JP4869455B2

JP4869455B2 - ラジオ受信機

Info

Publication number: JP4869455B2
Application number: JP2011528517A
Authority: JP
Inventors: 孝志妹尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2029-08-28
Also published as: WO2011024227A1; US8364073B2; JPWO2011024227A1; US20120122413A1

Description

本発明は、デジタル音声放送を受信するのに適応されたラジオ受信機に関し、特に既存のＦＭ放送などのアナログラジオ周波数帯を利用してデジタル音声放送を行うラジオの受信機、及びアナログＦＭラジオ受信機において、局検索（以下、「サーチ」という）動作を最適に行うのに有用な技術に関する。

近年、ラジオ放送でもデジタル化が進んでおり、地上波のデジタルラジオ放送として、ＨＤ（ＨｉｇｈＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）ラジオが提案されている。

このＨＤラジオの大きな特長は、既存のＦＭ放送のアナログ電波にデジタル放送信号を追加するＩＢＯＣ（ＩｎＢａｎｄＯｎＣｈａｎｎｅｌ）を採用することにより、従来のアナログ方式のラジオ受信機で同じ放送を受信できると共に、デジタル受信に対応したＨＤラジオ受信機ではデジタル放送も聴取できることである。これによって、デジタルでの受信の場合、ＡＭ放送では、ＦＭ放送並みの音質が得られ、ＦＭ放送ではＣＤ並みの音質が得られる。

また、ＨＤラジオの基本的な機能として、デジタル受信が可能なエリア内ではデジタルで受信した信号を出力し、デジタル信号が受信できないエリアでは音切れなどの防止のために自動的にアナログで受信した信号を出力する。具体的には、サーチ時にアナログ放送波を受信できる周波数に同調し、最初はそのアナログ出力波を復調する。その一方で、当該アナログ放送波にデジタル変調波が存在するか否か（つまり、ＩＢＯＣ放送波が存在するか否か）を判定し、デジタル変調波が存在している場合には、そのＩＢＯＣ放送波を復調し、さらに「ブレンド」と呼ばれる処理により、復調したアナログ放送波から当該ＩＢＯＣ放送波への切替を行ってそのＩＢＯＣ放送波を出力し、一方、デジタル変調波が存在していない場合には、復調したアナログ放送波をそのまま出力する。

従来のラジオ受信機では、ＩＦ信号の電界強度を電界強度検出器で検出し、ＩＦ信号の周波数をＩＦカウンタで検出し、検出した電界強度と周波数とに基づいて、希望のアナログ放送信号を受信しているかどうかを判定してアナログ放送信号のサーチを行っていた。

特開平８−２２２９９９号公報

従来のラジオ受信機においては、Ｓメータ検出器でＩＦ信号の電界強度を検出し、ＩＦカウンタ検出器でＩＦ信号の周波数を検出し、Ｓメータ検出器で検出した電界強度とＩＦカウンタ検出器で検出した周波数とに基づいて、希望のアナログ放送信号を受信しているかどうかを判定してアナログ放送信号のサーチを行っていた。しかし、ＨＤラジオ放送では、アナログ放送信号が存在するセンター周波数に対して−１９８．４０２〜−１２９．３６１ｋＨｚ（中心−１５０．０ｋＨｚ）と１２９．３６１〜１９８．４０２ｋＨｚ（中心＋１５０ｋＨｚ）の帯域にデジタル放送信号があり、センター周波数が若干変動するとその前後の周波数帯域（±２００ＫＨｚ）には、電界強度も充分あり、ＩＦカウント値も所定範囲内となる信号が存在することになるため、デジタル放送信号を希望のアナログ放送信号と誤認識し、そこで誤停止してしまう課題がある。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、ＨＤラジオ放送におけるデジタル放送信号によるサーチの誤停止を防止することができるラジオ受信機を提供することを目的とする。

