JP3971803B2 - 受信機同調 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、命令同調ループおよび自己同調ループによる受信機同調に関係する。前記命令同調ループは、供給される同調命令に基づいて前記受信機を同調させる。前記自己同調ループは、受信信号に基づいて前記受信機を同調させる。
背景技術
米国特許明細書第５４５０６２１号は、２つの同調ループ、すなわち、同調周波数を測定する周波数カウンタを有する同調ループと、自動周波数制御（ＡＦＣ）ループとを有する先行技術の受信機を記載している。プリセットモードにおいて、前記周波数カウンタを有する同調ループにより、粗い同調が得られる。ディジタルプリセットコードに関して周波数比較を行う。前記周波数カウンタを有する同調ループは、前記同調周波数があるウィンドウ内である場合、「インウィンドウ」である。前記ＡＦＣループにより、細かい同調が得られる。所定の精度で調節された場合、「インロック」である。この同調プロセスは、前記周波数カウンタを有する同調ループがインウィンドウになり、前記ＡＦＣループがインロックになった場合に完了する。この場合において、前記周波数カウンタへの電力を中断することができる。電力を中断する前に、前記同調周波数を最新チャネルメモリに書き込む。例えば、フェーディングまたはプリングによって正確な同調が失われた場合、前記周波数カウンタへの電源を復帰し、この周波数カウンタが一部を形成するループが同調を補正する。
発明の要約
本発明は、前記背景技術より高い精度および信頼性を可能にする上述した形式の周波数同調を提供することを求める。請求の範囲１は、本発明による受信機を規定する。請求の範囲２は、本発明による受信機を同調させる方法を規定する。任意に使用し、本発明を有利に実装できる追加の特徴を、従属する請求の範囲において規定した。
本発明は、以下の態様を考慮する。一方で前記命令同調ループによって、他方で前記自己同調ループによって行われる同調は、実際には、これらのループのどちらにおける構成要素も、公差、温度依存性およびエージングを受けるため、衝突するかもしれない。例えば、前記先行技術の受信機において、以下の同調衝突が起きるかもしれない。前記ＡＦＣループが同調させたい周波数が、前記周波数カウンタを有する同調ループのウィンドウ外になるかもしれない。大体において、この問題を、前記ウィンドウを十分に広く形成することによって解決することができる。しかしながら、前記ウィンドウを広くすると、粗い同調の精度が低下してしまう。結果として、前記ＡＦＣループは、所望の信号それ自身にロックインする代わりに、所望の信号に調節される信号にロックインするかもしれない。
本発明によれば、前記ループのうち一方を、他方のループに関係して校正する。したがって、前記２つのループ間の同調衝突を解決することができ、したがって、より高い精度および信頼性の同調を達成することができる。さらに、本発明において、前記ループの構成要素は、前記先行技術におけるような、公差、温度依存性、エージング等に関するきびしい条件を満たさなくてもよい。このように、本発明は、前記先行技術よりも費用効果的な実装を可能にする。本発明においては、同調衝突を解決することができるため、前記命令同調ループおよび自己同調ループを同時に動作させることができ、これにより、以下に説明するような他の利点が得られる。
