JP4869874B2 - 高周波増幅器 - Google Patents

Description

本発明は、高周波増幅器に関し、特に、複数波の高周波信号を増幅する自動利得制御付きのものに関する。

複数波の高周波信号を増幅する高周波増幅器としては、例えばテレビジョン受信アンテナとテレビジョン受信機との間にブースタがある。このブースタでは、自動利得制御を行うことが求められる。自動利得制御を行ったブースタの一例が特許文献１に開示されている。

特許文献１の技術では、複数のテレビジョン放送信号を増幅する増幅部に利得調整手段を設け、増幅部の出力信号のレベルをレベル検出手段によって検出し、レベル検出手段の出力信号と、テレビジョン放送信号の波数に応じて設定された基準信号とに応じて制御手段が、利得調整手段を調整する。異なる波数に応じた複数の基準信号が予め設定され、それらのうちから、実際に受信しているテレビジョン放送信号の波数に近い基準信号を選択して使用している。

特許第２９０８６８３号公報

特許文献１の技術によれば、予め定めたそれぞれ異なる波数に対応した複数の基準信号を準備しているが、実際に送信されている波数に対応した基準信号が準備されているとは限らず、高精度の自動利得制御を行うことができない。また、実際に送信されているテレビジョン放送信号が深夜等に停波されると、基準信号と実際に送信されている波数とが対応せず、やはり高精度の自動利得制御を行うことができない。

本発明は、複数波の高周波信号を増幅する高周波増幅器において高精度に自動利得制御を行うことを目的とする。

本発明の一態様の高周波増幅器は、レベル調整手段を有している。レベル調整手段には、複数波の高周波信号、例えばテレビジョン放送信号が供給される。このレベル調整手段は、制御信号に応じて各高周波信号のレベルを調整する。レベル調整手段としては、例えば可変減衰手段や利得制御増幅手段を使用することができる。このレベル調整手段の前段若しくは後段或いは前後段に高周波増幅段を設置することができる。このレベル調整手段の入力側または出力側の高周波信号から、最大レベル高周波信号検出手段が前記各高周波信号レベルのうち最大レベルのものを検出する。この最大レベル高周波信号検出手段によって検出された高周波信号のレベルと、予め定めた基準レベルとを自動制御手段が比較し、その比較結果に従った前記制御信号を前記レベル調整手段に供給する。

このように構成された高周波増幅器によれば、複数波の高周波信号のうち、最大レベルのものが最大レベル高周波信号検出手段によって検出され、その最大レベルが予め定めた基準信号が表すレベルとなるように自動制御手段によってレベル調整手段が調整される。従って、高周波信号の波数に変化があっても、その影響を受けずに高精度に自動利得制御を行うことができる。また、最大レベルが予め定めた基準信号が表すレベルとなるように制御が行われているので、レベル制御された各高周波信号には歪みが発生することがない。

再検出指示手段が、前記最大レベル高周波信号検出手段によって検出された高周波信号のレベルと予め定めた許容下限値レベルとの比較を継続し、前記最大レベル高周波信号検出手段によって検出された高周波信号のレベルが前記許容下限値レベル以下になったとき、前記最大レベル高周波信号検出手段に再度レベルが最大である前記高周波信号を検出させる。

このように構成すると、例えば最大レベルであった高周波信号が停波したことが、再検出指示手段によって検出され、再度、最大レベル高周波信号検出手段が現在の最大レベルの高周波信号を検出する。その高周波信号のレベルが、基準信号の表すレベルとなるように、自動制御手段によってレベル調整手段の調整が行われる。

前記最大レベル高周波信号検出手段は、前記各高周波信号を予め定めた中間周波信号に順に周波数変換する周波数変換手段と、この周波数変換手段の各出力信号のレベルを検出して、レベル検出信号を発生するレベル検出手段と、このレベル検出手段からの各レベル検出信号のうち、最大値を検出する最大値検出手段とを、備えたものとすることができる。周波数変換手段は、混合手段と、局部発振手段とを有し、その局部発振手段が局部発振信号の周波数を、各高周波信号を中間周波信号に周波数変換するように自動的に可変されるものが望ましい。

