JP3710658B2 - 自動利得制御回路および受信機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動利得制御回路を有する受信機に係り、地上波放送、ＣＡＴＶ放送、衛星放送などにおける主にデジタル変調された信号（ＯＦＤＭ、８ＶＳＢ、６４ＱＡＭ、ＱＰＳＫなど）を受信するのに用いられる自動利得制御回路、自動利得制御回路を有する受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、衛星波、地上波、ケーブルなどによるデジタル放送が実施されつつある。
【０００３】
図９は、従来のデジタル変調された高周波信号を選局して復調する受信機のブロック図である。
【０００４】
デジタル変調された高周波信号（以下、ＲＦ信号）は、入力端子１から入力され、第１の利得可変回路２，４と帯域可変の帯域通過フィルタ（以下、ＢＰＦ）３，５を介して混合器６に入力される。
【０００５】
混合器６では変調されたＲＦ信号と局部発振器１１の信号が混合され、中間周波数の信号（以下、ＩＦ信号）を出力する。
【０００６】
混合器６で周波数変換されたＩＦ信号は、ＩＦ帯域用のＢＰＦ７，９と、増幅器８と、第２の利得可変回路１０を介して、ＡＤ変換器１２に入力される。
【０００７】
ＡＤ変換器１２に入力されたＩＦ信号を、ＡＤ変換器１２でデジタル信号に変換し、復調部１９でデジタル復調した後、更に誤り訂正部２１で誤り訂正しトランスポートストリーム（ＴＳ）として出力する。ＡＤ変換器１２で振幅をデジタル信号に変換してからデジタル復調（ＩＱ復調）するとＩＱ平面に位相と振幅でマッピングされた信号（Ｉ−Ｑコンスタレーション）が得られる。
【０００８】
一方、ＡＤ変換器１２からのデジタル出力はレベル検出器１３に入力する。レベル検出器１３では予め決めたＡＤ変換器１２の最適レベルに対する誤差を検出する。ここで、ＡＤ変換器１２の最適レベルとは、ＡＤ変換器１２のダイナミックレンジに適合する最適入力レベルをいう。ＴＯＰ設定部１４、利得制御部１５、ＬＰＦ１６，１７、駆動回路１８等では、前述の第１の利得可変回路２，４と第２の利得可変回路１０を制御し、ＡＤ変換器１２の入力レベルが最適になるように制御を行う。
【０００９】
入力端子１から入力されるＲＦ信号の電力は、通常１チャンネル当たり−９０ｄＢ(ｍＷ)から−１０ｄＢ(ｍＷ)程度である。上記の第１の利得可変回路４，混合器６，増幅器８等は、この程度の入カレベル範囲で非線形領域を持つため、隣接チャンネルなどに過大な信号が入力された場合に非線形歪み成分を発生することが知られている。これらの非線形歪み成分は希望するチャンネルの受信品位を劣化させるため、入力端子１に比較的近い回路ブロックである第１の利得可変回路２，４で減衰させる必要があることが知られている。
【００１０】
一方、比較的低いＲＦ入カレベルでは、入力端子１に近い回路ブロックである第１の利得可変回路２，４のみで利得制御を行った場合には、非線形歪み改善は良好であるが必要なＣ／Ｎを確保できないために受信品位を劣化させる。このため、低い入力レベルでは、入力端子１から遠い回路ブロックである第２の利得可変回路１０で利得制御を行い、必要なＣ／Ｎを確保することが有効である。
【００１１】
従って、受信機へのＲＦ入力レベルが基準入力レベル（以下、ＴＯＰ：Take Over Pointという)より低い場合には第２の利得可変回路１０を動作させ、受信機へのＲＦ入力レベルが基準入力レベルより高い場合には第１の利得可変回路２，４を動作させることになる。この基準入力レベルを最適に設定することが、Ｃ／Ｎを確保しかつ非線形歪みを少なくして、良好な受信品位とする上で重要である。
【００１２】
ところが、従来、ＴＯＰの設定には、代表的な受信チャンネルにおいて、隣接チャンネルなどの妨害波が存在する最悪条件下にあっても、十分受信可能なＴＯＰ値に設定している。
【００１３】
しかしながら、従来の技術によれば、ＴＯＰを設定した代表チャンネルとその他のチャンネルでは、高周波回路部分の非線形歪、利得、雑音指数等に性能差が有るために、全受信チャンネルにおいて最適な受信品位を得るのが困難であった。
【００１４】
また、隣接チャンネルなどの妨害波が存在する最悪条件下でＴＯＰを設定するため、妨害波のレベルが低い場合や妨害波が存在しない場合には、必要以上にＣ／Ｎを劣化させてしまうという問題があった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、代表チャンネルにおいてＴＯＰを設定するため、他のチャンネルにおいて歪みとＣ／Ｎの関係が最適値に対してずれを生じるという問題があった。また、妨害波のレベルが低い場合には、必要以上にＣ／Ｎを劣化させるという問題があった。
【００１６】
そこで、本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、受信チャンネルや受信電波事情に左右されず、安定した良好な受信品位を得ることができる自動利得制御回路、自動利得制御回路を有する受信機を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明による自動利得制御回路は、変調された高周波信号を選局して復調する受信機において、
入力として供給される高周波信号の入力レベルに対して非線形領域を有する回路と、
前記非線形領域を有する回路に前置された第１の利得可変回路と、
前記非線形領域を有する回路に後置された第２の利得可変回路と、
前記第２の利得可変回路から出力される信号のレベルに応じて前記第１，第２の利得可変回路の利得を制御するものであって、受信機への高周波信号の入力レベルが基準レベル以下の場合には前記第２の利得可変回路による利得制御を動作させ、前記入力レベルが前記基準レベルを越えた場合には前記第１の利得可変回路による利得制御を動作させるとともに前記第２の利得可変回路の利得をほぼ一定に維持させるように切換える利得制御部と、
前記第２の利得可変回路の後段に設けられて受信品位を検出する受信品位検出手段と、
前記利得制御部における基準レベルを設定するものであって、該基準レベルは前記受信品位検出手段にて検出した受信品位に応じて変化可能な基準レベル設定手段と、を具備したものである。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の自動利得制御回路において、前記基準レベル設定手段において基準レベルを予め指定して前記受信品位検出手段で受信品位を検出後、基準レベルを変化させた後再び受信品位を検出し、基準レベルの変化に伴って受信品位が改善する向きに前記基準レベルを変化させて受信品位を向上させるように構成したことを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の自動利得制御回路において、前記受信品位検出手段は、コンスタレーションの分散を利用して受信品位検出を行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２に記載の自動利得制御回路において、前記受信品位検出段は、誤り訂正率を利用して受信品位検出を行うこすることを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１又は２に記載の自動利得制御回路において、前記受信品位検出段は、誤り訂正前または誤り訂正後の誤り率を利用して受信品位検出を行うことを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の自動利得制御回路において、
前記基準レベルの設定値を記憶する記憶手段をさらに具備し、
基準レベルを変化させて受信品位を向上させたときの基準レベルを前記記憶手段に記憶し、次回の受信時に基準レベルの初期値として使用することを特徴とする。
