JP2009027329A - 自動利得制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＦ−ＡＧＣの収束時間を長くすることなく、２信号妨害か相互変調妨害かに応じて適切な利得調整を行うことができるようにする。
【解決手段】相互変調妨害がない場合に合わせて利得配分が設定された第１のテーブル情報と、相互変調妨害がある場合に合わせて利得配分が設定された第２のテーブル情報と、第１、第２のテーブル情報に比べて減衰量の少ない利得配分が設定された第３のテーブル情報とを備え、妨害波のレベルとは無関係に希望波のレベルのみに基づいて第３のテーブル情報を参照して受信信号の利得を大まかに制御すると同時に妨害波のレベルを検出し、第３のテーブル情報を用いた利得の調整後に、相互変調妨害の有無の検出結果に応じて第１のテーブル情報または第２のテーブル情報の何れかを参照して希望波のレベルに加えて妨害波のレベルから受信信号の利得を更に調整する。
【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。高周波段に設けられる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、受信信号（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、当該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、ＬＮＡより出力される広帯域のＲＦ信号のレベルと、ＩＦ（Intermediate Frequency）アンプより出力される狭帯域の中間周波信号（ＩＦ信号）のレベルとをそれぞれ検出し、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た技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
ＷＯ２００５／０５３１７１号公報

ここで、狭帯域のＩＦ信号には希望波のみが含まれるため、ＩＦ信号のレベルを検出することによって、希望波のレベルを把握することが可能である。そのため、希望波のレベルと所定の閾値とを比較することにより、アンテナダンピング回路での減衰量やＬＮＡでの利得を適切に制御することが可能となる。

これに対し、広帯域のＲＦ信号には希望波と妨害波との両方が含まれるため、ＲＦ信号の検出レベルが希望波のものか妨害波のものかを区別することができない。このため、希望波のみが入力されたときにＲＦ信号が歪まないように利得調整量を設定するが一般的である。つまり、ＲＦ信号のレベルと比較する所定の閾値は、希望波のレベルに対して最適となるように設定されている。

このように、従来の自動利得制御回路では、ＡＧＣの閾値が希望波に対して最適となるように設定されており、妨害波に対して最適な利得設定ができない。そのため、希望波と共に妨害波も入力されたときには、受信感度を落とすことなくＲＦ信号の利得を最適に制御することが困難となる。特に、２つの妨害波が存在する場合（ＲＦ相互変調を起こす妨害波が入力されたとき）には、所望の受信感度を得ることができないという問題があった。

このような問題を解決するために、本出願人は、狭帯域のＩＦ信号および広帯域のＩＦ信号を用いて希望波のレベルと妨害波のレベルとをそれぞれ検出し、検出されたそれぞれのレベルに基づいてテーブル情報を参照し、アンテナダンピング回路での減衰量やＬＮＡでの利得の調整を制御する技術について特許出願をした（例えば、特許文献２参照）。
特願２００６−１７６１４９号

この特許文献２に記載の発明では、希望波のレベルに加えて妨害波のレベルも検出している。ところが、それが単一の妨害波によるもの（希望波の他に妨害波が１つ存在する２信号妨害）であるか、複数の妨害波によるもの（希望波の他に複数の妨害波が存在する相互変調妨害）であるかは特定できず、どちらの妨害であるかによらず同じテーブル情報を参照してアンテナダンピング回路での減衰量を制御していた。

相互変調妨害を抑制するためには、アンテナダンピング回路でのＲＦ信号の減衰量を大きくする必要がある。そのため、特許文献２に記載のテーブル情報は、相互変調妨害に対して最適な利得設定となるように作られていた。しかし、相互変調妨害に合わせて利得配分を設定したテーブル情報を用いた場合、発生している妨害が２信号妨害であるときには必要以上に大きな減衰をかけてしまうことになる。そのため、希望波のレベルも一緒に減衰されて、感度抑圧が生じてしまうという問題があった。

なお、妨害なし／２信号妨害／相互変調妨害の何れが起こっているかを検出して、妨害の有無および妨害の種類に応じたＲＦ信号減衰量の調整を行う技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。また、相互変調妨害が起こる周波数関係にあるか否かを検出し、その検出結果に応じてＲＦ−ＡＧＣの感度を調整する技術も提案されている（例えば、特許文献４参照）。
特開平５−３３５８５５号公報 特開平１０−２８５０６２号公報

上記特許文献３，４に記載されている従来技術は何れも、ＲＦ−ＡＧＣをアナログ信号処理として行っている。これを特許文献２のようにＤＳＰ（Digital Signal Processor）を使ってデジタル信号処理として行うのであれば、２信号妨害用のテーブル情報と、相互変調妨害用のテーブル情報との２種類のテーブル情報を用意し、相互変調妨害の有無の検出結果に応じて何れかのテーブル情報を選択的に参照してＲＦ−ＡＧＣを行えば良い。

