(57)【要約】【課題】適応フィルタによるイメージ除去を行う際に、希望信号選択度の低下や受信感度抑圧の発生を回避することのできる受信機を提供する。【解決手段】レベル検出器１Ａは、適応フィルタ１０６から出力される希望信号の信号レベルを検出し、レベル検出器１Ｂは、適応フィルタ１０６から出力されるイメージ信号の信号レベルを検出する。比較器２は、レベル検出器１Ａの出力値とレベル検出器１Ｂの出力値を比較し、その差分値を出力する。局部発振器制御部３は、比較器２から出力された差分値が予め定めた所定値以下であるときに、局部発振器ＯＳＣ１および局部発振器ＯＳＣ２の発振周波数の変更を行う。【選択図】  図１
2011188119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたＲＦ信号を中間周波数信号へ変換する第１のヒルベルト変換ミキサと、前記第１のヒルベルト変換ミキサへ第１の局部発振周波数信号を与える第１の局部発振器と、前記中間周波数信号をデジタル信号へ変換するＡＤコンバータと、デジタル信号へ変換された前記中間周波数信号をベースバンド信号へ変換する第２のヒルベルト変換ミキサと、前記第２のヒルベルト変換ミキサへ第２の局部発振周波数信号を与える第２の局部発振器と、前記ベースバンド信号からイメージ周波数を除去した希望信号および前記ベースバンド信号から希望周波数を除去したイメージ信号を出力する適応フィルタと
を備える受信機であって、
前記希望信号の信号レベルを検出する第１のレベル検出器と、
前記イメージ信号の信号レベルを検出する第２のレベル検出器と、
前記第１のレベル検出器の出力値と前記第２のレベル検出器の出力値を比較し、その差分値を出力する比較器と、
前記差分値が予め定めた所定値以下であるときに、前記第１の局部発振器および前記第２の局部発振器の発振周波数の変更を行う局部発振器制御手段と
を有することを特徴とする受信機。
【請求項２】
前記局部発振器制御手段は、
前記差分値が予め定めた所定値以下であるときに、
前記第１のヒルベルト変換ミキサから出力される前記中間周波数信号の周波数が低くなるように、前記第１の局部発振器の発振周波数を変更し、
前記中間周波数信号の周波数の変動を補償するように、前記第２の局部発振器の発振周波数を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の受信機。
【請求項３】
前記前記１の局部発振器および前記第２の局部発振器の発振周波数の変更量が極く小さい
ことを特徴とする請求項２に記載の受信機。
【請求項４】
前記第１のヒルベルト変換ミキサと前記ＡＤコンバータの間に低域通過フィルタが挿入されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項５】
前記第１のヒルベルト変換ミキサと前記ＡＤコンバータの間に帯域通過フィルタが挿入されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ラジオ放送の受信などには、スーパーヘテロダイン方式の受信機が用いられる。スーパーヘテロダイン方式の受信機は、受信した高周波信号と局部発振器の出力をミキサで混合し、その周波数の差分の中間周波数信号を検波器入力とする。
【０００３】
このようなスーパーヘテロダイン方式の受信機では、希望周波数の信号のほかにイメージ信号も受信することが問題となる。イメージ信号とは、周波数軸上で、局部発振周波数に対して、希望周波数とは対称な位置の周波数を有する妨害信号のことである。
【０００４】
このイメージ信号を除去する方法の一つとして、ヒルベルト変換ミキサと合成フィルタを用いたハートレー型イメージ除去ミキサがよく用いられる。ハートレー型イメージ除去ミキサは、高周波信号に局部発振器からの直交信号ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔをそれぞれ掛け合わせる２つの乗算器からなるヒルベルト変換ミキサと、それぞれの乗算器の出力信号を入力するＬＰＦ（Low  Pass  Filter）と、一方のＬＰＦの出力信号を９０°位相シフトさせる移相器と、移相器の出力信号と他方のＬＰＦの出力信号を加算する加算器と、で構成される。
