JP2009027456A - 受信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】妨害信号の影響を排除して最適な自動利得調整を行うことができる受信装置を提供すること。
【解決手段】目的信号を含む広い帯域を通過させる高周波増幅部22の出力で第1の検出器28により信号レベルを検出する。同時に、目的信号のみを通過させる狭い帯域の中間周波数増幅部24の出力で第2の検出器29により信号レベルを検出する。この第1の検出器28と第2の検出器29の出力レベルの差分から妨害信号の存在を制御回路30により検知し、検知した状況に応じて制御回路30により高周波増幅部22及び中間周波数増幅部24の利得を制御する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、受信装置に関する。
近年、電波の有効利用のため、限られた周波数に多数の通信・放送が行われている。したがって、妨害となる目的外の信号の送信アンテナ直下で、低いレベルの目的信号の受信を受信機で行う場合、通常受信機においては例えば特許文献1に示されるように自動利得調整回路が設けられているが、この自動利得調整回路が正常に働かなくなり、利得を下げすぎたり、逆に上げすぎたりして目的信号が受信できなくなる問題があった。
特開平8−340268号公報
図8及び図9は、従来のヘテロダイン方式の受信機の一例である。この受信機は、アンテナ11で受信された信号を増幅する高周波増幅部12と、この高周波増幅部12の出力を中間周波数に変換する周波数変換部13と、この周波数変換部13の出力を増幅する中間周波数増幅部14と、この中間周波数増幅部14の出力を復調する復調部15と、この復調部15の出力を増幅する低周波増幅部16と、この低周波増幅部16の出力を音声に変換するスピーカ17とを含む。
また、図8においては、高周波増幅部12の出力を検出して、高周波増幅部12の利得を制御する検出器18が自動利得調整回路として設けられており、図9においては、中間周波数増幅部14の出力を検出して、高周波増幅部12の利得を制御する検出器19が自動利得調整回路として設けられている。
しかし、これらの受信機の自動利得調整回路はアンテナ入力された信号のレベルで制御されており、目的信号のみか妨害信号を含む信号か判別されずに制御されている。したがって、目的信号より非常に大きい妨害信号が含まれていた場合、図8の構成では妨害信号により高周波増幅部12の利得が大きく抑えられ目的信号が復調できなくなる。また、図9の構成では、妨害信号が含まれていても中間周波数増幅部出力には狭帯域のフィルタにより目的信号以外はカットされるため、低いレベルの目的信号により高周波増幅部12の利得を大きく増加させる。これにより高周波増幅部12は高いレベルの妨害信号により飽和し、感度劣化を起こす問題があった。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、目的信号以外の異なった周波数の不要な強い妨害信号が存在する場合に、その影響を排除して最適な自動利得調整を行うことができ、より良い受信が行える受信装置を提供することを目的とする。
本発明の第1の受信装置は、目的信号を含む広い帯域を通過させ若しくは帯域制限をしない利得可変が可能な高周波増幅部と、前記高周波増幅部の出力を中間周波数に変換する周波数変換部と、目的信号のみを通過させる狭い帯域を有し、前記周波数変換部の出力を増幅する利得可変が可能な中間周波数増幅部と、前記高周波増幅部の出力の一部を分岐し信号強度を検出する第1の検出器と、前記中間周波数増幅部の出力の一部を分岐し信号強度を検出する第2の検出器と、前記第1の検出器と前記第2の検出器の出力を比較しその差分と前記第1の検出器又は前記第2の検出器の出力に応じて前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部の利得を制御する制御回路とを具備することを特徴とする。
本発明の第2の受信装置は、目的信号を含む広い帯域を通過させ若しくは帯域制限をしない利得可変が可能な高周波増幅部と、前記高周波増幅部の出力を検波する検波部と、目的信号のみを通過させる狭い帯域を有し、前記検波部の出力を増幅する利得可変が可能なベースバンド増幅部と、前記高周波増幅部の出力の一部を分岐し信号強度を検出する第1の検出器と、前記ベースバンド増幅部の出力の一部を分岐し信号強度を検出する第2の検出器と、前記第1の検出器と前記第2の検出器の出力を比較しその差分と前記第1の検出器又は前記第2の検出器の出力に応じて前記高周波増幅部及び前記ベースバンド増幅部の利得を制御する制御回路とを具備することを特徴とする。
上記受信装置において、前記制御回路は、前記利得に加えて前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部のバイアス電圧を制御することが好ましい。
