JPS5842962B2 - 自動利得制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、予め定められた周波数帯域の信号成分につい
て良好な自動利得制御が行なわれ、また、無制御時にお
いては自動利得側両系の伝達関数が１となされ、さらに
、従来の自動利得制御方式よりも構成の簡単な自動利得
制御方式を提供することを目的としてなされたものであ
る。

信号中における特定な周波数帯域の信号成分について自
動利得制御が行なわれるようになされた自動利得制御方
式は、例えば雑音減少回路、その他の諸装置において従
来から広く知られている。

第１図及び第３図は、それぞれ従来の各界なる自動利得
制御方式の構成例を示すブロック図である。

まず、第１図示の従来例の自動利得制御方式において、
１は信号の入力端子、２９は出力端子であって、入力端
子１に加えられた入力信号は、バッファ増幅器２及び可
変減衰網ＶＮならびにバッファ増幅器２０を介して出力
端子２９より出力信号として送出される。

上記した可変減衰網ＶＮは、図中では抵抗３、コイル４
，７、コンデンサ５，８、制御素子６゜９、抵抗１０．
ｌ’１などで構成されたｆｌを帯域の中心周波数とする
特定な周波数帯域の信号成分に対する可変減衰網部分と
、抵抗３、コイル１２゜１５、コンデンサ１３．１６、
制御素子１４゜１７、抵抗１８．１９などで構成された
ｆｎを帯域の中心周波数とする特定な周波数帯域の信号
成分に対する可変減衰網部分とだけを示しているが、必
要に応じて各界なる中心周波数を有する多くの周波数帯
域の信号成分に対する多くの可変減衰網部分が設けられ
るのである。

また、ＳＧは制御信号発生装置であって、この制御信号
発生装置ＳＧには、前記した可変減衰網ＶＮにおける各
界なる可変減衰網部分に対してそれぞれ個別に制御信号
を供給しうるようになされた制御信号発生回路が設けら
れるのであり、図示の例では、帯域濾波器２１、増幅器
２２、両波整流回路２３、積分回路２４などで構成され
た制御信号発生回路と、帯域濾波器２５、増幅器２６、
両波整流回路２１、積分回路２８などで構成された制御
信号発生回路とを例示している。

この制御信号発生装置ＳＧでは、可変減衰網ＶＮにおけ
る各可変減衰網部分においてそれぞれ減衰の対象として
いる周波数帯域と対応する周波数帯域の信号を、出力信
号中から帯域濾波器２１゜２５によって抽出し、それを
増幅器２２．２６によって増幅してから両波整流回路２
３．２７で整流し、積分回路２４．２８で積分すること
により、出力信号のエンベロープと対応する制御信号を
発生して、各対応する可変減衰網部分における制御素子
６．９（１４，１７）へ抵抗１０ 、１１（１８゜１９
）を介して与えるのである。

この第１図示の従来例の自動利得制御方式では、可変減
衰網ＶＮとしてコイル４，７・・・とコンデンサ５，８
・・・と制御素子６，９・・・との直列接続回路からな
る直列共振回路の共振の鋭るどさＱが、制御信号発生器
ＳＧからの制御信号が与えられる制御素子６，９・・・
の内部抵抗（チャネル抵抗）の変化に応じて変えられる
ことによって、所定の周波数帯域の信号成分の減衰量が
変えられるようになされているから、減衰の対象とされ
る周波数帯域中が第２図に例示した曲線図に示されてい
るように制御に応じて大巾に変化すると共に、帯域内に
おける周波数レスポンス特性も一様とはならないという
問題点があり、また、広い周波数帯域にわたって制御を
行なう場合には、そのために必要とされる多くの直列共
振回路中のコイルによって、装置が大型化し、かつ、高
価になるという欠点がある他、広い周波数帯域にわたり
平坦な周波数レスポンス特性を示すような状態で制御が
行なわれるようにするためには、多くの直列共振回路中
にそれぞれ使用されているコイルとコンデンサの損失抵
抗のばらつきによる各直列共振回路の共振の鋭るどさＱ
のばらつきを調整しなければならないという極めて面倒
な調整工程が必要とされるという欠点があった。

