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JP7757582B2 - signal level detector - Google Patents
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JP7757582B2 - signal level detector - Google Patents

signal level detector

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JP7757582B2 JP2021191445A JP2021191445A JP7757582B2 JP 7757582 B2 JP7757582 B2 JP 7757582B2 JP 2021191445 A JP2021191445 A JP 2021191445A JP 2021191445 A JP2021191445 A JP 2021191445A JP 7757582 B2 JP7757582 B2 JP 7757582B2
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Description

本開示は、デジタル信号に対する信号レベル検出器に関する。 This disclosure relates to a signal level detector for digital signals.

入力信号の信号レベルをアナログ的に検出する信号レベル検出器が知られている(例えば特許文献1又は特許文献2を参照。)。 Signal level detectors that analogically detect the signal level of an input signal are known (see, for example, Patent Document 1 or Patent Document 2).

関連技術に係る装置は、アナログ回路で実現されており、具体的な構成としては、ダイオード及びキャパシタを用いた平滑回路等が例示できる。関連技術に係る装置では、入力信号の包絡線を検出することで、ノイズ等の高周波数成分を除去して信号レベルを検出することができる。 Devices related to the related technology are implemented using analog circuits, and specific examples of their configuration include smoothing circuits using diodes and capacitors. By detecting the envelope of the input signal, devices related to the related technology can remove high-frequency components such as noise and detect the signal level.

特開平11-298252JP 11-298252 A 特開2000-81481JP 2000-81481

関連技術に係る装置では、アナログ回路で構成されているため、入力信号に応じて柔軟にカットオフ周波数を切り替えることは難しいという課題があった。 Devices related to the related technology are configured with analog circuits, which makes it difficult to flexibly switch the cutoff frequency in response to the input signal.

前記課題を解決するために、本開示は、入力信号に応じて柔軟にカットオフ周波数を切り替えることができる信号レベル検出器を提供することを目的とする。 To solve the above problem, the present disclosure aims to provide a signal level detector that can flexibly switch the cutoff frequency depending on the input signal.

上記目的を達成するため、本開示の信号レベル検出器は、複数のカットオフ周波数を有するデジタル回路を用いてデジタル的に平滑化処理を行う。 To achieve the above objective, the signal level detector disclosed herein performs smoothing digitally using a digital circuit with multiple cutoff frequencies.

具体的には、本開示に係る信号レベル検出器は、
デジタルの入力信号を受け、前記入力信号に対してデジタル的に絶対値処理を行い、絶対値信号として出力する信号入力部と、
前記信号入力部からの前記絶対値信号に対してデジタル的に平滑化を行い、平滑化信号として出力する平滑化処理部と、
前記信号入力部からの前記絶対値信号の値と、前記平滑化処理部からの前記平滑化信号の値との大小関係に応じて、前記平滑化処理部の前記平滑化に用いるカットオフ周波数を切り替えるカットオフ周波数切替部と、
を備える。
Specifically, the signal level detector according to the present disclosure comprises:
a signal input unit that receives a digital input signal, digitally processes the input signal into an absolute value, and outputs the processed signal as an absolute value signal;
a smoothing processing unit that digitally smoothes the absolute value signal from the signal input unit and outputs the smoothed signal;
a cutoff frequency switching unit that switches a cutoff frequency used for the smoothing of the smoothing processing unit according to the magnitude relationship between the value of the absolute value signal from the signal input unit and the value of the smoothed signal from the smoothing processing unit;
Equipped with.

本開示に係る信号レベル検出器は、
前記平滑化処理部は、第1のカットオフ周波数と、前記第1のカットオフ周波数よりも低い第2のカットオフ周波数とを有し、
前記カットオフ周波数切替部は、前記信号入力部からの前記絶対値信号の値が、前記平滑化処理部からの前記平滑化信号の値よりも大きい場合は、前記第1のカットオフ周波数を指定する制御信号を前記平滑化処理部に出力し、前記信号入力部からの前記絶対値信号の値が、前記平滑化処理部からの前記平滑化信号の値以下の場合は、前記第2のカットオフ周波数を指定する制御信号を前記平滑化処理部に出力し、
前記平滑化処理部は、前記信号入力部からの前記絶対値信号に対して、前記カットオフ周波数切替部からの制御信号で指定されたカットオフ周波数を用いてデジタル的に平滑化を行ってもよい。
The signal level detector according to the present disclosure comprises:
the smoothing processing unit has a first cutoff frequency and a second cutoff frequency lower than the first cutoff frequency,
the cutoff frequency switching unit outputs a control signal specifying the first cutoff frequency to the smoothing processing unit when the value of the absolute value signal from the signal input unit is greater than the value of the smoothed signal from the smoothing processing unit, and outputs a control signal specifying the second cutoff frequency to the smoothing processing unit when the value of the absolute value signal from the signal input unit is equal to or less than the value of the smoothed signal from the smoothing processing unit;
The smoothing processing unit may digitally smooth the absolute value signal from the signal input unit using a cutoff frequency designated by a control signal from the cutoff frequency switching unit.

