(57)【要約】【課題】強電界受信時においても安定した受信が可能で、しかも低電源電圧、低消費電力化が可能な高周波受信機を提供する。【解決手段】ＡＧＣ電圧を所定の電圧と比較して受信電界の強度を検出するレベル検出回路８を設け、これが強電界である時にアンテナ同調回路２を制御して周波数をシフトさせる同調制御部１０を備え、この同調周波数シフトによりＲＦ増幅／ＡＧＣ回路３に入力される高周波信号のレベルを下げ、ＲＦ増幅／ＡＧＣ回路の飽和を防ぎ、強電界でも安定した受信を可能としたものである。【選択図】　　図１
2004064258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を選択して受信する同調回路と、受信した高周波信号を増幅し、前記高周波信号が所定のレベル以上で、出力レベルを一定にするＡＧＣ回路と、前記ＡＧＣ回路の出力に局部発振信号を混合して中間周波信号に変換する混合器と、前記混合器の出力を増幅し、ベースバンド信号に変換する中間周波信号処理部と、前記中間周波信号処理部の出力を所定のアナログ信号またはデジタル信号に変換するベースバンド処理部と、前記混合器の出力を検波して前記ＡＧＣ回路にレベル検出出力を供給するレベル検出器と、前記レベル検出器のレベル検出出力が所定の電圧になったとき制御電圧を発生する比較器と、前記比較器の出力によって前記同調回路の同調周波数を変化させ、希望周波数でのゲインを変化させる同調制御部とを備えたことを特徴とする高周波受信機。
【請求項２】
前記同調回路はバリキャップダイオードによって構成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波受信機。
【請求項３】
前記比較器は前記レベル検出出力に対してヒステリシスを有し、前記ヒステリシスの幅は、前記同調制御部の動作により減衰する希望信号のレベル差よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１記載の高周波受信機。
【請求項４】
前記同調制御部はマイクロプロセッサにより受信局に応じて、前記同調回路の周波数を大きくするかまたは小さくするかを選択するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路に内蔵され、強電界中でも安定した受信が可能な高周波受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル放送受信等に使用される高周波受信機の大部分が半導体集積回路に内蔵されてきており、また、携帯電話、携帯情報端末の発達により放送受信機がこれらの機器にも内蔵されるようになってきている。このような状況下において、放送受信機用の半導体集積回路に要求される特性としては、小型化に加え、電池で動作するための低電源電圧化、および低消費電力化が必須の要件になってきている。
【０００３】
放送受信機の持つべき特性として低ＮＦ，低歪が要求されるが、一般に相反する特性を持ち、低ＮＦ化を図れば弱入力時の受信感度は上がるが強入力時の歪が悪化し、相互変調妨害等が発生することになり、また、逆に低歪化を図ればＮＦが悪化し、受信感度が低下する。これらの特性は受信機に使用する半導体素子と回路のダイナミックレンジで決まり、一般に電源電圧を上げ、消費電力を上げれば向上させることはできるが、半導体素子および回路のダイナミックレンジには限界があり、対策としては一般に低ＮＦ化を図り、強入力時にはＡＧＣによるゲインコントロールによりダイナミックレンジの拡大を図るのが普通である。
【０００４】
以下、このＡＧＣによるゲインコントロールによりダイナミックレンジの拡大を図った従来の高周波受信機について図面を参照しながら説明する。
【０００５】
