JPH0217711A - 移相器 - 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】 〔概要〕 ディジタル処理によって正弦波を９０度位相シフトさせ
て余弦波を得る移相器に関し。

正弦波の周波数の整数倍でない標本化周波数を用いてデ
ィジタル処理によって正弦波から位相を９０度シフトさ
せて余弦波を得る回路を実現することを目的とし。

正弦波の振幅瞬時値を一定周期で標本化する標本化回路
と、標本化回路で標本化された２点の振幅瞬時値から正
弦波の振幅値を求める正弦波振幅演算回路と、正弦波振
幅演算回路で求められた正弦波の振幅値と標本化回路で
標本化された振幅瞬時値とに基づいて正弦波と位相が９
０度異なる余弦波の振幅瞬時値の絶対値を求める余弦波
振幅演算回路と、標本化回路で標本化された２点の振幅
瞬時値の存在する象限から余弦波振幅演算回路で求めら
れた余弦波の振幅瞬時値の符号を決定する符号決定回路
とを具備してなる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は正弦波を９０度位相シフトさせて余弦波を得る
移相器に係り、特に正弦波周波数の整数倍でない周波数
の標本化クロックで標本化されたディジタルデータを取
り扱う移相器に関する。

この種の移相器は９例えばディジタル化されたカラーテ
レビ信号の復調を行う復調回路に用いられる。すなわち
、カラーテレビ信号であるＮＴＳＣ信号は２つの色差信
号を位相が９０度偏移している二つの色副搬送波で直交
変調した搬送色差信号を輝度信号に重畳している。この
ためＮＴＳＣ信号から２つの色差信号を復調するには１
色副搬送波の位相の基準となるカラーバースト信号から
抽出した色副搬送波としての正弦波とこの正弦波と位相
が９０度偏移している余弦波とを搬送色差信号に乗じて
同期検波を行う必要がある。このため、正弦波を９０度
位相シフトさせて余弦波を作る移相器が必要とされる。

〔従来の技術〕

従来のディジタル処理によるテレビジョン受像回路では
カラーテレビ信号のディジタル化を３色副搬送波の整数
倍（３倍あるいは４倍）の標本化周波数でデータサンプ
リングすることにより行っている。このため１色差信号
復調のための同期検波回路に必要な移相器としては９例
えば色副搬送波の４倍の周波数で標本化されたデータで
あれば。

正弦波から余弦波を得るには正弦波データを１サンプル
分だけ遅延させるだけでよ（、ごく簡単な回路で移相器
を構成することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

現在、カラーテレビ信号のディジタル化の国際標準化に
向けて、ＣＣＩＲ（国際無線諮問委員会）では標本化ク
ロックとして現在の二つのテレビジョン方式（ＮＴＳＣ
方式とＰＡＬ方式）に共通に対応できる１　３．５　Ｍ
Ｈｚを勧告している。この１３、５　Ｍ　Ｈｚの標本化
周波数で色副搬送波を標本化する場合、標本化周波数が
色副搬送波周波数の整数倍となっていないため、標本化
された色副搬送波のデータは隣り合う２つのサンプル点
の位相差が９０度とならない０例えばＮＴＳＣ方式では
色副搬送波の周波数は約３．５７９　ＭＨｚであり、こ
れを１３．５ＭＨｚで標本化すると隣り合うサンプル点
間の位相差は９５．４５４５度となる。

この結果、標本化された正弦波の色副搬送波データから
位相が９０度ずれた余弦波を得るには。

従来のような標本化された色副搬送波データを単に１サ
ンプル分だけ遅延させて余弦波を得るという方法は使用
できなくな・る。

したがって本発明の目的は、正弦波の周波数の整数倍で
ない標本化周波数を用いた場合にもディジタル処理によ
って正弦波から位相を９０度シフトさせて余弦波を得る
ことができる移相器を提供することにある。

