JP4617276B2

JP4617276B2 - 送信機

Info

Publication number: JP4617276B2
Application number: JP2006164127A
Authority: JP
Inventors: 淳加藤
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2026-06-14
Also published as: JP2007336110A

Description

本発明は、送信機に関し、特に、増幅器の利得制御を改良した送信機に関する。

例えば、移動通信システムの基地局装置や移動局装置などといった各種の通信装置では、送信対象となる信号を送信機により処理して送信することが行われている。
図３には、広帯域の音声信号を無線送信する送信機の構成例を示してある。なお、図３では、説明の便宜上から、後述する実施例で参照する図１に示されるのと同様な構成部分については同一の符号を付して示しているが、本発明を限定する意図は無い。
図３に示される送信機において行われる動作の一例を示す。
送信機に入力された音声信号は、ＳＳＢ（ＳｉｎｇｌｅＳｉｄｅＢａｎｄ：単側帯波）変調回路１により変調され、周波数変換回路２を経て、第１の増幅器３により規定の出力に増幅される。この増幅された出力は、第１のバンドパスフィルタ４に入力されて当該第１のバンドパスフィルタ４により不要波が除去された後に、第２の増幅器５に入力されて規定の出力に増幅される。この増幅された出力は、更に第２のバンドパスフィルタ６に入力されて当該第２のバンドパスフィルタ６により不要波が除去された後に、出力される。

ここで、このような回路では、各ブロックの利得及び減衰量の周波数特性により、周波数に依存して出力レベルに差が生じる。
これを防ぐために、検波回路７により第２のバンドパスフィルタ６からの出力レベルを検波し、当該検波結果に基づいて、第１の増幅器３の利得（ゲイン）を出力レベルに応じて変化させる。
このような利得制御を行う部分がＡＧＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ：自動利得制御）回路であり、この回路により広帯域において一定のレベルで出力することが可能である。

特開平８−４６５２９号公報

しかしながら、図３に示されるような送信機では、ＡＧＣ回路の原理上、出力レベルを検波してから増幅器の利得を制御（コントロール）するため、音声入力の急激なレベル変動があったような場合には、ＡＧＣ回路が動作するまで規定のレベル以上の信号が出力されてしまう。

図４を参照して、音声入力の急激な変動があった場合における動作の一例を示す。図４（ａ）には音声入力の信号の波形を示してあり、図４（ｂ）には送信機からの出力信号の波形を示してあり、図４（ｃ）には検波出力の信号の波形を示してある。また、横軸は時間ｔを示しており、４つの期間（期間１）〜（期間４）を示してある。
（期間１）の部分では、音声入力が無いため、送信機の出力は０となる。この時、検波電圧も０であるため、第１の増幅器３の利得は最大になっている。
（期間２）の部分では、音声が入力されるが、各回路で遅延が発生するために出力は０のままである。このため、検波電圧も０であり、第１の増幅器３の利得は最大のままである。
（期間３）の部分では、送信出力が出力されるが、第１の増幅器３の利得が最大であるため、規定のレベルを超えてしまう（図４中の“Ａ”の部分）。この時、検波電圧は上がり、これにより第１の増幅器３の利得が落とされる。
（期間４）の部分では、第１の増幅器３の利得が落とされたため、規定の出力レベルで出力される。

このように、図３に示されるような送信機では、音声入力の急激な変化に対して、出力が瞬間的に規定レベルを超えてしまうため、第２の増幅器５として規定以上のレベルを出力する能力を持つ増幅器を使用する必要があるという問題があり、高価になってしまうなどという問題があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するために為されたもので、増幅器の利得制御を改良した送信機を提供することを目的とする。これにより、例えば、第２の増幅器５として安価な増幅器を用いることなどを可能とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る送信機では、次のような処理を行う。
すなわち、増幅器が、処理対象となる信号を増幅する。レベル検出手段が、前記増幅器により増幅された後の信号のレベルを検出する。利得制御手段が、前記レベル検出手段による検出結果に基づいて、前記増幅器からの出力レベルが規定レベルになるように、前記増幅器の利得を制御する。
これに際して、状態検出手段が、前記処理対象となる信号が前記増幅器に入力されたと仮定した場合に前記増幅器からの出力レベルが前記規定レベルを超えると予想される状態を（その信号が前記増幅器に入力される前に）検出する。利得低下制御手段が、前記状態検出手段により前記状態が検出された場合に、前記状態に対応した前記処理対象となる信号が前記増幅器に入力されたときに前記増幅器からの出力レベルが前記規定レベル内になるように、前記増幅器の利得を低下させる。

