JPH01500788A - レイリーフェーデッド受信信号に対する応答を改善したｆｍ受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 レイリーフニーデッド受信信号に対する応答を改善したＦＭ受信機 発明の背景 本発明は周波数変Ｗ（ＦＭ）受信機の改良に関するものであり、更に具体的にい うとレイリーフニーデッド（Ｒａｙｌｅｉｇｈ　ｆａｄｅｄ）受信信号により生 じた入力信号最小（ｍｉｎｍｕｍｓ）の期間中に起きる可聴ポツプ（ｐｏｐｓ） の振幅を減少させることによってオーディオ音質を改善することを指向する。本 発明は５．０キロヘルツ（ｋＨｚ）未満のピーク偏移を利用するＦＭシステムに とって特に効果的である。

本発明を正当に評価するためには、レイリーフニーデッド信号の概念を理解しな ければならない。レイリーフェージングとは受信信号の振幅および／または位相 の急激な変動をいう、レイリーフニーデッド信号は、フェードの振幅が信号対雑 音比を瞬間的にかなり小さくするのに十分な程大きい場合に聴取者にとって非常 に耳障りなものになる。この結果聴取者は耳障りな雑音バーストまたは“ポツプ ”を聞くことになる。レイリーフェージングの一般的な例は、移動無線機ユーザ が主要道路を移動している際に電界強度の急激且つかなりの大きさの変動のある 信号を受信すると起きる。そのような変動は自動車が電話線社または建物のよう な比較的近くにある物体の前を通過し、その結果自動車の移動アンテナに電界強 度変動が生じて起きる場合がある。

レイリーフェージングによる望ましくないオーディオ応答はピーク伝送偏移が減 少し搬送周波数が高（なるのにつれて一層耳障りなものになる。偏移は信号対雑 音比を決定する１要囚である。一定のオーディオ出力レベルを達成するためには 、システムのビーク偏移が小さければ小さいほど、より大きいオーディオ利得が 必要になる。このより大きい利得がまた望ましくない雑音バーストを増幅させる ので、ポツプはより小さい偏移を有するシステムにおける所望するオーディオに 比例して一層大きくなり、従って一層耳障りなものになる。波長は周波数が高く なるにつれて短くなるので、移動無線機が動作する周波数が高ければ高い程それ が出会う信号強度零の数は一層多くなる。

従って、周波数が高くなければなる程オーディオポツプの頻度は高くなる可能性 がある。

利用できる周波数スペクトルは限られており無線通信チャネルに対する需要は増 大し続けているので、現在利用できる通信チャネルをより効率的に利用すること が望まれることは明らかである。利用できるチャネルを増やす１つの方法は、現 在のチャネル帯域幅を公開してより多くの狭帯域を設けることである。

例えば、現在の２５ｋＨｚチヤネルを半分に分けると、２つの１２．５ｋＨｚチ ヤネルができる。明らかに、より狭いチャネルは伝送された信号がより狭い帯域 幅を占めることを要求する。

ＦＭシステムでビーク偏移を５ｋＨｚから２．５ｋＨｚに減少させるのも、通信 チャネル数を増やすために伝送された信号の帯域幅を狭くする１つの方法である 。新たな通信チャネルはより高い周波数で利用可能になる。従って、より高い周 波数で動作するより小さい偏移システムを有する可能性は、レイリーフェードに 伴うオーディオポツプ問題を重大な問題にする。

発明の要約 本発明の目的は、ＦＭ受信機におけるレイリーフニーデッド信号に伴う雑音バー スト問題を最小にすることである。

本発明は５ｋＨｚ未満のビーク偏移を用いてＦＭシステムにおけるレイリーフェ ージングによる雑音ポツプを最小にするのに特に適しているが、それだけに限定 されるものではない。

本発明は、オーディオ出力と直列になっている。即ち弁別器とスピーカとの間に ある制御可能な減衰器を用いてレイリーフェージングが発生させた雑音ポツプを 最小にする。減衰量は、一定のクリッピングレベル以下の信号レベルについては 受信信号の振幅に対応し受信信号振幅がその一定のクリッピングレベルを上回る 場合には一定している制御信号によって制御される。

著しいレイリーフェードは制御信号振幅をクリッピングレベル以下に下げる。こ のことは、受信信号振幅がクリッピングレベル以下に下がるにつれて減衰量を増 大させる。増大した減衰量はオーディオ出力を低下させ、フェード期間中に発生 したポツプの振幅をミュート（ｍｕｔｅ）する。クリッピングレベルは受信信号 の平均振幅より５−２０ｄＢ低いレベルを選ぶのが適当であることが発見されて いる。

制御′Ｂ倍信号信号対雑音比が小さい受信信号状Ｂ期間中にのみ利用される別の 成分信号を含むことが好ましい。この成分信号は増幅されたＩＦ信号の、または 弁別器出力信号の雑音に対応する高周波数信号成分のみをピーク検波することに よって誘導されるので、ピーク検波は所望するオーディオ周波数に応答しない。

そのような高周波数の振幅はしきい信号状態における以外は小さいので、制御信 号に対する追加成分は、それが制御信号を増大させて減衰器による追加ミューテ ィング（ｍｕｔｉｎｇ）を与えるようにするしきい信号状態における以外には通 常は寄与しない。この追加ミューティングは主要な雑音内容を減少させることに よってしきい状態における周辺信号の了解度に寄与する。

