JP5257457B2 - 受信装置およびそれを用いた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、ホーム用テレビ、携帯電話、車載ナビゲーションシステム等に用いられるアナログ変調やデジタル変調された信号の受信装置と、この受信装置を用いた電子機器に関するものである。

図１７は、ホーム用テレビ等に用いられる従来のアナログ変調された信号の受信装置の構成図である。図１７において、従来のアナログ変調された信号の受信装置１００は、連続可変利得増幅器１０１、混合器１０３、バンドパスフィルタ（以降、ＢＰＦと記載する）１０４、復調器１０５、信号品質検出器１０６、制御器１０７を有する。

連続可変利得増幅器１０１は、アナログ変調された信号が入力され、連続的に利得が変化する。混合器１０３は、連続可変利得増幅器１０１の出力側に接続され、発振器１０２において生成されるローカル信号が入力される。ＢＰＦ１０４は、混合器１０３において中間周波数に変換されたアナログ変調された信号が入力される。更に、復調器１０５は、ＢＰＦ１０４の出力側に接続され、アナログ変調された信号を復調する。信号品質検出器１０６は、復調器１０５から出力されるアナログ変調された信号の電力値を検波する。制御器１０７は、信号品質検出器１０６において検波された電力値データが入力され、この電力値データに基づき連続可変利得増幅器１０１の利得を変化させる。

従来の受信装置１００においては、良好な画質を得るために連続可変利得増幅器１０１を用いているが、連続可変利得増幅器１０１の利得制御には５Ｖ程度の高い電圧値が必要となる。半導体プロセスが微細化し、高い電圧値を得る事が困難となった場合、連続可変利得増幅器１０１を構成することが困難となる課題を有していた。

尚、本出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００３−１７９８３０号公報

本発明の受信装置は、離散的に利得が変化するステップ可変利得増幅器と、アナログ変調された信号を復調する復調器と、復調器から出力されるアナログ変調された信号の電力値を検波する信号品質検出器と、信号品質検出器が検出した電力値を基に前記ステップ可変利得増幅器の利得を制御する制御器とを備える。ステップ可変利得増幅器は、第１利得から第Ｎ利得までのＮ個（Ｎは３以上の整数であり、第１番目から第Ｎ番目の利得に向けて利得の番号を大きくするに従い、利得が大きくなる）の利得で変化し、制御器がステップ可変利得増幅器の利得を変化させる際は、利得の番号を一つずつ変化させる構成となっている。連続可変利得増幅器に比べて制御電圧の低いステップ可変利得増幅器を用いているため、半導体プロセスが微細化し、高い電圧値を得る事が困難となった場合においても、受信装置を提供する事ができる。

また、ステップ可変利得増幅器の利得変化が大きい場合、アナログ放送の受信の際に、画面にノイズが現れるという課題を有するため、ステップ可変利得増幅器の利得を変化する際は、利得の番号を一つずつ変化させることにより、アナログ放送の受信画像を良好にする事ができる。

さらに、ステップ可変利得増幅器の利得変化が大きい場合、情報伝送レートの高い多値変調方式のデジタル放送の受信の際に、画面にノイズが現れるという課題を有するため、ステップ可変利得増幅器の利得を変化する際は、利得の番号を一つずつ変化させることにより、情報伝送レートの高い多値変調方式のデジタル放送の受信画像を良好にする事ができる。

図１は、実施の形態１に係る受信装置の構成図である。 図２は、ステップ可変利得増幅器２の制御電圧対利得特性である。 図３は、受信装置１においてアナログ変調された信号の入力レベルに対する増幅器利得を示した図である。 図４は、実施の形態２に係る受信装置の構成図である。 図５は、アナログ変調された信号を受信時のステップ可変利得増幅器の制御電圧対利得特性を示す図である。 図６は、デジタル放送受信時のステップ可変利得増幅器の制御電圧対利得特性を示す図である。 図７は、情報伝送レートの高い多値変調方式のデジタル放送受信時のステップ可変利得増幅器の制御電圧対利得特性を示す図である。 図８は、実施の形態３に係る受信装置の構成図である。 図９は、受信装置３０１におけるステップ可変利得増幅器の制御電圧対利得特性を示す図である。 図１０は、放送信号の入力レベルと受信装置で復調した後の出力信号Ｓ／Ｎの関係を示す図である。 図１１は、受信装置３０１において、放送信号の入力レベルに対する各ステップ可変利得増幅器の利得、およびそれら増幅器のトータル利得特性を示す図である。 図１２は、アナログ変調された信号を受信時の選局期間および選局後の映像信号受信期間に、受信信号の入力レベルが変動した場合において、図１中のステップ可変利得増幅器２の制御方法を示す図である。 図１３は、時間軸におけるアナログ変調された信号の信号強度を示す図である。 図１４は、アナログ変調された信号を受信時の映像信号受信期間もしくは同期信号受信期間に、受信信号の入力レベルが変動した場合において、ステップ可変利得増幅器２の制御方法を示す図である。 図１５は、実施の形態５に係る受信装置の構成図である。 図１６Ａは、アナログ変調された信号を受信時のステップ可変利得増幅器の利得の時間的変化を示す図である。 図１６Ｂは、デジタル変調された信号を受信時のステップ可変利得増幅器の利得の時間的変化を示す図である。 図１７は、ホーム用テレビ等に用いられる従来のアナログ変調された信号の受信装置の構成図である。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図面を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る受信装置の構成図である。なお、従来例で示した図１７と同じものは同じ番号を用いて説明を簡略化している。

図１において、実施の形態１に係る受信装置１は、離散的に利得が変化するステップ可変利得増幅器２にアナログ変調された信号が入力される。ステップ可変利得増幅器２の利得は制御器３からの利得制御電圧で制御され、入力された受信信号を増幅する。次に受信信号は混合器１０３の一方の入力に入力された後、中間周波数に周波数変換され、ＢＰＦ１０４を通して復調器１０５に入力される。混合器１０３の他方の入力には発振器１０２において生成されるローカル信号が入力される。

