JP2007081922A - 信号受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アンテナダイバーシティの方式を採用した信号受信装置で複数のチャンネルの信号を受信する信号受信装置において、或る系に係る電界強度に対応して最適な利得を得るように自動制御することが、他の系の最適な利得の確保を妨げないことを目的とする。
【解決手段】 アンテナ１，５１とＲＦ回路２，５２からなる二組のフロントエンドの後段にそれぞれ、ＡＧＣ回路３，４，５３，５４、ミキサ５，６，５５，５６を有する同数の受信信号処理の系を接続し、且つ、ミキサ５，６，５５，５６によって中間周波数を得るための局部発信器７，５７を前記二組のフロントエンドの系で互いに共用する構成にした。
【選択図】 図１

Description

この発明は、データ伝送されて来る音声データ等を受信する信号受信装置に関する。
特に、より安定した利得を得るように、２つのフロントエンドを備えて受信信号を切換えて、感度のよりよい信号を選択するアンテナダイバーシティの構成を有する信号受信装置に関する。

信号受信装置においては、使用環境等によって利得に変動が生じて、結果的に、最終段において安定した出力が得られない場合がある。
この問題を解決するために、２つのフロントエンドを備えてアンテナダイバーシティを構成し、入力を選択的に切換えることによってより利得のよい信号を得る信号受信の方法が知られている。
このようなアンテナダイバーシティの方式を採用している受信装置として、以下に示す公報で開示されている。

特開平９−９８１２１号公報

特開平９−９８１２１号公報において開示されているアンテナダイバーシティの方式を有する信号受信装置は、アンテナ、ディジタルアッテネータ、ＲＦ回路、ミキサ、復調回路、ＡＦアンプ及びスイッチをこの順序接続してなる信号受信処理の系を２組備え、且つ、各系のミキサに共通のローカル発信回路を介在させ、更に、各系の復調回路からＣＰＵを介してディジタルアッテネータに帰還させ且つ各系の受信利得を比較するコンパレータに比較信号を送り、このコンパレータの比較によって２つの系のうち利得のより良好な受信信号を出力するように構成されている。

特開平９−９８１２１号公報で開示された発明は、ＡＧＣ回路が内蔵された、２組のディジタルアッテネータを自動的に切換えを行うことによって、利得の良い状態の電波を選択的に受信するという構成であり、電界強度の変化に追従してスプリアスを低く抑えることが可能になっている。

ここで、例えばカラオケ歌謡音声等を複数のマイクロホンでピックアップし、その各マイクロホンが音声を信号（音声データ）に変換し、その信号を信号送信装置で送り、その送られて来る信号を前記公報に係る発明の受信装置を使用して受信する場合であって、一つのマイクロホンについて電界強度が強く働く場合には、この電界強度の強いマイクロホンは利得が良好な状態で信号を受信することになる。
そして、この時の電界強度の強さに対応させて、ＣＰＵはディジタルアッテネータのＡＧＣゲインの切り換え制御を行うことになる。つまり、ディジタルアッテネータのＡＧＣゲインは、低く抑えるように自動的に切り換えの制御が行われる。

しかしながら、この状態において、他のマイクロホンを使用していて、そのマイクロホンからの信号について電界強度が弱く働く場合では、ディジタルアッテネータのＡＧＣゲインが低く抑えられているので、受信した電界強度の弱い信号に対しても同様に低く抑えられたＡＧＣゲインが作用する。よって、この信号に対してフロントエンド以降では、良好な利得を得ることができない。

従って、いずれかのマイクロホンからの信号の電界強度が弱い場合では、全てのマイクロホン（信号送信側）からの信号が良好な電界強度を確保し結果的に良好な利得を得るためには、マイクロホン側である信号送信装置を信号受信装置に近付けた状態で使用する必要があるという問題が出て来る。
つまり、別言すると、信号を送るマイクロホンの側は、信号受信装置に対して大きな距離を隔てて使用すると、確実に良好な利得を得ることができるということが保証されず、両装置の間の距離つまり飛距離を稼ぐことができない問題が生じる。