図面の簡単な説明 相異なる図面に用いられている同一参照数字は同一素子を示す。

第１図は本発明による改良されたＦＭ受信機を示すブロック図である。

第２図は本発明による改良された代わりの実施例のブロック図である。

第３図は本発明の概念を用いたＦＭ受信機および従来のＦＭ受信機の平均トーン 対雑音比および相対的搬送波レベルを示すグラフである。

第４図は第１図の実施例のクリッパー出力対信号振幅を示すグラフである。

第５図は第１図および第２図の実施例に応答して生じる減衰量を示すグラフであ る。

第６図は第２図に示した実施例のクリッパー出力対信号振幅を示すグラフである 。

第７図は受信信号強度インジケータ（Ｒ３ＳＩ）信号を用いる本発明の別のもう １つの実施例のブロック図である。

第８図は第７図に示した実施例に関連した波形を示すグラフである。

第９図は第７図に示した本発明の選択部分を示す概略図である。

第１０図は第７図に示した本発明の変更した実施例に用いられる対数−線形変換 器を示す。

第１１図は圧伸（ｃｏｍｐａｎｄｉｎｇ）を用いたＦＭ送信機のブロック図であ る。

第１２図は圧伸された信号を受信するＦＭ受信機を示す。

第１３図は本発明による雑音減少を取り込む圧伸された信号を受信するＦＭ受信 機の部分ブロック図である。

詳細な説明 第１図は本発明による改良されたＦＭ受信機を示す。アンテナ１０は信号を帯域 フィルタ１２に結合し、このフィルタはる渡された信号をミクサ１４に結合する 。局部発振器１６の出力はミクサ１４へのもう一方の入力を与え、このミクサ１ ４はその出力を帯域フィルタ１８を介してＩＦ増幅器２０に結合させている。増 幅器２０の利得は入力２２により制御される。増幅器２０の出力は帯域フィルタ ２４を介して増幅器２５へ結合され、この増幅器２５は信号が弁別器２６に結合 される前にその信号を更に増幅し制限する。弁別器からの未処理のベースバンド オーディオ出力２８はスケルチ信号を従来のスケルチ回路へ、または出力をデジ タル信号復調器へ与えるのに用いることができ、また入力を減衰器３０へ与える 。減衰器の出力はスピーカ３２へ結合できる音声出力を与える。減衰器の出力は 直接にスピーカ３２を駆動させるのではなくオーディオ増幅器（図示されていな い）によって増幅することもできることは当業者には明らかであると思われる。

帯域フィルタ２４の出力はまた増幅器３４に結合されるが、この増幅器は入力３ ６の利得制御手段を有することが好ましい。

増幅器３４の出力は直線エンベロープ検波器３８に結合されており、この検波器 はその出力信号のピーク振幅を検波する。検波器の出力４０は低域フィルタ４２ に結合されており、このフィルタはその出力を増幅器４４および４６に結合させ ている。

これらの増幅器は比較器として機能し、低域フィルタ４２からの入力がそれぞれ ＶＲＩおよび２を越えると出力を与える。増幅器４６からの出力は入力３６とし ての役目をし、増幅器３４の利得を制御する。増幅器４４の出力は増幅器２０の 利得を制御する入力２２を与える。

エンベロープ検波器３８からの出力４０はまたはクリッパー４８に結合され、こ のクリッパー４８はクリッピングが始まる選択された電圧レベルを有するので、 加算回路網５０に結合されているその出力はたとえその入力が増大を続けても所 定の値に制限される。出力４０はまた高域フィルタ５２に結合されており、この フィルタ５２は信号を高域ろ波してそれを増幅器５４に結合し、増幅器５４はそ の信号を増幅して入力をエンベロープ検波器５６へ与える。この検波器は増幅器 ５４からの信号の振幅のピークエンベロープを検波する。この検波器の出力は、 その出力を入力として加算回路網５０に結合させているＲＣ時定数回路からなっ ていてもよい低域フィルタ５８によって平滑化される。加算回路網５０の出力は 減衰器ステージ６０へ入力を与え、このステージ６０は回路網５０から与えられ た制ｆｌＩ信号に応答してオーディオ信号の振幅を減衰させる、ステージ６０の 出力は減衰器ステージ６２の入力に結合され、このステージ６２はまたクリッパ ー４８から与えられた入力に応答してその減衰が制御される。ステージ６２の出 力はオーディオ出力からなる。

素子１０−２８は標準的ＦＭ受信器回路であるが、但し増幅器２０に関連したＩ Ｆ利得は自動利得側？１１　（ＡＣＣ）回路によって制御されることは当業者に は明らかであると思われる。ＡＧＣ回路は素子３４．３８．４２，４４．４６お よび２０からなる。ＡＧＣ回路の目的は増幅器４６および４４の出力によって増 幅器３４および２０の利得を制御し、入力信号のすべての振幅について増幅器３ ４および２０を線形領域で動作させ続けることである。

第４図は実線６６によりクリッパー４８の伝達特性を示す。

応答曲線６６はいわゆる“１ｉ５（ｋｎｅｅ）　”を有するので、クリッパー出 力は膝に対応する入力信号レベルより高い入力信号レベルに対しては一定のレベ ルとなる。

クリッパー４８によって行われるクリッピング動作は本発明にとって重要である 。第４図において数字７０によって示されている点は、１５　ｄ、　Ｈにおける ような好ましい所定の制限レベルに対するクリッパーの動作点を表す。低域フィ ルタ４２に関連した時定数は、ＡＧＣ＄Ｉ＋？１１信号が典型的なレイリーフェ ードに追随するのに十分な程急速には応答しないようになっている。

ＡＧＣの目的は平均入力信号振幅に追随し、それによりレイリーフェードより持 続期間が鷺」・に長い信号状態を徐々に変えるために利得を制御する。従って、 フィルタ４２に関連した時定数は、レイリーフェードが数ミリ秒程度の持続時間 を有するＵＨＦ無線システムについては１秒程度にすることができる。第４図に 示されている動作点７０の重要性は、重要な振幅のレイリーフェードはフェード 持続時間のうちの一部の時間の間クリッパー出力を膝以下に下げ、従ってこの時 間の間減衰器３０による減衰を増加させる点にある。

