JPS632382B2 - - Google Patents

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JPS632382B2
JPS632382B2 JP56073720A JP7372081A JPS632382B2 JP S632382 B2 JPS632382 B2 JP S632382B2 JP 56073720 A JP56073720 A JP 56073720A JP 7372081 A JP7372081 A JP 7372081A JP S632382 B2 JPS632382 B2 JP S632382B2
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stereo
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circuit
transmission system
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Kenzo Tanabe
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04HBROADCAST COMMUNICATION
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    • H04H20/44Arrangements characterised by circuits or components specially adapted for broadcast
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  • Signal Processing (AREA)
  • Stereo-Broadcasting Methods (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は中波AMバンドにおいて、一つのチヤ
ンネルによりステレオ信号を伝送するAMステレ
オ信号伝送方式に関するものであり、同一周波数
を有し位相の直交する二種の搬送波による振幅変
調を基本とし、受信端末にてステレオ信号識別用
パイロツト信号の検出が容易となるAMステレオ
信号伝送方式を提供することを目的とするもので
ある。
従来、同一周波数を有し位相の直交する二種の
搬送波を用いたAMステレオ信号伝送方式の一例
として、米国ハリス社から提案されているものが
ある。
この説明は文献Clifford Leitch、David L.
Hershberger著“ALinear AMSteres System
Using Quadrature Modnlation”IEEE
Transactions on Broadcating vol BC−24、No.
3 September 1978に述べられている。
上記ハリス社から提案されている方式におい
て、ステレオ信号識別用パイロツト信号は上記文
献第61ページの第2図より明らかなように(L−
R)信号に加算されたSubsoric Toreで表わされ
ている。そして、この復調は同ページ第3図より
明らかなように(L−R)信号系の同期検波によ
りなされている。
ところで、このようなステレオ信号識別用パイ
ロツト信号の処理方法では、パイロツト信号の変
調度を小さくせざるを得ず、パイロツト信号の検
出には波器を中心とした回路構成上の工夫がか
なり必要となり、さらに、搬送波とノイズの比が
小さくなつている状態ではノイズとの識別も変調
度が浅いため困難となる。
本発明は上記の問題点を解消するため、ステレ
オ信号と無関係にパイロツト信号の変調度を大き
くしうるAMステレオ信号伝送方式を提案するも
のであり、以下図面を用いて説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す送信側のブロ
ツク図である。第1図において、音声周波信号の
可聴帯域より低い周波数を有する正弦波パイロツ
ト信号は入力端子1に加えられ、搬送波発振器4
にてパイロツト信号による周波数変調を施す。こ
のパイロツト信号により周波数変調された被変調
波は振幅変調器7およびπ/2ラジアン位相シフ
ト回路6に加えられ、この位相シフト回路6にて
π/2ラジアンだけ位相シフトされた被変調波は
平衡変調器8に加えられる。
いま、パイロツト信号の角周波数をwp(rad/
sec)、搬送波発振器4で発振される搬送波角周波
数をwc(rad/sec)、周波数被変調波の変調指数
をkとすると、上記搬送波発振器4の出力被変調
波は次式で示される。
v1(t)=sin(wct+k sin wpt) …(1) また、π/2ラジアンだけ位相シフトされた上
記位相シフト回路6の出力被変調波は(1)式に基づ
き次式で示される。
v2(t)=cos(wct+k sin wpt) …(2) 入力端子2および3にはステレオの左(L)、右
(R)信号がそれぞれ加えられ、マトリツクス回
路5を介して(L+R)信号および(L−R)信
号が作り出される。
この(L+R)信号は前記振幅変調器7に、そ
して(L−R)信号は減衰度lを有する減衰器9
