JP2010263430A - 受信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 受信信号強度が安定するまでに要する時間を短縮する。
【解決手段】 受信した無線周波数信号を中間周波数信号に変換する周波数変換部と、利得制御信号に応じて前記無線周波数信号および前記中間周波数信号の少なくとも一方の振幅レベルを制御する自動利得制御部と、前記中間周波数信号から音声信号を復調する復調部と、前記復調部に入力される前記中間周波数信号の振幅レベルである復調部入力レベルと所定の基準レベルとの差に応じた補正レベル信号を出力する補正レベル出力部と、前記利得制御信号と前記補正レベル信号とを加算して、前記無線周波数信号の受信信号強度を示す信号強度信号を出力する加算部と、を有する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、受信装置に関する。
無線通信において、受信信号は、一般に、フィルタ処理、周波数変換処理、増幅処理などを経たうえで、ベースバンド信号に復調される。また、無線通信における通信品質を向上させるため、受信信号の信号強度や妨害信号の有無などの受信状態を検出し、当該受信状態に応じてフィルタ処理や増幅処理などの特性を制御する受信装置が一般に知られている。
例えば、特許文献1では、AGC(Automatic Gain Control:自動利得制御)回路の出力制御電圧から受信信号強度を判定する信号強度判定手段を備える受信装置(AMカーラジオ受信機)が開示されている。また、当該受信装置においては、AGC回路の出力制御電圧と所定基準値との大小から受信信号強度の強弱を判断し、当該判断結果に応じて自動選局手段の選局感度を切り替えている。
このようにして、AGC回路の出力制御電圧から受信信号強度を判定することができ、さらに、当該受信信号強度を利用して最適な選局感度に設定するなど、受信装置の通信品質を向上させることができる。
特開2006−86685号公報
一般的なAGC回路において、増幅器の利得または減衰器の減衰量(負の利得)を制御するための利得制御信号は、当該増幅器または減衰器の出力信号の振幅レベルが高ければ利得が小さくなるように、出力信号の振幅レベルが低ければ利得が大きくなるように生成される。
ここで、このような出力信号の振幅レベルと利得制御信号との関係の一例を図6に示す。図6は、t=0の時点で出力信号の振幅レベルL1(短破線)が一旦低下し、基準レベルRef1(一点鎖線)より低くなった場合を示している。図6に示されているように、利得制御信号G1(実線)は、振幅レベルL1と基準レベルRef1との差を平滑化して生成され、振幅レベルL1は、平滑化されている利得制御信号G1に従って、ゆっくりと上昇する。そして、図6において、利得制御信号G1は、t=t1の時点で安定している。
しかしながら、このようなAGC回路は、利得制御信号G1が振動しない程度に大きな時定数を有する平滑化処理部を備える必要がある。そのため、利得制御信号G1の応答速度は、当該時定数によって制限され、利得制御信号G1から判定することができる受信信号強度が安定するまでに要する時間が長くなる。
前述した課題を解決する主たる本発明は、受信した無線周波数信号を中間周波数信号に変換する周波数変換部と、利得制御信号に応じて前記無線周波数信号および前記中間周波数信号の少なくとも一方の振幅レベルを制御する自動利得制御部と、前記中間周波数信号から音声信号を復調する復調部と、前記復調部に入力される前記中間周波数信号の振幅レベルである復調部入力レベルと所定の基準レベルとの差に応じた補正レベル信号を出力する補正レベル出力部と、前記利得制御信号と前記補正レベル信号とを加算して、前記無線周波数信号の受信信号強度を示す信号強度信号を出力する加算部と、を有することを特徴とする受信装置である。
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
本発明によれば、受信信号強度が安定するまでに要する時間を短縮することができる。
本発明の第1実施形態における信号強度検出部を備えた受信装置の構成を示すブロック図である。 補正レベル出力部202における入力信号と出力信号との関係の一例を示す模式図である。 加算部203における入力信号と出力信号との関係の一例を示す模式図である。 本発明の第2実施形態における信号強度検出部を備えた受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第3実施形態における信号強度検出部を備えた受信装置の構成を示すブロック図である。 一般的なAGC回路における増幅器または減衰器の出力信号の振幅レベルと利得制御信号との関係の一例を示す模式図である。