第５図は減衰器３０によって与えられた減衰をクリッパー４８の出力の関数とし て示す。各減衰ステージはＣＡ３２８０Ｅのような動作トランスコンダクタンス 増幅器からなってもよい。

曲線７２は減衰特性が膝６８に対応する膝７４を示すことを示している。Ｈ７４ におけるレベルより大きいクリッパー人力の場合には、減衰は一定である。膝７ ４を下回るクリッパー出力では、減衰はクリッパー出力の二乗に逆比例する。即 ちクリッパー出力が低下するにつれて減衰は線形速度（ｌｉｎｅａｒｒａｔｅ） より早い速度で増大する。この特性はその各々がクリッパー出力に応答してその 減衰を制御させる２つの縦続減衰器ステージ６０および６２による。第４図の動 作点７０は第５図の動作１飄７６を二対窓する。従って、動作点が曲線６６．１ の膝６８の下へ移動し曲線７２上の膝７４の左へ移動するフェードの期間中には 減衰が増大しこれがオーディオ利得をミュートまたは減少させ、それによりレイ リーフェードに対応する雑音バー、ストまたはポツプを最小にすることは明らか と思われる。

減衰器３０がナー・の凋、衰器スチージを有する場合には、膝７４の左方・・・ の減衰特性は線形となる。そのような単一ステージ減衰器じ、レイリーフェージ ングの期間中にオ・〜デイオを低下さ（！乙が、線形速度よＩＱψい速度で増大 する減衰はより早いミュ；イ゛／・グ速度を与える。制御可能な伝達特性を有す る３・つ以１４の減衰ステージまたは減衰器を一定の膝より下で更により？い； 成衰速度を−５えるのに用いることができることは当業者？、こは明：“、）か であると思われる。しかし７２１１．フエ・−ドの期間中の完全な、または全部 のミプ、−チイングは聴取者ｊ、ことっては雑音パース！・と同１．゛−位耳障 りに感じられることもあるごとを認識すべきである。従・つて、最善の減衰速度 の経験的測定：よそのオーディオ出力の主観的評価に苓づいて選択することがで きる。

す偏移Ｆ　Ｍシステムい即ち５ｋＨｚビーク偏移未溝では、追）１１１ミフ・− ２−ｆンゲを与えるために、しきい１、′１１た１、ま低信号対雑へ１１−状態 に才）る、二とが望すしい。素子５２−５８はこの機能を達成するための実施例 を与える７高域フ・ｆボタ５２はオーディオ範囲よりとの高周波数または雑音内 容を通過させ、これは検波器５６によ・つてビーク検波される前に増幅器５４５ とよって増９Ｂされるい高周波数雑音の蓼よノ、・は存在ｊはｊｌ、きい状態の 近くでは急速に増加する点に注目すべきである。時定数５８は数ミリ秒程度を選 択して雑音内容に関する急激な変動が追随できるようにすることが好ましい。減 衰は減衰ステージ６０によって行われる。中等度および強い信号レベルは高周波 数雑音内容を殆ど有しないので、この種の減衰は約１２ｄＢ　５ＩＮＡＤまたは それ以下のような非常に低いレベルの受信信号について機能する。このことは平 均信号レベルとは反対に急速に変化する雑音レベルを追跡するオーディオ減衰を 与えることによって、聴取者の低レベル信号を理解しようとする能力を高める。

第３図はレイリーフニーデッド受信信号に応答して本発明によって改善が行われ たオーディオ応答を視覚的に示すグラフである。このグラフは、曲線７８により 従来の全制限ＦＭ受信纒Ｄ７ついての、そし７てまた曲線８０により本発明の概 念を具体化したＴ”Ｍ受信機についての平均トーン対雑音比対相対的搬送波Ｉ／ ベルを示す。曲線７８に膝は約２０の平均トーン対雑音比および約２２ｄＢの相 対的搬送波レベルにおいて生じる０曲線８０の膝は３６の平均トーン対雑音比お よび約３５ｄＢの相対的搬送波レベルにおいて生じる。相対的搬送波レベルが約 １５ｄＢまたはそれ以下の場合には、本発明による受信機は従来の受信機に比べ てトーン対雑音比が約８だけ優れている。相対的搬送波レベルが４０（ｉＢまた はそれ以上の場合には、本発明による受信機は従来の受信機に比べて平均トーン 対雑音比が約１６だけ大きい。

第３図の曲線は１ｋＨ７：オーディオトーン変調で１．５ｋＨｚビーク偏移にお いて測定した２、５ｋＨｚビ一ク偏移受信機を表す。９００ＭＨｚで受信しなが ら約４０マイル／時で走つといろ自勅市力（出会うかもしれないフェージングを シミコ、レートするために、約５４Ｈｚの最高ドツプラー周波数を有するシミュ レー！・されたレイリー−フェージングを用いた。

第３図！ご↑ヱ示した曲線は、本発明を用いること！１丁よって改善が行われた オー・千゛イオ応答の視覚的表現を示すことだけを意図し、〕、ｎものである。

第３図は本発明の利点を示ｒ、ているが、純粋に視覚的なト段によつで本発明に よって達成されるオーテ゛イオの質および聴取上の快適さの主観的改善を完全Ｃ ご表現する、：とは困難である。

第２図は本発明の概念を別の実施例によって実施しているＦＭ受信機を示す。第 １図において参照されている同一素子のう’Ｓの多くが第２図にも示されている 点に注目すべきである。

