JPS6253084B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、簡単な構成でFM変調波の復調信号
の雑音特性を改善する周波数復調方式に関するも
のである。

従来より、周波数変調された信号を復調する最
も簡単な方法として、L.C回路又は遅延線による
デイスクリミネータを用いた周波数復調方式が古
くから知られよく利用されている。

この場合のFM変調された入力信号のキヤリア
電力対雑音電力比Ｃ／Ｎ（以下Ｃ／Ｎと記す）に
対するFM復調（検波）された復調信号の信号対
雑音比Ｓ／Ｎ（以下Ｓ／Ｎと記す）はＳ／Ｎ＝
（Ｃ／Ｎ）・FI（ここでFIはFM改善度を示す）と
して表わされ、復調信号のＳ／Ｎは入力信号の
Ｃ／Ｎに比例する。

一方、該入力信号のＣ／ＮはFM復調器の入力
側に用いられる雑音及び信号帯域制限用の帯域通
過波器の通過帯域幅で決定される。通常Ｃ／Ｎ
〓10dB程度まで前記Ｃ／Ｎ対Ｓ／Ｎの関係が保
持され、それ以下の入力信号のＣ／Ｎでは急激に
復調信号のＳ／Ｎは劣化する。この変化点はスレ
ツシユホールド点と呼ばれる。

一般にTV信号を伝送する通信、例えば衛星通
信においては、その信号の伝送にFM変調方式が
用いられる。この場合、通信回線の衛星の送信電
力の制限、安定な衛星通信伝搬路の問題から、受
信信号レベルは前記スレツシユホールド点付近に
設定される場合が多い。その為、雨雪等の環境状
態の変動で受信入力が減少し、復調信号の雑音が
急激に増加し、時には復調画像の得られない状態
にまで至る。従つて衛星受信に際して、簡単な方
法でこの雑音特性の改善を行うことは非常に重要
な問題とされ、特に放送衛星通信などの簡易衛星
受信装置においては、この問題から簡単な構成に
よる雑音改善方法が極めて重要な課題とされてい
る。

本発明は前記問題の一解決策を与えるもので、
共振回路と非直線抵抗を組合わせた非直線共振系
により、特に固定の基準帯域幅を持つ帯域通過
波器と上記非直線共振系とを接続して、入力信号
レベルが特定の値から低下するに従い自動的に信
号および雑音の通過帯域幅を狭め、周波数デイス
クリミネータに入るＣ／Ｎを改善し、復調信号の
Ｓ／Ｎ（復調画質）を改善するものである。

第１図は本発明の第１の実施例による復調系を
示す図であつて、１は固定の帯域内では平坦で帯
域外では急峻な減衰を与える帯域通過特性を持つ
基準帯域通過波器、２は入力信号レベルに応じ
てＱ値が変化し通過帯域幅を変化させる非直線共
振系、３は周波数デイスクリミネータ、４は入出
力振幅特性がある程度非直線的に変わる増幅器、
ミキサ等の回路、５はAGC増幅器、リミツタ等
の回路、６はFM信号の入力端子、７はFM信号
の復調（検波）信号出力端子である。

FM入力信号は入力端子６より入り出力端子７
より復調信号として得られる。

先に説明したように、通常の衛星通信における
TV信号の伝送には、FM方式が用いられる。こ
の場合、衛星送信電力の制限および衛星通信回線
の安定性から、受信信号レベルは前記スレツシユ
ホールドレベルより高々数dB程度高い範囲内に
設定される。従つて雨雪等の影響により受信信号
レベルはときどき該スレツシユホールドレベル以
下になる場合がある。この時急激に復調信号の
Ｓ／Ｎは劣化し、モニタテレビ上の復調画質は著
しく劣化し、画像識別不可能となる。

該スレツシユホールドレベルは普通、入力信号
のＣ／Ｎが10dB程度の状態において生じ、これ
は復調系の前段において用いられる信号および雑
音の通過帯域幅を決める基準帯域通過波器１の
帯域幅Ｂ_pにより定まる。

該帯域幅Ｂ_pは、変調信号エネルギーを充分に
通過させ、復調信号の波形歪み特性に良好に保つ
ため、通常Ｂ_p〓２（Δ＋ｈ）程度に設定さ
れる。ここでΔは最高周波数偏移、ｈは最高
変調周波数を表わす。

