JPS5829903B2 - 振幅変調ステレオ受信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は搬送波と同相釦よびこれとは位相が異る複数の
搬送派を振幅変調した波とを合成して得た振幅変調波を
受信する受信装置に関し、特に、振幅変調されたステレ
オ信号を復調する受信装置に関する。

ここでは説明を簡単にする為−例として特に直交振幅変
調波に関し説明する。

最近、左右２チャンネルのオーディオ信号を直交振幅変
調して伝送しようとする試みが行なわれている。

このような直交振幅変調波を復調する場合、搬送波を再
生することが不可欠である。

したがって、受信装置では搬送波を再生するために、通
常、位相同期ループ回路（以下ＰＬＬ と呼ぶ）が使用
されている。

ＰＬＬは位相検出器、低域ｒ波器及び電圧制御発振器（
以下ＶＣＯと呼ぶ）とを備え、受信信号の周波数とＶＣ
Ｏの発振周波数との差が低域ｐ波器のカットオフ周波数
によって定まるキャブチュアレンジ内に入ると、同期状
態になるという性質を有している。

一方、オーディオ信号は５０ Ｈｚ程度の比較的低い周
波数帯域から存在しているのが普通である。

したがって、搬送波を再生する受信装置に使用されるＰ
ＬＬの低域Ｐ波器ではオーディオ信号の低周波がＶＣＯ
Ｏ制御信号に混入しないように、５０Ｈｚより低い周波
数にそのカットオフ周波数が選ばれている。

このため、低いカットオフ周波数を有する低域沖波器を
用いたＰＬＬは受信信号の周波数とＶＣＯの発振周波数
との差がカットオフ周波数より小さくならないと、キャ
プチュアレンジに入らないことになる。

したがって、この種の振幅変調ステレオ受信装置はキャ
プチュアレンジが狭く且つチューニングが難しいという
欠点がある。

更に動作上においても、温度ドリフトあるいは機械的な
振動によって、ＰＬＬのロックが外れやすいという欠点
がある。

本発明の目的は必ずしもＰＬＬを必要とすることなく、
オーディオ信号の混入等の生じない振幅変調ステレオ受
信装置を提供することである。

本発明の他の目的はチューニングの際、周波数変調波の
場合と同じ程度の周波数帯域にわたってメータ等を振ら
せ表示を行なうことができる振幅変調ステレオ受信装置
を提供することである。

本発明のより他の目的はステレオ受信だけでなく、現行
のＡＭ標準放送も受信可能な受信装置を提供することで
ある。

本発明に係る振幅変調ステレオ受信装置は例えば等しい
周波数を持ち、且つ、互いに異なる位相を有する第１及
び第２の搬送波を第１及び第２の信号成分により直交振
幅変調して得られた振幅変調波を受信するために使用さ
れる。

この振幅変調波は第１及び第２の信号成分に起因する振
幅変調成分及び位相変調成分を不可避的に伴なっている
３本発明による受信装置は前述した振幅変調取分及び位
相変調成分を別々に復調する手段と、予め定められた周
波数を有する発振信号を再生用搬送波として発振する発
振器と、この再生用搬送波を復調位相変調成分により位
相変調し、位相変調搬送波を得る手段と、復調振幅変調
成分により位相変調搬送波を振幅変調し、振幅位相変調
波を生成する手段と、再生用搬送波と振幅位相変調波と
を受け、第１及び第２の信号成分を分離復調する手段と
を有している。

以下、図面を参照して説明する。

第１図を参照すると、この実施例でぼ本発明に係る復調
部１０のほかに、受信アンテナ１１、高周波増幅段１２
、混合器１３、局部発振器１４及び中間周波増幅段１５
が図示されている。

