WO2004021564A1 - 受信機及びその自動利得制御方法 - Google Patents

受信機及びその自動利得制御方法 Download PDF

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WO2004021564A1
WO2004021564A1 PCT/JP2003/010661 JP0310661W WO2004021564A1 WO 2004021564 A1 WO2004021564 A1 WO 2004021564A1 JP 0310661 W JP0310661 W JP 0310661W WO 2004021564 A1 WO2004021564 A1 WO 2004021564A1
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signal
frequency
unit
gain
output
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PCT/JP2003/010661
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hiroshi Katsunaga
Hiroshi Miyagi
Original Assignee
Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki
Niigata Seimitsu Co., Ltd.
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Application filed by Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki, Niigata Seimitsu Co., Ltd. filed Critical Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control
    • H03G3/30Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3052Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in bandpass amplifiers (H.F. or I.F.) or in frequency-changers used in a (super)heterodyne receiver

Definitions

  • the present invention relates to a receiver for wireless communication, and more particularly to a technique for automatic gain control (AGC) of a receiver.
  • AGC automatic gain control
  • FIG. 4 is a circuit block diagram showing the configuration of a general super terodyne receiver having a configuration for AGC (Auto Gain Control).
  • the desired signal is amplified, converted to an intermediate frequency signal, and then amplified and detected.
  • the AGC also automatically adjusts the gain that amplifies the high-frequency signal (RF signal) and the intermediate frequency signal (IF signal) to suppress fluctuations in the output level with respect to fluctuations in the input level.
  • FIG. 4 shows the configuration near the part where signal amplification and frequency conversion are performed. The parts before and after the part, such as the receiving part near the antenna and the output part such as a speaker, are directly related to the present invention. Portions without are omitted.
  • a radio signal wave received by an antenna is input to a high-frequency amplifier (RF) 101 via capacitors C1 and C2 and amplified.
  • the amplified radio signal wave is input to a frequency converter 102 including an oscillator (OSC) 103 and a frequency mixer 104.
  • OSC oscillator
  • the frequency converter 102 mixes the signal input from the high-frequency amplifier 101 with the local oscillation signal oscillated by the oscillator 103 using a frequency mixer 104, and outputs a signal having a frequency of a difference (or sum) as an intermediate frequency signal. And band pass Enter in the filter 105.
  • the band-pass filter 105 has a role of selecting a desired reception wave.
  • the IF signal input to the band-pass filter 105 is band-limited and input to the intermediate frequency amplifier (IF) 106.
  • IF intermediate frequency amplifier
  • the IF amplifier 106 amplifies the input IF signal and outputs the amplified IF signal to a detector (DET) 107.
  • the detector 107 demodulates the signal Vo such as a voice signal from the IF signal, while smoothing the signal Vo.
  • the obtained DC component is fed back to the AGC amplifier 109 and the intermediate frequency amplifier 106 as an AGC voltage.
  • the high-frequency amplifier 101 and the intermediate-frequency amplifier 106 can change the gain based on an external instruction.
  • the intermediate-frequency amplifier 106 adjusts the gain based on the feedback voltage (AGC voltage) from the detector 107.
  • the high-frequency amplifier 101 changes the gain based on the output signal of the automatic gain control circuit 108 to which the AGC voltage from the detector 107 is input.
  • the automatic gain control circuit 108 includes an AGC amplifier 109 and a variable voltage source 110 serving as a reference voltage.
  • the AGC amplifier 109 amplifies the difference between the feedback voltage from the detector 107 and the voltage value set by the variable voltage source 110, and outputs it to the high-frequency amplifier 101 and the variable attenuator 111.
  • the high-frequency amplifier 101 changes the gain based on the magnitude of this signal.
  • variable attenuator 1 1 1 is provided at the input section to enhance the effect of the AGC, and is composed of two PIN diodes D 1 and D 2 and a capacitor C 3 provided in parallel with each other. When a large-amplitude signal is input, the variable attenuator 1 1 1 increases the forward current of the diode D 2, reduces the operating resistance, and increases the attenuation at the input section.
  • the RF tuner 112 and the IF tuner 113 are LC tuning circuits used to set a tuning frequency in RF amplification and IF amplification.
  • the gain of the high-frequency amplifier 101 and the intermediate frequency amplifier 106 is controlled using the feedback voltage from the detector 107 as the AGC voltage even if the received electric field strength fluctuates. This makes it possible to keep the magnitude of the output of the receiver constant by keeping the magnitude of the signal input to the detector 107 constant.
  • Fig. 5 shows the input / output characteristics showing the relationship between the output level of the receiver and the input electric field strength.
  • Fig. 5 (a) shows the ideal input / output characteristics and
  • Fig. 5 (b) shows the automatic input / output characteristics. The input / output characteristics when the gain control circuit 108 is not provided are shown.
  • the output level V o ideally does not increase beyond a certain value.
  • the input level Vin of the received radio wave becomes the saturation voltage V of the intermediate frequency amplifier 106.
  • the output level Vo increases as compared to the magnitude of Vin.
  • an automatic gain control circuit 108 is provided to control the gain of the high-frequency amplifier 101 and control the input section including the antenna and the like by the variable attenuator 111 as in the configuration of Fig. 4.
  • the control of the high-frequency amplifier 101 and the input section works.
  • Vin the output level Vo is suppressed from increasing.
  • the AGC is realized by controlling the gains of the high-frequency amplifier 101 and the intermediate-frequency amplifier 106 based on the magnitude of the feedback voltage from the detector 107.
  • both the control of the gain of the high-frequency amplifier 101 and the control of the gain of the intermediate-frequency amplifier 106 are performed based on the output of the detector 107.
  • the gain control by the intermediate amplifier 106 is preferentially performed, so that the output gradient of the IF part (part by the gain control of the intermediate frequency amplifier 106) in FIG. 5 (c) becomes unstable. Therefore, in order to operate stably, at the time of design, the open gain of the high-frequency amplifier 101 and the intermediate-frequency amplifier 106, which vary for each device, is measured, and based on this measurement value, It had to be adjusted and set to an optimal value.
