(57)【要約】【課題】受信信号強度に応じて受信の感度及び精度の両方を良好に調整すること。【解決手段】増幅器１７の出力信号の電圧レベル（受信信号強度）を検波回路２８で検出し、この受信信号強度に応じて可変フィルタ２６のカットオフ周波数を変化させることで、フィルタ通過帯域を所望の周波数帯域に調整可能とした点にある。更に説明すると、検出した受信信号強度が低い場合は可変フィルタ２６の通過帯域を狭くし、受信信号強度が高い場合は通過帯域を広くするように調整する。【選択図】      図１
2009021789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号にローカル信号を混合して得たベースバンド信号の周波数の通過帯域をフィルタで制限して所定の信号を得る高周波受信装置において、
前記フィルタに、カットオフ周波数を可変可能な可変フィルタを用い、前記受信信号を検波し、この受信信号の強度に応じて前記カットオフ周波数を可変制御する制御信号を前記可変フィルタへ出力する検波手段を備えたことを特徴とする高周波受信装置。
【請求項２】
前記制御信号は、前記受信信号の強度が低い場合は前記可変フィルタの通過帯域が狭く、該強度が高い場合は該通過帯域が広くなるように、前記カットオフ周波数を可変制御する信号となることを特徴とする請求項１に記載の高周波受信装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の高周波受信装置を、地上の経度／緯度測位用の高周波信号であるＧＰＳ信号の受信装置に用いたことを特徴とするＧＰＳ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号を受信する高周波受信装置及びＧＰＳ(Global Positioning System)受信装置に関し、特に受信者の地球上での経度／緯度の位置を知るために測地衛星の発信する１２２７．６０ＭＨｚや、１５７５．４２ＭＨｚ等の高周波信号を受信する高周波受信装置及びＧＰＳ受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のＧＰＳ受信装置では、高感度、高精度に対する要求が高まってきているが、微弱な信号を扱うＧＰＳ受信装置では、受信強度に応じて、感度を良く（高く）したい場合と、精度を良く（高く）したい場合とがあり、それらを両立させることが必要となっている。
感度を良くしたい場合とは、例えばＧＰＳ受信装置を起動した後の衛星の捕捉動作時や、ビルの谷間などでＧＰＳ信号強度が弱くなる場所でＧＰＳ受信装置を使用する場合である。精度を良くしたい場合とは、例えば開放空間である。開放空間では感度が十分に確保できるため、位置精度を良好にする必要がある。
ＧＰＳ受信機の感度と精度には、受信信号のＣ／Ｎ(Carrier to Noise)が大きく寄与している。受信信号のＣ／Ｎを調整するための手法としては、受信信号強度を検波回路で測定し、この強度に応じてローカル信号の周波数帯域を調整する技術がある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図７に示すように、この種の従来のＧＰＳ受信装置１０は、アンテナ１１と、低ノイズ増幅器１２と、増幅器１３と、周波数変換器１４と、ローカル信号発生器１５と、ローパスフィルタ１６と、増幅器１７とを備えて構成されている。このＧＰＳ受信装置１０では、図示せぬ衛星から発信される高周波のＧＰＳ信号がアンテナ１１で受信され、この受信信号が低ノイズ増幅器１２にて低ノイズで増幅され、更に増幅器１３で増幅される。この増幅信号が周波数変換器１４においてローカル信号発生器１５から発生されたローカル信号と混合されることで所定周波数のベースバンド信号に変換され、このベースバンド信号のうち所定の低周波数帯域信号のみがローパスフィルタ１６を通過して増幅器１７で増幅される。これによって所望の測位のために必要な信号が得られるようになっている。
【特許文献１】特開平９−２０００６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の受信装置を含む従来のＧＰＳ受信装置１０において、受信信号強度に応じて感度及び精度の両方を良くしたい場合、ローパスフィルタ１６の通過帯域が一定のため、感度及び精度の何れか一方しか良好にすることができないという問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、受信信号強度に応じて受信の感度及び精度の両方を良好に調整することができる高周波受信装置及びＧＰＳ受信装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１による高周波受信装置は、受信信号にローカル信号を混合して得たベースバンド信号の周波数の通過帯域をフィルタで制限して所定の信号を得る高周波受信装置において、前記フィルタに、カットオフ周波数を可変可能な可変フィルタを用い、前記受信信号を検波し、この受信信号の強度に応じて前記カットオフ周波数を可変制御する制御信号を前記可変フィルタへ出力する検波手段を備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の請求項２による高周波受信装置は、請求項１において、前記制御信号は、前記受信信号の強度が低い場合は前記可変フィルタの通過帯域が狭く、該強度が高い場合は該通過帯域が広くなるように、前記カットオフ周波数を可変制御する信号となることを特徴とする。
