JP4050212B2

JP4050212B2 - 信号受信装置

Info

Publication number: JP4050212B2
Application number: JP2003346535A
Authority: JP
Inventors: 則和小原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2023-10-06
Also published as: JP2005117216A

Description

この発明は、受信レベルが上昇し過ぎ或いは下降し過ぎにより信号劣化が生じすることを回避可能な信号受信装置及び信号受信方法に関するものである。

例えば、マイクロ波無線通信システムにおいては、フェージングとよばれる受信入力レベルの変動が発生する。このフェージングとしては、受信入力レベルが標準レベルより高くなるアップフェージングと、受信入力レベルが標準レベルより低くなる減衰性フェージングとが知られている。

アップフェージングが発生すると、受信入力レベルが過大となって受信装置内の高周波増幅器が飽和し、大きな歪みが発生する。この問題を避けるため、従来のマイクロ波無線通信装置の受信装置では、高周波増幅器自体の飽和レベルを上げる手法、もしくは、高周波増幅器の前段に固定減衰器を挿入する手法が採用されてきた。固定減衰器を挿入する手法により、受信されたマイクロ波信号を減衰させ、アップフェージングに際しても高周波増幅器が飽和しないようにするものとして、特許文献１に記載のマイクロ波受信装置を挙げることができる。高周波増幅器自体の飽和レベルを上げる方法では、高周波増幅器の大型化に伴って受信装置自体の規模が大きくなったり、消費電力の増加を招来するなどの問題が出てくる。

特開２０００−３１５９６０号公報

図４は上記固定減衰器を挿入する手法を用いた従来の受信装置と固定減衰器を用いない従来の受信装置との動作例を比較説明するための波形を示す図である。固定減衰器を用いない構成では、波形Ａに示すように、アップフェージングによって受信入力レベルが標準受信レベルより一定値以上高い飽和レベルを越えると、高周波増幅器が飽和する。高周波増幅器が飽和すると、マイクロ波信号を歪みなく増幅することができなくなり、その結果、信号誤りが発生してしまう。

また、高周波増幅器の前段に固定減衰器を挿入すると、高周波増幅器へ入力される信号は波形Ｂの如くなり、上記のようなアップフェージング時の高周波増幅器の飽和を避けることができる。しかしながら、図４の波形Ｂに示すように減衰性フェージングが生じたとき、固定減衰器により高周波増幅器の入力レベルをさらに下げてしまい、Ｓ／Ｎが低下したり、誤り率が増大するという問題が生じる。特に高周波増幅器の入力レベルが増幅下限レベルより低下した場合、この問題は深刻となる。

本発明の課題は、マイクロ波無線通信システムなどに用いられる信号受信装置において、受信レベルが上昇して信号劣化が起きることを防止することである。また、制御時における信号の不連続をなくすようにすることを他の課題とする。

本発明に係る信号受信装置は、アンテナを介して受信した受信信号を二分岐して出力する分波器と、前記分波器より出力される一方の受信信号を増幅する第１の増幅器を備える第１の受信回路と、前記分波器より出力される他方の受信信号を増幅する第２の増幅器と、この第２の増幅器の前段に接続された可変減衰器とを備える第２の受信回路と、前記第１の受信回路の出力と前記第２の受信回路の出力とのいずれか一方を選択する選択手段と、前記選択手段による選択を前記受信信号のレベルに基づき制御する制御手段とを具備し、前記第１の増幅器と前記第２の増幅器とは、同じ特性を有しており、前記制御手段は、前記第１の受信回路の出力が前記選択手段により選択されている場合に、前記第１の増幅器における飽和レベルより低い第１のレベルを受信信号のレベルが超えると、前記第２の受信回路の出力を前記選択手段により選択させ、その後に前記可変減衰器の減衰量を所定の減衰量とする一方、前記第２の受信回路の出力が前記選択手段により選択されている場合に、前記第２の増幅器における増幅下限レベルより高い第２のレベルを受信信号のレベルが下回ると、前記可変減衰器の減衰量を所定の減衰量からゼロとした後に、前記第１の受信回路の出力を前記選択手段により選択させることを特徴とする。

