專利名稱：接收設(shè)備、成像設(shè)備和接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及接收設(shè)備、成像設(shè)備和接收方法，并且更具體地，涉及用于控制增益使得通過通信線纜(cable)傳輸?shù)妮斎胄盘柕男盘栯娖奖蛔儞Q到固定的電平范圍中的技術(shù)。
背景技術(shù)：
過去，在廣播站中，多個相機經(jīng)由用于傳送模擬信號的線纜連接到相機控制單元 (以下，稱為控制單元)。由相機捕獲的視頻信號和聲音信號通過線纜傳送給控制單元。從 控制單元通過線纜傳送用于指示和確認(rèn)的返回信號(return signal) 0一般，使用同軸電纜作為用于連接相機和控制單元的線纜，因為同軸電纜的成本 相對低。例如，在許多廣播站中所采用的TRIAX系統(tǒng)中，執(zhí)行電源供應(yīng)并且利用一個同軸電 纜利用頻分復(fù)用電波來發(fā)送視頻信號、聲音信號、命令信號和相機返回信號。近年來，相比于過去的系統(tǒng)具有大的圖像信息量的HDTV(高清晰電視)系統(tǒng)的信號已經(jīng)普及。同軸電纜還用于對這樣的具有大的圖像信息量的信號的傳送。原來，希望將 光纖用于將寬帶HD信號傳送到控制單元的信號傳輸信道。然而，安裝光纖需要大量成本和 時間。因此，在目前的情況下，并沒有利用光纖進行替換。此外，近年來，為了提高移動性和可用性，對于連接控制單元和相機的線纜要求較長的線纜長度。這樣，需要延長現(xiàn)有的同軸電纜的距離并且將同軸電纜用于具有大的圖像 信息量的信號(例如，HD信號)的發(fā)送。然而，由于模擬傳輸系統(tǒng)具有下述問題，所以容易 認(rèn)識到這些需求。第一個問題，由于線纜的距離延長，信號電平由于線纜的損耗而下降，并且接收端的S/N值可能與線纜距離成比例地劣化。第二個問題，存在信號電平隨著模擬信號的頻率 增大而衰減的傳輸損耗特性。圖14是同軸電纜中信號的頻率與衰減量之間的關(guān)系的曲線 圖。橫坐標(biāo)指示頻率(MHz)并且縱坐標(biāo)指示衰減量(dB)。在圖14中，已知線纜距離為Ikm 時獲得的衰減特性的示例。從圖14中顯而易見，衰減量隨著頻率增大而增大。例如，當(dāng)比較IOMHz的信號和超過IOOMHz的信號時，可見信號的信號電平之間的差等于或大于90dB。因此，根據(jù)線纜距 離，V f(f是頻率)線纜均衡電路和用于在固定的電平輸出以各種電平輸入的接收信號的 增益控制(自動增益控制(AGC))電路是必要的。例如，日本專利申請?zhí)亻_2008-029000號公報公開了一種增益控制電路，其根據(jù)輸入信號的電平進行切換，以利用多個增益放大器來抑制在通過通信線纜進行的傳輸?shù)倪^ 程中引起的信號損耗的波動并且使得能夠延長通信線纜長度。

發(fā)明內(nèi)容
圖15是具有切換多個增益放大器的功能的接收設(shè)備的配置示例的示圖。圖15中所示的接收設(shè)備200接收在TRIAX系統(tǒng)中傳送并且在0FDM(正交頻分復(fù)用)系統(tǒng)中調(diào)制的 OFDM信號。接收設(shè)備200包括低噪放大器(LNA) 201、帶通濾波器(BPF) 202、放大器203、步進式AGC電路204、頻率變換單元210、AGC 217和OFDM解調(diào)單元218。LNA 201選擇并且放大輸入信號并且將輸入信號輸出給BPF 202。BPF 202僅允 許從低噪放大器201輸入的信號中的預(yù)定頻帶中的信號通過并且將該信號輸出給放大器 203。放大器203以預(yù)定的放大因子放大從BPF 202輸入的信號并且將該信號供應(yīng)給步進 式AGC電路204。AGC電路204是用于吸收輸入信號中的電平波動并且最小化S/N劣化的電路。AGC電路204包括被設(shè)置為對應(yīng)于輸入信號的信號電平的各個范圍的多個放大器(示圖中未示 出)。在各個放大器中設(shè)置不同的增益。根據(jù)輸入的信號的電平來執(zhí)行對選擇放大器的輸 出信號來用作輸出信號的控制。結(jié)果，在預(yù)定的范圍中壓縮輸入信號的電平的范圍。頻率變換單元210執(zhí)行用于將輸入信號的頻率變換到預(yù)定的中頻中的處理。頻 率變換單元210包括PLL (鎖相環(huán)單元)211、本地振蕩器212、混頻器213、可變增益放大器 214、SAW(表面聲波)濾波器215和可變增益放大器216。AGC 217調(diào)節(jié)所輸入的信號的電 平使得輸入后級的OFDM解調(diào)單元218的中頻信號為固定的電平并且將該輸入信號輸出至 OFDM解調(diào)單元218。AGC 217中的控制基于從OFDM解調(diào)單元218輸入的控制信號被執(zhí)行。 OFDM解調(diào)單元218解調(diào)并且輸出所輸入的OFDM信號。由于AGC電路204被這樣設(shè)置在頻率變換單元210的前級，即使在線纜長度大時 接收到的接收OFDM信號具有大的信號電平波動，其也被變換到固定范圍內(nèi)的信號電平中。 因此，由于S/N的劣化可以被最小化，所以有可能僅限于為了防止要被發(fā)送的信號的S/N劣 化，延長同軸電纜的長度至約1km。然而，即使采用這樣的配置，仍然難以防止由接收期間混頻器213 (參見圖15)中 的圖像信號分量引起的S/N中的劣化以及由依賴于混頻器213中的輸入信號電平的S/N中 的波動引起的不利效果。圖16A和圖16B是用于說明由圖像分量引起的S/N中的劣化的示圖。在圖16A和 圖16B中示出被輸入混頻器213之前以及之后的信號的頻率分量。橫坐標(biāo)指示頻率(MHz) 并且縱坐標(biāo)指示信號電平。圖16A是輸入混頻器213的信號的頻帶的示圖。在圖16A中所 示的示例中，想要接收的所希望的電波信號具有IOOMHz的頻率并且150MHz的頻率從本地 振蕩器212 (參見圖15)輸出并且被變換到50MHz的中頻信號中。