JP2008306428A - インピーダンスマッチング回路、車載アンテナ装置、及び、統合アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単純な回路で様々な型式のアンテナに対応してインピーダンスをマッチングさせることができる安価で汎用的なインピーダンスマッチング回路、車載アンテナ装置、及び、統合アンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ２と受信部３間に配置されるインピーダンスマッチング回路１であって、前記アンテナ２と受信部３間に並列に接続された誘導性素子１１と、前記アンテナ２と受信部３間に並列に接続された第一の可変容量素子１２と、前記アンテナ２と受信部３間に直列に接続され、前記第一の可変容量素子１２の前段または後段に配置された第二の可変容量素子１３とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明はアンテナと受信部間に配置されるインピーダンスマッチング回路に関する。

高周波を受信するアンテナには様々な型式があり、例えば、車載用のアンテナでは、リアガラスに貼り付けるフィルムアンテナやダイポールアンテナ等が実用化されている。

このようなアンテナのインピーダンスは受信帯域に対応して複素インピーダンス平面上で様々な値を取り得るため、アンテナで受信された高周波信号を反射による損失を低減しながら受信部に伝達するために、アンテナと受信部間にインピーダンスマッチング回路が設けられている。

例えば、特許文献１には、割り当てられた周波数帯域に応じてインピーダンスを調整するインピーダンスマッチング回路としての切替え整合回路を備えた携帯無線端末機用アンテナであって、該切替え整合回路が、後段の受信機に直列接続されているコンデンサに並列接続されたスイッチングダイオード、及び、後段の受信機に並列接続されているコンデンサに直列接続されたスイッチングダイオードを備えており、これらのスイッチングダイオードを切り替えることにより、周波数帯域を同調させる携帯無線端末機用アンテナが開示されている。

また、特許文献２には、アンテナで受信した高周波信号の周波数に応じてインピーダンスを調整するインピーダンスマッチング回路としての入力整合回路を備えた広帯域送受信装置であって、該入力整合回路にスイッチ回路で接続切替可能な複数のコンデンサを接続して、高周波信号の周波数に応じてコンデンサの接続を切り替えることで接続されたコンデンサの総容量を変化させてインピーダンスを調整することにより、反射波を低減することができる広帯域送受信装置が開示されている。
特開平１０−１６３９１６号公報 特開２００６−３２５１６３号公報

しかし、従来のインピーダンスマッチング回路は、特定の型式のアンテナに対応して個別にインピーダンスをマッチングさせるための容量性素子や誘導性素子を組み合わせて構成されるものであり、様々な型式のアンテナに対して汎用的にインピーダンスをマッチングさせるものではなく、使用するアンテナ毎に異なるインピーダンスマッチング回路を設計或いは選択する必要があった。

一方、複数の型式のアンテナに対応して汎用的なインピーダンスマッチング回路を構成する場合には、多数の可変容量性素子及び誘導性素子とスイッチを組み込む必要があり、非常に複雑な回路構成となるばかりか部品点数も増大してコストが上昇するという問題があった。

本発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、単純な回路で様々な型式のアンテナに対応してインピーダンスをマッチングさせることができる安価で汎用的なインピーダンスマッチング回路、車載アンテナ装置、及び、統合アンテナ装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明によるインピーダンスマッチング回路の特徴構成は、アンテナと受信部間に配置されるインピーダンスマッチング回路であって、前記アンテナと受信部間に並列に接続された誘導性素子と、前記アンテナと受信部間に並列に接続された第一の可変容量素子と、前記アンテナと受信部間に直列に接続され、前記第一の可変容量素子の前段または後段に配置された第二の可変容量素子とを備えている点にある。

上述の構成によれば、アンテナと受信部間に並列接続された誘導性素子に対して、第一の可変容量素子と、第二の可変容量素子の値を調整することにより、複素インピーダンス平面上に分布する各アンテナインピーダンスが、効率的に受信部の入力インピーダンスと整合されるようになる。

以上説明した通り、本発明によれば、単純な回路で様々な型式のアンテナに対応してインピーダンスをマッチングさせることができる安価で汎用的なインピーダンスマッチング回路、車載アンテナ装置、及び、統合アンテナ装置を提供することができるようになった。

以下、本発明によるインピーダンスマッチング回路、当該インピーダンスマッチング回路を用いる車載アンテナ装置、及び、当該車載アンテナ装置が組み込まれる統合アンテナ装置について説明する。

