JP2008228173A - Receiver input circuit - Google Patents

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Kazuo Kawai
一夫 川井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a receiver input circuit capable of remarkably reducing a noise exponent in the receiver input circuit by connecting a double-terminal type floating negative resistor circuit 2 between a frequency selector circuit 1 and a high-frequency input stage 3 and canceling a resistance component formed in the frequency selector circuit 1 by a negative resistance. <P>SOLUTION: In the receiver input circuit including the frequency selector circuit 1 which selects a received high-frequency signal and the high-frequency input stage 3 which supplies the high-frequency signal selected by the frequency selector circuit 1, the double-terminal type floating negative resistor circuit 2 is connected between the frequency selector circuit 1 and the high-frequency input stage 3, and the resistance component formed in the frequency selector circuit 1 is canceled with negative resistance of the double-terminal type floating resistor circuit 2. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、受信機入力回路に係り、特に、受信した高周波信号を選択する周波数選択回路とそれに次続される高周波入力段との間に2端子型浮動負性抵抗回路を接続し、その2端子型浮動負性抵抗回路の負性抵抗により受信機入力回路における雑音指数を低減させるようにした受信機入力回路に関する。   The present invention relates to a receiver input circuit, and in particular, a two-terminal floating negative resistance circuit is connected between a frequency selection circuit that selects a received high-frequency signal and a high-frequency input stage that follows it. The present invention relates to a receiver input circuit in which a noise figure in a receiver input circuit is reduced by a negative resistance of a terminal type floating negative resistance circuit.

一般に、受信機入力回路には、受信の対象となる高周波信号周波数や受信の対象となる信号周波数帯域によって種々の回路形式のものが用いられているが、大別すると、次の2つの回路方式のものに集約される。その第1の回路方式は、同調回路とインピーダンス整合回路とによって構成されるもので、アンテナで受信した高周波信号をインピーダンス整合回路を介して同調回路に供給する回路方式のものであり、その第2の回路方式は、広帯域ローパスフィルタや広帯域バンドパスフィルタ等の集中定数フィルタによって構成するもので、受信した高周波信号に設定される精密な周波数選択特性は、受信機入力回路でなく、中間周波数選択段の特性に委ねるようした回路方式のものである。   Generally, the receiver input circuit is used in various circuit formats depending on the high frequency signal frequency to be received and the signal frequency band to be received. Are aggregated into The first circuit system includes a tuning circuit and an impedance matching circuit, and is a circuit system that supplies a high-frequency signal received by an antenna to the tuning circuit via the impedance matching circuit. This circuit method is configured by a lumped constant filter such as a broadband low-pass filter or a broadband band-pass filter. The precise frequency selection characteristic set for the received high-frequency signal is not the receiver input circuit but the intermediate frequency selection stage. It is of the circuit system that leaves it to the characteristics of

この場合、前記第1の回路方式は、以前から受信機入力回路によく用いられているもので、受信機入力回路における周波数選択特性が良好であり、受信機入力回路における雑音指数を比較的低くすることができるものである。これに対して、前記第2の回路方式は、近年になって多く用いられるようになったもので、多数の局から送信される無線周波数信号に対して総合的な受信機能を備えているものであって、同調回路を使用した第1の回路方式のものではその同調回路の同調周波数の設定を可変容量ダイオードの容量変化によって賄うことが難しく、そのために同調回路を用いる代わりに広帯域ローパスフィルタや広帯域バンドパスフィルタ等の集中定数フィルタを用いているもので、最近ではこの第2の回路方式が主流になりつつある。   In this case, the first circuit method is often used for the receiver input circuit from before, the frequency selection characteristic in the receiver input circuit is good, and the noise figure in the receiver input circuit is relatively low. Is something that can be done. On the other hand, the second circuit system has been widely used in recent years, and has a comprehensive reception function for radio frequency signals transmitted from many stations. In the first circuit system using the tuning circuit, it is difficult to cover the tuning frequency setting of the tuning circuit by changing the capacitance of the variable capacitance diode. For this reason, instead of using the tuning circuit, a wideband low-pass filter or A lumped constant filter such as a broadband band pass filter is used, and recently, the second circuit system is becoming mainstream.

ところで、周波数選択回路とそれに続く高周波入力段とを備える受信機入力回路は、受信機入力回路における雑音指数をFとしたとき、受信機内に発生する雑音電圧は、雑音指数Fの平方根(√F)によって表される。このため、受信機入力回路における雑音指数Fは、できるだけ低い値に抑えられるような周波数選択回路の回路構成を採用すれば、受信機内に発生する雑音電圧の含有比を少なくした有効信号成分を得ることが可能になる。   By the way, in a receiver input circuit including a frequency selection circuit and a subsequent high-frequency input stage, when the noise figure in the receiver input circuit is F, the noise voltage generated in the receiver is the square root of the noise figure F (√F ). For this reason, if a circuit configuration of a frequency selection circuit that can suppress the noise figure F in the receiver input circuit as low as possible is employed, an effective signal component with a reduced content ratio of noise voltage generated in the receiver is obtained. It becomes possible.

