JP4204589B2 - 自動利得制御装置 - Google Patents

Description

本発明は自動利得制御装置に関し、特に、ラジオ受信機などの無線通信装置に強い信号が入力されたときにおける信号の歪みを抑制するためのＡＧＣ動作を行う装置に関するものである。

一般に、ラジオ受信機などの無線通信装置では、受信信号の利得を調整するためにＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路が設けられている。図１は、従来のＡＧＣ回路を含むラジオ受信機の一部構成を示す図である。図１に示すように、従来のラジオ受信機は、アンテナ１０１、同調回路１０２、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１０３、混合回路１０４、局部発振回路１０５、中間周波増幅回路（ＩＦアンプ）１０６、検波回路１０７、差動アンプ１０８およびアッテネータ１０９を備えて構成されている。

同調回路１０２とＬＮＡ１０３とにより高周波増幅回路が構成される。この高周波増幅回路は、アンテナ１０１で受信した放送波のうち特定の周波数帯域における放送波を選択的に増幅する。ＬＮＡ１０３の制御端には電源電圧Ｖ_ＬＮＡが供給されており、増幅のゲインはこの電源電圧Ｖ_ＬＮＡおよび差動アンプ１０８の一端に現れる電圧Ｖ_Ｌ（後述する）によって決められる。なお、電源電圧Ｖ_ＬＮＡは、ＬＮＡ１０３に対して最大ゲインを与える電圧値に設定されている。

また、混合回路１０４と局部発振回路１０５とにより周波数変換器が構成される。この周波数変換器は、ＬＮＡ１０３から出力される搬送波信号と、局部発振回路１０５から出力される局部発振信号とを混合回路１０４で混合し、周波数変換を行って中間周波信号を生成して出力する。

中間周波増幅回路１０６は、混合回路１０４により生成された中間周波信号を増幅する。検波回路１０７は、中間周波増幅回路１０６より出力された中間周波信号を検波して直流成分を抽出し、これをＡＧＣ制御電圧Ｖ_ｄｅｔとして差動アンプ１０８の一方の差動入力端に供給する。差動アンプ１０８の他方の差動入力端には、基準電圧Ｖ_Ｒが供給されている。

差動アンプ１０８は、２つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２から成る差動対を備えている。一方のトランジスタＴｒ１のドレインは、アッテネータ１０９のＰＩＮダイオードに接続されている。また、他方のトランジスタＴｒ２は、ＬＮＡ１０３の制御端に接続されている。このように構成された差動アンプ１０８は、一方のトランジスタＴｒ１のゲートに供給される基準電圧Ｖ_Ｒと、他方のトランジスタＴｒ２のゲートに供給されるＡＧＣ制御電圧Ｖ_ｄｅｔとの差電位に応じて増幅動作を行い、ＬＮＡ１０３およびアッテネータ１０９のゲインを制御する。

アッテネータ１０９は、アンテナ１０１で受信された信号のレベルを減少させるように動作する。アンテナ入力信号の受信強度があまり大きくないときは、アッテネータ１０９は動作せず、受信信号のレベルを減少させることはない。しかし、アンテナ１０１に強電界の信号が入力されたときには、アッテネータ１０９が動作して、ラジオ受信機に過大な電力が加えられないようにする。

上記のように構成されたラジオ受信機におけるＡＧＣ動作を、図２を参照しながら以下に説明する。なお、図２は、差動アンプ１０８の動作特性を示す図である。

アンテナ１０１より入力される信号の強度が弱く、検波回路１０７により抽出されるＡＧＣ制御電圧Ｖ_ｄｅｔが基準電圧Ｖ_Ｒより小さい場合（Ｖ_ｄｅｔ＜Ｖ_Ｒ）、図２のように、差動アンプ１０８の差動対を構成する一方のトランジスタＴｒ１のドレインに現れる電圧Ｖ_ｄと、他方のトランジスタＴｒ２のドレインに現れる電圧Ｖ_Ｌとは共にゼロ（Ｖ_ｄ＝０、Ｖ_Ｌ＝０）となる。この場合、アッテネータ１０９のＰＩＮダイオードには電流が流れず、受信信号レベルの減衰動作は行われない。また、ＬＮＡ１０３には電源電圧Ｖ_ＬＮＡが与えられ、最大ゲインにて増幅動作が行われる。

また、アンテナ１０１より入力される信号の強度がある程度強くなり、検波回路１０７により抽出されるＡＧＣ制御電圧Ｖ_ｄｅｔが基準電圧Ｖ_Ｒより大きくなると（Ｖ_ｄｅｔ＞Ｖ_Ｒ）、図２のようにＶ_ｄ≠０となり、アッテネータ１０９のＰＩＮダイオードに電流が流れる。これにより、受信信号レベルの減衰動作が行われ、Ｖ_ｄｅｔ＝Ｖ_Ｒとなった時点で差動アンプ１０８がバランスする。

