(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を伸張する伸張回路であって、入力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換出力の絶対値を求める絶対値計算手段と、絶対値計算手段によって求めた入力信号の少なくとも半周期分にわたる絶対値中の最大値を検出するレベル検出手段と、レベル検出手段によって検出した最大値と１サンプル前の検出レベルの値とを比較した結果の変化量、変化の方向および予め定めたアタック時間およびリリース時間に基づく変化分を前記最大値に加えて１サンプル前の検出レベルとするアタック時間、リリース時間処理手段を備えて、アタック時間処理、リリース時間処理された検出レベルと、前記Ａ／Ｄ変換出力の値とを乗算して伸張演算をすることを特徴とする伸張回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信機に設けるシラブルコンパンダ等に用いることができる伸張回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の伸張回路は、アナログ信号処理によって行われている。具体的には、図５に示すように、音声信号などの入力信号Ｖｉｎは整流器１２に供給して、整流器１２において入力信号Ｖｉｎのレベルに応じた直流信号を生成し、該直流信号のレベルに比例して増幅器１１の利得を可変して、増幅器１１によって入力信号Ｖｉｎを増幅し、緩衝器１４を介して増幅器１１の増幅出力Ｖｏｕｔを伸張出力として送出している。
【０００３】
ここで、入力信号のレベルが変化する速度に対する整流器１２の応答速度は、整流器１２と協働するコンデンサ１３の静電容量と整流器１２の入力インピーダンスによって決定される。
【０００４】
例えば伸張比２の伸張処理の時には、整流器１２の出力に基づいて入力信号Ｖｉｎと出力信号Ｖｏｕｔの関係を、Ｖｏｕｔ＝１０×（Ｖｉｎ）２となるように増幅器１１の利得を制御する。この結果、デシベル表現では、Ｖｏｕｔ＝２×Ｖｉｎ（ｄＢ）となり伸張比２が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来の伸張回路により入力信号を伸張するときは、増幅器、整流器、緩衝器などの構成部品の電気的特性のバラツキや、周囲温度の変化によって特性が変化するという問題点があった。さらに、コンデンサの静電容量の変化によって整流器から出力される信号の応答速度が変化するという問題点もある。
【０００６】
本発明は、構成部品の電気特性のバラツキ、周囲温度変化による特性変化のない伸張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】
本発明にかかる伸張回路は、入力信号を伸張する伸張回路であって、入力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換出力の絶対値を求める絶対値計算手段と、絶対値計算手段によって求めた入力信号の少なくとも半周期分にわたる絶対値中の最大値を検出するレベル検出手段と、レベル検出手段によって検出した最大値と１サンプル前の検出レベルの値とを比較した結果の変化量、変化の方向および予め定めたアタック時間およびリリース時間に基づく変化分を前記最大値に加えて１サンプル前の検出レベルとするアタック時間、リリース時間処理手段を備えて、アタック時間処理、リリース時間処理された検出レベルと、前記Ａ／Ｄ変換出力の値とを乗算して伸張演算をすることを特徴とする。
【０００８】
本発明にかかる伸張回路によれば、伸張のための入力信号の最大値は入力信号の絶対値を求め、入力信号の少なくとも半周期にわたって求めた絶対値の最大値で求められるために、最大値を求めるためデジタル変換された入力信号データの保存期間も半周期の期間で済み、この最大値を元に伸張演算が行われることになる。しかるに最大値を求めるためにデジタル変換された入力信号データの絶対値を入力信号の半周期分記憶すれば足り、記憶のためのメモリの記憶容量も少なくて済む。
【００１０】