ＤＳＰを使って希望波のレベルや妨害波のレベルを検出する場合は、希望波のみが含まれる狭帯域のＩＦ信号や、希望波と妨害波とが含まれる広帯域のＩＦ信号をそれぞれＡ／Ｄ変換してＤＳＰに入力する必要がある。しかしながら、広帯域のＩＦ信号をＡ／Ｄ変換するためには高性能なＡ／Ｄ変換器が必要となる。製造コストを抑えるために普及価格のＡ／Ｄ変換器を使用する場合は、広帯域のＩＦ信号を整流、平滑化して直流信号にしなければならず、その処理に多くの時間がかかってしまう。このため、テーブル情報を参照して実際にＲＦ−ＡＧＣを行う前の段階で、妨害波のレベルを検出するのに長い時間がかかってしまう。すなわち、希望波のレベルや相互変調妨害の有無の検出はほぼ遅延なく行うことができるが、妨害波のレベルを検出するためには数ｍｓ〜数十ｍｓの時間を要する。これにより、ＲＦ−ＡＧＣで利得が収束するまでの時間が長くなってしまう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、ＲＦ−ＡＧＣの収束時間を長くすることなく、２信号妨害か相互変調妨害かに応じて適切な利得調整を行うことで感度抑圧および相互変調妨害の双方を抑制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、本発明では、希望波のレベルおよび妨害波のレベルと調整すべき受信信号の利得とを対応付けた第１および第２のテーブル情報と、希望波のレベルと調整すべき受信信号の利得とを対応付けた第３のテーブル情報とを備え、妨害波のレベルを検出している間に、妨害波のレベルとは無関係に希望波のレベルのみに基づいて第３のテーブル情報を参照して受信信号の利得を制御し、第３のテーブル情報を用いた利得の調整後に、相互変調妨害の有無の検出結果に応じて、相互変調妨害がない場合に合わせて利得配分が設定された第１のテーブル情報または相互変調妨害がある場合に合わせて利得配分が設定された第２のテーブル情報の何れかを参照して、希望波のレベルと妨害波のレベルとをもとに受信信号の利得を更に調整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、妨害波のレベルや相互変調妨害の有無を検出しているのと並行して、第３のテーブル情報を用いて希望波のレベルから受信信号の利得が大まかに調整され、その後、希望波のレベルに加えて妨害波のレベルの検出結果に応じて、相互変調妨害の有無に合わせて利得配分が適切に設定された第１のテーブル情報または第２のテーブル情報を用いて受信信号の利得が正確に調整されていくこととなる。

このため、妨害波のレベルを検出して第１のテーブル情報または第２のテーブル情報の何れかを用いて利得の調整を開始するときには既に、第３のテーブル情報の活用により最終目標の利得に近づいた状態となっているので、その状態から最終目標の利得に収束するまでの時間が短くなる。これにより、第３のテーブル情報を用いずに、相互変調妨害の有無の検出結果に応じて最初から第１のテーブル情報または第２のテーブル情報の何れかを用いる場合に比べて、ＲＦ−ＡＧＣの収束時間を短くすることができる。

しかも、第３のテーブル情報を用いて利得を調整した後は、相互変調妨害の有無に応じて、第１のテーブル情報または第２のテーブル情報の何れかを参照して適切な利得調整を行うことができる。これにより、相互変調妨害が発生していないときにおける感度抑圧を抑制することができるとともに、相互変調妨害が発生しているときには当該相互変調妨害を効果的に抑制することができる。

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、アンテナダンピング回路２、ＬＮＡ３、周波数変換回路４、ＢＰＦ５、ＩＦアンプ６、第１のＡ／Ｄ変換回路７、整流回路８、第２のＡ／Ｄ変換回路９、検波回路１０、第３のＡ／Ｄ変換回路１１、ＤＳＰ１２、第１のテーブル情報記憶部１３、第２のテーブル情報記憶部１４、第３のテーブル情報記憶部１５およびインタフェース回路１６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。

アンテナダンピング回路２は、アンテナ１で受信したＲＦ信号（希望波周波数および妨害波周波数を含む比較的広帯域の放送波信号）を、インタフェース回路１６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。ＬＮＡ３は、アンテナダンピング回路２を通過したＲＦ信号を低雑音で増幅する。ＬＮＡ３の利得は、インタフェース回路１６より供給される制御信号に応じて制御される。

ＬＮＡ３により増幅された信号は、周波数変換回路４に供給される。周波数変換回路４は、ＬＮＡ３から供給されるＲＦ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ＩＦ信号を生成して出力する。この周波数変換回路４も利得調整機能を有しており、その利得が、インタフェース回路１６より供給される制御信号に応じて制御される。

上述のアンテナダンピング回路２、ＬＮＡ３および周波数変換回路４により、アンテナ１にて受信したＲＦ信号の利得を調整する本発明の利得調整部が構成されている。ＢＰＦ５は、周波数変換回路４より供給されたＩＦ信号に対して帯域制限を行って、希望波周波数のみが含まれる狭帯域のＩＦ信号を抽出する。

ＩＦアンプ６は、ＢＰＦ５より出力された狭帯域のＩＦ信号を増幅する。第１のＡ／Ｄ変換回路７は、ＩＦアンプ６より出力されたＩＦ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狭帯域のデジタルＩＦ信号は、ＤＳＰ１２に入力される。ＤＳＰ１２は、その機能構成として、復調部１２ａ、第１のレベル検出部１２ｂ、第２のレベル検出部１２ｃ、相互変調妨害検出部１２ｄおよび制御部１２ｅを備えている。復調部１２ａは、第１のＡ／Ｄ変換回路７より入力された狭帯域のデジタルＩＦ信号をベースバンド信号に復調して出力する。

