JPS5912683A - 多周波信号受信器 - 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】 発明の対象 本発明は、多周波信号受信器に関し、特に占有面積と消
費電力を低減することができ、ＬＳＩ化に有効な多周波
信号受信器に関するものである。

従来技術 押しボタン・ダイヤルは、加入者から電話網を介して他
の加入者に接続するだめの国際標準方式となっており、
電話通信のみならずデータ通信も可能である。ダイヤル
・ボタンを押したときに発信される２つの別個の周波数
を検出するため、受信側に多周波信号受信器を設置する
ことが必要である。

第１図は、従来の多周波信号受信器のブロック図である
。

従来のアナログ多周波信号受信器は、第１図に示すよう
に、２つの帯域阻止フィルタ１，２、リミッタ（振幅制
限）回路３，４、および８つの帯域通過フィルタ５〜１
２、ならびに信号検出回路１３〜２０か、ら構成される
。低群４周波（０９７馬、　７７０　Ｈ２，８５２Ｈ，
、９４１Ｈ２）および高群４周波（１２０９Ｈ，，１３
３６Ｈ２，１！７７Ｈ，，１６３３馬）の各群から１周
波を選択し混合した多周波信号が入力端子ＩＮに入力す
ると、受信器はこれらの２つの周波数成分を検出して、
信号出力音１’ｉ子Ｌｌ〜Ｌ４およびＨ１〜Ｈ４のうち
の各群１周波ずつの検出信号を出力する。そのために、
先ず、低群信号を取り出す低群用帯域阻止フィルタ１お
よび高群信号を取り出す高群用帯域阻止フィルタ２の帯
域阻止フィルタにより、低高群の多周波信号を２つに分
割する。次に、リミッタ回路５．４は、上記帯域阻止フ
ィルタで選択した信号レベルが、設定された最小受信レ
ベル以上のときに、これを検出し、検出した信号と等し
い周期および１〜２Ｖ程度の一定振幅を有する矩形波を
出力する。次に、帯域通過フィルタ５〜１２は、各群ご
とに利得とＱが一定で、かつ中心周波数のみが異なる４
種類のフィルタであり、多周波信号のうちそれぞれ低群
４周波（６９７，７７０，８５２，９４１Ｈ，）と高群
４周波（１２０９，１３３６，１４７７，１６３３Ｈｇ
ｌ）に中心周波数で同調し、リミッタ回路３，４の出力
に含まれている多周波信号周波数成分を取り出す。した
がって、低群用帯域通過フィルタ５〜８、高群用帯域通
過フィルタ９〜１２それぞれについて、第２図に示す規
格が一例として要求される。

すなわち、各帯域通過フィルタ５〜１２の中心周波数は
、高低群を形成する８個の周波数（１７゜７７０．８５
２，９４１，１２０９．１３３６，１４７７．１６３３
Ｈ，）であり、Ｑは低群が１４．５、高群が１５．７　
　であり、ゲインはすべて０．４　ｄＢである。

次に、検出回路１３〜２ｏは、帯域通過フィルタ５〜１
２で選択した信号を基準レベルと比較し、基準レベルよ
り信号レベルが大きい場合に矩形波を出力して検出する
。なお、ここで基準レベルは、ＩＪ　ミッタ回路３．４
の出力振幅に帯域通過フィルタ５〜１２の利得を乗算し
た値と等しく、約１〜２ｖである。

したがって、第１図から明らかなように、リミッタ回路
３．４の出力に含まれる多周波信号成分は、高群、低群
それぞれ４周波であるため、帯域通過フィルタは全部で
８回路設置しなければならない。また、同じようにして
、検出回路も８回路設ける必要がある。

そして、帯域通過フィルタ５〜１２、検出回路１３〜２
ｏの回路規模は大きいため、実装面積が大きくなるとい
う欠点がある。また、多周波信号受信器の集積化を行う
場合には、占有面積が増加するため、経済化を図る際の
障害になっている。

さらに、多周波信号受信器に用いられる帯域通過フィル
タ５〜１２は、一般に２次フィルタであるため、スイッ
チト・キャパシタ・フィルタを用いるならば、各チャネ
ルごとに２個のオペアンプを必要とし、検出回路にも各
チャネルごとに１個のオペアンプを必要とする、このた
め、帯域通過フィルタ５〜１２および検出回路１３〜２
０において、合計２４個のオペアンプを用いることにな
るので、消費電力が増大するという欠点がある。

発明の目的 本発明の目的は、このような従来の欠点を除去するため
、占有面積と消費電力を低減することができ、集積化し
た場合に経済的に有利な多周波信号受信器を提供するこ
とにある。

本発明の多周波信号受信器は、高群と低群の各々が、帯
域阻止フィルタとリミッタ回路と４種類の帯域通過フィ
ルタと４種類の検出回路とを順次接続して構成される多
周波信号受信′器において、前記高群、低群ごとの４種
の帯域通過フィルタと４種の検出回路とをそれぞれ多重
化構成とし、中心周波数が異なる各フィルタ、検出回路
を、４つのタイミングでそれぞれ時系列的に動作させる
ことに特徴を有する。

