JP5433673B2 - 周波数変調装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、音声信号を周波数変調信号へ変換する周波数変調装置に関する。

ＦＭ放送、及びアナログテレビ放送における音声放送は、搬送波の周波数が音声信号で変調されたＦＭ信号を送信する。近年では、周波数変調はデジタル処理で行なわれるが、周波数変調装置に音声信号がアナログ形式で入力される場合がある。このような場合、周波数変調装置は、オペアンプ等のアナログ回路でレベル調整及びフィルタ処理を行ない、さらにアナログ−デジタル変換器で音声信号をデジタル信号へ変換する。そして、周波数変調装置は、このデジタル信号を用いて周波数変調を行う。

しかしながら、この種の周波数変調装置は、アナログ回路及びアナログ−デジタル変換器を使用するので、原理的にＤＣオフセットを発生する。発生したＤＣ成分は、周波数変調時に送信周波数をずらす。

特開平９−２６１０５２号公報

以上のように、従来の周波数変調装置では、音声信号がアナログ形式で入力される場合、音声信号がデジタル信号に変換されるまでの過程で、ＤＣ成分が発生する。その結果、ＤＣ成分に相当する周波数だけずれた周波数で周波数変調が行われるという問題があった。これにより、送信周波数がずれるという問題があった。

そこで、目的は、音声信号がアナログ形式で入力される場合であっても、送信周波数をずらすことなく周波数変調を行うことが可能な周波数変調装置を提供することにある。

実施形態によれば、周波数変調装置は、アナログ−デジタル変換部、ＤＣ除去部、中心周波数加算部、振幅−周波数変換部、デジタル−アナログ変換部及び送信周波数変換部を具備する。アナログ−デジタル変換部は、アナログ音声信号をデジタル信号に変換する。ＤＣ除去部は、前記デジタル信号からフィードバック信号を減じることで、前記デジタル信号に含まれる直流成分を減じた減算信号を出力する。前記フィードバック信号は、前記減算信号を積分し、前記積分結果に所定のゲインを乗算した信号である。中心周波数加算部は、前記ＤＣ除去部が出力する減算信号に、予め設定された周波数に対応する値を示すデジタルデータを加算した加算信号を出力する。振幅−周波数変換部は、前記中心周波数加算部が出力する加算信号が示す振幅値についての情報を、周波数値についての情報に変換する。デジタル−アナログ変換部は、前記振幅−周波数変換部が出力するデジタル信号を、前記周波数値についての情報に基づく周波数のアナログ信号に変換する。送信周波数変換部は、前記デジタル−アナログ変換部が出力する前記アナログ信号の周波数を所定の送信周波数に変換し、変換された信号を周波数変調信号として出力する。

本実施形態に係る周波数変調装置の機能構成を示すブロック図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る周波数変調装置の機能構成を示すブロック図である。図１に示す周波数変調装置は、受信部１０、アナログ−デジタル変換部２０、ＤＣ（Direct Current）除去部３０、中心周波数加算部４０、振幅−周波数変換部５０、デジタル−アナログ変換部６０及び送信周波数変換部７０を具備する。

受信部１０は、オペアンプ等のアナログ回路である。受信部１０は、外部から音声信号を受信し、受信した音声信号に対して、レベル調整及びフィルタ処理を行う。ここで、音声信号とは、モノラル変調又はステレオ変調されたアナログ形式の音声信号である。

アナログ−デジタル変換部２０は、受信部１０から出力されたアナログ形式の信号を受け、入力された信号の振幅値をデジタル信号に変換する。このデジタル信号は、アナログ形式の信号の振幅値に対応する値を有する。

ＤＣ除去部３０は、減算器３１、保持器３２及び乗算器３３を備える。減算器３１は、アナログ−デジタル変換部２０からのデジタル信号から、乗算器３３からの乗算結果を減算し、減算結果を中心周波数加算部４０及び保持器３２へ出力する。保持器３２は、減算器３１からの減算結果を積分して保持し、保持した積分結果を乗算器３３へ出力する。乗算器３３は、保持器３２からの積分結果に対して予め設定されたゲインを乗算し、乗算結果を減算器３１へ出力する。これにより、ＤＣ除去部３０は、受信部１０及びアナログ−デジタル変換部２０で発生したＤＣ成分を除去して、必要な音声信号のみを示すデジタル信号を中心周波数加算部４０へ出力する。

