JP2009522934A - 信号レベル制御のための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

複数のチューナを含むセット・トップ・ボックス、ならびに信号レベルを制御するための装置（１００）及び方法（８００）が記載される。装置（１００）は、入力部と少なくとも２つの出力部との間で信号の信号電力を分割する信号スプリッタ（１０２）と、出力部に結合されたコントローラ（１１６）と、コントローラ（１１６）によって制御されるとともに、信号スプリッタ（１０２）に選択的に結合された、信号の信号伝達応答特性を変更する回路（３１０、４１０）とを含む。方法（８００）は、出力信号の１つの信号品質特性を決定するステップ（８０８）と、信号品質特性と所定の信号品質特性閾値との比較（８１０）に応答して、信号スプリッタにおける信号応答を変更するステップ（８１４）とを含む、信号スプリッタによって出力される信号の信号レベルを制御することについて説明する。

Description

本出願は、米国特許法第１１９条に基づき、２００６年１月４日に出願した米国仮出願第６０／７５６１０３号、及び２００６年１月４日に出願した米国仮出願第６０／７５６１６５号の利益を主張するものである。

本開示は、一般的に、信号レベル制御のための装置及び方法に関し、より具体的には、回路を含む信号電力スプリッタと、信号レベルを調整するための制御に関するものである。

このセクションは、以下に記載され、かつ／または請求される本発明の様々な態様に関連し得る、当該分野の様々な態様を読者に紹介することを目的とするものである。この考察は、本発明の様々な態様のより良好な理解を容易にする背景的事項を読者に提供するのに有用であると考えられる。したがって、これらの記述は、従来技術を認定するということではなく、このような観点から読まれるべきであることを理解されたい。

衛星受信機のセット・トップ・ボックスに使用されるものなどの、チューナ及びチューナシステムは、さらに一層複雑になってきている。例えば、複数のチューナを使用して、別個の受信信号を、記録及び記憶用のハードディスクドライブ、テレビなどの外部表示装置ならびに家庭内の他の部屋に、同時に提供することができる。さらに、衛星通信サービスプロバイダは、追加のチャネル容量ならびに新たな信号変調フォーマットを付加することにより、能力を増加させてきた。増加された信号能力は、チューナ及びチューナシステムが、性能要件及び入力条件に大きなばらつきがある信号で動作することを必要とし得る。追加の複雑さ及び能力は、その結果、チューナ及びチューナシステムの設計要件に歪みをもたらしてきた。

セット・トップ・ボックス内で複数のチューナを使用することにおける追加の複雑さに対処するために、信号電力スプリッタが、個々のチューナそれぞれに受信信号を提供するために使用される場合が多い。しかし、単純な信号電力スプリッタは、チューナ及びチューナシステムの性能を低下させ得る。多くの場合、低下により、特に追加の能力要件を考えると、性能は可能な信号受信範囲全体にわたって容認し難いものとなる。

セット・トップ・ボックス内の複数のチューナへの入力信号を分割するための１つの解決策は、予備の増幅器を付加して、信号利得（ｓｉｇｎａｌ ｇａｉｎ）を与え、かつ信号電力スプリッタの性能低下の克服を試みることを含む。予備の増幅器を使用して、あらゆる可能な信号条件全体にわたって性能要件を満たすため、チューナシステム内の個々のチューナに提供される信号を何らかの形で信号レベル制御することが必要である。結果として、増幅器は一般的に連続可変利得増幅器である。

連続可変増幅器を動作させるのに必要な追加の制御により、チューナシステムの複雑さがさらに増加する。それに加えて、可変利得増幅器は、多くの場合、それら自体の性能低下をチューナシステムに取り込み、かつ、代替の固定利得増幅器よりも高価である。チューナシステムに対するこれらの益々高まる要件に伴う課題に対処するため、広範囲の信号要件全体にわたってチューナシステムの信号レベルを制御する、費用効率が高く複雑さの低い解決策を可能にする解決策が求められている。

開示される実施形態は、信号レベル制御のための装置及び方法に関する。一実施形態では、装置は、入力部と少なくとも２つの出力部との間で信号の信号電力を分割する信号スプリッタと、出力部に結合されたコントローラと、このコントローラによって制御されるとともに、信号スプリッタに選択的に結合された回路であって、信号の信号伝達応答特性を変更するための回路と、を含む。

別の実施形態では、信号スプリッタによって出力される信号の信号レベルを制御する方法は、出力信号の１つの信号品質特性を決定するステップと、この信号品質特性と所定の信号品質特性閾値との比較に応答して、信号スプリッタにおける信号応答を変更するステップと、を含む。

別の実施形態では、電力スプリッタによって出力される信号の信号レベルを制御する方法は、出力信号の１つの第１の信号品質特性を決定するステップと、電力スプリッタにおける信号応答を変更するステップと、信号応答の変更に応答して、出力信号の１つの第２の信号品質特性を決定するステップと、第１の信号品質特性を、第２の信号品質特性及び所定の信号品質特性閾値と比較するステップと、を含む。

本開示の特徴及び利点は、例証として与えられる以下の説明からより明白になるであろう。

本開示の１つまたは複数の特定の実施形態を以下に記載する。これらの実施形態を簡潔に記載するため、実際の実装におけるすべての特徴が本明細書に記載されるとは限らない。任意のそのような実際の実装の開発、例えば任意の工学上または設計上の計画において、実装ごとに異なることがあるシステムに関連する制約及びビジネスに関連する制約との適合性など、開発者の特定の目標を達成するため、多数の実装特有の決定が行われなければならないことが理解されるべきである。さらに、そのような開発努力は複雑で時間を要することであるが、いずれにしても、本開示の利益を有する当業者にとって、設計、組立て、及び製造は、通常的な取組みであることが理解されるべきである。

以下に、衛星信号を受信するのに使用される回路について記載する。信号入力が他の何らかの手段によって供給されてもよい場合に、他のタイプの信号を受信するのに利用される他のシステムは、非常に類似した構造を含み得る。当業者であれば、本明細書に記載される回路の実施形態が１つの潜在的な実施形態に過ぎないことを理解するであろう。そのため、代替実施形態では、回路の構成要素は再配置または省略され得、あるいは追加の構成要素が付加され得る。例えば、軽微な変更により、記載される回路は、ケーブルネットワークから配信されるような非衛星映像及び音声サービスで使用するために構成され得る。

