JPH09312585A - Ｉｆフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 各種受信機に使用されるＩＦ(中間周波)フィ
ルタにおいて、希望波による受信電界強度信号のみを出
力するようにする。 【解決手段】 第１の自動利得制御増幅器１は、利得範
囲より大きい入力信号に対して所定の振幅制限をかけ
る。またバンドパスフィルタ３は、妨害波に対して所定
の減衰をかけ、出力を所定の利得範囲を有する第２の自
動利得制御増幅器２に接続し、利得制御信号加算回路４
で第１，第２の自動利得制御増幅器１，２の利得制御信
号を加算して受信電界強度信号を生成し、比較器５で第
２の自動利得制御増幅器２の利得制御信号と入力端子15
の検出レベルしきい値を比較し、第２の自動利得制御増
幅器２の利得制御信号が検出レベルしきい値よりも大き
い場合のみ利得制御信号加算回路４で得られた受信電界
強度信号を出力するスイッチ回路６を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受信機のＩＦ(中
間周波)フィルタに関し、特に、移動無線機器等に使用
するのに適した受信電界強度の検出に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、受信機の受信方式として無線周波
数帯の高周波信号を中間周波数帯に変換してから復調す
るというスーパーヘテロダイン方式があるが、中間周波
数帯において必要な信号のみを選択するためのＩＦフィ
ルタとしてセラミックフィルタが用いられている。

【０００３】また、近年に至り、上述したＩＦフィルタ
をトランジスタを使ってＬＳＩ化することが望まれてい
るが、トランジスタを使用することからノイズの発生と
線形動作範囲の制限によりダイナミックレンジが狭いと
いう欠点があった。

【０００４】この問題の解決策のひとつとして、ＩＦフ
ィルタの前段に自動利得制御増幅器を設けて、入力信号
が小さい時には増幅してＳ／Ｎ比を改善し、入力信号が
大きい時にはＩＦフィルタにとって適切な入力レベルに
なるよう利得を制御することによりダイナミックレンジ
を改善する方法が提案されている。

【０００５】上述した方法の従来例として、文献(Toshi
o Adachi、Akira Ishikawa、Koji Tomioka、Susumu Har
a、Kaoru Takasuka、Hiroshi Hisajima、Allen Balow、
“ALow Noise Integrated AMPS IF Filter” IEEE CUST
OM INTEGRATED CIRCUITS CONFERENCE、ｐｐ．８．２．
１−８．２．４、1994)に記載されたＩＦフィルタがあ
る。

【０００６】図８は上記文献に示されているＩＦフィル
タの回路構成を示すブロック図であり、図８において、
101，102，103，104は自動利得制御増幅器、105，106，
107はバンドパスフィルタ、108は利得制御信号加算回
路、109はＦＭ信号を復調するディスクリミネータ、110
はバンドパスフィルタの特性を制御するＰＬＬ(フェー
ズロックドループ)、111は自動利得制御増幅器101の入
力端子、112は自動利得制御増幅器104の出力端子、113
はディスクリミネータ109の出力端子、114はＰＬＬ110
の基準クロック入力端子、115は利得制御信号加算回路1
08の出力端子である。

【０００７】従来例の受信電界強度の検出方式は、図８
に示すように、多段のバンドパスフィルタ105〜107と、
各フィルタの前後に自動利得制御増幅器101〜104を設
け、各自動利得制御増幅器の利得制御信号を利得制御信
号加算回路108で加算し、出力端子115から受信電界強度
信号を得ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、受信電
界強度は通過帯域内の希望波の大きさに比例している必
要があるが、上記従来のＩＦフィルタにおいては、通過
帯域内の希望波レベルが受信電界強度信号として出力さ
れない程小さい場合であっても、通過帯域外にある隣接
チャネルの妨害波レベルが大きく、初段の自動利得制御
増幅器101の出力レベルが一定値になるように利得が下
がるときには、自動利得制御増幅器101の利得制御電圧
が受信電界強度信号として出力されてしまうという問題
を有していた。

