JP3703878B2 - Ａｍ受信機の受信品質を決定する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的には受信されたＡＭ無線送信の信号品質の識別に関し、特に、同調走査動作を停止させるのに十分な受信品質を有するＡＭ信号の存在の検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】
商業ラジオ放送用の受信機は通常、走査および／または探索機能を備えている。走査または探索動作の開始に応答して受信機は、十分な受信品質を有する放送を求めて、連続する割当てられた周波数を検査する。そのような信号が検出されると、走査または探索機能は休止または終了せしめられ、放送の可聴再生が可能となる。
【０００３】
自動走査同調器において周波数走査動作を終了させる停止信号を発生するためには、いくつかの異なる方法が用いられてきた。たいていの方法は、受信信号強度の測定、直角位相検出器またはＩＦカウンタ回路により決定される周波数窓、またはこれらの組合せ、に基づく。ある方法はまた、検査されている割当てられたチャネルに関連する雑音レベルの検出をも用いる。ＡＭラジオ受信機は、特に受信信号強度の測定に基づいて停止信号を発生する。
【０００４】
ＡＭ受信機における走査同調動作は低速のものになりがちである。実質的に全てのラジオ受信機におけると同様に、ＡＭ受信機は自動利得制御（ＡＧＣ）を備えている。自動利得制御は、たとえ入力信号レベルが変動しつつあっても、増幅された出力信号を実質的に一定レベルに保持する公知の技術である。放送通信受信機においては、ＡＧＣは、同調された放送信号の信号強度の動揺、または他の放送信号への再同調中に起こる動揺があっても、一貫したオーディオ出力レベルを発生するために用いられる。
【０００５】
ＡＭ受信機の場合は、ＡＧＣループは、ＡＭ搬送波上の変調オーディオ情報のフィルタ除去を避けるために十分長い時定数を有する。そうでなければ、ＡＧＣループはＡＭ変調を除去して、オーディオ情報を破壊するであろう。従って、走査形ＡＭ受信機においては、信号強度の測定に基づいて品質のよい放送が受信されつつあるか否かを決定するための決定時間は、ＡＧＣループの応答時間より長くならざるをえない。このため走査同調動作に際し、満足しうる放送信号を見出すのに、望ましくない遅延を生じる。
【０００６】
従来技術の走査形ＡＭ受信機におけるもう１つの問題は、隣接チャネルの妨害を有する放送信号における停止に関する。隣接チャネルに強い放送信号が存在すると、関心がもたれている現在の弱いチャネルの信号強度測定にそれが加わるので、その周波数における真の信号強度が誇張されることになる。従って、走査同調機能は、不満足な受信品質を有する放送信号において停止しうる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ＡＧＣ時定数により遅延せしめられる信号強度の測定に基づくことなく、ＡＭ放送信号の受信品質を決定することである。もう１つの目的は、本発明の受信品質測定により隣接チャネルの妨害を検出し、それによって隣接チャネルの妨害を有する信号における走査の停止を避けることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
これらの、および他の、諸目的は、ＡＧＣループ時間に基づくことなく、入来放送信号の特性を検査することにより達成される。現在同調されている信号は、中間周波数において検査される。信号の主要なオーディオおよび搬送波成分は除去される。残った信号は、同調された信号内に存在しうる隣接チャネルの妨害を含む残留雑音の特徴を示す。さらに、この残留雑音は、チャネルにもし実質的な信号が存在しなければ、常に高レベルのはずである。残留雑音の量は、受信された信号の品質を定める。
【０００９】
