JP3235308B2 - 衛星放送受信用ｆｍ復調回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、衛星テレビ放送受信機
のＦＭ復調回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】衛星テレビ放送では、映像信号の伝送に
ＦＭ方式が用いられている。このＦＭ信号の復調は第二
中間周波数である４００ＭＨｚ帯で行われる。最近では
このような分野もＩＣ化が図られ、小型化や省電力化が
進められている。ＦＭ復調回路は図５に示すように位相
同期ループで構成されるのが一般的である。図５（ａ）
は、従来のＦＭ復調回路のブロック図である。図５
（ａ）において、１０、１１は第二中間周波信号の入力
端子、１２は位相比較器、１３は第１の直流増幅器、１
４は差動バランス調整回路、１５は第２の直流増幅器、
１６、１７は復調出力端子、１８は電圧制御発振器、１
９は基準電圧、２０は電圧比較器である。

【０００３】以上のように構成された衛星テレビ放送受
信用のＦＭ復調回路について、以下その動作について説
明する。入力端子１０、１１には４００ＭＨｚ帯の映像
信号による広帯域ＦＭ信号が入力される。位相比較器１
２は入力されるＦＭ信号と電圧制御発振器１８の出力信
号の位相差を検出して出力する。その信号を直流増幅器
１３、１５によりなる低域通過フィルタを介して、電圧
制御発振器１８に負帰還する。これにより位相同期ルー
プが構成される。

【０００４】電圧制御発振器１８は例えば、特開平２−
２１７０７号公報に示されるような回路を用いてＩＣ化
されてきた。この回路を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）
において３０は電源端子、３１、３２、４２は抵抗、３
３、３４はトランジスタ、３５は電流源、３６、３７、
３８、３９はコンデンサー、４０、４１は可変容量ダイ
オード、４３、４５、４６は空芯コイルである。

【０００５】このように構成された電圧制御発振器１８
の動作について説明する。ＩＣでは発振信号のように高
いレベルの信号は他の回路に妨害を与え易いので、平衡
信号として扱うのが通常よく用いられる。これを考慮し
て、トランジスタ３３、３４は差動増幅器を構成してい
て、その出力信号は各々のトランジスタのコレクタから
平衡信号として取りだされる。直列接続されたコンデン
サー３６、３７及び３８、３９はそれぞれ差動増幅器の
ベースとコレクタとを正帰還となるように結合してい
る。直列接続されたコンデンサーの各々の接続点に可変
容量ダイオード４０、４１及び空芯コイル４５、４６よ
りなる共振回路を接続してあり、この共振周波数におい
て発振する。

【０００６】この電圧制御発振器１８は映像信号を制御
信号とする周波数変調器として動作する必要がある。こ
のため１０ＭＨｚ以下の映像周波数帯では、制御電圧は
極力低インピーダンスで駆動されるべきである。また正
常に発振するためには、各々の可変容量ダイオードの接
続点から駆動回路側を見たインピーダンスは４００ＭＨ
ｚ帯において十分高いインピーダンスとなる必要があ
る。これらを考慮して制御電圧は各々の可変容量ダイオ
ードの接続点に抵抗４２と空芯コイル４３の直列接続回
路を介して供給される。

【０００７】さて、ＦＭ復調回路は既に述べたように、
位相同期ループにより構成されている。そのため同期状
態では、入力されたＦＭ信号の周波数と電圧制御発振器
１８の発振周波数とは一致する。第二中間周波数が中心
周波数になるときは、直流増幅器１５の出力電圧は復調
出力電圧の中心値となるので、このときが直流増幅器１
５が平衡状態になっており、その出力ダイナミックレン
ジの中心になっていれば、復調特性のダイナミックレン
ジが最も大きくなるので望ましい。また、この電圧にお
いて電圧制御発振器１８の発振周波数対制御電圧の直線
性が最も良好に設定されていることが望ましい。

【０００８】電圧制御発振器１８の発振周波数は、主に
可変容量ダイオード４０、４１及び空芯コイル４５、４
６とによって決定されるが、可変容量ダイオードの容量
は、端子間電圧を一定としたときに通常１５％程度のば
らつきが存在する。それらのばらつきによって必ずしも
直流増幅器１５の出力ダイナミックレンジの中心におい
て中心周波数で発振することにならない。そこで空芯コ
イル４５ないし４６の巻線の間隔を広げたり狭めたりし
てインダクタンス値を変化させて、発振周波数を調整し
ていた。

