JP2014175877A - Automatic gain control circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動利得制御技術に関し、特に受信した無線信号を減衰させる際の減衰度を制御する自動利得制御回路に関する。 The present invention relates to an automatic gain control technique, and more particularly, to an automatic gain control circuit that controls an attenuation level when a received radio signal is attenuated.
近年の車載ラジオ用受信アンテナとして、ガラス窓内に設けたガラスアンテナや車体の天板上に設けた小型ポールアンテナなどの比較的目立ちにくいアンテナがよく利用されている。これらのアンテナは、これまで利用されている、FM(Frequency Moulation;周波数変調)ラジオ帯周波数において約1/4波長の長さを持つロッドアンテナと比べて小型であるため、利得が小さく、アンテナアンプと組み合わせて利得を補っている。アンテナアンプは、アンテナ直下に設置され、電気的にはアンテナとラジオ受信機との間にあるため、ラジオ受信機のインピーダンス負荷変動の影響を受ける。 As receiving antennas for in-vehicle radios in recent years, antennas that are relatively inconspicuous, such as a glass antenna provided in a glass window and a small pole antenna provided on a top plate of a vehicle body, are often used. These antennas are small in size compared with rod antennas having a length of about ¼ wavelength at the FM (Frequency Modulation) radio band frequencies that have been used so far. In combination with to compensate for the gain. Since the antenna amplifier is installed directly under the antenna and is electrically between the antenna and the radio receiver, the antenna amplifier is affected by the impedance load fluctuation of the radio receiver.
ラジオ受信機など無線受信機の自動利得制御(AGC:Auto Gain Control)回路は、過入力信号で後段の回路(復調回路など)が歪むことを防止するため、フロントエンド(無線受信機の回路構成の中で、電気的にアンテナに最も近い回路ブロックのこと)に設けた可変減衰回路を利用し、一定電圧以上の無線信号が後段の回路に入らないように可変減衰回路の減衰量を制御して受信した無線信号を減衰させてから、後段の回路に無線信号を送る。自動利得制御回路(以下、「AGC回路」という)の制御により可変減衰回路が動作すると、無線受信機の入力インピーダンス(アンテナおよびアンテナアンプ側からみたインピーダンス)が変化するため、アンテナアンプの出力側のインピーダンス負荷が変動し、アンテナアンプの歪み特性が悪化してしまう。これに対して、AGC回路で使用する可変減衰回路の出力インピーダンスを一定に維持したり(例えば、特許文献1参照)、アンプ回路の出力インピーダンスを最適に設定するため可変整合回路を設けたりされていた(例えば、特許文献2参照)。 An automatic gain control (AGC) circuit of a radio receiver such as a radio receiver has a front end (a circuit configuration of the radio receiver) in order to prevent subsequent circuits (such as a demodulation circuit) from being distorted by an excessive input signal. The circuit block that is electrically closest to the antenna) is used to control the attenuation of the variable attenuation circuit so that radio signals of a certain voltage or higher do not enter the subsequent circuit. After the received radio signal is attenuated, the radio signal is sent to the subsequent circuit. When the variable attenuating circuit operates under the control of an automatic gain control circuit (hereinafter referred to as “AGC circuit”), the input impedance (impedance seen from the antenna and antenna amplifier side) of the radio receiver changes. The impedance load fluctuates and the distortion characteristics of the antenna amplifier deteriorate. In contrast, the output impedance of the variable attenuation circuit used in the AGC circuit is kept constant (see, for example, Patent Document 1), or a variable matching circuit is provided to optimally set the output impedance of the amplifier circuit. (For example, see Patent Document 2).
しかしながら、従来のAGC回路においては、可変減衰回路の減衰度の周波数特性がフラット(周波数に対して一定)であるため、希望信号(ラジオ受信機にて同調を取って音声などを復調する周波数の信号)より強い電圧の妨害信号(希望信号とは別の周波数の不要な信号)によってAGC回路が動作した場合、希望信号の電圧も減衰するため、出力音声の明瞭度が悪化してしまう。また、従来のアンプ回路においては、妨害信号として希望信号の高調波(2倍、3倍などの周波数)を想定しているため、妨害信号がFMラジオ放送のバンド内の他チャンネルの信号である場合は、希望信号と妨害信号の周波数差が小さいために、妨害信号を除去し、希望信号の出力インピーダンスを一定に維持する効果が得られない。 However, in the conventional AGC circuit, since the frequency characteristic of the attenuation of the variable attenuation circuit is flat (constant with respect to the frequency), the desired signal (frequency at which the radio receiver is tuned to demodulate voice or the like) When the AGC circuit is operated by an interference signal having a stronger voltage (unnecessary signal having a frequency different from that of the desired signal), the voltage of the desired signal is also attenuated, so that the intelligibility of the output sound is deteriorated. Further, in the conventional amplifier circuit, since the desired signal is assumed to have higher harmonics (frequency of 2 times, 3 times, etc.) as the disturbing signal, the disturbing signal is a signal of another channel in the band of FM radio broadcasting. In this case, since the frequency difference between the desired signal and the interference signal is small, the effect of removing the interference signal and maintaining the output impedance of the desired signal constant cannot be obtained.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力インピーダンスの変化を抑制しながら、希望信号の電圧の減衰を小さくする自動利得制御回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an automatic gain control circuit that reduces the attenuation of the voltage of a desired signal while suppressing a change in input impedance.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の自動利得制御回路は、可変の減衰度によって、無線信号の電圧を減衰させる可変減衰部と、可変減衰部において電圧を減衰させた無線信号を検波する検波部と、検波部において検波した無線信号を復調する復調部と、復調部において復調した無線信号の第1電圧と、検波部において検波した無線信号の第2電圧とをもとに、可変減衰部の減衰度を制御する制御部とを備える。可変減衰部は、複数のタイプの減衰回路を実現可能に構成され、制御部は、第1電圧と第2電圧とをもとに、複数のタイプの減衰回路のうちのいずれかを選択し、選択したタイプの減衰回路以外のタイプの減衰回路を停止させるように制御する。 In order to solve the above-described problem, an automatic gain control circuit according to an aspect of the present invention includes a variable attenuation unit that attenuates a voltage of a radio signal by a variable attenuation degree, and a radio signal that is attenuated by the variable attenuation unit. Based on the detection unit for detection, the demodulation unit for demodulating the radio signal detected by the detection unit, the first voltage of the radio signal demodulated by the demodulation unit, and the second voltage of the radio signal detected by the detection unit, And a control unit that controls the attenuation of the variable attenuation unit. The variable attenuation unit is configured to be capable of realizing a plurality of types of attenuation circuits, and the control unit selects one of the plurality of types of attenuation circuits based on the first voltage and the second voltage, Control is made to stop the type of attenuation circuit other than the selected type of attenuation circuit.
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and a conversion of the expression of the present invention between a method, an apparatus, a system, a recording medium, a computer program, etc. are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、入力インピーダンスの変化を抑制しながら、希望信号の電圧の減衰を小さくできる。 According to the present invention, it is possible to reduce the attenuation of the voltage of a desired signal while suppressing a change in input impedance.
本発明の実施例を具体的に説明する前に、本実施例の概要を説明する。一般的に、無線受信機において、アンテナで受信した無線信号には、復調回路が同調を取って復調を行う周波数の信号である希望信号と、希望信号以外の周波数の不要な信号である妨害信号が含まれている。無線受信機のフロントエンドに設けた可変減衰回路を使用する自動利得制御回路は、無線受信機が受信して利用する信号の周波数帯域全体で動作するため、受信信号の周波数帯域内にある妨害信号の信号電圧が大きい場合は、妨害信号の電圧に対して自動利得制御を行う。そのため従来のものは、希望信号の電圧が低くても、妨害信号によって自動利得制御回路が動作したために希望信号の電圧が減衰する場合がある。 Before specifically describing the embodiment of the present invention, an outline of the present embodiment will be described. Generally, in a radio receiver, a radio signal received by an antenna includes a desired signal that is a frequency that is demodulated by a demodulation circuit and a disturbing signal that is an unnecessary signal having a frequency other than the desired signal. It is included. The automatic gain control circuit using a variable attenuation circuit provided at the front end of the radio receiver operates in the entire frequency band of the signal received and used by the radio receiver. When the signal voltage is high, automatic gain control is performed on the voltage of the interference signal. For this reason, even if the voltage of the desired signal is low, the voltage of the desired signal may be attenuated because the automatic gain control circuit is operated by the interference signal.
