JPH06196954A - 自動利得制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動電圧の低い無線受信機にあっても、受信
電波の強弱に応じて確実に自動利得制御を行うことので
きる自動利得制御回路を提供することを目的とする。 【構成】 検波器４３から出力される検波出力に含まれ
るノイズ成分を抽出するノイズ抽出手段（バンドパスフ
ィルタ）１と、ノイズ成分の平均電圧を生成する平均電
圧生成手段（積分回路）３と、平均電圧と予め設定され
た基準電圧とを比較する電圧比較手段（コンパレータ）
４と、電圧比較手段４の比較結果に基づいて高周波増幅
部（ＲＦ増幅回路）４１の利得を制御する利得制御手段
（スイッチング回路）５とを備えているため、たとえ駆
動電圧が低くても確実に自動利得制御を行うことがで
き、常に安定した音声出力やメッセージ表示を行うこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、受信電波の電界の強
弱に応じて無線受信機の高周波増幅部（ＲＦ増幅部）の
利得を調整する自動利得制御回路（ＡＧＣ回路：Automa
tic Gain Control回路）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の無線受信機は、例えば周波数変調
方式（ＦＭ方式）のスーパーヘテロダイン受信機であれ
ば、一般的に図４のような概略構成を有している。図４
中、４０は受信アンテナであり、この受信アンテナ４０
に入射した周波数変調波（以下、ＦＭ波という）は、Ｒ
Ｆ増幅回路（高周波増幅回路）４１によって増幅された
後にミキサ回路４２で中間周波（ＩＦ：intermediate f
requency）に変換される。そして、前記中間周波は、Ｉ
Ｆ増幅・検波回路４３によって、増幅されると共に、直
流成分が除去されて信号成分（例えば、音声信号やメッ
セージ信号等）のみが取り出される。この信号成分は、
信号処理回路４４で増幅やＤ／Ａ変換等の処理が施され
た後にスピーカーや液晶表示パネル等（図示省略）の出
力装置に入力されてメッセージ等を報知すると共に、そ
の信号成分の一部は、自動利得制御回路（以下、ＡＧＣ
回路という）４５を介して前記ＲＦ増幅回路４１の入力
側に帰還されるようになっている。

【０００３】前記ＡＧＣ回路４５は、信号成分（例え
ば、音声信号）が微弱である場合には、ＲＦ増幅回路４
１の利得（増幅度）を増加させ、また、信号成分が大き
すぎる場合には、ＲＦ増幅回路４１の利得を減衰させ
て、前記信号処理回路４４への出力が一定となるように
制御する回路であり、従来一般のＡＧＣ回路の概略回路
構成としては、例えば図５に示す、鎖線で囲われた部分
のダイオード型のＡＧＣ回路４５がある。このダイオー
ド型のＡＧＣ回路４５は、ダイオードの順方向の動作抵
抗が電流により変化する特性を利用したものであり、直
流電流発生回路Ｔから構成されている。当該直流電流発
生回路Ｔは、ダイオード５０と，コンデンサ５１と，抵
抗器５２から成り、前記ダイオード５０には一般的に高
周波回路に適用された場合に歪みの少ないゲルマニウム
ダイオードが使用されている。そして、ダイオード５０
とコンデンサ５１は整流回路６０を構成し、抵抗器５２
は、電流制限用であり、当該整流回路６０からＲＦ増幅
回路４１の１ｓｔトランジスタ５５に出力される帰還電
流を制限する。このダイオード５０のカソード端子側は
トランス５４を介して、前記ＩＦ増幅・検波回路４３の
ＩＦ増幅部を構成するトランジスタ５３のコレクタ端子
側に接続され、また、前記ダイオード５０のアノード端
子側に直列接続される前記抵抗器５２の他端側は、ＲＦ
増幅回路４１の増幅部を構成する１ｓｔトランジスタ５
５のベース端子に接続されている。

