JP3953333B2

JP3953333B2 - 受信装置およびその方法

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Publication number: JP3953333B2
Application number: JP2002036930A
Authority: JP
Inventors: 茂樹中村
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2022-02-14
Also published as: JP2003244006A; US20030156661A1; EP1337046A3; EP1337046A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信信号から所定の周波数帯以外の信号を減衰させてトラッキングするトラッキング方法、その装置および受信装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、例えばＦＭ（Frequency Modulation）放送やＴＶ（television）放送を受信するために、受信装置いわゆるチューナが用いられる。このチューナは、受信する電波の周波数に合わせてフィルタ特性を変化させることができるトラッキングフィルタ回路を備えている。このトラッキングフィルタ回路は、望ましくない信号を減衰させて所定の信号を通過させる電子装置で、チューナのアンプやミキサの歪み特性を良好にしている。そして、チューナは、受信する周波数に応じてトラッキングフィルタ特性を変化させている。
【０００３】
一般に、受信装置であるチューナは、初段のアンプとして、雑音指数（ＮＦ：Noise Figure）の小さなトランジスタを用いることにより、弱電界でも受信できるようにしており、この初段のアンプを特にＬＮＡ（Low Noise Amplifier）という。このＬＮＡの雑音指数は、接続する前後の整合回路によって、雑音指数が異なってくる。すなわち、ＬＮＡアンプを構成するトランジスタあるいはＦＥＴ（Field-Effect Transistor：電界効果トランジスタ）が固有に持つガンマオプトに、ベースあるいはゲートから見たインピーダンスを合わせることにより実現される最も雑音指数が小さくなる整合回路（ＮＦマッチング）と、最も増幅度が大きくなるフィルタ特性、すなわち通過損失が最も小さくなるようにした整合回路（パワーマッチング）とでは、一般的に雑音指数が異なるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、チューナでは、トラッキングフィルタ回路は、フィルタ特性とＬＮＡの整合回路の両方を兼ねて構成されている。そのため、受信周波数以外の不要な信号を減衰させるとともに受信周波数の通過損失が最も小さくなるように、トラッキングフィルタ回路をＬＮＡとパワーマッチングさせた場合、上述したように、ＮＦマッチングさせた場合よりも雑音指数が高くなる。したがって、トラッキングフィルタ回路をパワーマッチングさせたときのほうが、より雑音指数が上昇することになるため、受信信号の信号レベルが低いとき、良好な受信に支障をきたすことがある。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて、所定の周波数帯を良好に抽出できる受信装置およびその方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フィルタ特性とアンプの整合回路の両方を兼ねて構成され、所定の周波数帯を選択的に抽出するトラッキングフィルタ回路を備えた受信装置であって、受信する信号の状態の良否を判断する判断手段と、前記トラッキングフィルタ回路のフィルタ特性を選択的に切り替える制御手段と、を具備し、前記トラッキングフィルタ回路は、前記所定の周波数帯の通過損失を小さくする通過損失重視フィルタ特性と、受信する信号の雑音を小さくする雑音指数重視フィルタ特性とを有し、前記制御手段は、前記判断手段により前記受信する信号の状態が良好であると判断された場合に前記通過損失重視フィルタ特性を選択し、前記判断手段により前記受信する信号の状態が良好でないと判断された場合に前記雑音指数重視フィルタ特性を選択する状態に切り替えることを特徴とする。
