JPH10178358A

JPH10178358A - 無線機

Info

Publication number: JPH10178358A
Application number: JP35323596A
Authority: JP
Inventors: Koichi Mutsuyama; 弘一六山
Original assignee: Japan Radio Co Ltd; Nagano Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd; Nagano Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1996-12-16
Filing date: 1996-12-16
Publication date: 1998-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】送信機が位置する方向を受信音によって受信
者に知覚させることが可能な無線機を提供することを主
目的とする。【解決手段】受信電波の到来方向を探知する探知手段
２と、受信電波に基づく受信音を少なくとも２つのスピ
ーカ５ａ，５ｂに出力可能な受信音出力手段３と、少な
くとも２つのスピーカ５ａ，５ｂに出力される受信音の
音源が探知手段２によって探知された到来方向に位置す
るように各受信音を所定の遅延時間分それぞれ遅延させ
る受信音遅延手段４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受信電波の到来方
向を受信者に知覚させることが可能な無線機に関し、詳
しくは、受信音の音源が受信電波の到来方向に位置する
ように受信音を出力する無線機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ビルの建設現場やスキー場など
のやや狭小な地域においては、連絡用の携帯型無線機が
従来から使用されている。この場合、受信側の無線機
は、一般的に、受信部とヘッドホンとを備えて構成され
ている。この無線機では、送信側から電波が送信される
と、受信部が電波を受信すると共に所定の復調方式によ
って復調した受信音をヘッドホンに出力することによ
り、受信者は、送信者の連絡事項などを受信することが
できるようになっている。

【０００３】具体的な使用方法としては、例えば、建設
現場などにおいて危険な事態が発生した場合、送信者
が、危険回避のための指示を送信することにより、受信
者に対し危険な事態が生じていることを認識させること
ができ、また、スキー場などにおいては、はぐれた仲間
と互いに連絡をとり合うことができる。このように、従
来の無線機では、離れている相手同士で互いに送受信し
合うことにより、緊急連絡事項などを伝えることが可能
となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の無線
機には、以下の問題点がある。第１に、例えば、前述し
た建設現場で使用する例においては、危険事態を回避さ
せるために受信者に対して指示をする場合、受信者に客
観的に伝達できる言葉を用いて指示しなければならな
い。つまり、受信者は、例えば、「こっち」、「あっ
ち」というような、送信側の位置を知覚して初めて理解
できる不明瞭な言葉が用いられた場合には、指示内容を
直ちに理解できないことがあるという問題がある。

【０００５】第２に、上述したスキー場で使用する例に
おいて、はぐれた仲間を見つけようとする場合、特徴的
な建造物が周囲になければ、自身が位置する方向を言葉
によって相手方に伝えることが困難であるという問題が
ある。

【０００６】一方、他の装置として、送信ポイントをＣ
ＲＴ上に表示できる方向探知器も知られている。しか
し、かかる方向探知器は、送信側の位置を表示すること
ができるだけで、互いに通話を行うことができるもので
はない。

【０００７】本発明は、かかる問題点を解決すべくなさ
れたものであり、送信機が位置する方向を受信音によっ
て受信者に知覚させることが可能な無線機を提供するこ
とを主目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載の無線機は、受信電波の到来方向を探知する
探知手段と、受信電波に基づく受信音を少なくとも２つ
のスピーカに出力可能な受信音出力手段と、少なくとも
２つのスピーカに出力される受信音の音源が探知手段に
よって探知された到来方向に位置するように各受信音を
所定の遅延時間分それぞれ遅延させる受信音遅延手段と
を備えていることを特徴とする。

【０００９】人間が音の方向定位能力を有しているの
は、両耳にそれぞれ入射する音の位相差（つまり遅延時
間）に基づいて音の入射角を瞬時に判別できるためであ
ると考えられている。この無線機では、受信音遅延手段
が、探知手段によって探知された受信電波の到来方向に
音源が位置するように、受信音を遅延させて少なくとも
２つのスピーカに出力する。したがって、両スピーカを
左右の耳側にそれぞれ位置させれば、受信者は、方向定
位能力により、受信音の音源の方向を特定することがで
きる。この場合、音源の方向が受信電波の到来方向に対
応するため、受信者は、送信機が位置する方向を知覚す
ることが可能となる。

【００１０】請求項２記載の無線機は、請求項１記載の
無線機において、探知手段は、受信電波のほぼ（ｍ（ｍ
は整数）＋１／４）波長分互いに離間させられ入射角に
応じた電圧の高周波信号をそれぞれ出力可能な２本のア
ンテナ（以下、「Ａアンテナ」と「Ｂアンテナ」ともい
う）と、２本のアンテナから出力された高周波信号をそ
れぞれ分配する第１，第２の分配器と、両分配器によっ
て分配された一方の各高周波信号を１／４波長分それぞ
れ移相する第１，第２の移相器と、第１の移相器によっ
て移相された高周波信号と第２の分配器によって分配さ
れた他方の高周波信号とを加算する第１の加算器と、第
２の移相器によって移相された高周波信号と第１の分配
器によって分配された他方の高周波信号とを加算する第
２の加算器と、両加算器の加算出力信号の電圧比を算出
する電圧比算出手段とを備え、電圧比算出手段によって
算出された電圧比に基づいて受信電波の到来方向を探知
することを特徴とする。なお、ここで、値「ｍ」は、値
０と自然数を含むが、加算器において加算される受信電
波の位相を同一にするためには、値０であることが好ま
しい。

