JP2006270582A - 受信回路 - Google Patents

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国雄 岡田
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Abstract

【課題】 受信環境が変動しても良好に受信できる受信回路を実現すること。
【解決手段】 OFDM方式の地上波デジタルテレビの電波を受信する受信装置1において、チューナー回路10AのLNA制御部19は、BPF13から入力される信号S2の信号レベルが第1の基準値であるLNAHを超えた場合には、LNA11の利得を「最小」に切り替えさせる制御信号S4を出力し、信号S2の信号レベルが第2の基準値であるLNAL以下の場合には、LNA11の利得を「最大」に切り替えさせる制御信号S4をLNA11に出力する。但し、LNAH>LNAL、である。
【選択図】図1

Description

本発明は、直交変調信号の受信回路に関する。
現在、デジタルテレビ放送では、BS(Broadcasting Satellite)を用いたBSデジタル放送や、CS(Communication Satellite)を用いたCSデジタル放送が普及しつつある。また、地上波デジタルテレビ放送が2003年12月より開始され、地上波アナログテレビ放送から地上波デジタルテレビ放送への移行段階にある。地上波デジタルテレビ放送では、変調方式としてOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重化方式)方式が用いられているため、複数の電波(具体的には、映像や音声、データ放送等)が多重化して送信されている。
このデジタル放送の電波を受信する電波受信装置では、先ず、前段のチューナー回路において、アンテナで受信した受信信号がLNAで増幅され、次いでAGCで増幅又は減衰された後、所望の放送周波数の信号に変換され、後段の復調回路に入力される。
ところで、移動体の電波受信装置で受信する場合、場所によって電波強度が大きく異なるために受信信号のレベルが変動し易い。受信信号のレベルが大きくなり過ぎると、AGCで利得(ゲイン)を制御しきれずに波形が歪んでしまう。一方、受信信号のレベルが小さくなり過ぎると、AGCでの増幅が足りず受信性能が低下してしまっていた。従来の受信装置ではLNAの増幅度が固定であったため、受信環境の変動による受信性能の劣化が問題となっていた。
尚、アンテナで受信したRF信号(受信信号)を低雑音増幅器(LNA)で増幅し、増幅後の信号を局部発振信号と乗算することにより直接ベースバンド信号に変換するダイレクトコンバージョン方式の無線受信機において、変換後のベースバンド信号を整形・増幅した信号の電界強度を検出し、この信号強度が所定の閾値を超えたか否かにより、LNAの利得を高利得/低利得の2段階に切り替える技術が知られている。かかる受信機では、利得切り替え閾値付近での切り替えタイミングを制御し、頻繁な利得切り替えが発生しないように構成されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−198405号公報
しかしながら特許文献1に開示されている技術の場合、低雑音増幅器(LNA)と可変利得増幅器(VGA)の利得切替えを利得制御部から出力される一つの信号で制御しているので、低雑音増幅器(LNA)、可変利得増幅器(VGA)夫々の利得制御を正確に行うことが難しいという問題があった。また、上述したように、移動体の電波受信装置では、受信環境の変動によって受信信号の信号レベルが変動し易いため、良好な受信を保持することが困難であった。このような事情に鑑み、本発明は、受信環境が変動しても良好に受信できる受信回路を実現することを目的としている。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
受信した直交変調信号を増幅する増幅度可変可能な増幅手段(例えば、図1のLNA11)と、
この増幅手段によって増幅された直交変調信号の信号レベルを所定の信号レベルとするように増幅又は減衰させる可変利得制御手段(例えば、図1のRFAGC12)と、
