JP2009130459A - Communication system for sound signal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人体や空間のような伝送媒体を介して音声信号を送受信して出力する音声信号用通信システムに関する。 The present invention relates to an audio signal communication system that transmits and receives audio signals via a transmission medium such as a human body or space and outputs the audio signals.
音声信号を再生するシステムにおいては、例えば、AM、FM、FSKなどの方法で変調された音声信号が送信機から電磁波信号として送信され、人体や空間などの伝送媒体を介して受信機に伝送され、この受信機で音声信号に復調され、復調された音声信号がスピーカのような出力手段から音声として再生される。このシステムにおいて、受信機は、変調された音声信号を検出する信号検出回路と、検出された音声信号を復調する復調回路と、復調された音声信号を増幅する増幅回路と、音声を出力するスピーカ及びこのスピーカを駆動するボイスコイルとから主に構成されている。 In a system for reproducing an audio signal, for example, an audio signal modulated by a method such as AM, FM, or FSK is transmitted as an electromagnetic wave signal from a transmitter and transmitted to a receiver via a transmission medium such as a human body or space. The receiver is demodulated into an audio signal, and the demodulated audio signal is reproduced as audio from an output means such as a speaker. In this system, a receiver includes a signal detection circuit that detects a modulated audio signal, a demodulation circuit that demodulates the detected audio signal, an amplification circuit that amplifies the demodulated audio signal, and a speaker that outputs audio. And a voice coil that drives the speaker.
このようなシステムにおいては、FM検波器として、インダクタLとコンデンサCとを組み合わせた共振回路が多く用いられている(特許文献1)。また、人体を介した通信技術を応用して音声信号を伝送する技術も開発されている(特許文献2)。
例えば、ワイヤレスヘッドホン、特に耳に埋め込む小型のヘッドホンをワイヤレスにする場合、少しでも部品点数を少なくかつ、個々の部品のサイズ小さくする必要がある。しかしながら、FM検波器のインダクタ用のコイルやスピーカのボイスコイルを小さくすると、インダクタンスの値が小さくなり、その結果、検波用コイルでは受信性能が劣化し、ボイスコイルでは音質が劣化してしまう。インダクタンス値の大きい部品は、性能上重要な役割を担っており、体積的にも大きくなるが、性能を落とさないために、やむを得ず使っているのが現状である。このように、ワイヤレスヘッドホンなどに搭載する通信システムを小型化することは難しい。 For example, when wireless headphones, particularly small headphones embedded in ears, are made wireless, it is necessary to reduce the number of components and reduce the size of individual components. However, if the inductor coil of the FM detector and the voice coil of the speaker are made smaller, the inductance value becomes smaller. As a result, the reception performance is deteriorated in the detection coil, and the sound quality is deteriorated in the voice coil. Components with a large inductance value play an important role in performance and increase in volume, but they are unavoidably used in order to prevent performance degradation. Thus, it is difficult to reduce the size of a communication system mounted on wireless headphones or the like.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、受信性能や音質を劣化させることなく、ワイヤレスヘッドホンのような音声信号通信/再生する装置を小型化でき、かつ、部品点数も減らしてコストも削減することができる音声信号用通信システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and can reduce the size of an audio signal communication / playback device such as a wireless headphone without deteriorating reception performance and sound quality, and can reduce the number of components and cost. It is an object to provide a communication system for audio signals that can be reduced.
本発明の音声信号用通信システムは、音声信号を変調して電磁界信号に変換して送信する送信機と、前記電磁界信号から前記音声信号を復調し、復調された音声信号を出力する受信機と、前記電磁界信号を介して前記音声信号を前記送信機から前記受信機に伝送する伝送媒体と、を具備し、前記受信機は、前記電磁界信号及び前記復調された音声信号を通過させるボイスコイルを有する出力手段と、前記ボイスコイルを通過した前記電磁界信号を検出する信号検出回路と、前記信号検出回路による検出後の信号を前記音声信号に復調する復調回路と、を有することを特徴とする。 The audio signal communication system according to the present invention includes a transmitter that modulates an audio signal, converts the signal into an electromagnetic field signal, and transmits the demodulated signal. The receiver demodulates the audio signal from the electromagnetic field signal and outputs the demodulated audio signal. And a transmission medium for transmitting the audio signal from the transmitter to the receiver via the electromagnetic field signal, wherein the receiver passes the electromagnetic field signal and the demodulated audio signal. Output means having a voice coil, a signal detection circuit for detecting the electromagnetic field signal that has passed through the voice coil, and a demodulation circuit for demodulating the signal detected by the signal detection circuit into the voice signal. It is characterized by.
