KR940001963B1 - Fm 스테레오 수신기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

FM 스테레오 수신기

제1도는 본 발명에 따른 수신기의 블럭 회로 선도.

제2도는 본 발명에 따른 장치가 사용되지 않은 수신기에서 발생하는 주파수 스펙트럼도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 수신기부 2 : 파일럿 신호 회복용 회로

3 : 안테나 4, 13 : 혼합기단

5 : 제1발진기 6 : IF 증폭기

7, 11 : 제한 증폭기 8 : 위상 시프터

9, 20, 22 : 증배기단 10, 14, 21 : 저역 필터

12 : 출력단 15 : 제2발진기

16 : 회로 17, 18, 19 : 출력

24 : 가산기 25 : 점선

본 발명은, 입력 신호를 제1제어 가능한 발진기의 신호와 혼합시키는 혼합기단과, 상기 혼합기단의 출력 신호를 복조하는 FM 복조기 및, 상기 입력 신호내에 내포된 파일럿 신호를 처리하는 회로를 포함하는 FM 스테레오 수신기에 관한 것이다.

일반적으로, 그와 같은 형태의 수신기는 10.7㎒의 중간 주파수를 갖고 있다. 그러나, 또한 매우 낮은 중간 주파수(예컨대 80㎑)를 갖는 FM 수신기도 있으며, 이 주파수는 파일럿 신호의 주파수 크기 정도내에 있다. 이러한 낮은 중간 주파수를 갖는 수신기의 장점은 한개의 단일 집적 회로에 의해서 매우 넓은 범위로 전반적인 수신기를 실현시키는 것이 가능하다는 것이다. 그러나, 낮은 중간 주파수는 상기 단일 집적 회로가 스테레오 수신기로 이용되고 그에 의해 스테레오 신호를 수신하고자 할때 수신 상태에서 혼신이 나타난다는 단점을 가지고 있다.

본 발명의 목적은, 낮은 중간 주파수가 사용됐을때도 수신 상태에서의 혼신을 크게 억압하는 구조를 갖는, 서두에서 규정한 형태의 회로 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 이와 같은 목적은, 파일럿 신호를 제1발진기의 제어 입력부에 인가하여 혼합기단, FM 복조기, 파일럿 신호 처리용 회로 및, 제1발진기가 파일럿 신호 주파수에 대한 네가티브 루프 이득을 갖는 루프를 형성하므로써 달성된다.

본 발명에 대한 연구논문은, 본 명세서의 서두에서 정의된 타입의 FM 수신기 출력에서, 잡음 성분이 중간 주파수 및 파일럿 신호 주파수의 정수배에 일치하는 중간 주파수의 두배인 주파수 간격에서 발생되며, 상기 상술된 주파수 간격이 커짐에 따라 잡음 성분의 크기는 낮아짐을 보여준다. FM 스테레오 수신기가 더 높은 중간 주파수를 가짐에 따라, 잡음 성분은 유용한 저 주파수 신호 범위에서 매우 멀리 위치하며, 결과적으로 방해가 없어진다. 반면에, 예를들어 80㎑의 중간 주파수로서는 이들 측파대는 유용한 신호범위 즉, 부반송파(38㎑)상에서 변조된 차신호(differential signal)의 범위까지 확대된다. 이 경우에 재생동안 잡음 성분이 뚜렷하게 나타나게 된다.

본 발명에 따르면, 파일럿 신호 주파수에 대한 네가티브 루프 이득을 갖는 루프가 형성되기 때문에 상기 잡음 성분이 감소된다. 상기 이같은 결과로, 발진기는 파일럿 신호에 의해 주파수 변조된 출력 신호를 발생하는데 상기 출력 신호는 혼합기단에 인가되는 입력 신호가 된다. 네가티브 루프 이득에 대해서, 파일럿 신호로부터 발생하고 입력 신호에 함유된 주파수 변조는 발진기 출력 신호에 함유된 주파수 변조에 의해 부분적으로 보상되며, 따라서 혼신이 상당히 감소한다.

본 발명은 낮은 중간 주파수를 갖는 FM스테레오 수신기에 사용하기에 적당할뿐 아니라, 파일럿 신호가 혼신을 발생시키는 모든 형태의 FM 수신기에 적당하다.