第２図の実施例は１、追加回路８２が従来のＦＭ受信機に付は加えられて本発明 の改善された結果を達成することを示している。第１図に示されている２つステ ージ６０および６２０代わりに１つの減衰ステージ８４が用いられている。直線 検波器３８の代わりｒ、：　、＝乗検波盟８６が用いられている。検波器８６は 一次伝達関故の代わりｌ’７二乗伝達特性を有する。例えば、適当りこバイアス されたダイオードを検波器８６として用いることができる。検波器８６の一般的 目的は検波器３８のそれとほぼ同じである。即ちそれは増幅されたピーク振幅エ ンベロープに追随するが、但ｊ７それは二乗伝達関数を有する。

第６図は回路８２に具体化されているクリッパー４８の出力対信号振幅を示す。

曲線９０の膝８８より下では、応答は検波器８６の出力を表す二乗応答である。

膝８８に対応するクリッパー入力端子より上では、クリッパー出力は一定である ０曲線９０上に示されている点９２は１５ｄＢのクリッピングのような好まし、 いクリッピングレベルにおける動作を表す。受信信号振幅が瞬間的にクリッピン グレベルを下回るようになるレイリー・フェードの期間中は、クリッパーの出力 は低下する。減衰器ステージ８４は減衰器を増加させることによってこのレベル 変化に応答し、それによりレイリーフェード期間中のオーディオ利得を減少させ て耳障りな雑音バーストを最小にする。中程度および強い信号レベル状態の場合 には、第２図に示した受信機は第１図に示した受信機とほぼ同じ性能を示す。こ の実施例では、検波器８６は第１図に示した実施例の２つの縦続減衰ステージ６ ０および６２０代わりに二乗特性を与える。第２図の受信機はしきい近くでは低 レベル受信信号による追加オーディオミューティングを示さないが、素子５０， ５２．５４．５６および５８は第２図に示した実施例とともに使用できることは 明らかと思われる。

低域フィルタ４２および増幅器４６および４４は増幅器３４および２０の入力３ ６および２２に結合するＡＧＣ信号を誘導し、種々の平均入力信号レベルについ て増幅器を線形領域に維持する。このＡＧＣ動作に関連した時定数はレイリーフ ェードの持続時間よりかなり長く、例えば約１秒である。

第７図は従来のＦＭ受信機とともに用いた本発明の別の実施例を示す、弁別器２ ６、減衰器３０およびスピーカ３２は、第１図に示した実施例について上述した のと同じ方法で動作する。

受信信号強度インジケータ（Ｒ３ＳＩ）信号は端子１００において与えられ、コ ンデンジ１０２を介して可変しきい値クリッパー１０４に結合される。Ｒ３５Ｉ 信号の発生は周知である。

例えば、セルラ（ｃｅ　１１ｕ　ｌａ　ｒ）電話移動無線器に用いられるＦＭ受 信機はＲ５５Ｉ信号を発生する。このＲ３Ｓ　Ｉ信号は、大きな信号レベル変動 をより狭い範囲のＲ３Ｓ　Ｉ信号に圧縮するために、受信信号振幅の対数に比例 することが好ましい。

ＤＣバイアス電圧ＶＲ３は抵抗１０６を介してＡＣ結合Ｒ３５Ｉ信号と合計され る。電圧ＶＲ３の大きさは、クリッパー１０４がクリッピングを開始するしきい レベルをセットする。抵抗１０６およびコンデンサ１０２のＲＣ時定数は、Ｒ３ ５Ｉ信号に反映した比較的速やかなレイリーフェードのみがクリッパー１０４に 結合するように選択されている。クリッパー　１０４の機能の仕方は下記に更に 述べる。

回路１０８は端子１１０において信号雑音源を受信し、受信する雑音の振幅に比 例する出力信号電圧ｖＮを与える。弁別器２６からの未処理オーディオ出力２８ を雑音源として用いてもよい。回路１０８は高域フィルタ１１２、エンベロープ 検波器１１４、低域フィルタ１１８および増幅器１１６を含む。エンベロープ検 波器および増幅器は基準電圧ＶＲ４によってバイアスされる。高域フィルタ１１ ２はオーディオ周波数をろ波して通さず、より高い周波数を通過させる。これら のより高い周波数信号は検波器１１４によってエンベロープまたは振幅検波され 、その出力はフィルタ１１８によって低域ろ波され増幅器１１６によって増幅さ れる。電圧ＶＲ４は雑音信号が検波器１１４および増幅器１１６によって検波さ れ増幅される振幅に対応する基準を与える。回路１０８の出力■工は低信号対雑 音比状態の期間中にのみ与えられる。出力ｖＮの目的は弱い信号レベルの期間中 にオーディオ出力の追加減衰を与えることである。

この動作は、オーディオメツセージが雑音レベルに比例してより一層弱くなるに つれて、一層間いて楽しいオーディオ出力を生じさせる。

第８図は３つの波形、即ち基準ＤＣレベルＶＲ３，Ｒ３５Ｉによって測定された 受信信号の振幅に対応する波形１２０、および減衰器３０によって与えられる減 衰器を制御するクリッパー１０４からの（実線で示されている）波形Ｖ、を示す 複合グラフである。波形ｖｅは波形１２０の一部に重なっている点を理解すべき である。信号■、と一致する波形１２０の部分は、減衰器３０によって与えられ る減衰を生じさせるのに十分な振幅を有するレイリーフェージングナルを表す。

バイアス電圧ＶＲ３は、受信信号の平均振幅より５−２０ｄＢ低いレベルを有す るレイリーフェードがオーディオ出力の減衰を生じさせるように選択することが 好ましい。減衰が生じる振幅は第８図にグラフで示されている。波形ＶＣより上 の波形１２０の部分は減衰しきいレベルより上の信号レベルを表し、しきいレベ ルは波形ｖｃの真っすぐな水平線部分に対応する。

