JP2004072339A

JP2004072339A - Ａｇｃ回路及び自動利得制御方法

Info

Publication number: JP2004072339A
Application number: JP2002227825A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Furukawa; 布留川　秀暁; Hiroshi Wakimoto; 脇本　啓史; Takeshi Saka; 坂　剛
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2002-08-05
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】システム毎の特性のみならず、製品個々の特性を考慮して、最適なＡＧＣ特性をリアルタイムに補正することが可能な学習型のＡＧＣ回路を提供する。
【解決手段】ＡＧＣ回路において、減衰器１１は、デジタル放送で使用されるＯＦＤＭ信号などのマルチキャリア信号を所定の減衰量で減衰させ、増幅器１２は減衰器１１の出力を所定の増幅率で増幅する。歪み量検出手段１３は、増幅器の出力信号を周波数分析し、入力信号に含まれるキャリア周波数に基づいてＩＭが発生する周波数を決定し、当該周波数を有する信号成分のレベルを検出する。このレベルがＩＭＤ、即ち歪み量を示すことになる。制御手段１４は、ＩＭＤのレベルに基づいて減衰器１１の減衰量を決定し、減衰器を制御する。これにより、増幅器１２に生じる歪みを低減又は除去することができる。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ　Ｇａｉｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子回路では、従属接続された２つの回路に対し、後段の回路への入力信号レベルを制限するために、初段の回路の増幅利得を自動的に制御することがあり、これをＡＧＣと呼ぶ。
【０００３】
一般的に、ＡＧＣは、信号が入力される減衰器（アッテネータ）と、減衰器の出力信号を増幅する増幅器と、増幅器の出力を予め決定された所定の基準電圧と比較する比較器と、比較結果に応じて減衰器による減衰量を制御するための制御信号を生成する制御回路とを備えて構成される。
【０００４】
増幅器はその特性上、入力信号があるレベル以上になると、出力信号波形に歪みが生じる。増幅器の増幅率は一定であるため、その出力レベルを監視することで、入力レベルの制御を行うことができる。そこで、増幅器の後段に比較器を設け、増幅器の出力を分配して比較器へ入力する。比較器には、増幅器の出力信号波形が歪まない出力電圧と同等の基準電圧が供給されており、基準電圧との電位差（コントロール電圧）を出力する。制御回路は、比較器により検出されたコントロール電圧に応じて、減衰器の減衰量を所望の値に制御するための制御信号を生成し、減衰器に供給する。減衰器は、制御信号に応じた減衰量で入力信号を減衰する。これにより、その後段にある増幅器の出力レベルを所定レベルに維持し、出力信号波形に歪みが生じることを抑制できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＡＧＣは、デジタル式及びアナログ式の両方において、信号そのもののレベルを監視しているため、回路内で使用しているデバイスのばらつきに起因する歪みの発生を予め考慮した回路設計を行う必要があった。よって、万が一設定したＡＧＣ範囲内で歪みが発生した場合には、設計変更を行う必要がある。
【０００６】
また、回路規模が大きくなると、減衰器を回路中の複数箇所に配置する必要が生じるが、その際にどの減衰器による減衰を優先させるか、その減衰器の減衰量をどのような値に設定すれば良いかなどの問題を、回路設計時に時間をかけて細かく検討する必要がある。
【０００７】
また、移動体受信においては、実際のフィールド上でのフェージングの影響から、実験室内では予想できないような環境、状態が生まれる場合がある。そのような場合には実験室での設定、フィールドテスト、実験室での再設定、フィールドテスト、．．というように、カットアンドトライ手法で設計を行わざるを得ず、ＡＧＣの設計に多くの時間と費用を費やすことになっていた。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題としては、上述のようなものが例として挙げられる。