JP3594215B2 - Am変調波除去回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、AMステレオ変調波にデジタル変調波を多重化したAMデータ多重変調波からAM変調波を除去してデジタル変調波を抽出するAM変調波除去回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
AM同期検波したときにAM同期検波出力に影響を与えないようにAM変調波にデジタル信号を多重するAMデータ多重変調装置は特開平9−326836号に示されている。
【0003】
上記した従来のAMデータ多重変調装置をデジタル変調方式にQPSK(4相PSK)変調方式を用いたときの例によって、図4により説明する。
【0004】
音声信号等のアナログ信号波(以下、単に信号とも記す)はAM変調器31に供給されて、周波数fcの搬送波が信号波でAM変調される。AM変調器31から出力されるAM変調波νAM(t)は、搬送波の振幅を1、搬送波の角周波数をωc(rad/s)、変調度をκ、信号波をνm(t)とすると、下記の式(1)のように表わされる。
【0005】
νAM(t)={1+κνm(t)}cos ωc t …式(1)
【0006】
QPSKベースバンドデジタル信号発生器2で発生されたI、Qのデジタル信号列をIn、Qnで表す。ここで、In=±1、Qn=±1とする。
【0007】
QPSKベースバンドデジタル信号発生器2からの出力信号は2つに分岐され、その一方は周波数(fc+fα)の搬送波が供給されている直交変調器33に入力されて、複素信号列で角周波数(ωc+ωα)(rad/s)の搬送波が直交変調される。直交変調器33からの出力信号νDH(t)は下記の式(2)に示す如くである。
【0008】
νDH(t)=In cos(ωc+ωα)t+Qn sin(ωc+ωα)t …式(2)
【0009】
一方、QPSKベースバンドデジタル信号発生器32から出力されるQPSKベースバンドデジタル信号は符号反転器34に供給されて符号反転され(−In)、(−Qn)に変換される。符号反転器34において符号反転されたQPSKベースバンドデジタル信号は複素共役器35に供給されて複素共役がとられて、QPSKベースバンドデジタル信号のQn信号列の符号が反転され(−In)、(Qn)に変換される。すなわち、符号反転器34と複素共役器35とにより、QPSKベースバンドデジタル信号によって形成されるダイビットに対応するベクトル偏移の基準搬送波位相と同相成分の符号が反転される。
【0010】
複素共役器35によって複素共役がとられた複素信号列は、周波数(fc−fα)の搬送波が供給されている直交変調器6に入力され、複素信号列で角周波数(ωc−ωα)(rad/s)の搬送波を直交変調する。直交変調器36からの出力信号νDL(t)は下記の式(3)に示す如くである。
【0011】
νDL(t)=−In cos(ωc−ωα)t+Qn sin(ωc−ωα)t …式(3)
【0012】
式(2)および式(3)の出力信号νDH(t)とνDL(t)が加算器7にて加算され、その加算出力であるデジタル変調波νD(t)は下記の式(4)に示すごとくになる。
【0013】
【0014】
AM変調波νAM(t)とデジタル変調波νD(t)は加算器8に入力されて加算され、AMデータ多重変調波ν(t)は式(1)および式(4)より下記の式(5)に示すごとくになる。
【0015】
【0016】
従来のAMデータ多重変調波装置におけるAMデータ多重変調過程は図5に示すごとくであって、AM変調器31から出力されるAM変調波は図5におけるaのようにように示され、直交変調器36からの出力信号、すなわちデジタル変調波は図5におけるbのように示され、直交変調器33からの出力信号、すなわちデジタル変調波は図5におけるbのように示される。加算器37から出力されるデジタル変調波は図5におけるbと図5におけるcとの和であって、加算器38から出力されるAM多重変調波は図5におけるdのように示される。
【0017】
