JP2006013998A - 自動利得制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 AGC応答制御部26において、「V2_I端子」に入力されたAGC制御部b25の出力する制御電圧と、「V3_I端子」に入力されたAGC制御部c20の出力する制御電圧とのレベルの比較を行い、「V3_I端子」信号が「V2_I端子」信号以下の場合、AGC制御部c20の出力する制御電圧によりAGCアンプc4を制御する。一方、「V3_I端子」信号が「V2_I端子」信号より大きい場合、AGC制御部b25の出力する制御電圧によりAGCアンプc4を制御する。また、AGC制御部b25の出力する制御電圧によりAGCアンプc4を制御する場合は、AGC制御部b25の制御情報をAGC制御部c20の制御情報として複写し、再度AGCアンプc4をAGC制御部c20で制御する場合に備える。
【選択図】 図1
Description
従って、目的の信号を抽出するためのフィルタの帯域外の信号の変動に対応した適切な自動利得制御を実行し、限られたダイナミックレンジを有効に利用することができ、フィルタより前段での信号の飽和を防止することができるという効果が得られる。
従って、フィルタより前段での信号の変動が少ない時は、フィルタより後段のAGCアンプの応答速度を遅くすることで、速いAGC応答により目的の信号に歪みが発生することを抑制することができるという効果が得られる。
従って、限られたダイナミックレンジを更に有効に利用し、NF(Noise Figure:雑音指数)低下による信号のSNRの悪化と、フィルタより前段での信号の飽和との両方のバランスを保ちつつ、最適な状態の信号を自動利得制御装置から出力することができるという効果が得られる。
従って、フィルタの帯域外、帯域内の信号の状態がどのような状態であっても、最適な状態の信号とそのレベルを自動利得制御装置から出力することができるという効果が得られる。
(全体構成)
図1は、本実施例の自動利得制御装置を備えた無線機の構成を示すブロック図である。図1において、RF/IF端子からミキサ1に入力された信号は、ミキサ1において、局部発振器2が出力する第1の周波数のローカル信号を利用して、低い周波数の信号(後述するAD変換器5の入力IF周波数)に変換され、更にバンドパスフィルタ3を用いて、ミキサ1が出力する信号から所定の周波数帯域の信号が抽出される。
また、AD変換器5によりディジタル信号化された信号は、I側ミキサ6及びQ側ミキサ7において、ディジタル局部発振器8が出力する第2の周波数のローカル信号(I側:cos波、Q側:−sin波)により直交検波が行われ、I軸信号とQ軸信号とにより表されるベースバンド周波数の複素数信号へ変換される。
なお、AGC検波器c9、AGC検波器a14、AGC検波器b17の詳細については後述する。
また、この他に無線機には、各基準値レジスタに保持される基準値や、各AGC制御部の応答特性を決定する内部レジスタの値を更新すると共に、ファンクションブロック27を制御する制御部(図示せず)が備えられている。
次に、本実施例による自動利得制御装置のAGC検波器c9、AGC検波器a14、AGC検波器b17の詳細について、図面を参照して説明する。なお、AGC検波器c9、AGC検波器a14、AGC検波器b17は同一の構成を備えており、図2に、本実施例による自動利得制御装置のAGC検波器(複素入力)の構成を示す。
次に、本実施例による自動利得制御装置のAGC制御部c20、AGC制御部a23、AGC制御部b25の詳細について、図面を参照して説明する。なお、AGC制御部c20、AGC制御部a23、AGC制御部b25は同一の構成を備えており、図3は、本実施例による自動利得制御装置のAGC制御部の構成を示す。
また、減算器205の出力信号は、「Reg_Out端子」に出力されると共に、遅延器207へ入力される。また、遅延器207の出力信号は、AGC制御部の出力信号として「Out端子」から出力される。
