JP5326819B2 - 電波受信装置 - Google Patents

Description

この発明は、アンテナと同調手段とを備えた電波受信装置に関する。

以前より、アンテナに接続された同調回路の周波数特性を変化させて、アンテナの共振周波数を希望波の周波数に同調させる通信装置が提案されている（例えば特許文献１，２）。

特開平１１−３１２９５８号公報 特開２０００―２３１６０９号公報

本発明者らは、アンテナと同調回路の部分に正帰還をかけることでアンテナの共振周波数とほぼ等しい周波数の発振信号を発生させ、この発振信号を用いてアンテナの調整処理を行うことのできる電波受信装置について開発している（特願２００９−１０５４３５）。

この方式のアンテナ調整処理によれば、同調回路の調整によってアンテナの共振周波数が希望波の周波数とほぼ等しくなった際、すなわち、上記の発振信号の周波数が希望波の周波数と等しくなった際に、この発振信号が受信回路の狭帯域フィルタを通過して受信信号のレベル上昇として検出されることになる。従って、受信信号のレベルを監視しながら同調回路の設定を切り替え、受信信号のレベルが上昇する設定状態を探索することで、希望波の周波数に合った同調回路の設定を求めることが可能となる。このような方式により、希望波と同一周波数の信号を外部から供給することなく、アンテナの調整処理が可能となる。

アンテナと同調回路の部分に発生させた発振信号を利用してアンテナの調整処理を行う方式では、アンテナの共振周波数が希望波の周波数から比較的少量でも離れてしまうと、発振信号が受信回路の狭帯域フィルタで大きく減衰されるため、受信信号のレベル上昇として検出することが困難になる。

そのため、上記の方式では、同調回路で接続／切断可能にされる同調コンデンサの数を増して、同調回路における容量の調整間隔を小さくする必要がある。

しかしながら、同調コンデンサの数を増して容量の調整間隔を小さくした場合、同調回路の全ての調整範囲にわたって、同調コンデンサの接続パターンを順に切り替えながら受信信号のレベル検出を繰り返すには、同調コンデンサの数を増しただけ処理時間も非常に増大するという課題が生じる。

一方、同調コンデンサの接続パターンを切り替えた後、発振信号の周波数が変化して、この発振信号が受信回路を通過するか或いは受信回路で減衰されるかして受信信号のレベルに安定的に反映されるまでには、狭帯域フィルタの遅延等によりある程度の時間間隔を必要とする。従って、アンテナの調整処理の時間を短縮するために、単に容量コンデンサの切り替えスピードを上げただけでは、同調回路の調整精度が低下するという課題が生じる。

この発明の目的は、アンテナと同調回路の部分に発生させた発振信号を利用してアンテナの調整処理を行う方式において、アンテナ調整処理の精度を低下させずに、処理時間の短縮を図ることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、
電波を受信するアンテナと、
該アンテナの周波数特性を変更可能な同調手段と、
前記アンテナおよび前記同調手段の回路部分を発振させることが可能な発振手段と、
前記アンテナから受信された受信信号のうち希望波の信号を抽出して信号処理を行う受信処理手段と、
前記発振手段により前記回路部分で発振信号を発生させるとともに、前記同調手段の設定を切り替えて、前記発振信号が前記受信処理手段で抽出される前記同調手段の設定状態を探索する制御手段と、
を備え、
前記受信処理手段は、希望波の信号を抽出する帯域フィルタを有し、
前記制御手段は、
前記同調手段の設定を第１調整範囲に亘って、前記帯域フィルタの遅延時間より短い時間に設定されている第１切替周期で切り替えていくことで、前記発振信号が前記受信処理手段で抽出される前記同調手段の調整点を求める第１スキャン制御手段と、
前記第１スキャン制御手段により求められた調整点を含み、且つ、前記第１調整範囲より狭く設定された第２調整範囲に亘って、前記第１切替周期より長い第２切替周期で、前記同調手段の設定を切り替えていくことで、前記発振信号が前記受信処理手段でより多く抽出される前記同調手段の調整点を求める第２スキャン制御手段と、
を有することを特徴とする電波受信装置である。

本発明に従うと、アンテナと同調回路の部分に発生させた発振信号を利用してアンテナの調整処理が行えるとともに、調整処理の精度を低下させずに調整処理にかかる時間の短縮を図ることができる。

本発明の実施形態の電波受信装置の全体を示すブロック図である。 アンテナ調整処理の動作内容を示すもので、（ａ）は第１スキャンの動作内容を示す説明図、（ｂ）は第２スキャンの動作内容を示す説明図である。 アンテナ調整処理の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の高速方式のアンテナ調整処理と通常方式のアンテナ調整処理にかかる時間を比較した図表である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態における電波受信装置の全体を示すブロック図である。

この実施形態の電波受信装置は、例えば、腕時計や置時計、壁掛け時計などに内蔵されて、日本国や海外の複数の周波数（例えば、４０ｋＨｚ、６０ｋＨｚ、６８．５ｋＨｚ、７５ｋＨｚ、７７．５ｋＨｚ）の標準電波の受信およびタイムコード信号の復調処理を行うものである。

