JP2005192060A - Automatic gain control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタルテレビジョン放送受信機の分野に用いられ、自動利得制御増幅器の構成とその制御方法において、希望波以外の大きな妨害波が含まれた場合でも、妨害波による影響を受けない受信を行うための自動利得制御装置に関するものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used in the field of digital television broadcast receivers. In the configuration and control method of an automatic gain control amplifier, even if a large interference wave other than a desired wave is included, reception that is not affected by the interference wave It is related with the automatic gain control apparatus for performing.
従来の自動利得制御装置の一例を従来技術1として説明する。この構成を図5に示す。
An example of a conventional automatic gain control device will be described as
従来技術1の自動利得制御装置は、広帯域バンドパスフィルタ501、RF−AGC増幅器502、局部発振器503、周波数変換器504、IF選局フィルタ505、IF−AGC増幅器506、A/D変換器507、レベル検出器510、RF−AGC制御部509、IF−AGC制御部508からなる。
The automatic gain control device of Prior Art 1 includes a
広帯域バンドパスフィルタにより入射したRF入力信号520は、デジタル放送帯域の信号のみに除去される。その後、局部発振器503で選局された信号を用い周波数変換器504でIF信号521に変換される。この時、IF信号521には、希望波以外に隣接妨害波等を含んでいる。次に、IF選局フィルタを通し妨害波を除去し希望波のみにして、A/D変換器507に入る。
The RF input signal 520 made incident by the wideband bandpass filter is removed only to the digital broadcast band signal. Thereafter, the signal selected by the
A/D変換器でデジタル信号522に変換された信号はデジタル処理を行い、信号の平均振幅を求める。この信号レベルに基づき、予め決めておいたゲイン配分により、RF−AGC制御信号524、IF−AGC制御信号523をフィードバックし、RF−AGC増幅器502およびIF−AGC増幅器506のゲインを制御し、A/D変換器507への入力信号を一定にする(例えば、特許文献1を参照)。
The signal converted into the
他の従来の技術に係る自動利得制御装置の一例を従来技術2として説明する。この構成を図6に示す。
An example of an automatic gain control device according to another conventional technique will be described as
この自動利得制御装置は、広帯域バンドパスフィルタ601、RF−AGC増幅器602、局部発振器603、周波数変換器604、イメージ信号除去用フィルタ605、IF選局フィルタ606、IF−AGC増幅器607、A/D変換器608、レベル検出器609、613、614、RF−AGC制御部615、IF−AGC制御部610からなる。
This automatic gain control device includes a
広帯域バンドパスフィルタにより入射したRF入力信号620は、デジタル放送帯域の信号のみに除去される。その後、局部発振器603で選局された信号を用い周波数変換器604でIF信号621に変換される。この時、IF信号621には、希望波以外に隣接妨害波等を含んでいる。この信号から希望波のみを通すIFフィルタ611と希望波以外のみ通すIFフィルタ612により、希望波と妨害波の信号レベルを求める。この希望波と妨害波の比および希望波の大きさにより決定したゲインによりRF−AGC制御信号625をフィードバックし、RF−AGC増幅器602を制御する。
The
IF選局フィルタ606を通し妨害波を除去し希望波のみにした信号がA/D変換器608に入る。A/D変換器でデジタル信号623に変換された信号はデジタル処理を行い、信号の平均振幅を求める。この信号レベルに基づいて、IF−AGC制御信号624をフィードバックし、IF−AGC増幅器607のゲインを制御する(例えば、特許文献2を参照)。
従来技術1として示した自動利得制御器の場合、レベル検出器の出力によるRF−AGC増幅器およびIF−AGC増幅器のゲインおよび配分を予め決めておく必要があり、隣接チャネル等の妨害波がRF入力信号に含まれるときを想定し、周波数変換器への入力レベルにマージンを取る必要がある。これは、実際のRF入力信号が想定していた以上の妨害波が入った場合、周波数変換器により波形を歪まし良好な復調が出来ない。
In the case of the automatic gain controller shown as the
また、実際のRF入力信号が想定していた妨害波が無かった場合、周波数変換器への入力レベルを大きく出来るにもかかわらず想定したマージンの為、受信感度を犠牲にしていた。 Further, when there is no interference wave assumed by the actual RF input signal, the reception sensitivity is sacrificed because of the assumed margin even though the input level to the frequency converter can be increased.