受信装置１０の横取及び動作を説明する前に、直交振幅
変調されたステレオ信号の受信原理を概略的に説明する
。

筐ず、直交振幅変調ステレオ信号は次式のようにあられ
される。

但し、■は搬送波の振幅、Ｍは振幅変調度、Ｌ（ｔ）は
左チャンネルの信号成分、Ｒ（ｔ）は右チャンネルの信
号成分及びωＣは搬送波の角周波数である。

ここで、（１）式はと変形することができる。

（１）式及び（２）式からも明らかな通り、直交振幅変
調ステレオ信号ｅは振幅変調成分のほかに、位相変調成
分φを含み、両チャンネルの信号成分Ｌ（ｔ） 、 Ｒ
（ｔ）はそれぞれ搬送波に対して±π／４ の軟和面上
に存在している。

したがって、両チャンネルの信号成分を分離して取π り出すため［は、受信側［、％−いて、ｃｏｓ （ω。

ｔ±−）であられされる信号を復調用搬送波として発生
さぞ、プロダクト検波を行なうと共に、ｅＯ８φの成分
を抽出し、プロダクト検波結果あるいはステレオ信号ｅ
を抽出されたｃｏｓφ成分で除算すればよい。

上述したことからも容易だ理解できるように、直交振幅
変調ステレオ信号ｅを復調するには、ｅの搬送波と同期
した復調用搬送波を発生ｇ−ｅなければならない。

通常、復調用搬送波を発生さぐる手段として、前述した
ように、キャプチュアレンジの極めて狭いＰＬＬを使用
するか、あるいは、２つのＰＬＬを直列に接続したもの
を使用している。

しかしながら、これらの方法では動作上あるいは操作の
面で不都合な点が多い。

ここで、再び第１図を参照すると、復調部１０は信号処
理部２０と分離部２１とに分けることができる。

１ず、復調部１０には中間周波増幅段１５から上述した
ステレオ信号ｅが中間周波に変換された形で与えられる
。

この中間周波信号をｅｌ とすると、ｅｌばｅと同様
に、 は振幅、ωｉは中間角周波数〕 であられされる。

この中間周波信号ｅ１は乗算器２２及びリミッタ２３な
供給される。

リミッタ２３に中間周波信号ｅ１中の振幅変調成分を除
去し、位相変調成分φを抽出するために設けられている
。

ｅｌをリミッタ２３を用いて、Ｉ２で振幅制限すると、
振幅制限された信号ｅ２がＦＭ検波器２４に送出される
。

振幅制限された信号ｅ２は矩形波であられされ、この矩
形波をフーリエ展開すると、よく知られているように、
次のようにあられすことができる。

（但し、ｍは正の整数） Ｆ’Ｍ検波器２４ばｅ２を振幅調整して振幅調整信号ｅ
３を送出すると共に、ＦＭ検波の結果をあられす検波信
号ｅ４を生成する。

ＦＭ検波器２４は通常のＦＭ検波器でよく、したがって
、受信ステレオ信号中の搬送波を再生する必要はない。

また、ｅ２を参照信号として動作するキャプチュアレン
ジの広いＰＬＬを用いてＦ’Ｍ検波器２４を構成しても
よい。

この場合、ｅ３ としてＶＣＯの発振出力信号、ｅ４
としてｖＣＯの制御電圧がそれぞれ送出される。

ｅ３及び検波信号ｅ４ばそれぞれ であられすことができる。

このうち、検波信号ｅ４は積分器２５で積分され、次式
のように、位相変調成分φをあられす信号ｅ。

が送出される。

他方、ｅ３は乗算器２２へ供給され、この乗算器２２で
ｅ、と掛算した後、乗算結果をあられす信号ｅ６がロー
パスフィルタ２６へ送出される。

このとき、ｅ６は ＋Ｒ（ｔ））＋（高周波成分） ・・・・・・・・・・
・・・・・（８）で示されるから、ローパスフィルタ２
６では（８）式の高周波成分を除去し、オーディオ信号
ｅ７を抽出する。

