JPS595708A - Ｆｍ復調回路 - 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】 本発明はＦＭ復調回路に係り、特に位相同期ループ方式
復調器のスレッショルド現４！な改善したＦＭｆ夏調同
調回路する。

一般にＦＭ受信機は、ＡＭ受信機に比較して信号対雑音
比（以’ＦＥＮ比という）が優れているが、入力信号強
度が限界電力（以下スレッショルドレベルとい５）以下
になると、インパルス性雑音が増えるため、ＳＮ比が急
激に低下する。いわゆるスレッショルド現象が避けられ
なかった。このスレッショルド現象は、広帯域のＦＭ復
調回路な用いた場合、狭帯域のものを用いた場合よりも
顕著であり、これは広帯域になるほど雑音電力が大きく
なるので、搬送波電力の大きいとき、すなわち、入力信
号強度の大なるときでもスレッショルド現象を起こして
しまうことに原因があった。

このＦＭ受信機に特有のスレッショルド現像による８Ｎ
比の低下を改善するため、例えばＦＭ負帰還による方法
とか、位相同期ループ（ＰＬＴＪ）による方法等が提案
され、衛星通信などにおける微弱な電波の受信に応用さ
れるに至り、種々の成果がみもれるようになった。

・詩に、位相同期ループ方式のＦＭ復調器は、追跡フィ
ルタとして、情報理論における相関検出法の原理に近い
動作をするので、雑音の混入したＦＭ波から元の波形を
推定するのに滴しており、かなりのスレッショルド改善
効果があった。しかし、一方で、位相同期ループ方式に
特有の同期ずれによるインパルスｎ１Ｉｆが、入力信号
が微弱になるほど無視できず、スレッショルド現象の改
善にも一定の限界があるのはやむを得ないところであっ
た。

また、スレッショルド現象の改善の目的で位相同期ルー
プを用いる場合は、リミッタを用いることができないの
で、自動利得制御器を位相同期ループの前段に接続する
のが普通であるが、微弱な信号であっても定格感度に従
って一定レベルに増幅してしまう結果、インパルス雑音
に対する実効帯域幅を広げてしまうことになり、ＳＮ比
を悪化させてしまう欠点があった。

本発明は、位相同期ループ前段の自動利得制御器の制御
利得が、位相同期ループのスレッショルドレベル以下の
強度の入力信号に対しては設定値以下になるようにする
ことにより、Ｊ−、記従来の欠点を除去したものであり
、微弱な入力信号に対しては位相同期ループの実効雑音
帯域幅を狭め、高い８Ｎ比の復調ができるようにしたＦ
Ｍｍ調回路を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明は、入力信号強度力位
相同期ルーズのスレッショルドレベル以下となったとき
に、制御利得が設定値以下となるような利得特性をもつ
自動利得制御器を、位相同期ループの前段に接続し、前
記スレッショルドレベル以下の入力信号に対ｌ−て、位
相同期ループの実効雑音帯域幅を狭めるようにしたこと
を要旨とするものである。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説、明す
る。第１図は本発明のＦＭ復調回路の一実施例を示す回
路図、第２図はそのスレッショルド特性図、第３図は第
１図に示した自動利得制御器の制御利得特性図を示す。

第１図中、ＦＭ復調回路ｌは、自動利得制御器２によっ
て一定の信号レベルに制御されたＦＭ入力信号を、位相
同期ループ方式の復調器３によって復調するものである
。復調器３は、位相検波器ダ、低域通過型のループフィ
ルタ！、増幅器６及び電圧制御発掘器７などで閉ループ
を形成して接続した構成である。

ＦＭ入力信号と電圧制御発掘器７の出力どの位相壁を工
、位相検波器ヶにより検出される。そしてこの検出出力
は、ループフィルタｊにより帯域外の雑音を除去された
のち、電圧制御発掘器７に負帰還され、その周波数を制
御する。これＫより、電子制御発振器７０発根周波数は
、ＦＭ入力信号の周波数に一致し、この同期状態はロッ
クされる。