【００１１】この無線機では、送信側から電波が送信さ
れると、Ａアンテナによって受信された高周波信号が第
１の分配器に出力されると共に、Ｂアンテナによって受
信された高周波信号が第２の分配器に出力される。この
場合、例えば、受信電波が両アンテナの配列方向であっ
てＡアンテナ側から入射したものとすれば、Ａアンテナ
から出力される高周波信号に対して、Ｂアンテナから出
力される高周波信号は、位相が９０°遅れる。次いで、
第１の移相器が、第１の分配器から出力された高周波信
号を１／４波長分移相して、つまり位相を９０°移相し
て第１の加算器に出力する。また、第１の加算器には、
第２の分配器によって分配された高周波信号も入力す
る。したがって、第１の加算器は、Ａアンテナに入射し
た受信電波に対して位相が９０°遅れた高周波信号を互
いに加算した高周波信号を出力する。つまり、この場
合、第１の加算器は、入力した高周波信号に対して利得
を加算するように機能する。

【００１２】一方、第２の移相器が、第２の分配器から
出力される高周波信号を、位相を９０°移相して第２の
加算器に出力する。また、第２の加算器には、第１の分
配器によって分配された高周波信号も入力する。したが
って、第２の加算器には、位相が遅れていない高周波信
号と、その高周波信号に対して位相が１８０°移相させ
られた高周波信号が入力する。このため、第２の加算器
は、入力した高周波信号を互いに打ち消し合わせるよう
に加算する。なお、Ｂアンテナ側から受信電波が入力し
た場合には、第１の加算器と第２の加算器の機能は逆に
なる。このように、両加算器の加算出力信号は、両アン
テナに対する受信電波の入射角に応じた電圧値となる。

【００１３】次いで、電圧比算出手段が、両加算器の加
算出力信号の電圧比を算出する。ここで、電圧比は、受
信電波の入射角に応じて一義的に決定される数値とな
る。したがって、電圧比と入射角とを予め対応付けてお
くことにより、電圧比から受信電波の入射角を直ちに探
知することが可能となる。

【００１４】請求項３記載の無線機は、請求項１または
２記載の無線機において、受信音出力手段は、受信電波
に基づく受信音を分配する受信音分配器を備え、受信音
遅延手段は、受信音分配器の一方の分配出力を所定時間
分固定的に遅延させて１つのスピーカに出力する固定遅
延回路と、受信音分配器の他方の分配出力を探知された
到来方向に応じた所定時間分遅延させて他の１つのスピ
ーカに出力する可変遅延回路とを備えていることを特徴
とする。

【００１５】この無線機では、固定遅延回路が、受信音
分配器の一方から出力された分配出力を、所定時間分固
定的に遅延させ、可変遅延回路が、受信音分配器の他方
の分配出力を探知された到来方向に応じた所定時間分遅
延させる。したがって、例えば、受信電波がＡアンテナ
側から入射した場合には、可変遅延回路の遅延時間を固
定遅延回路の遅延時間よりも短くし、Ｂアンテナ側から
入射した場合には、可変遅延回路の遅延時間を固定遅延
回路の遅延時間よりも長くするというように、可変遅延
回路の遅延時間を固定遅延回路の遅延時間に対して長く
したり短くしたりすることにより、人間の方向定位能力
を利用して、受信音の音源位置を変化させることができ
る。

【００１６】請求項４記載の無線機は、請求項２または
３記載の無線機において、探知手段は、両分配器によっ
て分配された各他方の高周波信号を所定の利得でそれぞ
れ増幅する第１，第２の高周波増幅回路を備え、電圧比
算出手段は、第１の加算器の加算出力信号の電圧値を第
２の加算器の加算出力信号の電圧値で除算することによ
り電圧比を算出する除算器で構成されていることを特徴
とする。

【００１７】電圧比の算出手段としては、第２の加算器
から出力された加算出力信号で第１の加算器から出力さ
れた加算出力信号を単純に除算してもよい。ただし、こ
のように構成した場合には、入射電波が両アンテナの配
列方向のいずれかの方向と完全に同一方向から入射した
ときには、一方の加算器から電圧が０Ｖの高周波信号が
出力されるため、値０で除算することになる。この結
果、電圧比が正確に算出できないことがある。この無線
機では、第１，第２の高周波増幅回路が、両分配器によ
って分配された各他方の高周波信号を所定の利得でそれ
ぞれ増幅する。このため、両アンテナの配列方向のいず
れかの方向から受信電波が入射した場合であっても、加
算器によって加算される際に、両高周波信号が完全に打
ち消し合わされて電圧が０Ｖになることはない。この結
果、除算器において、値０による除算が防止されるた
め、受信電波の到来方向を正確かつ確実に算出すること
が可能となる。