その場合、前記制御回路は、前記第2の検出器の出力が規定値以上か判断し、規定値以上のときは前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部を通常モードに設定し、規定値未満のときは前記第1の検出器と前記第2の検出器の出力差が規定値以上か判断し、規定値以上であれば前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部を大入力妨害対応モードに設定し、規定値未満であれば前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部を省電力モードに設定することができる。
さらに、前記省電力モードでは、前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部のバイアス電圧を低く設定するとともに、前記第2の検出器又は前記第1の検出器の出力に応じて前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部の利得を制御し、前記大入力妨害対応モードでは、前記高周波増幅部に対しては利得を下げ過ぎないように利得可変制限を設けるとともに、前記第2の検出器の出力に応じて前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部の利得を制御し、バイアス電圧については前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部とも高く設定し、前記通常モードでは、前記第2の検出器の出力に応じて前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部の利得を制御するとともに、バイアス電圧については、前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部とも、前記省電力モードよりは高く、前記大入力妨害対応モードよりは低く設定することが好ましい。
上記のような本発明の受信装置は、目的信号以外の異なった周波数の不要な強い信号の存在を検知し、その状況に応じて最適な利得調整を行うようになるから、目的信号以外の異なった周波数の不要な強い妨害信号が存在しても、その影響を排除して最適な自動利得調整を行うことができ、より良い受信が可能となる。
次に添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は本発明の第1実施形態の受信装置(以下、受信機と言う)を示す構成図である。この受信機は、目的信号を含む広い帯域を通過させるバンドパスフィルタ221と目的信号を増幅し利得可変可能な高周波増幅器222からなり、アンテナ21で受信された信号を増幅する高周波増幅部22と、この高周波増幅部22の出力を中間周波数に変換するための周波数変換器231と局部発振器232からなる周波数変換部23と、この周波数変換部23の出力を増幅する中間周波数増幅部で、目的信号のみを通過させる狭い帯域のバンドパスフィルタ241と目的信号のみを増幅し利得可変可能な中間周波数増幅器242からなる中間周波数増幅部24と、この中間周波数増幅部24の出力を復調する復調部25と、この復調部25の出力を増幅する低周波増幅部26と、この低周波増幅部26の出力を音声に変換するスピーカ27とを含む。
さらに、図1の受信機は、前記高周波増幅部22の出力の一部を分岐し信号強度を検出する第1の検出器28と、前記中間周波数増幅部24の出力の一部を分岐し信号強度を検出する第2の検出器29と、前記第1の検出器28と前記第2の検出器29の出力を比較しその差分と前記第1の検出器28又は前記第2の検出器29の出力に応じて前記高周波増幅器222及び前記中間周波数増幅器242の利得及びバイアス電圧の制御を行う制御回路30とを含む。
図2は、制御回路30の詳細回路例で、マイクロコンピュータ301、第1A/D変換器302、第2A/D変換器303、第1D/A変換器304、第2D/A変換器305、第3D/A変換器306、及び第4D/A変換器307で構成される。第1A/D変換器302は、第1の検出器28の出力レベルをA/D変換してマイクロコンピュータ301に供給する。第2A/D変換器303は、第2の検出器29の出力レベルをA/D変換してマイクロコンピュータ301に供給する。マイクロコンピュータ301は、第1、第2A/D変換器302,303を介して供給された第1の検出器28の出力レベルと第2の検出器29の出力レベルとを比較してその差分と第1の検出器28又は第2の検出器29の出力レベルに応じて高周波増幅器222及び中間周波数増幅器242の利得及びバイアス電圧の制御を行う利得制御信号及びバイアス制御電圧を出力する。第1D/A変換器304は、マイクロコンピュータ301から出力された高周波増幅器222のバイアス制御電圧(これを以下、BIAS1と言う)をD/A変換して高周波増幅器222に供給する。第2D/A変換器305は、マイクロコンピュータ301から出力された高周波増幅器222の利得制御信号(これを以下、AGC1と言う)をD/A変換して高周波増幅器222に供給する。第3D/A変換器306は、マイクロコンピュータ301から出力された中間周波数増幅器242の利得制御信号(これを以下、AGC2と言う)をD/A変換して中間周波数増幅器242に供給する。第4D/A変換器307は、マイクロコンピュータ301から出力された中間周波数増幅器242のバイアス制御電圧(これを以下、BIAS2と言う)をD/A変換して中間周波数増幅器242に供給する。