本発明は、システム毎の特性のみならず、製品個々の特性を考慮して、最適なＡＧＣ特性をリアルタイムに補正することが可能な学習型のＡＧＣ回路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ＡＧＣ回路において、複数の搬送波を含む入力信号を所定の減衰量で減衰させる減衰器と、前記減衰器の出力信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力信号を周波数分析し、所定周波数を有する歪み量を検出する歪み量検出手段と、前記歪み量に基づいて前記減衰器の減衰量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、ＡＧＣ回路において、複数の搬送波を含む入力信号を所定の減衰量で減衰させる減衰器及び前記減衰器の出力信号を増幅する増幅器を有する複数の増幅段と、前記複数の増幅段のうち最後段の増幅器の出力信号を周波数分析し、所定周波数を有する歪み量を検出する歪み量検出手段と、前記歪み量に基づいて、前記複数の増幅段に含まれる各減衰器の減衰量を個別に制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項９に記載の発明は、自動利得制御方法において、減衰器及び増幅器を有する複数の増幅段の各々において、前記減衰器により複数の搬送波を含む入力信号を所定の減衰量で減衰させるとともに、前記増幅器により前記減衰器の出力信号を増幅する増幅工程と、前記複数の増幅段のうち最後段の増幅器の出力信号を周波数分析し、所定周波数を有する歪み量を検出する歪み量検出工程と、前記歪み量に基づいて、前記歪み量毎に前記複数の増幅段に含まれる各減衰器の最適減衰量を規定したマップ情報を記憶した記憶手段から対応する減衰量を読み出して、前記複数の増幅段に含まれる各減衰器の減衰量を個別に制御する制御工程と、を有し、前記制御工程は、前記複数の増幅段のうち、増幅率の大きな増幅段に含まれる減衰器から順に各減衰器の減衰量を独立に変化させつつ前記歪み量の変化を監視し、前記歪み量が予め決定された基準歪み量と等しくなるときの各減衰器の減衰量を前記最適減衰量として決定することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１３】
［基本原理］
まず、本発明の基本原理について説明する。本発明のＡＧＣ回路は、周波数軸上で等間隔に位置する複数の搬送波（キャリア）を有するマルチキャリア信号に好適に適用することができる。より具体的には、マルチキャリア信号において、隣接するキャリア間に生じる３次相互変調（Ｉｎｔｅｒ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：以下、「ＩＭ」とも呼ぶ。）を利用して、ＡＧＣ特性を動的に制御する。
【００１４】
増幅器は、その性質上、ある入力信号レベルから歪みが発生し、入力信号レベルの増加に伴って歪みの量も増加する。このような歪みを定量的に示すパラメータとして、３次相互変調（ＩＭ）がある。
【００１５】
まず、３次相互変調について説明する。図１（ａ）は３次相互変調を説明するための図である。いま、周波数ｆ０を有する希望波であるキャリアＣ１と、その希望波から周波数軸上で周波数Δだけ離れた周波数（ｆ０＋Δ）を有するキャリアＣ２という２つのキャリアを含む送信信号を考える。図１（ａ）は、希望波であるキャリアＣ１と、キャリアＣ２の周波数をそれぞれ周波数軸上に示している。キャリアＣ１とキャリアＣ２のレベルが等しくなるように送信信号を増幅器に入力すると、送信信号の入力信号レベルの増加に伴って、キャリアＣ１及びＣ２からそれぞれ周波数Δだけ離れた周波数、即ち、周波数（ｆ０−Δ）、及び周波数（ｆ０＋２Δ）の位置に、３次相互変調（ＩＭ）と呼ばれる歪みが発生する。３次相互変調ＩＭのレベルは、増幅器に入力される各キャリアＣ１及びＣ２の信号レベルに依存する。従って、ＩＭのレベルを監視し、そのレベルが最小となるように増幅器に入力される送信信号に含まれるキャリアＣ１又はＣ２のレベルを制御することにより、増幅器に発生する歪みを低減又は除去することができることになる。
【００１６】
図１（ａ）において、キャリアＣ１及びＣ２のレベルをＭｉｄとし、３次相互変調ＩＭのレベルをＭｉｍとすると、両者の差として、ＩＭＤ（Ｉｎｔｅｒ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）を以下のように定義することができる：
ＩＭＤ　＝　Ｍｉｄ　−　Ｍｉｍ
この式から理解されるように、ＩＭＤは増幅器に生じる歪みの程度を示す量であり、ＩＭのレベルが大きいとき、即ち歪み量が大きいときほど、ＩＭＤの値は小さくなる。逆に、ＩＭのレベルが小さいとき、即ち歪み量が小さいときほど、ＩＭＤの値は大きくなる。
【００１７】
図１（ｂ）は、上述したマルチキャリア信号の一例としてのＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ）信号におけるキャリアを周波数軸上に示したものである。ＯＦＤＭ信号は図示のように複数の周波数のキャリアを含むマルチキャリア信号であり、各キャリア周波数は相互に等間隔で位置している。
【００１８】
図１（ｂ）に示されるように、ＯＦＤＭ信号は等間隔に並んだ複数本のキャリアを用いてデータを搬送する変調方式であるため、任意の隣同士の２本のキャリアを取り出すと、図１（ａ）を参照して説明したように３次相互変調ＩＭという歪みが生じる。即ち、隣接する２本のキャリアのレベル増加に伴い、それらのキャリアの両側であってキャリア間隔に対応する周波数だけ離れた周波数軸上の位置にＩＭが発生する。
