JP2006238056A - 自動利得制御回路の異常検出装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 入力信号のレベル変化が出力に表れにくい場合でも、確実に自動利得制御回路の異常を検出できる自動利得制御回路の異常検出装置及びその方法を提供すること。
【解決手段】 入力信号と周波数が異なり、かつ入力信号よりもレベルの小さいパイロット信号を前記入力信号に加算し、加算信号に対して自動利得制御回路で自動利得制御を行った後、自動利得制御回路出力で、加算信号中の前記パイロット信号のレベルから自動利得制御回路の異常を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入力信号を所定の出力となるように自動利得制御する自動利得制御回路について、その異常を検出する自動利得制御回路の異常検出装置及びその方法に関する。

従来の自動利得制御回路（以下ＡＧＣ回路という）を図５に示す。図５に示されるようにＡＧＣ回路は、高周波入力信号が入力され、そのレベルを調整する可変アッテネータ１１と、この可変アッテネータ出力を増幅する第１増幅器１２と、この第１増幅器出力を検波する検波器１３と、この検波器出力を増幅し、出力で前記可変アッテネータ１１を自動調整する第２増幅器１４とを備えて構成される。そして、このＡＧＣ回路では、可変アッテネータ１１から第１増幅器１２、検波器１３、第２増幅器１４を経て可変アッテネータ１１に戻るループを形成して、高周波入力信号のレベル変化が表れる第２増幅器１４の出力で、その変化を打消すように可変アッテネータ１１を自動調整することにより、高周波入力信号のレベル変化を打消して、可変アッテネータ１１の出力、さらには第１増幅器１２の出力（ＡＧＣ回路の出力）で、高周波入力信号を一定レベルとし得るものである。そして、このようにして一定レベルとなった高周波入力信号は、第１増幅器１２の出力に接続された出力段増幅器１５で増幅されて一定レベルで出力ノード１６に出力される。

この図５には、回路図に加えて、ＡＧＣ回路正常時の各部の信号波形図(a1)(a2)(a3)(a4)と、ＡＧＣ回路異常時の各部の信号波形図(b1)(b2)(b3)(b4)とを併せて示す。(a1)(b1)は可変アッテネータ１１の入力信号（高周波入力信号）のレベル（電力）、(a2)(b2)は可変アッテネータ１１の出力信号のレベル、(a3)(b3)は第１増幅器１２の出力（ＡＧＣ回路の出力）信号のレベル、(a4)(b4)は出力段増幅器１５の出力信号のレベルを示す信号波形図である。

また、出力段増幅器１５の出力には、ＡＧＣ回路の異常検出手段として電力測定部１７が接続される。この電力測定部１７は、出力段増幅器１５の出力で、高周波入力信号のレベル（電力）を測定することにより、ＡＧＣ回路の正常、異常を判断する。すなわち、ＡＧＣ回路が正常ならば、出力段増幅器１５の出力で、高周波入力信号のレベルが常に信号波形図(a4)で示すように一定の所定レベルであるが、ＡＧＣ回路に異常が発生すると、自動利得制御が働かず、ＡＧＣ回路の出力さらには出力段増幅器１５の出力で、高周波入力信号レベルが信号波形図(b3)(b4)に示すように増加したり、或いは減少したりするので、この増加又は減少を電力測定部１７で検出して、ＡＧＣ回路の異常を検出する。

このような動作がフローチャートで図６に示されており、回路動作が開始すると（ステップＳ１）、出力段増幅器１５出力の信号レベルが正常時の所定範囲内か電力測定部１７により測定され（ステップＳ２）、もし所定範囲内より増加したり減少すれば、ＡＧＣ回路が異常と判断し、ＡＧＣ回路異常の警告を電力測定部１７で出す（ステップＳ３）。
特開平５−１２２１７０号公報

