JP2020077984A - 送信機異常検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送信機が異常になったときは無音だけでなく、故障箇所によってはノイズや歪などの異常音を発することがある。本発明は、ノイズや歪などの異常音であっても送信機の異常を検知することができる送信機異常検知装置を提供することを目的とする。【解決手段】送信機１の異常を検知する送信機異常検知装置１００であって、送信機１の出力を受信する受信機６を設け、送信機１への音声入力と受信機の音声出力を比較し、相似性がなければ異常と判断する。【選択図】図１

Description

本発明は、送信機の異常を検知する送信機異常検知装置に関し、詳しくは、検査用の受信機を設けた送信機異常検知装置に関する。

送信機に異常が生じた場合、これを検知する種々の方法が従来から考えられている。そして、異常を検知すると、自動的に予備用送信機に切り替えたり、異常を報知したりするようにしている。

図２は、従来の送信機異常検知装置を示すブロック図である。現用送信機１以外に予備用送信機２も追加し、制御回路２４が現用送信機１の異常を検出すると、制御回路２４は音声入力Ｔ１と送信アンテナ５への送信機出力を現用送信機１から予備用送信機２に切り替える。この制御回路２４の異常の検出方法は、音声入力Ｔ１と現用送信機の送信機出力がそれぞれの無音検知回路２２、２３によって無音か有音かを調べ、音声入力Ｔ１が有音であり且つ送信機出力が無音であれば現用送信機１が異常であるとし、また、音声入力Ｔ１が無音であり且つ送信機出力が有音であれば現用送信機１が異常であるとする。共に無音か共に有音であれば正常とする。

特許文献１は中継器である。現用系送信機と待機系送信機を備え、現用系送信機側で入力信号が検出でき、且つ、増幅信号の強度が所定値以上であれば正常とし、現用系送信機側で入力信号が検出でき、且つ、増幅信号の強度が所定値未満であれば異常とする。

特許文献２は障害検出回路である。現用の送信機と受信機、待機用の送信機と受信機を備え、現用の送信機の出力を受信周波数に変換して待機用受信機に入力し、待機用受信機が変調の異常を検出すると、待機用の送信機に切り替える。

特許４９０７３６４号公報 実開昭６１―１３１１５２号公報

しかしながら、送信機が異常になったときは無音だけでなく、故障箇所によってはノイズや歪などの異常音を発することがある。この場合、従来の図２の方法や特許文献１の方法では故障にもかかわらず、正常と判断していた。特許文献２には周波数変調の異常を検出する具体的な方法が記されていないために、どのような異常音に適用できるか不明である。

送信機は入力された音声信号によって放送周波数の発振器を周波数変調する。この時入力された音声信号が正常な限り、入力される音声信号と送信機から送信された電波を受信した音声は、正常であれば、常に一定の相似性を持っている（同一の音声）。

しかしながら、例えば、音声処理の途中で、増幅素子の飽和（本来、適正に設定された増幅器において増幅率を設定する素子等の異常）により歪が発生したり、ＦＭ放送機において重要な周波数変調を行うＶＣＯ（電圧制御発振器）の電圧対周波数特性のリニアリティの劣化により歪が発生したりすることで、一定の相似性が失われてしまう。

また、発熱により劣化するコンデンサーなどの特性劣化により、外部からの雑音などを阻止することが出来なくなった場合に混入する不要な雑音、半導体素子そのものの劣化により発生する様々な連続性、パルス性ノイズなどによっても相似性が失われてしまう。

しかし、いずれの場合も、音声が無音となるわけではなく、音声に混入する雑音であり、これまでの音声信号の大きさのみで信号の無音有音を判定するロジックでは、正常な信号成分に混入した雑音成分の弁別が困難である。

そこで、本発明は、送信機入力と受信機出力の音声信号の相似性に着眼し、受信機の出力音声が送信機の入力音声と相似性が無いときは送信機の異常と判断する送信機異常検知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の送信機異常検知装置は、送信機の異常を検知する送信機異常検知装置であって、前記送信機の出力を受信する受信機を設け、送信機への音声入力と受信機の音声出力を比較し、相似性により異常か否かの判定を行うことを特徴とする。
これにより、単に有音／無音の検知でなく、相似性で比較するので、音声と雑音とを区別でき、雑音であれば異常と判定することができる。
また、本発明の送信機異常検知装置においては、前記相似性は、前記音声入力と前記音声出力をデジタル化することにより判定することが好ましい。

音声のアナログ波形をデジタル信号に変換して比較することにより、アナログで比較するよりも容易に比較することができる。また、相似性を比較する方法として周期や位相を比較する方法もあるが、振幅はレベルを比較すればよいので、周期や位相を調べるよりも容易に位相性を判断することができる。

本発明の実施形態の送信機異常検知装置の要部の構成を示すブロック図である。 従来の送信機異常検知装置を示すブロック図である。

以下、実施形態及び図面を参照にして本発明を実施するための形態を説明するが、以下に示す実施形態は、本発明をここに記載したものに限定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。なお、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。

［実施形態］
図１を用いて本実施形態の送信機異常検知装置１００を説明する。本実施形態は山頂に設置されるＦＭ送信設備の送信機異常検知装置１００である。山頂に設置されるために現用送信機１に障害が生じたとき、直ぐに修理することはできない。また、送信を直ぐに復旧させるために現用送信機１の異常を検知したときは予備用送信機２に切り替えるものである。したがって、本実施形態の送信機異常検知装置１００は現用送信機１以外に予備用送信機２と、これらの入力側を切り替える入力スイッチ３と、出力スイッチ４と、他に、送信アンテナ５と、受信機６と、受信アンテナ７と、第１アナログデジタルコンバータ８と、第２アナログデジタルコンバータ９と、遅延回路１０と、コンパレータ１１と、を備える。