【００２３】
請求項７記載の発明による受信機は、請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動利得制御回路を搭載したことを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、受信品位を検出する手段を設け、受信品位に応じて、第２の利得可変回路（ＩＦ ＡＧＣ）動作と第１の利得可変回路（ＲＦ Ａ ＧＣ）動作との切換え用基準レベル（ＴＯＰ）値を変化させ、最適な基準レベル設定を行う。その結果、受信チャンネル毎に異なる高周波性能差や、隣接チャンネルのレベルなどの受信電波事情の違いに応じて、非線形歪みによる受信品位の劣化とＣ／Ｎ不足による受信品位の劣化を総合的に判断し、最適な受信条件に設定することが可能となる。受信品位検出手段としては、コンスタレーションの分散、誤り訂正率、誤り率などを利用する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態の自動利得制御回路を有する受信機を示すブロック図である。
【００２６】
図１の図９と異なる部分は、復調部１９などの出力に基づいて受信品位を検出する受信品位検出手段２０を設け、その受信品位検出結果に応じて、基準レベル設定手段であるＴＯＰ設定部１４Ａの基準レベルの設定値を変化させ、受信品位を良好とする最適な基準レベル設定を行えるようにしたものである。
【００２７】
図１において、デジタル変調されたＲＦ信号は、入力端子１から入力され、第１の利得可変回路２，４とＢＰＦ(Band Pass Filter）３，５を介して混合器６に入力される。
【００２８】
第１の利得可変回路２，４としては、例えばＰＩＮダイオードを使用した減衰器型の利得可変回路２とデュアルゲートＦＥＴを使用した利得可変増幅器型の利得可変回路４とを併用した構成としている。駆動回路１８は利得制御部１５では必要な電流が得られない場合や制御電圧範囲を整合させる必要がある場合に使用する。
【００２９】
第１の利得可変回路における利得可変回路４がデュアルゲートＦＥＴを使用した利得可変増幅器で構成された場合には、回路４は利得可変回路であると同時に非線形領域を有する回路である。この非線形領域を有する回路に対して、第１の利得可変回路２が前置されている。
【００３０】
混合器６では変調されたＲＦ信号と局部発振器１１の信号が混合され、ＩＦ信号を出力する。
【００３１】
混命器６で周波数変換されたＩＦ信号は、ＢＰＦ７，９と、増幅器８と、第２の利得可変回路１０を介して、ＡＤ変換器１２に入力される。
【００３２】
ＡＤ変換器１２に入力されたＩＦ信号を、ＡＤ変換器１２でデジタル信号に変換し、レベル検出部１３により予め決めたＡＤ変換器１２の最適入力レベルに対する誤差を検出する。
【００３３】
レベル検出部１３は、最適入力デジタル値とＡＤ変換器１２からのデジタル値との誤差を検出する誤差検出部と、その誤差値を入力しパルス幅変調（ＰＷＭ）信号に変換するＰＷＭ回路とで構成されている。
【００３４】
ＴＯＰ設定部１４Ａ、利得制御部１５、ＬＰＦ１６，１７、駆動回路１８等では、前述の第１の利得可変回路２，４と第２の利得可変回路１０を制御し、ＡＤ変換器１２の入力レベルが最適になるように制御を行う。
【００３５】
入力端子１から入力される信号の電力は、通常１チャンネル当たり−９０ｄＢ(ｍＷ）から−１０ｄＢ(ｍＷ)程度であり、上記の第１の利得可変回路のうちの利得可変回路４，混合器６，増幅器８等は、この程度の入力レベル範囲で非線形領域を持つため、隣接チャンネルなどに過大な信号が入力された場合に非線形歪成分を発生する。
【００３６】
前述したように、これらの非線形歪み成分は希望するチャンネルの受信品位を劣化させるため、入力端子１に比較的近い回路ブロックである第１の利得可変回路２，４で減衰させる必要がある。
【００３７】
一方、比較的低いＲＦ入カレベルでは、入力端子１に比較的近い回路ブロックである第１の利得可変回路２，４のみで利得制御を行うと、必要なＣ／Ｎを確保できないために受信品位を劣化させる。このため、低いＲＦ入力レベルの範囲では、入力端子１から遠い回路ブロックである第２の利得可変回路１０で利得制御を行うことが有効である。
【００３８】
従って、受信機へのＲＦ入力レベルがＴＯＰ（基準入力レベル）より低い場合には第２の利得可変回路１０を動作させ、受信機へのＲＦ入力レベルがＴＯＰより高い場合には第１の利得可変回路２，４を動作させることになる。このＴＯＰを最適に設定することが、良好な受信品位を確保する上で重要である。
【００３９】
図１の受信機における自動利得制御回路では、回路４から増幅器８に至る範囲にある非線形領域を有する回路の、前段に利得可変回路２を配置し、後段に第２の利得可変回路１０を配置し、第２の利得可変回路１０のＩＦ出力をＡＤ変換器１２でデジタル変換した信号を、レベル検出部１３にてレベル検出（ＡＤ変換器１２の最適入力レベルに対する誤差信号をＰＷＭ出力）し、該検出信号を利得制御部１５を介し、さらにＬＰＦ１６又は１７を通して平滑しＡＧＣ電圧としてＲＦ ＡＧＣの利得可変回路２，４またはＩＦ ＡＧＣの利得可変回路１０に負帰還（フィードバック）することにより受信品位確保を図るものである。このとき、利得制御部１５は、ＲＦ入力レベルをＴＯＰ設定部１４ＡからのＴＯＰ（基準レベル）と比較し、ＲＦ入力レベルがＴＯＰより低いときはレベル検出部１３からの誤差ＰＷＭ出力を、ＬＰＦ１６，１７のうちＬＰＦ１７を通して第２の利得可変回路１０の制御端子に供給することでＩＦ ＡＧＣ制御をし、ＲＦ入力レベルがＴＯＰより高いときはレベル検出部１３からの誤差ＰＷＭ出力を、ＬＰＦ１６，１７のうちＬＰＦ１６を通し更に駆動回路１８を通して利得可変回路２，４の各制御端子に供給することでＲＦ ＡＧＣ制御をする。
【００４０】
本実施の形態におけるＴＯＰの設定については、受信品位検出手段２０によって検出した受信品位に応じてＴＯＰ設定部１４ＡのＴＯＰ（基準レベル）設定値を変更して、望ましい設定値とする。つまり、ＴＯＰ設定部１４ＡのＴＯＰは、受信品位検出手段２０による受信品位検出結果に応じて可変して設定されるようになっている。
【００４１】
なお、利得可変回路２，４、および利得可変回路１０のＡＧＣ制御に関して、各利得可変回路のＡＧＣ電圧に対する利得（ゲイン）の関係は、ＡＧＣ電圧が増加すると回路利得も増加する関係のリバースＡＧＣを使用するものとして記述する。
【００４２】
次に、図１の動作を、図２〜図４を参照しながら説明する。
図２(a) 〜(c) はＴＯＰの設定に関する説明を行うためのグラフを示している。横軸はＲＦ入力レベルを示し、縦軸は利得抑圧度を示している。破線はＲＦ ＡＧＣを行う第１の利得可変回路２，４の利得抑圧度（ｄＢ）を示し、実線はＩＦ ＡＧＣを行う第２の利得可変回路１０の利得抑圧度（ｄＢ）を示す。
【００４３】
図２(a) は、ＴＯＰ設定部１４ＡにてＴＯＰを予め−７０ｄＢ（ｍＷ）に設定した状態を示す。ＲＦ入力レベルがＴＯＰ以下の場合は、第１の利得可変回路２，４は最大利得（利得抑圧度０ｄＢ）で動作し、第２の利得可変回路１０はＲＦ入力レベルの増加に対して１：１の比率で利得を抑圧し、ＡＤ変換器１２への入力レベルを一定に維持している。ＲＦ入カレベルがＴＯＰ以上の場合は、第２の利得可変回路１０の利得抑圧度はＴＯＰでの状態（図では２０ｄＢ）を維持し、第１の利得可変回路２，４はＲＦ入力レベルの増加に対して１：１の比率で利得を抑圧し、ＡＤ変換器１２への入力レベルを一定に維持している。このＴＯＰ（=-70dB）の状態で、受信品位検出手段２０は一旦受信品位を検出する。
【００４４】
次に図２(b) に示すように、ＴＯＰ設定部１４ＡはＴＯＰを−６９ｄＢ(ｍＷ)に設定する。この場合もＴＯＰが変化したこと以外は、図２(a) と同様のレベル制御が行われる。このＴＯＰ（=-69dB）の状態で再び受信品位検出手段２０が受信品位を検出する。