【０００９】差動バランス調整回路１４は入力端子１
０、１１にＦＭ信号が入力されないときに、電圧制御発
振器１８の発振周波数が第二中間周波数の中心周波数に
なるように調整するためのものである。これによって、
いわゆるＰＬＬ方式ＦＭ復調回路のフリーラン調整を行
っている。

【００１０】さて、復調出力端子１６の信号は基準電圧
１９とともに電圧比較器２０に入力される。ＦＭ復調回
路の出力電圧は入力されるＦＭ信号の周波数に比例して
いるので、電圧比較回路２０によって周波数の比較がで
きる。基準電圧１９は比較すべき周波数に相当する電圧
になるように調整する。よって電圧比較器２０の出力信
号を自動周波数制御回路（ＡＦＣ）の制御電圧として用
いることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、可変容量ダイオードの容量ばらつきなど
のため、中心周波数において復調出力電圧は必ずしも直
流増幅器１５のダイナミックレンジの中央にはならなか
った。このため電圧制御発振器の発振周波数の調整をす
ることが必要であるという課題があった。そのために空
芯コイルの巻線の間隔を広げたり狭めたりしてを調整し
ていた。しかし空芯コイルは可変抵抗器などと異なり、
調整が困難であり、精度の高い調整はできなかった。

【００１２】本発明は上記課題に鑑み、ＦＭ復調回路の
調整が容易で、量産性に優れた衛星放送受信機のＦＭ復
調回路を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１の発明による衛星放送受信用ＦＭ復調回路は、
衛星テレビ放送電波を受信して周波数変換された衛星テ
レビ信号を含む中間周波信号と電圧制御発振器の出力信
号とを入力する位相検波器と、その位相検波器の出力信
号と基準電圧とを入力して低域通過フィルタを形成する
直流増幅器と、少なくとも可変容量ダイオードにより構
成される共振回路に前記直流増幅器の平衡出力信号を入
力して発振周波数を制御する電圧制御発振器とよりなる
位相同期復調回路と、前記直流増幅器の平衡出力信号を
入力して、平衡状態からの所定のずれを検出する電圧比
較器とを備え、中間周波信号の中心周波数を位相同期復
調回路に入力して、位相同期復調回路を同期させつつ、
前記基準電圧を用いて、直流増幅器の平衡出力信号の同
相信号レベルを調整することにより、電圧比較器から電
圧比較出力が得られるようにすることを特長とする。

【００１４】また、第２の発明による衛星放送受信用Ｆ
Ｍ復調回路は、衛星からの電波を受信して周波数変換し
てなる衛星テレビ信号を含む中間周波信号と電圧制御発
振器の出力信号とを入力する位相検波器と、その位相検
波器の出力信号を入力して低域通過フィルタを形成する
直流増幅器と、少なくとも可変容量ダイオードにより構
成される共振回路に前記直流増幅器の平衡出力信号と基
準電圧とを入力して発振周波数を制御する電圧制御発振
器とよりなる位相同期復調回路と、前記直流増幅器の平
衡出力信号を入力して、平衡状態からの所定のずれを検
出する電圧比較器とを備え、更に、前記電圧制御発振器
が直流増幅器の平衡出力信号を入力して、共振回路を構
成する可変容量ダイオードの一方の端子に印加すること
によりその発振周波数を制御する端子に加えて、基準信
号を入力して前期可変容量ダイオードの他方の端子に印
加することによりその発振周波数を制御する端子をも備
えており、中間周波信号の中心周波数を位相同期復調回
路に入力して、位相同期復調回路を同期させつつ、前記
基準信号を調整することにより、電圧比較器から電圧比
較出力が得られるようにすることを特長とする。