図１に示すように、インピーダンスマッチング回路１がアンテナ２と受信部３間に配置されている。当該インピーダンスマッチング回路１は、アンテナ２と受信部３間に並列に接続された誘導性素子１１と、アンテナ２と受信部３間に並列に接続された第一の可変容量素子１２と、アンテナ２と受信部３間に直列に接続され、第一の可変容量素子１２の前段に配置された第二の可変容量素子１３とを備え、さらに、アンテナ２からの入力段に第三の可変容量素子１４が直列に接続されている。尚、各可変容量素子はバラクタダイオード等を用いることができる。

インピーダンスマッチング回路１は、後述する制御部に各可変容量素子１２〜１４の容量を変化させて、アンテナ２のインピーダンスを受信部３のインピーダンスと整合するように構成されている。

各可変容量素子１２〜１４の容量は、図２（ｂ）に示すようなスミスチャート上における、アンテナ２のインピーダンスの位置（例えば、図２（ｂ）における位置ＰＤ）が、受信部３のインピーダンスの位置ＰＡに移動するような値に調整される。

以下に詳述する。スミスチャートは、インピーダンス図表を極座標で表したもので、複素座標伝送路のインピーダンス整合を設計する際等に用いられる。スミスチャートには、図２（ａ）に実線で示すようなインピーダンスチャートと破線で示すようなアドミタンスチャートがあり、本発明における各可変容量素子１２〜１４の容量の調整では、これらを重ね合わせたチャートを使用する。図２（ａ）に示すスミスチャートにおいて、直線ＳＡが抵抗成分となり、左端位置ＰＢが０Ω、右端位置ＰＣが∞Ω、中央位置ＰＡが正規化インピーダンスとなる。なお、本実施形態において、正規化インピーダンスは受信部３のインピーダンスである５０Ωである。

スミスチャート上でのインピーダンスの軌跡について説明する。例えば、図３（ａ）に示すように、負荷としての５０Ωの抵抗と直列にコンデンサを接続した場合、インピーダンスは、図２（ａ）に示すように、接続したコンデンサの容量を大きくする程、中央位置ＰＡから矢印Ａｒ１へ示す軌跡を描く。つまり、インピーダンスは、コンデンサの容量が零のときは中央位置ＰＡに、コンデンサの容量が無限大のときは右端位置ＰＣに位置する。

図３（ｂ）に示すように、５０Ωの抵抗と並列にコンデンサを接続した場合、インピーダンスは、図２（ａ）に示すように、接続したコンデンサの容量を大きくする程、中央位置ＰＡから矢印Ａｒ２へ示す軌跡を描く。つまり、インピーダンスは、コンデンサの容量が零のときは中央位置ＰＡに、コンデンサの容量が無限大のときは左端位置ＰＢに位置する。

図３（ｃ）に示すように、５０Ωの抵抗と直列にコイルを接続した場合、インピーダンスは、図２（ａ）に示すように、接続したコイルのインダクタンスを大きくする程、中央位置ＰＡから矢印Ａｒ３へ示す軌跡を描く。つまり、インピーダンスは、コイルのインダクタンスが零のときは中央位置ＰＡに、コイルのインダクタンスが無限大のときは右端位置ＰＣに位置する。

図３（ｄ）に示すように、５０Ωの抵抗と並列にコイルを接続した場合、図２（ａ）に示すように、インピーダンスは、接続したコイルのインダクタンスを大きくする程、中央位置ＰＡから矢印Ａｒ４へ示す軌跡を描く。つまり、インピーダンスは、コイルのインダクタンスが零のときは中央位置ＰＡに、コイルのインダクタンスが無限大のときは左端位置ＰＢに位置する。

以上説明したスミスチャートを用いて、例えば、図１に示すインピーダンスマッチング回路１において、アンテナ２のインピーダンスが位置ＰＤにある場合、図２（ｂ）に示すように、位置ＰＤにあるアンテナ２のインピーダンスに、矢印Ａｒ５、Ａｒ６のような軌跡を描かせることで、受信部３のインピーダンスとのマッチングが可能となる。

詳述すると、インピーダンスマッチング回路１において、負荷としての受信部３に並列に接続された第一の可変容量素子１２の容量を増加調整することで、位置ＰＤにあるインピーダンスに矢印Ａｒ５のような軌跡を描かせ、次いで、受信部３に直列に接続された第二の可変容量素子１３または第三の可変容量素子１４を減少調整することで、当該インピーダンスに矢印Ａｒ６のような軌跡を描かせることで、アンテナ２のインピーダンスを受信部３のインピーダンスである５０Ωの位置（中央位置ＰＡ）にもってくる、つまり両インピーダンスを整合させることができる。

以下、図１に示すインピーダンスマッチング回路１を、異なる周波数帯域を受信する各種アンテナ２と入力インピーダンスが５０Ωの受信部３との間に配置した場合について説明する。

