JPH01135206A - Fm復調器 - Google Patents

Fm復調器

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JPH01135206A
JPH01135206A JP62293451A JP29345187A JPH01135206A JP H01135206 A JPH01135206 A JP H01135206A JP 62293451 A JP62293451 A JP 62293451A JP 29345187 A JP29345187 A JP 29345187A JP H01135206 A JPH01135206 A JP H01135206A
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    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D3/00Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations
    • H03D3/02Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations by detecting phase difference between two signals obtained from input signal
    • H03D3/18Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations by detecting phase difference between two signals obtained from input signal by means of synchronous gating arrangements
    • H03D3/20Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations by detecting phase difference between two signals obtained from input signal by means of synchronous gating arrangements producing pulses whose amplitude or duration depends on phase difference
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D2200/00Indexing scheme relating to details of demodulation or transference of modulation from one carrier to another covered by H03D
    • H03D2200/0001Circuit elements of demodulators
    • H03D2200/0039Exclusive OR logic circuits

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) この発明は、オーディオ・ビデオ機器1通信機等に使用
されるFM復調器に関する。
(従来の技術) 従来からパルス遅延回路と排他的倫理和回路を用いたパ
ルスカウント型FM復調器が知られている。第7図は、
このFM復調器の原理を示す図である。入力端子1の入
力FM信号は、排他的論理和回路3の一方の入力端に供
給されるとともに、遅延回路2を介して該排他的論理和
回路3の他方の入力端に供給される。排他的論理和回路
3の出力はローパスフィルタ4に供給され平滑される。
出力端子5にはFM復調出力が得られる。
第8図は上記の回路の各部の信号波形の例であリ、同図
(7a)〜(7d)は第7図に示した同符号の位置の信
号に対応する。
入力FM信号(7a)とそれを一定時間(T)遅延した
信号(7b)との排他的論理和出力は、入力FM信号の
立上がり及び立下がりエツジから時間Tの間のみハイレ
ベルとなるパルス列(7C)となる。時間Tは、入力F
M信号の周波数Fiによらず一定であるので、ローパス
フィルタ4を通過した後の復調出力電圧Voは、パルス
列のローレベルを0、ハイレベルをVHとすれば、 Vo =2TVHFi   −(1) となり、入力FM信号周波数Fiに比例する。入力FM
信号周波数Fiと復調出力電圧Voの関係を図に示すと
第11図の点線のようになる。この様に、第7図の回路
はFM復調器として動作する。