一方、第３図に示す従来例の自動利得制御方式は、入力
端子３０に供給された入力信号を、それぞれ所要の周波
数帯域中及び中心周波数を有するｎ個の帯域濾波器３１
〜３３によってｎ個の周波数帯域の信号に分割し、次い
で前記した各信号を、各別に設けられている自動利得制
御回路３４〜３６によってそれぞれ自動利得制御し、前
記した各自動利得制御回路３４〜３６からの出力信号を
ミキシング抵抗３７．３９よりなるミキシング回路で混
合して、それを出力信号として出力端子４０に送出する
ようにしているものであるが こ蔦 の第３図示の自動利得制御方式では、制御の対象とされ
ている周波数帯域がｎ個の帯域濾波器３１〜３３によっ
てｎ分割されているために、各隣接する帯域濾波器によ
る（ ｎ −ｉ ）個のクロスホーバー周波数付近にお
いてそれぞれ位相まわりが生シ、シたがって、利得制御
が行なわれない低い信号レベルの状態においても人、出
力端子３０゜４０間の伝達関数が１とはならず、高い忠
実度で信号を伝送することができないという欠点があっ
た。

本発明は、上記のような従来の自動利得制御方式におけ
る諸欠点のない自動利得制御方式を提供しようとするも
のであって、以下、添付図面を参照してその具体的な内
容を明らかにする。

第４図は、本発明の自動利得制御方式の一実施態様のも
ののブロック図であって、第４図において、４１は信号
の入力端子、４２は出力端子、ｖＡは特定な周波数帯域
の信号に対する可変減衰器（以下、可変減衰器と記載す
る）、Ｃ８Ｇは制御信号発生器である。

入力端子４１に供給された信号は可変減衰器ＶＡに加え
られ、また、可変減衰器ＶＡの第２の帯域濾波器の出力
信号が制御信号発生器Ｃ８Ｇに加えられており、可変減
衰器ＶＡではそれに制御信号発生器Ｃ８Ｇから与えられ
た制御信号に応じて特定な周波数帯域の信号成分に対し
て利得側のを行ない、出力信号を出力端子４２に送出す
る。

第４図示の本発明の自動利得側聞方式において、可変減
衰器ＶＡは減算器ＳＵＢ、増幅器ＡＭＰ。

第１の帯域濾波器ＢＰＦ１、利得定数回路ＧＣ１第２の
帯域濾波器ＢＰＦ２、加算器ＡＤＤ、利得可変回路ＶＧ
などで構成されており、また、制御信号発生器Ｃ８Ｇは
、増幅器ＡＭＰ１、両波整流回路ＷＲ，積分回路ＩＴＣ
１動作開始信号レベルの設定回路ＳＣなどで構成されて
いる。

可変減衰器ＶＡにおいて、第１の帯域濾波器ＢＰＦ１は
、遮断周波数値がｆｈであるような１次の高域濾波器Ｈ
ＰＦ１と、遮断周波数値がｆ７（ただし、周波数値ｆｌ
は、前記した周波数値ｆｈとの間で、ｆｈ＜ｆｌの関係
を満足するような周波数値である）であるような１次の
低域濾波器ＬＰＦ１との直列接続によって構成されてい
るものであって、その通過帯域巾が前記した１次の低域
濾波器Ｌ Ｐ Ｆｌにおける遮断周波数ｆ、５と、１次
の高域濾波器ＨＰＦ１における遮断周波数ｆｈとの間で
あり、また、通過帯域から遮断域へかけての周波数レス
ポンス特性曲線の傾斜が１オクターブ轟り６ｄＢである
ような通過帯域特性を示すものである。

また、前記した第２の帯域濾波器ＢＰＦ２は、遮断周波
数値が前記したｆｈであるような２次の高域濾波器ＨＰ
Ｆ２と、遮断周波数値が前記したｆｌであるような２次
の低域濾波器ＬＰＦ２との直列接続によって構成されて
いるものであって、その通過帯域巾が前記した２次の低
域濾波器ＬＰＦ２における遮断周波数ｆｌと、２次の高
域濾波器ＨＰＦ２における遮断周波数ｆｈとの間であり
、また、通過帯域から遮断域へかけての周波数レスポン
ス特性曲線の傾斜が１オクターブ当り１２ｄＢであるよ
うな通過帯域特性を示すものである。

