JP4781282B2 - Fm受信機 - Google Patents

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本発明は、車両等の移動体に搭載可能なFM受信機に関し、特に、日本、欧州、米国等の各国においてFM放送波を受信可能なFM受信機に関する。
世界各国のFM放送波の周波数帯域は、日本が76.0〜90.0MHz、欧州、米国が87.5〜108MHzとなっている。各国のFM放送波を受信するために、各国毎に異なるハードウエアの仕様を持つFM受信機を構成すると、FM受信機の低コストが図れない。そこで、各国においてハードウエハの仕様を共通化し、各国においてFM放送波を受信することができるFM受信機が開発されている。
このようなFM受信機は、スーパーヘテロダイン方式とPLL回路を組合せ、電圧制御発振器(VCO)の周波数を可変することで、一定の帯域のFM放送波の受信を可能にしている。但し、VCOの周波数を可変することで、一部の地域において、FM放送波にテレビジョン放送波が混信し、その結果、FM放送の出力音声にノイズが生じたり、テレビジョン放送の音声が混在してしまうことがある。
こうした不具合を解消するために、特許文献1は、スーパーヘテロダインに用いられる局部発振周波数信号を、FM放送波の受信周波数よりも低い周波数またはその受信周波数よりも高い周波数に切り替えることで、テレビジョン放送の干渉を防止している。
特開2000−174652号
上記したように、各国に共通のハードウエアの仕様を持つFM受信機には、次のような課題がある。図6は、このようなFM受信機の要部を示すブロック図である。FM受信機は、FM放送波を受信するアンテナ10と、アンテナ10で受信されたRF信号を増幅するRF増幅器12と、電圧制御発振器(VCO)14と、VCO14から出力された周波数信号を分周する分周器16と、分周された局部周波数信号とFM放送波の受信信号を混合し、中間周波数信号を生成するミキサ18とを備えている。
各国または各地域毎に、VCO14の発振周波数を分周して局部発振周波数を作っている。日本のFM放送波は、76〜90MHzの範囲であるため、VCO14の発振周波数は、195.9MHz〜237.9MHzの範囲で可変され、分周器16の分周比は、1/3である。欧州/米州のFM放送波は、87.5〜108MHzの範囲であるため、VCO14は、196.4MHz〜237.6MHzの範囲で可変され、分周器16の分周比は、1/2である。
例えば、日本において、80.7MHzのFM放送波を受信するとき、VCO14は、210MHzの周波数信号を出力し、分周器16は、これを1/3で分周され、70MHzの局部発振周波数を作る。ミキサ18は、スーパーヘテロダイン方式により、80.7MHzのFM放送波と70MHzの局部発振周波数を混合し、10.7MHzの中間周波数(IF)信号を生成する。
ここで、VCO14により出力された周波数信号は、図7(a)に示すように正弦波であるが、これが分周器16によって分周されると、図7(b)に示すように矩形波になる。この矩形波に変換されることで、局部発振周波数の倍数である高調波成分(140MHz、210MHz、・・・)が発生してしまう。高調波成分は、偶数次よりも奇数次が大きく、特に、3次高調波成分(210MHz)が、テレビ放送のVHFの帯域(199.25MHz)と干渉し、10.7MHzの中間周波数の近傍に妨害信号が生成されてしまう。これにより、FM放送波の音声出力に、テレビの映像信号がノイズとなって混信したり、テレビの音声が混在してしまうという問題がある。
本発明は、上記のような従来の課題を解決するために成されたものであり、テレビ放送波の混信を未然に防止することができるFM受信機を提供することを目的とする。
さらに本発明は、各国において共通のハードウエアの仕様により、感度良くFM放送波を受信することができるFM受信機を提供することを目的とする。
本発明に係るFM受信機は、電圧によって可変される発振周波数の信号を出力する可変周波数発振手段と、可変周波数発振手段の出力信号を分周し、局部周波数信号を出力する分周手段と、局部周波数信号とFM放送波の受信信号を混合し、中間周波数の信号を生成する生成手段と、移動体の現在位置情報に基づき、FM放送波の受信信号に混信が生じるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により混信が生じると判定されたとき、前記可変周波数発振手段の電圧を可変し、かつ前記分周手段の分周比を可変する制御手段とを有する。