復調器１０５に入力された受信信号は信号品質検出器１０６によって電力検波され、受信信号の信号品質値を現す電力値データが検出される。電力値データは制御器３に入力される。この電力値データに基づきステップ可変利得増幅器２の利得を制御する。

受信装置１の出力に映像復元手段４と表示部５を接続することによって、アナログ放送受信表示装置６を構成することができ、受信特性の優れた電子機器を提供できる。

このように構成された受信装置１において、ステップ可変利得増幅器２の動作について以下に詳述する。

図２は、ステップ可変利得増幅器２の制御電圧対利得特性である。ステップ可変利得増幅器２の利得は、制御器３の利得制御電圧で利得を可変することができ、利得制御電圧を大きくするに従い、増幅器利得が大きくなる極性（第１利得から第Ｎ利得に向けて番号を大きくするに従い利得が大きくなる）を有している。ここで各々の利得制御電圧での増幅器利得は第１番目から第Ｎ番目までのＮ個の利得値のいずれかを持つことになる。

このＮ個の利得値は、受信信号復調後の映像信号に対する雑音耐性や、受信信号の信号品質値（たとえば信号対雑音比や受信信号電力値など）によってあらかじめ決められ、その利得ステップに基づいて１つずつ利得を変化するように動作する。

図３は、受信装置１においてアナログ変調された信号の入力レベルに対する増幅器利得を示した図である。信号品質検出器１０６で検波された電力値データに基づき、制御器３の利得制御電圧でステップ可変利得増幅器２の利得を制御し、常に一定の復調出力を得られるように制御する。ここで、アナログ変調された信号の入力レベルが小さくなる方向へ変化した場合には、制御器３はステップ可変利得増幅器２の利得をその利得ステップに基づいて１つずつ大きくし、また、アナログ変調された信号の入力レベルが大きくなる方向へ変化した場合には、制御器３はステップ可変利得増幅器２の利得をその利得ステップに基づいて１つずつ小さくして、所要の利得となるよう制御する。

アナログ変調された信号は雑音に対する耐性が低い為、ステップ可変利得増幅器２の利得変化が大きいと、復調された映像信号を表示部に映し出した画面にノイズが発生する。そこで、ステップ可変利得増幅器２の利得の番号を１つ以上飛ばして変化させず、一つずつ変化させることによって、ステップ可変利得増幅器２の利得が短時間に大きく変化する事を防止できるため、アナログ変調された信号を良好に受信する事ができる。

尚、これまで、アナログテレビの受信の際には、ステップ可変利得増幅器２は使用されてこなかった。これは、アナログテレビの受信には、高い感度が要求され、ステップ可変利得増幅器２を用いた場合、利得変化幅が大きくなり、画面上にノイズが発生するためである。また、利得変化が滑らかな連続可変利得増幅器に必要な高い電圧値が、携帯端末等で使用可能であったことにも起因している。よって、ステップ可変利得増幅器２は、デジタルテレビの受信の際においてのみ、使用されていた。これは、デジタルテレビの受信においては、アナログテレビの受信時よりも、必要とされる受信感度が低いためであった。

本発明の受信装置１においては、アナログ受信の際には採用されていなかったステップ可変利得増幅器２を採用する。また本発明の受信装置は、これまでのデジタルテレビに用いられていたステップ可変利得増幅器２にはない、１つずつ利得番号が変化する機能を有している。

これにより、低電圧でステップ可変利得増幅器２を実現可能とし、受信品質の高いアナログ受信装置１を実現可能とした。

また、従来の連続可変利得増幅器に比べて、数種の減衰器を組み合わせたステップ型の可変利得増幅器を用いることで、半導体プロセスの微細化に伴い、コア電圧が例えば３．３Ｖ以下のように低い電圧値となった場合も、回路の高い線形性と広い利得可変範囲を確保することが可能となる。

尚、Ｎ個の利得値において、第Ｘ利得と第Ｘ＋１利得（Ｘは任意の整数）の利得差や、利得変化の時間幅は同一の値でなくても良い。これにより、時々刻々と変化する復調出力電力値を、高速に、且つ、ノイズの発生を抑えた形で、所定の復調出力に収束させることが可能となる。具体的には、復調出力電力値が所定値から大きくずれた場合には、ノイズが発生しない範囲で、第Ｘ利得と第Ｘ＋１利得（Ｘは任意の整数）の利得差を大きくし、又は、利得変化の時間幅を短くすることにより、短い期間で復調出力電力値を所定値へ戻すことが可能となる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図面を用いて説明する。図４は、実施の形態２に係る受信装置の構成図である。

図４において、実施の形態２に係る受信装置２０１は、離散的に利得が変化するステップ可変利得増幅器２０２に放送信号が入力される。ステップ可変利得増幅器２０２の利得は制御器２１２からの利得制御電圧で制御され、入力された受信信号を増幅する。次に受信信号は混合器２０４の一方の入力に入力され中間周波数に周波数変換され、スイッチ２０５に入力される。混合器２０４の他方の入力には発振器２０３において生成されるローカル信号が入力される。

アナログ放送を受信する場合、スイッチ２０５は出力端子２０５ａに接続され、受信信号はノイズ除去を行うＢＰＦ２０６を通してアナログ信号復調器２０７に入力され、アナログ変調された信号を復調する。

アナログ信号復調器２０７に入力された受信信号は、信号品質検出器２１１によって電力検波され、制御器２１２に受信信号の電力値データが入力される。この電力値データに基づき、制御器２１２はステップ可変利得増幅器２０２の利得を制御して、一定の復調出力を得られるように制御する。アナログ変調された信号の入力レベルが変化した場合、制御器２１２はステップ可変利得増幅器２０２の利得をその利得ステップに基づいて１つずつ変化させて、所要の利得となるよう制御する。これにより、短時間にステップ可変利得増幅器２０２の利得が大きく変化する事を防止できるため、アナログ放送を良好に受信する事ができる。