さらに、アンテナアンプのインピーダンス負荷が変動することによって、アンテナアンプの歪み特性が悪化することがある。例えば、妨害信号によって生じる相互変調歪み信号が、希望信号と同じ周波数となる条件のとき、アンテナアンプの相互変調歪み特性が悪化したため、相互変調歪み信号の電圧が増大し、希望信号の電圧より大きくなって、ラジオ受信機に入力される場合がある。アンテナアンプの出力信号に含まれる相互変調歪み信号が、希望信号より電圧が大きい場合、ラジオ受信機側で相互変調歪み信号を希望信号から分離し、希望信号のみを復調することは非常に困難であるので、混信が発生する。混信とは、希望信号の放送局の音声と同時に、他局の音声が聞こえたり、耳障りなノイズ音が聞こえたりすることによって希望信号の放送局の音声の明瞭度が悪化した状態のことであり、ユーザは不快である。 Furthermore, the distortion characteristics of the antenna amplifier may deteriorate due to fluctuations in the impedance load of the antenna amplifier. For example, when the intermodulation distortion signal generated by the interference signal has the same frequency as the desired signal, the intermodulation distortion characteristic of the antenna amplifier has deteriorated, so the voltage of the intermodulation distortion signal increases and exceeds the voltage of the desired signal. May be input to the radio receiver. When the intermodulation distortion signal included in the output signal of the antenna amplifier is larger in voltage than the desired signal, it is very difficult to separate the intermodulation distortion signal from the desired signal and demodulate only the desired signal on the radio receiver side. There will be interference. Interference is a condition in which the clarity of the broadcast signal of the desired signal has deteriorated due to the sound of the broadcast signal of the desired signal being heard at the same time as the sound of the other station, or the harsh noise sound. The user is uncomfortable.
そのため本実施例は、アンテナ側のインピーダンス(入力インピーダンス)を一定に維持するとともに、希望信号と妨害信号の周波数関係に応じて、可変減衰回路の低周波数側の減衰度を大きくするか、高周波数側の減衰度を大きくするか、減衰度を周波数に対して一定にするかを切り替える。その結果、アンテナアンプの歪み特性の悪化が防止される。また、希望信号の電圧の減衰度が小さくなり、出力音声の明瞭度の悪化が小さくされる。 For this reason, in this embodiment, the impedance (input impedance) on the antenna side is kept constant, and the attenuation on the low frequency side of the variable attenuation circuit is increased or the high frequency according to the frequency relationship between the desired signal and the interference signal. Switching between increasing the attenuation on the side and making the attenuation constant with respect to the frequency. As a result, deterioration of the distortion characteristics of the antenna amplifier is prevented. Further, the degree of attenuation of the voltage of the desired signal is reduced, and the deterioration of the clarity of the output sound is reduced.
図1は、本発明の実施例に係る自動利得制御回路10の構成を示す。図1において、外部のアンテナ11で受信した無線信号(以下で単に信号と称す場合、無線信号を意味する)がアンテナアンプ12を介して電圧が増幅されたのち、本発明の自動利得制御回路10へ信号が入力される。
FIG. 1 shows a configuration of an automatic
自動利得制御回路10のフロントエンド(最もアンテナ側)には、可変減衰回路13が設けられている。自動利得制御回路10へ入力された信号は、まず可変減衰回路13に入力される。入力された信号は無線信号である。可変減衰回路13は、可変の減衰度によって、入力された信号の電圧を減衰させる。可変減衰回路13は、減衰させた信号を検波回路14へ出力する。検波回路14は、可変減衰回路13において電圧を減衰させた信号を検波する。検波回路14は、検波した信号を復調回路15へ出力する。ここで、検波回路14は、入力された信号である無線信号(希望信号と妨害信号を含む)の広帯域検波を行って、検波結果である広帯域信号電圧Vwを制御回路16へ出力する。
A
復調回路15には、スピーカ17などの外部出力端子が接続されている。復調回路15は、入力された信号から希望信号のみを取り出し、希望信号の電圧の検波を行って、希望信号電圧Vnを制御回路16へ出力する。さらに復調回路15は、希望信号を復調することによって、音声信号を得て、スピーカ17などの外部出力端子へ出力する。復調回路15は、低雑音アンプ、ミキサ、帯域制限フィルタなどを含み、最終的に無線信号から希望信号に同調して、復調処理によって音声信号を得る。無線信号がFMラジオ放送である場合は、FM信号の復調回路として周波数弁別回路などを利用できる。
An external output terminal such as a speaker 17 is connected to the
FMラジオ受信機など無線受信機の高周波回路は、通常、特定の入出力インピーダンスにて設計されている(基準インピーダンスとする)。FMラジオの場合、回路の基準インピーダンスは75Ωである。したがって、アンテナアンプ12の出力インピーダンスは75Ωであり、自動利得制御回路10(すなわち受信機)の入力インピーダンスも75Ωとなるべきである。従来、可変減衰回路13が動作することによってインピーダンスが変化することは周知であるため、可変減衰回路13が動作しない弱電界入力でのインピーダンスが、基準インピーダンスとなるよう設計されている。すなわち、可変減衰回路13からみた検波回路14(復調回路15を含める)のインピーダンスが、基準インピーダンスにて設計されている。このとき、可変減衰回路13が動作しない条件において、自動利得制御回路10の入力インピーダンスは基準インピーダンスと等しくなるので、アンテナアンプ12とインピーダンス整合が取れていることになる。
A high-frequency circuit of a radio receiver such as an FM radio receiver is usually designed with a specific input / output impedance (referred to as a reference impedance). For FM radio, the reference impedance of the circuit is 75Ω. Therefore, the output impedance of the
制御回路16は、検波回路14における広帯域無線信号の検波結果である広帯域信号電圧Vwと、復調回路15における希望信号の検波結果である希望信号電圧Vnから、可変減衰回路13を構成する各回路素子へ出力する制御信号を決定する。この制御信号は、可変減衰回路13の減衰度を制御するための信号である。制御回路16は、制御信号を可変減衰回路13へ出力する。可変減衰回路13は、前述のごとく、アンテナアンプ12から入力された無線信号の電圧を減衰させて、検波回路14に出力する。その際の減衰度は、制御回路16からの制御信号によって設定される。
The
可変減衰回路13は、3個の可変抵抗素子と2個の可変容量素子から構成される。アンテナアンプ12の側からみたとき、まず、可変減衰回路13における無線信号の信号線路とアース間に接続された第1の可変抵抗素子VR21がある。次に、第1の可変抵抗素子VR21と無線信号の信号線路の接続点と検波回路14の間の無線信号の信号線路に直列に挿入された第2の可変抵抗素子VR22と、第2の可変抵抗素子VR22に並列に配した第1の可変容量素子VC23がある。さらに、第2の可変抵抗素子VR22と検波回路14の間の無線信号の信号線路とアース間に挿入された第3の可変抵抗素子VR24と、第3の可変抵抗素子VR24と並列に配した第2の可変容量素子VC25がある。最後に、第2の可変抵抗素子VR22と第3の可変抵抗素子VR24が接続された端子は、可変減衰回路13の出力端子であり、検波回路14に接続されている。
