JPH05252071A - Fm復調装置 - Google Patents

Fm復調装置

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JPH05252071A
JPH05252071A JP4083394A JP8339492A JPH05252071A JP H05252071 A JPH05252071 A JP H05252071A JP 4083394 A JP4083394 A JP 4083394A JP 8339492 A JP8339492 A JP 8339492A JP H05252071 A JPH05252071 A JP H05252071A
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JP
Japan
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signal
phase
amplitude
component
output
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JP4083394A
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Nobuhiro Fukuoka
信弘 福岡
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Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
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Clarion Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 FM信号から雑音を除去し、FM復調するこ
とにより、FM受信機の高感度化を図ったPLL−FM
復調装置を提案することである。 【構成】 入力端子1に印加したFM信号を減算器2及
びリミッタ3を介してミキサー4に入力する。ミキサー
4では入力信号とπ/2移相器8の出力信号との位相比
較を行ない、位相誤差分を検出する。これをLPF5で
平滑化し、増幅器6を介してFM復調信号として出力端
子12から取り出すと共に、VCO7の発振周波数の制
御信号として用い、VCO7の出力をπ/2移相器8で
π/2位相をずらしてからミキサ−4及びミキサー9,
11に入力する。ミキサー9はπ/2移相器8の出力信
号を用いて入力FM信号を同期検波し、LPF10を介
することによって、雑音の直交成分の振幅を検出する。
このLPF10の出力信号にミキサー11で再度π/2
移相器8の出力信号を掛け合わせて振幅変調信号を得
る。そして、振幅変調信号をフィードバックして減算器
2に入力し入力FM信号から位相変動分を除去する。ま
た、振幅変動成分はリミッタ3で除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はFM復調装置に関し、特
に、FM信号からの雑音の除去にかかわる改善をなした
FM復調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】FM復調方式としては、レシオ検波、ク
ォドラチャ検波、パルスカウント検波等が知られてい
る。このような従来の復調方式においては、FM変調ス
ペクトル帯域幅すべてに含まれる雑音も同時に復調され
るため、C/N(キャリア対ノズル比)に弱いという欠
点があった。また、従来の復調に必要とする変調スペク
トル帯域幅は図4のFM変調帯域幅に示すような98%
以上のスペクトルのエネルギーを含む帯域幅Fwであ
る。このためこの帯域に含まれる雑音も同時に復調して
しまうという欠点があった。
【0003】この、不要な雑音の復調を低減させる方法
として、図3に示すようなPLL(Phase Locked Loo
p;位相同期ループ)検波方式がある。FM変調は搬送
波の瞬時周波数が変調信号に従って変動している。この
最大周波数偏移Fdは図5に示したように変調帯域幅F
wよりも狭く、変調によって図5に示すように変化して
いる。
【0004】PLL検波はこの瞬時周波数を取り出し復
調するもので、Fwより狭いFdの帯域内で行なわれる
ので、帯域が狭くなった分だけ雑音が低減される。図3
にPLL検波方式の回路構成をブロック図で示す。図3
によれば、ミキサー22への入力信号の瞬時周波数とV
CO25の瞬時周波数とが同一の動きであるとするとミ
キサー22の出力の差周波数の信号は一定の周波数とな
る。これをBPF23で取り出し、FM復調器24で復
調する。復調信号のわずかな変動はミキサー22に入力
する2つの信号の周波数差のずれであり、これをVCO
25に帰還し、差が無くなるようにフィードバック制御
する。この結果、VCO25の出力瞬時周波数は入力信
号の瞬時周波数に追従し、VCO25の入力信号は瞬時
周波数と一致した信号(微小信号であるが増幅すればよ
い)となり、雑音が低減される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、FM
(周波数変調)の場合、雑音は振幅と同時に位相の変化
を生ずることが知られており、特に、変調信号の瞬時周
波数の変化を追いかける際に、FM信号が雑音により位
相変化を受けていると、その雑音による位相変化(変
動)分も復調されることとなり、これにより、この雑音
成分を含んだ信号が更に上述したフィードバック制御さ
