(57)【要約】  線形の広ダイナミックレンジ可変利得増幅器は、所定の減衰値セットから１つの減衰を選択するよう制御される離散減衰器と共に、短い利得制御レンジを有する可変利得増幅器を使用して構成可能である。可変利得増幅器は、その短い利得制御レンジに亘って実質的に線形の利得制御を供給するよう構成される。この短い利得制御レンジは、所望の利得制御レンジ全体より小さい。減衰値セットにおける隣接する減衰値の差は、略その短い利得制御レンジ以下となるよう設定される。【選択図】  図３
2009505520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の所望のダイナミックレンジに亘って利得制御を供給する装置であって、
一の信号入力、一の信号出力、及び一の制御入力を有し、前記制御入力に結合される一の信号を、前記制御入力に供給される一の制御に基づいて複数の固定減衰値のうちいずれかで減衰するよう構成される一の減衰器と、
前記減衰器の前記信号出力に結合される一の信号入力、一の信号出力、及び一の段利得制御入力を有する一の可変利得増幅器段と、
一の利得制御入力、前記減衰器の前記制御入力に結合される一の減衰器制御出力、及び、前記可変利得増幅器段の前記段利得制御入力に結合される一の段利得制御出力を有する一の利得制御モジュールと、
を含み、
前記可変利得増幅器段の利得は、前記段利得制御入力に供給される一の利得制御信号に基づいて一の所定の利得制御レンジに亘って連続的に可変であり、
前記利得制御モジュールは、前記利得制御入力において一の利得制御信号を受信し、当該利得制御信号に基づいて複数の部分的にオーバーラップする利得制御レンジから一の利得制御レンジを特定し、また、前記利得制御信号及び特定された前記利得制御レンジに基づいて、前記減衰器により供給される減衰及び前記可変利得増幅器段の前記利得を制御するよう構成される、装置。
【請求項２】
前記減衰器は、一のステップ減衰器を含み、
前記複数の固定減衰値は、一のステップサイズの一の略整数倍数で異なる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記減衰器は、一の受動減衰器を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記可変利得増幅器段の前記所定の利得制御レンジは、前記所望のダイナミックレンジより小さい、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記可変利得増幅器段の前記所定の利得制御レンジは、前記複数の固定減衰値からの任意の２つの隣接減衰値間の差より大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記減衰器からの複数の減衰値の一のレンジと、前記可変利得増幅器段の前記所定の利得制御レンジとの和は、前記所望のダイナミックレンジより大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記可変利得増幅器段は、前記減衰器が一の最小減衰値となるよう制御され、また、一の最大期待信号が前記減衰器の前記信号入力に結合される場合に、一の線形領域で動作するよう構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記利得制御モジュールは、複数の閾値を格納するよう構成され、
前記複数の部分的にオーバーラップする利得制御レンジのそれぞれは、前記複数の閾値の明白な一対により画成される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記利得制御モジュールは、前記減衰器の前記複数の固定減衰値のそれぞれに対する一の減衰器制御設定を格納するよう構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
一の所望のダイナミックレンジに亘って利得制御を供給する装置であって、
一の固定ステップの複数の近似インクリメントで複数の固定減衰値を選択的に供給するよう構成される一のステップ減衰器と、
前記ステップ減衰器と直列であり、前記所望のダイナミックレンジより小さい一の連続利得制御レンジを有する一の可変利得増幅器を含む一の可変利得段と、
複数の利得制御レンジを格納するよう構成される一の利得制御モジュールと、
を含み、
各利得制御レンジは、少なくとも１つの別の利得制御レンジと部分的にオーバーラップし、
前記複数の利得制御レンジのそれぞれは、一の特定の減衰値及び前記連続利得制御レンジにより画成され、
前記利得制御モジュールは、一の利得制御信号を受信し、また、一のアクティブ利得制御レンジ及び前記利得制御信号に基づいて前記ステップ減衰器の一の減衰及び前記可変利得段の一の利得を制御するよう構成される、装置。
【請求項１１】
前記複数の利得制御レンジの各部分的なオーバーラップは、一のヒステリシスレベルに対応する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記利得制御モジュールは、前記利得制御モジュールが一の単一ステップ分で前記ステップ減衰器を変更すると、前記可変利得段の一の利得を略固定ステップ分でオフセットにするよう構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
一の所望ダイナミックレンジに亘って利得を制御する方法であって、
一の利得制御信号を受信することと、
複数の部分的にオーバーラップする利得制御領域から前記利得制御信号に対応する一の利得制御領域を決定することと、
一の減衰器の一の減衰設定を決定することと、
当該減衰設定が、前記利得制御領域の一の減衰設定に対応するか否か決定することと、
前記利得制御領域及び前記利得制御信号に基づいて一の可変利得段の一の利得を調節することと、
を含む方法。
【請求項１４】
前記減衰値を、前記利得制御領域に対応する一の減衰設定に更新することと、
前記更新された減衰値に基づいて前記可変利得段の一の利得をオフセットすることと、
をさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記利得制御領域に基づいて一のステップ減衰器の前記減衰値を、一の次の減衰ステップにインクリメントすることと、
前記ステップ減衰器の略一のステップサイズ分で前記可変利得段の一の利得を増加することと、
をさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記利得制御信号を受信することは、一の自動利得制御ループから一の利得制御電圧を受信することを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記利得制御領域を決定することは、前記利得制御信号を、前記複数の部分的にオーバーラップする利得制御領域のそれぞれを画成する複数の閾値に対して比較することを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の部分的にオーバーラップする利得制御領域のそれぞれは、少なくとも１つの別の利得制御領域と部分的にオーバーラップする請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
一の所望のダイナミックレンジに亘って利得を制御する方法であって、
一の利得制御信号を受信することと、
前記利得制御信号を複数の閾値と比較することと、
一のアクティブ利得制御レンジにおける一の変化を決定することと、