ところで、FM方式により伝送され、復調され
たTV信号のモニタ上の画質をみると、画質の良
さは主に復調系に入る熱雑音等による画質の劣化
と、伝送路の位相、振幅特性の歪みによる画像の
歪みにより決まり、前記帯域幅Ｂ_pに大きく影響
される。一般には該帯域幅Ｂ_pを狭くすると熱雑
音等による雑音の点では有利になるが、画質の歪
みは大きくなる。

今、該帯域幅Ｂ_pがＢ_p〓２（Δ＋ｈ）程度
に選ばれた場合において、前記スレツシユホール
ド点付近におけるTV入力信号の復調画質をみる
と、熱雑音による画質の劣化が支配的で、伝送路
歪みによる画質の劣化はほとんど目立たない。前
記スレツシユホールド点以下の信号レベルではそ
のレベル低下に伴う画質の劣化は著しく、画像は
熱雑音により急激に乱れ、識別出来ない状態にま
で至る。

従つて、前記スレツシユホールド点付近で、入
力信号のレベル低下に対応させて信号の通過帯域
幅を狭くし入力信号のＣ／Ｎを改善してやれば、
画質歪みの増加の代償として熱雑音による画質劣
化を大きく改善し、総合的には良好な復調画質を
得ることになる。これは前記スレツシユホールド
以下における入力信号のＣ／Ｎに対する復調信号
のＳ／Ｎの劣化特性が急激なだけにその効果は非
常に大である。

本発明の原理は、入力信号が基準帯域通過波
器１で決まるスレツシユホールド点およびそれ以
下となる点で、本発明の構成による非直線共振系
２によつて通過帯域幅を基準帯域通過波器１の
帯域幅より狭くなるように入力信号レベルを設定
し、信号レベルの低下に従つて自動的に通過帯域
幅を圧縮して、入力信号のＣ／Ｎを改善すること
により復調画質の雑音改善を計るものである。中
でも特に基準帯域通過波器１と非直線共振系２
の継続接続により、簡単な非直線共振系２を用い
ても総合帯域通過特性として急峻な帯域外減衰特
性の得られる特徴がある。

第２図は非直線共振系２の一例であつて並列共
振回路で構成した場合を示す。

８はコンデンサ、９はコイル、１０１，１０２
は非直線抵抗素子、１１は伝送路、１２は信号入
力端子、１３は信号出力端子である。

この場合、共振周波数は信号周波数にほぼ一致
している。又本例の場合非直線抵抗素子１０１，
１０２として可変抵抗ダイオードを用いているが
トランジスタ等他の可変抵抗素子を用いることも
できる。

入力信号は信号入力端子１２より入り、非直線
共振系２の影響を受けて信号出力端子１３より送
出される。

２個の非直線抵抗素子１０１，１０２を第２図
に示すように並列接続した場合、該非直線抵抗素
子１０１，１０２の合成の電圧Ｖ対電流Ｉの総合
特性は第３図に示すようになる。又これを電圧Ｖ
対非直線抵抗素子１０１，１０２の抵抗値Rdで
示せば第４図のようになる。

第４図に示す非直線抵抗素子１０１，１０２の
抵抗特性において、同図の如く高周波の入力信号
１６が印加された場合、該入力信号１６のレベル
ｅが小さい時には非直線抵抗素子１０１，１０２
は高い実効負荷抵抗Rdeffを示す。又入力信号１
６のレベルｅが大きくなると非直線抵抗素子１０
１，１０２の実効負荷抵抗Rdeffは急激に低下す
る。

従つて入力信号１６のレベルｅに対する非直線
抵抗素子１０１，１０２の実効負荷抵抗Rdeffの
特性を示すと第５図の如くなる。一方、Ｃをコン
デンサ８の容量、ω_pを共振回路の角周波数とす
ると、並列共振回路のＱ値はＱ＝ω_pCRdeffとし
て表される。したがつて入力信号１６にレベルｅ
の小さい領域ではＱ値は高く、入力信号１６のレ
ベルｅは増大するにつれてＱ値は小さくなる。

即ち、第２図の信号入力端子１２から信号出力
端子１３に至る信号の通過特性は、入力信号１６
のレベルｅに対応して変化し、伝送（通過）帯域
特性は第６図に示す如くなる。又第７図はこの時
の入力信号１６のレベルｅに対する通過帯域幅Ｂ
の特性を示す。

