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JP2001308730A - ディジタル受信機 - Google Patents

ディジタル受信機

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JP2001308730A
JP2001308730A JP2000117717A JP2000117717A JP2001308730A JP 2001308730 A JP2001308730 A JP 2001308730A JP 2000117717 A JP2000117717 A JP 2000117717A JP 2000117717 A JP2000117717 A JP 2000117717A JP 2001308730 A JP2001308730 A JP 2001308730A
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JP
Japan
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band
frequency
converter
signal
digital
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JP2000117717A
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Inventor
Hirotatsu Katsuta
宏達 勝田
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
Original Assignee
Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toyo Communication Equipment Co Ltd filed Critical Toyo Communication Equipment Co Ltd
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  • Circuits Of Receivers In General (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ソフトウエア無線機等のディジタル無線機で、
受信した広帯域の信号をA/D変換器でディジタル信号
に変換すると、所望のチヤネルの外に複数の干渉波が存
在する場合、A/D変換器で所望のチャネルに対して必
要なダイナミックレンジが取れなくなる場合がある。 【解決手段】受信した広帯域の信号をN個のBPF2
1、22、・・2Nで分割し、AGCアンプ31、3
2、・・3Nで前記BPF21〜2Nの出力を各出力の
最大信号レベルがA/D変換器7のFSRの1/Nの値
になるように増幅して加算器6で加算する。その後、
A/D変換器7でディジタル信号に変換する。これによ
って、受信信号中の極端に大きいレベルの信号は抑圧さ
れ、また、極端に小さいレベルの信号は増幅され、所望
のチャネルの信号に対する必要なダイナミックレンジが
確保される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル受信機
に関し、特に広い周波数帯域に亘ってA/D変換器のダ
イナミックレンジを広げることができるディジタル受信
機に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ディジタル回路技術の発達によ
り、アナログ回路で実現していた機能をディジタル回路
で実現する例が増えている。ディジタル回路で機能を実
現した場合、特性のバラツキがない、経年劣化がない、
調整が不要というメリットが得られ、さらに、ディジタ
ル回路としてDSP等のプログラマブルなデバイスを用
いた場合、ソフトウェアによって機能が記述されるの
で、修正、変更が容易であるというメリットも得られ
る。ディジタル携帯電話等の移動体通信の分野において
もディジタル回路への移行は進んでおり、DSP等にお
けるソフトウェアで通信機能を実現することによって、
変復調機能やフィルタ機能の修正・変更が容易な受信機
が考案されており、究極の例として通信機能のほとんど