この可変利得制御手段によって出力された直交変調信号の信号レベルに基づいて当該可変利得制御手段による増幅又は減衰を制御するとともに、前記増幅手段における増幅度を可変制御する制御手段(例えば、図1,2のLNA制御部19)と、
を備え、
前記制御手段は、
予め定められた第1の比較値とこの第1の比較値より小さい第2の比較値とを記憶する記憶手段(例えば、図2のメモリ193)と、
前記可変利得制御手段から出力された直交変調信号を積分する積分手段(例えば、図2の積分器191)と、
この積分手段から出力された信号に基づいて前記可変利得制御手段における増幅又は減衰を制御するための制御信号を生成する制御信号生成手(例えば、図1のRFAGC12)段と、
前記記憶手段に記憶された第1、第2の比較値それぞれと前記積分手段によって積分された直交変調信号の信号レベルとを比較する比較手段(例えば、図1の比較器194)と、
を有し、
この比較手段によって比較した結果、前記積分された直交変調信号の信号レベルが前記第1の比較値を超えた場合に前記増幅手段の増幅度が最小となるように前記増幅手段を制御し、前記積分された直交変調信号の信号レベルが前記第2の比較値以下の場合に前記増幅手段の増幅度が最大となるように前記増幅手段を制御することを特徴とする受信回路(例えば、図1の受信装置1)である。
また、請求項2に記載の発明は、
受信した直交変調信号を増幅する増幅度可変可能な増幅手段と、この増幅手段によって増幅された直交変調信号の信号レベルを所定の信号レベルとするように増幅又は減衰させる可変利得制御手段とを有し、この可変利得制御手段から出力された直交変調信号を中間周波信号に変換して出力するチューナー回路(例えば、図5のチューナー部10B)と、
前記増幅手段における増幅度を可変制御する制御手段(例えば、図5,6のLNA制御部37)と、
を備え、
前記制御手段は、
予め定められた第1の比較値とこの第1の比較値より小さい第2の比較値とを記憶する記憶手段(例えば、図6のメモリ372)と、
前記チューナー回路から出力された中間周波信号を積分する積分手段(例えば、図6の積分器371)と、
前記記憶手段に記憶された第1、第2の比較値それぞれと前記積分手段によって積分された中間周波信号の信号レベルとを比較する比較手段(例えば、図6の比較器373)と、
を有し、
この比較手段によって比較した結果、前記積分された中間周波信号の信号レベルが前記第1の比較値を超えた場合に前記増幅手段の増幅度が最小となるように前記増幅手段を制御し、前記積分された中間周波信号の信号レベルが前記第2の比較値以下の場合に前記増幅手段の増幅度が最大となるように前記増幅手段を制御することを特徴とする受信回路(例えば、図5の受信装置2)である。
請求項1に記載の発明によれば、増幅手段により増幅され、所定の信号レベルとするように増幅又は減衰された直交変調信号を積分した信号の信号レベルと、予め定められた第1、第2の基準値それぞれとが比較され、この比較の結果、直交変調信号を積分した信号の信号レベルが第1の比較値を超えた場合に増幅手段の増幅度が最小になるように制御され、第2の比較値以下の場合に増幅手段の増幅度が最大になるように制御される。即ち、受信した直交変調信号の信号レベルに応じて増幅手段の増幅度を切り替えることにより、増幅手段の利得を固定とした場合と比較して、良好に受信できる受信信号のレベル範囲を広げることができる。この結果、受信環境の変動により受信信号のレベルがより大きく変動した場合であっても、良好な受信の実現が可能となる。
請求項2に記載の発明によれば、チューナー回路から出力された中間周波信号を積分した信号の信号レベルと、予め定められた第1、第2の基準値それぞれとが比較され、この比較の結果、中間周波信号を積分した信号の信号レベルが第1の比較値を超えた場合に、チューナー回路における増幅手段の増幅度が最小になるように制御され、第2の比較値以下の場合に、チューナー回路における増幅手段の増幅度が最大になるように制御される。即ち、受信した直交変調信号の信号レベルに応じて増幅手段の増幅度を切り替えることにより、増幅手段の利得を固定とした場合と比較して、良好に受信できる受信信号のレベル範囲を広げることができる。この結果、受信環境の変動により受信信号のレベルがより大きく変動した場合であっても、良好な受信の実現が可能となる。