次に図面を参照し、まず図１を参照すると、本発明の態様を使用する、衛星信号を受信するためのセット・トップ・ボックス１００の例示的な一実施形態が示されている。複数のチャネルを含む信号ストリームが、同軸ケーブルを使用して、図示されない室外ユニットからセット・トップ・ボックスの入力側の信号分割回路１０２に伝達される。室外ユニットは、１つまたは複数の衛星に配置された衛星トランスポンダから信号ストリームを受信するように構成される。好ましい一実施形態では、２組の１６チャネルが室外ユニットによって受信され、Ｌバンドと称される９５０〜２１５０メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数範囲に変換される。Ｌバンド周波数範囲内の信号ストリームは信号分割回路１０２に伝達される。

信号分割回路１０２は、元の信号ストリームから２つの分割信号ストリームを生成する。２つの分割信号ストリームは同一の内容を含み、２つの分割信号ストリームの間で利用可能な信号電力を分配することによって生成される。信号分割回路１０２は、信号電力の分配または分割を達成するため、増幅器、抵抗器、コンデンサ、インダクタ、または他の電磁デバイスなどの電気回路を使用し得る。

分割信号ストリームはそれぞれ、別個の信号処理経路で処理される。上側信号経路は、チューナ１０４、リンク回路（ｌｉｎｋ ｃｉｒｃｕｉｔ）１０６、及びトランスポート・デコーダ１０８を含み、信号経路は直列形式で接続される。下側経路も、チューナ１１０、リンク回路１１２、及びトランスポート・デコーダ１１４を含み、信号経路はやはり直列形式で接続される。各処理経路は、分割信号ストリームの１つに対して本質的に同一の信号処理を行い得る。したがって、上側信号処理経路のみをここではさらに説明する。

信号分割回路１０２からの分割信号ストリームのうちの１つは、チューナ１０４に供給される。チューナ１０４は、分割信号ストリームにおけるチャネルのうちの１つを選択または調整して、１つまたは複数のベースバンド信号を生成することによって、分割信号ストリームを処理する。チューナ１０４は、分割信号ストリームを増幅し、フィルタ処理し、かつ周波数変換するために、増幅器、フィルタ、ミキサ、及び発振器などの回路を含む。チューナ１０４は、一般的に、リンク回路１０６か、あるいは後述するコントローラ１１６などの別のコントローラのどちらかによって、制御または調整される。制御コマンドは、チューナ１０４内のミキサとともに使用されて周波数変換を行う、発振器の周波数を変えるためのコマンドを含む。

一般的に、チューナ１０４の出力部におけるベースバンド信号は、所望の受信信号と総称され得、入力信号ストリームとして受信された一群のチャネルから選択された１つの衛星チャネルを表し得る。信号はベースバンド信号として記載されるが、実際には、この信号は、事実上ベースバンド付近であるに過ぎない周波数に位置付けられ得る。

チューナ１０４からの１つまたは複数のベースバンド信号はリンク回路１０６に供給される。リンク回路１０６は、一般的には、リンク回路１０６の残りの回路群による復調のため、１つまたは複数のベースバンド信号をデジタル信号に変換するために必要な処理回路を含む。一実施形態では、デジタル信号は、１つまたは複数のベースバンド信号のデジタル形式を表し得る。別の実施形態では、デジタル信号は、１つまたは複数のベースバンド信号のベクトル形式を表し得る。リンク回路１０６は、また、デジタル信号を復調し、エラー訂正を行って、転送信号を生成する。転送信号は、単一プログラム転送ストリーム（ＳＰＴＳ）と称される場合が多い、１つのプログラム用のデータストリームを表し得、あるいは、複数プログラム転送ストリーム（ＭＰＴＳ）と称される、ともに多重化される複数のプログラム・ストリームを表し得る。

リンク回路１０６は、また、到来ベースバンド信号（１つまたは複数）を特徴付ける回路群を含む。信号の特徴付けは、到来信号（１つまたは複数）の信号品質を決定するために使用され、また、リンク回路内の異なる地点における測定を含むとともに、セット・トップ・ボックス１００内の特定の回路を制御し得る。信号の特徴付けは、相対信号レベル、信号対雑音比、またはデジタル信号ビットエラー率の測定を含み得る。それに加えて、リンク回路１０６がイコライザを含む場合、特徴付けはイコライザ要素から得られる値を含み得る。

好ましい一実施形態では、相対信号レベルは、チューナ１０４内の信号利得を調整するための自動利得制御ループの一部として監視される。信号は、チューナ１０４内の信号利得を調整するため、リンク回路１０６からチューナ１０４に供給される。利得調整信号は、１つまたは複数のベースバンド信号の相対レベルを測定し、時定数期間にわたる測定値を統合または平滑化するリンク回路１０６に基づく。平滑化された値は閾値と比較され、必要であれば、処理され、チューナ１０４内の利得制御可能な増幅器に対する調整信号としてチューナ１０４に供給される。

信号品質の特徴付けは、信号分割回路１０２のための制御信号を決定するのにも使用される。特徴付けの情報は、リンク回路１０６内で処理され得、さらに、追加の処理のためにコントローラ１１６に供給され得る。

転送信号はトランスポート・デコーダ１０８に供給される。トランスポート・デコーダ１０８は、一般的には、ＳＰＴＳまたはＭＰＴＳのどちらかとして供給される転送信号を、個々のプログラム・ストリーム及び制御信号に分離する。トランスポート・デコーダ１０８は、また、プログラム・ストリームを復号し、復号されたプログラム・ストリームから音声信号及び映像信号を作成する。一実施形態では、トランスポート・デコーダ１０８は、ユーザ入力によって、またはコントローラ１１６などのコントローラを通して、ユーザが選択した１つのプログラム・ストリームのみを復号し、かつこの１つの復号されたプログラム・ストリームに対応する１つのみの音声信号及び映像信号を作成するように指示される。別の実施形態では、トランスポート・デコーダ１０８は、利用可能なプログラム・ストリームをすべて復号し、次に、ユーザ要求に応じて１つを超える音声信号及び映像信号を作成するように指示され得る。