【００１９】
ここで、図１（ｂ）から容易に理解されるように、ＩＭはＯＦＤＭ信号の他のキャリアと同じ周波数軸上の位置に発生する性質を有する。よって、ＯＦＤＭ信号においては、増幅器への入力信号レベルが増加して増幅器に歪みが生じると、他のキャリアの周波数と同一周波数にＩＭが発生するため、データが破壊されるという致命的な欠点が生じる可能性がある。
【００２０】
図１（ｂ）において、希望波の周波数がｎであるとし、周波数ｎと周波数（ｎ−１）の２つのキャリアに着目すると、その２つのキャリアにより生じるＩＭは周波数（ｎ−２）及び周波数（ｎ＋１）の位置に現れる。ここで、周波数（ｎ−２）には他のキャリアが存在するが、周波数（ｎ＋１）には他のキャリアは存在しない。よって、周波数（ｎ＋１）の信号成分のレベルを検出すれば、それがＩＭのレベルである。よって、周波数（ｎ＋１）の信号成分、即ちＩＭのレベルを検出することにより、その時点で増幅器にどの程度の量の歪みが生じているかを知ることができる。本発明は、このことを利用し、ＩＭのレベルを検出してＩＭＤを算出し、ＩＭＤに応じて減衰器の減衰量を調整することにより、ＡＣＧ制御を行う。
【００２１】
［基本構成］
次に、本発明によるＡＧＣ回路の基本構成について説明する。図２（ａ）は、本発明によるＡＧＣ回路の基本構成を示すブロック図である。図２において、ＡＧＣ回路１０は、入力信号を所定の減衰量で減衰させる減衰器１１と、減衰器１１の出力信号を増幅する増幅器１２と、増幅器１２の出力信号を周波数分析し、所定周波数を有する歪み量を検出する歪み量検出手段１３と、前記歪み量に基づいて前記減衰器の減衰量を制御する制御手段１４と、を備える。
【００２２】
入力信号は、例えばデジタル放送で使用されるＯＦＤＭ信号などのマルチキャリア信号であり、減衰器１１はその入力信号を所定の減衰量で減衰させる。増幅器１２は、減衰器１１の出力を所定の増幅率で増幅し、出力する。
【００２３】
歪み量検出手段１３は、例えば歪み量として前述のＩＭＤを検出するように構成することができる。その場合、具体的には、歪み量検出手段は、増幅器１２の出力信号を周波数分析し、入力信号に含まれるキャリア周波数に基づいてＩＭが発生する周波数を決定し、当該周波数を有する信号成分のレベルを検出する。このレベルがＩＭＤ、即ち歪み量を示すことになる。
【００２４】
制御手段１４は、ＩＭＤのレベルに基づいて、減衰器１１の減衰量を決定し、減衰器１１の減衰量を制御するための制御信号を減衰器１１に供給する。減衰器１１はその制御信号に従って減衰量を変化させることにより、増幅器１２への出力信号レベルを変化させる。これにより、増幅器１２に生じる歪みを低減又は除去することができる。
【００２５】
次に、本発明によるＡＧＣ回路の応用型について説明する。図２（ｂ）は、本発明の応用型のＡＧＣ回路の概略構成を示すブロック図である。図２（ｂ）において、ＡＧＣ回路２０は、入力信号を所定の減衰量で減衰させる第１の減衰器２１と、第１の減衰器２１の出力信号を所定の増幅率で増幅する第１の増幅器２２と、第１の増幅器２２の出力信号を所定の減衰量で減衰させる第２の減衰器２３と、第２の減衰器２３の出力信号を所定の増幅率で増幅する第２の増幅器２４と、第２の増幅器の出力信号を周波数分析し、所定周波数を有する歪み量を検出する歪み量検出手段２５と、検出された歪み量に従って、第１の減衰器２１及び第２の減衰器２３の減衰量を制御する制御手段２６とを備える。
【００２６】
この応用型のＡＧＣ回路２０では、減衰器及び増幅器により構成される増幅段が複数組従属接続され、その出力信号に含まれる歪み量を検出して、当該歪み量が最小となるように、各減衰器の減衰量を個別に制御する。
【００２７】
入力信号は、基本構成の場合と同様に例えばＯＦＤＭ信号などのマルチキャリア信号であり、入力信号に含まれるキャリア周波数に基づいてＩＭが発生する周波数の信号成分レベルを歪み量として検出することができる。
【００２８】
また、制御手段は、複数の減衰器による減衰量を個別に変化させつつ、複数組の減衰器及び増幅器の従属接続構成全体による増幅率を監視し、各減衰器に対して最適な減衰量を設定することができる。
【００２９】
【実施例】
次に、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
【００３０】
図３に、本発明の実施例にかかるＡＧＣ回路１００の概略構成を示す。ＡＧＣ回路１００は、例えばデジタル放送などの受信機に好適に搭載され、アンテナユニットなどを介して受信されたマルチキャリア信号の増幅を行う。以下に説明する実施例では、ＡＧＣ回路１００はマルチキャリア信号としてＯＦＤＭ信号を受信するものとする。
【００３１】
ＡＧＣ回路１００は、入力信号であるＯＦＤＭ信号を２つの増幅段で増幅する構成となっている。第１の増幅段は減衰器１２１及び増幅器１２２により構成され、第２の増幅段は減衰器１２３及び増幅器１２４により構成される。本例では、初段の増幅器１２３の増幅率は、後段の増幅器１２４の増幅率より大きく設定されている。なお、本実施例では２段の増幅段を有する構成を採用しているが、３段以上の増幅段を有する構成に本発明を適用することも可能である。
