JPS6182508A - Fm復調回路 - Google Patents

Fm復調回路

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JPS6182508A
JPS6182508A JP20448584A JP20448584A JPS6182508A JP S6182508 A JPS6182508 A JP S6182508A JP 20448584 A JP20448584 A JP 20448584A JP 20448584 A JP20448584 A JP 20448584A JP S6182508 A JPS6182508 A JP S6182508A
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JP
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output
phase
adder
phase detector
circuit
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JP20448584A
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Kiyoaki Takahashi
高橋 清明
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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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】 (発明の技術分野) 本発明は、FM変調波信号をPLL (フェーズ・ロッ
ク・ループ)を用いてIIl調するFMt11!回路の
改良に関する。
〔発明の技術的背景〕
リミッタ周波数弁別器を用いたFMII!11回路は、
一般に第5図に示す如く入力搬送波電力と雑音電力との
比(C/N)が8 Hz以下になると復調後の信号対雑
音比(S/N)が急激に低下する、いわゆるスレッショ
ルド現象を生じる。このスレッショルド現象は、入力受
信電力の弱い場所で使用するFM受信機において特に問
題であり、このためこの種のFM受信機ではv!im信
号の歪みを増加せずにスレッショルド特性の伸長を行な
う必要がある。
そこで、従来より種々の復調方式が考えられているが、
その中の一つにPLD (PhaSeLocked  
Detector>回路がある。
第6図は、そのPLO回路の基本構成を示すもので、F
M変調波信号を位相検波する位相検波器1と、ループフ
ィルタ2と、このループフィルタ2の出力レベルに対応
する周波数の信号を発掘して上記位相検波器1に供給す
る電圧制御発振器(VCO)3とから構成される。又、
第7図および第8図はそれぞれ上記第6図の回路の復調
周波数特性および位相検波器1の位相比較特性を示すも
ので、ωN8はループ自然周波数、ΔθはFM変調波信
号と電圧制御発振器4の出力との位相差、■は位相検波
器1の検波出力を示している。
ところで、PLD回路のスレッショルド現象は、入力C
/Nとループ雑音帯域BLとにより決定されるループ内
雑音のピーク値が位相検波器1の出力において瞬時的に
PLLの同期を外す確率によって起こることが明らかに
されている。したがって、スレッショルド現象を低減す
るにはループ雑音帯bX B Lを小さくすればよいこ
とになるが、このループ雑音帯域BLは復調信号帯域お
よびFM変調波信号の変調度により定まる上記ループ自
然各局波数ωNとループ制動計数ことによって規定され
るため、このループ雑音帯域BLを小さくすることによ
り上記スレッショルド現象を低減することは不再能であ
る。
このため、従来では上記ループ雑音帯域BLを一定に保
持した条件の下で、FMスレッショルド特性を改善する
方式が考えられており、その一つとして第8図に示す位
相比較特性の±90°〜18o°間の負の傾斜区間を減
少させることにより雑音によるPLLの同期外れの確率
を減少させるようにしたものがある。この方式はERP
LD(Extend  the  RanQe  of
PLD)と呼ばれ、この方式を適用した回路としては一
般に雑音振幅分布の変化によるスレッショルド特性の劣
化を避けるためデジタル位相比較器は使用せず、アナロ
グ回路が用いられている。第9図はその構成の一例を示
すもので、この回路は先ず入力FM変調波信号を二分し
て第1および第2の位相検波器10a、10bに導入し
