(57)【要約】【課題】１種類の余弦波テーブルのみを用いて任意の周波数の信号を生成でき、また、１種類の余弦波テーブルのみを用いて任意の周波数のデュアルトーンを生成できるトーン生成デジタル回路を提供することを目的とする。【解決手段】任意の周波数を設定可能な周波数設定部１と、１４ビットのダイナミックレンジで１周期を６４分割した離散的なコサインデータを保持している余弦波テーブル３と、周波数設定部１における設定周波数に応じて余弦波テーブル３からコサインデータをリードするためのアドレスを生成するアドレス生成部２と、余弦波テーブル３からコサインデータをリードするデータ読出し部とを有し、アドレス生成部２は、周波数設定部１における設定周波数に応じて所定時間のサンプリング周期毎にリアルタイムにアドレスを算出し、データ読出し部は、算出したアドレスに対応するコサインデータを余弦波テーブル３からリードする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の周波数を設定可能な周波数設定部と、１４ビットのダイナミックレンジで１周期を６４分割した離散的なコサインデータを保持している余弦波テーブルと、前記周波数設定部における設定周波数に応じて前記余弦波テーブルから前記コサインデータをリードするためのアドレスを生成するアドレス生成部と、前記余弦波テーブルから前記コサインデータをリードする波形演算部とを有し、
前記アドレス生成部は、前記周波数設定部における設定周波数に応じて所定時間のサンプリング周期毎にリアルタイムにアドレスを算出し、前記波形演算部は、前記算出したアドレスに対応する前記コサインデータを前記余弦波テーブルからリードすると共に、前記算出したアドレスが存在しない場合には前記算出したアドレスに最も近い前後のアドレスに対する前記コサインデータを用いて近似コサインデータを算出することを特徴とするトーン生成デジタル回路。
【請求項２】
前記アドレス生成部は、アドレスを生成するタイミングを所定時間に２回とし、前記波形演算部は、前記余弦波テーブルからリードするタイミングを前記所定時間に２回とすることを特徴とする請求項１に記載のトーン生成デジタル回路。
【請求項３】
前記波形演算部は、前記余弦波テーブルより前記所定時間の時分割でリードする周波数のうち一方の周波数を０Ｈｚに設定することを特徴とする請求項２に記載のトーン生成デジタル回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル回路を利用してＤＴＭＦ信号等のデュアルトーンおよび任意の周波数のシングルトーンを生成することができるトーン生成デジタル回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＤＴＭＦ信号生成のデジタル回路は、ＤＴＭＦ信号生成に必要な８種類（高／低周波群：各４種類）の周波数に特化した各々のテーブルを保持し、出力するＤＴＭＦ信号に応じて、各テーブルから一定周期でデータを読み出すことにより、低周波群と高周波群の周波数を生成し、それらを加算することでＤＴＭＦ信号を生成していた。例えばＲＯＭから読み出されたＰＣＭ符号データを元にデジタルトーン信号を発生するものが知られている。（例えば特許文献１）
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−０３２１０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のトーン生成デジタル回路では、ＤＴＭＦ信号は生成可能であるがその他の任意な周波数の信号生成は不可能であるという問題点を有し、また、ＤＴＭＦ信号の高周波群および低周波群すべての周波数に対応したテーブルを保持する必要があるため回路規模が大きくなるという問題点を有していた。
【０００５】
このトーン生成デジタル回路では、余弦波テーブルからリードするアドレスを周波数に応じてリアルタイムに算出し、更に時分割で異なる周波数のデータをリードしてそれらを加算することで、１種類の余弦波テーブルのみを用いて任意の周波数の信号を生成することができ、また、１種類の余弦波テーブルのみを用いて任意の周波数のデュアルトーンを生成することが要求されている。
【０００６】
