JPS58120334A - 狭帯域音響信号受信装置 - Google Patents

狭帯域音響信号受信装置

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JPS58120334A
JPS58120334A JP311882A JP311882A JPS58120334A JP S58120334 A JPS58120334 A JP S58120334A JP 311882 A JP311882 A JP 311882A JP 311882 A JP311882 A JP 311882A JP S58120334 A JPS58120334 A JP S58120334A
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Masao Igarashi
正夫 五十嵐
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B11/00Transmission systems employing sonic, ultrasonic or infrasonic waves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)

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】 本発明は互いに接近した中心周波数を有する複数の狭帯
域音響信号の中から任意の音響信号を受信する装置の改
良に関するものである。
水中での音響信号による信号伝送は、ソーナー、音響測
位、音響追尾等の分野で広く用いられており、これらの
分野が対象とする伝送距離は増大する傾向にあり、近年
では数り以上に達しようとしている◎ところが、水中で
の音響信号の伝送においては周波数が高い程、伝搬距離
の増大に伴って吸収損失が急激に増加するため、色軸以
上の信号伝送で実用上使用できる周波数の上限は10数
KH2であり、更に音源の送信効率を考えると、実用上
使用できる周波数帯域幅は数KHtにすぎない。一方・
音響測位や音響追尾において要求される情報伝送量も増
大する傾向にあるため、前記狭い使用可能帯域内におい
て、互いに接近した中心周波数を有する複数の狭帯域音
響信号の伝送が行なわれており、受信装置には複数の音
響信号の中から任意の目的とする信号のみを受信する性
能が必要であり、また各音響信号間に大きなレベル差が
ある場合には信号間の干渉に対する対策が必要とされて
いた。
第1図は従来の狭帯域音響信号受信装置を示すもので・
狭帯域音響信号として中心周波数とエンベロープの既知
なパルス波を用い、直交復調器の出力からエンベロープ
信号を求め、エンベロープ信号のレベルとしきい値とを
比較することにより、信号の有無を判定するようにした
ものである0第1図において11は受信信号の入力端子
、2は増幅器・3は広帯域通過フィルタ(WBPF)、
4は直交復調器、5は直交復調器4の出力信号からパル
ス波のエンベロープ信号を算出する第1のエンベロープ
算出器、6はパルス波の時間長より充分に長い積分時間
をもつ第1の積分器、7は積分されたエンベロープ信号
のレベル情報に基いてしきい値を発生するしきい個発生
器、8は前記しきい個発生器7からのしきい値と第1の
エンベロープ算出器5からのエンベロープ信号のレベル
とを比較し、しきい値以上の信号を出力する比較器、9
は出力端子、】0は他の中心周波数のパルス波を取“り
出す場合に図示しない他の回路へ受信信号を出力する出
力端子である。また直交復調器4は受信しようとするパ
ルス波の中心周波数と同一の周波数を有しかつ位相が9
0度異なる2つの正弦波信号を発生する局部発振器40
1と、該2つの正弦波信号をそれぞれ広帯域通過フィル
タ3より送出された受信信号に掛は合わせる2つの掛算
器402−1.402−2と、受信しようとするパルス
波のベースバンド信号のみを通過させる2つの低域通過
フイルタ(LPF)403−1,403−2とからなっ
て〜・る0 上記の如き構成において、図示しない受波器等より入力
端子1に入力された受信信号は1増幅器2で適正なレベ
ルまで増幅され、広帯域通過フィルタ3で不要な周波数
成分が取り除かれた後、直交復調器4及び出力端子10
に送出されるO直交復調器4は入力された受信信号から
掛算器402−1.402−2で受信したいパルス波と
