JP2001298797A - マイクロホン装置の信号処理回路 - Google Patents
マイクロホン装置の信号処理回路Info
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Abstract
回路を提供する。 【解決手段】 一方の面から音波を受けて振動し、且つ
他方の面から該面に向けて照射された周波数が1012H
z以下の電磁波を反射する振動膜に電磁波を照射し且つ
受けるアンテナ兼発振器の帰還ループを形成する平面イ
ンダクタを接続された発振器を備えたマイクロホン装置
の周波数変調出力信号を処理する信号処理回路5は、基
準周波数flの信号を周波数変換回路12に供給する基
準周波数信号発生回路13と、差分信号で所定クロック
周期をゲートするゲート端子とクロック端子とを備え、
ゲートが開いている時間内にクロックを計数するパルス
計数回路14と、基準周波数信号発生回路13の出力を
分周してパルス計数回路のクロック端子に分周信号を供
給する分周回路15を備えている。
Description
マイクロホン装置の出力信号を処理するマイクロホン装
置の信号処理回路に関する。
けて振動する振動膜の変位を動電的または静電的に検出
して電気信号に変換するもの、振動膜の変位をレーザ光
を用いて光学的に検出するものが知られている。
的に検出するマイクロホン装置として、半導体レーザと
光検出器を用いて振動膜に当たるレーザ光の反射出力を
測定して電気信号に変換するマイクロホン装置が提案さ
れている(特開昭57ー202197号公報、特開昭5
8ー50899号公報、特開昭60ー46198号公
報、など)。
マイクロホン装置は、振動膜の変位の検出をリード線な
しで検出できるという利点はあるが、光の送受光部とと
もに、半導体レーザと振動膜との距離を微調整する微調
整手段を必要とし、また光学的要素を多数必要とするた
め構造が複雑になる。また、振動膜面の付着物によって
光反射の特性が変化し、マイクロホン特性が変化し、特
に、湿度が高い場合は光の送受が不可能となる場合があ
り、マイクロホンの機能が停止してしまうことがある。
さらに、レーザ光の周波数が1012Hzよりも高いの
で、周波数が高すぎて直接的に集積化したロジック回路
を用いて信号処理を行うことは困難である。
の変位を検出するためのリード線を必要としない、電磁
波を利用したマイクロホン装置を提案した(特願平11
−187457号)が、本発明は該マイクロホン装置の
出力信号を処理するのに好適な信号処理回路を提案する
ものである。
置の信号処理回路は、一方の面から音波を受けて振動し
且つ他方の面又は両面から照射された周波数が1012H
z以下の電磁波を反射する振動膜を備えるマイクロホン
装置の周波数変調出力信号を入力して基準周波数との差
分信号を出力する周波数変換回路と、前記基準周波数の
信号を前記周波数変換回路に供給する基準周波数信号発
生回路と、前記周波数変換回路の差分出力で所定クロッ
ク周期をゲートするゲート端子とクロック端子とを備
え、ゲートが開いている時間内にクロックを計数する計
数回路と、前記基準周波数信号発生回路の出力を分周し
て前記計数回路のクロック端子に分周信号を供給する分
周回路とを備える。基準周波数信号発生回路の出力を分
周回路で分周して前記計数回路のクロック端子に供給す
ると、信号処理回路の感度が上がる。
ホン装置を図1及び図2を参照しながら説明する。図1
に示すように、マイクロホン装置1は、一方の面から音
波3を受けて振動し且つ他方の面から周波数が1012H
z以下の電磁波、好適には108 Hz〜1010Hzの電
磁波を反射する振動膜2を備えている。該振動膜2とし
て、0℃における抵抗率が20×10-6〔Ω・cm〕よ
り小さい導電性物質からなる振動膜、該0℃における抵
抗率が20×10-6〔Ω・cm〕より小さい導電性物質
を絶縁膜に付着してなる振動膜を使用する。具体的には
アルミニウム、金などの導電性膜又は該導電性膜を絶縁
膜に付着したものを使用するのが好適である。
振動膜2に向けてマイクロ波、ミリ波、サブミリ波など
のレーザ光よりも周波数が低く、周波数が1012Hz以
下の非コヒーレントな電磁波を照射し且つ前記振動膜2
からの反射波を受けるアンテナ6を備えた電磁波送受信
装置4、該電磁波送受信装置4が受信した膜振動信号を
受けて信号処理する信号処理回路5を備えている。ま
た、前記振動膜2は、前記電磁波送受信装置4のアンテ
ナ6に0.05〜0.5mm程度に接近して配置されて
いる。なお、前記アンテナ6は後述するように、平面イ
ンダクタ10(図2)で構成される。
音波3等の空気振動により前記振動膜2が振動する。こ
こで前記電磁波送受信装置4が発生した電磁波を前記振
動膜2に照射して振動膜2から反射波を受信すると、振
動膜2の変位に応じて前記電磁波送受装置4が発生する
電磁波の周波数が変化する。つまり、振動膜2と電磁波
送受装置4のアンテナ6間の距離に応じて周波数が変化
し、振動膜2が近づいた場合は周波数が増加し、振動膜
2が遠ざかると周波数が減少して、電磁波送受信装置4
から周波数変調された信号が出力される。
詳述すると、図2に示すように、電磁波送受信装置4
は、PチャネルMOSFET7及びNチャネルMOSF