この構成によれば、受信機内の信号検出回路におけるインダクタの少なくとも一部をボイスコイルのインダクタンスで補うことができるので、装置の小型化が可能になる。この場合、信号検出回路及びボイスコイルのそれぞれに必要なインダクタンスの値を小さくする必要がないので、性能を落とさずに小型化を実現することができる。 According to this configuration, since at least a part of the inductor in the signal detection circuit in the receiver can be supplemented by the inductance of the voice coil, the apparatus can be reduced in size. In this case, since it is not necessary to reduce the inductance values necessary for the signal detection circuit and the voice coil, it is possible to achieve downsizing without degrading performance.
本発明の音声信号用通信システムにおいては、前記ボイスコイルと前記検出回路内のキャパシタとにより、LC共振回路が形成されていることが好ましい。また、本発明の音声信号用通信システムにおいては、前記信号検出回路が少なくとも一つのインダクタとキャパシタとを含み、前記少なくとも一つのインダクタ、前記キャパシタ及び前記ボイスコイルによりLC共振回路が形成されていることが好ましい。これらの構成によれば、性能を落とすことなく、部品点数を減らすことができ、小型化及びコスト削減ができる。 In the communication system for audio signals of the present invention, it is preferable that an LC resonance circuit is formed by the voice coil and a capacitor in the detection circuit. In the audio signal communication system according to the present invention, the signal detection circuit includes at least one inductor and a capacitor, and the at least one inductor, the capacitor, and the voice coil form an LC resonance circuit. Is preferred. According to these configurations, the number of parts can be reduced without reducing the performance, and the size and cost can be reduced.
本発明の音声信号用通信システムにおいては、前記受信機は、復調後の音声信号から高周波成分を除去するローパスフィルタ又はバンドパスフィルタを含むことが好ましい。この構成によれば、復調後の高周波信号と音声信号とを確実に分離することができ、音質などへの影響をより確実に抑えることができる。 In the audio signal communication system according to the present invention, it is preferable that the receiver includes a low-pass filter or a band-pass filter that removes a high-frequency component from the demodulated audio signal. According to this configuration, the demodulated high-frequency signal and the audio signal can be reliably separated, and the influence on the sound quality and the like can be more reliably suppressed.
本発明の音声信号用通信システムにおいては、前記受信機は、前記ボイスコイルの後段に接続されたハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタを含むことが好ましい。この構成によれば、復調前の高周波信号と音声信号とを確実に分離することができ、音質などへの影響をより確実に抑えることができる。 In the audio signal communication system of the present invention, it is preferable that the receiver includes a high-pass filter or a band-pass filter connected to a subsequent stage of the voice coil. According to this configuration, it is possible to reliably separate the high-frequency signal and the audio signal before demodulation, and it is possible to more reliably suppress the influence on the sound quality and the like.
本発明の音声信号用通信システムは、音声信号を変調し電磁界に変換して送信する送信機と、前記電磁界信号を受信して前記音声信号に復調し、復調された音声信号を出力する受信機と、前記電磁界信号を介して前記音声信号を前記送信機から前記受信機に伝送する伝送媒体と、を具備し、前記受信機は、前記電磁界信号及び前記復調された音声信号を通過させるボイスコイルを有する出力手段と、前記ボイスコイルを通過した電磁界を検出する信号検出回路と、前記信号検出回路による検出後の信号を前記音声信号に復調する復調回路と、を有するので、受信性能や音質を劣化させることなく、ワイヤレスヘッドホンのような音声信号通信/再生する装置を小型化でき、かつ、部品点数も減らしてコストも削減することができる。 