JP2019146063A - 増幅器 - Google Patents

Abstract

【課題】増幅器の発熱による機能停止を防止する。【解決手段】高周波帯域に音響透かし信号が重畳された音声信号を入力して増幅するアンプ１が、増幅部１２の発熱を抑制する冷却ファン１４又は音声信号レベルを所定の基準値以下に抑える可変リミッタ／コンプレッサ１５と、音響透かし信号を検出し、音響透かし信号の検出結果に応じて冷却ファン１４及び可変リミッタ／コンプレッサ１５を動作させる音響透かし信号検出部１３を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、音声信号を増幅する増幅器の発熱を抑制する技術に関する。

音声信号に音響透かし信号を重畳し、音声とともにデータを送信する技術が知られている。音響透かし信号が重畳された音声信号は、アンプ（増幅器）で増幅されてスピーカから出力される。スマートフォンなどの携帯端末を用い、携帯端末のマイクで音声信号を受信し、音声信号に重畳された音響透かし信号を復調することで、データを表示できる。例えば、駅構内の日本語のアナウンス放送に、アナウンスの内容を多言語に翻訳した文字データを重畳することで、訪日客などにアナウンスの内容を知らせることができる。

音声信号を増幅するアンプでは、出力信号のレベルに応じて冷却ファンの回転数を制御したり（特許文献１，２）、入力信号のレベルが基準値を超えたときに入力信号をリミッタ処理又はコンプレッサ処理したりする（特許文献３−６）。

実開昭５８−０８８４１８号公報 特開２００１−１６８６４６号公報 特許第３９２１７３３号公報 特開２００１−２９８３３８号公報 特許第３０１１９５９号公報 特開２０１１−２１７０６７号公報

音声信号の非可聴域に音響透かし信号を重畳する方式では、過大な音響透かし信号がアンプに入力された場合に、アンプが異常に発熱し、停止あるいは故障に至ってしまうという問題があった。音響透かし信号は人に聞こえないため、アンプの音量設定を大きくし過ぎる、あるいは人為的な誤配線などで過大な音響透かし信号をアンプに入力してしまう場合がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、増幅器の発熱による機能停止を防止することを目的とする。

本発明に係る増幅器は、所定の周波数帯域に変調信号が重畳される音声信号を入力する入力部と、前記音声信号を増幅する増幅部と、前記増幅部の発熱を抑制する発熱抑制部と、前記音声信号から前記変調信号を検出した場合、前記発熱抑制部を動作させる検出部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、増幅器の発熱による機能停止を防止することができる。

第１の実施の形態におけるアンプの構成を示す機能ブロック図である。 第１の実施の形態におけるアンプの処理の流れを示すフローチャートである。 第２の実施の形態におけるアンプの構成を示す機能ブロック図である。 第２の実施の形態におけるアンプの処理の流れを示すフローチャートである。 第３の実施の形態におけるアンプの構成を示す機能ブロック図である。 第３の実施の形態におけるアンプの処理の流れを示すフローチャートである。

［第１の実施の形態］
図１を参照し、第１の実施の形態におけるアンプ１の構成について説明する。

第１の実施の形態のアンプ１は、入力部１１、増幅部１２、音響透かし信号検出部１３、及び冷却ファン１４を備える。アンプ１は、入力した音声信号を増幅してスピーカ２を駆動する増幅器である。

入力部１１は、音響透かし信号が重畳された音声信号を入力する。音響透かし信号は、送信するデータに基づいて変調された変調信号であり、音声信号の高周波帯域、例えば非可聴域である１８ｋＨｚ〜２０ｋＨｚに重畳される。音響透かし信号は、音声信号の高周波帯域であれば、可聴域に重畳されてもよい。

増幅部１２は、音声信号を増幅し、スピーカ２を駆動する。増幅部１２の出力が大きければ、増幅部１２に電流が多く流れて発熱量が大きくなる。

音響透かし信号検出部１３は、音声信号に重畳された音響透かし信号を検出し、音響透かし信号の検出結果に応じて冷却ファン１４を制御する。音響透かし信号検出部１３は、音響透かし信号を復調できた場合は、音響透かし信号を検出したと判定する。音響透かし信号検出部１３は、音響透かし信号を検出すると、冷却ファン１４を動作させたり、回転数を上げたりする。音響透かし信号を検出しなくなったときは、冷却ファン１４の回転数を下げたり、停止させたりする。

冷却ファン１４は、外気を送風して増幅部１２を冷却する発熱抑制手段である。冷却ファン１４は、回転数が上がると冷却能力が増加し、回転数が下がると冷却能力が減少する。

図２を参照し、第１の実施の形態におけるアンプ１の動作について説明する。

入力部１１が音声信号を入力すると、音響透かし信号検出部１３は、音声信号に重畳された音響透かし信号の検出を試みる（ステップＳ１１）。

音響透かし信号を検出した場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、音響透かし信号検出部１３は、冷却ファン１４の回転を開始する、又は冷却ファン１４の回転数を上げて、増幅部１２の発熱を抑制する（ステップＳ１２）。