また、スイッチ206は、「Reg_Ld端子」に入力される制御信号が「0」の場合は、AGC制御部の出力信号、すなわち遅延器207の出力信号を選択し、「Reg_Ld端子」に入力される制御信号が「1」の場合は、「Reg_In端子」に入力された信号を選択して出力する。
次に、本実施例による自動利得制御装置のAGC応答制御部26の詳細について、図面を参照して説明する。図4及び図5は、本実施例による自動利得制御装置のAGC応答制御部の構成を示すブロック図である。
図4及び図5において、「V2_I端子」と「V3_I端子」とから入力された信号は、比較器301において比較されると共に、比較器301の出力信号によって切り換え制御されるスイッチ302により、「V2_I端子」へ入力された信号と「V3_I端子」へ入力された信号のいずれか一方が選択され、「Va_O端子」へ出力される。更に、比較器301の出力信号は「Va_SW端子」へ出力される。
また、「V3_I端子」へ入力された信号が、「V2_I端子」へ入力された信号より大きい場合、比較器301から「1」が出力され、スイッチ302は、「V2_I端子」へ入力された信号を「Va_O端子」へ出力する。
一方、絶対値算出器305の出力信号は、乗算器306aと、加算器306bと、遅延器306cと、乗算器306dと、係数計算器306eとから構成される積分器306へ入力される。
次に、本実施例による自動利得制御装置に利用されるAGCアンプの特性について、図面を参照して説明する。
図6は、I側AGCアンプa12、Q側AGCアンプa13、及びI側AGCアンプb15、Q側AGCアンプb16の制御電圧対利得特性を示したグラフであって、各AGCアンプの特性は、制御電圧0.0以下で利得は−25[dB]一定とされ、また制御電圧1.0以上で利得は25[dB]一定とされる。また制御電圧0.0以上1.0以下では、制御電圧が0.1増加すると利得が5[dB]増加すると共に、制御電圧0.5の時利得が0[dB]となる特性を持つ。
次に、上述の構成を備えた本実施例の自動利得制御装置の動作を説明する。
(全体動作)
本実施例の自動利得制御装置では、I側チャネルフィルタ10及びQ側チャネルフィルタ11より後段において、I側AGCアンプa12とQ側AGCアンプa13、及びAGC検波器a14、更にはAGC制御部a23とから構成される高速な応答を行うAGCループと、I側AGCアンプb15とQ側AGCアンプb16、及びAGC検波器b17、更にはAGC制御部b25とから構成される低速な応答を行うと共に低歪みなAGCループとを構成し、自動利得制御装置の出力信号は、高速なAGCループより取り出される。
すなわち、AGCアンプc4の利得が低くなる方の制御電圧を選択してAGCアンプc4へ出力する
また、I側AGCアンプa12とQ側AGCアンプa13、及びAGC検波器a14、更にはAGC制御部a23とから構成される高速な応答を行うAGCループでは、AGCアンプc4の出力信号に対する高速な追従が不要となる場合、I側AGCアンプb15とQ側AGCアンプb16、及びAGC検波器b17、更にはAGC制御部b25とから構成される低速な応答を行うと共に低歪みなAGCループの制御情報を複写して、その応答特性を低速なものにすることにより、信号を更に低歪み化できる。
フィルタ帯域外に強い信号が存在し、AGC制御部c20の出力する制御電圧(「V3_I端子」信号)がAGC制御部b25の出力する制御電圧(「V2_I端子」信号)より小さい場合でも、少なくとも「Va_O端子」から出力される信号の変化の度合が、基準値「Va Delta Ref.」より小さい場合。
または、フィルタ帯域外に強い信号が存在せず、AGC制御部b25の出力する制御電圧(「V2_I端子」信号)がAGC制御部c20の出力する制御電圧(「V3_I端子」信号)より小さい場合。
フィルタ内の信号変動が小さく、AGC制御部a23の出力する制御電圧(「V1_I端子」信号)とAGC制御部b25の出力する制御電圧(「V2_I端子」信号)との差分が、V1V2差分値レジスタ315の出力する基準値「V1V2 Diff Ref.」以下の場合。
