(57)【要約】【課題】トーンスケルチ機能を備えたＦＭ送信機において、送信から受信への切り替え時に生じる異音の発生を抑制する。【解決手段】ＦＭ送信機の制御部は、ＰＴＴスイッチがオフになった後、変調部に入力されるトーン信号の振幅を、所定の第１の時間をかけて徐々に低下させると共に、第１の時間より長い第２の時間が経過したときに、高周波発振部の出力（搬送波）を停止する。本発明では、ＰＴＴスイッチがオフになった後に、トーン信号の振幅を徐々に低下させるという比較的簡単な方法で、異音の発生を抑制している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号に、音声帯域より低い所定の周波数のトーン信号を重畳した後、その音声信号で搬送波を変調してアンテナから送信するＦＭ送信機であって、
前記所定の周波数のトーン信号を発生するトーン信号発生部と、
前記トーン信号を前記音声信号に重畳させる混合器と、
高周波発振部から出力された搬送波を前記混合器から出力された信号で変調して高周波信号を生成する変調部と、
オンのときに送信を行い、オフのときに送信を停止するＰＴＴスイッチと、
前記ＰＴＴスイッチのオン／オフに応じて前記トーン信号発生部からのトーン信号の出力／停止を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記ＰＴＴスイッチがオフになった後、
前記変調部に入力されるトーン信号の振幅を、所定の第１の時間をかけて徐々に低下させると共に、
前記第１の時間より長い第２の時間が経過したときに、前記高周波発振部の出力を停止することを特徴とするＦＭ送信機。
【請求項２】
前記制御部は、前記トーン信号発生部の出力レベルを低下させることで、前記変調部に入力されるトーン信号の振幅を低下させることを特徴とする、請求項１に記載の送信機。
【請求項３】
前記変調部に入力される信号の振幅を調整する電子ボリュームを更に備え、
前記制御部は、前記電子ボリュームの出力レベルを低下させることで、前記変調部に入力されるトーン信号の振幅を低下させることを特徴とする、請求項１に記載の送信機。
【請求項４】
混合器において、音声信号に、音声帯域より低い所定の周波数のトーン信号を重畳し、変調部において、高周波発振部で生成された搬送波を前記音声信号で変調して高周波信号を生成した後、当該高周波信号をアンテナから送信するＦＭ送信機の機能の一部を実現するコンピュータプログラムであって、
コンピュータを、
所定の周波数のトーン信号を発生するトーン信号発生部と、
ＰＴＴスイッチのオン／オフに応じて前記トーン信号発生部からのトーン信号の出力／停止を制御する制御部と、して機能させ、
かつ前記制御部は、前記ＰＴＴスイッチがオフになった後、
前記変調部に入力されるトーン信号の振幅を、所定の第１の時間をかけて徐々に低下させると共に、
前記第１の時間より長い第２の時間が経過したときに、前記高周波発振部の出力を停止することを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トーンスケルチ機能を備えたＦＭ送信機、およびその送信機の機能を実現するコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
アマチュア無線等に使用されるＦＭ無線機では、無信号時に発生する雑音のカット、および同一周波数を採用する無線機との混信を防止するため、トーンスケルチ機能を備えているものが多い。
【０００３】
またＦＭ無線機には、送信機と受信機のそれぞれの機能を実現する回路が搭載されているが、トーンスケルチ機能を採用した場合、送信機側は、音声帯域である３００Ｈｚ〜３ｋＨｚより低い６７Ｈｚ〜２５４．１Ｈｚの周波数のトーン信号を、音声信号に重畳して送信する。
【０００４】
そして受信機側は、復調した信号からトーン周波数を検出し、検出したトーン周波数が自局で設定したトーン周波数と一致した場合にのみスピーカを開けて音声を出力する。
【０００５】