この場合、通常の受信機入力回路は、各部のインピーダンスを等価抵抗で現わした抵抗等価回路を用いて雑音指数Fを算出することができるもので、図5は、かかる既知の受信機入力回路における雑音指数Fを算出するための抵抗等価回路図である。   In this case, the normal receiver input circuit can calculate the noise figure F using a resistance equivalent circuit in which the impedance of each part is expressed by an equivalent resistance. FIG. 5 shows such a known receiver input circuit. It is a resistance equivalent circuit diagram for calculating the noise figure F in FIG.

図5において、RS は信号源内部抵抗であり、R0 は負荷抵抗であり、また、RN は等価雑音抵抗であって、受信機入力回路における雑音指数Fは、次式(1)により表される。

Figure 2008228173
In FIG. 5, RS is a signal source internal resistance, R0 is a load resistance, RN is an equivalent noise resistance, and a noise figure F in the receiver input circuit is expressed by the following equation (1). .
Figure 2008228173

通常、受信機入力回路においては、信号源内部抵抗RS と負荷抵抗R0 とがインピーダンス整合状態にして使用するので、RS =R0 であり、この関係を式(1)に入れると、次式(2)のようになる。

Figure 2008228173
Usually, in the receiver input circuit, the signal source internal resistance Rs and the load resistance R0 are used in an impedance matching state, so that Rs = R0. When this relationship is put into the equation (1), the following equation (2) )become that way.
Figure 2008228173

なお、前記式(1)における信号源内部抵抗RS は、周波数選択回路が第1の回路方式により構成されている場合、その給電線インピーダンスをrS 、給電線から同調回路への昇圧比をmとしたとき、その2次側に換算した値(RS =m2 rS )に設定され、負荷抵抗R0 は、同調回路の共振インピーダンスを示すものである。一方、周波数選択回路が第2の回路方式により構成されている場合、負荷抵抗R0 は、広帯域フィルタの終端抵抗を示すものである。また、等価雑音抵抗RN は、高周波入力段及びその後段側に発生する全雑音を高周波入力段の入力端子に換算した等価雑音抵抗であり、周波数選択回路の構成に係りなく、ほぼ一定の値を示すものである。 Note that the signal source internal resistance RS in the above equation (1) is expressed as follows. When the frequency selection circuit is configured by the first circuit system, the power supply line impedance is rS and the step-up ratio from the power supply line to the tuning circuit is m. Then, the value converted to the secondary side (RS = m 2 rS) is set, and the load resistance R 0 indicates the resonance impedance of the tuning circuit. On the other hand, when the frequency selection circuit is configured by the second circuit system, the load resistance R0 indicates the termination resistance of the broadband filter. The equivalent noise resistance RN is an equivalent noise resistance obtained by converting all noise generated in the high frequency input stage and the subsequent stage side to the input terminal of the high frequency input stage, and has an almost constant value regardless of the configuration of the frequency selection circuit. It is shown.

実際に用いられている周波数選択回路においては、同調回路が用いられている第1の回路方式の場合、同調回路が同調しているときに負荷抵抗R0 がかなり高い値を示すものであるのに対し、等価雑音抵抗RN が受信機の回路構成によってほぼ固有の値を示すものであるため、前記式(2)における抵抗比(4RN /RS )の値を比較的小さくすることが可能にはなるが、広帯域フィルタが用いられている第2の回路方式の場合、その終端抵抗は例えば75Ωというように自ずと決められた低い値になることから、前記式(2)における抵抗比(4RN /RS )の値を小さくすることはできないものである。この結果、周波数選択回路にいずれの回路方式を採用したとしても、受信機入力回路における雑音指数Fは、限られた範囲内の値になり、大幅な低減をすることはできない。
使用する特許文献はなし
In the frequency selection circuit actually used, in the case of the first circuit system in which the tuning circuit is used, the load resistance R0 exhibits a considerably high value when the tuning circuit is tuned. On the other hand, since the equivalent noise resistance RN shows a substantially unique value depending on the circuit configuration of the receiver, the value of the resistance ratio (4RN / RS) in the equation (2) can be made relatively small. However, in the case of the second circuit system in which a wideband filter is used, the termination resistance is a low value that is naturally determined to be, for example, 75Ω, so that the resistance ratio (4RN / RS) in the above equation (2). The value of cannot be reduced. As a result, no matter which circuit method is adopted for the frequency selection circuit, the noise figure F in the receiver input circuit becomes a value within a limited range and cannot be significantly reduced.
No patent literature to use

既知の受信機入力回路は、前述のように、周波数選択回路として、同調回路を用いたとき、または、広帯域フィルタを用いたときのいずれの回路方式であっても、受信機入力回路における雑音指数Fを大幅に低減させることはできない。そのため、受信機の分野においては、受信機入力回路における雑音指数Fを低減することに自ずと限界があることから、その雑音指数Fをより低減させることが重要な解決すべき課題になっている。   As described above, the known receiver input circuit has a noise figure in the receiver input circuit regardless of whether the frequency selection circuit uses a tuning circuit or a wideband filter. F cannot be significantly reduced. For this reason, in the field of receivers, there is a limit to reducing the noise figure F in the receiver input circuit. Therefore, reducing the noise figure F is an important issue to be solved.