【０００７】
この発明では、通過損失重視フィルタ特性により所定の周波数帯の通過損失を小さくしたり、雑音指数重視フィルタ特性により受信する信号の雑音を小さくすることにより所定の周波数帯を選択的に抽出する。このことにより、例えば受信レベルが低くなっても受信感度が向上し、高感度なトラッキングが得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
〔受信装置の構成〕
図１は、本実施の形態の受信装置の概略構成を示す模式図である。この図１において、１は受信装置で、この受信装置１は、例えばデジタル放送を受信するためのデジタル放送受信機である。そして、この受信装置１は、いわゆる図示しない高周波増幅回路を構成するトラッキング装置としてのトラッキングフィルタ回路２と、一対の周波数変換回路３，４と、フィルタ５と、複合回路６と、Ｄ／Ａコンバータ７と、マイクロコンピュータ８とを備えている。
【００１０】
トラッキングフィルタ回路２は、所定のチャンネルの帯域幅を確保するとともに、希望チャンネル以外の信号に対しては減衰が大きくとれるような選択性を有する。そして、このトラッキングフィルタ回路２は、いわゆるアンテナ同調回路を構成する一種の帯域通過フィルタ（Band Pass Filter）としてのトラッキングフィルタ９と、高周波増幅回路であるアンプとしてのＬＮＡ（Low Noise Amplifier）を構成する高周波増幅トランジスタ、例えば電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor：ＦＥＴ）１０とを備えている。
【００１１】
そして、トラッキングフィルタ９は、希望チャンネルの周波数に同調をとる。具体的には、例えば図２の回路図に示すように、ダイオードＤ１およびコンデンサＣ１の直列回路と、リアクトルＬ１との並列回路でトラッキングフィルタ９が構成されている。すなわち、トラッキングフィルタ９は、コンデンサＣ１とリアクトルＬ１との共振によりチャンネルの同調周波数が合うように同調してバンドパスするフィルタ特性を示す。そして、トラッキングフィルタ９のダイオードＤ１とコンデンサＣ１との接続点には、抵抗Ｒ１を介してＤ／Ａコンバータ７が接続されている。すなわち、Ｄ／Ａコンバータ７からの同調電圧Ｖｔにより、ダイオードＤ１の容量が変化され、同調（トラッキング）をとる。そして、トラッキングフィルタ９には、図１に示すように、アンテナ（図示せず）が接続される入力端子１１が接続されている。
【００１２】
また、ＦＥＴ１０はトランジスタに比べて入力インピーダンスが非常に高く、動作特性の直線が良いので混変調妨害が起こりにくく、特にデュアルゲート酸化金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）ＦＥＴ）が用いられる。具体的には、例えば図２の回路図に示すように、ＦＥＴ１０の一方のゲートＧ１にトラッキングフィルタ９が接続されている。そして、このＦＥＴ１０の一方のゲートＧ１には、アンテナからの信号が加えられる。また、ＦＥＴ１０の他方のゲートＧ２には、抵抗Ｒ１などを介して後述するＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路１５からの制御信号が加えられる。すなわち、ＦＥＴ１０は、受信電波の強さ（受信レベル）を検出する。そして、このＦＥＴ１０は、ソース接地となっており、ドレインから高周波出力が取り出される構成となっている。このドレインに一方の第１の周波数変換回路３が接続されている。
【００１３】
