JPH048962B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はテレビジヨン受像機に用いられるテレ
ビジヨン信号処理装置に関係するものであり、特
に、ビデオ同期検波器の検波特性および動作安定
性を改良しようとするものである。

変調されたテレビジヨン信号を受信し同期検波
器を用いてビデオ信号を再生するには一般的に第
１図の構成が用いられる。すなわち、無線周波
（以下RFと略称する）増幅器１は増幅された信号
は周波数変換器２で所望の信号周波数成分のみを
標準の中間周波（以下IFと略称する）信号に変
換するための局部発振器３の出力信号と混合され
る。国内の標準IF周波数は映像IF搬送波が
58.25MHz、音声IF搬送波が54.25MHzであり、通
常局部発振器３は受信したRFテレビジヨン信号
周波数より高い、いわゆる上側へテロダイン方式
が用いられる。IFフイルタ４は映像IF信号に対
して所定の周波数特性を与えるとともに不要な信
号成分を除去し、さらには音声IF信号の振幅レ
ベルを設定し、後段の可変利得のIF増幅器５、
ビデオ検波器６が映像IF信号、音声IF信号との
間で相互干渉を生じないようにするものである。
ビデオ検波器６を既知の同期検波手段で構成する
には同期搬送波を再生するための発振器７が映像
IF信号と同期し、また導線７１で示した発振出
力信号が前記の搬送波に対して０もしくはπ
（rad）の相対位相関係に維持することが必要で
ある。第２図は同期搬送波を再生するための位相
制御ループの構成を示した一例である。図におい
ては前記の発振器７の出力信号を略π／２（rad）
の移相器８を介して位相比較器９に供給し、信号
出力端子Ｔ２の映像IF信号の搬送波成分を搬送
波抽出回路１０で得て導線７３で供給し、これら
２つの信号を位相比較して誤差信号電圧を出力端
子Ｔ３に発生する。低域ろ波器１１はこの誤差信
号電圧の略直流成分を発振器の制御電圧とする
が、テレビジヨンへの応用においては前記の発振
器７かもしくは特公昭49−7845号公報に記載の如
く局部発振器３を制御して同期搬送波を再生し、
いずれも位相比較器９の２つの入力信号、すなわ
ち信号入力端子Ｔ２と導線７２との信号の位相差
がπ／２（rad）となるように発振器の周波数お
よび位相を制御し、従つて第１図の信号出力端子
Ｔ１にビデオ信号および4.5MHzのインターキヤ
リア音声信号を生ずる。同期検波器をテレビジヨ
ンのビデオ検波段へ応用する場合、特に家庭用テ
レビジヨンにおいては特別の新規な問題が生じ
る。RF信号を周波数変換するための局部発振器
３の発振周波数が周囲温度の変化あるいは経年変
化等によつて標準周波数と異なつてしまうことは
よく知られているところであるが、不所望なテレ
ビジヨン信号、あるいは他の無線周波信号による
妨害を避けるために故意に離調させてIF周波数
を偏移させる必要もあり、これらに対してビデオ
検波器は安定し、また良好な検波特性が維持され
なければならない。第１図および第２図を用いて
説明した既知のビデオ同期検波器を用いてテレビ
ジヨン信号処理装置では第１に搬送波抽出回路１
０が通常第３図ａで示すような可変のコイル１０
１、コンデンサ１０２および一定振幅の搬送波を
得るためのダイオード対１０３，１０４とからな
る同調性周波数選択回路が用いられ、その振幅お
よび位相特性は例えば第３図ｂ，ｃに示すように
周波数に対して変化する。従つて局部発振器を標
準の周波数より離調する必要がある場合には前記
の同調性選択回路の位相推移がビデオ検波器の検
波位相を変える欠点が生じる。第２の欠点は位相
比較器９を含む位相制御ループの周波数引込みレ
ンジはループの交流利得に関係し、主として低域
ろ波器１１の交流特性により決定されることは既
知であり、良好な検波特性を得るには低域ろ波器
１１の高域周波数に対する利得を十分小さくせざ
るを得ないことにある。しかし前記のようにテレ
ビジヨン受像機では映像IF搬送波は標準の周波
数より数百ＫHz乃至1MHz離調される場合があり
低域ろ波器の高域での利得を十分小さくした場合
にはビデオ信号を再生できないという極めて大な
る欠点をもつている。

