JP2007500989A - 自動利得制御を有するチャネルセレクタ - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＦ前置増幅器と、ＲＦ入力信号を中間周波数出力信号に変換するための混合器とを有するチャネルセレクタに関する。
【解決手段】自動利得制御（ＡＧＣ）電圧は、所定の「テイク・オーバー・ポイント（ＴＯＰ）」の後でＲＦ前置増幅器の利得を低減させるためにＩＦ出力信号から得られる（遅延ＡＧＣ）。混合器のＩＦ出力経路には切替え減衰器が設けられ、これは、自動利得制御電圧の制御下でオン及びオフに切替えられる。減衰器はＴＯＰを超えたレベルでオンである。

Description

本発明は、受信したＲＦチャネル信号を増幅する利得制御されたＲＦ前置増幅器と、該増幅されたＲＦチャネル信号をＩＦチャネル信号に変換するための混合段と、該混合段の出力に接続され、該ＩＦチャネル信号から望ましいチャネル信号を選択するＩＦフィルタと、該ＩＦフィルタの出力に接続され、該選択されたIFチャネル信号のレベルが所定のレベルを上回るときに、高レベルモードで該ＲＦ前置増幅器の利得を低減し、該選択されたIFチャネル信号のレベルが該所定のレベルを下回るときに、低レベルモードで該RF前置増幅器の利得を十分一定に保つＡＧＣ電圧を該選択されたＩＦチャネル信号から得る手段とを縦列に有するチャネルセレクタに関する。

このようなチャネルセレクタは、従来技術でよく知られており、複数の受信ＲＦチャネル信号から、最良の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を有し、十分な非線形歪みを有さない一つの望ましいＩＦチャネル信号を得る役割を果たす。今日のテレビチューナーは、例えば、アンテナ入力での６０ｄＢμＶ（＝１ｍＶ）の入力信号及び４５ｄＢの利得で好ましくは動作するように設計されうる。従って、ＩＦ出力は、１０５ｄＢμＶである。アンテナ入力信号は５１．３ｄＢのＳ／Ｎ比を有し、チューニング配置自体は４ｄＢの雑音を有し、従って、ＩＦでのＳ／Ｎ比は４７．３ｄＢである。

自動利得制御（ＡＧＣ）は、入力信号レベル及びそのＩＦ出力レベルが非常に低いために、ＲＦ前置増幅器の利得低減が適切でないような低レベルモードでの所謂遅延ＡＧＣである。ＩＦ出力レベルが「テイク・オーバー・ポイント（ＴＯＰ）」を超えるときに、自動利得制御は、ＲＦ前置増幅器がＩＦ出力レベルを十分に一定に保つように低減されるような高レベルモードに入る。

通常、チャネルセレクタは、放送されてない信号の受信及びケーブルシステムからの信号の受信のために使用されるべきである。特に、ケーブルが主な信号入力であるとき、入力信号は、例えば６６ｄＢμＶのように６０ｄＢμＶよりも十分に強い。非線形歪みを有する強信号及び放射効果の影響が後段に及ばないために、ＲＦ前置増幅器の自動利得制御（ＡＧＣ）は、ＩＦ信号のレベルが例えば１０５ｄＢμＶ、即ち「テイク・オーバー・ポイント（ＴＯＰ）」よりも強くなるとすぐに、この段の利得を低減する。しかし、ＲＦ前置増幅器の全てのデシベル利得低減はチューニング配置の雑音指数を１ｄＢだけ増幅させるので、より強い入力信号でのＳ／Ｎ比はＴＯＰでのＳ／Ｎ比のままである、という欠点がある。上述した例では、入力信号が６６ｄＢμＶまで増幅されるとき、利得は３９ｄＢまで減少し、チューニング配置の雑音指数は、１０ｄＢまで増大する。従って、ＩＦでのＳ／Ｎ比は４７．３ｄＢのままである。
米国特許出願公開ＵＳ２００１／００１６９５０Ａ１

今日では、テレビチューナーの市場において、より強いアンテナ入力信号でより高いＳ／Ｎ比を有するよう根強い需要がある。本発明の第一の目的は、より強いアンテナ入力信号でのこのようなより高いＳ／Ｎ比を有するチューニング配置を提供することである。

本発明によるチューニング配置は、混合器の出力とＩＦフィルタの入力との間に切替え減衰器を有し、該切替え減衰器は、高レベルモードの少なくとも一部で作動し、低レベルモードの少なくとも一部で作動しないように、ＡＧＣ電圧によって制御されることを特徴とする。

