JPH0763191B2 - 多周波信号検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は信号方式、特に多周波信号の検出器に関する。

多周波信号は現在では各通信システムで広く使用されて
いる。これは加入者信号、交換局間の信号局内通信、他
のシステムの遠隔制御、遠隔試験装置の制御、計算機シ
ステムへのデータ入力等に使用される。したがつて、
“正しい”多周波信号の検出を正確、かつ安価に行なう
ことはますます重要になつている。

従来“正しい”多周波信号の受信を検出するためには各
種の装置が提案されている。従来の多周波信号受信器で
は、多周波検出器に与えられる信号が所定のレベルに調
整されるように自動利得制御回路を使用していた。この
ような装置では、自動利得制御回路は入来する多周波信
号の内も最も強いものにロツクして、そのトーンが予め
決められた振幅レベルになるように調整する。従つて入
来信号を形成する他のトーンは同一の利得で調整され、
最も強いトーンと同一の振幅レベルにすべて調整される
わけではない。従つて“正しい”多周波信号の検出の信
頼度を保証し、帯域外信号を検出しないようにするため
には、まず特定の多周波トーンの周波数について、受信
器の自動利得制御からの単一のトーンの帯域の中心の出
力に対して例えば−5dBより大であるというような所定
の振幅を超えるひとつあるいはそれ以上のトーンが存在
するかどうか判定し、次に例えばそのトーンの周波数の
受信器の自動利得制御からの帯域の単一のトーンの中心
の出力に対して例えば−10dBを超える第２の所定のスレ
シヨルド・レベルより大きな振幅を持つトーンが２個あ
り、また２個しか存在しないことを判定するようになつ
ていた。−5dBのスレシヨルドは対応するフイルタの通
過帯域内に充分入つているトーンに対応する。−10dBの
スレシヨルドは他の受信したトーンに対して6dBの減衰
を持ち、その特定のトーンのフイルタ帯域の端にあるト
ーンに対応する。所定の時間の間二つのトーンがあり、
また二つしか存在しなければ、これは正しい多周波コマ
ンドを表わすものであると考えられる。

従来の多周波受信装置は上述した多周波受信方法に近い
ものとなつている。さらに最近には1978年５月23日のA.
ミズラヒの米国特許第4,091,241号では複数個の帯域フ
イルタからの自動利得制御された受信信号出力をモニタ
するための複数個のスレシヨルド検出器と、制御しなが
ら調整できるすなわち設定可能な参照スレシヨルドを有
する制御回路を用いた装置が示されている。検出器に与
えられる参照スレシヨルドのレベルは従来の通信用多周
波受信方法を実行するように調整される。詳しく述べれ
ば、多周波受信器の初期設定時に、スレシヨルド検出器
に与えられる参照スレシヨルドのレベルはまず制御回路
によつて例えば−5dBのレベルの第１の所定のスレシヨ
ルドのレベルに設定される。所望の周波数のひとつで、
第１のスレシヨルドのレベルを超える大きさを持つ少く
ともひとつのトーンを検出すると、この制御回路は検出
器に与えられる参照スレシヨルドのレベルを、例えば−
10dBのレベルの第２の所定のスレシヨルドのレベルに設
定する。その後で、−10dBを超えるトーンが２つ、しか
も２つだけ所定の時間の間存在したかどうかを判定する
ルーチンが実行される。

従来の自動利得制御回路を用いた多周波受信器のひとつ
の問題は−10dBの第２のスレシヨルドのレベルに達しな
い振幅を持つトーンが無効になつてしまうことである。
従つて6dBより大きい減衰を持つたトーンは除かれ、こ
のため受信器の感度が限定されることになる。上述のよ
うに、この感度の限界は帯域外信号を正しい多周波信号
と誤つて検出しないようにするために必要である。さら
に、従来の装置はトーンが第１と第２のレベルのどちら
を超えたかを判定する必要があり、このためトーンがこ
のレベルの両方で存在したことを判定する必要がある。
多数のスレシヨルドのレベルを使用することは能率が悪
く、また受信器の感度を制限する傾向にある。

本発明によれば次のような装置が提供される。すなわち
この装置は、個々の多周波トーンを通す複数個のフイル
タと、各々のフイルタに接続され参照スレシヨルド・レ
ベルを超えた個々の多周波トーンを表わすパルス出力信
号を発生する複数個の比較器と、入来信号に応動して入
来信号レベルによつて決まる値を持つ参照スレシヨルド
・レベル（RMS REF）を発生する手段を、対応する正し
い周波数トーンを受信したかどうかを判定するために所
定のサンプリング時間の間に比較器出力パルス信号の各
々が存在した時間幅を評価する手段とを含む入来信号の
中の多周波信号を検出する装置である。

