JP3902901B2 - 自動利得調整装置、自動利得調整方法及び記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動利得調整装置及び自動利得調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レベルが変化しやすい信号を、レベルが一定になるようにして処理するための自動利得制御装置が知られている。自動利得制御装置は、例えば図３に示すように、利得制御増幅器１０１及び１０３と、信号処理部１０２と、検波平滑回路１０４とを備えている。
【０００３】
外部から利得制御増幅器１０１へと供給された入力信号は、利得制御増幅器１０１に供給されている制御信号が指定する増幅率で増幅されて信号処理部１０２へと供給される。信号処理部１０２に供給された信号は信号処理部１０２により所定の処理を施された上で、利得制御増幅器１０３に供給される。利得制御増幅器１０３へと供給された信号は、利得制御増幅器１０３に供給されている制御信号が指定する増幅率で増幅され、この自動利得制御装置の出力信号として出力される。
【０００４】
一方、利得制御増幅器１０３により増幅された信号は、検波平滑回路１０４にも供給され、検波平滑回路１０４は、自己に供給された信号を検波して平滑化し、平滑化により得られた信号を、制御信号として、利得制御増幅器１０１及び１０３に供給する。
そして、利得制御増幅器１０１及び１０３は、各自に供給された制御信号のレベルが大きいほど小さい増幅率で増幅するものであるものとする。
【０００５】
図３の自動利得制御装置においては、入力信号のレベルが増大すると利得制御増幅器１０１及び１０３の増幅率が低下し、入力信号のレベルが減少すると利得制御増幅器１０１及び１０３の増幅率が増大する。従って、利得制御増幅器１０１及び１０３の利得に負帰還が加えられ、出力信号のレベルが一定に保たれる。
【０００６】
そして、入力信号のレベルが変動してから出力信号のレベルが一定レベルに収束するまでの時間は、検波平滑回路１０４が平滑化を行う時定数が小さいほど（すなわち、検波平滑回路１０４に一定レベルの信号の供給が開始されてから、検波平滑回路１０４が出力する制御信号が一定レベルに収束するまでの時間が小さいほど）、短くなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、信号処理部１０２が、信号を遅延させる場合、出力信号のレベル変動に対する利得制御増幅器１０１の増幅率の変化が直ちには出力信号のレベルに反映されないので、検波平滑回路１０４による平滑化の時定数が小さいと、過制御が生じ易くなる。このため、出力信号のレベルが一定レベルに収束しなくなって出力信号に歪みが生じたり、出力信号が発振したりする、等の問題が発生する。
【０００８】
一方、検波平滑回路１０４による平滑化の時定数を大きくするほど、過制御の問題は起きにくい。しかし、検波平滑回路１０４による平滑化の時定数を大きくするほど、出力信号が一定レベルに収束するまでの時間が長くなるので、入力信号のレベルの速い変化に追随できず、出力信号のレベルを一定レベルに保つという目的を達成できなくなる。
【０００９】
出力信号に歪みが生じたり、出力信号を一定レベルに保てなくなるという上述の問題を解決する手法としては、特開平９−６４６７２号公報に開示されている手法が考えられる。
特開平９−６４６７２号公報の手法にかかる構成の自動利得制御装置は、例えば、図４に示すように、可変利得増幅器２０１と、乗算器２０２及び２０３と、制御電圧生成回路２０４及び２０５と、変換制御回路２０６と、スイッチ２０７及び２０８と、信号処理部２０９とより構成される。
【００１０】
図４に示す構成において、入力端に供給された信号は、可変利得増幅器２０１により増幅され、遅延的成分を含む信号処理部２０９を経て、乗算器２０２及び２０３に供給される。乗算器２０２は、可変利得増幅器２０１より供給された信号の電圧と制御電圧生成回路２０４より供給される制御電圧との乗算結果を表す出力信号を出力する。乗算器２０３は、可変利得増幅器２０１より供給された信号の電圧レベルとスイッチ２０７より供給される制御電圧のレベルとの乗算結果を表す出力信号を出力する。
【００１１】
制御電圧生成回路２０４は、乗算器２０２が出力する乗算結果を整流し、整流した結果を積分して、積分の結果を表す信号を、制御電圧として出力し、この制御電圧を乗算器２０２に供給する。制御電圧生成回路２０５は、乗算器２０３が出力する乗算結果を整流し、整流した結果を積分して、積分の結果を表す信号を、制御電圧として出力する。
【００１２】
スイッチ２０７は、変換制御回路２０６の指示に従って、制御電圧生成回路２０４及び２０５が出力する各制御電圧のいずれか一方を乗算器２０３に供給する。
スイッチ２０８は、変換制御回路２０６の指示に従って、乗算器２０２及び２０３が出力する各信号のいずれか一方を出力信号として出力端より出力させる。
【００１３】
変換制御回路２０６は、制御電圧生成回路２０４が行う積分の結果が所定のしきい値レベルを超えたか否かを判別する。そして、超えたと判別したとき、制御電圧生成回路２０５が出力する制御電圧が乗算器２０３に供給されるようスイッチ２０７を制御し、また、乗算器２０３が出力する信号が出力信号となるようスイッチ２０８を制御する。一方、超えていないと判別したとき、制御電圧生成回路２０４が出力する制御電圧が乗算器２０３に供給されるようスイッチ２０７を制御し、また、乗算器２０２が出力する信号が出力信号となるようスイッチ２０８を制御する。
【００１４】
しかし、図４の構成は複雑であって、構成の大型化を招き、保守や調整が容易でない。また、図４の構成においては、スイッチ２０８の切替時に出力信号が途切れるという問題が生じる。また、図４の構成では、出力信号のレベルが急激に増大した場合、制御電圧生成回路２０４が乗算器２０２の出力信号を積分した結果が直ちにしきい値レベルに達しないために、出力信号のレベルを速やかに一定レベルに収束させることができない場合がある。
【００１５】
この発明は上記実状に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、制御ループ内に遅延要素が含まれていても高速に安定して出力信号のレベルを一定にするための自動利得調整（制御）装置及び自動利得調整（制御）方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の第１の観点にかかる自動利得調整装置は、
自己に供給された入力信号を、自己に供給された第１の制御信号が指定する増幅率で増幅して出力する第１の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に所定の処理を施して得られる信号を取得し、取得した信号を、自己に供給された第２の制御信号が指定する増幅率で増幅し、処理結果を表す出力信号として出力する第２の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に前記所定の処理を施して得られる信号を取得し、取得した信号を、自己に供給された前記第１の制御信号が指定する増幅率で増幅して出力する第３の利得制御増幅手段と、
前記第２の利得制御増幅手段が出力した出力信号を取得し、取得した前記出力信号を検波して所定の第１の時定数を有する回路により平滑化したものを表す第１の検波信号を出力する第１の検波平滑手段と、
前記第３の利得制御増幅手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号を検波して前記第１の時定数より長い第２の時定数を有する回路により平滑化したものを表す第２の検波信号を出力し、前記第２の検波信号を、前記第１の制御信号として前記第１及び第３の利得制御増幅手段へと供給する第２の検波平滑手段と、
前記第１及び第２の検波信号を取得し、取得した前記第１及び第２の検波信号のうち、レベルが大きい方を、前記第２の制御信号として前記第２の利得制御増幅手段へと供給する比較手段と、を備える、
ことを特徴とする。
【００１７】
このような自動利得調整装置の構成は簡単であり、また、出力信号が途切れるという問題が生じない。また、出力信号のレベルが急激な増大を開始した場合、第２の利得制御増幅手段の増幅率は、直ちに第１の検波信号により指定される値となる。従って、このような自動利得調整装置によれば、所定の処理が信号の遅延を招くものであっても、出力信号のレベルを高速に且つ安定して一定のレベルへと収束させる。
【００１８】
また、この発明の第２の観点にかかる自動利得調整装置は、
