(57)【要約】【課題】通信信号の電界強度を適正なものとして、通信精度の向上を図ったアンテナ制御装置や受信装置、アンテナ制御方法を提供する。【解決手段】受信装置１は、可変指向性アンテナ２と、可変指向性アンテナ２から入力される信号を増幅するＬＮＡ３と、ＬＮＡ３から入力される信号を選択して所定の強度に増幅するチューナ部４１と、チューナ部４１から出力される信号を復調する復調部４２と、復調部４２に入力される信号に基づいて受信信号の電界強度の異常を検出するアンテナ指向性切換制御部４５と、アンテナ指向性切換部４５によって制御されて可変指向性アンテナ２の指向性を制御する指向性制御部６と、を備える。アンテナ指向性切換制御部４５は、受信信号の電界強度が異常に大きいことを検出する場合に、可変指向性アンテナ２の指向性を制御して、受信処理する信号の電力値を小さくする。【選択図】図１
2009100364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信信号を送受信するとともに指向性が可変となる可変指向性アンテナと、前記可変指向性アンテナの指向性の切り換えを行う指向性切換部と、を備えるアンテナ制御装置において、
通信信号の電界強度の異常を検出する検出部を備え、
当該検出部が、通信信号の電界強度が所定の電界強度より大きいことを検出する場合に、前記指向性切換部が、入力または出力される通信信号の電界強度が小さくなるように前記可変指向性アンテナの指向性を切り換えることを特徴とするアンテナ制御装置。
【請求項２】
前記可変指向性アンテナが、
通信信号を送受信する受給電素子と、
一端が接地されるとともに前記受給電素子と接続される少なくとも１つの寄生素子と、を備え、
前記寄生素子の接地された一端と、前記受給電素子と接続される部分と、の間に、通信信号に対するリアクタンスが可変となる可変リアクタンス素子を備え、
前記検出部が、通信信号の電界強度が所定の電界強度より大きいことを検出する場合に、少なくとも１つの前記可変リアクタンス素子のリアクタンスが小さくなるように、前記指向性切換部が制御することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ制御装置。
【請求項３】
前記可変リアクタンス素子が、順方向に電圧を印加した場合にＶｆだけ電圧降下するバラクタダイオードであり、
前記指向性切換部が直流電源であるとともに、前記受給電素子を介して前記バラクタダイオードに直流電圧を印加し、
前記検出部が、通信信号の電界強度が所定の電界強度より大きいことを検出する場合に、前記直流電源が、−Ｖｆ以上かつＶｆ以下となる直流電圧を前記バラクタダイオードの少なくとも１つに印加することを特徴とする請求項２に記載のアンテナ制御装置。
【請求項４】
前記寄生素子が少なくとも２つ備えられ、
少なくとも一つのバラクタダイオードが、アノードが前記寄生素子の接地された一端側となるように設けられ、
少なくとも一つのバラクタダイオードが、カソードが前記寄生素子の接地された一端側となるように設けられることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ制御装置。
【請求項５】
アンテナから入力される信号を復調する復調部を備えた受信装置において、
請求項１〜請求項４のいずれかに記載のアンテナ制御装置を備え、
前記検出部が、前記復調部において復調される信号の強度と、前記復調部に入力される信号の電力値と、に基づいて受信信号の電界強度の異常を検出し、
前記検出部が、受信信号の電界強度が所定の電界強度より大きいことを検出する場合に、前記指向性切換部が、入力される受信信号の電界強度が小さくなるように前記可変指向性アンテナの指向性を切り換えることを特徴とする受信装置。
【請求項６】
可変指向性アンテナから送受信される通信信号の電界強度が所定の電界強度より大きいか否かを検出する第１ステップと、
当該第１ステップにおいて、通信信号の電界強度が所定の値以上であった場合に、前記可変指向性アンテナの指向性を、入力または出力される通信信号の電界強度が小さくなるように切り換える第２ステップと、
を備えることを特徴とするアンテナ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信を行う通信装置に備えられるアンテナ制御装置や受信装置に関する。また、アンテナ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル圧縮符号化技術や高速通信技術の発展に伴い、衛星及び地上波による放送通信におけるデジタル化や、携帯電話などの移動体通信におけるデジタル化が実現されている。そして、放送信号や移動体通信におけるデジタル化の実現に伴い、このデジタル通信技術が、車載デジタル放送受信、携帯移動体通信、無線ＬＡＮ及びBluetoothなどの様々な方面で利用されている。
【０００３】
このような通信を行う通信装置には、良好な通信を行うためにアンテナを備えるものがある。そして、例えば受信装置であれば、アンテナを介して入力される信号をチューナ部によって選局するとともに増幅し、復調処理などを行う。送信装置は受信装置の逆であり、変調処理などが行われた信号を増幅し、アンテナから出力する。
【０００４】
また受信装置では、チューナ部から出力される信号の強度が一定となるように、チューナ部に自動ゲイン制御（Automatic Gain Control、以下ＡＧＣとする）を行うアンプが備えられる。これにより、チューナ部から所定の強度の信号を出力することができるようになり、復調処理などが正確に行われるようになる。