インピーダンスマッチング回路１は、ＦＭ帯域を受信するアンテナ２に対応して、第一の可変容量素子１２が約２６ｐＦ〜約４４６ｐＦの範囲で、第二の可変容量素子１３が約２６ｐＦ〜約４４６ｐＦの範囲で、第三の可変容量素子１４が約８．９ｐＦ〜約２２ｐＦの範囲で夫々調整可能に構成されている。

また、インピーダンスマッチング回路１は、ＤＴＶ帯域を受信するアンテナ２に対応して、第一の可変容量素子１２が約５ｐＦ〜約２００ｐＦの範囲で、第二の可変容量素子１３が約５ｐＦ〜約２００ｐＦの範囲で、第三の可変容量素子１４が約４ｐＦ〜約３０ｐＦの範囲で夫々調整可能に構成されている。

また、インピーダンスマッチング回路１は、ＢＳ帯域を受信するアンテナ２に対応して、第一の可変容量素子１２が約０．１ｐＦ〜約１０ｐＦの範囲で、第二の可変容量素子１３が約０．１ｐＦ〜約１０ｐＦの範囲で、第三の可変容量素子１４が約０．１ｐＦ〜約１ｐＦの範囲で夫々調整可能に構成されている。

なお、本実施形態において、インピーダンスマッチング回路１は、ＦＭ帯域を受信するアンテナ２に対応している場合には、誘導性素子１１として５６ｎＨのインダクタンスのものを使用しており、ＤＴＶ帯域を受信するアンテナ２に対応している場合には、誘導性素子１１として１０ｎＨのインダクタンスのものを使用しており、ＢＳ帯域を受信するアンテナ２に対応している場合には、誘導性素子１１として０．５ｎＨのインダクタンスのものを使用している。

また、本実施形態では、インピーダンスマッチング回路１をＤＴＶ帯域を受信するアンテナ２に接続する場合、インピーダンスマッチング回路１の回路構成として、第二の可変容量素子１３を第一の可変容量素子１２の前段ではなく後段に配置した図３（ｅ）に示すような回路構成を用いている。

以上より、インピーダンスマッチング回路１は、単純な回路を構成している少数の可変容量素子１２〜１４の各々を、図４に示すような範囲で変更して調整するように構成されており、このような調整によって、アンテナ２のインピーダンスを、スミスチャート上の殆ど全ての位置から中心位置ＰＡに移動させて、受信部３のインピーダンスへ整合することができる。

以下に詳述する。図５（ａ）は、インピーダンスマッチング回路１がＦＭ帯域を受信するアンテナ２に対応している場合において、第三の可変容量素子１４を２２ｐＦに調整した上で、第一の可変容量素子１２と第二の可変容量素子１３を図４に示すような範囲（２６〜４４６ｐＦ）で変更させた場合のインピーダンスの可変範囲を示しており、図５（ｂ）は、第三の可変容量素子１４を８．９ｐＦに調整した上で、第一の可変容量素子１２と第二の可変容量素子１３を図４に示すような範囲（２６〜４４６ｐＦ）で変更させる場合のインピーダンスの可変範囲を示している。

なお、図５において、可変範囲は点の集合として示されているが、これは視認上、可変範囲を識別し易くするために点の集合として表示しているに過ぎず、実際は点と点の間の領域も可変範囲である。例えば、図５（ａ）では、領域Ｅ１は可変範囲ではないが、それ以外の領域は可変範囲である。これは、図６においても同様である。

図５（ａ）に示すように、可変容量素子１２、１３を２６〜４４６ｐＦで変更させたとしても、アンテナ２のインピーダンスが破線で示す範囲Ｅ１にある場合は、当該インピーダンスを変更させることはできない。また、図５（ｂ）に示すように、可変容量素子１２、１３を２６〜４４６ｐＦで変更させたとしても、アンテナ２のインピーダンスが破線で示す範囲Ｅ２にある場合は、当該インピーダンスを変更させることはできない。

しかし、アンテナ２のインピーダンスが範囲Ｅ１にある場合には、可変容量素子１４を８．９ｐＦに調整することで、また、アンテナ２のインピーダンスが範囲Ｅ２である場合には、可変容量素子１４を２２ｐＦに調整することで、当該インピーダンスを変更させて、受信部３のインピーダンスと整合させることができる。つまり、図６（ａ）に示すように、図５（ａ）及び図５（ｂ）の可変範囲を重ね合わせることで、インピーダンスを変更させることができない範囲Ｅ１、Ｅ２をなくすことができるのである。

