(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線受信器においてＡＧＣループを制御する方法であって、
前記ＡＧＣループは、受信機に供給される利得を制御するＡＧＣ電圧を発生し、
前記ＡＧＣ電圧は、ＡＧＣループ応答時間によって決定されるレートで変化し、
通常のＡＧＣループ応答時間によって決定される前記ＡＧＣ電圧を使用して前記受信信号を増幅するステップと、
前記受信信号における急激な低下を検出するステップと、
前記突然の低下以前の前記ＡＧＣ電圧の大きさを保存するステップと、
前記ＡＧＣ電圧が前より速く変化するようにするため、前記ＡＧＣループ応答時間を短くするステップと、
前記ＡＧＣ電圧が、前記保存された大きさから所定値増幅された電圧よりも大きい場合を検出するステップと、
前記保存した前記ＡＧＣ電圧の大きさを利用して前記通常のＡＧＣループ制御を再開するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に無線受信器の自動利得制御（ＡＧＣ）に関し、より詳細には、アンダーパスに入って行く移動体受信器に関連する信号強度が急激に変化する条件に、迅速に応答する自動利得制御を提供することに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
自動利得制御（ＡＧＣ）は、入力される平均信号レベルが変動していても、増幅された出力の平均レベルを実質的に一定な平均レベルに保つという公知の手法である。ＡＭ受信器などの放送通信用受信器では、同調した放送信号の信号強度に変動があっても、または電力レベルが異なる、つまり受信器からの距離が異なる別の放送局の信号に同調した場合に発生する変動があっても、変動のない（ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ）オーディオ出力レベルを提供するＡＧＣが使用されている。
【０００３】
ＡＧＣ回路は、受信器の増幅器段以降で測定された平均信号レベルに反比例してその増幅器の利得を制御する。ＡＭ受信器では、送信される搬送波信号の振幅変動の変化によって情報信号が復号化される。代表的な自動利得制御方法では、ＡＧＣ制御出力信号を決定する場合、オーディオ情報信号を除去するため、時定数の大きなロウパスフィルタをＡＭ中間周波数（ＩＦ）信号が通る。しかし、ロウパスフィルタを通すと、平均レベルにおける突然の変動に対してＡＧＣ制御回路の応答時間が長くなる。
【０００４】
信号レベルに突然の変動が発生するのは、たとえば、自動車用無線受信器がオープンな環境から墜道や、アンダーパス（ｕｎｄｅｒｐａｓｓ  ）、つまり高架道（ｖｉａｄｕｃｔ  ）の下に入って行く場合である。ＡＭ信号の信号強度は急速に弱くなるが、ＡＧＣ制御回路は、若干の遅れの後に応答するから、受信した局のオーディオ出力は弱くなり、この遅れの間、雑音が増加する（このことはＡＧＣアンダーシュートとして公知である）。同様に、乗り物が墜道あるいは高架道の下から出てきて信号の妨害（ｓｉｇｎａｌ  ｂｌｏｃｋａｄｅ  ）が除かれると、（ＡＧＣオーバーシュートと呼ぶ）過剰に増幅された出力が発生する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
アンダーパスへ入ったことが検出されるとＡＧＣ応答時間が短くなり、乗り物がオープンな環境に戻ると、ただちに（応答時間を含めた）ＡＧＣループ条件が前の値に戻ることが本発明の第１の利点である。
【０００６】
