JPH04178030A - Ｆｍ復調装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はＦＭ復調装置に係り、特に雑音の低減等を可能
にするためのＦＭ復調装置の改良に関する。

［発明の概要］ ＦＭ変調信号を、混合器（ＭＩＸ）と、鋸波発生器と鋸
波をＦＭ変調する電圧制御発振器（ＶＣＯ）とによって
変調し、その変調出力信号の周波数が特定の周波数と一
致したことを、前記変調出力信号レベルの最大値によっ
て検出するか、又はＦＮ１検波器と微分器とによって検
出し、その検出信号が発生した瞬間たけ鋸波信号の一部
を取り出すと共にローパスフィルター（ＬＰＦ）をかけ
ることによって、ＦＭ復調信号を得るようにしたＦＭ復
調装置である。

［従来の技術］ 従来のＦＭ復調方式としては、レシオ検波、フォードラ
チャー検波、パルスカウント検波等の方式のものが知ら
れている。

このような従来の方法においては、ＦＭ変調スペクトル
帯域幅すべてに含まれる雑音も同時に復調されるため、
Ｃ／Ｎに弱い欠点があった。

第８図にＦＭ変調帯域幅を示す。従来の復調に必要とす
る帯域幅は９８％以上のスペクトルのエネルギーを含む
帯域幅Ｆｗである。このためこの帯域に含まれる雑音も
同時に復調されてしまう。

これに対し、不要な雑音の復調を低減させる方法として
第１０図のＰＬＬ検波方式がある。

同図において、１は混合器（ＭＩＸ）、２はバントパス
フィルター（ＢＰＦ）　、３はＦ＼１検波器、４は電圧
制御発振器（ＶＣ○）である。ＦＮｉ変調波は、搬送波
の瞬時周波数が変調信号に従って変動している。この最
大周波数偏移Ｆｃｌは第８図に示したように変調帯域よ
り狭く、変調によって第９図のように変化している。

ＰＬＬ検波方式はこの瞬時周波数を取り出し復調するも
のて、Ｆｗより狭いＦｄの帯域内で行なわれるため、狭
くなった分だけ雑音が低減できる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上述した従来のＰＬＬ検波方式には、入力信号
の変調に対する、フィードパ・ツク信号の応答遅れの間
頌があった。

第１０図のＭｒ　Ｘ　ｌの入力信号の瞬時周波数とｖＣ
○４の瞬時周波数とが同一の動きであるとすると、ＭＩ
Ｘ出力の差周波数の信号は一定の周波数となる。これを
狭帯域のＢＰＦ２で取り出し、ＦＭ検波器３でＦＭ復調
する。復調信号のわずかな変動はＭ　Ｉ　Ｘ　１の入力
の二つの信号の周波数差のズしてありこれを〜′Ｃ○４
に帰還し、差が無くなるようにフィードバックする。こ
の結果ｖＣ○４の出力瞬時周波数は入力信号の瞬時周波
数に追従、ＶＣＯ４の入力信号は瞬時周波数と一致した
信号（微小信号で有るが増幅すればよい）となり雑音が
低減される。このフィードバックにおいて応答遅れがＢ
ＰＦ２、ＦＭ検波器３等で発生し、変調周波数が高くな
ると、歪が増大し安定性が悪くなる。

［発明の目的］ 本発明は、前述したような遅延の影響を受けることなく
、雑音を低減するＦＭ復調装置の提供を目的としたもの
である。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本願の第１の発明のＦＭ復調
装置は、ＦＭ変調信号を、鋸波発生器とこの鋸波発生器
からの側波をＦＭ変調する電圧制御発振器と混合器とに
より変調し、変調出力信号を得る変調手段と、上記変調
出力信号のレベルの最大値に基づいて、上記変調出力信
号の周波数が所定周波数と一致したことを検出する検出
手段と、該検出手段からの検出信号に基づいて上記側波
の一部を抽出するゲートと、該ゲートの出力信号を入力
とするローパスフィルターと、を備えたことを要旨とす
る。

本願の第２の発明のＦＭ復調装置は、ＦＭ変調信号を、
鋸波発生器とこの鋸波発生器からの側波をＦＭ変調する
電圧制御発振器と混合器とにより変調し、変調出力信号
を得る変調手段と、上記変調出力信号をＦＭ検波するＦ
Ｍ検波器とその検波出力信号を微分する微分器とにより
上記変調出力信号の周波数が所定の周波数と一致したこ
とを検出する検出手段と、該検出手段からの検出信号に
基づいて上記側波の一部を抽出するゲートと、該ゲート
の出力信号を入力とするローパスフィルターと、を備え
たことを要旨とする。