音声信号及び映像信号は、任意の必要な制御信号とともに、トランスポート・デコーダ１０８及びトランスポート・デコーダ１１４の両方からコントローラ１１６に供給される。コントローラ１１６は、音声信号、映像信号、及び制御信号のルーティング及びインターフェースを管理し、さらに、セット・トップ・ボックス１００内の様々な機能を制御する。例えば、トランスポート・デコーダ１０８からの音声信号及び映像信号は、コントローラ１１６を通して音声／映像（Ａ／Ｖ）出力部１２６に送られ得る。Ａ／Ｖ出力部１２６は、テレビまたはコンピュータなどの外部デバイスによる使用のため、セット・トップ・ボックス１００からの音声信号及び映像信号を供給する。また、トランスポート・デコーダ１１４からの音声信号及び映像信号は、コントローラ１１６を通して、記録及び記憶用のメモリブロック１３０に送られ得る。メモリブロック１３０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュ、ハードディスクドライブなどのハード媒体を含む、いくつかの形態のメモリを含み得る。メモリブロック１３０は、コントローラ１１６が使用する命令及びデータを記憶するメモリ部、ならびに音声信号及び映像信号を記憶するメモリ部を含み得る。コントローラ１１６は、また、トランスポート・デコーダ１０８またはトランスポート・デコーダ１１４からのＭＰＴＳまたはＳＰＴＳなど、信号を代替形態でメモリブロック１３０に記憶できるようにされ得る。

コントローラ１１６は、また、サービスプロバイダへの電話接続を提供する電話モデムなど、外部通信インターフェース１２０に接続される。外部通信インターフェース１２０は、音声信号及び映像信号の使用を許可する信号を供給する。コントローラ１１６は、また、音声／映像信号の使用を管理し、不正使用を防ぐための信号を通信する、スマートカードなどのセキュリティ・インターフェース１１８に接続する。ユーザ制御は、セット・トップ・ボックスを制御するユーザコマンドを直接入力するユーザパネル１２２と、外部遠隔制御デバイスからのコマンドを受信する遠隔制御受信器１２４とによって達成される。ユーザパネル１２２及び遠隔制御受信器１２４は両方ともコントローラ１１６に接続される。図示されていないが、コントローラ１１６は、また、チューナ１０４及び１１０、リンク回路１０６及び１１２、ならびにトランスポート・デコーダ１０８及び１１４に接続して、最初の設定情報を供給するとともに、ブロック間で制御情報を受け渡し得る。最後に、電源１２８は、一般的に、セット・トップ・ボックス１００内のブロックのすべてに接続し、それらのブロックに電力を供給するとともに、衛星室外ユニットなど、外部の電力を必要とする要素のいずれかに電力を提供する。

コントローラ１１６は、また、信号分割回路１０２に制御信号を供給する。制御信号は、信号処理経路のどちらかからのリンク回路１０６またはリンク回路１１２で行われる、信号品質の特徴付けに基づいて決定され得る。コントローラ１１６は、信号の特徴付けの情報を処理して、制御信号の設定を決定され得る。コントローラ１１６は、また、信号分割回路１０２に対する制御信号の設定を決定するため、各信号処理経路の信号品質を比較し得る。それに加えて、コントローラ１１６は、信号分割回路に供給された制御信号のどちらかまたは両方の設定から決定された、信号品質値を比較し得る。

セット・トップ・ボックス１００内の上述のブロックは重要な相互関係を有し、いくつかのブロックが組み合わされ、かつ／または再配置され、依然として同じ基本的な全体機能を提供し得ることが、当業者には理解されるべきである。例えば、トランスポートデコーダ１０８及びトランスポート・デコーダ１１４は、組み合わされ、さらにコントローラ１１６の機能のいくつかまたはすべてを組み込んで、セット・トップ・ボックス１００用のメインコントローラとしての働きをし得る。さらに、様々な機能の制御は、特定の設計用途及び要件に基づいて、分配されるか、または割り当てられ得る。例えば、２つの分割信号ストリームの処理経路は、特定のタイプの信号に関して動作し得る。チューナ１０４、リンク回路１０６、及びトランスポート・デコーダ１０８は、高精細度の音声及び映像形式を採用する信号を受信し、復調し、復号し得、チューナ１１０、リンク回路１１２、及びトランスポート・デコーダ１１４は、プログラム案内の動作を維持する信号を受信し得る。この配置では、信号分割回路１０２の制御は、高精細度の音声信号及び映像信号を発生させる信号経路における、性能要件及び信号の特徴付けのみに基づいて、リンク回路１０６から供給され得る。

図２を参照すると、本発明の態様を使用する、信号分割回路２００の例示的な一実施形態が示される。信号分割回路２００は、図１に示されるセット・トップ・ボックス１００内の信号分割回路１０２と同じ全体機能を果たす。入力信号ストリームは増幅器２０２に供給される。増幅器２０２は、到来信号ストリームに信号利得または電力利得を与えることにより、到来信号の信号レベルまたは信号電力を増加させる。増幅器２０２は、セット・トップ・ボックスへ信号ストリームを送るのに使用される他の機器及びケーブル布線による信号損失を克服するため、信号電力を増加させる。これらの機器及びケーブル布線の使用は、信号レベル又は信号電力の低下につながる。増幅器２０２は、また、到来信号ストリームを分配または分割するプロセスに固有の信号損失を克服するため、信号電力を増加させ得る。好ましい一実施形態では、増幅器２０２は、到来信号ストリームの信号レベルに比べて約１３デシベル（ｄＢ）の信号利得を供給する。

信号利得に加えて、増幅器は、また、雑音指数、歪み、及び利得テーパ（ｇａｉｎ ｔａｐｅｒ）として一般に知られる付加的な雑音など、望ましくない性能アーチファクトを発生することがある。これらのパラメータそれぞれの性能レベルは、主に、当業者には良く知られているように、特定の増幅器における設計上の選択によって制御され得る。ただし、上述したような固定利得増幅器、特に１３ｄＢなどの中程度の信号利得のみを伴う増幅器は、代替の可変利得増幅器よりも良好な性能レベルを実現するであろうという点に留意することが重要である。それに加えて、中程度の利得を伴う増幅器は、また、周波数範囲全体にわたってより均一な量の信号利得を持つか、または到来するＬバンドの周波数信号ストリームに対してより少ない利得テーパを持つであろう。

