JP2013017037A - レベル調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基準発振器、ＶＣＯ、位相比較器の純度が低くても位相雑音特性を良好にする。
【解決手段】 基準発振器２８ａが発振する基準周波数ｆ_refをＢＳ放送波のチャンネル間隔とされる３８．３６ＭＨｚに設定する。そして、中間周波数を２８２．２８（＝７×３８．３６+１３．７６）ＭＨｚとした場合は、１０４９．４８ＭＨｚのチャンネル周波数とされるＢＳ−１チャンネルがアサインされるＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット１０では、局部発振器２８の出力周波数ｆ_outが７６７．２ＭＨｚになり、分周器２８ｅの分周数Ｎを２０とすればよい。基準周波数ｆ_refを３８．３６ＭＨｚと高くすることができるため、局部発振器２８の位相雑音特性が良好になる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、テレビ放送波のレベル調整をチャンネル毎に行うレベル調整装置に関する。

テレビ放送波は受信点の位置によって、受信できる信号レベル等の信号品質が異なり、時間や季節によっても変化する。また、チャンネル間にレベル差を生じている場合もある。このレベル差が大きい場合、特に増幅器を用いる受信システムでは非線形歪の影響を受けやすい。このため、チャンネル毎のレベルを調整できるレベル調整装置が必要となる。この場合、ＢＳ放送波のレベル調整を行う場合は、ＢＳ放送波を受信したＢＳアンテナからＢＳ−ＩＦ信号の周波数で出力されることから、ＢＳ−ＩＦ信号のレベルを調整することになる。ＢＳ−ＩＦ信号における各チャンネルの信号を抽出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）には急峻な周波数特性が必要とされるが、ＢＳ−ＩＦ信号の周波数は約１．１〜約１．５ＧＨｚのＵＨＦ帯とされていることから急峻な周波数特性のＢＰＦを得ることが困難である。そこで、急峻な周波数特性のＢＰＦを容易に得ることができるように、ＢＳ−ＩＦ信号の周波数を中間周波数に変換することが提案されている。すなわち、ＢＳ放送波においては、レベル調整装置においてＢＳ−ＩＦ信号の各チャンネルを周波数が低くされた中間周波数に変換して、レベル調整を行うようにしている。

レベル調整装置は、ＢＳ−ＩＦ信号のレベル調整をチャンネル毎に行うＢＳ−ＩＦ放送レベル調整器をチャンネル数分有しており、ＢＳ−ＩＦ放送レベル調整器において中間周波数に変換する際には一般的にＰＬＬ（Phase Locked Loop）シンセサイザといわれる局部発振器を使用している。そこで、従来のＰＬＬシンセサイザの一般的な回路を図４に示す。図４に示すＰＬＬシンセサイザ１００は、基準周波数ｆ_refを発振する基準発振器１１０と、基準周波数ｆ_refと分周周波数ｆ_divとの位相を比較して、位相差信号を出力する位相比較器１１１と、位相比較器１１１から出力される位相差信号を電圧信号とするループフィルタ（ＬＦ）１１２と、ループフィルタ１１２から出力される電圧信号により周波数が制御される電圧可変発振器（ＶＣＯ）１１３と、ＶＣＯ１１３の発振周波数ｆ_vcoを１／Ｎに分周した分周周波数ｆ_divを出力する分周器（÷Ｎ）１１４とから構成されている。このＰＬＬシンセサイザでは、ＶＣＯ１１３の発振周波数ｆ_vcoを１／Ｎに分周した分周周波数ｆ_divと、基準発振器１１０の基準周波数ｆ_refとが同じ周波数になるように分周器１１４の分周比Ｎを設定し、基準周波数ｆ_refと分周周波数ｆ_divとの位相差に相当するＶＣＯ１１３と基準発振器１１０の位相のズレを位相比較器１１１において検出する。位相比較器１１１において検出された位相差信号を、ループフィルタ１１２により制御電圧としてＶＣＯ１１３にフィードバックし、ＶＣＯ１１３の発振周波数ｆ_vcoを基準周波数ｆ_refと同じ精度で発振するようにロックする。ＰＬＬシンセサイザ１００では、ＶＣＯ１１３の発振周波数ｆ_vcoが出力周波数ｆ_outになるが、出力周波数ｆ_outはＮ・ｆ_refとなる。

