JPS631204A - Fm信号復調装置 - Google Patents

Fm信号復調装置

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JPS631204A
JPS631204A JP61145222A JP14522286A JPS631204A JP S631204 A JPS631204 A JP S631204A JP 61145222 A JP61145222 A JP 61145222A JP 14522286 A JP14522286 A JP 14522286A JP S631204 A JPS631204 A JP S631204A
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JP
Japan
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JP61145222A
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Inventor
Katsuhiko Hayashi
克彦 林
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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 本発明は周波数変調(FM)信号をディジタル信号処理
によって復調するFM信号復調装置に関するものである
。
従来の技術 近年ディジタル信号処理によって周波数変調信号を復調
することが求められ、三角関数の逆関数を計算する計算
器を持った復調器が用いられている。以下図面を参照し
ながら、上述した従来のFM信号復調装置の一例につい
て説明する。
第4図は従来のFM信号復調装置のブロック図である。
第4図において20は入力端子、21は帯域通過型ディ
ジタルフィルタ、22は入力信号の位相を90°遅延さ
せる遅延器、23は除算器、24は逆正接を計算する逆
正接計算器、25は微分器、26は出力端子である。
以上のように構成されたFM信号復調装置を利用し、周
波数変調信号を復調する場合について、以下にその動作
を説明する。
入力端子20には標本化された信号が入力され、帯域通
過型ディジタルフィルタ21によって、帯域制限され不
要な信号成分が除去される。帯域通過型デインタルフィ
ルタ21の出力Erは、遅延器22で処理されて位相が
90°遅れた信号E。
になる。ErとE、はどちらも除算器23に入力されE
i/Erが計算される。除算器23の出力は逆正接を計
算する逆正接計算器24に加えられj a n−1(E
 □/E r )が出力される。Er=Acosθの場
合には、逆正接計算器24の出力値はjan−’(s 
inθ/c o sθ)=θとなる。すなわち周波数変
調信号の撮幅項Aは除算によって相殺されて、周波数変
調信号の瞬時の位相が計算される。逆正接計算器24の
出力は微分器25に加えられるので、位相の変動速度が
微分器25の出力端子に得られる。つまり出力端子26
には周波数変調信号の位相変動速度の標本値すなわち復
調信号の標本値が得られる。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、前記のような従来の装置では、各ブロッ
クの入出力語長は有限なので、各ブロックでは有限語長
の演算が行われる。したがって切り上げ、切りすてなど
の丸め誤差の発生は避けられない。特に逆正接の値は、
正接の値の絶対値が零に近い領域では大きく変化するた
め、遅延器22の出力の絶対値が小さくなると逆正接を
計算する逆正接計算器24の出力誤差が増大し、復7周
出力の雑音が増大する。
さらに1微分器25の出力語長で復調ディジタル信号の
ダイナミックレンジが決定されてしまっているため、周
波数変調の特徴である広帯域利得によって得られている
はずの大きなダイナミックレンジを持った復調信号が、
ディジタル信号の形で得られていない。
本発明は前記問題点に鑑み、丸め誤差によって発生する
復調雑音を小さくし、さらに従来と同じ語長で処理して
得られた復調信号を、さらに大きな語長の復調信号に変
換してより大きなダイナミックレンジを持った復調信号
を生成することのできるFM信号復調装置を提供するも
のである。
