JP3170314B2 - 可変利得増幅器の自動利得制御方法及び該方法を実施するための装置、並びに該方法及び装置を用いたビデオ通信ネットワーク用チューナ - Google Patents
可変利得増幅器の自動利得制御方法及び該方法を実施するための装置、並びに該方法及び装置を用いたビデオ通信ネットワーク用チューナInfo
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- H03G3/20—Automatic control
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Description
利得制御方法及び該方法を実施するための装置に関し、
該方法及び装置は特にこの増幅器の出力信号レベルを所
望の値に維持するために使用される。
より詳細にはこのようなネットワークの所謂分配装置、
即ち周波数逓倍されかつ所定の周波数の搬送波の振幅変
調により各々伝送されるN個のテレビジョン信号即ちチ
ャネルの集合を所謂送信装置から受信し、このネットワ
ークの種々の加入者にそれぞれ通じる種々の光ファイバ
を通って、それぞれこれらの加入者により絶えず選択さ
れる種々のチャネルを送信する装置に適用可能である。
り、該チューナはそれ自体、チャネルを選択し、選択し
たチャネルを中間周波数に転換する機能と、増幅機能と
を有する。
チャネルの搬送波のレベルは経時的及びチャネル毎に可
変であり、このようなチャネル毎の変化はこのチューナ
の周波数応答により誘導され得るので、この増幅を行う
増幅器の自動利得制御を実施することが必要である。
実施するためには、インクリメント法と称される方法を
アナログ又はディジタル式に実施することが知られてお
り、この方法は、この増幅器の利得制御入力に制御信号
の初期値を適用後、所望の出力レベルが得られるまで対
応する検出出力レベルに応じてこの制御信号の値を漸次
調整することからなる。
デオ通信ネットワークへのような所定の適用、即ち特に
チャネルの変更時にネットワークの加入者において同一
の画像品質をほぼ瞬時に回復することが実際に必要な場
合に不適合な比較的長い収束時間を有するという欠点を
有する。
とである。
信号レベルを所望の値に維持するために使用される可変
利得増幅器の自動利得制御方法に関する。この方法は、
出力レベルが一定かつ所望の値に等しい場合は入力信号
のレベルの変化の関数として、入力信号のレベルが一定
の場合は出力信号のレベルの変化の関数として増幅器の
利得の制御信号の変化を与える関係を設定する動作をそ
れ自体含む予備較正ステップを含んでいる。さらに、利
得制御信号の所定の値を前記増幅器に適用する動作と、
対応する出力レベルを測定する動作と、この測定の結果
と所望の値との間に偏差が存在する場合はこの偏差を検
出する動作と、偏差が検出された場合は、前記関係に基
づきかつその設定モードに従って決定される制御信号の
値、即ち前記関係に基づき制御信号の前記所定の値に対
応する入力レベルに対する偏差が検出された偏差と異な
るような入力レベル、又は所望の値に対する偏差が検出
された偏差と異なるような出力レベルに対応する制御信
号の値をサーチする動作と、偏差が検出されたか否かに
従って前記所定の値を更新し、偏差が検出された場合は
前記所定の値を前記サーチによりこうして得られる値に
等しくする動作とを反復する動作ステップとを含んでい
る。前記測定動作は、非線形変換関数を有する測定手段
により実施され、前記予備較正ステップは、さらに、所