本開示に係る信号レベル検出器は、
前記カットオフ周波数切替部は、前記信号入力部からの前記絶対値信号の値が、前記平滑化処理部からの前記平滑化信号の値以下である状態が規定時間以上継続した場合に、前記第1のカットオフ周波数を指定する制御信号を前記平滑化処理部に出力してもよい。
The signal level detector according to the present disclosure comprises:
The cutoff frequency switching unit may output a control signal specifying the first cutoff frequency to the smoothing processing unit when a state in which the value of the absolute value signal from the signal input unit is equal to or less than the value of the smoothed signal from the smoothing processing unit continues for a specified time or longer.

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。 The above inventions can be combined as much as possible.

本開示によれば、信号レベルに応じて柔軟にカットオフ周波数を切り替えることができる信号レベル検出器を提供することができる。 This disclosure provides a signal level detector that can flexibly switch the cutoff frequency depending on the signal level.

実施形態に係る信号レベル検出器の概略構成の一例を示す。1 shows an example of a schematic configuration of a signal level detector according to an embodiment. 実施形態に係る信号レベル検出器の具体的構成の一例を示す。2 shows an example of a specific configuration of a signal level detector according to an embodiment. 実施形態に係る応答性を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating responsiveness according to an embodiment. 実施形態に係るカットオフ周波数切替の動作を説明する図である。10A and 10B are diagrams illustrating the operation of switching the cutoff frequency according to the embodiment. 実施形態に係るカットオフ周波数切替の効果を説明する図である。10A and 10B are diagrams illustrating the effect of switching the cutoff frequency according to the embodiment. 実施形態に係るカットオフ周波数切替の効果を説明する図である。10A and 10B are diagrams illustrating the effect of switching the cutoff frequency according to the embodiment. 実施形態に係るカットオフ周波数切替の効果を説明する図である。10A and 10B are diagrams illustrating the effect of switching the cutoff frequency according to the embodiment.

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. However, the present disclosure is not limited to the embodiments shown below. These implementation examples are merely illustrative, and the present disclosure can be implemented in various forms with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art. In addition, components with the same reference numerals in this specification and drawings are considered to be identical to each other.

(実施形態)
本実施形態に係る信号レベル検出器の概略構成と使用形態の一例を図1に示す。本実施形態に係る信号レベル検出器10は、デジタルの入力信号を受け、入力信号に対してデジタル的に絶対値処理を行い、絶対値信号として出力する信号入力部11と、信号入力部11からの絶対値信号に対してデジタル的に平滑化を行い、平滑化信号として出力する平滑化処理部12と、信号入力部11からの絶対値信号の値と、平滑化処理部12からの平滑化信号の値との大小関係に応じて、平滑化処理部12の平滑化に用いるカットオフ周波数を切り替えるカットオフ周波数切替部13と、を備える。
(Embodiment)
An example of the schematic configuration and usage of a signal level detector according to this embodiment is shown in Fig. 1. A signal level detector 10 according to this embodiment includes a signal input unit 11 that receives a digital input signal, digitally performs absolute value processing on the input signal, and outputs an absolute value signal, a smoothing processing unit 12 that digitally smooths the absolute value signal from the signal input unit 11 and outputs a smoothed signal, and a cutoff frequency switching unit 13 that switches the cutoff frequency used for smoothing in the smoothing processing unit 12 depending on the magnitude relationship between the value of the absolute value signal from the signal input unit 11 and the value of the smoothed signal from the smoothing processing unit 12.

絶対値信号とは、入力信号に対して絶対値処理を行った後の信号をいう。また、平滑化信号は、絶対値信号に対して平滑化処理を行った後の信号をいう。本開示に係る信号レベル検出器は、デジタル回路であり、信号入力部11、平滑化処理部12及びカットオフ周波数切替部13は、一定のサンプリングレートで処理を行う。 An absolute value signal refers to a signal obtained after absolute value processing has been performed on an input signal. A smoothed signal refers to a signal obtained after smoothing processing has been performed on an absolute value signal. The signal level detector according to the present disclosure is a digital circuit, and the signal input unit 11, smoothing processing unit 12, and cutoff frequency switching unit 13 perform processing at a constant sampling rate.

本実施形態に係る信号レベル検出器の具体的構成の一例を図2に示す。図2は、信号入力部11、平滑化処理部12及びカットオフ周波数切替部13をそれぞれ機能ブロックで表した図である。 An example of the specific configuration of the signal level detector according to this embodiment is shown in Figure 2. Figure 2 is a diagram showing the signal input unit 11, smoothing processing unit 12, and cutoff frequency switching unit 13 as functional blocks.

信号入力部11は、入力信号を受け、入力信号に対して絶対値処理を行う。例えば、図2に示すように、機能ブロック11-1は絶対値処理を行うものである。機能ブロック11-1から出力された信号が絶対値信号である。 The signal input unit 11 receives an input signal and performs absolute value processing on the input signal. For example, as shown in Figure 2, function block 11-1 performs absolute value processing. The signal output from function block 11-1 is an absolute value signal.

