JP2005223742A - 受信回路および受信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】バランを配置する必要がなく、安価、且つ小型化を図ることができる受信回路および受信装置を提供する。
【解決手段】 受信回路100は、平衡出力のダイポールアンテナ11と、ダイポールアンテナ11の受信信号を増幅するRF差動アンプ13と、ダイポールアンテナ11とRF差動アンプ13との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路12とを備え、アンテナに平衡出力のダイポールアンテナ11は、RF差動アンプ13に接近して配置され、このダイポールアンテナ11の2つの出力はインピーダンス整合回路12を介して直接にRF差動アンプ13に入力される。これにより、外部ノイズの影響を抑えることができるため、不平衡・平衡変換部品のバランを設ける必要がなくなり、バランによる変換ロスをなくしNFを改善すると共に、部品コストの低減、部品配置面積の縮小ができ、安価、且つ小型化を図ることができる。
【選択図】 図1
【解決手段】 受信回路100は、平衡出力のダイポールアンテナ11と、ダイポールアンテナ11の受信信号を増幅するRF差動アンプ13と、ダイポールアンテナ11とRF差動アンプ13との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路12とを備え、アンテナに平衡出力のダイポールアンテナ11は、RF差動アンプ13に接近して配置され、このダイポールアンテナ11の2つの出力はインピーダンス整合回路12を介して直接にRF差動アンプ13に入力される。これにより、外部ノイズの影響を抑えることができるため、不平衡・平衡変換部品のバランを設ける必要がなくなり、バランによる変換ロスをなくしNFを改善すると共に、部品コストの低減、部品配置面積の縮小ができ、安価、且つ小型化を図ることができる。
【選択図】 図1
Description
この発明は、テレビジョン放送等無線通信信号を受信する受信回路および受信装置に関する。詳しくは、平衡出力のダイポールアンテナと、差動回路が用いられ、受信信号を増幅する増幅手段と、ダイポールアンテナと増幅手段との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合手段とを備え、ダイポールアンテナは、増幅手段に接近して配置される構成とすることによって、外部ノイズの影響を抑えることができるため、不平衡・平衡変換部品のバランを配置する必要がなく、その変換ロスによる性能面(ノイズフィギュアNF:Noise Figure)の劣化を無くすと共に、部品コストの低減、部品配置面積の縮小ができ、安価、且つ小型化を図ることができるようにした受信回路等に係るものである。
テレビジョン放送等の受信装置のアナログIC回路においては、抵抗、キャパシタの絶対精度が低い一方、相対精度はよいため、一般的にアンプとしてはその特性を生かした差動回路(平衡回路)が用いられる。RF(Radio Frequency)入力部のアンプLNA(Low Noise Amplifier)においても、差動回路が用いられることが多い。
この場合、RF入力部に接続されるアンテナは一般的にはシングルエンド(不平衡)で接続するのが通例となっているため、不平衡・平衡変換部品のバランが必要となっていた。
図6は、モノポールアンテナを用いた受信回路の構成例を示す図である。図6に示すように、受信回路10Aは、モノポールアンテナ1Aと、インピーダンス整合回路2と、バラン3と、RF差動アンプ4と、後段回路5とから構成されている。
図6に示す受信回路10Aにおいて、モノポールアンテナ1Aは、不平衡出力であるので、平衡回路であるRF差動アンプ4に入力するために、バラン3を用いて不平衡を平衡に変換してから、RF差動アンプ4に入力しなければならない。
また、通常のテレビジョン放送等の受信装置は、アンテナと受信装置とは離れて配される場合が多いので、外部ノイズを受け易い。そのため、モノポールアンテナ1Aとインピーダンス整合回路2との間、およびインピーダンス整合回路2とバラン3との間の接続は同軸ケーブルが用いられている。
