JP2005520385A

JP2005520385A - 種々のモードを有する前段増幅器

Info

Publication number: JP2005520385A
Application number: JP2003575506A
Authority: JP
Inventors: カムシークウォング
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2005-07-07
Also published as: KR20040095286A; EP1485995A1; CN100533955C; EP1485995B1; DE60332331D1; ATE466400T1; CN1639967A; WO2003077415A1; US20050162224A1; US7116165B2; AU2003252816A1

Abstract

TVチューナのために提供される強い信号と同様に弱い信号に対しても最適な信号出力を有する、信号を増幅する方法及びマルチモード前段増幅器である。マルチモード前段増幅器と前記信号を処理する種々のモードを選択するための設備とを有する製品である。

Description

本発明は、一般には増幅器に関し、より詳細には、無線周波数(RF)受信器において一般的に用いられる増幅器に関する。

増幅器は、TVチューナ、マルチメディアチューナ及びPC用チューナ等の受信器に入力されるRF信号を増幅するために用いられる。

現在、例えばTVチューナ(TVセット)には、種々の種類の増幅器、例えば、バイパスを備えた低雑音増幅器(LNA)型の増幅器又はパワースプリッタ型の増幅器が存在する。

これらの2つの概念は、今日までほとんどのTVセット製造業者によって用いられてきたが、これらの概念は両方とも欠点を有する。例えば高い利得及び低い雑音を有するLNAは、通常のケーブルテレビ信号を処理することができず、このような信号を処理することが可能であるパワースプリッタ増幅器は、比較的高い雑音を有する。これらの2つの欠点は、例えばTVセットが、ケーブルテレビシステム及び従来型のアンテナの両方に接続可能であると同時に高い品質を提供するべきである場合に、問題を生じさせる。

特開平10-84500は、特定の閾値のセンサを備えた、特に低レベル信号に対して向上された感度を有するLNAを説明する。バイパスは実装損失を伴うため、このLNAは、例えば強いケーブル信号のためのスプリッタとして用いられることはできない。

本発明の目的は、強い信号に対してと同様に弱い信号に対しても最適な信号出力を有する増幅器を提供することである。

ここで、「強い信号」はケーブルテレビ信号に相当する強さを有する信号を示し、「弱い信号」は従来型の屋外アンテナからの信号に相当する強さを有する信号を示す。

用語「強い信号」は、一般的に1mVより大きい信号を指し、用語「中程度の信号」は、一般的に316μVより大きいが1mVより小さい信号を指し、用語「弱い信号」は、一般的に316μVより小さい信号を指す。これらの値は、絶対的なものではなく、一例である。これらの範囲外にあるが類似した大きさを有する信号値も、請求項で規定した本発明の範囲内である。

本発明の第1の態様によれば、上記目的は、弱い信号の場合は高い利得、強い信号の場合には低い利得にスイッチすることができるマルチモード増幅器によって得られる。

このようにして、増幅器は異なった信号に対して異なった特性を有することができる。これは、特に複合型アナログ／デジタルチューナにとって非常に重要である。

本発明の好適な実施例によれば、増幅器デバイスが提供され、この増幅器デバイスは、無線周波数(RF)入力信号を増幅するための増幅器手段と、雑音レベルを決定する電流を調整するために前記増幅器手段に印加される利得及びバイアス電圧を調整するための制御可能フィードバックループであって、少なくとも2つの異なったモードを提供するように構成され、第1のモードは弱い信号を処理するために高い利得及び低い雑音を提供し、第2のモードは強い信号を処理するために低利得パワー分割を提供する、制御可能フィードバックループとを有する。モードは、受信される入力信号から独立して選択されることができ、これは、最適な信号出力を生じる。

好適には、増幅器デバイスは、モード選択手段を有し、前記増幅器手段の出力と入力との間に接続された前記フィードバックループは、互いに並列に接続された第1のレジスタ及び第2のレジスタの少なくとも2つのレジスタを有し、前記第2のレジスタは、前記モード選択手段によって制御されるスイッチと直列に接続され、前記モード選択手段は、前記増幅器手段に印加されるバイアス電圧も制御する。これは、強い又は弱い入力信号が受信されることに応じて最適な信号出力を供給するために、2つのモードが要求される場合に、経済的な解決策である。モード選択手段は、前記少なくとも2つの異なったモード間で選択するための回路を有する。

