JP2006067036A - 高周波受信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 信号帯域幅の制限、受信周波数および復調器に入力される周波数の変更、およびフィルタの特性の強化を行わなくても妨害波の影響を軽減することが可能な高周波受信装置の提供。
【解決手段】 第2ミキサ108の出力信号から方向性結合器201、帯域除去フィルタ202、検波器203を介して妨害波が検出されると、制御部113は妨害波を減衰させるよう第1シンセサイザ105の発振周波数を制御する。同時に、その発振周波数の変化分を打ち消すように第2シンセサイザ109の発振周波数を変更する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、高周波受信装置に関し、特にダブルコンバージョン方式の高周波受信装置に関する。
図6は従来の高周波受信装置の一例の構成図である。同図を参照すると、従来の高周波受信装置の一例はアンテナ101と、バンドパスフィルタ102と、ローノイズ増幅器103と、第1ミキサ(周波数混合器)104と、第1シンセサイザ(局部発振器)105と、バンドパスフィルタ106と、増幅器107と、第2ミキサ108と、第2シンセサイザ109と、ローパスフィルタ110と、増幅器111と、復調器(DEM)112と、制御部113とを含んで構成される。
アンテナ101に入力された周波数fRFの信号はバンドパスフィルタ102により帯域制限される。バンドパスフィルタ102により帯域制限された信号波はローノイズ増幅器103により増幅され、第1ミキサ104に入力される。
第1ミキサ104では信号周波数fRFが第1シンセサイザ105の発振周波数fLO1と混合され、第1IF(中間周波)周波数f1F1(=fRF−fLO1)に変換される。
第1IF周波数f1F1に変換された信号はバンドパスフィルタ106および増幅器107を通り第2ミキサ108に入力される。
第2ミキサ108では信号周波数f1RFが第2シンセサイザ109の発振周波数fLO2と混合され、第2IF周波数f1F2(=f1F1−fLO2)に変換される。
第2IF周波数f1F2に変換された信号はローパスフィルタ110および増幅器111で帯域制限および増幅された後、復調器112で信号が復調される。
なお、ローパスフィルタ110は第2ミキサ108の出力からリークする第2シンセサイザ109の周波数fLO2を切る程度のものとする。
いま、一例として、入力信号の周波数fRFを20000MHz、第1シンセサイザ105の発振周波数fLO1を17000MHz、第2シンセサイザ109の発振周波数fLO2を2800MHz、妨害波の周波数fRF_1を19900MHzとする。
アンテナ101に信号波fRFと妨害波fRF_1が入ってきた場合、信号波fRFは第1ミキサ104によりf1F1=3000MHz(=fRF−fL01)、第2ミキサ109によりf1F2=200MHz(=f1F1−fL02)に変換される。
同様に妨害波fRF_1は第1ミキサ104によりf1F1_1=2900MHz(=fRF_1−fL01)、第2ミキサ109によりf1F2_1=100MHz(=f1F1_1−fL02)に変換される。
この場合、第2IF段の増幅器111に信号波の200MHzと妨害波の100MHzが入力されるが、増幅器111により妨害波の2倍が発生し、信号周波数と同じ200MHzとなって復調器112に入力されるため、通信エラーが発生する。
なお、バンドパスフィルタ102は一般的に規定された周波数帯域における周波数チャンネルの全てもしくはいくつかが通るような帯域で作られているため、妨害波fRF_1を減衰させることはできない。
この通信エラーを防ぐ手段としてバンドパスフィルタ106の特性を強化し妨害波を減衰させることが考えられる。
一方、この種の妨害波の減衰を目的とする他の発明が特許文献1〜4に開示されている。特許文献1開示の発明は、シングルコンバージョンの無線通信装置において、周波数シンセサイザを制御し、局部発振信号の中間周波数を変化させ、送信信号の中心周波数を移動させ、規定周波数の帯域外に現れた周波数成分をノッチフィルタで除去し、受信側でも同様の手順により局部発振信号の中間周波数を変化させて受信を行い、干渉波の影響を低減させる、というものである。
特許文献2開示の発明は、受信局の周波数に応じてフィルタ手段の中から対応する可変帯域通過フィルタを選択し、選択したフィルタの中心周波数を受信局の周波数付近に設定し、フィルタの妨害波排除能力の劣化を防止する、というものである。
