JP2009225411A - Broadcast receiver - Google Patents
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Description
本発明は、主に車載用放送受信機のアンテナ段回路及び局部信号発生器の改善に関するものである。 The present invention mainly relates to an improvement in an antenna stage circuit and a local signal generator of an in-vehicle broadcast receiver.
車載用AM放送受信機で最も障害になっていたものは、車載用アンテナ特有の条件の為に、受信機のアンテナ入力段に受信周波数に応じて可変する同調回路を設けることが出来ないことであった。 The most hindrance of the in-vehicle AM broadcast receiver is that it is not possible to provide a tuning circuit that can be varied according to the reception frequency at the antenna input stage of the receiver due to the conditions specific to the in-vehicle antenna. there were.
従来の技術では、同調回路はコイルと可変容量ダイオードで構成されていた。可変容量ダイオードの容量可変範囲は0〜8Vの電圧で500pFから25pFの20倍の範囲であり、これを周波数可変範囲に換算すると約4.5倍になる。この変化率であれば少なくてもAM受信機の周波数である522KHzから1,710KHzには十分に対応できるものであった。 In the prior art, the tuning circuit is composed of a coil and a variable capacitance diode. The variable capacitance range of the variable capacitance diode is a voltage of 0 to 8 V and a range of 20 times from 500 pF to 25 pF, which is about 4.5 times when converted into a frequency variable range. With this rate of change, the AM receiver frequency of 522 KHz to 1,710 KHz can be sufficiently accommodated at least.
しかし、車載用アンテナは受信周波数の波長に比べて極めて短いエレメントである為に高インピーダンスであり、それを1mの同軸ケーブルを介して受信機に接続される仕様になっていることから図1の等価回路になる。 However, since the in-vehicle antenna is an element that is extremely short compared to the wavelength of the reception frequency, it has a high impedance, and is designed to be connected to the receiver via a 1 m coaxial cable. It becomes an equivalent circuit.
図1において、1はアンテナ起電力、2はアンテナ信号源抵抗として75Ω、3はアンテナ容量15pF、4はケーブル容量65pFである。ラジオ受信機と車載用アンテナとの互換性を持たせる為に、ISOで決められた規格である。 In FIG. 1, 1 is an antenna electromotive force, 2 is 75Ω as an antenna signal source resistance, 3 is an antenna capacitance of 15 pF, and 4 is a cable capacitance of 65 pF. This is a standard determined by ISO in order to provide compatibility between radio receivers and in-vehicle antennas.
これは、受信機のフロントエンドの同調回路から見ると、アンテナ容量15pFとケーブル容量65pFの合計80pFが付加していることになり、等価的に可変容量の範囲は105pFから580pFになって、20倍からわずか5倍の範囲に減ることになる。 This means that a total of 80 pF of the antenna capacity 15 pF and the cable capacity 65 pF is added when viewed from the tuning circuit at the front end of the receiver, and the range of the variable capacity is equivalently from 105 pF to 580 pF. It will be reduced from the double to the range of only 5 times.
これを周波数の可変範囲に換算すると実質的に約2.3倍に圧縮されてしまい、アンテナ段の同調回路はAM受信機の周波数に対応することが出来なかった。 When this is converted into a variable frequency range, it is substantially compressed by about 2.3 times, and the tuning circuit of the antenna stage cannot cope with the frequency of the AM receiver.
この問題を解決する為に、図2に示すように複数のコイルを設け、受信周波数に応じてこれらのコイルを切り替え、周波数可変範囲を広げる方法を用いていた。 In order to solve this problem, a method of providing a plurality of coils as shown in FIG. 2, switching these coils according to the reception frequency, and expanding the frequency variable range has been used.
図2において、1と2はコイル、3は可変容量ダイオード、4はスイッチ、5は受信バンド切り替え制御信号、6はPLLシンセサイザーから供給される同調電圧である。 In FIG. 2, 1 and 2 are coils, 3 is a variable capacitance diode, 4 is a switch, 5 is a reception band switching control signal, and 6 is a tuning voltage supplied from a PLL synthesizer.
放送受信機の同調システムはアンテナ段、RF段及び局部信号発生器の共振回路の周波数がPLLシンセサイザーから供給される同一の電圧で制御されるので、それぞれの共振回路は完全な整合性を保持していなければならない。 The tuning system of the broadcast receiver controls the frequency of the resonant circuit of the antenna stage, RF stage and local signal generator with the same voltage supplied from the PLL synthesizer, so that each resonant circuit maintains perfect consistency. Must be.
