JPH07193807A - 衛星放送受信用ｆｍ復調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電圧制御発振器の発振信号成分がＦＭ復調の
入力段に回り込む妨害が発生し難く、復調特性が安定で
量産性に優れた衛星放送受信用ＦＭ復調装置を提供する
ことを目的としている。 【構成】 衛星放送を受信するためのＰＬＬ方式ＦＭ復
調回路において、電圧制御発振器１８の共振回路を構成
するインダクタンスとして通常用いられる空芯コイルで
はなく、マイクロストリップライン７５、７６を用い
る。これにより電圧制御発振器１８の発振電力を極力プ
リント基板内に集中させ、空芯コイルを用いた場合のよ
うに空中やプリント基板の裏面に放射しないようにし
て、その発振信号成分がＦＭ復調の入力段に回り込む妨
害が発生し難い衛星放送受信用ＦＭ復調装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放送衛星によるテレビ
放送受信機のＦＭ復調回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】衛星テレビ放送では、映像信号の伝送に
ＦＭ方式が用いられている。このＦＭ信号の復調は第二
中間周波数である４００ＭＨｚ帯で行われる。最近では
このような分野もＩＣ化が図られ、小型化や省電力化が
進められている。ＦＭ復調回路は図４に示すように、Ｉ
Ｃ化に適している位相同期ループで構成されるのが一般
的である。

【０００３】図４（ａ）は、従来のＦＭ復調回路のブロ
ック図である。図４（ａ）において、１は第二中間周波
信号の入力端子、２は弾性表面波バンドパスフィルタ、
３は第二中間周波増幅器、４はコンデンサー、５、６は
抵抗、７は第二中間周波信号のモニタ端子、１２は位相
比較器、１５は直流増幅器、１６は復調出力端子、１８
は電圧制御発振器である。

【０００４】以上のように構成された衛星テレビ放送受
信機のＦＭ復調装置について、以下その動作について説
明する。

【０００５】入力端子１には、４００ＭＨｚ帯の映像信
号による広帯域ＦＭ信号が入力される。弾性表面波バン
ドパスフィルタ２は、帯域外の信号やノイズを除去する
ためのいわゆるチャンネルフィルタである。第二中間周
波増幅器３は、選択された受信信号をＦＭ復調するため
に必要なレベルまで増幅する役割を果たす。この増幅器
は定利得の増幅器である場合もあるが、可変利得増幅器
であって制御信号により、必要な利得に設定されるよう
な場合もある。位相比較器１２は入力されるＦＭ信号と
電圧制御発振器１８の出力信号の位相差を検出して出力
する。その信号を直流増幅器１５によりなる低域通過フ
ィルタを介して、電圧制御発振器１８に負帰還する。こ
れにより位相同期ループが構成される。

【０００６】電圧制御発振器１８は例えば、特開平２−
２１７０９号公報に示されるような回路を用いてＩＣ化
されてきた。この回路を図４（ｂ）に示す。

【０００７】図４（ｂ）において３０は電源端子、３
１、３２、４２は抵抗、３３、３４はトランジスタ、３
５は電流源、３６、３７、３８、３９はコンデンサー、
４０、４１は可変容量ダイオード、４３、４５、４６は
空芯コイルである。

【０００８】このように構成された電圧制御発振器１８
の動作について説明する。ＩＣでは発振信号のように高
いレベルの信号は他の回路に妨害を与え易いので、平衡
信号として扱うのが通常よく用いられる。これを考慮し
て、トランジスタ３３、３４は差動増幅器を構成してい
て、その出力信号は各々のトランジスタのコレクタから
平衡信号として取りだされる。

【０００９】直列接続されたコンデンサー３６、３７及
び３８、３９はそれぞれ差動増幅器のベースとコレクタ
とを正帰還となるように結合している。直列接続された
コンデンサーの各々の接続点に可変容量ダイオード４
０、４１及び空芯コイル４５、４６よりなる共振回路を
接続してあり、この共振周波数において発振する。