このように、従来のAMデータ多重変調装置においては、周波数軸上で搬送波fcを軸とする線対称な周波数(fc+fα)の位置と周波数(fc−fα)の位置とに、デジタル変調波信号が多重されるために、AMデータ多重変調波をAM同期検波したときAM同期検波出力に影響を与えることはない。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来のAMデータ多重変調装置において、このAMデータ多重変調方式において、AM変調方式をAMステレオ変調方式とする場合がある。AM変調方式をAMステレオ方式としたときには、AMステレオ変調波における位相変調波とデジタル変調波とが同じような特性を持っているため、デジタル変調波を抽出することができなかった。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、AMデータ多重変調波からAM変調波をキャンセルしてデジタル変調波を抽出することができるAM変調波除去回路を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるAM変調波除去回路は、AMステレオ変調波の同一周波数帯域内においてAMステレオ変調波にデジタル変調波を多重化したAMデータ多重変調波からAM変調波を除去してデジタル変調波を抽出するAM変調波除去回路であって、
AMデータ多重変調波からAM搬送波同相信号と、AM搬送波逆相信号とデジタル変調波との合成波を抽出する抽出手段と、
AMステレオのそれぞれ異なる位相偏移角に対応する各値とローパスフィルタを介して高域成分が除去されたAM搬送波同相信号とを各別の乗算器にて乗算し、各乗算器からのそれぞれの出力とローパスフィルタを介して高域成分が除去された前記合成波とを前記各乗算器に対応させた各加算器にて加算し、各加算器の出力をAM搬送波同相信号の1周期にわたり積分し、該積分出力の中から最小の積分出力に対応する位相偏移角に対応する値を推測する推測手段と、
推測手段により推測された値と前記AM搬送波同相信号とを乗算し、該乗算出力と前記合成波とを加算する演算手段とを備え、
該演算手段の出力をデジタル変調波とすることを特徴とする。
【0021】
本発明にかかるAM変調波除去回路によれば、抽出手段にてAMデータ多重変調波からAM搬送波同相信号と、AM搬送波逆相信号とデジタル変調波との合成波が抽出される。AMステレオのそれぞれ異なる位相偏移角に対応する各値とローパスフィルタを介して高域成分が除去されたAM搬送波同相信号とが各別の乗算器にて乗算され、各乗算器からのそれぞれの出力とローパスフィルタを介して高域成分が除去された前記合成波とが前記各乗算器に対応させた各加算器にて加算され、各加算器の出力がAM搬送波同相信号の1周期にわたり積分され、該積分出力の中から最小の積分出力に対応する位相偏移角に対応する値が推測手段によって推測され、推測された値と前記AM搬送波同相信号とが乗算され、該乗算出力と前記合成波とが加算され、この加算によりAMステレオ変調波が打ち消されてデジタル変調波が得られる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるAM変調波除去回路を実施の形態によって説明する。
【0023】
図1は、本発明の実施の一形態にかかるAM変調波除去回路の構成を示すブロック図である。
【0024】
入力されたAMデータ多重変調波は乗算器1に供給して角周波数が3ωc/2(rad/s)の局部発振器3の発振出力と乗算され、乗算出力はローパスフィルタ5に供給されて、ローパスフィルタ5において乗算出力の高域成分が除去される。同様に、入力されたAMデータ多重変調波は乗算器2に供給して角周波数がωc/2(rad/s)の局部発振器4の発振出力と乗算され、乗算出力はローパスフィルタ6に供給されて、乗算出力の高域成分が除去される。
【0025】
乗算器1および2に供給されるAMデータ多重変調波は、AM変調波方式にモトローラ方式のAMステレオ変調波がされていて、下記の式(6)に示すように表わされる。
【0026】
【0027】
式(6)の第1項がAMステレオ変調波で、第2項以下がデジタル変調波である。ここで、κはAM変調度、νm(t)はAM変調波のモノラル変調波、νs(t)はAM変調波のステレオ変調波、ωcはAM変調搬送波の角周波数(rad/s)、In、QnはQSPKベースバンド信号のI,Q複素信号列、ωαはデジタル変調搬送波とAM変調搬送波との差の角周波数(rad/s)である。式(6)は下記の式(6a)のように変形できる。
