JPH06105878B2 - Ａｇｃ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は衛星放送受信機のAGC（自動利得制御回路）装
置に関する。

従来の技術 衛星放送受信機においては、入力される信号のレベル範
囲は−61dBmから−28dBmとして目標定格が定められてい
る（参考文献：衛星放送受信機その１ 目標定格 電波
技術協会 昭和58年６月出版）。このため衛星放送受信
機では、映像信号のFM復調を行う復調器への信号レベル
を一定にするためAGCが使われることが一般的である。
従来このAGCの機能はトランジスタのエミッタ電流が大
きくなるとその利得が減少することを利用したフォーワ
ードAGC方式が採用されていた。

以下、図面を参照しながら、上述したような従来のAGC
装置に関して説明を行う。第５図（ａ）は従来のAGC装
置を示すものである。第５図（ａ）において、１は第１
中間周波（1st IF）信号入力端子、２は広帯域増幅
器、３はイメージフィルタ。４は第２周波数変換器（2n
d Mix）、５は第２局部発振器、６は可変利得増幅器、
７は第２中間周波増幅器、８はピーク検波器、９は直流
増幅器である。

以上のように構成されたAGC装置について、以下のその
動作について説明する。第５図は衛星放送受信器機の構
成の一例を示しており、AGCに関係しない要素は省いて
いる。入力端子１に入力された1st IF信号は広帯域増
幅器２によって約15dB増幅された後、イメージフィルタ
３によりイメージ帯のノイズが除かれて、2nd Mix4に
入力される。2nd Mix4は第２局部発振器５の信号とも
に選局機能を果たしており、1st IF信号から必要な１
波のみを2nd IF信号に周波数変換する役割を果たす。2
nd Mix4から出力された2nd IF信号は可変利得増幅器
６に入力される。可変利得増幅器６は利得制御端子を有
しており、その端子への入力電圧によって利得を可変で
きる。

第５図（ｂ）は、可変利得増幅器６の一構成例を示して
おり、この用途のために特に設計されたトランジスタ
（例えば2 SC3077）を使用すれば、トランジスタ１段で
約40dBの利得制御が可能である。第５図（ｂ）で10は入
力端子、11は出力端子、11,18は直流ブロックのための
キャパシタンス、15はベース接地のためのキャパシタン
ス、抵抗12,13,17はバイアス設定のためのものである。
利得制御端子14に制御電圧をVAGCを印加することにより
トランジスタ16のエミッタ電流を制御して増幅利得を可
変できる。より広い利得制御範囲を得るためには、エミ
ッタ接地増幅器よりもベース接地増幅器の方が好まし
く、混変調特性を良好に保つために信号レベルが大きい
時にエミッタ電流が大きくなるフォワードAGC方式が一
般的である。

可変利得増幅器６から出力された2nd IF信号は信号レ
ベルが一定となっており、第２中間周波数増幅器７に入
力されピーク検波器８に適したレベルまで増幅される。
ピーク検波器８は入力された信号のピーク値に応じた直
流電圧を出力する。出力された直流電圧は直流増幅器９
によって充分増幅された後に可変利得増幅器６の制御端
子に印加される。こうして構成されたAGC閉ループは、
負帰還ループを構成しており、可変利得増幅器６に入力
される2nd IF信号のレベルが変動しても、その出力で
は一定のレベルとなるように制御系が働く。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成では1st IF信号の入
力レベルが大きい時には、第２周波数変換器４において
相互変調が起るという問題が生じるので、近年第２周波
数変調器４の前段にも可変減衰器を挿入するAGC装置の
開発が望まれていた。

本発明は上記課題に鑑み、1st IF信号の入力レベルが
高い時の第２周波数変換器の相互変調特性が問題となら
ないで、かつ入力レベルが低い時の1st IF入力端子か
らみたNFがAGCのために劣化しないようなAGC装置を提供
するものである。

