JPS5914107A - デイジタルｆｍ符号信号を符号化する方法と信号条件づけ装置 - Google Patents

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】 この発明は一般的に信号条件づけ方法並びに回路、更に
具体的に云えば、ディジタルＦＭ符号信号がオージオ記
録トラック又は同様な帯域幅が制限された記録媒質に記
録されて再生される時のＦＭ符号信号の歪みを避ける為
の信号条件づけ方法並びに回路に関する。

ＦＭ符号信号は、非同期的に解釈しなければならないデ
ィジタル・データを直列に貯蔵し又はそれを表わす為に
普通便われるディジタル・データの自己クロック形ディ
ジタル表示である。この信号の１つの用途は、ビデオ・
ディスクのオージオ・トラックにディジタル情報を貯蔵
することである。

ＦＭ符号信号は一連の大体矩形の波形でろって、高レベ
ル及び低レベル信号の間の相隔たった変化がある。この
変化の間の間隔がタイミング情報並びに符号化データの
両方を伝える。符号の高状態及び低状態は、走査光ビー
ムで読取られる対照的な色により、又は高レベル又は低
レベルの電気又は磁気信号によって表わすことカニ出来
る。

ビデオ・ディスクのマスター作成を含めた成る用途では
、磁気オージオ記録トラックの様な普通の記録媒質にＦ
Ｍ符号信号を貯蔵するのが有利である。然し、こういう
媒質の帯域幅は非常に制限されているから、こういう媒
質は波形を正確に再現することが出来ない。帯域幅か制
限されている為、信号の非常に高い周波数成分が減衰し
、高い方の周波数成分の位相が低い方の周波数成分の位
相に較べて変位する。更に、信号の「微分」が起り、賀
化の所で貨の高いオーツクーシュートのス・くイクが生
ずる。この様な歪みの全体の結果として、変化が遅延し
て垂直な状態から傾き、変化の間の信号の振幅が非常に
広い範囲で変化する様な波形になる。この為、この信号
のＲＭＳ値全大全入力信号ＭＳ値に合う様に調節すると
、出力信号は、入力信号の尖頭値より強度が何倍も大き
いスノ（イクを含むことがあり、変化の間の間隔は、交
流信号の正確なゼロ点以外の何処でも、元の矩形波形の
間隔と非常に異なるものになる。

変化の間の間隔がクロック情報並びにデータ情報の両方
を伝えるから、この歪みはＦＭ符号信号の解釈を尚更困
難にする。

更に、（信号をビデオ・ディスクに転送する時に行なう
様に）電圧制御発振器等を使って、信号をＦＭ形式に符
号化すると云う様に、振幅依存性を持つ何等かの手段を
用いて、この信号を更に処理する必要がある場合、高エ
ネルギ・スパイクと変化の間の大幅に変化する信号レベ
ルにより、処理された信号にかなりの望ましくない雑音
が生ずる。例えば、高周波エネルギを含む振幅の大きい
スパイクは、大抵のＦＭ変調器に組込まれている高周波
プリエンファシスによυ、尚更強められ、電圧制御発振
器の周波数変調は、情報を伝えるのに必要な帯域幅を遥
かに越える様になる４、この結果、密な間隔の周波数多
重化信号が重なり合い、符号化されたＦＭ信号を雑音又
は他の信号から分離する為に、帯域フィルタに通した場
合、信号が完全に失われる。この様な信号の損失により
、誤った変化が発生され、タイミング情報にも符号化デ
ータにも誤りを導入する慣れがある。

ＦＭ符号信号を記録並びに再生した後に、ＦＭ符号信号
の企みを是正する為の簡単なｔ波又は制限手順は効果が
ないことが判った。これは、こういう手順は変化の間の
間隔を史に変えたり、或いはＦＭ符号信号の実際の変化
の間の信号レベルに一層の変化を導入する傾向があるか
らである。

