JP4981677B2 - 電流ミラーとデータスライサーとを備えたデータ受信回路 - Google Patents

Description

本出願は、２００４年１１月３日に米国特許商標庁に出願された米国特許出願第６０／６２４６６１号の優先権及び全ての利益を主張する。

本発明は、一般に、デジタル衛星機器制御（ＤｉＳＥｑＣ）等のためのデータ通信に関し、より詳細には広範囲の周波数を有する電流変調信号を正しく受信可能なデータ受信回路に関する。

ＤｉＳＥｑＣのためのデータ通信は、伝統的に２２ｋＨｚ電圧トーンの変調を通じて実行されている。この変調トーンは、衛星受信システムの１つ以上の低雑音ブロック（ＬＮＢ）へ電力を供給する直流（ＤＣ）電圧に重ね合わされて良い。ＤｉＳＥｑＣを用い、統合型受信機／復号器（ＩＲＤ）装置（例えばセットトップボックス等）は、例えば、切り替えユニットを介した特定のＬＮＢの選択及び制御を可能にする同軸ケーブルのような伝送媒体を介し、信号を送信して良い。ＤｉＳＥｑＣ通信はまた、帰路チャンネルを（例えば同一の伝送媒体で）有して良い。帰路チャンネルでは、電流変調信号がＬＮＢ及び／又は切り替えユニットから送信され、ＩＲＤ装置へ戻される。

ＩＲＤ装置は、帰路チャンネルを介して供給される電流変調信号を受信するための専用回路を有して良い。図１は、電流変調信号をＤｉＳＥｑＣ帰路チャンネルを介して受信するために用いられ得る従来技術によるデータ受信回路を示す。特に、図１の従来のデータ受信回路は、ＬＮＢ又は切り替えユニットから提供されるパルスの４５ｍＡ電流変調信号を準正弦波電圧信号へ変換するＲＬＣ回路を有する。図２及び図３は、２つの異なる周波数に対する、パルス電流変調信号及び結果として生じる準正弦波電圧信号を示す。図１では、結果として生じる準正弦波電圧信号は、連続データスライサー回路によりスライスされ、スライスデジタル出力信号を生成する。スライスデジタル出力信号は、次にプロセッサー（図１に示されない）によりエンベロープとエッジを検出されて良い。

図１の従来のデータ受信回路では、ＬＮＢ又は切り替えユニットから供給される電流変調信号が異なる周波数を示す場合に、問題が生じ得る。特に、電流変調信号が異なる周波数を示す場合、ＲＬＣ回路により供給される準正弦波電圧信号は、振幅の不一致を示し、前述のデータスイライス、エンベロープ検出及びエッジ検出機能で処理エラーを生じ得る。これらの振幅の不一致は、図２及び図３に示される波形から明らかである。図２は、例えば、周波数２２ｋＨｚにおいてＬＮＢ又は切り替えユニットから供給される電流変調信号（つまり下側の波形）、及びＲＬＣ回路により供給される結果として生じる準正弦波電圧信号（つまり上側の波形）の波形を示す。

図２の波形は、図３の波形と対称的である。図３は、例えば、周波数８８ｋＨｚにおいてＬＮＢ又は切り替えユニットから供給される電流変調信号（つまり下側の波形）、及びＲＬＣ回路により供給される結果として生じる準正弦波電圧信号（つまり上側の波形）の波形を示す。図２及び図３の電圧波形を比較すると、ＲＬＣ回路により供給される準正弦波電圧信号の振幅は、ＬＮＢ又は切り替えユニットから供給される電流変調信号の周波数が増加するにつれ、減少することが分かる。このように、図１のＲＬＣ回路により供給される準正弦波電圧信号の振幅は、ＬＮＢ又は切り替えユニットから供給される電流変調信号の周波数に依存する。ＲＬＣ回路により供給される準正弦波電圧信号の振幅が所与の閾より低い場合、前述のデータスイライス、エンベロープ検出及びエッジ検出機能で処理エラーを生じ得る。

