JP2005340994A - Antenna tuning circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばテレビ放送等に使用される広い周波数帯で高い利得を持つことのできるアンテナ同調回路に関する。 The present invention relates to an antenna tuning circuit capable of having a high gain in a wide frequency band used for television broadcasting, for example.
近年、テレビ放送受信可能な携帯端末の普及に伴い、アンテナの小型化が望まれている。特に、地上波ディジタルテレビ放送では500MHz(波長60cm前後)と中心周波数が高くなり、小型のアンテナを使用しながら、広帯域の周波数をカバーするアクティブ・アンテナ技術が注目されている。 In recent years, with the spread of portable terminals capable of receiving television broadcasts, it is desired to reduce the size of antennas. In particular, in terrestrial digital television broadcasting, the center frequency is as high as 500 MHz (wavelength of about 60 cm), and active antenna technology that covers a wideband frequency while using a small antenna attracts attention.
一例として、可変容量ダイオードを用いてアンテナの周波数特性を制御する方法が知られている。以下、従来のアンテナ同調回路200について、図3のブロック図を参照して説明する。図において、21はテレビジョン信号の放送波を受信する小型の誘電体アンテナ部、22は一端が誘電体アンテナ部21の一端に接続され他端が接地された可変容量ダイオード、23は一端が誘電体アンテナ部21の他端に接続されたチューナー部、24はチューナー部23からの信号を処理する中央演算処理部(図示せず)とディジタル/アナログ変換器(図示せず)とからなり受信チャンネルに適合した電圧を発生し可変容量ダイオード22に誘電体アンテナ部21の他端側から供給する電圧発生回路である。
As an example, a method for controlling the frequency characteristics of an antenna using a variable capacitance diode is known. Hereinafter, a conventional
上記構成のアンテナ同調回路200の動作を説明する。インダクタ成分を含む誘電体アンテナ部21で受信したテレビジョン信号は、チューナー部23で所望のチャンネルのテレビジョン信号を受信するようになっている。ここで、誘電体アンテナ部21の受信能力は一般のロッドアンテナに比べて受信可能な周波数帯域が極端に狭くなっている。従って、アンテナ回路内で各放送チャンネル毎に同調をさせる必要があるため、誘電体アンテナ部21と直列に可変容量ダイオード22を設け、さらに電圧発生回路24が各チャンネルに適合した電圧を可変容量ダイオード22に供給することにより、利得の高い周波数帯域をシフトさせ同調受信させている(例えば、特許文献1参照。)。
The operation of the
しかしながら、上記のアンテナ同調回路200では、同調を可変容量ダイオード22の容量変化に頼っているため、高い電圧(0〜30V)を印加しないと広帯域化に対応するための所望の容量の可変幅が取れないという問題があった。また、可変容量ダイオード22への印加電圧と容量の関係は、直線的ではないため、(同調)周波数から印加電圧を求める処理(ないし、制御)が複雑であった。
However, since the
この電力消費の問題と制御の複雑さを回避するものとして、可変容量ダイオード22に替え複数のキャパシタを用い、スイッチ素子で切り替える方式が提案されている。
In order to avoid the problem of power consumption and the complexity of control, a method has been proposed in which a plurality of capacitors are used instead of the
以下、キャパシタ切り替え方式のアンテナ同調回路210について、図4の等価回路を参照して説明する。図において、Lはアンテナを含む同調回路のインダクタンス、Rはアンテナを含む同調回路の抵抗、C0、C1、C2、C3はキャパシタで、それぞれ一端が共通に接続され端子TAに接続されている。キャパシタC0の他端は抵抗Rを介してインダクタンスLの一端に直列接続され、インダクタンスLの他端は端子TBに接続されている。
The capacitor switching type
S1、S2、S3は半導体スイッチ、TCは制御端子で、これらの半導体スイッチS1、S2、S3はアンテナ同調回路の共振周波数を所定値に維持するように制御回路(図示しない)によって開閉制御されている。キャパシタC1、C2、C3の他端は対応する各半導体スイッチS1、S2、S3の一端側に接続され、各半導体スイッチS1、S2、S3の各他端はキャパシタC0の他端側と接続されている。 S1, S2, and S3 are semiconductor switches, and TC is a control terminal. These semiconductor switches S1, S2, and S3 are controlled to be opened and closed by a control circuit (not shown) so as to maintain the resonance frequency of the antenna tuning circuit at a predetermined value. Yes. The other ends of the capacitors C1, C2, and C3 are connected to one end sides of the corresponding semiconductor switches S1, S2, and S3, and the other ends of the semiconductor switches S1, S2, and S3 are connected to the other end side of the capacitor C0. Yes.
