JP2000216652A - 自動利得制御増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 利得制御増幅器を多段接続して自動利得制御
増幅器を構成した場合、初段の利得制御増幅器の利得減
少の際にＮＦの劣化が大きくなってしまう。 【解決手段】 第１・第２利得制御増幅器21・22と、そ
の出力側の検波回路23と、第１〜第３電圧比較器24〜26
と、第１・第２切換手段制御信号Ｖsw1・2 に応じて第１
・第２利得制御増幅器21・22への制御電圧信号を選択す
る第１・第２切換手段27・28と、利得増減判定信号Ｖco
mpおよび第１・第２利得設定電圧信号Ｖset1・2ならびに
第１・第２直流定電圧信号Ｖconst1・2が入力され、それ
らに基づいて所定の第１・第２切換手段制御信号Ｖsw1・
2 を出力する制御回路29とを具備した自動利得制御増幅
器である。利得減少時には第２利得制御増幅器22から、
利得増加時には第１利得制御増幅器21からの利得制御を
行なうことにより、ＮＦの劣化を抑制することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は無線通信等の受信機
に使用される自動利得制御増幅器に関し、特にＮＦ（No
ise Figure：雑音指数）を改善した自動利得制御増幅器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】無線通信等において、受信機の受信信号
電力がフェージング等により時間に対して変動するよう
な場合に、受信信号電力が一定電力となるように制御し
て復調回路入力レベルの安定化を図る等の目的で、ＡＧ
Ｃ（Automatic Gain Control）増幅器といわれる自動利
得制御増幅器が用いられている。

【０００３】そのような自動利得制御増幅器を用いた従
来の一般的な受信機の回路構成を図２にブロック図で示
す。図２において、１はアンテナ、２はバンドパスフィ
ルタ、３は低雑音電力増幅器、４はミキサ、５は自動利
得制御増幅器、６は復調回路である。

【０００４】図２に示す受信機によれば、アンテナ１で
受信された信号は、まずバンドパスフィルタ２で不必要
な周波数成分を減衰され、低雑音電力増幅器３によりＮ
Ｆを劣化させないように増幅される。次に、低雑音電力
増幅器３で増幅された信号は、ミキサ４によりローカル
信号ＬＯとの間で中間周波帯域にダウンコンバートさ
れ、自動利得制御増幅器５に入力される。自動利得制御
増幅器５では、入力信号電力の変動に対して出力信号電
力が一定となるように増幅器の利得が制御される。これ
により、復調回路６に入力される信号の電力の安定化を
図ることができ、安定した受信特性を得ることができる
ようになる。

【０００５】次に、従来の一般的な自動利得制御増幅器
の回路構成の例を図３にブロック図で示す。図３におい
て、７は利得制御増幅器、８は検波回路、９は電圧比較
器である。

【０００６】図３に示すような構成の従来の自動利得制
御増幅器においては、利得制御増幅器７から出力される
信号Ｖout が検波回路８に入力され、検波回路８におい
てその電力に応じた検波電圧信号Ｖdet が出力される。
検波電圧信号Ｖdet は電圧比較器９に入力され、電圧比
較器９において利得制御増幅器７の出力電力を設定する
ために、検波電圧信号Ｖdet と基準電圧信号Ｖref を比
較してＶdet がＶrefと等しくなるように利得制御増幅
器７の利得Ｇ（単位：ｄＢ）を設定する制御電圧信号Ｖ
contが出力される。

【０００７】図３に示すような従来の自動利得制御増幅
器においては、制御可能な電力の範囲は利得制御増幅器
７の可変利得幅に依存し、Ｖcontに対する利得Ｇの対応
は、例えば図４に示すようなものとなる。

【０００８】図４において、（ａ）は制御電圧信号Ｖco
ntに対する利得制御増幅器７の利得Ｇの変化を示す線図
である。横軸は制御電圧信号Ｖcontの電圧を、縦軸は利
得Ｇ（ｄＢ）を表わし、Ｇmax およびＧmin はそれぞれ
利得制御増幅器７の最大利得および最小利得を、Ｖmax
は最大利得Ｇmax を得るのに必要な最小制御電圧値を、
Ｖmin は最小利得Ｇmin を得るのに必要な制御電圧値を
示している。また、（ｂ）はＶcontに対する雑音指数Ｎ
Ｆの変化を示す線図である。横軸は制御電圧信号Ｖcont
の電圧を、縦軸は雑音指数ＮＦ（ｄＢ）を表わし、ＮＦ
GmaxおよびＮＦGminはそれぞれ利得制御増幅器７の最大
利得および最小利得の場合のＮＦを示している。

【０００９】一般的な自動利得制御増幅器においては、
利得Ｇの増加は制御電圧Ｖcontの増加に対して飽和する
傾向にあり、ＶcontがＶmax より大きくなっても利得Ｇ
が増加しなくなる。ＮＦについては利得Ｇに依存し、利
得Ｇの減少によりＮＦが増加する傾向がある。

【００１０】一方、図４に示すような特性を持つ自動利
得制御増幅器においては、ダイナミックレンジＧv （ｄ
Ｂ）は以下のようになる。

【００１１】Ｇv ＝Ｇmax −Ｇminそして、ダイナミッ
クレンジがＧv 以上必要な場合は、図４に示すＧv と同
等あるいは異なる値を持つ自動利得制御増幅器が多段接
続され、例えば図５に回路構成をブロック図で示すよう
に、２段の利得制御増幅器が独立に制御されるような構
成となる。

【００１２】図５において、10は第１利得制御増幅器、
11は第１検波回路、12は第２利得制御増幅器、13は第２
検波回路、14は第１電圧比較器、15は第２電圧比較器で
ある。

【００１３】図５に示すような構成の自動利得制御増幅
器においては、各利得制御増幅器10・12の制御方式は信
号の流れに従い、まず第１利得制御増幅器10の出力信号
Ｖout1の電力が図３に示した自動利得制御増幅器と同様
の方法で制御され、第２利得制御増幅器12ではＶout1を
入力として出力信号Ｖout2の電力が制御される。

