JP4538282B2

JP4538282B2 - 自動利得制御装置及び自動利得制御方法

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Publication number: JP4538282B2
Application number: JP2004258932A
Authority: JP
Inventors: 洋彰兼崎; 茂曽我
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-06
Filing date: 2004-09-06
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2024-09-06
Also published as: JP2006074702A

Description

本発明は、自動利得制御装置に関し、特に、複数段の利得可変部を有する自動利得制御装置に関するものである。

テレビ放送の受信機における自動利得制御装置は、その受信機に入力される信号振幅の変化や、周囲温度の変化及び経年変化による全体利得の変動を吸収し、電力一定の信号を得るために用いられている。

テレビ放送における受信機の入力としては、変調された信号が送信機より送信されてくるが、受信機において、入力信号を自動利得制御装置を用いて電力一定の信号とすることにより、受信機の入力信号を復調する際に安定した信号を得ることができ、変調信号の受信が安定し、高品位な音声及び映像信号を得ることができる。

図６は、特許文献１に記載されている自動利得制御増幅器の構成を示すブロック図である。この自動利得制御増幅器は、図６に示すように、ＡＧＣ（Auto Gain Control）増幅器１０１と、ＡＧＣ増幅器１０１の利得を制御するＡＧＣ制御器１０２と、固定バイアス切替スイッチ１０３とで構成されている。複数段の可変減衰器を備えたＡＧＣ増幅器１０１への入力信号の信号振幅が変動した場合、ＡＧＣ制御器１０２が、ＡＧＣ増幅器１０１の出力信号の振幅の変動幅を検出し、制御信号をＡＧＣ増幅器１０１及び固定バイアス切替スイッチ１０３に出力する。固定バイアス切替スイッチ１０３は、ＡＧＣ制御器１０２が出力する制御信号に基づいて、ＡＧＣ増幅器１０１の、初段の可変減衰器の減衰量を最大および最小にする予め定めた２つの固定バイアス電圧を切り替える。ＡＧＣ増幅器１０１は、ＡＧＣ制御器１０２から出力される制御信号と、固定バイアス切替スイッチ１０３から出力されるバイアス電圧に基づいて、ＡＧＣ増幅器の出力が電力一定になるように動作することで、ＡＧＣ増幅器１０２の出力信号の信号振幅を一定に保つことを可能としている。

この特許文献１においては、固定バイアス切替スイッチ１０３を、ＡＧＣ増幅器１０１の出力レベルに応じて切り替え、初段の可変減衰器に与える固定バイアス電圧を切り替えるようにすることで、初段の可変減衰器の利得を、２つの異なる利得のいずれかに適宜設定できるようにしている。
特開平９−１１６３６０号公報（第７−１４頁、第１図）

しかしながら、利得を２つの異なる利得のいずれかに切り替えることが可能な可変減衰器を用いた自動利得制御増幅器おいては、利得を切り替えた直後は、可変減衰器からの出力信号が非線形的に変化して、自動利得制御増幅器の出力信号振幅にステップ的な応答が発生するという課題があった。これにより、例えば、この自動利得制御増幅器からの信号をテレビ放送等の受信機の入力として用いた場合、受信機の復調性能等が劣化して、変調信号の受信が不安定になってしまうという問題が生じるおそれがある。

本発明はこのような問題点を解消するためになされたものであり、利得を切り替えた直後にステップ的な応答の発生しない自動利得制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る自動利得制御装置は、非連続な複数の利得を切り替えて、外部から入力される変調信号の電力を変化させる第１の利得可変部と、利得を変化させて、前記第１の利得可変部から出力される電力を変化させる第２の利得可変部と、前記第２の利得可変部の出力に応じて、前記第１の利得可変部の複数の利得の切り替えと、前記第２の利得可変部が出力する電力を一定とするための制御とを行う自動利得可変制御部とを備え、前記自動利得可変制御部は、前記第２の利得可変部が出力する電力を算出する電力算出手段と、前記電力算出手段で算出された電力値と、任意に設定した電力値との誤差量を検出する誤差量検出手段と、前記誤差量検出手段で検出した誤差量を積分して、前記第２の利得可変部に出力するループフィルタ手段と、前記ループフィルタ手段の出力値の変化を判定して得られた切替信号を、前記第１の利得可変部に出力する切替判定手段とを備え、前記第１の利得可変部は、前記複数の利得として、第１の利得、及び該第１の利得よりも利得の小さい第２の利得を切り替えるものであり、前記切替判定手段は、前記第１の利得可変部の利得が第１の利得である場合において、前記ループフィルタ手段の出力が所定の第１の値以下となったとき、前記切替信号として、前記第１の利得可変部の利得を第２の利得に切り替える第１の切替信号を出力し、前記第１の利得可変部の利得が第２の利得である場合において、前記ループフィルタ手段の出力が前記第１の値よりも大きい所定の第２の値以上となった場合、前記切替信号として、前記第１の利得可変部の利得を第１の利得に切り替える第２の切替信号を出力するものであり、前記ループフィルタ手段は、前記第１の切替信号が出力された場合に、前記誤差量を積分して得られた結果に、前記第２の値から第１の値を減算した値以下である補正量を加算して前記第２の利得可変部に出力し、前記第２の切替信号が出力された場合に、前記誤差量を積分して得られた結果に、前記補正量を減算して前記第２の利得可変部に出力し、前記第２の利得可変部は、前記ループフィルタ手段からの出力が、前記補正量に相当する分上がった場合、その利得が、前記第１の利得から第２の利得を減算した分上がり、前記ループフィルタ手段からの出力が、前記補正量に相当する分下がった場合、その利得が、前記第１の利得から第２の利得を減算した分下がるものであることを特徴とするものである。

