JP2005510933A - チューナの入力における信号強度を判定する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、チューナ（１ａ）の入力における信号の強度を判定する方法に関連する。この場合において、チューナの周波数依存振幅特性が測定され、そのチューナに割り当てられるメモリに記憶される。この特性を用いて、振幅の周波数依存性の変動が、チューナ動作中に補償され、入力信号強度がより正確に導出されることが可能になる。自動ゲインコントロール（ＡＦＣ）機能を有するチューナに対しては、代表的な特性によって、ＡＧＣの周波数依存性も記録され、メモリに記憶されることが可能である。ＡＧＣ特性を考察すると、入力信号強度の推定精度に対する更なる改善になる。

Description

本発明は、チューナの入力における信号強度を判別する方法に関連し、また、入力信号中の少なくとも１つの帯域の選択的な増幅及びミキシングのための位相ロックループを備えるチューナにも関連する。

例えば、チューナは、アンテナにより拾われた入来信号から１以上の周波数帯域（チャネル）をフィルタ処理すること、それらを増幅すること、そして適用可能な場合にはそれらを中間周波数に変換することのために、テレビジョンや無線受信機にて使用される。これら入力信号の周波数は、典型的には、５０乃至１０００ＭＨｚの範囲内にある。

チューナの設定を最適にするには、フィルタ処理される入力信号の信号強度をできるだけ正確に知ることが重要である。この信号強度は、受信条件（電界強度）の揺らぎに起因して、時間と共に変化し得る。信号強度の判定は、チューナの振幅特性が、増幅された信号の周波数に依存することに起因して、更に困難化する。更に、多くのチューナはフィードバックゲイン制御を行ない、過剰負荷を抑制し、チューナの信号を最適値に可能な限り近づけるように維持するために、制御信号は自動利得低減機能を与える。これらのゲイン制御の性質は、増幅された入力信号の周波数にも依存する。チューナの出力信号から入力信号強度を判別する従来法は、一般に、相当な精度不足に委ねられている。

このような背景から、本発明の課題は、より正確な信号強度の判定をチューナの入力にて可能にする方法及びその方法を実行するように装備されたチューナを与えることである。

この課題は、請求項１の特定事項を有する方法により、及び請求項６の特定事項を有するチューナにより達成される。有利な態様は従属項に含まれる。

チューナの入力における信号強度を判定する本発明による方法では、前記チューナに関する増幅特性が、入力信号周波数に依存して最初に測定及び格納される。その増幅特性は、入力信号の特定の周波数に関するチューナの出力信号値と入力信号値の間の関係を反映する。この増幅特性は、製造ばらつきに起因して、チューナ毎に変わり得る。増幅特性が格納される分解能又は精度は、与えられるメモリ領域のサイズ及び所望の精度に基づく。格納された特性は、前記チューナの入力における信号強度を前記チューナの出力信号から計算するために、前記チューナの動作中に使用される。この計算では、増幅度の周波数依存変動性が包含され、大幅に補償され、入力信号強度の非常に高精度な推定になる。

本方法の発展例によれば、前記チューナの増幅度は、過剰負荷を抑制し、前記チューナの出力信号にて所定の強度を得るために、少なくとも１つの制御信号を用いて自動的に減少させられる。チューナの増幅度のこの調整は、最適な範囲で可能な限り動作することを保証する。

チューナの増幅度は、少なくとも２つの異なる周波数範囲に自動的に減少させられ、入力信号は連続的に変換されることが望ましい。即ち、第１のゲイン減衰は、入力信号自身に行なわれ、第２のゲイン減衰は、中間周波数に関して得られた信号に行なわれる（いわゆる「二重変換」）。

少なくとも１つの自動利得減衰を行なう方法は、好ましくは、自動利得減衰の特性が、入力信号の周波数及び前記制御信号に依存して測定及び格納される。その制御信号によりゲイン減衰が駆動される。幾つかのゲイン減衰に関し、幾つかの属性がそれに従って測定及び格納される。以後、チューナの動作中に、ゲイン減衰の格納された特性は、前記チューナの入力における信号強度を前記チューナの出力信号から計算するために使用される。このように、チューナの増幅動作における更なる周波数依存変動性が、記録され補償される。

