JP6353272B2

JP6353272B2 - 信号処理装置

Info

Publication number: JP6353272B2
Application number: JP2014102735A
Authority: JP
Inventors: 正史長坂; 進中澤; 祥次田中
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2018-07-04
Anticipated expiration: 2034-05-16
Also published as: JP2015220605A

Description

本発明は、放送波の受信レベルを測定する信号処理装置に関する。

現状、衛星基幹放送、いわゆるＢＳ（ＢｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇＳａｔｅｌｌｉｔｅ）及び東経１１０度ＣＳ（ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＳａｔｅｌｌｉｔｅ）は、共に右旋円偏波を用いている。右旋円偏波と左旋円偏波とは直交関係にあることから共用可能なため、各衛星は、右旋円偏波と左旋円偏波とを用いることにより同一周波数で異なる番組の送信が可能である。

衛星放送には１２ＧＨｚ帯の電波が用いられており、衛星からの微弱な電波を受信するため、受信アンテナとしてオフセットパラボラアンテナを用いることが一般的である。
オフセットパラボラアンテナは、図３に示すように軸対称ではない反射鏡を用いることで、給電部を開口面外に配置し、サイドローブ特性等を改善したアンテナである。

ところで、右旋円偏波と左旋円偏波とを同時に受信可能なパラボラアンテナ（偏波共用アンテナ）を用いれば、１台のアンテナで右旋円偏波と左旋円偏波との両方の放送サービスを受信できるため、設置スペースが削減され、また、コスト低減や普及に役立つ。
例えば、非特許文献１で衛星放送受信用の偏波共用アンテナが報告されている。

また、パラボラアンテナを設置する際には、アンテナ利得が最大となる方向（利得のピーク）で受信するために方向調整が行われる。このとき、例えば特許文献１には、電界強度及び受信信号品位を取得し表示することが提案されている。

特許第３２７２２４６号公報

武田ほか， "２６００ＭＨｚ伝送システムに使用するＢＳ・１１０°ＣＳ衛星アンテナ"，信学技報，Ｖｏｌ．１０９，Ｎｏ．４５４，ＡＰ２００９−２１８，ｐｐ．７９−８３，２０１０年３月

しかしながら、オフセットパラボラアンテナは、給電部から見た反射鏡の非対称性から、右旋円偏波と左旋円偏波との利得のピークがずれるという現象が生じる。
例えば、１２ＧＨｚ帯の開口径４５ｃｍのオフセットパラボラアンテナについて、主偏波放射パターンの計算結果を図４に示す。なお、計算周波数は１２．２２５ＧＨｚ、カット面は水平面である。この場合、右旋円偏波利得のピークと左旋円偏波利得のピークとは０．８度ずれている。

ここで、衛星放送の電波の到来方向は、右旋円偏波、左旋円偏波ともに東経１１０度の静止軌道上に位置する放送衛星から放射されるため同じである。よって、右旋円偏波利得又は左旋円偏波利得のピークのみで受信アンテナの方向調整を行うと、他方の偏波は利得が低下してしまう。例えば、図４の例では利得が０．６ｄＢ低下する。

従来、衛星放送受信アンテナの方向調整は右旋円偏波のみの受信状況（受信電力又は受信Ｃ／Ｎ）で行われてきた。しかし、偏波共用アンテナにおいては、右旋円偏波と左旋円偏波との利得が同等になるようアンテナの方向を調整する必要がある。

本発明は、偏波共用アンテナの方向を適切に調整するために必要な、衛星放送の受信レベル情報を出力できる信号処理装置を提供することを目的とする。

本発明に係る信号処理装置は、右旋円偏波放送の受信レベルを測定する第１の測定部と、左旋円偏波放送の受信レベルを測定する第２の測定部と、前記右旋円偏波放送の受信レベル及び前記左旋円偏波放送の受信レベルを同時に出力する出力部と、を備える。