さらに、アンテナ１０１より入力される信号の強度が非常に強くなると（Ｖ_ｄｅｔ）Ｖ_Ｒ）、図２のように差動アンプ１０８のスイッチが切り替わってＶ_Ｌ≠０となる。これにより、ＬＮＡ１０３には、電源電圧Ｖ_ＬＮＡから電圧Ｖ_Ｌを差し引いた差電位（Ｖ_ＬＮＡ−Ｖ_Ｌ）が与えられ、ＬＮＡ１０３での増幅ゲインが下げられる。

なお、以上に説明したラジオ受信機と同様に、アッテネータの減衰率とＡＧＣアンプの増幅率との双方を制御して受信信号のレベルを調整する技術について開示した文献として、例えば特許文献１が存在する。
特開平６−２５３２７５号公報

しかしながら、上記図１に示したようなＡＧＣ回路では、ＡＧＣ制御を全てアナログ回路で行っている。また、上記特許文献１に記載の技術では、アッテネータの減衰量は制御部がデジタル的に調整しているが、ＡＧＣアンプの増幅量はアナログ方式で調整している。ところがアナログ方式によるＡＧＣ制御では、インテリジェントな制御を行うことが困難であり、必ずしも適切にＡＧＣ制御ができないという問題があった。すなわち、アナログ回路でインテリジェントな制御を行おうとすると、回路が非常に複雑になり、そのために動作が不安定になってしまうという問題があった。

なお、第１のＩＦ信号のレベル検出信号と第２のＩＦ信号のレベル検出信号とをもとにＤＳＰ（Digital Signal Processor）が正しい受信信号レベルを算出できるようにした技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−３３１２８８号公報

しかしながら、この特許文献２に記載の技術では、両レベル検出信号を合成したトータルゲインをもとにＤＳＰが受信信号レベルを算出するに過ぎないものであり、各帯域の受信強度レベルに応じて適切にＡＧＣ制御することはできない。

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、受信信号のレベルを複数の帯域に分けてデジタル的に判断し、ＡＧＣの制御を最適な形で精度よくかけることができるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の自動利得制御装置では、受信したＲＦ信号およびこれを周波数変換したＩＦ信号のレベルを狭帯域、中帯域、広帯域の３つの周波数帯域毎に検出してデジタル信号に変換し、デジタル信号処理部が各帯域のレベル検出デジタル信号に基づいて利得調整の可否および利得調整量を決定するようにしている。具体的には、狭帯域のレベル検出デジタル信号の値が狭帯域用基準電圧に相当する所定値より大きく、かつ、第２の利得調整部で利得調整可能な範囲のうち上記ＲＦ信号のゲインを最大限減少させる限界レベルを超えていないときは、狭帯域のレベル検出デジタル信号の値が所定値と等しくなるように第２の利得調整部の利得（ＲＦ信号のゲイン）を調整する。また、狭帯域のレベル検出デジタル信号の値が上述の限界レベルを超えたときは、狭帯域のレベル検出デジタル信号の値が所定値と等しくなるように、第２の利得調整部による利得調整量を限界レベル付近に維持するとともに、第１の利得調整部の利得（ＲＦ信号のゲイン）を調整する。

上記のように構成した本発明によれば、受信信号について複数の周波数帯域毎に検出される受信強度レベルに基づいて、利得調整を行うべきか否か、行う場合にはどの程度利得を調整するべきかをデジタル信号処理部がインテリジェントに判断し、その結果に基づいて利得調整を行うことができ、ＡＧＣの制御を最適な形で精度よくかけることができる。

図１は、従来のＡＧＣ回路を含むラジオ受信機の一部構成を示す図である。
図２は、差動アンプの動作特性を示す図である。
図３は、本実施形態のＡＧＣ回路を含むラジオ受信機の一部構成例を示す図である。
図４は、ＬＮＡおよびアッテネータの動作特性を示す図である。
図５は、本実施形態の広帯域検波回路、中帯域検波回路、狭帯域検波回路で検波する複数の周波数帯域を示す図である。
図６は、本実施形態によるＤＳＰの概略構成例を示す図である。
図７は、広帯域、中帯域、狭帯域における各信号レベルのパターン例を示す図である。
図８は、本実施形態によるスイッチ部の他の構成例を示す図である。
図９は、ＬＮＡおよびアッテネータの他の利得調整例を実現する構成を示す図である。
図１０は、本実施形態によるＡＧＣ回路の他の構成例を示す図である。
図１１は、本実施形態によるＡＧＣ回路の他の構成例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図３は、本実施形態のＡＧＣ回路を含むラジオ受信機の一部構成例を示す図である。図３において、同調回路２とＬＮＡ３とにより高周波増幅回路が構成されている。この高周波増幅回路は、一般的に、アンテナ１で受信した放送波のうち特定の周波数帯域における放送波を選択的に増幅する。

