JP2011135564A - Ｆｍ検波器、信号補間方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズに応じて補間の必要性を判断しかつ歪みを最小限にする機能を備えたＦＭ検波器、信号補間方法、及びプログラムを提供する。
【解決手段】ＦＭ放送の受信信号を直交検波してベースバンドＩ、Ｑ信号を生成する直交検波部と、生成されたベースバンドＩ、Ｑ信号を位相情報に変換する位相変換部と、変換された位相情報の２つの連続したサンプル間の偏移量に基づいてＦＭ検波信号を生成する検波信号生成部と、生成されたベースバンドＩ、Ｑ信号の電力を算出する電力計算部と、算出された電力の値と少なくとも一の閾値とを参照して前記ベースバンドＩ、Ｑ信号が無効であるか否かを判定する閾値判定部と、無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号に基づいて生成されたＦＭ検波信号に対して補間処理を行う信号補間部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＦＭ検波器、信号補間方法、及びプログラムに関する。

従来、ＦＭ受信機において発生するノイズを除去する方法として、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。このＦＭ受信機が備えるノイズ除去装置（ＦＭ検波器）について、図１２を用いて説明する。

図１２は、従来技術に係るＦＭ検波器５００の概略構成を示すブロック図である。
図１２に示すように、ＦＭ検波器５００において、ＦＭ（Frequency Modulation）検波回路１から出力された検波信号は、ＬＰＦ（Low-Pass Filter）からなる遅延回路２に供給されて遅延される。この遅延された検波信号は、ゲート回路３、レベルホールド回路４を介して、ステレオ復調回路５に供給される。
また、検波信号は、雑音検出用のＨＰＦ（High-Pass Filter）６に供給される。ＨＰＦ６を通過したノイズ成分信号は、ノイズアンプ７によって増幅され、全波整流回路１２に供給される。全波整流回路１２は、ノイズアンプ７の出力信号の極性を一方向とするために設けられている。

また、ＦＭ検波器５００には、ＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波）増幅回路２６内のＩＦ信号をＡＭ（Amplitude Modulation：振幅変調）検波するＡＭ検波回路２７が設けられている。ＡＭ検波回路２７の出力には、ＨＰＦ２８、ノイズアンプ２９を介して、全波整流回路３０が接続されている。全波整流回路１２、３０の出力信号は、加算回路３２によって加算され、遅延回路１３に供給される。遅延回路１３の出力には、更にゲート回路１４を介してレベルホールド回路１５が接続されている。レベルホールド回路１５の出力信号は、積分回路１０に供給される。積分回路１０は、ノイズ検波出力を平滑し、ノイズレベルに応じた直流信号を得てノイズアンプ７にフィードバックすることにより、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）ループを形成する。

レベルホールド回路１５の出力には、積分回路１０が接続されると共に、比較回路３３が接続されている。比較回路３３は、レベルホールド回路１５の出力レベルと基準電圧ＶＴ２とを比較する。比較回路３３の出力には、積分回路３４が接続される。積分回路３４の出力信号は、基準電圧発生回路３５に供給される。基準電圧発生回路３５は、２つのＩ−Ｖ変換器によって形成される。電流源３６及び抵抗３７からなるＩ−Ｖ変換器は、比較回路１６の基準レベルである基準電圧ＶＴ１を発生する。一方、電流源３８及び抵抗３９からなるＩ−Ｖ変換器は、基準電圧ＶＴ２を発生する。そして、積分回路３４の出力信号に応じて電流源３６、３８の電流値が変化することにより、抵抗の端子電圧、すなわち基準電圧ＶＴ１、ＶＴ２が変化するようになっている。また、積分回路１０の出力信号は、利得制御としてノイズアンプ７にのみ供給される。

比較回路１６は、基準電圧ＶＴ１と加算回路３２の出力電圧とを比較して、その比較結果を示す差分信号を波形整形回路９に供給する。波形整形回路９は、例えばワンショットマルチバイブレータからなり、ノイズ検波出力を所定の波高でかつ時間幅のパルスに変換してゲート回路３及びゲート回路１４に供給する。ゲート回路３及びゲート回路１４は、波形整形回路９から供給されたパルスによって駆動され、信号遮断状態となる。このとき、信号の遅延出力レベルはレベルホールド回路４の働きにより信号遮断直前のレベルで保持され、信号はそのレベルを保持したままステレオ復調回路５に供給される。これにより、電位の急変によるスパイクの発生が防止される。また、比較回路１６の出力には、禁止信号発生回路１７が接続されている。禁止信号発生回路１７は、比較回路１６の出力波形の立ち下がりに応じて所定の方形パルスを禁止信号として発生させるワンショットマルチバイブレータからなる。禁止信号は、積分回路３４の出力ラインに供給される。