を介して前記平衡変調器8にそれぞれ加えられ
る。
いま、これらの変調器7,8における変調度を
共にmとすると、振幅変調器7および平衡変調器
8の出力信号はそれぞれ次式で示される。
振幅変調器7の出力信号 v3(t) ={1+m(L+R)}sin(wct+k sin wpt)
…(3) 平衡変調器8の出力信号 v4(t)=ml(L−R)cos(wct+k sin wpt)
…(4) (3)、(4)式に示すこれらの出力信号は加算回路1
0に加えられ、その出力は出力端子11を介して
取り出される。
したがつて、出力端子11に得られる信号は次
式で示される。
v5(t)=A(t)sin{wct+(t)}…(5) ただし、 A(t)=√{1+(+)}2+{(−
)}2
…(6) (t)=k sin wpt+tan-1lm(L−R)/1+m
(L+R) …(7) 上記(5)式は本発明による被変調波の信号形式を
示すものである。
上記(5)、(6)、(7)式より明らかなように、出力端
子11より得られる被変調波をエンベロープ検波
器に通せば、本質的にひずみが生ずる。減衰器9
はこのひずみを軽減するために導入されたもので
あり、lを小さくすればA(t)は{1+m(L+
R)}に近づくことから、この効果は実証できる。
一方、ステレオ情報は(7)式の第2項すなわち
tan-1lm(L−R)/1+m(L+R)に含まれる。し
たがつてl を小さくすれば、この第2項は小さくなり、結果
的にはステレオ復調したときのS/Nを劣化させ
る。
したがつて、上記減衰器9の減衰度lは上記の
“ひずみ”と“ステレオ復調時のS/N劣化”の
二つの矛盾する問題を解決するため、ある妥協を
しなければならない。一般的にはこのlの値は
0.2〜0.5程度が妥当と考えられる。
第2図は本発明の信号形式を得る他の一実施例
を示すものであり、同時に(L−R)信号系に、
瞬時圧縮用非直線回路を導入し、上述の二つの問
題をより好結果を得る方向で解決しようとするも
のである。以下、第2図につき説明する。
第2図において、第1図と同じ番号を付してい
るブロツク、または端子は第1図と同じ機能を有
するものであるため、これらの詳細は省略する。
第2図において、搬送波発振器4の出力信号は
位相変調器12およびπ/2ラジアン位相シフト
回路6を介して位相変調器13に加えられる。
上記位相変調器12および13には同時に、入
力端子1を介してパイロツト信号が加えられてい
る。したがつて、位相変調器12,13の出力信
号は前述の(1)、(2)式で表わされる。
この位相変調器12,13の出力信号はマトリ
ツクス回路5から得られる(L+R)信号および
瞬時圧縮用非直線回路15から得られるl(L−
R)*信号とともに平衡変調器14および8に加え
られる。平衡変調器14は前述の平衡変調器8と
全く同じ機能を有するものである。
上記非直線回路15は信号振幅の瞬時圧縮を行
なうためのものであり、たとえば、半導体PN接
合部の電圧電流特性の対数性を利用することで実
現できる。非直線回路15の出力に*印を付した
のはl(L−R)信号が振幅の瞬時圧縮を受けた
ことを示すためである。瞬時圧縮特性とは、第6
図aに示すような入出力特性を持つ非直線回路の
特性であり、信号の小信号領域を持ち上げて伝送
する(逆の見方をすれば、大信号領域を相対的に
押さえて伝送する)効果を持つ。受信側では同図
bに示すような特性の非直線回路を用いて伸張を
行ない、全体としての振幅伝達特性を直線に戻
す。小信号領域では持ち上げた分だけ伝送途中で
の雑音重畳の影響が軽減され、復調時のSN比が
改善される。
第2図に示す加算回路10には位相変調器12
の出力信号、すなわちsin(wct+k sin wpt)、
平衡変調器14の出力信号すなわちm(L+R)
sin(wct+k sin wpt)および平衡変調器8の
出力信号すなわち、lm(L−R)*が加えられ、出
力端子11より得られる被変調信号は前記の(5)式
と同じものとなる。ただし、(6)、(7)式はそれぞれ
次式のように変更しなければならない。
A′(t) =√{1+(+)}2+{(−)*2
…(6)′ ′(t)=k sin wct+tan-1lm(L−R)*/1+
m(L+R) …(7)′ 瞬時圧縮用非直線回路15は受信側に設けられ
る瞬時伸張用非直線回路と協同して電話回線で使
用されるコンパンダと同様の働きをさせるため導
入されたものであり、ステレオ復調時のS/N劣
化を軽減させる効果がある。
第3図は本発明による被変調波を復調するため
の一実施例を示すブロツク図である。
前記(5)、(6)、(7)式に示された被変調波は、場合
により、周波数変換などの過程を得た後、入力端
子16を介して振幅制限器17、同期検波器18
および19に加えられる。振幅制限器17は入力
信号に含まれた(6)式に示す振幅変調成分を除去す
るためのものである。振幅制限器17から得られ
る出力信号はPLL回路20に加えられ、ここで、
パイロツト信号による変調のみが施された搬送波
が抽出される。PLL回路20により、このよう
な搬送波の抽出が可能であることを以下、第4図
を用いて説明する。
第4図において、端子28を介して、振幅制限
器17から得られる出力信号が位相比較器31に
加えられる。位相比較器31には、同時に電圧制
御発振器33(以下VCOと称す)から得られる
