JP3064555U - 全二重オ―ディオ通信回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクの機能を有するイヤホンなどのトラン
スデューサを用いた全二重オーディオ通信回路におい
て、電気フィードバックを無くし、しかも前記トランス
デューサを１個でもよい高性能の全二重オーディオ通信
回路を提供する。 【解決手段】 オーディオ受信線路と送信線路に高速の
切換スイッチを設け、時分割で送受信信号をサンプリン
グして同時に送受信を行う。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は通信装置、無線送受信機、携帯電話機などの送受話器部に使用する全 二重オーディオ通信回路に関する。 とくに、音響を電気送信信号に変換すると同時に電気受信信号を音響に変換す る機能を有するトランスデューサ(Transducer)を用いた全二重通信回路に係わる 。

【０００２】

【従来の技術】

全二重通信は通話の両者が同時に発信と受信ができるので、半二重通信よりメ リットがある。

【０００３】 しかし、全二重通信は同時に発信と受信を行うようにするため閉鎖されたルー プ回路となる。そこでのフィードバックがないようにその総ループゲインは１以 下にしなければならない。この種の装置は通常スピーカとマイクロホンを別々で あった。

【０００４】 米国特許４，００２，８６０号には音声フィードバック問題を解決する方法が 提示されている。該特許に記載の通信装置は音声フィードバックを消すためのス ピーカとマイクロホンを兼ねるトランスデューサ(Transducer)を使用している。 しかしながら、該特許に記載の回路設計では効果的に電気的フィードバックをキ ャンセルすることはできなかった。

【０００５】 そこで、さらに、電気信号フィードバックを改善するため、図４に示すように 、前記トランスデューサ１０１，１０２を使用した通信装置２００の全二重オー ディオ通信回路１００が提案された。尚、ここで、通信装置本体２００は携帯用 電話機本体であり、また、トランスデューサ１０１，１０２はマイクの機能を有 するイヤホンとして説明する。

【０００６】 この原理を以下に示す。まず、通信装置本体２００の受信部でアンテナなどか らの搬送波信号をオーディオ信号に復調し、その受信信号Ｒをオペアンプ回路１ ０３に入力し、増幅を行った後、それぞれオペアンプ回路１０４，１０５に入力 する。それらの増幅出力はオペアンプ回路１０６の差動増幅回路に入る。

【０００７】 オペアンプ回路１０６の入力信号は振幅・位相共同一なので、その出力信号は 打消されると同時に、受信信号はトランスデューサ１０１，１０２からそれぞれ 音響出力となって音声がそれぞれの耳に入る。

【０００８】 すなわち、この回路は受信信号をキャンセルして送信信号成分に入らないよう にするキャンセル回路である。

【０００９】 一方、送信したい音声は、それぞれの耳における振動をトランスデューサ１０ １，１０２が検出して、オーディオ信号に変換する。これらのオーディオ信号を それぞれオペアンプ回路１０４，１０５に入力して増幅する。ここでトランスデ ューサ１０１，１０２の極性は予め、逆極性に設定してあるので、オペアンプ回 路１０６ではそれらのオーディオ信号の和となる。この和のオーディオ信号が送 信出力Ｓとして通信装置本体２００の送信部に入り、そこでＦＭ変調され、搬送 波信号となりアンテナから輻射される。

【００１０】 以上のようにして、トランスデューサ１０１，１０２を使用することにより、 送信信号Ｓの中で、受信信号Ｒの成分が打消されるキャンセル回路により、電気 信号フィードバックのキャンセルと量を−４０ｄｂ以下とした。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、図４に示されるような電気的フィードバックを改善する方法に は、次のような問題点がある。

【００１２】 まず、第１の欠点は図４のキャンセル回路は、その電気信号フィードバックの キャンセル量を−４０ｄｂ以下にするには、キャンセル回路の各回路定数を正確 に設定しなければならないことである。各回路定数が、設定値より少しでも定数 のシフト変化或は移動があれば、そのキャンセル量は急激に低下するという欠点 がある。