増幅された信号ストリームは電力スプリッタ２０４に供給される。電力スプリッタ２０４は、増幅された信号ストリームから２つの分割信号ストリームを生成する。電力スプリッタ２０４は、電磁原理を使用する並列巻変圧器、または抵抗器もしくは他の電気インピーダンスデバイスの特定の配列など、信号電力を分割するいくつかの既知の回路を使用し得る。好ましい一実施形態では、電力スプリッタ２０４は、分割信号ストリームを生成するため、３つの抵抗器の配列を使用する。一方の分割信号出力は、図１に示されるチューナ１０４、リンク回路１０６、及びトランスポート・デコーダ１０８を含む第１の信号経路に接続する。他方の分割信号出力は、同様に図１に示されるチューナ１１０、リンク回路１１２、及びトランスポート・デコーダ１１４を含む第２の信号経路に接続する。

上述の受動型回路によって作られる２つの分割信号ストリームはそれぞれ、必然的に、含まれる信号電力が、電力スプリッタ２０４への入力部における増幅された信号ストリームよりも少なくなる。２つの分割信号ストリーム間での電力の分配または分割は、均等であってもなくてもよい。しかし、２つの分割信号ストリームの信号出力の合計は、必然的に、電力スプリッタ２０４の入力部における増幅された信号の信号電力に等しいか、またはそれよりも少ないはずである。

電力スプリッタ２０４は、また、上述の受動的構成要素に加えて、またはそれらの代わりに、トランジスタ及びダイオードなどの他の能動的信号構成要素を含んでもよい。能動的信号構成要素により、上述の信号電力の合計に関する制約なしに、電力スプリッタ２０４が動作することが可能になってもよい。

電力スプリッタ２０４は、また、制御信号入力部を含む。制御信号は、例えば、上述のコントローラ１１６から供給される。制御信号により、スプリッタの性能を調整するため、電力スプリッタ２０４内に含まれる回路群を接続または分離することが可能になる。例えば、抵抗、コンデンサ、及びインダクタは、電力スプリッタ２０４の信号伝達応答特性を変更するような形で含まれ、接続されてもよい。信号伝達応答特性、すなわち伝達応答は、電力スプリッタ２０４の出力側に存在する信号と電力スプリッタ２０４の入力側に存在する信号との関係を表す。電力スプリッタ２０４を備えた追加の回路群は、追加の回路群がない状態での基準の信号伝達応答特性に比べて、変更された信号伝達応答特性を作り出し得る。

図３を参照すると、本発明の態様を使用する、電力スプリッタ３００の例示的な一実施形態の回路図が示されている。上述した増幅された信号ストリームなどの入力信号は、抵抗器３０２の一方の端子に供給される。抵抗器３０２は、併せて抵抗性信号電力スプリッタを形成する抵抗器３０４及び抵抗器３０６をさらに含む、抵抗器ネットワークの一部である。抵抗器を使用する電力スプリッタにより、上述したように、入力信号を、ある程度の信号電力損失をそれぞれ取り込む２つの出力信号経路に分割することが可能になる。さらに、抵抗性スプリッタにより、入出力を接続して、基準の入出力の抵抗またはインピーダンスを呈し、また、入出力接続それぞれの間に何らかの絶縁をもたらすことが可能になる。抵抗器３０２、抵抗器３０４、及び抵抗器３０６の抵抗値は、一般的に、設計上の選択事項である。好ましい一実施形態では、抵抗器３０２は２０Ωの値を有し、抵抗器３０４は２０Ωの値を有し、抵抗器３０６は２０Ωの値を有する。抵抗器のこのネットワークによって形成される抵抗性スプリッタによって、抵抗器１の抵抗器スプリッタの入力端子における信号電力に対して、各出力における各分割信号ストリームについて約６ｄＢの信号電力損失がもたらされる。それに加えて、抵抗性スプリッタネットワークは、信号ストリームのＬバンド周波数範囲にわたって約７５Ωの入出力インピーダンスを供給し維持する。

抵抗器３０２、抵抗器３０４、及び抵抗器３０６は、共通のノードで接続された各抵抗器の一方の端子で互いに接続される。抵抗器３０４の他方の端子は、出力部として、一方の分割信号ストリームの信号処理経路に接続される。抵抗器３０６の他方の端子は、出力部として、他方の分割信号ストリームの信号処理経路に接続される。

スイッチ３０８は、抵抗器３０２、抵抗器３０４、及び抵抗器３０６によって形成される抵抗性スプリッタネットワークの伝達応答を変更する回路を接続する。スイッチ３０８は、好ましくは、単極双投（ＳＰＤＴ）配置として一般に知られている配置の、２つの選択可能な接続またはスイッチ端子と共通の端子とを含む。好ましい一実施形態では、スイッチは、ガリウム砒素電界効果トランジスタ（ＧａＡｓＦＥＴ）ＳＰＤＴデバイスである。スイッチ３０８は、また、ＰＩＮダイオードまたは電磁制御式リレースイッチなどの他の構成要素を利用してもよい。好ましくは、スイッチ３０８は、「オン」状態では、接続された端子と共通の端子との間に、非常に低抵抗のインピーダンス接続をもたらす。スイッチ３０８は、また、「オフ」状態では、接続されていない端子と共通の端子との間に高レベルの信号絶縁をもたらすとともに、接続された端子と接続されていない端子との間に高い絶縁をもたらす。

スイッチ３０８の一方のスイッチ端子は、抵抗器３０２、抵抗器３０４、及び抵抗器３０６を互いに接続する共通のノードに接続される。スイッチ３０８の他方のスイッチ端子はアースに接続される。スイッチ３０８の共通の端子は、抵抗性スプリッタネットワークの信号伝達応答特性をその基準の伝達応答から変更するのに使用される回路に接続される。一実施形態では、スイッチ３０８の共通の端子は抵抗器３１０に接続される。抵抗器３１０の他方の端子はアースに接続される。抵抗器３１０の抵抗値は５０Ωである。

スイッチ３０８は、また、上述のコントローラ１１６などのデバイスから供給される制御信号入力部を含む。制御信号は、スイッチ３０８のスイッチ状態を制御するのに使用される。スイッチ３０８のスイッチ状態は、スイッチ３０８のどの選択された端子が共通の端子に接続されるかを決定する。