図７は従来の高周波受信機の構成を示すブロック図、図８は従来の高周波受信機に用いられている同調回路の回路図である。この高周波受信機はアンテナ１、同調回路１３、ＲＦ増幅／ＡＧＣ回路３、混合器４、局部発振器５、中間周波増幅部６、ベースバンド信号処理部７、レベル検出回路８とで構成されており、次のように動作する。
【０００６】
即ち、アンテナ１で受信した高周波信号は同調回路１３で希望の放送局のゲインを最大にし、ＲＦ増幅／ＡＧＣ回路３で増幅、ゲインコントロールされ、混合器４で局部発振器５からの局部発振信号と混合されて中間周波信号に変換され、中間周波増幅部６で増幅されて、所定のベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号はベースバンド信号処理部でアナログ放送であれば映像、音声信号に復調され、デジタル放送であればデジタル信号に変換される。ＲＦ増幅／ＡＧＣ回路は本来別の機能を有する回路であるが単一回路で双方の機能を有する場合もあるためひとつのブロックとして記載してある。
【０００７】
ここで、同調回路１３について動作を説明する。図８において、１４は高周波信号出力端子、１６はＡＧＣ電圧印加端子、Ｌ１，Ｃ１は同調回路を構成するインダクタおよび容量、Ｃ３はカップリング容量で受信高周波信号に対して十分にインピーダンスが低くなるように設定されている、１７は受信機のアンテナ入力回路の減衰器として多用されているＰＩＮダイオードで電流に応じて抵抗値が変化するものである。この同調回路の同調周波数は（数１）で表される。
【０００８】
【数１】
ｆ０＝１／（２π）／（Ｌ１×Ｃ１）−０．５
図８において、高周波信号レベルが大きくない中、弱電界時にはアンテナ１に入力された高周波信号はインダクタＬ１および容量Ｃ１で構成された共振回路で希望周波数信号に対するゲインが最大となり受信機としての受信感度が最大となる。また、高周波信号レベルが大きくなる強電界時には、図７のＡＧＣ用レベル検出回路８が動作し、ＡＧＣ電圧が上がりＲ２を通してＰＩＮダイオード１７に電流が流れ、高周波信号出力端子１４とＧＮＤ間のインピーダンスを下げ、インダクタＬ１および容量Ｃ１で構成される共振回路のＱ（共振の先鋭度）を下げて高周波信号出力端子１４からＲＦ増幅／ＡＧＣ回路３に入る高周波信号レベルを下げ、ＲＦ増幅／ＡＧＣ回路３が飽和しないように動作させることによって安定した受信が行えるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成では、同調回路１３における高周波信号の減衰量を十分に確保しようとすると、ＰＩＮダイオード１７に十分電流を流す必要があり、通常この電流値は１０ｍＡ以上となって低消費電力化の大きな障害となる。また、電源電圧が低い場合には十分な動作ができない場合があり、強入力下で十分安定した受信ができないという問題点があった。
【００１０】
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、強電界受信時においても安定した受信が可能で、しかも低電源電圧、低消費電力化が可能な高周波受信機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波受信機は、高周波信号を選択して受信する同調回路と、受信した高周波信号を増幅し、前記高周波信号が所定のレベル以上で、出力レベルを一定にするＡＧＣ回路と、前記ＡＧＣ回路の出力に局部発振信号を混合して中間周波信号に変換する混合器と、前記混合器の出力を増幅し、ベースバンド信号に変換する中間周波信号処理部と、前記中間周波信号処理部の出力を所定のアナログ信号またはデジタル信号に変換するベースバンド処理部と、前記混合器の出力を検波して前記ＡＧＣ回路にレベル検出出力を供給するレベル検出器と、前記レベル検出器のレベル検出出力が所定の電圧になったとき制御電圧を発生する比較器と、前記比較器の出力によって前記同調回路の同調周波数を変化させ、希望周波数でのゲインを変化させる同調制御部とを備えたものである。