動的に発生して比較器に与えられる参照スレシヨルド・
レベルに対して所定の関係を持つ帯域外信号に応動した
フイルタからの出力を有利に保持することによつて、複
数個の帯域フイルタの周波数帯域外にある周波数を持つ
入来信号成分を誤つて検出することを防止する。一例で
は、フイルタに与えられる入来信号を増幅する。従つて
受信器の感度は向上する。詳しく述べれば、この例では
複数個のフイルタへの入力における受信感度を調整し、
フイルタの隣接したものゝ中心周波数の間の中間の周波
数の帯域外の単一のトーンによつて、動的に発生したス
レシヨルドの大きさと所定の関係を持つたピーク振幅を
有する出力が隣接したフイルタから生ずる。一例では、
このピーク振幅は動的に発生したスレシヨルドのレベル
と実質的に等しい。以下本発明の一実施例について図面
を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を含む多周波受信器の簡単な
ブロツク図である。多周波受信器は必要に応じてＮ者択
２の多周波トーンを検出するのに使用される。６者択２
の多周波トーンの受信器が各通信システムで広く使用さ
れていることに注意しておく。

従つて受信した入来信号は入力端子101を通して多周波
（MF）検出器102に供給される。入来信号は通常は多周
波受信器に与えられる前に所定の利得によつて増幅され
るものである。代表的な利得の値は20dBである。従来技
術においては、入来信号は自動利得制御回路に供給され
ていた。しかしながらこの応用例では、受信した入来信
号は自動利得制御されないで、単に通信チヤネルからの
信号を増幅したものとなる。多周波検出器102は出力103
−１乃至103−Ｎに受信された多周波信号を表わすパル
ス信号出力を生じ、104におけるパルス出力は所定の最
小スレシヨルドを超える受信信号が存在することを表わ
す。出力103−１乃至103−Ｎと出力104はすべて評価回
路105に与えられ、また所望に応じて利用される。詳し
く述べれば、多周波検出器102は端子101から供給された
受信信号に応動して、入来信号に応動して検出器102中
で動的に発生したスレシヨルド・レベルを超える振幅を
有するトーンを表わすパルス信号出力を発生する。個々
パルス信号出力のパルス幅は対応するトーン信号が動的
に発生した参照スレシヨルド・レベルを超えたデユテイ
・サイクルのパーセント値を表わす。

評価回路105は出力103−１乃至103−Ｎで発生したパル
ス信号が正しい多周波信号の最低条件を満足するか否か
を判定し、次に少くとも最低の時間幅だけ２つのそして
２つだけのトーンが存在するか否かを判定する。実験を
目的とした一例においては、多周波検出器102からの出
力パルスは少くとも対応する入来トーン信号の周期の約
15％の幅を持つべきである。もし２つのそして２つだけ
のトーンがこの条件を所定の時間幅中満足していれば、
正しい多周波指令を受信したという表示を所望の目的に
利用する。これらの目的は例えば、テストシーケンスの
開始等のために評価回路の内部で使用するか、あるいは
出力106を通して、例えば交換システム等が受信した指
令を利用して交換を行なうため等である。

なお多周波トーンは例えば電話番号の数字をコード化し
たもので，その数字０から９はそれぞれ２つの周波数の
組合せとしてコード化されており，これらは最小のしか
し不特定の時間にいつしよに伝送される。従つて本願発
明に係る評価回路の出力は，電話機の接続のための信号
伝送，即ち加入者電話の番号の伝送のために使用でき
る。

第２図は本発明の一実施例で使用する多周波検出器の一
例である多周波検出器102の詳細を示す図である。実際
上多周波検出器102は、所定のトーン周波数に応動する
複数個の周波数検知比較回路と、入来信号に応動して基
準スレシヨルドのレベルを動的に発生する装置を含んで
いる。従つて、自動利得制御回路は不必要になり、以下
の説明から当業者には明らかであるように入来信号に対
する回路の感度は向上する。

この目的のために、受信した入来信号は非反転増幅器20
1を経由して端子101からフイルタ202−１乃至202−Ｎに
対して供給され、結合コンデンサ203を経由して真のRMS
（自乗平均根）交換器204に与えられる。

フイルタ202−１乃至202−Ｎは、通信用多周波信号で用
いられるそれぞれの周波数のトーンを通過させることが
できる帯域フイルタである。多周波信号はたとえば６者
択２の多周波方式の信号である。これらのフイルタは二
つの倍直交能動RCフイルタを縦続接続して帯域通過フイ
ルタを形成するような形式とすることが有利である。こ
のような能動フイルタの一例は1975年11月11日のJ.J.フ
レンドの米国特許第3,919,658号に一般的に述べられて
いる。フイルタのコンポーネントの値を選択すれば、所
望の帯域通過特性を得るようなフイルタを設計できるこ
とは明らかである。実験から分つた一例では、フイルタ
の周波数減衰特性は、隣接したフイルタのクロスオーバ
点、すなわち、隣接した周波数帯域の中心周波数の中間
の周波数における減衰は例えば＋3dBである所望の参照
レベルの下少くとも−11dBに選択される。このようなフ
イルタ特性を用いることによつて、帯域外の信号、すな
わち隣接した周波数帯域のほゞ中間に入るトーン信号は
さらに減衰され、誤つた検出は実質的に最小化される。