図7は、インピーダンス整合回路2の構成例を示す図である。図7(a)は、インピーダンス整合回路2の一般的な構成を示している。図7(b)は、インピーダンス整合回路2の具体例を示している。図7に示すように、インピーダンス整合回路2は、不平衡負荷インピーダンス整合回路であり、コンデンサX1,X3およびコイルX2から構成されている。
一般的に2本のアンテナエレメントを有するダイポールアンテナは、モノポールアンテナと比較して、グランド(GND)による特性変動が小さいなど性能面で優れるため、ダイポールアンテナを用いた受信装置も広く応用されている。
図8は、ダイポールアンテナを用いた受信回路の構成例を示す図である。図8に示すように、受信回路10Bは、ダイポールアンテナ1Bと、バラン3aと、インピーダンス整合回路2と、バラン3と、RF差動アンプ4と、後段回路5とから構成されている。
この場合、ダイポールアンテナ1Bは、平衡出力であるので、アンテナと受信装置とは離れて配される場合、外部ノイズを受け易い。そのため、RF差動アンプ4への伝送線路には同軸ケーブルが用いられている。図6に示すように、ダイポールアンテナ1Bとインピーダンス整合回路2との間に、バラン3aを設け、ダイポールアンテナ1Bの平衡出力を不平衡に変更する。これにより、バラン3aとインピーダンス整合回路2との間の接続は同軸ケーブルを用いることができる。
また、インピーダンス整合回路2とRF差動アンプ4との間に、バラン3を設け、インピーダンス整合回路2の不平衡出力を平衡に変更する。これにより、インピーダンス整合回路2とバラン3との間の接続は同軸ケーブルを用いることができると共に、平衡回路であるRF差動アンプ4の入力端子IN1,IN2に接続することが可能となる。
また、バランを用いないアンテナ構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この場合、平面状アンテナ素子を用い、バランの代わりに平面アンテナ素子と、不平衡負荷とを結合するスロットラインを設けられる。このスロットラインは、平衡伝送ラインから構成されたアンテナ構造と、不平衡伝送ライン(例えば、同軸ケーブル)とを接続する。アンテナ構造の周波数応答は、バランを伝送スロットラインでもって置換することにより、広げることができる。
なお、2003年より、地上デジタル放送が開始されている。地上デジタル放送では、1チャンネル6MHzの帯域幅を14等分して(1つ約429kHz、これが「セグメント」と呼ばれる単位になる)、そのうちの1つを隣のチャンネルとの混信を防ぐすき間として利用、残る13個の「セグメント」を使って放送する。
セグメント単位で変調方式などのパラメータを個別に設定可能で、この13個のセグメントのうち、12個のセグメントを使って1つのハイビジョン映像を放映したり、4個ずつのセグメントを使って、3つの異なる標準画質の番組を放映することも可能となる。ハイビジョン画質の場合、現在の技術では13個のセグメントのほとんどを使わなければならないが、標準画質であれば4個程度のセグメントで伝送が可能で、2〜3個の別々の番組を放映できる。これは、デジタル放送ならではのメリットである。
また、携帯端末向けに、1個のセグメントを使ってよりデータ量の少ない番組を放映することも予定されている(1セグメント放送と呼ばれる)。これまでの、アナログ放送では自動車などの移動体で安定した受信を行うことが難しかった。しかし、地上デジタル放送では移動体で映像や音声をほとんどエラーなく受信することも可能である。外出先や通勤途中などで、携帯電話やモバイル端末でテレビを見ることができる。
上述したように、図6に示す受信回路10Aの場合には、バランが1個必要である。また、図8に示す受信回路10Bの場合には、ダイポールアンテナはモノポールアンテナと比較して、GNDによる特性変動が小さいなど性能面で優位であるが、バランが2個必要となる。バランを設けることによる部品コストの増大、及び部品配置面積の増大を招いていた。特にVHF、UHF帯の広帯域な受信システム等においては、バランも大型なものとなるため、受信装置の小型化が困難である。
また、ダイポールアンテナを用いる受信回路の場合、バランが2個余分に必要であるため、小型の受信装置への採用が制限されている。また、受信機の性能面ではバランでの変換ロスによりNFが劣化し、受信品質を影響するという問題があった。