〔課題を解決する手段〕

第１図は本発明に係る原理ブロック図である。

本発明に係る移相器は、正弦波の振幅瞬時値Ｓｎを一定
周期で標本化する標本化回路１と、標本化回路１で標本
化された２点の振幅瞬時値Ｓｎ、Ｓト１から正弦波の振
幅値Ａを求める正弦波振幅演算回路２と、正弦波振幅演
算回路２で求められた正弦波の振幅値Ａと標本化回路１
で標本化された振幅瞬時値Ｓｎとに基づいて正弦波と位
相が９０度異なる余弦波の振幅瞬時値Ｃｎの絶対値を求
める余弦波振幅演算回路３と、標本化回路で標本化され
た２点の振幅瞬時値Ｓｎ＋５ｎ−１の存在する象限から
余弦波振幅演算回路３で求められた余弦波の振幅瞬時値
の符号上を決定する符号決定回路４とを具備してなる。

〔作用〕

標本化回路１で標本化された正弦波の振幅瞬時値Ｓｎ＋
５Ｒ−１に基づき、正弦波振幅演算回路２で正弦波の振
幅Ａを求める。この振幅Ａと振幅瞬時値Ｓｎに基づき余
弦波振幅演算回路３で余弦波の振幅瞬時値Ｃ，の絶対値
を求める。さらに、振幅瞬時値Ｓｎ＋５ｎ−１に基づき
符号決定回路４で余弦波振幅瞬時値Ｃ１の符号を決定す
る。これにより正弦波を余弦波に変換する。

［実施例〕 以下９図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。第２
図は本発明の一実施例としての移相器の構成を示すブロ
ック図である。この実施例の移相器は、ディジタル化さ
れた複合カラーテレビ信号中の搬送色差信号を同期検波
して色差信号を復調する同期検波回路に用いられるもの
で、ディジタル化された色副搬送波（正弦波）の位相を
９０度偏移させて同期検波に必要な余弦波を発生するた
めのものである。ここでカラーテレビ信号としてはＮＴ
ＳＣ方式が用いられており、カラーテレビ信号の標本化
周波数としてはＣＣＩＲ勧告に従った１　３．５　Ｍ　
Ｈｚが用いられているものとする。

図において、１，２はＤ形フリップフロップからなる遅
延回路であり、それぞれ入力信号として１３、５　ＭＨ
ｚの標本化クロックで標本化された色副搬送波の正弦波
データＳ　（各サンプル時点における正弦波の振幅瞬時
値）が入力される。遅延回路１はこの正弦波データＳを
１クロック分遅延させた正弦波データＳｏを出力し、一
方、遅延回路２は正弦波Ｓを２クロック分遅延させた正
弦波データＳ、を出力する。

この正弦波データＳ、およびＳ、は振幅計算部３に入力
されると共に、正規化部４．５にそれぞれ入力される。

振幅計算部３は入力された正弦波データＳＯ＋３１に基
づいて正弦波信号Ｓの最大振幅値を計算する回路である
。正弦波信号Ｓは。

Ａを最大振幅値、ωｓｃを色副搬送波の角周波数とする
と。

Ｓ　＝　Ａｓ１ｎ（ωｓｃ　Ｌ　） で表されるので、この式に基づき２点の正弦波データＳ
Ｏ，＋３１を代入して最大振幅値Ａを求めるものである
。この振幅計算部３はＲＯＭを用いて実現することがで
きる。

正規化部４．５は振幅計算部３からの最大振幅値Ａを用
いて正弦波データＳＯ＋３１を最大値１２７で正規化す
る回路であり、それぞれ正規化された正弦波データＳＯ
、Ｓ１′を出力する。この正規化部４，５もＲＯＭを用
いて実現することができる。

６はｓｉｎ／ｃｏｓ変換部であり、正規化された正弦波
データ８１′に対して＋　　　１−３．’２の演算を行
い、それにより正弦波データ８１′を余弦波データＣＩ
　　（サンプル時点ｔ１における余弦波の振幅瞬時値）
の絶対値に変換する。