また、前記補正量を、第２の値から第１の値を減算した値より小さい値としたものである。

また、本発明に係る自動利得制御方法は、第１の利得と、該第１の利得よりも利得の小さい第２の利得とを切り替えて、外部から入力される変調信号の電力を変化させる第１の利得可変部と、利得を変化させて、前記第１の利得可変部から出力される電力を変化させる第２の利得可変部とを制御する制御方法であって、前記第２の利得可変部の出力の電力と所定の基準値との誤差量を積分するステップと、前記第１の利得可変部の利得が第１の利得である場合において、前記誤差量を積分した値が、所定の第１の値以下となったとき、前記第１の利得可変部を、その利得を第２の利得に切り替えるよう制御し、前記誤差量を積分して得られた結果に、所定の補正量を加算した値を用いて、前記第２の利得可変部の利得を、前記第１の利得から第２の利得を減算した分上げるよう制御するステップと、前記第１の利得可変部の利得が第２の利得である場合において、前記誤差量を積分した値が、前記第１の値に前記補正量を加算した値以上の値である所定の第２の値以上となったとき、前記第１の利得可変部を、その利得を第１の利得に切り替えるよう制御し、前記誤差量を積分して得られた結果に、前記補正量を減算した値を用いて、前記第２の利得可変部の利得を、前記第１の利得から第２の利得を減算した分下げるよう制御するステップとを備えたものである。

また、本発明に係るプログラムは、第１の利得と該第１の利得よりも利得の小さい第２の利得とを切り替えて、外部から入力される変調信号の電力を変化させる第１の利得可変部と、利得を変化させて前記第１の利得可変部から出力される電力を変化させる第２の利得可変部とを制御するプログラムであって、コンピュータに前記第２の利得可変部の出力の電力と所定の基準値との誤差量を積分するステップと、前記第１の利得可変部の利得が第１の利得である場合において前記誤差量を積分した値が所定の第１の値以下となったとき、前記第１の利得可変部を第２の利得に切り替えるよう制御し、前記誤差量を積分して得られた結果に所定の補正量を加算した値を用いて、前記第２の利得可変部の利得を前記第１の利得から第２の利得を減算した分上げるよう制御するステップと、前記第１の利得可変部の利得が第２の利得である場合において、前記誤差量を積分した値が前記第１の値に前記補正量を加算した値以上の値である所定の第２の値以上となったとき、前記第１の利得可変部を第１の利得に切り替えるよう制御し、前記誤差量を積分して得られた結果に前記補正量を減算した値を用いて、前記第２の利得可変部の利得を前記第１の利得から第２の利得を減算した分下げるよう制御するステップとを実行させるものである。

本発明によれば、自動利得可変制御部が第１の利得可変部において複数の利得の切り替えが行われた場合に、前記第２の利得可変部の利得を、前記第１の利得可変部の切替前の利得から切替後の利得を減算して得られる値の分上げる制御を行うものとしたことにより、第１の利得可変部の利得がステップ状に変化した場合に生じる出力振幅のステップ的な変動を後段の第２の利得可変部の利得を制御することによって相殺し、第２の利得可変部の出力として一定の振幅を得られる効果がある。そして、このように一定の振幅を得られることにより、受信機の復調性能の劣化を防ぎ、変調信号の受信を安定させる効果を得ることができる。

また、本発明によれば、切替判定手段が、第１の利得可変部の利得が第１の利得である場合において、ループフィルタ手段の出力が所定の第１の値以下となったとき、切替信号として、第１の利得可変部の利得を第２の利得に切り替える第１の切替信号を出力し、第１の利得可変部の利得が第２の利得である場合において、ループフィルタ手段の出力が第１の値よりも大きい所定の第２の値以上となった場合、前記切替信号として、第１の利得可変部の利得を第１の利得に切り替える第２の切替信号を出力し、ループフィルタ手段は、第１の利得可変部の利得を切り替える切替信号として第１の切替信号が出力された場合、誤差量を積分して得られた結果に前記第２の値から第１の値を減算した値よりも小さい補正量を加算して第２の利得可変部に出力し、第２の切替信号が出力された場合、前記誤差量を積分して得られた結果に前記補正量を減算して第２の利得可変部に出力するようにしたことにより、変調信号の受信をより安定させる効果を得ることができる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る自動利得制御装置を備えた受信機の主要部の構成を示すブロック図である。