従って、広範囲の周波数を有する電流変調信号を正しく受信することにより、前述の問題を回避可能なデータ受信回路が必要である。本発明は、これら及び／又は他の課題を解決する。

本発明の態様によると、データ受信回路が開示される。例である実施例によると、データ受信回路は、電流変調信号を外部装置から受信し当該電流変調信号を電圧信号に変換するよう機能する電流ミラーを有する。データスライサーは、当該電圧信号に応じてデジタルデータを生成するよう機能する。

本発明の別の態様によると、電流変調信号を受信する方法が開示される。例である実施例によると、方法は、電流変調信号を外部装置から受信する段階、電流ミラーを用い当該電流変調信号を電圧信号に変換する段階、及び当該電圧信号に応じてデジタルデータを生成する段階を有する。

本発明の別の態様によると、装置が開示される。例である実施例によると、装置は、電流変調信号を外部装置から受信し当該電流変調信号を電圧信号に変換する電流ミラー手段を有する。データスライサー手段は、当該電圧信号に応じてデジタルデータを生成する。

本発明の上述の及び他の特徴及び利益、並びにそれらを実現する方法は、添付の図面と関連する本発明の実施例の以下の説明を参照することにより、より明らかになり、また本発明はより良く理解されるだろう。

本願明細書に示された例は、本発明の好適な実施例を説明する。またこのような例は、如何様にも本発明の範囲を制限するものではない。

図４を参照する。図４は、本発明の例である実施例によるデータ受信回路を有する回路１００を示す。図４の回路１００は、外部装置１０、及び電流ミラー２０のような電流ミラー手段とデータスライサー３０のようなデータスライサー手段とを有するデータ受信回路を有する。多くの回路要素の好適な値が図４に示されるが、別の値も用いられて良い。

例である実施例によると、図４の回路１００は、衛星受信システムの一部を表す。衛星受信システムでは、外部装置１０はＬＮＢ及び／又は無線周波数（ＲＦ）スイッチの一部を表し、またデータ受信回路は衛星信号を有する信号を受信し処理するために用いられるＩＲＤ装置（例えばセットトップボックス等）の一部を表す。従って図４の回路１００は、ＤｉＳＥｑＣ、及び／又は他の種類のデータ通信のために用いられて良い。図４のデータ受信回路はまた、テレビジョン信号受信機及び／又は他の装置のような他の種類のシステム及び／又は装置内に実施されて良い。

外部装置１０は、２２ｋＨｚ、３０ｍＡパルス電流シンク１５及び１００ｍＡの固定電流シンク１６のような電流手段を有する。これら２つの電流は、共に合わさり、電圧源Ｖ８０から電流を引き出す。結果として生じる電流は、如何なる適切な変調技術を用い、変調制御部（図４に示されない）により変調され、そして電流ミラー２０へ電流変調信号として、同軸ケーブルのような伝送媒体及び／又は他の媒体を介し供給されて良い。例である実施例によると、当該電流変調信号は、ＤｉＳＥｑＣのために供給される帰路チャンネル信号を表して良い。

電流ミラー２０は、電圧源Ｖ８０のような電圧手段、抵抗Ｒ１８１及びＲ１８４乃至Ｒ１８６のような抵抗手段、並びにトランジスターＱ５４乃至Ｑ５７のような切り替え手段を有する。図４に示されるように、トランジスターＱ５４及びＱ５５はｐｎｐ型バイポーラ接合トランジスター（ＢＪＴ）であり、及びトランジスターＱ５６及びＱ５７はｎｐｎ型ＢＪＴである。ＢＪＴが図４の例である実施例に用いられたが、電界効果トランジスター（ＦＥＴ）も用いられ得る。トランジスターＱ５４乃至Ｑ５７は、図４に示されたように機能するように接続される。特に、トランジスターＱ５４のベース端子は、トランジスターＱ５５のベース端子に機能するように接続される。またトランジスターＱ５７のベース端子は、トランジスターＱ５８のベース端子に機能するように接続される。トランジスターＱ５４のコレクター端子は、トランジスターＱ５７のコレクター端子に機能するように接続される。またトランジスターＱ５５のコレクター端子は、トランジスターＱ５６のコレクター端子に機能するように接続される。更に、トランジスターＱ５４及びＱ５５のベース端子は、トランジスターＱ５５及びＱ５６のコレクター端子に機能するように接続される。またトランジスターＱ５６及びＱ５７のベース端子は、トランジスターＱ５４及びＱ５７のコレクター端子に機能するように接続される。