この電波受信装置は、図１に示すように、電波を受信するアンテナ１と、アンテナ１の周波数特性を調整する同調回路（同調手段）Ａと、アンテナ１と同調回路Ａの回路部分でループ発振を行わせることが可能な発振手段としての帰還回路Ｂと、受信信号を増幅するＲＦアンプ（高周波増幅器）２と、受信信号を周波数変換するミキサ３と、当該ミキサ３に周波数変換用のローカル周波数の発振信号を供給するＯＳＣ（発振器）４と、ミキサ３の出力から予め定められた中間周波数の信号を抽出するＢＰＦ（帯域フィルタ）５と、ＢＰＦ５により抽出された中間周波数の信号を増幅するＩＦアンプ（中間周波数増幅器）６と、ＩＦアンプ６の出力信号を検波して情報信号を出力する検波器７と、ＲＦアンプ２とＩＦアンプ６の利得制御を行うＡＧＣ（自動利得制御）回路８と、アンテナ１の調整処理等を実行する制御手段としてのＣＰＵ（中央演算処理装置）１１と、アンテナ１の調整処理の制御プログラムや各種制御データを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、ＣＰＵ１１に作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）１３等を備えている。上記構成のうちミキサ３、ＯＳＣ４、ＢＰＦ５、ＩＦアンプ６、検波器７により受信処理手段が構成される。

アンテナ１は、例えば、フェライトコアに巻き線を設けて構成される、バーアンテナである。アンテナ１は、同調回路Ａと結合した共振回路の共振周波数で受信感度がピークとなり、共振周波数から外れるに従って受信感度が低くなる周波数特性を有している。アンテナ１で受信できる信号の周波数帯域は、ＢＰＦ５の透過周波数帯域と比較して広いものである。ＢＰＦ５の透過周波数帯域は、例えば１０Ｈｚなどと十分に狭く構成されている。

同調回路Ａは、アンテナ１に結合される同調容量の大きさを切り替えることでアンテナ１の周波数特性を調整可能としたものである。同調回路Ａは、複数（例えば１０個）のコンデンサＣｃ，Ｃ１〜Ｃ９と、コンデンサＣ１〜Ｃ９にそれぞれ直列に接続されたスイッチＳ１〜Ｓ９とを備え、アンテナ１とＲＦアンプ２の中間に設けられている。複数のコンデンサＣｃ，Ｃ１〜Ｃ９はそれぞれ並列に設けられ、ＣＰＵ１１がスイッチＳ１〜Ｓ９のオン・オフをそれぞれ独立に切り替えることにより、コンデンサＣ１〜Ｃ９の接続の組み合わせが切り替わって、アンテナ１に結合されるトータルの同調容量が変化するようになっている。

コンデンサＣ１〜Ｃ９は、例えば、容量の小さい順に容量値がほぼ二倍ずつ大きくなるように設計されている。また、ＣＰＵ１１には、コンデンサＣ１〜Ｃ９の個数と等しいビット長を有する２進数カウンタが設けられ、この２進数カウンタの各ビット値に対応するオン・オフ制御信号が各スイッチＳ１〜Ｓ９に出力されて、各スイッチＳ１〜Ｓ９の切り替え制御が行われるようになっている。例えば、ビット値が“１”ならオン信号、ビット値が“０”ならオフ信号が出力されるようになっている。上記２進数カウンタは、その上位ビットから下位ビットにかけて、コンデンサＣ１〜Ｃ９のうち容量の大きなものから小さなものへと、各ビットがそれぞれ対応付けられており、対応するコンデンサＣ１〜Ｃ９に接続されているスイッチＳ１〜Ｓ９へ、各ビット値に応じたオン・オフ制御信号が出力されるようになっている。このような構成により、同調回路Ａのトータルの同調容量は、上記２進数カウンタの値（ｂｉｎ値と記す）とほぼ比例した値で切り替えられるようになっている。

帰還回路Ｂは、帰還ループを形成することで、アンテナ１と同調回路Ａの回路部分でループ発振を行わせることを可能とするもので、例えば、非反転アンプ９と、スイッチ１０と、結合コンデンサＣｆとにより構成される。スイッチ１０をオンすることにより非反転アンプ９に電力が供給され、ＲＦアンプ２からの出力信号が、非反転アンプ９で増幅されて同調回路Ａへと帰還する。帰還回路Ｂは、アンテナ１や同調回路Ａの周波数特性に影響を与えない大きさの結合コンデンサＣｆを介して信号線に接続されており、この帰還ループの発信周波数はアンテナ１の共振周波数（アンテナ１と同調回路Ａとが結合した共振回路の共振周波数）とほぼ等しくなるように構成されている。一方スイッチ１０がオフされると、非反転アンプ９はＲＦアンプ２や同調回路Ａとは切り離されるようになっている。結合コンデンサＣｆの容量はコンデンサＣｃやＣ１〜Ｃ９と比較して非常に小さく、非反転アンプ９の入力端子はインピーダンスが高い状態に保たれるので、スイッチ１０がオフされている間、帰還回路Ｂは他の回路部分に何ら影響を及ぼさない。

