(57)【要約】本発明は、複数の増幅ブランチ（Ｄｉ，Ｈｉ，ａｉ（ｉ＝１〜Ｎ））を有する増幅回路ＡＣに関する。ブランチの各々は、増幅回路ＡＣの総利得に寄与するのに自己の利得を有し、この寄与の大きさは、制御信号ＣＮＴにより決まるものでもある。本発明により、増幅回路の総利得の変化範囲は、当該回路にある増幅ブランチと同様に多くのゾーンに分割される。また、各ブランチは、その自己利得の変化が、総利得に最も寄与するブランチの変化範囲の一部において準線形となるように構成することができる。
2004511942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御信号の値の関数として連続的に変化する総利得を有する増幅回路であって、複数の増幅ブランチを有し、各ブランチは、前記総利得への寄与をなす自己利得を有し、前記寄与の大きさは、前記制御信号により規定される、増幅回路。
【請求項２】
請求項１に記載の増幅回路であって、前記増幅ブランチは、同一入力信号を受信するよう構成され、各ブランチは、出力信号を生成するよう構成され、前記増幅ブランチの少なくとも１つは、カスケード構成された伝達回路及び増幅器を有し、前記制御信号は、前記増幅器の利得を制御することが可能であり、前記増幅回路は、前記増幅ブランチから出力信号を受信するよう構成された加算器をさらに含む、増幅回路。
【請求項３】
請求項２に記載の増幅回路であって、各伝達回路は、電圧／電流変換器を有し、前記加算器は、前記増幅器により生じた出力電流が通じるように構成された少なくとも１つの抵抗を有する、増幅回路。
【請求項４】
請求項３に記載の増幅回路であって、前記増幅ブランチに含まれる前記伝達回路及び前記増幅器は、共同でギルバートセルを形成する、増幅回路。
【請求項５】
請求項３に記載の増幅回路であって、少なくとも１つの増幅ブランチは、前記伝達回路の上流に配される分圧器を有する、増幅回路。
【請求項６】
高周波電気信号を受信する装置であって、
・当該信号を受信しこれを一般に無線信号と称される電子信号に変換するアンテナシステムと、
・請求項１に記載の増幅回路であって増幅された無線信号を供給するよう構成された増幅回路と、
・前記増幅された無線信号のパワーの値と参照値との比較に基づく代表値に相当する制御信号を前記増幅回路に供給するよう構成されたパワー検出器と、
・前記増幅された無線信号を利用するよう構成された信号処理チェーンと、
を有する受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御信号の値の関数として連続的に変化する総利得を有する増幅回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような増幅回路は、国際特許出願公開第ＷＯ９８／４３３４８号公報に説明されている。この既知の増幅回路においては、制御信号の変化が当該制御信号により制御される電源流から発せられる電流の変化を生じさせる。この電流は、ＰＩＮ型ダイオードにバイアスをかけるのに用いられるので、そのダイオードは、当該制御信号の関数として変化するインピーダンスを有し、その増幅回路の総利得（これはその増幅回路の出力信号と入力信号との振幅の比を表す）を変化させることを可能にしている。
【０００３】
かかる従来技術による回路には多くの短所がある。先ず、ＰＩＮ型ダイオードは一体化された形態で簡単に製造することができない、すなわち当該増幅回路を単一の集積回路の形態で簡単に製造することができない、ということである。また、当該制御信号が広い変化範囲を有する場合、ダイオードのインピーダンス変化及びこれに伴う増幅回路の総利得の変化は、変化範囲全域において線形ではない。この場合、増幅回路の利得の非線形性により、当該増幅回路の出力信号に制御されない歪みをもたらすことになる。
【０００４】
