JP4867769B2 - 受信装置及びこれを用いた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、受信装置及びこれを用いた電子機器に関するものである。

近年、テレビ機能を有する携帯電話機では消費電力の低減のために、携帯電話機内に搭載されたチューナにおいて数多くの工夫がなされている。

例えば、下記特許文献１に開示されている無線通信機のチューナは、図６に示されるように、信号が入力されるアンテナ端子１と、このアンテナ端子１に接続され、信号を高周波増幅器２を介して増幅させる増幅経路３及び高周波増幅器２を介さずにバイパスさせるバイパス経路４を有する信号増幅回路５と、信号の経路を増幅経路３とバイパス経路４の何れかに切り替える信号経路切替スイッチ６と、信号増幅回路の出力側に接続された出力端子７と、アンテナ端子１に入力された信号レベルを予め設定された基準電圧信号とを比較する比較器８と、この比較器８からの比較判定信号が入力される制御部９とを備え、アンテナ端子１に入力された信号が高周波増幅器２での増幅を必要としないレベルであったとき、制御部９から出力された電圧制御信号に基づいて高周波増幅器２に対する電流の供給を停止するとともに、高周波増幅器２に設けられた信号経路切替スイッチ６が信号の経路を増幅経路３からバイパス経路４に切り替える仕組みとなっていた。

したがって、この従来技術によると、信号の入力レベルに応じて信号経路の切り替えが可能であり、バイパス経路４を選択の際には、高周波増幅器２には電力が供給されず、チューナの消費電力の抑制を図ることができたのである。
特開平４−５６４２０号公報

しかしながら、上記のチューナでは、高周波領域に設けた信号経路切替スイッチ６にて信号の入力レベルが減衰するため、信号のＣＮＲ（キャリア／ノイズ比）が、復調部（図示せず）にてデジタル信号へと変換するために必要なＣＮ限界値よりも小さくなり、信号をデジタル信号へと変換することが不可能となることがあった。この結果、実使用時には上記のチューナではバイパス経路に切り替わることはほとんどなく、消費電力の低減は行えていなかった。

そこで、本発明は、消費電力を低減することを目的とする。

この目的を達成するために本発明は、信号が入力される入力端子と、この入力端子に接続された混合器と、この混合器の出力側に接続された信号増幅回路と、この信号増幅回路の出力側に接続された出力端子と、信号増幅回路から出力端子に供給される信号の品質を計測する受信品質計測部と、この受信品質計測部の計測結果が品質計測信号として入力される通過モード制御部とを備え、信号増幅回路は、この信号増幅回路に入力された信号の振幅を第一の増幅器により増幅させる増幅経路及び第一の増幅器を介さずに信号増幅回路に入力された信号を通過させるバイパス経路と、増幅経路とバイパス経路とを切り替える信号経路切替スイッチとを有し、通過モード制御部は、品質計測信号に基づいて信号経路切替スイッチを切り替えることで、混合部から出力された信号の信号増幅回路における通過モードを、増幅経路を通過する第一通過モード、またはバイパス経路を通過する第二通過モードの何れかに切り替える構成とした。

上記構成により本発明は、消費電力を低減することができる。

これは、増幅経路とバイパス経路とを切り替える信号増幅回路を混合器の出力側に設けたことによる。すなわち、混合器の入力側である高周波領域に信号増幅回路を設けた場合に比べ、本発明による受信装置では、信号経路切替スイッチによる入力レベルの減衰が生じる前に、信号は増幅器により十分な利得を得ているため、ＣＮＲは殆ど劣化することがなく、消費電力を低減できるのである。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における受信装置の構成について説明する。

図１において示すように、本発明の実施の形態１による受信装置を搭載した携帯端末１０は、筐体に伸縮自在に取り付けられたアンテナ１１と、内部に取り付けられた内部アンテナ（図示せず）を有する。

このアンテナ１１は受信装置１２と接続され、さらに受信装置１２の出力側には液晶ディスプレイなどによる表示部１３が接続されている。なお、図示はしていないが受信装置１２の出力側はテレビ用スピーカとも接続されている。そして、アンテナ１１にて受信した地上波デジタル放送などの信号は受信装置１２にて処理され、続けて受信装置１２から出力される信号に基づき、表示部１３及びテレビ用スピーカがそれぞれ画像及び音声を再生する仕組みとなっている。

また、内部アンテナは通信部１４と接続され、さらに通信部１４の出力側はスピーカ１５とマイク１６に接続されている。この通信部が、基地局（図示せず）から送信されてくるデータを処理してスピーカ１５から再生し、さらにマイク１６に入力されるデータを処理して基地局に送信することで、ユーザー同士の通話が可能となる。

