JP4679763B2 - 受信機 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶振動子が外付けされた発振器を含む受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スーパーへテロダイン方式を採用した一般の受信機は、アンテナを介して受信した変調波信号を高周波増幅した後に混合回路を用いて周波数変換を行っており、所定の周波数を有する中間周波信号に変換した後に復調処理を行っている。
【０００３】
特に、最近では、受信周波数の設定や各種の表示制御等をデジタル処理によって行う受信機が多くなっており、このようなデジタル処理においては精度の高いクロック信号を生成するために水晶振動子を用いた発振器が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、水晶振動子が外付けされる発振器では、主にその接続線から受信機のアンテナや高周波増幅回路や混合回路に水晶振動子の固有振動周波数の基本成分あるいは高調波成分が回り込んでノイズになるという問題があった。例えば、日本のＦＭ放送を考えた場合に、ＦＭ変調波信号の受信帯域は７６〜９０ＭＨｚである。したがって、仮に固有振動周波数ｆ0 が１４ＭＨｚの水晶振動子が接続された発振器を用いる場合を考えると、第６高調波成分の周波数が８４ＭＨｚになるため、この周波数近傍に放送波が存在すると、この高調波成分によって感度が抑圧されて、受信品質が悪化する。
【０００５】
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、水晶振動子からのノイズの回り込みを低減することができる受信機を提供することにある。
【０００６】
【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、アンテナを介して受信した変調波信号を増幅する高周波増幅回路と、所定の局部発振信号を発生する第１の発信器と、前記高周波増幅回路によって増幅された変調波信号と前記第１の発信器から出力された局部発振信号とを混合して出力する混合回路と、水晶振動子が外付けされて所定の発振動作を行なう第２の発信器とを有する受信機において、前記水晶振動子の固有振動数をf ０ 、前記水晶振動子のｍ次の高調波成分の周波数をｍ×f ０ 、前記水晶振動子の（ｍ＋１）次の高調波成分の周波数を（ｍ＋１）×f ０ 、前記変調波信号の受信帯域の下限周波数をfa、前記変調波信号の受信帯域の上限周波数をfb、前記変調波信号の周波数に対応して可変される前記局部発振信号の周波数範囲の下限周波数をfc、前記変調波信号の周波数に対応して可変される前記局部発振信号の周波数範囲の上限周波数をfdとした場合、fb／（ｍ＋１）＜f ０ ＜fa／ｍ、及びfd／（ｍ＋１）＜f ０ ＜fc／ｍを満足するようにf ０ の値を設定することを特徴としている。
【０００８】
また、上述した高周波増幅回路、混合回路、第１の発振器、および水晶振動子を除く第２の発振器の構成部品を半導体基板上に一体形成することが望ましい。半導体基板上に回路を構成した１チップ部品とすることにより、各回路間におけるノイズの回り込みを低減することができる。したがって、外付け部品として接続される水晶振動子からアンテナ側に回り込むノイズを上述した固有振動周波数の設定を工夫することにより低減するとともに、それ以外のノイズの回り込みを部品の１チップ化によって低減することにより、アンテナ側に回り込む各種のノイズを大幅に低減することが可能になる。
【０００９】
また、第１の発振器とともに周波数シンセサイザを構成する位相同期ループ回路をさらに備える場合に、上述した半導体基板上に位相同期ループ回路を一体形成することが望ましい。これにより、第１の発振器から位相同期ループ回路に入力される局部発振信号およびその高調波成分が高周波増幅回路や混合回路の入力側に回り込むことを確実に防止することができる。
【００１０】
【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受信機について詳細に説明する。
図１は、本実施形態のＦＭ受信機の構成を示す図である。図１に示すＦＭ受信機は、１チップ部品１０として形成された高周波増幅回路１１、混合回路１２、局部発振器１３、中間周波フィルタ１４、１６、中間周波増幅回路１５、リミット回路１７、ＦＭ検波回路１８、ステレオ復調回路１９、発振器２０、ＰＬＬ（位相同期ループ）回路２１を含んで構成されている。
【００１１】
アンテナ３０によって受信したＦＭ変調波信号を高周波増幅回路１１によって増幅した後、局部発振器１３から出力される局部発振信号を混合することにより、高周波信号から中間周波信号への変換を行う。例えば、高周波増幅回路１１から出力される変調波信号の搬送波周波数をｆ1 、局部発振器１３から出力される局部発振信号の周波数をｆ2 とすると、混合回路１２からはｆ1 −ｆ2 の周波数を有する中間周波信号が出力される。
【００１２】