【０００９】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、妨害波による受信電界強度信号は出力せずに、希望
波による受信電界強度信号のみを出力できる受信電界強
度検出を行なうＩＦフィルタを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
し目的を達成するために、受信電界強度信号が希望波に
よるものか妨害波によるものかを判別し、妨害波による
受信電界強度信号は出力しない手段を設け、希望波によ
る受信電界強度信号のみを出力するように構成したもの
である。

【００１１】これにより、妨害波による受信電界強度信
号は出力せずに、希望波による受信電界強度信号のみを
出力できるという作用を有する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明の実
施の形態は、受信電界強度信号が希望波によるものか妨
害波によるものかを判別し、妨害波による受信電界強度
信号は出力しない手段を設け、希望波による受信電界強
度信号のみを出力するように構成した受信電界強度検出
を行なうＩＦフィルタであり、妨害波による受信電界強
度信号は出力せずに、希望波よる受信電界強度信号のみ
を出力できる。

【００１３】また、請求項２記載の発明の実施の形態
は、入力信号に対して所定の利得範囲を有し、前記利得
範囲より大きい入力信号に対して所定の振幅制限をかけ
る自動利得制御増幅手段と、前記自動利得制御増幅手段
の出力信号を入力し、妨害波に対して所定の減衰量を有
するバンドパスフィルタからなる回路を少なくとも１つ
以上有するバンドパスフィルタ手段と、前記バンドパス
フィルタ手段の最終段のバンドパスフィルタ手段の出力
信号に対して所定の利得範囲を有する最終段の自動利得
制御増幅手段と、前記すべての自動利得制御増幅手段の
利得制御信号を加算し受信電界強度信号を得る利得制御
信号加算手段と、前記最終段の自動利得制御増幅手段の
利得制御信号と検出レベルしきい値を比較する手段と、
前記最終段の自動利得制御増幅手段の利得制御信号が検
出レベルしきい値より大きい場合のみ前記利得制御信号
加算手段から得られる受信電界強度信号を出力するスイ
ッチ手段を有する受信電界強度検出を行なうＩＦフィル
タであり、妨害波による受信電界強度信号は出力せず
に、希望波よる受信電界強度信号のみを出力できるもの
である。

【００１４】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図７を用いて説明する。

【００１５】(実施の形態)図１は本発明の実施の形態に
おけるＩＦフィルタの構成を示すブロック図である。図
１において、１は第１の自動利得制御増幅器、２は第２
の自動利得制御増幅器であり、図２に構成例を示し詳細
は後述する。３はバンドパスフィルタであり、トランジ
スタで構成されたコンティニュアスタイムフィルタ，ア
クティブフィルタ、スイッチトキャパシタフィルタ等が
用いられる。このバンドパスフィルタ３の周波数特性図
を図３に示す。４は利得制御信号加算回路、５は比較
器、６はスイッチ回路である。

【００１６】ここで、上記第１の自動利得制御増幅器１
によって小さい入力信号は増幅してバンドパスフィルタ
３のＳ／Ｎを改善し、また、所定の大きさ以上の入力信
号は第１の自動利得制御増幅器１で出力レベルを一定に
保つことにより、バンドパスフィルタ３に過大な信号が
入力されないようにする。

【００１７】なお、上記各ブロックにおける入，出力端
子を説明すると、７は第１の自動利得制御増幅器１の入
力端子、８は第１の自動利得制御増幅器１の出力端子、
９はバンドパスフィルタ３の出力端子、10は第２の自動
利得制御増幅器２の出力端子である。また、11は第１の
自動利得制御増幅器１の利得制御信号出力端子、12は第
２の自動利得制御増幅器２の利得制御信号出力端子、13
は利得制御信号加算回路４の出力端子であり、利得制御
信号出力端子11，12の利得制御信号を加算し、出力端子
13から受信電界強度信号を得る。14はスイッチ回路６の
出力端子、15は比較器５の検出レベルしきい値入力端
子、16はスイッチ回路６の制御端子、17はスイッチ回路
６の接地端子であり、利得制御信号出力端子12の出力と
検出レベルしきい値入力端子15の入力を比較器５で比較
し、利得制御信号出力端子12の出力の方が大きい場合に
は制御端子16にＨｉ信号を出力し、利得制御信号出力端
子12の出力の方が小さい場合には制御端子16にＬｏ信号
を出力する。スイッチ回路６は、制御端子16がＨｉのと
きにはスイッチを出力端子13に接続し、制御端子16がＬ
ｏのときにはスイッチを接地端子17に接続する。