【００３２】
また、ＡＧＣ回路１００は、増幅器１２４の出力信号に基づいて歪み量であるＩＭＤを検出する検出部１２５と、検出された歪み量に基づいて減衰器１２１及び１２３の減衰量を制御する制御部１２６とを備える。検出部１２５は、歪み量検出手段、搬送波検出手段、希望波レベル検出手段、第３次相互変調レベル検出手段などとして機能する。また、制御部１２６は、制御手段、最適減衰量決定手段などとして機能する。
【００３３】
検出部１２５は、増幅器１２４の出力信号をアナログ−デジタル変換するＡＤ変換器１３１と、ＡＤ変換器１３１が出力するデジタル信号を周波数分析するＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）部１３２と、ＤＦＴ部１３２が出力する希望波のレベルとＩＭのレベルを比較してＩＭＤを測定する比較器１３３と、制御部１２６から供給される減衰器の調整信号に基づいて、各減衰器１２１及び１２３のコントロール電圧を生成するデジタル−アナログ変換器１３４とを備える。
【００３４】
制御部１２６は、ＣＰＵ１４１と、減衰器のコントロール電圧と減衰量との対応を示すＡＴＴコントロール電圧マップ１４２と、ＩＭＤと減衰器のコントロール電圧との対応を示すＩＭＤ−ＡＴＴ最適化マップ１４３とを備える。
【００３５】
次に、各部の動作を説明する。
【００３６】
受信機のアンテナユニットから供給された入力信号であるＯＦＤＭ信号は減衰器１２１により所定の減衰量で減衰され、増幅器１２２に送られる。減衰器１２１による減衰量は、ＤＡ変換器１３４から減衰器１２１に供給されるコントロール電圧Ｖａｇｃ１により決定される。増幅器１２２は、減衰器１２１の出力信号を所定の増幅率で増幅し、減衰器１２３へ供給する。減衰器１２３は増幅器１２２の出力信号を所定の減衰量で減衰させ、増幅器１２４へ供給する。減衰器１２３による減衰量は、ＤＡ変換器１３４から減衰器１２３へ供給されるコントロール電圧Ｖａｇｃ２により決定される。
【００３７】
ＡＤ変換器１３１は、アナログ信号である増幅器１２４の出力信号をデジタル信号に変換する。ＤＦＴ部１３２は、ＡＤ変換器１３１の出力信号を周波数分析する。この周波数分析は、具体的には図１（ａ）に例示するように行われる。即ち、ＯＦＤＭ信号に含まれる各キャリア毎のレベルを検出し、希望波のレベルＭｉｄと、ＩＭのレベルＭｉｍを求める。そして、比較器１３３が、希望波のレベルＭｉｄからＩＭのレベルＭｉｍを減算することによりＩＭＤを求める。
【００３８】
なお、先に述べたように、ＩＭが発生する周波数は、希望波の周波数と、ＯＦＤＭ信号に含まれるキャリアのうち周波数軸上の端部に位置するキャリアとの周波数との関係により決定される。希望波とは、受信機において受信しようとしているキャリアを指す。図１（ａ）の例では、希望波の周波数がｆ０であり、信号中に含まれるキャリアのうち周波数軸上の端部に位置するキャリアの周波数が（ｆ０＋Δ）であるため、ＩＭは周波数（ｆ０−Δ）及び周波数（ｆ０＋２Δ）に現れている。
【００３９】
また、図１（ｂ）に示す例では、希望波の周波数が（ｎ−１）であり、信号中に含まれるキャリアのうち周波数軸上の端部に位置するキャリアの周波数がｎであるので、ＩＭは周波数（ｎ＋１）に現れている。
【００４０】
例えば、図１（ｂ）の信号において、希望波の周波数が（ｎ−２）である場合には、周波数軸上に隣接するキャリアの周波数（ｎ−１）を中心として、周波数（ｎ−２）と対称な周波数ｎ、及び同様に隣接するキャリアの周波数（ｎ−３）を中心として、周波数（ｎ−２）と対称な周波数（ｎ−４）にＩＭが現れることになる。
【００４１】
このように、ＩＭが現れる周波数は、希望波の周波数と、ＯＦＤＭ信号中に含まれる複数のキャリアのうち周波数軸上の隣接するキャリアの周波数とに基づいて決定することができる。なお、理論的には図１（ａ）に示すようにＩＭは２つの周波数で出現するが、そのうちの一方はＯＦＤＭ信号に含まれる複数のキャリア周波数と重なってしまうことがほとんどであるので、ＯＦＤＭ信号に含まれるキャリア周波数と重ならない方の周波数のレベルを検出して、ＩＭのレベルＭｉｍとすればよい。
【００４２】
こうして、ＤＦＴ部１３２は希望波のレベルＭｉｄとＩＭのレベルＭｉｍとを比較器１３３へ供給する。比較器１３３は、図１（ａ）に示すように、希望波のレベルＭｉｄからＩＭのレベルＭｉｍを減算してＩＭＤを求め、これを制御部１２６内のＣＰＵ１４１へ供給する。
【００４３】
制御部１２６内のＡＴＴコントロール電圧マップ１４２は、各減衰器１２１及び１２３毎に、その減衰器に対して供給するコントロール電圧Ｖａｇｃ１又はＶａｇｃ２と、そのコントロール電圧に設定したときの各減衰器の減衰量との関係を対応付けて記憶している。従って、ＡＴＴコントロール電圧マップ１４２は、各減衰器に対して入力することができるコントロール電圧の上限値及び下限値も記憶していることになる。
【００４４】