本発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたもので、その目的は、周波数選択回路と高周波入力段との間に2端子型浮動負性抵抗回路を接続し、その負性抵抗により周波数選択回路に形成される抵抗成分を打ち消すことにより、雑音指数を大幅に低減させることを可能にした受信機入力回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a technical background, and an object of the present invention is to connect a two-terminal floating negative resistance circuit between a frequency selection circuit and a high-frequency input stage, and to use the negative resistance. An object of the present invention is to provide a receiver input circuit capable of significantly reducing a noise figure by canceling a resistance component formed in a frequency selection circuit.

前記目的を達成するために、本発明による受信機入力回路は、アンテナで受信した高周波信号を選択する周波数選択回路と、周波数選択回路で選択した高周波信号を供給する高周波入力段とを備える受信機入力回路において、周波数選択回路と高周波入力段との間に2端子型浮動負性抵抗回路を接続し、2端子型浮動負性抵抗回路の負性抵抗により周波数選択回路に形成される抵抗成分を打ち消すようにした構成手段を具備する。   To achieve the above object, a receiver input circuit according to the present invention includes a frequency selection circuit that selects a high-frequency signal received by an antenna, and a high-frequency input stage that supplies the high-frequency signal selected by the frequency selection circuit. In the input circuit, a two-terminal floating negative resistance circuit is connected between the frequency selection circuit and the high-frequency input stage, and a resistance component formed in the frequency selection circuit by the negative resistance of the two-terminal floating negative resistance circuit Constructing means for canceling out are provided.

前記構成手段における2端子型浮動負性抵抗回路は、第1端子と第2端子を有する2端子型のもので、第1端子と第2端子との間に直列接続された第1抵抗、第2抵抗、第3抵抗、第4抵抗及び第5抵抗と、第1端子に第1入力が、第1抵抗と第2抵抗との接続点に出力が、第2抵抗と第3抵抗との接続点に第2入力がそれぞれ接続された第1オペアンプと、第3抵抗と第4抵抗との接続点に第1入力が、第4抵抗と第5抵抗との接続点に出力が、第2端子に第2入力がそれぞれ接続された第2オペアンプとで構成されるものであることが好ましい。   The two-terminal floating negative resistance circuit in the configuration means is a two-terminal type having a first terminal and a second terminal, and includes a first resistor connected in series between the first terminal and the second terminal, 2 resistors, 3 resistors, 4 resistors and 5 resistors, a first input at the first terminal, an output at the connection point between the first resistor and the second resistor, and a connection between the second resistor and the third resistor A first operational amplifier having a second input connected to the point, a first input at a connection point between the third resistor and the fourth resistor, an output at a connection point between the fourth resistor and the fifth resistor, and a second terminal. And a second operational amplifier to which the second inputs are respectively connected.

この場合、前記2端子型浮動負性抵抗回路は、第3抵抗の抵抗値を選択することによりその負性抵抗値を調整できるものである。   In this case, the two-terminal floating negative resistance circuit can adjust the negative resistance value by selecting the resistance value of the third resistor.

また、前記構成手段における周波数選択回路は、受信した高周波信号の中の選択された周波数信号に同調するLC同調回路と、そのLC同調回路のインダクタのタップ点とアンテナとの間に接続された結合素子とからなり、周波数選択回路における抵抗成分は信号源内部抵抗と負荷抵抗との並列抵抗である。   Further, the frequency selection circuit in the configuration means includes an LC tuning circuit that tunes to a frequency signal selected from the received high-frequency signal, and a coupling that is connected between the tap point of the inductor of the LC tuning circuit and the antenna. The resistance component in the frequency selection circuit is a parallel resistance of the signal source internal resistance and the load resistance.

さらに、前記構成手段における周波数選択回路は、受信した高周波信号の中の選択された周波数信号帯域を選択する広帯域フィルタ回路と、その広帯域フィルタ回路の出力端を終端する整合抵抗とからなり、前記周波数選択回路における前記抵抗成分は前記整合抵抗である。   Further, the frequency selection circuit in the configuration means includes a wideband filter circuit that selects a selected frequency signal band in the received high-frequency signal, and a matching resistor that terminates an output terminal of the wideband filter circuit, and the frequency The resistance component in the selection circuit is the matching resistance.

以上のように、本発明による受信機入力回路によれば、周波数選択回路と高周波入力段との間に2端子型浮動負性抵抗回路を接続配置し、その2端子型浮動負性抵抗回路が呈する負性抵抗によって周波数選択回路に形成される抵抗成分を打ち消すようにしているので、受信機入力回路における雑音指数は、等価雑音抵抗を含んだ項だけになってその他の項は打ち消され、その結果、受信機入力回路における雑音指数をこれまでのこの種の受信機入力回路に比べて大幅に低減することができるという効果がある。   As described above, according to the receiver input circuit of the present invention, the two-terminal floating negative resistance circuit is connected and arranged between the frequency selection circuit and the high-frequency input stage. Since the resistance component formed in the frequency selection circuit is canceled by the negative resistance to be presented, the noise figure in the receiver input circuit is only the term including the equivalent noise resistance, and the other terms are canceled. As a result, there is an effect that the noise figure in the receiver input circuit can be greatly reduced as compared with the conventional receiver input circuit of this type.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明による受信機入力回路の第1の実施の形態を示すもので、その回路構成を示す回路図である。   FIG. 1 shows a first embodiment of a receiver input circuit according to the present invention, and is a circuit diagram showing a circuit configuration thereof.