をソフトウェアで実現するソフトウェア無線機が提案さ
れている。
【0003】図4は、従来の受信信号を広帯域のままデ
ィジタル信号に変換して変復調等を行う広帯域ディジタ
ル受信機の一例を示す構成概要図である。なお、広帯域
ディジタル受信機とは、受信した広帯域信号をそのまま
RF帯あるいはIF帯においてA/D変換し、チャネル
分離以降の処理をディジタル回路で行う受信機をいう。
同図に示すように、この受信機は、無線電波を受信する
アンテナ100、受信信号を所定の中間周波信号に変換
するRF部1、バンドパスフィルタ(BPF)2、AG
C(Automatic Gain Control:自動利得制御)アンプ
3、A/D変換器4及びディジタル信号処理部9で構成
される。
【0004】同図において、アンテナ100で受信され
た受信信号は、RF部1において広帯域のまま所定の周
波数の中間周波信号(IF信号)に変換されてバンドパ
スフィルタ2に入力する。前記バンドパスフィルタ2に
おいてIF受信信号は、必要な帯域制限を受けてAGC
アンプ3に出力される。ここで言う必要な帯域とは、本
広帯域ディジタル受信機が受信可能なバンド幅であり、
通常使用されるシステムのサービスバンド帯域に一致す
るよう設定される。ここで前記バンドパスフィルタ2の
通過帯域幅をWbとする。前記AGCアンプ3では、次
段のA/D変換器4に対して、該A/D変換器4の最大
入力レベルを越えない範囲で最大になるように入力のI
F信号を増幅して出力する。前記AGCアンプ3で増幅
されたIF信号は、A/D変換器4で広帯域のままディ
ジタル信号に変換されてディジタル信号処理部9に出力
され、前記ディジタル信号処理部9においてチャネル分
離、復調等の信号処理が行われてデータ出力信号とな
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ディジタル受信機においては受信した周波数帯域Wbの
信号をA/D変換器4でディジタル信号に変換するの
で、所望のチヤネルの外に複数の干渉波(他チャンネ
ル、雑音など)が存在する場合、前記A/D変換器4に
おいて所望のチャネルに対して必要なダイナミックレン
ジが取れなくなる場合がある。即ち、所望のチヤネルの
レベルをVxとし、m個の干渉波のレベルをXi(i=
1からm)とすると、A/D変換器5へ入力される信号
の最高レベルVmaxはVmax=Vx+ΣXiとな
り、このVmaxの値がAGCアンプによってA/D変
換器4の最大入力レベル(以下、フルスケールレンジ:
FSRという)になるように増幅されて入力することに
なる。従って、このとき所望のチャネル信号に対しては
Vx/(Vx+ΣXi)の割合のダイナミックレンジが
振り当てられることになる。このとき、所望のチヤネル
のレベルVxに対して、極端に高いレベルの干渉波Xi
が存在した場合は、 Vxに振り当てられるダイナミッ
クレンジが大きく減少することになる。このことは、帯
域を広く取ればとるほど、当然干渉波の数も増えるた
め、所望のチャネルに対するダイナミックレンジの割合
が低くなる確率が高くなることを意味する。そのため、
上記のような広帯域ディジタル受信機のA/D変換器に
は、高速で広いダイナミックレンジを要求されるが、現
状では極めて高価で大型になってしまうという問題があ
った。本発明は、以上説明したような従来の広帯域ディ
ジタル受信機の問題点を解決するためになされたもので
あって、性能を劣化させることなく広帯域の受信信号に
対して広いダイナミックレンジを確保できるようにする
ことによって、安価で、小型のA/D変換器を使用でき
る広帯域ディジタル受信機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】上記課題を解決するた
め、請求項1の発明においては、高周波受信部で中間周
波に周波数変換された複数のチヤネルを含む広帯域の受
信信号の周波数帯域制限を行うバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタ出力のレベル増幅を行うAGC
アンプと、前記AGCアンプ出力をディジタル信号に変
換するA/D変換部と、前記A/D変換部出力の信号処
理を行うディジタル信号処理部とを備えたディジタル受
信機において、前記バンドパスフィルタは、受信周波数
