JPH02121161A

JPH02121161A - 非線形増幅回路

Info

Publication number: JPH02121161A
Application number: JP63272913A
Authority: JP
Inventors: Kazuharu Niimura; 新村　一治
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1990-05-09

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］（産業上の利用分野）本発明は、例えば映像信号で搬送波をＦＭ変調して、伝
送する装置のエンアシス・デイエンファシス回路に用い
る非線形増幅回路に関する。

（従来の技術）搬送波をＦＭ変調して伝送する装置としては、放送用送
受信装置、およびビデオテープレコーダ（以下ＶＴＲと
称す）、ビデオディスクなどの記録再生装置がある。

従来よりＶＴＲでは、映像信号で搬送波をＦＭ変調して
記録再生している。ＦＭ変調して記録再生する場合ＦＭ
復調後のノイズ分布は周波数が高くなるほど増加する傾
向を有する。これを一般に三角ノイズと称する。この三
角ノイズを抑圧する方法としてプリエンファシス、デイ
エンファシスが用いられている。これは受動素子を用い
、映像信号の広域成分をエンファシス（強調）し、ＦＭ
変調を行い、復調時に逆特性を有するデイエンファシス
回路にて、広域成分を抑圧しようとするものである。

一方、このエンファシス特性は、ＦＭ並の伝送帯域によ
り制限されており、エンファシス量を大きくしすぎると
、映像信号の白ピークが黒レベルにおち込む、反転現像
が生じる。このように、受動素子のみによるエンファシ
スにはＳ／Ｎ改善の限界がある。

そこで、この反転現像をさけ、更にＳ／Ｎを改善する方
法として、非線形エンファシスが提案されている。これ
は、映像信号の振幅が大振幅の時には、エンファシス量
を小さく、映像信号振幅が小振幅の時にはエンファシス
量を大きくするものである。

また、近年の技術としてＶＴＲの記録時間の長時間化に
伴ない、トラック間のガートバンドを設けず、磁気テー
プ上の単位長当りの記録密度を上げる方法が用いられて
いる。これは、隣接するトラックの記録再生するヘッド
間で相対的にギャップのアジマス（角度）を傾け、アジ
マス損失を用いることにより、隣接トラックからのクロ
ストークを改善するものである。（稲津他：　“画像の
記録と再生”Ｐ２Ｏ３，コロナ社）また、このクロスト
ークノイズと三角ノイズを改善する方法として、特性の
異なる２種類の非線形エンファシス回路を直列に接続す
る方法が提案されており、例えば特開昭６１−８７２０
３号公報、ＴＶ学会誌１１記録再生機器”　　（ＶＯＬ
４２ＮＯ７１９８８Ｐ６７０）に記載されている。

これらを第１４図、第１５図を用いて説明する。

第１４図（ａ）、（ｂ）において、入力端子１より入力
された信号は、抵抗器６４．同６５、コンデンサ６６か
らなるプリエンファシス回路６゜にて強調される。この
信号は、次に、コンデンサ７０とダイオード６７、同６
８、抵抗器６つからなる圧縮器６１に入力され、大振幅
の高周波成分は圧縮される。

また、この信号は、抵抗器７１．同７２とコンデンサ７
３から成るプリエンファシス回路６２を通り、比較的低
い周波数のクロストークノイズが存在する周波数帯を強
調する。また、この信号は更に抵抗器７５．同７６とコ
イル７７、コンデンサ７８から成るプリエンファシス回
路６３とを通る。これは、映像信号レベルが急変する部
分で目立つクロストークノイズを除去するものである。

更に、この信号は、コンデンサ７９．同８５、抵抗器９
１．同９０．同８０．同８１．同８２．同８３、同８９
．同８４、ダイオード８６．同８７、トランジスタ８８
からなる圧縮器７４にて大振幅の高周波成分を抑圧する
。

この信号が端子４５を通りＦＭ変調器２０に入力される
。

再生時の動作は第１５図（ａ）、（ｂ）を用いて説明す
る。

ＦＭ復調器２４の出力信号は端子４６に供給される。

この信号は、コンデンサ１０１．同１ｏ２．同１０３、
コイル１４６、抵抗器１０４〜１１２、ダイオード１１
３．同１１４、トランジスタ１１５からなる伸長回路１
１６を通る。この伸長回路１１６は第１４図の圧縮器７
４の逆特性を有する。