【００１３】 従って、実際に使用するための安定したキャンセル回路でないということであ った。

【００１４】 第２の欠点はトランスデューサであるイヤホンを２個必要なことである。即ち 、両耳にそのトランスデューサを入れなければならないということである。

【００１５】 本考案は前述した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、 （１）安定した動作をするキャンセル回路と、（２）トランスデューサすなわち マイクの機能を有するイヤホンを１個だけでよい全二重オーディオ通信回路を提 供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決するため、本考案の全二重オーディオ通信回路は、通信装置の 送受話器部に使用する全二重オーディオ通信回路であって、 音響入力を電気送信信号に変換すると同時に、電気受信信号を音響出力に変換 するトランスデューサ(Transducer)と、 前記トランスデューサと接続する送信信号線路上に設けた第１のアナログスイ ッチ回路と、 前記トランスデューサと接続する受信信号線路上に設けた第２のアナログスイ ッチ回路と、 前記第１のアナログスイッチ回路を可聴周波数以上の繰返し周波数相当の周期 で、且つ、デュティサイクルが５０％以下でＯＮ・ＯＦＦする第１のパルス発生 回路と、 前記第２のアナログスイッチ回路を前記第１のパルスがＯＮのときはＯＦＦで あり、該第１のパルスがＯＦＦのときはデュティサイクル５０％以下でＯＮとな る前記周期と同一周期の第２パルス発生回路とを備え、前記オーディオ送信と受 信信号がそれぞれ前記第１及び第２のパルスにより時分割でサンプリングされ、 高速切換で送受信可能であることを特徴とする。

【００１７】 また、前記トランスデューサから前記第１のアナログスイッチ回路を経由して 送信信号が入力する第１のオーディオ増幅回路と、 前記第２のパルスのＯＮ信号によって前記第１のオーディオ増幅回路の増幅度 を低下させる第４のアナログスイッチ回路と、 前記第１のオーディオ増幅回路とその送信信号出力を入力して増幅する第２の オーディオ増幅回路との間に設けたサンプルホールド回路と、 前記第１のパルスのＯＦＦ信号によって前記サンプルホールド回路が直前の送 信信号を保持させる第３のアナログスイッチ回路とを、さらに、備えたことを特 徴とする。

【００１８】 また、前記通信装置は携帯用電話機であることを特徴とする。

【００１９】 また、前記トランスデューサはマイクの機能を有するマグネチックイヤホン或 はクリスタルイヤホン或はダイナミックイヤホンであることを特徴とする。

【００２０】 また、前記第１及び第２のアナログスイッチ回路は、ＭＯＳ型ＦＥＴ或はＭＯ Ｓ型ＩＣで構成されたことを特徴とする。

【００２１】 また、前記第１パルス発生回路と第２のパルス発生回路は複数個のＤ型フリッ プフロップ回路よりなるシフトレジスタと、それを駆動するクロックパルス発生 回路と、該レストレジスタから取出すＶ１パルス出力回路とＶ２パルス出力回路 とからなることを特徴とする。

【００２２】

【考案の実施の形態】

本考案の一実施の形態を図に基づき説明する。図１には、本考案の全二重オー ディオ通信回路１の一実施の形態の回路図を示す。まず、図１の全二重オーディ オ通信回路１における受信信号Ｒと送信信号Ｓの流れを説明する。

【００２３】 通信装置本体２００の受信部で復調されたオーディオ信号である受信信号Ｒは 、高周波成分などを減衰させる平滑回路２３を通り、オペアンプ回路２３に入力 する。その出力は第２のアナログスイッチ回路１２を介してトランスデューサ１ ０入力し、音声に変換し出力する。

【００２４】 ここで、前記第２のアナログスイッチ回路１２は第２のパルス発生回路１６か ら発生する第２のパルスＶ_２によってＯＮ・ＯＦＦする。同時に、第４のアナロ グスイッチ回路１４も第２のパルスＶ_２によってＯＮ・ＯＦＦする。

【００２５】 一方音声入力はトランスデューサ１０でオーディオ信号に変換され、第１のア ナログスイッチ回路１１を介してオペアンプ回路１８（第１のオーディオ増幅回 路）に入力する。オペアンプ回路１８の出力はサンプルホールド回路２４を介し てオペアンプ回路１９（第２のオーディオ増幅回路）に入力する。オペアンプ回 路１９の出力は高周波成分などを減衰させる平滑回路２２を通り、オーディオ信 号である送信信号Ｓとして通信装置本体２００の送信部に送られる。