この構成によれば、信号処理装置は、右旋円偏波放送及び左旋円偏波放送の双方の受信レベルを測定し、これらを同時に出力する。したがって、ユーザは、出力部の出力情報に基づいて、右旋円偏波と左旋円偏波の受信レベルを同時に確認し、主偏波利得のピークのずれを考慮して両偏波の利得が等しくなるように偏波共用アンテナの方向調整を適切に行うことができる。また、ユーザは、出力部の出力情報に基づいて、ブースターを調整して右旋円偏波及び左旋円偏波の入力レベルを同等にできる。

前記第１の測定部及び前記第２の測定部は、高周波回路部における自動利得制御の制御電圧値に基づいて受信レベルを測定してもよい。

この構成によれば、信号処理装置は、右旋円偏波用と左旋円偏波用との双方から自動利得制御の電圧を取得することにより受信レベルを測定するので、簡便な装置構成により容易に右旋円偏波放送及び左旋円偏波放送の受信レベルを出力できる。

前記信号処理装置は、前記右旋円偏波放送のチャンネルを選局する第１の選局部と、前記左旋円偏波放送のチャンネルを選局する第２の選局部と、前記第１の選局部又は前記第２の選局部のいずれか一方でチャンネルが選局されると、他方の選局部において、当該選局されたチャンネルの中心周波数に最も近い中心周波数のチャンネルを選局させる選局制御部と、を備えてもよい。

この構成によれば、信号処理装置は、受信レベルを出力するためのチャンネル選局にあたって、右旋円偏波放送のチャンネルの中心周波数と、左旋円偏波放送のチャンネルの中心周波数とが最も近くなるよう、自動的に選局制御を行う。したがって、信号処理装置は、アンテナ利得の周波数特性による差を低減し、右旋円偏波放送と左旋円偏波放送との受信レベルを適切に出力できる。

前記出力部は、前記右旋円偏波放送の受信レベル及び前記左旋円偏波放送の受信レベルの比較情報を出力してもよい。

この構成によれば、信号処理装置は、右旋円偏波放送と左旋円偏波放送との受信レベルの差を出力するので、ユーザによる両受信レベルを一致させる調整作業を容易にできる。

前記信号処理装置は、前記右旋円偏波放送の受信レベル及び前記左旋円偏波放送の受信レベルのピーク値を記憶する記憶部を備え、前記出力部は、前記右旋円偏波放送の受信レベル及び前記左旋円偏波放送の受信レベルと、それぞれの前記ピーク値との比較情報を出力してもよい。

この構成によれば、信号処理装置は、測定した受信レベルを記憶し、特にピーク値等を現在値と共に比較出力することにより、ユーザの調整作業を容易にできる。

本発明によれば、偏波共用アンテナの方向を適切に調整するために必要な、衛星放送の受信レベル情報が出力される。

実施形態に係る受信機１の一部の構成を示す図である。実施形態に係る右旋円偏波放送及び左旋円偏波放送の周波数配列の一例を示す図である。オフセットパラボラアンテナの形状を示す図である。オフセットパラボラアンテナの主偏波放射パターンを示す図である。

以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
図１は本実施形態に係る信号処理装置の一例としての受信機１の一部（高周波回路部１０）の構成を示す図である。
なお、実際の回路設計においては適宜フィルタが挿入されるが、ここでは省略した。

１２ＧＨｚ帯の衛星放送信号は、衛星放送受信アンテナで受信された後、ＬＮＢ（ＬｏｗＮｏｉｓｅＢｌｏｃｋＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）で中間周波（ＩＦ）に変換される。なお、ＬＮＢは受信アンテナと一体であることが一般的である。
偏波共用アンテナにおいては、ＬＮＢから右旋円偏波放送信号のＩＦ（右旋ＩＦ）及び左旋円偏波放送信号のＩＦ（左旋ＩＦ）が出力され、同軸ケーブル等により受信機１まで伝送される。受信機１は、右旋ＩＦ及び左旋ＩＦを受信し、復調する。

高周波回路部１０は、右旋ＩＦに対して、信号を増幅する高周波増幅部１１ａと、チャンネルを選局する選局部１２ａとを備え、所定の周波数帯の右旋ＩＦ信号を復調回路へ提供する。また、高周波回路部１０は、左旋ＩＦに対しても同様に、信号を増幅する高周波増幅部１１ｂと、チャンネルを選局する選局部１２ｂとを備え、所定の周波数帯の左旋ＩＦ信号を復調回路へ提供する。