図1に示されるように、この第1の実施の形態に係る受信機入力回路は、周波数選択回路1と、2端子型浮動負性抵抗回路2と、高周波入力段3とからなっている。そして、周波数選択回路1は、入力端1(1)が図示されていない受信アンテナに接続され、出力端1(2)が2端子型浮動負性抵抗回路2の第1端子2(1)に接続される。2端子型浮動負性抵抗回路2は、第2端子2(2)が高周波入力段3の入力端3(1)に接続される。   As shown in FIG. 1, the receiver input circuit according to the first embodiment includes a frequency selection circuit 1, a two-terminal floating negative resistance circuit 2, and a high-frequency input stage 3. In the frequency selection circuit 1, the input terminal 1 (1) is connected to a receiving antenna (not shown), and the output terminal 1 (2) is connected to the first terminal 2 (1) of the two-terminal floating negative resistance circuit 2. Connected. In the two-terminal floating negative resistance circuit 2, the second terminal 2 (2) is connected to the input terminal 3 (1) of the high-frequency input stage 3.

この場合、周波数選択回路1は、インピーダンス整合用可変容量素子4と、タップ付きインダクタ6及び電圧制御ダイオードからなる可変容量素子7の並列接続回路で構成された同調回路5とからなっており、前述の第1の回路方式に該当するものである。2端子型浮動負性抵抗回路2は、第1抵抗8、第2抵抗9、第3抵抗10、第4抵抗11、第5抵抗12と、第1オペアンプ13及び第2オペアンプ14からなっている。また、高周波入力段3は、この例の場合、高周波増幅段を構成するもので、初段増幅段である入力トランジスタ3(2)だけが図示されており、それ以外の構成素子及び回路構成は図示を省略している。   In this case, the frequency selection circuit 1 includes an impedance matching variable capacitance element 4 and a tuning circuit 5 configured by a parallel connection circuit of a variable capacitance element 7 including a tapped inductor 6 and a voltage control diode. This corresponds to the first circuit method. The two-terminal floating negative resistance circuit 2 includes a first resistor 8, a second resistor 9, a third resistor 10, a fourth resistor 11, a fifth resistor 12, a first operational amplifier 13 and a second operational amplifier 14. . In this example, the high-frequency input stage 3 constitutes a high-frequency amplification stage, and only the input transistor 3 (2), which is the first stage amplification stage, is illustrated, and other components and circuit configurations are illustrated. Is omitted.

周波数選択回路1において、インピーダンス整合用結合容量素子4は、一端が図示されていない受信アンテナに接続され、他端がインダクタ6のタップに接続される。また、2端子型浮動負性抵抗回路2は、第1端子2(1)と第2端子2(2)との間に、第1抵抗8、第2抵抗9、第3抵抗10、第4抵抗11、第5抵抗12がこの順序で直列接続され、第1オペアンプ13は、非反転(第1)入力(+)が第1端子2(1)に接続され、出力が第1抵抗8と第2抵抗9との接続点に接続され、反転(第2)入力(−)が第2抵抗9と第3抵抗10との接続点に接続され、第2オペアンプ14は、非反転(第1)入力(+)が第3抵抗10と第4抵抗11との接続点に接続され、出力が第4抵抗11と第5抵抗12の接続点に接続され、反転(第2)入力が第2端子2(2)に接続される。   In the frequency selection circuit 1, one end of the impedance matching coupling capacitive element 4 is connected to a receiving antenna (not shown), and the other end is connected to a tap of the inductor 6. The two-terminal floating negative resistance circuit 2 includes a first resistor 8, a second resistor 9, a third resistor 10, a fourth resistor between the first terminal 2 (1) and the second terminal 2 (2). The resistor 11 and the fifth resistor 12 are connected in series in this order. The first operational amplifier 13 has a non-inverted (first) input (+) connected to the first terminal 2 (1) and an output connected to the first resistor 8. The second operational amplifier 14 is connected to the connection point between the second resistor 9 and the inverting (second) input (−) is connected to the connection point between the second resistor 9 and the third resistor 10. ) The input (+) is connected to the connection point between the third resistor 10 and the fourth resistor 11, the output is connected to the connection point between the fourth resistor 11 and the fifth resistor 12, and the inverting (second) input is the second. Connected to terminal 2 (2).

前記構成を具備する第1の実施の形態の受信機入力回路は、次のように動作する。   The receiver input circuit according to the first embodiment having the above-described configuration operates as follows.

始めに、2端子型浮動負性抵抗回路2において負性抵抗が形成される経緯について説明する。   First, how the negative resistance is formed in the two-terminal floating negative resistance circuit 2 will be described.

図3は、図1に図示された受信機入力回路から2端子型浮動負性抵抗回路2の部分を抜き出して示したもので、2端子型浮動負性抵抗回路2の動作説明図である。   FIG. 3 shows the two-terminal floating negative resistance circuit 2 extracted from the receiver input circuit shown in FIG.

なお、図3において、図1に図示された構成要素と同じ構成要素については同じ記号を付し、それらの構成要素についての説明は省略している。   In FIG. 3, the same components as those illustrated in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description of those components is omitted.