前記アクティブ利得制御レンジに基づいて一の減衰器と直列にされる一の可変利得段の一の利得を調節することと、
を含み、
複数の利得制御レンジのそれぞれは、前記複数の閾値からの一対により画成され、
前記複数の利得制御レンジのそれぞれは、前記減衰器の一の減衰器設定に対応し、
前記可変利得段は、前記所望のダイナミックレンジより小さい一の連続利得レンジを有する、方法。
【請求項２０】
前記アクティブ利得制御レンジの前記変化に基づいて一の減衰器設定を更新することと、
前記減衰器設定における略一の変化分で前記可変利得段の一の利得をオフセットにすることと、
をさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
一の第１の利得制御レンジの一の上方閾値は、一の第２の利得制御レンジの一の下方閾値より大きい、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記可変利得段の前記連続利得レンジは、一の減衰器ステップサイズより大きい、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
一の所望のダイナミックレンジに亘って利得制御を供給する装置であって、
一の固定ステップの複数の近似インクリメントで複数の固定減衰値を選択的に供給するよう構成される減衰手段と、
前記減衰手段と直列であり、前記所望のダイナミックレンジより小さい一の連続利得制御レンジを有する、利得を連続的に変化する手段と、
複数の利得制御レンジを格納するよう構成される、一の利得を制御する手段と、
を含み、
各利得制御レンジは、少なくとも１つの別の利得制御レンジと部分的にオーバーラップし、
前記複数の利得制御レンジのそれぞれは、一の特定の減衰値及び前記連続利得制御レンジにより画成され、
前記利得を制御する手段は、一の利得制御信号を受信し、また、一のアクティブ利得制御レンジ及び前記利得制御信号に基づいて前記減衰手段の一の減衰及び前記利得を連続的に変化する手段の一の利得を制御するよう構成される、装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願への相互参照】
【０００１】
本願は、２００５年８月１２日に出願し、「GAIN CONTROL TECHNIQUE FOR LINEAR, WIDE DYNAMIC RANGE AMPLIFIERS」なる名称の米国特許仮出願番号第６０／７０７，８６７号の優先権を主張する。この出願は、その全体を本願に参照として組み込む。
【背景技術】
【０００２】
電気通信システムでは、信号は、様々なデリバリ機構を使用して広域に亘って複数のデスティネーションデバイスに分配可能である。例えば、一部の信号は、ワイヤレス通信リンクを介して受信器に分配され、その他の信号は、有線リンクを介して受信器に分配されうる。受信器は、受信信号のうちどの信号を処理するか選択しうる。受信器は、ワイヤレスリンクを介して受信した信号又は有線リンクを介して受信した信号を選択するよう構成可能である。
【０００３】
受信器における受信信号の強度は、ワイヤレスリンク又は有線リンクの異なる特徴によって広い範囲で異なりうる。例えば、ワイヤレスリンクを介して受信される信号は、近接性がないこと、オクルージョン、又は、破壊的な多数経路の信号組み合わせが原因で減衰しうる。同様に、有線リンクを介して受信される信号は、伝送線路を通ることによる伝播損失及び信号の分割による損失が原因で減衰しうる。しかし、有線信号分配システムは、有線信号分配システムの分岐に１つ以上の分配増幅器を含み、それにより、分配システムの終点のそれぞれにおいて電力を所定の範囲内に維持することが可能である。
【０００４】
ワイヤレスリンクを介して受信した信号又は有線リンクを介して受信した信号を選択する機能を有する受信器は、２つの動作システムの組み合わせにより与えられる入力信号の広いダイナミックレンジを補う機能を有することが望ましい。
【０００５】
受信器は、一般的に、自動利得制御ループ内に１つ以上の可変利得増幅器を含み、それにより、受信信号強度における変化量の少なくとも一部を補償する。受信器において、連続的な利得制御が好適である。これは、閉ループ制御を可能にし、それにより、受信器の出力において一定の信号振幅が維持されるからである。受信器は、一般的に、自動利得制御ループ内に１つ以上の可変利得増幅器を含み、それにより、受信信号強度における変化量の少なくとも一部を補償する。１つ以上の連続−可変利得素子を、受信器の信号経路の至る所に分布することが可能である。
【０００６】
しかし、連続利得制御を同時に行える、大きい入力信号を線形に増幅可能な超線形増幅器を設計することは困難である。さらに状況を困難にするのは、利得制御が動作する比較的大きいダイナミックレンジを提供することが求められる点である。
【発明の概要】
【０００７】
線形の広ダイナミックレンジ可変利得増幅器は、所定の減衰値セットから１つの減衰を選択するよう制御される離散減衰器と共に、短い利得制御レンジを有する可変利得増幅器を使用して構成可能である。可変利得増幅器は、その短い利得制御レンジに亘って実質的に線形の利得制御を供給するよう構成される。この短い利得制御レンジは、所望の利得制御レンジ全体より小さい。減衰値セットにおける隣接する減衰値の差は、略その短い利得制御レンジ以下となるよう設定される。
【０００８】
本発明の特徴は、所望のダイナミックレンジに亘って利得制御を供給する装置であって、信号入力、信号出力、及び制御入力を有し、制御入力に結合される信号を、制御入力に供給される制御に基づいて複数の固定減衰値のうちいずれかで減衰するよう構成される減衰器と、減衰器の信号出力に結合される信号入力、信号出力、及び段利得制御入力を有する可変利得増幅器段と、利得制御入力、減衰器の制御入力に結合される減衰器制御出力、及び、可変利得増幅器段の段利得制御入力に結合される段利得制御出力を有する利得制御モジュールとを含み、可変利得増幅器段の利得は、段利得制御入力に供給される利得制御信号に基づいて所定の利得制御レンジに亘って連続的に可変であり、利得制御モジュールは、利得制御入力において利得制御信号を受信し、当該利得制御信号に基づいて複数の部分的にオーバーラップする利得制御レンジから利得制御レンジを特定し、また、利得制御信号及び特定された利得制御レンジに基づいて、減衰器により供給される減衰及び可変利得増幅器段の利得を制御するよう構成される、装置を含む。
【０００９】
本発明の特徴は、所望のダイナミックレンジに亘って利得制御を供給する装置であって、固定ステップの複数の近似インクリメントで複数の固定減衰値を選択的に供給するよう構成されるステップ減衰器と、ステップ減衰器と直列であり、所望のダイナミックレンジより小さい連続利得制御レンジを有する可変利得増幅器を含む可変利得段と、複数の利得制御レンジを格納するよう構成される利得制御モジュールとを含み、各利得制御レンジは、少なくとも１つの別の利得制御レンジを部分的にオーバーラップし、複数の利得制御レンジのそれぞれは、特定の減衰値及び連続利得制御レンジにより画成され、利得制御モジュールは、利得制御信号を受信し、また、アクティブ利得制御レンジ及び利得制御信号に基づいてステップ減衰器の減衰及び可変利得段の利得を制御するよう構成される、装置を含む。
【００１０】
本発明の特徴は、所望ダイナミックレンジに亘って利得を制御する方法を含む。この方法は、利得制御信号を受信することと、複数の部分的にオーバーラップする利得制御領域から利得制御信号に対応する利得制御領域を決定することと、減衰器の減衰設定を決定することと、当該減衰設定が、利得制御領域の減衰設定に対応するか否か決定することと、利得制御領域及び利得制御信号に基づいて可変利得段の利得を調節することとを含む方法を含む。
