JPH0249046B2 - Shuhasufukuchokairo - Google Patents

Shuhasufukuchokairo

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JPH0249046B2
JPH0249046B2 JP9284084A JP9284084A JPH0249046B2 JP H0249046 B2 JPH0249046 B2 JP H0249046B2 JP 9284084 A JP9284084 A JP 9284084A JP 9284084 A JP9284084 A JP 9284084A JP H0249046 B2 JPH0249046 B2 JP H0249046B2
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signal
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Koji Kaniwa
Shigeyuki Ito
Yoshizumi Wataya
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D3/00—Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations
    • H03D3/02—Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations by detecting phase difference between two signals obtained from input signal

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Signal Processing Not Specific To The Method Of Recording And Reproducing (AREA)
  • Television Signal Processing For Recording (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、フエーズロツクループによつて形成
されたIC(集積回路)化に好適な周波数復調回路
に関する。
〔発明の背景〕
従来より、情報信号を記録再生するための方法
として、周波数変調(以下、FM変調という)方
式による方法が広く用いられている。この方法を
ビデオテープレコーダ(VTR)における音声信
号の記録再生を例にして説明すると、一般に、
VTRにおいては、輝度信号はFM変調され、ま
た、色度信号はFM変調輝度信号の周波数帯域の
下側に低減変換されて記録されており、その場
合、FM変調された音声度信をFM変調輝度信号
の周波数帯域と低減変換色度度信の周波数帯域と
の間に周波数多重して記録する方法が知られてい
る。
第1図はかかる音声FM多重記録方式における
FM復調回路の一従来例を示すブロツク図であつ
て、1はAGC回路(自動利得制御回路)、2はダ
イナミツクレンジ圧縮回路、3はスイツチ回路、
4はLPF(低域通過フイルタ)、5はVCO(電圧制
御形発振器)、6は位相検波回路、7はループフ
イルタ、8はダイナミツクレンジ伸長回路、9は
記録増幅器、10は再生増幅器、11は磁気テー
プ、12は磁気ヘツドであり、また、破線で囲ま
れた部分がIC構成となつていて、101〜10
7がICピン端子である。
同図において、記録時には、スイツチ回路3は
端子A側に閉じ、VCO5がFM変調器として動作
する。ICピン端子101から供給された音声信
号は、AGC回路1でレベル調整され、ダイナミ
ツクレンジ圧縮回路2で所定のダイナミツクレン
ジとなるように圧縮される。ダイナミツクレンジ
圧縮回路2からの音声信号は、スイツチ回路を介
してVCO5に供給される。VCO5は、供給され
た音声信号に応じて発振器周波数が変化し、FM
音声信号を出力する。このFM音声信号は、ICピ
ン端子106から記録増幅器9に供給されて増幅
され、磁気ヘツド12に供給されて磁気テープ1
1に記録される。
一方、スイツチ回路3からの音声信号は、IC
ピン端子103,104間に外付けされたLPF