この2端子型浮動負性抵抗回路2は、第1オペアンプ13及び第2オペアンプ14としてオープンループ利得の極めて大きなものを使用する。また、第1抵抗8と第2抵抗9の各抵抗値を同じ抵抗値R1 に選び、第3抵抗10の抵抗値をRX とし、第4抵抗11と第5抵抗12の各抵抗値を同じ抵抗値R2 に選んでいる。この2端子型浮動負性抵抗回路2において、第3抵抗10の中間点が電圧基準点であると考えたとき、この電圧基準点に対する第1端子2(1)の信号電圧をei 、この電圧基準点に対する第1オペアンプ13の出力に生じる信号電圧をeo とすると、両者ei 、eo の関係は、

Figure 2008228173
The two-terminal floating negative resistance circuit 2 uses a very large open loop gain as the first operational amplifier 13 and the second operational amplifier 14. The resistance values of the first resistor 8 and the second resistor 9 are selected to be the same resistance value R1, the resistance value of the third resistor 10 is set to RX, and the resistance values of the fourth resistor 11 and the fifth resistor 12 are set to the same resistance value. The value R2 is selected. In this two-terminal floating negative resistance circuit 2, when the intermediate point of the third resistor 10 is considered as a voltage reference point, the signal voltage of the first terminal 2 (1) with respect to this voltage reference point is represented by ei, If the signal voltage generated at the output of the first operational amplifier 13 with respect to the reference point is eo, the relationship between the two ei and eo
Figure 2008228173

で表わすことができる。 It can be expressed as

また、第3抵抗10を流れる信号電流をi、第1端子2(1)と電圧基準点との間の入力抵抗をrinとすれば、

Figure 2008228173
If the signal current flowing through the third resistor 10 is i, and the input resistance between the first terminal 2 (1) and the voltage reference point is rin,
Figure 2008228173

になる。 become.

これらの関係から2端子型浮動負性抵抗回路2における本来の入力抵抗をRinとすれば、その入力抵抗Rinは、第1端子2(1)と電圧基準点との間の入力抵抗rinの2倍になるので、本来の入力抵抗Rin=−RX になり、第3抵抗10の抵抗値RX に依存した負性抵抗(−RX )を得ることができる。   From these relationships, if the original input resistance in the two-terminal floating negative resistance circuit 2 is Rin, the input resistance Rin is 2 of the input resistance rin between the first terminal 2 (1) and the voltage reference point. Therefore, the original input resistance Rin = −RX, and a negative resistance (−RX) depending on the resistance value RX of the third resistor 10 can be obtained.

次に、図4は、周波数選択回路1と高周波入力段3との間に2端子型浮動負性抵抗回路2が接続された第1の実施の形態による受信機入力回路における雑音指数Fを算出するための抵抗等価回路図である。   Next, FIG. 4 calculates the noise figure F in the receiver input circuit according to the first embodiment in which the two-terminal floating negative resistance circuit 2 is connected between the frequency selection circuit 1 and the high-frequency input stage 3. It is a resistance equivalent circuit diagram for

図4において、周波数選択回路1における信号源内部抵抗RS 、負荷抵抗R0 の各設定、及び、高周波入力段3以降の各回路における等価雑音抵抗RN の設定は、既に述べた図5における信号源内部抵抗RS 、負荷抵抗R0 の各設定及び高周波入力段3以降の各回路における等価雑音抵抗RN の設定と同じであり、この他に、抵抗等価回路図には2端子型浮動負性抵抗回路2における負性抵抗(−RN )が接続配置されている。   4, each setting of the signal source internal resistance Rs and load resistance R0 in the frequency selection circuit 1 and the setting of the equivalent noise resistance RN in each circuit after the high frequency input stage 3 are the same as those in the signal source in FIG. The setting of the resistance RS and the load resistance R0 and the setting of the equivalent noise resistance RN in each circuit after the high-frequency input stage 3 are the same. In addition, the resistance equivalent circuit diagram shows the two-terminal floating negative resistance circuit 2 A negative resistance (-RN) is connected.

そして、第1の実施の形態に係る受信機入力回路における雑音指数Fは、次式(5)により算出される。

Figure 2008228173
And the noise figure F in the receiver input circuit which concerns on 1st Embodiment is calculated by following Formula (5).
Figure 2008228173

この場合も、前記式(5)において、受信機入力回路においては、信号源内部抵抗RS と負荷抵抗R0 とがインピーダンス整合状態にして使用するので、RS =R0 であり、この関係を式(5)に入れると、次式(6)のようになる。

Figure 2008228173
Also in this case, in the above equation (5), in the receiver input circuit, since the signal source internal resistance Rs and the load resistance R0 are used in an impedance matching state, Rs = R0, and this relationship is expressed by the equation (5). ), The following equation (6) is obtained.
Figure 2008228173

また、第1の実施の形態に係る受信機入力回路においては、2端子型浮動負性抵抗回路2で形成される負性抵抗(−RN )の値を調整し、前記式(6)における等価雑音抵抗RN を含んだ項を除いたそれ以外の項が打ち消しあうように、具体的には、