このように各高周波信号を中間周波信号に変換して、レベル検出を行うように構成しているので、最大レベル高周波信号検出手段の構成を簡略化することもできる。例えば、最大レベル高周波信号検出手段として、各高周波信号をそれぞれ個別に抽出する複数のバンドパスフィルタを設け、これらバンドパスフィルタごとにレベル検出手段を設けることも考えられる。しかし、このような構成では多くのバンドパスフィルタと多くのレベル検出手段が必要となる。これに対し、上述したような構成とすると、１台の周波数変換手段と１台のレベル検出手段を設けるだけでよく、構成を簡略化することができる。

以上のように、本発明によれば、複数波の高周波信号を増幅する場合に、高精度に自動利得制御を行うことができる。

本発明の１実施形態の高周波増幅器は、例えば家庭用ブースタとして使用されるもので、図１に示すように、レベル調整手段、例えば可変減衰部２を有している。この可変減衰部２には、複数の高周波信号、例えば複数チャンネルのＵＨＦ帯またはＶＨＦ帯のテレビジョン放送信号が供給されている。これらテレビジョン放送信号に加えて、或いはテレビジョン放送信号に代えて、ＧＨｚ帯の衛星放送中間周波信号及び衛星通信中間周波信号の一方または両方が可変減衰部２に供給されることもある。可変減衰部２は、複数、例えば３つのＰＩＮダイオードをπ型またはＴ型に組み合わせたもので、これらＰＩＮダイオードに供給される制御信号に応じて各ＰＩＮダイオードの高周波抵抗値を変化させて、入力された複数のテレビジョン放送信号のレベルを調整する。

この可変減衰部２の出力信号は、増幅手段、例えば２段の広帯域高周波増幅段４ａ、４ｂによって増幅される。後段の広帯域高周波増幅段４ｂの出力信号は、分岐手段、例えば１分岐器６を介して外部に出力される。

１分岐器６の分岐出力信号は、増幅器８によって増幅された後、周波数変換手段の一部をなすミキサ１０に供給される。ミキサ１０には、周波数変換手段の残りの部分をなす局部発振手段、例えば電圧制御発振器１２からの局部発振信号も供給されている。各テレビジョン放送信号を予め定めた周波数ＩＦの中間周波信号に周波数変換することが可能なように、局部発振信号の周波数は、周波数制御手段、例えばＰＬＬ回路１４によって変化させられている。例えば図２に示すように７つのチャンネルのテレビジョン放送信号をｆ１乃至ｆ７とし、その中心周波数をＦ１乃至Ｆ７すると、電圧制御発振器１２の発振周波数は、例えばＩＦ＋Ｆ１、ＩＦ＋Ｆ２、ＩＦ＋Ｆ３、ＩＦ＋Ｆ４、ＩＦ＋Ｆ５、ＩＦ＋Ｆ６、ＩＦ＋Ｆ７に変化させられる。ＰＬＬ回路１４は、電圧制御発振器１２の出力信号を入力し、この出力信号を予め定めた分周比で分周し、この分周信号が基準信号源１６からの基準周波数信号と一致するように電圧制御発振器１２を制御する。この分周比を変化させることによって電圧制御発振器１２の発振周波数が変化する。

ミキサ１０の出力信号である中間周波信号は、増幅器１８によって増幅された後、抽出手段、例えばＳＡＷフィルタ２０によって抽出され、レベル検出手段、例えばレベル検出器２２に供給される。レベル検出器２２は中間周波信号のレベルを表すレベル検出信号を発生する。このレベル検出信号は、Ａ／Ｄ変換器２４でデジタル化され、制御手段、例えばＣＰＵ２６に供給される。ＣＰＵ２６は、ＰＬＬ回路１４に対して上述した分周比を順に変化させるように分周比制御信号を送る。これによって各チャンネルのテレビジョン放送信号を周波数変換した中間周波信号ＩＦ１乃至ＩＦ７がレベル検出器２２に順に供給される。ＣＰＵ２６は、これら供給された各デジタルレベル検出信号を記憶し、そのうちで最もレベルが大きいものを選択し、その最大レベルの中間周波信号の元となっているチャンネルのテレビジョン放送信号、図２の場合テレビジョン放送信号ｆ４を中間周波信号ＩＦ４に周波数変換するため、電圧制御発振器１２がＩＦ＋Ｆ４の周波数の局部発振信号を発生するように、ＰＬＬ回路１４の分周比を制御する。