しかしながら、高周波入力信号のレベルの増加を電力測定部１７で測定してＡＧＣ回路の異常を検出する上記従来の方法では、出力段増幅器１５が飽和出力近くで使用されていると、ＡＧＣ回路の異常を正確に検出することができなかった。なぜなら、出力段増幅器１５が飽和出力近くで使用されていると、図７の増幅器入出力特性のｂで示すように、入力側が変化しても出力側の変化が少なく、ＡＧＣ回路の異常に伴うレベル変化が出力段増幅器１５の出力に明確に表れないからである。したがって、従来の方法では、ＡＧＣ回路の異常に気付かず、ＡＧＣ回路の異常を放置し、特定の部品への過入力を継続させ、気付かないうちに部品寿命を縮めてしまう恐れがあった。

ところで、パイロット信号を利用して増幅器の異常を検出する技術が特許文献１に開示されている。この技術は、パイロット信号を加算した信号を増幅器により増幅した後、分波されたパイロット信号の電圧が所定電圧となるように可変減衰して、所定電圧とならない場合に増幅器の異常を検出するものである。

しかし、この技術は、パイロット信号の出力電圧によって増幅器の故障を検出しているが、可変減衰器（ＡＧＣ回路）の異常は検出できない。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、入力信号のレベル変化が出力に表れにくい場合でも、確実にＡＧＣ回路の異常を検出できる自動利得制御回路の異常検出装置及びその方法を提供することを目的とする。

本発明の自動利得制御回路の異常検出装置は、入力信号を所定の出力となるように自動利得制御する自動利得制御回路と、この自動利得制御回路から出力された出力信号のレベルを検出して、検出された出力信号のレベルに応じて前記自動利得制御回路の異常を検出する異常検出手段とを備えた自動利得制御回路の異常検出装置において、入力信号とは異なる周波数のパイロット信号を発生するパイロット信号発生部と、前記パイロット信号を前記入力信号に加算し、この加算された加算信号を前記自動利得制御回路に出力する加算手段と、を有し、前記パイロット信号発生部は、前記パイロット信号のレベルを前記入力信号のレベルよりも小さく設定し、前記自動利得制御回路は、前記入力信号に前記パイロット信号が加算された前記加算信号の自動利得制御を行い、前記異常検出手段は、前記自動利得制御回路から出力された前記パイロット信号のレベルから前記自動利得制御回路の異常を検出することを特徴とする。

上記自動利得制御回路の異常検出装置において、前記自動利得制御回路にて自動利得制御される前の前記入力信号のレベルを増大させる入力増大手段を有し、前記異常検出手段は、前記入力増大手段によって増大された増大入力信号に加算されたパイロット信号の前記自動利得制御後のレベルと、前記入力増大手段によって増大されない非増大入力信号に加算されたパイロット信号の前記自動利得制御後のレベルとを比較し、前記増大入力信号に加算された前記パイロット信号の自動利得制御後のレベルの方が小さい場合に、前記自動利得制御が適正に行われていると判定するようにすることができる。

また、前記異常検出手段は、前記入力増大手段によって増大された前記増大入力信号の前記自動利得制御後のレベルと、前記入力増大手段によって増大されない非増大入力信号の前記自動利得制御後のレベルとを比較して、増大入力信号のレベルが非増大入力信号のレベルよりも大きい場合に、自動利得制御が適正に行われていないと判定することができる。

本発明の自動利得制御回路の異常検出方法は、入力信号を所定の出力となるように自動利得制御する自動利得制御回路であって、この自動利得制御回路から出力された出力信号のレベルを検出して、検出された出力信号のレベルに応じて前記自動利得制御回路の異常を検出する自動利得制御回路の異常検出方法において、入力信号とは異なる周波数に設定されるとともに、前記入力信号のレベルよりも小さいレベルに設定されるパイロット信号を発生させ、前記パイロット信号を前記加入信号に加算し、この加算された加算信号を前記自動利得制御回路に出力し、前記自動利得制御回路は、前記入力信号に前記パイロット信号が加算された前記加算信号の自動利得制御を行い、前記自動利得制御回路から出力された前記パイロット信号のレベルから前記自動利得制御回路の異常を検出することを特徴とする。