【００１２】
この発明によれば、強電界受信時にアンテナの同調回路を切り替え、同調周波数をシフトさせることによりＲＦ増幅／ＡＧＣ回路に入力される高周波信号のレベルを下げることができ、ＲＦ増幅／ＡＧＣ回路の飽和を防ぐことが可能で、強電界でも安定した受信が可能であるばかりでなく、動作時の消費電力も最小限に押さえることが可能であり、電源電圧も下げることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、前記従来のものと同一の部分については同一符号を用いるものとする。
【００１４】
図１は本発明の高周波受信機の一実施の形態における構成を示すブロック図、図２は本発明の高周波受信機の一実施の形態におけるＡＧＣ電圧の変化とこれに伴う電界判定の説明図、図３は本発明の高周波受信機の一実施の形態における同調周波数シフトの説明図、図４は本発明の高周波受信機の一実施の形態において用いられている同調回路の回路図、図５は図４に示す同調回路におけるバリキャップの容量変化を示すグラフ、図６は本発明の高周波受信機の一実施の形態において隣接妨害局のある場合における同調周波数シフトの説明図である。
【００１５】
図１に示す高周波受信機はアンテナ１、同調回路２、ＲＦ増幅／ＡＧＣ回路３、混合器４、局部発振器５、中間周波増幅部６、ベースバンド信号処理部７、レベル検出回路８、比較器９、同調制御部１０とで構成され、次のように動作する。
【００１６】
即ち、アンテナ１で受信した高周波信号は同調回路２で希望の放送局のゲインを最大にし、ＲＦ増幅／ＡＧＣ回路３で増幅、ゲインコントロールされ、混合器４で局部発振器５からの局部発振信号と混合されて中間周波信号に変換され、中間周波増幅部６で増幅されて、所定のベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号はベースバンド信号処理部７でアナログ放送であれば映像、音声信号に復調され、デジタル放送であればデジタル信号に変換される。
【００１７】
ここで、混合器４の出力をレベル検出器８に入力して高周波信号レベルを検出し、そのレベル検出出力１１（ＡＧＣ電圧）をＲＦ増幅／ＡＧＣ回路３に入力すると共に、比較器９に入力することにより、比較器９では所定の電圧とレベル検出出力１１を比較し、強電界と判定すれば強電界検出出力１２を出力する。同調制御部１０は強電界検出出力１２によって同調回路２を制御し、これがＲＦ増幅／ＡＧＣ回路３が飽和するような強電界である時は同調回路２の同調周波数をずらし、希望周波数のゲインを下げ、弱電界である時は同調回路２によって同調周波数を戻し、希望信号に対するゲインが最大となるように動作する。
【００１８】
次に、比較器９について図２を参照して説明する。図２（ａ）の横軸は高周波信号入力レベル（ＶＩ）、縦軸はＡＧＣ電圧となるレベル検出出力１１（ＶＡＧＣ）の例を示し、高周波信号入力レベル（ＶＩ）に対してＡＧＣ電圧の変化は特性カーブＡのようになる。また、図２（ｂ）の横軸は高周波入力レベル（ＶＩ）、縦軸は比較器出力電圧１２（ＶＣ）の例を示している。図２（ａ）においてレベル検出器８により検出された高周波信号レベル（ＶＩ）が低い状態（ＶＩ１）から高い状態（ＶＩ２）へ上がった場合、比較器９はＶＡＧＣとＶ２（この設定については後述）とを比較して図２（ｂ）の電圧特性Ｄのように入力レベルがＶ２以上で高レベルになる強電界検出出力を出力し、入力が高い状態から低い状態へ下がった場合、比較器９はＶＡＧＣの電圧をＶ１（この設定についても後述）と比較し図２（ｂ）の電圧特性Ｃのように入力レベルがＶ１以下で低レベルになるような強電界検出出力を出力する。このように、比較器出力電圧１２（ＶＣ）は図２（ｂ）のようにヒステリシスをもった特性を有するように設定される。
【００１９】
