JP3914743B2 - ノイズ減少及び音質が改善された分割バンド可聴周波数圧縮／伸張システムを有する無線マイクロホン - Google Patents
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- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
- Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的に無線マイクロホンシステムに関し、特にノイズ減少及び音質の改善をより低いコストで提供する、分割バンド可聴周波数圧縮／伸張システムを有する無線マイクロホンシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
変調空間を通過する信号の使用可能なダイナミックレンジを増大するために、圧縮回路と伸張回路を含む圧縮／伸張（コンパンド）回路が用いられている。
【０００３】
この方式はオーディオ分野において、まず変調前に情報信号のダイナミックレンジを圧縮し、次いで復調後に情報信号のダイナミックレンジを伸張することで行われている。図１Ａ及び１Ｂを参照すれば、典型的な圧縮回路１０と典型的な伸張回路１２の概略配線図がそれぞれ示してある。
【０００４】
図１Ａに示した回路では、端末１６における入力信号の振幅を検出するのに整流器・フィルタ素子１４が使われる。この振幅情報は、演算増幅器２０のフィードバックループ内に設けられた可変抵抗素子１８の抵抗を制御するのに利用される。
【０００５】
この回路は、相対的に高い振幅の情報が可変抵抗素子１８の抵抗を全体に減少させる一方、相対的に低い振幅の情報が可変抵抗素子１８の抵抗を全体に増大するように構成されている。
【０００６】
かかる構成により、例えば端末１６におけるより高いレベルの信号に対して演算増幅器２０のゲインを減少し、また端末１６におけるより低いレベルの信号に対して演算増幅器２０のゲインを増大する効果が得られる。信号の処理は、低振幅の信号から高振幅の信号まで、周波数スペクトルの全体にわたって連続的に行われる。
【０００７】
図１Ｂは、端末２２における信号のダイナミックレンジを伸張するのに使われる典型的な伸張回路１２の概略配線図である。
【０００８】
伸張回路１２は、図１Ａに示した圧縮回路を形成するものとほぼ同じ回路構成部品を具備し、その構成部品には可変抵抗素子２４、整流器・フィルタ素子２６、演算増幅器２８、及びフィードバック抵抗３０が含まれる。
【０００９】
しかし、図１Ｂに示した回路構成部品は図示のごとく、端末２２における信号の振幅が大きくなるにつれて演算増幅器２８のゲインが増大し、また端末２２における信号の振幅が小さくなるにつれて演算増幅器２８のゲインも減少するように構成し直されている。
【００１０】
上記のような圧縮／伸張回路に伴う問題は主に、整流器・フィルタ素子１４及び２６（図１Ａ及び１Ｂ）の一部を形成する整流器の積分フィルタの時定数に基因している。
【００１１】
時定数が比較的大きいと、信号の低周波数部分によるノイズの高周波数部分の振幅変調がユーザに聞こえてしまう。この現象は通例「ブレッシング」と称され、特に高目的のオーディオ用途において望ましくない。
【００１２】
立ち上がり時間の速い信号は、一般の圧縮／伸張回路によって歪められることが多い。これは、例えば圧縮／伸張回路の圧縮回路部が、信号を変調空間の線形範囲内に保つのに充分なだけ迅速に反応できないことによる。
【００１３】
時定数が短いと「ブレッシング」は生じないが、低周波数信号が整流器のリップルによって歪められる。上記した２つの問題は両方とも、例えば無線マイクロホンの用途など広帯域のオーディオ実施機器において特に顕著である。
【００１４】
歪みの問題は、圧縮及び伸張回路で使われる整流器の動作開始及び終了用時定数を別個に定めることによって減少可能である。しかしそれでも尚、高目的のオーディオ用途で存在する広帯域信号について対処しなければならない性能上の重要な解決すべき問題が残っている。
【００１５】
各種特有の圧縮／伸張回路が周知である。例えば米国特許第4,353,035号は、電気信号の圧縮または伸張用回路を開示している。同米国特許の記載によれば、２バンド圧縮／伸張回路が圧縮中に前強調を行い、低周波数範囲における伸張中に除強調を行う。
【００１６】
また、同米国特許は、前強調と除強調の両動作によってノイズ抑制が改善されると記載している。米国特許第4,353,035号の内容は、参照によりその全てが記述されているのと同様に本明細書中に包含されるものである。
【００１７】
別の用途において、米国特許第4,449,106号は、複数の周波数バンドの信号を処理する回路を具備したノイズ減少装置を開示している。同米国特許の記載によれば、信号レベルが低いとき、中間及び高周波数が強められる。
【００１８】
また同米国特許は、中間及び高周波数範囲における信号レベル対ノイズレベルの比が、伝送路に導入されるノイズについて高められると記載している。米国特許第4,449,106号の内容は、参照によりその全てが記述されているのと同様に本明細書中に包含されるものである。