［作用］ ＦＭ変調信号は、上記変調手段によって変調され、上記
検出手段によりその変調出力信号の周波数が所定の周波
数と一致したことが検出されると、その検出信号が発生
した瞬間だけ側波の一部がゲ−トにより抽出されローパ
スフィルターに入力されることによりＦＭ復調信号が得
られる。

［実施例］ 以下図面に示す本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明によるＦＭ復調装置の一実施例を示す。

同図において、ｌＯはミキサー回路（ＭＩＸ）、ＩＮ！
電圧制御発振器（ＶＣＯ）　、１２はスィーブゼネレー
ター（Ｓ　Ｇ）、１３はｆｉ−ｆｌを取り出す帯域通過
フィルター（ＢＰＦＩ）、１４は入力信号のＯ皮酸分を
位相検波する位相検波器（ＰＤＩ）、１５は入力信号の
９０度成分を位相検波する位相検波器（ＰＤ２）　、１
６は発振−器（Ｏ３Ｃ）、１７！：！０３Ｃ（７）信号
を９０度シフトする位相シフト回路（ＰＳ）、１８．１
９は直流とキャリアー成分を除去しくｆ　ｉ−ｆ　１）
　−ｆ２の周波数成分を取り出す帯域通過フィルタＢＰ
Ｆ２．ＢＰＦ３．２ｏは合成回路（Ｃ）、２１はＡＭ検
波器（ＤＥＴ）、２２はピーク検出回路（ＤＩ）、２３
はパルスゼネレーター（ＰＧ）、２４は遅延回路（Ｔ）
、２５はゲート回路（Ｇ）、２６は変調信号を取り出す
低域通過フィルター（ＬＰＦ）である。

第２図はスイープゼネレーター１２とＶＣＯ１１の出力
信号の関係を示し、第３図は上記実施例の各部の信号波
形を示す。ＶＣＯ１２は第２図に示す周期Ｔｓの鋸波を
発生するスイープゼネレーター１２の出力信号で変調さ
れており、ＶＣＯ１２の瞬時周波数ｆｌはｆＬからｆＨ
まで変化する。

この時ｆＨ−ｆＬ＞Ｆｄ　（Ｆｄ　：　ＦＭの周波数偏
移）とし、１　／　Ｔ　ｓ　）　２　Ｘ最大変調周波数
とする。ＭＩＸＩ　２は、ＦＭの入力信号瞬時周波数ｆ
ｉとＶＣＯＩＩの瞬時周波数ｆ１の出力信号が与えられ
、和と差の周波数成分子ｉ＋ｆｌ、ｆｉ−ｆ１を得る。

これをバンドパスフィルター１３に通してｆ　ｉ−ｆ　
１を取り出す。

バンドパスフィルター１３の出力信号は位相検波器１４
．１５に入力され、発振器１６の信号とで位相検波され
る。発振器１６の出力信号は位相検波器１４に与えられ
ると共に位相シフト回路１７に与えられ、該回路１７で
は９０度位相がシフトされ位相検波器１５に入力される
。よって位相検波器１４と１５とは９０度の位相差でバ
ンドパスフィルター１３の出力信号が位相検波される。

ここで発振器１６の出力の周波数は、（ｆｉ−ｆｌ）−
ｆ２＝ｏとなる瞬間がＴｓの周期ごとに一回発生するよ
うにｆ２を選定する（第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）
参照）。

位相検波器１４．１５の出力信号をそれぞれ直流とキャ
リアー成分を除去するバンドパスフィルター１８と１９
に通すと、その出力は第４図のように周波数が、高−低
一高とＴｓの一周期の間で変化したものとなる。

また、位相検波器１４又は１５の二つの入力信号の位相
差は絶えず変化しているため、位相検波器１４（又は１
５）の出力レベルも変化し第３図（Ｃ）（又は（ｄ））
に示すようにピーク値が一定にはならない。また位相検
波器１４と１５とでは発振器１６の出力の位相が９０度
ずれた関係で位相検波されるため第７図に示すようにそ
れぞれの出力信号の位相も９０度の位相差をもって出力
される。バンドパスフィルター１８．１９の出力信号は
合成回路２０で合成される。