なお、信号品質検出器２１１は、信号品質値を検出する回路ブロックであり、信号品質値とは、例えば、信号電力値や信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）、Ｃ／Ｎ値、エラー率等の信号品質を表す値である。

デジタル放送を受信する場合、スイッチ２０５は出力端子２０５ｂに接続され、受信信号はステップ可変利得増幅器２０８に入力される。ステップ可変利得増幅器２０８の利得は制御器２１２からの利得制御電圧で制御され、入力された受信信号を増幅する。次に受信信号はＢＰＦ２０９を通してデジタル信号復調器２１０に入力され、デジタル変調された信号を復調する。

デジタル信号復調器２１０に入力された受信信号は信号品質検出器２１１によって電力検波され、制御器２１２に受信信号の電力値データが入力される。この電力値データに基づき、制御器２１２は、ステップ可変利得増幅器２０２およびステップ可変利得増幅器２０８の利得を制御して、一定の復調出力を得られるようにする。具体的には、デジタル変調された信号の入力レベルが変化した場合に、制御器２１２は、ステップ可変利得増幅器２０２およびステップ可変利得増幅器２０８の利得をその利得ステップに基づいて１つずつ変化させて、所要の利得となるよう制御する。

このように構成された受信装置２０１において、ステップ可変利得増幅器の利得ステップ幅の設定方法について、以下に詳述する。

なお、利得ステップ幅とは、離散的な利得を有するステップ可変利得増幅器において、第Ｘ利得と第Ｘ＋１利得（Ｘは任意の整数）の利得差を意味する。

図５、図６、図７は、各方式でのステップ可変利得増幅器２０２とステップ可変利得増幅器２０８の制御電圧対利得特性、およびそれら増幅器のトータル利得特性を示している。

図５は、アナログ変調された信号を受信時のステップ可変利得増幅器の制御電圧対利得特性を示す図である。アナログ変調された信号の受信時は、スイッチ２０５が出力端子２０５ａに接続されており、ステップ可変利得増幅器２０２は第１利得から第Ｌ利得までのＬ個の離散的な利得値で変化する。このＬ個の利得値は、受信信号復調後の映像信号に対する雑音耐性や、受信信号の信号品質値によってあらかじめ決められ、その利得ステップ（一例として、０．３ｄＢより小さい利得ステップ）に基づいて１つずつ利得を変化するように動作する。

アナログ変調された信号の入力レベルが小さくなる方向へ変化した場合には、制御器２１２は、ステップ可変利得増幅器２０２の利得をその利得ステップに基づいて１つずつ大きくし、また、アナログ変調された信号の入力レベルが大きくなる方向へ変化した場合には、ステップ可変利得増幅器２０２の利得をその利得ステップに基づいて１つずつ小さくして、所要の利得となるよう制御する。

アナログ変調された信号は、デジタル変調された信号と比較して、雑音に対する耐性が低い為、ステップ可変利得増幅器２０２の利得変化が大きいと、復調された映像信号を表示部に映し出した画面にノイズが発生する。そこで、ステップ可変利得増幅器２０２の利得の番号を１つ以上飛ばして変化させず、利得の番号を一つずつ変化させることによって、ステップ可変利得増幅器２０２の利得が短時間に大きく変化する事を防止できるため、アナログ変調された信号を良好に受信する事ができる。

また、アナログ変調された信号の電力値以外の信号品質値（例えば、Ｓ／Ｎ等が該当）に基づいて、利得ステップ幅を変えることもできる。

具体的には、受信信号のＳ／Ｎが大きい場合には、雑音に対する耐性が高くなるので、利得ステップ幅を大きくとっても画面にノイズが現れにくくなる。信号品質値のレベルとして、第１信号品質値と、第１信号品質値よりも優れた第２信号品質値とを想定する。信号品質検出器２１１によって検出した信号品質値が第１信号品質値の時の利得ステップ幅は、信号品質値が第２信号品質値の時の利得ステップ幅よりも小さく設定してもよい。

これにより、受信信号の信号品質値が第１信号品質値の時は、アナログ変調された信号を良好に受信できる。また、受信信号の信号品質値が第２信号品質値の時は、受信信号の入力レベルが変化した際、ステップ可変利得増幅器の利得が所定利得になるまでの収束時間を短くすることができる。

図６は、デジタル放送受信時のステップ可変利得増幅器の制御電圧対利得特性を示す図である。デジタル放送受信時は、スイッチ２０５が出力端子２０５ｂに接続されており、ステップ可変利得増幅器２０２の利得とステップ可変利得増幅器２０８の利得とを足し合わせた利得は、第１利得から第Ｍ利得までのＭ個の離散的な利得値で変化する。

デジタル変調された信号はアナログ変調された信号に比べて雑音に対する耐性が高い為、ステップ可変利得増幅器２０２、２０８の利得ステップ幅を大きくしても、良好に信号を受信することができる。よって、デジタル変調された信号を受信時の利得ステップ幅（図６参照）は、アナログ変調された信号を受信時の利得ステップ幅（図５参照）よりも大きく設定することにより、受信信号の入力レベルが変化した際、ステップ可変利得増幅器２０２、２０８が所定利得になるまでの収束時間を短くすることができる（放送方式にもよるが、一例として、２ｄＢ程度の利得ステップ幅）。

