JP2000349576A

JP2000349576A - 受信装置

Info

Publication number: JP2000349576A
Application number: JP11162318A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Tezuka; 吉彦手塚; Tetsuya Shimozaka; 哲也下坂; Masafumi Kobayashi; 雅史小林
Original assignee: Japan Radio Co Ltd; Nagano Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd; Nagano Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 1999-06-09
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】受信装置内の各回路における受信信号または
狭帯域信号に対する処理を最適に制御し得る受信装置を
提供する。【解決手段】入力した広帯域信号ＳW に対して帯域制
限する狭帯域フィルタ２１ａ〜２１ｃと、狭帯域フィル
タ２１ａ〜２１ｃによって帯域制限された狭帯域信号Ｓ
N を復調する復調部１６とを備えている受信装置１にお
いて、入力した受信信号ＳR を帯域制限して広帯域信号
ＳW として狭帯域フィルタ２１ａ〜２１ｃに出力する広
帯域フィルタ１２と、受信装置１内の各部に対する制御
処理を広帯域信号ＳW のレベルに基づいて実行する制御
部１４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、入力した受信信号
を帯域制限した狭帯域信号をベースバンド信号に復調す
る受信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、受信装置は、入力した受信信
号に対する利得を可変する利得可変部と、利得可変部か
ら出力される受信信号を増幅する高周波部と、高周波部
から出力された受信信号を変調方式に合致した所定のバ
ンド幅に帯域制限する狭帯域フィルタと、狭帯域フィル
タから出力された狭帯域パスバンド（変調）信号（以
下、単に「狭帯域信号」という）を増幅する中間周波部
と、増幅した狭帯域信号をベースバンド（変調）信号に
変換して復調する復調部と、狭帯域信号の信号レベルに
基づいて利得可変部の利得をＡＧＣ（Automatic Gain C
ontrol）方式で制御する制御部とを備えている。

【０００３】このような受信装置では、入力された受信
信号の信号レベルが小さいときには、制御部は、狭帯域
信号の信号レベルに基づいて、利得可変部に対して利得
を上げるようにフィードバック制御する。逆に、制御部
は、受信信号の信号レベルが大きいときには、狭帯域信
号の信号レベルに基づいて、利得可変部に対して利得を
下げるようにフィードバック制御する。この結果、中間
周波部から出力される狭帯域信号の振幅値が一定値に制
御され、復調部の復調動作にとって最適なレベルとな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
受信装置には、以下の問題点がある。すなわち、従来の
受信装置では、フィードバック制御による自動利得制御
を狭帯域信号のレベル検出結果に基づいて行っているた
め、主に受信装置の狭帯域フィルタで発生する信号遅延
（狭帯域フィルタの通過特性による）により、利得可変
部に対するレベル検出に基づく利得制御に遅れが生じ
る。このため、制御部は、狭帯域信号のレベルを検出し
た後、利得可変部に対して、できるだけ早い応答で利得
制御を行わなければならない。したがって、従来の受信
装置には、この早い応答特性と狭帯域フィルタによる信
号遅延とによって、結果として、フィードバック制御後
の狭帯域信号にいわゆる減衰振動過渡応答が生じ、しか
も、その減衰振動過渡応答が短時間では治まらないとい
う問題が生じている。

【０００５】この場合、特に、狭帯域フィルタの帯域幅
が狭くなればなるほど、狭帯域フィルタの遅延時間が長
くなる。したがって、上記した時間差がより大きくなる
ため、減衰振動過渡応答の振動幅が大きくかつ長時間化
する傾向が顕著となる。このため、従来の受信装置にお
けるフィードバック制御は、その安定性に問題がある。
また、帯域幅が異なる複数の狭帯域フィルタを変調方式
などに応じて使い分ける場合、その帯域幅が変わると狭
帯域フィルタの遅延時間も変化するため、最適なフィー
ドバック制御を行うのが極めて困難である。

