特許 7528369 送信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-26

(45)【発行日】2024-08-05

(54)【発明の名称】送信装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/04 20060101AFI20240729BHJP

【ＦＩ】

H04B1/04 D

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2023520940

(86)(22)【出願日】2022-04-19

(86)【国際出願番号】 JP2022018110

(87)【国際公開番号】W WO2022239608

(87)【国際公開日】2022-11-17

【審査請求日】2023-09-12

(31)【優先権主張番号】P 2021079438

(32)【優先日】2021-05-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(74)【代理人】

【識別番号】100097113

【弁理士】

【氏名又は名称】堀 城之

(74)【代理人】

【識別番号】100162363

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 幸彦

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 敬彦

【審査官】川口 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－０６４４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０１７１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０７９７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２０５０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平１１－５０８７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９８８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０５４８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０９５１００６０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０１７－１４７５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０７７９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】佐々木 章ほか，第二の開局! J-WAVE 新本社の設備概要 ～ J-WAVE New Studio @ Roppongi Hills ～，放送技術，第57巻, 第3号，兼六館出版株式会社，2004年，pp. 271-294

【文献】田中 豊広ほか，毎日放送・ラジオ大阪におけるＦＭ補完放送設備，放送技術，第69巻, 第12号，兼六館出版株式会社，2016年，pp. 77-84

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １／０４

Ｈ０４Ｈ ２０／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

音声信号で搬送波のＦＭ変調が行なわれた出力信号が用いられる送信装置であって、
共通の基準信号が入力されることによって同期化が行なわれた状態で、共通の前記音声信号によって共通の前記搬送波のＦＭ変調を行う、各々が現用系、待機系のうちの一方、他方に対応した、同期式第１変調部、同期式第２変調部と、
前記同期式第１変調部の出力である第１変調信号と前記同期式第２変調部の出力である第２変調信号とを合成して前記出力信号として出力する合成部と、
を具備し、
ステレオ方式とされパイロット信号が合成された前記音声信号が前記同期式第１変調部及び前記同期式第２変調部に入力し、
前記第１変調信号中における前記パイロット信号、前記第２変調信号中における前記パイロット信号、の有無をそれぞれ認識する第１変調信号監視部、第２変調信号監視部、をそれぞれ具備し、
前記第１変調信号、前記第２変調信号のうちのいずれか一方において前記パイロット信号が認識されなかった場合において、当該一方の出力が停止されることを特徴とする送信装置

【請求項2】

前記第１変調信号、前記第２変調信号のうちのいずれか一方において前記パイロット信号が認識されなかった場合において、当該一方に対する他方に対応した前記同期式第１変調部、前記同期式第２変調部のうちの一方を制御して前記第１変調信号、前記第２変調信号のうちの前記他方の強度を調整する出力信号調整部を具備することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。

【請求項3】

前記出力信号調整部は、検出された前記出力信号の出力レベルに基き、又は外部からの制御によって、前記出力レベルが予め定められた範囲となるように前記同期式第１変調部、前記同期式第２変調部を制御することを特徴とする請求項２に記載の送信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、変調器の異常に対して冗長性を有するＦＭ方式の送信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

放送用の送信装置においては、装置の故障等の突発的な事象によって放送が停止することを抑制するために、冗長化が図られている。例えば、異なるＲＦ信号を発する２つの送信部を用い、その一方を通常使用する送信部（現用系）、他方を現用系が故障した際に予備的に使用する送信部（待機系）とし、状況に応じ切替器によって現用系の送信部の出力と待機系の送信部の出力を切り替えて用いる構成が知られている。ただし、切替器によって切替動作が行われる際には一定の時間を要するため、この切替動作の際には出力が中断する期間が発生する。また、このために用いられる切替器の信頼性や特性に対する要求が厳しくなるため、切替器が高価となった。

【0003】

特許文献１には、２つの送信部を前記のように特に現用系と待機系の２つに区分せず、各々の出力となるＲＦ信号をそれぞれ２つに分配し、分配後のＲＦ信号の組み合わせを状況に応じて変えた上で合成して出力する送信装置が記載されている。この構成によれば、切替時に信号が中断することは抑制される。ただし、この場合においても、組み合わせを切り替える動作は行われるため、切替器の使用は必須となる。また、２つのＲＦ信号の周波数、位相が整合した状態でこれらが合成される必要がある。

