KR800001092B1

KR800001092B1 - Automatic noise limiter

Info

Publication number: KR800001092B1
Application number: KR7700602A
Authority: KR
Inventors: 윌슨 래 제임스
Original assignee: 빈센트 조셉 라우너; 모토롤라 인코포레이티드
Priority date: 1977-03-12
Filing date: 1977-03-12
Publication date: 1980-10-06

Abstract

The disclosed noise limiter processes the detector output through both low path and high pass filters. The low pass filter produces a DC signal representatuve of both the detector DC level and the recovered audio signal level. The high pass filter passes only the recovered audio signal. For peak detector levels at or below the 100% modulation level the diode is forward biased and passes the audio signal to the noise limiter output for further receiver processing. Peak detector levels exceeding 100% modulation reverse bias the diode.

Description

Automatic noise limiter

첨부 도면은 본 발명에 의한 자동 잡음 제한기 회로를 여느 진폭 변조 무선 수신기에 결합하여 표시한 구성도.The accompanying drawings in which the automatic noise limiter circuit according to the present invention is combined and displayed with any amplitude modulated radio receiver.

본 발명은 통신기술 분야, 특히 무선 수신기에 사용하기 위한 자동 잡음 제한기에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic noise limiter for use in the field of communications, in particular in wireless receivers.

자동잡음 제한기회로, 특히 무선 수신기에 사용되는 회로는 통신 기술분야에서 잘 알려져 있다. 이 잡음 제한기를 무선 수신기에 적용할 때, 잡음 제한기의 작용은 잡음 신호, 예를 들어 규정된 임계 레벨(threshold level)을 초과한 신호를 검출하여 일정한 레벨로 잡음신호를 제한하는 것이다. 그러므로 잡음 제한기의 오디오 효과는 잡음 제한기를 사용하지 않을 경우 수신기에 의하여 재생될 염려가 있는 잡음 임펄스(impulse) 또는 잡음 버어스트(burst)를 최소화하는 것이다.Automatic noise limiter circuits, particularly those used in wireless receivers, are well known in the communications art. When applying this noise limiter to a wireless receiver, the action of the noise limiter is to detect a noise signal, for example, a signal exceeding a prescribed threshold level and limit the noise signal to a constant level. Therefore, the audio effect of the noise limiter is to minimize the noise impulse or noise burst that may be reproduced by the receiver when the noise limiter is not used.

종래의 잡음 제한기 회로, 특히 진폭 변조 수신기에 사용하는 잡음 제한기 회로는 수준 이하임이 입증되었다. 일반적으로 이러한 잡음 제한기 회로는 대단히 복잡하여, 제작하려면 많은 수의 값비싼 회로소자가 필요하여 제작비가 비싸지거나, 그 회로구성과 동작이 대단히 조잡하였다. 진폭변조 수신기에 사용하기 위한 이상적인 자동 잡음 제한기 회로는 일정 비율의 변조지수, 즉 보통 100% 변조를 초과하는 모든 신호를 제한시켜야 하는데, 그 이유는 이 변조 지수가 송신기로부터 출력되는 오디오 방송의 일정 레벨을 나타내기 때문이다. 지금까지, 가격이 저렴하고 쉽게 제작할 수 있는 진폭 변조 수신기용 잡음 제한기 회로는 원하는 비율의 변조 레벨에 응답하여 적절하게 제한작용을 행하지 못하였다.Conventional noise limiter circuits, particularly noise limiter circuits used in amplitude modulated receivers, have proven sub-level. In general, these noise limiter circuits are very complex, requiring a large number of expensive circuit elements to be manufactured, which is expensive to manufacture, or the circuit configuration and operation are very rough. An ideal automatic noise limiter circuit for use in amplitude modulated receivers should limit all signals above a certain ratio of modulation index, that is, typically 100% modulation, because the modulation index is used to output the audio broadcast from the transmitter. This is because it represents a level. To date, inexpensive and easily manufactured noise limiter circuits for amplitude modulated receivers have not adequately limited in response to the desired ratio of modulation levels.

