JP2006295363A - 受信レベル測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】テレビ受信機の受信レベルを広い測定範囲において測定できる携帯型の受信レベル測定装置を提供する。
【解決手段】本発明による受信レベル測定装置は、アンテナにより受信されたRF信号を受け取り、入力したRF信号を一定レベルの信号として出力するAGC増幅器(4a)、及び、AGC増幅器の利得を制御するAGC制御信号を発生する手段(4b)を有するAGC増幅装置(4)と、アンテナにより受信されたRF信号を増幅してAGC増幅装置に出力する前置増幅器(3)と、AGC増幅装置に供給されるRF信号を、アンテナから直接出力されたRF信号と前記前置増幅器により増幅されたRF信号との間で切り換えるスィッチング手段(2)を有する。AGC電圧とアンテナ端子電圧とは相関関係があるため、換算式を用いてAGC電圧から受信レベルを決定することができる。また、受信したRF信号のレベルが低い場合、プリアンプ(3)により増幅し、増幅したRF信号のAGC値から第2の換算式を用いて受信レベルを求める。
【選択図】図２

Description

本発明は、テレビ放送波の受信レベル測定装置、特に微弱なアンテナ端子電圧でも高精度に測定できる受信レベル測定装置に関するものである。

ＢＳ放送や地上デジタル放送の実用化に伴い、テレビ放送波の受信レベルを簡易に測定できる受信レベル測定装置の開発が強く要請されている。例えば、ユーザの家庭にＢＳ放送や地上デジタル放送チューナーユニットを内蔵するテレビ受信機を設置する場合、電波が届いているか否か確認する必要がある。さらに、受信レベルが十分でない場合、高性能のアンテナを使用したり又は増幅器を使用するが、どの程度の性能の機器を用いるかを判断する必要もある。

さらに、例えばＢＳアンテナを設置する際、アンテナを衛星の方向に設置するが、アンテナの設置場所とテレビ受信機の配置場所とが離隔しているため、従来は2人の作業者が組になり、1人の作業者がアンテナの設置方向を調整し、他方の作業者がテレビに表示される画面を見ながら受信レベル状態を監視して別の作業者に指示するのが一般的であった。このような場合、アンテナ端子電圧を簡易に測定できれば、１人の作業者だけで調整することができ、設置作業が大幅に簡単化され、ユーザに対しても鮮明なテレビ映像を提供することができる。

前述したように、受信アンテナの設置時の方向調整を行う際、アンテナの設置場所と受信機の配置場所とが離隔しているため、アンテナの調整作業が煩雑になる不都合があった。また、共同受信やCATV等においては、各部分でのレベル確認や増幅器調整時のレベルを測定する必要があり、この場合受信レベルの測定作業が煩雑になる不都合が生じていた。一方、このような場合、受信レベルを簡易に測定できる携帯型のチェッカーが使用されれば、1人の作業者だけで調整作業を行うことができ、調整作業を大幅に簡単化することができる。さらに、受信レベルは、受信条件やアンテナの設置場所等に応じて広く変化するため、広いダイナミックレンジのチェッカーが開発されれば、受信レベルの測定作業を一層大幅に改善することができる。

本発明の目的は、テレビ受信機の受信レベルを携帯型のチェッカーとして測定することができる受信レベル測定装置を実現することにある。
本発明の別の目的は、一層広いダイナミックレンジを有する低廉で簡易型の受信レベル測定装置を提供することにある。

本発明による受信レベル測定装置は、アンテナにより受信されたRF信号を受け取り、入力したRF信号を一定レベルの信号として出力するAGC増幅器、及び、AGC増幅器の利得を制御するAGC制御信号を発生する手段を有するAGC増幅装置と、
前記アンテナにより受信されたRF信号を増幅してAGC増幅装置に出力する前置増幅器と、
前記AGC増幅装置に供給されるRF信号を、アンテナから直接出力されたRF信号と前記前置増幅器により増幅されたRF信号との間で切り換えるスィッチング手段と、
前記AGC増幅装置のAGC制御信号を第１の閾値と比較し、AGC制御信号が第１の閾値を超える場合、前記スィッチング手段を、前置増幅器により増幅されたRF信号がAGC増幅装置に供給されるように制御する制御信号を発生する第１の比較手段と、
前記AGC増幅装置のAGC制御信号の値と受信レベルとの関係を規定した換算式を記憶した記憶手段と、
前記AGC制御信号を受信し、前記記憶手段に記憶されている換算式に基づいて受信レベルを出力する受信レベル出力手段と、
出力された受信レベルを表示する表示手段とを有することを特徴とする。