なお、帰還回路Ｂの構成は、種々に変更可能である。例えば、帰還回路Ｂを介した信号の帰還先は、例えば、同調回路Ａの信号線のほか、アンテナ１に巻回されている信号線に信号を帰還させるように構成しても良い。また、ＲＦアンプ２の出力を差動信号にしてアンテナ１や同調回路Ａの一対の信号線にそれぞれ帰還させるようにしても良い。また、アンテナ１のコイルと電磁結合した補助巻線を設けて、この補助巻線に信号を帰還させるようにしたり、放射用のアンテナを設けて電波信号としてアンテナ１に信号を帰還させるようにしても良い。

また、帰還手段として非反転アンプ９と結合コンデンサＣｆとからなる構成を示したが、非反転アンプ９や結合コンデンサＣｆを設けずに、ＲＦアンプ２の出力端子と同調回路Ａの信号線とを直接に結ぶ配線と、この配線を途中で断続させるスイッチとから構成するようにしても良い。

ＡＧＣ回路８は、検波器７から適切な信号出力強度を安定して得るために、検波器７の出力信号を入力してＲＦアンプ２とＩＦアンプ６の増幅率を自動的に調整する。また、このＡＧＣ回路８は、アンテナ１の調整処理の際などに、ＣＰＵ１１からのＡＧＣ停止信号によって自動利得制御を停止させることも可能になっている。

ＣＰＵ１１は、検波器７で検波された信号を、例えばアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）を介して入力して、検波出力のレベルをデジタル数値化して検出することが可能にされている。また、ＣＰＵ１１は、上述の２進数カウンタのｂｉｎ値を更新することで、このｂｉｎ値に応じたコンデンサ切替制御信号が同調回路ＡのスイッチＳ１〜Ｓ９に出力されて、同調回路Ａで接続状態とされるコンデンサＣ１〜Ｃ９の組み合わせを切り替える。さらに、ＣＰＵ１１は、アンテナ調整処理の際に、帰還回路Ｂにオン切替信号を出力して帰還回路Ｂを作動状態にしたり、ＡＧＣ回路８にＡＧＣ停止信号を出力して、ＡＧＣ回路８の自動利得制御を停止したりするようになっている。

次に、上記構成の電波受信装置により実行されるアンテナ調整処理について説明する。先ず、同調回路Ａと帰還回路Ｂを用いたアンテナ調整処理の原理について説明する。

ＣＰＵ１１は、アンテナ調整処理の際、帰還回路Ｂを作動させる。すると、ＲＦアンプ２と非反転アンプ９と同調回路Ａの信号経路で発振ループが形成されて、この部分で発振信号が生成される。この発振ループにおいて、発振周波数を決定するのに支配的となる回路定数はアンテナ１のインダクタンスと同調回路Ａの容量成分である。そのため、この発振信号の周波数はアンテナ１と同調回路Ａの結合回路の共振周波数とほぼ同一になる。そして、この状態で、ＣＰＵ１１は、同調回路ＡのスイッチＳ１〜Ｓ９を順次作動させ、同調回路ＡのコンデンサＣ１〜Ｃ９の接続パターンを切り替えていく。その際、ＣＰＵ１１は、検波器７の出力レベルをデジタル数値化して監視し、必要に応じてＲＡＭ１３に一時的に記憶させる。この検波出力レベルを監視しながら同調回路Ａの接続パターンを切り替えていく操作のことをスキャンと呼ぶ。

上記のスキャン中、発振信号の周波数が希望波の周波数と重なった場合、最もＢＰＦ５を通過する信号が多くなり、検波器７の出力レベルも最大になる。従って、ＣＰＵ１１がこの検波出力のレベル上昇を検出したり、検波出力のレベルピークを検出することにより、アンテナ１の共振周波数（アンテナ１と同調回路Ａとの結合回路の共振周波数）が希望波の周波数に近づいたことを判定することが可能になる。

なお、アンテナ１の共振周波数が希望波の周波数に近づいたか否かを判定するために、ＣＰＵ１１が監視する信号としては、上記の検波器７の出力信号に限られず、ＢＰＦ５を通過した信号のレベルを検出できれば、何れの信号としても良い。また、アンテナ調整処理の際にＡＧＣ回路８を動作させるとともに、このＡＧＣ回路８の制御電圧を監視することで、ＢＰＦ５を通過した信号のレベル上昇を検出するようにすることもできる。

上記のスキャン中、同調回路Ａの接続パターンを１段階切り替えてから、発振信号の周波数が変更され、この発振信号がＢＰＦ５や検波器７で処理されて検波出力レベルに安定的に反映されるまでには、所定の時間間隔を要する。特に、ＢＰＦ５は、通過帯域幅が狭くなるにつれて遅延時間が長くなるため、発振信号の周波数が希望波の周波数とほぼ等しくなって検波出力のレベルが上昇する場合でも、この検波出力が安定するまでに要する時間は長くなる（例えば１００ｍｓ程度）。