図において、この受信機は、自動利得制御装置１００と、復調部６とを有している。
自動利得制御装置１００は、利得可変部１、発振器３、加減算器４、利得可変部２、Ａ／Ｄコンバータ５、復調部６、自動利得可変制御部７、Ｄ／Ａコンバータ８を有している。

利得可変部１は、非連続な複数の利得を切り替えることで、受信機に入力された変調信号の利得を自動利得可変制御部７から入力される切替フラグ信号７０に基づいて可変する。この実施の形態においては特に、複数の利得として、第１の利得及び第１の利得よりも利得がσdBだけ小さい第２の利得を切り替えられる場合について説明する。切替フラグ信号７０が「０」の場合は第１の利得が選択され、「１」の場合は第２の利得が選択されるよう設定されているものとする。

発振器３は、利得可変部１の出力の周波数を変化させるための所定の周波数の信号を出力する。
ミキサ４は、利得可変部１の出力と発振器３の出力とを乗算して利得可変部１の出力信号の周波数を変化させる。

利得可変部２は、自動利得可変制御部７が出力する制御信号７１ａをＤ／Ａコンバータ８でアナログ信号に変換した制御信号７１ｂに基づいて、ミキサ４の出力の利得を可変する。この利得可変部２は、自動利得可変制御部７の出力する制御信号７１ａが所定の補正量Ｙ（Ｙ≧０）だけ増加した場合、その利得がσdBだけ上がり、自動利得可変制御部７の出力が補正量Ｙだけ減少した場合、その利得がσdBだけ下がるよう設定されている。

Ａ／Ｄコンバータ５は、利得可変部２の出力をデジタル信号に変換する。
Ｄ／Ａコンバータ８は、自動利得可変制御部７の出力する制御信号７１ａをアナログ信号に変換して利得可変部２に出力する。

復調部６はＡ／Ｄコンバータ５の出力を復調して、得られる復調信号を出力する。
自動利得可変制御部７は、Ａ／Ｄコンバータ５の出力を入力として、利得可変部１を制御するための切替フラグ信号と、利得可変部２を制御するための信号とを出力する。これらの信号により、利得可変部２が出力する信号の電力が一定となるよう、利得可変部１と利得可変部２を制御する。

図２は自動利得可変制御部７の構成を示すブロック図であり、自動利得可変制御部７は、電力算出手段９、誤差量検出手段１０、ループフィルタ手段１８、加減算器１４、セレクタ１５、セレクタ１６、及び切替判定手段１７を有している。

電力算出手段９は、図１に示したＡ／Ｄコンバータ５からの入力を基に電力を算出する。
誤差量検出手段１０は、電力算出手段９で算出された値と基準となる任意に設定した電力値との誤差を検出する。

ループフィルタ手段１８は、利得増減手段１１、加減算器１２、及び記憶回路１３を備えている。利得増減手段１１は、誤差検出手段１０の出力に対して重み付けを行う。本実施の形態においては負の値で重み付けを行う。

加減算器１２は、利得増減手段１１の出力とセレクタ１５の出力との加減算を行う。
記憶回路１３は、加減算器１２の出力を一時的に記憶する。記憶回路１３は、例えばＤ−フリップフロップ等により構成される。

このループフィルタ手段１８は、その出力が、セレクタ１５を経て再びループフィルタ手段１８内に入力され、加減算器１２により、利得増減手段１１の出力と加算されていくことで、誤差量検出手段１０の出力を重み付け積分する。このループフィルタ手段１８の出力は、制御信号７１ａとしてＤ／Ａコンバータ８へ出力される。

切替判定手段１７は、記憶回路１３の出力値の変化を判定し、判定結果に応じて、切替フラグ信号として、「０」もしくは「１」を、セレクタ１６及び利得可変部１へ出力する。即ち、切替フラグ信号が「０」の場合において、ループフィルタ手段１８の出力が所定の値α以下となったとき、切替フラグ信号を「１」に変化させる。また、切替フラグ信号が「１」の場合において、ループフィルタ手段１８の出力が所定の値γ以上となった場合、切替フラグ信号を「０」に変化させる。なお、値α、γ、Ｙは、γ−α＝Ｙの関係を満たす。