本発明は、この要求を満たすため、１種類の余弦波テーブルのみを用いて任意の周波数の信号を生成することができ、また、１種類の余弦波テーブルのみを用いて任意の周波数のデュアルトーンを生成することができるトーン生成デジタル回路を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明のトーン生成デジタル回路は、任意の周波数を設定可能な周波数設定部と、１４ビットのダイナミックレンジで１周期を６４分割した離散的なコサインデータを保持している余弦波テーブルと、周波数設定部における設定周波数に応じて余弦波テーブルからコサインデータをリードするためのアドレスを生成するアドレス生成部と、余弦波テーブルからコサインデータをリードする波形演算部とを有し、アドレス生成部は、周波数設定部における設定周波数に応じて所定時間のサンプリング周期毎にリアルタイムにアドレスを算出し、波形演算部は、算出したアドレスに対応するコサインデータを余弦波テーブルからリードすると共に、算出したアドレスが存在しない場合には算出したアドレスに最も近い前後のアドレスに対するコサインデータを用いて近似コサインデータを算出する構成を備えている。
【０００８】
これにより、１種類の余弦波テーブルのみを用いて任意の周波数の信号を生成することができるトーン生成デジタル回路が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載のトーン生成デジタル回路は、任意の周波数を設定可能な周波数設定部と、１４ビットのダイナミックレンジで１周期を６４分割した離散的なコサインデータを保持している余弦波テーブルと、周波数設定部における設定周波数に応じて余弦波テーブルからコサインデータをリードするためのアドレスを生成するアドレス生成部と、余弦波テーブルからコサインデータをリードする波形演算部とを有し、アドレス生成部は、周波数設定部における設定周波数に応じて所定時間のサンプリング周期毎にリアルタイムにアドレスを算出し、波形演算部は、算出したアドレスに対応するコサインデータを余弦波テーブルからリードすると共に、算出したアドレスが存在しない場合には算出したアドレスに最も近い前後のアドレスに対するコサインデータを用いて近似コサインデータを算出することとしたものである。
【００１０】
この構成により、余弦波テーブルからコサインデータをリードするためのアドレスを設定周波数に応じて変化させるようにしたので、１種類の余弦波テーブルで任意の周波数の信号を生成することができ、回路規模を小さくすることができるという作用を有する。
【００１１】
請求項２に記載のトーン生成デジタル回路は、請求項１に記載のトーン生成デジタル回路において、アドレス生成部は、アドレスを生成するタイミングを所定時間に２回とし、波形演算部は、余弦波テーブルからリードするタイミングを所定時間に２回とすることとしたものである。
【００１２】
この構成により、所定時間毎に２種類の周波数の信号を生成し、その異なる周波数の信号を加算することができるので、１種類の余弦波テーブルから時分割で２種類の信号の生成が可能でＤＴＭＦ信号等のデュアルトーンを生成することができるという作用を有する。
【００１３】
請求項３に記載のトーン生成デジタル回路は、請求項２に記載のトーン生成デジタル回路において、波形演算部は、余弦波テーブルより所定時間の時分割でリードする周波数のうち一方の周波数を０Ｈｚに設定することとしたものである。
【００１４】
この構成により、デュアルトーンを生成する回路と同じ回路においてシングルトーンを生成することができるという作用を有する。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるトーン生成デジタル回路を示すブロック図である。
【００１７】
図１において、１は任意の周波数を設定可能な周波数設定部、２は周波数設定部１により設定された周波数値に応じて、後述の余弦波テーブル３からデータをリードするためのアドレスを生成するアドレス生成部、３は１４ビットのダイナミックレンジで１周期を６４分割した離散的なコサインデータを保持する余弦波テーブル、７は、アドレス生成部２が算出したアドレスに対応するコサインデータを余弦波テーブル３からリードすると共に、アドレス生成部２が算出したアドレスが存在しない場合には、最も近い前後のアドレスに対するコサインデータを用いて近似コサインデータを算出する波形演算部、４は波形演算部７で算出したコサインデータに対してゲインをかけるゲイン演算部、５は１４ビットのリニア信号を６４ＫｂｐｓＰＣＭに変換するリニア／ＰＣＭ変換部である。
【００１８】
このように構成されたトーン生成デジタル回路について、その動作を図３を用いて説明する。図３は図１に示すトーン生成デジタル回路の余弦波テーブル３のイメージ図である。ここで、１周期を６４分割した離散的なコサインデータを余弦波テーブル３に保持することは、アドレス生成部２において生成されるアドレスｘは自然数的には０、１、・・・・・、６４であり、自然数でない場合にはコサインデータを算出する必要があることを意味する。