、これらの位相検波器10a、10bで、移相器11に
より相互に90°の位相差をもたせた電圧制御発振器3
の各出力を上記各FM変調波信号にそれぞれ乗算して位
相検波する。そして、これらの検波出力のうち第2の位
相検波器の出力を引算器12で定数と引算処理したのち
、割算器13に導いてここで上記第1の位相検波器10
aの検波出力と割算を行ない、その出力をループフィル
タ2を通過させたのち電圧制御発振器3に導入するとと
もに、そのまま復調信号として出力するようにしている
この様な構成であれば、割算器13の出力は第10図(
理論値)に示す如<FM変調波信号と電圧制御発振器3
の出力との位相差Δθが±90゜〜180°となる領域
でさらに増加することになり、これによりスレッショル
ド特性を伸長することができる。
一方、従来考えられている別のERPLD回路として、
第11図に示す如く位相変調器14を用いたものがある
。この回路は、電圧制御発振器3の出力側に位相変調器
14を設け、この位相変調器14により、位相検波器1
の検波出力に計数回路15で所定の係数で重み付けした
信号を電圧制御発振器3の出力で位相変調し、その出力
を位相検波器1に供給してFM変調波信号を位相検波す
るようにしたもので、この回路によっても第12図の位
相比較特性に示す如くスレッショルド特性を伸長させる
ことができる。
〔背景技術の問題点〕
ところが、これらの従来のERPLD回路は、それぞれ
次のような欠点があった。すなわち、第9図の回路は位
相比較特性の処理用として割算器13を用いており、こ
の割算器13は一般にアナログ乗算出力をフィードバッ
クする構成であるため、割算器13で広帯域の特性が得
られず又理論値(第10図)のような直線性が得られな
いことから、復調信号に多くの信号歪みが発生し易く、
高品質の復調信号を得ることができなかった。一方策1
1図の回路は、位相変調器14に搬送波帯において広帯
域で直線性が得られるものが必要であるため、回路構成
が複雑で大規模になる欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は、広帯域でかつ直線性に優れたスレッショルド
特性の伸長を行なえるようにして復調信号の歪みを低減
し、しかもこれを簡単な構成で実現し得るFM復調回路
を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、上記目的を達成するために、検波出力の位相
比較特性を処理する回路を、反転加算器と自乗演算器と
オフセット電圧を加算する加算器と乗算器とから構成し
、部分したFM変調波信号を第1および第2の位相検波
器で相互に90”の位相差をもたせた電圧制御発振器の
出力によりそれぞれ位相検波し、第2の位相検波器によ
り得られた位相検波出力を上記反転加算器で反転したの
ち自乗演算器で自乗し、かつその出力に上記加算器でオ
フセット電圧を加算したのち、これにより得られた出力
と上記第1の位相検波器の検波出力−とを乗算器で乗算
し、その出力を復調信号として出力するとともに上記電
圧制御発振器に供給するようにしたものである。
すなわち、本発明は位相比較特性の処理を加算器および
アナログ乗算器によりベースバンドで行なうようにし、
これにより特性が劣化し易い割算器や構成が複雑になる
位相変調器を使用しないようにしたものである。
〔発明の実施例〕
第1図は、本発明の一実施例におけるFMtl調回路の
回路構成図で、前記第9図と同一部分には同一符号を付
しである。
同図において、第1および第2の位相検波器10a、1
0bの出力側にはそれぞれ搬送波除去用の低域通過フィ
ルター6a、16bが設けてあり、このうち低域通過フ
ィルター6bの後段側には反転加算器21と、この反転
加算器21の出力を自乗する自乗演算器22と、こ′の
自乗演算器22の出力にオフセット電圧αを加算するオ
フセット電圧加算器23と、乗算器24とが直列に設け
ぐ られている。反転加算器21は、反転増幅器25と、オ
フセット電圧aの電源26と、上記反転増幅器25の出
力に電源26のオフセット電圧flを加算する加算器2
7とからなる。また乗算器24は、上記オフセット電圧
加算器23の出力と前記低域通過フィルタ16bを通過
した第1の位相検波器10aの検波出力とを乗算するも
ので、その出力をループフィルタ2に供給する。
この様な構成において、FM変調波信号をsin  (
ωn t+θ1(t)) 電圧制御発振器3の出力を COS  (ωat+θ0(t)) とし、かつ両出力の位相差Δθを Δθ−θi−θ0 とすると、搬送波除去用の低域通過フィルタ16a、1
6b通過後の第1および第2の位相検波器10a、1.