如圖16A中所示，由混頻器213接收到的IOOMHz頻帶中的所希望的電波和來自本 地振蕩器212的150MHz的振蕩信號被混頻。如圖16B中所示，所希望的電波被變換成50MHz 的中頻信號。當(dāng)假定圖16A和圖16B中這樣的頻率變換時，圖16A中所示的200MHz的輸入 信號也被包括在變換之后的50MHz的中頻信號中作為圖16B中所示的圖像頻率分量。當(dāng)混 頻器213的頻率變換被執(zhí)行而所包括的圖像頻率未被去除時，輸出信號中所包括的噪聲增 大約3dB。圖17和圖18是用于說明依賴于混頻器213中的輸入信號電平的輸出S/N中的波 動的示圖。為了便利有關(guān)“依賴于輸入信號電平的輸出S/N中的波動”的說明，首先，參考圖 17來說明一般的放大器在的輸入和輸出特性。在圖17中，橫坐標(biāo)指示輸入信號電平(dBm) 并且縱坐標(biāo)指示輸出信號電平(dBm)。在示圖中由圓點指示的較低區(qū)域指示由于放大器自 身的熱噪聲生成的噪聲本底(noise floor)?？梢姡?dāng)輸入信號的電平低時，輸出S/N受熱噪聲影響而劣化，并且當(dāng)輸入信號的電平高時，輸出S/N由于受三階互調(diào)失真的影響的輸出信號中發(fā)生失真而劣化。
圖18是一般的放大器中的輸出S/N特性示例的曲線圖。橫坐標(biāo)指示輸入信號的電 平(dBm)，并且縱坐標(biāo)指示輸出S/N(dBc)。圖18指明當(dāng)輸入信號電平是接近_21dBm時，動 態(tài)范圍最大，并且當(dāng)輸入信號電平高于_21dBm時，輸出S/N突然劣化。圖19是混頻器213 中的輸出S/N特性的曲線圖。圖19指明在混頻器213中，當(dāng)輸入信號電平是接近_15dBm 時，獲得最大動態(tài)范圍，并且指示輸出S/N特性的曲線比放大器中的曲線陡峭。圖20是以重合方式示出放大器中的輸出S/N特性和混頻器213中的輸出S/N特性 的曲線圖。在圖20中，為了便利說明，假定放大器的增益和混頻器213的增益相同。具體 而言，通過在圖20上向右平移實際特性獲得圖20中用虛線指示的放大器的輸出S/N特性。 圖20指明在示圖中用箭頭指示的部分中，混頻器213的輸出S/N特性劣于放大器的輸出 S/N特性。換而言之，可見，混頻器213的輸出S/N特性對信號的S/N具有較大的影響。因 此，即使信號中的電平波動被AGC電路204(參見圖15)吸收，根據(jù)信號的電平，信號的S/N 在信號通過混頻器213時也被劣化。因此，需要抑制在通過通信線纜傳送信號的過程中發(fā)生的信號損耗中的波動并且 延長通信線纜的長度。根據(jù)本發(fā)明一個實施例的接收設(shè)備包括信號電平檢測單元，該信號電平檢測單元 檢測通過通信線纜傳送的輸入信號的信號電平。該接收設(shè)備還包括第一信號電平變換單 元，第一信號電平變換單元包括針對通過劃分輸入信號的信號電平范圍獲得的各個預(yù)定的 信號電平區(qū)域而設(shè)置的多個放大器，并且在放大器中設(shè)置用于將信號電平區(qū)域中的輸入信 號變換到固定的電平范圍中的增益。該接收設(shè)備還包括切換單元，該切換單元被設(shè)置為對 應(yīng)于這多個放大器并且切換通過這多個放大器變換了電平的信號的輸出；以及切換控制單 元，該切換控制單元基于由信號電平檢測單元檢測到的輸入信號的信號電平來從這多個放 大器中選擇特定放大器。該接收設(shè)備還包括帶通濾波器，該帶通濾波器僅允許通過切換 單元切換了輸出的信號中的預(yù)定的頻帶通過；以及第二信號電平變換單元，第二信號電平 變換單元將來自放大器的輸出信號的信號電平變換到預(yù)定的信號電平中。該接收設(shè)備還包 括混頻器，混頻器將通過第二信號電平變換單元變換了信號電平的已經(jīng)通過帶通濾波器 的信號和由本地振蕩器生成的本地振蕩信號進行混頻來生成中頻信號；以及解調(diào)單元，該 解調(diào)單元對由混頻器生成的中頻信號進行解調(diào)。因此，首先，輸入信號的電平通過第一信號電平變換單元被變換到固定的電平范 圍中，并且之后信號電平通過第二信號電平變換單元被進一步變換到預(yù)定的電平中。以這 種方式被限制頻帶并且已經(jīng)通過帶通濾波器的信號被輸入混頻器。由混頻器生成的中頻信 號被解調(diào)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，由于信號在其信號電平通過第一信號電平變換單元和第二 信號電平變換單元被變換到預(yù)定電平中之后被輸入混頻器，所以，由解調(diào)單元解調(diào)出的信 號的S/N被提高。因此，通過通信線纜發(fā)送信號的過程中發(fā)生的信號損耗中的波動被抑制 并且通信線纜的長度可以被延長。在這種情況中，由于通過帶通濾波器去除了不必要的頻帶中的信號，所以也提高 了輸入解調(diào)單元的信號的S/N并且提高的作為解調(diào)后的信號的接收信號(解調(diào)信號)的質(zhì)量。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖像信號傳輸系統(tǒng)的配置示例的框圖；圖2是該實施例中的OFDM信號以及線纜損耗特性的曲線圖；圖3是根據(jù)該實施例的接收信號處理單元的配置示例的框圖；圖4是根據(jù)該實施例的步進式AGC電路中的各個放大器的增益設(shè)置的示例的曲線 圖；圖5是根據(jù)該實施例的步進式AGC電路的輸入和輸出特性的示圖；圖6是根據(jù)該實施例的步進式AGC電路和AGC的配置示例的示圖；圖7是根據(jù)該實施例的混頻器的輸出S/N特性的示例的曲線圖；圖8是根據(jù)該實施例的頻率變換單元的內(nèi)部配置示例的框圖；圖9是根據(jù)該實施例的AGC的內(nèi)部配置示例的框圖；圖10是根據(jù)該實施例的BPF的截止特性的示例的曲線圖；圖11是根據(jù)該實施例的AGC和混頻器的輸出S/N特性的示例的曲線圖；圖12是關(guān)于線纜長度的波動的接收信號的S/N的示例的曲線圖；圖13是關(guān)于線纜長度的波動的接收信號的S/N的示例的曲線圖；圖14是過去同軸電纜中信號的頻率與衰減量之間的關(guān)系的曲線圖；圖15是過去TRIAX接收機的內(nèi)部配置示例的框圖；圖16A和圖16B是過去由圖像頻率產(chǎn)生的影響的示圖；圖17是過去放大器中的輸入和輸出特性的曲線圖；圖18是過去放大器中的輸出S/N特性的曲線圖；圖19是過去混頻器中的輸出S/N特性的曲線圖；圖20是過去放大器中的輸出S/N特性與混頻器中的輸出S/N特性的比較的曲線 圖。