（但し、Ｋｏは定数） （９）式からも明らかな通り、ローパスフィルタ２６の
出力ｅ７ には左右両チャンネルの信号成分が分離され
ない形で含昔れている。

言い換えれば、ｅ７ばｅの振幅変調成分をあられしてい
る。

次に、ローパスフィルタ２６の出力ｅ７は振幅変調器２
７に送出され、他方、積分器２５の出力ｅ、は位相変調
器２８に供給される。

位相変調器２８には局部発振器２９から発振角周波数ω
。

の発振出力が再生用搬送波ｅ８ として与えられている
。

ここで、ｅ８二に＋ｃｏｓ（ωｏｔ ＞ −°−
−−−−−−−°−（１０（但し、Ｋ１は定数） とすると、位相変調器２８ではこの再生用搬送波ｅ８を
積分器２５からの位相変調成分ｅ５によって位相変調し
、次式であられされる位相変調出力ｅ、を送出する。

ｅ、二に１ ｃｏｓ（ω。

ｔ＋Ａθ・φ） ・・・・・・・・仰（ここで、Ｊθは
位相偏移に係る係数である）したがって、振幅変調器２
７には予め位相変調器φによって位相偏移された信号ｅ
、が被変調波として供給されることがわかる。

振幅変調器２１では振幅変調成分をあられす信号ｅ７に
エリ信号ｅ、を振幅変調し、次のような振幅位相変調信
号ｅｌＱを出力する。

（但し、Ｉ４は振幅、Ｍｌぽ振幅変調度）ここで、振幅
変調器２７の振幅変調度Ｍ１をステレオ信号ｅの振幅変
調度Ｍと等しくし、且つ、位相変調器２８の位相変調係
数Ｊθを１となるようにすれば、（３）式で与えられる
中間周波信号ｅ。

と同じ形式の信号が得られる。

尚、局部発振器２９の発振角周波数ω。

ばωｉと等しくてもよいし、また、異なっていてもよい
。

次に、αＯ〜（６）式を参照すると、この実施例では位
相変調を行なうために、ａ吠で示される一定位相の信号
ｅ、が加えられて、α３式の振幅位相変調波ｅ１ｏを生
成すると共に、この振幅位相変調波ｅ１ｏの再生のため
に、信号ｅ８を使弔する。

即ち、本発明では、一つ０局部発振器２９の出力を変調
用及び復調用に使用するから、ステレオ信号の分離復調
に不可欠な搬送波の再生を容易に行なうことができる。

言い換えれば、受信ステレオ信号ｅの搬送波とは実質上
無関係な周波数を用いてステレオ信号の復調が可能であ
る。

上述した信号処理部２０の出力ｅ、。

及びｅ８は左右チャンネルの分離のために、分離部２１
へ供給される。

このうち、再生用搬送波ｅ８は第１及び第２の移相器３
１及び３２へ与えられる。

第１の移相器３Ｆは再生用搬送波ｅ８をπ／４だけ進ｔ
−ｔｒ、他方、第２の移相器３２はπ／４だけ遅らぜろ
。

したがって、第１及び第２の移相器３１及び３２の出力
ｅ１□及びｅ、３ばそれぞれ次式Ｇ３及び０４式であら
れすことができる。

一方、振幅位相変調波ｅｌｏｆｌ第１及び第２の乗算器
３３及び３４、並びにり□ツタ３５に供給される。

第１の乗算器３３には第１の移相器３１の出力ｅ、２が
与えられているから、その乗算出力＋高周波成分
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・すθであられすことができる。

他方、第２の乗算器３４の出力ｅ１５は次式で示される
。

＋高周波成分 ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・ｕｅ第１及び第２の乗算器３
３及び３４の出力ｅ１４゜ｅ１５ばそれぞれ第１及び第
２の割算器３６及び３７へ与えられる。

リミッタ３５では供給された振幅位相変調波ｅ１ｏを振
幅制限し振幅制限出力ｅ、６を位相比較器３８へ送出す
る。

位相比相比較器３８は局部発振器２９から再生用搬送波
ｅ８ を受けているかち、この再生用搬送波ｅ８ と振
幅制限出力ｅ１６とを位相比較し、比較結果ｅ１□を第
１及び第２の割算器３６及び３７へ送る。

