JP2008085422A - Ａｍ用のループアンテナ入力回路およびこれを用いたａｍラジオ受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＭラジオ受信機のループアンテナ入力回路において、電流性ノイズの増加を招くことなく、トランス等を用いたインピーダンス変換回路を不要にできるようにしてＩＣ化を容易にする。
【解決手段】ループアンテナ１からの入力信号を増幅する増幅素子としてｐ−ＭＯＳＦＥＴ２１，２２を用い、これをループアンテナ１に直接接続することにより、ループアンテナ１からの入力信号をｐ−ＭＯＳＦＥＴ２１，２２によってハイインピーダンスで受けることができるようにして、ハイインピーダンスに変換するためのトランス等を不要にするとともに、ループアンテナ１自体のインピーダンスを上げる必要もなくして、電流性ノイズの発生を抑止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＡＭ用のループアンテナ入力回路およびこれを用いたＡＭラジオ受信機に関し、特に、アンテナとしてループアンテナを用いたＡＭラジオ受信機に用いて好適なものである。

ラジオ受信機などの放送信号受信装置で使用されるアンテナとして、ループアンテナがある。ループアンテナは、導線を何回か巻いて形成したコイル内部の磁場の変化により誘導起電力を取り出す原理のものである。例えば、ホームオーディオ用のＡＭラジオ受信機では、ループアンテナ入力回路は、一次側コイルとこれに電磁結合する二次側コイルとから成る同調トランス、一次側コイルに並列に接続する可変容量ダイオードおよびコンデンサを備えている。

図３は、ループアンテナを用いた従来のＡＭラジオ受信機の構成の一部を示す図である。図３において、１０１はループアンテナ、１０２はコイルを使用したトランス、１０３は可変容量ダイオード、１０４はコンデンサ、１０５はＬＮＡ（Low Noise Amplifier：低雑音増幅器）、１０６は可変容量ダイオード１０３に対する制御電圧の入力端子である。

ループアンテナ１０１で受信された高周波信号（ＲＦ信号）のうち、可変容量ダイオード１０３と共に形成される共振回路により共振した同調周波数のＲＦ信号が、トランス１０２によってインピーダンス変換されてＬＮＡ１０５に供給される。ＬＮＡ１０５においてＲＦ信号は低雑音で増幅され、図示しない次段の周波数変換器に供給される。

このように、ループアンテナ１０１を用いた従来のＡＭラジオ受信機では、インピーダンス変換用にトランス１０２や可変容量ダイオード１０３を使用していた。インピーダンス変換を行うのは、ループアンテナ１０１はインピーダンスが低く（数百Ω）、そのままでは同調の効果が小さい（Ｑ値が高くとれない）ため、可変容量デバイスとのインピーダンスマッチングをとることが必要となるからである。

なお、ダイポールアンテナを用いた車載用ラジオ受信機において、アンテナからの入力信号を増幅する増幅素子として、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の構成では、ＦＥＴのドレイン電流が小さい時にはインピーダンスが大きくなる。
特開平１１−３１２９３７号公報

また、コイル型のヘリカルアンテナと、変換した搬送波電力を増幅する信号増幅回路とを備えたアンテナ入力回路において、信号増幅回路を入力インピーダンスの高い差動増幅回路とし、２つのトランジスタには低雑音でインピーダンスの高いＦＥＴを採用した技術も存在する（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−１３１４９号公報

しかしながら、ループアンテナを用いたＡＭラジオ受信機では、上述したように、ループアンテナのインピーダンスが低くて同調の効果が小さいため、インピーダンスマッチングをとるためにトランス等を用いた同調回路が必要になる。ところが、トランス等はこれをＩＣチップに内蔵することが難しく、ＩＣチップの外付け部品として構成しなければならないという問題があった。同調回路を不要とするために、ループアンテナのインピーダンスを上げる方法も考えられるが、そうすると電流性ノイズが増加してしまうという問題を生じる。

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、ＡＭラジオ受信機のループアンテナ入力回路において、電流性ノイズの増加を招くことなく、トランス等を用いたインピーダンス変換回路を不要にできるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、ループアンテナに対して増幅素子を直接接続し、同調をとらない増幅素子として、低雑音で入力インピーダンスの高い電界効果トランジスタを用いている。
また、本発明の他の態様では、増幅素子を用いた信号増幅回路として、入力インピーダンスが高い差動増幅回路を用いている。

上記のように構成した本発明によれば、インピーダンスの低いループアンテナを用いた場合であっても、これに直接接続されたインピーダンスの高い電界効果トランジスタで入力信号を受けることができるため、ハイインピーダンスに変換するためのトランス等から成るインピーダンス変換回路が不要となり、アンテナ入力回路のＩＣ化を容易にすることができる。また、ループアンテナ自体のインピーダンスを上げる必要もないので、電流性ノイズの発生を抑止することもできる。さらに、電界効果トランジスタで構成した差動増幅回路は、雑音の発生を少なくして入力信号だけを効率良く増幅することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態によるループアンテナ入力回路を用いたＡＭラジオ受信機の要部構成例を示す図である。図１に示すように、本実施形態のＡＭラジオ受信機は、そのフロントエンド部の構成として、ループアンテナ１と、ループアンテナ１に直接接続された差動増幅器２とを備えて構成されている。このうち差動増幅器２は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）プロセスまたはＢｉ−ＣＭＯＳ（Bipolar-CMOS）プロセスにより１つのＩＣチップ１０に集積化されている。

