JP2007116413A - Ａｍラジオ受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】アナログＲＦとデジタルＩＦによる受信システムを用いるＡＭ受信機において、ＲＦＡＧＣ動作中はデジタルＩＦへの入力は一定となる為、実際のアンテナ入力レベルを認識することができない。従って、この領域で自動選局機能を使用すると局検出感度が低下する問題があった。
【解決手段】本発明ではＲＦＡＧＣ動作時にアナログＲＦからＤＣ電圧を出力し、Ａ／Ｄ変換してデジタルＩＦで検出する電界強度と加算するシステムを構築することによりアンテナ入力レベルの認識が正確に行えるＡＭ受信機を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明はアナログＲＦとデジタルＩＦで構成されるＡＭ受信機におけるＡＧＣ機能と電界強度計に関するものである。

ＡＭ信号を受信する受信機は一般にスーパーへテロダイン方式が用いられている。スーパーヘテロダイン方式とは、放送局からの信号と局部発振回路による信号とを混合し、単一周波数の中間周波信号に変換して復調する方式をいい、フィルタを単一の周波数で構成できて妨害波を減衰しやすい（混信に強い）、繰り返し増幅によって受信感度が良い等の利点がある。

ＡＭは従来、前記スーパーヘテロダイン方式をアナログ回路のみで処理する構成が一般的であったが、雑音特性の優れているデジタル信号処理技術の進歩により、中間周波信号（ＩＦ）をＡ／Ｄコンバータによりデジタル信号化し、デジタル検波器にて信号対雑音比（ＳＮ比）の優れたＡＭ音声信号を得るデジタルＩＦ技術が実現されている（例えば特許文献１参照）。

ＡＭ変調信号においては、その信号が回路のＤレンジを超えて入力されると、波形が歪んで希望する良質の音声信号を得ることができない為、強入力時はＡＧＣ機能によってＩＣ内部へあるレベル以上入力されないように制御されている。したがって、信号レベルを示す電界強度はＡＧＣが動作中は常に一定値を示す。

図６を用いてデジタルＩＦを用いたＡＭ受信機の従来例を説明する。

図６においてこのＡＭ受信機は、アナログＲＦ１００、デジタルＩＦ２００、アンテナ１、ＲＦ増幅器２、第１混合器３、ＩＦ部４、Ａ／Ｄコンバータ５、ＡＭ検波器６、局部発振器７、ＲＦＡＧＣ回路１５、電界強度計１０、ＡＭ音声信号出力端子１２、電界強度出力端子１３で構成される。

アンテナ１から受信したＡＭ変調信号はＲＦ増幅器２で増幅され、混合器３でＩＦ信号に変換される。ＩＦ部４で妨害波を減衰し、希望波を最適レベルに制御してＡ／Ｄコンバータ５へ入力する。Ａ／Ｄコンバータ出力はＡＭ検波器６でデジタル検波されてＡＭ音声信号出力が端子１２から出力される。また、図６に示すＡＭラジオ受信機にはＡＧＣ機能と電界強度計が備えられている。電界強度はデジタルＩＦ内の電界強度計１０にて生成され、端子１３から出力される。

前記ＲＦＡＧＣ回路にて実施されるＡＧＣ機能は、中間周波信号レベルを検出し、閾値を超えるとＡＧＣが動作して前記ＲＦ増幅回路の増幅率を抑制する。詳細な動作を図７にて説明する。