次に、受信装置１２のブロック図を図２に示す。

図２において、アンテナ１１は受信装置１２の入力端子１２ａと接続され、さらに受信装置１２の出力端子１２ｂは携帯端末１０の表示部１３及びテレビ用スピーカと接続されている。また、受信装置１２は、アンテナ１１の出力側と接続されるとともにテレビ帯域以外の信号を減衰させるＲＦフィルタ１７と、このＲＦフィルタ１７と接続された受信部１８、そして受信部１８の出力側に接続された復調部１９とを有する。

ＲＦフィルタ１７の出力側は信号を増幅させる増幅器であるＲＦＧＣＡ２０（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｍｐ）と接続され、このＲＦＧＣＡ２０はＲＦＡＧＣ２０ａ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）からの出力信号に基づいて、信号の増幅を行う。

ＲＦＧＣＡ２０の出力側は混合器２１が接続されており、混合器２１はＶＣＯ２２（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）が供給するローカル信号とＲＦＧＣＡ２０から出力される信号を混合させ、所定の中間周波数（ＩＦ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に変換する。

混合器２１の出力側に接続されたＩＦフィルタ２３では、混合器２１から出力される信号の濾過を行い、所望帯域以外の不要波を取り除くものである。

ＩＦフィルタ２３の出力側に接続された増幅器２４（第二の増幅器）、増幅器２５（第三の増幅器）及び増幅器２６（第一の増幅器）は、ＩＦＡＧＣ２５ａからの出力信号に基づき、信号の増幅を行う増幅器である。

なお、増幅器２５の出力側には信号増幅回路２７が接続されており、この信号増幅回路２７は信号経路切替スイッチ２８と、増幅器のうち最後段に接続された増幅器２６を介する増幅経路２９と、バイパス経路３０とを有する。信号経路切替スイッチ２８はバイパス制御部３１からの出力信号に基づき、増幅経路２９とパイパス経路３０の何れかに切り替えることができる。

信号増幅回路２７の出力側に接続された利得固定増幅器であるＩＦＡＭＰ３２の出力側は、復調部１９内のＡＤＣ３４（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と接続され、このＡＤＣ３４においてＡ／Ｄ変換が可能な入力レンジとなるように、増幅器２４、増幅器２５及び増幅器２６は利得制御を行っている。

なお、上述までのＲＦＧＣＡ２０、混合器２１、ＩＦフィルタ２３、増幅器２４、増幅器２５、増幅器２６及びＩＦＡＭＰ３２は全て電流制御部３５と接続されており、この電流制御部３５によりそれぞれの回路に供給する電流は制御されている。

そして、復調器３６は、ＡＤＣ３４から出力されるデジタル信号を、搬送波を取り除いて復調する。この復調器３６と接続される誤り訂正部３７は、復調器３６から出力される信号のエラー部分を取り除いて正しい信号へと変換し、この変換された信号を携帯端末１０の筐体に設けられた表示部１３及びテレビ用スピーカへと出力する。

また、誤り訂正部３７には受信品質計測部３８が接続されており、受信品質計測部３８で計測されたエラー率は電流制御部３５及びバイパス制御部３１と接続された通過モード制御部３９へ信号として出力されている。この仕組みにより、ＲＦＧＣＡ２０、混合器２１、ＩＦフィルタ２３、増幅器２４、増幅器２５、増幅器２６及びＩＦＡＭＰ３２への電流の供給の制御及び信号経路切替スイッチ２８の切り替え制御を可能なものとしている。

以下、本実施の形態１における受信装置の動作について述べる。特に、信号増幅回路２７の動作について詳しく述べる。

まず、信号増幅回路２７が有する３つの信号通過モードについて説明する。

第一通過モードは、増幅器２５から出力された信号を、増幅器２６を介して増幅経路２９を通過させるモードである。

第二通過モードは、増幅器２５から出力された信号を、増幅器２６を介さず、バイパス経路３０を通過させるモードである。この第二の通過モードが選択された際は、増幅器２６への電流の供給は停止されている。

第三通過モードは、増幅器２６での信号の増幅率が第一通過モードよりも低く設定された状態で、増幅器２５から出力された信号を増幅経路２９を介して信号増幅回路２７を通過させるモードである。

これら３つのモードは、前述したように、受信品質計測部３８から送られてくるデータに基づき、通過モード制御部３９が電流制御部３５及びバイパス制御部３１に信号を送ることで制御され、そして状況に応じて適切なモードに切り替えられている。

