(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号のレベルを制御する自動利得回路と、
前記自動利得回路の出力が入力されている第１及び第２の周波数混合回路と、
前記第１及び第２の周波数混合回路に対して相互にπ／２の位相差を有する局部発振周波数信号をそれぞれ供給する自動π／２移相回路と、
前記第１の周波数混合回路の出力を＋π／４移相する第１のπ／４移相回路と、
前記第２の周波数混合回路の出力を−π／４移相する第２のπ／４移相回路と、
前記第１及び第２のπ／４移相回路の出力を加算する合成回路とを集積した集積回路からなり、
前記自動π／２移相回路は、
可変電流源で充電される時定数回路によって構成されているπ／２移相制御回路と、
相互にπ／２の位相差を有する一対のローカル信号を平衡信号として取り出し出力するための出力バッフアと、
前記一対のローカル信号の位相差がπ／２よりずれている位相誤差の値を検出する位相比較器と、
前記位相比較器から出力された誤差信号を平均化して直流信号として出力するローパスフィルタと、
該ローパスフィルタの出力で前記π／２移相制御回路を制御することにより、該π／２移相制御回路の移相量を常にπ／２となるようにフィードバック制御する制御回路によって構成され、
前記合成回路は、
前記第１のπ／４移相回路、及び前記第２のπ／４移相回路によって移相された中間周波数成分が入力されている一対のレベル可変回路と、
この一対のレベル可変回路の信号レベルを検出しているレベル比較器と、
前記レベル比較器で検出した検出値に基づいて、前記一対のレベル可変回路の両方の出力レベルが等しくなるように自動的にコントロールし、前記一対のレベル可変回路の出力を適当な帯域幅を有し、かつ、中間周波数に同調するようなコイルとコンデンサからなるタンク回路において合成するような中間周波増幅器によって構成され、
受信された信号が可変周波数同調回路を介して前記集積回路へテレビジョン信号として供給されるようにしたことを特徴とするテレビジョン信号受信回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のチャンネルから選局された放送チャンネルを受信し、中間周波数として出力する際に好適なテレビジョン信号受信回路に係わり、特に、イメージ周波数を効率的に除去することが可能とされている集積化されたテレビジョン信号受信回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多数のテレビジョン（以下、ＴＶともいう）放送チャンネルから所望のチャンネル選択して受信するための受信回路は、選択された放送信号を増幅する高周波増幅部と、その高周波出力を中間周波数に変換する周波数混合回路を含み、例えば図４のブロック図に示されているような構成回路とされている。
この図において１はアンテナで受信した放送電波のチャンネル周波数から所望の周波数を選択する単同調型のフイルタ、２は受信信号のレベルを制御する自動利得制御型の増幅器であって、図示されていない復調出力によってその出力レベルが所定のレベル範囲内となるように制御するものである。
３はＴＶ信号の通過帯域を制限するための複同調フイルタに係わるものであって、前記した単同調フイルタと共にその選局した放送電波の通過周波数が図示されていない選局信号によって可変するようになされている。
【０００３】
４は、受信した放送周波数の中で中間周波数に変換される際に混入するイメージ周波数を除去するトラップ回路であり、後で述べるように、このトラップ回路４によって妨害波となるイメージ中間周波数が生じないように除去すべき周波数が設定されている。
５は、入力された高周波信号を中間周波数（５８．７５ＭＨｚ）に変換するための周波数変換回路（ミキシング回路）に係わり、この周波数変換回路は局部信号発振器Ｌｏ、周波数混合器ＭＩＸ、及び中間周波数を選択する中間周波数増幅器ＩＦＡを集積回路としたものによって構成されている。
【０００４】