上記構成のアンテナ同調回路210によれば、キャパシタC0と、C1、C2、C3のうちどれかが並列接続されることにより、C1、C2、C3を互いに相異なる容量としておけば合成容量を可変とすることができる。図示例では、キャパシタC1、C2、C3の各容量をキャパシタC0のそれぞれ2倍、4倍、8倍とした。こうして、アンテナ同調回路の共振周波数を段階的に所定値に維持し、小型のアンテナを使用しながら広帯域の周波数をカバーしている(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、上記従来例のアンテナ同調回路210では、容量の合成がディジタル的となり微調整ができないという問題点があった。また、個々のキャパシタを半導体で作るには占有面積が大きくなりIC化の面で不利であった。
However, the conventional
本発明は上記問題点に鑑み、同調回路の容量を広範囲に微調整でき且つIC化のできるアンテナ同調回路を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an antenna tuning circuit that can finely adjust the capacitance of the tuning circuit over a wide range and can be integrated into an IC.
請求項1記載の発明は、地上波信号を受信可能なアンテナ素子と、アンテナ素子に接続される容量素子と、受信周波数帯域に応じて容量素子を選択するための半導体スイッチ素子とを備えたアンテナ同調回路において、
容量素子は、一端が共通接続された複数の可変容量ダイオードであり、1以上の可変容量ダイオードの他端が共通接続されて複数の可変容量ダイオード群をなすと共に、対応する各半導体スイッチ素子の一端側に接続され、各半導体スイッチ素子の各他端が共通接続されたことを特徴とするアンテナ同調回路である。
The invention according to claim 1 is an antenna including an antenna element capable of receiving a terrestrial signal, a capacitive element connected to the antenna element, and a semiconductor switch element for selecting the capacitive element according to the reception frequency band. In the tuning circuit,
The capacitive element is a plurality of variable capacitance diodes having one end commonly connected, and the other ends of the one or more variable capacitance diodes are commonly connected to form a plurality of variable capacitance diode groups, and one end of each corresponding semiconductor switch element. The antenna tuning circuit is characterized in that the other end of each semiconductor switch element is connected in common.
請求項2記載の発明は、アンテナ素子が、受信波長の略4分の1の長さであることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ同調回路である。 A second aspect of the present invention is the antenna tuning circuit according to the first aspect, wherein the antenna element has a length that is substantially a quarter of the reception wavelength.
請求項3記載の発明は、各可変容量ダイオード群をなす可変容量ダイオードの数が、1から始まる2の等比数列となっていることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ同調回路である。
The invention according to
請求項4記載の発明は、各半導体スイッチ素子が、光によるスイッチ制御であることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ同調回路である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the antenna tuning circuit according to the first aspect, each semiconductor switch element is a switch control by light.
請求項5記載の発明は、各可変容量ダイオード群の合成容量が、共振周波数と所望の周波数との差異を検出して所望の周波数に合致させる電圧発生回路による電圧を印加され微調整されることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のアンテナ同調回路である。 According to the fifth aspect of the present invention, the combined capacitance of each variable capacitance diode group is finely adjusted by applying a voltage from a voltage generation circuit that detects a difference between the resonance frequency and the desired frequency and matches the desired frequency. The antenna tuning circuit according to claim 1, wherein:
請求項6記載の発明は、地上波信号を受信可能な受信波長の略4分の1の長さのアンテナ素子と、アンテナ素子に接続される容量素子と、受信周波数帯域に応じて容量素子を選択するための光によりスイッチ制御される半導体スイッチ素子とを備えたアンテナ同調回路であって、
容量素子が、一端が共通接続された複数の可変容量ダイオードであり、1から始まる2の等比数列の個数で他端が共通接続されて複数の可変容量ダイオード群をなすと共に、複数の可変容量ダイオード群に対応する各半導体スイッチ素子の一端側に接続され、各半導体スイッチ素子の各他端が共通接続され、各可変容量ダイオード群の合成容量が、共振周波数と所望の周波数との差異を検出して所望の周波数に合致させる電圧発生回路による電圧を印加され微調整されることを特徴とするアンテナ同調回路である。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an antenna element having a length that is approximately a quarter of a reception wavelength capable of receiving a terrestrial signal, a capacitive element connected to the antenna element, and a capacitive element according to a reception frequency band. An antenna tuning circuit comprising a semiconductor switch element that is switch-controlled by light for selection,
The capacitive element is a plurality of variable capacitance diodes with one end connected in common, and the other end is connected in common with the number of geometric sequences of 2 starting from 1 to form a plurality of variable capacitance diode groups, and a plurality of variable capacitances. Connected to one end of each semiconductor switch element corresponding to the diode group, each other end of each semiconductor switch element is connected in common, and the combined capacitance of each variable capacitance diode group detects the difference between the resonance frequency and the desired frequency Then, the antenna tuning circuit is characterized in that a voltage by a voltage generation circuit that matches a desired frequency is applied and finely adjusted.