【００１８】請求項５記載の無線機は、請求項３または
４記載の無線機において、探知手段は、電圧比算出手段
によって算出された電圧比に応じた周波数で発振する電
圧可変型発振器を備え、可変遅延回路は、電圧可変型発
振器の発振周波数に応じた遅延時間で他方の分配出力を
遅延させることを特徴とする。

【００１９】可変遅延回路による遅延時間の可変方法は
種々考えられる。例えば、受信電波の入射角と電圧比と
を対応させたデータテーブルなどを予め作成し、マイク
ロコンピュータが、電圧比とデータテーブルとに基づい
て入射角を算出すると共に、その入射角に応じた遅延時
間で可変遅延回路の遅延時間を制御してもよい。この無
線機では、電圧可変型発振器が、電圧比を周波数変換
し、変換した周波数に応じた遅延時間になるように、可
変遅延回路を制御する。したがって、リアルタイムで可
変遅延回路を制御することができるため、受信者は、受
信音を違和感なく受信することができる。

【００２０】請求項６記載の無線機は、請求項１から５
のいずれかに記載の無線機において、探知手段は、音源
の位置と受信電波の到来方向との関係を補正するための
補正回路を備えていることを特徴とする。

【００２１】人間の方向定位能力にはある程度の個人差
がある。この無線機では、各人の方向定位能力に応じて
到来方向を補正することができるため、受信電波の到来
方向に受信音の音源をより正確に位置させることが可能
となる。

【００２２】請求項７記載の無線機は、請求項６記載の
無線機において、補正回路は、電圧比算出手段によって
算出された電圧比を補正することを特徴とする。

【００２３】補正回路は高周波段において行うことも可
能である。その一方、この無線機のように、数値または
直流電圧である電圧比を補正する方法を採用すれば、自
在かつ容易に補正することが可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る無線機の好適な実施の形態について説明する。

【００２５】最初に、図１を参照して、無線機１の構成
について説明する。

【００２６】同図に示すように、無線機１は、本発明に
おける探知手段に相当し受信電波の到来方向を探知する
探知部２と、本発明における受信音出力手段に相当し受
信電波に基づく受信音を出力する受信音出力部３と、本
発明における受信音遅延手段に相当し受信音出力部３か
ら出力された受信音の音源が探知部２によって探知され
た到来方向に位置するように受信電波を所定時間分それ
ぞれ遅延させる受信音遅延部４と、ヘッドホンの左右の
イヤーカップ内にそれぞれ収納された右スピーカ５ａお
よび左スピーカ５ｂ（以下、区別しないときは、「スピ
ーカ５」ともいう）とを備えている。この無線機１で
は、右スピーカ５ａおよび左スピーカ５ｂからそれぞれ
出力される受信音が、あたかも受信電波の到来方向から
届くように、受信者に知覚させることができ、これによ
り、受信者は、送信者が位置する方向を直感的に判別で
きるようになっている。

【００２７】次に、各構成要素について詳述する。

【００２８】探知部２は、無指向性のホイップアンテナ
でそれぞれ構成された右アンテナ１１ａおよび左アンテ
ナ１１ｂ（以下、区別しないときは、「アンテナ１１」
という）を有している。この場合、例えば、ヘッドホン
の右側のイヤーカップに右アンテナ１１ａが立設され、
ヘッドホンの左側のイヤーカップに左アンテナ１１ｂが
立設されており、両アンテナ１１ａ，１１ｂは受信電波
の１／４波長分互いに離間させられている。

【００２９】また、探知部２は、ＲＦ分配器１２ａ，１
２ｂ（本発明における第１，第２の分配器にそれぞれ相
当し、両者を区別しないときは、「ＲＦ分配器１２」と
いう）と、９０°移相器１３ａ，１３ｂ（本発明におけ
る第１，第２の移相器にそれぞれ相当し、両者を区別し
ないときは、「９０°移相器１３」という）と、第１Ｒ
Ｆ増幅回路１４ａ，１４ｂ（本発明における第１，第２
の高周波増幅回路にそれぞれ相当し、両者を区別しない
ときは、「第１ＲＦ増幅回路１４」という）と、加算器
１５ａ，１５ｂ（本発明における第１，第２の加算器に
それぞれ相当し、区別しないときは、「加算器１５」と
いう）とを備えている。

【００３０】ＲＦ分配器１２は、両アンテナ１１から出
力された高周波信号をそれぞれ等しく分配し、一方の高
周波信号を９０°移相器１３に出力し、他方の高周波信
号を第１ＲＦ増幅回路１４に出力する。また、９０°移
相器１３は、分配された一方の高周波信号を１／４波長
（位相で９０°）分移相して加算器１５に出力する。さ
らに、第１ＲＦ増幅回路１４は、入力された高周波信号
を６ｄＢの利得で増幅して加算器１５に出力する。ま
た、加算器１５ａ（または１５ｂ）は、９０°移相器１
３ａ（または１３ｂ）および第１ＲＦ増幅回路１４ｂ
（または１４ａ）からそれぞれ出力された高周波信号を
互いに加算する。