問題点を解決するための手段 上記目的を達するため本発明のFM信号復調装置は、標
本化された信号が入力される帯域通過型ディジタルフィ
ルタと、前記帯域通過型ディジタルフィルタの出力値E
rを入力とし入力の位相を出刃Eiと@ arE ” 
r k人力として(El’+Er’) ’を計算する計
算器と、前記Erと前記Erを入力としlEr1≧IE
、Iの場合には”1”をIE、 l< IE、 1の場
合には”○”を出力する絶対値比較器と、前記絶対値比
較器の出力Fと前記Erと前記Eiを入力としF=″1
”の場合にはIE、1をF=”0゛′の場合にはlEr
1を出力する選択器と、前記選択器の出力と前記第1の
計算器の出力を乗算する乗算器と、前記乗算器の出力を
入力とし逆余弦の主像を計算する第2の計算器と、前記
第2の計算器の出力Aと前記Fと前記E、と前記Erを
入力とする補正器と、前記補正器の出力を入力とする微
分器と、前記微分器の出力の語長よりも大きな演算語長
を持ち、かつ前記微分器の出力が入力される低域通過型
ディジタルフィルタとを備えたものである。
作  用 本発明は前記した構成によって、逆余弦を計算する第2
の計算器に入力される値が常にOから1へp−の範囲で
あるようにして丸め誤差による復調雑音を低減するとと
もにさらに微分器の出力語長よりも大きな演算語長を持
つ低域通過型ディジタルフィリタで微分器の出力を処理
することばよってダイナミックレンジの大きな復調ディ
ジタル出力を得るものである。
実施例 以下本発明の一実施例のFM信号復調装置について、図
面を参照しなから説明する。第1図は本発明の一実施例
におけるFM信号復調装置の構成を示すものである。
第1図において、1は標本化された周波数変調信号が入
力される入力端子、2は帯域通過型ディジタルフィルタ
、3は入力信号の位相を900遅延する遅延器、4は帯
域通過型ディジタルフィルして(Er2+E、2 ) 
2を計算する第1の計算器、5はIErDIE、Iの場
合、”1”をIErI<IE、1の場合、0を出力する
絶対値比較器、6は絶対値比較器の出力Fが”O”の場
合にはlEr1を、”1″の場合にはIEiIを出力す
る選択器、7は選択器6の出力と第1の計算器4の出力
を乗算する乗算器、8は乗算器7の出力を入力値として
逆余弦の主値を計算する第2の計算器、9は第2の計算
器8の出力を絶対値比較器6の出力Fと帯域通過型ディ
ジタルフィルタ2の出力の符号と遅延器3の出力の符号
によって正しい瞬時位相に補正する補正器、10は補正
器9の出力を微分する微分器、11は微分器10の出力
語長より大きな演算語長を持つ低域通過型ディジタルフ
ィルタ、12は復調されたディジタル信号が出力される
出力端子である。
第2図は本発明の一実施例における第1の計算器の構成
を示すものである。第2図において、31は第1の入力
端子、32は第2の入力端子、33は値Er(又はEi
)の2乗値を求める第1の2乗器、34は値E、(又は
Er)の2乗値を求める第2の2乗器、35は第1.第
2の2乗器の出力を加算する第1の加算器、36は少な
くとも開平器(図示せず)を有し、平方根の逆数が演算
される演算器である。
第3図は本発明の一実施例における補正器の構成を示す
ものである。第3図において、41,42゜43.44
はそれぞれ値Er、Ei 、逆余弦の主値。
出力Fを入力とする入力端子、4Sは制御器、46は記
憶装置、47は符号反転器、48は加算器、49は補正
器9の出力を微分器10に入力させるための出力端子で
ある。
以上のように構成されたFM信号復調装置について、以
下第1図を用いてその動作を説明する。
第1図の入力端子1に入力された入力信号は、帯域通過
型ディジタルフィルタ2によって不要な周波数成分が除
去された出力Erになり、遅延器3で遅延されて出力E
、になる。つまりE、=Acosθ幅項の逆数1/Aが
計算される。絶対値比較器5ばIEilとlEr1のう
ちで小さい方を出力する。
IE、I<IE、lの場合は乗算器7の出力はI Co
Sθ1.lEr1≧IE、1の場合は乗算器7の出力ば
l ginθ1 になり、振幅項Aは相殺される。
乗算器子の出力は、逆余弦を計算する第2の計算器8に
よって乗算器出力値の逆余弦値に変換される。ただし、
第2の計算器8の出力値θは45゜から90°までの値
になり、かつ乗算器7の出力がl sinθ1である場
合にも逆余弦が計算されている。そこでθの値を0°か
