JP4270743B2 - 高周波信号処理装置および送受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばケーブルテレビジョンネットワーク（ＣＡＴＶ網）に接続される端末装置に係り、自動利得制御機能を有する受信回路を備えた高周波信号処理装置、及び双方向通信を可能とする送受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、放送技術、通信技術のマルチメディア化、デジタル化に伴い放送と通信技術分野の融合が実現しつつある。例えばＣＡＴＶ回線では、電話回線に比較して大量のデータ伝送能力を有するので、ＣＡＴＶ回線を利用してネットワークを構築し、インターネットを経由したデータ通信サービスを行なうことが考えられる。
【０００３】
このサービスでは、加入者宅にケーブルモデムと呼ぶＣＡＴＶ回線とのインターフェースが設置され、ケーブルモデムにデータ通信機器としてのパソコンを接続し、ユーザがＣＡＴＶ放送センターを介してインターネット等の外部ネットワークにアクセスすることができるようにしている。
【０００４】
このようなケーブルモデムにおいて、デジタル変調された放送信号（下り信号）を受信するる受信回路、及び上り信号を送出する送信回路を備えた送受信装置の一例を図７を参照して説明する。
【０００５】
図において、下り信号であるデジタル変調された高周波信号（以下、ＲＦ信号）は、入出力コネクタ１から入力され、分波器２を介してＲＦ可変減衰器３に供給され、さらに第１の高周波増幅器４（以下、ＲＦ増幅器４）、帯域可変の帯域通過フィルタ５（以下、ＢＰＦ５）、及び第２の高周波増幅器６（以下、ＲＦ増幅器６）を介して混合器７に入力される。
【０００６】
混合器７ではＲＦ信号と局部発振器８からの信号とを混合して周波数変換を行ない、中間周波数信号（以下、ＩＦ信号）を出力する。混合器７で周波数変換されたＩＦ信号は、第１のＩＦ増幅器９、ＩＦ帯域用のＢＰＦ１０を介してＩＦ利得制御増幅器１１に供給される。このＩＦ利得制御増幅器１１からの出力は、第２のＩＦ増幅器１２を介してＩＦ信号出力端子１３から出力される。
【０００７】
ＩＦ信号出力端子１３から出力されたＩＦ信号は、アナログデジタル変換器１４（以下、ＡＤ変換器１４）に入力され、ＡＤ変換器１４では入力されたＩＦ信号をデジタル信号に変換し、次段の復調器１５でデジタル復調するようにしている。
【０００８】
また、ＡＤ変換器１４からのデジタル出力はレベル検出器１６に入力され、レベル検出器１６の出力をＡＧＣ電圧生成回路１７に供給する。前記ＡＧＣ電圧生成回路１７はＩＦ−ＡＧＣ電圧及びＲＦ−ＡＧＣ電圧を生成し、端子１８及び１９を介して前記ＩＦ利得制御増幅器１１及びＲＦ可変減衰器３にそれぞれＩＦ−ＡＧＣ電圧とＲＦ−ＡＧＣ電圧を供給する。こうしてＲＦ可変減衰器３とＩＦ利得制御増幅器１１の利得が制御され、ＡＤ変換器１４の入力レベルが最適になるように制御を行っている。
【０００９】
上記ＲＦ−ＡＧＣとＩＦ−ＡＧＣの動作は図８に示す通りであり、ＲＦ信号の入力レベルが小さい領域ではＲＦ−ＡＧＣは動作せず、ＩＦ−ＡＧＣのみ動作し、
ＲＦ信号の入力レベルが大きい領域ではＲＦ−ＡＧＣが動作し、ＩＦ−ＡＧＣは一定になる。なお、図８において、特性Ａは第１のＲＦ増幅器４の入力レベルを示し、特性ＢはＩＦ利得制御増幅器１１による信号減衰量を示し、特性ＣはＲＦ可変減衰器３による信号減衰量を示している。
【００１０】
一方、上り信号である高周波信号は、端子２０に入力され、利得制御増幅器２１及びバンドパスフィルタ２２を介して分波器２に供給され、入出力コネクタ１及びケーブルを介してＣＡＴＶセンター局へ上り信号を送信するようにしている。
前記利得制御増幅器２１は、端子２３に与えられる制御信号によって送信信号の断続制御や送信信号のレベル制御を行なうものである。また、２４は＋Ｂ電圧供給用の端子であり、符号１００で示すブロックは受信回路であり、符号２００で示すブロックは送信回路である。
【００１１】
なお、送受信機能を有する高周波装置の一例として、本出願人が先に特許出願した特願２０００−１９８４７５号がある。
【００１２】
また前記入出力コネクタ１に入力される下り信号は、通常９０〜８６０ＭＨｚの高周波信号であり、ケーブルモデムの入力端における下り信号のレベルは、通常−１５ dB (ｍＶ）から＋１５dB (ｍＶ）程度と微弱である。また、上り信号は通常５〜６５ＭＨｚ程度の高周波信号であり、上り信号のレベルはケーブルモデムの出力端で＋８〜＋５８ｄＢ（ｍＶ）である。
【００１３】
ところで、上記したように受信装置では、下り信号入力は前述した通り、３０ｄＢ（ｍＶ）のレンジを最低保証する必要があるため、ＲＦ増幅器４は、入力信号レベルが予想される最大レベルの信号入力時にも耐えられるような歪性能を確保するように設計しており、入力レベルの変化に関係なく常時比較的大きなバイアス電流を流すようにしている。
【００１４】
また、他のＲＦ増幅器６、混合器７、ＩＦ増幅器９も同様に入力レベルが変化してもバイアスの設定は変化させず、消費電流も変化しないようにしている。したがって、従来の受信装置では入力レベル範囲が下限付近にある信号入力時にも歪性能を確保するために常時過大な消費電流を流していることになる。
【００１５】
また、上り信号について考えると、下り信号の入力レベルが上記下限付近にあるときは、一般的にＣＡＴＶセンター局から遠い幹線上に位置する場合であり、このときの上り信号は比較的大きな消費電流を必要とする。つまり、下り信号レベルが小さいときほど上り信号の利得制御増幅器２１は大きな消費電流を必要とすることになる。