特開２００３−３０９７３９号公報 特開２００５−３２３２２８号公報

ところで、ＢＳ−ＩＦ信号におけるチャンネルの中心周波数は、ＢＳ−１チャンネルは１０４９．４８ＭＨｚとされ、以降はチャンネル間隔が３８．３６ＭＨｚで、ＢＳ−３チャンネルは１０８７．８４ＭＨｚ、ＢＳ−５チャンネルは１１２６．２０ＭＨｚ、・・・、ＢＳ−２３チャンネルは１４７１．４４ＭＨｚとなっている。ミキサにＢＳ−ＩＦ信号と局部発振信号とを供給することによりＢＳ−ＩＦ信号は中間周波数に変換される。この局部発振信号を発振する局部発振器をＰＬＬシンセサイザ１００で構成する場合には、ＢＳ−ＩＦ信号の各チャンネルを中間周波数に変換する局部発振信号の周波数がチャンネル毎に異なるため、基準周波数ｆ_refを各チャンネルで必要とする局部発振信号の公約数の周波数とする必要がある。例えば、基準周波数ｆ_refを０．０１ＭＨｚに設定すれば、各チャンネルで必要とする局発振信号を発振することが可能であるが、一般的に基準周波数ｆ_refを低く設定すると位相雑音特性が劣化することが知られている。

ここで、ＰＬＬシンセサイザの位相雑音について説明する。位相雑音とは、位相あるいは周波数の短期的変動であり、発振器の特性を決める重要な指標である。位相雑音の要因としては、主に基準発振器の位相雑音、ＶＣＯの位相雑音、位相比較器からのノイズ、電源ノイズ、ループフィルタに使用する抵抗の熱雑音が挙げられる。
図５にＰＬＬシンセサイザの位相雑音のスペクトルとその要因との関連を示す。図５において、ｆ０はＰＬＬシンセサイザの発振周波数であり、横軸は発振周波数ｆ０からのオフセット周波数ｆ_offとされ、縦軸は位相雑音のレベルとされている。基準発振器の位相雑音は、図５に示す本来の基準発振器の位相雑音ｄに示すようにオフセット周波数ｆ_offが小さい領域においては大きな位相雑音が発生しているが、オフセット周波数ｆ_offが大きくなるにつれて急激に位相雑音のレベルは低下する。ただし、基準発振器の位相雑音は、ＰＬＬシンセサイザの出力へは２０ｌｏｇ（ｆ０／ｆ_ref）だけかさ上げされて現れる（ａの範囲とされる基準発振器の位相雑音に由来する位相雑音参照）。

ｂの範囲は位相比較器などに由来する位相雑音であり、ＰＬＬループ帯域内ではオフセット周波数ｆ_offによらずほぼ平坦に現れる。ｃの範囲はＶＣＯに由来する位相雑音であり、オフセット周波数ｆ_offが大きくなるにつれて低下するが、ＰＬＬループ帯域内では負帰還により改善され、帯域外ではほぼそのままでシンセサイザ出力に現れる。ＰＬＬシンセサイザにおいて、位相雑音特性を良好にするためには、基準発振器とＶＣＯ、位相比較器としてそれぞれ純度の高いものが必要になる。しかし、純度の高い（位相雑音の少ない）基準発振器、ＶＣＯ、位相比較器は高価であり、このためＰＬＬシンセサイザを有するレベル調整装置が高価になってしまうという問題点があった。