Figure 2008228173
Further, in the receiver input circuit according to the first embodiment, the value of the negative resistance (−RN) formed by the two-terminal floating negative resistance circuit 2 is adjusted, and the equivalent in the equation (6) is obtained. Specifically, the terms other than the term including the noise resistance RN cancel each other out.
Figure 2008228173

すなわち、

Figure 2008228173
That is,
Figure 2008228173

になるように負性抵抗(−RN )の値を調整すれば、第1の実施の形態に係る受信機入力回路における雑音指数Fは、F=4RN /RS になって、等価雑音抵抗RN を含んだ項以外の項は打ち消され、受信機入力回路における雑音指数Fを既知のこの種の受信機入力回路における雑音指数に比べて大幅に低減させることができる。 If the value of the negative resistance (−RN) is adjusted so that the noise figure F in the receiver input circuit according to the first embodiment becomes F = 4RN / RS, the equivalent noise resistance RN is Terms other than the included term are canceled, and the noise figure F in the receiver input circuit can be significantly reduced compared to the known noise figure in this type of receiver input circuit.

次に、図2は、本発明による受信機入力回路の第2の実施の形態を示すもので、その回路構成を示す回路図である。   Next, FIG. 2 shows a second embodiment of a receiver input circuit according to the present invention, and is a circuit diagram showing a circuit configuration thereof.

図2に示されるように、この第2の実施の形態に係る受信機入力回路は、第1の実施の形態に係る受信機入力回路と同じように、周波数選択回路1と、2端子型浮動負性抵抗回路2と、高周波入力段3とからなっており、また、第1の実施の形態に係る受信機入力回路と同じように、周波数選択回路1は、入力端1(1)が図示されていない受信アンテナに接続され、出力端1(2)が2端子型浮動負性抵抗回路2の第1端子2(1)に接続される。2端子型浮動負性抵抗回路2は、第2端子2(2)が高周波入力段3の入力端3(1)に接続される。   As shown in FIG. 2, the receiver input circuit according to the second embodiment is similar to the receiver input circuit according to the first embodiment. The frequency selection circuit 1 is composed of a negative resistance circuit 2 and a high-frequency input stage 3, and the frequency selection circuit 1 has an input terminal 1 (1) as in the receiver input circuit according to the first embodiment. The output terminal 1 (2) is connected to the first terminal 2 (1) of the two-terminal floating negative resistance circuit 2. In the two-terminal floating negative resistance circuit 2, the second terminal 2 (2) is connected to the input terminal 3 (1) of the high-frequency input stage 3.

この第2の実施の形態に係る受信機入力回路は、第1の実施の形態に係る受信機と比べると、周波数選択回路1の内部構成だけが異なっており、2端子型浮動負性抵抗回路2の内部構成及び高周波入力段3の内部構成は第1の実施の形態に係る受信機の2端子型浮動負性抵抗回路2及び高周波入力段3の各内部構成と同じである。すなわち、第2の実施の形態に係る受信機入力回路における周波数選択回路1は、信号経路に直列接続された第1の容量素子16及び第1のインダクタ17と、信号経路と接地(基準電位)点間に並列接続された第2のインダクタ18、第2の容量素子19及び終端抵抗20とからなっており、広帯域バンドパスフィルタを構成するもので、前述の第2の回路方式に該当するものである。   The receiver input circuit according to the second embodiment is different from the receiver according to the first embodiment only in the internal configuration of the frequency selection circuit 1, and is a two-terminal floating negative resistance circuit. 2 and the internal configuration of the high-frequency input stage 3 are the same as the internal configurations of the two-terminal floating negative resistance circuit 2 and the high-frequency input stage 3 of the receiver according to the first embodiment. That is, the frequency selection circuit 1 in the receiver input circuit according to the second embodiment includes the first capacitive element 16 and the first inductor 17 connected in series to the signal path, the signal path, and the ground (reference potential). It consists of a second inductor 18, a second capacitive element 19 and a termination resistor 20 connected in parallel between the points, and constitutes a broadband band-pass filter, which corresponds to the above-mentioned second circuit system It is.

なお、前述のように、2端子型浮動負性抵抗回路2の内部構成及び高周波入力段3の内部構成は、第1の実施の形態に係る受信機の2端子型浮動負性抵抗回路2及び高周波入力段3の各内部構成と同じである。このため、第2の実施の形態に係る受信機入力回路においては、図1に図示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付け、それらの構成要素に関する説明は省略する。   As described above, the internal configuration of the two-terminal floating negative resistance circuit 2 and the internal configuration of the high-frequency input stage 3 are the same as those of the two-terminal floating negative resistance circuit 2 of the receiver according to the first embodiment. This is the same as each internal configuration of the high-frequency input stage 3. For this reason, in the receiver input circuit according to the second embodiment, the same components as those illustrated in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