帯域をN(Nは2以上の自然数)分割して割り当てられ
たそれぞれの周波数帯域の帯域制限を行うN個のバンド
パスフィルタで構成され、前記AGCアンプは、前記N
個のバンドパスフィルタの出力を所定の均一なレベルに
それぞれ増幅するアンプであって、前記各AGCアンプ
出力は加算部で加算されて前記A/D変換部に入力する
ことを特徴とする。
【0007】請求項2の発明においては、高周波受信部
で中間周波に周波数変換された複数のチヤネルを含む広
帯域の受信信号の周波数帯域制限を行うバンドパスフィ
ルタと、前記バンドパスフィルタ出力のレベル増幅を行
うAGCアンプと、前記AGCアンプ出力をディジタル
信号に変換するA/D変換部と、前記A/D変換部出力
の信号処理を行うディジタル信号処理部とを備えたディ
ジタル受信機において、前記バンドパスフィルタは、受
信周波数帯域をN分割して割り当てられたそれぞれの周
波数帯の中心周波数を通過帯域の中心とし、その中心周
波数の上下に所定の通過帯域幅を有するN個のバンドパ
スフィルタで構成され、前記AGCアンプは、前記N個
のバンドパスフィルタの出力を該AGCアンプにそれぞ
れ接続されたA/D変換部の最大入力レベルに合致する
ように増幅するアンプであり、前記A/D変換部出力は
所定のレベルに調整されて加算部で加算され、前記ディ
ジタル信号処理部に入力することを特徴とする。また、
請求項3の発明においては、請求項2記載の受信機にお
いて、前記バンドパスフィルタの通過帯域は、受信周波
数帯域をN分割して割り当てられたそれぞれの周波数帯
域より上下に広い帯域を有するものであって、 分割さ
れた隣接する帯域にまたがって所望の周波数帯域が有る
場合は、前記AGCアンプの増幅率に対応して前記隣接
した帯域のうちの一方を選択することを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
の形態に基づいて説明する。図1は、請求項1記載の発
明に係わる広帯域ディジタル受信機の実施の一形態例を
示す構成概要図である。同図に示すように、本受信機
は、無線電波を受信するアンテナ100と、受信信号を
所定の中間周波信号に変換するRF部1と、N個のバン
ドパスフィルタ(以下、BPF)21、22、・・2N
と、前記N個のBPF21〜2Nにそれぞれ接続された
AGCアンプ31、32、・・3Nと、加算器6とA/
D変換器7と、ディジタル信号処理部9とで構成され
る。前記N個のBPF21〜2Nは、全受信帯域幅Wb
をN分割したそれぞれの帯域を通過帯域とするフィルタ
であり、また、前記AGCアンプ31、32、・・3N
は前記BPF21〜2Nの各出力の最大信号レベルがそ
れぞれ所定のレベルになるように増幅する増幅器であ
る。
【0009】同図において、アンテナ100で受信され
た受信信号は、RF部1において広帯域のまま所定の周
波数の中間周波信号(IF信号)に変換されてBPF2
1、22、・・2Nに入力する。前記BPF21、2
2、・・2Nにおいて、IF受信信号はそれぞれ必要な
帯域制限を受けてAGCアンプ31、32、・・3Nに
出力される。ここで言う必要な帯域は、前述のように、
全受信帯域幅WbをN分割したそれぞれの帯域を通過帯
域として割り当てられた帯域に一致するよう設定され
る。各BPF21、22、・・2Nの出力は、それぞれ
のBPFに接続されたAGCアンプ31、32、・・3
Nによって、それぞれ所定のレベル、例えばA/D変換
器7のFSRの1/Nの値になるように増幅される。
【0010】前記各AGCアンプ31、32、・・3N
の出力信号は、加算器6で加算されて、もとの受信周波
数帯域に復元される。このときの演算精度は、各信号の
ダイナミックレンジが維持できるように、A/D変換器
7の量子化ビット数に比べて十分大きい値をとる。加算
器6で加算された信号はA/D変換器7でディジタル信
号変換されてディジタル信号処理部9においてチャネル
分離、復調等の信号処理がなされて受信機出力信号が取
り出される。上記の動作によって、前記加算器6出力の
信号レベルは、RF部1出力信号の中の極端に大きいレ
ベルの信号は抑圧され、また、極端に小さいレベルの信
号は増幅されることになる。従って、所望のチャネルの
信号に対するダイナミックレンジの割合Vx/(Vx+
ΣXi)は、大きい信号レベルの干渉波の影響が緩和さ
れて、必要なダイナミックレンジを確保できるようにな
