JP3233880B2 - 周波数変調信号送信機 - Google Patents
周波数変調信号送信機Info
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- H03C—MODULATION
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- H03C3/02—Details
- H03C3/08—Modifications of modulator to linearise modulation, e.g. by feedback, and clearly applicable to more than one type of modulator
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- Transmitters (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
機に係り、特に携帯電話や自動車電話等の移動体通信装
置において周波数変調(以下、FM―Frequency Modula
tion―と略記する)された無線信号を用いて通信を行な
う無線送信機に関する。
通信の発展に伴い、通話音声信号を所定の周波数のFM
信号に変調して基地局及び移動体端末間の通信を行なう
方式の無線通信機が広く普及してきている。アナログ方
式を用いる携帯電話機等においては、音声信号をFM変
調して無線回線に送出する場合に、音声信号の微弱信号
が無線回線での音声信号比(以下、S/N―Signal-Noi
se Ratio―と略記する)の劣化を防ぐための回路構成が
提案されている。
を示すブロック図である。図2において、無線送信機
は、入力端子を介して入力された音声入力を信号処理す
る音声処理回路1と、音声処理回路1により信号処理さ
れた音声処理信号の周波数を変調させてFM信号として
出力する周波数変調(FM)回路7とを備えている。
の音声信号に濾波する帯域通過フィルタ(以下、BPF
―Band-Pass Filter―と略記する)2と、BPF2の出
力を基準値を中心に2:1の圧縮化で圧縮するコンプレ
ッサ3と、コンプレッサ3の出力の高域成分を強調する
プリエンファシス回路4と、その出力を制限するリミッ
タ5と、リミッタ5の出力の低域のみを通過させる低域
通過フィルタ(以下、LPF―Low-Pass Filter―と略
記する)6とを備えている。
機においては、コンプレッサ3を用いて音声信号を圧縮
することにより微弱な音声信号を増強し、圧縮した音声
信号をプリエンファシス回路4により高域を強調した
後、リミッタ5、LPF6を介してFM変調回路7に入
力してFM信号を得ている。このようにすることによ
り、無線回線における微弱な音声信号のS/Nの劣化を
防止している。
ては上記送信機に対応する構成が設けられており、受信
したFM信号をFM復調器で復調し、復調した信号をデ
ィエンファシス回路で高域を元に戻した後、エキスパン
ダにより信号を送信側と対応の取れた基準レベルを基準
に1:2の伸張比で元の音声信号に戻している。
した従来のFM信号無線送信機においては、コンプレッ
サ3により圧縮された音声信号は、FM変調回路7によ
り所定の変調度でFM変調される。
dBvとして、この−20dBvの信号を±1.5kH
zの偏差(deviation )で変調したときに必要な音声レ
ベルの範囲は、NAMPS(North Amenrican Modulati
on Power Standard )システムでは±5.0kHz偏差
(deviation )から±267Hz偏差(deviation )の
範囲であり、コンプレッサ出力に応じた変調信号をFM
変調回路で変調して送出する必要がある。
路のFM雑音や周辺回路の雑音が重畳されて変調されて
いるため、コンプレッサ出力の変調信号レベルとFM変
調後の周波数変調度が低変調レベルにおいてFM雑音成
分が増加し、低レベルでのNAMPSシステムやAMP