ＴＯＰでの、あるいはＴＯＰを超える動作にＩＦ減衰器を切替えることによって、自動利得制御は、ＲＦ前置増幅器の利得の増大によるＩＦ経路の利得の損失を補償しようとする。最終的に、ＩＦ出力信号は、改善された信号対雑音比を有するのみならず、元のレベルとなる。これは、前記増幅器による雑音の追加が低減される一方で、減衰器自体はそれほど雑音を加えないためである。例えば、６６ｄＢμＶの入力レベル及び６ｄＢの減衰器では、ＡＧＣループは、入力レベルが６０ｄＢμＶであるかのように反応する。結果として、前置増幅器の雑音指数は６ｄＢ以下である。追加された減衰の範囲は、歪みの問題を伴わずにより大きな信号を扱える減衰器の前に置かれた混合器及びＩＦ経路の能力によって制限されることが明白である。

本発明によるチャネルセレクタは、前記切替え減衰器に並列接続された切替え増幅器を更に有し、該切替え増幅器は、前記切替え減衰器が作動しない前記低レベルモードの一部で作動するように、前記ＡＧＣ電圧によって制御されることを特徴とする。上述した切替え減衰器は、より高い信号レベルでチャネルセレクタの動的範囲を改善する一方で、切替え増幅器は、低い信号レベルで動的範囲を改善する。切替え増幅器は、ＡＧＣがこの範囲で作動せず、従って、ＩＦ信号及び付随する雑音が切替え増幅器によって等しく増幅されるので、信号対雑音比を改善しない。しかし、切替え増幅器は、より低いＩＦ信号レベルだけではなく、チャネルセレクタの感度、即ち、有用な画像を与える更に小さな信号を増幅する。増幅器は、ＡＧＣがそのとき加えられた余分な雑音を伴って動作することを回避するように、低レベルモードのハイエンドが達成される前にオフに切替えられるべきである。例えば、ＴＯＰの入力レベルが６０ｄＢμＶであって、切替え増幅器が１０ｄＢの利得を有するときに、増幅器は、５０ｄＢμＶの、あるいはそれ以下の入力レベルでオフに切替えられるべきである。注意すべきは、ＲＦ自動利得制御（ＡＧＣ）と共同する連続的なＩＦ自動利得制御（ＡＧＣ）が従来技術で知られることである。例えば、米国特許出願公開ＵＳ２００１／００１６９５０Ａ１（特許文献１参照。）から知られる。このような二つのＡＧＣは、入力レベルの大きな範囲に亘って高くて一定なＩＦレベルを得るためにデジタル式復調器を有する受信器において有用である。

望ましくは、更に、本発明によるチャネルセレクタは、前記切替え減衰器及び前記切替え増幅器が、前記ＡＧＣ電圧と所定のＤＣ電圧とを比較する比較器によって夫々切替えられることを特徴とする。

本発明を、添付の図を参照して記述する。

図１のチャネルセレクタは第一の同調フィルタ２を有する。同調フィルタ２の入力はアンテナ１に接続され、その出力はＲＦ前置増幅器３の入力に接続されている。前置増幅器３によって増幅されたＲＦチャネル信号は、第二の同調フィルタ４を通って、混合器５に入力される。ここで、ＲＦ信号は、同調局部発振器６からの発振を乗じられる。混合器は、ＲＦ信号を中間周波数（ＩＦ）信号に変換する。ＩＦ信号は、その後ＩＦ増幅器７で増幅され、表面音波（ＳＡＷ）フィルタ８に供給される。表面音波フィルタ８は、チャネルフィルタリングを実施する。

ここまでで記述された配置は、従来技術で知られる。同調フィルタ１及び４は、実質的にはチャネルフィルタによるものではないが、混合器５において望ましいＩＦチャネルに別に含まれる画像周波数を抑える役割を主に果たす。望ましいＩＦチャネル信号は、ＳＡＷフィルタ８における十分に抑えられた隣接するチャネル信号と共に、更にＩＦ増幅及びＩＦ減衰が起こるＩＦユニット９に入力される。更に、ＩＦユニット９は、前置増幅器３の利得を制御するための自動利得制御（ＡＧＣ）電圧Ｖ_ａｇｃを発生させる。これは、遅延された自動利得制御である。低レベル入力信号（低レベルモード）で、ＡＧＣ電圧は前置増幅器３の利得を十分に低減させる一方で、より高い入力信号（高レベルモード）で、ＡＧＣ電圧は、ＳＡＷフィルタのＩＦ出力信号を十分に一定に保つように前置増幅器の利得を低減させる。ＡＧＣ電圧が前置増幅器の利得を低減させ始める点が「テイク・オーバー・ポイント（ＴＯＰ）」である。このような遅延ＡＧＣでは、遅延装置（例えば、単一ダイオード）は、低レベルモードにおいて前置増幅器へのＡＧＣ電圧の伝送を防ぎ、高レベルモードにおいてこのような伝送を可能にする。その利得が低レベルモードで発生したＡＧＣ電圧によってそれほど低減されないように、前置増幅器３を構成することも可能である。

