JPWO2006117894A1 - 自動利得制御装置 - Google Patents

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Abstract

弱電界領域において、希望周波数の信号の電界強度が所定値Et0であるときに受信信号の電界強度Eiがどれ以上あればRF−AGC回路21を動作させるかの境界を定める閾値Ei0を任意に設定し、その設定値Ei0を利用してRF−AGC回路21の動作のON/OFFを制御する閾値設定/制御部22を設けることにより、自動利得制御部11を含んだICのセットメーカ等がフィールドテスト等を行い、その結果から得られた好ましい値をAGC開始レベルEi0として設定することができるようにし、好ましいAGC開始レベルEi0に基づき最適なAGC制御を行うことができるようにする。

Description

本発明は自動利得制御装置に関し、特に、ラジオ受信機などの無線通信装置に強い信号が入力されたときにおける信号の歪みを抑制するためのAGC動作を行う装置に関するものである。
一般に、ラジオ受信機などの無線通信装置では、受信信号の利得を調整するためにAGC(Automatic Gain Control)回路が設けられている。RF(Radio Frequency)AGC回路は、アンテナで受信されたRF信号のゲインを調節して、受信信号のレベルを一定に保つようにするものである。RF−AGC回路は、アンテナ入力信号の電界強度が閾値より大きくないときは動作せず、受信信号のゲインを下げることはない。しかし、アンテナに強電界の信号が入力されて電界強度が閾値を超えると、RF−AGC回路が動作して受信信号のゲインを下げる(例えば、特許文献1,2参照)。
特許文献1:特開平6−276116号公報
特許文献2:特開2004−48177号公報
このようなAGC回路は、受信信号の中に含まれる妨害波のレベルを小さくするのに有効である。例えば、強力な妨害波が入ってきたときに(それによって受信電界強度が閾値を超えたときに)RF信号のゲインを下げることにより、妨害波の信号レベルが小さくなるようにすることができる。しかし、ゲインを下げる対象とするRF信号の中には、雑音となる妨害波の信号だけでなく、希望周波数の信号も含まれる。よって、RF−AGC回路を動作させると、希望周波数の信号レベルも同時に小さくなってしまう。
そのため、例えば希望周波数の信号レベルが小さいにもかかわらず、強力な妨害波が入ってきた結果として受信電界強度が閾値を超えると、AGC回路によってRF信号のゲインが下げられて、元々小さい希望周波数の信号レベルが更に小さくなってしまう。その結果、希望局の受信感度が著しく低下し、目的の音声が殆ど聞こえなくなってしまう不都合を生じることがある。
このような不都合を回避するために、希望周波数の電界強度を検出し、その電界強度が閾値より小さいときはAGC感度を低下させることによって、希望局が弱電界のときにAGC動作をさせないようにした技術が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
非特許文献1:Development of High−performance FM Front End IC with improved interference characteristic;IEEE Transactions on Consumer Electronics,Vol.37,No.3,AUGUST 1991 by Sanyo Electric Co.,Ltd.
図1は、この非特許文献1に記載の技術によって実現されるAGC動作の特性を示す図である。図1に示すように、非特許文献1では、希望周波数の電界強度に応じた検出電圧Vcontが2[V]以上の中・強電界領域では、アンテナ入力信号の電界強度が60[dBμ]を超えたらAGC動作がオンとなる。これに対して、検出電圧Vcontが2[V]より小さい弱電界領域では、AGC動作がオンとなるための閾値は85[dBμ]まで引き上げられ、アンテナ入力信号の電界強度が60[dBμ]を超えても直ちにはAGC動作がオンとならないようになっている。
しかしながら、上記非特許文献1に記載の技術では、上述の動作はアナログ回路構成のICによって実現されている。そして、中・強電界領域と弱電界領域との境界を定める閾値(以下、本明細書ではこれを「弱電界開始レベル」と呼ぶ)は固定値であり、いったんICを設計した後はこの値を変えることができなかった。また、弱電界領域においてAGC動作をさせるか否かの境界を定める閾値(以下、本明細書ではこれを「AGC開始レベル」と呼ぶ)も固定値であり、いったんICを設計した後はこの値を変えることができなかった。