自己に供給された入力信号を、自己に供給された第１の制御信号が示す増幅率で増幅して出力する第１の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に所定の処理を施して得られる信号を取得し、取得した信号を、自己に供給された第２の制御信号が示す増幅率で増幅し、処理結果を表す出力信号として出力する第２の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に前記所定の処理を施して得られる信号を取得し、取得した信号を、自己に供給された前記第１の制御信号が示す増幅率で増幅して出力する第３の利得制御増幅手段と、
前記第１及び第３の利得制御増幅手段に前記第１の制御信号を供給し、前記第２の利得制御増幅手段に前記第２の制御信号を供給する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが減少したとき、自己が供給する前記第１の制御信号が示す各増幅率を増大させ、前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが増大したとき、自己が供給する前記第１の制御信号が示す各増幅率を減少させる手段と、
前記出力信号のレベルが増大したとき、自己が供給する前記第２の制御信号が示す増幅率を、前記第２の制御信号が示す増幅率が、前記第１の制御信号が示す増幅率が一定値に収束する速さより速く一定値に収束するようにして減少させる手段と、
前記出力信号のレベルが減少したとき、自己が供給する前記第２の制御信号が示す増幅率を、前記第１の制御信号が示す増幅率が一定値に収束する速さと実質的に等しい速さで一定値に収束するように増大させる手段と、を備える、
ことを特徴とする。
【００１９】
このような自動利得調整装置の構成は簡単であり、また、出力信号が途切れるという問題が生じない。また、出力信号のレベルが急激な増大を開始した場合、第２の利得制御増幅手段の増幅率は、直ちに第２の制御信号により示される値となる。従って、このような自動利得調整装置によれば、所定の処理が信号の遅延を招くものであっても、出力信号のレベルが高速に且つ安定して一定のレベルへと収束する。
【００２０】
また、この発明の第３の観点にかかる自動利得調整装置は、
自己に供給された入力信号を増幅して出力する第１の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に所定の処理を施して得られる信号を増幅し、処理結果を表す出力信号として出力する第２の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に前記所定の処理を施して得られる信号を増幅して出力する第３の利得制御増幅手段と、より構成されており、
前記第１及び第３の利得制御増幅手段は、前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが増大したとき各自の増幅率を互いに実質的に等しい速さで減少させ、前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが減少したとき各自の増幅率を互いに実質的に等しい速さで増大させる手段を備え、
前記第２の利得制御増幅手段は、自己が出力した前記出力信号のレベルが増大したとき、前記第３の利得制御増幅手段の増幅率より速く自己の増幅率を減少させ、前記出力信号のレベルが減少したとき、前記第３の利得制御増幅手段の増幅率と実質的に等しい速さで自己の増幅率を増大させる手段を備える、
ことを特徴とする。
【００２１】
このような自動利得調整装置の構成は簡単であり、また、出力信号が途切れるという問題が生じない。また、出力信号のレベルが急激な増大を開始した場合、第２の利得制御増幅手段の増幅率は、第１の利得制御増幅手段の増幅率より速く減少する。従って、このような自動利得調整装置によれば、所定の処理が信号の遅延を招くものであっても、出力信号のレベルが高速に且つ安定して一定のレベルへと収束する。
【００２２】
また、この発明の第４の観点にかかる自動利得調整方法は、
供給された入力信号を増幅して出力する第１の利得制御増幅ステップと、
前記第１の利得制御増幅ステップで出力された信号に所定の処理を施して得られる中間信号を増幅し、増幅した中間信号を、処理結果を表す出力信号として出力する第２の利得制御増幅ステップと、
前記第１の利得制御増幅ステップで出力された信号に前記所定の処理を施して得られる中間信号を増幅して出力する第３の利得制御増幅ステップと、を含んでおり、
前記第１の利得制御増幅ステップは、前記第３の利得制御増幅ステップで出力された信号のレベルが増大したとき前記入力信号を増幅する増幅率を減少させ、前記第３の利得制御増幅ステップで出力された前記出力信号のレベルが減少したとき前記入力信号を増幅する増幅率を増大させ、
前記第３の利得制御増幅ステップは、前記第３の利得制御増幅ステップで出力された信号のレベルが増大したとき、前記中間信号を増幅する増幅率を、前記入力信号を増幅する増幅率と実質的に等しい速さで減少させ、前記第３の利得制御増幅ステップで出力された信号のレベルが減少したとき、前記中間信号を増幅する増幅率を、前記入力信号を増幅する増幅率と実質的に等しい速さで増大させ、
前記第２の利得制御増幅ステップは、前記出力信号のレベルが増大したとき、前記中間信号を増幅する増幅率を、前記入力信号を増幅する増幅率より速く減少させ、前記出力信号のレベルが減少したとき、前記中間信号を増幅する増幅率を、前記入力信号を増幅する増幅率と実質的に等しい速さで増大させる、
ことを特徴とする。
【００２３】
このような自動利得調整方法によれば、出力信号が途切れるという問題が生じない。また、出力信号のレベルが急激な増大を開始した場合、第２の利得制御増幅ステップにおける増幅率は、第１の利得制御増幅ステップにおける増幅率より速く減少する。従って、このような自動利得調整方法によれば、所定の処理が信号の遅延を招くものであっても、出力信号のレベルが高速に且つ安定して一定のレベルへと収束する。
【００２４】
また、この発明の第５の観点にかかるコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
コンピュータを、
自己に供給された入力信号を増幅して出力する第１の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に所定の処理を施して得られる信号を増幅し、処理結果を表す出力信号として出力する第２の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に前記所定の処理を施して得られる信号を増幅して出力する第３の利得制御増幅手段と、して機能させ、
前記第１及び第３の利得制御増幅手段を、前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが増大したとき各自の増幅率を互いに実質的に等しい速さで減少させ、前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが減少したとき各自の増幅率を互いに実質的に等しい速さで増大させる手段として機能させ、
前記第２の利得制御増幅手段を、自己が出力した前記出力信号のレベルが増大したとき、前記第３の利得制御増幅手段の増幅率より速く自己の増幅率を減少させ、前記出力信号のレベルが減少したとき、前記第３の利得制御増幅手段の増幅率と実質的に等しい速さで自己の増幅率を増大させる手段として機能させる、
ためのプログラムを記録したことを特徴とする。
【００２５】
このような記録媒体に記録されたプログラムを実行するコンピュータは、出力信号を途切れさせることなく出力する。また、出力信号のレベルが急激な増大を開始した場合、第２の利得制御増幅手段の増幅率を、第１の利得制御増幅手段の増幅率より速く減少させる。従って、このような記録媒体に記録されたプログラムを実行するコンピュータは、所定の処理が信号の遅延を招くものであっても、出力信号のレベルを高速に且つ安定して一定のレベルへと収束させる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態にかかる自動利得調整（制御）装置及び自動利得調整（制御）方法を、信号処理装置を例として説明する。
図１は、この発明の実施の形態にかかる信号処理装置の構成の一例を示す。
図示するように、この信号処理装置は、利得制御増幅部１、３及び７と、信号処理部２と、検波平滑部４及び５と、比較部６とより構成される。
【００２７】
利得制御増幅部１、３及び７は、それぞれ、入力端、出力端及び利得制御端を備え、各自の入力端に供給された信号を、各自の利得制御端に供給された制御信号により特定される増幅率で増幅し、増幅された信号を、各自の出力端より出力する。