【００１４】図５に示すような構成の自動利得制御増幅
器において、例えば第１利得制御増幅器10と第２利得制
御増幅器12との制御電圧対利得特性および制御電圧対Ｎ
Ｆ特性を図６（ａ）および（ｂ）に示すように異なるも
のとすれば、図５に示す自動利得制御増幅器のダイナミ
ックレンジＧvT（ｄＢ）は、２つの制御電圧信号Ｖcont
1 ・Ｖcont2 の組み合わせにより決定される。なお、図
６（ａ）は第１利得制御増幅器10の制御電圧対利得特性
および制御電圧対ＮＦ特性を、図６（ｂ）は第２利得制
御増幅器12の制御電圧対利得特性および制御電圧対ＮＦ
特性を示す、それぞれ図４（ａ）および（ｂ）と同様の
線図である。

【００１５】そして、第１利得制御増幅器10および第２
利得制御増幅器12の各々のダイナミックレンジＧv1（ｄ
Ｂ）およびＧv2（ｄＢ）は次のようになる。

【００１６】 Ｇv1＝Ｇmax1−Ｇmin1 Ｇv2＝Ｇmax2−Ｇmin2 図５に示すように２つの自動利得制御増幅器10・12を２
段接続した場合においては、Ｖcont1 ＝Ｖmax1、Ｖcont
2 ＝Ｖmax2のとき最大利得Ｇmax2＋Ｇmax1が得られ、Ｖ
cont1 ＝Ｖmin1、Ｖcont2 ＝Ｖmin2のとき最小利得Ｇmi
n2＋Ｇmin1となる。この場合、ダイナミックレンジは次
式のようになる。

【００１７】 ＧvT＝（Ｇmax2＋Ｇmax1）−（Ｇmin2＋Ｇmin1） ＝（Ｇmax2−Ｇmin2）＋（Ｇmax1−Ｇmin1） ＝Ｇv2＋Ｇv1 このように、多段構成にすることにより、ダイナミック
レンジＧvTを１段のみの場合よりも大きくすることが可
能となる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示すような従来の自動利得制御増幅器においては、構成
全体の雑音指数であるＮＦT （ｄＢ）は、第１利得制御
増幅器10の利得Ｇ1 真数と雑音指数ＮＦ1 真数 および
第２利得制御増幅器12の雑音指数ＮＦ2 真数により ＮＦT 真数 ＝ＮＦ1 真数 ＋（ＮＦ2 真数 −１）／
Ｇ1 真数 ＮＦT （ｄＢ）＝10ｌｏｇ₁₀ＮＦT 真数 となり、初段のＮＦ1 真数 でほとんど全体のＮＦ（ｄ
Ｂ）が決定されてしまうこととなる。

【００１９】図５に示すような従来の自動利得制御増幅
器においては、まず初段の第１利得制御増幅器10の利得
制御を行なうので、全体の利得を下げる場合には、まず
Ｇ1（ｄＢ）を下げる制御を行なう。このためにＮＦ1
（ｄＢ）の劣化が大きくなり、それによって自動利得制
御増幅器全体としてのＮＦの劣化が激しくなるために雑
音の電力が増加してしまうという問題点があった。そし
て、そのために受信機に使用した場合にはＣ／Ｎ（Carr
ier to Noise Ratio：搬送波対雑音比）が劣化し、通信
品質が劣化してしまうという問題点があった。

【００２０】これに対し、図２に示すような構成の受信
機に初段のＮＦで全体のＮＦが決定されてしまうという
考えを当てはめれば、回路のＮＦは、低雑音電力増幅器
３をより利得が大きくかつＮＦの良い特性のものに変更
することにより、自動利得制御増幅器のＮＦ劣化による
通信品質の劣化を改善できることになる。

【００２１】しかしながら、低雑音電力増幅器３の利得
を大きくし過ぎると、ミキサ４への入力信号電力が高く
なることによりミキサ４において出力電力特性が飽和し
て非線形な入出力特性となってしまうため、歪み波が発
生してしまうので、逆に通信品質を劣化させてしまうと
いう問題点があった。

【００２２】したがって、自動利得制御増幅器を用いた
回路についてＮＦを向上させるためには、低雑音電力増
幅器３の利得を上げてＮＦを向上させるのではなく、自
動利得制御増幅器そのもののＮＦを改善することが必要
である。