上述の記載においては、各低域濾波器の遮断周波数値を
ｆｌで表わし、また、各高域濾波器の遮断周波数値をｆ
ｈで表わしたが、これらの周波数値ｆ、ｇ、 ｆｈは、
帯域濾波器の通過帯域の中心周波数が１となるように基
準化して、前記した周波数値ｆ、５をｎｌ ｆｈを１
／ ｎで表わしてもよいのであり、後述の記載中におい
ては、前記した周波数値ｆｌ、ｆｈを、それぞれ基準化
された周波数値ｎ。

１ ／ ｎとして表わされることがある。

前記した第１．第２の帯域濾波器ＢＰＦ１．ＢＰＦ２に
減算器ＳＵＢからの出力信号が増幅器ＡＭＰを介して加
えられているが、前記、第１の帯域濾波器ＢＰＦ１から
の出力信号は、利得定数回路ＧＣにおいて適当な信号レ
ベルに設定された後に、加算器ＡＤＤへその一方信号と
して加えられる。

また、前記した第２の帯域濾波器ＢＰＦ２からの出力信
号は、前記した加算器ＡＤＤへその他方の入力信号とし
て加えられると共に、後述する制御信号発生器Ｃ８Ｇへ
与えられる。

前記した加算器ＡＤＤからの出力信号は、利得可変回路
ＶＧを介して減算器ＳＵＢへ、その減数信号として加え
られる。

第５図は、上記した可変減衰器ＶＡの構成原理及び動作
原理の説明に使用されるブロック図であって、この第５
図示のブロック図の各ブロック中には、それぞれのブロ
ックの特性が例示されている。

第５図示のブロック図において、増幅器ＡＭＰは利得が
１であるとされており、また、利得定数回路ＧＣは利得
定数かに１であるとされており、さらに、利得可変回路
ＶＧは、その利得定数かに２であるとされており、さら
にまた、第１の帯域濾波器ＢＰＦ１は、それの上、下の
遮断周波数値をそれぞれ既述した基準化された周波数値
ｎｌ王で表列接続されたものとなされており、したがっ
て、可変減衰器ＶＡの人、出力端子４１，４２間の伝達
関数Ｇ（Ｓ）は次の（１）式で示されるものとなる。

第６図は、上記した（１）式で示されるような伝達関数
Ｇ（Ｓ）の周波数−振幅特性の一例を示す特性曲線図で
あって、この第６図示の周波数レスホンス特性曲線群は
、−例として、第２の帯域濾波器ＢＰＦ２を構成してい
る２次の高域濾波器ＨＰＦ２と２次の低域濾波器ＬＰＦ
２とにおけるダンピング係数ζを０．４とし、利得定数
回路ＧＣで設定された利得定数に１を０．７とし、第１
．第２の帯域濾波器ＢＰＦ１．ＢＰＦ２における通過帯
域の中心周波数が１となるように基準化された遮断周波
数ｎが２．１／ｎが１／２であるようになされた場合に
、利得可変回路ＶＧにおける利得定数に２を可変した状
態で得られる特性曲線群を例示したものである。

第６図示の特性曲線群から判かるように、第４図中及び
第５図に示されている可変減衰器ＶＡは、第１．第２の
帯域濾波器ＢＰＦ１．ＢＰＦ２中でそれぞれ使用されて
いる低域濾波器ＬＰＦ１．ＬＰＦ２の遮断周波数ｎと、
高域濾波器ＨＰＦ１．ＨＰＦ２ の遮断周波数１７ ｎ
との間の周波数範囲が平坦な状態のままで、利得可変回
路ＶＧの利得定数に２の大きさに従って上下方向に平行
移動したものとなる。