平滑化処理部12は、信号入力部11からの絶対値信号に対して平滑化処理を行う。例えば、平滑化処理部12は、図2に示すような機能ブロック12-1から12-9で構成されてもよい。 The smoothing processing unit 12 performs smoothing processing on the absolute value signal from the signal input unit 11. For example, the smoothing processing unit 12 may be composed of functional blocks 12-1 to 12-9 as shown in Figure 2.

機能ブロック12-3及び12-9は、2つの信号及び後述する制御信号s_outが入力される。機能ブロック12-3及び12-9は、後述するように、制御信号s_outの値に従って、制御信号s_out以外に入力された2つの信号のうちから1つの信号を出力する。 Function blocks 12-3 and 12-9 receive two signals and a control signal s_out, which will be described later. As will be described later, function blocks 12-3 and 12-9 output one of the two signals input other than the control signal s_out, depending on the value of the control signal s_out.

機能ブロック12-4は、機能ブロック12-3から入力された信号と、機能ブロック12-9から入力された信号と、を加算したものを出力する。機能ブロック12-4から出力された信号が平滑化信号である。 Function block 12-4 outputs the sum of the signal input from function block 12-3 and the signal input from function block 12-9. The signal output from function block 12-4 is the smoothed signal.

機能ブロック12-6は、機能ブロック12-4から入力された平滑化信号を保持し、サンプリングレートでの処理における次回の処理時に前回値として保持した値を出力する。 Function block 12-6 holds the smoothed signal input from function block 12-4 and outputs the value held as the previous value during the next processing at the sampling rate.

機能ブロック12-1、12-2、12-5、12-7及び12-8は、入力された信号の値に機能ブロック内に表示されている定数を積算して出力する。具体的には、機能ブロック12-1は、αを第1のカットオフ周波数fc1を決定する係数として、機能ブロック11-1から入力された絶対値信号の値に(1-α)を積算して出力する。機能ブロック12-2は、βを第2のカットオフ周波数fc2を決定する係数として、機能ブロック11-1から入力された絶対値信号の値に(1-β)を積算して出力する。機能ブロック12-5は、機能ブロック12-4から入力された平滑化信号の値に対して、例えば、RMS(Root Mean Square)値に調整するための定数「ADJ」を積算して出力する。なお、機能ブロック12-5は、定数「ADJ」を変更することにより、機能ブロック12-4から入力された平滑化信号の値をRMS値以外の他の値に合わせるように調整することも可能である。機能ブロック12-7は、機能ブロック12-6から入力された平滑化信号の前回値に第1のカットオフ周波数fc1を決定する係数α(以下「第1のカットオフ周波数fc1を決定する係数α」を「係数α」と略記する。)を積算して出力する。機能ブロック12-8は、機能ブロック12-6から入力された平滑化信号の前回値に第2のカットオフ周波数fc2を決定する係数β(以下「第2のカットオフ周波数fc2を決定する係数β」を「係数β」と略記する。)を積算して出力する。 Function blocks 12-1, 12-2, 12-5, 12-7, and 12-8 multiply the input signal value by a constant displayed within the function block and output the result. Specifically, function block 12-1 multiplies the value of the absolute value signal input from function block 11-1 by (1-α), using α as the coefficient that determines the first cutoff frequency fc1, and outputs the result. Function block 12-2 multiplies the value of the absolute value signal input from function block 11-1 by (1-β), using β as the coefficient that determines the second cutoff frequency fc2, and outputs the result. Function block 12-5 multiplies the value of the smoothed signal input from function block 12-4 by a constant "ADJ" that adjusts the value to, for example, an RMS (Root Mean Square) value, and outputs the result. Note that function block 12-5 can also adjust the value of the smoothed signal input from function block 12-4 to a value other than the RMS value by changing the constant "ADJ." Function block 12-7 multiplies the previous value of the smoothed signal input from function block 12-6 by a coefficient α that determines the first cutoff frequency fc1 (hereinafter, "coefficient α that determines the first cutoff frequency fc1" will be abbreviated as "coefficient α") and outputs the result. Function block 12-8 multiplies the previous value of the smoothed signal input from function block 12-6 by a coefficient β that determines the second cutoff frequency fc2 (hereinafter, "coefficient β that determines the second cutoff frequency fc2" will be abbreviated as "coefficient β") and outputs the result.

