JP3742748B2

JP3742748B2 - Ｆｍ受信機

Info

Publication number: JP3742748B2
Application number: JP2000189859A
Authority: JP
Inventors: 和司黒田; 政義志賀
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2020-06-23
Also published as: JP2002009650A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＭ放送波を受信するＦＭ受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＦＭ放送を配信している放送局では、音声信号等を用いてＦＭ変調処理を行って所定周波数の搬送波に対応するＦＭ放送波を送信している。このＦＭ変調処理においては、所定の変調度を有するＦＭ変調信号が用いられ、音声信号等の振幅を周波数偏移に対応付けた変換処理が行われる。
【０００３】
このようなＦＭ放送波を受信するＦＭ受信機では、受信したＦＭ放送波を所定周波数（例えば１０．７ＭＨｚ）の中間周波数信号に変換した後、ＦＭ復調処理を行って、この中間周波信号に重畳されているＦＭ変調信号を取り出している。このＦＭ変調信号として、例えばモノラルのＦＭ放送波の場合には音声信号が得られる。また、ステレオ方式のＦＭ放送波の場合には、ＦＭ変調信号として、Ｌ成分とＲ成分が重畳されたコンポジット信号が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のＦＭ受信機では、設計時に周波数偏移の許容幅が決まっており、中間周波信号の周波数偏移がこの許容幅を超えている、いわゆる過変調のＦＭ放送波を受信した場合には、周波数偏移に比例して復調後の音声信号の振幅値がＦＭ受信機における所定の許容値を超えてしまうことにより、復調後の音声信号に歪みを生じてしまう場合がある。
【０００５】
すなわち、一般には、放送波の周波数偏移を大きくすることにより、復調後の音声信号のＳＮ比を向上させることができるが、１局当たりの占有周波数帯域幅も広がってしまうため、両者の兼ね合いから周波数偏移の値が決められており、例えば、日本では、周波数偏移の最大幅が±７５ｋＨｚに設定されている。ところが、地域によっては、周波数偏移についての規制が厳格でない放送局も存在するため、周波数偏移を日本における一般的な値よりも大きく設定している場合もある。このように、周波数偏移の大きいＦＭ放送波、すなわち高い周波数のＦＭ変調信号が重畳された過変調のＦＭ放送波を受信した場合には、復調後の音声信号の振幅が大きくなり、この振幅値が所定の許容値を超えると音声信号に歪みが生じ、出力される音声の品質が劣化してしまうために好ましくない。
【０００６】
特に、最近ではステレオ復調やノイズ除去あるいは音質補正等の各種の処理をＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）等で行う場合が多いが、ＤＳＰ等の動作電圧が低電圧化されるのに伴って、ＦＭ復調された信号をデジタルデータに変換するアナログ−デジタル変換器の許容入力電圧も低電圧化しており、過変調のＦＭ放送波が受信されるとＦＭ復調された信号の振幅が大きくなるためアナログ−デジタル変換器の許容入力電圧を超えてしまい、最終的に得られる音声信号が歪むことになる。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、過変調の放送波を受信した場合における音声信号の歪みを低減することができるＦＭ受信機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明のＦＭ受信機では、所定の受信周波数を有するＦＭ放送波を受信手段により受信し、受信したＦＭ放送波に含まれるＦＭ変調信号をＦＭ復調手段によって復調する際に、ＦＭ復調手段から出力される復調信号の振幅レベルを第１の信号レベル調整手段により調整し、振幅レベルが調整された後の復調信号の振幅レベルを信号レベル検出手段により検出しており、検出される復調信号の振幅レベルが所定値以下となるように、第１の信号レベル調整手段による振幅レベルの調整値を設定している。