第2の実施の形態に係る受信機入力回路の動作は、基本的に第1の実施の形態に係る受信機入力回路の動作と同じであり、また、第2の実施の形態に係る受信機入力回路における雑音指数Fを算出するための抵抗等価回路も第1の実施の形態に係る受信機入力回路のにおける雑音指数Fを算出するための抵抗等価回路と同じになり、第2の実施の形態に係る受信機入力回路における雑音指数Fを設定する要件についても、第1の実施の形態に係る受信機入力回路における雑音指数Fを設定する要件とほぼ同じ要件を設定するようにしている。このため、第2の実施の形態に係る受信機入力回路においても、その雑音指数Fを既知のこの種の受信機入力回路における雑音指数に比べて大幅に低減させることができる。   The operation of the receiver input circuit according to the second embodiment is basically the same as the operation of the receiver input circuit according to the first embodiment, and the receiver according to the second embodiment. The resistance equivalent circuit for calculating the noise figure F in the input circuit is the same as the resistance equivalent circuit for calculating the noise figure F in the receiver input circuit according to the first embodiment. The requirements for setting the noise figure F in the receiver input circuit according to the embodiment are set to be almost the same as the requirements for setting the noise figure F in the receiver input circuit according to the first embodiment. For this reason, also in the receiver input circuit according to the second embodiment, the noise figure F can be significantly reduced as compared with the known noise figure in this kind of receiver input circuit.

なお、本発明による受信機入力回路によれば、周波数選択回路1の構成手段としてそれぞれ図1及び図2に図示された第1及び第2の実施の形態に係るものに限られるものではなく、図1及び図2に図示された構成のものの機能を大きく変えるものでなければ、それ以外の回路構成のものを用いてもよいことは勿論である。また、図2に図示された周波数選択回路1には、広帯域バンドパスフィルタを構成した例を挙げているが、広帯域バンドパスフィルタを用いる代わりに広帯域ローパスフィルタを構成したものを使用するようにしてもよい。   The receiver input circuit according to the present invention is not limited to the configuration means of the frequency selection circuit 1 according to the first and second embodiments shown in FIGS. 1 and 2, respectively. Of course, other circuit configurations may be used as long as the functions of the configurations shown in FIGS. 1 and 2 are not greatly changed. Further, the frequency selection circuit 1 shown in FIG. 2 shows an example in which a wideband bandpass filter is configured. However, instead of using a wideband bandpass filter, a configuration in which a wideband lowpass filter is configured may be used. Also good.

この他に、第1及び第2の実施の形態における受信機入力回路における2端子型浮動負性抵抗回路2の構成手段として、第1オペアンプ13及び第2オペアンプ14における非反転入力(+)及び反転入力(−)に対する外部回路との接続状態は、図1及び図2に図示されたような接続形態であっても、または、図1及び図2に図示されたような接続形態と逆の接続形態、すなわち非反転入力(+)及び反転入力(−)が入れ替えられている場合であっても同じような動作が行われる。その理由は、第1オペアンプ13及び第2オペアンプ14は、ともにオープンループ利得が極めて大きいものであって、いずれのオペアンプ13、14にも正帰還回路及び負帰還回路がそれぞれ形成されているので、非反転入力(+)及び反転入力(−)の信号電位はオペアンプ13、14の入力の接続形態を入れ替えたとしてもほぼ同等に動作するためである。   In addition to this, as means for configuring the two-terminal floating negative resistance circuit 2 in the receiver input circuit in the first and second embodiments, the non-inverting input (+) and the first operational amplifier 13 and the second operational amplifier 14 The connection state of the inverting input (−) with the external circuit may be the connection form as shown in FIGS. 1 and 2 or the reverse of the connection form as shown in FIGS. 1 and 2. The same operation is performed even when the connection form, that is, when the non-inverting input (+) and the inverting input (−) are interchanged. The reason is that both the first operational amplifier 13 and the second operational amplifier 14 have extremely large open loop gains, and each of the operational amplifiers 13 and 14 has a positive feedback circuit and a negative feedback circuit. This is because the signal potentials of the non-inverting input (+) and the inverting input (−) operate substantially the same even if the input connection forms of the operational amplifiers 13 and 14 are switched.

本発明による受信機入力回路の第1の実施の形態を示すもので、その回路構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a receiver input circuit according to the present invention and showing a circuit configuration thereof; 本発明による受信機入力回路の第2の実施の形態を示すもので、その回路構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a second embodiment of a receiver input circuit according to the present invention. 図1に図示された受信機入力回路から2端子型浮動負性抵抗回路の部分を抜き出して示したもので、2端子型浮動負性抵抗回路の動作説明図である。FIG. 2 is an operation explanatory diagram of a two-terminal floating negative resistance circuit, in which a portion of a two-terminal floating negative resistance circuit is extracted from the receiver input circuit illustrated in FIG. 1. 2端子型浮動負性抵抗回路が接続された第1の実施の形態による受信機入力回路における雑音指数Fを算出するための抵抗等価回路図である。It is a resistance equivalent circuit diagram for calculating the noise figure F in the receiver input circuit according to the first embodiment to which a two-terminal floating negative resistance circuit is connected. 既知の受信機入力回路における雑音指数Fを算出するための抵抗等価回路図である。It is a resistance equivalent circuit diagram for calculating the noise figure F in a known receiver input circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1 周波数選択回路
1(1) 入力端
1(2) 出力端
2 2端子型浮動負性抵抗回路
2(1) 第1端子
2(2) 第2端子
3 高周波入力段
3(1) 入力端
3(2) 入力段増幅トランジスタ
4 インピーダンス整合用可変容量素子
5 同調回路
6 タップ付きインダクタ
7 電圧制御ダイオードからなる可変容量素子
8 第1抵抗
9 第2抵抗
10 第3抵抗
11 第4抵抗
12 第5抵抗
13 第1オペアンプ
14 第2オペアンプ
15 広帯域バンドパスフィルタ
16 第1容量素子
17 第1インダクタ
18 第2インダクタ
19 第2容量素子
20 終端抵抗
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Frequency selection circuit 1 (1) Input terminal 1 (2) Output terminal 2 Two-terminal type floating negative resistance circuit 2 (1) First terminal 2 (2) Second terminal 3 High frequency input stage 3 (1) Input terminal 3 (2) Input stage amplification transistor 4 Impedance matching variable capacitor 5 Tuning circuit 6 Tapped inductor 7 Variable capacitor composed of voltage control diode 8 First resistor 9 Second resistor 10 Third resistor 11 Fourth resistor 12 5th resistor 13 1st operational amplifier 14 2nd operational amplifier 15 Broadband band pass filter 16 1st capacitive element 17 1st inductor 18 2nd inductor 19 2nd capacitive element 20 Termination resistance