位相制御ループの周波数引込みレンジの拡大と
引込み後の高品質な同期搬送波の再生とを両立さ
せる方法としては特開昭51−93103号公報フエイ
ズ・ロツクド・ループ回路に記載されているよう
に、位相制御ループの同期・非同期を検出して低
域ろ波器の交流特性を切換えるものがあるがこの
従来例では、位相制御ループの低域ろ波器を位相
比較器の出力、あるいは増幅器を介して直接的に
そのカツトオフ周波数の切換制御を行う構成であ
るので、テレビジヨン受像機のビデオ同期検波に
適用した場合には、非同期状態では位相比較器が
出力するビート信号での切換え動作が行われ、高
域信号成分に対する利得を安定に高めることがで
きないのでキヤプチヤレンジが十分に拡大できな
くなるという課題がある。

さらに、受信したRFのテレビジヨン信号は振
幅変調信号であるためにインパルス的な雑音成分
が混入しやすく、このような場合には例え同期状
態にあつてもビデオ同期検波器の出力にはパルス
状の雑音が重畳したビデオ信号が出力されること
になり、従つて位相制御ループの低域ろ波器がビ
デオ信号あるいはこのパルス性雑音によつて制御
されてしまい、高品質な同期搬送波信号を実質的
に再生できなくなる課題が生じるものである。

本発明は上記のような一般家庭を対象とするテ
レビジヨン受像機に応用可能な高安定、低ひずみ
の信号処理装置を提供するものである。

本発明にもとずくテレビジヨン信号処理装置で
はビデオ同期検波器の同期搬送波を再生するため
の位相制御ループは映像IF増幅器の出力端子に
実質的に非同調の結合手段によつて信号入力端子
が接続された位相比較器とループフイルタを構成
し、少なくとも制御信号によつてその交流特性の
切換えができる低域ろ波器の出力信号で電圧制御
形発振器の発振周波数が制御される。低域ろ波器
は、ビデオ同期検波器の出力信号の略平均直流レ
ベルを生成するための積分器とこの積分器出力の
直流信号電圧を予め設定された基準の直流電圧と
比較するレベル比較器とを含んでなる位相制御ル
ープの同期状態を検出する同期検出器の出力信号
によつてその交流特性が選択される。

この低域ろ波器は、位相比較器の出力端子と電
圧制御形発振器の制御信号入力端子との間に設け
られてなる少なくとも第１抵抗器を有する回路
と、電圧制御形発振器の制御信号入力端子に一端
が結合されてなる少なくとも容量素子と抵抗器と
が直列接続されてなるインピーダンス回路と、こ
のインピーダンス回路の他端と所定の基準電位あ
るいは接地電圧との間に設けられてなる少なくと
も第２抵抗器を有する回路と、この第２抵抗器を
有する回路を同期検出器からの制御信号によつて
実質的に短絡できるように構成してなる半導体ス
イツチ素子が配置されてなり、この半導体スイツ
チ素子が同期モードでは導通状態に、非同期モー
ドでは遮断状態となるように制御される特徴をも
つており、以下図面を参照して詳細に説明する。