4を介してダイナミツクレンジ伸長回路8に供給
され、そこでダイナミツクレンジ圧縮回路2で圧
縮された分伸長され、ICピン端子105からモ
ニタ信号として出力される。
次に、再生時においては、スイツチ回路3は端
子B側に閉じ、VCO5、位相検波回路6および
ICピン端子102に外付けされたループフイル
タによるフエーズロツクフレープでもつて周波数
復調回路が形成される。
そこで、磁気ヘツド12により、磁気テープ1
1から再生されたFM音声信号は、再生増幅器1
0で増幅され、ICピン端子107から位相検波
回路6に供給される。位相検波回路6には、ま
た、VCO5の出力信号が供給され、この出力信
号によつてFM音声信号は位相検波される。位相
検波回路6の出力信号はループフイルタ7、スイ
ツチ回路を介し、VCO5に供給されるとともに、
LPF4で帯域制限されてFM音声信号のキヤリア
成分が充分に減衰され、さらに、ダイナミツクレ
ンジ伸長回路8を通つてICピン端子105に出
力される。このICピン端子105に得れる出力
信号が周波数復調された音声信号である。
ところで、第1のループフイルタには、第2図
aに示すラグリードフイルタが一般に用いられ
る。同図bはラグフイルタであつて、入・出力端
子間の抵抗R1と、出力端子、接地端子間に設け
られたコンデンサC1とからなる。ラグリードフ
イルタは、このラグフイルタのコンデンサC1に
直列に抵抗R2を接続したものである。第3図a
はラグリードフイルタの振幅特性を、同図bは同
じく位相特性を夫々示す。第3図aにおける周波
数1,2は夫々、1 =1/2πC1・(R1+R2) …(1)2 =1/2πC1・R2 …(2) で表わされ、したがつて、ラグリードフイルタ
は、ラグフイルタに比べ、フエーズロツクループ
の位相余裕が大きく、また、引込範囲が広くなる
という特徴を有する。
しかしながら、かかるラグリードフイルタから
なるループフイルタの出力信号をFM復調された
音声信号とすると、FM信号のキヤリア成分が充
分減衰されないために、第1図に示すように、
LPF4が必要となる。したがつて、部品点数が
多くなる。特に、周波数復調回路をIC化するに
際しては、このLPF4は外付け部品となるため
に、外付部品が多くなるばかりでなく、このため
のICピン端子が必要となり、コストの面で問題
がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、
フエーズロツクループの引き込み特性などの性能
を劣化させることなく、ICピン端子を低減でき
るようにした周波数復調回路を提供するにある。
〔発明の概要〕
この目的を達成するために、本発明は、フエー
ズロツクループのループフイルタはラグフイルタ
特性とリードフイルタ特性を有し、位相検波回路
の出力信号をラグフイルタ特性で帯域制限して不
要高域成分が充分に減衰した復調信号を得、か
つ、該位相検波回路の出力信号をラグフイルタ特
性とリードフイルタ特性で帯域制限して電圧制御
形発振器の制御信号を得るようにした点に特徴が
ある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面について説明す
る。
第4図は本発明による周波数復調回路の一実施
例を示すブロツク図であつて、71はループフイ
ルタ7の入力端子、72,73はループフイルタ7
の出力端子であり、第1図に対応する部分には同
一符号をつけている。
第4図において、記録時には、スイツチ回路C
はA側に閉じ、ICピン端子101が供給された
音声信号は、AGC回路1でレベル調整された後、
スイツチ回路3を介してVCO5でFM変調され
る。得られたFM音声信号は、記録増幅器9で増
幅され、磁気ヘツド12に供給されて磁気テープ
11に記録される。
再生時には、スイツチ回路3はB側に切換えら
れ、VCO5、位相検波回路6およびループフイ
ルタ7によるフエーズロツクループで周波数復調
回路が形成される。ここで、ループフイルタ7は
入力端子71と接地端子との間に抵抗R1,R2
およびコンデンサC1が直列接続され、抵抗R
1,R2の接続点に出力端子72が、また、抵抗
R2、コンデンサC1の接続点に出力端子73が
接続されてなる。ループフイルタ7がかかる構成
を有することにより、入力端子71と出力端子72
との関では、第2図aと比較して明らかなよう
に、ラグリードフイルタが形成され、また、入力