第9図は、上記FM復調器の具体的回路構成を示す。遅
延回路2は、抵抗RとコンデンサCによる積分回路2a
、波形整形のためのバッファ増幅器2bを有する。また
バッファ増幅器6も設けられ入力FM信号を波形整形す
る。バッファ増幅器6.2bには、例えばC−MOSロ
ジック回路が用いられる。
第10図は、第9図の回路の各部の信号波形図である。
同図(9a)〜(9e)は第9図の回路に示した同符号
の位置の信号に対応する。入力FM信号をバッファ増幅
器6で波形整形した信号(9a)は、積分回路2aで信
号(91))のように積分波形となる。そしてこの信号
(9b)は再びバッファ増幅器2bで波形整形され信号
(9c)のようになり、信号(9a)よりも時間T (
Pi)遅延した信号となる。
バッファ増幅器2bは、C−MOSロジックであるため
に、そのしきい値は(VDD/2)−2,5■、VDD
は電源電圧である。信号(9a)と信号(9c)との排
他的論理和出力(9d)は、信号(9a)の立上がりエ
ツジおよび立下がりエツジからある一定期間のみハイレ
ベルとなる。
ここで、このパルス列(9d)のハイレベル期間(積分
回路2aの時定数に依存)と入力FM信号の周波数Fi
について考える。
積分回路2aは、入力FM信号の半周期ごとに= 4− 充放電を繰返している。よって第10図(9b)に示す
ように積分波形を見ると、周波数Fiが低い周波数のと
きの振幅V1は大きく、高い時の振幅V2は小さくなる
。これら積分波形は、V DD/ 2(−2,5V)の
電位に対して上下対称となるので、積分波形が充電又は
放電するスタート時点(バッファ増幅器6の出力波形の
立上がり及び立下がりエツジ)からVDD/ 2 (=
2.5V) を横切るまでの時間は、FM信号の周波数
Fjにより変化する。
従って、排他的論理和回路3の出力パルス列のハイレベ
ル期間も周波数Fiにより変化する。入力FM信号の周
波数FNと復調出力電圧Voの関係は、(1)式より Vo = 10T(Pi)Fi      −(2)と
なる。ここで、Fiが低い時T (Pi)は大きく、F
lが高い時T (Pi)が小さくなるので、復調出力電
圧Voは入力FM信号周波数F1に比例せずに、第11
図に実線で示すような特性となる。つまり、非線形特性
となる。
上記したように、従来のFM復調器は、入力FM信号の
周波数Fiと復調出力電圧Voの関係(これを復調特性
と呼ぶ)が非線形となる。このために、復調出力信号に
歪みが発生する。
(発明が解決しようとする問題点) 上記したように、従来のFM復調器は、復調特性が直線
にならず、復調出力信号に歪みを与える要因を根本的に
含んでいる。
そこでこの発明は、簡単な構成で復調特性を直線にする
ことができ、復調出力信号の歪みを低減し得るFM復調
器を提供することを目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明は、入力FM信号を波形整形し、正相の第1の
FM信号と逆相の第2のFM信号を作り、第1のFM信
号を積分し、第2のFM信号を微分し、両画力を加える
手段を有し、その加算信号を再度波形整形することによ
り遅延FM信号を作り、この遅延FM信号と前記第1又
は第2のFM信号との排他的論理和をとり、その結果を
ロ−パスフィルタに通すようにしたものである。
(作用) 上記の手段により、再度の波形整形を行ない遅延FM信
号を作る場合、第1のFM信号の積分波形に第2のFM
信号の微分波形が加えられるので、積分波形の立上がり
及び立下がり電位がそれぞれ固定電位となり、入力FM
信号の周波数に影響されない。よって、排他的論理和回
路の出力パルスの一方のレベルを取る幅(期間)が安定
して一定であり、復調出力信号に歪みを生じる原因を無
くすことができる。
(実施例) 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図はこの発明の一実施例であり、入力端子11に供
給された入力FM信号は、この入力FM信号を用いて、
位相が略々180°異なる第1のFM信号と第2のFM
信号を作る整形及び反転回路10に供給される。この回
路10は、入力FM信号を波形整形するバッファ増幅器
12を有し、バッファ増幅器12の出力FM信号は、排
他的論理和回路19の一方の入力端に供給される。
さらに、FM信号(2a)は、抵抗16を介してバッフ
ァ増幅器17に供給されるとともに、インバータ13.
コンデンサ15を介してバッファ増幅器17に供給され
る。従って、バッファ増幅器17の入力部では、コンデ
ンサ15からの信号と抵抗16からの信号が合成される
ことになる。また、バッファ増幅器17の入力端には、
ダイオードD 1.D 2により構成された電圧クラン
プ回路18が接続されている。バッファ増幅器17の入