예를들면, 독일연방공화국 특허공보 제2052098호는 잡음 소거 회로를 보여주는데, 상기 회로에서 신호 통로는 혼신이 있을 경우에 개방되는 잡음 검출기 제어 가능 스위치를 구비하고 있으며, 혼신이 일어나기 바로 전의 신호의 순간값은 그 스위치에 결합된 캐패시터내에 저장된다. 이러한 잡음 소거 회로가 사용됐을때, 파일럿 신호는, 병렬 공진 회로에 의해 종래 기술 회로에서 제거된 혼신과 동일한 혼신을 발생시킨다.본 발명에 따른 장치를 사용했을때는 그러한 병렬 공진 회로는 불필요하다.

독일연방공화국 특허공개 제2739668호는 파이럿 신호에 의해 수신이 교란되어, 이에 따라 파일럿 신호를 여파 또는 보상하는 회로를 구비하는 수신기에 대하여 언급하고 있다. 또한 이러한 보상 또는 여파 회로는, 본 발명에 따라, 파일럿 신호가 FM 복조기 앞에서 이미 감소되었을때에는 필요하지 않게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

제1도는 수신기부(1), 파일럿 신호 회복용 회로(2) 및, 수신된 신호내의 파일럿 신호를 감소시키기 위한 회로부로 이루어진 FM 스테레오 수신기의 기본적인 구성을 나타내고 있다. 수신부(1)는 그 자체가 공지되어 있는데, 예를들어, 메스르 발보(Messrs. Valvo)가 출판한 기술정보 제TI840,217호 "직접 수신 연결 TDA 7000(Die integrierte Empfangerschaltung TDA 7000)"에 기록되어 있다. 이 발표에서, 입력 신호는 안테나(3)로부터 혼합기단(4)에 인가되어 여기에서 전자적으로 제어가능한 주파수를 갖는 제1발진기(5)의 출력신호와 혼합된다. 혼합기단(4)의 출력신호는 IF-증폭기(6)를 통해 제한 증폭기(7)에 인가되며, 넓은 입력 전압 범위에서, 제한 증폭기(7)은 일정 크기 IF-전압을 발생시키고, IF 신호에 내포된 잡음 진폭 변조를 크게 억제시킨다. 제한 증폭기의 출력 신호는 직각 복조기(quadrature demodulator)로 구성된 FM 복조기에서 복조되며, 이 FM 복조기는 주파수 의존 위상 시프터(8) 및 증배기단(9)를 포함한다. 제한 증폭기의 출력 신호는 한편으로는 증배기단(9)에 직집 인가되고 다른 한편으로는 주파수 의존 위상 시프터(8)를 통해 증배기단(9)에 인가된다. 상기 위상 시프터(8)는, 예를들어, 80㎑의 중간 주파수에서 90°위상 편이를 발생시키는 구조로 되어 있다. 혼합기단의 출력신호는 단지 몇 ㎑의 차단 주파수를 갖는 저역 필터(10) 및 또다른 제한 증폭기(11)를 통해 제1발진기(5)의 제어 출력부에 인가된다.

구성요소(4 내지 11)는 루프를 형성하는데, 이 루프는 특히 저역 상한-차단 주파수에 의존하는 주파수 범위내에서 4 또는 5의 크기 정도의 네가티브 이득을 갖는다. 이에 따라, 입력 신호와 주파수 스윙에 의해 축소된 동적 피드백(dynamic negative feedback)이 얻어지므로, 80㎑의 낮은 중간 주파수는 주파수 스펙트럼의 중첩이 생기지 않고, 반면에, 평균 발진기 주파수가 혼합기단(4)의 출력 신호 주파수의 일시적인 평균값이 거의 90°의 위상 편이가 위상 시프터(8)에 의해 발생되는 주파수에 일치하는 그러한 값으로 제어되는 것에 응답하여 정적(static) 네가티브 피드백이 실행된다. 저주파수 출력 신호는 저역 필터(10)의 출력에서 나오고 출력단(12)에 인가된다.