好ましくは判定手段は、FM放送局の周波数と混信が生じる関係にあるテレビ放送波の関係を地域別に定めた情報を参照し、FM放送波の受信信号に対応するテレビ放送波を受信可能な地域か否かを判定し、受信可能であるとき、FM放送波の受信信号に混信が生じると判定する。さらに判定手段は、FM放送局の周波数と混信が生じる関係にあるテレビ放送波の関係を地域別に定めた情報を記憶するメモリを含むことができる。
好ましくは制御手段は、局部発振周波数がFM放送波の受信信号の周波数よりも小さいとき、局部発振周波数がFM放送波の受信信号の周波数よりも大きくなるように、前記可変周波数発振手段および前記分周手段を制御する。あるいは、その反対にであってもよい。
さらに本発明は、電圧によって可変された発振周波数の信号を出力する可変周波数発振回路と、可変周波数発振回路の出力信号を分周し、局部発振周波数信号を出力する分周器と、局部発振周波数信号とFM放送波の受信信号を混合し中間周波数信号を生成する混合回路とを含むFM受信機の受信プログラムであって、移動体の現在位置情報に基づき、FM放送波の受信信号に混信が生じるか否かを判定するステップと、混信が生じると判定されたとき、可変周波数発振回路の電圧を可変し、かつ前記分周器の分周比を可変し、局部発振周波数信号を切り替えるステップとを有する。
本発明によれば、移動体の現在位置情報に基づき、FM放送波の受信信号に混信が生じるか否かを判定する判定し、混信が生じると判定されたとき、可変周波数発振手段の電圧を可変し、かつ分周手段の分周比を可変するようにしたので、FM放送波に他の信号(テレビ放送波)が混信することを防止することができ、FM放送波の音声出力の感度を高めることができる。
本発明の最良の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施例に係るFM受信機は、好ましくは車両等の移動体に搭載されるものであり、各国において共通のハードウエア仕様でFM放送波を受信することができる。図1は、本発明の実施例に係るFM受信機の構成を示すブロック図である。同図に示すように、FM受信機100は、FM放送波を受信するアンテナ110と、アンテナ110で受信されたFM放送波の受信信号を増幅するRF増幅器120と、電圧制御発振器(VCO)を含み直流電圧に応じて可変された発振周波数fの信号を出力する可変周波数発振回路130と、可変周波数発振回路130からの発振周波数fの信号を分周し、局部発振周波数fの信号を出力する分周器140と、局部発振周波数fとFM受信周波数fの各々の出力信号を混合し、中間周波数fの信号を生成するミキサ150と、中間周波数fの信号からFM放送波を抽出するFM検波回路160と、外部装置または外部回路とデータの送受を行うインターフェース回路170と、ユーザからの指示を入力する入力部180と、後述するFM混信周波数リスト等のデータやプログラムを格納するメモリ190と、各部を制御する制御部200とを備えている。
FM受信機100において、アンテナ110で受信されたFM放送波は、RF増幅器120により増幅され、FM受信周波数fの信号としてミキサ150に入力される。一方、入力部180を介してユーザが受信しようとするFM放送局を選択すると、制御部200は、可変周波数発振回路130に対して制御電圧Vcを出力し、可変周波数発振回路130に所定の発振周波数fの信号を出力させる。さらに、制御部200は、分周器140に対して分周比Nを決定するための制御信号Vnを出力し、分周器140に局部発振周波数fの信号を出力させる。ミキサ150は、スーパーヘテロダイン方式により局部発振周波数fとFM受信周波数fの差分である中間周波数fの信号を出力し、FM検波回路160が、中間周波数信号から受信局のFM放送波を検波し、FM放送波の音声出力が行われる。
FM受信機100は、日本、欧州、米国等の各国のFM放送を受信するため、可変周波数発振回路130の発振周波数f、および分周器140の分周比を可変する。日本のFM放送波は、76〜90MHzの範囲であり、発振周波数fは、195.9MHz〜237.9MHzの範囲で可変され、分周器140は、発振周波数fを1/3に分周した局部発振周波数fを作り出す。また、欧州/米州のFM放送波は、87.5〜108MHzの範囲であり、発振周波数fは、196.4MHz〜237.6MHzの範囲で可変され、分周器140は、発振周波数fを1/2に分周した局部発振周波数fを作り出す。