次に、図３を参照しながら、上記レベル検出出力１１（ＶＡＧＣ）Ｖ１，Ｖ２の設定について説明する。図３は横軸が周波数、縦軸は同調回路２の出力ゲインで、希望信号の周波数ｆ１に同調している時のゲインはＡ１、特性は同調カーブＦで表される。ｆ２は同調制御回路１０によって強入力時に同調周波数をずらした場合のゲインが最大となる周波数で、この周波数ｆ２に同調している時のゲインはＡ２、その時の特性は同調カーブＥで表される。｜ｆ２−ｆ１｜が周波数変化量になり、このように周波数をずらすことによるゲイン変化量はＡ１−Ａ２である。（ゲインについては通常比で表すが、便宜上振幅レベルはｄＢ表示を仮定しておりＡ１とＡ２の差として表示している）。
【００２０】
図２（ａ）におけるＶ１とＶ２の設定であるがレベル検出出力１１（ＶＡＧＣ）が飽和特性を示す入力レベルをＶＩ３とすると（数２）を満たすように設定する。ここで、ＶＩ１，ＶＩ２，ＶＩ３はＡ１，Ａ２と同様ｄＢ表示を仮定している。
【００２１】
【数２】
ＶＩ１＜ＶＩ２＜ＶＩ３
ＶＩ２−ＶＩ１＜Ａ１−Ａ２
ここで、同調回路２について図４を参照しながら、その動作を説明する。図４において１４は高周波信号出力端子、１５はＡＧＣ電圧印加端子でインダクタＬ１および容量Ｃ１，Ｃ２と、バリキャップダイオード１８の可変容量値Ｃｖｃにより共振回路を構成する。共振周波数は（数３）で表される。
【００２２】
【数３】
ｆ１＝１／（２π）／（Ｌ１×Ｃｘ）−０．５
ここで、Ｃｘ＝Ｃ２×Ｃｖｃ／（Ｃ２＋Ｃｖｃ）＋Ｃ１である。
【００２３】
Ｒ１はアイソレーション用抵抗で容量Ｃ２，バリキャップダイオード１８の可変容量値Ｃｖｃのインピーダンスに比べて高い抵抗値に設定し、同調制御回路１０と同調回路２を高周波信号に対して分離する。バリキャップダイオード１８の可変容量値Ｃｖｃの値は端子１５への印加電圧で決まり図５に示すようなカーブを描く。ここで、強電界時、同調制御回路１０の出力電圧が高レベルになるように設定しておくと、バリキャップダイオード１８の可変容量値Ｃｖｃが下がり、（数３）で示される共振周波数が上がるため希望周波数でのゲインが下がり、ＲＦ増幅／ＡＧＣ回路３に入力される高周波信号レベルが下がるため強入力時でもＲＦ増幅／ＡＧＣ回路３が飽和することなく安定した受信が可能となる。また、弱入力時には同調制御回路１０の出力電圧が低レベルに下がるように設定しておくと、同調回路３のピーク周波数は希望周波数になりゲインが上がるため弱入力時にはゲイン最大で受信感度は最大になる。
【００２４】
以上のように構成された高周波受信機においては、アンテナ１から入力される高周波信号のレベルが低く図２（ｂ）のＶＩ２以下の場合にはＲＦ増幅／ＡＧＣ回路３が高周波信号によって飽和しないため通常の受信動作が行われ、高周波信号のレベルがＶＩ２よりも高くなりＶＩ３以上になった場合、上記の構成でない場合にはＲＦ増幅／ＡＧＣ回路３は飽和し正常な受信動作をしなくなるが、上記のように構成することにより、高周波信号の入力レベルがＶＩ２を超えた場合には比較器９が動作し、強入力検出電圧ＶＣを図２（ｂ）に示すように出力し、これを受けて同調制御部１０が同調回路２の同調周波数をシフトさせ、希望信号のゲインを下げ、ＲＦ増幅／ＡＧＣ回路３への高周波信号入力レベルをさげて、回路が飽和するのを防ぐため安定した受信が可能となる。
【００２５】
高周波信号入力レベルがＶＩ１以下になった場合には、比較器出力電圧は図２（ｂ）の電圧特性Ｃのように低レベルになるため、前記状態は解除され、同調回路２の同調周波数は希望信号の周波数にもどり正常な受信が可能となる。なお、このとき、高周波信号レベルの低下によりＡＧＣ電圧は図２（ａ）の特性カーブＢのようにシフトするが（数３）の関係があれば同調周波数の変化によるゲイン低下によって比較器電圧が高、低を繰り返す発振状態になることはない。また、この構成では、強入力時の周波数シフトはバリキャップダイオード１８の制御によって実施されるため、この動作による消費電力の増加は、切り替わり時に過渡的に電力が消費されるだけであるため低消費電力化が可能であり、周波数シフト量も受信する全帯域、たとえばテレビジョン信号の場合には９０ＭＨｚから７７０ＭＨｚに比べて大幅に小さくてもよいため、バリキャップ制御電圧も低い電圧でよく低電源電圧化が可能である。