ＩＭＤ−ＡＴＴ最適化マップ１４３は、ＩＭＤの値毎に、各減衰器１２１及び１２３に対して入力すべきコントロール電圧値Ｖａｇｃ１及びＶａｇｃ２の組み合わせを記憶している。図３にはその一例を示しているが、１つのＩＭＤ値に対応する各減衰器のコントロール電圧値は常に一致するわけではない。実際には、後述するように、ＩＭＤ−ＡＴＴ最適化マップ１４３は、ＩＭＤに基づいて、減衰器１２１と１２３による減衰量の分担、即ち、系全体で必要とされる減衰量を得るために、減衰器１２１及び１２３の減衰量をそれぞれどの程度の値に設定するのが最適であるかを示す。これは、系全体について必要な減衰量が同じであっても、各増幅器１２２及び１２４の歪み特性に応じて、両増幅器１２２及び１２４のいずれにおいても歪みが生じないように、減衰器１２１及び１２３の減衰量を個別に最適化する必要があるからである。なお、ＩＭＤ−ＡＴＴ最適化マップ１４３の詳細については後述する。
【００４５】
ＣＰＵ１４１は、比較器１３３から供給されたＩＭＤ値に基づいて、ＩＭＤ−ＡＴＴ最適化マップ１４３を参照して、各減衰器１２１及び１２３に供給すべきコントロール電圧Ｖａｇｃ１及びＶａｇｃ２を決定し、それらをデジタルデータとしてＤＡ変換器１３４へ供給する。ＤＡ変換器１３４は、コントロール電圧Ｖａｇｃ１及びＶａｇｃ２をアナログ電圧値に変換し、各減衰器１２１及び１２３へ入力する。こうして、各減衰器１２１及び１２３の減衰量が個別に最適に設定される。
【００４６】
このように、本実施例においては、入力されるマルチキャリア信号について、それに含まれるキャリアを周波数分析し、希望波に対するＩＭを検出することにより歪み量を決定して、歪みを最小化するように各減衰器の減衰量を決定する。よって、実際にその系を構成する増幅器などの特性に基づいて最適な減衰量を決定することができるので、例えば極端な温度変化などの不意の状況変化が生じた場合でも、最適な動作状態を維持することが可能となる。
【００４７】
次に、ＩＭＤ−ＡＴＴ最適化マップ１４３の作成処理について、図４乃至６のフローチャートを参照して説明する。なお、この処理は、図３に示すＣＰＵ１４１が予め用意されたプログラムを実行することにより行われ、比較器１３３からＩＭＤ値を受け取りつつ各減衰器１２１及び１２３の減衰量を変化させることにより、ＩＭＤ値毎に最適な各減衰器のコントロール電圧Ｖａｇｃ１及びＶａｇｃ２を決定する処理である。
【００４８】
また、図４乃至６に示す最適化済メモリマップ及びアクセス用メモリマップは、図３におけるＩＭＤ−ＡＴＴ最適化マップ１４３に対応する。即ち、ＩＭＤ−ＡＴＴ最適化マップ１４３の作成処理において、アクセス用メモリマップは、各減衰器の減衰量を変化させつつ得られたコントロール電圧を一時的に記憶するために使用される。また、そうして最終的に最適であるとされた各減衰器毎のコントロール電圧値を記憶するのが最適化済メモリマップである。よって、アクセス用メモリマップは例えば揮発性メモリなどにより構成され、最適化済メモリマップは例えば不揮発性メモリなどにより構成することができる。
【００４９】
まず、図４を参照すると、受信機による受信開始などの時点において、ＣＰＵ１４１は最適化済メモリマップに記憶されているコントロール電圧の最適値を読み込み（ステップＳ１）、アクセス用メモリマップに書き込む（ステップＳ２）。
【００５０】
ＣＰＵ１４１は、比較器１３３からＩＭＤ検出値（ＩＭＤ（ｄｅｔｅｃｔ））を取得すると（ステップＳ３）、そのＩＭＤ検出値を予め決定されたＩＭＤ閾値（ＩＭＤ（ｔｈｒｅｓｈ））と比較する（ステップＳ４）。ＩＭＤ検出値がＩＭＤ閾値より大きい場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、その系は歪みに関して最適化された状態である（つまり、歪みは無い又は許容範囲内である）と判定され、ＣＰＵ１４１はそのときの各減衰器の減衰量を維持する（ステップＳ５）。
【００５１】
一方、ＩＭＤ検出値がＩＭＤ閾値より小さい場合、ＣＰＵ１４１は最適化済メモリマップに記憶されていたコントロール電圧値Ｖａｇｃ１及びＶａｇｃ２をアクセス用メモリマップから読み出し（ステップＳ６）、ＤＡ変換器１３４へ供給して各減衰器１２１及び１２３の減衰量を変化させる（ステップＳ７）。そして、その変化後のＩＭＤ検出値がＩＭＤ閾値と等しくなったか否かを判定する（ステップＳ８）。
【００５２】
その時点でＩＭＤ検出値がＩＭＤ閾値と等しくなっている場合（ステップＳ８；ＹＥＳ）、そのときのコントロール電圧値は最適であると考えられるので、ＣＰＵ１４１はそのコントロール電圧値を保持し、処理を終了する（ステップＳ１０）。この場合は、最初に最適化済メモリマップ内に記憶されていたコントロール電圧値が、今回の系の動作環境下でも最適であったということを意味する。
【００５３】