好適には、前記命令同調ループを、前記自己同調ループがインロックの場合、活性状態に保持する。これは、本発明による受信機が、動的な受信状態の下で、前記先行技術の受信機より良好に動作することを可能にする。動的な受信状態の下で、例えば移動受信において、強いフェーディングおよびプリングの影響が生じるかもしれない。このような状態の下で、前記自己同調ループは、そのインロック状態から外された周波数になるかもしれない。前記先行技術の受信機において、前記命令同調ループは、前記自己同調ループが一度インロックになるとスイッチオフし、インロックの喪失を検出した場合、再活性化する。このような検出は、必然的にある時間を費やし、したがって、前記命令同調ループは、実際的な離調をすぐには阻止することができず、ある遅延後にしか阻止することができない。
上述したように、前記命令同調ループを、前記自己同調ループがインロックの場合、活性状態に保持すると、前記命令同調ループは、前記自己同調ループがインロック状態から外される場合のどのような実際的な離調もすぐに阻止する。これは、前記自己同調ループが前記先行技術の受信機におけるよりも短い時間においてインロック状態に復帰することを可能にする。したがって、インロックの一時的な損失と、その結果として生じる受信における妨害の持続時間は、前記先行技術の受信機おけるより短くなる。このように、この結果、前記自己同調ループがそのインロック状態から頻繁に外されるかもしれない動的な受信状態の下での性能がより良くなる。カーラジオ用途において、例えば、このより良い性能は、望ましくない無音期間を排除することおよび／または高速の聞き取れないＲＤＳ更新の実行によるものであってもよい。
好適には、前記命令同調ループを、前記自己同調ループに関係して校正する。これは、費用効果的な実装を可能にする。この理由は、大部分の場合において、前記命令同調ループの校正は、一つの構成要素および／またはパラメータの調節を含むが、前記自己同調ループの校正は、いくつかの構成要素および／またはパラメータの調節を含むためである。
好適には、前記受信機が活性化した場合、校正を自動的に行う。これは、エージングの影響の排除を可能にする。
好適には、以下の３つの動作を校正のために実行する。第１に、前記自己同調ループのインロック状態を検出する。第２に、前記受信機が同調された周波数を測定する。そして第３に、前記測定された同調周波数と、前記命令同調ループが通常達することができる最も近い同調周波数とを比較することによって、補正値を決定する。これは、費用効果的な実装を可能にする。この理由は、以下のためである。多くの場合において、同調命令と、前記命令同調ループがこの同調命令に基づいて発生する同調周波数との間には、正確な関係が存在する。したがって、これらの場合において、前記命令同調ループが通常達することができる最も近い同調周波数を、可能な同調命令の組から直接得ることができる。このように、前記命令同調ループを、前記校正中に活性化させる必要はない。
本発明と、任意に使用でき、本発明を有利に実装することができる追加の特徴とは、以下に説明する図面の参照によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の基本的な原理を抽象的な図において説明する。
図２ａおよび２ｂは、校正前および校正後の同調特性の例を周波数図において各々示す。
図３は、本発明による受信機の例をブロック図において示す。
図４は、図３の本発明による受信機の同調の例をフローチャートにおいて示す。
これらの図を通じて、同様の要素を同様の参照符によって示す。
図面の詳細な説明
図１は、本発明の基本的な原理を説明する。図１において、受信機ＲＥＣは、命令同調ループＣＴＬおよび自己同調ループＳＴＬを具える。双方のループは、受信機ＲＥＣの同調周波数Ｆｔｕｎを変化させることができる。命令同調ループＣＴＬは、供給される同調命令ＴＣに従って同調周波数Ｆｔｕｎを設定しようとする。校正ＣＡＬにおいて、前記２つのループの内の一方を、他方のループに関係して校正する。したがって、これら２つのループ間の同調衝突を解決することができる。例えば、校正ＣＡＬ後、命令同調ループＣＴＬは、自己同調ループＳＴＬがインロックする、または少なくともインロックに近い周波数に同調することができる。