今日では、カラオケ歌謡に例えば３０本という数多くのマイクロホンを使用することもある。複数のマイクロホン（信号送信装置の側）がそれぞれカラオケ歌謡の音声をピックアップして音声を電気信号に変換し、それぞれの電気信号はマイクロホンに対応した信号送信装置から音声出力側である信号受信装置に送る際に、各マイクロホンに係る電界強度がそれぞれ異なっている場合には、前記複数のマイクロホンが全て同じ長さの飛距離を稼ぐことが可能であるとは言えない。
よって、信号受信装置の受信する信号に対する各出力が一定ではなく不安定であり、複数のマイクロホンからの信号を受信して全てが確実なレベルで出力するには、電界強度の最も劣悪な信号に合わせることになり、受信の信号の数が増えるほど問題はより一層であった。

尚、ここで、特開平９−９８１２１号公報に開示の発明において、電界強度の強弱に対応すべく、2つのフロントエンドの後段にそれぞれ同数の受信信号処理の系を接続する構成が想定できる。
しかしながら、斯かる構成では、利得を得るためのＡＧＣ回路はディジタルアッテネータに内蔵されているので、利得のレベルはフロントエンドで決定され、その決定された利得のレベルがそのままフロントエンド以降の信号処理の系に作用するので、結果的に、電界強度の強弱に対応することはない。よって、信号送信装置との飛距離を稼ぐことができないという問題は、依然として残ることになる。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、受信電波に係る電界強度が変化してもアンテナダイバーシティの方式を採用することによって電界強度の変化に対応させて良好な利得を保持させながら受信することが可能であって、しかも、受信すべき信号が複数のチャンネルによって送られて来る各信号に対して、その各信号に係る電界強度がそれぞれ異なっていてもそれらの各信号に係る利得が制御可能であることから、各チャンネルの信号の受信が他のチャンネルに係る各信号の電界強度に影響を受けることがなく、よって、各チャンネルがそれぞれ独立してより良好な利得を確保し、よって、信号送信装置との距離いわゆる飛距離を稼ぐことが可能な信号受信装置を提供するものである。

この発明は、二つのフロントエンドにそれぞれ二以上で同数の信号処理の系を接続させて二つの受信の系を構成させ、且つ、その二つの受信の系の間で、前記信号処理の系同士が共用の局部発信によってミキシングされる構成とした信号受信装置である。

その詳細な構成は、アンテナダイバーシティの系を構成する互いに独立した第１及び第２のフロントエンドと、それら第１及び第２のフロントエンドの後段にそれぞれ複数で同数ずつ並列で接続され、構成が互いに同じである受信信号処理の系と、が備えられ、
前記各受信信号処理の系は、前記フロントエンドの後段に接続されるＡＧＣ回路と、そのＡＧＣ回路の後段に接続される周波数変換手段と、その周波数変換手段の後段に接続されるＩＦ回路と、そのＩＦ回路の後段に接続され、当該受信信号処理の系のＡＧＣ回路に制御信号を出力し、且つ、入力信号を復調して出力する復調回路と、その復調回路の後段に接続され、復調回路からの信号を増幅するＡＦアンプと、局部発信機能を有し、上記第１のフロントエンドからの受信信号処理の系と第２のフロントエンドからの受信信号処理の系の間でペアとなるように前記局部発信機能の発信周波数を共通させて前記ＡＧＣ回路からの信号にミキシングを行う局部発信手段とを備えて構成され、
加えて、各受信信号処理の系の復調回路からの信号に基づいて、前記受信信号処理の系の各ＡＦアンプからの出力の中からノイズの少ない出力信号を選択して出力するように制御する制御手段が備えられてなる信号受信装置である。

斯かる構成の信号受信装置では、二つのフロントエンドがアンテナダイバーシティを構成していて、フロントエンドにおいて受信信号の各チャンネルの選択が行われ、且つ、受信信号処理の系において中間周波数の変換は前記二つのフロントエンドの系に対して局部発信を共有化している。