【００２６】 ここで前記第１のアナログスイッチ回路１１は第１のパルス発生回路１５から 発生する第１のパルスＶ_１によってＯＮ・ＯＦＦする。同時に第３のアナログス イッチ回路１３も第１のパルスＶ_１によってＯＮ・ＯＦＦする。

【００２７】 次に、図１の全二重オーディオ通信回路１の動作について説明する。

【００２８】 第１及び第２のパルス発生回路１５，１６はそれぞれ第１及び２のパルスＶ_１ ，Ｖ_２を出力するが、それらのパルス周期は１０μｓ（繰返し周波数１００ＫＨ ｚ）である。また、パルスのデュティサイクルはそれぞれ５０％以下であり、図 １に示すようにパルスのＯＮ・ＯＦＦの位相は逆位相である。

【００２９】 従って、第１及び第３のアナログスイッチ回路１１，１３がＯＮのときは、第 ２及び第４のアナログスイッチ回路１２，１４はＯＦＦとなり、反対に前者がＯ ＦＦのときは後者はＯＮとなる。

【００３０】 以上のようにパルス発生回路１５，１６とアナログスイッチ回路１１〜１４が 動作するので、通信装置本体２００の受信部からの受信信号Ｒはオペアンプ回路 １７で増幅された後、そのオーディオ信号は第２のアナログスイッチ回路１２に よりＯＮ期間のパルス幅１μｓ以下の第２のパルスＶ_２で１０μｓ毎にサンプリ ングされる。サンプリングされたオーディオ信号はトランスデューサ１０により 音に変換され音声を出力する。この際サンプリング周波数は１００ＫＨｚである ので、耳の可聴周波数より充分高いので聞えない。

【００３１】 ここで、第１のパルスＶ_１ＯＦＦ、第２のパルスＶ_２ＯＮの期間では第４のア ナログスイッチ回路１４はＯＮとなりオペアンプ回路１８の抵抗Ｒは低下され、 増幅は抑制され、同時に第３のアナログスイッチ回路１３はＯＦＦとなり、容量 Ｃに信号が保持され、図に示すようにサンプルホールド回路２４を形成するので 、送信信号がＯＦＦで、サンプリングされてない期間もオペアンプ回路１９に直 前の信号が入力されているようにする。

【００３２】 一方、音声は耳における振動を音声入力としてトランスデューサ１０が検出し 、オーディオ信号に変換され、その送信信号は第１のアナログスイッチ回路１１ によりＯＮ期間のパルス幅１μｓ以下の第１のパルスＶ_１で１０μｓ毎にサンプ リングされる。サンプリングされたオーディオ信号はオペアンプ回路１８に入力 する。

【００３３】 ここで、第１のパルスＶ_１ＯＮ、第２のパルスＶ_２ＯＦＦの期間では第４のア ナログスイッチ回路１４はＯＦＦ、第３のアナログスイッチ回路１３はＯＮとな るのでオペアンプ回路１８でオーディオ信号は増幅され、次のオペアンプ回路１ ９に入力し、増幅される。その出力は平滑回路２２でサンプリング周波数１００ ＫＨｚの成分を減衰させ、オーディオ送信信号Ｓとして通信装置本体２００の送 信部に送られる。

【００３４】 以上の動作から明らかなように通信装置本体２００からの受信信号Ｒがトラン スデューサ１０で変換して音声出力となる動作期間と、音声入力がトランスデュ ーサ１０で変換して送信信号Ｓとして通信装置本体２００へ送られる動作期間が 全く異なる。

【００３５】 すなわち、第１のパルスＶ_１と第２のパルスＶ_２により、音声周波数より充分 高い周波数相当の周期で交互に切換えて受信と送信が時分割して別々の期間に行 われるので、電気的なフィードバックは無くなる。

【００３６】 次に、図２及び図３に詳細な本考案の全二重オーディオ通信回路２の一実施の 形態の回路図を示す。ここで図３は図２の全二重オーディオ通信回路２の第１の パルスＶ_１及び第２のパルスＶ_２を生成する時分割パルス発生回路５０である。

【００３７】 以下、図２及び図３に基づいて、全二重オーディオ通信回路２の動作を説明す る。

【００３８】 最初に図３の時分割パルス発生回路５０の動作を説明する。

【００３９】 ５２はＤ型フリップフロップ(delayed flip flop)１０個で構成されるシフト レジスタ(shift register)である。

【００４０】 このシフトレジスタ５２はクロックパルス発生回路５１のクロックパルスＣｐ で動作する。クロックパルスＣｐはこの例では周波数１ＭＨｚ、周期１μｓであ る。