れることとなるので、PLLの動作が不安定になるとい
う問題点があった。本発明は上記問題点に鑑みてなされ
たものであり、FM信号から雑音を除去し、FM復調す
ることにより、FM受信機の高感度化を図ったPLL−
FM復調装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、FM信号を電圧制御発振手段からの出力
信号と位相比較して位相差信号を得る位相比較手段と、
位相差信号に基づいて出力信号の発振周波数を制御して
FM復調し、FM復調信号を得る位相ループ方式のFM
復調装置において、電圧制御発振手段からの出力信号の
位相を所定の値だけ移相して位相誤差分の出力信号とす
る移相手段と、移相手段からの出力信号により、FM信
号を同期検波し該信号に含まれる雑音成分からその直交
成分の振幅を検出し、振幅検出信号を得る雑音直交成分
検出手段と、移相手段からの出力信号により、振幅検出
信号を同期検波し振幅変調信号を得る振幅変調手段と、
FM復調時、雑音成分で生ずる位相変動分を低減するよ
うにFM信号と振幅変調信号とを演算し、FM信号から
直交成分を低減してFM復調信号を得る演算手段と、を
有することを特徴とする。また、実施例では上記FM復
調装置において、演算手段から出力されるFM復調信号
から該信号と同相成分の変動である振幅変動成分を低減
する振幅変動成分低減手段を含むことが望ましい。
【0007】
【作用】位相比較手段に入力したFM信号は移相手段の
出力信号と位相比較され、位相誤差分の位相差信号が検
出され、出力される。この信号はFM復調信号として出
力される一方、電圧制御発振手段の発振周波数の制御信
号として用いられる。電圧制御発振手段の発振周波数は
入力されたFM信号のキャリア周波数と同一の中心周波
数で発振し、位相比較手段で検出される位相誤差分の信
号に対応して周波数が変化する。次に、電圧制御発振手
段の出力が移相器手段で位相を所定の値だけ移相されて
から位相比較手段および雑音直交検出手段、振幅変調手
段に入力する。雑音直交成分検出手段は移相手段出力信
号を用いて入力FM信号を同期検波する。雑音直交成分
検出手段の出力において再度移相手段出力信号を掛け合
わせることにより振幅変調信号を得る。この振幅変調信
号は雑音の直交成分信号であるから、この信号をフィー
ドバックして減算器2に入力し入力FM信号から減算す
ることで位相変動分を除去する。なお、振幅変動成分低
減手段を設けることにより、振幅変動成分(FM信号と
同相成分の変動)が除去される。
【0008】
【実施例】図1は本発明に基づくFM復調装置の一実施
例の構成を示すブロック図であり、1は入力端子、2は
演算手段としての減算器、3は振幅変動成分低減手段と
してのリミッタ、4は位相比較手段としてのミキサー、
5,10はLPF、6は増幅器、7は電圧制御発振手段
としてのVCO(Voltage Contorolled Oscilator;電
圧制御発振回路)、8は移相手段としてのπ/2移相
器、9は雑音直交成分検出手段としてのミキサー、11
は振幅変調手段としてのミキサー、12は出力端子を示
す。なお、ミキサー4、LPF5、増幅器6、VCO
7、及び移相器8はPLL復調器を構成する。
【0009】図1に示す構成において、入力端子1に印
加したFM信号を減算器2及びリミッタ3を介してミキ
サー4に入力する。ミキサー4では入力信号とπ/2移
相器8の出力信号との位相比較を行ない、その位相誤差
分の位相差信号を検出し、出力する。この信号をLPF
5で平滑化し、増幅器6を介してFM復調信号として出
力端子12から取り出すと共に、VCO7の発振周波数
の制御信号として用いる。VCO7の発振周波数は入力
されたFM信号のキャリア周波数fcと同一の中心周波
数で発振するがミキサー4で検出される位相誤差分の信
号に対応して周波数が変化する。次に、VCO7の出力
をπ/2移相器8でπ/2位相をずらしてからミキサー
4及びミキサー9、ミキサー11に入力する。
【0010】ミキサー9はπ/2移相器8の出力信号を
用いて入力FM信号を同期検波する。π/2移相器8の
出力はFM信号の直交成分であり、従って、この直交成
分で同期検波してLPF10を介することによって、雑
音の直交成分の振幅を検出することができる。このLP
F10の出力信号にミキサー11で再度π/2移相器8
の出力信号を掛け合わせることにより振幅変調信号を得
る。この振幅変調信号は雑音の直交成分信号であるか
ら、この信号をフィードバックして減算器2に入力し入
力FM信号から減算することで位相変動分を除去する。
また、振幅変動成分(FM信号と同相成分の変動)はリ
ミッタ3で除去する。
【0011】以下、FM信号と雑音との関係を示すベク
トル図としての、図2を用いて位相変動分の除去につい
て詳細に説明する。図2において、FM信号をs(t)、
雑音(信号)をn(t)、FM信号と雑音との合成波(入
力信号)をr(t)とするとき、r(t),s(t),n(t)の関
係は図2のベクトル図で示すように、 r(t)=s(t)+n(t) …(1) となる。信号s(t)を s(t)=Acos(ωct+φ(t)) …(2) とし、雑音n(t)を信号s(t)の同相成分x(t)と直交成
分y(t)に分解(図2)すると、 n(t)=x(t)cos(ωct+φ(t))+y(t)sin(ωct+φ(t)) …(3) となり、式(1)及び(2)により式(3)を次のよう
に書き替えることができる。 r(t)=Acos(ωct+φ(t))+x(t)cos(ωct+φ(t)+y(t)sin(ωct+φ(t)) =(A+x(t))cos(ωct+φ(t)+y(t)sin(ωct+φ(t)) …(4) 但し、AはFM信号振幅、x(t)は雑音振幅(FM信号