一方、ステップＳ８において、ＩＭＤ検出値がＩＭＤ閾値より小さいと判定された場合、つまり歪みが大きいと判断された場合、処理は図５に示すステップＳ２０に進む。ステップＳ２０において、ＣＰＵ１４１はまず減衰器１２１の減衰量を１ｄＢ増加させ、その増加後のＩＭＤ検出値を取得し（ステップＳ２１）、ＩＭＤ検出値が増加したか否かを判定する（ステップＳ２２）。ＩＭＤ検出値が増加した場合、減衰器１２１の減衰量を増加させることにより、ＩＭＤ検出値が改善される傾向にあることが分かる。よって、ＣＰＵ１４１は改善されたＩＭＤ検出値がＩＭＤ閾値と等しくなったか否かを判定し（ステップＳ２３）、等しくなった場合にはそのときの減衰器１２１及び１２３のコントロール電圧Ｖａｇｃ１及びＶａｇｃ２をアクセス用メモリマップに書き込む（ステップＳ３１）。
【００５４】
一方、ステップＳ２３において、改善されたＩＭＤ検出値が依然としてＩＭＤ閾値より小さい場合、ＣＰＵ１４１は再度減衰器１２１の減衰量を１ｄＢ増加させ、さらにＩＭＤ検出値を改善させようとする。こうして、ＣＰＵ１４１は、ＩＭＤ検出値がＩＭＤ閾値と等しくなるか（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、又は、それ以上減衰器１２１の減衰量を増加させてもＩＭＤが増加しなくなるまで（ステップＳ２２；ＮＯ）、ステップＳ２２及びＳ２３を繰り返す。
【００５５】
減衰器１２１の減衰量を増加させてもＩＭＤ検出値が増加しなくなった場合（ステップＳ２２；ＮＯ）、減衰器１２１の調整によってはそれ以上のＩＭＤ検出値の改善は得られないことがわかる。よって、ＣＰＵ１４１は減衰器１２１の減衰量を１ｄＢ減らして（ステップＳ２５）、減衰器１２１により最大のＩＭＤ検出値の改善が得られる状態（即ち、最後の減衰量の増加によってはＩＭＤ検出値は改善されていないので、１つ前の減衰量に戻した状態）とする。
【００５６】
次に、ＣＰＵ１４１は、今度はもう一方の減衰器１２３の減衰量を増加させてＩＭＤ検出値の改善を試みる。即ち、減衰器１２１の場合と同様に、減衰器１２４の減衰量を１ｄＢずつ増加させ（ステップＳ２６）、ＩＭＤ検出値がＩＭＤ閾値と等しくなるか（ステップＳ２８；ＹＥＳ）、もしくはＩＭＤ検出値の改善（増加）が得られなくなるまで（ステップＳ２７；ＮＯ）、ステップＳ２６乃至Ｓ２８を繰り返す。ＩＭＤ検出値の増加が得られなくなった場合、ＣＰＵ１４１は減衰器１２３の減衰量を１ｄＢ減らしてＩＭＤ検出値の最大の改善効果が得られる状態に戻し（ステップＳ２９）、そのときの各減衰器１２１及び１２３の減衰量を保持する（ステップＳ３０）。一方、ＩＭＤ検出値がＩＭＤ閾値と等しくなった場合も（ステップＳ２８；ＹＥＳ）、そのときの各減衰器１２１及び１２３の減衰量を保持する（ステップＳ３０）。
【００５７】
その後、ＣＰＵ１４１はステップＳ２４又はＳ３０で保持した減衰量をアクセス用メモリマップへ書き込み（ステップＳ３１）、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ３２）。処理を終了する場合、この時点で、アクセス用メモリマップには各減衰器の最適なコントロール電圧Ｖａｇｃ１及びＶａｇｃ２が記憶されているので、ＣＰＵ１４１はこれを最適化済メモリマップに書き込み、処理を終了する。一方、ステップＳ３１で処理を終了しないと判断された場合、処理は図４のステップＳ３へ移行し、最適化処理を継続する。
【００５８】
一方、ステップＳ８において、ＩＭＤ検出値がＩＭＤ閾値より大きいと判断された場合は、例えば歪みは生じていないが逆に系全体の増幅率が不十分であるなど、系全体としてはやはり最適な増幅度を得られてない状態であることが分かる。よって、処理は図６に示すステップＳ４０へ移行する。図６に示す処理は、各減衰器１２１及び１２３の減衰量を１ｄＢずつ減少させながらＩＭＤ検出値をＩＭＤ閾値と比較して最適なコントロール電圧Ｖａｇｃ１及びＶａｇｃ２を得るものであり、基本的な手法は図５におけるステップＳ２０乃至Ｓ３３と類似している。
【００５９】
即ち、まず、ＣＰＵ１４１は、ＩＭＤ検出値がＩＭＤ閾値と等しくなるか（ステップＳ４３；ＹＥＳ）、もしくは減衰器１２１の減衰量を減少させてもそれ以上ＩＭＤ検出値の改善（減少）が得られなくなるまで（ステップＳ４２；ＮＯ）、１ｄＢずつ減衰器１２１の減衰量を減少させる（ステップＳ４０乃至Ｓ４３）。そして、ＩＭＤ検出値がＩＭＤ閾値と等しくなった場合には（ステップＳ４３；ＹＥＳ）、そのときの各減衰器１２１及び１２３のコントロール電圧Ｖａｇｃ１及びＶａｇｃ２を保持する（ステップＳ４４）。
【００６０】
一方、ＩＭＤ検出値の改善が見られなくなった場合（ステップＳ４２；ＮＯ）、ＣＰＵ１４１はＩＭＤ検出値の最大の改善が得られる減衰量に減衰器１２１の減衰量を戻し（ステップＳ４５）、次に減衰器１２３の調整を行う。つまり、ＩＭＤ検出値がＩＭＤ閾値と等しくなるか（ステップＳ４８；ＹＥＳ）、もしくは減衰器１２３の減衰量を減少させてもそれ以上ＩＭＤ検出値の改善（減少）が得られなくなるまで（ステップＳ４７；ＮＯ）、１ｄＢずつ減衰器１２３の減衰量を減少させる（ステップＳ４６乃至Ｓ４８）。そして、ＩＭＤ検出値がＩＭＤ閾値と等しくなった場合には（ステップＳ４８；ＹＥＳ）、そのときの各減衰器１２１及び１２３のコントロール電圧Ｖａｇｃ１及びＶａｇｃ２を保持する（ステップＳ５０）。また、ＩＭＤ検出値の改善が得られなくなった場合（ステップＳ４７；ＮＯ）、最大の改善が得られる減衰量に減衰器１２３を戻し（ステップＳ４９）、そのときの各減衰器１２１及び１２３のコントロール電圧Ｖａｇｃ１及びＶａｇｃ２を保持する（ステップＳ５０）。