故に、図４において、デジタル変調された信号のみ通過するステップ可変利得増幅器２０８の利得ステップ幅を大きく設定してもよい。これにより、ステップ可変利得増幅器２０８の回路規模を小さく抑える事が可能となる。そして、図４において、アナログ変調された信号とデジタル変調された信号の両方の信号が通過するステップ可変利得増幅器２０２については、アナログ変調された信号を復調する上でノイズが発生しないように、ステップ可変利得増幅器２０８よりも小さい利得ステップ幅としてもよい。これにより、受信装置２０１の回路規模を最小限に抑えつつ、受信装置２０１の受信特性を良好なものとすることができる。

また、アナログ変調された信号を受信時のステップ可変利得増幅器２０２の利得ステップ幅（図５参照）と、デジタル変調された信号を受信時のステップ可変利得増幅器２０２の利得ステップ幅（図６参照）とは幅が異なっている。これらの特性は、１つのステップ可変利得増幅器２０２にて実現する事ができる。具体的には、アナログ変調された信号を受信時のステップ可変利得増幅器２０２の利得（図５参照）における第４利得を、デジタル変調された信号を受信時のステップ可変利得増幅器２０２の利得（図６参照）における第２利得として用いる。同様に、アナログ変調された信号を受信時のステップ可変利得増幅器２０２の利得（図５参照）における第７利得を、デジタル変調された信号を受信時のステップ可変利得増幅器２０２の利得（図６参照）における第３利得として用いる。これにより、回路規模を増やすことなく、１つのステップ可変利得増幅器２０２にて、２つのプロファイルを有するステップ可変利得増幅器２０２を実現する事ができる。

図７は、情報伝送レートの高い多値変調方式のデジタル放送受信時のステップ可変利得増幅器の制御電圧対利得特性を示す図である。デジタル変調された信号は変調方式により雑音に対する耐性を示す所要Ｃ／Ｎが異なり、伝送情報量が大きくなればなるほど雑音に対する耐性が低くなる。よって、利得ステップ幅を小さく設定することにより、情報伝送レートの高い多値変調方式のデジタル放送を良好に受信することができる。

また、所要Ｃ／Ｎは変調方式に加えて復調部に含まれる誤り訂正回路（図示せず）の誤り訂正能力、移動受信などの受信環境などによっても雑音耐性が異なるため、誤り訂正能力や受信環境などを考慮して利得ステップ幅、及び、単位時間当たりの利得変化幅を決めても良い。この利得ステップ幅、及び、単位時間当たりの利得変化幅については、予め決めておいても良いし、信号品質検出器２１１が検出した信号品質値を基に、随時、制御器２１２により調整しても良い。

例えば、予め分かっている変調方式や誤り訂正能力等の情報を基に、予め適当な利得ステップ幅、及び、単位時間当たりの利得変化幅の初期値を定めておき、その初期値を基準に信号品質値を基に微調整する形態としても良い。これにより、時々刻々変化する受信環境に適応しつつエラーの発生の少ない受信装置を実現できる。更に、利得ステップ幅、及び、単位時間当たりの利得変化幅の初期値は、変調方式等により複数用意しておき、受信されるデジタル変調信号に合わせて、それらの初期値を選択しても良い。これにより、回路規模の小さなステップ可変利得増幅器により、さまざまなデジタル変調信号の受信に最適な利得プロファイルを提供できる。

以上説明したように、スイッチ２０５はデジタル放送受信時とアナログ放送受信時で確実に後段回路を選択するために設置しているが、性能が確保できるのであれば必ずしも必要がない。例えば、スイッチ２０５をなくして、混合器２０４の出力をＢＰＦ２０６、及びステップ可変利得増幅器２０８に直接接続しても良い。この場合、アナログ変調信号の受信の際に、ステップ可変利得増幅器２０８の入力インピーダンスの影響で受信性能が劣化することが考えられるが、アナログ放送受信時にはステップ可変利得増幅器２０８の入力インピーダンスが高くなる所定利得にすることによって、アナログ変調信号の受信への影響を少なくできる。

尚、デジタル変調された信号を受信時に、受信品質に大きな影響を与えないガードインターバル等の期間だけ、図４のスイッチ２０５の接続を２０５ａから２０５ｂへ変更しても良い。混合器２０４とステップ可変利得増幅器２０８との間における信号の信号品質値を、信号品質検出器２１１にて導出する。これにより、妨害波と希望波の電力値の把握が可能となるため、ステップ可変利得増幅器２０２、２０８の利得を効果的に制御する事が可能となり、受信品質の高い受信装置を実現できる。また、上記の通り、スイッチ２０５をなくした場合には、常時、混合器２０４とステップ可変利得増幅器２０８との間における信号の信号品質値を導出可能となる。これを利用して、ステップ可変利得増幅器２０２、２０８の利得を効果的に制御してもよい。尚、上記の場合、ＢＰＦ２０６により妨害波の検知が良好に行えない場合には、ＢＰＦ２０６を介さず信号品質検出器２１１へ入力可能な経路を追加しても良い。具体的には、例えば、スイッチ２０５に、更に出力端子を１つ追加し、その出力端子と信号品質検出器２１１をスイッチ切替により接続する形態としても良いし、ＢＰＦ２０６を経由せずアナログ信号復調器２０７へ接続可能なスイッチ付のバイパス線路を追加した形態としても良い。

更に、消費電力を低減する目的で、アナログ変調された信号を受信する際は、ステップ可変利得増幅器２０８とデジタル信号復調器２１０との機能を停止させ、デジタル変調された信号を受信する際は、アナログ信号復調器２０７の機能を停止させてもよい。

尚、図４においては、デジタル変調された信号を受信する場合にのみ、ステップ可変利得増幅器２０８を使用したが、これに限る必要はなく、受信する上で必要とされる利得に応じて、増幅器の数を増減させてもよい。例えば、アナログ変調された信号を受信する場合に、ステップ可変利得増幅器２０８を挿入しても良い。