従って、電圧制御発掘器７０周波数は、ＦＭ人力信号の
周波数に完全に追従し、このため電圧制御発振器７０制
御電圧を取り出すことにより、ＦＭ復調出力が得られる
。

周知の如く、位相同期ルーズ方式の復調器３は、一種の
追跡フィルタであり、復調器３がＦＭ入力信号に同期す
ると、その信号から周波数が離れた雑音や妨害信号の成
分は、位相検波器ｑの出力には現われても、ループフィ
ルタｊにより除去されてしまう。すなわち、復調器３は
、人力信号周波数な中心とし、帯域幅がループフィルタ
ｊの帯域幅の２倍の帯域フィルタとして動作するのであ
り、従ってループフィルタｊの帯域幅を狭くすれば、追
跡フィルタとしての帯域幅も狭くなり、第２図に示［ま
た如く、スレッショルドレベルを通常の復調器（位相同
期ループ方式を用いない一般の復調器）のスレッショル
ドレベルＰａかも、これよりも低いスレッショルドレベ
ルＰ１　　に改善できるのである。

ところで、この位相同期ループ方式の後調器３にとって
のスレッショルド現象の原因は、位相同期ループ方式な
用いない一般の復調器等とは多少事情が與なつ【おり、
既に述べた如く、主として同期ずれによるインパルス雑
音に原因がある。この同期ずれはサイクルスリッピング
ト呼ばれ、ＦＭ入力信号に加わって入ってきた雑音が、
ループフィルタｊによって除ききれずに、電圧制御発掘
器７に制’０ＴＪｉ准圧として負帰還された場合、電圧
制御発振器７０位相な揺り動かす量が大きくなり、その
結果瞬時、位相のスリップが生ずるために起るのである
。

このサイクルスリッピングに対しては、ループ利得な減
らしループの帯域幅を狭くするのが有効な対策であり、
本実施例では、ＦＭ入力信号強度がスレッショルドレベ
ルＰ１１Ｖ、Ｆのとぎに４末、自動利得制御器２０制御
利得ｋが設定値ｋｎ以下となるよう、自動利得制御器コ
の利得特性を第３図に示す特性としである。

従って、ＦＭＭ力信号強度がスレッショルドレベルＰ１
　　以ドになると、復調器３の入力信号はそれまで一定
に保たれていた信号レベル以Ｆとなり、位相検波器ダの
検波感度Ｋｄ　　も、第３図に点線で示した如く、制御
利得にの低下に合わせるようにして低下するので、ルー
プ利得が減少する。また、これと同時に、第３図に一点
鎖線で示した如く、実効雑音帯域幅ＢＬ　　も狭まるの
で、スレッショルドレベルは第２図中Ｐ、からＰ２に改
善される。

以下、第４図に示す復調器３の低周波等価１ｙ３１路／
／な用いて、上記実効雑音帯域幅ＢＬについて説明する
。この等価回路ｌ／の人力は、ＦＭ人力信吟の瞬時周波
数偏移ｆｍであり、そのときの瞬時位相θｍは、瞬時周
波数偏移ｆｍを伝達特性か−（θはラグラス演算子）で
表わされる積分器１２を通したものとなる。この瞬時位
相θｍと電圧制御発振器７の出力である瞬時位相の差（
位相誤差）はεであり、この位相誤差εは正弦波状入出
力特性をもつ回路／３に加わえられ、ｓｉｎεとなる。

このｓｉｎの項は、位相検波器ｑの非直線特性を表わす
ものであるが、等価回路／／Ｉ：、では位相検波器ダの
出力に雑音ｎが加わえられ、実際の回路とは多少異なる
。なお、位相検波器すの検波感度は、Ｋ（１である。位
相検波器ヶの出力は、雑音ｎを加痒され、ループフィル
タよを通るが、その伝達特性はＦ（Ｅｌ）で示される。