同じ中心周波数の信号(受信したいパルス波を含む)を
ベースバンドに落し、低域通過フィルタ403−1.4
03−2を通して該信号のエンベロープの同相及び直交
成分を取り出し、出力するO第1のエンベロープ算出器
5は前記同相および直交成分からエンベロープ信号を算
出し、算出されたエンベロープ信号は積分器6及び比較
器8に送出される。積分器6で積分されたエンベロープ
信号のレベル情報はしきい値発生器7に送出され、しき
い値発生器7は該レベル情報に基いて適正なしきい値を
発生し比較器8に与える0比較器8では該しきい値より
大きいレベルの光←−倍信号即ち受信したいパルス波の
みを出力端子9に送出する。出力端子9の出力は図示し
ない音響測位、音響追尾等の装置に送出され、適宜処理
される。
上記しきい値発生器7では、積分器6の出力のレベルが
増加するときしきい値を増加させ・レベルが減少すると
きしきい値を減少させる如く動作するが・積分器6の出
力レベルはエンベロープ算出器5から出力されるエンベ
ロープ信号のうち、パルス波信号の時間長と比べて緩か
に変化する雑音成分のレベルに対応するから、パルス波
の時間長と同じ程度の雑音成分に対して、前記しきい値
は応答できず、第20種誤り!(即ち他の雑音をパルス
波であると誤判定すること)が発生し易くなる。ところ
で、中心周波数の近似した他のパルス波(以下、これを
干渉パルス波と称す。)が存在するとき、直交復調器4
の低域通過フィルタ403−1,403=2の通過帯域
内を前記干渉パルス波のパワースペクトルの拡散成分が
通過することになるが、その時間幅は受信したいパルス
波の時間幅と同じである。
第2図はこのときのようすを示すもので1図中20は掛
算器402−1,402−2でベースバンドに落された
受信したいパルス波のパワースペクトル、21は受信し
た(・パルス波の中心周波数と75f1だけ異なる中心
周波数を持つ干渉パルス波のパワースペクトル、22は
低域フィルタ403−1,403−2の周波数応答特性
である。即ち低域通過フィルタ403−1,403−2
の通過帯域内を干渉ノクルス波ツバ7yスペクトル21
の斜線で示した拡散成分が通過し、この結果1低域フィ
ルタ403−1゜403−2の出力には受信したいパル
ス波の時間長とほぼ同じ長さのパルス性干渉波が出力さ
れることになる。従って互いに近似した中心周波数を有
する多数のパルス波から特定のパルス波のみを受信する
ような場合1第2種誤りが発生し易くなるOまた、音響
信号のダイナミックレンジは80dB程度にとられる場
合があり、大きなレベル差が)ぐルス波間に存在すると
きは、更に第2種誤り率が増大する欠点がある。
本発明は上記従来の欠点を除去するため、直交復調器の
掛算器によってベースバンドに落された受信信号を、受
信したいパルス波のみを阻止する低域阻止フィルタに通
すことによって、干渉パルス波のパワースペクトルのメ
インローブを受信し、更にそのエンベロープを算出し、
受信したいパルス波の時間長に比べ充分短かい積分時間
の第2の積分器を通して得た出力と、第1の積分器の出
力とに基いて比較器のしきい値、または別途設けた利得
側可能な受信信号の増幅器の利得、もしくはその両方を
制御するようになしたもので、その目的とするところは
パルス波の有無の判定における誤り率を減少することに
ある。以下、図面について詳細に説明する。
第3図は本発明の第1の実施例を示すもので・図中、第
1図と同一・構成部分は同一符号をもって表わす。すな
わち、1は入力端子、2は増幅器、3は広帯域通逐フィ
ルタ、4は直交復調器、5は第1のエンベロープ算出器
、6は第1の積分器・8は比較器、9は出力端子、10
は他の回路への出力端子、11−1及び11−2はそれ
ぞれ直交復調器4内の掛算器402−1及び402−2
の出力に接続した低域阻止フィルタ(LSF) 、12
は該低域阻止フィルタ11−1.11−2の出力からエ
ンベロープ信号を算出する第2のエンベロープ算出器、
13は受信したいパルス波の時面長と比べて充分に短か
い積分時間を有する第2の積分器(または低域通過フィ
ルタ)、14は第1の積分器6の出力レベルと第2の積
分器13の出力レベルに基いてしきい値を決定し発生す
るしきい値発生器であるO 低域阻止フィルタ11−1.11.2は第4図の23に
示すような、受信したいパルス波のパワースペクトルの
メインローブの通過を阻止し近接する干渉パルス波のパ