  • An object of the present invention is to provide a receiver and an automatic gain control method that solve the above problems. Disclosure of the invention
  • the receiver according to the present invention that solves the above-mentioned problems is based on the premise that it is a receiver of the Super Heroine system, and includes a high-frequency amplification unit, an intermediate-frequency amplification unit, a first gain control unit, and a second gain control unit. Is provided.
  • the high frequency amplification unit amplifies the high frequency signal.
  • the intermediate frequency amplification unit amplifies the intermediate frequency signal
  • the first gain control unit controls the gain of the intermediate frequency amplification unit based on a signal obtained by detecting the output signal of the intermediate frequency amplification unit.
  • the second gain control unit controls the gain of the high-frequency amplification unit based on a signal different from a signal obtained by detecting the output signal of the intermediate-frequency amplification unit.
  • the second gain control unit controls the gain of the high-frequency amplification unit based on, for example, a signal obtained by detecting a signal input to the intermediate-frequency amplification unit.
  • the apparatus further comprises a frequency conversion unit that performs frequency conversion of a signal output from the high-frequency amplification unit, wherein the second gain control unit detects a signal input to the intermediate frequency amplification unit, Out of the conversion unit
  • the gain of the high-frequency amplifier unit may be controlled based on a signal obtained by detecting a signal to be input and a signal obtained by detecting a signal output from the high-frequency amplifier unit.
  • a configuration may be further provided with a variable attenuation unit that controls the gain of the high-frequency signal input to the high-frequency amplification unit based on the control of the second gain control unit.
  • the present invention relates to a receiver of the super terrodyne system, which includes a high-frequency amplification unit for amplifying a high-frequency signal, a frequency conversion unit for performing frequency conversion of a signal output from the high-frequency amplification unit, and a frequency conversion unit.
  • a band-pass filter for extracting an intermediate-frequency signal based on the output of the intermediate-frequency signal, an intermediate-frequency amplification unit for amplifying the intermediate-frequency signal output from the band-pass filter, and detecting an output signal of the intermediate-frequency amplification unit
  • a first gain control unit for controlling the gain of the intermediate frequency amplification unit based on the detected signal
  • a second gain control unit for controlling the gain of the high frequency amplification unit based on a signal obtained by detecting the output of the band-pass filter.
  • a gain control unit of the present invention is
  • the present invention also covers an automatic gain control method in a receiver of a supertero-rodyne system.
  • the gain of the intermediate frequency amplification unit is controlled based on the signal detected from the output signal of the intermediate frequency amplification unit that amplifies the intermediate frequency signal, and the output signal of the intermediate frequency amplification unit is detected. It controls the gain of the high-frequency amplification unit that amplifies the high-frequency signal based on a signal different from the signal.
  • the control of the gain of the high-frequency amplification unit and the control of the gain of the medium-frequency amplification unit are performed by different signals, thereby stabilizing the high-frequency amplification unit and the intermediate-frequency amplification unit.
  • the output gradient can be easily set.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the receiver according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a feedback signal level Vx output from the AGC amplifier to the high-frequency amplifier and a feedback signal level Vy output to the variable attenuator.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the receiver according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a circuit block diagram showing a configuration of a general super-heroine type receiver having a configuration for AGC.
  • FIGS. 5 (a), (b) and (c) are diagrams showing input / output characteristics showing the relationship between the output level of the receiver and the input electric field strength.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the receiver according to the first embodiment.
  • FIG. 1 shows a circuit that performs signal amplification and frequency conversion similarly to FIG.
  • the receiver shown in the figure consists of a high-frequency amplifier (RF) 1, a frequency converter 2, a bandpass filter 3, an intermediate-frequency amplifier (IF) 4, a first detector (DET 1) 5, and a second detector (DET 2). 6, automatic gain control circuit 7a, variable attenuator 8, RF tuner 9, and IF tuner 10.
  • RF high-frequency amplifier
  • IF intermediate-frequency amplifier
  • DET 1 first detector
  • DET 2 second detector
  • automatic gain control circuit 7a variable attenuator 8
  • RF tuner 9 IF tuner 10.
  • the high-frequency amplifier 1 amplifies weak radio waves received by an antenna (not shown) with low noise.
  • the high-frequency amplifier 1 can change the gain based on an external input signal.
  • the frequency conversion unit 2 converts a high frequency signal (RF signal) into an intermediate frequency signal (IF signal), and includes an oscillator (OSC) 21 and a frequency mixer 22.
  • the frequency converter 2 converts the RF signal and the local oscillation signal oscillated by the oscillator 21 Mixing is performed by the mixer 22 to generate an IF signal corresponding to the sum or difference frequency of the RF signal and the local oscillation signal.
  • the band-pass filter 3 is, for example, a narrow-band band-pass filter that extracts an intermediate frequency, and a passive filter, an active filter, or the like is selected depending on the use of the receiver.
  • the band-pass filter 3 has a role of selecting a desired reception wave.
  • the IF signal input to the band-pass filter 3 is band-limited and input to the intermediate frequency amplifier 4.
  • the intermediate frequency amplifier 4 amplifies the IF signal generated by the frequency converter 2 with high gain.
  • the intermediate frequency amplifier 4 can change the gain based on an external input signal.
  • the first detector 5 detects a signal Vo such as an audio signal from the output signal of the intermediate frequency amplifier 4. Further, the first detector 5 feeds back a DC component having a large time constant obtained by smoothing the signal V o to the intermediate frequency amplifier 4 as an AGC voltage, and the intermediate frequency amplifier 4 increases the gain based on the feedback voltage. Change to realize IF signal gain control.
  • the second detector (DET 2) 6 detects a desired reception signal output from the bandpass filter 3. When the voltage level of the desired reception signal exceeds a certain value, the second detector (DET 2) 6 responds to the magnitude. The output voltage is output to the automatic gain control circuit 7a.
