JP5168971B2

JP5168971B2 - Ｆｍ検波回路

Info

Publication number: JP5168971B2
Application number: JP2007078563A
Authority: JP
Inventors: 未来加賀野; 寛池松
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2027-03-26
Also published as: JP2008244551A

Description

この発明は、ＦＭ変調された信号を受信する受信装置などに用いられるＦＭ検波回路に関するものである。

移動体通信やテレビジョンなどの高周波（ＲＦ）受信機においては、周波数ろ過器により所望波のみに帯域制限されるまでは歪波等の妨害波レベルを抑えなければならない。特に周波数間隔が等間隔の３波以上の信号が入力されるシステムでは、所望の１波以外の信号による３次相互変調歪波の一部が所望波と同じ周波数となり周波数ろ過器では除去が困難である。また、クワドラチャ方式のＦＭ検波回路では、十分な振幅を持った状態で位相比較器に入力する必要がある。例えば、特開２００４−２８２４６４号公報図１（特許文献１参照）には、ＡＧＣ（ＡｕｔｏＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）を行うことにより相互変調歪波を抑圧し、相互変調妨害を小さくするものが開示されている。

特開２００４−２８２４６４号公報（第１図）

しかし、特許文献１では、ＡＧＣを行うことにより、出力信号を一定とし、相互変調歪波を抑え、相互変調妨害を小さくしているものの、常にＡＧＣが行われるので受信信号の受信電力レベルが低い場合には、Ｃ／Ｎ比（ＣＮＲ）が小さくなるにも係らず雑音信号を含んだ受信信号による検波信号も出力されるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、受信電力レベルが低い場合にはＡＧＣによるレベル制御を固定し、受信信号電力レベルを検出できるようにし、Ｃ／Ｎ比が確保されていない受信信号による出力検波信号をオフするＦＭ検波回路を提供することを目的とする。

請求項１の発明に係るＦＭ検波回路は、高周波信号を増幅する増幅器と、この増幅器の出力を可変する可変減衰器と、この可変減衰器を通過した前記高周波信号を中間周波数信号にダウンコンバートするミクサと、このミクサの出力を分け、一方を移相器を介して入力する第１の振幅制限増幅器と他方を入力する第２の振幅制限増幅器と、前記第１の振幅制限増幅器の出力及び前記第２の振幅制限増幅器の出力の位相を比較し検波信号を出力する位相比較器と、前記ミクサの出力または前記位相比較器の出力に設けた切り替え手段と、前記ミクサの出力から受信信号強度指標信号を生成するＲＳＳＩ回路と、このＲＳＳＩ回路から受信信号強度指標信号を入力して前記可変減衰器の制御を行うＡＧＣ回路と、前記ＲＳＳＩ回路から受信信号強度指標信号を入力して前記切り替え手段の制御を行う判定器とを備え、前記ＡＧＣ回路は、第２の閾値を設け、前記受信信号強度指標信号のレベルが前記第２の閾値より低い場合は前記可変減衰器の減衰量を最小値に維持し前記受信信号強度指標信号を前記高周波信号の電力に比例させ、前記受信信号強度指標信号のレベルが前記第２の閾値より高い場合は前記ミクサの出力レベルを一定に保つように前記可変減衰器の減衰量を増減し、前記判定器は、前記可変減衰器の減衰量が最小値のときの、前記高周波信号の電力と前記受信信号強度指標信号のレベルの比例直線上に前記第２の閾値より値の小さい第１の閾値を設け、前記受信信号強度指標信号のレベルが前記第１の閾値より高い場合は前記切り替え手段を閉じ、前記受信信号強度指標信号のレベルが前記第１の閾値より低い場合は前記切り替え手段を開放するようにしたものである。