간단히 말해서, 본 발명에 의한 자동 잡음 제한기 회로는 무선 주파수 수신기와 결합하여 사용한다. 이 무선 주파수 수신기는 오디오 신호에 따라서 진폭 변조된 무선 주파수 신호를 발생한다. 피크(peak)검파기는 진폭 변조 무선 신호를 정류하고 여파시켜 오디오 신호로 복조하고, 또 무선 주파수 신호의 크기를 나타내는 레벨의 직류 신호를 발생시킨다. 피크 검파기의 신호는 저역 통과 여파되어, 피크 검파기로부터 출력되는 직류 신호와, 복조된 오디오 신호의 레벨을 나타내는 직류 레벨을 생성한다. 또한 이 피크 검파기 출력은 고역 통과 여과되어지는데, 이에 따라 고역 통과 필터는 복조된 오디오 신호의 규정된 부분을 그 출력 신호로써 통과시키는 반면에, 피크 검파기의 직류 신호는 차단한다. 우선적으로 다이오드인 스위치는 저역 통과 필터에 의하여 발생된 직류 레벨과 고역 통과 필터를 통과한 복조된 오디오 신호를 감지한 후, 이 두 신호간의 규정된 관계에 응답해서, 복조된 오디오 신호를 추가적인 수신기처리를 행하기 위해 잡음 제한기 출력단으로 내보낸다. 우선적으로, 이 스위치는 100% 변조 이하의 변조율을 갖는 무선주파수 신호에 해당하는 오디오 신호만을 통과시키게끔 설계하였다.In short, the automatic noise limiter circuit according to the present invention is used in combination with a radio frequency receiver. The radio frequency receiver generates a radio frequency signal modulated according to the audio signal. The peak detector rectifies and filters the amplitude modulated radio signal, demodulates it into an audio signal, and generates a direct current signal having a level indicating the magnitude of the radio frequency signal. The signal of the peak detector is lowpass filtered to generate a direct current level representing the level of the direct current signal output from the peak detector and the demodulated audio signal. This peak detector output is also high pass filtered so that the high pass filter passes a defined portion of the demodulated audio signal as its output signal, while blocking the direct current signal of the peak detector. The switch, which is primarily a diode, senses the DC level generated by the low pass filter and the demodulated audio signal that has passed through the high pass filter and, in response to the prescribed relationship between the two signals, performs additional receiver processing on the demodulated audio signal. To the noise limiter output to First, the switch is designed to pass only audio signals that correspond to radiofrequency signals with modulation rates below 100% modulation.

이제 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부한 도면은 본 발명에 의한 잡음 제한기 회로의 실시예와 결합하여 표시한 여느 수신기를 보여주고 있다. 이 수신기는 RE증폭기(14)로 인입되는 안테나(12)를 포함한다. RF증폭기는 통상 수신기가 동조되는 바로 그 무선 주파수에서의 선택도를 제공하게 동조 회로를 포함한다. RF증폭기의 출력은 혼합기(16)의 한 입력단으로 인입하며, 이 혼합기(16)의 나머지 입력단은 국부 발진기(18)에 연결된다. 혼합기(16)는 보통의 방법으로 동작하여 RF증폭기(14)에서 수신된 신호를 주파수로 바꾼다. 혼합기(16)에서 출력된 RF 신호는 공지의 방법대로 IF증폭기, 필터 단(20)에서 여파되고 증폭된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings show any receiver shown in combination with an embodiment of a noise limiter circuit according to the present invention. This receiver includes an antenna 12 that leads into the RE amplifier 14. RF amplifiers typically include tuning circuits to provide selectivity at the very radio frequency at which the receiver is tuned. The output of the RF amplifier leads to one input of the mixer 16, which is connected to the local oscillator 18. Mixer 16 operates in the usual manner to convert the signal received at RF amplifier 14 into frequency. The RF signal output from the mixer 16 is filtered and amplified in the IF amplifier, filter stage 20 in a known manner.