そして、抵抗器１２１，１２２．コンデンサ１２３から
なるデイエンファシス回路１１７を通る。

デイエンファシス回路１１７は第１４図のプリエンファ
シス回路６２の逆特性を有する回路である。

この信号は次に、抵抗器１２４．同１２５、コイル１２
６、コンデンサ１２７からなるデイエンファシス回路１
１８に入力される。これは、第１４図のプリエンファシ
ス回＃１６３の逆特性を有する回路となっている。

このデイエンファシス回路１１８の出力信号は抵抗器１
２８．１２９ダイオード１３ｏ、同１３１コンデンサ１
３２からなる伸長回路１１９を通るこれは第１４図の圧
縮器６１の逆特性を有するものである。またつづいて抵
抗器１３３，１３４とコンデンサ１３５からなるデイエ
ンファシス回路１２０を通り、端子１１から出力される
。ここ１デイ工ンフアシス回路１２０は第１４図のプリ
エンファシス回路６０の逆特性を有する。

（発明が解決しようとする課題）前述した従来の非線形エンファシスでは、以下の問題点
が存在する。

（１）非線形エンファシスのエンファシス特性及び、圧
縮特性を決定する要素が直列に複数段入っているために
、非線形デイエンファシスが逆特性になりにくい。その
ために再生信号の波形劣化が著しい。

（２）　　非線形な特性を得る圧縮回路部分（虞、第１
４図６１．７４．第１５図１１６，１１９に示されるよ
うな回路構成となっているため、微小信号から非線形特
性を得ようとすると非常に大振幅の信号を圧縮器の入力
端子に与えなければならず、回路の低電圧化がはかれな
い。また逆に言うと微小信号からエンファシス特性を変
化させることができないため、Ｓ／Ｎの改善度が低い。

本発明の目的は、以下の２点にある。

＜１＞ＶＴＲなどの映像信号伝送装置で生ずる三角ノイ
ズや隣接トラックからのクロストークなどの種々のノイ
ズを低減し、高いＳ／Ｎの再生画像を得る。

（２）非線形エンファシス回路と、非線形デイエンファ
シス回路を容易に逆回路にすることにより、波形歪をき
わめて少なくする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は上記目的を実現するために、Ｍ個の低域除去フ
ィルタとそのうちＮ個の低域除去フィルタに直列に接続
されるとともにＮ個の概略対数特性を有する対数増幅器
と、Ｎ個の対数増幅器の出力信号および（Ｍ−Ｎ）個の
低域除去フィルタの出力を入力信号に対し加算または減
算する加算器を用いた。

（作用）本発明の構成であれば、ＶＴＲにおける三角ノイズの低
域だけでなく、隣接トラックからのクロストークノイズ
などのように特定の周波数で増加するノイズを有効に低
減できる。また、微小入力信号におけるエンファシス量
を大幅に増やすことが可能となり、Ｓ／Ｎの改善が可能
となる。また、このようにＳ／Ｎの改善を行う非線形エ
ンファシスを行った場合でも、波形劣化がきわめて少な
いことなどである。

（実施例）本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は、本発明が適用された非線形増幅回路の一実施
例を示す構成図である。

同図において、１は入力端子、２は出力端子である。本
回路において入力端子１がら入力された信号は、加算器
９に入力されるとともに、低域除去フィルタａ：３．低
域除去フィルタｂ＝４低域除去フィルタＣ：５に入力さ
れる。また、低域除去フィルタａ：３の出力は、対数増
幅器ａ：６に、低域除去フィルタｂ＝４の出力は対数増
幅器ｂニアに、低域除去フィルタＣ：５の出力は、対数
増幅器Ｃ：８にそれぞれ直列接続される。なお、ここで
は、低域除去フィルタを３個用いた例を示したが、必要
に応じてＭ個まで使用してもかまわないことは言うまで
もない。

この対数増幅器６〜８の出力信号は加算器９に入力され
る。

ここで、本回路を非線形エンファシスとして用いる場合
は加算器９で加算を行う。また、非線形デイエンファシ
スとして用いる場合は加算器９では減算を行う。

第２図は、本発明が適用された非線形増幅回路の他実施
例を示す構成図である。なお、同図において１０は入力
端子、１１は出力端子である。

本回路において、入力端子１０から入力された信号は加
算器１２に入力される。またこの加算器１２の出力信号
は、端子１１に送られ本回路の出力信号となるとともに
、低域除去フィルタ１６〜１８に入力される。低域除去
フィルタ１３の出力は、対数増幅器１６．低域除去フィ
ルタ１４の出力は、対数増幅器１７．低域除去フィルタ
１５の出力は対数増幅器１８にそれぞれ入力される。な
お、ここでも低域除去フィルタを３個用いた場合につき
示したが必要に応じてＭ個まで使用してもかまわない。