バンドパスフィルター１３の出力信号レベルが安定して
おり一定であるとすれば、合成回路２゜から出力された
信号もピーク値が一定となる（第３図（ｅ）参照）。

このピーク値は、（ｆ　ｉ−ｆ　１）　−ｆ　２＝Ｏの
時、即ち、第７図のように最も低い周波数において形成
される。

この合成信号をＡＭ検波器２１でＡＭ検波し、交流信号
を直流に変換（第３図参照）、且つピーク検出回路２２
において微分等の処理によってピーク値となる時間をも
とめる。更にピークが検出されたとき、パルスゼネレー
ター２３でパルス幅Ｔｐを有するパルスを発生させる（
第３図（ｇ）参照）。

但し　Ｔ　ｐ　＜　Ｔ　ｓ　　とする。

スイープゼネレーター１２の鋸波は遅延回路２４を通し
ゲート回路２５に入力される。ゲート回路２５ではパル
スゼネレーター２３のパルスが与えられた時、入力信号
をローパスフィルター２６に出力する（第３図（ｈ、）
参照）。

以上の動作において、第３図に示したように、鋸波によ
って、入力信号の瞬時周波数とＶＣＯ１１の瞬時周波数
の差がｆ２となったときの鋸波の信号レベルは、ＦＭ復
調信号レベルと比例関係となる。

よって第３図において（ｆｉ−ｆｌ）−ｆ２＝０の条件
となるＰＬ、Ｐ２．Ｐ３・・・の時間の鋸波の振幅をロ
ーパスフィルターで平滑すればＦＭの復調信号を得るこ
ととなる。またＰＩ、Ｐ２．・・・のレベルはＦＭ変調
の瞬時周波数、つまりＦｄの帯域内信号で決定されたも
のであることがらＦｄの帯域外の雑音を除去することが
できる。

なお遅延回路２４はパルスゼネレーター２３から出力さ
れるパルスがバンドパスフィルター等で遅れるため、こ
の遅れ時間を補正するためのものである。

第５図は本発明の他の実施例を示し、第１図と同一符号
は同−又は類似の回路をあられし、２７はＦＮｉ検波器
、２８は微分器である。第６図は位相検波器】４の出力
電圧を５第７図は第５図の各部の信号波形を、それぞれ
示す。またＶＣＯＩＩは第２図に示す周期Ｔｓの鋸波を
発生するスイープゼネレーター１２の出力信号で変調さ
れており、ＶＣＯＩＩ（７）瞬時周波数ｆ　ＩはｆＬか
らｆＨまで変化することは前記した所と同じである。

この時ｆＨ−ｆＬ＞Ｆｄ　（Ｆｄ　：　ＦＭの周波数偏
移）とし、１　／　Ｔ　ｓ　）　２　Ｘ最大変調周波数
とする。混合器１０は、ＦＭの入力信号瞬時周波数ｆｉ
とＶＣＯの瞬時周波数ｆ１の出力信号が与えられ、和と
差の周波数成分子　ｉ＋ｆ　１．　　ｆ　１−ｆｌを得
る。これをバンドパスフィルター１３に通してｆｉ−ｆ
ｌを取り出す。発振器１６の出力の周波数は、位相検波
器１４で混合器１０の出力の差信号ｆｉ−ｆｌについて
位相検波できるよう限定されている。即ち、　（ｆ　ｉ
−ｆ　１）　−ｆ　２＝０となる瞬間がＴｓの周期毎に
一回発生するようにｆ２を選定する（第７図（ａ）（ｂ
）（Ｃ）参照）。

位相検波器１４の出力信号を直流とキャリアー成分を除
去するためのバンドパスフィルター１８を通すと、その
出力は第６図のように周波数が、高−低→高とＴｓの一
周期の間で変化したものとなる（第７図（ｄ）参照）。

（ｆ　ｉ−ｆ　１）　−ｆ　２＝Ｏのとき、第６図のよ
うに最も低い周波数で且つ振幅が最大となる。これをＦ
Ｍ検波器２７でＦＭ検波し周波数を電圧に変換、且つ微
分器２８で微分し、その微分出力が零となる時間をもと
める。更に微分電圧が零になったときパルスゼネレータ
ー２３で、パルス幅Ｔｐを有するパルスを発生させる（
第７図（ｅ）参照）。但し　Ｔｐ（Ｔｓ　　とする。