【０００５】
しかしながら、受信装置に電界強度の大きい信号が入力される場合、チューナ部におけるアンプが飽和して信号が正確に増幅されず歪むことがある。そのため、特に固定用の受信装置においては、チューナ部に備えられるアンプのゲインを小さく設定するとともに、アンテナとチューナ部との間に低雑音アンプ（Low Noise Amplifier、以下ＬＮＡとする）などのアンテナアンプを備え、チューナ部の前段で増幅を行うことによって対応する。このような構成の受信装置では、電界強度が小さい信号が入力される状況であればアンテナアンプが接続される構成として、電界強度の大きい信号が入力される状況であればアンテナアンプが接続されない構成として、それぞれ受信処理を行う。
【０００６】
これに対し、移動体通信などに用いられる移動用の受信装置では、大きく変化する受信状況に即座に対応することが求められるため、構成の変更などによって対応する方法を採用することができない。そのため、図６に示す特許文献１において開示されている受信装置１００のように、チューナ部１０３の前段にアンプ１０２ｂと減衰器１０２ａとを備えたアンテナアンプ１０２を備える構成として、アンテナ１０１から入力される信号の増幅及び減衰を行うこととしている。この受信装置１００では、チューナ部１０３に入力される信号の強度に基づいて減衰器１０２ａの減衰率が設定されるため、強度の大きな信号が後段のチューナ部１０３に入力されることが防止され、チューナ部１０３のアンプの飽和が抑制される。
【特許文献１】特開平０８−２１３８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、減衰器を用いた構成とすると装置が大型化する問題がある。さらに、信号が減衰器を通過することによってノイズが増加するため、正確な復調処理を行うことが困難となる場合が生じる。
【０００８】
このような問題を鑑みて、本発明は、通信信号の電界強度を適正なものとして、通信精度の向上を図ったアンテナ制御装置や受信装置、アンテナ制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明におけるアンテナ制御装置は、通信信号を送受信するとともに指向性が可変となる可変指向性アンテナと、前記可変指向性アンテナの指向性の切り換えを行う指向性切換部と、を備えるアンテナ制御装置において、通信信号の電界強度の異常を検出する検出部を備え、当該検出部が、通信信号の電界強度が所定の電界強度より大きいことを検出する場合に、前記指向性切換部が、入力または出力される通信信号の電界強度が小さくなるように前記可変指向性アンテナの指向性を切り換えることを特徴とする。
【００１０】
また、上記構成のアンテナ制御装置において、前記可変指向性アンテナが、通信信号を送受信する受給電素子と、一端が接地されるとともに前記受給電素子と接続される少なくとも１つの寄生素子と、を備え、前記寄生素子の接地された一端と、前記受給電素子と接続される部分と、の間に、通信信号に対するリアクタンスが可変となる可変リアクタンス素子を備え、前記検出部が、通信信号の電界強度が所定の電界強度より大きいことを検出する場合に、少なくとも１つの前記可変リアクタンス素子のリアクタンスが小さくなるように、前記指向性切換部が制御することとしても構わない。
【００１１】
このように構成することによって、通信信号の電界強度が大きい場合に、少なくとも一つの可変リアクタンス素子のリアクタンスを小さくして、ＲＦ信号が擬似的に接地されるようにすることが可能となる。このとき、ＲＦ信号が擬似的に接地された寄生素子は反射素子として働き、この寄生素子への指向性が弱くなる。したがって、可変指向性アンテナの指向性が弱くなり、送受信する通信信号の電界強度を小さくすることができる。
【００１２】
また、上記構成のアンテナ制御装置において、前記検出部が、通信信号の電界強度が所定の電界強度より大きいことを検出する場合に、全ての可変リアクタンス素子のリアクタンスを小さくすることとしても構わない。
【００１３】
また、上記構成のアンテナ制御装置において、前記可変リアクタンス素子が、順方向に電圧を印加した場合にＶｆだけ電圧降下するバラクタダイオードであり、前記指向性切換部が直流電源であるとともに、前記受給電素子を介して前記バラクタダイオードに直流電圧を印加し、前記検出部が、通信信号の電界強度が所定の電界強度より大きいことを検出する場合に、前記直流電源が、−Ｖｆ以上かつＶｆ以下となる直流電圧を前記バラクタダイオードの少なくとも１つに印加することとしても構わない。
【００１４】
このように構成することによって、直流電圧を印加するだけで、リアクタンスを減少することができる。また、受給電素子に入力されるＲＦ信号に重畳して直流電圧を印加することができるため、簡易な構成とすることができる。
【００１５】
また、上記構成のアンテナ制御装置において、前記寄生素子が少なくとも２つ備えられ、少なくとも一つのバラクタダイオードが、アノードが前記寄生素子の接地された一端側となるように設けられ、少なくとも一つのバラクタダイオードが、カソードが前記寄生素子の接地された一端側となるように設けられるとしても構わない。
【００１６】