その為にアンテナ容量やケーブル容量などの影響を受けないRF段や局部信号発生器もアンテナ段と同様に二つのコイルを使う必要がある。 Therefore, the RF stage and the local signal generator that are not affected by the antenna capacity and cable capacity need to use two coils in the same manner as the antenna stage.
従ってコイル切替え方式は、例えばアンテナ段に1個、RF段に2個の同調回路、局部信号発生器に1個の共振回路を有していて、それぞれ2個のコイルを切換えながら周波数対応するとすれば、合計で8個も必要であり、必然的に大型化してしまった。 Therefore, the coil switching method has, for example, one resonance circuit for the antenna stage, two tuning circuits for the RF stage, and one resonance circuit for the local signal generator, and each frequency is changed while switching two coils. As a result, a total of eight was required, and the size was inevitably increased.
しかし、車にカセット、CD、MD、カーナビゲーションなど様々なオプションが搭載される時代になると、受信機も小型化を要求され、コイル切り替え方式は時代に合わない方法として実用化されなくなってきた。 However, in the era when various options such as cassettes, CDs, MDs, and car navigations are installed in the car, the receiver is also required to be downsized, and the coil switching method has not been put into practical use as a method that does not match the times.
その結果、受信機にとって最も基本的なことであるアンテナ段の同調回路を放棄し、同調回路はRF段のみに設け、アンテナ段は受信信号をただ単に高インピーダンスRFアンプで受けるという方式にならざるを得なかった。これは家庭用放送受信機と大きな違いであり、数十年来解決されない問題として残っていた。 As a result, the antenna stage tuning circuit, which is the most basic for the receiver, is abandoned, the tuning circuit is provided only in the RF stage, and the antenna stage simply receives the received signal with a high impedance RF amplifier. Did not get. This is a big difference from home broadcast receivers, and it has remained a problem that has not been solved for decades.
その結果、車載用など移動用放送受信機にとって最も重要な性能である高感度で、高い妨害波除去能力を犠牲にしていた。 As a result, high sensitivity and high interference wave removal capability, which is the most important performance for mobile broadcast receivers such as in-vehicle use, have been sacrificed.
従来の典型的な車載用AM放送受信機のフロントエンド回路を図3に示す。1は図1に示すISO規格のアンテナダミー回路、2はRFアンプ、3と4はコイルと可変容量ダイオードで構成される同調回路、5はRFミキサー、6はコイルと可変容量ダイオードで構成される局部信号発生器の共振回路、7はIF周波数信号出力、8はPLLシンセサイザーから供給される可変容量ダイオードの同調電圧、9はインダクタンスが非常に大きい固定チョークコイルで、アンテナ容量15pFとケーブル容量65pFの合計80pFとで約300KHz付近に共振点を有し、高圧送電線から受ける50Hz又は60Hzの電源ハムを減衰させる目的で挿入されている。 FIG. 3 shows a front end circuit of a conventional typical in-vehicle AM broadcast receiver. 1 is an ISO antenna dummy circuit shown in FIG. 1, 2 is an RF amplifier, 3 and 4 are tuning circuits composed of a coil and a variable capacitance diode, 5 is an RF mixer, and 6 is composed of a coil and a variable capacitance diode. The resonance circuit of the local signal generator, 7 is an IF frequency signal output, 8 is a tuning voltage of a variable capacitance diode supplied from a PLL synthesizer, 9 is a fixed choke coil having a very large inductance, and has an antenna capacity of 15 pF and a cable capacity of 65 pF. It has a resonance point in the vicinity of about 300 KHz with a total of 80 pF, and is inserted for the purpose of attenuating a 50 Hz or 60 Hz power supply hum received from the high-voltage power transmission line.
このように、従来の車載用AM放送受信機では周波数可変型同調回路はRFアンプの後段にはあるが、前段には全く無い。従ってアンテナ段は、図4に示すように、妨害波に対して全く無防備な特性となっており、これが重大な欠点になっていた。 As described above, in the conventional in-vehicle AM broadcast receiver, the variable frequency tuning circuit is provided at the rear stage of the RF amplifier, but is not provided at all at the front stage. Therefore, as shown in FIG. 4, the antenna stage has completely unprotected characteristics against the disturbing wave, which is a serious drawback.
アンテナ段に受信周波数に応じて可変する同調回路が無い為に起きる損失は、15pFと65pFの容量分割によって失われる14.5dBの損失の他に、同調回路のQによって得られる通常の利得に対し、合計で20dB以上もの大きな値になっていた。 The loss caused by the absence of a tuning circuit that varies depending on the reception frequency in the antenna stage is in addition to the loss of 14.5 dB that is lost due to the capacitance division of 15 pF and 65 pF, in addition to the normal gain obtained by the Q of the tuning circuit. The total value was as large as 20 dB or more.