IF증폭기(20)에서 나온 신호는 파형(22)으로써 표시된 바와 같이 진폭 변조 신호이다. 예시한 파형은 100% 변조된 파형인데, 여기서 IF신호는 오디오 변조 신호로 결정되는 포락선이라 가정한다. 예시 목적상, 파형은 잡음 임펄스(24)를 포함하게 나타내었다. 임펄스(24)는 송신기에 의하여 전송되는 것이 아니라, 통신매체에 의해서 도입된다.The signal from the IF amplifier 20 is an amplitude modulated signal as indicated by waveform 22. The example waveform is a 100% modulated waveform, where the IF signal is assumed to be an envelope determined as an audio modulated signal. For illustrative purposes, the waveform has been shown to include a noise impulse 24. The impulse 24 is not transmitted by the transmitter but is introduced by the communication medium.

진폭 변조된 IF신호(22)는 피크 검파기(28)에 인가되어지는데, 이 피크 검파기(28)는 저항기(34)를 통해 에미터 접지시킨 바이포울러(bipolar) 트랜지스터(30)로 구성되고, 이 트랜지스터(30)의 콜렉터는 부하 저항기(32)를 통해서 바이어스 전원 단자인 B⁺단자에 연결된다.The amplitude modulated IF signal 22 is applied to a peak detector 28, which consists of a bipolar transistor 30 with an emitter grounded through a resistor 34, The collector of this transistor 30 is connected to the B ⁺ terminal, which is a bias power supply terminal, via a load resistor 32.

진폭 변조된 파형(22)은 피크 검파기의 트랜지스터(30)가 비선형 영역의 동작상태로 구동되어지게 한다. 이 모우드에서 트랜지스터는 효율적으로 반파 정류기가 되는데, 그 이유는 입력신호(22)의 양으로 진행하는 파형은 트랜지스터(30)가 통전하게 하여, 필터용 커패시터(38)를 피크 IF 전압으로 충전하여, 트랜지스터(30)의 베이스와 에미터간의 전압 강하를 없애기 때문이다. 에미터 저항기(34)의 저항값과 트랜지스터(30)의 에미터에 연결되는 어느 후속 단계의 저항기들의 저항값은 필터용 커패시터(38)가 0.2ms의 시정수를 지니면서 방전하게끔 선정하였다. 따라서, 커패시터(38)에 작용하는 전체저항에 의해 피크 검파기 출력단에서의 전압이 주파수 신호를 여파시켜서, 5KHz 이하의 주파수를 재생시키게 된다. 이것을 파형(40)으로써 표시하였는데, 변조 파형(22)로부터 IF신호가 여파되어져서, 복조된 오디오 신호와, 임펄스(24)의 일부분과, 무선 주파수 신호(22)의 크기를 나타내는 레벨을 지닌 직류 신호(42)가 남게 된다.The amplitude modulated waveform 22 causes the transistor 30 of the peak detector to be driven in an operating state in the nonlinear region. In this mode, the transistor is effectively a half-wave rectifier, because the waveform proceeding with the amount of the input signal 22 causes the transistor 30 to conduct, charging the filter capacitor 38 to the peak IF voltage, This is because the voltage drop between the base and the emitter of the transistor 30 is eliminated. The resistance value of the emitter resistor 34 and the resistance values of the resistors of any subsequent stages connected to the emitter of the transistor 30 were selected to discharge the filter capacitor 38 with a time constant of 0.2 ms. Therefore, the voltage at the peak detector output stage filters the frequency signal by the total resistance acting on the capacitor 38 to reproduce a frequency of 5 KHz or less. This is indicated by the waveform 40, in which an IF signal is filtered out of the modulating waveform 22 so that a demodulated audio signal, a part of the impulse 24, and a direct current having a level indicating the magnitude of the radio frequency signal 22 are obtained. Signal 42 remains.