図２ａおよび２ｂは、校正前および校正後の同調特性の例を各々示す。図２ａおよび２ｂの同調特性は、命令同調ループＣＴＬおよび自己同調ループＳＴＬを、参照によってすべての同時係属出願と共にここに含まれるとする米国特許明細書第５４５０６２１号において使用されているループと同じように実装した場合に適合する。しかしながら、命令同調ループＣＴＬおよび自己同調ループＳＴＬを、異なるように実装してもよいことに注意されたい。例えば、命令同調ループＣＴＬを、周波数固定シンセサイザではなく位相固定周波数シンセサイザとして実装してもよい。
図２ａおよび２ｂの同調特性において、中心周波数Ｆｃｃを中心とするインウィンドウ周波数範囲ＩＷが存在する。この範囲内で、前記命令同調ループは、同調周波数Ｆｃｃに影響を与えない。インロック周波数範囲ＩＬも存在し、この範囲内で、自己同調ループＳＴＬをインロックとみなす。さらに、所望の安定状態周波数Ｆｓｓと、望ましくない安定状態周波数Ｆｘも存在し、これらの双方において、自己同調ループＳＴＬは安定状態にある。望ましくない安定状態周波数Ｆｘを、例えば、隣接するチャネル信号のためとしてもよい。
図２ａは、校正がまだ行われていない場合の同調特性を示す。図２ａにおいて、インウィンドウ周波数範囲ＩＷとインロック周波数範囲ＩＬとの重なりは、例えば、成分の広がりのため、比較的小さい。したがって、命令同調ループＣＴＬは、自己同調ループＳＴＬがインロックしない周波数にきわめて良好に同調するかもしれない。命令同調ループＣＴＬが、インウィンドウ周波数範囲ＩＷの下端周波数に同調することすら起こるかもしれない。この周波数は、所望の安定状態周波数Ｆｓｓよりも、望ましくない安定状態周波数Ｆｘに近い。自己同調ループＳＴＬが所望の安定状態周波数Ｆｓｓの代わりに望ましくない安定状態周波数Ｆｘに同調する危険性がある。さらに、図２ａにおいて、所望の安定状態周波数Ｆｓｓは、インウィンドウ周波数範囲ＩＷの外側である。この同調衝突は、命令制御ループＣＬＴおよび自己同調ループＳＴＬが同時に動作することを不可能にする。
図２ｂは、前記２つのループの内の一方を他方のループに関係して校正した場合の同調特性を示す。図２ｂにおいて、インウィンドウ周波数範囲ＩＷおよびインロック周波数範囲ＩＬは、実際的に重なっている。したがって、図２ａにおけるよりも、命令同調ループＣＴＬが、自己同調ループＳＴＬがインロックしない周波数に同調する可能性は小さい。さらに、図２ｂにおいて、インウィンドウ周波数範囲ｉｗの下端周波数は、望ましくない安定状態周波数Ｆｗよりも所望の安定状態周波数Ｆｓｓに近い。したがって、図２ｂにおいて、図２ａにおけるよりも、自己同調ループＳＴＬが、所望の安定状態周波数Ｆｓｓの代わりに望ましくない安定状態周波数Ｆｗに同調する危険性はより小さい。さらに、図２ｂにおいて、所望の安定状態周波数Ｆｓｓは、インウィンドウ周波数範囲ＩＷの内側である。このように、図２ａの同調衝突は解決され、したがって、命令制御ループＣＬＴおよび自己同調ループＳＴＬは、同時に動作することができる。これらが同時に動作すると、命令同調ループＣＴＬは、どのような望ましくない安定状態周波数Ｆｘに対する同調も防止することができる。
図３は、本発明による受信機の一例を示す。図３の受信機は、以下の主要部分、すなわち、チューナＴＵＮ、検出器ＤＥＴおよびコントローラＣＯＮを具える。チューナＴＵＮは、受信機入力信号ＲＦを中間周波数信号ＩＦに変換する。チューナＴＵＮが所望の受信周波数に同調する場合、中間周波数ＩＦは、この所望の受信周波数の周波数シフトしたものから成る。チューナＴＵＮを制御する信号の組は、命令同調信号Ｓｃｔと、自己同調信号Ｓｓｔと、掃引同調信号Ｓｓｗと、制御選択信号ＳＥＬとを含む。制御選択信号ＳＥＬは、前述の同調信号の内のどれがチューナＴＵＮを制御してもよいかを決定する。
