JPH1065470A - 自動利得制御回路 - Google Patents

自動利得制御回路

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JPH1065470A
JPH1065470A JP8221966A JP22196696A JPH1065470A JP H1065470 A JPH1065470 A JP H1065470A JP 8221966 A JP8221966 A JP 8221966A JP 22196696 A JP22196696 A JP 22196696A JP H1065470 A JPH1065470 A JP H1065470A
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義一 鹿倉
Tomoyoshi Osawa
智喜 大澤
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control
    • H03G3/30Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3052Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in bandpass amplifiers (H.F. or I.F.) or in frequency-changers used in a (super)heterodyne receiver

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  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 広いダイナミックレンジで高速かつ安定した
自動利得制御を簡単な回路で実現する。 【解決手段】 利得可変増幅器101、復調器102、
A/Dコンバ−タ103、振幅検出回路104、目標振
幅発生回路105、引き算器106、シ−ケンス制御カ
ウンタ107、カウンタ108、マルチプレクサ10
9、D/Aコンバ−タ110とにより構成される。引き
算器106は振幅信号Samplと目標振幅信号Sta
mplの差をとり振幅誤差信号Seamplを出力す
る。カウンタ108はこの信号を一定時間積分し、レベ
ル判定信号SLVL を出力する。マルチプレクサ109は
全体の利得幅の1/N刻みのN個の利得の中の1つを選
択し設定してステッププリセット信号Sspを出力す
る。ステッププリセット信号SspはD/Aコンバ−タ
110により利得制御電圧Vgcとして出力され、利得
可変増幅器101が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、入力信号に対して
増幅器の利得を自動制御して安定した増幅器出力を供給
する自動利得制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の自動利得制御回路では、アナログ
利得制御により粗い利得制御を、ディジタル利得制御に
より細かい利得制御を行っている。
【0003】以下、特開昭55-97714号に開示されたハイ
ブリッド自動利得制御回路について図4を用いて説明す
る。利得セクション401はレジスタ入力信号Sinを
レジスタ402の出力信号SR01 に応じて粗く利得制御
し、アナログ利得制御出力信号Sagcoを出力する。
レジスタ402は利得制御信号Sc1を記憶してレジスタ
出力信号SR01 を出力する。A/Dコンバ−タ404は
アナログ利得制御出力信号Sagcoをデジタル変換
し、デジタル変換されたA/D出力信号Sadoを出力
する。レジスタ406は利得制御信号Sc2を記憶してレ
ジスタ出力信号SR02 に応じてマルチプライヤ405を
細かく利得制御し、デジタル利得制御出力信号Sdgc
oを出力する。利得制御回路403はマルチプライヤ4
05からのデジタル利得制御出力信号Sdgcoを入力
し、粗い利得制御を行うための利得制御信号Sc1と細か