過変調のＦＭ放送波を受信することによりＦＭ復調手段から出力される復調信号の振幅レベルが過度に大きくなった場合であっても、第１の信号レベル調整手段を通した後の復調信号の振幅レベルが所定値以下となるように調整されるので、この振幅レベルが調整された復調信号に基づいて再生される音声信号の歪みを低減することができる。
【０００９】
また、ＦＭ復調信号に基づいて、ＦＭ放送波に含まれる音声信号を再生する音声再生手段と、上述した第１の信号レベル調整手段による調整によって変更された振幅レベルを元に戻す振幅レベルの再調整を行う第２の信号レベル調整手段とをさらに備えることが望ましい。第２の信号レベル調整手段によって振幅レベルの再調整を行うことにより、音声再生手段により再生される音声の音量を適切な値、すなわち、第１の信号レベル調整手段による振幅レベルの調整が行われる前の復調信号の振幅レベルに応じた音量にすることができるので、再生される音声を聴取する利用者が音量変化により感じる違和感を軽減することができる。
【００１０】
また、上述した第１の信号レベル調整手段から出力されるアナログの復調信号をデジタルデータに変換するアナログ−デジタル変換手段をさらに備えており、第１の信号レベル調整手段から出力される復調信号の振幅レベルが、アナログ−デジタル変換手段の許容入力電圧よりも低くなるように、第１の信号レベル調整手段による振幅レベルの調整値が設定されることが望ましい。最近では、復調信号に基づいて音声を再生する一連の処理、例えば、ステレオ復調処理のために必要なフィルタリング処理やノイズ除去処理などをデジタル処理により行う場合が多いが、この場合に、第１の信号レベル調整手段から出力される復調信号の振幅レベルをアナログ−デジタル変換手段の許容入力電圧よりも低くなるように調整することにより、アナログ−デジタル変換手段の入力信号の振幅が高い場合に生じる出力電圧のクリップを防止することができるため、過変調の復調信号をアナログ−デジタル変換手段に入力することにより生じる音声信号の歪みを低減することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態のＦＭ受信機について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明を適用した一実施形態のＦＭ受信機の構成を示す図である。同図に示すＦＭ受信機１００は、アンテナ１０、フロントエンド部（Ｆ／Ｅ）１２、選局回路１４、操作部１６、中間周波増幅／ＦＭ検波回路（ＩＦ／ＤＥＴ）１８、音声出力部２０、制御部２２、デジタル−アナログ変換部（Ｄ／Ａ）２３、パワーアンプ２４、スピーカ２６を含んで構成されている。
【００１２】
フロントエンド部１２は、アンテナ同調回路や高調波増幅回路、局部発振回路、混合回路等を含んでおり、アンテナ１０から入力されるＦＭ放送波の中から所望の受信周波数（同調周波数）成分を抽出するとともに、抽出した信号に対して所定の周波数変換を行い、１０．７ＭＨｚの中間周波信号を出力する。
【００１３】
選局回路１４は、受信周波数を設定するためのものであり、フロントエンド部１２内の局部発振回路とともにＰＬＬ（位相同期ループ）を構成する。例えば、プログラマブルカウンタからなる分周回路を有しており、この分周比を制御部２２からの指示にしたがって変更することによりフロントエンド部１２内の局部発振回路の発振周波数を変えて、受信周波数を切り替える。
【００１４】
操作部１６は、利用者が所望の放送局を選択するために受信周波数を入力したり、スピーカ２６から出力される音声の音量や音質等を調整するためのものであり、選局キー等の操作キーを備え、利用者の操作指示に応じた信号を制御部２２に出力する。