【００１９】
図１の周波数設定部１に周波数ｆ（Ｈｚ）を設定した場合、図３に示す余弦波テーブル３から１２５μ秒毎に波形演算部７によりリードするアドレス値のサンプリング間隔は（数１）で求められる。サンプリング開始アドレスはａ＝０である。
【００２０】
【数１】
2004134953.tif 000003
【００２１】
すなわち、ｆ＝５００Ｈｚの場合にはサンプリング間隔は４（ｎ＝４、ｍ＝０）であり、アドレスｘは０、４、８、・・・・・、６４と変化することになる。また、ｆ＝５０３Ｈｚの場合には、ｎ＝４、ｍ＝３であり、そのようなアドレスはないので、コサインデータを算出する必要がある。よって、一般的には、１２５μ秒毎に、アドレス０、ａ、ａ×２、ａ×３、・・・・のデータを余弦波テーブル３からリードすることにより、周波数ｆ（Ｈｚ）の信号を生成することができる。しかし、（数１）において、ｍ≠０の場合には、そのアドレスに対するコサインデータが余弦波テーブル３に存在しないため、（数２）を用いて、近似計算を行なう。
【００２２】
【数２】
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【００２３】
（数２）の演算により得た所定周波数の信号（近似コサインデータ）ｙはゲイン演算部４により増減幅され、更に、その信号ｙ１は、リニア／ＰＣＭ変換部５において、Ｇ．７１１に従い、１４ビットリニア信号から８ビットＰＣＭ信号に変換される。このようにして、６４ｋｂｐｓＰＣＭのトーンを生成することができる。
【００２４】
なお、本実施の形態では周波数設定部等の各部をハードウェアとしたが、各部をソフトウェアで構成してもよく、同様の効果を奏するものである。また、各（数１）、（数２）の演算は波形演算部７で行われる。
【００２５】
以上のように本実施の形態によれば、任意の周波数を設定可能な周波数設定部１と、１４ビットのダイナミックレンジで１周期を６４分割した離散的なコサインデータを保持している余弦波テーブル３と、周波数設定部１における設定周波数に応じて余弦波テーブル３からコサインデータをリードするためのアドレスを生成するアドレス生成部２と、余弦波テーブル３からコサインデータをリードする波形演算部７とを有し、アドレス生成部２は、周波数設定部１における設定周波数に応じて所定時間のサンプリング周期毎にリアルタイムにアドレスを算出し、波形演算部７は、算出したアドレスに対応するコサインデータを余弦波テーブル３からリードすると共に、算出したアドレスが存在しない場合には算出したアドレスに最も近い前後のアドレスに対するコサインデータを用いて近似コサインデータを算出することにより、余弦波テーブル３からコサインデータをリードするためのアドレスを設定周波数に応じて変化させるようにしたので、１種類の余弦波テーブル３で任意の周波数の信号を生成することができ、回路規模を小さくすることができる。
【００２６】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２によるトーン生成デジタル回路を示すブロック図であり、ＤＴＭＦ信号を生成する場合を示す。
【００２７】
図２において、周波数設定部１、アドレス生成部２、余弦波テーブル３、波形演算部７、ゲイン演算部４、リニア／ＰＣＭ変換部は図１と同様のものなので、同一符号を付し、説明は省略する。６は生成信号ｙ１とｙ２とを加算する加算部である。
【００２８】
このように構成されたトーン生成デジタル回路について、その動作を説明する。
【００２９】
図２において、周波数設定部１にＤＴＭＦ信号成分である高周波群および低周波群の２種類の周波数を設定することで、アドレス生成部２において、各周波数に対応した２種類のアドレスを１２５μ秒中にリアルタイムに算出する。その２種類のアドレスに対応したコサインデータを波形演算部７は１２５μ秒毎に余弦波テーブル３からリードし、ゲイン演算部４で両信号を増減幅する。その後、ゲイン演算部４から出力される両信号を加算部６により加算し、リニア−ＰＣＭ変換部６において、Ｇ．７１１に従い、１４ビットリニア信号としての両信号を８ビットＰＣＭ信号に変換する。このようにして６４ＫｂｐｓＰＣＭのＤＴＭＦ信号を生成することができる。
【００３０】