【００２３】本発明は上記従来技術における問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、受信機等の回路
に用いた場合に回路全体についてのＮＦを通信品質を劣
化させずに向上させることができる、ＮＦを改善した自
動利得制御増幅器を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の自動利得制御増
幅器は、入力信号および第１制御電圧信号が入力され、
この第１制御電圧信号に応じて利得を制御しつつ前記入
力信号を増幅して前段出力信号を出力する第１利得制御
増幅器と、この第１利得制御増幅器の出力側に接続さ
れ、前記前段出力信号および第２制御電圧信号が入力さ
れて、この第２制御電圧信号に応じて利得を制御しつつ
前記前段出力信号を増幅して出力信号を出力する第２利
得制御増幅器と、この第２利得制御増幅器の出力側に接
続され、前記出力信号を検出してその電力に応じた検波
電圧信号を出力する検波回路と、この検波回路の出力側
に接続され、前記検波電圧信号および第１基準電圧信号
が入力されて、両信号を比較して、前記検波電圧信号が
前記第１基準電圧信号と等しくなるように前記第１利得
制御増幅器の利得を設定する第１利得設定電圧信号を出
力する第１電圧比較器と、前記検波回路の出力側に接続
され、前記検波電圧信号および第２基準電圧信号が入力
されて、両信号を比較して、前記検波電圧信号が前記第
２基準電圧信号と等しくなるように前記第２利得制御増
幅器の利得を設定する第２利得設定電圧信号を出力する
第２電圧比較器と、前記検波回路の出力側に接続され、
前記検波電圧信号および第３基準電圧信号が入力され
て、両信号を比較して、第１レベルまたは第２レベルの
利得増減判定信号を出力する第３電圧比較器と、前記第
１電圧比較器の出力側と前記第１利得制御増幅器の前記
第１制御電圧信号の入力側との間に接続され、前記第１
利得設定電圧信号および第１切換手段制御信号ならびに
第１直流定電圧信号が入力されて、前記第１切換手段制
御信号のレベルに応じて前記第１利得設定電圧信号また
は前記第１直流定電圧信号を選択し、これを前記第１制
御電圧信号として前記第１利得制御増幅器に出力する第
１切換手段と、前記第２電圧比較器の出力側と前記第２
利得制御増幅器の前記第２制御電圧信号の入力側との間
に接続され、前記第２利得設定電圧信号および第２切換
手段制御信号ならびに第２直流定電圧信号が入力され
て、前記第２切換手段制御信号のレベルに応じて前記第
２利得設定電圧信号または前記第２直流定電圧信号を選
択し、これを前記第２制御電圧信号として前記第２利得
制御増幅器に出力する第２切換手段と、前記第１〜第３
電圧比較器の出力側と前記第１切換手段の前記第１切換
手段制御信号および前記第２切換手段の前記第２切換手
段制御信号の入力側との間に接続され、前記利得増減判
定信号ならびに前記第１利得設定電圧信号・前記第１直
流定電圧信号・前記第２利得設定電圧信号・前記第２直
流定電圧信号が入力されて、前記利得増減判定信号のレ
ベルならびに前記第１または第２利得設定電圧信号と前
記第１または第２直流定電圧信号との大小に応じて前記
第１および第２切換手段制御信号を出力する切換手段制
御回路とを具備し、前記出力信号に対する利得を増加さ
せる場合には前記第１利得制御増幅器の利得を最大まで
増加させた後に前記第２利得制御増幅器の利得を増加さ
せ、減少させる場合には前記第２利得制御増幅器の利得
を最小まで減少させた後に前記第１利得制御増幅器の利
得を減少させるようにしたことを特徴とするものであ
る。

【００２５】本発明の自動利得制御増幅器によれば、上
記構成により、第１・第２利得制御増幅器の利得を制御
するための第１・第２電圧比較器の出力に設けた第１・
第２切換手段を使用して、自動利得制御増幅器からの出
力である第２利得制御増幅器の出力信号の電力に応じ
て、増幅器全体の利得を下げるべき場合には第２利得制
御増幅器から利得を減少させ、第２利得制御増幅器で利
得制御しきれない場合に第１利得制御増幅器でさらに利
得を減少させるように後段の利得制御増幅器から制御を
行なうことから、自動利得制御増幅器の利得を減少させ
る場合のＮＦの急激な劣化を抑えることが可能となる。

【００２６】また、増幅器全体の利得を上げるべき場合
には第１利得制御増幅器から利得を増加させ、第１利得
制御増幅器で利得制御しきれない場合に第２利得制御増
幅器でさらに利得を増加させるように前段の利得制御増
幅器から制御を行なうことから、自動利得制御増幅器の
利得を上昇させる場合のＮＦの改善効果を高めることが
可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】前述のように、本発明の自動利得
制御増幅器は、前記出力信号に対する利得を増加させる
場合には前記第１利得制御増幅器の利得を最大まで増加
させた後に前記第２利得制御増幅器の利得を増加させ、
減少させる場合には前記第２利得制御増幅器の利得を最
小まで減少させた後に前記第１利得制御増幅器の利得を
減少させるように増幅器全体として自動利得制御を行な
うことを特徴とするものであり、上記構成において、前
記第１直流定電圧信号は前記第１利得制御増幅器の利得
を最大とするように設定するとともに、前記第２直流定
電圧信号は前記第２利得制御増幅器の利得を最小とする
ように設定し、前記第３電圧比較器は前記検波電圧信号
が前記第３基準電圧信号より小さいときは第１レベルの
利得増減判定信号を、大きいときは第２レベルの利得増
減判定信号を出力し、前記第１切換手段は前記第１切換
手段制御信号が第１レベルのときは前記第１利得設定電
圧信号を、第２レベルのときは前記第１直流定電圧信号
を選択し、前記第２切換手段は前記第２切換手段制御信
号が第１レベルのときは前記第２利得設定電圧信号を、
第２レベルのときは前記第２直流定電圧信号を選択し、
前記切換手段制御回路は、前記利得増減判定信号が第１
レベルでかつ前記第１利得設定電圧信号が前記第１直流
定電圧信号より小さいときは第１レベルの前記第１切換
手段制御信号および第２レベルの前記第２切換手段制御
信号を、前記利得増減判定信号が第１レベルでかつ前記
第１利得設定電圧信号が前記第１直流定電圧信号以上の
ときは第２レベルの前記第１切換手段制御信号および第
１レベルの前記第２切換手段制御信号を、前記利得増減
判定信号が第２レベルでかつ前記第２利得設定電圧信号
が前記第２直流定電圧信号より大きいときは第２レベル
の前記第１切換手段制御信号および第１レベルの前記第
２切換手段制御信号を、前記利得増減判定信号が第２レ
ベルでかつ前記第２利得設定電圧信号が前記第２直流定
電圧信号以下のときは第１レベルの前記第１切換手段制
御信号および第２レベルの前記第２切換手段制御信号を
出力することにより、前述のような自動利得制御を行な
うものである。