特許文献3開示の発明は、トリプルコンバージョン受信機において、中間周波数帯のバンドパスフィルタ2段によって通過帯域を制限して妨害波を除去する、というものである。
特許文献4開示の発明は、1セグメント3セグメント共用デジタル音声放送受信機で、操作者が選局したいセグメントを入力すると、マイコンはその選局されたセグメントがチャネル端であるか否かを判定し、チャネル端である場合は1stVCOから発生される局部発振周波数を希望の周波数から1セグメント分ずらし、ずらした周波数を2ndミキサによって元に戻す、というものである。
特開平7−15391号公報(段落0020、0024、図1、図2) 特開平7−231273号公報(段落0015、図1) 特開平11−312990号公報(段落0015、図1) 特開2003−204273号公報(段落0010、0011、図1、図2)
しかし、図6記載の従来の高周波受信装置において、バンドパスフィルタ106の通過帯域は伝送レート(すなわち信号波の帯域)による制限があり、またフィルタを狭帯域化すると一般的に信号帯域の周波数特性の劣化につながるという欠点がある。
また、バンドパスフィルタ106の通過帯域をそのままに、信号帯域外の減衰を増やすことも可能であるが、その場合はフィルタの段数を増やすことになり、実装面積や素子数が多くなったことによる特性のばらつきが大きくなるという欠点がある。
また、ローパスフィルタ110をバンドパスフィルタに変更することも1つの手段であるが、第2IFの周波数帯でバンドパスフィルタを構成すると、回路規模や実装面積が大きくなるという欠点がある。
一方、特許文献1開示の発明は、シングルコンバージョンである点で本発明と全く相違し、さらに決められた周波数で通信を行っている場合には適用できないという欠点がある。
また、特許文献2開示の発明は、複数の可変帯域通過フィルタを設ける構成であり、実装面積や部品コストの増加につながるという欠点がある。
また、特許文献3開示の発明は、通過帯域が狭くなり、かつ回路構成が大きくなるという欠点がある。
また、特許文献4開示の発明は、1stVCOから発生される局部発振周波数を所定周波数(この例では1セグメント分)ずらし、ずらした周波数を2ndVCOから発生される局部発振周波数によって元に戻す、という点で本発明と共通するが、本発明では第2ミキサの直後に設けた方向性結合器により受信信号の一部を取り出し、その中から妨害波を検出しているのに対し、特許文献4開示の発明では、操作者が選局したセグメントがチャネル端であるか否かによって、妨害波の影響の有無を判定しており、この点において本発明は特許文献4開示の発明と構成が全く相違する。
そこで本発明の目的は、信号帯域幅の制限、受信周波数および復調器に入力される周波数の変更、およびフィルタの特性の強化を行わなくても妨害波の影響を軽減することが可能な高周波受信装置を提供することにある。
前記課題を解決するために本発明による高周波受信装置は、ダブルコンバージョン方式の高周波受信装置であって、その装置は第2中間周波信号の一部を抽出する信号抽出手段と、前記信号抽出手段で抽出された信号から妨害波を検出し、第1中間周波数を制御する制御手段とを含むことを特徴とする。
本発明によれば、第1中間周波数を変更することにより妨害波を減衰させるが、第2中間周波数は変更しない。
本発明によれば、上記構成を有することにより、信号帯域幅の制限、受信周波数および復調器に入力される周波数の変更、およびフィルタの特性の強化を行わなくても妨害波の影響を軽減することが可能となる。
以下、本発明の実施例について添付図面を参照しながら説明する。
図1は本発明に係る高周波受信装置の第1実施例の構成図である。なお、図6の従来例と同様の構成部分については同一番号を付す。
図1を参照すると、本発明に係る高周波受信装置はアンテナ101と、バンドパスフィルタ102と、ローノイズ増幅器103と、第1ミキサ(周波数混合器)104と、第1シンセサイザ(局部発振器)105と、バンドパスフィルタ106と、増幅器107と、第2ミキサ108と、第2シンセサイザ109と、ローパスフィルタ110と、方向性結合器201と、増幅器111と、復調器(DEM)112と、帯域除去フィルタ202と、検波器(DET)203と、制御部113とを含んで構成される。
アンテナ101に入力された周波数fRFの信号はバンドパスフィルタ102により帯域制限される。バンドパスフィルタ102により帯域制限された信号波はローノイズ増幅器103により増幅され、第1ミキサ104に入力される。
第1ミキサ104では信号周波数fRFが第1シンセサイザ105の発振周波数fLO1と混合され、第1IF(中間周波)周波数f1F1(=fRF−fLO1)に変換される。
