接收设备、成像设备和接收方法

专利名称：接收设备、成像设备和接收方法
技术领域：
本发明涉及接收设备、成像设备和接收方法，并且更具体地，涉及用于控制增益使得通过通信线缆(cable)传输的输入信号的信号电平被变换到固定的电平范围中的技术。
背景技术：
过去，在广播站中，多个相机经由用于传送模拟信号的线缆连接到相机控制单元 (以下，称为控制单元)。由相机捕获的视频信号和声音信号通过线缆传送给控制单元。从 控制单元通过线缆传送用于指示和确认的返回信号(return signal) 0一般，使用同轴电缆作为用于连接相机和控制单元的线缆，因为同轴电缆的成本 相对低。例如，在许多广播站中所采用的TRIAX系统中，执行电源供应并且利用一个同轴电 缆利用频分复用电波来发送视频信号、声音信号、命令信号和相机返回信号。近年来，相比于过去的系统具有大的图像信息量的HDTV(高清晰电视)系统的信号已经普及。同轴电缆还用于对这样的具有大的图像信息量的信号的传送。原来，希望将 光纤用于将宽带HD信号传送到控制单元的信号传输信道。然而，安装光纤需要大量成本和 时间。因此，在目前的情况下，并没有利用光纤进行替换。此外，近年来，为了提高移动性和可用性，对于连接控制单元和相机的线缆要求较长的线缆长度。这样，需要延长现有的同轴电缆的距离并且将同轴电缆用于具有大的图像 信息量的信号(例如，HD信号)的发送。然而，由于模拟传输系统具有下述问题，所以容易 认识到这些需求。第一个问题，由于线缆的距离延长，信号电平由于线缆的损耗而下降，并且接收端的S/N值可能与线缆距离成比例地劣化。第二个问题，存在信号电平随着模拟信号的频率 增大而衰减的传输损耗特性。图14是同轴电缆中信号的频率与衰减量之间的关系的曲线 图。横坐标指示频率(MHz)并且纵坐标指示衰减量(dB)。在图14中，已知线缆距离为Ikm 时获得的衰减特性的示例。从图14中显而易见，衰减量随着频率增大而增大。例如，当比较IOMHz的信号和超过IOOMHz的信号时，可见信号的信号电平之间的差等于或大于90dB。因此，根据线缆距 离，V f(f是频率)线缆均衡电路和用于在固定的电平输出以各种电平输入的接收信号的 增益控制(自动增益控制(AGC))电路是必要的。例如，日本专利申请特开2008-029000号公报公开了一种增益控制电路，其根据输入信号的电平进行切换，以利用多个增益放大器来抑制在通过通信线缆进行的传输的过 程中引起的信号损耗的波动并且使得能够延长通信线缆长度。

发明内容
图15是具有切换多个增益放大器的功能的接收设备的配置示例的示图。图15中所示的接收设备200接收在TRIAX系统中传送并且在0FDM(正交频分复用)系统中调制的 OFDM信号。接收设备200包括低噪放大器(LNA) 201、带通滤波器(BPF) 202、放大器203、步进式AGC电路204、频率变换单元210、AGC 217和OFDM解调单元218。LNA 201选择并且放大输入信号并且将输入信号输出给BPF 202。BPF 202仅允 许从低噪放大器201输入的信号中的预定频带中的信号通过并且将该信号输出给放大器 203。放大器203以预定的放大因子放大从BPF 202输入的信号并且将该信号供应给步进 式AGC电路204。AGC电路204是用于吸收输入信号中的电平波动并且最小化S/N劣化的电路。AGC电路204包括被设置为对应于输入信号的信号电平的各个范围的多个放大器(示图中未示 出)。在各个放大器中设置不同的增益。根据输入的信号的电平来执行对选择放大器的输 出信号来用作输出信号的控制。结果，在预定的范围中压缩输入信号的电平的范围。频率变换单元210执行用于将输入信号的频率变换到预定的中频中的处理。频 率变换单元210包括PLL (锁相环单元)211、本地振荡器212、混频器213、可变增益放大器 214、SAW(表面声波)滤波器215和可变增益放大器216。AGC 217调节所输入的信号的电 平使得输入后级的OFDM解调单元218的中频信号为固定的电平并且将该输入信号输出至 OFDM解调单元218。AGC 217中的控制基于从OFDM解调单元218输入的控制信号被执行。 OFDM解调单元218解调并且输出所输入的OFDM信号。由于AGC电路204被这样设置在频率变换单元210的前级，即使在线缆长度大时 接收到的接收OFDM信号具有大的信号电平波动，其也被变换到固定范围内的信号电平中。 因此，由于S/N的劣化可以被最小化，所以有可能仅限于为了防止要被发送的信号的S/N劣 化，延长同轴电缆的长度至约1km。然而，即使采用这样的配置，仍然难以防止由接收期间混频器213 (参见图15)中 的图像信号分量引起的S/N中的劣化以及由依赖于混频器213中的输入信号电平的S/N中 的波动引起的不利效果。图16A和图16B是用于说明由图像分量引起的S/N中的劣化的示图。在图16A和 图16B中示出被输入混频器213之前以及之后的信号的频率分量。横坐标指示频率(MHz) 并且纵坐标指示信号电平。图16A是输入混频器213的信号的频带的示图。