現用送信機１と予備用送信機２は一般的な送信機であり、搬送波に音声入力Ｔ１をＦＭ周波数変調させて出力する。入力スイッチ３は音声入力Ｔ１を現用送信機１または予備用送信機２に切り替え、初期は音声入力Ｔ１を現用送信機１側に入力させている。出力スイッチ４は現用送信機１の出力または予備用送信機２の出力を送信アンテナ５へ切り替え、初期は現用送信機１の出力を送信アンテナ５に送っている。送信アンテナ５から送信された電波は受信機６に接続された受信アンテナで受信される。受信機６は受信された電波を増幅した後復調し、スピーカー（図示せず）から出力できるように増幅して音声出力Ｔ２する。

第１アナログデジタルコンバータ８はアナログの音声入力Ｔ１を汎用Ａ／Ｄコンバーターによりサンプリングを行い、デジタル信号に変換する。第２アナログデジタルコンバータ９はアナログの音声出力Ｔ２を同様にデジタル信号に変換する。遅延回路１０は第１アナログデジタルコンバータ８からのデジタル信号を遅延させて、第２アナログデジタルコンバータ９からのデジタル信号の時間軸と同期させる。（一般的に送信に入力される音声信号に対して、受信機から出力された音声信号は、系統の信号処理により遅れるのが一般的であるため、入力信号を遅延させ、２つの信号が同じ時間軸上のデータになるようにする必要がある。）

コンパレータ１１は、遅延回路１０の出力レベル（デジタル化され同期された音声入力のレベル）と第２アナログデジタルコンバータ９の出力のレベル（デジタル化された音声出力Ｔ２のレベル）の差の絶対値がある閾値の範囲内であれば現用送信機１が正常として入力スイッチ３と出力スイッチ４を現状のままとし、閾値を超えれば現用送信機１が異常と判定して入力スイッチ３と出力スイッチ４を予備用送信機２側へ切り替える。そして、コンパレータ１１は、異常と判定すれば、管理者へ異常報知信号Ｔ３を出力する。

この判定のとき、汎用Ａ／Ｄの分解能の影響を少なくするため、入力される信号をサンプリングしたデータを必要に応じて幾つかのブロックに区切り、その平均値で遅延回路１０の出力レベルと第２アナログデジタルコンバータ９の出力を比較する構成としている。サンプリング周波数によっても異なるが、およそ５〜５０のブロックに区切り、その区間の平均値で比較する。また、正常なときの遅延回路１０の出力レベルと第２アナログデジタルコンバータ９の出力が同じになるように、受信機６の出力音量が調整されている。

このようにして、本実施形態の送信機異常検知装置１００は、検査用の受信機を設け、現用送信機１への入力音声波形の振幅と受信機６の出力音声波形の振幅とを比較することによって、似ているか否かの相似性に基づいて異常か否かの判定している。相似性があれば正常とし、相似性がなければ異常と判定する。

従来の図２の異常検知方法では共に有音であれば正常としていたが、現用送信機１では故障箇所によってはノイズや歪などの異常音を発することがあるので、図２の異常検知方法ではノイズや歪などの異常音を検知することができない。これに対して、本実施形態は音声信号の相似性を比較するので、ノイズや歪などの異常音を検知することができる。例えば、入力信号が音楽の信号あり、出力信号がノイズの信号である場合、両者には明らかに相似性がないため異常と判定することができる。また、本実施形態は音声のアナログ波形をデジタル信号に変換して比較することにより、アナログで比較するよりも容易に比較することができる。

なお、上述の実施形態は相似性を振幅で比較したが、本発明の送信機異常検知装置１００は他の方法で相似性を比較することもできる。たとえば、周期と最大振幅で相似性を比較してもよく、位相で相似性を比較してもよい。上述の実施形態の信号波形の振幅による相違性の比較方法はデジタル化された数値でレベルを比較すればよいので、周期や位相を調べるよりも容易に位相性を判断することができる。

また、上述の実施形態は異常のときに使用する送信機を現用送信機１から予備用送信機２に切り替えたが、本発明の特徴は送信機の異常検知であるので、異常検知後の動作はどのようなものであってもよい。たとえば、予備用送信機２が無くて、現用送信機１を停止させて、異常の報知を行う送信機異常検知装置であって本発明の適用となる。また、上述の実施形態はＦＭ送信機であったが、本発明の送信機はＦＭに限定するものではない。

１００：送信機異常検知装置
１：現用送信機
２：予備用送信機
３：入力スイッチ
４：出力スイッチ
５：送信アンテナ
６：受信機
７：受信アンテナ
８：第１アナログデジタルコンバータ
９：第２アナログデジタルコンバータ
１０：遅延回路
１１：コンパレータ

Claims (2)

1. 送信機の異常を検知する送信機異常検知装置であって、
   前記送信機の出力を受信する受信機を設け、送信機への音声入力と受信機の音声出力を比較し、相似性により異常か否かの判定を行うことを特徴とする送信機異常検知装置。
2. 前記相似性は、前記音声入力と前記音声出力をデジタル化することにより判定することを特徴とする請求項１に記載の送信機異常検知装置。