さらに、RF−AGC増幅器およびIF−AGC増幅器のゲインを同時に制御するのは複雑で、どちらか一方を動作させるときは片側を止めるという制御を行う為、フェージング等があるRF入力信号の場合、A/D変換器への入力レベルを適切に設定する事が非常に難しかった。 Further, it is complicated to simultaneously control the gains of the RF-AGC amplifier and the IF-AGC amplifier, and when one of them is operated, one side is stopped. It was very difficult to set the input level to the / D converter appropriately.
また、従来技術2として示した自動利得制御器の場合、RF−AGC制御信号は、IF信号の希望波の大きさと妨害波の大きさを求める必要があり、周波数特性が急峻なIFフィルタが必要であり、非常に高価である。また、IFフィルタを安価なフィルタで構成した場合、希望波と妨害波の分離が難しく精度が悪くなると言う問題がある。また、希望波、妨害波のレベル検出器も2個以上必要となる。さらに、希望波と妨害波の比によりRF−AGC制御信号レベルを決定する為、複雑なRF−AGC制御部が必要となり、非常に高いコストおよび大きなスペースが必要になるという問題があった。
In the case of the automatic gain controller shown as the
本発明は、このような従来の技術的問題点に鑑みなされたもので、デジタルテレビジョン放送の受信機において、自動利得制御増幅器の構成とその制御方法に関して、希望波以外の大きな妨害波が含まれた場合でも、前記妨害波に影響されない受信を行う為の自動利得制御装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-described conventional technical problems. In the receiver for digital television broadcasting, the configuration of the automatic gain control amplifier and the control method thereof include a large interference wave other than the desired wave. Even in such a case, an automatic gain control device for performing reception that is not affected by the interference wave is provided.
上記目的を達成するために、本発明に係る自動利得制御装置は、RF信号を増幅するRF自動利得制御器と、増幅されたRF信号をIF信号に変換する周波数変換器と、周波数変換されたIF信号を増幅するIF自動利得制御器を備え、前記RF自動利得制御器は、前記周波数変換器の入力信号をフィードバックすることで利得制御され、さらにフィードバックされる信号と比較することにより前記RF自動利得制御器の出力レベルの最大値を設定するリファレンス信号入力を備えることを特徴とするものである。 To achieve the above object, an automatic gain control device according to the present invention includes an RF automatic gain controller that amplifies an RF signal, a frequency converter that converts the amplified RF signal into an IF signal, and a frequency converted signal. An IF automatic gain controller for amplifying an IF signal, wherein the RF automatic gain controller is gain-controlled by feeding back an input signal of the frequency converter and further comparing the RF automatic gain controller by comparing with a feedback signal; A reference signal input for setting a maximum value of the output level of the gain controller is provided.
本発明の自動利得制御装置によれば、大きな妨害波がRF入力信号に入った場合でも、波形が歪み混変調などの悪影響を起こす事なく良好な受信ができる自動利得制御方法および装置の提供が可能となる。 According to the automatic gain control apparatus of the present invention, there is provided an automatic gain control method and apparatus capable of good reception without causing adverse effects such as distortion cross modulation even when a large interference wave enters an RF input signal. It becomes possible.
また、周波数変換器の入力レベルに想定した妨害波用のマージンを取る必要が無く、変調方式に合わせた信号レベルで周波数変換器に入力することも可能であり、受信感度を向上できる。さらに、移動体等に見られる入力信号の変動にも追従し精度の良い利得制御が可能となる。 Further, it is not necessary to take a margin for an interference wave assumed for the input level of the frequency converter, and it is possible to input the signal to the frequency converter at a signal level in accordance with the modulation method, thereby improving the reception sensitivity. Further, it is possible to control the gain with high accuracy by following the fluctuation of the input signal seen in the moving body or the like.