検出器ＤＥＴは、自己同調信号Ｓｓｔを中間周波数信号ＩＦに応じて供給する。自己同調信号Ｓｓｔは、あるとすれば、前記所望の受信信号の周波数シフトしたものの周波数の関数として変化する。このように、検出器ＤＥＴは、チューナＴＵＮと共に、前記受信機を前記所望の受信周波数に基づいて同調させる自己同調ループＳＴＬを形成する。検出器ＤＥＴに、自己同調ループＳＴＬがまだインロックでない場合、インロックに達することが出来るか否かを示すインロック信号ＩＬも供給する。
コントローラＣＯＮは、命令同調信号Ｓｃｔと、掃引同調信号Ｓｓｗと、制御選択信号ＳＥＬとを供給する。コントローラＣＯＮは、信号ＳｔｕｎをチューナＴＵＮから受け、この信号は、チューナＴＵＮの同調周波数Ｆｔｕｎの表示である。前記コントローラは、チューナＴＵＮの同調周波数Ｆｔｕｎを比較する同調命令ＴＣも受ける。命令同調信号Ｓｃｔは、この比較の関数として変化する。このように、コントローラＣＯＮは、チューナＴＵＮと共に、前記受信機を同調命令ＴＣに基づいて同期させる命令同調ループを形成する。掃引同調信号Ｓｓｗを使用し、関係する周波数帯域、または少なくともその一部を周波数掃引する。制御選択信号ＳＥＬの役割を、図４の参照と共に以下により詳細に説明する。
図４は、図３の受信機を同調させる方法の一例を示す。図４において、２つの形式のステップ、すなわち、校正ステップＣ１−Ｃ６と、同調ステップＴ１，Ｔ２とを示す。校正ステップＣ１−Ｃ６を、図３の受信機が校正モードにある場合、実行する。同調ステップＴ１，Ｔ２を、図３の受信機が同調モードにある場合、実行する。
校正ステップＣ１において、制御選択信号ＳＥＬは、チューナＴＵＮを制御する掃引同調信号Ｓｓｗを選択する。その間、校正ステップＣ２において、コントローラＣＯＮは、自己同調ループＳＴＬがインロックであるか否かを検査する。インロックでない場合、掃引同調信号Ｓｓｗは、チューナＴＵＮの制御を続ける。しかしながら、インロックである場合、校正ステップＣ３を実行し、このステップにおいて、制御選択信号ＳＥＬは、チューナＴＵＮを制御するために、掃引同調信号Ｓｓｗの代わりに自己同調信号Ｓｓｔを選択する。
校正ステップＣ１−Ｃ３の効果は、以下の通りである。前記校正モードの開始において、チューナＴＵＮは、前記関係する周波数帯域、または少なくともその一部の掃引を開始する。これは、検出器ＤＥＴが、検出器ＤＥＴの入力部において、自己同調ループＳＴＬがインロックに達することができる受信信号の周波数シフトしたものがあることを示すまで続く。この場合において、チューナＴＵＮは掃引を停止し、検出器ＤＥＴによって供給される自己同調信号Ｓｓｔによってさらに制御される。このように、自己同調ループＳＴＬは、この信号にインロックし、安定状態に達する。
校正ステップＣ４において、コントローラＣＯＮは、自己同調ループＳＴＬが上述した掃引中に見つけた信号にロックインした場合、チューナＴＵＮの同調周波数Ｆｔｕｎを決定する。校正ステップＣ５において、同調周波数Ｆｔｕｎを、チューナＴＵＮが命令同調ループＣＴＬで同調された場合に名目上達する最も近い同調周波数と比較する。したがって、校正モードＣ５において、この比較の結果として、補正値εを得る。校正ステップＣ６において、補正値εを、例えば、図３には示さないが、コントローラＣＯＮの一部を形成してもよいメモリに格納する。