具體實施例方式以下，說明用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式(以下，稱為實施例)。根據(jù)本發(fā)明實施例 的接收設(shè)備適用于廣播信號傳輸系統(tǒng)中所使用的接收設(shè)備。以下，按照以下順序進行說明。1.廣播信號傳輸系統(tǒng)的總體配置示例2.步進式AGC電路的配置示例3.步進式AGC電路的后級(post-stage)設(shè)置的AGC的配置示例4.實施例的效果5.修改例廣播信號傳輸系統(tǒng)的總體配置示例圖1是根據(jù)該實施例的廣播信號傳輸系統(tǒng)的配置的示圖。在根據(jù)該實施例的廣播 信號傳輸系統(tǒng)中，用于廣播的成像設(shè)備(以下，稱為相機)110和控制設(shè)備120經(jīng)由TRIAX 線纜150連接。從相機110發(fā)送相機HD信號等。從控制設(shè)備120發(fā)送用于利用相機110檢查相機拍攝的圖像的相機HD返回信號(camera HD return signal)等。由一個設(shè)備發(fā)送的信 號通過TRIAX線纜150輸入另一設(shè)備。相機HD信號和相機HD返回信號經(jīng)過64QAM(正交調(diào)幅)的OFDM調(diào)制并且被分配 給OFDM信號，OFDM信號的一個電波的頻帶是8MHz。相機110包括OFDM調(diào)制單元111、頻率變換單元112、MPX濾波器113、接收信號 (H)處理單元114、OFDM解調(diào)單元115、成像單元116和監(jiān)控器顯示單元117。OFDM調(diào)制單元111對由成像單元116生成的相機HD信號施加OFDM調(diào)制，并且生成多個OFDM信號。作為OFDM信號，從具有最低頻帶的群組開始依次生成3個群組群組L、 群組M和群組H。從相機110發(fā)送的相機HD信號被分配給這3個群組中的群組L和群組M 的OFDM信號。稍后，將參考圖2來詳細(xì)說明群組L、群組M和群組H的OFDM信號。頻率變換單元112將由OFDM調(diào)制單元111生成的OFDM信號變換到預(yù)定的傳輸頻 率中。頻率變換單元112將群組L和群組M的OFDM信號輸出至MPX濾波器113。MPX濾波 器113是將輸入信號分離到群組L、群組M和群組H的頻帶中的濾波器。群組L和群組M被 設(shè)置用于發(fā)送而群組H被設(shè)置用于接收。 因此，MPX濾波器113將通過MPX濾波器113分離出的群組L和群組M的OFDM信 號發(fā)送至TRIAX線纜150并且將經(jīng)由TRIAX線纜150輸入的群組H的OFDM信號輸出至接 收信號(H)處理單元114。稍后，詳細(xì)說明接收信號(H)處理單元114。OFDM解調(diào)單元115從OFDM信號中解調(diào)出相機HD返回信號。成像單元116基于 所拍攝的視頻信號來生成相機HD信號。監(jiān)控器顯示單元117再現(xiàn)并且顯示相機HD返回信 號?？刂圃O(shè)備120包括OFDM調(diào)制單元121、頻率變換單元122、MPX濾波器123、接收 信號(L)處理單元124L、接收信號(M)處理單元124M、0FDM解調(diào)單元125L、0FDM解調(diào)單元 125M以及控制單元127。OFDM調(diào)制單元121對由控制單元127生成的相機HD返回信號施加OFDM調(diào)制，并 且生成群組H的OFDM信號。頻率變換單元122將由OFDM調(diào)制單元121生成的OFDM信號 變換到預(yù)定的傳輸頻帶中并且生成發(fā)送OFDM信號。MPX濾波器123是分離群組L、群組M和群組H的濾波器。群組L、群組M被設(shè)置用 于接收而群組L被設(shè)置用于發(fā)送。因此，MPX濾波器123向接收信號(L)處理單元124L和 接收信號(M)處理單元124M分別輸出由MPX濾波器123分離出的群組L和群組M的OFDM 信號。MPX濾波器123向TRIAX線纜150發(fā)送群組H的OFDM信號。OFDM解調(diào)單元125L和OFDM解調(diào)單元125M從OFDM信號中解調(diào)出相機HD信號。 控制單元127捕獲相機HD信號并且從相機HD信號中生成相機HD返回信號。以下，說明OFDM信號。圖2是適用于本實施例的OFDM信號及其線纜損耗特性。在該實施例中，在OFDM調(diào)制中以最小間隔布置的3個載波被共同分配給一個群 組。在群組之間設(shè)置空隔(space)。這些群組從具有最低頻率的群組開始依次被表示為群 組L51、群組M52和群組H53。相機HD信號和返回信號被分配給每個群組。示圖中的鏈線指示OFDM信號的一個電波的頻帶。具有較低頻率的3個OFDM信號屬于群組L51。類似地，具有中間頻率的3個OFDM信號屬于群組M52，并且具有較高頻率的 3個OFDM信號屬于群組H53。相機110利用群組L51和群組M52的頻帶來向控制設(shè)備120發(fā)送HD信號?？刂?設(shè)備120利用群組H53的頻帶來向相機110發(fā)送返回信號。由于OFDM信號被以這種方式利用，接收側(cè)僅需要對相互獨立的OFDM電波施加簡單的電平控制。因此，過去必需的線纜均衡電路不是必需的了，并且可以實現(xiàn)發(fā)送設(shè)備的成 本降低。