【００１０】この電圧制御発振器１８は、映像信号を制
御信号とする周波数変調器として動作する必要がある。
このため１０ＭＨｚ以下の映像周波数帯では、制御電圧
は極力低インピーダンスで駆動されるべきである。また
正常に発振するためには、各々の可変容量ダイオードの
接続点から駆動回路側を見たインピーダンスは４００Ｍ
Ｈｚ帯において十分高いインピーダンスとなるべきであ
る。これらを考慮して制御電圧は、各々の可変容量ダイ
オードの接続点に抵抗４２と空芯コイル４３の直列接続
回路を介して供給される。

【００１１】近年ＦＭ復調用ＩＣとしては、第二中間周
波増幅器３、位相比較器１２、直流増幅器１５、電圧制
御発振器１８を始め,ＡＦＣ検波、ＡＧＣ検波などのＦ
Ｍ復調に必要な機能のほとんどを１チップ化している。
そしてさらに周辺回路素子をＩＣ内部に取り込む方向で
開発が進められつつある。その中で、第二中間周波増幅
器３の利得はできるだけ大きくし、ＩＣの入力感度が高
くなってきている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、ＩＣ内部では差動形式の回路構成を採用
することによって、回り込みなどの妨害は極力少ないよ
うに設計しているものの、空芯コイルは面実装部品では
ないため、プリント基板に挿入して使用されるので妨害
が発生し易い。これは発振信号成分がプリント基板の裏
面や空中に放射してＦＭ復調の入力などに回り込むため
で、ＩＣの入力感度が高くなってきたために妨害が発生
しやすくなってきた。特に近年チャンネルフィルタとし
て、無調整化と良好な遮断特性を得るために弾性表面波
バンドパスフィルタを使用するようになってきた。この
フィルタの挿入損失は従来のＬＣフィルタの約４ｄＢと
比べて、約２５ｄＢと相当大きいため、信号レベルが低
くなるので発振信号成分が回り込むことによる性能劣化
を助長する結果となっている。

【００１３】図５は入力端子１から第２中間周波信号の
モニタ端子までの周波数特性図であり、図５の波形Ａ
は、電圧制御発振器１８の発振を停止したときのもので
ある。図５の波形Ｂは、それを正常に発振させて、位相
同期ループが同期した状態で測定したものである。図か
ら判るように電圧制御発振器１８の信号がＦＭ復調の入
力段に回り込む妨害が発生して、弾性表面波バンドパス
フィルタの波形が乱されている。これは入力されたＦＭ
信号に同期した電圧制御発振器１８の信号が妨害信号と
して回り込み、位相及び振幅がずれた状態で元の信号に
重畳されるためである。このために多重反射が生じた伝
送系と同様な現象が生じているのであり、結果的に復調
された映像信号のＤＧ及びＤＰ等の特性が劣化する。

【００１４】本発明は上記課題に鑑み、発振信号成分が
ＦＭ復調の入力段に回り込む妨害が発生し難く、復調性
能が安定な衛星放送受信機のＦＭ復調回路を提供するこ
とを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の衛星放送受信用ＦＭ復調装置は、衛星からの
電波を受信して周波数変換してなる衛星テレビ信号を含
む中間周波信号を入力して増幅する中間周波増幅器と、
その出力と電圧制御発振器の出力信号とを入力する位相
検波器と、その位相検波器の出力信号を入力して低域通
過フィルタを形成する直流増幅器と、直流増幅器の出力
信号を入力して発振周波数を制御する電圧制御発振器と
よりなる位相同期復調回路とを備え、電圧制御発振器が
少なくとも可変容量ダイオードと１組のほぼ長さが同等
なマイクロストリップラインとからなる共振回路と、コ
ンデンサーにより正帰還結合された差動増幅器からなる
１組の平衡入力端子を有する能動回路とにより構成さ
れ、各々の平衡入力端子に前記のマイクロストリップラ
インをそれぞれ接続し、かつ可変容量ダイオードをその
２つのマイクロストリップラインと共振回路を構成する
ように接続することにより、差動増幅器が差動バランス
を保ったままで発振することを特長とする。