加うるに、特に前記装置の身元（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）及び最適パラメータ設定のようなチューナの更なる属性量が、最適化のためにチューナの動作中に格納及び使用される。これらの値はその属性を格納するために与えられたメモリに記憶される。

本発明は、入力信号中の少なくとも１つの周波数帯域に選択的な増幅及びミキシングを行なう位相ロックループを備えたチューナにも関連する。更に、チューナは、それに接続された格納部及び信号処理部を含み、前記信号処理部は、上述の方法を実行するように備えられる。即ち、信号処理部は、格納部に記憶された属性を用いて、チューナの入力における信号強度をチューナの出力から計算することができる。格納部を補足的に備えるそのようなチューナは、入力における信号強度の更に高精度な判定を可能にする。

使用される格納部は、特に、不揮発性メモリ（ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）によって実現されることができる。このことは、必要な特性が、そのチューナが製造される際に一度測定され、メモリに適切な分解能で記憶されることを可能にし、チューナの残り寿命の間にて将来的に使用するようにそれが確保される。

チューナは、送信及び受信アンテナに接続されることが望ましい。そのような態様は、例えば、所謂セットトップボックスにて与えられ、それは対話式テレビジョン又は無線受信を可能にし、そこではユーザは番組の送信側に信号を返送することができる。

更に、チューナは、１以上の周波数変換段を含むように具現化されることが可能である。周波数変換段では、入力信号は第１の中間周波数に先ず変換され、その後に第２の中間周波数に変換される。

チューナは、アナログ又はディジタルのテレビジョン信号を処理するように構成されることが好ましい。

本発明は、図面に示される実施例を参照しながら更に説明されるが、本発明はそれらに限定されない。

図１，２では、チューナ１ａ，１ｂは、それらがセットトップボックスに使用されることができるようにそれぞれ示される。図１によるチューナ１ａでは、アンテナ２から到来する入力信号１８は、様々な周波数帯域で位相ロックループ（ＰＬＬ）３により先ず選択的に増幅され、その後に中間周波数に変換される。処理の際に、入力信号１８は、ハイパスフィルタ９に進み、その後に受信チャネルに依存する３つの周波数案医を有する３つの並列的な分岐（ブランチ）に進み、そのブランチの各々は、第１のバンドパスフィルタ１０と、制御可能な増幅器１１と、第２のバンドパスフィルタと、ミキサ１３とを有する。

変換された入力信号は、その後に、第３のバンドパスフィルタ１４、増幅器１５、第４のフィルタ１６（典型的には、ＳＡＷ、即ち表面弾性波フィルタ）及び制御可能な増幅器１７に進む。その結果得られる出力信号１９は、その後に中間周波数プロセッサ４に伝送される。中間周波数プロセッサ４は、２つの地点で位相ロックループ３の増幅に影響を与える。第１の場所では、これは、増幅器１１（チューナＡＧＣ）への制御信号８を通じて行なわれ、他方は増幅器１７（中間周波数ＡＧＣ）への中間周波数制御信号７を介する。制御信号７は、中間周波数のレベルが特定の閾値（チューナＡＧＣのチューナＴＯＰ：引き継ぎ地点（Ｔａｋｅ Ｏｖｅｒ Ｐｏｉｎｔ））に達するまでは、低い信号強度の範囲で動作する。この閾値を超えると、制御信号８が役割を演じるようになる。

また、メモリを備えたマイクロプロセッサ６も提示されており、マイクロプロセッサは、位相ロックループ３及び中間周波数プロセッサ４の双方にデータライン２０により接続され、以下に説明されるようにしてそれらに影響を与える。

ユーザは、アンテナ２を通じてリターンチャネルで信号を送信することができ、例えば、セットトップボックスで番組コンテンツを選択すること及び信号強度について番組プロバイダに通知することができる。

図２に示されるチューナ１ｂは、入力信号１８が２重の変換（周波数変換）に委ねられる点で、図１に示されるもの（単独変換）と相違する。このため、入力信号は、ローパスフィルタ９、増幅器２１、第１ミキサ２２、第１バンドパス２３、第２ミキサ２４、増幅器１５、第２バンドパス１６及び制御可能な増幅器１７を通じて順次進む。ミキサ２２，２４の双方は、二重位相ロックループ２５により駆動される。