一般に、AGC回路を含むICの設計者は、そのICの応用製品がどんなもので、どんな状況でICが使われるのかが分からないため、弱電界開始レベルやAGC開始レベルをどの程度の値に設定するのが最適かについては知ることが困難である。実際、そのICがラジオ受信機に使われるのか、携帯電話機に使われるのか、あるいはその他のどんな無線通信装置に使われるのかによって、希望波の受信状態や妨害波の入り方などの状況が全く異なる。また、同じラジオ受信機でも、それが家庭用オーディオ装置に組み込まれるものなのか、カーラジオなのかによっても希望波や妨害波の受信状況は全く異なる。そのため、弱電界時における希望波の受信感度を損なわずに最適なRF−AGC制御を行うのに要求される弱電界開始レベルやAGC開始レベルの値は、使用される製品毎に異なる。
つまり、本来であれば、ICのセットメーカ等がフィールドテスト等を行い、その結果から得られた最適な値を弱電界開始レベルやAGC開始レベルとして設定することが望まれる。しかしながら、上述したように非特許文献1に記載の技術では、弱電界開始レベルもAGC開始レベルも固定値でカスタマイズすることができない。そのため、弱電界時における希望波の受信感度を損なわずに最適なRF−AGC制御を行うことが実質的に困難であるという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、弱電界時における希望波の受信感度を損なわずに最適なRF−AGC制御を行うことができるようにすることを目的とする。
上記した課題を解決するために、本発明の自動利得制御装置では、弱電界領域において、希望周波数の信号の電界強度が所定値であるときに受信信号の電界強度がどれ以上あれば利得制御部を動作させるかの境界を定める第2の閾値を任意に設定し、その設定値を利用して利得制御部の動作をON/OFFさせるようにしている。本発明の他の態様では、第2の閾値に加え、受信信号中に含まれる希望周波数の信号の電界強度がどれ以下あれば弱電界領域であるかの境界を定める第1の閾値も任意に設定し、その設定値を利用して利得制御部の動作をON/OFFさせるようにしている。
上記のように構成した本発明によれば、例えば、本発明の自動利得制御装置を含んだICのセットメーカ等がフィールドテスト等を行い、その結果から得られた最適な値を第1の閾値(弱電界開始レベル)や第2の閾値(AGC開始レベル)として設定することができる。これにより、弱電界時における希望周波数の受信感度を損なわずに最適なAGC制御を行うことができる。
図1は、従来の技術によって実現されるAGC動作の特性を示す図である。
図2は、本発明の自動利得制御装置を実施したラジオ受信機の要部構成例を示すブロック図である。
図3は、本実施形態の自動利得制御部によって実現されるAGC制御の一例を示す特性図である。
図4は、本実施形態の弱電界AGCテーブル記憶部に記憶されるテーブル情報の一例を示す図である。
図5は、本実施形態の自動利得制御部によって実現されるAGC制御の他の例を示す特性図である。
図6は、本実施形態の弱電界AGCテーブル記憶部に記憶されるテーブル情報の他の例を示す図である。
図7は、本実施形態の自動利得制御部によって実現されるAGC制御の他の例を示す特性図である。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図2は、本発明の自動利得制御装置を実施したラジオ受信機の要部構成例を示すブロック図である。また、図3は、本実施形態の自動利得制御部11によって実現されるAGC制御例を示す特性図である。
図2において、1はアンテナであり、ラジオ放送波の信号を受信する。2は高周波増幅回路(RFアンプ)であり、アンテナ1で受信した放送波の高周波信号(受信信号)を増幅する。増幅のゲインは、本実施形態の自動利得制御部11(後述する)によって決められる。
3は混合回路(ミキサ)、4は局部発振回路であり、これらによって周波数変換器が構成される。この周波数変換器は、RFアンプ2から出力される高周波信号と、局部発振回路4から出力される局部発振信号とをミキサ3で混合し、周波数変換を行って中間周波信号を生成して出力する。5は帯域通過フィルタ(BPF)であり、ミキサ3から出力される中間周波信号に帯域制限を行って、受信希望周波数帯域の中間周波信号を生成する。
6は中間周波増幅回路(IFアンプ)であり、BPF5より出力された中間周波信号(希望周波数の信号)を増幅する。7は受信信号レベル検出回路であり、RFアンプ2より出力される高周波増幅信号を検波し、受信信号(希望周波数の信号の他に、妨害波の信号も含まれている)の電界強度Eiを検出する。8はA/D変換回路であり、受信信号レベル検出回路7により検出された電界強度Eiのアナログ値をデジタルデータに変換する。