【００２６】
次に、受信帯域内に強電界の隣接妨害局が存在する場合について説明する。図６に示すように周波数ｆ１，ベクトルＫの希望局に隣接して周波数ｆ２ベクトルＪの妨害局が存在している場合、この隣接妨害局の電波によりＲＦ増幅／ＡＧＣ回路３が飽和して正常な受信動作ができない場合があるが、このような場合には、同調制御部１０をマイクロプロセッサで制御することにより同調回路の特性を同調カーブＧから同調カーブＨのようにシフトさせることにより隣接妨害局の影響を避けることができる。すなわち、図２（ａ）に示す強電界判定出力を受けて、マイクロプロセッサにより制御電圧を同調周波数が希望周波数の上側または下側に位置するように（同調カーブＩ，同調カーブＨ）切替え、その時のＡＧＣ電圧の低下する周波数を選択して設定する動作をさせることにより隣接妨害局によるＲＦ増幅／ＡＧＣ回路３の飽和を防ぐことができ、安定した受信動作が可能となる。
【００２７】
以上のように、本実施の形態によれば、強電界受信時にアンテナの同調回路を切り替え、同調周波数をシフトさせることによりＲＦ増幅／ＡＧＣ回路に入力される高周波信号のレベルを下げることができるので、ＲＦ増幅／ＡＧＣ回路の飽和が防止され、強電界でも安定した受信が可能となる外、強電界入力時の周波数シフトはバリキャップダイオードの制御によって実施されるため、この動作による消費電力の増加は切り替わり時に過渡的に電力が消費されるだけであるため低消費電力化が可能であり、また、周波数シフト量も受信する全帯域に比べて大幅に小さくてもよいため、バリキャップ制御電圧も低い電圧でよく、低電源電圧化が可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、強電界受信時にアンテナの同調回路を切り替え、同調周波数をシフトさせることによりＲＦ増幅／ＡＧＣ回路に入力される高周波信号のレベルを下げることができるので、ＲＦ増幅／ＡＧＣ回路の飽和を防ぐことができ、強電界でも安定した受信が可能となる外、動作時の消費電力も最小限に押さえることが可能で電源電圧も下げることができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波受信機の一実施の形態における構成を示すブロック図
【図２】本発明の高周波受信機の一実施の形態におけるＡＧＣ電圧の変化とこれに伴う電界判定の説明図
【図３】本発明の高周波受信機の一実施の形態における同調周波数シフトの説明図
【図４】本発明の高周波受信機の一実施の形態において用いられている同調回路の回路図
【図５】図４に示す同調回路におけるバリキャップの容量変化を示すグラフ
【図６】本発明の高周波受信機の一実施の形態において隣接妨害局のある場合における同調周波数シフトの説明図
【図７】従来の高周波受信機の構成を示すブロック図
【図８】従来の高周波受信機に用いられている同調回路の回路図
【符号の説明】
１　アンテナ
２　同調回路
３　ＲＦ増幅／ＡＧＣ回路
４　混合器
５　局部発振器
６　中間周波増幅部
７　ベースバンド信号処理部
８　レベル検出回路
９　比較器
１０　同調制御部
１１　レベル検出出力
１２　強電界検出出力
【図１】
2004064258.tif 000003
【図２】
2004064258.tif 000004
【図３】
2004064258.tif 000005
【図４】
2004064258.tif 000006
【図５】
2004064258.tif 000007
【図６】
2004064258.tif 000008
【図７】
2004064258.tif 000009
【図８】
2004064258.tif 000010