JPH01296704A - Fm復調装置 - Google Patents

Fm復調装置

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JPH01296704A
JPH01296704A JP63126433A JP12643388A JPH01296704A JP H01296704 A JPH01296704 A JP H01296704A JP 63126433 A JP63126433 A JP 63126433A JP 12643388 A JP12643388 A JP 12643388A JP H01296704 A JPH01296704 A JP H01296704A
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JP
Japan
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signal
inversion
output
amplitude
phase
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JP63126433A
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English (en)
Inventor
Haruo Ota
晴夫 太田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D3/00Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations
    • H03D3/007Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations by converting the oscillations into two quadrature related signals
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/76Television signal recording
    • H04N5/91Television signal processing therefor
    • H04N5/92Transformation of the television signal for recording, e.g. modulation, frequency changing; Inverse transformation for playback
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D3/00Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations
    • H03D3/006Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations by sampling the oscillations and further processing the samples, e.g. by computing techniques

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Signal Processing (AREA)
  • Television Signal Processing For Recording (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (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】 産業上の利用分野 本発明は、ビデオテープレコーダ(VTR)などに用い
るFM復調装置に関するものである。
従来の技術 近年、家庭用VTRにおいて、高性能化、高機能化、さ
らに回路の合理化などを目指して、信号処理をディジタ
ル処理により行う試みがなされている。VTRの再生信
号処理におけるFM復調についても、ディジタル処理に
より実現したものが発表されている。
以下に図面を参照しながら、従来のディジタル処理によ
るFM復調装置の一例について説明する。
第5図は、従来のディジタル処理によるFM復調装置の
構成図である。第5図において、入力端子lからディジ
タル化された再生FM信号が入力され、位相検出回路2
に導かれる0位相検出回路2では、ヒルベルトフィルタ
などにより実現されるπ/2だけ位相を移相するπ/2
移相回路10により、互いにπ/2だけ位相が異なる2
つの信号22および23に変換される。これら2つの信
号は除算回路12において除算され、信号24となる。
いま、信号22がsinθ、信号23がcosθを表す
とすれば、信号24はtanθを表す信号となる。そこ
で、信号24は逆タンジェント関数をテーブルとして記
憶した読み出し専用メモリ(ROM)13に入力され、
出力信号として位相θを表す信号を得る。上記のように
位相検出回路2で検出された位相は、微分回路3に入力
される。@分回路3は、標本化周31JITだけ信号を
遅延する遅延回路14、および減算回路15からなり、
近似的に時間微分を行う。その結果得られた信号25は
、入力FM信号の位相の微分値、すなわら入力FM信号
の瞬時周波数に比例したFM復調信号となる。いま、入
力FM信号の瞬時周波数をfとしたとき、信号25は2
π「Tを表す信号となる。このようにして得られた信号
25は、FM復調信号として出力端子4により出力され
る〔例えば、ソング マーガート”デジタル シグナル
 プロシーディング イン ビデオ テープ リコーダ
ーズ゛、アイイーイーイー トランザクション、オン 
コンシューマ−エレクトロニクス、  (Sonke 
Mehrgardt、”DIGITAL 5IGNAL
PROCESSING IN VIDEOTAPERE
CORDER5”、IEEETrans、On Con
sumer E1ectronics+ ) Vol、
CE −31。
PP、374.1985年8月〕り 発明が解決しようとする課題。
ところで、VTRの電磁変換系においてFM信号を記録
再生すると、上側波は抑圧され、下側波は強調される。
その結果、上述した従来のFM復調装置では、復調出力
による画像が、本来黒レベルから白レベルに立ち上がる
べき部分で、逆に黒レベルに落ち込んでしまう、いわゆ
る反転現象が生じやすくなり、見苦しい画像となってし
まうという問題点があった。
そこで本発明は、上側波が抑圧され、下側波が強調され
た再生FM信号を入力しても、反転現象を生じることの
ないFM復調装置を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明のFM復調装置は、入
力FM信号の位相を検出する位相検出手段と、前記位相
検出手段によって検出された位相を時間微分して前記入
力FM信号の瞬時周波数に比例した出力を得る微分手段
と、前記瞬時周波数に比例した出力の振幅値から反転現
象を検出する反転検出手段と、前記反転検出手段による
検出結果に応じて前記瞬時周波数に比例した出力の反転
現象を補正した復調出力を得る反転補正手段とを備えた
ものである。
作用 本発明は上記の構成によって、入力FM信号の瞬時周波
数を監視することにより反転現象の発生を検出すること
ができる。さらに検出結果に応じて補正をすることによ
り、反転現象のないFM復調信号を得ることができる。
実施例 以下本発明の一実施例を説明するのに先立ち、VTRに
おける反転現象について説明する。