フイルタ202−１乃至202−Ｎからの個々のトーン信号出
力はそれぞれ結合回路205−１乃至205−Ｎの内の対応す
るものを通して比較回路206−１乃至206−Ｎの対応する
ものゝ第１の入力に供給される。すなわちフイルタ202
−１乃至202−Ｎからの出力は１対１でそれぞれ比較回
路206−１乃至206−Ｎの入力に供給される。

RMS変換器204はいわゆる真の自乗平均根（RMS）変換器
であり、これは端子101からの入来信号に応動して入来
信号の真のRMS値を近似的に表わす直流（DC）出力を発
生する。実験における一例では、アナログデバイス社の
RMS変換器AD536KDを動的参照スレシヨルド・レベルのRM
S REFを発生するのに使用した。

参照スレシヨルド・レベルをRMSに対応するレベルに設
定する理由は次の通りである。即ちもし到来信号のピー
クレベルがスレシヨルド・レベルとして用いられたとし
た場合には，このスレシヨルド・レベルは複数のトーン
のうちよりレベルの大きい方によつて大きく左右され
る。このことは，到来信号が全く正しい周波数（フイル
タの中心周波数）ではないが正しいとみて支障ない周波
数（オフ周波数）で弱い信号である場合に，フィルタの
出力は小さくなりすぎ，スレシヨルド・レベルと比較し
たとき有効とはみなされない場合があることを意味す
る。他方そのような信号をピークレベルで決めたスレシ
ヨルド・レベルと比較した場合には，もしそのスレシヨ
ルド・レベルが相対的に減少（即ち増幅器201のゲイン
Ａが増大）して上記オフ周波数のトーンを有効とカウン
トするほどになると,3又はそれ以上のトーンの組合せを
有効とカウントするおそれが増大する。真のRMSに従つ
てスレシヨルド・レベルをセツトした場合には，そのス
レシヨルド・レベルは到来信号に存在する弱いトーンを
よりよく表わすことができるので，オフ周波数の弱いト
ーンを有効とカウントすることができる。しかし３又は
それ以上のトーンが到来していたとしても,RMSのスレシ
ヨルド・レベルが増大し,3又はそれ以上のトーンを有効
とカウントするのを防ぐよう判定する。従つて入来信号
の真のRMS値を使用することは重要である。従つて最強
の入来トーンに対して最大の減衰を持つトーン信号ある
いは他のトーンを正しい多周波トーンとして検出できる
から、より大きい感度を得ることができることになる。
さらにRMS交換器を使用することによつて、動的に発生
した参照スレシヨルドのレベルによつて帯域外信号を検
出する可能性を大きくしないで、感度を向上することが
できる。この感度の改善は後述するように所定の利得を
有する増幅器201を有利に利用することによつて実現さ
れるものである。従つて、受信器は例えば30dBにものぼ
る広い範囲の入来信号レベルについて正しい周波数信号
を検出することができる。変換器204の参照スレシヨル
ドのレベルRMS REFは比較回路206−１乃至206−Ｎの各
々の第２の入力に与えられ、また非反転増幅器210を経
由して、比較器207の一方の入力に与えられる。さらに
スレシヨルド・レベルRMS REFを発生するのに真のRMS変
換器が使用されているから、スレシヨルドRMS REFの大
きさは、二つ以上のトーンが存在したときには大きくな
る。従つて、受信器の感度は二つ以上のトーンを含む入
来信号に対しては低下する。

非反転増幅器210は比較器207の第１の入力に供給される
第１の入力の信号レベルを大きくするために変換器204
からの出力RMS REFを増幅するのに使用される。これはE
REFのレベルの変動を補復して、これによつてE REFの
電源としてそれほど高精度でないものを使用できるよう
にするために必要である。実験的な一例においては、増
幅器210の利得はほぼ37dBである。比較器207の第２の入
力にはE REFと呼ばれる直流参照信号が与えられる。こ
の例では、参照信号E REFは約6.2ボルトの正の直流電圧
であり、例えば0dBである所定の参照レベルから−30dB
となつている入来信号を表わすものである。存在する信
号を表わす比較器207からの出力は、出力クランプ回路2
09を経由して多周波検出器出力104に与えられる。従つ
て、増幅器210で増幅されたRMS REFがE REFを超える
と、出力104に高レベルの出力が発生される。この出力
は以下に述べるように使用される評価回路105に供給さ
れる。