ただし、利得制御増幅部１、３及び７が各自の入力端に供給された信号を増幅する増幅率は、各自の利得制御端に供給されている制御信号のレベル（電圧レベル）が大きいほど小さいものとする。また、各自の利得制御端に制御信号が供給されていない状態では、所定の最大増幅率で増幅を行うものとする。なお、利得制御増幅部１及び３の最大増幅率の値は、必ずしも同一の値ではない。
【００２８】
利得制御増幅部１の入力端は、この信号処理装置の入力端をなしており、利得制御増幅部１の出力端は、信号処理部２の後述する入力端に接続されており、利得制御増幅部１の利得制御端は、検波平滑部５の後述する検波出力端に接続されている。
利得制御増幅部３の入力端は、信号処理部２の後述する出力端に接続されており、利得制御増幅部３の出力端は、この信号処理装置の出力端をなしており、利得制御増幅部３の利得制御端は、比較部６の後述する出力端に接続されている。
利得制御増幅部７の入力端は、信号処理部２の出力端に接続されており、利得制御増幅部７の出力端は、検波平滑部５の後述する入力端に接続されており、利得制御増幅部７の利得制御端は、検波平滑部５の検波出力端に接続されている。
【００２９】
信号処理部２は、入力端及び出力端を備え、自己の入力端に印加された信号に所定の処理を施し、この処理の結果得られる信号を、自己の出力端より出力する。信号処理部２が施す処理は、信号処理部２に印加される信号のレベルの増加に従って、信号処理部２が出力する信号のレベルが単調増加するような任意の処理（例えば、入力信号の復調や等化）であってよい。
信号処理部２の入力端は、利得制御増幅部１の出力端に接続されており、信号処理部２の出力端は、利得制御増幅部３の入力端及び利得制御増幅部７の入力端に接続されている。
【００３０】
検波平滑部４及び５は、それぞれ、入力端及び検波出力端を備え、各自の入力端に印加された信号を検波して平滑化し、平滑化により得られた信号を、各自の検波出力端より出力する。
ただし、検波平滑部４は、検波平滑部５より短い時定数で平滑化を行う。すなわち、検波平滑部４の入力端にレベル（この場合、例えば、振幅）が一定レベルである信号（以下、当該レベルをＸとする）の供給が開始されてから、検波平滑部４の検波出力端より出力される信号のレベルが実質的に一定レベルに収束する（以下、収束する対象のレベルをＹとする）までの時間は、検波平滑部５の入力端にレベルＸの信号の供給が開始されてから、検波平滑部５の検波出力端より出力される信号のレベルが実質的にレベルＹに収束するまでの時間より短い。
【００３１】
検波平滑部４の入力端は、利得制御増幅部３の出力端に接続されており、検波平滑部４の検波出力端は、比較部６の後述する第１の入力端に接続されている。検波平滑部５の入力端は、利得制御増幅部７の出力端に接続されており、検波平滑部５の検波出力端は、比較部６の後述する第２の入力端と、利得制御増幅部１の利得制御端と、利得制御増幅部７の利得制御端とに接続されている。
【００３２】
比較部６は、第１の入力端と、第２の入力端と、出力端とを備え、自己の第１及び第２の入力端に印加された信号のうちレベルが大きい方の信号を、自己の出力端より出力する。
比較部６の第１の入力端は、検波平滑部４の検波出力端に接続されており、比較部６の第２の入力端は、検波平滑部５の検波出力端に接続されており、比較部６の出力端は、利得制御増幅部３の利得制御端に接続されている。
【００３３】
この信号処理装置の入力端（すなわち、利得制御増幅部１の入力端）に、外部から信号を供給すると、利得制御増幅部１は、自己の入力端に供給されたこの信号（入力信号）を増幅して信号処理部２に供給する。なお、この信号処理装置の入力端への信号の供給が開始された瞬間は、利得制御増幅部１の利得制御端には制御信号が供給されていないので、利得制御増幅部１は自己の最大増幅率で増幅を行う。
【００３４】
利得制御増幅部１の出力端から信号処理部２の入力端へと供給された信号は、信号処理部２において所定の処理を施され、信号処理部２の出力端から利得制御増幅部３及び７の各入力端へと供給される。
【００３５】
信号処理部２の出力端から利得制御増幅部３及び７の入力端へと信号が供給されると、利得制御増幅部３は、この信号を増幅して、自己の出力端（すなわち、この信号処理装置の出力端）より、出力信号として出力する。また、利得制御増幅部３が出力した出力信号は、検波平滑部４に供給される。
また、利得制御増幅部７も、信号処理部２の出力端から自己の入力端へと供給された信号を増幅して自己の出力端より出力する。利得制御増幅部７が出力した信号は、検波平滑部５に供給される。
なお、利得制御増幅部３及び７の各入力端への信号の供給が開始された瞬間は、利得制御増幅部３及び７の利得制御端には制御信号が供給されていないので、利得制御増幅部３及び７は各自の最大増幅率で増幅を行う。
【００３６】
検波平滑部４は、利得制御増幅部３が出力した出力信号を検波及び平滑化して、比較部６の第１の入力端に供給する。また、検波平滑部５は、利得制御増幅部７が出力した信号を検波及び平滑化して、比較部６の第２の入力端に供給する。更に、検波平滑部５は、比較部６の第２の入力端に供給した信号と実質的に同一の信号を、制御信号として、利得制御増幅部１及び７の各利得制御端に供給する。この結果、利得制御増幅部１及び７は、いずれも、検波平滑部５より供給される制御信号により特定される増幅率で増幅を行うようになる。
【００３７】
一方、検波平滑部４及び５より信号を供給された比較部６は、検波平滑部４より供給された信号及び検波平滑部５より供給された信号のうち、レベルが大きいの方の信号を、制御信号として、利得制御増幅部３の利得制御端に供給する。この結果、利得制御増幅部３は、比較部６より供給される制御信号により特定される増幅率で増幅を行うようになる。
【００３８】
そして、この信号処理装置の入力端に供給される入力信号のレベルが大きくなると、利得制御増幅部１の出力端より出力される信号のレベルも大きくなり、従って、信号処理部２、利得制御増幅部３及び７の各出力端より出力される信号のレベルも大きくなる。この結果、検波平滑部４及び５の各検波出力端から出力される各信号のレベルも大きくなる。
このため、この信号処理装置の入力端に供給される信号のレベルが大きくなると、利得制御増幅部１、３及び７の増幅率は、いずれも低下する。これにより、この信号処理装置が出力する出力信号のレベルが低下し、一定のレベルへと収束する。すなわち、この信号処理装置が出力する出力信号は、負帰還制御を受ける。
【００３９】
ただし、検波平滑部４は、検波平滑部５より短い時定数で平滑化を行うため、検波平滑部４が出力する信号のレベルは、検波平滑部５が出力する信号のレベルより早く増大する。従って、比較部６が出力する制御信号のレベルは検波平滑部４が出力する信号のレベルに等しくなり、比較部６が出力する制御信号のレベルは、検波平滑部５が出力する制御信号のレベルより速く増大する。このため、利得制御増幅部３の増幅率は、利得制御増幅部１及び７の増幅率より速く低下する。
【００４０】
一方、入力信号のレベルが小さくなると、利得制御増幅部１、信号処理部２、利得制御増幅部３及び７の各出力端より出力される各信号のレベルも小さくなり、検波平滑部４及び５の各検波出力端から出力される各信号のレベルも小さくなる。この結果、利得制御増幅部１、３及び７の増幅率はいずれも増大し、この信号処理装置が出力する出力信号のレベルが増大し、一定のレベルへと収束する。すなわち、出力信号はこの場合も負帰還制御を受ける。
【００４１】
ただし、検波平滑部４が出力する信号のレベルは、検波平滑部５が出力する信号のレベルより早く減少する。従って、比較部６が出力する制御信号のレベルは検波平滑部５が出力する制御信号のレベルに等しくなる。このため、利得制御増幅部１、３及び７の増幅率は、互いに等しい速さで増大する。
【００４２】
以上説明したように、この信号処理装置の利得制御増幅部３の増幅率は、この信号処理装置に供給された入力信号のレベルが増大したとき利得制御増幅部１及び７の増幅率より速く低下する。一方、入力信号のレベルが減少したとき、利得制御増幅部１、３及び７の増幅率は、互いに実質的に等しい速さで増大する。
従って、この信号処理装置全体の利得（すなわち、入力信号のレベルの絶対値に対する出力信号のレベルの絶対値の比）が減少する速さは、この信号処理装置全体の利得が増大する速さより速くなる。
【００４３】