由于OFDM信號是數(shù)字信號，所以有這樣的優(yōu)勢既可以在最大線纜延長點(解調(diào) 限制點)又可以在近距離點獲得相同的信號質(zhì)量，只要所接收到的C/N值在解調(diào)范圍內(nèi)即可。在圖2中，橫坐標(biāo)指示頻率并且縱坐標(biāo)指示線纜損耗。在示圖中示出了當(dāng)線纜長 度為Ikm時獲得的損耗特性54、當(dāng)線纜長度為500m時獲得的損耗特性55以及當(dāng)線纜長度 為IOm時獲得的損耗特性56。從圖2中顯而易見，頻率越高，信號衰減量越大。線纜長度越 長，信號的信號電平的波動量越大。在該實施例中，即使當(dāng)線纜長度長時接收到的接收OFDM信號具有這樣的信號電 平的大波動，也可以通過利用步進式AGC電路被變換成固定范圍內(nèi)的信號電平。以下參考圖3來說明包括這樣的步進式AGC電路的接收信號(H)處理單元114、接 收信號(M)處理單元124M和接收信號(L)處理單元124L。在以下說明中，由于接收信號 (L)處理單元124L和接收信號(M)處理單元124M具有相同的結(jié)構(gòu)，所以，接收信號(L)處 理單元124L和接收信號(M)處理單元124M被統(tǒng)稱為接收信號處理單元124。類似地，OFDM 解調(diào)單元125L和OFDM解調(diào)單元125M被統(tǒng)稱為OFDM解調(diào)單元125。圖3是接收信號的信號域被劃分成4個部分的接收信號處理單元的配置示例的框 圖。在圖3中示出控制設(shè)備120的一個示例。接收信號處理單元124包括BPF 410、步進式AGC電路430、AGC450和頻率變換單 元 460。BPF 410還逐個電波地分離從MPX濾波器123分離出的一個群組的OFDM信號(參 見圖1)。AMP 420執(zhí)行對由BPF 410分離出的OFDM信號的增益的調(diào)整。步進式AGC電路 430根據(jù)信號電平使從BPF 410輸出的接收信號經(jīng)歷電平變換并且壓縮接收信號中的電平 波動。AGC 450將從步進式AGC電路430輸出的信號的電平變換成-15dBm，并且將該信 號輸出給混頻器，在_15dBm，獲得頻率變換單元460中的混頻器的最佳輸出S/N。在該實施 例中，假定混頻器的增益固定為OdB。頻率變換單元460將步進式AGC電路430的輸出信號進行頻率變換，變換成解調(diào) 步頁帶(demodulated band)。步進式AGC電路的配置示例以下，說明步進式AGC電路430。步進式AGC電路430包括放大器(以下，稱為 AMP) 431、AMP 432、AMP 433 和 AMP 434 以及開關(guān)(以下，稱為 SW) 435、Sff 436、Sff 437 和 Sff 438。放大器包括作為衰減器進行操作的放大器，其增益為負(fù)。步進式AGC電路430包括作為信號電平檢測電路的RSSI (接收信號強度指示符) 檢測電路439、作為開關(guān)控制電路的開關(guān)控制單元440以及保持電路441。
AMP 43UAMP 432、433和AMP 434關(guān)于從BPF 410輸入的輸入信號并聯(lián)連接。AMP 431、AMP 432、433和AMP 434利用分別設(shè)置的增益來對輸入信號進行變換，并且輸出輸入 信號。在該實施例中，如上所述，當(dāng)同軸電纜演唱至約Ikm時發(fā)生的輸入信號的信號電平波 動被壓縮成固定的電平范圍。 以下，說明步進式AGC電路430的增益設(shè)置。圖4是當(dāng)信號電平區(qū)域被劃分成4 個部分時所執(zhí)行的增益設(shè)置的示例的曲線圖。在圖4中示出在AMP 43UAMP 432和AMP 433中分別設(shè)置的增益的示例。該示例 中的步進式AGC電路430根據(jù)輸入信號的信號電平的衰減量來將信號電平區(qū)域劃分成4個 部分。劃分出的信號電平于包括最短距離電平4311，在該電平，線纜距離非常短并且 衰減量最小；短距離電平4321，在該電平，線纜的距離比最短距離長并且衰減量更大；中距 離電平4331，在該電平，線纜的距離為中等距離并且衰減量更大；以及長距離電平4341，在 該電平，線纜的距離長并且衰減量最大。AMP 431被分配給最短距離電平4311，AMP 432被分配給短距離電平4321，AMP 433被分配給中距離電平4331，并且AMP 434被分配給長距離電平4341。AMP 431的增益被 設(shè)置為-12dB。AMP 431將最短距離電平4311的輸入信號電平(信號電平的衰減約為_5dBm to-15dBm)降低 12dB。AMP 432的增益被設(shè)置為_4dB。AMP 432將短距離電平4321的輸入信號電平(信 號電平的衰減量約為-15dBm to-35dBm)降低4dB。AMP433的增益被設(shè)置為+16dB。AMP 433將中距離電平4331的輸入信號電平(信號電平的衰減量約為-35dBm to-55dBm)降低 16dB。AMP 434的增益被設(shè)置為+36dB。AMP 434將長距離電平4341的輸入信號電平(信 號電平的衰減量為-55dBm to-75dBm)降低36dB。Sff 435、Sff 436、Sff 437和SW 438根據(jù)經(jīng)由保持電路441輸入的SW控制信號來 執(zhí)行開關(guān)控制，以向AGC 450輸出被選擇的AMP的被變換的輸出。例如，當(dāng)輸入信號在衰減 量最小的最短距離電平4311內(nèi)時，AMP 431 (G = -12dB)和SW 435接通并且其它放大器和 開關(guān)關(guān)斷。當(dāng)輸入信號在短距離電平4321內(nèi)時，AMP 432 (G = -4dB)和SW 436接通并且 其它放大器和開關(guān)關(guān)斷。當(dāng)輸入信號在中距離電平4331內(nèi)時，AMP 432 (G = 16dB)和SW437接通并且其它 放大器關(guān)斷。