本発明のラジオ受信機は、放送信号を受信してＲＦ信号を生成し、ＲＦ信号からＩＦ信号を生成し、ＩＦ信号の電界強度及び周波数を検出し、ＩＦ信号を検波して検波信号を生成し、検波信号の中からある特定の周波数帯域に存在するデジタル信号の高調波成分であるノイズ信号の強度を検出し、ＩＦ信号の電界強度が所定の電界強度より大きいかまたは等しい、かつ周波数が所定の周波数範囲内であり、かつノイズ信号検出手段で検出した信号強度が所定の値より小さいかまたは等しいとき、放送信号に希望のアナログ放送信号が含まれると判定しサーチを停止するように制御したものである。

ＨＤラジオの放送信号には、アナログ放送信号とデジタル放送信号がそれぞれ別の周波数帯域に存在し、デジタル放送信号の検波信号には、デジタル信号およびデジタル信号の高調波成分であるノイズ信号が存在する。デジタル信号の高調波成分であるノイズ信号はある特定の周波数帯域に高いレベルで存在する。そこで、放送信号の検波信号中のある特定の周波数帯域に存在するデジタル信号の高調波成分であるノイズ信号を検出することにより、ノイズ信号がある一定の値を超える場合にデジタル放送信号があると判定し、それをサーチの停止対象から外すことでデジタル放送帯域での誤停止を防止することができる。

本発明の実施の形態１におけるラジオ受信機の構成を示すブロック図である。図１に示すラジオ受信機におけるバンドパスフィルタの特性の一例を示す図である。図１に示すラジオ受信機におけるサーチの手順を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２におけるラジオ受信機の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態３におけるフローチャートを示す図である。ＨＤラジオ放送の放送信号のスペクトラムの概略図である。

以下、本発明のラジオ受信機を実施するための実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本処理フローにおいては、サーチ時の１回の周波数ステップを２００ｋＨｚとする。

実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１におけるラジオ受信機の構成を示すブロック図である。

図１に示すように実施の形態１のラジオ受信機は、アンテナ１、ＲＦアンプ２、周波数混合器３、局部発振器４、ＰＬＬ５、ＩＦアンプ６、検波器７、電界強度検出器８、ＩＦカウンタ９、バンドパスフィルタ１０、信号強度検出手段１１、マイコン１２、Ａ／Ｄ変換器１３、放送信号検知判定部１４、ＰＬＬ制御部１５を備える。

アンテナ１は、放送信号を受信し、受信信号を出力する。ＲＦアンプ２は、アンテナ１からの受信信号を増幅する。

周波数混合器３は、ＲＦアンプ２で増幅された受信信号と局部発振器４で生成される周波数変換用の高周波信号とを混合することにより、受信信号をＩＦ信号に変換する。

局部発振器４は、周波数変換用の高周波信号を生成し、周波数混合器３に出力する。ＰＬＬ５は、ＰＬＬ制御器１５から設定されるＮ値に基づいて、局部発振器４の発振周波数を制御する。また、ＰＬＬ制御部１５は、外部からの選局指示１６に応じて、Ｎ値をＰＬＬ５に設定する。

ＩＦアンプ６は、周波数混合器３で生成されたＩＦ信号を増幅する。検波器７は、ＩＦアンプ６で増幅されたＩＦ信号をアナログ検波し、検波信号を出力する。検波信号は、出力線１７より図示はしない音声処理回路にも出力され、受信機の音声出力になるとともに、以下に述べるようにノイズ検出され、放送信号検知判定部１４の判定材料とされる。

電界強度検出器８は、ＩＦアンプ６で増幅されたＩＦ信号の電界強度を検出する。ＩＦカウンタ９は、ＩＦアンプ６で増幅されたＩＦ信号の周波数をカウントする。カウントされた周波数は、放送信号検知判定部１４の判定材料とする。

バンドパスフィルタ１０は、検波器７で生成された検波信号の中から、図２に示すように、ある特定の周波数帯域の信号を通過させて、信号中に含まれるノイズを検出する。本発明では、バンドパスフィルタ１０により、７０ｋＨｚ以上を通過させる設定とする。デジタル放送信号の７０ｋＨｚ以上の帯域に存在するデジタル信号の高調波成分であるノイズをバンドパスフィルタ１０により通過させる。

