JPS589437A - 受信機 - Google Patents

受信機

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JPS589437A
JPS589437A JP10027081A JP10027081A JPS589437A JP S589437 A JPS589437 A JP S589437A JP 10027081 A JP10027081 A JP 10027081A JP 10027081 A JP10027081 A JP 10027081A JP S589437 A JPS589437 A JP S589437A
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Yoichi Sakamoto
阪本 陽一
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop

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  • Channel Selection Circuits, Automatic Tuning Circuits (AREA)

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】 本発明は同期搬送波再生方式の同期受信機に関し、互い
に90° の位相差をもつ2つの同期搬送波を得ること
を目的とするものである。
第1図に従来例を示す。この例はコスタス(Costa
s )ループとして知られる同期搬送波再生方式の同期
受信機である。この受信機は変調搬送波入力の同相成分
を同期検波する第1の同期検波器1.直交成分を同期検
波する第2の同期検波器2、これら2つの同期検波器1
,2のおのおのの出力を低域濾波する低域濾波器3およ
び4.これら2つの低域濾波器3.4の出力を電圧乗算
する位相比較器5.この位相比較器5の出力を低域濾波
する低域濾波器6.この低域濾波器6の出力電圧で制御
される電圧制御発振器7.この電圧制御発振器7の出力
を900移相する900移相器8から成り、第1の同期
検波器1および第2の同期検波器2によって同期検波し
て得た同相および直交成分の信号から、変調搬送波入力
と電圧制御発振器7の出力、すなわち再生搬送波との位
相誤差を検出し、この誤差を最小にするように動作する
第1図に示した同期受信機をテレビジョン受信機あるい
はラジオ受信機に応用するには広帯域の9o0移相器を
必要とする。本発明は、このeo0移相器の代わりに、
2つの人力信号の位相差が90°のとき同期する位相ロ
ックループ(PLL)を用いようとするものである。
第2図に本発明の一実施例のブロック図を示す。
第2図でブロック1から7寸では、それぞれ第1図の1
から7までと同じ要素を示し、その動作も同じである。
位相比較器9.低域濾波器10.電圧加算器11.電圧
制御発振器12からなるループは第10PLLを構成し
、第1図の9o0移相器8に相当する。このループの動
作は次の通りである。
第1の電圧制御発振器7の出力vo(t)をυ0(す=
Ao co s 〔o)o t→ψO(す〕   ・・
・・・・・・・・・・(す51−) 第2の電圧制御発振器12の出力Z、’Q(t)tv□
(t)=A□cos(ωQt+ψQ(t))    ・
・=用−(2)とし、これらを電圧乗算器から成る第1
の位相比較器9に加える。ただし、ω0およびψo(t
は第1の電圧制御発振器7の発振出力の周波数と位相を
示し、ωQおよびψQ(t)は第2の電圧制御発振器1
2の発振出力の周波数と位相を示す。なお、もう1つの
位相比較器5を第2の位相比較器と称するO 第1の位相比較器9は電圧乗算器であるから。
その出力Z、’d(t)は Z、+d(t)−Z、lo(t)・vQ(t)+CO8
〔(ω0−ωQ)t+ψ0(t)−ψQ(t)月 ・・
・・(3)いまωO=ωQとすると。
+ cos[:ψ0(t)−ψQ(す〕)     ・
・・・・・・・・・・(4)vd(t)を低域濾波器1
0で濾波して2ω0の周波数成分を除去すると、その出