【０００４】そして、前記受信アンテナ４０にＦＭ波が
入射してＲＦ増幅回路４１で増幅され、ミキサ回路（局
部発振回路を含む）４２で変換された中間周波信号（以
下、ＩＦ信号という）がＩＦ増幅・検波回路４３のトラ
ンジスタ５３のベース端子に入力されると、当該トラン
ジスタ５３の増幅機能によって、ＩＦ信号の振幅に比例
したコレクタ電流（増幅電流）がトランジスタ５３のコ
レクタ端子に流れ、トランス５４のダイオード側に誘起
電流を生ずる。この誘起電流は、ＡＧＣ回路４５内の整
流回路６０に入力されて、前記増幅電流の振幅に比例し
た大きさの直流電流に整流され、この直流電流は前記抵
抗器５２を介して前記ＲＦ増幅回路４１の増幅部を構成
する１ｓｔトランジスタ５５のベース端子に帰還入力さ
れ、当該直流電流の大きさに比例したバイアス電圧が１
ｓｔトランジスタ５５に加えられる。したがって、ＩＦ
増幅・検波回路４３のトランジスタ５３のコレクタ電流
が増加した場合（即ち、受信電波が強く、取り出される
信号成分が大きい場合）には、抵抗器５２による電圧降
下の増大によって、ＲＦ増幅回路４１の１ｓｔトランジ
スタ５５の利得（増幅度）が減衰され、また、コレクタ
電流が低下した場合（即ち、受信電波が微弱で、取り出
される信号成分が小さい場合）には、抵抗器５２による
電圧降下の減少によって、１ｓｔトランジスタ５５の利
得（増幅度）が増大されるため、ＩＦ信号成分のレベル
変化に応じた利得の制御を図ることができ、このＡＧＣ
回路４５によって、前記信号処理回路４４への出力を一
定に保ち、受信電波の強弱（所謂、フェーディング現
象）に関わらず常に安定した受信を行うことができるよ
うになっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時需要が
急速に高まっている移動通信システムの一種であるペー
ジングシステムのぺージャーなどの小型携帯用無線受信
機にあっては、内蔵回路の駆動電源として出力電圧が
１．５ボルトのマンガン電池やアルカリ電池、出力電圧
が１．３５ボルトの空気亜鉛電池が１個使用され、ＲＦ
増幅回路４１やＩＦ増幅・検波回路４３等は１ボルト程
度の電圧で駆動する構成となっている。しかしながら、
従来のＡＧＣ回路４５にあっては、正常な整流作用を行
うにはダイオード５０の順方向電圧として約０．６ボル
ト以上が必要とされるため、この従来のＡＧＣ回路４５
を、ＩＦ増幅・検波回路４３等の駆動電源が１ボルト程
度の無線受信機に適用することは実務上困難であった。
即ち、駆動電圧が１ボルト程度の無線受信機では、微弱
な電波を受信した場合などにはトランス５４に発生する
誘起電流の出力振幅がダイオード５５の順方向電圧（約
０．６ボルト）を下回る状態を生じてしまい、ダイオー
ド５０による整流動作が行われない状態となって、正確
な自動利得制御（ＡＧＣ）を行うことができなくなると
いう問題があった。そのため、従来のＡＧＣ回路を駆動
電圧が１ボルト程度の無線受信機等に適用した場合に
は、信号処理回路４４に入力される信号成分のレベルが
一定にならず、スピーカーからの音声出力に歪みを生じ
たり、液晶表示パネルへのメッセージ表示が正常に行わ
れない状態を生じるという問題を抱えていた。

【０００６】そこで、本発明は、上記課題を解決するた
めになされたもので、無線受信機の駆動電圧が低い場合
であっても、受信電波の強弱に応じて確実に自動利得制
御（ＡＧＣ）を行うことのできる自動利得制御回路（Ａ
ＧＣ回路）を提供して、常に安定した音声出力やメッセ
ージ表示を行うことができるようにすることを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の手段は次の通り
である。即ち、上記課題を解決するために、本発明に係
る自動利得制御回路は、無線受信機の高周波増幅部（Ｒ
Ｆ増幅部）の利得を調整する自動利得制御回路（ＡＧＣ
回路）であって、前記無線受信機内に配設される検波器
から出力される検波出力に含まれるノイズ成分を抽出す
るノイズ抽出手段と、当該ノイズ抽出手段で抽出された
ノイズ成分の平均電圧を生成する平均電圧生成手段と、
前記平均電圧と基準電圧とを比較する電圧比較手段と、
当該電圧比較手段の比較結果に基づいて、前記高周波増
幅部の利得を制御する利得制御手段と、を具備したこと
を特徴としている。