【０００５】
ハートレー型イメージ除去ミキサでは、一方の信号に９０°位相補正を行った後で合成することで、希望側が強調され、イメージ側が抑制される。
【０００６】
しかし、ハートレー型イメージ除去ミキサをアナログ回路で構成した場合、素子の製造上の精度の制約を受け、各構成要素は理想値とならない。そのため、ミキサの入力信号および９０°移相器は相対誤差を含み、位相補正後の合成にミスマッチが生じる。その結果、ハートレー型イメージ除去ミキサは、十分なイメージキャンセル量を確保できなくなる。
【０００７】
このミスマッチの問題に対して、従来、上述のアナログ方式のヒルベルト変換ミキサの出力に接続される２つのＬＰＦの出力をそれぞれＡ／Ｄコンバータによりデジタル信号に変換した後に、再度デジタル方式のヒルベルト変換を行い、その出力を適応アルゴリズムとしてＬＭＳ（Least  Mean  Square）アルゴリズムを用いる適応フィルタへ入力することにより、アナログ回路のミスマッチを除去する、適応ミスマッチ除去システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００８】
しかし、上述の提案のシステムでは、適応フィルタへ希望信号とイメージ信号が同時に入力され、かつ、希望信号とイメージ信号に強い相関があるとき、すなわち希望信号の周波数に対してイメージ信号の周波数が局部発振周波数を挟んで丁度対称な位置にあるとき、適応フィルタにおいて希望信号とイメージ信号の選択性がとれなくなる。その結果、イメージ除去量の低下や、イメージ信号の代わりに希望信号を除去してしまい受信感度抑圧が発生する、という問題が発生する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Li Yu,W.Martin Sneglove,"A Novel Adaptive Mismatch Cancellation System for Quadrature IF Radio Receivers",IEEE TRANSACTION ON CIRCUIT AND SYSTEMS-II:ANALOG AND DIGITAL SIGNAL PROCESDING,June 1999,Vol.46,No.6,p.789-801
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明の目的は、適応フィルタによるイメージ除去を行う際に、希望信号選択度の低下や受信感度抑圧の発生を回避することのできる受信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、入力されたＲＦ信号を中間周波数信号へ変換する第１のヒルベルト変換ミキサと、前記第１のヒルベルト変換ミキサへ第１の局部発振周波数信号を与える第１の局部発振器と、前記中間周波数信号をデジタル信号へ変換するＡＤコンバータと、デジタル信号へ変換された前記中間周波数信号をベースバンド信号へ変換する第２のヒルベルト変換ミキサと、前記第２のヒルベルト変換ミキサへ第２の局部発振周波数信号を与える第２の局部発振器と、前記ベースバンド信号からイメージ周波数を除去した希望信号および前記ベースバンド信号から希望周波数を除去したイメージ信号を出力する適応フィルタとを備える受信機であって、前記希望信号の信号レベルを検出する第１のレベル検出器と、前記イメージ信号の信号レベルを検出する第２のレベル検出器と、前記第１のレベル検出器の出力値と前記第２のレベル検出器の出力値を比較し、その差分値を出力する比較器と、前記差分値が予め定めた所定値以下であるときに、前記第１の局部発振器および前記第２の局部発振器の発振周波数の変更を行う局部発振器制御手段とを有することを特徴とする受信機が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、適応フィルタによるイメージ除去を行う際に、希望信号選択度の低下や受信感度抑圧の発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る受信機の構成の例を示すブロック図。