第1IF周波数f1F1に変換された信号はバンドパスフィルタ106および増幅器107を通り第2ミキサ108に入力される。
第2ミキサ108では信号周波数f1RFが第2シンセサイザ109の発振周波数fLO2と混合され、第2IF周波数f1F2(=f1F1−fLO2)に変換される。
第2IF周波数f1F2に変換された信号はローパスフィルタ110で帯域制限され、方向性結合器201を通過し、増幅器111で増幅された後、復調器112で信号が復調される。
なお、ローパスフィルタ110は第2ミキサ108の出力からリークする第2シンセサイザ109の周波数fLO2を切る程度のものとする。
また、ローパスフィルタ110から出力された周波数f1F2の信号の一部は方向性結合器201を介して抽出され、帯域除去フィルタ202を通して検波器203に入力される。
そして、検波器203で検出された検波レベルは制御部113にて監視され、制御部113はその監視結果に基づいて第1シンセサイザ105および第2シンセサイザ109を制御する。
いま、一例として、入力信号の周波数fRFを20000MHz、第1シンセサイザ105の発振周波数fLO1を17000MHz、第2シンセサイザ109の発振周波数fLO2を2800MHz、妨害波の周波数fRF_1を19900MHzとする。
アンテナ101に信号波fRFと妨害波fRF_1が入ってきた場合、信号波fRFは第1ミキサ104によりf1F1=3000MHz(=fRF−fL01)、第2ミキサ109によりf1F2=200MHz(=f1F1−fL02)に変換される。
同様に妨害波fRF_1は第1ミキサ104によりf1F1_1=2900MHz(=fRF_1−fL01)、第2ミキサ109によりf1F2_1=100MHz(=f1F1_1−fL02)に変換される。
第2ミキサ109より出力された信号波f1F2および妨害波f1F2_1はローパスフィルタ110を通過した後、周波数方向性結合器201にてそれらの一部が抽出され、帯域除去フィルタ202に入力される。
帯域除去フィルタ202では信号波f1F2成分だけが除去され、検波器203には信号周波数f1F2_1の妨害波が入力される。すなわち、検波器203では妨害波による周波数成分f1F2_1が検波される。
この検波器203の検波電圧は制御部113で常に監視されており、アンテナ101に妨害波fRF_1が入力し検波器203でその妨害波が検出されると、制御部113は第1シンセサイザ105および第2シンセサイザ109へ周波数変更の指示を出す。
なお、制御部113は検波器203の検波電圧が予め定めておいたレベル以上になったとき、すなわち通信エラーが問題となるレベルになったときに妨害波を検出したと判断する。
制御部113からの指示により、第1シンセサイザ105は周波数をfLO1(=17000MHz)からfLO1´(=17000MHz+ΔfMHz)に、第2シンセサイザ105は周波数をfLO2(=2800MHz)からfLO2´(=2800MHz−ΔfMHz)にそれぞれ変更する。
ここで、第1シンセサイザ105の変化させた周波数の差分Δfと、第2シンセサイザ109の変化させた周波数の差分Δfとは等しく、符号は逆である。
図2は第1シンセサイザ105の周波数変更前(A)と変更後(B)における入力信号(周波数f1F1)と妨害波(周波数f1F1_1)の関係を示す周波数(f)対受信電力(P)特性図である。同図中、台形で表示した線はバンドパスフィルタ106の特性の一例を示している。
同図から明らかなように、第1IF周波数f1F1がf1F1´へ、妨害波周波数f1F1_1がf1F1_1´へ変わり、バンドパスフィルタ106のエッジを使って妨害波のレベルを減衰させることが可能となる。
ただし、第1シンセサイザ105および第2シンセサイザ109の周波数は信号帯域幅がバンドパスフィルタ106により減衰しないようにシフトさせる周波数に上限を設けて制御する。
周波数シフトは検波器203の検波レベルが小さくなる方向に、通信エラーが問題とならなくなる検出レベルまで行う。
よって、増幅器111に入力される妨害波レベルが減少し、通信エラーの原因となる妨害波の2倍波のレベルを、通信品質を劣化させない程度に下げることが可能となる。
また、この実施例では第1シンセサイザ105および第2シンセサイザ109の周波数を、同じ周波数だけ符号を逆にして変更しているため、第2IF周波数は変化せず、また図示しない送信局のRF信号周波数を変更する必要もない。
上記では妨害波による増幅器111の2倍波が問題になる場合についての例を示したが、歪等の他のモードが原因となる通信エラーについても同様に軽減することができる。