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
<第1実施形態>
===受信装置の構成===
以下、図1を参照して、本発明の第1の実施形態における信号強度検出部を備えた受信装置の構成について説明する。
図1に示されている受信装置は、アンテナ1、RF(Radio Frequency:無線周波数)増幅部2、周波数変換部3a、IF(Intermediate Frequency:中間周波数)増幅部6、復調部7、音声処理部8、スピーカ9、AGC部11、および信号強度検出部20aを含んで構成されている。当該受信装置は、例えばFMラジオ放送やAMラジオ放送の受信に用いられる。
アンテナ1から出力されるRF信号は、RF増幅部2に入力され、RF増幅部2から出力されるRFa信号は、周波数変換部3aに入力されている。また、周波数変換部3aから出力されるIF1信号は、IF増幅部6に入力され、IF増幅部6から出力されるIF1a信号は、復調部7に入力されている。さらに、復調部7から出力されるAF(Audio Frequency:音声周波数)信号は、音声処理部8に入力され、音声処理部8から出力されるAFa信号は、スピーカ9に入力されている。
一方、IF1a信号は、AGC部11にも入力されている。AGC部11は、例えば振幅レベル検出部111、比較部112、および平滑化処理部113を含んで構成されており、IF1a信号は、振幅レベル検出部111に入力されている。また、比較部112には、振幅レベル検出部111の出力レベルL1と基準レベルRef1とが入力され、比較部112から出力される比較結果信号CP1は、平滑化処理部113に入力されている。そして、平滑化処理部113から出力される利得制御信号G1は、IF増幅部6および信号強度検出部20aに入力されている。
信号強度検出部20aは、例えば補正レベル出力部202および加算部203を含んで構成されている。補正レベル出力部202には、振幅レベル検出部111の出力レベルL1と基準レベルRef1とが入力されている。また、加算部203には、補正レベル出力部202から出力される補正レベル信号OSと、利得制御信号G1とが入力されている。そして、加算部203から出力される信号強度信号SDCは、例えば音声処理部8に入力されている。
===受信装置の動作===
次に、本実施形態における受信装置の動作について説明する。
アンテナ1は、例えばFMラジオ放送やAMラジオ放送の放送波を受信して、RF信号を出力する。また、RF増幅部2は、RF信号のうち所望の搬送波が含まれる周波数帯域を選択的に増幅し、RFa信号として出力する。そして、周波数変換部3aは、RFa信号を周波数変換して、BPF(Band-Pass Filter:帯域通過フィルタ)などを用いてイメージ信号や隣接妨害信号などの妨害信号を適宜除去したうえで、IF1信号を出力する。IF1信号の中間周波数としては、例えば10.7MHzや455kHzなどが用いられる。なお、IF1信号は、IF増幅部6以降の構成に応じて、アナログ信号またはデジタル信号として出力される。
IF増幅部6は、IF1信号を利得制御信号G1に応じた利得で増幅し、IF1a信号として出力する。また、復調部7は、IF1a信号を復調して、AF信号を出力する。さらに、音声処理部8は、信号強度信号SDCに応じてAF信号の音量や音質を制御し、AFa信号として出力する。例えば、音声処理部8は、AF信号を信号強度信号SDCに応じたステレオセパレーション(分離度)でステレオ信号に復調するステレオ復調部や、AF信号から信号強度信号SDCに応じた遮断周波数以上の成分を除去するLPF(Low-Pass Filter:低域通過フィルタ)を含む。そして、スピーカ9は、AFa信号を音声に変換して出力する。
AGC部11の振幅レベル検出部111は、例えば包絡線検波回路などを用いて、復調部7に入力されるIF1a信号の振幅レベルL1(以下、復調部入力レベルL1と称する)を検出する。また、比較部112は、復調部入力レベルL1と基準レベルRef1とを比較し、両レベルの差を示す比較結果信号CP1を出力する。そして、平滑化処理部113は、例えば積分回路(LPF)などを用いて、比較結果信号CP1を平滑化して、利得制御信号G1を生成する。
ここで、利得制御信号G1は、IF増幅部6における利得の制御方法に応じて、適宜反転された波形となるが、以下の説明においては、一例として、IF増幅部6が固定利得増幅器と可変減衰器とを含み、利得制御信号G1のレベルが高いほど、可変減衰器の減衰量が大きく(IF増幅部6の利得が小さく)なるものとする。この場合、比較結果信号CP1は、L1−Ref1のレベルを有し、復調部入力レベルL1と利得制御信号G1との関係は、図6に示したような関係となる。
