JP2004363854A - 受信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】受信信号レベルを最適値に調整でき、かつ高周波回路のゲイン調整アンプまたはアッテネータを削減できる受信システムを提供する。
【解決手段】整合回路２によって周波数同調が調整可能なアンテナと、
上記アンテナで受信された高周波信号を増幅および周波数変換する高周波回路３と、高周波回路３から出力されたアナログ受信信号をデジタル信号に変換するデジタル処理部５と、同調制御信号を上記整合回路に供給して上記アンテナの周波数同調を制御するＣＰＵ６とを備えた受信システムにおいて、受信信号の電力または振幅情報をもとにアンテナのゲイン制御信号を生成し、このゲイン制御信号を上記同調制御信号に加算する。
【選択図】 図１
【解決手段】整合回路２によって周波数同調が調整可能なアンテナと、
上記アンテナで受信された高周波信号を増幅および周波数変換する高周波回路３と、高周波回路３から出力されたアナログ受信信号をデジタル信号に変換するデジタル処理部５と、同調制御信号を上記整合回路に供給して上記アンテナの周波数同調を制御するＣＰＵ６とを備えた受信システムにおいて、受信信号の電力または振幅情報をもとにアンテナのゲイン制御信号を生成し、このゲイン制御信号を上記同調制御信号に加算する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナを用いた携帯受信機や地上波デジタル放送受信システムなどの受信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の受信システムとしては、受信信号の電力または振幅情報をもとに、アンテナで受信された高周波信号を増幅および周波数変換する高周波回路内のＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）−ＡＧＣアンプおよびＩＦ（中間周波数）−ＡＧＣアンプのゲインを制御するものがあった（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
このような従来の受信システムでは、例えば、受信電力が低い場合にはＲＦ−ＡＧアンプのゲインを最大ゲインに固定してＩＦ−ＡＧＣアンプのゲインを制御し、受信電力が大きい場合はＩＦ−ＡＧＣアンプのゲインを最小ゲインに固定してＲＦ−ＡＧＣアンプのゲインを制御することによって受信信号レベルを最適値に調整していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１６２６３０号公報
【特許文献２】
特開２００２−３４４３４５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、携帯機器や移動中の受信状態では様々な環境が想定され、アンテナ直下の受信からビル陰などの受信状態まで想定される。このような様々な状況で安定した受信を実現するためには、高周波回路でのゲイン調整は数１０ｄＢ〜１００ｄＢ近傍まで要求される。このため、上記従来の受信システムでは、ＲＦ−ＡＧＣアンプやＩＦ−ＡＧＣアンプが複数段のアンプまたはアッテネータの構成となり、部品点数が増大し、消費電力が増加するという課題があった。また、妨害波が存在する場合、高周波回路で除去するという課題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、受信信号レベルを最適値に調整でき、かつ高周波回路のゲイン調整アンプまたはアッテネータを削減できる受信システムを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の受信システムは、
整合回路によって周波数同調が調整可能なアンテナと、
上記アンテナで受信された高周波信号を増幅および周波数変換する高周波回路と、
上記高周波回路から出力されたアナログ受信信号をデジタル信号に変換し、信号処理するデジタル処理部と、
同調制御信号を上記整合回路に供給して上記アンテナの周波数同調を制御する同調制御部と
を備えた受信システムにおいて、
受信信号の電力または振幅情報をもとにアンテナのゲイン制御信号を生成し、このゲイン制御信号を上記同調制御信号に加算することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下に説明する本発明の実施の形態１では、デジタル信号に変換された受信信号の電力または振幅情報をもとにアンテナゲイン制御信号を生成し、このアンテナゲイン制御信号をアンテナの整合回路に供給される周波数同調制御信号に加算することにより、アンテナの同調周波数を上記ゲイン制御信号で制御してアンテナのゲインを調整する。
【０００９】
図１は本発明の実施の形態１の受信システムを示すブロック図である。この実施の形態１の受信システムは、アンテナ本体（アンテナ放射素子）１と、整合回路２と、高周波回路３と、デジタル信号処理部５と、ＣＰＵ６と、ＤＡコンバータ６１と、加算器６５とを備えている。
【００１０】
図１において、アンテナ本体１は、ポールアンテナ、ヘリカルアンテナ、イヤホーンアンテナなどである。また、整合回路２は、可変容量ダイオード２２と、抵抗２３と、コンデンサ２４とを有し、アンテナ本体１とともにアンテナを構成しており、可変容量ダイオード２２に印加される直流電圧によって周波数同調の調整が可能であり、アンテナ本体１と受信ブロック（高周波回路３およびデジタル信号処理部５）とを整合させる。
【００１１】
高周波回路３は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンプ３１と、ＲＦ−ＡＧＣアンプまたはアッテネータ（以下ＲＦ−ＡＧＣアンプとする）３２と、広帯域バンドバスフィルタ３３と、ＲＦ周波数変換機３４、ＩＦ（中間周波数）アンプ３５と、ＳＡＷフィルタ３６と、ＩＦ−ＡＧＣアンプ３７と、ＩＦ周波数変換機３８と、ローパスフィルタ３９とを有する。
【００１２】
この高周波回路３は、アンテナで受信された高周波信号を増幅および周波数変換する。ＲＦ−ＡＧＣアンプ３２は、アンテナで受信されてＲＦアンプ３１で増幅されたＲＦ信号（高周波信号ＲＦ信号）のゲインを調整する。
【００１３】
ＲＦ周波数変換機３４は、ミキサ、ＶＣＯ、ＰＬＬを含み、ＲＦ−ＡＧＣアンプ３２でゲイン調整されて広帯域バンドバスフィルタ３３を通過してきたＲＦ信号を広帯域のＩＦ信号に変換する。ＳＡＷフィルタ３６は、ＩＦアンプ３５で増幅された広帯域のＩＦ信号の帯域を受信チャンネルの帯域に制限する。ＩＦ−ＡＧＣアンプ３７は、ＳＡＷフィルタ３６を通過してきたＩＦ信号のゲインを調整する。ＩＦ周波数変換機３８は、ＩＦ−ＡＧＣアンプ３７でゲイン調整されたＩＦ信号をローカル周波数の信号に変換する。
【００１４】
デジタル信号処理部５は、ＡＤコンバータ５１と、デジタル復調処理部５２と、ＡＧＣ検出回路６３と、ＤＡコンバータ５４とを有する。このデジタル信号処理部５は、高周波回路３からローカル周波数に変換されて出力されたアナログ受信信号をデジタル信号に変換し、復調処理をする。
【００１５】
ＡＧＣ検出回路６３は、ＡＤコンバータ５１でデジタル信号に変換された受信信号の電力または振幅を検出するとともにその電力または振幅情報からゲイン制御誤差を検出し、そのゲイン制御誤差が０になるように、上記電力または振幅情報をもとに、ＲＦ−ＡＧＣ制御信号およびＩＦ−ＡＧＣ制御信号ならびにアンテナゲイン制御信号を生成する。
【００１６】
ＤＡコンバータ５４は、上記ＲＦ−ＡＧＣ制御信号、ＩＦ−ＡＧＣ制御信号、アンテナゲイン制御信号をそれぞれアナログ信号に変換し、アナログ変換したＲＦ−ＡＧＣ制御信号をＲＦ−ＧＡＣアンプ３２に、アナログ変換したＩＦ−ＡＧＣ制御信号をＩＦ−ＡＧＣアンプ３７に、アナログ信号（アナログ電圧）に変換したアンテナゲイン制御信号を加算器６５に、それぞれ供給する。
【００１７】
ＣＰＵ６は、アンテナの周波数同調を制御する周波数同調制御信号を生成し、ＤＡコンバータ６１に出力する。ＤＡコンバータ６１は、上記周波数同調制御信号をアナログ信号（アナログ電圧）に変換し、加算器６５に供給する。
【００１８】
加算器６５は、ＣＰＵ６からＤＡコンバータ６１を介して入力された周波数同調信号と、ＡＧＣ検出回路６３からＤＡコンバータ５４を介して入力されたアンテナゲイン制御信号とを加算し、この合成制御信号をアンテナの整合回路２に供給する。
【００１９】
図２はＡＧＣ検出回路６３が検出した受信電力に対するＩＦ−ＡＧＣ制御出力特性（ＩＦ−ＡＧＣアンプ３７のゲイン制御特性）およびＲＦ−ＡＧＣ制御出力特性（ＲＦ−ＡＧＣアンプ３２のゲイン制御特性）ならびにアンテナ制御出力特性（アンテナのゲイン制御特性）を示す図である。また、図３はアンテナの同調周波数特性およびゲイン制御範囲を示す図である。また、図４は可変量ダイオード２２の印加電圧に対するアンテナの同調周波数特性を示す図である。