アナログ回路であるRCフィルタの場合、カットオフ周波数は1/(2πRC)で表される。このRCフィルタに対応するデジタル回路であって、カットオフ周波数を2つ有するものが図2に示す信号レベル検出器10である。図2に示す信号レベル検出器10では、係数αをRC/(RC+Ts)とすると、第1のカットオフ周波数fc1を式(3)で表せる。
なお、Tsは、サンプリング周期を表す。式(3)に示すように、第1のカットオフ周波数fc1は係数αで決定される。また、第2のカットオフ周波数fc2も同様に係数βで決定される。そして、係数α又はβで決定されるカットオフ周波数は、入力信号に対する平滑化信号の応答性(以下、「入力信号に対する平滑化信号の応答性」を「応答性」と略記する。)を決定する要因であり、カットオフ周波数が高いと応答性が速くなり、カットオフ周波数が低いと応答性が遅くなる。そのため、本実施形態では、係数α及び係数βは、応答性を決めるパラメータであるといえる。本実施形態では、第2のカットオフ周波数fc2が第1のカットオフ周波数fc1よりも低いものとするために、係数βは、係数αよりも大きいものとする。
In the case of an RC filter, which is an analog circuit, the cutoff frequency is expressed as 1/(2πRC). A digital circuit corresponding to this RC filter and having two cutoff frequencies is the signal level detector 10 shown in Fig. 2. In the signal level detector 10 shown in Fig. 2, if the coefficient α is RC/(RC+Ts), the first cutoff frequency fc1 can be expressed by equation (3).
Here, Ts represents the sampling period. As shown in equation (3), the first cutoff frequency fc1 is determined by the coefficient α. Similarly, the second cutoff frequency fc2 is determined by the coefficient β. The cutoff frequency determined by the coefficient α or β is a factor that determines the responsiveness of the smoothed signal to the input signal (hereinafter, "responsiveness of the smoothed signal to the input signal" will be abbreviated as "responsiveness"). A higher cutoff frequency results in faster responsiveness, while a lower cutoff frequency results in slower responsiveness. Therefore, in this embodiment, the coefficients α and β can be said to be parameters that determine the responsiveness. In this embodiment, the coefficient β is set to be greater than the coefficient α so that the second cutoff frequency fc2 is lower than the first cutoff frequency fc1.

ここで、応答性について図3を用いて説明する。図3では、「検出時間」、「ハンチング」、「ノイズ耐性」及び「入力信号の変動に対する追従性」の4つの観点について、応答性が速い場合と遅い場合とでどちらが有利かを示す。図3では、〇が有利を表し、×が不利を表す。また、本実施形態におけるハンチングとは、平滑化信号が激しく変動することをいう。 Here, responsiveness will be explained using Figure 3. Figure 3 shows which is more advantageous, fast or slow responsiveness, from four perspectives: "detection time," "hunting," "noise resistance," and "ability to track fluctuations in the input signal." In Figure 3, "◯" indicates an advantage, and "X" indicates a disadvantage. Furthermore, in this embodiment, "hunting" refers to severe fluctuations in the smoothed signal.

「応答性が速い」とは、平滑化信号が入力信号に素早く追従することをいう。そのため、応答性が速い場合は、入力信号の変動に対する追従性も良くなる。また、平滑化信号を用いて入力信号の検出を行う場合、応答性が速いと、平滑化信号の立ち上がりが早くなるため、検出時間も短くなる。 "Fast response" means that the smoothed signal quickly follows the input signal. Therefore, if the response is fast, the signal will also be able to follow fluctuations in the input signal better. Furthermore, when using a smoothed signal to detect an input signal, fast response means that the smoothed signal rises quickly, shortening the detection time.

ただし、応答性が速い場合、平滑化信号は入力信号の変動に対して追従性が良いので、高周波数の入力信号に対しては平滑化信号も高周波数となりハンチングが起きてしまう。また、応答性が速い場合は、平滑化処理をしてもノイズを除去しきれなくなる。 However, when the response is fast, the smoothed signal has good tracking ability with respect to fluctuations in the input signal, so when the input signal has a high frequency, the smoothed signal also becomes high-frequency, resulting in hunting. Furthermore, when the response is fast, smoothing processing may not be able to completely remove noise.

一方で、応答性が遅い場合では、入力信号の変動に対して追従性が悪くなり、検出時間は長くなるが、ハンチングが起きにくく、ノイズの影響を受けにくくなる。 On the other hand, if the response is slow, the ability to track input signal fluctuations will be poor and the detection time will be longer, but hunting will be less likely to occur and the device will be less susceptible to noise.

そこで、こうした応答性の違いによる有利不利を適切に活用するため、カットオフ周波数切替部13は、条件に応じてカットオフ周波数を切り替える。例えば、カットオフ周波数切替部13には、state machine13-1を用いてもよい。state machine13-1は、機能ブロック11-1から絶対値信号s_in1が入力され、機能ブロック12-6から平滑化信号s_in2が入力される。また、state machine13-1は、制御信号s_outを機能ブロック12-3及び12-9に出力する。図2に示すstate machine13-1の内容の一例を図3に示す。 In order to appropriately utilize the advantages and disadvantages of these differences in responsiveness, the cutoff frequency switching unit 13 switches the cutoff frequency depending on the conditions. For example, the cutoff frequency switching unit 13 may be a state machine 13-1. State machine 13-1 receives the absolute value signal s_in1 from function block 11-1 and the smoothed signal s_in2 from function block 12-6. State machine 13-1 also outputs a control signal s_out to function blocks 12-3 and 12-9. An example of the contents of state machine 13-1 shown in Figure 2 is shown in Figure 3.