一般のテレビ受信機においては、受信される信号はフェージング等を受けレベルが変動するため、受信したレベル（アンテナ端子電圧）に応じて増幅度を変え、後段の復調器に一定したレベルの信号を送るAGC増幅器が使用されている。このAGC増幅器の増幅度をコントロールするためAGC電圧が作られる。この点に着目し、本発明者が市販されている種々のテレビ受信機に内蔵されているAGC増幅器について詳細に検討した結果、所定のAGC電圧の範囲内においてAGC電圧と受信レベルとが正確に対応していることが判明した。この解析結果によれば、AGC増幅器のAGC値を用いて受信レベルを正確に測定することができ、アンテナの設置作業等に利用することができる。しかしながら、AGC値と受信レベルとが対応する範囲は比較的狭いレンジであり、アンテナ端子電圧が微弱な場合正確な受信レベルを検出できないことも判明した。そこで、本発明では、AGC増幅器の前段に前置増幅器（プリアンプ）及びスィッチング手段を設け、検出された受信レベルが所定の閾値よりも低い場合、アンテナにより受信されたRF信号をプリアンプにより増幅してからAGC増幅器に供給する。このように構成すれば、比較的測定レンジの狭い市販のAGC増幅器をそのまま用いて、ダイナミックレンジの広い携帯型の受信レベル測定装置を実現することができる。特に、ダイナミックレンジの広いAGC増幅器は製造コストが高価であるため、レンジの広いAGC増幅器を用いると製造コストが高価になり、簡易型の受信レベル測定装置に適合しなくなってしまう。これに対して、プリアンプを設けてダイナミックレンジを広くする場合、製造コストは大幅に安価であるため、簡易型及び携帯型の受信レベル測定装置を実現することができる。

さらに、プリアンプを設けるだけで広いダイナミックレンジが設定されるため、微弱な放送電波が伝送される地域においても、受信レベルを正確に測定することができ、到達する電波の受信レベルに応じて最適な受信状態に設定することができ、一般の視聴者に対して最良のテレビ映像を提供することが可能になる。

本発明による受信レベル測定装置の好適実施例は、 前記スィッチング手段、第１の比較手段、受信レベル出力手段、及び記憶手段をワンチップマイコンで構成したことを特徴とする。上記手段をワンチップマイコンで構成すれば、電気回路の各構成要素を単一のLSIで構成することができるので、測定回路の構造形態を一層小型化することが可能になり、小型の携帯型の測定装置に適合した受信レベル測定装置を実現することができる。

本発明による受信レベル測定装置の別の好適実施例は、前記AGC増幅装置のAGC制御信号を第１の閾値よりも小さい第２の閾値と比較し、AGC制御信号が第２の閾値以下の場合、前記スィッチング手段を、アンテナから出力されたRF信号がAGC増幅装置に直接供給されるように制御する制御信号を発生する第２の比較手段を有し、当該第２の比較手段が前記ワンチップマイコンにより構成されることを特徴とする。

本発明による受信レベル測定装置の別の好適実施例は、前記構成要素を駆動させるための電源を有し、当該受信レベル測定装置を携帯型の受信レベル測定装置としたことを特徴とする。

本発明においては、AGC増幅器と、プリアンプと、制御系を構成するワンチップマイコンと、表示装置とで構成されるので、携帯型の受信レベル測定装置が実現され、アンテナの設置作業等における作業性を大幅に改善することができる。また、簡易型で且つ広い測定レンジを有しているので、種々の用途及び種々の地域において利用することができ、例えばアンテナ端子電圧が微弱な地域においても正確な受信レベルを測定することができる。この結果、地上デジタル放送を受信するテレビ受信機を設置する際、受信機を最適な受信状態に設定することができ、最良の映像を視聴者に提供することができる。