【0028】
【0029】
AMステレオ変調方式でないAM多重変調波は式(5)に示すとおりであって、式(5)は下記の式(5a)のように変形できる。
【0030】
【0031】
式(6a)と式(5a)とを比較すると、両方共に中心周波数fc(Hz)の直交変調波である。ただ、式(5a)の場合はAM変調波とデジタル変調波とが完全に直交しているのに対して、AMステレオ変調の場合すなわち式(6a)に示す場合はデジタル変調波にAMステレオの位相変調波が重畳されている。したがって、AMステレオの位相変調波の存在のためにデジタル変調波のみを取り出すことが困難になるのであり、困難であることは既に記載のとおりである。
【0032】
次に、本発明の実施の一形態にかかるAM変調波除去回路に戻って、上記の式(6)に示したAMデータ多重変調波は乗算器1において局部発振器3からの発振出力cos(3/2)ωctと乗算されて、乗算結果からその高域周波数成分が除去されて、下記の式(7)に示す信号がローパスフィルタ5から送出される。
【0033】
ここで、M=κνm(t)である。
【0034】
同様に、上記の式(6)に示したAMデータ多重変調波は乗算器2において局部発振器4からの発振出力cos(1/2)ωctと乗算されて、乗算結果からその高域周波数成分が除去されて、下記の式(8)に示す信号がローパスフィルタ6から送出される。
【0035】
【0036】
ローパスフィルタ5からの出力とローパスフィルタ6からの出力は加算器7に供給されて、加算器7にて加算される。加算器7からの加算出力は下記の式(9)に示すごとくになる。またローパスフィルタ5からの出力とローパスフィルタ6からの出力は減算器8に供給されて、ローパスフィルタ6からの出力がローパスフィルタ5からの出力から減算器8にて減算される。減算器8からの減算出力は下記の式(10)に示すごとくになる。
【0037】
【0038】
【0039】
ここで、AMモノラル変調の時にはθ=0であって、式(10)の第1項が消えて、デジタル変調波のみとなる。
【0040】
加算器7からの出力は乗算器9に供給されて、角周波数がωc/2(rad/s)の局部発振器11の発振出力と乗算され、乗算出力はローパスフィルタ13に供給されて、ローパスフィルタ13において乗算出力の高域周波数成分が除去される。同様に、減算器8からの出力は乗算器10に供給されて、角周波数がωc/2(rad/s)であって、かつ位相が局部発振器11の発振出力よりπ/2(rad)遅れる局部発振器12の発振出力と乗算され、乗算出力はローパスフィルタ14に供給されて、乗算出力の高域周波数成分が除去される。
【0041】
すなわち、加算器7からの出力は局部発振器11からの出力cos(1/2)ωctと乗算され、ローパスフィルタ13からの出力は下記の式(11)に示す如くである。ローパスフィル13からの出力は乗算器15に供給されて、角周波数がωc/2(rad/s)の局部発振器17の発振出力と乗算される。乗算器15からの出力は下記の式(12)に示すごとくである。
【0042】
【0043】
(1+M)cos(1/2)ωc t・cosθ …式(12)
【0044】
式(12)から明らかなように、乗算器15からAM搬送波同相信号が得られる。
【0045】
一方、減算器8からの出力は局部発振器11からの出力sin(1/2)ωctと乗算され、ローパスフィルタ14からの出力は下記の式(13)に示す如くである。ローパスフィル14からの出力は乗算器16に供給されて、角周波数がωc/2(rad/s)の局部発振器18の発振出力と乗算される。乗算器16からの出力は下記の式(14)に示すごとくである。
【0046】
【0047】
【0048】
式(14)から明らかなように、式(14)の第1項はAM搬送波逆相信号であり、式(14)の第2項以下はデジタル変調波であって、乗算器16から信号νamq(t)、すなわち「AM搬送波逆相信号+デジタル変調波」が得られる。
【0049】