【００４５】
ＴＯＰが−７０ｄＢ(ｍＷ)の場合の受信品位に対して、ＴＯＰが−６９ｄＢ（ｍＷ）の場合の受信品位の検出結果が改善された場合には、ＴＯＰを−６８ｄＢ(ｍＷ)に変えて受信品位を検出する。反対に、ＴＯＰが−７０ｄＢ(ｍＷ)の場合の受信品位の検出結果に対して、ＴＯＰが−６９ｄＢ(ｍＷ)の場合の受信品位が悪化した場合には、ＴＯＰを−７１ｄＢ(ｍＷ)に変えて受信品位を検出する。このようにして、ＴＯＰ設定部１４Ａは最適なＴＯＰの設定を行う。
【００４６】
上述の図２(a) ，(b) では、ＴＯＰを１ｄＢずつ上昇させた例を示したが、下降させる場合であっても、変化させるステップをより細かくして精度を向上させても良いし、変化させるステップをより大きくして時間を短縮するようにしても良い。また、ＴＯＰを予め決めた２つ以上の比較的少ない選択肢の間で変化させても良い。
【００４７】
図３(a) および図３(b) は受信品位検出手段２０の一例を説明する図である。ここでは、受信品位検出手段２０はデジタル復調後のＩ−Ｑコンスタレーションの分散（広がり度合い）を検出する機能を有している。
【００４８】
図３(a) はＱＰＳＫにおける理想的なコンスタレーションを示し、図３(b) は受信品位が劣化した状態のコンスタレーションを示す。
【００４９】
非線形歪みが受信品位に悪影響を及ぼした場合やＣ／Ｎが不足して受信品位に悪影響を及ぼした場合は、図３(b) に示すように、コンスタレーションが理想的な点（図３(a) 参照）に対して一定時間で広がりを持って分布する。このコンスタレーションの点の分散を受信品位検出手段２０で統計処理することによって受信品位の優劣を判定することができる。
【００５０】
次に、図１における利得制御部１５の構成およびその動作を、図４(a) ，(b) を参照して説明する。
【００５１】
図４(a) ，(b) で、入力端子151 にはレベル検出部１３からＡＤ変換器１２の最適入力レベルに対する誤差ＰＷＭ信号が入力される。このＰＷＭ信号は、スイッチ部152 に供給される。スイッチ部152 は、切換信号発生部153 からの切換信号によって連動して同時に切換え可能な２つのスイッチＳＷ1 ，ＳＷ2 で構成されている。スイッチＳＷ1 ，ＳＷ2 はそれぞれ２つの入力端ａ，ｂと１つの摺動端（出力端）ｃを有し、切り換え信号にて摺動端ｃが入力端ａ又はｂの一方に電気的に接続されるものである。スイッチＳＷ1 の一方の入力端ａには利得可変回路２，４が最大利得（図２で利得抑圧度０ｄＢ）となるときのＲＦ ＡＧＣ電圧を与える直流電圧源Ｅ1 が接続しており、スイッチＳＷ1 の他方の入力端ｂとスイッチＳＷ2 の一方の入力端ａとは共通に接続され、その共通接続点には入力端子151 からレベル誤差に対応した前記ＰＷＭ信号が供給されている。スイッチＳＷ2 の他方の入力端ｂにはＴＯＰ（基準レベルであり図２参照）でのＩＦ ＡＧＣ電圧を与える直流電圧源Ｅ2 が接続している。直流電圧源Ｅ2 は、端子154 に供給されるＴＯＰの値に応じて電圧が変わる可変直流電圧源で構成される。切換信号発生部153 は、一方の入力端154 にＲＦ入力端子１からのＲＦ信号に基づいたＲＦ入力レベルを入力し、もう一方の入力端155 にＴＯＰ設定部１４Ａから出力されるＴＯＰを入力しており、ＲＦ入力レベルとＴＯＰを比較し、図４(a) に示すようにＲＦ入力レベルがＴＯＰより低いときはスイッチＳＷ1 ，ＳＷ2 を同時に入力端ａ側に切り換える切換信号を発生し、図４(b) に示すようにＲＦ入力レベルがＴＯＰより高いときはスイッチＳＷ1 ，ＳＷ2 を同時に入力端ｂ側に切り換える切換信号を発生する。
【００５２】
以上の図４の構成において、ＲＦ入力信号のレベルが例えば−６５ｄＢ（ｍＷ）であり、そのときの受信品位検出結果に基づいて設定された最適なＴＯＰ設定値が−６０ｄＢ（ｍＷ）であるときは、ＲＦ入力レベルに対する、ＲＦ ＡＧＣ及びＩＦ ＡＧＣの利得抑圧度の関係は図２(c) に示すようになり、ＲＦ入力レベルがＴＯＰより低くなっているので、図４(a) に示すようにスイッチ部152 を構成するスイッチＳＷ1 ，ＳＷ2 は切換信号発生部153 の制御により入力端ａ側に切り換えられ、その結果、第１の利得可変回路２，４はＲＦ ＡＧＣ電圧として直流電圧源Ｅ1 から最大利得を与える電圧をＬＰＦ１６を通して入力して動作し、第２の利得可変回路１０はＩＦ ＡＧＣ電圧として、レベル検出部１３からのＰＷＭ信号をＬＰＦ１７を通して入力してＩＦ ＡＧＣ利得制御動作を行う。
【００５３】
また、ＲＦ入力信号のレベルが例えば−６５ｄＢ（ｍＷ）であり、そのときの受信品位検出結果に基づいて設定された最適なＴＯＰ設定値が−７０ｄＢ（ｍＷ）となったときは、ＲＦ入力レベルに対する、ＲＦ ＡＧＣ及びＩＦ ＡＧＣの利得抑圧度の関係は図２(a) に示すようになり、ＲＦ入力レベルがＴＯＰより高くなっているので、図４(b) に示すようにスイッチ部152 を構成するスイッチＳＷ1 ，ＳＷ2 は切換信号発生部153 の制御により入力端ｂ側に切り換えられ、その結果、第２の利得可変回路１０はＩＦ ＡＧＣ電圧として可変直流電圧源Ｅ2 からのＴＯＰ設定値（−７０ｄＢ（ｍＷ））での利得抑圧度（図では２０ｄＢ）を与える電圧をＬＰＦ１７を通して入力して動作し、第１の利得可変回路２，４はＲＦ ＡＧＣ電圧として、レベル検出部１３からのＰＷＭ信号をＬＰＦ１６を通して入力してＲＦ ＡＧＣ利得制御動作を行う。
【００５４】
なお、レベル検出部１３内にＰＷＭ回路を構成する代わりに、利得制御部１５内にＰＷＭ回路を構成してもよい。ＰＷＭ回路はレベル検出部１３内のデジタル回路（誤差検出部）との整合性が良いために使用されているものであり、第１のＬＰＦ１６と第２のＬＰＦ１７の機能としてはいずれもＰＷＭのパルスのリップルを抑圧すれば良い。このため、ＰＷＭパルスの周期を短く設定することでＬＰＦ１６，１７の時定数を小さく設定できるため、必要に応じて高速な制御が可能となる。
【００５５】
ところで、図２(a) ，(b) に示した利得制御を実践する方法としては、図４(a) ，(b) で説明したような論理的な回路構成により第１の利得可変回路２，４（ＲＦ ＡＧＣ）と第２の利得可変回路１０（ＩＦ ＡＧＣ）を選択的に制御するものがあるが、図５に示すように利得制御部１５にコンパレータを使用したアナログ制御回路を使用しても良い。
【００５６】
図５は利得制御部１５の他の実施形態を示すものである。図１における利得制御部１５としてコンパレータを用いたものである。このとき、ＬＰＦ１６の時定数はＬＰＦ１７の時定数に比して大きく設定され、ＬＰＦ１７の出力電圧はレベル検出部１３の出力変化に対して速く追随することが可能であり、ＬＰＦ１６の出力電圧はレベル検出部１３の出力変化に対してゆっくりと追随することが可能な構成となっている。
【００５７】
以下、図５の動作について説明する。
レベル検出部１３から得られた制御電圧（ＰＷＭ信号）はＬＰＦ１７で平滑され、第２の利得可変回路１０を制御する。ＬＰＦ１７で平滑化された電圧はコンパレータ１５の一方の入力端に入力する。ＴＯＰ設定部１４Ａで設定されたＴＯＰ（基準電圧）はコンパレータ１５のもう一方の入力端に入力する。前述したようにレベル検出部１３は、ＡＤ変換器１２の出力レベルがＡＤ変換器１２の最適入力レベルに対して有する誤差を検出し、誤差に応じた制御電圧（ＰＷＭ信号）を出力するものである。
【００５８】
i ） ＲＦ入力レベルがＴＯＰのレベルよりも低くなりレベル検出部１３からの制御電圧（最適入力レベルに対する誤差電圧）が大きくなることによってＬＰＦ１７の出力電圧がＴＯＰ設定部１４Ａで設定された基準電圧より高い場合は、コンパレータ１５からはハイレベル電圧が出力され（つまり、コンパレータ１５としての最大電圧が出力され）、これによってＬＰＦ１６からは第１の利得可変回路２，４に対してＡＧＣ電圧の最大値が供給されるので、コンパレータ１５出力がハイレベルの期間は、第１の利得可変回路２，４は最大利得のままとされ、ＬＰＦ１７の出力をＩＦ ＡＧＣ電圧として用いて第２の利得可変回路１０のみでＡＤ変換器１２の入力レベルを一定にするようＩＦ ＡＧＣ動作が行われる。
