(57)【要約】【課題】トーン信号周波数にかかわらず周波数を検出するための処理負荷が変化しないトーン信号周波数検出装置を提供する。【解決手段】Ａ／Ｄ変換器１により正弦波の入力トーン信号を所定の時間間隔でサンプリングしてデジタル信号に変換し、Ａ／Ｄ変換された入力トーン信号をヒルベルト変換器２により９０度移相させて余弦波のトーン信号を得て、Ａ／Ｄ変換された入力トーン信号と余弦波のトーン信号との比の逆正接から位相角演算器３によって入力トーン信号の位相角を求め、位相角演算器３によって求めた位相角と入力トーン信号の直前のサンプリングに基づいて求めた位相角との差である位相差を求め、かつ求めた位相差とサンプリング時間間隔とを周波数演算器５によって乗算して、トーン信号の周波数を求める。【選択図】        図１
2005091255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正弦波の入力トーン信号を所定の時間間隔でサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
Ａ／Ｄ変換された入力トーン信号を９０度移相させて出力するヒルベルト変換器と、
Ａ／Ｄ変換された入力トーン信号とヒルベルト変換器からの出力信号との両入力信号の比（＝Ａ／Ｄ変換された入力トーン信号／ヒルベルト変換器からの出力信号）を求め、かつ求めた比の逆正接を演算して入力トーン信号の位相角を求める位相角演算器と、
位相角演算器によって求めた位相角と入力トーン信号の直前のサンプリングに基づいて求めた位相角との差である位相差を求め、かつ求めた位相差とサンプリング時間間隔とを乗算して周波数を求める周波数演算器と、
を備えたことを特徴とするトーン信号周波数検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトーン信号周波数検出装置、例えば５トーン信号の周波数を検出するトーン信号周波数検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信機などにおいてトーン信号をサブオーディオ信号として音声信号に付加して送信し、受信側でトーン信号の周波数が一致したときだけスケルチを開くようにしたりしている。
【０００３】
トーンスケルチ回路に用いる場合、従来は、トーン信号のレベルからトーン信号の存否を判別している。例えば、トーン信号をバンドパスフィルタで取り出し、検波器と積分器に供給して、検波器の出力信号をトーン信号の検出に使用し、積分器の出力信号をトーン信号の非検出に使用している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−４６２４８号公報
【０００４】
また一方、トーン信号周波数の検出には、正弦波であるトーン信号をクリップさせて矩形波に変換し、マイクロコンピュータからなる検出回路に供給して、矩形波に変換されたトーン信号の立ち上がりエッジを検出回路で検出し、検出した連続する立ち上がりエッジ間の期間を測定し、この連続する立ち上がりエッジ間の期間がトーン信号の１周期に該当することから、連続する立ち上がりエッジ間の期間からトーン信号の周波数を求める所謂タイムカウント方式も知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記したタイムカウント方式によりトーン信号周波数を検出するときは、立ち上がりエッジごとに検出回路に割り込みが入るため、割り込み回数がトーン信号周波数によって変化することになる。単位時間当たりの割り込み回数はトーン信号周波数が低いときは少なく、トーン信号周波数が高いときは多い。このように、トーン信号周波数によって検出回路の処理負荷は変化することになる。
【０００６】
この場合、周波数検出処理が検出回路を構成するマイクロコンピュータの処理能力内に収まっていれば、処理負荷が変化しても差し支えないが、他の処理と同時に処理させているときは、トーン信号周波数の検出時における処理能力が足りるか否かを明確に判断することは難しいという問題点があった。
【０００７】
本発明は、トーン信号周波数にかかわらず周波数検出のための処理負荷が変化しないトーン信号周波数検出装置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】
【０００８】
本発明にかかるトーン信号周波数検出装置は、正弦波の入力トーン信号を所定の時間間隔でサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
Ａ／Ｄ変換された入力トーン信号を９０度移相させて出力するヒルベルト変換器と、
Ａ／Ｄ変換された入力トーン信号とヒルベルト変換器からの出力信号との両入力信号の比（＝Ａ／Ｄ変換された入力トーン信号／ヒルベルト変換器からの出力信号）を求め、かつ求めた比の逆正接を演算して入力トーン信号の位相角を求める位相角演算器と、
位相角演算器によって求めた位相角と入力トーン信号の直前のサンプリングに基づいて求めた位相角との差である位相差を求め、かつ求めた位相差とサンプリング時間間隔とを乗算して周波数を求める周波数演算器と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかるトーン信号周波数検出装置によれば、Ａ／Ｄ変換器により正弦波の入力トーン信号が所定の時間間隔でサンプリングされてデジタル信号に変換され、Ａ／Ｄ変換された入力トーン信号がヒルベルト変換器により９０度移相させられる。したがって、位相角演算器には正弦波のトーン信号と余弦波のトーン信号が入力されるとになり、その比の逆正接が求められて入力トーン信号の位相角が求められる。この位相角はサンプリング時点における瞬時位相角である。位相角演算器によって求めた位相角と入力トーン信号の直前のサンプリングに基づいて求めた位相角との差である位相差が周波数演算器によって求められ、かつ求められた位相差とサンプリング時間間隔とが周波数演算器によって乗算されて、トーン信号の周波数が求められる。