スイープゼネレーター１２の鋸波は遅延回路２４を通し
ゲート回路２５に入力される。ゲート回路２５ではパル
スゼネレーター２３のパルスが与えられた時、入力信号
をローパスフィルター２６に出力する（第７図（ｆ）参
照）。

以上の動作において、第７図に示したように、鋸波によ
って、入力信号の瞬時周波数とＶＣＯ１１の瞬時周波数
の差がｆ２となったときの鋸波の信号レベルは、ＦＭ復
調信号レしベと比例関係となる。

よって第７図において（ｆ　ｉ−ｆ　１）−ｆ　２＝Ｏ
０条件となるＰＩ、Ｐ２．Ｐ３・・・の時間の鋸波の振
幅をローパスフィルター２６で平滑すればＦＭの復調信
号を得ることとなる。また、ＰＬ、Ｐ２・・のレベルは
ＦＭ変調の瞬時周波数、つまりＦｄの帯域内信号で決定
されたものであることがらＦｄの帯域外の雑音を除去す
ることができる。

また、上記実施例ではＦＭＬＨの端子にｆｌの信号が飛
び込んでも問題が生じないようにするための周波数変換
として、バンドパスフィルター１３、位相検波器１４、
発振器１６を使用しているがこれを削除して、ｆ　ｉ−
ｆ　１＝Ｏとなるようにしてもよい。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明のＦＭ復調装置によれば、Ｆ
Ｍの周波数偏移外の雑音が除去できる。

また本発明装置はフィードバックループを持たないため
、安定した動作が得られる。更に回路の遅延を問題にす
る必要がないためフィルター特性等の制約が緩和される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
スィーブゼネレーターとｖＣＯの出力信号を示す図、第
３図は第１図の各部の信号波形を示すタイミングチャー
ト、第４図はバンドパスフィルターＢＰＦ２．ＢＰＦ３
の出力信号の関係を示す波形図、第５図は本発明の他の
実施例を示すブロック図、第６図は位相検波器の出力電
圧の波形図、第７図は第５図の各部の信号波形を示すタ
イミングチャート、第８図はＦＭ変調帯域幅を示す図、
第９図は変調による瞬時周波数の変化を示す図、第１０
図は従来のＰＬＬ検波方式を示すブロック図である。 １０・・・・・・・・・混合器、１１・・・・・・・・
ｖＣＯ１１２・・・・・・・・・スィーブゼネレーター
、１３，１８．１９・・・・・・・・・バンドパスフィ
ルター、１４．１５・・・川・・・位相検波器、２１・
・・・・・・・・ＡＭ検波器、２２・・・・・・・・・
ピーク検出回路、２３・・・・・・・・・パルスゼネレ
ーター、２４・・・・・・・・・遅延回路、２５・・・
・・・・・・ゲート回路、２６・・・・・・・・ローパ
スフィルター。 特許出願人　　　　クラリオン株式会社代理人　弁理士
　　永　１）武　三　部第１図 時間 第２図 ｎ間 第３図 十　　　　０　　　１　　　　　　◆　　　０１ｆｉ−
ｆｌ 第５図 第６図 第７図 第８図 間 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＦＭ変調信号を、鋸波発生器とこの鋸波発生器か
   らの鋸波をＦＭ変調する電圧制御発振器と混合器とによ
   り変調し、変調出力信号を得る変調手段と、 上記変調出力信号のレベルの最大値に基づいて、上記変
   調出力信号の周波数が所定周波数と一致したことを検出
   する検出手段と、 該検出手段からの検出信号に基づいて上記鋸波の一部を
   抽出するゲートと、 該ゲートの出力信号を入力とするローパスフィルターと
   、を備えたことを特徴とするＦＭ復調装置。
2. （２）ＦＭ変調信号を、鋸波発生器とこの鋸波発生器か
   らの鋸波をＦＭ変調する電圧制御発振器と混合器とによ
   り変調し、変調出力信号を得る変調手段と、 上記変調出力信号をＦＭ検波するＦＭ検波器とその検波
   出力信号を微分する微分器とにより上記変調出力信号の
   周波数が所定の周波数と一致したことを検出する検出手
   段と、 該検出手段からの検出信号に基づいて上記鋸波の一部を
   抽出するゲートと、 該ゲートの出力信号を入力とするローパスフィルターと
   、を備えたことを特徴とするＦＭ復調装置。