9は希望波信号検出回路であり、IFアンプ6より出力される中間周波増幅信号を検波し、希望周波数の信号の電界強度Etを検出する。10はA/D変換回路であり、希望波信号検出回路9により検出された電界強度Etのアナログ値をデジタルデータに変換する。A/D変換回路8,10によりデジタルデータとされた電界強度Ei,Etの検出値は、本実施形態の自動利得制御部11に入力される。
本実施形態の自動利得制御部11は、RF−AGC回路21、閾値設定/制御部22、弱電界AGCテーブル記憶部23およびレジスタ24を備えている。RF−AGC回路21は、RFアンプ2における受信信号の増幅度を調節することにより、受信信号のゲインを制御するものであり、本発明の利得制御部に相当する。
このRF−AGC回路21は、受信信号の電界強度Eiが閾値より大きくないときは動作せず、受信信号のレベルを減少させることはない。しかし、受信信号の電界強度Eiが閾値より大きいときには、RF−AGC回路21が動作して、妨害波の信号レベルが小さくなるようにするとともに、ラジオ受信機に過大な電力が加えられないようにする。ここで、図3を用いて閾値について説明する。
図3において、縦軸は受信信号レベル検出回路7により検出される受信信号の電界強度Ei[dBμ]を示し、横軸は希望波信号検出回路9により検出される希望周波数の信号の電界強度Et[dBμ]を示している。図3に示すように、希望周波数の信号の電界強度Etが第1の閾値(弱電界開始レベル)Et1以下の領域を弱電界領域、第1の閾値Et1より大きい領域を中・強電界領域としている。本実施形態において、弱電界開始レベルEt1は固定の値である。
中・強電界領域において、受信信号の電界強度Eiが60[dBμ](本発明による第2の所定値に相当)より小さいときは、RF−AGC回路21は動作せず、受信信号のレベルを減少させることはない。一方、受信信号の電界強度Eiが60[dBμ]より大きいときは、RF−AGC回路21が動作して、受信信号のレベルを減少させる。本実施形態においては、第2の所定値も固定の値であるが、60[dBμ]という数値は単なる一例に過ぎない。
このように、中・強電界領域において、受信信号の電界強度Eiがどれ以上あればRF−AGC回路21を動作させるかの境界を定める閾値(AGC開始レベル)は、第2の所定値に固定された値である。これに対して、弱電界領域におけるAGC開始レベルは、ユーザが任意に設定することができるようにしている。そのために、本実施形態の自動利得制御部11は、閾値設定/制御部22、弱電界AGCテーブル記憶部23およびレジスタ24を備えている。
弱電界AGCテーブル記憶部23は、希望周波数の信号の電界強度Etが弱電界領域における第1の所定値Et0であるときに、受信信号の電界強度Eiがどれ以上あればRF−AGC回路21を動作させるかの境界を定めるAGC開始レベルEi0(本発明による第2の閾値に相当)としてユーザが任意に設定可能な値を、各々の値をユニークに識別可能な識別値と対応付けてテーブル情報として記憶している。
図4に、この弱電界AGCテーブル記憶部23に記憶されるテーブル情報の一例を示す。図4の例によれば、ユーザは、希望周波数の信号の電界強度Etが第1の所定値Et0であるときにおけるAGC開始レベルEi0の値として、60[dBμ]、70[dBμ]、80[dBμ]、90[dBμ]、100[dBμ]の5種類を任意に選択して設定することができる。なお、ここに挙げた数値は単なる一例に過ぎない。
レジスタ24は、AGC開始レベルEi0の設定情報を保持しておくものであり、本発明の閾値情報保持手段に相当する。具体的には、レジスタ24は、設定されたAGC開始レベルEi0の識別値を保持する。閾値設定/制御部22は、AGC開始レベルEi0を設定し、設定したAGC開始レベルEi0の識別値をレジスタ24に格納するものであり、本発明の閾値設定手段に相当する。この閾値設定/制御部22は、例えばDSP(Digital Signal Processor)やCPUによって構成することが可能である。
AGC開始レベルEi0の設定は、操作部12を用いたユーザからの指示に基づいて実行する。例えば、操作部12はディップスイッチなどによって構成されており、スイッチの切り替えによってAGC開始レベルEi0の値を5種類の中から任意に選択できるようになっている。閾値設定/制御部22は、操作部12から与えられるスイッチの選択信号に基づいて、選択されたAGC開始レベルEi0の値を表す識別値をレジスタ24に設定する。
なお、ここでは操作部12の例としてディップスイッチを挙げているが、これは単なる一例に過ぎない。ユーザの操作によってAGC開始レベルEi0の値を任意に選択できる手段であれば、ディップスイッチでなくても良い。