在图16A中所 示的示例中，想要接收的所希望的电波信号具有IOOMHz的频率并且150MHz的频率从本地 振荡器212 (参见图15)输出并且被变换到50MHz的中频信号中。如图16A中所示，由混频器213接收到的IOOMHz频带中的所希望的电波和来自本 地振荡器212的150MHz的振荡信号被混频。如图16B中所示，所希望的电波被变换成50MHz 的中频信号。当假定图16A和图16B中这样的频率变换时，图16A中所示的200MHz的输入 信号也被包括在变换之后的50MHz的中频信号中作为图16B中所示的图像频率分量。当混 频器213的频率变换被执行而所包括的图像频率未被去除时，输出信号中所包括的噪声增 大约3dB。图17和图18是用于说明依赖于混频器213中的输入信号电平的输出S/N中的波 动的示图。为了便利有关“依赖于输入信号电平的输出S/N中的波动”的说明，首先，参考图 17来说明一般的放大器在的输入和输出特性。在图17中，横坐标指示输入信号电平(dBm) 并且纵坐标指示输出信号电平(dBm)。在示图中由圆点指示的较低区域指示由于放大器自 身的热噪声生成的噪声本底(noise floor)。可见，当输入信号的电平低时，输出S/N受热噪声影响而劣化，并且当输入信号的电平高时，输出S/N由于受三阶互调失真的影响的输出信号中发生失真而劣化。
图18是一般的放大器中的输出S/N特性示例的曲线图。横坐标指示输入信号的电 平(dBm)，并且纵坐标指示输出S/N(dBc)。图18指明当输入信号电平是接近_21dBm时，动 态范围最大，并且当输入信号电平高于_21dBm时，输出S/N突然劣化。图19是混频器213 中的输出S/N特性的曲线图。图19指明在混频器213中，当输入信号电平是接近_15dBm 时，获得最大动态范围，并且指示输出S/N特性的曲线比放大器中的曲线陡峭。图20是以重合方式示出放大器中的输出S/N特性和混频器213中的输出S/N特性 的曲线图。在图20中，为了便利说明，假定放大器的增益和混频器213的增益相同。具体 而言，通过在图20上向右平移实际特性获得图20中用虚线指示的放大器的输出S/N特性。 图20指明在示图中用箭头指示的部分中，混频器213的输出S/N特性劣于放大器的输出 S/N特性。换而言之，可见，混频器213的输出S/N特性对信号的S/N具有较大的影响。因 此，即使信号中的电平波动被AGC电路204(参见图15)吸收，根据信号的电平，信号的S/N 在信号通过混频器213时也被劣化。因此，需要抑制在通过通信线缆传送信号的过程中发生的信号损耗中的波动并且 延长通信线缆的长度。根据本发明一个实施例的接收设备包括信号电平检测单元，该信号电平检测单元 检测通过通信线缆传送的输入信号的信号电平。该接收设备还包括第一信号电平变换单 元，第一信号电平变换单元包括针对通过划分输入信号的信号电平范围获得的各个预定的 信号电平区域而设置的多个放大器，并且在放大器中设置用于将信号电平区域中的输入信 号变换到固定的电平范围中的增益。该接收设备还包括切换单元，该切换单元被设置为对 应于这多个放大器并且切换通过这多个放大器变换了电平的信号的输出；以及切换控制单 元，该切换控制单元基于由信号电平检测单元检测到的输入信号的信号电平来从这多个放 大器中选择特定放大器。该接收设备还包括带通滤波器，该带通滤波器仅允许通过切换 单元切换了输出的信号中的预定的频带通过；以及第二信号电平变换单元，第二信号电平 变换单元将来自放大器的输出信号的信号电平变换到预定的信号电平中。该接收设备还包 括混频器，混频器将通过第二信号电平变换单元变换了信号电平的已经通过带通滤波器 的信号和由本地振荡器生成的本地振荡信号进行混频来生成中频信号；以及解调单元，该 解调单元对由混频器生成的中频信号进行解调。因此，首先，输入信号的电平通过第一信号电平变换单元被变换到固定的电平范 围中，并且之后信号电平通过第二信号电平变换单元被进一步变换到预定的电平中。以这 种方式被限制频带并且已经通过带通滤波器的信号被输入混频器。由混频器生成的中频信 号被解调。根据本发明的实施例，由于信号在其信号电平通过第一信号电平变换单元和第二 信号电平变换单元被变换到预定电平中之后被输入混频器，所以，由解调单元解调出的信 号的S/N被提高。因此，通过通信线缆发送信号的过程中发生的信号损耗中的波动被抑制 并且通信线缆的长度可以被延长。在这种情况中，由于通过带通滤波器去除了不必要的频带中的信号，所以也提高 了输入解调单元的信号的S/N并且提高的作为解调后的信号的接收信号(解调信号)的质量。