本発明に係る信号受信方法は、アンテナを介して受信した受信信号を二分岐して出力する分波器と、前記分波器より出力される一方の受信信号を増幅する第１の増幅器を備える第１の受信回路と、前記第１の増幅器と同じ特性を有し、前記分波器より出力される他方の受信信号を増幅する第２の増幅器と、この第２の増幅器の前段に接続された可変減衰器とを備える第２の受信回路と、前記第１の受信回路の出力と前記第２の受信回路の出力とのいずれか一方を選択する選択手段と、前記選択手段による選択を前記受信信号のレベルに基づき制御する制御手段とを具備した信号受信装置における信号受信方法であって、前記制御手段によって、前記第１の受信回路の出力が前記選択手段により選択されている場合に、前記第１の増幅器における飽和レベルより低い第１のレベルを受信信号のレベルが超えると、前記第２の受信回路の出力を前記選択手段により選択させ、その後に前記可変減衰器の減衰量を所定の減衰量とする一方、前記第２の受信回路の出力が前記選択手段により選択されている場合に、前記第２の増幅器における増幅下限レベルより高い第２のレベルを受信信号のレベルが下回ると、前記可変減衰器の減衰量を所定の減衰量からゼロとし、その後に、前記第１の受信回路の出力を前記選択手段により選択させることを特徴とする。

本発明の信号受信装置によれば、減衰器を備えない第１の受信回路の出力と減衰器を備える第２の受信回路の出力とのいずれか一方を選択できるので、アップフェージングに際しては第２の受信回路の出力を選択して対応し、減衰性フェージングに際しては第１の受信回路の出力を選択して対応することができる。

また、第１の受信回路の出力が選択手段により選択されている場合に、第１の増幅器における飽和レベルより低い第１のレベルを受信信号のレベルが超えると、第２の受信回路の出力を選択することにより、飽和の前に切換を行うと共に、第２の受信回路の出力が選択手段により選択されている場合に、第２の増幅器における増幅下限レベルより高い第２のレベルを受信信号のレベルが下回ると、第１の受信回路の出力を選択することにより、増幅下限となる前に切換を行って、信号の不連続をなくすようにすることができる。

第１の受信回路と第２の受信回路とによる二重系の構成を採用して信号受信装置を実現した。以下、添付図面を参照して、本発明に係る信号受信装置を説明する。

図１に、第１の実施例に係る信号受信装置の構成を示す。この信号受信装置は、アンテナ１を介してマイクロ波を受信し、受信信号を分波器７を介して第１の受信回路を構成する現用系受信装置２と、第２の受信回路を構成する予備系受信装置３に分岐して与える構成を採用している。現用系受信装置２の出力と予備系受信装置３の出力とはスイッチ８によりいずれか一方が選択されて信号の次処理を行う回路へと送られる。

現用系受信装置２には、第１の増幅器である高周波増幅器２１と、高周波増幅器２１の入力側の信号を取り込みレベルに換算するレベル検出器６とが備えられている。高周波増幅器２１は入力される受信信号を増幅して、その出力をスイッチ８へ送出している。また、レベル検出器６の出力は制御回路９へ送られている。

予備系受信装置３には、第２の増幅器である高周波増幅器３１と、高周波増幅器３１の前段に接続された可変減衰器５とが備えられている。高周波増幅器３１は入力される受信信号（可変減衰器５を通過した信号）を増幅して、その出力をスイッチ８へ送出しているもので、高周波増幅器２１と同じ特性を有している。可変減衰器５は、制御回路９から与えられる制御信号Ｓｂによりその減衰量の制御が行われるもので、所定の減衰量に設定されたときに、予測される最大のアップフェージングの際における受信信号を高周波増幅器３１における飽和レベルより下げて、高周波増幅器３１へ供給する。

制御回路９は、レベル検出器６から送出される受信信号のレベルに対応する信号ＳLを受取り、この信号ＳLを第１のレベルＶ1及び第２のレベルＶ2と比較し、可変減衰器５及びスイッチ８の制御を行う。第１のレベルＶ1、第２のレベルＶ2と、高周波増幅器２１（高周波増幅器３１）における飽和レベルＶSA、高周波増幅器２１（高周波増幅器３１）における増幅下限レベルＶLOWとの関係を図２に示す。第１のレベルＶ1は、高周波増幅器２１（高周波増幅器３１）における飽和レベルＶSAより低く、第２のレベルＶ2は、高周波増幅器２１（高周波増幅器３１）における増幅下限レベルＶLOWより高い。つまり、ＶSA＞Ｖ1＞Ｖ2＞ＶLOWである。