【００３１】さらに、探知部２は、第２ＲＦ増幅回路１
６ａ，１６ｂ（区別しないときは、「第２ＲＦ増幅回路
１６」という）、包絡線検波回路１７ａ，１７ｂ（区別
しないときは、「包絡線検波回路１７」という）、およ
び除算器（本発明における電圧比算出手段に相当する）
１８を備えている。第２ＲＦ増幅回路１６は、加算器１
５から出力された加算出力信号を包絡線検波回路１７が
検波可能なレベルまで増幅する。包絡線検波回路１７
は、第２ＲＦ増幅回路１６によって増幅された高周波信
号を包絡線検波し、検波信号を除算器１８に出力する。
除算器１８は、包絡線検波回路１７ａから出力された検
波信号Ｖ_Rを、包絡線検波回路１７ｂから出力された検
波信号Ｖ_Lで除算することによって、両検波信号の電圧
比を算出し、図３（ａ）に示すように、電圧比にほぼ比
例する電圧値の出力電圧を出力する。なお、除算器１８
は、アナログ除算器で構成してもよいし、ＤＳＰなどの
ディジタル回路で構成してもよい。

【００３２】次に、探知部２の動作について説明する。

【００３３】送信側から電波が送信されると、両アンテ
ナ１１ａ，１１ｂによってそれぞれ受信された高周波信
号がＲＦ分配器１２ａ，１２ｂに出力される。ＲＦ分配
器１２は、入射した高周波信号を２分配し、分配した高
周波信号を９０°移相器１３および第１ＲＦ増幅回路１
４にそれぞれ出力する。次いで、加算器１５は、入力し
た両高周波信号を互いに加算する。この場合、加算器１
５ａおよび加算器１５ｂから出力された高周波信号を右
アンテナ１１ａおよび左アンテナ１１ｂからそれぞれ出
力されたものと仮定すれば、右アンテナ１１ａは、右側
に指向性を有するアンテナを構成し、左アンテナ１１ｂ
は、左側に指向性を有するアンテナを構成する。

【００３４】具体的に右アンテナ１１ａを例に挙げて、
その動作原理を説明すれば、図２（ａ）に示すように、
例えば、受信電波が両アンテナ１１ａ，１１ｂの配列方
向であって左アンテナ１１ｂの真左から入射したものと
すれば、受信電波が左アンテナ１１ｂから右アンテナ１
１ａまで到達する際に位相が９０°遅れる。このため、
右アンテナ１１ａから出力される高周波信号は、左アン
テナ１１ｂから出力される高周波信号Ａに対して位相が
９０°遅れ、９０°移相器１３ｂを通過した高周波信号
Ｂは、高周波信号Ａに対して、位相が１８０°遅れる。
このため、高周波信号Ａと高周波信号Ｂとは互いに逆位
相となり、加算器１５ａによって両高周波信号Ａ，Ｂを
加算すれば、互いに打ち消し合って、振幅値が０Ｖにな
る。逆に、同図（ｂ）に示すように、受信電波が右アン
テナ１１ａの真右から入射したものとすれば、右アンテ
ナ１１ａおよび９０°移相器１３ａを介して出力される
高周波信号Ｄは、左アンテナ１１ｂから出力される高周
波信号Ｃと位相が等しくなる。このため、両高周波信号
Ｃ，Ｄの位相が同位相となり、加算器１５によって両高
周波信号Ｃ，Ｄが加算されると、振幅値は２倍となる。

【００３５】したがって、この場合、右アンテナ１１ａ
は、図４（ａ）のグラフＧ１に示すように、受信者の正
面を９０°とした場合、受信者に対して真右方向（０
°）および真左方向（１８０°）がそれぞれ最大利得お
よび最小利得となり、かつ所定の利得に対しては、受信
電波の入射方向が一義的に決定される指向性を有してい
る。また、同様にして、左アンテナ１１ｂについても、
同図のグラフＧ２に示すように、左方向に指向性を有す
るアンテナとして機能し、真正面（９０°）と真後ろ
（９０°）を基準線として、右アンテナ１１ａとは面対
称となる指向性を有している。