【０００６】さらに、従来の受信装置では、狭帯域フィ
ルタから出力された狭帯域信号の振幅値に基づいて、利
得可変部の利得を一義的に制御している。つまり、この
受信装置では、目的信号である高周波信号ｆ1 以外に複
数の高周波信号ｆ2 ，ｆ3 が高周波部に入力された場
合、高周波信号ｆ1 に対応する狭帯域信号の振幅値にの
み基づいて利得可変部の利得を制御している。このた
め、例えば、高周波信号ｆ1 の信号レベルが低いときに
は、利得可変部は、高利得に維持され、逆に、高周波信
号ｆ1 の信号レベルが高いときには、低利得になるよう
に維持される。ところが、利得可変部の利得が高利得に
制御されると、高周波部は、広帯域で増幅するため、高
レベルの高周波信号ｆ2 ，ｆ3 についても高周波信号ｆ
1 と同じ利得で増幅する。このため、高周波部が高周波
信号ｆ2 ，ｆ3 によって飽和状態になる結果、目的信号
である高周波信号ｆ1 が抑圧されてしまう。加えて、高
周波信号ｆ1 が抑圧されると、高周波信号ｆ1 に基づく
狭帯域信号のレベルも低下する。この場合、従来の受信
装置では、狭帯域信号のレベルに基づいて自動利得制御
を行っているため、さらに利得を上げるように制御する
結果、高周波信号ｆ1 が一層抑圧されてしまうという事
態が発生する。したがって、従来の受信装置には、目的
信号である高周波信号ｆ1 に対応する狭帯域信号が抑圧
によって消失してしまう可能性があるという問題点も存
在する。

【０００７】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、受信装置内の各回路における受信信号また
は狭帯域信号に対する処理を最適に制御し得る受信装置
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記載の受信装置は、入力した広帯域信号に対し
て帯域制限する狭帯域フィルタと、狭帯域フィルタによ
って帯域制限された狭帯域信号を復調する復調部とを備
えている受信装置において、入力した受信信号を帯域制
限して広帯域信号として狭帯域フィルタに出力する広帯
域フィルタと、受信装置内の各部に対する制御処理を広
帯域信号のレベルに基づいて実行する制御部とを備えて
いることを特徴とする。なお、本発明における「広帯域
信号のレベル」には、時間的に観測したレベルや、周波
数的に観測したレベルが含まれる。

【０００９】請求項２記載の受信装置は、請求項１記載
の受信装置において、受信信号に対する利得を可変する
利得可変部を備え、制御部は、制御処理として、利得可
変部の利得を制御することを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の受信装置は、請求項１また
は２記載の受信装置において、狭帯域信号の振幅を補正
して復調部に出力する信号補正部を備え、制御部は、制
御処理として、信号補正部による信号補正を制御するこ
とを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る受信装置の好適な実施の形態について説明す
る。

【００１２】図１は、受信装置１のブロック図を示して
いる。この受信装置１は、例えば、３０ＭＨｚまでの高
周波信号の直接受信が可能であって、高周波部およびミ
キサーを前段に接続してダウンコンバートすることによ
り、より高い周波数の高周波信号を受信可能に構成され
ている。以下、周波数ｆ１の受信信号ＳR を受信してベ
ースバンド信号に復調する例について説明する。

【００１３】同図に示すように、受信装置１は、利得可
変部１１、広帯域フィルタ１２、狭帯域フィルタ部１
３、制御部１４、信号補正部１５および復調部１６を備
えている。利得可変部１１は、例えば、ピンダイオード
をπ型に配設したアッテネータ回路と、増幅回路とで構
成されている。また、利得可変部１１は、制御部１４か
ら出力される利得制御信号ＳC1に従ってアッテネータ回
路の減衰量が可変制御されることにより、全体としての
利得が可変制御される。広帯域フィルタ１２は、受信信
号ＳR の信号レベルの評価に必要とされるバンド幅で、
かつ不要な雑音を除去するのに十分なバンド幅（例えば
中心周波数をｆ１を中心として±５０ＫＨｚ）を有し、
帯域内周波数に対する遅延時間が十分に短時間（例えば
狭帯域フィルタ部１３の各狭帯域フィルタ２１ａ〜２１
ｃの遅延時間に対して１／４以下の時間）のバンドパス
フィルタで構成されている。この広帯域フィルタ１２
は、入力した受信信号ＳR を帯域制限した広帯域信号Ｓ
W を制御部１４および狭帯域フィルタ部１３に出力す
る。

