の目的は、振幅変調した周波数信号における残留側波帯信号を、ナイキストフィルタ段を用いることなしに正しく復調するように、頭書に記載した種類の復調装置を改善することにある。

本発明の他の目的は、従来に比べて簡単で、必要に応じほぼ完全に集積回路で構成することもできる廉価な回路設計を提供することにある。

上述した目的は、テレビジョン信号から取り出した映像中間周波数信号とするのが好ましい、振幅変調された周波数信号内に含まれる残留側波帯信号成分を復調する復調装置において、
正確に９０°とするのが好ましいほぼ９０°の移相で動作する互いに同一とするのが好ましい２つの並列のミキシング段であって、これらミキシング段のうち第１のミキシング段が前記周波数信号から第１出力信号を生ぜしめるとともに、第２のミキシング段が前記周波数信号から第２出力信号を生ぜしめ、この第２出力信号が前記第１出力信号に対し正確に９０°とするのが好ましいほぼ９０°だけ移相されるようにしたミキシング段と、
これらミキシング段から生じる前記第１及び第２出力信号間に、正確に９０°とするのが好ましいほぼ９０°の更なる移相を生ぜしめる下流の移相器と、
この移相器から生じ、正確に１８０°とするのが好ましいほぼ１８０°だけ互いに移相されている出力信号を互いに加算する加算器と、
前記ミキシング段を、正確に９０°とするのが好ましいほぼ９０°の移相で駆動する局部発振器と、
この局部発振器の周波数及び位相を前記周波数信号の周波数及び位相に、正確に等しくするのが好ましいがほぼ等しく設定する設定装置と
が設けられていることを特徴とする復調装置により達成される。

この場合、周波数信号は、互いに並列に接続され、互いに同一とするのが好ましい２つのミキシング段に供給される。これらのミキシング段は、局部発振器からのこれらへの駆動が９０°だけ移相して行われるという点でのみ相違している。この場合、前記設定装置が局部発振器の周波数及び位相を、供給される周波数信号の周波数及び位相にほぼ、好ましくは正確に設定し、局部発振器の周波数及び位相が周波数信号の周波数及び位相にほぼ又は正確に等しくなるようにするのが特に重要である。このようにして生ぜしめられる２つのミキシング段からの出力信号は、下流の移相器において更に９０°移相され、このように互いに１８０°移相された移相器からの出力信号が加算器で再び互いに加算される。この加算の結果、第１出力信号に対する第２出力信号の極性の関数として、一方の残留側波帯に対し正しく復調された残留側波帯信号成分が周波数信号から得られ、他方の残留側波帯に対する残留側波帯信号成分は抑圧される。この時点で重要なことは、絶対的な移相ではなく相対的な移相であることに注意すべきである。テレビジョン信号から取り出される映像中間周波数信号を用いる場合、加算器の出力端に得られるのはＣＶＢＳ（カラービデオブランキング同期）信号である。

従って、本発明による復調装置は、残留側波帯信号成分にナイキスト帯域エッジを生ぜしめる同期復調器の効果を有し、テレビジョン信号から取り出される映像中間周波数信号を処理している場合に、局部発振器における位相雑音により生ぜしめられる画像及びビデオ雑音の不所望なフリッカとなるおそれのある低周波信号成分を抑圧する目的で、ゼロ点をミキシング段からの２つの出力信号のうちの一方、好ましくは第２ミキシング段からの第２出力信号に生ぜしめる。本発明によれば、複雑で高価な表面弾性波フィルタ段を用いることなしに、ナイキストフィルタリングの効果を得ることができる。更に、本発明によれば、妨害的な隣接チャネルを抑圧することもできる。又、アナログ及びデジタルの双方の分野における異なるテレビジョン規格に対し、大きな費用をかけずに簡単に本発明による復調装置を用いることができる。

本発明は、大きな費用をかけずに簡単に、ほぼ完全集積化した回路で実現しうる回路設計をも提供する。その理由は、特に、本発明による復調装置は高価ないかなる表面弾性波ナイキストフィルタ段をも必要としていない為に、回路設計が従来の復調装置に比べて全体的にかなり簡単化される為である。従って、本発明による復調装置は、例えば、アナログ及びデジタルテレビジョン放送用のハイブリッド受信機に設けるのが有利である。