７は符号変換部であり、正規化部４．５からの正規化さ
れた正弦波データＳ、、Ｓ、’が入力され、これらのデ
ータに基づいてｓｉｎ／ｃｏｓ変換部６で演算された余
弦波データｃ１の符号上を判定し、その士の符号ｓｉｃ
をｓｋｎ／ｃｏｓ変換部６から出力される余弦波データ
Ｃ１の最上位ビット（符号ビット）として出力する。

第３図は符号判定部７の詳細な構成例を示すブロック図
である。第３図におい°ζ、７１〜７５は比較器であり
、比較器７１．７２には正規化された正弦波データ８１
′が入力され、比較器７３〜７５には正規化された正弦
波データｓｏ′が入力される。各比較器７１〜７５は入
力信号に対して各ブロック内に記された条件を満たすか
否かを判定するものであり９条件が満たされる場合には
出力信号として“ｌ”を出力する。

７６、は比較器７３の出力信号を極性反転するインバー
タである。７７．７８はＡＮＤ回路であり、ＡＮＤ回路
７７には比較器７１．インバータ７６１、比較器７４の
各出力信号が入力される。

ＡＮＤ回路７８には比較器？２．７３．７５の各出力信
号が入力される。

ＡＮＤ回路７７．７８の各出方信号はＯＲ回路７９に入
力される。ＯＲ回路７９の出方信号はインバータ７６２
を介して排他的ＯＲ回路８ｏの一つの入力端子に入力さ
れる。この排他的ＯＲ回路８０の他の入力端子には正規
化された正弦波データＳｏ′の符号ビット（最上位ビッ
トＭＳＢ）が入力される。

本実施例装置の動作が図面を参照しつつ以下に説明され
る。ここでは１３．５ＭＨｚで標本化された色副搬送波
としての正弦波データＳから位相が９０度偏移した余弦
波データＣを求める。まず、あるサンプル時点ｔ１で標
本化した正弦波データ（振幅瞬時値のサンプルデータ）
Ｓｗは。

Ｓｌ　＝Ａｓｉｎ（ωｓｃｔ　１　）　　　　　　　−
（１）である、同一のサンプル時点ｔ１における余弦波
データＣ１は。

ｃｏｓ（ｘ）　＝±　１−５ｉｎ　２　　（ｘ）の関係
から。

Ｃ，＝±ＡＪ　１−ｓ１２　　　　　−（２）となる、
この（２）式から明らかなように、正弦波データＳ１を
９０度位相偏移させた余弦波データＣ１を求めるには、
最大振幅Ａを計算すると共に、符号士を決定する必要が
ある。これらの方法が以下に説明される。

１込１１１１１１算 最大振幅Ａは連続する２時点で標本化された正弦波デー
タから求めることができる。サンプル時点ｔ１の一つ前
のサンプル時点ｔｏで標本化された正弦波データをＳ、
とすると、正弦波データＳｏは。

ＳＯ＝Ａｓｉｎ（ω５ｃｔｏ） ＝　Ａｓ１ｎ（ａ＋ｓｃ　ｔ　１　−φ）　　　　　　
−（３）となる。ここでφはサンプル時点ｔｏとｔ１間
の位相差であり１色副搬送波を１３．５　ＭＨｚの標本
化周波数で標本化した場合には約９５．４５４５度であ
る。上述の（３）式の正弦波データＳ。を更に変形する
と。

Ｓ□　−Ａｓｉｎ（６）ｓｃｔ　１−φ）＝Ａｓｉｎ（
ω５ｃｔｌ　）　　ｃｏｓφ−Ａｃｏｓ（ω５ｃｔｌ）
ｓｉｎφ ＝Ｓ１ｃｏｓφ−Ａ　ｃｏｓ　（ωｓｃ　ｔ　１　）ｓ
ｉｎφとなる。よって。

