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公開番号2022114460
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-08-05
出願番号2022009418
出願日2022-01-25
発明の名称デジタル制御ループの高速収束および挙動制御のための方法および装置
出願人メイコム テクノロジー ソリューションズ ホールディングス インコーポレイテッド
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H03G 3/20 20060101AFI20220729BHJP(基本電子回路)
要約【課題】動的ステップサイズ又は可変カウンタサイズを使用して制御ループ収束の速度を増大させる自動利得制御システム及び方法を提供する。
【解決手段】システムは、増幅器出力を基準値と比較し、比較に応答して誤差信号を出力する誤差検出器と、経時的な誤差検出器出力を反映するカウンタ値を維持し、カウンタ値がカウンタサイズに達したことに応答して、利得制御信号を出力するカウンタサイズを有するカウンタと、を有し、誤差検出器信号を経時的に追跡し、誤差検出器信号が所定のパターンを満たしたことに応答して、カウンタサイズ制御信号をカウンタに提供してカウンタサイズを低減し、増幅器出力が基準値に達するのに必要な時間を低減する。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項1】
可変増幅器の利得を制御するためのシステムであって、
増幅器出力を基準値と比較し、比較に応答して誤差信号を出力するように構成された誤差検出器と、
経時的な前記誤差検出器出力を反映するカウンタ値を維持し、前記カウンタ値が前記カウンタサイズに達したことに応答して、利得制御信号を出力するように構成された、カウンタサイズを有するカウンタと、
前記誤差検出器信号を経時的に追跡し、前記誤差検出器信号が所定のパターンを満たしたことに応答して、カウンタサイズ制御信号を前記カウンタに提供して前記カウンタサイズを低減し、前記増幅器出力が前記基準値に達するのに必要な時間を低減するように構成された誤差検出器信号モニタと
を備える、システム。
続きを表示(約 1,300 文字)【請求項2】
前記基準値は、理想的な増幅器出力の大きさを含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項3】
ループステートマシンおよびデジタル-アナログ変換器をさらに備え、前記ループステートマシンは、前記利得制御信号を、前記デジタル-アナログ変換器に提供されるデジタル利得制御値に変換するように構成され、前記デジタル-アナログ変換器は、前記デジタル利得制御値を、前記可変増幅器に提供されるアナログ利得制御信号に変換する、請求項1に記載のシステム。
【請求項4】
前記誤差検出器信号が前記所定のパターンを満たさないことに応答して、前記誤差検出器信号モニタは、前記カウンタサイズを増大させるように構成されている、請求項1に記載のシステム。
【請求項5】
前記カウンタサイズを増大させることは、前記カウンタサイズを最大カウンタサイズにリセットすることを含む、請求項4に記載のシステム。
【請求項6】
可変利得増幅器の利得を制御するための方法であって、
可変利得増幅器出力信号を基準値と比較して、前記可変利得増幅器出力信号が前記基準値よりも大きいかまたは小さいかを判定するステップと、
前記可変利得増幅器出力信号が前記基準値よりも大きいことに応答して、アップ信号を生成するステップと、
前記可変利得増幅器出力信号が前記基準値よりも小さいことに応答して、ダウン信号を生成するステップと、
アップ信号に応答し、および、ダウン信号に応答して、カウンタを更新するステップと、
所定のパターンに関連する複数のアップ信号およびダウン信号を追跡するステップと、
前記カウンタが最大カウンタ値または最小カウンタ値に達したことに応答して、前記可変利得増幅器の前記利得を調整するためにカウンタ出力信号を出力するステップと、
前記所定のパターンに関連する前記複数のアップ信号およびダウン信号が前記所定のパターンを満たすのに応答して、前記カウンタのサイズを変更するステップと
を含む、方法。
【請求項7】
前記基準値は、理想的な増幅器出力の大きさを含む、請求項6に記載の方法。
【請求項8】
アップ信号およびダウン信号に応答してカウンタを更新するステップは、アップ信号に応答してカウンタ値をインクリメントするステップと、ダウン信号に応答して前記カウンタ値をデクリメントするステップとを含む、請求項6に記載の方法。
【請求項9】
前記追跡するステップは、前記誤差検出器からの一連の先行信号を監視するステップと、前記誤差検出器からの前記一連の先行信号が前記所定のパターンと一致する場合に前記カウンタサイズを低減するように、前記一連の先行信号を前記所定のパターンと比較するステップとを含む、請求項6に記載の方法。
【請求項10】
前記カウンタサイズは、前記カウンタがカウンタ出力を出力する前に到達しなければならない最大カウンタ値である、請求項6に記載の方法。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
1.発明の分野
本発明は、制御ループ収束に関し、特に、動的ステップサイズまたは可変カウンタサイズを使用して制御ループ収束の速度を増大させるためのシステムおよび方法に関する。
続きを表示(約 3,000 文字)【背景技術】
【0002】
2.関連技術
遠隔地間の通信の一部として、受信信号をデータまたは他の有用な形態に変換するために、信号がチャネルを通過した後に受信信号を処理することが必要とされる。理解されるように、信号が光学信号であるか電気信号であるかにかかわらず、チャネルを通過すると信号が劣化し、電力を失う可能性がある。しかしながら、通信システム内の他の構成要素による下流処理には、指定された既知の電力レベルの信号が必要である。これは、受信信号を受信および処理するときにいくつかの課題を提示する。
【0003】