图1是根据本发明一个实施例的图像信号传输系统的配置示例的框图；图2是该实施例中的OFDM信号以及线缆损耗特性的曲线图；图3是根据该实施例的接收信号处理单元的配置示例的框图；图4是根据该实施例的步进式AGC电路中的各个放大器的增益设置的示例的曲线 图；图5是根据该实施例的步进式AGC电路的输入和输出特性的示图；图6是根据该实施例的步进式AGC电路和AGC的配置示例的示图；图7是根据该实施例的混频器的输出S/N特性的示例的曲线图；图8是根据该实施例的频率变换单元的内部配置示例的框图；图9是根据该实施例的AGC的内部配置示例的框图；图10是根据该实施例的BPF的截止特性的示例的曲线图；图11是根据该实施例的AGC和混频器的输出S/N特性的示例的曲线图；图12是关于线缆长度的波动的接收信号的S/N的示例的曲线图；图13是关于线缆长度的波动的接收信号的S/N的示例的曲线图；图14是过去同轴电缆中信号的频率与衰减量之间的关系的曲线图；图15是过去TRIAX接收机的内部配置示例的框图；图16A和图16B是过去由图像频率产生的影响的示图；图17是过去放大器中的输入和输出特性的曲线图；图18是过去放大器中的输出S/N特性的曲线图；图19是过去混频器中的输出S/N特性的曲线图；图20是过去放大器中的输出S/N特性与混频器中的输出S/N特性的比较的曲线 图。
具体实施例方式以下，说明用于执行本发明的最佳模式(以下，称为实施例)。根据本发明实施例 的接收设备适用于广播信号传输系统中所使用的接收设备。以下，按照以下顺序进行说明。1.广播信号传输系统的总体配置示例2.步进式AGC电路的配置示例3.步进式AGC电路的后级(post-stage)设置的AGC的配置示例4.实施例的效果5.修改例广播信号传输系统的总体配置示例图1是根据该实施例的广播信号传输系统的配置的示图。在根据该实施例的广播 信号传输系统中，用于广播的成像设备(以下，称为相机)110和控制设备120经由TRIAX 线缆150连接。从相机110发送相机HD信号等。从控制设备120发送用于利用相机110检查相机拍摄的图像的相机HD返回信号(camera HD return signal)等。由一个设备发送的信 号通过TRIAX线缆150输入另一设备。相机HD信号和相机HD返回信号经过64QAM(正交调幅)的OFDM调制并且被分配 给OFDM信号，OFDM信号的一个电波的频带是8MHz。相机110包括OFDM调制单元111、频率变换单元112、MPX滤波器113、接收信号 (H)处理单元114、OFDM解调单元115、成像单元116和监控器显示单元117。OFDM调制单元111对由成像单元116生成的相机HD信号施加OFDM调制，并且生成多个OFDM信号。作为OFDM信号，从具有最低频带的群组开始依次生成3个群组群组L、 群组M和群组H。从相机110发送的相机HD信号被分配给这3个群组中的群组L和群组M 的OFDM信号。稍后，将参考图2来详细说明群组L、群组M和群组H的OFDM信号。频率变换单元112将由OFDM调制单元111生成的OFDM信号变换到预定的传输频 率中。频率变换单元112将群组L和群组M的OFDM信号输出至MPX滤波器113。MPX滤波 器113是将输入信号分离到群组L、群组M和群组H的频带中的滤波器。群组L和群组M被 设置用于发送而群组H被设置用于接收。 因此，MPX滤波器113将通过MPX滤波器113分离出的群组L和群组M的OFDM信 号发送至TRIAX线缆150并且将经由TRIAX线缆150输入的群组H的OFDM信号输出至接 收信号(H)处理单元114。稍后，详细说明接收信号(H)处理单元114。OFDM解调单元115从OFDM信号中解调出相机HD返回信号。成像单元116基于 所拍摄的视频信号来生成相机HD信号。监控器显示单元117再现并且显示相机HD返回信 号。控制设备120包括OFDM调制单元121、频率变换单元122、MPX滤波器123、接收 信号(L)处理单元124L、接收信号(M)处理单元124M、0FDM解调单元125L、0FDM解调单元 125M以及控制单元127。OFDM调制单元121对由控制单元127生成的相机HD返回信号施加OFDM调制，并 且生成群组H的OFDM信号。频率变换单元122将由OFDM调制单元121生成的OFDM信号 变换到预定的传输频带中并且生成发送OFDM信号。MPX滤波器123是分离群组L、群组M和群组H的滤波器。群组L、群组M被设置用 于接收而群组L被设置用于发送。因此，MPX滤波器123向接收信号(L)处理单元124L和 接收信号(M)处理单元124M分别输出由MPX滤波器123分离出的群组L和群组M的OFDM 信号。MPX滤波器123向TRIAX线缆150发送群组H的OFDM信号。OFDM解调单元125L和OFDM解调单元125M从OFDM信号中解调出相机HD信号。 控制单元127捕获相机HD信号并且从相机HD信号中生成相机HD返回信号。以下，说明OFDM信号。图2是适用于本实施例的OFDM信号及其线缆损耗特性。在该实施例中，在OFDM调制中以最小间隔布置的3个载波被共同分配给一个群 组。在群组之间设置空隔(space)。这些群组从具有最低频率的群组开始依次被表示为群 组L51、群组M52和群组H53。相机HD信号和返回信号被分配给每个群组。示图中的链线指示OFDM信号的一个电波的频带。具有较低频率的3个OFDM信号属于群组L51。类似地，具有中间频率的3个OFDM信号属于群组M52，并且具有较高频率的 3个OFDM信号属于群组H53。相机110利用群组L51和群组M52的频带来向控制设备120发送HD信号。控制 设备120利用群组H53的频带来向相机110发送返回信号。