しかしながら、同調回路Ａの接続パターンを切り替えてから、上記ＢＰＦ５の遅延時間が経過する前であっても、発振信号がＢＰＦ５を通過する周波数帯にあれば、この信号の一部がＢＰＦ５を通過して検波器７の出力レベルを多少上昇させる。従って、この検波出力のレベル上昇を検出することで、発振信号の周波数が希望波の周波数に近づく同調回路Ａの調整範囲を大まかに決定することが可能となる。

そこで、この実施形態のアンテナ調整処理では、先ず、同調回路Ａの全調整範囲において高速に第１スキャンを行い、発振信号の周波数が希望波の周波数に近づく同調回路Ａの調整範囲を大まかに決定する。次に、この大まかに決定された調整範囲に限って通常速度の第２スキャンを行い、これらの結果からアンテナ１の共振周波数を希望波の周波数に同調させる同調回路Ａの設定状態を求めるという手法を採用する。

図２には、本発明の実施形態に係るアンテナ調整処理の動作を説明するタイムチャートを示す。

図２（ａ）は、上記高速の第１スキャンの動作内容を示したタイムチャートであり、ＣＰＵ１１から出力されるコンデンサＣ１の切替制御信号と、検波出力の信号レベルとを時系列に示したものである。コンデンサＣ１は、同調回路ＡのコンデンサＣ１〜Ｃ９のうち最小の容量値を有するものであり、このコンデンサＣ１の切替制御信号は上述した２進数カウンタの最下位ビットに対応するものである。つまり、このコンデンサＣ１の切替制御信号は、上記２進数カウンタが１０進数の値で「５１１」から「０」に順に切り替えられていく動作を表わしている。

本実施形態のアンテナ同調処理において、高速な第１スキャンは、次のようにして行われる。すなわち、ＣＰＵ１１は、９ｂｉｔ長で示される上記２進数カウンタのカウンタ値（ｂｉｎ値）を例えば「１」ずつ更新して、コンデンサＣ１〜Ｃ９の接続状態を切り替えていく。これにより、同調回路Ａの全調整範囲に亘って、接続状態とされる総容量値が大きいほうから徐々に小さくなるように切り替えられていく。また、この第１スキャンでは、各切り替えのスキャンステップ幅（時間幅）Δｔは、ＢＰＦ５の出力の安定に要する時間（例えば約１００ｍｓ）と比較して短い時間（例えば５０ｍｓ）に設定される。このスキャンステップ幅ΔｔはＢＰＦ５の遅延時間よりも短い時間である。上記全調整範囲が第１調整範囲の一例であり、上記のスキャンステップ幅Δｔが第１切替周期の一例である。

この第１スキャンの途中、同調回路Ａにより切り替えられたアンテナ１の共振周波数が、希望波の周波数とズレているときは、ミキサ３から出力される信号の周波数は、ＢＰＦ５の透過周波数帯域から外れるため、ＢＰＦ５を通過できずに検波器７からの出力は小さくなる。一方、同調回路Ａにより切り替えられたアンテナ１の共振周波数が、希望波の周波数と一致すると、ミキサ３から出力される信号の周波数はＢＰＦ５の透過周波数帯域と重なり、ＢＰＦ５を通過する信号が増加するため、検波器７の出力レベルが上昇する。

第１スキャンでは、ＢＰＦ５の遅延時間よりも短いスキャンステップ幅Δｔでスキャンを行うため、各スキャンステップでＢＰＦ５が反応しきれず、検波出力レベルのピーク値は、ＢＰＦ５が安定するまで待って検出した値に比べて低くなる。また、複数ステップに亘る検波出力レベルの変化パターンも不安定になる可能性がある。

その後、同調回路Ａの同調容量がさらに切り替えられて、アンテナ１の共振周波数が希望波の周波数から外れると、検波出力の信号レベルは再び低下する。ＣＰＵ１１は、この第１スキャンの中で、最大の検波出力レベルと判定したステップのｂｉｎ値”１ｓｔ＿Ｍａｘ”を記憶する。

この高速の第１スキャンでは、全５１２ステップをスキャンステップ幅Δｔ＝５０ｍｓで切り替えていくため、全スキャン時間は２５．６秒となる。なお、各スキャンステップ幅Δｔは、スイッチＳ１〜Ｓ９の応答時間や発振信号の周期に比べて十分長くする必要があるが、同調回路Ａの切り替えにより発振信号の周波数が希望波の周波数に近づいた場合に、検波出力に僅かでも変化を検出できる時間であれば、例えば１０ｍｓ等、より短くすることも可能である。

図２（ｂ）は、通常速度で行われる第２スキャンの動作内容を示したタイムチャートであり、ＣＰＵ１１から出力されるコンデンサＣ１の切替制御信号と、検波出力の信号レベルとを時系列に示したものである。