【0004】

これに対して、特許文献２には、位相制御器を設けることによって、待機系の送信部が出力するＲＦ信号の周波数及び位相を現用系の送信部が出力するＲＦ信号の周波数及び位相と一致させ、一致後のＲＦ信号を常時合成して出力する技術が記載されている。この場合には、現用系、待機系のＲＦ信号と合成後の信号は強度以外は同一となり、仮に現用系が故障してそのＲＦ信号が失われても、合成後の信号は待機系のＲＦ信号と等しくなり、特に切替動作を要さずに、所望のＲＦ信号が得られる。このため、切替動作の際の信号の中断は発生しない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００１－３２６５７９号公報

【文献】特開２０２１－３４９７０号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＦＭ放送用の送信装置においては、ＦＭ変調器の出力が後段の電力増幅器に入力し送信部から上記のようなＲＦ信号として発せられる。このＦＭ変調器の故障による放送の中断も抑制することが必要であるため、ＦＭ変調器の故障に対しても、同様の冗長化を図ることが望まれた。

【0007】

この場合においては、特許文献１、２に記載されたような送信部毎に更にこのように２つのＦＭ変調器（現用系、待機系）を設け、このＦＭ変調器を切り替える動作を行う（切替器を用いる）、あるいは特許文献２に記載の技術のようにＲＦ信号の切替を行なわずに２つのＦＭ変調器からの出力を取り出すことが必要になった。

【0008】

しかしながら、この場合において切替器を用いる場合には切替器の数が多くなるために送信装置が高価となる、あるいは切替に伴う問題が更に多く発生した。あるいは、特許文献２に記載の技術のように切替器を用いない場合には、切替に伴う問題は発生しないものの、構成が複雑となるために送信装置が高価となった。

【0009】

このため、ＦＭ変調器の故障に対する冗長性を有し、切替動作を要しない単純な構造の送信装置が望まれた。

【0010】

本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、上記課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、音声信号で搬送波のＦＭ変調が行なわれた出力信号が用いられる送信装置であって、共通の基準信号が入力されることによって同期化が行なわれた状態で、共通の前記音声信号によって共通の前記搬送波のＦＭ変調を行う、各々が現用系、待機系のうちの一方、他方に対応した、同期式第１変調部、同期式第２変調部と、前記同期式第１変調部の出力である第１変調信号と前記同期式第２変調部の出力である第２変調信号とを合成して前記出力信号として出力する合成部と、を具備し、ステレオ方式とされパイロット信号が合成された前記音声信号が前記同期式第１変調部及び前記同期式第２変調部に入力し、前記第１変調信号中における前記パイロット信号、前記第２変調信号中における前記パイロット信号、の有無をそれぞれ認識する第１変調信号監視部、第２変調信号監視部、をそれぞれ具備し、前記第１変調信号、前記第２変調信号のうちのいずれか一方において前記パイロット信号が認識されなかった場合において、当該一方の出力が停止される。
この際、前記第１変調信号、前記第２変調信号のうちのいずれか一方において前記パイロット信号が認識されなかった場合において、当該一方に対する他方に対応した前記同期式第１変調部、前記同期式第２変調部のうちの一方を制御して前記第１変調信号、前記第２変調信号のうちの前記他方の強度を調整する出力信号調整部を具備してもよい。
また、前記出力信号調整部は、検出された前記出力信号の出力レベルに基き、又は外部からの制御によって、前記出力レベルが予め定められた範囲となるように前記同期式第１変調部、前記同期式第２変調部を制御してもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によると、ＦＭ変調器の故障に対する冗長性を有し、切替動作を要しない単純な構造の送信装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施の形態に係る送信装置の部分的な構成を示す図である。

