JP2010251845A

JP2010251845A - 放送信号レベル調整装置

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Publication number: JP2010251845A
Application number: JP2009096081A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Nemoto; 雅彦根本; Tsutomu Takio; 勉滝尾
Original assignee: NIPPO DENSHI KK; Hochiki Corp
Current assignee: NIPPO DENSHI KK; Hochiki Corp
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-10
Also published as: JP5408773B2

Abstract

【課題】複数のチャンネルのデジタル信号のレベル調整を行う場合において、各チャンネル毎に個別的な調整を行うことで、レベル調整の精度を高めること等が可能となる、放送信号レベル調整装置を提供すること。
【解決手段】デジタル信号の信号レベルを調整する放送信号レベル調整装置１であって、デジタル信号を受信する受信アンテナ２と、複数のＰＦＩＲフィルタであって相互に異なる１つのチャンネルのデジタル信号のみを分波する複数のＰＦＩＲフィルタと、ＰＦＩＲフィルタにて分波されたデジタル信号の信号レベルを調整する複数のＡＧＣ１１と、デジタル信号を合波する合波器５と、合波器５にて合波されたデジタル信号を送信する送信アンテナ７を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、放送用信号のレベルを調整するための放送信号レベル調整装置に関する。

地上デジタルＴＶ放送をビル陰、山間部、地下空間や建物内部で視聴可能とするため、デジタル放送波を一旦受信して、このデジタル放送波のデジタル信号に対する所要の調整を行った後、視聴対象空間に向けてデジタル放送波を再送信する中継装置が設けられる。この中継装置に求められる機能としては、デジタル放送波に含まれるアナログ放送波を除去する機能や、デジタル放送波の各チャンネルの信号レベルを増幅する機能に加えて、複数のチャンネルの信号レベルを均一に調整する機能がある。

例えば、特許文献１には、複数のチャンネルの信号レベルを均一に調整する機能を備えた中継装置が開示されている。この中継装置は、受信された放送帯域周波数のアナログ信号を周波数変換器で中間放送周波数帯域に変換し、変換されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換器にてＡ／Ｄ変換し、変換後のデジタル信号をデジタル入出力フィルタによりレベル調整及び増幅する。そして、レベル調整後及び増幅後のデジタル信号をＤ／Ａ変換器にてＤ／Ａ変換し、変換後のアナログ信号を周波数変換器で放送帯域周波数に変換して再送信する。

このように構成された従来の中継装置では、複数のチャンネルのデジタル信号を共通のデジタル入出力フィルタによりレベル調整しており、このために、チャンネル入力部、特定算出部、及び特性合成部を備えていた。そして、チャンネル番号がチャンネル入力部に入力されると、このチャンネル番号がチャンネル入力部から特定算出部に出力される。特定算出部は、当該チャンネル番号に対応する放送周波数帯域を算出し、この放送周波数帯域に含まれるチャンネル周波数帯域の中で不要なチャンネルのチャンネル番号を特定し、当該特定したチャンネル番号に対応するチャンネル周波数帯域の信号を減衰させるための帯域除去特性関数を算出して特性合成部に出力する。特性合成部は、特性関数を算出し、この特性関数に基づいて帯域制限タップを算出してデジタル入出力フィルタに出力する。そして、この帯域制限タップをデジタル入出力フィルタに設定して帯域制限を行うことで、複数のチャンネルのデジタル信号のレベル調整が行われる（特許文献１の第４の実施形態及び図５等参照）。