信号強度検出部20aの補正レベル出力部202は、振幅レベル検出部111によって検出された復調部入力レベルL1と、比較部112に入力されている基準レベルRef1との差に応じた補正レベル信号OSを出力する。ここで、復調部入力レベルL1と補正レベル信号OSとの関係の一例を図2に示す。図2に示されているように、補正レベル信号OS(実線)は、復調部入力レベルL1(短破線)に対して基準レベルRef1だけずれた波形となっている。なお、図6の場合と同様に、図2において、基準レベルRef1は負のレベルである。
加算部203は、利得制御信号G1と補正レベル信号OSとを加算して、信号強度信号SDCを出力する。ここで、加算部203における入力信号と出力信号との関係の一例を図3に示す。図3に示されているように、利得制御信号G1(短破線)に補正レベル信号OS(長破線)を加算することによって、信号強度信号SDC(実線)は、t=t2(<t1)の時点で安定している。
このようにして、アンテナ1におけるRF信号の受信信号強度を示す信号強度信号SDCとして、利得制御信号G1に補正レベル信号OSを加算して用いることによって、利得制御信号G1をそのまま用いた場合に比べて、信号強度信号SDCが安定するまでに要する時間を短縮することができる。
<第2実施形態>
===受信装置の構成===
以下、図4を参照して、本発明の第2の実施形態における信号強度検出部を備えた受信装置の構成について説明する。
図4に示されている受信装置は、第1実施形態の受信装置に対して、信号強度検出部20aの代わりに信号強度検出部20bを含んで構成されている。
信号強度検出部20bは、例えば振幅レベル検出部201、補正レベル出力部202、および加算部203を含んで構成されている。振幅レベル検出部201には、IF1a信号が入力されており、補正レベル出力部202には、振幅レベル検出部201の出力レベルL1と基準レベルRef1とが入力されている。また、加算部203には、補正レベル出力部202から出力される補正レベル信号OSと、利得制御信号G1とが入力されている。そして、加算部203から出力される信号強度信号SDCは、例えば音声処理部8に入力されている。
===受信装置の動作===
次に、本実施形態における受信装置の動作について説明する。
信号強度検出部20bの振幅レベル検出部201は、図1に示した振幅レベル検出部111と同様に、復調部入力レベルL1を検出する。また、補正レベル出力部202は、振幅レベル検出部201によって検出された復調部入力レベルL1と、AGC部11に入力されている基準レベルRef1との差に応じた補正レベル信号OSを出力する。さらに、加算部203は、利得制御信号G1と補正レベル信号OSとを加算して、信号強度信号SDCを出力する。
以上から明らかなように、第1実施形態の受信装置では、AGC部11において検出された復調部入力レベルL1が信号強度検出部20aに入力されているのに対して、本実施形態の受信装置では、信号強度検出部20bにおいて復調部入力レベルL1が検出されている。したがって、本実施形態の受信装置は、AGC部11が復調部入力レベルL1を出力する機能を有しない場合にも適用可能である。なお、第1実施形態の受信装置は、信号強度検出部が独自に振幅レベル検出部を備える必要がないため、回路規模を抑えることができる。
<第3実施形態>
===受信装置の構成===
以下、図5を参照して、本発明の第3の実施形態における信号強度検出部を備えた受信装置の構成について説明する。
図5に示されている受信装置は、アンテナ1、RF増幅部2、周波数変換部3b、5、IF増幅部4、6、復調部7、音声処理部8、スピーカ9、AGC部11ないし13、および信号強度検出部20cを含む、ダブルスーパーヘテロダイン方式の受信装置として構成されている。
アンテナ1から出力されるRF信号は、RF増幅部2に入力され、RF増幅部2から出力されるRFa信号は、周波数変換部3bに入力されている。また、周波数変換部3bから出力されるIF2信号は、IF増幅部4およびAGC部13に入力され、IF増幅部4から出力されるIF2a信号は、周波数変換部5に入力されている。一方、AGC部13から出力される利得制御信号G3は、RF増幅部2および信号強度検出部20cに入力されている。
さらに、周波数変換部5から出力されるIF1信号は、IF増幅部6およびAGC部12に入力され、IF増幅部6から出力されるIF1a信号は、復調部7およびAGC部11に入力されている。一方、AGC部12から出力される利得制御信号G2は、IF増幅部4および信号強度検出部20cに入力され、AGC部11から出力される利得制御信号G1は、IF増幅部6および信号強度検出部20cに入力されている。