上記したようなＴＶ受信回路は、図５に示されているように所望の選局チャンネルの周波数（以下、選局周波数ともいう）ｆD に対して局部発振周波数（以下ローカル周波数ともいう）ｆLOが設定され、周波数混合器ＭＩＸで混合されることによりその差の周波数を中間周波数ｆIMとして出力するように制御されている。
ところで、周波数混合器MIX ではローカル周波数ｆLOに対して中間周波数ｆIFだけ離れた点にイメージ周波数ｆIMが混入すると、このイメージ周波数ｆIMに対しても同一の周波数成分からなる希望しない中間周波数ｆIF(IM)を出力することになるから、ミキシング回路にイメージ妨害となるイメージ周波数成分ｆIMが混入しないようにするために、図４の場合はイメージ周波数を除去するトラップ回路４が設けられている。
したがって、上記のＴＶ受信回路の場合は単同調回路と、複同調回路及びイメージトラップ回路の３者を選局チャンネルを変える度に可変する必要があるため、選局制御回路が複雑になるとともに、すべての受信帯域でイメージ妨害を減少させるように調整することも困難になるという問題があった。
【０００５】
そこで、集積回路として形成されるミキシング回路５として二つの周波数混合器を使用してイメージ周波数をキャンセルする方式の受信回路が提案されている。
図６は、かかるミキシング回路の原理図を示したもので、選局された所望のチャンネル周波数ｆD は第１の周波数混合器MIX(Q)と第２の周波数混合器MIX(I)に供給される。この第１及び第２の周波数混合器MIX(I)(Q) には、それぞれπ／２移相器ＰＨで形成された９０度の位相差を有するローカル周波数ｆLO(I) 、ｆLO(Q) が供給され、第１及び第２の周波数混合器MIX(I)(Q) から選局周波数とローカル周波数の差周波数に対応する中間周波数が出力されるが、この中間周波数は相互にπ/2移相される移相器ＰＳＮを介して出力され、加算器ＡＤＤにおいて合成されることにより入力されたイメージ周波数ｆIMをキャンセルする事ができるものである。
（ＩＥＥＥ  Transactions on Consumer Electronics,Vol.38,No.3,August 1992）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したイメージキャンセリングミキシング回路は、通常の比較的低い周波数帯域で構成されているラジオ周波数の受信回路等では実用化されるが、ＴＶ受信回路においては使用が困難とされている。
その理由はＴＶ放送波にみられるように数ＭＨz の周波数帯域を有する放送信号の場合は、集積回路を形成する際の抵抗Ｒのばらつきや、キャパシタンスのばらつき、および寄生する浮遊容量の影響によって、特にπ／２移相器ＰＨをすべての放送チャンネル受信時に局部発振周波数を正確にπ／２移相させるように構成することが困難になり、素子数が増加することによってコストアップとなることにより実用化が困難とされていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のテレビジョン信号受信回路は上記したような問題点を解決するために
入力信号のレベルを制御する自動利得回路と、 前記自動利得回路の出力が入力されている第１及び第２の周波数混合回路と、 前記第１及び第２の周波数混合回路に対して相互にπ／２の位相差を有する局部発振周波数信号をそれぞれ供給する自動π／２移相回路と、 前記第１の周波数混合回路の出力を＋π／４移相する第１のπ／４移相回路と、 前記第２の周波数混合回路の出力を−π／４移相する第２のπ／４移相回路と、 前記第１及び第２のπ／４移相回路の出力を加算する合成回路（２６）とを集積回路により構成している。
そして、前記自動π／２移相回路は、可変電流源で充電される時定数回路によって構成されているπ／２移相制御回路と、相互にπ／２の位相差を有する一対のローカル信号を平衡信号として取り出し出力するための出力バッフアと、前記一対のローカル信号の位相差がπ／２よりずれている位相誤差の値を検出する位相比較器と、前記位相誤差信号を平均化して直流信号をとして出力するローパスフィルタと、該フィルタの出力で前記π／２移相制御回路を制御することにより、該π／２移相制御回路の移相量を常にπ／２となるようにフィードバック制御する制御回路によって構成し、