ここで、振幅制限出力ｅ１６及び比較結果ｅ１７は次の
ようにあられすことができる。

ここで、ｅ１６は第（４）式で示したｅ２の場合と同様
に矩形波のフーリエ展開によってあられされている。

ｅ１７＝に４・ｃｏｓφ十高周波高周波成分・・・・・
・・・・ｕ８第１及び第２の割算器３６及び３１では、
それぞれ次の割算を実行し割算結果ｅ１８及び８１ｇを
送出する。

高周波成分 ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（１）０９及び囚式を参照して
も明らかな通り、第１の割算器３６からの出力ｅ１８に
は左チャンネルの信号成分Ｌ （ｔ）のみが台筐れてか
り、且つ、第２の割算器３７の出力ｅ１ｇには右チャン
ネルの信号成分が分離されている。

またｅＯ８φ成分は（２）式で示されるようにｅの振幅
成分にも存在するから第１図の割算器３６．３７を除去
し、２７と３３釦よび２７と３４との接続点に直列に挿
入し直し割算しても同一の結果が得られる。

尚、積分器２５の出力ｅ、をメータ等に表示すれば、実
質上ＦＭの場合と同じ程度の範囲にわたって表示を行な
うことができる。

第２図を参照すると、本発明の他の実施例は位相変調器
２８としてＰＬＬを使用し、ＰＬＬのＶＣＯの出力及び
ｅ８ とｖＣＯの出力との位相比較出力を位相変調出力
ｅ、及び比較結果信号ｅ１□′として送出する場合であ
る。

この場合、ＶＣＯの出力ｅ、ばｅ９に対してπ／２だけ
更に進んだ位相を有しているから、 であられてれる。

したがって、振幅変調器２７の振幅位相変調波ｅ、Ｑば となり、他方、ＶＣＯの発振周波数と局部発振器２９の
発振周波数との差をあられす比較結果となる。

局部発振器２９の発振周波数である再生用搬送波ｅ８は
第」及び第２の移相器３１及び３２に与えられる。

第１及び第２の移相器３１及び３２では再生用搬送波ｅ
８を３π／４及びπ／４だけ移相し、第１及び第２の乗
算器３３及び３４へ供給する。

第１及び第２の移相器３１及び３２の出力ｅ 及びｅ、
３は ２ となる。

したがって、第１及び第２の乗算器３３及び３４の出力
ｅ１４及びｅ、５ば であられσれる。

これらの出力ｅ、４及びｅ、５ をそれぞれｅ１□で割
算すれば、第１及び第２の割算器３６及び３７からは左
チャンネル及び右チャンネルの信号成分を含む信号ｅ＋
８及びｅｉ９が送出され、第１図と同様な分離復調が行
なえる。

第３図を参照すると、第２図の位相変調器２８として使
用されるＰＬＬを示している。

このＰＬＬは位相検出器４１．低域Ｆ波器４２、直流増
幅器４３、ＶＣＯ４４、移相器４５及び位相比較器４６
とを備えている。

まず、ＶＣＯ４４の発振出力が位相変調波ｅ９ として
振幅変調器２７へ供給される。

位相検出器４１は局部発振器の発振出力である再生用搬
送波ｅ８ とＶＣＯ４４の出力である位相変調波ｅ、と
を位相比較して、比較結果を低域Ｐ波器４２へ送出する
。

低域ろ波器４２の出力は再生用搬送波ｅ８と位相変調波
０９間の位相差をあられす信号として、差動増幅回路に
よって構成された直流増幅器４３の一方の入力端へ供給
される。

直流増幅器４３の他方の入力端には、積分器から位相変
調成分をあられす信号ｅ５が与えられており、両信号の
レベル差に応じた信号がＶＣＯ４４へ供給される。

これによって、ｖＣＯ４４からは位相変調された出力ｅ
９ が送出される０このＰＬＬでは、受信ステレオ信号
に台筐れている信号成分の周波数を実質上考慮する必要
がないため、低域戸波器４２のカットオフ周波数を高く
とることができる。