【００１４】狭帯域フィルタ部１３は、図１に示すよう
に、受信信号ＳR の変調方式に適したバンド幅のバンド
パスフィルタを複数備え、受信信号ＳR の変調方式に応
じて選択的な切替えが可能に構成されている。具体的に
は、この受信装置１では、狭帯域フィルタ部１３は、電
信用のバンド幅ＢＷ１（例えば１００Ｈｚ）の狭帯域フ
ィルタ２１ａと、ＳＳＢ方式などによる音声信号用のバ
ンド幅ＢＷ２（例えば３ＫＨｚ）の狭帯域フィルタ２１
ｂと、ＦＭ方式による音声信号用のバンド幅ＢＷ３（例
えば１５ＫＨｚ）の狭帯域フィルタ２１ｃとで構成され
ている。なお、同図では、狭帯域フィルタ２１ａが選択
的に切り替えられたときの状態を示している。また、以
下、各狭帯域フィルタ２１ａ〜２１ｃを区別しないとき
には、「狭帯域フィルタ２１」という。また、この実施
の形態では、理解を容易にするために、各狭帯域フィル
タ２１ａ〜２１ｃをアナログ型フィルタで構成する例に
ついて説明するが、実際には、各狭帯域フィルタ２１ａ
〜２１ｃは例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）
を用いたディジタル型フィルタで構成される。

【００１５】制御部１４は、例えば、ＤＳＰで構成され
ている。この制御部１４は、例えば２つのアナログ−デ
ィジタル変換器を内蔵し、入力した広帯域信号ＳW を一
方のアナログ−ディジタル変換器でディジタルデータに
データ化し、そのディジタルデータに基づいて広帯域信
号ＳW の信号レベルを周波数的および時間的に検出す
る。また、同様にして、制御部１４は、入力した狭帯域
信号ＳN を他方のアナログ−ディジタル変換器でディジ
タルデータにデータ化し、そのディジタルデータに基づ
いて狭帯域信号ＳN の信号レベルを周波数的および時間
的に検出する。さらに、制御部１４は、検出した各信号
レベルに応じて利得可変部１１の利得および信号補正部
１５の信号補正動作を制御する。この場合、制御部１４
は、周波数的に信号レベルを検出する際には、ＦＦＴ
（Fast Fourier Transform）演算によって周波数成分毎
の信号レベルを検出し、時間的に信号レベルを検出する
際には、各周波数成分の総和の信号レベルにおける瞬時
値を検出する。

【００１６】信号補正部１５は、狭帯域フィルタ部１３
から出力された狭帯域信号ＳN に対する各種の信号補正
を、制御部１４から出力される信号補正制御信号ＳC2に
従って実行する。具体的には、信号補正部１５は、利得
可変部１１による過制御やフェージングなどに起因して
狭帯域信号ＳN に減衰振動過渡応答が生じたときに狭帯
域信号ＳN を適正な振幅に補正する振幅補正、いわゆる
ＩＭ（Intermodulation ）に起因して発生するビート信
号を狭帯域信号ＳN から除去するビートキャンセラ処
理、および狭帯域信号ＳN に含まれているノイズを除去
するノイズブランキング処理などを実行する。復調部１
６は、電信やＡＭ変調信号用の包絡線検波回路、ＳＳＢ
用の同期検波回路、およびクォドラチャ検波回路などの
ＦＭ用検波回路が内蔵され、これらは公知回路で構成さ
れている。