発明の実施例 第３図は、本発明の実施例を示す多周波信号受信器のプ
ルツク図である。

第３図の多周波信号受信器は、低群（６９７，７７０゜
８５２．９４１Ｈ，）用および高ｒ＃（１２０９，１３
３６゜１４７７．１６３３Ｈ２）用の帯域通過フィルタ
２１．２２および検出回路２３．２４を、それぞれ時分
割４多重構成のフィルタ、検出回路で実現している。

第３図における低群用帯域阻止フィルタｌおよび高群用
帯域阻止フィルタ２、ならびにリミッタ回路３，４は、
従来のものと変らないので説明を省略する。

第４図は、第３図に用いられるヰ多重構成の帯域通過フ
ィルタの具体的回路構成図であり、第６図は第４図のフ
ィルタのスイッチ動作タイミング・チャートである。

本発明の多周波信号受信器では、帯域通過フィルタにス
イッチト・キャパシタ・フィルタの技術を用いている。

スイッヂト・キャパシタ・フィルタは、モノリシックＩ
Ｃで実現できること、電気的特性が優れていること、適
用分野が広いこと、および経済的であること等の面がら
、近年多用されており、その定−はスイッチ、キャパシ
タおよびオペアンプを組み合わせて構成するフィルタで
ある。

そこで、先ず、第６図により、スイッチト・キャパシタ
・フィルタの原理を説明する。

このフィルタは各種の構成法が開発されているが、その
標準的なものとして、ＬＣラダー・フィルタを基本回路
とするものについて述べる。

このフィルタは、先ず原ＬＣ構成フィルタを、アナログ
ＣＲ積分器を構成単位とするアクティブ・ラダー回路に
変換する。その次に、アナログＣＲ積分器をスイッチト
・キャパシタ積分器に変換することにより実現できる。

第６図（ａ）は、アナログＣＲ村１分器であり、入力電
圧をＶ□、出力電圧をマ。とすると、伝達関数マ／ｖ□
は次式のようになる。

一方、第６図（ｂ）はスイッチト・キャパシタ積分器で
あり、スイッチをクロック周波数で　で切り臼 替えるものとすると、入力電圧Ｖ□と出力Ｎ６　Ｈ，：
　ｖｏとの間には次式が成立する。

−ＣＡＶ、（ｔ−Ｔ）−ＣＢｖｏ（ｔ）−ＣＢＹｏ（１
ニーＴ）　・・・・−（２）なお、Ｔ−レ／ｆＩｌであ
る。

上式？）の左辺は入力電圧Ｖ□（１）によってキャパシ
タＣＡ　　に蓄積された電荷量に負符号を付加したもの
であり、右辺はキャパシタＣＢ　　に蓄積される電荷量
の変化分を表わしている。

スイッチがオペアンプ２５側に切り替わると、オペアン
プ２５の働きでその逆相入力電圧がＯＶになるように矢
印方向に電流が流れ、キャノ〆シタＣＡの電荷がＣＲに
移って累積される。標本化信号を取り扱う場合は、両式
（２）を２関数で表わせる。

−ＣＡＺ　’　Ｖ□（Ｚ）−ＣＩＩＶｏ（Ｚ）　−Ｃ，
Ｚ　’Ｖ０（Ｚ）−・・・・（３）上式（４）は、サン
プリング周波数ｆ８を高くすると、ＣＲ柚分器の伝達関
数−Ｖ５　Ｗ　ＣＲとほぼ等しくなり、スイッチト・キ
ャパシタｌＪｊ分器の特性はアナログ積分器の特性に近
似する。

第４図の４多爪構成の帯域ｉ［Ｑ過フィルタは、２つの
オペアンプＡｌ、Ａ２の出力Ｅ　Ｆ＋・：を４組の積分
器Ｍｃ、＋Ｃ２の電荷として保持することにより、オペ
アンプを４８ｍのフィルタで共イｊしで、多重化動作な
行っている。

第４図において、ブ四ツクｌ〜１４はスイッチを示す。

第７図、　＃”、　８　Ｋ−は、それぞれ第４図の帯域
通過フィルタの低群と品評の係数設計例を示す図である
。中心周波数に一致させるため、スイッチを介して取り
付けられる各キャパシタＣの係数に２〜に５　　の値が
示されている。スイッチ１〜１４は、第５図に示すタイ
ミングでオン・オフを繰り返す。

スイッチ１〜４は時分割的にオンし、スイッチ５゜６お
よび７，８および９．１０および１１．１２および１３
．１４は前者のスイッチを−＞何時間だけオンしてチャ
ージした後、オフしてディスチャージする。

第９図は、第３図の検出回路の具体的回路図である。

検出回路の入力信号を電圧比較器２６により１〜２■程
度の閾値電圧ＶＴＨと比較する。比１較した舶来出力は
、多重帯域通過フィルタの時分割出力と同期してスイッ
チＤＬにより各チャネル出力Ｌ１〜Ｌ４に分割出力され
て使用される。