ここでは図示されていないが、電気回路におけるＤＣ電力信号などの他の信号を取り込み、送り、または排除するため、他の回路構成要素がさらに存在してもよい。例えば、ＤＣ信号を遮断するコンデンサが、抵抗器３０２、抵抗器３０４、及び抵抗器３０６と直列に含まれてもよい。これらの回路構成要素は、当業者には良く知られているように、必要に応じて組み入れられ得る。

好ましい動作モードでは、スイッチ３０８に対する制御信号が、抵抗性スプリッタネットワークの基準動作が使用されることを示すとき、スイッチ３０８は、下側のスイッチ端子を共通の端子に接続して、抵抗器３１０の両方の端子をアースに接続する。抵抗器３１０は、抵抗器３０２、抵抗器３０４、及び抵抗器３０６によって形成される抵抗性スプリッタネットワークには接続されない。結果として、抵抗性スプリッタネットワークの伝達応答は通常の方法で動作する。

しかし、スイッチ３０８に対する制御が、抵抗性スプリッタネットワークの変更された動作が使用されることを示すとき、スイッチ３０８は、上側のスイッチ端子を共通の端子に接続して、抵抗器３１０を、抵抗器３０２、抵抗器３０４、及び抵抗器３０６の共通のノード接続に接続する。抵抗性スプリッタネットワークに接続された抵抗器３１０を含む追加の回路は、信号電力損失を増加させることにより、抵抗性スプリッタネットワークの信号伝達応答特性を変更する。５０Ωの値を有する抵抗器３１０を抵抗性スプリッタネットワークに追加することにより、各分割信号ストリームについて約９ｄＢの追加の信号電力損失がもたらされる。抵抗器３１０を追加したにも関わらず、約７５Ωの基準入出力インピーダンスが残る。

図４を参照すると、本発明の態様を使用する電力スプリッタ４００の別の例示的な実施形態の回路図が示される。抵抗性スプリッタを形成する抵抗器４０２、抵抗器４０４、及び抵抗器４０６の接続及び機能は、図３に記載される抵抗器と同様であり、それらについては、ここではこれ以上説明しない。切換え機能はダイオード４０８を使用して達成される。ダイオード４０８は、好ましくは、順バイアス状態では非常に低い直列抵抗を有し、逆バイアス状態では高い絶縁をもたらす非常に高い直列インピーダンスを有するという特性を有するピンダイオードである。ダイオード４０８のアノードは、抵抗器４０２、抵抗器４０４、及び抵抗器４０６を接続する共通のノードに接続される。ダイオード４０８のカソードは、インダクタ４１０の一方の端子である伝達応答変更回路に接続される。インダクタ４１０の他方の端子は、ＤＣ信号を遮断するのに使用されるコンデンサ４１２を通してアースに接続される。ダイオード４０８のカソードは、抵抗器４１４の一方の端子にも接続される。抵抗器４１４の他方の端子は、例えば上述のコントローラ１１６によって提供される、制御信号経路に接続される。２Ｖなどの電圧「高」レベルのロジック電圧未満の電圧レベルにおけるＤＣ電圧源への追加の接続が、入力信号と共通の抵抗器４０２の端子に接続される。上述と同様に、当業者には良く知られているように、ＤＣ信号などの信号を防ぎ、取り込み、または送るため、追加の構成要素が追加され得る。

伝達応答変更回路としてのインダクタ４１０を導入することによって、高域フィルタ応答が抵抗性スプリッタネットワークに導入され得る。インダクタ４１０のインダクタンスの値は設計上の選択事項である。好ましい一実施形態では、インダクタンス値は約１．５ナノヘンリー（ｎＨ）である。実際の実装では、そのような小さな値のインダクタンスの実現は、ダイオード４０８及びコンデンサ４１３など、他の構成要素の固有のインダクタンスを使用して、ならびに、当業者には良く知られているように、プリント回路基板上に微量の銅を使用して達成され得る。インダクタ４１０を伝達応答変更要素として導入した結果として、抵抗器４０２、抵抗器４０４、及び抵抗器４０６によって形成される抵抗性スプリッタネットワークの異なる経路を通る各信号の信号レベルが、Ｌバンド信号周波数範囲にわたって可変的に変えられた。例えば、９５０ＭＨｚの信号レベルは、入力における信号レベルに比べて、１９５０ＭＨｚの信号レベルよりも約２２ｄＢ低い。

好ましい動作モードでは、コントローラ１１６からの制御信号が、基準動作が使用されることを示すとき、ロジックレベルの「ハイ」電圧、例えば３．３Ｖを表す制御信号が抵抗器４１４に供給される。ダイオード４０８のカソードに接続された「ハイ」電圧は、抵抗器４０２を通してダイオード４０８のアノードに加えられるより低いＤＣ電圧と組み合わされて、ダイオード４０８を逆バイアス状態にする。逆バイアス状態により、ダイオード４０８が、抵抗器ネットワークの共通のノードに対する高いインピーダンスを呈して、伝達応答変更回路、インダクタ４１０が、抵抗器４０２、抵抗器４０４、及び抵抗器４０６によって形成される抵抗性スプリッタネットワークの基準の信号伝達応答特性を変更するのを有効に防ぐことが可能になる。

しかし、コントローラ１１６からの制御信号が、変更された動作が使用されることを示すとき、ゼロ電圧を表す制御信号が抵抗器４１４に供給される。ゼロ電圧は、事実上のアースとして働き、ダイオード４０８のアノードに加えられるＤＣ電圧と組み合わされて、ダイオード４０８を順バイアス状態に入れることを可能にする。バイアス電流は、ＤＣ電源から、抵抗器４０２を通ってダイオード４０８に入る。電流は、ダイオード４０８から出て、抵抗器４１４を通り、電流シンクとしての働きをするコントローラ１１６への制御信号経路の事実上のアースに入る。順バイアス状態のダイオード４０８は、インダクタ４１０と直列の非常に小さなインピーダンスを呈して、抵抗器４０２、抵抗器４０４、及び抵抗器４０６を接続する共通のノードにおいて、インダクタ４１０を抵抗性スプリッタネットワークに有効に接続する。

図面では、単一の要素が抵抗性スプリッタネットワークの信号伝達応答特性を変更する回路として導入されることを説明してきたが、複数の要素が使用され得る。例えば、広域フィルタ応答と、信号周波数範囲全体にわたる追加の信号電力レベル低下との両方を用いて伝達応答を変更するため、インダクタと並列に抵抗器を追加することが可能であってもよい。