【００１６】
したがって、このような点を考慮すると下り信号の入力レベル範囲が下限付近のときにも、過大な消費電流を常時流すことは受信装置の消費電流を増大することになり、上り信号の送信時にはさらなる消費電流の増加をもたらしている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、従来の受信装置では下り信号の入力レベル範囲が下限付近のときにも、過大な消費電流を常時流しているため、受信装置の消費電流を増大することになる。また、上り信号の送信時にはさらなる消費電流の増加をもたらしている。
【００１８】
本発明は上記事情に鑑み、入出力用コネクタからＩＦ利得制御増幅器までに間に存在する増幅器等の能動回路の消費電流をＲＦ入力信号のレベルに応じて適切に制御し、消費電流の増加を抑えた受信装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【発明を解決するための手段】
本発明は、高周波信号が入力される第１の入力端子と、前記入力された高周波信号を増幅する高周波増幅器と、前記増幅された高周波信号を中間周波数信号に変換する変換器と、前記変換された中間周波数信号を増幅する中間周波増幅器と、前記中間周波数信号の信号レベルに基づいたＩＦ−ＡＧＣ電圧が入力される第２の入力端子と、前記ＩＦ−ＡＧＣ電圧に基づいて利得を制御して前記中間周波数信号を増幅して出力する利得制御増幅器と、前記ＩＦ−ＡＧＣ電圧が、前記高周波信号が所定レベルより低いことを示す電圧のときに、前記高周波増幅器、前記変換器および前記中間周波増幅器の少なくともいずれかに加わるバイアス電流を、前記ＩＦ−ＡＧＣ電圧が、前記高周波信号が前記所定レベルより高いことを示す電圧のときのバイアス電流より低くする電流制御回路と、を具備することを特徴とする高周波信号処理装置である。
【００２０】
また本発明は、高周波信号が入出力される入出力端子と、前記入出力端子に入力された第１の高周波信号を受信して増幅する高周波増幅器と、前記増幅された第１の高周波信号を中間周波数信号に変換する変換器と、前記変換された中間周波数信号を増幅する中間周波増幅器と、前記中間周波数信号の信号レベルに基づいたＩＦ−ＡＧＣ電圧が入力される第１の入力端子と、前記ＩＦ−ＡＧＣ電圧に基づいて利得を制御して前記中間周波数信号を増幅して出力する利得制御回路と、を含む受信回路と、第２の高周波信号が入力される第２の入力端子と、前記第２の高周波信号の利得を制御する利得制御信号が入力される制御端子と、前記入力された利得制御信号に基づいて前記第２の高周波信号の利得を制御する利得制御器と、を含む送信回路と、を具備し、前記受信回路は、前記利得制御信号の信号レベルが所定レベルより高いときに、前記高周波増幅器、前記変換器および前記中間周波増幅器の少なくともいずれかに加わるバイアス電流を、前記利得制御信号が前記所定レベルより低いことを示す信号のときのバイアス電流より低くする電流制御回路を、さらに含むことを特徴とする送受信装置である。
【００２１】
このように高周波信号処理装置及び送受信装置によれば、無駄な電力消費を無くすことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。 図１は本発明の一実施形態の受信装置を示すブロック図であり、図７の従来例と同一部分には同一符号を記して詳細な説明は省略する。
【００２３】
図１において、下り信号であるデジタル変調された高周波信号（以下、ＲＦ信号）は、入出力コネクタ１から入力され、分波器２を介してＲＦ可変減衰器３に供給され、さらに第１のＲＦ増幅器４、帯域可変のＢＰＦ５、及び第２のＲＦ増幅器６を介して混合器７に入力される。
【００２４】
混合器７ではＲＦ信号と局部発振器８からの信号とを混合し、ＩＦ信号に変換し、このＩＦ信号を第１のＩＦ増幅器９、ＢＰＦ１０を介してＩＦ利得制御増幅器１１に供給する。このＩＦ利得制御増幅器１１からの出力は、第２のＩＦ増幅器１２を介してＩＦ信号出力端子１３から出力される。
【００２５】
また、出力端子１３から出力されたＩＦ信号は、ＡＤ変換器１４にてデジタル信号に変換され、次段の復調器１５でデジタル復調する。また、ＡＤ変換器１４からのデジタル出力はレベル検出器１６に入力され、レベル検出器１６の出力を利得制御回路１７に供給する。前記利得制御回路１７はＩＦ−ＡＧＣ電圧及びＲＦ−ＡＧＣ電圧を生成し、ＩＦ利得制御増幅器１１及びＲＦ可変減衰器３にそれぞれＩＦ−ＡＧＣ電圧とＲＦ−ＡＧＣ電圧を供給する。ＲＦ可変減衰器３とＩＦ利得制御増幅器１１の利得が制御されることにより、ＡＤ変換器１４の入力レベルが最適になるように制御を行っている。上記ＲＦ−ＡＧＣとＩＦ−ＡＧＣの動作は前述した図８に示す通りである。
【００２６】
一方、上り信号の高周波信号は、端子２０に入力され、利得制御増幅器２１及びバンドパスフィルタ２２を介して分波器２に供給され、入出力コネクタ１及びケーブルを介してＣＡＴＶセンター局へ上り信号を送信するようにしている。
前記利得制御増幅器２１は、端子２３に与えられる制御信号によって送信信号の断続制御や送信信号のレベル制御を行なうものである。
【００２７】