【図２】実施例１の受信機の局部発振器制御部の動作を説明するための図。
【図３】実施例１の受信機の局部発振器制御部の動作を説明するための図。
【図４】本発明の実施例２に係る受信機の構成の例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は繰り返さない。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１に係る受信機の構成の例を示すブロック図である。
【００１６】
本実施例の受信機は、その基本構成として、入力されたＲＦ信号を増幅するＲＦ増幅器１０１と、増幅されたＲＦ信号を中間周波数の直交信号（Ｉ１信号、Ｑ１信号）へ変換するヒルベルト変換ミキサ１０２と、ヒルベルト変換ミキサへ第１の局部発振周波数信号を与える局部発振器ＯＳＣ１と、ヒルベルト変換ミキサ１０２から出力されたＩ信号、Ｑ信号がそれぞれ入力されるＬＰＦ１０３Ａ、１０３Ｂと、ＬＰＦ１０３Ａ、１０３Ｂから出力されたアナログ信号をそれぞれデジタル信号へ変換するＡＤコンバータ１０４Ａ、１０４Ｂと、デジタル信号へ変換された中間周波数のＩ信号、Ｑ信号をベースバンド信号へ変換するヒルベルト変換ミキサ１０５と、ヒルベルト変換ミキサ１０５へ第２の局部発振周波数信号を与える局部発振器ＯＳＣ２と、ヒルベルト変換ミキサ１０５から出力されたベースバンド信号からイメージ周波数を除去した希望信号および上述のベースバンド信号から希望周波数を除去したイメージ信号を出力する適応フィルタ１０６と、を備えている。
【００１７】
局部発振器ＯＳＣ１は、第１の局部発振周波数ｆ１に対する直交信号ｓｉｎω１ｔ、ｃｏｓω１ｔを出力する。
【００１８】
ヒルベルト変換ミキサ１０２は、乗算器１０２１、１０２２を有する。乗算器１０２１は、ＲＦ増幅器１０１の出力信号と局部発振器ＯＳＣ１からの直交信号ｓｉｎω１ｔとの乗算を行い、Ｉ１信号を出力する。また、乗算器１０２２は、ＲＦ増幅器１０１の出力信号と局部発振器ＯＳＣ１からの直交信号ｃｏｓω１ｔとの乗算を行い、Ｑ１信号を出力する。
【００１９】
局部発振器ＯＳＣ２は、第２の局部発振周波数ｆ２に対する直交信号ｓｉｎω２ｔ、ｃｏｓω２ｔを出力する。
【００２０】
ヒルベルト変換ミキサ１０５は、乗算器１０５１Ａ、１０５２Ａ、１０５１Ｂ、１０５２Ｂを有する。乗算器１０５１Ａは、ＡＤ変換器１０４Ａの出力信号と局部発振器ＯＳＣ２からの直交信号ｓｉｎω２ｔとの乗算を行い、Ｉ２１信号を出力する。また、乗算器１０５２Ａは、ＡＤ変換器１０４Ａの出力信号と局部発振器ＯＳＣ２からの直交信号ｃｏｓω２ｔとの乗算を行い、Ｑ２１信号を出力する。同様に、乗算器１０５１Ｂは、ＡＤ変換器１０４Ｂの出力信号と局部発振器ＯＳＣ２からの直交信号ｓｉｎω２ｔとの乗算を行い、Ｉ２２信号を出力する。また、乗算器１０５２Ｂは、ＡＤ変換器１０４Ｂの出力信号と局部発振器ＯＳＣ２からの直交信号ｃｏｓω２ｔとの乗算を行い、Ｑ２２信号を出力する。
【００２１】
ここで、局部発振器ＯＳＣ２の局部発振周波数ｆ２をヒルベルト変換ミキサ１０２から出力される中間周波数ｆｉｆに等しくする（ｆ２＝ｆｉｆ）と、ヒルベルト変換ミキサ１０５からは、ベースバンドの信号が出力される。
【００２２】
適応フィルタ１０６は、従来の受信器と同様、ＬＭＳアルゴリズムなどの適応アルゴリズムを用いて、アナログ回路のミスマッチを除去し、ヒルベルト変換ミキサ１０５から出力されたベースバンド信号からイメージ周波数を除去した希望信号と、上述のベースバンド信号から希望周波数を除去したイメージ信号を出力する。
【００２３】
この適応フィルタ１０６に、強い相関がある希望信号とイメージ信号が同時に入力されると、希望信号とイメージ信号の選択性がとれなくなるおそれがある。
【００２４】
本実施例の受信機は、希望信号とイメージ信号の選択性を確保するために、適応フィルタ１０６から出力される希望信号の信号レベルを検出するレベル検出器１Ａと、適応フィルタ１０６から出力されるイメージ信号の信号レベルを検出するレベル検出器１Ｂと、レベル検出器１Ａの出力値とレベル検出器１Ｂの出力値を比較し、その差分値を出力する比較器２と、比較器２から出力された差分値が予め定めた所定値以下であるときに、局部発振器ＯＳＣ１および局部発振器ＯＳＣ２の発振周波数の変更を行う局部発振器制御部３と、を有する。