増幅器８、１８、ミキサ１０、電圧制御発振器１２、ＰＬＬ回路１４、基準周波数信号源１６、ＳＡＷフィルタ２０、レベル検出器２２、Ａ／Ｄ変換器２４及びＣＰＵ２６が最大レベル高周波信号検出手段を構成している

このようにして、最大レベルである中間周波信号ＩＦ４のデジタルレベル検出信号がＣＰＵ２６に継続して供給される。ＣＰＵ２６は、これをＤ／Ａ変換器２８でアナログ変換して、自動制御手段、例えば比較器３０に供給している。比較器３０には、予め定めたレベルに対応する基準レベル信号が基準信号源、例えば基準レベル信号源３２から供給されている。比較器３０は、Ｄ／Ａ変換器２８からの中間周波信号ＩＦのレベルと基準レベル信号との差を表す制御信号を発生し、これを可変減衰部２に供給する。その結果、最大レベルであるチャンネルのテレビジョン放送信号ｆ４のレベルが基準レベルとなる。これに伴い他のチャンネルのテレビジョン放送信号ｆ１乃至ｆ３、ｆ５乃至ｆ６のレベルも、制御されているテレビジョン放送信号ｆ４のレベルに比例して、可変減衰部２によって制御される。なお、上記のようにして最大値レベルを検出している間、Ｄ／Ａ変換器２８が、基準レベル信号と同じ値の信号を発生するようにＣＰＵ２６からＤ／Ａ変換器２８に信号を供給して、可変減衰部２の制御が行われないようにしている。

また、ＣＰＵ２６は、基準レベル信号に所定の係数例えば０．８を乗算して、許容下限値を生成する。そして、以後、継続して供給される最大レベルと判定された中間周波信号のレベルを許容下限値と比較する。そして、中間周波信号のレベルが、許容下限値以下に変化すると、ＰＬＬ回路１４に対して分周比を変化させて各チャンネルを受信するように指示を与え、再び最大レベルの中間周波信号を検出させる。これによって、今まで最大レベルであったテレビジョン放送信号が停波した場合には、新たに最大レベルのものを検出し、これを元に各テレビジョン放送信号のレベルが調整される。その結果、今まで最大であったテレビジョン放送信号以外のテレビジョン放送信号のレベルが大きくなることを防止でき、歪みの発生を抑えることができる。

図３は、ＣＰＵ２６が行う処理のうち、上述した最大レベルの検出及びその再検出に関連する部分をフローチャートで示したものである。この処理では、まず、各テレビジョン放送信号を指定するカウンタｎの値を１とし、最大値レジスタｍａｘを０とし、最大レベルとなっているチャンネルを記憶する最大チャンネルレジスタＭａｘＣＨとする（ステップＳ２）。

次に、カウンタｎによって指定されたｎチャンネルのテレビジョン放送信号が中間周波信号に周波数変換されるようにＰＬＬ回路１４を制御し（ステップＳ４）、ｎチャンネルのレベルＬｎを記憶する（ステップＳ６）。

このレベルＬｎが最大値レジスタＭａｘの値よりも大きいか判断する（ステップＳ８）。この判断の答えがイエスの場合、最大値レジスタＭａｘの値をレベルＬｎとし、最大値チャンネルレジスタＭａｘＣＨの値をｎとする（ステップＳ１０）。

ステップＳ８の判断の答えがノーの場合、或いはステップＳ１０に続いて、チャンネルｎを１つ進め（ステップＳ１２）、最終チャンネルまで指定したか判断する（ステップＳ１４）。この判断の答えがノーの場合、ステップＳ４から再び実行する。この判断の答えがイエスの場合、最大値レジスタＭａｘにはレベルの最大値が記憶され、かつ最大値チャンネルレジスタＭａｘＣＨには、その最大値レベルのチャンネルが記憶されているので、最大値チャンネルレジスタＭａｘに記憶されているチャンネルをＡＧＣ用に継続して使用するチャンネルに設定する（ステップＳ１６）。これによって、例えば図２の場合、テレビジョン放送信号ｆ４のレベルが継続して、ＣＰＵ２６に供給される。従って、以後、最大レベルであるテレビジョン放送信号のレベルが、基準レベル信号に一致するように、比較器３０によって可変減衰部２の制御が行われる。