また、切替判定手段１７は、切替フラグ信号の値を変更したタイミングを示す切替タイミング判定パルス７２をセレクタ１５に出力する。

図３は切替フラグ信号７０と切替タイミング判定パルス７２の出力波形を示す図であり、図において、横軸は時間、縦軸はそれぞれの値を示している。また、Ｔαは、切替フラグ信号が「０」の場合においてループフィルタ手段１８の出力がα以下となった時間、Ｔγは、切替フラグ信号が「１」の場合においてループフィルタ手段１８の出力がγ以上となった時間をそれぞれ示している。

図３に示すように、切替タイミング判定パルス７２は、切替フラグ信号が変化した直後の短い所定の期間だけ「１」が出力され、その他の期間では「０」が出力される。切替タイミング判定パルス７２として「１」が出力される所定の期間は、例えば、動作クロックの１クロック周期分の期間であればよい。

加減算器１４は、ループフィルタ手段１８の記憶回路１３の出力と、セレクタ１６の出力とを加減算する。

セレクタ１５は、加減算器１４の出力と、ループフィルタ手段１８の記憶回路１３の出力とを入力とし、切替判定手段１７の出力する切替タイミング判定パルス７２を制御入力として、切替タイミング判定パルス７２が「０」の場合、ループフィルタ手段１８の記憶回路１３からの入力を出力し、切替タイミング判定パルス７２が「１」の場合、加減算器１４からの入力を出力する。

セレクタ１６は、前述した補正量Ｙと補正量−Ｙとを入力とし、切替判定手段１７から出力される切替フラグ信号７０が「０」の場合、補正量−Ｙを出力し、切替フラグ信号７０が「１」の場合、補正量Ｙを出力する。

以下、本実施の形態１に係る自動利得制御装置の動作を、図７に示すフロー図を用いて説明する。

まず、ステップＳ７０１において、自動利得可変制御部７の出力する切替フラグ信号７０を「０」に設定する。これにより、利得可変部１の利得は第１の利得となる。
変調信号が利得可変部１に入力されると、利得可変部１が第１の利得により、変調信号の電力を変化させる。

利得可変部１の出力は、ミキサ４で周波数変換され、利得可変部２に入力される。
利得可変部２は、制御信号７１ｂに応じて、その利得が変化することにより、入力信号の電力を変化させて、Ａ／Ｄコンバータ５に出力する。

Ａ／Ｄコンバータ５でデジタル信号に変換された利得可変部２の出力は、復調部６及び自動利得可変制御部７に入力される。
自動利得可変制御部７において、Ａ／Ｄコンバータ５から入力された信号から、電力算出手段９で振幅に基づいて電力を算出し、その算出結果を誤差量検出手段１０へ出力する。

誤差量検出手段１０では、電力算出手段９の算出結果と、基準となる任意に設定した電力値との誤差を検出し、検出結果をループフィルタ手段１８へ出力する。

ループフィルタ手段１８では、誤差量検出手段１０の出力値を、利得増減手段１１で重み付け積分、ここでは特に負の重み付け積分し、この積分結果を切替判定手段１７及び加減算器１４、セレクタ１５へ出力するとともに、制御信号７１ａとして、図１で示すＤ／Ａコンバータ８を介し、制御信号７１ｂとして利得可変部２へ出力する。この制御信号７１ａに応じて利得可変部２の利得を可変制御することで、利得可変部２から出力される信号の電力が一定となるよう制御される。

ステップＳ７０２において、切替判定手段１７では、現在の切替フラグ信号７０が「０」であるため、ループフィルタ手段１８の出力する積分結果が値α以下となったか否かを判定し、α以下となった場合にはステップＳ７０３に進み、αより大きい場合はステップＳ７０２に戻る。

ステップＳ７０３において、切替フラグ信号７０を「１」に設定する。この切替フラグ信号７０により、利得可変部１の利得が、第１の利得からσdBだけ下がった第２の利得に切り替わる。

ステップＳ７０４において、切替フラグ信号７０が変化したとき、切替タイミング判定パルス７２として「１」が出力される。この結果、セレクタ１６で切替フラグ信号７０により選択された補正量Ｙとループフィルタ手段１８の出力とを加算したものがセレクタ１５により選択され、ループフィルタ手段１８の加減算器１２により利得増減手段１１の出力と加算され、記憶手段１３を経て、制御信号７１ａとして出力される。この制御信号７１ａの出力をＤ／Ａコンバータ８でアナログ信号に変換した制御信号７１ｂにより、利得可変部２の利得がσdB上がる。

次に、ステップＳ７０５として、現在の切替フラグ信号７０が「１」であるため、ループフィルタ手段１８の出力する積分結果が値γ以上となったか否かを判定し、γ以上となった場合にはステップＳ７０６に進み、γより小さい場合はステップＳ７０５に戻る。