【００１９】
更に別の用途において、米国特許第5,832,097号は、補聴器用のマルチチャネル同期圧縮／伸張システムを開示している。同米国特許の記載によれば、入力信号は２：１の圧縮器に導かれた後、入力信号を所望数の周波数バンドに分割するバンド分割フィルタに導かれる。
【００２０】
また同米国特許は、分割された信号が伸張器／圧縮器を通過し、ユーザの聴覚障害の関数として各周波数バンド毎に所定の伸張／圧縮が与えられると記載している。米国特許第5,832,097号の内容は、参照によりその全てが記述されているのと同様に本明細書中に包含されるものである。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上記した各回路は、それぞれの意図する目的には適している。しかし上記の回路は、例えば高目的の無線マイクロホンなど、その他多くの用途には適さないことがある。そうした用途では、音声再生の品質に重要な価値が置かれている。
【００２２】
また、そのようなマイクロホンを、製造業者の利益マージンが最大となる低コストで製造できることにも重要な価値が置かれている。さらに、多数の能動素子の存在が電流の流出を増大させ、それに応じてバッテリの寿命を縮めるため、バッテリの寿命も一般的な無線マイクロホンの送信器部分における配慮すべき問題となっている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
マルチバンドの音声圧縮／伸張システムを有する無線マイクロホンを提供することが望まれている。
【００２４】
本発明の一観点によれば、圧縮／伸張システムは圧縮回路を具備し、圧縮回路においては１つの増幅素子が多数の周波数バンドと関連して用いられ、各周波数バンドが付設の整流器及びフィルタ素子をそれぞれ有している。
【００２５】
本発明の他の観点によれば、圧縮及び伸張回路の高周波数バンドで高域通過フィルタ素子が用いられ、高周波数信号を処理する整流器素子への低周波数信号の転送を減少せしめることによって、関連した可変抵抗素子の望ましくない変調を減少する。
【００２６】
上記のような圧縮／伸張システムを備えた無線マイクロホンを提供することは、多くの明らかな利点を有している。
【００２７】
第１に、圧縮及び伸張回路で用いられる整流器の積分フィルタの時定数が、処理される各周波数バンドについて個々に設定され、その結果音声再生が改善される。
【００２８】
第２に、ブレッシングの問題が減少する。
【００２９】
第３に、整流器のリップルに伴う問題が最小限化される。第４に、より少ない数の回路構成部品が使われるため、上記のような無線マイクロホンの製造に伴う材料コストが著しく減少する。
【００３０】
本発明のその他の特徴及び利点は、以下の説明から明らかとなろう。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明は各種の態様で実施可能であるが、現時点において好適な実施例を図面に示し、以下詳細に説明する。下記の開示は本発明の例示として解されるべきもので、本発明を例示する特定の実施例に限定することを意図するものではない。
【００３２】
図２は、ノイズ減少及び音質が改善された分割バンド可聴周波数圧縮／伸張システムを有する無線マイクロホンシステム３２の概略配線図である。
【００３３】
システム３２は送信器部３４と受信器部３６を具備する。
【００３４】
送信器部３４は、マイクロホン３８、送信器回路４０、及びシステム３２の使用時に第１の位置に位置するアンテナ４２を有する。本発明の例示の用途において、マイクロホン３８は、例えば米国特許第6,084,973号に開示されているデジタル及びアナログマイクロホン等の指向性マイクロホンとし得る。
【００３５】
米国特許第6,084,973号の内容は、参照によりその全てが記述されているのと同様に本明細書中に包含されるものである。
【００３６】
無線マイクロホンシステム３２の受信器部３６は、アンテナ４４と受信器回路４６を有する。受信器回路４６は、端末４８に可聴レベル出力信号を発生する。
【００３７】
図３Ａは、図２に示した無線マイクロホンシステム３２の送信器部３４の概略配線図である。
【００３８】
送信器部３４は、マイクロホン３８から与えられる信号を増幅する可聴周波数増幅器５０を有する。後で詳述するように、特有の圧縮器回路５２が増幅器５０から一方の端子５２ａに与えられる信号を圧縮し、他方の端子５２ｂに圧縮信号を与える。
【００３９】
変調及び増幅された信号をアンテナ４２に与え、そこから送信するのに無線周波数発振器５４、変調器５６及び無線周波数増幅器５８が用いられる。尚、本発明の実施に際しては、例えば振幅または周波数変調技術など任意の適切な変調手段を用いることができる。
【００４０】
図３Ｂは、図２に示した無線マイクロホンシステム３２の受信器部３６の概略配線図である。
【００４１】
受信器部３６は無線周波数増幅器６０を有し、無線周波数増幅器６０は、局部発振器６４に動作接続された同調及び復調回路６２に増幅した信号を与える。