【００１６】

【作用】本発明は上記した構成によって、衛星からの電
波を受信して得られる中間周波信号を取り出して増幅し
た後、位相同期復調回路に入力する。位相同期復調回路
は増幅された中間周波信号と電圧制御発振器の出力信号
とを入力する位相検波器と、その位相検波器の出力信号
を入力して低域通過フィルタを形成する直流増幅器と、
直流増幅器の出力信号を入力して発振周波数を制御する
電圧制御発振器とにより構成され、入力された中間周波
信号をＦＭ復調をする。

【００１７】電圧制御発振器は、少なくとも可変容量ダ
イオードとマイクロストリップラインとから構成される
共振回路により発振する。このときコンデンサーにより
正帰還結合された差動増幅器からなる能動回路の平衡入
力端子間に、ほぼ長さが同等なマイクロストリップライ
ンを接続し、かつ可変容量ダイオードをその２つのマイ
クロストリップラインと共振回路を構成するように接続
することにより、差動増幅器が差動バランスを保ったま
まで発振する。このため電圧制御発振器の発振信号から
極力同相成分が生じないようになる。

【００１８】またマイクロストリップラインはプリント
基板の裏面のグランドパターンとプリント基板表面の銅
箔との間に電磁界が集中する傾向にある。このために電
圧制御発振器の発振パワーは殆どマイクロストリップラ
インを構成するプリント基板の誘電体の内部に存在し、
空芯コイルを用いたときのように空中やプリント基板の
裏面に放射しない。

【００１９】このようにして、電圧制御発振器の発振信
号の回り込みによる妨害が少なく、復調特性の安定な衛
星放送受信用ＦＭ復調装置を実現することができる。

【００２０】

【実施例】以下に本発明の一実施例について図を参照し
ながら説明する。図１は、本発明の一実施例における衛
星放送受信用ＦＭ復調装置を示すものである。図１
（ａ）は衛星放送受信用ＦＭ復調装置のブロック図であ
る。

【００２１】図１（ａ）において、１は第二中間周波信
号の入力端子、２は弾性表面波バンドパスフィルタ、３
は第二中間周波増幅器、４はコンデンサー、５、６は抵
抗、７は第二中間周波信号のモニタ端子、１２は位相比
較器、１５は直流増幅器、１６は復調出力端子、１８は
電圧制御発振器である。

【００２２】以上のように構成された衛星テレビ放送受
信用ＦＭ復調装置について、以下その動作について説明
する。入力端子１には、４００ＭＨｚ帯の映像信号によ
る広帯域ＦＭ信号が入力される。弾性表面波バンドパス
フィルタ２は、帯域外の信号やノイズを除去するための
いわゆるチャンネルフィルタである。第二中間周波増幅
器３は、選択された受信信号をＦＭ復調するために必要
なレベルまで増幅する役割を果たす。

【００２３】この増幅器は定利得の増幅器である場合も
あるが、可変利得増幅器であって制御信号により、必要
な利得に設定されるような場合もある。位相比較器１２
は入力されるＦＭ信号と電圧制御発振器１８の出力信号
の位相差を検出して出力する。その信号を直流増幅器１
５によりなる低域通過フィルタを介して、電圧制御発振
器１８に負帰還する。これにより位相同期ループが構成
される。

【００２４】さて電圧制御発振器１８は図１（ｂ）示す
ような回路を用いて構成される。図１（ｂ）において３
０は電源端子、３１、３２、４２は抵抗、３３、３４は
トランジスタ、３５は電流源、３６、３７、３８、３９
はコンデンサー、４０、４１は可変容量ダイオード、７
３はチップコイルインダクター、７５、７６はマイクロ
ストリップラインである。

