JPH06268448A - Fm受信装置 - Google Patents

Fm受信装置

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JPH06268448A
JPH06268448A JP4953593A JP4953593A JPH06268448A JP H06268448 A JPH06268448 A JP H06268448A JP 4953593 A JP4953593 A JP 4953593A JP 4953593 A JP4953593 A JP 4953593A JP H06268448 A JPH06268448 A JP H06268448A
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JP
Japan
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circuit
voltage
signal
voltage level
controlled oscillator
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JP4953593A
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English (en)
Inventor
Masatoshi Ogawa
正俊 小川
Hidenori Wakabayashi
英教 若林
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Toshiba Corp
Toshiba AVE Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba AVE Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、過変調が要求されても歪みの少な
い復調出力波形を得ることができるFM受信装置を提供
することを目的としている。 【構成】FM復調回路14に一定値のDC電圧範囲が引
き込まれたか否かを判定する引き込み判定回路30によ
り、引き込まれたと判定された状態で、スイッチ27を
DC遮断回路18で発生される電圧レベルをVCO20
に供給するように切り替えるとともに、スイッチ29
を、LPF回路25で発生される選局用電圧VT に代え
て、LPF回路25よりも時定数の大きいLPF回路2
8で発生される選局用電圧VT をVCO20に供給する
ように切り替えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、FM負帰還方式を用
いたFM受信装置に係り、特にその過変調が要求された
際に有効な復調方式に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、静止衛星を利用したテレ
ビジョン画像信号及び音声信号の伝送システムにあって
は、AM変調方式に比べて広帯域で低雑音という特徴を
示すことから、通常、FM変調方式が広く採用されてい
る。ところが、このFM変調方式では、弱電界時にイン
パルスノイズが急激に増加する、いわゆるスレッショー
ルド現象が発生し、画像や音声の品位が著しく低下す
る。
【0003】このため、FM受信装置には、一般に、ス
レッショールド改善型復調回路(TED;Threshold Ex
tension Demodulator )が用いられている。そして、こ
のスレッショールド改善型復調回路には、追跡フィルタ
方式,FM負帰還方式及び負帰還位相検波方式等の、各
種の方式がある。
【0004】図3は、音声信号の伝送システムに好適す
るFM負帰還方式を採用した従来のFM受信装置を示し
ている。すなわち、入力端子11に供給された音声サブ
キャリアは、MIX(ミクサ)回路12により中間周波
数信号に変換された後、BPF(バンドパスフィルタ)
回路13を介して、FM復調回路14で音声信号に復調
され、増幅回路15を経て出力端子16から取り出され
る。
【0005】この場合、FM復調回路14から出力され
る音声信号が、LF(ループフィルタ)回路17,DC
(直流)遮断回路18,加算回路19及びVCO(電圧
制御発振回路)20よりなるフィードバックループ21
を介してMIX回路12に帰還されることで、MIX回
路12から、入力音声サブキャリアの周波数と、VCO
20の出力信号の周波数との差の周波数を有する上記中
間周波数信号が発生されている。
【0006】また、上記VCO20の出力信号は、可変
分周回路22を介して位相比較回路23に供給され、こ
の位相比較回路23で、可変分周回路22の出力信号
と、ローカル発振回路24から出力される一定周波数の
信号との周波数差成分に対応した信号が発生される。そ
して、この信号が、LPF(ローパスフィルタ)回路2
5で電圧VT に変換され、加算回路19によりDC遮断
回路18の出力電圧に加算されてVCO20に供給され
ることにより、VCO20の発振周波数を上記周波数差
成分をなくするように制御されている。
【0007】このため、VCO20,可変分周回路2
2,位相比較回路23,可変分周回路22,ローカル発
振回路24及びLPF回路25は、可変分周回路22の
分周比を変えることにより音声信号を選局する、音声選
局用PLL(位相同期ループ)回路26を構成してい