ディジタル方式を用いて信号を補正することが出来るが
、ＦＭ符号の大抵の用途はコストの安い装置、又はＦＭ
符号情報の他にオージオ又はその他の情報を伝えるアナ
ログ貯蔵及び伝送装置であり、信号のディジタル処理は
、その費用の点で、並びに信号がＦＭ符号信号である時
はディジタル処理をオンにし、信号が他の何等かの種類
の信号である時はディジタル処理をオフに切換える必要
がある為、望ましくない。

この発明は帯域幅が制限された記録媒質に記録する前に
、ＦＭ符号信号を予め条件づける方法並びに装置に関す
る。この発明の信号鉄件づけ！！置は、信号の位相吟化
を変えて帯域幅を制限し１、帯域幅が制限されている貯
蔵媒質から伐元された信号が、貯蔵媒質の帯域幅が制限
されていることによって導入された歪みを含んでいても
、実質的な高エネルギ止み又は位相歪みを持たない様に
する。

この発明の信号条件づけ装置は、記録する前にデジイタ
ルＦ　Ｍ符号に適用されるので、この装置は、システム
内で、Ｆ　Ｍ符号信号を池の何等かの種類の信号と混合
する前の場所に入れることが出来る。こうすれば、その
時システムが伝える信号の種類に基づいて、この発明の
装置全オン及びオフに切換えることは不要になる。更に
、この発明によって行なわれる信号の条件づけは、デ・
イジタル形ではないから、従来の方式に較べて、比較的
費用がか＼らない。

従って、この発明の目的は、予め条件づけられｆｔ、−
Ｇ＋号が記録装置又は伝送装置によつ−Ｃ歪みを受けた
後、その結果得られｆｃ信号が入力信号に較べて実質的
に歪みがない様に、帯域幅が制限された記録媒質に記録
するか或いは帯域幅が制限された伝送装置に通す前に、
ＦＭ符号信号を予め処理する方法並びに装置を提供する
ことである。

この発明の別の目的は、入力のＦＭ符号信号の帯域幅を
制限して、ＦＭ符号信号の位相等化を変え、帯域幅が制
限された記録装置又は伝送装置による高エネルギ歪みを
防ぐと共に、帯域幅が制限された記録装置又は伝送装置
によって導入される位相等化の変化を相殺する様に、予
め条件づける方法並びに装置を提供することである。

最後に、この発明の目的は、信号の高周波成分を丸める
と共に、信号の高周波成分の位相を変えることにより、
ＦＭ符号信号を予め条件づける方法並びに装置を提供す
ることである。

最も広義にみれば、この発明は、後の処理工程によって
加えられる歪みと反対になる様な形でディジタルＦＭ符
号信号に予め歪みを加λ」、この様に「予め歪みを加え
た」信号を時間多重化等によってアナログ信号に加え、
この合成信号を帯域幅が制限された媒質によって伝送し
又は記録する様な信号処理装置を対象とする３、この時
、ＦＭ符号信号を使う為に分離するまで、ＦＭ符号信号
をそれ以上別個に処理する必要はない１．こ幌明０子ま
（１）実施例では、ＦＭ符号信号が信号処理回路に通さ
れる。この信号処理回路が、この後の帯域幅が制限され
た記録媒質又は伝送媒質によって「微分コされた時に、
高エネルギ歪みを招く慣れがある信号の高周波成分を丸
めることにより、信号の帯域幅を制限する。更にこの回
路が、後続段の位相等化を変える影響と反対になる形で
、ＦＭ符号信号の位相等化を変える。

この回路は位相等化増幅器及び低域フィルタの形にする
のが好ましい。低域フィルタは、位相等化増幅器の負帰
還ループにある高域フィルタの形にするのが便利である
。

この発明の他の多くの面並びにその利点は、以下図面に
ついて好ましい実施例’を説明する所から明らかになろ
う。

第１図に示す様に、ＦＭ符号信号の波形１０は、正に向
う変化１２、負に向う変化１４、高レベル区域１６及び
低レベル区域１８によって構成された大体矩形パルス列
である。変化１２．１４は、少なくとも各々のデータ・
セル時間２０の始めと終りで発生する。データ・セル２
０の始めと終りで発生する変化が、信号のタイミング情
報を定め、これはディジタル処理段に信号をクロック動
作で送る為に使われる。