ＣＰＵ１１は、上記の第１スキャンを実行したのちに、次の第２スキャンを実行する。第２スキャンでは、先の第１スキャンにより検波出力レベルのピークが得られる同調回路Ａの調整位置はほぼ判明しているので、第１スキャンで得られたｂｉｎ値”１ｓｔ＿Ｍａｘ”を中心に、前後にあらかじめ定められたステップ数（例えば±１０ステップ、合計２１ステップ）を付加した調整範囲（図２（ａ）内の、破線枠で囲まれた範囲）で同調回路Ａの設定を切り替えてスキャンを行う。また、スキャンステップ幅Δｔは、ＢＰＦ５の応答速度に対応する期間より大きい値（例えば１００ｍｓ）とする。上記の調整範囲が第２調整範囲の一例であり、上記のスキャンステップ幅Δｔが第２切替周期の一例である。

そして、この第２スキャンにおいて、ＣＰＵ１１は最大の検波出力レベルを検出したときのｂｉｎ値”２ｎｄ＿Ｍａｘ”を求める。通常、第１スキャンで求めた上記のｂｉｎ値”１ｓｔ＿Ｍａｘ”とこのｂｉｎ値”２ｎｄ＿Ｍａｘ”は同値になるが、第１スキャンでは安定した検波出力を待たずに同調回路Ａの切り替えを行っていくため、異なる値となる場合もある。

この第２スキャンでは、スキャンステップ幅Δｔ＝１００ｍｓで、２１ステップの調整範囲で同調回路Ａを切り替えていくので、全スキャン時間に２．１秒を要する。

ＣＰＵ１１は、これら第１スキャンと第２スキャンの結果に基づいて、アンテナ１０の共振周波数（アンテナ１０と同調回路Ａの結合回路の共振周波数）が希望波の周波数にもっとも近づく同調回路Ａの設定状態を求めることができる。

図４には、上記実施形態の２回のスキャンを行う高速方式のアンテナ調整処理と通常方式のアンテナ調整処理にかかる時間を比較した図表である。

上述のとおり、本実施形態のアンテナ調整処理では、第１スキャンに２５．６秒かかり、第２スキャンに２．１秒かかり、第１スキャンと第２スキャンとを合わせた合計のスキャン時間は２７．７秒となる。一方、スキャンステップ幅Δｔ＝１００ｍｓで、同調回路Ａの全調整範囲をスキャンした通常方式の場合には、所要時間は５１．２秒となり、本実施形態の方式の方がに大幅に短縮されている。

なお、第１スキャンにおけるスキャンステップ幅Δｔが小さくなるほど、検波出力レベルのピークの値は小さくなり、ピークと判定されるｂｉｎ値“１ｓｔ＿Ｍａｘ“にも揺らぎが生じる。従って、第１スキャンでのスキャンステップ幅Δｔを、ＢＰＦ５の遅延時間と比較してより小さくとった場合には、上記のｂｉｎ値“１ｓｔ＿Ｍａｘ“の揺らぎが大きくなることを補うために、第２スキャンのステップ数を、例えばｂｉｎ値“１ｓｔ＿Ｍａｘ“±２０ステップの合計４１ステップなど、増やすようにしても良い。また、第１スキャンで検波出力レベルがピークと検出されたｂｉｎ値の周辺を、第２スキャンでのスキャン範囲とするのではなく、第１スキャンにおいて検波出力レベルの移動平均を算出し、この移動平均が高い値を示したｂｉｎ値の周辺を、第２スキャンのスキャン範囲とするようにしても良い。

図３には、ＣＰＵ１１により実行されるアンテナ調整処理の処理手順を示すフローチャートである。

このアンテナ調整処理は、工場出荷前の設定調整工程などにおいて外部からの制御指令に基づいて開始される。このアンテナ調整処理が開始されると、ＣＰＵ１１は、ステップＪ１において、スイッチ１０をオンにして帰還回路Ｂを動作させ、アンテナ１と同調回路Ａの回路部分を発振させる。また、検波出力レベルを一定条件で比較するために、ＡＧＣ停止信号を出力してＡＧＣ回路８の制御電圧を固定し、ＲＦアンプ２およびＩＦアンプ６の増幅率を一定に保つ。さらに、ＣＰＵ１１は、初期値として、同調回路ＡのコンデンサＣ１〜Ｃ９の接続パターンの組み合わせを決定する２進数カウンタのｂｉｎ値を「５１１」、すなわち、９ビットの２進数で「１１１１１１１１１」にセットする。これにより、コンデンサＣ１〜Ｃ９に対応するスイッチＳ１〜Ｓ９がすべてをオンにされる。

次に、ＣＰＵ１１は、ステップＪ２へ移行し、受信チャンネルを設定する。この実施形態では、先ず４０ｋＨｚ帯にセットし、再びこのステップＪ２に移行されるごとに、順に、６０ｋＨｚ帯、６８．５ｋＨｚ帯、７５ｋＨｚ帯、７７．５ｋＨｚ帯へと切り替えていく。４０ｋＨｚ帯にセットする場合には、ＣＰＵ１１はＯＳＣ４に発振周波数を４０ｋＨｚ用のローカル周波数に変更するよう切替信号を送り、ＯＳＣ４に予め定められた４０ｋＨｚ用のローカル周波数の信号を出力させる。