피크 검파기 단(28)의 출력 파형(40)은, 한쌍의 직렬 저항(52),(54), 이들 저항기의 상호 연결점(58)과 기준점간에 연결한 커패시터(56)로 구성한 저역통과 필터(50)를 통하게 된다. 저항기(52),(54)의 저항값은, 상술한 바와 같이 저항기(34)와 함께 커패시터(38)가 적당하게 방전하고, 커패시터(56)과 함께 작용하여 저항기(52),(54), 커패시터(56)의 접합점(58)에서 피크 검파기(28)로부터 출력되는 복조된 AC오디오 신호 레벨(40)과 DC레벨(42)을 동시에 나타내는 레벨을 지닌 직류 신호를 발생하게끔 선정하였다.The output waveform 40 of the peak detector stage 28 is a low pass filter 50 composed of a pair of series resistors 52, 54, and a capacitor 56 connected between the interconnection point 58 and the reference point of these resistors. Through). As described above, the resistance values of the resistors 52 and 54 are appropriately discharged by the capacitor 38 together with the resistor 34, and work together with the capacitor 56 so that the resistors 52, 54, At the junction 58 of the capacitor 56, it was selected to generate a DC signal having a level representing the demodulated AC audio signal level 40 and the DC level 42 output from the peak detector 28 at the same time.

피크 검파기(28)의 출력은 또한 직렬 연결된 저항기(62)와 커패시터(64)로 구성된 고역 통과 필터(60)를 통하게 된다. 이 고역 통과 필터는 피크 검파기(28)에서 인입되는 신호중 복조된 오디오 신호(40)를 출력 단자(66)로 통과시키지만, 커패시터(64)에 의해 DC성분(42)은 차단된다.The output of the peak detector 28 is also through a high pass filter 60 consisting of a resistor 62 and a capacitor 64 connected in series. This high pass filter passes the demodulated audio signal 40 out of the signal coming from the peak detector 28 to the output terminal 66, but the DC component 42 is blocked by the capacitor 64.

다이오드(70)를 저역 통과 필터(50)의 출력 단자(59)와 고역 통과 필터(60)의 출력 단자(66) 사이에 결합시켰는데, 다이오드(70)의 양극 전극은 단자(59)에 연결하고 그 음극전극은 단자(66)에 연결하였다. 이 다이오드(70)는 스위치로써 동작함에 따라, 단자(59)에서의 출력 전압이 규정된 임계치 레벨만큼 단자(66)의 전압을 초과하게 될 때 다이오드(70)는 순방향 바이어스되어 저 임피던스로 동작한다.A diode 70 was coupled between the output terminal 59 of the low pass filter 50 and the output terminal 66 of the high pass filter 60, with the anode electrode of the diode 70 connected to the terminal 59. The cathode electrode was connected to the terminal 66. As the diode 70 operates as a switch, the diode 70 is forward biased to operate at low impedance when the output voltage at the terminal 59 exceeds the voltage at the terminal 66 by a prescribed threshold level. .

또한 다이오드(70)의 음극 전극에 바이어스 회로(74)를 결합시켰다. 바이어스 회로(74)는 공통접점(80)에 직렬 연결한 저항기(76),(78)로 구성되며, 저항기(78)의 한 끝은 기준점에 연결하였다. 또한 DC바이어스 전원인 B⁺단자와 공통단자(80)간에 저항기(82)를 연결하였다. 바이어스회로(74)에서, 저항기(76),(78),(82)의 저항값은, 무선 수신기에서 피크 검파기(28)에 나타나는 IF신호가 없을 때, 다이오드(70) 양단의 DC 바이어스 전압이 영이 되게 선정하였다. 따라서, 바이어스 회로(74)는 무선 주파수 신호가 없을시 다이오드(70)를 고 임피던스로 유지시킨다.In addition, the bias circuit 74 is coupled to the cathode electrode of the diode 70. The bias circuit 74 is composed of resistors 76 and 78 connected in series to the common contact 80, with one end of the resistor 78 connected to the reference point. In addition, a resistor 82 was connected between the B ⁺ terminal, which is a DC bias power supply, and the common terminal 80. In the bias circuit 74, the resistance values of the resistors 76, 78, and 82 are determined by the DC bias voltage across the diode 70 when there is no IF signal appearing in the peak detector 28 in the wireless receiver. It was chosen to be spirit. Thus, the bias circuit 74 maintains the diode 70 at high impedance in the absence of a radio frequency signal.