また、携帯端末向けのデジタル放送の開始を伴い、1セグメント放送を受信する携帯端末において、受信効果を向上すると共に、安価、且つ小型化を図ることが要求されている。
そこで、この発明は、バランを配置する必要がなく、その変換ロスによる性能面の劣化を無くすと共に、部品コストの低減、部品配置面積の縮小ができ、安価、且つ小型化を図ることができるようにした受信回路および受信装置を提供することを目的とする。
この発明に係る受信回路は、ダイポールアンテナと、差動回路が用いられ、ダイポールアンテナにより受信された信号を増幅する増幅手段と、ダイポールアンテナと増幅手段との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合手段とを備え、ダイポールアンテナは、増幅手段に接近して配置されるものである。
例えば、ダイポールアンテナは、増幅手段と同一基板上に配置されるようになされる。
この発明に係る受信装置は、無線通信信号を受信する受信装置において、ダイポールアンテナと、差動回路が用いられ、ダイポールアンテナにより受信された信号を増幅する増幅手段と、ダイポールアンテナと増幅手段との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合手段とを備え、ダイポールアンテナは、増幅手段に接近して配置されるものである。
例えば、受信装置のダイポールアンテナは、増幅手段と同一基板上に配置されるようになされる。
この発明においては、アンテナに平衡出力のダイポールアンテナを用いて、該ダイポールアンテナは、増幅手段に接近して配置され、このダイポールアンテナの2つの出力をインピーダンス整合手段を介して直接に高周波増幅用増幅手段に入力する。これにより、外部ノイズの影響を抑えることができるため、アンテナと増幅手段との間に不平衡・平衡変換部品のバランを設ける必要がなくなり、バランによる変換ロスをなくしNFを改善すると共に、部品コストの低減、部品配置面積の縮小ができ、安価、且つ小型化を図ることが可能となる。
この発明によれば、平衡出力のダイポールアンテナと、受信信号を増幅する増幅手段と、ダイポールアンテナと増幅手段との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路とを備え、ダイポールアンテナは、増幅手段に接近して配置されるものであり、外部ノイズの影響を抑えることができるため、不平衡・平衡変換部品のバランを設ける必要がなくなり、バランの変換ロスによる性能面の劣化を無くすと共に、部品コストの低減、部品配置面積の縮小ができ、安価、且つ小型化を図ることができる。
特に、地上デジタル放送を受信する携帯電話等モバイル機器において、モノポールアンテナより受信性能が優れたダイポールアンテナを用いることができるため、受信効果を向上すると共に、安価、且つ小型化を実現することができる。
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態の受信回路および受信装置について説明する。
図1は、本発明の実施の形態の受信回路100の構成を示す図である。図1に示すように、受信回路100は、ダイポールアンテナ11と、インピーダンス整合手段としてのインピーダンス整合回路12と、増幅手段としてのRF(Radio Frequency)差動アンプ13と、後段回路20とから構成されている。
ダイポールアンテナ11は、2アンテナ素子1,2を直線状に配置した平衡出力アンテナである。実現できるアンテナの中でもアンテナ利得の指向性が広く、携帯端末で移動受信する場合のような電界が場所、時刻によって大きく変動するような場合、非常に有用なアンテナとなる。2つのアンテナ素子1,2は基板に形成されるようになされる。ダイポールアンテナ11は、インピーダンス整合回路12に接続される。偏波に関しては直線偏波となる。
インピーダンス整合回路12は、ダイポールアンテナ11とRF差動アンプ13との間のインピーダンスをマッチングする回路である。ダイポールアンテナ11からの受信信号はこのインピーダンス整合回路12を介してRF差動アンプ13に入力される。
図2は、インピーダンス整合回路12の構成を示す図である。図2(a)は、インピーダンス整合回路12の一般的な構成を示している。図2(b)は、インピーダンス整合回路12の具体例を示している。図2(b)に示すように、インピーダンス整合回路12は、平衡負荷インピーダンス整合回路であり、例えば、コンデンサX1,X1’,X3,X3’およびコイルX2,X2’から構成されている。図2(a)においては、X4はX1,X1’から合成され、X6はX3,X3’から合成されるものである。また、X5はX2およびX2’と等しい。