また、再生用搬送波ｅ８を移相器４５でπ／２移相した
信号と位相変調波ｅごは位相比較器４６で位相比較され
、その比較結果信号ｅ１７は割算器へ送られろ。

また、前記説明では信号間の遅延時間差については述べ
なかったが、この調整は第１図２６で考慮すれば可能で
ある。

尚、ｅの振幅にｃｏｓφが存在しない時は割算器３６，
３７は不要でｅｔ４ｔｅｔ５が出力信号になる。

尚、本発明は現在行われているＡＭ標準放送受信機と完
全に両立性を有するとと／ｒｉ、（１）式φ釦よび■式
のφ。

二〇と置けば前記の復調過程の説明から明らかである。

以上述べたように、本発明では位相変調成分を振幅変調
成分と別に抽出し、この位相変調成分を利用して、受信
装置内部で新たにステレオ信号波を生成している。

したがって、受信装置内部に任意に定められた再生用搬
送波を用いることができ、受信ステレオ信号からＰＬＬ
を用いて搬送波を見出す形式の従来装置に比較して、キ
ャプテユアレンジの狭いＰＬＬを使用しなければならな
い等の制約を受けないという利点がある。

【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
本発明の他の実施例を示すブロック図、第３図は本発明
に使用されるＰＬＬを説明するためのブロック図である
。 記号の説明、１０：復調部、２０：信号処理部、２１：
分離部、２２：乗算器、２３：リミッタ、２４：ＦＭ検
波器、２５：積分器、２６：ローパスフィルタ、２７：
振幅変調器、２８二位相変調器、２９：局部発振器、３
１，３２：移相器、３３．３４：乗算器、３５：リミッ
タ、３６゜３７：割算器、３８二位相比較器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ｅ二Ｉｃ１＋Ｍ（Ｌ（ｔ）＋Ｒ（ｔ）））ｃｏｓ
   （ωＣｔ＋φ）（但し、■・は搬送波の振幅、Ｍは振幅
   変調度、Ｌ（ｔ）ｆｌ左チャンネルの信号成分、Ｒ（ｔ
   ）は右チャンネルの信号成分、ωＣは搬送波の角周波数
   、及び位相変調成分φ−＝ｔａｎ−１Ｍ（Ｌ（ｔ）−Ｒ
   （ｔ））／［ｘ＋Ｍ（Ｌ（ｔ）＋Ｒ（ｔ））））であら
   れされるような振幅変調波ｅを受信して復調するステレ
   オ受信装置において、 前記振幅変調波に伴なう振幅変調成分（Ｌ（ｔ）＋Ｒ（
   ｔ））を復調する手段と、 前記振幅変調波に伴なう前記位相変調成分φを・復調す
   る手段と、 予め定められた周波数を有する発振信号を再生用搬送波
   （Ｋ、 ｃｏｓω。 ｔ、但し、ω０は発振信号の角周波数、Ｋ１は定数）と
   して送出する発振器と、 前記再生用搬送波を前記復調された位相変調成分により
   位相変調し、位相変調された再生用被変調波（Ｋ１ ｃ
   ｏｓ（ω□ｔ＋Ｊθ・φ）；但し、Ｊθは位相偏移）を
   生成する手段と、 前記復調された振幅変調成分により前記位相変調された
   再生用被変調波を振幅変調し、振幅位相変調波（Ｉ ’
   Ｃｌ＋Ｍｓ （Ｌ（ｔ）＋Ｍ （ｔ） ）） ｃｏｓ
   （ω。 ｔ＋Ｊθ・φ）；但し、■は振幅、Ｍｌは振幅変調度）
   を生成する手段と、 前記再生用搬送波を受け、前記再生用搬送波を互いにπ
   ／２だけ位相の異なる一対の信号を得る手段と、 前記一対の信号をそれぞれ前記振幅位相変調波と乗算す
   ると共に、前記各乗算に伴なう位相変動を前記復調され
   た位相変調成分を参照して除去することにより、前記受
   信振幅変調波の左及び右チャンネルの信号成分を個別に
   分離復調する手段とを有することを特徴とする振幅変調
   ステレオ受信装置。