整流回路８は、周波数変換回路４より出力された広帯域のＩＦ信号を整流する。整流回路８の後段には平滑用のコンデンサＣが接続されている。第２のＡ／Ｄ変換回路９は、整流回路８および平滑コンデンサＣにより直流とされたＩＦ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広帯域のデジタルＩＦ信号は、ＤＳＰ１２に入力される。

検波回路１０は、アンテナ１にて受信したＲＦ信号に相互変調妨害が生じているか否かを検出するために必要な回路であり、周波数変換回路４より出力された広帯域のＩＦ信号（希望波と妨害波との双方が含まれる信号）を検波する。

例えば、広帯域ＩＦ信号の中に２つの妨害波が含まれている場合、希望波の周波数をｆ_ｄ、２つの妨害波の周波数をそれぞれｆ_ｕｄ１＝ｆ_ｄ＋Δｆ，ｆ_ｕｄ２＝ｆ_ｄ＋２Δｆ（Δｆは放送局のチャンネルスペースで、例えば日本のＦＭ放送の場合は１００ｋＨｚ）とすると、スプリアス周波数ｆ_ｓは以下のように表される。
ｆ_ｓ＝２ｆ_ｕｄ１−ｆ_ｕｄ２＝２（ｆ_ｄ＋Δｆ）−（ｆ_ｄ＋２Δｆ）＝ｆ_ｄ
この式から分かるように、上述のような周波数関係にある２つの妨害波が存在すると、スプリアス周波数ｆ_ｓが希望波の周波数ｆ_ｄと一致してしまう。これが相互変調妨害である。

つまり、相互変調によって生じたスプリアス周波数ｆ_ｓが希望波の周波数ｆ_ｄとほぼ同一となる相互変調妨害が生じると、相互変調妨害によって生じる信号は、希望局周波数の信号として出力されるため、検波回路１０の出力に現れることとなる。したがって、周波数変換回路４より出力された広帯域のＩＦ信号を検波することにより、アンテナ１にて受信したＲＦ信号に相互変調妨害が生じているか否かを検出することができる。

図２は、本実施形態による検波回路１０の構成例を示す図である。図２に示すように、本実施形態の検波回路１０は、ノッチフィルタ２１およびアンプ２２を備えている。ノッチフィルタ２１は、広帯域ＩＦ信号を入力し、希望波周波数ｆ_ｄの成分を減衰させるようなフィルタリング処理を行う。アンプ２２は、ノッチフィルタ２１より出力される信号を増幅して出力する。

アンプ２２はダイナミックレンジが小さく設定されており、相互変調妨害が発生しやすくなっている。仮に、図２に示すように、ノッチフィルタ２１に入力される広帯域ＩＦ信号に周波数ｆ_ｄの希望波および周波数ｆ_ｕｄ１，ｆ_ｕｄ２の２つの妨害波が含まれていたとする。この場合、ノッチフィルタ２１により周波数ｆ_ｕｄ１，ｆ_ｕｄ２の妨害波が取り出され、これがダイナミックレンジの小さいアンプ２２に入力されることにより、アンプ２２からは、相互変調歪により発生した希望波周波数ｆ_ｄに等しいスプリアス信号が出力される。

第３のＡ／Ｄ変換回路１１は、検波回路１０より出力された信号をアナログ−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検波信号は、ＤＳＰ１２に入力される。

ＤＳＰ１２の第１のレベル検出部１２ｂは、第１のＡ／Ｄ変換回路７より入力される狭帯域デジタルＩＦ信号に基づいて、アンテナ１で受信されたＲＦ信号に含まれる希望波周波数の受信電界強度（希望波のアンテナレベル）を検出する。また、第２のレベル検出部１２ｃは、第１のＡ／Ｄ変換回路７より入力される狭帯域デジタルＩＦ信号と、第２のＡ／Ｄ変換回路９より入力される広帯域デジタルＩＦ信号とに基づいて、アンテナ１で受信されたＲＦ信号に含まれる妨害波周波数の受信電界強度（妨害波のアンテナレベル）を検出する。

ここで、ＤＳＰ１２による希望波のアンテナレベルおよび妨害波のアンテナレベルの検出方法について説明する。まず、希望波のアンテナレベルVDは、次の（式１）に示す演算によって求めることができる。
VD＝VIFO+Grf+Gif ・・・（式１）
ただし、
VIFO:希望波のＩＦアンプ出力レベル
Grf:ＲＦ段（アンテナダンピング回路２、ＬＮＡ３、周波数変換回路４）の合計利得
Gif:ＩＦアンプ６の利得

なお、第１のＡ／Ｄ変換回路７からＤＳＰ１２に入力されるＩＦ信号は、希望波周波数のみが含まれる狭帯域のＩＦ信号である。したがって、第１のＡ／Ｄ変換回路７からＤＳＰ１２に入力されるＩＦ信号のレベルをＤＳＰ１２が検出することにより、希望波のＩＦアンプ出力レベルVIFOは簡単に求めることができる。また、ＲＦ段の合計利得Grfは、ＤＳＰ１２が自身で制御してインタフェース回路１６を介してアンテナダンピング回路２、ＬＮＡ３および周波数変換回路４に設定した利得の合計であるから、ＤＳＰ１２自身が把握している。また、図示はしていないが、第１のＡ／Ｄ変換回路７の最大入力を超えないようにＤＳＰ１２によってＩＦアンプ６の利得Gifが調整されている（ＩＦ−ＡＧＣ）ため、ＩＦアンプ６の利得GifはＤＳＰ１２が把握している。