本発明によれば、入力信号に加算されたパイロット信号のレベルから自動利得制御回路の異常を検出するが、パイロット信号のレベルを入力信号より小さく設定するので、入力信号に対する増幅器の出力信号のレベル（出力）が飽和出力の近くとなり、レベルの変化が小さくなったとしても、自動利得制御回路に異常が生じたときにはパイロット信号のレベルに基づき自動利得制御回路の異常を確実に検出することができる。

次に添付図面を参照して本発明による自動利得制御回路の異常検出装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態を示す回路図である。この図には、回路図に加えて、ＡＧＣ回路正常時の各部の信号波形図(a1)(a2)(a3)(a4)と、ＡＧＣ回路異常時の各部の信号波形図(b1)(b2)(b3)(b4)とが併せて示される。(a1)(b1)は可変アッテネータ１１の入力信号のレベル、(a2)(b2)は可変アッテネータ１１の出力信号のレベル、(a3)(b3)は第１増幅器１２の出力（ＡＧＣ回路の出力）信号のレベル、(a4)(b4)は出力段増幅器１５の出力信号のレベルでの信号波形図である。

図１の第１実施形態では、ＡＧＣ回路と、出力段増幅器１５とを備える。

ＡＧＣ回路は、高周波入力信号Ｓが入力され、そのレベルを調整する可変アッテネータ１１と、この可変アッテネータ出力を増幅する第１増幅器１２と、この第１増幅器出力を検波する検波器１３と、この検波器出力を増幅し、出力で前記可変アッテネータ１１を自動調整する第２増幅器１４で構成され、図５の従来例とほぼ同一である。したがって、動作も従来例と同一であり、ループ上の第２増幅器１４の出力で可変アッテネータ１１を自動調整することにより、可変アッテネータ１１の出力、さらには第１増幅器１２の出力（ＡＧＣ回路の出力）で高周波入力信号Ｓを一定レベルとすることができる。この一定レベルの高周波入力信号Ｓは、第１増幅器１２出力に接続された出力段増幅器１５で増幅されて出力ノード１６に一定レベルで出力される。

図１の第１実施形態では、上記のＡＧＣ回路と出力段増幅器１５とに加えて、パイロット信号発生部２１と、加算手段としての加算部２２と、異常検出手段としてのパイロット信号検出部２３とを備える。

パイロット信号発生部２１は、高周波入力信号Ｓと異なる周波数で、かつ高周波入力信号Ｓより小さいレベルでパイロット信号ＰＬを発生させる。加算部２２は、前記パイロット信号発生部２１で発生されたパイロット信号ＰＬを前記高周波入力信号Ｓに加算して、加算信号を前記ＡＧＣ回路すなわち、ＡＧＣ回路初段の前記可変アッテネータ１１に供給する。パイロット信号検出部２３は、前記出力段増幅器１５の出力でパイロット信号ＰＬのレベルを検出して、ＡＧＣ回路の正常と異常とを判断する。

したがって、この第１実施形態では、パイロット信号発生部２１で発生されたパイロット信号ＰＬが加算部２２で高周波入力信号Ｓに加算され、加算信号がＡＧＣ回路で自動利得制御された後、出力段増幅器１５で増幅されて出力ノード１６に出力されるようになり、そして、出力段増幅器１５の出力で、加算信号中のパイロット信号ＰＬのレベルをパイロット信号検出部２３で検出して、ＡＧＣ回路の正常、異常が判断される。