ら3600までの値で正しく得るために、補正器9で次
のような補正を行う0すなわち補正器9は第2の計算器
8の出力θと帯域通過型ディジタルフィルタ2の出力E
rと遅延器3の出力Eiと絶対値比較器5の出力Fとを
入力とし、制御器の出力によって記憶装置から出力され
る値を決め、さらに乗算器の出力の符号を制御して両者
を加算して、 F=1かつEr≧0かつE、≧0 ならば9o0−θを出力し、 F=oかつE、ン0かつE、≧O ならばAを出力し、 F=oかつE、<0かつE≧○ ならば1800−θを出力し、 F==1かっE、<○かっE・≧0 ならば900+θを出力し、 F=1かつErく0かつE、<0 ならば27o0−θを出力し、 F=oかつErく0かつE、<0 ならば180°十〇を出力し、 F=oかつEr″2oかつEi<。
ならば3600−θを出力し、 F=oかつEr≧0かツE、<0 ならば270°十〇をそれぞれ出力する。
以上のようにして補正値を求めれば、逆余弦を計算する
第2の計算器8において、余弦の小さな変動に対して逆
余弦の値が犬きく変化する余弦=±1付近で計算を行う
必要がなくなる。すなわち、周波数変調信号の量子化に
よって発生する復調雑音が小さくなる。
さらに補正器9の出力は微分器1oで微分され、微分器
1oの出力は、微分器1oの出力語長よりも大きな演算
語長を持つ低域通過型ディジタルフィルタ11で帯域制
限される。微分器10の出力の量子化雑音のうち、低域
通過型ディジタルフィルタ11を通過する成分の電力は
全帯域での量子化雑音の総電力より小さいから低域通過
型ディジタルフィルタ11の出力では信号対雑音比が向
上し有効な出力語長が大きくなりダイナミックレンジが
増大する。さらに前述したように丸めによる雑音が小さ
く、かつFM信号復調装置に特有の三角雑音の低域通過
型ディジタルフィルタ11を通過する成分も小さく、結
果として高い信号対雑音比を持ったFM復調信号を出力
端子12に得ることができる。
以上のように本実施例によれば、標本化された信号を帯
域制限する帯域制限型ディジタルフィルタと、遅延器と
、帯域制限型ディジタルフィルタの出力Erと遅延器の
出力Eiから(Er+E: )を求める第1の計算器と
、IEilとlEr1の比較結果を出力する絶対値比較
器と、絶対値比較器の出力に基いてl]:、 l又はI
ErIを出力する選択器と、選択器の出力と前記第1の
計算器の出力を乗算する乗算器と、乗算器の出力値に対
する逆余弦を計算する第2の計算器と、第2の計算器の
出力をErの符号とEiの符号と前記絶対値比較器の出
力によって補正する補正器と、補正器の出力を微分する
微分器と、微分器の出力の語長よシ大きな演算語長を持
ちかつ微分器の出力が入力される低域通過型ディジタル
フィルタを設けることにより、信号対雑音比の大きなF
M復調を行うことができる。
を計算し、乗算器7を選択器6の出力を第1の計算器の
出力で除算する除算器としてもよい。
また第2の計算器8は逆余弦を計算するとしたが、逆正
弦を計算して補正器を変更してもよい。
また帯域通過型ディジタルフィルタ2は入力信号がすで
に何らかの帯域制限を受けていれば他の特性のディジタ
ルフィルタにするかあるいは省略してもよい。
また低域通過型ディジタルフィルタ12は必要に応じて
他の特性のディジタルフィルタに変更してもよい。ただ
し微分器出力の語長よりも大きな演算語長は必ず必要で
ある。
また第1の計算器と第2の計算器をROMテーブルなど
に変更してもよい。
また遅延器はヒルベルト変換器としてもよい。
発明の効果 以上のように本発明のFM信号復調装置は、帯域通過型
ディジタルフィルタと、遅延器と前記帯域通過型ディジ
タルフィルタの出力を用いて入力された周波数変調信号
の振幅成分の逆数を検出する第1の計算器と、帯域通過
型ディジタルフィルタの出力の絶対値と前記遅延器の出
力の絶対値のうち小さい方を選ぶ選択器こ、前記選択器
の出力を第1の計算器の出力を乗算して振幅成分を打ち
消す乗算器と、前記乗算器の出力の逆余弦を計算する第
2の計算器と、第2の計算器の出力を補正する補正器を
設けることによって、丸め誤差と周波数変調信号の振幅
変動によって発生する復調雑音を小さくすることができ
る。さらに補正器の出力を微分する微分器と、微分器の
出力語長より大きな演算語長を持ちかつ微分器の出力が
入力される低域通過型ディジタルフィルタを設けること