當(dāng)輸入信號在長距離電平4341內(nèi)時，AMP433(G = 40dB)和SW 437接通并且 其它放大器和開關(guān)關(guān)斷。這樣，根據(jù)輸入信號電平選出并聯(lián)連接的AMP中的任何一個AMP 以及與該AMP串聯(lián)連接的SW。RSSI檢測電路439根據(jù)輸入信號的信號電平(_75dBm to_5dBm)輸出RSSI電壓信號。開關(guān)控制單元440根據(jù)RSSI檢測電路439的RSSI電壓信號來選擇對于將輸入信 號的電平變換到固定的電平范圍中最優(yōu)的AMP。具體而言，開關(guān)控制單元440生成用于控制 AMP的開關(guān)的SW控制信號并且向保持電路441輸出SW控制信號。保持電路441根據(jù)從外部輸入的保持控制信號來選擇從開關(guān)控制單元440輸入的 SW控制信號是否應(yīng)當(dāng)被發(fā)送給AMP和SW。當(dāng)用于固定當(dāng)前通過指示按鈕操作等選出的AMP 的指令從外部(例如，用戶)被輸入時，保持控制信號被設(shè)置為“保持”。當(dāng)保持控制信號是“保持”時，保持電路441不轉(zhuǎn)送從開關(guān)控制單元440輸入的SW控制信號。因此，AMP 43UAMP 432,433 和 AMP 434 以及 SW 435、SW436、SW 437 和 SW 438 不 變并且持續(xù)緊前的開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)保持控制信號被設(shè)置為“不保持”時，保持電路441將從開 關(guān)控制單元440輸入的SW控制信號轉(zhuǎn)送給AMP 43UAMP 432、433和AMP 434以及SW 435、 SW436、Sff 437和SW 438。因此，基于從開關(guān)控制單元440輸入的SW控制信號重新選擇要 使用的AMP。通過保持電路441來固定開關(guān)狀態(tài)例如是為了防止AMP的切換引起的信號中斷這樣的目的而被執(zhí)行。根據(jù)由于線纜的溫度變化等引起的信號電平的衰減量波動以及由干擾 信號(例如，干擾或跳變(jump-in))引起的RSSI檢測電路439的檢測信號的波動引發(fā)的 開關(guān)轉(zhuǎn)換來執(zhí)行AMP的切換。如果這樣的切換在實際的廣播期間被執(zhí)行，則圖像被中斷片刻。因此，當(dāng)AMP在實際廣播開始時被切換時，通過保持電路441固定開關(guān)狀態(tài)。這使 得有可能防止諸如實際廣播期間的圖像瞬間中斷之類的問題發(fā)生。圖5是該示例中步進式AGC電路的輸入信號和輸出信號的電平變化的示圖?？v坐 標(biāo)上輸入信號的波動指示圖4中所示的輸入信號(橫坐標(biāo))的電平范圍。輸出信號范圍 4302指示被步進式AGC電路430變換后的輸出信號的電平范圍。如圖中所示，輸入信號的波動范圍包括最短距離電平4311 (信號電平最大)、短距 離電平4321、中距離電平4331和長距離電平4341。在各個電平區(qū)域中保證交迭。由于線纜 短距離時的電平4321被設(shè)置為基準(zhǔn)，所以輸出信號范圍4302在線纜短距離時的電平4321 的范圍內(nèi)。當(dāng)輸入信號電平在線纜短距離時的電平4321內(nèi)時，輸入信號被直接變換到短距 離范圍4322中。當(dāng)輸入信號電平在最短距離電平4311內(nèi)時，輸入信號被以_12dB的增益 衰減并且被變換到輸出信號范圍4302中的最短距離范圍4312中。當(dāng)輸入信號電平在中距離電平4331內(nèi)時，輸入信號被以16dB的增益放大并且被 變換到輸出信號范圍4302中的中距離范圍4332中。當(dāng)輸入信號電平在長距離電平4341 內(nèi)時，輸入信號被以+36dB的增益放大并且被變換到輸出信號范圍4302的長距離范圍4342 中。這樣，通過將輸入信號的波動范圍劃分成4個部分獲得的信號電平區(qū)域的信號電 平被變換并被壓縮到輸出信號范圍4302。AMP 431至AMP 434中任何一個被以這種方式選擇性地應(yīng)用。這使得有可能 將接收信號的信號電平從輸入信號范圍4301(-75dBm至-5dBm)壓縮至輸出信號范圍 4302(-39dBm 至-17dBm)。圖5中所示的配置僅僅是一個示例。要設(shè)置的AMP的數(shù)目和增益被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。 保持電路441根據(jù)保持控制信號來控制是否改變SW 435、Sff 436,437和SW 438的開關(guān)狀 態(tài)。步進式AGC電路的后級的AGC的配置示例以下，參考圖6至圖10來說明步進式AGC430電路的后級的AGC450的配置示例。該示例中的AGC 450，在將信號的電平固定為預(yù)定電平并且除去接收信號中所包 括圖像頻率之后，向頻率變換單元460供應(yīng)從步進式AGC電路430輸入的信號。