従って、処理対象となる信号を増幅器により増幅する場合に、当該増幅器からの出力レベルが規定レベルになるように当該増幅器の利得を制御するに際して、当該増幅器からの出力レベルが規定レベルを超えると予想される信号の状態が検出された場合には、そのような信号が当該増幅器に入力される前に、当該増幅器からの出力レベルが規定レベルを超えないように当該増幅器の利得を低下させることが行われるため、例えば、図２に示されるように処理対象となる信号の入力状態が急激に変化するような場合においても、当該増幅器からの出力レベルが規定レベルを超えてしまうことを防止することができる。これにより、例えば、図１に示されるように利得を制御する対象となる増幅器（図１では、増幅器３）の後段に更に増幅器（図１では、増幅器５）を備える場合には、後段の増幅器として安価な増幅器を用いることが可能となる。

ここで、処理対象となる信号としては、種々な信号が用いられてもよい。
また、増幅器としては、例えば、複数の増幅器の組み合わせが用いられてもよく、この場合には、１つ以上の増幅器の利得を制御する。
また、信号のレベルとしては、例えば、電圧のレベルや電力のレベルなど、種々なレベルが用いられてもよい。
また、規定レベルとしては、種々なレベルが用いられてもよく、例えば、一定のレベルが用いられてもよく、或いは、幅を持ったレベル（レベル範囲）が用いられてもよい。
また、状態検出手段により所定の状態が検出された後に行われる利得低下制御手段による増幅器の利得低下のタイミングを調整するために、例えば、遅延回路などのタイミング調整手段を用いることができる。

また、利得低下制御手段により増幅器に設定する利得としては、種々な態様が用いられてもよく、例えば、直前の時点における増幅器の利得の値と比べて所定値だけ低下させる態様や、或いは、増幅器の利得として設定することが可能な最小値などといった所定の小さい値を設定する態様などを用いることができる。
また、利得低下制御手段により増幅器の利得を低下させることを開始するタイミングとしては、種々なタイミングが用いられてもよく、例えば、状態検出手段により検出された状態に対応した信号（増幅器からの出力レベルが規定レベルを超えると予想される信号）が増幅器に入力される時又はその前の種々なタイミングを用いることができる。
また、利得低下制御手段により増幅器の利得を低下させる期間としては、種々な態様が用いられてもよく、例えば、状態検出手段により所定の状態が検出されなくなるまでの期間に対応する期間を用いることや、或いは、状態検出手段により所定の状態が１回検出される毎に予め設定された期間だけ一時的に増幅器の利得を低下させる態様などを用いることができる。

なお、通常、信号は正弦波などの形式で振動する。一例として、信号のレベルとして振幅の大きさのレベル（正の値）が用いられる場合には、信号のレベルと規定レベル（例えば、正の値）との大小関係の比較としては、例えば、信号のレベルが規定レベルを超えた状態や、信号のレベルが規定レベル以下（規定レベル内）である状態がある。また、他の例として、信号のレベルとして正負に振動するような各時間タイミングにおけるレベルが用いられるような場合には、所定のレベル範囲を持った規定レベルを用いることができ、信号のレベルと規定レベル（所定のレベル範囲）との大小関係の比較としては、例えば、信号のレベルが規定レベルのレベル範囲を超えた状態や、信号のレベルが規定レベルのレベル範囲内（規定レベル内）である状態がある。

一構成例として、本発明に係る送信機では、次のような構成とすることができる。
前記状態検出手段は、前記処理対象となる信号を増幅する制御用増幅器と、
前記制御用増幅器により増幅された後の信号のレベルを検出する制御用レベル検出手段と、
前記制御用レベル検出手段による検出結果に基づいて前記制御用増幅器からの出力レベルが制御用規定レベルになるように前記制御用増幅器の利得を制御する制御用利得制御手段と、
前記処理対象となる信号が前記増幅器に入力されたと仮定した場合に前記増幅器からの出力レベルが前記規定レベルを超えると予想される状態として、前記制御用レベル検出手段により検出されたレベルが所定の閾値レベルを超えた状態を検出する過レベル検出手段と、を用いて構成される。
前記利得低下制御手段は、前記過レベル検出手段により前記制御用レベル検出手段により検出されたレベルが所定の閾値レベルを超えた状態が検出された場合に、当該レベルに対応した信号が前記増幅器に入力されたときに前記増幅器からの出力レベルが前記規定レベル内になるように、前記増幅器の利得を低下させる。