により、従来と同じ語長で処理して得られたダイナミッ
クレンジの制限された復調信号を、さらに大きな語長の
復調信号に変換して、従来より大きなダイナミックレン
ジを持ったディジタル復調信号を生成することができる
。さらに第1の計算器は入力信号の包絡線を検出するの
でAM信号復調装置をかねることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例だおけるFM信号復調装置の
構成を示すブロック図、第2図は第1の計算器の構成を
示すブロック図、第3図は補正器の構成を示すブロック
図、第4図は従来のFM信号復調装置の構成を示すブロ
ック図である。 1・・・・・・入力端子、2・・・・・・帯域通過型デ
ィジタルフィルタ、3・・・・・・遅延器、4・・・・
・・第1の計算器、5・・・・・・絶対値比較器、6・
・・・・・選択器、7・・・・・・乗算器、8・・・・
・・第2の計算器、9・・・・・・補正器、1o・・・
・・・微分器、11・・・・・・低域通過型ディジタル
フィルタ、12・・・・・・出力端子、31,32・・
・・・・入力端子、33・・・・・・第1の2乗器、3
4・・・・・・第2の2乗器、35・・・・・・加算器
、36・・・・・・演算器、3了・・・・・・出力端子
、41,42,43.44・・・・・・入力端子、46
・・・・・・記憶装置、45・・・・・・制御器、47
・・・・・・符号反転器、48・・・・・・加算器、4
9・・・・・・出力端子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第2
図 ff13  図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)標本化された信号が入力される帯域通過型ディジ
    タルフィルタと、前記帯域通過型ディジタルフィルタの
    出力値E_rを入力とし、この入力の位相を90°遅延
    して出力する遅延器と、前記遅延器の出力E_iと前記
    E_rを入力として(E_i^2+E_r^2)^2を
    計算する計算器と、前記E_rと前記E_iを入力とし
    、|E_r|≧|E_i|の場合には“1”を、|E_
    r|<|E_i|の場合には“O”を出力する絶対値比
    較器と、前記絶対値比較器の出力Fと前記E_rと前記
    E_iを入力とし、F=“1”の場合には|E_i|を
    、F=“O”の場合には|E_r|を出力する選択器と
    、前記選択器の出力と前記第1の計算器の出力を乗算す
    る乗算器と、前記乗算器の出力を入力とし逆余弦の主値
    を計算する第2の計算器と、前記第2の計算器の出力A
    と前記Fと前記E_rと前記E_iを入力とする補正器 と、前記補正器の出力を入力とする微分器と、前記微分
    器の出力の語長よりも大きな演算語長を持ち、かつ前記
    微分器の出力が入力される低域通過型ディジタルフィル
    タとを具備してなるFM信号復調装置。
  2. (2)第1の計算器は、第1の入力端子から入力され値
    E_rの2乗値を求める第1の2乗器と、第2の入力端
    子から遅延器の出力値E_iの2乗値を求める第2の2
    乗器と、前記第1の2乗器の出力と前記第2の2乗器の
    出力とを加算する加算器と、前記加算器の出力を開平し
    、開平された値の逆数を出力とする演算器とを備えたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のFM信号復
    調装置。
JP61145222A 1986-06-20 1986-06-20 Fm信号復調装置 Pending JPS631204A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05175731A (ja) * 1991-12-20 1993-07-13 Kenwood Corp Fm復調器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05175731A (ja) * 1991-12-20 1993-07-13 Kenwood Corp Fm復調器

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