【００５９】
ii ） 反対にＲＦ入カレベルがＴＯＰのレベルよりも高くなりレベル検出部１３からの制御電圧（最適入力レベルに対する誤差電圧）が小さくなることによってＬＰＦ１７の出力電圧がＴＯＰ設定部１４Ａで設定された基準電圧より低い場合は、コンパレ−夕１５の出力電圧はローレベル電圧（つまり基準電位点の電位）になるので、ＬＰＦ１６の時定数をＬＰＦ１７の時定数の1,000倍〜10,000倍に設定することで、ＬＰＦ１６の出力（ＲＦ ＡＧＣ電圧）はゆっくりと下降し、それに従って第１の利得可変回路２，４の利得も前記 i）で述べた最大利得からゆっくりと下降（換言すれば利得抑圧度がゆっくりと上昇）する。結果として、コンパレータ１５出力がローレベルの期間は、第２の利得可変回路１０の利得をほぼ一定に維持したままで、ＬＰＦ１６の出力をＲＦ ＡＧＣ電圧として用いて第１の利得可変回路２，４によりＡＤ変換器１２の入力レベルを一定にするようＲＦ ＡＧＣ動作が行われる。このようなアナログ制御回路構成によっても、図２(a) ，(b) で説明したような制御をすることが可能である。
【００６０】
図６は本発明の他の実施の形態の自動利得制御回路を有する受信機を示すブロック図である。
【００６１】
図６において、図１と異なる点は、受信品位検出手段２０は、誤り訂正部２１における誤り訂正前の誤り率や誤り訂正率及び誤り訂正後の誤り率を利用して受信品位検出を行うものである。
【００６２】
また、一般にビタビ、リードソロモンなどが、複合して誤り訂正を行う場合があるが、そのような場合には例えばビタビの誤り訂正率や、リードソロモンの誤り訂正率のいずれを利用して受信品位検出を行っても良い。
【００６３】
図７(a) ，(b) 及び図８(a) 〜(c) は図６の受信品位検出を更に詳しく示したものである。
【００６４】
これらの図において、誤り訂正部２１は、ビタビアルゴリズムと呼ばれる手法を用いた畳み込み復号部２２と、送信側でインターリーブ（データの配列と送り出す順番を変える操作）されたデータを元に戻すデインターリーブ部２３と、リードソロモン復号部２４で構成されている。
【００６５】
図７は、受信品位検出手段２０として、誤り訂正率を利用して受信品位検出を行う実施の形態を示している。図７(a) は畳み込み復号部２２における誤り訂正率による受信品位検出の構成例を示している。図７(b) はリードソロモン復号部２４における誤り訂正率による受信品位検出の構成例を示している。
【００６６】
図８は、受信品位検出手段２０として、誤り訂正前または誤り訂正後の誤り率を利用して受信品位検出を行う実施の形態を示している。図８(a) は畳み込み復号部２２にて畳み込み復号を行う前における誤り率による受信品位検出の構成例を示している。図８(b) は畳み込み復号部２２にて畳み込み復号を行った後における誤り率による受信品位検出の構成例を示している。図８(c) はリードソロモン復号部２４にてリードソロモン復号を行う前における誤り率による受信品位検出の構成例を示している。
【００６７】
以上説明したとおり、受信条件によってＴＯＰの最適値を可変して設定することになるが、受信地点や受信チャンネルが一定の場合にはＴＯＰの最適値が大きく変化することが希であることは容易に予測できる。次にこのような条件下で有効な実施の形態を以下に示す。
【００６８】
初回の受信時にＴＯＰの最適値を選定した後、そのＴＯＰの設定値を受信機内の記憶装置に保存して、次に受信する場合には、保存されたＴＯＰの設定値を初期値として使用し、必要に応じて更に最適化を行う。記憶装置としては、図１及び図６におけるＴＯＰ設定部１４Ａに設けた構成としてもよい。
【００６９】
この構成により、次回以降の受信時に受信品位を向上させるために要する時間を短縮することが可能となる。
【００７０】
尚、図１では、ＲＦ信号をＩＦ信号に周波数変換した後、復調部１９にて直交検波を行ってＩ，Ｑベースバンド信号を出力する構成としているが、本発明はこのような構成に限定されず、ＲＦ信号から直接直交検波を行ってベースパンド信号を出力する構成に対しても適用できる。
【００７１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、受信チャンネル毎に異なる高周波性能の違いや、隣接チャンネルのレベルなどの受信電波事情の違いが有る場合であっても、そのような事情に合わせて安定した受信品位を得ることができる。
【００７２】
地上波放送の固定受信または移動受信においては、電界強度，アナログ信号による妨害，マルチパス，フェージングなどよって受信条件が著しく異なるが、このような場合に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の自動利得制御回路を有する受信機を示すブロック図。
【図２】ＴＯＰの可変設定を説明するための、ＲＦ入力レベル対利得抑圧度のグラフ。
【図３】受信品位検出手段の一実施形態を説明するための、Ｉ−Ｑコンスタレーションの分散を示す図。
【図４】図１における利得制御部の構成例及び動作を説明する図
【図５】図１における利得制御部の他の構成例（利得制御部にコンパレータを使用したアナログ制御回路の例）を示すブロック図。
【図６】本発明の他の実施の形態の自動利得制御回路を有する受信機を示すブロック図。
【図７】受信品位検出手段の一実施形態を説明するための、誤り訂正率による受信品位検出を示すブロック図。
【図８】受信品位検出手段の一実施形態を説明するための、誤り率による受信品位検出を示すブロック図。
【図９】従来の自動利得制御回路を有する受信機を示すブロック図
【符号の説明】
１…ＲＦ入力端子
２…第１の利得可変回路
３，５，７，９…ＢＰＦ
４…第１の利得可変回路であると同時に非線形領域を有する回路
６…非線形領域を有する回路(混合器)
８…非線形領域を有する回路(増幅器)
１０…第２の利得可変回路
１１…局部発振器
１２…ＡＤ変換器
１３…レベル検出部
１４Ａ…ＴＯＰ設定部（基準レベル設定手段）
１５…利得制御部
１６，１７…ＬＰＦ
１８…駆動回路
１９…復調部
２０…受信品位検出手段
２１…誤り訂正部
２２…畳み込み復号部
２３…デインターリーブ部
２４…リードソロモン復号部
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動利得制御回路を有する受信機に係り、地上波放送、ＣＡＴＶ放送、衛星放送などにおける主にデジタル変調された信号（ＯＦＤＭ、８ＶＳＢ、６４ＱＡＭ、ＱＰＳＫなど）を受信するのに用いられる自動利得制御回路、自動利得制御回路を有する受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、衛星波、地上波、ケーブルなどによるデジタル放送が実施されつつある。
【０００３】
図９は、従来のデジタル変調された高周波信号を選局して復調する受信機のブロック図である。
【０００４】
デジタル変調された高周波信号（以下、ＲＦ信号）は、入力端子１から入力され、第１の利得可変回路２，４と帯域可変の帯域通過フィルタ（以下、ＢＰＦ）３，５を介して混合器６に入力される。
【０００５】
混合器６では変調されたＲＦ信号と局部発振器１１の信号が混合され、中間周波数の信号（以下、ＩＦ信号）を出力する。
【０００６】
混合器６で周波数変換されたＩＦ信号は、ＩＦ帯域用のＢＰＦ７，９と、増幅器８と、第２の利得可変回路１０を介して、ＡＤ変換器１２に入力される。
【０００７】