【００２８】すなわち、本発明の自動利得制御増幅器
は、入力信号および第１制御電圧信号が入力され、この
第１制御電圧信号に応じて利得を制御しつつ前記入力信
号を増幅して前段出力信号を出力する第１利得制御増幅
器と、前記前段出力信号および第２制御電圧信号が入力
され、この第２制御電圧信号に応じて利得を制御しつつ
前記前段出力信号を増幅して出力信号を出力する第２利
得制御増幅器と、この第２利得制御増幅器の出力側に接
続され、前記出力信号を検出してその電力に応じた検波
電圧信号を出力する検波回路と、前記検波電圧信号およ
び第１基準電圧信号が入力され、両信号を比較して、前
記検波電圧信号が前記第１基準電圧信号と等しくなるよ
うに前記第１利得制御増幅器の利得を設定する第１利得
設定電圧信号を出力する第１電圧比較器と、前記検波電
圧信号および第２基準電圧信号が入力され、両信号を比
較して、前記検波電圧信号が前記第２基準電圧信号と等
しくなるように前記第２利得制御増幅器の利得を設定す
る第２利得設定電圧信号を出力する第２電圧比較器と、
前記検波電圧信号および第３基準電圧信号が入力され、
両信号を比較して、前記検波電圧信号が前記第３基準電
圧信号より小さいときは第１レベルの利得増減判定信号
を、前記検波電圧信号が前記第３基準電圧信号より大き
いときは第２レベルの利得増減判定信号を出力する第３
電圧比較器と、前記第１利得設定電圧信号および第１切
換手段制御信号ならびに前記第１利得制御増幅器の利得
を最大とする第１直流定電圧信号が入力され、前記第１
切換手段制御信号が第１レベルのときは前記第１利得設
定電圧信号を、前記第１切換手段制御信号が第２レベル
のときは前記第１直流定電圧信号を選択し、これを前記
第１制御電圧信号として前記第１利得制御増幅器に出力
する第１切換手段と、前記第２利得設定電圧信号および
第２切換手段制御信号ならびに前記第２利得制御増幅器
の利得を最小とする第２直流定電圧信号が入力され、前
記第２切換手段制御信号が第１レベルのときは前記第２
利得設定電圧信号を、前記第２切換手段制御信号が第２
レベルのときは前記第２直流定電圧信号を選択し、これ
を前記第２制御電圧信号として前記第２利得制御増幅器
に出力する第２切換手段と、前記利得増減判定信号なら
びに前記第１利得設定電圧信号・前記第１直流定電圧信
号・前記第２利得設定電圧信号・前記第２直流定電圧信
号が入力され、前記利得増減判定信号が第１レベルでか
つ前記第１利得設定電圧信号が前記第１直流定電圧信号
より小さいときは第１レベルの前記第１切換手段制御信
号および第２レベルの前記第２切換手段制御信号を、前
記利得増減判定信号が第１レベルでかつ前記第１利得設
定電圧信号が前記第１直流定電圧信号以上のときは第２
レベルの前記第１切換手段制御信号および第１レベルの
前記第２切換手段制御信号を、前記利得増減判定信号が
第２レベルでかつ前記第２利得設定電圧信号が前記第２
直流定電圧信号より大きいときは第２レベルの前記第１
切換手段制御信号および第１レベルの前記第２切換手段
制御信号を、前記利得増減判定信号が第２レベルでかつ
前記第２利得設定電圧信号が前記第２直流定電圧信号以
下のときは第１レベルの前記第１切換手段制御信号およ
び第２レベルの前記第２切換手段制御信号を出力する切
換手段制御回路とを具備したものである。

【００２９】以下、添付図面に基づいて本発明を詳細に
説明する。

【００３０】図１は本発明の自動利得制御増幅器の実施
の形態の一例における回路構成を示すブロック図であ
る。図１において、21は第１利得制御増幅器、22は第２
利得制御増幅器である。

【００３１】第１利得制御増幅器21および第２利得制御
増幅器22は、それぞれ入力信号と第１および第２利得制
御電圧信号とが入力され、第１および第２利得制御電圧
信号の電圧値に応じて利得を制御しつつ入力信号を増幅
するものであり、例えばトランジスタやＦＥＴ・ＭＭＩ
Ｃ、またはトランジスタやＦＥＴとＰＩＮダイオード等
を用いた可変減衰器との組み合わせが用いられる。そし
て、前段の増幅器である第１利得制御増幅器21はこの自
動利得制御増幅器への入力信号を増幅し、前段出力信号
として第２利得制御増幅器22に出力する。次いで、後段
の増幅器である第２利得制御増幅器22はその前段出力信
号を増幅し、この自動利得制御増幅器からの出力信号と
して出力する。

【００３２】23は検波回路であり、第２利得制御増幅器
22の出力側に接続され、出力信号を検出してその電力に
応じた電圧値の検波電圧信号Ｖdet を出力する。24は第
１電圧比較器であり、第１利得制御増幅器21の出力電力
を設定するための外部回路からの第１基準電圧信号Ｖre
f1と検波電圧信号Ｖdet とが入力され、両信号を比較し
て、検波電圧信号Ｖdet が第１基準電圧信号Ｖref1と等
しくなるように第１利得制御増幅器21の利得を設定する
ための第１利得設定電圧信号Ｖset1を出力する。また、
25は第２電圧比較器であり、同様に第２利得制御増幅器
22の出力電力を設定するための外部回路からの第２基準
電圧信号Ｖref2と検波電圧信号Ｖdet とが入力され、両
信号を比較して、検波電圧信号Ｖdet が第２基準電圧信
号Ｖref2と等しくなるように第２利得制御増幅器22の利
得を設定するための第２利得設定電圧信号Ｖset2を出力
する。

【００３３】26は第３電圧比較器であり、自動利得制御
増幅器全体の利得を設定するための外部回路からの第３
基準電圧信号Ｖref3と検波電圧信号Ｖdet とが入力さ
れ、両信号を比較して自動利得制御増幅器の出力信号の
電力が所望の出力電力に対して大きいか小さいかを判定
し、検波電圧信号Ｖdet が第３基準電圧信号Ｖref3より
小さい（Ｖdet ＜Ｖref3）ときは第１レベル、例えばＨ
レベルの電圧値の利得増減判定信号Ｖcompを出力し、検
波電圧信号Ｖdet が第３基準電圧信号Ｖref3より大きい
（Ｖdet ＞Ｖref3）ときは第２レベル、例えばＬレベル
の電圧値の利得増減判定信号Ｖcompを出力する。なお、
検波電圧信号Ｖdet と第３基準電圧信号Ｖref3とが等し
いときは、例えばＨレベルの電圧値の利得増減判定信号
Ｖcompを出力するようになっている。