An audio signal communication system according to the present invention includes a transmitter that modulates an audio signal, converts the signal into an electromagnetic field, and transmits the signal. The electromagnetic signal is received, demodulated into the audio signal, and the demodulated audio signal is output. A receiver and a transmission medium for transmitting the audio signal from the transmitter to the receiver via the electromagnetic field signal, the receiver receiving the electromagnetic field signal and the demodulated audio signal. Since it has an output means having a voice coil to pass, a signal detection circuit for detecting an electromagnetic field that has passed through the voice coil, and a demodulation circuit for demodulating the signal detected by the signal detection circuit into the audio signal, An apparatus for communicating / reproducing audio signals such as wireless headphones can be reduced in size without deteriorating reception performance and sound quality, and the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る音声信号用通信システムを示す概略構成図である。図1に示す音声信号用通信システムは、音声信号を変調し、電磁界(電磁波)信号に変換して送信する送信機1と、その電磁界信号を介して音声信号を伝送する人体や空間などの伝送媒体2と、伝送媒体2を介して電磁界信号を検出し、その電磁界信号を音声信号に復調し、復調された音声信号を出力する受信機3とから主に構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an audio signal communication system according to an embodiment of the present invention. The communication system for audio signals shown in FIG. 1 includes a transmitter 1 that modulates an audio signal, converts it into an electromagnetic field (electromagnetic wave) signal, and transmits it, and a human body or space that transmits the audio signal through the electromagnetic field signal. The transmission medium 2 and the
受信機3は、受信した電磁界信号と復調された音声信号を通過させるボイスコイル331を有するスピーカ33(出力手段)と、ボイスコイル331を通過した電磁界信号を検出する信号検出回路34と、信号検出回路34による検出後の信号を音声信号に復調する復調回路31と、復調後の音声信号を増幅する音声増幅回路32とを有する。
The
図2に示す受信機3においては、アンテナ35と信号検出回路34との間にスピーカ33用のボイスコイル331が介在しており、ボイスコイル331のインダクタンスを信号検出回路34のLC共振回路の一部として利用している。また信号検出回路34は、LC共振回路の一部をなすキャパシタ37とインダクタ332とを備えており、ボイスコイル331、インダクタ332とキャパシタ37とにより、LC共振回路が構成されている。このような構成においては、受信した電磁界信号の搬送波周波数が10MHzの場合、LとCの部品の組み合わせなどから現実的な値として、Lは10μH程度が望ましい。一方、ボイスコイル331としては、耳に挿入するヘッドホンの場合、概ね5μH〜10μH程度である。このため、例えばボイスコイル331のインダクタンスが5μHであった場合は、信号検出回路34内のインダクタ332のインダクタンスを5μHとする。そうすると、ボイスコイル331とインダクタ332のインダクタンスの和が10μHとなり、LC共振回路として必要なインダクタンス値(10μH)を達成できる。また、インダクタは、インダクタンスが小さくなればなるほど小型化が可能となるため、インダクタ332も従来に比べ小型のものが使用可能となり、受信機3の小型化が可能になる。なお、アンテナ35は、人体通信用の受信電極としても良い。
In the
上記構成を有する音声信号用通信システムにおいて、通信を行う場合の動作について説明する。ここでは、本通信システムがワイヤレスのヘッドホンシステムである場合について説明する。 An operation in the case of performing communication in the audio signal communication system having the above configuration will be described. Here, a case where the communication system is a wireless headphone system will be described.
まず、音声信号源である送信機1において、例えば音声信号(20kHz以下)を、人体が導電性を示す周波数(数百kHz〜数十MHz)の搬送波で変調して変調信号を得る。この変調信号は、増幅され、電圧変化に変換されることにより、変調信号に対応する電磁界信号となる。そして、この電磁界信号が伝送媒体2である人体に付与される。なお、送信機1における変調方式については特に制限はない。 First, in the transmitter 1 which is an audio signal source, for example, an audio signal (20 kHz or less) is modulated with a carrier wave having a frequency (several hundred kHz to several tens of MHz) at which the human body exhibits conductivity to obtain a modulated signal. This modulated signal is amplified and converted into a voltage change, thereby becoming an electromagnetic field signal corresponding to the modulated signal. This electromagnetic field signal is applied to the human body that is the transmission medium 2. There is no particular limitation on the modulation method in the transmitter 1.