力V。1(t)はoAQ 7)cl(t )−cos Cψ0(t)−ψQ(す〕
   ・・ ・・・・(6)となる。したがりて、ψ0
(t)とψdt)の差ψe(tWψe(t)−ψ0(t
)−ψQ(t)−±90°   ・・・−・−・−(6
)のときV。、(1)=0となる。この状態を基準とし
て。
ψQ(t)がψ0(t)に対し位相の進み、遅れが生じ
た場合、ψQ(t)とψ0(りの差が90° になるよ
うに制御される。すなわち第1の電圧制御発振器7と第
2の電圧制御発振器12の各々の出力は90゜の位相差
を持つことになる。
以上はωO=”osすなわち第2の電圧制御発振器12
の発振周波数が、第1の電圧制御発振器7の発振周波数
に等しいとして説明をしてきた。しかし、第2の電圧制
御発振器12の自走周波数がωOに一致するとは限らな
い。電圧制御発振器7と12では電圧制御特性が僅かで
はありても異なりているのが通常だからである。いま、
低域濾波器1oからの制御電圧V。、(t)が0である
ときの。
電圧制御発振器7と12の発振周波数差を△ωとし、こ
のときのPLLの動作について説明する。
4i述ノvo(t)、  ψo(tL vq(t)s 
 91)Q(t)+ 7,7d(t)+v、、(t)お
よびψe(t)のラプラス変換をそれぞれ、Vo(A)
、  ΦQ(−1)、VQ(−1)、  ΦQ(−1)
、vd(、A)、■。、(1)オよびΦe(請)とし9
位相比較器9の感度をKd、低域濾波器10の伝送特性
をF(−1)とすれば、vd(−1) −Kd [Φ0
(−1)−ΦQ(−1)〕   ・・・・・・・(7)
V、、 、 (−1) −F(−)V d(A)   
     −・・・・(8)ΦQ(−8)−に0■01
(′)    ・・・・・・・・(9)式(7)〜式(
9)からループの伝達関数H())はそして1 、s+KoKdF(x)    ゛°−−−−− (1
1)したがりて位相差Φe(−I)は 式(12)に最終値定理を適用して9位相差の定常状態
の値ψeを求めると、 前に述べたとおり、電圧制御発振器12と7の発振周波
数差が△ωだけあると、ΦQ(−’)=−;−であるか
ら9式(13)は 低域濾波器10を能動フィルタで構成することにより、
位相差ψeが無視される程度にF(0)を充分大きくす
る。このようにして、電圧制御発振器12が自走してい
るとき、電圧制御発振器7との間に△ωなる周波数差を
もつとしても、第1のPLL9    ゛ すなわちω〇−ωQとすることができる。
結局、第2図の位相比較器9.低域濾波器10゜電圧加
算器11および電圧制御発振器12からなる第1のPL
Lは、第1図の900移相器8と置き換えることができ
、しかも広帯域にわたりて900移相したのと同じ働き
をする。
以上で同期搬送波再生方式の同期受信機において、互い
に90°の位相差を持つ2つの同期搬送波が得られた。
なお、第2図において、第1のPLLを除いた他の制御
ループを第2のPLLと呼ぶことにする。
次に本発明をテレビジジョン選局装置に応用した具体例
について述べる。第3図において、13は高周波入力部
、14は第1の電圧制御発振器。
16は第1の同期検波器、16は低域濾波器、17は信
号増幅器、18は第1の位相比較器、19は低域濾波器
、20は電圧加算器、21は第2の電圧制御発振器、2
2は第2の同期検波器、23は低域濾波器、24は信号
増幅器、26は第2の位へ比較器、26は低域濾波器、
27はアナログス1゜ イッチである。これらの内、18,19,20゜21は
第2図の9.10,11.12からなるループに相当し
、その動作もすでに述べた動作と同じである。このルー
プを第1のPLLと呼ぶことにする。ナして14から2
7で構成されるループ全体を第2のPLJjたは同期受
信系と呼ぶ。
さらに第3図で、28はプリスケーラ、29は可変分局
器、30は第3の位相比較器、31は低域濾波器、32
は基準発振器、33は基準分周器で、アナログスイッチ
27.電圧制御発振器14と共に、第3のPLLを構成
する。34は制御入力装置、35は選局制御回路、36
はアナログスイッチである。制御入力装置34から入力
されたチャンネル番号に対応して1選局制御回路35の
出力は、可変分局器29へ分周器を与え、第30PLL