このように構成することによって、Ｖｆより大きい、または、−Ｖｆより小さい電圧値の直流電圧を印加する場合に、少なくとも一つの方向に指向性が強いアンテナとすることができる。また、−Ｖｆ以上かつＶｆ以下となる電圧値の直流電圧を印加する場合は、アノードを接地側としたバラクタダイオード及びカソードを接地側としたバラクタダイオードのどちらも、リアクタンスが減少する。したがって、所定の方向に指向性を強くしたり、全ての方向の指向性を弱くしたりすることが容易となる。
【００１７】
また、本発明における受信装置は、アンテナから入力される信号を復調する復調部を備えた受信装置において、上述したアンテナ制御装置を備え、前記検出部が、前記復調部において復調される信号の強度と、前記復調部に入力される信号の電力値と、に基づいて受信信号の電界強度の異常を検出し、前記検出部が、受信信号の電界強度が所定の電界強度より大きいことを検出する場合に、前記指向性切換部が、入力される受信信号の電界強度が小さくなるように前記可変指向性アンテナの指向性を切り換えることを特徴とする。
【００１８】
このように構成することによって、復調部において復調が困難となる程度に電界強度が大きい場合にのみ、可変指向性アンテナの指向性を制御することができる。そのため、無用に指向性を弱くすることによって、かえって受信信号の電界強度が低下することを防ぐことができる。
【００１９】
また、本発明におけるアンテナ制御方法は、可変指向性アンテナから送受信される通信信号の電界強度が所定の電界強度より大きいか否かを検出する第１ステップと、当該第１ステップにおいて、通信信号の電界強度が所定の値以上であった場合に、前記可変指向性アンテナの指向性を、入力または出力される通信信号の電界強度が小さくなるように切り換える第２ステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、通信信号の強度が大きい場合にアンテナの指向性を切り換えることによって、通信信号の強度を正常なものとする。そのため、通信信号の強度が大きいために受信装置において正確な受信処理を行うことが困難となったり、受信装置に入力される信号を減衰することによりノイズが混入したりすること抑制することができる。したがって、通信精度の向上を図ることが可能となる。また、即座にアンテナの指向性を切り換えることができるため、通信信号の電界強度の変動が激しい場合にも対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜受信装置の構成＞
まず、本発明の実施形態における受信装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態における受信装置の内部構成を示すブロック図である。なお、以下では、受信装置１を例に挙げて説明するが、本発明におけるアンテナ制御装置は、送信装置や中継器など、アンテナを用いて無線通信を行う通信装置全般に適用することが可能である。
【００２２】
また、以下に示す受信装置１は、一例として直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplex）方式でデジタル変調された信号が伝送されるＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting for Terrestrial）方式の地上波デジタルテレビジョン放送の受信装置に本発明を適用する場合を例に挙げて説明するが、他の通信方式のものであっても構わない。
【００２３】
図１に示す受信装置１は、高周波数（Radio Frequency、以下ＲＦとする）の信号が入力されるとともに入力方向の指向性が可変となる可変指向性アンテナ２と、可変指向性アンテナ２から入力される信号を増幅するＬＮＡ３と、ＬＮＡ３によって増幅された信号が入力される受信部４と、受信部４から出力される信号を変換して出力信号を得る映像音声処理部５と、可変指向性アンテナ２にアンテナ制御電圧を印加する指向性切換部６と、を備える。
【００２４】
受信部４は、入力される信号から所望の周波数の信号を選択して所定の強度に増幅するとともに中間周波数（Inter frequency、以下ＩＦとする）の信号へと周波数変換を行うチューナ部４１と、チューナ部４１から出力される信号を復調する復調部４２と、復調部４２に入力される信号の平均電力を求める平均電力算出部４２ａと、復調部４２からチューナ部４１に出力されるＡＧＣ信号と平均電力算出部４２ａから出力される平均電力の情報を示す信号とが入力される入力電力飽和検出部４３と、復調部４２の復調状態を示す信号に基づいて復調処理における異常の有無を検出する復調状態異常検出部４４と、入力電力飽和検出部４３及び復調状態異常検出部４４のそれぞれから検出結果を示す信号が入力されるとともに当該信号に基づいて指向性切換部６を制御するアンテナ指向性切換制御部４５と、を備える。
【００２５】
＜受信動作＞
次に、受信装置１の受信動作について図１を用いて説明する。受信装置１では、まず可変指向性アンテナ２から信号が入力される。そして、ＬＮＡ３によって信号が増幅されるとともに、チューナ部４１に入力される。チューナ部４１では、所望の周波数の信号が選択されるとともに、ＲＦ信号が増幅される。また、チューナ部４１はＲＦ信号をＩＦ信号へと周波数変換するとともにＩＦ信号の増幅を行う。
【００２６】