次に、図３を用いて通過モードの切り替えについて説明する。なお、本実施の形態１では受信品質計測部３８にＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）計測器を用いており、通過モード制御部３９には受信品質計測部３８からＢＥＲのデータが送られている。

ここで、信号増幅回路２７における信号の信号通過モードが第一通過モードである場合について説明する。

この状態において、まず通過モード制御部３９は受信品質計測部３８から出力されたＢＥＲを所定の閾値と比較する。この時、ＢＥＲが閾値よりも低い値であれば、通過モード制御部３９は増幅器２６による増幅が過度に行われていると判断し、増幅器２６での信号の増幅率を小さくする制御を行う。すなわち、通過モードを第一通過モードから第三通過モードへと切り替える制御を行うのである。この際、入力レベルは変化しないので、ＢＥＲと入力レベルの関係は図３に示されるＡからＢへと移行する。一方、受信品質計測部３８から出力されたＢＥＲが閾値よりも高い場合、通過モード制御部３９は増幅器２６による増幅度は適切であると判断し、第三通過モードへと切り替える制御は行わず、そのまま第一通過モードを維持し続ける。

続けて、信号通過モードが第三通過モードである場合について説明する。

この状態においては、まず通過モード制御部３９は受信品質計測部３８から出力されたＢＥＲを所定の閾値及び起動閾値と比較する。そして、ＢＥＲが閾値よりも低い値であれば、通過モード制御部３９は、増幅器２５から出力された信号は増幅器２６による増幅を必要としない十分なレベルであると判断し、第二通過モードへと切り替える制御を行う。すなわち、ＢＥＲと入力レベルの関係は図３に示されるＣからＤへと移行する。一方、ＢＥＲが起動閾値よりも高い値であれば通過モード制御部３９は増幅器２６による増幅度が不足していると判断し、増幅率を上げるため、第一通過モードへと切り替える制御を行う。すなわち、ＢＥＲと入力レベルの関係は図３に示されるＥからＦへと移行する。さらに、ＢＥＲが閾値と起動閾値の間にあると判断した場合は、増幅器２６による増幅度は適切であると判断し、そのまま第三通過モードを維持し続ける。

最後に、信号通過モードが第二通過モードである場合について説明する。

この状態においては、まず通過モード制御部３９は受信品質計測部３８から出力されたＢＥＲを所定の起動閾値と比較する。この時、ＢＥＲが起動閾値よりも高い値であれば、通過モード制御部３９は、増幅器２５から出力された信号は増幅器２６による増幅度が不足していると判断し、第三通過モードへと切り替える制御を行う。すなわち、ＢＥＲと入力レベルの関係は図３に示されるＧからＨへと移行する。また、ＢＥＲが起動閾値より低い場合、通過モード制御部３９は、増幅器２６による増幅度は適切であると判断し、そのまま第二通過モードを維持し続ける。

以上、説明したように本実施の形態１における受信装置１２では、信号増幅回路２７に入力された信号が、３つの通過モードから状況に応じて適切な通過モードを選択されている。

以下、本実施の形態１における受信装置の効果について述べる。

まず、本実施の形態１では受信装置１２における消費電力を低減することが可能である。

これは、図２に示されるように、信号増幅回路２７が混合器２１よりも後段に設けられていることによる。

ここで、受信装置１２の雑音指数について説明する。受信装置１２の構成により決まる雑音指数をＦ、ＲＦＧＣＡ２０の雑音指数をＦ１、利得をＧ１、混合器２１以降の増幅器における雑音指数をＦ２，Ｆ３，・・・Ｆｎ、利得をＧ２，Ｇ３，・・・Ｇｎとすると、受信装置１２全体の雑音指数Ｆは以下の式で表される。
Ｆ＝Ｆ１＋（Ｆ２−１）／Ｇ１＋（Ｆ３−１）／Ｇ１Ｇ２＋・・・＋（Ｆｎ−１）／Ｇ１Ｇ２・・・Ｇｎ−１
この式より、混合器２１より前段のＲＦＧＣＡ２０におけるノイズは、受信装置１２全体のノイズに大きく寄与することがわかる。

したがって、本実施形態とは異なり、混合器２１の前段である高周波領域に信号切替スイッチを備えた構成においては、信号切替スイッチ部分におけるノイズの受信装置１２全体の雑音指数に対する寄与度が高いためＣＮＲが大きく低下してしまい受信感度が悪化する。