図５を参照すると、基準モードで動作している電力スプリッタ３００または電力スプリッタ４００の出力部における信号を図解するグラフが示される。グラフのｘ軸はＭＨｚ単位の周波数であり、ｙ軸は対数的ｄＢスケール上に示される信号レベルまたは振幅である。信号は、９５０〜２１５０ＭＨｚを網羅するＬバンド周波数範囲において、衛星システムからセット・トップ・ボックス１００に伝達される、チャネル群５１０及び５２０によって表される。チャネルの数及びチャネルのグループ化は、特定の衛星システムの動作に応じて決まり得る。一実施形態では、１６チャネルの第１群５１０は、第１の衛星からトランスポンダによって伝達され、Ｌバンド周波数範囲の下側部分付近の周波数領域でセット・トップ・ボックス１００に供給される。１６チャネルの第２群５２０は、第２の衛星からトランスポンダによって伝達され、Ｌバンド周波数範囲の上側部分付近の周波数領域でセット・トップ・ボックス１００に供給される。

電力スプリッタ３００または電力スプリッタ４００からの出力信号を示すグラフは、２つのチャネル群５１０及び５２０それぞれについてデシベル（ｄＢ）スケールで示される、信号レベルの差を示す。グラフは、また、信号を供給するのに使用されるセット・トップ・ボックス１００に接続された機器、及びセット・トップ・ボックス１００内の他の回路群によって導入される、先細り状の信号レベルを示す。

図６のグラフは、変更されたモードで動作している電力スプリッタ３００の出力部における信号を示す。ｘ軸、ｙ軸、及びチャネル群は図５と同じである。抵抗器３１０を追加することによって、チャネル群５１０及び５２０両方の信号レベルが、図５に示される信号レベルに比べて、Ｌバンド周波数範囲にわたって約９ｄＢだけ均等に低減される。

図７のグラフは、変更されたモードで動作している電力スプリッタ４００の出力部における信号を示す。ｘ軸、ｙ軸、及びチャネル群は図５及び図６と同じである。電力スプリッタ４００における高域フィルタ周波数応答を形成するインダクタ４１０を追加することによって、Ｌバンド周波数範囲にわたって可変の信号レベルの低減がもたらされる。下側のチャネル群５１０の相対信号レベルは、上側のチャネル群５２０よりも低減される。さらに、下側のチャネル群５１０内の下側のチャネルは、上側のチャネルよりも大きなレベルだけ低減または減衰される。

図８を参照すると、本発明の態様を使用する、信号レベル制御をもたらす例示的なプロセス８００を示すフローチャートが示されている。プロセス８００を、図１の上側信号処理経路に関連するブロックを使用して記載するが、プロセス８００は、図１の処理経路のどちらかまたは両方に適用され得る。ステップ８０２では、チューナ１０４は、セット・トップ・ボックス１００に供給される入力信号ストリーム内の特定のチャネルをチューニングするように命令を受ける。チューニング機能は、コントローラ１１６から、または続いてリンク回路１０６からチューナ１０４に送信されるコマンドを生成する、ユーザからの入力に基づいて制御される。ステップ８０２は、コマンドを送信するステップと、チューナ１０４内でのミキシングまたは周波数変換プロセスに使用される周波数調整可能な発振器をプログラムするため、チューナ１０４にコマンドを翻訳させるステップと、を含む。実際の周波数は、位相同期ループなどの制御ループを使用してチューニング（同調）される。

ステップ８０４では、分割回路１０２の初期化が行われる。初期化は、分割回路１０２の動作モードをプリセットする。例えば、分割回路１０２は基準動作用に設定されてもよい。基準動作では、信号分割回路１０２の通常予期される性能レベルが維持され、通常の伝達応答特性が、信号スプリッタ１０２を通る信号に適用される。追加の周波数または振幅レベル特性は導入されない。

ステップ８０６では、ステップ８０２にてチューニングされている所望のチャネルが、処理のためにリンク回路１０６に提供され、リンク回路１０６とチューナ１０４の間の利得制御ループが、最終的な定常値に達することが可能になる。利得制御ループは、利得制御が定常値に達することを可能にする１つまたは複数の時定数を含み得る。

ステップ８０８では、利得制御ループが定常値に達した後、リンク回路１０６における信号の特徴付けを使用して、所望のチャネルの信号品質を決定する。信号の特徴付けは、信号レベル、信号対雑音比、ビットエラー率、歪み、フレームエラー率、またはイコライザ効率など、アナログまたはデジタル信号に関連したパラメータの１つまたは複数の測定を伴い得る。それに加えて、すべての可能な信号条件にわたって信号品質の推定を改善するため、パラメータの２つ以上が重み関数に組み合わされ得る。

信号品質は、存在する雑音の量、チャネル数、または信号ストリーム内の受信チャネル以外のチャネルの相対信号強度など、信号条件に関連する多数の要因に影響を受けることがある点に留意することが重要である。

ステップ８１０では、ステップ８０８で決定された信号品質値が信号品質閾値と比較される。信号品質閾値は、適切な信号の復調及び回復に求められる必要な信号性能に基づいて決定され得、設計または製造時にプリセットされ得る。衛星信号受信のための一実施形態では、信号品質閾値は１ミリワット（ｄＢｍ）に対して−４５デシベルである。信号品質閾値は、また、セット・トップ・ボックス１００の前回の動作、及び動作中に決定された前回の信号品質値に基づいて決定され得る。信号品質閾値は、一般的に、メモリにプログラムされ得る。信号品質閾値は、信号ストリームから受信することができるすべてのチャネルについて単一の値であり得、あるいは各チャネルについて異なる値でもあり得る。

ステップ８１０で、チューニングされた所望のチャネルの信号品質値と信号品質閾値との比較が、チューニングされた所望のチャネルの信号品質が容認できるものであることを示した場合、分割回路１０２における信号レベル制御を調整する必要はない。ステップ８１２では、復調及び回復のプロセスはリンク回路１０６で継続される。