ここで、制御用規定レベルとしては、種々なレベルが用いられてもよい。
また、制御用規定レベルや、閾値レベルとしては、種々なレベルが用いられてもよく、例えば、規定レベルと同様に、一定のレベルが用いられてもよく、或いは、幅を持ったレベル（レベル範囲）が用いられてもよい。

以上説明したように、本発明に係る送信機によると、増幅器の利得制御を改良することにより、例えば、入力信号が無から有へ変化するような場合においても、過大なレベルの信号が出力されてしまうことを防止することができ、これにより、例えば、安価な回路を使用することなどを可能とすることができる。

本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施例に係る送信機であるＳＳＢ送信機の構成例を示してある。本例の送信機では、広帯域の音声信号を増幅などしてアンテナ（図示せず）へ出力する。この出力信号がアンテナから無線送信される。
本例の送信機は、ＳＳＢ変調回路１と、周波数変換回路２と、第１の増幅器３と、第１のバンドパスフィルタ４と、第２の増幅器５と、第２のバンドパスフィルタ６と、第１の検波回路７と、第３の増幅器１１と、第２の検波回路１２と、コンパレータ１３と、遅延回路１４と、ＡＧＣ制御回路１５を備えている。
本例では、第３の増幅器１１と第２の検波回路１２からオーディオ（Ａｕｄｉｏ）ＡＧＣ回路が構成されている。

本例の送信機において行われる動作の一例を示す。
本例の送信機には広帯域の音声信号が入力される。入力された音声信号は、ＳＳＢ変調回路１により変調され、周波数変換回路２により周波数変換され、第１の増幅器３により規定のレベルに増幅され、第１のバンドパスフィルタ４によりこの増幅信号の不要波が除去され、更に、第２の増幅器５により規定のレベルに増幅され、第２のバンドパスフィルタ６によりこの増幅信号の不要波が除去され、これらの処理結果の信号が送信機から出力される。
なお、周波数変換回路２では、例えば、信号の周波数をベースバンド帯から無線周波数（ＲＦ）帯へアップコンバートすることが行われる。

また、第２のバンドパスフィルタ６から出力された信号の一部が抽出されて第１の検波回路７により検波され、当該検波の結果がＡＧＣ制御回路１５に入力される。
また、送信機に入力された音声信号はＳＳＢ変調回路１に入力されるとともに第３の増幅器１１に入力される。
ＡｕｄｉｏＡＧＣ回路は、第３の増幅器１１と第２の検波回路１２から構成されており、第３の増幅器１１から出力される増幅信号のレベルに応じて当該第３の増幅器１１の利得を変化させることで出力のレベルを一定に保つ回路である。すなわち、第３の増幅器１１に入力された音声信号が当該第３の増幅器１１により増幅され、当該増幅の結果の信号が第２の検波回路１２により検波され、当該検波の結果に基づいて第３の増幅器１１の利得が制御される。

また、第２の検波回路１２による検波結果の信号はコンパレータ１３に入力される。
コンパレータ１３では、第２の検波回路１２から入力された検波結果の検波電圧と例えば予め設定された基準電圧とが比較され、検波電圧が基準電圧を超えた場合にハイ（Ｈｉｇｈ）レベルの信号が遅延回路１４へ出力される。このハイレベルの信号は遅延回路１４により遅延させられてＡＧＣ制御回路１５に入力される。なお、遅延回路１４は、回路における遅延時間を調整するために設けられている。