る。
【0008】ここで、上述したFM受信装置は、普通の
スーパーヘテロダイン式のFM受信機に、フィードバッ
クループ21を追加したものである。そこで、例えばF
M信号の周波数偏移ΔFを±75kHzとし、最高変調
周波数fmax を15kHzとすると、スーパーヘテロダ
イン方式FM受信機に必要な帯域幅Bは、カーソン則に
よりそれらの和の2倍、つまり、 B=2(ΔF+fmax )=2(75+15)=180kHz …… (1) となる。
【0009】このため、スレッショールドレベルP
THは、ボルツマン定数をkとし、絶対温度をTとする
と、 PTH=8kTB=8kT×180×10-3 …… (2) となる。
【0010】次に、フィードバックループ21の存在を
考慮すると、MIX回路12から出力される中間周波数
信号の周波数は、常に、入力信号(音声サブキャリア)
の周波数とVCO20の出力信号の周波数との差になっ
ている。そこで、フィードバックループ21の極性を、
VCO20の発振周波数が入力信号の周波数変化に追従
して変わるように、つまり、負帰還(ネガティブフィー
ドバック)になるように選定すると、中間周波数信号の
周波数変化は、入力信号の周波数変化よりも圧縮されて
小さくなる。
【0011】そして、このようなフィードバックシステ
ムは、通常の低周波増幅回路のフィードバックと同じよ
うに一種の負帰還であり、ループの一部にFM信号が伝
送されることから、FM負帰還と称されている。
【0012】上記のように、中間周波数信号の周波数偏
移ΔF3 は、入力信号の周波数偏移ΔF1 と、VCO2
0の出力信号の周波数偏移ΔF2 との差に等しく、 ΔF3 =ΔF1 −ΔF2 …… (3) となる。
【0013】また、出力端子16から得られる音声信号
の出力振幅Vo は、中間周波数信号の周波数偏移ΔF3
と、FM復調回路14の復調感度K1 と、増幅回路15
の利得G1 との積であるから、 Vo =ΔF3 ・K1 ・G1 …… (4) となる。
【0014】さらに、VCO20の出力信号の周波数偏
移ΔF2 は、その変調感度K2 と、FM復調回路14か
ら出力される音声信号の出力振幅(Vo /G1 )と、L
F回路17の利得G2 との積であるから、 ΔF2 =K2 (Vo /G1 )G2 …… (5) となる。
【0015】ここで、上記(3)式,(4)式及び
(5)式から、VCO20の出力信号の周波数偏移ΔF
2 と中間周波数信号の周波数偏移ΔF3 とを消去して、
入力信号の周波数偏移ΔF1 と出力端子16から得られ
る音声信号の出力振幅Vo との関係を求めると、 Vo =K1 ・G1 ・ΔF1 /(1+K1 ・K2 ・G2 ) …… (6) となり、この(6)式がFM負帰還方式を採用したFM
受信装置の動作を示す基本式となる。
【0016】次に、上記(4)式及び(6)式から、入
力信号の周波数偏移ΔF1 と中間周波数信号の周波数偏
移ΔF3 との関係を求めると、 ΔF3 =ΔF1 /(1+K1 ・K2 ・G2 ) …… (7) となる。この(7)式は、中間周波数信号の周波数偏移
ΔF3 が、入力FM信号の周波数偏移ΔF1 の1/(1
+K1 ・K2 ・G2 )倍に圧縮されることを示してい
る。
【0017】ところで、以上の説明だけから考えると、
負帰還ループのゲインを増やしていくと、スレッショー
ルドレベルはどこまでもよくなるように思えるが、実際
には、FM負帰還ループを通って回り込む雑音があり、
ループゲインを増加させるとこの雑音までもが増加し、
その妨害によってスレッショールドが劣化する。このた
め、入力FM信号の変調度や変調周波数、さらにVCO
20の直線性等により決定される最適のループゲインが
あり、そのときに最良のスレッショールドレベルが得ら
れることになる。
【0018】次に、上記のようなFM負帰還方式を衛星
放送に適用することを考えると、例えば4GHz帯SH
F放送(通信)では、画像信号とFM変調された音声サ
ブキャリアとのコンポジット信号で、4GHz搬送波を
FM変調して伝送するようにしている。このうち、音声
サブキャリアは、5.0〜8.5MHzの間に複数本存
在しており、使用者はその中から希望する音声サブキャ
リアを選局して受信することになる。
【0019】このため、図3に示したFM受信装置で
は、前述したように、音声選局用PLL回路26によ
り、LPF回路25から出力される選局用電圧VT を、
DC遮断回路18の出力電圧に加算した電圧でVCO2
0の発振周波数を制御することによって、FM負帰還と
音声選局とを同時に行なうようにしている。
【0020】しかしながら、このようなFM負帰還方式
を用いた従来のFM受信装置では、変調度がある一定値
(これはBPF回路13やFM復調回路14のダイナミ
ックレンジによって決まる)以上になる、つまり、過変
調が要求されると、FM負帰還をかけているLF回路1
7の帰還量が少ないため、音声出力が歪むという問題が
生じる。
【0021】また、だからといって、FM負帰還の帰還
量を増やすために増幅回路等を挿入して増幅しようとす
ると低域まで負帰還がかかってしまい、音声選局用PL
L回路26の低域のDC成分が、FM負帰還ループ回路
のバンドパスされたAC(交流)成分とぶつかり会っ
て、うまく動作しなくなるという不都合が生じる。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、FM負