第１図に示したＦＭ符号信号はディジタル２進ワード２
２を表わす。図に示す様に、その始めと終りだけに信号
の変化１２及び１４を持つデータ・セル２０は、普通は
２進０を表わすものと定義される。これに対して、その
始めと終９の中間に変化２４を持つデータ・セル２０は
２進１を表わすものと定義される。当然ながら、２進デ
イジツトの定義は種々の用途で逆にしてもよい。

ＦＭ符号信号を発生して復号する装置は周知であって、
こ＼では詳しく説明しないが、ＦＭ符号信号は、データ
・セルの２５％の点２６の所の信号レベルを標本化し、
それを同じデータ・セルの７５チの点２８に於ける信号
の値と比較する回路によって解釈される場合が多いこと
を述べておきたい。信号レベルが同じであれば、データ
拳セルはＯを持つと考えられる。信号レベルが反対であ
れば、データ・セルは２進１金持つと考えられる。

信号の変化は、ディジタル処理装置にクロック動作によ
ってｔｉ’ｌ報を送る為だけでなく、ＦＭ符号信号を解
釈するのに使われる２５％の点２６及び７５チの点２８
を定める為にも使われることが理解されよう。この為、
この変化は、曖昧でなく、明確でなければならない。こ
れは、これらの変化の間のレベル１６及び１８の変化や
雑音よりも、その変化が一層大きくなければならガいこ
と、並びにこの変化は持続時間が比較的短いこと又は「
急峻」でなければならないことを意味する。

当然ながら、完全な矩形波形を達成する為には、無限大
の帯域幅にしなければならない。これは、矩形波は正弦
波の奇数高調波の無限の和であるからである。云い方を
変えれば、瞬間的な又は「垂直の」変化を通過させる為
に、装置の変化率（スルー・レート）は無限大でなけれ
ばならない。

典型的なディジタル回路は矩形波にかなり近いものを達
成し、ディジタル装置によって発生されるＦＭ符号信号
は大まかにみれば矩形である１、然し、このＦＭ符号信
号が典型的に記録され又は伝送されるアナログ装置は、
比較的狭い帯域幅を処理する様に設計されていて、矩形
波形を再現することが出来ない。高周波応答が比較的不
良で、その為に変化が垂直から傾く傾向がある他に、装
置の固有のインピーダンスが、波形を１微分」して、第
２図に示す様な高エネルギ・スパイク３０を発生する傾
向がある。第２図の波形は通商なディジクル回路によっ
て処理して、第１図の波形を再生することが出来るが、
ＦＭ符号信号が別の帯域幅が制限された媒質によって処
理され、それが信号の別のディジタル処理を必要とする
と共に、ディジタル信号を同じアナログ媒質を伝わる他
の如何なる信号からも分離すること、並びに後続のアナ
ログ媒質に供給する為に、処理したディジタル信号をア
ナログ信号とこの後で再び組合せることを必要とする場
合、この再処理は経済的に実行不能になろう。

第２図に示す歪んだ波形を直接的にアナログ媒質に供給
すると、高エネルギ・スパイク３０は、その振幅が比較
的大きい為に、更に歪みを招く。

例えば第２図の波形を電圧制御発振器の周波数を制御し
て、信号をＦＭ信号として符号化する為に使った場合、
スパイク３０が、情報を伝えるのに必要な普通の帯域幅
よりずっと外側の周波数偏移を招く。第２図の信号の振
幅を小さくして、その結果化ずる帯域幅を制限すれば、
実際の変化を表わす周波数変化も同時に減少し、こうし
てランダム・ノイズの為に信号が更に誤りを生じ易くな
る。

第２図の波形を周波数変調信号として直接的にべ 符号化し、この周波数変調信号をこの後普通の雑音制限
方式に従って帯域フィルタに通すと、スパイク３０に対
応する極端な周波数はフィルタの通過帯の外側になシ、
帯域フィルタよシ下流側にあるＦＭ検波器は搬送信号の
入力がなくなシ、雑音が存在すれば、どの雑音にも反応
する。