本発明は、無線受信器において受信した信号（以下、受信信号と呼ぶ）に適用される利得を制御するＡＧＣ電圧を発生させるＡＧＣループを制御する方法を提供している。ＡＧＣ電圧は、ＡＧＣループ応答時間によって決定されるレートで変化する。本方法によれば、通常のＡＧＣループ応答時間によってＡＧＣ電圧が決定されるのと同時に受信信号が増幅される。（たとえば、受信信号を増幅する増幅器の出力などの）受信信号の強度は、受信信号に突然の低下がないか調べるために監視される。突然の低下が検出されると、その突然の低下以前のＡＧＣ電圧の大きさが記憶され、ＡＧＣループ応答時間が短くなって、ＡＧＣ電圧が以前より速いレートで変化できるようになる。記憶した大きさに比例した電圧よりＡＧＣ電圧が大きいことが検出される場合は、受信器がアンダーパスから出てきたことであり、記憶したＡＧＣ電圧の大きさと通常のＡＧＣループ応答時間とがものに戻される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１の従来の受信器には、無線周波（ＲＦ）増幅器１１に接続されたアンテナ１０が含まれている。ＲＦ増幅器１１のＲＦ信号出力は、ミクサ１２で（示されていない）局部発振器からの混合信号ｆＬＯと混合される。混合信号ｆＬＯの周波数は、ＲＦ増幅器１１から出力された希望するＲＦ信号の周波数を、受信器の中間周波数（ＩＦ）にシフトするように選択される。ミクサ１２からのＩＦ信号が、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１３、ＩＦ増幅器１４および検波器１５に接続されると、オーディオ信号を復調してオーディオ出力を発生する。ＲＦ増幅器１１およびＩＦ増幅器１４は、それぞれのＡＧＣ制御回路１７，１９からのＡＧＣ信号に応答して制御可能な利得になる。レベル検出器１６は、増幅器１１の出力に接続され、ＲＦ出力のレベルに対応してＡＧＣ回路１７にＲＦレベル信号を供給する。同様に、レベル検出器１８は、ＩＦ出力に応じてＡＧＣ回路１９にＩＦレベル信号を供給する。ＡＧＣ回路１７，１９は、これらのレベル信号に応答して、図２に示すタイプのＡＧＣ曲線をそれぞれ発生し、増幅器利得を制御して変動のない平均的な増幅器出力を発生する。したがって、信号レベルが上昇すると、ＡＧＣ信号も最高電圧に上昇して増幅器の利得を小さくする。増幅されたレベルが低下すると、ＡＧＣ信号レベルも低下して、増幅器の利得を大きくする。
【０００８】
ＡＧＣ制御方式は、増幅器出力の振幅の変化に、速すぎる応答をしてはならない。ＡＧＣ回路はとくにオーディオ周波数範囲の信号変動に応答してはならない。そうでなければ、オーディオ信号による変調が、信号から除かれてしまい、オーディオ信号が検波されない。したがって、ＡＧＣ回路は、オーディオ範囲以下の周波数（約４０ヘルツ以下）で動作可能であり、オーディオ周波数範囲の下限よりも高い周波数で発生する振幅変化には応答しない。
【０００９】
このように、先行技術によるＡＧＣ回路の応答時間は、たとえば、アンダーパスに入ったこととアンダーパスから出てきたことに関連してアンダーシュートおよびオーバシュートを発生させる。図３に示すように、点線２０は、移動体受信器が時間ｔ１  でアンダーパスへ入ったときの受信信号の強度を示している。信号強度は低い値に急速に低下して、乗り物がアンダーパスを進行している間低い値になっている。線２１は、ＡＧＣループが、増幅器の利得を新しい信号条件に適した新しい値に変更するときのＡＧＣループの応答を示している。ＡＧＣループはｔ１  で調整を開始するが、時間ｔ２  で増幅器の新しい利得に１００％調整される。ｔ１  とｔ２  との間は、希望する信号の増幅が不足していて、オーディオ出力における雑音が大きすぎる時間に該当する。同様に、乗り物がアンダーパスから出てくると、信号強度が突然大きくなって、動作復旧時遅延中、希望する信号の増幅が超過になる。
【００１０】
図４は、ＡＧＣ回路のロウパスフィルタを形成する直列抵抗器２２と、並列コンデンサ２３とを含む代表的なＡＧＣ回路１９の一部分を示している。
【００１１】
図５は、本発明による改善されたＡＧＣ回路２５を示している。ＡＧＣ回路２５は、コンデンサを切り替えて、高速ループ応答時間と通常のループ応答時間とに切り替わることができる。レベル検出器の入力は、ＡＧＣ回路２５の抵抗器２６に接続される。ＡＧＣ出力信号は、抵抗器２６の回路内側（ｒｅｍａｉｎｉｎｇ  ｓｉｄｅ）で発生する。第１コンデンサ２７は、抵抗器２６と接地との間に接続されている。抵抗器３０、制御可能スイッチ３１および第２コンデンサ３２が直列に組み合わされて、コンデンサ２７の両端に接続されている。制御回路３３は、コンデンサ２７，３２の両端の電圧を検知するように接続された複数の入力を備えているとともに、スイッチ３１を制御する出力を備えている。スイッチ３１は、トランジスタの形をとることが望ましい。