これに対して、本実施の形態１では、図２に示すように信号増幅回路２７を混合器２１よりも後段に設けているため、信号経路切替スイッチ２８におけるノイズの受信装置１２全体の雑音指数への寄与度は低い。これにより、受信感度は殆ど悪化せず、信号増幅回路２７における通過モードの切り替えが実現される。この結果、受信装置１２の消費電力を抑制することができるのである。

なお、このように信号増幅回路２７を混合器２１よりも後段に設けた構成としたのは、上記の式が示すように、信号経路切替スイッチ２８の設置位置が後段であるほどノイズの受信装置１２全体の雑音指数への寄与度が低いためであるから、増幅経路２９は、増幅器のうち最も後段に配置された増幅器２６に対して設けることが望ましい。すなわち、本実施の形態１では信号増幅回路２７と混合器２１との間に増幅器２４、２５を設けた構成としている。

また、通過モード制御部３９は増幅器２６の増幅度を可変する構成とすることが望ましい。したがって、本実施の形態１では信号増幅回路２７には第一通過モード及び第二通過モードに加え、第一通過モードよりも増幅器２６の増幅度が低い状態で、信号を増幅経路２９を通過させる第三通過モードを設けている。

これは、第一通過モード及び第二通過モードのＢＥＲの値が同じ入力レベルにおいて大きな差があるためであり、例えば受信装置１２が第一通過モード及び第二通過モードのみを備え、入力レベルが図３のＩに示されるような範囲である場合、ＢＥＲの値は第二通過モードの起動閾値を上回っているため、通過モード制御部３９は第一通過モードを選択してしまう。しかし、第一通過モードは復調部１９にて受信エラーを殆ど発生しない十分なマージンを有しており、受信装置１２の消費電力の低減は効率的に行われていない。このことから、本実施の形態１では、通過モード制御部３９が増幅器２６の増幅度を可変する構成とし、第三通過モードを設けたのである。この結果、増幅器２６での過度の増幅による余分な電流の供給を防止でき、受信装置１２の消費電力を抑制することができる。また、本実施の形態では、第一通過モード及び第二通過モードに加え、第三通過モードを設けた構成としたが、さらに第四、第五の通過モードを設けても良い。

なお、本実施の形態１では受信品質計測部３８としてＢＥＲ計測器を用いている。この構成により、受信品質計測部３８にて計測されたＢＥＲに基づいて通過モード制御部３９は信号増幅回路２７の制御を行うことができ、受信装置１２の消費電力を抑制することができる。

また、受信品質計測部３８として、ＢＥＲ計測器の代わりにキャリア／ノイズ比を計測するＣＮＲ計測部を設け、このＣＮＲ計測部にて計測されるＣＮＲに基づいて通過モード制御部３９が信号増幅回路２７の制御を行ってもよい。すなわち、図４に示されるよう、ＢＥＲ計測器を用いた場合と同様に、ＣＮＲ閾値およびＣＮＲ起動閾値を設定し、ＣＮＲがこれら閾値または起動閾値に達した場合に、通過モード制御部３９が適切な通過モードを選択するような構成とすれば、受信装置１２の消費電力を抑制することが可能となる。

なお、図４に示されるように、第三通過モードにおいては入力レベルが大きくなると信号歪みが発生する傾向がある（図４のＪ）。これは、大きな入力レベルを有する信号を増幅器２６により増幅させるためには、増幅器２６にそれと対応した電流を供給しなければならないのに対し、第三通過モードでは比較的小さい電流を供給しているため発生する。したがって、増幅器２６が信号歪みを発生する入力レベル以上の場合、信号経路切替スイッチは第二通過モードを選択することが望ましい。これにより、信号のＣＮＲの低下を防ぐことができ、受信装置１２の受信品質低下の抑制も可能となるのである。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における受信装置の構成について図５を用いて説明する。

本実施の形態２と実施の形態１との構成の違いは受信品質計測部３８を設けずに、通過モード制御部３９を携帯端末の筐体外部に設けた操作部４０と接続したことである。

なお、実施の形態１と同様の構成については、同一の符号をつけてその説明を省略している。

以下、本発明の実施の形態２における受信装置の動作について説明する。

図５に示すように、本実施の形態２では、通過モード制御部３９の信号増幅回路２７の制御は、携帯端末の筐体外部に設けられた操作部４０からの信号に基づいて行う。すなわち、携帯端末を操作するユーザーが携帯端末の表示部に再生される画像や、ＴＶ用スピーカから再生される再生音から信号増幅回路２７における信号の適切な通過モードを選択する構成となっている。