ET8からなるCMOS増幅器9、該CMOS増幅器9
の入出力端子間に接続された平面インダクタ10を備え
ており、該平面インダクタ10が電磁波の送受を行う前
記アンテナ6を兼ねている。そして、前記平面インダク
タ10は、正帰還ループを形成し、全体として発振器1
1を構成している。
波数が高くなると、前記平面インダクタ10から電磁エ
ネルギが該平面インダクタ10に近い空間に放射され、
前記振動膜2(図1)に電磁波が照射される。振動膜2
には誘電率、透磁率、導電率などの物理定数があり、こ
れらの物理定数により発振器11の発振周波数、位相が
影響を受け、振動膜2の前記物理定数で定まる状態と平
面インダクタンス10で構成される回路が共振状態にな
り、周波数変調された信号が出力される。該周波数変調
された出力信号を図1の信号処理回路5で信号処理する
ことによりマイクロホン装置1から音声電気信号を得
る。
波による振動が電気信号に変換される動作について説明
する。前記発振器11を構成するCMOS増幅器9のゲ
ートGはPチャネルMOSFET7のドレインD及びN
チャネルMOSFET8ソースS間に静電容量Cが存在
して静電結合している。該静電容量Cの効果によりCM
OS増幅器9の入力と出力間に位相差が発生する。該位
相差に起因する信号遅延時間を以下ゲイト遅延時間TG
という。さらに前記平面インダクタ10に電流が流れる
とその2端にも位相差が発生する。該位相差に起因する
信号遅延時間をインダクタ遅延時間TLという。
がCMOS増幅器9の入力と出力間に生じるが、この
内、前記遅延時間TGは増幅器が構成されると、その回
路構成で決定され、殆ど一定である。一方、遅延時間T
Lは、前記平面インダクタ10と振動膜2が0.05〜
0.5mm程度離れて空間的に接近していると、振動膜
2と平面インダクタ10が電磁的に結合して遅延時間T
Lが変化する。この遅延時間TLが変化すると発振器1
1の出力信号の周波数が変化し、これらの変化は振動膜
2の振動状態に対応する。
に入力するマイクロホン装置1の出力は、周波数変調さ
れた信号である。以下、本発明の信号処理回路を図3を
参照しながら説明する。図3に示すように、信号処理回
路5は、マイクロホン装置1の周波数変調出力信号(F
M信号)を入力する周波数変換回路12と、該周波数変
換回路12に基準周波数信号(fl)を供給する基準周
波数信号発生回路13と、前記周波数変換回路12で周
波数逓降された差分信号をそのゲートに入力し後述する
分周回路15からのクロック信号を1サンプルずつ計数
するパルス計数回路14と、前記基準周波数信号発生回
路13の出力信号の周波数を分周する分周回路15とを
備えている。前記基準周波数信号発生回路13は、電圧
制御型発振器(VCO)で構成される。また、前記周波
数変換回路12の出力と前記基準周波数信号発生回路1
3の入力間に周波数安定化回路16が接続されている。
る。ここで、前記マイクロホン装置1が出力する周波数
変調信号(FM信号)のキャリア周波数をfc、最大周
波数偏移をΔfとすると、前記マイクロホン装置1から
の周波数変調信号は、瞬時周波数が(fc ±Δf)の間
におさまるように変調がなされる。
変調信号(FM信号)が前記周波数変換回路12でfi
=(fc−fl)±Δfの差分信号に周波数逓降されて
パルス計数回路14のゲートに入力され、該差分信号が
ゲート周期を規定する。一方、前記パルス計数回路14
のクロック端子に前記分周回路15から周波数fCLK
=fi/n(nは分周比)の分周周波数信号がクロック
として入力される。
14のクロック端子に入力されると、該パルス計数回路
14で計数される計数値Nは、N=fCLK/〔(fc
−fl)±Δf〕となる。ここで、前記分周回路15の
出力周波数であるクロック周波数fCLKを上げると、
つまり、分周比nを下げると計数値Nを大きくすること
ができるので、信号処理回路5の感度が上がる。言い換
えれば、マイクロホン装置1の感度の向上に繋がる。ま
た、前記分周回路15の分周比nを変えることによりマ
イクロホン装置1の感度を変えることができる。
ャリア周波数fcの変動分が含まれている。該変動分が
あるとキャリア周波数fcが一定せず、前記差分信号の
周波数fi=(fc−fl)±Δfも変動する。また、
無音時にも前記変動に追随して前記差分信号が時間軸の
変動を来し、安定した音声出力を得ることができない。
て該周波数安定化回路16で前記変動分を検出し、該変
動分を打ち消して前記基準周波数信号発生回路13に周
波数制御電圧を供給することにより、前記変動の影響を
回避する。
クロホン装置1は、ワイヤレスマイクとして使用するの
に好適の他、携帯電話用、カラオケ用、補聴器用など幅
広い分野で使用できるマイクロホン装置を提供すること
ができる。
は、周波数変換回路の出力側に分周回路を設けたことに
よりマイクロホン装置の感度が向上する。また、周波数
安定化回路を設けるとマイクロホン装置が出力する周波
数変調信号のキャリア周波数の変動による出力の変動を
回避することができる。
したマイクロホン装置のブロック図である。
である。
送受信装置 5・・信号処理回路 10・・平面インダクタ 15・
・分周回路
Claims (2)
- 【請求項1】 一方の面から音波を受けて振動し、且つ