そして、制御回路９は、第１のレベルＶ1を受信信号のレベルＳLが超えると、制御信号Ｓａによりスイッチ８を制御して予備系受信装置３（高周波増幅器３１）の出力を選択するようにし、次に、制御信号Ｓｂにより可変減衰器５を制御して可変減衰器５が所定の減衰量を持つようにする。この所定の減衰量は、受信信号にアップフェージングが生じても高周波増幅器２１（高周波増幅器３１）における飽和レベルＶSAを超えることがないようにできる減衰量である。また、制御回路９は、増幅下限レベルＶLOWより高い第２のレベルＶ2を受信信号のレベルＳLが下回ると、制御信号Ｓｂにより可変減衰器５を制御して可変減衰器５の減衰量をゼロとするようにし、次に、制御信号Ｓａによりスイッチ８を制御して現用系受信装置２（高周波増幅器２１）の出力を選択するようにする。上記可変減衰器５の減衰量がゼロの場合に、受信信号に減衰性フェージングが生じても増幅下限レベルＶLOWを下回ることがないような高周波増幅器２１（高周波増幅器３１）が用いられている。

以上のように構成された信号受信装置は次のように図３に示すフローチャートに対応する動作をするので、これを説明する。当初においては、制御回路９はスイッチ８を制御して現用系受信装置２の出力を選択している（Ｓ１）。このとき、可変減衰器５の減衰量はゼロである。現用系受信装置２の出力を選択している場合には、制御回路９はレベル検出器６から送出される受信信号のレベルＳLが第１のレベルＶ1を超えたか否かを検出する（Ｓ２）。

ステップＳ２における判定の結果、受信信号のレベルＳLが第１のレベルＶ1を超えると、制御回路９は、制御信号Ｓａによりスイッチ８を制御して予備系受信装置３（高周波増幅器３１）の出力を選択し（Ｓ３）、次に、制御信号Ｓｂにより可変減衰器５を制御して可変減衰器５が所定の減衰量を持つようにする（Ｓ４）。このように、受信信号のレベルＳLが第１のレベルＶ1を超えたときに、スイッチ８により切換を行った際には、可変減衰器５の減衰量がゼロであるから、スイッチ８を介して得られる信号は切換前と変わらず、切り換えによる瞬断を除外すれば、恰も連続的な（或いは同一の）信号が出力されているように信号出力が続けられる。そして、この後に可変減衰器５に対する制御が行われて可変減衰器５の減衰量を所定とすることにより、受信信号が徐々に減衰されスイッチ８を介して得られる信号は連続的に変化してゆくので、切り換えにより従来のように２つの信号間をジャンプするような不連続的な信号が出力されることはなくなり、安定的な信号処理が可能となる。また、可変減衰器５が所定の減衰量を持つことにより、高周波増幅器２１へ到来する信号のレベルが飽和レベルを超えることを防止できる。

上記のように、予備系受信装置３の出力を選択しているときには、制御回路９はレベル検出器６から送出される受信信号のレベルＳLが第２のレベルＶ2を下回ったか否かを検出する（Ｓ５）。このステップＳ５における判定において、受信信号のレベルＳLが第２のレベルＶ2を下回ったことが検出されると、制御回路９は、制御信号Ｓｂを用いて可変減衰器５の減衰量がゼロとなるように可変減衰器５を制御し（Ｓ６）、これに次いで、制御信号Ｓａによりスイッチ８を制御して現用系受信装置２（高周波増幅器２１）の出力を選択するようにする（Ｓ７）。