更に、アナログ変調された信号を受信する場合には、ステップ可変利得増幅器２０２のみで利得をステップ可変し（図５参照）、デジタル変調された信号を受信する場合には、ステップ可変利得増幅器２０２、２０８の２つを増幅器で利得をステップ可変している（図７参照）が、これに限る必要はない。図４〜図７においては、アナログ放送とデジタル放送とを受信できる受信装置を想定したため、アナログ放送受信時に必要となる増幅器の利得レンジがデジタル放送受信時に必要となる増幅器の利得レンジより狭いため、図４の回路ブロック構成および図５〜図７に示した特性のようになった。具体的には、ステップ可変利得増幅器２０２の利得レンジでアナログ放送受信を対応し、デジタル放送受信を対応する上で不足するレンジ幅は、ステップ可変利得増幅器２０８を追加する事で対応している。

尚、デジタル信号復調器２１０が、フェージングレベル検出器（図示せず）を有しており、デジタル信号復調器２１０へ入力されるデジタル変調された信号の少なくとも一部が入力される構成としてもよい。このフェージングレベル検出器は、入力されたデジタル変調された信号のフェージングのレベルを検出する機能を有している。

ここで、フェージングとは、電波が地上の障害物や大気中の電離層などによって反射したり、あるいは移動体通信において、送受信端末そのものが移動することで生じる。受信アンテナに時間差を持って到来した複数の信号が合成される際に、互いに強めあったり弱めあったりし、周波数軸上で時間的に信号レベルが変動する事を言う。フェージングレベルとは、受信信号の周波数軸上における時間的な電力変動の大きさを表す指標である。

フェージングレベル検出器がフェージングレベルを検出する方法の具体例としては、受信信号のキャリア周波数のずれからドップラー周波数を推定し、ドップラー周波数から受信装置の移動速度を導出し、その移動速度よりフェージングレベルを推定する方法などが考えられる。

デジタル信号復調器２１０が、フェージングレベル検出器を有した構成において、デジタル変調された信号が入力される場合、ステップ可変利得増幅器２０８の利得ステップ幅は、フェージングレベル検出器から出力されるフェージングレベル信号に基づいて、制御器により変化される事としても良い。具体的には、フェージングレベルが高い（周波数軸上で時間的に信号レベルの変動が大きい場合）には、ステップ可変利得増幅器２０８の利得ステップ幅は小さくなり、フェージングレベルが低い場合には、ステップ可変利得増幅器２０８の利得ステップ幅は大きくなってもよい。これにより、フェージングレベルに応じて、最適なステップ可変利得増幅器２０８の利得ステップ幅を選択する事が可能となり、フェージング環境化において受信特性の優れた受信装置を実現できる。

（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図面を用いて説明する。図８は、実施の形態３に係る受信装置の構成図である。なお、実施の形態２で示した図４と同じものは同じ番号を用いて、説明を簡略化している。

図８において、実施の形態３に係る受信装置３０１は、離散的に利得が変化する第１ステップ可変利得増幅器３０２に、例えば、放送信号が入力される。第１ステップ可変利得増幅器３０２の利得は、制御器３０４からの利得制御電圧で制御され、入力された受信信号を増幅する。

次に、受信信号は混合器２０４の一方の入力に入力され、中間周波数に周波数変換される。混合器２０４の他方の入力には、発振器２０３において生成されるローカル信号が入力される。混合器２０４によって中間周波数に変換された受信信号は、第２ステップ可変利得増幅器３０３に入力される。第２ステップ可変利得増幅器３０３の利得は、制御器３０４からの利得制御電圧で制御され、受信信号は第２ステップ可変利得増幅器３０３を介してスイッチ２０５に入力される。

アナログ放送を受信する場合、スイッチ２０５は出力端子２０５ａに接続され、受信信号はＢＰＦ２０６を通してアナログ信号復調器２０７に入力され、アナログ変調された信号を復調する。

アナログ信号復調器２０７に入力された受信信号は、信号品質検出器２１１によって電力検波され、制御器３０４に受信信号の電力値データが入力される。この電力値データに基づき制御器３０４は、第１ステップ可変利得増幅器３０２および第２ステップ可変利得増幅器３０３の利得を制御して、一定の復調出力を得られるように制御する。アナログ変調された信号の入力レベルが変化した場合は、制御器３０４が第１ステップ可変利得増幅器３０２および第２ステップ可変利得増幅器３０３のそれぞれの利得を、その利得ステップに基づいて１つずつ変化させて、所要の利得となるよう制御する。

なお、信号品質検出器２１１は信号品質値を検出する回路ブロックであり、信号品質値は信号電力値や信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）等を含んでいる。

デジタル放送を受信する場合、スイッチ２０５は出力端子２０５ｂに接続され、受信信号はＢＰＦ２０９を通してデジタル信号復調器２１０に入力され、デジタル変調された信号を復調する。

デジタル信号復調器２１０に入力された受信信号は、信号品質検出器２１１によって電力検波され、制御器３０４に受信信号の電力値データが入力される。この電力値データに基づき、第１ステップ可変利得増幅器３０２および第２ステップ可変利得増幅器３０３の利得を制御して一定の復調出力を得られるように制御する。デジタル変調された信号の入力レベルが変化した場合は、増幅器利得をその利得ステップに基づいて１つずつ変化させて、所要の利得となるよう制御される。

なお、信号品質検出器２１１は信号品質値を検出する回路ブロックであり、信号品質値は信号電力値やＣ／Ｎ値、エラー率などを含んでいる。

このように構成された受信装置３０１において、第１及び第２ステップ可変利得増幅器３０２、３０３の利得ステップ幅の設定方法について、図９〜図１１を用いて以下に詳述する。

図９は、受信装置３０１におけるステップ可変利得増幅器の制御電圧対利得特性を示す図である。第１ステップ可変利得増幅器３０２の利得は、制御器３０４の利得制御電圧で利得を可変することができ、利得制御電圧を大きくするに従い、増幅器利得が大きくなる極性（第１利得から第Ｎ利得に向けて番号を大きくするに従い利得が大きくなる）を有している。