【００３６】この場合、両アンテナ１１ａ，１１ｂをこ
のままの指向性で用いれば、真右および真左方向におい
て利得が値０になるため、後述する除算器１８におい
て、値０で除算するという不都合が生じることがある。
このため、ＲＦ分配器１２ａと加算器１５ｂとの間、お
よびＲＦ分配器１２ｂと加算器１５ａとの間に６ｄＢの
利得を有する第１ＲＦ増幅回路１４ａ，１４ｂがそれぞ
れ配設されている。第１ＲＦ増幅回路１４ｂは、図２
（ａ）において、左アンテナ１１ｂから出力された高周
波信号を２倍の電圧利得で増幅するため、左アンテナ１
１ｂに入射した受信電波の電圧値を値１とすれば、真左
から入射した受信電波を加算器１５ａで加算した場合、
加算器１５ａは、値１の電圧値の高周波信号を出力す
る。また、同図（ｂ）に示すように真右から受信電波が
入射した場合には、右アンテナ１１ａに入射した受信電
波の電圧値を値１とすれば、加算器１５ａには、第１Ｒ
Ｆ増幅回路１４ｂによって２倍に増幅され９０°移相器
１３ａから出力される高周波信号と同一位相の高周波信
号を出力するため、加算器１５ａは、値３の電圧値の高
周波信号を出力する。この結果、図４（ｂ）のグラフＧ
３で示すように、右アンテナ１１ａは、全体として右側
にやや強い指向性を有するアンテナとして近似的に機能
し、同様にして、左アンテナ１１ｂは、同図のグラフＧ
４で示すように、全体として左側にやや強い指向性を有
するアンテナとして近似的に機能する。図５（ａ）は、
受信電波の入射方位角に対して、両加算器１５ａ，１５
ｂから出力された高周波信号、つまり右アンテナ１１ａ
および左アンテナ１１ｂの相対的なアンテナ利得を示し
ている。なお、同図では、Ｇ_Rが右アンテナ１１ａのア
ンテナ利得を示し、Ｇ_Lが左アンテナ１１ｂのアンテナ
利得を示している。

【００３７】次いで、第２ＲＦ増幅回路１６ａ，１６ｂ
が、加算器１５ａ，１５ｂから出力された高周波信号を
それぞれ増幅し、増幅された高周波信号は、包絡線検波
回路１７ａ，１７ｂによってそれぞれ包絡線検波され
る。次に、除算器１８が、包絡線検波回路１７ａから出
力された検波信号Ｖ_Rを包絡線検波回路１７ｂから出力
された検波信号Ｖ_Lで除算することにより、電圧比を算
出すると共にその電圧比に応じた出力電圧を出力する。
ここで、電圧比は、右アンテナ１１ａの相対利得を左ア
ンテナ１１ｂの相対利得で除算したアンテナ利得比を意
味する。つまり、除算器１８による除算により、入射方
位角に対する両アンテナ１１ａ，１１ｂアンテナ利得比
は、受信電波の強弱に関係なく、図５（ｂ）に示す特性
となる。この結果、電圧比が算出されると、入射電波の
入射方位角が一義的に決定される。したがって、電圧比
と入射方位角とを予め関係付けておくことにより、電圧
比から入射方位角を直ちに探知することが可能となる。

【００３８】受信音出力部３は、ＲＦ分配器１２ｂによ
って分配された高周波信号を増幅する第３ＲＦ増幅回路
２１と、第３ＲＦ増幅回路２１によって増幅された高周
波信号を受信音信号に復調する復調回路２２と、受信音
信号を分配する受信音分配器２３とを備えている。

【００３９】この受信音出力部３では、受信電波が入射
されると、第３ＲＦ増幅回路２１が、ＲＦ分配器１２ｂ
を介して出力される高周波信号を所定のレベルまで増幅
する。次いで、復調回路２２が、例えば、受信電波がＦ
Ｍ波（周波数変調波）の場合には、ＦＭ復調した後、受
信音分配器２３に出力する。受信音分配器２３は、受信
音信号を分配して、後述する可変遅延回路３３および固
定遅延回路３４に受信音信号を出力する。

【００４０】受信音遅延部４は、非線形増幅回路である
補正回路３１と、補正回路３１の出力電圧に応じて例え
ば６ｋＨｚ〜１５．５ｋＨｚまでの周波数を発振するＶ
ＣＯ（電圧可変型発振器）３２と、例えば、遅延時間を
０．６４５ｍＳ〜１．６６７ｍＳまで可変可能な可変遅
延回路３３と、例えば、１．１５６ｍＳの固定遅延時間
の固定遅延回路３４とを備えている。

【００４１】補正回路２１は、受信音分配器２３によっ
て分配された受信音信号の音源の方向と、受信電波の入
射方位角とを完全に一致させたり、受信者の方向定位能
力に適合するように受信電波の到来方向を補正したりす
るために、除算器１８によって算出された電圧比を補正
する。ＶＣＯ３２は、図３（ｂ）に示すように、入力電
圧の対数値にほぼ比例する周波数で発振することによ
り、図５（ｃ）に示すように、除算器１８の出力電圧、
つまり受信電波の入射方位角に対して一義的に決定され
る周波数で発振する。なお、ＶＣＯ３２の最低発振周波
数を６ｋＨｚとしているのは、可変遅延回路３３におい
て受信音をディジタル信号に変換する際のサンプリング
周波数の少なくとも２倍の周波数にしているためであ
る。