このように、従来技術に係るＦＭ検波器５００は、ＦＭ検波回路１から出力されたＦＭ検波信号に含まれるパルス性ノイズをＨＰＦ６、ノイズアンプ７、及び全波整流回路１２の働きによって検出する。また、ＩＦ信号に含まれるパルス性ノイズをＡＭ検波回路２７、ＨＰＦ２８、ノイズアンプ２９、及び全波整流回路３０の働きによって検出する。そして、そのどちらかにパルス性ノイズが検出された場合に、ゲート回路３及びレベルホールド回路４によってＦＭ検波信号のレベルを一定時間ホールドし、ノイズを低減するという方式を用いている。

特公平６−７１２１０号公報

上述したように、従来技術に係るＦＭ検波器は、ＦＭ検波前のＩＦ信号又はＦＭ検波後の信号のどちらかにパルス性ノイズが検出された場合に、ＨＰＦによってその立ち上がり箇所を検出し、一定時間検波信号をホールドするという方式を用いている。そのため、パルス性ノイズの幅を検出することはできず、必要以上に補間処理が行われることとなり、検波信号をホールドする時間を最小限にすることができなかった。
また、検出したノイズに対して直線補間処理を行う機能を備えておらず、歪みを最小限にすることができなかった。

本発明は、ノイズに応じて補間の必要の要否を判断しかつ歪みを最小限にする機能を備えたＦＭ検波器、信号補間方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、ＦＭ検波器において、ＦＭ波の受信信号を直交検波してベースバンドＩ、Ｑ信号を生成する直交検波部と、前記直交検波部により生成されたベースバンドＩ、Ｑ信号を位相情報に変換する位相変換部と、前記位相変換部により変換された位相情報の２つの連続したサンプル間の偏移量に基づいてＦＭ検波信号を生成する検波信号生成部と、前記直交検波部により生成されたベースバンドＩ、Ｑ信号の電力を算出する電力計算部と、前記電力計算部により算出された電力の値と少なくとも一の閾値とを参照して前記ベースバンドＩ、Ｑ信号が無効であるか否かを判定する閾値判定部と、前記閾値判定部により無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号に基づいて前記検波信号生成部により生成されたＦＭ検波信号に対して補間処理を行う信号補間部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、ＦＭ検波器において、前記閾値判定部は、前記電力計算部により算出された電力の値が二つの閾値の範囲内にあるか否かを判定し、否と判定した場合に当該ベースバンドＩ、Ｑ信号を無効と判定することを特徴とする。

また、本発明は、ＦＭ検波器において、前記閾値判定部は、前記電力計算部により算出された電力の値が閾値以上か否かを判定し、否と判定した場合に当該ベースバンドＩ、Ｑ信号を無効と判定することを特徴とする。

また、本発明は、ＦＭ検波器において、前記閾値判定部は、前記電力計算部により算出された電力の値が閾値以下か否かを判定し、否と判定した場合に当該ベースバンドＩ、Ｑ信号を無効と判定することを特徴とする。

また、本発明は、ＦＭ検波器において、前記閾値は、予め定められていることを特徴とする。

また、本発明は、ＦＭ検波器において、前記閾値判定部は、前記閾値を、前記電力の平均値に応じて変化させることを特徴とする。

また、本発明は、ＦＭ検波器において、前記信号補間部は、前記閾値判定部により無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号以前で最後に有効とされたベースバンドＩ、Ｑ信号により生成されたＦＭ検波信号の値で補間処理を行うことを特徴とする。

また、本発明は、ＦＭ検波器において、前記信号補間部は、前記閾値判定部により無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号以前で最後に有効とされたベースバンドＩ、Ｑ信号により生成されたＦＭ検波信号と、前記閾値判定部により無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号以降で最初に有効とされたベースバンドＩ、Ｑ信号により生成されたＦＭ検波信号と、に基づいて直線補間を行うことを特徴とする。

また、本発明は、直交検波部が、ＦＭ放送の受信信号を直交検波してベースバンドＩ、Ｑ信号を生成する工程と、位相変換部が、前記直交検波部により生成されたベースバンドＩ、Ｑ信号を位相情報に変換する工程と、検波信号生成部が、前記位相変換部により変換された位相情報の２つの連続したサンプル間の偏移量に基づいてＦＭ検波信号を生成する工程と、電力計算部が、前記直交検波部により生成されたベースバンドＩ、Ｑ信号の電力を算出する工程と、閾値判定部が、前記電力計算部により算出された電力の値と少なくとも一の閾値とを参照して前記ベースバンドＩ、Ｑ信号が無効であるか否かを判定する工程と、信号補間部が、前記閾値判定部により無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号に基づいて前記検波信号生成部により生成されたＦＭ検波信号に対して補間処理を行う工程と、を含む信号補間方法である。

また、本発明は、コンピュータを、ＦＭ放送の受信信号を直交検波してベースバンドＩ、Ｑ信号を生成する直交検波手段、前記直交検波手段により生成されたベースバンドＩ、Ｑ信号を位相情報に変換する位相変換手段、前記位相変換手段により変換された位相情報の２つの連続したサンプル間の偏移量に基づいてＦＭ検波信号を生成する検波信号生成手段、前記直交検波手段により生成されたベースバンドＩ、Ｑ信号の電力を算出する電力計算手段、前記電力計算部により算出された電力の値と少なくとも一の閾値とを参照して前記ベースバンドＩ、Ｑ信号が無効であるか否かを判定する閾値判定手段、前記閾値判定手段により無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号に基づいて前記検波信号生成手段により生成されたＦＭ検波信号に対して補間処理を行う信号補間手段、として機能させるためのプログラムである。