本発明によれば、図１のチャネルセレクタは、ＩＦ増幅器７の出力ＡとＳＡＷフィルタ８の入力Ｂとの間に切替え減衰器１０及び切替え増幅器１１を有する。減衰器１０は、比較器Ｃ_１によってオン及びオフに切替えられる。比較器Ｃ_１は、ＡＧＣ電圧Ｖ_ａｇｃと所定の基準電圧Ｖ_１とを比較する。増幅器１１は、比較器Ｃ_２によってオン及びオフに切替えられる。比較器Ｃ_２は、ＡＧＣ電圧と所定の基準電圧Ｖ_２とを比較する。減衰器１０及び増幅器１１がオフであるとき、その組合せは基準利得を供給する。基準利得は、必ずしも０ｄＢに等しいわけではない。切替え増幅器がオンであるとき、その利得は例えば１０ｄＢだけ増幅され、切替え減衰器がオンであるとき、その利得は例えば６ｄＢだけ減衰される。当然のことながら、増幅器及び減衰器は同時にオンであることはない。

切替え減衰器及び切替え増幅器の動作を、図２に示す。図２は、ｄＢμＶの単位のＳＡＷフィルタ８の出力でのＩＦレベルＶ_ｏを、同じくｄＢμＶの単位のアンテナ入力レベルＶ_ｉの関数として示す。図２の点線は、減衰器１０及び増幅器１１を用いない場合の上記関数を表わす。低い入力レベルで、増幅器１１はオンとされ、配置の感度は例えば１０ｄＢだけ増幅される。レベルが増大するとき、増幅器は、例えば５０ｄＢμＶの入力レベルＬ_２でオフに切替わる。そのときレベルは、例えば６３ｄＢμＶの入力レベルＴに置かれたＴＯＰを通る。例えば６５ｄＢμＶの入力レベルＬ_１において、減衰器１０は、配置の信号対雑音比のレベルがここから増大されるようにオンに切替えられる。

要素８、９、Ｃ_１、Ｃ_２、１０及び１１を有するループが、特定の状況下で発振する傾向を有する可能性がある場合、この発振は、ヒステリシス又はラッチを伴う比較器Ｃ_１及びＣ_２を設けることによって容易に回避されうる。

図３は、図１の切替え減衰器１０及び切替え増幅器１１の詳細な実施例を示す。切替え増幅器は、エミッタインピーダンスとして抵抗Ｒ_１、Ｒ_２及びバイパスキャパシタＣ_１を有するバイポーラｎｐｎトランジスタＴ_１と、コレクタリードにインダクタンスＬ_１と、トランジスタのコレクタ及びベースの電極間にキャパシタＣ_３と直列なフィードバック抵抗Ｒ_３とを有する。図１のＩＦ増幅器７からのＩＦ入力信号は、入力端子Ａ及びキャパシタＣ_２を通ってトランジスタＴ_１のベース電極に入力される。コレクタ電極からの増幅信号は、キャパシタＣ_４を通って、出力端子Ｂを介して図１のＳＡＷフィルタ８の入力に入力される。トランジスタＴ_１は、比較器Ｃ_２によって制御されるスイッチングトランジスタＴ_２によってオン及びオフに切替えられる。このスイッチングトランジスタのコレクタ電極はコレクタ抵抗Ｒ_４を通って供給電圧に接続され、直列抵抗Ｒ_５を通って増幅トランジスタＴ_１のベース電極に接続されている。