応答が低速なI側AGCアンプb15とQ側AGCアンプb16、及びAGC検波器b17、更にはAGC制御部b25とから構成されるAGCループが収束し、「Sdet_I端子」に入力された信号が、基準値「Slow Ref−」以上、基準値「Slow Ref+」以下の場合。
また、AGC制御部b25の出力する制御電圧によりAGCアンプc4の利得制御を行う場合には、AGC制御部b25の制御情報をAGC制御部c20へ複写することにより、AGC制御部c20から制御されていないAGCアンプc4の出力信号を制御しようとするAGC制御部c20の動作を抑制し、AGC制御部c20の出力する制御電圧をAGC制御部b25の出力する制御電圧に近づけて、AGC応答制御部26において、AGCアンプc4の利得制御を、AGC制御部b25の出力する制御電圧による制御からAGC制御部c20の出力する制御電圧による制御へ切り換え易くする。
また、自動利得制御装置の後段に接続された信号復調部より、受信信号の品質情報を取得することができる場合、歪みの発生とSNR(Signal to Noise Ratio )の劣化による受信性能の劣化を最小にするべく、上述の減算器19において、AGC検波器c9の出力信号から減算される基準値レジスタ18の出力する基準値「Ref3」を、取得された品質情報により更新し、I側チャネルフィルタ10及びQ側チャネルフィルタ11の前後のAGCアンプに対するレベル配分を制御するようにしても良い。
一方、ファンクションブロック27において、本実施例の自動利得装置に入力される信号の、I側チャネルフィルタ10及びQ側チャネルフィルタ11の帯域内信号レベルと帯域外信号レベルとの比に応じて関数FN(x)を変更することにより、I側チャネルフィルタ10及びQ側チャネルフィルタ11の前後のAGCアンプに対するレベル配分を制御することもできる。
関数FN(x)が単純な利得の場合、関数FN(x)は、下記(2)式か(3)式で表される関数とする。
また、AGCアンプc4に対する制御が、AGC制御部b25の出力する制御電圧により行われている時には、AGC制御部a23またはAGC制御部b25の出力する制御電圧により、チャネルフィルタ帯域内の目的信号レベルを知ることができる。一方、AGCアンプc4に対する制御が、AGC制御部c20の出力する制御電圧により行われている時には、チャネルフィルタ帯域外の目的外信号のレベル分だけAGCアンプc4の利得が下がる。従って、装置の出力において目的信号のレベルを所定の値とするために、AGC制御部a23はI側AGCアンプa12、Q側AGCアンプa13の利得を上げるように動作する。
(全体構成)
図9は、本実施例の自動利得制御装置を備えた無線機の構成を示すブロック図である。本実施例の自動利得制御装置が、第1の実施例の自動利得制御装置と異なる部分は、第1の実施例の自動利得制御装置が、目的の信号を抽出するチャネルフィルタの前段において受信した信号の直交検波を行っていたのに対し、本実施例の自動利得制御装置は、チャネルフィルタ及び該チャネルフィルタより後段に配置されるAGCアンプより更に後段において、受信した信号の直交検波を行うことと、AGC検波を実信号の絶対値で行うことである。
なお、AGC検波器c30、AGC検波器a33、AGC検波器b35の詳細については後述する。
なお、その他の接続は第1の実施例の自動利得制御装置と同一なので、説明は省略する。
次に、本実施例による自動利得制御装置のAGC検波器c30、AGC検波器a33、AGC検波器b35の詳細について、図面を参照して説明する。なお、AGC検波器c30、AGC検波器a33、AGC検波器b35は同一の構成を備えており、図10に、本実施例による自動利得制御装置のAGC検波器(実入力)の構成を示す。
また、AGC検波器c30はダイオードによる整流を行うことで受信信号レベルを検出するようにしても良い。