【００１７】次に、受信装置１の全体的な動作について
説明する。

【００１８】まず、受信信号ＳR が入力されると、利得
可変部１１は、受信信号ＳR を所定の利得Ｇで増幅して
広帯域フィルタ１２に出力する。次いで、広帯域フィル
タ１２が、帯域外の不要ノイズなどを除去して制御部１
４および狭帯域フィルタ部１３に広帯域信号ＳW を出力
する。この際には、広帯域フィルタ１２の遅延時間が各
狭帯域フィルタ２１の遅延時間と比較して十分に短時間
のため、広帯域信号ＳW は、狭帯域フィルタ部１３を介
して入力される狭帯域信号ＳN よりも十分に早く制御部
１４に入力される。したがって、制御部１４は、広帯域
信号ＳW の信号レベルをいち早く検出することができる
ため、利得可変部１１に対する利得制御を迅速に開始す
ることができる。

【００１９】具体的には、例えば、図２（ａ）に示すよ
うな立ち上がり時間が短い受信信号ＳR が入力した場
合、制御部１４は、広帯域フィルタ１２を通過した広帯
域信号ＳW の振幅情報をいち早く検出する。このため、
制御部１４は、利得制御信号ＳC1を出力しての利得可変
部１１に対する利得制御を、従来のフィードバック制御
と比較して十分に早く開始することができ、しかも、そ
のフィードバック制御による結果としての広帯域信号Ｓ
W の振幅情報を十分に早く検出することができる。した
がって、広帯域信号ＳW の振幅情報に基づき、受信信号
ＳR に対して適正なフィードバック制御が行われる。こ
の結果、狭帯域フィルタ部１３に入力される広帯域信号
ＳW は、同図（ｂ）に示すように、減衰振動過渡応答の
ない信号波形となる。同時に、制御部１４によるフィー
ドバックの制御対象としての受信信号ＳR が利得可変部
１１に入力するタイミングと、制御部１４が広帯域信号
ＳWに対してフィードバック制御するタイミングとの間
の時間差が十分に短くなるため、フィードバックループ
の系の安定性が向上する。

【００２０】次いで、目的信号の変調方式などに応じて
選択された狭帯域フィルタ２１が、広帯域信号ＳW から
不要成分を除去すると共に帯域制限して生成した狭帯域
信号ＳN を信号補正部１５に出力する。この際に、制御
部１４は、狭帯域信号ＳN の信号レベルを監視し、その
信号レベルがほぼ一定値に安定したときには、利得可変
部１１に対するフィードバック制御量を一定に維持す
る。これらの処理を行うことにより、フィードバック制
御の応答速度の高速性と、フィードバックループの系の
高安定性とを両立することができる。なお、フィードバ
ック制御の際のアタックタイムやリリースタイムを変調
方式などに応じた適正な時間に定めることもできる。

【００２１】次に、制御部１４は、検出した広帯域信号
ＳW の振幅情報に応じて、信号補正部１５による振幅補
正動作を制御する。この際には、狭帯域フィルタ２１を
通過してくる狭帯域信号ＳN に対しては、未来の信号を
予測していることになり、制御部１４は、フィードフォ
ワード方式によって信号補正部１５に対する制御を行う
ことが可能となる。具体的には、信号補正部１５は、通
常時には、値１の利得で狭帯域信号ＳN を増幅し、制御
部１４から出力される信号補正制御信号ＳC2に応じてそ
の利得を可変する。したがって、図２（ｂ）に示す狭帯
域信号ＳN （広帯域信号ＳW とほぼ同一波形とする）の
振幅値を一定値に制御する場合、制御部１４は、信号補
正制御信号ＳC2を出力することにより、信号補正部１５
の利得を一旦低下させた後に徐々に上昇させる。これに
より、同図（ｃ）に示すように、信号補正部１５は、振
幅値を一定値に維持した新たな狭帯域信号ＳCAを生成す
る。次いで、復調部１６が、入力した狭帯域信号ＳCAを
ベースバンド信号ＳD に復調する。

【００２２】なお、変調方式などに応じて狭帯域フィル
タ２１ａ〜２１ｃを選択する場合、その帯域幅が変わる
と狭帯域信号の遅延時間が変化する。したがって、各狭
帯域フィルタ２１の遅延時間を制御部１４内のＲＯＭに
予め記憶させておくことで、制御部１４は、選択された
狭帯域フィルタ２１の遅延時間に応じて適正な信号波形
になるように制御部１４を制御することができる。この
ように、制御部１４が信号補正部１５に対して狭帯域信
号ＳN の信号波形を補正させることにより、狭帯域フィ
ルタ２１による信号遅延と、フィードバック制御の早い
応答特性とに起因して狭帯域信号ＳN に生じる減衰振動
過渡応答をなくすことができると共に適正かつ任意の波
形に補正することができる。