閾値設定/制御部22は、本発明の制御手段も構成する。すなわち、閾値設定/制御部22は、あらかじめ固定値として持っている弱電界開始レベルEt1と、レジスタ24に保持されている識別値をもとに弱電界AGCテーブル記憶部23を参照することによって得られるAGC開始レベルEi0と、実際に検出される受信信号の電界強度Eiおよび希望周波数の信号の電界強度Et(A/D変換回路8,10より出力される電界強度Ei,Etのデジタルデータ値)とに基づいて、RF−AGC回路21を動作させるか否かを制御する。
具体的には、閾値設定/制御部22は、希望周波数の信号の電界強度Etが第1の所定値Et0であるときにおける受信信号のAGC開始レベルEi0(図3中に示す点Aの値)と、希望周波数の信号の電界強度Etが弱電界開始レベルEt1であるときにおける受信信号の第2の所定値(図3中に示す点Bの値)との2点を通る関数に従って、A/D変換回路10より出力される希望周波数の信号の電界強度Etに応じた受信信号の電界強度に関する閾値を特定する。そして、その特定した閾値と、A/D変換回路8より出力される受信信号の電界強度Eiとを比較し、受信信号の電界強度Eiが当該特定した閾値以上であるときに、RF−AGC回路21を動作させるように制御する。
ここで、点A,Bを通る関数としては、例えば1次関数を用いる。この場合、弱電界領域におけるAGC開始レベル(A/D変換回路10より出力される希望周波数の信号の電界強度Etに応じた受信信号の電界強度に関する閾値)は、図3中に示す直線a,b,c上の値になる。直線aはAGC開始レベルEi0を100[dBμ]に設定した場合、直線bはAGC開始レベルEi0を90[dBμ]に設定した場合、直線cはAGC開始レベルEi0を70[dBμ]に設定した場合の弱電界領域におけるAGC開始レベルを示している。
例えば、AGC開始レベルEi0を100[dBμ]に設定した場合、実際に検出される希望周波数の信号の電界強度EtがEt0とEt1のちょうど中間値(=Et0+(Et1−Et0)/2)であれば、実際に検出される受信信号の電界強度Eiとの比較対象となる閾値であるAGC開始レベルは、80[dBμ](=60+(100−60)/2)となる。すなわち、閾値設定/制御部22は、A/D変換回路10より出力される希望周波数の信号の電界強度EtがEt0+(Et1−Et0)/2であれば、A/D変換回路8より出力される受信信号の電界強度Eiが80[dBμ]以上であるときに、RF−AGC回路21を動作させるように制御する。
以上詳しく説明したように、本実施形態においては、弱電界領域におけるAGC開始レベルEi0をユーザが任意に設定できるように構成したので、例えば本実施形態の自動利得制御部11を含むICのセットメーカ等がフィールドテスト等を行い、その結果から得られた好ましい値をAGC開始レベルEi0として設定することができる。これにより、本実施形態の自動利得制御部11が適用される製品によらず、弱電界領域における希望周波数の受信感度を損なわずに適切なRF−AGC制御を行うことができるようになる。
また、本実施形態では、受信信号の電界強度Eiや希望周波数の信号の電界強度Etをデジタルデータに変換し、デジタル信号処理としてRF−AGC回路21の動作のON/OFFを制御するようにしている。これにより、弱電界領域において、例えば図3に示すようなリニアな関数に従ってAGC開始レベルを設定することができるというメリットもある。
なお、上記実施形態では、図3の点A,Bを通る1次関数を用いて弱電界領域におけるAGC開始レベルを設定する例について説明したが、用いる関数はこれに限定されない。例えば、図3の点A,Bを通る2次関数やその他の関数を用いて弱電界領域におけるAGC開始レベルを設定するようにしても良い。
また、上記実施形態では弱電界領域におけるAGC開始レベルを所定の関数に従って特定する例について説明したが、これに限定されない。例えば、レジスタ24に設定したAGC開始レベルEi0を弱電界領域全体のAGC開始レベルとして用いるようにしても良い。弱電界領域全体にわたってAGC開始レベルを同じ値Ei0としても、そのAGC開始レベルEi0自体を任意に設定することができるので、従来に比べて自由度は大きくなっている。
ただし、弱電界領域におけるAGC開始レベルを所定の関数に従って特定すれば、希望周波数の信号の電界強度Etに応じて弱電界領域におけるAGC開始レベルをきめ細かく設定することができるので、より好ましい。弱電界領域においては、希望周波数の信号の電界強度Etの値自体が小さく、RF−AGC回路21によって受信信号のレベルを無闇に下げてしまうと、希望周波数の受信感度が極めて小さくなってしまう恐れがある。これは、希望周波数の信号の電界強度Etが小さくなればなるほどそう言える。したがって、所定の関数を用いて、希望周波数の信号の電界強度Etが小さくなるに従ってAGC開始レベルが大きくなるようにすれば、より適切なRF−AGC制御を行うことができる。