S(Amenrican Modulation Power Standard )システム
に規定される信号入力レベルに対するFM変調度規格を
超える場合がある。
である。図3は、FM雑音レベルを±50Hzとしたと
きのグラフである。この図3からは、そのため、FM変
調後の周波数変調度が低変調レベルにおいてもFM雑音
成分や周辺回路雑音の影響を抑えて、FM変調信号のリ
ニアリティを確保することができる周波数変調信号送信
機が望まれている。
め、本発明は、音声入力を信号処理して音声処理信号を
生成する音声処理回路と、前記音声処理信号の周波数を
変調して周波数変調信号を生成する周波数変調回路とを
備える周波数変調信号送信機において、(1)前記周波
数変調回路で発生するFM雑音レベルの平均的レベルで
ある平均FM雑音レベルを設定する平均FM雑音レベル
設定手段と、(2)前記平均FM雑音レベルを前記音声
処理信号から減算して前記周波数変調回路に平均FM雑
音レベル分だけ減算した後の音声処理信号を出力するレ
ベル減算手段とを備えることを特徴とする。
Mノイズが重畳した場合には、無線機のFM雑音レベル
や周辺回路の雑音レベルを下げるのが一般的であり、こ
れが本来の目的にあっているが、色々な回路が組み合わ
さった回路においてはこのような雑音低減は非常に困難
である。このため、上記構成を有する本発明に係る周波
数変調信号無線送信機を用いて、音声処理信号から平均
FM雑音レベル分を減算した音声処理信号を用いてFM
変調することにより、低音声信号レベルでのFM変調度
のリニアリティを確保するようにしたものである。
示したものが図4に示される特性図における入力信号レ
ベルに対するFM変調度のグラフである。
号送信機の好適な実施形態について、添付図面を参照し
ながら詳細に説明する。
全体構成を示すブロック構成図であり、上述した図2と
の同一、対応部分には同一符号を付して示している。
音声処理信号を出力する音声処理回路1と、前記音声処
理信号の周波数を変調して周波数変調信号を生成して無
線送信する周波数変調回路7とを備え、さらに、前記周
波数変調回路で発生する周波数変調雑音の平均に相当す
る平均FM雑音レベルを設定する平均FM雑音レベル設
定手段8と、前記平均FM雑音レベルに相当する信号レ
ベルを前記音声処理信号から減算して前記周波数変調回
路に平均FM雑音レベル分だけ減算した後の音声処理信
号を出力するレベル減算手段10とを備えている。
信機を、以下の第1〜第5実施形態によりさらに詳細に
説明する。なお、第1〜第5実施形態は、いずれも無線
送信機を意図している。
る周波数変調信号無線送信機を示すブロック図、回路図
及び特性図である。
送信機と同一の構成を有している。すなわち、音声処理
回路1は、音声入力を所定の帯域の音声信号に濾波する
BPF2と、BPF2の出力を基準値を中心に2:1の
圧縮比で圧縮するコンプレッサ3と、コンプレッサ3の
出力における高域成分を強調するプリエンファシス回路
4と、その出力を制限するリミッタ5と、リミッタ5の
出力の低域のみを通過させるLPF6とを備えている。
はBPF2で必要な信号周波数成分を取り出した後、コ
ンプレッサ3において指定された基準値に対して入力信
号を2:1の圧縮する。コンプレッサ3で圧縮された信
号は、プリエンファシス回路4により指定された周波数
を基準として6dB/octで低域側は減衰し、高域側
はゲインを上げ出力する。次に、リミッタ5で出力信号
が一定レベル以上出力しないように信号出力レベルを制
限して出力される。LPF6では、リミッタ5の出力信
号に含まれる不要な高周波信号成分が取り除かれて出力
される。LPF6からの出力信号は、レベル減算回路1
0によりLPF6の出力信号から平均FM雑音レベル分
(±Esn)を減算した出力信号を出力し、これをFM
変調回路7に入力してFM信号を生成する。
びその動作について図6を用いて説明する。
ァとして機能する第1のオペアンプ(op1)11によ
りその信号波形が反転され、第2、第3のオペアンプ
