JP2007295147A - 自動利得制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波入力に対応した特殊なＡＤコンバータを用いることなく、少ない消費電流でＤＳＰによるＲＦ−ＡＧＣ処理を行うことができるようにする。
【解決手段】周波数変換回路５より出力される広帯域の中間周波信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１０と、Ａ／Ｄ変換回路１０から出力される広帯域のデジタル中間周波信号のレベルに基づいて、アンテナダンピング回路３およびＬＮＡ４の利得を制御するための制御データを生成して出力するＤＳＰ１１とを備え、周波数変換回路５より出力される広帯域の中間周波信号をＡ／Ｄ変換してＤＳＰ１１に供給するようにすることにより、Ａ／Ｄ変換回路１０への入力信号の周波数を低くすることができるようにして、高周波入力に対応した特殊なＡＤコンバータを用いる必要をなくし、消費電流も削減できるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は自動利得制御回路に関し、特に、ラジオ受信機などの無線通信装置に強い信号が入力されたときにおける信号の歪みを抑制するためのＡＧＣ動作を行う回路に関するものである。

通常、ラジオ受信機などの無線通信装置では、受信信号の利得を調整するためにＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路が設けられている。ＲＦ（Radio Frequency）ＡＧＣ回路は、アンテナで受信された高周波信号（ＲＦ信号）のゲインを調節して、受信信号のレベルを一定に保つようにするものである。ＲＦ−ＡＧＣは、アンテナダンピング回路での減衰量やＬＮＡ（Low Noise Amplifier）等の利得を制御することで実現できる。

ＲＦ−ＡＧＣ回路は、アンテナ入力信号の電界強度が閾値より大きくないときは動作せず、受信信号のゲインを下げることはない。しかし、アンテナに強電界の信号が入力されて電界強度が閾値を超えると、ＲＦ−ＡＧＣ回路が動作して受信信号のゲインを下げることにより、無線通信装置に過大な電力が加えられないようにする。

従来、アンテナダンピング回路とＬＮＡのＡＧＣ処理を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いてデジタル信号処理として行うようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の技術では、ＬＮＡより出力される広帯域のＲＦ信号のレベル、ＩＦ（Intermediate Frequency）アンプより出力される中帯域のＩＦ信号のレベル、ＩＦフィルタより出力される狭帯域のＩＦ信号のレベルをそれぞれ検出してデジタル信号に変換し、ＤＳＰが各帯域の信号レベルに基づいてアンテナダンピング回路およびＬＮＡの利得調整の可否および利得調整量を決定するようにしている。
ＷＯ２００５／０５３１７１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、広帯域の信号レベルを検出するのに、ＬＮＡより出力されるＲＦ信号を用いている。よって、このＲＦ信号をＡ／Ｄ変換するＡＤコンバータへの入力信号の周波数は高くなる。そのため、高い入力周波数に対応可能な特殊なＡＤコンバータを用いなければならないという問題があった。また、ＡＤコンバータにおける消費電流も増大するという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、高周波入力に対応した特殊なＡＤコンバータを用いることなく、少ない消費電流でＤＳＰによるＡＧＣ処理を行うことができるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の自動利得制御回路は、周波数変換回路より出力された広帯域の中間周波信号をＡ／Ｄ変換してデジタル信号処理部に供給し、当該広帯域の中間周波信号のレベルに基づいて、受信した高周波信号の利得を制御するようにしている。

上記のように構成した本発明によれば、希望波と妨害波との双方を含む広帯域の信号が、高周波帯の信号から中間周波帯の信号に変換された上でＡ／Ｄ変換部に供給されるので、Ａ／Ｄ変換部への入力信号の周波数を低くすることができる。そのため、高周波入力に対応した特殊なＡＤコンバータを用いる必要がなく、消費電流も削減することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の自動利得制御回路を実施したラジオ受信機の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施形態によるラジオ受信機は、アンテナ１、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２、アンテナダンピング回路３、ＬＮＡ４、周波数変換回路５、ＢＰＦ６、ＩＦアンプ７、第１のＡ／Ｄ変換回路８、ＡＧＣアンプ９、第２のＡ／Ｄ変換回路１０、ＤＳＰ１１およびインタフェース回路１２を備えて構成されている。これらの構成（アンテナ１を除く）は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）プロセスにより１つの半導体チップに集積されている。