双方向の信号伝搬を可能にするセットトップボックスのアプリケーションは、信号強度の正確な確認を必要とする。アンテナレベルは、５０ｄＢμＶ及び７５ｄＢμＶの間で変化することができ、又はこれら指定されたレベルを超えるシステムでさえも可能である。

チューナ１ａ又は１ｂは、チャネルを増幅し、中間周波数（ＩＦ）に変換する。変換されたＩＦチャネルは、その後更に増幅され、アナログ信号からディジタル信号に変換される（ＡＤＣ）。アナログＴＶシステムでは、ＩＦチャネルは、復調が行なわれる前に充分に増幅される必要がある。

過剰負荷を避けるために、自動利得制御（ＡＧＣ）がチューナ１ａ，１ｂにて使用される。増幅、フィルタリング及びＡＧＣ特性は、入力信号の無線周波数（ＲＦ）に依存する。ディジタル受信チューナについては、単独の及び二重の周波数変換が使用される。図１に示されるような単独の変換は、二重変換を行なうチューナ（図２）と比較して、振幅及びフィルタ特性における非常に高い変動性を示す。受信周波数の関数としての振幅の変動性は、アンテナ２における信号強度の判別における精度不足を招く。

本発明は、単独の変換を行なうチューナ及び２段の変換を行なうものの双方について、この問題を解決し、その解決手段は、関連する品質要請を満たすための、１段の変換を行なうチューナに特に必要とされる。

その解決法は、関連するデータをチューナのメモリに格納することにあり、そのデータは、周波数の及びアンテナレベルの関数として振幅の特性を含み及びＡＧＣ特性を含む。このデータは、付加的な装備なしに又は処理時間を長期化することなしに、製造プロセスにおける調整及び測定の際に取得されることが可能である。

信号強度の高精度検出用のデータに加えて、メモリは、他のデータと共にプログラムされることが可能であり、該他のデータは、改善された動作及び最適な設定をチャネルに依存して可能にするものである。これらは例えば位相ロックループ内のチャージポンプの設定を含み、その設定内容は、チューニングスロープ又はチルト補正（ｔｉｌｔ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）に関連する。この種の選択肢（オプション）は、パフォーマンスを改善するため又は付加的な属性を生み出すために、アナログアプリケーションに使用されることも可能である。

衛星受信機では、信号強度の表示は、パラボラアンテナ（ｄｉｓｈ）を調整するために使用されることが可能である。正確な信号強度表示は、移動体受信に関する更に良好な基礎になり、アンテナダイバーシチはそのアンテナレベルにより制御される。

チューナの増幅は、所定のレベルが達成されるまでは最大である。チューナの中間周波数出力におけるこのレベル１９は、ＴＯＰレベル（テイクオーバポイント）と呼ばれる。増幅され変換されたレベルが、チューナ１ａ又は１ｂに関するプログラムされたＴＯＰレベルを超える場合には、ＡＧＣ電圧７又は８は、そのＴＯＰレベルに達するまでそれぞれ低減される。増幅が検査されるところのアンテナレベルは：１０５ｄＢμＶ（ＴＯＰ）−４５ｄＢμＶ（典型的な増幅）＝６０ｄＢμＶ である。一定の中間周波数出力レベル（ＴＯＰ）に達するために、ＡＧＣ電圧はチューナの増幅を制御する。アンテナレベルは、ゲイン減衰に対するＡＧＣ電圧の特性によって決定されることが可能である。

増幅及びゲイン減衰は、チューナの製造プロセスで設定され、周波数関連アドレスにてメモリに格納される。増幅データはここでは８ＭＨｚ間隔で決定されることが望ましい。ゲイン減衰特性は、低帯域（４８−１６０ＭＨｚ）に対して１つの、中間帯域（１６０−４５０）に対して２つ、高帯域（４５０−８５０）に対して４つのルックアップテーブルを要する。