次いで、ＣＰＵ１１は、ステップＪ３へ移行して、第１スキャンのスキャンステップ幅Δｔの設定を行う。このステップ幅ΔｔはＢＰＦ５の遅延時間より短い値であり、ここでは例えば５０ｍｓとする。

続いて、ＣＰＵ１１は、第１スキャンを開始する。先ず、ステップＪ４において、上記スキャンステップ幅Δｔの時間を待機した後、現在のｂｉｎ値（初期値は「５１１」）における検波出力レベルをＡＤ変換して、変換された値（以下ＡＤ値と呼ぶ）をＲＡＭ１３に記憶させる。続いて、ステップＪ５において、ｂｉｎ値を減算し、ステップＪ６においてｂｉｎ値が「５１１→５１０→・・・→１→０→５１１」と一回りしたか条件比較を行う。そして、ｂｉｎ値が一回りして「５１１」に戻っていなければ、ステップＪ４に戻ってステップＪ４〜Ｊ６の処理を繰り返す。

前記ステップＪ４〜ステップＪ６を５１２回繰り返したら、ｂｉｎ値が再び「５１１」に戻るので、ステップＪ６における比較結果はＹＥＳとなって、ステップＪ７へ移行する。

ステップＪ７に移行したら、ＣＰＵ１１は、第１スキャン（ステップＪ４〜Ｊ６の繰り返し処理）によってＲＡＭ１３に記憶された５１２個のＡＤ値の中から最大のものを求める。そして、この最大のＡＤ値に対応するｂｉｎ値”１ｓｔ＿Ｍａｘ”をＲＡＭ１３に保存する。上記のステップＪ４〜Ｊ７の処理により第１スキャン制御手段が構成される。

なお、上記第１スキャンでは、各ｂｉｎ値に対応する検波出力レベルのＡＤ値をすべてＲＡＭ１３に記憶すると説明したが、最大のＡＤ値と、対応するｂｉｎ値のみを上書きしてＲＡＭ１３に記憶するようにしても良い。

続いて、ＣＰＵ１１は、第２スキャンの設定処理を行う。先ず、ステップＪ８において、第１スキャンで得られたｂｉｎ値”１ｓｔ＿Ｍａｘ”を中心に、前後に所定ステップ（例えば１０ステップ）を付加したスキャン範囲で第２スキャンを行うため、第２スキャンにおけるｂｉｎ値の初期値を”１ｓｔ＿Ｍａｘ＋１０”に設定する。なお、”１ｓｔ＿Ｍａｘ＋１０”が「５１１」より大きい場合は初期値を「５１１」に設定する。

次に、ＣＰＵ１１は、ステップＪ９へ移行して、第２スキャンのスキャンステップ幅Δｔを設定する。第１スキャンとは異なり、このスキャンステップ幅Δｔは、各ステップの検波出力レベルを確実に得るために、ＢＰＦ５の応答が安定する時間（例えば１００ｍｓ）とする。

第２スキャンの設定処理が済んだら、ＣＰＵ１１は、第２スキャンを開始する。先ず、ステップＪ１０で、上記のスキャンステップ幅Δｔの時間を待機した後、検波出力レベルをＡＤ変換し、変換されたＡＤ値をＲＡＭ１３に記憶する。続いて、ステップＪ１１でｂｉｎ値を減算し、ステップＪ１２でｂｉｎ値が”１ｓｔ＿Ｍａｘ−１０”を下回ったか確認する。その結果、下回っていなければ、ステップＪ１０へ戻り、ステップＪ１０〜Ｊ１２の処理を繰り返す。このステップＪ１０〜Ｊ１２の繰り返し処理により、ｂｉｎ値が”１ｓｔ＿Ｍａｘ＋１０”から”１ｓｔ＿Ｍａｘ−１０”の範囲でスキャンが行われる。

なお、ステップＪ１２において、”１ｓｔ＿Ｍａｘ−１０”が０以下になる場合には、スキャン範囲の最終点がｂｉｎ値“０”の点となるように、比較条件を修正する。

このステップＪ１０〜ステップＪ１２のループを２１回以下繰り返したら、ｂｉｎ値が”１ｓｔ＿Ｍａｘ−１０”以下となるので、ステップＪ１２の判別結果がＹＥＳとなって、ステップＪ１３へ移行する。

ステップＪ１３に移行すると、ＣＰＵ１１は、第２スキャンでＲＡＭ１３に記憶したＡＤ値の中で最大のものを求め、この最大のＡＤ値に対応するｂｉｎ値”２ｎｄ＿Ｍａｘ”をＲＡＭ１３に保存する。上記のステップＪ１０〜Ｊ１３の処理により第２スキャン制御手段が構成される。なお、第２スキャンにおいても、各ｂｉｎ値に対応する検波出力レベルのＡＤ値をすべてＲＡＭ１３に記憶するのではなく、最大のＡＤ値と、対応するｂｉｎ値のみを上書きしてＲＡＭ１３に記憶するようにしても良い。