特開２００７−４３５８３号公報

しかしながら、上記従来の中継装置では、複数のチャンネルのデジタル信号を共通のデジタル入出力フィルタによりレベル調整していたので、各チャンネル毎に理想的な特性で調整を行うことは困難であった。このため、各チャンネルのデジタル信号を所望の信号レベルに調整することが困難であった。また、難視聴対策等のために、複数のチャンネルの一部の周波数を変更したい場合や、周波数毎に意図的に信号レベルを変えたい場合があるが、このような対応は不可能であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のチャンネルのデジタル信号のレベル調整を行う場合において、各チャンネル毎に個別的な調整を行うことで、レベル調整の精度を高めること等が可能となる、放送信号レベル調整装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の放送信号レベル調整装置は、デジタル放送用の複数のチャンネルのデジタル信号の信号レベルを調整する放送信号レベル調整装置であって、前記デジタル信号を受信する受信手段と、相互に並列に設けられた複数のフィルタ手段であって、前記受信手段にて受信された前記デジタル信号の中から、当該複数のフィルタ手段の相互間において異なるチャンネルのデジタル信号のみを分波する複数のフィルタ手段と、前記複数のフィルタ手段の各々に接続された信号レベル調整手段であって、前記各フィルタ手段にて分波されたデジタル信号の信号レベルを調整する複数の信号レベル調整手段と、前記複数の信号レベル調整手段の各々にて信号レベルが調整されたデジタル信号を合波する合波手段と、前記合波手段にて合波されたデジタル信号を送信する送信手段とを備える。

請求項２に記載の放送信号レベル調整装置は、請求項１に記載の放送信号レベル調整装置において、前記フィルタ手段は、有限インパルス応答フィルタである。

請求項３に記載の放送信号レベル調整装置は、請求項２に記載の放送信号レベル調整装置において、前記デジタル信号は、１３セグメント放送用信号であり、前記フィルタ手段は、前記１３セグメント放送用信号に対する帯域制限により、前記１３セグメント放送用信号の中から、１３セグメント、３セグメント、又は１セグメントのみを通過させる。

請求項４に記載の放送信号レベル調整装置は、請求項１から３のいずれか一項に記載の放送信号レベル調整装置において、前記合波手段は、前記複数の信号レベル調整手段の各々にて信号レベルが調整されたデジタル信号の中から、当該合波器に設定されたチャンネルの信号のみを合波する。

請求項１に記載の本発明によれば、デジタル信号の中から１つのチャンネルのデジタル信号のみをフィルタ手段によって分波し、分波されたデジタル信号の信号レベルを信号レベル調整手段で調整し、調整されたデジタル信号を合波手段で合波するので、各チャンネル毎に理想的な特性で調整を行うことが可能となり、マルチパスフェージングに対する周波数特性を簡易に等価できる等、レベル調整の精度を高めること等が可能となる。
また、各チャンネル毎に異なる信号レベル調整手段にて信号レベルの調整を行うので、例えば、特定のチャンネルに対応する信号レベル調整手段においては、難視聴対策のために入力波と出力波を異なる周波数とする等、チャンネル毎に周波数制御を行うことが可能となる。
さらに、各チャンネル毎に異なる信号レベル調整手段にて信号レベルの調整を行うので、例えば、減衰が大きい周波数の信号の信号レベルのみを他の周波数の信号の信号レベルより大きくする等、チャンネル毎に信号レベルを変えることが可能となる。

請求項２に記載の本発明によれば、有限インパルス応答フィルタ（ＦＩＲフィルタ：ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｌｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅＦｉｌｔｅｒ）にて合波するので、同じデジタルフィルタである無限インパルス応答フィルタ（ＩＩＲフィルタ：ＩｎｆｉｎｉｔｅＩｍｐｌｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅＦｉｌｔｅｒ）を使用する場合に比べて、一層安定的なフィルタリングを行うことができる。

請求項３に記載の本発明によれば、フィルタ手段により１３セグメント放送用信号に対する通過帯域幅の切替えを行うことができるので、所望のセグメントの信号中継を容易に行うことが可能となる。

請求項４に記載の本発明によれば、複数の信号レベル調整手段の各々にて信号レベルが調整されたデジタル信号の中から、合波器に設定されたチャンネルの信号のみを当該合波器で合波するので、各チャンネルの信号のレベル調整を信号レベル調整手段で調整した後においても、所望のチャンネルの信号中継を容易に行うことが可能となる。