由于OFDM信号被以这种方式利用，接收侧仅需要对相互独立的OFDM电波施加简单的电平控制。因此，过去必需的线缆均衡电路不是必需的了，并且可以实现发送设备的成 本降低。由于OFDM信号是数字信号，所以有这样的优势既可以在最大线缆延长点(解调 限制点)又可以在近距离点获得相同的信号质量，只要所接收到的C/N值在解调范围内即可。在图2中，横坐标指示频率并且纵坐标指示线缆损耗。在示图中示出了当线缆长 度为Ikm时获得的损耗特性54、当线缆长度为500m时获得的损耗特性55以及当线缆长度 为IOm时获得的损耗特性56。从图2中显而易见，频率越高，信号衰减量越大。线缆长度越 长，信号的信号电平的波动量越大。在该实施例中，即使当线缆长度长时接收到的接收OFDM信号具有这样的信号电 平的大波动，也可以通过利用步进式AGC电路被变换成固定范围内的信号电平。以下参考图3来说明包括这样的步进式AGC电路的接收信号(H)处理单元114、接 收信号(M)处理单元124M和接收信号(L)处理单元124L。在以下说明中，由于接收信号 (L)处理单元124L和接收信号(M)处理单元124M具有相同的结构，所以，接收信号(L)处 理单元124L和接收信号(M)处理单元124M被统称为接收信号处理单元124。类似地，OFDM 解调单元125L和OFDM解调单元125M被统称为OFDM解调单元125。图3是接收信号的信号域被划分成4个部分的接收信号处理单元的配置示例的框 图。在图3中示出控制设备120的一个示例。接收信号处理单元124包括BPF 410、步进式AGC电路430、AGC450和频率变换单 元 460。BPF 410还逐个电波地分离从MPX滤波器123分离出的一个群组的OFDM信号(参 见图1)。AMP 420执行对由BPF 410分离出的OFDM信号的增益的调整。步进式AGC电路 430根据信号电平使从BPF 410输出的接收信号经历电平变换并且压缩接收信号中的电平 波动。AGC 450将从步进式AGC电路430输出的信号的电平变换成-15dBm，并且将该信 号输出给混频器，在_15dBm，获得频率变换单元460中的混频器的最佳输出S/N。在该实施 例中，假定混频器的增益固定为OdB。频率变换单元460将步进式AGC电路430的输出信号进行频率变换，变换成解调 步页带(demodulated band)。步进式AGC电路的配置示例以下，说明步进式AGC电路430。步进式AGC电路430包括放大器(以下，称为 AMP) 431、AMP 432、AMP 433 和 AMP 434 以及开关(以下，称为 SW) 435、Sff 436、Sff 437 和 Sff 438。放大器包括作为衰减器进行操作的放大器，其增益为负。步进式AGC电路430包括作为信号电平检测电路的RSSI (接收信号强度指示符) 检测电路439、作为开关控制电路的开关控制单元440以及保持电路441。
AMP 43UAMP 432、433和AMP 434关于从BPF 410输入的输入信号并联连接。AMP 431、AMP 432、433和AMP 434利用分别设置的增益来对输入信号进行变换，并且输出输入 信号。在该实施例中，如上所述，当同轴电缆演唱至约Ikm时发生的输入信号的信号电平波 动被压缩成固定的电平范围。 以下，说明步进式AGC电路430的增益设置。图4是当信号电平区域被划分成4 个部分时所执行的增益设置的示例的曲线图。在图4中示出在AMP 43UAMP 432和AMP 433中分别设置的增益的示例。该示例 中的步进式AGC电路430根据输入信号的信号电平的衰减量来将信号电平区域划分成4个 部分。划分出的信号电平于包括最短距离电平4311，在该电平，线缆距离非常短并且 衰减量最小；短距离电平4321，在该电平，线缆的距离比最短距离长并且衰减量更大；中距 离电平4331，在该电平，线缆的距离为中等距离并且衰减量更大；以及长距离电平4341，在 该电平，线缆的距离长并且衰减量最大。AMP 431被分配给最短距离电平4311，AMP 432被分配给短距离电平4321，AMP 433被分配给中距离电平4331，并且AMP 434被分配给长距离电平4341。AMP 431的增益被 设置为-12dB。AMP 431将最短距离电平4311的输入信号电平(信号电平的衰减约为_5dBm to-15dBm)降低 12dB。AMP 432的增益被设置为_4dB。AMP 432将短距离电平4321的输入信号电平(信 号电平的衰减量约为-15dBm to-35dBm)降低4dB。AMP433的增益被设置为+16dB。AMP 433将中距离电平4331的输入信号电平(信号电平的衰减量约为-35dBm to-55dBm)降低 16dB。AMP 434的增益被设置为+36dB。AMP 434将长距离电平4341的输入信号电平(信 号电平的衰减量为-55dBm to-75dBm)降低36dB。Sff 435、Sff 436、Sff 437和SW 438根据经由保持电路441输入的SW控制信号来 执行开关控制，以向AGC 450输出被选择的AMP的被变换的输出。