この発明は、アンテナダイバーシティが構成されているフロントエンドおいて受信信号の各チャンネルは利得のより良好な受信信号の選択が行われ、且つ、中間周波数の変換は前記二つのフロントエンドの系に対して局部発信が共有化されているので受信信号処理の系においてより利得の良好な系の受信信号が選択される構成であることより、受信信号の各チャンネルは他のチャンネルと独立して利得の良好な状態が選択され、結果的に、受信信号の各チャンネルは他のチャンネルと独立して対応する信号送信装置からの距離いわゆる飛距離を稼ぐことが可能な信号受信装置である。

以下に、図面に従って、この発明の実施の最良の形態を詳細に説明する。しかし、この最良の形態によって、この発明が限定されるものではない。

信号受信装置Ｒは、３０チャンネルのカラオケ歌謡の音声をマイクロホンによって電気信号に変換し、その電気信号を前記マイクロホンに内蔵の信号送信装置によって送信し、ここでその送信されて来る音声に係る信号を受信するものである。
信号受信装置Ｒは、図１に示すように、アンテナ１，５１と、ＲＦ回路２，５２と、ＡＧＣ回路３，４，５３，５４と、ミキサ５，６，５５，５６と、局部発信器７，５７と、ＩＦ回路８，９，５８，５９と、復調回路１０，１１，６０，６１と、ＡＦアンプ１２，１３，６２，６３と、スイッチ１４，１５，６４，６５と、出力端部１６，６６と、制御手段１７が備えられている。

アンテナ１，５１は、前記マイクロホンに内蔵の信号送信装置からの信号（電波）を受信するためのものであって、３０チャンネルの周波数を受信可能である。
ＲＦ回路２，５２はそれぞれアンテナ１，５１からの信号を受け取ると、希望波、つまり前記信号送信装置からの信号を選択し、その選択した希望波の信号を低雑音増幅して感度を向上させためのものである。

ここで、アンテナ１，５１及びＲＦ回路２，５２によって信号受信手段つまりフロントエンドを構成しており、且つ、そのフロントエンドの構成が互いに同一であり、信号受信装置Ｒにおいて結果的にアンテナダイバーシティの系を構成している。
つまり、アンテナ１，５１、又は、アンテナ１とＲＦ回路２及びアンテナ５１とＲＦ回路５２が、ダイバーシティアンテナを構成している。

ＡＧＣ回路３，４，５３，５４はそれぞれ、後段に位置する復調回路１０，１１，６０，６１のその時の出力に基づいて、対応するフロントエンドからの信号の受信電界強度が変動することに対応するように、利得を自動的に制御するものである。
ミキサ５と局部発信器７、ミキサ６と局部発信器５７、ミキサ５５と局部発信器７、ミキサ５６と局部発信器５７から、周波数変換手段がそれぞれ構成されている。

つまり、周波数変換手段は、ＡＧＣ回路３，４，５３，５４からの信号を受けて、必要とされる中間周波数に変換した信号をそれぞれＩＦ回路８，９，５８，５９に出力するものである。
尚、局部発信器７からの局部発信の周波数はミキサ５及びミキサ５５に、局部発信器５７からの局部発信の周波数はミキサ６及びミキサ５６にそれぞれ共用されている。
斯かる構成によって、ミキサ５，６，５５，５６から中間周波数を得る構成になっている。

ＩＦ回路８，９，５８，５９はそれぞれ、ＡＧＣ回路３，４，５３，５４からの信号ではなく、ミキサ５，６，５５，５６によって中間周波数に変換されて得られるＩＦ信号を受け取ると、目的信号（ＩＦ信号）以外の信号に対してフィルタをかけ、高利得の増幅を行うものである。
復調回路１０，１１，６０，６１はそれぞれ高利得の増幅が行われたＩＦ回路８，９，５８，５９からの信号を受け取って復調を行って、受信の対象としている周波数を受信すると、その信号を音声信号に復調して出力するものである。

又、復調回路１０，１１，６０，６１はその出力を、それぞれに対応するＡＧＣ回路３，４，５３，５４に帰還させてＡＧＣ回路３，４，５３，５４のオートゲイン機能に共働するものである。
ＡＦアンプ１２，１３，６２，６３は、それぞれの前段に位置する復調回路１０，１１，６０，６１からの音声信号を受けて、必要な帯域に整え且つ増幅を行うものである。