【００２５】このように構成された電圧制御発振器１８
の動作について説明する。ＩＣでは、発振信号のように
高いレベルの信号は他の回路に妨害を与え易いので、平
衡信号として扱うのが通常よく用いられる。これを考慮
して、トランジスタ３３、３４は差動増幅器を構成して
いて、その出力信号は各々のトランジスタのコレクタか
ら平衡信号として取りだされる。

【００２６】また共振回路もトランジスタに対してバラ
ンスして接続し、極力ＩＣ内部において同相成分が生じ
ないように工夫している。すなわち直列接続されたコン
デンサー３６、３７及び３８、３９はそれぞれ差動増幅
器のベースとコレクタとを正帰還となるように結合して
おり、コンデンサー３６、３８は３ｐＦ程度で同じ大き
さに選ぶ。またコンデンサー３７、３９も３ｐＦ程度で
同じ大きさに選ぶべきである。直列接続されたコンデン
サーの各々の接続点に可変容量ダイオード４０、４１及
びマイクロストリップライン７５、７６よりなる共振回
路を接続してあり、この共振周波数において発振する。
ここで可変容量ダイオード４０、４１の容量をほぼ等し
くし、かつマイクロストリップライン７５、７６の長さ
をほぼ同等に設定すれば、差動増幅器が差動バランスを
保ったままで発振するようになる。このとき発振回路は
左右対称になるので、端子Ａ、Ｂは互いに逆位相で、か
つほぼ同振幅で発振する。

【００２７】さらに言えば、端子Ｃはトランジスタ３
３、３４よりなる差動増幅器にとって仮想接地点となる
ので、外部から映像信号を印可して変調をかけても発振
状態の安定性には影響をほとんど与えないことになる。

【００２８】電圧制御発振器１８は映像信号を制御信号
とする周波数変調器として動作する必要がある。このた
め１０ＭＨｚ以下の映像周波数帯では、制御電圧は極力
低インピーダンスで駆動されるべきである。また正常に
発振するためには、各々の可変容量ダイオードの接続点
から駆動回路側を見たインピーダンスは４００ＭＨｚ帯
において十分高いインピーダンスとなるべきである。こ
れを考慮して制御電圧は各々の可変容量ダイオードの接
続点に抵抗４２とチップコイルインダクター７３の直列
接続回路を介して供給される。ここで抵抗４２は３９オ
ーム、チップコイルインダクター７３は１２０ｎＨ程度
で充分である。

【００２９】さて、マイクロストリップラインはプリン
ト基板の裏面のグランドパターンとプリント基板表面の
銅箔との間に電磁界が集中する傾向にある。このために
電圧制御発振器の発振パワーは殆どマイクロストリップ
ラインを構成するプリント基板の誘電体の内部に存在
し、空芯コイルを用いたときのように空中やプリント基
板の裏面に放射しない。特にマイクロストリップライン
をスパイラルライン状に形成すれば、電界が集中するの
でその効果は大きいと思われる。

【００３０】図３は、実際に共振回路をマイクロストリ
ップラインにより形成して、入力端子１から第２中間周
波信号のモニタ端子までの周波数特性図であり、図３の
波形Ａは、電圧制御発振器１８の発振を停止したときの
ものである。図３の波形Ｂは、それを正常に発振させ
て、位相同期ループが同期した状態で測定したものであ
る。図から判るように電圧制御発振器１８の信号がＦＭ
復調の入力段に回り込む妨害が発生して、弾性表面波バ
ンドパスフィルタの波形がやや乱されているものの、図
４に示したような従来例と比べて、大幅に妨害が軽減し
ているのが判る。また衛星放送の標準的な伝送諸元にお
いて、このＦＭ復調装置を用いて復調された映像信号
は、ＤＧ，ＤＰが１％、１度以下の良好な特性が得られ
た。さらに本実施例の電圧発振器１８の変調感度（制御
電圧に対する発振周波数の変化率）は約２０ＭＨｚ／Ｖ
であり、映像信号ＳＮ比は６５ｄＢ以上の良好な値が得
られた。