さらに本発明では、モニタ制御回路３１及び電流制御回路３２を設けている。モニタ制御回路３１は、端子１８に供給されるＩＦ−ＡＧＣ電圧を監視し、ＩＦ−ＡＧＣ電圧が基準電圧以上又は基準電圧以下になったときにそれに応答して制御信号を出力するもので、その制御信号を電流制御回路３２に供給するものである。
【００２８】
前記電流制御回路３２は、前記制御信号を受けて第１のＲＦ増幅器４の動作電流量を制御して、ＲＦ増幅器４の消費電流を制御するものであり、ＲＦ入力信号レベルが大きいときはＲＦ増幅器４の消費電流を大きくし、ＲＦ入力信号レベルが小さいときはＲＦ増幅器４の消費電流を小さくするような制御を行う。
【００２９】
これにより、入出力コネクタ１への下り信号の入力レベル範囲が下限付近のときには、過大な消費電流を流すことがないため消費電流を抑えることができる。
【００３０】
図２は、上記モニタ制御回路３１及び電流制御回路３２の具体的な回路例を示す接続図である。図２において、モニタ制御回路３１は差動入力のオペアンプＡ１を有し、オペアンプＡ１の非反転入力端（＋）には＋Ｂ電源電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧した基準電圧Ｖｓが供給され、反転入力端（−）には端子１８からＩＦ−ＡＧＣ電圧が供給されている。また、電流制御回路３２は電界効果トランジスタＦＥＴ１を有し、前記オペアンプＡ１の出力によってＦＥＴ１のゲートを制御するようにしている。
【００３１】
また、第１のＲＦ増幅器４は、増幅用トランジスタＴｒ１を有し、トランジスタＴｒ１のベースにはコンデンサＣ１を介してＲＦ信号が供給され、コレクタからコンデンサＣ２を介して増幅出力を取出すようにしている。このトランジスタのコレクタと＋Ｂ電源間には負荷抵抗ＲＬ及び抵抗Ｒａ，Ｒｂの直列回路が接続されており、抵抗Ｒｂと並列に前記ＦＥＴ１のドレイン・ソース電流路が接続されている。
【００３２】
さらにトランジスタＴｒ１のコレクタ・ベース間及びベース・接地間にはそれぞれ抵抗ＲＢ１，ＲＢ２が接続され、エミッタ・接地間には抵抗ＲＥが接続されている。また抵抗ＲＬとＲａとの接続点はコンデンサＣｄを介して接地されている。
【００３３】
次に、図２の動作を図３を参照して説明する。図３はＲＦ入力レベルに対するＩＦ−ＡＧＣ電圧（実線ａ）とＲＦ−ＡＧＣ電圧（点線ｂ）の変化を示し、さらに第１のＲＦ増幅器４の入力レベル（実線ｃ）を示している。
【００３４】
図３において、RF入力レベルが所定のレベル（Ｒｅｆ１）よりも大きいときには、ＲＦ可変減衰器３のゲインリダクションの作用により、第１のＲＦ増幅器４の入力は一定に保たれている。このとき第１のＲＦ増幅器４は、歪性能を満足するように消費電流を多めに設定する必要がある。一方、このときＩＦ−ＡＧＣ電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ２による分電圧ＶＳよりも低くなっているため、オペアンプＡ１の出力はハイレベルとなり、ＦＥＴ１がオンになる。したがって、抵抗Ｒｂが側路されるためトランジスタＴｒ１のコレクタには電流制限の抵抗（Ｒａ＋ＲＬ）を介して電流が流れるようになる。
【００３５】
また、ＲＦ入力レベルが小さくなり、ＩＦ−ＡＧＣ電圧が分電圧ＶＳよりも高くなるとオペアンプＡ１の出力はローレベルとなり、ＦＥＴ１がオフする。したがって抵抗Ｒｂが抵抗ＲａとＲＬに直列に接続されるため、トランジスタＴｒ１のコレクタには電流制限の抵抗（Ｒｂ＋Ｒａ＋ＲＬ）を介して電流が流れるようになる。
【００３６】
即ち、ＩＦ−ＡＧＣ電圧が基準レベルＶＳより低い場合、つまり第１のＲＦ増幅器４の入力レベルが所定のレベルよりも大きい場合は抵抗（Ｒａ＋ＲＬ）で制限された電流がトランジスタＴｒ１に流れ、ＩＦ−ＡＧＣ電圧が基準レベルＶＳより高い場合、つまり第１のＲＦ増幅器４の入力レベルが所定のレベルよりも小さい場合は抵抗（Ｒｂ＋Ｒａ＋ＲＬ）で制限された電流がトランジスタＴｒ１に流れることになる。
【００３７】
従って、電流制限の抵抗が（Ｒａ＋ＲＬ）のときの方が、抵抗（Ｒｂ＋Ｒａ＋ＲＬ）のときよりも消費電流量が多くなるため、第１のＲＦ増幅器４の入力レベルが所定のレベルよりも大きいときは消費電流量を多くし、入力レベルが所定のレベルよりも小さいときは消費電流量を少なくするように作用する。これにより、無駄な電力消費をなくすことができる。
【００３８】
なお、消費電流の切り換えポイント（つまり基準電圧ＶＳの設定）は、第１のＲＦ増幅器４の歪性能を考慮して設定する必要があり、第１のＲＦ増幅器４の入力レベルをＶｉｎとしたとき、消費電流を小さくしても歪性能に問題がない入力レベルＶｉｎを見定めて基準電圧ＶＳを設定することが望ましい。
【００３９】
また、図２ではトランジスタＴｒ１のコレクタに接続されている抵抗値を変化させることにより消費電流を制御するようにしたが、他のバイアス抵抗値を変える方法でもよい。また、電流制御回路３２はＦＥＴ１を用いた例を述べたが、そのほかにトランジスタ等のスイッチング素子を用いても良い。さらにオペアンプＡ１にヒステリシス特性を持たせるようにすれば、ＩＦ−ＡＧＣ電圧が基準電圧ＶＳ付近でしばしば変動しても消費電流が不用意に変動することを防ぐことができる。
【００４０】
次に、本発明の第二の実施形態について図４を参照して説明する。図４では、第１のＲＦ増幅器４に対して電流制御回路３２を設けるほかに、第２のＲＦ増幅器６、混合器７、第１のＩＦ増幅器９に対してそれぞれ電流制御回路３３，３４，３５を接続し、これら電流制御回路３２，３３，３４，３５をモニタ制御回路３１によって制御するようにしたものである。
【００４１】