また、信号処理部２が、自己の入力端に供給された信号に所定の処理を施す間に信号の遅延を発生させるものであったとする。この場合は、検波平滑部４による平滑化の時定数を、出力信号のレベルが一定レベルに収束するまでの時間が所望の範囲に収まるように選び、一方で、検波平滑部５による平滑化の時定数を、過制御が起きない程度にする。このように、検波平滑部４及び５による平滑化の時定数を互いに独立に設定することにより、出力信号の歪みや発振を防止しつつ、出力信号のレベルを所望の時間以内に一定レベルに収束させることが可能となる。
【００４４】
なお、この信号処理装置の構成は、上述のものに限られない。
例えば、図２に示すように、信号処理部２や、利得制御増幅部３及び７や、検波平滑部４及び５や、比較部６の一部又は全部は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＣＰＵ（Central Processing Unit）から構成されていてもよい。利得制御増幅部１が出力する信号がアナログ形式の信号である場合、信号処理部２は、利得制御増幅部１が出力するアナログ形式の信号をディジタル形式に変換するためのＡ／Ｄ（Analog-to-Digital）変換器を更に備えていればよい。
【００４５】
更に、利得制御増幅部１は、アナログ形式の入力信号をディジタル形式に変換するためのＡ／Ｄ変換器と、ＤＳＰあるいはＣＰＵにより構成されていてもよい。ただし、この信号処理装置に供給する対象の入力信号がディジタル形式の信号である場合、利得制御増幅部１は、Ａ／Ｄ変換器を備える必要はない。
また、利得制御増幅部３や７がＤＳＰやＣＰＵから構成されている場合、利得制御増幅部３や７は、更に、Ｄ／Ａ（Digital-to-Analog）変換器を備え、アナログ形式の出力信号を出力するものとしてもよい。
【００４６】
また、この信号処理装置は、利得制御増幅部１に供給する対象の入力信号に任意の処理を施し、処理を施された入力信号を利得制御増幅部１の入力端へと供給する装置を備えていてもよい。
また、この信号処理装置は、利得制御増幅部１を複数備えてもよい。この信号処理装置がｎ個（ｎは正の整数）の利得制御増幅部１を備える場合は、例えば、ｋ番目（ｋは１以上ｎ未満の整数）の利得制御増幅部１の出力端より出力された信号（又は、当該信号に所定の処理を施して得られた信号）が（ｋ＋１）番目の利得制御増幅部１の入力端に供給されるようにし、ｎ番目の利得制御増幅部１の出力端が信号処理部２の入力端に接続されるようにし、入力信号は１番目の利得制御増幅部１に供給されるようにする。そして、これらｎ個の利得制御増幅部１の各利得制御端は、いずれも検波平滑部５の検波出力端に接続されるものとする。
【００４７】
この発明の自動利得調整装置は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、パーソナルコンピュータに、上述の動作を実行するためのプログラムを格納した媒体（フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等）から該プログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行する自動利得調整装置を構成することができる。
【００４８】
また、例えば、通信ネットワークの掲示板（ＢＢＳ）に該プログラムを掲示し、これをネットワークを介して配信してもよく、また、該プログラムを表す信号により搬送波を変調し、得られた変調波を伝送し、この変調波を受信した装置が変調波を復調して該プログラムを復元するようにしてもよい。
そして、このプログラムを起動し、ＯＳの制御下に、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。
【００４９】
なお、ＯＳが処理の一部を分担する場合、あるいは、ＯＳが本願発明の１つの構成要素の一部を構成するような場合には、記録媒体には、その部分を除いたプログラムを格納してもよい。この場合も、その記録媒体には、コンピュータが実行する各機能又はステップを実行するためのプログラムが格納されているものとする。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、簡単な構成で、制御ループ内に遅延要素が含まれていても高速に安定して出力信号のレベルを一定にするための自動利得調整装置及び自動利得調整方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかる信号処理装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】図１の信号処理装置の変形例の基本構成を示すブロック図である。
【図３】従来の自動利得制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】従来の自動利得制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、３、７ 利得制御増幅部
２ 信号処理部
４、５ 検波平滑部
６ 比較部
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動利得調整装置及び自動利得調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レベルが変化しやすい信号を、レベルが一定になるようにして処理するための自動利得制御装置が知られている。自動利得制御装置は、例えば図３に示すように、利得制御増幅器１０１及び１０３と、信号処理部１０２と、検波平滑回路１０４とを備えている。
【０００３】
外部から利得制御増幅器１０１へと供給された入力信号は、利得制御増幅器１０１に供給されている制御信号が指定する増幅率で増幅されて信号処理部１０２へと供給される。信号処理部１０２に供給された信号は信号処理部１０２により所定の処理を施された上で、利得制御増幅器１０３に供給される。利得制御増幅器１０３へと供給された信号は、利得制御増幅器１０３に供給されている制御信号が指定する増幅率で増幅され、この自動利得制御装置の出力信号として出力される。
【０００４】
一方、利得制御増幅器１０３により増幅された信号は、検波平滑回路１０４にも供給され、検波平滑回路１０４は、自己に供給された信号を検波して平滑化し、平滑化により得られた信号を、制御信号として、利得制御増幅器１０１及び１０３に供給する。
そして、利得制御増幅器１０１及び１０３は、各自に供給された制御信号のレベルが大きいほど小さい増幅率で増幅するものであるものとする。
【０００５】
図３の自動利得制御装置においては、入力信号のレベルが増大すると利得制御増幅器１０１及び１０３の増幅率が低下し、入力信号のレベルが減少すると利得制御増幅器１０１及び１０３の増幅率が増大する。従って、利得制御増幅器１０１及び１０３の利得に負帰還が加えられ、出力信号のレベルが一定に保たれる。
【０００６】
そして、入力信号のレベルが変動してから出力信号のレベルが一定レベルに収束するまでの時間は、検波平滑回路１０４が平滑化を行う時定数が小さいほど（すなわち、検波平滑回路１０４に一定レベルの信号の供給が開始されてから、検波平滑回路１０４が出力する制御信号が一定レベルに収束するまでの時間が小さいほど）、短くなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、信号処理部１０２が、信号を遅延させる場合、出力信号のレベル変動に対する利得制御増幅器１０１の増幅率の変化が直ちには出力信号のレベルに反映されないので、検波平滑回路１０４による平滑化の時定数が小さいと、過制御が生じ易くなる。このため、出力信号のレベルが一定レベルに収束しなくなって出力信号に歪みが生じたり、出力信号が発振したりする、等の問題が発生する。
【０００８】
一方、検波平滑回路１０４による平滑化の時定数を大きくするほど、過制御の問題は起きにくい。しかし、検波平滑回路１０４による平滑化の時定数を大きくするほど、出力信号が一定レベルに収束するまでの時間が長くなるので、入力信号のレベルの速い変化に追随できず、出力信号のレベルを一定レベルに保つという目的を達成できなくなる。
【０００９】
出力信号に歪みが生じたり、出力信号を一定レベルに保てなくなるという上述の問題を解決する手法としては、特開平９−６４６７２号公報に開示されている手法が考えられる。
特開平９−６４６７２号公報の手法にかかる構成の自動利得制御装置は、例えば、図４に示すように、可変利得増幅器２０１と、乗算器２０２及び２０３と、制御電圧生成回路２０４及び２０５と、変換制御回路２０６と、スイッチ２０７及び２０８と、信号処理部２０９とより構成される。
【００１０】