図７は図６で示されるＲＦＡＧＣ回路１５とＲＦ増幅器２の実施例を示したもので、トランジスタＱ１〜Ｑ６、Ｑ１０，Ｑ１１、抵抗Ｒ１〜Ｒ３、容量Ｃ１〜Ｃ２、コイルＬ１、定電流源Ｉ１、基準電圧Ｖ１、電源Ｖｃｃから構成される。中間周波信号ａはＱ１のベースに入力され、Ｑ１のエミッタに接続されるＣＲにてＤＣ変換される。ａの振幅が小さい時、Ｑ２のＤＣ電圧も小さく、Ｉ１とＱ２とＱ３とで構成されるコンパレータはＱ３側に傾いてＱ４には電流が流れない方向に働く。従って、Ｑ５，Ｑ６はオフ状態になり、ＡＧＣ制御電圧ｂは高い電圧に保たれる。しかし、ａの振幅が大きくなると、Ｑ２ベースのＤＣ電圧値が上昇し、前記コンパレータがＱ４側に傾き、Ｑ５、Ｑ６が相次いで動作する。これによりＲ３に電流が流れ、ＡＧＣ制御電圧ｂは下降する。一方、ＲＦ増幅器２は、アンテナ入力信号がＱ１１のゲートに入力される。信号の増減がＱ１１のドレイン−ソース間電流(Ｉｄｓ)の増減に変換され、アンテナ入力信号はＩｄｓと負荷Ｌ１とＣ２にて決まる増幅率で増幅されて第１混合器に入力される。Ｑ１０はＱ１１のドレイン電圧を制御し、Ｑ１０のベース電圧の大小がドレイン−ソース間電流の大小となり、増幅率が制御される。中間周波信号ａの増大、つまり前記制御電圧ｂの下降によってＲＦ増幅器２内のＱ１０のベース電圧が下降し、Ｑ１１のドレイン−ソース間の電流が減少して増幅率が減少する。第１混合器、ＩＦ部の増幅率はＡＧＣ動作に関わらず一定であるので、ＡＧＣ動作によって中間周波信号ａの振幅レベルは小さくなる。中間周波信号ａの振幅安定点はＱ２のベース電圧が基準電圧Ｖ１まで下降した点である。この時、中間周波信号ａのレベルは一定値以上を示さなくなる。仮に過渡的に大きい信号が入力された場合でも、前記ＡＧＣループ動作によって再び安定点に落ち着く。

図８（ａ）にアンテナ入力レベルに対する電界強度の関係を示す。

図中のＸ点がＡＧＣ動作ポイントであり、Ｘ以上の信号をアンテナから受信した場合には前記ＡＧＣ動作によって中間周波信号レベルは一定となり、電界強度も上昇せずに一定値を示す。前記電界強度の役割のひとつとして、ＡＭ受信機の自動選局機能がある。この機能は、受信周波数をスイープさせて電界強度を示した周波数で止めるという局検出機能であり、検出する電界強度の閾値を高く設定するほど妨害波の誤検出は少なくなり、閾値が低い程妨害波の誤検出の可能性が高くなる。図８（ｂ）に自動選局機能を成立させる閾値設定を示す。電界強度が一定となるｊよりも低いレベルに閾値Ｔｈ１を設定すれば、Ｙ点以上のアンテナ入力レベルに対して自動選局機能が動作する。
特開２００５−７９６７７号公報

しかしながら、妨害波が大きい電波状況に置かれると、ＡＭ受信機は妨害波を抑制する為に妨害波に対しても前記ＲＦＡＧＣが動作する。従来例に示すシステムにおいては前記ＲＦＡＧＣ動作後の電界強度は一定となる為、希望局の入力レベルが小さい状態で前記ＲＦＡＧＣが動作すると電界強度が充分に上昇しないという状態になる。このような状況下での自動選局機能の動作について図８（ｃ）にて説明する。図中ｋの電界強度は、妨害波に対してＡＧＣが動作して希望局の電界強度が全体的に下がった状態を示し、Ｔｈ１の閾値では電界強度の判別ができない。このように、閾値Ｔｈ１を高く設定する程、希望受信局検出感度が低下する弊害が生じる。

前記に鑑み、本発明はアナログＲＦとデジタルＩＦによって構成されるＡＭラジオ受信機において、ＲＦＡＧＣ動作時にアナログＲＦからデジタルＩＦに対してＡＧＣ動作中のアンテナ入力レベル情報を伝えることによって、ＲＦＡＧＣ動作中の電界強度リニアリティを確保し、希望受信局検出感度の向上を実現することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本願の請求項１の発明は、前記ＲＦＡＧＣ動作時にＤＣ電圧を出力するＲＦＡＧＣモニタ機能と、前記ＲＦＡＧＣモニタ電圧をデジタル処理する為のＡ／Ｄコンバータを備えたことを特徴としている。

また、一般的にアナログＲＦの電源（Ｖｃｃ）がデジタルＩＦの電源（ＶＤＤ）に比べて高いことから、本願の請求項２の発明はＲＦＡＧＣモニタ電圧がＡ／Ｄコンバータの電源を超えないように電圧リミット機能を備えたことを特徴としている。

このように本発明の請求項１のＡＭ受信機では、アナログＲＦとデジタルＩＦで構成されるＡＭ受信機において、ＲＦＡＧＣモニタを電界強度に加算することにより、入力レベルに対する電界強度のリニアリティを確保してＲＦＡＧＣ動作如何に関わらず電界強度計からアンテナ入力を判別できるようになり、自動選局機能感度が向上する。