【００２３】また、図３に示すように、各狭帯域フィル
タ２１のバンド幅ＢＷ１〜ＢＷ３の帯域外であって、広
帯域フィルタ１２の帯域内である周波数ｆ2 ，ｆ3 の妨
害波が入力された場合、周波数ｆ4 （２×ｆ2 −ｆ3 ）
のスプリアスが各狭帯域フィルタ２１の帯域内に混入す
ることがある。かかる場合、制御部１４は、ＦＦＴ演算
によって広帯域信号ＳW の信号レベルを周波数的に観測
する。この際に、制御部１４は、妨害波の入力を検出し
たときには、利得可変部１１に対して利得制御信号ＳC1
を出力することによって利得が小さくなるように、言い
替えればアッテネータ回路の減衰量が大きくなるように
制御する。これにより、利得可変部１１内の増幅回路の
飽和が防止されてスプリアスの発生が低減される。同時
に、制御部１４は、妨害波の周波数（この例ではｆ2 ，
ｆ4 ）を測定し、スプリアスが狭帯域フィルタ２１の帯
域内に混入するか否かを判別する。混入すると判別した
ときには、制御部１４は、信号補正制御信号ＳC2を出力
することにより、信号補正部１５に対してビートキャン
セラ処理を実行させる。このビートキャンセラ処理で
は、信号補正部１５は、内蔵の適応フィルタを作動させ
ることによって、ＩＭによって発生したスプリアスを除
去する。

【００２４】なお、スプリアスに限らず、広帯域信号Ｓ
W 中に含まれている各信号の瞬時総和レベルが利得可変
部１１等の飽和を招くレベルに達する場合にも、目的信
号である狭帯域信号ＳN の抑圧が発生することがある。
このため、制御部１４は、かかる場合にも、利得可変部
１１に対して利得制御信号ＳC1を出力することによって
アッテネータ回路の減衰量が大きくなるように制御す
る。

【００２５】さらに、図４に示すように、ピーク電圧が
大きいノイズＮが広帯域信号ＳW に重畳されている場
合、制御部１４は、ＦＦＴ演算によって、周波数帯域全
域に亘る信号レベルの全体的な上昇を検出する。この際
に、広帯域信号ＳW にノイズＮが重畳されていると判別
したときには、制御部１４は、利得可変部１１の利得を
一定量に制御する。つまり、この際には、受信信号ＳR
は、ノイズＮの振幅レベルに応じての利得可変部１１に
よる利得制御が行われることなく、広帯域フィルタ１２
を介して狭帯域フィルタ部１３に出力される。この場
合、狭帯域フィルタ部１３から出力される狭帯域信号Ｓ
N は、ノイズＮの高周波成分が除去され、かつ狭帯域フ
ィルタ２１によって所定時間分遅延される。このため、
狭帯域信号ＳN は、同図（ｂ）に示すように、ノイズＮ
がやや重畳されているものの、制御部１４による利得可
変部１１に対するフィードバック制御がなされないた
め、減衰振動過渡応答のない信号波形となる。

【００２６】同時に、制御部１４は、内蔵のＲＯＭに予
め記憶されている各狭帯域フィルタ２１の周波数特性お
よび遅延特性に基づいて、広帯域信号ＳW に重畳された
ノイズによる狭帯域信号ＳN の振幅に与える影響を予測
する。次いで、制御部１４は、信号補正制御信号ＳC2を
出力することにより、狭帯域信号ＳN の振幅を一定値に
なるように信号補正処理を実行させる。この結果、信号
補正部１５は、図４（ｃ）に示すように、振幅値がほぼ
一定に維持された新たな狭帯域信号ＳCAを生成して復調
部１６に出力する。