そこで、本発明は、基準発振器、ＶＣＯ、位相比較器の純度が低くても位相雑音特性が良好なレベル調整装置を提供することを目的としている。

本発明のレベル調整装置は、複数のチャンネルからなる放送波における各チャンネルのレベルを調整するレベル調整器ユニットを備えるレベル調整装置であって、前記レベル調整器ユニットは、ＰＬＬシンセサイザからなる局部発振手段と、該局部発振手段により発振された局部発振信号によりダウンコンバートして、前記チャンネルの周波数を中間周波数のチャンネル信号に変換する第１周波数変換手段と、変換された前記中間周波数のチャンネル信号から所定のチャンネルのチャンネル信号を抽出するフィルタ手段と、該フィルタ手段により抽出された前記チャンネル信号のレベルを所定レベルに調整するレベル調整手段と、該レベル調整手段によりレベル調整された前記チャンネル信号を、前記局部発振手段により発振された前記局部発振信号によりアップコンバートして、元のチャンネルの周波数に変換して出力する第２周波数変換手段とを備え、前記局部発振手段において、前記局部発振信号を１／Ｎに分周した周波数信号と位相比較される基準発振信号の周波数を、前記放送波におけるチャンネル間隔の周波数としたことを最も主要な特徴としている。

本発明によれば、ＰＬＬシンセサイザにおいて、局部発振信号を１／Ｎに分周した周波数信号と位相比較される基準周波数を、放送波におけるチャンネル間隔の周波数としたことから、基準周波数が高く設定されるようになり、位相雑音特性を改善することができる。

本発明の実施例とされるレベル調整装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明にかかるレベル調整装置のＢＳ−ＩＦレベル調整ユニットの回路構成を示す回路ブロック図である。 本発明にかかるレベル調整装置のＢＳ−ＩＦレベル調整ユニットの位相雑音特性を示す図である。 従来のレベル調整装置に用いられるＰＬＬシンセサイザの一般的な回路を示す図である。 従来のレベル調整装置におけるＰＬＬシンセサイザの位相雑音特性を示す図である。

本発明の実施例のレベル調整装置の回路構成を示す回路ブロック図を図１に示す。本発明の実施例のレベル調整装置は、ＢＳ−ＩＦ信号における各チャンネルのレベル調整を行うレベル調整装置とされている。
図１に示す本発明にかかるレベル調整装置１において、入力端子ＢＳ−ＩＦ ＩＮに入力されたＢＳ−ＩＦ信号は分配器１１に入力されて、ＢＳ放送波のチャンネル数と同数に分配される。分配されたＢＳ−ＩＦ信号は、ＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット（ＢＳ−１）１０−１、ＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット（ＢＳ−３）１０−３、ＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット（ＢＳ−５）１０−５、・・・・ＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット（ＢＳ−１９）１０−１９、ＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット（ＢＳ−２１）１０−２１、ＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット（ＢＳ−２３）１０−２３に、それぞれ入力される。このＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット１０−１〜ＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット１０−２３はＢＳ放送波のチャンネル数と同数分設けられている。ＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット１０−１〜ＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット１０−２３では、ＢＳ−ＩＦ信号のレベル調整がチャンネル毎に行われ、レベル調整された各チャンネルのＢＳ−ＩＦ信号は合成器１２において合成される。合成された各チャンネルからなるＢＳ−ＩＦ信号は出力端子ＢＳ−ＩＦ ＯＵＴから出力される。