これに加え、増幅回路が信号の振幅を調整するのに用いられる場合、すなわちその総利得がサーボコントロールシステムにより適正に再調整される場合、ＰＩＮ型ダイオードの非線形な振舞いは、増幅回路の出力信号に歪みを生じさせる。かかる歪みは、当該入力信号の振幅の関数として変化する。このような歪みの作用を減衰させるために、既知の増幅回路を有する増幅チェーンは、当該回路の上流において、当該増幅回路の入力信号から寄生性の高調波を除去することを担うプリセットフィルタと、このプリセットフィルタにより生じる電力損失について補償する増幅器とを含むのが一般的であり、その結果として当該増幅回路の動作が複雑かつ高価である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、制御信号の関数として略線形に総利得が変化する集積（一体的形成）可能な増幅回路であって当該増幅回路の入力信号の振幅に応じて微小でかつ十分一定な歪みしか生じさせない増幅回路を提供することにより上述した短所を十分克服することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、本文冒頭の段落に述べたような増幅回路は、複数の増幅ブランチを有し、各ブランチは、前記総利得への寄与をなす自己利得を有し、前記寄与の大きさは、前記制御信号により規定される。
【０００７】
本発明によれば、当該増幅回路の総利得の変化範囲は、当該回路において存在する増幅ブランチと同様の数のゾーンに分割され、各増幅ブランチは、当該ブランチがその総利得に対して最も寄与する変化範囲の一部においてその自己利得の変化がほぼ線形となるように構成されることが可能となっている。
【０００８】
また、各ブランチは、当該ブランチが総利得に最も寄与するところのゾーンにおいてその増幅回路の出力信号に対し最小の起こりうる歪みしかもたらさないように最適化されうるので、当該増幅回路によりもたらされる歪みは、既知となり、かつその総利得の値にかかわらず適正に制御される。
【０００９】
本発明は、信号の増幅又は減衰が必要な全ての応用例に利用可能である。例えばテレビ受信機、デコーダユニット又は無線電話機の如き無線（高周波）電気信号を受信する装置において、その受信信号の電力（パワー）は、当該レシーバと発射ソースとの間の距離又はその発射ソースに対するアンテナ系の位置といった色々なパラメータの関数として著しく変化することがある。この装置は、当該受信信号のある（所定の）電力に適したものとするように構成された、その受信信号を処理するためのチェーンを含み、これにより当該装置は、有利なものとすべく当該受信信号の電力を調整制御（安定化）するシステムを具備することになり、そのシステムは、その信号を処理する前に当該信号をそれらチェーンに適合させるようその信号を増幅又は減衰させることが可能なものとなる。
【００１０】
したがって、本発明の実施例の１つにおいては、本発明が無線電気信号を受信する装置にも関するものであり、かかる装置は、高周波電気信号を受信する装置であって、
・当該信号を受信しこれを一般に無線信号と称される電子信号に変換するアンテナシステムと、
・上述したような増幅回路であって増幅された無線信号を供給するよう構成された増幅回路と、
・前記増幅された無線信号のパワーの値と参照値との比較に基づく代表値に相当する制御信号を前記増幅回路に供給するよう構成されたパワー検出器と、
・前記増幅された無線信号を利用するよう構成された信号処理チェーンと、
を有するものである。
【００１１】
本発明によって得られる、当該制御信号の関数としてその増幅回路の利得の略線形な成り行きは、通常その増幅回路の上流に配される予選択フィルタ（ｐｒｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒ）及び対応の増幅器を省略することを可能にする。これにより、レシーバの構成が十分に簡素化されかつその製造コストの軽減が図られ、本発明による増幅回路を集積回路となるように製造することができる、という事実に拠るものとすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の上述した各態様及びその他の態様を、非限定的模範実施例及び添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明による増幅回路ＡＣの特定実施例であり、この回路は、入力信号Ｖｉｎを受信し出力信号Ｖｏｕｔを発する。この増幅回路は、複数の増幅ブランチ又は枝部（Ｄｉ，Ｈｉ，ａｉ（ｉ＝１〜Ｎ））を有する。各増幅ブランチは、増幅回路ＡＣの総利得に対する寄与をなす（要素となりうる）それ自体本来持つ利得（自己利得と呼ぶ）を有し、この寄与の大きさは、制御信号ＣＮＴによって決まるものである。
【００１４】