選局部１２ａ及び１２ｂは、それぞれの局部発振器１２１ａ及び１２１ｂが選局制御部１３により制御され、ユーザが選択したチャンネル又は選局制御部１３により自動的に選択されたチャンネルに対応した周波数帯のＩＦ信号を、ミキサ１２２ａ及び１２２ｂにより、復調回路の入力周波数に変換する。

受信機１は、入力レベルの変動に対して、高周波回路部１０の出力レベルを一定に保つため、ＡＧＣ（ＡｕｔｏＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ、自動利得制御）回路を備えることが一般的である。
ＡＧＣ回路は、右旋ＩＦに対しては、高周波回路部１０の出力を検波して電圧値（ＡＧＣ電圧）に変換するＡＧＣ検波回路１４ａと、このＡＧＣ電圧に基づいて高周波増幅部１１ａの可変アッテネータ１１１ａにフィードバック制御を行うドライバ回路１５ａとにより実現される。同様に、左旋ＩＦに対しては、ＡＧＣ検波回路１４ｂと、高周波増幅部１１ｂの可変アッテネータ１１１ｂにフィードバック制御を行うドライバ回路１５ｂとにより実現される。

ここで、ＡＧＣ電圧を観測すれば受信機１へ入力された受信信号のレベルを知ることができる。そこで、受信機１は、右旋ＩＦ及び左旋ＩＦに対して、それぞれＡ／Ｄ変換部１６ａ及び１６ｂにより、ＡＧＣ電圧をＡ／Ｄ変換して数値化し、受信レベル測定部１７により、右旋ＩＦ及び左旋ＩＦの受信レベルを測定する。

また、受信機１は、測定された右旋ＩＦ及び左旋ＩＦの受信レベルと、これらの比較結果信号とを出力する出力部１８を備える。出力部１８は、放送映像を表示するディスプレイであってもよいし、専用の表示デバイスであってもよい。また、出力手段は数値情報の画面表示には限られず、グラフ若しくは画像等の表示、又は音若しくは光等による報知であってもよい。

ここで、既存の受信機においては、１台の高周波回路部のＡＧＣ電圧を用いて右旋円偏波の受信レベルを表示しているため、ユーザは、右旋円偏波と左旋円偏波とのアンテナ受信レベルを同時に確認することはできない。
また、偏波共用アンテナでは右旋円偏波と左旋円偏波とのピークの角度が異なるので、ユーザは、右旋円偏波と左旋円偏波とのアンテナ受信レベルが同等になったことを確認する必要がある。

本実施形態の高周波回路部１０は、右旋円偏波用と左旋円偏波用の２台のＡＧＣ回路を備えており、それぞれのＡＧＣ電圧を受信レベル測定部１７で計測することにより、右旋ＩＦ及び左旋ＩＦ双方の受信レベルを測定し比較する。

受信レベル測定部１７の出力信号は、例えば、右旋ＩＦ受信レベル、左旋ＩＦ受信レベル及び比較結果信号の３種類である。
比較結果信号は、Ａ／Ｄ変換された右旋ＩＦのＡＧＣ電圧と左旋ＩＦのＡＧＣ電圧とを比較した結果であり、右旋ＩＦ受信レベルと左旋ＩＦ受信レベルとのレベル差を示す。
出力部１８は、受信レベル測定部１７の出力信号を用いることで、右旋ＩＦ受信レベル、左旋ＩＦ受信レベル、及び両ＩＦの受信レベル差を画面上等に表示することができる。

また、高周波回路部１０は、記憶部１９を備え、受信レベル測定部１７により測定された右旋ＩＦ及び左旋ＩＦの受信レベルをそれぞれ記憶してもよい。これにより、出力部１８は、偏波共用アンテナの調整中において、受信レベルの変化の軌跡、又は最大値等を、現在値と共に表示させ、調整時の利便性を向上させることができる。