(op2、op3)12、,13に入力される。
成レベル分+Esnを加算してDCオフセットレベルを
変えることにより、平均FM雑音レベル分+Esn以下
の信号は出力されず、平均FM雑音レベル分+Esnを
超える信号成分だけが出力される。同様に、第3のオペ
アンプ13では平均FM雑音成レベル分−Esnを超え
る信号成分が取り出される。
第2、第3のオペアンプ12,13の出力を合成するこ
とにより、LPF6からの入力信号に対して平均FM雑
音レベル±Esn以下の信号成分を減算した信号が得ら
れる。
のオペアンプ(op5)15によりその信号波形が反転
され、元の信号と同じ正負を合わせた信号をレベル減算
回路10の出力とし、FM変調回路7に出力する。
0の入出力特性を示した図である。なお、図6に示すよ
うに、この第1実施形態においては、1対の可変抵抗が
平均FM雑音レベル設定手段8として機能している。ま
た、レベル減算回路10とFM変調回路7の間に、さら
にLPFを設けるようにしても良い。
の入力段に、平均FM雑音レベル分(±Esn)を減算
するレベル減算回路10を設けたことにより、低変調レ
ベルでの入力信号のFM変調度に対する線形性(リニア
リティ)を改善することができる。
の第2実施形態に係る周波数変調信号無線送信機につい
て説明する。この第2実施形態に係る送信機は、図8に
示すように、本発明をアナログ回路で構成した例であ
る。なお、第1実施形態に係る無線送信機と同一構成要
素には図5と同一符号を付しているが、FM変調回路7
からAFC出力信号がフィードバックされるレベル減算
回路には符号20を付して第1実施形態のレベル減算回
路10と異なる構成であることを示している。
信機は、第1実施形態と同様に、音声入力からBPF2
により必要な信号周波数成分を取り出した後、コンプレ
ッサ3において指定された基準値に対して入力信号を
2:1の圧縮比の信号に圧縮する。コンプレッサ3で圧
縮された信号は、プリエンファシス回路3により指定さ
れた周波数を基準として6dB/octで低域側は減衰
させ、高域側はゲインを上げて出力する。次に、リミッ
タ5により出力信号が一定レベル以上出力しないように
信号出力レベルを制限して出力される。
号に含まれる不要な高周波信号成分が取り除かれて出力
される。LPF6からの出力信号は、レベル減算回路2
0によりLPF6の出力信号から平均FM雑音成レベル
分(±Esn)が減算され、その出力信号がFM変調回
路7に供給されてFM信号が得られる。
び動作について図9を用いて説明する。
機能する第1のオペアンプ(op1)11でその信号波
形が反転され、第2、第3のオペアンプ(op2,op
3)12、13に入力される。また、本来、FM変調回
路7のキャリア周波数を安定させるために使用されるA
FC(Automatic Frequency Control )信号を分岐して
レベル減算回路20に入力し、全波整流回路21、平滑
回路22を通してFM変調回路7の平均周波数変動成分
を求めて、平滑回路22の出力をFM雑音電圧設定回路
23に入力し、平均FM雑音成分レベル分+Esn、−
Esnをそれぞれ求めて、それぞれを第2、第3のオペ
アンプ(op2,op3)12,13の加算電圧とす
る。
路7よりフィードバックさせたAFC信号を用いる全波
整流回路21、平滑回路22及びFM雑音電圧設定回路
23が、平均FM雑音レベル設定手段8として機能して
いる。
ベル分+Esnを加算しDCオフセットレベルを変える
ことにより、平均FM雑音レベル分+Esn以下の信号
は出力されず、平均FM雑音レベル分+Esnを超える
信号成分だけが出力され、同様に第3のオペアンプ13
では平均FM雑音レベル分−Esnを超える信号成分が
取り出されて、第4のオペアンプ(op4)14で第
2,第3のオペアンプ12,13の出力を合成すること
により、LPF6からの入力信号に対して平均FM雑音
レベル分±Esn以下の信号成分を減算した信号が得ら
れる。
オペアンプ(op5)15にてその信号波形が反転され
元の信号と同じ正負を合わせた信号をレベル減算回路2