この対数増幅器１６〜１８の出力信号は加算器１２に入
力される。

本回路を非線形エンファシスとして用いる場合は、加算
器１２は加算を行う。この際非線形デイエンファシス回
路は第１図に示した非線形増幅回路の加算器９を減算器
とした回路を用いる。

また、本回路（第２図）を非線形デイエンファシスとし
て用いる場合は、加算器１２は、減算を行う。この際、
非線形エンファシス回路は特許請求の範囲第１項記載の
非線形増幅回路（第１図の加算器９）を加算器とした回
路を用いる。

第３図は、本発明の非線形増幅回路をＶＴＲに用いた際
の記録再生回路である。同図においては、非線形エンフ
ァシス回路２６は、第１図の加算器９を加算として用い
、非線形デイエンファシス回路２７は、第２図の加算器
１２を減算器として用いた場合を説明する。

入力信号は端子１より入力され、非線形エンファシス回
路２６．線形エンファシス回１９．ＦＭ変調回路２０を
通り、ヘッド２１．２２を用いてテープ２２に記録され
る。この際、テープ２８は、回転ドラムに対し斜めに巻
き付けられ、第５図に示したテープパターンを構成する
。ここで、磁気ヘッド２１．２２は、第４図に示すよう
にヘッドギャップ２９．３０がテープ走査方向に直交す
る方向と図の様に傾むいているため、テープ２８上のテ
ープパターンは隣接トラック３１．３２で傾いたものと
なる。この様に傾斜したアジマスをもうけた場合、アジ
マス損失りは以下に示す式％式％ここにωはトラック幅、λは記録波長、θ０はアジマス
であるまた、この場合、トラックのずれ両をｄとすると
正規のトラックからの再生信号Ｓと隣接トラックからの
不要再生信号りとの割合は、（２）式で表される。

これは、トラックのずれ量ｄがトラック幅ωに比べて小
さいほどまた、記録波長λが短いほど、隣接トラックか
らの影響が小さくなることを示している。

すなわち、この式は、第６図（ａ　）に示す様にクロス
トークノイズが存在することを示している。

このクロストークノイズは、第３図においてヘッド２１
．同２２を用いてテープ２８から再生する際に生ずるも
のである。テープからの再生信号をプリアンプ、リミッ
タ回路２３を通し、ＦＭ復調回路２４．線形デイエンフ
ァシス２５非線形デイエンフアシス回路２７を用いて再
生する。

この際、第６図（ｂ　）に示した周波数アロケーション
の場合には、復調後の隣接トラックからのクロストーク
ノイズは第６図（ｄ　）に示したようになる。

第７図（ａ　）に概略対数特性を有する対数増幅器の一
例を示す。同図において、端子３３には、低域除去フィ
ルタの出力信号が入力される。端子３６は仮想接地にな
っており、Ｒ１の抵抗値をもった抵抗器３５に流れる電
流がＲ２の抵抗値をもった抵抗器３７及び対数特性を得
るためのダイオード３８ａ　、３８ｂに流れる。３９は
高い増幅率を有する増幅器であり、この回路の出力端子
３４には正負両方向に対数特性を有した出力が得られる
。微小信号における増幅率はＡ＝Ｒ２／Ｒｔで表わされ
、対数増幅器の特性は第７図（ｂ　）の特性を有する。

端子３４の出力信号は反転回路４０を通し、端子４１よ
り出力され、第３図９．１２への符号で示された加算器に入力される。（加算器を減算
として用いる場合には反転回路４０が不要であることは
言うまでもない）なお、対数増幅器ａの６と１６．対数増幅器すの７と１
７．対数増幅器Ｃの８と１８はそれぞれにおいて同一特
性を有するのが望ましい。

また、ここで用いている圧縮器はダイオードを用いた単
なるリミッタではなく、対数増幅器となっているため、
微小信号に対する増幅率Ａは非常に高く設定でき圧縮器
の入力振幅を過大にする必要がない。