図3は、高周波増幅器222及び中間周波数増幅器242として使用される利得可変可能な増幅器の一具体例を示す。この増幅器は、nチャネルデュアルゲートFET311で構成されており、入力端子312に供給された入力信号がコンデンサ313を介してFET311の第1ゲートに供給される。そして、FET311のドレインからコンデンサ314を介して出力端子315に出力信号が出力される。FET311のドレインは高周波コイル316を介して電源端子317に接続され、電源端子317はコンデンサ318を介して接地される。FET311のソースは抵抗319とコンデンサ320を並列に介して接地される。また、FET311の前記第1ゲートは抵抗321を介してバイアス入力端子322に接続され、このバイアス入力端子322はコンデンサ323を介して接地される。このバイアス入力端子322に図2の制御回路30からバイアス制御電圧が供給されて第1ゲート電圧が制御されることにより、FET311(増幅器)のバイアス電圧が制御される。一方、FET311の第2ゲートは、抵抗324を介して接地されるとともに、抵抗325を介して利得制御入力端子326に接続される。この利得制御入力端子326に図2の制御回路30から利得制御信号が供給されて第2ゲート電圧が制御され、FET311の相互コンダクタンスが変化することにより、FET311(増幅器)の利得が制御される。
ここで、増幅器のバイアス電圧制御は、FET311のドレイン電流を少なくして省電力化を図ることを目的とする。このバイアス電圧制御を実施すると、増幅器の利得が多少変わるが、出力端子315から第1又は第2の検出器28,29、制御回路30、利得制御入力端子326、FET311を介して出力端子315に戻る閉ループが構成されるので、利得は、利得制御入力端子326に供給される利得制御信号により決定され、ドレイン電流もバイアス電圧制御を行わない場合よりは少なくなり、省電力化が図られる。
図4は、第1の検出器28及び第2の検出器29として使用される検出器の一具体例を示す図で、入力端子331にカソードが接続され、アノードが接地された第1ダイオード332と、入力端子331にアノードが接続され、カソードが出力端子333に接続された第2ダイオード334と、出力端子333と接地間に接続されたコンデンサ335とで構成される。
さて、図1の受信機では、アンテナ21で受信された信号が高周波増幅部22で高周波増幅された後、周波数変換部23で中間周波数に変換され、中間周波数増幅部24で中間周波数増幅されるが、このとき、高周波増幅部22の出力と中間周波数増幅部24の出力で第1の検出器28と第2の検出器29により信号レベルの検出が行われる。このとき、第2の検出器29の検出レベルは、目的信号のみを通過させる狭い帯域のバンドパスフィルタ241を中間周波数増幅部24に使用しているため、目的信号のみの信号レベルを示す。一方、第1の検出器28の検出レベルは、目的信号を含む広い帯域を通過させるバンドパスフィルタ221を高周波増幅部22に使用しているため、目的信号以外の異なった周波数の不要な強い妨害信号が存在すると、その妨害信号も含んだ信号レベルとなる。したがって、例えば妨害信号の無い目的信号のみを入力したときに、第1の検出器28と第2の検出器29の出力レベルが同じになるように設定した場合、第1の検出器28と第2の検出器29の出力レベルの差分が妨害信号のレベルになり、妨害信号の存在を制御回路30で検知することができる。そして、図1の受信機では、検知した妨害信号の状況に応じて制御回路30から利得制御信号が出力されて、高周波増幅器222及び中間周波数増幅器242に対して最適な利得調整が制御回路30により行われるようになり、その結果、目的信号以外の異なった周波数の不要な強い妨害信号が存在しても、その影響を排除して最適な自動利得調整を行うことができ、より良い受信が可能となる。同時に図1の受信機では、第1の検出器28と第2の検出器29からの受信レベルに応じて最適なバイアス制御電圧が制御回路30から出力されて、高周波増幅器222及び中間周波数増幅器242に対して最適なバイアス電圧調整が行われるようになり、その結果、増幅器ひいては受信機の省電力化が図られるようになる。
図5は、制御回路30により行われる制御の詳細を示す図である。この場合は、第1及び第2の検出器28,29からのレベルに応じて、高周波増幅器222及び中間周波数増幅器242の動作モードを省電力モード、大入力妨害対応モード、通常モードに切り替える。
省電力モードは、妨害信号が無く、目的信号レベルが非常に低い場合、すなわち、第1と第2の検出器28,29からのレベルに差がなく、第2の検出器29からのレベルが非常に低い場合で、この場合は、高周波増幅器222及び中間周波数増幅器242で歪みを発生させる恐れは無いので、BIAS1及びBIAS2を低く制御して、各増幅器222,242のバイアス電圧を通常より低く設定し動作させる。すなわち、省電力化を図る。一方、利得可変制限は無くして、第2の検出器29又は第1の検出器28からのレベルに応じてAGC1及びAGC2を発生させ、高周波増幅器222及び中間周波数増幅器242の利得を制御することにより目的信号レベルを高め、復調部25で復調動作が良好に行われるようにする。