さらにFM受信機100は、従来技術の課題である分周器140の高調波成分とテレビ放送波の干渉を防ぐため、FM放送波への混信が生じると判定したとき、ミキサ150におけるスーパーヘテロダイン方式を、下側スーパーヘテロダイン方式から上側スーパーヘテロダイン方式に、あるいはその反対に切り替えることができる。下側スーパーヘテロダイン方式とは、FM受信周波数fよりも周波数が低い局部発振周波数fを用いて中間周波数fを生成することであり、これに対して、上側スーパーへテロダイン方式とは、FM受信周波数fよりも周波数が高い局部発振周波数fを用いて中間周波数fを生成することである。
日本においてFM放送波を受信するとき、制御部200は、通常、下側スーパーヘテロダイン方式を用いるが、上記したように、テレビ放送波の混信が生じると判定したとき、下側スーパーヘテロダイン方式から上側スーパーヘテロダイン方式に切り替える。
例えば、日本において、80.7MHzのFM放送波を受信するとき、アンテナ110、増幅器120を介して得られたFM放送波の受信周波数fの信号がミキサ150に入力される。制御部200は、可変周波数発振回路130に210MHzの発振周波数fの信号を出力させ、分周器140に発振周波数fを1/3で分周させる。これにより、70MHzの局部発振周波数fの信号がミキサ150に入力される。ミキサ150は、受信周波数fと局部発振周波数fから10.7MHzの中間周波数fの信号を生成する。
一方、FM受信機の位置により、アンテナ110から199.25MHzのテレビ放送波が受信されると、テレビ受信周波数fTVと局部発振周波数fの3次高調波成分(210MHz)とから10.7MHzの中間周波数f2-TVの信号が生成されてしまう。制御部200は、中間周波数f2-TVの信号の生成を防止するため、可変周波数発振回路130から182.8MHzの発振周波数fの信号を出力させ、分周器140に発振周波数fを1/2で分周させ、これにより、91.4MHzの局部発振周波数fの信号が生成される。ミキサ150は、80.7MHzの受信周波数fと91.4MHzの局部発振周波数f
の上側スーパーヘテロダイン方式により、10.7MHzの中間周波数fの信号を生成する。一方、分周器140の高調波成分は、182.8MHz、274.2MHz、・・・となり、高調波成分と199.25MHzのテレビ受信周波数fTVとの混合によって、10.7MHzの中間周波数fに干渉する信号は生成されない。
上記のように、FM放送波に混信が生じる構造的な不具合は、FM受信周波数fとテレビ受信周波数fTVの関係が、以下の式(1)のときに発生する。但し、これは日本における関係式である。
Figure 0004781282
FM放送波とテレビ放送波との干渉は、上記関係式により一義的に特定されるため、この関係式を満足するときに、スーパーヘテロダイン方式を切り替える。すなわち、下側スーパーヘテロダイン方式では、局部発振周波数fが70.0MHzであり、これが上側スーパーヘテロダイン方式に切り替えられると、局部発振周波数fが91.4MHzに変更される。この時、FM受信周波数fとテレビ受信周波数fTVの関係は、以下の式(2)のようになる。
Figure 0004781282
FM放送波とテレビ放送波の関係を、式(1)から式(2)に切り替えることで、構造的に混信の対象となるテレビ放送波を除外することができる。
次に、FM放送波への混信の有無を判定する方法について説明する。上記式(1)の関係を満足するとき、FM放送波にテレビ放送波が混信する。このため、本実施例では、式(1)の関係を満足するFM混信周波数リストを予め用意し、これをメモリ190に格納しておく。図2は、FM混信周波数リストの一例を示すテーブルである。テーブルには、FM受信周波数(RF)f、中間周波数(IF)f、発振周波数(VCO)f、発振周波数(VCO)f−中間周波数(IF)f、テレビ放送チャンネル(TVch)、映像搬送波の周波数、音声搬送波の周波数、全国の地域(北海道、東北、関東、信越、北陸、東海、近畿、中国、四国、九州、沖縄)の項目が含まれている。
テーブルにおいて、式(1)の関係が満足される場合とは、発振周波数f−中間周波数fの値が、映像搬送波または音声搬送波のいずれかに近似されるときである。例えば、FM受信周波数fが76.9MHzであるとき、ff が187.9MHzであり、これは、6チャンネルテレビの音声搬送波187.75MHzと混信する。但し、この関係が満足されるのは、東北地方の鶴岡および盛岡である。また、FM受信周波数fが80.2MHzであるとき、8チャンネルの音声搬送波(197.75MHz)と混信するが、その地域は、近畿地方の大阪である。図に示す映像搬送波および音声搬送波のうち、混信する方を太枠で示している。このように、テーブルを参照することで、FM受信周波数と混信するテレビ放送波のチャンネルおよび地域の関係を判別することができる。