力端の信号(2b)は、バッファ増幅器17で再度波形
整形され、遅延FM信号(2C)として、排他的論理和
回路19の他方の入力端に供給される。
上記の回路のブロック14で囲む部分は遅延回路として
機能する。排他的論理和回路19の出力信号(2c)は
、ローパスフィルタ20で平滑され、復調出力(2d)
として出力端子21に導出される。
本実施例の回路は、従来のFM復調器の積分用コンデン
サの接地側に、波形整形された人力FM信号の反転した
ものを供給する構成である。
第2図は第1図の回路の各部の信号波形例を示しており
、同図(2a)〜(2d)は、第1図に示した同符号の
位置に現れる信号に対応する。ここで、バッファ増幅器
17の入力端の成分を考えると、信号(2a)は抵抗1
6.コンデンサ15による積分回路で積分されるととも
に、インバータ13で反転された信号はコンデンサ15
で微分されるので、信号(2b)には積分成分と、微分
成分が含まれる。微分成分は、インバータ13の出力波
形の立上がりと立下がりエツジに対応する。この結果、
バッファ増幅器17の入力端の信号(2b)は、第2図
(2b)のようになる。微分成分は、FM信号(2a)
の立上がりエツジと立下がりエツジで、積分成分をそれ
ぞれ(0−VF)[Vコと(5十VF)[VF にリセ
ットしている。ここで、バッファ増幅器12.17及び
インバータ13の出力の低レベルを0[vコ、高レベル
を5 [VF とし、ダイオードDi、D2の順方向電
圧降下をVFとしている。よって、立上がりエツジ部で
の積分波形は、必ずリセットされた固定電位(0−VF
)[VFから上昇し、立下がり部の積分波形は必ず(5
+VP)’  [VFから降下することになる。このこ
とは、積分波形のスータート電位が、入力FM信号の周
波数Fiに影響を受けないことである。このように得ら
れた信号(2b)を、しきい値電圧が2.5 [VFの
バッファ増幅器17で波形整形すれば、第2図(2c)
に示すように、波形整形された入力FM信号(2a)か
ら一定期間Tだけ遅れたFM信号(2c)が得られる。
上記のように、積分波形の上昇又は下降の開始電圧は、
入力FM信号の周波数Fiに依存しないので、積分波形
の積分開始時点からバッファ増幅器17のしきい値電圧
2.5 [VFまでの時間Tは、抵抗16.コンデンサ
15の時定数およびしきい値電圧のみで決まり、周波数
Fiに依存しない。よって、波形整形された人力FM信
号(2a)と、これに対して時間Tだけ遅延した波形整
形された遅延FM信号(2c)との排他的論理和をとっ
たパルス列(2d)のハイレベル期間は、入力FM= 
10− 信号の周波数に依存せず、常に一定である。
上記パルス列(2d)をローパスフィルタ20に通した
後の復調出力電圧Voは V□ =2Vc TFi となる。尚、パルス列(2d)の低レベル電圧を0[v
]、高レベル電圧をVc  [VJ とした。第2図で
はVc =5 [VJ とした例を示している。
またバッファ増幅器12.17及びインバータ13の出
力の低レベル電圧を0[VJ、高レベル電圧をVc  
[VJとし、バッファ増幅器17のしきい値電圧をVc
/2(第2図テに!Vc −5[VJ )とすれば、 となる。したがって、復調出力電圧Voはとなる。(5
)式のFi以外は全てFiに依存しない定数であるので
、復調出力電圧VOは入力FM周波数に比例する。
第3図は、本実施例の回路による復調特性を示している
。この特性かられかるように、入力FM信号の周波数の
広い範囲で、復調特性が直線となり、復調出力に歪みを
生じることがない。
第4図は、本発明の他の実施例である。第1図と同一部
分には同一符号を付している。この実施例は、バッファ
増幅器17に入力する信号(2b)を−層安定化するた
めに電圧クランプ回路18をMOS)ランジスタて実現
した例である。トランジスタM1とM2とはカレントミ
ラー接続であり、またトランジスタM3とM4もカレン
トミラー接続である。トランジスタM2とM4のゲート
およびドレインは共通に接続され、各ソースはそれぞれ
正と負の電源に接続される。トランジスタM1とM3の
ソースは共通にバッファ増幅器17の入力端に接続され
、各ドレインはそれぞれ正と負の電源に接続されている
。同図(b)は、バイポーラトランジスタQ1〜Q2に
より電圧クランプ回路を構成した例である。トランジス
タQ1.Q2はカレントミラー接続され、トランジスタ
Q3゜Q4もカレントミラー接続されている。トランジ
スタQ2のベースとコレクタは、共通に電流制限抵抗R
1を介してトランジスタQ4のベースおよびコレクタに
接続されている。各トランジスタQ2.Q4のエミッタ
は正、負の電源にそれぞれ接続されている。トランジス