RF差動アンプ13は、高周波の無線信号を増幅するための高周波増幅回路である。この場合、RF差動アンプ13は、トランジスタ増幅回路が用いられる。RF差動アンプ13で増幅された信号は、後段回路20に入力される。このRF差動アンプ13は、トランジスタQ1,Q2および抵抗R1,R2を備え、入力端子IN1,IN2からの信号は、それぞれトランジスタQ1,Q2にベースに印加される。増幅された信号は出力端子OUT1,OUT2から出力される。
なお、RF差動アンプ13には、上述したバイポーラトランジスタの代わりに、電界効果トランジスタ(FET)を用いたり、多段に組み合わせたりしてもよい。
後段回路20は、RF差動アンプ13で増幅された信号を復調などの信号処理を行うものである。なお、一般的にRF差動アンプ13と後段回路20は信号処理回路としてモジュール化されるようになされる(後述する図3および図5参照)。
図3は、実施の形態の受信装置の構成を示す図である。図3に示す受信装置101は、上述した受信回路100を用いたUHF帯の広帯域受信システムである。
図3に示すように、受信装置101は、ダイポールアンテナ11と、インピーダンス整合回路12と、信号処理回路30と、表示部40と、スピーカ50とから構成されている。
ダイポールアンテナ11は、2つのアンテナ素子1,2を直線状に配置した平衡出力アンテナである。また、インピーダンス整合回路12は、ダイポールアンテナ11とRF差動アンプ13との間のインピーダンスをマッチングする回路である(上述した図2参照)。
信号処理回路30は、RF差動アンプ13と、ミキサ21と、ローカル発振器22と、IFアンプ23と、復調回路24と、ベースバンド回路25とを備え、モジュール化されている。この信号処理回路30で処理された信号は表示部40およびスピーカ50へ出力される。
また、受信装置101において、同調回路はインピーダンス整合回路12に含まれるようになされる。なお、同調回路は、図4のように信号処理回路30に配置されるようにしてもよい。
図4は、同調回路の配置例を示す図である。図4(a)は、同調回路28をインピーダンス整合回路12とRF差動アンプ13との間に配置される例を示している。また、図4(b)は、同調回路28をRF差動アンプ13とミキサ21との間に配置される例を示している。
図5は、受信装置101の基板配置例を示している。図5に示すように、ダイポールアンテナ11は基板に形成される。このダイポールアンテナ11は信号処理回路30に接近して配置されるようになされる。即ち、ダイポールアンテナ11はRF差動アンプ13に接近して配置されるようになされる。また、ダイポールアンテナ11と信号処理回路30との間に、インピーダンス整合回路12が配置されている。
この場合、ダイポールアンテナ11とインピーダンス整合回路12との間、またインピーダンス整合回路12と信号処理回路30との間は配線パターンによって接続されている。
また、基板にマイコン60、出力端子70およびUSB(Universal Serial Bus)インターフェース80が配置されている。信号処理回路30にマイコン60とモニタへの出力端子70が接続されている。マイコン60は、受信装置101の全体の動作を制御するものである。出力端子70は、表示部40およびスピーカ50へ映像または音声を出力する端子である。また、USBインターフェース80は、PC(Personal Computer)など外部機器を接続するためのものである。なお、このUSBインターフェース80の代わりに他の外部機器に接続するためのインターフェースを設けてもよい。
次に、上述した図3を参照しながら、受信装置101における受信する際の動作を説明する。