ＡＤ変換器１２に入力されたＩＦ信号を、ＡＤ変換器１２でデジタル信号に変換し、復調部１９でデジタル復調した後、更に誤り訂正部２１で誤り訂正しトランスポートストリーム（ＴＳ）として出力する。ＡＤ変換器１２で振幅をデジタル信号に変換してからデジタル復調（ＩＱ復調）するとＩＱ平面に位相と振幅でマッピングされた信号（Ｉ−Ｑコンスタレーション）が得られる。
【０００８】
一方、ＡＤ変換器１２からのデジタル出力はレベル検出器１３に入力する。レベル検出器１３では予め決めたＡＤ変換器１２の最適レベルに対する誤差を検出する。ここで、ＡＤ変換器１２の最適レベルとは、ＡＤ変換器１２のダイナミックレンジに適合する最適入力レベルをいう。ＴＯＰ設定部１４、利得制御部１５、ＬＰＦ１６，１７、駆動回路１８等では、前述の第１の利得可変回路２，４と第２の利得可変回路１０を制御し、ＡＤ変換器１２の入力レベルが最適になるように制御を行う。
【０００９】
入力端子１から入力されるＲＦ信号の電力は、通常１チャンネル当たり−９０ｄＢ(ｍＷ)から−１０ｄＢ(ｍＷ)程度である。上記の第１の利得可変回路４，混合器６，増幅器８等は、この程度の入カレベル範囲で非線形領域を持つため、隣接チャンネルなどに過大な信号が入力された場合に非線形歪み成分を発生することが知られている。これらの非線形歪み成分は希望するチャンネルの受信品位を劣化させるため、入力端子１に比較的近い回路ブロックである第１の利得可変回路２，４で減衰させる必要があることが知られている。
【００１０】
一方、比較的低いＲＦ入カレベルでは、入力端子１に近い回路ブロックである第１の利得可変回路２，４のみで利得制御を行った場合には、非線形歪み改善は良好であるが必要なＣ／Ｎを確保できないために受信品位を劣化させる。このため、低い入力レベルでは、入力端子１から遠い回路ブロックである第２の利得可変回路１０で利得制御を行い、必要なＣ／Ｎを確保することが有効である。
【００１１】
従って、受信機へのＲＦ入力レベルが基準入力レベル（以下、ＴＯＰ：Take Over Pointという)より低い場合には第２の利得可変回路１０を動作させ、受信機へのＲＦ入力レベルが基準入力レベルより高い場合には第１の利得可変回路２，４を動作させることになる。この基準入力レベルを最適に設定することが、Ｃ／Ｎを確保しかつ非線形歪みを少なくして、良好な受信品位とする上で重要である。
【００１２】
ところが、従来、ＴＯＰの設定には、代表的な受信チャンネルにおいて、隣接チャンネルなどの妨害波が存在する最悪条件下にあっても、十分受信可能なＴＯＰ値に設定している。
【００１３】
しかしながら、従来の技術によれば、ＴＯＰを設定した代表チャンネルとその他のチャンネルでは、高周波回路部分の非線形歪、利得、雑音指数等に性能差が有るために、全受信チャンネルにおいて最適な受信品位を得るのが困難であった。
【００１４】
また、隣接チャンネルなどの妨害波が存在する最悪条件下でＴＯＰを設定するため、妨害波のレベルが低い場合や妨害波が存在しない場合には、必要以上にＣ／Ｎを劣化させてしまうという問題があった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、代表チャンネルにおいてＴＯＰを設定するため、他のチャンネルにおいて歪みとＣ／Ｎの関係が最適値に対してずれを生じるという問題があった。また、妨害波のレベルが低い場合には、必要以上にＣ／Ｎを劣化させるという問題があった。
【００１６】
そこで、本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、受信チャンネルや受信電波事情に左右されず、安定した良好な受信品位を得ることができる自動利得制御回路、自動利得制御回路を有する受信機を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明による自動利得制御回路は、変調された高周波信号を選局して復調する受信機において、
入力として供給される高周波信号の入力レベルに対して非線形領域を有する回路と、
前記非線形領域を有する回路に前置された第１の利得可変回路と、
前記非線形領域を有する回路に後置された第２の利得可変回路と、
前記第２の利得可変回路から出力される信号のレベルに応じて前記第１，第２の利得可変回路の利得を制御するものであって、受信機への高周波信号の入力レベルが基準レベル以下の場合には前記第２の利得可変回路による利得制御を動作させ、前記入力レベルが前記基準レベルを越えた場合には前記第１の利得可変回路による利得制御を動作させるとともに前記第２の利得可変回路の利得をほぼ一定に維持させるように切換える利得制御部と、
前記第２の利得可変回路の後段に設けられて受信品位を検出する受信品位検出手段と、
前記利得制御部における基準レベルを設定するものであって、該基準レベルは前記受信品位検出手段にて検出した受信品位に応じて変化可能な基準レベル設定手段と、を具備したものである。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の自動利得制御回路において、前記基準レベル設定手段において基準レベルを予め指定して前記受信品位検出手段で受信品位を検出後、基準レベルを変化させた後再び受信品位を検出し、基準レベルの変化に伴って受信品位が改善する向きに前記基準レベルを変化させて受信品位を向上させるように構成したことを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の自動利得制御回路において、前記受信品位検出手段は、コンスタレーションの分散を利用して受信品位検出を行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２に記載の自動利得制御回路において、前記受信品位検出段は、誤り訂正率を利用して受信品位検出を行うこすることを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１又は２に記載の自動利得制御回路において、前記受信品位検出段は、誤り訂正前または誤り訂正後の誤り率を利用して受信品位検出を行うことを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の自動利得制御回路において、
前記基準レベルの設定値を記憶する記憶手段をさらに具備し、
基準レベルを変化させて受信品位を向上させたときの基準レベルを前記記憶手段に記憶し、次回の受信時に基準レベルの初期値として使用することを特徴とする。
【００２３】
請求項７記載の発明による受信機は、請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動利得制御回路を搭載したことを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、受信品位を検出する手段を設け、受信品位に応じて、第２の利得可変回路（ＩＦ ＡＧＣ）動作と第１の利得可変回路（ＲＦ Ａ ＧＣ）動作との切換え用基準レベル（ＴＯＰ）値を変化させ、最適な基準レベル設定を行う。その結果、受信チャンネル毎に異なる高周波性能差や、隣接チャンネルのレベルなどの受信電波事情の違いに応じて、非線形歪みによる受信品位の劣化とＣ／Ｎ不足による受信品位の劣化を総合的に判断し、最適な受信条件に設定することが可能となる。受信品位検出手段としては、コンスタレーションの分散、誤り訂正率、誤り率などを利用する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態の自動利得制御回路を有する受信機を示すブロック図である。
【００２６】
図１の図９と異なる部分は、復調部１９などの出力に基づいて受信品位を検出する受信品位検出手段２０を設け、その受信品位検出結果に応じて、基準レベル設定手段であるＴＯＰ設定部１４Ａの基準レベルの設定値を変化させ、受信品位を良好とする最適な基準レベル設定を行えるようにしたものである。
【００２７】