【００１５】
中間周波増幅／ＦＭ検波回路１８は、フロントエンド部１２から出力される中間周波信号を増幅するとともに同調動作を行い、その同調結果に対してＦＭ検波を行ってコンポジット信号（ＦＭ復調信号）を出力する。
音声出力部２０は、中間周波増幅／ＦＭ検波回路１８から出力されるコンポジット信号を音声信号（Ｌ信号とＲ信号からなるステレオ音声信号）に分離するステレオ復調処理を行うとともに、音声信号に対して音量や音質の補正処理を行う。音声出力部２０に含まれる各構成要素の詳細については後述する。
【００１６】
制御部２２は、受信周波数の設定やスピーカ２６から出力される音声の音量や音質の調整等、ＦＭ受信機１００全体の動作を制御するものである。制御部２２の動作内容の詳細については後述する。
デジタル−アナログ変換部２３は、音声出力部２０から出力されるデジタルデータの音声信号をアナログの音声信号に変換する。パワーアンプ２４は、スピーカ２６を駆動するために、デジタル−アナログ変換部２３から出力される音声信号を所定のゲインで増幅する。スピーカ２６は、パワーアンプ２４から出力される駆動信号に基づいて音声を出力する。
【００１７】
次に、上述した音声出力部２０の詳細構成について説明する。図１に示す音声出力部２０は、２つのアンプ５０、６２、２つのゲイン設定部５２、６４、アナログ−デジタル変換部（Ａ／Ｄ）５４、ノイズキャンセラ／ステレオ復調部５６、音質補正部５８、過変調検出部６６を含んで構成されている。
【００１８】
なお、本実施形態の音声出力部２０は、専用ＤＳＰにより実現されており、ステレオ復調処理や音質補正処理等をデジタル処理によって実現している。一連の処理をデジタル化することによりノイズ等の影響を受けにくくなるので、ステレオ復調処理のために必要なフィルタリング処理や音質補正処理などを行う際の信号の劣化を低減することができ、より高品質な音声信号を出力することができるとともに、ＦＭ受信機１００全体の省スペース化や部品点数の削減による低コスト化を図ることができる。また、処理をデジタル化していることから汎用性が高く、音量や音質の補正処理等を行う部分を他のオーディオ機器、例えば、ＣＤプレーヤ等（図示せず）と共用することにより、本実施形態のＦＭ受信機１００やＣＤプレーヤ等を含んで構成されるオーディオシステム全体の省スペース化や低コスト化を実現できるという利点もある。
【００１９】
アンプ５０は、中間周波増幅／ＦＭ検波回路１８から入力されるコンポジット信号を所定のゲインで増幅あるいは減衰することにより、コンポジット信号の振幅レベル（電圧値）を後段のアナログ−デジタル変換部５４への入力に適したレベルに調整する。ゲイン設定部５２は、制御部２２からの指示に基づいてアンプ５０のゲインを設定する。
【００２０】
アナログ−デジタル変換部５４は、アンプ５０から出力されるゲイン調整後のコンポジット信号をデジタルデータに変換する。
ノイズキャンセラ／ステレオ復調部５６は、アナログ−デジタル変換部５４からデジタルデータとして出力されるコンポジット信号に対して所定のノイズ除去処理を行った後にステレオ復調処理を行ってステレオの音声信号を生成する。
【００２１】
音質補正部５８は、制御部２２からの操作指示に基づいて、音声信号の音質を補正する処理（例えば、高域を強調する等の処理）を行う。
アンプ６２は、スピーカ２６から出力される音声の音量を調整するために、音質補正部５８から出力される音声信号を所定のゲインで増幅あるいは減衰する。ゲイン設定部６４は、制御部２２からの指示に基づいてアンプ６２のゲインを設定する。
【００２２】