第９図の概略図は回路１０８およびクリッパー１０４の特定の実施例を示す。増 幅器１２２および１２４およびそれらに関連したコンテン゛すおよび抵抗は高域 フィルタ１１２を構成する。

増幅器１２６およびダイオード１２８はエンベロープ検波Ｈ１１４を構成し抵抗 １３０およびコンデンサ１３２は低域フィルタ１１８を構成する。

可変クリッパー回路１０４は増幅器１３４を含み、この増幅器１３４の出力はダ イオード１３６によってクリッピングされる。制御信号ｖＮは抵抗１３８を介し て出力ｖｅと合計され、低信号レベル状態の期間中追加減衰を与える。

従来のＦＭ受信機は他の受信機回路を変更せずに第７図−第９図に示した本発明 の実施例を組込むことができる。例えば、中間周波数増幅器の自動利得制御の必 要はない。従って、本発明のこの実施例は現在あるＦＭ受信機に容易に付は加え ることができる。

第７図に示した実施例の減衰器３０は上述したのと同じ減衰特性を備えることが 好ましい。即ち、受信信号が所定のしきい値以下に下がった場合に生じる減衰は 、低下した信号強度１ｄＢについて１ｄＢ以」二の減衰であることが好ましく、 信号強度１ｄＢの喪失について２ｄＢの増加が満足すべきものであることが証明 されている。２つの減衰器ステージ６０および６２を直列に用いると、受信信号 強度の線形変化に対応する信号■。

は、各減衰ステージが１ｄＢの減衰寄与をすると仮定すると２：１の減衰変化を 与える。しかし、もしＲ３Ｓ　Ｉ信号が受信信号強度の対数変化に対応すると、 減衰が変化する速度は信号強度とともに変化する。バイアス電圧ＶＲ３を適当に 選択することによってＲ３Ｓ　Ｉの対数応答にもかかわらず約２：１の減衰変化 を達成することができる。

第１０図は、クリッパー１０４の出力をその入力に接続しその出力を減衰器３０ に接続することによって第７図に示した本発明の実施例とともに使用できる対数 −線形変換器１４０を示す。信号ｖｃの対数−線形変換を行うことにより、また 線形領域においてクリッパー１０４および減衰器３０を動作させることによって 、対数Ｒ３Ｓ　Ｉ信号は変換器１４０によって代償されるので、減衰器３０への 制御信号は受信信号強度に関してほぼ線形となる。従って、（所定のしきい値以 下の期間中の）２：１の減衰対受信信号強度変化を正確に達成することができる 。

減衰器３０に印加される制御信号を変えることによってその他の減衰対受信信号 強度比を達成できることも当業者には明らかであると思われる。その代わりに、 減衰器６０および６２に加えて追加直列減衰器ステージを相異なる比を達成する のに用いることができる。

第１１図および第１２図は、実効信号対雑音比を改善するために“音節圧伸”が 用いられている代表的な送信機および受信機をそれぞれ示す。音節圧伸を用いる 通信システムにおいては、音声入力信号の振幅は送信機の圧縮器１４２によって 圧縮され、受信機は伸長器１４４を用いて受信したオーディオ振幅を伸長しても との特性に戻す、ＦＭ通信システムにおける圧伸による改善の大部分は、受信機 において行われる伸長による。伸長器利得はオーディオエンベロープ最大の期間 中は増加し、オーディオエンベロープ最小の期間中は減少する。これは、雑音信 号の振幅が所望する受信信号の振幅より小さいと仮定すると、音声のような変動 する振幅を有する信号の平均信号対雑音比を改善する。所望する信号より大きい 振幅を有する雑音バーストを発生させるレイリーフェードの期間中は、受信機の 伸長器は増大する雑音振幅に追随する傾向があり、雑音信号の利得を増加させる 。従って、そのようなフェージングは音声信号と同じ方法で伸長器に“話かけて （ｔａｌｋ　ｕｐ）　”所望しないオーディオ出力を生じさせる。この間Ｕは、 比較的低い信号強度を有する信号を受信しようとする場合にとくに明らかになる 。そのような状態の期間中ば、レイリーフェードは所望する信号より大きい振幅 を有するＦＭ受信機からの雑音信号出力を発生させる。この雑音信号は伸長器に 利得を増加させ、それにより雑音バーストを増幅し、圧伸のないシステムより悪 い音を出すオーディオ出力を発生させる。

第１３図に示した受信機の部分的ブロック図は、雑音低減ブロック１４６によっ て表されている本発明の以前の実施例を、従来の弁別器２６と圧伸システムに用 いられている従来の回路の一部である回路１４８との間に挿入できることを示し ている。

伸長器１４４を用いたＦＭ受信機における雑音低減回路１４４の組み合わせが改 善された結果をもたらすとい・）ことは容易には明らかにならなかった。雑音低 減回路１４Ｇは雑音ポツプの振幅を小さくすることによって従来の受信機の雑音 出力を低下させるが、それを伸長器とともに用いると、伸長器がフェージング朗 間中に雑音低減回路によって生じた低下した振幅！７・ベルに追随し受信機信号 に望ましくない振幅変動を導入する望ましくないシステムとなるおそれがあると 考えられた。

圧伸受信機において雑音低減図１１１４６を実際に試験してみると、受信機シス テム全体が上記の予測どおりに望ましくない応答をするものではないことが証明 された。レイリーフェードに対する雑音低減回路によってオーディオ減衰が与え られる持続時間は伸長器１４４に関連した通常の時定数より短い０例えば、伸長 器に関連した約２０ミリ秒の代表的時定数は、本発明の雑音低減回路１４６に応 答して与えられるオーディオミューティングの代表的時間間隔よりかなり長い、 従って、伸長器は雑音低減回路１４６によって生じた短いオーディオレベル低下 に追随せず、従って伸長器は受信信号に望ましくない振幅変動を導入しない。