即ち、第１のＲＦ増幅器４、第２のＲＦ増幅器６、混合器７、第１のＩＦ増幅器９は、入出力コネクタ１とＩＦ利得制御増幅器１１との間に配置され、電源供給により動作している能動回路であり、これら複数の能動回路の消費電流を制御することにより、消費電力をより一層低減できるようにしたものである。
【００４２】
さらに、図５、図６を参照して本発明の第３の実施の形態について説明する。図５は、上り信号の利得制御増幅器２１に供給する利得制御信号をモニタ制御回路３１で監視し、このモニタ制御回路３１の出力によって第１のＲＦ増幅器４に対する電流制御回路３２を制御し、第１のＲＦ増幅器４の消費電流を制御するようにしたものである。
【００４３】
即ち、ＣＡＴＶセンター局からの幹線上の距離と、下り信号レベル、上り信号レベルの関係は図６に示すようになっている。ＣＡＴＶセンター局からの幹線上の距離が長い場合、上り信号の出力レベルは高いレベルが必要となり、逆に下り信号のＲＦ入力レベルは距離が遠いほど小さくなる。このような場合、ＲＦ増幅器４の歪性能は良好であり、かつ上り信号の利得制御信号は大きいため、モニタ制御回路３１の制御によりＲＦ増幅器４の消費電流を抑えるように動作する。
【００４４】
また、ＣＡＴＶセンター局からの幹線上の距離が短い場合、上り信号の出力レベルは低くて済み、逆に下り信号のＲＦ入力レベルは距離が近い分だけ大きくなる。このような場合、ＲＦ増幅器４は歪性能を良好に保つため消費電流を多くする必要があるが、上り信号の利得制御信号が小さくなるため、モニタ制御回路３１の制御によりＲＦ増幅器４の消費電流を多くするように動作する。
【００４５】
なお、上り信号の利得制御信号は、電圧や、デジタル信号で表されるものを利用できるが、電圧値で表される場合は図２のようなオペアンプＡ１を利用できるし、デジタル信号の場合は演算器等の比較器を用いて、数値化された比較設定値と比較するようにすれば良い。
【００４６】
なお、図５の実施例を応用し、上り信号の利得制御信号をモニタ制御回路３１で監視し、第２のＲＦ増幅器６、混合器７、第１のＩＦ増幅器９の消費電流も制御するようにしても良く、これにより消費電力をより一層低減できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、受信装置における能動回路の歪性能を最適に保ちながら、受信装置及び送受信装置における消費電力を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による高周波信号処理装置を示すブロック図。
【図２】本発明に使用するモニタ制御回路及び電流制御回路の構成を説明するための接続図。
【図３】本発明の動作を説明するための特性図。
【図４】本発明の第二の実施形態による高周波信号処理装置を示すブロック図。
【図５】本発明の第三の実施形態としての送受信装置を示すブロック図。
【図６】図５の動作を説明するための特性図。
【図７】従来の送受信装置を示すブロック図。
【図８】従来の受信装置の利得制御動作を説明するための特性図。
【符号の説明】
１…入出力用コネクタ
２…分波器
３…ＲＦ可変減衰器
４…第１のＲＦ増幅器
６…第２のＲＦ増幅器
７…混合器
８…局部発振器
９…第１のＩＦ増幅器
１１…ＩＦ利得制御増幅器
１２…第２のＩＦ増幅器
１７…ＡＧＣ電圧生成回路
２１…上り信号利得制御増幅器
３１…モニタ制御回路
３２，３３，３４，３５…電流制御回路
１００…受信回路
２００…送信回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばケーブルテレビジョンネットワーク（ＣＡＴＶ網）に接続される端末装置に係り、自動利得制御機能を有する受信回路を備えた高周波信号処理装置、及び双方向通信を可能とする送受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、放送技術、通信技術のマルチメディア化、デジタル化に伴い放送と通信技術分野の融合が実現しつつある。例えばＣＡＴＶ回線では、電話回線に比較して大量のデータ伝送能力を有するので、ＣＡＴＶ回線を利用してネットワークを構築し、インターネットを経由したデータ通信サービスを行なうことが考えられる。
【０００３】
このサービスでは、加入者宅にケーブルモデムと呼ぶＣＡＴＶ回線とのインターフェースが設置され、ケーブルモデムにデータ通信機器としてのパソコンを接続し、ユーザがＣＡＴＶ放送センターを介してインターネット等の外部ネットワークにアクセスすることができるようにしている。
【０００４】
このようなケーブルモデムにおいて、デジタル変調された放送信号（下り信号）を受信するる受信回路、及び上り信号を送出する送信回路を備えた送受信装置の一例を図７を参照して説明する。
【０００５】
図において、下り信号であるデジタル変調された高周波信号（以下、ＲＦ信号）は、入出力コネクタ１から入力され、分波器２を介してＲＦ可変減衰器３に供給され、さらに第１の高周波増幅器４（以下、ＲＦ増幅器４）、帯域可変の帯域通過フィルタ５（以下、ＢＰＦ５）、及び第２の高周波増幅器６（以下、ＲＦ増幅器６）を介して混合器７に入力される。
【０００６】
混合器７ではＲＦ信号と局部発振器８からの信号とを混合して周波数変換を行ない、中間周波数信号（以下、ＩＦ信号）を出力する。混合器７で周波数変換されたＩＦ信号は、第１のＩＦ増幅器９、ＩＦ帯域用のＢＰＦ１０を介してＩＦ利得制御増幅器１１に供給される。このＩＦ利得制御増幅器１１からの出力は、第２のＩＦ増幅器１２を介してＩＦ信号出力端子１３から出力される。