【００２０】
次に、実施の形態１の受信システムの動作について説明する。１オクターブ以上の周波数範囲の受信が要求されるデジタルテレビ放送などの受信においては、全受信帯域でフラットなゲイン特性の小型のアンテナをアンテナ本体１のみで実現することが困難である。このため、アンテナに整合回路２を設け、可変容量ダイオード２２に直流電圧を印加して、アンテナの周波数同調を調整している。
【００２１】
アンテナ本体１と整合回路２で構成されるアンテナは、加算器６５から可変容量ダイオード２２に印加される直流電圧によって、図４のように同調周波数を調整可能である。ＣＰＵ６は、希望する受信チャンネル（受信周波数）で図３のようにゲインが最大となる周波数同調制御信号の直流電圧値をあらかじめ記憶しており、その周波数同調制御信号をＤＡコンバータ６１を介して加算器６１に出力する。
【００２２】
ここで、ＡＧＣ検出回路６３からＤＡコンバータ５４を介して加算器６１に入力されるアンテナゲイン制御信号によってアンテナのゲイン調整がなされなければ、上記周波数同調制御信号の直流電圧が整合回路２の可変容量ダイオード２２に供給され、アンテナにおいてその受信チャンネルの最大ゲインで受信された信号が、高周波回路３に入力される。
【００２３】
アンテナから出力されて高周波回路３に入力されたＲＦ信号は、低ＮＦのＲＦアンプ３１で増幅され、ＲＦ−ＡＧＣアンプ３２でゲイン調整され、広帯域フィルタ３３に供給される。広帯域フィルタ３３は、ＲＦ周波数変換機３４に入力されるＲＦ信号の帯域を制限するものあり、希望受信チャネルの帯域よりも充分に広い帯域を通過させる。広帯域フィルタ３３を通過したＲＦ信号は、ＲＦ周波数変換機３４で広帯域のＩＦ信号に周波数変換され、ＩＦアンプ３５で増幅され、ＳＡＷフィルタ３６に供給される。なお、ＲＦ周波数変換機３４はデジタル信号で受信周波数が設定される。ＳＡＷフィルタ３６は、広帯域のＩＦ信号を希望受信チャンネルの帯域のＩＦ信号に帯域制限するものである。ＳＡＷフィルタ３６を通過したＩＦ信号は、ＩＦ−ＡＧＣアンプ３７でゲイン調整され、周波数変換機３８でデジタル信号処理部５の都合に応じたに周波数変換される。このローカル周波数の受信信号は、ローパスフィルタ３９を通過して、デジタル信号処理５に出力される。
【００２４】
デジタル信号処理５に入力されたローカル周波数のアナログ受信信号は、ＡＤ変換機５１でアナログ信号からデジタル信号に変換され、復調処理５２で復調される。
【００２５】
また、デジタル信号処理５では、アンテナのゲインならびに高周波回路３のＲＦ−ＡＧＣアンプ３２およびＩＦ−ＡＧＣアンプ３７のゲインを調整して受信電力の強弱および受信信号の歪を発生させないために、ＡＧＣ検出回路６３で受信信号の電力または振幅を検出し、その電力または振幅情報をもとに、ＲＦ−ＡＧＣ制御信号およびＩＦ−ＡＧＣ制御信号ならびにアンテナゲイン制御信号を生成する。
【００２６】
ＲＦ−ＡＧＣ制御信号はＤＡコンバータ５４でアナログ信号に変換されてＲＦ−ＡＧＣアンプ３２に供給され、ＩＦ−ＡＧＣ制御信号はＤＡコンバータ５４でアナログ信号に変換されてＩＦ−ＡＧＣアンプ３７に供給され、アンテナゲイン制御信号は、ＤＡコンバータ５４でアナログ電圧に変換され、加算器６５でＣＰＵ６からの周波数同調制御信号に加算されて、アンテナの整合回路２に供給される。
【００２７】
上記ＲＦ−ＡＧＣ制御信号（図２のＲＦ−ＡＧＣ制御出力）によってＲＦ−ＡＧＣアンプ３２のゲインが制御され、上記ＩＦ−ＡＧＣ制御信号（図２のＩＦ−ＡＧＣ制御出力）によってＩＦ−ＡＧＣアンプ３７のゲインが制御され、上記アンテナゲイン制御信号（アンテナゲイン制御信号と周波数同調制御信号の合成制御信号）（図２のアンテナ制御出力）によってアンテナのゲインが制御される。
【００２８】
受信電力が小さい領域（図２のＩＦ−ＡＧＣ領域）では、アンテナのゲイン制御出力とＲＦ−ＡＧＣ制御出力を固定し、ＩＦ−ＡＧＣ制御出力のみを受信電力に応じて可変にして、ＩＦ−ＡＧＣアンプ３７のゲインのみを調整する。このＩＦ−ＡＧＣ領域では、上記ＲＦ−ＡＧＣ制御出力はＲＦ−ＡＧＣアンプ３２の最大ゲインに制御および固定され、上記固定のアンテナ制御出力は、受信周波数が図３の周波数同調特性のセンターと一致するアンテナの最大ゲインに制御および固定される。
【００２９】
次に、ある程度の受信電力が確保できる領域（図２のＲＦ−ＡＧＣ領域）では、アンテナ制御出力は上記最大ゲインの制御および固定され、ＩＦ−ＡＧＣ制御出力はＩＦ−ＡＧＣアンプ３７の最低ゲインに固定され、ＲＦ−ＡＧＣ制御出力のみを受信電力に応じて可変にして、ＲＦ−ＡＧＣアンプ３２のゲインのみを調整する。
【００３０】
次に、さらに受信電力が大きい領域（図２のアンテナ制御領域）では、ＩＦ−ＡＧＣ制御出力およびＲＦ−ＡＧＣ制御出力はそれぞれＲＦ−ＡＧＣアンプ３２およびＩＦ−ＡＧＣアンプ３７の最低ゲインに制御および固定され、アンテナ制御出力のみを受信電力に応じて可変にして、アンテナのゲインのみを調整する。
【００３１】
上記アンテナ制御出力は、ＤＡコンバータ６４でアナログ電圧に変換され、加算器６５でＣＰＵ６からの周波数同調信号と加算され、アンテナの整合回路２に供給される。ＩＦ−ＡＧＣアンプ３２によってゲインを調整するＩＦ−ＡＧＣ領域およびＲＦ−ＡＧＣアンプ３７によってゲインを調整するＲＦ−ＡＧＣ領域では、アンテナのゲインが最大ゲインになる（図３の周波数同調特性のセンターが受信周波数に一致する）直流電圧をアンテナの整合回路２に供給するが、アンテナによってゲインを調整するアンテナ制御領域では、アンテナのゲインが最大ゲインになる上記直流電圧からずれた直流電圧をアンテナの整合回路２に供給する。これによって、図３の周波数同調特性のセンターが受信周波数からずれて、図３のアンテナ出力電力が減少するので、アンテナのゲインを制御できる。
【００３２】
以上のように実施の形態１によれば、デジタル信号に変換された受信信号の電力または振幅情報をもとに生成したアンテナゲイン制御信号を周波数同調制御信号に加算することにより、アンテナの同調周波数を上記アンテナゲイン制御信号で制御してアンテナのゲインを調整でき、アンテナにアッテネータの役目をさせることができるので、従来複数段で構成していた高周波回路のゲイン調整アンプまたはアッテネータの段数を削減することができる。
【００３３】
アンテナの種類によって制御できるゲインは異なるが、例えば１０ｄＢ以上のゲインを確保できる場合には、高周波回路のゲイン調整アンプまたはアッテネータのゲイン制御範囲を狭めることができ、これによって上記ゲイン調整アンプまたはアッテネータを削減することができる。
【００３４】
なお、上記実施の形態１のゲイン制御特性は、図２に示すように受信電力によってアンテナのゲイン制御、ＲＦのゲイン制御、ＩＦのゲイン制御を切り換えるものであったが、例えばアンテナのゲインを平均的な受信電力により時間的に緩やかに制御し、ＲＦ−ＡＧＣアンプのゲインを高速に制御する構成としても、ＲＦ−ＡＧＣアンプのゲイン制御範囲を抑制できるので同様の効果が得られる。
【００３５】
実施の形態２．
以下に説明する本発明の実施の形態２では、高周波回路３において広帯域ＩＦ信号に変換されたアナログ受信信号から検出した電力または振幅情報をもとにアンテナゲイン制御信号を生成し、このアンテナゲイン制御信号をアンテナの整合回路に供給される周波数同調制御信号に加算することにより、アンテナの同調周波数を上記ゲイン制御信号で制御してアンテナのゲインを調整する。
【００３６】
図５は本発明の実施の形態２の受信システムを示すブロック図であり、図１のものと同様または相当するものには同じ符号を付してある。この実施の形態２の受信システムは、アンテナ本体（アンテナ放射素子）１と、整合回路２と、高周波回路３と、デジタル信号処理部５と、ＣＰＵ６と、加算器６５と、帯域内電力検出器６６と、コンパレータ６７とを備えている。
【００３７】
図５において、帯域内電力検出器６６は、ＲＦ周波数変換機３４の出力である広帯域のＩＦ信号検波、積分することにより、上記広帯域のＩＦ信号の電力または振幅を検出し、その検出信号（検出値に応じた電圧）をコンパレータ６７に出力する。
【００３８】
コンパレータ６７は、帯域内電力検出器６５からの検出信号を基準値と比較し、その比較結果に応じて、アナログ信号のＲＦ−ＡＧＣ制御信号およびアンテナゲイン制御信号を生成し、上記ＲＦ−ＡＧＣ制御信号をＲＦ−ＡＧＣ３２に、
上記アンテナゲイン制御信号を加算器６５に、それぞれ供給する。
【００３９】
なお、この実施の形態２では、デジタル信号処理部５のＡＧＣ検出回路６３は、ＩＦ−ＡＧＣ制御信号のみを生成する。