  • the automatic gain control circuit 7a has an AGC amplifier ⁇ 1, a variable voltage source 72 and a diode D3.
  • the AGC amplifier 71 is a differential amplifier that amplifies the difference between the voltage value input from the second detector 6 and the reference voltage set by the variable voltage source 72 at a specific amplification factor.
  • the diode D3 is a rectifying diode, rectifies the signal detected by the second detector 6, and inputs the rectified signal to the AGC amplifier 71.
  • Variable attenuator 8 is provided to increase the dynamic range of the received signal. It consists of two PIN diodes D 1 and D 2 provided in parallel with each other and a capacitor C 2 provided in series with the diode D 2.
  • the variable attenuator 8 changes the impedance of the PIN diode D2 based on the feedback voltage from the automatic gain control circuit 7a, controls the amount of attenuation, and keeps the RF input signal level input to the high frequency amplifier 1 constant. .
  • the current from the automatic gain control circuit 7a to the variable attenuator 8 increases, and in the variable attenuator 8, the forward current of the diode D2 increases, and the operating resistance decreases. Increase the amount of attenuation.
  • the automatic gain control circuit 7a controls the variable attenuator 8 to attenuate the RF input level when the electric field strength of the received radio wave is equal to or higher than a specific level, and further increases the frequency when the variable attenuator 8 cannot completely attenuate the RF input level.
  • the amplifier 1 is controlled to attenuate the gain and suppress the intermediate frequency output level to a predetermined level.
  • the RF tuner 9 and the IF tuner 10 are LC tuning circuits used to set the tuning frequency in RF amplification and IF amplification, respectively.
  • the tuning coil L1 and capacitor C3 (tuning coil L2 and capacitor C 4) has a configuration connected in parallel.
  • the capacitor C4 constituting the RF tuner 9 is a variable capacitor, but may have a simple configuration as a fixed-capacitance capacitor.
  • the receiver shown in Fig. 1 feeds back the AGC voltage to the high-frequency amplifier 1 and the variable attenuator 8 from the second detector 6 that detects the output of the band-pass filter 3, and controls the intermediate-frequency amplifier 4 for AGC.
  • the feedback loop and the feedback loop for AGC control of the high-frequency amplifier 1 are separated, and each is controlled individually. Therefore, it is possible to easily set a stable output gradient by the high frequency amplifier 1 and the intermediate frequency amplifier 4.
  • the radio signal wave received by the antenna is The signal is input to the high-frequency amplifier 1 via C 2, amplified, and input to the frequency converter 2.
  • the frequency converter 2 mixes the local oscillation signal generated by the oscillator 21 with the signal input from the high-frequency amplifier 3 by the frequency mixer 22, and converts a signal having a frequency of a difference (or sum) between the signals into an IF signal. Output and input to bandpass filter 3.
  • the IF signal band-limited by the band-pass filter 3 is input to the intermediate frequency amplifier 6 and amplified, and a first detector 5 extracts an output target signal such as a voice signal from the IF signal. At this time, the first detector 5 smoothes the detected signal Vo and feeds it back to the intermediate frequency amplifier 4 as an AGC voltage, and the intermediate frequency amplifier 4 controls the gain based on the AGC voltage.
  • the IF gain AGC is realized by a feedback loop from the first detector 5 to the intermediate frequency amplifier 4.
  • the AGC with RF gain detects the intensity of the IF input signal, that is, the signal input from the bandpass 3 to the intermediate frequency amplifier 4, separately from the feedthrough of the AGC with IF gain, using the second detector 6.
  • This is realized by feeding back to the high-frequency amplifier 1 via the automatic gain control circuit 7a.
  • the voltage of the IF input signal input to the intermediate frequency amplifier 4 can be suppressed to be lower than the saturation voltage of the intermediate frequency amplifier 4, so that the intermediate frequency amplifier 4 does not saturate.
  • the second detector 6 detects the IF input signal input to the intermediate frequency amplifier 4, and when the voltage value becomes equal to or higher than a predetermined specific voltage lower than the saturation voltage of the intermediate frequency amplifier 4, this is set as an AGC voltage. Output to automatic gain control circuit 7a.
  • the AGC voltage from the second detector 6 is rectified by the diode D3 and then input to the AGC amplifier 71.
  • AGC amplifier 71 identifies the difference between the reference voltage set by variable voltage source 72 and the AGC voltage Amplified by the amplification factor of, and output to the high frequency amplifier 1 and the variable attenuator 8.
  • the high-frequency amplifier 1 and the variable attenuator 8 control the signal strength based on the magnitude of the signal.
  • the feedback signal from the automatic gain control circuit 7 to the high-frequency amplifier 1 and the variable attenuator 8 has an opposite phase, and the high-frequency amplifier 1
  • the variable attenuator 8 decreases the gain when the voltage decreases, and the variable attenuator 8 decreases the gain when the voltage value Vy of the feedback signal increases and the current flowing through the diode D2 increases.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a feedback signal level Vx output from the AGC amplifier 71 to the high-frequency amplifier 1 and a feedback signal level Vy output to the variable attenuator 8.
  • Vx of the feedback signal from the automatic gain control circuit 7 to the high-frequency amplifier 1 and Vy of the feedback signal to the variable attenuator 8 have opposite phases.
  • the level of the feedback signal Vy to the variable attenuator 7 decreases, and based on this, And the gain of the input section decreases.
  • the level of the feedback signal VX to the high-frequency amplifier 1 increases, and based on this, the high-frequency amplifier 1 lowers the gain and inputs the signal to the intermediate-frequency amplifier 4. Suppress the rise of the level of the IF input signal.
  • the intermediate frequency amplifier 4 can be prevented from being saturated.
  • each setting can be performed separately, and the output gradient of each of the more stable width amplifiers can be easily set. I can do it.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a receiver according to the second embodiment. Note that FIG. 3 also shows a configuration near a portion where signal amplification and frequency conversion are performed similarly to FIGS. 1 and 4, and a portion that is not directly related to the present invention, such as a preceding stage and a succeeding stage, is omitted.