帰還方式を用いた従来のFM受信装置では、過変調が要
求されるとFM帰還量が少ないため復調出力波形に歪み
が発生するという問題を有している。
【0023】そこで、この発明は上記事情を考慮してな
されたもので、過変調が要求されても歪みの少ない復調
出力波形を得ることができる極めて良好なFM受信装置
を提供することを目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】この発明に係るFM受信
装置は、電圧制御発振器の発振出力を選局要求に応じた
分周比で分周し、この分周信号と基準周波数信号との位
相比較結果を第1のフィルタで第1の電圧レベルに変換
し、この第1の電圧レベルに基づいて電圧制御発振器の
発振周波数を制御する選局用位相同期ループと、この選
局用位相同期ループの電圧制御発振器の発振出力に基づ
いて、入力されたFM変調信号を中間周波数信号に変換
してFM復調処理を施す復調手段と、この復調手段から
出力される復調信号を帯域制限し、この帯域制限結果に
対応する第2の電圧レベルを第1の電圧レベルに加算し
て、電圧制御発振器に供給するフィードバックループと
を有するFM負帰還方式を用いたものを対象としてい
る。
【0025】そして、第1のフィルタよりも大きい時定
数を有し、選局用位相同期ループにおける分周信号と基
準周波数信号との位相比較結果を電圧レベルに変換する
第2のフィルタと、復調手段に所定レベル以上のFM変
調信号が入力されているか否かを判定する判定手段と、
この判定手段により所定レベル以上のFM変調信号が入
力されていないと判定された状態で、フィードバックル
ープで発生される第2の電圧レベルを電圧制御発振器に
供給させないとともに、第1のフィルタで発生される第
1の電圧レベルを電圧制御発振器に供給し、判定手段に
より所定レベル以上のFM変調信号が入力されていると
判定された状態で、フィードバックループで発生される
第2の電圧レベルを電圧制御発振器に供給するととも
に、第1のフィルタで発生される第1の電圧レベルに代
えて、第2のフィルタで発生される電圧レベルを電圧制
御発振器に供給する切替手段とを備えるようにしたもの
である。
【0026】
【作用】上記のような構成によれば、復調手段に所定レ
ベル以上のFM変調信号が入力されていると判定された
状態で、フィードバックループで発生される第2の電圧
レベルを電圧制御発振器に供給するとともに、第1のフ
ィルタで発生される第1の電圧レベルに代えて、時定数
の大きい第2のフィルタで発生される電圧レベルを電圧
制御発振器に供給するようにしたので、過変調が要求さ
れたときFM負帰還の帰還量を増やしても、選局用位相
同期ループには何の影響もなくなるので、過変調に対し
ても復調出力波形が歪むことを防止することができる。
【0027】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して詳細に説明する。図1において、図3と同一部分
には同一符号を付して示している。すなわち、前記DC
遮断回路18と加算回路19との間には、オン状態及び
オフ状態に切り替えられることで、DC遮断回路18の
出力を加算回路19に供給することを許容及び遮断する
スイッチ27が介挿接続されている。
【0028】また、前記LPF回路25よりも大きい時
定数を有し前記位相比較回路23の出力信号が供給され
るLPF回路28と、このLPF回路28から出力され
る選局用電圧VT とLPF回路25から出力される選局
用電圧VT とを選択的に加算回路19に導くスイッチ2
9とが設置されている。
【0029】そして、これらスイッチ27,29は、引
き込み判定回路30の出力により、スイッチ27がオフ
でスイッチ29がLPF回路25側に切り替えられる第
1の状態と、スイッチ27がオンでスイッチ29がLP
F回路28側に切り替えられる第2の状態との、2つの
状態に切り替え制御される。
【0030】この引き込み判定回路30は、FM復調回
路14で一定値のDC電圧範囲が引き込まれたか否か、
つまり、FM復調回路14に所定レベル以上の音声サブ
キャリアが入力されているか否かを判断するもので、引
き込まれていないときスイッチ27,29を第1の状態
に切り替え制御し、引き込まれているときスイッチ2
7,29を第2の状態に切り替え制御する。
【0031】上記のような構成において、まず、音声選
局時には、FM復調回路14で一定値のDC電圧範囲が
引き込まれていないため、引き込み判定回路30はスイ
ッチ27,29を第1の状態に切り替え制御する。この
ため、負帰還ループは遮断され、音声選局用PLL回路
26が選局したい音声サブキャリアにロックするように
動作される。そして、音声選局用PLL回路26がロッ
クすると、そのときに時定数の大きいLPF回路28か
ら出力されている選局用電圧VT は、そのまま保持され
る。
【0032】また、音声選局用PLL回路26がロック
したときには、FM復調回路14で一定値のDC電圧範
囲が引き込まれているため、引き込み判定回路30はス
イッチ27,29を第2の状態に切り替え制御する。こ
のため、負帰還ループによる負帰還作用が開始されると
ともに、音声選局用PLL回路26が遮断され、LPF
回路28に保持された選局用電圧VT がVCO20に供
給される。
【0033】なお、再度、音声選局が行なわれたときに
は、FM復調回路14で一定値のDC電圧範囲が引き込