図3は第1シンセサイザ105の周波数変更前(A)と変更後(B)における入力信号(周波数f1F1)と2つの妨害波(周波数f1F1_1およびf1F1_ 2)の関係を示す周波数(f)対受信電力(P)特性図である。同図中、台形で表示した線はバンドパスフィルタ106の特性の一例を示している。
同図に示すように、一例として信号周波数より高い周波数に2つの妨害波がある場合、従来技術ではこの妨害波がミキサに入力されるとミキサの歪により発生する成分が信号周波数に落ち込み通信エラーを起こしていた。
一方、本発明によると、上述した2倍波の例と同様に、第1シンセサイザ105の周波数を変更することにより、バンドパスフィルタ106により妨害波のレベルを通信品質が劣化しない程度まで下げることが可能となる。
上記第1実施例では、入力信号波の周波数fRFが第1シンセサイザ105の発振周波数fLO1よりも高く、かつ第1IFの周波数f1F1が第2シンセサイザ109の発振周波数fLO2よりも高い場合を示したが、本発明はこれに限定されず、他の全ての組み合わせが可能である。
図4はミキサ周波数と周波数シフトとの関係を示す説明図である。同図を参照すると、第1ミキサ104において信号周波数fRFが第1シンセサイザ105の発振周波数fLO1よりも高く、かつ第2ミキサ108において第1IFの周波数f1F1が第2シンセサイザ109の発振周波数fLO2よりも高い場合、すなわち第1実施例の場合は、第1シンセサイザ105と第2シンセサイザ109の周波数シフトの方向は逆となる。
また、第1ミキサ104において信号周波数fRFが第1シンセサイザ105の発振周波数fLO1よりも高く、かつ第2ミキサ108において第1IFの周波数f1F1が第2シンセサイザ109の発振周波数fLO2よりも低い場合、第1シンセサイザ105と第2シンセサイザ109の周波数シフトの方向は同じとなる。
また、第1ミキサ104において信号周波数fRFが第1シンセサイザ105の発振周波数fLO1よりも低く、かつ第2ミキサ108において第1IFの周波数f1F1が第2シンセサイザ109の発振周波数fLO2よりも高い場合、第1シンセサイザ105と第2シンセサイザ109の周波数シフトの方向は同じとなる。
また、第1ミキサ104において信号周波数fRFが第1シンセサイザ105の発振周波数fLO1よりも低く、かつ第2ミキサ108において第1IFの周波数f1F1が第2シンセサイザ109の発振周波数fLO2よりも低い場合、第1シンセサイザ105と第2シンセサイザ109の周波数シフトの方向は逆となる。
さらに、第1実施例では入力信号波の周波数fRFよりも妨害波の周波数fRF_1の方が低い場合を示したが、入力信号波の周波数fRFよりも妨害波の周波数fRF_1の方が高い場合にも同様に本発明の適用が可能である。
すなわち、第1実施例では入力信号波の周波数fRFよりも妨害波の周波数fRF_1の方が低いため、第1シンセサイザ105の発振周波数fLO1にΔfMHzだけ加算し、妨害波の周波数f1F1_1をΔfMHzだけ低くしていたが、、入力信号波の周波数fRFよりも妨害波の周波数fRF_1の方が高い場合は、第1シンセサイザ105の発振周波数fLO1からΔfMHzだけ減算し、妨害波の周波数f1F1_1をΔfMHzだけ高くする。
以上説明したように、第1実施例によれば第2IF段の出力信号を監視し、妨害波を検出した場合は、これを減衰させるよう第1シンセサイザ105の発振周波数fLO1を変更し、さらにこの周波数の変更分を打ち消すように第2シンセサイザ105の発振周波数fLO2を変更するため、信号帯域幅の制限、受信周波数および復調器に入力される周波数の変更、およびフィルタの特性の強化を行わなくても妨害波の影響を軽減することが可能となる。
図5は本発明に係る高周波受信装置の第2実施例の構成図である。なお、図1と同様の構成部分には同一番号を付し、その説明を省略する。同図を参照すると、第1実施例との相違点は、方向性結合器201から抽出した信号を2系統のフィルタおよび検波器を介して制御部113へ入力させるよう構成したことである。
すなわち、第2実施例は、方向性結合器201から抽出した信号の低域周波数成分を抽出するローパスフィルタ204と、ローパスフィルタ204の出力信号を検波する検波器(DET)205と、方向性結合器201から抽出した信号の高域周波数成分を抽出するハイパスフィルタ206と、ハイパスフィルタ206の出力信号を検波する検波器(DET)207とが、第1実施例の帯域除去フィルタ202および検波器(DET)203に代えて設けられている。