カットオフ周波数切替部13は、図3に示すように、信号入力部11からの絶対値信号s_in1の値が、平滑化処理部12からの平滑化信号s_in2の値よりも大きい場合は、状態ST1に遷移し、応答性が速い第1のカットオフ周波数fc1を指定するために、制御信号s_outを1として平滑化処理部12に出力してもよい。また、カットオフ周波数切替部13は、信号入力部11からの絶対値信号s_in1の値が平滑化処理部12からの平滑化信号s_in2の値以下の場合は、状態ST2に遷移し、応答性が遅い第2のカットオフ周波数fc2を指定するために、制御信号s_outを0として平滑化処理部12に出力する。 As shown in FIG. 3, when the value of the absolute value signal s_in1 from the signal input unit 11 is greater than the value of the smoothed signal s_in2 from the smoothing processing unit 12, the cutoff frequency switching unit 13 may transition to state ST1 and output a control signal s_out of 1 to the smoothing processing unit 12 to specify the first cutoff frequency fc1, which has a fast response. Also, when the value of the absolute value signal s_in1 from the signal input unit 11 is equal to or less than the value of the smoothed signal s_in2 from the smoothing processing unit 12, the cutoff frequency switching unit 13 transitions to state ST2 and outputs a control signal s_out of 0 to the smoothing processing unit 12 to specify the second cutoff frequency fc2, which has a slower response.

平滑化処理部12は、信号入力部11からの絶対値信号に対して、カットオフ周波数切替部13からの制御信号s_outで指定されたカットオフ周波数を用いてデジタル的に平滑化を行う。具体的には、図2に示すように、機能ブロック12-3は、制御信号s_outが1として入力されたときは、機能ブロック12-1からの入力を機能ブロック12-4に出力し、制御信号s_outが0として入力されたときは、機能ブロック12-2からの入力を機能ブロック12-4に出力する。機能ブロック12-9は、制御信号s_outが1として入力されたときは、機能ブロック12-7からの入力を機能ブロック12-4に出力し、制御信号s_outが0として入力されたときは、機能ブロック12-8からの入力を機能ブロック12-4に出力する。 The smoothing processing unit 12 digitally smooths the absolute value signal from the signal input unit 11 using the cutoff frequency specified by the control signal s_out from the cutoff frequency switching unit 13. Specifically, as shown in FIG. 2, when the control signal s_out is input as 1, functional block 12-3 outputs the input from functional block 12-1 to functional block 12-4, and when the control signal s_out is input as 0, it outputs the input from functional block 12-2 to functional block 12-4. When the control signal s_out is input as 1, functional block 12-9 outputs the input from functional block 12-7 to functional block 12-4, and when the control signal s_out is input as 0, it outputs the input from functional block 12-8 to functional block 12-4.

平滑化処理部12は、上記構成により、カットオフ周波数切替部13からの制御信号s_outが1のときは、平滑化信号を式(1)で算出し、カットオフ周波数切替部13からの制御信号s_outが0のときは、平滑化信号を式(2)で算出する。
平滑化信号の値=絶対値信号の値×(1-α)+平滑化信号の前回値×α (1)
平滑化信号の値=絶対値信号の値×(1-β)+平滑化信号の前回値×β (2)
With the above configuration, when the control signal s_out from the cutoff frequency switching unit 13 is 1, the smoothing processing unit 12 calculates the smoothed signal using equation (1), and when the control signal s_out from the cutoff frequency switching unit 13 is 0, the smoothing processing unit 12 calculates the smoothed signal using equation (2).
Smoothed signal value = absolute value signal value × (1 - α) + previous value of smoothed signal × α (1)
Smoothed signal value = absolute value signal value × (1 - β) + previous value of smoothed signal × β (2)

したがって、本実施形態に係る信号レベル検出器10は、カットオフ周波数可変のIIR(Infinite Impulse Response)フィルタとして機能する。また、本実施形態に係る信号レベル検出器10は、平滑化処理部12が平滑化信号の値に前述の「ADJ」を積算することにより、入力信号のRMS値を算出することができる。 Therefore, the signal level detector 10 according to this embodiment functions as an IIR (Infinite Impulse Response) filter with a variable cutoff frequency. Furthermore, the signal level detector 10 according to this embodiment can calculate the RMS value of the input signal by having the smoothing processing unit 12 multiply the value of the smoothed signal by the aforementioned "ADJ."

カットオフ周波数切替部13が図4における状態ST1と状態ST2との間を相互に状態遷移して平滑化処理部12のカットオフ周波数を切り替えた場合の効果について図5の(A)、図5の(B)、図6の(A)、図6の(B)、図7の(A)及び図7の(B)を用いて説明する。図5の(A)、図6の(A)及び図7の(A)は、カットオフ周波数の切り替えを行わず、平滑化処理部12のカットオフ周波数をfc1に固定した場合の入力信号及び平滑化信号の一例を示す。また、図5の(B)、図6の(B)及び図7の(B)は、カットオフ周波数切替部13が図4における状態ST1と状態ST2との間を相互に状態遷移して平滑化処理部12のカットオフ周波数を切り替えた場合の入力信号及び平滑化信号の一例を示す。 The effect of the cutoff frequency switching unit 13 switching the cutoff frequency of the smoothing processing unit 12 by mutually transitioning between states ST1 and ST2 in FIG. 4 will be explained using FIGS. 5(A), 5(B), 6(A), 6(B), 7(A), and 7(B). FIGS. 5(A), 6(A), and 7(A) show examples of the input signal and smoothed signal when the cutoff frequency is not switched and the cutoff frequency of the smoothing processing unit 12 is fixed at fc1. Also, FIGS. 5(B), 6(B), and 7(B) show examples of the input signal and smoothed signal when the cutoff frequency switching unit 13 switching the cutoff frequency of the smoothing processing unit 12 by mutually transitioning between states ST1 and ST2 in FIG. 4.