今第１図の復調系の基準帯域通過波器１の通
過帯域幅をＢ_pとし、Ｂ_pできまるスレツシユホー
ル点の入力信号レベルを非直線共振系２の信号入
力端子１２においてｅ_pとする。この時、非直線
共振系２は第７図の入力信号レベル対通過帯域幅
特性において、入力信号レベルｅ_pに対し通過帯
域幅がＢ_pより大きくなるようレベル設定され
る。

従つて第１図の復調系全体の受信帯域幅は信号
レベルｅ_p以上の状態において、基準帯域通過
波器１の帯域幅Ｂ_pとなる。

又受信入力信号レベルが低下すると、非直線共
振系２の通過帯域幅が狭帯域化され、従つて復調
系全体の受信帯域幅は基準帯域通過波器１の帯
域幅Ｂ_pより狭くなり、固定の帯域幅Ｂ_pの場合に
くらべてＣ／Ｎが改善される。

尚第１図の復調系全体の入力信号に対する信号
および雑音通過帯域幅の圧縮度は、非直線共振系
２に用いられる非直線抵抗素子１０１，１０２の
特性や、その前段に用いる増幅器、ミキサー等の
回路４の入出力特性により調整される。

又デイスクリミネータ３は通常のL.C回路や遅
延線により構成されるものである。

以上説明したように第１の実施例では、並列共
振回路と非直線抵抗素子１０１，１０２を用いて
入力信号レベルによつて通過帯域幅が自動的に変
る非直線共振系２と、固定の帯域通過特性を持つ
基準帯域通過波器１とを縦続に接続し、受信入
力信号のレベルに応じて復調系の受信帯域幅を変
化させている。即ち、基準帯域通過波器１で決
まるスレツシユホールド以上の受信入力信号にお
いては、基準帯域通過波器１の受信帯域幅で復
調して復調信号の波形歪みに関して最適な状態と
なし、又受信入力信号が該スレツシユホールド近
傍及びそれ以下になつた場合、非直線共振系２の
通過帯域幅を狭め、Ｃ／Ｎを改善する。この結果
低い受信入力信号レベルにおいても熱雑音による
影響が大幅に減小し、復調信号（復調画質）の雑
音特性が改善される。

第１の実施例では非直線共振系２として並列共
振回路を用いた場合について説明したが、直列共
振回路と非直線抵抗素子よりなる共振系において
も同様の効果が得られるものであり、以下に説明
する。

第８図は第２の実施例における非直線共振系２
の構成を示す。復調系全体については第１図と同
じである。第８図において１０３，１０４は非直
線抵抗素子、１４は非直線抵抗素子１０３，１０
４に対する直流バイアス電源、１５は直流バイア
スの帰路であり、他の記号は第２図と同じであ
る。

非直線抵抗素子１０３，１０４は信号の伝送路
に対して逆方向に直列に接続され、直流バイアス
電源１４によりそれぞれ順方向にバイアスされて
いる。

今、順方向にバイアスされた非直線抵抗素子１
０３，１０４が直列接続された場合、第８図のＰ
点より見る非直線抵抗素子１０３，１０４の合成
の電圧Ｖ対電流Ｉの総合特性は第９図のようにな
る。又これを電圧Ｖ対非直線抵抗素子１０３，１
０４の抵抗値Ｒ_dで示せば第１０図の如くなる。

この特性をもつ非直線抵抗素子１０３，１０４
に対し、第１０図に示すように高周波の入力信号
１７が印加される。

入力信号１７のレベルｅが小さい場合、非直線
抵抗素子１０３，１０４は低い実効負荷抵抗
Rdeffを示す。又入力信号１７のレベルｅが大き
くなると非直線抵抗素子１０３，１０４の実効負
荷抵抗は急激に高くなる。従つて入力信号１７の
レベルｅに対する非直線抵抗素子１０３，１０４
の実効負荷抵抗Rdeffの特性を示すと第１１図の
如くなる。