一方、第２のＡ／Ｄ変換回路９からＤＳＰ１２に入力される広帯域デジタルＩＦ信号は、希望波周波数および妨害波周波数の両方が含まれる広帯域のＩＦ信号である。したがって、その信号レベルVAGCは、次の（式２）で表される。
VAGC＝√{(VD(Grf+Gagc))²+(VUD(Grf+Gagc))²} ・・・（式２）
ただし、
VUD:妨害波のアンテナレベル
Gagc:整流回路８の利得
なお、妨害波が２波のときは、広帯域デジタルＩＦ信号のレベルVAGCは次の（式３）で与えられる。ただし、２波の妨害波レベルは同一とする。
VAGC=√{(VD(Grf+Gagc))²+2(VUD(Grf+Gagc))²} ・・・（式３）

ここで、整流回路８の利得は固定値であるから、これをＤＳＰ１２においてあらかじめ把握しておくことが可能である。したがって、上記（式１）〜（式３）から、広帯域デジタルＩＦ信号のレベルVAGCと希望波のＩＦアンプ出力レベルVIFOとが分かれば、妨害波のアンテナレベルVUDを求めることができる。上述のように、ＤＳＰ１２は、第１のＡ／Ｄ変換回路７から入力されるＩＦ信号のレベルを検出することにより、希望波のＩＦアンプ出力レベルVIFOを簡単に求めることができる。また、ＤＳＰ１２は、第２のＡ／Ｄ変換回路９から入力されるＩＦ信号のレベルを検出することにより、広帯域デジタルＩＦ信号のレベルVAGCを簡単に求めることができる。

以上のように、周波数変換回路４の出力段に整流回路８と平滑コンデンサＣと第２のＡ／Ｄ変換回路９とを配置し、妨害波のアンテナレベルを検出するための専用の信号パスを設けることにより、上述の（式２）または（式３）より妨害波のアンテナレベルVUDを求めることができる。

ＤＳＰ１２の相互変調妨害検出部１２ｄは、第３のＡ／Ｄ変換回路１１より入力される広帯域デジタルＩＦ信号の検波信号に基づいて、アンテナ１で受信されたＲＦ信号に相互変調妨害が生じているか否かを検出する。上述したように、相互変調妨害が生じているときは、検波回路１０の出力に希望波周波数の信号が現れる。よって、検波回路１０の後段にある第３のＡ／Ｄ変換回路１１よりＤＳＰ１２に入力されるデジタル検波信号が希望波の周波数と一致するか否かを判定することにより、相互変調妨害が生じているか否かを検出することができる。上述の第２のレベル検出部１２ｃは、この相互変調妨害検出部１２ｄの検出結果に応じて、（式２）または（式３）の何れかにより妨害波のアンテナレベルVUDを求める。

ＤＳＰ１２の制御部１２ｅは、第１のレベル検出部１２ｂにより検出された希望波のアンテナレベルおよび第２のレベル検出部１２ｃにより検出された妨害波のアンテナレベルに基づいて、第１〜第３のテーブル情報記憶部１３〜１５に記憶されているテーブル情報（その内容の詳細は後述する）を参照し、ＲＦ段の利得調整部（アンテナダンピング回路２、ＬＮＡ３および周波数変換回路４）による受信信号の利得の調整を制御する。

すなわち、制御部１２ｅは、テーブル情報を参照することにより、ＲＦ段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１６に出力する。インタフェース回路１６は、ＤＳＰ１２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２、ＬＮＡ３および周波数変換回路４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２、ＬＮＡ３および周波数変換回路４に供給する。これにより、ＲＦ段における受信信号の利得を制御する。

インタフェース回路１６は、制御部１２ｅから供給される制御データをデコードするデコーダと、当該デコーダの出力に基づいて切り替えが制御されるアナログスイッチとを備え、アナログスイッチの切り替えでＲＦ段における受信信号の利得を制御する。このような構成のため、第１〜第３のテーブル情報記憶部１３〜１５に記憶されているテーブル情報によってアナログスイッチを直接制御し、ＲＦ段の利得をデジタル的に制御することができる。

次に、第１〜第３のテーブル情報記憶部１３〜１５に記憶されているテーブル情報について説明する。本実施形態のテーブル情報は、ＤＳＰ１２により検出される希望波のアンテナレベルVDおよび妨害波のアンテナレベルVUDと、ＲＦ段の利得調整部（アンテナダンピング回路２、ＬＮＡ３および周波数変換回路４）により調整すべき受信信号の利得とを対応付けた情報である。

第１のテーブル情報は、希望波のアンテナレベルVDおよび妨害波のアンテナレベルVUDと利得調整部により調整すべき受信信号の利得とを対応付けたテーブル情報であって、相互変調妨害がない場合（２信号妨害または妨害波が２つ以上あっても相互変調を起こさない場合）に合わせて利得配分が設定されている。第２のテーブル情報は、希望波のアンテナレベルVDおよび妨害波のアンテナレベルVUDと利得調整部により調整すべき受信信号の利得とを対応付けたテーブル情報であって、相互変調妨害に合わせて利得配分が設定されている。第３のテーブル情報は、希望波のアンテナレベルVDと利得調整部により調整すべき受信信号の利得とを対応付けたテーブル情報である。