ステップ８１０で、チューニングされた所望のチャネルの信号品質値と信号品質閾値との比較が、チューニングされた所望のチャネルの信号品質が容認できないものであることを示した場合、分割回路１０２の信号レベル制御の調整が行われる。ステップ８１４では、信号分割回路の調整の制御が、以前のまたは初期の状態から、第２のまたは変更された状態に変えられる。第１のまたは初期の状態が周波数または振幅の調整を導入しなかった場合、第２の状態は、ここで、信号伝達応答特性に対する応答変化を導入し得る。応答変化は、分割回路１０２を通る信号に適用される平坦な伝達応答振幅低下が得られる、信号レベル全体の低下した信号レベルの形態であり得る。応答変化は、分割回路１０２を通る信号に適用される高域通過フィルタ伝達応答特性などの、周波数選択振幅変化の形態であり得る。ステップ８１６では、利得制御ループが最終的な定常状態に安定することが可能になり、ステップ８１２に戻って、所望のチャネルとしてチューニングされた信号の復調及び回復がリンク回路１０６において継続される。

あるいは、ステップ８１６におけるプロセスは、ステップ８０８に戻り、第２の制御設定を使用して、信号品質値を決定し、信号品質閾値と比較するステップを介して、繰り返され得る。このようにして、各制御設定についての信号品質値を閾値と比較することができ、さらに、各制御設定の信号品質の比較が比較され得る。比較により、例えば、両方の信号品質値が信号品質閾値に比べて容認できるものである場合であっても、スプリッタ回路１０２の最良の制御状態を選択することが可能になり得る。

図９を参照すると、本発明の態様を使用する、信号レベル制御をもたらす別の例示的なプロセス９００を示すフローチャートが示されている。プロセス９００は２つのチューナが関与するステップを含む。プロセスは、２つを超えるチューナを含むように容易に拡張され得る。さらに、プロセス８００にて記載したいくつかのステップが省略されているが、必要に応じてプロセスに再び追加され得る。

ステップ９０２では、チューナ１０４などの第１のチューナは、受信器に供給される入力信号ストリーム内の特定のチャネルをチューニングさせるように命令を受ける。ステップ９０２のチューニング機能は上述のものに類似しているので、ここではこれ以上記載しない。ステップ９０４では、分割回路１０２の初期設定が決定される。初期設定は、上述したようなプリセット状態とされ得る。例えば、分割回路は基準動作用に設定され得るので、追加の周波数または振幅レベル特性は導入されない。あるいは、初期設定は、第１のチューナであるチューナ１０４に対してプロセス８００のステップを実行し、例えば信号品質閾値を超える値を決定することによって決定され得る。

次に、ステップ９０６では、チューナ１１０などの第２のチューナは、受信器に供給される入力信号ストリーム内の特定のチャネルをチューニングさせるように命令を受ける。チューニングコマンドは上述のものと類似している。第２のチューナは、第１のチューナをチューニングさせた直後、例えば、セット・トップ・ボックス１００を最初に作動させたときにチューニングされ得る。第２のチューナは、また、第１のチューナのチューニングとは大幅に異なる時点でチューニングされ得る。例えば、第２のチューナは、現在のプログラムが完了した後、第１のチューナを異なるプログラムにチューニングさせた１時間後にチューニングされ得る。

ステップ９０８では、リンク回路１０６及びリンク回路１１２を使用する両方のチューニングされたチャネルの信号の特徴付けを使用して、チューニングされたチャネルそれぞれの信号品質が決定される。各信号に対する信号品質値は、上述した信号の特徴付け技術に基づいて決定される。

ステップ９１０では、ステップ９０８で決定されたチューニングされたチャネルそれぞれの信号品質値が信号品質閾値と比較される。信号品質閾値は、上述したように決定され得、チューニングされたチャネルそれぞれについて異なる値であり得る。

ステップ９１０で、チューニングされたチャネルそれぞれの信号品質値と閾値（１つまたは複数）との比較が、チューニングされたチャネル両方の信号品質値が容認できるものであることを示した場合、ステップ９１６で、リンク回路１０６及びリンク回路１１２のチューニングされた所望のチャネルそれぞれに対して、復調及び回復のプロセスがそれぞれ継続される。

ステップ９１０で、チューニングされたチャネルそれぞれの信号品質値と閾値（１つまたは複数）との比較が、チューニングされたチャネルのどちらかまたは両方の信号品質値が容認できないものであることを示した場合、信号分割回路１０２の信号レベル制御の調整が行われる。ステップ９１８では、信号分割回路１０２の調整の制御が、以前のまたは初期の状態から第２の状態に変えられる。次に、プロセスは、ステップ９１８からステップ９０８に戻って、チューニングされたチャネルそれぞれの信号の特徴付けを再び決定する。

あるいは、ステップ９１０で、チューニングされたチャネルそれぞれの信号品質値の両方と閾値（１つまたは複数）との比較が、チューニングされたチャネル両方の信号品質値が容認できるものであることを示した場合、第２の比較が行われ得る。第２の比較は、第１のチューニングされた所望のチャネルからの信号品質値と、第２のチューニングされた所望のチャネルからの信号品質値とを比較する。さらに、比較は、信号分割回路１０２に対する制御が第１の制御状態または第２の制御状態のどちらかである間、どちらかのチューニングされた所望のチャネルの信号品質値を含み得る。信号品質値は、メモリ１３０などのメモリに記憶され、比較を可能にするため、必要に応じて検索され得る。このようにして、制御状態は、例えば、どの制御状態が、チューニングされた所望のチャネル両方の信号品質に同時に最も高い性能をもたらすかに基づいて選択され得る。

示されたステップは例示的なプロセスのステップを表すが、プロセスの全体的機能を変えないまま、ステップのいくつかを省略するか、ステップのいくつかを組み合わせたり並べ替えたりすることが可能なことがある。また、例えば、国内での所在に基づいて、特定の信号条件または動作シナリオを決定することが可能なこともある。分割回路１０２の動作に関する制御情報及び信号品質閾値は、それらの信号条件または動作シナリオに対して提供された情報に基づいて調整された、それらの動作シナリオ及び分割回路１０２の動作について、設計または製造中にメモリに記憶することができる。さらに、実施形態は、信号分割回路１０２の制御に関する２つの制御状態のみを記載しているが、回路を並列で追加することにより、２つを超える制御状態が可能なことがある。