ドイツ国特許公開第DE10122830A1号明細書及び対応の米国特許公開第2004/0130483A1号明細書には、上述したのと同様な回路設計が開示されているが、ここに開示されている回路設計は、デジタル変調された中間周波数テレビジョン信号を自走式でダウンミキシングするとともに、その下流でのフィルタリングを行って側波帯抑圧するだけのものであり、従って、この既知の回路設計により達成されるのは周波数変換である。この目的のために、局部発振器の周波数を自由に設定できるようにして、異なるテレビジョン規格に用いられている中間周波数を一致させうるようにし、又使用帯域に隣接する高レベルの信号成分が周波数ゼロに低減されるように局部発振器の周波数を選択するようにするのが有利であり、これらの局部発振器の周波数は選択しうるようになっている。これらの局部発振器の周波数は、種々の世界的な規格に対し、生じうるアナログ隣接映像搬送波よりも２５０ＫHzだけ高く、従って、周波数で表した使用信号よりも低くなっている。一方、本発明は、自走式のダウンミキシングに関するものではなく、振幅変調された周波数信号に含まれている残留側波帯信号成分を復調することに関するものであり、本発明によれば、高価な表面弾性波フィルタ段を用いることなく、局部発振器の周波数及び位相を周波数信号の周波数及び位相にほぼ、好ましくは正確に固定（ロック）させることにより、正確な復調を達成しうることを確かめた。従って、従来技術と相違して、本発明の場合、局部発振器の周波数は自由に選択しえず、前述した理由でも選択できず、しかも完全に異なる周波数範囲に位置しており、このことは従来技術ではいかなる重要性もないこと明らかな要素である局部発振器の位相にも当てはまるものである。しかし、本発明は、使用形式が従来と全く異なる、すなわち、復調装置として用いるということ、及び本発明による局部発振器の位相及び周波数の設定は、前述した従来技術から明らかではなく、従って、本発明は従来技術から明らかとなるものではない。
ドイツ国特許公開第DE10122830A1号 米国特許公開第2004/0130483A1号

通常、局部発振器の周波数及び位相を設定する手段は、実質的に、好ましくは正確に周波数信号の位相に固定させる必要がある位相ロックループ回路を有する。

更に、任意ではあるが、２つのミキシング段のうちの一方、好ましくは第２ミキシング段からの出力信号の極性を反転させるインバータを設けることができ、このインバータによれば、２つの残留側波帯信号成分のうちの所定の一方を、所望の復調に対して用いる必要がある規格の関数として選択する機能が得られる。

移相器は、複素フィルタ手段をもって構成するのが好ましい。

本発明の特に好適な例では、前記第１のミキシング段から生じる出力信号を処理する第１の移相路と、前記第２のミキシング段から生じる出力信号を処理する第２の移相路とを有し、これにより、ミキシング段と移相器とが相俟って２つの並列の信号チャネルを形成するようにする。各移相路は少なくとも１つの全域通過フィルタを有するようにするのが有効である。

周波数信号を所望のレベルに設定しうるようにするために、ミキシング段の上流に可調整増幅器を接続することができる。

不所望な信号成分を予め抑圧する目的で周波数信号の前置フィルタ処理を可能にするために、ミキシング段の上流にウインドウフィルタを接続することもでき、この場合、このウインドウフィルタを可調整増幅器の上流に接続するのが好ましい。特に、本発明による復調装置を、互いに異なるテレビジョン規格に適用しうるようにするために、１つのウインドウフィルタをアナログ及びデジタル分野の双方で共用することにより、フィルタの点で見た価格及び複雑性をかなり低減させうる。

本発明の好ましい適用分野は、テレビジョン信号から取り出した映像中間周波数信号を約６０ＭHzまでの周波数信号内で処理する分野である。

本発明の上述した及びその他の観点は、以下の実施例に関する説明から明らかとなるであろう。

図１は、この図示の実施例では、テレビジョン信号から取り出されるＶＩＦ（映像中間周波数）信号に含まれる残留側波帯信号成分を復調する復調回路２を示す線図である。映像中間周波数信号は、この復調回路２の上流に接続されているチューナ（図示せず）において高周波信号から生ぜしめられる。