信号強度検出手段１１は、抽出したノイズを直流化する。直流化された信号をマイコン１２の中にあるＡ／Ｄ変換器１３でデジタル信号に変換する。デジタル化された信号を放送信号検知判定部１４の判定材料とする。

放送信号検知判定部１４は、サーチを行う際、電界強度検出器８で検出した電界強度と、ＩＦカウンタ９で検出した周波数と、Ａ／Ｄ変換器１３で変換されたデジタル信号とに基づいて、希望局の放送周波数の信号を受信しているかどうかを判定する。

次に、実施の形態１におけるラジオ受信機の動作を説明する。
アンテナ１は、放送信号を受信すると、受信信号をＲＦアンプ２に出力する。ＲＦアンプ２は、受信信号を増幅し、周波数混合器３に出力する。

そして、周波数混合器３は、増幅された受信信号と局部発振器４からの高周波信号とを混合してＩＦ信号に変換し、このＩＦ信号をＩＦアンプ６に出力する。ＩＦアンプ６は、周波数混合器３で生成されたＩＦ信号を増幅して検波器７と電界強度検出器８とＩＦカウンタ９とに出力する。そして、電界強度検出器８はＩＦ信号の電界強度を検出し、ＩＦカウンタ９はＩＦ信号の周波数をカウントする。

検波器７は、ＩＦ信号をアナログ検波し、検波信号をバンドパスフィルタ１０に出力する。バンドパスフィルタ１０は、検波器７で生成された検波信号の中から、ある特定の周波数帯域の信号を通過させ、ノイズを検出する。ＨＤラジオ放送の検波信号の中には、図２に示すように、７０ｋＨｚまでの帯域に、アナログ放送信号には、ステレオ音声信号、ＲＢＤＳ（ＲａｄｉｏＢｒａｏｄｃａｓｔＤａｔａＳｙｓｔｅｍ）信号、デジタル放送信号には、デジタル音声信号等のデジタル信号およびデジタル信号の高調波成分であるノイズが存在する。バンドパスフィルタ１０の通過周波数帯域は、７０ｋＨｚ以上を通過させる設定とし、デジタル放送信号の７０ｋＨｚ以上の帯域に高いレベルで存在するデジタル信号の高調波成分であるノイズを通過させる。

信号強度検出手段１１は、バンドパスフィルタ１０で抽出されたノイズを直流化する。直流化された信号をマイコン１２の中にあるＡ／Ｄ変換器１３でデジタル信号に変換する。信号強度検出手段１１として、包絡線検波回路、例えば、ダイオードで半波整流して、キャパシタで平滑化する回路を用いることができる。

ここで、希望局のサーチを行う場合について、図３を参照して説明する。図３は図１に示すラジオ受信機におけるサーチの手順を示すフローチャートである。

ステップＳ１０において、ＰＬＬ制御部１５は、外部からの選局指示１６に基づいてＰＬＬ５にＮ値を設定する。そして、例えば、最初に設定した受信周波数からアップサーチする場合は、ＰＬＬ５がＰＬＬ制御部１５からのＮ値に基づいて制御信号を局部発振器４に設定し、局部発振器４の発振周波数を変化させることにより、受信していた信号周波数の次の周波数ステップの信号を受信する。例えば、９８．１ＭＨｚの放送信号を受信していた場合、次の周波数は９８．３ＭＨｚとなる。

そして、９８．１ＭＨｚの放送信号を受信した状態で、ステップＳ２０では、放送信号検知判定部１４は、電界強度検出器８の出力を読み出し、電界強度検出器８で検出されたＩＦ信号の電界強度Ｘが、所定のスレショルド値Ａ以上かどうかを判定する。「Ｘ≧Ａ」である（ステップＳ２０：ＹＥＳ）の場合はステップＳ３０に進み、「Ｘ≧Ａ」でない（ステップＳ２０：ＮＯ）場合はステップＳ１０に戻り、次の周波数９８．３ＭＨｚの放送信号を受信し、以降の処理を繰り返す。