【００１２】
動作する場合、通常のＡＧＣループ応答時間を供給するため、スイッチ３１は普段は閉じている。ＡＧＣ回路のコンデンサの容量が大きいほど、応答時間は遅くなる。コンデンサ２７，３２は並列に接続されているので、両者の容量が加算されて希望する通常の応答時間がつくられている。しかし、（たとえば、コンデンサ２７は１マイクロファラッドの値で、コンデンサ３２は１０マイクロファラッドの値であるというように）コンデンサ２７の容量はコンデンサ３２の容量より小さく選定されている。コンデンサ２７，３２の接地されていない端子は抵抗器３０によって分離されているから、過渡入力期間中のそれぞれの電圧は違っており、小容量のコンデンサ２７の両端の電圧は、過渡入力電圧（ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓ）に対してコンデンサ３２より速く応答する。コンデンサ３２からの電圧と比較して、コンデンサ２７からの電圧の突然低下が制御回路３３によって検出されると、スイッチ３１が開いて、動作中の回路からコンデンサ３２が除かれる。残っているコンデンサ２７の容量が小さいためにＡＧＣループ応答時間がそれまでより速くなるので、受信器は、受信器がアンダーパスに入ることに伴って低くなった信号レベルに迅速に応答する。コンデンサ３２は隔離されているので、アンダーパスに入る前のＡＧＣ信号の電圧が自動的に記憶される。つぎに制御回路３３は、コンデンサ２７の両端のＡＧＣ信号電圧がコンデンサ３２に蓄積されたレベルに再び上昇する（つまり、乗り物がアンダーパスから出て、信号強度が前の値に回復する）まで待つ。つぎに制御回路３３は、スイッチ３１を閉じて、コンデンサ３２とその電圧とを回路に戻す。コンデンサ３２の容量はコンデンサ２７の容量よりずっと大きいのであるから、ＡＧＣ信号の電圧は、実質的にコンデンサ３２に蓄積された電圧に制御（ｃｌａｍｐｅｄ  ）されている。
【００１３】
本発明の動作は、図６の流れ図に要約されている。ステップ３４において、当初受信器は、通常のＡＧＣループ応答時間によりＡＧＣ機能を実行する。ステップ３５において、信号レベルに突然の低下が生じたか否かを決定するチェックが行われる。突然の低下が生じない場合、通常のＡＧＣループ応答時間が続けて使用され、突然の低下の有無を調べるチェックがさらに行われる。突然の低下があると、ステップ３６において、その突然の低下以前のＡＧＣ信号の大きさが記憶され、ステップ３７において、ＡＧＣループ応答時間を短くする。つぎにステップ３８において、ＡＧＣ信号が記憶された大きさ（または記憶した大きさに比例する大きさ）に回復したか否かを決定するチェックが連続して実行される。ＡＧＣ信号が回復した場合、ステップ３９において、記憶された大きさがもとに戻ってＡＧＣ電圧となり、ステップ３４に戻って通常のＡＧＣループ応答時間によりＡＧＣ機能を実行する。
【００１４】
離散的アナログ部品を使用する本発明のより詳細な実施例を図７に示す。Ｖ１  で示すコンデンサ２７の両端のＡＧＣ電圧は、抵抗器３０と、バッファ増幅器４０の１つの入力とに接続されている。コンデンサ３２の両端の電圧Ｖ２  は、バッファ増幅器４１の１つの入力と、制御スイッチ３１の一端に接続されている。コンデンサ４２は、スイッチ３１の両端に接続され、本回路で発生しやすい高周波雑音を低減する。
【００１５】
電圧Ｖ２  は、バッファ増幅器４１を介して、抵抗器４３，４４で構成される分圧器に接続されている。抵抗器４３，４４の接合点は比較器４５に接続されている。バッファ増幅器４１の出力も、結合抵抗器４７を介して、比較器４６の入力に接続されている。
【００１６】