すなわち、パイロット信号ＰＬは、ＡＧＣ回路の正常時は、高周波入力信号ＳとともにＡＧＣ回路で自動利得制御が行われて、出力段増幅器１５の出力で、信号波形図(a4)に破線で示すように所定範囲内のレベルとなる。これに対して、ＡＧＣ回路に異常が発生すると、該ＡＧＣ回路による自動利得制御が働かなくなるので、パイロット信号ＰＬは、高周波入力信号Ｓと同様に、出力段増幅器１５の出力で、信号波形図(b4)に破線で示すようにレベルが増加する。したがって、図２のフローチャートに示すように、回路動作の開始（ステップＳ１１）後、出力段増幅器１５出力のパイロット信号ＰＬのレベルをパイロット信号検出部２３で測定し、パイロット信号ＰＬのレベルが正常時の所定範囲内より増加したり減少したことを検出すれば（ステップＳ１２）、ＡＧＣ回路の異常を検出できる。そして、ＡＧＣ回路の異常をパイロット信号検出部２３で検出すると、ＡＧＣ回路異常の警告をパイロット信号検出部２３で出す（ステップＳ１３）。

ここで、パイロット信号ＰＬは、高周波入力信号Ｓよりレベルが小さく設定されている。そして、パイロット信号ＰＬのレベルが高周波入力信号Ｓのレベルよりも小さく設定されているので、出力段増幅器１５が飽和出力近くで使用されていても、即ち、高周波入力信号Ｓに対する出力段増幅器１５からの出力が飽和出力近傍であっても、図７の増幅器の入出力特性（Ａ＝Ｂであっても、飽和点付近ではa>bとなり、入力信号レベルの小さいＡの方が出力のレベル変化が大きい）から分かるように、ＡＧＣ回路の異常（自動利得制御が適正に行われていない）時であっても、パイロット信号ＰＬのレベルの増加が大きくなり、レベルの変化が明確に表れる。したがって、パイロット信号ＰＬのレベルの増加をパイロット信号検出部２３で検出することにより、ＡＧＣ回路の異常を確実に検出できる。また、パイロット信号ＰＬは高周波入力信号Ｓと異なる周波数であるから、高周波入力信号Ｓに加算しても、高周波入力信号Ｓに対する悪影響はない。

以上は、パイロット信号ＰＬを使用してＡＧＣ回路の動作中にＡＧＣ回路が異常になったことを検出する場合であるが、図３の第２実施形態によれば、パイロット信号ＰＬを使用してＡＧＣ回路が正常か異常かの検査を行うことができる。図３では、回路図とともに、高周波入力信号増大後のＡＧＣ回路正常時における各部の信号波形図(a1)(a2)(a3)(a4)と、高周波入力信号増大後のＡＧＣ回路異常時における各部の信号波形図(b1)(b2)(b3)(b4)とが示される。(a1)(b1)は可変アッテネータ１１の入力信号のレベル、(a2)(b2)は可変アッテネータ１１の出力信号のレベル、(a3)(b3)は第１増幅器１２の出力（ＡＧＣ回路の出力）信号のレベル、(a4)(b4)は出力段増幅器１５の出力信号のレベルでの信号波形図である。

図３の第２実施形態では、高周波入力信号Ｓのレベルを増大させる入力増大手段として、信号増大部３１が加算部２２の前段に挿入される。その他の構成は図１の第１実施形態と同一であり、同一部分には同一符号を付す。

したがって、この第２実施形態では、信号増大部３１で高周波入力信号Ｓのレベルを増大させないで、その非増大入力信号Ｓに対してレベルが小さいパイロット信号ＰＬを加算させ、その加算信号に対してＡＧＣ回路で自動利得制御をかけ、出力段増幅器１５で増幅して出力することと、信号増大部３１で高周波入力信号Ｓのレベルを増大させて、その増大入力信号Ｓに対して一定レベルの前記パイロット信号ＰＬを加算させ、その加算信号に対してＡＧＣ回路で自動利得制御をかけ、出力段増幅器１５で増幅して出力すること、の２回の検査動作を行い、２回の検査動作間で、パイロット信号ＰＬのレベルをパイロット信号検出部２３で比較することにより、ＡＧＣ回路が正常か異常かを判断する。