以下、図面を参照して本発明に好適な実施形態を説明する。尚、以下では、本発明を、OFDM方式の地上波デジタルテレビ放送の電波を受信する受信装置に適用した場合を説明するが、本発明の適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。
〔第1実施形態〕
先ず、第1実施形態を説明する。
[受信装置]
図1は、第1実施形態における、OFDM方式の地上波デジタルテレビ放送の電波を受信する受信装置1のブロック構成図である。同図によれば、受信装置1は、電波を受信するアンテナANTと、アンテナANTで受信された受信信号を増幅し所望の放送波周波数への同調を行うチューナー部10Aと、チューナー部10Aから出力された信号を復調してTS(Transport Stream)を抽出する復調回路部30Aとを備えて構成される。
[チューナー部]
チューナー部10Aは、LNA(Low Noise Amplifier:低雑音増幅器)11と、RFAGC(Radio Frequency-Auto Gain Control)12と、BPF(Band Pass Filter:帯域通過フィルタ)13,15と、RFミキサ14と、IFAGC(Intermediate Frequency-Auto Gain Control)16と、IFミキサ17と、LPF(Low Pass Filter;低域通過フィルタ)18と、LNA制御部19とを備えている。
LNA11は、アンテナANTで受信された受信信号を増幅又は減衰して出力する。このLNA11の利得(ゲイン)はLNA制御部19によって制御されており、LNA制御部19から入力される制御信号S4に従って、利得が「最大」又は「最小」に切り替えられる。
RFAGC12は、LNA11から入力された信号を、LNA制御部19から入力される制御信号S3に従った増幅度で増幅又は減衰して出力する。BPF13は、RFAGC12から入力された信号から所定の周波数帯域の信号を抽出し、信号S2として出力する。RFミキサ14は、BPF13から入力された信号を中間周波信号に変換して出力する。
BPF15は、RFミキサ14から入力された中間周波信号から所定の周波数帯域の信号を抽出して出力する。IFAGC16は、BPF15から入力された信号を、IFAGC制御部36から入力される制御信号に従って増幅又は減衰して出力する、IFミキサ17は、IFAGC16から入力される信号を低域周波数の信号に変換して出力する。LPF18は、IFミキサ17から入力された信号をフィルタリングして出力する。
LNA制御部19は、BPF13から入力される信号S2と、CPU20から入力される制御信号S5,S6とに基づき、RFAGC12の増幅度を制御するための制御信号S3、及び、LNA11の利得を制御するための制御信号S4を生成して出力する。
[LNA制御部]
図2は、LNA制御部19の回路構成を示すブロック図である。同図によれば、LNA制御部19は、積分器191と、RFAGC制御部192と、メモリ193と、比較器194とを備えている。
積分器191は、BPF13から入力された信号S2を積分し、信号S21として出力する。RFAGC制御部192は、積分器191から入力された信号S21に基づいて、RFAGC12の増幅度を制御するための制御信号S3を生成して出力する。
メモリ193は、第1の基準値であるLNAHの値と、このLNAHの値より小さい第2の基準値であるLNALの値とを記憶している。また、このLNAH及びLNALの値は、それぞれ、不図示のCPUから入力される制御信号S5,S6によって変更可能となっている。
比較器194は、積分器191から入力された信号S21の信号レベルを、メモリ193に記憶されているLNAH、LNALそれぞれの値と比較し、その比較結果に応じて、LNA11の利得を制御するための制御信号S4を生成して出力する。具体的には、信号S21の信号レベルがLNALの値より小さい場合は、LNA11の利得を「最大」に切り替えさせる制御信号S4を生成し、信号S21の信号レベルがLNAHの値より大きい場合には、LNA11の利得を「最小」に切り替えさせる制御信号S4を生成する。
