JP2572973B2 - Fmステレオの雑音低減回路 - Google Patents

Fmステレオの雑音低減回路

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JP2572973B2 JP21545986A JP21545986A JP2572973B2 JP 2572973 B2 JP2572973 B2 JP 2572973B2 JP 21545986 A JP21545986 A JP 21545986A JP 21545986 A JP21545986 A JP 21545986A JP 2572973 B2 JP2572973 B2 JP 2572973B2
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明はFMステレオにおける雑音低減回路に関する。
B.発明の概要 FM受信機でステレオ受信時に、ステレオ信号検出に搬
送波cos ωptで23〜53kHzの帯域を同期検波する場合
に、同じ帯域を直交する搬送波sin ωptで同期検波し、
その包絡と、cos ωptで同期検波して得られる信号の包
絡を振幅比較し、sin ωptで検波した成分以下のレベル
となる成分は0として、小振幅に分布する妨害信号を除
去する。さらに、妨害信号が大きい場合には、信号処理
で生じる不連続を鋸歯状波を用いて補間する。
C.従来の技術 現在放送されているFM放送のベースバンド信号の周波
数分布では、第10図に示すように、モノラル信号(右チ
ャンネル信号ER,左チャンネル信号EL,モノラル信号EM
ER+EL)は15kHz以下であり、この信号にfp/2=19kHzと
fp=38kHzを振幅変調したfp±15kHzのステレオ信号(ES
=ER−EL)が多重されている。この多重信号でFM変調し
て、受信機でFM復調し、第10図の信号とし、EMとESから
マトリクスによりERおよびELの各チャンネルの信号を分
離している。
FM信号の復調信号には途中の伝送系の雑音が加わる
が、この雑音は周波数に比例して増大する、いわゆる三
角ノイズになっている。このため、第10図のモノラル信
号EMとステレオ信号ESでは、ESの方が20dBだけS/N比が
劣化している。したがって、弱電界での受信ではステレ
オ信号ESのS/N比が著しく劣化し、モノラルとしては十
分聴取できる状態でも、ステレオとしては聴くに耐えな
い状態も生じる。
D.発明が解決しようとする問題点 この対策として、例えばノイズ軽減回路では、弱電界
でステレオ受信をモノラル受信に切り換える方法を取っ
ているものもあるが、この方法ではステレオ聴取できな
くなる欠点がある。
また、米国ではCBSが、FMXと称して、ステレオ信号に
別に直交する搬送波を変調した信号を付加してステレオ
信号のS/N比を改善する実験も試みられているが、日本
ではかかる方式を実用化する機運にない。
本発明の目的は、FM受信機においてステレオ信号のS/
N比を改善し、弱電界での受信時のS/N比を改善するとと
もに、左チャンネル信号と右チャンネル信号の分離度を
改善することを可能にするFMステレオの雑音低減回路を
提供することである。
E.問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明によるFMステレオ
の雑音低減回路は、復調信号からモノラル成分信号を取
り出す手段と前記復調信号からステレオ成分信号を取り
出す手段と、前記復調信号から所定周波数パイロット信
号を取り出す手段と、前記所定周波数パイロット信号に
基づく第1の搬送波を生成する搬送波生成手段と、前記
第1の搬送波により前記ステレオ成分信号を同期検波す
る第1の同期検波手段と、前記第1の搬送波の位相を90
゜移相した第2の搬送波を出力する移相手段と、前記第
2の搬送波により前記ステレオ成分信号を同期検波する
第2の同期検波手段と、前記第2の同期検波手段により
得られる信号の包絡成分信号を得る手段と、前記第1の
同期検波手段により得られる信号から前記包絡成分信号
振幅レベル以下である信号を除去する信号処理手段と、
前記モノラル成分信号と前記信号処理手段からの信号に
より左及び右チャンネル信号を得る手段とを含むことを
要旨とする。
本発明の有利な実施の態様においては、上記信号処理
手段は全波整流器、振幅比較器、ゲイトパルス発生器、
および利得制御回路から成る。
F.作用 第2図は第10図のFMのベースバンド信号のステレオ帯
域に妨害成分が混入している場合の例である。搬送波周
波数をfp(角周波数ω=2πfp)、妨害成分の周波数
をfN=fp+ΔfNとすると、第2図(a)の分布となる。
(a)は(b)のcos ωptと同相成分と(c)の直交成
分に分解される。式で示すと以下のようになる。
cos(ω+Δω)t =1/2 cos(ω−Δω)t+1/2 cos(ω+Δ
ω)t −1/2 cos(ω−Δω)t+1/2 cos(ω+Δ