首先，說明用于固定AGC 450中的信號電平的處理。圖6是AGC 450中的信號電 平固定處理的示意圖。頻帶被步進式AGC電路430壓縮了的-30dBm至OdBm的信號被輸入 AGC 450。AGC 450將輸入信號的電平固定(變換)為-15dBm并且將信號輸出至頻率變換 單元460。-15dBm是獲得頻率變換單元460中的混頻器(示圖中未示出)的輸出S/N的最大 值的電平。該值依賴于混頻器的輸出S/N特性。圖7是混頻器的輸出S/N特性的圖。橫坐 標(biāo)指示輸入信號的電平(dBm)并且縱坐標(biāo)指示輸出S/N(dBc)?？梢?，在圖7中，在混頻器的-15dBm的輸入信號電平附近獲得最大的動態(tài)范圍。該示例中的AGC 450通常向具有這樣的特性的混頻器供應(yīng)-15dBm的信號。以下，參考圖8來說明頻率變換單元460的內(nèi)部配置示例。頻率變換單元460包 括PLL(鎖相環(huán))單元461、本地振蕩器462、混頻器463、可變增益放大器464、SAW(表面聲 波)濾波器465和可變增益放大器466。本地振蕩器462基于PLL單元461的控制來生成對于在混頻器463中生成中頻 信號必要的本地振蕩信號并且將該本地振蕩信號供應(yīng)給混頻器463?；祛l器463將從AGC 450 (參見圖6)輸入的-15dBm的信號和從本地振蕩器462輸入的本地振蕩信號進行混頻并 且將混頻后的信號變換成中頻信號。如圖7，示出混頻器463的輸出S/N特性。因此，當(dāng)-15dBm的信號被輸入時，來自 混頻器463的輸出信號的劣化被最小化。可變增益放大器464放大由混頻器463生成的中頻信號并且將中頻信號輸出給 SAff濾波器465。SAff濾波器465僅允許OFDM信號的一個信道的頻帶通過，并且向可變增益 放大器466供應(yīng)該信號?？勺冊鲆娣糯笃?66放大已經(jīng)通過SAW濾波器465的信號的增益 并且將該信號輸出給OFDM解調(diào)單元125 (參見圖6)。以下，參考圖9的框圖來說明該實施例中的AGC 450中的圖像頻率去除處理部件 的配置示例。為了保證寬的覆蓋范圍，圖9中所示的AGC 450包括可變增益放大器451和 可變增益放大器452的兩級。通過電容器耦合系統(tǒng)耦合這些放大器并且構(gòu)成兩級高通濾波器(HPF) 453。在兩級 HPF 453中，用于耦合的電容器Cl和作為可變增益放大器452內(nèi)的輸入電阻器的電阻器Rl 構(gòu)成第一級中的HPF，并且電容器C2和電阻器Rl構(gòu)成第二級中的HPF。為了保證輸出信號的幅度，在可變增益放大器452的后級設(shè)置包括電阻器R2、電 阻器R3和放大器454的放大單元。與電阻器R3并聯(lián)連接的電阻器R4與電容器C3的串聯(lián) 電路和在放大器454的后級設(shè)置的電阻器R5和電容器C4構(gòu)成低通濾波器(LPF)455。具體而言，兩級高通濾波器和LPF 455構(gòu)成帶通濾波器(BPF)。在圖10中示出包 括這樣的帶通濾波器的AGC 450中的通頻特性。圖10指明AGC 450允許作為所希望的頻 帶的在IOMHz至IOOMHz范圍中的信號通過并且截止低于該范圍的頻率和高于該范圍的頻 率。換而言之，帶通濾波器的函數(shù)被給與AGC 450。這使得有可能刪除高于接收頻率的 圖像頻率并且僅提取對于解調(diào)必要的信號分量。該實施例的效果根據(jù)上述實施例。當(dāng)OFDM信號在相機110和控制設(shè)備120之間被傳送時，與信號電平相對應(yīng)的多個AMP被切換來執(zhí)行電平變換。這使得有可能將根據(jù)線纜距離的增加而增 加的信號電平波動量壓縮至適于OFDM解調(diào)單元125的信號電平范圍。根據(jù)該實施例，輸入混頻器463的信號的電平被固定為混頻器的輸出S/N最高的 值(在上述示例中，為-15dBm)。因此，與過去寬范圍的頻帶的信號被輸入混頻器463的配 置相比較，有可能提高OFDM解調(diào)單元115或OFDM解調(diào)單元125 (參見圖1)中的解調(diào)信號 (以下，也稱為接收信號)的S/N。
在圖11中，在一個曲線圖上示出了 AGC 450的輸出S/N特性和混頻器463的輸出 S/N特性。曲線圖的橫坐標(biāo)指示輸入信號的電平(dBm)，并且縱坐標(biāo)指示輸出S/N(dBc)。虛 線指示混頻器463的特性并且實線指示AGC 450的特性。當(dāng)該示例中的AGC 450未被使用時，從步進式AGC電路430輸出的-39dBm 至-17dBm范圍中的信號被直接輸入混頻器463。因此，當(dāng)輸入混頻器463的信號的信號電 平是-39dBm時，輸出S/N約為27dBc。另一方面，當(dāng)輸入信號電平為-39dBm時獲得的AGC 450的輸出S/N增大到約 43dBc。換而言之，當(dāng)該示例中的AGC 450被使用時，在示圖中由圓點示出的范圍內(nèi)提高了 混頻器463的輸出S/N。圖12是由步進式AGC電路430中的AMP 432 (參見圖3)進行了信號增益調(diào)節(jié)(即， 被分類為短距離電平4321的信號被OFDM解調(diào)單元125解調(diào))后的信號(接收信號)的S/ N特性的曲線圖?？v坐標(biāo)指示接收信號的S/N(dB)，并且橫坐標(biāo)指示線纜距離(線纜長度)。線纜長度可用信號的電平替代。線纜長度越大，信號電平越小。線纜長度越小，信 號電平越大。示圖中的虛線指示過去的接收信號的S/N和該實施例中的接收信號的S/N。在過去的配置中，在超過250m的線纜長度附近，信號的S/N突然劣化。在700m附 近，S/N降至約21dB。另一方面，在根據(jù)該實施例的配置中，即使在700m附近，仍保持約28dB 的 S/N。因此，利用包括AGC電路430和AGC 450的根據(jù)該示例的相機100和控制設(shè)備120， 由于通過通信線纜發(fā)送信號的處理中所引起的信號劣化被抑制，所以可以延長線纜長度。 具體而言，與僅設(shè)置AGC電路430的配置相比，可以將通信線纜長度延長約幾百米。由于這樣提高了接收信號的S/N，所以也減少了接收信號中所包括的誤差數(shù)。 可以確知，當(dāng)接收信號的S/N被提高IdB時，誤差被減少約1/10。因此，由于通過諸如 Reed-Solomon或Viterbi之類的誤差校正被校正的部分也減少，所以可以最小化在誤差校 正不工作時發(fā)生的視頻信號不足。具體而言，可以提高信號傳輸?shù)馁|(zhì)量并且提高視頻信號傳輸系統(tǒng)的可靠度。更具 體地，當(dāng)處理電視廣播的視頻信號時，根據(jù)該實施例的接收設(shè)備是有效的，因為不允許在通 過視頻信號廣播視頻期間發(fā)生中斷。