圧伸を用いる狭偏移ＦＭシステムに本発明による雑音低減回路１４６を組合わせ ると総ての信号レベルにおいて受信したオーディオ信号の質が著しく改善される 。この組合わせによって与えられる改善は、従来のＦＭ圧伸がレイリーフェード の期間中に起きる雑音バーストに応答して話かけられる傾向のある比較的低い信 号レベルにおいて極めて明らかである。

本発明の詳細な説明し７図に示したが、本発明の範囲は添付の請求の範囲に定義 しである。

ネ目対８つ搬送波レベル ＦＩＧ、４　ＦＩ、、　５ ＦＩＣ，８ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条７の第１項）昭和６２年１２月　３− 日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、特許出願の表示 国際出願番号　ＰＣＴ／ＵＳ　８６１０２３８８２、発明の名称 レイリーフニーデッド受信信号に対する応答を改善したＦＭ受信機 ３、特許出願人 住所　アメリカ合衆国イリノイ州６０１９６．シャンバーブ。

イースト・アルゴンフィン・ロード、１３０３番名称　モトローラ・インコーホ レーテッド代表者　ラウナー、ビンセント　シワセフ国籍　アメリカ合衆国 ４゜代理人 住所　東京都豊島区南長崎２丁目５椙８２号６、添付書類の目録 請求の範囲 ３１、音声信号の振幅を圧縮する圧縮器と、圧縮された音声信号をＦＭ信号を介 して送信する送信機と、ＦＭ信号をＡＭ信号に変換する手段を含むＦＭ信号を受 信する受信機と、 受信下ＦＭ信号の平均強度には関係なくＦＭ信号のレイリーフェージングにより 生じた受信機オーディオ出力の雑音バーストを最小にする手段と、 雑音を最小にしたＡＭ信号を伸長してもとの音声信号に対応するオーディオ出力 信号を発生させる手段と、を含み、前記の雑音を最小にする手段は圧縮されたＡ Ｍ信号の伸長に殆ど悪影響を与えずにレイリーフェージングによる雑音バースト を最小にする、 ことを特徴とする音声信号を送信前に圧縮し受信後に伸長する音声信号の圧伸を するＦＭ通信システム。

３２、前記の雑音を最小にする手段は前記受信ＦＭ信号の強度に比例する第１信 号を発生させる手段と、第２信号応答して前記の圧縮されたＡＭ信号を減衰する 手段と、前記第１信号に応答して前記第２信号を発生させ、前記第１信号が前記 第１信号の平均値に比例してセットされた所定のしきい値以下に低下すると前記 の圧縮されたＡＭ信号がレイリーフェードの期間中減衰されるようにする手段と を含む前記請求の範囲第３１項によるシステム。

３３、前記の所定のしきい値は前記第１信号の平均値を５−２０ｄＢ下回る範囲 にある前記請求の範囲第３１すＵ・１：よるシス・Σム。

３４、前記第２信号発生手段は前記減衰手段をして１より大きいＸ／Ｙの比率で オーディオ信号減衰を増加させる第２信号をレイリーフェードの期間中に発生さ せ（但しＹは受信したＦＭ信号の振幅の変化、Ｘは対応する減衰変化）、減衰量 がレイリーフェード期間中は受信信号振幅の低下速度より早い速度で増加する前 記請求の範、門弟３１項によるシステム。

３５、前記第２信号発生手段は受信したＦＭ信号に存在する平均雑音を検波する 手段を含み、前記第２信号は所定レベルを越えた前記の検波された雑音に応答し て変化し前記減衰手段をして圧縮されたＡＭ信号に追加減衰を与えさせる前記請 求の範囲第３１項によるシステム。

３６、前記伸是器は第１時定数を有し２、前記減衰手段はレイリーフェードの期 間中に前記第１時定数よりかなり短い時間の間前記ＡＭ信号を減衰させ、雑音バ ・−ストを最小にする前記手段は伸長器によるＡＭ信号の伸長を殆ど妨げない前 記請求の範囲第３２項によるシステム。

３７、前記の受信したＦＭ信号を振幅が変化するオーディオ信号に変換する手段 と、 前記の受信したＦＭ信号の強度に比例する第１信号を発生させる手段と、 第２信号に応答して前記オーディオ信号を減衰させる手段と、 前記第１信号に応答して前記第２信号を発生させ、前記第１信号が前記第１信号 の平均値に比例してセットされた所定のしきい値以下に低下するとレイリーフェ ードの期間中に前記オーディオ信号が減衰されるようにする手段と、前記の減衰 されたオーディオ信号を伸長してオーディオ出力信号を生じさせる手段とを含む 、 レイリーフニブラド圧伸ＦＭ信号に対するオーディオ応答が改善された受信機。

３８、前記の所定のしきい値が前記第１信号の平均値を５−２０ｄＢ下回る範囲 にある前記請求の範囲第３７項による受信機。

３９、前記の所定のしきい値が前記第１信号の平均値を１Ｏ−１５ｄＢ下回る範 囲にある前記請求の範囲第３８項による受信機。

４０、前記第２信号発生手段は前記減衰手段をして１より大きいＸ／Ｙの比率で オーディオ信号減衰を増加させる第２信号をレイリーフェードの期間中に発生さ せ（但しＹは受信信号振幅の変化、Ｘは対応する減衰変化）、減衰量はレイリー フエ。