次いで、ステップＳ３０では、放送信号検知判定部１４は、ＩＦカウンタ９の出力を読み出し、ＩＦカウンタ９で検出されたＩＦ信号の周波数Ｙが所定の範囲内（ＢとＣとの間）にあるかどうかを判定する。所定の範囲としては、例えば、ＩＦ信号の基準周波数１０．７ＭＨｚを中心とする±２５ｋＨｚの範囲とする。この場合、Ｂは１０．７ＭＨｚ＋２５ｋＨｚ、Ｃは１０．７ＭＨｚ−２５ｋＨｚとなる。「Ｂ≧Ｙ≧Ｃ」である（ステップＳ３０：ＹＥＳ）場合はステップＳ４０に進む。「Ｂ≧Ｙ≧Ｃ」でない（ステップＳ３０：ＮＯ）場合はステップＳ１０に戻り、次の周波数９８．３ＭＨｚの放送信号を受信し、以降の処理を繰り返す。

そして、ステップＳ４０では、放送信号検知判定部１４は、Ａ／Ｄ変換器１３の出力を読み出し、Ａ／Ｄ変換器13で検出された信号が所定の値Ｚ以下かどうかを判定する。「Ｚ≦Ｄ」である（ステップＳ４０：ＹＥＳ）場合、放送信号検知判定部１４は、受信している信号に希望の放送信号があると判定し、サーチを停止する。「Ｚ≦Ｄ」でない（ステップＳ４０：ＮＯ）場合はステップＳ１０に戻り、次の周波数９８．３ＭＨｚの放送信号を受信し、以降の処理を繰り返す。

このように実施の形態１によれば、電界強度検出器８とＩＦカウンタ９の出力に加えて、Ａ／Ｄ変換器13で検出された信号の信号値に基づいて、希望の放送信号を受信しているかどうかを判定するので、デジタル放送信号のある特定の周波数帯域に高いレベルで存在するノイズを検出し、ノイズがある一定の値を超える場合に、それをサーチの停止対象から外すことで、ＨＤラジオのデジタル放送帯域での誤停止を防止する。放送信号の検波信号に含まれるある特定の周波数帯域に高いレベルで存在するノイズを検出することによって、アナログ放送信号かデジタル放送信号を判別するので、放送信号の識別が正確に行える。

上述した実施の形態１では、サーチ時の１回の周波数ステップを２００ｋＨｚとした場合を例にとって説明したが、１回の周波数ステップは２００ｋＨｚに限定されるものではない。
実施の形態２

図４は本発明の実施の形態２におけるラジオ受信機の構成を示すブロック図である。なお、図１に示す実施の形態１におけるラジオ受信機と重複する部分には、同一の符号を付して重複する部分の説明を省略する。

図４に示すように実施の形態２のラジオ受信機は、ノイズの検知方法をＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）の機能を使って実現させる構成である。アンテナ１、ＲＦアンプ２、周波数混合器３、局部発振器４、ＰＬＬ５、ＩＦアンプ６、検波器７、電界強度検出器８、ＩＦカウンタ９、マイコン１２、放送信号検知判定部１４、ＰＬＬ制御部１５、ＤＳＰ１７、ノイズ検出器１８を備える。

ノイズ検出器１８は、検波器７で生成された検波信号の中からノイズを検出する。検出信号を放送信号検知判定部１４の判定材料とする。ＨＤラジオ放送の検波信号の中には、図２に示すように、７０ｋＨｚまでの帯域に、アナログ放送信号には、ステレオ音声信号、ＲＢＤＳ（ＲａｄｉｏＢｒａｏｄｃａｓｔＤａｔａＳｙｓｔｅｍ）信号、デジタル放送信号には、デジタル音声信号等のデジタル信号が存在する。ノイズ検出器１８の判定周波数は、デジタル放送信号中のデジタル信号の高調波成分であるノイズが高いレベルで存在する７０ｋＨｚ以上の周波数帯域を検出するように設定する。