本発明の実施の形態に係る放送信号レベル調整装置の構成を示すブロック図である。図１のＤＤＣのブロック図である。図１のＡＧＣのブロック図である。図１のＤＵＣのブロック図である。図１の放送信号レベル調整装置による信号のレベル調整を示す図である。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る放送信号レベル調整装置の実施の形態を詳細に説明する。まず、〔I〕本実施の形態の基本的概念を説明した後、〔II〕本実施の形態の具体的内容について説明し、最後に、〔III〕本実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

〔I〕本実施の形態の基本的概念
まず、本実施の形態の基本的概念について説明する。本実施の形態に係る放送信号レベル調整装置は、ＴＶ放送の放送システムにおいて、放送電波を入力信号として受信し、これに信号レベル調整を含む所定の処理を施して出力信号を生成する機能を備えるものである。このような放送信号レベル調整装置の代表的な例としては、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）による地上デジタル放送において、ＳＦＮ（ＳｉｎｇｌｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙＮｅｔｗｏｒｋ：単一周波数ネットワーク）中継を実現するための装置があり、例えば、ブロックコンバータ、チャンネルレベルコントローラ、あるいはギャップフィラーと呼ばれる装置がある。ただし、本実施の形態に係る放送信号レベル調整装置は、装置名や他の機能の有無に関わらず、少なくとも複数チャンネルのデジタル信号のレベル調整を行うことが可能な全ての装置を含む。以下では、ＯＦＤＭ方式による地上デジタル放送波の中継を行う放送信号レベル調整装置において、信号レベルの調整を行う例について説明する。

〔II〕本実施の形態の具体的内容
次に、本実施の形態の具体的内容について説明する。図１は、本実施の形態に係る放送信号レベル調整装置の構成を示すブロック図である。この放送信号レベル調整装置１は、概略的に、受信アンテナ２、Ａ／Ｄ変換部３、複数の調整ユニット４、合波器５、Ｄ／Ａ変換部６、及び送信アンテナ７を備えて構成されている。

受信アンテナ２は、放送局から送信されたＯＦＤＭ方式による地上デジタル放送波の無線周波数（ＲＦ）信号を受信する受信手段である。Ａ／Ｄ変換部３は、受信アンテナ２にて受信されたＲＦ信号をデジタル信号に変換する信号変換手段である。複数の調整ユニット４は、Ａ／Ｄ変換部３にて変換されたデジタル信号をベースバンド（基底帯域）の信号に周波数変換し、周波数変換したデジタル信号をチャンネル単位に分波し、分波されたデジタル信号の信号レベルを一定値に調整し、さらに、信号レベルが調整されたデジタル信号を放送用周波数に変換して合波器５に出力する調整手段である。合波器５は、各調整ユニット４にて調整されたデジタル信号を合波する合波手段である。Ｄ／Ａ変換部６は、合波器５にて合波されたベースバンドの信号をＲＦ信号に変換する信号変換手段である。送信アンテナ７は、Ｄ／Ａ変換部６にて変換されたＲＦ信号を無線送信する送信手段である。なお、受信アンテナ２、Ａ／Ｄ変換部３、Ｄ／Ａ変換部６、及び送信アンテナ７については、従来と同様に構成できるので、その詳細は省略し、以下では、各調整ユニット４と合波器５の詳細について説明する。

各調整ユニット４は、中継チャンネル数に応じた数だけ設けられるもので、これら複数の調整ユニット４が相互に並設されている。一方、合波器５は、これら複数の処理ユニットに対して１器のみが共通に設けられている。ここでは、これら調整ユニット４や合波器５を相互に異なるブロックとして図示しているが、実装上は、これら調整ユニット４（あるいは当該調整ユニット４の後述する各部）及び合波器５は、１つのＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）として一体に構成することができる。