根據(jù)該實施例，即使在AGC電路430的切換精度中存在波動時，關(guān)于線纜長度變化 的接收信號的S/N高的范圍也比過去寬，有可能防止S/N的劣化。圖13是被AMP 433(參見圖3)進行增益調(diào)節(jié)后的長距離電平4341的接收信號和 由AMP 434進行了增益調(diào)節(jié)的中距離電平4331的接收信號的S/N特性的曲線圖。示圖的大小與圖12中所示的相同。虛線指示過去的接收設(shè)備200的接收信號的 S/N。實線指示根據(jù)該實施例的相機110或控制設(shè)備120的接收信號的S/N。用圓圈畫出的線指示由AMP 433進行了增益調(diào)節(jié)的接收信號。用正方形畫出的線指示由AMP 434進行了 增益調(diào)節(jié)的接收信號。在過去的接收設(shè)備中，由AMP 434進行了增益調(diào)節(jié)的接收信號的S/N在由布置了 正方形標(biāo)識符的虛線指示的400m的線纜長度那點處突然降至約27dB。因此，為了保證接收 信號的S/N，有必要在高時 間點將放大器從AMP 434切換至AMP 433。通過將放大器切換至 AMP 433可以將接收信號的S/N保持在約28. 5dB。相反，當(dāng)此時未執(zhí)行放大器的切換時，接收信號的S/N劣化。另一方面，利用該示例中的配置，即使在用正方形畫出的實線所指示的400m的點 處，由AMP 434進行了增益調(diào)節(jié)的接收信號的S/N也被保持在約28. 4dB的高值。這使得有 可能在不在該時間點嚴(yán)格執(zhí)行放大器的切換的情況下保持接收信號的S/N。在RSSI檢測電路439的制造中，存在對于放大器的切換必要的波動。當(dāng)RSSI電壓 信號的值根據(jù)產(chǎn)品而存在偏移時，放大器的切換定時也發(fā)送偏移。然而，利用該示例中的配 置，即使放大器的切換定時略早或略遲，也有可能將接收信號的S/N保持在高電平。因此， 由于對RSSI檢測電路439的制造精度的要求低，多以提高了批量生產(chǎn)性。在該實施例中，由于帶通濾波器被結(jié)合到AGC 450中，所以不向混頻器463供應(yīng)圖 像頻率分量。這使得相比于不設(shè)置BPF時獲得的混頻器463的輸出S/N，可以提高混頻器 463的輸出S/N。根據(jù)由發(fā)明人執(zhí)行的實驗的示例，最大獲得約3dB的提高。還提高了被OFDM解調(diào) 單元125解調(diào)出的視頻信號的S/N。在該情況中，由于BPF被結(jié)合到AGC 450中，所以，還可以減少電路組件數(shù)。實施例的修改例在該實施例中所說明的示例中，接收信號的信號域被接收信號處理單元124(參 見圖3)劃分成4個部分。然而，本發(fā)明不限于此。例如，該信號域可以被劃分成3部分、5 個部分等。在該實施例中，AGC電路430的AMP 431的增益被設(shè)置為_12dB，AMP 432的增益 被設(shè)置為_4dB，AMP 433的增益被設(shè)置為+16dB，并且AMP 434的增益被設(shè)置為+36dB。然 而，本發(fā)明不限于此。可以為各個AMP設(shè)置不同的增益。在該實施例中，來自AGC 450的輸出信號的電平被設(shè)置為-15dBm。然而，該值僅僅 是一個示例?？梢愿鶕?jù)混頻器463的性能將其它值設(shè)置為輸出信號的電平。在該實施例中所說明的示例中，AGC電路430中的AMP 431、AMP432、433和AMP 434并聯(lián)連接。然而，本發(fā)明不限于該配置。AMP可以級聯(lián)連接，或者并聯(lián)和級聯(lián)可以結(jié)合。在該實施例中，相機110的接收信號(H)處理單元114具有與控制設(shè)備120的接 收信號處理單元124相同的配置。然而，可以從相機110的接收信號處理單元114中去除 保持電路441。由于相機110的接收信號是相機HD返回信號，即使中斷發(fā)生，也不會發(fā)生嚴(yán) 重的問題。因此，被設(shè)置來防止信號中斷的保持電路441不必被包括在接收信號處理單元 114 中。在該實施例中所說明的示例中，混頻器463的增益為OdB。然而，本發(fā)明不限于此。 例如，當(dāng)混頻器463的增益為+5dB等時，可以在OFDM解調(diào)單元125的前級設(shè)置用于調(diào)節(jié) OFDM解調(diào)單元125的輸入信號的電平的AGC。
本申請包含與2009年2月10日于日本專利局提交的日本在先專利申請JP 2009-028821中所公開的主題有關(guān)的主題，該申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)設(shè)計要求和其它因素可以進行各種修改 、組合、子 組合和更改，只要它們在所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)即可。
權(quán)利要求
一種接收設(shè)備，包括信號電平檢測單元，所述信號電平檢測單元檢測通過通信線纜傳送的輸入信號的信號電平；第一信號電平變換單元，所述第一信號電平變換單元包括多個放大器，所述多個放大器針對通過劃分所述輸入信號的信號電平范圍所獲得的各個預(yù)定信號電平區(qū)域而設(shè)置，所述多個放大器利用用于將所述信號電平區(qū)域中的輸入信號變換到固定電平范圍中的增益來放大或衰減所述輸入信號，所述第一信號電平變換單元捕捉所述輸入信號并且利用所述多個放大器中的任一個放大器來變換所述輸入信號的信號電平；與所述多個放大器對應(yīng)設(shè)置的切換單元，所述切換單元切換被所述多個放大器變換了電平的信號的輸出；切換控制單元，所述切換控制單元基于由所述信號電平檢測單元檢測到的輸入信號的信號電平來從所述多個放大器中選出特定的放大器，并且控制所述切換單元以選擇來自所選放大器的輸出信號；帶通濾波器，所述帶通濾波器僅允許被所述切換單元切換輸出的信號中的預(yù)定頻帶通過；第二信號電平變換單元，所述第二信號電平變換單元將來自所述放大器的輸出信號的信號電平變換到預(yù)定的信號電平；混頻器，所述混頻器將被所述第二信號電平變換單元變換了信號電平的通過了所述帶通濾波器的信號與振蕩信號進行混頻，來生成中頻信號；以及解調(diào)單元，所述解調(diào)單元解調(diào)由所述混頻器生成的所述中頻信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收設(shè)備，其中，用于所述第二電平變換器變換的預(yù)定電平 