反転現象は、VTRの電磁変換系において再生されたF
M信号が、上側波が抑圧され、下側波が強調されたため
に起る。この反転現象と、VTRで再生されたFM信号
の瞬時周波数との関係を調べるにあたり、簡単のため、
再生されたFM信号は上側波が完全に減衰され、下側波
については第一下側波のみを考えて、次式のように表さ
れるものとする。
v (t) −cos ωCt、−41!cos (ω
C−ω。)L・・・・・・(1) ここで、ω。はFM変調信号のキャリア角周波数、ω。
は被変調波の角周波数である。また(1)式の第1項は
振幅を1に規格化したキャリア成分を示し、第2項は下
側波成分を示しており、下側波成分はキャリア成分に対
して2倍の振幅である。
この(11式は、さらに次のように変形できる。
さて、(2)式で表されるv(t)の瞬時角周波数ω(
=2πr)は、位相θを時間微分することによって得ら
れ、次のようになる。
・・・・・・(3) (3)式を用いて、ωmtを一πから+πまで変化させ
たときの瞬時角周波数ωを、lをパラメータとして第2
図に示す。これらより明らかなように、2が0から1に
近づくに従い、ω。1=0における瞬時角周波数ωの値
は太き(なる。また!が1を越えると、すなわち下側波
の振幅がキャリア成分の振幅を越えると反転現象が発生
し、このときωI+、1=0における瞬時角周波数ωの
値はキャリア角周波数ω。よりも小さくなる。特に、l
が次式を満たす範囲の場合にはωff11=0における
瞬時角周波数ωは負の値となる。
ω0−ω。
以上のことから、瞬時周波数が所定の値よりも小さいこ
とを検出することにより、反転現象を検出できることが
わかる。またVTRの再生信号においては、一般に(4
)式を満たすため、瞬時周波数が負であることを検出す
るようにしてもよい。
次に、反転現象が上記のごとく検出されたとき、どのよ
うにしてそれを補正すべきか説明する。(3)式をω。
Lが−πから+πまでしについて平均すると次のように
なる。
・・・・・・(5) (5)式によれば、N<1のとき、すなわち反転現象の
ない場合には、被変調波の一周期にわたる平均値はω。
に等しい、このため、たとえ第2図のN =0.9の場
合のように復調出力に波形歪が生じても、帯域制限によ
り高調波歪成分を除去することにより歪のない復調出力
が得られ、直流成分も変化しない。ところが、l>1の
とき、すなわち反転現象がある場合には、ω、111=
0における瞬時角周波数ωの値がキャリア角周波数ω。
よりも小さくなるのみならず、被変調波の一周期にわた
る平均値はω。よりも2πだけ小さい。このため、復調
出力において直流成分が変化してしまう。これを防ぐた
めには、反転現象を検出したとき、−度の反転現象に対
して2πに相当する値を加えてやればよいことがわかる
以上説明したように、瞬時周波数が所定の値よりも小さ
いことを検出することにより、反転現象を検出すること
ができる。また反転現象が検出されたときには、復調出
力において一度の反転現象に対して2πに相当する値を
加えてやればそれを補正することができる。
上述のような反転現象に対する考察にもとづき、以下に
本発明の一実施例のFM復調装置について、図面を参照
しながら説明する。
第1図に本発明の第1の実施例による、FM復調装置の
構成図を示す。第1図において、第5図に示した従来例
と同機能、同構成の部分には同し番号を付した。第5図
の従来例と異なる点について以下に説明する。入力端子
1からのディジタル化されたFM変調信号の瞬時周波数
rに比例した値2πfTを表す信号25は、反転検出回
路51、および反転補正回路52に入力される。反転検
出回路51では、信号24の示す値が、所定の値よりも
小さいことを検出すこるとにより反転現象が生じている
ことを検出し、検出信号26を反転補正回路52に送る
。反転補正回路52では、検出信号26が反転現象を検
出していないことを示しているときには信号24をその
まま出力する。−方、検出信号26が反転現象を検出し
ていることを示したときには、−度の反転現象に対して
2πに相当する値を加えて出力する。その結果得られた
信号26は反転現象のないFM復調信号となり、出力端
子4より出力される。
なお、反転検出回路51は、信号24の示す値が、負で
あることを検出することにより反転現象を検出してもよ
い。これにより、より簡単な回路構成で実施できる。
ところで、第2図(a)の1 =0.9の場合のように
、反転現象が生じていなくとも、再生FM信号の下側波
が上側波に対して大きいとき、復調信号のダイナミック
レンジが極端に太き(なってしまう。
ダイナミックレンジが大きいと、これを表現するために
必要なビット数が多くなり、後続の回路規模が大きくな
ってしまうという問題点がある。そこで、ダイナミック
レンジを小さくするためクリップ回路により振幅制限を
行うと、復調出力の被変調波の一周朋にわたる平均値が
下がり、直流成分が変化してしまう。
そこで上記問題点を解決する、本発明の第二の実施例の
FM復調装置について、図面を参照しながら説明する。
第3図に本発明の第二の実施例による、FM復調装置の
構成図を示す。第3図において、第1図に示した第一の
実施例と同機能、同構成の部分には同じ番号を付した。
本実施例では、反転補正回路52の出力信号に対し、振
幅圧縮回路53が新たに設けられ、振幅の圧縮されたF
M復調出力が出力端子4から出力される。ここで振幅圧
縮回路53は、例えば第4図のごとく構成される。第4
図において、信号は加算回路61を経てクリップ回路6
2において振幅制限されて出力される。いっぽう減算回
路63において、クリップ回路62の入出力の差を取る
ことによりクリンプで除去された振幅を求める。これを
、遅延回路64においてl標本化周期だけ遅延し、加算
回路61の他の入力端子に帰還して入力信号と加算する
。これにより、クリップ回路62により除去された成分
が再び入力に帰還され加算されるため、直流成分を失う
ことはない。したがって、クリップ回路62からの出力
信号は、直流成分が変化することなく、かつダイナミッ
クレンジの小さい信号になる。よって、これを表現する
ために必要なビット数は少なくてよく、後続の回路規模
を小さくできる。
なお、このような振幅圧縮回路は、第5図に示した従来
のFM復調装置の、微分回路3の出力信号に対して用い
てもよい。このとき、第3図の実施例のごとく反転現象
を補正する機能はないが、反転のない信号に対して復調
信号の直流成分が変化させることなく、ダイナミックレ
ンジの小さい信号にできる。したがって、これを表現す
るために必要なビット数は少なく、後続の回路規模を小
さくできる。
発明の効果 以上のように本発明のFM復調装置は、上側波が抑圧さ
れ、下側波が強調された再生FM信号を入力しても、反
転現象を生じることなくFM復調信号が得られる。また
、振幅圧縮回路を用いることにより、復調信号に劣化を
きたすことなくダイナミックレンジを小さくでき、後続
の回路規模を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一の実施例のFM復調装置の構成図
、第2図は反転現象の説明図、第3図は本発明の第二の
実施例のFM復調装置の構成図、第4図は本発明の第二
の実施例における振幅圧縮回路の構成図、第5図は従来
のFM′4j1.調装置の構成図である。 2・・・・・・位相検出回路、3・・・・・・微分回路
、51・・・・・・反転検出回路、52・・・・・・反
転補正回路、53・・・・・・振幅圧縮回路。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第 2 図 一χ              07c+lj7mτ
第4図 A2