チューナ部４１から出力されるＩＦ信号は復調部４２に入力され、復調処理が行われる。復調処理は、アンテナから入力される信号の変調方式に応じたものとなっており、変調方式として例えば、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、ＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）などがある。また、復調部４２は入力されるＩＦ信号の電力値に応じたＡＧＣ信号を生成し、チューナ部４１に入力する。チューナ部４１はＡＧＣ信号に基づいて、ＩＦ信号の増幅度を設定する。そして、チューナ部４１は設定された増幅度に基づいて増幅することによって、所定の電力値のＩＦ信号を復調部４２に出力する。
【００２７】
このＡＧＣ信号の設定方法として、例えば、復調部４２に入力される信号の電力値が大きい程、ＡＧＣ信号の電圧値が小さくなるように設定する方法を採用することができる。また、以下では、ＡＧＣ信号をこの方法で設定するものとする。
【００２８】
また、復調部４２では伝送中に生じた信号の歪を補正する等化処理が行われる。この等化処理の方法として、例えば、信号中に含まれる既知の強度を有した基準信号から伝送路特性を得ることによって信号を補正する方法がある。また、この補正は周波数軸、時間軸の両方の方向に対して行われる。なお、この等化処理を行う前に信号を高速フーリエ変換し、周波数軸の信号に変換することとしても構わない。
【００２９】
このように復調部４２によって復調された信号は、映像音声処理部５に入力され、ディスプレイやスピーカなどの出力装置に出力することができる出力信号に変換される。なお、この出力信号には映像や音声の信号だけでなく、その他のデータ信号が含まれることとしても構わない。
【００３０】
＜可変指向性アンテナ制御動作＞
次に、本実施形態における受信装置１の可変指向性アンテナ２の制御動作について図１及び図２を用いて説明する。図２は、本実施形態における可変指向性アンテナの制御動作を示したフローチャートである。
【００３１】
上述したように、本実施形態における受信装置１が備えるアンテナは、可変指向性アンテナ２である。また、本実施形態における受信装置１は、電界強度が小さい信号に対して最適化がなされている。即ち、電界強度が大きい信号に対してゲインを下げるように対応することで、良好な受信動作を行うものである。
【００３２】
アンテナ制御動作は、受信装置１が上述した受信動作を開始した場合や、ユーザの指示によって開始される。アンテナ制御動作が開始されると、まず、終了指示が出ているか否かを確認する（ＳＴＥＰ１）。このとき、終了指示が出ている場合は終了する（ＳＴＥＰ１、ＹＥＳ）。
【００３３】
終了指示が出ていなければ（ＳＥＴＰ１、ＮＯ）、次に平均電力Ｐaveが所定の閾値電力Ｐth1より大きいか否かが判定される（ＳＴＥＰ２）。このＳＴＥＰ２における判定は、入力電力飽和検出部４３が、平均電力算出部４２ａから入力される平均電力を示す信号に基づいて行う。
【００３４】
平均電力Ｐaveが閾値電力Ｐth1より小さい場合（ＳＴＥＰ２、ＹＥＳ）、受信装置１に入力される信号の電界強度が、受信処理が困難になる程度にまで小さいものと推定される。そのため、可変指向性アンテナ２の指向性を変化させ、平均電力Ｐaveを向上させる（ＳＴＥＰ３）。このとき、可変指向性アンテナ２の指向性を様々な状態に変化させて平均電力Ｐaveが最大の値となるように制御しても構わないし、所定の値を超えるまで変化させることとしても構わない。また、後述する閾値電力Ｐth2を超えない値としても構わない。
【００３５】
また、ＳＴＥＰ３の動作は、入力電力飽和検出部４３から入力される判定信号に基づいて、アンテナ指向性切換制御部４５が指向性切換部６を制御することによって行う。このとき、指向性切換部６から可変指向性アンテナ２に出力されているアンテナ制御電圧の電圧値が制御される。そして、ＳＴＥＰ３の可変指向性アンテナ２の指向性制御が終了すると、次にＳＴＥＰ１に戻って終了指示の確認を行う。なお、可変指向性アンテナ２の指向性の具体的な制御方法についての詳細は後述する。
【００３６】
一方、平均電力Ｐaveが閾値電力Ｐth1以上である場合（ＳＴＥＰ２、ＮＯ）、受信装置１に入力される信号の電界強度が少なくとも小さいものではないことが確認される。そのため、次に平均電力Ｐaveが所定の閾値電力Ｐth2より大きいか否かの確認を行う（ＳＴＥＰ４）。
【００３７】
平均電力Ｐaveが閾値電力Ｐth2以下である場合（ＳＴＥＰ４、ＮＯ）、受信装置１に入力される信号の電界強度が、受信処理を良好に行うことができる範囲の大きさであると推定される。そのため、可変指向性アンテナ２の指向性の制御を行うことなく、ＳＴＥＰ１に戻って終了指示の確認を行う。
【００３８】
一方、平均電力Ｐaveが閾値電力Ｐth2より大きい場合（ＳＴＥＰ４、ＹＥＳ）、受信装置１に入力される信号の電界強度が、受信処理が困難となる程度に大きい可能性がある。そのため、さらにＡＧＣ信号の電圧値ＶAGCが所定の閾値電圧Ｖthより小さいか否かの判定を行う（ＳＴＥＰ５）。このＳＴＥＰ５における判定は、入力電力飽和検出部４３が、復調部４２から入力されるＡＧＣ信号に基づいて行う。
【００３９】
ＳＴＥＰ５において、ＡＧＣ信号の電圧値ＶAGCが所定の閾値電圧Ｖth以上である場合は（ＳＴＥＰ５、ＮＯ）、復調部４２に入力される信号の電力値が正常の範囲内であり、受信装置１に入力される信号の電界強度が、受信処理を良好に行うことができる範囲の大きさであると推定される。そのため、可変指向性アンテナ２の指向性の制御を行うことなく、ＳＴＥＰ１に戻って終了指示の確認を行う。