ＡＧＣ制御回路１５では、第１の検波回路７から入力される検波結果に基づいて第１の増幅器３の利得を制御するためのＡＧＣ電圧を第１の増幅器３の制御端子へ出力することが行われ、また、コンパレータ１３から遅延回路１４を介してハイレベルの信号が入力された場合には、第１の増幅器３の利得を制御するためのＡＧＣ電圧を一時的に大きいレベル（ハイレベル）にして当該第１の増幅器３の利得を最小にすることが行われる。
ここで、本例のＡＧＣ制御回路１５によるＡＧＣでは第１の検波回路７による検波結果の検波電圧が大きいほど第１の増幅器３の制御端子へ出力するＡＧＣ電圧を大きくすることが行われ、また、第１の増幅器３では制御端子に入力されるＡＧＣ電圧が大きいほど小さい利得が設定される。つまり、本例では、送信機から出力される信号のレベル（第１の検波回路７の検波電圧）が大きいほど第１の増幅器３の利得が小さく設定され、これにより送信機からの出力レベルが一定に保持される。

図２を参照して、本例の送信機における動作として、音声入力の急激な変動があった場合における動作の一例を示す。図２（ａ）には音声入力の信号の波形を示してあり、図２（ｂ）にはＡｕｄｉｏＡＧＣ回路の第３の増幅器１１からの出力信号の波形を示してあり、図２（ｃ）にはＡｕｄｉｏＡＧＣ回路の第２の検波回路１２からの検波出力の信号の波形を示してあり、図２（ｄ）には送信機からの出力信号の波形を示してあり、図２（ｅ）にはＡＧＣ制御回路１５からの出力（ＡＧＣ電圧）の信号の波形を示してある。また、横軸は時間ｔを示しており、４つの期間（期間１）〜（期間４）を示してある。

（期間１）の部分では、音声入力が無いため、送信機の出力は０となる。この時、第１の検波回路７の検波電圧も０であるため、第１の増幅器３の利得は最大になっている。また、ＡｕｄｉｏＡＧＣ回路では、第２の検波回路１２の検波電圧が０であるため、第３の増幅器１１の利得は最大になっている。
（期間２）の部分では、音声信号が入力される。ここで、通常はＡｕｄｉｏＡＧＣ回路はその出力レベルを一定に保つが、音声信号の入力が無い（つまり、０である）状態から音声信号が有る（つまり、０ではない）状態へ急激に変化すると、その一定レベルを超えたレベルを出力することになり、これにより過出力状態が検出されることになる。すなわち、この時、ＡｕｄｉｏＡＧＣ回路の検波出力は、非常に大きな電圧となり、コンパレータ３に（例えば予め）設定されている基準電圧を超え、これにより、コンパレータ１３からハイレベルの信号が出力される。

遅延回路１４には、ＳＳＢ変調回路１及び周波数変換回路２における処理遅延分或いはその程度の遅延時間（本例では、図２における（期間２）を実現する遅延時間）が予め設定されており、これにより、送信機に入力された音声信号が第１の増幅器３に入力される少し前にコンパレータ１３からのハイレベルの信号がＡＧＣ制御回路１５に入力される。
（期間３）の部分では、初め、コンパレータ１３からのハイレベルの信号がＡＧＣ制御回路１５に入力されることで、第１の増幅器３の利得が最小となり、これにより、送信機に入力された音声信号が第１の増幅器３により増幅されても、送信機からの出力が規定のレベルを超えることを無くすことができる。
その後は、ＡｕｄｉｏＡＧＣ回路の出力が定常出力に安定してその検波出力がコンパレータ１３の基準電圧未満となったことに応じて、コンパレータ１３からのハイレベルの出力が停止されて、ＡＧＣ制御回路１５では第１の検波回路７からの検波結果に基づいて第１の増幅器３の利得を制御することが行われる。これにより、ＡＧＣ制御回路１５からの出力も定常出力へ安定していき、送信機からの出力レベルも一定レベルへ安定していく。
（期間４）の部分では、ＡＧＣ制御回路１５からの出力や送信機からの出力が定常出力に安定しており、規定の出力レベルの送信信号が送信機から出力される。

以上のように、本例の送信機では、送信機からの出力を検波してその検波出力により第１の増幅器３の利得を変化させることで出力レベルを一定に保つＡＧＣ回路（本例では、第１の検波回路７及びＡＧＣ制御回路１５）において、音声入力が無から有へ変わるときのように音声入力の急激な変化を検出した場合には、第１の増幅器３の利得を一時的に落とすことにより、送信機からの出力が過出力とならないように保護することが行われる。また、本例では、音声入力の急激な変化を検出する方法として、ＡｕｄｉｏＡＧＣ回路を備えて、その検波出力により検出する方法を用いている。
従って、本例の送信機では、オーバーシュートの無いＡＧＣ回路を実現することができ、例えば、第２の増幅器５への入力が過入力になってしまうことを防止することができるため、第２の増幅器５として安価な増幅器を用いることが可能であり、また、送信機全体としても安価に実現することが可能である。