【００４０】
図６はコンパレータ６７の入力電圧（帯域内電力検出器６５から出力された検出信号）に対するＲＦ−ＡＧＣ制御出力特性（ＲＦ−ＡＧＣアンプ３２のゲイン制御特性）およびアンテナ制御出力特性（アンテナのゲイン制御特性）を示す図である。
【００４１】
次に、実施の形態２の受信システムの動作について説明する。なお、上記実施の形態１と同様の動作についてはその説明を省略する。
【００４２】
ＲＦ周波数変換機３４のＩＦ信号出力は、希望する受信チャンネルの帯域よりも広帯域のＩＦ信号であって、希望する受信チャンネルの周辺帯域の情報も含んでおり、伝送路全体のレベルを把握するのに適しており、移動受信の時に比較的よく用いられる電力または振幅の検出ポイントである。この広帯域のＩＦ信号の電力または振幅を帯域内電力検出器６６で検出することにより、希望する受信チャンネル周辺の受信電力を検出できる。
【００４３】
この帯域内電力検出器６６で検出した電力または振幅に応じた検出電圧をコンパレ−タ６７に入力し、コンパレータ６７でアナログ信号のＲＦ−ＡＧＣ制御信号およびアンテナゲイン制御信号を生成する。
【００４４】
図６に示すように、コンパレータ６７の入力電圧がコンパレータ６７にあらかじめ設定されている基準値よりも小さい領域（ＲＦ−ＡＧＣ領域）では、アンテナ制御出力を固定し、ＲＦ−ＡＧＣ制御出力によってＲＦ−ＡＧＣアンプ３２のゲインを制御して、ゲインを安定化する。また、コンパレータ６７の入力電圧が上記基準値よりも大きい領域（アンテナ制御領域）では、ＲＦ−ＡＧＣ制御出力を固定し、アンテナ制御出力によってアンテナのゲインを制御する。アンテナ制御出力は、加算器６５でＣＰＵ６からの周波数同調制御信号と加算され、この合成制御信号によって周波数同調とゲインを同時に制御する。
【００４５】
以上のように実施の形態２によれば、高周波回路３において広帯域のＩＦ信号に変換されたアナログ受信信号から検出した電力または振幅情報をもとに生成したアンテナゲイン制御信号を周波数同調制御信号に加算し、上記アンテナゲイン制御信号によってアンテナの同調周波数を可変可能とすることにより、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
さらに、広帯域のＩＦ信号で受信信号の電力または振幅情報を検出する構成により、ゲイン制御ループ内の遅延を少なくすることができるので、アンテナゲインの高速な制御が可能となり、移動時の受信性能を改善することができる。
【００４７】
実施の形態３．
以下に説明する本発明の実施の形態３では、デジタル信号に変換された受信信号の電力または振幅情報をもとにアンテナゲイン制御信号を生成し、このアンテナゲイン制御信号をデジタル信号処理部において周波数同調制御信号に加算し、このデジタル信号の合成制御信号をアナログ信号に変換してアンテナの整合回路に供給することにより、アンテナのゲインを制御する。
【００４８】
図７は本発明の実施の形態２の受信システムを示すブロック図であり、図１のものと同様または相当するものには同じ符号を付してある。この実施の形態３の受信システムは、アンテナ本体（アンテナ放射素子）１と、整合回路２と、高周波回路３と、デジタル信号処理部５と、ＣＰＵ６とを備えている。
【００４９】
図７において、デジタル信号処理部５は、ＡＤコンバータ５１と、デジタル復調処理部５２と、ＡＧＣ検出回路６３と、ＤＡコンバータ５４と、レジスタ６８と、制御信号可変ブロック６９と、加算器７０とを有する。
【００５０】
レジスタ６８には、ＣＰＵ６によって周波数同調制御信号のデジタル電圧値が設定される。制御信号可変ブロック６９は、ＡＧＣ検出回路６３で生成されたアンテナゲイン制御信号に定数を乗算してアンテナゲイン制御信号の大きさを可変する。加算器７０は、レジスタ６８に設定された周波数同調制御信号のデジタル値と制御信号可変ブロック６９から出力されたアンテナゲイン制御信号を加算する。
【００５１】
図８はＡＧＣ検出回路６３が検出した受信電力に対するＩＦ−ＡＧＣ制御出力特性（ＩＦ−ＡＧＣアンプ３７のゲイン制御特性）およびＲＦ−ＡＧＣ制御出力特性（ＲＦ−ＡＧＣアンプ３２のゲイン制御特性）ならびにアンテナ制御出力特性（アンテナのゲイン制御特性）を示す図である。
【００５２】
次に、実施の形態３の受信システムの動作について説明する。デジタル処理部５のＡＧＣ検出回路６３でアンテナ，ＲＦ−ＡＧＣ制御信号およびＩＦ−ＡＧＣ制御信号ならびにアンテナゲイン制御信号を生成するまでの動作は、上記実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００５３】
ＣＰＵ６は、希望する受信周波数に応じてアンテナゲインが最適になる周波数同調制御信号のデジタル値をレジスタ６８に設定する。
【００５４】
ＡＧＣ検出回路６３で生成されたアンテナゲイン制御信号は、制御信号可変処理ブロック６９で固定の定数またはＣＰＵ６によって設定された定数またはレジスタ６８の設定値に連動した定数を乗算されて受信電力に対する傾きが可変され、加算器７０でレジスタ６８に設定された周波数同調制御信号のデジタル値と加算される。
【００５５】
加算器７０から出力された周波数同調制御信号とアンテナゲイン制御信号の合成制御信号は、ＤＡコンバータ５４でアナログ信号に変換され、アンテナの整合回路２に供給される。
【００５６】
アンテナの整合回路２は、上記合成制御信号によって制御される。図８に示すように、受信電力が大きいアンテナ制御領域では、ＲＦ−ＡＧＣ制御出力およびＩＦ−ＡＧＣ制御出力は固定され、アンテナ制御出力のみによってアンテナのゲインのみが調整される。
【００５７】
ＩＦ−ＡＧＣ領域およびＲＦ−ＡＧＣ領域において固定されたアンテナ制御出力であってアンテナ制御領域においての制御開始のアンテナ制御出力（アンテナのゲインを最大ゲインにするアンテナ制御出力）は、受信チャネルに応じてＣＰＵ６がレジスタ６８に設定する周波数同調制御信号のデジタル値によって決定され、アンテナ制御領域においてのアンテナ制御出力は、制御信号可変処理ブロック６９によってその傾きが可変制御される。
【００５８】
以上のように実施の形態３によれば、デジタル信号処理部５において周波数同調制御信号とアンテナゲイン制御信号を加算することにより、アナログ回路を増加させずに、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができるとともに、希望する受信周波数ごとに最適な制御をすることができる。
【００５９】
実施の形態４．
以下に説明する本発明の実施の形態４では、デジタル信号に変換された受信信号の電力または振幅情報をもとにアンテナゲイン制御信号を生成し、このアンテナゲイン制御信号を同調制御部のＣＰＵにおいて周波数同調制御信号に加算し、このデジタル信号の合成制御信号をアナログ信号に変換してアンテナの整合回路に供給することにより、アンテナのゲインを制御する。
【００６０】
図９は実施の形態４の受信システムを示すブロック図であり、図７のものと同様または相当するものには同じ符号を付してある。この実施の形態４の受信システムは、図７の上記実施の形態３の受信システムにおいて、デジタル信号処理部５にレジスタ６８、ブロック６９、および加算器７０を設けずに、ＣＰＵ６によってＡＧＣ検出回路６３を監視し、ＣＰＵ６からの制御信号のみをアンテナの整合回路２に供給するものである。
【００６１】
次に、実施の形態４の受信システムの動作について説明する。なお、上記実施の形態３と同様の動作についてはその説明を省略する。
【００６２】
ＣＰＵ６は、ＡＧＣ検出回路６３で検出される受信信号の電力または振幅情報を定期的に監視する。これは、図８の受信電力を監視していることを示す。
【００６３】
ＣＰＵ６は、監視している受信電力がある所定の閾値未満のときには、周波数同調制御信号をアンテナの整合回路２に供給している。
そして、監視している受信電力が上記閾値以上になると、それまでアンテナの整合回路２に供給していた周波数同調制御信号に、アンテナゲイン制御信号を内部演算で加算し、この周波数同調制御信号とアンテナゲイン制御信号の合成制御信号をアンテナの整合回路２に供給し、アンテナのゲインを調整する。
【００６４】
以上のように実施の形態４によれば、同調制御部のＣＰＵにおいて周波数同調制御信号とアンテナゲイン制御信号を加算することにより、アナログ回路を増加させずに、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができるとともに、希望する受信周波数ごとに最適な制御をすることができる。
【００６５】