【００４２】可変遅延回路３３は、例えば、アナログ信
号である受信音信号を３２ビットのディジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換器と、３２ビットのディジタル信号の
各ビット毎にＤタイプのフリップフロップを１０回路分
それぞれ縦列接続することにより遅延回路として構成し
た遅延素子群と、遅延素子群から出力された３２ビット
のディジタル信号をアナログ信号に再度変換するＤ／Ａ
変換器とを備えている。なお、遅延素子群による遅延時
間の可変幅を上記した値（０．６４５ｍＳ〜１．６６７
ｍＳまでの１．０２２ｍＳ）にしたのは、一般的に、音
波（音速３４０ｍ／Ｓ）が人間の左右の耳の間隔（約
０．１７ｍ）を通過するのに要する時間の２倍の時間に
規定するためである。このため、可変遅延回路３３の遅
延時間を固定遅延回路３４の遅延時間に対して、短い時
間に設定することにより、受信音が右方向から届くよう
に知覚させ、長い時間に設定することにより、受信音を
左方向から届くように知覚させることができる。なお、
図３（ｃ）にＶＣＯ３２の発振周波数に対する可変遅延
回路３３の遅延時間を表す遅延時間特性を示す。

【００４３】この受信音遅延部４では、例えば、図外の
補正実行用スイッチを操作することにより、補正回路３
１が、除算器１８の出力電圧を補正する（これについて
は、後述する）。補正後の出力電圧がＶＣＯ３２に入力
すると、ＶＣＯ３２は、入力電圧に応じた周波数で発振
し、その発振信号をクロック信号として可変遅延回路３
３の遅延素子群を作動させることにより、受信音の遅延
時間を制御する。これにより、右スピーカ５ａに出力さ
れる受信音は、図５（ｄ）に示すように、受信電波の入
射方位角に応じて一義的に決定される遅延時間で遅延す
る。

【００４４】次に、無線機１の全体的な動作について説
明する。

【００４５】まず、受信電波が所定の入射方位角で入射
すると、除算器１８が、受信電波の入射方位角に応じた
出力電圧を出力する。次いで、補正回路３１を介して入
力した入力電圧に基づいて、ＶＣＯ３２は、所定の周波
数で発振し、可変遅延回路３３を所定時間分遅延させ
る。この場合、可変遅延回路３３が、入射電波の入射方
位角に応じて、０．６４５ｍＳ〜１．６６７ｍＳまでの
遅延時間で受信音を遅延させる一方、固定遅延回路３４
が、１．１５６ｍＳの固定遅延時間で受信音を遅延させ
る。具体的には、受信電波が受信者の真正面（入射角９
０°）から入射した時には、ＶＣＯ３２の発振周波数が
約８．３７５ｋＨｚとなり（図５（ｃ）参照）、可変遅
延回路３３の遅延時間が固定遅延回路３４とほぼ同じ
１．１９４ｍＳの遅延時間で受信音を遅延させるため、
両遅延回路３３，３４の遅延時間がほぼ同一になる結
果、受信音の音源が受信者の真正面方向に位置するよう
に、受信者に知覚される。また、受信電波が受信者に対
して真右方向から入射したときには、ＶＣＯ３２の発振
周波数が１５．５ｋＨｚとなる（同図参照）。この場合
には、可変遅延回路３３の遅延時間が最も短い０．６４
５ｍＳの遅延時間で受信音を遅延させるため（図５
（ｄ）参照）、受信者の右耳に受信音が先に到達した後
に左耳に到達する結果、受信音の音源が受信者の真右方
向に位置するように、受信者に知覚される。この結果、
無線機１は、受信者に対して、両スピーカ５ａ，５ｂか
ら出力する受信音の音源が、あたかも受信電波の入射角
方向に位置するように知覚させる。

【００４６】なお、補正回路３１による補正が行われな
かった場合には、受信電波の実際の入射方位角に対して
受信者の知覚する再現方位角は、図５（ｅ）のグラフＧ
５となり、やや非直線性となっている。一方、補正回路
３１によって補正することにより、同図のグラフＧ６に
示すように、直線性に優れた再現方位角を得ることがで
きる。また、両耳の間隔などに起因して人間の方向定位
能力には差が生じているが、補正回路３１によって適宜
補正することにより、各人に適合する再現方位角を得る
ことができ、これにより、受信電波の到来方向に受信音
の音源を正確に位置させることが可能となる。

【００４７】以上のように、この無線機１によれば、受
信者に対して、受信電波の到来方向から受信音が届くよ
うに知覚させることができる。また、人間の方向定位能
力に合致した再現方位角で受信音を出力させることがで
き、これにより、何ら特殊な訓練を行うことなく、直ち
に使用することができる。さらに、受信者は、受信音を
リアルタイムで受信できるため、特殊な方向探知器など
を用いて受信電波の到来方向を探知する場合と比較し
て、送信側の位置する方向を迅速に探知することができ
る。

【００４８】さらに、無線回路自体は従来の無線機とほ
ぼ同一のため、存在しているあらゆる種類の無線機に、
この方位探索機能を付加することができる。この場合、
電波の反射やフェージングなどの電波障害によって受信
電波の到来方向を探知できない場合であっても、通常の
受信動作については従来の無線機と同様に動作させるこ
とが可能である。