本発明によれば、ノイズに応じて補間の必要の要否を判断しかつ歪みを最小限にする機能を備えたＦＭ検波器、信号補間方法、及びプログラムを提供することができる。

本実施形態に係るＦＭ検波器１００の概略構成を示すブロック図である。 信号処理部２００のハードウェア構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る信号処理部２００内で行われる信号処理の一例について示したフローチャートである。 妨害を受けていないと判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号の一例について示した図である。 妨害を受けていると判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号の一例について示した図である。 妨害を受けているベースバンドＩ、Ｑ信号を位相情報に変換したものについて示した図である。 位相情報に基づいて算出されるＦＭ検波信号について示した図である。 信号補間部１１０の内部構成の一例を示すブロック図である。 ＦＭ検波信号と判定信号の対応関係について示した図である。 直線補間が行われたＦＭ検波信号について示した図である。 信号補間部１１０の内部構成の一例を示すブロック図である。 従来技術に係るＦＭ検波器５００の概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係るＦＭ検波器１００の概略構成を示すブロック図である。
図１に示すように、ＦＭ検波器１００は、アンテナ１０１と、フロントエンド１０２と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１０３と、直交検波器１０４と、ＬＰＦ１０５、１０６と、アークタンジェント計算部（ＡＴＡＮ）１０７と、信号遅延部１０８と、減算部１０９と、信号補間部１１０と、電力計算部１１１と、閾値判定部１１２と、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１１３と、を備えて構成されている。

アンテナ１０１は、ＦＭ波を送信する無線局から放射された電波を受信するためのアンテナである。アンテナ１０１により受信された電波は、電気信号に変換されてフロントエンド１０２に出力される。
フロントエンド１０２は、アンテナ１０１から出力された電気信号に増幅、周波数変換、帯域制限などの処理を施してＩＦ信号に変換し、当該ＩＦ信号をＡＤＣ１０３へと出力する。
ＡＤＣ１０３は、Ａ／Ｄ変換回路であり、フロントエンド１０２から入力されたアナログのＩＦ信号をデジタル信号に変換して直交検波器１０４へと出力する。

直交検波器１０４は、ＡＤＣ１０３から入力されたデジタル信号を直交検波し、互いに９０度位相が異なるベースバンド信号Ｉ、Ｑを生成する。生成されたベースバンドＩ信号はＬＰＦ１０５に、ベースバンドＱ信号はＬＰＦ１０６に、それぞれ出力される。
ＬＰＦ１０５、１０６は、直交検波器１０４から出力されたベースバンド信号のうち遮断周波数以上の周波数の信号を除去することで、帯域制限を行う。帯域制限が行われたベースバンドＩ、Ｑ信号は、ＡＴＡＮ１０７及び電力計算部１１１へと出力される。

ＡＴＡＮ１０７は、ＬＰＦ１０５、１０６で帯域制限されたベースバンドＩ、Ｑ信号を位相情報に変換する。ＡＴＡＮ１０７で変換された位相情報は、信号遅延部１０８及び減算部１０９へと出力される。
信号遅延部１０８は、ＡＴＡＮ１０７で変換された位相情報の出力タイミングを１サンプル分遅延させる。信号遅延部１０８に入力された位相情報は、１サンプル出力タイミングを遅延させられた後、減算部１０９へと出力される。

減算部１０９は、ＡＴＡＮ１０７から出力された位相情報から、信号遅延部１０８で１サンプル遅延した位相情報を減算する処理を行う。減算部１０９により減算処理が行われた位相情報は、ＦＭ検波信号として信号補間部１１０へと出力される。即ち、減算部１０９は、ＡＴＡＮ１０７により変換された位相情報の２つの連続したサンプル間の偏移量に基づいてＦＭ検波信号を生成する。ここで、ＡＴＡＮ１０７から出力された位相情報をＰ（ｔ）、信号遅延部１０８で１サンプル遅延した位相情報をＰ（ｔ−１）、ＦＭ検波信号をＡ（ｔ）で表すとすると、ＦＭ検波信号Ａ（ｔ）は、数式１で算出することができる。
［数式１］
Ａ（ｔ）＝Ｐ（ｔ）−Ｐ（ｔ−１）

電力計算部１１１は、ＬＰＦ１０５、１０６で帯域制限されたベースバンドＩ、Ｑ信号の電力値を算出する。ここで、電力をＢで表すとすると、電力Ｂは、数式２で算出することができる。
［数式２］
Ｂ＝Ｉ２＋Ｑ２