FM 직각 복조기의 일부를 구성하는 증배기단(9)의 출력 신호는 파일럿 신호를 회복시키는 회로(2)의 입력부에 인가되고, 이 목적을 위해 저역 필터(10)의 출력 신호를 사용하는 것도 근본적으로 가능하다. 회로(2)는 혼합기단(13)을 포함하며, 이 혼합기단(13)내에서 증배기단(9)의 출력 신호와 19㎑ 구형파 신호가 혼합된다. 혼합기단(13) 다음에 배설된 저역 필터(14)는 합주파수에서 혼합되는 과정에서 나타난 소산물을 억압하며, 차주파수만을 갖는 성분만을 통과시키고, 이 성분은 제2전자적으로 주파수 제어 가능한 발진기(15)의 제어 입력에 인가된다. 이 제2발진기(15)는 76㎑의 주파수를 갖는 출력 신호를 발생시킨다. 이 출력 신호의 주파수는 회로(16)에서 분할 및 정형되어진다. 회로(16)는 제1출력(17)에서 제1의 19㎑ 구형파 신호를 발생시키고, 제2출력(18)에서 90°위상편이된 제2의 19㎑ 구형파 신호를 발생시키고, 제3출력(19)에서 38㎑ 신호를 발생시키며, 이 38㎑ 신호의 포지티브 엣지는 상기 제1출력(17)에서의 19㎑ 구형파 신호의 영교차와 일치한다. 이 38㎑ 신호를 스테레오 신호를 해독하는데 사용된다. 상기 제2출력(18)에서의 제2의 19㎑ 신호를 혼합기단(13)의 제2입력에 인가되어, 앞서 기술한 것과 같이, 이 혼합기단(13)에서 증배기 회로(9)의 출력 신호와 혼합된다. 혼합기단(13) 다음에 있는 저역 필터(14)는 19㎑ 신호와 증배기단(9)의 출력신호에 함유된 파일럿 신호를 혼합하여 얻어진 차신호만이 통과되도록 치수가 정해졌으므로, 발진기(15)의 출력 신호는 출력단(18)에서의 구형파 신호와 상기 파일럿 신호간의 위상차에만 의존한다. 정상 상태에서는 발진기(15)는 정확히 90°위상치가 상기 두 신호간에 존재하도록 그 자신을 조정하며, 저역 필터(14)의 출력 신호는 0이 된다.

부반송파상에서 변조된 차신호를 처리하는 것은 도면에 상세히 설명되어 있지 않다. 이 동작은 유럽 특허 공개 제0088467호에 기재된 방법으로 실행될 수 있다.

제2도는 안테나 입력 신호가 단지 파일럿 신호로 변조되고, 본 발명에 따른 회로가 이용되지 않았을때 출력(12)에서 얻어진 주파수 스펙트럼을 도시하고 있다. 이 스펙트럼에는 일련의 잡음 성분이 도시되어 있다. 좀더 정확한 분석은 파일럿 신호 주파수 fp의 정수배에 일치하는 중간 주파수(f_IF)의 값의 두배인 주파수 공간에 제1그룹의 잡음 성분이 있다는 것을 보여준다. 이 간섭 그룹은 직각 복조기에 의해 기본적으로 결정된다. 더우기 파일럿 신호 주파수(fp)의 정수배에 항상 일치하는 중간 주파수(f_IF)의 주파수 공간에 제2그룹의 잡음 성분이 있으며, 이 잡음 성분은 IF-복조기의 유한 IF-억압에 의해서 결정된다.

도표로부터 명확해지듯이, 잡음 성분은 부반송파(f_H) 근방의 주파수 범위까지 확장되고, 그 주파수 범위내에 보통 차신호라고 부르는 것의 측파대가 위치해 있다. 스테레오 신호를 해독하는 동안 이들 성분중 일부는 귀에 거슬리게 들리게 된다. 이들 성분은 본 발명에 따른 장치에 의해 적어도 부분적으로 억압된다.

잡음 성분을 억압하는 회로는 증배기단(20)을 포함하며, 증배기단(20)은 상기 단들(4, 9 및 13)과 같은 구조일 수 있다. 증배기단(20)의 한 입력은 회로(16)의 출력부(17)에 연결되고 다른 입력은 FM-복조기(8, 9)의 출력부에 연결되어 있다. 상기 복조기의 출력은 또한 PLL-회로(2)의 입력부에 연결되어 있다.

증배기단(20)의 두 입력부에 인가된 입력 신호는 결과적으로 동 위상 위치가 되든가 반대 위상 위치가 되기 때문에, 증배기단(20)의 출력 신호는 직류 성분 및 파일럿 신호 주파수의 2배 주파수의 교류 성분을 함유하고, 이 교류 성분은 저역 필터(21)에 의해 억압된다.