同様に、比較器206−１乃至206−Ｎの出力はそれぞれ出
力クランプ回路2081乃至208−Ｎを経由して、多周波検
出器出力103−１乃至103−Ｎに与えられる。すべての出
力クランプ回路208−１乃至208−Ｎと209は同様のもの
である。当業者には明らかであるように、クランプ回路
208−１乃至208−Ｎと209は所望の出力レベルのパルス
を生ずるものであり、実験の例では、低レベルの論理
“0"は約−0.5ボルトで、高レベルの論理「１」は約＋
５ボルトとなつている論理「１」の出力は信号が存在し
たことを示す。従つて、フイルタ202−１乃至202−Ｎの
対応するものゝ出力にRMS REFを超える対応する帯域内
トーンが存在するときには、高状態信号によつて表わさ
れる出力パルス信号が出力103−１乃至103−Ｎに現わ
れ、トーン信号が存在しないときには低状態の信号が現
われる。通信チヤネルを通して受信器に対して所定のレ
ベルを超える信号が存在したときには、出力104に出力
パルスが発生する。

帯域外トーン信号、すなわち、フイルタ202−１乃至202
−Ｎの周波数帯域の間にはさまれた周波数で生ずる望ま
ない入来信号成分を制御して、比較器206−１乃至206−
Ｎからは、正しいトーン信号の条件を満足しない限り、
パルス信号出力を生じないようになつている。フイルタ
202の内の隣接したものの中心周波数の中央の周波数で
生ずる単一または多周波トーンは隣接したフイルタの両
方で出力を生ずるおそれがあるから、これを除去するこ
とは重要である。この帯域外トーンの除去は、増幅器20
1の利得と結合した個々のフイルタ202−１乃至202−Ｎ
の周波数対減衰特性を真のRMS変換器204からの動的に発
生した参照スレシヨルドのレベルRMS REFの大きさと所
定の関係に選択することによつて実現される。上述のよ
うに、フイルタ202の各々の周波数対減衰特性は、フイ
ルタ202の隣接したものゝ中心周波数の中間の周波数に
おける信号は、この例では隣接したフイルタの中心周波
数から約11dB減衰している。しかし、望ましくない帯域
外信号を除去する他に、帯域内信号に対する受信器の感
度を向上することが重要である。入来信号をフイルタ20
2−１乃至202−Ｎに与える回路に所定の利得を挿入する
ことによつて、帯域外の信号を検出する可能性を減らし
ながら、感度を向上することができる。この目的のため
に、非反転増幅器201の利得は、動的に発生した参照ス
レシヨルド・レベルRMS REFに対して所定の関係を持つ
値に設定される。詳しく言えば、減衰を持たない正しい
帯域の中心のトーン信号は対応する比較器206の出力
に、実験例では第３図に示すように対応するトーン信号
の約28％の期間を有するパルス幅のパルス信号を生じ、
また隣接した周波数帯域の中間の単一のトーン信号は、
この例では第４図に図示するように、対応する期間の約
２％のパルス幅を持つパルス信号を発生するように増幅
器201の利得を選択する。フイルタ202の中心周波数の中
間の周波数を持つ単一のトーンの帯域外信号に応動した
フイルタ202の内の隣接したものからの出力信号のピー
ク振幅を単一のトーン信号に応動した動的に発生したス
レシヨルドRMS REFに実質的に等しく選択することによ
つて、帯域内信号の感度を向上して、しかも帯域外信号
を除去できることが実験的にわかつている。実験におけ
る一例では、この目的を満足するためには、5dBの利得
で充分である。同様の結果、すなわち隣接した周波数帯
域の中間の単一トーンの入力に応動したフイルタのピー
ク出力とスレシヨルドRMS REF値の大きさの間の所定の
関係を保つことは、RMS変換器204の入力に減衰を挿入す
ることによつても実現てきる。

帯域外信号の除去をこれ以上に保証することが望ましい
場合には、増幅器201に利得値を小さくすればよい。こ
の目的のために、入来信号の対応する期間に対する最小
の許容パーセンテージを臨まない信号に対する２％と減
衰のない帯域の中心の信号に対する28％の中間に選択す
ることによつて、望まない周波数成分を除去して、受信
器の全体の感度を向上することができることがわかつ
た。従つて、対応するトーン信号期間の15％のパルス幅
を有する信号によつて、正しい入来トーン信号を定着
し、一方望ましくないトーン信号を除去することができ
る。従つて、互に6dBの減衰を持つ信号が正しい多周波
信号として検出でき、受信器の感度が向上する。