閾値判定部１１２は、電力計算部１１１で算出された電力Ｂに基づいて、そのベースバンドＩ、Ｑ信号がパルス性ノイズ等で妨害を受けているか否かを判定する。具体的には、電力Ｂの値が閾値ａよりも低い場合又は閾値ｂよりも高い場合に、その信号が妨害を受けていると判定する。妨害を受けていると判定された場合は、当該信号が無効である旨を示す判定信号が信号補間部１１０へと出力される。一方、妨害を受けていないと判定された場合は、当該信号が有効である旨を示す判定信号が信号補間部１１０へと出力される。
即ち、閾値判定部１１２は、電力計算部１１１により算出された電力の値と少なくとも一の閾値とを参照してベースバンドＩ、Ｑ信号が無効であるか否かを判定する。

信号補間部１１０は、減算部１０９から出力されたＦＭ検波信号が無効と判定された場合に、当該ＦＭ検波信号に対して補間処理を行う。具体的には、閾値判定部１１２からベースバンドＩ、Ｑ信号が無効である旨を示す判定信号を受信した場合に、当該ベースバンドＩ、Ｑ信号に基づいて算出されたＦＭ検波信号に対して補間処理を行う。なお、閾値判定部１１２からベースバンドＩ、Ｑ信号が有効である旨を示す判定信号を受信した場合は、ＦＭ検波信号に対して補間処理を行わず、そのまま出力する。

ＤＡＣ１１３は、Ｄ／Ａ変換回路であり、信号補間部１１０から入力されたデジタルのＦＭ検波信号をアナログの音声信号に変換して外部へと出力する。

本実施形態では、直交検波器１０４、ＬＰＦ１０５、１０６、ＡＴＡＮ１０７、信号遅延部１０８、減算部１０９、信号補間部１１０、電力計算部１１１、閾値判定部１１２、を含む信号処理部２００をコンピュータにより具現化している。なお、信号処理部２００は、コンピュータに代えてＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）で実現させるようにしてもよい。
以下、図２に信号処理部２００のハードウェア構成を、図３に信号処理部２００内で行われる動作について示したフローチャートを、それぞれ示す。

図２は、信号処理部２００のハードウェア構成を示すブロック図である。
図２に示すように、信号処理部２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３と、入力Ｉ／Ｆ２０４と、出力Ｉ／Ｆ２０５と、を備えて構成されている。

ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に格納された処理プログラム等を読み出し、読み出された処理プログラムをＲＡＭ２０３に展開し、この展開された処理プログラムと協働して実行することにより、信号処理部２００全体の制御を行う。
ＲＯＭ２０２は、例えば、半導体メモリで構成され、処理プログラムやデータ等が予め記憶されている。ＲＯＭ２０２には、例えば、直交検波プログラム２０２ａ、位相変換プログラム２０２ｂ、検波信号生成プログラム２０２ｃ、電力計算プログラム２０２ｄ、閾値判定プログラム２０２ｅ、信号補間プログラム２０２ｆ等が記憶されている。
ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１により実行された処理プログラム等を、ＲＡＭ２０３内のプログラム格納領域に展開するとともに、入力データや上記処理プログラムが実行される際に生じる処理結果等をデータ格納領域に格納する。

入力Ｉ／Ｆ２０４は、ＡＤＣ１０３から入力されたデジタル信号の入力を受け付けるインターフェースである。入力Ｉ／Ｆ２０４で受け付けたデジタル信号は、ＣＰＵ２０１の制御に基づいて各種処理が施され、出力Ｉ／Ｆ２０５へと出力される。
出力Ｉ／Ｆ２０５は、各種処理が施されたデジタル信号をＤＡＣ１１３へと出力するためのインターフェースである。

図３は、本実施形態に係る信号処理部２００内で行われる信号処理の一例について示したフローチャートである。

まず、図３に示すように、ＡＤＣ１０３から出力されたデジタル信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１）。デジタル信号を受信したと判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）は、当該デジタル信号を直交検波器１０４に入力する。一方、デジタル信号を受信していないと判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）は、特に処理は行わず、受信を待機する状態となる。

次に、直交検波器１０４に入力されたデジタル信号に対して直交検波処理を行う（ステップＳ２）。この直交検波処理は、ＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０２に格納されている直交検波プログラム２０２ａを実行することにより実現される。直交検波処理を施されたデジタル信号（ベースバンドＩ、Ｑ信号）は、ＬＰＦ１０５、１０６を介してＡＴＡＮ１０７及び電力計算部１１１へと出力される。

次に、ＡＴＡＮ１０７に入力されたベースバンドＩ、Ｑ信号を位相情報に変換する位相変換処理を行う（ステップＳ３）。この位相変換処理は、ＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０２に格納されている位相変換プログラム２０２ｂを実行することにより実現される。位相変換処理により変換された位相情報は、信号遅延部１０８及び減算部１０９へと出力される。