同様に、図６（ｂ）は、インピーダンスマッチング回路１がＤＴＶ帯域を受信するアンテナ２に対応している場合において、第三の可変容量素子１４を３０ｐＦ（薄い黒色（灰色））及び４ｐＦ（濃い黒色）に調整した上で、第一の可変容量素子１２と第二の可変容量素子１３を図４に示すような範囲（５〜２００ｐＦ）で変更させた場合のインピーダンスの可変範囲を重ね合わせたスミスチャートを示しており、図６（ｃ）は、インピーダンスマッチング回路１がＢＳ帯域を受信するアンテナ２に対応している場合において、第三の可変容量素子１４を１０ｐＦ（薄い黒色（灰色））及び０．１ｐＦ（濃い黒色）に調整した上で、第一の可変容量素子１２と第二の可変容量素子１３を図４に示すような範囲（０．１〜１０ｐＦ）で変更させた場合のインピーダンスの可変範囲を重ね合わせたスミスチャートを示している。

図６（ｂ）及び図６（ｃ）の何れの場合も、インピーダンスが範囲Ｅ１に位置するときは、可変容量素子１４を３０ｐＦ（ＤＴＶの場合）または１０ｐＦ（ＢＳの場合）にし、インピーダンスが範囲Ｅ２に位置するときは、可変容量素子１４を４ｐＦ（ＤＴＶの場合）または０．１ｐＦ（ＢＳの場合）にすることで、インピーダンスを変更させることができない範囲Ｅ１、Ｅ２をなくすことができる。

以上説明した構成に加えて、インピーダンスマッチング回路１は、図１に示すように、受信周波数帯域に対応してインピーダンスをマッチングさせる各回路素子に対する制御情報が規定されるデータテーブル１５１を備え、受信部３から入力される受信周波数帯域情報とデータテーブル１５１に基づいて各可変容量素子１２〜１４を調整する制御部１５を備えて構成されている。

各回路素子に対する制御情報は、受信される複数の受信周波数帯域情報と、当該受信周波数帯域情報の各々に対応した各可変容量素子１２〜１４の容量値データと、各可変容量素子１２〜１４を当該容量値データに設定するために各可変容量素子（本実施形態ではバラクタダイオード）に印加すべきデジタル電圧データで構成されており、これらのデータが図７（ａ）に示すようなデータテーブルとして、制御部１５に備えられたＲＯＭに格納されている。

ここで、各可変容量素子１２〜１４の容量値データは、アンテナ２のインピーダンスを、受信部３のインピーダンスである５０Ωとするために設定される容量値であり、当該容量値は、上述したように、アンテナ２のインピーダンスを、スミスチャート上で中心位置ＰＡに持ってくることができる値に設定されている。

また、受信周波数帯域情報は、ユーザがスイッチ等で構成される操作部を操作することで選択した放送局の受信帯域データである。

制御部１５は、デジタル電圧データをアナログの電圧値に変換するためのＤＡ変換部を備えて構成されており、受信部３から入力される受信周波数帯域情報をデータテーブル１５１に適用することで、各可変容量素子１２〜１４に印加すべきデジタル電圧データを導出し、導出したデジタル電圧データをＤＡ変換部を介させることでアナログ値に変換し、変換した電圧を各可変容量素子１２〜１４に印加する。なお、受信部３とインピーダンスマッチング回路１は、ＡＶ機器向けの車内ＬＡＮ、例えばＡＶＣ−ＬＡＮを介して接続されており、受信部３からインピーダンスマッチング回路１への受信周波数帯域情報の送信は、この車内ＬＡＮを介して行なわれる。

また、データテーブル１５１は、アンテナインピーダンスが異なる複数のアンテナに対応して設定される構成であってもよい。この場合、制御部１５は、各アンテナについて、複数の受信周波数帯域情報と各受信周波数帯域情報に対応した容量値データ及びデジタル電圧データとからなる図７（ｂ）に示すようなデータテーブルを備えて構成されている。

インピーダンスマッチング回路１に接続されているアンテナの種類は、インピーダンスマッチング回路１が配線されたプリント基板上等に設けられたディップスイッチ等で設定され、ディップスイッチによってアンテナの種類が設定されると、制御部１５はデータテーブルのうちの設定された種類のアンテナについてのデータを使用する。

なお、アンテナの種類としては、ダイポールアンテナ、ループアンテナ、車両のリアガラス等に貼り付けるフィルムアンテナ等がある。

以下に、上述したインピーダンスマッチング回路１を搭載した統合アンテナ装置について説明する。

図８に示すように、統合アンテナ装置４は、信号系統が異なる複数のアンテナ２（２１〜２ｎ）の近傍に配置され、アンテナ２で受信された高周波信号に対してインピーダンスマッチングするインピーダンスマッチング回路１と、インピーダンスマッチング回路１からの出力信号を増幅する高周波増幅部５１と、高周波増幅部５１で増幅された高周波信号を中間周波信号に変換する周波数変換部５２と、周波数変換部５２で変換された中間周波信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部５３とを信号系統毎に備えたアナログ信号処理部５と、ＡＤ変換部５３でＡＤ変換された信号系統毎のデジタル信号を多重化する多重化処理部６１と、多重化処理部６１で多重化されたデジタル信号データを復調部７に送信するとともに復調部７から制御信号を受信するシリアル通信部６２とからなるデジタル信号処理部６とを備えて構成され、制御信号に含まれる受信帯域データに基づいて各制御部１５がインピーダンスをマッチング制御するように構成されている。