かかる増幅ブランチは、同一の信号Ｖｉｎを受信するように構成されており、カスケード結合されたいわゆる伝達回路Ｈｉ及び増幅器Ａｉを有し、制御信号ＣＮＴは、その増幅器Ａｉの利得を制御することが可能となっている。増幅回路ＡＣはまた、これら増幅ブランチからの出力信号を受信するように構成された加算器ＡＤＤを有する。Ｖｏｕｔは、次のように表すことができる。すなわち、Ｖｏｕｔ＝Σ（ａｉ・ｈｉ（Ｖｉｎ））である。ここでｈｉ（Ｖｉｎ）は伝達回路Ｈｉの伝達関数を表しており、ｉ＝１〜Ｎであり、ａｉは増幅器Ａｉの利得である。各伝達関数は、ｈｉ（Ｖｉｎ）＝ｂｉ・Ｖｉｎ＋ｃｉ・（Ｖｉｎ）３なる式によって表すことができる。本発明者らは、出力及び入力信号ＶｏｕｔとＶｉｎとについての振幅変化の比に等しくなるように規定される増幅回路ＡＣの線形性ＬＩＮは、次のように表すことができることに気づいた。すなわち、ＬＩＮ＝△Ｖｏｕｔ／△Ｖｉｎ＝［Σ（ａｉ・ｂｉ）］／［Σ（ａｉ・ｂｉ）４］であり、これは（Ｖｉｎ）３の項による寄与がＶｉｎの項に比べて無視できるほど小さく、信号Ｖｉｎの振幅が１よりも遙かに小さいことを考慮したものである。
【００１５】
したがって、パラメータａｉ及びｂｉを巧く選定することによって、増幅回路ＡＣの線形性を最適化することができることになる。図１に示した増幅回路においては、増幅ブランチは、分圧器Ｄｉ（ｉ＝１〜Ｎ）をさらに有する。これら分圧器は、２つの目的を持っている。すなわち、一方でそれらは抵抗ブリッジになるよう効果的に具現化されることが可能となるので、増幅回路ＡＣの一定入力インピーダンスを得ることが可能となる。他方、分圧器は、当該増幅ブランチの規模に関しては余分な自由度を持っており、増幅回路ＡＣの線形性を最適化することが可能となる。分圧器Ｄｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を具備する増幅回路ＡＣの線形性ＬＩＮは、次の式によって表される。すなわち、ＬＩＮ＝［Σ（ａｉ・ｂｉ／ｄｉ）］／［Σ（ａｉ・（ｂｉ）４／（ｄｉ）３）］であり、ここでのｄｉは分圧器Ｄｉにより行われる分圧比である。増幅回路ＡＣがその入力信号の関数として線形な減衰を行うように構成された実施例では、当該増幅回路ＡＣが３つの増幅ブランチを有する場合（すなわちＮ＝３）、以下の次元すなわちディメンションの如くである。
・　ｄ１＝１；ｄ２＝３；ｄ３＝２
・　ｂ１＝０．７５；ｂ２＝０．７５；ｂ３＝０．２５
・　ａ１及びａ２は制御信号ＣＮＴの値の関数として０から１まで変化する（但し、ａ３は１に設定される）。
【００１６】
ａＮ＝１という事実により、当該増幅回路の総利得の変化範囲を制御することが可能になる。ｄＢで表されるこの総利得は、２０・ｌｏｇ（Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ）に等しく、ａ１＝ａ２＝０の場合の２０・ｌｏｇ（ｂ３／ｄ３）とａ１＝ａ２＝１の場合の２０・ｌｏｇ［（ｂ３／ｄ３）＋（ｂ２／ｄ２）＋（ｂ１／ｄ１）］との間、すなわちこの例では−１８ないし１ｄＢの範囲に入ることになる。
【００１７】
本発明の多くの異なる実施例が可能であり、上記ディメンションが増幅回路の目的の応用例の関数として毎回選択されることになる。以下、上述した点をより良く理解するために、上述した数値を得ることの可能な単一の実施例につき説明する。
【００１８】
図２は、ディメンションが上述したものに準じている増幅回路に含まれる分圧器を示している。
【００１９】
この実施例においては、入力信号Ｖｉｎは本来的に差動式のものである。比ｄ１＝１の分圧器Ｄ１は、実際には存在しない。その入力信号（Ｉ１，Ｉ１ｎ）も、その出力信号の成分となる。
【００２０】
比ｄ２＝３の分圧器Ｄ２は、各々が３つの抵抗器Ｒｉ２を有する２つの分圧ブリッジを有する。これら抵抗器は、入力端子（Ｉ１，Ｉ１ｎ）と基準（参照）電圧端子との間に直列に構成されている。分圧器Ｄ２の出力端子（Ｉ２，Ｉ２ｎ）は、差動信号を伝送する。かかる差動信号の振幅は、入力信号Ｖｉｎの振幅の３分の１に等しいものとなる。
【００２１】
比ｄ３＝２の分圧器Ｄ３は、２つの分圧ブリッジを有し、各ブリッジは、２つの抵抗Ｒｉ３を有する。これら抵抗は、入力端子（Ｉ１，Ｉ１ｎ）と基準電圧端子との間に直列に構成される。分圧器Ｄ３の出力端子（Ｉ３，Ｉ３ｎ）は、入力信号Ｖｉｎの振幅の半分の振幅を有する差動信号を供給することになる。