次に、乗算器15からの出力、すなわちAM搬送波同相信号をカットオフ周波数がfc(=ωc/(2π))に設定されたローパスフィルタ19に供給し、乗算器16からの出力、すなわち信号νamq(t)逆相信号をカットオフ周波数がfc(=ωc/(2π))に設定されたローパスフィルタ20に供給して高域周波数成分を除去する。ローパスフィルタ20を通過させたことにより、式(14)中の{(1/2)ωc+ωα}tの項が除去される。
【0050】
ここで、式(12)、式(14)において、(1+M)、cosθ、sinθ、In、Qnの変化量は、cos(1/2)ωctやcos{(1/2)ωc−ωα}tの変化量に比べると極端に遅い。したがって、cos{(1/2)ωc−ωα}tの1周期程度の時間では、各々の値は定数と見做すことが出来る。
【0051】
一方、符号21は位相レベル発生器であって、位相レベル発生器21からは定数ki=sinθi/cosθi(1≦i≦n、−(π/4)≦θ≦(4/π))の信号が出力される。ここで、(1≦i≦n、−(π/4)≦θ≦(4/π))としたのは、AMステレオの最大位相偏移角はモトローラ方式の場合は{−(π/4)≦θ≦(4/π)}であるためである。
【0052】
位相レベル発生器21からの出力kiのそれぞれとローパスフィルタ19からの出力とは乗算器221、222、223、22nにおいてそれぞれ各別に乗算される。乗算器221、222、223、22nからの各出力は下記の式(12a)に示す如くである。
【0053】
(1+M)cos(1/2)ωc t・cosθ・sinθi/cosθi …式(12a)
【0054】
乗算器221、222、223、22nからの各出力と下記の式(14a)に示すローパスフィルタ20からの出力とは加算器231、232、233、23nにおいてそれぞれ加算される。
【0055】
【0056】
ここで、ローパスフィルタ19を通過したAM搬送波同相信号のcos{(1/2)ωc−ωα}tの1周期Tにわたる波形は図2のaに示すごとくであり、乗算器221、222、223、22nからの各出力のcos{(1/2)ωc−ωα}tの1周期Tにわたる波形は図2のb1、b2、b3、bnに示すごとくであって、図2のaの波形にkiが乗算された波形である。この図2のb1、b2、b3、bnに示す波形に、ローパスフィルタ20から出力される式(14a)に示す図2のc1、c2との合成波形が加算器231、232、233、23nにおいてそれぞれ加算される。図2のc1とc2は合成された波形であるが、説明のために独立して示してあって、c1はAM搬送波逆相信号波形を、c2はデジタル変調波波形を示している。
【0057】
加算器231、232、233、23nからの出力の波形は図2のd1、d2、d3、dnとd0に示す如くである。加算器231、232、233、23nからの出力の波形は図2のd1、d2、d3、dnにd0が合成された出力波形であるが説明のために独立して示してある。
【0058】
加算器231、232、233、23nからの加算出力は位相推定器24に供給されて、位相推定器24においてcos{(1/2)ωc−ωα}tの1周期Tで入力波形が積分され、この積分によってIn、Qnのその時間での変化量が〃0〃と近似できることからデジタル変調波は打ち消されて、デジタル変調波が打ち消された信号からθ=θiとなるところが、n通りの入力のうち最小値となる点として位相推定器24において見出され、位相推定器24から出力される。これは、θ=θi時における〔式(12a)の値−デジタル変調波が打ち消された式(14a)の値〕、すなわち(1+M)cos(1/2)ωc t・sinθ−(1+M)cos(1/2)ωct・sinθが〃0〃となることから明らかである。
【0059】
位相推定器24からの出力が位相レベルセレクタ25に供給されて、位相レベルセレクタ25に入力されている位相レベル発生器21からの出力中から最適な位相レベル、すなわち下記の式(15)の位相レベルが選択される。
【0060】
sinθ/cosθ …式(15)
【0061】
位相レベルセレクタ25からの出力とAM搬送波同相信号が乗算器26へ供給されて、乗算される。その結果、乗算器26から下記の式(16)に示す信号が出力される。
【0062】
【0063】