【００４０】
一方、ＡＧＣ信号の電圧値ＶAGCが所定の閾値電圧Ｖthより小さい場合は（ＳＴＥＰ５、ＹＥＳ）、復調部４２に入力される信号の電力値が異常な程度に大きく、受信装置１に入力される信号の電界強度が、受信処理が困難となる程度に大きい可能性がある。そのため、さらに復調状態の異常の有無を確認する（ＳＴＥＰ６）。
【００４１】
このＳＴＥＰ６における判定は、復調状態異常検出部４４が、復調部４２から入力される復調状態を示す信号に基づいて行う。復調状態を示す信号として、例えば、等化処理を行う際に復調部４２において周波数軸にした信号の強度を示す信号を用いることができる。この信号では、入力される信号の強度が異常な程度に大きい場合、信号がクリッピングされて上部が切り取られた形状になる。そのため、このようなクリッピングの有無によって復調状態の異常を判定することができる。
【００４２】
復調状態に異常が無い場合（ＳＴＥＰ６、ＮＯ）、電界強度の大きな信号が入力されているが、復調処理が正常に行うことが可能であるため、受信処理を継続することができるものと判断する。そのため、可変指向性アンテナ２の指向性の制御を行うことなく、ＳＴＥＰ１に戻って終了指示の確認を行う。
【００４３】
一方、復調状態に異常がある場合（ＳＴＥＰ６、ＹＥＳ）、電界強度の大きな信号が入力されるとともに、それによって復調処理が困難となる問題が発生していると判断する。そのため、この状態では良好な受信を継続することが困難であると判定して、可変指向性アンテナ２の指向性の制御を行う（ＳＴＥＰ７）。ＳＴＥＰ７はＳＴＥＰ３とは異なり、可変指向性アンテナ２から入力される信号の強度を小さくするような制御を行う。そして、ＳＴＥＰ７において可変指向性アンテナ２の制御を行ったあとは、ＳＴＥＰ１に戻って終了指示の確認を行う。なお、可変指向性アンテナ２の指向性の具体的な制御方法についての詳細は後述する。
【００４４】
このような構成とすることによって、受信装置１に入力される信号の電界強度が大きい場合に、可変指向性アンテナ２を制御することによって、入力される信号の電界強度を低減することが可能となる。そのため、電界強度が大きい信号が入力されることにより、ＬＮＡ３やチューナ部４１に備えられるアンプが飽和して信号が歪むことを抑制することが可能となる。また、減衰器などを用いて減衰を行わないために、ノイズの増加を抑制することができる。したがって、精度良く受信処理を行うことが可能となる。
【００４５】
また、可変指向性アンテナ２の指向性を切り換えるだけで受信信号の電界強度を低減することができる。そのため、アンプの接続、非接続を切り換えることなく、即座に切り換えを行うことができる。したがって、移動体通信のように受信信号の電界強度の変動が激しい場合にも対応することができる。
【００４６】
なお、ＳＴＥＰ７において可変指向性アンテナ２の指向性を制御する際に、平均電力Ｐaveが正常な範囲内の値となるように制御しても構わないし、ＡＧＣ信号の電圧値ＶAGCが正常な範囲の値になるように制御しても構わない。また、全方向に対して指向性が弱くなる、即ち、受信する信号の電界強度が最も弱くなる構成となるように制御を行っても構わない。
【００４７】
また、本制御例では、可変指向性アンテナ２に入力される信号の強度を抑制する制御を行うために、平均電力Ｐave、ＡＧＣ信号の電圧値ＶAGC、復調状態の異常、の３つの条件に基づいて判定するものとしたが、異常を判定する条件はこの場合だけに限られない。例えば、この条件の中の１つ、または２つが異常を示す際に指向性の制御を行うものとしても構わない。さらに、ＬＮＡ３からチューナ部４１に入力される信号の電力値に基づいて判定することとしても構わないし、復調処理や等化処理を行う際のエラー状態に基づいて判定することとしても構わない。
【００４８】
また、ＡＧＣ信号について、上述した例では復調部４２に入力される信号の電力値が大きい程、ＡＧＣ信号の電圧値ＶAGCが小さくなるように設定したため、ＳＴＥＰ５において、閾値電圧ＶthよりもＡＧＣ信号の電圧値ＶAGCが小さい場合に、受信装置１に入力される信号の電界強度が大きいものと推定している。しかしながら、復調部４２に入力される信号の電力値が大きいほど、ＡＧＣ信号の電圧値ＶAGCが大きくなるように設定することも可能である。この場合ＳＴＥＰ５において、ＡＧＣ信号の電圧値ＶAGCが所定の閾値電圧Ｖth2よりも大きい場合に、受信装置１に入力される信号の電界強度が大きいものと推定することとする。
【００４９】
＜可変指向性アンテナ＞
次に、可変指向性アンテナの一例について図３を用いて説明する。図３は、可変指向性アンテナの一例を示す回路図である。なお、本例ではＥＳＰＡＲ（Electronically Steerable Passive Array Radiator）アンテナを用いている。
【００５０】
図３に示すように、可変指向性アンテナ２ａは、電磁波信号を受信する受給電素子２１と、その周囲に設けられ指向性を制御する寄生素子２２、２３と、を備える。また、受給電素子２１に一端が接続されるとともに他端が寄生素子２２に接続される抵抗Ｒ１と、受給電素子に一端が接続されるとともに他端が寄生素子２３に接続される抵抗Ｒ２と、寄生素子２２に備えられるとともに抵抗Ｒ１の他端がカソード側となるバラクタダイオードＶＤ１と、寄生素子２３に備えられるとともに抵抗Ｒ２の他端がアノード側となるバラクタダイオードＶＤ２と、を備える。また、バラクタダイオードＶＤ１のアノードと、バラクタダイオードＶＤ２のカソードと、はそれぞれ接地されている。