次に、減算部１０９にて、ＡＴＡＮ１０７から出力された位相情報から、信号遅延部１０８で１サンプル遅延した位相情報を減算することでＦＭ検波信号を生成する検波信号生成処理を行う（ステップＳ４）。この検波信号生成処理は、ＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０２に格納されている検波信号生成プログラム２０２ｃを実行することにより実現される。検波信号生成処理により生成されたＦＭ検波信号は、信号補間部１１０へと出力される。

次に、ステップＳ２で電力計算部１１１に入力されたベースバンドＩ、Ｑ信号の電力値を算出する電力計算処理を行う（ステップＳ５）。この電力計算処理は、ＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０２に格納されている電力計算プログラム２０２ｄを実行することにより実現される。電力計算処理により算出された電力値は、閾値判定部１１２へと出力される。

次に、閾値判定部１１２に入力された電力値が所定の閾値の範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。この閾値判定処理は、ＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０２に格納されている閾値判定プログラム２０２ｅを実行することにより実現される。電力値が所定の閾値の範囲内にあると判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）は、ステップＳ４で信号補間部１１０に入力されたＦＭ検波信号をそのままＤＡＣ１１３へと出力させる（ステップＳ８）。一方、電力値が所定の閾値の範囲内にないと判定した場合（ステップＳ６：ＮＯ）は、次のステップＳ７へと移行する。

電力値が所定の閾値の範囲内にないと判定される（ステップＳ６：ＮＯ）と、ステップＳ４で信号補間部１１０に入力されたＦＭ検波信号に対して信号補間処理を行う（ステップＳ７）。この信号補間処理は、ＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０２に格納されている信号補間プログラム２０２ｆを実行することにより実現される。信号補間処理により信号補間が行われたＦＭ検波信号は、ＤＡＣ１１３へと出力される（ステップＳ８）。

次に、プログラム処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ９）。プログラム処理が終了したと判定した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）は、当該信号処理を終了する。一方、プログラム処理が終了していないと判定した場合（ステップＳ９：ＮＯ）は、ステップＳ１へと移行し、当該信号処理を繰り返す。

次に、閾値判定部１１２で行われる判定について、図４及び図５を用いて説明する。
図４は、妨害を受けていないと判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号の一例について示した図である。なお、図中の破線ａ、ｂはそれぞれ閾値ａ、閾値ｂを表し、実線ＢはベースバンドＩ、Ｑ信号の電力Ｂを表している。

図４に示すように、電力Ｂの軌跡は、閾値ａと閾値ｂで囲まれた範囲内に描かれている。電力Ｂの値が閾値ａと閾値ｂの範囲内にある場合、閾値判定部１１２では当該ベースバンドＩ、Ｑ信号がパルス性ノイズ等による妨害を受けていないと判定される。また、ＦＭ変調波の振幅は一定であるため、妨害を受けていない信号の電力Ｂの軌跡は、図４に示したように、原点からの距離が一定の円周上に描かれる。
このように、ベースバンドＩ、Ｑ信号がパルス性ノイズ等による妨害を受けていない場合、当該信号の電力Ｂの軌跡は原点からの距離が一定の円周上に描かれることとなる。

図５は、妨害を受けていると判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号の一例について示した図である。なお、図中の点Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、・・は、出力されるベースバンドＩ、Ｑ信号の電力Ｂの値を、１サンプルごとに連続的に記したものである。

図５に示すように、電力Ｂの軌跡は、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７の各点においては円周を描く位置に配置されているが、Ｂ３、Ｂ４の各点は円周を描く位置から逸脱した位置に配置されている。このことは、ベースバンドＩ、Ｑ信号が、Ｂ３、Ｂ４の各点において、何らかの妨害を受けていることを示している。
また、Ｂ３、Ｂ４の各点は閾値ａよりも低い値を示しているため、Ｂ３、Ｂ４の各点において当該ベースバンドＩ、Ｑ信号は無効と判定され、その旨を示す判定信号が信号補間部１１０へと出力される。
この図５に示したベースバンドＩ、Ｑ信号を位相情報に変換したものを、図６に示す。

図６に示したＰ０、Ｐ１、Ｐ２、・・の各点は、それぞれ図５に示したＢ０、Ｂ１、Ｂ２、・・の各点に対応して記されたものであり、出力されるベースバンドＩ、Ｑ信号を変換した位相情報Ｐの値を、１サンプルごとに連続的に記したものである。
図６では、図５で無効な信号であることが示されたＢ３、Ｂ４の各点に対応するように、Ｐ３、Ｐ４の各点が他の点から大きく逸脱した位置に配置されている。
この図６に示した位相情報に基づいて算出されるＦＭ検波信号について、図７に示す。

図７に示したＡ１、Ａ２、Ａ３、・・の各点は、それぞれ図６に示したＰ０、Ｐ１、Ｐ２、・・の各点に対応して記されたものであり、出力される位相情報Ｐに基づいて算出されるＦＭ検波信号Ａの値を、１サンプルごとに連続的に記したものである。なお、図７の始まりがＡ０ではなくＡ１であるのは、ＦＭ検波信号Ａが２つの位相情報Ｐから算出されるためである。すなわち、位相情報Ｐ０、Ｐ１から算出されるＦＭ検波信号は、上述した数式１によればＡ１であるためである。