次に、各調整ユニット４の詳細について説明する。各調整ユニット４は、具体的には、ＤＤＣ（ＤｉｇｉｔａｌＤｏｗｎＣｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタルダウンコンバータ）１０、ＡＧＣ（ＡｕｔｏＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：自動利得制御）１１、及びＤＵＣ（ＤｉｇｉｔａｌＵｐＣｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタルアップコンバータ）１２を備えて構成されている。

ＤＤＣ１０は、Ａ／Ｄ変換部３にて変換されたデジタル信号をベースバンド（基底帯域）の信号に周波数変換する周波数変換手段であると共に、周波数変換したデジタル信号をチャンネル単位に分波するフィルタ手段である。ＡＧＣ１１は、ＤＤＣ１０にて分波されたデジタル信号の信号レベルを一定値に調整する信号レベル調整手段である。ＤＵＣ１２は、ＡＧＣ１１にて信号レベルが調整されたデジタル信号を放送用周波数に変換して合波器５に出力する周波数変換手段である。

次に、ＤＤＣ１０についてさらに詳細に説明する。図２は、ＤＤＣ１０のブロック図である。このＤＤＣ１０は、ＮＣＯ（ＮｕｍｅｒｉｃａｌｌｙＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ：数値制御発振器）１０ａ、周波数変換器１０ｂ、ＣＩＣフィルタ（ＣａｓｃａｄｅＩｎｔｅｇｒａｔｅＣｏｍｂＦｉｌｔｅｒ：カスケード積分櫛型フィルタ）１０ｃ、ＣＦＩＲフィルタ（ＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＦＩＲＦｉｌｔｅｒ：補償ＦＩＲフィルタ）１０ｄ、ＰＦＩＲフィルタ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＦＩＲＦｉｌｔｅｒ：プログラマブルＦＩＲフィルタ）１０ｅを備えて構成されている。

ＮＣＯ１０ａは、公知の方法で取得したシステム・クロックを所定数で分周した周波数を設定数倍することで基準周波数を生成し、この基準周波数を、周波数変換器１０ｂと、ＤＵＣ１２の後述する周波数変換器に出力する。周波数変換器１０ｂは、ＮＣＯ１０ａから出力された基準周波数に基づいて、デジタル信号をベースバンドの信号に周波数変換する。ＣＩＣフィルタ１０ｃは、コムフィルタ（ＣｏｍｂＦｉｌｔｅｒ：櫛型フィルタ）と積分器をカスケード接続して構成された狭帯域ローパスフィルタであり、デジタル信号のデータレートを落とすために使用されるもので、乗算器を用いることなくフィルタリングを行うことができる点で効率的なフィルタリングを可能とする。ＣＦＩＲフィルタ１０ｄは、ＣＩＣフィルタ１０ｃに対する逆ｓｉｎｃ特性を有するフィルタであって、このＣＦＩＲフィルタ１０ｄをＣＩＣフィルタ１０ｃの後段にカスケード接続することにより、デジタル信号を通過帯域内において平滑化することができる。ＰＦＩＲフィルタ１０ｅは、利用者によって設定された帯域のデジタル信号を通過させるＦＩＲフィルタである。ここでは、各調整ユニット４におけるＰＦＩＲフィルタ１０ｅの通過帯域を、相互に異なる１つのチャンネルの帯域（以下「対象帯域」）のみに設定しておくことで、ＤＤＣ１０を通過するデジタル信号を１つのチャンネルの信号のみに制限して分波を行うことができる。例えば、入力波が１０チャンネルである場合、調整ユニット４には１番目のチャンネルの周波数、調整ユニット４には２番目のチャンネルの周波数、調整ユニット４には１０番目のチャンネルの周波数を設定する。さらに、ＰＦＩＲフィルタ１０ｅには、当該対象帯域の中で、さらに１３セグメント、３セグメント、又は１セグメントのいずれかの帯域を設定することで、１３セグメント全域を通過させたり、３セグメント又は１セグメントのみを通過させる等、通過帯域幅の切替えを行うことができる。このような周波数や帯域の設定は、例えば調整ユニット４や合波器５を上述のＦＰＧＡとして構成した場合には、当該ＦＰＧＡに公知のパーソナルコンピュータを接続して行うことが可能である。