【００１１】
本発明の特徴は、所望のダイナミックレンジに亘って利得を制御する方法を含む。この方法は、利得制御信号を受信することと、利得制御信号を複数の閾値と比較することと、アクティブ利得制御レンジにおける変化を決定することと、アクティブ利得制御レンジに基づいて減衰器と直列にされる可変利得段の利得を調節することとを含み、複数の利得制御レンジのそれぞれは、複数の閾値からの一対により画成され、複数の利得制御レンジのそれぞれは、減衰器の減衰器設定に対応し、可変利得段は、所望のダイナミックレンジより小さい連続利得レンジを有する。
【００１２】
本発明の特徴は、所望のダイナミックレンジに亘って利得制御を供給する装置であって、固定ステップの複数の近似インクリメントで複数の固定減衰値を選択的に供給するよう構成される減衰手段と、減衰手段と直列であり、所望のダイナミックレンジより小さい連続利得制御レンジを有する、利得を連続的に変化する手段と、複数の利得制御レンジを格納するよう構成される、利得を制御する手段とを含み、各利得制御レンジは、少なくとも１つの別の利得制御レンジを部分的にオーバーラップし、複数の利得制御レンジのそれぞれは、特定の減衰値及び連続利得制御レンジにより画成され、利得を制御する手段は、利得制御信号を受信し、また、アクティブ利得制御レンジ及び利得制御信号に基づいて減衰手段の減衰及び利得を連続的に変化する手段の利得を制御するよう構成される、装置を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本開示の実施形態の特徴、目的、及び利点は、同様の構成要素には同様の参照符号を付した図面と共に以下に記載する詳細な説明からより明らかとなろう。
【００１４】
【図１】広ダイナミックレンジ増幅器を実装する受信器の一実施形態を示す簡略機能ブロック図である。
【００１５】
【図２Ａ−Ｂ】広ダイナミックレンジ増幅器を実装する受信器の一実施形態を示す簡略機能ブロック図である。
【００１６】
【図３】広ダイナミックレンジ可変利得増幅器の一実施形態を示す簡略機能ブロック図である。
【００１７】
【図４Ａ−Ｃ】広ダイナミックレンジ可変利得増幅器の一実施形態における増幅器利得曲線、可変利得制御電圧、及び離散的利得制御電圧の例を示す簡略図である。
【００１８】
【図５】広ダイナミックレンジ可変利得増幅器を制御する方法の一実施形態を示す簡略フローチャートである。
【００１９】
【図６】広ダイナミックレンジ可変利得増幅器を有する受信器における利得制御方法を示す簡略フローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
連続的な利得制御を維持しつつ、可変利得増幅器又は受信器が線形に動作可能な信号レンジを拡張する方法及び装置を説明する。本願に記載する方法及び装置は、可変利得増幅器が、従前に可能であった信号レベルよりも相当に大きい信号レベルを対処することを可能にする。広いダイナミックレンジに亘って線形性及び連続利得制御を供給する機能は、従前に説明される解決策よりも容易に単一の集積回路に統合可能な回路を使用して実施可能である。
【００２１】
広ダイナミックレンジ増幅器は、ステップ減衰器といった複数の離散的な減衰値の１つを制御可能な減衰器と組み合わされる可変利得段を含むことが可能である。ステップ減衰器は、可変利得段と直列に位置付けられ、また、可変利得段の前に位置付けられることが有利である。
【００２２】
可変利得段は、所望のダイナミックレンジ全体より小さい利得レンジに亘って実質的に連続的な利得制御を供給するよう構成される。可変利得段は、所望のダイナミックレンジ全体の最大値において信号を出力する際に当該可変利得段が実質的に線形動作領域内に留まるよう構成される。
【００２３】
減衰器は、複数の離散的な減衰値のうち任意の１つの値を供給するよう構成される。一実施形態では、減衰器は、複数の減衰値を供給するよう構成され、各減衰値は、略所定の固定値分で、最隣接の減衰値と異なる。この所定の固定値は、可変利得段の利得レンジのオーダであるよう設定可能である。例えば、減衰器は、ｎ×ｄＡ  ｄＢの減衰値の減衰を供給するよう構成可能である。ここでは、ｎは、［０：Ｎ］の整数の乗数値であり、ｄＡは、所定の固定減衰増分である。
【００２４】
従って、可変利得段との減衰器の直列組み合わせは、Ｇｍｉｎ−Ｎ×ｄＡ乃至Ｇｍａｘの範囲に亘って可変の利得を供給する。Ｇｍｉｎは、可変利得段の最小利得を表し、Ｇｍａｘは、可変利得段の最大利得を表す。
【００２５】
図１は、システム１０において広ダイナミックレンジ可変利得増幅器を実装する受信器１００の一実施形態を示す簡略機能ブロック図である。以下の記載は、システム１０がテレビ受像機として動作する一実施形態を説明する。しかし、システム１０は、複数のシステムのいずれであってもよい。例えば、システム１０は、テレビジョン、テレビ受像機、セットトップボックス、又は、ビデオレコーダ又は一部の他のテレビ受像機に統合されるテレビジョンチューナでありうる。他の実施形態では、システム１０は、ラジオ受信器、ワイヤレス送受信器、電話受信器、セルラ電話機、コードレス電話機、又は一部の他の通信装置であってもよい。
【００２６】
システム１０は、１つ以上の信号ソースに結合可能なソーススイッチ１２を含むことが可能である。例えば、第１のソース入力は、アンテナ２に結合され、第２のソース入力は、ケーブルテレビジョンシステムに結合されるケーブルといった有線ソースに結合可能である。ソーススイッチ１２は、１つのタイプの信号だけを受信器１００に結合することに限定されない。例えば、ソーススイッチ１２は、例えば、アンテナ２を介してテレビジョン信号ソースに結合され、また、例えば、ケーブル４を介してラジオソースに結合可能である。
【００２７】
システム１０は、ソーススイッチ１２がアンテナ２からの信号を結合する場合、ワイヤレス信号ダイナミックレンジに亘って変化する信号を受信可能である。同様に、システム１０は、ソーススイッチ１２がケーブル４を介して有線ソースからの信号を結合する場合、ケーブルシステムダイナミックレンジに亘って変化する信号を受信可能である。一般的に、ワイヤレス信号ダイナミックレンジは、ケーブルシステムダイナミックレンジより大きい。さらに、ワイヤレス信号ダイナミックレンジは、ケーブルシステムダイナミックレンジ内の最低電力より低い電力レベルのレンジをスパンしうる。しかし、受信器１００は、ワイヤレス信号又は有線信号のどちらも処理するよう構成されるので、ワイヤレスダイナミックレンジとケーブルダイナミックレンジの組み合わせに亘って動作する機能を有する必要がある。
【００２８】
ソーススイッチ１２は、受信器１００の入力に任意の信号ソースからの任意の１つの信号を結合するよう構成可能である。受信器１００は、例えば、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ、又は一部の他のアナログテレビジョン標準規格といったアナログテレビジョン標準規格に従ってフォーマット化されたアナログテレビジョン信号といった、１つの信号ソースから受信されるテレビジョン信号を選択的に処理するよう構成可能である。受信器１００はさらに、信号ソースの１つから受信されるデジタルＤＶＢ−Ｔテレビジョン信号といったデジタルテレビジョン信号を処理するよう構成可能である。
【００２９】