저역 필터(21)는 증배기단(20)의 출력을 증배기단(22)의 입력에 연결시킨다. 그러므로 단(20)에 의해 발생되고 FM 복조기(8, 9)의 출력에서의 파일럿 신호의 진폭에 비례하는 직류 성분은 단(22)의 입력에 나타난다. 증배기단(22)의 다른 입력은 회로(16)의 출력(17)에 연결되어 있고, 출력(17)은 FM 복조기(8, 9)의 출력에서의 파일럿 신호와 같은 위상을 갖는 19㎑ 신호이다. 저역 필터(21)의 출력에서 직류 성분에 비례하는 진폭, 즉 FM 복조기(8, 9)의 출력에서의 파일럿 신호의 진폭을 갖는 19㎑ 신호는 증배기단(22)의 출력에 나타난다.

상기 19㎑ 구형파 신호는 단(23)에 의해서 동일 주파수 및 위상을 갖는 완전한 정현파로 변환된다. 증배기단(22)과 출력(17)간의 결속선내에 포함될 수도 있는 단(23)은 예를들어, 구형파 신호의 고조파를 억압하는 적당한 필터를 포함할 수 있다. 단(23)은 제DE-OS 독일연방공화국 공개특허 제3311072호에 발표된 방법으로 19㎑ 신호가 몇몇 삼각 신호로부터 완전한 정현 발진을 합성시키는 회로에 의해 발생될때 상기 단(23)을 생략해도 좋다. 이들 모든 경우에 대한 근본은, 고조파가 거의 없는 19㎑ 신호가 유용하고, 상기 19㎑ 신호의 진폭은 FM 복조기의 출력에서 파일럿 신호의 진폭에 비례하며, 상기 두 신호 사이에는 고정된 위상 관계가 있다는 것이다.

단(23)의 출력 신호는 가산기단(24)에서 제한 증폭기(11)의 출력 신호위에 중첩되며 이와 같이 하여 생성된 합신호는 제1주파수 제어 가능 발진기(5)의 제어 입력에 인가된다. 가산기단(24)에 인가된 신호가 네가티브 루프 이득을 갖는 루프가 얻어지는 그러한 위상 위치를 가질때, -이때는 발진기(5)의 출력 신호는 안테나 신호가 파일럿 신호에 의해 주파수 변조된 것과 동일한 방식으로 19㎑ 신호에 의해 주파수 변조되는데-혼합기단의 출력에서 중간 주파수 신호가 발생되고, 입력 신호와 비교하여 이 중간 주파수 신호는 파일럿 신호에 의해 상당히 감소된 주파수 변조를 갖는다. 결과적으로 FM 복조기(8, 9)의 입력에는 파일럿 신호에 의해 아주 작게 주파수만 변조된 신호가 유용하며, 따라서 출력(12)에서 발생된 잡음 성분은 상당히 감소된다.

PLL 회로(2)의 출력 신호는 안테나 신호에 함유된 파일럿 신호의 진폭에는 거의 관계없다. 이 회로의 출력 신호가 직접 가산기 회로(24)에 인가되었다면 블럭들(4, 6, …, 9, 2, 24, 5)로 형성된 루프에서 발생한 루프 이득은 일정하지 않을 것이다. 이러한 바람직하지 않은 결과는 증배기단(22)을 사용하므로써 피할 수 있으며, 증배기단(22)에서 회로(2)의 출력 신호는 FM 복조기의 출력에서 파일럿 신호 진폭에 비례하는 값으로 곱해지기 때문에 증배기단(22)의 출력 신호의 진폭은 파일럿 신호의 진폭과 비례하고, 파일럿 신호에 대한 루프 이득은 일정하다.