【００３１】なお、本実施例では可変容量ダイオードを
２個使用し、差動形式が極力完全となるように配慮し
た。しかしながら一方の可変容量ダイオードをほぼ同等
の容量を持つチップコンデンサーに置き換えても、発振
周波数が４００ＭＨｚ帯と高く、動作周波数帯域は１チ
ャンネル分の２７ＭＨｚであるので特に問題とならな
い。動作周波数帯域において、発振周波数と制御電圧と
の直線性が保たれていることが重要だからである。変調
感度が高いほど制御電圧の振幅は小さくなるので、制御
電圧に対する変調感度の直線性が良好になりやすいし、
直流増幅器のダイナミックレンジが小さくて良いので望
ましい。しかしそれが４０ＭＨｚ／Ｖ以上になると、復
調出力のＳＮ比が劣化してくる。このためむしろ可変容
量ダイオードが１個の方が望ましい場合もある。なによ
り重要なのは可変容量ダイオードのＣＶ特性を注意深く
選定することにより、発振周波数と制御電圧との直線性
を良好にすることである。そこでその直線性が最も良好
になるようにする手段として、上記のチップコンデンサ
ーの容量を適当に選択することを利用できる。

【００３２】さて、電圧制御発振器１８を上記したよう
にして構成すると、可変容量ダイオードの容量ばらつき
によって、制御電圧対発信周波数の関係が変動する。そ
のため直流増幅器１５のダイナミックレンジの中央にお
いて動作することができなくなる場合が生じる。それに
伴って復調特性が劣化する。このような弊害を補償する
ために、直流増幅器１５に少し工夫が必要である。これ
は図２（ａ）に示すような回路を用いて直流増幅器１５
を構成することにより実現できる。図２（ａ）におい
て、５０、５１は前段からの平衡入力端子、５２、５
３、５８、５９はトランジスタ、５５、５６は抵抗、５
４、６０、６１は電流源、２２は電圧設定可能な電圧電
源、６２、６３は平衡出力端子である。

【００３３】このように構成された直流増幅器１５の動
作について、その入出力特性図である図２（ｂ）を参照
しながら説明する。

【００３４】中間周波数の中心周波数を位相同期復調回
路に入力したときに、電圧制御発振器１８は位相同期す
るので、その中心周波数で発振している。しかしながら
可変容量ダイオード４０、４１は、端子間電圧を一定と
したときに通常１５％程度のばらつきが存在するので、
発振周波数対端子間電圧は一定ではない。すなわち直流
増幅器１５は出力電圧が変動し、必ずしも平衡状態とな
らない。この様子を図２（ｂ）を用いて説明する。

【００３５】仮に可変容量ダイオード４０、４１が標準
的な値であれば、電圧制御発振器１８は図２（ｂ）に示
すように標準制御電圧値において中間周波数の中心周波
数を発振する。そのため動作点はＡ点に示すようにな
る。しかしながら可変容量ダイオード４０、４１が標準
的な値より大きいときには、電圧制御発振器１８が中間
周波数の中心周波数で発振するためには標準より高い制
御電圧が必要になる。そのために直流増幅器１５は平衡
状態からずれて動作点はＢ点になる。

【００３６】そこで、直流増幅器１５の電圧電源５７の
電圧をより高くなるように調整して、入力平衡点におけ
る出力電圧がより高くなるように調整すれば、動作点は
Ｃ点になる。このときは直流増幅器１５は平衡状態であ
る。実際の調整では、端子（６２）、端子（６３）の電
圧をそれぞれ電圧比較器に入力し、動作点Ｂ，Ｅ間の電
圧差が極小になるように電源電圧５７の電圧を調整すれ
ば良い。また、このときに得られる電圧比較器の電圧比
較出力を自動周波数制御回路（ＡＦＣ）の制御電圧とし
て用いることができる。なお、ＡＦＣの制御の仕方とし
て、いわゆるデットゾーンが必要であれば、平衡点より
所定の微小量だけずれた入力電圧比較特性を有する電圧
比較器を二組準備すれば良い。この場合、デッドゾーン
としては通常中間周波数の±１５０ｋＨｚ程度が選ばれ
ている。