上述のＦＭ送信機では、ＰＴＴスイッチをオフにして送信から受信に切り替えると、音声信号、トーン信号および搬送波の送出が同時に停止し、無信号状態となるので、受信機側で耳障りなテールノイズが出力される。従来のＦＭ送信機では、テールノイズを軽減するために、以下のいずれかの方法が採用されていた。
【０００６】
第１の方法は、送信から受信への切り替え時、音声信号とトーン信号を同時に停止させるが、トーンスケルチが動作するまで搬送波を送出し続ける方法である（特許文献１参照）
【０００７】
第２の方法は、送信の停止後、トーン信号の位相が０度または１８０度になるまで待ってからトーン信号の送出を停止させる方法である（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平３−２４８６２９号公報
【特許文献１】特開２０１２−８０１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
テールノイズを軽減するために上述のいずれかの方法を採用した場合、異音の発生という新たな問題が生じる。以下に、その理由を説明する。
【００１０】
受信機側で受信し復調した信号には、音声信号とトーン信号が含まれている。これらの信号のうちトーン信号を除去し、音声信号だけを取り出すために、ＦＭ受信機にはＨＰＦ（ハイパスフィルタ）が備えられている。
【００１１】
一方、ＨＰＦには、入力信号の振幅が急激に変化した場合、出力に、入力信号には存在しない信号（以降、これを「歪信号」という）が含まれるという性質がある。この性質はＨＰＦの応答性能に起因するもので、フィルタ特有の現象として一般に知られている。またフィルタは固有の振動周波数（Ｑ値）を持ち、その特性が急峻であるほど、入力信号を停止させたときに、歪信号が出力されやすくなる。
【００１２】
上述の第１の方法を採用した場合、トーン信号を停止させたときにＨＰＦに入力される信号の振幅が急激に変化することから、上述した理由により歪信号が出力され、異音となって聞こえてしまう。特に、トーン信号の周波数が高い（２５０Ｈｚ付近）と、トーン信号の送出を止めた時に受信機側で異音が聞こえやすくなる。
【００１３】
異音発生の防止策として、フィルタの特性を緩やかにすることが考えられるが、ＨＰＦは、通常、半導体デバイス（ＩＣ）に組み込まれているため、ＨＰＦの特性を変更することは、現実的に難しい。
【００１４】
一方、上述の第２の方法を採用した場合、直前まで存在していた正弦波が短時間の間になくなり、特にトーン信号の周波数が高い場合は、単位時間当たりの振幅の変化量が大きいため、第１の方法に比べてレベルは低いものの、同様の理由により受信機側で異音が発生する。
【００１５】
更に、第２の方法を採用した場合、ＤＤＳ（Direct Digital Synthesizer）によって生成されるトーン信号の停止のタイミングをバッファや比較器によって正確に制御する必要があるため、制御が複雑になる。
【００１６】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、送信から受信への切り替え時に生じる異音を、比較的簡単な制御によって軽減できるＦＭ送信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため本発明にかかるＦＭ送信機は、音声信号に、音声帯域より低い所定の周波数のトーン信号を重畳した後、その音声信号で搬送波を変調してアンテナから送信するＦＭ送信機であって、
前記所定の周波数のトーン信号を発生するトーン信号発生部と、
前記トーン信号を前記音声信号に重畳させる混合器と、
高周波発振部から出力された搬送波を前記混合器から出力された信号で変調して高周波信号を生成する変調部と、
オンのときに送信を行い、オフのときに送信を停止するＰＴＴスイッチと、
前記ＰＴＴスイッチのオン／オフに応じて前記トーン信号発生部からのトーン信号の出力／停止を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記ＰＴＴスイッチがオフになった後、