本発明の請求項２のＡＭ受信機では、ＲＦＡＧＣモニタの最大出力にリミットがかかり、Ａ／Ｄコンバータへの入力が電源を越えることによる誤動作、耐圧の問題を回避することができる。

以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るＡＭラジオ受信機の構成を示すブロック図であり、従来例と同一部分は同一符号を用いる。

図１においてこのＡＭラジオ受信機は、アナログＲＦ１００、デジタルＩＦ２００、アンテナ１、ＲＦ増幅器２、第１混合器３、ＩＦ部４、中間周波信号用Ａ／Ｄコンバータ５、ＡＭ検波器６、局部発振器７、ＲＦＡＧＣ回路８、Ａ／Ｄコンバータ９、電界強度計１０、加算器１１、ＡＭ音声信号出力端子１２、電界強度出力端子１３で構成される。

図１においてアンテナ１から受信したＡＭ変調信号はＲＦ増幅器２で増幅され、混合器３でＩＦ信号に変換される。ＩＦ部４で妨害波減衰と希望波を最適レベルに制御された信号がＡ／Ｄコンバータ５へ入力される。Ａ／Ｄコンバータ出力はＡＭ検波器６でデジタル検波されてＡＭ音声信号出力が端子１２から出力される。

一方、ＡＧＣ制御はＲＦＡＧＣ回路８で行われ、中間周波信号ａのレベルを検出し、制御電圧ｂの出力にて前記ＲＦ増幅器の増幅を抑制する。前記制御電圧とは別に、前記中間周波信号レベルが閾値以下の場合は０Ｖを示し、閾値を越えた場合にＤＣ電圧を出力する。この電圧をここではＲＦＡＧＣモニタと呼ぶ。ＲＦＡＧＣモニタはｃから出力され、Ａ／Ｄコンバータ９でデジタル信号に変換される。電界強度はデジタル信号処理により電界強度計１０で生成された電圧ｅとＲＦＡＧＣモニタとを加算器１１で加算して電界強度出力として端子１３より出力する。

図３は図１で示されるＲＦＡＧＣ回路８とＲＦ増幅器２の実施例を示したもので、トランジスタＱ１〜Ｑ７、Ｑ１０，Ｑ１１、抵抗Ｒ１〜Ｒ４、容量Ｃ１〜Ｃ２、コイルＬ１、定電流源Ｉ１、基準電圧Ｖ１、電源Ｖｃｃから構成される。以下動作を説明する。

中間周波信号ａのレベル検出と制御電圧ｂ、ＲＦ増幅器２の増幅率抑制動作は図７に示した従来例と同様である。ただし、Ｑ４の動作によって動作するＱ７のトランジスタを追加し、Ｑ２，Ｑ３，Ｉ１で構成されるコンパレータの傾きに応じてＲ４に電流を流してＤＣ電圧をｃから出力する。これがＲＦＡＧＣモニタであり、従来例に示したように、ＡＧＣ動作ポイントに達すると制御電圧ｂは下降する。同時にＲＦＡＧＣモニタは０Ｖから上昇する。

図５にアンテナ入力レベルと電界強度及びＲＦＡＧＣモニタを示す。図５（ａ）にデジタルＩＦで検出する電界強度計の出力（図１−ｅ）を示す。電界強度検出は従来と同様に中間周波信号レベルで行う為、ＲＦＡＧＣ動作によってアンテナ入力レベルによらず電界強度は一定値となる。図５（ｂ）にＲＦＡＧＣモニタ（図１−ｃ）を示す。ＲＦＡＧＣ動作が開始するＸ以上の入力レベルにおいて、その入力レベルに応じたＤＣ電圧を出力する。デジタルＩＦで検出される電界強度にＲＦＡＧＣモニタを加算した電界強度出力端子（図１−端子１３）の出力を図５（ｃ）に示す。図で示すようにＲＦＡＧＣが動作している強入力受信時でも入力レベルに対して電界強度の傾きを保っている。

（第２の実施形態）
図２は本発明の実施形態に係るＡＭラジオ受信機の構成を示すブロック図であり、従来例や図１と同一部分は同一符号を用いる。

図２においてこのＡＭラジオ受信機は、アナログＲＦ１００、デジタルＩＦ２００、アンテナ１、ＲＦ増幅器２、第１混合器３、ＩＦ部４、中間周波信号用Ａ／Ｄコンバータ５、ＡＭ検波器６、局部発振器７、ＲＦＡＧＣ回路８、Ａ／Ｄコンバータ９、電界強度計１０、加算器１１、ＡＭ音声信号出力端子１２、電界強度出力端子１３、出力リミット回路１４で構成される。