ループフィルタＳの出力θ０は、ｔＭ調出出力信号なる
と同時に電圧制御１ｔＩ発掘器７に負帰還される。この
電圧制御発４辰器７の変調感度なＫＶ　とすれば、その
変調信号′電圧と出力位相の間の伝達特性は、とで示さ
れる。

ここで、位相誤差εかｉにくらべて充分小さく、ｓｉｎ
　ｇ〜εとみなせる場合につい−〔、上記等価回路ｌ／
で示した復調器３の応答特性を求めると、Ｏｅ ただし、 尺＝　ＫｄＫａＫｖ　（Ｋ　：　ループ利得）が得られ
る。

この位相誤差Ｃは、ＦＭＭ力信号の変調によることが判
るが、雑音によるスレッショルドを改善する上で、位相
誤差成分εｎを小さくすればよいのは明らかである。換
言すれば、εｎの′市、力（自乗平均値）εＺを小さく
すればよいわけであるが、雑音ｎの′成力密度をｎｏ　
　とするとで表わされる。ここで積分項は、実効雑音帯
域幅ＢＬのことであり、復調器３の入力端におけるＦＭ
Ｍ力信号の１力１ｃ、雑音電力密度をＮＯとすれば フ＝与ＢＬ と書き改めることができる。

そこで、ＦＭＭ力信号の強度がスレッショルドレベルＰ
、以下になれば、当然０が低下するが、前記した翰く、
自動利得制御器２０制御利得にの低下とともに、位相検
波器ｌの検波感度［ｄが低下するため、ループ利得Ｘの
低下とともに実効雑音帯域幅ＢＬ　の値も小さくなる。

従って、位相誤差成分ｇｎは、信号入力の１力Ｃの低下
にも拘わらず、実質的にははとんど変化しない０このた
め、復調器３によれば、従来の位相同期ループ方式の復
ＦｉｌＩｉＩａにとっては、スレッショルドレベルＰ、
以ドであるために満足な復調信号を得ることができなか
ったような微弱な入力信号であっても、ＳＮ比の高い復
調ができ、これにより実質的ナスレツ／ヨルドレベルの
引き下げが可能である。

以上説明したように、本発明になるＦＭ復調回路によれ
ば、入力信号強度が位相同期ループのスレツショルドレ
ベル以下となったとき、これに対応Ｉ−て位相同期ルー
プの前段に接続された自動利得制御器の制御利得が設定
値以下となるようにし、これ罠より位相同期ループの実
効雑音帯域幅を狭めてスレッショルドレベルを下げる構
成としているため、位相同期ループには何ら手を加わえ
ることなく、単にその前段の自動利得制御器の利得特性
を変史するだけで、従来からあるＦＭ変調回路でもスレ
ッショルドレベルの引きトーげが司°能であり、これに
より、微弱なＦＭ人力信号を高い８Ｎ比で復調すること
ができる等の優れた効果を奏する０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＦＭ倶調回路の一実施例な示す回路図
、第２図はそのスレッシ田ルド特性図、第３図は第１図
に示した自動利得制御器の制御利得特性図、第ｑ図は第
１図に示した鏝調器の低周波等価回路である。 ｌ・・・ＦＭ復副回路、２・・・自動利得制御器、３・
・・復調器、グ・・・位相検波器、！・・・ルーズフィ
ルタ、乙・・・増幅器、７・・・電圧制御発（辰′ａ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 位相同期ループと、該位相同期ループの前段に接続した
   自動利得制御器とからなり、該自動利得制御器は、入力
   信号強度が前記位相同期ループのスレッショルドレベル
   以下となったときに、制御利得が設定値以下となるよう
   な利得特性な有しており、前記スレッショルドレベル以
   下の入力信号に対して、前記位相同期ループの実効雑音
   帯域幅を狭めるよう構成してなるＦＭ復調回路。