온도 보상 회로(90)는 다이오드(70)과 동일한 다이오드(92)와 저항기 (94)로 구성된다. 보상 회로(90)는 고역 통과 필터(60)의 커패시터(64)와 병렬로 결선하였다.The temperature compensation circuit 90 is composed of the same diode 92 and resistor 94 as the diode 70. The compensation circuit 90 was wired in parallel with the capacitor 64 of the high pass filter 60.

동작시, 피크 검파기(28)에 들어가는 무선 주파수 신호 입력이 증가하면, 평균 DC전압 레벨과, 피크 검파기에서 나온 오디오 레벨로 복조된 피크 오디오 신호는 서로 비례해서 증가한다. 피크 검파기(28)에서의 평균 DC레벨은, 전류가 저항기(52),(54), 다이오드(70), 저항기(76)를 통하고, 또 저항기(62),(94), 다이오드(92)를 통하여 흐르게 하여, 낮은 임피던스 상태로 다이오드(70)를 순방향 바이어스시킨다. 검파기(28)에서 인가되는 복조된 오디오 신호는 저항기(62)와 (76)에 의해서 규정된 양만큼 감쇄되어, 고역통과 필터(60)에 인가되어 다이오드(70)의 음극 전극에 공급된다. 저항기(62)와 (76)에 의한 감쇄는, RF캐리어 신호의 100% 변조하에서 고역 통과 필터(60)의 출력단자(66)에 나타나는 피크 오디오 전압이 저역 통과 필터(50)의 공통 접촉점(58)에서의 직류 전압과 같을 정도이다. 따라서 100% 변조 이상인 신호에 대해서는, 다이오드(70)가 역방향으로 바이어스 되고 높은 임피던스 상태로 된다. 100% 변조 또는 그 이하로 변조된 신호에 대해서는, 다이오드(70)가 통전상태로 바이어스되고, 고역 통과 필터의 출력단자(66)에 나타나는 복조된 오디오신호는 다이오드(70)을 통하여 저역 통과 필터의 출력단자(59)에 결합된 후, 오디오 증폭기(91)에 의해 증폭된 다음, 스피이커(92)에 인입함에 따라 가청음으로 변환된다.In operation, as the radio frequency signal input to the peak detector 28 increases, the average DC voltage level and the peak audio signal demodulated to the audio level from the peak detector increase in proportion to each other. The average DC level in the peak detector 28 is such that the current passes through the resistors 52, 54, the diode 70, the resistor 76, and the resistors 62, 94, the diode 92. Flows through to forward bias the diode 70 in a low impedance state. The demodulated audio signal applied by the detector 28 is attenuated by the amount defined by the resistors 62 and 76, applied to the high pass filter 60, and supplied to the cathode electrode of the diode 70. The attenuation by the resistors 62 and 76 is such that the peak audio voltage appearing at the output terminal 66 of the high pass filter 60 under 100% modulation of the RF carrier signal has a common contact point 58 of the low pass filter 50. It is about the same as DC voltage in). Thus, for signals above 100% modulation, the diode 70 is biased in the reverse direction, resulting in a high impedance state. For signals modulated to 100% or less, the diode 70 is biased into an energized state and the demodulated audio signal appearing at the output terminal 66 of the high pass filter is passed through the diode 70 to the low pass filter. After being coupled to the output terminal 59, it is amplified by the audio amplifier 91 and then converted into an audible sound as it enters the speaker 92.

잡음 임펄스 신호(24)와 같이 100% 변조를 넘는 신호에 대해서, 다이오드(70)는 역방향으로 바이어스되어, 출력 전압 레벨을 100% 변조에서의 최고 허용 오디오 신호로 제한한다.For signals over 100% modulation, such as noise impulse signal 24, diode 70 is biased in the reverse direction, limiting the output voltage level to the highest allowed audio signal at 100% modulation.