ステップＳ１６に続いて、基準信号に所定の係数を乗算して算出した許容下限値よりも、ＡＧＣ用に継続して使用するように設定したチャンネルのレベルが小さいか判断する（ステップＳ１８）。この判断の答えがノーの場合、ステップＳ１８を繰り返す。この判断の答えがイエスの場合、Ｄ／Ａ変換器２８に供給する電圧を固定して（ステップＳ２０）、ステップＳ２から再び実行して、新たに最大レベルを検出し、その最大レベルのチャンネルを用いて、自動利得制御を行う。

上記の実施形態では、ＡＧＣ用に継続して使用するように設定したチャンネルのレベルが許容下限値よりも小さくなったときに、最大レベルの再検出指示を与えるように構成したが、これに限ったものではなく、例えば所定時間が経過するごとに、再検出指示を与えるようにすることもできる。この場合も、再検出を行っている間には、Ｄ／Ａ変換器２８には一定値のデータを与える。

上記の実施形態では１台のＣＰＵ２６によって最大値の検出と、再検出指示との処理を行ったが、最大値の検出用と再検出指示用とに別々のＣＰＵを設けることもできる。

上記の実施形態では、最大値の検出を行うために、ミキサ１０、ＰＬＬ回路１４、ＳＡＷフィルタ２０、基準周波数信号源１６等を設けたが、これに限ったものではなく、例えば１分岐器６の出力がそれぞれ供給されるように、複数のバンドパスフィルタを設け、これらバンドパスフィルタの通過帯域を、それぞれが１つのテレビジョン放送信号を通過させるように異ならせ、バンドパスフィルタごとにレベル検出器を設け、これらレベル検出器の出力信号のうち最大レベルのものを検出し、その最大レベルを生じているバンドパスフィルタの出力信号のレベル検出信号を比較器３０に供給するように構成することもできる。

上記の実施形態では、可変減衰部２を増幅段４ａ、４ｂの前段に設けたが、増幅段４ａ、４ｂの後段に設けることもできるし、増幅段４ａ、４ｂの中間に設けることもできる。また、１分岐器６は増幅段４ｂの出力側に設けたが、例えば可変減衰部２の入力側に設けることもできる。

上記の実施形態では、本発明をブースタに実施したが、これに限ったものではなく、例えば共同受信システムの線路中に設ける中継増幅器として使用することもできる。また、上記の実施形態では、高周波信号としてテレビジョン放送信号を使用したが、これに限ったものではなく、異なる周波数の複数の高周波信号を増幅する高周波増幅器であれば、種々のものに使用することができる。

本発明の１実施形態の高周波増幅器のブロック図である。 図１の高周波増幅器で増幅される各高周波信号のレベルを示す図である。 図１の高周波増幅器のＣＰＵが実行する処理を示すフローチャートである。

符号の説明

２ 可変減衰部（レベル検出手段）
１０ ミキサ（最大レベル検出手段）
１２ 電圧制御発振器（最大レベル検出手段）
１４ ＰＬＬ回路（最大レベル検出手段）
２２ レベル検出手段（最大レベル検出手段）
２６ ＣＰＵ（最大レベル検出手段）
３０ 比較器（自動制御手段）

Claims (2)

1. 複数波の高周波信号が供給され、制御信号に応じて前記各高周波信号のレベルを調整するレベル調整手段と、
   このレベル調整手段の入力側または出力側の高周波信号から、レベルが最大であるものを検出する最大レベル高周波信号検出手段と、
   この最大レベル高周波信号検出手段によって検出された高周波信号のレベルと、予め定めた基準レベルとを比較し、その比較結果に従った前記制御信号を前記レベル調整手段に供給する自動制御手段と
   前記最大レベル高周波信号検出手段によって検出された高周波信号のレベルと予め定めた許容下限値レベルとの比較を継続し、前記最大レベル高周波信号検出手段によって検出された高周波信号のレベルが前記許容下限値レベル以下になったとき、前記最大レベル高周波信号検出手段に再度レベルが最大である前記高周波信号を検出させる再検出指示手段とを、
   具備する高周波増幅器。
2. 請求項１記載の高周波増幅器において、前記最大レベル高周波信号検出手段が、
   前記各高周波信号を予め定めた中間周波信号に順に周波数変換する周波数変換手段と、
   この周波数変換手段の各出力信号のレベルを検出して、レベル検出信号を発生するレベル検出手段と、
   このレベル検出手段からの各レベル検出信号のうち、最大値を検出する最大値検出手段とを、
   具備する高周波増幅器。

Images