The
すなわち、可変減衰回路13は、第1の可変抵抗素子VR21、第2の可変抵抗素子VR22、第3の可変抵抗素子VR24からなるπ型回路と、第2の可変抵抗素子VR22と並列に配した第1の可変容量素子VC23、検波回路側の対アース間接続の第3の可変抵抗素子VR24と並列に配した第2の可変容量素子VC25からなる構成である。第1の可変抵抗素子VR21、第2の可変抵抗素子VR22、第3の可変抵抗素子VR24は、外部から加える制御信号(もしくは制御電流。ただし以下では単に制御信号と表記)によって抵抗値を制御することができる回路素子である。例えばPINダイオードやトランジスタを利用できる。第1の可変容量素子VC23、第2の可変容量素子VC25は、外部から加える制御信号によって、容量値を制御することができる回路素子である。例えば可変容量ダイオードを利用できる。
That is, the
制御回路16は、可変減衰回路13の減衰度の周波数特性の回路型、および、必要な減衰度に応じて、可変減衰回路13を構成する各回路素子へ出力する制御信号を決定する。本実施例の自動利得制御回路10の可変減衰回路13は、後で詳述するように、減衰度の周波数特性を切り替えることができる。すなわち、可変減衰回路13は、複数のタイプの減衰回路を実現可能に構成される。制御回路16は、希望信号と妨害信号の周波数の関係に応じて、減衰度が周波数に対して一定である回路型(フラット型)、高い周波数ほど減衰度が大きくなる回路型(LPF(Low Pass Filter;低域通過フィルタ)型)、低い周波数ほど減衰度が大きくなる回路型(HPF(High Pass Filter;高域通過フィルタ)型)から、希望信号電圧Vnが最も大きくなる回路型を選択して、可変減衰回路13の各回路素子へ制御信号を出力する。
The
また、制御回路16は、可変減衰回路13のそれぞれの回路型について、可変減衰回路13が所定の減衰度を実現するために可変減衰回路の各回路素子に設定する定数についての「減衰度テーブル」を持つ。制御回路16は、上記減衰度テーブルに基づいて、検波回路14から出力される広帯域信号電圧Vwが、AGC制御を開始する閾値電圧Vthを越えないように可変減衰回路13の減衰度を制御するため、可変減衰回路13の各回路素子へ出力する制御信号を決定する。ここでは、可変減衰回路13における3タイプの減衰回路の構成と、それらに対する制御回路16の制御を具体的に説明する。可変減衰回路13は、希望信号と妨害信号の周波数の関係に応じて、減衰度の周波数特性が異なる3つの回路型を切り替えて使用する。図2に、可変減衰回路13の減衰度の周波数特性が異なる3つの回路型の等価回路図を示す。
In addition, the
図2(a)−(c)は、図1の可変減衰回路13に対する等価回路を示す。図2(a)は、減衰度が周波数に対して一定となる回路型(フラット型)の減衰回路の等価回路図である。可変減衰回路13がフラット型減衰回路であるときは、信号線路に直列接続の第2の可変抵抗素子VR22と、検波回路14側の対アース間接続の第3の可変抵抗素子VR24の抵抗値を調整して、アンテナアンプ12から入力された無線信号の電圧を減衰させ、検波回路14へ出力する。このとき、図2(a)に図示されていない第1の可変抵抗素子VR21、第1の可変容量素子VC23、第2の可変容量素子VC25は、検波回路14側をみたインピーダンスに比べて非常に大きなインピーダンスとし、無視できるように設定する。前述したように、検波回路14のインピーダンスは、FMラジオ受信機の場合、基準インピーダンスである75Ωで設計されている。したがって、例えば、第1の可変抵抗素子VR21を10キロΩ、第1の可変容量素子VC23、第2の可変容量素子VC25を0.1pF(pは10の―12乗、100MHzにおいて15キロΩに相当する)に設定すればよい。
2A to 2C show an equivalent circuit for the
図2(b)は、高い周波数ほど減衰度が大きくなる回路型(LPF型)の減衰回路の等価回路図である。可変減衰回路13がLPF型減衰回路であるときは、信号線路に直列接続の第2の可変抵抗素子VR22の抵抗値と、検波回路14側の対アース間接続の第2の可変容量素子VC25の容量値を調整して、アンテナアンプ12から入力された無線信号の電圧を減衰させ、検波回路14へ出力する。このとき、図2(b)に図示されていない第1の可変抵抗素子VR21、第1の可変容量素子VC23、第3の可変抵抗素子VR24は、検波回路14側をみたインピーダンスに比べて非常に大きなインピーダンスとし、無視できるように設定する。前述したように、検波回路14のインピーダンスは、FMラジオ受信機の場合、基準インピーダンスである75Ωで設計されている。したがって、例えば、第1の可変抵抗素子VR21、第3の可変抵抗素子VR24を10キロΩ、第1の可変容量素子VC23を0.1pF(100MHzにおいて15キロΩに相当する)に設定すればよい。
FIG. 2B is an equivalent circuit diagram of a circuit type (LPF type) attenuation circuit in which the degree of attenuation increases as the frequency increases. When the
図2(c)は、低い周波数ほど減衰度が大きくなる回路型(HPF型)の減衰回路の等価回路図である。可変減衰回路13がHPF型減衰回路であるときは、アンテナアンプ12側の対アース間接続の第1の可変抵抗素子VR21の抵抗値と、信号線路に直列接続の第1の可変容量素子VC23の容量値と、検波回路14側の対アース間接続の第3の可変抵抗素子VR24の抵抗値を調整して、アンテナアンプ12から入力された無線信号の電圧を減衰させ、検波回路14へ出力する。このとき、図2(c)に図示されていない第2の可変抵抗素子VR22、第2の可変容量素子VC25は、検波回路14側をみたインピーダンスに比べて非常に大きなインピーダンスとし、無視できるように設定する。前述したように、検波回路14のインピーダンスは、FMラジオ受信機の場合、基準インピーダンスである75Ωで設計されている。したがって、例えば、第2の可変抵抗素子VR22を10キロΩ、第2の可変容量素子VC25を0.1pF(100MHzにおいて15キロΩに相当する)に設定すればよい。
FIG. 2C is an equivalent circuit diagram of a circuit type (HPF type) attenuation circuit in which the degree of attenuation increases as the frequency decreases. When the
以上をまとめると、制御回路16は、広帯域信号電圧Vwと希望信号電圧Vnとをもとに、複数のタイプの減衰回路のうちのいずれかを選択し、選択したタイプの減衰回路以外のタイプの減衰回路を停止させるように制御する。特に、制御回路16は、複数のタイプの減衰回路のそれぞれに対する希望信号電圧Vnをもとに、複数のタイプの減衰回路のうちのいずれかを選択する。
In summary, the
また、検波回路14は、フラット型の減衰回路を選択する場合、第1の可変抵抗素子VR21と第1の可変容量素子VC23と第2の可変容量素子VC25に対して、検波部のインピーダンスより高いインピーダンスを設定し、第2の可変抵抗素子VR22と第3の可変抵抗素子VR24の抵抗値を制御する。検波回路14は、LPF型の減衰回路を選択する場合、第1の可変抵抗素子VR21と第1の可変容量素子VC23と第3の可変抵抗素子VR24に対して、検波部のインピーダンスより高いインピーダンスを設定し、第2の可変抵抗素子VR22の抵抗値と第2の可変容量素子VC25の容量値を制御する。検波回路14は、HPF型の減衰回路を選択する場合、第2の可変抵抗素子VR22と第2の可変容量素子VC25に対して検波部のインピーダンスより高いインピーダンスを設定し、第1の可変抵抗素子VR21の抵抗値と第1の可変容量素子VC23の容量値と第3の可変抵抗素子VR24の抵抗値とを制御する。
In addition, when the flat-type attenuation circuit is selected, the
さらに、検波回路14は、フラット型の減衰回路として動作させながら、所定の減衰度以上に無線信号を減衰させる場合に、第2の可変抵抗素子VR22の抵抗値として検波部のインピーダンスと近い値を設定する。検波回路14は、LPF型の減衰回路として動作させながら、所定の減衰度以上に無線信号を減衰させる場合に、第2の可変抵抗素子VR22の抵抗値として検波部のインピーダンスと近い値を設定する。検波回路14は、HPF型の減衰回路として動作させながら、所定の減衰度以上に無線信号を減衰させる場合に、第1の可変抵抗素子VR21の抵抗値として検波部のインピーダンスと近い値を設定する。
Further, when the
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのCPU、メモリ、その他のLSIで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ハードウエアとソフトウエアの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。 This configuration can be realized in terms of hardware by a CPU, memory, or other LSI of any computer, and in terms of software, it can be realized by a program loaded in the memory, but here it is realized by their cooperation. Draw functional blocks. Accordingly, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms only by hardware, or by a combination of hardware and software.