図5の(A)及び図5の(B)は、信号レベル検出器10が一定振幅で高周波数の入力信号を時間0secから0.01secまで連続的に受ける例である。平滑化処理部12のカットオフ周波数がfc1で一定の信号レベル検出器10では、図5の(A)に示すように、応答性が速いことにより、平滑化信号が入力信号に追従して激しく変動し、ハンチングが起きる。 Figures 5(A) and 5(B) show an example in which the signal level detector 10 continuously receives a high-frequency input signal with a constant amplitude from 0 seconds to 0.01 seconds. In a signal level detector 10 in which the cutoff frequency of the smoothing processing unit 12 is constant at fc1, as shown in Figure 5(A), the fast response causes the smoothed signal to fluctuate violently in response to the input signal, resulting in hunting.

一方で、本実施形態に係る信号レベル検出器10では、図5の(B)に示すように、図5の(A)と同様の入力信号に対して、絶対値信号の値と平滑化信号の値との大小関係により図4における状態ST1と状態ST2との間を相互に状態遷移してカットオフ周波数を切り替えて平滑化処理を行う。これにより、平滑化信号のハンチングを抑えることができる。 On the other hand, as shown in Figure 5(B), the signal level detector 10 according to this embodiment performs smoothing processing by switching the cutoff frequency through state transitions between state ST1 and state ST2 in Figure 4 depending on the magnitude relationship between the absolute value signal and the smoothed signal, for an input signal similar to that shown in Figure 5(A). This makes it possible to suppress hunting in the smoothed signal.

図6の(A)及び図6の(B)は、信号レベル検出器10が、ノイズを含む高周波数の入力信号を連続的に受ける例である。また、図6の(A)及び図6の(B)における入力信号は、時刻0.01sec以降の平均値が、時刻0.01sec以前の平均値よりも低くなる特徴を有する。平滑化処理部12のカットオフ周波数がfc1で一定の信号レベル検出器10では、図6の(A)に示すように、応答性が速いことにより、平滑化信号がノイズを含む入力信号に追従し、平滑化信号にノイズが残存する。 Figures 6(A) and 6(B) show examples in which the signal level detector 10 continuously receives a high-frequency input signal containing noise. The input signals in Figures 6(A) and 6(B) are characterized by the average value after time 0.01 sec being lower than the average value before time 0.01 sec. In a signal level detector 10 in which the cutoff frequency of the smoothing processing unit 12 is constant at fc1, the signal level detector 10 has fast response, as shown in Figure 6(A), and the smoothed signal follows the input signal containing noise, resulting in residual noise in the smoothed signal.

一方で、本実施形態に係る信号レベル検出器10では、図6の(B)に示すように、図6の(A)と同様の入力信号に対して、絶対値信号の値と平滑化信号の値との大小関係により図4における状態ST1と状態ST2との間を相互に状態遷移してカットオフ周波数を切り替えて平滑化処理を行う。これにより、平滑化信号のノイズを抑えることができる。 On the other hand, as shown in Figure 6(B), the signal level detector 10 according to this embodiment performs smoothing processing for an input signal similar to that shown in Figure 6(A) by switching the cutoff frequency through state transitions between state ST1 and state ST2 in Figure 4 depending on the magnitude relationship between the absolute value signal and the smoothed signal. This makes it possible to suppress noise in the smoothed signal.

図7の(A)は、信号レベル検出器10が、時間0secから0.01secまでの間において、入力信号がない休止時間を一定間隔で挟みながら、一定振幅で高周波数の入力信号を受ける例である。ここで、休止時間とは、入力信号は0であるが、休止時間前の入力信号の値を維持すべき時間である。しかし、平滑化処理部12のカットオフ周波数がfc1で一定の信号レベル検出器10では、図7の(A)に示すように、応答性が速いことにより、休止時間中の入力信号にも素早く追従してしまうため、平滑化信号の値が0になる。 Figure 7 (A) shows an example in which the signal level detector 10 receives a high-frequency input signal with a constant amplitude, with pauses during which there is no input signal at regular intervals between times 0 seconds and 0.01 seconds. Here, a pause is a time during which the input signal is 0, but the value of the input signal before the pause should be maintained. However, in a signal level detector 10 in which the cutoff frequency of the smoothing processing unit 12 is constant at fc1, as shown in Figure 7 (A), due to its fast response, it quickly follows the input signal during the pauses, causing the value of the smoothed signal to become 0.

