JP4392916B2 - Ｆｍラジオ受信機の信号処理回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＭラジオ放送波を受信し、受信信号を中間周波数信号に周波数変換した後、デジタル信号に変換し復調処理するＦＭラジオ受信機の信号処理回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＦＭラジオ受信機には、アナログ回路が用いられ、この回路においては、アンテナで受信された放送波を増幅器で増幅し、この増幅ＲＦ信号に対し希望局の周波数と中間周波数だけ異なる局部発振信号を混合する。そして、混合後の信号から中間周波数の成分のみを抽出することで希望局の信号を得、この中間周波数に周波数変換された希望局の信号についてＦＭ復調処理を行い、復調信号をスピーカに供給して音声を出力している。
【０００３】
ここで、ＣＤ（コンパクト・ディスク）プレーヤのように、オーディオ信号をＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）によりデジタル処理するシステムが普及してきており、ＦＭラジオ受信機においても、ＤＳＰを利用して信号処理が行われる場合も増えてきている。
【０００４】
このようなＤＳＰによるオーディオ信号の処理では、グラフィックイコライザ機能、バス・トレブル、ラウドネス、ローブースト機能、サラウンド機能などを達成することが容易であり、アナログ処理に比べて幅広い処理が可能になる。
【０００５】
ここで、ＤＳＰを用いるＦＭラジオ受信機においては、中間周波数信号をデジタル信号に変換し、得られたデジタル信号をＤＳＰで処理して音声信号を得、得られた音声信号をＤ／Ａ変換してスピーカに供給している。
【０００６】
特に、ＦＭ信号においては、搬送波の周波数変位の情報が欲しいため、中間周波数信号について、リミッタアンプにより矩形波に増幅する。そして、この矩形波の中間周波数信号をＡ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換する。そこで、デジタルデータの変化状態からＦＭ復調を行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、Ａ／Ｄ変換器におけるサンプリング周波数が十分大きい（例えば、搬送波の周波数の１０倍以上）場合には、変換して得たデジタルデータから正確な復調が行える。ところが、デジタル処理において実用上超高周波のクロックで動作する回路を構成することは困難であるため、サンプリング周波数を低くしたいという要求がある。しかし、サンプリング周波数を低くすれば、それだけデジタル信号が不正確になり、正確な復調ができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、サンプリング周波数を低くしても比較的正確な復調が行えるＦＭラジオ受信機の信号処理回路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＦＭラジオ放送波を受信し、受信信号を中間周波数信号に周波数変換した後、デジタル信号に変換し復調処理するＦＭラジオ受信機の信号処理回路であって、中間周波数信号を増幅するアンプと、このアンプの出力をアナログデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路と、Ａ／Ｄ変換回路から出力されるデジタル信号からその波形としてレベル及び歪み率を検出し、この検出結果に基づくデジタル制御信号を出力する処理回路と、前記デジタル制御信号をアナログ制御信号に変換するＤ／Ａ変換回路とを有し、前記処理回路からのデジタル制御信号により、前記アンプの出力において歪みが少なく、かつレベルが所定以上となるように、前記アンプの増幅率を制御し、アンプの出力がほぼ正弦波となるように調整することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１４】
「第１実施形態」
図１は、第１実施形態の回路を示す図であり、アンテナ１０によって受信されたＲＦ信号は、フロントエンド１２に供給される。フロントエンド１２では、受信信号を増幅した後、局部発振信号を混合し、フィルタリングして所定の中間周波数（ＩＦ）信号を得る。ここで、局部発振信号は、希望局周波数に対し中間周波数分だけ異なった周波数となるように調整されており、中間周波数信号として希望局の信号が得られる。なお、ＦＭラジオ受信機において、通常は中間周波数信号は１０．７ＭＨｚであるが、本実施形態では、搬送波の周波数を４６０ｋＨｚ程度まで周波数を落としておく。これにより、中間周波数を実用上のＤＳＰの動作速度に依存させることができる。
【００１５】
このフロントエンド１２からの中間周波数信号は、アンプ１４に供給され、ここで増幅される。ここで、このアンプ１４の出力は、積分器１６に供給され、この積分器１６の出力に基づいてアンプ１４の増幅率（ゲイン）が制御されるようになっている。すなわち、積分器１６において、アンプ１４の出力の信号レベルが検出され、これによってアンプ１４のゲインをコントロールするＡＧＣ（オート・ゲイン・コントロール）回路が形成されている。特に、このＡＧＣにより、アンプ１４のゲインをコントロールして、アンプ１４の出力がほぼ正弦波となるようにしている。
【００１６】
アンプ１４からの正弦波は、Ａ／Ｄ変換器１８に供給され、デジタル信号に変換される。ここで、このＡ／Ｄ変換器１８におけるサンプリング周波数は、１ＭＨｚ程度とかなり低い周波数としている。
【００１７】