【０００８】

【作用】本発明に係る自動利得制御回路によれば、ノイ
ズ抽出手段（例えば、バンドパスフィルタ）によって、
検波器から出力される検波出力に含まれるノイズ成分を
抽出し、平均電圧生成手段（例えば、積分回路）によっ
て前記ノイズ成分の平均電圧を得て、電圧比較手段（例
えば、コンパレータ）によって、前記平均電圧と基準電
圧とを比較し、利得制御手段（例えば、スイッチング回
路）によって、平均電圧が基準電圧より高い場合には高
周波増幅部の利得を大きくし、平均電圧が基準電圧より
低い場合には高周波増幅部の利得を小さくするように制
御しているので、検波器から出力される検波出力自体の
レベルではなく、受信電波が微弱な場合に検波器から出
力される検波出力に発生するノイズ信号の有無に基づい
て自動利得制御（ＡＧＣ）を行っているので、たとえ駆
動電圧が低い場合であっても、従来のダイオード型のＡ
ＧＣ回路のように正常な自動利得制御を行えなくなると
いうことがなく、常に安定した信号出力を得ることがで
きるため、ページャー等に適用した場合にも確実な自動
利得制御を行って常に良好な音声出力やメッセージ表示
を行うことができる。

【０００９】

【実施例】以下、図１乃至図３を参照して実施例を説明
する。ここに、図１は本発明に係る自動利得制御回路を
周波数変調方式（ＦＭ方式）の無線受信機（例えば、ペ
ージャー）に適用した場合の概略構成を示す回路図であ
り、図２は無線受信機の受信電波が強い場合における本
発明に係る自動利得制御回路の信号処理を示す流れ図で
あり、図３は無線受信機の受信電波が弱い場合における
本発明に係る自動利得制御回路の信号処理を示す流れ図
である。

【００１０】図１において、Ｒは周波数変調方式（ＦＭ
方式）の無線受信機全体を示し、Ａは鎖線で囲われた本
発明に係る自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）を示す。無
線受信機Ｒの増幅系および検波系の構成は従来機と同様
であり、４０は受信アンテナであり、この受信アンテナ
４０に入射した周波数変調波（ＦＭ波）は、高周波増幅
回路（ＲＦ増幅回路）４１によって増幅された後にミキ
サ回路（局部発振回路を含む）４２で中間周波（ＩＦ：
intermediate frequency）に変換される。そして、前記
ＩＦ信号は、ＩＦ増幅・検波回路４３によって、増幅さ
れると共に、直流成分が除去されて信号成分（例えば、
音声信号やメッセージデータ信号等を含む検波出力）の
みが取り出される。この信号成分は、信号処理回路４４
で増幅やＤ／Ａ変換等の処理が施された後にスピーカー
や液晶表示パネル等（図示省略）の出力装置に入力され
て音声出力やメッセージ表示が行われると共に、その信
号成分の一部は、ＡＧＣ回路Ａを介して前記ＲＦ増幅回
路４１の入力側に帰還されるようになっている。

【００１１】ＡＧＣ回路Ａは、ＩＦ増幅・検波回路４３
からの信号成分（検波出力）に含まれるノイズ成分を抽
出するノイズ抽出手段を構成するバンドパスフィルタ
（帯域通過フィルタ）１と、抽出されたノイズ成分の直
流電圧をカットして交流成分のみを取り出すフィルタコ
ンデンサ２と、交流成分のみとなったノイズ成分の平均
電圧（ノイズ信号の平均振幅に対応する）を生成する平
均電圧生成手段を構成する積分回路３と、生成された平
均電圧と予め設定された受信電界強度を判別するための
基準電圧とを比較する電圧比較手段を構成するコンパレ
ータ（差動増幅回路）４と、当該コンパレータ４の比較
結果に基づいて、平均電圧が基準電圧より高い場合（即
ち、受信電波が弱い場合或いは無信号状態にある場合）
にはＲＦ増幅回路４１の利得（増幅度）を大きくし、ま
た、平均電圧が基準電圧より低い場合（即ち、受信電波
が強い場合）には利得を小さくするように制御する利得
制御手段を構成する無接点式のスイッチング回路５とか
ら成っている。

【００１２】以上が、ＦＭ方式の無線受信機に適用され
た場合の本発明に係るＡＧＣ回路Ａの一例構成であり、
次に図２および図３を参照しつつその作用について述べ
る。先ず、受信電波が強い強電界の場合について説明す
ると、無線受信機Ｒの受信アンテナ４０に入射した強電
界のＦＭ波は、ＲＦ増幅回路４１によって所定の利得
（増幅度）で増幅されてから、ミキサ回路４２に入力さ
れ、ＩＦ信号に変換される。その変換されたＩＦ信号
は、ＩＦ増幅・検波回路４３に入力されて増幅されると
共に、直流成分が除去されて信号成分（例えば、音声信
号やメッセージデータ信号等を含む検波出力）のみが取
り出され、その信号成分は信号処理回路４４で増幅やＤ
／Ａ変換等の処理が施された後にスピーカーや液晶表示
パネル等の出力装置に入力されて音声出力やメッセージ
表示が行われる。また、その信号成分（検波出力）の一
部は、ＡＧＣ回路Ａに入力される。