【００４２】
伸張器回路６６が一方の端子６２ａを介して同調及び復調回路６２に電気的に接続され、後で詳述するように可聴出力信号が他方の端子６２ｂ及び可聴周波数増幅器６８を介して端末４８に与えられる。
【００４３】
図４Ａは図３Ａに示した圧縮器回路５２の概略配線図、図４Ｂは図３Ｂに示した伸張器回路６６の概略配線図である。
【００４４】
図４Ａ及び４Ｂに示した本発明の実施例においては、２つの周波数バンドが用いられ、低及び高周波数信号を２つの別個の周波数バンドでそれぞれ別々に圧縮／伸張可能としている。但し、本明細書に開示する本発明の原理に基づいて、任意の数の周波数バンドが使用可能である。
【００４５】
図４Ａを参照すれば、圧縮目的のために低周波数整流器７０と高周波数整流器７２が用いられる。各整流器７０と７２は、後で詳述するように、別々の動作開始及び終了時定数を有している。
【００４６】
２つの可変抵抗素子７４と７６が、演算増幅器７８のフィードバックループに設けられている。低域通過フィルタ８０と高域通過フィルタ８２が、可変抵抗素子７４と７６の各入力にそれぞれ電気的に接続されている。
【００４７】
また、図４Ａに示すように、高域通過フィルタ８４が高周波数整流器７２に電気的に接続されている。
【００４８】
圧縮器回路５２はさらに、低周波数整流器７０に電気的に動作接続された動作開始コンデンサ８６と動作終了コンデンサ８８を有する。これらのコンデンサ８６と８８は、クロスオーバ（区切り）点より低い周波数に対し最適化されている。
【００４９】
また、図４Ａに示すように、動作開始コンデンサ９０と動作終了コンデンサ９２が高周波数整流器７２に電気的に動作接続されている。これらのコンデンサ９０と９２は、クロスオーバ点より高い周波数に対し最適化されている。
【００５０】
動作時、低域通過フィルタ８０が低周波数用の調整可能抵抗素子７４を介し、クロスオーバ点より低い周波数について演算増幅器７８のゲインを制御する。
【００５１】
同様に、高域通過フィルタ８２が高周波数用の調整可能抵抗素子７６を介し、クロスオーバ点より高い周波数について演算増幅器７８のゲインを制御する。
【００５２】
高域通過フィルタ８４は、高周波数用の調整可能抵抗素子７６を変調する高調波を引き起こす低周波数成分が高周波数整流器７２へ転送されるのを減少する。高周波数用の調整可能抵抗素子７６のそのような変調は、高目的のオーディオ用途において特に望ましくない。
【００５３】
図４Ｂを参照すれば、伸張器回路６６は低周波数整流器９４と高周波数整流器９６を有する。これら整流器９４と９６は、各整流器毎に別々の動作開始及び終了時定数を与える動作開始コンデンサ９８と１００及び動作終了コンデンサ１０２と１０４をそれぞれ備えている。
【００５４】
動作開始及び終了コンデンサ９８と１０２は、クロスオーバ点より低い周波数に対し最適化されており、前記低周波数整流器７０（図４Ａ）におけるタイミングコンデンサと等しい。
【００５５】
同様に、高周波数整流器９６の動作開始及び終了時点はクロスオーバ点より高い周波数に対し最適化されており、前記高周波数整流器７２におけるタイミングコンデンサと等しい。
【００５６】
伸張器回路６６はさらに、２つの高域通過フィルタ１０６と１０８、低域通過フィルタ１１０、低周波数用の可変抵抗素子１１２、高周波数用の可変抵抗素子１１４、及び２つの演算増幅器１１６と１１８を有する。
【００５７】
また、図示のごとく、適切な抵抗１２０と１２２が演算増幅器１１６と１１８のフィードバックループにそれぞれ設けられている。
【００５８】
動作時、高域通過フィルタ１０６が高周波数用の調整可能抵抗素子１１４を介し、クロスオーバ点より高い周波数について演算増幅器１１６のゲインを制御する。
【００５９】
同様に、演算増幅器１１８のゲインが低周波数用の調整可能抵抗素子１１２により低周波数について制御される。しかし、演算増幅器１１８の出力は低域通過フィルタ１１０によって濾波される。
【００６０】
低域通過フィルタ１１０を演算増幅器１１８の後方に配置することは、低域通過フィルタ１１０を演算増幅器１１８の前方に配置する場合よりも、例えばノイズと歪みの減少が得られるため好ましい。
【００６１】
高域通過フィルタ１０８は、低周波数の信号成分が高周波数整流器９６へ転送されるのを減少する。このことは、例えば高周波数用の可変抵抗素子１１４を望ましくない方法で変調せしめる高調波の発生を減少する等、多くの顕著な利点をもたらす。伸張された低及び高周波数成分は抵抗１２４と１２６を介して加え合わされ、端子６２ｂに出力信号を生成する。
【００６２】
圧縮器回路５２と伸張器回路６６で用いられる２つの周波数バンド間のクロスオーバ（区切り）周波数は、高域通過フィルタ８２、高域通過フィルタ８４、高域通過フィルタ１０６、高域通過フィルタ１０８、低域通過フィルタ８０、及び低域通過フィルタ１１０の回路構成部品の各時定数によって定まる。
【００６３】
本発明の例示実施例において、これらフィルタ素子の時定数は全てほぼ相互に等しい。
【００６４】