また、上記実施形態では、弱電界領域における点Aの1点についてのみAGC開始レベルEi0をユーザが設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、弱電界領域における離散的な複数の点におけるAGC開始レベルをユーザが任意に設定するようにしても良い。この場合において、設定した各AGC開始レベルの間におけるAGC開始レベルは、所定の関数を用いて設定するようにしても良いし、関数によらず一定の値としても良い(後者の場合、弱電界領域におけるAGC開始レベルは図5のように階段状となる)。
また、上記実施形態では、弱電界開始レベルはあらかじめ決められた固定値Et1であるとしているが、これもユーザが任意に設定できるようにしても良い。すなわち、閾値設定/制御部22は、AGC開始レベルEi0に加え、弱電界開始レベルも任意に設定し、その識別値をレジスタ24に保持しておく。このように構成する場合、弱電界AGCテーブル記憶部23に記憶されるテーブル情報は、例えば図6のようなものとなる。
このように弱電界開始レベルも任意に設定できるように構成した場合、弱電界領域全体におけるAGC開始レベルは、例えば図7中に示す直線a,e上の値になる。直線aは図3に示した直線aと同じであり、AGC開始レベルEi0を100[dBμ]、弱電界開始レベルをEt1に設定した場合の弱電界領域におけるAGC開始レベルを示している。また、直線eはAGC開始レベルEi0を90[dBμ]、弱電界開始レベルをEt2に設定した場合の弱電界領域におけるAGC開始レベルを示している。このようにAGC開始レベルEi0に加えて弱電界開始レベルもユーザが設定できるようにすることで、弱電界領域におけるAGC開始レベルをよりきめ細かく設定することができ、より適切なRF−AGC制御を行うことができる。
また、上記実施形態では、電界強度を[dBμ]単位で比較する例について説明しているが、これに限定されない。例えば、電界強度に応じた電圧値を検出し、[V]単位で電界強度を比較するようにしても良い。
また、上記実施形態では、本実施形態の自動利得制御部11をラジオ受信機に実施する例について説明したが、実施する製品はラジオ受信機に限定されない。
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明の自動利得制御装置は、高周波信号を受信して処理する無線通信装置に有用である。

Claims (4)

  1. 受信信号のゲインを制御する利得制御部と、
    上記受信信号中に含まれる希望周波数の信号の電界強度が第1の閾値以下である弱電界領域において、上記希望周波数の信号の電界強度が第1の所定値であるときに上記受信信号の電界強度がどれ以上あれば上記利得制御部を動作させるかの境界を定める第2の閾値を任意に設定する閾値設定手段と、
    上記閾値設定手段により設定された閾値の設定情報を保持しておく閾値情報保持手段と、
    上記第1の閾値および上記閾値情報保持手段により保持されている上記第2の閾値と、実際に検出される上記受信信号の電界強度および上記希望周波数の信号の電界強度とに基づいて、上記上記利得制御部を動作させるか否かを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする自動利得制御装置。
  2. 上記閾値設定手段は、上記第2の閾値に加えて上記第1の閾値も任意に設定し、上記閾値情報保持手段に上記第1の閾値および上記第2の閾値の設定情報を保持しておくように成されていることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の自動利得制御装置。
  3. 上記閾値設定手段は、複数の上記第1の所定値に対する複数の上記第2の閾値を任意に設定し、上記閾値情報保持手段に上記複数の第2の閾値の設定情報を保持しておくように成されていることを特徴とする請求の範囲第1項または第2項に記載の自動利得制御装置。
  4. 上記制御手段は、上記希望周波数の信号の電界強度が上記第1の所定値であるときにおける上記受信信号の第2の閾値と、上記希望周波数の信号の電界強度が上記第1の閾値であるときにおける上記受信信号の第2の所定値との2点を通る関数に従って、実際に検出される上記希望周波数の信号の電界強度に応じた上記受信信号の電界強度に関する閾値を特定し、上記特定した閾値と実際に検出される上記受信信号の電界強度とを比較し、上記受信信号の電界強度が上記特定した閾値以上であるときに上記利得制御部を動作させるように制御することを特徴とする請求の範囲第1項〜第3項の何れか1項に記載の自動利得制御装置。
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