【００１３】そして、この信号成分は、受信電界が強い
ので、送信データが”１”，”０”のデジタルデータで
ある場合には、例えば図２（ａ）に示すようなノイズ成
分を含まない或いは殆ど含まないパルス波形となり、当
該信号成分はバンドパスフィルタ１を通ると、図２
（ｂ）に示すような平坦な波形（即ち、無信号状態）の
信号Ｓ１となる。これは、前述のように信号成分にノイ
ズ成分が含まれていないために、バンドパスフィルタ１
を通してもノイズ成分は抽出されなかったからである。
そして、前記信号Ｓ１は平坦な波形の直流成分のみであ
るため、交流成分を分離するフィルタコンデンサ２を通
過することができず、フィルタコンデンサ２から出力さ
れる信号Ｓ２の電位は図２（ｃ）に示すように基底状態
の０ボルトとなる。したがって、積分回路３によって得
られる信号Ｓ２の平均電圧Ｈ１も０ボルトとなり、コン
パレータ４に予め設定されている基準電圧Ｋが例えば
０．５ボルトである場合には、図２（ｄ）に示すように
平均電圧Ｈ１は前記基準電圧Ｋを下回ると判定され、そ
の判定結果に基づいてスイッチング回路５はＲＦ増幅回
路４１の利得を小さくするように５ａ側に切り替えられ
ることとなる。つまり、受信電波が強い場合には、ＲＦ
増幅回路４１の利得が低くなり、信号処理回路４４に入
力される信号成分のレベルが低く抑えられる。

【００１４】次に、受信電波が弱い弱電界の場合につい
て説明すると、無線受信機Ｒの受信アンテナ４０に入射
した弱電界のＦＭ波は、ＲＦ増幅回路４１によって所定
の利得（増幅度）で増幅されてから、ミキサ回路４２に
入力され、ＩＦ信号に変換され、ＩＦ増幅・検波回路４
３に入力されて増幅されると共に、直流成分が除去され
て信号成分（例えば、音声信号やメッセージデータ信号
等を含む検波出力）のみが取り出され、その信号成分
（検波出力）の一部は、ＡＧＣ回路Ａに入力される。

【００１５】そして、この信号成分は、受信電波が弱い
ので、例えば図３（ａ）に示すようなノイズ周波成分を
含む波形となり、当該信号成分はバンドパスフィルタ１
を通ると、図３（ｂ）に示すようにノイズ成分（ノイズ
信号）Ｓ３が抽出される。当該ノイズ信号Ｓ３は、フィ
ルタコンデンサ２を通過することによって直流成分がカ
ットされ、図３（ｃ）に示すような波形のノイズ信号Ｓ
４のみが得られる。そして、当該ノイズ信号Ｓ４から
は、積分回路３によって例えば１．０ボルトの平均電圧
Ｈ２が求められ、コンパレータ４に予め設定されている
基準電圧Ｋが０．５ボルトである場合には、図３（ｄ）
に示すように平均電圧Ｈ２は基準電圧Ｋを上回ると判定
され、その判定結果に基づいてスイッチング回路５は、
ＲＦ増幅回路４１の利得を大きくするように５ｂ側に切
り替えられることとなり、受信電波が弱い場合には、Ｒ
Ｆ増幅回路４１の利得が大きくなり信号処理回路４４に
入力される信号成分のレベルが増大される。