上記した可変減衰器ＶＡにおいて、平坦な状態のままで
減衰量が可変となされる周波数帯域は、第１．第２の帯
域濾波器ＢＰＦ１．ＢＰＦ２の構成に用いられている各
高域濾波器ＨＰＦ１．ＨＰＦ２における遮断周波数１７
ｎと、各低域濾波器ＬＰＦ１゜ＬＰ１１における遮断
周波数ｎとによって決定されるのであり、また、前記し
た遮断周波数１７ ｎ付近及びｎ付近における減衰特性
の周波数レスポンス特性曲線の形状Ｘは、第２の帯域濾
波器ＢＰＦ２の構成に用いられている低域濾波器Ｌ Ｐ
Ｆ、と高域濾波器ＨＰＦ２とにおけるダンピング係数
この値によって定まり、さらに、減衰量が可変となされ
る周波数帯域と減衰されない周波数帯域との境界付近に
おける減衰特性の周波数レスポンス特性曲線の形状Ｙは
、利得定数回路ＧＣにおいて設定される利得定数に１の
値によって決定される。

第７図は、上記した可変減衰器ＶＡの具体的な回路例を
示すブロック回路図であって、この第７図中の各ブロッ
クにおいて、既述した第４図及び第５図中の各ブロック
と対応するブロックには、第４図、第５図中で使用した
図面符号と同じ図面符号を付して互いの対応関係を明ら
かにしている。

第７図示のブロック回路図において、増幅器４４と抵抗
４９，５０とからなる回路ＳＵＢ。

ＡＭＰは、第４図及び第５図中における減算器ＳＵＢの
ブロックと増幅器ＡＭＰのブロックとの双方のブロック
の機能を有するように構成された負帰還増幅器であって
、その出力信号は、出力端子４２と、第１．第２の帯域
濾波器ＢＰＦ１．ＢＰＦ２とに与えられる。

第１の帯域濾波器ＢＰＦ１は、バッファ増幅器４５及び
コンデンサ６４ならびに抵抗５１とからなる１次の高域
濾波器ＨＰＦ１と、バッファ増幅器４６及び抵抗５２な
らびにコンデンサ６５とからなる１次の低域濾波器ＬＰ
Ｆ、とによって構成されており、また、第２の帯域濾波
器ＢＰＦ２は、バッファ増幅器４７及び抵抗５３，５４
ならびにコンデンサ６０．６６とからなる２次の高域濾
波器ＨＰＦ２と、バッファ増幅器４８及び抵抗５５，５
６ならびにコンデンサ６２，６３とからなる２次の低域
濾波器ＬＰＦ２とによって構成されている。

また、反転増幅器６１と抵抗５７〜５９とからなる回路
ＡＤＤ、ＧＣは、第４図及び第５図中における加算器Ａ
ＤＤのブロックと利得定数回路ＧＣのブロックとの双方
のブロックの機能を有するように構成された回路である
。

さらに、掛算器からなる利得可変回路ＶＧは、制御信号
の入力端子４３に供給される制御信号によって前記した
（１）式中の利得定数に２が変化されるようになされて
いる。

この第７図示のブロック回路図中における第１．第２の
帯域濾波器ＢＰＦ１．ＢＰＦ２は、それらの構成に当っ
てコイルが使用されていないから、このような構成によ
って特性のばらつきの少ない可変減衰器ＶＡが容易に得
られることは直ちに理解されるところであろう。

これまでの説明から明らかなように、第４図中の可変減
衰器ＶＡは、減算器ＳＵＢに対する入力信号が被減数信
号となり、また、減算器ＳＵＢの出力信号における特定
な周波数帯域の信号成分が減数信号として減算器ＳＵＢ
に供給されるという負帰還回路形態のものとして構成さ
れており、その負帰還路中に設けられている周波数選択
特性を備えた回路配置は、それが１オクターブ当り１２
ｄＢの傾斜の遮断特性を示す第２の帯域濾波器Ｂ Ｐ
Ｆ２と、１オクターブ当り６ｄＢの傾斜の遮断特性を示
す第１の帯域濾波器Ｂ Ｐ Ｆｌとを並列的に設けた構
成のものとなされていることによって、所定の周波数範
囲の信号成分に対する減衰量が、制御信号発生器Ｃ８Ｇ
から供給される制御信号に応じて安定に制御され得るの
である。