さらに詳述すると、本発明は、受信機により受信された振幅変調（ＡＭ）無線信号の受信品質を決定する方法を含む。該ＡＭ無線信号は、混合により搬送波を含む中間周波（ＩＦ）信号とされる。該ＩＦ信号からオーディオ情報が実質的に除去されて、修正されたＩＦ信号が発生せしめられる。該修正ＩＦ信号から、前記搬送波の遷移（ゼロ交差点）が回復される。該回復された遷移から、実質的に純粋な搬送正弦波信号が再生される。前記修正ＩＦ信号と、前記実質的に純粋な搬送正弦波信号とが１８０°の位相外れで加算されることにより、前記搬送波が実質的に消去され、隠れた雑音信号が発生せしめられる。該雑音信号に応答して（例えば、所定のスレショルドとの比較により）、前記受信品質が測定される。走査形受信機において前記雑音信号は、高品質放送が表示された時に停止信号を発生させるのに用いられる。
【００１０】
【実施例】
図１において、ＡＭラジオ受信機は、受信機前端部１１に結合せしめられたアンテナ１０を含む。ＡＭ放送信号はアンテナ１０によって捕捉され、前端部１１により、従来技術のスーパーヘテロダインラジオ受信機において公知のように、混合によって中間周波（ＩＦ）信号に変換される。選択された放送チャネルを所定の中間周波数に変換するために必要とされる混合周波数は、使用者から前端部１１へ与えられる同調指令に応答して決定される。同調指令は、上方または下方へ走査するなどの、探索または走査機能を含み、放送チャネルは、再生のための十分な信号品質をもつ存在するプログラムのために順次検査される。前端部１１は、受信可能な局が検出された時、探索または走査中に停止信号に応答する。動作に際し、前端部１１は、選択されたチャネルに同調しうる。もし停止信号が所定量の時間内に発生しなければ、前端部は次のチャネルの検査に進みうる。あるいは、不満足なチャネルが検出された時に、前端部１１の走査を続行するために「進行」信号を発生させることができる。さらに、停止信号と進行信号との組合せを用いることもできる。
【００１１】
図示されていない通常の手段により放送オーディオ情報を再生するために、前端部１１からのＩＦ信号は検出されて処理される。さらに、そのＩＦ信号は、信号品質検出器１２内の可変利得ブロック１３へ供給される。信号品質検出器１２は、好ましくは、ディジタル信号処理（ＤＳＰ）技術を用いて実現され、それはＩＦ信号がまずディジタル化されることを必要とする。可変利得ブロック１３は修正ＩＦ信号を発生し、これは振幅検出器ブロック１４の入力に結合せしめられる。修正ＩＦ信号内の搬送波に対する任意の振幅変調は検出されて、（通常約５ｋＨｚである）所望の受信オーディオに対応する上方カットオフ周波数を有する低域フィルタ（ＬＰＦ）１５に結合せしめられる。ＬＰＦ１５は、ＡＭ信号内のオーディオ情報は通過させるが、搬送波信号上に存在するいかなる残留雑音をも阻止する。ＬＰＦ１５の出力は、可変利得ブロック１３の利得制御入力に結合せしめられ、修正ＩＦ信号の振幅変調を減少させる。従って、可変利得ブロック１３と、検出ブロック１４と、ＬＰＦ１５とは、ＡＧＣループとして作用する。しかし、このＡＧＣループは速い応答時間を有する。そのわけは、放送信号内のオーディオ情報に対応するＡＭ変調を除去するために、それが所望されるからである。従って、ＬＰＦ１５からの出力信号の増加は、可変利得ブロック１３における利得の減少を招き、その逆も成立する。可変利得ブロック１３は、好ましくは、ＩＦ信号の値にＬＰＦ出力信号の逆数を乗算して修正ＩＦ信号を発生するための乗算器としてＤＳＰにより実現されうる。
【００１２】
交差情報を含む修正ＩＦ信号は、修正ＩＦ信号のゼロ交差を確定するためのゼロ交差方形波発生器１６の入力に結合せしめられる。発生器１６からのゼロ交差情報は、正弦波発生器１７に結合せしめられ、最初にＡＭ放送送信機により放送された搬送波信号に対応する純粋な正弦搬送波信号を発生せしめる。この純粋な正弦搬送波信号は、位相調節器１８に結合せしめられる。調節された位相の純粋な正弦搬送波信号は、加算機２０の１入力に結合せしめられる。修正ＩＦ信号は加算器２０の第２入力に結合せしめられる。位相調節器１８は、加算機２０において純粋な正弦搬送波信号が１８０°の位相外れで修正ＩＦ信号と組合わされるように、発生器１６および１７におけるいかなる位相遅延差をも補償する。
【００１３】