以上のように、請求項１に係る発明によれば、受信電力レベルが低い場合にはＡＧＣによるレベル制御を固定し、受信電力レベルの検出を維持しながら、Ｃ／Ｎ比が確保されていない受信信号に対しては出力する検波信号をオフするものの広い受信電力範囲に亘ってＡＧＣが行われ、歪の少ない検波出力を得ることが可能であると共にＣ／Ｎ比が小さくなる場合には雑音信号を含んだ検波信号を送出しないので検波信号の品質が安定したＦＭ検波回路を得ることができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１によるＦＭ検波回路のブロック構成図であり、図１において、１は高周波受信信号を増幅する高周波増幅器（増幅器）、２は増幅器１で増幅した増幅信号を増減させる可変減衰器、３は増幅信号をダウンコンバートし、中間周波数（ＩＦ）とするダウン・ミクサ（ミクサ）、４はＩＦ変換された中間周波受信信号を増幅する中間周波増幅器（ＩＦ増幅器）、５は中間周波増幅器４で増幅した増幅信号を抑圧する帯域通過フィルタ（バンドパスフィルタ）であり、出力側で電力伝送路である受信検波信号生成ラインと制御用信号ラインとに分岐される。６は受信検波信号生成ライン側に設けられたＩＦバッファであり、出力側でＩＦ信号を分岐する。

７は分岐された一方のＩＦ信号の移相を変更する移相器、８は移相器７で位相変更したＩＦ信号の振幅を増幅する第１の振幅制限増幅器、９は分岐された他方のＩＦ信号の振幅を増幅する第２の振幅制限増幅器、１０は第１の振幅制限増幅器８と第２の振幅制限増幅器９との増幅信号の位相を比較する位相比較器であり、比較後、検波信号として出力する。

１１は中間周波増幅器４で増幅され、所定周波数を通過させたＩＦ信号を電力増幅すると共に電力増幅した信号を電圧変換して受信信号強度指標信号を生成するＲＳＳＩ（ＲｅｃｉｅｖｉｎｇＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｃａｔｏｒ）回路であり、出力側でフィードバックラインと出力制御ラインに分かれる。１２はＲＳＳＩ回路１１の出力側のフィードバックラインに設けられたＡＧＣ（ＡｕｔｏＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）回路であり、可変減衰器２を制御する。１３はＲＳＳＩ回路１１の出力側の出力制御ラインに設けられ、入力電力レベルを検知し、ＲＳＳＩ回路１１の出力値に応じて切替信号を送出する判定器（検波信号ＯＮ／ＯＦＦ判定器）である。１４は比較器１０で出力された検波信号をＯＮ／ＯＦＦするスイッチなどで構成した切り替え手段であり、判定器１３により制御される。

次に動作について説明する。図１において、受信されたＲＦ信号（ＦＭ変調波）は増幅器１により増幅され、可変減衰器２によりレベル調整され、ダウン・ミクサ３でＩＦ信号に周波数変換される。

ＩＦ信号は、中間周波増幅器４で増幅され、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）５で所望のＩＦ帯域幅の信号となり、帯域制限される。

帯域制限された受信検波信号生成ラインのＩＦ信号は、ＩＦバッファ６に入力され、その出力を分岐させ、一方の分岐出力は所望の搬送周波数帯域内で９０°位相差を変更する移相器７を通過させた後、第１の振幅制限増幅器８で所定量増幅し、分岐した他方の分岐出力は第２の振幅制限増幅器９で所定量増幅し、第１の振幅制限増幅器８と第２の振幅制限増幅器９との所定量増幅された振幅信号は、それぞれの出力が位相比較器１０に入力されて位相比較されることによりＦＭ検波され、ＦＭ検波出力となる。

また、帯域制限された制御用信号ラインのＩＦ信号は、ＲＳＳＩ回路１１に入力され、ＲＳＳＩ回路１１では、入力されたＩＦ信号の電力レベルに比例したＲＳＳＩ出力信号（受信信号強度指標信号）を出力する。ＲＳＳＩ出力信号はフィードバックラインに設けられたＡＧＣ回路１２と出力制御ラインに設けられた判定器１３に分かれて入力される。