受信器１００は、ソーススイッチ１２からＲＦ信号を受信し、その信号を出力ＩＦにダウンコンバートすることが可能である。受信器１００からの出力ＩＦは、復調器５０に結合され、復調器５０からベースバンドプロセッサ６０に結合されることが可能である。一実施形態では、復調器５０は、所定のＩＦでテレビジョン信号を復調するよう構成されうる。復調されたテレビジョン信号は、ベースバンドプロセッサ６０に送信され、このベースバンドプロセッサは、例えば、その信号を、対応するビデオ及びオーディオ出力装置（図示せず）用のビデオ及びオーディオ信号にフォーマット化するよう構成されうる。
【００３０】
或いは、受信器１００は、受信信号をベースバンド信号にダウンコンバートするよう構成され、復調器５０は、そのベースバンド信号に対して処理を行うよう構成可能である。そのような実施形態では、復調器５０は、ベースバンドプロセッサ６０と組み合わされることが可能である。
【００３１】
システム１０は、例えば、ユーザ選択又はユーザ制御でありうる外部ソース（図示せず）からのモード選択入力を受信するよう構成可能なモード選択モジュール２０を含むことが可能である。モードは、受信器１００の動作モードに対応し、また、特定の動作帯域、チャネル間隔、チャネル帯域幅、及び出力ＩＦ周波数を決定するよう使用可能である。
【００３２】
モード選択モジュール２０は、チャネル選択モジュール３０に結合可能である。チャネル選択モジュール３０は、モード選択モジュール２０に結合され、また、所望の局所発振器（ＬＯ）制御信号を生成するよう構成可能である。チャネル選択モジュール３０は、所望のＲＦ信号の受信と、所望の出力ＩＦの生成を可能にするよう受信器１００のＬＯ周波数を調整するために必要な制御信号を生成可能である。チャネル選択モジュール３０はさらに、ユーザインターフェース、又は、所望のチャネル選択を指示可能な一部の他のモジュール又は装置といった外部ソース（図示せず）から１つ以上の入力信号を受信可能である。
【００３３】
チャネル選択モジュール３０は、受信器１００内のＲＦ  ＬＯ及びＩＦ  ＬＯを独立して制御可能である。例えば、チャネル選択モジュール３０は、ＲＦ  ＬＯを、モードと所望のチャネルの両方に基づいた周波数に合わせることができる。チャネル選択モジュール３０はさらに、ＩＦ  ＬＯの周波数を制御するよう構成可能であり、また、ＩＦ  ＬＯを、所望のモードだけに基づいて制御するよう構成されうる。他の実施形態では、チャネル選択モジュール３０は、各チャネルに対してＲＦ及びＬＯの周波数の両方を合わせるよう構成可能である。
【００３４】
フィルタコントローラ４０もモード選択モジュール２０に結合可能である。フィルタコントローラ４０は、受信器１００内の１つ以上のフィルタ帯域幅を制御する制御信号を受信器１００に供給するよう構成可能である。フィルタコントローラ４０は、受信器１００において必要とされ、また、動作モードに依存するチャネル選択性に基づいてフィルタ帯域幅を設定するよう構成可能である。
【００３５】
フィルタコントローラ４０はさらに、チャネル選択モジュール３０とも通信可能である。フィルタコントローラ４０は、受信器１００内のフィルタを制御し、それにより、各チャネル変更後に所定の較正の間、所定の帯域幅にするよう構成可能である。例えば、フィルタコントローラ４０は、ＤＣオフセット較正時に最小帯域幅にフィルタを合わせるよう構成可能である。或いは、受信器１００における較正モジュールが、較正時のフィルタ帯域幅を制御するよう構成可能である。
【００３６】
プロセッサ７２及び関連付けられるメモリ７４は、システム１０に含まれ、各モジュールにおける１つ以上の機能を実行するよう構成可能である。例えば、メモリ７４は、プロセッサ７２が使用可能な１つ以上の命令を含むことができる。これらの命令は、ソフトウェアの形式であり、プロセッサ７２によって実行されると、システム１０内の様々なモジュールの一部又は全ての機能を実行可能である。
【００３７】
図２Ａは、１つ以上の集積回路（ＩＣ）の１つ以上の基板上に実装可能な受信器２００の一実施形態を示す簡略機能ブロック図である。例えば、受信器２００は、無線周波数（ＲＦ）通信システムにおいて動作するよう構成される集積回路受信器でありうる。例えば、受信器２００は、ケーブルテレビジョン信号ソース、ローカルで生成された信号のソース、又は中継テレビジョンのソースのいずれからでも動作するよう構成された集積回路テレビジョンチューナでありうる。受信器２００は、例えば、図１のシステムにおける受信器でありうる。
【００３８】
一部の実施形態では、受信器全体を単一のＩＣ上に集積することが有利でありうる。他の実施形態では、受信器２００の一部を第１のＩＣ又は第１の基板上に集積し、受信器２００の残りの部分を第２のＩＣ又は第２の基板上に集積することが有利でありうる。第１及び第２の基板は、単一のパッケージで実装されても、又は、別個のパッケージに実装されてもよい。例えば、受信器２００内の信号経路が第１の基板上に実装され、１つ以上の局所発振器が、第２の基板上に実装され、第１の基板に１つ以上の相互接続部を介して結合されてもよい。
【００３９】
図２に示す信号相互接続部は、シングルエンデッド信号相互接続部であるように見えるが、一部又は全ての相互接続部は、差動接続部として実施可能であることは一般的に理解されよう。差動相互接続部は、例えば、雑音低減の目的から実施することが有利でありうる。
【００４０】
受信器２００の一部は、デジタル的に実装可能であり、また、信号のデジタル表現を処理するよう構成可能である。受信器２００内での信号のデジタル処理、及び、デジタル部分を有する受信器２００の実施形態は、様々なブロック及びモジュールの機能の説明に注目するよう明白には示していない。
【００４１】
受信器２００は、入力信号を受信し、且つ、その入力信号を、一般的には、固定量分増幅するよう結合されるＲＦ増幅器２１０を含む。上述したように、入力信号は、受信ワイヤレス信号であっても、ケーブル分配システムから結合される信号であってもよい。ＲＦ増幅器２１０は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）であってよく、また、一般的に、入力ダイナミックレンジ全体に亘ってその線形領域で動作するよう構成されうる。
【００４２】
ＲＦ増幅器２１０からの増幅された出力は、ミキサ２２０といった周波数変換器に結合される。周波数変換器は、受信ＲＦ信号の周波数を、中間周波数（ＩＦ）又はベースバンドに周波数移動させるよう構成されうる。調整可能な局所発振器（ＬＯ）２２４は、所望のＲＦ信号をＩＦ又はベースバンド出力に周波数変換する周波数となるよう制御される。例えば、入力信号は、動作周波数帯域に亘って複数のチャネルを有する合成ＲＦ信号であってよく、また、ＬＯ２２４は、所望のチャネルをＩＦ又はベースバンドにダウンコンバートするよう構成可能である。
【００４３】
周波数変換器を単一のミキサ２２０として説明するが、周波数変換は、複数の周波数変換段を介して行われてもよく、単一段における直接変換に限定されない。複数のＬＯを、多数の周波数変換段を有する実施形態に使用してもよい。
【００４４】
周波数変換器の出力は、フィルタ２３０に結合される。フィルタ２３０は、所望の信号を通過させ、また、隣接チャネル及び任意の他の帯域外干渉ソースを実質的に拒絶するよう構成される。例えば、所望のＲＦ信号が、ＩＦに周波数変換される場合、フィルタ２３０は、実質的に１つの信号チャネルの帯域幅である帯域幅を有する帯域通過フィルタでありうる。テレビジョン受像機のコンテキストにおいては、フィルタ２３０の帯域幅は、実質的に、ＮＴＳＣチャネルの帯域幅といったテレビジョンチャネルの帯域幅でありうる。
【００４５】