望の値の付近の所定の変化範囲内で出力レベルの変化の
関数として測定出力レベルの変化を与える関係を設定す
る動作を含み、動作ステップの間で、対応する出力レベ
ルを測定する前記動作が、この関係に基づいて出力レベ
ルに対応する測定出力レベルをサーチする動作を含んで
いる。
に説明する。
含まれる可変利得増幅器を示している。このチューナ
は、さらに、増幅器1の上流にセレクタ3を備えてお
り、該セレクタはこのセレクタの入力で受信される多重
周波数を形成するN個のチャネルから1個のチャネルを
選択し、さらに、チャネルの選択制御信号SCが印加さ
れるチャネル選択入力端子Sを備えている。
信ネットワークへ適用する場合、数値Nは例えば30に
等しく、各チャネルはそのチャネルに固有の搬送波の振
幅変調により伝送され、これら搬送波の集合は8MHz
のピッチで136〜360MHzの周波数帯域を占め
る。
れたチャネルを中間周波数に変換し、この中間周波数は
上述の適用例では38.9MHzに等しい。
ネルの通過帯域を制限するためのフィルタ4と、中間周
波数増幅器5と、光ファイバを介してこのネットワーク
の加入者へ伝送される信号を供給する電気発光ダイオー
ド6とがチューナ2に後続して配置されている。
グ変換器7の出力で得られる設定電圧が印加される利得
制御入力端子Cを備えており、この変換器自体は対応す
るディジタル信号をプロセッサ8から受け取る。
信号SCと、アナログ−ディジタル変換器9を介して測
定手段即ち検出器10の出力信号とを受け取る。この検
出器は、この場合、非線形変換関数を有しており、その
入力に加えられた信号をこの信号のレベルを表す直流電
流Vdに変換する。この場合、検出器10の入力に印加
される信号は、要素4及び5により系の出力レベルに偏
差が生じた場合にこの偏差をこの自動利得制御に組入れ
るために、チューナからの直接の出力信号ではなく、チ
ューナ2、フィルタ4、及び中間周波数増幅器5から形
成される完全系の出力信号である。
号の対応する同期期間中に伝送される回線同期信号のレ
ベル、即ちこれらの期間の間に伝送される対応する非変
調搬送波のレベルを検出する。従って、検出器10はこ
のような検出を行うために十分な記憶速度及び容量を同
時に有している。これらの同期期間は非常に短く、10
マイクロ秒程度であり、周期は使用される方式(D2M
AC、SECAM、…)に応じて数十ミリ秒までであり
得る。
2、83、及び83′とランダムアクセスメモリ84及
び85に関連する処理ユニット81とを備えている。リ
ードオンリメモリ82及び83はそれぞれ設定電圧メモ
リ及び検出電圧メモリと称され、それぞれ予備較正ステ
ップで設定された設定電圧テーブル及び検出電圧テーブ
ルを含んでいる。
御は、どのようなチャネルが選択されるかに関係なく、
また、チューナの入力でこのチャネルの信号レベルNE
が経時変化した場合、それがどのような変化であるかに
関係なく、この系の出力レベルNSを所望の値NSO
(例えば−3dBm)に維持するために使用され、系の
入力における信号レベルの分散は、この場合、例えば−
37dBmに等しい公称値NEO±4dBの範囲であ
る。
範囲内で入力レベルNEを「n」dBのピッチで変化さ
せ、かつ、任意の所定の選択されたチャネルについて非
線形検出器によりその後測定されると仮定される出力レ
ベルNSを所望の値NSOに維持するために増幅器1の
利得制御入力Cに印加すべき設定電圧値Vcの値をその
都度記録することにより得られる。例えば、値nは0.