図４に示す構成において、入力端に供給された信号は、可変利得増幅器２０１により増幅され、遅延的成分を含む信号処理部２０９を経て、乗算器２０２及び２０３に供給される。乗算器２０２は、可変利得増幅器２０１より供給された信号の電圧と制御電圧生成回路２０４より供給される制御電圧との乗算結果を表す出力信号を出力する。乗算器２０３は、可変利得増幅器２０１より供給された信号の電圧レベルとスイッチ２０７より供給される制御電圧のレベルとの乗算結果を表す出力信号を出力する。
【００１１】
制御電圧生成回路２０４は、乗算器２０２が出力する乗算結果を整流し、整流した結果を積分して、積分の結果を表す信号を、制御電圧として出力し、この制御電圧を乗算器２０２に供給する。制御電圧生成回路２０５は、乗算器２０３が出力する乗算結果を整流し、整流した結果を積分して、積分の結果を表す信号を、制御電圧として出力する。
【００１２】
スイッチ２０７は、変換制御回路２０６の指示に従って、制御電圧生成回路２０４及び２０５が出力する各制御電圧のいずれか一方を乗算器２０３に供給する。
スイッチ２０８は、変換制御回路２０６の指示に従って、乗算器２０２及び２０３が出力する各信号のいずれか一方を出力信号として出力端より出力させる。
【００１３】
変換制御回路２０６は、制御電圧生成回路２０４が行う積分の結果が所定のしきい値レベルを超えたか否かを判別する。そして、超えたと判別したとき、制御電圧生成回路２０５が出力する制御電圧が乗算器２０３に供給されるようスイッチ２０７を制御し、また、乗算器２０３が出力する信号が出力信号となるようスイッチ２０８を制御する。一方、超えていないと判別したとき、制御電圧生成回路２０４が出力する制御電圧が乗算器２０３に供給されるようスイッチ２０７を制御し、また、乗算器２０２が出力する信号が出力信号となるようスイッチ２０８を制御する。
【００１４】
しかし、図４の構成は複雑であって、構成の大型化を招き、保守や調整が容易でない。また、図４の構成においては、スイッチ２０８の切替時に出力信号が途切れるという問題が生じる。また、図４の構成では、出力信号のレベルが急激に増大した場合、制御電圧生成回路２０４が乗算器２０２の出力信号を積分した結果が直ちにしきい値レベルに達しないために、出力信号のレベルを速やかに一定レベルに収束させることができない場合がある。
【００１５】
この発明は上記実状に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、制御ループ内に遅延要素が含まれていても高速に安定して出力信号のレベルを一定にするための自動利得調整（制御）装置及び自動利得調整（制御）方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の第１の観点にかかる自動利得調整装置は、
自己に供給された入力信号を、自己に供給された第１の制御信号が指定する増幅率で増幅して出力する第１の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に所定の処理を施して得られる信号を取得し、取得した信号を、自己に供給された第２の制御信号が指定する増幅率で増幅し、処理結果を表す出力信号として出力する第２の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に前記所定の処理を施して得られる信号を取得し、取得した信号を、自己に供給された前記第１の制御信号が指定する増幅率で増幅して出力する第３の利得制御増幅手段と、
前記第２の利得制御増幅手段が出力した出力信号を取得し、取得した前記出力信号を検波して所定の第１の時定数を有する回路により平滑化したものを表す第１の検波信号を出力する第１の検波平滑手段と、
前記第３の利得制御増幅手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号を検波して前記第１の時定数より長い第２の時定数を有する回路により平滑化したものを表す第２の検波信号を出力し、前記第２の検波信号を、前記第１の制御信号として前記第１及び第３の利得制御増幅手段へと供給する第２の検波平滑手段と、
前記第１及び第２の検波信号を取得し、取得した前記第１及び第２の検波信号のうち、レベルが大きい方を、前記第２の制御信号として前記第２の利得制御増幅手段へと供給する比較手段と、を備える、
ことを特徴とする。
【００１７】
このような自動利得調整装置の構成は簡単であり、また、出力信号が途切れるという問題が生じない。また、出力信号のレベルが急激な増大を開始した場合、第２の利得制御増幅手段の増幅率は、直ちに第１の検波信号により指定される値となる。従って、このような自動利得調整装置によれば、所定の処理が信号の遅延を招くものであっても、出力信号のレベルを高速に且つ安定して一定のレベルへと収束させる。
【００１８】
また、この発明の第２の観点にかかる自動利得調整装置は、
自己に供給された入力信号を、自己に供給された第１の制御信号が示す増幅率で増幅して出力する第１の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に所定の処理を施して得られる信号を取得し、取得した信号を、自己に供給された第２の制御信号が示す増幅率で増幅し、処理結果を表す出力信号として出力する第２の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に前記所定の処理を施して得られる信号を取得し、取得した信号を、自己に供給された前記第１の制御信号が示す増幅率で増幅して出力する第３の利得制御増幅手段と、
前記第１及び第３の利得制御増幅手段に前記第１の制御信号を供給し、前記第２の利得制御増幅手段に前記第２の制御信号を供給する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが減少したとき、自己が供給する前記第１の制御信号が示す各増幅率を増大させ、前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが増大したとき、自己が供給する前記第１の制御信号が示す各増幅率を減少させる手段と、
前記出力信号のレベルが増大したとき、自己が供給する前記第２の制御信号が示す増幅率を、前記第２の制御信号が示す増幅率が、前記第１の制御信号が示す増幅率が一定値に収束する速さより速く一定値に収束するようにして減少させる手段と、
前記出力信号のレベルが減少したとき、自己が供給する前記第２の制御信号が示す増幅率を、前記第１の制御信号が示す増幅率が一定値に収束する速さと実質的に等しい速さで一定値に収束するように増大させる手段と、を備える、
ことを特徴とする。
【００１９】
このような自動利得調整装置の構成は簡単であり、また、出力信号が途切れるという問題が生じない。また、出力信号のレベルが急激な増大を開始した場合、第２の利得制御増幅手段の増幅率は、直ちに第２の制御信号により示される値となる。従って、このような自動利得調整装置によれば、所定の処理が信号の遅延を招くものであっても、出力信号のレベルが高速に且つ安定して一定のレベルへと収束する。
【００２０】
また、この発明の第３の観点にかかる自動利得調整装置は、
自己に供給された入力信号を増幅して出力する第１の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に所定の処理を施して得られる信号を増幅し、処理結果を表す出力信号として出力する第２の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に前記所定の処理を施して得られる信号を増幅して出力する第３の利得制御増幅手段と、より構成されており、
前記第１及び第３の利得制御増幅手段は、前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが増大したとき各自の増幅率を互いに実質的に等しい速さで減少させ、前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが減少したとき各自の増幅率を互いに実質的に等しい速さで増大させる手段を備え、
前記第２の利得制御増幅手段は、自己が出力した前記出力信号のレベルが増大したとき、前記第３の利得制御増幅手段の増幅率より速く自己の増幅率を減少させ、前記出力信号のレベルが減少したとき、前記第３の利得制御増幅手段の増幅率と実質的に等しい速さで自己の増幅率を増大させる手段を備える、
ことを特徴とする。
【００２１】
このような自動利得調整装置の構成は簡単であり、また、出力信号が途切れるという問題が生じない。また、出力信号のレベルが急激な増大を開始した場合、第２の利得制御増幅手段の増幅率は、第１の利得制御増幅手段の増幅率より速く減少する。従って、このような自動利得調整装置によれば、所定の処理が信号の遅延を招くものであっても、出力信号のレベルが高速に且つ安定して一定のレベルへと収束する。