大入力妨害対応モードは、妨害信号が非常に高いレベルで、かつ目的信号レベルが非常に低い場合、すなわち、第1と第2の検出器28,29からのレベルの差が大きく、第2の検出器29からのレベルが非常に低い場合である。この場合は、AGC1のレベルを抑えて(すなわち、利得可変制限“有り”として)高周波増幅器222の利得を下げ過ぎないようにして高周波増幅部22では目的信号のレベルを確保しつつ、第2の検出器29からのレベルに応じて(すなわち、利得可変制限“無し”として)AGC2を発生させて中間周波数増幅器242の利得を制御することにより目的信号レベルを所望のレベルまで高める。また、B1AS1及びB1AS2を高く設定して、高周波増幅器222及び中間周波数増幅器242のバイアス電圧を通常より高く設定することにより、歪みを発生させないようにする。
通常モードは、目的信号レベルが非常に低くない場合、すなわち、第2の検出器29からのレベルが非常に低くない場合で、この場合は、利得可変制限はせず、第2の検出器29からのレベルに応じてAGC1及びAGC2を発生させて、高周波増幅器222及び中間周波数増幅器242の利得を制御することにより目的信号レベルを所望のレベルとする。さらに、バイアス電圧については、省電力モードよりは高く、大入力妨害対応モードよりは低い通常状態にBIAS1及びBIAS2を発生させて、省電力モードよりは高く、大入力妨害対応モードよりは低い通常状態に高周波増幅器222及び中間周波数増幅器242のバイアス電圧を設定する。
図6は、上記モードを選択設定する際の制御回路30の動作を示すフローチャートである。受信を開始すると、ステップS1で第1の検出器28の出力レベルが測定され、さらにステップS2で第2の検出器29の出力レベルが測定される。そして、ステップS3で第2の検出器29の出力レベルが規定値以上か判断され、第2の検出器29の出力レベルが規定値以上のときは、ステップS4に移って通常モードに設定する。一方、第2の検出器29の出力レベルが規定値未満のときはステップS5に移って、第1の検出器28と第2の検出器29の出力レベル差が規定値以上か判断される。そして、出力レベル差が規定値以上であれば、ステップS6に移って大入力妨害対応モードに設定し、出力レベル差が規定値未満であれば、ステップS7に移って省電力モードに設定する。
図7は本発明の第2実施形態の受信機としてダイレクトコンバーション受信機を示す構成図である。この受信機は、目的信号を含む広い帯域を通過させるバンドパスフィルタ221と目的信号を増幅し利得可変可能な高周波増幅器222からなり、アンテナ21で受信された信号を増幅する高周波増幅部22と、この高周波増幅部22の出力をベースバンドに変換するための検波器411と局部発振器412からなる検波部41と、この検波部41の出力を増幅するベースバンド増幅部で、目的信号のみを通過させる狭い帯域のローパスフィルタ421と目的信号のみを増幅し利得可変可能なベースバンド増幅器422からなるベースバンド増幅部42と、このベースバンド増幅部42の出力を復調する復調部25と、この復調部25の出力を増幅する低周波増幅部26と、この低周波増幅部26の出力を音声に変換するスピーカ27とを含む。
さらに、図7の受信機は、前記高周波増幅部22の出力の一部を分岐し信号強度を検出する第1の検出器28と、前記ベースバンド増幅部42の出力の一部を分岐し信号強度を検出する第2の検出器29と、前記第1の検出器28と前記第2の検出器29の出力を比較しその差分と前記第1の検出器28又は前記第2の検出器29の出力に応じて前記高周波増幅器222及び前記ベースバンド増幅器422の利得及びバイアス電圧の制御を行う制御回路30とを含む。
この図7の受信機でも、第1の検出器28の出力は妨害信号も含んだ信号レベルとなり、第2の検出器29の出力は目的信号のみの信号レベルを示すので、第1実施形態と全く同様に制御回路30で制御することができる。制御の詳細は、第1実施形態の説明中の中間周波数増幅部24、バンドパスフィルタ241、中間周波数増幅器242をベースバンド増幅部42、ローパスフィルタ421、ベースバンド増幅器422と読み替えれば第1実施形態と同一であるから、説明は省略する。
そして、以上のような本発明の受信機によれば、目的信号以外の異なった周波数の不要な強い信号の存在を検知し、その状況に応じて最適な利得調整を行うようになるから、目的信号以外の異なった周波数の不要な強い妨害信号が存在しても、その影響を排除して最適な自動利得調整を行うことができ、より良い受信が可能となる。さらに、受信レベルにより増幅器のバイアス電圧制御を行うようにしたので、増幅器ひいては受信機の省電力化を図ることができる。
なお、上記の実施の形態では、目的信号を含む広い帯域を通過させるバンドパスフィルタ221を高周波増幅部22に挿入したが、このバンドパスフィルタ221を除去して、高周波増幅部22においては帯域制限をしないようにすることができる。
本発明の第1実施形態の受信機を示す構成図。 図1の受信機に使用される制御回路の詳細回路図。 図1の受信機の高周波増幅器及び中間周波数増幅器として使用される利得可変可能な増幅器の一具体例を示す回路図。 図1の受信機の第1の検出器及び第2の検出器として使用される検出器の一具体例を示す図。 図2の制御回路により行われる制御の詳細を示す図。 モードを選択設定する際の制御回路の動作を示すフローチャート。 本発明の第2実施形態の受信機を示す構成図。 従来のヘテロダイン方式の受信機の一例を示す構成図。 従来のヘテロダイン方式の受信機の他の例を示す構成図。