上記請求項１及び２の構成によれば、受信強度が弱いときはフィルタ通過帯域を狭く調整して受信感度を向上させ、受信強度が強いときには通過帯域を広く調整して受信精度を向上させることができるので、受信信号の強度に応じて受信の感度及び精度の両方を良好に調整することができる。
【０００７】
また、本発明の請求項３によるＧＰＳ受信装置は、請求項１または２に記載の高周波受信装置を、地上の経度／緯度測位用の高周波信号であるＧＰＳ信号の受信装置に用いたことを特徴とする。
この構成においても、上記請求項１及び２と同様にＧＰＳ受信装置を、衛星からのＧＰＳ信号を受信し、この受信強度に応じて受信感度及び精度の両方を良好に調整することができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように本発明によれば、受信信号強度に応じて受信の感度及び精度の両方を良好に調整することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
図１は、本発明の実施の形態に係るＧＰＳ受信装置の構成を示す図である。
図１に示すＧＰＳ受信装置２０は、アンテナ１１と、低ノイズ増幅器１２と、増幅器１３と、周波数変換器１４と、ローカル信号発生器１５と、可変帯域型のローパスフィルタ（可変フィルタとも称す）２６と、増幅器１７と、検波回路２８とを備えて構成されている。
【００１０】
本ＧＰＳ受信装置２０の特徴は、増幅器１７の出力信号の電圧レベル（受信信号強度）を検波回路２８で検出し、この受信信号強度に応じて可変フィルタ２６のカットオフ周波数を変化させることで、フィルタ通過帯域を所望の周波数帯域に調整可能とした点にある。更に説明すると、検出した受信信号強度が低い場合は可変フィルタ２６の通過帯域を狭くし、受信信号強度が高い場合は通過帯域を広くするように調整する。
【００１１】
ここで、アンテナ１１で受信されるＧＰＳ信号が周波数１５７５．４２ＭＨｚのｆ１であるとし、ローカル信号発生器１５から発生されるローカル信号をｆ２とすると、周波数変換器１４でＧＰＳ信号ｆ１をローカル信号ｆ２で周波数変換すると、この周波数変換後の信号は｜ｆ１−ｆ２｜となり、この｜ｆ１−ｆ２｜がベースバンドで使われる信号となる。このベースバンド信号の周波数帯域を可変フィルタ２６で制限する。
【００１２】
図２に示すように、その可変フィルタ２６、増幅器１７及び検波回路２８でベースバンド部３０を構成している。なお、図２のＩｎｐｕｔは入力側、Ｏｕｔｐｕｔは出力側を示し、他図においても同様である。
このベースバンド部３０は、可変フィルタ２６の通過信号を増幅器１４で増幅し、この増幅信号を検波回路２８で検波して得られる受信信号強度に応じた制御信号によって可変フィルタ２６の通過帯域を調整する。この調整は、受信信号強度が弱い場合は可変フィルタ２６の帯域を狭く調整して感度を向上させ、受信強度が強い場合は帯域を広く調整して精度を向上させるようになっている。また、検波回路２８の動作は、外部信号３４によってパワーダウンさせたり、その外部信号３４によって可変フィルタ２６の通過帯域の調整量を切り替えたりすることが可能となっている。
【００１３】
なお、本実施の形態では、増幅器１７の出力信号を検波回路２８の入力信号としたが、これは受信信号が微弱なＧＰＳ受信装置ではその位置に検波回路２８を用いることが都合の良いためであり、増幅器１７の前段もしくは可変フィルタ２６の前段であってもよい。更に、ＧＰＳ受信信号の強度を測定しこの強度に応じてフィルタ帯域を調整するための帯域調整手段として検波回路２８を用いたが、これと同様に調整制御が可能であれば他の帯域調整手段を用いてもよい。
【００１４】
この可変フィルタ２６の回路構成例を図３〜図５に示す。
図３（ａ）に示す可変フィルタ２６は、入出力間に接続された抵抗器４１と、この抵抗器４１の出力側に複数のスイッチ４２を介してアースとの間に接続された複数のコンデンサ４３とを備えて成る。スイッチ４２は、検波回路２８からの制御信号に応じて段階的に切り替えられ、この切り替えで変化する静電容量に応じてフィルタ通過帯域が調整されるようになっている。
【００１５】
図３（ｂ）に示す可変フィルタ２６は、入出力間に各々がスイッチ４５を介して並列接続された複数の抵抗器４４と、それらスイッチ４５の出力側とアース間に接続されたコンデンサ４６とを備えて成る。スイッチ４５は、検波回路２８からの制御信号に応じて段階的に切り替えられ、この切り替えで変化する抵抗値に応じてフィルタ通過帯域が調整されるようになっている。なお、スイッチ４２，４５の接続位置は図中の位置に限らず、上記のように静電容量や抵抗値を変化可能な位置であればよい。
【００１６】
図４に示す可変フィルタ２６は、入出力間に接続された抵抗器５１と、この抵抗器５１の出力端側とアース間に接続された可変容量ダイオードであるバラクタ５２とを備えて成る。そのバラクタ５２のバイアス電圧が、検波回路２８からの制御信号に応じて変化され、これに応じて変化する静電容量に応じてフィルタ通過帯域が調整されるようになっている。