図１において、デジタル変調されたＲＦ信号は、入力端子１から入力され、第１の利得可変回路２，４とＢＰＦ(Band Pass Filter）３，５を介して混合器６に入力される。
【００２８】
第１の利得可変回路２，４としては、例えばＰＩＮダイオードを使用した減衰器型の利得可変回路２とデュアルゲートＦＥＴを使用した利得可変増幅器型の利得可変回路４とを併用した構成としている。駆動回路１８は利得制御部１５では必要な電流が得られない場合や制御電圧範囲を整合させる必要がある場合に使用する。
【００２９】
第１の利得可変回路における利得可変回路４がデュアルゲートＦＥＴを使用した利得可変増幅器で構成された場合には、回路４は利得可変回路であると同時に非線形領域を有する回路である。この非線形領域を有する回路に対して、第１の利得可変回路２が前置されている。
【００３０】
混合器６では変調されたＲＦ信号と局部発振器１１の信号が混合され、ＩＦ信号を出力する。
【００３１】
混命器６で周波数変換されたＩＦ信号は、ＢＰＦ７，９と、増幅器８と、第２の利得可変回路１０を介して、ＡＤ変換器１２に入力される。
【００３２】
ＡＤ変換器１２に入力されたＩＦ信号を、ＡＤ変換器１２でデジタル信号に変換し、レベル検出部１３により予め決めたＡＤ変換器１２の最適入力レベルに対する誤差を検出する。
【００３３】
レベル検出部１３は、最適入力デジタル値とＡＤ変換器１２からのデジタル値との誤差を検出する誤差検出部と、その誤差値を入力しパルス幅変調（ＰＷＭ）信号に変換するＰＷＭ回路とで構成されている。
【００３４】
ＴＯＰ設定部１４Ａ、利得制御部１５、ＬＰＦ１６，１７、駆動回路１８等では、前述の第１の利得可変回路２，４と第２の利得可変回路１０を制御し、ＡＤ変換器１２の入力レベルが最適になるように制御を行う。
【００３５】
入力端子１から入力される信号の電力は、通常１チャンネル当たり−９０ｄＢ(ｍＷ）から−１０ｄＢ(ｍＷ)程度であり、上記の第１の利得可変回路のうちの利得可変回路４，混合器６，増幅器８等は、この程度の入力レベル範囲で非線形領域を持つため、隣接チャンネルなどに過大な信号が入力された場合に非線形歪成分を発生する。
【００３６】
前述したように、これらの非線形歪み成分は希望するチャンネルの受信品位を劣化させるため、入力端子１に比較的近い回路ブロックである第１の利得可変回路２，４で減衰させる必要がある。
【００３７】
一方、比較的低いＲＦ入カレベルでは、入力端子１に比較的近い回路ブロックである第１の利得可変回路２，４のみで利得制御を行うと、必要なＣ／Ｎを確保できないために受信品位を劣化させる。このため、低いＲＦ入力レベルの範囲では、入力端子１から遠い回路ブロックである第２の利得可変回路１０で利得制御を行うことが有効である。
【００３８】
従って、受信機へのＲＦ入力レベルがＴＯＰ（基準入力レベル）より低い場合には第２の利得可変回路１０を動作させ、受信機へのＲＦ入力レベルがＴＯＰより高い場合には第１の利得可変回路２，４を動作させることになる。このＴＯＰを最適に設定することが、良好な受信品位を確保する上で重要である。
【００３９】
図１の受信機における自動利得制御回路では、回路４から増幅器８に至る範囲にある非線形領域を有する回路の、前段に利得可変回路２を配置し、後段に第２の利得可変回路１０を配置し、第２の利得可変回路１０のＩＦ出力をＡＤ変換器１２でデジタル変換した信号を、レベル検出部１３にてレベル検出（ＡＤ変換器１２の最適入力レベルに対する誤差信号をＰＷＭ出力）し、該検出信号を利得制御部１５を介し、さらにＬＰＦ１６又は１７を通して平滑しＡＧＣ電圧としてＲＦ ＡＧＣの利得可変回路２，４またはＩＦ ＡＧＣの利得可変回路１０に負帰還（フィードバック）することにより受信品位確保を図るものである。このとき、利得制御部１５は、ＲＦ入力レベルをＴＯＰ設定部１４ＡからのＴＯＰ（基準レベル）と比較し、ＲＦ入力レベルがＴＯＰより低いときはレベル検出部１３からの誤差ＰＷＭ出力を、ＬＰＦ１６，１７のうちＬＰＦ１７を通して第２の利得可変回路１０の制御端子に供給することでＩＦ ＡＧＣ制御をし、ＲＦ入力レベルがＴＯＰより高いときはレベル検出部１３からの誤差ＰＷＭ出力を、ＬＰＦ１６，１７のうちＬＰＦ１６を通し更に駆動回路１８を通して利得可変回路２，４の各制御端子に供給することでＲＦ ＡＧＣ制御をする。
【００４０】
本実施の形態におけるＴＯＰの設定については、受信品位検出手段２０によって検出した受信品位に応じてＴＯＰ設定部１４ＡのＴＯＰ（基準レベル）設定値を変更して、望ましい設定値とする。つまり、ＴＯＰ設定部１４ＡのＴＯＰは、受信品位検出手段２０による受信品位検出結果に応じて可変して設定されるようになっている。
【００４１】
なお、利得可変回路２，４、および利得可変回路１０のＡＧＣ制御に関して、各利得可変回路のＡＧＣ電圧に対する利得（ゲイン）の関係は、ＡＧＣ電圧が増加すると回路利得も増加する関係のリバースＡＧＣを使用するものとして記述する。
【００４２】
次に、図１の動作を、図２〜図４を参照しながら説明する。
図２(a) 〜(c) はＴＯＰの設定に関する説明を行うためのグラフを示している。横軸はＲＦ入力レベルを示し、縦軸は利得抑圧度を示している。破線はＲＦ ＡＧＣを行う第１の利得可変回路２，４の利得抑圧度（ｄＢ）を示し、実線はＩＦ ＡＧＣを行う第２の利得可変回路１０の利得抑圧度（ｄＢ）を示す。
【００４３】
図２(a) は、ＴＯＰ設定部１４ＡにてＴＯＰを予め−７０ｄＢ（ｍＷ）に設定した状態を示す。ＲＦ入力レベルがＴＯＰ以下の場合は、第１の利得可変回路２，４は最大利得（利得抑圧度０ｄＢ）で動作し、第２の利得可変回路１０はＲＦ入力レベルの増加に対して１：１の比率で利得を抑圧し、ＡＤ変換器１２への入力レベルを一定に維持している。ＲＦ入カレベルがＴＯＰ以上の場合は、第２の利得可変回路１０の利得抑圧度はＴＯＰでの状態（図では２０ｄＢ）を維持し、第１の利得可変回路２，４はＲＦ入力レベルの増加に対して１：１の比率で利得を抑圧し、ＡＤ変換器１２への入力レベルを一定に維持している。このＴＯＰ（=-70dB）の状態で、受信品位検出手段２０は一旦受信品位を検出する。
【００４４】
次に図２(b) に示すように、ＴＯＰ設定部１４ＡはＴＯＰを−６９ｄＢ(ｍＷ)に設定する。この場合もＴＯＰが変化したこと以外は、図２(a) と同様のレベル制御が行われる。このＴＯＰ（=-69dB）の状態で再び受信品位検出手段２０が受信品位を検出する。
【００４５】
ＴＯＰが−７０ｄＢ(ｍＷ)の場合の受信品位に対して、ＴＯＰが−６９ｄＢ（ｍＷ）の場合の受信品位の検出結果が改善された場合には、ＴＯＰを−６８ｄＢ(ｍＷ)に変えて受信品位を検出する。反対に、ＴＯＰが−７０ｄＢ(ｍＷ)の場合の受信品位の検出結果に対して、ＴＯＰが−６９ｄＢ(ｍＷ)の場合の受信品位が悪化した場合には、ＴＯＰを−７１ｄＢ(ｍＷ)に変えて受信品位を検出する。このようにして、ＴＯＰ設定部１４Ａは最適なＴＯＰの設定を行う。
【００４６】
上述の図２(a) ，(b) では、ＴＯＰを１ｄＢずつ上昇させた例を示したが、下降させる場合であっても、変化させるステップをより細かくして精度を向上させても良いし、変化させるステップをより大きくして時間を短縮するようにしても良い。また、ＴＯＰを予め決めた２つ以上の比較的少ない選択肢の間で変化させても良い。
【００４７】
図３(a) および図３(b) は受信品位検出手段２０の一例を説明する図である。ここでは、受信品位検出手段２０はデジタル復調後のＩ−Ｑコンスタレーションの分散（広がり度合い）を検出する機能を有している。
【００４８】
図３(a) はＱＰＳＫにおける理想的なコンスタレーションを示し、図３(b) は受信品位が劣化した状態のコンスタレーションを示す。
【００４９】