が定常状態になった後、アナログスイッチ27、アナロ
グスイッチ36を第3のPLL側から第2のPLL側に
切替える。37は映像信号低域濾波器、38は映像出力
装置、39は音声中間周波増幅器、40は周波数弁別器
、41は音声出11 l 力装置である。
高周波入力部13には、複数のテレビジョン放送波が入
力される。その中のあるチャンネルの映像搬送波をZ、
’v(t) 、  音声搬送波をZ、’8(t)とする
vv(t)は残留側帯波変調されているから。
vv(リ−Re(CI(t)+40(t):]expj
 Cωvt+ψv〕)=I(t)cos[ωvt+ψv
:]−()(t)sin(ωvt 十ψv 〕・・−(
15)と表せる。ここで、Reは() 内の式の実数部
I (t)は搬送波に対し同相成分の振幅で映像信号を
含む。Q (t)は搬送波に対し直交成分の振幅、ωV
は映像搬送波の角周波数、ψVは映像搬送波の位相であ
る。
第1の電圧制御発振器14の出力を vo(t)=Aocos(ωot+ψo)  am−o
n−II/とし、これを式(16)の映像搬送波vV(
t)と共に電圧乗算器から成る第1の同期検波器15に
加えると、その出力Vpv(t)は vpv(t)=(I(t)coscωvt+ψv)−Q
(t)sin(ωvt+ψv〕) Ao cos(ωo
t+ψo )=AoI(t)coscωvt+ψv)c
og(ωot+ψo)−Ao(3t)sin(ωvt+
ψv 〕cos (ωot−1ψO)+cos[(r+
+v−ωo)t+ψv−ψo:])+  5in((ω
V−/1〕o)t +ψV−ψ0〕)    ・・−−
(16)いま、電圧制御発振器出力が、映像搬送波に同
期すると、ωO−ωVであるから。
・・・・・・・・・(17) 低域濾波器16で2 oノvを除去すると、ここで、ψ
はψV−ψOで、映像搬送波と電圧制御発振出力との位
相差である。もし、ψ二〇ならば13パ二f となる。すなわち映像搬送波に対し同相成分の振幅が検
波出力として得られる。しかし直交成分の波出力として
、低域濾波器16を経て信号増幅器17で増幅され、映
像信号低域濾波器37を経て映像出力装置38に出力さ
れる。低域濾波器16の濾波特性は第4図に示されてい
る。なお、同図において、42は映像信号ベースバンド
、43は音声搬送波を示す。映像信号はこの図に示すよ
うにベースバンドで濾波される。
テレビジョン放送の音声搬送波?、+8(t)は周波数
変調されているから、 vs(t)=Ascos[’(ωs+5(t))t+ψ
g)    −−−−(20)で表せる。ここで、 A
sは音声搬送波の振幅。
ωBは音声搬送波の角周波数、5(t)は音声信号。
ψBは音声搬送波の位相である。
コノv8(t)ト式(1)′ノvO(t)全同期検波器
16に加えると、その出力は、 vps=Ascos[(ωs+5(t))t+ψs、]
Aocog(a+ot+ψo)14、、” A s A 。
+ −cost(ωB−ωo)t+5(t)t+ψ6−
ψO〕・・・・・(21) 低域濾波器16でωB+ωOの周波数成分を除去すると
、 ・・・・・・・・(22) ここで、ωIFはωB−ωOで音声中間角周波数。
ψIFはψ8−ψ0で音声中間搬送波の位相である。
式(22)は式(20)で示される高周波音声搬送波を
中間周波音声搬送波に変換したものに他ならないO 低域濾波器16の濾波特性は、第4図のように16 ″ 中間周波音声搬送波周波数ωIFをカバーするようにな
りている。ωIFとして4.5MHzをとっているが、
この図はNTSC方式の例であり、他の方式では周波数
が異なる。中間周波音声搬送波はこの低域濾波器16を
経て、信号増幅器17および音声中間周波増幅器38で
増幅される。その出力は周波数弁別器4oで検波され、
音声信号S (t)が得られる。s (t)は音声出力
装置41に供給される。
以上では、映像搬送波vv(t)の位相と電圧制御発振
器14の出力vO(t)の位相との間に差がないもの、
すなわち、ψ=0として説明したが、この状態は次のよ
うにして得られる。
第1のPLLの働きで、第2の電圧制御発振器21の出
力1)dt)は第1の電圧制御発振器14の出力と90
