JPS6057256B2 - 狭帯域信号及び広帯域信号の同時伝送通信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は狭帯域信号と広帯域信号の同時伝送通信装置、
特に伝送帯域の制限された通信回線を介して帯域幅の異
る２種類の信号を同時伝送する通信装置に関する。

専門医の適確な診断を受けるために、遠隔地の診療所と
中央の病院間を公衆通信回線て結び、患者の心電図を電
話伝送する技術は種々提案されている。

ところが、専門医が適確な診断を下すためには、心電図
の他に聴診音や心音など異る生体情報も同時に必要であ
ると言われているにもかかわらず、従来提案されている
技術の多くは公衆通信回線の伝送帯域に制限され、斯様
な要望て満すことはできなかつた。特に聴診音は２０〜
１５００〔Ｈ２〕という広帯域の周波数成分を持つため
に、３００〜３４００〔Ｈ２〕という帯域に制限のある
公衆通信回線を利用して、搬送波伝送を行うことは不可
能であつた。

その結果、医療の分野における従来の電話伝送は１００
〔Ｈ２〕程度の比較的狭帯域で間に合う心電図に限定さ
れていた。もち論、制限された伝送帯域を利用する多重
通信方式として、帯域分割の技術やＦＭ一 変調の技術
等は知られているが、いずれも心電図に加えて広帯域の
聴診音までを同時に電話伝送するには不十分なものであ
つた。特に従来のＦＭ−ＡＭ変調方式は通常のダブルサ
イドバンド方式に止まるものであるため、復調の容易さ
はあるにしても伝送すべき信号の２倍以上の帯域を必要
として、およそ公衆通信回線を利用した心電図及び聴診
音の同時伝送方式としては不向きなものであつた。本発
明は斯様な従来方式の欠点に鑑みなされたものであり、
公衆通信回線のように限定された伝送帯域を持つ回線を
利用して、たとえば心電図の如き狭帯域信号と聴診音の
如き広帯域信号を同時に伝送可能となす通信装置を提供
するものである。

第１図は本発明の一実施例を示す送信装置１及び受信装
置２のブロック図である。

同図において送信装置１は、入力端子３，増幅器４及び
ローパスフィルタ５からなる狭帯域信号入力回路６と，
入力端子７，増幅器８及びローパスフィルタ９からなる
広帯域信号入力回路１０の２つの入力回路と、中心周波
数が通信回線の伝送可能帯域中の高域に存在する電圧制
御型発振器等のＦＭ変調器１１と、該ＦＭ変調器から出
力されたＦＭ変調波を搬送波とする周変調器１２と、該
ＡＭ変調器の出力中ＦＭ変調波の占有帯域並びにＡＭ変
調波の−下側波帯に含まれる信号成分を選択して送出す
るローパスフィルタ１３と、出力端子１４から構成され
ている。斯様に構成された送信装置１の動作につき、通
信回線として３００〜３４００〔Ｈｚ〕の伝送可能帯域
を！持つ公衆通信回線を、また狭帯域信号として１００
〔Ｈｚ〕以下の成分を持つ心電図信号を、さらに広帯域
信号として２０〜１５００〔Ｈｚ〕の成分を持つ聴診音
の信号を例にとつて詳説する。

図示外の心電計から狭帯域信号入力回路６の端；子３へ
供給された心電図信号は、増幅器４において所定の振幅
まで増幅された後にローパスフィルタ５により１００Ｃ
Ｈｚ〕以上の不要雑音成分が除去される。

従つて、振幅をＥｎ，角周波数をωＥ，位相角をφ。と
した場合の心電図信号Ｅ。（ｔ）はの次数をＮＯとする
ならば該ローパスフィルタの出力ｅ１（ｔ）はで表現さ
れることとなる。

斯様な心電図信号咋（ｔ）は次に、電圧制御型発振器等
のＦＭ変調器１１へ変調信号として印加され、その出力
Ｆ，（ｔ）は定数項をηＮ，位相成分θ。とするならば
となる。なお、３式中のω９はＦＭ変調波の中心周波数
であり、一本実施例では公衆通信回線の伝送可能帯域の
高域に属する２５００〔Ｈｚ〕に設定されている。また
変調指数を低く押えたＦＭ変調で必要とされる占有帯域
は変調信号の約２倍であるため２５００±１２０ＣＨｚ
〕を本実施例におけるＦＭ変調波の占有帯域としている
。一方、電気聴診器で得られた聰診音は広帯域信号入力
回路１０の入力端子７へ供給された後に増幅器８におい
て増幅され、次にローパスフィルタ９において不要雑音
成分である１５００〔Ｈｚ〕以上の信号が除去される。