  • a mopile receiver if there is a strong station nearby while moving, the desired signal will be interfered with by the strong radio wave, and the S / N ratio will decrease. Cross-moderation occurs where the radio waves from the desired station are suppressed by the radio waves of the strong stations.
  • the receiver of the second embodiment corresponds to this, and reduces the sensitivity to the input of a plurality of signals to prevent cross modulation.
  • the receiver of FIG. 3 converts the narrowband signal input from the first detector 5 and the bandpass filter 3 to the intermediate frequency amplifier 4 to detect the output of the intermediate frequency amplifier 4.
  • the third detector (DET 3) 11 for detecting the mid-band signal input from the frequency converter 2 to the band-pass filter 3 and the high-frequency amplifier 1 It has a fourth detector (DET 4) 12 that detects a wideband signal input to the converter 2.
  • the third detector 11 and the fourth detector 12 detect the strength of each signal, and when the voltage value becomes equal to or higher than a predetermined specific voltage, this is automatically regarded as an AGC voltage. Output to gain control circuit 7b.
  • the automatic gain control circuit 7b includes an analog addition circuit 73 implemented by a wired OR or the like, in addition to the AGC amplifier 71, the variable voltage source 72, and the diode D3.
  • the analog addition circuit 73 receives the outputs of the second detector 6, the third detector 11 and the fourth detector 12 as inputs, and outputs a signal obtained by adding these signals to a diode D3.
  • Input to AGC amplifier 71 through The AGC amplifier 71 outputs a feedback signal based on the voltage difference between the input signal and the reference voltage set by the variable voltage source 72 to the high-frequency amplifier 1 and the variable attenuator 8. Perform AGC control.
  • the RF gain is controlled by the AGC voltage detected by the second detector 6, the third detector 11, and the fourth detector 12. Therefore, the intensity of the narrow-band signal at point A in Fig. 3, the intensity of the middle-band signal at point B, and the intensity of the broadband signal at point C are monitored. b controls the high frequency amplifier 1 and the variable attenuator 8 to control the gain.
  • the narrow-band signal described above is a signal having a bandwidth that includes only the receiving station and does not include the signal of the adjacent station, and the medium-band signal includes the adjacent station, and includes signals of about two or three stations.
  • a signal with a bandwidth including a signal or a signal with a wide band refers to a signal with a higher bandwidth.
  • the receiver of the second embodiment also monitors the intensity of the wideband, middleband, and narrowband signals, and if any of the signals has a specific value or more, performs gain control to perform cross modulation. Is preventing.