【００１０】
このように、本発明にかかるトーン信号周波数検出装置によれば、信号処理によってトーン信号の周波数が検出できるため、周波数検出のための処理負荷は一定であって、従来の所謂カウント方式による場合のように周波数に基づいて周波数検出のための処理負荷が変動するようなことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明にかかるトーン信号周波数検出装置を実施の一形態によって説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の一形態にかかるトーン信号周波数検出装置の構成を示すブロック図である。
【００１３】
本発明の実施の一形態にかかるトーン信号周波数検出装置１０は、図１に示すごとく、正弦波形のトーン信号をＡ／Ｄ変換器１に供給し、予め定めたサンプリング周波数でトーン信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換されたトーン信号は、トーン信号が使用される帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタ８を通して、ヒルベルト変換器２に供給し、Ａ／Ｄ変換されてバンドパスフィルタ８を介した入力トーン信号はヒルベルト変換器２において９０度移相して送出する。入力トーン信号は正弦波であるため、ヒルベルト変換器２からの出力信号は余弦波である。
【００１４】
バンドパスフィルタ８を介したＡ／Ｄ変換器１からの出力信号およびヒルベルト変換器２からの出力信号は位相角演算器３に供給し、位相角演算器３においてトーン信号と移相されたトーン信号の比（＝トーン信号／移相されたトーン信号）を演算すると共に、該比の逆正接を演算してトーン信号の位相角を求める。
【００１５】
ここで、Ａ／Ｄ変換されたトーン信号はＡｓｉｎΦであり、ヒルベルト変換器２から出力される信号はＡｃｏｓΦであって、位相角演算器３においてａｒｃｔａｎ（ＡｓｉｎΦ／ＡｃｏｓΦ）が演算されて位相角Φが得られる。また、ヒルベルト変換器２がＦＩＲフィルタにより構成されているとき、ＦＩＲフィルタの定常遅延を補償するために、Ａ／Ｄ変換されたトーン信号を、遅延補償用レジスタ７を介して位相角演算器３に送出して、遅延補償用レジスタ７からの出力信号の位相とヒルベルト変換器２から出力される信号の位相との位相差が９０度となるように位相を補償する。
【００１６】
位相角演算器３にて求めた位相角Φはメモリ４に格納すると共に、周波数演算器５に供給し、周波数演算器５に供給された位相角Φと位相角演算器４にて直前に求められてメモリ４に格納されている位相角（Φ′とも記す）との位相差ΔΦ（＝Φ−Φ′）を周波数演算器５にて求めると共に、求めた位相差とＡ／Ｄ変換器におけるサンプリング間隔とを乗算してトーン信号の周波数を求め、トーン信号周波数として送出する。
【００１７】
あるサンプリング時点におけるトーン信号ａのベクトル表示は図２の実線に示すごとくであって、トーン信号ａについて位相角演算器３によって位相角Φが求められる。直前のサンプリング時点におけるトーン信号ｂのベクトル表示は図２の破線に示すごとくであって、トーン信号ｂについて位相角演算器３によって位相角Φ′が求められて、メモリ４に格納されており、周波数演算器５において両者の位相差ΔΦが求められる。
【００１８】
ここで、トーン信号ｂとトーン信号ａとの時間間隔はＡ／Ｄ変換器におけるトーン信号のサンプリング間隔であり、一定の時間間隔である。トーン信号の周波数が一定の場合は、図２においてベクトルは一定の角速度ωで反時計方向に回転し、位相差ΔΦは一定となり、トーン信号の周波数が一定でない場合には位相差ΔΦは一定にはならない。
【００１９】
このように、位相角Φは各サンプリング時点における周波数に対応し、周波数演算器５によって位相差ΔΦとサンプリング間隔とを乗算することによってトーン信号の周波数が求められる。
【００２０】
ここで、ヒルベルト変換器２、位相角演算器３、メモリ４、周波数変換器５，遅延補償用レジスタ７およびバンドパスフィルタ８は、デジタルシグナルプロセッサ６で構成することができる。また、デジタルシグナルプロセッサ６に代わってＦＰＧＡもしくはＡＳＩＣなどのデジタル信号処理を行うことができるデジタル信号処理ＬＳＩであってもよい。
【００２１】
トーン信号周波数検出装置１０によりトーン信号周波数を検出するときは、信号処理によりトーン信号の周波数を求めることができ、処理負荷が一定であるという効果があり、必要とする処理の容量が見積もりやすという効果も得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
トーン信号周波数検出装置１０によるときは、５トーン信号の周波数検出に限らず２トーン信号の周波数検出にも適用することができる。さらにＤＴＭＦ信号の検出にも適用することが可能である。この場合は、２つの周波数帯域について個々の周波数の信号のみが取り出せるフィルタを設け、その出力を個別にヒルベルト変換し、位相差を検出することによって、２種類の周波数を検出することが可能となり、その２種類の周波数より。どのＤＴＭＦ信号かを判断すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の一形態にかかるトーン信号周波数検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の一形態にかかるトーン信号周波数検出装置の作用の説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  Ａ／Ｄ変換器
２  ヒルベルト変換器
３  位相角演算器
４  メモリ
５  周波数演算器
６  デジタルシグナルプロセッサ
７  遅延補償用レジスタ
１０  トーン信号周波数検出装置
【図１】
2005091255.tif 000003
【図２】
2005091255.tif 000004