例如，当输入信号在衰减 量最小的最短距离电平4311内时，AMP 431 (G = -12dB)和SW 435接通并且其它放大器和 开关关断。当输入信号在短距离电平4321内时，AMP 432 (G = -4dB)和SW 436接通并且 其它放大器和开关关断。当输入信号在中距离电平4331内时，AMP 432 (G = 16dB)和SW437接通并且其它 放大器关断。当输入信号在长距离电平4341内时，AMP433(G = 40dB)和SW 437接通并且 其它放大器和开关关断。这样，根据输入信号电平选出并联连接的AMP中的任何一个AMP 以及与该AMP串联连接的SW。RSSI检测电路439根据输入信号的信号电平(_75dBm to_5dBm)输出RSSI电压信号。开关控制单元440根据RSSI检测电路439的RSSI电压信号来选择对于将输入信 号的电平变换到固定的电平范围中最优的AMP。具体而言，开关控制单元440生成用于控制 AMP的开关的SW控制信号并且向保持电路441输出SW控制信号。保持电路441根据从外部输入的保持控制信号来选择从开关控制单元440输入的 SW控制信号是否应当被发送给AMP和SW。当用于固定当前通过指示按钮操作等选出的AMP 的指令从外部(例如，用户)被输入时，保持控制信号被设置为“保持”。当保持控制信号是“保持”时，保持电路441不转送从开关控制单元440输入的SW控制信号。因此，AMP 43UAMP 432,433 和 AMP 434 以及 SW 435、SW436、SW 437 和 SW 438 不 变并且持续紧前的开关状态。当保持控制信号被设置为“不保持”时，保持电路441将从开 关控制单元440输入的SW控制信号转送给AMP 43UAMP 432、433和AMP 434以及SW 435、 SW436、Sff 437和SW 438。因此，基于从开关控制单元440输入的SW控制信号重新选择要 使用的AMP。通过保持电路441来固定开关状态例如是为了防止AMP的切换引起的信号中断这样的目的而被执行。根据由于线缆的温度变化等引起的信号电平的衰减量波动以及由干扰 信号(例如，干扰或跳变(jump-in))引起的RSSI检测电路439的检测信号的波动引发的 开关转换来执行AMP的切换。如果这样的切换在实际的广播期间被执行，则图像被中断片刻。因此，当AMP在实际广播开始时被切换时，通过保持电路441固定开关状态。这使 得有可能防止诸如实际广播期间的图像瞬间中断之类的问题发生。图5是该示例中步进式AGC电路的输入信号和输出信号的电平变化的示图。纵坐 标上输入信号的波动指示图4中所示的输入信号(横坐标)的电平范围。输出信号范围 4302指示被步进式AGC电路430变换后的输出信号的电平范围。如图中所示，输入信号的波动范围包括最短距离电平4311 (信号电平最大)、短距 离电平4321、中距离电平4331和长距离电平4341。在各个电平区域中保证交迭。由于线缆 短距离时的电平4321被设置为基准，所以输出信号范围4302在线缆短距离时的电平4321 的范围内。当输入信号电平在线缆短距离时的电平4321内时，输入信号被直接变换到短距 离范围4322中。当输入信号电平在最短距离电平4311内时，输入信号被以_12dB的增益 衰减并且被变换到输出信号范围4302中的最短距离范围4312中。当输入信号电平在中距离电平4331内时，输入信号被以16dB的增益放大并且被 变换到输出信号范围4302中的中距离范围4332中。当输入信号电平在长距离电平4341 内时，输入信号被以+36dB的增益放大并且被变换到输出信号范围4302的长距离范围4342 中。这样，通过将输入信号的波动范围划分成4个部分获得的信号电平区域的信号电 平被变换并被压缩到输出信号范围4302。AMP 431至AMP 434中任何一个被以这种方式选择性地应用。这使得有可能 将接收信号的信号电平从输入信号范围4301(-75dBm至-5dBm)压缩至输出信号范围 4302(-39dBm 至-17dBm)。图5中所示的配置仅仅是一个示例。要设置的AMP的数目和增益被适当地设置。 保持电路441根据保持控制信号来控制是否改变SW 435、Sff 436,437和SW 438的开关状 态。步进式AGC电路的后级的AGC的配置示例以下，参考图6至图10来说明步进式AGC430电路的后级的AGC450的配置示例。该示例中的AGC 450，在将信号的电平固定为预定电平并且除去接收信号中所包 括图像频率之后，向频率变换单元460供应从步进式AGC电路430输入的信号。