中心周波数加算部４０は、ＤＣ除去部３０からのデジタル信号に、予め設定された周波数に対応する値を示すデジタルデータを加算する。この予め設定された周波数は、周波数変調の中心周波数であり、例えば、２３．５ＭＨｚである。中心周波数加算部４０は、加算結果を振幅−周波数変換部５０へ出力する。

振幅−周波数変換部５０は、中心周波数加算部が出力するデジタル信号を、このデジタル信号の値に対応する所定の値を有するデジタル信号に変換する。ここで、変換後のデジタル信号の値は、アナログ形式の信号の周波数値に対応する値である。すなわち、振幅−周波数変換部５０は、音声信号の振幅の増減を周波数の増減に変換する。周波数変化の中心は、上述した予め設定された周波数である。このように、振幅−周波数変換部５０は、中心周波数加算部が出力するデジタル信号が示す振幅値についての情報を、周波数値についての情報に変換し、変換後のデジタル信号をデジタル−アナログ変換部６０へ出力する。

デジタル−アナログ変換部６０は、振幅−周波数変換部５０から出力されたデジタル信号を、前記周波数値についての情報に基づく周波数のアナログ信号に変換する。すなわち、デジタル−アナログ変換部６０は、音声信号で搬送波の周波数が変調されたアナログ信号を出力する。アナログ信号の中心周波数は予め設定された周波数である。

振幅−周波数変換部５０とデジタル−アナログ変換部６０とは、例えば、ダイレクト・デジタル・シンセサイザ（Direct Digital Synthesizer）を構成する。
送信周波数変換部７０は、デジタル−アナログ変換部６０が出力するアナログ信号の周波数を所定の送信周波数に変換し、変換された信号を後段へ周波数変調信号として出力する。

以上のように、本実施形態に係る周波数変調装置は、アナログ−デジタル変換部２０の後段にＤＣ除去部３０を有する。ＤＣ除去部３０は、減算器３１、保持器３２及び乗算器３３を備え、保持器３２で保持されるデジタル信号の振幅の積分値に対し、乗算器３３で所定のゲインを乗じることで、デジタル信号に含まれるＤＣ成分の平均値を取得する。そして、ＤＣ除去部３０は、減算器３１により、アナログ−デジタル変換部２０のデジタル信号から、乗算器３３で得られたＤＣ成分を減算する。これにより、ＤＣ除去部３０は、デジタル信号からＤＣ成分を除去できる。

したがって、本実施形態によれば、音声信号がアナログ形式で入力される場合であっても、送信周波数をずらさずに周波数変調を行うことができる周波数変調装置を提供できる。

なお、ＩＩＲ（infinite impulse response）のハイパスフィルタを用いてＤＣ成分を除去する技術が知られている。上記構成のＤＣ除去部３０は、ＩＩＲのハイパスフィルタよりも構造が単純であり、ＤＣ除去部３０内における信号の評価が容易であるという利点がある。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…受信部、２０…アナログ−デジタル変換部、３０…ＤＣ除去部、３１…減算器、３２…保持器、３３…乗算器、４０…中心周波数加算部、５０…振幅−周波数変換部、６０…デジタル−アナログ変換部、７０…送信周波数変換部

Claims (1)

1. アナログ音声信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換部と、
   前記デジタル信号からフィードバック信号を減じることで、前記デジタル信号に含まれる直流成分を減じた減算信号を出力し、前記フィードバック信号は、前記減算信号を積分し、前記積分結果に所定のゲインを乗算した信号であるＤＣ除去部と、
   前記ＤＣ除去部が出力する減算信号に、予め設定された周波数に対応する値を示すデジタルデータを加算した加算信号を出力する中心周波数加算部と、
   前記中心周波数加算部が出力する加算信号が示す振幅値についての情報を、周波数値についての情報に変換する振幅−周波数変換部と、
   前記振幅−周波数変換部が出力するデジタル信号を、前記周波数値についての情報に基づく周波数のアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換部と、
   前記デジタル−アナログ変換部が出力する前記アナログ信号の周波数を所定の送信周波数に変換し、変換された信号を周波数変調信号として出力する送信周波数変換部と
   を具備し、
   前記ＤＣ除去部は、
   前記減算信号を積分し、かつその積分結果を保持する保持部と、
   前記保持部から出力される積分結果に所定のゲインを乗算することによって、前記直流成分の平均値を表す前記フィードバック信号を出力する乗算器と、
   前記アナログ−デジタル変換部が出力するデジタル信号から前記フィードバック信号を減じ、前記減算信号を前記中心周波数加算部へ出力する減算器と
   を有することを特徴とする周波数変調装置。

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