ＬＮＡ３は、本発明の第１の利得調整部に相当するものであり、同調回路２から出力された特定の周波数帯域における放送波を増幅して出力する。また、同調回路２にはアッテネータ４も接続されている。アッテネータ４は、本発明の第２の利得調整部に相当するものであり、アンテナ１で受信された信号のレベルを減少させるように動作する。

図４は、ＬＮＡ３およびアッテネータ４の動作特性を示す図である。図４（ａ）に示すように、ＬＮＡ３のゲインは、制御端に与えられる電圧Ｖ_Ｌの大きさによって決められる。ＬＮＡ３のゲインは電圧Ｖ_ＬＮＡの付近で飽和し、当該電圧Ｖ_ＬＮＡが与えられたときに最大ゲインとなる。また、図４（ｂ）に示すように、アッテネータ４のゲインは、与えられる電流Ｉ_ｄの大きさによって決められる。アッテネータ４のゲインは電流Ｉ_ＳＳの付近で飽和し、当該電流Ｉ_ＳＳが与えられたときに最小ゲインとなる。

初期状態では、ＬＮＡ３は最大ゲインとなるように設定されている。アンテナ入力信号の受信強度があまり大きくないときは、アッテネータ４は動作せず、受信信号のレベルを減少させることはない。したがって、ＬＮＡ３により最大ゲインで増幅動作が行われるのみである。しかし、アンテナ１に強電界の信号が入力されたときには、アッテネータ４が動作して、ラジオ受信機に過大な電力が加えられないようにする。また、アンテナ入力信号の強度が非常に強く、アッテネータ４が飽和して調整可能な限界レベルを超えたときは、ＬＮＡ３のゲインを下げてラジオ受信機に過大な電力が加えられないようにする。

また、第１混合回路５と第１局部発振回路６とにより第１周波数変換器が構成されている。この第１周波数変換器は、ＬＮＡ３から出力される搬送波信号と、第１局部発振回路６から出力される局部発振信号とを第１混合回路５で混合し、周波数変換を行って第１中間周波信号を生成して出力する。第１ＩＦフィルタ７は、第１混合回路５により生成された第１中間周波信号に帯域制限を行って、受信希望周波数を含む中帯域の中間周波信号を生成する。ＩＦアンプ８は、第１ＩＦフィルタ７より出力される第１中間周波信号を増幅する。

また、第２混合回路９と第２局部発振回路１０とにより第２周波数変換器が構成されている。この第２周波数変換器は、ＩＦアンプ８から出力される第１中間周波信号と、第２局部発振回路１０から出力される局部発振信号とを第２混合回路９で混合し、周波数変換を行って第２中間周波信号を生成して出力する。第２ＩＦフィルタ１１は、第２混合回路９より出力される第２中間周波信号に帯域制限を行って、受信希望周波数を含む狭帯域の中間周波信号を生成する。

広帯域検波回路１２、中帯域検波回路１３および狭帯域検波回路１４は、受信信号のレベルを複数の周波数帯域毎に検出する本発明のレベル検出部に相当するものである。各検波回路１２〜１４で検波する複数の周波数帯域は図５に示す通りである。

広帯域検波回路１２は、ＬＮＡ３より出力される高周波増幅信号を検波し、受信希望周波数ｆ_ｄを含む広帯域に含まれる信号の電圧レベルＶ_ｄｅｔＷを検出する。中帯域検波回路１３は、第１ＩＦフィルタ８より出力される第１中間周波信号を検波し、受信希望周波数ｆ_ｄを含む中帯域に含まれる信号の電圧レベルＶ_ｄｅｔＭを検出する。狭帯域検波回路１４は、第２ＩＦフィルタ１１より出力される第２中間周波信号を検波し、受信希望周波数ｆ_ｄを含む狭帯域に含まれる信号の電圧レベルＶ_ｄｅｔＮを検出する。

第１Ａ／Ｄ変換器１５は、広帯域検波回路１２により検出された広帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＷをデジタル信号に変換する。第２Ａ／Ｄ変換器１６は、中帯域検波回路１３により検出された中帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＭをデジタル信号に変換する。第３Ａ／Ｄ変換器１７は、狭帯域検波回路１４により検出された狭帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＮをデジタル信号に変換する。これらのＡ／Ｄ変換器１５〜１７は、本発明のＡ／Ｄ変換部に相当する。