首先，说明用于固定AGC 450中的信号电平的处理。图6是AGC 450中的信号电 平固定处理的示意图。频带被步进式AGC电路430压缩了的-30dBm至OdBm的信号被输入 AGC 450。AGC 450将输入信号的电平固定(变换)为-15dBm并且将信号输出至频率变换 单元460。-15dBm是获得频率变换单元460中的混频器(示图中未示出)的输出S/N的最大 值的电平。该值依赖于混频器的输出S/N特性。图7是混频器的输出S/N特性的图。横坐 标指示输入信号的电平(dBm)并且纵坐标指示输出S/N(dBc)。可见，在图7中，在混频器的-15dBm的输入信号电平附近获得最大的动态范围。该示例中的AGC 450通常向具有这样的特性的混频器供应-15dBm的信号。以下，参考图8来说明频率变换单元460的内部配置示例。频率变换单元460包 括PLL(锁相环)单元461、本地振荡器462、混频器463、可变增益放大器464、SAW(表面声 波)滤波器465和可变增益放大器466。本地振荡器462基于PLL单元461的控制来生成对于在混频器463中生成中频 信号必要的本地振荡信号并且将该本地振荡信号供应给混频器463。混频器463将从AGC 450 (参见图6)输入的-15dBm的信号和从本地振荡器462输入的本地振荡信号进行混频并 且将混频后的信号变换成中频信号。如图7，示出混频器463的输出S/N特性。因此，当-15dBm的信号被输入时，来自 混频器463的输出信号的劣化被最小化。可变增益放大器464放大由混频器463生成的中频信号并且将中频信号输出给 SAff滤波器465。SAff滤波器465仅允许OFDM信号的一个信道的频带通过，并且向可变增益 放大器466供应该信号。可变增益放大器466放大已经通过SAW滤波器465的信号的增益 并且将该信号输出给OFDM解调单元125 (参见图6)。以下，参考图9的框图来说明该实施例中的AGC 450中的图像频率去除处理部件 的配置示例。为了保证宽的覆盖范围，图9中所示的AGC 450包括可变增益放大器451和 可变增益放大器452的两级。通过电容器耦合系统耦合这些放大器并且构成两级高通滤波器(HPF) 453。在两级 HPF 453中，用于耦合的电容器Cl和作为可变增益放大器452内的输入电阻器的电阻器Rl 构成第一级中的HPF，并且电容器C2和电阻器Rl构成第二级中的HPF。为了保证输出信号的幅度，在可变增益放大器452的后级设置包括电阻器R2、电 阻器R3和放大器454的放大单元。与电阻器R3并联连接的电阻器R4与电容器C3的串联 电路和在放大器454的后级设置的电阻器R5和电容器C4构成低通滤波器(LPF)455。具体而言，两级高通滤波器和LPF 455构成带通滤波器(BPF)。在图10中示出包 括这样的带通滤波器的AGC 450中的通频特性。图10指明AGC 450允许作为所希望的频 带的在IOMHz至IOOMHz范围中的信号通过并且截止低于该范围的频率和高于该范围的频 率。换而言之，带通滤波器的函数被给与AGC 450。这使得有可能删除高于接收频率的 图像频率并且仅提取对于解调必要的信号分量。该实施例的效果根据上述实施例。当OFDM信号在相机110和控制设备120之间被传送时，与信号电平相对应的多个AMP被切换来执行电平变换。这使得有可能将根据线缆距离的增加而增 加的信号电平波动量压缩至适于OFDM解调单元125的信号电平范围。根据该实施例，输入混频器463的信号的电平被固定为混频器的输出S/N最高的 值(在上述示例中，为-15dBm)。因此，与过去宽范围的频带的信号被输入混频器463的配 置相比较，有可能提高OFDM解调单元115或OFDM解调单元125 (参见图1)中的解调信号 (以下，也称为接收信号)的S/N。
在图11中，在一个曲线图上示出了 AGC 450的输出S/N特性和混频器463的输出 S/N特性。曲线图的横坐标指示输入信号的电平(dBm)，并且纵坐标指示输出S/N(dBc)。虚 线指示混频器463的特性并且实线指示AGC 450的特性。当该示例中的AGC 450未被使用时，从步进式AGC电路430输出的-39dBm 至-17dBm范围中的信号被直接输入混频器463。因此，当输入混频器463的信号的信号电 平是-39dBm时，输出S/N约为27dBc。另一方面，当输入信号电平为-39dBm时获得的AGC 450的输出S/N增大到约 43dBc。换而言之，当该示例中的AGC 450被使用时，在示图中由圆点示出的范围内提高了 混频器463的输出S/N。图12是由步进式AGC电路430中的AMP 432 (参见图3)进行了信号增益调节(即， 被分类为短距离电平4321的信号被OFDM解调单元125解调)后的信号(接收信号)的S/ N特性的曲线图。纵坐标指示接收信号的S/N(dB)，并且横坐标指示线缆距离(线缆长度)。线缆长度可用信号的电平替代。线缆长度越大，信号电平越小。线缆长度越小，信 号电平越大。示图中的虚线指示过去的接收信号的S/N和该实施例中的接收信号的S/N。在过去的配置中，在超过250m的线缆长度附近，信号的S/N突然劣化。在700m附 近，S/N降至约21dB。另一方面，在根据该实施例的配置中，即使在700m附近，仍保持约28dB 的 S/N。因此，利用包括AGC电路430和AGC 450的根据该示例的相机100和控制设备120， 由于通过通信线缆发送信号的处理中所引起的信号劣化被抑制，所以可以延长线缆长度。 具体而言，与仅设置AGC电路430的配置相比，可以将通信线缆长度延长约几百米。