【００２７】このように、この受信装置１によれば、制
御部１４が広帯域フィルタ１２から出力された広帯域信
号ＳW の信号レベルに応じて利得可変部１１を制御する
ことにより、フィードバック制御の応答速度の高速性
と、フィードバックループの系の高安定性とを両立する
ことができる。また、制御部１４が広帯域信号ＳW の信
号レベルに応じて信号補正部１５をフィードフォワード
制御することにより、狭帯域信号ＳN を適正かつ任意の
波形に補正することができる。

【００２８】なお、本発明は、上記した実施の形態に限
定されない。例えば、本発明の実施の形態では、受信信
号ＳR を直接受信する例について説明したが、高周波部
およびミキサーを設けて、より高周波数の受信信号ＳR
を受信できるのは上述した通りである。また、復調部１
６の構成についても、特に限定されず、ＦＳＫやＱＡＭ
などのディジタル変調された受信信号ＳR を復調可能に
構成してもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の受信装置
によれば、制御部が広帯域フィルタを介して出力された
広帯域信号のレベルに基づいて受信装置内の各部に対す
る制御処理を実行することにより、受信装置内の各回路
に対して迅速に制御処理を実行することができる。

【００３０】また、請求項２記載の受信装置によれば、
制御部が広帯域信号のレベルに基づいて利得可変部の利
得を制御することにより、広帯域信号のレベルに応じた
最適条件で利得可変部の利得を制御することができる。

【００３１】さらに、請求項３記載の受信装置によれ
ば、制御部が広帯域信号のレベルに基づいて信号補正部
による信号補正を制御することにより、広帯域信号のレ
ベルに応じた最適条件で信号補正部による信号補正を制
御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る受信装置１のブロッ
ク図である。

【図２】（ａ）は受信信号ＳR の信号波形図、（ｂ）は
広帯域信号ＳW および狭帯域信号ＳN の信号波形図、
（ｃ）は狭帯域信号ＳCAの信号波形図である。

【図３】入力された受信信号ＳR の周波数成分およびそ
の信号レベルを示すスペクトル図である。

【図４】（ａ）はノイズが重畳された広帯域信号ＳW の
信号波形図、（ｂ）は狭帯域信号ＳN の信号波形図、
（ｃ）は信号補正部１５によって生成された新たな狭帯
域信号ＳCAの信号波形図である。

【図５】従来の受信装置における課題を説明するための
信号波形図であって、（ａ）は受信信号ＳR の信号波形
図、（ｂ）は狭帯域信号ＳN の信号波形図である。

【符号の説明】

１受信装置１１利得可変部１２広帯域フィルタ１３狭帯域フィルタ部１４制御部１５信号補正部１６復調部２１ａ〜２１ｃ狭帯域フィルタＳN 狭帯域信号ＳR 受信信号ＳW 広帯域信号

【手続補正書】

【提出日】平成１２年４月１７日（２０００．４．１
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図５

【補正方法】削除

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】削除

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林雅史長野県長野市稲里町下氷鉋1163番地長野日本無線株式会社内Ｆターム(参考） 5J100 JA01 KA05 LA00 LA01 LA11 QA02 QA05 SA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力した広帯域信号に対して帯域制限す
る狭帯域フィルタと、前記狭帯域フィルタによって帯域
制限された狭帯域信号を復調する復調部とを備えている
受信装置において、入力した受信信号を帯域制限して前記広帯域信号として
前記狭帯域フィルタに出力する広帯域フィルタと、当該
受信装置内の各部に対する制御処理を前記広帯域信号の
レベルに基づいて実行する制御部とを備えていることを
特徴とする受信装置。
【請求項２】前記受信信号に対する利得を可変する利
得可変部を備え、前記制御部は、前記制御処理として、
前記利得可変部の利得を制御することを特徴とする請求
項１記載の受信装置。
【請求項３】前記狭帯域信号の振幅を補正して前記復
調部に出力する信号補正部を備え、前記制御部は、前記
制御処理として、前記信号補正部による信号補正を制御
することを特徴とする請求項１または２記載の受信装
置。