また、高速な応答性能は実現できないが、アンテナのゲインを広い受信電力範囲で平均的に制御することができるので、ＲＦ−ＡＧＣアンプ３２のゲインを制御する受信電力範囲を狭くすることができる。
【００６６】
実施の形態５．
以下に説明する本発明の実施の形態５では、デジタル信号に変換された受信信号の電力または振幅情報をもとにアンテナゲイン制御信号を生成し、このアンテナゲイン制御信号を受信周波数に応じて線形処理または非線形処理を施して、周波数同調制御信号に加算し、この合成制御信号をアンテナの整合回路に供給することにより、アンテナのゲインを制御する。
【００６７】
図１０は本発明の実施の形態５の受信システムを示すブロック図であり、図７のものと同様または相当するものには同じ符号を付してある。この実施の形態５の受信システムにおいて、デジタル信号処理部５は、ＡＤコンバータ５１と、デジタル復調処理部５２と、ＡＧＣ検出回路６３と、ＤＡコンバータ５４と、レジスタ６８と、制御信号生成ブロック７１と、加算器７０とを有する。
【００６８】
図１１は制御信号生成ブロック７１の構成例を示すブロック図である。図１１において、制御信号生成ブロック７１は、極性反転制御回路７２と、乗算器７３と、加算器７４と、非線形ＲＯＭ７５と、スイッチ７６と、レジスタ７７とを有する。
【００６９】
極性反転制御回路７２は、入力信号（ＡＧＣ検出回路６３からのアンテナゲイン制御信号）の極性を反転させまたはそのまま乗算器７３に出力する。乗算器７３は、極性反転制御回路７２からのアンテナゲイン制御信号の定数を乗算して、その傾きを変える。加算器７４は、乗算器７３からのアンテナ制御信号にオフセットを加算して、スイッチ７６に出力する。非線形ＲＯＭ７５は入力信号（ＡＧＣ検出回路６３からのアンテナゲイン制御信号）に非線形の処理を施して、スイッチ７６に出力する。
【００７０】
図１２は制御信号生成ブロック７１の入出力特性を示す図である。また、図１３はアンテナの同調周波数特性およびゲイン制御範囲を示す図である。
【００７１】
次に、実施の形態５の受信システムの動作について説明する。なお、上記実施の形態３と同様の動作についてはその説明を省略する。
【００７２】
ＡＧＣ検出回路６３で生成されたアンテナゲイン制御信号は、制御信号生成ブロック７１に入力される。制御信号生成ブロック７１のレジスタ７７には、ＣＰＵ６によって希望の受信周波数に応じたデジタル値（入力極性を反転させるか否かのフラグ、乗算定数、加算オフセット、スイッチ制御フラグ）が設定される。
【００７３】
極性反転制御回路７２では、レジスタ７７の設定値に従って、入力されたアンテナゲイン制御信号の極性を反転してまたはそのまま出力する。また、乗算器７２では、レジスタ７７の設定値に従って、極性反転制御回路７２からのアンテナゲイン制御信号に定数を乗算し、その傾きを変えることができる。また、加算器７４では、レジスタ７７の設定値に従って、乗算器７２からのアンテナゲイン制御信号にオフセットを加算することができる。これらの処理により、ＡＧＣ検出回路６３から入力されたアンテナゲイン制御信号に様々な線形処理を施すことができる。
【００７４】
また、非線形ＲＯＭ７５を使用することにより、ＡＧＣ検出回路６３から入力されたアンテナゲイン制御信号に非線形処理を施し、非線形のカーブを有するアンテナゲイン制御信号を生成することができる。
【００７５】
線形処理されたアンテナゲイン制御信号と非線形処理されたアンテナゲイン制御信号のいずれかが、スイッチ７６によってレジスタ７７の設定値に従って選択されて、加算器７０に出力される。
【００７６】
この制御信号生成ブロック７１から出力されたアンテナゲイン制御信号は、加算器７０で、ＣＰＵ６によってレジスタ６８に設定された周波数同調制御信号のデジタル値と加算され、この合成制御信号がアンテナの整合回路２に供給される。
【００７７】
このようにアンテナの整合回路２に供給される合成制御信号の具体的な例を、図１２および図１３を用いて説明する。例えば、制御生成ブロック７１で線形処理を施された場合、図１２に示すＡラインまたはＣラインのような制御特性となる。また、制御生成ブロック７１で非線形の処理を施された場合、図１２に示すＢラインのような制御特性となる。なお、ＢラインはＡラインに非線形の処理を施したものと考えることができるが、Ｃラインに非線形の処理を施すことも可能である。
【００７８】
図１２のＣラインのような特性が必要な例として、例えば図１３のような場合がある。図１３に示すように、希望する受信周波数よりも高い隣接周波数に強大な妨害または異なる信号が存在する場合には、アンテナの整合回路２の周波数を高く制御してゲインを制御すると妨害を受けることになるが、低いほうに制御すればアンテナで妨害の入力を除去することができる。このような場合には図１２のＣラインのような制御特性で制御すれば、妨害を抑えつつアンテナのゲインを調整することが可能である。
【００７９】
以上のように実施の形態５によれば、アンテナゲイン制御信号に受信周波数に応じて線形処理または非線形処理を施すことにより、希望する受信周波数ごとに最適なアンテナゲイン制御特性を自由に設定することができ、受信性能の改善および受信妨害の排除ができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、受信信号レベルを最適値に調整でき、かつ高周波回路のゲイン調整アンプまたはアッテネータを削減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の受信システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１においての受信電力に対するＲＦ−ＡＧＣ制御出力特性およびＲＦ−ＡＧＣ制御出力特性ならびにアンテナ制御出力特性ゲイン制御出力特性を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１においてのアンテナの同調周波数特性およびゲイン制御範囲を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１においての可変量ダイオードの印加電圧に対するアンテナの同調周波数特性を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２の受信システムを示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態２においてのコンパレータの入力電圧に対するＲＦ−ＡＧＣ制御出力特性およびアンテナ制御出力特性を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３の受信システムを示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態３においての受信電力に対するゲイン制御特性図である。
【図９】本発明の実施の形態４の受信システムを示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態５の受信システムを示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態５においての制御信号生成ブロックの構成例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態５においての制御信号生成ブロックの入出力特性を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態５においてのアンテナの同調周波数特性およびゲイン制御範囲を示す図である。
【符号の説明】
１ アンテナ本体、 ２ 整合回路、 ２２ 可変容量ダイオード、 ２３ 抵抗、 ２４ コンデンサ、 ３ 高周波回路、 ３１ ＲＦアンプ、 ３２ ＲＦ−ＡＧＣアンプ、 ３３ 広帯域バンドパスフィルタ、 ３４ ＲＦ周波数変換機、 ３５ ＩＦアンプ、 ３６ ＳＡＷフィルタ、 ３７ ＩＦ−ＡＧＣアンプ、 ３８ ＩＦ周波数変換機、 ３９ ローパスフィルタ、 ５ デジタル信号処理部、 ５１ ＡＤコンバータ、 ５２ デジタル復調処理部、 ５４ＤＡコンバータ、 ６ ＣＰＵ、 ６１ ＤＡコンバータ、 ６３ ＡＧＣ検出回路、 ６５ 加算器、 ６６ 帯域内電力検出器、 ６７ コンパレータ、６８ レジスタ、 ６９ 制御信号可変ブロック、 ７０ 加算器、 ７１ 制御信号生成ブロック、 ７２ 極性反転制御回路、 ７３ 乗算器、 ７４ 加算器、 ７５ 非線形ＲＯＭ、 ７６ スイッチ、 ７７ レジスタ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナを用いた携帯受信機や地上波デジタル放送受信システムなどの受信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の受信システムとしては、受信信号の電力または振幅情報をもとに、アンテナで受信された高周波信号を増幅および周波数変換する高周波回路内のＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）−ＡＧＣアンプおよびＩＦ（中間周波数）−ＡＧＣアンプのゲインを制御するものがあった（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