動作中、外部装置１０から供給される電流変調信号は、電流ミラー２０の抵抗Ｒ１８１を通じて流れる。ここで電流に比例する電圧は、抵抗Ｒ１８１の両端で降下する。電流ミラー２０は、電流ミラー２０の２つの信号路、つまりトランジスターＱ５４及びＱ５７により定められる信号路（つまり電流ミラー２０の左の区間）及びトランジスターＱ５５及びＱ５６により定められる信号路（つまり電流ミラー２０の右の区間）のそれぞれで、実質的に同一の電流を伝導し維持する。このように、電流ミラー２０の左の区間の電流は、トランジスターＱ５４乃至Ｑ５７の構成及び抵抗Ｒ１８５とＲ１８６が同一の抵抗を有するという事実により、電流ミラー２０の右の区間に「ミラー」される。抵抗Ｒ１８４の両端の電圧は、抵抗Ｒ１８１の両端の電圧とほぼ同一である。抵抗Ｒ１８４の抵抗値により分割された抵抗Ｒ１８４の両端の電圧は、電流ミラー２０の右及び左の区間の電流を決定する。抵抗Ｒ１８５及びＲ１８６の両端の電圧は、抵抗Ｒ１８１を通じて流れる電流に比例し、及び接地に参照される。電流ミラー２０の動作は、電流から電圧への変換を生じ、例である実施例によると、約１０ミリボルト／ミリアンペア（ｍＶ／ｍＡ）である。電流ミラー２０により生成された変換された電圧信号は、キャパシターＣ５３のようなキャパシター手段を介し、データスライサー３０とＡＣ結合される。

データスライサー３０は、電圧源Ｖ８５のような電圧手段、抵抗Ｒ１９４乃至Ｒ１９６、Ｒ２０１及びＲ２０２のような抵抗手段、並びに比較器Ｕ１８Ａのような信号比較手段を有する。データスライサー３０の抵抗Ｒ１９４及びＲ２０２は、５０％分圧器を生成する。データスライサー３０の抵抗Ｒ１９５及びＲ２０１は、５０％より僅かに大きい分圧器を生成する。データスライサー３０が検出の閾値に達するために克服しなければならないのは、参照点におけるこの相違である。この検出閾値は、図４のデータ受信回路に、当該データ受信回路の雑音排除マージンを与える。図４のデータ受信回路で、電流変調信号は、３０ｍＡの電流変位に達し、検出閾値を超え、そして比較器Ｕ１８Ａに有効なデジタル出力信号を供給させる必要がある。比較器Ｕ１８Ａのスライスデジタル出力信号は、ピーク検出回路及びプロセッサー（どちらも図４に示されない）に供給され、エッジ及び高機能信号を復調するタイミングの検出が行われる。

図４のデータ受信回路は、図１のＲＬＣ回路のような従来のデータ受信回路に関連する問題を克服する。図４のデータ受信回路は、広範囲の周波数を有する電流変調信号を正しく受信可能である。図４のデータ受信回路の、広範囲の周波数を有する電流変調信号を正しく受信する能力は、図５及び図６に示された波形から明らかである。図５では、例えば、波形は（ｉ）２２ｋＨｚで外部装置１０から供給される電流変調信号（つまり中段の波形）、（ｉｉ）比較器Ｕ１８Ａの反転（−）入力端子へ供給される一定電圧信号と共に、比較器Ｕ１８Ａの非反転（＋）入力端子へ供給される結果として生じた変換電圧信号（つまり下段の波形）、及び（ｉｉｉ）比較器Ｕ１８Ａから供給される結果として生じた（つまりスライスされた）デジタル出力信号（つまり上段の波形）、に対し示される。