端子71と出力端子73との間では、第2図bと比
較して明らかなように、ラグフイルタが形成され
る。
そこで、磁気ヘツド12によつて再生された
FM音声信号が、再生増幅器10で増幅された
後、位相検波器6に供給され、その検波出力信号
がループフイルタ7の入力端子71に供給される。
出力端子72には、検波出力信号がラグリードフ
イルタで帯域制限して得られ、この信号は制御信
号としてVCO5に供給される。また、出力端子
73には、検波出力信号がラグフイルタで帯域制
限して得られ、復調された音声信号としてICピ
ン端子105から出力される。
いま、一具体例として、ループフイルタ7のラ
グリードフイルタ特性が、第3図aのようにな
り、1=16kHz、2=80kHzとしてフエーズロツク
ループのDCループゲインが640kHzである場合
に、ループフイルタ7の出力端子72に得られる
信号をFM復調された音声信号とすると、この音
声信号の周波数特性は第5図aのようになる。こ
れに対し、同一条件でループフイルタ7の出力端
子73に得られる周波数特性を第5図bに示す。
すなわち、フエーズロツクループのDCループ
ゲインをK、ループフイルタ7の伝達関数をF
(S)とすると、フエーズロツクループの伝達関
数H(S)は、一般に、 H(S)=KF(S)/S/1+KF(S)/S …(3) で表わされる。ところで、ループフイルタ7の入
力端子71、出力端子72間の伝達関数F(S)は、 F(S)=R241/SC1/R1+R2+1/SC1 …(4) であるから、出力端子72から得られる音声信号
の周波数特性は、第5図aに示すように、20kHz
から150kHzの周波数帯域で振幅が持上げられ、
しかも1MHzの減衰量が−20dB程度しかならな
い。
これに対して、入力端子71、出力端子73間の
伝達関数F(S)は、 F(S)=1/SC1/R1+R2+1/SC1 …(5) で表わされる。したがつて、この出力端子73に
得られる音声信号の周波数特性は、第5図bに示
すように、40kHzまでは平坦であり、1MHzの減
衰量が−40dBとなる。
したがつて、ループフイルタ7の出力端子73
に得られる音声信号は充分にキヤリア成分が減衰
されており、しかも、出力端子72からはフエー
ズロツクループの良好な引込み特性を得るに充分
なVCO5の制御信号が得られる。
このように、ループフイルタ7を構成するラグ
リードフイルタにラグフイルタ特性をもたせるこ
とにより、余分のLPFを設けることなしに、キ
ヤリア成分が充分に減衰した音声信号を得ること
ができ、再生音声の音声を劣化させることなく、
部品点数を低減してICピン端子数を少なくする
ことができる。
第6図は本発明による周波数復調回路の他の実
施例を示すブロツク図であつて、13は電圧−電
流変換回路、14は入力端子、108,109は
ICピン端子であり、第1図に対応する部分には
同一符号をつけている。
第6図において、記録時には、ICピン端子1
01から入力された音声信号は、AGC回路1を
介してダイナミツクレンジ圧縮回路2に供給さ
れ、ダイナミツクレンジが1/2になるように圧縮
される。その後、音声信号は、スイツチ回路3を
介して電圧−電流回路13(以下V−I変換回路
という)に供給され、電流信号に変換される。こ
の電流信号はVCO5に供給されてFM変調され、
得られたFM音声信号はICピン端子106から記
録増幅器9を介して磁気ヘツド12に供給され、
磁気テープ11に供給される。
V−I変換回路13には、ICピン端子108
を介して抵抗R5が接続され、また、ICピン端
子109を介して可変抵抗R4とコンデンサC3
とが接続されており、可変抵抗R4の他端は所定
の電圧が印加される入力端子14が接続されてい
る。抵抗R5はVCO5中心周波数を決めるV−
I変換回路13の電流信号の直流電流を決定する
ものであり、可変抵抗R4は、V−I変換回路1
3の変換利得を変化させることにより、VCO5
のFM変調のデビエーシヨンを調整するためのも
のである。また、コンデンサC3はV−I変換回
路13の発振を防止するとともに、HPF(高域通
過フイルタ)を構成する。
再生時には、磁気ヘツド12により、磁気テー
プ11から再生されたFM音声信号は、再生増幅
器10で増幅された後、ICピン端子107から
位相検波回路6に供給される。位相検波回路6は