由于这样提高了接收信号的S/N，所以也减少了接收信号中所包括的误差数。 可以确知，当接收信号的S/N被提高IdB时，误差被减少约1/10。因此，由于通过诸如 Reed-Solomon或Viterbi之类的误差校正被校正的部分也减少，所以可以最小化在误差校 正不工作时发生的视频信号不足。具体而言，可以提高信号传输的质量并且提高视频信号传输系统的可靠度。更具 体地，当处理电视广播的视频信号时，根据该实施例的接收设备是有效的，因为不允许在通 过视频信号广播视频期间发生中断。根据该实施例，即使在AGC电路430的切换精度中存在波动时，关于线缆长度变化 的接收信号的S/N高的范围也比过去宽，有可能防止S/N的劣化。图13是被AMP 433(参见图3)进行增益调节后的长距离电平4341的接收信号和 由AMP 434进行了增益调节的中距离电平4331的接收信号的S/N特性的曲线图。示图的大小与图12中所示的相同。虚线指示过去的接收设备200的接收信号的 S/N。实线指示根据该实施例的相机110或控制设备120的接收信号的S/N。用圆圈画出的线指示由AMP 433进行了增益调节的接收信号。用正方形画出的线指示由AMP 434进行了 增益调节的接收信号。在过去的接收设备中，由AMP 434进行了增益调节的接收信号的S/N在由布置了 正方形标识符的虚线指示的400m的线缆长度那点处突然降至约27dB。因此，为了保证接收 信号的S/N，有必要在高时 间点将放大器从AMP 434切换至AMP 433。通过将放大器切换至 AMP 433可以将接收信号的S/N保持在约28. 5dB。相反，当此时未执行放大器的切换时，接收信号的S/N劣化。另一方面，利用该示例中的配置，即使在用正方形画出的实线所指示的400m的点 处，由AMP 434进行了增益调节的接收信号的S/N也被保持在约28. 4dB的高值。这使得有 可能在不在该时间点严格执行放大器的切换的情况下保持接收信号的S/N。在RSSI检测电路439的制造中，存在对于放大器的切换必要的波动。当RSSI电压 信号的值根据产品而存在偏移时，放大器的切换定时也发送偏移。然而，利用该示例中的配 置，即使放大器的切换定时略早或略迟，也有可能将接收信号的S/N保持在高电平。因此， 由于对RSSI检测电路439的制造精度的要求低，多以提高了批量生产性。在该实施例中，由于带通滤波器被结合到AGC 450中，所以不向混频器463供应图 像频率分量。这使得相比于不设置BPF时获得的混频器463的输出S/N，可以提高混频器 463的输出S/N。根据由发明人执行的实验的示例，最大获得约3dB的提高。还提高了被OFDM解调 单元125解调出的视频信号的S/N。在该情况中，由于BPF被结合到AGC 450中，所以，还可以减少电路组件数。实施例的修改例在该实施例中所说明的示例中，接收信号的信号域被接收信号处理单元124(参 见图3)划分成4个部分。然而，本发明不限于此。例如，该信号域可以被划分成3部分、5 个部分等。在该实施例中，AGC电路430的AMP 431的增益被设置为_12dB，AMP 432的增益 被设置为_4dB，AMP 433的增益被设置为+16dB，并且AMP 434的增益被设置为+36dB。然 而，本发明不限于此。可以为各个AMP设置不同的增益。在该实施例中，来自AGC 450的输出信号的电平被设置为-15dBm。然而，该值仅仅 是一个示例。可以根据混频器463的性能将其它值设置为输出信号的电平。在该实施例中所说明的示例中，AGC电路430中的AMP 431、AMP432、433和AMP 434并联连接。然而，本发明不限于该配置。AMP可以级联连接，或者并联和级联可以结合。在该实施例中，相机110的接收信号(H)处理单元114具有与控制设备120的接 收信号处理单元124相同的配置。然而，可以从相机110的接收信号处理单元114中去除 保持电路441。由于相机110的接收信号是相机HD返回信号，即使中断发生，也不会发生严 重的问题。因此，被设置来防止信号中断的保持电路441不必被包括在接收信号处理单元 114 中。在该实施例中所说明的示例中，混频器463的增益为OdB。然而，本发明不限于此。 例如，当混频器463的增益为+5dB等时，可以在OFDM解调单元125的前级设置用于调节 OFDM解调单元125的输入信号的电平的AGC。
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权利要求