0の出力とし、FM変調回路7に出力する。
が変化するとレベル減算回路20で設定されるFM雑音
電圧設定回路出力の平均FM雑音レベル分±Esnが自
動的に変化し、FM雑音の変化によるFM変調度の変化
を抑える動作をする。ここで、FM雑音電圧設定回路2
3はオペアンプ等により構成される。
回路7の入力段に、平均FM雑音レベル分(±Esn)
を減算するレベル減算回路20を設けたことにより、低
変調レベルでの入力信号のFM変調度に対する線形性
(リニアリティ)を改善することができる。しかも、平
均FM雑音レベル(±Esn)をAFC信号に基づいて
動的に変化させているので、第1実施形態以上に線形性
(リニアリティ)を改善できることが期待される。
構成した第3実施形態に係る無線送信機について、図1
0及び図11を用いて説明する。なお、この第3実施形
態は、第1実施形態の構成をディジタル処理回路で構成
したものに相当する。
係る無線送信機は、音声入力を処理する音声処理回路1
及びレベル減算回路30がディジタル処理回路により構
成されている。そのため、音声処理回路1の前段にLP
F25とアナログ−ディジタル(A/D)変換器26と
が設けられており、レベル減算回路30とFM変調回路
7との間にはディジタル−アナログ(D/A)変換器2
7とLPF28とが設けられている点が構成上の特徴と
なっている。
声帯域を十分カバーできるサンプリング周期にてA/D
変換器26でアナログ信号からディジタル信号に変換さ
れた後、アナログ回路により構成された第1実施形態と
同様に、BPF2、コンプレッサ3、プリエンファシス
4、リミッタ5、LPF6の音声処理回路1で音声処理
される。LPF6から出力信号は、レベル減算回路30
に供給され、これにより平均FM雑音レベル分(±Es
n)をLPF6の出力信号から減算した信号がD/A変
換器27に出力され、ここでアナログ信号に変換された
後、アナログLPF28を通してスムージングした出力
信号をFM変調回路7に入力してFM信号を得ている。
びその動作について図11を用いて説明する。
正負判定回路31によりで正負が判定され、正の場合、
第1の加算器33において、閾値設定回路32より出力
される平均FM雑音成レベル分+Esnに相当する閾値
−EsnをLPF6の出力に加算し、言い換えると、機
能的には減算し、その減算結果の正負を第2の正負判定
回路35で判定する。この判定により減算結果が正であ
れば、レベル減算回路30の出力信号37はLPF出力
から閾値Esnを減算したものとなる。第2の正負判定
回路35の判定が負の場合、レベル減算回路30の出力
信号38は、「0」としてD/A変換器27に出力され
ることになる。
果が負の場合、第2の加算器34でFM雑音成レベル分
+Esnを設定した閾値+Esnの値を加算し、加算し
た結果の正負を第3の正負判定回路36で判定し、その
結果が正であれば、レベル減算回路30の出力信号38
は「0」としてD/A変換器27に出力される。第3の
正負判定回路36での判定結果が負の場合、レベル減算
回路30の出力信号39はLPF出力に閾値Esnが加
算されたものとなり、この出力信号39がD/A変換器
27に出力されることによりアナログ処理回路により構
成された第1実施形態と同等の動作を行なう。
FM雑音レベル設定手段8は、閾値設定回路32により
構成されている。
7の入力段に、平均FM雑音レベル分(±Esn)を減
算するレベル減算回路30を設けたことにより、低変調
レベルでの入力信号のFM変調度に対する線形性(リニ
アリティ)を改善することができる。
構成した第4実施形態に係る無線送信機について、図1
2及び図13を用いて説明する。なお、この第4実施形
態は、第2実施形態の構成をディジタル処理回路で構成
したものに相当する。
カバーできるサンプリング周期においてA/D変換器2
6によりアナログ信号からディジタル信号に変換された
後、アナログ処理回路による第2実施形態と同様に、B
PF2、コンプレッサ3、プリエンファシス回路4、リ