この第１の周波数変換回路３は、ＦＥＴ１０で増幅された高周波信号を中間周波信号に変換する。そして、この第１の周波数変換回路３は、第１混合回路１２と第１局部発信回路１３とを備えている。第１混合回路１２は、高周波信号を効率よく中間周波信号に変換して雑音を少なくする。第１局部発信回路１３は、例えば安定で回路が簡易なコルピッツ発信回路を原形とした安定度が高いクラップ回路で、中間周波数が一定となるように第１混合回路１２を制御する。
【００１４】
また、第１の周波数変換回路３には、フィルタ５が接続されている。このフィルタ５には他方の第２の周波数変換回路４が接続され、第１の周波数変換回路３からの変換された中間周波信号を増幅させる。
【００１５】
第２の周波数変換回路４には、複合回路６が接続されている。この複合回路６は、図示しない検波回路、自動周波数調整（Automatic Fine Tuning：ＡＦＴ）回路、判断手段としてのＡＧＣ回路１５などを備えている。検波回路は、第２の周波数変換回路４から出力される搬送波の中間周波数を検波する。ＡＦＴ回路は、搬送波の中間周波数が所定の周波数となるように調整する。すなわち、第２の周波数変換回路４を構成する第２混合回路１６を制御する第２局部発信回路１７の局部発信周波数は周囲の温度や計時変化によって変化するため、正しい周波数が保てるようにする。ＡＧＣ回路１５は、受信電波の強さに応じて受信装置１の利得を自動的に制御し常に一定の検波出力を得るためのものである。このＡＧＣ回路１５の制御信号は、検波された信号から入力電波の強弱を判断して発生される。
【００１６】
そして、この複合回路６には、所定の周波数に調整された信号が出力される出力端子１９が接続されている。
【００１７】
また、Ｄ／Ａコンバータ７にはマイクロコンピュータ８が接続され、これらＤ／Ａコンバータ７およびマイクロコンピュータ８にて制御手段２０が構成される。すなわち、例えばスイッチなどの操作により所定のチャンネルが設定されたことを認識すると、マイクロコンピュータ８は、所定のチャンネルを受信すべく、Ｄ／Ａコンバータ７に所定の制御信号を出力する。より詳しくは、トラッキングフィルタ９のフィルタ特性が所定のチャンネルの周波数を通過させるフィルタ特性となるように、マイクロコンピュータ８から制御信号となる同調電圧ＶｔがＤ／Ａコンバータ７を介してトラッキングフィルタ９に供給される。
【００１８】
なお、マイクロコンピュータ８は、所定チャンネルの周波数に対して、２種類の制御信号を適宜出力可能な構成となっている。具体的には、所定チャンネルの周波数通過損失を重視したフィルタ特性（パワーマッチングさせたフィルタ特性）となる制御信号と、所定チャンネルの周波数の雑音指数（ＮＦ：Noise Figure）を重視したフィルタ特性（ＮＦマッチング）となる制御信号の２種類である。つまり、マイクロコンピュータ８は、所定のチャンネルに対して、トラッキングフィルタ９を２種類のフィルタ特性に調整可能となる。
【００１９】
〔受信装置の作用〕
次に、上記受信装置１の作用を図面に基づいて説明する。
【００２０】
トラッキングフィルタ回路２には、入力インピーダンスが非常に高く、動作特性の直線が良いので混変調妨害が起こりにくく弱電界でも受信できるように、主にＦＥＴ１０が用いられている。このため、このＦＥＴ１０が構成するアンプであるＬＮＡ（Low Noise Amplifier）の雑音指数は、通常最も増幅度が大きくなる整合回路（パワーマッチング）と、最も雑音指数が小さくなる整合回路（ＮＦマッチング）と異なる。すなわち、上述したように、ＬＮＡアンプを構成するトランジスタあるいはＦＥＴ（Field-Effect Transistor：電界効果トランジスタ）が固有に持つガンマオプトに、ベースあるいはゲートから見たインピーダンスを合わせることにより実現される最も雑音指数が小さくなる整合回路（ＮＦマッチング）と、最も増幅度が大きくなるフィルタ特性、すなわち通過損失が最も小さくなるようにした整合回路（パワーマッチング）とでは、一般的に雑音指数が異なる。
【００２１】
そして、受信装置１にて電波を受信する場合、まず、複合回路６のＡＧＣ回路１５が、図示しないアンテナで受信する受信電波の強さ（受信レベル）を検出する。このＡＧＣ回路１５は、受信レベルが所定値以上であることを認識すると、図４に示すように、トラッキングフィルタ９のフィルタ特性をフィルタの通過損失が最も小さくなるフィルタ特性を重視して変化させる。