一种接收设备，包括信号电平检测单元，所述信号电平检测单元检测通过通信线缆传送的输入信号的信号电平；第一信号电平变换单元，所述第一信号电平变换单元包括多个放大器，所述多个放大器针对通过划分所述输入信号的信号电平范围所获得的各个预定信号电平区域而设置，所述多个放大器利用用于将所述信号电平区域中的输入信号变换到固定电平范围中的增益来放大或衰减所述输入信号，所述第一信号电平变换单元捕捉所述输入信号并且利用所述多个放大器中的任一个放大器来变换所述输入信号的信号电平；与所述多个放大器对应设置的切换单元，所述切换单元切换被所述多个放大器变换了电平的信号的输出；切换控制单元，所述切换控制单元基于由所述信号电平检测单元检测到的输入信号的信号电平来从所述多个放大器中选出特定的放大器，并且控制所述切换单元以选择来自所选放大器的输出信号；带通滤波器，所述带通滤波器仅允许被所述切换单元切换输出的信号中的预定频带通过；第二信号电平变换单元，所述第二信号电平变换单元将来自所述放大器的输出信号的信号电平变换到预定的信号电平；混频器，所述混频器将被所述第二信号电平变换单元变换了信号电平的通过了所述带通滤波器的信号与振荡信号进行混频，来生成中频信号；以及解调单元，所述解调单元解调由所述混频器生成的所述中频信号。
2.根据权利要求1所述的接收设备，其中，用于所述第二电平变换器变换的预定电平 是使混频器的信噪比最大的输入信号的电平。
3.根据权利要求2所述的接收设备，其中，所述带通滤波器与所述第二信号电平变换 单元集成。
4.根据权利要求3所述的接收设备，其中所述第二电平变换器包括第一可变增益放大器和第二可变增益放大器，所述带通滤波器包括允许所述输入信号的低频部分通过的低通滤波器和允许所述输 入信号的高频部分通过的高通滤波器，并且所述高通滤波器包括连接所述第一可变增益放大器和所述第二可变增益放大器的电 容器以及所述第二可变增益放大器的输入电阻器。
5.根据权利要求3所述的接收设备，其中，为了将通过划分所述输入信号的信号电平 范围所获得的预定信号电平区域中的输入信号变换到所述固定电平范围中，针对所划分出 的输入信号电平区域中的每一个，所述信号电平变换单元对于信号电平高于所述固定电平 范围的输入信号电平区域，设置用于将信号电平衰减到所述固定电平范围中的增益，并且 对于信号电平低于所述固定电平范围的输入信号电平区域，设置用于将信号电平放大到所 述固定电平范围中的增益。
6.根据权利要求3所述的接收设备，其中，所述输入信号是以正交频分复用调制的 OFDM信号。
7.一种成像设备，包括信号电平检测单元，所述信号电平检测单元检测通过通信线缆传送的经调制的返回信号的信号电平；第一信号电平变换单元，所述第一信号电平变换单元包括多个放大器，所述多个放大器针对通过划分所述经调制的返回信号的信号电平范围所获得的各个预定信号电平区域 而设置，所述多个放大器利用用于将所述信号电平区域中的输入信号变换到固定电平范围 中的增益来放大或衰减所述经调制的返回信号，所述第一信号电平变换单元捕捉所述经调 制的返回信号，并且利用所述多个放大器中的任一个放大器来变换所述经调制的返回信号 的信号电平；与所述多个放大器对应设置的切换单元，所述切换单元切换被所述多个放大器变换了电平的信号的输出；切换控制单元，所述切换控制单元基于由所述信号电平检测单元检测出的所述经调制的返回信号的信号电平来从所述多个放大器中选择特定的放大器，并且控制所述切换单元 以选择来自所选放大器的输出信号；带通滤波器，所述带通滤波器仅允许被所述切换单元切换输出的信号中的预定频带通过；第二信号电平变换单元，所述第二信号电平变换单元将来自所述放大器的输出信号的 信号电平变换到预定的信号电平；混频器，所述混频器将被所述第二信号电平变换单元变换了信号电平的通过了所述带 通滤波器的信号与振荡信号进行混频，来生成中频信号；以及解调单元，所述解调单元解调由所述混频器生成的所述中频信号。
8. 一种接收方法，包括以下步骤检测通过通信线缆传送的输入信号的信号电平；利用多个放大器中的任一个放大器来变换所述输入信号的信号电平，所述多个放大器 针对通过划分所述输入信号的信号电平范围所获得的各个预定信号电平区域而设置，并且 所述多个放大器利用用于将所述信号电平区域中的输入信号变换到固定电平范围中的增 益来放大或衰减所述输入信号；切换被所述多个放大器变换了电平的信号的输出；基于所检测到的输入信号的信号电平来从所述多个放大器中选出特定的放大器，并且 选择来自所选放大器的输出信号；仅允许所选择的输出信号中的预定频带通过； 将来自所述放大器的输出信号的信号电平变换到预定的信号电平； 将电平被变换到所述预定的信号电平的仅包括所述预定频带的信号与由本地振荡器 生成的振荡信号进行混频，来生成中频信号；以及 解调所生成的中频信号。
全文摘要
本发明公开了一种接收设备、成像设备和接收方法。该接收设备包括检测的输入信号的信号电平的信号电平检测单元；包括放大器、捕获输入信号并且变换输入信号的信号电平的第一信号电平变换单元；切换通过放大器变换了电平的信号的输出的切换单元；从这些放大器中选择特定放大器并且控制切换单元从所选择的放大器中选择输出信号的切换控制单元；仅允许通过切换单元切换了输出的信号中的预定的频带通过的带通滤波器；将来自放大器的输出信号的信号电平变换到预定的信号电平中的第二信号电平变换单元；将通过第二信号电平变换单元变换了信号电平的已经通过带通滤波器的信号与振荡信号进行混频来生成中频信号的混频器；以及对中频信号进行解调的解调单元。
文档编号H04N5/225GK101800868SQ20101011048
公开日2010年8月11日 申请日期2010年2月3日 优先权日2009年2月10日
发明者山崎幸男, 石川伸行 申请人:索尼公司