放送信号検知判定部１４は、サーチを行う際、電界強度検出器８で検出した電界強度と、ＩＦカウンタ９で検出した周波数と、ノイズ検出器１８で検出された信号とに基づいて、希望局の放送周波数の信号を受信しているかどうかを判定する。

次に、実施の形態２におけるラジオ受信機の動作を説明する。

検波器７は、ＩＦ信号を検波し、検波信号をノイズ検出器１８に出力する。検波信号は、実施の形態１と同様に、出力線１７より図示はしない音声処理回路に出力され、受信機の音声出力になる。そしてノイズ検出器１８は、検波器７で生成された検波信号の中から特定周波数帯域のノイズの信号レベルを検出する。

ここで、希望局のサーチを行う場合について、図３を参照して説明する。

ステップＳ１０において、ＰＬＬ制御部１５は、外部からの選局指示１６基づいてＰＬＬ５にＮ値を設定する。そして、例えば、最初に設定した受信周波数からアップサーチする場合は、ＰＬＬ５がＰＬＬ制御部１５からのＮ値に基づいて制御信号を局部発振器４に設定し、局部発振器４の発振周波数を変化させることにより、受信していた信号周波数の次の周波数ステップの信号を受信する。例えば、９８．１ＭＨｚの放送信号を受信していた場合、次の周波数は９８．３ＭＨｚとなる。

そして、９８．１ＭＨｚの放送信号を受信した状態で、ステップＳ２０では、放送信号検知判定部１４は、電界強度検出器８の出力を読み出し、電界強度検出器８で検出されたＩＦ信号の電界強度Ｘが、所定のスレショルド値Ａ以上かどうかを判定する。「Ｘ≧Ａ」である（ステップＳ２０：ＹＥＳ）場合はステップＳ３０に進み、「Ｘ≧Ａ」でない（ステップＳ２０：ＮＯ）場合はステップＳ１０に戻り、次の周波数９８．３ＭＨｚの放送信号を受信し、以降の処理を繰り返す。

そして、ステップＳ４０では、放送信号検知判定部１４は、ノイズ検出器１８の出力を読み出し、ノイズ検出器１８で検出された信号が所定の値Ｚ以下かどうかを判定する。「Ｚ≦Ｄ」である（ステップＳ４０：ＹＥＳ）場合、放送信号検知判定部１４は、受信している放送信号に希望の放送信号があると判定し、サーチを停止する。「Ｚ≦Ｄ」でない（ステップＳ４０：ＮＯ）場合はステップＳ１０に戻り、次の周波数９８．３ＭＨｚの放送信号を受信し、以降の処理を繰り返す。

ノイズ検出器１８で検出された信号が上限値以下であれば、受信状態の良い放送局ありとしてサーチを停止する。

このように実施の形態２によれば、電界強度検出器８とＩＦカウンタ９の出力に加えて、ノイズ検出器１８で検出された信号の信号値に基づいて、希望の放送信号を受信しているかどうかを判定するので、ＨＤラジオのデジタル放送信号に存在するノイズを検出し、ノイズがある一定の値を超える場合に、それをサーチの停止対象から外すことで、ＨＤラジオのデジタル放送帯域での誤停止を防止する。放送信号の検波信号に含まれるある特定の周波数帯域に高いレベルで存在するノイズを検出することによって、アナログ放送信号かデジタル放送信号を判別するので放送信号の識別が正確に行える。さらに実施の形態２によれば、ノイズ検出をＤＳＰで実施しているので、実施の形態１に比べ、バンドパスフィルタを削減でき、部品点数を減らすことができる。
実施の形態３