一方で、本実施形態に係る信号レベル検出器10では、図7の(B)に示すように、図7の(A)と同様の入力信号に対して、絶対値信号の値と平滑化信号の値との大小関係により図4における状態ST1と状態ST2との間を相互に状態遷移してカットオフ周波数を切り替えて平滑化処理を行う。これにより、休止時間中でも平滑化信号が0とならず維持されている。 On the other hand, as shown in Figure 7(B), the signal level detector 10 according to this embodiment performs smoothing processing by switching the cutoff frequency through state transitions between state ST1 and state ST2 in Figure 4 depending on the magnitude relationship between the absolute value signal and the smoothed signal, in response to an input signal similar to that shown in Figure 7(A). This keeps the smoothed signal from becoming 0 even during pauses.

また、カットオフ周波数切替部13は、図4に示すように、信号入力部11からの絶対値信号s_in1の値が、平滑化処理部12からの平滑化信号s_in2の値以下である状態が規定時間tsw以上継続した場合に、状態ST3に遷移し、第1のカットオフ周波数fc1を指定する制御信号s_out=1を平滑化処理部12に出力してもよい。なお、規定時間tswは、休止時間以上となるように設定する。 Furthermore, as shown in FIG. 4, if the value of the absolute value signal s_in1 from the signal input unit 11 remains equal to or less than the value of the smoothed signal s_in2 from the smoothing processing unit 12 for a specified time tsw or more, the cutoff frequency switching unit 13 may transition to state ST3 and output a control signal s_out=1 specifying the first cutoff frequency fc1 to the smoothing processing unit 12. Note that the specified time tsw is set to be equal to or greater than the pause time.

なお、カットオフ周波数切替部13は、状態ST3において、信号入力部11からの絶対値信号s_in1の値が、平滑化処理部12からの平滑化信号s_in2の値よりも大きい場合は、状態ST1に遷移する。 In addition, in state ST3, if the value of the absolute value signal s_in1 from the signal input unit 11 is greater than the value of the smoothed signal s_in2 from the smoothing processing unit 12, the cutoff frequency switching unit 13 transitions to state ST1.

カットオフ周波数切替部13が図4における状態ST2から状態ST3へ状態遷移してカットオフ周波数を切り替えた場合の効果について、図5の(C)、図6の(C)及び図7の(C)を用いて説明する。図5の(C)、図6の(C)及び図7の(C)は、図4に示すstate machine13-1に従って平滑化処理を行った場合の入力信号及び平滑化信号の一例を示す。図5の(C)の入力信号は図5の(B)と同様である。図6の(C)の入力信号は図6の(B)と同様である。図7の(C)の入力信号は図7の(B)と同様である。 The effect of the cutoff frequency switching unit 13 switching the cutoff frequency by transitioning from state ST2 to state ST3 in FIG. 4 will be explained using FIG. 5(C), FIG. 6(C), and FIG. 7(C). FIG. 5(C), FIG. 6(C), and FIG. 7(C) show examples of input signals and smoothed signals when smoothing processing is performed according to state machine 13-1 shown in FIG. 4. The input signal in FIG. 5(C) is the same as FIG. 5(B). The input signal in FIG. 6(C) is the same as FIG. 6(B). The input signal in FIG. 7(C) is the same as FIG. 7(B).

本実施形態に係る信号レベル検出器10では、図5の(C)に示すように、図5の(B)と同様の入力信号に対して、絶対値信号の値と平滑化信号の値との大小関係に加えて、絶対値信号の値が平滑化信号の値以下である状態が規定時間以上継続した場合にカットオフ周波数を切り替えて平滑化処理を行う。これにより、平滑化信号のハンチングを抑え、かつ、時間0.01sec以降の低い値が継続する入力信号に対して図5の(B)に示す場合よりも追従性が向上している。 As shown in Figure 5(C), the signal level detector 10 of this embodiment performs smoothing processing on an input signal similar to that shown in Figure 5(B) by switching the cutoff frequency when the absolute signal value remains below the smoothed signal value for a specified period of time, in addition to considering the magnitude relationship between the absolute signal value and the smoothed signal value. This suppresses hunting in the smoothed signal and provides improved tracking compared to the case shown in Figure 5(B) for input signals that remain low for a period of time beyond 0.01 seconds.

本実施形態に係る信号レベル検出器10では、図6の(C)に示すように、図6の(B)と同様の入力信号に対して、絶対値信号の値と平滑化信号の値との大小関係に加えて、絶対値信号の値が平滑化信号の値以下である状態が規定時間以上継続した場合にカットオフ周波数を切り替えて平滑化処理を行う。これにより、平滑化信号のハンチング及びノイズを抑え、かつ、時間0.01sec以後の低い値が継続する入力信号に対して図6の(B)に示す場合よりも追従性が向上している。 As shown in Figure 6(C), the signal level detector 10 of this embodiment performs smoothing processing on an input signal similar to that shown in Figure 6(B) by switching the cutoff frequency when the absolute signal value remains below the smoothed signal value for a specified period of time, in addition to considering the magnitude relationship between the absolute signal value and the smoothed signal value. This suppresses hunting and noise in the smoothed signal, and provides improved tracking compared to the case shown in Figure 6(B) for input signals that remain low for a period of time after 0.01 seconds.