FM音声信号とVCO5の出力端子との位相比較を
行なう。位相検波回路6の出力段に接続されてい
る抵抗R3とICピン端子102を介して接続され
ているコンデンサC2は、位相検波回路6の負荷
として働く。従つて、位相検波回路6の出力信号
は、伝達関数Fa(s)が Fa(s)=1/SC2/R3+1/SC2 …(6) であるラグフイルタで高域が減衰され、復調され
た音声信号としてはダイナミツク伸長回路8とス
イツチ回路3とに供給される。ダイナミツク伸長
回路8はこの音声信号のダイナミツクレンジを2
倍にして元のダイナミツクレンジになり、記録再
生過程で生じた雑音が低減されてICピン端子1
05から出力される。
一方、スイツチ回路3に供給された音声信号
は、V−I変換回路13で抵抗R4、コンデンサ
C3からなる、伝達関数Fb(s)が Fb(s)=R4+1/SC3/1/SC3 …(7) であるリードフイルタにより高域が持ち上げら
れ、電流信号となつてVCO5に供給される。な
お、このV−I変換回路13及びリードフイルタ
特性については、後の第7図で詳しく述べる。こ
の様にVCO5に供給される位相検波回路6から
の検波出力信号は上記のラグフイルタとリードフ
イルタを通り、従つて、等化的に伝達関数Fc
(s)が Fc(s)=Fa(s)×Fb(s)=1+SC3R4/1+SC2R3
…(8) であるラグリードフイルタを通つた信号となる。
尚、上記ラグフイルタの時定数τa=C2R3とリ
ードフイルタの時定数τb=C3R4の関係はτa>τbに
設定している。
第7図は第6図のスイツチ回路とV−I変換回
路の一具体例を示す回路図であつて、15は負帰
還形増幅器、16はスイツチ、17は定電流源、
18は入力端子、19は出力端子であり、第6図
に対応する部分には同一符号をつけている。
第7図において、記録時には、スイツチ16は
REC端子側に閉じ、トランジスタQ7、抵抗R
11および電圧源E1が定電流源を形成する。こ
のとき、トランジスタQ8はオフであるために、
トランジスタQ5,Q6にはエミツタ電流が流れ
ず、トランジスタQ5,Q6はオフである。
入力端子A(これは、スイツチ回路3の接点A
(第6図)である)からトランジスタQ3のベー
スに、ダイナミツク圧縮回路2(第6図)が出力
した音声信号が供給され、スイツチ回路3を含む
実線で囲まれた部分15は音声帯域においては負
の全帰還形増幅器を構成するから、この音声信号
はほぼ等しい信号がトランジスタQ4のベースに
供給される。
ここで、入力端子14には、入力端子Aまたは
再生時の入力端子B(これは、スイツチ回路3の
接点B(第6図)である)の直流電圧にトランジ
スタのベース・エミツタ間電圧を加えた電圧が印
加されており、入力端子Aに音声信号が供給され
ていないときには、差動対をなすトランジスタQ
3,Q4の夫々のコレクタ電流が等しくなるよう
にしている。負荷抵抗R4には、入力信号に対応
した信号電流だけが流れ、負荷抵抗R4の抵抗値
を大きくすると、トランジスタQ3,Q4のコレ
クタ電流の差は小さくなり、逆に、負荷抵抗R4
の負荷抵抗を小さくすると、トランジスタQ3,
Q4のコレクタ電流の差は大きくなる。このコレ
クタ電流の差は、入力端子Aに供給される音声信
号に対応したものである。したがつて、負荷抵抗
R4を変化させることにより、V−I変換回路の
V−I変換利得を調整することができる。
ところで、トランジスタQ1,Q12と抵抗R
13,R17はカレントミラー回路を形成し、ト
ランジスタQ2,Q10と抵抗R14.R15も
カレントミラー回路を形成し、トランジスタQ1
3,Q15と抵抗R18,R20もカレントミラ
ー回路を形成しており、また、抵抗R13,R1
4,R15,R17,R18,R20は抵抗値が
等しい。そこで、トランジスタQ1,Q3,Q1
2のコレクタ電流は互いに等しく、また、トラン
ジスタQ2,Q4,Q10,Q13,Q15のコ
レクタ電流も互いに等しいから、電流I1は、トラ
ンジスタQ12,Q15のコレクタ電流の差、し
たがつて、トランジスタQ3,Q4のコレクタ電
流の差であり、入力端子Aから供給される音声信
号に応じた信号電流である。
一方、入力端子18には、所定の基準電圧が印
加されており、ICピン端子108に接続された
抵抗R5により、トランジスタQ19のコレクタ
電流I2が決定される。また、トランジスタQ1
