図面 (/)

技術 偏移制御回路および無線機

出願人 アイコム株式会社
発明者 上野康男
出願日 2016年9月27日 (4年2ヶ月経過) 出願番号 2016-188512
公開日 2018年4月5日 (2年7ヶ月経過) 公開番号 2018-056714
状態 特許登録済
技術分野 交流方式デジタル伝送 送信機
主要キーワード 最大変調度 スプラッタ 全域通過フィルタ 最大周波数偏移 無限インパルス応答フィルタ 変調感度 占有周波数帯域幅 プリエンファシス回路
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年4月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (11)

課題

周波数変調における最大周波数偏移周波数ごとのばらつきを抑制する。

解決手段

マイク2から入力された信号はA−D変換器3でA−D変換され、プリエンファシス回路4で周波数微分され、偏移制御回路5に入力される。偏移制御回路5は、リミッタ回路11、移相器12、および高調波抑圧部13を備える。リミッタ回路11は、入力された制御対象信号の振幅を第1の閾値以下に制限する、振幅制限を行う。移相器12は、振幅制限された制御対象信号に含まれる、定められた周波数範囲の周波数成分について位相シフトを行う。高調波抑圧部13は、位相シフトされた制御対象信号に含まれる、第2の閾値以上の周波数成分を抑圧し、第2の閾値以上の周波数成分が抑圧された制御対象信号を情報信号として出力する。変調部6は情報信号に応じて搬送波を周波数変調する。送信部7は、周波数変調された搬送波から送信信号を生成し、アンテナ8から送信する。

概要

背景

FM(Frequency Modulation:周波数変調無線機では、周波数変調における最大変調度最大周波数偏移)を既定値以下とするために、IDC(Instantaneous Deviation Control:瞬時偏移制御回路が設けられ、IDC回路の出力で搬送波が周波数変調される。IDC回路はリミッタ回路およびスプラッタフィルタを有する。リミッタ回路においてIDC回路に入力された信号の振幅が制限され、リミッタ回路において生じた高調波成分がスプラッタフィルタで抑圧される。

特許文献1に開示される無線送受信装置においては、マイクからの音声信号プリアンプおよびプリエンファシス回路にて周波数微分され、リミッタアンプ高レベルの信号がクリップされる。スプラッタフィルタにおいて、クリップによって生じる高調波が抑圧される。リミッタアンプおよびスプラッタフィルタがIDC回路を構成する。

概要

周波数変調における最大周波数偏移の周波数ごとのばらつきを抑制する。マイク2から入力された信号はA−D変換器3でA−D変換され、プリエンファシス回路4で周波数微分され、偏移制御回路5に入力される。偏移制御回路5は、リミッタ回路11、移相器12、および高調波抑圧部13を備える。リミッタ回路11は、入力された制御対象信号の振幅を第1の閾値以下に制限する、振幅制限を行う。移相器12は、振幅制限された制御対象信号に含まれる、定められた周波数範囲の周波数成分について位相シフトを行う。高調波抑圧部13は、位相シフトされた制御対象信号に含まれる、第2の閾値以上の周波数成分を抑圧し、第2の閾値以上の周波数成分が抑圧された制御対象信号を情報信号として出力する。変調部6は情報信号に応じて搬送波を周波数変調する。送信部7は、周波数変調された搬送波から送信信号を生成し、アンテナ8から送信する。

目的

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、周波数変調における最大周波数偏移の周波数ごとのばらつきを抑制することが目的である

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

周波数変調を行う無線機に設けられ、前記周波数変調に用いられる情報信号を出力する偏移制御回路であって、入力された制御対象信号の振幅を第1の閾値以下の値に制限する、振幅制限を行うリミッタ回路と、前記リミッタ回路で前記振幅制限された前記制御対象信号に含まれる、定められた周波数範囲内周波数成分について、位相を定められた量だけシフトする、位相シフトを行う移相器と、前記移相器で前記位相シフトされた前記制御対象信号に含まれる、第2の閾値以上の周波数成分を抑圧する高調波抑圧部と、を備える偏移制御回路。

請求項2

前記移相器は、無限インパルス応答フィルタで構成される全域通過フィルタであり、前記高調波抑圧部は、有限インパルス応答フィルタで構成されるスプラッタフィルタである、請求項1に記載の偏移制御回路。

請求項3

前記移相器および前記高調波抑圧部は、1つの無限インパルス応答フィルタで構成されるスプラッタフィルタである請求項1に記載の偏移制御回路。

請求項4

請求項1から3のいずれか1項に記載の偏移制御回路と、前記情報信号の信号レベルに応じて搬送波の周波数を変化させる周波数変調を行う変調部と、前記変調部で前記周波数変調された前記搬送波から送信信号を生成し、アンテナから送信する送信部と、を備える無線機。