【００２２】
すなわち、受信レベルが最も大きくなるパワーマッチングとしてフィルタ特性が良くなるように、選択されたチャンネルの同調周波数が合うようにトラッキングフィルタ９を同調させる。すなわち、マイクロコンピュータ８が所定の制御信号をＤ／Ａコンバータ７に出力させる。この制御信号により、Ｄ／Ａコンバータ７は、所定の同調電圧Ｖｔをトラッキングフィルタ９に印加し、ダイオードＤ１の容量を変化して同調をとる。このようにして、受信電波が強い場合でも不要な電波をより多く除去し、良好に所定のチャンネルの電波のみを受信する。
【００２３】
一方、複合回路６のＡＧＣ回路１５が受信電波の強さが所定値に達していないことを認識すると、図５に示すように、トラッキングフィルタ９のフィルタ特性を雑音指数を重視して変化させる。
【００２４】
すなわち、受信感度を優先させて、フィルタの通過損失が最も小さくなるフィルタ特性の周波数を例えば高い周波数側に少しずらして雑音指数が良好となるように、選択されたチャンネルの同調周波数が合うようにトラッキングフィルタ９を同調させる。このことにより、受信電波が弱い場合でも受信電波の受信感度をより向上でき、所定のチャンネルを受信できる。
【００２５】
このように、上記実施の形態では、通過損失重視フィルタ特性により所定の周波数帯の通過損失を小さくしたり、雑音指数重視フィルタ特性により受信する信号の雑音を小さくすることにより所定の周波数帯を選択的に抽出する。このため、例えば受信レベルが低くなっても受信感度を向上でき、高感度なトラッキングを得ることができる。
【００２６】
そして、弱電界でも受信できるようにＦＥＴ１０を用いる構成によりパワーマッチングとＮＦマッチングとが異なる構成でも、受信状態の良否を判断、例えばＦＥＴ１０のゲートにＡＧＣ回路１５からの制御信号を適宜印加して受信レベルを認識させ、この認識した受信レベルの強弱に対応させ、Ｄ／Ａコンバータ７からの異なる大きさの同調電圧Ｖｔをトラッキングフィルタ９に適宜印加して、トラッキングフィルタ９のフィルタ特性をパワーマッチングとＮＦマッチングとのいずれかに変更する。すなわち、受信状態が良好でない場合には、フィルタ特性をＮＦマッチングとする。このため、受信可能な受信レベルの範囲を大きくすることができ、良好に受信でき、高感度な受信装置１を提供できる。
【００２７】
また、受信レベルの大きさがあらかじめ設定された所定値以上か否かでパワーマッチングおよびＮＦマッチングのうちのいずれか一方に切り替える。このため、簡単な構成で高感度なトラッキングを得ることができる。
【００２８】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。
【００２９】
すなわち、受信装置１として例えばデジタル放送受信機について説明したが、ＦＭ受信機、テレビ放送受信機など、所定の放送波をトラッキングフィルタにより選択的に抽出して受信する受信機であれば対応できる。
【００３０】
また、トラッキングフィルタ９を初段、すなわちＦＥＴ１０より入力端子１１側に位置して配設したが、段間すなわちＦＥＴ１０より出力端子１９側で第１の周波数変換回路３より入力端子１１側に位置して配設したり、これら双方の位置にそれぞれ配設してもできる。
【００３１】
そして、ＡＧＣ回路１５で受信レベルを検知する構成において、受信レベルが所定値に達したか否かによりフィルタ特性をパワーマッチングかＮＦマッチングかに適宜変化させて説明したが、例えば図６ないし図９に示すように、フェージング（fading）環境を考慮した判断によりフィルタ特性を変化させてもよい。
【００３２】
具体的には、フェージング環境に応じて２種類の閾値を設定する。すなわち、フェージングによる受信信号の変動幅の大小に基づいて以下の２つの閾値を設定する。
【００３３】
Ｄ＜Ｘ
Ｄ≧Ｘ
Ｄ：受信レベルの最大変動幅（図６参照）
Ｅ：受信装置１の受信可能範囲（図７参照）
Ｘ：受信可能範囲Ｅの中心の位置（図８，９参照）
【００３４】