第５図は評価回路105の詳細の簡単なブロツク図であ
る。図にはクロツク回路501、プログラマブル・カウン
タ502、中央処理装置（CPU）503、ランダム・アクセス
・メモリー（RAM）と呼ばれる読み書きメモリ504、読出
し専用メモリ（ROM）505、入出力ユニツト（I/O）506が
示されている。CPU503、RAM504、ROM505、I/O506はバス
507を経由して相互接続されて、マイクロ・コンピユー
タのシステムを形成する。クロツク501とカウンタ502は
CPU503のタイミング信号を発生する。カウンタ502を固
定計数値にセツトして、クロツク回路501からのタイミ
ング信号の逓降を行なつて、これによつてCPU503の周期
的割込み信号を発生する。この周期的割込み信号は周期
的な評価のサイクルを形成するのに用いられる。実験の
結果からは、クロツク回路501によつて発生したタイミ
ング信号の周波数は4MHzであり、カウンタ502によつて
実行される逓降は約1.4ミリ秒の割込み間隔を生ずるよ
うになつている。評価時間は入来多周波トーンの周波数
の最低のものゝ周期にほぼ対応し、多周波検出器（第１
図の）102から出力103−１乃至103−Ｎおよび104を通し
て、約87個のサンプルを取り出すのに充分な長さとなつ
ている。従つて、この例では、トーン信号は正しいトー
ンと考えられるためには、87個のサンプル中で少くとも
16個のサンプルの間出力103および104の対応するものに
パルス信号出力を生じなければならない。正しい多周波
指令を検出すると、指令情報は例えばテスト系列のよう
に評価回路105の中で何かの動作を開始するのに使用さ
れるか、あるいは106に出力を生じて、必要に応じて多
の装置で使用される。

評価回路105の所望の実現のためには、現在市販されて
いるいくつかの装置の内の任意のものを利用できる。一
例として、実験においては、インテル8085とこれと互換
性のある関連する回路素子を使用した。8085の動作につ
いては1977年３月刊のインテル社の「MCS85ユーザ・マ
ニユアル」に述べられており、そのプログラミングにつ
いては1977年刊の「インテル8080/85アセンブリ言語マ
ニユアル」に述べられている。

CPUユニツト、RAMメモリ、ROMメモリ、I/Oユニツトはイ
ンテル8048あるいは同様のユニツトとして単一のユニツ
トにパツケージ化された状態でも利用できることに注意
しておく。

CPU503は付録のプログラムに示した評価プロセスで利用
される複数個のワーキング・レジスタ、すなわちレジス
タＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、ＨおよびＬを含んでいる。以下
に説明する多周波トーン評価ルーチンはROM505に蓄積さ
れている。

本発明のひとつの特徴によれば、多周波検出器102から
の出力103−１乃至103−Ｎおよび出力104に発生したパ
ルス信号を評価する評価回路105の動作は付録に示した
プログラム・リステイングに記述されている。このプロ
グラム・リステイングはインテル8085マイクロプロセツ
サのアセンブリ言語で書かれており、評価回路105を端
子101を経由して与えられた受信入力信号が正しい多周
波指令であるかどうかを判定するために多周波検出器10
2からの出力信号を評価することができる機械として構
成するための電気的制御信号の集まりの記述である。

プログラム・リステイング、従つて評価回路の動作は第
６図に示すように配列される第７図および第８図に示す
フローチヤートの助けによつてより容易に理解されるも
のである。フローチヤートは３種の異なるシンボルを含
んでいる。長円形のシンボルはルーチンの開始と終りを
示す。通常オペレーシヨン・ブロツクと呼ばれる矩形の
シンボルは特定の詳細なステツプの記述を含んでいる。
条件的分岐点と通常呼ばれるダイアモンド形のシンボル
はマイクロプロセツサが次に実行する動作を判定できる
ようにするために実行するテストの記述を含んでいる。

第７図および第８図のフローチヤートに示すように、多
周波（MF）検出（MF DET）ルーチンは長円のブロツク70
0で開始する。動作ブロツク701は評価回路105を初期設
定することを示す。すなわち、インタバル・タイマを1.
4ミリ秒にセツトし、CPU503のワーキング・レジスタを
クリアするなどの他のすべての検出器の変数を初期設定
する。これはマイクロプロセツサの主プログラムが多周
波検出サブルーチンに入るように設定されたときに生ず
る。

動作ブロツク702は変数T1乃至TNを設定する、すなわち
０に設定することを示す。このプログラム点はMFUと名
付けられている。

動作ブロツク703はCPU503の割込みシステムを起動する
ことを示す。

動作ブロツク704は評価時間に対応する1.4ミリ秒のタイ
マを起動することを示す。

動作ブロツク705は多周波数検出器102からの出力103−
１内至103−Ｎおよび104をサンプリングして、サンプル
をRAM504に蓄積することを示す。動作ブロツク705はMFA
と名付けられている。