請求項5

前記送信信号の占有周波数帯域幅に応じて、前記移相器における前記位相シフトの対象となる前記周波数範囲および前記位相シフトの前記定められた量、ならびに前記高調波抑圧部の前記第2の閾値の少なくともいずれかを調節する調節部をさらに備える請求項4に記載の無線機。

技術分野

0001

本発明は、偏移制御回路および無線機に関する。

背景技術

0002

FM(Frequency Modulation:周波数変調)無線機では、周波数変調における最大変調度最大周波数偏移)を既定値以下とするために、IDC(Instantaneous Deviation Control:瞬時偏移制御回路が設けられ、IDC回路の出力で搬送波が周波数変調される。IDC回路はリミッタ回路およびスプラッタフィルタを有する。リミッタ回路においてIDC回路に入力された信号の振幅が制限され、リミッタ回路において生じた高調波成分がスプラッタフィルタで抑圧される。

0003

特許文献1に開示される無線送受信装置においては、マイクからの音声信号プリアンプおよびプリエンファシス回路にて周波数微分され、リミッタアンプ高レベルの信号がクリップされる。スプラッタフィルタにおいて、クリップによって生じる高調波が抑圧される。リミッタアンプおよびスプラッタフィルタがIDC回路を構成する。

先行技術

0004

特開昭61−265930号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上述の処理をデジタル回路で実現する場合、スプラッタフィルタの減衰特性は、アナログ回路の場合に比べて急峻であるため、高調波成分がアナログ回路の場合よりも急激に抑圧される。高調波成分が急激に抑圧されることで、周波数変調に用いられる信号の波高値が周波数ごとにばらつくため、最大周波数偏移が周波数ごとにばらついてしまう。最大周波数偏移の最大値が既定値以下となるようにIDC回路のフィルタを調節すると、例えば、最大変調度の最小値に対応する周波数の信号に対して変調がかかりにくいことがある。

0006

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、周波数変調における最大周波数偏移の周波数ごとのばらつきを抑制することが目的である。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る偏移制御回路は、周波数変調を行う無線機に設けられ、前記周波数変調に用いられる情報信号を出力する偏移制御回路であって、
入力された制御対象信号の振幅を第1の閾値以下の値に制限する、振幅制限を行うリミッタ回路と、
前記リミッタ回路で前記振幅制限された前記制御対象信号に含まれる、定められた周波数範囲内の周波数成分について、位相を定められた量だけシフトする、位相シフトを行う移相器と、
前記移相器で前記位相シフトされた前記制御対象信号に含まれる、第2の閾値以上の周波数成分を抑圧する高調波抑圧部と、
を備える。

0008

好ましくは、前記移相器は、無限インパルス応答フィルタで構成される全域通過フィルタであり、
前記高調波抑圧部は、有限インパルス応答フィルタで構成されるスプラッタフィルタである。

0009

好ましくは、前記移相器および前記高調波抑圧部は、1つの無限インパルス応答フィルタで構成されるスプラッタフィルタである。

0010

本発明の第2の観点に係る無線機は、
いずれかの前記偏移制御回路と、
前記情報信号の信号レベルに応じて搬送波の周波数を変化させる周波数変調を行う変調部と、
前記変調部で前記周波数変調された前記搬送波から送信信号を生成し、アンテナから送信する送信部と、
を備える。

0011

好ましくは、前記送信信号の占有周波数帯域幅に応じて、前記移相器における前記位相シフトの対象となる前記周波数範囲および前記位相シフトの前記定められた量、ならびに前記高調波抑圧部の前記第2の閾値の少なくともいずれかを調節する調節部をさらに備える。

発明の効果

0012

本発明によれば、リミッタ回路で振幅制限された制御対象信号に含まれる、定められた周波数範囲内の周波数成分について、位相シフトを行うことで、周波数変調における最大周波数偏移の周波数ごとのばらつきを抑制することが可能である。

図面の簡単な説明

0013

本発明の実施の形態に係る無線機の構成例を示すブロック図
実施の形態に係るリミッタ回路の出力例を示す図
実施の形態に係る無線機における最大周波数偏移の例を示す図
実施の形態に係る無線機の周波数変調における周波数偏移の例を示す図
周波数変調における周波数偏移の例を示す図
実施の形態に係る無線機の周波数変調における周波数偏移の例を示す図
周波数変調における周波数偏移の例を示す図
実施の形態に係る無線機の周波数変調における周波数偏移の例を示す図
周波数変調における周波数偏移の例を示す図
実施の形態に係る無線機の他の構成例を示すブロック図