次に、偏波共用アンテナの方向調整手順を説明する。
図２は、本実施形態に係る右旋円偏波放送及び左旋円偏波放送の周波数配列の一例を示す図である。

ＬＮＢには局部発振器が内蔵されており、その周波数を、右旋はＬＯ_１、左旋はＬＯ_２とする。
まず、受信機１でユーザがチャンネル選択を行う。例えば、右旋円偏波放送のチャンネル（中心周波数ｆ_Ｒとする）が選択されたとする。選局制御部１３が選局部１２ａの局部発振周波数を制御して、「ｆ_Ｒ−ＬＯ_１」を選局する。

ここで、受信アンテナの利得には周波数特性があるので、右旋ＩＦ受信レベルと左旋ＩＦ受信レベルとの比較は、互いに周波数が近い衛星放送波で行うことが望ましい。よって、選局制御部１３は、中心周波数ｆ_Ｒに最も近い左旋円偏波放送のチャンネル（中心周波数をｆ_Ｌとする）を自動的に選択する。具体的には、選局制御部１３は、選局部１２ｂの局部発振周波数を制御して、「ｆ_Ｌ−ＬＯ_２」を選局する。
この選局状態において、受信レベル測定部１７は、これら２つのチャンネルについて、それぞれに対応したＩＦである「ｆ_Ｒ−ＬＯ_１」及び「ｆ_Ｌ−ＬＯ_２」の受信レベルを取得する。
ユーザは、出力された右旋ＩＦ及び左旋ＩＦの受信レベルを同時に確認しながら、偏波共用アンテナの方向調整を行うことができる。

ここで、図４に示した偏波共用アンテナの主偏波利得によれば、右旋円偏波の利得と左旋円偏波の利得とが一致する角度（０度）においては、ピークからの利得低下は０．１５ｄＢである。したがって、偏波共用アンテナを方向調整した結果、右旋ＩＦ受信レベルと左旋ＩＦ受信レベルとが、ともにピークに近い値であれば、偏波共用アンテナの右旋の利得と左旋の利得とが一致又は同等であるといえる。

なお、１２ＧＨｚ帯の衛星放送信号をＩＦ信号に変換するための周波数変換方法は、前述の例以外にも、例えば、「ＬＯ_２−ｆ_Ｌ」のように演算方向を逆転させる方法がある。このような場合でも、選局制御部１３は、受信機１に登録された衛星放送信号とＩＦ信号との関係を用いて、ｆ_Ｒ及びｆ_Ｌに対応したＩＦ信号をそれぞれ選局し、これらの受信レベルを比較すればよい。

以上の手法で偏波共用アンテナの方向調整を行えば、アンテナ利得は右旋と左旋とで同等になるが、同軸ケーブル等の伝送路が周波数特性を持っているので、受信機１における右旋ＩＦの入力レベルと左旋ＩＦの入力レベルとが一致するとは限らない。

伝送路の周波数特性の補償には、ブースターを用いることが一般的である。
出力部１８は、比較結果信号を画面等に表示し、数値だけでなく、右旋ＩＦ受信レベルと左旋ＩＦ受信レベルとが一致又は同等になった場合は色を変える、又は音で報知するようにする。ユーザは、これらの報知情報に基づいてブースターを調整すれば、受信システム全体として、右旋ＩＦ受信レベルと左旋ＩＦ受信レベルとを同等にできる。

例えば、記憶部１９は、測定された右旋ＩＦの受信レベル及び左旋ＩＦの受信レベルの現在までのピーク値を記憶し、出力部１８は、右旋ＩＦの受信レベル及び左旋ＩＦの受信レベルと、それぞれのピーク値との比較情報を出力する。これにより、ユーザは、各ＩＦの受信レベルをピーク値付近に調整しやすくなる。