ミッタ5、LPF6の音声処理回路1で音声処理され
る。LPF6の出力信号は、レベル減算回路40にて平
均FM雑音成レベル分(±Esn)をLPF6の出力信
号から減算した出力信号をD/A変換器27でアナログ
信号に変換後、アナログLPF28を通してスムージン
グした出力信号をFM変換器7に入力してFM信号を得
ている。また、FM変調回路7から出力されるAFC出
力信号はLPF41でスムージングした後、A/D変換
器42でディジタル信号に変換されて、レベル減算回路
40にフィードバックされている。
びその動作について図13を用いて説明する。
るために使用するAFC信号を分岐してLPF41で濾
波した後、A/D変換器42でアナログ値をディジタル
値に変換し、レベル減算回路40の閾値設定部45に入
力する。閾値設定部45においては、全波整流回路(A
BS)46、平滑回路(LPF)47を通してFM変換
器7の平均周波数変動成分を求め、平滑回路47の出力
を乗算器48により係数αと乗算して平均FM雑音成レ
ベル分+Esnを求める。したがって、この第4実施形
態においては、閾値設定部45が、図1における平均F
M雑音レベル設定手段8となっている。
れる第3実施形態と同様に、第1の正負判定回路31で
正負を判定される。その後の動作は、閾値設定部45、
すなわち平均FM雑音レベル設定手段8の構成を除い
て、第3実施形態の雑音レベル減算回路30と同じであ
る。
合、第1の加算器33がLPF6の5出力から閾値設定
部45で設定した平均FM雑音成レベル分+Esnを減
算(−Esnを加算)し、減算した結果を第2の正負判
定回路35により正負を判定して、その結果が正であれ
ば、レベル減算回路40の出力信号37はLPF出力か
ら閾値Esnを減算したものとなり、第2の正負判定回
路35の判定結果が負の場合には、出力信号38として
「0」を出力してD/A変換器27に供給する。
果が負の場合、第2の加算器34で閾値としてのFM雑
音成レベル分+Esnを加算し、加算した結果を第3の
正負判定回路36で正負を判定して、その判定結果が正
であれば、レベル減算回路40の出力信号38を「0」
としてD/A変換器27に出力する。第3の正負判定回
路36での判定結果が負の場合、レベル減算回路40の
出力信号39は、LPF6の出力に閾値としての平均F
M雑音レベル分Esnを加算したものとなり、この出力
信号39がD/A変換器27に出力することによりアナ
ログ処理回路により構成された第2実施形態と同等の動
作を行なうことになる。
回路7の入力段に、平均FM雑音レベル分(±Esn)
を減算するレベル減算回路40を設けたことにより、低
変調レベルでの入力信号のFM変調度に対する線形性
(リニアリティ)を改善することができ、また、平均F
M雑音レベル(±Esn)をAFC信号に基づいて動的
に変化させているので、第1や第3実施形態以上に線形
性(リニアリティ)を改善できることが期待される。
変調信号無線送信機について図14を参照しながら説明
する。
回路により構成すると共に、レベル減算手段をレベル変
換ROM(Read Only Memory―読出し専用メモリ―)テ
ーブル回路50により構成した第5実施形態の送信機を
示している。ディジタル処理回路により構成した第3及
び第4実施形態と同様に、音声入力信号はLPF25を
通過した後、送信する音声帯域を十分カバーできるサン
プリング周期によってA/D変換器26によりアナログ
信号からディジタル信号に変換される。その後、アナロ
グ処理回路により構成された第1及び第2実施形態と同
様に、BPF2、コンプレッサ3、プリエンファシス
4、リミッタ5、LPF6の音声処理回路1で信号処理
される。
テーブル回路50のアドレスとして使用されており、レ
ベル変換ROMテーブル回路50に格納されたROMテ
ーブルから平均FM雑音成レベル分(±Esn)を補正
したLPF6の補正出力信号を取り出して、D/A変換
器27に出力している。D/A変換器27では、FM変
調波の雑音成分を補正したディジタル補正出力信号をア