6,Q17,Q18と抵抗R21,R22はカレ
ントミラー回路を形成しており、トランジスタQ
18のコレクタ電流はトランジスタQ19のコレ
クタ電流I2に等しい。このために、トランジスタ
Q20のコレクタ電流はI1+I2となる。ここで、
トランジスタQ20,Q21と抵抗R23,R2
4とでカレントミラー回路が形成されており、こ
の結果、トランジスタQ21のコレクタ電流I3
は、 I3=I1+I2 となる。出力端子19はVCO5(第6図)に接
続されており、音声信号に応じた電流信号I1と直
流電流I2の和電流I3がこのVCO5の入力電流とな
る。この場合、直流電流I2がVCO5の中心周波
数を決定し、電流信号I1がVCO5のデビエーシ
ヨンを決める。
このために、VCO5の変調感度にバラツキが
あつても、V−I変換回路において、抵抗R4を
調整することによつてVCO5に供給される信号
電流I1を変化させることができるから、従来技術
のように入力端子Aから供給される音声信号の振
幅レベルを変化させることなく、VCO5のデビ
エーシヨンを調整することができる。
第7図において、再生時には、スイツチ16が
PB端子側に閉じ、トランジスタQ8、抵抗R1
2および電圧源E1によつて定電流源が形成され
る。この場合、トランジスタQ7はオフとなるか
ら、トランジスタQ3,Q4はオフとなる。
入力端子Bには、抵抗R3とコンデンサC2と
からなるラグフイルタからの再生音声信号が供給
される。この場合も記録時と同様に、トランジス
タQ5,Q6のコレクタ電流の差電流は入力端子
Bから供給された音声信号に応じたものであり、
この差電流は信号電流I1としてトランジスタQ2
0のコレクタに供給される。そして、出力端子1
9にこの信号電流I1と直流電流I2との和電流I3が
現われ、これがVCO5(第6図)に供給される。
ICピン端子109に接続されたコンデンサC
3は可変抵抗R4と組み合わせて負帰還増幅器1
5の帰還率を決定しており、帰還信号の高域を抑
圧する。この帰還率β(s)は β(s)=1/SC3/R4+1/SC3 …(9) と表わせるので、負帰還増幅器15の伝達関数G
(s)は G(s)=1/β(s)=R4+1/SC3/1/SC3…(10) となり、先の式(7)に示した、低域の利得が1であ
るリードフイルタの特性となる。したがつて、
VCO5に入力される制御信号は、位相検波回路
6の検波出力信号を、コンデンサC2と抵抗R3
からなるラグフイルタと上記リードフイルタを通
すことによつて、したがつて、ラグリードフイル
タを通すことによつて得られることになる。
また、このV−I変換回路は、上述したよう
に、記録時、入力端子Aに供給される音声信号の
振幅レベルを変化させることなく、VCO5での
デビエーシヨンを所定の値に設定するように、信
号電流の振幅レベルを設定しているから、再生時
には、記録時に入力端子Aに供給される音声信号
と同一振幅レベルの音声信号が入力端子Bに供給
される。
第8図は第6図のVCO5の一具体例を示す回
路図であつて、20〜23は定電流源であり、第
6図、第7図に対応する部分には同一符号をつけ
ている。
このVCO5はエミツタ結合非安定マルチバイ
ブレータである。このマルチバイブレータの発振
周期Tは、第7図に示したV−I変換回路から端
子19を介して供給される電流I3により、コンデ
ンサC10の充電電圧が、 2・R100/R100+R101・Vcc となるに要する充電時間の2倍であるから、 T=4・C10・k・Vcc/I3 〔但し、k=R100/R100+R101〕 となる。したがつて、発振周波数は、 =I3/4・C10・k・Vcc となり、電流I3の変化に対する発振周波数の変
化量(すなわち、VCO5の変調感度)は、 ∂/∂I3=1/4・C10・k・Vcc であるから、第7図に示したV−I変換回路で電
流変換された音声信号に応じて発振周波数が制
御される。この際、第7図における負荷抵抗R4
の抵抗値を変化させることにより、V−I変換回
路のV−I変換利得を変化させることができるか
ら、VCO5の変調感度にバラツキがあつても、
VCO5のデビエーシヨンを一定することができ
る。
以上のように、この実施例では、V−I変換回
路13を設けることにより、記録すべき音声信号
の振幅レベルを変化させることなく、VCO5の
デビエーシヨンを調整することができ、しかも、