本発明のアンテナ同調回路によれば、可変容量ダイオードを複数並列接続し半導体スイッチにより選択的に切り替える構成としたので、同調回路の容量を広範囲に且つ微調整できIC化することができる。そして、小型のアンテナを使用しながら、広帯域の周波数をカバーできる。 According to the antenna tuning circuit of the present invention, since a plurality of variable capacitance diodes are connected in parallel and selectively switched by a semiconductor switch, the capacitance of the tuning circuit can be finely adjusted over a wide range and an IC can be realized. And it is possible to cover a wide frequency range while using a small antenna.
アンテナ同調回路の容量を広範囲に且つ微調整できIC化するという目的を、可変容量ダイオードを複数並列接続し半導体スイッチにより選択的に切り替えることで実現した。 The purpose of making an IC that can finely adjust the capacitance of the antenna tuning circuit over a wide range is realized by connecting a plurality of variable capacitance diodes in parallel and selectively switching them with a semiconductor switch.
以下、本発明の実施例1のアンテナ同調回路100について、図1を参照して説明する。図において、Lはアンテナを含む同調回路のインダクタンス、Rはアンテナを含む同調回路の抵抗、VC1、VC2、VC3、VC4は可変容量ダイオードで、それぞれ一端が共通に接続され端子TAに接続されている。
Hereinafter, an
S1、S2、S3、S4は半導体スイッチ、TCは制御端子で、これらの半導体スイッチS1、S2、S3、S4はアンテナ同調回路の共振周波数を所定値に維持するように制御回路(図示しない)によって開閉制御されている。可変容量ダイオードVC1、VC2、VC3、VC4の他端は対応する各半導体スイッチS1、S2、S3、S4の一端側に接続され、各半導体スイッチS1、S2、S3、S4の各他端は抵抗Rを介してインダクタンスLの一端に直列接続され、インダクタンスLの他端は端子TBに接続されている。 S1, S2, S3, S4 are semiconductor switches, TC is a control terminal, and these semiconductor switches S1, S2, S3, S4 are controlled by a control circuit (not shown) so as to maintain the resonance frequency of the antenna tuning circuit at a predetermined value. Open / close controlled. The other ends of the variable capacitance diodes VC1, VC2, VC3, VC4 are connected to one ends of the corresponding semiconductor switches S1, S2, S3, S4, and the other ends of the semiconductor switches S1, S2, S3, S4 are resistors R. Is connected in series to one end of the inductance L, and the other end of the inductance L is connected to the terminal TB.
上記構成のアンテナ同調回路210によれば、可変容量ダイオードVC1、VC2、VC3、VC4が各半導体スイッチにより抵抗Rに接続されることになる。
According to the
可変容量ダイオードVC2、VC3、VC4を可変容量ダイオードVC1のそれぞれ2個、4個、8個の並列接続とすることで、各可変容量ダイオードの容量は1から始まる2の等比数列となる。そして、導通させる半導体スイッチを好適に選択することで合成容量を1から15段階までディジタル的に制御することができる。合成容量が直線的な変化をするため、アンテナ同調回路の共振周波数を広い周波数範囲から同調選択する時の制御が容易となる。 By connecting the variable capacitance diodes VC2, VC3, and VC4 in parallel with two, four, and eight variable capacitance diodes VC1, respectively, the capacitance of each variable capacitance diode becomes a geometric sequence of 2 starting from 1. The composite capacitor can be digitally controlled from 1 to 15 levels by suitably selecting a semiconductor switch to be conducted. Since the combined capacitance changes linearly, it is easy to control when tuning the resonance frequency of the antenna tuning circuit from a wide frequency range.
さらに、端子TA側より接続された可変容量ダイオードに電圧を印加することで合成容量を微調整することができ、小型のアンテナを使用しながら、アンテナ同調回路の共振周波数を連続的に所定値に維持できる。また、同調回路の容量を可変容量ダイオードで作っているためIC化することができる。 Furthermore, the combined capacitance can be finely adjusted by applying a voltage to the variable capacitance diode connected from the terminal TA side, and the resonance frequency of the antenna tuning circuit is continuously set to a predetermined value while using a small antenna. Can be maintained. In addition, since the tuning circuit has a variable capacitance diode, it can be integrated into an IC.