【００１５】

【作用】本発明は上記した構成によって、中間周波数の
中心周波数を入力して位相同期復調回路を同期させつ
つ、基準電圧を用いて、直流増幅器の平衡出力信号の同
相信号レベルを調整することにより、電圧比較器から電
圧比較出力が得られるようにすれば、直流増幅器は平衡
状態から所定のずれに設定できる。よってその所定のず
れを小さく設定すれば、平衡状態において電圧制御発振
器が発振するように調整できる。こうして電圧制御発振
器の制御電圧と発振周波数との関係を調整できるので、
直流増幅器のダイナミックレンジの中央において中間周
波数の中心周波数を発振するようにできる。

【００１６】また、電圧制御発振器が直流増幅器の平衡
出力信号の一方を入力して、共振回路を構成する可変容
量ダイオードの一方の端子に印加することによりその発
振周波数を制御する端子に加えて、基準信号を入力して
可変容量ダイオードの他方の端子に印加することにより
その発振周波数を制御する端子をも備えておれば、可変
容量ダイオードのばらつきを補償できる。すなわち中間
周波信号の中心周波数を位相同期復調回路に入力して、
位相同期復調回路を同期させつつ、基準信号を調整する
ことにより、電圧比較器から電圧比較出力が得られるよ
うにすれば、直流増幅器は平衡状態から所定のずれに設
定できる。

【００１７】このようにして空芯コイルを調整すること
なしに、ＦＭ復調回路の調整が可能な衛星放送受信用Ｆ
Ｍ復調回路を実現することができる。

【００１８】

【実施例】

（実施例１）まず、第１の発明の一実施例について図面
を参照しながら説明する。図１は、第１の発明の一実施
例における衛星放送受信用ＦＭ復調回路を示すものであ
る。図１（ａ）は復調回路のブロック図である。図１
（ａ）において、１０、１１は第二中間周波信号の入力
端子、１２は位相比較器、１３は第一の直流増幅器、１
４は差動バランス調整回路、１５は第二の直流増幅器、
１６、１７は復調出力端子、１８は電圧制御発振器、２
０は電圧比較器である。

【００１９】以上のように構成された衛星放送受信用の
ＦＭ復調回路について、以下その動作について説明す
る。入力端子１０、１１には４００ＭＨｚ帯の映像信号
による広帯域ＦＭ信号が入力される。位相比較器１２は
入力されるＦＭ信号と電圧制御発振器１８の出力信号の
位相差を検出して出力する。その信号を直流増幅器１
３、１５によりなる低域通過フィルタを介して、電圧制
御発振器１８に負帰還する。これにより位相同期ループ
が構成される。

【００２０】さて電圧制御発振器１８は、図１（ｂ）示
すような回路を用いて構成される。図１（ｂ）におい
て、３０は電源端子、３１、３２、４２は抵抗、３３、
３４はトランジスタ、３５は電流源、３６、３７、３
８、３９はコンデンサー、４０、４１は可変容量ダイオ
ード、４３、４５、４６は空芯コイルである。

【００２１】このように構成された電圧制御発振器１８
の動作について説明する。ＩＣでは、発振信号のように
高いレベルの信号は他の回路に妨害を与え易いので、平
衡信号として扱うのが通常よく用いられる。これを考慮
して、トランジスタ３３、３４は差動増幅器を構成して
いて、その出力信号は各々のトランジスタのコレクタか
ら平衡信号として取りだされる。また共振回路もトラン
ジスタに対してバランスして接続し、極力ＩＣ内部にお
いて同相成分が生じないように工夫している。直列接続
されたコンデンサー３６、３７及び３８、３９はそれぞ
れ差動増幅器のベースとコレクタとを正帰還となるよう
に結合している。直列接続されたコンデンサーの各々の
接続点に可変容量ダイオード４０、４１及び空芯コイル
４５、４６よりなる共振回路を接続してあり、この共振
周波数において発振する。

【００２２】電圧制御発振器１８は映像信号を制御信号
とする周波数変調器として動作する必要がある。このた
め１０ＭＨｚ以下の映像周波数帯では、制御電圧は極力
低インピーダンスで駆動されるべきである。また正常に
発振するためには、各々の可変容量ダイオードの接続点
から駆動回路側を見たインピーダンスは４００ＭＨｚ帯
において十分高いインピーダンスとなる必要がある。こ
れを考慮して制御電圧は各々の可変容量ダイオードの接
続点に抵抗３４と空心コイル３５の直列接続回路を介し
て供給される。