周波数変換部５２は、高周波増幅部５１で増幅された受信信号（ＲＦ信号）をより周波数の低い中間周波信号へダウンコンバートするためにＲＦ信号と中間周波信号の両周波数の差の周波数の信号を発生させる局部発振器と、ＲＦ信号と局部発振器の出力信号とを乗積して中間周波信号を生成する混合器とを備えて構成されている。

バンドパスフィルタ５４は、周波数変換部５２にて周波数変換された受信信号のうち所望の周波数成分を通過させ、ＡＤ変換部５３は入力された受信信号をアナログからデジタルに変換する。ＡＤ変換部５３よりデジタルに変換された出力されたデジタル信号は多重化処理部６１に入力する。なお、ＡＤ変換部５３における処理は、後述するクロック再生部６２３で生成される同期クロック信号のクロックタイミング毎に行なわれる。

多重化処理部６１は、各アンテナ２に対応するデジタル信号を、所定のタイミングで、図９に示すような１６ビットの送信フレームが２５６フレームよりなる転送ブロックの所定の送信フレームに割り付ける。ここで、所定のタイミングとは、後述するクロック再生部６２３が復調部７からの制御信号に基づいて再生する同期クロック信号の立ち上がりのタイミングのことである。

転送ブロックへのデジタル信号の割り付けについて、例えば、デジタルＴＶ（ＤＴＶ）、ＡＭ、及びＦＭ放送波を受信する場合について説明すると、転送ブロックの最初の送信フレームと２番目の送信フレームには、所定のビット（最初の送信フレームには０ｘａ_０ａ_１ａ_２ａ_３、２番目の送信フレームには０ｘｂ_０ｂ_１ｂ_２ｂ_３）よりなるヘッダデータが格納される。

転送ブロックの３番目から１９４番目までの送信フレームには、ＤＴＶのデジタル信号が格納される。２系統のアンテナ２から受信されたＤＴＶのデジタル信号の各チャンネルデータは、１２ビットずつ１２８個に分割されて、転送ブロックに１２ビットずつ交互に格納される。

転送ブロックの１９５番目から２２６番目までの送信フレームには、ＦＭ放送のデジタル信号が格納される。２系統のアンテナ２から受信されたＦＭ放送のデジタル信号の各チャンネルデータは、１６ビットずつ１６個に分割されて、１９５番目から２１０番目までの送信フレームに一方のチャンネルデータが格納され、２１１番目から２２６番目までの送信フレームに他方のチャンネルデータが格納される。各チャンネルデータは、Ｉ成分のデータとＱ成分のデータが１６ビットずつ交互に格納される。

転送ブロックの２２７番目から２３４番目までの送信フレームには、ＡＭ放送のデジタル信号が格納される。ＡＭ放送のデジタル信号のデータは、１６ビットずつ８個に分割され、Ｉ成分のデータとＱ成分のデータが１６ビットずつ交互に格納される。

また、転送ブロックの２３５番目から２５６番目までの送信フレームには擬似信号が格納される。ここで、擬似信号は、例えば、ＰＲＢＳ(Ｐｓｅｕｄｏ Ｒａｎｄｏｍ Ｂｉｎａｒｙ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ)等による所定のランダムデータが格納されている信号であり、図示しない擬似信号生成部において生成される。多重化処理部６１は、この擬似信号を読み出して、転送ブロックの２３５番目から２５６番目までの送信フレームに格納する。

シリアル通信部６２は、多重化されたデジタル信号データを復調部７へ送信するデータ送信部６２１と、復調部７から制御信号を受信するデータ受信部６２２と、復調部７に設けられたクロック信号源で生成されたクロック信号に基づいて同期クロック信号を再生するクロック再生部６２３とを備えて構成されている。

データ送信部６２１は、入力データを一時的に格納しておくバッファメモリと、バッファメモリに格納されたデータをパラレルデータからシリアルデータに変換するパラレルシリアル変換回路とを備えて構成されている。そして、データ送信部６２１は、デジタル信号データを転送ブロックの最初の送信フレームから順番に、復調部７へシリアル送信するように構成されている。