【００３４】27は第１切換手段であり、第１切換手段制
御信号Ｖsw1 および第１利得設定電圧信号Ｖset1、なら
びに第１利得制御増幅器21の利得を最大とするような電
圧値の第１直流定電圧信号Ｖconst1が入力され、第１切
換手段制御信号Ｖsw1 のレベルに応じて、第１切換手段
制御信号Ｖsw1 が第１レベルのときは第１利得制御増幅
器21の利得の制御を第１利得設定電圧信号Ｖset1を選択
し、これを第１制御電圧信号として第１利得制御増幅器
21に出力してその利得の制御を行ない、第１切換手段制
御信号Ｖsw1 が第２レベルのときは第１直流定電圧信号
Ｖconst1を選択し、これを第１制御電圧信号として第１
利得制御増幅器21に出力してその利得を最大にするかを
切り換える。また、28は第２切換手段であり、同様に第
２切換手段制御信号Ｖsw2 および第２利得設定電圧信号
Ｖset2、ならびに第２利得制御増幅器22の利得を最小と
するような電圧値の第２直流定電圧信号Ｖconst2が入力
され、第２切換手段制御信号Ｖsw2 のレベルに応じて、
第２切換手段制御信号Ｖsw2 が第１レベルのときは第２
利得制御増幅器22の利得の制御を第２利得設定電圧信号
Ｖset2を選択し、これを第２制御電圧信号として第２利
得制御増幅器22に出力してその利得の制御を行ない、第
２切換手段制御信号Ｖsw2 が第２レベルのときは第２直
流定電圧信号Ｖconst2を選択し、これを第２制御電圧信
号として第２利得制御増幅器22に出力してその利得を最
小にするかを切り換える。

【００３５】29は制御回路であり、利得増減判定信号Ｖ
compならびに第１利得設定電圧信号Ｖset1・第１直流定
電圧信号Ｖconst1・第２利得設定電圧信号Ｖset2・第２
直流定電圧信号Ｖconst2が入力され、これらの信号に応
じて、次のように第１および第２切換手段制御信号Ｖsw
2 を第１および第２切換手段27・28に出力する。 利得増減判定信号Ｖcompが第１レベルでかつ第１利
得設定電圧信号Ｖset1が第１直流定電圧信号Ｖconst1よ
り小さいときは、第１レベルの第１切換手段制御信号Ｖ
sw1 および第２レベルの第２切換手段制御信号Ｖsw2 を
出力する。 利得増減判定信号Ｖcompが第１レベルでかつ第１利
得設定電圧信号Ｖset1が第１直流定電圧信号Ｖconst1以
上のときは、第２レベルの第１切換手段制御信号Ｖsw1
および第１レベルの第２切換手段制御信号Ｖsw2 を出力
する。 利得増減判定信号Ｖcompが第２レベルでかつ第２利
得設定電圧信号Ｖset2が第２直流定電圧信号Ｖconst2よ
り大きいときは、第２レベルの第１切換手段制御信号Ｖ
sw1 および第１レベルの第２切換手段制御信号Ｖsw2 を
出力する。 利得増減判定信号Ｖcompが第２レベルでかつ第２利
得設定電圧信号Ｖset2が第２直流定電圧信号Ｖconst2以
下のときは、第１レベルの第１切換手段制御信号Ｖsw1
および第２レベルの第２切換手段制御信号Ｖsw2 を出力
する。

【００３６】このような構成によって、第１利得制御増
幅器21に入力された信号は、第１利得制御増幅器21およ
び第２利得制御増幅器22で上記各信号によりそれぞれの
利得が自動制御されつつ増幅され、所望の出力電力に増
幅された出力信号が第２利得制御増幅器22より出力され
る。

【００３７】ここで本発明の自動利得制御増幅器におけ
る利得制御について説明する。まず、第１利得制御増幅
器21および第２利得制御増幅器22については、例えば第
１利得設定電圧信号Ｖset1および第２利得設定電圧信号
Ｖset2と利得との間には、図６（ａ）および（ｂ）に示
したように、第１利得設定電圧信号Ｖset1（第１制御電
圧信号Ｖcont1 に相当）・第２利得設定電圧信号Ｖset2
（第２制御電圧信号Ｖcont2 に相当）が増大すると利得
も増大する関係を有するものとし、第１利得設定電圧信
号Ｖset1（Ｖcont1 ）・第２利得設定電圧信号Ｖset2
（Ｖcont2 ）とＮＦとの間には、図６（ａ）および
（ｂ）に示すように、第１制御利得設定電圧信号Ｖset1
（Ｖcont1 ）・第２利得設定電圧信号Ｖset2（Ｖcont2
）が増大するとＮＦは減少する関係を有するものとす
る。第１利得制御増幅器21と第２利得制御増幅器22と
は、同じ制御電圧対利得特性および制御電圧対ＮＦ特性
を持っていても、各々異なった特性を持っていてもよい
ものとする。また、検波回路23については、例えばその
入力電力と検波電圧信号Ｖdet との間には入力電力が増
大すると検波電圧信号Ｖdet も一定の関係で増大する正
の相関関係を有するものとする。

【００３８】第１電圧比較器24および第２電圧比較器25
については、検波電圧信号Ｖdet が例えばマイナス
（−）側に、出力電力の設定の基準となる第１基準電圧
信号Ｖref1・第２基準電圧信号Ｖref2がプラス（＋）側
に入力される。この第１基準電圧信号Ｖref1・第２基準
電圧信号Ｖref2は、例えば図１に示したように、この自
動利得制御増幅器の回路の電源電圧であるＶccを抵抗で
分圧するなどの方法により所望の設定値の電圧とされ
る。

【００３９】また、第３電圧比較器26についても、検波
電圧信号Ｖdet が例えばマイナス（−）側に、自動利得
制御増幅器全体としての出力電力の設定の基準となる第
３基準電圧信号Ｖref3がプラス（＋）側に入力される。
この第３基準電圧信号Ｖref3は、例えば自動利得制御増
幅器の出力信号について所望する電力を検波回路23を通
過した後の電圧値に変換した電圧値の信号である。この
第３基準電圧信号Ｖref3も、例えば図１に示したよう
に、この自動利得制御増幅器の回路の電源電圧であるＶ
ccを抵抗で分圧するなどの方法により所望の設定値の電
圧とされる。