第４図は本発明による信号処理装置の一例を示
したブロツク図である。同期搬送波を再生するた
めの位相制御ループは位相比較器９、その交流特
性が少なくとも２段階に初換え、あるいは選択可
能な低域ろ波器１２および電圧制御形発振器７か
ら構成され、発振器７の信号出力端子の導線７１
と７２の同期搬送波は相対位相差がπ／２（rad）
に設定されたものである。導線５１は可変利得の
IF増幅器５の信号出力端子を非同調の結合手段
で位相比較器９の信号入力端子に結合している。
ビデオ検波器６の信号入力端子も位相比較器９と
同様の手段でIF増幅器５に結合がなされており、
従つてこれらの検波器６、比較器９を構成する２
つの乗算器には同一の映像IF信号が供給される。
映像IF信号が標準の周波数と異なる場合、すな
わち受像機の局部発振器の発振周波数を故意に離
調させたり、あるいは周囲温度、電源電圧などの
環境条件の変化によつて発振周波数が不所望に変
化してしまう場合においても本発明ではビデオ検
波器および位相比較器の２つの入力映像IF信号
間に相対位相差は生じない。従つて位相制御ルー
プによつて再生された導線７１の同期搬送波も前
記の映像IF信号との間の相対位相差も略々０も
しくはπ（rad）でありビデオ検波器６は所定の
検波位相を維持できる。ビデオ増幅器１３は検波
器６の出力ビデオ信号を所定の振幅レベルに増幅
し、その入力端子は検波器６に直流結合される。
ビデオ増幅器１３の出力信号は位相制御ループの
同期状態を検出するための同期検出器１４、信号
出力端子T₄および雑音消去回路１５に供給され
る。

同期ビデオ検波器は一般的に再生搬送波が映像
IF信号の搬送波近傍の極めて微少な周波数ある
いは位相変化についてのみ応答するものであるの
で既知の包絡線検波器、あるいは疑似的な同期検
波器とは著しく異なる検波特性をもつている。

第６図ａは位相同期ループの同期モードにおけ
るビデオ検波器６の出力信号波形を表わしたもの
であり、同期尖頭値レベルE_S、平均直流レベル
E_Mをもつ正極性ビデオ信号である。この動作モ
ードにおいては既知の包絡線検波器あるいは疑似
的な同期検波器が出力するビデオ信号と類似のも
のである。また、テレビジヨン信号は負変調が多
用されるので、従つて、100％の変調が行われた
場合の直流レベルと等価な零キヤリアレベルE₀
が白以上の白方向に存在する。ビデオ検波器６
は、ループの非同期モードでは印加された２つの
入力信号の積成分をその信号出力端子に送出す
る。この積成分は、映像IF信号と同期搬送波信
号との和および差の両方を有するものであるが、
通常はその搬送波周波数が低域に変換される差成
分が出力される。従つて、この場合の信号波形は
第６図ｂに示すようなビート信号となり、ビート
信号の平均直流レベルは前述した同期モードにお
ける零キヤリアレベルE₀と同一となる。

また、受信したRF信号に混入したパルス雑音
成分は信号成分と同様に周波数変換および増幅さ
れてビデオ検波器６に印加されるが、導線７１で
示した同期搬送波との間で、位相制御ループの同
期、非同期モードに関係なく一定の位相関係をも
たないので検波器６によつて第６図のNaおよび
Nbに示すようなベースバンドの雑音周波数に変
換され、これらの雑音は直流成分をもつていない
のでビデオ検波器６が出力するビデオ信号の平均
直流レベルには影響を与えない。

ビデオ増幅器１３の出力信号は、前記のように
位相制御ループの２つのモードに対応して異な
り、この信号を用いた同期検出器１４はパルス雑
音に対する振幅制限あるいは処理回路と、略直流
信号電圧成分を得るための積分器および基準の直
流電圧と比較するレベル比較器とから構成され
る。

この積分器は、前述したビデオ検波器６がビデ
オ増幅器１３を介して出力するビデオ信号あるい
はビート信号の各々の略平均直流レベルを得るも
のであり、位相同期ループの同期モードでは前述
の第６図ａで示したようなE_Mのレベルを、また
非同期モードでは同図ｂのような零キヤリアレベ
ルE₀を得ることができる。