前記合成回路は、前記第１の＋π／４移相回路、及び前記第２の−π／４移相回路によって抽出された中間周波数成分をそれぞれ一対のレベル可変回路に供給し、この一対のレベル可変回路の信号レベルをレベル比較器によって検出し、その検出値によって前記一対のレベル可変回路の両方の出力レベルが等しくなるように自動的にコントロールし、さらに前記一対のレベル可変回路の出力を適当な帯域幅を有し、かつ、中間周波数に同調するようなコイルとコンデンサからなるタンク回路において合成加算するような中間周波増幅器によって構成し、受信された信号が可変周波数同調回路を介して前記集積回路へテレビジョン信号として供給するようにしたものである。
【０００８】
本発明は特に上記π／２移相回路は、移相された出力と移相前の出力を比較する位相比較器と、前記位相比較器の出力が帰還されているπ／２移相制御回路によって構成することにより、π／２移相回路をすべての周波数で自動的に正確に移相できるような自動移相回路にすると共に、上記合成回路に対しては、入力される第１及び第２の信号のレベル差を検出するレベル検出器を設け、このレベル検出器の検出出力に基づいて前記第１及び第２の信号レベルを自動的に等レベルにして加算することによってイメージ周波数の完全な除去が行われるようにしているので、集積回路等によって多少電気回路のインピーダンス素子に誤差が生じた場合でも、イメージ周波数を効果的にキャンセルさせることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１により説明する。
この図においてアンテナ、またはケーブル等を介して入力された放送信号はＴＶ可変周波数同調回路１０において希望の放送チャンネルが選択される。そして選択された例えば周波数がｆD とされた信号が、アナログ回路で構成されている集積回路２０に入力される。
集積回路２０に入力された放送信号は、まずＡＧＣアンプ２１によって所定の信号レベルとなるように増幅され第１及び第２の周波数混合器２２Ａ、２２Ｂに供給される。
第１の周波数混合器２２Ａ及び第２の周波数混合器２２Ｂは、局部発振器２３の発振周波数ｆLOを移相するπ／２移相回路２４から、９０度の位相差を有するローカル信号が入力されており、このローカル信号の周波数と入力されている選局チャンネルの周波数の差成分が中間周波数ｆIFとして出力される
【００１０】
この第１及び第２の周波数混合器から出力される中間周波数は、次に＋π／４移相回路２５Ａ、及び−π／４移相回路２５Ｂにそれぞれ供給され、レベル比較器２６Ａ、加算器２６Ｂからなる加算回路２６において等レベルで加算され合成信号としてして中間周波数増幅回路２７に出力される。
なお、２８はＴＶ受信機において使用されている局部発振周波数を形成するためのＰＬＬ（Phase-Locked Loop)  回路であり、基準信号周波数源に基づいて正確な局部発振周波数を形成すると共に、その発振周波数に対応する情報とＡＦＴシステムによる制御によって可変周波数同調回路の通過周波数を微調整するように構成されている。
また、２９はＴＶ受像機の選局操作を行うと共に、全体的のコントロールを行うシステムコントローラを示している。
【００１１】
本発明は上記実施の形態に示されているように選局された周波数ｆD に対して９０度移相されたローカル周波数ｆLO(1) 、fLO(2)を周波数混合器２２Ａ、２２Ｂに供給し、選局周波数fDと乗算するミキシング方式をとっているため、以下に述べるように、イメージ妨害周波数ｆIMが存在するときでも、この周波数成分で発生する妨害波を出力しないようにキャンセルすることができる。
【００１２】
所望の選局された信号をＡCos （ωsｔ＋φs ）、イメージ妨害となる周波数をＢCos （ωiｔ＋φi ）、ローカル周波数をCos （ωLｔ＋φL ）とすると、
第１の周波数混合器２２Ａの出力周波数ｆMIX(1)は数式１によって示される。