実施例

0014

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

0015

図1は、本発明の実施の形態に係る無線機の構成例を示すブロック図である。無線機1は、マイク2、マイク2からの入力をA−D(Analog-to-Digital)変換するA−D変換器3、周波数微分を行うプリエンファシス回路4、および周波数偏移を調節する偏移制御回路5を備える。無線機1はさらに、偏移制御回路5が出力する情報信号に応じて周波数変調を行う変調部6、変調部6の出力に応じた送信信号を生成し、アンテナ8から送信する送信部7、コントローラ20、表示部25、および操作部26を備える。偏移制御回路5は、IDC(Instantaneous Deviation Control:瞬時偏移制御)回路であり、振幅制限を行うリミッタ回路11、位相シフトを行う移相器12、および高調波を抑圧する高調波抑圧部13を備える。コントローラ20は、CPU(Central Processing Unit:中央処理装置)21、RAM(Random Access Memory)23、およびROM(Read-Only Memory)24を備える。A−D変換器3の後続の各部は、DSP(Digital Signal Processor)で実現することができる。

0016

複雑化を避け、理解を容易にするために、図1ではコントローラ20から各部への信号線が省略されている。コントローラ20は無線機1の各部にI/O(Input/Output)22を介して接続しており、各部の処理の開始、終了、処理内容の制御を行う。CPU21は、ROM24に記憶されている制御プログラムを実行して、無線機1の制御を行う。またI/O22を介して操作部26から入力されるコマンドまたはデータを処理してRAM23に一時的に記憶し、記憶したコマンドやデータを、例えばLCD(Liquid Crystal Display)で構成される表示部25に表示する。図1の例では、無線機1の送信機能についてのみ示しているが、無線機1は受信機能を有してもよい。

0017

無線機1の各部の動作について説明する。操作部26により発信操作がされると、マイク2は音声入力に応じてアナログの音声信号をA−D変換器3に出力する。A−D変換器3は、マイク2からの音声信号をアナログからデジタルに変換してプリエンファシス回路4に出力する。プリエンファシス回路4は、入力される信号の周波数に比例したレベルの信号を出力、すなわち周波数微分を行ったのち、受信側でのS/N(Signal-to-Noise:信号対雑音)比を改善するために、該信号の高周波成分の相対強度を予め増大させる処理を行う。

0018

偏移制御回路5は、プリエンファシス回路4から入力された制御対象信号に対して、後述する変調部6が行う周波数変調における最大周波数偏移を規定値以下にするための調節を行い、調節した制御対象信号を情報信号として変調部6に出力する。偏移制御回路5の各部の動作について説明する。リミッタ回路11は、制御対象信号の振幅を第1の閾値以下の値に制限する、振幅制限を行う。第1の閾値は、変調部6が行う周波数変調における最大周波数偏移の規定値に応じて定めることができる。振幅制限を行うことで、波高値が第1の閾値より大きい制御対象信号の波形は、正弦波の波形から、矩形波とみなせる波形に変形される。矩形波は、基本波奇数倍の高調波とで構成される。すなわち、リミッタ回路11では、奇数倍の高調波が生成される。図2は、実施の形態に係るリミッタ回路の出力例を示す図である。図2において、横軸が時間であり、縦軸が信号レベルである。リミッタ回路11の出力は実線で表される。リミッタ回路11の出力は、破線で表される基本波と、点線で表される高調波を含む。

0019

デジタル信号処理においては、サンプリング周波数の1/2までの周波数成分しか存在できず、サンプリング周波数の1/2の周波数であるナイキスト周波数以上の周波数成分、すなわち高調波成分では、折り返しとよばれる現象が生じる。例えば、サンプリング周波数が24kHzの場合に、2.6kHzの制御対象信号に対してリミッタ回路11で振幅制限を行った場合、2.6kHzの9倍高調波である23.4kHzの成分は、12kHzを境に11.4kHz分折り返して、0.6kHz成分として現れる。0.6kHz成分は、可聴ノイズである。サンプリング周波数を高くするにつれて、ナイキスト周波数も高くなるため、折り返しによって発生するノイズのレベルは低下する。サンプリング周波数を高くすることで、リミッタ回路11の処理の負荷は上昇する。そこで、リミッタ回路11のサンプリング周波数は、折り返しによって発生するノイズのレベルおよび振幅制限の処理の負荷に応じて定められる。