過変調検出部６６は、アナログ−デジタル変換部５４から出力されるコンポジット信号に基づいて過変調の発生を検出し、所定の検出信号を制御部２２に出力する。具体的には、中間周波増幅／ＦＭ検波回路１８から出力されるコンポジット信号は、中間周波数（１０．７ＭＨｚ）に対する周波数偏移が大きいほど振幅レベルが高くなるので、過変調検出部６６は、このコンポジット信号の振幅レベルが予め設定されている所定のしきい値Ｖｔｈよりも高くなった場合にその旨を示す所定の検出信号を出力する。このしきい値Ｖｔｈは、アナログ−デジタル変換部５４の許容入力電圧の最大値に基づいてその値が設定される。
【００２３】
図２は、アナログ−デジタル変換部５４の許容入力電圧としきい値Ｖｔｈの関係を説明する図である。本実施形態のアナログ−デジタル変換部５４は、許容入力電圧の最大値がＶｍａｘとなっており、入力信号の振幅レベルがこの最大値Ｖｍａｘを超えると出力データが所定値に固定されるクリップが発生し、出力データに歪みが生じる。この場合に、中間周波信号の周波数偏移の増加に応じてコンポジット信号の振幅レベルが増加し、上述した許容入力電圧の最大値Ｖｍａｘを超えた時点で過変調を検出したのでは、その直後にアンプ５０のゲインを下げる処理を行ったとしても、短時間ではあるが出力信号に歪みが生じて、その後のステレオ復調処理等に悪影響を及ぼし、スピーカ２６から出力される音声に異音、雑音等が発生してしまうこととなる。
【００２４】
したがって、本実施形態では、上述した最大値Ｖｍａｘよりもいくらか低いレベルにしきい値Ｖｔｈを設定し、アナログ−デジタル変換部５４から出力されるコンポジット信号の振幅レベルがこのしきい値Ｖｔｈを超えた時点で過変調を検出して、アナログ−デジタル変換部５４に入力されるコンポジット信号の振幅レベルを減衰させている。
【００２５】
具体的には、周波数偏移がある値ｆ₀より大きいＦＭ放送波を受信し、対応するコンポジット信号の振幅レベルがしきい値Ｖｔｈを超えることにより過変調が検出されると、コンポジット信号の振幅レベルを所定量だけ減衰させるようにアンプ５０のゲインが設定される。このため、一度過変調が検出された後は、周波数偏移がｆ₀よりも大きい値であるｆ₁となるまでは、コンポジット信号の振幅レベルがしきい値Ｖｔｈを超えないこととなる。また、周波数偏移がｆ₁より大きくなり、対応するコンポジット信号の振幅レベルがしきい値Ｖｔｈを超えて過変調が検出された場合には、コンポジット信号の振幅レベルをさらに所定量だけ減衰させるようにアンプ５０のゲインが設定される。このため、二度目に過変調が検出された後は、周波数偏移がｆ₁よりも大きい値であるｆ₂となるまでは、コンポジット信号の振幅レベルがしきい値Ｖｔｈを超えないこととなる。
【００２６】
このように、過変調を検出する毎にコンポジット信号の振幅レベルを調整する処理を何回か繰り返して行うことにより、最大値Ｖｍａｘを超える振幅レベルのコンポジット信号がアナログ−デジタル変換部５４に入力されることを防止することができる。
【００２７】
上述したアンテナ１０、フロントエンド部１２、選局回路１４が受信手段に、中間周波増幅／ＦＭ検波回路１８がＦＭ復調手段に、アンプ５０、ゲイン設定部５２が第１の信号レベル調整手段に、過変調検出部６６が信号レベル検出手段にそれぞれ対応している。また、ノイズキャンセラ／ステレオ復調部５６が音声再生手段に、アンプ６２、ゲイン設定部６４が第２の信号レベル調整手段に、アナログ−デジタル変換部５４がアナログ−デジタル変換手段にそれぞれ対応している。
【００２８】
本実施形態のＦＭ受信機１００はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。図３は、過変調が検出された場合におけるＦＭ受信機１００の動作を示す流れ図であり、主に、制御部２２において行われる動作について説明されている。
【００２９】
制御部２２は、過変調検出部６６からの検出信号の有無に基づいて、過変調が検出されたか否かを判定する（ステップ１００）。
過変調が検出されると、ステップ１００で肯定判断がなされ、次に制御部２２は、前段側のアンプ５０のゲインを所定量（例えば１．５ｄＢ）だけ減少した値に設定するようゲイン設定部５２に指示を出力する（ステップ１０１）。これにより、アナログ−デジタル変換部５４に入力されるコンポジット信号の振幅レベルが低下することとなる。