【００２５】
希望信号とイメージ信号に相関があると、適応フィルタ１０６から出力される希望信号とイメージ信号の信号レベルがともに大きくなる。そこで、本実施例の受信機は、レベル検出器１Ａおよびレベル検出器１Ｂにより、適応フィルタ１０６から出力される希望信号とイメージ信号の信号レベルを検出し、比較器２により、その信号レベルの差分値を算出する。希望信号とイメージ信号の相関が強いほど、比較器２から出力される差分値は小さくなる。
【００２６】
そこで、局部発振器制御部３は、比較器２から出力された差分値が予め定めた所定値以下であるときに、局部発振器ＯＳＣ１および局部発振器ＯＳＣ２の発振周波数の変更を行う。
【００２７】
この局部発振器ＯＳＣ１の発振周波数の変化分をΔｆと表わすとする。局部発振器ＯＳＣ１の発振周波数がΔｆ変化すると、希望信号の周波数と局部発振器ＯＳＣ１の発振周波数の差分である、ヒルベルト変換ミキサ１０２から出力される中間周波数ｆｉｆもΔｆだけ変化する。中間周波数ｆｉｆがΔｆ変化することにより、希望信号とイメージ信号の相関関係が解消される。
【００２８】
また、ヒルベルト変換ミキサ１０２から出力される中間周波数ｆｉｆの変化を補償するため、局部発振器ＯＳＣ２の発振周波数もΔｆだけ変化させる。
【００２９】
このように、本実施例では、希望信号とイメージ信号の間に相関関係が生じないように、局部発振器制御部３が、局部発振器ＯＳＣ１および局部発振器ＯＳＣ２の発振周波数の変更を行うので、適応フィルタ１０６において、希望信号とイメージ信号の選択性を確保することができる。
【００３０】
次に、図２および図３を参照して、局部発振器制御部３による局部発振器ＯＳＣ１および局部発振器ＯＳＣ２の発振周波数の変更動作について、具体的に説明する。
【００３１】
スーパーヘテロダイン方式には、受信希望周波数よりも局部発振周波数が高いアッパーヘテロダイン方式と、受信希望周波数よりも局部発振周波数が低いローワヘテロダイン方式がある。
【００３２】
図２（ａ）に、アッパーヘテロダイン方式における希望信号周波数ｆｄと、局部発振器ＯＳＣ１の周波数（局部発振周波数）ｆ１との関係を示す。この場合、ヒルベルト変換ミキサ１０２から出力される中間周波数をｆｉｆ１とすると、中間周波数ｆｉｆ１は、
ｆｉｆ１＝ｆ１−ｆｄ
と表される。
【００３３】
このとき、局部発振周波数ｆ１よりも周波数の高い帯域に、希望信号と同程度の信号レベルで、周波数ｆｉｍが、
ｆｉｍ＝ｆ１＋ｆｉｆ１
である信号があると、この信号は、希望信号との相関が強いイメージ信号となる。
【００３４】
希望信号との相関が強いイメージ信号は、希望信号と同じ周波数の中間周波数信号を発生させる。これにより、希望信号とイメージ信号の選択性が悪化する。
【００３５】
この選択性の悪化を防止するため、図２（ｂ）に示すように、局部発振器制御部３は、局部発振器ＯＳＣ１の周波数をΔｆだけ下げ、局部発振周波数を
ｆ１１＝ｆ１−Δｆ
とする。
【００３６】
局部発振器ＯＳＣ１の周波数をｆ１１とすることにより、ヒルベルト変換ミキサ１０２から出力される中間周波数は、
ｆｉｆ１１＝ｆ１１−ｆｄ＝ｆｉｆ１−Δｆ
となる。
【００３７】
その結果、図２（ｂ）に示すように、希望信号の周波数ｆｄと、イメージ信号の周波数ｆｉｍとの相関関係が解消される。
【００３８】
局部発振器ＯＳＣ２の発振周波数は、ヒルベルト変換ミキサ１０５からベースバンド信号を出力するために、ヒルベルト変換ミキサ１０２から出力される中間周波数に等しくする必要がある。したがって、上述のように、ヒルベルト変換ミキサ１０２から出力される中間周波数が、ｆｉｆ１からｆｉｆ１１（＝ｆｉｆ１−Δｆ）へ変化した場合、その変化に合わせて、局部発振器ＯＳＣ２の発振周波数も、当初のｆ２から変更する必要がある。
【００３９】
そこで、局部発振器制御部３は、局部発振器ＯＳＣ２の発振周波数を当初のｆ２からΔｆだけ低くして、
ｆ２１＝ｆ２−Δｆ
とする。
【００４０】
次に、図３（ａ）に、ローワヘテロダイン方式における希望信号周波数ｆｄと、局部発振器ＯＳＣ１の周波数ｆ１との関係を示す。この場合、ヒルベルト変換ミキサ１０２から出力される中間周波数ｆｉｆ１は、