さらに、本発明にかかる伸張回路によれば、応答速度がアタック時間、リリース時間に基づいて、伸張作用のための最大値の急激な変化が抑制されるため、伸張作用の実行において入力信号の瞬間的な変化に処理が追従するようなことはなくなって、伸張回路をアナログ回路で構成した場合と同様となる一方、アナログ回路による場合の電気回路部品の電気的特性の変化によって生じた追従特性の変化はなくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる伸張回路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伸張回路の構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１に示す本発明の実施の一形態にかかる伸張回路１０は、伸張比２の場合を例示している。
【００１４】
伸張回路１０は、入力信号をＡ／Ｄ変換器１に供給してデジタル信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器１から出力されるデジタル信号はデジタルシグナルプロセッサ等からなるエキスパンダ回路２に供給して、エキスパンダ回路２において伸張作用を行わせ、エキスパンダ回路２において伸張されたデジタル信号はＤ／Ａ変換器３に供給してアナログ信号に変換のうえ出力する。
【００１５】
エキスパンダ回路２は、予め定めた時間的範囲の入力信号の絶対値を求める絶対値計算回路２１と求められた絶対値の最大レベルを検出するレベル検出回路２２とからなる絶対値レベル検出回路２０と、絶対値レベル検出回路２０によって検出された絶対値レベルに対してアタック時間、またはリリース時間に基づく処理を行うアタック時間、リリース時間処理回路２３と、アタック時間、リリース時間処理回路２３によって処理された信号レベルとＡ／Ｄ変換された入力信号とを乗算して伸張処理を行う伸張演算処理回路２４とを機能的に備え、伸張演算処理出力をＤ／Ａ変換器３に送出する。
【００１６】
上記のように構成された伸張回路１０の作用を図２に示すフローチャートに基づいて、入力信号Ｖｉｎを音声信号とし、かつＶｉｎ＝Ａ・ｓｉｎωｔとして説明する。
【００１７】
伸張処理前における入力信号と出力信号との関係は図４（ａ）に示す如くであります。
【００１８】
入力信号はＡ／Ｄ変換器１においてデジタル信号に変換され（ステップＳ１）、デジタル変換された入力信号の絶対値が計算される（ステップＳ２）。ここで、ステップＳ１における処理が絶対値計算回路２１の処理に対応している。
【００１９】
ステップＳ２に続いて絶対値データが所定時間にわたってエキスパンダ回路２のメモリに保存される。ここで入力信号（音声信号）に必要な周波数の下限は３００Ｈｚであるため、その半周期分（約１．６７ｍｓｅｃ）のデータがあれば入力信号レベルの検出が可能であることから、余裕を見て所定時間は例えば１．８６ｍｓｅｃ時間とし、１．８６ｍｓｅｃの時間にわたってメモリに保存する（ステップＳ３）。ステップＳ３に続いて、Ａ／Ｄ変換のサンプリングを行う毎に前記メモリ内の最大値を検出する（ステップＳ４）。
【００２０】
ここで、ステップＳ３およびステップＳ４における処理がレベル検出回路２２の処理に対応している。このように絶対値を取ることによって、正側と負側の振幅の最大レベルを正側だけで求めることができ、さらに、絶対値を取って最大レベルを求めるために、デジタル変換された入力信号データの保存時間もほぼ半周期の時間で済むことになる。
【００２１】
入力信号の伸張動作をさせる前に、エキスパンダ回路２の応答速度を調整して、入力信号の瞬間的な変化に処理が追従しないように実質的に時定数を持たせて、入力信号の瞬間的な変化を吸収させる。すなわちステップＳ４において検出された最大レベルとステップＳ７において保存されたアタック時間、リリース時間処理後の検出レベルとが比較されてその差と変化の方向が検出される（ステップＳ５）。
【００２２】