得られたデジタル信号は、ＤＳＰ２０に供給され、ここでＦＭ復調処理が行われる。このＦＭ復調処理は、位相を１８０°遅らせた信号を乗算することで行われる。これによって、Ｌ＋Ｒ信号が得られ、ここから３８ｋＨｚの副搬送波にのったＬ−Ｒ信号を分離し、これらを、加減算して、Ｌ信号およびＲ信号を得る。そして、これらＬ信号およびＲ信号をそれぞれＤ／Ａ変換器２２ａ、２２ｂを介しスピーカへ出力することで、音声が出力される。ここで、ＤＳＰにおいて、音声信号をデジタル処理しているため、サラウンドや、各種のエフェクト処理を行うことが容易であり、周波数帯域毎の音量調整やグラフィックイコライザ機能などを達成することも容易である。
【００１８】
このように、本実施形態においては、ＡＧＣ回路を有し、アンプ１４から出力される信号が正弦波となるようにしている。これによって、Ａ／Ｄ変換器１８において、Ａ／Ｄ変換される信号は正弦波となる。Ａ／Ｄ変換器１８は、８ビットのデジタル信号を出力するものであり、サンプリング周波数が低くても、波形を表現できる。すなわち、従来のようにリミッタアンプにより搬送波がクリップするまで増幅すると、これを表現するデジタル信号のサンプリング周波数はかなり高いものが必要であり、正確な復調を行うためには、搬送波の周波数の１０倍のサンプリング周波数が必要であった。つまり、クリップされた信号は１倍から１０倍程度までの高周波が含まれており、これらをすべてサンプリングするには、高いサンプリング周波数が必要となる。本実施形態のように、Ａ／Ｄ変換する信号の搬送波を正弦波とすることで、サンプリング周波数を搬送波の２〜３倍程度でも十分な復調を行うことができる。この際、正弦波は１倍から２倍程度の高周波だけが含まれているので、搬送波の２〜３倍のサンプリング周波数で復調ができるのである。そして、サンプリング周波数を低くすることでＤＳＰ２０における処理を容易することができ、さらに消費電力の節約も可能となる。
【００１９】
「第２実施形態」
図２は、第２実施形態の回路を示す図であり、ＤＳＰ２０の内部に波形検出部２４が設けられている。この波形検出部２４は、デジタル信号のレベルおよび歪み率をデータの変化から検出する。そして、検出したレベルおよび歪み率に応じてなるべく歪みがなく、かつレベルが所定以上となるように、アンプ１４のゲインを決定する。そして、この決定されたゲインをＤ／Ａ変換器２６により、アナログ信号に変換してアンプ１４に供給し、アンプ１４のゲインをコントロールする。なお、レベルのみの検出によりアンプ１４のゲインをコントロールしてもよいが、歪み率もみた方が正弦波を得るための精度の高い制御が行える。
【００２０】
このようなＤＳＰ２０におけるデジタルデータから波形を検出することで、より精度の高いアンプ１４のゲインコントロールができ、アンプ１４の出力に正弦波が得られる。そこで、低いサンプリング周波数において波形を十分に表すデジタル信号を得、これに基づいて正確な復調が可能となる。
【００２１】
「第３実施形態」
図３は、第３実施形態の回路を示す図であり、従来例と同様に、フロントエンド１２の出力について、リミッタアンプ３０によって、信号がクリップするまで増幅する。これによって、リミッタアンプ３０の出力に、矩形波が得られる。そして、このリミッタアンプ３０の出力をローパスフィルタ３２に供給する。このローパスフィルタ３２は、波形を鈍らせるものであり、これによって、ローパスフィルタ３２の出力に正弦波が得られる。そして、この正弦波がＡ／Ｄ変換器１８においてＡ／Ｄ変換されるため、低いサンプリング周波数において波形を十分に表すデジタル信号を得、これに基づいて正確な復調が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アンプの出力を正弦波状とすることができ、Ａ／Ｄ変換回路におけるサンプリング周波数が比較的低くても、ＤＳＰにおいて正確な復調を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】 第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】 第３実施形態の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ アンテナ、１２ フロントエンド、１４ アンプ、１６ 積分器、１８Ａ／Ｄ変換器、２０ ＤＳＰ、２２ａ，２２ｂ Ｄ／Ａ変換器、２４ 波形検出部、２６ Ｄ／Ａ変換器、３０ リミッタアンプ、３２ ローパスフィルタ。

Claims (1)

1. ＦＭラジオ放送波を受信し、受信信号を中間周波数信号に周波数変換した後、デジタル信号に変換し復調処理するＦＭラジオ受信機の信号処理回路であって、
   中間周波数信号を増幅するアンプと、
   このアンプの出力をアナログデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路と、
   Ａ／Ｄ変換回路から出力されるデジタル信号からその波形としてレベル及び歪み率を検出し、この検出結果に基づくデジタル制御信号を出力する処理回路と、
   前記デジタル制御信号をアナログ制御信号に変換するＤ／Ａ変換回路と、
   を有し、
   前記処理回路からのデジタル制御信号により、前記アンプの出力において歪みが少なく、かつレベルが所定以上となるように、前記アンプの増幅率を制御し、アンプの出力がほぼ正弦波となるように調整することを特徴とするＦＭラジオ受信機の信号処理回路。

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