  • the gain control of the high frequency amplifier 1 and the gain control of the intermediate frequency amplifier 4 are performed by independent feedback loops, each setting can be performed separately, and each stable amplifier can be controlled. Can be easily set.
  • receivers of the first and second embodiments are not limited to radios such as AMZ FM, but any radios that require AGC characteristics such as GSM (Global System for Mobile Communications). It can also be used for receivers. Industrial applicability
  • each setting can be performed separately. Therefore, it is possible to easily set the output gradient of each amplifier. Machine can be realized.

Landscapes

  • Circuits Of Receivers In General (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Superheterodyne Receivers (AREA)

Abstract

本発明による受信機は、安定した増幅器の出力勾配を容易に設定することを可能とする。アクティブフィルタから中間周波増幅器への出力を第2の検波器によって検出して高周波増幅器のAGCを行う。中間周波増幅器4に対するAGCのフィードバックループと、高周波増幅器に対するフィードバックループを分けたことにより安定した高周波増幅器と中間周波増幅器による出力勾配を容易に設定することが出来る。

Description

明細書 受信機及びその自動利得制御方法 技術分野
本発明は、 無線通信用の受信機に関し、 更に詳しくは受信機の自動利得制御 (AGC) に対する技術に関する。 背景技術
図 4は、 AGC (Auto Gain Control) 用の構成を有する一般的なスーパー テへロダイン方式の受信機の構成を示す回路ブロック図である。
スーパーテへロダイン方式では、 希望波を増幅した後中間周波数の信号に変 換し、 この信号を増幅した後検波する。 また AGCは、 高周波信号 (RF信号) や中間周波数信号 ( I F信号) を増幅するゲイン (利得) を自動的に調整する ことにより、入力レベルの変動に対する出力レベルの変動を抑えるものである。 尚図 4には、 信号の増幅、 周波数変換を行う部分近辺の構成が示してあり、 その前段及び後段部分、 例えばアンテナ付近の受信部分や、 スピーカ一等の出 力部分等本発明に直接関係が無い部分は省略している。
同図の受信機では、 アンテナで受信された無線信号波は、 コンデンサ C 1, C 2を介して高周波増幅器 (RF) 101に入力されて、 増幅される。 増幅さ れた無線信号波は、 発振器 (OSC) 103及び周波数混合器 104で構成さ れた周波数変換部 102に入力される。
周波数変換部 102では、 高周波増幅器 101から入力された信号に発振器 103が発振した局部発振信号を周波数混合器 104によって'混合し、 相互の 差 (若しくは和) の周波数の信号を中間周波信号として出力し、 バンドパスフ ィルタ 105に入力する。
バンドパスフィルタ 105は、 希望受信波を選択する役目を持ち、 バンドパ スフィルタ 1 05に入力された I F信号は帯域制限されて中間周波増幅器 ( I F) 1 06に入力される。
中間周波増幅器 106では、入力された I F信号を増幅して検波器 (DET) 107に出力し、 検波器 107は I F信号から音声信号等の信号 Voを復調す る一方、 信号 Voを平滑して得る直流成分を AG C電圧として AG C増幅器 1 09及び中間周波増幅器 106にフィードバックする。
高周波増幅器 101及び中間周波増幅器 1 06は、 ゲインを外部からの指示 に基づいて変化させることが出来、 まず中間周波増幅器 1 06は、 検波器 10 7からのフィードバック電圧 (AGC電圧) に基づいてゲイン変換され、 次に 高周波増幅器 101は検波器 107からの AGC電圧を入力とする自動利得制 御回路 108の出力信号に基づいてゲインを変更する。
自動利得制御回路 108は、 A G C増幅器 109及び基準電圧となる可変電 圧源 1 1 0とから成る。 AGC増幅器 1 09は、 検波器 1 07からのフィード バック電圧と可変電圧源 1 10によって設定されている電圧値との差分を増幅 して、 高周波増幅器 101及び可変減衰器 1 1 1に出力し、 高周波増幅器 10 1はこの信号の大きさに基づいてゲインを変更する。
可変減衰器 1 1 1は、 AG Cの効果を上げる為に入力部に設けられるもので、 互いに並列に設けられた 2つの P I Nダイオード D 1 , D 2とコンデンサ C 3 によって構成される。 大振幅の信号が入力されると、 可変減衰器 1 1 1ではダ ィォード D 2の順方向電流が増加して動作抵抗が減少し、 入力部における減衰 量を大きくする。
RF同調器 1 1 2及び I F同調器 1 1 3は、 RF増幅及び I F増幅において 同調周波数を設定するために用いられる LC同調回路である。 この図 4の受信機では、 受信電界強度が変動しても、 検波器 1 0 7からのフ イードバック電圧を A G C電圧として高周波増幅器 1 0 1及び中間周波数増幅 器 1 0 6のゲインを制御することによって、 検波器 1 0 7に入力される信号の 大きさを一定にすることにより、 受信機の出力の大きさを一定に保つことが出 来る。
図 5は、 受信機の出力レベルと入力電界強度との関係を表す入出力特性を示 す図で、 同図 (a ) は理想的な入出力特性、 同図 (b ) は図 4において自動利 得制御回路 1 0 8を持たない場合の入出力特性を示す。
同図 (a ) に示すように、 受信電波の入力レベル V i nが大きくなつても、 出力レベル V oは一定値以上には大きくならないのが理想である。 しカゝし、 同 図 ( b ) に示すように、 中間周波数増幅器 1 0 6のゲインの制御のみで対処し た場合、 受信電波の入力レベル V i nが中間周波増幅器 1 0 6の飽和電圧 V a を超えてしまうと、 V i nの大きさに比して出力レベル V oも大きくなつてし まつ。