次に、ステップＪ１４では、ＣＰＵ１１は、ステップＪ７で得たｂｉｎ値”１ｓｔ＿Ｍａｘ”に対応するＡＤ値と、ステップＪ１３で得たｂｉｎ値”２ｎｄ＿Ｍａｘ”に対応するＡＤ値とを比較し、大きい方のＡＤ値に対応するｂｉｎ値を、アンテナ１の共振周波数を希望波の周波数に同調させるための同調回路Ａの設定値“Ｆｉｎａｌ＿Ｍａｘ”として決定し、ＲＡＭ１３に保存する。

なお、通常は、第１スキャンにおけるＡＤ値は、第２スキャンにおけるＡＤ値より低くなるので、ステップＪ１４の処理は省略して、第２スキャンで求めたｂｉｎ値”２ｎｄ＿Ｍａｘ”をそのまま同調回路Ａの最適な設定値“Ｆｉｎａｌ＿Ｍａｘ”としてＲＡＭ１３に保存するようにしても良い。

上記のステップＪ３〜ステップＪ１４で１つの受信チャンネルのスキャンおよび同調回路Ａの最適な設定値“Ｆｉｎａｌ＿Ｍａｘ”の保存が済んだら、次に、ステップＪ１５で、全ての受信チャンネルの処理が終了したか判別する。そして、全ての受信チャンネルの処理が終了していなければ、ステップＪ２へ戻って、受信チャンネルを切り替えて、再び、ステップＪ３〜ステップＪ１４の動作を繰り返す。一方、全ての受信チャンネルの処理が終了していれば、ステップＪ１５でＹＥＳ側へ進む。ステップＪ１５に移行したら、ＣＰＵ１１は、スイッチ１０をオフして帰還回路Ｂを非作動状態とし、アンテナ調整処理を終了する。

アンテナ調整処理が完了したのち、実際に電波の受信を行う段階では、ＣＰＵ１１は、他系統の制御情報に基づき標準電波が送信されている受信チャンネルを求め、この受信チャンネルに対応する設定の切り替えを行って受信処理を行う。すなわち、上記アンテナ調整処理でＲＡＭ１３に記憶した各受信チャンネルに対応する同調回路Ａの設定値”Ｆｉｎａｌ＿Ｍａｘ”の中から、現在の受信チャンネルに対応する設定値”Ｆｉｎａｌ＿Ｍａｘ”を読み出し、２進数カウンタのｂｉｔ値をこの値に設定する。これにより、同調回路ＡのコンデンサＣ１〜Ｃ９の接続パターンが切り替わって、現在の受信チャンネルの周波数にアンテナ１の共振周波数が同調される。さらに、ＯＳＣ４へチャンネル切替信号を出力して現在の受信チャンネルに応じたローカル周波数の信号を供給させる。これにより、現在の受信チャンネルの標準電波が高感度に受信されて検波処理される。

以上のように、本実施形態の電波受信装置によれば、異なるスキャン範囲で異なるスキャンステップ幅Δｔを用いて２回のスキャンを行う構成を採用しているので、アンテナ調整処理の精度を低下させることなく、処理時間を短縮することができる。すなわち、第1スキャンでは、通常より短いスキャンステップ幅Δｔで、同調回路Ａの設定を広い範囲に亘り切り替えながら、信号出力レベルの上昇を検出することにより、アンテナ１の共振周波数が希望波の周波数と近づく同調回路Ａの調整点を、短時間で大まかに求められる。続く第２スキャンでは、第１スキャンで求められた同調回路Ａの調整点に基づいて定められた狭いスキャン範囲のみを、第１スキャンより長い通常のスキャンステップ幅Δｔで、より正確に出力レベルを検出し、希望波の周波数に合った同調回路Ａの設定を求めることができる。従って、２度のスキャン結果を組合せることにより、精度を低下させることなく、処理時間の短縮が図れる。また、この処理時間の短縮によって、アンテナ調整処理にかかる消費電力の削減も図れる。

また、第２スキャンのスキャン範囲は、第１スキャンで求められた同調回路Ａの調整点のｂｉｎ値に対し、あらかじめ設定した幅を前後に加えて決定しているので、第２スキャンのスキャン範囲を決定する処理の単純化が図れる。

また、第１スキャンでは、ＢＰＦ５の応答の遅延時間よりも短いスキャンステップ幅Δｔを用いてスキャンを行っているので、各スキャンステップで安定した信号検出を行う通常速度のスキャンを行った場合に比べて、確実に処理時間が短縮されている。