【００２２】
また、この発明の第４の観点にかかる自動利得調整方法は、
供給された入力信号を増幅して出力する第１の利得制御増幅ステップと、
前記第１の利得制御増幅ステップで出力された信号に所定の処理を施して得られる中間信号を増幅し、増幅した中間信号を、処理結果を表す出力信号として出力する第２の利得制御増幅ステップと、
前記第１の利得制御増幅ステップで出力された信号に前記所定の処理を施して得られる中間信号を増幅して出力する第３の利得制御増幅ステップと、を含んでおり、
前記第１の利得制御増幅ステップは、前記第３の利得制御増幅ステップで出力された信号のレベルが増大したとき前記入力信号を増幅する増幅率を減少させ、前記第３の利得制御増幅ステップで出力された前記出力信号のレベルが減少したとき前記入力信号を増幅する増幅率を増大させ、
前記第３の利得制御増幅ステップは、前記第３の利得制御増幅ステップで出力された信号のレベルが増大したとき、前記中間信号を増幅する増幅率を、前記入力信号を増幅する増幅率と実質的に等しい速さで減少させ、前記第３の利得制御増幅ステップで出力された信号のレベルが減少したとき、前記中間信号を増幅する増幅率を、前記入力信号を増幅する増幅率と実質的に等しい速さで増大させ、
前記第２の利得制御増幅ステップは、前記出力信号のレベルが増大したとき、前記中間信号を増幅する増幅率を、前記入力信号を増幅する増幅率より速く減少させ、前記出力信号のレベルが減少したとき、前記中間信号を増幅する増幅率を、前記入力信号を増幅する増幅率と実質的に等しい速さで増大させる、
ことを特徴とする。
【００２３】
このような自動利得調整方法によれば、出力信号が途切れるという問題が生じない。また、出力信号のレベルが急激な増大を開始した場合、第２の利得制御増幅ステップにおける増幅率は、第１の利得制御増幅ステップにおける増幅率より速く減少する。従って、このような自動利得調整方法によれば、所定の処理が信号の遅延を招くものであっても、出力信号のレベルが高速に且つ安定して一定のレベルへと収束する。
【００２４】
また、この発明の第５の観点にかかるコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
コンピュータを、
自己に供給された入力信号を増幅して出力する第１の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に所定の処理を施して得られる信号を増幅し、処理結果を表す出力信号として出力する第２の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に前記所定の処理を施して得られる信号を増幅して出力する第３の利得制御増幅手段と、して機能させ、
前記第１及び第３の利得制御増幅手段を、前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが増大したとき各自の増幅率を互いに実質的に等しい速さで減少させ、前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが減少したとき各自の増幅率を互いに実質的に等しい速さで増大させる手段として機能させ、
前記第２の利得制御増幅手段を、自己が出力した前記出力信号のレベルが増大したとき、前記第３の利得制御増幅手段の増幅率より速く自己の増幅率を減少させ、前記出力信号のレベルが減少したとき、前記第３の利得制御増幅手段の増幅率と実質的に等しい速さで自己の増幅率を増大させる手段として機能させる、
ためのプログラムを記録したことを特徴とする。
【００２５】
このような記録媒体に記録されたプログラムを実行するコンピュータは、出力信号を途切れさせることなく出力する。また、出力信号のレベルが急激な増大を開始した場合、第２の利得制御増幅手段の増幅率を、第１の利得制御増幅手段の増幅率より速く減少させる。従って、このような記録媒体に記録されたプログラムを実行するコンピュータは、所定の処理が信号の遅延を招くものであっても、出力信号のレベルを高速に且つ安定して一定のレベルへと収束させる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態にかかる自動利得調整（制御）装置及び自動利得調整（制御）方法を、信号処理装置を例として説明する。
図１は、この発明の実施の形態にかかる信号処理装置の構成の一例を示す。
図示するように、この信号処理装置は、利得制御増幅部１、３及び７と、信号処理部２と、検波平滑部４及び５と、比較部６とより構成される。
【００２７】
利得制御増幅部１、３及び７は、それぞれ、入力端、出力端及び利得制御端を備え、各自の入力端に供給された信号を、各自の利得制御端に供給された制御信号により特定される増幅率で増幅し、増幅された信号を、各自の出力端より出力する。
ただし、利得制御増幅部１、３及び７が各自の入力端に供給された信号を増幅する増幅率は、各自の利得制御端に供給されている制御信号のレベル（電圧レベル）が大きいほど小さいものとする。また、各自の利得制御端に制御信号が供給されていない状態では、所定の最大増幅率で増幅を行うものとする。なお、利得制御増幅部１及び３の最大増幅率の値は、必ずしも同一の値ではない。
【００２８】
利得制御増幅部１の入力端は、この信号処理装置の入力端をなしており、利得制御増幅部１の出力端は、信号処理部２の後述する入力端に接続されており、利得制御増幅部１の利得制御端は、検波平滑部５の後述する検波出力端に接続されている。
利得制御増幅部３の入力端は、信号処理部２の後述する出力端に接続されており、利得制御増幅部３の出力端は、この信号処理装置の出力端をなしており、利得制御増幅部３の利得制御端は、比較部６の後述する出力端に接続されている。
利得制御増幅部７の入力端は、信号処理部２の出力端に接続されており、利得制御増幅部７の出力端は、検波平滑部５の後述する入力端に接続されており、利得制御増幅部７の利得制御端は、検波平滑部５の検波出力端に接続されている。
【００２９】
信号処理部２は、入力端及び出力端を備え、自己の入力端に印加された信号に所定の処理を施し、この処理の結果得られる信号を、自己の出力端より出力する。信号処理部２が施す処理は、信号処理部２に印加される信号のレベルの増加に従って、信号処理部２が出力する信号のレベルが単調増加するような任意の処理（例えば、入力信号の復調や等化）であってよい。
信号処理部２の入力端は、利得制御増幅部１の出力端に接続されており、信号処理部２の出力端は、利得制御増幅部３の入力端及び利得制御増幅部７の入力端に接続されている。
【００３０】
検波平滑部４及び５は、それぞれ、入力端及び検波出力端を備え、各自の入力端に印加された信号を検波して平滑化し、平滑化により得られた信号を、各自の検波出力端より出力する。
ただし、検波平滑部４は、検波平滑部５より短い時定数で平滑化を行う。すなわち、検波平滑部４の入力端にレベル（この場合、例えば、振幅）が一定レベルである信号（以下、当該レベルをＸとする）の供給が開始されてから、検波平滑部４の検波出力端より出力される信号のレベルが実質的に一定レベルに収束する（以下、収束する対象のレベルをＹとする）までの時間は、検波平滑部５の入力端にレベルＸの信号の供給が開始されてから、検波平滑部５の検波出力端より出力される信号のレベルが実質的にレベルＹに収束するまでの時間より短い。
【００３１】
検波平滑部４の入力端は、利得制御増幅部３の出力端に接続されており、検波平滑部４の検波出力端は、比較部６の後述する第１の入力端に接続されている。検波平滑部５の入力端は、利得制御増幅部７の出力端に接続されており、検波平滑部５の検波出力端は、比較部６の後述する第２の入力端と、利得制御増幅部１の利得制御端と、利得制御増幅部７の利得制御端とに接続されている。
【００３２】
比較部６は、第１の入力端と、第２の入力端と、出力端とを備え、自己の第１及び第２の入力端に印加された信号のうちレベルが大きい方の信号を、自己の出力端より出力する。
比較部６の第１の入力端は、検波平滑部４の検波出力端に接続されており、比較部６の第２の入力端は、検波平滑部５の検波出力端に接続されており、比較部６の出力端は、利得制御増幅部３の利得制御端に接続されている。
【００３３】
この信号処理装置の入力端（すなわち、利得制御増幅部１の入力端）に、外部から信号を供給すると、利得制御増幅部１は、自己の入力端に供給されたこの信号（入力信号）を増幅して信号処理部２に供給する。なお、この信号処理装置の入力端への信号の供給が開始された瞬間は、利得制御増幅部１の利得制御端には制御信号が供給されていないので、利得制御増幅部１は自己の最大増幅率で増幅を行う。