そして、復調部7から出力されるAF信号は、音声処理部8に入力され、音声処理部8から出力されるAFa信号は、スピーカ9に入力されている。
信号強度検出部20cは、例えば補正レベル出力部202および加算部203を含んで構成されている。第1実施形態の信号強度検出部20aと同様に、補正レベル出力部202には、復調部入力レベルL1と基準レベルRef1とが入力されている。また、加算部203には、補正レベル出力部202から出力される補正レベル信号OSと、利得制御信号G1ないしG3とが入力されている。そして、加算部203から出力される信号強度信号SDCは、例えば音声処理部8に入力されている。
===受信装置の動作===
次に、本実施形態における受信装置の動作について説明する。
アンテナ1は、第1実施形態の受信装置と同様に、RF信号を出力し、RF増幅部2は、RF信号のうち所望の搬送波が含まれる周波数帯域を、利得制御信号G3に応じた利得で選択的に増幅し、RFa信号として出力する。また、周波数変換部3bは、RFa信号を周波数変換して、BPFなどを用いてイメージ信号や隣接妨害信号などの妨害信号を適宜除去したうえで、IF2信号を出力する。さらに、IF増幅部4は、IF2信号を利得制御信号G2に応じた利得で増幅し、IF2a信号として出力する。そして、周波数変換部5は、IF2a信号をさらに周波数変換して、IF1信号を出力する。なお、IF2信号の(中間)周波数は、少なくともIF1信号の中間周波数より高く設定され、特に、イメージ信号を確実に除去するために、RF信号の無線周波数より高く設定される場合もある。
IF増幅部6は、IF1信号を利得制御信号G1に応じた利得で増幅し、IF1a信号として出力する。また、復調部7は、IF1a信号を復調して、AF信号を出力する。さらに、音声処理部8は、信号強度信号SDCに応じてAF信号の音量や音質を制御し、AFa信号として出力する。そして、スピーカ9は、AFa信号を音声に変換して出力する。
AGC部13は、例えば図1に示したAGC部11と同様の構成となっており、IF2信号の振幅レベルと基準レベルRef3との差を平滑化して、利得制御信号G3を生成する。また、同様に、AGC部12は、IF1信号の振幅レベルと基準レベルRef2との差を平滑化して、利得制御信号G2を生成する。さらに、同様に、AGC部11は、IF1a信号の振幅レベル(復調部入力レベルL1)と基準レベルRef1との差を平滑化して、利得制御信号G1を生成する。
ここで、利得制御信号G1ないしG3は、RF増幅部2、およびIF増幅部4、6における利得の制御方法に応じて、適宜反転された波形となるが、以下の説明においては、一例として、利得制御信号のレベルが高いほど、それぞれ対応する増幅部の利得が小さくなるものとする。さらに、利得制御信号のレベルと増幅部の利得との関係は、いずれも略等しいものとする。この場合、利得制御信号のレベルの和は、増幅部の総利得を示し、本実施形態の受信装置における3つの利得制御信号G1ないしG3の和を、第1実施形態の受信装置における1つの利得制御信号G1と同様に扱うことができる。なお、利得制御信号のレベルと増幅部の利得との関係が上記と異なる場合であっても、利得制御信号に適宜正または負の係数を乗じて信号強度検出部20cに入力することによって、同様に扱うことができる。
第1実施形態の信号強度検出部20aと同様に、信号強度検出部20cの補正レベル出力部202は、AGC部11において検出された復調部入力レベルL1と、AGC部11に入力されている基準レベルRef1との差に応じた補正レベル信号OSを出力する。また、加算部203は、利得制御信号G1ないしG3の和と補正レベル信号OSとを加算して、信号強度信号SDCを出力する。
このようにして、複数のAGC部を有する本実施形態の受信装置において、アンテナ1におけるRF信号の受信信号強度を示す信号強度信号SDCとして、利得制御信号G1ないしG3の和に補正レベル信号OSを加算して用いることによって、利得制御信号G1ないしG3の和をそのまま用いた場合に比べて、信号強度信号SDCが安定するまでに要する時間を短縮することができる。
前述したように、アンテナ1におけるRF信号の受信信号強度を示す信号強度信号SDCとして、利得制御信号G1に、復調部入力レベルL1と基準レベルRef1との差に応じた補正レベル信号OSを加算して用いることによって、利得制御信号G1をそのまま用いた場合に比べて、信号強度信号SDCが安定するまでに要する時間を短縮することができる。
また、AGC部11の振幅レベル検出部111から復調部入力レベルL1を補正レベル出力部202に入力することによって、信号強度検出部が独自に振幅レベル検出部を備える必要がなく、回路規模を抑えることができる。