VCO5の発振中心周波数の調整とデビエーシヨ
ンの調整とを独立に行なうことができる。このた
めに、最適なフエーズロツクループ特性が得ら
れ、高品質のFM復調音声信号が得られる。
また、V−I変換回路13に設けたリードフイ
ルタ(HPF)と位相検波回路6の次段に設けた
抵抗R3とコンデンサC2とからなるラグフイル
タとによつてラグリードフイルタが構成され、こ
れがフエーズロツクループのループフイルタをな
しているから、このラグリードフイルタから
VCO5の制御信号が得られるとともに、上記ラ
グフイルタから不要高域成分が充分に減衰された
FM復調音声信号が得られる。したがつて、別に
このようなFM復調音声信号を得るためのLPFを
必要とせず、部品点数の削減を実現できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、フエー
ズロツクループを形成するループフイルタを、
FM復調音声信号の不要高域成分を充分減衰させ
るためのLPFにも兼用可能となり、使用部品点
数が低減し、特に、IC化に際して外付け部品と
ICピン端子数の削除が達成できるものであつて、
上記従来技術の欠点を条いて優れた機能の周波数
復調回路を低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の周波数復調回路の一例を示すブ
ロツク図、第2図aはラグリードフイルタを示す
回路図、同図bはラグフイルタを示す回路図、第
3図a,bはラグリードフイルタの特性図、第4
図は本発明による周波数復調回路の一実施例を示
すブロツク図、第5図a,bは夫々第4図のルー
プフイルタのラグリードフイルタ特性、ラグフイ
ルタ特性による音声信号の周波数特性を示す特性
図、第6図は本発明による周波数復調回路の他の
実施例を示すブロツク図、第7図は第6図のスイ
ツチ回路と電圧−電流変換回路の一具体例を示す
回路図、第8図は第6図の電圧制御形発振器の一
具体例を示す回路図である。 3……スイツチ回路、5……電圧制御形発振
器、6……位相検波回路、7……ループフイル
タ、71……入力端子、72,73……出力端子、
13……電圧−電流変換回路、101……音声信
号が入力されるICピン端子、105……復調さ
れた音声信号が出力されるICピン端子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 位相検波回路とループフイルタと電圧制御形
    発振器とからなるフエーズロツクループで形成さ
    れ、周波数変調された情報信号の位相検波出力信
    号が該ループフイルタを介して該電圧制御発振器
    に供給されるようにした周波数復調回路におい
    て、前記ループフイルタは、前記位相検波出力信
    号が供給される入力端子と第1の出力端子との間
    でラグリードフイルタ特性を、かつ、該入力端子
    と第2の出力端子との間でラグフイルタ特性を
    夫々有し、該第1の出力端子に前記電圧制御形発
    振器の制御電圧を出力し、該第2の出力端子に復
    調された前記情報信号を出力するように構成した
    ことを特徴とする周波数復調回路。 2 前記入力端子、接地端子間に第1の抵抗、第
    2の抵抗およびコンデンサが直列接続され、か
    つ、前記第1の出力端子が該第1、第2の抵抗の
    接続点に、前記第2の出力端子が該第1の抵抗と
    該コンデンサとの接続点に夫々接続されてなるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の周波
    数復調回路。 3 前記ループフイルタは、前記入力端子、前記
    第1の出力端子間にラグフイルタとリードフイル
    タとが直列接続され、該ラグフイルタの出力端子
    に前記第2の出力端子が接続され、上記ラグフイ
    ルタおよびリードフイルタはそれぞれ Fa(s)=1/1+τas、Fb(s)=1+τbs の伝達関数をもち、上記ラグフイルタの時定数τa
    と上記リードフイルタの時定数τbとがτa>τbであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    周波数復調回路。
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