中間周波フィルタ１４、１６は、中間周波増幅回路１５の前段および後段に設けられており、入力される中間周波信号から所定の帯域成分のみを抽出する。中間周波増幅回路１５は、中間周波フィルタ１４、１６を通過する一部の中間周波信号を増幅する。
【００１３】
リミット回路１７は、入力される中間周波信号を高利得で増幅する。ＦＭ検波回路１８は、リミット回路１７から出力される振幅一定の信号に対してＦＭ検波処理を行う。ステレオ復調回路１９は、ＦＭ検波回路１８から出力されるＦＭ検波後のコンポジット信号に対してステレオ復調処理を行って、Ｌ信号およびＲ信号を生成する。
【００１４】
発振器２０は、外付け部品として接続された水晶振動子３１を共振回路として用いており、この水晶振動子３１の固有振動周波数ｆ0 （実際にはこれより若干高い共振周波数ｆr ）で発振動作を行う。ＰＬＬ回路２１は、局部発振器１３とともに周波数シンセサイザを構成しており、発振器２０から出力される信号を基準信号として用いることにより、この基準信号の周波数のＮ倍の周波数で局部発振器１３を発振させる制御を行う。このＮの値は、制御部（図示せず）によって任意に変更可能であり、Ｎの値を切り替えることにより局部発振器１３の発振周波数の切替えが行われる。
【００１５】
上述した本実施形態の１チップ部品１０は、ＭＯＳプロセスあるいはその他の半導体プロセスを用いて半導体基板上に一体形成されている。
ところで、本実施形態のＦＭ受信機に含まれる水晶振動子３１は、基本成分および高調波成分が変調波信号の受信帯域の範囲外になるように固有振動周波数ｆ0 が設定されている。
【００１６】
図２は、水晶振動子の固有振動周波数と受信帯域との関係を示す図である。図２において、横軸が周波数を示している。図２において、基本成分と高調波成分の両方が、変調波信号の周波数ｆ1 の可変範囲である受信帯域ｆa 〜ｆb に含まれないように、水晶振動子３１の固有振動周波数ｆ0 が設定されている。
【００１７】
したがって、ｍ次の高調波成分の周波数ｍ×ｆ0 が受信帯域の下限値ｆa 未満であって、（ｍ＋１）次の高調波成分の周波数（ｍ＋１）×ｆ0 が受信帯域の上限値ｆb より大きな値とならなければならない。これらの条件から、
ｆ0 ＜ｆa ／ｍ
ｆ0 ＞ｆb ／（ｍ＋１）
の両方の式を満たす必要がある。すなわち、
ｆb ／（ｍ＋１）＜ｆ0 ＜ｆa ／ｍ
を満たすｆ0 の値を有する水晶振動子３１を用いればよい。
【００１８】
例えば、日本のＦＭ放送について考えると、ｆa ＝７６ＭＨｚ、ｆb ＝９０ＭＨｚであるため、ｍの値として１から順番に代入すると以下のようになる。
ｍ＝１のとき：９０／２＜ｆ0 ＜７６、すなわち、ｆ0 は、４５〜７６ＭＨｚの範囲に設定すればよい。
【００１９】
ｍ＝２のとき：９０／３＜ｆ0 ＜７６／２、すなわち、ｆ0 は、３０〜３８ＭＨｚの範囲に設定すればよい。
ｍ＝３のとき：９０／４＜ｆ0 ＜７６／３、すなわち、ｆ0 は、２２．５〜２５．３３ＭＨｚの範囲に設定すればよい。
【００２０】
ｍ＝４のとき：９０／５＜ｆ0 ＜７６／４、すなわち、ｆ0 は、１８〜１９ＭＨｚの範囲に設定すればよい。
ｍ＝５のとき：９０／６＜ｆ0 ＜７６／５、すなわち、ｆ0 は、１５〜１５．２ＭＨｚの範囲に設定すればよい。
【００２１】
ところで、上述した説明では、水晶振動子３１の固有振動周波数ｆ0 の基本成分および高調波成分がともに受信帯域に含まれないようにしたが、これらの成分は局部発振器１３から出力される局部発振信号の可変範囲にも含まれない方が望ましい。すなわち、局部発振信号の可変範囲に上述した基本成分や高調波成分が含まれる場合には、これらの成分がノイズとなって混合回路１２を通して中間周波信号に混入することになる。したがって、この種のノイズの混入を防止するために、本実施形態では、基本成分と高調波成分の両方が、局部発振信号の周波数ｆ2 の可変範囲である周波数範囲ｆc 〜ｆd に含まれないように、水晶振動子３１の固有振動周波数ｆ0 が設定されている。
【００２２】
具体的には、上述した変調波信号の受信帯域と同様に、
ｆd ／（ｍ＋１）＜ｆ0 ＜ｆc ／ｍ
を満たすｆ0 の値を有する水晶振動子３１を用いればよい。
例えば、上述した日本のＦＭ放送の場合であって、局部発振信号の周波数ｆ2 を変調波信号の周波数ｆ1 よりも１０．７ＭＨｚ低く設定すると、ｆc ＝６５．３ＭＨｚ、ｆd ＝７９．３ＭＨｚであるため、ｍの値として１から順番に代入すると以下のようになる。
【００２３】
ｍ＝１のとき：７９．３／２＜ｆ0 ＜６５．３、すなわち、ｆ0 は、３９．６５〜６５．３ＭＨｚの範囲に設定すればよい。
ｍ＝２のとき：７９．３／３＜ｆ0 ＜６５．３／２、すなわち、ｆ0 は、２６．４３〜３２．６５ＭＨｚの範囲に設定すればよい。
【００２４】
ｍ＝３のとき：７９．３／４＜ｆ0 ＜６５．３／３、すなわち、ｆ0 は、１９．８３〜２１．７７ＭＨｚの範囲に設定すればよい。
ｍ＝４のとき：７９．３／５＜ｆ0 ＜６５．３／４、すなわち、ｆ0 は、１５．８６〜１６．３３ＭＨｚの範囲に設定すればよい。