図５及び６は、それぞれ図４Ａ及び４Ｂに示した圧縮器回路５２と伸張器回路６６の各特定応用例の詳細配線図である。
【００６５】
図５及び６に示した本発明の実施例では、４つの市販のプログラマブルアナログ圧縮／伸張（コンパンダ）回路１２８、１３０，１３２及び１３４が用いられている。
【００６６】
かかる用途に好適な回路は、フィリップス・セミコンダクタ社から、プログラマブルアナログ圧縮／伸張回路型式No.SA572 として入手可能である。そのような回路構成部品を用いることで、例えば別々の動作開始及び終了タイミングのコンデンサが得られる等、多くの顕著な利点が与えられる。
【００６７】
図５を参照すれば、Ｒ３とＣ４が図４Ａに示した低域通過フィルタ８０に対応する。Ｃ１２と圧縮／伸張回路１３０内の６.８Ｋの抵抗が、図４Ａに示した高域通過フィルタ８２を形成する。
【００６８】
高域通過フィルタ８４（図４Ａ）はＣ１８とＲ１２で形成される。Ｃ６とＣ３が動作開始及び終了コンデンサ８６と８８（図４Ａ）にそれぞれ対応し、Ｃ１４とＣ１６が動作開始及び終了コンデンサ９０と９２（図４Ａ）にそれぞれ対応する。
【００６９】
低周波数整流器７０と低周波数用の可変抵抗素子７４（図４Ａ）は、圧縮／伸張回路１２８の内部に組み込まれ、一方高周波数整流器７２と高周波数用の可変抵抗素子７６（図４Ａ）は圧縮／伸張回路１３０の内部に組み込まれている。
【００７０】
図６を参照すれば、Ｒ１２とＣ２３が低域通過フィルタ１１０（図４Ｂ）を形成する。Ｃ８と圧縮／伸張回路１３２内の６.８Ｋの抵抗が、高域通過フィルタ１０６（図４Ｂ）を形成する。
【００７１】
図４Ｂに示した高域通過フィルタ１０８は、図６に示したＣ１５とＲ７で形成される。Ｃ１３とＣ１０が動作開始及び終了コンデンサ１００と１０４（図４Ｂ）にそれぞれ対応し、Ｃ２４とＣ２１が動作開始及び終了コンデンサ９８と１０２にそれぞれ対応する。
【００７２】
低周波数整流器９４と低周波数用の可変抵抗素子１１２は圧縮／伸張回路１３４の内部に組み込まれ、一方高周波数整流器９６と高周波数用の可変抵抗素子１１４は圧縮／伸張回路１３２の内部に組み込まれている。増幅器１３６は伸張器回路を駆動するのに使われるバッファ増幅器、増幅器１３８は加算増幅器である。
【００７３】
図７は、図４Ａ及び４Ｂに示した圧縮／伸張回路の、全可聴バンドにわたる優れた周波数及び振幅の直線性を示している。このような直線性は、無線マイクロホンの用途など高目的のオーディオ用途において極めて望ましい。
【００７４】
本発明の例示した実施例は、無線マイクロホンシステムに係わる。しかしながら、ここに開示した特有の分割バンド圧縮／伸張回路は、例えば電気ギター、電気ベースのようなワイヤレス楽器などその他の用途でも利用可能なことが理解されるべきである。
【００７５】
以上の記載から、本発明の新規な概念の精神及び範囲から逸脱せずに、数多くの変更及び変形を成し得ることが明らかであろう。例示した特定の実施例は何らの限定を意図するものでなく、また限定を意味するものと解されるべきでない。上記の開示は、特許請求の範囲を正当に解釈した場合に請求の範囲に含まれる全ての請求事項を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】従来の圧縮回路の概略配線図。
【図１Ｂ】従来の伸張回路の概略配線図。
【図２】ノイズ減少及び音質が改善された分割バンド可聴周波数圧縮／伸張システムを有する無線マイクロホンシステムの概略配線図。
【図３Ａ】図２に示した無線マイクロホンシステム３２の送信器部３４の概略配線図。
【図３Ｂ】図２に示した無線マイクロホンシステム３２の受信器部３６の概略配線図。
【図４Ａ】図３Ａに示した圧縮器回路５２の概略配線図。
【図４Ｂ】図３Ｂに示した伸張器回路６６の概略配線図。
【図５】図４Ａに示した圧縮器回路５２の特定応用例の詳細配線図。
【図６】図４Ｂに示した伸張器回路６６の特定応用例の詳細配線図。
【図７】図５及び６に示した圧縮／伸張回路のオーディオ性能を示し、図２に示した無線マイクロホンシステムで用いられるグラフ。
【符号の説明】
３２ 無線マイクロホンシステム
３４ 送信器部
３６ 受信器部
４０ 送信器回路
４６ 受信器回路
５２ 圧縮器回路
６６ 伸張器回路
７０，９４；７２，９６ 低、高周波数整流器（素子）
７４，１１２；７６，１１４ 低、高周波数用可変抵抗素子
７８；１１６，１１８ 圧縮器回路,伸張器回路の演算増幅器
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的に無線マイクロホンシステムに関し、特にノイズ減少及び音質の改善をより低いコストで提供する、分割バンド可聴周波数圧縮／伸張システムを有する無線マイクロホンシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
変調空間を通過する信号の使用可能なダイナミックレンジを増大するために、圧縮回路と伸張回路を含む圧縮／伸張（コンパンド）回路が用いられている。
【０００３】