【００１６】このように、本発明に係るＡＧＣ回路Ａに
よれば、受信電波が強い場合には、ＲＦ増幅回路４１の
利得を下げて信号レベルを小さくし、また、受信電波が
弱い場合には、ＲＦ増幅回路４１の利得を上げて信号レ
ベルを大きくするように自動制御するするので、受信電
波に強弱がある場合（即ち、フェーディング現象を生じ
ている場合）であっても、常に信号レベルを一定に保つ
ことができ、音声を的確にスピーカーに出力したり、メ
ッセージを確実に液晶表示パネルに出力したりすること
ができる。しかも、このＡＧＣ回路Ａは、受信電波にノ
イズ周波成分が含まれるか否かによって、受信電波の強
弱を判別しているため、駆動電圧の大小に関わらず常に
確実な自動利得制御（ＡＧＣ）を行うことができ、従来
のダイオード型の自動利得制御回路のように駆動電圧が
低い場合（例えば、約１ボルトの駆動電圧）には、正常
な自動利得制御を行えなくなるといった問題を生ずるこ
ともなく、ページャーのように低電圧で動作する無線受
信機において自動利得制御を行うのに最適である。

【００１７】尚、本実施例では、ＦＭ方式の無線受信機
に本発明に係るＡＧＣ回路を適用する場合について説明
したが、これに限らず、振幅変調方式（ＡＭ方式）の無
線受信機に応用することも可能である。また、本実施例
では、ＲＦ増幅回路４１の利得切り替え制御の基となる
ノイズ成分の平均電圧のレベル判定を基準電圧が一つの
コンパレータで行う構成にしたが、利得切り替え毎にコ
ンパレータの判定結果が反転する危険性を除去するため
に、基準電圧の切り替えが可能なコンパレータ或いは基
準電圧が互いに異なる二つのコンパレータを用いるよう
にしても良い。また、ＲＦ増幅回路４１の利得切り替え
の段数についても、スイッチング回路５で二段階に切り
替える場合について述べたが、これに限らず、例えばコ
ンパレータ４からの信号に基づいてＲＦ増幅器４１の利
得を無段階に切り替えることのできるＣＰＵ等を用いる
ようにしても良い。さらに、本発明に係るＡＧＣ回路Ａ
を、ワンチップＩＣとしてパッケージングすることも可
能である。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る自動利
得制御回路によれば、ノイズ抽出手段によって、検波器
から出力される検波出力に含まれるノイズ成分を取り出
し、平均電圧生成手段によって前記ノイズ成分の平均電
圧を生成し、電圧比較手段によって、基準電圧と前記平
均電圧とを比較し、利得制御手段によって、平均電圧が
基準電圧より高い場合には高周波増幅部の利得を大きく
し、平均電圧が基準電圧より低い場合には高周波増幅部
の利得を小さくするように制御しているので、受信電波
が微弱な場合に検波器から出力される検波出力に発生す
るノイズ信号の有無に基づいて自動利得制御を行ってい
るので、たとえ駆動電圧が低い場合であっても、常に安
定した信号出力を得ることができるという大変優れた効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る自動利得制御回路を適
用した無線受信機の概略回路構成を示す回路図である。

【図２】同無線受信機に強電界の受信電波が受信された
際における本発明に係る自動利得制御回路の信号処理を
示す流れ図である。

【図３】同無線受信機に弱電界の受信電波が受信された
際における本発明に係る自動利得制御回路の信号処理を
示す流れ図である。

【図４】周波数変調方式の無線受信機の概略構成を示す
構成図である。

【図５】従来のダイオード型の自動利得制御回路の概略
回路構成を示す回路図である。

【符号の説明】

Ａ 自動利得制御回路（ＡＧＣ回路） １ バンドパスフィルタ（ノイズ周波抽出手
段） ２ フィルタコンデンサ ３ 積分回路（平均電圧生成手段） ４ コンパレータ（電圧比較手段） ５ スイッチング回路（利得制御手段） ４０ 受信アンテナ ４１ ＲＦ増幅回路（高周波増幅部） ４２ ミキサ回路 ４３ ＩＦ増幅・検波回路 ４４ 信号処理回路 ４５ ダイオード型の自動利得制御回路 Ｔ 直流電流発生回路 ５０ ダイオード ５１ コンデンサ ５２ 抵抗器 ５３ トランジスタ ５４ トランス ５５ １ｓｔトランジスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無線受信機の高周波増幅部の利得を調整す
   る自動利得制御回路であって、 前記無線受信機内に配設される検波器から出力される検
   波出力に含まれるノイズ成分を抽出するノイズ抽出手段
   と、 当該ノイズ抽出手段で抽出されたノイズ成分の平均電圧
   を生成する平均電圧生成手段と、 前記平均電圧と基準電圧とを比較する電圧比較手段と、 当該電圧比較手段の比較結果に基づいて、前記高周波増
   幅部の利得を制御する利得制御手段と、 を具備したことを特徴とする自動利得制御回路。