【００２５】
以上の結果から、水晶振動子３１は、固有振動周波数ｆ0 が４５〜６５．３ＭＨｚ、または３０〜３２．６５ＭＨｚの範囲に含まれるものを選んで使用すればよいことになる。
このように、本実施形態のＦＭ受信機では、水晶振動子３１の固有振動周波数ｆ0 の基本成分と高調波成分の両方が変調波信号の受信帯域外になるように設定されているため、水晶振動子３１から回り込むノイズが受信帯域内に現れることがなく、この種のノイズを低減することができる。さらに、水晶振動子３１の固有振動周波数ｆ0 の基本成分と高調波成分の両方が局部発振信号の可変範囲外となる周波数条件を追加することにより、さらに確実にノイズの回り込みを低減することができる。
【００２６】
また、外付け部品として接続される水晶振動子３１からアンテナ側に回り込むノイズを上述した固有振動周波数ｆ0 の設定を工夫することにより低減するとともに、それ以外のノイズの回り込みを部品の１チップ化によって低減することにより、アンテナ側に回り込む各種のノイズを大幅に低減することが可能になる。
【００２７】
さらに、局部発振器１３とともに周波数シンセサイザを構成するＰＬＬ回路２１も含めて１チップ化することにより、局部発振器１３から出力される局部発振信号とその高調波成分が高周波増幅回路１１や混合回路１２の入力側に回り込むことを確実に防止することができる。
【００２８】
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、ＦＭ受信機について説明したが、ＡＭ受信機やデータ端末装置等の各種の受信機や送信機あるいは通信機であっても、本発明を適用することができる。
【００２９】
また、上述した実施形態では、水晶振動子３１の固有振動周波数ｆ0 の基本成分と高調波成分が変調波信号の受信帯域と局部発振信号の可変範囲の両方に含まれないようにしたが、受信帯域のみを考慮して水晶振動子３１の選定を行うようにしてもよい。実際に、水晶振動子３１からのノイズの回り込みによる品質劣化は、微弱な変調波信号にノイズが混入することが主原因と考えられるため、受信帯域のみを考慮するだけでも、水晶振動子３１から回り込むノイズによる悪影響を大幅に取り除くことが可能になる。しかも、受信帯域のみを考慮することにより、水晶振動子３１の選定の範囲を広げることが可能になり、設計の自由度を増すことができる。
【００３０】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、水晶振動子の固有振動周波数の基本成分と高調波成分の両方が受信帯域外になるように設定されているため、水晶振動子から回り込むノイズが受信帯域内に現れることがなく、この種のノイズ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】水晶振動子の固有振動周波数と受信帯域との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０ １チップ部品
１１ 高周波増幅回路
１２ 混合回路
１３ 局部発振器
１４、１６ 中間周波フィルタ
１５ 中間周波増幅回路
１７ リミット回路
１８ ＦＭ検波回路
１９ ステレオ復調回路
２０ 発振器
２１ ＰＬＬ回路
３０ アンテナ
３１ 水晶振動子

Claims (3)

  1. アンテナを介して受信した変調波信号を増幅する高周波増幅回路と、所定の局部発振信号を発生する第１の発信器と、前記高周波増幅回路によって増幅された変調波信号と前記第１の発信器から出力された局部発振信号とを混合して出力する混合回路と、水晶振動子が外付けされて所定の発振動作を行なう第２の発信器とを有する受信機において、
    前記水晶振動子の固有振動数をf ０ 、
    前記水晶振動子のｍ次の高調波成分の周波数をｍ×f ０ 、
    前記水晶振動子の（ｍ＋１）次の高調波成分の周波数を（ｍ＋１）×f ０ 、
    前記変調波信号の受信帯域の下限周波数をfa、
    前記変調波信号の受信帯域の上限周波数をfb、
    前記変調波信号の周波数に対応して可変される前記局部発振信号の周波数範囲の下限周波数をfc、
    前記変調波信号の周波数に対応して可変される前記局部発振信号の周波数範囲の上限周波数をfdとした場合、
    fb／（ｍ＋１）＜f ０ ＜fa／ｍ、及びfd／（ｍ＋１）＜f ０ ＜fc／ｍ
    を満足するようにf ０ の値を設定することを特徴とする受信機。
  2. 請求項１において、
    前記高周波増幅回路、前記混合回路、前記第１の発振器、および前記水晶振動子を除く前記第２の発振器の構成部品を半導体基板上に一体形成することを特徴とする受信機。
  3. 請求項２において、
    前記第１の発振器とともに周波数シンセサイザを構成する位相同期ループ回路をさらに備え、前記半導体基板上に前記位相同期ループ回路を一体形成することを特徴とする受信機。
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