ここで、各利得制御電圧での増幅器利得は、第１番目から第Ｎ番目までのＮ個の利得値のいずれかを持つことになる。また、第２ステップ可変利得増幅器３０３の利得は、制御器３０４の利得制御電圧で利得を可変することができ、利得制御電圧を大きくするに従い、増幅器利得が大きくなる極性（第１利得から第ｎ利得に向けて番号を大きくするに従い利得が大きくなる）を有している。ここで各利得制御電圧での増幅器利得は第１番目から第ｎ番目までのｎ個の利得値のいずれかを持つことになる。

図１０は、放送信号の入力レベルと受信装置で復調した後の出力信号Ｓ／Ｎの関係を示す図である。放送信号の入力レベルが高くなるにつれて、雑音に対する信号レベル比が向上しＳ／Ｎが大きくなる。放送信号入力ベルが低い場合は、Ｓ／Ｎが小さくなり雑音に対する耐性が低くなり、放送入力レベルが高い場合は、Ｓ／Ｎが大きくなり雑音に対する耐性が高くなる。

図１１は、受信装置３０１において、放送信号の入力レベルに対する各ステップ可変利得増幅器の利得、およびそれら増幅器のトータル利得特性を示す図である。

このように、放送信号の入力レベルが高い領域と比べて放送信号の入力レベルが低い領域の場合は、優先的に動作する第２ステップ可変利得増幅器３０３の利得ステップ幅を小さく設定する。これにより、雑音に対する耐性が低い領域において、放送信号を良好に受信することができる。つまり、放送信号の入力レベルが低い領域にある場合には、ＮＦ特性への影響が少ない後段増幅器である第２ステップ可変利得増幅器３０３の利得を優先的に変化させる。また、その利得ステップ幅は、放送信号の入力レベルが高い領域において、優先的に可変される第１ステップ可変利得増幅器３０２の利得ステップ幅よりも小さく設定される。

一方で、放送信号の入力レベルが高い領域においては、優先的に動作する第１ステップ可変利得増幅器３０２の利得ステップ幅を第２ステップ可変利得増幅器３０３より大きく設定する。これにより、ステップ可変利得増幅器が所定の利得になるまでの収束時間を短くすることができる。また、ステップ幅を大きく設定することにより、ステップ可変利得増幅器３０２の回路規模を小さく抑えることも可能である。

なお、第１ステップ可変利得増幅器３０２の後段には第２ステップ可変利得増幅器３０３を含めて多数の増幅器が置かれていてもよい。そのうちの少なくとも１つの増幅器が第１ステップ可変利得増幅器３０２の利得ステップ幅より小さく設計されていれば良い。

更に、受信信号の信号品質値（例えば、ＢＥＲやＣ／Ｎ等）に基づいて、制御するステップ可変利得増幅器を変えることもできる。受信信号の信号品質値が劣悪な第１領域にある場合には、第２ステップ可変利得増幅器３０３が制御されることにより、放送信号を良好に受信できる。また、受信信号の信号品質値が前記第１領域よりも優れた第２領域にある場合には、第１ステップ可変利得増幅器３０２の利得を制御させることにより、ステップ可変利得増幅器が所定利得になるまでの収束時間を短くすることができる。また、利得ステップ幅を大きく設定することにより、第１ステップ可変利得増幅器３０２の回路規模を抑えることも可能である。

（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図面を用いて説明する。実施の形態４に係る受信装置の基本的な構成図は、実施の形態１に係る受信装置の構成図である図１と同様である。また実施の形態４のステップ可変利得増幅器２の基本的な制御電圧対利得特性は、実施の形態１の図２と同様である。図１および図２は実施の形態１において説明したので、ここでは説明を省略する。

図１２は、アナログ変調された信号を受信時の選局期間および選局後の映像信号受信期間に、受信信号の入力レベルが変動した場合において、図１中のステップ可変利得増幅器２の制御方法を示す図である。図２に示す制御電圧対利得特性を有するステップ可変利得増幅器２において、増幅器利得の初期値を第１利得とし、選局後の所要利得を第１３利得とすると、図１２に示すようにステップ可変利得増幅器２の利得の番号を一つ以上飛ばして制御する。

アナログ放送受信時の選局期間中は映像信号を映し出す必要がなく、ステップ状に変化する利得により発生する雑音に対する所要抑圧値が低い為、ステップ可変利得増幅器２の利得ステップ幅を大きくすることができる。これにより、利得の番号を一つ以上飛ばして制御することにより、ステップ可変利得増幅器２が所定利得になるまでの収束時間を短くすることができる。なお、放送信号は必ずしもアナログ放送に限定するものではなく、デジタル変調された信号を受信時も同様の効果が得られる。

選局後の映像信号受信期間に受信信号の入力レベルが変動して、所要利得が第２１利得となった場合は、図１２に示すように、ステップ可変利得増幅器２の利得の番号を一つずつ変化させるよう制御する。アナログ変調された信号は雑音に対する耐性が低い為、ステップ可変利得増幅器２の利得変化が大きいと、復調された映像信号を表示部に映し出した画面にノイズが発生する。そこで利得の番号を一つずつ変化させることによって、ステップ可変利得増幅器２の利得変化を小さくすることができ、アナログ放送を良好に受信する事ができる。

次に、アナログ放送の同期信号受信時におけるステップ可変利得増幅器２の利得制御方法について図１３、図１４を用いて説明する。

図１３は、時間軸におけるアナログ変調された信号の信号強度を示す図である。図１３において、同期信号受信期間Ｔに含まれる同期信号は、画面の水平走査間を移るための切り替え信号である。