い利得制御を行うための利得制御信号Sc2とを出力す
る。このようにして復調回路からのレジスタ入力信号S
inを一定に保つ自動利得制御が行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の自動利得制御回
路は上述したような回路構成を採っているので、ル−プ
利得が大きいときは誤りが大きくル−プ利得が小さいと
きは制御が遅くなるため、高速かつ安定した制御を行う
ためにはル−プ利得の制御が必要であること、粗い利得
制御を行うアナログ利得制御と細かい利得制御を行うデ
ィジタル利得制御部で構成されるため回路が複雑になる
こと等の問題があった。
【0005】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
ので、できるだけ簡単な回路構成で広いダイナミックレ
ンジで高速かつ安定した利得制御が実現できる自動利得
制御回路を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、第1の態様においては、利得制御信号に
より入力信号を利得制御して出力する利得可変増幅器
と、該利得可変増幅器の出力信号を復調してベ−スバン
ド信号を出力する復調器と、該ベ−スバンド信号の振幅
を検出して振幅信号を出力する振幅検出回路と、目標振
幅信号を出力する目標振幅発生回路と、振幅信号と目標
振幅信号との差に基づく振幅誤差信号を出力する引き算
器と、ある1ビット間隔以上のトリガ信号を出力するシ
−ケンス制御回路と、N個のトリガ信号に従って全体の
利得幅の1/N刻みのN個の利得の中の1つを振幅誤差
信号に基ずいて選択して設定する操作をMステップにわ
たって行い(1/N)M 幅の精度を持つ利得を設定する
利得設定回路とにより自動利得制御回路を構成した。
【0007】本発明の第2の態様においては、利得制御
信号に基づいて入力信号を利得制御して出力する利得可
変増幅器と、該利得可変増幅器から出力する信号を復調
してベ−スバンド信号を出力する復調器と、ベ−スバン
ド信号の振幅を検出して振幅信号を出力する振幅検出回
路と、目標振幅信号を出力する目標振幅発生回路と、振
幅信号と目標振幅信号の差niを取り振幅誤差信号を出
力する引き算器と、ある1ビット間隔以上のトリガ信号
を出力するシ−ケンス制御回路と、N個のトリガ信号に
従って全体の利得幅の1/N刻みのN個の利得の中の1
つを一定時間の不感部分の後に振幅誤差信号を基に選択
して設定するという操作をMステップにわたって行い
(1/N)M 幅の精度を持つ利得を設定する利得設定回
路とにより自動利得制御回路を構成した。
【0008】本発明の第3の態様においては、利得制御
信号に基づいて入力信号を利得制御信号により利得制御
して出力する利得可変増幅器と、前記IF信号を復調し
てベ−スバンド信号を出力する復調器と、ベ−スバンド
信号の振幅を検出して振幅信号を出力する振幅検出回路
と、目標振幅信号を出力する目標振幅発生回路と、振幅
信号と目標振幅信号との差に基づいて振幅誤差信号を出
力する引き算器と、ある1ビット間隔以上のトリガ信号
を出力するシ−ケンス制御回路と、N個のトリガ信号に
従って全体の利得幅の1/N刻みのN個の利得の中の1
つを前記振幅誤差信号に基づいて選択して設定するとい
う操作をMステップにわたって行い(1/N)M 幅の精
度を持つ利得を設定した後に1次ル−プにより逐次連続
的に利得制御を行う利得設定回路とにより自動利得制御
回路を構成した。
【0009】本発明の第4の態様においては、振幅誤差
信号と前記トリガ信号を入力としてRFアッテネ−タ制
御信号を出力するRFアッテネ−タ制御回路と、RF信
号の減衰率を前記アッテネ−タ制御信号により切り替え
て減衰RF信号を出力するRFアッテネ−タと、ダウン
コンバ−ト信号を出力とする発振器と、減衰RF信号を
前記ダウンコンバ−ト信号によりIF信号にダウンコン
バ−トして出力するミキサIF記号を利得制御信号によ
り利得制御して復調器入力信号を出力する利得可変増幅
器と、復調器入力信号を復調してベ−スバンド信号を出
