JP5379373B2 - ノイズ電波の自動分離検出装置 - Google Patents
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Description
出願人らはこの旧発明により、自然界で発生する電磁波ノイズの自動分離検出システムを構成し、現在全国36箇所の観測点に当該装置を設置してノイズの検知を行い、比較的良好な確率で地震予測を可能としている。
ここで、AM変調された放送・通信等の存在する周波数帯の電磁波においては、ノイズを単純に受信波の振幅レベルでスレッシュホルドにより検出するよう構成されていると、ノイズが無く単に信号自体の振幅が大きい場合と、電磁波ノイズを受信した場合との区別が困難となってしまい、結果としてノイズ検知のデータの信頼性が低下してしまうことが判っていた。
通常受信したAMラジオ波形は図1のように、高周波搬送波HCを音声波である低周波信号SVで変調することで、低周波エンベロープSLを有する変調済み高周波信号となり、この変調済み高周波信号が放送波SHとして放送局BCから発信される(図2も併せて参照)。
すなわち、図3のブロック図で示すとおり、受信したAMラジオ波SHを高周波のまま増幅する第1の高周波増幅手段AMP1と、一方でこの高周波の受信電波を検波・増幅し平滑化して情報信号とする情報信号再生用の第2の増幅手段AMP2と、これら第1の高周波増幅手段の出力SHと第2の情報信号再生用増幅手段の復調された出力SVとを差動的に増幅することにより、前記情報伝達信号の大小に係わらず出力レベルを一定にする第3の高周波差動増幅手段AMP3とを有し、当該情報伝達信号SV以外の高周波ノイズNZ(図1参照)を受信したとき、上記出力レベルの一定化機能が無効となることにより、高周波ノイズNZ''(図4参照)を検出できるように構成したものであった。
旧発明の電磁波のノイズ検知・解析装置においては、高周波ノイズの乗った放送波SHについて、低周波エンベロープSLに相当する低周波信号との差をとって、それより突出したものを検出する方式であるために、例えば、図6のノイズNzAのように高周波のピーク部に近い時刻に受信されたノイズは、低周波SLと差し引きすることにより突出部分のみが残るのでこのノイズNzAは検出される。
即ち、本発明は自然界由来と思われるノイズを容易に自動分離検出可能とするべく、AM変調の受信高周波波形を2系統に分離し、それぞれ独立の処理を施した後、両系統の波形を相互に差し引きすることで、信号波形以外の高周波ノイズの部分を際立たせて検出するものであり、ノイズの検出に低周波エンベロープを用いることなく高周波処理のみで行うこととし、上述のような" 不感帯" に相当する部分を無くしたものであり、高周波ノイズの発生時刻の如何にかかわらずノイズの自動分離・検出を可能とし、またノイズの振幅の大きさについても、理論的には極めて小さい振幅でも検出可能としたものである。
図7において、高周波搬送波SHを周波数SHへの同調回路TUNEで受信し、その初段増幅回路AMP1が出力したラジオ波信号を、例えばAMP2のような、反転出力を有する高周波増幅回路によって増幅し、正規出力側の出力信号SHSと反転出力側の出力信号SHRとを得て、これら出力信号SHSとSHRのバランスを整えれば、SHSとSHRとは、図8、図9に波形が示されるように完全に同一波形の上下反転したものを得ることができる。
上述の通り、搬送波すなわち同調周波数部分については、丁度、相互に反転した信号なので、基本的に加算結果は振幅ゼロとなる。しかし、その搬送波に乗っている高周波ノイズNzBは、SHR側の方が振幅が小さいので、明らかに差が残ることになる。
また、言うまでもなく図7の初段の同調回路「TUNE」、および初段の増幅回路「AMP1 」については、説明上最も単純な形態の回路構成を示したに過ぎず、通常のラジオと同様のいろいろな高度の回路を用いることも差し支えない。
(1)同調周波数を高周波増幅して、これを2系統に分離すること、
(2)分離された2系統の出力波形それぞれを、周波数特性の異なる増幅装置で独立に増幅すること、 (3)独立に増幅された2系統の出力の同調周波数についての振幅と位相を揃えること、(4)その後両信号を相互に差し引きすることで同調周波数部分について出力をゼロに近くすること、 により信号の差引を、具体的には正負反転の逆位相信号を作ってこれらを加算する方法により実現している。
これに対して本実施例では、同位相の信号のままこれらを差動増幅で差し引きする方法を用いて実現するよう構成されている。
この場合、位相ずれ修正せずに両信号を差動増幅すると、同15図(C)に示すように相互キャンセルではなく同調周波数部分を却って増大させてしまう可能性がある。その場合は、図14に示すようにAMP3またはAMP4の後に位相調整手段を設けて同位相とするよう構成することも有効である。即ち、図15(A)に示される位相修正済波形SHS−A’とSHS−Bとを差引すれば図16に示すように搬送波部分の残留振幅が極めて小さくなる。位相ずれを例えば6°以内に修正すると、搬送波部分の残留振幅が、大略、元の振幅の10%以下になるので、適切なスレッシュホルドTHを設定すればノイズを確実に検出することができる。
即ち図17に示すようにSHS−A’とSHS−Bとの差引を行う差動振幅手段AMP5に残留振幅検出手段を加え、その値を敷居値設定・ノイズ検出手段に伝える。閾値設定・ノイズ検出手段においては単純な閾値設定手段のほかに、その閾値の基準レベルを適切に自動設定する閾値バイアス設定手段も設けるようにする。