同相成分)、y(t)は雑音成分(FM信号直交成分)、
ωcはFM信号のキャリア角周波数、φ(t)はFM信号
の瞬時位相、である。
【0012】図2に示す位相変動分θ(t)は式(4)の
2項目(y(t)sin(ωct+θ(t))により発生する。一
方、π/2移相器8の出力s'(t)は、下記のように表わ
すことができる。 s'(t)=sin(ωct+φ'(t)) …(5) ここで、ミキサー9によるπ/2移相器8の出力y'(t)
を用いた入力信号同期検波は、式(4)及び式(5)か
ら、 r(t)×s'(t)={(A+x(t))cos(ωct+φ(t))+y(t)sin(ωct+φ(t))} ×{sin(ωct+φ'(t)} =(A+x(t)sin(2ωct+φ(t)+φ'(t)) +(A+x(t)sin(φ(t)−φ'(t)) +y(t)cos(2ωct+φ(t)+φ'(t)) +y(t)cos(φ(t)−φ’(t)) …(6) と表わされる。
【0013】式(6)において、第1項目{(A+x
(t)cos(ωct)+θ(t)+y(t)sin(ωct+φ(t))}と、第2
項目(A+x(t)sin(2ωct+φ(t)+φ'(t))をLPF1
0で除去する。また、位相誤差分の信号の検出が充分に
追従できていればφ(t)≒φ'(t)とし得るから、数式
(6)の第3項目(A+x(t)sin(φ(t)−φ'(t))はゼ
ロとなり、第4項目のy(t)のみが残る。このy(t)が前
述した、雑音の直交成分の振幅である。ミキサー11に
おいて、前述したようにこのy(t)にy’(t)(式5)を
掛け合わせることにより、ミキサー11の出力として、
振幅変調信号ns(t)を得ることができる(∵φ(t)=φ'
(t)とし得るから)。振幅変調信号ns(t)は次のように
表わすことができる。
【0014】 ns(t)=y(t)sin(ωct+φ(t)) …(7)
【0015】減算器2でr(t)からns(t)を減算する
と、 r(t)−ns(t)=(A+x(t)cosωct+φ(t)) …(8) となり、雑音による位相変動成分y(t)を除去できる。
なお、式(8)の右辺に示されているx(t);(雑音振
幅(FM信号同相成分))はリミッタ3で除去する。以
上本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可
能であることはいうまでもない。
【0016】
【発明の効果】本発明に基づくFM復調システムによれ
ば、雑音による位相変動成分を除去することができるの
で、PLL検波において雑音による位相ずれを原因とす
る誤動作を招くことなく、安定した復調を行なうことが
できる。また、PLL出力信号を用いて雑音の成分を検
出し、これにより雑音を打ち消しているので、高感度化
を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づくFM復調装置の一実施例の構成
を示すブロック図である。
【図2】FM信号と雑音との関係を示すベクトル図であ
る。
【図3】従来方式の(PLL検波)FM復調装置の構成
を示すブロック図である。
【図4】FM変調帯域幅の説明図である。
【図5】変調による瞬時周波数の説明図である。
【符号の説明】
2 減算器(演算手段) 3 リミッタ(振幅変動成分低減手段) 4 ミキサー(位相比較手段) 7 VCO(電圧制御発振手段) 8 π/2移相器(移相手段) 9 ミキサー(雑音直交成分検出手段) 11 ミキサー(振幅変調手段)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 FM信号を電圧制御発振手段からの出力
    信号と位相比較して位相差信号を得る位相比較手段と、 前記位相差信号に基づいて前記出力信号の発振周波数を
    制御してFM復調し、FM復調信号を得る位相ループ方
    式のFM復調装置において、 前記電圧制御発振手段からの出力信号の位相を所定の値
    だけ移相して位相誤差分の出力信号とする移相手段と、 前記移相手段からの出力信号により、前記FM信号を同
    期検波し該信号に含まれる雑音成分からその直交成分の
    振幅を検出し、振幅検出信号を得る雑音直交成分検出手
    段と、 前記移相手段からの出力信号により、前記振幅検出信号
    を同期検波し振幅変調信号を得る振幅変調手段と、 前記FM復調時、雑音成分で生ずる位相変動分を低減す
    るように前記FM信号と前記振幅変調信号とを演算し、
    FM信号から直交成分を低減してFM復調信号を得る演
    算手段と、 を有することを特徴とするFM復調装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のFM復調装置において、
    演算手段から出力されるFM復調信号から該信号と同相
    成分の変動である振幅変動成分を低減する振幅変動成分
    低減手段を含むことを特徴とするFM復調装置。
JP4083394A 1992-03-04 1992-03-04 Fm復調装置 Pending JPH05252071A (ja)

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JP4083394A JPH05252071A (ja) 1992-03-04 1992-03-04 Fm復調装置

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