符号の説明
22 高周波増幅部
221 バンドパスフィルタ
222 高周波増幅器
23 周波数変換部
24 中間周波数増幅部
241 バンドパスフィルタ
242 中間周波数増幅器
28 第1の検出器
29 第2の検出器
30 制御回路
41 検波部
42 ベースバンド増幅部

Claims (5)

  1. 目的信号を含む広い帯域を通過させ若しくは帯域制限をしない利得可変が可能な高周波増幅部と、
    前記高周波増幅部の出力を中間周波数に変換する周波数変換部と、
    目的信号のみを通過させる狭い帯域を有し、前記周波数変換部の出力を増幅する利得可変が可能な中間周波数増幅部と、
    前記高周波増幅部の出力の一部を分岐し信号強度を検出する第1の検出器と、
    前記中間周波数増幅部の出力の一部を分岐し信号強度を検出する第2の検出器と、
    前記第1の検出器と前記第2の検出器の出力を比較しその差分と前記第1の検出器又は前記第2の検出器の出力に応じて前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部の利得を制御する制御回路と
    を具備することを特徴とする受信装置。
  2. 目的信号を含む広い帯域を通過させ若しくは帯域制限をしない利得可変が可能な高周波増幅部と、
    前記高周波増幅部の出力を検波する検波部と、
    目的信号のみを通過させる狭い帯域を有し、前記検波部の出力を増幅する利得可変が可能なベースバンド増幅部と、
    前記高周波増幅部の出力の一部を分岐し信号強度を検出する第1の検出器と、
    前記ベースバンド増幅部の出力の一部を分岐し信号強度を検出する第2の検出器と、
    前記第1の検出器と前記第2の検出器の出力を比較しその差分と前記第1の検出器又は前記第2の検出器の出力に応じて前記高周波増幅部及び前記ベースバンド増幅部の利得を制御する制御回路と
    を具備することを特徴とする受信装置。
  3. 前記制御回路は、前記利得に加えて前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部のバイアス電圧を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の受信装置。
  4. 前記制御回路は、前記第2の検出器の出力が規定値以上か判断し、規定値以上のときは前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部を通常モードに設定し、規定値未満のときは前記第1の検出器と前記第2の検出器の出力差が規定値以上か判断し、規定値以上であれば前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部を大入力妨害対応モードに設定し、規定値未満であれば前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部を省電力モードに設定することを特徴とする請求項3に記載の受信装置。
  5. 前記省電力モードでは、前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部のバイアス電圧を低く設定するとともに、前記第2の検出器又は前記第1の検出器の出力に応じて前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部の利得を制御し、
    前記大入力妨害対応モードでは、前記高周波増幅部に対しては利得を下げ過ぎないように利得可変制限を設けるとともに、前記第2の検出器の出力に応じて前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部の利得を制御し、バイアス電圧については前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部とも高く設定し、
    前記通常モードでは、前記第2の検出器の出力に応じて前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部の利得を制御するとともに、バイアス電圧については、前記高周波増幅部及び前記中間周波数増幅部又はベースバンド増幅部とも、前記省電力モードよりは高く、前記大入力妨害対応モードよりは低く設定する
    ことを特徴とする請求項4に記載の受信装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002111404A (ja) * 2000-08-03 2002-04-12 Tektronix Inc 広帯域受信器及び過負荷保護方法
JP2006129161A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Toshiba Corp 無線受信装置

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