フィルタ２３０の出力は、自動利得制御（ＡＧＣ）ループの一部として実装される広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０に結合される。ＡＧＣループは、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０の利得を制御し、それにより、出力信号電力が、入力ダイナミックレンジ全体に亘って実質的に同じであるよう構成可能である。
【００４６】
広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０は、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０の入力に、連続的な可変利得制御を有する可変利得段２４４と直列して結合されるステップ減衰器２４２を含む。利得制御モジュール２４６は、利得制御信号を受け取り、その利得制御信号に応答してステップ減衰器２４２及び可変利得段２４４の利得を制御する。広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０の一実施形態の動作を、以下に詳細に説明する。
【００４７】
広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０の出力は、信号分割器２５０に結合される。信号分割器２５０の第１の出力は、受信器２００の出力である。信号分割器２５０の第２の出力は、ＡＧＣループへのフィードバックの一部を形成する比較器２６０に結合される。
【００４８】
比較器２６０は、出力信号の１つのバージョンを受信し、それを、所定の利得制御設定点と比較するよう構成される。比較結果は、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０の利得を増加又は減少するかを判断するために使用する生フィードバック信号となる。
【００４９】
比較器２６０は、例えば、受信器出力信号の電力を、代表電圧にするよう構成される電力検出器を含みうる。比較器２６０は、電力検出器の出力電圧を、所望の出力電力を達成するよう選択された利得制御設定点に対して比較することができる。比較器２６０は、利得制御設定点が検出された電力レベルより高い場合に高電圧を出力し、利得制御設定点が検出された電力レベルより低い場合に低電圧を出力することができる。
【００５０】
比較器２６０の出力は、比較器２６０の出力をフィルタリングするよう動作するループフィルタ２７０に結合される。ループフィルタ２７０の帯域幅が、ＡＧＣループの帯域幅を決定する。一般的に、ループフィルタ２７０は、ヘルツ又は数十ヘルツのオーダといった相対的に低い通過帯域を有するローパスフィルタとして構成される。一般的に、ＡＧＣループをアンダーダンピングし、また、ＡＧＣループが所望の利得レベルを越えないよう低ループ帯域幅が選択される。
【００５１】
ループフィルタ２７０の出力は、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０の利得制御モジュール２４６に結合される。従って、ＡＧＣループは、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０の利得、ひいては、受信器２００の出力信号の閉ループ制御を与える。
【００５２】
図２Ｂは、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器を有する受信器２００の代替の実施形態を示す簡略機能ブロック図である。図２Ｂの実施形態では、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０は、フロントエンド増幅器として構成され、固定ＲＦ増幅器が省略される。このような実施形態では、固定利得ＩＦ増幅器２３５又はベースバンド増幅器を、周波数変換器の後に使用することができる。
【００５３】
図３は、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０の一実施形態を示す簡略機能ブロック図である。広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０は、例えば、図２の受信器の広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０でありうる。
【００５４】
広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０は、可変利得段２４４と直列にされる受動ステップ減衰器といった減衰器２４２を含む。減衰器２４２により供給される利得レンジは、可変利得段２４４の連続利得制御レンジと協調して組み合わされ、それにより、拡張された利得レンジを供給する。
【００５５】
ステップ減衰器２４２は、その利得を離散ステップでインクリメント又はデクリメント可能である非常に線形な利得制御回路を提供する。減衰器の離散ステップは、選択された減衰値と関連付けられ、可変利得段２４４の連続利得制御は、同期して増加又は減少される。減衰器２４２によって与えられる減衰量が、１つの離散値から別の離散値に変わると、可変利得段２４４の連続利得制御は、ステップ減衰器の利得における減少又は増加のそれぞれを補償するよう変更される。これは、利得経路の前部において非常に線形な利得制御素子を適用することを可能にし、それにより、連続利得制御を維持しつつ線形性及び信号処理能力を向上することができる。
【００５６】
線形の広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０は、非常に大きいダイナミックレンジを有する複数の信号が存在し、線形利得制御が所望される場合に、有用である。線形の広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０は、集積回路上で線形利得制御が実施されることが所望される場合に、特に有用である。アンテナから弱い信号を受信しうる、又は、ケーブル分配ネットワークから非常に強い信号を受信しうる、テレビジョンチューナといった通信受信器に使用されているものがその一例である。
【００５７】
利得制御回路２４６として示す利得制御モジュールは、減衰器２４２により供給される減衰と、可変利得段２４４により供給される可変利得を制御する。広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０装置全体は、単一の集積回路（ＩＣ）基板上に実装可能であり、また、ＩＣ上に実装される受信器の一部として実装されてもよい。
【００５８】
広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０は、明瞭にする目的で、シングルエンデッド装置として示す。一つ以上の素子は、差動回路として構成可能である。例えば、減衰器及び可変利得増幅器を通るＲＦ信号経路を差動回路として実装することが有利でありうる。一部の実施形態では、利得制御回路２４６から減衰器２４２又は可変利得段２４４への制御線路を、差動信号として構成してもよい。
【００５９】
減衰器２４２は、離散的な減衰値を供給するよう構成され、各減衰値は、利得制御回路２４６により選択可能である。減衰器２４２は、可変利得段２４４の利得レンジと組み合わされる場合に、所望のダイナミックレンジ全体に実質的にスパンする複数の減衰値からなるレンジを供給するよう構成される。減衰器２４２によりスパンされるダイナミックレンジ全体は、例えば、４０ｄＢ、５０ｄＢ、６０ｄＢ、７０ｄＢ、８０ｄＢ、９０ｄＢ、又は一部の他のダイナミックレンジより大きいことが可能である。