【００２２】
図３は、上述したディメンションを有する増幅回路に含まれる伝達回路及び増幅器を示している。本発明のこの実施例においては、各伝達回路Ｈｉは抵抗Ｒｉによって負帰還のかけられるロングテールペアの形態の電圧／電流変換器を含んでおり、当該ロングテールペアの導電性は、伝達回路Ｈｉの上流に位置付けられる分圧器Ｄｉの出力端子（Ｉｉ，Ｉｉｎ）から得られる信号によって制御される。
【００２３】
この場合において、加算器は負荷抵抗ＲＬの形態を採る。これらの抵抗は、伝達回路Ｈ１に接続されており、当該種々の増幅ブランチから生じる電流が通じることにより各増幅ブランチによりなされる寄与の合計を表す電圧Ｖｏｕｔ及び信号を発生するように構成されている。
【００２４】
第１及び第２の増幅ブランチは、それぞれ２つのロングテールペアＰｉ１及びＰｉ２（ｉ＝１又は２）により形成される増幅器が設けられ、その導電性は、当該制御信号から得られかつそのロングテールペアの入力端子Ｃｉ及びＣｉｎに供給される差動電圧により制御される。
【００２５】
これらロングテールペアは、負荷抵抗ＲＬへ伝達回路Ｈ１及びＨ２により生じる電流を差し向けるのに用いられる。したがって、本発明による好適実施例においては、伝達回路Ｈ１，Ｈ２及び増幅器（Ｐ１１，Ｐ１２）及び（Ｐ２１，Ｐ２２）がギルバートセル（Ｇｉｌｂｅｒｔ ｃｅｌｌｓ）を形成する。
【００２６】
３番目の増幅ブランチにおいては、伝達回路Ｈ３は、負荷抵抗ＲＬの形態の加算器に直接接続され、この結果ａ３＝１となり増幅回路の総利得の振幅変化が伝達回路Ｈ３の利得により決定される。
【００２７】
上に述べたディメンションに注目すると、次のような選定を行うと有利である。
ｂ１＝０．７５を得るべくＲ１＝８・ＲＬ／３とし、
ｂ２＝０．７５を得るべくＲ１＝８・ＲＬ／３とし、
ｂ３＝０．２５を得るべくＲ１＝８・ＲＬ／３とする。
【００２８】
図４は、本発明による増幅回路の総利得Ｇｔの成り行きの例を示している。この例は、連続する線ＣＡＣによって示される曲線によって表される。
【００２９】
真っ直ぐの破線ＣＩは、好適な線形増幅回路において制御信号ＣＮＴの関数として総利得Ｇｔの理想的な成り行きを示している。もう１つの曲線ＣＰＩＮは、一点鎖線によって、その制御信号の関数として既知の増幅回路の総利得の成り行きを示している。
【００３０】
その既知の増幅回路の曲線ＣＰＩＮは直線ＣＩから相当に偏倚し、これがその分極電流の関数としてＰＩＮ型ダイオードのインピーダンスの非線形な成り行きの原因とされうることが明確に見てとれる。さらに、この図は、制御信号ＣＮＴの低い値の小さな変化が当該既知の増幅回路の総利得の大きな変化をもたらし、この結果、当該総利得が制御信号ＣＮＴの低い値に僅かに制御されることも示している。
【００３１】
本発明による増幅回路の総利得の成り行きは、３つのゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３に分割することが可能であり、総利得Ｇｔに対する各増幅ブランチＨ１，Ｈ２，Ｈ３の寄与特性は、そのゾーンの各１つにおいて優勢なものとなる。
【００３２】
各増幅ブランチは、その寄与が最大となるゾーン（Ｚｉ）において略線形な成り行きを有する自己利得を呈するように構成されるので、図面ではその曲線ＣＡＣが直線ＣＩに極めて近いことが示される。
【００３３】
このように、本発明による増幅回路により増幅された信号においては、制御信号ＣＮＴの関数として総利得Ｇｔの非線形な変化による歪みは、その増幅信号により殆ど生じることがない。さらに、この図面は、総利得Ｇｔの変化が小さいことも示しているので、当該利得は、制御信号ＣＮＴの大小両方の値に正しく制御される。
【００３４】
図５は、実線曲線によって、デシベルにより表された総利得Ｇｔの変化の関数として上述したような増幅回路の線形性（デシベル表示）ＬＩＮの成り行きを示している。この曲線は、２つの窪みを示しており、各凹部は当該加算器に直接接続されていない増幅ブランチのうちの１つによって生じている。
【００３５】