また、受信装置が複数のAGC部を有する場合にも、信号強度信号SDCとして、利得制御信号G1ないしG3の和に補正レベル信号OSを加算して用いることによって、利得制御信号G1ないしG3の和をそのまま用いた場合に比べて、信号強度信号SDCが安定するまでに要する時間を短縮することができる。
また、受信装置が複数のAGC部を有する場合にも、復調部7とともにIF1a信号が入力されるAGC部11から復調部入力レベルL1を補正レベル出力部202に入力することによって、信号強度検出部が独自に振幅レベル検出部を備える必要がなく、回路規模を抑えることができる。
また、音声処理部8は、AF信号を信号強度信号SDCに応じたステレオセパレーションでステレオ信号に復調することによって、受信信号強度が低い弱電界状態におけるステレオ信号特有のノイズを軽減することができる。
また、音声処理部8は、AF信号から信号強度信号SDCに応じた遮断周波数以上の成分を除去することによって、弱電界状態における高域のノイズを抑制し、実効的な信号対雑音比を改善することができる。
なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。
上記実施形態では、受信装置は、1つのAGC部を有する(シングル)スーパーヘテロダイン方式、または3つのAGC部を有するダブルスーパーヘテロダイン方式の受信装置として構成されているが、これに限定されるものではない。本発明の受信装置は、復調部7より前段に1つ以上のAGC部を有していればよく、AGC部の個数や中間周波数の段数は限定されない。
上記実施形態では、受信装置は、音声処理部8において、信号強度信号SDCに応じてAF信号の音量や音質の制御を行っているが、これに限定されるものではない。本発明の受信装置は、隣接妨害信号やマルチパス妨害信号の有無など、他の受信状態の検出部を含んでいてもよい。また、各増幅部が、これらの受信状態の組み合わせに応じて通過帯域が変化するBPFなどのフィルタを含んでいてもよい。
1 アンテナ
2 RF(無線周波数)増幅部
3a、3b、5 周波数変換部
4、6 IF(中間周波数)増幅部
7 復調部
8 音声処理部
9 スピーカ
11、12、13 AGC(自動利得制御)部
20a、20b、20c 信号強度検出部
111 振幅レベル検出部
112 比較部
113 平滑化処理部
201 振幅レベル検出部
202 補正レベル出力部
203 加算部

Claims (6)

  1. 受信した無線周波数信号を中間周波数信号に変換する周波数変換部と、
    利得制御信号に応じて前記無線周波数信号および前記中間周波数信号の少なくとも一方の振幅レベルを制御する自動利得制御部と、
    前記中間周波数信号から音声信号を復調する復調部と、
    前記復調部に入力される前記中間周波数信号の振幅レベルである復調部入力レベルと所定の基準レベルとの差に応じた補正レベル信号を出力する補正レベル出力部と、
    前記利得制御信号と前記補正レベル信号とを加算して、前記無線周波数信号の受信信号強度を示す信号強度信号を出力する加算部と、
    を有することを特徴とする受信装置。
  2. 前記自動利得制御部は、
    前記復調部入力レベルを検出する振幅レベル検出部と、
    前記復調部入力レベルと前記所定の基準レベルとの差を平滑化して、前記利得制御信号を生成する平滑化処理部と、
    を含むことを特徴とする請求項1に記載の受信装置。
  3. 前記自動利得制御部を複数有し、
    前記加算部は、前記自動利得制御部のそれぞれの前記利得制御信号の和と前記補正レベル信号とを加算して、前記信号強度信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の受信装置。
  4. 前記自動利得制御部の少なくとも1つは、
    前記復調部入力レベルを検出する振幅レベル検出部と、
    前記復調部入力レベルと前記所定の基準レベルとの差を平滑化して、前記利得制御信号を生成する平滑化処理部と、
    を含むことを特徴とする請求項3に記載の受信装置。
  5. 前記音声信号は、ステレオ音声信号であり、
    前記信号強度信号に応じて前記ステレオ音声信号の分離度を制御する音声処理部をさらに有することを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れかに記載の受信装置。
  6. 前記信号強度信号に応じて前記音声信号に含まれる所定の周波数以上の成分を除去する音声処理部をさらに有することを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れかに記載の受信装置。
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