0の位相差を持つから v□(t)=Aosin(ωot+tpo )    
 −(23)これを式(16)の映像搬送波vv(t)
と共に電圧乗算器から成る第2の同期検波器22に加え
ると。
その出力υp□(t)は vp(、(t)= (I(t)cos (ωv t +
 9) v 〕−Q(t)sin[:ωvt +ψv 
])Ao 5in(ωo t −1−tp o )= 
A o I (t)cos(ωvt+ψv:]5in(
ωot−+ψ0)−Ao(>(t)sin[:C0vt
十ψv′3sin(ωot−1ψ0)−sin((ωv
−rno)L+ψv−ψO〕)ノ°Q(t)(−cos
[(o+v+o>。)t +、pv +、po :]+
cos〔(ωv−ωo)t+ψv−ψo〕)−(24)
ωO−ωVであるから、 −A′Q(t)(−cos(2o+vt+、pv+@。
:]+cos(@v−@o))・・・・・・・・・(2
5) 低域濾波器23で2ωV信号を除去すると。
が得られる。このZ、’pQ(t)は信号増幅器24で
増幅され、第2の位相比較器25に加えられる。
17ベーz゛ 制御電圧V。2(t)は位相比較器25で1式(18)
ト式(26) ’tllラレルVpV(t)オjびvp
Q(t)を電圧乗算して得られる。
ここでθ=2ψである。
映像搬送波vv(t)は残留側波帯特性を持っているか
ら、同相成分I (t)は直交成分Q(t)よりも常に
大きい。したがって、−−(I(t)2−0(t)2)
\0である。この時、ループ雑音帯域幅が −A〆(I(tX)(t) )を除去するのに充分狭け
れば。
第1の電圧制御発振器14はθ=0となるように制御さ
れる。すなわち第2のPLLはψ=0とな1El” るように制御される。ψ=○のとき5式(19)ですで
に示した通り、映像搬送波に対し同相成分の振幅が検波
出力として得られる。
次に第3のPLLによる周波数シンセサイザについて説
明する。これまでは第1の電圧制御発振器14の位相制
御について述べてきたが、そこでは第1の電圧制御発振
器14の発振周波数ω0(t)は入力映像搬送波周波数
ωv(1)に等しいとしてきた。第2のPLLはすでに
述べた通り位相について制御動作をするが、それだけに
とどまらずPLLの引込み範囲内で9周波数についても
負帰還動作をする。周波数シンセサイザは、この引込み
範囲内で第1の電圧制御発振器14の発振周波数を合成
するために設けた第3のPLLである。
制御入力装置34から入力されたチャンネル番号に対応
して9選局制御回路36は可変分周器29へ分周比を与
える。電圧制御発振器14の出力はプリスケーラ28で
あらかじめ分周され、可変分局器29に加えられている
が、その分周比は上述した手段で与えられている。
19 可変分周器29の出力は位相比較器30の一方の入力端
子に加えられ、基準発振器32の出力が基準分周器33
で分周された基準信号が第3の位相比較器30の他方の
端子に加えられる。第3の位相比較器30で」二紀2つ
の入力が比較され、その出力が低域濾波器31およびア
ナログスイッチ27を経て電圧制御発振器14に加わる
。基準発振器32を水晶発振子で精度よく制御しておけ
ば。
第1の電圧制御発振器14は選局希望のチャンネルの映
像搬送波数とごくわずかの周波数差で発振をする。この
周波数差は非常に小さいので、引込み時間は選局動作を
するのに充分短くなる。
選局制御回路36の出力は、捷た1周波数シンセサイザ
が定常状態になった後、アナログスイッチ27.アナロ
グスイッチ36を制御して、第3のPLLを開くと共に
、第2のPLLを閉じる。
第3のPLLが開く直前までは、低域濾波器31の出力
電圧はアナログスイッチ27を介して第1の電圧制御発
振器14に加えられているが、同時に、アナログスイッ
チ36を介して低域濾波器26にも加えられている。た
だし、アナログスイッチ27は低域濾波器26の出力端
子と1g 1の電圧制御発振器14の間を遮断している
。次にアナログスイッチ27が低域71a波器31と第
1の電圧制御発振器14の間を遮断し、低域濾波器26
と第1の電圧制御発振器14の間を接続すると同時に。
アナログスイッチ36を遮断する。低域濾波器26に第
3のPLLから加えられていた周波数合成用電圧が保持