以上のように、本実施形態によれば、受信機１は、右旋ＩＦ及び左旋ＩＦの双方の受信レベルを測定し、右旋ＩＦ受信レベルと左旋ＩＦ受信レベルを同時に出力する。したがって、ユーザは、出力部１８の出力情報に基づいて、右旋円偏波と左旋円偏波の受信レベルを同時に確認し、主偏波利得のピークのずれを考慮して両偏波の利得が等しくなるように偏波共用アンテナの方向調整を適切に行うことができる。また、ユーザは、出力部１８の出力情報に基づいて、ブースターを調整して右旋円偏波及び左旋円偏波の受信機１への入力レベルを同等にできる。

このとき、受信レベル測定部１７は、右旋円偏波用と左旋円偏波用との双方からＡＧＣ電圧を取得することにより受信レベルを測定するので、受信機１は、簡便な装置構成により容易に右旋ＩＦ及び左旋ＩＦの受信レベルを出力できる。
受信機１を用いれば、右旋円偏波と左旋円偏波とで同時に受信レベルが確認できるので、偏波共用アンテナを活用することができ、省スペース化や低コスト化に有効である。さらに、受信機１は、従来の機能であるＡＧＣを活用することで、パワ−メータ等の追加測定機能は不要であり、コストを抑制できる。

また、受信機１は、右旋ＩＦと左旋ＩＦとの受信レベルの差を出力するので、ユーザによる両受信レベルを一致させる調整作業を容易にできる。

また、受信機１は、受信レベルを出力するためのチャンネル選局にあたって、右旋円偏波放送のチャンネルの中心周波数と、左旋円偏波放送のチャンネルの中心周波数とが最も近くなるよう、自動的に選局制御を行う。したがって、受信機１は、アンテナ利得の周波数特性による差を低減し、右旋円偏波放送と左旋円偏波放送との受信レベルを適切に出力できる。

また、受信機１は、測定した受信レベルを記憶し、特にピーク値等を現在値と共に出力することにより、ユーザの調整作業を容易にできる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

本発明に係る信号処理装置は、前述の実施形態における受信機１には限られず、測定専用の装置であってもよい。また、受信レベルの情報を出力する出力部１８は、スマートフォン又はタブレット端末等の外部端末であってもよい。

本実施形態では、主に信号処理装置の構成と動作について説明したが、本発明はこれに限られず、各構成要素を備え、放送波の受信レベルを測定するための方法、又はプログラムとして構成されてもよい。

さらに、信号処理装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。

ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでもよい。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

１受信機
１０高周波回路部（信号処理装置）
１１ａ、１１ｂ高周波増幅部
１２ａ、１２ｂ選局部
１３選局制御部
１４ａ、１４ｂＡＧＣ検波回路
１５ａ、１５ｂドライバ回路
１６ａ、１６ｂＡ／Ｄ変換部
１７受信レベル測定部（第１の測定部、第２の測定部）
１８出力部
１９記憶部

Claims

右旋円偏波放送の受信レベルを測定する第１の測定部と、
左旋円偏波放送の受信レベルを測定する第２の測定部と、
前記右旋円偏波放送の受信レベル及び前記左旋円偏波放送の受信レベルを同時に出力する出力部と、
前記右旋円偏波放送のチャンネルを選局する第１の選局部と、
前記左旋円偏波放送のチャンネルを選局する第２の選局部と、
前記第１の選局部又は前記第２の選局部のいずれか一方でチャンネルが選局されると、他方の選局部において、当該選局されたチャンネルの中心周波数に最も近い中心周波数のチャンネルを選局させる選局制御部と、を備える信号処理装置。
前記第１の測定部及び前記第２の測定部は、高周波回路部における自動利得制御の制御電圧値に基づいて受信レベルを測定する請求項１に記載の信号処理装置。
前記出力部は、前記右旋円偏波放送の受信レベル及び前記左旋円偏波放送の受信レベルの比較情報を出力する請求項１又は請求項２に記載の信号処理装置。
前記右旋円偏波放送の受信レベル及び前記左旋円偏波放送の受信レベルのピーク値を記憶する記憶部を備え、
前記出力部は、前記右旋円偏波放送の受信レベル及び前記左旋円偏波放送の受信レベルと、それぞれの前記ピーク値との比較情報を出力する請求項１から請求項３のいずれかに記載の信号処理装置。