従つて振幅をＡ，，角周波数をωＳ，位相角φ１とする
聴診音の信号Ｓ。（ｔ）はと表現され、ローパスフィル
タ９で制限された高域をＬと置くならば、その出力Ｓ１
（ｔ）はとなる。次に前？Ｍ変調器１１から出力される
ＦＭ変調波を搬送波とし、前記ローパスフィルタ９の出
力を変調信号とするＡＭ変調器１２においてＡＭ変調が
行われる。

すなわちその出力Ｆｐ＾（ｔ）は位相成分を省略すれば
前記３式のＦｐ（ｔ）と５式から求まる（１＋Ｓ１（ｔ
））の積として次式で与えられる信号となる。本実施例
では斯様な動作を行うＡＭ変調器としてアナログ乗算器
を用いている。

該ＡＭ変調器１２の多重化された出力信号は、次に遮断
周波数が２８００〔Ｈｚ〕に定められたローパスフィル
タ１３を通過することにより、公衆通信回線の伝送周波
数帯域に適合した信号として出力端子１４から直接また
は音響カップラを介して回線１５へ送出される。

ローパスフィルタ１３で制限される次数をＬ１とし、前
記６式を展関するならば、端子１４に現われる出力信号
ＦＭ（ｔ）は次式で示される。ローパスフィルタの遮断
周波数は、ＦＭ変調波の占有帯域及びＡＭ変調波の下側
波帯を含む信号成分が通過できるように設定されている
ため、７式において上側波帯の成分を示す第二項に対し
てのみ制限が加えられることとなる。

第２図は、上記実施例に基づき伝送される信号の周波数
成分を示すグラフである。

同図において実線部分は、中心周波数２５００ＣＨｚ〕
のＦＭ変調波が偏移する占有帯域であり、同時にＡＭ変
調における搬送波のシフトする領域を示しており、一点
鎖線部分は聴診音によるＡＭ変調波の下側波帯を、また
破線部分は上側波帯の残留部分をそれぞれ示している。
第１図に示す受信装置２は、上述のように多重化されて
伝送された狭帯域及び広帯域の２信号を受信する装置の
構成例を示している。

すなわち、公衆通信回線１５から直接あるいは音響カッ
プラ等を介して端子２１へ入力された受信信号は、自動
利得制御回路２２及び増幅器２３において必要なレベル
の信号とされた後にアナログ乗算器２４の１つの入力端
子及びバンドパスフィルタ２５へ入力される。該フィル
タ２５は、次段のゼロクロスディテクタからなる振幅制
限器２６と共にＦＭ変調波抽出回路２７を構成している
。なお、本発明における受信信号はＦＭ変調波に対して
唐変調波がシングルサイドバンド方式で多重化されてい
るために、ゼロレベルに対する振幅の対称性が失なわれ
た波形となつている。従つて振幅制限器２６を正常に動
作させ、ＦＭ変調波のみを忠実に抽出するためには、Ｆ
Ｍ変調波の周波数すなわち偏移する搬送波の周波数を中
心として対称に位置した周波数成分のみを予じめ選択し
た上で振幅制限器２６へ供給する必要がある。そのため
に本実施例ではフィルタ２５として、２３８０〜２６２
０〔Ｈｚ〕の間を偏移する搬送波に従つて、その搬送波
周波数を中心とする２４０〔Ｈｚ〕幅の通過帯域がシフ
トするような追従型バンドパスフィルタを用いている。
第３図は斯様な追従型バンドパスフィルタ２５とゼロク
ロスディテクタの如き振幅制限器２６を含むＦＭ変調波
抽出回路２７の具体的ブロック図である。

同図において追従型バンドパスフィルタ２５は、コンデ
ンサ３１，３２，３３及び抵抗３４，３５，３６からな
るフィンＴ型回路網と、該回路網の出力点に並列接続さ
れたコンデンサ３８及びＦＥＴ３９からなる回路を経て
得られる信号を一方の入力とし、他方の入力を抵抗４０
を介しｊて接地した増幅器４１とを備え、該増幅器４１
の出力を前記コンデンサ３３及び抵抗３６の共通接続点
へ帰還させる形式のいわゆるアクティブフィルタである
。該フィルタ２５はさらに通過帯域を入力信号である搬
送波の偏移に応じてシフトさせ７るために、前証ヂＥＴ
３９の制御電極を周波数弁別器４２の出力により制御し
ている。該周波数弁別器４２は、その出力が通過帯域（
本実施例では２３８０〜２６２０〔Ｈｚ））の範囲内で
直線的な周波数依存性を備えた積分器て構成されており
、その入力フは振幅が一定である必要性から後段の振幅
制限器２６の出力信号を帰還させている。斯様な構成に
より該ＦＭ変調波抽出回路２７は、シングルサイドバン
ド方式でＡＭ変調波が重畳された受信信号から忠実にＦ
Ｍ変調波の抽出を可能となすものである。ところで、前
述の如く本発明の通信装置において伝送された店変調波
は、搬送波として周波数の偏移するＦＭ変調波を用いて
いるために店復調は、受信信号に含まれるＦＭ変調波を
参照信号とする一種の同期検波を行わなければならない
。