【００３４】
利得制御増幅部１の出力端から信号処理部２の入力端へと供給された信号は、信号処理部２において所定の処理を施され、信号処理部２の出力端から利得制御増幅部３及び７の各入力端へと供給される。
【００３５】
信号処理部２の出力端から利得制御増幅部３及び７の入力端へと信号が供給されると、利得制御増幅部３は、この信号を増幅して、自己の出力端（すなわち、この信号処理装置の出力端）より、出力信号として出力する。また、利得制御増幅部３が出力した出力信号は、検波平滑部４に供給される。
また、利得制御増幅部７も、信号処理部２の出力端から自己の入力端へと供給された信号を増幅して自己の出力端より出力する。利得制御増幅部７が出力した信号は、検波平滑部５に供給される。
なお、利得制御増幅部３及び７の各入力端への信号の供給が開始された瞬間は、利得制御増幅部３及び７の利得制御端には制御信号が供給されていないので、利得制御増幅部３及び７は各自の最大増幅率で増幅を行う。
【００３６】
検波平滑部４は、利得制御増幅部３が出力した出力信号を検波及び平滑化して、比較部６の第１の入力端に供給する。また、検波平滑部５は、利得制御増幅部７が出力した信号を検波及び平滑化して、比較部６の第２の入力端に供給する。更に、検波平滑部５は、比較部６の第２の入力端に供給した信号と実質的に同一の信号を、制御信号として、利得制御増幅部１及び７の各利得制御端に供給する。この結果、利得制御増幅部１及び７は、いずれも、検波平滑部５より供給される制御信号により特定される増幅率で増幅を行うようになる。
【００３７】
一方、検波平滑部４及び５より信号を供給された比較部６は、検波平滑部４より供給された信号及び検波平滑部５より供給された信号のうち、レベルが大きいの方の信号を、制御信号として、利得制御増幅部３の利得制御端に供給する。この結果、利得制御増幅部３は、比較部６より供給される制御信号により特定される増幅率で増幅を行うようになる。
【００３８】
そして、この信号処理装置の入力端に供給される入力信号のレベルが大きくなると、利得制御増幅部１の出力端より出力される信号のレベルも大きくなり、従って、信号処理部２、利得制御増幅部３及び７の各出力端より出力される信号のレベルも大きくなる。この結果、検波平滑部４及び５の各検波出力端から出力される各信号のレベルも大きくなる。
このため、この信号処理装置の入力端に供給される信号のレベルが大きくなると、利得制御増幅部１、３及び７の増幅率は、いずれも低下する。これにより、この信号処理装置が出力する出力信号のレベルが低下し、一定のレベルへと収束する。すなわち、この信号処理装置が出力する出力信号は、負帰還制御を受ける。
【００３９】
ただし、検波平滑部４は、検波平滑部５より短い時定数で平滑化を行うため、検波平滑部４が出力する信号のレベルは、検波平滑部５が出力する信号のレベルより早く増大する。従って、比較部６が出力する制御信号のレベルは検波平滑部４が出力する信号のレベルに等しくなり、比較部６が出力する制御信号のレベルは、検波平滑部５が出力する制御信号のレベルより速く増大する。このため、利得制御増幅部３の増幅率は、利得制御増幅部１及び７の増幅率より速く低下する。
【００４０】
一方、入力信号のレベルが小さくなると、利得制御増幅部１、信号処理部２、利得制御増幅部３及び７の各出力端より出力される各信号のレベルも小さくなり、検波平滑部４及び５の各検波出力端から出力される各信号のレベルも小さくなる。この結果、利得制御増幅部１、３及び７の増幅率はいずれも増大し、この信号処理装置が出力する出力信号のレベルが増大し、一定のレベルへと収束する。すなわち、出力信号はこの場合も負帰還制御を受ける。
【００４１】
ただし、検波平滑部４が出力する信号のレベルは、検波平滑部５が出力する信号のレベルより早く減少する。従って、比較部６が出力する制御信号のレベルは検波平滑部５が出力する制御信号のレベルに等しくなる。このため、利得制御増幅部１、３及び７の増幅率は、互いに等しい速さで増大する。
【００４２】
以上説明したように、この信号処理装置の利得制御増幅部３の増幅率は、この信号処理装置に供給された入力信号のレベルが増大したとき利得制御増幅部１及び７の増幅率より速く低下する。一方、入力信号のレベルが減少したとき、利得制御増幅部１、３及び７の増幅率は、互いに実質的に等しい速さで増大する。
従って、この信号処理装置全体の利得（すなわち、入力信号のレベルの絶対値に対する出力信号のレベルの絶対値の比）が減少する速さは、この信号処理装置全体の利得が増大する速さより速くなる。
【００４３】
また、信号処理部２が、自己の入力端に供給された信号に所定の処理を施す間に信号の遅延を発生させるものであったとする。この場合は、検波平滑部４による平滑化の時定数を、出力信号のレベルが一定レベルに収束するまでの時間が所望の範囲に収まるように選び、一方で、検波平滑部５による平滑化の時定数を、過制御が起きない程度にする。このように、検波平滑部４及び５による平滑化の時定数を互いに独立に設定することにより、出力信号の歪みや発振を防止しつつ、出力信号のレベルを所望の時間以内に一定レベルに収束させることが可能となる。
【００４４】
なお、この信号処理装置の構成は、上述のものに限られない。
例えば、図２に示すように、信号処理部２や、利得制御増幅部３及び７や、検波平滑部４及び５や、比較部６の一部又は全部は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＣＰＵ（Central Processing Unit）から構成されていてもよい。利得制御増幅部１が出力する信号がアナログ形式の信号である場合、信号処理部２は、利得制御増幅部１が出力するアナログ形式の信号をディジタル形式に変換するためのＡ／Ｄ（Analog-to-Digital）変換器を更に備えていればよい。
【００４５】
更に、利得制御増幅部１は、アナログ形式の入力信号をディジタル形式に変換するためのＡ／Ｄ変換器と、ＤＳＰあるいはＣＰＵにより構成されていてもよい。ただし、この信号処理装置に供給する対象の入力信号がディジタル形式の信号である場合、利得制御増幅部１は、Ａ／Ｄ変換器を備える必要はない。
また、利得制御増幅部３や７がＤＳＰやＣＰＵから構成されている場合、利得制御増幅部３や７は、更に、Ｄ／Ａ（Digital-to-Analog）変換器を備え、アナログ形式の出力信号を出力するものとしてもよい。
【００４６】
また、この信号処理装置は、利得制御増幅部１に供給する対象の入力信号に任意の処理を施し、処理を施された入力信号を利得制御増幅部１の入力端へと供給する装置を備えていてもよい。
また、この信号処理装置は、利得制御増幅部１を複数備えてもよい。この信号処理装置がｎ個（ｎは正の整数）の利得制御増幅部１を備える場合は、例えば、ｋ番目（ｋは１以上ｎ未満の整数）の利得制御増幅部１の出力端より出力された信号（又は、当該信号に所定の処理を施して得られた信号）が（ｋ＋１）番目の利得制御増幅部１の入力端に供給されるようにし、ｎ番目の利得制御増幅部１の出力端が信号処理部２の入力端に接続されるようにし、入力信号は１番目の利得制御増幅部１に供給されるようにする。そして、これらｎ個の利得制御増幅部１の各利得制御端は、いずれも検波平滑部５の検波出力端に接続されるものとする。
【００４７】
この発明の自動利得調整装置は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、パーソナルコンピュータに、上述の動作を実行するためのプログラムを格納した媒体（フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等）から該プログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行する自動利得調整装置を構成することができる。
【００４８】
また、例えば、通信ネットワークの掲示板（ＢＢＳ）に該プログラムを掲示し、これをネットワークを介して配信してもよく、また、該プログラムを表す信号により搬送波を変調し、得られた変調波を伝送し、この変調波を受信した装置が変調波を復調して該プログラムを復元するようにしてもよい。
そして、このプログラムを起動し、ＯＳの制御下に、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。
【００４９】