【００６０】
広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０は、略雑音フロアから約０ｄＢｍ以上にスパンする受信器のフロントエンドにおけるダイナミックレンジをスパンするよう構成されうる。約１ＧＨｚの雑音帯域幅について、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０は、約８０ｄＢ及び約８４ｄＢより大きいダイナミックレンジをスパンするフロントエンドと動作するよう構成可能である。
【００６１】
一実施形態では、減衰器２４２は、実質的に固定のステップサイズを有するステップ減衰器として構成される。利得ステップは、一般的に、実質的に等しいサイズの対数−線形ステップとして実施されうるが、そのような減衰器ステップ構成に限定されるわけではない。減衰器ステップサイズは、例えば、２ｄＢ、３ｄＢ、５ｄＢ、７ｄＢ、１０ｄＢ、又は一部の他の減衰器ステップサイズでありうる。
【００６２】
減衰器２４２の実施形態は、受動減衰器として示す。減衰器２４２は、一般的に、受動コンポーネントを使用して実装される。これは、受動実装は、大きい電力ダイナミックレンジに亘って非常に線形であることが可能であり、また、大きい周波数レンジに亘って一貫性があるからである。しかし、集積回路内に実装される場合、減衰器素子は、受動デバイス、能動デバイス、又は、受動デバイス及び能動デバイスの組み合わせを使用して実装されてもよい。例えば、抵抗器が、１つ以上の抵抗器、ダイオード、又は他の受動デバイスとして実装されうる。さらに、減衰器における１つ以上の素子は、ＦＥＴ、相互コンダクタンスデバイス、トランジスタ等、又は、一部の他の可変インピーダンス能動デバイスを含む１つ以上の能動デバイスを含むことが可能である。減衰器における一部の素子は、受動デバイス及び能動デバイスの組み合わせを含むことが可能である。
【００６３】
減衰器２４２は、Ｌ型パッドとして示すが、このような構成は、例として与えたものであり、一般的に、任意の好適な減衰器構成を使用してよい。例えば、一部の実施形態では、相対的に一定の入力インピーダンスを維持することが有利でありえ、減衰器は、一定インピーダンスアーキテクチャを使用して実装されうる。他の実施形態では、減衰器は、π型パッド、Ｔ型パッド、橋絡Ｔ型等、又は、一部の他の減衰器構成又は構成の組み合わせとして実装可能である。減衰器２４２は、連続利得制御が可能であるが、利得制御回路２４６の動作によって離散ステップに限定されうる。代替の実施形態では、減衰器は、並列にされた複数の固定減衰器の組み合わせであることが可能であり、マルチプレクサが、信号経路に結合する固定減衰器を選択する。さらに別の実施形態では、減衰器２４２は、直列接続された複数の固定減衰器でありうる。この場合、固定減衰器のそれぞれは、選択的にバイパスされうる。減衰器２４２の他の実施形態は、上述した実施形態の組み合わせを使用してもよい。
【００６４】
可変利得段２４４は、単一の可変利得増幅器、複数の可変利得増幅器、又は固定利得増幅器及び可変利得増幅器の組み合わせでありうる。可変利得段２４４は、減衰器２４２がその最小減衰にあり、また、入力信号がその最大の大きさにあって、当該可変利得段の最大利得値となるよう制御された場合に、実質的に線形な利得を供給するよう構成可能である。しかし、一般的な実施形態では、可変利得段２４４は、入力信号がその最大値にある場合に最大利得を供給しない。従って、可変利得段２４４は、期待入力又は出力電力のレンジに亘って線形であるよう選択可能である。
【００６５】
可変利得段は、減衰器２４２により供給される最大離散減衰ステップ以上の利得制御レンジに亘って実質的に線形の利得制御応答を有することが有利である。従って、可変利得段２４４の利得制御レンジは、所望の全ダイナミックレンジのサブセットであり、また、減衰器２４２により選択可能な最大離散ステップサイズより大きいことが有利である。
【００６６】
利得制御回路２４６は、減衰器２４２により供給される離散的な減衰と、可変利得段２４４により供給される利得とを、ダイナミックレンジ全体に亘って利得を線形化するよう協調制御する。
【００６７】
利得制御回路２４６は、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０の利得を変更するよう制御信号を受信する。この制御信号は、一般的に、図２の受信器内に示すような自動利得制御ループといった自動利得制御ループにおける比較器により生成される制御電圧である。
【００６８】
利得制御回路２４６は、減衰器２４２により供給される各離散減衰値に対応する制御値を格納可能である。利得制御回路２４６は、メモリ内に所定値を格納するか、又は、それらの値は、減衰器２４２を較正し、所望の減衰値に対応する較正制御値を格納することによって決定されうる。
【００６９】
例えば、可変利得段２４４の利得は、その最大利得値となるよう制御可能である。広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０への入力信号は、増幅器の入力において期待される最大振幅に設定可能である。或いは、減衰器が受信器内で較正される場合、受信器への入力信号は、最大期待受信信号電力に設定可能である。次に、利得制御回路２４６は、減衰器２４６に適用される制御信号を変更可能である。実質的に等しい減衰器ステップをもたらすこれらの利得制御値は、利得制御回路２４６内のルックアップテーブル内に格納可能である。処理は、減衰器のダイナミックレンジ全体が特徴付けられるまで繰り返されることが可能である。
【００７０】
さらに、利得制御回路２４６は、可変利得段２４４の較正曲線を格納可能である。広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０への入力信号は、一定値に設定可能であり、また、減衰器２４２は、固定の減衰値を供給するよう制御可能である。
【００７１】
利得制御回路２４６は、可変利得段２４４への利得制御信号を最小値に設定し、また、その利得制御信号を増加し、さらに、出力信号における変化をモニタリング可能である。利得制御回路２４６は、利得制御信号を、可変利得段２４４の利得にマッピング可能である。利得曲線の線形部分を選択し、利得制御回路内のテーブル内に格納可能である。利得曲線の最も線形な部分を選択し、また、減衰器２４２により供給される最大離散ステップより大きい利得レンジをスパンする部分を選択することが有利である。或いは、利得制御レンジの終点をルックアップテーブル内に格納し、また、利得曲線の傾斜又は変化率をルックアップテーブル内に格納し、そして、利得制御回路は、可変利得段２４４からの所望の利得に対応する制御信号値を計算可能である。
【００７２】
従って、可変利得段２４４がスパンする利得制御ダイナミックレンジは、増幅器に望まれるダイナミックレンジ全体の一部分に限定されることが可能である。合成広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０は、可変利得段２４４の利得制御レンジをはるかに越えるダイナミックレンジに亘って実質的に線形な利得制御応答を供給することができる。
【００７３】