ステップＳ７０６において、切替フラグ信号７０を「０」に設定する。この切替フラグ信号７０により、利得可変部１の利得が、第２の利得からσdBだけ上がった第１の利得に切り替わる。

ステップＳ７０７において、切替フラグ信号７０が変化したとき、切替タイミング判定パルス７２として「１」が出力される。この結果、セレクタ１６で切替フラグ信号７０により選択された補正量−Ｙとループフィルタ手段１８の出力とを加算したものがセレクタ１５により選択され、ループフィルタ手段１８の加減算器１２により利得増減手段１１の出力と加算され、記憶手段１３を経て、制御信号７１ａとしてＤ／Ａコンバータ８へ出力される。この制御信号７１ａの出力をＤ／Ａコンバータ８でアナログ信号に変換した制御信号７１ｂにより、利得可変部２の利得がσdB下がる。その後は、ステップＳ７０２に戻る。

図４は、ループフィルタ手段１８の積分出力値と、復調部６へ出力される利得可変部１及び利得可変部２の総合的な出力の出力利得量との関係をグラフで表した図である。図において、実線４０は切替フラグ信号が「０」である場合の値の変化を示し、実線５０は、切替フラグ信号が「１」である場合の値の変化を示している。

以下、図４を用いて、本実施の形態１に係る自動利得制御装置１００の動作について具体的に説明する。
例えば、図４に示す点Ｐ(x1,x2)の状態にあり、変調信号の入力レベルが大きくなったとすると、自動利得可変制御部７の電力算出手段９の出力は大きくなると同時に誤差量検出手段１０の出力する誤差量は、基準となる任意に設定した電力値より大きくなる。ループフィルタ手段１８はこの誤差量を入力とし、負の重み付け積分をすることから、ループフィルタ手段１８の積分出力値は点Ｐから矢印４１で示す減少方向に向かう。

ループフィルタ手段１８の積分出力値がαに達した時、切替判定手段１７は値を「０」から「１」に切り替えた切替フラグ信号７０と、その切替のタイミングを示す、値が「１」である切替タイミング判定パルス７２を出力する。

利得可変部１は、切替フラグ信号７０が０から１に切り替わることにより利得がσdB下がる。

この切替フラグ信号７０により、セレクタ１６は補正量Ｙを出力する。そして、セレクタ１５は、切替タイミング判定パルス７２により、切替フラグ信号７０が切り替わったタイミングで、ループフィルタ手段１８の積分出力値αとセレクタ１６の出力である補正量Ｙとを加減算器１４で加減算した値をループフィルタ手段１８へ出力する。

これにより、ループフィルタ手段１８は、切替フラグ信号７０が切り替わったタイミングで、利得可変部２の利得をσdB上げることとなるα＋Ｙ＝γを、制御信号７１ｂとして利得可変部２に出力する。

利得可変部２は、Ｄ／Ａコンバータ８により制御信号７１ａをアナログ信号に変換した制御信号７１ｂにより、利得がσdB上がる。

これにより利得可変部２は、前段の利得可変部１の利得がσdB下がると同時に、ループフィルタ手段１８の積分出力値γにより、利得をσdB上げることから、利得可変部１の利得を切り替えたときに、利得可変部１と利得可変部２との総合利得を変えることなく、ステップ状の変化の発生しない電力一定の変調信号を復調部６へ出力することができる。

続いて、図４に示す点Ｑ(x3,x4)の状態にあり、変調信号の入力レベルが小さくなったとすると、電力算出手段９の出力は小さくなると同時に誤差量検出手段１０の出力誤差量は、基準となる任意に設定した電力値より小さくなる。ループフィルタ手段１８は誤差量を入力とし、負の重み付け積分をすることから、ループフィルタ手段１８の積分出力値は点Ｑから矢印５１で示す増加方向に向かう。

ループフィルタ手段１８の積分出力値がγに達した時、切替判定手段１７は値を「１」から「０」に切り替えた切替フラグ信号７０とその切替のタイミングを示す、値が「１」である切替タイミング判定パルス７２を出力する。

利得可変部１は、切替フラグ信号７０が「０」から「１」に切り替わることにより利得がσdB上がる。

この切替フラグ信号７０により、セレクタ１６は補正量−Ｙを出力する。そして、セレクタ１５は、切替タイミング判定パルス７２により、切替フラグ信号７０が切り替わったタイミングで、ループフィルタ手段１８の積分出力値γとセレクタ１６の出力である補正量−Ｙとを加減算器１４で加算した値をループフィルタ手段１８に出力する。

これにより、ループフィルタ手段１８は、切替フラグ信号７０が切り替わったタイミングで、利得可変部２の利得をσdB下げることとなるγ−Y＝αを、制御信号７１ｂとして利得可変部２に出力する。