次に、図１のＡＧＣ１１についてさらに詳細に説明する。図３は、ＡＧＣ１１のブロック図である。このＡＧＣ１１は、増幅器１１ａを備えて構成されており、ＯＦＤＭデジタル信号の１シンボルの絶対値（図３でａｂｓ）を取得し、この絶対値の平均値（移動平均値）（図３でａｖｅ）を取得して、この平均値を増幅器１１ａのゲインに設定することで、自動利得制御を行う。このことにより、各チャンネル毎のデジタル信号の信号レベルのばらつきを相互に均一化して、信号レベルのレベル調整を行うことが可能となる。ここで、このＡＧＣ１１には、入力波レベルが一定値以下の場合には出力を遮断するスケルチ機能を設けることができる。例えば、ＡＧＣ１１は、当該ＡＧＣ１１に対する入力波レベルの異常低下（停波）を検出し、検出した場合には当該ＡＧＣ１１からの出力を自動的に停止して、当該入力波レベルが一定値を超えた場合に出力を再開する。また、ＡＧＣ１１には、出力波レベルが一定値以上の場合には出力を遮断する出力レベル監視機能を設けることもできる。例えば、ＡＧＣ１１は、当該ＡＧＣ１１からの出力レベルを監視し、当該出力レベルが定格出力レベルに対して所定割合（例えば５０％）以上超過した場合には当該ＡＧＣ１１からの出力を自動的に停止して、当該定格出力レベルに対する超過が所定割合未満となった場合に出力を再開する。これらスケルチ機能や出力レベル監視機能については公知の構成を適用できるので図示は省略する。

次に、図１のＤＵＣ１２についてさらに詳細に説明する。図４は、ＤＵＣ１２のブロック図である。このＤＵＣ１２は、ＣＦＩＲフィルタ１２ａ、ＣＩＣフィルタ１２ｂ、及び周波数変換器１２ｃを備えて構成されている。ＣＦＩＲフィルタ１２ａは図２のＤＤＣ１０のＣＦＩＲフィルタ１０ｄ、ＣＩＣフィルタ１２ｂは図２のＤＤＣ１０のＣＩＣフィルタ１０ｃと、それぞれ同じ特性のものである。周波数変換器１２ｃは、図２のＤＤＣ１０のＮＣＯ１０ａから出力された基準周波数に基づいて、ベースバンドのデジタル信号を放送用周波数のデジタル信号に周波数変換する。

最後に、図１の合波器５の詳細について説明する。合波器５には、中継すべきチャンネル番号が予め設定されており、このチャンネル番号に対応する調整ユニット４からの出力のみを合波する。このことにより、中継チャンネル制限を行うことが可能となる。例えば、入力波が１０チャンネルである場合、中継すべきチャンネル番号として、１番目から９番目のチャンネル番号を設定しておくことで、１０番目のチャンネルは送信しないように制限することができる。

このように構成された放送信号レベル調整装置１によれば、例えば、図５の最上段に示すような複数のチャンネルのＲＦ信号が入力波として入力された場合において、同図の２段目及び３段目に示すように各調整ユニット４でチャンネル毎にレベル調整を行った上で、同図の４段目に示すように合波器５で合波し、同図の最下段に示すような均一レベルのＲＦ信号として送信することが可能となる。

（効果）
このように本実施の形態によれば、デジタル信号の中から１つのチャンネルのデジタル信号のみをＰＦＩＲフィルタ１０ｅによって分波し、分波されたデジタル信号の信号レベルをＡＧＣ１１で調整し、調整されたデジタル信号を合波器５で合波するので、各チャンネル毎に理想的な特性で調整を行うことが可能となり、マルチパスフェージングに対する周波数特性を簡易に等価できる等、レベル調整の精度を高めること等が可能となる。