【数１】
0003809703.tif 000002
そして、上記数式１の演算出力に対してローパスフイルタ等を介して差信号成分のみを抽出すると、数式２の（１）に示すような中間周波数ｆIF(1) が出力される。
【数２】
0003809703.tif 000003
【００１３】
次に第２の周波数混合器２２Ｂにおいてはローカル周波数がπ／２移相された周波数Ｓin（ωL ｔ＋φL ）が供給されているから、数式１と同様に演算するとその混合出力周波数ｆmix(2)は数式３に示すようになる。
【数３】
0003809703.tif 000004
そしてこの場合もローパスフイルタを介して差信号成分を抽出すると数式４に示すような中間周波数信号ｆIF(2) が出力される。
【数４】
0003809703.tif 000005
【００１４】
前記した数式２及び数式４の信号成分を比較すると、両信号成分は位相差がπ／２づれている二つの信号成分によって形成されているから、両者の位相差がπ／２となるような位相回路、つまり図１の場合、一方の信号を＋π／４移相する移相回路２５Ａに供給し、他方の信号を−π／４移相する移相回路２５Ｂに供給してやると、数式２の（１）は数式２の（２）のようになり、相互にπ／２移相した状態になる。
すると上記数式２の（２）と数式４の第２項は極性が異なっているが同一の信号を示していることになるから、この両者の信号ｆIF(1) （π／２）とｆIF(2) の信号を加算回路で合成すると、数式５に示すように希望の受信周波数ｆD （ωD ）と、ローカル周波数ｆL （ωL ）の差信号のみを中間周波数とする信号
Ａ・Ｓin｛（ωL −ωｓ）ｔ＋φL −φｓ｝を得ることができる。
【数５】
0003809703.tif 000006
【００１５】
この加算回路２６の出力には妨害波となるイメージ周波数ｆIMの信号成分が除去されているため、中間周波数アンプ２７の出力にはイメージ信号成分が出力されないことになり、復調後の映像信号の画質が劣化しないことになる。
また、上記した集積回路は例えば差動増幅器を基本として、プッシュプル方式の回路（平衡回路）で構成することによって信号処理を行うと、信号成分の２次の高調波歪みをなくすることができる。さらに、入力側で多少のイメージ妨害となる周波数が入力された場合でも十分にイメージ中間周波数を除去することができるため、入力側の選局回路を簡易化することができるという利点がある。
【００１６】
ところで、上記したようなイメージキャンセル方式の受信回路では、数式１ないし数式５で示されているように、π／２移相回路２４が正確に９０度の位相差を有するローカル周波数を提供することが必要になるが、ＴＶ放送波のように高い周波数帯域とされている周波数領域内で完全にπ／２移相を行うような集積回路を構成することは、高い精度の製造技術と、複雑な回路構成が要求され実用的ではない。
そこで本発明の実施の形態では、π／２移相回路２４で移相された信号と移相される前の信号の位相差を比較する位相比較回路２４Ａと、定電流源回路で移相量が制御できるようなπ／２移相制御２４Ｂを設け、位相比較回路２４Ａから出力される位相誤差信号をπ／２移相制御２４Ｂに帰還することによってすべてのローカル周波数でπ／２の位相差となっている２系統のローカル信号が出力されるようにしている。
【００１７】
図２は上記したような自動π／２移相回路２４の一実施例を示すブロック図であって、３１は可変電流源で充電される時定数回路によって構成されているπ／２移相制御回路、３２Ａ、３２Ｂは相互にπ／２の位相差を有するローカル信号を平衡信号として取り出し出力するための出力バッフア、３３Ａ、３３Ｂはその信号を周波数混合器２２Ａ、２２Ｂに供給するための入力バッフア、３４は位相比較器、３５は位相差信号の平均値を出力するためのローパスフイルタ、３６は位相誤差アンプである。
【００１８】