一方、時刻t4において(a)チャネルフィルタ31の帯域外信号が入力されるのに伴い、時刻t5では、(g)AGC応答制御部26の「Va_SW端子」出力信号により、(f)AGC制御部c20の「Out端子」出力信号が(e)AGC応答制御部26の「Va_O端子」から出力されるようになる。
更に、(c)AD変換器5の出力信号が安定してくると、時刻t3において、(j)AGC応答制御部26の「Reg_Ld端子」出力信号により、AGC制御部b25の制御情報がAGC制御部a23へ複写され、(h)AGC制御部b25の「Out端子」出力信号と、(i)AGC制御部a23の「Out端子」出力信号とが同一の応答特性を示すようになる。
従って、時刻t4から、応答特性がAGC制御部b25より速い(f)AGC制御部c20の「Out端子」出力信号がAGCアンプc4を制御するようになるため、(a)チャネルフィルタ31の帯域外信号が入力されたことにAGCアンプc4が応答し、(c)AD変換器5の出力信号には歪みが発生することはない。
(全体構成)
図15は、本実施例の自動利得制御装置を備えた無線機の構成を示すブロック図である。本実施例の自動利得制御装置が、第2の実施例の自動利得制御装置と異なる部分は、第2の実施例の自動利得制御装置が、目的の信号を抽出するチャネルフィルタの前段におけるAGCアンプが、ミキサの後のIF周波数帯域において利得制御を行っていたのに対し、本実施例の自動利得制御装置は、ミキサの前のRF/IF周波数帯域において利得制御を行うことである。
なお、その他の接続は第2の実施例の自動利得制御装置と同一なので、説明は省略する。
(全体構成)
図16は、本実施例の自動利得制御装置を備えた無線機の構成を示すブロック図である。本実施例の自動利得制御装置が、第1の実施例の自動利得制御装置と異なる部分は、第1の実施例の自動利得制御装置が、I側チャネルフィルタ10及びQ側チャネルフィルタ11より後段において、I側AGCアンプa12とQ側AGCアンプa13、及びAGC検波器a14、更にはAGC制御部a23とから構成される高速な応答を行うAGCループと、I側AGCアンプb15とQ側AGCアンプb16、及びAGC検波器b17、更にはAGC制御部b25とから構成される低速な応答を行うと共に低歪みなAGCループとを構成し、自動利得制御装置の出力信号は、高速なAGCループより取り出しているのに対して、本実施例の自動利得制御装置は、I側AGCアンプb15とQ側AGCアンプb16、及びAGC検波器b17、更にはAGC制御部b25とから構成されるAGCループを省略したことである。
Claims (9)
- 入力信号を増幅する第1の可変利得増幅手段と、
前記第1の可変利得増幅手段の出力信号の帯域を制限するフィルタと、
前記フィルタの出力信号を増幅して外部へ出力する第2の可変利得増幅手段と、
前記第1の可変利得増幅手段の出力信号レベルを所定レベルに制御するための制御信号を生成する第1の制御信号生成手段と、
前記第2の可変利得増幅手段の出力信号レベルを所定レベルに制御するための制御信号を生成し、前記第2の可変利得増幅手段へ出力する第2の制御信号生成手段と、
前記第1の制御信号生成手段が出力する制御信号と前記第2の制御信号生成手段が出力する制御信号のいずれか一方を選択して、前記第1の可変利得増幅手段へ出力する制御信号選択手段と
を備える自動利得制御装置において、
前記第2の制御信号生成手段の出力する制御信号が前記第1の可変利得増幅手段の制御信号として選択されている時に、前記第2の制御信号生成手段の制御情報を前記第1の制御信号生成手段へ複写する参照情報複写手段
を備えたことを特徴とする自動利得制御装置。 - 入力信号を増幅する第1の可変利得増幅手段と、
前記第1の可変利得増幅手段の出力信号の帯域を制限するフィルタと、
前記フィルタの出力信号を増幅する第2の可変利得増幅手段と、
前記フィルタの出力信号を増幅して外部へ出力する第3の可変利得増幅手段と、
前記第1の可変利得増幅手段の出力信号レベルを所定レベルに制御するための制御信号を生成する第1の制御信号生成手段と、