第８図には、低域除去フィルタの回路例を示す。

第８図＜ａ　＞は、ＨＰＦを構成する低域除去フィルタ
ａ、３．１３でコンデンサ４２と抵抗器３５からなり、
端子３６は、第７図＜ａ　＞に示した仮想接地端子であ
る。

このフィルタは、特にＦＭ変復調した際に生じる三角ノ
イズ（第６図（Ｃ））を除去するなめに入れたものであ
る。

第８図（ｂ）、（ｃ）は、クロストークノイズを除去す
るために入れたＢＰＦを構成する低域除去フィルタｂ４
，１４．Ｃ５，１５である。これは容量Ｃのコンデンサ
とインダクタンスＬのコイル４４と抵抗器３５から成る
。

この時の共振周波数ｆｒ＝１／２πＦ口では隣接トラッ
クからのクロストークノイズが大きくるｆｒ、ｆｒ２に
定める。

これにより、三角ノイズばかりでなく、隣接トラックか
らのクロストークなどの様な信号に対してもデイエンフ
ァシスの効果が得られる。

また、ここに用いた非線形デイエンファシス回路は、エ
ンファシス特性及び圧縮特性を得る要素を並列に接続し
たものであるため非線形エンファシスの逆特性を得やす
く、波形特性の劣化が生じにくい。

第９図、第１０図は本発明の非線形増幅回路が適用され
た他の実施例を示す図である。第９図は、第１図の非線
形増幅回路をエンファシス側に用いた例であり、第１０
図は、第２図の非線形増幅回路をデイエンファシス側に
用いた例である。

この第９図及び第１０図の各回路構成とした本実施例の
目的は、第３図に示した記録再生回路における線形エン
ファシス１９及び線形デイエンファシス２５を非線形増
幅回路内に含めることにより、回路構成の簡略化をはか
り、低価格化を行おうとするものである。

線形エンファシス回路、線形デイエンファシス回路の従
来例を第１１図（ａ）ｉｂ）に示す。

これらの伝達関数Ｇ−０（ｓ、　、　Ｇ″。８，３．は
以下のように表わされる。

と表わされるから、第３図におけるエンファシス。

デイエンファシスの伝達関数ＧＥ＋ｕｕ　、　Ｇｏｕ＜
ｓｒは、Ｇ　ｔｇｗ＜ｓｒ　＝Ｇ’ｇｕ（ｓ＞　　・Ｇ’ｇｓＢ
ｓ＋”　　（１＋Ｈａ　　＜ｓ＞　　＋Ｈｂ＜ｓ＞＋Ｈ
ｅｔｓ、＞Ｒｔ２（１＋Ｒｔｔ　Ｃｌｌ５　）Ｒ１ｔ＋　Ｒｔ□＋Ｒ１１・Ｒ１□・Ｒ４１３門覆ζ−
罪門形エンファシス２６非線形デイエンファシス２７の
伝達関数Ｇ″Ｂ（９）、Ｇ″ＤＭ（！ｌ）は低域除去フ
ィルタと対数増幅器の伝達関数をＨａ　（Ｓ）、Ｈｂ　
（Ｓ）、Ｇｃ　（Ｓ）とおけば、Ｇ−闘（Ｊ）　　＝１
十　Ｈａ（ｓｒ　十Ｈｂ　（Ｓ）＋Ｈｃ　＜３＞　　　
　　　　　　”°（５）１＋Ｈａ＋ｓ＋　　十Ｈｂ（ｓ
＋＋Ｈｃ（ｓｒ次に本実施例についてその作用を説明す
ると、エンファシス回路への入力信号は、第９図の端子
１を通り加算器に入力されるとともに、４つの低域除去
フィルタ３〜５及び４７に入力される。低域除去フィル
タ３〜５の出力信号は対数増幅器６〜８に入力され、こ
の出力信号は、加算器に入力される。また、低域除去フ
ィルタ４７の出力信号は振幅調整器４８でに倍に振幅調
整され、加算器９に入力される。この非線形エンファシ
ス回路の出力２は、第３図の端子４５からＦＭ変調回路
２０に入力され記録される。再生時には、ＦＭ復調され
た信号が端子４６から出力され、第１０図の端子１０に
入力され、加算器１０に入力される。

この加算器１０の出力信号、４つの低域除去フィルタ１
３〜１５および４９に入力され、低域除去フィルタ１３
〜１５の出力信号は対数増幅器１６〜１８に入力され加
算器１０にて減算される。

また、低域除去フィルタ４９の出力信号は振幅調整器５
０でに倍に振幅調整され、加算器１０にて減算される。

この加算器の出力信号は本回路の出力として端子１１か
ら出力される。

ここで、振幅調整器４８．５０の入力インピーダンスが
充分大きいとすると、低域除去フィルタ４９は第１２図
に示されるように表わされ振幅調整器をも含む伝達関数
は、デイエンファシス５２の伝達量ＩＦＥ　Ｍ　（Ｓ）。