ＡＧＣ回路１２は可変減衰器２の制御を行い、受信信号が一定値より大きい範囲内では可変減衰器２の減衰量を増減させ、ＲＳＳＩ回路１１に入力される電力を一定に保つ。この一定値に設定するレベルは増幅器１やＩＦ増幅器４で発生する非線形歪の発生が所望値以下に抑えられるレベルに設定する。

判定器１３の出力はスイッチ１４の制御信号となり、ＲＳＳＩ出力信号は判定器の基準電位で設定した電圧と比較され、検波信号の出力は伝送路中で開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）される。

次に検波信号の出力を開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）する方法について述べる。通常、ＡＧＣ回路では、ＲＦ入力電力が変化しても例えば、ＲＳＳＩ回路１１に入力されるＩＦ信号電力が一定となるのでＲＳＳＩ出力電圧も図２に示すように一定値となる。従って、受信機などに入力された信号の電力レベルに比例した信号を出力することを行わないので微弱なＲＦ入力電力に対して検波出力の信号をＯＮ／ＯＦＦ判定することは困難である。

対して、本実施の形態１では、ＲＦ入力電力が微弱な場合には、ＡＧＣ回路１２からの制御電圧を最小制御電圧とすることにより、可変減衰器２の可変機能を停止させ、ＲＦ入力電力を減衰させず通過させる。すなわち図３に示すように可変減衰器２はＲＦ入力電力が微弱な場合には最小減衰量とし、ＲＦ入力電力が漸増するにつれて可変機能を持たすようにする。

図４はＲＦ入力電力の各レベルによるＲＳＳＩ出力電圧との関係を説明する図である。図４では、ＲＦ入力電力が微弱な領域のＲＦ入力電力をＲＦｉｎ１とし、ＡＧＣを機能させるＲＦ入力電力をＲＦｉｎ２とする。

入力電力がＲＦｉｎ１以下の場合には、スイッチ１４をオフ（開）とし、検波出力信号を出力しない。入力電力がＲＦｉｎ１〜ＲＦｉｎ２の間では、増幅器１やＩＦ増幅器４で発生する非線形歪は無視できるのでＡＧＣ機能を停止してＲＳＳＩ信号出力にはＲＦ入力電力に比例した信号が得られるようにする。入力電力がＲＦｉｎ２以上の場合には、非線形歪の発生を防止するため、ＡＧＣを機能させ、ＲＳＳＩ信号出力はＲＦ入力電力に対して一定値とする。

ＲＦｉｎ１の設定は、微弱な受信入力に対して行われ、可変減衰器２が最小減衰量時のＲＳＳＩ回路１１の出力で決められ受信信号強度指標信号（ＲＳＳＩ信号出力）のレベルが低い場合にはスイッチ（切り替え手段）１４を開放（ＯＦＦ）することにより検波信号の伝送を中断するため、判定器に基準電位を設け、この基準電位を閾値電圧とし、閾値電圧よりも低い受信信号強度指標信号に対して検波信号の伝送が中断される。逆に受信信号強度指標信号のレベルが閾値電圧よりも高い場合にはスイッチ１４を閉じる（ＯＮする）ことにより検波信号の伝送を継続する。

ＲＦｉｎ２の設定は、増幅器１やＩＦ増幅器４で発生する非線形歪が発生する受信入力以下とし、それに対応するＲＳＳＩ回路１１の受信信号強度指標信号のレベルを設定し、このレベルに対してＡＧＣ回路１２に設けた閾値電圧よりも受信信号強度指標信号のレベルが高い場合には、ＡＧＣ回路１２は可変減衰器２に最低制御電圧より高い可変制御電圧を与えて前記可変減衰器の減衰量を増減させ、受信信号強度指標信号が一定になるように増幅器１の出力を調整する。