力する復調器と、ベ−スバンド信号の振幅を検出して振
幅信号を出力する振幅検出回路と、目標振幅信号を出力
する目標振幅発生回路と、振幅信号と目標振幅信号の差
を取り振幅誤差信号を出力する引き算器と、ある1ビッ
ト間隔以上のトリガ信号を出力するシ−ケンス制御回路
と、N個のトリガ信号に従って全体の利得幅の1/N刻
みのN個の利得の中の1つを振幅誤差信号を基に選択し
て設定するという操作をMステップにわたって行い(1
/N)M 幅の精度を持つ利得を設定する利得設定回路と
により自動利得制御回路を構成した。
【0010】
【作用】振幅誤差信号に基づいて全体の利得幅の1/N
の利得の中の1つを選択して設定するという操作をMス
テップにわたって行うことにより高速で安定した制御が
実現できる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。
【0012】図1は本発明による自動利得制御回路の第
1の実施形態を示すブロック図である。利得可変増幅器
101はIF信号Sifを利得制御電圧Vgcにより利
得制御して増幅器出力信号Sampを出力する。復調器
102は増幅器出力信号Sampを復調してベ−スバン
ド信号Sbを出力する。A/Dコンバ−タ103はベ−
スバンド信号Sbをデジタル値に変換してデジタルベ−
スバンド信号Sdbを出力する。振幅検出回路104は
デジタルベ−スバンド信号Sdbの振幅を求めて振幅信
号Samplを出力する。目標振幅発生回路105は振
幅信号Samplの目標値である目標振幅信号Stam
plを出力する。引き算器106は振幅信号Sampl
から目標振幅信号Stamplを引いて振幅誤差信号S
eamplを出力する。
【0013】シ−ケンス制御カウンタ107は設定され
たステップ数Mに基づいて利得制御のシ−ケンスを操作
するシ−ケンス制御信号Sscを出力する。カウンタ1
08はシ−ケンス制御信号Sscに従って振幅誤差信号
Seamplを一定時間積分して振幅信号Samplが
目標振幅信号Stamplに対してどのくらいのレベル
にあるかを判定してレベル判定信号SLVL を出力する。
マルチプレクサ109はシ−ケンス制御信号Sscに従
ってレベル判定信号SLVL の値に応じて全体の利得幅の
1/N刻みのN個(あらかじめ設定されている)の利得
の中の1つを選択し設定してステッププリセット信号S
spを出力するという操作をシーケンス制御カウンタ1
07により設定されたステップ数M回にわたって行う。
D/Aコンバ−タ110はステッププリセット信号Ss
pをアナログ値に変換して利得制御電圧Vgcとして出
力する。以上の動作により指数関数的に収束する高速な
デジタル自動利得制御が実現できる。
【0014】たとえば、上述の操作がN=2、M=3で
行われるとする。このときのレベル判定信号SLVL はH
ighとLowの2値のみを採る。シ−ケンス制御信号
Sscにより制御が始まると、まず図5のように利得制
御電圧Vgcが全体の中央値になるようにステッププリ
セット信号Sspをプリセットする。
【0015】一定時間カウンタ108により振幅誤差信
号Seamplの積分が行われ、振幅信号Samplが
目標振幅信号Stamplに比べて大きければレベル判
定信号SLVL はHigh、小さければLowとなる。レ
ベル信号SLVL がHighのときはステップ1のプリセ
ット値は図5の実線のように全体の中央値と最大値の中
央値にプリセットされる。SLVL がLowのときは点線
のように全体の中央値と最小値の中央値にプリセットさ
れる。同様にステップ2では(1/2)2 の幅で、レベ
ル信号SLVL がステップ1でHigh、ステップ2でL
owの場合、図5の実線のようにプリセットされる。さ
らにステップ3では(1/2)3 の幅でレベル信号S
LVL がHighの場合実線のようにプリセットされる。
従って、この場合指数的に(1/2)3 の幅の精度で利
得制御電圧Vgcの値が収束することになる。
【0016】本実施例の中でカウンタ108で振幅誤差
信号Seamplの積分を行う際、利得可変増幅器10