なお、ＯＳが処理の一部を分担する場合、あるいは、ＯＳが本願発明の１つの構成要素の一部を構成するような場合には、記録媒体には、その部分を除いたプログラムを格納してもよい。この場合も、その記録媒体には、コンピュータが実行する各機能又はステップを実行するためのプログラムが格納されているものとする。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、簡単な構成で、制御ループ内に遅延要素が含まれていても高速に安定して出力信号のレベルを一定にするための自動利得調整装置及び自動利得調整方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかる信号処理装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】図１の信号処理装置の変形例の基本構成を示すブロック図である。
【図３】従来の自動利得制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】従来の自動利得制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、３、７ 利得制御増幅部
２ 信号処理部
４、５ 検波平滑部
６ 比較部
Claims (5)
- 自己に供給された入力信号を、自己に供給された第１の制御信号が指定する増幅率で増幅して出力する第１の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に所定の処理を施して得られる信号を取得し、取得した信号を、自己に供給された第２の制御信号が指定する増幅率で増幅し、処理結果を表す出力信号として出力する第２の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に前記所定の処理を施して得られる信号を取得し、取得した信号を、自己に供給された前記第１の制御信号が指定する増幅率で増幅して出力する第３の利得制御増幅手段と、
前記第２の利得制御増幅手段が出力した出力信号を取得し、取得した前記出力信号を検波して所定の第１の時定数を有する回路により平滑化したものを表す第１の検波信号を出力する第１の検波平滑手段と、
前記第３の利得制御増幅手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号を検波して前記第１の時定数より長い第２の時定数を有する回路により平滑化したものを表す第２の検波信号を出力し、前記第２の検波信号を、前記第１の制御信号として前記第１及び第３の利得制御増幅手段へと供給する第２の検波平滑手段と、
前記第１及び第２の検波信号を取得し、取得した前記第１及び第２の検波信号のうち、レベルが大きい方を、前記第２の制御信号として前記第２の利得制御増幅手段へと供給する比較手段と、を備える、
ことを特徴とする自動利得調整装置。 - 自己に供給された入力信号を、自己に供給された第１の制御信号が示す増幅率で増幅して出力する第１の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に所定の処理を施して得られる信号を取得し、取得した信号を、自己に供給された第２の制御信号が示す増幅率で増幅し、処理結果を表す出力信号として出力する第２の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に前記所定の処理を施して得られる信号を取得し、取得した信号を、自己に供給された前記第１の制御信号が示す増幅率で増幅して出力する第３の利得制御増幅手段と、
前記第１及び第３の利得制御増幅手段に前記第１の制御信号を供給し、前記第２の利得制御増幅手段に前記第２の制御信号を供給する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが減少したとき、自己が供給する前記第１の制御信号が示す各増幅率を増大させ、前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが増大したとき、自己が供給する前記第１の制御信号が示す各増幅率を減少させる手段と、
前記出力信号のレベルが増大したとき、自己が供給する前記第２の制御信号が示す増幅率を、前記第２の制御信号が示す増幅率が、前記第１の制御信号が示す増幅率が一定値に収束する速さより速く一定値に収束するようにして減少させる手段と、
前記出力信号のレベルが減少したとき、自己が供給する前記第２の制御信号が示す増幅率を、前記第１の制御信号が示す増幅率が一定値に収束する速さと実質的に等しい速さで一定値に収束するように増大させる手段と、を備える、
ことを特徴とする自動利得調整装置。 - 自己に供給された入力信号を増幅して出力する第１の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に所定の処理を施して得られる信号を増幅し、処理結果を表す出力信号として出力する第２の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に前記所定の処理を施して得られる信号を増幅して出力する第３の利得制御増幅手段と、より構成されており、
前記第１及び第３の利得制御増幅手段は、前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが増大したとき各自の増幅率を互いに実質的に等しい速さで減少させ、前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが減少したとき各自の増幅率を互いに実質的に等しい速さで増大させる手段を備え、
前記第２の利得制御増幅手段は、自己が出力した前記出力信号のレベルが増大したとき、前記第３の利得制御増幅手段の増幅率より速く自己の増幅率を減少させ、前記出力信号のレベルが減少したとき、前記第３の利得制御増幅手段の増幅率と実質的に等しい速さで自己の増幅率を増大させる手段を備える、
ことを特徴とする自動利得調整装置。 - 供給された入力信号を増幅して出力する第１の利得制御増幅ステップと、
前記第１の利得制御増幅ステップで出力された信号に所定の処理を施して得られる中間信号を増幅し、増幅した中間信号を、処理結果を表す出力信号として出力する第２の利得制御増幅ステップと、
前記第１の利得制御増幅ステップで出力された信号に前記所定の処理を施して得られる中間信号を増幅して出力する第３の利得制御増幅ステップと、を含んでおり、
前記第１の利得制御増幅ステップは、前記第３の利得制御増幅ステップで出力された信号のレベルが増大したとき前記入力信号を増幅する増幅率を減少させ、前記第３の利得制御増幅ステップで出力された前記出力信号のレベルが減少したとき前記入力信号を増幅する増幅率を増大させ、
前記第３の利得制御増幅ステップは、前記第３の利得制御増幅ステップで出力された信号のレベルが増大したとき、前記中間信号を増幅する増幅率を、前記入力信号を増幅する増幅率と実質的に等しい速さで減少させ、前記第３の利得制御増幅ステップで出力された信号のレベルが減少したとき、前記中間信号を増幅する増幅率を、前記入力信号を増幅する増幅率と実質的に等しい速さで増大させ、前記第２の利得制御増幅ステップは、前記出力信号のレベルが増大したとき、前記中間信号を増幅する増幅率を、前記入力信号を増幅する増幅率より速く減少させ、前記出力信号のレベルが減少したとき、前記中間信号を増幅する増幅率を、前記入力信号を増幅する増幅率と実質的に等しい速さで増大させる、
ことを特徴とする自動利得調整方法。 - コンピュータを、
自己に供給された入力信号を増幅して出力する第１の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に所定の処理を施して得られる信号を増幅し、処理結果を表す出力信号として出力する第２の利得制御増幅手段と、
前記第１の利得制御増幅手段が出力した信号に前記所定の処理を施して得られる信号を増幅して出力する第３の利得制御増幅手段と、して機能させ、
前記第１及び第３の利得制御増幅手段を、前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが増大したとき各自の増幅率を互いに実質的に等しい速さで減少させ、前記第３の利得制御増幅手段が出力した信号のレベルが減少したとき各自の増幅率を互いに実質的に等しい速さで増大させる手段として機能させ、
前記第２の利得制御増幅手段を、自己が出力した前記出力信号のレベルが増大したとき、前記第３の利得制御増幅手段の増幅率より速く自己の増幅率を減少させ、前記出力信号のレベルが減少したとき、前記第３の利得制御増幅手段の増幅率と実質的に等しい速さで自己の増幅率を増大させる手段として機能させる、
ためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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