非線形歪みが受信品位に悪影響を及ぼした場合やＣ／Ｎが不足して受信品位に悪影響を及ぼした場合は、図３(b) に示すように、コンスタレーションが理想的な点（図３(a) 参照）に対して一定時間で広がりを持って分布する。このコンスタレーションの点の分散を受信品位検出手段２０で統計処理することによって受信品位の優劣を判定することができる。
【００５０】
次に、図１における利得制御部１５の構成およびその動作を、図４(a) ，(b) を参照して説明する。
【００５１】
図４(a) ，(b) で、入力端子151 にはレベル検出部１３からＡＤ変換器１２の最適入力レベルに対する誤差ＰＷＭ信号が入力される。このＰＷＭ信号は、スイッチ部152 に供給される。スイッチ部152 は、切換信号発生部153 からの切換信号によって連動して同時に切換え可能な２つのスイッチＳＷ1 ，ＳＷ2 で構成されている。スイッチＳＷ1 ，ＳＷ2 はそれぞれ２つの入力端ａ，ｂと１つの摺動端（出力端）ｃを有し、切り換え信号にて摺動端ｃが入力端ａ又はｂの一方に電気的に接続されるものである。スイッチＳＷ1 の一方の入力端ａには利得可変回路２，４が最大利得（図２で利得抑圧度０ｄＢ）となるときのＲＦ ＡＧＣ電圧を与える直流電圧源Ｅ1 が接続しており、スイッチＳＷ1 の他方の入力端ｂとスイッチＳＷ2 の一方の入力端ａとは共通に接続され、その共通接続点には入力端子151 からレベル誤差に対応した前記ＰＷＭ信号が供給されている。スイッチＳＷ2 の他方の入力端ｂにはＴＯＰ（基準レベルであり図２参照）でのＩＦ ＡＧＣ電圧を与える直流電圧源Ｅ2 が接続している。直流電圧源Ｅ2 は、端子154 に供給されるＴＯＰの値に応じて電圧が変わる可変直流電圧源で構成される。切換信号発生部153 は、一方の入力端154 にＲＦ入力端子１からのＲＦ信号に基づいたＲＦ入力レベルを入力し、もう一方の入力端155 にＴＯＰ設定部１４Ａから出力されるＴＯＰを入力しており、ＲＦ入力レベルとＴＯＰを比較し、図４(a) に示すようにＲＦ入力レベルがＴＯＰより低いときはスイッチＳＷ1 ，ＳＷ2 を同時に入力端ａ側に切り換える切換信号を発生し、図４(b) に示すようにＲＦ入力レベルがＴＯＰより高いときはスイッチＳＷ1 ，ＳＷ2 を同時に入力端ｂ側に切り換える切換信号を発生する。
【００５２】
以上の図４の構成において、ＲＦ入力信号のレベルが例えば−６５ｄＢ（ｍＷ）であり、そのときの受信品位検出結果に基づいて設定された最適なＴＯＰ設定値が−６０ｄＢ（ｍＷ）であるときは、ＲＦ入力レベルに対する、ＲＦ ＡＧＣ及びＩＦ ＡＧＣの利得抑圧度の関係は図２(c) に示すようになり、ＲＦ入力レベルがＴＯＰより低くなっているので、図４(a) に示すようにスイッチ部152 を構成するスイッチＳＷ1 ，ＳＷ2 は切換信号発生部153 の制御により入力端ａ側に切り換えられ、その結果、第１の利得可変回路２，４はＲＦ ＡＧＣ電圧として直流電圧源Ｅ1 から最大利得を与える電圧をＬＰＦ１６を通して入力して動作し、第２の利得可変回路１０はＩＦ ＡＧＣ電圧として、レベル検出部１３からのＰＷＭ信号をＬＰＦ１７を通して入力してＩＦ ＡＧＣ利得制御動作を行う。
【００５３】
また、ＲＦ入力信号のレベルが例えば−６５ｄＢ（ｍＷ）であり、そのときの受信品位検出結果に基づいて設定された最適なＴＯＰ設定値が−７０ｄＢ（ｍＷ）となったときは、ＲＦ入力レベルに対する、ＲＦ ＡＧＣ及びＩＦ ＡＧＣの利得抑圧度の関係は図２(a) に示すようになり、ＲＦ入力レベルがＴＯＰより高くなっているので、図４(b) に示すようにスイッチ部152 を構成するスイッチＳＷ1 ，ＳＷ2 は切換信号発生部153 の制御により入力端ｂ側に切り換えられ、その結果、第２の利得可変回路１０はＩＦ ＡＧＣ電圧として可変直流電圧源Ｅ2 からのＴＯＰ設定値（−７０ｄＢ（ｍＷ））での利得抑圧度（図では２０ｄＢ）を与える電圧をＬＰＦ１７を通して入力して動作し、第１の利得可変回路２，４はＲＦ ＡＧＣ電圧として、レベル検出部１３からのＰＷＭ信号をＬＰＦ１６を通して入力してＲＦ ＡＧＣ利得制御動作を行う。
【００５４】
なお、レベル検出部１３内にＰＷＭ回路を構成する代わりに、利得制御部１５内にＰＷＭ回路を構成してもよい。ＰＷＭ回路はレベル検出部１３内のデジタル回路（誤差検出部）との整合性が良いために使用されているものであり、第１のＬＰＦ１６と第２のＬＰＦ１７の機能としてはいずれもＰＷＭのパルスのリップルを抑圧すれば良い。このため、ＰＷＭパルスの周期を短く設定することでＬＰＦ１６，１７の時定数を小さく設定できるため、必要に応じて高速な制御が可能となる。
【００５５】
ところで、図２(a) ，(b) に示した利得制御を実践する方法としては、図４(a) ，(b) で説明したような論理的な回路構成により第１の利得可変回路２，４（ＲＦ ＡＧＣ）と第２の利得可変回路１０（ＩＦ ＡＧＣ）を選択的に制御するものがあるが、図５に示すように利得制御部１５にコンパレータを使用したアナログ制御回路を使用しても良い。
【００５６】
図５は利得制御部１５の他の実施形態を示すものである。図１における利得制御部１５としてコンパレータを用いたものである。このとき、ＬＰＦ１６の時定数はＬＰＦ１７の時定数に比して大きく設定され、ＬＰＦ１７の出力電圧はレベル検出部１３の出力変化に対して速く追随することが可能であり、ＬＰＦ１６の出力電圧はレベル検出部１３の出力変化に対してゆっくりと追随することが可能な構成となっている。
【００５７】
以下、図５の動作について説明する。
レベル検出部１３から得られた制御電圧（ＰＷＭ信号）はＬＰＦ１７で平滑され、第２の利得可変回路１０を制御する。ＬＰＦ１７で平滑化された電圧はコンパレータ１５の一方の入力端に入力する。ＴＯＰ設定部１４Ａで設定されたＴＯＰ（基準電圧）はコンパレータ１５のもう一方の入力端に入力する。前述したようにレベル検出部１３は、ＡＤ変換器１２の出力レベルがＡＤ変換器１２の最適入力レベルに対して有する誤差を検出し、誤差に応じた制御電圧（ＰＷＭ信号）を出力するものである。
【００５８】
i ） ＲＦ入力レベルがＴＯＰのレベルよりも低くなりレベル検出部１３からの制御電圧（最適入力レベルに対する誤差電圧）が大きくなることによってＬＰＦ１７の出力電圧がＴＯＰ設定部１４Ａで設定された基準電圧より高い場合は、コンパレータ１５からはハイレベル電圧が出力され（つまり、コンパレータ１５としての最大電圧が出力され）、これによってＬＰＦ１６からは第１の利得可変回路２，４に対してＡＧＣ電圧の最大値が供給されるので、コンパレータ１５出力がハイレベルの期間は、第１の利得可変回路２，４は最大利得のままとされ、ＬＰＦ１７の出力をＩＦ ＡＧＣ電圧として用いて第２の利得可変回路１０のみでＡＤ変換器１２の入力レベルを一定にするようＩＦ ＡＧＣ動作が行われる。
【００５９】
ii ） 反対にＲＦ入カレベルがＴＯＰのレベルよりも高くなりレベル検出部１３からの制御電圧（最適入力レベルに対する誤差電圧）が小さくなることによってＬＰＦ１７の出力電圧がＴＯＰ設定部１４Ａで設定された基準電圧より低い場合は、コンパレ−夕１５の出力電圧はローレベル電圧（つまり基準電位点の電位）になるので、ＬＰＦ１６の時定数をＬＰＦ１７の時定数の1,000倍〜10,000倍に設定することで、ＬＰＦ１６の出力（ＲＦ ＡＧＣ電圧）はゆっくりと下降し、それに従って第１の利得可変回路２，４の利得も前記 i）で述べた最大利得からゆっくりと下降（換言すれば利得抑圧度がゆっくりと上昇）する。結果として、コンパレータ１５出力がローレベルの期間は、第２の利得可変回路１０の利得をほぼ一定に維持したままで、ＬＰＦ１６の出力をＲＦ ＡＧＣ電圧として用いて第１の利得可変回路２，４によりＡＤ変換器１２の入力レベルを一定にするようＲＦ ＡＧＣ動作が行われる。このようなアナログ制御回路構成によっても、図２(a) ，(b) で説明したような制御をすることが可能である。
【００６０】
図６は本発明の他の実施の形態の自動利得制御回路を有する受信機を示すブロック図である。