利得可変部２はＤ／Ａコンバータ８により制御信号７１ａをアナログ信号に変換して得られた制御信号７１ｂにより、利得がσdB下がる。

これにより、利得可変部２は、前段の利得可変部１の利得がσdB上がると同時に、ループフィルタ手段１８の積分出力値γにより、利得をσdB下がることから、利得可変部１の利得を切り替えたときに、利得可変部１と利得可変部２との総合利得を変えることなく、ステップ状の変化の発生しない電力一定の変調信号を復調部６へ出力することができる。

以上のように、本実施の形態１においては、切替フラグ信号７０が「１」から「０」、あるいは「０」から「１」に切り替わり、利得可変部１の利得が切り替わった際に、利得可変部１の利得の変化を相殺するよう、利得可変部２の利得を可変させることによって、利得可変部２の出力として一定な振幅を得ることができ、復調部６の復調特性を劣化させる原因となるステップ的な応答を抑止することができる効果がある。

なお、図７を用いて説明した自動利得可変制御部７の動作において、ステップＳ７０１で設定する自動利得可変制御部７の出力する切替フラグ信号７０を、「１」に変更する場合には、ステップＳ７０２乃至Ｓ７０４のステップと、ステップＳ７０５乃至ステップＳ７０７のステップとの順番を入れ替えるようにすれば良い。

（実施の形態２）
図９は本発明の実施の形態２に係る自動利得制御装置の自動利得可変制御部の構成を示すブロック図であり、この自動利得可変制御部は、図１において示した自動利得可変制御部７に相当する。図において、図２と同一符号は、同一または相当する部分を示している。

本実施の形態２に係る自動利得制御装置は、前記実施の形態１において説明した自動利得制御装置において、自動利得可変制御部７の切替判定手段を、切替判定手段９０に置き換えたものである。

切替判定手段９０以外の部分についての構成及び動作は前記実施の形態１の構成及び動作と同様であるため、ここでは説明を省略する。

切替判定手段９０は、記憶回路１３の出力値の変化を判定し、判定結果に応じて、切替フラグ信号７０として、「０」もしくは「１」を、セレクタ１６及び利得可変部１へ出力する。即ち、切替フラグ信号７０が「０」の場合においては、ループフィルタ手段１８の出力が所定の値α以下となったとき、切替フラグ信号７０を「１」に変化させる。また、切替フラグ信号７０が「１」の場合において、ループフィルタ手段１８の出力がγより大きい値であるθとなった場合、切替フラグ信号７０を「０」に変化させる。このとき、値α、γ、Ｙ、θは、γ−α＝Ｙ、θ＞γ、及びθ−α＞Ｙの関係を満たす。

前記実施の形態１においては、切替フラグ信号７０が「０」の場合、ループフィルタ手段１８の積分出力値が徐々に減少してαの値に達した際、切替フラグ信号７０が「１」に切り替わり、ループフィルタ手段１８の積分出力値はαに補正量Ｙを加算したγとなる。また、切替フラグ信号７０が「１」の場合、ループフィルタ手段１８の積分出力値が徐々に増加してγに達した際、切替フラグ信号７０が「０」に切り替わり、ループフィルタ手段１８の積分出力値はγから補正量−Ｙを加算、即ち補正量Ｙを減算したαとなる。

このように、切替フラグ信号７０の切り替わる２つの値α、γの差である補正量Ｙを制御信号７１ａに加減算することで、利得可変部２の利得をσdB上げたり下げたりしている。

しかしながら、ループフィルタ手段１８の積分出力値がαもしくはγ付近で増減を繰り返した場合、切替判定手段１の切替フラグ信号が「１」から「０」或いは「０」から「１」へと頻繁に切り替わることでループフィルタ手段１８の動作も頻繁に切り替わる。また、切替タイミング判定パルス７２も切替フラグ信号７０が頻繁に切り替わることにより、頻繁に切り替わるため、利得可変部１、利得可変部２の利得も頻繁に動作が切り替わる。

本実施の形態２においては、このような頻繁な動作の切り替わりを回避し、自動利得制御全体の更なる特性向上を図るものである。

図８は、切替フラグ信号７０と切替タイミング判定パルス７２の出力波形を示す図であり、図において、横軸は時間、縦軸はそれぞれの値を示している。また、Ｔαは、切替フラグ信号７０が「０」の場合においてループフィルタ手段１８の出力がα以下となった時間、Ｔγは、切替フラグ信号７０が「１」の場合においてループフィルタ手段１８の出力がγとなった時間、Ｔθは、切替フラグ信号７０が「１」の場合においてループフィルタ手段１８の出力がθ以上となった時間をそれぞれ示している。

図５は、ループフィルタ手段１８の積分出力値と、復調部６へ出力される利得可変部１及び利得可変部２の総合的な出力の出力利得量との関係をグラフで表した図である。図において、実線４１は切替フラグ信号７０が「０」である場合の値の変化を示し、実線５１は、切替フラグ信号７０が「１」である場合の値の変化を示している。