5に等しい値に選択され得る。
レベルNEを印加し、かつ、非線形検出器によりその後
測定されると仮定される出力レベルNSが得られるよう
に、増幅器1の制御入力端子Cに印加される、「n」d
Bのピッチで変化する種々の設定電圧値Vcを変化範囲
内で記録することにより得られる。
ルNSの変化範囲内で「n」dBのピッチで変化するこ
の検出器の種々の入力レベルについて検出器10の出力
で得られる種々の検出電圧Vdを記録することにより得
られる。
定電圧Vcを一定にして入力レベルNEを変化させる
か、又は入力レベルNEを一定にして設定電圧Vcを変
化させることにより得られる。
数に対応する周波数を有する連続正弦波曲線から構成さ
れるチューナの入力信号を、この較正ステップで使用す
ることができる。
2、フィルタ4、及び中間周波数増幅器5により形成さ
れる系の利得を予備調節する動作、この場合、この系の
入力信号のレベルの変動を可変利得増幅器1の利得の変
動に適応させるように、中間周波数増幅器5の利得を予
備調節する動作を含んでいる。
(例えば10V)にし、入力条件を最悪にする(例えば
チューナの振幅周波数応答により生じる最大減衰に対応
するようなチャネルを選択し、この系の入力におけるこ
のチャネルの信号レベルを最小値NEm(本実施例では
公称値NEoに対して−4dB)とする)場合にこの系
の出力で所望の値NSOを得られるように実施される。
上述したように設定電圧及び検出電圧テーブルを、同様
に開ループで設定する。
入力レベルで得られ、ディジタル変換された種々の設定
電圧値は、設定電圧メモリ82の連続するアドレスに格
納され、各アドレスは、例えば10進数の1に等しい固
定アドレス指定ピッチ「p」を先行アドレスに加算する
ことにより定義される。
タメモリと称されるランダムアクセスメモリ84のメモ
リセルの1つに対応し、かつ図1の矢印により示すよう
に、動作ステップ、即ち閉ループで所望の出力値NSO
を得るために増幅器1の利得制御入力に加えるべき設定
電圧現在値を含む設定電圧メモリ82のアドレスを指示
するポインタに関するものである。
は、所定のチャネルに関連し、従って、該当チャネルで
所望の出力値NSOを得るために閉ループで増幅器に印
加すべき設定電圧値を含む設定電圧メモリのアドレスを
指示する。
うに動作ステップの間に常時更新され、その初期内容は
有利にはこの動作ステップの初期化時に、後述するよう
なこの動作ステップの特徴処理アルゴリズムを閉ループ
で実施することにより、このポインタメモリ84の先験
的に任意の内容から決定される。
加する検出器の入力レベルで得られ、ディジタル変換さ
れた検出電圧値Vdは、検出電圧メモリ83の連続アド
レスに格納され、各アドレスは同様に、設定電圧メモリ
82に選択されたアドレス指定ピッチに等しい固定ピッ
チp(例えば10進数の1に等しい)を先行アドレスに
加算することにより定義される。
83′により構成されかつ図1の矢印により示すよう
に、所望の値NSOに等しいこの系の出力レベルNSに
それ自体対応する検出電圧Vdoに対応するアドレスA
DRVd0を指示するポインタに関するものである。
Vdの変化の法則、及びチューナの入力レベルの関数で
ある設定電圧Vcの変化の法則は、こうして離散形で設
定され、リードオンリメモリ82及び83に格納され
る。これらの法則の一方又は両方がマイクロプロセッサ
による計算に適する数学式で表わされる場合、対応する
メモリを省略することができ、対応する数学式を処理ユ
ニット81により直接計算することができる。
す曲線の例である。
間で変化し得るので、各チューナについて対応する数学
的テーブル又は関数を決定する必要があり得る。検出電
圧の変化の法則についても検出器間で変化し得るので同
様のことがいえる。
た各チャネルに関して動作ステップの間即ち閉ループで
処理ユニット81により実施される処理について説明す
る。
初期化ステップP0を実施する。
ΔPREC、MEMO、及びDEFAUTをゼロに初期
化する。
ために、例えば約200msの短い期間t0の間、ゼロ
値の設定電圧(Vc=0)をディジタル−アナログ変換
器7(図1)に印加し、ゼロ値の利得を得るように指令
する。
ルxについてポインタメモリ84により指示されるアド