図３は、第１のテーブル情報の例を示す図である。図４は、第２のテーブル情報の例を示す図である。図５は、第３のテーブル情報の例を示す図である。制御部１２ｅは、これらの第１〜第３のテーブル情報に基づいて、アンテナダンピング回路２の利得Ｇa、ＬＮＡ３の利得Ｇnおよび周波数変換回路４の利得Ｇmを、希望波のアンテナレベルVDおよび妨害波のアンテナレベルVUDに応じて順次制御することにより、受信信号の歪みの発生を改善する。なお、アンテナダンピング回路２の利得Ｇaは０[ｄＢ]以下の範囲で可変設定でき、ＬＮＡ３の利得Ｇnは０〜２０[ｄＢ]の範囲で可変設定できるものとする。

図３に示す第１のテーブル情報は、妨害波のアンテナレベルVUDが６５[ｄＢμ]以上のときＡＧＣを動作させて、アンテナダンピング回路２、ＬＮＡ３および周波数変換回路４の利得を制御するように利得配分が設定されている。具体的には、希望波のアンテナレベルVDが５０[ｄＢμ]より小さい場合には、感度抑圧の問題を避けるために、妨害波のアンテナレベルVUDによらずＬＮＡ３のみで受信信号の減衰を行うような利得配分になっている。一方、希望波のアンテナレベルVDが５０[ｄＢμ]以上の場合には、妨害波のアンテナレベルVUDが７５[ｄＢμ]以上のときに、ＬＮＡ３に加えてアンテナダンピング回路２でも利得を下げるような利得配分になっている。これは、妨害波のアンテナレベルVUDが７５[ｄＢμ]以上になると、ＬＮＡ３の利得を下げるだけでは減衰量が不足するからである。この場合、希望波のアンテナレベルVDが５０[ｄＢμ]以上と比較的大きいので、感度抑圧の問題は小さくなる。

例えば、希望波のアンテナレベルVDが１０[ｄＢμ]、妨害波のアンテナレベルVUDが６５[ｄＢμ]とすると、アンテナダンピング回路２の利得Ｇa、ＬＮＡ３の利得Ｇn、周波数変換回路４の利得Ｇmは、それぞれＧa＝０[ｄＢ]、Ｇn＝１０[ｄＢ]、Ｇm＝２０[ｄＢ]に設定される。また、フィールドの状態が変化してVD＝５０[ｄＢμ]、VUD＝７５[ｄＢμ]になったとすると、利得設定がＧa＝−５[ｄＢ]、Ｇn＝０[ｄＢ]、Ｇm＝２０[ｄＢ]となるように制御される。

図３に示す第１のテーブル情報として、希望波のアンテナレベルVDおよび妨害波のアンテナレベルVUDに応じた各段の最適な利得配分を決めた表を作成することにより、相互変調妨害が生じていないときに、希望波のアンテナレベルVDおよび妨害波のアンテナレベルVUDから最適な利得設定を制御することができる。なお、希望波のアンテナレベルVDおよび妨害波のアンテナレベルVUDに応じた各段の最適な利得配分はシミュレーション値に基づき設定することが可能であるが、最終的には、図１に示す回路が実装されたＩＣを用い評価して決めることになる。

図４に示す第２のテーブル情報は、妨害波のアンテナレベルVUDが５５[ｄＢμ]以上のときＡＧＣを動作させて、アンテナダンピング回路２、ＬＮＡ３および周波数変換回路４の利得を制御するように利得配分が設定されている。すなわち、ＡＧＣ動作を開始する妨害波アンテナレベルVUDの閾値が、第１のテーブル情報のそれ（６５[ｄＢμ]）よりも１０[ｄＢμ]小さく設定されている。このため、妨害波のアンテナレベルVUDの値が同じなら、第２のテーブル情報の方が第１のテーブル情報よりも減衰量が大きくなっている。

第２のテーブル情報においても第１のテーブル情報と同様に、希望波のアンテナレベルVDが５０[ｄＢμ]より小さい場合には、感度抑圧の問題を避けるために、妨害波のアンテナレベルVUDによらずＬＮＡ３のみで受信信号の減衰を行うような利得配分になっている。一方、希望波のアンテナレベルVDが５０[ｄＢμ]以上の場合には、妨害波のアンテナレベルVUDが６５[ｄＢμ]以上のときに、ＬＮＡ３に加えてアンテナダンピング回路２でも利得を下げるような利得配分になっている。

例えば、希望波のアンテナレベルVDが１０[ｄＢμ]、妨害波のアンテナレベルVUDが６５[ｄＢμ]とすると、アンテナダンピング回路２の利得Ｇa、ＬＮＡ３の利得Ｇn、周波数変換回路４の利得Ｇmは、それぞれＧa＝０[ｄＢ]、Ｇn＝０[ｄＢ]、Ｇm＝２０[ｄＢ]に設定される。また、フィールドの状態が変化してVD＝５０[ｄＢμ]、VUD＝７５[ｄＢμ]になったとすると、利得設定がＧa＝−１５[ｄＢ]、Ｇn＝０[ｄＢ]、Ｇm＝２０[ｄＢ]となるように制御される。