【００４０】そして、第１電圧比較器24は、検波電圧信
号Ｖdet と第１基準電圧信号Ｖref1との関係がＶdet ＞
Ｖref1の場合、すなわち出力信号電力が設定より大きい
場合には、第１利得設定電圧信号Ｖset1の電圧を下げ、
それにより第１利得制御増幅器21の利得を下げて出力信
号電力を小さくする。他方、Ｖdet ＜Ｖref1の場合、す
なわち出力信号電力が設定より小さい場合には、第１利
得設定電圧信号Ｖset1の電圧を上げ、それにより第１利
得制御増幅器21の利得を上げて出力信号電力を大きくす
る。このようにして第１利得制御増幅器21の利得は制御
されることとなる。

【００４１】また、第２利得制御増幅器22についても同
様に、第２電圧比較器25は、検波電圧信号Ｖdet と第２
基準電圧信号Ｖref2との関係がＶdet ＞Ｖref2の場合、
すなわち出力信号電力が設定より大きい場合には、第２
利得設定電圧信号Ｖset2の電圧を下げ、それにより利得
制御増幅器22の利得を下げて出力信号電力を小さくす
る。他方、Ｖdet ＜Ｖref2の場合、すなわち出力信号電
力が設定より小さい場合には、第２制御電圧信号Ｖset2
の電圧を上げ、それにより第２利得制御増幅器22の利得
を上げて出力信号電力を大きくする。このようにして第
２利得制御増幅器22の利得は制御されることとなる。

【００４２】ただし、第１利得制御増幅器21および第２
利得制御増幅器22の利得の制御については、常時行な
い、また同時に行なうのではなく、前述のように制御回
路19により利得増減判定信号Ｖcompならびに第１利得設
定電圧信号Ｖset1・第１直流定電圧信号Ｖconst1・第２
利得設定電圧信号Ｖset2・第２直流定電圧信号Ｖconst2
に応じて第１および第２切換手段27・28を制御すること
によって、第１利得制御増幅器21または第２利得制御増
幅器22のどちらか一方で自動利得制御増幅器全体の利得
を制御している。

【００４３】第１切換手段27および第２切換手段28は、
例えばトランジスタやＦＥＴ・ダイオードを用いた電気
回路で構成され、前述のように、第１および第２切換手
段制御信号Ｖsw1 ・Ｖsw2 によって、第１利得制御増幅
器21・第２利得制御増幅器22の利得を制御する電圧を第
１直流定電圧信号Ｖconst1・第２直流定電圧信号Ｖcons
t2にするか、第１電圧比較器24・第２電圧比較器25より
出力される第１利得設定電圧信号Ｖset1・第２利得設定
電圧信号Ｖset2にするかを切り換える動作をする。

【００４４】なお、第１切換手段27および第２切換手段
28は、上記のように電気回路で構成されるものの他に
も、第１および第２切換手段制御信号Ｖsw1 ・Ｖsw2 に
よって機械的に切り換えを行なうスイッチや、電子的に
上記切り換えと同様の処理を行なうデバイス等を用いて
もよい。

【００４５】第１直流定電圧信号Ｖconst1・第２直流定
電圧信号Ｖconst2は、例えば図１に示したように、この
自動利得制御増幅器の回路の電源電圧であるＶccを抵抗
で分圧するなどの方法により所望の設定値の電圧とされ
る。

【００４６】第１利得制御増幅器21・第２利得制御増幅
器22の利得制御において、制御する電圧を固定にした場
合には常に一定の利得となる。図６（ａ）および（ｂ）
に示されている特性を例にして説明すると、第１直流定
電圧信号Ｖconst1は第１利得制御増幅器21において最大
の利得が得られる電圧Ｖmax1に設定し、第２直流定電圧
信号Ｖconst2は第２利得制御増幅器22において最小の利
得が得られる電圧Ｖmin2に設定する。また、制御する電
圧を第１利得設定電圧信号Ｖset1（Ｖcont1 ）・第２利
得設定電圧信号Ｖset2（Ｖcont2 ）にした場合には、そ
れぞれの電圧値に応じて利得が可変する。ここで、第１
切換手段27・第２切換手段28を第１直流定電圧信号Ｖco
nst1・第２直流定電圧信号Ｖconst2側か、第１利得設定
電圧信号Ｖset1・第２利得設定電圧信号Ｖset2側かのど
ちらに設定するかは、前述のように制御回路29によって
制御され、常にどちらか一方が利得設定電圧信号側に、
他方が直流定電圧信号側になり、両方が同時に直流定電
圧信号側または制御電圧信号側になることはない。

【００４７】制御回路29は、前述のように、検波電圧信
号Ｖdet に基づいて自動利得制御増幅器の利得が上昇し
ているか減少しているかを判断する機能と、それに応じ
て第１切換手段27・第２切換手段28を切り換える第１切
換手段制御信号Ｖsw1 ・第２切換手段制御信号Ｖsw2 を
出力する機能を有する。

【００４８】本発明の自動利得制御増幅器において利得
を増加させる場合には、まず第１切換手段制御信号Ｖsw
1 により切換手段27を第１利得設定電圧信号Ｖset1の側
に設定し、第２切換手段制御信号Ｖsw2 により切換手段
28を第２直流定電圧信号Ｖconst2の側に設定する。これ
により、利得制御は第１利得制御増幅器21により行なわ
れることとなる。このとき、ＮＦについては、初段の第
１利得制御増幅器21の利得を上げることで第１利得制御
増幅器21のＮＦが下がるため、利得増加とＮＦ減少との
相乗効果により、自動利得制御増幅器全体としてのＮＦ
が改善されることとなる。