乗算器26からの出力と(AM搬送波逆相信号+デジタル変調波)が加算器27に入力される。その結果、加算器27から下記の式(17)に示す信号が出力される。
【0064】
【0065】
したがって、加算器27からの出力では、AMステレオ変調波が打ち消されて、加算器27からデジタル変調波が出力される。
【0066】
次に、本発明の実施の一形態にかかるAM変調波除去回路の変形例について説明する。
【0067】
本発明の実施の一形態にかかるAM変調波除去回路では、デジタル変調波をキャンセルして最小値を見つける方法を採った。これに代わって、位相推定の中で、一番デジタル変調波らしいものが残っている波形を探す、という方法を採ってもよい。
【0068】
例えば図2のd1〜d4とd0をもとに、実際に位相推定器24に入力される波形を図3のe〜hに示す。ここで図3のe〜hを見てみると、図3のe、f、hはcos{(1/2)ωc−ωα}t の1周期Tの中で1つの正弦波が完結していないが、図3のgではきれいな正弦波が残っている。これはすなわち、デジタル変調波成分しか残っていないということを意味しており、このときのkiが求めたいAMステレオの位相となる。
【0069】
なお、上記において局部発振器3の発振角周波数を(3/2)ωc、局部発振器4、11、12、17、18の角周波数を(1/2)ωcとして説明したが、これは他の角周波数でもよく、発振角周波数を(3/2)ωcをωpf1とし、角周波数を(1/2)ωcをωpf1としたとき、ωpf1>ωpf2とすると、ωpf1−ωc=ωc−ωpf2が成立する関係に選択すればよい。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるAM変調波除去回路によれば、AMステレオ変調の場合においてもAM変調波が除去されて、デジタル変調波を抽出することができるという効果が得られ、従来ではまったくデジタル変調波を復調できなかったものが、復調できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態にかかるAM変調波除去回路の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の一形態にかかるAM変調波除去回路におけるデジタル変調信号選択位相推定の説明に供する模式図である。
【図3】本発明の実施の一形態にかかるAM変調波除去回路におけるデジタル変調信号選択位相推定の他の例の説明に供する模式図である。
【図4】従来のAMデータ多重変調装置の構成を示すブロック図である。
【図5】従来のAMデータ多重変調装置における多重化の説明に供する模式図である。
【符号の説明】
1、2、9、10、15、16、26、221〜22n 乗算器
3、4、11、12、17、18 局部発振器
5、6、13、14、19、20 ローパスフィルタ
7、8、27、231〜23n 加算器
21 位相レベル発生器
24 位相推定器
25 位相レベルセレクタ
Claims (1)
- AMステレオ変調波の同一周波数帯域内においてAMステレオ変調波にデジタル変調波を多重化したAMデータ多重変調波からAM変調波を除去してデジタル変調波を抽出するAM変調波除去回路であって、
AMデータ多重変調波からAM搬送波同相信号と、AM搬送波逆相信号とデジタル変調波との合成波を抽出する抽出手段と、
AMステレオのそれぞれ異なる位相偏移角に対応する各値とローパスフィルタを介して高域成分が除去されたAM搬送波同相信号とをそれぞれ各別の乗算器にて乗算し、各乗算器からのそれぞれの出力とローパスフィルタを介して高域成分が除去された前記合成波とを前記各乗算器に対応させた各加算器にて加算し、各加算器の出力をAM搬送波同相信号の1周期にわたり積分し、該積分出力の中から最小の積分出力に対応する位相偏移角に対応する値を推測する推測手段と、
推測手段により推測された値と前記AM搬送波同相信号とを乗算し、該乗算出力と前記合成波とを加算する演算手段とを備え、
該演算手段の出力をデジタル変調波とすることを特徴とするAM変調波除去回路。
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