２つのアナログ信号処理段の間で信号を処理することを
必要とせずに、第２図に示し次高エネルギ歪み及び位相
歪みを避ける為に、この発明は、他の信号と混合し、且
つ帯域幅が制限されたアナログ信号処理段の内の１番目
に導入する前に、ＦＭ符号信号の「予備処理」を行なう
。

第３図はこの発明に従って処理した第１図の波形を示す
。

第３図の波形の変化１２′及び１４′は、高周波成分を
丸めたことにより、第１図より持続時間が長い（垂直か
ら傾く）３．更に第３図の波形は、この発明に従って行
なわれる位相等化の変更によって形成される、変化の前
のスパイク３２１ｃ含む。スパイク３２の振幅は第２図
のスパイク３０に較べて比較的小さく、従って後続段で
過駆動の問題を何等招くことがない。

第３図の波形がアナログ磁気テープ記録装置のオージオ
・トラックの様な帯域幅が制限された媒質によって処理
されると、第４図に示すのと同様な波形が発生される。

この波形は高エネルギ・スパイクを全く持たず、変化は
、信号の間違った復号を招く様な歪みが全くない。

第５図はこの発明を用いた典型的な装置のブロック図で
ある。ディジタル・データがＦＭ符号発生器５０に入り
、そこでＦＭ符号信号に符号化され、これが線５２に出
力される。符号化された信号が、前に述べた様に信号の
予備処理をする位相等化増幅器及び帯域幅制限器５４に
送られる。この様に予備処理された信号が多重化器５６
の１つの入力になる。多重化器は簡単なスイッチ／形に
してもよいし、或いは予備処理されたＦＭ符号信号が存
在すること、又は他の外部手段（図に示してない）によ
って制御される時分割多重化器であってよい。多重化器
５６が、オージオ情報の様なアナログ信号を受取る１つ
又は更に多くの別の入力５Ｂを持っている。

多重化器からの合成信号が帯域幅が制限された第１の媒
質６０に供給される。この媒質は磁気オージオ記録トラ
ック等であるか、或いは普通の電話線路の様な信号伝送
系であってよい。それが位相等化増幅器及び帯域幅制限
器５４からの予備処理されたＦＭ符号信号を歪ませ、そ
の結末、出力信号は、線５２に現われる入力のディジタ
ルＦＭ符号信号に較べて、高レベル企み又は位相等化歪
みが実質的にない。この信号は、ディジタルＦＭ符号信
号とアナログ信号の両方を合成ＦＭ信号として符号化す
る為の電圧制御発振器の様な帯域幅が制限された第２の
媒質６２に直接的に供給するのに適している。ＦＭ符号
信号がアナログ１４号と多１化され且つ帯域幅が制限さ
れた第１の媒＊６０によって処理される前に、予備処理
されている為、帯域幅が制限された第１の媒質６ｏの出
力信号は帯域幅が制限された第２の媒’１６２（例えば
ＦＭ変調器）によって処理しても、問題になる様な余分
の歪みを生じない。

第６図は位相等化増幅器及び帯域幅制限器５４の好まし
い実施例の回路図である。この回路はバッファ増ｍ器１
０を含む、これは普通のものであって、詳しく説明する
必要はない。バッファ増幅器７０の出力は低インピーダ
ンス源でるって、２つの並列抵抗７２．７４を駆動する
。バッファ増幅器からの信号がこれらの抵抗に分割され
る。第１の抵抗Ｔ２は差動増幅器７６の反転入力に直接
的に供給する。抵抗７４は差動増幅器７６の非反転入力
に供給する。この非反転入力はコンデンサ８０を介して
大地にも結合されている。

コンデンサ８０のインピーダンスが周波数と共に変化す
るから、コンデンサ８ｏ及び抵抗７４が低域フィルタを
形成して、それから差動増幅器７６の非反転入力に信号
が供給される。従って、低周波信号Ｆｉ抵抗７２．７４
を介して差動増幅器７６の反転入力及び非反転入力の両
方に供給されるが、高周波信号は低域フィルタによって
ｆ波されて、反転入力にだけ供給される。この為、高周
波成分の位相が反転し、こうして磁気オージオ記録トラ
ックの様な帯域幅が制限されたアナログ媒質の影響と反
対の形で、信号の位相等化を変える。