次に、図2に示すFM混信周波数リストを用いたFM受信機の受信動作について図3のフローチャートを参照して説明する。なお、FM放送波の受信は、日本国内におけるものとし、通常は下側スーパーヘテロダイン方式が用いられているものとする。
FM受信機においてFM放送波の受信が開始されると(ステップS101)、制御部200は、インターフェース回路170を介して、移動体の現在位置情報を取得する(ステップS102)。現在位置情報は、移動体が現在位置する都道府県等の地域と特定するのに必要な情報を含み、例えば、ナビゲーション装置やGPS装置から取得することができる。
次に、制御部200は、メモリ190に格納されているFM混信周波数リストを参照し(ステップS103)、受信しているFM放送局を検索し(ステップS104)、検索されたFM放送局と一義的な関係にあるテレビ放送波を受信可能な地域に存在しているか否かを判定する(ステップS105)。例えば、受信している放送波が、76.9MHzであるとき、移動体の現在位置が鶴岡または盛岡地方であれば、6チャンネルのテレビ放送波を受信可能であると判定する。
受信可能な位置に存在していなければ、テレビ放送波が混信しないと判定し(ステップS106)、そのまま下側スーパーヘテロダイン方式によりFM放送波の受信が行われる。一方、対象となるテレビ放送波を受信可能な地域に存在するとき、制御部200は、テレビ放送波が混信すると判定し(ステップS107)、可変周波数発振回路130および分周器140を制御して、下側スーパーヘテロダイン方式から上側スーパーヘテロダイン方式に切り替える(ステップS108)。これにより、テレビ放送波の混信が防止され、感度良くFM放送波の音声出力を得ることができる。
上記の受信動作は、FM受信機が動作中に繰り返し定期的に行うことができ、ユーザがFM放送局を選択したとき、あるいは移動体の現在位置が都道府県等の境界を越えたときに行うようにしてもよい。また、このような受信動作の制御は、好ましくはソフトウエアによって実現される
次に、本実施例に係るFM受信機を備えたナビゲーションシステムの構成例を図4に示す。ナビゲーションシステム200は、上記したFM受信機100と、位置検出装置を含み、移動体を目的地まで案内する機能を備えたナビゲーション装置210、ディスプレイやスピーカから映像や音声を出力する出力インターフェース220、システムの各部を制御するシステム制御部230、および各部を接続する内部バス240を含んで構成される。
FM受信機100は、ナビゲーション装置210が検出した移動体の現在位置情報を内部バス240を介して受取り、上記したFM混信周波数リストを参照してテレビ放送波が混信するか否かを判定することができる。また、FM混信周波数リストは、FM受信機のメモリに記憶する以外にも、ナビゲーション装置が保有するメモリに記憶し、それを参照するようにしてもよい。
次に、本実施例に係るFM受信機を備えた車載用オーディオ・ビデオ・ナビゲーションシステムの構成例を図5に示す。システム300は、図5に示すように、FM受信機100、ナビゲーション装置200、CD、DVD、半導体メモリ、ハードディスク等の記録媒体に記録されたオーディオデータを再生するオーディオ装置310、同様にビデオデータを再生するビデオ装置320、ディスプレイやスピーカから映像や音声を出力する出力インターフェース330、システムの各部を制御するシステム制御部340、および各部を接続する内部バス35を含んで構成される。
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明に係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明に係るFM受信機は、車両等の移動体に搭載されるナビゲーション装システム、ナビゲーション機能を包含するオーディオ・ビデオ・ナビゲーションシステム等のモバイルシステムにおいて利用される。