そのために第１図実施例では、ＦＭ変調波抽出回路２７
の出力から高調波成分を除去し正弦波信号となすバンド
パスフィルタ２８を経た信号と受信信号をアナログ乗算
器２４において掛算することにより、ＡＭ復調を行つて
いる。該アナログ乗算器２４の出力は次に１５００〔Ｈ
ｚ〕以上の雑音成分を除去するローパスフィルタ２９を
通過することにより、元の聴診音が再生されることとな
る。すなわち、前述のバンドパスフィルタ２８，アナロ
グ乗算器２４及びローパスフィルタ２９は広帯域信号復
調回路３０を構成するものである。該広帯域信号復調回
路３０の出力は必要に応じて増幅器３１あるいは出力端
子３２を経てスピーカ等の音響装置または記録表示装置
へ出力されるものである。一方、前記振幅制限器２６の
出力であるＦＭ変調波は、分岐された後に、単安定マル
チバイブレータ３３及びローパスフィルタ３４からなる
狭帯域信号復調回路３５へ供給され心電図信号の再生が
行われる。

該単安定マルチバイブレータ３３は入力信号に同期した
一定時間幅のパルス列に変換するものであり、ローパス
フィルタ３４はそのパルス列を積分することにより、元
の変調信号である心電図信号を包絡線として得るもので
ある。該．ローパスフィルタ３４の出力は、増幅器３６
を経て出力端子３７より記録器等の表示手段へ心電図信
号として出力される。以上詳述したように、本発明は通
信回線の伝送可能帯域内で高域に位置した中心周波数を
持つＦＭ変調により狭帯域信号を伝送し、同時にそのＦ
Ｍ変調波を搬送波とした残留側波帯を持つシングルサイ
ドバンド方式により広帯域信号を伝送する通信装置であ
るため、聴診音の如き広帯域信号に対しても十分な伝送
帯域を確保できるのみならす、残留側波帯の存在により
広帯域信号の低域成分まで忠実に伝送できる。

さらにはＡＭ変調の搬”送波となるＦＭ変調波の中心周
波数を伝送可能帯域の高域に位置させ、その下側波帯を
伝送するものであるため、たとえ伝送線路において広帯
域信号の高調波成分が発生したとしても、その殆んどは
伝送可能帯域の上限以上となり、伝送される信号に対す
る影響は非常に軽減されるメリットがある。従つて、本
発明は医療情報を電話で伝送し、専門医の適確な診断を
受けようとするような分野においては、特に多大な効果
を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す送信装置及び受信装置
のブロック図、第２図は心電図信号及び聰診音の信号を
公衆通信回線を介して同時伝送する場合の信号成分の分
布を示すグラフ、第３図はＦＭ変調波抽出回路２７の具
体的ブロック図である。 １・・・・・・送信装置、２・・・・・・受信装置、６
・・・・・・狭帯域信号入力回路、１０・・・・・広帯
域信号入力回路、１１・・・・・・ＦＭ変調器、１２・
・・・・・ＡＭ変調器、１３・・・・・ローパスフィル
タ、１５・・・・・通信回線、２７・・・・・・ＦＭ変
調波抽出回路、３０・・・・・・広帯域信号復調回路、
３５・・・・・・狭帯域信号復調回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 心電図等の狭帯域信号により中心周波数が通信回線
   の伝送可能帯域内の高域に位置したＦＭ変調を行うＦＭ
   変調器、聴診音等の広帯域信号によりそのＦＭ変調波を
   搬送波としたＡＭ変調を行うＡＭ変調器、そのＡＭ変調
   器の出力により前記ＦＭ変調波の占有帯域及びＡＭ変調
   波の下側波帯のみを抽出するフィルタを有する送信装置
   と搬送波周波数を中心とした通過帯域がその搬送波周波
   数の偏移に伴つてシフトするような追従型バンドパスフ
   ィルタ、その追従型バンドパスフィルタの出力振幅を一
   定となす振幅制限器を有し前記通信回線を介して受信さ
   れた受信信号からＦＭ変調波を抽出するＦＭ変調波抽出
   回路、前記受信信号を一方の入力とし抽出されたＦＭ変
   調波を他方の入力として乗算を行う広帯域信号復調回路
   、前記ＦＭ変調波抽出回路の出力からＦＭ復調を行う狭
   帯域信号復調回路を有する受信装置とから構成された狭
   帯域信号及び広帯域信号の同時伝送通信装置。 ２ 広帯域信号復調回路が、ＦＭ変調波抽出回路の出力
   を正弦波となすバンドパスフィルタ、受信信号を一方の
   入力とし前記バンドパスフィルタの出力を他方の入力と
   するアナログ乗算器、そのアナログ乗算器の出力から雑
   音成分を除去するローパスフィルタを有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の狭帯域信号及び広帯
   域信号の同時伝送通信装置。