抵抗８２及びコンデンサ８４が差動増幅器γ６（Ｄ負Ｒ
Ｎループを形成している。コンデンサ８４が負帰還の高
域フィルタとして作用し、全体としての増幅回路が低域
通過特性を持つ様にする。

第３図に示した出力波形を発生し得る代表的な回路では
、差動増幅器７６に、７４１型線形作動入力演算増幅器
を用いた。抵抗７２，７４．８２の値はＩＫにし、コン
デンサ８０の値は０．０１３マイクロフアラドにし、コ
ンデンサ８４の値は０．００４７マイクロフアラドにし
た。バッファ増幅器７０も７４１型線形作動入力演算増
幅器を用いて構成した。

勿論、この発明を実施するのに、高周波数を必要なだけ
丸めて、位相等化を適当に変えることが出来る任意の回
路を使うことが出来る。

更に、処理した信号をアナログ信号と混合する前に、デ
ィジタルＦＭ符号君号を予備処理することは、非常に多
くの装置で利用することが出来る。

従って、この発明を特定の実施例について詳しく説明し
たが、この発明の範囲ではいろいろな変形が考えられ、
この発明の範囲が特許請求の範囲の記載のみによって限
定されることを承知式れたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は典型的なＦＭ符号信号の波形図、第２図は予備
処理をしないで、帯域幅が制限された媒質にＦＭ信号を
通した時の出力波形を示すグラフ、第３図はこの発明に
従って処理したＦＭ信号の波形を示すグラフ、第４図は
この発明に従って予備処理し且つその後で帯域幅が制限
された媒質によって処理された後のＦＭ符号信号の波形
を示すグラフ、第５図はこの発明を用いた装置のブロッ
ク図、第６図はこの発明の位相等化増幅器及び低域フィ
ルタの回路図である。 主な符号の説明