ナログ信号に変換してアナログLPF28に出力し。L
PF28はD/A変換器27の出力をスムージングして
FM変換器7に入力しFM信号を得ることにより低変調
レベルでの入力信号対FM変調度の線形性(リニアリテ
ィ)を改善しているこの第5実施形態によれば、第1、
第3実施形態と同様な効果に加えて、音声処理回路1を
ディジタル処理回路により構成したのと同時に、FM雑
音成分の補正もディジタル処理により行なう際に、RO
Mテーブルを用いるので、回路構成を一層簡略化できる
という効果があり、また、補正動作をより確実に行なう
ことができるという効果もある。
されたものであるが、有線回線用の送信機に対しても必
要に応じて適用できるものである。
上記第1〜第5実施形態のものに限定されないことは勿
論である。レベル減算手段に入力される音声処理信号
が、どのような音声処理がなされたものであるかも上記
実施形態のものに限定されるものではない。
数変調信号送信機によれば、音声処理信号から平均FM
雑音成分を減算することにより補正した音声信号を用い
て周波数変調することにより、音声信号における低域レ
ベルの周波数変調度の線形性(リニアリティ)を充分に
確保することができ、S/N特性に優れた送信機を提供
できる。
を示すブロック図である。
る。
図である。
ある。
ク図である。
回路の詳細構成を示す回路図である。
器の入出力特性を示す特性図である。
ク図である。
成を示す回路図である。
ック図である。
構成を示すブロック図である。
ック図である。
構成を示すブロック図である。
ック図である。
ル減算手段) 21 全波整流回路 22 平滑回路 23 FM雑音電圧設定回路 25,28,41 LPF 26,42 A/D変換器 27 D/A変換器 32 閾値設定回路
Claims (5)
- 【請求項1】 音声入力を信号処理して音声処理信号を
生成する音声処理回路と、前記音声処理信号の周波数を
変調して周波数変調信号を生成する周波数変調回路とを
備える周波数変調信号送信機において、 前記周波数変調回路で発生するFM雑音レベルの平均的
レベルである平均FM雑音レベルを設定する平均FM雑
音レベル設定手段と、 前記平均FM雑音レベルを前記音声処理信号から減算し
て前記周波数変調回路に平均FM雑音レベル分だけ減算
した後の音声処理信号を出力するレベル減算手段とを備
えることを特徴とする周波数変調信号送信機。 - 【請求項2】 前記平均FM雑音レベル設定手段は、前
記レベル減算手段が前記音声処理信号から差し引く平均
FM雑音レベル分を固定値として設定することを特徴と
する請求項1に記載の周波数変調信号送信機。 - 【請求項3】 前記平均FM雑音レベル決定手段は、レ
ベル減算手段により前記音声処理信号から減算される平
均FM雑音レベル分を前記周波数変調回路の自動周波数
制御信号の変動に応じて設定することを特徴とする請求
項1に記載の周波数変調信号送信機。 - 【請求項4】 前記音声処理回路と、前記レベル減算手
段としてのレベル減算回路とがディジタル信号処理回路
により構成されていることを特徴とする請求項1〜3の
いずれかに記載の周波数変調信号送信機。 - 【請求項5】 前記レベル減算手段は、前記音声処理信
号のディジタル値に基づいて予め得られた平均FM雑音
レベル分に相当するディジタル補正値を保存するROM
テーブルから前記音声処理信号のディジタル値を読み出
してディジタル補正値に置き換えて出力するレベル変換
ROMテーブル回路と、このレベル変換ROMテーブル
回路の前記ROMテーブルより読み出されたディジタル
値をディジタル−アナログ変換するD/A変換器とを備
えることを特徴とする請求項4に記載の周波数変調信号
送信機。
Priority Applications (2)
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Family Applications (1)
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