分岐点706は1.4ミリ秒の評価時間が完了したかどうかを
判定するためのテストを行なう。テスト結果がノーであ
ると、制御はラベルMFAに戻つて、1.4ミリ秒の評価周期
が完了するまで、MF検出器102からの出力103−１乃至10
3−Ｎおよび104のサンプルが蓄積される。1.4ミリ秒の
時間が完了すると、制御はMFBGのラベルを持つた動作ブ
ロツク707にジヤンプする。

動作ブロツク707はCPU503の割込みシステムをRAM504に
蓄積されたサンプルを評価している間中消勢する。

動作ブロツク708はカウンタ及び割込みシステムをクリ
アする。制御はMFDのラベルを持つた分岐点709に渡され
る。

分岐点709はRAM504の中のデータフアイルが空であるか
どうかを判定するテストを行なう。もしデータフアイル
がまだ空でなければ、すなわちノーであれば、制御は動
作ブロツク710にジヤンプする。

動作ブロツク710によつてRAM504から第１および次のデ
ータバイトを取り込む。制御は分岐点711にジヤンプす
る。

分岐点711はデータバイト（バイト単位のデータを言
い，具体的には出力103−Ｉ乃至103−Ｎ及び104のサン
プル対を言う）をテストしトーンが存在するか否か判定
される。トーン存在するという表示がデータ・バイトに
存在しなければ、制御はラベルMFDに戻され、トーンが
存在するか、データフアイルが空になるまでは、ステッ
プ709、710および711がくり返される。トーンが存在す
ると仮定すれば、制御は分岐点712−Ｎにジヤンプす
る。

分岐点712−Ｎは周波数FNが存在するかどうかの判定の
ためのテストを行なう。もし周波数FNが存在すれば、ラ
ベルMFEにおいて、RAM504内のTNカウンタが増加され
る。カウンタを増分した後、あるいはテストの結果がノ
ーであつたときには、制御は次の分岐点にジヤンプして
次の周波数が存在するかどうかのテストを行なう。この
プロセスはすべての周波数をテストしてしまうまで、分
岐点721−２および721−１を通してくりかえす。この後
で制御はラベルMFDに戻され、データ・フアイルが空に
なるまで、すなわち、1.4ミリ秒の評価時間中の87サン
プルすなわちすべてのデータバイトをテストしてしまう
まで、周波数検出のプロセスがくりかえされる。

分岐点709すなわちラベルMFDに戻つて、こゝでデータ・
フアイルが空であるかどうかを判定するテストが行なわ
れる。テスト結果がイエスであれば、制御はラベルMFC
の分岐点715−１にジヤンプする。

分岐点751−１は、周波数F1を含むサンプルの数すなわ
ちT1が所定の定数C1より大であるかどうかを判定するテ
スト行なう。上述したように対応する周波数F1を正しく
受信するには、評価時間の少くとも約15％でこれが存在
しなければならず、1.4ミリ秒の評価時間の間にとられ
た87サンプル内の16サンプルに存在しなければならな
い。もしT1がC1より大で、F1の存在が示されると、制御
はMFFのラベルを持つた動作ブロツク716−１にジヤンプ
し、CPU503のトーン存在レジスタＤが増分される。次に
制御はMFGのラベルを持つ動作ブロツク717−１にジヤン
プして、ワーキング・レジスタＢのビツト０がセツトさ
れて、周波数F1の存在を示す。この後で制御は分岐点71
5−２に移る。同様にもし周波数F1が充分長い間存在し
なければ、T1はC1より小さく、テスト結果はノーである
ので、制御は分岐点715−２にジヤンプする。この後
で、上述のプロセスは各周波数についてくり返されて、
トーンT2乃至TNが存在するか否かが判定される。この後
で、制御はラベルMFWの分岐点720にジヤンプする。

分岐点720は連続した評価時間に４回一致が検出された
かをチエツクする。第８図において「MATCH」とはこの
「一致」に割当てられたCPU503内のレジスタで，初期状
態は０である。「MATCH」は,2つのトーンが続いて存在
する評価時間の数をカウントするために用いる。分岐点
720の結果がイエスであつたときのことについては後述
する。こゝをはじめて通過するときには、テストの結果
はノーであり、制御は分岐点721に移される。

分岐点721は二つしかも二つだけのトーンが存在するこ
とを判定するテストを行なう。テスト結果がノーである
場合のことは後述する。もし二つ、しかも二つだけのト
ーンが検出されたならば、制御はラベルMFIの分岐点722
に移される。