この構成によれば、ローパスフィルタ204を通して検波器205にて妨害波が検出された場合は、入力信号よりも低い周波数に妨害波が存在することが分かるため、制御部113は第1シンセサイザ105の発振周波数fLO1をΔfMHzだけ加算すればよいことになる。
これに対し、ハイパスフィルタ206を通して検波器207にて妨害波が検出された場合は、入力信号よりも高い周波数に妨害波が存在することが分かるため、制御部113は第1シンセサイザ105の発振周波数fLO1をΔfMHzだけ減算すればよいことになる。
すなわち、第2実施例によれば、それぞれの検波器204,206の出力を制御部113にて監視することにより、妨害波を検出したときに第1シンセサイザ105の発振周波数fLO1を上下どちらに動かせばよいかの判断ができるため、通信エラーをより早く軽減することが可能となる。
本実施例では受信信号を監視するための分岐回路に方向性結合器201を用いたが、これに限定されるものではなく、受信信号の一部を抽出することが可能な装置あるいは素子であればその使用が可能である。
また、第1実施例では、妨害波の監視に使用するフィルタに帯域除去フィルタ202を用いたが、これに限定されるものではなく、入力信号波を検波器203に入力しないような他の装置あるいは素子(たとえばローパスフィルタ)の使用が可能である。
また、第1および第2実施例では、第2IF段で妨害波を直接監視することにより妨害波の有無を判断しているが、これに限定されるものではなく、たとえば、伝送エラー情報等から判断することも可能である。
本発明に係る高周波受信装置の第1実施例の構成図である。 は第1シンセサイザ105の周波数変更前(A)と変更後(B)における入力信号(周波数f1F1)と妨害波(周波数f1F1_1)の関係を示す周波数(f)対受信電力(P)特性図である。 第1シンセサイザ105の周波数変更前(A)と変更後(B)における入力信号(周波数f1F1)と2つの妨害波(周波数f1F1_1およびf1F1_ 2)の関係を示す周波数(f)対受信電力(P)特性図である。 ミキサ周波数と周波数シフトとの関係を示す説明図である。 本発明に係る高周波受信装置の第2実施例の構成図である。 従来の高周波受信装置の一例の構成図である。
符号の説明
101 アンテナ
102 バンドパスフィルタ
103 ローノイズ増幅器
104 第1ミキサ(周波数混合器)
105 第1シンセサイザ(局部発振器)
106 バンドパスフィルタ
107 増幅器
108 第2ミキサ
109 第2シンセサイザ
110 ローパスフィルタ
111 増幅器
112 復調器(DEM)
113 制御部
201 方向性結合器
202 帯域除去フィルタ
203 検波器(DET)
204 ローパスフィルタ
205 検波器(DET)
206 ハイパスフィルタ
207 検波器(DET)

Claims (6)

  1. ダブルコンバージョン方式の高周波受信装置であって、
    第2中間周波信号の一部を抽出する信号抽出手段と、
    前記信号抽出手段で抽出された信号から妨害波を検出し、第1中間周波数を制御する制御手段とを含むことを特徴とする高周波受信装置。
  2. 前記制御手段は第1局部発振器の発振周波数を所定値だけ加算または減算し、かつ第2局部発振器の発振周波数を前記第1局部発振器の周波数変化分を打ち消すように減算または加算することを特徴とする請求項1記載の高周波受信装置。
  3. 前記信号抽出手段は所望の入力信号を減衰させる帯域除去フィルタを含むことを特徴とする請求項1または2記載の高周波受信装置。
  4. 前記信号抽出手段は所望の入力信号を減衰させるローパスフィルタおよびハイパスフィルタを含むことを特徴とする請求項1または2記載の高周波受信装置。
  5. 第1中間周波信号出力段にバンドパスフィルタを含むことを特徴とする請求項1から4いずれかに記載の高周波受信装置。
  6. 前記信号抽出手段は方向性結合器を含むことを特徴とする請求項1から5いずれかに記載の高周波受信装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008042554A (ja) * 2006-08-07 2008-02-21 Pioneer Electronic Corp 妨害信号除去装置及び妨害信号除去方法
JP2011146810A (ja) * 2010-01-12 2011-07-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 受信機及び送受信機

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