図3は、LNA制御部19の回路動作を説明するためのフローチャートであり、LNA11の利得を制御するための制御信号S4の生成にかかる動作を示している。同図によれば、LNA制御部19において、先ず、積分器191が、入力された信号S2を積分し、信号S21として出力する(ステップT1)。
次いで、比較器194が、入力された信号S21の信号レベルとLNALの値とを比較し、信号S21の信号レベルがLNALの値より小さいならば(ステップT3:YES)、LNA11のゲインを「最大」に切り替えさせる制御信号S4を生成して出力する(ステップT5)。また、比較器194は、入力された信号S21の信号レベルとLNAHの値とを比較し、信号S21の信号レベルがLNAHの値より大きいならば(ステップT7:YES)、LNA11のゲインを「最小」に切り替えさせる制御信号S4を生成して出力する(ステップT9)。
そして、電波の受信が終了していないならば(ステップT11:NO)、ステップT1に戻って同様の処理を繰り返し、電波の受信を終了したならば(ステップT11:YES)、本動作は終了となる。
図4は、LNAH、LNALの具体的な設定を説明するための図である。同図において、横軸は、アンテナANTで受信した受信信号の信号レベルであり、縦軸は、積分器191から出力される信号S21の信号レベルである。そして、LNA11における利得が「最大」及び「最小」それぞれの場合での信号特性を示している。
同図に示すように、LNA11の利得が「最大」及び「最小」の何れの場合も、信号S21の信号レベルが一定レベルに制御される受信信号の信号レベルの範囲が存在する。そして、この範囲外では、受信信号の信号レベルの上昇又は低下に応じて信号S21の信号レベルが上昇又は低下する。また、少なくともこの信号S21の信号レベルが一定レベルとなる範囲内においては、RFAGC12やIFAGC16における信号の増幅又は減衰の制御によって、受信性能が適切な状態に保たれている。
そこで、LNA11の利得が「最大」の場合に制御される信号S21の一定信号レベルより少し高いレベルをLNAHとする。また、LNA11の利得が「最小」の場合に制御される信号S21の一定信号レベルより少し低いレベルをLNALとする。
すると、LNA11の利得が「最大」である場合、受信信号の信号レベルが中程度或いはそれ以下であって信号S21の信号レベルがLNAH以下である間は、現在の利得「最大」がそのまま継続されるが、受信信号の信号レベルが上昇して信号S21の信号レベルがLNAHを超えると、LNA11の利得が「最小」に切り替えられ、信号S21の信号レベルが下げられる。この結果、良好な受信性能が得られる受信信号の信号レベルの範囲が拡大され、受信信号の信号レベルが更に上昇した場合でも受信性能が劣化することがない。
また、LNA11の利得が「最小」である場合には、受信信号の信号レベルが中程度或いはそれ以上であって信号S21の信号レベルがLNAL以上である間は、現在の利得「最小」がそのまま継続されるが、受信信号の信号レベルが低下して信号S21の信号レベルがLNALを下回ると、LNA11の利得が「最大」に切り替えられ、信号S21のレベルが上げられる。この結果、良好な受信性能が得られる受信信号の信号レベルの範囲が拡大され、受信信号の信号レベルが更に低下した場合でも受信性能が劣化することがない。
このように信号S21の信号レベルに応じてLNA11の利得を切り替えることで、LNA11の利得を固定した場合と比較して、適切な受信性能を維持できる受信信号の信号レベル範囲を広げることができる。つまり、LNAHを、良好な受信性能が得られるときの信号S21の信号レベルの上限とし、LNALを下限とすると、良好な受信性能を維持できる受信信号のレベル範囲は、利得が「最大」で固定の場合には、信号S21の信号レベルがLNALとなるレベルV1から、信号S21の信号レベルがLNAHとなるレベルV3までのレベル範囲である。また、利得が「最小」で固定の場合には、信号S21の信号レベルがLNALとなるレベルV2から、信号S21の信号レベルがLNAHとなるレベルV4までの範囲である。但し、V1<V2<V3<V4、である。これに対して、信号S21の信号レベルに応じてLNA11の利得を切り替えることで、良好な受信性能が得られる受信信号の信号レベルの範囲を、レベルV1からレベルV4までのレベル範囲とすることができる。
[復調回路部]