【００２３】直流増幅器１５は、図２（ａ）に示すよう
な回路で構成される。図２（ａ）において、５０、５１
は前段からの平衡入力端子、５２、５３、５８、５９は
トランジスタ、５５、５６は抵抗、５４、６０、６１は
電流源、２２は電圧設定可能な基準電圧電源、６２、６
３は平衡出力端子である。

【００２４】このように構成された直流増幅器１５の動
作について、その入出力特性図である図２（ｂ）を参照
しながら説明する。

【００２５】中間周波数の中心周波数を位相同期復調回
路に入力したときに、電圧制御発振器１８は位相同期す
るので、その中心周波数で発振している。しかしながら
可変容量ダイオード４０、４１は、端子間電圧を一定と
したときに通常１５％程度のばらつきが存在するので、
発振周波数対端子間電圧は一定ではない。すなわち直流
増幅器１５は出力電圧が変動し、必ずしも平衡状態とな
らない。この様子を図２（ｂ）を用いて説明する。仮に
可変容量ダイオード４０、４１が標準的な値であれば、
電圧制御発振器１８は図２（ｂ）に示すように標準制御
電圧値において中間周波数の中心周波数を発振する。そ
のため動作点はＡ点に示すようになる。しかしながら可
変容量ダイオード４０、４１が標準的な値より大きいと
きには、電圧制御発振器１８が中間周波数の中心周波数
で発振するためには標準より高い制御電圧が必要にな
る。そのために直流増幅器１５は平衡状態からずれて動
作点はＢ点になる。

【００２６】そこで、直流増幅器１５の電圧電源５７の
電圧をより高くなるように調整して、入力平衡点におけ
る出力電圧がより高くなるように調整すれば、動作点は
Ｃ点になる。このときは直流増幅器１５は平衡状態であ
る。実際の調整では、端子（６２）、端子（６３）の電
圧をそれぞれ電圧比較器２０に入力し、動作点Ｂ，Ｅ間
の電圧差が極小になるようにすれば良い。また、このと
きに得られる電圧比較器２０の電圧比較出力を自動周波
数制御回路（ＡＦＣ）の制御電圧として用いることがで
きる。なお、ＡＦＣの制御の仕方として、いわゆるデッ
トゾーンが必要であれば、平衡点より所定の微小量だけ
ずれた入力電圧比較特性を有する電圧比較器を二組準備
すれば良い。この場合、デッドゾーンとしては通常中間
周波数の±２００ｋＨｚ程度が選ばれている。

【００２７】ＦＭ復調回路調整の実際の手順は、既に述
べたように、まず直流増幅器１５の電圧電源２２の電圧
を調整する。それによって直流増幅器１５の平衡状態に
おいて、電圧制御発振器１８の発振周波数が第二中間周
波数の中心周波数になるように調整する。つぎに差動バ
ランス調整回路１４は入力端子１１、１２にＦＭ信号が
入力されないときに、電圧制御発振器１８の発振周波数
が第二中間周波数の中心周波数になるように調整する。
これがいわゆるＰＬＬ方式ＦＭ復調回路のフリーラン調
整である。このようにして、電圧制御発振器の空芯コイ
ルを調整すること無しに、ＦＭ復調回路調整を容易に実
施できる。

【００２８】（実施例２）つぎに第２の発明の一実施例
について図面を参照しながら説明する。図３は、第２の
発明の一実施例における衛星放送受信用復調回路を示す
ものである。図３（ａ）は復調回路のブロック図であ
る。図３（ａ）において、１０、１１は第二中間周波信
号の入力端子、１２は位相比較器、１３は第一の直流増
幅器、１４は差動バランス調整回路、１５は第二の直流
増幅器、１６、１７は復調出力端子、１８は電圧制御発
振器、２０は電圧比較器である。

【００２９】以上のように構成された衛星放送受信用の
ＦＭ復調回路について、以下その動作について説明す
る。入力端子１０、１１には４００ＭＨｚ帯の映像信号
による広帯域ＦＭ信号が入力される。位相比較器１２は
入力されるＦＭ信号と電圧制御発振器１８の出力信号の
位相差を検出して出力する。その信号を直流増幅器１
３、１５によりなる低域通過フィルタを介して、電圧制
御発振器１８に負帰還する。これにより位相同期ループ
が構成される。