例えば、第一通過モードが選択されている状態で、ユーザーが表示部に表示されている画像が多少劣化しても視聴可能であると感じたときには、操作部４０を操作し、第三通過モードに切り替えるのである。

この結果、受信装置１２の消費電力を抑制することが可能となる。

また、本実施の形態２においても本実施の形態１と同様、増幅器２６の増幅度を可変する構成とすることが望まれる。すなわち、本実施の形態２では、第一通過モードに比べ増幅器２６の増幅度が小さい第三通過モードを設けており、通過モードが第一通過モード及び第二通過モードのみである場合に比べ、より効果的に受信装置１２の消費電力を抑制することが可能となっている。

本発明による受信装置は、増幅経路とバイパス経路とを切り替える信号増幅回路を混合器の出力側に設けたことにより、信号経路切替スイッチによる性能悪化を抑制した良好な受信感度と、十分な大きな信号が入力された受信状況で消費電流を少なくしつつ信号歪みを発生しない良好な受信品質を実現できる。テレビ機能を有する携帯端末の受信機など、受信性能とバッテリー持続時間の両立が要求される機器において本発明は有用である。

本実施の形態１における受信装置を搭載した携帯端末の正面図 本実施の形態１における受信装置のブロック図 本実施の形態１における受信装置のＢＥＲの特性を示す図 本実施の形態１における受信装置のＣＮＲの特性を示す図 本実施の形態２における受信装置のブロック図 従来の受信装置のブロック図

１０ 携帯端末
１１ アンテナ
１２ 受信装置
１２ａ 入力端子
１２ｂ 出力端子
１３ 表示部
１４ 通信部
１５ スピーカ
１６ マイク
１７ ＲＦフィルタ
１８ 受信部
１９ 復調部
２０ ＲＦＧＣＡ
２０ａ ＲＦＡＧＣ
２１ 混合器
２２ ＶＣＯ
２３ ＩＦフィルタ
２４ 増幅器（第二の増幅器）
２５ 増幅器（第三の増幅器）
２５ａ ＩＦＡＧＣ
２６ 増幅器（第一の増幅器）
２７ 信号増幅回路
２８ 信号経路切替スイッチ
２９ 増幅経路
３０ バイパス経路
３１ バイパス制御部
３２ ＩＦＡＭＰ
３４ ＡＤＣ
３５ 電流制御部
３６ 復調器
３７ 誤り訂正部
３８ 受信品質計測部
３９ 通過モード制御部
４０ 操作部

Claims (7)

1. 信号が入力される入力端子と、
   この入力端子に接続された混合器と、
   この混合器の出力側に接続された信号増幅回路と、
   この信号増幅回路の出力側に接続された出力端子と、
   前記信号増幅回路から出力端子に供給される信号の品質を計測する受信品質計測部と、
   この受信品質計測部の計測結果が品質計測信号として入力される通過モード制御部とを備え、
   前記信号増幅回路は、この信号増幅回路に入力された信号の振幅を第一の増幅器により増幅させる増幅経路及び前記第一の増幅器を介さずに前記信号増幅回路に入力された信号を通過させるバイパス経路と、前記増幅経路と前記バイパス経路とを切り替える信号経路切替スイッチとを有し、
   前記通過モード制御部は、前記品質計測信号に基づいて前記信号経路切替スイッチを切り替えることで、前記混合器から出力された信号の前記信号増幅回路における通過モードを、前記増幅経路を通過する第一通過モード、または前記バイパス経路を通過する第二通過モードの何れかに切り替える受信装置。
2. 前記混合器と前記信号増幅回路との間に第二、第三の増幅器を設けた請求項１に記載の受信装置。
3. 前記通過モード制御部は、前記第一の増幅器の増幅度を可変する構成とした請求項１に記載の受信装置。
4. 前記信号増幅回路と前記出力端子との間に復調部を設け、
   前記受信品質計測部は、前記復調部にてデジタル信号へと変換された信号のエラー率を計測するＢＥＲ計測部である請求項１に記載の受信装置。
5. 前記信号増幅回路と前記出力端子との間に復調部を設け、
   前記受信品質計測部は、前記復調部にてデジタル信号へと復調された信号のキャリア／ノイズ比を計測するＣＮＲ計測部である請求項１に記載の受信装置。
6. 第一の増幅器が信号歪みを発生する入力レベル以上の場合、前記信号経路切替スイッチは前記第二通過モードを選択する請求項３に記載の受信装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載の受信装置と、
   この受信装置の出力側に接続された再生部とを備えた電子機器。

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