る。
【0011】図2は、請求項2記載の発明に係わる広帯
域ディジタル受信機の実施の一形態例を示す構成概要図
である。同図に示すように、本受信機は、無線電波を受
信するアンテナ100と、受信信号を所定の中間周波信
号に変換するRF部1と、N個のバンドパスフィルタ
(以下、BPF)21、22、・・2Nと、前記BPF
21〜2Nにそれぞれ接続されたAGCアンプ31、3
2、・・3Nと、前記AGCアンプ31〜3Nにそれぞ
れ接続されたA/D変換器41、42、・・4Nと、レ
ベル調整回路51、52、・・5Nと、加算器8と、前
記AGCアンプ31、32、・・3Nのゲイン制御情報
をA/D変換して前記レベル調整回路51、52、・・
5Nに出力する第2のA/D変換器61、62、・・6
Nと、加算器8と、ディジタル信号処理部9とで構成さ
れる。前記BPF21〜2Nは、受信帯域幅WbをN分
割したそれぞれの帯域を通過帯域とするフィルタであ
る。また、前記AGCアンプ31、32、・・3Nは前
記BPF21〜2Nの出力の最大信号レベルがそれぞれ
接続されたA/D変換器41、42、・・4NのFSR
のレベルになるように増幅する増幅器である。また、上
記アンテナ100とRF部1とBPF21、22、・・
2Nとディジタル信号処理部9の機能動作は図1のアン
テナ100とRF部1とBPF21、22、・・2Nと
ディジタル信号処理部9の機能動作と同一である。
【0012】同図において、アンテナ100で受信され
た受信信号は、図1の受信機の場合と同様にして、IF
信号に変換され、N分割されてAGCアンプ31、3
2、・・3Nに入力する。それぞれの信号は、各AGC
アンプ31〜3Nにおいて、前記AGCアンプ31、3
2、・・3Nにそれぞれ接続されたA/D変換器41、
42、・・4NのFSRのレベルに増幅され、前記A/
D変換器41、42、・・4Nに出力される。前記A/
D変換器41、42、・・4Nでディジタルに変換され
た信号は、それぞれレベル調整回路51、52、・・5
Nで後述する信号レベルに調整されて、加算器8に入力
する。前記加算器8では、入力した信号が加算されて受
信信号と同じ周波数帯域の信号に復元される。そして、
前記加算器8で加算されたディジタルの広帯域受信信号
は、ディジタル信号処理部9に入力して信号処理が行わ
れる。
【0013】前記A/D変換器41、42、・・4Nの
入力信号は、AGCアンプ31、32、・・3Nでそれ
ぞれ異なった割合で増幅されているので、加算器8にお
いて加算されるとき帯域間のレベルが揃うように、例え
ば各BPF21〜2N出力レベルに戻るように、レベル
調整回路51、52、・・5Nにおいて、前記AGC回
路31、32、・・3Nから第2のA/D変換器61、
62、・・6Nを介してそれぞれのゲイン制御情報を得
て、レベル調整される。そして、前記加算器8における
加算処理は、各入力信号のダイナミックレンジが維持で
きるように、A/D変換器41、42、・・4Nの量子
化ビット数に比べて十分高い演算精度をもって処理され
る。上記の動作によって、加算器8の出力信号は、広い
ダイナミックレンジをもつ広帯域なディジタル信号とな
り、ディジタル信号処理部9の信号処理に必要なダイナ
ミックレンジを確保できるようになる。
【0014】図2の受信機において、受信周波数帯域W
bをN分割したときに、所望の周波数帯域(例えば受信
チャネル)がBPF21〜2Nのいずれかによって分割
されてしまうことがある。この場合は、加算器8出力に
おける所望の周波数帯域の信号には、理想の帯域制限特
性を有しない前記BPF21〜2Nの出力を加算したこ
とによる歪みが発生する。図3は、上記問題に対応した
広帯域ディジタル受信機の実施例を示す構成概要図であ
る。同図に示すように、本受信機は、無線電波を受信す
るアンテナ100と、受信信号を所定の中間周波信号に
変換するRF部1と、N個のバンドパスフィルタ(以
下、BPF)71、72、・・7Nと、前記BPF71
〜7Nにそれぞれ接続されたAGCアンプ31、32、
・・3Nと、A/D変換器41、42、・・4Nと、レ
ベル調整回路51、52、・・5Nと、前記AGCアン
プ31、32、・・3Nのゲイン制御情報をA/D変換
して前記レベル調整回路51、52、・・5Nに出力す
る第2のA/D変換器61、62、・・6Nと、加算器
8と、前記加算器8出力の全体の受信帯域の監視を行う