このような従来の受信システムでは、例えば、受信電力が低い場合にはＲＦ−ＡＧアンプのゲインを最大ゲインに固定してＩＦ−ＡＧＣアンプのゲインを制御し、受信電力が大きい場合はＩＦ−ＡＧＣアンプのゲインを最小ゲインに固定してＲＦ−ＡＧＣアンプのゲインを制御することによって受信信号レベルを最適値に調整していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１６２６３０号公報
【特許文献２】
特開２００２−３４４３４５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、携帯機器や移動中の受信状態では様々な環境が想定され、アンテナ直下の受信からビル陰などの受信状態まで想定される。このような様々な状況で安定した受信を実現するためには、高周波回路でのゲイン調整は数１０ｄＢ〜１００ｄＢ近傍まで要求される。このため、上記従来の受信システムでは、ＲＦ−ＡＧＣアンプやＩＦ−ＡＧＣアンプが複数段のアンプまたはアッテネータの構成となり、部品点数が増大し、消費電力が増加するという課題があった。また、妨害波が存在する場合、高周波回路で除去するという課題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、受信信号レベルを最適値に調整でき、かつ高周波回路のゲイン調整アンプまたはアッテネータを削減できる受信システムを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の受信システムは、
整合回路によって周波数同調が調整可能なアンテナと、
上記アンテナで受信された高周波信号を増幅および周波数変換する高周波回路と、
上記高周波回路から出力されたアナログ受信信号をデジタル信号に変換し、信号処理するデジタル処理部と、
同調制御信号を上記整合回路に供給して上記アンテナの周波数同調を制御する同調制御部と
を備えた受信システムにおいて、
受信信号の電力または振幅情報をもとにアンテナのゲイン制御信号を生成し、このゲイン制御信号を上記同調制御信号に加算することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下に説明する本発明の実施の形態１では、デジタル信号に変換された受信信号の電力または振幅情報をもとにアンテナゲイン制御信号を生成し、このアンテナゲイン制御信号をアンテナの整合回路に供給される周波数同調制御信号に加算することにより、アンテナの同調周波数を上記ゲイン制御信号で制御してアンテナのゲインを調整する。
【０００９】
図１は本発明の実施の形態１の受信システムを示すブロック図である。この実施の形態１の受信システムは、アンテナ本体（アンテナ放射素子）１と、整合回路２と、高周波回路３と、デジタル信号処理部５と、ＣＰＵ６と、ＤＡコンバータ６１と、加算器６５とを備えている。
【００１０】
図１において、アンテナ本体１は、ポールアンテナ、ヘリカルアンテナ、イヤホーンアンテナなどである。また、整合回路２は、可変容量ダイオード２２と、抵抗２３と、コンデンサ２４とを有し、アンテナ本体１とともにアンテナを構成しており、可変容量ダイオード２２に印加される直流電圧によって周波数同調の調整が可能であり、アンテナ本体１と受信ブロック（高周波回路３およびデジタル信号処理部５）とを整合させる。
【００１１】
高周波回路３は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンプ３１と、ＲＦ−ＡＧＣアンプまたはアッテネータ（以下ＲＦ−ＡＧＣアンプとする）３２と、広帯域バンドバスフィルタ３３と、ＲＦ周波数変換機３４、ＩＦ（中間周波数）アンプ３５と、ＳＡＷフィルタ３６と、ＩＦ−ＡＧＣアンプ３７と、ＩＦ周波数変換機３８と、ローパスフィルタ３９とを有する。
【００１２】
この高周波回路３は、アンテナで受信された高周波信号を増幅および周波数変換する。ＲＦ−ＡＧＣアンプ３２は、アンテナで受信されてＲＦアンプ３１で増幅されたＲＦ信号（高周波信号ＲＦ信号）のゲインを調整する。
【００１３】
ＲＦ周波数変換機３４は、ミキサ、ＶＣＯ、ＰＬＬを含み、ＲＦ−ＡＧＣアンプ３２でゲイン調整されて広帯域バンドバスフィルタ３３を通過してきたＲＦ信号を広帯域のＩＦ信号に変換する。ＳＡＷフィルタ３６は、ＩＦアンプ３５で増幅された広帯域のＩＦ信号の帯域を受信チャンネルの帯域に制限する。ＩＦ−ＡＧＣアンプ３７は、ＳＡＷフィルタ３６を通過してきたＩＦ信号のゲインを調整する。ＩＦ周波数変換機３８は、ＩＦ−ＡＧＣアンプ３７でゲイン調整されたＩＦ信号をローカル周波数の信号に変換する。
【００１４】
デジタル信号処理部５は、ＡＤコンバータ５１と、デジタル復調処理部５２と、ＡＧＣ検出回路６３と、ＤＡコンバータ５４とを有する。このデジタル信号処理部５は、高周波回路３からローカル周波数に変換されて出力されたアナログ受信信号をデジタル信号に変換し、復調処理をする。
【００１５】
ＡＧＣ検出回路６３は、ＡＤコンバータ５１でデジタル信号に変換された受信信号の電力または振幅を検出するとともにその電力または振幅情報からゲイン制御誤差を検出し、そのゲイン制御誤差が０になるように、上記電力または振幅情報をもとに、ＲＦ−ＡＧＣ制御信号およびＩＦ−ＡＧＣ制御信号ならびにアンテナゲイン制御信号を生成する。
【００１６】
ＤＡコンバータ５４は、上記ＲＦ−ＡＧＣ制御信号、ＩＦ−ＡＧＣ制御信号、アンテナゲイン制御信号をそれぞれアナログ信号に変換し、アナログ変換したＲＦ−ＡＧＣ制御信号をＲＦ−ＧＡＣアンプ３２に、アナログ変換したＩＦ−ＡＧＣ制御信号をＩＦ−ＡＧＣアンプ３７に、アナログ信号（アナログ電圧）に変換したアンテナゲイン制御信号を加算器６５に、それぞれ供給する。
【００１７】
ＣＰＵ６は、アンテナの周波数同調を制御する周波数同調制御信号を生成し、ＤＡコンバータ６１に出力する。ＤＡコンバータ６１は、上記周波数同調制御信号をアナログ信号（アナログ電圧）に変換し、加算器６５に供給する。
【００１８】
加算器６５は、ＣＰＵ６からＤＡコンバータ６１を介して入力された周波数同調信号と、ＡＧＣ検出回路６３からＤＡコンバータ５４を介して入力されたアンテナゲイン制御信号とを加算し、この合成制御信号をアンテナの整合回路２に供給する。
【００１９】
図２はＡＧＣ検出回路６３が検出した受信電力に対するＩＦ−ＡＧＣ制御出力特性（ＩＦ−ＡＧＣアンプ３７のゲイン制御特性）およびＲＦ−ＡＧＣ制御出力特性（ＲＦ−ＡＧＣアンプ３２のゲイン制御特性）ならびにアンテナ制御出力特性（アンテナのゲイン制御特性）を示す図である。また、図３はアンテナの同調周波数特性およびゲイン制御範囲を示す図である。また、図４は可変量ダイオード２２の印加電圧に対するアンテナの同調周波数特性を示す図である。
【００２０】
次に、実施の形態１の受信システムの動作について説明する。１オクターブ以上の周波数範囲の受信が要求されるデジタルテレビ放送などの受信においては、全受信帯域でフラットなゲイン特性の小型のアンテナをアンテナ本体１のみで実現することが困難である。このため、アンテナに整合回路２を設け、可変容量ダイオード２２に直流電圧を印加して、アンテナの周波数同調を調整している。
【００２１】
アンテナ本体１と整合回路２で構成されるアンテナは、加算器６５から可変容量ダイオード２２に印加される直流電圧によって、図４のように同調周波数を調整可能である。ＣＰＵ６は、希望する受信チャンネル（受信周波数）で図３のようにゲインが最大となる周波数同調制御信号の直流電圧値をあらかじめ記憶しており、その周波数同調制御信号をＤＡコンバータ６１を介して加算器６１に出力する。
【００２２】
ここで、ＡＧＣ検出回路６３からＤＡコンバータ５４を介して加算器６１に入力されるアンテナゲイン制御信号によってアンテナのゲイン調整がなされなければ、上記周波数同調制御信号の直流電圧が整合回路２の可変容量ダイオード２２に供給され、アンテナにおいてその受信チャンネルの最大ゲインで受信された信号が、高周波回路３に入力される。
【００２３】