なお、本実施の形態におけるトーン生成デジタル回路は、ＤＴＭＦ信号のみの生成だけでなく、各種デュアルトーンの生成にも適用することができる。また、本実施の形態では周波数設定部等の各部をハードウェアとしたが、各部をソフトウェアで構成してもよく、同様の効果を奏するものである。
【００３１】
以上のように本実施の形態によれば、アドレス生成部２は、アドレスを生成するタイミングを所定時間に２回とし、波形演算部７は、余弦波テーブル３からリードするタイミングを所定時間に２回とすることにより、所定時間毎に２種類の周波数の信号を生成し、その異なる周波数の信号を加算することができるので、１種類の余弦波テーブルから時分割で２種類の信号の生成が可能でＤＴＭＦ信号等のデュアルトーンを生成することができる。
【００３２】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３によるトーン生成デジタル回路の構成は実施の形態２と同様、図２に示す構成である。本実施の形態によるトーン生成デジタル回路は実施の形態２とは動作が異なる。
【００３３】
図２において、周波数設定部１に、生成するシングルトーンの周波数と０Ｈｚの周波数との２種類の周波数を設定することで、生成信号ｙ１にはシングルトーンの周波数の信号（シングルトーン信号）が生成され、生成信号ｙ２には０Ｈｚの周波数の信号が生成されるため、加算部６にて加算された結果はシングルトーン信号であり、デュアルトーン生成回路と同じ回路でシングルトーン信号も生成可能である。
【００３４】
以上のように本実施の形態によれば、波形演算部７は、余弦波テーブル３より所定時間の時分割でリードする周波数のうち一方の周波数を０Ｈｚに設定することにより、デュアルトーンを生成する回路と同じ回路においてシングルトーンを生成することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に記載のトーン生成デジタル回路によれば、任意の周波数を設定可能な周波数設定部と、１４ビットのダイナミックレンジで１周期を６４分割した離散的なコサインデータを保持している余弦波テーブルと、周波数設定部における設定周波数に応じて余弦波テーブルからコサインデータをリードするためのアドレスを生成するアドレス生成部と、余弦波テーブルからコサインデータをリードする波形演算部とを有し、アドレス生成部は、周波数設定部における設定周波数に応じて所定時間のサンプリング周期毎にリアルタイムにアドレスを算出し、波形演算は、算出したアドレスに対応するコサインデータを余弦波テーブルからリードすると共に、算出したアドレスが存在しない場合には算出したアドレスに最も近い前後のアドレスに対するコサインデータを用いて近似コサインデータを算出することにより、余弦波テーブルからコサインデータをリードするためのアドレスを設定周波数に応じて変化させるようにしたので、１種類の余弦波テーブルで任意の周波数の信号を生成することができ、回路規模を小さくすることができるという有利な効果が得られる。
【００３６】
請求項２に記載のトーン生成デジタル回路によれば、請求項１に記載のトーン生成デジタル回路において、波形演算部は、余弦波テーブルからリードするタイミングを所定時間に２回とすることにより、所定時間毎に２種類の周波数の信号を生成し、その異なる周波数の信号を加算することができるので、１種類の余弦波テーブルから時分割で２種類の信号の生成が可能でＤＴＭＦ信号等のデュアルトーンを生成することができるという有利な効果が得られる。
【００３７】
請求項３に記載のトーン生成デジタル回路によれば、請求項２に記載のトーン生成デジタル回路において、波形演算部は、余弦波テーブルより所定時間の時分割でリードする周波数のうち一方の周波数を０Ｈｚに設定することにより、デュアルトーンを生成する回路と同じ回路においてシングルトーンを生成することができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるトーン生成デジタル回路を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態２によるトーン生成デジタル回路を示すブロック図
【図３】図１に示すトーン生成デジタル回路の余弦波テーブルのイメージ図
【符号の説明】
１　周波数設定部
２　アドレス生成部
３　余弦波テーブル
４　ゲイン演算部
５　リニア／ＰＣＭ変換部
６　加算部
７　波形演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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