され放電してし1わない内に、第2の位相比較器25か
ら、先に求めた電圧制御局部発振器制御用電圧vC(り
が加えられる。この切替作動後に第2のPLLは閉回路
となる。
以上のようにして、丑ず、?J3のPLLから成る周波
数シンセサイザで選局希望の局の映像搬送波周波数ωv
(t)近傍の周波数を持つ第1の電圧制御発振器14の
出力vO(t)を発生させ5次に第2のPLLで前記電
圧制御発振器出力vO(t)の周波数Oノo(t)およ
び位相ψ0(t)を、前記映像搬送波周波数ωv(1)
および位相ψv(t)にそれぞれ等しく制す第1の同期
検波器16で、映像搬送波に対21・ しては同期検波し、音声搬送波に対しては周波数変換す
る同期受信系で受信状態に入る。
なお、高周波入力部13.第1の電圧制御発振器14.
第1の同期検波器15.第1の位相比較器18.第2の
電圧制御発振器21.第2の同期検波器22.プリスケ
ーラ28などをIGHz近くまで動作させるには、高移
動度デバイス、%にG a A sデバイスが有効であ
る。
以上に述べたとおり9本発明では同期搬送波再生方式の
同期受信機において、9o0移相器の代わりに、2つの
入力信号の位相差が9o0のとき同期する第10PLL
を用いているので、テレビジョン受信機のように広帯域
にわたる周波数範囲の信号を受信する場合に、容易に9
00の位相差を持つ2つの同期搬送波を得ることができ
る。
例えば本発明をテレビジョン受信機に応用すれば、第1
の電圧制御発振器140発振出力の位相を1選局希望の
局の映像搬送波の位相に同期させ。
映像信号および音声中間周波信号を得ているので。
従来のテレビジョンチューすのようなインダクタ22’
・ と可変容量ダイオードを使用した同調方式に比べ。
集積回路化が容易となり、1−たチ・−すの製造工程で
の無調整化が実現できる。
また、ベースバンドに復調された映像信号と。
中間周波に変換された音声中間周波信号を、第4図のよ
うな濾波特性を持つ低域濾波器16で濾波し、信号増幅
器17で両者を増幅する構成とした場合には、映像信号
と音声中間周波信号を1つの増幅器で増幅しているにも
拘らず、従来のインターキャリア音声受信方式のように
、映像信号が音声信号に混信することがない。特に音声
多重による音楽のステレオ放送のバズ対策として有効で
ある。
さらに、第3のPLLから成る周波数シンセサイザで選
局希望の局の映像搬送波周波数ωV(り近傍の周波数を
持つ第1の電圧制御発振器14の出力vO(t)を発生
させ7次に第2のPLLで同期受信する構成とすること
により、多数のチャンネルから成るテレビジョン放送の
中から1つのチャンネルを選ぶのに便利であり、−マた
同期引込み時間23 を短くすることができる。
さらに寸た。最近、テレビジョンチューナにG a A
 sを材料とする可変容量ダイオードおよび高周波トラ
ンジスタを応用しようとする試みがあるが、これはあく
寸で従来の可変容量ダイオードとインダクタによる同調
方式に留っており、G a A sデバイスを応用して
はじめて実現できる方式ではない。本発明は従来の81
デバイスでは構成不可能なテレビジョン同期受信機を、
 GaAs I Cによる同期検波器および位相比較器
の導入により実用化を可能としたものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の要部ブロック図、第2図は本発明の一
実施例の要部ブロック図、第3図は本発明の他の実施例
の要部ブロック図、第4図は信号増幅器の濾波特性の一
例を示す図である。 1・・・・・・第1の同期検波器、2・・・・・・第2
の同期検波器、3・・・・・・低域濾波器、4・・・・
・・低域濾波器、5・・・・・第2の位相比較器、6・
・・・・・低域濾波器、7・・・・・・第1の電圧制御
発振器、9・・・・・・第1の位相比較器、1o−・・
・・低域濾波器、11・・・・・・電圧加算器、12・
・・・・第2の電圧制御発振器、14・・・・・・第1
の電圧制御発振器、15・・・・・第1の同期検波器、
16・・・・・・低域濾波器。 17・・・・・・信号増幅器、18・・・・・・第1の
位相比較器、19 ・・・・・低域濾波器、20・・・