【００４１】 ５３は第１のパルスＶ_１を出力させる回路であり、また、５４は第２のパルス Ｖ_２を出力させる回路である。その状態を図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示した 。（ａ）はクロックパルスＣｐ、（ｂ）は第１のパルスＶ_１、（ｃ）は第２のパ ルスＶ_２である。パルス幅１μｓのパルスＶ_１とパルスＶ_２とがそれぞれ１０μ ｓの周期で、それらの出力位相が逆位相となり、これによって受信信号動作と送 信信号動作を時分割して行うことができる。図３の例ではパルスＶ_１，Ｖ_２のデ ュティサイクルは１０％の場合である。

【００４２】 図２に戻り、時分割パルス発生回路５０が第１及び第２のパルスＶ_１，Ｖ_２を 出力しているときの全二重オーディオ通信回路の動作を説明する。

【００４３】 通信装置或は携帯電話機本体２００の受信部から出力される通信の受信信号Ｒ は図のように破線で囲まれたスイッチ回路を経由し、平滑回路を通ってオペアン プ回路１７に入力する。ここで、このスイッチ回路は時分割パルス発生回路５０ から出力する第２のパルスＶ_２が印加しているときのみ受信信号Ｒをオペアンプ 回路１７に伝送させる回路であり、必ずしも必要とするスイッチ回路ではない。 その出力は時分割パルス発生回路５０から出力する第２のパルスＶ_２でＭＯＳ型 ＦＥＴ１２をＯＮ・ＯＦＦする。ＭＯＳ型ＦＥＴ１２がＯＮのときマイクの機能 を有するイヤホン１０を駆動し、音声を出力する。

【００４４】 一方、通話の音声は、マイクの機能を有するイヤホン１０で耳から伝わる振動 を検出して電気オーディオ信号に変換する。この出力はＭＯＳ型ＦＥＴ１１が、 時分割パルス発生回路５０から出力する第１のパルスＶ_１によりＯＮとなる期間 にオペアンプ回路１８に入力する。尚、ＭＯＳ型ＦＥＴ１４は、受信信号Ｒを音 声出力している期間ＯＮ状態とし前述したようにオペアンプ回路１８の増幅度を 抑制するためのＯＮ・ＯＦＦスイッチであり、同時にＭＯＳ型ＦＥＴ１３は、受 信信号Ｒを音声出力している期間、ＯＦＦ状態とし、前述したように、前の信号 をホールドするサンプルホールド回路２４を形成する。よって、送信信号Ｓのサ ンプリングによる悪影響を少なくさせる。

【００４５】 オペアンプ回路１８の出力はオペアンプ回路１９に入り、１００ＫＨｚでサン プリングされたオーディオ送信出力を平滑化するためのオペアンプ回路２０を通 って、送信信号Ｓは携帯用電話機本体２００の送信部へ送られる。

【００４６】 尚、オペアンプ回路２１はオペアンプ回路電源用のバイアス回路である。

【００４７】 以上のように、電話機からの受信信号Ｒを増幅してマイクの機能を有するイヤ ホン１０で音声を聞く期間と、マイクの機能を有するイヤホン１０で受けた音声 を増幅して送信信号Ｓを電話機本体へ送る期間とは時間的に全く異なる時刻であ るので、電気的なフィードバックは無い。また、その際のサンプリング周波数も １００ＫＨｚ（周期１０μｓ）であるので可聴周波数より充分高く、このサンプ リング周波数がオーディオ信号は悪影響をおよぼさないよう充分対応することが できる。

【００４８】

【考案の効果】

本考案の全二重オーディオ通信回路は次のような効果を奏する。 （１）オーディオ送信と受信が時分割用の第１及び第２のパルスにより全く異 なる期間に行われ、その切換えすなわちサンプリング周波数も、可聴周波数より 充分に高いので、本考案は電気的なフィードバックなしに全二重オーディオ通信 が行える効果がある。 （２）従来はイヤホンすなわちトランスデューサは２個必要とし、耳に煩わし かったが、本考案はトランスデューサは１個でよく、耳への煩わしさを少なくし た効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の全二重オーディオ通信回路の一実施の
形態の回路図である。