前記変調部に入力されるトーン信号の振幅を、所定の第１の時間をかけて徐々に低下させると共に、
前記第１の時間より長い第２の時間が経過したときに、前記高周波発振部の出力を停止することを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記制御部は、前記トーン信号発生部の出力レベルを低下させることで、前記変調部に入力されるトーン信号の振幅を低下させることが好ましい。
【００１９】
もしくは、前記変調部に入力される信号の振幅を調整する電子ボリュームを更に備え、前記制御部は、前記電子ボリュームの出力レベルを低下させることで、前記変調部に入力されるトーン信号の振幅を低下させることが好ましい。
【００２０】
また本発明にかかるコンピュータプログラムは、混合器において、音声信号に、音声帯域より低い所定の周波数のトーン信号を重畳し、変調部において、高周波発振部で生成された搬送波を前記音声信号で変調して高周波信号を生成した後、当該高周波信号をアンテナから送信するＦＭ送信機の機能の一部を実現するコンピュータプログラムであって、
コンピュータを、
所定の周波数のトーン信号を発生するトーン信号発生部と、
ＰＴＴスイッチのオン／オフに応じて前記トーン信号発生部からのトーン信号の出力／停止を制御する制御部と、して機能させ、
かつ前記制御部は、前記ＰＴＴスイッチがオフになった後、
前記変調部に入力されるトーン信号の振幅を、所定の第１の時間をかけて徐々に低下させると共に、
前記第１の時間より長い第２の時間が経過したときに、前記高周波発振部の出力を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかるＦＭ送信機では、ＰＴＴスイッチがオフになった後、トーン信号の振幅を徐々に低下させるという比較的簡単な方法で異音の発生を抑制している。特に、トーン信号発生部や制御部の機能を、マイクロプロセッサを用いてソフトウェアにより実現する場合、ＦＭ送信機のハード構成を変えることなく、プログラムを変更するだけで本発明の目的を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態にかかるＦＭ送信機の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のマイクロプロセッサのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】本発明（ａ）および従来（ｂ）のＦＭ送信機におけるトーンスケルチ機能を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態にかかるＦＭ送信機について、図面を参照して説明する。
【００２４】
＜ＦＭ送信機の構成＞
図１に、本発明の実施の形態にかかるＦＭ送信機の構成を示す。前述したように、アマチュア無線等で用いられるＦＭ無線機には、送信機と受信機のそれぞれの機能を実現する回路が内蔵されている。このうち受信機の機能を実現する回路については、本発明と直接関係しないため、図には送信機に関する回路ブロックのみを表示している。
【００２５】
ＦＭ送信機１は、マイク２、増幅器３、混合器４、マイクロプロセッサ５、ＬＰＦ（low Pass Filter）６、電子ボリューム７、変調部８、高周波発振部９、送信部１０、アンテナ１１、操作部１２および表示部１４を備えている。図中、太い矢印は音声信号、トーン信号または搬送波の流れを示し、細い矢印は制御系統の信号の流れを示している。
【００２６】
マイク２は、音声をアナログの音声信号Ｓａ１に変換すると共に、その音声信号Ｓａ１を増幅部３に出力する。増幅部３は、マイク２から入力されたアナログ音声信号Ｓａ１を増幅して混合器４に出力する。
【００２７】