ステップＳ５における比較の結果、ステップＳ４において検出された最大レベルがステップＳ７において保存されているアタック時間、リリース時間処理後の検出レベルより増加しておれば保存された検出レベルを増加させ、減少しておれば保存された検出レベルを減少させ、比較の結果に変化が無ければ検出レベルの増減をさせず、こうして得られた検出レベルの値を次のサンプル時の最大データと比較するために保存する（ステップＳ６〜ステップＳ７）。
【００２３】
ここで、ステップＳ５〜ステップＳ７の処理がアタック時間、リリース時間処理回路２３の処理に対応している。
【００２４】
ステップＳ６における増加、減少のための定数は、最大レベルが減少する方向に対する定数をアタック時間（アタックタイム）と称し、最大レベルが増加する方向に対する定数をリリース時間（リリースタイム）と称する。ＩＴＵ−Ｔ勧告に規定されている標準アタックタイムは３ｍｓｅｃ、標準リリースタイムは１３．５ｍｓｅｃであって、ステップＳ６においてはこの値に設定されている。
【００２５】
次に、伸張回路１０におけるアタック時間、リリース時間処理について、図３によって、さらに詳細に説明する。
【００２６】
ステップＳ４において検出された最大レベルＡと、ステップＳ７において保存されているアタック時間、リリース時間処理がなされたレベルＡ´とのレベル比較がなされ（ステップＳ５）、（最大レベルＡ−レベルＡ´）＞０か否かがチェックされる（ステップＳ６１）。ステップＳ６１において（最大レベルＡ−レベルＡ´）＞０でないと判別されると、（最大レベルＡ−レベルＡ´）＜０か否かがチェックされる（ステップＳ６２）。ステップＳ６２において（最大レベルＡ−レベルＡ´）＜０でないと判別されると、最大レベルＡ＝レベルＡ´の場合であって、ステップＳ６２に続いて前回の処理によるレベルＡ´が検出レベルとして使用されて（ステップＳ６３）、後記のステップＳ８が実行される。
【００２７】
ステップＳ６１において、（最大レベルＡ−レベルＡ´）＞０であると判別されると、ステップＳ６１に続いて前回も同じ状態、すなわち（最大レベルＡ−レベルＡ´）＞０であったか、（最大レベルＡ＝レベルＡ´）であったか、否かがチェックされる（ステップＳ６４）。ステップＳ６４において前回も同じ状態でなかったと判別されたときは増加率ΔＡが、増加率ΔＡ＝｛（Ａ―Ａ´）／リリース時間に達するサンプリング回数｝によって求められ（ステップＳ６５）、Ａ´＝（Ａ´＋ΔＡ）が演算されて（ステップＳ６６）、ステップＳ６６によって演算されたＡ´が新たな検出レベルとして保存される（ステップＳ７）。
【００２８】
ステップＳ６４において前回と同じ状態であったと判別されたときは、ステップＳ６５がスキップされて、続いてステップＳ６６、ステップＳ７が実行されて、演算されたＡ´が新たな検出レベルとして保存される。
【００２９】
ステップＳ６２において、（最大レベルＡ−レベルＡ´）＜０であると判別されると、ステップＳ６２に続いて前回も同じ状態、すなわち（最大レベルＡ−レベルＡ´）＜０であったか、（最大レベルＡ＝レベルＡ´）であったか、否かがチェックされる（ステップＳ６７）。ステップＳ６７において前回は同じ状態でなかったと判別されたときは減少率ΔＡが、減少率ΔＡ＝｛（Ａ´−Ａ）／アタック時間に達するサンプリング回数｝によって求められ（ステップＳ６８）、Ａ´＝（Ａ´−ΔＡ）が演算されて（ステップＳ６９）、ステップＳ６９によって演算されたＡ´が新たな検出レベルとして保存される（ステップＳ７）。
【００３０】
ステップＳ６７において前回も同じ状態であったと判別されたときは、ステップＳ６８がスキップされてステップＳ６９、ステップＳ７が実行されて、演算されたＡ´が新たな検出レベルとして保存される。
【００３１】
上記を具体的に説明すれば、ステップＳ６１においてＡ＝１００ｍＶ、Ａ´＝８０ｍＶであり、前回Ａ＝Ａ´であったとすると、Ａ−Ａ´＞０のために、ステップＳ６４において前回と同じ状態ではないと判別されて、ステップＳ６５において増加率ΔＡ＝（１００ｍＶ−８０ｍＶ）／１０＝２ｍＶが演算される。ここで分母の１０は、１０回のサンプリングによってリリースタイム１３．５ｍｓｅｃになる場合を示している。したがって、新Ａ´＝（旧Ａ´＋ΔＡ）＝８０ｍＶ＋２ｍＶ＝８２ｍＶとなり、この８２ｍＶが新たな検出レベルとなって、保存される。