まれなくなるため、引き込み判定回路30がスイッチ2
7,29を第1の状態に切り替え制御し、LPF回路2
5の出力電圧がVCO20に供給されるようになる。
【0034】したがって、上記実施例のような構成によ
れば、音声選局用PLL回路26がロックし、FM復調
回路14で一定値のDC電圧範囲が引き込まれている状
態では、音声選局用PLL回路26が遮断され、LPF
回路28に保持された選局用電圧VT がVCO20に供
給されるようにしたので、過変調が要求されたときFM
負帰還の帰還量を増やしても、音声選局用PLL回路2
6には何の影響もなくなるので、およそ±500kHz
の過変調に対しても、音声出力が歪むことを防止するこ
とができるようになる。
【0035】ここで、図2は、上記VCO20の詳細を
示している。すなわち、入力端子31に供給される上記
DC遮断回路18の出力電圧と、入力端子32に供給さ
れるスイッチ29で選択された選局用電圧VT とは、そ
れぞれコンデンサC1と、抵抗R1及びコンデンサC2
よりなる回路とを介して電圧加算された後、バリキャッ
プダイオードD1,コイルL1,NPN型のトランジス
タQ1,抵抗R2〜R4及びコンデンサC3〜C5より
なる変形コルピッツ発振回路に構成されたVCO20に
供給される。
【0036】この場合、VCO20の発振出力は、出力
端子33から取り出され、その発振周波数fo は、バリ
キャップダイオードD1の容量をCD とし、コンデンサ
C3〜C5の並列合成容量をCo とし、その他の分布容
量をCs とすると、 fo =[2π{L1(CD +Co +Cs )}1/2 -1 で与えられ、上記加算電圧でバリキャップダイオードD
1の容量CD を可変することで制御される。なお、この
発明は上記実施例に限定されるものではなく、この外そ
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが
できる。
【0037】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
過変調が要求されても歪みの少ない復調出力波形を得る
ことができる極めて良好なFM受信装置を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るFM受信装置の一実施例を示す
ブロック構成図。
【図2】同実施例の電圧制御発振回路の詳細を示す回路
構成図。
【図3】従来のFM受信装置を示すブロック構成図。
【符号の説明】
11…入力端子、12…MIX回路、13…BPF回
路、14…FM復調回路、15…増幅回路、16…出力
端子、17…LF回路、18…DC遮断回路、19…加
算回路、20…VCO、21…フィードバックループ、
22…可変分周回路、23…位相比較回路、24…ロー
カル発振回路、25…LPF回路、26…音声選局用P
LL回路、27…スイッチ、28…LPF回路、29…
スイッチ、30…引き込み判定回路、31,32…入力
端子、33…出力端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧制御発振器の発振出力を選局要求に
    応じた分周比で分周し、この分周信号と基準周波数信号
    との位相比較結果を第1のフィルタで第1の電圧レベル
    に変換し、この第1の電圧レベルに基づいて前記電圧制
    御発振器の発振周波数を制御する選局用位相同期ループ
    と、この選局用位相同期ループの前記電圧制御発振器の
    発振出力に基づいて、入力されたFM変調信号を中間周
    波数信号に変換してFM復調処理を施す復調手段と、こ
    の復調手段から出力される復調信号を帯域制限し、この
    帯域制限結果に対応する第2の電圧レベルを前記第1の
    電圧レベルに加算して、前記電圧制御発振器に供給する
    フィードバックループとを有するFM負帰還方式を用い
    たFM受信装置において、 前記第1のフィルタよりも大きい時定数を有し、前記選
    局用位相同期ループにおける分周信号と基準周波数信号
    との位相比較結果を電圧レベルに変換する第2のフィル
    タと、前記復調手段に所定レベル以上のFM変調信号が
    入力されているか否かを判定する判定手段と、この判定
    手段により所定レベル以上のFM変調信号が入力されて
    いないと判定された状態で、前記フィードバックループ
    で発生される第2の電圧レベルを前記電圧制御発振器に
    供給させないとともに、前記第1のフィルタで発生され
    る前記第1の電圧レベルを前記電圧制御発振器に供給
    し、前記判定手段により所定レベル以上のFM変調信号
    が入力されていると判定された状態で、前記フィードバ
    ックループで発生される第2の電圧レベルを前記電圧制
    御発振器に供給するとともに、前記第1のフィルタで発
    生される前記第1の電圧レベルに代えて、前記第2のフ
    ィルタで発生される電圧レベルを前記電圧制御発振器に
    供給する切替手段とを具備してなることを特徴とするF
    M受信装置。
JP4953593A 1993-03-10 1993-03-10 Fm受信装置 Pending JPH06268448A (ja)

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