ＤＳＰ１８は、本発明のデジタル信号処理部に相当するものであり、複数のＡ／Ｄ変換器１５〜１７から出力される各帯域のレベル検出デジタル信号に基づいて、ＬＮＡ３およびアッテネータ４による利得調整の可否および利得調整量を決定する。利得調整を行う場合は、決定した利得調整量に対応する値のデジタル信号を生成して出力する。

図６に示すように、ＤＳＰ１８は、第１比較器３１、第２比較器３２、第３比較器３３および利得調整部３４を備えて構成されている。第１比較器３１は、第１Ａ／Ｄ変換器１５から出力される広帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＷに対応するデジタル信号と、広帯域用の基準電圧Ｖ_ＲＷに対応するデジタル信号とを比較して、その大小関係に応じてエラー信号を出力する。すなわち、Ｖ_ｄｅｔＷ＞Ｖ_ＲＷのときに“１”、そうでないときに“０”のエラー信号を出力する。

第２比較器３２は、第２Ａ／Ｄ変換器１６から出力される中帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＭに対応するデジタル信号と、中帯域用の基準電圧Ｖ_ＲＭに対応するデジタル信号とを比較して、その大小関係に応じてエラー信号を出力する。すなわち、Ｖ_ｄｅｔＭ＞Ｖ_ＲＭのときに“１”、そうでないときに“０”のエラー信号を出力する。

第３比較器３３は、第３Ａ／Ｄ変換器１７から出力される狭帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＮに対応するデジタル信号と、狭帯域用の基準電圧Ｖ_ＲＮに対応するデジタル信号とを比較して、その大小関係に応じてエラー信号を出力する。すなわち、Ｖ_ｄｅｔＮ＞Ｖ_ＲＮのときに“１”、そうでないときに“０”のエラー信号を出力する。

利得調整部３４は、各比較器３１〜３３から出力されるエラー信号の内容に基づいて、ＬＮＡ３およびアッテネータ４による利得調整の可否および利得調整量を決定する。例えば、図７（ａ）に示すように、狭帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＮが狭帯域用の基準電圧Ｖ_ＲＮより大きいときは（第３比較器３３から“１”のエラー信号が出力されているとき）、ＬＮＡ３およびアッテネータ４による利得調整を行うようにする。

このとき、ＤＳＰ１８は、例えばＶ_ｄｅｔＮ＝Ｖ_ＲＮとなるようにＬＮＡ３およびアッテネータ４の利得を調整する。広帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＷが広帯域用の基準電圧Ｖ_ＲＷより大きいとき（第１比較器３１から“１”のエラー信号が出力されているとき）や、中帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＭが中帯域用の基準電圧Ｖ_ＲＭより大きいとき（第２比較器３２から“１”のエラー信号が出力されているとき）は、Ｖ_ｄｅｔＷ＝Ｖ_ＲＷあるいはＶ_ｄｅｔＭ＝Ｖ_ＲＭとなるようにＬＮＡ３およびアッテネータ４の利得を調整しても良いが、Ｖ_ｄｅｔＮ＝Ｖ_ＲＮとなるように調整するのが好ましい。

一方、図７（ｂ）に示すように、狭帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＮが狭帯域用の基準電圧Ｖ_ＲＮより小さいときは（第３比較器３３から“０”のエラー信号が出力されているとき）、中帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＭや広帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＷがそれらの基準電圧Ｖ_ＲＭ，Ｖ_ＲＷより大きくなっていても、ＬＮＡ３およびアッテネータ４による利得調整を行わないようにする。

ＬＮＡ３やアッテネータ４による利得調整を行うと、受信信号のゲインが全体として下げられるため、狭帯域中に含まれる受信希望周波数ｆ_ｄの本信号のレベルも下がってしまう。図７（ｂ）の状況ではこの本信号のレベルが元々低いにもかかわらず、ＡＧＣ制御によって更にゲインが下げられることによって、本信号の受信感度が低下してしまう。よって、この場合にはＬＮＡ３やアッテネータ４による利得調整を行うことはせず、本信号の受信感度を比較的良好に保つ。

従来のＡＧＣ回路では、受信信号のレベルを複数の周波数帯域に分けることなく一括して見ていたので、中帯域や広帯域（本信号の受信希望周波数から離れた他局の周波数帯など）に強電界の信号が存在すると、本信号の受信強度が低い場合でも受信信号のゲインを下げてしまっていた。よって、本信号の受信感度の低下を招くことがあった。これに対して本実施形態によれば、狭帯域、中帯域、広帯域の受信強度を独立して検出し、それぞれの検出結果に応じてＡＧＣ制御の有無を決定しているので、利得調整すべきか否かを適切に制御することができる。