発振信号が加えられ、両信号の位相差に応じた電
圧がPLL回路の応答特性を制御するループ低域
通過フイルタ32に加えられる。ループ低域通過
フイルタ32の出力信号は出力端子29に与えら
れるとともにVCO33の制御入力信号として利
用される。
いまここで、位相比較器31の感度をK1〔V/
rad〕ループ低域通過フイルタ32の伝達関数を
ラプラス変換された形でF(s)、そしてVCO3
3の制御感度をK2〔Hz/V〕とすれば、このPLL
回路のループ利得はラプラス変換された形で、
K1、K2、F(s)/S〔Hz/rad〕で表わされる。ま た入力端子28に加えられる振幅制限器17の出
力の位相変調量をi(s)、出力端子30より得ら
れるVCO33の出力信号の位相変調量をp(s)
とすると、上記i(s)とp(s)の関係はラプラ
ス変換された形で次式で表わされる。
ところで、(8)式に示すループ利得
K1・K2・F(s)/Sは一般に積分特性を呈するよう に設計されるためループ利得が十分1より大きい
低周波域では(8)式より明らかなように入力位相変
調量と出力位相変調量はほぼ等しくなり、ループ
利得が1より小さくなる高周波域では出力位相変
調量は入力位相変調量よりずつと小さくなる。
いま、ここでパイロツト信号が音声周波数より
低い、たとえば5Hzと選定し、上記ループ利得が
たとえば20Hzで1になるよう設計されたとすれ
ば、パイロツト周波数においては、上記のPLL
回路20への入力位相変調量と、出力位相変調量
はほぼ等しくなり、200Hz程度以上の音声周波数
領域においては、上記出力位相変調量は小さなも
のとなり、実質的にはPLL回路20の出力信号
はパイロツト信号による角度変調のみが施された
信号とみなすことができる。
すなわち、PLL回路20はパイロツト信号に
よる変調のみが施された搬送波抽出回路とみなす
ことができ、その出力信号は前述の(1)式で表わす
ことができる。
PLL回路20の出力信号が(1)式で表わされる
ようにするために、たとえば、PLL回路のVCO
に適当な直流補正電圧を印加する手段あるいは
PLL回路20に後続して適当な位相シフト回路
を導入することが必要なのはいうまでもない。
第3図にもどり、PLL回路20のVCOより得
られる出力信号は同期検波器18に加えられると
ともに、π/2ラジアン位相シフト回路21に加
えられ、この位相シフト回路21の出力は同期検
波器19に加えられる。
位相シフト回路21の出力信号は前述の(2)式で
表わされる。
したがつて、同期検波器18の出力側には、m
(L+R)信号に比例した出力が同期検波器19
の出力側にはlm(L−R)信号に比例した出力が
得られる。
同期検波器18の出力信号は送信側の減衰器9
と同じ減衰度lを有する減衰器23をへてマトリ
ツクス回路25に加えられる。
同期検波器19の出力信号はゲート回路24を
へて、マトリツクス回路25に加えられる。
上記ゲート回路24はPLL回路の他の出力端
子すなわち第4図の端子29におけるパイロツト
信号の有無により、低周波レベル検出器22を介
して、その開、閉が制御される。
PLL回路20の出力端子29は、このPLL回
路のループ利得が1より十分大きい周波数領域で
はFM復調信号出力端子とみなされ、ここではパ
イロツト信号の検出端子として利用される。
したがつて、マトリツクス回路25への入力信
号はPLL回路20からパイロツト信号が得られ
ているときはlm(L+R)信号およびlm(L−R)
信号にそれぞれ比例した信号となるため、この両
信号の比例定数、すなわち、同期検波器18,1
9の感度を等しくしておけば、マトリツクス回路
25の二つの出力端子26,27にはステレオ復
調されたLおよびR信号が得られる。
マトリツクス回路25は送信側のマトリツクス
回路5と同じ動作をするものである。また、受信
端末への入力信号がパイロツト信号を有するステ
レオ信号でなく、PLL回路20からパイロツト
信号が得られないときはゲート回路24は閉じら
れ、マトリツクス回路25への入力信号はml(L
+R)信号に比例した信号のみとなり、出力端子
26,27には共に(L+R)信号に比例した信
号が得られる。
第5図は第2図にて導入された瞬時圧縮用非直
線回路15の特性と逆の特性を有する瞬時伸張用
非直線回路34を導入した復調回路を示すブロツ
ク図であり、前述のように送信側の非直線回路1
5と協同して、(L−R)信号系の復調S/Nを
向上させようとしたものである。
このような非直線回路34は前記非直線回路1
5と同様に、たとえば、半導体PN接合部の電圧
電流特性の対数性を利用することが実現できる。
第4図および第5図にて、同じ番号を有するブ
ロツクは同じ機能を有するものである。
以上で、本発明のAMステレオ信号伝送方式に
適応しうる受信端末信号復調部の一構成例の説明
を終わる。
以上に詳述したように本発明によれば、パイロ
ツト信号の変調度を(L−R)信号系と無関係に
大きくしうるため、S/Nのよいパイロツト信号
を復調することができ、受信端末にて、パイロツ
ト信号の検出を容易にすることができるという大
きな実用的効果を得ることができる。
また、(L+R)信号および(L−R)信号に
対し、直交変調を施しているため、モノラル信号
と比して占有周波数帯域が増加せず、既存のモノ