【００６１】
図６において、図１と異なる点は、受信品位検出手段２０は、誤り訂正部２１における誤り訂正前の誤り率や誤り訂正率及び誤り訂正後の誤り率を利用して受信品位検出を行うものである。
【００６２】
また、一般にビタビ、リードソロモンなどが、複合して誤り訂正を行う場合があるが、そのような場合には例えばビタビの誤り訂正率や、リードソロモンの誤り訂正率のいずれを利用して受信品位検出を行っても良い。
【００６３】
図７(a) ，(b) 及び図８(a) 〜(c) は図６の受信品位検出を更に詳しく示したものである。
【００６４】
これらの図において、誤り訂正部２１は、ビタビアルゴリズムと呼ばれる手法を用いた畳み込み復号部２２と、送信側でインターリーブ（データの配列と送り出す順番を変える操作）されたデータを元に戻すデインターリーブ部２３と、リードソロモン復号部２４で構成されている。
【００６５】
図７は、受信品位検出手段２０として、誤り訂正率を利用して受信品位検出を行う実施の形態を示している。図７(a) は畳み込み復号部２２における誤り訂正率による受信品位検出の構成例を示している。図７(b) はリードソロモン復号部２４における誤り訂正率による受信品位検出の構成例を示している。
【００６６】
図８は、受信品位検出手段２０として、誤り訂正前または誤り訂正後の誤り率を利用して受信品位検出を行う実施の形態を示している。図８(a) は畳み込み復号部２２にて畳み込み復号を行う前における誤り率による受信品位検出の構成例を示している。図８(b) は畳み込み復号部２２にて畳み込み復号を行った後における誤り率による受信品位検出の構成例を示している。図８(c) はリードソロモン復号部２４にてリードソロモン復号を行う前における誤り率による受信品位検出の構成例を示している。
【００６７】
以上説明したとおり、受信条件によってＴＯＰの最適値を可変して設定することになるが、受信地点や受信チャンネルが一定の場合にはＴＯＰの最適値が大きく変化することが希であることは容易に予測できる。次にこのような条件下で有効な実施の形態を以下に示す。
【００６８】
初回の受信時にＴＯＰの最適値を選定した後、そのＴＯＰの設定値を受信機内の記憶装置に保存して、次に受信する場合には、保存されたＴＯＰの設定値を初期値として使用し、必要に応じて更に最適化を行う。記憶装置としては、図１及び図６におけるＴＯＰ設定部１４Ａに設けた構成としてもよい。
【００６９】
この構成により、次回以降の受信時に受信品位を向上させるために要する時間を短縮することが可能となる。
【００７０】
尚、図１では、ＲＦ信号をＩＦ信号に周波数変換した後、復調部１９にて直交検波を行ってＩ，Ｑベースバンド信号を出力する構成としているが、本発明はこのような構成に限定されず、ＲＦ信号から直接直交検波を行ってベースパンド信号を出力する構成に対しても適用できる。
【００７１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、受信チャンネル毎に異なる高周波性能の違いや、隣接チャンネルのレベルなどの受信電波事情の違いが有る場合であっても、そのような事情に合わせて安定した受信品位を得ることができる。
【００７２】
地上波放送の固定受信または移動受信においては、電界強度，アナログ信号による妨害，マルチパス，フェージングなどよって受信条件が著しく異なるが、このような場合に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の自動利得制御回路を有する受信機を示すブロック図。
【図２】ＴＯＰの可変設定を説明するための、ＲＦ入力レベル対利得抑圧度のグラフ。
【図３】受信品位検出手段の一実施形態を説明するための、Ｉ−Ｑコンスタレーションの分散を示す図。
【図４】図１における利得制御部の構成例及び動作を説明する図
【図５】図１における利得制御部の他の構成例（利得制御部にコンパレータを使用したアナログ制御回路の例）を示すブロック図。
【図６】本発明の他の実施の形態の自動利得制御回路を有する受信機を示すブロック図。
【図７】受信品位検出手段の一実施形態を説明するための、誤り訂正率による受信品位検出を示すブロック図。
【図８】受信品位検出手段の一実施形態を説明するための、誤り率による受信品位検出を示すブロック図。
【図９】従来の自動利得制御回路を有する受信機を示すブロック図
【符号の説明】
１…ＲＦ入力端子
２…第１の利得可変回路
３，５，７，９…ＢＰＦ
４…第１の利得可変回路であると同時に非線形領域を有する回路
６…非線形領域を有する回路(混合器)
８…非線形領域を有する回路(増幅器)
１０…第２の利得可変回路
１１…局部発振器
１２…ＡＤ変換器
１３…レベル検出部
１４Ａ…ＴＯＰ設定部（基準レベル設定手段）
１５…利得制御部
１６，１７…ＬＰＦ
１８…駆動回路
１９…復調部
２０…受信品位検出手段
２１…誤り訂正部
２２…畳み込み復号部
２３…デインターリーブ部
２４…リードソロモン復号部
Claims (7)
- 変調された高周波信号を選局して復調する受信機において、
入力として供給される高周波信号の入力レベルに対して非線形領域を有する回路と、
前記非線形領域を有する回路に前置された第１の利得可変回路と、
前記非線形領域を有する回路に後置された第２の利得可変回路と、
前記第２の利得可変回路から出力される信号のレベルに応じて前記第１，第２の利得可変回路の利得を制御するものであって、受信機への高周波信号の入力レベルが基準レベル以下の場合には前記第２の利得可変回路による利得制御を動作させ、前記入力レベルが前記基準レベルを越えた場合には前記第１の利得可変回路による利得制御を動作させるとともに前記第２の利得可変回路の利得をほぼ一定に維持させるように切換える利得制御部と、
前記第２の利得可変回路の後段に設けられて受信品位を検出する受信品位検出手段と、
前記利得制御部における基準レベルを設定するものであって、該基準レベルは前記受信品位検出手段にて検出した受信品位に応じて変化可能な基準レベル設定手段と、
を具備したことを特徴とする自動利得制御回路。 - 前記基準レベル設定手段において基準レベルを予め指定して前記受信品位検出手段で受信品位を検出後、基準レベルを変化させた後再び受信品位を検出し、基準レベルの変化に伴って受信品位が改善する向きに前記基準レベルを変化させて受信品位を向上させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の自動利得制御回路。
- 前記受信品位検出手段は、コンスタレーションの分散を利用して受信品位検出を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動利得制御回路。
- 前記受信品位検出手段は、誤り訂正率を利用して受信品位検出を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動利得制御回路。
- 前記受信品位検出手段は、誤り訂正前または誤り訂正後の誤り率を利用して受信品位検出を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動利得制御回路。
- 前記基準レベルの設定値を記憶する記憶手段をさらに具備し、
基準レベルを変化させて受信品位を向上させたときの基準レベルを前記記憶手段に記憶し、次回の受信時に基準レベルの初期値として使用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の自動利得制御回路。 - 請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動利得制御回路を搭載したことを特徴とする受信機。
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