以上のように構成された自動利得制御回路10について、以下にその処理動作を説明する。図3は、自動利得制御回路10の動作手順を示すフローチャートである。まず、ユーザが自動利得制御回路10(または自動利得制御回路10を搭載したラジオ受信機等の無線受信機)の電源を入れることにより、自動利得制御回路10が受信モードに入る(ステップS41)。次に、検波回路14が、アンテナ11にて受信し、アンテナアンプ12にて増幅した後、自動利得制御回路10に入力された無線信号の広帯域信号電圧Vwを測定する(ステップS42)。例えば、FMラジオ放送の場合、日本国内のFMラジオ放送の周波数帯域76〜90MHz内で、最大電圧の周波数の電圧が、広帯域信号電圧Vwとして測定される。検波回路14は、広帯域信号電圧Vwを制御回路16へ送る。制御回路16は、検波回路14にて測定した広帯域信号電圧Vwと、あらかじめ定められた閾値電圧Vthの大小を比較する(ステップS43)。閾値電圧Vthとは、自動利得制御回路10のAGC制御(すなわち可変減衰回路13の減衰度の制御)が動作し始める電圧であり、広帯域信号電圧Vwが、閾値電圧Vthより小である場合(No判定の場合)、ステップS42に戻る。広帯域信号電圧Vwが、閾値電圧Vthより大である場合(Yes判定の場合)、ステップS44に進む。
The processing operation of the automatic
制御回路16は、可変減衰回路13の回路型をフラット型減衰回路、LPF型減衰回路、HPF型減衰回路のそれぞれに、順に短時間設定してAGC制御を行う。このとき可変減衰回路13の回路型を切り替えるごとに、復調回路15にて検波した希望信号電圧Vnを制御回路16にて記録する(ステップS44)。具体的には、制御回路16は、まず広帯域信号電圧Vwと閾値電圧Vthの差から、可変減衰回路13に必要な減衰度D(=Vw−Vth)を求める(例えば、広帯域信号電圧Vw=100dBμV(μは10の―6乗)、閾値電圧Vth=80dBμVのとき、減衰度D=100−80=20dBとなる。以下、電圧や減衰度の数値はdB単位とする)。次に、制御回路16は、可変減衰回路13をフラット型減衰回路として使用する場合の可変減衰回路13の各回路素子の定数を、フラット型減衰回路の減衰度テーブル(フラット型減衰度テーブル)から求め、可変減衰回路13の各回路素子の定数を設定するため制御信号を送る。制御回路16は、可変減衰回路13の動作後に、検波回路14にて測定される広帯域信号電圧Vwが、閾値電圧Vthまで下がったことを確認した後、復調回路15にて測定された希望信号の電圧Vnを受け取り、フラット型減衰回路を選択時の希望信号電圧Vn(F)として記録する。
The
次に、制御回路16は、可変減衰回路13をLPF型減衰回路として使用する場合の可変減衰回路13の各回路素子の定数を、LPF型減衰回路の減衰度テーブル(LPF型減衰度テーブル)から求め、可変減衰回路13の各回路素子の定数を設定するため各回路素子に制御信号を送る。制御回路16は、検波回路14にて測定される広帯域信号電圧Vwが、閾値電圧Vthまで下がったことを確認する。制御回路16は、検波回路14にて測定される広帯域信号電圧Vwが、閾値電圧Vthと比べて大きすぎるか小さすぎると判定した場合、LPF型減衰度テーブルをもとに可変減衰回路13の回路素子の定数を再調整する。制御回路16は、広帯域信号電圧Vwが閾値電圧Vthに対して適正な値であると判定した後、復調回路15にて測定された希望信号の電圧Vnを受け取り、LPF型減衰回路を選択時の希望信号電圧Vn(L)として記録する。
Next, the
同様に、制御回路16は、可変減衰回路13をHPF型減衰回路として使用する場合の可変減衰回路13の各素子の定数を、HPF型減衰回路の減衰度テーブル(HPF型減衰度テーブル)から求め、可変減衰回路13の各回路素子の定数を設定するため制御信号を送る。制御回路16は、検波回路14にて測定される広帯域信号電圧Vwが、閾値電圧Vthまで下がったことを確認する。制御回路16は、検波回路14にて測定される広帯域信号電圧Vwが、閾値電圧Vthと比べて大きすぎるか小さすぎると判定した場合、HPF型減衰度テーブルをもとに可変減衰回路13の回路素子の定数を再調整する。制御回路16は、広帯域信号電圧Vwが閾値電圧Vthに対して適正な値であると判定した後、復調回路15にて測定された希望信号の電圧Vnを受け取り、HPF型減衰回路を選択時の希望信号電圧Vn(H)として記録する。
Similarly, the
次に、制御回路16は、ステップS44にて測定したフラット型減衰回路選択時の希望信号電圧Vn(F)、LPF型減衰回路選択時の希望信号電圧Vn(L)、HPF型減衰回路選択時の希望信号電圧Vn(H)の大小を比較する(ステップS45、ステップS46)。制御回路16は、LPF型減衰回路選択時の希望信号電圧Vn(L)が、フラット型減衰回路選択時の希望信号電圧Vn(F)より大きく、同時に、LPF型減衰回路選択時の希望信号電圧Vn(L)が、HPF型減衰回路選択時の希望信号電圧Vn(H)より大きい場合(ステップS45のYes判定の場合)、可変減衰回路13の回路型としてLPF型減衰回路を選択する(ステップS47)。制御回路16は、LPF型減衰度テーブルをもとに、可変減衰回路13の各回路素子に、可変減衰回路13が必要な減衰量Dを実現するための制御信号を送る。以下、制御回路16は、検波回路14にて測定する広帯域信号電圧Vwを随時参照しながら、LPF型減衰度テーブルをもとに、広帯域信号電圧Vwが閾値電圧Vthを越えないように、可変減衰回路13の各回路素子の定数を制御する。
Next, the
制御回路16は、HPF型減衰回路選択時の希望信号電圧Vn(H)が、フラット型減衰回路選択時の希望信号電圧Vn(F)より大きく、同時に、HPF型減衰回路選択時の希望信号電圧Vn(H)が、LPF型減衰回路選択時の希望信号電圧Vn(L)より大きい場合(ステップS46のYes判定の場合)、可変減衰回路13の回路型としてHPF型減衰回路を選択する(ステップS48)。制御回路16は、HPF型減衰度テーブルをもとに、可変減衰回路13の各回路素子に、可変減衰回路13が必要な減衰量Dを実現するための制御信号を送る。以下、制御回路16は、検波回路14にて測定する広帯域信号電圧Vwを随時参照しながら、HPF型減衰度テーブルをもとに、広帯域信号電圧Vwが閾値電圧Vthを越えないように、可変減衰回路13の各回路素子の定数を制御する。
The
制御回路16は、フラット型減衰回路選択時の希望信号電圧Vn(F)、LPF型減衰回路選択時の希望信号電圧Vn(L)、HPF型減衰回路選択時の希望信号電圧Vn(H)の大小を比較した結果、LPF型減衰回路選択時の希望信号電圧Vn(L)またはHPF型減衰回路選択時の希望信号電圧Vn(H)のいずれかが、最大電圧とならない場合(ステップS46のNo判定の場合)、可変減衰回路13の回路型としてフラット型減衰回路を選択する(ステップS49)。制御回路16は、フラット型減衰度テーブルをもとに、可変減衰回路13の各回路素子に、可変減衰回路13が必要な減衰度Dを実現するための制御信号を送る。以下、制御回路16は、検波回路14にて測定する広帯域信号電圧Vwを随時参照しながら、フラット型減衰度テーブルをもとに、広帯域信号電圧Vwが閾値電圧Vthを越えないように、可変減衰回路13の各素子の定数を制御する。制御回路16は、可変減衰回路13の回路型を、選択した回路型に固定してAGC制御を行う(ステップS50)。図3には未記載であるが、ステップS50にてAGC制御中に、広帯域信号電圧Vwが、閾値電圧Vthを下回れば、AGC制御を終了する。制御回路16は、一定時間の経過後、ステップS44に戻り、可変減衰回路13の最適な回路型を再度判定する(ステップS51)。
The
ここで、可変減衰回路13の回路型選択について、2つの事例を示す。図4は、可変減衰回路13の回路型選択を説明するための第一の事例の無線信号のスペクトラムを示す。つまり、これは、自動利得制御回路10に入力された時点の、すなわち可変減衰回路13を通過する前の無線信号のスペクトラムを示している。ここで、第一の事例においては、自動利得制御回路10に入力された無線信号が、希望信号(周波数fd)と妨害信号(周波数fu)の2つの信号を含むことを示している。第一の事例では、希望信号の周波数fdは、妨害信号の周波数fuより低く、希望信号の電圧Vdは、妨害信号の電圧Vuより低い。妨害信号の電圧Vuは、自動利得制御回路10のAGC制御の閾値電圧Vthより、電圧差Dだけ高い。自動利得制御回路10の検波回路14は、無線信号を検波して、広帯域信号電圧Vwを測定する。広帯域信号電圧Vwは、自動利得制御回路10にて使用する周波数帯域全体の信号のうちで、最大電圧の周波数の電圧であるので、広帯域信号電圧Vwは、妨害信号の電圧Vuと等しくなる(Vw=Vu)。
Here, two examples of circuit type selection of the
図5(a)−(c)は、図4に示す第一の事例の無線信号を入力した場合の可変減衰回路13の減衰度の周波数特性を示す。具体的に説明すると、図5(a)は、図4に示す第一の事例の無線信号を入力した場合の、可変減衰回路13としてフラット型減衰回路を選択時の減衰度の周波数特性の模式図、図5(b)は、可変減衰回路13としてLPF型減衰回路を選択時の減衰度の周波数特性の模式図、図5(c)は、可変減衰回路13としてHPF型減衰回路を選択時の減衰度の周波数特性の模式図である。
FIGS. 5A to 5C show the frequency characteristics of the attenuation of the
可変減衰回路13は、検波回路14にて測定した広帯域信号電圧Vwが、電圧差Dだけ閾値電圧Vthより高いため、妨害信号の周波数fuにおいて減衰度Dとなる必要がある。可変減衰回路13としてフラット型減衰回路を選択時は、図5(a)に示すように、減衰度が周波数に対して一定なので、希望信号の周波数fdの減衰度も減衰度Dとなる。可変減衰回路13としてLPF型減衰回路を選択時は、図5(b)に示すように、高い周波数ほど減衰度が大きいので、希望信号の周波数fdの減衰度は、妨害信号の減衰度Dより小さい減衰度D(L)となる。可変減衰回路13としてHPF型減衰回路を選択時は、図5(c)に示すように、低い周波数ほど減衰度が大きいので、希望信号の周波数fdの減衰度は、妨害信号の減衰度Dより大きい減衰度D(H)となる。以上から、希望信号の減衰度について、LPF型減衰回路を選択時の減衰度D(L)<フラット型減衰回路を選択時の減衰度D<HPF型減衰回路を選択時の減衰度D(H)となる。
The
図6(a)−(c)は、図4に示す第一の事例の無線信号を入力した場合に可変減衰回路13を通過した信号のスペクトラムを示す。具体的に説明すると、図6(a)は、図4に示す第一の事例の無線信号を入力した場合の、可変減衰回路13としてフラット型減衰回路を選択時の、可変減衰回路13を通過した信号のスペクトラム、図6(b)は、可変減衰回路13としてLPF型減衰回路を選択時の、可変減衰回路13を通過した信号のスペクトラム、図6(c)は、可変減衰回路13としてHPF型減衰回路を選択時の可変減衰回路13を通過した信号のスペクトラムである。