本発明の実施例に係るFM受信機の構成を示すブロック図である。 メモリに記憶された地域別のFM放送波の周波数とテレビ放送波の周波数との関係を記憶するテーブルである。 本実施例に係るFM受信機の動作を説明するフローチャートである。 本実施例のFM受信機を含むナビゲーションシステムを示す図である。 本実施例のFM受信機を含むオーディオ・ビデオナビゲーションシステムを示す図である。 従来のFM受信機の要部構成を示すブロック図である。 図7(a)は、VCOの出力周波数の波形、図7(b)は分周器の出力周波数の波形を示す図である。
符号の説明
100:FM受信機
110:アンテナ
120:RF増幅器
130:可変周波数発振回路部
140:分周器
150:ミキサ
160:FM検波回路
170:インターフェース
180:入力部
190:メモリ
200:制御部

Claims (8)

  1. 電圧によって可変される発振周波数の信号を出力する可変周波数発振手段と、
    可変周波数発振手段の出力信号を分周し、局部周波数信号を出力する分周手段と、
    局部周波数信号とFM放送波の受信信号を混合し、中間周波数の信号を生成する生成手段と、
    移動体の現在位置情報に基づき、FM放送波の受信信号に混信が生じるか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段により混信が生じると判定されたとき、前記可変周波数発振手段の電圧を可変し、かつ前記分周手段の分周比を可変する制御手段とを有し、
    前記判定手段は、FM放送局の周波数と混信が生じる関係にあるテレビ放送波の関係を地域別に定めた情報を記憶するメモリを含み、さらに前記判定手段は、前記メモリに記憶された情報に基づき受信しているFM放送局を検索し、かつ検索されたFM放送局と混信が生じる関係にあるテレビ放送波を受信可能な地域にFM受信機が存在しているか否かを判定し、受信可能な地域にFM受信機が存在していると判定した場合にはFM放送波の受信信号に混信が生じると判定する、FM受信機。
  2. 前記制御手段は、局部発振周波数がFM放送波の受信信号の周波数よりも小さいとき、局部発振周波数がFM放送波の受信信号の周波数よりも大きくなるように、前記可変周波数発振手段および前記分周手段を制御する、請求項1に記載のFM受信機。
  3. 前記制御手段は、局部発振周波数がFM放送波の受信信号の周波数よりも大きいとき、局部発振周波数がFM放送波の受信信号の周波数よりも小さくなるように、前記可変周波数発振手段および前記分周手段を制御する、請求項1に記載のFM受信機。
  4. 前記制御手段はさらに、FM放送波を受信する国または地域に応じて、局部発振周波数がFM放送波の受信信号の周波数よりも大きく、またはその周波数よりも小さくなるように、前記可変周波数発振手段および前記分周手段を制御する、請求項1に記載のFM受信機。
  5. 請求項1ないし4いずれか1つに記載のFM受信機を含むナビゲーションシステム。
  6. 請求項1ないし4いずれか1つに記載のFM受信機を含むオーディオシステム。
  7. 電圧によって可変された発振周波数の信号を出力する可変周波数発振回路と、可変周波数発振回路の出力信号を分周し、局部発振周波数信号を出力する分周器と、局部発振周波数信号とFM放送波の受信信号を混合し中間周波数信号を生成する混合回路と、FM放送局の周波数と混信が生じる関係にあるテレビ放送波の関係を地域別に定めた情報を記憶するメモリとを含むFM受信機の受信プログラムであって、
    移動体の現在位置情報に基づき、FM放送波の受信信号に混信が生じるか否かを判定するステップと、
    混信が生じると判定されたとき、可変周波数発振回路の電圧を可変し、かつ前記分周器の分周比を可変し、局部発振周波数信号を切り替えるステップとを有し、
    前記判定するステップは、前記メモリに記憶された情報に基づき受信しているFM放送局を検索し、かつ検索されたFM放送局と混信が生じる関係にあるテレビ放送波を受信可能な地域にFM受信機が存在しているか否かを判定し、受信可能な地域にFM受信機が存在していると判定した場合にはFM放送波の受信信号に混信が生じると判定する、受信プログラム。
  8. 前記切り替えるステップは、局部発振周波数がFM放送波の受信信号の周波数よりも小さいとき局部発振周波数がFM放送波の受信信号の周波数よりも大きくなるように、あるいは、局部発振周波数がFM放送波の受信信号の周波数よりも大きいとき局部発振周波数がFM放送波の受信信号の周波数よりも小さくなるように、前記可変周波数発振回路および前記分周器を制御する、請求項7に記載の受信プログラム。
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