位相比較器３４は入力される二つのローカル周波数を乗算する乗算回路によって構成することができ、その演算出力によって二つのローカル信号の位相差がπ／２よりずれている位相誤差（Ｓｉｎ△φ）の値を検出する。そして、その信号をローパスフイルタ３５により平均化して直流信号とし出力し、位相誤差アンプ３５で増幅するとともに、その出力でπ／２移相制御回路３１を制御する、例えば、積分回路に流れる込む電流を制御することにより、π／２移相制御回路３１の移相量を常にπ／２となるように自動的にフイードバック制御していることになる。
【００１９】
また、本実施の形態に示されている図１のＴＶ受信回路の場合はミキシングされた信号を加算してイメージ成分を除去する合成回路２６に入力される信号のレベルが一致していないとイメージ成分を完全にキャンセルされない。
そこで、合成回路２６としては図３に示すように周波数混合器２２Ａ、２２Ｂの出力をバランス入力及び出力するタイプの＋π／４移相回路４１Ａ、−π／４移相回路４１Ｂを設け、この＋π／４移相回路４１Ａ、−π／４移相回路４１Ｂによって抽出された中間周波数成分をレベル可変回路４２Ａ、４２Ｂに供給するようにしている。
このレベル可変回路４２Ａ、４２Ｂは利得調整型の差動増幅器のゲインをコントロールすることにより同一レベルの出力信号が得られるように調整されるが、その調整値は差動増幅器のゲインを手動調整によって行えるような回路構成とすることができる。
【００２０】
また、レベル可変回路４２Ａ、４２Ｂに入力される信号をレベル比較器４３によって検出し、その検出値によってレベル可変回路４２Ａ、４２Ｂの両方の出力レベルが等しくなるようにコントロールするようにしてもよい。
この場合、検出するレベルをレベル可変回路４２Ａ、４２Ｂの出力側で検出するとフイードバック方式で自動的に出力レベルが一致するように構成することができる。
レベル可変回路４２Ａ、４２Ｂの出力は適当な帯域幅を有し、かつ中間周波数に同調するようなコイルＬとコンデンサＣからなるタンク回路４４において合成加算され、中間周波数増幅器２７に供給される。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のテレビジョン信号受信回路は、半導体集積基板上に受信したＴＶ信号を中間周波数に変換する信号処理回路を備えることによって、回路を構成する素子間の相対的なバラツキをなくするように構成し、しかも、この受信回路にイメージキャンセル方式の回路を取り入れているので、受信回路の小型化を図るとと共に、妨害となるイメージ信号を高い精度で除去する事ができるため、選局用の回路に必要とされているトラップ回路を省略することができるという効果がある。
【００２２】
さらに、イメージ周波数を除去するために自動π／２移相回路や、自動レベル調整回路を採用しているので、半導体集積回路の各素子のバラツキの影響が少なくなり、受信回路の調整作業は大幅に節減でき、コストダウンを図ると共に、ＴＶ受信回路の設計が容易になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のテレビジョン信号受信回路の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】テレビジョン信号受信回路に使用される移相回路の原理図を示すブロック図である。
【図３】テレビジョン受信回路に使用できるイメージ周波数をキャンセルする加算回路のブロック図である。
【図４】  従来のテレビジョン受信回路のブロック図である。
【図５】  イメージ周波数の説明図である。
【図６】  イメージキャンセル機能を有するミキシング回路のブロック図である。
【符号の説明】
１０  可変周波数同調回路、２１  ＡＧＣアンプ、２２Ａ、２２Ｂ  周波数混合器、２３局部発振器、２４  自動移相回路、２５Ａ、２５Ｂ  π／４移相回路、２６加算回路
【図１】
0003809703.tif 000007
【図２】
0003809703.tif 000008
【図３】
0003809703.tif 000009
【図４】
0003809703.tif 000010
【図５】
0003809703.tif 000011
【図６】
0003809703.tif 000012