データ受信部６２２は、復調部７からの入力データをシリアルデータからパラレルデータに変換するシリアルパラレル変換回路と、シリアルパラレル変換回路で変換されたパラレルデータを一時的に格納しておくバッファメモリとを備えて構成されており、復調部７からの制御信号を制御信号解析部８へ出力するように構成されている。

同期クロック再生部６２３は、復調部７から受信される所定の信号、例えば、統合アンテナ装置４の起動時に復調部７から受信される信号であってヘッダデータと擬似信号で構成される同期用トレーニング信号に基づいて同期クロック信号を生成するＰＬＬ回路を備えて構成されている。

ここで、同期用トレーニング信号は、例えば、前記ヘッダデータが送信フレームの最初に格納され、送信フレームの残りを擬似信号として、ＰＲＢＳ等による擬似雑音データ等の同期クロックを再生するために必要な所定のデータが格納されている信号であり、復調部７が制御信号を送信する前に、データ受信部６２２に対して所定回数連続して送信される信号である。なお、擬似信号は、擬似雑音データ等の同期クロックを再生するために必要な所定のデータが格納されている信号であれば、ＰＲＢＳ方式に限らないことは言うまでもない。

同期クロック再生部６２３のＰＬＬ回路は、所定回数連続して送信される同期用トレーニング信号のヘッダデータを読み取って、ヘッダデータが送られてくる間隔に基づいて同期クロック信号を生成し、生成した同期クロック信号と入力してくる同期用トレーニング信号との位相差が所定範囲内に収まるようにフィードバック制御を行なうように構成されている。

制御信号解析部８は、データ受信部６２２を介してより受け取った制御信号を利得制御データや選局データ等に選別する。ここで、選局データは、上述した受信部３からインピーダンスマッチング回路１に入力される受信周波数帯域情報に相当するデータである。

そして、制御信号解析部８は、インピーダンスマッチング回路１からの出力信号を増幅するための増幅器の利得を調整するために利得制御データを高周波増幅部５１に出力し、選局データ（受信周波数帯域情報）をインピーダンスマッチング回路１に出力する。

インピーダンスマッチング回路１は、入力された受信周波数帯域情報をデータテーブル１５１に適用して、各可変容量素子１２〜１４に印加すべきデジタル電圧データを導出する。

なお、図８に示す統合アンテナ装置４では、図１の受信部３が高周波増幅部５１、周波数変換部５２、及び制御信号解析部８を備えて構成されているが、受信部３の構成要素はこれに限らず、例えば、受信部３がインピーダンスマッチング回路１を除くアナログ信号処理部５、デジタル信号処理部６、及び制御信号解析部８を備えた構成であってもよい。

以上説明した統合アンテナ装置４では、統合アンテナ装置４と後段の復調部７との送受信はシリアル通信で行なわれるため、統合アンテナ装置４と復調部７の距離が離れている場合であっても、高周波給電線を長く引き回す必要が無い。また、ノイズの原因となる高周波給電線を長く引き回す必要がないこと、及び、統合アンテナ装置４をアンテナ近傍に設けながらも復調部７等の信号処理装置は温度等の影響を受けやすいアンテナ近傍から離して配置することから、ノイズや温度等の耐環境性を良好に保つことができる。さらに、複数のアンテナ毎に個別のアンテナ装置を設ける必要がない。

以下、別実施形態について説明する。上述の実施形態では、インピーダンスマッチング回路１を統合アンテナ装置４に搭載した構成について説明したが、インピーダンスマッチング回路１を一個のアンテナ２の近傍に配置された車載アンテナ装置９に搭載した構成であってもよい。この場合、例えば、図１０に示すように、複数のアンテナ２の各々に車載アンテナ装置９が接続される。

このような車載アンテナ装置９は、インピーダンスマッチング回路１が、受信部３とともにまたは受信部３とは別に、アンテナ２直下に配置されている。インピーダンスマッチング回路１が受信部３とともにアンテナ２直下に配置されている例としては、インピーダンスマッチング回路１と受信部３が同一のプリント基板上に配置されている構成があり、インピーダンスマッチング回路１が受信部３とは別にアンテナ２直下に配置されている例としては、インピーダンスマッチング回路１と受信部３とが同軸ケーブル等を介して接続されている構成がある。

なお、以上の説明では、インピーダンスマッチング回路１が車載アンテナ装置９に搭載された構成について説明したが、インピーダンスマッチング回路１が搭載されるアンテナ装置は車載に限らず、例えば、船舶や航空機等の他の乗物や、乗物以外であるオーディオ装置等に、インピーダンスマッチング回路１を搭載した構成であってもよい。