ω)t ………(1) 式(1)の上段が第2図(b)であり、下段が第2図
(c)である。
受信機でFM復調後、ステレオ帯域の成分をcos ωptで
同期検波する。すなわち、妨害信号の振幅を2nとする
と、受信信号のステレオ帯域信号は式(2)となってい
る。
eS=S cos ωpt+2n cos(ω+Δω)t ………
(2) 式(2)をcos ωptで同期検波、すなわち eS cos ωpt の低周波成分をとるとES′となる。
ES′=S+n cosΔωNt …(3) 第3図(a)にES′の波形を示す。
一方、搬送波cos ωptと直交するSin ωptで式(2)
の成分を同期検波、すなわち、 eS sin ωpt の低周波成分をとるとES′となる。
ES′=−n sinΔωNt ………(4) 第3図(b)に式(4)の妨害成分を示す。式(4)
はステレオ信号Sを含まず、妨害信号のみである。
本発明では、式(4)に示す妨害成分が式(3)に示
す妨害成分に対応していることを利用して、受信ステレ
オ信号の小レベルの妨害信号を除くことにある。波形で
示すと第3図(a)の同期検波信号ES′を第4図のよう
に振幅2nの範囲の成分を除去し、大振幅の成分を残すよ
うにする。第4図(a)は低振幅の成分を除いた例であ
るが、(b)はクリップしているので、振幅全体が2nだ
け小さくなり、かつステレオ信号Sにもクリップによる
不連続が生じる欠点があり、(a)の方が好ましい。こ
こで第4図(a)の波形を実現する方法を提案する。
G.実施例 以下に、図面を参照しながら、実施例を用いて本発明
を一層詳細に説明するが、それらは例示に過ぎず、本発
明の枠を越えることなしにいろいろな変形や改良があり
得ることは勿論である。
第1図は本発明によるFMステレオの雑音低減回路の原
理的構成を示すブロック図で、図中、1はFM復調器、2
はfp/2分離フィルタ、3はfp発生器、4は15kHz低域通
過フィルタ、5は23〜53kHz帯域通過フィルタ、6,7は同
期検波器、8は90゜移相器、9は全波整流器、10は低域
通過フィルタ、11は信号処理回路、12はマトリックス、
13は右チャンネル出力、14は左チャンネル出力を表わ
す。
FM復調器1の出力から、15kHzの帯域通過フィルタ4
でモノラル成分EMが分離される。fp/2の分離フィルタ2
は狭帯域フィルタであり、19kHzのパイロット成分を取
り出し、搬送波発振器3を駆動して、cos ωptを得る。
FM復調器1の出力から23〜53kHzの帯域通過フィルタ5
でステレオ帯域成分を分離し、同期検波器6でfp発生器
3の出力のcos ωptで同期検波を行ない、式(3)の
ES′を取り出す。一方、fp発生器3の出力cos ωptを90
゜移相器8でsin ωptとし、低域通過フィルタ5の出力
を同期検波器7で同期検波し、式(4)のES′を取り出
す。ES′を全波整流器9で整流して、低域通過フィルタ
10でES′の包絡を得る。信号処理回路11の詳細は後述す
る。信号処理回路11は同期検波器6の出力であるES′と
ES′の包絡である、低域通過フィルタ10の出力で振幅n
以下の信号を除去し、第4図(a)の波形とし、マトリ
クス12で出力に右チャンネル信号ER13と左チャンネル信
号EL14を得る。
信号処理回路11の詳細を第5図に、信号の処理プロセ
スの波形を第6図に示す。第6図(a)はsin ωptで検
波した同期検波器7の出力ES′であり、(b)は全波整
流器9の出力、(c)は低域通過フィルタ10の出力、す
なわちES′の包絡となる。(d)は同期検波器6の出
力、すなわちES′であり、第5図の全波整流器15で、こ
れを全波整流して(e)とする。振幅比較器16は(e)
に破線で示すレベルn以下となる時間を検出する。ゲー
トパルス発生器17でこの時間に対応するゲイトパルスを
発生する。第6図(f)はゲイトパルスの波形を示す。
利得制御回路18で(f)のパルスの1では利得を1と
し、0では利得を0とすると、利得制御回路18の出力
ES″では、第6図(g)に示すように、振幅2n以下の信
号が除去される。
nが小さい場合には第5図の構成で十分である。しか
し、nが大きくなるとSの波形の不連続が問題となる。
nが大きくなると、実線の処理では不連続が生じるの
で、第7図の破線のようにした方が連続性が生じる。第
8図に信号処理のプロセスを示す。
第8図(a)は第5図のゲイトパルス発生器17の出力
のゲイトパルスであり、1となる時間をTとする。
(b)は(a)の微分波形であり、前縁と後縁の時間情
報を取り出す。(c)は鋸歯状波の発生を示し、長さは
Tで振幅はkとなる。(d)は、(c)の利得制御によ
り、振幅2nとなった鋸歯状波を示す。一方、(g)もそ
の振幅をnとして(e)を得る。(第9図では(e)は
極性も反転されている。)(f)は(d)+(e)であ
り、所望の波形となり、(g)のように破線の補間を行
なう。第7図のA点には(e)でよいが、B点では
(h)のように(f)の極性反転した信号を用い、