好適には、モード選択手段は、フィードバックループ及びバイアス電圧を制御して、高い利得及び高電流を提供する第3のモードを提供する。この第3のモードは、中程度の入力信号を受信すると、最適な信号出力を供給する。

本発明の他の実施例によれば、増幅器デバイス及びモードを選択するための設備を有する製品が提供される。この場合、製品の増幅器デバイスの最適な信号出力は、手動又は自動で選択されてよい。

本発明の他の好適な実施例によれば、無線周波数(RF)信号を増幅する方法において、少なくとも2つのモードを有する増幅器手段によって少なくとも第1のモード及び第2のモードで前記信号を増幅するステップを有し、前記第1のモードは弱い信号のために高い利得及び低い雑音を提供し、前記第2のモードは強い信号を処理するために低い利得を提供する、方法が提供される。好適には、本方法は、更に、中程度の信号のために高い利得及び高電流を提供する第3のモードで前記信号を増幅するステップを有する。

本発明のこれらの及び他の側面及び実施例は、以下で説明される好適な実施例から明らかになる。

本発明は、本発明の好適な実施例の以下の説明を添付の図面と共に読むことによって、より明確に理解される。

図1は、本発明の好適な実施例による増幅器デバイス10の回路図を示す。増幅器デバイス10は、ラジオ周波数出力信号RFoutを供給するための出力1aを持つ演算増幅器1を有し、この出力1aは、フィードバックループ1cにおいて、無線周波数入力信号RFinを受信するための増幅器1の入力1bに接続されている。フィードバックループ1cは、互いに並列に接続された第1のレジスタR1及び第2のレジスタR2という2つの異なったレジスタを有し、これらレジスタR1及びR2は、これらレジスタR1及びR2のうちの1つと直列に接続された第1のスイッチSW1によって種々の方法で接続されることができ、この場合には第2のレジスタR2と接続されている。第1のスイッチSW1は、LNAモードに対応するOFF位置に示される。増幅器デバイス10は、更に、演算増幅器1のバイアスを制御する2つのレジスタ、即ち、電圧Vbiasに結合された第3のレジスタR3とグラウンドに接続された第4のレジスタR4とを有し、これらは両方とも(同じ端子で)増幅器1に結合されている。第4のレジスタR4は、第4のレジスタR4と直列に接続された第2のスイッチSW 2によって制御される。

増幅器デバイス(10)は、チューナ入力に結合されたデバイスとして、又は、少なくとも2つのチューナに出力信号を供給するように構成された改善されたスプリッタとして、用いられることができる。

増幅器デバイス10がLNAモードにおいて動作しているときには、第2のスイッチSW2はONである。周波数fに対してプロットされる利得G及び雑音指数NFを示す図2に、動作曲線が示される。パワースプリッタモードで動作しているときには、第1のスイッチSW1はONであり、第2のスイッチSW2はOFFである。このモードの曲線は、利得G及び雑音指数NFが周波数fに対してプロットされる図3において示される。

第1の及び第2のスイッチSW1及びSW2は、モード選択手段15によって制御される。

スイッチSW1及びSW2がOFFであるときに第3のモードが達成され、これによって、高い増加分波器及び高電流LNAが同時に得られる。この第3のモードは、中程度の強度の信号用に意図される。

モード選択手段15は、リモートコントロールデバイスのボタンによって、又は、増幅器デバイス(15)上若しくは増幅器デバイス(15)がある製品上の他のスイッチを介して、制御されることができる。モード選択手段15は、また、IF-プロセッサにおいて見られるように信号対雑音比検出器の出力を用いることにより、自動的に制御されるように構成されてもよい。

前述のように、今日のLNAチューナは、ケーブルテレビシステムによって提供される信号を処理することが常に可能であるわけではなく、従って、バイパスを必要とする。実装損失のために、このLNAチューナは、-1dB(50MHz)から-3dB(860MHzで)の間のシステム効率の全体的な劣化を被る。このLNAをスプリッタモードにスイッチすることによって(これはスイッチSW1及びSW2を制御する図1の破線によって示されるモード選択手段15によって達成される)、増幅器デバイス10は、「通常の」チューナと比較してシステム効率にいかなる損失も生じさせずに、これらのケーブルTV信号を処理することも、可能である。