・°・（ＳＯ−３ｌ　　ｃｏｓφ）２ （Ａ　ｃｏｓ　（ωｓｃ　Ｌ　１　）ｓｉｎφ）２　　
・−（４）ここで。

（Ａｓｉｎ（ａ＋ｓｃｔ　１　）　　）　　２＋　　（
Ａｃｏｓ（ａ＋ｓｃｔ　１　）　　）　　”＝　Ａ　２ の関係から。

（Ｓｇ　−３１ｃｏｓφ）２ ＝　（Ａ２−８５２）ｓｉｎ　２φ が求まる。この式から振幅Ａを求めると。

よって振幅Ａは、連続する二つのサンプルデータＳＯ＋
３１と、定数ｓｉｎφ、　　ｃｏｓφから求めることが
できる。第２図における振幅計算部３はこの（５）式の
演算を行って最大振幅Ａを求める回路である。

葺ｊＪ１丸定 余弦波データＣオの符号士の決定は以下の方法により行
われる。すなわち、第４図は正弦波ｓｉｎと余弦波ｃｏ
ｓとの符号の関係を表したものである。

第４図から分かるように、余弦波ｃｏｓは正弦波ｓｉｎ
より位相が９０度進んでおり、ある象限の余弦波ｃｏｓ
の符号はその一つ前の象限の正弦波ｓｉｎの符号を反転
したものに等しくなる。

したがって連続する２つのサンプル時点が隣合う象限に
それぞれ存在している場合には、この第４図に従ってサ
ンプル時点ｔ１における余弦波データＣ１の符号を、一
つ前のサンプル時点ｔｏにおける正弦波データＳｏの符
号を反転することによって決定することができる。符号
決定は原則的にはこれに従って行われる。

一方１色刷搬送波を１３．５　ＭＨｚの標本化周波数で
標本化した場合、連続するサンプル時点間の位相差は前
述したように約９５．４５４５度となる。

このため、各象限１．　　ｎ、　ＩＩＩ、　ｍＶの先頭
から５．４５４５度以内にサンプル時点ｔ１がある場合
には。

このサンプル時点ｔ１の一つ前のサンプル時点【０の存
在する象限は一つ象限を飛び越した象限となる。このよ
うな場合には必ずしも第４図の関係に従って余弦波デー
タｃ１の得号を決定できなくなる。

すなわち、サンプル時点ｔ１が第■象限または第ｍ象限
の先頭から５．４５４５度以内に存在する場合には余弦
波データｃ１の符号は−っ前の正弦波データＳ、と同じ
になり、前述の原則が成立しなくなる。一方、サンプル
時点ｔ１が第１象限または第■象限の先頭から５．４５
４５度以内に存在する場合には前述同様に余弦波データ
Ｃ１の符号は一つ前の正弦波データＳｏの符号を反転す
ることによって求まる。

これを第５図を参照して詳しく説明する。第５図中、実
線は正弦波ｓｉｎ　、−点鎖線は余弦波ｃｏｓの波形を
示す、ここで×は乎ンブル時点【１が第１象限の先頭か
ら５．４５４５度以内にある場合の二つのサンプル時点
ｔ１＋’０を示し、・はサンプル時点ｔ１が第■象限の
先頭から５．４５４５度以内にある場合の二つのサンプ
ル時点を示し、■はサンプル時点ｔ１が第■象限の先頭
から５．４５４５度以内にある場合の二つのサンプル時
点を示し、ムはサンプル時点ｔ１が第■象限の先頭から
５゜４５４５度以内にある場合の二つのサンプル時点を
示す。

まず前述の原則が成立する場合として、サンプル時点ｔ
１が第１象限の先頭から５．４５４５度以内に存在した
時は、一つ前のサンプル時点は第■象限に存在する。こ
の場合、第１象限での余弦波ｃｏｓの符号は十であり、
第■象限での余弦波ｓｉｎの符号−の反転である。同様
に、サンプル時点ｔ、が第■象限の先頭から５−４５４
５度以内に存在した時は、一つ前のサンプル時点は第■
象限に存在する。この場合、第■象限での余弦波ｃｏｓ
の符号は−であり、第１象限での余弦波ｓｉｎの符号子
の反転である。