【００１８】図２は、図１に示した第１，第２の自動利
得制御増幅器１，２の構成例を示すブロック図である。
図２において、201は可変利得増幅器、202はリミッタ回
路、203は包絡線検波器、204はローパスフィルタ、205
は可変利得増幅器201の入力端子、206はリミッタ回路20
2の出力端子、207は包絡線検波器203の検波レベル下限
値入力端子、208は可変利得増幅器201の利得制御端子で
ある。可変利得増幅器201は利得制御端子208の入力に対
して利得が指数関数的に変化する増幅器である。

【００１９】包絡線検波器203はリミッタ回路202の出力
端子206の信号に対してリニアな包絡線出力を得て、ロ
ーパスフィルタ204のカットオフ周波数により利得制御
動作の周波数特性を決める。ローパスフィルタ204の出
力は利得制御端子208に入力されて帰還ループが形成さ
れ、出力端子206の出力信号の包絡線レベルが検波レベ
ル下限値入力端子207に入力された検波レベル下限値に
近づくように帰還が働き、出力端子206の出力レベルが
一定となる。リミッタ回路202は、入力端子205に利得制
御動作が働かない程大きい信号が入力された時に出力端
子206の出力レベルが所定の大きさ以上にならないよう
振幅制限するように動作する。

【００２０】以上のように構成されたＩＦフィルタの動
作を以下、説明する。まず、図１に示した第１の自動利
得制御増幅器１の入力端子７に対して、バンドパスフィ
ルタ３の帯域内にある中心周波数ｆo(図３参照)の信号
が入力された場合のレベルダイヤグラムを図４に示す。
図４において、縦軸は信号レベル(dB)、横軸は図１にお
ける各ブロックの各端子７〜10の位置を表す。また、21
は第１の自動利得制御増幅器１の利得制御される入力レ
ベル範囲、22は第１の自動利得制御増幅器１の利得制御
時の出力レベル、23は第２の自動利得制御増幅器２の利
得制御される入力レベル範囲、24は第２の自動利得制御
増幅器２の利得制御時の出力レベル、29は第１の自動利
得制御増幅器１のリミッタ出力レベル、30は第２の自動
利得制御増幅器２のリミッタ出力レベルである。

【００２１】25は第１の自動利得制御増幅器１の入力端
子７に対して信号レベルＡが入力されたときのレベルダ
イヤグラム、26は上記入力端子７に対して信号レベルＢ
が入力されたときのレベルダイヤグラムであり、信号レ
ベルＡ〜Ｂまでは、利得制御される入力レベル範囲21の
下限値以下であるので、第１の自動利得制御増幅器１の
最大利得で増幅され、バンドパスフィルタ３において中
心周波数ｆoの信号の利得は０dBなのでレベルの変化は
なくそのまま通過する。さらに、信号レベルＡの入力
は、第２の自動利得制御増幅器２の利得制御される入力
レベル範囲23の下限値のレベルとなり、第２の自動利得
制御増幅器２の最大利得で増幅され、信号レベルＢの入
力は、第２の自動利得制御増幅器２の利得制御される入
力レベル範囲23の上限値のレベルとなり、第２の自動利
得制御増幅器２の最小利得で増幅される。

【００２２】27は第１の自動利得制御増幅器１の入力端
子７に対して信号レベルＣが入力されたときのレベルダ
イヤグラムであり、利得制御される入力レベル範囲21の
上限値であるので、第１の自動利得制御増幅器１の最小
利得で減衰され、バンドパスフィルタ３において中心周
波数ｆoの信号の利得は０dBなのでレベルの変化はなく
そのまま通過し、信号レベルＣの入力は利得制御される
入力レベル範囲23の上限値のレベルとなり、第２の自動
利得制御増幅器２の最小利得で増幅される。