図１は、市販のテレビ受信機に内蔵されているAGC増幅器のAGC値（AGC制御電圧）とアンテナ端子電圧との関係を示すグラフである。図１において、横軸はIF AGC値を示し、縦軸は端子電圧を示す。ラインａは通常の受信レベルのRF信号のAGC値と端子電圧との実測値を示し、ラインｂは微弱なRF信号をプリアンプにより増幅した後のRF信号におけるAGC値と端子電圧との関係を示す。ラインａに示すように、AGC値が117から202の範囲において、AGC値とアンテナ端子電圧とはリニァに対応しており、AGC値から端子電圧を求めることができる。一方、AGC値が117未満の範囲においては、AGC値の変化に対するアンテナ端子電圧の変化が大きすぎる。また、AGC値が202を超える範囲においては、AGC値の変化量に対する端子電圧の変化量が少なすぎ、AGC値から端子電圧を求めることは困難である。従って、リニァな対応関係が認められるAGC値の範囲内において、対応関係を規定する換算式を用いることにより、AGC増幅器のAGC電圧からアンテナ端子電圧を求めることができる。

ラインｂで示すように、微弱なRF信号をプリアンプにより増幅した後のRF信号についても、AGC値が117から202の範囲において、AGC値とアンテナ端子電圧とはリニァに対応している。従って、微弱なRF信号をプリアンプにより増幅した後の信号についても、換算式を用いてAGC値からアンテナ端子電圧を求めることが可能である。本発明は、上述した解析結果に基づいており、アンテナにより受信されたRF信号が下限及び上限の閾値の範囲内の場合、受信したRF信号におけるAGC値と端子電圧との関係を規定した換算式１を用いて受信レベルを求める。また、受信したRF信号が閾値１以下の場合プリアンプにより増幅し、増幅されたRF信号におけるAGC値と端子電圧との関係を規定した換算式２を用いて受信レベルを求める。尚、プリアンプにより増幅されたRF信号が閾値２を超える場合、スィッチング手段により切り換えを行い、増幅されないRF信号をAGC増幅装置に供給して端子電圧を求める。

図２は本発明による受信レベル測定装置の一例を示す回路図である。アンテナ１によりテレビ放送波を受信する。このアンテナ１は、例えば設置しようとする地上デジタル放送チューナーユニットを内蔵するテレビ受信機用のアンテナとすることができる。アンテナ１により受信されたRF信号は、例えば当該アンテナの接続端子に接続した同軸ケーブル又は当該テレビ受信機が設置される部屋に設けた接続端子に接続したケーブルを介して本発明による受信レベル測定装置に入力する。入力したRF信号はスィッチング素子２に入力する。このスィッチング素子は、受信したRF信号の受信レベルが微弱であり、そのAGC値が第１の閾値を超える場合プリアンプ３を通る経路に接続し、AGC値が第１の閾値以下の場合スルーさせる経路に接続する。

RF信号は、スルーする経路又はプリアンプ３を含む経路を経てAGC増幅装置４に入力する。AGC増幅装置４は、AGC増幅器４ａと比較器４ｂとを含み、入力したRF信号を所定の一定レベルのRF信号に変換して後段の回路に供給する。入力したRF信号は比較器４ｂにより所定の閾値と比較されてAGC増幅器４ａの増幅度を制御するAGC制御電圧（AGC値）が発生する。このAGC制御電圧によりAGC増幅器４ａの利得制御が行われ、AGC増幅器４ａから一定レベルのRF信号が出力される。