一方、本実施例における非直線共振系２は第８
図に示すように、コンデンサ８とコイル９よりな
る直列共振回路と非直線抵抗素子１０３，１０４
から構成される。従つて第１の実施例と同じ記号
で表わした場合、直列共振回路のＱ値はＱ＝５ω
_pＣ／Rdeffとして与えられる。その為、入力信号
１７のレベルｅが小さい場合、実効負荷抵抗
Rdeffは小さいためＱ値は大きくなり、又入力信
号１７のレベルｅが大きくなると実効負荷抵抗
Rdeffは大きくなりＱ値は小さくなる。

即ち、第８図における信号入力端子１２から信
号出力端子１３に至る信号の通過特性は、入力信
号１７のレベルｅに応じて変化し、伝送（通過）
帯域特性は、第１の実施例と同じく第６図に示す
如くなる。

従つて、受信入力信号のレベルが大きい場合は
基準帯域通過波器１の受信帯域幅で復調して復
調信号の波形歪みに関して最適な状態となし、受
信入力信号のレベルが小さい時は非直線共振系２
は通過帯域幅を狭めＣ／Ｎを改善することにな
り、第１の実施例と同様復調信号の雑音特性も改
善されることとなる。

本発明は基準帯域通過波器１と、共振回路お
よび非直線抵抗素子からなる簡単な非直線共振系
２の縦続接続により、入力信号レベルが低くなつ
た場合、自動的に受信帯域幅を狭める復調系を形
成する。その為受信信号のレベルが低い時にＣ／
Ｎを改善し、復調信号の雑音特性を改善する。

従つて、特にTV変調信号を受信する簡易衛星
受信機などのＳ／Ｎ改善方式として有効に利用で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成図、第２図は第
１の実施例における非直線共振系を示す回路図、
第３図から第７図は第１の実施例の動作を示す説
明図であつて、第３図は非直線抵抗素子の電圧Ｖ
対電流Ｉの特性を示す説明図、第４図は電圧Ｖ対
非直線抵抗素子の抵抗値Ｒ_dの特性を示す説明
図、第５図は入力信号のレベルｅに対する非直線
抵抗素子の実効負荷抵抗Rdeffの特性を示す説明
図、第６図は非直線共振系の伝送帯域特性を示す
説明図、第７図は入力信号レベルｅに対する通過
帯域幅特性を示す説明図である。第８図は第２の
実施例における非直線共振系を示す回路図、第９
図から第１１図は第２の実施例の動作を示す説明
図であつて、第９図は非直線抵抗素子の電圧Ｖ対
電流Ｉの特性を示す説明図、第１０図は電圧Ｖ対
非直線抵抗素子の抵抗値Ｒ_dの特性を示す説明
図、第１１図は入力信号のレベルｅに対する非直
線抵抗素子の実効負荷抵抗Rdeffの特性を示す説
明図である。 １……基準帯域通過波器、２……非直線共振
系、３……周波数デイスクリミネータ、４……増
幅器、ミキサ等の回路、５……AGC増幅器、リ
ミツタ等の回路、６……FM信号入力端子、７…
…復調信号出力端子、８……コンデンサ、９……
コイル、１０１，１０２，１０３，１０４……非
直線抵抗素子、１１……伝送路、１２……信号入
力端子、１３……信号出力端子、１４……直流バ
イアス電源、１５……直流バイアス帰路、１６，
１７……入力信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少くとも、固定の帯域幅をもつ基準帯域通過
   波器と、非直線抵抗を含む素子および並列共振
   回路若しくは直列共振回路より構成される非直線
   共振系と、周波数デイスクリミネータとを伝送方
   向に関して縦続に接続するように設け、 前記共振回路への入力信号レベルが増大するに
   伴い前記共振回路のＱ値が低下し通過帯域幅が広
   くなり、前記入力信号レベルが低下するに従い前
   記共振回路のＱ値が大きくなり通過帯域幅が狭く
   なるようにした前記非直線共振系により、 前記基準帯域通過波器の帯域幅で決まるFM
   変調された受信信号のスレツシユホールドレベル
   近傍を境に、 該スレツシユホールドレベル以上の受信信号に
   おいては前記非直線共振系の通過帯域幅を前記基
   準帯域通過波器の通過帯域幅より広くなし、 該スレツシユホールドレベル以下の受信信号に
   おいては前記非直線共振系の通過帯域幅を前記基
   準帯域通過波器の通過帯域幅より狭くなるよう
   にせしめ、 前記受信信号のレベルに対応して受信帯域幅を
   変化させ、雑音特性を改善することを特徴とする
   FM信号復調方式。