レベル比較器は、同期モードと非同期モードと
で異なつた略直流信号となる積分器の出力を入力
とし、同期モードでの平均直流レベルE_Mと非同
期モードでの平均直流レベルE₀との間に設定さ
れてなる基準の直流電圧E₁に基ずき位相同期ル
ープの同期状態を検出することによつてループフ
イルタの切換え信号発生することが出来る。これ
ら積分器およびレベル比較器を有してなる同期検
出器１４は、位相同期ループの同期モードと非同
期モードとに関係なく雑音成分の影響を実質的に
受けることなく確実に位相同期状態を検出するこ
とができる。

本発明においては、同期検出器１４は位相制御
ループの非同期ループにおいては低域ろ波器１２
による高域信号成分に対する減衰を抑制し、実効
的に位相制御ループの周波数応答範囲を広げるこ
とによつて周波数引き込み範囲を広くしてなり、
映像IF周波数の偏移に対しても安定に同期する
ように構成される。同期検出器１４はビデオ検波
器６がビデオ信号をその出力端子に発生している
ときにのみ低域ろ波器１２の交流特性切換え信号
を発生し、この信号は、発振器７が映像IF信号
の搬送波成分およびその近傍の極めて狭い周波数
成分に対してのみ応答するように、換言すれば高
域信号成分に対する減衰を十分に与えることによ
り実効的な周波数応答範囲を狭くなすように低域
ろ波器１２を制御する。例えば残留側波帯伝送さ
れるテレビジヨン信号を受信して検波する場合に
は、中間周波フイルタが映像IF信号の上側波成
分と下側波成分の全ての側帯波成分を非対象なも
のとしてしまう。特に搬送波近傍の側帯波を発生
させる垂直走査周波数成分はビデオ検波器６を
4.5MHzインターキヤリア音声検波器と共用する
場合に音声チヤネルの性能劣化を生じてしまう
が、上述のように低域ろ波器１２は同期検出器１
４によつてこの垂直走査周波数成分を減少させる
ような狭帯域特性に維持される。

また、位相比較器９の信号入力端子とIF増幅
器５の信号出力端子とを結合するに際して本発明
では実質的に非同調となすととものダイオードリ
ミツタ等を配設しないために、リミツタで生じる
既知のAM−PM変換ひずみも発生せず、その結
果、局部発振器の発振周波数の変化化に対して位
相比較器９のビデオ検波器６とを常にπ／２
（rad）の相対位相差で動作させ得るのみでなく、
映像IF信号の振幅が過大な変調度等によつて著
しく小さくなつた場合でもビデオ検波器６の検波
位相軸を一定に維持できる。従つてビデオ検波器
６は実質的に位相変化の極めて微少な同期搬送波
で動作するために低ひずみのビデオ信号を再生で
きる。またIF増幅器５の信号出力端子には音声
IF信号も出力されるので、4.5MHzのビート信号
が検波器６によつて発生され増幅器１３で所定の
振幅レベルに増幅されて信号出力端子T₄に導出
されている。これは雑音消去回路１５がパルス雑
音に対して応答すると、ビデオ信号の一部分が所
定の直流レベルに固定されるために4.5MHzのビ
ート信号も同様にして不所望な除去作用を受け、
パルス雑音混入時の音声チヤネルの性能劣化を防
ぐ上で有効なものであるが、雑音消去回路が、ビ
デオ信号、4.5MHzのビート信号の両方を入力信
号とする構成のものにおいては信号出力端子Ｔ２
よりこのビート信号を得るように構成することは
もちろん可能である。

第５図は本発明は信号処理装置の一具体構成例
である。同期検出器１４は抵抗器１４１、コンデ
ンサ１４２からなる積分器とトランジスタ１４
３，１４４からなるレベル比較器とから構成され
トランジスタ１４４のベース電極には電源Ｅ１に
よつて基準電圧が印加されている。