【００４９】そして、第１利得制御増幅器21の利得が最
大となっても更に利得を増加させる必要がある場合に
は、第１切換手段制御電圧信号Ｖsw1 を用いて第１切換
手段27を第１直流定電圧信号Ｖconst1側へ、第２切換手
段制御信号Ｖsw2 を用いて第２切換手段28を第２利得設
定電圧信号Ｖset2側へ設定することにより、自動利得制
御増幅器全体の利得をさらに増加させることができる。

【００５０】一方、利得を減少させる場合には、まず第
１切換手段制御信号Ｖsw1 により第１切換手段27を第１
利得設定電圧信号Ｖset1の側に設定し、第２切換手段制
御信号Ｖsw2 により第２切換手段28を第２直流定電圧信
号Ｖconst2の側に設定する。

【００５１】これにより利得制御は第２利得制御増幅器
22により行なわれることとなる。そして、第２利得制御
増幅器22の利得が最小、すなわち第２利得設定電圧信号
Ｖset2＝Ｖmin2となっても更に利得を減少させる必要が
ある場合には、第１切換手段制御信号Ｖsw1 によって第
１切換手段27を第１利得制御電圧信号Ｖset1側へ、第２
切換手段制御信号Ｖsw2 によって第２切換手段28を第２
直流定電圧信号Ｖconst2側へ設定することで、利得を更
に減少させることができる。

【００５２】この場合のＮＦについては、後段の第２利
得制御増幅器22の利得から先に減少させることでそのＮ
Ｆが劣化し、利得増加とＮＦ劣化との相乗効果により自
動利得制御増幅器としてのＮＦは劣化することとなる。
しかしながら、初段の利得制御増幅器の利得から先に減
少させるという従来の方式と比較すると、前述のＮＦT
（ｄＢ）の式より、ＮＦT （ｄＢ）はＮＦ1 （ｄＢ）お
よびＧ1 （ｄＢ）に大きく依存し、ＮＦ2 （ｄＢ）が利
得減少により劣化してもＮＦT （ｄＢ）に与える影響が
小さいため、自動利得制御増幅器全体としてのＮＦの劣
化を抑えることが可能となる。

【００５３】このようにして、利得制御増幅器が直列２
段接続された構成の本発明の自動利得制御増幅器によれ
ば、ＮＦの劣化、特に利得を減少させる場合のＮＦの劣
化を抑制することができる。

【００５４】なお、以上はあくまで本発明の実施の形態
の例示であり、本発明はこれに限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や改良
を加えることは何ら差し支えない。例えば、利得制御増
幅器が２段以上直列に接続された場合における利得制御
に、前段（例えば初段）に第１利得制御増幅器を、後段
（例えば最後段）に第２利得制御増幅器を適用して使用
してもよい。

【００５５】具体的には、例えば移動体通信において、
基地局および移動局から送信される信号の電力が一定と
考えた場合、通信エリアが広範囲であると基地局と移動
局との距離が近い場合には大電力信号を受信することと
なり、遠い場合には小電力信号を受信することとなる。
したがって、受信機ではこの電力の差を一定にしなけれ
ばならないので、より大きなダイナミックレンジを持つ
ＡＧＣ増幅器が必要となる。そのようなＡＧＣ増幅器を
構成するには、利得制御増幅器を３段あるいはそれ以上
直列に接続する必要がある。

【００５６】このような場合にも、本発明の自動利得制
御増幅器を利用し、ＡＧＣ増幅器の利得を減少させる際
には最後段の利得制御増幅器から利得を減少させること
でＮＦの劣化を防ぐことができ、通信エリアが広範囲と
なるような移動体通信にも適用することができる。

【００５７】また、第１利得設定電圧信号Ｖset1（第１
制御電圧信号Ｖcont1 ）・第２利得設定電圧信号Ｖset2
（第２制御電圧信号Ｖcont2 ）と利得およびＮＦの関係
が図６（ａ）および（ｂ）で示した関係であり、第１電
圧比較器24・第２電圧比較器25の入力を、第１基準電圧
信号Ｖref1・第２基準電圧信号Ｖref2をマイナス（−）
側に、検波電圧信号Ｖdet を（＋）側に入力するものと
してもよい。

【００５８】また、利得増減判定信号Ｖcompや第１およ
び第２切換手段制御信号Ｖsw1 ・Ｖsw2 は直流電圧信号
に限定されるものではなく、種々のデジタル信号を用い
て、２種類のデジタル信号をそれらの第１および第２レ
ベルに対応させてもよい。

【００５９】さらに、第１利得制御増幅器21・第２利得
制御増幅器22や第１電圧比較器24・第２電圧比較器25・
第３電圧比較器26等を同様の機能を有する回路により構
成し、検波回路23・第１切換手段27・第２切換手段28等
を同様の機能を有するデバイスにより構成してもよいこ
とは言うまでもない。

【００６０】

【発明の効果】以上のように、本発明の自動利得制御増
幅器によれば、多段に接続された利得制御増幅器の最後
段の出力側に接続された検波回路の出力である検波電圧
信号を、第１〜第３基準電圧信号と比較し、検波電圧信
号が第１および第２基準電圧信号と等しくなるように制
御する第１および第２電圧比較器に入力して第１および
第２利得制御増幅器の制御を行なう第１および第２利得
設定電圧信号を得るだけでなく、第３電圧比較器に入力
して第３基準電圧信号と比較して自動利得制御増幅器の
利得の増減を判定する利得増減判定信号も発生させ、こ
れらの信号に基づいて制御回路により第１および第２利
得制御電圧信号と第１および第２直流定電圧信号とを用
いて第１および第２利得制御増幅器の利得の順次制御を
行なうように第１および第２切換手段の接続状態を選定
するようにしたことから、自動利得制御増幅器全体の利
得減少時には後段の第２利得制御増幅器からの利得制御
を行ない、利得増加時には前段の利得制御増幅器からの
利得制御を行なうことが可能となる。