以上のようにＲＦ１ｎ１やＲＦｉｎ２の電力レベルを設定し、これらに対応してＲＳＳＩ回路１１の出力電圧をＡＧＣ回路１２や判定器１３に設けた基準電圧に対する閾値電圧と比較・制御することで、ＲＦ入力電力レベルが低く、増幅器１やＩＦ増幅器４で発生する非線形歪が無視できる領域では、受信状況によって必要なＣ／Ｎ比が確保されない場合にはＲＦ入力電力に比例したＲＳＳＩ信号出力からＩＦ信号や検波信号の出力をオフすることにより、微弱信号に対する出力の不要な伝達を防止することができる効果がある。

また、ＲＦ入力電力レベルが高く、増幅器１やＩＦ増幅器４で発生する非線形歪が発生する領域では、Ｃ／Ｎ比が確保された状態なのでＡＧＣ回路１２を動作させ増幅器１やＩＦ増幅器４の出力電力の飽和による非線形歪波を防止することで広範囲の受信電力レベルに対応することが可能となる。

なお、実施の形態１では、ＡＧＣ回路１２は可変減衰器２に最低制御電圧を与えることにより最小減衰量としたが、ＡＧＣ回路１２は可変減衰器２に最大制御電圧を与えてこれを最小減衰量とする可変減衰器を使用しても良い。

また、実施の形態１では、切り替え手段１４は位相比較器１０の出力側に設けたが、切り替え手段１４は検波出力をオフすることが目的であるので、位相比較する第１の信号線路及び第２の信号線路の入力段に設けても良い。

この発明の実施の形態１によるＦＭ検波回路のブロック構成図である。ＡＧＣ回路を用いた入力電力とＲＳＳＩ出力電圧との特性図である。この発明の実施の形態１によるＦＭ検波回路に用いる可変減衰器の制御電圧と減衰量との特性図である。この発明の実施の形態１によるＦＭ検波回路の入力入力電力とＲＳＳＩ出力電圧との特性図である。

符号の説明

１・・ＲＦ増幅器（増幅器）２・・可変増幅器３ダウン・ミクサ（ミクサ）
４・・ＩＦ増幅器５・・ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）６・・ＩＦバッファ
７・・移相器８・・第１の振幅制限増幅器９・・第２の振幅制限増幅器
１０・・位相比較器１１・・ＲＳＳＩ回路
１２・・ＡＧＣ回路１３・・判定器（検波信号出力オン／オフ判定器）
１４・・スイッチ（切り替え手段）

Claims

高周波信号を増幅する増幅器と、この増幅器の出力を可変する可変減衰器と、この可変減衰器を通過した前記高周波信号を中間周波数信号にダウンコンバートするミクサと、このミクサの出力を分け、一方を移相器を介して入力する第１の振幅制限増幅器と他方を入力する第２の振幅制限増幅器と、前記第１の振幅制限増幅器の出力及び前記第２の振幅制限増幅器の出力の位相を比較し検波信号を出力する位相比較器と、前記ミクサの出力または前記位相比較器の出力に設けた切り替え手段と、前記ミクサの出力から受信信号強度指標信号を生成するＲＳＳＩ回路と、このＲＳＳＩ回路から受信信号強度指標信号を入力して前記可変減衰器の制御を行うＡＧＣ回路と、前記ＲＳＳＩ回路から受信信号強度指標信号を入力して前記切り替え手段の制御を行う判定器とを備え、前記ＡＧＣ回路は、第２の閾値を設け、前記受信信号強度指標信号のレベルが前記第２の閾値より低い場合は前記可変減衰器の減衰量を最小値に維持し前記受信信号強度指標信号を前記高周波信号の電力に比例させ、前記受信信号強度指標信号のレベルが前記第２の閾値より高い場合は前記ミクサの出力レベルを一定に保つように前記可変減衰器の減衰量を増減し、前記判定器は、前記可変減衰器の減衰量が最小値のときの、前記高周波信号の電力と前記受信信号強度指標信号のレベルの比例直線上に前記第２の閾値より値の小さい第１の閾値を設け、前記受信信号強度指標信号のレベルが前記第１の閾値より高い場合は前記切り替え手段を閉じ、前記受信信号強度指標信号のレベルが前記第１の閾値より低い場合は前記切り替え手段を開放するＦＭ検波回路。