【００４９】なお、本発明に係る無線機は、その構成を
適宜変更することができる。例えば、本実施形態では、
ＲＦ分配器１２と加算器１５との間に第１ＲＦ増幅回路
１４を接続することにより、除算器１８においての値０
による除算を防止しているが、これに限定されず、９０
°移相器１３と加算器１５との間に６ｄＢのアッテネー
タを接続してもよい。ただし、Ｓ／Ｎ比を向上させるた
めには、本実施形態に示す構成の方が好ましい。また、
アンテナ１１の指向性についても本実施形態で示す特性
に限定されず、２本のアンテナの相対利得比が決まれ
ば、受信電波の入射方向を特定できる限り、任意の指向
性のアンテナを用いることができる。また、本実施形態
では左右のアンテナ１１ａ，１１ｂをイヤーカップに取
り付ける例について説明したが、本発明では、その取付
場合は限定されず、ヘルメットの左右の側部にそれぞれ
立設させるなど、取付位置を適宜変更することが可能で
ある。さらに、受信音遅延手段は、ＣＰＵやＤＳＰなど
で制御するように構成してもよい。また、送受信周波数
や変調方式についても、任意に定めることができる。さ
らにまた、測位軸を追加することにより、３次元的に受
信電波の到来方向を探知することも可能である。具体的
には、簡易な方法として、本発明における探知手段を２
組設け、各探知手段における２本のアンテナを受信者に
対して前後および左右にそれぞれ１組ずつ配設すると共
に、同様にして、受信者に対して前後および左右にそれ
ぞれ１組のスピーカを配設することによって構成可能で
ある。

【００５０】また、本実施形態では、右スピーカ５ａお
よび左スピーカ５ｂとして、ヘッドホンのイヤーカップ
内に収納させる例について説明したが、両スピーカを室
内や車内および航空機のコックピット内に取り付けるこ
とも可能である。ただし、かかる場合には、可変遅延回
路３３および固定遅延回路３４の遅延時間を両スピーカ
の間隔に応じた遅延時間にする必要がある。具体的に
は、両スピーカの間隔を音速で除算した値の２倍の遅延
時間を、可変遅延回路３３の可変幅に設定し、その可変
幅の中間値を固定遅延回路３４の固定値延時間とする必
要がある。

【００５１】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の無線機によ
れば、受信音遅延手段が、探知手段によって探知された
受信電波の到来方向に音源が位置するように、受信音を
遅延させて少なくとも２つのスピーカに出力するため、
両スピーカを左右の耳側にそれぞれ位置させれば、受信
者は、方向定位能力により、受信音の音源の方向を特定
することができ、これにより、受信者は、送信機が位置
する方向を知覚することができる。この結果、例えば、
警察、消防および山岳用の無線機として、群衆の中や、
視界のきかない場所において、互いの位置関係を認識し
ながら会話を行うことができる。また、建設現場などに
おいて、危険を注意されたときなどにおいてどの方向か
ら注意されたのかを直ちに認識することができる結果、
作業の安全向上に寄与することができる。さらに、航空
機や車両の編隊内通信において、計器類から目を離すこ
となく、受信音を傍受するだけで互いの位置関係を認識
することができる。また、レジャー・アマチュア無線用
無線機として、受信音によって相手の位置を認識するこ
とができるため、スキー場などではぐれた仲間をより容
易に見つけることができる。

【００５２】また、請求項２記載の無線機によれば、両
加算器の加算出力信号が両アンテナに対する受信電波の
入射角に応じた電圧値となるため、電圧比算出手段によ
って算出された両加算器の加算出力信号の電圧比に基づ
いて、受信電波の入射角を直ちに探知することができ
る。

【００５３】さらに、請求項３記載の無線機によれば、
可変遅延回路の遅延時間を固定遅延回路の遅延時間に対
して長くしたり短くしたりすることにより、人間の方向
定位能力を利用して、受信音の音源位置を変化させるこ
とができる。

【００５４】また、請求項４記載の無線機によれば、第
１，第２の高周波増幅回路が、両分配器によって分配さ
れた各他方の高周波信号を所定の利得でそれぞれ増幅す
るため、両アンテナの配列方向から受信電波が入射した
場合であっても、加算器によって加算される際に、両高
周波信号が完全に打ち消し合わされて電圧が０Ｖになる
ことがなく、除算器において、値０による除算を防止す
ることができる。この結果、受信電波の到来方向を正確
かつ確実に算出することができる。

【００５５】また、請求項５記載の無線機によれば、電
圧可変型発振器が、電圧比を周波数変換し、変換した周
波数に応じた遅延時間になるように、可変遅延回路を制
御することにより、リアルタイムで可変遅延回路を制御
することができ、これにより、受信者は、受信音を違和
感なく受信することができる。

【００５６】さらに、請求項６記載の無線機によれば、
各人の方向定位能力に応じて到来方向を補正することに
より、受信電波の到来方向に受信音の音源をより正確に
位置させることができる。

【００５７】また、請求項７記載の無線機によれば、数
値または直流電圧である電圧比を補正する方法を採用す
ることにより、受信者に知覚させる受信電波の到来方向
を自在かつ容易に補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る無線機のブロック図である。