ＢＰＦ２は、アンテナ１で受信した放送波信号のうち特定の周波数帯域における放送波信号を選択的に出力する。このＢＰＦ２は、比較的広帯域の通過域を有し、希望帯域を含む放送信号を通過させる。アンテナダンピング回路３は、ＢＰＦ２を通過した高周波信号を、インタフェース回路１２より供給される制御信号に応じて可変設定された減衰度に制御する。ＬＮＡ４は、本発明の高周波増幅回路に相当するものであり、ＢＰＦ２を通過した高周波信号を低雑音で増幅する。ＬＮＡ４の利得は、インタフェース回路１２より供給される制御信号に応じて制御される。

アンテナ入力信号の受信強度があまり大きくないときは、アンテナダンピング回路３は動作せず、受信信号のレベルを減衰させることはない。ＬＮＡ４の利得も最大ゲインに設定されている。しかし、アンテナ１に強電界の信号が入力されたときには、まずＬＮＡ４の利得を下げる（増幅ゲインを０[ｄＢ]に近づけていく）ことによって受信信号の減衰を行う。それでも減衰量が不足する場合に、アンテナダンピング回路３の利得を下げる（ゲインを０[ｄＢ]以下に減衰させる）。これにより、受信信号の電界強度が回路のダイナミックレンジを超えないようにして、歪の発生を改善する。

ＬＮＡ４により増幅された信号は、周波数変換回路５に供給される。周波数変換回路５は、ＬＮＡ４から供給される高周波信号と、図示しない局部発振回路から供給される局部発振信号とを混合し、周波数変換を行って中間周波信号を生成して出力する。ＢＰＦ６は、周波数変換回路５より供給された中間周波信号に対して帯域制限を行って、希望周波数の１局のみが含まれる狭帯域の中間周波信号を抽出する。

ＩＦアンプ７は、ＢＰＦ６より出力された狭帯域の（希望波のみが含まれている）中間周波信号を増幅する。第１のＡ／Ｄ変換回路８は、ＩＦアンプ７より出力された中間周波信号をアナログ−デジタル変換する。このようにしてデジタルデータとされた中間周波信号は、ＤＳＰ１１に入力される。ＤＳＰ１１は、第１のＡ／Ｄ変換回路８より入力された狭帯域デジタル中間周波信号をベースバンド信号に復調して出力する。

ＡＧＣアンプ９は、本発明の増幅回路に相当するものであり、周波数変換回路５より出力された広帯域の（希望波および妨害波の双方が含まれている）中間周波信号を増幅する。第２のＡ／Ｄ変換回路１０は、本発明のＡ／Ｄ変換部に相当するものであり、ＡＧＣアンプ９より出力された中間周波信号をアナログ−デジタル変換する。このようにしてデジタルデータとされた中間周波信号は、ＤＳＰ１１に入力される。

ＤＳＰ１１は、本発明のデジタル信号処理部に相当するものであり、第１のＡ／Ｄ変換回路８より入力された狭帯域デジタル中間周波信号のレベルを検出するとともに、第２のＡ／Ｄ変換回路１０より入力された広帯域デジタル中間周波信号のレベルを検出し、それらの検出レベルに応じてアンテナダンピング回路３およびＬＮＡ４の利得を制御するための制御データを生成する。そして、この制御データをインタフェース回路１２に出力する。

インタフェース回路１２は、ＤＳＰ１１から供給される制御データに基づいて、アンテナダンピング回路３およびＬＮＡ４の利得を制御するための制御信号を生成し、アンテナダンピング回路３およびＬＮＡ４に供給する。これにより、アンテナダンピング回路３およびＬＮＡ４の利得を制御する。