さて、第４図示のブロック図中の制御信号発生器Ｃ８Ｇ
は、既述のように可変減衰器ＶＡにおいて減衰の対象と
される周波数帯域と対応する周波数帯域の信号を通過さ
せる第２の帯域濾波器ＢＰＦ。

の出力信号を増幅する増幅器ＡＭＰ１と、両波整流回路
ＷＲと、前記した両波整流回路ＷＲからの出力信号を積
分（平滑）する積分回路ＩＴＣと、動作開始信号レベル
の設定回路ＳＣなどで構成されており、この制御信号発
生器Ｃ８Ｇでは可変減衰器ＶＡで減衰の対象とされる特
定な周波数帯域の信号成分を両波整流回路ＷＲ，積分回
路ＩＴＣなどによって整流濾波して得た信号の信号レベ
ルが、動作開始信号レベルの設定回路ＳＣで設定された
信号レベル以上となった時に、それを制御信号として可
変減衰器ＶＡにおける制御信号の入力端子４３に供給す
る。

第８図は、本発明の自動利得制御方式の一実症態様のも
のの周波数レスポンス特性曲線倒置であり、第８図中の
曲線において、図中のα、βで示す部分の傾斜は、可変
減衰器ＶＡにおける第２の帯域濾波器ＢＰＦ２を構成す
る低域濾波器ＬＰＦ２と高域濾波器ＨＰＦ２とにおける
ダンピング係数ζを等しく選ぶことにより、自動利得制
御動作時において等しくすることができることは既述し
たところから明らかであろう。

また、本発明の自動利得制御方式によれば、特定な周波
数帯域（図示の例では、周波数値がｎ−１／ ｎの周波
数帯域）において良好な利得制御が行なわれるのであり
、本発明方式においては既述した従来例方式において問
題となった諸点が存在しないことは明らかである。

次に、第９図は、第４図示のブロック図及び第９図示の
ブロック図における可変減衰器ＶＡと制御信号発生器Ｃ
８Ｇとを複数個用いることにより、広い周波数帯域にわ
たる信号に対して自動利得制御が行なわれうるようにし
た本発明の自動利得制御方式の実施態様のもののブロッ
ク図であって、第９図において、ＶＡｌ、ＶＡ２・・・
ＶＡｎは、それぞれ各界なる中心周波数ｆ１．ｆ２・・
・ｆｎを有する周波数帯域（第１０図参照）の信号の減
衰量が可変となされるように構成された可変減衰器であ
り、また、Ｃ８Ｇ１．Ｃ８Ｇ２・ Ｃ３Ｇｎは、前記し
た各可変減衰器ｖＡ１．ｖＡ２・・・ＶＡｎに対して、
それぞれ個別に所要の制御信号を供給しうるように構成
された制御信号発生器である。

第９図において、前記した複数個の可変減衰器ＶＡ１．
ＶＡ２・・・ｖＡｎは信号の伝送路に縦続的に接続さ
れており、また、各可変減衰器ｖＡ１゜■Ａ２・・・ｖ
〜はそれらに個別に付属する制御信号発生器Ｃ８Ｇ１．
Ｃ８Ｇ２・・・Ｃ３Ｇｎからの制御信号によって個別に
制御されることにより、全帯域が一様に制御されるよう
になされたり、あるいは個別の帯域毎にそれぞれ異なっ
た制御が行なわれるようになされたりすることができる
。