FIGS. 6A to 6C show the spectrum of a signal that has passed through the
可変減衰回路13としてフラット型減衰回路を選択時は、図6(a)に示すように、復調回路15にて測定される希望信号の電圧Vn(F)は、可変減衰回路13に入力前の希望信号の電圧Vdから、可変減衰回路13の減衰度Dを差し引いて、希望信号電圧Vn(F)=Vd−Dとなる。可変減衰回路13としてLPF型減衰回路を選択時は、図6(b)に示すように、復調回路15にて測定される希望信号の電圧Vn(L)は、可変減衰回路13入力前の希望信号の電圧Vdから、可変減衰回路13の減衰度D(L)を差し引いて、希望信号電圧Vn(L)=Vd−D(L)となる。可変減衰回路13としてHPF型減衰回路を選択時は、図6(c)に示すように、復調回路15にて測定される希望信号の電圧Vn(H)は、可変減衰回路13入力前の希望信号の電圧Vdから、可変減衰回路13の減衰度D(H)を差し引いて、希望信号電圧Vn(H)=Vd−D(H)となる。以上から、復調回路15にて検波した希望信号の電圧について、LPF型減衰回路を選択時の希望信号の電圧Vn(L)>フラット型減衰回路を選択時の希望信号の電圧Vn(F)>HPF型減衰回路を選択時の希望信号の電圧Vn(H)となる。
When a flat attenuation circuit is selected as the
したがって、LPF型減衰回路を選択したとき、復調回路15にて検波する希望信号電圧Vnが最大となるので、制御回路16は、可変減衰回路13として、LPF型減衰回路を選択して、AGC制御を行う。従来の技術では、可変減衰回路13の減衰度が周波数に対して一定であったため、希望信号の減衰度も大きくなり、希望信号の電圧が下がるため、復調回路から出力される音声の明瞭度が劣化したが、本発明では、希望信号の減衰度が小さくなり、希望信号の電圧が上がるため、復調回路から出力される音声の明瞭度が改善する効果がある。なお、第一の事例では、妨害信号の周波数fuが希望信号の周波数fdより高い場合に、可変減衰回路13としてLPF型減衰回路が選択されることを示したが、逆に、妨害信号の周波数fuが希望信号の周波数fdより低い場合は、可変減衰回路13としてHPF型減衰回路が選択される。
Therefore, when the LPF type attenuation circuit is selected, the desired signal voltage Vn detected by the
図7は、可変減衰回路13の回路型選択を説明するための第二の事例の無線信号のスペクトラムを示す。第二の事例においては、自動利得制御回路10に入力された無線信号が、希望信号(周波数fd)と第1の妨害信号(周波数fu1)と第2の妨害信号(周波数fu2)の3つの信号を含むことを示している。第二の事例では、第1の妨害信号の周波数fu1が最も低く、次に希望信号の周波数fdが高く、第2の妨害信号の周波数fu2が最も高い。つまり、希望信号の周波数fdは、第1の妨害信号の周波数fu1と第2の妨害信号の周波数fu2の間にある。また、第二の事例では、第1の妨害信号と第2の妨害信号の電圧は、ともに電圧Vuであり、希望信号の電圧Vdより大きい。第1の妨害信号と第2の妨害信号の電圧Vuは自動利得制御回路10のAGC制御の閾値電圧Vthより、電圧差Dだけ高い。ここで、第1の妨害信号と第2の妨害信号の電圧は等しい必要はなく、希望信号の電圧Vdより大きければ、以下の説明が適用できるが、簡便のため、第1の妨害信号と第2の妨害信号の電圧は等しい、として説明を進める。自動利得制御回路10の検波回路14は、無線信号を検波して、広帯域信号電圧Vwを測定する。広帯域信号電圧Vwは、自動利得制御回路10にて使用する周波数帯域全体の信号のうちで、最大電圧の周波数の電圧であるので、広帯域信号電圧Vwは、第1の妨害信号および第2の妨害信号の電圧Vuと等しくなる(Vw=Vu)。
FIG. 7 shows a spectrum of the radio signal of the second case for explaining the circuit type selection of the
図8(a)−(c)は、図7に示す第二の事例の無線信号を入力した場合の可変減衰回路13の減衰度の周波数特性を示す。具体的に説明すると、図8(a)は、図7に示す第二の事例の無線信号を入力した場合の、可変減衰回路13としてフラット型減衰回路を選択時の減衰度の周波数特性の模式図、図8(b)は、可変減衰回路13としてLPF型減衰回路を選択時の減衰度の周波数特性の模式図、図8(c)は、可変減衰回路13としてHPF型減衰回路を選択時の減衰度の周波数特性の模式図である。可変減衰回路13は、検波回路14にて測定した広帯域信号電圧Vwが、電圧差Dだけ閾値電圧Vthより高いため、第1の妨害信号の周波数fu1および第2の妨害信号の周波数fu2において、減衰度が電圧差D以上となる必要がある。
FIGS. 8A to 8C show the frequency characteristics of the attenuation of the
可変減衰回路13としてフラット型減衰回路を選択時は、図8(a)に示すように、減衰度が周波数に対して一定なので、希望信号の周波数fdの減衰度も減衰度Dとなる。可変減衰回路13としてLPF型減衰回路を選択時は、図8(b)に示すように、高い周波数ほど減衰度が大きいので、第1の妨害信号の周波数fu1において減衰度Dとなれば、第2の妨害信号の周波数fu2において減衰度D以上となる。このとき希望信号の周波数fdの減衰度は、第1の妨害信号の減衰度Dより大きい減衰度D(L)となる。可変減衰回路13としてHPF型減衰回路を選択時は、図8(c)に示すように、低い周波数ほど減衰度が大きいので、第2の妨害信号の周波数fu2において減衰度Dとなれば、第1の妨害信号の周波数fu1において減衰度D以上となる。このとき希望信号の周波数fdの減衰度は、第2の妨害信号の減衰度Dより大きい減衰度D(H)となる。以上から、希望信号の減衰度について、フラット型減衰回路を選択時の減衰度D<LPF型減衰回路を選択時の減衰度D(L)、かつ、フラット型減衰回路を選択時の減衰度D<HPF型減衰回路を選択時の減衰度D(H)となる。
When a flat type attenuation circuit is selected as the
図9(a)−(c)は、図7に示す第二の事例の無線信号を入力した場合に可変減衰回路13を通過した信号のスペクトラムを示す。具体的に説明すると、図9(a)は、図7に示す第二の事例の無線信号を入力した場合の、可変減衰回路13としてフラット型減衰回路を選択時の、可変減衰回路13を通過した信号のスペクトラム、図9(b)は、可変減衰回路13としてLPF型減衰回路を選択時の、可変減衰回路13を通過した信号のスペクトラム、図9(c)は、可変減衰回路13としてHPF型減衰回路を選択時の可変減衰回路13を通過した信号のスペクトラムである。
FIGS. 9A to 9C show the spectrum of the signal that has passed through the
可変減衰回路13としてフラット型減衰回路を選択時は、図9(a)に示すように、復調回路15にて測定される希望信号の電圧Vn(F)は、可変減衰回路13に入力前の希望信号の電圧Vdから、可変減衰回路13の減衰度Dを差し引いて、希望信号電圧Vn(F)=Vd−Dとなる。可変減衰回路13としてLPF型減衰回路を選択時は、図9(b)に示すように、復調回路15にて測定される希望信号の電圧Vn(L)は、可変減衰回路13入力前の希望信号の電圧Vdから、可変減衰回路13の減衰度D(L)を差し引いて、希望信号電圧Vn(L)=Vd−D(L)となる。可変減衰回路13としてHPF型減衰回路を選択時は、図9(c)に示すように、復調回路15にて測定される希望信号の電圧Vn(H)は、可変減衰回路13入力前の希望信号の電圧Vdから、可変減衰回路13の減衰度D(H)を差し引いて、希望信号電圧Vn(H)=Vd−D(H)となる。
When a flat attenuation circuit is selected as the
以上から、復調回路15にて検波した希望信号の電圧について、フラット型減衰回路を選択時の希望信号の電圧Vn(F)>HPF型減衰回路を選択時の希望信号の電圧Vn(H)、かつ、フラット型減衰回路を選択時の希望信号の電圧Vn(F)>LPF型減衰回路を選択時の希望信号の電圧Vn(L)となる。したがって、フラット型減衰回路を選択したとき、復調回路15にて検波する希望信号電圧Vnが最大となるので、制御回路16は、可変減衰回路13として、フラット型減衰回路を選択して、AGC制御を行う。従来の技術では、可変減衰回路13の減衰度が周波数に対して、常に一定であったが、本発明では、希望信号の減衰度が最も小さくなり、希望信号の電圧が最も上がる条件のときのみ、フラット型減衰回路を選択して、復調回路15から出力される音声信号の明瞭度が最大となるように動作する。
From the above, for the voltage of the desired signal detected by the
以下では、本発明の実施例として、可変減衰回路13の回路型ごとの減衰度テーブル(減衰度と各回路素子の定数の一覧、減衰度およびVSWR(電圧定在波比)のシミュレーション結果)を示す。図10は、可変減衰回路13としてフラット型減衰回路を選択したときの減衰度テーブル(フラット型減衰度テーブル)を示す。VSWR(Voltage Standing Wave Ratio;電圧定在波比)は、基準側と負荷側のインピーダンスの反射係数によって決まり、インピーダンスミスマッチが大きいほど、1より大きい値となる。車載FMラジオを含め、一般の無線受信機では、インピーダンスミスマッチによる反射損失を低減するため、VSWRが2以下となるように設計される。車載FMラジオの場合、VSWRが大きくなると、アンテナアンプ12の負荷インピーダンスが75Ωからずれていることを意味するので、反射損失が大きくなるだけでなく、アンテナアンプ12の歪み特性が劣化する。
In the following, as an embodiment of the present invention, an attenuation table for each circuit type of the variable attenuation circuit 13 (a list of attenuation and constants of each circuit element, simulation results of attenuation and VSWR (voltage standing wave ratio)) is shown. Show. FIG. 10 shows an attenuation table (flat attenuation table) when a flat attenuation circuit is selected as the