ワースペクトルのメインロープを通過する周波数応答特
性を有し、特に通過域において負の傾きを備え、受信し
たいパルス波の中心周波数と干渉パルス波の中心周波数
との差の増加とともに通過量が減少する如くしである。
即ち、複数の干渉パルス波が存在するとき、受信しだい
パルス波の中心周波数に近い中心周波数の干渉パルス波
(パルス波の有無の判定に影響の大きい)のパワースペ
クトルをより多く通過させ、中心周波数の遠い干渉パル
ス波(影響の小さい)の通過量を少なくする如くなって
いる。
第2のエンベロープ算出器12は第1の千ン、ベロープ
算出器と同一構成で、低域阻止フィルタ11−1.11
−2を通過した干渉パルス波のエンベ。
ローブ信号を算出し、第2の積分器13に送出する如く
なっている。第5図は第1のエンベロープ算出器5(ま
たは第2のエンベロープ算出器123の具体的構成の一
例を示すもので、第5図中、501及び502は入力端
子、503及び504は入力信号の2乗値を算出する自
乗値算出器(SQ) 、505は加算器、506は入力
信号の平方根を求める平方根算出器(J)、507は出
力端子であり、入力端子501及び502より入力され
た受信したいパルス波(または干渉パルス波)のエンベ
ロープの同相及び直交成分は自乗値算出器503及び5
04でそれぞれ2乗され、加算器505で加算され、更
に平方根算出器506で平方根が求められて、絶対値の
エンベロれる如くなっている。
第6図はしきい値発生器14の具体的構成の一例を示す
もので、第6図中、141及び142は入力端子・14
3及び144はレベル設定用の増幅器1145は加算器
、146は出力端子であり、入力端子141及び142
にそれぞれ入力された第1の積分器6及び第2の積分器
13のレベル情報は、増幅器143及び144でそれぞ
れ適宜増幅され、加算器145で加算されてしきい値と
なり、出力端子146から比較器8に出力される如くな
っている。なお、増幅器143及び144にの利得は受
信したいパルス波と干渉パルス波と間のレベル差に応じ
て予じめ設定しておくものとする。
次に動作について説明する。入力端子1より入力された
受信信号が直交復調器4に至るまでは従来と同様である
0直交復調器4内の掛算器402−1.402−2でベ
ースバンドに落された受信信号は、低域通過フィルタ4
03−1.403−2 Bび低域阻止フィルタ11−1
.11−2へ送出される。低域通過フィルタ403−1
.403−2を通過した受信したいパルス波のメインロ
ープな含むエンベロープの同相及び直交成分は、第1の
エンベロープ算出器5に入力され1そのエンベロープ信
号が算出され、第1の積分器6及び比較器8に送出され
る。一方、低域阻止フィルタ11−1.11.−2を通
過した干渉パ。
ルス波のメインロープな含むエンベロープの同相及び直
交成分は第2のエンベロープ算出器に入力され、そのエ
ンベロープ信号が算出され、第2の”積分器13に入力
される。第2の積分器13にて、受信したいパルス波に
比べて短かい積分時間で積分されたエンベロープ信号の
レベル情報は、第1の積分器6のレベル情報とともにし
きい値発生器14に送出され、しきい値を決定する。該
しきい値は比較器8に加えられ、比較器8は第1のエン
ベロープ算出器5の出力するエンベロープから、しきい
値以上の信号を受信したいパルス波として出力端子9に
送出する。
上記実施例によれば、低域阻止フィルタ11−1゜11
−2を通して受信信号中の受信したいパルス波以外の信
号成分を取り出し、そのエンベロープ信号を第2の積分
器で短かい時間長にて積分し、しきい個発生器14に入
力して、しきい値を制御するようになしたため、受信し
たいパルス波の中心周波数に近似した中心周波数の干渉
パルス波がある場合でも、     °   ゛ その干渉パルス波のパワースペクトルのメインロープが
低域阻止フィルタ+ 11−1 、11−2を通過し、
第2の積分器13がそのエンベロープ信号に応答して出
力レベルを増加させ、しきい個発生器14の発生するし
きい値を増加させることができ、適正なしきい値を比較
器8に設定することができる。従って、互いに近接した
中心周波数を有する多数のパルス波の中から、パルス波
の数やレベル差に関係なく、はぼ一定の第2種誤り率で
特定のパルス波を受信することができる。
また、この結果、伝送距離の増加に必要とされる、限ら