発生したAGC値は、第１の比較器５及び第２の比較器６にも供給する。第１の比較器は、入力したAGC値を第１の閾値と比較してスィッチング素子２の切換制御信号を発生する。第１の閾値は図１の上限のAGC値（閾値１）に対応する値を有する。従って、受信されたRF信号のAGC値が上限の閾値である第１の閾値以下の場合、すなわち受信したRF信号の端子電圧が所定のレベル範囲内の場合、受信したRF信号がスルーするようにスィッチング素子２を制御する。また、受信したRF信号のAGC値が第１の閾値を超える、すなわち端子電圧が微弱な場合、受信したRF信号がプリアンプを含む経路を通るように制御する。第２の比較器６は、入力したAGC値を上限の端子電圧に対応する閾値（閾値２）と比較し、スィッチング素子２をプリアンプを含む経路からスルーの経路に切り換えるように制御する。従って、受信したRF信号が微弱な場合及び高レベルの場合のいずれにおいても常時所定のAGC値の範囲内となるように制御される。

AGC増幅装置４の利得制御信号であるAGC値は、処理回路７に入力する。また、処理回路７には第１及び第２の比較器５及び６からの制御信号も入力する。処理回路７にはメモリ８が接続され、このメモリにはAGC値とアンテナ端子電圧との関係を規定した２つの換算式を記憶する。第１の換算式は、受信したRF信号のAGC値が上限閾値である第１の閾値以下の範囲にある場合に用いる。第２の換算式は、受信したRF信号のAGC値が下限閾値以下のレベルであり、プリアンプ３により増幅されたRF信号のAGC値から受信レベルを測定する場合に用いる換算式とする。図１に示す特性のAGC増幅装置を用いる場合第１及び第２の換算式は以下の式とすることができる。
換算式１ Ｅ＝134−AGC電圧×(20/51)
換算式２ Ｅ＝100−AGC電圧×(20/51)
ここで、Eは測定された端子電圧である。

処理回路７は、AGC増幅装置の比較器４ｂから出力されるAGC値、及び第１及び第２の比較器５及び６から出力される制御信号を受け取り、メモリ８に記憶されている換算式を参照して受信レベルを決定し、その出力をディスプレイ９に供給する。この際、受信した電波が微弱な場合、処理回路７は、第１の比較器５から出力された制御信号に基づき、受け取ったAGC値がプリアンプにより増幅されたRF信号のAGC値であると判断し、換算式２に基づいて受信レベルを決定する。ディスプレイ９は、受信レベルを数値として表示することができ、或いはバー表示を行うことができる。従って、アンテナの方向調整を行う場合、作業者はディスプレイを見ながらアンテナを最適な方向に設定することができる。

図３は本発明による受信レベル測定装置を携帯型のチェッカーとして構成した場合の一例を示す線図である。本例では、ソフトウェア処理により制御を行う。電源スィッチ１０をオンすることにより、バッテリ１１から各部に電力が供給されて動作を開始する。RF信号は、AGC増幅装置とプリアンプを含む回路段１２に入力する。１チップマイコン１３を用い、全ての制御及び演算処理を行う。すなわち、入力RF信号の切換制御、換算式の記憶、及び求められたAGC値からの受信レベル出力等のレベル測定を行うために必要な制御は１チップマイコン１１により行う。また、１チップマイコンにより得られた受信レベルはLCD表示装置１４により可視情報として表示する。このように、本発明による受信レベル測定装置は、単一のプロセサを用いてソフトウェアにより処理すれば、AGC増幅器とプリアンプを含む回路段と、１チップマイコンと、バッテリと、表示装置で構成されるので、携帯型のチェッカーとして容易に実現することができる。

本発明による受信レベル測定装置では、アンテナ端子電圧と共にビット誤り率（BER）も同時に測定するように構成することが可能である。すなわち、１チップマイコンにビット誤り率を検出する既知のソフトウェアを搭載することにより、受信レベルと共にBERの測定が可能である。この場合、作業者は、受信レベルだけでなくテレビジョン受信機により鮮明な画像が表示されているか否かも確認することができる。例えば、ビット誤り率を３個のカラーLEDを用いて３段階に表示することにより、「表示不能状態」、「ビットエラー率が多い状態」、「鮮明な画像表示状態」を瞬時に表示することができ、作業効率を一層良好なものとすることができる。一方、BER測定する際、プリアンプが作動していない状態でBERを測定すると、BER測定値が実際の値とは異なる値として表示されるおそれがある。この不都合を回避するため、プリアンプをオンさせてプリアンプで増幅されたRF信号がAGC増幅器に入力するように切り換える切換信号入力手段を設け、プリアンプをオンした状態でBER測定できるように構成するも可能である。尚、アンテナ端子電圧が高い場合に、プリアンプをオンした状態でBER測定してもAGC値は飽和した状態にあるためなんら支障は生じない。