図６で無効であることが示されたＰ３、Ｐ４を用いて算出されるＦＭ検波信号は、Ａ３（＝Ｐ３−Ｐ２）、Ａ４（＝Ｐ４−Ｐ３）、Ａ５（＝Ｐ５−Ｐ４）である。従って、図７では、Ａ３、Ａ４、Ａ５の各点が無効なＦＭ検波信号となり、他の点から大きく逸脱した位置に配置されている。

なお、図中Ａ３１、Ａ４１、Ａ５１は、無効なＦＭ検波信号Ａ３、Ａ４、Ａ５に対して信号補間部１１０により行われる補間処理の一例について示している。ここでは、無効なベースバンドＩ、Ｑ信号Ｂ３の１サンプル前の信号Ｂ２に基づいて生成されたＦＭ検波信号Ａ２の値をホールドするという方式を採用している。つまり、無効なＦＭ検波信号Ａ３、Ａ４、Ａ５の代わりに、有効なＦＭ検波信号Ａ２の値をＡ３１、Ａ４１、Ａ５１にそれぞれ当てはめる補間処理を行うことで、ノイズによる歪みを解消することができる。

このように、ＦＭ検波器１００は、信号補間部１１０において、閾値判定部１１２により無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号以前で最後に有効とされたベースバンドＩ、Ｑ信号により生成されたＦＭ検波信号の値で補間処理を行う。

次に、２サンプル連続してベースバンドＩ、Ｑ信号が無効と判定された場合に行われる直線補間処理について、図８〜図１０を用いて説明する。
図８は、信号補間部１１０の内部構成の一例を示すブロック図である。この信号補間部１１０は、連続する３サンプルのＦＭ検波信号を直線補間することができる。

図８に示すように、３０１、３０３、３０５、３０７、３１５は信号遅延部であり、３０２、３０４、３０６はセレクタであり、３０８、３０９、３１０は加算器であり、３１１、３１２、３１３は信号調整部であり、３１４は減算器であり、３１６はカウンタである。このカウンタ３１６は、連続して信号が無効であることを示す判定信号を受信した場合に、その数をカウントする。また、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５は流れているＦＭ検波信号を確認するポイントであり、Ｄは流れている判定信号を確認するポイントである。

閾値判定部１１２から出力される判定信号は、各サンプルで出力されるベースバンドＩ、Ｑ信号が無効であるか否かを示す信号である。図５に示したように、Ｂ３、Ｂ４の各サンプルでベースバンドＩ、Ｑ信号が無効と判定された場合、当該ベースバンドＩ、Ｑ信号を変換した位相情報Ｐ３、Ｐ４（図６参照）、並びに当該Ｐ３、Ｐ４に基づいて算出されたＦＭ検波信号Ａ３、Ａ４、Ａ５（図７参照）が無効と判定される。従って、無効なベースバンドＩ、Ｑ信号から得られる無効なＦＭ検波信号（Ａ３、Ａ４、Ａ５）は、判定信号（Ｂ３、Ｂ４）の１サンプル後まで出力されることとなる。

そこで、信号遅延部３１５は、信号が無効であることを示す判定信号を受け付けると、当該判定信号を１サンプル遅延させる。これにより、判定信号とＦＭ検波信号とのずれを解消することが可能となる。

図９は、ＦＭ検波信号と判定信号の対応関係について示した図である。
図９に示すように、例えばポイントＤに判定信号Ｂ１が流れている場合、ポイントＣ１、Ｃ２にはＦＭ検波信号が流れておらず、ポイントＣ３にＦＭ検波信号Ａ０が、ポイントＣ４にＦＭ検波信号Ａ１が、ポイントＣ５にＦＭ検波信号Ａ２がそれぞれ流れていることが示されている。

本実施形態では、信号遅延部３１５が、信号が無効であることを示す判定信号を２サンプル（Ｂ３、Ｂ４）連続で受信し、次に信号が有効であることを示す判定信号を受信するのはＢ５である。図９によれば、ポイントＤに判定信号Ｂ５が流れているとき、ポイントＣ１にはＡ２が、ポイントＣ５にはＡ６がそれぞれ流れていることがわかる。

直線補間処理は、閾値判定部１１２により無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号（Ｂ３）以前で最後に有効とされたベースバンドＩ、Ｑ信号（Ｂ２）により生成されたＦＭ検波信号（Ａ２）と、閾値判定部１１２により無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号（Ｂ３）以降で最初に有効とされたベースバンドＩ、Ｑ信号（Ｂ５）に基づいて生成されたＦＭ検波信号（Ａ６）と、に基づいて行われる。従って、この場合、ＦＭ検波信号Ａ２及びＡ６の値に基づいて直線補間が行われることとなる。