また、希望波が複数の受信チャンネルを持つ場合、全ての希望波の周波数に亘ってアンテナ１の同調を可能にすると同調回路Ａの調整範囲が広くなってしまうので、同調回路Ａの全調整範囲に対し通常速度のスキャンを行うと、長大な時間がかかる。従って、このような構成において、上記の第１スキャンと第２スキャンとを併用する構成を適用することで、より大きな時間短縮の効果が得られる。

また、ＣＰＵ１１は、第１スキャンや第２スキャンの際に、ＡＧＣ回路８の制御を停止させて、ＲＦアンプ２およびＩＦアンプ６の増幅率を固定にしているので、検波器７の出力レベルは、ＡＧＣ８によるレベル調整の影響により変動されない。従って、第１スキャンや第２スキャンの際に各スキャンステップの検波出力レベルを正確に比較することができ、それによりアンテナ調整処理の精度もより向上する。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、アンテナ調整処理を、工場出荷前の設定調整工程で行うと説明したが、工場出荷後にユーザの指示操作に基づいて実行されるようにしたり、或いは、電波受信処理の際に良好な受信レベルが得られない場合に実行されるようにしても良い。その場合、アンテナ調整処理で全受信チャンネルについての処理を行うのではなく、現在設定されている受信チャンネルについてのみ処理を行うようにしても良い。

また、上記実施の形態では、第１スキャンで同調回路Ａの全調整範囲をスキャン範囲とした例を示したが、予め不要な調整範囲がわかっている場合には、第１スキャンのスキャン範囲から不要な調整範囲を除くようにしても良い。受信チャンネルごとに別個の不要な調整範囲を設定しておくことも可能である。

また、上記実施の形態では、２進数カウンタを用いて同調回路ＡのスイッチＳ１〜Ｓ９の切替制御をしているが、スイッチＳ１〜Ｓ９を切り替える構成は種々に変更が可能である。また、第１スキャンと第２スキャンの各スキャンステップ幅Δｔの値は、ＢＰＦ５の特性等に応じて適宜変更可能である。また、第１スキャンや第２スキャンの際には、発振信号が高周波数側（ｂｉｔ値小）から低周波数側（ｂｉｔ値大）へ切り替わるように同調回路Ａの切り替えを行うようにしても良い。

また、上記の実施形態ではスーパーヘテロダイン方式の受信回路を適用した例を示したが、ストレート方式の受信回路や、ダイレクトコンバージョン方式の受信回路に対しても同様に本発明を適用することができる。その他、実施形態で示した細部は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ アンテナ
４ 発振器
５ ＢＰＦ
７ 検波器
８ ＡＧＣ回路
９ 非反転アンプ
１０ 帰還回路のスイッチ
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
Ｃｃ、Ｃｆ、Ｃ１〜Ｃ９ コンデンサ
Ｓ１〜Ｓ９ スイッチ
Ａ 同調回路
Ｂ 帰還回路
Δｔ スキャンステップ幅

Claims (4)

1. 電波を受信するアンテナと、
   該アンテナの周波数特性を変更可能な同調手段と、
   前記アンテナおよび前記同調手段の回路部分を発振させることが可能な発振手段と、
   前記アンテナから受信された受信信号のうち希望波の信号を抽出して信号処理を行う受信処理手段と、
   前記発振手段により前記回路部分で発振信号を発生させるとともに、前記同調手段の設定を切り替えて、前記発振信号が前記受信処理手段で抽出される前記同調手段の設定状態を探索する制御手段と、
   を備え、
   前記受信処理手段は、希望波の信号を抽出する帯域フィルタを有し、
   前記制御手段は、
   前記同調手段の設定を第１調整範囲に亘って、前記帯域フィルタの遅延時間より短い時間に設定されている第１切替周期で切り替えていくことで、前記発振信号が前記受信処理手段で抽出される前記同調手段の調整点を求める第１スキャン制御手段と、
   前記第１スキャン制御手段により求められた調整点を含み、且つ、前記第１調整範囲より狭く設定された第２調整範囲に亘って、前記第１切替周期より長い第２切替周期で、前記同調手段の設定を切り替えていくことで、前記発振信号が前記受信処理手段でより多く抽出される前記同調手段の調整点を求める第２スキャン制御手段と、
   を有することを特徴とする電波受信装置。
2. 前記同調手段は、
   前記アンテナの信号線に接続可能にされた複数の同調コンデンサと、
   該複数の同調コンデンサの接続状態を切り換える複数のスイッチと、
   を備え、
   前記複数のスイッチを切り替えることにより前記アンテナの共振周波数を段階的に変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の電波受信装置。
3. 前記第２調整範囲は、前記第１スキャン制御手段により前記受信処理手段での前記発振信号の抽出量が最大と判定された前記同調手段の調整点の前後に、前記アンテナの共振周波数を順に変更させる所定量の調整範囲を付加して設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電波受信装置。
4. 前記受信処理手段は、複数の受信チャンネルについてそれぞれ信号処理が可能に構成され、
   前記同調手段は、前記複数の受信チャンネルの全ての周波数帯に前記アンテナの周波数特性を同調させることが可能な調整範囲を有していることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電波受信装置。

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