【００５１】
受給電素子２１にはコンデンサＣ１の一端が接続されており、他端は可変指向性アンテナ２ａの出力側となるとともにＬＮＡ３に接続されている。また、受給電素子２１とコンデンサＣ１の一端との接続ノードには、指向性切換部６が接続されている。
【００５２】
指向性切換部６は、上述したようにアンテナ指向性切換制御部４５によって制御され、可変指向性アンテナ２ａに直流電圧を印加する。このとき、可変指向性アンテナにはＲＦ信号に直流電圧が重畳された信号が入力されることとなる。そして、コンデンサＣ１を通過したＲＦ信号がＬＮＡ３に入力される。
【００５３】
指向性切換部６から可変指向性アンテナ２ａに加えられる直流電圧によって、バラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２のそれぞれに順バイアスと逆バイアスとが印加される。バラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２は、逆バイアスが印加されると容量が小さくなる。そして、容量が小さくなるとＲＦ信号が通過しにくくなる。反対に、バラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２の容量が大きくなるとＲＦ信号が通過しやすくなり、ＲＦ信号に対しては擬似的に接地された状態となる。
【００５４】
そのため、正または負の直流電圧を可変指向性アンテナ２ａに印加すると、寄生素子２２、２３に備えられるどちらか一方のバラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２がＲＦ信号に対して擬似的に接地される状態となり、寄生素子２２、２３が反射素子として働くようになる。そのため、擬似的に接地される方の寄生素子２２、２３側の指向性が弱くなる。
【００５５】
以下に、具体的に図４を用いて説明する。図４は、可変指向性アンテナの特性を示す模式図である。図中、可変指向性アンテナ２ａの指向性を破線で示している。また、バラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２は同様の特性を有するものとして、順方向に電流を流す閾値電圧をＶｆとする。さらに、抵抗Ｒ１、Ｒ２も同様の抵抗値を有するものとして、バラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２に印加される電圧値をＶとする。
【００５６】
図４（ａ）に、Ｖ＞Ｖｆとなる正の電圧ＶをバラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２に印加した場合を示す。このとき、バラクタダイオードＶＤ１には逆バイアスが印加され、容量が小さくなる。すると、ＲＦ信号がバラクタダイオードＶＤ１を通過しにくくなり接地されにくくなる。一方、バラクタダイオードＶＤ２には順バイアスが印加され、容量が大きいものとなる。そのため、ＲＦ信号が通過しやすくなり、擬似的に接地された状態となるとともに寄生素子２３が反射素子として働くようになる。したがって、寄生素子２３側の指向性が弱くなる。
【００５７】
図４（ｂ）に、図４（ａ）と反対にＶ＜―Ｖｆとなる負の電圧ＶをバラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２に印加した場合を示す。このとき、バラクタダイオードＶＤ１には順バイアスが印加され、容量が大きいものとなる。そのため、ＲＦ信号が通過しやすくなり、擬似的に接地された状態となるとともに寄生素子２２が反射素子として働くようになる。一方、バラクタダイオードＶＤ２には逆バイアスが印加され、容量が小さくなる。すると、ＲＦ信号がバラクタダイオードＶＤ２を通過しにくくなり接地されにくくなる。したがって、寄生素子２２側の指向性が弱くなる。
【００５８】
図４（ｃ）に、｜Ｖ｜≦Ｖｆとなる微小電圧ＶをバラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２に印加した場合を示す。例えば、正の微小電圧Ｖを印加した場合では、バラクタダイオードＶＤ１には逆バイアスが印加され、バラクタダイオードＶＤ２には順バイアスが印加される。このとき、閾値電圧Ｖｆを超えない微小電圧Ｖを印加しているために、バラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２はともに電流が流れない。そして、このときのバラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２の容量はともに大きいものとなり、どちらもＲＦ信号が通過しやすく擬似的に接地されたものとなる。そのため、寄生素子２２、２３の両方が反射素子として働き、全方向に対して指向性が弱くなる。
【００５９】
また、この可変指向性アンテナ２ａに直流電圧を印加する指向性切換部６ａについて図５を用いて説明する。図５は、指向性切換部の構成の一例を示すブロック図である。図５に示すように、指向性切換部６ａはアンテナ指向性切換制御部４５によって制御され、上述したように可変指向性アンテナ２ａに直流電圧を印加して制御を行う。
【００６０】