このレベル比較器を構成するトランジスタ対１
４３と１４４は、トランジスタ１４３のベース電
極に印加されてなるビデオ検波器６がビデオ増幅
器１３を介して送出するビデオ信号あるいはビー
ト信号から得られる略平均直流レベルとトランジ
スタ１４４のベース電極に供給されてなる基準電
圧E₁とを比較するものであり、同図の構成では
同期モードではトランジスタ１４３のベース電極
には前述の第６図で示した直流レベルE_Mが抵抗
器１４１、コンデンサ１４２からなる積分器によ
つて供給され、この直流信号レベルE_Mはトラン
ジスタ１４４のベース電極の基準電圧E₁より低
いためにトランジスタ１４３は遮断状態、トラン
ジスタ１４４が導通状態となつて負荷抵抗器１４
５に電圧降下を発生し、これによりトランジスタ
１４６、および低域ろ波器１２の特性を切換える
ためのトランジスタ１２１がともに導通状態とな
る。従つて、この場合には低域ろ波器１２は抵抗
器１２２（R₁）および１２４（R₂）、コンデンサ
１２３(C)により表わされる下記の式によつてその
特性が決定される。

Ｆ（Ｓ）＝（Ｓ＋ω₁）／（Ｓ＋ω₂） ω₁＝１／R₂C ω₂＝１／（R₁＋R₂）Ｃ 特に位相比較器９が出力する誤差信号の中の高
域信号成分の減衰量は抵抗器１２２と１２４とに
よつて決定され、第７図ａに示すように高域信号
成分に対する減衰量が十分に確保され、従つて電
圧制御形発振器７は位相比較器９が出力する誤差
信号の低域信号成分に対してのみ応答するので高
品質の同期搬送波信号が再生される。一方、非同
期モードでは積分器の出力が供給されてなるトラ
ンジスタ１４３のベース電極の直流信号レベルは
第６図で示した零キヤリアレベルE₀となるので、
この場合にはトランジスタ１４３は導通状態、ト
ランジスタ１４４は遮断状態となつてトランジス
タ１４６および１２１もともに遮断となり、低域
ろ波器１２は前述した抵抗器１２４に抵抗器１２
５が直列に接続されたものとなる。従つて、この
低域ろ波器１２の高域信号成分の減衰量は抵抗器
１２２（R₁）と抵抗器１２４（R₂）、１２５
（R₃）の和とによつて決定されるので、その特性
は下記の式で表わされる。

Ｆ（Ｓ）＝（Ｓ＋ω₃）／（Ｓ＋ω₄） ω₃＝１／（R₂＋R₃）Ｃ ω₄＝１／（R₁＋R₂＋R₃）Ｃ 従つて、第７図ｂに示すように前述した同期モ
ードに比較してその減衰が少なくされ、その結果
周波数応答範囲が広くなされる。

上述したように低域ろ波器１２は、位相同期ル
ープの同期モード、非同期モードともにその特性
は第７図に示すような２次特性となるように同期
検出器１４によつて制御されるので位相制御ルー
プを常に安定に動作させることができる。

さらに、低域ろ波器１２の特性を切換えるため
のトランジスタ１２１は直流的にはバイアスされ
ていない抵抗器１２５の両端にコレクタ−エミツ
タ電極を接続しており、抵抗器１４７を介して供
給される切換え信号により、ベース−エミツタ接
合およびベース−コレクタ接合がともに順方向に
バイアスされて飽和するように構成されており、
そのコレクタ電極の直流バイアスは２つの接合電
圧の差分が生じるのみであり通常のトランジスタ
は十乃至数十（mV）程度で極めて微少である。
従つてトランジスタの導通、遮断が発振器７の制
御信号に好ましくない電圧変化を与えないので位
相制御ループの応答の高速切換えが可能である。