図1において、復調回路部30Aは、ADC(Analog to Digital Converter:アナログ・デジタル変換器)31と、FFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)32と、伝送路等価部33と、復調部34と、誤り訂正部35と、IFAGC制御部36とを備えている。
ADC31は、チューナー部10Aから入力されたアナログ信号である放送波信号をデジタル信号に変換して出力する。FFT32は、ADC31から入力された信号に対してFFT演算を行い、周波数領域の信号に変換して出力する。伝送路等価部33は、FFT32から入力された周波数領域の信号に対して波形等価(振幅等価及び位相等価)処理を行う。
復調部34は、伝送路等価部33から入力された周波数領域の信号に対する復調処理を行ってデータを復調する。誤り訂正部35は、復調部34から入力された復調されたデータ信号に対して誤り訂正処理を行い、誤り訂正後の信号をTSとして出力する。IFAGC制御部36は、ADC31から入力される信号に基づいて、IFAGC16の増幅度を制御するための制御信号を生成して出力する。
[作用・効果]
以上、第1実施形態によれば、LNA制御部19において、BPF13から出力される信号S2を積分した信号S21の信号レベルに応じてLNA11の利得が「最大」又は「最小」に切り替えられる。このため、LNA11の利得を固定した場合と比較して、良好な受信性能を維持できる受信信号の信号レベル範囲を広げることができ、その結果、受信環境の変動により受信信号のレベルがより変動した場合であっても、問題なく受信することができるようになる。
〔第2実施形態〕
次に、第2実施形態を説明する。第2実施形態において、上述した第1実施形態と同一要素については同符号を付し、詳細な説明を省略する。
[受信装置]
図5は、第2実施形態における、OFDM方式の地上波デジタルテレビ放送の電波を受信する受信装置2のブロック構成図である。同図によれば、受信装置2は、アンテナANTと、チューナー部10Bと、復調回路部30Bとを備えて構成される。
チューナー部10Bは、LNA11と、RFAGC12と、BPF13,15と、RFミキサ14と、IFAGC16と、IFミキサ17と、LPF18と、RFAGC制御部21とを備えて構成される。
RFAGC制御部21は、BPF13から入力される信号に基づいて、RFAGC12の増幅度を制御するための制御信号を生成して出力する。
また、復調回路部30Bは、ADC31と、FFT32と、伝送路等価部33と、復調部34と、誤り訂正部35と、IFAGC制御部36と、LNA制御部37とを備えて構成される。
LNA制御部37は、ADC31から入力される信号S1に基づいて、LNA11の利得を制御するための制御信号S7を生成して出力する。
図6に、LNA制御部37の回路構成を示す。同図によれば、LNA制御部37は、積分器371と、メモリ372と、比較器373とを備えている。
積分器371は、ADC31から入力された信号S1を積分し、信号S11として出力する。メモリ372は、第1の基準値であるLNAHの値と、第2の基準値であるLNALの値とを記憶している。このLNAH及びLNALの値は、上述した第1実施形態と同様に、LNA11の利得が「最大」及び「最小」それぞれの場合の、受信信号の信号レベルと積分器371から出力される信号S11との間の信号特性に応じて決定される。
比較器373は、積分器371から入力された信号S11を、メモリ372に格納されているLNAH及びLNALそれぞれと比較し、比較結果に応じて、LNA11を制御する制御信号S7を生成して出力する。具体的には、信号S11の信号レベルがLNALの値より小さい場合は、LNA11の利得を「最大」に切り替えさせる制御信号S7を生成し、信号S11の信号レベルがLNAHの値より大きい場合には、LNA11の利得を「最小」に切り替えさせる制御信号S7を生成する。
[作用・効果]
以上、第2実施形態によれば、LNA制御部37において、復調回路部30BのADC31から出力された信号S1を積分した信号S11の信号レベルに応じてLNA11の利得が「最大」又は「最小」に切り替えられる。その結果、第1実施形態と同様に、LNA11の利得を固定した場合と比較して、良好な受信性能を維持できる受信信号の信号レベル範囲を広げることができる。この結果、受信環境の変動により受信信号のレベルが尚一層大きく変動した場合であっても、問題なく受信できるようになる。