【００２３】28は第１の自動利得制御増幅器１の入力端
子７に対して信号レベルＤが入力されたときのレベルダ
イヤグラムであり、利得制御される入力レベル範囲21の
上限値以上であるので、第１の自動利得制御増幅器１の
最小利得で減衰され、リミッタ出力レベル29となり、バ
ンドパスフィルタ３において中心周波数ｆoの信号の利
得は０dBなのでレベルの変化はなくそのまま通過し、信
号レベルＤの入力は利得制御される入力レベル範囲23の
上限値以上であるので、第２の自動利得制御増幅器２の
最小利得で増幅され、リミッタ出力レベル30となる。

【００２４】また、信号レベルＡ以下の入力は、第１，
第２の自動利得制御増幅器１，２の利得制御される入力
レベル範囲の下限値以下であるので、第１，第２自動利
得制御増幅器１，２の最大利得で増幅される。信号レベ
ルＣ以上の入力は、第１，第２自動利得制御増幅器１，
２の利得制御される入力レベル範囲の上限値以上である
ので、第１，第２自動利得制御増幅器１，２の最小利得
となり、さらに、信号レベルＤ以上の信号はバンドパス
フィルタ３のリミッタ回路202(図２参照)により、リミ
ッタ出力レベル29，30に振幅制限される。

【００２５】次に、図１に示した第１の自動利得制御増
幅器１の入力端子７に対して、バンドパスフィルタ３の
帯域外にある中心周波数ｆo±Δf(図３参照)の信号が入
力された場合のレベルダイヤグラムを図５に示す。図５
において、縦軸は信号レベル(dB)、横軸は図１における
各ブロックの各端子７〜10の位置を表す。35は第１の自
動利得制御増幅器１の入力端子７に対して信号レベルＡ
が入力されたときのレベルダイヤグラム、36は上記入力
端子７に対して信号レベルＢが入力されたときのレベル
ダイヤグラムであり、信号レベルＡ〜Ｂまでは、第１の
自動利得制御増幅器１の最大利得で増幅される。バンド
パスフィルタ３において通過帯域外の中心周波数ｆo±
Δfの信号の減衰量はＸdBであるから、出力レベル22か
ら減衰量ＸdBを引いたレベルが第２の自動利得制御増幅
器２の利得制御される入力レベル範囲23の下限値未満と
なるようして、中心周波数ｆo±Δfの信号により第２の
自動利得制御増幅器２の利得制御動作が働かないように
する。

【００２６】一方、37は第１の自動利得制御増幅器１の
入力端子７に対して信号レベルＣが入力されたときのレ
ベルダイヤグラムであり、第１の自動利得制御増幅器１
の最小利得で減衰されて出力レベル22になり、バンドパ
スフィルタ３において通過帯域外の中心周波数ｆo＋Δf
の信号の減衰量ＸdBだけ減衰されて、利得制御される入
力レベル範囲23の下限値未満となり、第２の自動利得制
御増幅器２の利得制御動作は働かない。

【００２７】38は第１の自動利得制御増幅器１の入力端
子７に対して信号レベルＤが入力されたときのレベルダ
イヤグラムであり、第１の自動利得制御増幅器１の最小
利得で減衰されてリミッタ出力レベル29で制限されるの
で、バンドパスフィルタ３において通過帯域外の中心周
波数ｆo＋Δfの信号の減衰量ＸdBだけ減衰されて、利得
制御される入力レベル範囲23の下限値未満となる。

【００２８】また、信号レベルＡ以下の入力は、第１，
第２の自動利得制御増幅器１，２の利得制御される入力
レベル範囲の下限値以下であるので、第１，第２の自動
利得制御増幅器１，２の最大利得で増幅される。信号レ
ベルＣ以上の入力は、第１の自動利得制御増幅器１の利
得制御される入力レベル範囲の上限値以上であるので、
第１の自動利得制御増幅器１の最小利得となり、バンド
パスフィルタ３を通過後は、利得制御される入力レベル
範囲23の下限値以下であるので、第２の自動利得制御増
幅器２の最大利得で増幅される。さらに、信号レベルＤ
以上の信号はバンドパスフィルタ３のリミッタ回路202
により、リミッタ出力レベル29に振幅制限される。