本発明にかかるレベル調整装置１におけるＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット１０−１〜ＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット１０−２３は同じ回路構成とされており、そのＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット１０の回路構成を示す回路ブロック図を図２に示す。
図２に示すＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット１０は、ＢＳ−ＩＦ信号におけるアサインされたチャンネルのレベル調整を行っている。ＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット１０の入力端子ＢＳ−ＩＦ ＩＮには、分配器１１で分配されたＢＳ−ＩＦ信号が入力される。入力されたＢＳ−ＩＦ信号は、高周波増幅器２０により増幅されて第１のミキサ（Ｍｉｘ）２１において中間周波数に変換される。すなわち、第１のＭｉｘ２１において、ＢＳ−ＩＦ信号は局部発振器２８からの局部発振信号によりダウンコンバートされて中間周波数のＢＳ−ＩＦ信号とされる。第１のＭｉｘ２１から出力される中間周波数のＢＳ−ＩＦ信号は、中間周波増幅部２２により増幅され、当該ＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット１０にアサインされたチャンネルの成分だけがバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２３により抽出される。ＢＰＦ２３により抽出された中間周波数のチャンネル信号はＡＧＣ回路２７に供給され、ＡＧＣ回路２７において当該チャンネル信号のレベルが検出されて、そのレベルを所定レベルに制御するためのＡＧＣ信号が検出される。このＡＧＣ信号は、高周波増幅器２０、中間周波増幅部２２および中間周波増幅部スケルチ回路２４に制御信号として印加され、これらの増幅器おける増幅度が制御される。これにより、中間周波増幅部スケルチ回路２４から出力される中間周波数のチャンネル信号のレベルが所定レベルに制御される。なお、中間周波増幅部スケルチ回路２４はＢＰＦ２３により抽出された中間周波数のチャンネル信号を増幅しており、増幅されたチャンネル信号は第２のＭｉｘ２５に供給される。
なお、ＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット１０にアサインされたチャンネル信号が無信号あるいは非常に低レベルとなっている場合は、中間周波増幅部スケルチ回路２４のスケルチ回路が動作して中間周波増幅部スケルチ回路２４において、そのチャンネル信号は遮断される。

第２のＭｉｘ２５において、中間周波数のＢＳ−ＩＦ信号は局部発振器２８からの局部発振信号によりアップコンバートされて元のチャンネル周波数のＢＳ−ＩＦ信号とされる。元のチャンネル周波数のＢＳ−ＩＦ信号は、高周波増幅出力レベル調整部２６において所定の出力レベルとされて出力端子ＢＳ−ＩＦ ＯＵＴから出力される。なお、ＢＳ−ＩＦ信号のチャンネルが異なっていても同じ中間周波数のチャンネル信号に変換される。すなわち、この中間周波数は、ＢＳ−ＩＦ信号の各チャンネルにおいて共通の中間周波数である。
第１のＭｉｘ２１および第２のＭｉｘ２５に局部発振信号を供給している局部発振器２８はＰＬＬシンセサイザ構成とされている。局部発振器２８は、基準周波数ｆ_refを発振する基準発振器２８ａと、基準周波数ｆ_refと分周周波数ｆ_divとの位相を比較して、位相差信号を出力する位相比較器２８ｂと、位相比較器２８ｂから出力される位相差信号を電圧信号とするループフィルタ（ＬＦ）２８ｃと、ループフィルタ２８ｃから出力される電圧信号により周波数が制御される電圧可変発振器（ＶＣＯ）２８ｄと、ＶＣＯ２８ｄの発振周波数ｆ_vcoを１／Ｎに分周した分周周波数ｆ_divを出力する分周器（÷Ｎ）２８ｅとから構成されている。この局部発振器２８では、ＶＣＯ２８ｄの発振周波数ｆ_vcoを分周器２８ｅで１／Ｎに分周した分周周波数ｆ_divと、基準発振器２８ａの基準周波数ｆ_refとが同じ周波数になるように分周器２８ｅの分周比Ｎを設定し、基準周波数ｆ_refと分周周波数ｆ_divとの位相差に相当するＶＣＯ２８ｄと基準発振器２８ａとの位相のズレを位相比較器２８ｂにおいて検出する。位相比較器２８ｂにおいて検出された位相差信号を、ループフィルタ２８ｃにより制御電圧信号としてＶＣＯ２８ｄにフィードバックし、ＶＣＯ２８ｄの発振周波数ｆ_vcoを基準周波数ｆ_refと同じ精度で発振するようにロックする。ＶＣＯ２８ｄの発振周波数ｆ_vcoが出力される局部発振信号の周波数ｆ_outになるが、この周波数ｆ_outはＮ・ｆ_refとなる。