これに対し図 4の構成のように、 自動利得制御回路 1 0 8を設け、 高周波増 幅器 1 0 1のゲインのコントロール及び可変減衰器 1 1 1によるアンテナ等を 含む入力部のコントロールを行うと、 図 5 ( c ) に示すように、 受信電波の入 カレベル V i nが中間周波増幅器 1 0 6の飽和電圧 V aを超えても、 高周波增 幅器 1 0 1及び入力部に対する制御が働き、 V i nに比して出力レベル V oが 大きくなるのが抑制される。
図 4に示した受信機では、 検波器 1 0 7からのフィードバック電圧の大きさ によって、 高周波増幅器 1 0 1及び中間周波増幅器 1 0 6のゲインを制御して A G Cを実現している。
しかし、 この図 4の構成では、 高周波増幅器 1 0 1のゲインの制御も中間周 波増幅器 1 0 6のゲインの制御も共に、 検波器 1 0 7の出力に基づいて行って おり、中間増幅器 1 0 6によるゲインの制御が優先的に行われるので、図 5 ( c ) の I F部分 (中間周波増幅器 1 0 6のゲイン制御による部分) の出力勾配が不 安定になる。 よって安定的に動作させるためには、 設計時に、 各デバイス毎に ばらつきのある高周波増幅器 1 0 1及び中間周波増幅器 1 0 6のオープンゲイ ンを測定して、 この測定値を元に各値の調整を行い最適値に設定しなければな らなかった。
本発明は、 上記問題点を解決する受信機及び自動利得制御方法を提供するこ とを課題とする。 発明の開示
上記課題を解決する本発明による受信機は、 スーパーテへロダイン方式の受 信機であることを前提とし、 高周波増幅ユニット、 中間周波増幅ユニット、 第 1の利得制御ュニット及び第 2の利得制御ュニットを備える。
高周波増幅ユニットは、 高周波信号を増幅する。
中間周波増幅ユニットは、 中間周波信号を増幅する
第 1の利得制御ュニットは、 上記中間周波増幅ュニットの出力信号を検波し た信号に基いて、 該中間周波増幅ュニットのゲインを制御する。
第 2の利得制御ュニットは、 上記中間周波増幅ュニットの出力信号を検波し た信号とは異なる信号に基いて、上記高周波増幅ュニットのゲインを制御する。 上記第 2の利得制御ュニットは、 例えば上記中間周波増幅ュニットに入力さ れる信号を検波した信号に基いて、 上記高周波増幅ュニットのゲインを制御す る。
或いは上記高周波増幅ュニットから出力される信号の周波数変換を行う周波 数変換ユニットを更に備え、 上記第 2の利得制御ユニットは、 上記中間周波増 幅ユニットに入力される信号を検波した信号、 上記周波数変換ユニットから出 力される信号を検波した信号及び上記高周波増幅ュニットから出力される信号 を検波した信号に基いて上記高周波増幅ュ-ットのゲインを制御する構成とし ても良い。
また上記第 2の利得制御ュニットの制御に基いて、 上記高周波増幅ュニット へ入力される高周波信号の利得を制御する可変減衰ュニットを更に備える構成 としても良い。
更に本発明は、 スーパーテへロダイン方式の受信機であって、 高周波信号を 増幅する高周波増幅ュニットと、 上記高周波増幅ュニットから出力される信号 の周波数変換を行う周波数変換ュニットと、 上記周波数変換ュニットュニット の出力に基いて、 中間周波信号を抽出するバンドパスフィルタと、 上記バンド パスフィルタから出力される上記中間周波信号を増幅する中間周波増幅ュニッ トと、 上記中間周波増幅ユニッ トの出力信号を検波した信号に基いて、 該中間 周波増幅ュニットのゲインを制御する第 1の利得制御ュニットと、 上記バンド パスフィルタの出力を検波した信号に基いて、 上記高周波増幅ュュットのゲイ ンを制御する第 2の利得制御ュニットと、 を備えることを特徴とする受信機と して構成しても良い。
又本発明は、 スーパーテへロダイン方式の受信機における自動利得制御方法 をも範囲に含む。 この方法では、 中間周波信号を増幅する中間周波増幅ュニッ トの出力信号を検波した信号に基いて、 該中間周波増幅ュニットのゲインを制 御し、 上記中間周波増幅ユニッ トの出力信号を検波した信号とは異なる信号に 基いて、 高周波信号を増幅する高周波増幅ュニットのゲインを制御する。 本発明によれば、 上記高周波増幅ユニットのゲインの制御と、 上記中問波增 幅ュュットのゲインの制御を異なった信号によって行うことにより、 上記高周 波増幅ュニット及び上記中間周波数増幅ュニットの安定した出力勾配を容易に 設定することが出来る。 図面の簡単な説明
図 1は、 第 1の実施形態の受信機の構成を示すプロック図である。
図 2は、 AG C増幅器から高周波増幅器へ出力されるフィードバック信号レ ベル Vxと可変減衰器へ出力されるフィードバック信号レベル Vyを示す図で ある。
図 3は、 第 2の実施形態の受信機の構成を示すプロック図である。
図 4は、 AG C用の構成を有する一般的なスーパ一テへロダイン方式の受信 機の構成を示す回路ブロック図である。
図 5 (a)、 (b) 及び (c) は、 受信機の出力レベルと入力電界強度との関 係を表す入出力特性を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
図 1に第 1の実施形態の受信機の構成を示すプロック図を示す。 尚図 1は、 図 4と同様に信号の増幅や周波数変換を行う回路を示している。
同図の受信機は、 高周波増幅器 (RF) 1、 周波数変換部 2、 バンドパスフ イノレタ 3、 中間周波増幅器 ( I F) 4、 第 1の検波器 (DET 1) 5、 第 2の 検波器 (DET 2) 6、 自動利得制御回路 7 a、 可変減衰器 8、 RF同調器 9 及び I F同調機 10を備えている。
高周波増幅器 1は、 不図示のアンテナが受信した微弱な電波を低雑音増幅す る。 また高周波増幅器 1はゲインを外部からの入力信号に基づいて変化させる ことが出来る。
周波数変換部 2は、 高周波数信号 (RF信号) を中間周波数信号 ( I F信号) に変換するもので、発振器(OS C) 2 1及び周波数混合器 22を備えている。 周波数変換部 2では、 RF信号と発振器 2 1が発振する局部発振信号を周波数 混合器 2 2によって混合して R F信号と局部発振信号の和または差の周波数に あたる I F信号を生成する。
バンドパスフィルタ 3は、 中間周波数を抽出する例えば狭帯域のバンドパス フィルタで、 受動フィルタ、 能動フィルタ等が受信機の用途によって選択され る。 バンドパスフィルタ 3は、 希望受信波を選択する役目を持ち、 バンドパス フィルタ 3に入力された I F信号は、 帯域制限されて中間周波数増幅器 4に入 力される。
中間周波増幅器 4は、周波数変換部 2で作られた I F信号を高利得増幅する。 中間周波増幅器 4は、 ゲインを外部からの入力信号に基づいて変化させること が出来る。
第 1の検波器 5は、 中間周波増幅器 4の出力信号から、 音声信号等の信号 V oを検出する。 また第 1の検波器 5では、 信号 V oを平滑して得る時定数を大 きく した直流成分を A G C電圧として中間周波増幅器 4にフィードバックし、 中間周波増幅器 4ではこのフィードバック電圧に基づいてゲインを変化させ I F信号のゲイン制御を実現する。