れた帯域内における音響リンクでの情報の伝送量を大幅
に増やすことができ・高性能かつ長レンジの音響側位や
音響追尾の実現が可能となるO 第7図は本発明の第2の実施例を示すもので、利得制御
可能な受信信号の増幅器を設け、前記第1の積分器と第
2の積分器の出力レベルに基いて該増幅器の利得を制御
する如くしたものである。
即ち、図中、15は直交復調器4の直前に設けられた利
得制御可能な増幅器、16は第1の積分器6と第2の積
分器13の出力レベルを受は増幅器15に適正な利得を
与える利得制御信号を発生す゛る利得制御信号発生器、
17は比較器8に入力する一定のしきい値の入力端子で
あり、前記利得制御信号発生器16は前記第1の実施例
中のしきい個発生器14と同様な構成によって実現され
、増幅器15の利得は利得制御信号が増加した場合に減
少し、利得制御信号が減少した場合に増加する如くなっ
ている。このような構成となっているた□め、干渉パル
ス波が存在した場合、第2の積分器13の出力レベルが
増加し、それに対応して増幅器15の利得が減少し、受
信信号全体のレベルが下がるので、第1の実施例同様に
受信したいパルス波の有無を適正に判定することができ
る。なお、その他の構成9作用につ℃・ては前記第1の
実施例と同様である。
第8図は第3の実施例を示すもので、前記第2の実施例
の構成に第1の実施例中のしきい個発生器14を設け、
第1の積分器6と第2の積分器13の出力を該しきい個
発生器14に加え、発生したしきい値を比較器8に与え
るようにしている0従って増幅器15の利得と比較器8
のしきい値の両者を第1及び第2の積分器6及び13の
出力レベルに基いて制御することになり1パルス波間の
レベル差が大なる場合に特に効果的である。なお、その
他の構成、動作については第1及び第2の実施例と同様
である。
以上説明したように本発明によれば、直交復調器の掛算
器によってベースバンドに落された受信信号を、受信し
たいパルス波のみを阻止する低域阻止フィルタに通すこ
とによって、干渉パルス波のパワースペクトルのメイン
ローブを受信し、更にそのエンベロープを算出し、受信
したいパルス波の時間長に比べ充分短かい積分時間の第
2の積分器を通して得た出力と、第1の積分器の出力と
に基いて比較器のしきい値、または別途設けた利得側可
能な受信信号の増幅器の利得、もしくはその両方を制御
するようになしたので、受信したいパルス波の中心周波
数と近接した中心周波数の干渉パルスが多く存在する場
合でも第2種誤り率を増加させることなく特定のパルス
波を受信できる利点があり、伝送距離の増加に伴い限ら
れた帯域内における音響リンクでの情報の伝送量の大幅
な増加を必要とする音響測位や音響追尾に用いて効果的
である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の説明に供するもので、第1しIは従来の
狭帯域音響信号受信装置の一例を示すブロック図、第2
図は受信したいパルス波のベースバンド信号のパワース
ペクトル20と干渉パルス波のベースバンド信号のパワ
ースペクトル21と低域通過フィルタ402−1,40
2−2の周波数応答特性22との周波数軸上の関係を示
す説明図、第3図は本発明の狭帯域音響信号受信装置の
第1の実施例を示すブロック図、第4図は受信したいパ
ルス波のベースバンド信号のパワースペクトル20ト干
渉ハルス波のベースバンド信号のパワースペクトル21
と低域通過ブイルタ402−1.402−2の周波数応
答特性22と低域阻止フィルタ11−1゜11−メ町4
11を堅努門槍壷景1説明図、第5図はエンベロープ算
出器5(または12)の具体的構成の一例を示す説明図
、第6図はしきい値発生器14の具体的構成の一例を示
す説明図、第7図は本発明の第2の実施例を示すブロッ
ク図・第8図は本発明の第3の実施例を示すブロック図
である。 4・・・・・・直交復調、器、 401・・・・・・局
部発揚器、402−1.402−2・・・・・・掛算器
、403−1.403−2・・・・・・低域通過フィル
タ、5・・・・・・第1のエンベロープ算出器16・・
・・・・第1の積分器、 8・・・比較器5N−Lll−2・・・・・・低域阻止
フィルタ、12・・・・・・第2のエンベロープ算出器
、13・・・・・・第2の積分器、 14・・・・・・
しき〜・値発生器、15・・・・・・利得制御可能な増