レスで読み取られる設定電圧Vcxをディジタル−アナ
ログ変換器7(図1)に印加する。
せるために例えば約500msの待機時間t1の待機を
開始する。
インタテーブルの設定からこのチャネルに関するレベル
の変化がない限り、こうして印加される設定電圧VCx
から所望の出力値NSOを得ることができる。
めに以下の動作を含む処理ステップP1を実施する。
なくてもすむように、好ましくはこの変換器の出力の所
定数の連続ディジタルサンプルの平均値であるアナログ
−ディジタル変換器9(図1)の出力で得られる値V’
dを、作業メモリと称されるランダムアクセスメモリ8
5(図1)にこのステップの間、一時登録する。
dでこの値V’dに最も近い値をサーチし、対応するア
ドレスADRVdと、公称値Vdo、即ち所望の値NS
Oに対応する参照アドレスADRVdoとの間の偏差Δ
ADRを得る。
を、本実施例では1に等しいアドレス指定ピッチpと比
較する。
ると検出される場合、即ち前記のようなチャネルxの変
化に対応する(有効)偏差の存在が検出される場合、変
数I(変数Iの値は次に実施される処理ステップP2で
判別T0により確認される)が1に等しいと仮定するこ
とにより、以下の動作を含む処理ステップP3で新しい
設定電圧値Vcを得る。
タメモリ84により供給される現在の設定電圧のアドレ
スADRVCxに加算することにより、この新しい設定
電圧値のアドレスADRVCxを計算する。
−アナログ変換器7に印加する。
0msの待機時間t2の待機を開始する。
アドレス偏差の絶対値が再び1よりも大であることが検
出されるならば、Iの値(同様に次に実施される処理ス
テップP2で判別T0により確認される)が今度は2に
等しいと仮定することにより、以下の動作を含む処理ス
テップP5を実施する。
いことが検出される場合、Iの後続値についてこの値Δ
ADRを記憶するために、変数ΔPRECを現在の値Δ
ADRに等しくする。
開始する。
に戻る。
アドレス偏差の絶対値が再び1よりも大であることが検
出される場合、Iの値(処理ステップP2で判別T0に
より確認される)が今度は3に等しいと仮定することに
より、処理ステップP4を実施する。処理ステップP4
は、こうして得られたアドレス偏差を、精度の欠陥を考
慮するために1単位(多いか少ないか)の誤差内で、I
の先行値で得られたアドレス偏差ΔPRECと比較する
ための判別からなり、一致(1単位の誤差内で)が観察
されるならば処理ステップP3を再び実施し、不一致
(1単位の誤差内で)が観察されるならば処理ステップ
P5を再び実施する。
得るか、又は要求される測定反復速度に点からみて系の
全体がこの設定電圧の最初の修正後にまだ完全に安定化
されていないという事実に起因し得るとしても、ステッ
プP4の判別を実施することにより、設定電圧の修正を
即時行う必要がなくなる。
ゼロに初期化されており、処理ステップP4の判別後に
自動的にステップP5に移行するので、処理ステップP
4の判別は同様に、図4に示すアルゴリズムに示すよう
に、値I=2でステップP5に移行する条件としても使
用され得る(アドレス偏差の絶対値は実際にここでは1
よりも大きいと仮定する)。
及びP5のいずれかを介して処理ステップP1を連続し
て6回実施し、アドレス偏差の絶対値が1よりも大きい
ことが検出される場合、ステップP2で実施される判別
T1により処理ステップP6へ分岐する。この処理ステ
ップP6では、6ステップの各サイクル毎に変数DEF
AUTを1単位増分し、その後、この変数を3と比較す
ることによりこのような連続する6ステップの連続する
3サイクルを記録する。
信号化を含む処理ステップP7を実施し、次いで処理ス
テップP8を実施し、該処理ステップでは例えば3秒間
の待機時間t3の待機を開始し、変数Iをゼロに再初期
化した後に処理ステップP1に戻る。
である場合は、処理ステップP8を直接実施する。
進信号(図1のD1)を送信する動作を含み、この信号
の値は例えば変数DEFAUTが3に等しくなると、1
に移る。
ス偏差ΔADRを表すディジタル信号(図1のD2)の
送信、又は信号D1及びD2の同時送信(図1の場合に
対応)を含み得る。
と、一般に、系の機能が中断される。実際に、信号D1
の値1は種々の偏差値ΔADRで得られるので、現在の