マイクロプロセッサ５は、制御部５１、トーン信号発生部５２およびＤ／Ａ変換器５３の各機能を発揮するものであり、これらの機能は、図２に示すハードウェア構成のマイクロプロセッサにより実現される。図２のハードウェア構成については、後述する。
【００２８】
マイクロプロセッサ５の制御部５１はＦＭ送信機１の各部の動作を制御する。トーン信号発生部５２は、不揮発性メモリ５０５（図２参照）に予め格納されたトーン信号の周波数と振幅に関するデータに従ってトーン信号Ｓｔ１を発生する。トーン信号発生部５２におけるトーン信号の発生と停止は、制御部５１からの制御信号Ｃ１によって制御される。
【００２９】
トーン信号発生部５２から出力されたトーン信号Ｓｔ１は、Ｄ/Ａ変換器５３でデジタル信号からアナログ信号Ｓｔ２に変換され、ＬＰＦ６で高域の周波数成分が除去された後、混合器４に供給される。
【００３０】
混合器４は、増幅部３から出力された音声信号Ｓａ１にマイクロプロセッサ５から出力されたトーン信号Ｓｔ２を重畳させる。電子ボリューム７は、制御部５１からの制御信号Ｃ２に従って、次段の変調部８に入力される音声信号Ｓａ２の振幅を調整する。
【００３１】
変調部８は、高周波発振部９から出力された搬送波Ｓｃを、電子ボリューム７で振幅が調整された音声信号Ｓａ２で変調して高周波信号Ｓｈを生成する。送信部１０は、変調部９で生成された高周波信号Ｓｈを増幅した後、アンテナ１１より電波に変換して出力する。
【００３２】
操作部１２は、種々の入力信号を制御部５１に入力する。操作部１２にはＰＴＴ（Push To Talk）スイッチ１３が含まれている。ＰＴＴスイッチ１３は、押す（オンにする）と図示しない送受切替部が送信側に切り替わってアンテナ１１から送信が行われ、放す（オフにする）と、図示しない送受切替部が受信側に切り替わって受信した音声信号の再生が行われる。
【００３３】
表示部１４は液晶ディスプレイ等で構成され、種々のデータを表示するのに用いられる。表示部１４には、トーンスケルチ機能が作動していることやトーン信号の周波数が表示される。
【００３４】
次に、図２を参照して、マイクロプロセッサ５のハードウェア構成について説明する。制御部５１、トーン信号発生部５２およびＤ／Ａ変換器５３のそれぞれの機能は、マイクロプロセッサ５のＲＯＭ５０３に格納されたソフトウェアをＣＰＵ５０１で実行することにより実現される。
【００３５】
マイクロプロセッサ５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０１、クロック源５０２、ＣＰＵ５０１の動作を規定するプログラムを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）５０３、ＣＰＵ５０１のワークメモリとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）５０４、トーン信号の周波数と振幅に関するデータを格納した不揮発性メモリ５０５、およびインターフェース（図では「Ｉ／Ｆ」と表示）５０６で構成され、これらの部材がバス５０７で相互に接続されている。
【００３６】
ＣＰＵ５０１での演算により発生し、かつＤ／Ａ変換されたアナログのトーン信号Ｓｔ２は、インターフェース５０６を介してマイクロプロセッサ５の外部に出力され、ＬＰＦ６に供給される。
【００３７】
＜トーンスケルチ機能の説明＞
次に、図１のブロック図および図３のタイミングチャートを参照して、本発明におけるトーンスケルチ機能について、従来のＦＭ送信機と比較しながら説明する。なお、ＦＭ送信機の基本的な構成は、本実施の形態と従来のＦＭ送信機で変わりはない。
【００３８】
図３（ａ）には、本実施の形態にかかるＦＭ送信機１のタイミングチャートを示し、図３（ｂ）には、従来のＦＭ送信機のタイミングチャートを示す。また図３（ａ）（ｂ）の最下段には、ＦＭ受信機におけるトーンスケルチのオープン／クローズの状態を示している。
【００３９】