切替え減衰器は、ＩＦ入力端子ＡとＩＦ出力端子Ｂとの間で直列に配置されたキャパシタＣ_５、抵抗Ｒ_６、第一のダイオードＤ_１及び第二のダイオードＤ_２、抵抗Ｒ_７並びにキャパシタＣ_６を有する。抵抗Ｒ_８は、相互接続されたダイオードＤ_１及びＤ_２の陽極を正の供給電圧に結合する。スイッチングトランジスタＴ_３のコレクタ電極は、抵抗Ｒ_９を通ってＣ_５及びＲ_６の相互接続に接続され、抵抗Ｒ_１０を通ってＣ_６及びＲ_７の相互接続に接続されている。比較器Ｃ_１は、スイッチングトランジスタＴ_３を制御する。図３の配置の受動素子の値は、以下の表のとおりである。

キャパシタＣ_２からＣ_６は、ＤＣ分離特性とのみを有し、抵抗Ｒ_４、Ｒ_９及びＲ_１０は、ＤＣ供給特性のみを有することが留意されうる。

動作中に、低いＲＦ入力レベルでは、自動利得制御電圧Ｖ_ａｇｃは高い。結果として、比較器Ｃ_１及びＣ_２の両方が低い出力電圧を供給し、従って、スイッチングトランジスタＴ_２及びＴ_３はオフにされる。ダイオードＤ_１及びＤ_２は、切替え減衰器がオフであるように非導電である。増幅トランジスタＴ_１は導電しており、入力ＡからのＩＦ信号は、出力Ｂに対してトランジスタＴ_１によって増幅される。

入力レベルが図２のレベルＬ_２を通るとき、電圧Ｖ_ａｇｃは所定の電圧Ｖ_２を通るので、比較器Ｃ_２の出力は高くなり、スイッチングトランジスタＴ_２は導電し、トランジスタＴ_１はオフにされる。入力端子からのＩＦ信号は、これ以上増幅されず、キャパシタＣ_２、フィードバック経路Ｃ_３、Ｒ_３及びキャパシタＣ_４を通って出力端子Ｂまでを増幅されずに通る。それに加えて、抵抗Ｒ_３の値は、増幅器及び減衰器がオフであるときに、基準利得、即ち端子ＡとＢとの間の利得を決める。

最後に、入力信号が図２のレベルＬ_１を通るとき、電圧Ｖ_ａｇｃは所定の電圧Ｖ_１を通り、比較器Ｃ_１の出力は高くなり、結果として、スイッチングトランジスタＴ_３及び減衰ダイオードＤ_１及びＤ_２は導電する。入力端子ＡからのＩＦ信号電流の一部は、抵抗Ｒ_８を通って流れるので、出力端子Ｂへの信号転送は減衰される。減衰器はオン状態にある。三つの抵抗Ｒ_６、Ｒ_７及びＲ_８で形成された減衰器は、出力インピーダンスがオン状態にある切替え増幅器の出力インピーダンスに可能な限り近い値に保たれるように構成されている。

本発明によるチャネルセレクタのブロック図である。 図１のチャネルセレクタの動作を説明するグラフである。 図１のチャネルセレクタで使用される切替え減衰器及び切替え増幅器の詳細な回路図である。

Claims (3)

1. 受信したＲＦチャネル信号を増幅する利得制御されたＲＦ前置増幅器と、
   該増幅されたＲＦチャネル信号をＩＦチャネル信号に変換するための混合段と、
   該混合段の出力に接続され、該ＩＦチャネル信号から望ましいチャネル信号を選択するＩＦフィルタと、
   該ＩＦフィルタの出力に接続され、該選択されたIFチャネル信号のレベルが所定のレベルを上回るときに、高レベルモードで該ＲＦ前置増幅器の利得を低減し、該選択されたIFチャネル信号のレベルが該所定のレベルを下回るときに、低レベルモードで該RF前置増幅器の利得を十分に一定に保つＡＧＣ電圧を該選択されたＩＦチャネル信号から得る手段とを縦列に有するチャネルセレクタにおいて、
   該混合段の出力と該IFフィルタの入力との間に切替え減衰器を有し、該切替え減衰器は、該高レベルモードの少なくとも一部で作動し、該低レベルモードの少なくとも一部で作動しないように、該ＡＧＣ電圧によって制御されることを特徴とするチャネルセレクタ。
2. 前記切替え減衰器に並列接続された切替え増幅器を有し、該切替え増幅器は、前記切替え減衰器が作動しない前記低レベルモードの一部で作動するように、前記ＡＧＣ電圧によって制御されることを特徴とする、請求項１記載のチャネルセレクタ。
3. 前記切替え減衰器及び前記切替え増幅器は、前記ＡＧＣ電圧と所定のＤＣ電圧とを比較する比較器によって夫々切替えられることを特徴とする、請求項２記載のチャネルセレクタ。

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