ＡＧＣ開始レベル（６０ｄＢμＶ）を下回る信号に対しては、中間周波数増幅器で中間周波数レベルを決定する必要がある。同様なゲイン制御がここで使用される。中間周波数は、その中間周波数ＴＯＰに達するまで、最大増幅率で増幅される。中間周波数ＴＯＰは約３０ｄＢμＶのアンテナレベルに達する。アンテナレベルの表示は、このレベルを上回ることができる。中間周波数ゲイン減衰の特性は、全てのチャネルについて同じであるので、１つのルックアップテーブルで充分である。

２ｄＢμＶ以下の精度でレベル表示を得るために、レベルの判定は正確なデータを必要とする：
−チャネル毎の増幅特性
−チャネル毎のＡＧＣ特性
−チューナＴＯＰレベル
−中間周波数ＴＯＰレベル
−中間周波数ＡＧＣ特性。

図３は、入力信号１８の無線周波数（ＭＨｚ）の関数として増幅率（ｄＢ）を示す。最大ゲイン変動は５ｄＢであることが分かる。１ｄＢの精度を得るには、少なくとも０．５ｄＢの精度でゲインを知る必要がある。

チューナ製造の最終的な検査において、チューナの全てのチャネルが掃引される。そして、増幅率はデータに変換され、メモリに格納され、そのメモリ内のアドレスはその周波数に関連付けられる。増幅率はそれぞれ８ＭＨｚのステップで４８．２５ＭＨｚ及び８５５．２５ＭＨｚの間で測定される。メモリに使用されるビット数は所望の精度に依存して決定される。例えば、３８及び５８ｄＢの間の２０ｄＢの範囲内（ＬＳＢ０．０７８１２５ｄＢ）において、２５６ステップ（８ビット）で、増幅率が表現されることが可能である。即ち、４５ｄＢは、（４５−３８）／０．０７８１２５＝８９ として格納される。

各周波数につき２つのデータのバイトが利用可能である。第１のバイトはゲインを表し、第２バイトは、その３ビットでＡＧＣ基準曲線を表し、５ビットでチューニングスロープを表す。図７では、未修整増幅度Ｖが、修正済み増幅度Ｖ＿ｋｏｒｒと比較されている。このように８ビットの利用は増幅度について優れた精度を示す。

図４では、いくつかの周波数についてＡＧＣ特性がプロットされる。個々の特性は、制御電圧８（Ｖａｇｃ）及びそれに起因するゲイン減衰の間の依存性をそれぞれ反映する。いくつかのＡＧＣ電圧について、同じ制御電圧を印加するときのゲインの減衰は、±１０ｄＢまでの様々な周波数の下で変化し得ることが、これらの曲線から分かる。ＡＧＣ特性は比較的複雑な曲線であるので、限られたメモリに各チャネルについてルックアップテーブルを格納することはできない。しかしながら、特定の性質がある周波数範囲に有効であるので、これは不利なことではない。所望の精度に依存して、全周波数スペクトルにつき、数個の（典型的には、５乃至１０個の）基準曲線のみを格納することで充分である。それらの曲線を格納することに関し、ゲイン減衰は、１及び２０ｄＢの間の各チャネルにつき測定される。電圧は、アナログディジタル変換後に、典型的には１４ビットの分解能で整数に変換される。

メモリの必要性を削減するために、ＡＧＣ特性に関する（区分的な）線形近似を更に行ない、これらの近似に関するパラメータのみを記憶することが可能である。

それはそこにあるので、その特性を格納するためにチューナに設けられるメモリは、有利なことに、他の関連データに使用されることも可能である。これは、例えば、以下のものを含む：
−チューナ形式の身元、製造日及び修正コード
−プロセス識別用のデータ
−帯域制限（帯域プログラミング）
−チルト属性（映像及び音声キャリア間の振幅差）
−位相ロックループに関する最適設定（チャージポンプの設定、チューニングスロープ等）。

この付加的なデータの支援により、アプリケーションソフトウエアは、チューナ形式を認識し、最適な設定内容を使用することができる。

図５は、マルチチップアセンブリに付加的なメモリ２８を収容する可能な形態を示す。低コストメモリチップは、チューナの集積回路（ＭＯＰＬＬ＝ミキサ発振器＋位相ロックループ）に使用されるものとは異なる手法で製造される。マルチチップアセンブリ２６は、これら２つのＩＣを接続して使用することが可能であり、そのメモリ用の接続の全ては、ＩＩＣにより制御されるＭＯＰＬＬに既に使用されている。従って、何らの外部接続もＭＯＰＬＬ−ＩＣに必要とされない。このことは、印刷回路基板上の対応するスペースを節約する。