上述の実施形態では、インピーダンスマッチング回路１は、誘導性素子１１、第一の可変容量素子１２、第二の可変容量素子１３、及び第三の可変容量素子１４を備えた構成について説明したが、インピーダンスマッチング回路１は、図３（ｆ）に示すように、第三の可変容量素子１４を備えていない構成であってもよい。

また、インピーダンスマッチング回路１は、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、誘導性素子１１または第一の可変容量素子１２の少なくとも一方を切断するスイッチ素子１６をさらに備え、制御部１５は受信部３から入力される受信周波数帯域情報とデータテーブル１５１に基づいてスイッチ素子１６の開閉状態を制御する構成であってもよい。なお、図１１（ａ）は誘導性素子１１を切断するスイッチ素子１６１を備え、図１１（ｂ）は第一の可変容量素子１２を切断するスイッチ素子１６２を備え、図１１（ｃ）は誘導性素子１１と第一の可変容量素子１２を切断するスイッチ素子１６１、１６２を備えた構成を示している。

スイッチ素子１６は、例えば、図１２に示すように、ＰＩＮダイオードＤ１を備えて構成され、制御部１５から出力されたスイッチ素子１６の開閉状態を制御する信号に基づいてＰＩＮダイオードＤ１にかかるバイアスを順方向バイアスと逆方向バイアスの何れかに切り替えることで、ＰＩＮダイオードＤ１を略ショートの状態と略オープンの状態とに切り替えるように構成されている。なお、スイッチ素子１６は、ＰＩＮダイオードＤ１を用いた構成に限らず、リレー等を用いた構成であってもよい。

上述の構成によれば、固定のインダクタンスを有する誘導性素子１１を零または前記固定のインダクタンスに切替可能とし、また、第一の可変容量素子１２の接続と非接続を切り替えることができるので、これらの素子の設定によってはスミスチャート上のインピーダンスの可変範囲を更に拡げることができる。

上述の実施形態では、インピーダンスマッチング回路１がデータテーブルを備えている構成について説明したが、インピーダンスマッチング回路１の代わりに受信部３がデータテーブルを備えており、インピーダンスマッチング回路１は受信部３から入力されるデジタル電圧データに基づいて各可変容量素子１２〜１４を調整する構成であってもよい。

つまり、ユーザによる放送局の選局に基づく受信周波数帯域情報と接続されているアンテナ２の種類をデータテーブルに適用してデジタル電圧データを導出する処理は、受信部３において実行され、インピーダンスマッチング回路１の制御部１５は、デジタル電圧データをＤＡ変換部を介させることでアナログ値に変換し、変換した電圧を各可変容量素子１２〜１４に印加する処理を実行するのである。

尚、上述の実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等は適宜変更設計できることは言うまでもない。

本発明のインピーダンスマッチング回路の回路図 （ａ）は、素子の容量またはインダクタンスの変更時のスミスチャート上での軌跡を示し、（ｂ）は、スミスチャート上でのインピーダンスマッチングを示した説明図 （ａ）は、負荷にコンデンサを直列接続した回路を示し、（ｂ）は、負荷にコンデンサを並列接続した回路を示し、（ｃ）は、負荷にコイルを直列接続した回路を示し、（ｄ）は、負荷にコイルを並列接続した回路を示し、（ｅ）は、第二の可変容量素子を第一の可変容量素子の後段に配置したインピーダンスマッチング回路を示し、（ｆ）は、第三の可変容量素子を備えていないインピーダンスマッチング回路を示した説明図 本発明のインピーダンスマッチング回路における各素子の調整範囲を示す説明図 （ａ）は、第三の可変容量素子を２２ｐＦに調整したインピーダンスの可変範囲を示し、（ｂ）は、第三の可変容量素子を８．９ｐＦに調整したインピーダンスの可変範囲を示す説明図 （ａ）は、インピーダンスマッチング回路がＦＭ帯域を受信するアンテナに対応している場合のインピーダンスの可変範囲を示し、（ｂ）は、インピーダンスマッチング回路がＤＴＶ帯域を受信するアンテナに対応している場合のインピーダンスの可変範囲を示し、（ｃ）は、インピーダンスマッチング回路がＢＳ帯域を受信するアンテナに対応している場合のインピーダンスの可変範囲を示す説明図 （ａ）は、一つのアンテナに対応して設定されるデータテーブルを示し、（ｂ）は、アンテナインピーダンスが異なる複数のアンテナに対応して設定されるデータテーブルを示した説明図 統合アンテナ装置のブロック構成図 転送ブロックの説明図 複数のアンテナの各々に接続された車載アンテナ装置のブロック構成図 （ａ）は、誘導性素子を切断するスイッチ素子を備えたインピーダンスマッチング回路を示し、（ｂ）は、第一の可変容量素子を切断するスイッチ素子を備えたインピーダンスマッチング回路を示し、（ｃ）は、誘導性素子と第一の可変容量素子を切断するスイッチ素子を備えたインピーダンスマッチング回路を示す回路図 ＰＩＮダイオードで構成されたスイッチ素子を備えたインピーダンスマッチング回路の回路図