ｆｉｆ１＝ｆｄ−ｆ１
と表される。
【００４１】
このとき、局部発振周波数ｆ１よりも周波数の低い帯域に、希望信号と同程度の信号レベルで、周波数ｆｉｍが、
ｆｉｍ＝ｆ１−ｆｉｆ１
である信号があると、この信号は、希望信号との相関が強いイメージ信号となる。
【００４２】
アッパーヘテロダイン方式の場合と同様、希望信号との相関が強いイメージ信号があると、希望信号とイメージ信号の選択性が悪化する。
【００４３】
この選択性の悪化を防止するため、図３（ｂ）に示すように、局部発振器制御部３は、局部発振器ＯＳＣ１の周波数をΔｆだけ上げ、局部発振周波数を
ｆ１２＝ｆ１＋Δｆ
とする。
【００４４】
局部発振器ＯＳＣ１の周波数をｆ１２とすることにより、ヒルベルト変換ミキサ１０２から出力される中間周波数は、
ｆｉｆ１２＝ｆｄ−ｆ１２＝ｆｉｆ１−Δｆ
となる。
【００４５】
その結果、図３（ｂ）に示すように、希望信号の周波数ｆｄと、イメージ信号の周波数ｆｉｍとの相関関係が解消される。
【００４６】
この場合も、ヒルベルト変換ミキサ１０２から出力される中間周波数は、ｆｉｆ１からｆｉｆ１２（＝ｆｉｆ１−Δｆ）へ、Δｆだけ低くなる。
【００４７】
そこで、この場合も、局部発振器制御部３は、局部発振器ＯＳＣ２の発振周波数を当初のｆ２からΔｆだけ低くして、
ｆ２１＝ｆ２−Δｆ
とする。
【００４８】
このような本実施例によれば、適応フィルタ１０６によるイメージ除去を行う際に、適応フィルタ１０６から出力される希望信号とイメージ信号の信号レベルを、レベル検出器1Ａ、１Ｂにより常に監視し、そのレベル差が小さくなったことが比較器２により検出されたときは、局部発振器制御部３が、局部発振器ＯＳＣ１および局部発振器ＯＳＣ２の発振周波数の変更を行う。これにより、希望信号とイメージ信号との間に強い相関が生じることを防止することができ、希望信号選択度の低下や受信感度抑圧の発生を回避することができる。
【実施例２】
【００４９】
図４は、本発明の実施例２に係る受信機の構成の例を示すブロック図である。
【００５０】
本実施例の受信機が実施例１の受信機と異なる点は、ヒルベルト変換ミキサ１０２とＡＤコンバータ１０４Ａ、１０４Ｂとの間にそれぞれ挿入されるＩＦ周波数フィルタを、ＬＰＦ１０３Ａ、１０３Ｂから、ＢＰＦ２０３Ａ、２０３Ｂへ変更した点である。その他は実施例１と同じであるので、実施例１と同じブロックには、図１と同じ符号を付し、ここではその詳細な説明を省略する。
【００５１】
通常、ＩＦ周波数フィルタのフィルタ特性の選択は、受信機に要求される特性から決まる。ＡＤコンバータ１０４Ａ、１０４Ｂの入力帯域制限を、帯域通過（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ）としても、低域通過（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ）と同様の改善効果が得られる。
【００５２】
希望信号とイメージ信号との強い相関関係の解消には、局部発振器ＯＳＣ１の周波数の変更幅Δｆを数ｋＨｚとするだけで、十分な効果が得られる。そのため、ＩＦ周波数フィルタにＢＰＦ２０３Ａ、２０３Ｂを用いた場合にも、変調領域を十分に確保できるとともに、希望信号とイメージ信号との間に強い相関が生じることを防止することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１Ａ、１Ｂ  レベル検出器
２  比較器
３  局部発振器制御部
１０１  ＲＦ増幅器
１０２、１０５  ヒルベルト変換ミキサ
１０３Ａ、１０３Ｂ  ＬＰＦ
１０４Ａ、１０４Ｂ  ＡＤコンバータ
１０６  適応フィルタ
２０３Ａ、２０３Ｂ  ＢＰＦ
１０２１、１０２２、１０５１Ａ、１０５２Ａ、１０５１Ｂ、１０５２Ｂ  乗算器
ＯＳＣ１、ＯＳＣ２  局部発振器
【図１】
2011188119.tif 000003
【図２】
2011188119.tif 000004
【図３】
2011188119.tif 000005
【図４】
2011188119.tif 000006