図11(a)−(c)は、図1の可変減衰回路13に対する減衰度の周波数特性の回路シミュレーション結果を示す。図11(a)は、可変減衰回路13としてフラット型減衰回路を選択したときの減衰度の回路シミュレーション結果を示す。曲線A−1、曲線A−2、曲線A−3、曲線A−4は、それぞれ、70MHzの減衰度が10dB(図10のNo.2)、20dB(図10のNo.4)、30dB(図10のNo.6)、40dB(図10のNo.8)となる条件の可変減衰回路13の定数を適用したときの減衰度の回路シミュレーション結果である。それぞれの曲線から、70MHzから110MHzにおいて、減衰度が一定である(フラットである)ことが読み取れる。
FIGS. 11A to 11C show circuit simulation results of the frequency characteristics of the attenuation for the
図12(a)−(c)は、図1の可変減衰回路13に対するVSWRの周波数特性の回路シミュレーション結果を示す。図12(a)は、可変減衰回路13としてフラット型減衰回路を選択したときのVSWRの回路シミュレーション結果に示す。70MHzの減衰度が10dB〜40dBとなる条件(10dBごと)の結果を示しているが、結果の曲線は目視では区別できないほど重なっており、VSWRは1.1以下となっている。
12A to 12C show circuit simulation results of the frequency characteristics of VSWR for the
図10では、減衰度が大きくなるほど、第2の可変抵抗素子VR22の抵抗値が大きくなり、次第に75Ωに近付くように設定した。このように設計することで、可変減衰回路13の減衰度が大きくなっても、アンテナアンプ12側からみたインピーダンスを一定に維持する(VSWRの劣化を防止する)ことができる。図10、図11(a)、図12(a)から、可変減衰回路13としてフラット型減衰回路を選択したとき、減衰度を5dB〜40dBまで可変させ、同時に70MHz〜110MHzのVSWRを2以下(最悪でも1.1以下)になるように設計できることがわかる。したがって、制御回路16は、フラット型減衰回路の減衰度テーブルである図10を使うことで、帯域内の任意の周波数において任意の減衰度となり、アンテナアンプ側からみたVSWRが2以下となるようなフラット型減衰回路の定数を、可変減衰回路13に設定することができる。
In FIG. 10, the resistance value of the second variable resistance element VR22 increases as the degree of attenuation increases, and is set to gradually approach 75Ω. By designing in this way, even when the attenuation of the
図13は、図1の可変減衰回路13としてLPF型減衰回路を選択したときの減衰度テーブル(LPF型減衰度テーブル)を示す。図11(b)は、図1の可変減衰回路13としてLPF型減衰回路を選択したときの減衰度の回路シミュレーション結果を示す。曲線B−1、曲線B−2、曲線B−3、曲線B−4は、それぞれ、70MHzの減衰度が10dB(図13のNo.2)、20dB(図13のNo.4)、30dB(図13のNo.6)、40dB(図13のNo.8)となる条件の可変減衰回路13の定数を適用したときの減衰度の回路シミュレーション結果である。それぞれの曲線から、70MHzから110MHzにおいて、周波数が高くなるほど減衰度が大きくなるLPF型の特性であることが読み取れる。
FIG. 13 shows an attenuation table (LPF type attenuation table) when an LPF type attenuation circuit is selected as the
図12(b)は、可変減衰回路13としてLPF型減衰回路を選択したときのVSWRの回路シミュレーション結果を示す。曲線B−1、曲線B−2、曲線B−3は、それぞれ、70MHzの減衰度が10dB(図13のNo.2)、20dB(図13のNo.4)、30dB(図13のNo.6)となる条件の可変減衰回路13の定数を適用したときの減衰度のシミュレーション結果である(70MHzの減衰度が40dB(図13のNo.8)のときのシミュレーション結果は、70MHzの減衰度が30dBのときのシミュレーション結果である曲線B−3と重なるため、曲線B−3のみを記載)。70MHz〜110MHzにおいて、VSWRは2以下となっている。
FIG. 12B shows a circuit simulation result of VSWR when an LPF type attenuation circuit is selected as the
図13では、減衰度が大きくなるほど、第2の可変抵抗素子VR22の抵抗値が大きくなり、次第に75Ωに近付くように設定した。このように設計することで、可変減衰回路13の減衰度が大きくなっても、アンテナアンプ12側からみたインピーダンスを一定に維持する(VSWRの劣化を防止する)ことができる(理論上のワースト値1.7以下で設計可能である)。図13、図11(b)、図12(b)から、可変減衰回路13としてLPF型減衰回路を選択したとき、減衰度を5dB〜40dBまで可変させ、同時に70MHz〜110MHzのVSWRを2以下になるように設計できることがわかる。したがって、制御回路16は、LPF型減衰回路の減衰度テーブルである図13を使うことで、帯域内の任意の周波数において任意の減衰度となり、アンテナアンプ側からみたVSWRが2以下となるようなLPF型減衰回路の定数を、可変減衰回路13に設定することができる。
In FIG. 13, the resistance value of the second variable resistance element VR22 increases as the degree of attenuation increases, and is set to gradually approach 75Ω. By designing in this way, even when the attenuation of the
図14は、図1の可変減衰回路13としてHPF型減衰回路を選択したときの減衰度テーブル(HPF型減衰度テーブル)を示す。図11(c)は、可変減衰回路13としてHPF型減衰回路を選択したときの減衰度の回路シミュレーション結果を示す。曲線C−1、曲線C−2、曲線C−3、曲線C−4は、それぞれ、70MHzの減衰度が10dB(図14のNo.2)、20dB(図14のNo.4)、30dB(図14のNo.6)、40dB(図14のNo.8)となる条件の可変減衰回路13の定数を適用したときの減衰度の回路シミュレーション結果である。それぞれの曲線から、70MHzから110MHzにおいて、周波数が低くなるほど減衰度が大きくなるHPF型の特性であることが読み取れる。
FIG. 14 shows an attenuation table (HPF type attenuation table) when an HPF type attenuation circuit is selected as the
図12(c)は、可変減衰回路13としてHPF型減衰回路を選択したときのVSWRの回路シミュレーション結果を示す。曲線C−1、曲線C−2は、それぞれ、70MHzの減衰度が10dB(図14のNo.2)、20dB(図13のNo.4)となる条件の可変減衰回路13の定数を適用したときの減衰度のシミュレーション結果である(70MHzの減衰度が30dB(図13のNo.6)のときと、40dB(図13のNo.8)のときのシミュレーション結果は、70MHzの減衰度が20dBのときのシミュレーション結果である曲線C−2と重なるため、曲線C−2のみを記載)。70MHz〜110MHzにおいて、VSWRは2以下となっている。
FIG. 12C shows a circuit simulation result of VSWR when an HPF type attenuation circuit is selected as the
図14では、減衰度が大きくなるほど、第1の可変抵抗素子VR21の抵抗値が小さくなり、次第に75Ωに近付くように設定した。このように設計することで、可変減衰回路13の減衰度が大きくなっても、アンテナアンプ12側からみたインピーダンスを一定に維持する(VSWRの劣化を防止する)ことができる(理論上のワースト値1.7以下で設計可能である)。図14、図11(c)、図12(c)から、可変減衰回路13としてHPF型減衰回路を選択したとき、減衰度を5dB〜40dBまで可変させ、同時に70MHz〜110MHzのVSWRを2以下になるように設計できることがわかる。したがって、制御回路16は、HPF型減衰回路の減衰度テーブルである図14を使うことで、帯域内の任意の周波数において任意の減衰度となり、アンテナアンプ側からみたVSWRが2以下となるようなHPF型減衰回路の定数を、可変減衰回路13に設定することができる。
In FIG. 14, the resistance value of the first variable resistance element VR <b> 21 decreases as the attenuation increases, and is set to gradually approach 75Ω. By designing in this way, even when the attenuation of the