より詳細に説明すると、高周波入力信号Ｓとパイロット信号ＰＬのレベルは、高周波入力信号Ｓのレベルを増大させない通常の状態においては、ＡＧＣ回路が正常な場合と、ＡＧＣ回路が異常な場合とで、回路上の各部において、図１(a1)〜(a4)、同図(b1)〜(b4)に示すような状態にある。このような状態から、入力において、高周波入力信号Ｓのレベルを信号増大部３１によって一定値増大（増加）させる（図３(a1)(b1)のＳ）。すると、ＡＧＣ回路が正常の場合は、高周波入力信号Ｓのレベルが増加した分、ＡＧＣ回路で自動利得制御が強くかかり、それにより高周波入力信号Ｓのレベルが増加されていてもＡＧＣ回路の出力、さらには出力段増幅器１５の出力で高周波入力信号Ｓのレベルは、信号増大部３１によって増大されない場合（図１(a3)(a4)のＳ）と同一（一定）に維持される（図３(a3)(a4)のＳ）。一方、ＡＧＣ回路の自動利得制御が強くなると、一定レベルで入力されたパイロット信号ＰＬに対しても、そのレベルをより下げるように自動利得制御が作用するので、パイロット信号ＰＬのレベルはＡＧＣ回路の出力さらには出力段増幅器１５の出力で、高周波入力信号Ｓが信号増大部３１でレベル増大されない場合（（図１(a3)(a4)のＰＬ）より低下する（（図３(a3)(a4)のＰＬ）。したがって、図４のフローチャートに示すように、検査開始（ステップＳ２１）後、高周波入力信号Ｓのレベルを信号増大部３１で一定値増加させ（ステップＳ２２）、増加しない場合に対して増加した場合のパイロット信号ＰＬのレベルが低下したかをパイロット信号検出部２３で測定し（ステップＳ２３）、低下していることが検出されれば、ＡＧＣ回路が正常と判断できる(ステップＳ２４)。

一方、高周波入力信号Ｓのレベルを信号増大部３１によって一定値増加させたとき（図３(a1)(b1)のＳ）、ＡＧＣ回路が異常で自動利得制御が働かない場合は、ＡＧＣ回路異常で高周波入力信号Ｓが適正に減衰されないのに加えて、入力側でレベルを増加させたことによる増加が加わるので、高周波入力信号Ｓのレベルは、出力段増幅器１５の出力で、該増幅器１５の飽和出力まで増加する（図３(b4)のＳ）。また、パイロット信号ＰＬは、一定レベルで入力されているので、ＡＧＣ回路異常で自動利得制御が働かない分だけ、出力段増幅器１５の出力でレベルが増加する（図３(b4)のＰＬ）。しかし、実際は、既にＡＧＣ回路が異常で、高周波入力信号Ｓのレベルを増加させる前からパイロット信号ＰＬのレベルが増加しているので、高周波入力信号Ｓのレベルを増加させてもパイロット信号ＰＬのレベルは変わらない。いずれにせよ、パイロット信号ＰＬのレベルは、ＡＧＣ回路異常時は、高周波入力信号Ｓのレベルを一定値増加させても低下しない。したがって、高周波入力信号Ｓのレベルを増加させた後、図４のステップＳ２３で、パイロット信号ＰＬのレベルの低下が検出されなければ、ＡＧＣ回路が異常と判断できる(ステップＳ２５)。

このようにしてＡＧＣ回路の正常、異常を検査できる。なお、ＡＧＣ回路の正常時は、信号増大部３１によるレベルの増加前と増加後で高周波入力信号Ｓのレベルが出力で同じであるが、ＡＧＣ回路の異常時は、レベルの増加前より増加後の方が出力で高周波入力信号Ｓのレベルが大きくなるので、この高周波入力信号Ｓのレベル状態も参考にしてＡＧＣ回路の正常と異常とを検査することもできる。