また、各チャンネル毎に異なる調整ユニット４にて信号レベルの調整を行うので、例えば、特定のチャンネルに対応する調整ユニット４においては、難視聴対策のために入力波と出力波を異なる周波数とする等、チャンネル毎に周波数制御を行うことが可能となる。

また、各チャンネル毎に異なる調整ユニット４にて信号レベルの調整を行うので、例えば、減衰が大きい周波数の信号の信号レベルのみを他の周波数の信号の信号レベルより大きくする等、チャンネル毎に信号レベルを変えることが可能となる。

また、ＰＦＩＲフィルタ１０ｅを用いることで、ＩＩＲフィルタを用いた場合に比べて、一層安定的なフィルタリングを行うことができる。

また、ＰＦＩＲフィルタ１０ｅにより１３セグメント放送用信号に対する通過帯域幅の切替えを行うことができるので、所望のセグメントの信号中継を容易に行うことが可能となる。

また、各チャンネル毎に異なる調整ユニット４にて信号レベルが調整されたデジタル信号の中から、合波器５に設定されたチャンネルの信号のみを当該合波器５で合波するので、各チャンネルの信号のレベル調整を信号レベル調整手段で調整した後においても、所望のチャンネルの信号中継を容易に行うことが可能となる。

〔III〕本実施の形態に対する変形例
以上、本発明の本実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。

（解決しようとする課題や発明の効果について）
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。

（分波について）
上記実施の形態においては、入力波の全てのチャンネルを分波するものとして説明したが、一部の複数のチャンネルについては従来のように共通のフィルタにて信号レベルを調整し、他の複数のチャンネルのみを上記実施の形態のように異なる調整ユニット４にて分波して信号レベルを調整してもよい。

（ＦＩＲフィルタについて）
ＰＦＩＲフィルタ１０ｅに変えて、通過帯域の設定が可能なＩＩＲフィルタを使用してもよい。その他、特記した場合を除いて、放送信号レベル調整装置１の各部は、公知のデジタル信号処理手段にて代替することも可能である。

１放送信号レベル調整装置
２受信アンテナ
３Ａ／Ｄ変換部
４調整ユニット
５合波器
６Ｄ／Ａ変換部
７送信アンテナ
１０ＤＤＣ
１０ａＮＣＯ
１０ｂ、１２ｃ周波数変換器
１０ｃ、１２ｂＣＩＣフィルタ
１０ｄ、１２ａＣＦＩＲフィルタ
１０ｅＰＦＩＲフィルタ
１１ＡＧＣ
１２ＤＵＣ

Claims

デジタル放送用の複数のチャンネルのデジタル信号の信号レベルを調整する放送信号レベル調整装置であって、
前記デジタル信号を受信する受信手段と、
相互に並列に設けられた複数のフィルタ手段であって、前記受信手段にて受信された前記デジタル信号の中から、当該複数のフィルタ手段の相互間において異なるチャンネルのデジタル信号のみを分波する複数のフィルタ手段と、
前記複数のフィルタ手段の各々に接続された信号レベル調整手段であって、前記各フィルタ手段にて分波されたデジタル信号の信号レベルを調整する複数の信号レベル調整手段と、
前記複数の信号レベル調整手段の各々にて信号レベルが調整されたデジタル信号を合波する合波手段と、
前記合波手段にて合波されたデジタル信号を送信する送信手段と、
を備える放送信号レベル調整装置。
前記フィルタ手段は、有限インパルス応答フィルタである、
請求項１に記載の放送信号レベル調整装置。
前記デジタル信号は、１３セグメント放送用信号であり、
前記フィルタ手段は、前記１３セグメント放送用信号に対する帯域制限により、前記１３セグメント放送用信号の中から、１３セグメント、３セグメント、又は１セグメントのみを通過させる、
請求項２に記載の放送信号レベル調整装置。
前記合波手段は、前記複数の信号レベル調整手段の各々にて信号レベルが調整されたデジタル信号の中から、当該合波器に設定されたチャンネルの信号のみを合波する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の放送信号レベル調整装置。