【００６１】
こうして、ＣＰＵ１４１はステップＳ４４又はＳ５０で保持した減衰量に対応するコントロール電圧をアクセス用メモリマップへ書き込み（ステップＳ５１）、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ５２）。処理を終了する場合、この時点で、アクセス用メモリマップには各減衰器の最適なコントロール電圧Ｖａｇｃ１及びＶａｇｃ２が記憶されているので、ＣＰＵ１４１はこれを最適化済メモリマップに書き込み、処理を終了する。一方、ステップＳ５１で処理を終了しないと判断された場合、処理は図４のステップＳ３へ移行し、最適化処理を継続する。
【００６２】
こうして、ＩＭＤ−ＡＴＴ最適化マップ１４３が作成される。この処理によれば、処理開始時において設定されている各減衰器の減衰量が最適である場合には、処理はステップＳ５に進み、その状態での処理（例えば受信機による受信処理）を継続する。また、処理の開始時に最適化済メモリマップ内に記憶されている各減衰器のコントロール電圧が最適である場合には、処理はステップＳ９に進み、そのコントロール電圧を利用して処理が継続される。
【００６３】
一方、最適化済メモリマップ内に記憶されていた各減衰器のコントロール電圧では系の歪みが大きすぎる場合（即ち、ステップＳ８において、ＩＭＤ検出値＜ＩＭＤ閾値の場合）、処理はステップＳ２０へ進み、ＩＭＤ閾値と等しい又はそれに近いＩＭＤ検出値が得られる各減衰器のコントロール電圧を取得し、新たな最適値として最適化済メモリマップに記憶する。
【００６４】
逆に、最適化済メモリマップ内に記憶されていた各減衰器のコントロール電圧は歪みの点では問題ないが、系の増幅度が不十分である場合（即ち、ステップＳ８において、ＩＭＤ検出値＞ＩＭＤ閾値の場合）、処理はステップＳ４０へ進み、ＩＭＤ閾値と等しい又はそれに近いＩＭＤ検出値が得られる各減衰器のコントロール電圧を取得し、新たな最適値として最適化済メモリマップに記憶される。
【００６５】
このように、系の実際の状況に応じてＩＭＤ値が検出され、系の増幅度及び歪み量の両方が最適となるように各減衰器の減衰量がリアルタイムで調整されるので、設計時において想定できなかったような状況で系が動作する場合でも、常に最適な増幅度及び歪み特性を維持しつづけることが可能となる。
【００６６】
なお、上述のＩＭＤ−ＡＴＴ最適化マップの作成処理においては、２つの減衰器のうち、前段の減衰器１２１の減衰量を先に調整した後、後段の減衰器１２３の減衰量を調整して最適なコントロール電圧を求めている。系が複数の減衰器を有する場合にどの減衰器から減衰量の調整を行うかについては、各減衰器に対応する増幅器の増幅率の大きいものから調整を行うことが好ましい。これは、同じ量だけ減衰量を調整した場合でも、対応する増幅器の増幅率が大きい方が、その減衰量の調整によって得られるＩＭＤ検出値の変化量が大きくなるからである。よって、本実施例においては、前段の増幅器１２２の方が後段の増幅器１２４よりも増幅率が大きいので、図５及び６に示すように、まず増幅器１２２に対応する減衰器１２１の減衰量を調整し、次に増幅器１２４に対応する減衰器１２３の減衰量を調整することとしている。
【００６７】
なお、本実施例においては、ＡＧＣ回路へ入力されるマルチキャリア信号としてＯＦＤＭ信号を例示しているが、本発明の適用はＯＦＤＭ信号には限定されない。即ち、周波数軸上で等間隔に位置する複数のキャリアを含む各種のマルチキャリア信号に本発明を適用することが可能である。
【００６８】
以上説明したように、本実施例においては、ＡＧＣ回路において、複数の搬送波を含む入力信号を所定の減衰量で減衰させる減衰器と、減衰器の出力信号を増幅する増幅器と、増幅器の出力信号を周波数分析し、歪み量として所定周波数のＩＭを検出する検出部と、検出されたＩＭに基づいて減衰器の減衰量を制御する制御手段と、を備えるので、実際の系の特性に応じて、最適な増幅度及び歪み特性を得られるようにＡＧＣを行うことが可能となる。その結果、設計時に必要とされる労力やコストを軽減することができるとともに、設計時には想定できなかったような環境下で系が動作する場合においても適切な動作を行うことができる。
【００６９】
また、各々が減衰器及び増幅器を有する複数の増幅段を有するＡＧＣ回路においては、検出されたＩＭに応じて、各減衰器についての最適な減衰量を独立に決定するので、系全体の増幅率が同じである場合でも、各増幅器の個別の特性に応じて対応する減衰器について最適な減衰量を設定することができる。よって、各増幅器の特性を考慮して、系全体として必要な増幅率を実現しつつ、各増幅器における歪みを低減又は除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マルチキャリア信号の周波数軸上の特性及び３次相互変調（ＩＭ）を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態によるＡＧＣ回路の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の好適な実施例によるＡＧＣ回路の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例によるＩＭＤ−ＡＴＴ最適化マップの作成処理のフローチャートの一部を示す。