さらに、ノイズ検出手段を用いた発明の応用例として、ＨＤラジオ対応放送局を素早くサーチする実施の形態３におけるフローチャートを図５に示す。

始めに、図３と同様にＰＬＬにＮ値を設定しアナログ放送局をサーチし、電界強度がサーチ停止レベル以上かどうか、ＩＦカウントが範囲内かどうか、ノイズが上限値以下かどうかをチェックする（ステップＳ５００）。チェックの結果、ＹＥＳであれば、アナログ放送信号が見つかったことになり、ステップＳ６００に進む。ただし、見つからない場合、Ｎ値が見つかるまでサーチを継続する。

次に、ＰＬＬを（Ｎ＋１５０ｋＨｚ）に設定する（ステップＳ６００）。電界強度がサーチ停止レベル以上かどうか、ＩＦカウントが範囲内かどうか、ノイズが上限値以下かどうかを判定する。電界強度がサーチ停止レベル以上で、ＩＦカウントが範囲内で、ノイズが上限値超の場合、デジタル信号有りという判定になる。

最後に、ＰＬＬを（Ｎ−１５０ｋＨｚ）に設定する（ステップＳ７００）。電界強度がサーチ停止レベル以上かどうか、ＩＦカウントが範囲内かどうか、ノイズが上限値以下かどうかを判定する。電界強度がサーチ停止レベル以上で、ＩＦカウントが範囲内で、ノイズが上限値超の場合、デジタル信号有りという判定になり、結果、ＨＤラジオ対応放送局があるという判定になり、ＰＬＬを最初に設定したＮ値に戻す(ステップＳ８００)。

ステップＳ６００、ステップＳ７００で、ノイズが上限値以下と判定されると、センター周波数の±１５０ｋＨｚにデジタル放送信号は無いということになり、ＨＤラジオ対応放送局が無いという判定になる。ステップＳ１０に戻り、次の周波数をＮ値としてＰＬＬに設定し、次のアナログ放送信号をチェックする（ステップＳ５００）。

以上の方法により、センター周波数はアナログ放送信号でその±１５０ｋＨｚはデジタル放送信号になっていることを確認できるので、ＨＤラジオ対応放送局の可能性が高い周波数をデジタル放送信号の情報を取得する前に検知することが可能である。

本発明は既存のＦＭ放送などのアナログラジオ周波数帯を利用してデジタル音声放送を行うラジオの受信機及びアナログＦＭラジオ受信機において、サーチ動作を行うのに利用することができる。

２ＲＦアンプ
３周波数混合器
６ＩＦアンプ
７検波器
８電界強度検出器
９ＩＦカウンタ
１０バンドパスフィルタ
１１信号強度検出手段
１２マイコン
１４放送信号検知判定部
１５ＰＬＬ制御部
１７ＤＳＰ
１８ノイズ検出器

Claims

放送信号を受信してＲＦ信号を生成するＲＦアンプと、
前記ＲＦ信号からＩＦ信号を生成するＩＦ変換手段と、
前記ＩＦ信号の電界強度を検出する電界強度検出器と、
前記ＩＦ信号の周波数を検出する周波数検出手段と、
前記ＩＦ信号を検波して検波信号を生成する検波器と、
前記検波器で生成された前記検波信号の中からある特定の周波数帯域に存在するデジタル信号の高調波成分であるノイズ信号の強度を検出するノイズ信号検出手段と、
前記電界強度検出器で検出した電界強度が所定の電界強度より大きいかまたは等しい、かつ前記周波数検出手段で検出した周波数が所定の周波数範囲内であり、かつ前記ノイズ信号検出手段で検出したノイズ信号の強度が所定の値より小さいかまたは等しいとき、前記放送信号に希望のアナログ放送信号が含まれると判定する放送信号検知判定部と、
前記放送信号検知判定部による前記判定に基づき、前記放送信号のサーチを停止するように制御する制御手段と
を備えるラジオ受信機。
ノイズ信号検出手段は、検波信号の中からある特定の周波数帯域に存在する信号を通過させるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタを通過した信号の強度を検出する信号強度検出手段と、
から構成した請求項１記載のラジオ受信機。