減算部３１４でＡ２及びＡ６の値に基づいて算出された直線補間用の値（Ａ３２、Ａ４２、Ａ５２）は、それぞれ加算器３１０、３０９、３０８からセレクタ３０６、３０４、３０２へと出力される。セレクタ３０６、３０４、３０２は、カウンタ３１６から出力される制御信号の指示に従って、信号遅延部３０７、３０５、３０３にＡ３２、Ａ４２、Ａ５２を入力し、補間処理を行う。直線補間が行われたＦＭ検波信号の一例について、図１０に示す。

図７では、無効なＦＭ検波信号Ａ３、Ａ４、Ａ５に対して、有効なＦＭ検波信号Ａ２の値をＡ３１、Ａ４１、Ａ５１にそれぞれ当てはめる補間処理が行われた。
一方、図１０では、無効なＦＭ検波信号Ａ３、Ａ４、Ａ５に対して、有効なＦＭ検波信号Ａ２とＡ６の間を直線で結ぶ線上に並ぶように、Ａ３２、Ａ４２、Ａ５２の値を補間する直線補間が行われている。
ＦＭ検波器１００は、上記のような直線補間処理を行うことにより、さらに補間の歪みを少なくすることを可能とする。

このように、本実施形態に係るＦＭ検波器１００は、ＦＭ放送の受信信号を直交検波してベースバンドＩ、Ｑ信号を生成する直交検波部（直交検波器１０４）と、直交検波部により生成されたベースバンドＩ、Ｑ信号を位相情報に変換する位相変換部（ＡＴＡＮ１０７）と、位相変換部により変換された位相情報の２つの連続したサンプル間の偏移量に基づいてＦＭ検波信号を生成する検波信号生成部（減算部１０９）と、直交検波部により生成されたベースバンドＩ、Ｑ信号の電力を算出する電力計算部（電力計算部１１１）と、電力計算部により算出された電力の値と少なくとも一の閾値とを参照して前記ベースバンドＩ、Ｑ信号が無効であるか否かを判定する閾値判定部（閾値判定部１１２）と、閾値判定部により無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号に基づいて検波信号生成部により生成されたＦＭ検波信号に対して補間処理を行う信号補間部（信号補間部１１０）と、を備える。また、閾値判定部は、電力計算部により算出された電力の値が予め定められた二つの閾値の範囲内にあるか否かを判定し、否と判定した場合に当該ベースバンドＩ、Ｑ信号を無効と判定する。

これにより、ＦＭ変調波を帯域制限した場合やノッチフィルタを入れた場合、或いはノイズが多い場合に、インパルスノイズを軽減することができる。
また、ＦＭ変調波の場合、ノイズによって振幅が下がった場合にもＦＭ検波後にインパルスノイズが発生するが、本実施形態に係るＦＭ検波器１００はそのインパルスノイズを検出することができる。
また、従来のようにパルス性ノイズの立ち上がりを検出する方式とは異なり、レベルによって検出するため、必要最小限の補間処理によって対応できるので、歪みを最小限にすることができる。

以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、上記実施形態では、閾値判定部１１２で行われる判定に用いる閾値ａ、ｂに予め定められた値を用いているが、閾値判定部１１２に入力される電力の平均値を計算し、その値に応じて閾値を変化させるようにしてもよい。
そうすることで、例えば温度変化等により入力される電力が変動するような場合であっても、判定の正確さを担保することができるようになる。

また、上記実施形態では、閾値判定部１１２で判定を行う際、２つの閾値（ａ、ｂ）を用いて判定を行うようにしていたが、閾値の数に特に制限はなく、例えば閾値を一つだけ用いて判定を行うようにしてもよい。
この場合、閾値判定部１１２は、電力計算部１１１により算出された電力の値が閾値以上か否かを判定し、否と判定した場合に当該ベースバンドＩ、Ｑ信号を無効と判定する。或いは、電力計算部１１１により算出された電力の値が閾値以下か否かを判定し、否と判定した場合に当該ベースバンドＩ、Ｑ信号を無効と判定する。

また、上記実施形態では、２サンプル連続してベースバンドＩ、Ｑ信号が無効と判定された場合に影響を受ける連続３サンプルのＦＭ検波信号を直線補間する場合を例示して説明したが、ベースバンドＩ、Ｑ信号が１サンプルのみ無効と判定された場合に影響を受ける連続２サンプルのＦＭ検波信号を直線補間する場合にも、本発明を適用することは可能である。その場合の信号補間部１１０の内部構成の一例について図１１に示す。

図１１に示すように、４０１、４０３、４０５、４１３は信号遅延部であり、４０２、４０４はセレクタであり、４０８、４０９は加算器であり、４１０、４１１は信号調整部であり、４１２は減算器であり、４１４はカウンタである。また、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４は流れているＦＭ検波信号を確認するポイントであり、Ｆは流れている判定信号を確認するポイントである。

また、上記実施形態のように直線補間を行う構成の場合、補間可能な連続サンプル数が有限であり、無効な判定信号がその数を超えて連続したような場合には、自動的にホールド処理に切替える処理を行うようにしてもよい。