ところで、図７（ａ）のようにＶ_ｄｅｔＮ＞Ｖ_ＲＮとなっている状況下でＬＮＡ３およびアッテネータ４による利得調整を行う場合に、Ｖ_ｄｅｔＷ＞Ｖ_ＲＷあるいはＶ_ｄｅｔＭ＞Ｖ_ＲＭとなっていても必ずＶ_ｄｅｔＮ＝Ｖ_ＲＮとなるようにＬＮＡ３およびアッテネータ４の利得を調整するようにすれば、本信号の受信感度を常に最良の状態に保つことができる。このような利得調整もＤＳＰ１８の利得調整部３４によって行うことが可能である。

図３に戻り、Ｄ／Ａ変換器１９は、ＤＳＰ１８により決定された利得調整量に基づくデジタル信号をアナログ信号に変換し、これをＡＧＣ制御電圧として出力する。このＤ／Ａ変換器１９の出力側には、２つのスイッチＳ１，Ｓ２が接続されている。第１スイッチＳ１は、ＤＳＰ１８により決定された利得調整量に基づくＡＧＣ制御電圧と、ＬＮＡ３に最大ゲインを与えるための定電圧Ｖ_ＬＮＡとの何れかを選択的に切り替えてＬＮＡ３の制御端に供給するためのものである。

第２スイッチＳ２は、ＤＳＰ１８により決定された利得調整量に基づくＡＧＣ制御電圧の印加によって生じるＡＧＣ制御電流と、アッテネータ４による利得調整量を利得調整可能な限界レベル（飽和レベル）付近に維持するための定電流源Ｉ_ＳＳとの何れかを選択的に切り替えてアッテネータ４に供給するためのものである。これらスイッチＳ１，Ｓ２の切り替え制御はＤＳＰ１８が行う。

次に、上記のように構成した本実施形態によるラジオ受信機におけるＡＧＣ動作を説明する。まず、アンテナ１より入力される信号の強度が弱く、少なくとも狭帯域検波回路１４により抽出される狭帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＮに対応するＡ／Ｄ変換値が、基準電圧Ｖ_ＲＮに対応するデータ値より小さい場合（Ｖ_ｄｅｔＮ＜Ｖ_ＲＮ）、図６に示すＤＳＰ１８の第３比較器３３から出力されるエラー信号は“０”となる。

このときＤＳＰ１８は、第１スイッチＳ１を端子ａ_１側、第２スイッチＳ２を端子ａ_２側に切り替える。また、ＤＳＰ１８は、ＡＧＣ制御電圧がゼロとなるようにゼロデータをＤ／Ａ変換器１９に出力する（あるいは、何もデータを出力しない）。この場合、アッテネータ４のＰＩＮダイオードには電流Ｉ_ｄが流れず、受信信号レベルの減衰動作は行われない。また、ＬＮＡ３には電源電圧Ｖ_ＬＮＡが与えられ、最大ゲインにて増幅動作が行われる。

また、アンテナ１より入力される信号の強度がある程度強くなり、少なくとも狭帯域検波回路１４により抽出される狭帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＮに対応するＡ／Ｄ変換値が、基準電圧Ｖ_ＲＮに対応するデータ値より大きくなると（Ｖ_ｄｅｔＮ＞Ｖ_ＲＮ）、図６に示すＤＳＰ１８の第３比較器３３から出力されるエラー信号は“１”となる。

このときＤＳＰ１８は、第１スイッチＳ１を端子ａ_１側、第２スイッチＳ２を端子ａ_２側に切り替える。また、ＤＳＰ１８は、ＡＧＣ制御電圧が非ゼロとなるように、Ｄ／Ａ変換器１９にデータ値を出力する。このとき、狭帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＮが基準電圧Ｖ_ＲＮをどの程度上回っているかに応じて、テーブル等によりあらかじめ定められたデータ値を出力するようにしても良い。

この場合、ＬＮＡ３では依然として電源電圧Ｖ_ＬＮＡに基づき最大ゲインにて増幅動作が行われているが、アッテネータ４には電流Ｉ_ｄが流れ、受信信号レベルの減衰動作が行われる。ＤＳＰ１８が出力するデータ値を大きくしてＡＧＣ制御電流Ｉ_ｄを大きくするほど、アッテネータ４の減衰量を大きくすることができる（図４（ｂ）参照）。ＤＳＰ１８は、Ｖ_ｄｅｔＮ＝Ｖ_ＲＮとなるまで（第３比較器３３から出力されるエラー信号が“１”から“０”に変わるまで）データ値を出力し、アッテネータ４のＡＧＣ制御を行う。