1の過渡応答のためレベル判定を誤る可能性がある。カ
ウンタ108による積分を始める前にシ−ケンス制御信
号Sscによって不感部分を設け、この間の振幅誤差信
号Seamplは積分に用いないことによって、利得可
変増幅器101の過渡応答によるレベル判定への影響を
避けることができる。図2は本発明による自動利得制御
回路の第2の実施形態を示すブロック図であり、図1と
同じ参照数字は同じ構成部分を示す。
【0017】利得可変増幅器101はIF信号Sifを
利得制御電圧Vgcにより利得制御して増幅器出力信号
Sampを出力する。復調器102は増幅器出力信号S
ampを復調してベ−スバンド信号Sbを出力する。A
/Dコンバ−タ103はベ−スバンド信号Sbをデジタ
ル値に変換してデジタルベ−スバンド信号Sdbを出力
する。振幅検出回路104はデジタルベ−スバンド信号
Sdbの振幅を求めて振幅信号Samplを出力する。
目標振幅発生回路105は振幅信号Samplの目標値
である目標振幅信号Stamplを出力する。引き算器
106は振幅信号Samplから目標振幅信号Stam
plを引いて振幅誤差信号Seamplを出力する。シ
−ケンス制御カウンタ107は設定されたステップ数M
に基づいて利得制御のシ−ケンスを操作するシ−ケンス
制御信号Sscを出力する。
【0018】カウンタ108はシ−ケンス制御信号Ss
cに従って振幅誤差信号Seamplを一定時間積分し
て振幅信号Samplが目標振幅信号Stamplに対
してどのくらいのレベルにあるかを判定してレベル判定
信号SLVL を出力する。マルチプレクサ109はシ−ケ
ンス制御信号Sscに従ってレベル判定信号SLVL の値
に応じて全体の利得幅の1/N刻みのN個(あらかじめ
設定されている)の利得の中の1つを選択し設定してス
テッププリセット信号Sspを出力するという操作をシ
ーケンス制御カウンタ107によりあらかじめ設定され
たステップM回にわたって行う。ここまでの回路構成と
回路動作は図1に示した第1の実施形態と同じである。
【0019】以下の点において第1の実施形態と異な
る。
【0020】カウンタ201は振幅誤差信号Seamp
lを積分して振幅誤差信号Seamplが目標振幅信号
Stamplより大きいときはアップダウン信号SUD
アップ、小さいときはダウンとして逐次出力する。AG
Cカウンタ202は、シ−ケンス制御信号SSCに従っ
て、カウンタロ−ドモ−ドのときはステッププリセット
信号Sspをロ−ドして利得制御信号Sagcとして出
力し、カウンタイネ−ブルモ−ドのときはアップダウン
信号SUDにより利得制御信号Sagcを逐次アップダウ
ンして出力する。D/Aコンバ−タ110はステッププ
リセット信号Sspをアナログ値に変換して利得制御電
圧Vgcを出力する。以上の動作により高速かつジッタ
の少ないデジタル自動利得制御が実現できる。
【0021】たとえば、第1の実施形態の(1/2)3
の利得幅の精度での制御を終えた後に、シ−ケンス制御
信号Sscによりカウンタイネ−ブルモ−ドに切り替え
るとする。図6のようにステップ3を終了した時点で
(1/2)3 の幅の精度で収束している。ここで、アッ
プダウン信号SUDにより利得制御信号Sgcを逐次制御
するル−プ利得の小さい1次ル−プ利得の動作に切り替
える。高いル−プ利得による制御で予め(1/2)3
精度まで追い込んであるため収束時間は短く、またル−
プ利得が低い制御であるため図6のようにジッタの少な
い安定した値へと収束する。
【0022】上記第1および第2の実施形態において、
シーケンス制御カウンタ107により設定されるステッ
プ数Mおよびマルチプレクサ109により設定される利
得は場の分割数Nは電波の伝播環境が一定である場合に
は一定でよいが、無線通信環境が変化するような場合に
は外部からパラメータを入力することにより適宜可変す
ることができるようにしておくのがよい。
【0023】図3は本発明による自動利得制御回路の第
3の実施形態を示すブロック図であり、図2と同じ参照
数字は同じ構成部分を示す。
【0024】RFアッテネ−タ301はRF信号Srf