以上のようにして、本発明によれば、ＡＧＣ回路の異常を確実に検出できる。したがって、ＡＧＣ回路の異常を放置し、特定の部品への過入力を継続させ、気付かないうちに部品寿命を縮めてしまうことを確実に防止できる。なお、本発明の装置の具体的な構成は上記実施形態に限定されず、種々の変形例が考えられる。

本発明の第１実施形態を示す回路図および信号波形図。 第１実施形態の動作を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態を示す回路図および信号波形図。 第２実施形態の動作を示すフローチャート。 従来の装置を示す回路図および信号波形図。 従来の装置の動作を示すフローチャート。 増幅器の入出力特性を示す特性図。

符号の説明

１１ 可変アッテネータ
１２ 第１増幅器
１３ 検波器
１４ 第２増幅器
１５ 出力段増幅器
１６ 出力ノード
２１ パイロット信号発生部
２２ 加算部
２３ パイロット信号検出部
３１ 信号増大部

Claims (4)

1. 入力信号を所定の出力となるように自動利得制御する自動利得制御回路と、この自動利得制御回路から出力された出力信号のレベルを検出して、検出された出力信号のレベルに応じて前記自動利得制御回路の異常を検出する異常検出手段とを備えた自動利得制御回路の異常検出装置において、
   入力信号とは異なる周波数のパイロット信号を発生するパイロット信号発生部と、
   前記パイロット信号を前記入力信号に加算し、この加算された加算信号を前記自動利得制御回路に出力する加算手段と、
   を有し、
   前記パイロット信号発生部は、前記パイロット信号のレベルを前記入力信号のレベルよりも小さく設定し、
   前記自動利得制御回路は、前記入力信号に前記パイロット信号が加算された前記加算信号の自動利得制御を行い、
   前記異常検出手段は、前記自動利得制御回路から出力された前記パイロット信号のレベルから前記自動利得制御回路の異常を検出する
   ことを特徴とする自動利得制御回路の異常検出装置。
2. 前記自動利得制御回路にて自動利得制御される前の前記入力信号のレベルを増大させる入力増大手段を有し、
   前記異常検出手段は、前記入力増大手段によって増大された増大入力信号に加算されたパイロット信号の前記自動利得制御後のレベルと、前記入力増大手段によって増大されない非増大入力信号に加算されたパイロット信号の前記自動利得制御後のレベルとを比較し、前記増大入力信号に加算された前記パイロット信号の自動利得制御後のレベルの方が小さい場合に、前記自動利得制御が適正に行われていると判定する
   ことを特徴とする請求項１記載の自動利得制御回路の異常検出装置。
3. 前記異常検出手段は、前記入力増大手段によって増大された前記増大入力信号の前記自動利得制御後のレベルと、前記入力増大手段によって増大されない非増大入力信号の前記自動利得制御後のレベルとを比較して、増大入力信号のレベルが非増大入力信号のレベルよりも大きい場合に、自動利得制御が適正に行われていないと判定する
   ことを特徴とする請求項２記載の自動利得制御回路の異常検出装置。
4. 入力信号を所定の出力となるように自動利得制御する自動利得制御回路であって、この自動利得制御回路から出力された出力信号のレベルを検出して、検出された出力信号のレベルに応じて前記自動利得制御回路の異常を検出する自動利得制御回路の異常検出方法において、
   入力信号とは異なる周波数に設定されるとともに、前記入力信号のレベルよりも小さいレベルに設定されるパイロット信号を発生させ、
   前記パイロット信号を前記入力信号に加算し、
   この加算された加算信号を前記自動利得制御回路に出力し、
   前記自動利得制御回路は、前記入力信号に前記パイロット信号が加算された前記加算信号の自動利得制御を行い、
   前記自動利得制御回路から出力された前記パイロット信号のレベルから前記自動利得制御回路の異常を検出する
   ことを特徴とする自動利得制御回路の異常検出方法。

Images