さらに、アンテナ１より入力される信号の強度が非常に強くなり（Ｖ_ｄｅｔＮ）Ｖ_ＲＮ）、アッテネータ４で利得調整可能な限界レベル（飽和レベル）を超えると、ＤＳＰ１８は、第１スイッチＳ１を端子ｂ_１側、第２スイッチＳ２を端子ｂ_２側に切り替える。アッテネータ４の飽和レベルを超えたかどうかは、例えば、ＤＳＰ１８がＤ／Ａ変換器１９にデータ値を出力しているにもかかわらず、狭帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＮが下がらず、第３比較器３３から“１”のエラー信号が所定時間以上出力され続けていることを検知することによって判断できる。

この場合もＤＳＰ１８は、ＡＧＣ制御電圧が非ゼロとなるように、Ｄ／Ａ変換器１９にデータ値を出力する。ただし、このＡＧＣ制御電圧は第１スイッチＳ１を介してＬＮＡ３に供給される。ＤＳＰ１８は、このＡＧＣ制御電圧が電源電圧Ｖ_ＬＮＡより小さくなるように出力データ値を調整する（図４（ａ）参照）。一方、アッテネータ４には、第２スイッチＳ２を介して定電流Ｉ_ＳＳが供給される。

これにより、アッテネータ４による減衰量が飽和レベル付近に維持されるとともに、ＬＮＡ３での増幅ゲインが減少され、アッテネータ４の飽和レベルを超えて狭帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＮが下げられていく。ＤＳＰ１８は、Ｖ_ｄｅｔＮ＝Ｖ_ＲＮとなるまで（第３比較器３３から出力されるエラー信号が“１”から“０”に変わるまで）データ値を出力し、ＬＮＡ３のＡＧＣ制御を行う。

以上詳しく説明したように、本実施形態によれば、受信信号の強度を狭帯域、中帯域、広帯域に分けてそれぞれ独立して検出し、それぞれの検出結果をデジタル信号に変換してＤＳＰ１８にてＡＧＣ制御の有無および利得調整量を決定するようにしているので、利得調整すべきか否か、利得調整するときにはどの程度調整するかなどを適切に制御することができ、最適な形でＡＧＣ制御をかけることができる。

なお、上記実施形態では、図３のように２つのスイッチＳ１，Ｓ２を設けてＤＳＰ１８がこれらの切り替えを制御する例について説明したが、スイッチ部の構成はこれに限定されない。例えば、図８（ａ）に示すように、Ｄ／Ａ変換器１９と２つのスイッチＳ１，Ｓ２との間に更にオン／オフスイッチＳ３を設けても良い。

この図８（ａ）の構成例において、ＤＳＰ１８は、アンテナ１より入力される信号の強度が弱く、Ｖ_ｄｅｔＮ＜Ｖ_ＲＮのときにはスイッチＳ３をオフとする。逆に、アンテナ入力信号の強度が強くなってＶ_ｄｅｔＮ＞Ｖ_ＲＮとなるときにはスイッチＳ３をオンとする。このようにすれば、ＬＮＡ３、アッテネータ４の両方とも利得調整を行わないときは、ＤＳＰ１８から出力されるデータ値に基づくＡＧＣ制御電圧をＬＮＡ３およびアッテネータ４から完全に切り離すことができ、誤動作を防止することができる。

また、図８（ｂ）に示すように、Ｄ／Ａ変換器１９と２つのスイッチＳ１，Ｓ２との間に、ＤＳＰ１８により決定された利得調整量に基づくＡＧＣ制御電圧をＬＮＡ３およびアッテネータ４の何れかに選択的に切り替えて供給するためのスイッチＳ４を設けても良い。この図８（ｂ）のように構成した場合、第１スイッチＳ１と第４スイッチＳ４とにより本発明の第１のスイッチ部が構成される。また、第２スイッチＳ２と第４スイッチＳ４とにより本発明の第２のスイッチ部が構成される。

図８（ｂ）に示す構成例において、アンテナ入力信号の強度が弱く、Ｖ_ｄｅｔＮ＜Ｖ_ＲＮとなる場合、ＤＳＰ１８は、第１スイッチＳ１を端子ａ_１側、第２スイッチＳ２を端子ａ_２側、第４スイッチＳ４を端子ａ_４側に切り替える。また、アンテナ入力信号の強度がある程度強くなってＶ_ｄｅｔＮ＞Ｖ_ＲＮとなっても、アッテネータ４の飽和レベルを超えない限り、各スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ４は上述と同様に切り替える。さらに、アンテナ入力信号の強度が非常に強くなり（Ｖ_ｄｅｔＮ）Ｖ_ＲＮ）、アッテネータ４で利得調整可能な限界レベル（飽和レベル）を超えると、ＤＳＰ１８は、第１スイッチＳ１を端子ｂ_１側、第２スイッチＳ２を端子ｂ_２側、第４スイッチＳ４を端子ｂ_４側に切り替える。