図５の波形は、図６の波形と対称的である。図６では、例えば、波形は（ｉ）８８ｋＨｚで外部装置１０から供給される電流変調信号（つまり中段の波形）、（ｉｉ）比較器Ｕ１８Ａの反転（−）入力端子へ供給される一定電圧信号と共に、比較器Ｕ１８Ａの非反転（＋）入力端子へ供給される結果として生じた変換電圧信号（つまり下段の波形）、及び（ｉｉｉ）比較器Ｕ１８Ａから供給される結果として生じた（つまりスライスされた）デジタル出力信号（つまり上段の波形）、に対し示される。図５及び図６に示されたように、比較器Ｕ１８Ａの非反転（−）入力端子に供給される変換電圧信号及び比較器Ｕ１８Ａから供給される結果として生じた（つまりスライスされた）デジタル出力信号の信号振幅は、比較的有意な周波数の相違（つまり２２ｋＨｚ対８８ｋＨｚ）にも拘わらず、基本的に一定である。このように図４のデータ受信回路は、有利なことに、図１に示された回路のような従来のデータ受信回路の周波数に依存する特性を回避する。

本願明細書に記載されたように、本発明は、広範囲の周波数を有する電流変調信号を正しく受信するデータ通信回路を提供する。本発明は、統合型表示装置を有する又は有さない、種々の装置に適用されて良い。従って、本願明細書で用いられたような「テレビジョン信号受信機」又は「ＩＲＤ装置」の語は、テレビジョンセット、統合型表示装置を有するコンピューター又はモニターを有するがこれに限定されないシステム又は装置、及びセットトップボックス、ビデオカセットレコーダー（ＶＣＲ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）プレーヤー、ビデオゲームボックス、パーソナルビデオレコーダー（ＰＶＲ）のようなシステム又は装置、統合型表示装置を有さないコンピューター又は他の装置、を参照して良い。

本発明は好適な設計を有するとして記載されたが、本発明は、本願開示の精神と範囲内で更に変更され得る。本出願は、従って本発明の基本原則を用いる如何なる本発明の変形、使用、又は利用も包含する。更に、本出願は、本発明が属する分野の知られている又は慣習の範囲内に含まれる及び特許請求の範囲の範囲内に含まれる本願開示からの逸脱を包含する。

従来技術によるデータ受信回路を有する回路を示す。 電流変調信号の周波数が２２ｋＨｚである、図１のデータ受信回路に関する例である波形を示す。 電流変調信号の周波数が８８ｋＨｚである、図１のデータ受信回路に関する例である波形を示す。 本発明の例である実施例によるデータ受信回路を有する回路を示す。 電流変調信号の周波数が２２ｋＨｚである、図４のデータ受信回路に関する例である波形を示す。 電流変調信号の周波数が８８ｋＨｚである、図４のデータ受信回路に関する例である波形を示す。

Claims (15)