信号処理部91とチャネル分離や復調等の信号処理を行
う第2の信号処理部92とから成るディジタル信号処理
部90と、セレクタ10とで構成される。前記BPF7
1〜7Nは、それぞれが受信帯域幅WbをN分割して割
り当てられた各帯域以上の通過帯域をもつフィルタであ
る。また、前記AGCアンプ31、32、・・3Nは前
記BPF71〜7Nの出力の最大信号レベルが、それぞ
れ接続されたA/D変換器41、42、・・4NのFS
Rのレベルになるように増幅する増幅器である。また、
上記アンテナ100とRF部1とAGCアンプ31〜3
NとA/D変換器41〜4Nとレベル調整回路51〜5
Nと第2のA/D変換器61〜6Nと加算器8の機能動
作は図2の同一符号の各部の機能動作と同一である。
【0015】同図において、アンテナ100で受信され
た受信信号は、RF部1でIF信号に変換されて、BP
F71、72、・・7Nに入力する。該BPF71、7
2、・・7Nは、受信帯域幅WbをN分割した帯域の中
心周波数をそれぞれ通過帯域の中心とし、その中心周波
数の上下にそれぞれ(Wb/2N)より広い通過帯域を
もつフィルタである。前記BPF71、72、・・7N
でN分割された受信信号は帯域制限されてAGCアンプ
31、32、・・3Nに入力する。前記AGCアンプ3
1、32、・・3Nにおいて、それぞれの信号は、図2
の受信機の場合と同様にして、A/D変換器41、4
2、・・4NのFSRのレベルになるように増幅され
る。そして、A/D変換器41、42、・・4Nでディ
ジタル信号に変換された後、レベル調整回路51、5
2、・・5Nに出力される。前記レベル調整回路51、
52、・・5Nでは、前記AGC回路31、32、・・
3Nから第2のA/D変換器61、62、・・6Nを介
して送られてくる各AGCアンプ31〜3Nのゲイン制
御情報を得て、加算器8で前記レベル調整回路51〜5
N出力が加算されるとき帯域間のレベルが揃うように、
例えば各BPF71〜7N出力レベルに戻るようにレベ
ル調整される。同時に、前記第2のA/D変換器61、
62、・・6Nからのゲイン制御情報はセレクタ10に
も送出される。上記のようにレベルが調整された後、各
レベル調整回路51、52、・・5N出力は加算器8に
おいて加算され、ディジタル信号処理部90の信号処理
部91に出力される。同時に、前記レベル調整回路5
1、52、・・5N出力は、それぞれディジタル信号処
理部90の第2の信号処理部92にも送出される。
【0016】前記信号処理部91においては受信帯域全
体の電波環境の監視、目的チヤネルの検索等が行われ
る。例えば、ここで帯域内のあるチャネル信号に着目し
て信号を解析する場合、この信号処理部90により中心
周波数の推定、変調方式の推定、変調パラメータの推定
などを行い、その結果を第2の信号処理部92に伝え
る。前記第2の信号処理部92においては信号処理部9
1で解析した結果の情報をもとにチャネル分離、復調等
の信号処理を行う。前記信号処理部91で受信帯域を監
視した結果、所望のチャネルあるいは帯域が受信帯域の
分割によって、例えばBPF71とBPF72で分割さ
れていることが判明した場合は、前記第2の信号処理部
92において、セレクタ10に第2のA/D変換器6
1、62を介して伝送されたAGC回路31、32のゲ
イン制御情報に基づき、AGC回路の増幅率の高い方の
BPF出力の帯域に含まれている所望のチャネルを選択
する。上記動作によって、分割した帯域の境界付近にお
いても加算処理による歪みの発生を避け、かつ、よりダ
イナミックレンジのより広いディジタル信号を有するチ
ャネルを選択することができる。上記の例で隣接するB
PFの出力のいずれの帯域に含まれるチャネルを選択す
るかの選択基準は、BPF出力のノイズフロアレベル
(帯域内のノイズの平均レベル)でもよく、この場合
は、ノイズフロアレベルの高い方のBPF出力の帯域に
含まれている所望のチャネルを選択することによってよ
って、よりダイナミックレンジのより広いディジタル信
号を有するチャネルを選択することができる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来のA/D変換器を使って、従来の受信機よりより広
い周波数帯域にわたって、均等に広いダイナミックレン
ジを有するディジタル受信信号を得ることが可能にな