音響透かし信号を検出しなかった場合（ステップＳ１１のＮＯ）、音響透かし信号検出部１３は、冷却ファン１４を停止する、又は冷却ファン１４の回転数を下げる（ステップＳ１３）。音響透かし信号検出部１３は、音響透かし信号を検出しなくなってから所定の時間が経過したときに、ステップＳ１３の処理を実行してもよい。所定の時間が経過するまでに音響透かし信号を検出した場合、音響透かし信号検出部１３は、ステップＳ１３の処理を実行しない。音響透かし信号を検出しなくなってから冷却ファン１４を制御するまでにインターバルを設けることで、断続的に受信する音響透かし信号を考慮して冷却ファン１４を制御できる。

音響透かし信号検出部１３は、音声信号の入力が続く限りステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を繰り返し、音声信号を入力しなくなると処理を終える（ステップＳ１４）。ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を繰り返す際、音響透かし信号の検出状態の変化をトリガーとしてステップＳ１２，Ｓ１３の処理を行う。

［第２の実施の形態］
図３を参照し、第２の実施の形態におけるアンプ１の構成について説明する。第２の実施の形態のアンプ１は、増幅部１２の発熱抑制手段として、冷却ファン１４の代わりに可変リミッタ／コンプレッサ１５を備えた。以下、第１の実施の形態と異なる点を説明する。

可変リミッタ／コンプレッサ１５は、所定のリミッタ値を超える音声信号レベルをそのリミッタ値を超えないように減少させるリミッタ回路、又は音声信号レベルが所定のレベルを超えないように音声信号レベルを圧縮するコンプレッサ回路のいずれかで構成される。可変リミッタ／コンプレッサ１５は、リミッタ処理又はコンプレッサ処理により、音響透かし信号が重畳される高周波帯域の音声信号レベルを所定のレベル以下に抑える。可変リミッタ／コンプレッサ１５が動作することで、増幅部１２に過大なレベルの音声信号が入力されないので、増幅部１２の発熱を抑制できる。

音響透かし信号検出部１３は、音声信号に重畳された音響透かし信号を検出し、音響透かし信号の検出をトリガーとして、可変リミッタ／コンプレッサ１５を動作させ、音響透かし信号が検出されなくなると、可変リミッタ／コンプレッサ１５の動作を停止する。

図４を参照し、第２の実施の形態におけるアンプ１の動作について説明する。

入力部１１が音声信号を入力すると、音響透かし信号検出部１３は、音声信号に重畳された音響透かし信号の検出を試みる（ステップＳ２１）。

音響透かし信号を検出した場合（ステップＳ２１のＹＥＳ）、音響透かし信号検出部１３は、可変リミッタ／コンプレッサ１５のリミッタ値を下げる、またはコンプレッサ動作を開始する（ステップＳ２２）。

音響透かし信号を検出しなかった場合（ステップＳ２１のＮＯ）、音響透かし信号検出部１３は、可変リミッタ／コンプレッサ１５のリミッタ値を上げる、またはコンプレッサ動作を停止する（ステップＳ２３）。音響透かし信号検出部１３は、音響透かし信号を検出しなくなってから所定の時間が経過したときに、ステップＳ２３の処理を実行してもよい。所定の時間が経過するまでに音響透かし信号を検出した場合、音響透かし信号検出部１３は、ステップＳ２３の処理を実行しない。

音響透かし信号検出部１３は、音声信号の入力が続く限りステップＳ２１〜Ｓ２３の処理を繰り返し、音声信号を入力しなくなると処理を終える（ステップＳ２４）。

［第３の実施の形態］
図５を参照し、第３の実施の形態におけるアンプ１の構成について説明する。第３の実施の形態のアンプ１は、増幅部１２の発熱抑制手段として、第１の実施の形態の冷却ファン１４と第２の実施の形態の可変リミッタ／コンプレッサ１５の両方を備えた。

音響透かし信号検出部１３は、音声信号に重畳された音響透かし信号を検出すると、冷却ファン１４と可変リミッタ／コンプレッサ１５の両方を動作させる。音響透かし信号検出部１３は、音声信号に重畳された音響透かし信号を検出しなくなると、冷却ファン１４と可変リミッタ／コンプレッサ１５の両方の動作を停止させる。

音響透かし信号検出部１３は、増幅部１２の温度又は周囲の温度を監視し、その温度が基準値を超えて上昇した場合に、冷却ファン１４の回転を開始あるいは回転数を上げるように制御してもよい。音響透かし信号検出部１３は、増幅部１２の温度又は周囲の温度を監視し、その温度が基準値以下に低下した場合に、冷却ファン１４の停止あるいは回転数を下げるように制御してもよい。