〔変形例〕
尚、本発明の適用可能な実施形態は上述した2つの実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
第1実施形態における受信装置のブロック構成図。 第1実施形態におけるLNA制御部のブロック構成図。 第1実施形態におけるLNA制御部の回路動作の説明図。 第1実施形態におけるLNAH,LNALの設定の説明図。 第2実施形態における受信装置のブロック構成図。 第2実施形態におけるLNA制御部のブロック構成図。
符号の説明
1,2 受信装置
ANT アンテナ
10A,10B チューナー部
11 LNA
12 RF−AGC
13,15 BPF
14 RFミキサ
16 IF−AGC
17 IFミキサ
18 LPF
19 LNA制御部
191 積分器
192 RFAGC制御部
193 メモリ
194 比較器
21 RFAGC制御部
30A,30B 復調回路部
31 ADC
32 FFT
33 伝送路等価部
34 復調部
35 誤り訂正部
36 IFAGC制御部
37 LNA制御部
371 積分器
372 メモリ
373 比較器

Claims (2)

  1. 受信した直交変調信号を増幅する増幅度可変可能な増幅手段と、
    この増幅手段によって増幅された直交変調信号の信号レベルを所定の信号レベルとするように増幅又は減衰させる可変利得制御手段と、
    この可変利得制御手段によって出力された直交変調信号の信号レベルに基づいて当該可変利得制御手段による増幅又は減衰を制御するとともに、前記増幅手段における増幅度を可変制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、
    予め定められた第1の比較値とこの第1の比較値より小さい第2の比較値とを記憶する記憶手段と、
    前記可変利得制御手段から出力された直交変調信号を積分する積分手段と、
    この積分手段から出力された信号に基づいて前記可変利得制御手段における増幅又は減衰を制御するための制御信号を生成する制御信号生成手段と、
    前記記憶手段に記憶された第1、第2の比較値それぞれと前記積分手段によって積分された直交変調信号の信号レベルとを比較する比較手段と、
    を有し、
    この比較手段によって比較した結果、前記積分された直交変調信号の信号レベルが前記第1の比較値を超えた場合に前記増幅手段の増幅度が最小となるように前記増幅手段を制御し、前記積分された直交変調信号の信号レベルが前記第2の比較値以下の場合に前記増幅手段の増幅度が最大となるように前記増幅手段を制御することを特徴とする受信回路。
  2. 受信した直交変調信号を増幅する増幅度可変可能な増幅手段と、この増幅手段によって増幅された直交変調信号の信号レベルを所定の信号レベルとするように増幅又は減衰させる可変利得制御手段とを有し、この可変利得制御手段から出力された直交変調信号を中間周波信号に変換して出力するチューナー回路と、
    前記増幅手段における増幅度を可変制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、
    予め定められた第1の比較値とこの第1の比較値より小さい第2の比較値とを記憶する記憶手段と、
    前記チューナー回路から出力された中間周波信号を積分する積分手段と、
    前記記憶手段に記憶された第1、第2の比較値それぞれと前記積分手段によって積分された中間周波信号の信号レベルとを比較する比較手段と、
    を有し、
    この比較手段によって比較した結果、前記積分された中間周波信号の信号レベルが前記第1の比較値を超えた場合に前記増幅手段の増幅度が最小となるように前記増幅手段を制御し、前記積分された中間周波信号の信号レベルが前記第2の比較値以下の場合に前記増幅手段の増幅度が最大となるように前記増幅手段を制御することを特徴とする受信回路。
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