図８で示すように、本実施の形態２においては、「１」から「０」に切替フラグ信号７０が切り替わる際のループフィルタ手段１８の積分出力値をγよりも大きいθとしたものである。これにより、切替フラグ信号７０が「１」から「０」に切り替わった直後の、ループフィルタ手段１８の積分出力値は、θから補正量Ｙを減算した値βとなる。このループフィルタ手段１８の積分出力値βは、切替フラグ信号７０が「０」である場合の切替フラグ信号７０の切替を決定するαよりも大きい値となるため、図５で示すように、仮にβ付近でループフィルタの積分結果が細かい増減を繰り返しても、ループフィルタ手段１８の積分出力値はα以下とならないため、切替判定手段９０の切替フラグ信号７０が頻繁に切り替わることを回避できる。また、切替フラグ信号７０が「０」から「１」に切り替わった直後のループフィルタ手段１８の積分出力値は、αから補正量Ｙを加算したγとなる。γは切替フラグ信号７０が「１」から「０」に切り替わる際のループフィルタの積分出力値θよりも小さい値となるため、図５で示すように、仮にγ付近でループフィルタの積分結果が細かい増減を繰り返しても、ループフィルタ手段１８の積分出力値はθ以上とならないため、切替判定手段９０の切替フラグ信号７０が頻繁に切り替わることを、前記「１」から「０」に切替フラグ信号７０が切り替わるとき同様、回避できる。

即ち本実施の形態２においては、切替フラグ信号７０の切り替えを判定するための値θと値αとの差よりも小さい補正量Ｙを、切替フラグ信号７０の切替時にループフィルタ手段１８の出力に適宜、加減算するようにしたので、制御信号７１ａに補正量Ｙが加減算されることとなり、可変利得部２の利得をσdB上げたり下げたりできるとともに、切替フラグ信号７０の切替直後に入力される変調信号が変動して、ループフィルタ手段１８の積分出力値が変動したとしても、切替フラグ信号７０や、切替タイミング判定パルス７２の頻繁な切り替わりを回避できる。

その結果として、利得可変部１、利得可変部２、ループフィルタ手段１８等の動作が、切替フラグ信号７０及び切替タイミング判定信号７２に応じて頻繁に切り替わることがなくなり、自動利得制御装置全体の更なる特性向上につながる。例えばデジタルテレビにおける変調信号の受信をより安定させながら確実に変調信号入力の利得可変範囲を大きくすることが可能となる。

なお、前記実施の形態１及び２において説明した自動利得可変制御部７の制御動作は、自動利得可変制御部７をプロセッサ等により構成することで、コンピュータで実行可能なプログラムで実現するようにしても良い。

また、前記実施の形態１及び２においては、利得可変部１が２つの利得を切り替える場合について説明したが、本発明においては、利得可変部１が非連続な複数の利得を切り替えられるようにしても良い。この場合、利得可変部１の利得の切替による利得の変化を、利得可変部２の利得の変化により補うように、自動利得可変制御部７により利得可変部２を制御すればよい。

本発明にかかる自動利得制御装置は、ステップ的な応答を避けながら、電力を一定に保つことができるため、変調信号を受信する受信機において有用なものであり、特に、デジタルテレビの受信機等の自動利得制御装置として極めて有用である。

本実施の形態１に係る自動利得制御装置の構成を示した図である。本実施の形態１に係る自動利得可変制御部の構成を示した図である。本実施の形態１に係る切替判定手段の出力波形を示した図である。本実施の形態１に係るループフィルタ手段の積分出力値と利得可変部の出力利得量との関係を示した図である。本実施の形態２に係るループフィルタ手段の積分出力値と利得可変部の出力利得量との関係を示した図である。従来の自動利得制御増幅器の構成を示した図である。本実施の形態１に係る自動利得制御装置の自動利得可変制御部の動作を示した図である。本実施の形態２に係る切替判定手段の出力波形を示した図である。本実施の形態２に係る自動利得制御装置の構成を示した図である。

符号の説明

１利得可変部
２利得可変部
３発振器
４ミキサ
５Ａ／Ｄコンバータ
６復調部
７自動利得可変制御部
８Ｄ／Ａコンバータ
９電力算出手段
１０誤差量検出手段
１１利得増減手段
１２加減算器
１３記憶回路
１４加減算器
１５セレクタ
１６セレクタ
１７切替判定手段
１８ループフィルタ手段