第 2の検波器 (D E T 2 ) 6は、 バンドパスフィルタ 3から出力される希望 受信波信号を検出するもので、 希望受信波信号の電圧レベルが一定値以上にな るとその大きさに応じた電圧を自動利得制御回路 7 aに出力する。
自動利得制御回路 7 aは、 A G C増幅器 Ί 1、 可変電圧源 7 2及びダイォー ド D 3を有している。 A G C増幅器 7 1は、 差動増幅器で、 第 2の検波器 6か ら入力される電圧値と可変電圧源 7 2によって設定されている基準電圧との差 分を特定の増幅率で増幅して、 高周波増幅器 1及び可変減衰器 8に出力する。 ダイオード D 3は、 整流用のダイオードであり、 第 2の検波器 6が検波した信 号を整流して A G C増幅器 7 1に入力する。
可変減衰器 8は、 受信信号のダイナミックレンジを大きく設定する為に設け られるもので、 互いに並列に設けられた 2つの P I Nダイオード D 1, D 2と ダイォード D 2に対して直列に設けられたコンデンサ C 2によって構成される。 可変減衰器 8では、 自動利得制御回路 7 aからのフィードバック電圧に基づい て P I Nダイオード D 2のインピーダンスを変更して減衰量を制御して高周波 増幅器 1に入力される R F入力信号レベルを一定にする。 受信電波の電界強度 が大きくなると自動利得制御回路 7 aから可変減衰器 8への電流が増加し、 可 変減衰器 8では、 ダイオード D 2の順方向電流が増加して動作抵抗が減少し、 減衰量を大きくする。
自動利得制御回路 7 aは、 受信電波の電界強度が特定レベル以上の場合は、 可変減衰器 8を制御して R F入力レベルを減衰させ、 可変減衰器 8で減衰しき れないときは、 さらに高周波増幅器 1を制御してゲインを減衰させて中間周波 出力レベルを所定のレベルに抑制する。
R F同調器 9及び I F同調器 1 0は、 それぞれ R F増幅及び I F増幅におい て同調周波数を設定するために用いられる L C同調回路で、 同調コイル L 1と コンデンサ C 3 (同調コイル L 2とコンデンサ C 4 ) が並列接続された構成を 持つ。 尚図 1では、 R F同調器 9を構成しているコンデンサ C 4は、 可変コン デンサとしているが固定容量のコンデンサとして簡単な構成としても良い。 次に図 1の受信機の動作を説明する。
図 1の受信機は、 高周波増幅器 1及び可変減衰器 8への A G C電圧をバンド パスフィルタ 3の出力を検波する第 2の検波器 6からフィードバックさせ、 中 間周波増幅器 4を A G C制御する為のフィ一ドバックループと、 高周波増幅器 1を A G C制御する為のフィードバックループを分け、 それぞれを個別に制御 している。 よって安定した高周波増幅器 1と中間周波増幅器 4による出力勾配 を容易に設定することが出来る。
図 1の受信機では、 アンテナで受信された無線信号波は、 コンデンサ C l, C 2を介して高周波増幅器 1に入力されて、 増幅され、 周波数変換部 2に入力 される。
周波数変換部 2では、 高周波増幅器 3から入力された信号に発振器 2 1が発 振した局部発振信号を周波数混合器 2 2によって混合し、 相互の差 (若しくは 和) の周波数の信号を I F信号として出力し、 バンドパスフィルタ 3に入力す る。
バンドパスフィルタ 3によって帯域制限された I F信号は、 中間周波増幅器 6に入力されて増幅され、 第 1の検波器 5で I F信号から音声信号等の出力対 象信号が取り出される。 このとき第 1の検波器 5は、 検出した信号 V oを平滑 して中間周波増幅器 4に A G C電圧としてフィードバックし、 中間周波増幅器 4はこの A G C電圧に基づいてゲインを制御する。
図 1の受信機では、 I Fゲインの A G Cはこの第 1の検波器 5から中間周波 増幅器 4へのフィードバックループによって実現される。
一方 R Fゲインの A G Cは、 I Fゲインの A G Cのフィードノくックノレープと は別に、 I F入力信号、 即ちバンドパス 3から中間周波増幅器 4に入力される 信号の強度を第 2の検波器 6で検波して、 これを自動利得制御回路 7 aを介し て高周波増幅器 1にフィードバックさせて実現している。 これにより、 中間周 波増幅器 4に入力される I F入力信号の電圧を中間周波増幅器 4の飽和電圧よ り低く抑えることができるので、 中間周波増幅器 4が飽和することが無い。 第 2の検波器 6は、 中間周波増幅器 4へ入力される I F入力信号を検波し、 電圧値が中間周波増幅器 4の飽和電圧より低い予め定められた特定電圧以上に なると、 これを A G C電圧として自動利得制御回路 7 aに出力する。
自動利得制御回路 7 aでは、 第 2の検波器 6からの A G C電圧をダイォード D 3によって整流した後 A G C増幅器 7 1に入力する。 A G C増幅器 7 1は、 可変電圧源 7 2によって設定されている基準電圧と A G C電圧との差分を特定 の増幅率で増幅して、 高周波増幅器 1及び可変減衰器 8に出力する。 高周波增 幅器 1及び可変減衰器 8はこの信号の大きさ基づいて信号の強度を制御する。 自動利得制御回路 7から高周波増幅器 1及び可変減衰器 8へのフィードバッ ク信号の位相は逆位相になっており、 高周波増幅器 1は自動利得制御回路 7か らのフィードバック信号の電圧値 V xが下がるとゲインを下げ、 可変減衰器 8 はフィードバック信号の電圧値 V yが上がってダイォード D 2に流れる電流が 大きくなるとゲインを下げる。
図 2は、 A G C増幅器 7 1から高周波増幅器 1へ出力されるフィードバック 信号レベル V xと可変減衰器 8へ出力されるフィードバック信号レベル V yを 示す図である。
同図に示すように、 自動利得制御回路 7から高周波増幅器 1へのフィードバ ック信号の V xと可変減衰器 8へのフィードバック信号の V yは逆位相となつ ている。 また、 受信電波の入力レベル V i nが大きくなり、 第 2の検波器 6に 設定された特定電圧値以上となると、 まず可変減衰器 7へのフィードバック信 号 V yのレベルが下がり、 これに基いて入力部のゲインが下がる。 更に入カレ ベル V i nが大きくなり入力部が飽和すると、 高周波増幅器 1へのへのフィー ドバック信号 V Xのレベルが上がり、 これに基いて高周波増幅器 1はゲインを 下げて、 中間周波増幅器 4へ入力される I F入力信号のレベルが上がるのを抑 制する。
これにより、 中間周波増幅器 4が飽和するのを防ぐことが出来る。
また高周波増幅器 1のフィードバックループと中間周波増幅器 4のフィード バックループが独立しているので、 それぞれの設定を別々に行うことが出来、 各増安定した幅器の出力勾配を容易に設定することが出来る。