最後に、本発明の実施の形態の効果を説明するため、本発明と比較例のVSWRのシミュレーション結果を比較する。図15は、本発明のHPF型の減衰回路、および同等の減衰度が得られる比較例の可変減衰回路に対するテーブルを示す。具体的には、比較例の可変減衰回路の回路定数、および電気低性能(減衰度とVSWRのシミュレーション結果)である。図16(a)、(b)は、本実施例の比較例に対するVSWRの周波数特性の回路シミュレーション結果と等価回路を示す。具体的に説明すると、図16(a)は、HPF型の同等の減衰度が得られる本発明と比較例のVSWRの周波数特性の回路シミュレーション結果、図16(b)は、比較例の減衰回路の等価回路図である。 Finally, in order to explain the effect of the embodiment of the present invention, the simulation results of the VSWR of the present invention and the comparative example are compared. FIG. 15 shows a table for an HPF type attenuation circuit of the present invention and a variable attenuation circuit of a comparative example that can obtain the same degree of attenuation. Specifically, it is the circuit constant of the variable attenuation circuit of the comparative example, and the electrical low performance (attenuation degree and VSWR simulation results). FIGS. 16A and 16B show circuit simulation results and equivalent circuits of the frequency characteristics of VSWR for the comparative example of this embodiment. More specifically, FIG. 16A shows a circuit simulation result of the frequency characteristics of the VSWR of the present invention and the comparative example that can obtain the HPF type equivalent attenuation, and FIG. 16B shows an attenuation circuit of the comparative example. FIG.
比較例は、第1の可変抵抗素子VR21がないため、第3の可変抵抗素子VR24の抵抗値を調整した。その結果、70MHzの減衰度と110MHzの減衰度は、本発明と比較例で同等となった。しかし、比較例のVSWRは193以上となり、本発明のVSWR(1.2以下)と比べて著しく劣化した。そのため、可変減衰回路13を比較例の構成とした場合は、自動利得制御回路10のAGC制御が動作したとき、アンテナアンプ12からみたインピーダンス負荷が大きく変化するため、アンテナアンプ12の歪み特性が劣化する。その結果、アンテナアンプ12によって発生した相互変調歪み信号などの歪み信号の電圧が大きくなり、自動利得制御回路10に入力されるため、希望信号の音声に対して混信が発生し、ユーザは明瞭度の悪い不快な音声を聞かなければならなくなる。可変減衰回路13を本発明の構成とした場合、自動利得制御回路10のAGC制御が動作したとき、アンテナアンプ12からみたインピーダンス負荷がほとんど変化しないため、アンテナアンプ12の歪み特性も変化しない。その結果、アンテナアンプ12によって発生した相互変調歪み信号などの歪み信号の電圧は変化しないので、希望信号の音声に対して混信は発生せず、ユーザは明瞭度の高い音声を聞くことができる。
In the comparative example, since the first variable resistance element VR21 is not provided, the resistance value of the third variable resistance element VR24 is adjusted. As a result, the attenuation of 70 MHz and the attenuation of 110 MHz were equal between the present invention and the comparative example. However, the VSWR of the comparative example was 193 or more, which was significantly deteriorated as compared with the VSWR (1.2 or less) of the present invention. Therefore, when the
本発明の実施例によれば、可変減衰回路の減衰度によらずに一定の入力インピーダンスを維持することによってアンテナアンプの歪み特性の劣化による混信の発生を防ぐことができる。また、希望信号と妨害信号の周波数がどのような関係でも、可変減衰回路の減衰度の周波数特性を切り替えて使用することによって、可変減衰回路の動作による希望信号の電圧の減衰度を最小化できる。また、可変減衰回路の動作による希望信号の電圧の減衰度を最小化されるので、出力音声の明瞭度の劣化を最小化できる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the occurrence of interference due to the deterioration of the distortion characteristics of the antenna amplifier by maintaining a constant input impedance regardless of the attenuation of the variable attenuation circuit. In addition, regardless of the relationship between the frequency of the desired signal and the disturbing signal, the attenuation of the voltage of the desired signal due to the operation of the variable attenuation circuit can be minimized by switching and using the frequency characteristics of the attenuation of the variable attenuation circuit. . Further, since the attenuation of the voltage of the desired signal due to the operation of the variable attenuation circuit is minimized, it is possible to minimize the deterioration of the intelligibility of the output sound.
以上のように本実施の形態によれば、自動利得制御回路10の可変減衰回路13を第1の可変抵抗素子VR21、第2の可変抵抗素子VR22、第3の可変抵抗素子VR24からなるπ型回路と、信号線路に直列接続の第2の可変抵抗素子VR22と並列に配した第1の可変容量素子VC23、検波回路14側の対アース間接続の第3の可変抵抗素子VR24と並列に配した第2の可変容量素子VC25からなる構成としたことにより、アンテナ側のインピーダンス(入力インピーダンス)を一定に維持することによってアンテナアンプ12の歪み特性の劣化を防止できる。また、希望信号と妨害信号の周波数関係に応じて、可変減衰回路13の低周波数側の減衰度を大きくするか、高周波数側の減衰度を大きくするか、減衰度を周波数に対して一定にするかを切り替えるので、希望信号の電圧の減衰度を最小化することができ、出力音声の明瞭度の劣化を最小化することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 In the above, this invention was demonstrated based on the Example. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each of those constituent elements or combinations of processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. .
本発明の一態様の概要は、次の通りである。本発明のある態様の自動利得制御回路は、可変の減衰度によって、無線信号の電圧を減衰させる可変減衰部と、可変減衰部において電圧を減衰させた無線信号を検波する検波部と、検波部において検波した無線信号を復調する復調部と、復調部において復調した無線信号の第1電圧と、検波部において検波した無線信号の第2電圧とをもとに、可変減衰部の減衰度を制御する制御部とを備える。可変減衰部は、複数のタイプの減衰回路を実現可能に構成され、制御部は、第1電圧と第2電圧とをもとに、複数のタイプの減衰回路のうちのいずれかを選択し、選択したタイプの減衰回路以外のタイプの減衰回路を停止させるように制御する。
The outline of one embodiment of the present invention is as follows. An automatic gain control circuit according to an aspect of the present invention includes a variable attenuation unit that attenuates a voltage of a radio signal with a variable attenuation, a detection unit that detects a radio signal in which the voltage is attenuated in the variable attenuation unit, and a detection unit The degree of attenuation of the variable attenuator is controlled based on the demodulator that demodulates the radio signal detected in
制御部は、複数のタイプの減衰回路のそれぞれに対する第1電圧をもとに、複数のタイプの減衰回路のうちのいずれかを選択してもよい。 The control unit may select one of the plurality of types of attenuation circuits based on the first voltage for each of the plurality of types of attenuation circuits.