信号スプリッタは、多くの場合、チューナシステム内の２つ以上のチューナに信号を供給するために必要とされ、信号スプリッタを追加するには増幅器の追加を必要とする場合が多い。信号条件に基づいて信号伝達応答特性の修正を可能にするスプリッタを導入することで、困難な信号要件下で複数のチューナを使用してチューナシステムを動作させることの問題に対する、低コストで複雑さを最小限に抑えた解決策がもたらされる。

本開示は様々な修正及び代替形態を受け入れることができるが、特定の実施形態を例証として図面に示し、本明細書に詳細に記載する。しかし、本開示は、開示される特定の形態に限定されることを意図しないことが理解されるべきである。より正確には、本開示は、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の趣旨及び範囲内にある、すべての修正、等価物、及び代替物を包含するものである。

本発明の一実施形態を使用する例示的なシステムのブロック図である。 本発明の一実施形態のブロック図である。 本発明の一実施形態の回路図である。 本発明の別の実施形態の回路図である。 １つのモードで動作している本発明の一実施形態の出力信号を示すグラフである。 別のモードで動作している本発明の一実施形態の出力信号を示すグラフである。 別のモードで動作している本発明の一実施形態の出力信号を示すグラフである。 本発明の一実施形態の例示的なプロセスを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態の別の例示的なプロセスを示すフローチャートである。

符号の説明

１００ セット・トップ・ボックス
１０２ 信号分割回路
１０４、１１０ チューナ
１０６、１１２ リンク回路
１０８、１１４ トランスポート・デコーダ
１１６ コントローラ
１１８ セキュリティ・インターフェース
１２０ 外部通信インターフェース
１２２ ユーザパネル
１２４ 遠隔制御受信器
１２６ 音声／映像出力部
１２８ 電源
１３０ メモリブロック

Claims (20)

1. 入力部と少なくとも２つの出力部との間で信号の信号電力を分割する信号スプリッタ（１０２）と、
   前記少なくとも２つの出力部のうちの少なくとも一方に結合されたコントローラ（１１６）と、
   前記コントローラによって制御されるとともに、前記信号スプリッタに選択的に結合される回路（３１０，４１０）であって、前記信号の信号伝達応答特性を変更するための前記回路と、
   を備える信号チューニング装置（１００）。
2. 前記信号の前記信号伝達応答特性が信号電力である、請求項１に記載の信号チューニング装置（１００）。
3. 前記信号の前記信号伝達応答特性が周波数応答である、請求項１に記載の信号チューニング装置（１００）。
4. 前記周波数応答が高域通過周波数応答である、請求項３に記載の信号チューニング装置（１００）。
5. 前記少なくとも２つの出力部のうちの第１の出力部及び前記コントローラ（１１６）に結合された第１の検出器をさらに備え、前記第１の検出器が、前記第１の出力部における前記信号の信号品質値を決定する、請求項１に記載の信号チューニング装置（１００）。
6. 前記回路が、前記第１の検出器に応答して前記コントローラ（１１６）によって選択的に結合される、請求項５に記載の信号チューニング装置（１００）。
7. 前記コントローラ（１１６）が、前記信号品質値を信号品質の所定値と比較する、請求項６に記載の信号チューニング装置（１００）。
8. 前記信号品質要素が、信号レベル、信号対雑音比、及びビットエラー率のうちの少なくとも１つである、請求項６に記載の信号チューニング装置（１００）。
9. 前記少なくとも２つの出力部のうちの第２の出力部及び前記コントローラ（１１６）に結合された第２の検出器をさらに備え、前記第２の検出器が、前記第２の出力部における前記信号の信号品質値を決定する、請求項５に記載の信号チューニング装置。
10. 前記回路が、前記第１の検出器及び前記第２の検出器に応答して前記コントローラ（１１６）によって選択的に結合される、請求項９に記載の信号チューニング装置。
11. 前記コントローラ（１１６）が、前記第２の出力部における前記信号の前記信号品質要素を、前記第１の出力部における前記信号の前記信号品質値及び信号品質の所定値と比較する、請求項１０に記載の信号チューニング装置。
12. 前記信号スプリッタ（１０２）が、共通のノードにおいて接続された３つの抵抗素子を備える、請求項１に記載の信号チューニング装置。
13. 前記回路（３１０，４１０）が、前記共通のノードにおいて前記信号スプリッタに選択的に結合される、請求項１２に記載の信号チューニング装置。
14. 前記回路（３１０，４１０）が、抵抗、コンデンサ、及びインダクタのうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の信号チューニング装置。
15. 信号電力スプリッタによって出力される信号の信号レベルを制御する方法（８００）であって、
    第１の出力信号の第１の信号品質特性を決定するステップ（８０８）と、
    前記第１の信号品質特性と所定の信号品質特性閾値との比較（８１０）に応答して、前記信号電力スプリッタにおける信号伝達応答を変更するステップ（８１４）と、
    を含む、前記方法。
16. 第２の出力信号の第２の信号品質特性を決定するステップ（８０８）と、
    前記第２の信号品質特性と所定の信号品質特性閾値との比較（８１０）に応答して、前記信号電力スプリッタにおける前記信号伝達応答を変更するステップ（８１４）と、
    をさらに含む、請求項１５に記載の方法（８００）。
17. 前記第１の信号品質特性の前記第２の信号品質特性との比較に応答して、前記信号電力スプリッタにおける前記信号伝達応答を変更するステップ（８１４）をさらに含む、請求項１６に記載の方法（８００）。
18. 前記信号品質特性が、信号レベル、信号対雑音比、及びビットエラー率のうちの少なくとも１つである、請求項１５に記載の方法（８００）。
19. 信号スプリッタの出力信号を使用して信号伝達特性を変化させる方法（９００）であって、
    第１の出力信号の第１の信号品質特性を決定するステップ（９０８）と、
    前記信号スプリッタにおける信号応答を変更するステップ（９１８）と、
    前記信号応答の変更に応答して、前記第１の出力信号の第２の信号品質特性を決定するステップ（９０８）と、
    前記第１の信号品質特性を、前記第２の信号品質特性及び所定の信号品質特性閾値と比較するステップ（９１０）と、
    を含む方法（８００）。
    信号の信号品質特性を決定する手段（１０６，１１２）と、
20. 前記信号品質特性と所定の信号品質特性閾値との比較に応じて、信号スプリッタにおける信号伝達応答を変更する手段（３１０，４１０）と、
    を備える装置（１００）。

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