図１４は、アナログ変調された信号を受信時の映像信号受信期間もしくは同期信号受信期間に、受信信号の入力レベルが変動した場合において、ステップ可変利得増幅器２の制御方法を示す図である。

映像信号受信期間中において、増幅器利得の初期値を第９利得とし、入力信号レベル変動後の増幅器利得の所要値を第２利得とすると、図１４に示すように、ステップ可変利得増幅器２の利得の番号を一つずつ変化させるよう制御する。アナログ変調された信号は雑音に対する耐性が低い為、ステップ可変利得増幅器２の利得変化が大きいと、復調された映像信号を表示部に映し出した画面にノイズが発生する。そこで、利得の番号を一つずつ変化させることにより、ステップ可変利得増幅器２の単位時間当たりの利得変化を小さくすることができ、アナログ放送を良好に受信する事が可能となる。

一方、同期信号受信期間中においては、増幅器利得の初期値を第２利得とし、入力信号レベル変動後の増幅器利得の所要値を第１２利得とすると、図１４に示すように、ステップ可変利得増幅器２の利得の番号を一つ以上飛ばして制御する。

同期信号期間中は映像信号を映し出す必要がなく、ステップ状に変化する利得により発生する雑音に対する所要抑圧値が低い為、ステップ可変利得増幅器２の利得ステップ幅を大きくすることができる。故に、利得の番号を一つ以上飛ばして制御することにより、ステップ可変利得増幅器２が所定利得になるまでの収束時間を短くすることができる。

なお、同期期間中であっても、入力信号レベルの電力変動値が小さい場合には、利得の番号を一つずつ変化させるように制御する場合もある。

（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図面を用いて説明する。図１５は、実施の形態５に係る受信装置の構成図である。なお、実施の形態１で示した図１と同じものは同じ番号を用いて説明を簡略化している。

図１５において、実施の形態５に係る受信装置４０１は、離散的に利得が変化するステップ可変利得増幅器２に、アナログ変調された信号やデジタル変調された信号が入力される。ステップ可変利得増幅器２の利得は、制御器４０４からの利得制御電圧で制御され、ステップ可変利得増幅器２に入力された受信信号を増幅する。

次に、受信信号は混合器１０３の一方の入力に入力された後、中間周波数に周波数変換され、アナログ・デジタル信号復調器４０２に入力される。混合器１０３の他方の入力には発振器１０２において生成されるローカル信号が入力される。

アナログ・デジタル信号復調器４０２に入力された受信信号は、信号品質検出器４０３によって電力検波され、制御器４０４に受信信号の電力値データが入力される。この電力値データに基づきステップ可変利得増幅器２の利得が制御される。

ブロック制御部４０５から制御器４０４に受信信号の情報を入力し、アナログ変調された信号かデジタル変調された信号かに応じて、制御器４０４から出力される増幅器制御電圧を適切に制御する。

ここで、アナログ・デジタル信号復調器４０２はアナログ放送およびデジタル放送用の復調機能を有しており、またアナログ放送およびデジタル放送のチャネル選択ＢＰＦも復調器の中に含まれている。なお、このチャネル選択ＢＰＦは必ずしも復調器の中に含まれていなくても良く、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタ等のパッシブ部品で構成することも可能である。信号品質検出器４０３は、アナログ変調された信号もしくはデジタル変調された信号の少なくとも１つの受信信号電力を検波し、制御器４０４に電力値データが入力される。

このように構成された受信装置４０１において、アナログ放送もしくはデジタル変調された信号を受信する場合のステップ可変利得増幅器２の動作について、図１６Ａ、図１６Ｂを用いて説明する。

図１６Ａは、アナログ変調された信号を受信時のステップ可変利得増幅器の利得の時間的変化を示す図である。図１６Ｂは、デジタル変調された信号を受信時のステップ可変利得増幅器の利得の時間的変化を示す図である。

図２に示す制御電圧対利得特性を有するステップ可変利得増幅器２において、増幅器利得の初期値を第１利得とし、所要利得を第Ｎ利得とする。アナログ変調された信号を受信時は、ブロック制御部４０５より受信信号がアナログ変調された信号である旨の信号を制御器４０４に入力し、図１６Ａに示すように、制御器４０４は、ステップ可変利得増幅器２の利得の番号を一つずつ変化させるよう制御する。アナログ変調された信号は雑音に対する耐性が低い為、ステップ可変利得増幅器２の単位時間当たりの利得変化が大きいと、復調された映像信号を表示部に映し出した画面にノイズが発生する。そこで利得の番号を一つずつ変化させることによって、ステップ可変利得増幅器の単位時間当たりの利得変化を小さくすることができ、アナログ放送を良好に受信する事ができる。

デジタル変調された信号を受信時は、ブロック制御部４０５より受信信号がデジタル変調された信号である旨の信号を制御器４０４に入力し、図１６Ｂに示すようにステップ可変利得増幅器２の利得の番号を一つ飛ばして制御する。デジタル変調された信号はアナログ変調された信号に比べて雑音に対する耐性が高い為、ステップ可変利得増幅器２の利得ステップ幅を大きくしても、良好に放送信号を受信することができる。

利得の番号を一つ以上飛ばして制御することにより、ステップ可変利得増幅器２が所定利得になるまでの収束時間を短くすることができる。なお、デジタル変調された信号を受信時に、ステップ可変利得増幅器２の利得番号は必ずしも一つ以上飛ばして制御する必要はない。

さらに、デジタル放送受信時においてガードインターバル期間中にステップ可変利得増幅器２の利得番号を一つ以上飛ばして制御することも可能である。ガードインターバルはマルチパスによる遅延波の影響を抑える為に設けられており、ガードインターバル部のデータは無視して復調されるため、ガードインターバル期間中は利得の変化幅を大きくすることができる。これにより、ステップ可変利得増幅器２が所定利得になるまでの収束時間を短くすることができる。