【００３０】
また、制御部２２は、後段側のアンプ６２のゲインを所定量だけ増加した値に設定するようゲイン設定部６４に指示を出力する（ステップ１０２）。具体的には、アンプ６２のゲインの増加量は、上述したステップ１０１におけるアンプ５０のゲインの減少量に対応して設定される。すなわち、本実施形態では、アナログ−デジタル変換部５４の出力信号に歪みが生じるのを防ぐために、入力されるコンポジット信号の振幅レベルを低下させているので、その低下分を後段側のアンプ６２で補うことによって、最終的にスピーカ２６から出力される音声の音量が変化しないようにしている。
【００３１】
次に、制御部２２は、操作部１６から受信周波数を変更する旨の指示が出力されているか否かを判定する（ステップ１０３）。受信周波数を変更する旨の指示がなされていない場合には、ステップ１０３で否定判断がなされ、次に制御部２２は、各アンプ５０および６２のゲインを調整する処理（上述したステップ１０１および１０２に示した処理）を行った回数が所定回数を超えているか否かを判定する（ステップ１０４）。
【００３２】
具体的には、本実施形態では、過変調が検出された場合に、各アンプ５０、６２のゲインを調整する処理を予め設定した所定回数（例えば、２回）に分けて段階的に行うことにより、アナログ−デジタル変換部５４に入力されるコンポジット信号の振幅レベルが必要以上に低下することを防止している。
【００３３】
ゲインの調整回数が所定回数を超えていない場合には、ステップ１０４で否定判断がなされ、制御部２２は、上述したステップ１００に戻り、過変調が検出されたか否かの判定以降の動作を繰り返す。
また、ゲインの調整回数が所定回数を超えた場合には、上述したステップ１０４で肯定判断がなされ、制御部２２は、ステップ１０３に戻り、受信周波数の変更指示がなされたか否かの判定以降の動作を繰り返す。すなわち、本実施形態では、ゲインの調整回数が所定回数を超えた後は、受信周波数の変更指示がなされるまで（ステップ１０３で肯定判断がなされるまで）の間は、ステップ１０３〜１０４の判定が繰り返されるので、ゲイン調整は行われないこととなる。
【００３４】
受信周波数の変更指示がなされると、ステップ１０３で肯定判断がなされ、制御部２２は、選局回路１４に指示を送って受信周波数を変更するとともに（ステップ１０５）、各アンプ５０および６２のゲインを変更前の値に設定する（ステップ１０６）。その後、制御部２２は、上述したステップ１００に戻り、以降の処理を繰り返す。
【００３５】
また、過変調が検出されない場合には、上述したステップ１００で否定判断がなされ、制御部２２は、ステップ１０３に進み、受信周波数の変更指示がなされたか否かの判定以降の処理を行う。
このように、本実施形態のＦＭ受信機１００は、過変調のＦＭ放送波を受信することにより、コンポジット信号の振幅レベルが所定のしきい値Ｖｔｈを超えた場合に、アンプ５０のゲインを所定量だけ減少させることによってコンポジット信号の振幅レベルを低下させているので、コンポジット信号に基づいて再生される音声信号の歪みを低減することができる。また、アンプ５０においてコンポジット信号の振幅レベルを低下させた分を後段側のアンプ６２で補うことによって、最終的にスピーカ２６から出力される音声の音量が変化しないようにしているので、スピーカ２６から出力される音声を聴取する利用者が感じる違和感を軽減することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、専用ＤＳＰにより一体成形された音声出力部２０を用いていたが、必ずしも専用ＤＳＰを用いる必要はなく、音声出力部２０に含まれる各構成要素をそれぞれ別々の部品によって実現してもよい。
【００３７】