ＢＳ−ＩＦ信号におけるチャンネルの中心周波数は、ＢＳ−１チャンネルでは１０４９．４８ＭＨｚであり、以降はチャンネル間隔が３８．３６ＭＨｚで、ＢＳ−３チャンネルでは１０８７．８４ＭＨｚ、ＢＳ−５チャンネルでは１１２６．２０ＭＨｚ、・・・、ＢＳ−２３チャンネルでは１４７１．４４ＭＨｚとなっている。このように、チャンネル間隔の周波数は３８．３６ＭＨｚである。そこで、局部発振器２８の局部発振信号の周波数ｆ_outをＢＳ−ＩＦ信号のチャンネル周波数の上側に設定した場合には、基準発振器２８ａが発振する基準周波数ｆ_refを３８．３６ＭＨｚに設定すると共に、第１のＭｉｘ２１から出力される中間周波数をＭを正の整数とした際にＭ×３８．３６−１３．７６ＭＨｚに設定する。また、局部発振器２８の局部発振信号の周波数ｆ_outをＢＳ−ＩＦ信号のチャンネル周波数の下側に設定した場合には、基準発振器２８ａが発振する基準周波数ｆ_refを３８．３６ＭＨｚに設定すると共に、第１のＭｉｘ２１から出力される中間周波数をＭを正の整数とした際にＭ×３８．３６＋１３．７６ＭＨｚに設定する。
例えば、局部発振器２８の局部発振信号の周波数ｆ_outをＢＳ−ＩＦ信号のチャンネル周波数の上側に設定した場合は、Ｍを７として中間周波数を２５４．７６（＝７×３８．３６−１３．７６）ＭＨｚとする。これにより、１０４９．４８ＭＨｚのチャンネル周波数とされるＢＳ−１チャンネルがアサインされるＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット１０では、局部発振器２８の局部発振信号の周波数ｆ_outとして１３０４．２４ＭＨｚが必要となるが、分周器２８ｅの分周数Ｎを３４とすることにより局部発振信号は１３０４．２４ＭＨｚとなる。また、１１２６．２０ＭＨｚのチャンネル周波数とされるＢＳ−５チャンネルがアサインされるＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット１０では、局部発振器２８の分周器２８ｅの分周数Ｎを３６とすることにより、局部発振信号の周波数ｆｏｕｔが必要とされる１３８０．９６ＭＨｚになる。さらに、１４７１．４４ＭＨｚのチャンネル周波数とされるＢＳ−２３チャンネルがアサインされるＢＳ−ＩＦレベル調整ユニット１０では、局部発振器２８の分周器２８ｅの分周数Ｎを４５とすることにより、局部発振信号の周波数ｆｏｕｔが必要とされる１７２６．２０ＭＨｚになる。

ここで、局部発振器２８の基準周波数ｆ_refを３８．３６ＭＨｚとした場合の位相雑音を、基準周波数ｆ_refを０．０１ＭＨｚとした場合の位相雑音と対比して図３に示す。図３において、横軸は中心からのオフセット周波数［ｋＨｚ］とされ、中心は局部発振器２８の局部発振信号の周波数ｆ_outであり、縦軸はＣ／Ｎで表した位相雑音のレベル［ｄＢｃ／Ｈｚ］とされている。図３に示す位相雑音特性を参照すると、基準周波数ｆ_refを３８．３６ＭＨｚと高く設定した場合は、約１００ｋＨｚまでの位相雑音のレベルが低くなっているが、約１００ｋＨｚを超えて約３０００ｋＨｚまではほぼ一定のレベルとなって、基準周波数ｆ_refが０．０１ＭＨｚの場合の位相雑音のレベルより大きくなってしまう。しかし、位相雑音はオフセット周波数の所定の範囲における位相雑音の積分値とされる位相雑音量が指標とされている。そこで、オフセット周波数が０．１ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚまでの周波数範囲の位相雑音を積分して位相雑音量を求めると、基準周波数ｆ_refを３８．３６ＭＨｚとした場合は約−４９．１０［ｄＢｃ］となり、基準周波数ｆ_refを０．０１ＭＨｚとした場合は約−２８．８８［ｄＢｃ］となる。このように、基準周波数ｆ_refを３８．３６ＭＨｚとすると位相雑音量を低減できることが分かる。これにより、レベル調整装置１においてＢＳ−ＩＦ信号のレベル調整をした際に、ＢＳ放送波に局部発振器２８の位相雑音が影響を及ぼすことを極力防止することができる。