【０００７】
ＩＦ信号出力端子１３から出力されたＩＦ信号は、アナログデジタル変換器１４（以下、ＡＤ変換器１４）に入力され、ＡＤ変換器１４では入力されたＩＦ信号をデジタル信号に変換し、次段の復調器１５でデジタル復調するようにしている。
【０００８】
また、ＡＤ変換器１４からのデジタル出力はレベル検出器１６に入力され、レベル検出器１６の出力をＡＧＣ電圧生成回路１７に供給する。前記ＡＧＣ電圧生成回路１７はＩＦ−ＡＧＣ電圧及びＲＦ−ＡＧＣ電圧を生成し、端子１８及び１９を介して前記ＩＦ利得制御増幅器１１及びＲＦ可変減衰器３にそれぞれＩＦ−ＡＧＣ電圧とＲＦ−ＡＧＣ電圧を供給する。こうしてＲＦ可変減衰器３とＩＦ利得制御増幅器１１の利得が制御され、ＡＤ変換器１４の入力レベルが最適になるように制御を行っている。
【０００９】
上記ＲＦ−ＡＧＣとＩＦ−ＡＧＣの動作は図８に示す通りであり、ＲＦ信号の入力レベルが小さい領域ではＲＦ−ＡＧＣは動作せず、ＩＦ−ＡＧＣのみ動作し、
ＲＦ信号の入力レベルが大きい領域ではＲＦ−ＡＧＣが動作し、ＩＦ−ＡＧＣは一定になる。なお、図８において、特性Ａは第１のＲＦ増幅器４の入力レベルを示し、特性ＢはＩＦ利得制御増幅器１１による信号減衰量を示し、特性ＣはＲＦ可変減衰器３による信号減衰量を示している。
【００１０】
一方、上り信号である高周波信号は、端子２０に入力され、利得制御増幅器２１及びバンドパスフィルタ２２を介して分波器２に供給され、入出力コネクタ１及びケーブルを介してＣＡＴＶセンター局へ上り信号を送信するようにしている。
前記利得制御増幅器２１は、端子２３に与えられる制御信号によって送信信号の断続制御や送信信号のレベル制御を行なうものである。また、２４は＋Ｂ電圧供給用の端子であり、符号１００で示すブロックは受信回路であり、符号２００で示すブロックは送信回路である。
【００１１】
なお、送受信機能を有する高周波装置の一例として、本出願人が先に特許出願した特願２０００−１９８４７５号がある。
【００１２】
また前記入出力コネクタ１に入力される下り信号は、通常９０〜８６０ＭＨｚの高周波信号であり、ケーブルモデムの入力端における下り信号のレベルは、通常−１５ dB (ｍＶ）から＋１５dB (ｍＶ）程度と微弱である。また、上り信号は通常５〜６５ＭＨｚ程度の高周波信号であり、上り信号のレベルはケーブルモデムの出力端で＋８〜＋５８ｄＢ（ｍＶ）である。
【００１３】
ところで、上記したように受信装置では、下り信号入力は前述した通り、３０ｄＢ（ｍＶ）のレンジを最低保証する必要があるため、ＲＦ増幅器４は、入力信号レベルが予想される最大レベルの信号入力時にも耐えられるような歪性能を確保するように設計しており、入力レベルの変化に関係なく常時比較的大きなバイアス電流を流すようにしている。
【００１４】
また、他のＲＦ増幅器６、混合器７、ＩＦ増幅器９も同様に入力レベルが変化してもバイアスの設定は変化させず、消費電流も変化しないようにしている。したがって、従来の受信装置では入力レベル範囲が下限付近にある信号入力時にも歪性能を確保するために常時過大な消費電流を流していることになる。
【００１５】
また、上り信号について考えると、下り信号の入力レベルが上記下限付近にあるときは、一般的にＣＡＴＶセンター局から遠い幹線上に位置する場合であり、このときの上り信号は比較的大きな消費電流を必要とする。つまり、下り信号レベルが小さいときほど上り信号の利得制御増幅器２１は大きな消費電流を必要とすることになる。
【００１６】
したがって、このような点を考慮すると下り信号の入力レベル範囲が下限付近のときにも、過大な消費電流を常時流すことは受信装置の消費電流を増大することになり、上り信号の送信時にはさらなる消費電流の増加をもたらしている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、従来の受信装置では下り信号の入力レベル範囲が下限付近のときにも、過大な消費電流を常時流しているため、受信装置の消費電流を増大することになる。また、上り信号の送信時にはさらなる消費電流の増加をもたらしている。
【００１８】
本発明は上記事情に鑑み、入出力用コネクタからＩＦ利得制御増幅器までに間に存在する増幅器等の能動回路の消費電流をＲＦ入力信号のレベルに応じて適切に制御し、消費電流の増加を抑えた受信装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【発明を解決するための手段】
本発明は、高周波信号が入力される第１の入力端子と、前記入力された高周波信号を増幅する高周波増幅器と、前記増幅された高周波信号を中間周波数信号に変換する変換器と、前記変換された中間周波数信号を増幅する中間周波増幅器と、前記中間周波数信号の信号レベルに基づいたＩＦ−ＡＧＣ電圧が入力される第２の入力端子と、前記ＩＦ−ＡＧＣ電圧に基づいて利得を制御して前記中間周波数信号を増幅して出力する利得制御増幅器と、前記ＩＦ−ＡＧＣ電圧が、前記高周波信号が所定レベルより低いことを示す電圧のときに、前記高周波増幅器、前記変換器および前記中間周波増幅器の少なくともいずれかに加わるバイアス電流を、前記ＩＦ−ＡＧＣ電圧が、前記高周波信号が前記所定レベルより高いことを示す電圧のときのバイアス電流より低くする電流制御回路と、を具備することを特徴とする高周波信号処理装置である。
【００２０】