0020

移相器12は、リミッタ回路11で振幅制限された制御対象信号に含まれる、定められた周波数範囲内の周波数成分について、位相を定められた量だけシフトする、位相シフトを行う。移相器12は、例えば、IIR(Infinite Impulse Response:無限インパルス応答)フィルタで構成される全域通過フィルタである。

0021

高調波抑圧部13は、移相器12で位相シフトされた制御対象信号に含まれる、第2の閾値以上の周波数成分を抑圧する。高調波抑圧部13で第2の閾値以上の周波数成分が抑圧された制御対象信号は、情報信号として変調部6に入力される。高調波抑圧部13は、リミッタ回路11で振幅制限を行うことで生じる高調波を抑圧する。高調波抑圧部13は、例えば、FIR(Finite Impulse Response:有限インパルス応答)フィルタで構成されるスプラッタフィルタである。スプラッタフィルタは、遮断周波数である第2の閾値以上の周波数成分を減衰させる。第2の閾値は、制御対象信号の周波数が取り得る値に応じて定めることができる。スプラッタフィルタをデジタル回路で実現する場合、スプラッタフィルタの減衰特性は、アナログ回路の場合と比べて急峻であるため、リミッタ回路11の出力に含まれる高調波がアナログ回路の場合よりも急激に抑圧される。高調波成分が急激に抑圧されることで、周波数変調に用いられる信号の波高値が周波数ごとにばらつくため、周波数変調における最大周波数偏移が周波数ごとにばらついてしまう。そこで、本実施の形態に係る無線機1においては、移相器12で高調波の位相を定められた量だけシフトする。

0022

高調波抑圧部13を構成するスプラッタフィルタの遮断周波数が3kHzの場合、リミッタ回路11が0.9kHzの制御対象信号の振幅制限を行うと、3倍の2.7kHz、5倍の4.5kHzなどの高調波が生じる。高調波抑圧部13は、5倍以降の高調波を抑圧するため、高調波抑圧部13の出力には、基本波および3倍高調波が含まれる。一方、リミッタ回路11が1.1kHzの制御対象信号の振幅制限を行うと、3倍の3.3kHz、5倍の5.5kHzなどの高調波が生じる。高調波抑圧部13は、3倍以降の高調波を抑圧するため、高調波抑圧部13の出力には、基本波が含まれ、高調波は含まれない。

0023

図2に示すように、高調波が含まれる信号の形状は、矩形波とみなすことができる。一方、基本波が含まれ、高調波が含まれない信号の形状は、正弦波とみなすことができる。上述の例では、0.9kHzの場合と1.1kHzの場合とで、高調波抑圧部13の出力の波高値にばらつきが生じる。波高値は、周波数変調における最大周波数偏移と同義であるから、0.9kHzの場合と1.1kHzの場合とで、周波数変調における最大周波数偏移にばらつきが生じる。周波数変調における最大周波数偏移にばらつきが生じることを防ぐために、移相器12は、例えば3倍高調波の位相を定められた量だけシフトする。位相のシフト量はシミュレーションまたは実験を行うことで、決定することができる。移相器12が位相をシフトすることで、波高値のばらつきが抑制され、周波数変調における最大周波数偏移のばらつきが抑制される。

0024

図3は、実施の形態に係る無線機における最大周波数偏移の例を示す図である。図3において、横軸は制御対象信号の周波数(単位:Hz)であり、縦軸は周波数変調における最大周波数偏移(単位:kHz)である。細い実線が、移相器12を設けない場合の最大周波数偏移であり、太い実線が図1に示す無線機1が行う周波数変調における最大周波数偏移である。全域通過フィルタで構成される移相器12によって、基本波と高調波の位相を異なる値とすることで、波高値のばらつきを抑制し、最大周波数偏移の周波数ごとのばらつきを抑制することが可能である。リミッタ回路11の処理により複数の高調波が生じる場合に、高調波の位相を互いに異なる値としてもよい。

0025

図4は、実施の形態に係る無線機の周波数変調における周波数偏移の例を示す図である。図4は、周波数が300Hzの制御対象信号が偏移制御回路5に入力された場合の、変調部6での周波数変調における周波数偏移を示す。図4において横軸は時間(単位:ミリ秒)であり、縦軸は周波数偏移(単位:kHz)である。図5は、周波数変調における周波数偏移の例を示す図である。図5は、周波数が300Hzの制御対象信号にリミッタ回路11および高調波抑圧部13の処理を行い、高調波抑圧部13が出力する信号の信号レベルに応じて搬送波の周波数を変更する周波数変調を行った場合の、周波数変調における周波数偏移の例を示す図である。すなわち、図5は、移相器12を設けない場合の周波数偏移の例を示す。図の見方図4と同様である。図4および図5から、制御対象信号の周波数が300Hzである場合、移相器12を設けることで、最大周波数偏移が大きくなることがわかる。