アンテナから出力されて高周波回路３に入力されたＲＦ信号は、低ＮＦのＲＦアンプ３１で増幅され、ＲＦ−ＡＧＣアンプ３２でゲイン調整され、広帯域フィルタ３３に供給される。広帯域フィルタ３３は、ＲＦ周波数変換機３４に入力されるＲＦ信号の帯域を制限するものあり、希望受信チャネルの帯域よりも充分に広い帯域を通過させる。広帯域フィルタ３３を通過したＲＦ信号は、ＲＦ周波数変換機３４で広帯域のＩＦ信号に周波数変換され、ＩＦアンプ３５で増幅され、ＳＡＷフィルタ３６に供給される。なお、ＲＦ周波数変換機３４はデジタル信号で受信周波数が設定される。ＳＡＷフィルタ３６は、広帯域のＩＦ信号を希望受信チャンネルの帯域のＩＦ信号に帯域制限するものである。ＳＡＷフィルタ３６を通過したＩＦ信号は、ＩＦ−ＡＧＣアンプ３７でゲイン調整され、周波数変換機３８でデジタル信号処理部５の都合に応じたに周波数変換される。このローカル周波数の受信信号は、ローパスフィルタ３９を通過して、デジタル信号処理５に出力される。
【００２４】
デジタル信号処理５に入力されたローカル周波数のアナログ受信信号は、ＡＤ変換機５１でアナログ信号からデジタル信号に変換され、復調処理５２で復調される。
【００２５】
また、デジタル信号処理５では、アンテナのゲインならびに高周波回路３のＲＦ−ＡＧＣアンプ３２およびＩＦ−ＡＧＣアンプ３７のゲインを調整して受信電力の強弱および受信信号の歪を発生させないために、ＡＧＣ検出回路６３で受信信号の電力または振幅を検出し、その電力または振幅情報をもとに、ＲＦ−ＡＧＣ制御信号およびＩＦ−ＡＧＣ制御信号ならびにアンテナゲイン制御信号を生成する。
【００２６】
ＲＦ−ＡＧＣ制御信号はＤＡコンバータ５４でアナログ信号に変換されてＲＦ−ＡＧＣアンプ３２に供給され、ＩＦ−ＡＧＣ制御信号はＤＡコンバータ５４でアナログ信号に変換されてＩＦ−ＡＧＣアンプ３７に供給され、アンテナゲイン制御信号は、ＤＡコンバータ５４でアナログ電圧に変換され、加算器６５でＣＰＵ６からの周波数同調制御信号に加算されて、アンテナの整合回路２に供給される。
【００２７】
上記ＲＦ−ＡＧＣ制御信号（図２のＲＦ−ＡＧＣ制御出力）によってＲＦ−ＡＧＣアンプ３２のゲインが制御され、上記ＩＦ−ＡＧＣ制御信号（図２のＩＦ−ＡＧＣ制御出力）によってＩＦ−ＡＧＣアンプ３７のゲインが制御され、上記アンテナゲイン制御信号（アンテナゲイン制御信号と周波数同調制御信号の合成制御信号）（図２のアンテナ制御出力）によってアンテナのゲインが制御される。
【００２８】
受信電力が小さい領域（図２のＩＦ−ＡＧＣ領域）では、アンテナのゲイン制御出力とＲＦ−ＡＧＣ制御出力を固定し、ＩＦ−ＡＧＣ制御出力のみを受信電力に応じて可変にして、ＩＦ−ＡＧＣアンプ３７のゲインのみを調整する。このＩＦ−ＡＧＣ領域では、上記ＲＦ−ＡＧＣ制御出力はＲＦ−ＡＧＣアンプ３２の最大ゲインに制御および固定され、上記固定のアンテナ制御出力は、受信周波数が図３の周波数同調特性のセンターと一致するアンテナの最大ゲインに制御および固定される。
【００２９】
次に、ある程度の受信電力が確保できる領域（図２のＲＦ−ＡＧＣ領域）では、アンテナ制御出力は上記最大ゲインの制御および固定され、ＩＦ−ＡＧＣ制御出力はＩＦ−ＡＧＣアンプ３７の最低ゲインに固定され、ＲＦ−ＡＧＣ制御出力のみを受信電力に応じて可変にして、ＲＦ−ＡＧＣアンプ３２のゲインのみを調整する。
【００３０】
次に、さらに受信電力が大きい領域（図２のアンテナ制御領域）では、ＩＦ−ＡＧＣ制御出力およびＲＦ−ＡＧＣ制御出力はそれぞれＲＦ−ＡＧＣアンプ３２およびＩＦ−ＡＧＣアンプ３７の最低ゲインに制御および固定され、アンテナ制御出力のみを受信電力に応じて可変にして、アンテナのゲインのみを調整する。
【００３１】
上記アンテナ制御出力は、ＤＡコンバータ６４でアナログ電圧に変換され、加算器６５でＣＰＵ６からの周波数同調信号と加算され、アンテナの整合回路２に供給される。ＩＦ−ＡＧＣアンプ３２によってゲインを調整するＩＦ−ＡＧＣ領域およびＲＦ−ＡＧＣアンプ３７によってゲインを調整するＲＦ−ＡＧＣ領域では、アンテナのゲインが最大ゲインになる（図３の周波数同調特性のセンターが受信周波数に一致する）直流電圧をアンテナの整合回路２に供給するが、アンテナによってゲインを調整するアンテナ制御領域では、アンテナのゲインが最大ゲインになる上記直流電圧からずれた直流電圧をアンテナの整合回路２に供給する。これによって、図３の周波数同調特性のセンターが受信周波数からずれて、図３のアンテナ出力電力が減少するので、アンテナのゲインを制御できる。
【００３２】
以上のように実施の形態１によれば、デジタル信号に変換された受信信号の電力または振幅情報をもとに生成したアンテナゲイン制御信号を周波数同調制御信号に加算することにより、アンテナの同調周波数を上記アンテナゲイン制御信号で制御してアンテナのゲインを調整でき、アンテナにアッテネータの役目をさせることができるので、従来複数段で構成していた高周波回路のゲイン調整アンプまたはアッテネータの段数を削減することができる。
【００３３】
アンテナの種類によって制御できるゲインは異なるが、例えば１０ｄＢ以上のゲインを確保できる場合には、高周波回路のゲイン調整アンプまたはアッテネータのゲイン制御範囲を狭めることができ、これによって上記ゲイン調整アンプまたはアッテネータを削減することができる。
【００３４】
なお、上記実施の形態１のゲイン制御特性は、図２に示すように受信電力によってアンテナのゲイン制御、ＲＦのゲイン制御、ＩＦのゲイン制御を切り換えるものであったが、例えばアンテナのゲインを平均的な受信電力により時間的に緩やかに制御し、ＲＦ−ＡＧＣアンプのゲインを高速に制御する構成としても、ＲＦ−ＡＧＣアンプのゲイン制御範囲を抑制できるので同様の効果が得られる。
【００３５】
実施の形態２．
以下に説明する本発明の実施の形態２では、高周波回路３において広帯域ＩＦ信号に変換されたアナログ受信信号から検出した電力または振幅情報をもとにアンテナゲイン制御信号を生成し、このアンテナゲイン制御信号をアンテナの整合回路に供給される周波数同調制御信号に加算することにより、アンテナの同調周波数を上記ゲイン制御信号で制御してアンテナのゲインを調整する。
【００３６】
図５は本発明の実施の形態２の受信システムを示すブロック図であり、図１のものと同様または相当するものには同じ符号を付してある。この実施の形態２の受信システムは、アンテナ本体（アンテナ放射素子）１と、整合回路２と、高周波回路３と、デジタル信号処理部５と、ＣＰＵ６と、加算器６５と、帯域内電力検出器６６と、コンパレータ６７とを備えている。
【００３７】
図５において、帯域内電力検出器６６は、ＲＦ周波数変換機３４の出力である広帯域のＩＦ信号検波、積分することにより、上記広帯域のＩＦ信号の電力または振幅を検出し、その検出信号（検出値に応じた電圧）をコンパレータ６７に出力する。
【００３８】
コンパレータ６７は、帯域内電力検出器６５からの検出信号を基準値と比較し、その比較結果に応じて、アナログ信号のＲＦ−ＡＧＣ制御信号およびアンテナゲイン制御信号を生成し、上記ＲＦ−ＡＧＣ制御信号をＲＦ−ＡＧＣ３２に、
上記アンテナゲイン制御信号を加算器６５に、それぞれ供給する。
【００３９】
なお、この実施の形態２では、デジタル信号処理部５のＡＧＣ検出回路６３は、ＩＦ−ＡＧＣ制御信号のみを生成する。
【００４０】
図６はコンパレータ６７の入力電圧（帯域内電力検出器６５から出力された検出信号）に対するＲＦ−ＡＧＣ制御出力特性（ＲＦ−ＡＧＣアンプ３２のゲイン制御特性）およびアンテナ制御出力特性（アンテナのゲイン制御特性）を示す図である。
【００４１】
次に、実施の形態２の受信システムの動作について説明する。なお、上記実施の形態１と同様の動作についてはその説明を省略する。
【００４２】
ＲＦ周波数変換機３４のＩＦ信号出力は、希望する受信チャンネルの帯域よりも広帯域のＩＦ信号であって、希望する受信チャンネルの周辺帯域の情報も含んでおり、伝送路全体のレベルを把握するのに適しており、移動受信の時に比較的よく用いられる電力または振幅の検出ポイントである。この広帯域のＩＦ信号の電力または振幅を帯域内電力検出器６６で検出することにより、希望する受信チャンネル周辺の受信電力を検出できる。
【００４３】
この帯域内電力検出器６６で検出した電力または振幅に応じた検出電圧をコンパレ−タ６７に入力し、コンパレータ６７でアナログ信号のＲＦ−ＡＧＣ制御信号およびアンテナゲイン制御信号を生成する。
【００４４】
図６に示すように、コンパレータ６７の入力電圧がコンパレータ６７にあらかじめ設定されている基準値よりも小さい領域（ＲＦ−ＡＧＣ領域）では、アンテナ制御出力を固定し、ＲＦ−ＡＧＣ制御出力によってＲＦ−ＡＧＣアンプ３２のゲインを制御して、ゲインを安定化する。また、コンパレータ６７の入力電圧が上記基準値よりも大きい領域（アンテナ制御領域）では、ＲＦ−ＡＧＣ制御出力を固定し、アンテナ制御出力によってアンテナのゲインを制御する。アンテナ制御出力は、加算器６５でＣＰＵ６からの周波数同調制御信号と加算され、この合成制御信号によって周波数同調とゲインを同時に制御する。