ラル系との共存が十分可能となしうる。
さらに、(L−R)信号系に瞬時圧伸を施すこ
とにより、モノラル用エンベロープ検波型受信機
でのひずみの増加をおさえつつ(L−R)系の復
調S/Nを改善することができ、実用的効果は大
きい。
なお、実施例の説明にあたつては、変調器、検
波器、振幅制限器などに付加されるフイルターに
ついては説明を簡単にするため言及しなかつた
が、このフイルタについての考慮も実際上は必要
であるのは云うまでもない。
また、実施例においては、PLL回路を用いた
パイロツト信号を含む搬送波の抽出方法につき説
明したが、他の種類の狭帯域通過フイルタ、たと
えば水晶振動子などの共振子を利用したフイルタ
などを採用しうるのは云うまでもない。
なお、第1図、第2図の実施例では、パイロツ
ト信号による変調は二つの搬送波が加算回路10
で合成される前に行つているが、合成後に行つて
も全く等価である。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の一実施例を示す
送信側のブロツク図、第3図、第5図は本発明に
よる被変調波を復調するための一実施例を示すブ
ロツク図、第4図はPLL回路のブロツク図、第
6図は瞬時圧伸特性を示すグラフである。 1……パイロツト信号入力端子、2,3……ス
テレオ信号入力端子、4……発振器、5,25…
…マトリツクス回路、6,21……π/2ラジア
ン位相シフト回路、7……振幅変調器、8,14
……平衡変調器、9,23……減衰器、10……
加算回路、11……被変調波出力端子、12,1
3……位相変調器、15,34……瞬時圧縮、伸
張用非直線回路、16……被変調波入力端子、1
7……振幅制限器、18,19……同期検波回
路、20……PLL回路、22……低周波レベル
検出器、24……ゲート回路、26,27……
LR復調出力端子、28,29,30……PLL回
路入出力端子、31……位相比較器、32……ル
ープフイルタ、33……VCO。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 左右ステレオ信号を、L、Rとするとき、直
    交関係を有する二種の搬送波の中の一つに対し
    (L+R)信号で振幅変調を施し、上記搬送波の
    中の他の一つに対しl(L−R)信号(lは1以
    下の定数)で平衡変調を施し、上記両被変調波を
    加算して伝送するよう構成するとともに、上記二
    種の搬送波に対して、上記の変調に先立つて、音
    声周波数信号の可聴帯域より低い周波数の単一正
    弦波により共に同一変調度の角度変調を施すこと
    を特徴とするAMステレオ信号伝送方式。 2 特許請求の範囲第1項記載のAMステレオ信
    号伝送方式において、一つの搬送波にl(L−R)
    信号で平衡変調を施す前に振幅の瞬時圧縮を施す
    ための非線形回路を導入することを特徴とする
    AMステレオ信号伝送方式。 3 特許請求の範囲第1項または第2項記載の
    AMステレオ信号伝送方式において、受信端末に
    て直交関係を有し、かつ音声周波信号の可聴帯域
    より低い周波数の単一正弦波信号により共に同一
    変調度の角度変調が施されているところの二種の
    搬送波を抽出し、これら二種の搬送波を用いて同
    期検波により(L+R)信号に関連する信号、
    (L−R)信号に関連する信号を得た後、マトリ
    ツクス回路を介してL、Rステレオ信号の復調を
    行なうことを特徴とするAMステレオ信号伝送方
    式。 4 特許請求の範囲第3項記載のAMステレオ信
    号伝送方式において、(L+R)信号に関連する
    信号、(L−B)信号に関連する信号を得た後、
    瞬時圧縮の特性を補正する特性を有する瞬時伸張
    を施すための非線形回路を導入し、その後にマト
    リツクス回路を介して、L、Rステレオ信号の復
    調を行なうことを特徴とするAMステレオ信号伝
    送方式。
JP56073720A 1981-05-15 1981-05-15 Am stereo signal transmission system Granted JPS57188151A (en)

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JP56073720A JPS57188151A (en) 1981-05-15 1981-05-15 Am stereo signal transmission system
US06/377,248 US4458361A (en) 1981-05-15 1982-05-11 AM Stereo Broadcasting system
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Publication Number Publication Date
JPS57188151A JPS57188151A (en) 1982-11-19
JPS632382B2 true JPS632382B2 (ja) 1988-01-19

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