また、上記実施形態では、スイッチ部の切り替え動作によりＬＮＡ３の利得調整とアッテネータ４の利得調整とを独立して行うようにしていたが、スイッチ部を用いる例に限定されるものではない。例えば、図９に示すように、ＬＮＡ３の利得調整用のデータとアッテネータ４の利得調整用のデータとをＤＳＰ１８から２つのＤ／Ａ変換器１９ａ，１９ｂに独立して出力するようにしても良い。

この場合、ＬＮＡ３用のＤ／Ａ変換器１９ａに出力するデータ値は、ＡＧＣ制御電圧が０〜Ｖ_ＬＮＡとなる範囲で可変とし、アッテネータ４用のＤ／Ａ変換器１９ｂに出力するデータ値は、ＡＧＣ制御電流が０〜Ｉ_ＳＳとなる範囲で可変とする。２つの利得調整系統が完全に独立しているので、アッテネータ４用のＤ／Ａ変換器１９ｂにＡＧＣ制御電流Ｉ_ＳＳに相当するデータ値を出力して最大減衰量を維持しつつ、ＬＮＡ３用のＤ／Ａ変換器１９ａに出力するデータ値を可変としてＬＮＡ３の増幅ゲインを下げることも容易にできる。

また、図３に示したスイッチＳ１，Ｓ２を用いる代わりに、図１に示した差動アンプ１０８を用いても良い。その場合の構成例を示したのが、図１０である。この図１０の例は、ＬＮＡ３の利得調整とアッテネータ４の利得調整との切り替えをアナログ的に行うようにしたものである。このように構成した場合も、広帯域、中帯域、狭帯域の受信レベルに応じてＤＳＰ１８がインテリジェントにＡＧＣ制御をかけることができる。ただし、図３のようにＬＮＡ３の利得調整とアッテネータ４の利得調整との切り替えもデジタル的に行うことにより、アッテネータ４の減衰量を飽和レベル付近に維持しつつ、ＬＮＡ３の増幅ゲインを更に下げることが確実にでき、より高精度にＡＧＣ制御を行うことができる。

また、上記実施形態では、アナログ的に検出した各帯域のレベル検出電圧を３つのＡ／Ｄ変換器１５〜１７でデジタル信号に変換し、これをＤＳＰ１８に入力して処理する例について説明しているが、この例に限定されない。例えば、図１１に示すように、ＩＦアンプ８から出力された第１中間周波信号を第３Ａ／Ｄ変換器１７により直ちにデジタル信号に変換し、これをＤＳＰ１８に入力する。そして、ＤＳＰ１８の内部で、第２ＩＦフィルタ１１の動作および狭帯域検波回路１４の動作をデジタル的に行うようにしても良い。この場合、第２ＩＦフィルタ１１はデジタルフィルタで構成され、狭帯域検波回路１４はデジタル信号の値そのものをモニタする構成となる。

また、上記実施形態では、狭帯域の受信強度を基準に考え、狭帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＮが狭帯域用の基準電圧Ｖ_ＲＮより小さいときは、中帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＭや広帯域のレベル検出電圧Ｖ_ｄｅｔＷがそれらの基準電圧Ｖ_ＲＭ，Ｖ_ＲＷより大きくなっていても、ＬＮＡ３およびアッテネータ４による利得調整を行わないようにしていた。よって、中帯域と広帯域との２つ周波数帯に必ずしも分ける必要はなく、これらを１つの周波数帯にまとめて受信強度を検出するようにしても良い。逆に、狭帯域の受信強度、中帯域の受信強度、広帯域の受信強度に応じて、ＤＳＰ１８がより複雑なＡＧＣ制御を行うようにしても良い。

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明の自動利得制御装置は、受信信号の利得調整を行う必要があるラジオ受信機、テレビジョン受像機などに代表される各種無線通信装置に有用である。

Claims (3)