是使混頻器的信噪比最大的輸入信號的電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收設(shè)備，其中，所述帶通濾波器與所述第二信號電平變換 單元集成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接收設(shè)備，其中所述第二電平變換器包括第一可變增益放大器和第二可變增益放大器，所述帶通濾波器包括允許所述輸入信號的低頻部分通過的低通濾波器和允許所述輸 入信號的高頻部分通過的高通濾波器，并且所述高通濾波器包括連接所述第一可變增益放大器和所述第二可變增益放大器的電 容器以及所述第二可變增益放大器的輸入電阻器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接收設(shè)備，其中，為了將通過劃分所述輸入信號的信號電平 范圍所獲得的預(yù)定信號電平區(qū)域中的輸入信號變換到所述固定電平范圍中，針對所劃分出 的輸入信號電平區(qū)域中的每一個，所述信號電平變換單元對于信號電平高于所述固定電平 范圍的輸入信號電平區(qū)域，設(shè)置用于將信號電平衰減到所述固定電平范圍中的增益，并且 對于信號電平低于所述固定電平范圍的輸入信號電平區(qū)域，設(shè)置用于將信號電平放大到所 述固定電平范圍中的增益。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接收設(shè)備，其中，所述輸入信號是以正交頻分復(fù)用調(diào)制的 OFDM信號。
7.一種成像設(shè)備，包括信號電平檢測單元，所述信號電平檢測單元檢測通過通信線纜傳送的經(jīng)調(diào)制的返回信號的信號電平；第一信號電平變換單元，所述第一信號電平變換單元包括多個放大器，所述多個放大器針對通過劃分所述經(jīng)調(diào)制的返回信號的信號電平范圍所獲得的各個預(yù)定信號電平區(qū)域 而設(shè)置，所述多個放大器利用用于將所述信號電平區(qū)域中的輸入信號變換到固定電平范圍 中的增益來放大或衰減所述經(jīng)調(diào)制的返回信號，所述第一信號電平變換單元捕捉所述經(jīng)調(diào) 制的返回信號，并且利用所述多個放大器中的任一個放大器來變換所述經(jīng)調(diào)制的返回信號 的信號電平；與所述多個放大器對應(yīng)設(shè)置的切換單元，所述切換單元切換被所述多個放大器變換了電平的信號的輸出；切換控制單元，所述切換控制單元基于由所述信號電平檢測單元檢測出的所述經(jīng)調(diào)制的返回信號的信號電平來從所述多個放大器中選擇特定的放大器，并且控制所述切換單元 以選擇來自所選放大器的輸出信號；帶通濾波器，所述帶通濾波器僅允許被所述切換單元切換輸出的信號中的預(yù)定頻帶通過；第二信號電平變換單元，所述第二信號電平變換單元將來自所述放大器的輸出信號的 信號電平變換到預(yù)定的信號電平；混頻器，所述混頻器將被所述第二信號電平變換單元變換了信號電平的通過了所述帶 通濾波器的信號與振蕩信號進行混頻，來生成中頻信號；以及解調(diào)單元，所述解調(diào)單元解調(diào)由所述混頻器生成的所述中頻信號。
8. 一種接收方法，包括以下步驟檢測通過通信線纜傳送的輸入信號的信號電平；利用多個放大器中的任一個放大器來變換所述輸入信號的信號電平，所述多個放大器 針對通過劃分所述輸入信號的信號電平范圍所獲得的各個預(yù)定信號電平區(qū)域而設(shè)置，并且 所述多個放大器利用用于將所述信號電平區(qū)域中的輸入信號變換到固定電平范圍中的增 益來放大或衰減所述輸入信號；切換被所述多個放大器變換了電平的信號的輸出；基于所檢測到的輸入信號的信號電平來從所述多個放大器中選出特定的放大器，并且 選擇來自所選放大器的輸出信號；僅允許所選擇的輸出信號中的預(yù)定頻帶通過； 將來自所述放大器的輸出信號的信號電平變換到預(yù)定的信號電平； 將電平被變換到所述預(yù)定的信號電平的僅包括所述預(yù)定頻帶的信號與由本地振蕩器 生成的振蕩信號進行混頻，來生成中頻信號；以及 解調(diào)所生成的中頻信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種接收設(shè)備、成像設(shè)備和接收方法。該接收設(shè)備包括檢測的輸入信號的信號電平的信號電平檢測單元；包括放大器、捕獲輸入信號并且變換輸入信號的信號電平的第一信號電平變換單元；切換通過放大器變換了電平的信號的輸出的切換單元；從這些放大器中選擇特定放大器并且控制切換單元從所選擇的放大器中選擇輸出信號的切換控制單元；僅允許通過切換單元切換了輸出的信號中的預(yù)定的頻帶通過的帶通濾波器；將來自放大器的輸出信號的信號電平變換到預(yù)定的信號電平中的第二信號電平變換單元；將通過第二信號電平變換單元變換了信號電平的已經(jīng)通過帶通濾波器的信號與振蕩信號進行混頻來生成中頻信號的混頻器；以及對中頻信號進行解調(diào)的解調(diào)單元。
文檔編號H04N5/225GK101800868SQ20101011048
公開日2010年8月11日 申請日期2010年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月10日
發(fā)明者山崎幸男, 石川伸行 申請人:索尼公司