이와 같은 사실은 파형(100)에 나타나 있는데, 여기서 오디오 신호(102)가 오디오 증폭기(91)과 스피이커(92)로 인입되고, 잡음 임펄스(24)가 피크 오디오 레벨의 크기로 제한되어 있음을 알 수 있다. 고로 본 발명의 제한 회로는 자동적으로 잡음 임펄스를 100%변조에서의 최대 허용 오디오 신호로 클립핑(clipping) 시킨다.This is shown in waveform 100, where audio signal 102 is introduced into audio amplifier 91 and speaker 92, and noise impulse 24 is limited to the magnitude of the peak audio level. Able to know. Therefore, the limiting circuit of the present invention automatically clips the noise impulse to the maximum allowed audio signal at 100% modulation.

온도 보상 회로(90)는 다이오드(70)에 일정한 바이어스를 공급하며, 그 때문에 온도의 넓은 범위에 걸친 휴지 상태(quiescent condition) 하에서 적당한 제로 바이어스가 다이오드(70)에 공급된다. 예를 들어, 온도가 증가함에 따라 다이오드(70)의 임계 전압은 감소하게 되어, RF신호가 인가되지 않을 때, 다이오드(70)는 낮은 임피던스 상태로 바이어스된다. 이것을 보상하기 위하여 다이오드(70)와 동일한 특성을 갖는 다이오드(92)는, 다이오드(70)의 음극 전극의 바이어스가 제로 바이어스 된 상태로 유지되게끔, 정확하게 같은 비율로 임계 전압을 감소시킨다. 따라서, 주위의 온도의 변동에 의한 다이오드(70)의 임계 전압의 변화는 장치의 성능에 영향을 미치지 않는다. 저항기(62),(94)의 저항값은 저항기(52),(54)와 동일하게 선정하여서, 동일한 바이어스 전류가 각 다이오드(70),(92)를 통하여 흐르게 됨에 따라, 이들 다이오드의 온도 추적(tracking) 특성이 최소화된다.The temperature compensation circuit 90 supplies a constant bias to the diode 70, whereby a suitable zero bias is supplied to the diode 70 under a quiescent condition over a wide range of temperatures. For example, as the temperature increases, the threshold voltage of the diode 70 decreases, so that when the RF signal is not applied, the diode 70 is biased to a low impedance state. To compensate for this, the diode 92, which has the same characteristics as the diode 70, reduces the threshold voltage at exactly the same rate so that the bias of the cathode electrode of the diode 70 remains zero biased. Therefore, the change of the threshold voltage of the diode 70 by the variation of the ambient temperature does not affect the performance of the device. Resistor values of resistors 62 and 94 are chosen to be the same as resistors 52 and 54, so that the same bias current flows through each diode 70 and 92, thereby tracking the temperature of these diodes. The tracking characteristic is minimized.

요약하면, 이제까지 설명한 개량된 자동 잡음 제한기 회로에는 한정된 수의 저렴한 수의 저렴한 회로소자를 사용하여, 고도로 정밀한 자동 잡음 제한 특성을 얻게 되었다.In summary, the improved automatic noise limiter circuit described so far uses a limited number of inexpensive circuit elements to achieve highly precise automatic noise limiting characteristics.

Claims

In a peak detector 28 of an automatic noise limiter circuit for use in a radio frequency receiver for generating a radio frequency receiver that is amplitude modulated in accordance with an audio signal, a prescribed portion of the audio signal output from the peak detector 28 is directed to an output stage. A high pass filter 60 passing through and blocking the DC level generated by the peak detector 28 from being applied to its output end; It is connected between the output terminal of the low pass filter 50 and the output terminal of the high pass filter 60, and exhibits a low impedance characteristic at the output of the low pass filter 50 exceeding the output of the high pass filter 60, Otherwise, a diode 70 showing its impedance; Automatic noise limiter consisting of a temperature compensation circuit 90 for generating zero bias across the diode 70 and keeping the diode 70 at zero bias over the entire temperature range when no high frequency signal is output from the receiver. Circuit.