1. アンテナを介して受信したＲＦ信号のゲインを増幅させるための第１の利得調整部と、
   上記第１の利得調整部よりも上記アンテナ側に接続され、上記アンテナを介して受信した上記ＲＦ信号のゲインを減少させるための第２の利得調整部と、
   上記アンテナを介して受信した上記ＲＦ信号およびこれを周波数変換したＩＦ信号のレベルを狭帯域、中帯域、広帯域の３つの周波数帯域毎にそれぞれ第２ＩＦ周波数、第１ＩＦ周波数、ＲＦ周波数のレベル検出信号として検出するレベル検出部と、
   上記レベル検出部により検出された各帯域のレベル検出信号をデジタル信号に変換し、それぞれ上記第２ＩＦ周波数、上記第１ＩＦ周波数、上記ＲＦ周波数のレベル検出デジタル信号として出力するＡ／Ｄ変換部と、
   上記Ａ／Ｄ変換部から出力される各帯域のレベル検出デジタル信号に基づいて、上記第１の利得調整部および上記第２の利得調整部による利得調整の可否および利得調整量を決定するデジタル信号処理部であって、上記第２ＩＦ周波数のレベル検出デジタル信号の値が狭帯域用基準電圧に相当する所定値より大きい場合は、上記第２ＩＦ周波数のレベル検出デジタル信号の値が上記狭帯域用基準電圧に相当する所定値と等しくなるように上記第１の利得調整部および上記第２の利得調整部の利得を調整する一方、上記ＲＦ周波数のレベル検出デジタル信号の値が広帯域用基準電圧に相当する所定値より大きいときは上記ＲＦ周波数のレベル検出デジタル信号の値が上記広帯域用基準電圧に相当する所定値と等しくなるように、または、上記第１ＩＦ周波数のレベル検出デジタル信号の値が中帯域用基準電圧に相当する所定値より大きいときは上記第１ＩＦ周波数のレベル検出デジタル信号の値が上記中帯域用基準電圧に相当する所定値と等しくなるように上記第１の利得調整部および上記第２の利得調整部の利得を調整するとともに、上記第２ＩＦ周波数のレベル検出デジタル信号の値が上記狭帯域用基準電圧に相当する所定値より小さい場合は、上記第１ＩＦ周波数のレベル検出デジタル信号の値が上記中帯域用基準電圧に相当する所定値より大きく、または、上記ＲＦ周波数のレベル検出デジタル信号の値が上記広帯域用基準電圧に相当する所定値より大きくなっていても、上記第１の利得調整部および上記第２の利得調整部の利得調整を行わないようにしたデジタル信号処理部とを備え、
   上記デジタル信号処理部は、上記Ａ／Ｄ変換部から出力される上記第２ＩＦ周波数のレベル検出デジタル信号の値が上記狭帯域用基準電圧に相当する所定値より大きく、かつ、上記第２の利得調整部で利得調整可能な範囲のうち上記ＲＦ信号のゲインを最大限減少させる限界レベルを超えていないときに、上記第２ＩＦ周波数のレベル検出デジタル信号の値が上記狭帯域用基準電圧に相当する所定値と等しくなるように上記第２の利得調整部の利得を調整し、上記Ａ／Ｄ変換部から出力される上記第２ＩＦ周波数のレベル検出デジタル信号の値が上記限界レベルを超えたときに、上記第２ＩＦ周波数のレベル検出デジタル信号の値が上記狭帯域用基準電圧に相当する所定値と等しくなるように、上記第２の利得調整部による利得調整量を上記限界レベル付近に維持するとともに上記第１の利得調整部の利得を調整することを特徴とする自動利得制御装置。
2. 上記デジタル信号処理部により決定された利得調整量に基づくＡＧＣ制御電圧または上記第１の利得調整部に最大ゲインを与える定電圧の何れかを選択的に切り替えて上記第１の利得調整部に供給するための第１のスイッチ部と、
   上記デジタル信号処理部により決定された利得調整量に基づくＡＧＣ制御電流または上記第２の利得調整部による利得調整量を上記限界レベル付近に維持する定電流の何れかを選択的に切り替えて上記第２の利得調整部に供給するための第２のスイッチ部とを備え、
   上記第１、第２のスイッチ部の切り替え制御を上記デジタル信号処理部が行うことを特徴とする請求項１に記載の自動利得制御装置。
3. 上記デジタル信号処理部は、上記Ａ／Ｄ変換部から出力される上記第２ＩＦ周波数のレベル検出デジタル信号の値が上記狭帯域用基準電圧に相当する所定値より小さいときおよび、上記Ａ／Ｄ変換部から出力される上記第２ＩＦ周波数のレベル検出デジタル信号の値が上記狭帯域用基準電圧に相当する所定値より大きく、かつ、上記限界レベルを超えていないときに、上記第１のスイッチ部を上記定電圧側、上記第２のスイッチ部を上記ＡＧＣ制御電流側に切り替えるように制御し、上記Ａ／Ｄ変換部から出力される上記第２ＩＦ周波数のレベル検出デジタル信号の値が上記限界レベルを超えたときに、上記第１のスイッチ部を上記ＡＧＣ制御電圧側、上記第２のスイッチ部を上記定電流側に切り替えるように制御することを特徴とする請求項２に記載の自動利得制御装置。

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