他方の面から該面に向けて照射された周波数が1012H
z以下の電磁波を反射する振動膜と、前記振動膜に前記
電磁波を照射し且つ受けるアンテナ兼発振器の帰還ルー
プを形成する平面インダクタと、該平面インダクタを帰
還ループに接続された発振器とを備えてなるマイクロホ
ン装置の周波数変調出力信号を処理するマイクロホン装
置の信号処理回路であって、 前記信号処理回路は、前記マイクロホン装置の周波数変
調出力信号を入力して基準周波数との差分信号を出力す
る周波数変換回路と、 前記基準周波数の信号を前記周波数変換回路に供給する
基準周波数信号発生回路と、 前記周波数変換回路の差分出力で所定クロック周期をゲ
ートするゲート端子とクロック端子とを備え、ゲートが
開いている時間内にクロックを計数する計数回路と、 前記基準周波数信号発生回路の出力を分周して前記計数
回路のクロック端子に分周信号を供給する分周回路とを
備えることを特徴とするマイクロホン装置の信号処理回
路。 - 【請求項2】 一方の面から音波を受けて振動し、且つ
他方の面から該面に向けて照射された周波数が1012H
z以下の電磁波を反射する振動膜と、前記振動膜に前記
電磁波を照射し且つ受けるアンテナ兼発振器の帰還ルー
プを形成する平面インダクタと、該平面インダクタを帰
還ループに接続された発振器とを備えてなるマイクロホ
ン装置の周波数変調出力信号を処理するマイクロホン装
置の信号処理回路であって、 前記信号処理回路は、前記マイクロホン装置の周波数変
調出力信号を入力して基準周波数との差分信号を出力す
る周波数変換回路と、 前記基準周波数の信号を前記周波数変換回路に供給する
基準周波数信号発生回路と、 前記周波数変換回路の差分出力で所定クロック周期をゲ
ートするゲートとクロック端子とを備え、該ゲートが開
いている時間内にクロックを計数する計数回路と、 前記差分信号を入力して、該差分信号に含まれる周波数
変調信号のキャリア周波数の変動分を相殺し、該変動分
を相殺した信号を前記基準周波数信号発生回路に供給す
る周波数安定化回路と、 前記基準周波数信号発生回路の出力を分周して前記計数
回路のクロック端子に分周信号を供給する分周回路とを
備えることを特徴とするマイクロホン装置の信号処理回
路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000109243A JP3487549B2 (ja) | 2000-04-11 | 2000-04-11 | マイクロホン装置の信号処理回路 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2001298797A true JP2001298797A (ja) | 2001-10-26 |
JP3487549B2 JP3487549B2 (ja) | 2004-01-19 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2000109243A Expired - Fee Related JP3487549B2 (ja) | 2000-04-11 | 2000-04-11 | マイクロホン装置の信号処理回路 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8260194B2 (en) | 2007-07-25 | 2012-09-04 | Sony Corporation | Information communication method, information communication system, information reception apparatus, and information transmission apparatus |
CN103152670A (zh) * | 2013-02-07 | 2013-06-12 | 青岛歌尔声学科技有限公司 | 一种音频处理电路和耳机 |
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2000
- 2000-04-11 JP JP2000109243A patent/JP3487549B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US8260194B2 (en) | 2007-07-25 | 2012-09-04 | Sony Corporation | Information communication method, information communication system, information reception apparatus, and information transmission apparatus |
CN103152670A (zh) * | 2013-02-07 | 2013-06-12 | 青岛歌尔声学科技有限公司 | 一种音频处理电路和耳机 |
CN103152670B (zh) * | 2013-02-07 | 2015-06-17 | 青岛歌尔声学科技有限公司 | 一种音频处理电路和耳机 |
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