バッファ増幅器４０の出力は、抵抗器４８を介して、比較器４５の第２入力に電圧Ｖ１  を供給する。比較器４５の第２入力は、抵抗器５５を介して、正の供給電圧ＶＣＣに接続されている。バッファ増幅器４０の出力も、抵抗器５１，５２で構成される分圧器に接続されている。抵抗器５１，５２の接合点は比較器４６の第２入力に接続されている。比較器４５、４６には、それぞれの入力の両端に高周波を短絡するコンデンサ５３，５４がある。
【００１７】
比較器４５の出力は、フリップフロップ５５のクロック入力に接続されている。比較器４６の出力は、フリップフロップ５５のリセット入力に接続されている。フリップフロップ５５のＤ入力は、正の供給電圧ＶＣＣに接続され、フリップフロップ５５からのＱＮＯＴ出力は、スイッチ３１の制御入力と、同時に制御できる他のＡＧＣループとに接続されている。したがって、受信器に複数のＡＧＣループがある場合、それらのＡＧＣループを、すべて１つの制御回路によって制御することができる。望ましくは、制御回路を取り込むために最高速で動作するＡＧＣループが選択されるが、普通これはＩＦ・ＡＧＣループであろう。
【００１８】
定常状態では、スイッチ３１は閉じており、Ｖ１  ＝Ｖ２  である。受信器がアンダーパスに入ると、信号レベルが急に低下し、Ｖ２  に比較してＶ１  の大きさは小さくなる。比較器４５には、抵抗器４３，４４を含む分圧器のため、僅かにＶ２  より小さい１つの入力値があり、正の供給電圧ＶＣＣに接続されている抵抗器４８，５０を含む分圧器のため、僅かにＶ１  より大きい第２の入力値がある。これらの電圧オフセットは、検波器の発振を防止するとともに、信号レベルの突然の低下だけが検出されることを保証する。突然の低下のため、抵抗器４３，４４の接合点における電圧が、抵抗器４８，５０の接合点における電圧よりも上昇すると、比較器４５が高出力に切り替わり、フリップフロップ５５のクロック入力に正の遷移を発生させる。Ｄ入力は高電圧に結合されているのであるから、フリップフロップは、ＱＮＯＴ出力で低出力に切り替わり、スイッチ３１を開く。
【００１９】
スイッチ３１が開くと、コンデンサ３２の電圧Ｖ２  が隔離され、（時間が経過するとコンデンサから漏洩することがある）以前のＡＧＣ電圧として記憶される。隔離された電圧は、アンダーパスからの信号の障害物が終ったことを決定するため、比較器４６の基準点として使用される。電圧Ｖ２  に比例した電圧は、抵抗器４７を介して比較器４６に接続される。電圧Ｖ１  が低下している以上、抵抗器５１，５２の接合点で分割された電圧は、当初は抵抗器４７からの電圧よりも低い。したがって、Ｖ１  の分割された値が抵抗器４７からの電圧以上になるように、Ｖ１  が上昇するまで、比較器４６は切り替わらない。その時点で、比較器４６の出力に正の電圧遷移が発生し、フリップフロップ５５をリセットして、ＱＮＯＴ出力に高電圧の信号を発生させる。するとスイッチ３１が閉じて、コンデンサ３２をＡＧＣ回路に戻す。高架道の下に入る前の（ｐｒｅ−ｖｉａｄｕｃｔ  ）ＡＧＣ電圧に再設定することは、上に説明したオーバシュート効果を防止する。
【００２０】
図７の実施例はたいていの状況で良好に動作する。しかし、交通渋滞などのため、長い墜道の中にいる間とか、非常に遅い速度でアンダーパスの下を移動している場合、漏洩のために蓄積されたコンデンサの電圧が消滅するかもしれない。ディジタル信号処理（ＤＳＰ）を使用して設計されたディジタル受信器の場合、さらに進んだ改善を実現することができる。ＤＳＰ受信器を使用する本発明の実施例においては、高架道を検出すると、ＡＧＣループの完全な状態をメモリに記憶することができる。記憶されたＡＧＣループのパラメータは、時間が経過しても小さくなることはないし、アンダーパスによる信号妨害の時間が経過すると、もとに戻ることができる。
【００２１】