【００３０】さて電圧制御発振器１８は、図３（ｂ）示
すような回路を用いて構成される。図３（ｂ）におい
て、３０は電源端子、７１は可変の基準電圧、３１、３
２、４２は抵抗、３３、３４はトランジスタ、３５は電
流源、３６、３７、３８、３９、７０はコンデンサー、
４０、４１は可変容量ダイオード、４３、４５、４６は
空芯コイルである。

【００３１】このように構成された電圧制御発振器１８
の動作について説明する。ＩＣでは、発振信号のように
高いレベルの信号は他の回路に妨害を与え易いので、平
衡信号として扱うのが通常よく用いられる。これを考慮
して、トランジスタ３３、３４は差動増幅器を構成して
いて、その出力信号は各々のトランジスタのコレクタか
ら平衡信号として取りだされる。また共振回路もトラン
ジスタに対してバランスして接続し、極力ＩＣ内部にお
いて同相成分が生じないように工夫している。直列接続
されたコンデンサー３６、３７及び３８、３９はそれぞ
れ差動増幅器のベースとコレクタとを正帰還となるよう
に結合している。直列接続されたコンデンサーの各々の
接続点に可変容量ダイオード４０、４１、コンデンサー
７０及び空芯コイル４５、４６よりなる共振回路を接続
してあり、この共振周波数において発振する。コンデン
サー７０は接地用のコンデンサーであり、４００ＭＨｚ
帯において十分インピ−ダンスを低くする必要がある。
可変の基準電圧７１は、可変容量ダイオード４１の端子
間電圧を微調して発振周波数を調整する機能を果たす。

【００３２】電圧制御発振器１８は映像信号を制御信号
とする周波数変調器として動作する必要がある。このた
め１０ＭＨｚ以下の映像周波数帯では、制御電圧は極力
低インピーダンスで駆動されるべきである。また正常に
発振するためには、各々の可変容量ダイオードの接続点
から駆動回路側を見たインピーダンスは４００ＭＨｚ帯
において十分高いインピーダンスとなる必要がある。こ
れを考慮して制御電圧は各々の可変容量ダイオードの接
続点に抵抗３４と空心コイル３５の直列接続回路を介し
て供給される。

【００３３】直流増幅器１５は、図４（ａ）に示すよう
な回路で構成される。図４（ａ）において、５０、５１
は前段からの平衡入力端子、５２、５３、５８、５７は
トランジスタ、５５、５６は抵抗、５４、６０、６１は
電流源、７２は電圧電源、６２、６３は平衡出力端子で
ある。

【００３４】このように構成された直流増幅器１５の動
作について、その入出力特性図である図４（ｂ）を参照
しながら説明する。

【００３５】中間周波数の中心周波数を位相同期復調回
路に入力したときに、電圧制御発振器１８は位相同期す
るので、その中心周波数で発振している。しかしながら
可変容量ダイオード４０、４１は、端子間電圧を一定と
したときに通常１５％程度のばらつきが存在するので、
発振周波数対端子間電圧は一定ではない。すなわち直流
増幅器１５は出力電圧が変動し、必ずしも平衡状態とな
らない。この様子を図４（ｂ）を用いて説明する。仮に
可変容量ダイオード４０、４１が標準的な値であれば、
基準電圧７１を標準値に設定したときに、電圧制御発振
器１８は図４（ｂ）に示すように標準制御電圧値におい
て中間周波数の中心周波数を発振する。そのため動作点
はＡ点に示すようになる。しかしながら可変容量ダイオ
ード４０、４１が標準的な値より大きいときには、電圧
制御発振器１８が中間周波数の中心周波数で発振するた
めには標準より高い制御電圧が必要になる。そのために
直流増幅器１５は平衡状態からずれて動作点はＢ点にな
る。