分岐点722はこれが第１の通過であり、これが０に一致
するかどうかを判定するテストを行なう。結果がノーで
あつた場合については後述する。これは第１回目の通過
であるから、制御MFMとラベルを付けた動作ブロツク723
に移され、一致に割当てられたCPU503内のレジスタは増
分される。この後で、制御は動作ブロツク724に移され
る。

動作ブロツク724は分岐点721で２つのしかも２つだけの
トーンが存在することを判別した後その時のデータバイ
ト（これは出力103−Ｉ乃至103−Ｎを表わし，従つて２
つのトーンが存在するか否かについての情報を含む）を
後で使用するために“TONE"と名付けた。RAM504の記憶
位置に記入する。この後で制御はMFKのラベルを持つ動
作ブロツク725に移される。

動作ブロツク725はタイム・アウト・カウンタを増分す
る。この後で、制御は分岐点726に移される。

分岐点726は例えば15秒の所定のタイムアウト期間が完
了したかどうかの判定を行なうテストを実行する。もし
イエスであれば受信器を727によつてリセツトして、MF
指令を検出しようとする試みは終了する。もしノーであ
れば、制御は728を経由してMFUに戻される。

これは第１回目の通過であつたから、上述のプロセスは
この後の評価サイクルの間くりかえされる。

多周波トーンの受信が再び検出され、上述のプロセスが
分岐点722に進み、２つそして２つだけのトーンが検出
されたとしよう。分岐点722はこれが第１の通過であ
る、すなわち一致が０であることを判定するテストを行
なう。これは少なくとも２回目の通過であるから、テス
ト結果はノーであり、制御はラベルMFJの分岐点729に移
される。

分岐点729はこの通過で検出したトーンがその前の通過
のとき検出したトーンと同一であるかの判定のテストを
行なう。もしテストの結果がノーであれば、制御は動作
ブロツク730に移され、一致レジスタは再び０にセツト
される。この後で制御はラベルMFMに移されて、上述し
たようなプロセスがくりかえされる。

４回の連続した通過で、４回の連続した一致が生じたこ
とを仮定すると、プロセスは再び分岐点720すなわちラ
ベルMFWに進み、これを再び４回の連続した一致が検出
されたかどうか、すなわち一致が４回に等しいかどうか
をテストする。テスト結果がイエスであると、制御はラ
ベルMFNの分岐点732に移される。

分岐点732は任意のトーンがそのとき検出されているか
どうかの判定のためのテストを行なう。これは多周波コ
マンドが終了したかどうかを判定し、多周波指令の終了
の前にそれ以上の動作を開始しないようにするためであ
る。つまり通信に用いられるマルチトーン（複数）は或
る決つた時間だけ生じているが，個々のマルチトーンが
生じる時間は決つていない。１つのマルチトーン信号が
決して２度カウントされないために分岐点732及びブロ
ツク734でマルチトーン信号の終りが検出される。

もしトーンがまだ検出されていれば、テスト結果はイエ
スであり、制御は動作ブロツク733に移され、CTRAカウ
ンタと名付けられたRAM504内の記憶位置に蓄積された計
数値は０にセツトされる。この後で制御はラベルMFKに
移され、プロセスは上述したように進む。もしトーンが
検出されなければ、制御はラベルMFRの動作ブロツク734
に転送されて、CTRAカウンタは増分される。この後で、
制御は分岐点735にジヤンプする。

分岐点735はCTRAカウンタが５を計数して５個の評価期
間の間トーンが検出されなかつたことを示していること
を判定するテストを行なう。もしテスト結果がノーであ
れば、制御はラベルMFKに移され、上述したようなプロ
セスが進行する。もし５回の評価時間の間にトーンが検
出されなければ、CTRAは５に等しくなり、制御は動作ブ
ロツク736に移される。

動作ブロツク736はCPU503の割込みシステムをリセツト
する。この後で制御は動作ブロツク737に移される。

動作ブロツク737は多周波検出フラグをセツトし、CPU50
3の内部で使用するために多周波指令が受信されたかあ
るいは評価回路105（第５図）の出力106に出力を生ずる
ようにするかを指示する。この後で、制御は738を経由
してマイクロコンピユータ・システムの主プログラムに
戻される。

こゝで２つ、しかも２つだけのトーンが検出されたこと
を判定するテストを行なう分岐点721に戻つて、テスト
結果がノーであつたと仮定しよう。制御はラベルMFKに
移され、上述したようなプロセスが進行する。要約すれ
ば、第２図の多周波検出器102からの出力は第５図の評
価回路105によつて評価され、サンプリング期間の間の
所定の最小の期間の間、最小の存在条件を満足する２つ
のしかも２つだけのトーンが存在し、次にこれが所定の
時間の間、すなわち少なくとも４回の連続したサンプリ
ング時間の間存在したことの判定が行なわれる。もしこ
の条件が満足されゝは、受信された多周波信号は正しい
多周波指令であり、必要に応じて使用することができ
る。