指向性切換部６ａは、接点ａ１または接点ａ２と端子Ａとを接続するとともにアンテナ指向性切換制御部４５によって切換制御される第１スイッチＳＷ１と、負極が接地されるとともに正極が第１スイッチの接点ａ１に接続される直流電源Ｅ１と、正極が接地されるとともに負極が第１スイッチの接点ａ２に接続される直流電源Ｅ２と、接点ｂ１または接点ｂ２と端子Ｂとを接続するとともにアンテナ指向性切換制御部４５によって切換制御される第２スイッチＳＷ２と、一端が接地されるとともに他端が接点ｂ２に接続される抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ３と接点ｂ２との接続ノードに一端が接続されるとともに他端が接点ｂ１に接続される抵抗Ｒ４と、を備える。また、抵抗Ｒ４と接点ｂ１との接続ノードと端子Ａとが接続されるとともに、端子Ｂと可変指向性アンテナ２ａとが接続される。そして、端子Ｂを介して可変指向性アンテナ２ａに直流電圧が印加される。
【００６１】
このような構成の指向性切換部６ａは、４通りの電圧値の直流電圧を可変指向性アンテナ２ａに入力することができる。まず、第１スイッチＳＷ１において接点ａ１、第２スイッチＳＷ２において接点ｂ１が選択されている場合は、直流電源Ｅ１の正の電圧がそのまま可変指向性アンテナ２ａに印加される。このときバラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２に印加される電圧はＶ＞Ｖｆの関係を満たすものとする。この場合、図４（ａ）に示したように寄生素子２３側の指向性が弱くなる。
【００６２】
また、第１スイッチＳＷ１において接点ａ１、第２スイッチＳＷ２において接点ｂ２が選択されている場合は、直流電源Ｅ１の正の電圧が、抵抗Ｒ４によって電圧降下された後に可変指向性アンテナ２ａに印加されることとなる。このときバラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２に印加される電圧はＶ＜Ｖｆの関係を満たすものとする。この場合、図４（ｃ）に示したように全方向に対して指向性が弱くなる。
【００６３】
また、第１スイッチＳＷ１において接点ａ２、第２スイッチＳＷ２において接点ｂ１が選択されている場合は、直流電源Ｅ２の負の電圧が、そのまま可変指向性アンテナに印加される。このときバラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２に印加される電圧はＶ＜−Ｖｆの関係を満たすものとする。この場合、図４（ｂ）に示したように寄生素子２２側の指向性が弱くなる。
【００６４】
また、第１スイッチＳＷ１において接点ａ２、第２スイッチＳＷ２において接点ｂ２が選択されている場合は、直流電源Ｅ２の負の電圧が、抵抗Ｒ４において電圧降下された後に可変指向性アンテナ２ａに印加されることとなる。このときバラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２に印加される電圧はＶ＞−Ｖｆの関係を満たすものとする。この場合、図４（ｃ）に示したように全方向に対して指向性が弱くなる。
【００６５】
このように、可変指向性アンテナ２ａに印加する電圧値によって、容易に指向性を変化させることができる。そのため、受信装置１で処理される信号の平均電力Ｐaveが小さい場合は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように指向性を変化させることによって平均電力が大きくなるように制御する。
【００６６】
また、受信装置１で処理される信号の平均電力が大きく、復調処理において異常が発生するような場合は、図４（ｃ）に示すように全方向に対して指向性を弱くして、入力される信号の電界強度を小さくすることが可能となる。そのため、ＬＮＡ３やチューナ部４１に備えられるアンプが飽和して信号が歪むことを抑制することが可能となる。また、減衰器などを用いて減衰を行わないために、ノイズの増加を抑制することができる。したがって、精度良く受信処理を行うことが可能となる。
【００６７】
また、バラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２に印加する直流電圧の大きさを変化させるだけで指向性を切り換えることができるため、構成の簡略化を図ることができる。さらに、切り換えを即座に行うことができるため、移動体通信のように受信信号の電界強度の変動が激しい場合にも容易に対応することができる。
【００６８】
なお、本例では可変指向性アンテナ２ａに寄生素子２２、２３が２本備えられているが、ｎ本であっても構わない。ｎ本備える場合、本例のようにバラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２を配置する向きによって二つのグループに分けて制御しても構わないし、バラクタダイオードの閾値電圧Ｖｆや寄生素子に接続される抵抗の抵抗値を異ならせて、複数のグループに分けて制御しても構わない。ただし後者の場合、微小電圧を印加することで全方向に対して指向性が弱くなることとする。また、寄生素子２２、２３が２本であれば平面上に配置可能となるため、移動体に設置する際に省スペース化を図ることができるため好ましい。
【００６９】
また、受信装置に本発明を適用する場合についてのみ説明したが、上述したように送信装置などの通信装置全般に適用することができる。送信装置であれば、送信電波の電界強度を抑えて送信することができる。例えば、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）をトランシーバモードで使用するときなど、通信電波の電界強度が大きくなり得るときなどに適用すると、受信側において上述したアンプの飽和が生じにくくなるため、好ましい。