本実施形態に係る信号レベル検出器10では、図7の(C)に示すように、図7の(B)と同様の入力信号に対して、絶対値信号の値と平滑化信号の値との大小関係に加えて、絶対値信号の値が平滑化信号の値以下である状態が規定時間以上継続した場合にカットオフ周波数を切り替えて平滑化処理を行う。これにより、平滑化信号のハンチングを抑え、休止時間中の平滑化信号を維持し、かつ、時間0.01sec以後の低い値が継続する入力信号に対して図7の(B)に示す場合よりも追従性が向上している。 As shown in Figure 7(C), for an input signal similar to that shown in Figure 7(B), the signal level detector 10 of this embodiment performs smoothing processing by switching the cutoff frequency when the absolute signal value and the smoothed signal value remain below the smoothed signal value for a specified period of time or longer, in addition to considering the magnitude relationship between the absolute signal value and the smoothed signal value. This suppresses hunting in the smoothed signal, maintains the smoothed signal during pauses, and provides improved tracking compared to the case shown in Figure 7(B) for input signals that remain low for a period of time after 0.01 seconds.

以上説明したように、本開示の信号レベル検出器は、複数のカットオフ周波数を有するデジタル回路を用いてデジタル的に平滑化処理を行うことによって、入力信号に応じて柔軟にカットオフ周波数を切り替えることができる信号レベル検出器を提供することができる。 As described above, the signal level detector disclosed herein performs smoothing digitally using a digital circuit with multiple cutoff frequencies, thereby providing a signal level detector that can flexibly switch cutoff frequencies according to the input signal.

本開示に係る信号レベル検出器は、通信産業に適用することができる。 The signal level detector disclosed herein can be applied to the communications industry.

10:信号レベル検出器
11:信号入力部
12:平滑化処理部
13:カットオフ周波数切替部
10: Signal level detector 11: Signal input section 12: Smoothing processing section 13: Cut-off frequency switching section

Claims (3)

デジタルの入力信号を受け、前記入力信号に対してデジタル的に絶対値処理を行い、絶対値信号として出力する信号入力部と、
前記信号入力部からの前記絶対値信号に対してデジタル的に平滑化を行い、平滑化信号として出力する平滑化処理部と、
前記信号入力部からの前記絶対値信号の値と、前記平滑化処理部からの前記平滑化信号の値との大小関係に応じて、前記平滑化処理部の前記平滑化に用いるカットオフ周波数を切り替えるカットオフ周波数切替部と、
を備える信号レベル検出器。
a signal input unit that receives a digital input signal, digitally processes the input signal into an absolute value, and outputs the processed signal as an absolute value signal;
a smoothing processing unit that digitally smoothes the absolute value signal from the signal input unit and outputs the smoothed signal;
a cutoff frequency switching unit that switches a cutoff frequency used for the smoothing of the smoothing processing unit according to the magnitude relationship between the value of the absolute value signal from the signal input unit and the value of the smoothed signal from the smoothing processing unit;
A signal level detector comprising:
前記平滑化処理部は、第1のカットオフ周波数と、前記第1のカットオフ周波数よりも低い第2のカットオフ周波数とを有し、
前記カットオフ周波数切替部は、前記信号入力部からの前記絶対値信号の値が、前記平滑化処理部からの前記平滑化信号の値よりも大きい場合は、前記第1のカットオフ周波数を指定する制御信号を前記平滑化処理部に出力し、前記信号入力部からの前記絶対値信号の値が、前記平滑化処理部からの前記平滑化信号の値以下の場合は、前記第2のカットオフ周波数を指定する制御信号を前記平滑化処理部に出力し、
前記平滑化処理部は、前記信号入力部からの前記絶対値信号に対して、前記カットオフ周波数切替部からの制御信号で指定されたカットオフ周波数を用いてデジタル的に平滑化を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の信号レベル検出器。
the smoothing processing unit has a first cutoff frequency and a second cutoff frequency lower than the first cutoff frequency,
the cutoff frequency switching unit outputs a control signal specifying the first cutoff frequency to the smoothing processing unit when the value of the absolute value signal from the signal input unit is greater than the value of the smoothed signal from the smoothing processing unit, and outputs a control signal specifying the second cutoff frequency to the smoothing processing unit when the value of the absolute value signal from the signal input unit is equal to or less than the value of the smoothed signal from the smoothing processing unit;
2. The signal level detector according to claim 1, wherein the smoothing processing unit digitally smoothes the absolute value signal from the signal input unit using a cutoff frequency designated by a control signal from the cutoff frequency switching unit.
前記カットオフ周波数切替部は、前記信号入力部からの前記絶対値信号の値が、前記平滑化処理部からの前記平滑化信号の値以下である状態が規定時間以上継続した場合に、前記第1のカットオフ周波数を指定する制御信号を前記平滑化処理部に出力する
ことを特徴とする請求項2に記載の信号レベル検出器。
3. The signal level detector according to claim 2, wherein the cutoff frequency switching unit outputs a control signal specifying the first cutoff frequency to the smoothing processing unit when a state in which the value of the absolute value signal from the signal input unit is equal to or less than the value of the smoothed signal from the smoothing processing unit continues for a specified time or longer.
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