図６は別の解決手段を示し、メモリ２８は信号処理部２７とは別にＩ^２Ｃバスに接続される。

メモリチップ２８の属性は、ワンタイムプログラマブルチップとすることができ、好ましくはＥＥＰＲＯＭである。後者は、データがリフレッシュされることが可能である点で、又はプロセス履歴用に製造プロセス中に利用されることが可能である点で有利である。必要とされるメモリ容量は、精度及びパフォーマンススペクトルに依存し、一般的には１Ｋである。

既に与えられたメモリを利用し、付加的なメモリを有しない変形例も、本発明の範囲内で当然に可能である。このため、データはチューナの製造中に収集され、ディスケット、ネットワークその他の手法を用いて転送され、システムに利用可能なメモリに格納されることが可能である。

入力信号強度を判別する本発明による方法は、ケーブル若しくは衛星を用いる及び／又はアンテナレベルを測定する装置を用いるアナログＴＶ、ディジタルＴＶ、セットトップボックスに使用されることが可能である。

単独の変換段を有するチューナを示す図である。 ２つの変換段を有するチューナを示す図である。 入力信号の周波数に依存する、チューナに関する振幅全体を示す図である。 様々な周波数の制御信号値に対するゲイン低減性を示す図である。 本発明によるチューナの集積回路の一態様を示す図である。 本発明によるチューナの集積回路の別の態様を示す図である。 本発明により振幅特性を考察した結果を示す図である。

符号の説明

１ａ チューナ
１ｂ チューナ
２ アンテナ
３ 位相ロックループ
４ 中間周波数プロセッサ
５ リターンチャネル
６ マイクロプロセッサ
７ 中間周波数制御信号
８ 制御信号
９ ハイパスフィルタ
１０ バンドパスフィルタ
１１ 増幅器
１２ バンドパスフィルタ
１３ ミキサ
１４ バンドパスフィルタ
１５ 増幅器
１６ フィルタ
１７ 増幅器
１８ 入力信号
１９ 出力信号
２０ データライン
２１ 増幅器
２２ ミキサ
２３ バンドパス
２４ ミキサ
２５ 位相ロックループ
２６ マルチチップアセンブリ
２７ 信号処理部
２８ メモリチップ

Claims (9)

1. チューナの入力における信号強度を判定する方法であって、前記チューナに関する増幅特性が、入力信号周波数に依存して測定及び格納され、格納された特性は、前記チューナの入力における信号強度を前記チューナの出力信号から計算するために、前記チューナの動作中に使用される
   ことを特徴とする方法。
2. 前記チューナの増幅度は、前記チューナの出力信号に関して所定の強度を得るために、少なくとも１つの制御信号を用いて減少させられる
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 自動利得減衰の特性が、前記チューナの入力信号の周波数及び前記制御信号に依存して測定及び格納され、格納された特性は、前記チューナの入力における信号強度を前記チューナの出力信号から計算するために動作中に使用される
   ことを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 特に前記チューナの身元及び／又は最適パラメータ設定のようなチューナの更なる属性量が、チューナの動作中に格納及び使用される
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法。
5. 入力信号中の少なくとも１つの周波数帯域に選択的な増幅及びミキシングを行なう位相ロックループ、格納部及び信号処理部を有するチューナであって、前記信号処理部は、前記格納部に格納された特性を用いて、前記チューナの入力における信号強度を前記チューナの出力信号から計算するように備えられる
   ことを特徴とするチューナ。
6. 前記格納部は、不揮発性メモリにより形成される
   ことを特徴とする請求項５記載のチューナ。
7. 前記チューナが、送信及び受信アンテナに接続される
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載のチューナ。
8. 前記チューナが、１つ又は２つの周波数変換段を含む
   ことを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載のチューナ。
9. 前記チューナが、アナログ又はディジタルのテレビジョン信号を処理するように備えられる
   ことを特徴とする請求項５乃至８の何れか１項に記載のチューナ。

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