課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明のAGC装置は、第１の
キャパシタンスの一方の端子を入力とし、その他方の端
子を第１の抵抗を介して接地し、かつ第１のPINダイオ
ードのカソード端子を接地し、第１のPINダイオードの
アノード端子に第２のPINダイオードのアノード端子を
接続し、第２のPINダイオードのカソード端子を第２の
抵抗を介して接地し、かつ第２のキャパシタンスの一方
の端子を接続し、第２のキャパシタンスの他方の端子を
出力端子とし、第１及び第２のPINダイオードの各々の
アノード端子の接続点に第３の抵抗の一方の端子を接続
し、第３の抵抗の他方の端子を第４の抵抗を介して減衰
量の制御端子に接続し、かつ第３のキャパシタンスを介
して接地してなる第１の可変減衰器を介して、入力信号
を周波数変換器に入力し、周波数変化された出力を第１
の増幅器を介して、第４のキャパシタンスの一方の端子
を入力端子とし、その他方の端子を第３のPINダイオー
ドのアノード端子に接続し、第３のPINダイオードのカ
ソード端子を第４のPINダイオードのアノード端子に接
続し、第４のPINダイオードのカソード端子を第５の抵
抗を介して接地し、かつ第５のキャパシタンスの一方の
端子を接続し、第５のキャパシタンスの他方の端子を出
力端子とし、第４のキャパシタンスと第３のPINダイオ
ードのカソード端子との接続点に第６の抵抗を接続し、
その他方の端子を第７の抵抗を介して減衰量の制御端子
に接続し、かつ第６のキャパシタンスを介して接地して
なる第２の可変減衰器に入力し、その出力を検波できる
まで増幅する第２の増幅器に入力して増幅し、その出力
をピーク検波器に入力して入力レベルに応じた直流電圧
出力を得て、その直流電圧出力を基準電圧と比較して比
較出力を直流増幅器を介して増幅し、その増幅器出力を
第１及び第２の可変減衰器の各々の利得制御端子に接続
して構成される。

作用 この構成によって本発明のAGC装置では、第１の可変減
衰器は第１及び第２のキャパシタンスによって、入力端
子とPINダイオードの直流バイアスを分離しており、制
御端子電圧がPINダイオードの順方向降下電圧よりも高
くなるとPINダイオードに順方向電流が流れる。これはP
INダイオードが制御端子と接地間に並列接続で配置して
あるためである。PINダイオードは順方向電流によって
その内部抵抗が変化し、高周波信号に対してもほぼ純抵
抗を示し、その順方向電流が大きい程、内部抵抗は低
い。第1,第２及び第３の抵抗と２つのPINダイオードは
π型のアッテネータ回路を構成し、その減衰量は順方向
電流が大きい程小さくなる。

第２の可変減衰器も第１のそれと同様に第４及び第５の
キャパシタンスによって入出力端子とPINダイオードの
直流バイアスを分離しているが、２つのPINダイオード
は制御端子と接地間に直列接続で配置されている。この
ため制御端子電圧がPINダイオードの順方向降下電圧の
２倍より高くなるとPINダイオードに順方向電流が流れ
る。第２の可変減衰器も第４及び第５の抵抗とPINダイ
オードによってπ型のアッテネータ回路を構成してお
り、その減衰量は順方向電流が大きくほど小さくなる。

第１及び第２の可変減衰器のPINダイオードの順方向電
流は制御端子電圧によって決定されるが、制御端子電圧
がゼロからだんだん大きくなる場合、先に第１の可変減
衰器のPINダイオードに順方向に電流が流れ始め、続い
て第２のそれに流れだす。このため各々の可変減衰器の
減衰量は同じ制御端子電圧でも異なり、第１の可変減衰
器が先に減衰量が少なくなる。第４及び第７の抵抗は各
々のPINダイオードの電流制限作用を果たす。

第１及び第２の可変減衰器を通った信号は、もはや一定
レベルに制御されているが、この制御信号はピーク検波
器によって信号の入力レベルに応じた直流電圧出力を得
て、これを基準電圧と比較し、その比較電圧を直流増幅
器を介して充分増幅して得られる。この負帰還作用によ
りAGC機能は達成される。

さて、第１の可変減衰器の役割は強入力の時における1s
t IF段の周波数変換の相互変調による妨害信号の発生
を抑制することであり、弱入力時には入力端子からみた
NFを悪化させないため極力減衰量は小さいことが望まし
い。また第２の可変減衰器の役割は、主に充分な利得の
可変範囲を有して、入力信号の広いレベル範囲にわたっ
てAGC機能を働かせることである。この可変減衰器は2nd
IF増幅器の後段に配置されているので、減衰量の増大
は直接入力端よりみたNF値に響かない。よって、弱入力
時は2nd IF帯に在る第２の可変減衰器が主に動作し、
入力信号レベルが高くなり強入力時に初めて第１の可変
減衰器が動作するという構成がNF及び相互変調特性の見
地から望ましい。