利得制御回路２４６は、制御電圧のレンジをルックアップテーブル内に格納された各離散減衰値にマッピングし、また、制御電圧のレンジを可変利得段２４４の制御信号レンジにマッピングすることによって、１つの入力制御電圧を１つの利得にマッピング可能である。従って、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器２４０からの所望のダイナミックレンジ内の所望の利得それぞれについて、減衰器設定と可変利得段設定の少なくとも１つの組み合わせが存在する。
【００７４】
利得制御回路２４４は、減衰器により供給される減衰が変更されるレンジに対応する１つ以上の利得制御閾値を格納可能である。従って、各離散減衰器値について、利得制御回路は、下方閾値及び上方閾値を格納可能である。利得制御回路２４６は、制御電圧がこの上方及び下方閾値の境界を越える度に、離散減衰値を変更する。
【００７５】
利得制御回路２４６は、離散減衰値間で高速に切替る可能性を少なくする目的で、離散減衰値と、部分的にオーバーラップする利得制御レンジを格納可能である。隣接する利得制御レンジにおけるオーバーラップの量は、ヒステリシスのレベルに対応する。ヒステリシスを有する利得制御回路２４６の動作は、図４Ａ−Ｃに示す特性曲線と合わせて説明する。
【００７６】
図４Ａ−Ｃは、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器の一実施形態における増幅器利得曲線、可変利得制御電圧、及び離散利得制御電圧の例を示す簡略図である。これらの曲線により特徴付けられる広ダイナミックレンジ可変利得増幅器は、例えば、図３に示す広ダイナミックレンジ可変利得増幅器であることが可能である。
【００７７】
説明目的で、３つの利得ステップｄＡ１−３を有する減衰器を示す。しかし、この概念は、明らかに任意の数の利得ステップに拡大適用することができる。一実施形態では、減衰器は、１ステップあたり約７ｄＢである３つのステップを与えるよう構成される。
【００７８】
制御電圧Ｖｃｏｎｔｒｏｌは利得制御回路により受信され、この電圧は、減衰器と可変利得増幅器（ＶＧＡ）を含むシステムの利得全体を調節するよう使用される。減衰器の利得は、離散ステップｄＡ１−３で変更可能であり、一方、ＶＧＡの利得は、所望の全ダイナミックレンジより小さいが減衰器ステップサイズより大きい増幅器利得制御レンジに亘って連続的に可変である。
【００７９】
制御電圧Ｖｃｏｎｔｒｏｌは、例えば、利得制御ループの一部として動作する検出器を使用して生成可能である。利得制御ループは、受信器内で予め設定される又は制御可能である特定の利得制御設定点に設定可能である。
【００８０】
制御電圧Ｖｃｏｎｔｒｏｌがその最小値から最大値に増加されると、利得制御回路は、減衰器及びＶＧＡへの制御信号（それぞれ図３における信号Ａ及びＢ）を独立して調節し、それにより、電圧閾値Ｖｔ１を越えると、減衰器の利得は、ｄＡ１分（減衰レベルの減少に対応）増加され、一方、ＶＧＡの利得は、同量分減少される。閾値Ｖｔ２及びＶｔ３を越えた場合にも同様の制御が適用される。このことは、図４Ａ及び４Ｂに実線により示す。結果として得られるシステムの利得全体は、図４Ｃに示すような滑らかな曲線となる。
【００８１】
利得制御回路は、制御電圧Ｖｃｏｎｔｒｏｌが減少した場合に、減衰器及びＡＧＣの利得曲線が、図４Ａ及び図４Ｂに示す破線に従うよう「ヒステリシス」と知られる振動を除去する慣例として行われる手法を実施する。つまり、制御電圧ＶｃｏｎｔｒｏｌがＶｔ２より下に下降する場合、減衰器の利得は、ｄＡ３分増加し、一方、ＶＧＡの利得は、同量分減少する。
【００８２】
図４Ａ−Ｃに示す実施形態は、閾値電圧により画成される複数のオーバーラップする利得レンジを使用する。各利得レンジは、少なくとも１つの別の利得レンジに部分的にオーバーラップする。オーバーラップのレベルは、ヒステリシスのレベルに対応する。従って、ヒステリシスは、制御電圧Ｖｃｏｎｔｒｏｌにおける変化、又は、増幅器出力における利得差で特徴付けられることが可能である。
【００８３】
例えば、第１の利得レンジは、Ａ１に設定される離散減衰器と、所定のチューニングレンジにスパンするＶＧＡの利得により画成される。この第１の利得レンジは、ゼロボルトの下限とＶｔ１の上限により境界付けられる。第２の利得制御レンジは、Ａ２に設定される離散減衰器により画成され、また、Ｖｔ０からＶｔ１のレンジをスパンする。同様に、第３の利得制御レンジは、Ａ３に設定される離散減衰器により画成され、Ｖｔ１からＶｔ３のレンジをスパンする。ヒステリシスは、例えば、Ｖｔ１−Ｖｔ０の閾値電圧における差により特徴付けられることが可能である。同じヒステリシスは、２つの閾値点における、例えば、ｄＢでの増幅器利得における変化によって特徴付けられることが可能である。
【００８４】
３つの利得制御レンジは、部分的にオーバーラップした領域を有し、利得制御回路は、このオーバーラップした利得制御領域を使用して、利得制御ヒステリシスを実施する。例えば、閾値Ｖｔ１とＶｔ２の間の利得制御領域は、２つの別個の利得制御レンジに対応する。広ダイナミックレンジ可変利得増幅器が、Ａ１に設定される増幅器と共に、第１の利得制御領域において動作する場合、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器は、制御電圧がＶｔ１を越えるまでその利得制御領域内に留まる。制御電圧が上方閾値Ｖｔ１を越えると、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器は、閾値Ｖｔ０とＶｔ１により境界付けられる第２の利得制御領域に遷移する。広ダイナミックレンジ可変利得増幅器は、制御電圧が下方閾値Ｖｔ０より下に下がらない限り、第１の利得制御領域には戻らない。
【００８５】
利得制御回路は、減衰値Ａ１−３又はステップサイズ値ｄＡ１−３、及び、それらの対応する閾値電圧Ｖｔ０−ｔ３を、較正処理を介して先験的に（a priori）格納して実施可能であるか、又は、システムを、値ｄＡ１−３は実質的に同一であり、ＶＧＡの利得制御曲線は較正が必要でない程十分に良好に制御されるよう設計可能である。
【００８６】
図５は、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器の利得を制御する方法５００の一実施形態を示す簡略フローチャートである。この方法は、例えば、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器を実装する受信器により実行可能である。例えば、図２の受信器が、この方法５００を、図３の広ダイナミックレンジ可変利得増幅器に実行可能である。具体的には、この方法５００は、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器の利得制御モジュールによって実行可能である。
【００８７】
受信器は、最初に起動したとき、又は、例えば、信号ソースをアンテナからケーブルシステムに切り替えたときといった受信電力において相当な変化が起きることが予想されるイベント後に、方法５００を実行可能である。
【００８８】
方法５００は、受信器が、利得制御信号を受信する工程５１０から開始する。上述したように、この利得制御信号は、実質的に連続的に動作する受信器内のＡＧＣループ内で生成可能である。受信器は、その利得制御信号を受信するよう構成される利得制御モジュールを含むことが可能である。一般的に、利得制御信号は、増幅された出力信号から生成された計量を所定の利得制御設定点に対して比較する比較器によって生成される制御電圧である。利得制御設定点は、一般的に、増幅された出力信号を、所望の平均電力レベルといった所望の動作点に維持するよう選択される。
【００８９】