そして、図８および図９に示すように、受信信号の変動幅の最小値が受信可能範囲Ｅの下限に掛かるのを防止するために、受信信号の変動幅の大小に対応して上記閾値を適宜切り替え、フィルタ特性をずらす。すなわち、フィルタ特性を受信感度優先にすることで、受信レベルが低いときの感度が向上して、図８および図９中の一点鎖線で示すように、受信可能範囲を拡大できる。また、受信信号の変動幅の大小に対応してＤ＜Ｘでは最大値、Ｄ≧ＸではＸを閾値として閾値を切り替えるため、より受信レベルに対応した受信も可能となる。
【００３５】
すなわち、図８に示すようにＤ＜Ｘではフィルタ特性を感度優先とし受信可能範囲を拡大させ、図９に示すようにＤ≧Ｘではフィルタ特性をパワーマッチングとし、受信信号が受信可能範囲から外れそうな時だけ受信可能範囲を広げるて受信感度を向上させることができる。
【００３６】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および異常の発生を認識するための手順などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造や手順などとしてもよい。
【００３７】
【実施例】
次に、上記実施の形態で説明した構成に基づいて、受信感度について実験した結果について説明する。
【００３８】
この実験では、上記実施の形態の図２の回路構成、すなわちＦＥＴ１０のゲートＧ２にＡＧＣ回路１５からの制御信号を加えてＦＥＴ１０により受信レベルを認識させるとともにＤ／Ａコンバータ７から同調電圧Ｖｔを適宜可変可能に印加する構成の受信装置を用いる。なお、比較例として、従来の回路構成であるＦＥＴ１０のゲートＧ２にＡＧＣ電圧を印加してパワーマッチングとしてこの受信レベルに対応してＤ／Ａコンバータ７から一意的な同調電圧Ｖｔを印加する構成を用いる。
【００３９】
そして、実験に際しては、ＡＲＩＢ（財団法人電波産業会）ＳＴＤ−Ｂ２１３．０版５．２．５で定める目標値で、最小入力レベル−７５ｄＢｍ以下、最大入力レベル−２０ｄＢｍ以上（変調パラメータはＭｏｄｅ３、ガード比１／８、時間インターリーブなし、変調６４ＱＡＭ、内符号７／８）とする。そして、１０５ＭＨｚの電波を受信させる。この条件で、比較例の受信装置では最小入力レベル−７５ｄＢｍ、最大入力レベル−２０ｄＢｍであった。
【００４０】
一方、本実施例の受信装置では、受信レベルが高いレベルから最小入力レベルに近づいた際、トラッキングフィルタ９のフィルタ特性をＮＦマッチングとして雑音特性が良好となる周波数にずらした。例えば、１０５ＭＨｚを受信する場合、図３に示すように、受信レベルが高いときは１０５ＭＨｚで通過帯域のピークとなるようにフィルタ特性をレベルに対応した１０５ＭＨｚにトラッキングさせる。また、受信レベルが低くなる場合にはフィルタ特性を雑音特性が良好となる約９９ＭＨｚで通過帯域のピークとなるようにトラッキングさせる。
【００４１】
このことにより、受信レベルが低くなった場合には、従来の１０５ＭＨｚに通過帯域が固定の場合に比して、フィルタの通過損失は約１ｄＢ低くなるが、雑音特性は約２ｄＢ改善することが分かった。すなわち、雑音特性が２ｄＢ改善されることにより感度も２ｄＢ改善され、最小入力レベルは−７７ｄＢｍまで拡大できることがわかった。
【００４２】
なお、１０５ＭＨｚを受信するのに対して約９９ＭＨｚにトラッキングフィルタ９の通過帯域のピークをずらすことにより、約６ＭＨｚの差、すなわちＩＳＤＢ（Integrated Service of Digital Broadcasting：総合デジタル放送）−Ｔで１チャンネル分をずらすこととなる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、通過損失重視フィルタ特性により所定の周波数帯の通過損失を小さくしたり、雑音指数重視フィルタ特性により受信する信号の雑音を小さくすることにより所定の周波数帯を選択的に抽出するため、受信レベルが低くなっても受信感度を向上でき、高感度なトラッキングを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】前記一実施の形態におけるトラッキングフィルタ回路の一部を示す回路図である。