(実施の形態1)
以下、本発明にかかる自動利得制御装置の実施の形態の一例について、図面を参照し詳細に説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, an exemplary embodiment of an automatic gain control device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施の形態に係る自動利得制御装置全体のブロック構成図を図1に示す。図1において、入射したRF入力信号120はデジタル放送帯域の信号のみを取り出す広帯域バンドパスフィルタ101に入力され、その出力はフィードバックループを有するRF自動利得制御器に入力される。
FIG. 1 shows a block diagram of the entire automatic gain control apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1, an incident
このRF自動利得制御器は、RF帯域の信号を可変利得で増幅するRF−AGC増幅器102、RF−AGC増幅器102の出力レベルを検出しDC電圧信号として出力するRFレベル検出器110、RFレベル検出器110の出力とRFリファレンス信号との電圧レベルを比較しRF−AGC増幅器102の利得増減制御の信号を出力するレベル比較器111、RFループ利得制御信号126に基づきフィードバックループの利得を増減可能とするRFループ利得増幅器112からなり、フィードバックループを形成することで当該回路系の利得を自動制御している。
This RF automatic gain controller includes an RF-
RF自動利得制御器によって増幅されたRF信号121は、RF信号を中間周波帯域の信号に変換する周波数変換器104に入力されIF信号として出力される。この周波数変換は選局したチャンネルに対応した周波数で発振する局部発振器103の出力をミキシングすることで行われる。このIF信号は、選局された希望波のみを通すIF選局フィルタ105通りIF自動利得制御器に入力される。
The
このIF自動利得制御器は、中間周波帯域の信号を可変利得で増幅するIF−AGC増幅器106、アナログ信号を所定のクロックでデジタル信号に変換するA/D変換器107、入力信号を直交検波によってI信号、Q信号に復調する直交復調器113、ナイキスト基準を満たしたうえで帯域制限を行うフィルタであり伝播路上のノイズを除去するロールオフフィルタ114、伝送路の影響等で発生する反射波のゴースト波形を除去する波形等価器115、直交検波後の信号をデジタル計算によってそのレベルを検知しレベルに応じた値の信号を出力する復調レベル検出器108、この復調レベル検出器108の出力に基づいてIF−AGC増幅器106の利得を制御するIF−AGC制御部109からなり、フィードバックループを形成することで当該回路系の利得を自動制御している。
This IF automatic gain controller includes an IF-
以上のように構成された本発明にかかる自動利得制御装置について、まず、RF自動利得制御器の出力レベルの制御動作を説明する。 Regarding the automatic gain control apparatus according to the present invention configured as described above, first, the operation of controlling the output level of the RF automatic gain controller will be described.
広帯域バンドパスフィルタ101によりデジタル放送帯域の信号のみに除去されたRF信号はRF−AGC増幅器102に入力される。その後、RF−AGC増幅器102を通って増幅されたRF信号121は、RFレベル検出器110で信号の大きさを検知される。この信号は希望波以外に隣接波等の妨害波を含んでいる為、RFレベル検出器110の出力は希望波および妨害波をあわせた信号の大きさになる。
The RF signal removed by the
周波数変換器104に入る信号121が飽和レベルを超えていた場合、周波数変換器104で混変調等が生じ受信特性の劣化が起こってしまう。また、周波数変換器104に入る信号121が小さい場合、周波数変換器104の持つノイズの影響が大きくなりC/Nが劣化し受信特性が悪くなってしまう。このため、周波数変換器104へのRF信号121は、RF−AGC増幅器102で周波数変換器104が飽和しない信号レベルで一定に保たれるようRFリファレンス信号125を設定し、フィードバック制御されている。
When the
RFリファレンス信号125は、RF−AGC増幅器102の出力レベルを一定に保つようにフィードバック量を決定するリファレンス値を与えるもので、RFレベル検出器110の出力レベルとレベル比較器111において比較されることでRFループ利得増幅器112を通してRF−AGC増幅器102の利得を制御する。つまり、RFリファレンス信号125の方がRFレベル検出器110の出力レベルより大きいときは、RF−AGC増幅器102の現利得を大きくするようにフィードバックコントロールされ、小さいときは、現利得を小さくするようにフィードバックコントロールされる。よって、RFリファレンス信号125とRFレベル検出器110の出力レベルが等しくなったところで、RF−AGC増幅器102の利得が維持されることになる。
The
したがって、通常RFリファレンス信号125は、周波数変換器が飽和しない最大の入力レベルの信号と等価の信号をRFレベル検出器110に通したときに、RFレベル検出器110から出力される信号レベルの大きさに設定しておくとよい。このようにすれば、RF−AGC増幅器102の出力レベルは、周波数変換器が飽和しない最大の入力レベルと常に同じになるように利得制御することが出来る。
Therefore, the normal
また、変調方式により周波数変換器の飽和による混変調等の性能劣化度合いが異なる為、実験的に求めた変調方式ごとのリファレンスレベルに変更しても良い。 In addition, since the degree of performance degradation such as cross modulation due to saturation of the frequency converter differs depending on the modulation method, it may be changed to a reference level for each modulation method obtained experimentally.