【図２】（ａ）は本実施形態に係る無線機における左ア
ンテナ１１ｂ側から受信電波が入射した場合の右アンテ
ナ１１ａの動作原理を説明するための説明図であり、
（ｂ）は右アンテナ１１ａ側から受信電波が入射した場
合の右アンテナ１１ａの動作原理を説明するための説明
図である。

【図３】（ａ）は電圧比に対する除算器１８の出力電圧
の関係を示す出力電圧特性図であり、（ｂ）は入力電圧
に対するＶＣＯ３２の発振周波数の関係を示す発振周波
数特性図であり、（ｃ）はＶＣＯ３２の発振周波数に対
する可変遅延回路３３の遅延時間の関係を示す遅延時間
特性図である。

【図４】（ａ）は第１ＲＦ増幅回路１４がないとした場
合の右アンテナ１１ａおよび左アンテナ１１ｂの相対的
な指向性を示す指向特性図であり、（ｂ）は第１ＲＦ増
幅回路１４を設けた場合の右アンテナ１１ａおよび左ア
ンテナ１１ｂの相対的な指向性を示す指向特性図であ
る。

【図５】（ａ）は受信電波の入射方位角に対するアンテ
ナ１１ａ，１１ｂの相対的なアンテナ利得を示す指向特
性図であり、（ｂ）は除算器１８における受信電波の入
射方位角に対するアンテナ利得比を示すアンテナ利得比
特性図であり、（ｃ）は受信電波の入射方位角に対する
ＶＣＯ３２の発振周波数を示す発振周波数特性図であ
り、（ｄ）は受信電波の入射方位角に対する可変遅延回
路３３の遅延時間を示す特性図であり、（ｅ）は実際の
受信電波の入射方位角に対する再現方位角を示す遅延時
間特性図である。

【符号の説明】

１無線機２探知部３受信音出力部４受信音遅延部５ａ，５ｂスピーカ１１ａ，１１ｂアンテナ１２ａ，１２ｂＲＦ分配器１３ａ，１３ｂ９０°移相器１４ａ，１４ｂ第１ＲＦ増幅回路１５ａ，１５ｂ加算器１８除算器２３受信音分配器３１補正回路３２ＶＣＯ３３可変遅延回路３４固定遅延回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受信電波の到来方向を探知する探知手段
と、前記受信電波に基づく受信音を少なくとも２つのス
ピーカに出力可能な受信音出力手段と、前記少なくとも
２つのスピーカに出力される受信音の音源が前記探知手
段によって探知された前記到来方向に位置するように当
該各受信音を所定の遅延時間分それぞれ遅延させる受信
音遅延手段とを備えていることを特徴とする無線機。
【請求項２】前記探知手段は、前記受信電波のほぼ
（ｍ（ｍは整数）＋１／４）波長分互いに離間させられ
入射角に応じた電圧の高周波信号をそれぞれ出力可能な
２本のアンテナと、当該２本のアンテナから出力された
前記高周波信号をそれぞれ分配する第１，第２の分配器
と、当該両分配器によって分配された一方の各高周波信
号を１／４波長分それぞれ移相する第１，第２の移相器
と、前記第１の移相器によって移相された高周波信号と
前記第２の分配器によって分配された他方の高周波信号
とを加算する第１の加算器と、前記第２の移相器によっ
て移相された高周波信号と前記第１の分配器によって分
配された他方の高周波信号とを加算する第２の加算器
と、前記両加算器の加算出力信号の電圧比を算出する電
圧比算出手段とを備え、当該電圧比算出手段によって算
出された前記電圧比に基づいて前記受信電波の到来方向
を探知することを特徴とする請求項１記載の無線機。
【請求項３】前記受信音出力手段は、前記受信電波に
基づく受信音を分配する受信音分配器を備え、前記受信
音遅延手段は、前記受信音分配器の一方の分配出力を所
定時間分固定的に遅延させて１つの前記スピーカに出力
する固定遅延回路と、前記受信音分配器の他方の分配出
力を前記探知された到来方向に応じた所定時間分遅延さ
せて他の１つの前記スピーカに出力する可変遅延回路と
を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の
無線機。
【請求項４】前記探知手段は、前記両分配器によって
分配された前記各他方の高周波信号を所定の利得でそれ
ぞれ増幅する第１，第２の高周波増幅回路を備え、前記
電圧比算出手段は、前記第１の加算器の加算出力信号の
電圧値を前記第２の加算器の加算出力信号の電圧値で除
算することにより前記電圧比を算出する除算器で構成さ
れていることを特徴とする請求項２または３記載の無線
機。
【請求項５】前記探知手段は、前記電圧比算出手段に
よって算出された電圧比に応じた周波数で発振する電圧
可変型発振器を備え、前記可変遅延回路は、前記電圧可
変型発振器の発振周波数に応じた遅延時間で前記他方の
分配出力を遅延させることを特徴とする請求項３または
４記載の無線機。
【請求項６】前記探知手段は、前記音源の位置と前記
受信電波の到来方向との関係を補正するための補正回路
を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれ
かに記載の無線機。
【請求項７】前記補正回路は、電圧比算出手段によっ
て算出された電圧比を補正することを特徴とする請求項
６記載の無線機。