人体に付与された電磁界信号は、受信機3のアンテナ35(もしくは人体通信用の受信電極)で受信される。アンテナ35に加わった電磁界信号(高周波信号)は、スピーカ33のボイスコイル331を通過する。このとき、ボイスコイル331に流れる信号は、図5に示すように、音声増幅回路32で増幅された音声信号と受信した高周波信号である。ここで、音声信号については、数mA以上の電流がボイスコイルに流れ、高周波信号については、数μA程度の微小な電流が流れる。このとき、高周波信号の通過により流れる電流は、音声信号の通過により流れる電流よりも非常に小さいので、高周波信号はボイスコイル331によるスピーカ33の駆動には殆ど影響を与えない。なお、図5において、縦軸の信号強度は各信号のピークを100として規格化したものである。
The electromagnetic field signal applied to the human body is received by the antenna 35 (or the reception electrode for human body communication) of the
ボイスコイル331を流れた電流は、ボイスコイル331、インダクタ332及びキャパシタ37よりなるLC共振回路で、高周波信号だけが検出される。そしてこの高周波信号は信号検出回路34内の増幅回路40で増幅されて復調回路31に送られ、復調回路31において送信機1で使用した搬送波を用いて復調して音声信号が取得される。この音声信号は、音声増幅回路32で増幅された後に、スピーカ33のボイスコイル331に送られることにより、スピーカ33が駆動されて音声として出力される。
Only a high-frequency signal is detected from the current flowing through the
また、ボイスコイル331がLC共振回路として必要なインダクタンス値を持っていた場合は、図3に示すように、LC並列共振回路のLとしてボイスコイル331を兼用することもできる。すなわち、受信した電磁界信号の搬送波周波数が10MHzで、ボイスコイル331のインダクタンスが10μHだった場合、信号検出回路34内からLC共振回路用のインダクタを無くし、キャパシタ37とボイスコイル331とでLC並列共振回路を構成することもできる。これにより、より一層の装置の小型化が可能となる。なお、キャパシタ36はアンテナ35または電界通信用受信電極とボイスコイルとを高周波的に結合し、DC的には絶縁するために導入している。
When the
この実施の形態においては、ボイスコイル331を流れた電流は、ボイスコイル331およびキャパシタ37よりなるLC共振回路で、高周波信号だけが検出される。そしてこの高周波信号は信号検出回路34内の増幅回路40で増幅されて復調回路31に送られ、復調回路31において送信機1で使用した搬送波を用いて復調して音声信号が取得される。この音声信号は、音声増幅回路32で増幅された後に、スピーカ33のボイスコイル331に送られることにより、スピーカ33が駆動されて音声として出力される。
In this embodiment, only a high-frequency signal is detected from the current flowing through the
ここで、ボイスコイル331に復調前の電磁界信号(高周波信号)が加えられることによって、音声増幅回路32に影響を及ぼす可能性がある場合は、図4に示すように、復調回路31とボイスコイル331の間にローパスフィルタ38又はバンドパスフィルタを設けることが好ましい。これにより、復調前の音声信号から余分な高周波成分を除去することができる。この場合において、ボイスコイル331のインダクタンスをフィルタの一部とすることも可能である。これにより、フィルタを構成する際のインダクタを小型化、もしくは無くすことができ、装置を大きくすることなく性能を向上することができる。
Here, if there is a possibility that the
また、ボイスコイル331に供給される音声信号は、電磁界信号に比べて極めて大きいため、音声信号が信号検出回路34に悪影響を及ぼす可能性もある。この場合は、図4に示すように、ボイスコイル331の後段にハイパスフィルタ39又はバンドパスフィルタを設けることが好ましい。この場合においても、ボイスコイル331のインダクタンスをフィルタの一部とすることも可能である。これにより、フィルタを構成する際のインダクタを小型化、もしくは無くすことができ、装置を大きくすることなく性能を向上することができる。
Further, since the audio signal supplied to the
このように、本発明に係る音声信号用通信システムにおいては、受信機3内の信号検出回路34におけるインダクタの少なくとも一部をボイスコイル331のインダクタンスで補うもしくはインダクタをボイスコイルで兼用することができるので、受信機3の小型化が可能になる。この場合、信号検出回路34及びボイスコイル331のそれぞれに必要なインダクタンスの値を得られるため、性能を落とさずに小型化を実現することができる。
As described above, in the audio signal communication system according to the present invention, at least a part of the inductor in the
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態においては、ボイスコイルを通る復調前の信号が人体通信で音声信号が変調された信号である場合について説明しているが、本発明はこれに限定されず、ボイスコイルを通る復調前の信号がラジオ放送やTVの音声放送信号などの場合にも適用することができる。上記実施の形態における回路構成、部品点数、数値などは一例であり、本発明はこれに限定されず適宜変更して実施することができる。その他、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be implemented with various modifications. For example, in the above embodiment, the case where the signal before demodulation passing through the voice coil is a signal obtained by modulating a voice signal by human body communication is described, but the present invention is not limited to this, and the voice coil is The present invention can also be applied to a case where a signal before demodulation that passes through is a radio broadcast signal or a TV sound broadcast signal. The circuit configuration, the number of parts, numerical values, and the like in the above embodiment are merely examples, and the present invention is not limited thereto and can be implemented with appropriate modifications. Other modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
本発明は、受信機の信号検出回路にインダクタを使う種々の通信システムに適用することができる。 The present invention can be applied to various communication systems using an inductor in a signal detection circuit of a receiver.
1 送信機
2 伝送媒体
3 受信機
31 復調回路
32 音声増幅回路
33 スピーカ
34 信号検出回路
35 アンテナ
36,37 キャパシタ
38 ローパスフィルタ
39 ハイパスフィルタ
40 増幅回路
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