以上のように、本発明にかかるレベル調整装置１においては、比較周波数とされる基準周波数ｆ_refを、例えば３８．３６ＭＨｚと高く設定できるため、ＰＬＬシンセサイザ構成とされた局部発振器２８の位相雑音特性が良好になり、ＶＣＯ２８ｄ、基準発振器２８ａ、位相比較器２８ｂの純度が低くても十分に位相雑音の影響の少ないレベル調整装置１を小型で安価に構成することができる。
以上説明した本発明にかかるレベル調整装置１は、ＢＳ−ＩＦ信号における各チャンネルのレベル調整を行うレベル調整装置としたが、これに限ることはなく、複数チャンネルからなる放送波信号のレベル調整装置に適用することができる。

１ レベル調整装置、１０ レベル調整ユニット、１１ 分配器、１２ 合成器、２０ 高周波増幅器、２１ 第１のＭｉｘ、２２ 中間周波増幅部、２３ ＢＰＦ、２４ 中間周波増幅部スケルチ回路、２５ 第２のＭｉｘ、２６ 高周波増幅出力レベル調整部、２７ ＡＧＣ回路、２８ 局部発振器、２８ａ 基準発振器、２８ｂ 位相比較器、２８ｃ ループフィルタ、２８ｄ 電圧可変発振器、２８ｅ 分周器、１００ ＰＬＬシンセサイザ、１１０ 基準発振器、１１１ 位相比較器、１１２ ループフィルタ、１１３ 電圧可変発振器、１１４ 分周器

Claims (3)

1. 複数のチャンネルからなる放送波における各チャンネルのレベルを調整するレベル調整器ユニットを備えるレベル調整装置であって、
   前記レベル調整器ユニットは、
   ＰＬＬシンセサイザからなる局部発振手段と、
   該局部発振手段により発振された局部発振信号によりダウンコンバートして、前記チャンネルの周波数を中間周波数のチャンネル信号に変換する第１周波数変換手段と、
   変換された前記中間周波数のチャンネル信号から所定のチャンネルのチャンネル信号を抽出するフィルタ手段と、
   該フィルタ手段により抽出された前記チャンネル信号のレベルを所定レベルに調整するレベル調整手段と、
   該レベル調整手段によりレベル調整された前記チャンネル信号を、前記局部発振手段により発振された前記局部発振信号によりアップコンバートして、元のチャンネルの周波数に変換して出力する第２周波数変換手段とを備え、
   前記局部発振手段において、前記局部発振信号を１／Ｎに分周した周波数信号と位相比較される基準発振信号の周波数を、前記放送波におけるチャンネル間隔の周波数としたことを特徴とするレベル調整装置。
2. 前記複数のチャンネルからなる放送波が、チャンネル間隔の周波数が３８．３６ＭＨｚとされるＢＳ−ＩＦ信号とされ、
   前記局部発振手段が発振する局部発振信号の周波数を、前記ＢＳ−ＩＦ信号のチャンネル周波数の上側に設定した場合は、前記中間周波数を、Ｍを正の整数とした時にＭ×３８．３６−１３．７６ＭＨｚとすることを特徴とする請求項１記載のレベル調整装置。
3. 前記複数のチャンネルからなる放送波が、チャンネル間隔の周波数が３８．３６ＭＨｚとされるＢＳ−ＩＦ信号とされ、
   前記局部発振手段が発振する局部発振信号の周波数を、前記ＢＳ−ＩＦ信号のチャンネル周波数の下側に設定した場合は、前記中間周波数を、Ｍを正の整数とした時にＭ×３８．３６＋１３．７６ＭＨｚとすることを特徴とする請求項１記載のレベル調整装置。

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