他の構成も工夫することができる。例えば特定の応用の
要求を満足するように、サンプリング時間、評価時間、
トーンが正しいトーンであるためトーン信号が存在しな
ければならないサンプリング時間内の部分を変更しても
よい。実際応用による特定の要求を満足するために必要
に応じてタイムアウト時間を同様にちゞめてよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は多周波信号を検出するための本発明による装置
の簡単なブロツク図、 第２図は第１図に示した装置の多周波検出器の詳細を示
す図、 第３図は第２図の多周波検出器の動作を説明するのに有
用な波形図、 第４図もまた第２図の多周波検出器の動作を説明するの
に有用な波形図、 第５図は第１図に示した装置において使用される評価装
置の詳細を示す図、 第６図は第７図と第８図の結合を示す図、 第７図および第８図は第６図に示すように組合され、正
しい多周波信号の受信を判定するために第１図の多周波
検出器からの出力を評価するのに本発明の一実施例で使
用されるステツプの順序を示すフローチヤートである。 〔主要部分の符号の説明〕

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバ−ト・ルイス・ハンソン アメリカ合衆国07731ニユ−ジヤ−シイ・ ハウエル・タウンシツプ・アルドリツチ・ ロ−ド309 (56)参考文献 特開 昭53−5511（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−152104（ＪＰ，Ａ) 特公 昭43−2887（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭50−23923（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】個々の多周波トーンを通過させる複数個の
   フィルタと、 各フィルタからの多周波トーン出力信号を受信すべく接
   続され、参照スレショルド・レベルを超える個々の多周
   波トーンを表わすパルス信号出力を生ずる複数個の比較
   器と、 入来信号に応動して、入来信号を構成するトーンの全て
   がその参照スレショルド・レベルに関与するように該入
   来信号の真の２乗平方根に依存し、かつ比例する値を持
   つ参照スレショルド・レベルを発生する手段と、 対応する多周波トーンを受信したかどうかを判定するた
   めに所定のサンプリング期間中各々の比較器出力パルス
   信号が存在した期間を評価し、個々のパルス信号出力が
   サンプリング期間中の少なくとも所定の最小のパーセン
   テージの間存在することを判定する手段とを含むことを
   特徴とする入来信号の多周波信号検出装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、該装置は、隣接するフィルタの中心周波数の間の実
   質的に中央にある単一のトーンを持つ入来信号に対応し
   た隣接するフィルタからの出力のピーク振幅が該スレシ
   ョルド・レベルの大きさに実質的に等しくなるように相
   対的に選定した利得を有することを特徴とする多周波信
   号検出装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項又は第２項のいずれ
   かに記載の装置において、該評価手段はさらに、出力パ
   ルス信号が少なくとも所定回数の一連のサンプリング期
   間にわたって存在し、該一連のサンプリング期間にわた
   って２つの、しかも２つだけの比較器出力信号が存在す
   ることを判定するように複数個の比較器の出力パルス信
   号を評価するように構成されていることを特徴とする多
   周波信号検出装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項に記載の装置におい
   て、該評価手段は前期参照スレショルド・レベルに応動
   してトーン信号が存在するかを判定しトーン信号の終了
   を判定することを特徴とする多周波信号検出装置。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
   れかに記載の装置において、該評価手段は、複数個の作
   業レジスタを含む中央処理装置と、該中央処理装置に対
   して第１の周波数で第１のタイミング信号を供給するク
   ロック手段と、中央処理装置の割り込み入力に供給され
   る第２の周波数の第２のタイミング信号を発生するため
   に第１のタイミング信号を供給されるデイジタル逓降手
   段と、読み書きメモリ手段（RAM）と、読み出し専用メ
   モリ手段（ROM）と、入出力手段とを含むことを特徴と
   する多周波信号検出装置。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第５項に記載の装置におい
   て、該第２のタイミング信号は、受信すべく意図された
   最低周波数のトーンの周期に実的に等しく、サンプリン
   グ間隔に対応することを特徴とする多周波信号検出装
   置。
7. 【請求項７】特許請求の範囲第６項に記載の装置におい
   て、前期読み出し専用メモリが、前期評価手段を制御し
   て、評価手段が所定のサンプリング期間中比較器出力を
   サンプリングし、所定のサンプリング期間中の少なくと
   も所定の最小の期間存在するトーン信号を判定し、２つ
   のしかも２つだけのトーンが存在することを判定し、こ
   の２つのしかも２つだけのトーンが所定の数の一連のサ
   ンプリング期間によって表わされる少なくとも所定の時
   間だけ存在したものとして検出されたかどうかを判定す
   ることによって有効多周波トーンの検出を行わせるため
   の一組の命令を蓄積していることを特徴とする多周波信
   号検出装置。