本実施形態の差動増幅器２は、増幅素子である２つのｐ−ＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２１，２２と、ｐ−ＭＯＳＦＥＴ２１，２２と電源Ｖｃｃとの間に接続された定電流源２３と、ｐ−ＭＯＳＦＥＴ２１，２２とグランドとの間に接続された２つの抵抗２４，２５とを備えて構成されている。ｐ−ＭＯＳＦＥＴ２１，２２のゲートは共にループアンテナ１に接続されている。

このように、本実施形態では、ループアンテナ１からの入力信号を増幅する増幅素子としてｐ−ＭＯＳＦＥＴ２１，２２を用い、これをループアンテナ１に直接接続している。また、ｐ−ＭＯＳＦＥＴ２１，２２を増幅素子とする信号増幅回路は、当該ｐ−ＭＯＳＦＥＴ２１，２２を差動対とする差動増幅器２により構成している。

上記のように構成した本実施形態のＡＭラジオ受信機によれば、ループアンテナ１からの入力信号をｐ−ＭＯＳＦＥＴ２１，２２によってハイインピーダンスで受けることができる。このため、ハイインピーダンスに変換するためのトランス等が不要となり、アンテナ入力回路のＩＣ化を容易にすることができる。また、ループアンテナ１自体のインピーダンスを上げる必要もないので、電流性ノイズの発生を抑止することもできる。さらに、増幅素子としてのｐ−ＭＯＳＦＥＴ２１，２２、およびこれを用いて構成した差動増幅器２は、雑音の発生を少なくして入力信号だけを効率良く増幅することができる。

なお、上記実施形態では、増幅素子としてｐ−ＭＯＳＦＥＴ２１，２２を用いる例について説明したが、ｎ−ＭＯＳＦＥＴを用いても良い。また、差動増幅器２は、発生するノイズが小さくＳ／Ｎが良いＬＮＡ（Low Noise Amplifier：低雑音増幅器）とするのが好ましい。なお、ｐ−ＭＯＳＦＥＴ２１，２２を用いた場合には、フリッカノイズをより効果的に低減することができるというメリットがある。

図２は、本実施形態によるループアンテナ入力回路を用いたＡＭラジオ受信機の別の要部構成例を示す図である。図２に示すＡＭラジオ受信機は、ループアンテナ１と、ループアンテナ１に直接接続されたＬＮＡ３とを備えて構成されている。このうちＬＮＡ３は、例えばＣＭＯＳプロセスまたはＢｉ−ＣＭＯＳプロセスによって１つのＩＣチップ１０に集積化されている。

ＬＮＡ３は、増幅素子である２つのｎ−ＭＯＳＦＥＴ３１，３２と、ｎ−ＭＯＳＦＥＴ３１，３２と電源Ｖｃｃとの間に接続された２つの抵抗３３，３４と、ｎ−ＭＯＳＦＥＴ３１，３２とグランドとの間に接続された２つの定電流源３５，３６と、バイアス抵抗３７とを備えて構成されている。ループアンテナ１は、ｎ−ＭＯＳＦＥＴ３１，３２のドレインに接続されている。また、ｎ−ＭＯＳＦＥＴ３１，３２のゲートは共にバイアス抵抗３７を介してグランドに接続されている。

このように、ｎ−ＭＯＳＦＥＴ３１，３２をゲート接地により構成した場合には、ＩＣチップ１０の入力インピーダンスＺ_inが、ｎ−ＭＯＳＦＥＴ３１，３２のコンダクタンスｇ_mの逆数にほぼ等しくなって単純化できる（Ｚ_in≒１／ｇ_m）。本実施形態では、ｎ−ＭＯＳＦＥＴ３１，３２を例えばＣＭＯＳプロセスのＦＥＴで構成しているため、コンダクタンスｇ_mは小さくなり、入力インピーダンスＺ_inは大きくなる。そのため、バイアス抵抗３７を調整してコンダクタンスｇ_mを適切な値とすることにより、ループアンテナ１とのインピーダンスマッチング（ループアンテナ１が持つ低インピーダンスの適切な高インピーダンスへの変換）を容易に行うことができる。

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明は、ループアンテナを使用して放送信号を受信する放送信号受信装置、特にＡＭラジオ受信機に有用である。

本実施形態によるループアンテナ入力回路を用いたＡＭラジオ受信機の要部構成例を示す図である。 本実施形態によるループアンテナ入力回路を用いたＡＭラジオ受信機の別の要部構成例を示す図である。 ループアンテナを用いた従来のＡＭラジオ受信機の一部構成例を示す図である。

符号の説明

１ ループアンテナ
２ 差動増幅器
３ ＬＮＡ
２１，２２ ｐ−ＭＯＳＦＥＴ
３１，３２ ｎ−ＭＯＳＦＥＴ

Claims (3)

1. ループアンテナからの入力信号を増幅する増幅素子を上記ループアンテナに直接接続し、上記増幅素子として電界効果トランジスタを用いたことを特徴とするＡＭ用のループアンテナ入力回路。
2. 上記増幅素子は、差動増幅回路の差動対を構成する電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のＡＭ用のループアンテナ入力回路。
3. ループアンテナと、
   上記ループアンテナに対して直接接続された半導体チップ内の信号増幅回路とを備え、
   上記信号増幅回路を構成する増幅素子として電界効果トランジスタを用いたことを特徴とするＡＭラジオ受信機。