この方式はオーディオ分野において、まず変調前に情報信号のダイナミックレンジを圧縮し、次いで復調後に情報信号のダイナミックレンジを伸張することで行われている。図１Ａ及び１Ｂを参照すれば、典型的な圧縮回路１０と典型的な伸張回路１２の概略配線図がそれぞれ示してある。
【０００４】
図１Ａに示した回路では、端末１６における入力信号の振幅を検出するのに整流器・フィルタ素子１４が使われる。この振幅情報は、演算増幅器２０のフィードバックループ内に設けられた可変抵抗素子１８の抵抗を制御するのに利用される。
【０００５】
この回路は、相対的に高い振幅の情報が可変抵抗素子１８の抵抗を全体に減少させる一方、相対的に低い振幅の情報が可変抵抗素子１８の抵抗を全体に増大するように構成されている。
【０００６】
かかる構成により、例えば端末１６におけるより高いレベルの信号に対して演算増幅器２０のゲインを減少し、また端末１６におけるより低いレベルの信号に対して演算増幅器２０のゲインを増大する効果が得られる。信号の処理は、低振幅の信号から高振幅の信号まで、周波数スペクトルの全体にわたって連続的に行われる。
【０００７】
図１Ｂは、端末２２における信号のダイナミックレンジを伸張するのに使われる典型的な伸張回路１２の概略配線図である。
【０００８】
伸張回路１２は、図１Ａに示した圧縮回路を形成するものとほぼ同じ回路構成部品を具備し、その構成部品には可変抵抗素子２４、整流器・フィルタ素子２６、演算増幅器２８、及びフィードバック抵抗３０が含まれる。
【０００９】
しかし、図１Ｂに示した回路構成部品は図示のごとく、端末２２における信号の振幅が大きくなるにつれて演算増幅器２８のゲインが増大し、また端末２２における信号の振幅が小さくなるにつれて演算増幅器２８のゲインも減少するように構成し直されている。
【００１０】
上記のような圧縮／伸張回路に伴う問題は主に、整流器・フィルタ素子１４及び２６（図１Ａ及び１Ｂ）の一部を形成する整流器の積分フィルタの時定数に基因している。
【００１１】
時定数が比較的大きいと、信号の低周波数部分によるノイズの高周波数部分の振幅変調がユーザに聞こえてしまう。この現象は通例「ブレッシング」と称され、特に高目的のオーディオ用途において望ましくない。
【００１２】
立ち上がり時間の速い信号は、一般の圧縮／伸張回路によって歪められることが多い。これは、例えば圧縮／伸張回路の圧縮回路部が、信号を変調空間の線形範囲内に保つのに充分なだけ迅速に反応できないことによる。
【００１３】
時定数が短いと「ブレッシング」は生じないが、低周波数信号が整流器のリップルによって歪められる。上記した２つの問題は両方とも、例えば無線マイクロホンの用途など広帯域のオーディオ実施機器において特に顕著である。
【００１４】
歪みの問題は、圧縮及び伸張回路で使われる整流器の動作開始及び終了用時定数を別個に定めることによって減少可能である。しかしそれでも尚、高目的のオーディオ用途で存在する広帯域信号について対処しなければならない性能上の重要な解決すべき問題が残っている。
【００１５】
各種特有の圧縮／伸張回路が周知である。例えば米国特許第4,353,035号は、電気信号の圧縮または伸張用回路を開示している。同米国特許の記載によれば、２バンド圧縮／伸張回路が圧縮中に前強調を行い、低周波数範囲における伸張中に除強調を行う。
【００１６】
また、同米国特許は、前強調と除強調の両動作によってノイズ抑制が改善されると記載している。米国特許第4,353,035号の内容は、参照によりその全てが記述されているのと同様に本明細書中に包含されるものである。
【００１７】
別の用途において、米国特許第4,449,106号は、複数の周波数バンドの信号を処理する回路を具備したノイズ減少装置を開示している。同米国特許の記載によれば、信号レベルが低いとき、中間及び高周波数が強められる。
【００１８】
また同米国特許は、中間及び高周波数範囲における信号レベル対ノイズレベルの比が、伝送路に導入されるノイズについて高められると記載している。米国特許第4,449,106号の内容は、参照によりその全てが記述されているのと同様に本明細書中に包含されるものである。
【００１９】
更に別の用途において、米国特許第5,832,097号は、補聴器用のマルチチャネル同期圧縮／伸張システムを開示している。同米国特許の記載によれば、入力信号は２：１の圧縮器に導かれた後、入力信号を所望数の周波数バンドに分割するバンド分割フィルタに導かれる。
【００２０】
また同米国特許は、分割された信号が伸張器／圧縮器を通過し、ユーザの聴覚障害の関数として各周波数バンド毎に所定の伸張／圧縮が与えられると記載している。米国特許第5,832,097号の内容は、参照によりその全てが記述されているのと同様に本明細書中に包含されるものである。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上記した各回路は、それぞれの意図する目的には適している。しかし上記の回路は、例えば高目的の無線マイクロホンなど、その他多くの用途には適さないことがある。そうした用途では、音声再生の品質に重要な価値が置かれている。
【００２２】