【図３】前記一実施の形態におけるパワーマッチングとＮＦマッチングとの差の説明となる実験結果を示すグラフである。
【図４】前記一実施の形態における受信レベルが高い場合のゲインを重視してトラッキングした状況を示すグラフである。
【図５】前記一実施の形態における受信レベルが低い場合の感度を重視してトラッキングした状況を示すグラフである。
【図６】本発明の他の実施の形態における受信レベルに対応したフィルタ特性の変更の閾値を説明するための受信レベルおよび時間の関係を示すグラフである。
【図７】前記他の実施の形態における受信レベルに対応したフィルタ特性の変更の閾値を説明するためのＢＥＲおよび受信レベルの関係を示すグラフである。
【図８】前記他の実施の形態における受信レベルに対応したフィルタ特性の変更の一方の閾値を説明するためのＢＥＲおよび受信レベルの関係を示すグラフである。
【図９】前記他の実施の形態における受信レベルに対応したフィルタ特性の変更の他方の閾値を説明するためのＢＥＲおよび受信レベルの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１受信装置
２トラッキング装置としてのトラッキングフィルタ回路
９帯域通過フィルタであるトラッキングフィルタ
１０受信レベル検知手段としての電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
１５判断手段としてのＡＧＣ回路
２０制御手段

Claims

フィルタ特性とアンプの整合回路の両方を兼ねて構成され、所定の周波数帯を選択的に抽出するトラッキングフィルタ回路を備えた受信装置であって、
受信する信号の状態の良否を判断する判断手段と、
前記トラッキングフィルタ回路のフィルタ特性を選択的に切り替える制御手段と、を具備し、
前記トラッキングフィルタ回路は、前記所定の周波数帯の通過損失を小さくする通過損失重視フィルタ特性と、受信する信号の雑音を小さくする雑音指数重視フィルタ特性とを有し、
前記制御手段は、前記判断手段により前記受信する信号の状態が良好であると判断された場合に前記通過損失重視フィルタ特性を選択し、前記判断手段により前記受信する信号の状態が良好でないと判断された場合に前記雑音指数重視フィルタ特性を選択する状態に切り替える
ことを特徴とした受信装置。
請求項１に記載の受信装置において、
前記通過損失重視フィルタ特性は、前記雑音指数重視フィルタ特性よりも前記所定の周波数帯の通過損失が小さく、
前記雑音指数重視フィルタ特性は、前記通過損失重視フィルタ特性よりも前記受信する信号の雑音が小さい
ことを特徴とした受信装置。
請求項１または２に記載の受信装置において、
前記判断手段は、前記受信する信号の受信レベルを判断し、
前記制御手段は、前記判断手段により前記受信する信号のレベルが所定値より大きいと判断された場合に前記通過損失重視フィルタ特性を選択し、前記判断手段により前記受信する信号のレベルが所定値より小さいと判断された場合に前記雑音指数重視フィルタ特性を選択する状態に切り替える
ことを特徴とした受信装置。
フィルタ特性とアンプの整合回路の両方を兼ねて構成され、所定の周波数帯を選択的に抽出するトラッキングフィルタ回路を用いた受信方法であって、
受信する信号の状態の良否を判断し、
この判断した前記受信する信号の状態が良好である場合には、前記所定の周波数帯の通過損失を小さくする通過損失重視の前記フィルタ特性を選択し、前記判断した受信する信号の状態が良好でない場合には、受信する信号の雑音を小さくする雑音指数重視の前記フィルタ特性を選択する状態に切り替える
ことを特徴とする受信方法。
請求項４に記載の受信方法において、
前記通過損失重視のフィルタ特性は、前記雑音指数重視のフィルタ特性よりも前記所定の周波数帯の通過損失が小さく、
前記雑音指数重視のフィルタ特性は、前記通過損失重視のフィルタ特性よりも前記受信する信号の雑音が小さい
ことを特徴とする受信方法。