・・・電圧加算器、21・・・・・・第2の電圧側N1
発振器、22・・・・第2の同期検波器、23・・・・
・・低域濾波器。 25・・・・・・第2の位相比較器、26・・・・・・
低域濾波器、28・・・・・・プリスケーラ、29・・
・・・・可変分局器、30・・・・・第3の位相比較器
、31・・・・・・低域濾波器、34・・・・・・制御
入力装置、41・・・・・・・音声出力装置、38・・
・・・・映像出力装置。 代理人の氏名 弁vI!士 中 尾 敏 男 ほか1名
特許庁長官殿 1事件の表示 昭和66年特許願第100270号 2発明の名称 受信機 3補正をする者 事件との関係      特  許   出  願  
人住 所  大阪府門真市大字門真1006番地名 称
 (582)松下電器産業株式会社代表者    山 
 下  俊  彦 4代理人 〒571 住 所  大阪府門真市大字門真1006番地松下電器
産業株式会社内 6補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (1)明細書第13頁第10行目の「濾波される。」を
次に次の文章を挿入し1す。 「この映像信号は残留側波帯変調から復調されたもので
あるから、低域部の検波出力はナイキスト濾波特性で濾
波した場合の2倍となる。この検波出力の周波数特性は
映像信号低域濾波器37で補正される。」 い)明細書第15頁第1行目の「中間周波音声搬送波」
の次に「43の」を挿入し1す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1およ′び第2の電圧制御発振器と、前記第1
    および第2の電圧制御発振器の出力の位相を比較する第
    1の位相比較器と、前記第1および第2の電圧制御発振
    器の出力をそれぞれ同期搬送波とし、これら2つの同期
    搬送波によって、受信機入力部から入力される変調搬送
    波の同相および直交成分を検波する第1および第2の同
    期検波器と、前記第1および第2の同期検波器の出力の
    位相差を検出する第2の位相比較器とを備え、前記第1
    の位相比較器と、その出力を低域濾波する第1の低域濾
    波器と、前記第2の電圧制御発振器を含めてなる第1の
    位相ロックループに、前記第1の電圧制御発振器の出力
    を入力することによりて前記第2の電圧制御発振器の出
    力の位相が前記第1の電圧制御発振器の出力と900の
    位相差が生じるようにし、かつ、この900の位相差を
    持りた22 ・ つの出力によりて同期検波される2つの検波出力の位相
    差が最小になるように、前記第2の位相比較器の出力で
    第2の低域濾波器を介して前記第1の電圧制御発振器を
    制御する第2の位相ロックループを構成したことを特徴
    とする受信機。
  2. (2)前記変調搬送波が、テレビジョン信号搬送波であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の受
    信機。
  3. (3)前記テレビジョン信号搬送波から得られるテレビ
    ジョン信号中の映像信号検波出力と音声中間周波信号を
    濾波する低域濾波器、および増幅する信号増幅器を備え
    たことを特徴とする特許請求の範囲第(2)項記載の受
    信機。
  4. (4)前記第1と第2の位相ロックループの他に。 選局希望のチャンネルの映像搬送波周波数を合成する第
    3の位相ロックループを備え、該第3の位相ロックルー
    プが定常状態になりた後に前記第2の位相ロックループ
    を閉回路とするように構成したことを特徴とする特許請
    求の範囲第(り項記載の受信機。 3 ′・−
  5. (5)前記第1および第2の同期検波器、前記第1の位
    相比較器をG a A s集積回路に組み込んだことを
    特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の受信機。
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