また、そのようなマイクロホンを、製造業者の利益マージンが最大となる低コストで製造できることにも重要な価値が置かれている。さらに、多数の能動素子の存在が電流の流出を増大させ、それに応じてバッテリの寿命を縮めるため、バッテリの寿命も一般的な無線マイクロホンの送信器部分における配慮すべき問題となっている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
マルチバンドの音声圧縮／伸張システムを有する無線マイクロホンを提供することが望まれている。
【００２４】
本発明の一観点によれば、圧縮／伸張システムは圧縮回路を具備し、圧縮回路においては１つの増幅素子が多数の周波数バンドと関連して用いられ、各周波数バンドが付設の整流器及びフィルタ素子をそれぞれ有している。
【００２５】
本発明の他の観点によれば、圧縮及び伸張回路の高周波数バンドで高域通過フィルタ素子が用いられ、高周波数信号を処理する整流器素子への低周波数信号の転送を減少せしめることによって、関連した可変抵抗素子の望ましくない変調を減少する。
【００２６】
上記のような圧縮／伸張システムを備えた無線マイクロホンを提供することは、多くの明らかな利点を有している。
【００２７】
第１に、圧縮及び伸張回路で用いられる整流器の積分フィルタの時定数が、処理される各周波数バンドについて個々に設定され、その結果音声再生が改善される。
【００２８】
第２に、ブレッシングの問題が減少する。
【００２９】
第３に、整流器のリップルに伴う問題が最小限化される。第４に、より少ない数の回路構成部品が使われるため、上記のような無線マイクロホンの製造に伴う材料コストが著しく減少する。
【００３０】
本発明のその他の特徴及び利点は、以下の説明から明らかとなろう。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明は各種の態様で実施可能であるが、現時点において好適な実施例を図面に示し、以下詳細に説明する。下記の開示は本発明の例示として解されるべきもので、本発明を例示する特定の実施例に限定することを意図するものではない。
【００３２】
図２は、ノイズ減少及び音質が改善された分割バンド可聴周波数圧縮／伸張システムを有する無線マイクロホンシステム３２の概略配線図である。
【００３３】
システム３２は送信器部３４と受信器部３６を具備する。
【００３４】
送信器部３４は、マイクロホン３８、送信器回路４０、及びシステム３２の使用時に第１の位置に位置するアンテナ４２を有する。本発明の例示の用途において、マイクロホン３８は、例えば米国特許第6,084,973号に開示されているデジタル及びアナログマイクロホン等の指向性マイクロホンとし得る。
【００３５】
米国特許第6,084,973号の内容は、参照によりその全てが記述されているのと同様に本明細書中に包含されるものである。
【００３６】
無線マイクロホンシステム３２の受信器部３６は、アンテナ４４と受信器回路４６を有する。受信器回路４６は、端末４８に可聴レベル出力信号を発生する。
【００３７】
図３Ａは、図２に示した無線マイクロホンシステム３２の送信器部３４の概略配線図である。
【００３８】
送信器部３４は、マイクロホン３８から与えられる信号を増幅する可聴周波数増幅器５０を有する。後で詳述するように、特有の圧縮器回路５２が増幅器５０から一方の端子５２ａに与えられる信号を圧縮し、他方の端子５２ｂに圧縮信号を与える。
【００３９】
変調及び増幅された信号をアンテナ４２に与え、そこから送信するのに無線周波数発振器５４、変調器５６及び無線周波数増幅器５８が用いられる。尚、本発明の実施に際しては、例えば振幅または周波数変調技術など任意の適切な変調手段を用いることができる。
【００４０】
図３Ｂは、図２に示した無線マイクロホンシステム３２の受信器部３６の概略配線図である。
【００４１】
受信器部３６は無線周波数増幅器６０を有し、無線周波数増幅器６０は、局部発振器６４に動作接続された同調及び復調回路６２に増幅した信号を与える。
【００４２】
伸張器回路６６が一方の端子６２ａを介して同調及び復調回路６２に電気的に接続され、後で詳述するように可聴出力信号が他方の端子６２ｂ及び可聴周波数増幅器６８を介して端末４８に与えられる。
【００４３】
図４Ａは図３Ａに示した圧縮器回路５２の概略配線図、図４Ｂは図３Ｂに示した伸張器回路６６の概略配線図である。
【００４４】
図４Ａ及び４Ｂに示した本発明の実施例においては、２つの周波数バンドが用いられ、低及び高周波数信号を２つの別個の周波数バンドでそれぞれ別々に圧縮／伸張可能としている。但し、本明細書に開示する本発明の原理に基づいて、任意の数の周波数バンドが使用可能である。
【００４５】
図４Ａを参照すれば、圧縮目的のために低周波数整流器７０と高周波数整流器７２が用いられる。各整流器７０と７２は、後で詳述するように、別々の動作開始及び終了時定数を有している。
【００４６】
２つの可変抵抗素子７４と７６が、演算増幅器７８のフィードバックループに設けられている。低域通過フィルタ８０と高域通過フィルタ８２が、可変抵抗素子７４と７６の各入力にそれぞれ電気的に接続されている。