【００３７】なおＰＬＬ方式のＦＭ復調では、いわゆる
フリーラン調整と呼ばれる調整を行う必要がある。これ
は入力端子１１、１１にＦＭ信号が入力されないとき
に、電圧制御発振器１８の発振周波数が第二中間周波数
の中心周波数になるように調整することである。これに
よって電圧制御発振器１８のフリーラン周波数が、ＰＬ
Ｌのキャプチャーレンジの中心に調整されることにな
る。この調整によって、復調された映像信号のスレシホ
ールドノイズにおける白黒バランスを良好に保つことが
できる。これを行うためには、直流増幅器１５の差動バ
ランスを調整すればよい。

【００３８】このようにして、電圧制御発振器の発振信
号の回り込みによる妨害が少なく、復調特性の安定な衛
星放送受信用ＦＭ復調装置を実現することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電圧制御
発振器の発振信号の回り込みによる妨害が少なく、復調
特性が安定で、かつ量産性に優れた衛星放送受信用ＦＭ
復調装置を構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ） 本発明の第１の実施例における衛星放
送受信用ＦＭ復調装置のブロック図 （ｂ） 同衛星放送受信用ＦＭ復調装置の電圧制御発振
器の回路図

【図２】（ａ） 本発明の第１の実施例における衛星放
送受信用ＦＭ復調装置の直流増幅器の回路図 （ｂ） 同直流増幅器の入出力特性図

【図３】本発明の実施例における衛星放送受信用ＦＭ復
調装置の入力端子１から第２中間周波信号のモニタ端子
までの周波数特性図

【図４】（ａ） 従来例における衛星放送受信用ＦＭ復
調装置のブロック図 （ｂ） 従来例における衛星放送受信用ＦＭ復調装置の
電圧制御発振器の回路図

【図５】従来例における衛星放送受信用ＦＭ復調装置の
入力端子１から第２中間周波信号のモニタ端子までの周
波数特性図

【符号の説明】

１ 第二中間周波信号の入力端子 ２ 弾性表面波バンドパスフィルタ ３ 第二中間周波増幅器 ４ コンデンサー ５、６ 抵抗 ７ モニタ端子 １２ 位相比較器 １５ 直流増幅器 １６ 復調出力端子 １８ 電圧制御発振器 ３０ 電源端子 ３１、３２、４２ 抵抗 ３３、３４ トランジスタ ３５ 電流源 ３６、３７、３８、３９ コンデンサー ４０、４１ 可変容量ダイオード ４３、４５、４６ 空芯コイル ７３ チップコイルインダクター ７５，７６ マイクロストリップライン ５０、５１ 平衡入力端子 ５２、５３、５８、５７ トランジスタ ５５、５６ 抵抗 ５４、６０、６１ 電流源 ２２ 電圧設定可能な電圧電源 ６２、６３ 平衡出力端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衛星からの電波を受信して周波数変換し
   てなる衛星テレビ信号を含む中間周波信号を入力して増
   幅する中間周波増幅器と、前記中間周波増幅器の出力と
   電圧制御発振器の出力信号とを入力する位相検波器と、
   前記位相検波器の出力信号を入力して低域通過フィルタ
   を形成する直流増幅器と、前記直流増幅器の出力信号を
   入力して発振周波数を制御する電圧制御発振器とを備
   え、前記電圧制御発振器は少なくとも可変容量ダイオー
   ドとほぼ長さが同等な一組のマイクロストリップライン
   とからなる共振回路と、コンデンサーにより正帰還結合
   された差動増幅器からなる１組の平衡入力端子を有する
   能動回路とにより構成され、前記平衡入力端子に前記マ
   イクロストリップラインがそれぞれ接続されていること
   を特徴とする衛星放送受信用ＦＭ復調装置。