本発明の他の利点はIF発振器とともにビデオ
検波器および他の信号処理回路を単一の集積回路
チツプの中に形成する場合に得られる。IF増幅
器の信号入力端子Ｔ５の信号レベルは100μV乃至
数十mVであり、従つてIF増幅器５の利得は
50dB程度が必要である。既知のように集積回路
チツプは普通数mm角であり、集積回路容器の端子
への導出はワイヤーによつてなされるためにIF
増幅器の信号出力端子がチツプの外へ導出される
場合には、入力端子と出力端子との結合が必然的
に生じ、増幅器の安定性が劣化する欠点をもつて
いる。本発明では前記のようにIF増幅器の信号
出力端子が集積回路チツプの中でビデオ検波器お
よび位相比較器の信号入力端子に非同調の結合手
段で接続され、Ｔ２およびＴ４およびその他の信
号出力端子にはIF信号周波数成分が生じないの
で著しい安定度の向上が可能である。しかしこれ
は本発明に付随する利点であつてこの構成に限定
されるものではなく、映像IF信号の搬送波成分
およびその近傍の周波数成分に対して位相推移を
ともなうような同調性周波数選択回路以外のもの
は配置可能であり、これは本発明の範囲内であ
る。

以上のように本発明による信号処理装置では受
像機の局部発振器の発振周波数を標準周波数と異
ならせる場合やパルス性の雑音成分が混入した場
合にも広い周波数引き込み範囲と良好な検波特性
との両方を満たすビデオ検波器を提供できるのみ
でなく、特に集積回路で構成する場合に好適であ
るなど工業価値が極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例におけるビデオ同期検波器を用
いたテレビジヨン信号処理装置のブロツク線図、
第２図は同装置の同期搬送波再生回路のブロツク
線図、第３図ａ，ｂ，ｃは同装置説明のための同
調性周波数選択回路の回路図および特性図、第４
図は本発明の一実施例におけるテレビジヨン信号
処理装置のブロツク線図、第５図は同装置の具体
回路図、第６図ａ，ｂは同装置の動作を説明する
ための信号波形図、第７図は同装置の動作を説明
するための特性図である。 ５……IF増幅器、６……検波器、７……発振
器、９……比較器、１２……低域ろ波器、１３…
…ビデオ増幅器、１４……同期検波器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 位相比較手段、電圧制御形発振手段、および
   低域ろ波手段を含む位相制御ループにより再生し
   た同期搬送波信号を用いるビデオ同期検波手段
   と、このビデオ同期検波手段の出力信号成分を入
   力信号として前記位相制御ループの同期状態を検
   出するための位相同期状態検出手段とを備え、こ
   の位相同期状態検出手段の出力で前記低域ろ波手
   段を制御するよう構成したテレビジヨン信号処理
   装置であつて、 前記位相同期状態検出手段は、ビデオ同期検波
   手段より供給される入力信号の略直流信号成分を
   得るための積分回路と、この積分回路の出力と所
   定の直流基準信号とを比較するレベル比較回路と
   を有し、 前記低域ろ波手段は、抵抗器を有し、この抵抗
   器の一端が接地電位あるいは所定の基準電位に、
   他端が直列に接続された容量素子と抵抗器を含む
   所定のインピーダンス回路を介して前記発振手段
   の制御電圧入力端子に夫々結合された構成であ
   り、 前記位相同期状態検出手段が位相制御ループの
   同期モードを検出している状態において、半導体
   スイツチ素子により前記抵抗器の両端を短絡する
   かもしくは抵抗値を減少させて前記低域ろ波手段
   の交流利得を切り換えるように制御することを特
   徴とするテレビジヨン信号処理装置。 ２ ビデオ同期検波手段には映像IF信号と音声
   IF信号との合成信号が供給されてなり、その出
   力信号よりインターキヤリア音声信号を得るよう
   にした特許請求の範囲第１項記載のテレビジヨン
   信号処理装置。 ３ 半導体スイツチ素子がトランジスタで形成さ
   れてなる特許請求の範囲第１項記載のテレビジヨ
   ン信号処理装置。 ４ 低域ろ波手段は位相制御ループの同期モード
   における遮断周波数を垂直走査周波数よりも狭く
   設定してなる特許請求の範囲第１項記載のテレビ
   ジヨン信号処理装置。