タQl、Q2のコレクタはそれぞれ負、正の電源し接続
され、各エミッタは共通にバッファ増幅器17の入力端
に接続される。
上記の電圧クランプ回路18において、VD(正電源)
 =Vs 、 Vss (負電源)=0 [VJとする
と、積分処理による出力は、低レベル側の先端がO[V
J、高レベル側の先端がVc’ [VJ(第2図では5
 [VJ )となる。従って、復調出力電圧VOは(5
)式においてVP=0としたときと同じになり、 Vo =2Vc CRFi  In 21.39Vc 
CRFi   ・= (6)となる。この実施例は、回
路が第1図のものに比べて素子数が少し多くなるが、復
調特性を示す式%式% ((6)式)が簡単になり、かつこの式にダイオードの
順方向電圧降下vFを含まなくなるので、温度特性が極
めて良好である。その他の効果は第1図の実施例と同じ
である。
第5図は更に他の実施例である。この実施例は、具体的
にIC化した場合の構成例を示している。
100がIC部であり、先の実施例におけるバッファ増
幅器による波形整形が全てインバータI’NV1〜IN
V3により実現されている。これは第6図に示すように
MO8集積回路では、インバータの構成を簡単に実現で
きるからである。また入力段のインバータINVIには
高抵抗Rfによる帰還回路を設け、インバータINVI
の入力バイアス電圧をVc−/2に設定している。この
回路の作用効果は、先の実施例と同じである。
上記の実施例で、インバータINV1〜1NV3および
排他的論理和回路19にそれぞれ高速凡用C−MO8I
C(例えばTC74HCUO4及びTC74HC86を
使い、抵抗16の値R=2.2にΩ、コンデンサ15の
値C−33pF。
Vc −5[V]といたとき、入力FM波のキャリア周
波数1.7MHz、デビエーション上50KHz、変調
信号周波数IKHzでの復調出力電圧110mVp−p
、雑音歪み率0.16%(BW=30KHz)を得るこ
とができた。従来の方式との比較を考えるために、上記
の回路でインバータ13を取去って、コンデンサ15の
片端を接地して、同一定数、同一人力FM波で測定する
と、復調出力電圧56mVp−p、雑音ひずみ率4%(
BW=30KHz)であった。この数値からも、本回路
の方が優れていることが理解できる。
[発明の効果コ 以上説明したようにこの発明は、簡単な構成で復調特性
を直線にすることができ、復調出力信号の歪みを低減し
得、復調出力のひずみが極めて小さく、更にIC化にも
有効なFM復調器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す回路図、第2図は第
1図の回路の各部信号波形例を示す図、第3図は本発明
の回路の復調特性を示す図、第4図、第5図はそれぞれ
この発明の他の実施例を示す回路図、第6図は第5図の
インバータの構成例を示す図、第7図は従来のFM復調
器の例を示す図、第8図は第7図の回路の各部信号波形
例を示す図、第9図は第7図の回路を更に具体的に示す
図、第10図は第9図の回路の各部の信号波形例を示す
図、第11図は従来のFM復調器の復調特性を説明する
ための図である。 12.17・・・バッファ増幅器、13・・・インバー
タ、14・・・遅延手段、15・・・コンデンサ、16
・・・抵抗、18・・・電圧クランプ回路、19・・・
排他的論理和回路、20・・・ローパスフィルタ。 出願人代理人  弁理士 鈴江武彦 1i     ■

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力FM信号を用いて位相が略々180゜異なる
    第1、第2のFM信号を得る手段と、前記第1のFM信
    号を抵抗を介して波形整形回路に供給するとともに前記
    第2のFM信号をコンデンサを介して前記波形整形回路
    に供給する遅延手段と、 前記波形整形回路の出力と前記第1又は第2のFM信号
    との排他的論理和出力を得る排他的論理和回路と、 前記排他的論理和回路の出力が供給されFM復調出力を
    得るローパスフィルタとを具備してなるFM復調器。
  2. (2)前記遅延手段は、前記波形整形回路の入力端子に
    接続されたクランプ回路を有することを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のFM復調器。
  3. (3)前記クランプ回路は、前記波形整形回路のしきい
    値電圧を該クランプ回路の上限電圧と下限電圧の略々中
    央値となるように設定していることを特徴とする特許請
    求の範囲第2項記載のFM復調器。
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