図８は、ＤＳＰ受信器の一部を示しており、この中でディジタル信号レベルがＡＧＣ伝達関数発生器６０に入力されると、ディジタルＡＧＣ信号が増幅器（すなわち、乗算器）に供給される。この機能は、受信器のＩＦ部分、ＲＦ部分のいずれかで使用することができる。アンダーパスに入って行く間に発生するであろう負方向に大きなレートでレベル変化がある場合を検出するため、信号レベルが勾配検出器（ｓｌｏｐｅ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）６１に入力される。アンダーパスが検出されると、コントローラ６２は勾配検出器６１から信号を受信して、現在のＡＧＣパラメータの値を転送機能から記憶装置６３に転送する。またコントローラ６２は、高速応答時間パラメータの値を転送機能６０にロードするとともに、低下する前のＡＧＣ信号を比較ブロック６４にロードする。続いて比較ブロック６４は、記憶したＡＧＣ信号と現在のＡＧＣ信号を比較し、現在の信号が記憶した値に再び到達すると、コントローラ６２に信号を送る。つぎにコントローラ６２は、記憶装置６３が、高架道の下に入る前のパラメータの値を転送機能６０に戻すようにする。
【００２２】
したがって、障害物の下で運転することによって生じる突然の過渡的変化の間に、オーディオ出力のアンダーシュートおよびオーバーシュートが発生することが防止される。
【００２３】
運転してアンダーパスに入って行くことにより信号強度の劣化が突然発生することは、乗り物が入って行く速度によって決まるのであるから、勾配検出器６１は、速度信号を使用して検出をトリガする勾配のしきい値を決定する。速度信号は、乗り物のエンジン制御ユニットから求めることができるから、実際の乗り物の速度または乗り物の速度を推定するエンジンのＲＰＭから構成されるであろう。いずれにせよ、速度信号が大きいほど、勾配検出器６１によって勾配のしきい値として使用される勾配も大きい。結果として、アンダーパスに入ったことが高精度で検出される。
【００２４】
ある条件のもとで受信器のオーディオ出力を消音するため、コントローラ６２は消音信号を出力する。特にアンダーパスの条件が検出された場合、受信信号レベルが所定のレベル以下に低下していると、出力されたオーディオ信号の信号対雑音比が過度に低下して、心地よく聴くことのできる演奏を提供することができない。したがって、信号レベルはコントローラ６２によって所定のレベルと比較され、その結果によって消音信号が発生する。望ましくは、オーディオの消音および回復は緩慢に実行されて、音量に突然の変化が生じないようにしたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＲＦ段およびＩＦ段を含む先行技術による無線受信器を示すブロック図。
【図２】増幅器の利得とＡＧＣ信号との関係を示す図。
【図３】信号レベルの突然の低下に対するＡＧＣ信号の応答を示す図。
【図４】先行技術における簡略化したＡＧＣ回路を示す模式図。
【図５】本発明に使用されているＡＧＣ回路の変更箇所を示す模式図。
【図６】本発明による好適な方法を示す流れ図。
【図７】離散的部品を使用する本発明の第１好適実施例の模式図。
【図８】ディジタル信号処理（ＤＳＰ）を使用する本発明の第２好適実施例のブロック図。
【符号の説明】
１０    アンテナ
１１    無線周波増幅器
１２    ミクサ
１３    バンドパスフィルタ
１４    中間周波増幅器
１５    検波器
１６、１８    レベル検出器
１７、１９    ＡＧＣ回路
２０    受信信号強度を表す曲線
２１    ＡＧＣループ応答曲線
２２    抵抗器
２３    並列コンデンサ
２５    ＡＧＣ回路
２６、３０    抵抗器
２７    第１コンデンサ
３１    切り替えスイッチ
３２    第２コンデンサ
３３    制御回路
４０、４１    バッファ増幅器
４２    バイパスコンデンサ
４３、４４、４８、５０，５１、５２    抵抗器
４５、４６    比較器
５３、５４    高周波バイパスコンデンサ
５５    フリップフロップ回路
６０    ＡＧＣ伝達関数
６１    勾配検出器
６２    コントローラ
６３    記憶装置
６４    比較ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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