偏差ΔADRを表す信号D2の値を限界値に予め比較す
ることにより、偏差ΔADRがこの限界値に達する場合
のみにこの機能を中断することができる。
信号化なる一般用語でまとめられる。
あることが検出される場合、即ち処理ステップP1の実
施後に(有効)偏差の不在が検出される場合、処理ステ
ップP9を実施し、このステップでは、この処理ステッ
プP9への分岐決定毎に変数Cを1単位増分し、次いで
この変数を2と比較することにより、連続する2回の処
理ステップP1でのこのような検出が行われたかどうか
を判別する。
うな検出が行われた場合、現在の設定電圧値VCxのア
ドレスADRVCxは、処理ステップP10の間にポイ
ンタメモリ84内で該当チャネルxに対応するアドレス
に登録され、ステップP8を経てステップP1に戻る。
MEMOは処理ステップP10の間に1にされ、ステッ
プP2の間に実施される判別処理T0を規定しかつIの
値に応じてステップP3又はステップP4に分岐決定す
るための前記条件はさらに、変数MEMOに関する第2
の条件、即ち変数MEMOが0に等しくかつ変数Iが1
に等しい場合のみ、ステップP2の直後にステップP3
を実施し、そうでない場合はステップP4を行うような
条件により補われる。変数MEMOはさらに、ステップ
P3で実施される新しい設定電圧値の計算毎にゼロに再
初期化される。
うな検出が行われた場合、約300msの待機時間t4
の待機開始後にステップP1に復帰する。
ΔADR|が各々1以下である場合のみに処理ステップ
P9の間に実施される判別処理がイエスの結果を与える
ようにし、従ってステップP10に移行できるようにす
るために、変数Cは処理ステップP2及びP10の間に
ゼロの再初期化される。
続する2回の処理ステップP1で2つの偏差|ΔADR
|(1単位の誤差内)が1よりも大きくかつ同一である
場合のみに処理ステップP4の間に実施される判別がイ
エスの結果を与えるようにし、従って変換器7に新しい
設定電圧値を適用する処理ステップP3に移行できるよ
うにするために、処理ステップP3及びP9は同様に変
数ΔPRECをゼロに再初期化する動作を含む。
数DEFAUTの他の値はもはや存在理由をもたないの
で、変数DEFAUTはさらに処理ステップP10の間
にゼロに再初期化される。
いチャネルの全選択は任意であるとみなされ、従って、
初期化ステップPOに戻ることが着目されよう。
系が変化しない限り、この系の出力で所望の値を直接得
るために必要な設定電圧値を自動的に印加することがで
きる。
して偏差が検出された場合、この偏差をすぐに補償する
ために印加すべき設定電圧値を自動的に決定することが
でき、従って、収束時間は所謂増分法に比較して短縮す
る。
能、即ち信号化すべき機能欠陥を検出することができ
る。
の方法を実施する装置の概要図である。
定電圧値の変動法則の例を示すグラフである。
加電圧値の変動法則の例を示すグラフである。
処理を示すフローチャートである。
Claims (14)
- 【請求項1】 増幅器の出力信号レベルを所望の値に維
持するために使用される可変利得増幅器の自動利得制御
方法であって、出力レベルが一定かつ所望の値に等しい
場合は入力信号のレベルの変化の関数として、入力信号
のレベルが一定の場合は出力信号のレベルの変化の関数
として増幅器の利得の制御信号の変化を与える関係を設
定する動作をそれ自体含む予備較正ステップと、利得制
御信号の所定の値を前記増幅器に印加する動作と、対応
する出力レベルを測定する動作と、この測定の結果と所
望の値との間に偏差が存在する場合はこの偏差を検出す
る動作と、偏差が検出された場合は、前記関係に基づき
かつその設定モードに従って決定される制御信号の値、
即ち前記関係に基づき制御信号の前記所定の値に対応す
る入力レベルに対する偏差が検出された偏差と異なるよ
うな入力レベル、又は所望の値に対する偏差が検出され
た偏差と異なるような出力レベルに対応する制御信号の
値をサーチする動作と、偏差が検出されたか否かに従っ
て前記所定の値を更新し、偏差が検出された場合は前記
所定の値を前記サーチによりこうして得られる値に等し
くする動作とを反復する動作ステップとを含んでおり、
前記測定動作が非線形変換関数を有する測定手段により
実施され、前記予備較正ステップがさらに、所望の値の