直線Ｌ１は、点線により表されており、理想の増幅回路の直線性を示している。この直線は、−１ｄＢ／ｄＢの傾きを有しており、この増幅回路はこの例においては可変減衰器として機能している。入力信号Ｖｉｎの振幅が大きい場合に出力信号Ｖｏｕｔが定振幅のとき、増幅信号によりその出力信号Ｖｏｕｔにもたらされる歪みは小さくなければならない。このため、デシベルで表される比△Ｖｏｕｔ／△Ｖｉｎの代表値であるその線形性ＬＩＮは、総利得Ｇｔが低い値のときには高く、総利得Ｇｔが増大するにつれて減少するものでなければならず、その歪みは入力信号の振幅が増大すると一定のままとなる。
【００３６】
一点鎖線により表される直線ＬＰＩＮは、ＰＩＮ型ダイオードが用いられたときにその既知の増幅回路の直線性がどのように進展するかを示している。この図面は、この直線の勾配と直線ＬＩの勾配とが逆極性であることを示しており、このことは、当該既知の増幅回路は、総利得Ｇｔの小さい値に対する大なる歪みを招来し、その既知の増幅回路によりもたらされる歪みの値がその入力信号の振幅が増大するにつれてさらに増大するので、上述した応用例に用いるのは適切ではないことを意味している。
【００３７】
他方、この図面は、曲線ＬＡＣが直線ＬＩに近接していることを示しており、このことは、本発明による増幅回路によりもたらされる歪みが小さく、かつそれが入力信号の変化の関数としてほぼ一定になるよう正しく制御されることを意味している。
【００３８】
図６は、本発明の実施例による無線電気信号を受信する装置を示している。この装置は、例えばテレビ受信機やデコーダ或いは無線電話機とすることができ、・信号を受信しこれを一般に無線信号と呼ばれる電子信号Ｖｉｎに変換するアンテナシステムＡＦと、
・上述したような増幅回路ＡＣであって増幅された無線信号Ｖｏｕｔを供給するよう構成された増幅回路ＡＣと、
・当該増幅された無線信号Ｖｏｕｔのパワーの値と参照値との比較に基づく代表値に相当する制御信号ＣＮＴを増幅回路ＡＣに供給するよう構成されたパワー検出器ＤＥＴと、
・当該増幅された無線信号Ｖｏｕｔを利用するよう構成された信号処理チェーンＰＣと、
を有する。
【００３９】
この電力検出器は、例えば、増幅された信号Ｖｏｕｔの振幅を基準信号の振幅と比較するのに用いられる。ここでいう信号の電力（パワー）は、その振幅の２乗平均値に比例したものとなる。
【００４０】
本発明は、信号Ｖｏｕｔの電力（パワー）を制御調整することを可能とするものである。かかる信号は、信号ＰＣの処理チェーンにより利用されるようにしたものであるが、その利用においては、予想できない態様でこの信号を実質的に防害することがない。このように、予選択フィルタのような予防的システムを当該増幅回路の上流に含む必要がなく、当該装置の内部構造の十分な簡素化及び製造コストの削減をもたらすことになる。また増幅回路ＡＣはＰＩＮ型ダイオードを使わないので、当該回路を集積回路の内部に作り込むことができ、また検出器ＤＥＴ及び信号ＰＣの処理チェーンを有することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一特定実施例による増幅回路のブロック図。
【図２】当該増幅回路に含まれる分圧器の電気配線図。
【図３】本発明の好適実施例による増幅ブランチの電気配線図。
【図４】本発明による増幅回路の主として総利得の成り行きを示す曲線群を示す図。
【図５】本発明による増幅回路の主として線形性の成り行きを示す曲線群を示す図。
【図６】本発明の実施例によるレシーバのブロック図。
【国際公開パンフレット】
2004511942.tif 000003
2004511942.tif 000004
2004511942.tif 000005
2004511942.tif 000006
2004511942.tif 000007
2004511942.tif 000008
2004511942.tif 000009
2004511942.tif 000010
2004511942.tif 000011
2004511942.tif 000012
2004511942.tif 000013
2004511942.tif 000014
2004511942.tif 000015
2004511942.tif 000016
2004511942.tif 000017
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004511942.tif 000018
【国際調査報告】
2004511942.tif 000019
2004511942.tif 000020