図４に示す第２のテーブル情報として、希望波のアンテナレベルVDおよび妨害波のアンテナレベルVUDに応じた各段の最適な利得配分を決めた表を作成することにより、相互変調妨害が生じているときに、希望波のアンテナレベルVDおよび妨害波のアンテナレベルVUDから最適な利得設定を制御することができる。なお、希望波のアンテナレベルVDおよび妨害波のアンテナレベルVUDに応じた各段の最適な利得配分はシミュレーション値に基づき設定することが可能であるが、最終的には、図１に示す回路が実装されたＩＣを用い評価して決めることになる。

図５に示す第３のテーブル情報は、希望波のアンテナレベルVDが６０[ｄＢμ]以上のときＡＧＣを動作させて、アンテナダンピング回路２、ＬＮＡ３および周波数変換回路４の利得を制御するように利得配分が設定されている。具体的には、希望波のアンテナレベルVDが６０〜９０[ｄＢμ]ときにはＬＮＡ３のみで受信信号の減衰を行い、希望波のアンテナレベルVDが１００[ｄＢμ]以上のときには更にアンテナダンピング回路２でも利得を下げるような利得配分になっている。希望波のアンテナレベルVDを同じ値として比較した場合、第３のテーブル情報により規定された減衰量は、第１および第２のテーブル情報で規定された減衰量よりも少なくなるように利得配分が設定されている。

例えば、希望波のアンテナレベルVDが１０[ｄＢμ]のとき、アンテナダンピング回路２の利得Ｇa、ＬＮＡ３の利得Ｇn、周波数変換回路４の利得Ｇmは、第１のテーブル情報および第２のテーブル情報の場合はそれぞれＧa＝０[ｄＢ]、Ｇn＝０〜１０[ｄＢ]、Ｇm＝２０[ｄＢ]に設定されている。これに対して、第３のテーブル情報の場合はそれぞれＧa＝０[ｄＢ]、Ｇn＝１５[ｄＢ]、Ｇm＝２０[ｄＢ]に設定されている。すなわち、アンテナダンピング回路２の利得Ｇaと周波数変換回路４の利得Ｇmに関しては、第１〜第３のテーブル情報の何れも同じ値であるが、ＬＮＡ３の利得Ｇnに関しては、第３のテーブル情報の方が第１および第２のテーブル情報よりも値が大きく（減衰量が少なく）なっている。

また、希望波のアンテナレベルVDが５０[ｄＢμ]のとき、アンテナダンピング回路２の利得Ｇa、ＬＮＡ３の利得Ｇn、周波数変換回路４の利得Ｇmは、第１のテーブル情報および第２のテーブル情報の場合はそれぞれＧa＝０〜−２０[ｄＢ]、Ｇn＝０ [ｄＢ]、Ｇm＝２０ [ｄＢ]に設定されている。これに対して、第３のテーブル情報の場合はそれぞれＧa＝０[ｄＢ]、Ｇn＝２０[ｄＢ]、Ｇm＝２０[ｄＢ]に設定されている。すなわち、周波数変換回路４の利得Ｇmに関しては第１〜第３のテーブル情報の何れも同じ値であるが、アンテナダンピング回路２の利得ＧaおよびＬＮＡ３の利得Ｇnに関しては、第３のテーブル情報の方が第１および第２のテーブル情報よりも値が大きく（減衰量が少なく）なっている。

なお、図３〜図５の例では周波数変換回路４の利得は全く調整していないが、最初に周波数変換回路４の利得を制御するようにしても良い。相互変調妨害は主にアンテナ１、ＬＮＡ３で発生するが、システム構成によっては、希望波の入力レベルが小さいときに周波数変換回路４の利得を調整することにより相互変調妨害が改善される。

ＤＳＰ１２の制御部１２ｅは、第１のレベル検出部１２ｂにより検出した希望波のアンテナレベルVDおよび第２のレベル検出部１２ｃにより検出した妨害波のアンテナレベルVUDと、相互変調妨害検出部１２ｄにより検出した相互変調妨害の有無とに基づいて、上述した第１〜第３のテーブル情報の何れかを選択的に参照し、ＲＦ段における受信信号の利得の調整を制御する。

具体的には、制御部１２ｅは、相互変調妨害が発生していないときには第１のテーブル情報を参照し、相互変調妨害が発生しているときには第２のテーブル情報を参照して、ＲＦ段における受信信号の利得の調整を制御する。また、制御部１２ｅは、第１のテーブル情報または第２のテーブル情報を参照して利得調整を行う前に、整流回路８、平滑コンデンサＣによる広帯域ＩＦ信号の整流、平滑化および第２のレベル検出部１２ｃによる妨害波のアンテナレベルVUDの検出と、検波回路１０による広帯域ＩＦ信号の検波および相互変調妨害検出部１２ｄによる相互変調妨害の有無の検出と並行して、第３のテーブル情報を参照して利得の調整を行う。