【００４５】
以上のように実施の形態２によれば、高周波回路３において広帯域のＩＦ信号に変換されたアナログ受信信号から検出した電力または振幅情報をもとに生成したアンテナゲイン制御信号を周波数同調制御信号に加算し、上記アンテナゲイン制御信号によってアンテナの同調周波数を可変可能とすることにより、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
さらに、広帯域のＩＦ信号で受信信号の電力または振幅情報を検出する構成により、ゲイン制御ループ内の遅延を少なくすることができるので、アンテナゲインの高速な制御が可能となり、移動時の受信性能を改善することができる。
【００４７】
実施の形態３．
以下に説明する本発明の実施の形態３では、デジタル信号に変換された受信信号の電力または振幅情報をもとにアンテナゲイン制御信号を生成し、このアンテナゲイン制御信号をデジタル信号処理部において周波数同調制御信号に加算し、このデジタル信号の合成制御信号をアナログ信号に変換してアンテナの整合回路に供給することにより、アンテナのゲインを制御する。
【００４８】
図７は本発明の実施の形態２の受信システムを示すブロック図であり、図１のものと同様または相当するものには同じ符号を付してある。この実施の形態３の受信システムは、アンテナ本体（アンテナ放射素子）１と、整合回路２と、高周波回路３と、デジタル信号処理部５と、ＣＰＵ６とを備えている。
【００４９】
図７において、デジタル信号処理部５は、ＡＤコンバータ５１と、デジタル復調処理部５２と、ＡＧＣ検出回路６３と、ＤＡコンバータ５４と、レジスタ６８と、制御信号可変ブロック６９と、加算器７０とを有する。
【００５０】
レジスタ６８には、ＣＰＵ６によって周波数同調制御信号のデジタル電圧値が設定される。制御信号可変ブロック６９は、ＡＧＣ検出回路６３で生成されたアンテナゲイン制御信号に定数を乗算してアンテナゲイン制御信号の大きさを可変する。加算器７０は、レジスタ６８に設定された周波数同調制御信号のデジタル値と制御信号可変ブロック６９から出力されたアンテナゲイン制御信号を加算する。
【００５１】
図８はＡＧＣ検出回路６３が検出した受信電力に対するＩＦ−ＡＧＣ制御出力特性（ＩＦ−ＡＧＣアンプ３７のゲイン制御特性）およびＲＦ−ＡＧＣ制御出力特性（ＲＦ−ＡＧＣアンプ３２のゲイン制御特性）ならびにアンテナ制御出力特性（アンテナのゲイン制御特性）を示す図である。
【００５２】
次に、実施の形態３の受信システムの動作について説明する。デジタル処理部５のＡＧＣ検出回路６３でアンテナ，ＲＦ−ＡＧＣ制御信号およびＩＦ−ＡＧＣ制御信号ならびにアンテナゲイン制御信号を生成するまでの動作は、上記実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。
【００５３】
ＣＰＵ６は、希望する受信周波数に応じてアンテナゲインが最適になる周波数同調制御信号のデジタル値をレジスタ６８に設定する。
【００５４】
ＡＧＣ検出回路６３で生成されたアンテナゲイン制御信号は、制御信号可変処理ブロック６９で固定の定数またはＣＰＵ６によって設定された定数またはレジスタ６８の設定値に連動した定数を乗算されて受信電力に対する傾きが可変され、加算器７０でレジスタ６８に設定された周波数同調制御信号のデジタル値と加算される。
【００５５】
加算器７０から出力された周波数同調制御信号とアンテナゲイン制御信号の合成制御信号は、ＤＡコンバータ５４でアナログ信号に変換され、アンテナの整合回路２に供給される。
【００５６】
アンテナの整合回路２は、上記合成制御信号によって制御される。図８に示すように、受信電力が大きいアンテナ制御領域では、ＲＦ−ＡＧＣ制御出力およびＩＦ−ＡＧＣ制御出力は固定され、アンテナ制御出力のみによってアンテナのゲインのみが調整される。
【００５７】
ＩＦ−ＡＧＣ領域およびＲＦ−ＡＧＣ領域において固定されたアンテナ制御出力であってアンテナ制御領域においての制御開始のアンテナ制御出力（アンテナのゲインを最大ゲインにするアンテナ制御出力）は、受信チャネルに応じてＣＰＵ６がレジスタ６８に設定する周波数同調制御信号のデジタル値によって決定され、アンテナ制御領域においてのアンテナ制御出力は、制御信号可変処理ブロック６９によってその傾きが可変制御される。
【００５８】
以上のように実施の形態３によれば、デジタル信号処理部５において周波数同調制御信号とアンテナゲイン制御信号を加算することにより、アナログ回路を増加させずに、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができるとともに、希望する受信周波数ごとに最適な制御をすることができる。
【００５９】
実施の形態４．
以下に説明する本発明の実施の形態４では、デジタル信号に変換された受信信号の電力または振幅情報をもとにアンテナゲイン制御信号を生成し、このアンテナゲイン制御信号を同調制御部のＣＰＵにおいて周波数同調制御信号に加算し、このデジタル信号の合成制御信号をアナログ信号に変換してアンテナの整合回路に供給することにより、アンテナのゲインを制御する。
【００６０】
図９は実施の形態４の受信システムを示すブロック図であり、図７のものと同様または相当するものには同じ符号を付してある。この実施の形態４の受信システムは、図７の上記実施の形態３の受信システムにおいて、デジタル信号処理部５にレジスタ６８、ブロック６９、および加算器７０を設けずに、ＣＰＵ６によってＡＧＣ検出回路６３を監視し、ＣＰＵ６からの制御信号のみをアンテナの整合回路２に供給するものである。
【００６１】
次に、実施の形態４の受信システムの動作について説明する。なお、上記実施の形態３と同様の動作についてはその説明を省略する。
【００６２】
ＣＰＵ６は、ＡＧＣ検出回路６３で検出される受信信号の電力または振幅情報を定期的に監視する。これは、図８の受信電力を監視していることを示す。
【００６３】
ＣＰＵ６は、監視している受信電力がある所定の閾値未満のときには、周波数同調制御信号をアンテナの整合回路２に供給している。
そして、監視している受信電力が上記閾値以上になると、それまでアンテナの整合回路２に供給していた周波数同調制御信号に、アンテナゲイン制御信号を内部演算で加算し、この周波数同調制御信号とアンテナゲイン制御信号の合成制御信号をアンテナの整合回路２に供給し、アンテナのゲインを調整する。
【００６４】
以上のように実施の形態４によれば、同調制御部のＣＰＵにおいて周波数同調制御信号とアンテナゲイン制御信号を加算することにより、アナログ回路を増加させずに、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができるとともに、希望する受信周波数ごとに最適な制御をすることができる。
【００６５】
また、高速な応答性能は実現できないが、アンテナのゲインを広い受信電力範囲で平均的に制御することができるので、ＲＦ−ＡＧＣアンプ３２のゲインを制御する受信電力範囲を狭くすることができる。
【００６６】
実施の形態５．
以下に説明する本発明の実施の形態５では、デジタル信号に変換された受信信号の電力または振幅情報をもとにアンテナゲイン制御信号を生成し、このアンテナゲイン制御信号を受信周波数に応じて線形処理または非線形処理を施して、周波数同調制御信号に加算し、この合成制御信号をアンテナの整合回路に供給することにより、アンテナのゲインを制御する。
【００６７】
図１０は本発明の実施の形態５の受信システムを示すブロック図であり、図７のものと同様または相当するものには同じ符号を付してある。この実施の形態５の受信システムにおいて、デジタル信号処理部５は、ＡＤコンバータ５１と、デジタル復調処理部５２と、ＡＧＣ検出回路６３と、ＤＡコンバータ５４と、レジスタ６８と、制御信号生成ブロック７１と、加算器７０とを有する。
【００６８】
図１１は制御信号生成ブロック７１の構成例を示すブロック図である。図１１において、制御信号生成ブロック７１は、極性反転制御回路７２と、乗算器７３と、加算器７４と、非線形ＲＯＭ７５と、スイッチ７６と、レジスタ７７とを有する。
【００６９】
極性反転制御回路７２は、入力信号（ＡＧＣ検出回路６３からのアンテナゲイン制御信号）の極性を反転させまたはそのまま乗算器７３に出力する。乗算器７３は、極性反転制御回路７２からのアンテナゲイン制御信号の定数を乗算して、その傾きを変える。加算器７４は、乗算器７３からのアンテナ制御信号にオフセットを加算して、スイッチ７６に出力する。非線形ＲＯＭ７５は入力信号（ＡＧＣ検出回路６３からのアンテナゲイン制御信号）に非線形の処理を施して、スイッチ７６に出力する。