【００３２】
次のステップＳ５の実行において、ステップＳ６１においてＡ＝１００ｍＶ、Ａ´＝（上記の新たな検出レベル）８２ｍＶであり、前回もＡ（１００ｍＶ）−Ａ´（８２ｍＶ）＞０であるため、ステップＳ６４において前回と同じ状態であると判別されて、ステップＳ６５がスキップされて、新Ａ´＝（旧Ａ´＋ΔＡ）＝（８２ｍＶ＋２ｍＶ）＝８４ｍＶとなり、この８４ｍＶが新たな検出レベルとなって、保存される。
【００３３】
次のステップＳ５の実行において、ステップＳ６２においてＡ＝６４ｍＶ、Ａ´＝（上記の新たな検出レベル）８４ｍＶであり、前回はＡ−Ａ´＞０であったとすると、Ａ−Ａ´＜０なので前回と同じ状態ではなく、減少率が、減少率ΔＡ＝（８４ｍＶ−６４ｍＶ）／２＝１０ｍＶにより演算される。ここで分母の２は、２回のサンプリングによってアタックタイム３ｍｓｅｃになる場合を示している。したがって、新Ａ´＝（旧Ａ´＋ΔＡ）＝（８４ｍＶ−１０ｍＶ）＝７４ｍＶとなり、この７４ｍＶが新たな検出レベルとなって、保存される。
【００３４】
次に図２に戻って説明する。ステップＳ６３において使用される検出レベル、または、ステップＳ７において保存された検出レベルの値とデジタル変換された入力信号データとが乗算されて、伸張演算がなされる（ステップ８）。ここで、ステップＳ７において保存されたレベルの値はＡであり、入力信号はＡ・ｓｉｎωｔのデータであるため、ステップＳ８における演算によってＡ２・ｓｉｎωｔのデータとなって、伸張比２で伸張されることになる。この結果を模式的に示すと図４（ｂ）の如くになり、図４（ｂ）において実線が伸張処理後の状態を模式的に示し、破線は入力信号を示している。
【００３５】
ステップＳ８に続いて、基準レベルを合わせるための利得係数を乗算する。この場合に乗算によってオーバーフローしないように上限値を制限するリミッタ処理を行い（ステップＳ９）、次いで利得係数の乗算を行う（ステップＳ１０）。ここで、基準レベルとは、入力信号と出力信号とが等しくなるレベルである。基準レベルより大きいレベルではゲインがるため、入力信号がある値より大きくなると出力信号がオーバーフローするためステップＳ９が実行されるのである。ステップＳ８〜ステップＳ１０の処理が伸張演算処理回路２４の処理に対応する。
【００３６】
ステップＳ１０の実行の結果を模式的に示せば図４（ｃ）に示す如くであって、一点鎖線で示す伸張処理された信号が利得係数の乗算によって実線に示す如くになり、破線で示す入力信号と実線との交点が基準レベルである。ステップＳ１０の出力信号データがＤ／Ａ変換器３に供給されてアナログ信号に変換され、音声信号となる（ステップＳ１１）。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかる伸張回路によれば、デジタル信号処理によって伸張演算を行うことができて、部品の電気特性のバラツキ、周囲温度変化による特性の変化のない伸張回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態にかかる伸張回路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伸張回路の作用の説明に供するフローチャートである。
【図３】本発明の実施の一形態にかかる伸張回路におけるアタック時間、リリース時間処理の説明に供するフローチャートである。
【図４】本発明の実施の一形態にかかる伸張回路の作用の説明に供する説明図である。
【図５】従来の伸張回路の回路図である。
【符号の説明】
１  Ａ／Ｄ変換器
２  エキスパンダ回路
３  Ｄ／Ａ変換器
１０  伸張回路
２０  絶対値レベル検出回路
２１  絶対値計算回路
２２  レベル検出回路
２３  アタック時間、リリース時間処理回路
２４  伸張演算処理回路
【図１】
0003870005.tif 000002
【図２】
0003870005.tif 000003
【図３】
0003870005.tif 000004
【図４】
0003870005.tif 000005
【図５】
0003870005.tif 000006