ＤＳＰによる実現においては、ブロック１６、１７、および１８は、好ましくは、所望の再生搬送波信号を発生するための単一機能をなすように組合わされる。しかし、図１は、なんらかのハードウェアまたは他のタイプの手段用の信号品質を検出するために、受信されたＡＭ信号からのアナログ情報および搬送波信号成分の除去を実現する本質的機能を示す。
【００１４】
加算器２０の出力は、受信されたＡＭ放送信号内の残留雑音に対応する。検査されている周波数に、放送信号が実際に存在しない場合には、残留雑音の含量は常に高いはずである。放送信号が存在する時、放送信号の信号強度が雑音源に比較して低い場合、または隣接チャネルの妨害のような強い雑音源がその周波数に存在する場合には、残留雑音は顕著になる。
【００１５】
加算器２０の出力は、積分および比較ブロック２１の入力に接続されている。なんらかの必要な整流の後、残留雑音は、残留雑音含量の平均値（例えば電圧）を得るために積分される。この平均値は、満足に再生されうる放送信号と、受入れえない雑音量を含む放送信号と、の識別のために、（所定電圧のような）所定スレショルドと比較される。平均残留雑音レベルが所定スレショルドより低い時は、停止信号が発生せしめられ、走査同調動作を終了または休止させるために、前端部１１に結合せしめられる。
【００１６】
図２Ａから図２Ｅまでを参照しつつ、本発明の受信機の動作をさらに説明する。図２Ａは、受信機の前端部からのＩＦ信号２５を示す。ＩＦ信号２５は、特定の受信機によって用いられる中間周波数に等しい周波数（例えば、１０．７ＭＨｚまたは４５０ｋＨｚ）を有し、オーディオ情報信号２６によって変調されている。図２Ｂは、オーディオ情報による変調が実質的に除去されている（すなわち、実質的に一定のピークピーク振幅を有する）が、図１のＬＰＦ１５の上方カットオフ周波数より高い残留搬送波雑音を含む修正ＩＦ信号を示す。従って、修正ＩＦ信号２７は、複数の雑音パルス２８を含む。
【００１７】
図２Ｃは、修正ＩＦ信号２７から導かれた、修正ＩＦ信号２７のゼロ交差点に遷移を有する方形波３０を示す。図２Ｄには、方形波信号３０から導かれた純粋な正弦搬送波信号３１が示されている。修正ＩＦ信号２７から純粋な正弦搬送波信号３１を減算すると、図２Ｅに示されている雑音信号３２が発生する。あるいは、純粋な正弦搬送波信号を、修正ＩＦ信号に対し１８０°の位相偏移をもって発生せしめ、これらの２信号を加算して該雑音信号を発生させることもできる。
【００１８】
図３の別の実施例は、可変利得増幅器３５を含み、その入力にはＩＦ信号が印加される。増幅器３５からの修正ＩＦ信号出力は、インピーダンス整合用変成器３６を経て、例えばシーメンス（Ｓｉｅｍｅｎｓ）から発売されている４２２２Ｘ６集積回路から構成されうるＦＭ ＩＦ回路３７の入力に、結合せしめられる。ＦＭ ＩＦ回路３７は、ゼロ交差方形波発生器を作るのに利用されるリミタ増幅器を含む。ＦＭ ＩＦ回路３７はまた、復調されたＡＭ出力を発生するのに利用される信号強度ピーク検出器をも含む。リミタ増幅器からの方形波信号は、可変インピーダンス変成器３９と並列に接続されたキャパシタ３８を含む直角位相タンク回路４０へ供給される。共振タンク回路４０は、正弦波変換および位相調節を同時に行う。共振タンク回路４０は、ＩＦ周波数（例えば１０．７ＭＨｚ）に等しい公称常駐周波数と、約２００ｋＨｚの帯域幅とを有する。変成器３９のインダクタンスは、共振タンク回路４０の共振周波数を同調させて適切な量の位相偏移を得るように調節される。
【００１９】
低域フィルタ（ＬＰＦ）４１は、ＦＭ ＩＦ回路３７からピーク信号強度信号を受け、約５ｋＨｚの周波数を越える残留雑音内容をフィルタ除去し、可変利得増幅器３５の利得制御入力へ利得信号を供給してＡＧＣループを実現する。増幅器３５からの修正ＩＦ信号は、緩衝増幅器４２の入力に結合せしめられる。増幅器４２から供給される差動出力は、ミクサ４３の正および負入力のそれぞれに接続される。共振回路４０からの、位相偏移され再構成された純粋な正弦搬送波信号は、差動増幅器４４を経て、ミクサ４３の正および負入力のそれぞれに結合せしめられる。
【００２０】