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力FM信号の位相を検出する位相検出手段と、
    前記位相検出手段によって検出された位相を時間微分し
    て前記入力FM信号の瞬時周波数に比例した出力を得る
    微分手段と、前記瞬時周波数に比例した出力の振幅値か
    ら反転現象を検出する反転検出手段と、前記反転検出手
    段による検出結果に応じて前記瞬時周波数に比例した出
    力の反転現象を補正した復調出力を得る反転補正手段と
    を備えたことを特徴とするFM復調装置。
  2. (2)反転検出手段は、微分手段の出力値が負であるこ
    とにより反転現象を検出する請求項(1)記載のFM復
    調装置。
  3. (3)反転補正手段は、反転検出手段により検出された
    一度の反転現象に対して、微分手段の出力値に2πを加
    算して出力する請求項(1)記載のFM復調装置。
  4. (4)反転補正手段の出力信号を直流成分を損なうこと
    なく振幅制限して復調出力を得る振幅圧縮手段を備えた
    ことを特徴とする請求項(1)、請求項(2)または請
    求項(3)のいずれかに記載のFM復調装置。
  5. (5)入力FM信号の位相を検出する位相検出手段と、
    前記位相検出手段によって検出された位相を時間微分し
    て前記入力FM信号の瞬時周波数に比例した出力を得る
    微分手段と、前記瞬時周波数に比例した出力を直流成分
    を損なうことなく振幅制限して復調出力を得る振幅圧縮
    手段とを備えたFM復調装置。
  6. (6)振幅圧縮手段は、この振幅圧縮手段の入力を一方
    の入力とする加算手段と、前記加算手段の出力信号の振
    幅を制限してこの振幅圧縮手段の出力を得る振幅制限手
    段と、前記加算手段の出力信号の振幅値と前記振幅制限
    手段の出力信号の振幅値との差を得る減算手段と、前記
    減算手段の出力を遅延して前記加算手段の他の入力に帰
    還する遅延手段とを備えた、請求項(4)または(5)
    のいずれかに記載のFM復調装置。
JP63126433A 1988-05-24 1988-05-24 Fm復調装置 Pending JPH01296704A (ja)

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DE68912202T DE68912202T2 (de) 1988-05-24 1989-05-22 Digitaler FM-Demodulator.
EP89305138A EP0343892B1 (en) 1988-05-24 1989-05-22 Digital FM demodulating apparatus
US07/356,327 US4994754A (en) 1988-05-24 1989-05-23 Digital FM demodulating apparatus

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DE68912202D1 (de) 1994-02-24
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