1. 広範囲の周波数を有する電流変調信号の受信方法であって：
   衛星受信システムの外部装置からのデータ信号を表す電流変調信号を受信する段階；
   前記電流変調信号を電圧信号に変換するよう電流ミラーを用いる段階；
   前記電流ミラーの第１及び第２のトランジスターを用い、第１の電流を第１の信号路を通じて伝導する段階；
   前記電流ミラーの第３及び第４のトランジスターを用い、前記第１の電流と実質的に等しい第２の電流を第２の信号路を通じて伝導する段階；及び
   前記電流ミラーによって生成された前記電圧信号に応じて、衛星受信システムの前記外部装置からの前記データ信号を表すデジタルデータを生成する段階、を有し、
   前記電圧信号及び前記デジタルデータの信号振幅は、前記電流変調信号が比較的高い周波数を示す場合でさえ、実質的に一定のままである、電流変調信号受信方法。
2. 前記外部装置は、衛星受信システムの低雑音ブロックを有する、請求項１記載の電流変調信号受信方法。
3. キャパシタンスを用い、前記電圧信号をデータスライサーに前記第２の信号路を介し結合する段階を更に有し、
   前記データスライサーは前記デジタルデータを生成する、請求項１記載の電流変調信号受信方法。
4. 前記第１、第２、第３及び第４のトランジスターは、それぞれコレクター、ベース及びエミッター端子を有し；
   前記第１のトランジスターの前記ベース端子は、前記第３のトランジスターの前記ベース端子と動作上結合され；及び
   前記第２のトランジスターの前記ベース端子は、前記第４のトランジスターの前記ベース端子と動作上結合される、請求項１記載の電流変調信号受信方法。
5. 前記第１のトランジスターの前記コレクター端子は、前記第２のトランジスターの前記コレクター端子と動作上結合され；及び
   前記第３のトランジスターの前記コレクター端子は、前記第４のトランジスターの前記コレクター端子と動作上結合される、請求項４記載の電流変調信号受信方法。
6. 前記第１及び第３のトランジスターの前記ベース端子は、前記第３及び第４のトランジスターの前記コレクター端子と動作上結合され；及び
   前記第２及び第４のトランジスターの前記ベース端子は、前記第１及び第２のトランジスターの前記コレクター端子と動作上結合される、請求項５記載の電流変調信号受信方法。
7. 前記第１及び第３のトランジスターはｐｎｐ型トランジスターであり；及び
   前記第２及び第４のトランジスターはｎｐｎ型トランジスターである、請求項６記載の電流変調信号受信方法。
8. 広範囲の周波数を有する電流変調信号の受信装置であって：
   衛星受信システムの外部装置からのデータ信号を表す電流変調信号を受信し、前記電流変調信号を電圧信号に変換する電流ミラー手段；及び
   前記電流ミラー手段によって生成された前記電圧信号に応じて、前記衛星受信システムの前記外部装置からの前記データ信号を表すデジタルデータを生成するデータスライサー手段、を有し、
   前記電流ミラー手段は、第１の電流を第１の信号路を通じて伝導する第１及び第２の切り替え手段と、前記第１の電流と実質的に等しい第２の電流を第２の信号路を通じて伝導する第３及び第４の切り替え手段とを有し、
   前記電圧信号及び前記デジタルデータの信号振幅は、前記電流変調信号が比較的高い周波数を示す場合でさえ実質的に一定のままである、電流変調信号受信装置。
9. 前記外部装置は、衛星受信システムの低雑音ブロックを有する、請求項８記載の電流変調信号受信装置。
10. 前記電流ミラー手段を前記データスライサー手段に前記第２の信号路を介し結合するキャパシタンス手段を更に有する、請求項８記載の電流変調信号受信装置。
11. 前記第１、第２、第３及び第４の切り替え手段は、それぞれコレクター、ベース及びエミッター端子を有し；
    前記第１の切り替え手段の前記ベース端子は、前記第３の切り替え手段の前記ベース端子と動作上結合され；及び
    前記第２の切り替え手段の前記ベース端子は、前記第４の切り替え手段の前記ベース端子と動作上結合される、請求項８記載の電流変調信号受信装置。
12. 前記第１の切り替え手段の前記コレクター端子は、前記第２の切り替え手段の前記コレクター端子と動作上結合され；及び
    前記第３の切り替え手段の前記コレクター端子は、前記第４の切り替え手段の前記コレクター端子と動作上結合される、請求項１１記載の電流変調信号受信装置。
13. 前記第１及び第３の切り替え手段の前記ベース端子は、前記第３及び第４の切り替え手段の前記コレクター端子と動作上結合され；及び
    前記第２及び第４の切り替え手段の前記ベース端子は、前記第１及び第２の切り替え手段の前記コレクター端子と動作上結合される、請求項１２記載の電流変調信号受信装置。
14. 前記第１及び第３の切り替え手段はｐｎｐ型トランジスターであり；及び
    前記第２及び第４の切り替え手段はｎｐｎ型トランジスターである、請求項１３記載の装置。
15. 前記装置は、テレビジョン信号受信機である、請求項８記載の電流変調信号受信装置。

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