【図2】従来の送信装置の部分的な構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、本発明を実施するための形態を図面を参照して具体的に説明する。本発明の実施の形態に係る送信装置は、ステレオ方式のＦＭ放送に使用される。この送信装置は２つのＦＭ変調器を有するためにＦＭ変調器の異常（故障）に対して冗長性を有するが、出力される信号の中断を生ずるような切替動作は行なわれない。図１は、この送信装置１の構成を示す図である。

【0015】

図１においては、この送信装置１においてステレオ方式の音声信号でＦＭ変調されたＦＭ信号が出力されるまでの構成のみが部分的に示されている。このため、図１の構成は、例えば特許文献１、２に記載の送信装置におけるＦＭ変調後の信号の出力をする部分に対応し、現用系、待機系の送信装置のそれぞれにおいて適用が可能となる。

【0016】

ここで、共通の音声信号で搬送波をＦＭ変調する同期式第１変調器（同期式第１変調部）１１と同期式第２変調器（同期式第２変調部）１２が用いられ、同期式第１変調器１１によってＦＭ１（第１変調信号）が生成され、同期式第２変調器１２によってＦＭ２（第２変調信号）が生成される。同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２はそれぞれ独立して動作を行うものの、共通の基準信号が入力されることによって、これらの動作は同期している。

【0017】

また、この送信装置１においては、合成器（合成部）１３によってＦＭ１とＦＭ２が合成されて出力信号とされて出力される。このため、この送信装置１においては切替動作は行なわれず、このために切替時における出力信号の中断は発生しない。

【0018】

以下に、上記の動作、及び図１におけるその他の構成要素について詳細に説明する。まず、同期式第１変調器１１と同期式第２変調器１２は、前記のように同期して動作する。このために、図１における基準信号発生器２０が用いられる。基準信号発生器２０としては、具体的には、例えばＲｂ（ルビジウム）発振器を用いることができる。Ｒｂ発振器は、周知のように１０ＭＨｚの信号と１ＰＰＳ（Ｐｕｌｓｅ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）信号を発し、例えば同期放送において異なる場所にある中継局間の同期をとるために、これらの信号を共通の基準信号として用いる際に使用される。

【0019】

このため、同期式第１変調器１１と同期式第２変調器１２にこの基準信号を入力させれば、ＦＭ１とＦＭ２の同期をとる（位相を同一とする）ことができる。このような同期式変調器は、例えばｈｔｔｐｓ：／／ｎｉｔｓｕｋｉ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｆｍ＿ｒａｄｉｏ／ｆｍ＿ｓｙｎｃ＿ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ．ｈｔｍｌに記載されている。ＦＭ１とＦＭ２は共通の音声信号で変調されるため、これにより、本質的にはＦＭ１とＦＭ２は同一の信号となる。また、入力される音声信号はステレオ方式の音声信号であるため、ＦＭ１、ＦＭ２には、共にステレオ方式の際に付加されるパイロット信号が含まれている。

【0020】

このため、合成器１３によってＦＭ１とＦＭ２が合成された出力信号は、ＦＭ１、ＦＭ２とは出力レベル（振幅）のみが異なる同一の信号となる。この際、同期式第１変調器１１が故障した場合にはＦＭ１が失われ、同期式第２変調器１２が故障した場合にはＦＭ２が失われるが、この場合には、出力信号の出力レベルのみが変動し、出力信号は前者の場合にはＦＭ２、後者の場合にはＦＭ１と等しくなり、結局、同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２の故障の前後にわたり同一の出力信号が得られる。このため、同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２に故障が発生しても、出力信号の中断は発生しない。

【0021】

なお、図１においては基準信号発生器２０は送信装置１の構成要素とされているが、同様の基準信号を同期式第１変調器１１と同期式第２変調器１２に入力させることができる限りにおいて、基準信号発生器を外部に設けてもよい。また、同期式第１変調器１１と同期式第２変調器１２の動作を同期させるための基準信号が得られる限りにおいて、Ｒｂ発振器以外の基準信号発生器を用いてもよい。

【0022】

上記に記載の動作においては、同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２に故障が発生した場合に出力信号は失われないものの、出力レベル（振幅）は変動する。しかしながら、この場合において、出力レベルの変動も抑制することができる。図１において、出力信号モニタ１４、出力信号調整部１５はこのために用いられる。