図５に示す可変フィルタ２６は、入出力間に接続された電流駆動型アンプであるＧｍアンプ６１と、このＧｍアンプ６１の出力側とアース間に接続されたコンデンサ６２とを備えて成る。そのＧｍアンプ６１の電流値が、検波回路２８からの制御信号に応じて変化され、これに応じて変化するＧｍ（相互コンダクタンス）値に応じてフィルタ通過帯域が調整されるようになっている。
【００１７】
検波回路２８は、図６に示すように、受信信号強度に応じた電圧を出力する検波部７１と、この検波部７１の出力電圧と比較電圧を比較して両者の差分を制御信号として出力する比較器７２とを備えて成る。また、制御信号は、受信信号強度が低く比較電圧との差分が小さい場合はフィルタ通過帯域を狭くする制御を行い、受信信号強度が高く比較電圧との差分が大きい場合はフィルタ通過帯域を広くする制御を行うようになっている。
【００１８】
このような構成のＧＰＳ受信装置２０の動作を説明する。
図示せぬ衛星から発信される高周波のＧＰＳ信号ｆ１がアンテナ１１で受信され、この受信信号が低ノイズ増幅器１２にて低ノイズで増幅され、更に増幅器１３で増幅される。この増幅信号が周波数変換器１４においてローカル信号発生器１５から発生されたローカル信号ｆ２と混合されることで所定周波数のベースバンド信号に変換され、このベースバンド信号のうち所定の周波数帯域信号のみが可変フィルタ２６を通過して増幅器１７で増幅される。
【００１９】
この増幅されたベースバンド信号は検波回路２８で、その信号強度が検出される。この信号強度が低い場合、その強度に応じた電圧と比較電圧との差分が小さいので、フィルタ通過帯域を狭くする制御を行う制御信号が検波回路２８から可変フィルタ２６へ出力される。この制御信号によって可変フィルタ２６の通過帯域が狭くなるように調整されるので、受信感度が良くなる。
【００２０】
一方、検波回路２８で検出されたベースバンド信号の強度が高い場合、その強度に応じた電圧と比較電圧との差分が大きいので、フィルタ通過帯域を広くする制御を行う制御信号が可変フィルタ２６へ出力され、この制御信号によって可変フィルタ２６の通過帯域が広くなるように調整されるので、受信精度が良くなる。
このように、本実施の形態のＧＰＳ受信装置２０によれば、受信されるＧＰＳ信号ｆ１の強度に応じて受信の感度及び精度の両方を良好に調整することができる。更に説明すれば、受信強度が弱いときはフィルタ通過帯域を狭く調整して受信感度を向上させ、受信強度が強いときには通過帯域を広く調整して受信精度を向上させることができるので、広い受信強度範囲で感度と精度を両立させることができ、これによって微弱信号を扱うＧＰＳ受信装置に好適となる。
【００２１】
また、本実施の形態のＧＰＳ受信装置２０は、所謂、高周波受信装置であって、他の高周波信号を受信する装置にも適用可能な回路である。
なお、上記の実施の形態の説明において、検波回路２８の入力は増幅器１７の出力として説明したが、可変フィルタ２６の出力や、周波数変換器１４の出力でもよい。更に、可変フィルタ２６はローパスフィルタのみならず、ハイパスフィルタ及びバンドパスフィルタであってもよく、受動回路のみならず能動回路で構成されたフィルタであってもよく、更には、１次ではなく高次のフィルタであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
高周波受信装置として、ＧＰＳ受信装置のみならず、他の人工衛星からの電波を利用した位置測位システム用受信装置、ＷＣＤＭＡ受信装置、ＧＳＭ受信装置、デジタルテレビ受信装置などに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係るＧＰＳ受信装置の構成を示す図である。
【図２】上記ＧＰＳ受信装置のベースバンド部の構成を示す図である。
【図３】（ａ）上記ＧＰＳ受信装置の可変フィルタの第１の構成を示す図、（ｂ）同可変フィルタの第２の構成を示す図である。
【図４】上記ＧＰＳ受信装置の可変フィルタの第３の構成を示す図である。
【図５】上記ＧＰＳ受信装置の可変フィルタの第４の構成を示す図である。
【図６】上記ＧＰＳ受信装置の検波回路の構成を示す図である。
【図７】従来のＧＰＳ受信装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１  アンテナ
１２  低ノイズ増幅器
１３，１７  増幅器
１４  周波数変換器
１５  ローカル信号発生器
２６  可変フィルタ
２８  検波回路
３０  ベースバンド部
４１，４４，５１  抵抗器
４２，４５  スイッチ
４３，４６，６２  コンデンサ
５２  バラクタ
６１  Ｇｍアンプ
７１  検波部
７２  比較器
【図１】
2009021789.tif 000003
【図２】
2009021789.tif 000004
【図３】
2009021789.tif 000005
【図４】
2009021789.tif 000006
【図５】
2009021789.tif 000007
【図６】
2009021789.tif 000008
【図７】
2009021789.tif 000009