スイッチ１４，１５，６４，６５は、それぞれＡＦアンプ１２，１３，６２，６３の後段に接続され、制御手段１９からの制御信号に基づき、それぞれが対応するＡＦアンプ１２，１３，６２，６３からの出力のＯＮ／ＯＦＦを行うものである。
出力端部１６，６６は、スイッチ１４，１５，６４，６５の後段に接続され、信号を出力するためのものである。

制御手段１７は、復調回路１０，１１，６０，６１の後段に接続され、各復調回路の利得を比較して、利得の良好な系を選択し結果的にその時点で最も利得の良好な系のＡＦアンプからの出力を、スイッチ１４，１５，６４，６５を介して出力端部１６，６６から出力させるものである。
ここで、信号受信装置Ｒは、上述したように、アンテナダイバシティの方式が採用されている。更に、各フロントエンドの後段に接続されている受信信号処理の系は構成が互いに同じであって、且つ、それぞれ同数である２つずつが接続されている。

つまり、アンテナ１とＲＦ回路２からなるフロントエンドの後段には、ＡＧＣ回路３、ミキサ５、ＩＦ回路８、復調回路１０、ＡＦアンプ１２、スイッチ１４からなる系と、ＡＧＣ回路４、ミキサ６、ＩＦ回路９、復調回路１１、ＡＦアンプ１３、スイッチ１５からなる系が接続されている。他方、アンテナ５１とＲＦ回路５２からなるフロントエンドの後段には、ＡＧＣ回路５３、ミキサ５５、ＩＦ回路５８、復調回路６０、ＡＦアンプ６２、スイッチ６４からなる系と、ＡＧＣ回路５４、ミキサ５６、ＩＦ回路５９、復調回路６１、ＡＦアンプ６３、スイッチ６５からなる系が接続されている。

信号受信装置Ｒは、更に、上記二つのフロントエンドに接続されている受信信号処理の系の間でペアとなるように、ミキサ５及びミキサ５５に共通の局部発信器７を、ミキサ６及びミキサ５６に共通の局部発信器５７をそれぞれ接続して局部発信機能の発信周波数を共通させる構成になっている。

信号受信装置Ｒは、上述したように構成されている。以下において、信号受信装置Ｒの機能を説明する。
デュエット歌唱のカラオケでユーザーＡ及びＢがそれぞれのマイクロホンＭａ及びＭｂ（図示省略）に対して歌謡音声を発する。
マイクロホンＭａ及びＭｂはそれぞれ彼らの歌謡音声を電気信号に変換し、更に、その電気信号はそのマイクロホンＭａ及びＭｂに内蔵されている信号送信装置によって送られる。

ここで、信号受信装置Ｒは、マイクロホンＭａ及びＭｂに内蔵されている信号送信装置からのカラオケ歌謡に係る信号Ｓａ，Ｓｂを受け取る。
フロントエンドであるアンテナ１，５１及びＲＦ回路２，５２は共に信号Ｓａ，Ｓｂを受け取って後段に送るが、アンテナ１とＲＦ回路２を介した信号ＳａはＡＧＣ回路３に送られる。他方、アンテナ５１とＲＦ回路５２を介した信号Ｓａは、ＡＧＣ回路５３に送られる。

又、アンテナ１とＲＦ回路２を介した信号ＳｂはＡＧＣ回路４に送られる。他方、アンテナ５１とＲＦ回路５２を介した信号Ｓｂは、ＡＧＣ回路５４に送られる。
ＡＧＣ回路３に送られた信号Ｓａは、復調回路１０のこの時の出力に基づいて、それぞれのフロントエンドからの信号の受信電界強度が変動することに対応するように、利得を自動的に制御し、その制御した信号Ｓａをミキサ５に送る。
同様にして、ＡＧＣ回路４，５３，５４はそれぞれ、制御した信号Ｓｂ，Ｓａ，Ｓｂをミキサ６，５５，５６に送る。