前記第2の可変利得増幅手段の出力信号レベルを所定レベルに制御するための制御信号を生成し、前記第2の可変利得増幅手段へ出力する第2の制御信号生成手段と、
応答特性が前記第2の制御信号生成手段の応答特性より高速に設定されると共に、前記第3の可変利得増幅手段の出力信号レベルを所定レベルに制御するための制御信号を生成し、前記第3の可変利得増幅手段へ出力する第3の制御信号生成手段と、
前記第1の制御信号生成手段が出力する制御信号と前記第2の制御信号生成手段が出力する制御信号のいずれか一方を選択して、前記第1の可変利得増幅手段へ出力する制御信号選択手段と
を備える自動利得制御装置において、
前記第2の制御信号生成手段の出力する制御信号が前記第1の可変利得増幅手段の制御信号として選択されている時に、前記第2の制御信号生成手段の制御情報を前記第1の制御信号生成手段へ複写する参照情報複写手段
を備えたことを特徴とする自動利得制御装置。 - 前記第2の制御信号生成手段の出力する制御信号が前記第1の可変利得増幅手段の制御信号として選択されている時に、前記第2の制御信号生成手段の制御情報を前記第3の制御信号生成手段へ複写する制御情報複写手段
を備えたことを特徴とする請求項2に記載の自動利得制御装置。 - 少なくとも前記第1の制御信号生成手段の生成する制御信号の単位時間あたりの変化量が所定値より小さい場合には、前記制御情報複写手段が、前記第3の制御信号生成手段に対する前記第2の制御信号生成手段の制御情報の複写を許可する
ことを特徴とする請求項3に記載の自動利得制御装置。 - 前記制御信号選択手段は、前記第1の制御信号生成手段が出力する制御信号と前記第2の制御信号生成手段が出力する制御信号との比較を行うと共に、前記第1の可変利得増幅手段の利得が低くなる方の制御信号を選択して前記第1の可変利得増幅手段へ出力する
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の自動利得制御装置。 - 後段に接続された信号復調部より受信信号の品質情報を取得すると共に、前記第1の制御信号生成手段において入力された信号のレベルに基づいた制御信号を生成する際に、該入力された信号のレベルと比較される基準値を、該品質情報の良否に応じて変更する基準値変更手段
を備えたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の自動利得制御装置。 - 前記基準値変更手段が、前記第1の制御信号生成手段の出力する制御信号のレベルと前記第2の制御信号生成手段の出力する制御信号のレベルとの比較結果、及び帯域内の受信信号レベルと所定値との比較結果に基づいて、前記基準値を変更する
ことを特徴とする請求項6に記載の自動利得制御装置。 - 前記フィルタの帯域内信号レベルと帯域外信号レベルとの比較に基づいて、前記フィルタより前段の回路と前記フィルタより後段の回路との利得配分を調整するための利得配分調整手段
を備えたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の自動利得制御装置。 - 前記第1の制御信号生成手段が生成する制御信号を制御電圧V3、前記第2の制御信号生成手段が生成する制御信号を制御電圧V1とすると共に、前記制御電圧V1に対する全体の利得特性をG(V1)、前記制御電圧V1に対する前記フィルタより前段の回路の利得特性をG3(V1)とする場合、前記制御電圧V3が前記制御電圧V1以上である時には、前記制御電圧V1を前記フィルタの帯域内の信号強度とし、前記制御電圧V3が前記制御電圧V1未満である時には、式
「V=V1+(G3(V1)/G(V1))(V1−V3)」
で示される計算値Vを前記フィルタの帯域内の信号強度とする信号強度算出手段を備えたことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の自動利得制御装置。
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