【0023】

出力信号モニタ１４は、方向性結合器３１を介して合成器１３から出力された出力信号の一部を取り出し、出力信号の出力レベル（振幅）を検出する。一方、同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２におけるＦＭ１、ＦＭ２の出力レベルは、出力信号調整部１５から同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２の各々に向けて発せられる出力制御信号によって調整可能とされる。出力信号調整部１５は、出力信号モニタ１４によって検知された出力信号の出力レベルに基づき、出力信号の出力レベルが一定の範囲となるようにＦＭ１、ＦＭ２の出力レベルを調整することができる。

【0024】

この際、出力信号調整部１５は、ＦＭ１、ＦＭ２の出力レベルを変動させると共に出力信号の出力レベルを認識すれば、例えばＦＭ１、ＦＭ２のうちの一方の出力レベルが異常に低い場合でも、他方の出力レベルを高めることによって、出力信号の出力レベルを一定の範囲とする操作を行うことができる。この場合、この操作が完了するまでには一定の時間を要し、その間には出力信号の出力レベルは変動するものの、この間においても出力信号に中断が発生することはない。また、出力信号調整部１５によるこのようなＦＭ１、ＦＭ２の出力レベルの調整は、送信装置１の外部から行なわれていてもよい。この際、例えば出力信号モニタは外部に設けられていてもよい。

【0025】

このように出力信号の出力レベルを一定にする操作を行うに際しては、出力信号調整部１５は、例えば同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２のうちの一方に故障が発生した旨を直接的に認識する必要はない。これに対して、図１における第１変調信号監視部１６、第２変調信号監視部１７は、同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２に故障が発生した旨を直接認識する。この点について以下に説明する。

【0026】

前記の通り、ここではステレオ方式の音声信号が用いられる。周知のように、この音声信号は、例えば特開２００７－１０３９８６号公報に記載されるように、実際には左側信号（Ｌ）、右側信号（Ｒ）を用い、Ｌ＋Ｒ成分、Ｌ－Ｒ成分と１９ｋＨｚのパイロット信号が合成されたコンポジット信号となり、同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２においては、搬送波がこのコンポジット信号でＦＭ変調される。この信号を受信した受信側においては、このパイロット信号を用いてＬ、Ｒを適正に再生することができる。このため、音声信号がステレオ方式のものであるという前提条件下では、ＦＭ１、ＦＭ２にはこのパイロット信号が必ず含まれる。

【0027】

ここで、第１変調信号監視部１６には方向性結合器３２を介してＦＭ１の一部が、第２変調信号監視部１７には方向性結合器３３を介してＦＭ２の一部が、それぞれ入力し、第１変調信号監視部１６、第２変調信号監視部１７は、これらにおけるパイロット信号の有無をチェックする。パイロット信号がＦＭ１において認められなかった場合には、同期式第１変調器１１は適正に動作していないと推定することができ、ＦＭ２（同期式第２変調器１２）についても同様である。このように、ＦＭ１にパイロット信号が認められなかった場合には第１変調信号監視部１６、ＦＭ２にパイロット信号が認められなかった場合には第２変調信号監視部１７は、それぞれ制御部１８に対してアラームを発する。

【0028】

制御部１８は、同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２の電力供給（オン・オフ）を制御するオンオフ制御信号を各々に対して出力する。このため、制御部１８は、第１変調信号監視部１６からアラームを受信した場合には同期式第１変調器１１を、第２変調信号監視部１７からアラームを受信した場合には同期式第２変調器１２を、それぞれオフすることができる。

【0029】

一般的には、同期式第１変調器１１が故障した場合にはＦＭ１が発せられずに出力信号はＦＭ２と等しくなり、同期式第２変調器１２が故障した場合にはＦＭ２が発せられずに出力信号はＦＭ１と等しくなると考えられる。しかしながら、同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２が故障してこれらから不適正な出力がＦＭ１、ＦＭ２として発せられた場合には、この不適正な出力はノイズとなり、出力信号（ＦＭ１＋ＦＭ２）も適正でなくなる。このため、ＦＭ１が適正でない場合には同期式第１変調器１１を、ＦＭ２が適正でない場合には同期式第２変調器１２を、それぞれオフすることが好ましい。制御部１８は、このような動作を行うことができる。