位相のずれが高い周波数帯についても同一であるとすれば高周波ノイズNzBSも180°遅れるので、NzBS−Cの如くノイズ高周波波形でも180°遅れとなる。また、位相ずれが高周波成分では発生しないとすると、NzBS−DのようにNzBS−Aと同位相で残ることになる。仮に搬送波600KHz、高周波パルスノイズ60MHzとおくと、180°の位相遅れで、搬送波の山の位置(時刻)は、0.833ns遅れる(SHS−B)が、パルスノイズの山の位置(時刻)は、0.000833nsしか遅れないので、NzBS−Cのようになる。回路構成によっては、周波数によって位相遅れ特性が異なる場合が多く、高周波領域では、殆ど働かない回路の場合は、NzBS−Dのようになる。
位相ずれ発生後のSHS−B’は振幅も変化しているので、SHS−A側に振幅調整手段を設けてSHS−A’の振幅がSHS−B’と一致するようにしてある。図20は上記手段を実現するための具体的な回路構成の一例を示す。図中AMP12、AMP13が低周波側振幅低減手段、VR2が振幅調整手段である。
勿論、前記実施例2のとおり、キャンセル後の閾値設定ノイズ検出手段において、図19のAMP14以下に示すような残留振幅検出によるスレッシュホルドのバイアスの自動設定を設けることも有効である。
HC 搬送波
NzA 搬送波のピーク近くに乗ったノイズ
NzB 搬送波の裾野近くに乗ったノイズ
Claims (6)
- 特定の周波数の電波から抽出されたノイズ信号に対し、設定した閾値を超えた振幅のものを検出し、又は記録し、又は計数するものにおいて、受信した高周波電波を印加して相互に上下反転した位相を有する2系統の出力信号を得る双方向増幅手段と、当該双方向増幅手段により得られた2系統の信号の振幅を揃える振幅調整手段と、振幅調整後の両系統の信号を加算して合成出力信号を得る信号合成手段とを有し、信号合成手段は、当初の入力信号が低周波変調されているか否かに拘わらず相互に打消し合って振幅ゼロに近い出力となるよう構成され、前記2系統のうちいずれか1系統の周波数特性を、他方のそれと異ならせることにより、前記高周波電波より高周波側のノイズ電波を打消さずに残すことにより当該ノイズ電波を抽出するよう構成したことを特徴とするノイズ電波の自動分離検出装置。
- 特定の周波数の電波から抽出されたノイズ信号に対し、設定した閾値を超えた振幅のものを検出し、又は記録し、又は計数するものにおいて、受信した高周波電波を印加して高周波増幅する第1の増幅手段と、当該第1の増幅手段からの出力を同相のまま2系統の独立した出力信号に分離する出力分離機構と、出力分離機構から出力された2系統の出力の振幅を揃える振幅調整手段と、1系統を正入力、他の1系統を負入力にそれぞれ印加して増幅する差動増幅機構と、差動増幅後には当初の入力信号が低周波変調されているか否かに拘わらず相互に打消し合って振幅ゼロに近い出力となる信号再合成手段とを有し、前記2系統のうちいずれか1系統の周波数特性を、他方系統の周波数特性と異ならせることにより、基本入力信号波より高周波側のノイズ電波を打消さずに残すことを特徴とするノイズ電波の自動分離検出装置。
- 特定の周波数の電波から抽出されたノイズ信号に対し、設定した閾値を超えた振幅のものを検出し、又は記録し、又は計数するものにおいて、受信した高周波電波を印加して高周波増幅する第1の増幅手段と、当該第1の増幅手段からの出力を同相のまま2系統の独立した出力信号に分離する出力分離機構と、この出力分離機構から出力された2系統の出力の位相を相互に約180°異ならしめる位相処理手段と、両系統の振幅を揃える振幅調整手段と、位相処理及び振幅調整後の両系統の信号を加算する信号加算機構とを有し、位相の異なる両系統の信号を相互に加算することにより、当初の信号入力が低周波変調されているか否かにかかわらず相互に打ち消し合って振幅ゼロに近い出力となると共に、基本入力信号波より高周波側のノイズ電波を打消さずに残すことを特徴とするノイズ電波の自動分離検出装置。
- 2系統の信号のうち、何れかの系統の信号の周波数特性を他の系統の信号の周波数特性と異ならせることにより当該2系統の基本周波数における位相が相互にずれを生じた際にこのずれを修正するための位相修正手段を設けたことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のノイズ電波の自動分離検出装置。
- 2系統の信号のうち、何れか一方の系統の信号の周波数特性を他の系統の信号の周波数特性と異ならせる手段として、同質の増幅機能素子でかつトランジション周波数の異なるものを用いることにより、高周波領域の増幅率特性を異ならせるよう構成したことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のノイズ電波の自動分離検出装置。
- 2系統の信号を相互に打消しあって振幅ゼロに近い出力となるよう構成され、打消しあった後の残留振幅を検出する残留出力検出手段と、残留出力の値によって閾値のバイアスレベルを自動設定する閾値調整手段とを有することにより、残留振幅に見合った閾値設定を行うよう構成したことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のノイズ電波の自動分離検出装置。
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