また、以上の実施の形態１から５においては、図２、図５〜図７、図９〜図１１に示すように、ステップ可変利得増幅器は利得制御電圧（Ｖ）により制御されるものとして説明したが、利得制御電圧を表すデジタル値で制御が可能なステップ可変利得増幅器を用いても良い。

各実施の形態において、特に記載はしなかったが、本発明の装置を構成する各要素は、基本的には電気的に接続されている。また、各実施の形態では、受信装置を用いて説明を行なったが、本発明は受信装置だけでなく、送信装置にも適用が可能である。つまり受信装置、送信装置、送受信装置のうち、いずれの伝送装置にも用いる事が可能であり、低い制御電圧により実現可能な伝送特性の優れたアナログ信号およびデジタル信号の伝送が可能になる。

本発明は、ホーム用テレビ、携帯電話、車載ナビゲーションシステム等に用いられるアナログ変調された信号の受信装置において、低い制御電圧においても動作可能であると共に、受信特性の良好な受信装置を提供することができる。

１ 受信装置
２ ステップ可変利得増幅器
３ 制御器
４ 映像復元手段
５ 表示部
１０２ 発振器
１０３ 混合器
１０４ ＢＰＦ
１０５ 復調器
１０６ 信号品質検出器

Claims (11)

1. アナログ変調された信号またはデジタル変調された信号が入力され、離散的に利得が変化するステップ可変利得増幅器と、
   前記アナログ変調された信号または前記デジタル変調された信号の信号品質値を検出する信号品質検出器と、
   前記信号品質検出器が検出した信号品質値を基に前記ステップ可変利得増幅器の利得を制御し、アナログ変調された信号またはデジタル変調された信号のうち、どちらを復調するかに基づいて、前記ステップ可変利得増幅器の利得ステップ幅を変更する制御器と、を備え、
   前記ステップ可変利得増幅器は、前記アナログ変調された信号を復調する場合は第１利得から第Ｌ利得までのＬ個（Ｌは３以上の整数）の利得で変化し、前記デジタル変調された信号を復調する場合は第１利得から第Ｍ利得までのＭ個（Ｍは３以上の整数）の利得で変化し、
   前記制御器が前記ステップ可変利得増幅器の利得を変化させる際は、前記利得の番号を一つずつ変化させる
   受信装置。
2. 前記信号品質値が第１信号品質値の時の前記利得ステップ幅は、前記信号品質値が第１信号品質値よりも優れた第２信号品質値の時の前記利得ステップ幅よりも小さい
   請求項１に記載の受信装置。
3. デジタル変調された信号が入力される場合、入力される信号の変調方式に基づいて、前記制御器が前記ステップ可変利得増幅器の前記利得ステップ幅を変化させる
   請求項１に記載の受信装置。
4. アナログ変調された信号またはデジタル変調された信号が入力され、離散的に利得が変化する第１ステップ可変利得増幅器と、
   前記第１ステップ可変利得増幅器の出力側に接続された第２ステップ可変利得増幅器と、
   前記アナログ変調された信号または前記デジタル変調された信号の信号品質値を検出する信号品質検出器と、
   前記信号品質値を基に前記第１、第２ステップ可変利得増幅器の利得を制御する制御器と、を備え、
   前記第１ステップ可変利得増幅器は、第１利得から第Ａ利得までのＡ個（Ａは３以上の整数）の利得で変化し、
   前記第２ステップ可変利得増幅器は、第１利得から第ａ利得までのａ個（ａは３以上の整数）の利得で変化し、
   前記制御器が前記第１ステップ可変利得増幅器または前記第２ステップ可変利得増幅器のうち、少なくとも一方の利得を変化させる際、前記利得の番号を一つずつ変化させ、
   前記第１ステップ可変利得増幅器の利得ステップ幅は、前記第２ステップ可変利得増幅器の利得ステップ幅よりも大きい
   受信装置。
5. 前記信号品質検出器が検出した前記アナログ変調された信号または前記デジタル変調された信号の信号品質値が第１領域にある場合には、前記第２ステップ可変利得増幅器の前記利得が制御され、
   前記信号品質検出器が検出した前記アナログ変調された信号または前記デジタル変調された信号の信号品質値が、前記第１領域よりも優れた第２領域にある場合には、前記第１ステップ可変利得増幅器の前記利得が制御される請求項４に記載の受信装置。
6. 選局時において、前記制御器は、前記ステップ可変利得増幅器の前記利得の番号を１つ以上飛ばして変化させる
   請求項１に記載の受信装置。
7. 前記アナログ変調された信号の同期信号を受信する期間において、前記制御器は、前記ステップ可変利得増幅器の前記利得の番号を１つ以上飛ばして変化させる
   請求項１に記載の受信装置。
8. 前記アナログ変調された信号を受信しておらず、前記デジタル変調された信号のみを受信している期間において、前記制御器は、前記ステップ可変利得増幅器の前記利得の番号を１つ以上飛ばして変化させる
   請求項１に記載の受信装置。
9. 前記デジタル変調された信号のガードインターバル期間において、前記制御器は、前記ステップ可変利得増幅器の前記利得の番号を１つ以上飛ばして変化させる
   請求項１に記載の受信装置。
10. 前記ステップ可変利得増幅器の出力側に接続されると共に、デジタル変調された信号のフェージングレベルを検出するフェージングレベル検出器を有し、
    デジタル変調された信号が入力される場合、前記ステップ可変利得増幅器の前記利得ステップ幅は、前記フェージングレベル検出器から出力される前記フェージングレベルに基づいて前記制御部により制御される
    請求項１に記載の受信装置。
11. 請求項１に記載の受信装置と、
    前記受信装置の出力側に接続される映像復元手段と、
    前記映像復元手段の出力側に接続される表示部と、を備えた
    電子機器。

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