校正ステップＣ１−Ｃ６が完了した場合、図３の受信機は、前記校正モードから前記同調モードに切り替わることができる。この同調モードにおいて、同調ステップＴ１を実行し、このステップにおいて、制御選択信号ＳＥＬは、チューナＴＵＮを制御するために、命令同調信号Ｓｃｔを選択する。加えて、自己同調信号Ｓｓｔを選択してもしなくてもよい。同調ステップＴ２において、コントローラＣＯＮは、同調命令ＴＣを補正値εによって補正し、チューナＴＵＮの同調周波数Ｆｔｕｎと前記補正された同調命令とを比較する。命令同調信号Ｓｃｔは、この比較の関数として変化する。
同調ステップＴ１およびＴ２の作用は、以下の通りである。命令同調ループＣＬＴは、チューナＴＵＮの同調周波数Ｆｔｕｎを、前記補正された同調命令に従って設定する。補正値εに応じて、この同調周波数は、同調命令が補正されなかった場合に得られる同調周波数と異なる。補正値εは、命令同調ループＣＴＬを有効にオフセットし、チューナＴＵＮの同調周波数Ｆｔｕｎが、自己同調ＳＴＬループがインロックであるか、少なくともインロックに近い値になるようにする。同調ステップＴ１において、自己同調信号Ｓｓｔも選択した場合、チューナＴＵＮは、自己同調ループＳＴＬが所望の安定状態に達するようにさらに同調される。同調ステップＴ１において、自己同調信号Ｓｓｔを選択しなかった場合、この信号を同調ステップＴ２の後の他のステップにおいて選択し、同じ効果をもたらしてもよい。
図４の方法のＦＭラジオ用途を、以下に説明として示す。図４の方法に従って同調される図３の受信機を、以下の特徴を有するＦＭラジオ受信機とする。チューナＴＵＮは、所望の受信信号を１０．７ＭＨｚの公称中間周波数に周波数シフトするミクサ−発振器の組み合わせを具える。しかしながら、前記中間周波数を規定する構成要素は、公差、温度依存性およびエージングの影響を受ける。したがって、このＦＭラジオ受信機において、前記中間周波数を規定する構成要素は、例えば、１０．７ＭＨｚの代わりに１０．７１５ＭＨｚに同調される。
校正ステップＣ１で開始する前記校正モードにおいて、前記ＦＭラジオ受信機は、例えば、８７．５ＭＨｚにおけるＦＭラジオ帯域を掃引する。この掃引は、校正ステップＣ２において、例えば、局が８９．３ＭＨｚにおいて見つかるまで続く。校正ステップＣ３において、自己同調ループＳＴＬは、１０．７１５ＭＨｚにおける前記見つかった局に対する安定状態に達する。前記ＦＭラジオ受信機は、ここで、前記８９．３ＭＨｚにおける局に満足に同調する。校正ステップＣ４において、前記ミクサ−発振器の組み合わせにおける発振器の周波数を、コントローラＣＯＮにおける周波数カウンタによって測定する。前記発振器周波数が前記所望の受信信号の周波数より高いとすると、前記周波数カウンタは、１００．０１５ＭＨｚの周波数を測定する。同調命令ＴＣを、１００ｋＨｚのグリッドと、もちろん、１０．７ＭＨｚの公称中間周波数とに関して与えるとすると、同じ局に同調した場合に前記命令同調ループが発生する最も近い発振器周波数は、１００．０００ＭＨｚである。校正ステップＣ５において、前記１００．０１５ＭＨｚの測定された周波数と、上述した最も近い発振器周波数との差を決定し、この差は、＋０．０１５ＭＨｚ（１５ｋＨｚ）である。この１５ｋＨｚの差を、適切な形態においてコントローラＣＯＮに補正値εとして格納する。
前記同調モードに関して、９０ＭＨｚにおける局を受信したいとする。この目的のため、命令同調ＣＴＬループを同調ステップＴ１において活性化し、「９０ＭＨｚ受信」同調命令ＴＣを命令同調ループＣＴＬに供給する。同調ステップＴ２において、コントローラＣＯＮは、「９０ＭＨｚ受信」同調命令ＴＣを補正値εを使用して補正し、補正された「９０ＭＨｚ受信」同調命令を得る。この補正された「９０ＭＨｚ受信」同調命令に基づいて、前記命令同調ループは、前記発振器をほぼ１００．７１５ＭＨｚに同調させる。