をRFアッテネ−タ制御信号Srfacにより減衰して
減衰RF信号Sarfを出力する。ミキサ303は減衰
RF信号Sarfを発振器302からのダウンコンバ−
ト信号Sdcによりダウンコンバ−トし、IF信号Si
fとして出力する。利得可変増幅器101はIF信号S
ifを利得制御電圧Vgcにより利得制御して増幅器出
力信号Sampとして出力する。復調器102は増幅器
出力信号Sampを復調してベ−スバンド信号Sbを出
力する。A/Dコンバ−タ103はベ−スバンド信号S
bをデジタル値に変換してデジタルベ−スバンド信号S
dbを出力する。振幅検出回路104はデジタルベ−ス
バンド信号Sdbの振幅を求めて振幅信号Samplを
出力する。目標振幅発生回路105は振幅信号Samp
lの目標値である目標振幅信号Samplを出力し、引
き算器106は振幅信号Samplからこの目標振幅信
号Stamplを引いて振幅誤差信号Seamplを出
力する。シ−ケンス制御カウンタ107は利得制御のシ
−ケンスを操作するシ−ケンス制御信号Sscを出力す
る。カウンタ108はシ−ケンス制御信号Sscに従っ
て振幅誤差信号Seamplを一定時間積分して振幅信
号Samplが目標振幅信号Stamplに対してどの
くらいのレベルにあるかを判定してレベル判定信号S
LVL を出力する。マルチプレクサ109はシ−ケンス制
御信号Sscに従ってレベル判定信号SLVL の値に応じ
て全体の利得幅の1/N刻みのN個の利得の中の1つを
選択し設定してステッププリセット信号Sspを出力す
るという操作をMステップにわたって行う。RFアッテ
ネ−タ制御回路304はシ−ケンス制御信号Sscに従
ってレベル判定信号SLVL の値に応じてRFアッテネ−
タ制御信号Srfacを出力する。
【0025】たとえば、RFアッテネ−タ301におけ
る減衰はON、OFFのいずれかであるとする。シ−ケ
ンス制御信号Sscにより制御が始まると、図7のよう
に利得制御電圧VgcをRFアッテネ−タのON/OF
F判定のためプリセットする。一定時間カウンタ108
により振幅誤差信号Seamplの積分が行われ、振幅
信号Samplが目標振幅信号Stamplに比べて大
きければレベル判定信号SLVL はHigh、小さければ
Lowとなる。レベル判定信号SLVL がHighのとき
はRFアッテネ−タ301をONしてRF信号Srfを
減衰して出力する。レベル判定信号SLVL がLowのと
きはRFアッテネ−タ301をOFFしてRF信号Sr
fを減衰せずに出力する。この後、ステップ1、2、
3、・・・において第1の実施形態における(1/2)
3 利得幅の精度での制御と同じ制御を図7に示すように
行う。このように自動利得制御のシ−ケンスの始まりに
RFアッテネ−タのON/OFFの制御を入れることに
よりRFアッテネ−タの減衰値分だけRF信号Srfの
入力上限が上がるため自動利得制御のダイナミックレン
ジが改善できる。
【0026】本実施の形態においても、マルチプレクサ
109による利得幅の分割数Nおよびシーケンス制御カ
ウンタ107による処理の繰り返しステップ数Mは無線
通信環境によっては可変にしておくと都合がよいことが
ある。
【0027】本発明の第1および第2の実施形態におい
ては、利得制御べき入力信号としてIF信号について例
示したが、いずれの場合においても、利得可変増幅器1
01と復調器102との間に、第3の実施形態の場合と
同様に発振器302とミキサ303とを接続することに
よりRF信号に対しても用いるようにすることができ
る。
【0028】
【発明の効果】本発明の第1の態様によれば、高速かつ
安定した自動利得制御回路を簡単な回路構成で実現する
ことができる。またカウンタによる積分開始前に不感部
分を設けることにより、利得可変増幅器の過渡応答のレ
ベル判定への影響を避けることができる。第2の態様に
よれば、高速でジッタの少ないデジタル自動利得制御回
路が実現できる。第3の態様によれば、Rf信号に対し
てダイナミックレンジの広い自動利得制御回路が実現で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による自動利得制御回路の第1の実施形