本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例では、プリアンプとして１段増幅のプリアンプを用いたが、勿論多段増幅のプリアンプを用いることができる。この場合、増幅度の低いプリアンプと増幅度の高いプリアンプを組み合わせることも可能である。
また、AGC増幅装置として種々の形態のAGC増幅器を用いることができ、AGC増幅器からの出力信号を閾値と比較して一定レベルのRF信号を出力するAGC増幅器にも適用することができる。

AGC値とアンテナ端子電圧との関係を示すグラフである。 本発明による受信レベル測定装置の一例を示す回路図である。 本発明による受信レベル測定装置を携帯型のチェッカーとして構成した場合の一例を示す線図である。

符号の説明

１ アンテナ
２ スィッチング素子
３ プリアンプ
４ AGC増幅装置
４ａ AGC増幅器
４ｂ 比較器
５ 第１の比較器
６ 第２の比較器
７ 処理回路
８ メモリ
９ ディスプレイ
１０ 電源スィッチ
１１ バッテリ
１２ 回路段
１３ １チップマイコン
１４ LCD表示装置

Claims (5)

1. アンテナにより受信されたRF信号を受け取り、入力したRF信号を一定レベルの信号として出力するAGC増幅器、及びAGC増幅器の利得を制御するAGC制御信号を発生する手段を有するAGC増幅装置と、
   前記アンテナにより受信されたRF信号を増幅してAGC増幅装置に出力する前置増幅器と、
   前記AGC増幅装置に供給されるRF信号を、アンテナから直接出力されたRF信号と前記前置増幅器により増幅されたRF信号との間で切り換えるスィッチング手段と、
   前記AGC増幅装置のAGC制御信号を第１の閾値と比較し、AGC制御信号が第１の閾値を超える場合、前記スィッチング手段を、前置増幅器により増幅されたRF信号がAGC増幅装置に供給されるように制御する制御信号を発生する第１の比較手段と、
   前記AGC増幅装置のAGC制御信号の値と受信レベルとの関係を規定した換算式を記憶した記憶手段と、
   前記AGC制御信号を受信し、前記記憶手段に記憶されている換算式に基づいて受信レベルを出力する受信レベル出力手段と、
   出力された受信レベルを表示する表示手段とを有することを特徴とする受信レベル測定装置。
2. 前記スィッチング手段、第１の比較手段、受信レベル出力手段及び記憶手段をワンチップマイコンで構成したことを特徴とする請求項１に記載の受信レベル測定装置。
3. 請求項１又は２に記載の受信レベル測定装置において、さらに、前記AGC増幅装置のAGC制御信号を前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値と比較し、AGC制御信号が第２の閾値以下の場合、前記スィッチング手段を、アンテナから出力されたRF信号がAGC増幅装置に直接供給されるように制御する制御信号を発生する第２の比較手段を有し、当該第２の比較手段が前記ワンチップマイコンにより構成されることを特徴とする受信レベル測定装置。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載の受信レベル測定装置において、前記構成要素を駆動させるための電源を有し、当該受信レベル測定装置を携帯型の受信レベル測定装置としたことを特徴とする受信レベル測定装置。
5. 請求項１から４までのいずれか１項に記載の受信レベル測定装置において、さらに、ビット誤り率を測定する手段を有し、ビット誤り率を測定するモードにおいて、前記AGC制御信号が第１の閾値を超えた場合、前記スィッチング手段をプリアンプから出力されたRF信号がAGC増幅装置に入力するように切り換えることを特徴とする受信レベル測定装置。