また本発明は、高周波信号が入出力される入出力端子と、前記入出力端子に入力された第１の高周波信号を受信して増幅する高周波増幅器と、前記増幅された第１の高周波信号を中間周波数信号に変換する変換器と、前記変換された中間周波数信号を増幅する中間周波増幅器と、前記中間周波数信号の信号レベルに基づいたＩＦ−ＡＧＣ電圧が入力される第１の入力端子と、前記ＩＦ−ＡＧＣ電圧に基づいて利得を制御して前記中間周波数信号を増幅して出力する利得制御回路と、を含む受信回路と、第２の高周波信号が入力される第２の入力端子と、前記第２の高周波信号の利得を制御する利得制御信号が入力される制御端子と、前記入力された利得制御信号に基づいて前記第２の高周波信号の利得を制御する利得制御器と、を含む送信回路と、を具備し、前記受信回路は、前記利得制御信号の信号レベルが所定レベルより高いときに、前記高周波増幅器、前記変換器および前記中間周波増幅器の少なくともいずれかに加わるバイアス電流を、前記利得制御信号が前記所定レベルより低いことを示す信号のときのバイアス電流より低くする電流制御回路を、さらに含むことを特徴とする送受信装置である。
【００２１】
このように高周波信号処理装置及び送受信装置によれば、無駄な電力消費を無くすことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。 図１は本発明の一実施形態の受信装置を示すブロック図であり、図７の従来例と同一部分には同一符号を記して詳細な説明は省略する。
【００２３】
図１において、下り信号であるデジタル変調された高周波信号（以下、ＲＦ信号）は、入出力コネクタ１から入力され、分波器２を介してＲＦ可変減衰器３に供給され、さらに第１のＲＦ増幅器４、帯域可変のＢＰＦ５、及び第２のＲＦ増幅器６を介して混合器７に入力される。
【００２４】
混合器７ではＲＦ信号と局部発振器８からの信号とを混合し、ＩＦ信号に変換し、このＩＦ信号を第１のＩＦ増幅器９、ＢＰＦ１０を介してＩＦ利得制御増幅器１１に供給する。このＩＦ利得制御増幅器１１からの出力は、第２のＩＦ増幅器１２を介してＩＦ信号出力端子１３から出力される。
【００２５】
また、出力端子１３から出力されたＩＦ信号は、ＡＤ変換器１４にてデジタル信号に変換され、次段の復調器１５でデジタル復調する。また、ＡＤ変換器１４からのデジタル出力はレベル検出器１６に入力され、レベル検出器１６の出力を利得制御回路１７に供給する。前記利得制御回路１７はＩＦ−ＡＧＣ電圧及びＲＦ−ＡＧＣ電圧を生成し、ＩＦ利得制御増幅器１１及びＲＦ可変減衰器３にそれぞれＩＦ−ＡＧＣ電圧とＲＦ−ＡＧＣ電圧を供給する。ＲＦ可変減衰器３とＩＦ利得制御増幅器１１の利得が制御されることにより、ＡＤ変換器１４の入力レベルが最適になるように制御を行っている。上記ＲＦ−ＡＧＣとＩＦ−ＡＧＣの動作は前述した図８に示す通りである。
【００２６】
一方、上り信号の高周波信号は、端子２０に入力され、利得制御増幅器２１及びバンドパスフィルタ２２を介して分波器２に供給され、入出力コネクタ１及びケーブルを介してＣＡＴＶセンター局へ上り信号を送信するようにしている。
前記利得制御増幅器２１は、端子２３に与えられる制御信号によって送信信号の断続制御や送信信号のレベル制御を行なうものである。
【００２７】
さらに本発明では、モニタ制御回路３１及び電流制御回路３２を設けている。モニタ制御回路３１は、端子１８に供給されるＩＦ−ＡＧＣ電圧を監視し、ＩＦ−ＡＧＣ電圧が基準電圧以上又は基準電圧以下になったときにそれに応答して制御信号を出力するもので、その制御信号を電流制御回路３２に供給するものである。
【００２８】
前記電流制御回路３２は、前記制御信号を受けて第１のＲＦ増幅器４の動作電流量を制御して、ＲＦ増幅器４の消費電流を制御するものであり、ＲＦ入力信号レベルが大きいときはＲＦ増幅器４の消費電流を大きくし、ＲＦ入力信号レベルが小さいときはＲＦ増幅器４の消費電流を小さくするような制御を行う。
【００２９】
これにより、入出力コネクタ１への下り信号の入力レベル範囲が下限付近のときには、過大な消費電流を流すことがないため消費電流を抑えることができる。
【００３０】
図２は、上記モニタ制御回路３１及び電流制御回路３２の具体的な回路例を示す接続図である。図２において、モニタ制御回路３１は差動入力のオペアンプＡ１を有し、オペアンプＡ１の非反転入力端（＋）には＋Ｂ電源電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧した基準電圧Ｖｓが供給され、反転入力端（−）には端子１８からＩＦ−ＡＧＣ電圧が供給されている。また、電流制御回路３２は電界効果トランジスタＦＥＴ１を有し、前記オペアンプＡ１の出力によってＦＥＴ１のゲートを制御するようにしている。
【００３１】
また、第１のＲＦ増幅器４は、増幅用トランジスタＴｒ１を有し、トランジスタＴｒ１のベースにはコンデンサＣ１を介してＲＦ信号が供給され、コレクタからコンデンサＣ２を介して増幅出力を取出すようにしている。このトランジスタのコレクタと＋Ｂ電源間には負荷抵抗ＲＬ及び抵抗Ｒａ，Ｒｂの直列回路が接続されており、抵抗Ｒｂと並列に前記ＦＥＴ１のドレイン・ソース電流路が接続されている。
【００３２】
さらにトランジスタＴｒ１のコレクタ・ベース間及びベース・接地間にはそれぞれ抵抗ＲＢ１，ＲＢ２が接続され、エミッタ・接地間には抵抗ＲＥが接続されている。また抵抗ＲＬとＲａとの接続点はコンデンサＣｄを介して接地されている。
【００３３】