【００７０】
このとき、トランシーバモードにする際に全方向に対する指向性を弱くすることとしても構わないし、相手側から受信信号の電界強度が大きく飽和する旨の通知を受けることによって、送信する際の指向性を弱くすることとしても構わない。また、最初に全方向に対する指向性を弱く設定し、送信ができないために相手側から応答が無い場合に、指向性を弱くする設定を解除して送信電波の電界強度を強くすることとしても構わない。また、移動体通信を中継する中継器によって受信動作及び送信動作を行う場合にもそれぞれ適用しても構わない。
【００７１】
上述したような受信装置以外の通信装置に適用する場合においても、図１に示す受信装置１と同様に、可変指向性アンテナ２、アンテナ指向性切換制御部４５及び指向性切換部６を備えることとする。そして、それぞれの通信装置において、通信電波の電界強度の異常を示す信号がアンテナ指向性切換制御部４５に入力されることによって、可変指向性アンテナ２の指向性の制御を行う。
【００７２】
また、それぞれの寄生素子２２、２３にバラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２が備えられることとしたが、バラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２とは異なるものを設けても構わない。即ち、ＲＦ信号に対するリアクタンスを可変できるものであればどのようなものでも良いため、コイルなどを用いることも可能である。ただし、バラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２を上述のように設けることで、直流電圧をＲＦ信号に重畳させて受給電素子２１に入力するだけでリアクタンスを変化させて指向性を変化させることができるため、簡易な構成となり好ましい。
【００７３】
また、上述した受信装置１において、復調部４２、平均電力算出部４２ａ、入力電力飽和検出部４３、復調状態異常検出部４４、アンテナ指向性切換制御部４５のそれぞれの動作を、マイコンなどの制御装置が行うこととしても構わない。さらに、このような制御装置によって実現される機能の全部または一部をプログラムとして記述し、該プログラムをプログラム実行装置（例えばコンピュータ）上で実行することによって、その機能の全部または一部を実現するようにしても構わない。
【００７４】
また、上述した場合に限らず、図１の受信装置１は、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現可能である。また、ソフトウェアを用いて受信装置１を構成する場合、ソフトウェアにて実現される部位についてのブロック図は、その部位の機能ブロック図を表すことになる。
【００７５】
以上、本発明における実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実行することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、地上デジタルテレビジョン放送や地上デジタル音声放送などの放送電波に代表される電磁波を用いて通信を行う送信装置や受信装置などの通信装置に備えられる、アンテナ制御装置に関するものである。特に、車載の受信装置のように、受信電波の電界強度が大きく変動する受信装置に用いることとすると好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】は、本実施形態における受信装置の内部構成を示すブロック図である。
【図２】は、本実施形態における受信装置の可変指向性アンテナの制御動作を示すフローチャートである。
【図３】は、可変指向性アンテナの一例を示す回路図である。
【図４】は、可変指向性アンテナの特性を示す模式図である。
【図５】は、本実施系形態における受信装置の指向性切換部の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】は、従来の受信装置の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７８】
１    受信装置
２、２ａ    可変指向性アンテナ
２１  受給電素子
２２、２３    寄生素子
３    ＬＮＡ
４    受信部
４１  チューナ部
４２  復調部
４３  入力電力飽和検出部
４４  復調状態異常検出部
４５  アンテナ指向性切換制御部
４２ａ  平均電力算出部
５    映像音声処理部
６、６ａ  指向性切換部
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４  抵抗
ＶＤ１、ＶＤ２  バラクタダイオード
Ｃ１  コンデンサ
ＳＷ１  第１スイッチ
ＳＷ２  第２スイッチ
Ａ、Ｂ  端子
ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２  接点
【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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