루프에서의 선택 구성 요소, 특히 중간 주파수 필터(6)는 FM 복조기 출력에서 파일럿 신호가 변조 형태에서 안테나 입력 신호에 함유된 파일럿 신호에 관하여 위상 편이되도록 실행한다. 이 위상 편이는 네가티브 루프 이득이 얻어지도록 다시 보상되어야만 한다. 상기 목적을 위해 적당한 위상 편이 부재가 루프내에, 예를들어 PLL 회로(2)와 증배기단(22)의 입력 사이에 제공될 수 있다. 원하는 위상 편이는 또한 회로(16)의 출력(17)에 있는 19㎑ 구형파 신호와 출력(18)에 위치한 19㎑ 구형파 신호의 부분을 증배기단(22)의 입력에 공급하므로서 얻을 수 있고, 출력(18)에 있는 상기 신호는 점선(25)에 의해 도시된 것과 같이 19㎑ 구형파 신호에 대하여 90°편이되어 있다. 서로에 대하여 90°편이되고, 선택적으로 반전되는 두 신호의 가증된 합으로부터 어떤 원하는 위상 편이를 갖는 중첩 신호가 발생될 수 있음은 증명될 수 있다.

파일럿 신호에 의해 발생된 잡음 성분은 루프 이득이 높아짐에 따라 크게 억압되며, 무한 루프 이득에 의해 이득 잡음 성분은 완전히 억압된다. 제조 공차 때문에 서로 다른 지연이 각각의 수신기에서 나타나고, 이와 같은 경우에, 각각의 보상이 실행되지 않는다면 관련된 수신기에 유한 루프 이득이 초래된다. 실제로 10 내지 100 사이의 루프 이득을 선택하는 것이 좀더 유리한데, 상기 루프 이득은 부가 보상없이 제조 공차에 관계없이 쉽게 조정될 수 있다. 이때 잡음 성분은 완전히 억압되지 않으나 적어도 20에서 40㏈로 감소되며, 이것은 대다수의 경우에 대해서 만족된다.

서두에서, 본 발명은 낮은 중간 주파수를 갖는 수신기의 기초에 대해 설명되어 있다. 그러나 본 발명은 주파수 변조로써 입력 신호에 함유된 파일럿 신호가 예를들어 독일연방공화국 특허 제2052098호에 따른 FM 수신기내에서 간섭을 일으키는 모든 경우에 유용하며, 수신기내에 본 발명에 따른 장치를 사용했을때 잡음 소거 회로는 상당히 간단한 구조가 된다.

Claims (4)

1. 제1입력부에 인가되는 입력 신호와 제2입력부에 인가되는 제1제어 가능 발진기(5)의 신호를 혼합하여 출력부에서 중간 주파수의 출력 신호를 발생시키는 혼합기 단(4)과, 입력부에 인가되는 상기 혼합기 단(4)의 출력 신호를 복조하는 FM 복조기(8, 9) 및, 상기 FM 복조기(8, 9)의 출력부에 연결된 입력부를 구비하고 상기 입력 신호에 내포된 파일럿 신호를 처리하는 회로(2)를 포함하는 FM 스테레오 수신기에 있어서, 상기 혼합기 단(4)과, 상기 FM 복조기(8, 9)와, 상기 파일럿 신호 처리 회로(2) 및, 상기 제1발진기(5)가 상기 파일럿 신호 처리 회로(2)의 출력부로부터 상기 제1제어 가능 발진기(5)의 제어 입력부로 인가될 파일럿 신호를 위한 연결부를 구비하므로써 루프를 형성하고, 상기 루프는 파일럿 신호의 주파수에 대해서 네가티브 루프 이득을 갖는 것을 특징으로 하는 FM 스테레오 수신기.
2. 제1항에 있어서, 파일럿 신호를 회복시키기 위해서 상기 회로(2)가 파일럿 신호를 도출시킬 수 있는 출력 신호를 발생시키는 출력부를 구비한 제2제어가능한 발진기(15)를 포함하고, 상기 파일럿 신호는 이 파일럿 신호 크기에 따라 선형적으로 제어되는 전달 함수를 갖는 회로(22)를 통하여 상기 제1제어 가능한 발진기(5)의 제어 입력부에 인가될 수 있는 것을 특징으로 하는 FM 스테레오 수신기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 파일럿 신호를 회복시키는 상기 회로(2)가 파일럿 신호 주파수의 고조파 억제용 회로(23)를 통하여 상기 제1제어 가능한 발진기(5)의 제어 입력부에 연결되는 것을 특징으로 하는 FM 스테레오 수신기.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 FM 복조기(8, 9)의 저주파 출력 신호가 상기 제1제어가능한 발진기(5)의 제어 입력부에 인가될 수 있는 것을 특징으로 하는 FM 스테레오 수신기.

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