【００２９】また、図１に示した第１の自動利得制御増
幅器１の入力端子７の入力に対する受信電界強度信号の
出力特性を図６に示し、利得制御信号出力特性を図７に
示す。図６と図７において、縦軸は信号レベル(リニ
ア)、横軸は第１の自動利得制御増幅器１の入力端子７
の信号レベル(dB)である。図６の41は中心周波数ｆoの
信号が入力された場合の利得制御信号加算回路４の出力
端子13の特性、図７の51は第２の自動利得制御増幅器２
の利得制御信号出力端子12の特性、52は第１の自動利得
制御増幅器１の利得制御信号出力端子11の特性である。

【００３０】上記第１の自動利得制御増幅器１の入力端
子７の入力が、信号レベルＡ未満では、第１，第２の自
動利得制御増幅器１，２とも利得制御動作は行われず、
利得制御信号出力端子11，12から利得制御信号(特性5
2，51)は出力されない。信号レベルＡ〜Ｂにおいて第２
の自動利得制御増幅器２の利得制御動作が行われて、利
得制御信号出力端子12から図７の特性51に示すように利
得制御信号が出力される。信号レベルＢより大きい場合
は第２の自動利得制御増幅器２の利得制御動作は行われ
ず、利得制御信号出力端子12の利得制御信号は一定とな
る。信号レベルＢ〜Ｃにおいて第１の自動利得制御増幅
器１の利得制御動作が行われて、利得制御信号出力端子
11から図７の特性52に示すように利得制御信号が出力さ
れる。信号レベルＣより大きい場合は第１の自動利得制
御増幅器１の利得制御動作は行われず、利得制御信号出
力端子11の利得制御信号は一定となる。

【００３１】そして、利得制御信号出力端子11と12の信
号が利得制御信号加算回路４で加算されて、出力端子13
に出力される。図６の42は中心周波数ｆoの信号が入力
された場合のスイッチ回路６の出力端子14の特性であ
り、利得制御信号出力端子12の出力が検出レベルしきい
値Ｅ以上になる第１の自動利得制御増幅器１の入力端子
７の信号レベルＦから、利得制御信号加算回路４の出力
端子13の出力がスイッチ回路６を通って出力端子14に出
力される。利得制御信号出力端子12の出力が検出レベル
しきい値Ｅ未満ではスイッチ回路６は接地端子17に接続
されるので、出力端子13の信号は出力端子14から出力さ
れない。

【００３２】また、図６の43は中心周波数ｆo±Δfの信
号が入力された場合の利得制御信号加算回路４の出力端
子13の特性である。中心周波数ｆo±Δfの信号は第２の
自動利得制御増幅器２の利得制御される入力レベル範囲
23(図４，図５参照)の下限値未満となるので、第２の自
動利得制御増幅器２の利得制御動作は行われず、第１の
自動利得制御増幅器１のみが信号レベルＢ〜Ｃまで利得
制御動作を行い、利得制御信号出力端子11の信号のみが
利得制御信号加算回路４で加算されて、出力端子13に出
力される。図６の44は中心周波数ｆo±Δfの信号が入力
された場合のスイッチ回路６の出力端子14の特性であ
り、第２の自動利得制御増幅器２の利得制御動作は行わ
れないので、利得制御信号出力端子12の出力は検出レベ
ルしきい値Ｅ未満であるから、スイッチ回路６は接地端
子17に接続されたままなので出力端子13の信号は出力さ
れない。

【００３３】従来のＩＦフィルタの受信電界強度信号特
性はスイッチ回路６の前の出力端子13の特性と同等であ
ることから明らかなように、本発明の実施の形態による
受信電界強度検出を行なうＩＦフィルタは、妨害波によ
る受信電界強度信号は出力せずに、希望波よる受信電界
強度信号のみを出力できるという点で優れた効果が得ら
れる。