【００４７】
また、図４Ａに示すように、高域通過フィルタ８４が高周波数整流器７２に電気的に接続されている。
【００４８】
圧縮器回路５２はさらに、低周波数整流器７０に電気的に動作接続された動作開始コンデンサ８６と動作終了コンデンサ８８を有する。これらのコンデンサ８６と８８は、クロスオーバ（区切り）点より低い周波数に対し最適化されている。
【００４９】
また、図４Ａに示すように、動作開始コンデンサ９０と動作終了コンデンサ９２が高周波数整流器７２に電気的に動作接続されている。これらのコンデンサ９０と９２は、クロスオーバ点より高い周波数に対し最適化されている。
【００５０】
動作時、低域通過フィルタ８０が低周波数用の調整可能抵抗素子７４を介し、クロスオーバ点より低い周波数について演算増幅器７８のゲインを制御する。
【００５１】
同様に、高域通過フィルタ８２が高周波数用の調整可能抵抗素子７６を介し、クロスオーバ点より高い周波数について演算増幅器７８のゲインを制御する。
【００５２】
高域通過フィルタ８４は、高周波数用の調整可能抵抗素子７６を変調する高調波を引き起こす低周波数成分が高周波数整流器７２へ転送されるのを減少する。高周波数用の調整可能抵抗素子７６のそのような変調は、高目的のオーディオ用途において特に望ましくない。
【００５３】
図４Ｂを参照すれば、伸張器回路６６は低周波数整流器９４と高周波数整流器９６を有する。これら整流器９４と９６は、各整流器毎に別々の動作開始及び終了時定数を与える動作開始コンデンサ９８と１００及び動作終了コンデンサ１０２と１０４をそれぞれ備えている。
【００５４】
動作開始及び終了コンデンサ９８と１０２は、クロスオーバ点より低い周波数に対し最適化されており、前記低周波数整流器７０（図４Ａ）におけるタイミングコンデンサと等しい。
【００５５】
同様に、高周波数整流器９６の動作開始及び終了時点はクロスオーバ点より高い周波数に対し最適化されており、前記高周波数整流器７２におけるタイミングコンデンサと等しい。
【００５６】
伸張器回路６６はさらに、２つの高域通過フィルタ１０６と１０８、低域通過フィルタ１１０、低周波数用の可変抵抗素子１１２、高周波数用の可変抵抗素子１１４、及び２つの演算増幅器１１６と１１８を有する。
【００５７】
また、図示のごとく、適切な抵抗１２０と１２２が演算増幅器１１６と１１８のフィードバックループにそれぞれ設けられている。
【００５８】
動作時、高域通過フィルタ１０６が高周波数用の調整可能抵抗素子１１４を介し、クロスオーバ点より高い周波数について演算増幅器１１６のゲインを制御する。
【００５９】
同様に、演算増幅器１１８のゲインが低周波数用の調整可能抵抗素子１１２により低周波数について制御される。しかし、演算増幅器１１８の出力は低域通過フィルタ１１０によって濾波される。
【００６０】
低域通過フィルタ１１０を演算増幅器１１８の後方に配置することは、低域通過フィルタ１１０を演算増幅器１１８の前方に配置する場合よりも、例えばノイズと歪みの減少が得られるため好ましい。
【００６１】
高域通過フィルタ１０８は、低周波数の信号成分が高周波数整流器９６へ転送されるのを減少する。このことは、例えば高周波数用の可変抵抗素子１１４を望ましくない方法で変調せしめる高調波の発生を減少する等、多くの顕著な利点をもたらす。伸張された低及び高周波数成分は抵抗１２４と１２６を介して加え合わされ、端子６２ｂに出力信号を生成する。
【００６２】
圧縮器回路５２と伸張器回路６６で用いられる２つの周波数バンド間のクロスオーバ（区切り）周波数は、高域通過フィルタ８２、高域通過フィルタ８４、高域通過フィルタ１０６、高域通過フィルタ１０８、低域通過フィルタ８０、及び低域通過フィルタ１１０の回路構成部品の各時定数によって定まる。
【００６３】
本発明の例示実施例において、これらフィルタ素子の時定数は全てほぼ相互に等しい。
【００６４】
図５及び６は、それぞれ図４Ａ及び４Ｂに示した圧縮器回路５２と伸張器回路６６の各特定応用例の詳細配線図である。
【００６５】
図５及び６に示した本発明の実施例では、４つの市販のプログラマブルアナログ圧縮／伸張（コンパンダ）回路１２８、１３０，１３２及び１３４が用いられている。
【００６６】
かかる用途に好適な回路は、フィリップス・セミコンダクタ社から、プログラマブルアナログ圧縮／伸張回路型式No.SA572 として入手可能である。そのような回路構成部品を用いることで、例えば別々の動作開始及び終了タイミングのコンデンサが得られる等、多くの顕著な利点が与えられる。
【００６７】
図５を参照すれば、Ｒ３とＣ４が図４Ａに示した低域通過フィルタ８０に対応する。Ｃ１２と圧縮／伸張回路１３０内の６.８Ｋの抵抗が、図４Ａに示した高域通過フィルタ８２を形成する。
【００６８】
高域通過フィルタ８４（図４Ａ）はＣ１８とＲ１２で形成される。Ｃ６とＣ３が動作開始及び終了コンデンサ８６と８８（図４Ａ）にそれぞれ対応し、Ｃ１４とＣ１６が動作開始及び終了コンデンサ９０と９２（図４Ａ）にそれぞれ対応する。
【００６９】