付近の所定の変化範囲内で出力レベルの変化の関数とし
て測定出力レベルの変化を与える関係を設定する動作を
含み、動作ステップの間で、対応する出力レベルを測定
する前記動作が、この関係に基づいて出力レベルに対応
する測定出力レベルをサーチする動作を含むことを特徴
とする方法。 - 【請求項2】 予備較正ステップが、前記関係の設定モ
ードに従って、可変利得増幅器の利得制御信号の変動を
入力信号の変動又は出力信号の変動に予め適応させる動
作を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 場合により更新された前記所定の値を記
憶するステップを含むことを特徴とする請求項1又は2
に記載の方法。 - 【請求項4】 前記入力信号がチャネル毎に独立したレ
ベルの変化を有する複数のチャネルを含んでおり、動作
ステップの間にチャネルが変更する毎に各チャネルで初
期印加のために制御信号の前記所定の値を記憶する動作
を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項
に記載の方法。 - 【請求項5】 同一の所定の値を適用して実施した先行
検出動作時に検出された偏差にほぼ等しい偏差の存在を
検出動作で検出する場合のみに、この検出動作後に前記
サーチ及び更新動作を実施し、逆の場合は、同一の所定
値で新しい測定動作及び新しい検出動作を反復すること
を特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の方
法。 - 【請求項6】 更新する場合、更新された前記所定値に
ついて偏差の不在が数回連続して検出された後のみに前
記記憶動作を実施することを特徴とする請求項3又は4
に記載の方法。 - 【請求項7】 偏差の存在を連続して所定回数検出後の
みに機能欠陥を信号化することを特徴とする請求項1か
ら6のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】 アナログ−ディジタル変換器を介して前
記可変利得増幅器からの信号のレベルの測定手段により
供給される信号を受信し、ディジタル−アナログ変換器
を介して可変利得増幅器の利得制御入力に加えるべき信
号を供給し、利得制御信号の変化と制御信号から決定さ
れる前記所定の値とを与える前記関係をメモリ中に含む
プロセッサを備えることを特徴とする請求項1から7の
いずれか1項に記載の方法を実施するための装置。 - 【請求項9】 前記プロセッサがさらに、測定出力レベ
ルの変化と測定出力レベルの所望の値とを与える前記関
係をメモリに含むことを特徴とする請求項8に記載の装
置。 - 【請求項10】 利得制御信号の変化を与える前記関係
が離散形で設定されかつメモリに記憶されており、制御
信号から決定される前記所定の値の記憶が、この所定の
値を含むこのメモリのアドレスを指示するポインタによ
り得られることを特徴とする請求項8に記載の装置。 - 【請求項11】 測定出力レベルの変化を与える前記関
係が離散形として設定されかつメモリに記憶されてお
り、測定出力信号のレベルの前記所望の値の記憶がこの
所望の値を含むこのメモリのアドレスを指示するポイン
タにより得られることを特徴とする請求項9に記載の装
置。 - 【請求項12】 前記測定の結果と所望の値との前記偏
差が、前記ポインタにより供給されるアドレスと、前記
測定の結果に最も近い前記メモリに記憶された離散値に
対応するアドレスとの間の偏差により構成されることを
特徴とする請求項11に記載の装置。 - 【請求項13】 所定の周波数と経時的かつチャネル毎
に可変のレベルとを有する搬送波の振幅変調により各々
伝送されるN個のテレビジョン信号の多重信号を入力で
受信する請求項1から7のいずれか1項に記載の方法を
用いたビデオ通信網用チューナ。 - 【請求項14】 所定の周波数と経時的かつチャネル毎
に可変のレベルとを有する搬送波の振幅変調により各々
伝送されるN個のテレビジョン信号の多重信号を入力で
受信する請求項8から12のいずれか1項に記載の装置
を用いたビデオ通信網用チューナ。
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