【００３４】以上のように本発明の実施の形態によれ
ば、第１の自動利得制御増幅器１の利得制御動作時の出
力レベルを一定にし、さらに第１の自動利得制御増幅器
１の利得制御範囲を超える入力に対してはリミッタ回路
202により振幅制限し、バンドパスフィルタ３を通過後
には、中心周波数ｆo±Δfの妨害波が第２の自動利得制
御増幅器２の利得制御動作範囲の下限値未満となるよう
にすることで、中心周波数ｆo±Δfの妨害波に対しては
第２の自動利得制御増幅器２の利得制御動作が行われな
いようにし、第２の自動利得制御増幅器２の利得制御信
号と検出レベルしきい値を比較する比較器５を設け、第
２の自動利得制御増幅器２の利得制御信号と検出レベル
しきい値を比較して、検出レベルしきい値より大きい場
合のみ利得制御信号加算回路４の出力を通過させるスイ
ッチ回路６を設けることにより、妨害波による受信電界
強度信号は出力せずに、希望波よる受信電界強度信号の
みを出力することができる。

【００３５】なお、以上の説明では、受信電界強度検出
を行なうＩＦフィルタを自動利得制御増幅器２つとバン
ドパスフィルタ１つで構成した例で説明したが、自動利
得制御増幅器とバンドパスフィルタからなる回路を複数
個用いて縦続接続し、最終段のバンドパスフィルタの後
ろに自動利得制御増幅器を接続しても同様に実施でき
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、受信電界
強度信号が希望波によるものか妨害波によるものかを判
別し、妨害波による受信電界強度信号は出力しない手段
を設けることにより、希望波による受信電界強度信号の
みを出力できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるＩＦフィルタの構
成を示すブロック図である。

【図２】図１の第１，第２の自動利得制御増幅器１，２
の構成例を示すブロック図である。

【図３】図１のバンドパスフィルタ３の周波数特性を示
す図である。

【図４】図１のバンドパスフィルタの帯域内にある中心
周波数ｆoの信号が入力された場合のレベルダイヤグラ
ムである。

【図５】図１のバンドパスフィルタの帯域外にある中心
周波数ｆo±Δfの信号が入力された場合のレベルダイヤ
グラムである。

【図６】図１の入力端子７の入力に対する受信電界強度
信号の出力特性を示す図である。

【図７】図１の利得制御信号の出力特性を示す図であ
る。

【図８】従来のＩＦフィルタの回路構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１，２…自動利得制御増幅器、 ３…バンドパスフィル
タ、 ４…利得制御信号加算回路、 ５…比較器、 ６
…スイッチ回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信電界強度信号が希望波によるものか
   妨害波によるものかを判別し、妨害波による受信電界強
   度信号は出力しない手段を設け、希望波による受信電界
   強度信号のみを出力するように構成したことを特徴とす
   るＩＦフィルタ。
2. 【請求項２】 入力信号に対して所定の利得範囲を有
   し、前記利得範囲より大きい入力信号に対して所定の振
   幅制限をかける自動利得制御増幅手段と、前記自動利得
   制御増幅手段の出力信号を入力し、妨害波に対して所定
   の減衰量を有するバンドパスフィルタからなる回路を少
   なくとも１つ以上有するバンドパスフィルタ手段と、前
   記バンドパスフィルタ手段の最終段のバンドパスフィル
   タ手段の出力信号に対して所定の利得範囲を有する最終
   段の自動利得制御増幅手段と、前記すべての自動利得制
   御増幅手段の利得制御信号を加算し受信電界強度信号を
   得る利得制御信号加算手段と、前記最終段の自動利得制
   御増幅手段の利得制御信号と検出レベルしきい値を比較
   する手段と、前記最終段の自動利得制御増幅手段の利得
   制御信号が検出レベルしきい値より大きい場合のみ前記
   利得制御信号加算手段から得られる受信電界強度信号を
   出力するスイッチ手段を有することを特徴とする請求項
   １記載のＩＦフィルタ。