次に第 2の実施形態について説明する。 第 2の実施形態の受信機は、 カーラ ジォ等のモパイル用の受信機の構成を示すものである。 図 3は第 2の実施形態による受信機の構成を示すプロック図である。 尚図 3 も図 1や図 4と同様信号の増幅、 周波数変換を行う部分近辺の構成が示してあ り、 その前段及び後段部分等本発明に直接関係が無い部分は省略している。 モパイル用の受信機では、 移動の途中で近くに強い局があると、 希望波がそ の強い電波によって干渉妨害を受け、 S /N比が低下する。 強い局の電波によ つて希望局からの電波が抑えられてしまう、 混変調 (cross moderation) が生 じる。
第 2の実施形態の受信機はこれに対応したもので、 複数の信号に入力に対し て感度を落として混変調を防ぐものである。
図 1の構成と比較すると、 図 3の受信機では、 中間周波増幅器 4の出力を検 波する第 1の検波器 5及びバンドバスフィルタ 3から中間周波増幅器 4へ入力 される狭帯域の信号を検波する第 2の検波器 6の他に、 周波数変換部 2からバ ンドパスフィルタ 3へ入力される中帯域の信号を検波する第 3の検波器 (D E T 3 ) 1 1及び高周波増幅器 1から周波数変換部 2へ入力される広帯域の信号 を検波する第 4の検波器 (D E T 4 ) 1 2を有している。
第 3の検波器 1 1及び第 4の検波器 1 2は、ぞれぞれの信号の強度を検波し、 電圧値が予め定められたそれぞれの特定電圧以上になると、 これを A G C電圧 として自動利得制御回路 7 bに出力する。
自動利得制御回路 7 bは、 上記した A G C増幅器 7 1、 可変電圧源 7 2及び ダイォード D 3の他にワイヤードオア等で実現されるアナログ加算回路 7 3を 備えている。 アナログ加算回路 7 3は、 第 2の検波器 6、 第 3の検波器 1 1及 び第 4の検波器 1 2の出力を入力とし、 これらの信号を加算した信号をダイォ ―ド D 3を介して A G C増幅器 7 1に入力する。そして A G C増幅器 7 1では、 この入力信号と可変電圧源 7 2によって設定されている基準電圧値との差分電 圧に基いたフィ一ドバック信号を高周波増幅器 1及び可変減衰器 8に出力して A G C制御を行う。
この第 2の実施形態の受信機では、 R Fゲインの制御を第 2の検波器 6、 第 3の検波器 1 1及び第 4の検波器 1 2によって検波された A G C電圧によって 行われる。 よって、 図 3中の A点で狭帯域の信号、 B点で中帯域の信号、 C点 で広帯域の信号の強度を監視し、 いずれかの強度が特定値以上になると自動利 得制御回路 7 bが高周波増幅器 1及び可変減衰器 8を制御してゲインをコント ローノレする。
尚上記した狭帯域の信号とは、 受信を行う局のみを含み隣接局の信号は含ま ない程度の帯域幅の信号、 中帯域の信号とは隣接局も含み、 2、 3局程度の局 の信号を含む帯域幅の信号、 広帯域の信号とはそれ以上の帯域幅の信号を指し ている。
この第 2の実施形態の受信機においても広帯域、 中帯域及び狭帯域の信号に おいて、 強度を監視し、 いずれかの信号が特定値以上となると、 ゲインのコン トロールを行って、 混変調を防いでいる。 またこの時、 高周波増幅器 1のゲイ ン制御と中間周波増幅器 4のゲイン制御はそれぞれ独立したフィードバックル ープによって行われているので、 それぞれの設定を別々に行うことが出来、 安 定した各増幅器の出力勾配を容易に設定することが出来る。
尚上記第 1の実施形態及び第 2の実施形態の受信機は、 AMZ F M等のラジ ォのみに限らず、 G S M (Global System for Mobile Communications) 等 A G Cの特性を要求するものならどのような無線受信機にも用いることが出来る。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 高周波増幅器のフィードバックループと中間周波増幅器 のフィードバックループが独立しているので、 それぞれの設定を別々に行うこ とが出来る。 従って、 各増幅器の出力勾配を容易に設定することが出来る受信 機を実現することが出来る。

Claims

請求の範囲
1 . スーパーテへロダイン方式の受信機であって、
高周波信号を増幅する高周波増幅ュニットと、
中間周波信号を増幅する中間周波増幅ュ-ットと、
前記中間周波増幅ュニットの出力信号を検波した信号に基いて、 該中間周波 増幅ュニットのゲインを制御する第 1の利得制御ュニットと、
前記中間周波増幅ュニッ トの出力信号を検波した信号とは異なる信号に基い て、 前記高周波増幅ュニッ卜のゲインを制御する第 2の利得制御ュニットと、 を備えることを特徴とする受信機。
2 . 前記第 2の利得制御ュュットは、 前記中間周波増幅ュニットに入力され る信号を検波した信号に基いて、 前記高周波増幅ュニットのゲインを制御する ことを特徴とする請求項 1に記載の受信機。
3 . 前記高周波増幅ュニットから出力される信号の周波数変換を行う周波数 変換ユニットを更に備え、 前記第 2の利得制御ユニットは、 前記中間周波増幅 ュニットに入力される信号を検波した信号、 前記周波数変換ュニットから出力 される信号を検波した信号及び前記高周波増幅ュニットから出力される信号を 検波した信号に基いて前記高周波增幅ュ二ットのゲインを制御することを特徴 とする請求項 1に記載の受信機。
4 . 前記第 2の利得制御ュニットの制御に基いて、 前記高周波増幅ュニット へ入力される高周波信号の利得を制御する可変減衰ュニットを更に備えること を特徴とする請求項 1乃至 3の何れか 1つに記載の受信機。
5 . スーパーテへロダイン方式の受信機における自動利得制御方法であって、 中間周波信号を増幅する中間周波増幅ュニットの出力信号を検波した信号に 基いて、 該中間周波増幅ユニッ トのゲインを制御し、 前記中間周波増幅ュニットの出力信号を検波した信号とは異なる信号に基い て、 高周波信号を増幅する高周波増幅ュニッ卜のゲインを制御する
ことを特徴とする自動利得制御方法。
6 . ス一パ一テへロダイン方式の受信機であって、
高周波信号を増幅する高周波増幅ユニットと、
前記高周波増幅ュニットから出力される信号の周波数変換を行う周波数変換 ュニットと、
前記周波数変換ュニットュニットの出力に基いて、 中間周波信号を抽出する ノくンドパスフィルタと、
前記バンドバスフィルタから出力される前記中間周波信号を増幅する中間周 波増幅ュニットと、
前記中間周波増幅ュニットの出力信号を検波した信号に基いて、 該中間周波 増幅ュニットのゲインを制御する第 1の利得制御ュニットと、
前記バンドバスフィルタの出力を検波した信号に基いて、 前記高周波増幅ュ 二ットのゲインを制御する第 2の利得制御ュニットと、
を備えることを特徴とする受信機。
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