最初に、図３（ｂ）を参照して、従来のＦＭ送信機におけるトーンスケルチ機能について説明する。トーンスケルチ機能を発揮したい場合、ユーザは、予め操作部１２を介して、不揮発性メモリ５０５（図２参照）に格納されたトーン周波数のデータのうち希望するトーン周波数を制御部５１に通知する。通知されたトーン周波数は、制御部５１の制御に従って表示部１４に表示されると共に、トーン信号発生部５２にトーン周波数として設定される。
【００４０】
図３（ｂ）の時刻Ｔ１においてユーザがＰＴＴスイッチ１３を押す（オンにする）と、ＰＴＴスイッチ１３からＰＴＴ信号Ｓｐがマイクロプロセッサ５の制御部５１に出力される。制御部５１は、ＰＴＴ信号Ｓｐを受信すると、トーン信号発生部５２に制御信号Ｃ１を送信する。
【００４１】
制御信号Ｃ１を受信したトーン信号発生部５２は、指定された周波数のトーン信号Ｓｔ１を生成して出力する。トーン信号発生部５２で生成されたトーン信号Ｓｔ１はＤ／Ａ変換器５３でアナログ信号に変換されてトーン信号Ｓｔ２となった後、ＬＰＦ６に供給される。ＬＰＦ６を通過して高域の周波数成分が取り除かれたトーン信号Ｓｔ２は混合器４で音声信号Ｓａ１に重畳されて音声信号Ｓａ２となった後、電子ボリューム７を介して変調部８に供給される。
【００４２】
制御部５１はＰＴＴ信号Ｓｐを受信した後、高周波発振部９と送信部１０に制御信号を送信し、高周波発振部９から搬送波Ｓｃを出力すると共に、送信部１０の出力をオンにして送信を開始する。
【００４３】
時刻Ｔ２においてユーザがＰＴＴスイッチ１３を離す（オフにする）と、制御部５１はＰＴＴ信号Ｓｐがオフとなったことを確認し、トーン信号発生部５２に対して制御信号Ｃ１を送信して、トーン信号Ｓｔ１の生成を停止させる。
【００４４】
トーン信号発生部５２は制御信号Ｃ１を受信した後、時刻Ｔ３において出力信号の値を０（ゼロ）にする。図３（ｂ）において、ＰＴＴ信号Ｓｐがオフになる時刻Ｔ２とトーン信号発生部５２の出力Ｓｔ１が０となる時刻Ｔ３がずれているのは、トーン信号発生部５２において、制御信号Ｃ１を受信した後、出力を０に設定する処理に若干の時間がかかるためである。
【００４５】
図３（ｂ）に示すように、トーン信号発生部５２が制御信号Ｃ１を受けてトーン信号発生器５２の出力を０にする際、トーン信号Ｓｔ１の振幅レベルが急激に変化する。この信号がＦＭ受信機のＨＰＦに入力されると、前述した理由によりＨＰＦから歪信号が出力され、それが異音となって聞こえる。
【００４６】
図３（ｂ）に示すように、高周波発振部９から出力される搬送波Ｓｃは、ＰＴＴスイッチ１３を離しても直ぐには停止せず、時刻Ｔ４でオフとなるように予め設定されている。そのため、それまでの期間、搬送波Ｓｃが変調部８に供給され、送信部１０からの送信が継続される。
【００４７】
一方、図３（ｂ）の最下段に示すように、ＦＭ受信機におけるトーンスケルチは、トーン信号の振幅が０になってから一定の時間τが経過した時刻Ｔ５で停止する。すなわち、時刻Ｔ５において、スピーカをオープンにして受信音声が出力される状態から、スピーカがクローズされ受信音声が遮断される状態に切り替わる。時刻Ｔ５は、送信機のトーン信号が停止する時刻Ｔ３より遅いため、ＦＭ受信機において異音が発生し、再生音声の品質を劣化させる。
【００４８】
次に、図３（ａ）を参照して、本実施の形態にかかるＦＭ送信機におけるトーンスケルチ機能について説明する。時刻Ｔ１からＴ２までの制御部５１の動作は、図３（ｂ）に示す従来のＦＭ送信機と変わりがない。
【００４９】
本実施の形態では、ＰＴＴスイッチ１３をオフにして送信動作から受信動作に切り替えた後、変調部８に入力されるトーン信号の振幅を、所定の時間をかけて徐々に低下させることにより、振幅の急激な変化に伴って生じる異音の発生を抑制している。
【００５０】
図３（ａ）に示すように、時刻Ｔ２において、トーン信号発生部５２は、制御部５１からの制御信号Ｃ１を受信した後、所定の時間をかけてトーン信号Ｓｔ１の振幅を徐々に低下させる。ＦＭ受信機のトーンスケルチ回路では、トーン信号Ｓｔ１の振幅が十分小さくなった時刻Ｔ６においてトーンの一致を認識できなくなり、それから一定の時間τが経過した時刻Ｔ７において、トーンスケルチ機能がオープンの状態からクローズの状態に切り替わる。