本発明のAGC装置ではPINダイオードの制御端子及び接地
間ではの接続形式を並列と直列とで異なるように構成す
ることにより各々の可変減衰器の動作し初める制御端子
電圧値が異なるので、上記のように強入力時の相互変調
特性が改善されて、かつ弱入力時のNF劣化量が小さくて
済むものである。

実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。第１図（ａ）は本発明の一実施例におけるAGC装
置のブロック図を示すものである。

第１図（ａ）で102は第１の可変減衰器で、その構成例
を第１図（ｂ）に示す103は20dB程度の利得を有する2nd
IFの増幅器、104は第２の可変減衰器でその構成例を
第１図（ｃ）に示す。１〜９までは従来例における構成
例の第５図と同等である。AGC系を構成する可変減衰器
は第１及び第２のものがあり、それぞれ1st IF段と2nd
IF段とに配置している。

衛星放送受信器の1st IF信号の入力レベル範囲は、前
述したように−61dBm〜−28dBmが目標定格として定めら
れており、受信機のAGC範囲はこれらを充分満足するこ
ととすれば第２図に示すようなレベルダイヤが望まし
い。第２図でAGCの動作範囲は受信機の各ブロックの利
得の量産バラツキを考慮して1st IF信号レベルが−70d
Bmから−20dBmとした。入力信号レベルが低く、−70dBm
から−50dBmまででは、2nd IF段の利得のみが変化し、
−50dBm以上では1st IF段の利得も同時に変化すること
とにより、1st IF段で強入力信号時に相互変調特性が
劣化しない様に考慮している。この図では、利得の可変
範囲は、1st IF段及び2nd IF段で各々が25dB及び40dB
を有していると仮定している。

第１図（ｂ）は1st IF段に配置されている可変減衰器1
02の回路図で、キャパシタンス111,116は可変減衰器102
の入出力端子110,107とバイアスを分離するためのもの
であり、高周波信号に対してはそのインピーダンスは無
視できる。PINダイオード113,114と抵抗112,118,115は
π型のアッテネータ回路を構成しており、PINダイオー
ド113,114の内部抵抗の変化により、可変減衰器102の減
衰量は変化する。PINダイオード113,114に流れる順方向
電流（ID）は制御端子121に印加される電圧（VAGC）に
よって決まるが、ここで抵抗112,115,118等は高周波ア
ッテネータ回路を構成し、入出力インピーダンスを50Ω
にマッチングさせるため基本的には80Ω〜300Ω程度で
あるが、抵抗120はそれらに比べると充分大きくできる
ので、この抵抗120で順方向電流が制限される。

同様に第１図（ｃ）は2nd IF段に配置されている可変
減衰器104の回路図であるが、キャパシタンス131,135は
可変減衰器104の入出力端子とバイアスを分離するため
のものであり、高周波信号に対してはそのインピーダン
スは無視できる。PINダイオード132,133と抵抗137,134
はπ型のアッテネータ回路を構成しており、PINダイオ
ード132,133の内部抵抗の変化により、可変減衰器104の
減衰量は変化する。PINダイオード132,133に流れる順方
向電流は制御端子140に印加される電圧（VAGC）によっ
て決まるが、ここで抵抗137,134は高周波アッテネータ
回路を構成しており、入出力インピーダンスを50Ωにマ
ッチングさせるためには基本的には80Ω〜300Ω程度で
あるが、抵抗139はそれらに比べると充分大きくできる
ので、この抵抗139で順方向電流が制限される。

さて、第１図（ｂ）及び（ｃ）に示すように構成された
第１及び第２の可変減衰器102,104では、PINダイオード
をそれぞれ２ケ使用しており、制御端子120,104と接地
との間に並列ないし直列接続されている。PINダイオー
ドはその順方向電流が変化すると内部抵抗が変化する素
子であり、その特性図を第３図（ａ）に示す。順方向電
流が大きくなる程、内部抵抗が小さくなる。

そのため第１及び第２の可変減衰器と減衰量と制御電圧
との関係は第３図（ｂ）のようになる。すなわち、PIN
ダイオード132,133を直列接続した可変減衰器104の方が
PINダイオード113,114を並列接続した可変減衰器102よ
りも高いAGC制御電圧（VAGC）で順方向電流が流れなく
なるので、その減衰量は第３図（ｂ）に示すようにより
高いVAGCから多くなり始める。その効果により第２図に
示したようなAGCの利得制御が可能となる。