次に、図２の動作を図３を参照して説明する。図３はＲＦ入力レベルに対するＩＦ−ＡＧＣ電圧（実線ａ）とＲＦ−ＡＧＣ電圧（点線ｂ）の変化を示し、さらに第１のＲＦ増幅器４の入力レベル（実線ｃ）を示している。
【００３４】
図３において、RF入力レベルが所定のレベル（Ｒｅｆ１）よりも大きいときには、ＲＦ可変減衰器３のゲインリダクションの作用により、第１のＲＦ増幅器４の入力は一定に保たれている。このとき第１のＲＦ増幅器４は、歪性能を満足するように消費電流を多めに設定する必要がある。一方、このときＩＦ−ＡＧＣ電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ２による分電圧ＶＳよりも低くなっているため、オペアンプＡ１の出力はハイレベルとなり、ＦＥＴ１がオンになる。したがって、抵抗Ｒｂが側路されるためトランジスタＴｒ１のコレクタには電流制限の抵抗（Ｒａ＋ＲＬ）を介して電流が流れるようになる。
【００３５】
また、ＲＦ入力レベルが小さくなり、ＩＦ−ＡＧＣ電圧が分電圧ＶＳよりも高くなるとオペアンプＡ１の出力はローレベルとなり、ＦＥＴ１がオフする。したがって抵抗Ｒｂが抵抗ＲａとＲＬに直列に接続されるため、トランジスタＴｒ１のコレクタには電流制限の抵抗（Ｒｂ＋Ｒａ＋ＲＬ）を介して電流が流れるようになる。
【００３６】
即ち、ＩＦ−ＡＧＣ電圧が基準レベルＶＳより低い場合、つまり第１のＲＦ増幅器４の入力レベルが所定のレベルよりも大きい場合は抵抗（Ｒａ＋ＲＬ）で制限された電流がトランジスタＴｒ１に流れ、ＩＦ−ＡＧＣ電圧が基準レベルＶＳより高い場合、つまり第１のＲＦ増幅器４の入力レベルが所定のレベルよりも小さい場合は抵抗（Ｒｂ＋Ｒａ＋ＲＬ）で制限された電流がトランジスタＴｒ１に流れることになる。
【００３７】
従って、電流制限の抵抗が（Ｒａ＋ＲＬ）のときの方が、抵抗（Ｒｂ＋Ｒａ＋ＲＬ）のときよりも消費電流量が多くなるため、第１のＲＦ増幅器４の入力レベルが所定のレベルよりも大きいときは消費電流量を多くし、入力レベルが所定のレベルよりも小さいときは消費電流量を少なくするように作用する。これにより、無駄な電力消費をなくすことができる。
【００３８】
なお、消費電流の切り換えポイント（つまり基準電圧ＶＳの設定）は、第１のＲＦ増幅器４の歪性能を考慮して設定する必要があり、第１のＲＦ増幅器４の入力レベルをＶｉｎとしたとき、消費電流を小さくしても歪性能に問題がない入力レベルＶｉｎを見定めて基準電圧ＶＳを設定することが望ましい。
【００３９】
また、図２ではトランジスタＴｒ１のコレクタに接続されている抵抗値を変化させることにより消費電流を制御するようにしたが、他のバイアス抵抗値を変える方法でもよい。また、電流制御回路３２はＦＥＴ１を用いた例を述べたが、そのほかにトランジスタ等のスイッチング素子を用いても良い。さらにオペアンプＡ１にヒステリシス特性を持たせるようにすれば、ＩＦ−ＡＧＣ電圧が基準電圧ＶＳ付近でしばしば変動しても消費電流が不用意に変動することを防ぐことができる。
【００４０】
次に、本発明の第二の実施形態について図４を参照して説明する。図４では、第１のＲＦ増幅器４に対して電流制御回路３２を設けるほかに、第２のＲＦ増幅器６、混合器７、第１のＩＦ増幅器９に対してそれぞれ電流制御回路３３，３４，３５を接続し、これら電流制御回路３２，３３，３４，３５をモニタ制御回路３１によって制御するようにしたものである。
【００４１】
即ち、第１のＲＦ増幅器４、第２のＲＦ増幅器６、混合器７、第１のＩＦ増幅器９は、入出力コネクタ１とＩＦ利得制御増幅器１１との間に配置され、電源供給により動作している能動回路であり、これら複数の能動回路の消費電流を制御することにより、消費電力をより一層低減できるようにしたものである。
【００４２】
さらに、図５、図６を参照して本発明の第３の実施の形態について説明する。図５は、上り信号の利得制御増幅器２１に供給する利得制御信号をモニタ制御回路３１で監視し、このモニタ制御回路３１の出力によって第１のＲＦ増幅器４に対する電流制御回路３２を制御し、第１のＲＦ増幅器４の消費電流を制御するようにしたものである。
【００４３】
即ち、ＣＡＴＶセンター局からの幹線上の距離と、下り信号レベル、上り信号レベルの関係は図６に示すようになっている。ＣＡＴＶセンター局からの幹線上の距離が長い場合、上り信号の出力レベルは高いレベルが必要となり、逆に下り信号のＲＦ入力レベルは距離が遠いほど小さくなる。このような場合、ＲＦ増幅器４の歪性能は良好であり、かつ上り信号の利得制御信号は大きいため、モニタ制御回路３１の制御によりＲＦ増幅器４の消費電流を抑えるように動作する。
【００４４】
また、ＣＡＴＶセンター局からの幹線上の距離が短い場合、上り信号の出力レベルは低くて済み、逆に下り信号のＲＦ入力レベルは距離が近い分だけ大きくなる。このような場合、ＲＦ増幅器４は歪性能を良好に保つため消費電流を多くする必要があるが、上り信号の利得制御信号が小さくなるため、モニタ制御回路３１の制御によりＲＦ増幅器４の消費電流を多くするように動作する。
【００４５】
なお、上り信号の利得制御信号は、電圧や、デジタル信号で表されるものを利用できるが、電圧値で表される場合は図２のようなオペアンプＡ１を利用できるし、デジタル信号の場合は演算器等の比較器を用いて、数値化された比較設定値と比較するようにすれば良い。
【００４６】