ここで、本例の送信機では、利得を制御する対象となる第１の増幅器３の後段に第２の増幅器５を設けて、第２の増幅器５の後段で第１の検波回路７により出力レベルを検出して、当該検出結果に基づいて第１の増幅器３の利得を制御しているが、例えば、第２の増幅器５の利得が一定である場合には、第１の増幅器３の利得の大小に応じて第１の検波回路７により検出される出力レベルの大小が変化するため、第１の増幅器３に対するＡＧＣ制御が可能である。

なお、本例の送信機では、処理対象となる信号として広帯域の音声の信号が用いられており、第１の増幅器３や第２の増幅器５により処理対象となる信号を増幅する増幅器が構成されており、第１の増幅器３により利得の制御対象となる増幅器が構成されており、第１の検波回路７の機能によりレベル検出手段が構成されており、第１の検波回路７による検波結果に基づいてＡＧＣ制御回路１５を介して第１の増幅器３の利得を制御する機能により利得制御手段が構成されており、第３の増幅器１１や第２の検波回路１２やコンパレータ１３により過出力となることが予想される入力信号状態を検出する機能により状態検出手段が構成されており、コンパレータ１３からの出力に基づいてＡＧＣ制御回路１５を介して第１の増幅器３の利得を低下させる制御を行う機能により利得低下制御手段が構成されている。また、本例の送信機では、遅延回路１４の機能によりタイミング調整手段が構成されている。
また、本例の送信機では、第３の増幅器１１により制御用増幅器が構成されており、第２の検波回路１２の機能により制御用レベル検出手段が構成されており、第２の検波回路１２による検波結果に基づいて第３の増幅器１１の利得を制御する機能により制御用利得制御手段が構成されており、コンパレータ１３により過出力となることが予想される入力信号状態を検出する機能により過レベル検出手段が構成されている。

ここで、本発明に係る装置（機器）やシステムなどの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々な装置やシステムとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係る装置（機器）やシステムなどにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。

本発明の一実施例に係る送信機の構成例を示す図である。音声入力に急激に変動があった場合における波形の一例を示す図である。送信機の構成例を示す図である。音声入力に急激に変動があった場合における波形の一例を示す図である。

符号の説明

１・・ＳＳＢ変調回路、２・・周波数変換回路、３、５、１１・・増幅器、４、６・・バンドパスフィルタ、７、１２・・検波回路、１３・・コンパレータ、１４・・遅延回路、１５・・ＡＧＣ制御回路、

Claims

送信機において、
処理対象となる信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された後の信号のレベルを検出するレベル検出手段と、
前記レベル検出手段による検出結果に基づいて前記増幅器からの出力レベルが規定レベルになるように前記増幅器の利得を制御する利得制御手段と、
前記処理対象となる信号を増幅する制御用増幅器と、
前記制御用増幅器により増幅された後の信号のレベルを検出する制御用レベル検出手段と、
前記制御用レベル検出手段による検出結果に基づいて前記制御用増幅器からの出力レベルが制御用規定レベルになるように前記制御用増幅器の利得を制御する制御用利得制御手段と、
前記制御用レベル検出手段により検出されたレベルが所定の閾値レベルを超えた状態を検出する過レベル検出手段と、
前記過レベル検出手段により前記制御用レベル検出手段により検出されたレベルが所定の閾値レベルを超えた状態が検出された場合に、前記レベルに対応した信号が前記増幅器に入力されたときに前記増幅器からの出力レベルが前記規定レベル内になるように、前記増幅器の利得を低下させる利得低下制御手段と、
を備え、
前記過レベル検出手段は、前記処理対象となる信号が無い状態から有る状態に変化した場合にハイレベルを出力し、
前記利得低下制御手段は、前記過レベル検出手段からハイレベルが出力された場合に前記増幅器の利得を最小とする、
ことを特徴とする送信機。