すなわち、制御部１２ｅは、整流回路８、平滑コンデンサＣおよび第２のレベル検出部１２ｃにより妨害波のアンテナレベルVUDを検出している間に、第１のレベル検出部１２ｂにより検出された希望波のアンテナレベルVDに基づいて第３のテーブル情報を参照して利得の調整を行う。このとき同時に、相互変調妨害検出部１２ｄにより相互変調妨害の有無を検出する。第３のテーブル情報は希望波のアンテナレベルVDと調整すべき利得とを対応付けたテーブル情報である。したがって、相互変調妨害の有無や妨害波のアンテナレベルVUDが検出できていなくても、第３のテーブル情報を参照して利得の調整をあらかじめ行っておくことが可能である。

制御部１２ｅは、第３のテーブル情報を用いた利得の調整後に、第１のレベル検出部１２ｂにより検出された希望波のアンテナレベルVDと、第３のテーブル情報を用いた利得の調整中に第２のレベル検出部１２ｃにより検出された妨害波のアンテナレベルVUDとに基づいて、第３のテーブル情報を用いた利得の調整中に相互変調妨害検出部１２ｄにより検出された相互変調妨害の有無に応じて、第１のテーブル情報または第２のテーブル情報の何れかを参照して利得の調整を行う。

例えば、アンテナダンピング回路２の利得Ｇa、ＬＮＡ３の利得Ｇn、周波数変換回路４の利得ＧmがそれぞれＧa＝０[ｄＢ]、Ｇn＝２０ [ｄＢ]、Ｇm＝２０ [ｄＢ]に設定されているときに、希望波のアンテナレベルVDが５０[ｄＢμ]で、妨害波のアンテナレベルVUDが６０[ｄＢμ]となっている、相互変調妨害を含んだのＲＦ信号を受信したとする。この場合は、第２のテーブル情報に従い、ＬＮＡ３の利得Ｇnを２０ [ｄＢ]から０[ｄＢ]に下げる必要がある。

ここで、一般的なＡＧＣ制御の場合は、まず希望波のアンテナレベルVD、妨害波のアンテナレベルVUD、相互変調妨害の有無を検出する。そして、その検出結果に応じてＤＳＰ１２が第２のテーブル情報を参照することによって、ＬＮＡ３の利得Ｇnを０[ｄＢ]に下げる必要があることを把握し、ＬＮＡ３の利得Ｇnを２０[ｄＢ]→１５[ｄＢ]→１０[ｄＢ]→５[ｄＢ]→０[ｄＢ]と順次制御していく。通常、利得を１段階変化させたとき、そのＡＧＣが安定するまでは次の利得制御に移行できない。最も時間のかかる妨害波のアンテナレベルVUDを検出するのに要する時間をｔ_ＩＭ、利得を５[ｄＢ]変化させたときのＡＧＣの安定時間をｔ_ａｇｃとすると、ＬＮＡ３の利得Ｇnを２０[ｄＢ]から０[ｄＢ]に下げるのに要するＡＧＣの収束時間は、ｔ_ＩＭ＋４ｔ_ａｇｃとなる。

これに対して、本実施形態によるＡＧＣの場合は、ＬＮＡ３の利得Ｇnを２０[ｄＢ]から１０[ｄＢ]に下げるところまでは、制御部１２ｅが第３のテーブル情報を用いて制御している。この段階では妨害波のアンテナレベルVUDとは無関係に利得を制御しているので、利得を１段階変化させたときのＡＧＣが安定しなくても、次の利得制御に移行できる。また、制御部１２ｅが第３のテーブル情報により利得を調整するのと並行して、第２のレベル検出部１２ｃが妨害波のアンテナレベルVUDを検出するとともに、相互変調妨害検出部１２ｄが相互変調妨害の有無を検出している。

その後、相互変調妨害の有無の検出結果に応じて制御部１２ｅが第２のテーブル情報を参照することによって、ＬＮＡ３の利得Ｇnを最終的に０[ｄＢ]に下げる必要があることを把握する。そして、制御部１２ｅがＬＮＡ３の利得Ｇnを、第３のテーブル情報により調整済みのところから続けて１０[ｄＢ]→５[ｄＢ]→０[ｄＢ]と順次制御していく。したがって、ＬＮＡ３の利得Ｇnを２０[ｄＢ]から０[ｄＢ]に下げるのに要するＡＧＣの収束時間は、ｔ_ＩＭ＋２ｔ_ａｇｃで済む。

以上詳しく説明したように、本実施形態によれば、妨害波のアンテナレベルVUDや相互変調妨害の有無を検出しているのと並行して、第３のテーブル情報を用いて希望波のアンテナレベルVDから受信信号の利得が大まかに調整し、その後、希望波のアンテナレベルVDおよび妨害波のアンテナレベルVUDの検出結果に応じて、相互変調妨害の有無に合わせて利得配分が適切に設定された第１のテーブル情報または第２のテーブル情報の何れかを用いて受信信号の利得を正確に調整していくことができる。

これにより、妨害波のアンテナレベルVUDを検出した後から最終目標の利得に調整するまでの時間が従来に比べて短くなるので、全体としてＲＦ−ＡＧＣの収束時間を短くすることができる。しかも、第３のテーブル情報を用いて利得を調整した後は、相互変調妨害の有無に応じて、第１のテーブル情報または第２のテーブル情報の何れかを参照して適切な利得調整を行うことができる。これにより、相互変調妨害が発生していないときにおける感度抑圧を抑制することができるとともに、相互変調妨害が発生しているときには当該相互変調妨害を効果的に抑制することができる。