Claims (5)

アンテナで受信した高周波信号を選択する周波数選択回路と、前記周波数選択回路で選択した高周波信号を供給する高周波入力段とを備える受信機入力回路において、前記周波数選択回路と前記高周波入力段との間に2端子型浮動負性抵抗回路を接続し、前記2端子型浮動負性抵抗回路の負性抵抗により前記周波数選択回路に形成される抵抗成分を打ち消すようにしたことを特徴とする受信機入力回路。 In a receiver input circuit comprising a frequency selection circuit that selects a high-frequency signal received by an antenna and a high-frequency input stage that supplies the high-frequency signal selected by the frequency selection circuit, between the frequency selection circuit and the high-frequency input stage And a two-terminal floating negative resistance circuit connected to the receiver, wherein the resistance component formed in the frequency selection circuit is canceled out by the negative resistance of the two-terminal floating negative resistance circuit. circuit. 前記2端子型浮動負性抵抗回路は、第1端子と第2端子を有する2端子型のもので、前記第1端子と前記第2端子との間に直列接続された第1抵抗、第2抵抗、第3抵抗、第4抵抗及び第5抵抗と、前記第1端子に第1入力が、前記第1抵抗と前記第2抵抗との接続点に出力が、前記第2抵抗と前記第3抵抗との接続点に第2入力がそれぞれ接続された第1オペアンプと、前記第3抵抗と前記第4抵抗との接続点に第1入力が、前記第4抵抗と前記第5抵抗との接続点に出力が、前記第2端子に第2入力がそれぞれ接続された第2オペアンプとで構成されることを特徴とする請求項1に記載の受信機入力回路。 The two-terminal floating negative resistance circuit is a two-terminal type having a first terminal and a second terminal, and includes a first resistor and a second resistor connected in series between the first terminal and the second terminal. A resistor, a third resistor, a fourth resistor, a fifth resistor, a first input to the first terminal, an output to a connection point between the first resistor and the second resistor, and the second resistor and the third resistor. A first operational amplifier having a second input connected to a connection point with a resistor, and a first input connected to a connection point between the third resistor and the fourth resistor, and a connection between the fourth resistor and the fifth resistor. The receiver input circuit according to claim 1, comprising an output at a point and a second operational amplifier having a second input connected to the second terminal. 前記2端子型浮動負性抵抗回路は、前記第3抵抗の抵抗値を選択することによりその負性抵抗値を調整できるものであることを特徴とする請求項2に記載の受信機入力回路。 3. The receiver input circuit according to claim 2, wherein the two-terminal floating negative resistance circuit is capable of adjusting a negative resistance value by selecting a resistance value of the third resistor. 前記周波数選択回路は、受信した高周波信号の中の選択された周波数信号に同調するLC同調回路と、そのLC同調回路のインダクタのタップ点とアンテナとの間に接続された結合素子とからなり、前記周波数選択回路における前記抵抗成分は信号源内部抵抗と負荷抵抗との並列抵抗であることを特徴とする請求項1に記載の受信機入力回路。 The frequency selection circuit includes an LC tuning circuit that tunes to a selected frequency signal in the received high-frequency signal, and a coupling element connected between the tap point of the inductor of the LC tuning circuit and the antenna, The receiver input circuit according to claim 1, wherein the resistance component in the frequency selection circuit is a parallel resistance of a signal source internal resistance and a load resistance. 前記周波数選択回路は、受信した高周波信号の中の選択された周波数信号帯域を選択する広帯域フィルタ回路と、その広帯域フィルタ回路の出力端を終端する整合抵抗とからなり、前記周波数選択回路における前記抵抗成分は前記整合抵抗であることを特徴とする請求項1に記載の受信機入力回路。 The frequency selection circuit includes a wideband filter circuit that selects a selected frequency signal band in the received high-frequency signal, and a matching resistor that terminates an output terminal of the wideband filter circuit, and the resistor in the frequency selection circuit The receiver input circuit according to claim 1, wherein the component is the matching resistor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110311478A (en) * 2019-08-06 2019-10-08 天津工业大学 Wireless power transmission impedance matching methods and device based on negative resistance

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