可変減衰部は、可変減衰部における無線信号の信号線路とアース間に挿入した第1の可変抵抗素子と、第1の可変抵抗素子と信号線路の接続点と検波部の間の無線信号の信号線路に直列に挿入した第2の可変抵抗素子と、第2の可変抵抗素子と検波部の間の無線信号の信号線路とアース間に挿入した第3の可変抵抗素子と、第2の可変抵抗素子に並列に配した第1の可変容量素子と、第3の可変抵抗素子に並列に配した第2の可変容量素子とを備えてもよい。制御部は、(1)減衰度が周波数に対して一定となるタイプの減衰回路を選択する場合、第1の可変抵抗素子と第1の可変容量素子と第2の可変容量素子に対して、検波部のインピーダンスより高いインピーダンスを設定し、第2の可変抵抗素子と第3の可変抵抗素子の抵抗値を制御し、(2)高い周波数ほど減衰度が大きくなるタイプの減衰回路を選択する場合、第1の可変抵抗素子と第1の可変容量素子と第3の可変抵抗素子に対して、検波部のインピーダンスより高いインピーダンスを設定し、第2の可変抵抗素子の抵抗値と第2の可変容量素子の容量値を制御し、(3)低い周波数ほど減衰度が大きくなるタイプの減衰回路を選択する場合、第2の可変抵抗素子と第2の可変容量素子に対して検波部のインピーダンスより高いインピーダンスを設定し、第1の可変抵抗素子の抵抗値と第1の可変容量素子の容量値と第3の可変抵抗素子の抵抗値とを制御してもよい。 The variable attenuating unit includes a first variable resistance element inserted between the signal line of the radio signal in the variable attenuating unit and the ground, and a signal of the radio signal between the connection point of the first variable resistance element and the signal line and the detection unit. A second variable resistance element inserted in series with the line, a third variable resistance element inserted between the signal line of the radio signal between the second variable resistance element and the detector and the ground, and a second variable resistance A first variable capacitance element arranged in parallel to the element and a second variable capacitance element arranged in parallel to the third variable resistance element may be provided. When the control unit selects (1) an attenuation circuit whose attenuation is constant with respect to the frequency, the control unit selects the first variable resistance element, the first variable capacitance element, and the second variable capacitance element. When setting an impedance higher than the impedance of the detection unit, controlling the resistance values of the second variable resistance element and the third variable resistance element, and (2) selecting a type of attenuation circuit in which the degree of attenuation increases as the frequency increases. The first variable resistance element, the first variable capacitance element, and the third variable resistance element are set with impedances higher than the impedance of the detection unit, and the resistance value of the second variable resistance element and the second variable resistance element are set. When the capacitance value of the capacitive element is controlled and (3) the type of attenuation circuit in which the attenuation level increases as the frequency decreases is lower than the impedance of the detection unit for the second variable resistive element and the second variable capacitive element. High impi Set the dance may control the resistance value of the first variable resistance element and the capacitance value of the first variable capacitance element and a resistance value of the third variable resistance element.
制御部は、(1)減衰度が周波数に対して一定となるタイプの減衰回路として動作させながら、所定の減衰度以上に無線信号を減衰させる場合に、第2の可変抵抗素子の抵抗値として検波部のインピーダンスと近い値を設定し、(2)高い周波数ほど減衰度が大きくなるタイプの減衰回路として動作させながら、所定の減衰度以上に無線信号を減衰させる場合に、第2の可変抵抗素子の抵抗値として検波部のインピーダンスと近い値を設定し、(3)低い周波数ほど減衰度が大きくなるタイプの減衰回路として動作させながら、所定の減衰度以上に無線信号を減衰させる場合に、第1の可変抵抗素子の抵抗値として検波部のインピーダンスと近い値を設定してもよい。 The control unit (1) operates as a type of attenuation circuit in which the attenuation is constant with respect to the frequency, and when the radio signal is attenuated more than a predetermined attenuation, the resistance value of the second variable resistance element When a value close to the impedance of the detector is set and (2) the radio signal is attenuated more than a predetermined attenuation while operating as an attenuation circuit in which the attenuation increases as the frequency increases, the second variable resistor When a value close to the impedance of the detector is set as the resistance value of the element, and (3) when the radio signal is attenuated more than a predetermined attenuation while operating as a type of attenuation circuit in which the attenuation increases as the frequency decreases, A value close to the impedance of the detector may be set as the resistance value of the first variable resistance element.
10 自動利得制御回路、 11 アンテナ、 12 アンテナアンプ、 13 可変減衰回路、 14 検波回路、 15 復調回路、 16 制御回路、 17 スピーカ、 VR21 第1の可変抵抗素子、 VR22 第2の可変抵抗素子、 VC23 第1の可変容量素子、 VR24 第3の可変抵抗素子、 VC25 第2の可変容量素子。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記可変減衰部において電圧を減衰させた無線信号を検波する検波部と、
前記検波部において検波した無線信号を復調する復調部と、
前記復調部において復調した無線信号の第1電圧と、前記検波部において検波した無線信号の第2電圧とをもとに、前記可変減衰部の減衰度を制御する制御部とを備え、
前記可変減衰部は、複数のタイプの減衰回路を実現可能に構成され、
前記制御部は、第1電圧と第2電圧とをもとに、複数のタイプの減衰回路のうちのいずれかを選択し、選択したタイプの減衰回路以外のタイプの減衰回路を停止させるように制御することを特徴とする自動利得制御回路。 A variable attenuation unit for attenuating the voltage of the radio signal with a variable attenuation, and
A detection unit for detecting a radio signal whose voltage has been attenuated in the variable attenuation unit;
A demodulator that demodulates the radio signal detected by the detector;
A controller for controlling the attenuation of the variable attenuator based on the first voltage of the radio signal demodulated by the demodulator and the second voltage of the radio signal detected by the detector;
The variable attenuation unit is configured to be able to realize a plurality of types of attenuation circuits,
The control unit selects one of a plurality of types of attenuation circuits based on the first voltage and the second voltage, and stops a type of attenuation circuit other than the selected type of attenuation circuit. An automatic gain control circuit characterized by controlling.
前記可変減衰部における無線信号の信号線路とアース間に挿入した第1の可変抵抗素子と、
前記第1の可変抵抗素子と信号線路の接続点と前記検波部の間の無線信号の信号線路に直列に挿入した第2の可変抵抗素子と、
前記第2の可変抵抗素子と前記検波部の間の無線信号の信号線路とアース間に挿入した第3の可変抵抗素子と、
前記第2の可変抵抗素子に並列に配した第1の可変容量素子と、
前記第3の可変抵抗素子に並列に配した第2の可変容量素子とを備え、
前記制御部は、(1)減衰度が周波数に対して一定となるタイプの減衰回路を選択する場合、前記第1の可変抵抗素子と前記第1の可変容量素子と前記第2の可変容量素子に対して、前記検波部のインピーダンスより高いインピーダンスを設定し、前記第2の可変抵抗素子と前記第3の可変抵抗素子の抵抗値を制御し、(2)高い周波数ほど減衰度が大きくなるタイプの減衰回路を選択する場合、前記第1の可変抵抗素子と前記第1の可変容量素子と前記第3の可変抵抗素子に対して、前記検波部のインピーダンスより高いインピーダンスを設定し、前記第2の可変抵抗素子の抵抗値と前記第2の可変容量素子の容量値を制御し、(3)低い周波数ほど減衰度が大きくなるタイプの減衰回路を選択する場合、前記第2の可変抵抗素子と前記第2の可変容量素子に対して前記検波部のインピーダンスより高いインピーダンスを設定し、前記第1の可変抵抗素子の抵抗値と前記第1の可変容量素子の容量値と前記第3の可変抵抗素子の抵抗値とを制御することを特徴とする請求項1または2に記載の自動利得制御回路。 The variable attenuation unit is
A first variable resistance element inserted between the signal line of the radio signal and the ground in the variable attenuation section;
A second variable resistance element inserted in series in a signal line of a radio signal between the connection point of the first variable resistance element and the signal line and the detection unit;
A third variable resistance element inserted between a signal line and a ground of a radio signal between the second variable resistance element and the detection unit;
A first variable capacitance element arranged in parallel with the second variable resistance element;
A second variable capacitance element arranged in parallel with the third variable resistance element,
When the control unit selects (1) an attenuation circuit whose attenuation is constant with respect to frequency, the first variable resistance element, the first variable capacitance element, and the second variable capacitance element On the other hand, an impedance higher than the impedance of the detector is set, and the resistance values of the second variable resistance element and the third variable resistance element are controlled, and (2) the attenuation increases as the frequency increases. When the attenuation circuit is selected, an impedance higher than the impedance of the detector is set for the first variable resistance element, the first variable capacitance element, and the third variable resistance element, and the second variable resistance element is set. The resistance value of the variable resistance element and the capacitance value of the second variable capacitance element are controlled, and (3) when selecting an attenuation circuit in which the attenuation level increases as the frequency decreases, the second variable resistance element and Said An impedance higher than that of the detection unit is set for the variable capacitance element, and the resistance value of the first variable resistance element, the capacitance value of the first variable capacitance element, and the resistance of the third variable resistance element 3. The automatic gain control circuit according to claim 1, wherein the value is controlled.
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