【図５】本発明の実施例によるＩＭＤ−ＡＴＴ最適化マップの作成処理のフローチャートの他の一部を示す。
【図６】本発明の実施例によるＩＭＤ−ＡＴＴ最適化マップの作成処理のフローチャートの他の一部を示す。
【符号の説明】
１０、２０、１００　ＡＧＣ回路
１１、２１、２３　減衰器
１２、２２、２４　増幅器
１３、２５　歪み量検出手段
１４、２６　制御手段
１２１、１２３　減衰器
１２２、１２４　増幅器
１２５　検出部
１２６　制御部
１３１　ＡＤ変換器
１３２　ＤＦＴ部
１３３　比較器
１３４　ＤＡ変換器
１４１　ＣＰＵ
１４２　ＡＴＴコントロール電圧マップ
１４３　ＩＭＤ−ＡＴＴ最適化マップ

Claims

複数の搬送波を含む入力信号を所定の減衰量で減衰させる減衰器と、
前記減衰器の出力信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力信号を周波数分析し、所定周波数を有する歪み量を検出する歪み量検出手段と、
前記歪み量に基づいて前記減衰器の減衰量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするＡＧＣ回路。
複数の搬送波を含む入力信号を所定の減衰量で減衰させる減衰器及び前記減衰器の出力信号を増幅する増幅器を有する複数の増幅段と、
前記複数の増幅段のうち最後段の増幅器の出力信号を周波数分析し、所定周波数を有する歪み量を検出する歪み量検出手段と、
前記歪み量に基づいて、前記複数の増幅段に含まれる各減衰器の減衰量を個別に制御する制御手段と、を備えることを特徴とするＡＧＣ回路。
前記制御手段は、
前記歪み量毎に、前記複数の増幅段に含まれる各減衰器の最適減衰量を規定したマップ情報を記憶する記憶手段と、
前記歪み量に基づいて、前記記憶手段から対応する減衰量を読み出して各減衰器の減衰量を制御する手段と、を備えることを特徴とする請求項２に記載のＡＧＣ回路。
前記制御手段は、
各減衰器の減衰量を独立に変化させつつ前記歪み量の変化を監視し、前記歪み量が予め決定された基準歪み量と等しくなるときの各減衰器の減衰量を前記最適減衰量として決定する最適減衰量決定手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のＡＧＣ回路。
前記最適減衰量決定手段は、前記複数の増幅段のうち、増幅率の大きな増幅段に含まれる減衰器から順に前記減衰量を独立に変化させて前記最適減衰量を決定することを特徴とする請求項４に記載のＡＧＣ回路。
前記歪み量検出手段は、前記入力信号に含まれる搬送波のうち、目的とする搬送波である希望波の歪み量を示す第３次相互変調のレベルを検出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＡＧＣ回路。
前記歪み量検出手段は、
前記増幅器の出力信号に含まれる複数の搬送波を検出する搬送波検出手段と、
前記複数の搬送波のうち、前記希望波のレベルを検出する希望波レベル検出手段と、
前記第３次相互変調のレベルを検出する第３次相互変調レベル検出手段と、
前記希望波レベルと前記第３次相互変調レベルの差を前記歪み量として出力する手段と、を備えることを特徴とする請求項６に記載のＡＧＣ回路。
前記第３次相互変調レベル検出手段は、前記希望波の周波数と、前記複数の搬送波のうち、周波数軸上で端部に位置する搬送波の周波数とに基づいて、前記第３次相互変調の周波数を決定する手段と、
決定された周波数の信号レベルを前記第３次相互変調レベルとして出力する手段と、を備えることを特徴とする請求項７に記載のＡＧＣ回路。
減衰器及び増幅器を有する複数の増幅段の各々において、前記減衰器により複数の搬送波を含む入力信号を所定の減衰量で減衰させるとともに、前記増幅器により前記減衰器の出力信号を増幅する増幅工程と、
前記複数の増幅段のうち最後段の増幅器の出力信号を周波数分析し、所定周波数を有する歪み量を検出する歪み量検出工程と、
前記歪み量に基づいて、前記歪み量毎に前記複数の増幅段に含まれる各減衰器の最適減衰量を規定したマップ情報を記憶した記憶手段から対応する減衰量を読み出して、前記複数の増幅段に含まれる各減衰器の減衰量を個別に制御する制御工程と、を有し、
前記制御工程は、前記複数の増幅段のうち、増幅率の大きな増幅段に含まれる減衰器から順に各減衰器の減衰量を独立に変化させつつ前記歪み量の変化を監視し、前記歪み量が予め決定された基準歪み量と等しくなるときの各減衰器の減衰量を前記最適減衰量として決定することを特徴とする自動利得制御方法。