図６を参照し、第３の実施の形態におけるアンプ１の動作について説明する。

入力部１１が音声信号を入力すると、音響透かし信号検出部１３は、音声信号に重畳された音響透かし信号の検出を試みる（ステップＳ３１）。

音響透かし信号を検出した場合（ステップＳ３１のＹＥＳ）、音響透かし信号検出部１３は、可変リミッタ／コンプレッサ１５のリミッタ値を下げる、またはコンプレッサ動作を開始するとともに（ステップＳ３２）、冷却ファン１４の回転を開始する、又は冷却ファン１４の回転数を上げる（ステップＳ３３）。増幅部１２の温度又は周囲の温度が基準値を超えて上昇した場合に、ステップＳ３３の処理を実行してもよい。

音響透かし信号を検出しなかった場合（ステップＳ３１のＮＯ）、音響透かし信号検出部１３は、可変リミッタ／コンプレッサ１５のリミッタ値を上げる、またはコンプレッサ動作を停止するとともに（ステップＳ３４）、冷却ファン１４を停止する、又は冷却ファン１４の回転数を下げる（ステップＳ３５）。増幅部１２の温度又は周囲の温度が基準値以下に低下した場合に、ステップＳ３５の処理を実行してもよい。

音響透かし信号検出部１３は、音響透かし信号を検出しなくなってから所定の時間が経過したときに、ステップＳ３４，Ｓ３５の処理を実行してもよい。所定の時間が経過するまでに音響透かし信号を検出した場合、音響透かし信号検出部１３は、ステップＳ３４，Ｓ３５の処理を実行しない。

音響透かし信号検出部１３は、音声信号の入力が続く限りステップＳ３１〜Ｓ３５の処理を繰り返し、音声信号を入力しなくなると処理を終える（ステップＳ３６）。

以上説明したように、本実施の形態によれば、高周波帯域に音響透かし信号が重畳された音声信号を入力して増幅するアンプ１が、増幅部１２の発熱を抑制する冷却ファン１４と、音響透かし信号を検出し、音響透かし信号の検出結果に応じて冷却ファン１４の回転数を制御する音響透かし信号検出部１３を備えることにより、増幅部１２の発熱が抑制され、発熱による機能停止を防止できる。

本実施の形態によれば、高周波帯域に音響透かし信号が重畳された音声信号を入力して増幅するアンプ１が、増幅部１２に入力される音声信号レベルを所定の基準値以下に抑える可変リミッタ／コンプレッサ１５と、音響透かし信号を検出し、音響透かし信号の検出結果に応じて可変リミッタ／コンプレッサ１５を動作させる音響透かし信号検出部１３を備えることにより、音響透かし信号のレベルの変動に依存することなく、増幅部１２への過大な入力が抑制され、発熱による機能停止を防止できる。

本実施の形態によれば、音響透かし信号を検出しなくなってから冷却ファン１４や可変リミッタ／コンプレッサ１５の動作を停止するまでにインターバルを設けることにより、断続的に受信する音響透かし信号を考慮して冷却ファン１４や可変リミッタ／コンプレッサ１５を制御できる。

１…アンプ
１１…入力部
１２…増幅部
１３…信号検出部
１４…冷却ファン
１５…可変リミッタ／コンプレッサ
２…スピーカ

Claims (5)

1. 所定の周波数帯域に変調信号が重畳される音声信号を入力する入力部と、
   前記音声信号を増幅する増幅部と、
   前記増幅部の発熱を抑制する発熱抑制部と、
   前記音声信号から前記変調信号を検出した場合、前記発熱抑制部を動作させる検出部と、
   を備えることを特徴とする増幅器。
2. 前記発熱抑制部は、前記増幅部を冷却する冷却ファンを備え、
   前記検出部は、前記変調信号を検出した場合、前記冷却ファンの回転を開始する又は回転数を上げ、前記変調信号を検出しなくなった場合、前記冷却ファンの回転を停止する又は回転数を下げることを特徴とする請求項１に記載の増幅器。
3. 前記発熱抑制部は、前記増幅部に入力される前記音声信号の前記所定の周波数帯域のレベルを所定の基準値以下に抑えるリミッタ又はコンプレッサを備え、
   前記検出部は、前記変調信号を検出した場合、前記リミッタのリミッタ値を下げる又は前記コンプレッサを動作させ、前記変調信号を検出しなくなった場合、前記リミッタのリミッタ値を上げる又は前記コンプレッサの動作を停止することを特徴とする請求項１に記載の増幅器。
4. 前記発熱抑制部は、前記増幅部を冷却する冷却ファンを備え、
   前記検出部は、前記変調信号を検出した場合であって、前記増幅部の温度又は周囲の温度が所定の基準値よりも上昇した場合に、前記冷却ファンの回転を開始する又は回転数を上げ、前記変調信号を検出しなくなった場合であって、前記増幅部の温度又は周囲の温度が所定の基準値以下に低下した場合に、前記冷却ファンの回転を停止する又は回転数を下げることを特徴とする請求項３に記載の増幅器。
5. 前記検出部は、前記変調信号を検出しなくなってから所定の時間経過後に、前記発熱抑制部の動作を停止することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の増幅器。

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