(i)の補間を行なう。
第9図は補間波形の発生回路系統図である。ゲイトパ
ルス発生器17の時間Tのゲイトパルス発生出力は第8図
(a)の波形である。微分回路19で微分して、第8図
(b)とし、鋸歯状波発振器(マルチバイブレータ)20
で時間T、振幅k(kはTで変化)の鋸歯状波を発生さ
せ、第8図(c)とし、低域通過フィルタ10の妨害成分
の包絡で利得制御回路21において振幅2nの鋸歯状波、第
8図(d)とする。一方、ゲイトパルス発生器17の出力
を極性反転器22で極性反転し、利得制御回路23で振幅を
nに制御し、第8図(e)とし、加算回路24で利得制御
回路21と23の出力を一緒にして第8図(f)の補間信号
を得る。その出力を極性反転器25で極性反転して(h)
とする。
一方、同期検波器6の出力をES′を微分回路27で微分
し、ゲイト回路28でゲイトパルス発生器17のゲイトパル
スでゲイトし、極性判別回路29に加える。すなわち、ゲ
ート28の出力は第7図Aでは微分回路27の正の出力であ
り、Bでは負の出力となっている。したがって、Aに対
応する場合には極性判別回路29は正をとり電子スイッチ
26をaにして、Bの場合には電子スイッチ26をbとし、
加算回路30で利得制御回路18の出力に加えて、第8図の
(g)または(i)とする。
H.発明の効果 以上説明した通り、FMステレオ受信時、弱電界ではス
テレオ信号のS/N比が劣化し、音質が劣化するが、本発
明の信号処理により、低振幅時の妨害雑音を除去し、S/
N比を改善することができる。
第5図および第9図に示す回路はNC(ノイズキャンセ
ラー)に適用することができる。例えば、第7図の不連
続は零レベル付近だけでなく任意の場所に生じるが、低
域通過フィルタの制御パルスIF帯の雑音に対応するか
ら、雑音除去による不連続は第9図の方式で滑らかな補
間が可能となる。このようにして、NC(ノイズキャンセ
ラー)で、パルス雑音除去に伴う波形の不連続を線形補
間することで、聴感上雑音除去による異質感が減少す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるFMステレオの雑音低減回路の原理
的構成を示すブロック図、第2図は妨害成分の説明図、
第3図は同期検波出力波形図、第4図は低振幅の雑音除
去の波形図、第5図は信号処理回路の構成を示すブロッ
ク図、第6図は雑音抑制の信号処理プロセスを示す波形
図、第7図はnが大きい場合の出力波形図、第8図は線
形補間の説明図、第9図は補間波形発生回路の構成を示
すブロック図、第10図はステレオFMのベースバンド信号
の周波数分布図である。 1……FM復調器、2……fp/2分離フィルタ、3……fp
生器、4……15kHz低域通過フィルタ、5……23〜53kHz
帯域通過フィルタ、6,7……同期検波器、8……90゜移
相器、9……全波整流器、10……低域通過フィルタ、11
……信号処理回路、12……マトリックス、13……右チャ
ンネル出力、14……左チャンネル出力、15……全波整流
器、16……振幅比較器、17……ゲイトパルス発生器、18
……利得制御回路、19……微分回路、20……鋸歯状波発
振器(マルチバイブレータ)、21,23……利得制御回
路、22,25……極性反転回路、24……加算回路、26……
電子スイッチ、27……微分回路、28……ゲイト回路、29
……極性判別回路、30……加算回路。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】復調信号からモノラル成分信号を取り出す
    手段と、 前記復調信号からステレオ成分信号を取り出す手段と、 前記復調信号から所定周波数パイロット信号を取り出す
    手段と、 前記所定周波数パイロット信号に基づく第1の搬送波を
    生成する搬送波生成手段と、 前記第1の搬送波により前記ステレオ成分信号を同期検
    波する第1の同期検波手段と、 前記第1の搬送波の位相を90゜移相した第2の搬送波を
    出力する移相手段と、 前記第2の搬送波により前記ステレオ成分信号を同期検
    波する第2の同期検波手段と、 前記第2の同期検波手段により得られる信号の包絡成分
    信号を得る手段と、 前記第1の同期検波手段により得られる信号から前記包
    絡成分信号振幅レベル以下である信号を除去する信号処
    理手段と、 前記モノラル成分信号と前記信号処理手段からの信号に
    より左及び右チャンネル信号を得る手段と、 を有することを特徴とするFMステレオの雑音低減回路。
  2. 【請求項2】前記信号処理手段が全波整流器、振幅比較
    器、ゲイトパルス発生器、および利得制御回路から成る
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のFMステレ
    オの雑音低減回路。
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