ここで、ミキサ５は、ＡＧＣ回路３からの信号Ｓａと局部発信器７からの局部発信の周波数を受けて中間周波数変換を行い、ＩＦ回路８に送る。
同様に、ミキサ６は、ＡＧＣ回路４からの信号Ｓｂと局部発信器５７からの局部発信の周波数を受けて、中間周波数変換を行ってＩＦ回路９に送る。ミキサ５５は、ＡＧＣ回路５３からの信号Ｓａと局部発信器７からの局部発信の周波数を受けて、中間周波数変換を行ってＩＦ回路５８に送る。ミキサ５６は、ＡＧＣ回路５４からの信号Ｓｂと局部発信器５７からの局部発信の周波数を受けて、中間周波数変換を行ってＩＦ回路５９に送る。

ＩＦ回路８，９，５８，５９はそれぞれ、入力の信号にフィルタをかけ且つ増幅して得られる信号を復調回路１０，１１，６０，６１に送る。
復調回路１０は、ＩＦ回路８から信号Ｓａを受け取って復調を行い、一つに制御用のフィードバック信号としてＡＧＣ回路３に、二つに音声信号（カラオケ歌謡に係る信号）としてＡＦアンプ１２に、三つにフロントエンドの切り換えを決定するための信号を制御手段１７に送る。

同様にして、復調回路１１は、ＩＦ回路９から信号Ｓｂを受け取って復調を行い、一つに制御用のフィードバック信号としてＡＧＣ回路４に、二つに音声信号（カラオケ歌謡に係る信号）としてＡＦアンプ１３に、三つにフロントエンドの切り換えを決定するための信号を制御手段１７に送る。復調回路６０は、ＩＦ回路５８から信号Ｓａを受け取って復調を行い、一つに制御用のフィードバック信号としてＡＧＣ回路５３に、二つに音声信号（カラオケ歌謡に係る信号）としてＡＦアンプ６２に、三つにフロントエンドの切り換えを決定するための信号を制御手段１７に送る。復調回路６１は、ＩＦ回路５９から信号Ｓｂを受け取って復調を行い、一つに制御用のフィードバック信号としてＡＧＣ回路５４に、二つに音声信号（カラオケ歌謡に係る信号）としてＡＦアンプ６３に、三つにフロントエンドの切り換えを決定するための信号を制御手段１７に送る。

ＡＦアンプ１２は、復調回路１０からの音声信号を受けると、必要な帯域に整え且つ増幅を行ってスイッチ１４に送る。
同様に、ＡＦアンプ１３は、復調回路１１からの音声信号を受けると、必要な帯域に整え且つ増幅を行ってスイッチ１５に送る。ＡＦアンプ６２は、復調回路６０からの音声信号を受けると、必要な帯域に整え且つ増幅を行ってスイッチ６４に送る。ＡＦアンプ６３は、復調回路６１からの音声信号を受けると、必要な帯域に整え且つ増幅を行ってスイッチ６５に送る。

ここで、信号Ｓａは、アンテナ１と、ＲＦ回路２と、ＡＧＣ回路３と、ミキサ５への経路、及び、アンテナ５１と、ＲＦ回路５２と、ＡＧＣ回路５３と、ミキサ５５への経路を進むが、この二つの経路においてミキサ５，５５に対して、共に局部発信器７を共通している、つまり、局部発信の周波数を共用する構成になっている。
従って、中間周波数を得る際にローカル共用のミキシングを行っているので、二つのフロントエンドの利得に係る優劣の比がそのまま後段の復調回路１０，６０に現れることになり、制御手段１７は復調回路１０，６０からの信号に基づいて選択を行うので信頼性の高い選択が可能になっている。

他方、中間周波数を得る際にミキシングが独立して行われている場合では、二つのフロントエンドの利得に係る優劣の比が後段の復調回路１０，６０に現れることを保証しないことになり、制御手段１７は復調回路１０，６０からの優劣の対比が為されていない信号に基づいて選択を行うことになる。よって、その選択は、信頼性が得られていないことになる。

同様にして、信号Ｓｂは、アンテナ１と、ＲＦ回路２と、ＡＧＣ回路４と、ミキサ６への経路、及び、アンテナ５１と、ＲＦ回路５２と、ＡＧＣ回路５４と、ミキサ５６への経路を進むが、この二つの経路においてミキサ６，５６に対して、共に局部発信器５７を共通している、つまり、局部発信の周波数を共用する構成になっている。
従って、中間周波数を得る際にローカル共用のミキシングを行っているので、二つのフロントエンドの利得に係る優劣の比がそのまま後段の復調回路１１，６１に現れることになり、制御手段１７は復調回路１１，６１からの信号に基づいて選択を行うので信頼性の高い選択が可能になっている。