この図２に示すＲＦＡＧＣモニタは、図１に示す実施形態１のＲＦＡＧＣモニタに出力リミット回路１４が設けられたものである。動作説明を図４にて行い、出力される電圧を図５（ｄ）に示す。

図４は図３と同様に前記ＲＦＡＧＣ回路８とＲＦ増幅器２の実施例で、リミット電圧入力端子２０、抵抗Ｒ５、トランジスタＱ８〜Ｑ９を図３に付加している。図４において、中間周波信号ａが大きくなると図３のＲＦＡＧＣ回路と同様にＱ７がオンし、ＲＦＡＧＣモニタｃが上昇する。ｃの電圧が小さい時、Ｑ８はオフしているが、ｃの電圧が端子２０のリミット電圧に達すると、Ｑ８がオンしてＲ４に流れ込む電流の一部がＱ８へ流れる。これによりＲＦＡＧＣモニタｃは端子２０の電圧でリミットがかかる。

前記リミット機能によりＲＦＡＧＣモニタは図５（ｄ）に示すように０Ｖ〜リミット電圧の間で動作することになる。リミット電圧はＡ／Ｄコンバータの電源ＶＤＤを用いることが望ましいが、アナログＲＦ内部で作る定電圧によっても実現できる。

以上の説明のように本発明はＡＭラジオ受信機に有用である。

本発明の実施の形態１におけるＡＭラジオ受信機の図 本発明の実施の形態２におけるＡＭラジオ受信機の図 本発明の実施の形態１におけるＲＦＡＧＣ回路例を示す図 本発明の実施の形態２におけるＲＦＡＧＣ回路例を示す図 本発明の実施の形態１におけるＲＦＡＧＣモニタと電界強度を示す図 従来のＡＭラジオ受信機の図 従来のＡＭラジオ受信機におけるＲＦＡＧＣ回路例を示す図 従来の電界強度を示す図

符号の説明

１ アンテナ
２ ＲＦ増幅器
３ 第１混合器
４ ＩＦ部
５ 中間周波信号用Ａ／Ｄコンバータ
６ ＡＭ検波器
７ 局部発振器
８ ＲＦＡＧＣ回路
９ ＲＦＡＧＣモニタ用Ａ／Ｄコンバータ
１０ 電界強度計
１１ 加算器
１２ ＡＭ音声信号出力端子
１３ 電界強度出力端子
１４ ＲＦＡＧＣ出力リミット回路
１５ 従来のＲＦＡＧＣ回路
２０ リミット電圧入力端子
ａ 中間周波信号
ｂ ＲＦＡＧＣ制御電圧
ｃ ＲＦＡＧＣモニタ
ｅ デジタルＩＦ電界強度
ｊ 従来の電界強度１
ｋ 従来の電界強度２
Ｘ ＲＦＡＧＣ動作開始入力レベル

Claims (2)

1. アンテナ受信信号を増幅するＲＦ増幅回路と、
   前記ＲＦ増幅回路の出力信号を第一中間周波信号に変換する混合器と、
   前記第一中間周波信号のフィルタリングと中間周波信号の増幅を行うＩＦ部と、
   前記ＩＦ部出力を中間周波デジタル信号に変換するＡ/Ｄコンバータと、
   前記Ａ／Ｄコンバータ出力からＡＭ音声信号を出力するＡＭ検波回路と、
   前記Ａ／Ｄコンバータ出力信号をＤＣ電圧に変換する電界強度計と、
   前記第１中間周波信号入力レベルに応じてＲＦ増幅器の減衰量を制御するＲＦＡＧＣ機能とＲＦＡＧＣの動作状況を示すＲＦＡＧＣモニタ機能とを併せ持つＲＦＡＧＣ制御回路と、
   前記ＲＦＡＧＣモニタ電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
   前記電界強度計出力に前記Ａ／Ｄコンバータ出力電圧を加える加算器と、
   前記加算器出力をＡＭ電界強度として出力する端子を備えたことを特徴とするＡＭラジオ受信機。
2. 前記ＲＦＡＧＣモニタ出力と前記ＤＣ電圧用Ａ／Ｄコンバータとの間に最大出力リミッタを備えたことを特徴とする請求項１記載のＡＭラジオ受信機。

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