なお、本実施例では2nd Mix4で生ずる相互変調を抑圧
するためと1st IF入力端子１よりみたNF値の劣化を最
小とする目的で、第１の可変減衰器102を2nd Mixの前
段に配置した、しかし第４図のブロック図に示すよう
に、1st IF増幅器（広帯域増幅器）の前段、ないし1st
IF増幅器は一般的にトランジスタ二段増幅器として構
成れさるのでその段間に配置することもできる。1st I
F増幅器２の前段においた場合には、2nd Mixのみなら
ず1st IF増幅器２で生ずる強入力時の相互変調に対し
ても抑圧効果が生ずる。しかしNF値は多少悪くなるの
で、両者の効果を勘案して仕様に沿った設計が必要であ
る。またPINダイオードの極性は制御端子電圧により順
方向電流を流すことができれば良いので、実施例以外の
極性の接続も可能であることは言うまでない。

発明の効果 以上のように本発明は、1st IF段にPINダイオードを制
御端子と接地間に並列接続してなる第１の可変減衰器を
配置し、2nd IF段にPINダイオードを直列接続してなる
第２の可変減衰器を配置してAGC系を構成し、信号の弱
入力レベルでは第２の可変減衰器が動作してNFの劣化を
小さくし、強入力レベルでは第１の可変減衰器が動作し
て相互変調特性の劣化を防ぐことができるので、その実
用的効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例におけるAGC装置のブ
ロック図、第１図（ｂ）及び（ｃ）は一実施例における
第１及び第２の可変減衰器の回路図、第２図は本実施例
におけるAGC系の利得配分を示す図、第３図（ａ）はPIN
ダイオードの内部抵抗と順方向電流の特性図、第３図
（ｂ）は実施例における可変減衰器の減衰量と制御端子
電圧の特性図、第４図は本発明の他の実施例におけるブ
ロック図、第５図（ａ）は本発明の従来例におけるAGC
装置のブロック図、第５図（ｂ）はその可変利得増幅器
の回路図である。 １……1st IF入力端子、２……広帯域増幅器、３……
イメージフィルタ、４……2nd Mix、５……第２局部発
振器、７……第２中間周波増幅器、８……ピーク検波
器、９……直流増幅器、102……第１の可変減衰器、103
……第２中間周波増幅器、104……第２の可変減衰器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１のキャパシダンスの一方の端子を入力
   端子とし、その他方の端子を第１の抵抗を介して接地す
   るとともに、第１のPINダイオードのカソード端子に接
   続し、第１のPINダイオードのアノード端子に第２のPIN
   ダイオードのアノード端子を接続し、第２のPINダイオ
   ードのカソード端子を第２の抵抗を介して接地するとと
   もに、第２のキャパシタンスの一方の端子に接続し、第
   ２のキャパシタンスの他方の端子を出力端子とし、第１
   及び第２のPINダイオードの各々のアノード端子の接続
   点に第３の抵抗の一方の端子を接続し、第３の抵抗の他
   方の端子を第４の抵抗を介して減衰量の制御端子に接続
   するとともに、第３のキャパシタンスを介して接地して
   なる第１の可変減衰器と、この第１の可変減衰器を通し
   て入力される入力信号を周波数変換する周波数変換器
   と、周波数変換された出力信号を、第１の増幅器を介し
   て入力する第２の可変減衰器とを備え、この第２の可変
   減衰器は、第４のキャパシタンスの一方の端子を入力端
   子とし、その他方の端子を第３のPINダイオードのアノ
   ード端子に接続し、第３のPINダイオードのカソード端
   子を第４のPINダイオードのアノード端子に接続し、第
   ４のPINダイオードのカソード端子を第５の抵抗を介し
   て接地するとともに第５のキャパシタンスの一方の端子
   に接続し、第５のキャパシタンスの他方の端子を出力端
   子とし、第４のキャパシタンスと第３のPINダイオード
   のカソード端子との接続点に第６の抵抗を接続し、第６
   の抵抗の他方の端子を第７の抵抗を介して減衰量の制御
   端子に接続するとともに第６のキャパシタンスを介して
   接地して構成し、この第２の可変減衰器の出力信号を検
   波できるまで増幅する第２の増幅器と、第２の増幅器の
   出力信号をピーク検波する検波器とを設け、このピーク
   検波器より入力レベルに応じた直流電圧出力を得て、そ
   の直流電圧出力を直流増幅器を介して増幅し、その直流
   増幅器の出力信号を第１及び第２の可変減衰器の各々の
   利得制御端子に供給してなるAGC装置。