ミクサ４３へのそれぞれの入力は、好ましくは、１８０°の位相外れになるように選択される。従って、ミクサ４３の出力は、搬送周波数信号がゼロ周波数になるように混合されるために搬送周波数信号を除去されている（混合動作から生じる搬送周波数の２倍の任意の信号は、それらが諸成分の帯域幅の外側にあるので抑制される）。ミクサ４３の出力内に残るものの全ては、残留雑音であり、それは結合変成器４５を経て、抵抗４７およびキャパシタ４８を含む積分回路４６に結合せしめられる。積分回路４６の出力は、比較器５０の反転入力に接続される。比較器５０の非反転入力は、所定のスレショルド電圧Ｖ_REF に接続される。比較器５０の出力は、停止信号を発生する。
【００２１】
図３の回路の動作は、図１および図２に関して上述された動作と実質的に同じである。可変利得増幅器３５は、好ましくは約６０ｄＢの程度の高ダイナミックレンジを有し、それによって修正ＩＦ信号は、約９０％のＡＭ変調を消去される。ＦＭ ＩＦ回路３７、ＬＰＦ４１、および増幅器３５を含むＡＧＣループの応答は約１ＭＨｚの速度で行われ、従来技術の停止信号検出器が動作しうる速度よりもはるかに高速である。
【００２２】
可変変成器３９および可変利得緩衝増幅器４２の校正は、製造時に一度だけ行いさえすればよく、その後は固定したままでよい。このようにして、ミクサ４３の出力を最小化するために変成器３９および増幅器４２が繰返し調節されている間に、試験信号が、実質的な残留雑音なく信号品質検出器に印加される。用いられる諸成分の安定性に依存して、緩衝増幅器４２の利得は、設計段階において固定さえされうる。
【００２３】
比較器５０からの停止信号は、検査されている周波数における任意の放送信号の受信品質が、再生のために満足すべきものであるか否かを速やかに識別する。本技術分野において公知のように、停止信号は、ラジオの動作を制御するマイクロプロセッサへ供給されて、走査同調動作を継続、休止、または停止させ、また周波数走査動作中に無音化されていたオーディオ出力を有音化することができる。特定のチャネルに停止することを決定する前に、受信機が周波数に合っていることを確認するためのＩＦカウントのような他の処理もまたなされうる。
【００２４】
ＬＰＦ１５の上方カットオフ周波数を約５ｋＨｚに選択することにより、隣接チャネルの信号はＡＧＣループから阻止され、従って修正ＩＦ信号内に含まれることになる。従って、それらは残留雑音に寄与する。図４に示されているように、第１放送信号は搬送周波数ｆ_C1を有する。隣接チャネルには、第２搬送周波数ｆ_C2の、より強い第２放送信号が存在する。その、より強い信号は、隣接チャネル妨害に寄与する第１放送信号と重なり合う周波数成分を有する。この妨害は、本発明によって検出される残留雑音に寄与するので、走査動作は、隣接チャネル妨害を有するチャネルには停止しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図。
【図２】ＡからＥまでは、図１に関連する波形を示す図。
【図３】本発明の別の実施例を示すブロック図。
【図４】隣接チャネル妨害の存在を示す。
【符号の説明】
２５ ＩＦ信号
２６ オーディオ情報信号
２７ 修正ＩＦ信号
２８ 雑音パルス
３０ 方形波信号
３１ 純粋な正弦搬送波信号
３２ 雑音信号

Claims (1)

1. 受信機により受信された振幅変調（ＡＭ）無線信号の受信品質を決定する方法であって、
   該ＡＭ無線信号に混合を行って、搬送波を含む中間周波（ＩＦ）信号を得るステップと、
   該ＩＦ信号内に存在する変調オーディオ情報を実質的に除去して修正されたＩＦ信号を発生せしめるステップと、
   該修正ＩＦ信号から前記搬送波の遷移を回復するステップと、
   該回復された遷移から実質的に純粋な搬送正弦波信号を再生するステップと、
   前記修正ＩＦ信号と前記実質的に純粋な搬送正弦波信号との間の減算を行って、前記搬送波が実質的に消去された雑音信号を発生せしめるステップと、
   該雑音信号に応答して前記受信品質を測定するステップと、
   を含む、受信機により受信された振幅変調（ＡＭ）無線信号の受信品質を決定する方法。

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