従って、信号Ｓａ，Ｓｂの受信については、フロントエンドにおける利得が反映された状態で復調回路１０，１１，６０，６１に送られ、それらに対応して、ＡＧＣ３，４，５３，５４がそれぞれオートゲイン機能が作用する。
他方、復調回路１０，１１，６０，６１が上記利得の状態が確保された信号を制御手段１７に送り、制御手段１７は復調回路１０，１１，６０，６１の斯かる状態の信号に基づいてスイッチ１４，１５，６４，６５のＯＮ／ＯＦＦの切り換えを制御、つまり、最終出力の選択を行うので、得られる最終の出力は利得が高く雑音の少ないより良質な信号が選ばれることになる。

デュエット歌唱のカラオケでユーザーＡ及びＢがそれぞれ使用するマイクロホンＭａ及びＭｂからの信号を送信する信号送信装置の信号は、上述したように、信号発信時の電界強度に拘わらず、互いに独立したものであって各信号の利得の最良の信号を信号受信装置Ｒは選択して出力するので、マイクロホンＭａ及びＭｂからのいずれかの信号の送信時の電界強度に他方の信号に係る飛距離が影響を受けることがなく、結果的に、飛距離の稼ぐことが可能になっている。

信号受信装置Ｒは、二つのフロントエンドにそれぞれ２組ずつの受信信号処理の系が接続されているが、３組以上の同数の受信信号処理の系が接続される構成であってもよい。斯かる構成であっても、前記二つのフロントエンドの間で局部発振を共用する必要がある。 又、３組以上の同数の受信信号処理をフロントエンドに接続する構成によって、それと同じ数の受信の系、つまり、例えばカラオケ歌謡に係る信号においてはマイクロホンがその数だけ受信が対応可能になる。

この発明の実施の形態の信号受信装置の構成を示す機能ブロック図である。

符号の説明

Ｒ： 信号受信装置
１，５１： アンテナ
２，５２： ＲＦ回路
３，４，５３，５４： ＡＧＣ回路
５，６，５５，５６： ミキサ
７，５７： 局部発信器
８，９，５８，５９： ＩＦ回路
１０，１１，６０，６１： 復調回路
１２，１３，６２，６３： ＡＦアンプ
１４，１５，６４，６５： スイッチ
１６，６６： 出力端部
１７： 制御手段

Claims (2)

1. アンテナダイバーシティの系を構成する互いに独立した第１及び第２のフロントエンドと、それら第１及び第２のフロントエンドの後段にそれぞれ複数で同数ずつ並列で接続され、構成が互いに同じである受信信号処理の系と、が備えられ、
   前記各受信信号処理の系は、前記フロントエンドの後段に接続されるＡＧＣ回路と、そのＡＧＣ回路の後段に接続される周波数変換手段と、その周波数変換手段の後段に接続されるＩＦ回路と、そのＩＦ回路の後段に接続され、当該受信信号処理の系のＡＧＣ回路に制御信号を出力し、且つ、入力信号を復調して出力する復調回路と、その復調回路の後段に接続され、復調回路からの信号を増幅するＡＦアンプと、局部発信機能を有し、上記第１のフロントエンドからの受信信号処理の系と第２のフロントエンドからの受信信号処理の系の間でペアとなるように前記局部発信機能の発信周波数を共通させて前記ＡＧＣ回路からの信号にミキシングを行う局部発信手段とを備えて構成され、
   加えて、各受信信号処理の系の復調回路からの信号に基づいて、前記受信信号処理の系の各ＡＦアンプからの出力の中からノイズの少ない出力信号を選択して出力するように制御する制御手段が備えられてなる信号受信装置。
2. 前記複数の受信信号処理の系の各ＡＦアンプの後段にそれぞれ、前記制御手段によって出力／出力停止の制御が行われるスイッチが接続されてなる請求項１に記載の信号受信装置。

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