次に前述の原則が成立しない場合として、サンプル時点
ｔ１が第■象限の先頭から５．４５４５度以内に存在し
た時は、一つ前のサンプル時点は第■象限に存在する。

この場合、第■象限での余弦波ｃｏｓの符号は−であり
、第■象限での余弦波ｓｉｎの符号−の反転でなくなる
。同様に、サンプル時点ｔ１が第■象限の先頭から５．
４５４５度以内に存在した時は、一つ前のサンプル時点
は第■象限に存在する。この場合、第■象限での余弦波
ｃｏｓの符号は十であり、第■象限での余弦波ｓｉｎの
符号子の反転でなくなる。

この結果、余弦波データＣ１の符号を決定するには、サ
ンプル時点ｔ１が第■象限または第■象限の先頭から５
．４５４５度以内にある場合には。

一つ前の正弦波データＳ。と同じ符号とし、それ以外の
場合には正弦波データＳ、の符号を反転して余弦波デー
タＣ１の符号とすればよい。

サンプル時点ｔ１が第■象限または第■象限の先頭から
５．４５４５度以内にあるか否かの判定は次のようにし
て行うことができる。

すなわち、第５図から明らかなように、サンプル時点ｔ
１が第■象限または第■象限の先頭から５．４５４５［
以内にある場合とは正弦波ｓｉｎの極大値あるいは極小
値付近にサンプル時点ｔ１が存在した場合である。よっ
てサンプル正弦波データＳ１が極大値あるいは極小値付
近にあるか否かはこの正弦波データＳ１を所定のしきい
値（極大値あるいは極小値に近い埴）と比較することに
よって容易に判定できる。

この場合、極大値あるいは極小値付近の正弦波データＳ
１としては、第■象限または第■象限の最後から５．４
５４５度以内のものも含まれる。よって正弦波データＳ
１が何れの象限に存在しているものであるかを判定する
必要があるが、この判定には、一つ前のサンプル時点１
ｏの正弦波データＳｏを第２のしきい値と比較すればよ
い、すなわち、第１象限または第■象限の最後から５．
４５４５度以内にある正弦波データＳ１の一つ前の正弦
波データＳｏは、第■象限または第■象限の先頭から５
．４５４５度以内にある正弦波データＳ。

の一つ前の正弦波データＳｏよりも、その絶対値が必ず
大きくなるから、適当なしきい値を設定することにより
判別が可能である。

以上の判定を行うには、入力信号の大小にかかわらず固
有のしきい値を用いて判定できることが理想的である。

よって本実施例では標本化された正弦波データＳＯ，Ｓ
、を正規化している０例えば入力データの振幅を８ビツ
トで表す場合には。

８ビツトで表すことができる最大値１２７で正規化する
。これには９式（５）で求めた最大振幅Ａを用いて、標
本化された正弦波データＳ。、Ｓ。

を下式により正規化する。

Ｓｏ　　＝Ｓｏ　Ｘ　１２７／Ａ ｓ、　　＝Ｓ１Ｘ１２７／Ａ なお、この正規化は第２図では正規化部４．５でそれぞ
れ行われる。

ここで、余弦波データＣ１の符号判定のしきい値として
は、極大値および極小値付近の判定のしきい値として±
１２６を用い、また正弦波データＳ１が存在する象限の
判定のしきい値として±１２を用いるものとする。する
と、サンプル時点ｔ１が第■象限または第■象限の先頭
から５．４５４５度以内にあることの条件としては。