RF−AGC増幅器102、RFレベル検出器110、レベル比較器111、RFループ利得増幅器112はアナログの部品で構成されており、増幅器・検出器の利得により特性が大きく変わることがある。この時は、周波数変換器104に入るRF信号121の信号の大きさをスペクトルアナライザ等ではかり、周波数変換器104の飽和しない最大入力に合わせてRFリファレンス信号を調整することで、アナログ部品のバラツキによる特性の劣化もなくす事が可能となる。
The RF-
図2と図3を用いて、RF入力信号レベルとRF−AGC増幅率の関係を説明しておく。 The relationship between the RF input signal level and the RF-AGC gain will be described with reference to FIGS.
図2は、RF入力信号に妨害波が無い場合のRF入力信号レベルとRF−AGC増幅率の関係を示したグラフである。周波数変換器104が飽和しないで、かつ最大のRF信号が入力した場合のポイントP1において、RF−AGC増幅器102のゲインは0dBに設定されている。RF入力信号レベルが小さくなるにつれて、RF−AGC増幅率は比例して大きくなる。RF−AGC増幅器が、最大利得ポイントQ1に達するとRF入力信号レベルが小さくなっても一定値を保つ。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the RF input signal level and the RF-AGC gain when there is no interference wave in the RF input signal. At point P1 when the
図3は、RF入力信号に妨害波がある場合のRF入力信号レベルとRF−AGC増幅率の関係を示したグラフである。RF入力信号が希望波および妨害波がある場合、周波数変換器104が飽和しないで、かつRF信号レベルが最大の入力ポイントがP2である。RF入力信号レベル(希望波と妨害波の和)が小さくなると、RF−AGC増幅率は比例して大きくなる。RF−AGC増幅器102が、最大利得ポイントQ2に達するとRF入力信号レベルが小さくなっても一定値を保つ。今、RF入力信号に妨害波がある場合の希望波の入力信号レベルとRF−AGC増幅率の関係を考えると、直線P2−Q2から妨害波の大きさのレベルを引いた直線R2−S2となる。これは、通常妨害波を想定し、その大きさ分のマージンを増幅器の利得に取っているのを、マージンを全く取らずかつ自動で妨害波に最適なRF−AGC増幅器102の利得を実現するものである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the RF input signal level and the RF-AGC gain when the RF input signal includes an interference wave. When the RF input signal includes a desired wave and an interference wave, the
図4はRF−AGC増幅器102の入力信号と出力信号の関係を図示したものである。図4(a)に示す入力信号が希望波のみの場合、出力信号は周波数変換器104の飽和しない最大入力レベルになっていることがわかる。次に、図4(b)に示す入力信号に希望波と妨害波が同じレベルで入った場合は、出力信号は周波数変換器104の飽和しない最大入力レベルに対し3dB低いレベルになる。最後に、図4(c)に示す入力信号に希望波と大きな妨害波が入った場合は、出力信号は希望波が前述の場合に比べ、非常に小さな信号になっているのが分かる。
FIG. 4 illustrates the relationship between the input signal and the output signal of the RF-
次に、本発明にかかる自動利得制御装置について、IF自動利得制御器の動作を説明する。 Next, the operation of the IF automatic gain controller in the automatic gain control apparatus according to the present invention will be described.