【００３６】そこで、基準電圧７１を標準値より低くな
るように調整すれば、動作点はＡ点に戻る。このときは
直流増幅器１５は平衡状態である。実際の調整では、端
子（６２）、端子（６３）の電圧をそれぞれ電圧比較器
２０に入力し、動作点Ｂ，Ｅ間の電圧差が極小になるよ
うにすれば良い。また、このときに得られる電圧比較器
２０の電圧比較出力を自動周波数制御回路（ＡＦＣ）の
制御電圧として用いることができる。なお本実施例にお
いても、実施例１と同様にＡＦＣにデッドゾーンを設け
るようにすることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電圧制御
発振器の発振周波数を空芯コイルを用いて調整するので
はなく、可変抵抗などにより調整できるように工夫する
ことにより、量産性に優れた衛星放送受信用復調回路を
構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ） 第１の発明の一実施例における衛星放
送受信用ＦＭ復調回路のブロック図 （ｂ） 第１の発明の一実施例における衛星放送受信用
ＦＭ復調回路の電圧制御発振器の回路図

【図２】（ａ） 第１の発明の一実施例における衛星放
送受信用ＦＭ復調回路の直流増幅器の回路図 （ｂ） 第１の発明の一実施例における衛星放送受信用
ＦＭ復調回路の直流増幅器の入出力特性図

【図３】（ａ） 第２の発明の一実施例における衛星放
送受信用ＦＭ復調回路のブロック図 （ｂ） 第２の発明の一実施例における衛星放送受信用
ＦＭ復調回路の電圧制御発振器の回路図

【図４】（ａ） 第２の発明の一実施例における衛星放
送受信用ＦＭ復調回路の直流増幅器の回路図 （ｂ） 第２の発明の一実施例における衛星放送受信用
ＦＭ復調回路の直流増幅器の入出力特性図

【図５】（ａ） 従来例における衛星放送受信用ＦＭ復
調回路のブロック図 （ｂ） 従来例における衛星放送受信用ＦＭ復調回路の
電圧制御発振器の回路図

【符号の説明】

１０、１１ 第二中間周波信号の入力端子 １２ 位相比較器 １３ 第一の直流増幅器 １４ 差動バランス調整回路 １５ 第二の直流増幅器 １６、１７ 復調出力端子 １８ 電圧制御発振器 ２０ 電圧比較器 ３０ 電源端子 ３１、３２、４２ 抵抗 ３３、３４ トランジスタ ３５ 電流源 ３６、３７、３８、３９ コンデンサー ４０、４１ 可変容量ダイオード ４３、４５、４６ 空芯コイル ５０、５１ 平衡入力端子 ５２、５３、５８、５７ トランジスタ ５５、５６ 抵抗 ５４、６０、６１ 電流源 ２２ 電圧設定可能な電圧電源 ６２、６３ 平衡出力端子 ７１ 可変の基準電圧 ７２ 電圧電源

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 差動型電圧制御発振器と、 衛星テレビ放送電波を受信して周波数信号変換された衛
   星テレビ信号を含む中間波信号と前記差動型電圧制御発
   振器の出力信号を入力する差動型位相比較器と、前記差
   動型位相比較器の出力を入力し、差動バランス調整及び
   基準電圧の調整が可能で、増幅した後出力端子と前記差
   動型電圧制御発振器へ出力する差動型直流増幅器とから
   なるＦＭ復調回路。
2. 【請求項２】 前記差動型直流増幅器は、 前記差動型位相比較器の出力を入力し、差動バランス調
   整が可能な第１の差動型直流増幅器と、 基準電圧の調整が可能で、前記第１の差動型直流増幅器
   の出力を入力し、増幅した後出力端子と前記差動型電圧
   制御発振器へ出力する第２の差動型直流増幅器からなる
   事を特徴とする請求項１記載のＦＭ復調回路。
3. 【請求項３】 請求項１のＦＭ復調回路であって、 前記差動型電圧制御発振器が中心周波数で発振する電圧
   と、 前記第２の差動型直流増幅器の出力のダイナミックレン
   ジの中心値を略一致させるように、前記第２の差動型直
   流増幅器の基準電圧を調整することを特徴としたＦＭ復
   調回路。
4. 【請求項４】 前記第２の差動型直流増幅器の出力を入
   力する差動型電圧比較器をさらに加えた事を特徴とする
   請求項１ないし３のいづれか１項記載のＦＭ復調回路。