Obの検波出力は、それぞれsinΔθ。
CO3Δθとなる。尚、第2図は上記第1の位相検波器
の出力の位相比較特性を示す図である。
このうち第2の位相検波器10bの検波出力CO3Δθ
は、先ず反転加算器21に導かれてここで反転され、か
つ定数flが加算されて(T (1−cos e ) となる。その位相特性を第3図のイに示す。そしてこの
反転加算器21の反転検波出力は、自乗演算器22に導
かれて自乗され、 β(1−cosθ)2 となる。第3図口はその位相特性を示すものである。そ
してこの自乗演算器22の出力は、オフセット電圧加算
器23に導入されてここでオフセット電圧αが加算され
、 α+β(1−cosθ)2 となったのち、乗算器24に導かれてここで前記第1の
位相検波器10bの検波出力sinΔθと乗算され、 sinΔθ(α+β(1−cosθ)2)となる。この
乗算出力の位相比較特性を第4図に示す。すなわち、本
実施例の回路ではスレッショルド特性の伸長された位相
比較特性が得られる。
したがって、仮に受信電力の弱い場所で通信を行なう場
合であっても、本実施例の回路であれば、S/Nのよい
高品質の復調信号が得られる。
また、本実施例の回路であれば、位相比較特性の処理回
路を加算器と乗算器とにより構成したので、従来の割算
器を使用した場合に比べて広帯域でかつ直線性の優れた
復調を行なうことができ、しかもアナログ加算器やアナ
ログ乗算器は一般にリニア、バイポーラICで容易に構
成できるので、ディスクリート回路で回路設計を行なっ
てかつ調整を行なう必要がある従来の位相変調器を用い
る場合に比べて、回路構成を大幅に簡単化しかつ小形化
することができる。
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、例えば反転加算器、乗算器、加算器の構成等について
も、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
できる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明は、検波出力の位相比較特性
を処理する回路を、反転加算器と自乗演算器とオフセッ
ト電圧を加算する加算器と乗算器とから構成し、部分し
たFM変調波信号を第1および第2の位相検波器で相互
に90’の位相差をもたせた電圧制御発振器の出力によ
りそれぞれ位相検波し、第2の位相検波器により得られ
た位相検波出力を上記反転加算器で反転したのち自乗演
算器で自乗し、かつその出力に上記加算器でオフセット
電圧を加算したのち、これにより得られた出力と上記第
1の位相検波器の検波出力とを乗算器で乗算し、その出
力を復調信号として出力するとともに上記電圧制御発振
器に供給するようにしたものである。
したがって、本発明によれば、広帯域でかつ直線性に優
れたスレッショルド特性を得ることができ、これにより
復調信号の歪みを低減して復調信号の品質の向上を図り
得、しかもこれを簡単な構成で実現し得るFM復調回路
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は本発明の一実施例におけるFM復調
回路を説明するためのもので、第1図は同回路の回路構
成図、第2図は第1の位相検波器の出力の位相比較特性
図、第3図は反転加算器および自乗演算器の出力の位相
特性を示す図、第4図は乗算器の出力の位相比較特性図
、第5図乃至第12図は従来説明に用いるためのもので
、第5図はスレッショルド現象を示す特性図、第6図は
PLD回路の基本構成を示す図、第7図および第8図は
それぞれ第6図の回路の復調周波数特性図および位相比
較特性図、第9図および第11図はそれぞれ従来の異な
るERPLD回路の回路構成図、第10図および第12
図はそれぞれ第9図および第11図の回路の位相比較特
性図である。 10a、10b・・・位相検波器、2・・・ループフィ
ルタ、3・・・電圧制御発振器、11・・・移相器、1
6a、16b・・・搬遂波除去用低域通過フィルタ、2
1・・・反転加算器2・・・自乗演算器、23・・・オ
フセット電圧加算器、24・・・乗算器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第3図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. FM変調波信号を位相検波器で電圧制御発振器の出力と
    乗算して位相検波し、その検波出力をループフィルタを
    通過させたのち上記電圧制御発振器に導入するフェーズ
    ・ロック・ループを構成し、上記ループフィルタの出力
    を復調信号として出力するFM復調回路において、二分
    された各FM変調波信号を相互に90°の位相差をもた
    せた電圧制御発振器の各出力でそれぞれ位相検波する第
    1および第2の位相検波器と、第2の位相検波器の検波
    出力を反転する反転加算器と、この反転加算器により得
    られた反転検波出力を自乗する自乗演算器と、この自乗
    演算器により得られた自乗反転検波出力にオフセット電
    圧を加算する加算器と、この加算器の出力を前記第1の
    位相検波器の検波出力と乗算し前記ループフィルタに供
    給する乗算器とを具備したことを特徴とするFM復調回
    路。
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