RF−AGC増幅器102を通った増幅されたRF信号121は、局部発振器103で選局された信号を用い周波数変換器104で飽和することなくIF信号に変換される。その後、IF選局フィルタを通し妨害波を除去し希望波のみにして、IF−AGC増幅器106に入る。
The amplified RF signal 121 that has passed through the RF-
IF−AGC増幅器106の出力は、A/D変換器107に入り、直交復調器113、ロールオフフィルタ114、波形等価器115とデジタル処理される。直交変調器113では、I信号及びQ信号に変換され、ロールオフフィルタ114で伝播路上のノイズを減らし、波形等価器115でマルチパス等のゴーストを除去する。伝播路上のノイズやゴーストなど不要な信号を除去したI信号を復調レベル検出器108で信号の大きさをデジタルで計算し、IF−AGC制御部109にフィードバックする。これにより、復調部に行くI信号及びQ信号の大きさを一定に保ち精度の良い復調を行うことを可能にする。なお、レベル検知する信号はI信号のみならずQ信号、あるいはその両信号としてもよい。
The output of IF-
図4に、さらにRF−AGC増幅器102の出力信号とIF−AGC増幅器106の出力の信号の関係を示す。図4(a)に示す希望波のみの信号は、IF選局フィルタ105を通っても変化が無く、IF−AGC増幅器106で最適I・Q信号レベルに増幅される。次に、図4(b)に示す入力信号に希望波と妨害波が同じレベルで入った場合は、IF選局フィルタ105で妨害波が除去され、上記希望波のみの場合に比べIF−AGC増幅器106が3dB大きい利得で、最適I・Q信号レベルに増幅される。最後に、図4(c)に示す入力信号に希望波と大きな妨害波が入った場合は、IF選局フィルタ105後の希望波は前述場合に比べ非常に小さな信号になっているので、IF−AGC増幅器106により大きめの利得を与え、最適I・Q信号レベルにしている。
FIG. 4 further shows the relationship between the output signal of the RF-
次に、RF自動利得制御器とIF自動利得制御器の応答速度について説明する。 Next, response speeds of the RF automatic gain controller and the IF automatic gain controller will be described.
RF自動利得制御器はアナログで粗く信号レベル調整を行い、0.1Hz〜20Hz程度のフィードバック速度で応答を担当する。IF自動利得制御器はデジタルで細かく信号レベル調整を行い、20Hz〜1000Hz程度のフィードバック速度で応答を行う。2つの独立したフィードバックループを有する増幅器を直列に配置した場合、上記のようにその応答速度を異なるものとすることで、発振現象等の相互干渉を防止し、本願発明の動作をより確実なものとすることが出来る。 The RF automatic gain controller roughly adjusts the signal level in an analog manner, and takes charge of a response at a feedback speed of about 0.1 Hz to 20 Hz. The IF automatic gain controller finely adjusts the signal level digitally and responds at a feedback speed of about 20 Hz to 1000 Hz. When amplifiers having two independent feedback loops are arranged in series, the response speed is different as described above, so that mutual interference such as oscillation phenomenon is prevented, and the operation of the present invention is more reliable. It can be.
なお、上記数値は一例として述べたものであり、それに限定するものではない。RF自動利得制御器のフィードバックの応答速度を、IF自動利得制御器のフィードバックの応答速度に対して遅く設定しておけばよい。 In addition, the said numerical value was described as an example, and is not limited to it. The feedback response speed of the RF automatic gain controller may be set slower than the feedback response speed of the IF automatic gain controller.