したがって、チューナＴＵＮにおけるミクサ−発振器の組み合わせは、前記所望の局を、前記中間周波数を規定する構成要素が同調される周波数と同じ周波数であるほぼ１０．７１５ＭＨｚに周波数シフトする。このように、命令同調ループＣＴＬは、自己同調ループＳＴＬがその所望の安定状態に比較的近くなるように、前記ＦＭラジオ受信機を同調させる。比較のために、命令同調ループＣＬＴが上述したように自己同調ループＳＴＬに関係して校正されていない場合、前記ミクサ−発振器の組み合わせは、前記所望の局を１０．７ＭＨｚに周波数シフトし、この周波数は、前記自己同調ループの所望の安定状態から比較的遠い。
まとめの意見
上述した例は、本発明を限定するというよりも説明する。明らかに、付属した請求の範囲内である極めて多数の選択が存在する。以下のまとめの意見を、これに関係して行う。
図３の受信機を参照して、掃引同調信号Ｓｓｗは、本発明に必須ではない。問題になる唯一のことは、自己同調ループＳＴＬが任意の受信信号に対する安定状態に達することである。掃引同期信号Ｓｓｗは、単にこれを容易にするために使用される。
機能または機能的要素を種々のユニットに渡って物理的に分散させるきわめて多数の方法がある。この点において、図３は、きわめて図式的なものであり、本発明による受信機のある可能な実施形態のみを表す。例えば、掃引同調信号Ｓｓｗと、命令同調信号Ｓｃｔと、自己同調信号Ｓｓｔとを別々にする必要はなく、多重化してもよい。
本発明を、カーラジオのような移動受信機においてきわめて有利に使用できるが、家庭用ＴＶ受像機およびＶＣＲの様な動かない受信機における用途を、決して除外しない。
括弧間のどの参照符も、関係する請求の範囲を限定すると考えるべきではない。

Claims (5)

1. 命令同調ループおよび自己同調ループを具える受信機において、当該受信機は、前記２つの同調ループの内の一方のループを他方のループに対して校正する手段を具え、該校正手段が、
   ・関連する周波数帯域または少なくともその一部を掃引する機能と、
   ・前記自己同調ループのインロック状態を検出する機能と、
   ・当該受信機が同調する周波数を測定して測定同調周波数を得る機能と、
   ・前記測定同調周波数を、前記命令同調ループが名目上達することができる最も近いプリセット命令同調周波数と比較することによって補正値を得る機能と、
   ・前記プリセット命令同調周波数を前記補正値によって補正する機能と、を実行するように構成されていることを特徴とする受信機。
2. 命令同調ループおよび自己同調ループを具える受信機を同調させる方法において、当該方法は、前記２つの同調ループの内の一方のループを他方のループに対して校正するステップを具え、該校正ステップが、
   ・関連する周波数帯域または少なくともその一部を掃引するステップと、
   ・前記自己同調ループのインロック状態を検出するステップと、
   ・当該受信機が同調する周波数を測定して測定同調周波数を得るステップと、
   ・前記測定同調周波数を、前記命令同調ループが名目上達することができる最も近いプリセット命令同調周波数と比較することによって補正値を得るステップと、
   ・前記プリセット命令同調周波数を前記補正値によって補正するステップと、を具えることを特徴とする受信機同調方法。
3. 前記自己同調ループがインロックである場合、前記命令同調ループを活性状態に保持するステップを具えることを特徴とする請求項２記載の受信機同調方法。
4. 前記命令同調ループを前記自己同調ループに対して校正することを特徴とする請求項２記載の受信機同調方法。
5. 前記受信機が活性化される時、前記校正ステップを自動的に実行することを特徴とする請求項２記載の受信機同調方法。

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