幅器、16・・・・・・利得制御信号発生器。 特 出願人  沖電気工業株式会社 代理人弁理士   吉  1)  精  孝第4図 第5図 第6図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)受信しようとするパルス波の中心周波数と等しい
    周波数の信号を受信信号に掛は合わせる掛算器と、前記
    パルス波のベースバンド信号のみを通過させる低域通過
    フィルタとよりなる直交復調器と、該直交復調器の出力
    からエンベロープ信号を算出する第1のエンベロープ算
    出器と1該工ンベロープ信号をしきい値と比較し、しき
    い値以上の信号を出力する比較器とを有する狭帯域音響
    信号受信装置において、前記第1のエンベロープ算出器
    に接続したパルス波の時間長より充分に長い積分時間を
    備えた第1の積分器と、前記直交復調器の掛算器の出力
    に接続した前記パルス波のベースバンド信号のみを阻止
    する低域阻止フィルタと、該低域阻止フィルタの出力か
    らエンベロープ信号を算出する第2のエンベロープ算出
    器と、該第2のエンベロープ算出器に接続したパルス波
    の時間長より充分短かい積分時間を備えた第2の積分器
    と、前記第1及び第2の積分器の出力信号に基いて前記
    しきい値を決定するしきい値発生器とを備えたことを特
    徴とする狭帯域音響信号受信装置。
  2. (2)受信しようとするパルス波の中心周波数と等しい
    周波数の信号を受信信号に掛は合わせる掛算器と、前記
    パルス波のベースバンド信号のみを通過させる低域通過
    フィルタとよりなる直交復調器と、該直交復調器の出力
    からエンベロープ信号を算出する第1のエンベロープ算
    出器と、該エンベロープ信号をしきい値と比較し、しき
    い値以上の信号を出力する比較器とを有する狭帯域音響
    信号受信装置において、前記第1のエンベロープ算出器
    に接続したパルス波の時間長より充分に長い積分時間を
    備えた第1の積分器と、前記直交復調器の掛算器の出力
    に接続した前記パルス波のベースバンド信号のみを阻止
    する低域阻止フィルタと、該低域阻止フィルタの出力か
    らエンベロープ信号を算出する第2のエンベロープ算出
    器と−該第2のエンベロープ算出器に接続したパルス波
    の時間長より充分短かい積分時間を備えた第2の積分器
    と、利得制御可能な受信信号の増幅器と、前記第1及び
    第2の積分器の出力信号に基いて前記増幅器の利得制御
    信号を発生する利得制御信号発生器とを備えたことを特
    徴とする狭帯域音響信号受信装置。
  3. (3)受信しようとするパルス波の中心周波数と等しい
    周波数の信号を受信信号に掛は合わせる掛算器と、前記
    パルス波のベースバンド信号のみを通過させる低域通過
    フィルタとよりなる直交復調器と、該直交復調器の出力
    からエンベロープ信号を算出する第1のエンベロープ算
    出器と1該工ンベロープ信号をしきい値と比較し、しき
    い値以上の信号を出力する比較器とを有する狭帯域音響
    信号受信装置において、前記第1のエンベロープ算出器
    に接続したパルス波の時間長より充分に長い積分時間を
    備えた第1の積分器と、前記直交復調器の掛算器の出力
    に接続した前記パルス波のベースバンド信号のみを阻止
    する低域阻止フィルタと、該低域阻止フィルタの出力か
    らエンベロープ信号を算出する第2のエンベロープ算出
    器と、該第2のエンベロープ算出器に接続したパルス波
    の時間長より充分短かい積分時間を備えた第2の積分器
    と・前記第1及び第2の積分器の出力信号に基いて前記
    しきい値を決定するしきい個発生器と、利得制御可能な
    受信信号の増幅器と、前記第1及び第2の積分器の出力
    信号に基いて前記増幅器の利得制御信号を発生する利得
    制御信号発生器とを備えたことを特徴とする狭帯域音響
    信号受信装置。
JP311882A 1982-01-12 1982-01-12 狭帯域音響信号受信装置 Granted JPS58120334A (ja)

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