第１０図は、本発明の実施例を示す多周波信号受信器の
動作波形図である。

蛤１０図（ａ）は時間に対するチャネル割当配置図、第
１０図（ｂ）はＹＩ域通過フィルタのチャネル別出力波
形図、第１０図（０）は検出回路の１チヤネル出。

力波形図である。

２つの帯域阻止フィルタ１，２により群分割された多周
波信号は、リミッタ回路３，４に入力されて信号レベル
が検出され、信号と等しい周期の矩形波が出力される。

したがって、多重帯域通過フィルタ２１．２２の人力信
号は、それぞれ低群、高群各牛周波のうち、１周波と等
しい周期を持つ矩形波である。

多重フィルタ２１．２２は、ゲイン、Ｑが等しく、かつ
中心周波数がそれぞれ高群と低群で４種の周波数に分割
されたチャネル１からチャネル４までのフィルタを、ク
ロックによりΦつのタイミングを設けて制御し、時系列
的に動作させている。したがって、チャネル１の中心周
波数と等しい周波数の矩形波信号が入力されたとき、多
重フィルタ２１．２２の出力波形（ま、＾ＬＯ［Ｊ（ｂ
）に示すようになる。なお、実線が多重フィルタ２１．
２２の出力波形であり、破線は各チャネル出力の飽結線
の軌跡である。チャネル１では、中心周波数の周波数成
分のために出力波ＪＩＪの振幅が大きいが、チャネル２
，３．４では、中心周波数の周波数成分は小さく、出力
掬幅は小さい。したがって、検出回路２３．２４では、
検出閾値■７□を第１０図（ｂ）に示すレベルに設定し
、多重フィルタ２１．２２と同じタイミング・クロック
を与えることにより、チャネル１のタイミングで検出回
路２３．２４の出力レベルが変化する検出出力波形を得
ることができる（第１０図（０）参照）。

検出回路の出力レベルＬ、Ｈの変化のタイミングを検出
することにより、受信器の入力信号周波数を検出するこ
とができる。

第１図と第３図を比較すれば明らかなように、本発明の
多周波信号受信器では、帯域通禍フィルタは高鼾、低群
用の２回路し、か必要とぜず、オペアンプ数は全体で４
個である。同じように、検出回路も２回路だけでよい。

したがって、多重構成のために必要なりロック発生回路
等の付加回路を考えても、回路規模を小さくでき、実装
面積も小さくなる。多周波信号受信器の集積化を行う際
には、回路規模が小さいため占有面積を小さくでき、経
済化を図ることが可能である。また、帯域通過フィルタ
、検出回路に設けられるフィルタ用、検出用のオペアン
プの数も２４　（ｌｌ’ｉｌから０個に減少されるので
、消’ＩＮ　１４力を低減できる。

イし明の効果 以上説明したように、本発明によれば、帯域通過フィル
タと検出回路を多重化し、多周波信号の各チャネルに対
して時系列的に動作させるので、フィルタと検出ＩＩｎ
路の占有面積と消貸電力を小さくでき、多周波的号受０
器の集積化を行う場合に、回路規模が小さいので経済化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多周波信号受信器のブロック図、第２図
は帯域通過フィルタの規格を示す図、第５Ｍは本発明の
実施例を示す多周波信号受信器のブロック図、第４図は
第３図に用いる多重帯域通過フィルタの回路構成図、第
５図は幀４図のフィルタのスイツナ動作タイムチャート
、第６図はスイソチト・キャパシタ・フィルタの原理説
明図、第７１１第８図はそれぞれ第４図の帯域通過フィ
ルタの低群と高群の係＠設計例を示す図、第９図は第３
図の検出回路の回路構成図、１１ｇ１０図は本発明の実
施例な示す多周波信号受信器の動作波形図である。 ｌ、２：帯域■止）・イルタ、３，４：リミッタ回路、
５〜１２：帯域通過フィルタ、１３〜２０：検出回路、
２１〜２２：多重帯域通過フィルり、２３゜２４：多重
検出回路、２５：］ペアンプ、２６：比較回路。 特許出願人　　日本電信電話公社 代　　理　　人　　　弁理士　　磯　　村　　雅　　俊
第　　　４　　　図 Ｋ　２　（’　。 第　　　５　　　図 第　　６　　図 （゛ 第　　７　　図 第　　δ　　図 第　　９　　図 ＴＨ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高群と低群ごとに、帯域阻止フィルタと、リミッタ回路
   と複数種類の帯域通過フィルタと複数種類の検出回路と
   を順次接続して構成された多周波信号受信器において、
   前記高群と低群ごとに、複数種類の帯域通過フィルタと
   複数種類の検出回路とを、それぞれ中心周波数が異なる
   複数種類のフィルタ手段あるいは検出手段として複数の
   異なるタイミングで時系列的に動作する多重化構成にす
   ることを特徴とする多周波信号受信器。