る。これによって、例えば全サービス帯域のうち最も電
波伝播状況が良好なチャネルを選択して、そのチャネル
の通信方式で通信したいという場合に有効な、低価格で
小型なディジタル無線機の提供に大いに貢献することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1記載の発明に係るディジタル受信機の
実施の一形態例を示す構成概要図。
【図2】請求項2記載の発明に係るディジタル受信機の
実施の一形態例の示す構成概要図。
【図3】請求項2記載の発明に係るディジタル受信機の
他の変形実施例を示す構成概要図。
【図4】従来のディジタル受信機の実施例を示す構成概
要図。
【符号の説明】
1・・RF部、 2・・バンドパスフィルタ
(BPF)、3・・AGCアンプ、 4・・A/D変
換器、 6・・加算器、7・・A/D変換器、 8
・・加算器、9・・ディジタル信号処理部、
10・・セレクタ、21、22、・・2N・・バ
ンドパスフィルタ(BPF)、31、32、・・3N・
・AGCアンプ、41、42、・・4N・・A/D変換
器、51、52、・・5N・・レベル調整回路、61、
62、・・6N・・第2のA/D変換器、71、72、
・・7N・・バンドパスフィルタ(BPF)、90・・
ディジタル信号処理部、 91・・信号処理部、92
・・第2の信号処理部、 100・・アンテナ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波受信部で中間周波に周波数変換さ
    れた複数のチヤネルを含む広帯域の受信信号の周波数帯
    域制限を行うバンドパスフィルタと、前記バンドパスフ
    ィルタ出力のレベル増幅を行うAGCアンプと、前記A
    GCアンプ出力をディジタル信号に変換するA/D変換
    部と、前記A/D変換部出力の信号処理を行うディジタ
    ル信号処理部とを備えたディジタル受信機において、前
    記バンドパスフィルタは、受信周波数帯域をN(Nは2
    以上の自然数)分割して割り当てられたそれぞれの周波
    数帯域の帯域制限を行うN個のバンドパスフィルタで構
    成され、前記AGCアンプは、前記N個のバンドパスフ
    ィルタの出力を所定の均一なレベルにそれぞれ増幅する
    アンプであって、前記各AGCアンプ出力は加算部で加
    算されて前記A/D変換部に入力することを特徴とする
    ディジタル受信機。
  2. 【請求項2】 高周波受信部で中間周波に周波数変換さ
    れた複数のチヤネルを含む広帯域の受信信号の周波数帯
    域制限を行うバンドパスフィルタと、前記バンドパスフ
    ィルタ出力のレベル増幅を行うAGCアンプと、前記A
    GCアンプ出力をディジタル信号に変換するA/D変換
    部と、前記A/D変換部出力の信号処理を行うディジタ
    ル信号処理部とを備えたディジタル受信機において、前
    記バンドパスフィルタは、受信周波数帯域をN分割して
    割り当てられたそれぞれの周波数帯の中心周波数を通過
    帯域の中心とし、その中心周波数の上下に所定の通過帯
    域幅を有するN個のバンドパスフィルタで構成され、前
    記AGCアンプは、前記N個のバンドパスフィルタの出
    力を該AGCアンプにそれぞれ接続されたA/D変換部
    の最大入力レベルに合致するように増幅するアンプであ
    り、前記A/D変換部出力は所定のレベルに調整されて
    加算部で加算され、前記ディジタル信号処理部に入力す
    ることを特徴とするディジタル受信機。
  3. 【請求項3】 前記バンドパスフィルタの通過帯域は、
    受信周波数帯域をN分割して割り当てられたそれぞれの
    周波数帯域より上下に広い帯域を有するものであって、
    分割された隣接する帯域にまたがって所望の周波数帯
    域が有る場合は、前記AGCアンプの増幅率に対応して
    前記隣接した帯域のうちの一方を選択することを特徴と
    する請求項2記載のディジタル受信機。
JP2000117717A 2000-04-19 2000-04-19 ディジタル受信機 Expired - Lifetime JP4027565B2 (ja)

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