次に、本発明の実施例2のアンテナ同調回路110について、図2を参照して説明する。図1に示すアンテナ同調回路100と異なる点は、半導体スイッチ(S1、S2、S3、S4)を光MOSFET(P1、P2、P3、P4)とした点である。
Next, the
実施例2によれば、制御信号が光であり、制御回路(図示しない)をアンテナ同調回路から電気的に切り離すことができる。従って、同調回路のインピーダンスやQ(Quality factor)等の高周波特性に影響を与える制御回路の影響を最小にできる。 According to the second embodiment, the control signal is light, and the control circuit (not shown) can be electrically disconnected from the antenna tuning circuit. Therefore, it is possible to minimize the influence of the control circuit which affects the high frequency characteristics such as the impedance of the tuning circuit and Q (Quality factor).
本発明のアンテナ同調回路は、今後拡大するディジタル・テレビ放送に使用される高周波で広帯域の周波数をカバーする受信装置のアンテナ同調回路に広く適用できる。 The antenna tuning circuit of the present invention can be widely applied to the antenna tuning circuit of a receiving apparatus that covers high-frequency and wide-band frequencies used in digital TV broadcasting that will be expanded in the future.
21 誘電体アンテナ部
22 可変容量ダイオード
23 チューナー部
24 電圧発生回路
L インダクタンス
R 抵抗
TA、TB、TC 端子
S1、S2、S3、S4 半導体スイッチ
P1、P2、P3、P4 光MOSFET
C0、C1、C2、C3 キャパシタ
VC1、VC2、VC3、VC4 可変容量ダイオード
100、200、210 アンテナ同調回路
21
C0, C1, C2, C3 Capacitors VC1, VC2, VC3, VC4
Claims (6)
前記アンテナ素子に接続される容量素子と、
受信周波数帯域に応じて前記容量素子を選択するための半導体スイッチ素子とを備えたアンテナ同調回路において、
前記容量素子は、一端が共通接続された複数の可変容量ダイオードであり、1以上の前記可変容量ダイオードの他端が共通接続されて複数の可変容量ダイオード群をなすと共に、対応する前記各半導体スイッチ素子の一端側に接続され、前記各半導体スイッチ素子の各他端が共通接続されたことを特徴とするアンテナ同調回路。 An antenna element capable of receiving a terrestrial signal;
A capacitive element connected to the antenna element;
In an antenna tuning circuit comprising a semiconductor switch element for selecting the capacitive element according to a reception frequency band,
The capacitive element is a plurality of variable capacitance diodes having one end commonly connected, and the other ends of the one or more variable capacitance diodes are commonly connected to form a plurality of variable capacitance diode groups. An antenna tuning circuit, wherein the antenna tuning circuit is connected to one end of an element, and the other ends of the semiconductor switch elements are connected in common.
前記アンテナ素子に接続される容量素子と、
受信周波数帯域に応じて前記容量素子を選択するための光によりスイッチ制御される半導体スイッチ素子とを備えたアンテナ同調回路であって、
前記容量素子が、一端が共通接続された複数の可変容量ダイオードであり、1から始まる2の等比数列の個数で他端が共通接続されて複数の可変容量ダイオード群をなすと共に、前記複数の可変容量ダイオード群に対応する前記各半導体スイッチ素子の一端側に接続され、前記各半導体スイッチ素子の各他端が共通接続され、前記各可変容量ダイオード群の合成容量が、共振周波数と所望の周波数との差異を検出して所望の周波数に合致させる電圧発生回路による電圧を印加され微調整されることを特徴とするアンテナ同調回路。 An antenna element having a length that is approximately a quarter of the reception wavelength capable of receiving a terrestrial signal;
A capacitive element connected to the antenna element;
An antenna tuning circuit including a semiconductor switch element that is switch-controlled by light for selecting the capacitive element according to a reception frequency band,
The capacitive element is a plurality of variable capacitance diodes having one end connected in common, and the other end is connected in common with the number of two geometric sequences starting from 1 to form a plurality of variable capacitance diode groups. Connected to one end side of each semiconductor switch element corresponding to the variable capacitance diode group, each other end of each semiconductor switch element is connected in common, and the combined capacitance of each variable capacitance diode group has a resonance frequency and a desired frequency. The antenna tuning circuit is characterized in that a voltage generated by a voltage generation circuit that detects a difference between the two and matches a desired frequency is applied and finely adjusted.
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JP2007096381A (en) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Fujitsu Ten Ltd | Antenna input unit |
JP2008072695A (en) * | 2006-07-06 | 2008-03-27 | Dibcom | Integrated tuner circuit with antenna control |
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