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）中間の記録工程で導入される位相歪みを原因とする
   企みなしに、帯域幅が制限されたＦＭ信号としてディジ
   タルＦＭ符号信号を符号化する方法に於て、所定のＦＭ
   符号信号を発生し、該ＦＭ符号信号の帯域幅を制限し、
   該ＦＭ符号信号の位相等化を変え、帯域幅を制限して位
   相等化を変えたＦＭ符号信号をＡＭ信号として記録トラ
   ックに記録し、記録されたＦＭ符号信号を復元し、前記
   位相等化を変える工程は、前記記録工程並びに復元工程
   の間に発生する位相等化を変えた信号の位相企みによっ
   て、発生されたＦＭ符号信号に対して実質的に位相歪み
   のない信号が得られる様に行なわれ、搬送波信号を予定
   の制限された帯域幅にわたって周波数変調して、復元さ
   れ′ｆｃｉ’″Ｍ符号信号をＦＭ信号として符号化する
   工程から成る方法。 ２、特許請求の範囲１）に記載した方法に於て、ＦＭ符
   号信号の帯域幅を制限する工程が、前記記録工程及び復
   元工程の間に発生するＦＭ符号信号の高周波成分の高エ
   ネルギ歪みの結果として、前記予定の制限された帯域幅
   の外側にある搬送波信号の変調を防止する為に、発生さ
   れたＦＭ符号信号の高周波成分を丸めることを含む方法
   。 ３）特許請求の範囲１）又は２）に記載した方法に於て
   、前記帯域幅を制限する工程並びに位相等化を変える工
   程が、発生された信号を低酸フィルタ特性を持つ位相等
   化回路に通す工程を含む方法。 ４）％許請求の範囲１）に記載した方法に於て、重なシ
   合わないアナログ情報を記録トラックに記録し、記録さ
   れたアナログ信号を復元し、搬送波信号を周波数変調し
   て復元されたアナログ信号を符号化する工程を含む方法
   。 ５）ディジタルＦＭ符号信号′？！：ＡＭ信号として一
   時的に貯蔵し７、その後該ＦＭ符号係号をＦＭ信号とし
   て符号化する装置に於て、到来するディジタルＦＭ符号
   信号の位相等化を変える位相等化手段と、ＦＭ符号信号
   の帯域幅を制限するフィルタ手段と、位相等化を変えて
   帯域幅を制限し′ｆｃＦＭ符号信号をＡＭ信号として記
   録する記録手段と、その後で記録された信号を再生する
   再生手段とを有し、前記記録手段及び再生手段は前記信
   号の位相等化を変え、前記位相等化手段は再生された信
   号が到来する信号に対して実質的に位相歪みを持たなく
   なる様に、到来信号の位相等化を変える様に設計されて
   おり、更に、再生された信号を予定の制限された帯域幅
   を持つＦＭ信号として符号化する搬送波変調手段を有す
   る装置。 ６）入力のディジタルＦＭ符号信号をそれをオージオ記
   録トラックに記録する前に、該記録トラックから復元さ
   れた信号に実質的に高エネルギ歪み及び位相歪みがなく
   なる様に条件づける方法に於て、記録され且つ復元され
   た信号の位相歪みによって、入力の信号に対して実質的
   に位相歪みのない信号が得られる様に、ディジタルＦＭ
   符号信号の位相等化を変え、入力信号の帯域幅を制限し
   て、記録され、且つ復元された信号の高エネルギ歪みの
   原因となる高周波成分を除去する工程から成る方法。 ７）　特許請求の範囲６）に記載した方法に於て、当該
   アナログ情報及びＦＭ符号信号をオージオ記録トラック
   に記録する前に、位相等化を変えて帯域幅を制限しｆｃ
   ＦＭ符号信号に、連なり合わないアナログ情報を加える
   工程を含む方法。 ８）％許請求の範囲６）又は７）に記載した方法に於て
   、前記位相等化を変える工程が、ＦＭ符号信号を、該信
   号の高周波成分の位相を低周波成分に対して変える回路
   に通すことを含み、入力信号の帯域幅を制限する工程が
   、高周波成分の振幅を丸めることを含む方法。 ９）記録トラックから復元された信号に実質的に高エネ
   ルギ歪み及び位相歪みがなく々る様に、入力のディジタ
   ルＦ’Ｍ符号信号を、オージオ記録トラックに記録する
   前に変える信号条件づけ装置に於て、記録されて復元さ
   れ良信号の位相歪みによって、入力信号に較べて実質的
   に位相歪みのない信号が得られる様に、入力のディジタ
   ルＦＭ符号信号の位相等化を変える位相等化手段と、記
   録されて復元された信号の高エネルギ歪みの原因となる
   高周波成分を除去す１様に、入力信号の帯域幅を制限す
   るフィルタ手段とを有する信号条件づけ装置。 １の特許請求の範囲９）に記載した信号条件づけ装置に
   於て、位相等化手段が位相等化増幅回路を含み、前記フ
   ィルタ手段が該位相等化増幅回路に結合された低域フィ
   ルタを含む信号条件づけ装置。 １１）特許請求の範囲１０）に記載した信号条件づけ装
   置に於て、前記低域フィルタが前記位相等化増幅回路の
   負帰還ループに高域フィルタを含んでいる信号条件づけ
   装置。 １２）ディジタルＦＭ符号信号を帯域幅が制限されたＦ
   Ｍ信号として記録する方法に於て、所望のＦＭ符号信号
   を発生し、該ＦＭ符号信号の帯域幅を制限し、該ＦＭ符
   号信号の位相等化を第１の予定の形で変え、帯域幅を制
   限して位相等化を変えたＦＭ符号信号ｉＡＭ信号として
   記録し、記録されたＡＭ信号を、前記第１の形と大体反
   対の第２の形で位相等化が変えられる様な状態で復元し
   、復元したＡＭ信号で制限された帯域幅にわたって搬送
   波信号を周波数変調し、周波数変調された搬送波信号を
   記録する工程から成る方法。