条件（１）　　Ｓｔ’＞１２６　　　かつ１２＜Ｓｏ’
＜０ 条件（２）　　Ｓ１’　＜−１２６かつ０＜Ｓ、’＜１
２ の二つの場合であり、この場合にはサンプル時点ｔ１に
おける余弦波データＣ１の符号は一つ前のサンプル時点
ｔｏの正弦波データＳｏ′の符号に等しい。

一方、これ以外の場合には、サンプル時点ｔ。

における余弦波データＣ１の符号は一つ前のサンプル時
点ｔｏの正弦波データＳｏ′の符号の反転となる。

第３図に示された符号判定部７では、上述の条件の判定
を行っているものであり、ＡＮＤ回路７７は上述の条件
（１）が満たされているか否かを判定し、ＡＮＤ回路７
８は上述の条件（２）が満たされているか否かを判定し
ている０条件が満たされた場合には“１”がＯＲ回路７
９に出力される。よってＯＲ回路７９は条件（１）ある
いはく２）の何れかが満たされた場合に“ｌ”を出力し
、それをインバータ７６で反転して“０”として排他的
ＯＲ回路８０に送出する。

この排他的ＯＲ回路８０の他方の入力端子には正弦波デ
ータＳｏ′の符号ビットが入力されているので、上述の
条件（１）または（２）が成立した場合には、この符号
ビットを反転せずに出力し。

一方９条件（１）または（２）が成立しない場合には符
号ビットを反転して出力することになる。

余弦波データＣ１の絶対値の計算は＋　ｓｉｎ／ｃｏｓ
変換部６において、入力された正規化正弦波データ３１
′に対して、　　　１−３１’の演算を行うことにより
求まる。よってこの絶対値と前述の符号判定部７からの
符号上とを合わせて余弦波データＣ１とする。

本発明の実施にあたっては種々の変形形態が可峰である
０例えば上述の実施例では色副搬送波の標本化周波数と
して１３．５ＭＨｚとしたため、サンプル時点間の位相
差は９５．４５４５度となり。

９０度を越えたものとなったが、勿論、標本化周波数を
上げた場合には位相差が９０度以内となる場合もあり、
この場合にはそれに応じて判定条件を設定することにな
る。また、実施例では標本化周波数が、標本化される正
弦波の周波数の整数倍になっていない場合について述べ
たが、勿論９本発明の正弦波周波数の整数倍の場合にも
通用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、正弦波の周波数の整数倍でない標本化
周波数を用いた場合にもディジタル処理によって正弦波
から位相を９０度シフトさせて余弦波を得ることができ
るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原理ブロック図。 第２図は本発明の一実施例としての移相器の構成を示す
ブロック図。 第３図は第２図における符号判定部の構成例を示すブロ
ック図。 第４図は正弦波と余弦波の符号の関係を示す図。 および 第５図は符号判定の方法を説明するための図である。 図において。 １．２・−遅延回路 ３・−振幅計算部 ４．５−・−正規化部 ６−・−５ｉｎ／ｃｏｓ変換部 ７−・符号判定部 ７１〜７５・−比較器 ７６１　＊　　７６２−−・インバータ７７．７８−Ａ
ＮＤ回路 ７９・−ＯＲ回路 ８０・−排他的ＯＲ回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 正弦波の振幅瞬時値を一定周期で標本化する標本化回路
   （１）と、 該標本化回路（１）で標本化された２点の振幅瞬時値か
   ら正弦波の振幅値を求める正弦波振幅演算回路（２）と
   、 該正弦波振幅演算回路（２）で求められた正弦波の振幅
   値と該標本化回路（１）で標本化された振幅瞬時値とに
   基づいて該正弦波と位相が９０度異なる余弦波の振幅瞬
   時値の絶対値を求める余弦波振幅演算回路（３）と、 該標本化回路で標本化された２点の振幅瞬時値の存在す
   る象限から該余弦波振幅演算回路（３）で求められた余
   弦波の振幅瞬時値の符号を決定する符号決定回路（４）
   と を具備してなる移相器。