以上、詳細に説明したところから明らかなように、本発
明の自動利得制御方式においては、従来の帯域制御型自
動利得制御方式の構成において必要とされていた高価な
コイルを使用しなくてもよく、またコイルの不使用によ
って大きなスペースも不要となるから小型かつ安価な装
置を提供することができ、さらに、調整が容易で安定な
制御が実現できると共に、制御帯域中の設定も容易で、
かつ、利得側脚時の周波数レスポンス特性も良好な、し
かも、無制御時においても人、出力端子間の伝達関数が
１、すなわち、平坦な周波数レスポンス特性と位相回転
の生じない伝送特性が容易に得られるなどの優れた特徴
を有する自動利得制御方式を提供することができるので
あり、また、制御信号発生器Ｃ８Ｇに供給する信号を可
変減衰器ＶＡにおける第２の帯域濾波器の出力側から与
えるようにしたから、制御信号発生器Ｃ８Ｇに特別な帯
域濾波器を設けることが必要とされず、したがって、全
体の構成が一層簡単化されるなどの諸特徴を有する自動
利得制御方式を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図は従来の自動利得制御方式のブロック
図、第２図は第１図示の自動利得制御方式の周波数レス
ポンス特性曲線倒置、第４図及び第９図は本発明の自動
利得制御方式の各界なる実施態様のもののブロック図、
第５図は可変減衰器のブロック図、第６図は可変減衰器
の周波数レスポンス特性曲線倒覆、第７図は可変減衰器
のブロック回路図、第８図及び第１０図は本発明の自動
利得制御方式の周波数レスポンス特性曲線倒覆である。 １．４１・・・・・・入力端子、２９，４２・・・・・
・出力端子、ｖＮ・・・・・・可変減衰網、ＳＧ・・・
・・・制御信号発生装置、ｖＡ・・・・・・可変減衰器
、Ｃ８Ｇ・・・・・・制御信号発生器、ＳＵＢ・・・・
・・減算器、ＡＭＰ、ＡＭＰｌ・・・・・・増幅器、Ｂ
ＰＦｌ・・・・・・第１の帯域濾波器、ＢｒＦ３・・・
・・・第２の帯域濾波器、ＧＣ・・・・・・利得定数回
路、ＡＤＤ・・・・・・加算器、ＶＧ・・・・・・利得
可変回路、ＷＲ・・・・・・両波整流回路、ＩＴＣ・・
・・・・積分回路、ＳＣ・・・・・・動作開始信号レベ
ルの設定回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人力信号を被減数信号として減算器へ与える手段と
   、減算器からの出力信号を出力端子に与えると共に、前
   記した減算器からの出力信号を、周波数値ｆｌ、ｆｈが
   ｆｌ＞ｆｈの関係にある如き、遮断周波数がｆ、２の１
   次の低域濾波器と遮断周波数がｆｈの１次の高域濾波器
   とからなる第１の帯域濾波器、及び、遮断周波数がｆｌ
   の２次の低域濾波器と遮断周波数がｆｈの２次の高域濾
   波器とからなる第２の帯域濾波器とに与える手段と、前
   記した第１の帯域濾波器の出力信号を利得定数回路を介
   して加算器の一方入力信号として与える手段と、前記し
   た第２の帯域濾波器の出力信号を前記した加算器の他方
   入力信号として与える手段と、前記した加算器の出力信
   号を利得可変回路に与える手段と、前記した利得可変回
   路の出力信号を前記した減算器に対して減数信号として
   与える手段とからなり、入力信号中の特定な周波数帯域
   の信号の減衰量を可変できるようにした可変減衰器と、
   前記した可変減衰器における第２の帯域濾波器の出力信
   号を必要に応じて増幅してから両波整流する手段と、前
   記の両波整流手段からの出力信号を積分回路に与える手
   段と、前記の積分回路からの出力信号における予め定め
   られた信号レベル以上の信号を取出してそれを制御信号
   とする手段とからなる制御信号発生器とを備え、前記し
   た可変減衰器における利得可変回路の利得を、前記した
   制御信号発生器からの制御信号によって制御するように
   した自動利得制御方式。 ２ それぞれ異なる特定な周波数帯域の信号について、
   前記それぞれの周波数帯域の信号の減衰量が個別に可変
   できるようになされている複数個の可変減衰器を縦続的
   に接続すると共に、前記した各界なる複数個の可変減衰
   器におけるそれぞれの利得可変回路に対して各別の制御
   信号発生器からの制御信号を与えるようにした特許請求
   の範囲第１項記載の自動利得制御方式。