受信装置101において、受信する際に、ダイポールアンテナ11で受信されたUHF帯の信号は、直接にインピーダンス整合回路12に入力される。受信信号はインピーダンス整合回路12でRF差動アンプ13の入力インピーダンスにマッチングするように整合された後、RF差動アンプ13に入力される。RF差動アンプ13で受信信号が増幅された後、ミキサ21に入力され、ミキサ21でローカル発振器22からのローカル信号と混合され、RF信号はIF(Intermediate Frequency)信号にダウンコンバートされ、IFアンプ23へ出力される。ダウンコンバートにより得られたIF信号はIFアンプ23で増幅された後、復調回路24に入力される。IF信号は復調回路24で復調処理が行われる。復調回路24で得られた信号は、ベースバンド回路25で信号処理が行われ、そして、表示部40に映像、スピーカ50に音声が出力される。
このように本実施の形態においては、平衡出力のダイポールアンテナ11と、ダイポールアンテナ11の受信信号を入力するRF差動アンプ13と、ダイポールアンテナ11とRF差動アンプ13との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路12とを備え、ダイポールアンテナ11は、RF差動アンプ13に接近して配置される。これにより、外部ノイズの影響を抑えることができるため、不平衡・平衡変換部品のバランを設ける必要がなくなり、バランによる変換ロスをなくしNF(Noise Figure)を改善すると共に、部品コストの低減、部品配置面積の縮小ができ、安価、且つ小型化を図ることができる。
特に、地上デジタル音声放送信号、および地上デジタル放送の1セグメント方式のテレビジョン信号を受信する携帯電話等モバイル機器において、モノポールアンテナより受信性能が優れたダイポールアンテナを用いることができるため、受信効果を向上すると共に、安価、且つ小型化を実現することができる。
なお、上述実施の形態においては、UHF帯の広帯域受信システムであったが、これに限定されるものではない。VHF帯等他の帯域の受信システムにもこの発明を適用できる。
また、上述実施の形態においては、PCなど外部機器を接続するためのUSBインターフェース80が設けられたものであるが、これに限定されるものではない。USBインターフェース80を設けなくてもよい。
以上のように、この発明に係る受信回路および受信装置は、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistant)等モバイル機器、および車載テレビジョン受信機等の小型化、低コスト化を図る目的に利用できる。
11・・・ダイポールアンテナ、12・・・インピーダンス整合回路、13・・・RF差動アンプ、20・・・後段回路、21・・・ミキサ、22・・・ローカル発振器、23・・・IFアンプ、24・・・復調回路、25・・・ベースバンド回路、28・・・同調回路、30・・・信号処理回路、40・・・表示部、50・・・スピーカ、60・・・マイコン、70・・・出力端子、80・・・USBインターフェース、100・・・受信回路、101・・・受信装置
Claims (4)
- ダイポールアンテナと、
差動回路が用いられ、上記ダイポールアンテナにより受信された信号を増幅する増幅手段と、
上記ダイポールアンテナと増幅手段との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合手段とを備え、
上記ダイポールアンテナは、上記増幅手段に接近して配置される
ことを特徴とする受信回路。 - 上記ダイポールアンテナは、上記増幅手段と同一基板上に配置される
ことを特徴とする請求項1に記載の受信回路。 - 無線通信信号を受信する受信装置において、
ダイポールアンテナと、
差動回路が用いられ、上記ダイポールアンテナにより受信された信号を増幅する増幅手段と、
上記ダイポールアンテナと上記増幅手段との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合手段とを備え、
上記ダイポールアンテナは、上記増幅手段に接近して配置される
ことを特徴とする受信装置。 - 上記ダイポールアンテナは、上記増幅手段と同一基板上に配置される
ことを特徴とする請求項3に記載の受信装置。
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- 2004-02-06 JP JP2004031192A patent/JP2005223742A/ja active Pending
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