【００６１】これにより、本発明によれば、従来の自動
利得制御増幅器のように前段の利得制御増幅器から制御
を行なう場合と比べて、利得減少時には後段の利得制御
増幅器からの利得制御が可能となるのでＮＦの著しい劣
化を抑圧することができ、利得増加時には前段の利得制
御増幅器からの利得制御が可能となるので、ＮＦを下げ
て利得増加とＮＦ減少との相乗効果により全体としての
ＮＦを改善させることができ、受信機に使用した場合等
における著しい通信品質の劣化を抑制することができ
る。

【００６２】以上により、本発明によれば、受信機等の
回路に用いた場合に回路全体についてのＮＦを通信品質
を劣化させずに向上させることができる、ＮＦを改善し
た自動利得制御増幅器を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動利得制御増幅器の実施の形態の一
例における回路構成を示すブロック図である。

【図２】自動利得制御増幅器を用いた受信機の回路構成
の例を示すブロック図である。

【図３】従来の自動利得制御増幅器の回路構成の例を示
すブロック図である。

【図４】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ従来の利得制
御増幅器における制御電圧信号Ｖcontに対する利得Ｇの
変化および制御電圧信号Ｖcontに対する雑音指数ＮＦの
変化を示す線図である。

【図５】従来の２段接続型自動利得制御増幅器の回路構
成の例を示すブロック図である。

【図６】（ａ）は２段接続型自動利得制御増幅器におけ
る初段の利得制御増幅器の制御電圧対利得特性および制
御電圧対ＮＦ特性を、（ｂ）は後段の利得制御増幅器の
制御電圧対利得特性および制御電圧対ＮＦ特性を示す線
図である。

【符号の説明】

21・・・第１利得制御増幅器 22・・・第２利得制御増幅器 23・・・検波回路 24・・・第１電圧比較器 25・・・第２電圧比較器 26・・・第３電圧比較器 27・・・第１切換手段 28・・・第２切換手段 29・・・制御回路 Ｖcont1 ・・・第１制御電圧信号 Ｖcont2 ・・・第２制御電圧信号 Ｖdet ・・・・検波電圧信号 Ｖref1・・・・第１基準電圧信号 Ｖref2・・・・第２基準電圧信号 Ｖref3・・・・第３基準電圧信号 Ｖset1・・・・第１利得設定電圧信号 Ｖset2・・・・第２利得設定電圧信号 Ｖcomp・・・・利得増減判定信号 Ｖsw1 ・・・・第１切換手段制御信号 Ｖsw2 ・・・・第２切換手段制御信号 Ｖconst1・・・第１直流定電圧信号 Ｖconst2・・・第２直流定電圧信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号および第１制御電圧信号が入力さ
   れ、該第１制御電圧信号に応じて利得を制御しつつ前記
   入力信号を増幅して前段出力信号を出力する第１利得制
   御増幅器と、 該第１利得制御増幅器の出力側に接続され、前記前段出
   力信号および第２制御電圧信号が入力されて、該第２制
   御電圧信号に応じて利得を制御しつつ前記前段出力信号
   を増幅して出力信号を出力する第２利得制御増幅器と、 該第２利得制御増幅器の出力側に接続され、前記出力信
   号を検出してその電力に応じた検波電圧信号を出力する
   検波回路と、 該検波回路の出力側に接続され、前記検波電圧信号およ
   び第１基準電圧信号が入力されて、両信号を比較して、
   前記検波電圧信号が前記第１基準電圧信号と等しくなる
   ように前記第１利得制御増幅器の利得を設定する第１利
   得設定電圧信号を出力する第１電圧比較器と、 前記検波回路の出力側に接続され、前記検波電圧信号お
   よび第２基準電圧信号が入力されて、両信号を比較し
   て、前記検波電圧信号が前記第２基準電圧信号と等しく
   なるように前記第２利得制御増幅器の利得を設定する第
   ２利得設定電圧信号を出力する第２電圧比較器と、 前記検波回路の出力側に接続され、前記検波電圧信号お
   よび第３基準電圧信号が入力されて、両信号を比較し
   て、第１レベルまたは第２レベルの利得増減判定信号を
   出力する第３電圧比較器と、 前記第１電圧比較器の出力側と前記第１利得制御増幅器
   の前記第１制御電圧信号の入力側との間に接続され、前
   記第１利得設定電圧信号および第１切換手段制御信号な
   らびに第１直流定電圧信号が入力されて、前記第１切換
   手段制御信号のレベルに応じて前記第１利得設定電圧信
   号または前記第１直流定電圧信号を選択し、これを前記
   第１制御電圧信号として前記第１利得制御増幅器に出力
   する第１切換手段と、 前記第２電圧比較器の出力側と前記第２利得制御増幅器
   の前記第２制御電圧信号の入力側との間に接続され、前
   記第２利得設定電圧信号および第２切換手段制御信号な
   らびに第２直流定電圧信号が入力されて、前記第２切換
   手段制御信号のレベルに応じて前記第２利得設定電圧信
   号または前記第２直流定電圧信号を選択し、これを前記
   第２制御電圧信号として前記第２利得制御増幅器に出力
   する第２切換手段と、 前記第１〜第３電圧比較器の出力側と前記第１切換手段
   の前記第１切換手段制御信号および前記第２切換手段の
   前記第２切換手段制御信号の入力側との間に接続され、
   前記利得増減判定信号ならびに前記第１利得設定電圧信
   号・前記第１直流定電圧信号・前記第２利得設定電圧信
   号・前記第２直流定電圧信号が入力されて、前記利得増
   減判定信号のレベルならびに前記第１または第２利得設
   定電圧信号と前記第１または第２直流定電圧信号との大
   小に応じて前記第１および第２切換手段制御信号を出力
   する切換手段制御回路とを具備し、 前記出力信号に対する利得を増加させる場合には前記第
   １利得制御増幅器の利得を最大まで増加させた後に前記
   第２利得制御増幅器の利得を増加させ、減少させる場合
   には前記第２利得制御増幅器の利得を最小まで減少させ
   た後に前記第１利得制御増幅器の利得を減少させるよう
   にしたことを特徴とする自動利得制御増幅器。