図１から明らかなように、この図示の実施例では、復調回路２がウインドウフィルタ４を有し、映像中間周波数信号を最初にこのウインドウフィルタ４に通過させて、本例で要求する周波数帯域の上下に位置するいかなる妨害信号成分、又は不要な信号成分をも除去するようになっている。このウインドウフィルタ４の下流には可調整増幅器６が接続されており、この可調整増幅器６において、映像中間周波数信号を標準レベルに設定しうるようになっている。次に、このように標準レベルにされた信号は、局部発振器１０が接続されているミキサ回路８に供給される。

このミキサ回路８は、図１からも明らかなように、２つの同一のミキシング段８ａ及び８ｂを有しており、これらのミキシング段は、局部発振器１０からこれらに行われる駆動が９０°だけ位相ずれとなるという点でのみ互いに相違している。この目的のために、局部発振器１０は、“同相”及び“直角位相”で表される２つの互いに直交する制御信号を生じる。従って、第１ミキシング段８ａにより形成された同相路に供給される信号は、映像中間周波数信号と、局部発振器１０からの同相制御信号とであり、第２ミキシング段８ｂにより形成された直角位相路に供給される信号は、映像中間周波数信号と、局部発振器１０からの直角位相制御信号とである。

図示の実施例では、電圧制御発振器（ＶＣＯ）とするのが好ましい局部発振器１０が、この局部発振器１０の周波数及び位相を設定するのに用いられる位相ロックループ（ＰＬＬ）を有している。この場合、局部発振器１０の周波数及び位相は映像中間周波数信号の周波数及び位相に固定され、従って、この状況では、局部発振器１０の周波数及び位相は自由に選択及び設定しえない。

その結果、第１ミキシング段８ａが同相信号とも称される第１出力信号を生じ、第２ミキシング段８ｂが直角位相信号とも称される第２出力信号を生じ、これら第１及び第２出力信号は互いに９０°だけ移相している。

更に、極性、好ましくは第２出力信号の極性を第２ミキシング段８ｂにより反転させることができ、その結果として、復調する必要がある残留側波帯信号成分を、特に、使用する必要がある標準規格の関数として選択しうる。この目的のために、例えば関連の信号を局部発振器１０により適切な方法で挿入することができ、この信号が実際に関連のミキシング段８ａ又は８ｂを制御するのに用いられるようにする。しかし、ミキサ回路８からの２つの出力信号の一方の極性を反転させるのに考えられる他の可能な方法も存在しうるものである。

ミキサ回路８から生じるこれらの出力信号は、複素フィルタ処理により動作するようにするのが好ましい移相器１２に供給される。図１から明らかなように、図示の例では、この移相器１２は、第１ミキシング段８ａに接続された第１移相器路と、第２ミキシング段８ｂに接続された第２移相器路とを有し、図示の実施例では、第１移相器路が、前後に接続された２つの全域通過フィルタ（ＡＰ１−Ｉ）１２aa及び（ＡＰ２−Ｉ）１２abを有し、第２移相器が、前後に接続された２つの全域通過フィルタ（ＡＰ１−Ｑ）１２ba及び（ＡＰ２−Ｑ）１２bbを有する。これらの全域通過フィルタは受動素子とするのが好ましく、これらの間に緩衝増幅器を挿入することができる。

移相器１２は、極めて直線的なdphi／df比がほぼ０．４〜６．５ＭHzの代表的な周波数範囲に亘って得られるように設計されている。又、この移相器は、この周波数範囲に亘って、ミキサ回路８から生じる２つの出力信号間に９０°の一定な位相差を正確に生じるように、すなわち、直角位相路（図１における上側路）の移相が図示の実施例で同相路（図１における下側路）の移相よりも９０°大きくなるように設定されている。このようにすることにより、ミキサ回路８から生じる２つの出力信号間に更なる９０°の移相が生ぜしめられる。この場合重要なことは、絶対的な移相ではなく、相対的な移相であることにも注意すべきである。