その他、ＦＭ検波器１００を構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１００ ＦＭ検波器
１０１ アンテナ
１０２ フロントエンド
１０３ ＡＤＣ
１０４ 直交検波器（直交検波部）
１０５、１０６ ＬＰＦ
１０７ ＡＴＡＮ（位相変換部）
１０８ 信号遅延部
１０９ 減算部（検波信号生成部）
１１０ 信号補間部
１１１ 電力計算部
１１２ 閾値判定部
１１３ ＤＡＣ
２００ 制御部
２０１ ＣＰＵ
２０２ ＲＯＭ
２０３ ＲＡＭ
２０４ 入力Ｉ／Ｆ
２０５ 出力Ｉ／Ｆ

Claims (10)

1. ＦＭ波の受信信号を直交検波してベースバンドＩ、Ｑ信号を生成する直交検波部と、
   前記直交検波部により生成されたベースバンドＩ、Ｑ信号を位相情報に変換する位相変換部と、
   前記位相変換部により変換された位相情報の２つの連続したサンプル間の偏移量に基づいてＦＭ検波信号を生成する検波信号生成部と、
   前記直交検波部により生成されたベースバンドＩ、Ｑ信号の電力を算出する電力計算部と、
   前記電力計算部により算出された電力の値と少なくとも一の閾値とを参照して前記ベースバンドＩ、Ｑ信号が無効であるか否かを判定する閾値判定部と、
   前記閾値判定部により無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号に基づいて前記検波信号生成部により生成されたＦＭ検波信号に対して補間処理を行う信号補間部と、
   を備えることを特徴とするＦＭ検波器。
2. 前記閾値判定部は、
   前記電力計算部により算出された電力の値が二つの閾値の範囲内にあるか否かを判定し、否と判定した場合に当該ベースバンドＩ、Ｑ信号を無効と判定することを特徴とする請求項１に記載のＦＭ検波器。
3. 前記閾値判定部は、
   前記電力計算部により算出された電力の値が閾値以上か否かを判定し、否と判定した場合に当該ベースバンドＩ、Ｑ信号を無効と判定することを特徴とする請求項１に記載のＦＭ検波器。
4. 前記閾値判定部は、
   前記電力計算部により算出された電力の値が閾値以下か否かを判定し、否と判定した場合に当該ベースバンドＩ、Ｑ信号を無効と判定することを特徴とする請求項１に記載のＦＭ検波器。
5. 前記閾値は、予め定められていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のＦＭ検波器。
6. 前記閾値判定部は、
   前記閾値を、前記電力の平均値に応じて変化させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のＦＭ検波器。
7. 前記信号補間部は、
   前記閾値判定部により無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号以前で最後に有効とされたベースバンドＩ、Ｑ信号により生成されたＦＭ検波信号の値で補間処理を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のＦＭ検波器。
8. 前記信号補間部は、
   前記閾値判定部により無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号以前で最後に有効とされたベースバンドＩ、Ｑ信号により生成されたＦＭ検波信号と、前記閾値判定部により無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号以降で最初に有効とされたベースバンドＩ、Ｑ信号により生成されたＦＭ検波信号と、に基づいて直線補間を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のＦＭ検波器。
9. 直交検波部が、ＦＭ放送の受信信号を直交検波してベースバンドＩ、Ｑ信号を生成する工程と、
   位相変換部が、前記直交検波部により生成されたベースバンドＩ、Ｑ信号を位相情報に変換する工程と、
   検波信号生成部が、前記位相変換部により変換された位相情報の２つの連続したサンプル間の偏移量に基づいてＦＭ検波信号を生成する工程と、
   電力計算部が、前記直交検波部により生成されたベースバンドＩ、Ｑ信号の電力を算出する工程と、
   閾値判定部が、前記電力計算部により算出された電力の値と少なくとも一の閾値とを参照して前記ベースバンドＩ、Ｑ信号が無効であるか否かを判定する工程と、
   信号補間部が、前記閾値判定部により無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号に基づいて前記検波信号生成部により生成されたＦＭ検波信号に対して補間処理を行う工程と、
   を含む信号補間方法。
10. コンピュータを、
    ＦＭ放送の受信信号を直交検波してベースバンドＩ、Ｑ信号を生成する直交検波手段、
    前記直交検波手段により生成されたベースバンドＩ、Ｑ信号を位相情報に変換する位相変換手段、
    前記位相変換手段により変換された位相情報の２つの連続したサンプル間の偏移量に基づいてＦＭ検波信号を生成する検波信号生成手段、
    前記直交検波手段により生成されたベースバンドＩ、Ｑ信号の電力を算出する電力計算手段、
    前記電力計算部により算出された電力の値と少なくとも一の閾値とを参照して前記ベースバンドＩ、Ｑ信号が無効であるか否かを判定する閾値判定手段、
    前記閾値判定手段により無効と判定されたベースバンドＩ、Ｑ信号に基づいて前記検波信号生成手段により生成されたＦＭ検波信号に対して補間処理を行う信号補間手段、
    として機能させるためのプログラム。

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