Ｆｏｇ＜ｓ＞は、ｋ　　＋Ｈａ　（１）　十Ｈｂ　（Ｓ）　＋Ｈｃ　（Ｓ
）・・・（１０）・・・（１１）０なる。

ここで（７）式と（動式（８）式と（１１）式を比べる
。Ｈａ　（Ｓ）、Ｈｂ　（Ｓ）、Ｈｃ　（Ｓ）は大振幅
の高周波の信号の時には影響が少ないためＨａ　（Ｓ）
　−Ｈｂ（Ｓ）＝Ｈｃ　（Ｓ）＝Ｏとして考えると（７
＞、　＜１０＞式％式％）また本実施例の非線形エンファシス５１．非線形となり
、第１３図に示した特性となるＲ、　５　、　Ｃ１３に
などを適当な値にすることにより特性を合わすことが可
能となる。

また、（８）式０１）式はく７）式伸）式の逆特性を得
るように定数が決められるため同様に特性を合わすこと
が可能である。

以上比べたように、この実施例を用いることにより、線
形エンファシスと非線形エンファシスを１つの回路で構
成することが可能となり、回路の低価格化がはかれる。

なお、以上述べた説明はベースバンド信号において、本
発明を用いた場合を述べたが、ＦＭ信号に対して本非線
形増幅回路を用いるなど特許請求の範囲を逸脱しない範
囲で種々変形して用いることが可能である。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、以下の効果がある
。

＜１＞ＦＭ伝送系で生じる三角ノイズばかりでなく、隣
接トラックからのクロストークノイズのように特定の周
波数で増加するノイズをも有効に低減できＳ／Ｎの向上
がはかれる。これによりＶＴＲにおいては、テープの記
録密度を向上させることが可能となり、長時間記録が可
能となる。

（２）　　エンファシス特性、圧縮特性を決定する要素
を並列接続することにより、非線形エンファシス回路と
非線形デイエンファシス回路の特性を良好な逆特性にし
、波形劣化をきわめて少なくできる（３）　　圧縮回路として正負両方向に動作する対数素
子を用いることにより、非線形エンファシス、デイエン
ファシス回路内で扱う信号振幅を小さくでき、回路およ
び電源電圧の低電圧化がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された非線形増幅回路の一実施例
を示す構成図、第２図は本発明が適用された非線形増幅
回路の他実施例を示す構成図、第３図は本発明の非線形
増幅回路を用いた記録再生回路を示す構成図、第４図は
磁気ヘッドのアジマスを示す図、第５図はテープパター
ンを示す図、第６図ノイズ分布及び周波数アロケーショ
ンを示す図、第７図は対数増幅器の一実施例の構成及び
その特性を示す図、　第８図は低域除去フィルタの回路
構成を示す図、第９図及び第１０図は本発明の非線形増
幅回路を用いた他の実施例をそれぞれ示す図、低域除去フィルタ４７．４９の一例を示す図、第１３図
はエンファシス特性の比較例を示す同第１４図は従来の
非線形エンファシス回路のブロック構成及びその具体的
回路構成を示す図、第１５図は従来の非線形デイエンフ
ァシス回路の構成図及びその具体的回路構成を示す図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力信号の低域成分を除去するＭ個の低域除去フ
ィルタと、このＭ個の低域除去フィルタのうちＮ個にそ
れぞれ直列に接続されるとともに正負両方向に概略対数
特性を有するＮ個の対数増幅器と、このＮ個の対数増幅
器の出力および（Ｍ−Ｎ）個の低域除去フィルタの出力
を並列に受けてこの各出力を前記入力信号に対し加算ま
たは減算する加算器と、を具備することを特徴とする非
線形増幅回路。
（２）Ｍ個の低域除去フィルタと、このＭ個の低域除去
フィルタのうちＮ個にそれぞれ直列に接続されるととも
に正負両方向に概略対数特性を有するＮ個の対数増幅器
と、このＮ個の対数増幅器の出力および（Ｍ−Ｎ）個の
低域除去フィルタの出力を並列に受けてこの各出力を入
力信号に対し加算または減算する加算器とを具備し、前
記加算器の出力を前記Ｍ個の低域除去フィルタに供給す
る閉回路を形成することを特徴とする非線形増幅回路。