−ドの期間中受信信号振幅が低下する速度より早い速度で増加する前記請求の範 囲第３７項による受信機。

４１、前記第１信号発生手段は前記受信ＦＭ信号の強度の対数に比例する信号を 発生させる前記請求の範囲第３７項による受信機。

４２、前記第２信号の対数−線形変換を行い、レイリーフェードの期間中は前記 第２信号が前記受信ＦＭ信号の強度に線形比例するようにする前記請求の範囲第 ４１項による受信機。

４３、前記減衰手段は複数の直列接続減衰器を含む前記請求の範間第３７項によ る受信機。

４４．前記第２信号発生手段は受信信号に存在する平均雑音を検波する手段を含 み、前記第２信号は所定レベルを越える前記の検波された雑音に応答して変化し 、前記減衰手段をして追加減衰をオーディオ信号に与えさせる前記請求の範囲第 ３７項による受信機。

４５、検波された雑音の前記所定レベルが約１２ｄＢ　５ＩＮＡＤ　である前記 請求の範囲第４４項による受信機。

４６、受信したＦＭ信号を振幅が変化するオーディオ信号に変換するステップと 、 受信したＦＭ信号の強度に比例する第１信号を発生させるステップと、 第２信号に応答してオーディオ信号を発生させるステップと、 前記第１信号の平均値に比例する所定のしきい値をセットするステップと、 第１信号に応答して第２信号を発生させ、前記第１信号が所定のしきい値以下に 低下するとレイリーフェードの期間中にオーディオ信号を減衰させるステップと 、減衰されたオーディオ信号を伸長してオーディオ出力を生じさせるステップと を含む、 レイリーフェージングをうけるＦＭ圧伸信号を受信する受信機のオーディオ応答 を改善する方法。

４７、前記の所定のしきい値が前記受信信号の平均振幅を５−２０ｄＢ下回る範 囲にある前記請求の範囲第４６項による方法。

４８、前記第２信号を発生させるステップは１より大きいＸ／Ｙの比率でオーデ ィオ信号減衰を増大させる第２信号レイリーフェードの期間中に発生させ（但し Ｙは受信信号振幅の変化、Ｘは対応する減衰変化）、減衰量はレイリーフェード の期間中受信信号振幅が低下する速度より早い速度で増加する前記請求の範囲第 ４６項による方法。

国際調査報告 Ｍ仔；ＥＸ　Ｔｏ　ｒＥＥ　ｉＮ：三階ＩＡＴ：０ＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥ？ ＯＲ’！：　０ＮＵＳ−Ａ−４４６６１２９１４１０Ｅ１７／８４　Ｎｏｒｒｐ ＵＳ−Ａ−４３９３３５４１２１０７７８３ＮｏｎｅＤ三−Ｃ−６５７５２１３ Ｎｏｎｅ