【００７０】
図１２は制御信号生成ブロック７１の入出力特性を示す図である。また、図１３はアンテナの同調周波数特性およびゲイン制御範囲を示す図である。
【００７１】
次に、実施の形態５の受信システムの動作について説明する。なお、上記実施の形態３と同様の動作についてはその説明を省略する。
【００７２】
ＡＧＣ検出回路６３で生成されたアンテナゲイン制御信号は、制御信号生成ブロック７１に入力される。制御信号生成ブロック７１のレジスタ７７には、ＣＰＵ６によって希望の受信周波数に応じたデジタル値（入力極性を反転させるか否かのフラグ、乗算定数、加算オフセット、スイッチ制御フラグ）が設定される。
【００７３】
極性反転制御回路７２では、レジスタ７７の設定値に従って、入力されたアンテナゲイン制御信号の極性を反転してまたはそのまま出力する。また、乗算器７２では、レジスタ７７の設定値に従って、極性反転制御回路７２からのアンテナゲイン制御信号に定数を乗算し、その傾きを変えることができる。また、加算器７４では、レジスタ７７の設定値に従って、乗算器７２からのアンテナゲイン制御信号にオフセットを加算することができる。これらの処理により、ＡＧＣ検出回路６３から入力されたアンテナゲイン制御信号に様々な線形処理を施すことができる。
【００７４】
また、非線形ＲＯＭ７５を使用することにより、ＡＧＣ検出回路６３から入力されたアンテナゲイン制御信号に非線形処理を施し、非線形のカーブを有するアンテナゲイン制御信号を生成することができる。
【００７５】
線形処理されたアンテナゲイン制御信号と非線形処理されたアンテナゲイン制御信号のいずれかが、スイッチ７６によってレジスタ７７の設定値に従って選択されて、加算器７０に出力される。
【００７６】
この制御信号生成ブロック７１から出力されたアンテナゲイン制御信号は、加算器７０で、ＣＰＵ６によってレジスタ６８に設定された周波数同調制御信号のデジタル値と加算され、この合成制御信号がアンテナの整合回路２に供給される。
【００７７】
このようにアンテナの整合回路２に供給される合成制御信号の具体的な例を、図１２および図１３を用いて説明する。例えば、制御生成ブロック７１で線形処理を施された場合、図１２に示すＡラインまたはＣラインのような制御特性となる。また、制御生成ブロック７１で非線形の処理を施された場合、図１２に示すＢラインのような制御特性となる。なお、ＢラインはＡラインに非線形の処理を施したものと考えることができるが、Ｃラインに非線形の処理を施すことも可能である。
【００７８】
図１２のＣラインのような特性が必要な例として、例えば図１３のような場合がある。図１３に示すように、希望する受信周波数よりも高い隣接周波数に強大な妨害または異なる信号が存在する場合には、アンテナの整合回路２の周波数を高く制御してゲインを制御すると妨害を受けることになるが、低いほうに制御すればアンテナで妨害の入力を除去することができる。このような場合には図１２のＣラインのような制御特性で制御すれば、妨害を抑えつつアンテナのゲインを調整することが可能である。
【００７９】
以上のように実施の形態５によれば、アンテナゲイン制御信号に受信周波数に応じて線形処理または非線形処理を施すことにより、希望する受信周波数ごとに最適なアンテナゲイン制御特性を自由に設定することができ、受信性能の改善および受信妨害の排除ができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、受信信号レベルを最適値に調整でき、かつ高周波回路のゲイン調整アンプまたはアッテネータを削減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の受信システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１においての受信電力に対するＲＦ−ＡＧＣ制御出力特性およびＲＦ−ＡＧＣ制御出力特性ならびにアンテナ制御出力特性ゲイン制御出力特性を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１においてのアンテナの同調周波数特性およびゲイン制御範囲を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１においての可変量ダイオードの印加電圧に対するアンテナの同調周波数特性を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２の受信システムを示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態２においてのコンパレータの入力電圧に対するＲＦ−ＡＧＣ制御出力特性およびアンテナ制御出力特性を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３の受信システムを示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態３においての受信電力に対するゲイン制御特性図である。
【図９】本発明の実施の形態４の受信システムを示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態５の受信システムを示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態５においての制御信号生成ブロックの構成例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態５においての制御信号生成ブロックの入出力特性を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態５においてのアンテナの同調周波数特性およびゲイン制御範囲を示す図である。
【符号の説明】
１ アンテナ本体、 ２ 整合回路、 ２２ 可変容量ダイオード、 ２３ 抵抗、 ２４ コンデンサ、 ３ 高周波回路、 ３１ ＲＦアンプ、 ３２ ＲＦ−ＡＧＣアンプ、 ３３ 広帯域バンドパスフィルタ、 ３４ ＲＦ周波数変換機、 ３５ ＩＦアンプ、 ３６ ＳＡＷフィルタ、 ３７ ＩＦ−ＡＧＣアンプ、 ３８ ＩＦ周波数変換機、 ３９ ローパスフィルタ、 ５ デジタル信号処理部、 ５１ ＡＤコンバータ、 ５２ デジタル復調処理部、 ５４ＤＡコンバータ、 ６ ＣＰＵ、 ６１ ＤＡコンバータ、 ６３ ＡＧＣ検出回路、 ６５ 加算器、 ６６ 帯域内電力検出器、 ６７ コンパレータ、６８ レジスタ、 ６９ 制御信号可変ブロック、 ７０ 加算器、 ７１ 制御信号生成ブロック、 ７２ 極性反転制御回路、 ７３ 乗算器、 ７４ 加算器、 ７５ 非線形ＲＯＭ、 ７６ スイッチ、 ７７ レジスタ。
Claims (6)
- 整合回路によって周波数同調が調整可能なアンテナと、
上記アンテナで受信された高周波信号を増幅および周波数変換する高周波回路と、
上記高周波回路から出力されたアナログ受信信号をデジタル信号に変換し、信号処理するデジタル処理部と、
同調制御信号を上記整合回路に供給して上記アンテナの周波数同調を制御する同調制御部と
を備えた受信システムにおいて、
受信信号の電力または振幅情報をもとにアンテナのゲイン制御信号を生成し、このゲイン制御信号を上記同調制御信号に加算することを特徴とする受信システム。 - 上記デジタル処理部でデジタル信号に変換された受信信号の電力または振幅情報をもとに上記ゲイン制御信号を生成することを特徴とする請求項１記載の受信システム。
- 上記高周波回路において広帯域ＩＦ信号に周波数変換されたアナログ受信信号の電力または振幅情報をもとにアナログ信号の上記ゲイン制御信号を生成することを特徴とする請求項１記載の受信システム。
- 上記デジタル処理部でデジタル信号に変換された受信信号の電力または振幅情報をもとに上記ゲイン制御信号を生成し、このゲイン制御信号を上記信号処理部において上記同調制御信号に加算することを特徴とする請求項１記載の受信システム。
- 上記デジタル処理部でデジタル信号に変換された受信信号の電力または振幅情報をもとに上記ゲイン制御信号を生成し、このゲイン制御信号を上記同調制御部において上記同調制御信号に加算することを特徴とする請求項１記載の受信システム。
- 上記デジタル処理部でデジタル信号に変換された受信信号の電力または振幅情報をもとに上記ゲイン制御信号を生成し、このゲイン制御信号に受信周波数に応じて線形処理または非線形処理を施して、上記同調制御信号に加算することを特徴とする請求項１記載の受信システム。
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