【００５１】
トーンスケルチ機能がオープンの状態からクローズの状態に切り替わる時刻Ｔ７では、高周波発振部９からの搬送波Ｓｃが出力され、搬送波のみの高周波信号Ｓｈがアンテナ１１から送信されているため、ＦＭ受信機のトーンスケルチ回路からは音声が出力されない状態にある。
【００５２】
上述したように、ＰＴＴスイッチ１３がオフになった後、トーン信号発生部５２の出力レベルを低下させて変調部８に入力されるトーン信号Ｓｔ２の振幅を徐々に低下させれば、異音の発生原因である、ＨＰＦへの入力信号の急激な振幅変化が生じない。結果として、異音による再生音声の品質劣化を防止できる。
【００５３】
変調部８に入力されるトーン信号の振幅レベルの低下の割合について実験を行ったところ、トーン信号の半周期毎に変調レベルを４〜６％程度の割合で下げていけば、ＨＰＦから歪信号がほとんど出力されないことを確認できた。
【００５４】
これに対し、変調レベルが６％の割合を超えてレベルを下げようとすると、受信機側で異音が発生することが確認できた。逆に、６周期を超える時間をかけてトーン信号のレベルを０まで低下させても、異音防止の効果に変わりがないことが分かった。
【００５５】
変調部８に入力されるトーン信号の振幅を徐々に低下させる方法としては、上述したトーン信号発生部５２の出力レベルを低下させる方法以外に、電子ボリューム７の出力レベルを低下させる方法がある。
【００５６】
トーン信号発生部５２の出力レベルを低下させる方法では、デジタル処理の性質から出力レベルを段階的に低下させることになるため、出力レベルの段階が粗いと、時間当たりの振幅の変化が大きくなり、異音が発生し易くなる。時間当たりの振幅の変化量を減らすためには、出力レベルの段階を細かく設定する必要があるが、それだけプログラムが複雑になる。
【００５７】
一方、電子ボリューム７の出力レベルを低下させる方法については、電子ボリューム７の出力レベルを制御する制御信号Ｃ２を制御部５１から電子ボリューム７に送信する。この方法についても、ソフトウェアにより制御信号Ｃ２の大きさを変えることで実現できる。電子ボリューム７の出力レベルの低下は、トーン信号発生部５２の出力レベルの低下に比べて、滑らかな制御がやり易い。
【００５８】
最近のＦＭ受信機では、変調部８の入力段に電子ボリューム７を配置したものが多く、そのようなＦＭ送信機では、制御信号Ｃ２として、電子ボリューム７の出力レベルを徐々に低下させるプログラムを用意するだけで、実現できる。
【００５９】
以上説明したように、本発明にかかるＦＭ送信機を用いれば、ＰＴＴスイッチを放した後、トーン信号の振幅が徐々に低下し、これに伴って、ＦＭ受信機のＨＰＦから出力される歪信号のレベルが低下する。結果として、異音のレベルが無視できる程度となるため、品質の優れた音声を再生できる。
【００６０】
なお、上述の実施の形態において、制御部５１およびトーン信号発生部５２の機能をコンピュータに実行させるためのプログラムを、マイクロプロセッサ５の機能を実行させるプログラムと共に記録媒体（例えばＣＤ−ＲＯＭ）に記録して配布したり、ネットワークで配信したりしてもよい。このコンピュータプログラムは、コンピュータの記録媒体に記録されインストールされる。
【符号の説明】
【００６１】
１  ＦＭ送信機
２  マイク
３  増幅部
４  混合器
５  マイクロプロセッサ
４  Ａ/Ｄ変換器
６  ＬＰＦ
７  電子ボリューム
８  変調部
９  高周波発振部
１０  送信部
１１  アンテナ
１２  操作部
１３  ＰＴＴスイッチ
１４  表示部
５０１  ＣＰＵ
５０２  クロック源
５０３  ＲＯＭ
５０４  ＲＡＭ
５０５  不揮発性メモリ
５０６  インターフェース
５０７  バス
【図１】
2014232962.tif 000003
【図２】
2014232962.tif 000004
【図３】
2014232962.tif 000005