【0030】

この動作において、同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２のオフ時には出力信号の出力レベルは変動するものの、出力信号の中断は発生しない。また、同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２のオフ後には、前記のような出力信号調整部１５の動作によって、出力信号の出力レベルを適正な範囲とすることができる。すなわち、上記のような出力信号調整部１５、第１変調信号監視部１６、第２変調信号監視部１７を用いることによって、同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２のいずれかに故障が発生した場合でも、出力信号に中断を発生させることなく、かつ出力信号の出力レベルを一定の範囲内に維持することができる。

【0031】

図２は、比較対象となる従来の送信装置９の部分的な構成を図１に対応させて示す。この送信装置９においては、上記の送信装置１と同様に独立した２つの通常のＦＭ変調器である第１変調器９１、第２変調器９２がＦＭ変調のために用いられ、これらにおいては、共通の音声信号が入力することによって、搬送波がＦＭ変調されることによってＦＭ信号（第１変調器９１によりＦＭ１１、第２変調器９２によってＦＭ１２）が生成される。ここでは、現用系として第１変調器９１が用いられ、待機系として第２変調器９２が用いられるものとする。前記の例とは異なり、第１変調器９１、第２変調器９２は同期した動作を行わない。

【0032】

また、第１変調器９１、第２変調器９２が共に自己診断機能を有し、自身に異常が発生した場合にはアラームを発すれば、制御部９３は、外部からの指令やこのアラームに応じて切替器９４を制御し、第１変調器９１の出力ＦＭ１１、第２変調器９２からの出力ＦＭ１２を選択して電力増幅器側に出力させることができる。この際、ＦＭ１１、ＦＭ１２のうち、選択されなかった側は終端器９５に入力して消滅する。ここで、通常はＦＭ１１が選択されてＦＭ１２は終端器９５に導かれ、制御部９３は、第１変調器９１からアラームが発せられたら、第２変調器９２（ＦＭ１２）を選択し、かつＦＭ１１を終端器９５に導くように切替器９４を切替制御する。

【0033】

図２の構成において、例えば第１変調器９１からのアラームを制御部９３が認識することによって切替器９４を切り替える動作を行う場合には、ノイズ等の影響を避けるため、実際には一定時間以上のアラームの継続が認識された後でこの切替動作を開始する必要がある。また、切替器９４の動作においても、切替の指令を制御部９３が発してから切替後の信号が切替器９４から発せられるまでにも一定の時間を要する。このため、切替動作が行われる際には、出力信号が中断する場合が多かった。

【0034】

これに対して、上記の送信装置１においては、独立した２つの通常のＦＭ変調器である第１変調器９１、第２変調器９２の代わりに同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２を用い、かつ切替器９４の代わりに合成器１３を用いることによって、同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２のいずれかに故障が発生した場合でも、これによって出力信号に中断が発生することはない。

【0035】

ただし、同期式第１変調器１１、同期式第２変調器１２のいずれかに故障が発生した場合には出力信号の出力レベルが変動するおそれがある。これに対しては、上記のように出力信号調整部１５、第１変調信号監視部１６、第２変調信号監視部１７等を用いることによって、出力レベルを一定の範囲内にすることができる。

【0036】

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0037】

この出願は、２０２１年５月１０日に出願された日本出願特願２０２１－０７９４３８を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。

【産業上の利用可能性】

【0038】

本発明は、ＦＭ変調器の故障に対する冗長性を有し、切替動作を要しない単純な構造の送信装置を得ることに適している。

【符号の説明】

【0039】

１、９ 送信装置１１ 同期式第１変調器（同期式第１変調部）１２ 同期式第２変調器（同期式第２変調部）１３ 合成器（合成部）１４ 出力信号モニタ１５ 出力信号調整部１６ 第１変調信号監視部１７ 第２変調信号監視部１８、９３ 制御部２０ 基準信号発生器３１～３３ 方向性結合器９１ 第１変調器９２ 第２変調器９４ 切替器９５ 終端器

【図1】

【図2】