例えば、ＡＧＣレンジが６０[ｄＢ]とすると、狭帯域デジタル中間周波信号のレベルＶＤが所定値Ｄより小さいときは、広帯域デジタル中間周波信号のレベルに応じてＬＮＡ４で最大２０[ｄＢ]分まで利得を下げる。また、狭帯域デジタル中間周波信号のレベルＶＤが所定値Ｄより大きくて、広帯域デジタル中間周波信号のレベルも所定値ＵＤより大きいときは、ＬＮＡ４の利得を２０[ｄＢ]下げただけでは減衰量が不足する。この場合は、広帯域デジタル中間周波信号のレベルに応じて最大で４０[ｄＢ]分の減衰をアンテナダンピング回路３で行う。

以上詳しく説明したように、本実施形態によれば、周波数変換回路５より出力される広帯域の中間周波信号を第２のＡ／Ｄ変換回路１０にてＡ／Ｄ変換してＤＳＰ１１に供給し、当該広帯域の中間周波信号のレベルに基づいて、アンテナ１で受信した高周波信号の利得を制御するようにしている。例えば、広帯域の中間周波信号の周波数帯を数１００ＫＨｚ程度に設定すれば、第２のＡ／Ｄ変換回路１０への入力信号の周波数を低くすることができる。そのため、高周波入力に対応した特殊なＡＤコンバータを用いる必要がなく、消費電流も削減することができる。

また、本実施形態によれば、周波数変換回路５と第２のＡ／Ｄ変換回路１０との間に設けられたＡＧＣアンプ９に関しても、入力信号の周波数を低くすることができる。そのため、利得を抵抗比で決めることのできる帰還アンプによってＡＧＣアンプ９を構成することができる。これにより、利得のバラツキ、環境変化に対する特性を改善することができ、ＡＧＣ特性が改善される。

なお、上記実施形態では、アンテナダンピング回路３の利得とＬＮＡ４の利得とを制御する例について説明したが、これに限定されない。例えば、インタフェース回路１２から周波数変換回路５に制御信号を出力することにより、周波数変換回路５の利得を更に制御するようにしても良い。

また、上記実施形態では、広帯域の中間周波信号からＢＰＦ６によって狭帯域の中間周波信号を生成しているが、これに限定されない。例えば、広帯域の中間周波信号からＢＰＦによって中帯域の中間周波信号を生成し、当該中帯域の中間周波信号からＢＰＦ６によって狭帯域の中間周波信号を生成するようにしても良い。この場合、中帯域の中間周波信号をＡ／Ｄ変換してＤＳＰ１１に供給し、この信号レベルも加味して利得の制御を行うようにしても良い。

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明は、可変利得の高周波増幅回路および減衰回路を備えた自動利得制御回路に有用である。この自動利得制御回路は、例えば、ラジオ受信機、テレビジョン受像機、携帯電話機などの無線通信装置に適用することが可能である。

本発明の自動利得制御回路を実施したラジオ受信機の構成例を示す図である。

符号の説明

３ アンテナダンピング回路
４ ＬＮＡ（高周波増幅回路）
５ 周波数変換回路
９ ＡＧＣアンプ（増幅回路）
１０ 第２のＡ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ変換部）
１１ ＤＳＰ（デジタル信号処理部）

Claims (2)

1. 受信した高周波信号を増幅する高周波増幅回路と、上記高周波増幅回路により増幅された高周波信号に対して周波数変換を行って中間周波信号を生成する周波数変換回路とを備えた無線通信装置に適用される自動利得制御回路であって、
   上記周波数変換回路より出力された広帯域の中間周波信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
   上記Ａ／Ｄ変換部から出力される広帯域のデジタル中間周波信号のレベルを検出し、検出した信号レベルに基づいて、上記受信した高周波信号の利得を制御するための制御データを生成して出力するデジタル信号処理部とを備えたことを特徴とする自動利得制御回路。
2. 上記周波数変換回路より出力された広帯域の中間周波信号を増幅する増幅回路を更に備え、
   上記Ａ／Ｄ変換部は、上記増幅回路により増幅された広帯域の中間周波信号をデジタル信号に変換することを特徴とする請求項１に記載の自動利得制御回路。