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. １．受信したＦＭ信号を増幅する手段と、増幅した受信信号を制限する手段と、 制限されたＦＭ信号をオーディオ信号に変換する弁別器手段と、 受信信号の振幅に対応する制御信号を発生させる手段と、受信信号の平均振幅に 対応する平均信号を発生させる手段と、 前記制御信号をクリツプし、前記の平均信号以下の所定のレベルより大きい受信 信号については制御信号がほぼ一定になるようにし、受信信号が低下するにつれ て制御信号が前記の所定のレベル以下に低下するようにする手段と、前記のクリ ツプされた制御信号に逆比例して前記オーディオ信号を減衰させる手段とを含む ことを特徴とするレイリーフエーデツド受信信号に対するオーディオ応答を改善 したＦＭ受信機。
2. ２．前記の所定のレベルが５−２０ｄＢの範囲内にある前記請求の範囲第１項に よる受信機。
3. ３．前記の所定のレベルが１０−１５ｄＢの範囲内にある前記請求の範囲第２項 による受信機。
4. ４．前記平均信号はレイリーフェードの持続時間よりかなり長い時間の間 前記受信信号の時間平均振幅に対応する前記請求の範囲第１項による受信器。
5. ５．前記関係は１より大きいＸ／Ｙの比率で前記オーディオ信号減衰を増大させ ることを含み（但しＸは減衰の変化、Ｙは受信信号振幅の対応する変化）、レイ リーフエードの期間中受信信号振幅の減少速度より早い速度で減衰量が増加する 前記請求の範囲第１項による受信機。
6. ６．前記発生手段は受信信号振幅の変化速度より早い速度で変化する前記制御信 号を発生させる前記請求の範囲第１項による受信機。
7. ７．前記減衰手段はその各々が前記のクリップされた制御信号によつて制御され るそれぞれの減衰量を有する少なくとも２つの縦続減衰回路を含む前記請求の範 囲第５項による受信機。
8. ８．前記減衰手段は少なくとも１つの減衰器回路を含み、その減衰器回路におい てはそれが与える減衰量が前記のクリツプされた制御信号に応答して制御される 前記請求の範囲第１項による受信機。
9. ９．前記減衰手段に結合され前記受信信号に関連した高周波数雑音成分に比例し た追加減衰を与える手段を更に含み、それにより受信機の雑音しきい値近くの受 信信号について追加減衰を与える前記請求の範囲第１項による受信機。
10. １０．前記受信信号は５ｋＨｚ未溝のピーク偏移を有するＦＭ信号を含む前記請 求の範囲第１項による受信機。
11. １１．受信信号を増幅するステツプと、増幅された受信信号を制限するステツプ と、制限されたＦＭ信号をオーデイオ信号に変換するステツプと、 オーデイオ信号を減衰させ、受信信号の平均振幅に対応する平均信号を下回る所 定レベルより大きい受信信号についてはほぼ一定の減衰量が与えられるようにし 、受信信号振幅が前記所定レベル以下に低下すると減衰を増加させるステツプと を含む、 レイリーフエーデツド受信信号についてＦＭ受信機のオーディオ応答を改善する 方法。
12. １２．前記所定レベルは５−２０ｄＢの範囲内にある前記請求の範囲第１１項に よる方法。
13. １３．前記所定レベルは１０−１５ｄＢの範囲内にある前記請求の範囲第１２項 による方法。
14. １４．受信信号振幅に対応する制御信号を発生させるステツプと、受信信号の平 均振幅に対応する平均信号を発生させるステツプと、前記制御信号をクリツプし 前記平均信号を下回る所定レベルより大きい受信信号については制御信号がほぼ 一定になるようにし受信信号が低下するにつれて制御信号が前記所定レベル以下 に低下するようにするステツプと、前記のクリップされた制御信号に逆比例して 前記オーディオ信号を減衰させるステツプとを更に含む前記請求の範囲第１１項 による方法。
15. １５．前記受信信号に関連したオーデイオ周波数を上回る高周波数成分に応答し て追加減衰を与え、受信信号が受信機の雑音しきい値近くにあると追加減衰を与 えるステツプを更に含む前記請求の範囲第１１項による方法。
16. １６．受信したＦＭ信号を振幅が変化するオーデイオ信号に変換する手段と、 前記の受信したＦＭ信号の強度に比例する第１信号を発生させる手段と、 第２信号に応答して前記オーデイオ信号を減衰させる手段と、 前記第１信号に応啓して前記第２信号を発生させ、前記第１信号が前記第１信号 の平均値に比例してセツトされた所定のしきい値以下に低下すると前記オーディ オ信号がレイリーフェードの期間中減衰されるようにし、受信信号の強度に関係 なく受信信号のレイリーフエードに応答してオーディオを改善する手段とを含む 、 レイリーフエーデツド受信ＦＭ信号に応答する改善されたオーデイオを有するＦ Ｍ受信機。
17. １７．前記の所定のしきい値が前記第１信号の平均値を５−２０ｄＢ下回る範囲 にある前記請求の範囲第１６項による受信機。
18. １８．前記の所定のしきい値が前記第１信号の平均値を１０−１５ｄＢ下回る範 囲にある前記請求の範囲第１７項による受信機。
19. １９．前記第２発生手段は前記減衰手段をして１より大きいＸ／Ｙの比率でオー ディオ信号減衰を増加させる第２信号をレイリーフエードの期間中発生させ（但 しＹは受信信号振幅の変化、Ｘは対応する減衰変化）、レイリーフエードの期間 中受信信号振幅が低下する速度より早い速度で減衰量が増加する前記請求の範囲 第１６項による受信機。
20. ２０．前記第１信号発生手段は前記受信ＦＭ信号の強度の対数に比例する信号を 発生させる前記請求の範囲第１６項による受信機。
21. ２１．前記第２信号の対数ー線形変換を行い、レイリーフエードの期間中前記第 ２信号が前記受信ＦＭ信号の強度に線形比例するようにする手段を更に含む前記 請求の範囲第２０項による受信機。
22. ２２．前記減衰手段は複数の直列接続したを減衰器を含む前記請求の範囲第１６ 項による受信機。
23. ２３．前記第２信号発生手段は受信信号に存在する平均雑音を検波する手段を含 み、前記第２信号は所定レベルを越える前記の検波された雑音に応答して変化し 前記減衰手段をしてオーディオ信号を減衰させる前記請求の範囲第１６項による 受信機。
24. ２４．前記所定レベルは約１２ｄＢＳＩＮＡＤの信号対雑音レベルに対応する前 記請求の範囲第２３項による受信機。
25. ２５．受信したＦＭ信号を振幅が変化するオーディオ信号に変換するステツプと 、 受信したＦＭ信号の強度に比例する第１信号を発生させるステツプと、 第２信号に応答してオーディオ信号を減衰させるステツプと、 第１信号の平均値に比例した所定しきい値をセツトするステツプと、 第１信号に応答して第２信号を発生させ、前記第１信号が所定しきい値以下に低 下するとレイリーフエードの期間中オーデイオ信号を減衰させるようにするステ ツプとを含む、受信ＦＭ信号がレイリーフエージングされた場合にＦＭ受信機の オーデイオ応答を改善する方法。
26. ２６．前記所定しきい値が前記第１信号の平均値を５−２０ｄＢ下回る範囲にあ る前記請求の範囲第２５項による方法。
27. ２７．前記第２信号を発生させるステツプは、受信信号に存在する平均雑音を検 波し、検波した雑音が所定レベルに達すると前記第２信号を変化させてオーディ オ信号を更に減衰させるステツプを更に含む前記請求の範囲第２５項による方法 。
28. ２８．前記受信信号を受信信号の平均強度に比例してセツトされた所定のしきい 値以下に低下させるレイリーフエードを感知する手段と、 受信信号が前記の所定のしきい値以下に低下したことを感知する前記感知手段に 応答して受信機オーディオを減衰させる手段とを含む、 レイリーフエーデツド受信ＦＭ信号に対するオーデイオ応答が改善されたＦＭ受 信機。
29. ２９．前記の所定のしきい値が前記ＦＭ信号の平均信号強度を５−２０ｄＢ下回 る範囲にある前記請求の範囲第２８項による受信機。
30. ３０．前記減衰手段は１より大きいＸ／Ｙの比率でオーディオを減衰させ（但し Ｙは受信信号振幅の低下、Ｘは対応する減衰の増加）、前記信号がレイリーフェ ードの期間中前記しきい値以下に低下すると信号振幅の低下速度より早い速度で 減衰が増加する前記請求の範囲第２８項による受信機。