符号の説明

１：インピーダンスマッチング回路
１１：誘導性素子
１２：第一の可変容量素子
１３：第二の可変容量素子
１４：第三の可変容量素子
１５：制御部
１５１：データテーブル
１６：スイッチ素子
２：アンテナ
３：受信部
４：統合アンテナ装置
５：アナログ信号処理部
５１：高周波増幅部
５２：周波数変換部
５３：ＡＤ変換部
６：デジタル信号処理部
６１：多重化処理部
６２：シリアル通信部
９：車載アンテナ装置

Claims (10)

1. アンテナと受信部間に配置されるインピーダンスマッチング回路であって、
   前記アンテナと受信部間に並列に接続された誘導性素子と、前記アンテナと受信部間に並列に接続された第一の可変容量素子と、前記アンテナと受信部間に直列に接続され、前記第一の可変容量素子の前段または後段に配置された第二の可変容量素子とを備えているインピーダンスマッチング回路。
2. 前記アンテナからの入力段に第三の可変容量素子が直列に接続されている請求項１記載のインピーダンスマッチング回路。
3. ＦＭ帯域を受信するアンテナに対応して、前記第一の可変容量素子が約２６ｐＦ〜約４４６ｐＦの範囲で、前記第二の可変容量素子が約２６ｐＦ〜約４４６ｐＦの範囲で、前記第三の可変容量素子が約８．９ｐＦ〜約２２ｐＦの範囲で夫々調整可能に構成されている請求項２記載のインピーダンスマッチング回路。
4. ＤＴＶ帯域を受信するアンテナに対応して、前記第一の可変容量素子が約５ｐＦ〜約２００ｐＦの範囲で、前記第二の可変容量素子が約５ｐＦ〜約２００ｐＦの範囲で、前記第三の可変容量素子が約４ｐＦ〜約３０ｐＦの範囲で夫々調整可能に構成されている請求項２記載のインピーダンスマッチング回路。
5. ＢＳ帯域を受信するアンテナに対応して、前記第一の可変容量素子が約０．１ｐＦ〜約１０ｐＦの範囲で、前記第二の可変容量素子が約０．１ｐＦ〜約１０ｐＦの範囲で、前記第三の可変容量素子が約０．１ｐＦ〜約１ｐＦの範囲で夫々調整可能に構成されている請求項２記載のインピーダンスマッチング回路。
6. 受信周波数帯域に対応してインピーダンスをマッチングさせる各回路素子に対する制御情報が規定されるデータテーブルを備え、前記受信部から入力される受信周波数帯域情報と前記データテーブルに基づいて各可変容量素子を調整する制御部を備えている請求項１から５の何れかに記載のインピーダンスマッチング回路。
7. 前記誘導性素子または前記第一の可変容量素子の少なくとも一方を切断するスイッチ素子をさらに備え、前記制御部は前記受信部から入力される受信周波数帯域情報と前記データテーブルに基づいて前記スイッチ素子の開閉状態を制御する請求項６記載のインピーダンスマッチング回路。
8. アンテナインピーダンスが異なる複数のアンテナに対応して前記データテーブルが設定されている請求項６または７記載のインピーダンスマッチング回路。
9. 請求項１から８の何れかに記載のインピーダンスマッチング回路が、前記受信部とともにまたは前記受信部とは別に、前記アンテナ直下に配置されている車載アンテナ装置。
10. 信号系統が異なる複数のアンテナの近傍に配置され、
    前記アンテナで受信された高周波信号に対してインピーダンスマッチングする請求項６または７記載のインピーダンスマッチング回路と、前記インピーダンスマッチング回路からの出力信号を増幅する高周波増幅部と、前記高周波増幅部で増幅された高周波信号を中間周波信号に変換する周波数変換部と、前記周波数変換部で変換された中間周波信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部とを信号系統毎に備えたアナログ信号処理部と、
    前記ＡＤ変換部でＡＤ変換された信号系統毎のデジタル信号を多重化する多重化処理部と、前記多重化処理部で多重化されたデジタル信号データを復調部に送信するとともに復調部から制御信号を受信するシリアル通信部とからなるデジタル信号処理部とを備えて構成され、
    前記制御信号に含まれる受信帯域データに基づいて各制御部がインピーダンスをマッチング制御する統合アンテナ装置。