RF自動利得制御器においては、RFループ利得増幅器112の利得を変えることで、この応答速度を可変とすることが出来る。RFループ利得増幅器112の利得を大きくすると、RF−AGC増幅器102の出力レベルとRFリファレンス信号との差がわずかであっても利得の増減制御が大きく行われることになり、結果、所定の増幅率になる時間が短縮される。つまり、フィードバックの応答速度は速くなる。逆にRFループ利得増幅器112の利得を小さくすると、フィードバックの応答速度を遅く出来る。
In the RF automatic gain controller, this response speed can be made variable by changing the gain of the RF
RF自動利得制御器の応答速度は、通常は、家庭用テレビ等、受信信号のレベルが変動しない場合は、非常に遅く設定しておく。カーテレビ等の移動体になった場合は、RF自動利得制御器の応答速度を速くし、フィードバック速度を数十Hz(例えば10Hz〜100Hz程度)に設定しておけば、移動体においても信号変動に追従出来る。 The response speed of the RF automatic gain controller is normally set very slow when the level of the received signal does not fluctuate, such as a home television. When a mobile object such as a car TV is used, if the response speed of the RF automatic gain controller is increased and the feedback speed is set to several tens of Hz (for example, about 10 Hz to 100 Hz), the signal fluctuation also occurs in the mobile object. Can follow.
上記のように構成された本発明の自動利得制御装置によれば、第1に、大きな妨害波がRF入力信号に入った場合でも、希望波に妨害波を含めた入力信号レベルを検知し、周波数変換器の入力限界に合わせ簡易に、また精度良くフィードバックを行うことにより、波形が歪み混変調などの悪影響を起こす事なく良好な受信が可能である。 According to the automatic gain control device of the present invention configured as described above, first, even when a large interference wave enters the RF input signal, the input signal level including the interference wave in the desired wave is detected, By performing feedback easily and accurately in accordance with the input limit of the frequency converter, it is possible to receive well without causing adverse effects such as distortion cross modulation on the waveform.
第2に、周波数変換器の入力レベルに想定した妨害波用のマージンを取る必要が無く、受信感度を向上できる。また、レベル比較器のリファレンス信号レベルを変える事により、簡易に周波数変換器の入力レベルを変更することが可能であり、変調方式に合わせた最適レベルの信号を周波数変換器に入力することも可能である。 Secondly, it is not necessary to take a margin for the interference wave assumed for the input level of the frequency converter, and the reception sensitivity can be improved. In addition, by changing the reference signal level of the level comparator, the input level of the frequency converter can be easily changed, and a signal at the optimum level according to the modulation method can be input to the frequency converter. It is.
第3に、RF自動利得制御器とIF自動利得制御器が個別に動作し、またフィードバックループゲインも個別に設定できることより、移動体等に見られる入力信号の変動にも追従し精度の良い利得制御が可能となる。 Third, since the RF automatic gain controller and IF automatic gain controller operate independently and the feedback loop gain can be set individually, it is possible to accurately follow the fluctuations in the input signal found in a moving body or the like. Control becomes possible.
本発明の自動利得制御装置は、大きな妨害波が存在する環境や入力信号の変動が大きな環境においても最適な増幅が可能となるもので、家庭内や移動体内のテレビジョン受像機等のAV機器など、放送波を受信して動作する機器に用いて有用なものである。 The automatic gain control apparatus according to the present invention enables optimum amplification even in an environment where a large interference wave exists or an input signal fluctuates greatly. AV equipment such as a television receiver in a home or mobile body It is useful for devices that receive broadcast waves and operate.
101 広帯域バンドパスフィルタ
102 RF−AGC増幅器
103 局部発振器
104 周波数変換器
105 IF選局フィルタ
106 IF−AGC増幅器
107 A/D変換器
108 復調レベル検出器
109 IF−AGC制御部
110 RFレベル検出器
111 レベル比較器
112 RFループ利得増幅器
113 直交復調器
114 ロールオフフィルタ
115 波形等価器
120 RF入力信号
121 周波数変換器に入るRF信号
122 波形等価出力のI信号
123 IF−AGC制御信号
124 RF−AGC制御信号
125 RFリファレンス信号
126 RFループ利得制御信号
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