0026

図6は、実施の形態に係る無線機の周波数変調における周波数偏移の例を示す図である。図6は、周波数が1kHzの制御対象信号が偏移制御回路5に入力された場合の、変調部6での周波数変調における周波数偏移を示す。図の見方は図4と同様である。図7は、周波数変調における周波数偏移の例を示す図である。図7は、周波数が1kHzの制御対象信号にリミッタ回路11および高調波抑圧部13の処理を行い、高調波抑圧部13が出力する信号の信号レベルに応じて搬送波の周波数を変更する周波数変調を行った場合の、周波数変調における周波数偏移の例を示す図である。図の見方は図4と同様である。図6および図7から、制御対象信号の周波数が1kHzである場合、移相器12を設けることで、最大周波数偏移が大きくなることがわかる。

0027

図8は、実施の形態に係る無線機の周波数変調における周波数偏移の例を示す図である。図9は、周波数が3kHzの制御対象信号が偏移制御回路5に入力された場合の、変調部6での周波数変調における周波数偏移を示す。図の見方は図4と同様である。図9は、周波数変調における周波数偏移の例を示す図である。図9は、周波数が3kHzの制御対象信号にリミッタ回路11および高調波抑圧部13の処理を行い、高調波抑圧部13が出力する信号の信号レベルに応じて搬送波の周波数を変更する周波数変調を行った場合の、周波数変調における周波数偏移の例を示す図である。図の見方は図4と同様である。図8および図9から、制御対象信号の周波数が3kHzである場合、移相器12を設けても、最大周波数偏移は変わらないことがわかる。これは、制御対象信号の周波数が3kHzである場合、高調波抑圧部13の出力に高調波が含まれないためである。

0028

図4ないし図9から、周波数が低くなるにつれて、移相器12を設けることによる最大周波数偏移の増大量が大きくなることがわかる。すなわち、移相器12を設けることで、図3に示すように、波高値のばらつきを抑制し、最大周波数偏移の周波数ごとのばらつきを抑制することが可能である。

0029

移相器12として全域通過フィルタを用い、全域通過フィルタのQ値または中心周波数を調節することで、最大周波数偏移の特性の調節を簡易化することが可能である。全域通過フィルタは上述のようにIIRで実現することができるため、FIRと比べて処理の負荷を低減することが可能である。全域通過フィルタはゲインを有さない、すなわち振幅を変化させないため、変調感度に影響を与えることなく、最大周波数偏移の特性を調節することが可能である。

0030

変調部6は、高調波抑圧部13が出力する情報信号の信号レベルに応じて搬送波の周波数を変化させる周波数変調を行う。送信部7は、変調部6で周波数変調された搬送波から送信信号を生成し、アンテナ8から送信する。

0031

図10は、実施の形態に係る無線機の他の構成例を示すブロック図である。図10に示す無線機1は、図1に示す無線機1の構成に加えて、調節部9を備える。調節部9は、送信信号の占有周波数帯域幅に応じて、移相器12における周波数範囲および位相シフトの量、ならびに高調波抑圧部13における第2の閾値の少なくともいずれかを調節する。例えば、調節部9は、無線機1がナローモードおよびワイドモードのいずれのモードで動作しているかに基づき、移相器12を構成する全域通過フィルタにおいて位相シフトの対象となる周波数範囲および位相シフトの量、ならびに高調波抑圧部13を構成するスプラッタフィルタの遮断周波数を調節する。調節部9を、コントローラ20の機能として実装してもよい。

0032

以上説明したとおり、本実施の形態に係る無線機1が有する偏移制御回路5によれば、リミッタ回路11で振幅制限された制御対象信号に含まれる、定められた周波数範囲内の周波数成分について、位相を定められた量だけシフトすることで、周波数変調における最大周波数偏移の周波数ごとのばらつきを抑制することが可能である。

0033

本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。移相器12および高調波抑圧部13を、IIRフィルタで構成される1つのスプラッタフィルタで実現してもよい。IIRで構成される1つのスプラッタフィルタで移相器12および高調波抑圧部13を実現することで、フィルタのタップ数を削減することが可能である。

0034

1無線機
2マイク
3 A−D変換器
4プリエンファシス回路
5偏移制御回路
6変調部
7 送信部
8アンテナ
9調節部
11リミッタ回路
12移相器
13高調波抑圧部
20コントローラ
21 CPU
22 I/O
23 RAM
24 ROM
25 表示部
26 操作部

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