Claims

非連続な複数の利得を切り替えて、外部から入力される変調信号の電力を変化させる第１の利得可変部と、
利得を変化させて、前記第１の利得可変部から出力される電力を変化させる第２の利得可変部と、
前記第２の利得可変部の出力に応じて、前記第１の利得可変部の複数の利得の切り替えと、前記第２の利得可変部が出力する電力を一定とするための制御とを行う自動利得可変制御部とを備え、
前記自動利得可変制御部は、
前記第２の利得可変部が出力する電力を算出する電力算出手段と、
前記電力算出手段で算出された電力値と、任意に設定した電力値との誤差量を検出する誤差量検出手段と、
前記誤差量検出手段で検出した誤差量を積分して、前記第２の利得可変部に出力するループフィルタ手段と、
前記ループフィルタ手段の出力値の変化を判定して得られた切替信号を、前記第１の利得可変部に出力する切替判定手段とを備え、
前記第１の利得可変部は、
前記複数の利得として、第１の利得、及び該第１の利得よりも利得の小さい第２の利得を切り替えるものであり、
前記切替判定手段は、
前記第１の利得可変部の利得が第１の利得である場合において、前記ループフィルタ手段の出力が所定の第１の値以下となったとき、前記切替信号として、前記第１の利得可変部の利得を第２の利得に切り替える第１の切替信号を出力し、
前記第１の利得可変部の利得が第２の利得である場合において、前記ループフィルタ手段の出力が前記第１の値よりも大きい所定の第２の値以上となった場合、前記切替信号として、前記第１の利得可変部の利得を第１の利得に切り替える第２の切替信号を出力するものであり、
前記ループフィルタ手段は、
前記第１の切替信号が出力された場合に、前記誤差量を積分して得られた結果に、前記第２の値から第１の値を減算した値以下である補正量を加算して前記第２の利得可変部に出力し、
前記第２の切替信号が出力された場合に、前記誤差量を積分して得られた結果に、前記補正量を減算して前記第２の利得可変部に出力し、
前記第２の利得可変部は、
前記ループフィルタ手段からの出力が、前記補正量に相当する分上がった場合、その利得が、前記第１の利得から第２の利得を減算した分上がり、
前記ループフィルタ手段からの出力が、前記補正量に相当する分下がった場合、その利得が、前記第１の利得から第２の利得を減算した分下がるものであることを特徴とする自動利得制御装置。
前記補正量を、第２の値から第１の値を減算した値より小さい値としたことを特徴とする請求項１記載の自動利得制御装置。
第１の利得と、該第１の利得よりも利得の小さい第２の利得とを切り替えて、外部から入力される変調信号の電力を変化させる第１の利得可変部と、利得を変化させて、前記第１の利得可変部から出力される電力を変化させる第２の利得可変部とを制御する制御方法であって、
前記第２の利得可変部の出力の電力と所定の基準値との誤差量を積分するステップと、
前記第１の利得可変部の利得が第１の利得である場合において、前記誤差量を積分した値が、所定の第１の値以下となったとき、前記第１の利得可変部を、その利得を第２の利得に切り替えるよう制御し、前記誤差量を積分して得られた結果に、所定の補正量を加算した値を用いて、前記第２の利得可変部の利得を、前記第１の利得から第２の利得を減算した分上げるよう制御するステップと、
前記第１の利得可変部の利得が第２の利得である場合において、前記誤差量を積分した値が、前記第１の値に前記補正量を加算した値以上の値である所定の第２の値以上となったとき、前記第１の利得可変部を、その利得を第１の利得に切り替えるよう制御し、前記誤差量を積分して得られた結果に、前記補正量を減算した値を用いて、前記第２の利得可変部の利得を、前記第１の利得から第２の利得を減算した分下げるよう制御するステップを備えたことを特徴とする自動利得制御方法。
第１の利得と、該第１の利得よりも利得の小さい第２の利得とを切り替えて、外部から入力される変調信号の電力を変化させる第１の利得可変部と、利得を変化させて、前記第１の利得可変部から出力される電力を変化させる第２の利得可変部とを制御するプログラムであって、
コンピュータに、
前記第２の利得可変部の出力の電力と所定の基準値との誤差量を積分するステップと、
前記第１の利得可変部の利得が第１の利得である場合において、前記誤差量を積分した値が、所定の第１の値以下となったとき、前記第１の利得可変部を、その利得を第２の利得に切り替えるよう制御し、前記誤差量を積分して得られた結果に、所定の補正量を加算した値を用いて、前記第２の利得可変部の利得を、前記第１の利得から第２の利得を減算した分上げるよう制御するステップと、
前記第１の利得可変部の利得が第２の利得である場合において、前記誤差量を積分した値が、前記第１の値に前記補正量を加算した値以上の値である所定の第２の値以上となったとき、前記第１の利得可変部を、その利得を第１の利得に切り替えるよう制御し、前記誤差量を積分して得られた結果に、前記補正量を減算した値を用いて、前記第２の利得可変部の利得を、前記第１の利得から第２の利得を減算した分下げるよう制御するステップを実行させることを特徴とするプログラム。