なお、図５の実施例を応用し、上り信号の利得制御信号をモニタ制御回路３１で監視し、第２のＲＦ増幅器６、混合器７、第１のＩＦ増幅器９の消費電流も制御するようにしても良く、これにより消費電力をより一層低減できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、受信装置における能動回路の歪性能を最適に保ちながら、受信装置及び送受信装置における消費電力を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による高周波信号処理装置を示すブロック図。
【図２】本発明に使用するモニタ制御回路及び電流制御回路の構成を説明するための接続図。
【図３】本発明の動作を説明するための特性図。
【図４】本発明の第二の実施形態による高周波信号処理装置を示すブロック図。
【図５】本発明の第三の実施形態としての送受信装置を示すブロック図。
【図６】図５の動作を説明するための特性図。
【図７】従来の送受信装置を示すブロック図。
【図８】従来の受信装置の利得制御動作を説明するための特性図。
【符号の説明】
１…入出力用コネクタ
２…分波器
３…ＲＦ可変減衰器
４…第１のＲＦ増幅器
６…第２のＲＦ増幅器
７…混合器
８…局部発振器
９…第１のＩＦ増幅器
１１…ＩＦ利得制御増幅器
１２…第２のＩＦ増幅器
１７…ＡＧＣ電圧生成回路
２１…上り信号利得制御増幅器
３１…モニタ制御回路
３２，３３，３４，３５…電流制御回路
１００…受信回路
２００…送信回路
Claims (5)
- 高周波信号が入力される第１の入力端子と、
前記入力された高周波信号を増幅する高周波増幅器と、
前記増幅された高周波信号を中間周波数信号に変換する変換器と、
前記変換された中間周波数信号を増幅する中間周波増幅器と、
前記中間周波数信号の信号レベルに基づいたＩＦ−ＡＧＣ電圧が入力される第２の入力端子と、
前記ＩＦ−ＡＧＣ電圧に基づいて利得を制御して前記中間周波数信号を増幅して出力する利得制御増幅器と、
前記ＩＦ−ＡＧＣ電圧が、前記高周波信号が所定レベルより低いことを示す電圧のときに、前記高周波増幅器、前記変換器および前記中間周波増幅器の少なくともいずれかに加わるバイアス電流を、前記ＩＦ−ＡＧＣ電圧が、前記高周波信号が前記所定レベルより高いことを示す電圧のときのバイアス電流より低くする電流制御回路と、
を具備することを特徴とする高周波信号処理装置。 - 前記高周波増幅器、前記変換器および前記中間周波増幅器の少なくともいずれかは、ベース・エミッタ間に前記高周波信号が供給される増幅用トランジスタと、前記増幅用トランジスタのコレクタと電圧源との間に直列に接続されて前記バイアス電流を流す複数の抵抗と、を含み、
前記電流制御回路は、前記複数の抵抗の中のいずれかの抵抗と並列に接続されたスイッチング素子を含み、
前記検出回路は、前記検出結果に応答して前記スイッチング素子をスイッチングする
ことを特徴とする請求項１記載の高周波信号処理装置。 - 高周波信号が入出力される入出力端子と、前記入出力端子に入力された第１の高周波信号を受信して増幅する高周波増幅器と、前記増幅された第１の高周波信号を中間周波数信号に変換する変換器と、前記変換された中間周波数信号を増幅する中間周波増幅器と、前記中間周波数信号の信号レベルに基づいたＩＦ−ＡＧＣ電圧が入力される第１の入力端子と、前記ＩＦ−ＡＧＣ電圧に基づいて利得を制御して前記中間周波数信号を増幅して出力する利得制御回路と、を含む受信回路と、
第２の高周波信号が入力される第２の入力端子と、前記第２の高周波信号の利得を制御する利得制御信号が入力される制御端子と、前記入力された利得制御信号に基づいて前記第２の高周波信号の利得を制御する利得制御器と、を含む送信回路と、
を具備し、
前記受信回路は、前記ＩＦ−ＡＧＣ電圧が、前記高周波信号が所定レベルより低いことを示す電圧のときに、前記高周波増幅器、前記変換器および前記中間周波増幅器の少なくともいずれかに加わるバイアス電流を、前記ＩＦ−ＡＧＣ電圧が、前記高周波信号が前記所定レベルより高いことを示す電圧のときのバイアス電流より低くする電流制御回路を、
さらに含むことを特徴とする送受信装置。 - 高周波信号が入出力される入出力端子と、前記入出力端子に入力された第１の高周波信号を受信して増幅する高周波増幅器と、前記増幅された第１の高周波信号を中間周波数信号に変換する変換器と、前記変換された中間周波数信号を増幅する中間周波増幅器と、前記中間周波数信号の信号レベルに基づいたＩＦ−ＡＧＣ電圧が入力される第１の入力端子と、前記ＩＦ−ＡＧＣ電圧に基づいて利得を制御して前記中間周波数信号を増幅して出力する利得制御回路と、を含む受信回路と、
第２の高周波信号が入力される第２の入力端子と、前記第２の高周波信号の利得を制御する利得制御信号が入力される制御端子と、前記入力された利得制御信号に基づいて前記第２の高周波信号の利得を制御する利得制御器と、を含む送信回路と、
を具備し、
前記受信回路は、前記利得制御信号の信号レベルが所定レベルより高いときに、前記高周波増幅器、前記変換器および前記中間周波増幅器の少なくともいずれかに加わるバイアス電流を、前記利得制御信号が前記所定レベルより低いことを示す信号のときのバイアス電流より低くする電流制御回路を、
さらに含むことを特徴とする送受信装置。 - 前記電流制御回路は、前記高周波増幅器、前記変換器および前記中間周波増幅器のうち、前記高周波増幅器に加わるバイアス電流を制御する
ことを特徴とする請求項３または４記載の送受信装置。
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