低周波数整流器７０と低周波数用の可変抵抗素子７４（図４Ａ）は、圧縮／伸張回路１２８の内部に組み込まれ、一方高周波数整流器７２と高周波数用の可変抵抗素子７６（図４Ａ）は圧縮／伸張回路１３０の内部に組み込まれている。
【００７０】
図６を参照すれば、Ｒ１２とＣ２３が低域通過フィルタ１１０（図４Ｂ）を形成する。Ｃ８と圧縮／伸張回路１３２内の６.８Ｋの抵抗が、高域通過フィルタ１０６（図４Ｂ）を形成する。
【００７１】
図４Ｂに示した高域通過フィルタ１０８は、図６に示したＣ１５とＲ７で形成される。Ｃ１３とＣ１０が動作開始及び終了コンデンサ１００と１０４（図４Ｂ）にそれぞれ対応し、Ｃ２４とＣ２１が動作開始及び終了コンデンサ９８と１０２にそれぞれ対応する。
【００７２】
低周波数整流器９４と低周波数用の可変抵抗素子１１２は圧縮／伸張回路１３４の内部に組み込まれ、一方高周波数整流器９６と高周波数用の可変抵抗素子１１４は圧縮／伸張回路１３２の内部に組み込まれている。増幅器１３６は伸張器回路を駆動するのに使われるバッファ増幅器、増幅器１３８は加算増幅器である。
【００７３】
図７は、図４Ａ及び４Ｂに示した圧縮／伸張回路の、全可聴バンドにわたる優れた周波数及び振幅の直線性を示している。このような直線性は、無線マイクロホンの用途など高目的のオーディオ用途において極めて望ましい。
【００７４】
本発明の例示した実施例は、無線マイクロホンシステムに係わる。しかしながら、ここに開示した特有の分割バンド圧縮／伸張回路は、例えば電気ギター、電気ベースのようなワイヤレス楽器などその他の用途でも利用可能なことが理解されるべきである。
【００７５】
以上の記載から、本発明の新規な概念の精神及び範囲から逸脱せずに、数多くの変更及び変形を成し得ることが明らかであろう。例示した特定の実施例は何らの限定を意図するものでなく、また限定を意味するものと解されるべきでない。上記の開示は、特許請求の範囲を正当に解釈した場合に請求の範囲に含まれる全ての請求事項を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】従来の圧縮回路の概略配線図。
【図１Ｂ】従来の伸張回路の概略配線図。
【図２】ノイズ減少及び音質が改善された分割バンド可聴周波数圧縮／伸張システムを有する無線マイクロホンシステムの概略配線図。
【図３Ａ】図２に示した無線マイクロホンシステム３２の送信器部３４の概略配線図。
【図３Ｂ】図２に示した無線マイクロホンシステム３２の受信器部３６の概略配線図。
【図４Ａ】図３Ａに示した圧縮器回路５２の概略配線図。
【図４Ｂ】図３Ｂに示した伸張器回路６６の概略配線図。
【図５】図４Ａに示した圧縮器回路５２の特定応用例の詳細配線図。
【図６】図４Ｂに示した伸張器回路６６の特定応用例の詳細配線図。
【図７】図５及び６に示した圧縮／伸張回路のオーディオ性能を示し、図２に示した無線マイクロホンシステムで用いられるグラフ。
【符号の説明】
３２ 無線マイクロホンシステム
３４ 送信器部
３６ 受信器部
４０ 送信器回路
４６ 受信器回路
５２ 圧縮器回路
６６ 伸張器回路
７０，９４；７２，９６ 低、高周波数整流器（素子）
７４，１１２；７６，１１４ 低、高周波数用可変抵抗素子
７８；１１６，１１８ 圧縮器回路,伸張器回路の演算増幅器
Claims (2)
- 第１の位置に配置され、第１の位置に存在する可聴信号に対応する第１の信号を発生する変換器を有し、前記第１の信号を変調空間に放送する送信器と、
前記第１の位置と異なる第２の位置に配置され、前記変調空間から前記放送された第１の信号を受信し、前記可聴信号に対応する第２の信号を生成する受信器と
を有する無線マイクロホンシステムであって、
前記送信器は、
前記第１の信号を入力する増幅器と、
前記増幅器の出力信号を入力し、前記第１の信号の所定のクロスオーバ周波数以下の周波数成分の最適化を行うための第１の制御信号を出力する第１の整流素子と、
前記増幅器の出力信号を第１の高域通過フィルタを介して入力し、前記第１の信号の前記クロスオーバ周波数を越える周波数成分の最適化を行うための第２の制御信号を出力する第２の整流素子と、
前記増幅器の出力信号を前記第１の制御信号で可変制御する第１の可変抵抗と該第１の可変抵抗の出力の低域成分を通過させて前記増幅器の入力端子にフィードバックする低域通過フィルタとを含む第１のフィードバック回路と、
前記増幅器の出力信号を前記第２の制御信号で可変制御する第２の可変抵抗と該第２の可変抵抗の出力の高域成分を通過させて前記増幅器の入力端子にフィードバックする第２の高域通過フィルタとを含む第２のフィードバック回路と
を有し、前記増幅器から前記第１の信号のダイナミックレンジを圧縮した信号を出力する圧縮回路
を具備し、
前記受信器は、
受信した信号のダイナミックレンジを伸張し、前記第１の位置の前記可聴信号に対応する出力信号を前記第２の位置で発生する伸張器回路
を具備する無線マイクロホンシステム。 - 前記変調空間は、
周波数変調空間を含む請求項１記載の無線マイクロホンシステム。
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