既述のように、受信信号のレベルＳLが第２のレベルＶ2を下回った際に、まず可変減衰器５の減衰量がゼロとなるようにするので、可変減衰器５の減衰量がゼロとなったときには、スイッチ８により選択されている予備系受信装置３の出力は、スイッチ８により選択されていない現用系受信装置２の出力と同一信号波形となり、次いでスイッチ８により切換を行った際には、スイッチ８を介して得られる信号は切換前と変わらず、切り換えによる瞬断を除外すれば、恰も連続的な（或いは同一の）信号が出力されているように信号出力が続けられる。このように、受信信号のレベルＳLが第２のレベルＶ2を下回った際に行われる切り換えにおいても、２つの信号間をジャンプするような不連続的な信号が出力されることはなくなり、安定的な信号処理が可能となる。また、切り換えの後には可変減衰器５を持たない現用系受信装置２が選択されることにより、減衰性フェージングが生じたとき高周波増幅器の入力レベルをさらに下げてしまい、Ｓ／Ｎが低下したり、誤り率が増大するという問題を回避することができる。

同一の受信信号を入力する現用系受信装置と予備系受信装置とを切り換えて、しかも切り換えの先または後に予備系受信装置に備えられた可変減衰器の減衰量の制御を行って安定的な信号処理が可能な信号受信回路を実現することができる。

本発明に係る信号受信装置の実施例を示す構成図。本発明に係る信号受信装置の高周波増幅器における特性に係るレベルと、制御回路が切り換え制御するレベルとの関係を示す図。本発明に係る信号受信装置の動作を説明するためのフローチャート。従来例に係る信号受信装置の動作を説明するための信号波形変化を示す図。

符号の説明

１アンテナ
２現用系受信装置
３予備系受信装置
５可変減衰器
６レベル検出器
７分波器
８スイッチ
９制御回路
２１高周波増幅器
３１高周波増幅器

Claims

アンテナを介して受信した受信信号を二分岐して出力する分波器と、
前記分波器より出力される一方の受信信号を増幅する第１の増幅器を備える第１の受信回路と、
前記分波器より出力される他方の受信信号を増幅する第２の増幅器と、この第２の増幅器の前段に接続された可変減衰器とを備える第２の受信回路と、
前記第１の受信回路の出力と前記第２の受信回路の出力とのいずれか一方を選択する選択手段と、
前記選択手段による選択を前記受信信号のレベルに基づき制御する制御手段とを具備し、
前記第１の増幅器と前記第２の増幅器とは、同じ特性を有しており、
前記制御手段は、前記第１の受信回路の出力が前記選択手段により選択されている場合に、前記第１の増幅器における飽和レベルより低い第１のレベルを受信信号のレベルが超えると、前記第２の受信回路の出力を前記選択手段により選択させ、その後に前記可変減衰器の減衰量を所定の減衰量とする一方、前記第２の受信回路の出力が前記選択手段により選択されている場合に、前記第２の増幅器における増幅下限レベルより高い第２のレベルを受信信号のレベルが下回ると、前記可変減衰器の減衰量を所定の減衰量からゼロとした後に、前記第１の受信回路の出力を前記選択手段により選択させることを特徴とする信号受信装置。
アンテナを介して受信した受信信号を二分岐して出力する分波器と、
前記分波器より出力される一方の受信信号を増幅する第１の増幅器を備える第１の受信回路と、
前記第１の増幅器と同じ特性を有し、前記分波器より出力される他方の受信信号を増幅する第２の増幅器と、この第２の増幅器の前段に接続された可変減衰器とを備える第２の受信回路と、
前記第１の受信回路の出力と前記第２の受信回路の出力とのいずれか一方を選択する選択手段と、
前記選択手段による選択を前記受信信号のレベルに基づき制御する制御手段と
を具備した信号受信装置における信号受信方法であって、
前記制御手段によって、
前記第１の受信回路の出力が前記選択手段により選択されている場合に、前記第１の増幅器における飽和レベルより低い第１のレベルを受信信号のレベルが超えると、前記第２の受信回路の出力を前記選択手段により選択させ、
その後に前記可変減衰器の減衰量を所定の減衰量とする一方、
前記第２の受信回路の出力が前記選択手段により選択されている場合に、前記第２の増幅器における増幅下限レベルより高い第２のレベルを受信信号のレベルが下回ると、前記可変減衰器の減衰量を所定の減衰量からゼロとし、
その後に、前記第１の受信回路の出力を前記選択手段により選択させることを特徴とする信号受信方法。