【図２】本考案の全二重オーディオ通信回路の一実施の
形態の回路図である。

【図３】本考案の全二重オーディオ通信回路の時分割パ
ルス発生回路の一実施例の回路図である。

【図４】従来の全二重オーディオ通信回路を示す図であ
る。

【符号の説明】

Ｃｐ クロックパルス Ｒ 受信信号 Ｓ 送信信号 Ｖ_１ 第１のパルス Ｖ_２ 第２のパルス １，２ 本考案の全二重オーディオ通信回路 １０ トランスデューサ、マイクの機能を有するイヤ
ホン １１ 第１のアナログスイッチ回路、ＭＯＳ型ＦＥＴ １２ 第２のアナログスイッチ回路、ＭＯＳ型ＦＥＴ １３ 第３のアナログスイッチ回路、ＭＯＳ型ＦＥＴ １４ 第４のアナログスイッチ回路、ＭＯＳ型ＦＥＴ １５ 第１のパルス発生回路 １６ 第２のパルス発生回路 １７，２０，２１ オペアンプ回路 １８ 第１のオーディオ増幅回路、オペアンプ回路 １９ 第２のオーディオ増幅回路、オペアンプ回路 ２２，２３ 平滑回路 ２４ サンプルホールド回路 ５０ 時分割パルス発生回路 ５１ クロックパルス発生回路 ５２ シフトレジスタ ５３ Ｖ_１パルス出力回路 ５４ Ｖ_２パルス出力回路 ２００ 通信装置本体、携帯用電話機本体

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 通信装置の送受話器部に使用する全二重
   オーディオ通信回路であって、 音響入力を電気送信信号に変換すると同時に、電気受信
   信号を音響出力に変換するトランスデューサ(Transduce
   r)と、 前記トランスデューサと接続する送信信号線路上に設け
   た第１のアナログスイッチ回路と、 前記トランスデューサと接続する受信信号線路上に設け
   た第２のアナログスイッチ回路と、 前記第１のアナログスイッチ回路を可聴周波数以上の繰
   返し周波数相当の周期で、且つ、デュティサイクルが５
   ０％以下でＯＮ・ＯＦＦする第１のパルス発生回路と、 前記第２のアナログスイッチ回路を前記第１のパルスが
   ＯＮのときはＯＦＦであり、該第１のパルスがＯＦＦの
   ときはデュティサイクル５０％以下でＯＮとなる前記周
   期と同一周期の第２パルス発生回路と、 前記トランスデューサから前記第１のアナログスイッチ
   回路を経由して送信信号が入力する第１のオーディオ増
   幅回路と、 前記第２のパルスのＯＮ信号によって前記第１のオーデ
   ィオ増幅回路の増幅度を低下させる第４のアナログスイ
   ッチ回路と、 前記第１のオーディオ増幅回路とその送信信号出力を入
   力して増幅する第２のオーディオ増幅回路との間に設け
   たサンプルホールド回路と、 前記第１のパルスのＯＦＦ信号によって前記サンプルホ
   ールド回路が直前の送信信号を保持させる第３のアナロ
   グスイッチ回路とを備え、前記オーディオ送信と受信信
   号がそれぞれ前記第１及び第２のパルスにより時分割で
   サンプリングされ、高速切換で送受信可能であることを
   特徴とする全二重オーディオ通信回路。
2. 【請求項２】 前記通信装置は携帯用電話機であり、前
   記トランスデューサはマイクの機能を有するマグネチッ
   クイヤホン或はクリスタルイヤホン或はダイナミックイ
   ヤホンであることを特徴とする請求項１記載の全二重オ
   ーディオ通信回路。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２のアナログスイッチ回
   路は、ＭＯＳ型ＦＥＴ或はＭＯＳ型ＩＣで構成され、 前記第１パルス発生回路と第２のパルス発生回路は、複
   数個のＤ型フリップフロップ回路よりなるシフトレジス
   タと、それを駆動するクロックパルス発生回路と、該レ
   ストレジスタから取出すＶ_１パルス出力回路とＶ_２パル
   ス出力回路とからなることを特徴とする請求項１又は２
   記載の全二重オーディオ通信回路。