そのような課題の1つは、受信信号の電力レベルの可変性が非常に高い場合があることである。例えば、チャネルが不十分であるかもしくは長い場合、または信号が低電力レベルで送信される場合、受信信号の大きさは小さくなる。あるいは、チャネルが短いか、高品質である場合があり、または信号は高電力レベルで送信される場合があり、その場合、受信信号の大きさは高くなる。当然ながら、高と低との間の任意の範囲の受信信号の大きさも受信され得、これは、チャネルの変化、供給電圧の変化、(異なるチャネルに接続された)設備の変化、または他のいくつかの要因を含むがこれらに限定されない任意の数の異なる要因に応じて経時的な変化し得る。受信信号の電力にかかわらず、好ましい電力レベル(大きさ)の信号を下流の処理要素に提示することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
概要
従来技術の欠点を克服し、さらなる利点を提供するために、自動利得制御システムの収束を制御するための方法が開示される。この例示的な方法は、可変利得増幅器(VGA)を用いてVGA出力信号を生成することによって、入力信号の大きさを調整する。この実施形態では、大きさ調整は、VGAに提供される制御ベクトルに基づいて行われる。この方法はまた、検出器を用いてVGA出力信号を処理してVGA出力信号の大きさ値を決定するステップと、大きさ値を目標値と比較するステップとを含む。
【0005】
比較に応答して、この方法は、大きさ値が目標値よりも小さいか否かを判定する。そうである場合、この方法は、大きさ値と目標値との間の差を決定するために、目標値に対して大きさ値を評価する。その後、この方法は、目標値に対する大きさ値の評価に基づいて、制御ベクトルを第1の量だけ、第2の量だけ、または直接的に最小制御ベクトル量まで低減する。あるいは、比較が、大きさ値が目標値よりも大きいと判定したことに応答して、大きさ値と目標値との間の差を決定するために目標値に対して大きさ値を評価する。その後、目標値に対する大きさ値の評価に基づいて、制御ベクトルを第1の量だけ、第2の量だけ、または直接的に最大制御ベクトル量まで増大させる。
【0006】
一実施形態では、第1の量は単一ステップのステップサイズであり、第2の量は単一ステップよりも大きいステップサイズである。1つの構成では、大きさ値は、VGA出力信号のピーク値である。この方法は、制御ベクトルをアナログ制御信号に、アナログ制御信号がVGAの利得を制御するための制御信号であるように変換するステップをさらに含むことができる。
【0007】
可変利得増幅器出力の大きさ値を決定するように構成された検出器モジュールを備える、可変利得増幅器の利得を制御するためのシステムも開示される。また、この実施形態の一部は、大きさ値を目標値と比較し、比較に応答して、up_dn(アップ/ダウン)信号を生成するように構成された比較器モジュールである。デジタル制御モジュールが、up_dn信号を受信し、up_dn信号を処理して制御ベクトルを生成するように構成される。1つ以上のデジタル-アナログ変換器は、制御ベクトルをアナログ制御信号に、アナログ制御信号が可変利得増幅器の利得を制御するように変換するように構成される。
【0008】
一実施形態では、比較器モジュールは3つの比較器からなる。検出器モジュールは、可変利得増幅器出力のピーク値を検出するように構成されたピーク検出器として構成されてもよい。一構成では、デジタル制御モジュールは、制御論理、ユーザインターフェース、メモリまたはレジスタ、および1つ以上の比較器を備える。デジタル制御モジュールが、閾値に関連してup_dn信号を評価し、評価に応答して、制御ベクトルをステップ最大値だけ増大または低減するか、または制御ベクトルを小さいステップサイズだけ上下に調整するように構成することができることが企図される。別の変形例では、デジタル制御モジュールは、ステップサイズ信号が制御ベクトルの変化速度を制御するようにステップサイズ値を調整するためにup_dn信号の過去の値を評価し、up_dn信号に基づいて制御ベクトルをステップサイズ値だけ増大または低減する。
【0009】
また、制御ベクトル値に基づいて可変利得増幅器の利得を制御するための方法であって、可変利得増幅器出力信号を監視してモニタ信号を作成するステップと、モニタ信号を目標値と比較してup_dn値を作成するステップとを含み、up_dn値は、モニタ信号が目標値よりも大きいかまたは小さいかを示す、方法が開示される。次に、所定数のup_time値にわたるup_dn値の変化についてup_dn値を評価する。所定数のup_time値にわたるup_dn値の変化に応答して、ステップサイズ値を低減する。所定数のup_dn値にわたるup_dn値の0または一定数未満の変化に応答して、ステップサイズ値を増大させる。次いで、モニタ信号が目標値より大きい場合には、制御ベクトル値をステップサイズ値だけ増大させ、または、モニタ信号が目標値より大きい場合には、制御ベクトル値をステップサイズ値だけ増大させるか?その後、制御ベクトル値に基づいて可変利得増幅器の利得を調整する。この実施形態では、制御ベクトル値を低減すると利得が増大し、制御ベクトル値を増大させると利得が低減する。しかしながら、他の実施形態では、制御ベクトル値と利得との間に他の関係が確立されてもよく、したがって、特許請求の範囲および本開示は特定の設定された関係に限定されない。
【0010】
一実施形態では、この方法は、制御ベクトル値をアナログ制御信号に変換するステップと、アナログ制御信号を可変利得増幅器に提供するステップとをさらに含む。可変利得増幅器出力信号を監視するステップは、可変利得増幅器出力信号のピーク値を決定するステップを含むことができる。1つの構成では、up_dn信号は、可変利得増幅器出力信号が目標値よりも小さいことを示す論理「0」値、または、可変利得増幅器出力信号が目標値よりも大きいことを示す論理「1」値のいずれかである。ステップサイズ値は、制御ベクトル値の最大変化速度を決定する最大値を有する。例示的な一実施形態では、所定数のup_dn値は10であり、ステップサイズ値を低減するとステップサイズ値が半分に低減し、ステップサイズ値を増大させるとステップサイズ値が倍増する。
(【0011】以降は省略されています)

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