利得制御信号を受信後、受信器、及び、一般的に、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器の利得制御モジュールは、複数の利得制御領域のうちどの利得制御領域がその制御信号を包含するか判断する。複数の利得制御領域は、部分的にオーバーラップすることが可能であるので、その利得制御信号を包含する利得制御領域は１つ以上あってもよい。
【００９０】
利得制御モジュールは、判断工程５３０に進み、離散減衰器が、複数の利得制御領域のうちの１つに対応する値に設定されているか否かを判断する。つまり、利得制御モジュールは、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器の利得が、適切な利得制御領域に現在あるか否かを判断する。
【００９１】
適切な利得制御領域に現在ある場合、利得制御モジュールは、判断工程５３０から以下に説明する工程５５０に進む。利得制御モジュールは、判断工程５３０において、離散減衰器は、複数の利得制御領域のうちの１つに対応する値に設定されていないと判断する場合、利得制御モジュールは、工程５４０に進む。
【００９２】
工程５４０では、利得制御モジュールは、減衰器の値を、利得制御信号に対して最も広い動作レンジを有する利得制御領域に関連付けられる値に設定する。つまり、多数の利得制御領域が利得制御信号を包含する場合、利得制御モジュールは、別の減衰器値の変更を必要とすることなく最大の利得制御レンジを可能にする利得制御領域を選択する。利得制御モジュールは、一般的に、利得制御信号に最も近い中間点を有する利得制御領域を選択する。
【００９３】
利得制御モジュールは、工程５４０から、受信器内の利得制御モジュールが、変更された減衰設定を補償するよう可変利得増幅器の連続利得制御信号をオフセットする工程５４２に進む。例えば、減衰器がその減衰値を固定値分増加する場合、利得制御モジュールは、可変利得増幅器への利得制御電圧をオフセットし、それにより、その利得を、略該固定値分、上方向に調節する。
【００９４】
利得制御モジュールは、工程５５０に進み、可変利得増幅器の利得をさらに調節する。利得制御モジュールは、所定の利得制御曲線及び現在の減衰値に対応する利得制御領域に基づいて、利得制御信号をＶＧＡ利得制御値にマッピングすることができる。可変利得増幅器の利得を調節後、利得制御モジュールは、次の制御信号更新のために工程５１０に戻ることができる。
【００９５】
図６は、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器を有する受信器における利得制御の方法６００を示す簡略フローチャートである。方法６００は、例えば、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器を実装する受信器により実行可能である。例えば、図２の受信器が、この方法６００を、図３の広ダイナミックレンジ可変利得増幅器に実行可能である。
【００９６】
方法６００は、利得制御モジュールが、利得制御信号を受信する工程６１０から開始する。上述したように、利得制御信号は、実質的に連続的に動作する受信器内のＡＧＣループ内で生成可能である。
【００９７】
利得制御モジュールは、工程６２０に進み、その利得制御信号を、アクティブ利得制御領域の上方閾値及び下方閾値に対して比較する。アクティブ利得制御領域は、利得制御モジュールが動作している利得制御領域に対応する。
【００９８】
利得制御モジュールは、判断工程６３０に進み、その利得制御信号が、上方閾値及び下方閾値によって画成される利得制御領域外か否かを判断する。上方閾値及び下方閾値により画成される境界外の利得制御信号は、閾値を越えた利得制御信号の遷移を示す。
【００９９】
判断工程６３０において、利得制御モジュールが、利得制御信号は閾値を超えて遷移しなかったと判断すると、利得制御モジュールは、以下に説明する工程６６０に進む。しかし、利得制御モジュールが、利得制御信号はアクティブ利得制御領域の閾値を超えて遷移したと判断すると、利得制御モジュールは、判断工程６３０から工程６４０に進む。
【０１００】
工程６４０において、利得制御モジュールは、更新された利得制御領域を決定し、その更新された利得制御領域に対応するよう減衰器により供給される減衰を更新する。利得制御モジュールは、各利得制御領域に対応する減衰器制御信号をメモリ内に格納し、その更新された利得制御領域に対応する減衰器制御信号を取出しし且つ適用することができる。利得制御モジュールはさらに、例えば、メモリから取出しすることによって、更新された上方閾値及び下方閾値を決定する。
【０１０１】
利得制御モジュールは、工程６５０に進み、更新された利得制御領域への遷移を補償するようＶＧＡ利得制御信号をオフセットする。例えば、利得制御信号が、減衰器がその利得を固定値分減少する結果をもたらす値に遷移する場合、利得制御モジュールは、実質的に当該の固定値分減少した利得を供給するＶＧＡとなるような量で現在のＶＧＡ制御信号を下方向にオフセットする。
【０１０２】
利得制御モジュールは、工程６６０に進み、利得制御信号と更新された利得制御領域に基づいてＶＧＡの利得を調節する。利得制御モジュールは、次に、更新された利得制御信号を処理するよう工程６１０に戻る。
【０１０３】
このようにして、利得領域間の遷移は分かりやすく、また、広ダイナミックレンジ可変利得増幅器は、ダイナミックレンジ全体に亘って連続的な利得制御を有するかのように動作するように見える。離散減衰器の線形ＶＧＡとの組み合わせは、可変利得段だけを使用して達成可能な利得レンジより大きい線形の利得レンジを有する可変利得増幅器を提供する。
【０１０４】
可変利得増幅器の前に離散ステップ減衰器を配置することを含む可変利得を実施する方法を開示する。離散ステップ減衰器は、実質的に等しい間隔があけられた減衰ステップを有するよう構成可能であり、また、可変利得増幅器は、最大減衰ステップサイズに亘って実質的に線形である利得制御応答を有するよう構成可能である。利得制御モジュールは、ＡＧＣ信号を受信し、離散ステップ減衰器及び可変利得減衰器を、実質的に線形の利得制御応答を供給するよう制御可能である。離散ステップ減衰器、可変利得増幅器、及び利得制御モジュールは、単一の半導体基板上又は単一の集積回路内に実装可能である。
【０１０５】
本願に開示する実施形態に関連して説明した方法、処理、又はアルゴリズムの工程は、ハードウェア、プロセッサにより実行されるソフトウェアモジュール、又はそれらの組み合わせにおいて直接的に具現化されうる。方法又は処理における様々な工程又は動作は、図示した順序で、又は、別の順序で実行されうる。さらに、１つ以上の処理又は方法の工程は省略されても、また、方法及び処理に追加されてもよい。追加の工程、ブロック、又は動作は、開始点、終了点、又は、方法及び処理の既存の要素間に追加されてよい。
【０１０６】
開示した実施形態の上述は、当業者が本開示内容を利用することができるよう提供したものである。これらの実施形態の様々な修正が当業者には容易に明らかであり、また、本願に記載した一般原理は、本開示内容の精神又は範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用されうる。従って、開示内容は、本願に示す実施形態に限定する意図はなく、また、本願に開示する原理及び新規特徴と一貫する最大範囲で許容されるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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