また、上述した実施形態では、音声出力部２０は、ステレオ復調処理、ノイズ除去処理、音質補正処理等をデジタル処理により行っていたが、アナログ処理により行ってもよい。この場合には、デジタル−アナログ変換部２３およびアナログ−デジタル変換部５４を省略し、上述したノイズキャンセラ／ステレオ復調部５６、音質補正部５８、アンプ６２をそれぞれ従来から周知のアナログ回路により実現すればよい。なお、この場合における過変調検出部６６は、ウインドウコンパレータ等を用いたアナログ回路により実現すればよく、過変調を検出する基準となるしきい値Ｖｔｈは、アナログ回路で実現されるノイズキャンセラ／ステレオ復調部の許容入力電圧を考慮して設定すればよい。
【００３８】
また、上述した実施形態では、音声出力部２０の後段にデジタル−アナログ変換部２３およびパワーアンプ２４を設けていたが、入力されたデジタル信号に基づいて直接スピーカを駆動するいわゆるデジタルアンプによりアンプ６２が実現される場合には、後段のデジタル−アナログ変換部２３およびパワーアンプ２４を省略することができる。
【００３９】
また、上述した実施形態において音声出力部２０に備わっている音質補正部５８、アンプ６２、ゲイン設定部６４は、音声出力部２０から分離して別の機能ブロックとしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、過変調のＦＭ放送波を受信することにより復調信号の振幅レベルが過度に大きくなった場合であっても、復調信号の振幅レベルが所定値以下となるように調整されるので、この振幅レベルが調整された復調信号に基づいて再生される音声信号の歪みを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のＦＭ受信機の構成を示す図である。
【図２】アナログ−デジタル変換部の許容入力電圧としきい値Ｖｔｈの関係を説明する図である。
【図３】過変調が検出された場合におけるＦＭ受信機の動作を示す流れ図である。
【符号の説明】
１０アンテナ
１２フロントエンド部（Ｆ／Ｅ）
１４選局回路
１６操作部
１８中間周波増幅／ＦＭ検波回路（ＩＦ／ＤＥＴ）
２０音声出力部
２２制御部
２３デジタル−アナログ変換部（Ｄ／Ａ）
２４パワーアンプ
２６スピーカ
５０、６２アンプ
５２、６４ゲイン設定部
５４アナログ−デジタル変換部（Ａ／Ｄ）
５６ノイズキャンセラ／ステレオ復調部
５８音質補正部
６６過変調検出部
１００ＦＭ受信機

Claims

所定の受信周波数を有するＦＭ放送波を受信する受信手段と、
前記ＦＭ放送波に含まれるＦＭ変調信号を復調するＦＭ復調手段と、
前記ＦＭ復調手段から出力される復調信号の振幅レベルを調整する第１の信号レベル調整手段と、
前記第１の信号レベル調整手段によって振幅レベルが調整された後の前記復調信号の振幅レベルを検出する信号レベル検出手段と、
を備え、前記信号レベル検出手段によって検出された前記復調信号の振幅レベルが、過変調発生の有無の閾値となる所定値Ｖｔｈを超えたときに、前記復調信号の振幅レベルを所定量だけ減衰させるように、前記第１の信号レベル調整手段による振幅レベルの調整値を設定することを特徴とするＦＭ受信機。
請求項１において、
前記所定値Ｖｔｈは、過変調状態に伴って出力信号に歪みが発生する振幅レベルＶｍａｘよりも低いレベルに設定されていることを特徴とするＦＭ受信機。
請求項１または２において、
前記ＦＭ復調信号に基づいて、前記ＦＭ放送波に含まれる音声信号を再生する音声再生手段と、
前記第１の信号レベル調整手段による調整によって変更された振幅レベルを元に戻す振幅レベルの再調整を行う第２の信号レベル調整手段と、
をさらに備えることを特徴とするＦＭ受信機。
請求項１または２において、
前記第１の信号レベル調整手段から出力されるアナログの前記復調信号をデジタルデータに変換するアナログ−デジタル変換手段をさらに備えており、
前記第１の信号レベル調整手段から出力される前記復調信号の振幅レベルが、前記アナログ−デジタル変換手段の許容入力電圧よりも低くなるように、前記第１の信号レベル調整手段による振幅レベルの調整値が設定されることを特徴とするＦＭ受信機。