態のブロック図である。
【図2】本発明による自動利得制御回路の第2の実施形
態のブロック図である。
【図3】本発明による自動利得制御回路の第3の実施形
態のブッロク図である。
【図4】従来の自動利得制御回路の一例の構成を示すブ
ロック図である。
【図5】本発明の第1の実施形態の利得制御電圧の変化
を示す図である。
【図6】本発明の第2の実施形態の利得制御電圧の変化
を示す図である。
【図7】本発明の第3の実施形態の利得制御電圧の変化
を示す図である。
【符号の説明】
101 利得可変増幅器 102 復調器 103、404 A/Dコンバ−タ 104 振幅検出回路 105 目標振幅発生回路 106 引き算器 107 シ−ケンス制御カウンタ 108、201 カウンタ 109、405 マルチプレクサ 110 D/Aコンバ−タ 202 AGCカウンタ 301 RFアッテネ−タ 302 発振器 303 ミキサ 304 RFアッテネ−タ制御回路 401 利得セクション 402、406レジスタ 403 利得制御回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 利得制御信号に基づき入力信号を利得制
    御して出力する利得可変増幅器と、該利得可変増幅器の
    出力信号を復調してベ−スバンド信号を出力する復調器
    と、前記ベ−スバンド信号の振幅を検出して振幅信号を
    出力する振幅検出回路と、目標振幅信号を出力する目標
    振幅発生回路と、前記振幅信号と前記目標振幅信号との
    差に基づく振幅誤差信号を出力する引き算器と、ある1
    ビット間隔以上のトリガ信号を出力するシ−ケンス制御
    回路と、N個の前記トリガ信号に従って全体の利得幅の
    1/N刻みのN個の利得の中の1つを前記振幅誤差信号
    に基づいて選択して設定する操作をMステップにわたっ
    て行い(1/N)M 幅の精度を持つ利得を設定する利得
    設定回路とを有することを特徴とする自動利得制御回
    路。
  2. 【請求項2】 前記利得設定回路において、前記振幅誤
    差信号に対して一定時間の不感部分を設けたことを特徴
    とする請求項1に記載の自動利得制御回路。
  3. 【請求項3】 前記利得設定回路において、前記トリガ
    信号に従って全体の利得幅の1/N刻みのN個の利得の
    中の1つを前記振幅誤差信号に基づいて選択して設定す
    る操作をMステップにわたって行い(1/N)M 幅の精
    度を持つ利得を設定した後に、1次ル−プにより逐次連
    続的に利得制御を行うことを特徴とする請求項1または
    2に記載の自動利得制御回路。
  4. 【請求項4】 前記振幅誤差信号と前記トリガ信号を入
    力としてRFアッテネ−タ制御信号を出力するRFアッ
    テネ−タ制御回路と、RF信号の減衰率を前記アッテネ
    −タ制御信号により切り替えて減衰信号を出力するRF
    アッテネ−タと、ダウンコンバ−ト信号を出力する発振
    器と、前記減衰信号を前記ダウンコンバ−ト信号により
    IF信号にダウンコンバ−トして出力するミキサをさら
    に有し、前記トリガ信号に従って前記利得設定回路によ
    り前記利得制御信号をプリセットして前記RFアッテネ
    −タの減衰率の制御を行った後に、前記利得設定回路が
    前記トリガ信号に従って全体の利得幅の1/N刻みのN
    個の利得の中の1つを前記振幅誤差信号に基づいて選択
    して設定する操作をMステップにわたって行い(1/
    N)M 幅の精度を持つ利得を設定することを特徴とする
    請求項1ないし3のいづれか1項に記載の自動利得制御
    回路。
  5. 【請求項5】 前記NおよびMが可変である請求項1な
    いし4のいずれか1項に記載の自動利得制御回路。
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