従って、移相器１２により同相路と直角位相路との間に関連の全周波数範囲に亘って更なる９０°の移相が生ぜしめられる為、同相路と直角位相路との間で全体的に得られるのは、１つの残留側波帯信号成分に対し０°の位相差であり、他の残留側波帯信号成分に対し１８０°の位相差である。移相器１２から生じる２つの出力信号が次に加算器１４に供給され、この加算器がこれらの２つの出力信号を互いに加算する。この加算により、映像中間周波数信号から、１つの残留側波帯に対する正確に復調された残留側波帯信号成分が得られるとともに、他の側波帯に対する残留側波帯信号成分が抑圧され、このことは、一方の出力信号の、他方の出力信号に対する極性の関数として生じる。図１に示す実施例では、加算器１４から生じる出力信号が次に、グループトランジットタイム遅延等化器１６を経て復調回路２の出力端に供給され、この出力端で出力信号がＣＶＢＳ信号として現れる。

直角位相路には単一側波帯周波数に対してのみ信号が生じるという事実の為に、直角位相路における移相を同相路における移相よりも９０°だけ大きく選択するのが好ましい。従って、グループトランジットタイム遅延はできるだけ少なく保つ必要がある。この現象の為に、直角位相路における信号を高域通過フィルタ（図１に図示せず）にも通し、局部発振器１０における位相雑音の為に生じ、直角位相路における復調の位相感度によっても生じる低周波ビデオ雑音を抑圧するようにする必要がある。

上述した復調回路２の効果を図２のグラフに例示する。このグラフを補足するために以下に示す表をも参照する必要がある。

図１は、本発明の好適実施例による復調回路を示すブロック線図である。 図２は、図１の回路の効果を示すグラフ線図である。

Claims (10)

1. テレビジョン信号から取り出した映像中間周波数信号とするのが好ましい、振幅変調された周波数信号内に含まれる残留側波帯信号成分を復調する復調装置において、
   正確に９０°とするのが好ましいほぼ９０°の移相で動作する互いに同一とするのが好ましい２つの並列のミキシング段であって、これらミキシング段のうち第１のミキシング段が前記周波数信号から第１出力信号を生ぜしめるとともに、第２のミキシング段が前記周波数信号から第２出力信号を生ぜしめ、この第２出力信号が前記第１出力信号に対し正確に９０°とするのが好ましいほぼ９０°だけ移相されるようにしたミキシング段と、
   これらミキシング段から生じる前記第１及び第２出力信号間に、正確に９０°とするのが好ましいほぼ９０°の更なる移相を生ぜしめる下流の移相器と、
   この移相器から生じ、正確に１８０°とするのが好ましいほぼ１８０°だけ互いに移相されている出力信号を互いに加算する加算器と、
   前記ミキシング段を、正確に９０°とするのが好ましいほぼ９０°の移相で駆動する局部発振器と、
   この局部発振器の周波数及び位相を前記周波数信号の周波数及び位相に、正確に等しくするのが好ましいがほぼ等しく設定する設定装置と
   が設けられていることを特徴とする復調装置。
2. 請求項１に記載の復調装置において、前記設定装置が、前記周波数信号の位相に、正確に等しくするのが好ましいがほぼ等しく固定させる位相ロックループ回路を有することを特徴とする復調装置。
3. 請求項１又は２に記載の復調装置において、前記２つのミキシング段のうち第２のミキシング段とするのが好ましい一方のミキシング段から生じる出力信号の極性を反転させるインバータが設けられていることを特徴とする復調装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の復調装置において、前記移相器が複素フィルタから成っていることを特徴とする復調装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の復調装置において、前記移相器が、前記第１のミキシング段から生じる出力信号を処理する第１の移相路と、前記第２のミキシング段から生じる出力信号を処理する第２の移相路とを有していることを特徴とする復調装置。
6. 請求項５に記載の復調装置において、前記移相路の各々が少なくとも１つの全域通過フィルタを有していることを特徴とする復調装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の復調装置において、前記周波数信号を所望レベルに設定するために前記ミキシング段の上流に可調整増幅器が接続されていることを特徴とする復調装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の復調装置において、前記ミキシング段の上流にウインドウフィルタが接続されていることを特徴とする復調装置。
9. 請求項７に記載の復調装置において、前記ミキシング段の上流にウインドウフィルタが接続されており、このウインドウフィルタは前記可調整増幅器の上流に接続されていることを特徴とする復調装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の復調装置において、この復調装置は、テレビジョン信号から取り出した映像中間周波数信号を約６０ＭHzまでの周波数範囲内で処理するようになっていることを特徴とする復調装置。

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