なお、上記実施形態では、ＤＳＰ１２から出力されるデジタルのＡＧＣ信号をインタフェース回路１６にダイレクトに入力しているが、これに限定されない。例えば、特許文献２の図５と同様に、ＤＳＰ１２とインタフェース回路１６との間にＤ／Ａ変換回路を配置するようにしても良い。例えば、５ビットのＤ／Ａ変換回路を用い、ＬＮＡ３のゲートバイアス電位を制御する場合、３２段階の分解能でＬＮＡ３の利得を制御可能である。この場合、インタフェース回路１６は、Ｄ／Ａ変換回路の出力信号に基づいてＬＮＡ３のＡＧＣの閾値を決定する閾値決定回路とを備える。このように、ＬＮＡ３の閾値を変化させて利得制御を行えば、細かい利得制御が可能となる。

また、上記実施形態では、利得調整部としてアンテナダンピング回路２、ＬＮＡ３、周波数変換回路４の３つを設ける例について説明したが、必ずしも３つ全てを設ける必要はない。例えば、アンテナダンピング回路２とＬＮＡ３のみ（周波数変換回路４は固定利得とする）を利得調整部としても良い。

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、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動作を行う自動利得調整回路に有用である。

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。 本実施形態による検波回路の構成例を示す図である。 本実施形態による第１のテーブル情報の例を示す図である。 本実施形態による第２のテーブル情報の例を示す図である。 本実施形態による第３のテーブル情報の例を示す図である。

符号の説明

１ アンテナ
２ アンテナダンピング回路
３ ＬＮＡ
４ 周波数変換回路
５ ＢＰＦ
６ ＩＦアンプ
７ 第１のＡ／Ｄ変換回路
８ 整流回路
９ 第２のＡ／Ｄ変換回路
１０ 検波回路
１１ 第３のＡ／Ｄ変換回路
１２ ＤＳＰ
１２ａ 復調部
１２ｂ 第１のレベル検出部
１２ｃ 第２のレベル検出部
１２ｄ 相互変調妨害検出部
１２ｅ 制御部
１３ 第１のテーブル情報記憶部
１４ 第２のテーブル情報記憶部
１５ 第３のテーブル情報記憶部
１６ インタフェース回路
２１ ノッチフィルタ
２２ アンプ
Ｃ 平滑コンデンサ

Claims (2)

1. 受信信号の利得を調整する利得調整部と、
   上記受信信号に含まれる希望波のレベルを検出する第１のレベル検出部と、
   上記受信信号に含まれる妨害波のレベルを検出する第２のレベル検出部と、
   上記受信信号に相互変調妨害が生じているか否かを検出する相互変調妨害検出部と、
   上記第１のレベル検出部により検出される上記希望波のレベルと、上記第２のレベル検出部により検出される上記妨害波のレベルと、上記利得調整部により調整すべき受信信号の利得とを対応付けたテーブル情報であって、上記相互変調妨害がない場合に合わせて利得配分が設定された第１のテーブル情報を記憶した第１のテーブル情報記憶部と、
   上記第１のレベル検出部により検出される上記希望波のレベルと、上記第２のレベル検出部により検出される上記妨害波のレベルと、上記利得調整部により調整すべき受信信号の利得とを対応付けたテーブル情報であって、上記相互変調妨害がある場合に合わせて利得配分が設定された第２のテーブル情報を記憶した第２のテーブル情報記憶部と、
   上記第１のレベル検出部により検出される上記希望波のレベルと、上記利得調整部により調整すべき受信信号の利得とを対応付けた第３のテーブル情報を記憶した第３のテーブル情報記憶部と、
   上記第１のレベル検出部により検出された上記希望波のレベル、上記第２のレベル検出部により検出された上記妨害波のレベルおよび上記相互変調妨害検出部により検出された上記相互変調妨害の有無に基づいて、上記第１のテーブル情報、上記第２のテーブル情報および上記第３のテーブル情報を選択的に参照し、上記利得調整部による受信信号の利得の調整を制御する制御部とを備え、
   上記第２のレベル検出部による上記妨害波のレベルの検出と、上記相互変調妨害検出部による上記相互変調妨害の有無の検出と、上記第１のレベル検出部による上記希望波のレベルの検出および当該検出した希望波のレベルと上記第３のテーブル情報とを用いた上記制御部による利得の調整とを並行するように成し、
   上記制御部は、上記第１のレベル検出部により検出された上記希望波のレベルに基づいて上記第３のテーブル情報を参照して利得の調整を行うとともに、上記第３のテーブル情報を用いた利得の調整後に、上記第１のレベル検出部により検出された上記希望波のレベルおよび上記第３のテーブル情報を用いた利得の調整中に上記第２のレベル検出部により検出された上記妨害波のレベルに基づいて、上記第３のテーブル情報を用いた利得の調整中に上記相互変調妨害検出部により検出された上記相互変調妨害の有無に応じて上記第１のテーブル情報または上記第２のテーブル情報の何れかを参照して利得の調整を行うことを特徴とする自動利得制御回路。
2. 上記第３のテーブル情報は、上記希望波のレベルを同じ値として上記第１のテーブル情報および上記第２のテーブル情報と比較した場合、上記第１のテーブル情報および上記第２のテーブル情報よりも減衰量が少なくなるように利得配分が設定されてい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。