LNAモードにおいて、増幅器デバイス10の出力に結合される受信器(図示せず)は、良い雑音特性(一般的に低い雑音)及び高い利得を達成することが可能である。

スプリッタモードにおいて、受信器(図示せず)は、スプリッタモードにおいて動作しているので、増幅器デバイス(10)のより低い利得のために劣化を受けることが無い。広い入力段は、増幅器デバイス(10)にスプリッタと同じ相互変調制限を与える。

第3のモードにおいて、スプリッタのレベルとLNAモードのレベルとの間の相互変調レベルのために高い電流を維持しつつ、増幅器デバイスの利得は増加される。これにより、全体的なシステム信号対雑音(S／N)性能が改善される。

本発明による増幅器デバイスの典型的な性能は、以下の通りである。
LNAモード：RF - IF NF 3 dB, ゲイン > 50 dB
RF outのスプリッタモード：RF - IF NF 8 dB, ゲイン > 40 dB

本発明は、図4を参照して以下で説明される方法によっても実現可能である。

第1のステップ101は、少なくとも2つのモードを有する増幅器手段によって少なくとも第1のモード及び第2のモードで信号を増幅するステップを有し、前記第1のモードは弱い信号のために高い利得及び低い雑音を提供し、第2のモードは強い信号を処理するために低利得パワー分割を提供する。

第2のステップ102は第3のモードで信号を増幅するステップを有し、前記第3のモードは、高利得及び高電流を中程度の信号に提供する。

本発明は、ケーブル、地上波、衛星TV信号を処理するアプリケーションがある。

以下の請求項で用いられる際に、上述の実施例は、本発明を制限するのではなく説明しているのであり、当業者が、添付の請求項から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能であることに注意されたい。請求項において、括弧内に配置されたいかなる引用符号も当該請求項を制限するように解釈されてはならない。動詞「有する(comprise)」は、その全ての活用形において、請求項に記載された以外の要素又はステップの存在を排除しない。要素の前の「1つの(a又はan)」なる用語は、複数のこのような要素の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの個別素子を有するハードウェアにより、及び適切にプログラムされたコンピュータによって実行されることができる。幾つかの手段を列挙している装置請求項において、複数のこれらの手段を、ハードウェアの全く同一のアイテムによって具体化することもできる。特定の手段が相互に異なる従属請求項において記載されているという事実のみでは、これらの手段の組合せが有利に用いられることができないということを示すことにはならない。(上記参照)。

本発明の好適な実施例による増幅器デバイスを示す回路図である。図1の増幅器デバイスがスプリッタモードにおいていかに動作するかを示すグラフである。図1の増幅器デバイスがLNAモードにおいていかに動作するかを示すグラフである。本発明の好適な実施例による方法を示すフローチャートである。

Claims

無線周波数入力信号を増幅するための増幅器手段と、
雑音レベルを決定する電流を調整するための前記増幅器手段に印加される利得及びバイアス電圧を調整するための制御可能フィードバックループであって、前記フィードバックループ及び前記バイアス電圧は、少なくとも2つの異なったモードを提供するように構成されており、第1のモードは弱い信号を処理するために高い利得及び低い雑音を提供し、第2のモードは強い信号を処理するために低利得パワー分割を提供する、制御可能フィードバックループと、
を有する増幅器デバイス。
請求項1に記載の増幅器デバイスにおいて、該増幅器デバイスはモード選択手段を有し、前記フィードバックループは、前記増幅器手段の出力と入力との間に接続され、前記フィードバックループは、互いに並列に接続された少なくとも第1のレジスタ及び第2のレジスタを有し、前記第2のレジスタは、前記モード選択手段によって制御されるスイッチと直列に接続され、前記モード選択手段は、前記増幅器手段に印加される前記バイアス電圧も制御する、増幅器デバイス。
請求項1に記載の増幅器デバイスにおいて、前記モード選択手段は、高利得及び高電流を提供する第3のモードを提供するように前記フィードバックループ及び前記バイアス電圧を制御するように構成される、増幅器デバイス。
請求項1に記載の増幅器デバイスと前記少なくとも2つの異なったモードを選択するための手段とを有する製品。
無線周波数信号を増幅する方法において、少なくとも2つのモードを有する増幅器手段によって少なくとも第1のモード及び第2のモードで前記信号を増幅するステップを有し、前記第1のモードは弱い信号のために高い利得及び低い雑音を提供し、前記第2のモードは強い信号を処理するために低利得パワー分割を提供する、方法。
請求項5に記載の方法において、更に、中程度の信号のために高利得及び高電流を提供する第3のモードで前記信号を増幅するステップを有する方法。