アンテナ段での高い妨害波除去能力を持つことを放棄した従来の受信機は、強い妨害波が存在するとRFアンプの過負荷による混信を起こす。それを避ける為に、AGC回路でアンテナ段を強く減衰し、その結果希望波も同時に減衰するといういわゆる感度抑圧も起こす受信機になっていた。 A conventional receiver that abandons having a high ability to eliminate interference at the antenna stage causes interference due to overloading of the RF amplifier when a strong interference is present. In order to avoid this, the AGC circuit strongly attenuates the antenna stage, and as a result, the receiver also causes so-called sensitivity suppression in which the desired wave is also attenuated simultaneously.
また、従来の放送受信機においては、局部信号発生器はコイルと可変容量ダイオードで構成されていた。コイルは電子部品の中では最も価格が高く、また小型化を阻害するものであった。 In a conventional broadcast receiver, the local signal generator is composed of a coil and a variable capacitance diode. Coils are the most expensive electronic component and hinder downsizing.
本発明は、アンテナ段に高選択度を持った同調回路を有し、高感度で高い妨害波除去能力を持った放送用受信機を低価格で実現する手段を提供し、従来の受信機が持つ欠点を解決するものである。 The present invention provides a means for realizing a broadcasting receiver having a tuning circuit having high selectivity at an antenna stage, and having high sensitivity and high interference wave removal capability at a low price. It solves the shortcomings.
請求項1記載の発明は、可変容量ダイオードと第一の抵抗から成る高域通過濾波器の前段及び後段に、電圧利得が+1未満で限りなく+1に近く、入力インピーダンスが十分に高く、出力インピーダンスが十分に低い前置増幅器及び後置増幅器を接続し、さらに前置増幅器の入力端と後置増幅器の出力端を第二の抵抗で接続してインダクタンス可変型仮想インダクターを構成し、当該仮想インダクターとアンテナ容量及びケーブル容量又はそれらを含むキャパシターで周波数可変型共振回路を構成して受信機のアンテナ段同調回路とし、さらに当該アンテナ段同調回路が、コイルと可変容量ダイオードから構成されるRF段同調回路と共にPLLシンセサイザーから供給される同一の電圧によって周波数制御される放送受信機を実現する手段を提供することである。 According to the first aspect of the present invention, the voltage gain is less than +1 and is close to +1, the input impedance is sufficiently high, and the output impedance is high and low in the front and rear stages of the high-pass filter including the variable capacitance diode and the first resistor. Is connected to a preamplifier and a postamplifier that are sufficiently low, and the input terminal of the preamplifier and the output terminal of the postamplifier are connected by a second resistor to form a variable inductance virtual inductor, and the virtual inductor The antenna capacity and cable capacity or a capacitor including them constitutes a frequency variable resonance circuit to form an antenna stage tuning circuit of the receiver, and the antenna stage tuning circuit further includes an RF stage tuning composed of a coil and a variable capacitance diode. Means for implementing a broadcast receiver frequency controlled by the same voltage supplied from a PLL synthesizer with a circuit It is to provide.
請求項2記載の発明は、可変容量ダイオードと第一の抵抗から成る高域通過濾波器の前段及び後段に、電圧利得が+1未満で限りなく+1に近く、入力インピーダンスが十分に高く、出力インピーダンスが十分に低い前置増幅器及び後置増幅器を接続し、さらに前置増幅器の入力端と後置増幅器の出力端を第二の抵抗で接続してインダクタンス可変型仮想インダクターを構成し、当該仮想インダクターとキャパシターで周波数可変型共振回路を構成して受信機の局部信号発生器とし、さらに当該局部信号発生器が、コイルと可変容量ダイオードから構成されるRF段同調回路と共にPLLシンセサイザーから供給される同一の電圧によって周波数制御される放送受信機を実現する手段を提供することである。 According to the second aspect of the present invention, in the front and rear stages of the high-pass filter comprising the variable capacitance diode and the first resistor, the voltage gain is less than +1 and close to +1, the input impedance is sufficiently high, and the output impedance Is connected to a preamplifier and a postamplifier that are sufficiently low, and the input terminal of the preamplifier and the output terminal of the postamplifier are connected by a second resistor to form a variable inductance virtual inductor, and the virtual inductor And a capacitor constitute a frequency variable resonance circuit to be a local signal generator of a receiver, and the local signal generator is supplied from a PLL synthesizer together with an RF stage tuning circuit including a coil and a variable capacitance diode. The present invention provides a means for realizing a broadcast receiver whose frequency is controlled by the voltage of the current.
最初に、請求項1及び2に記載されている仮想インダクターについて説明する。図5において1はキャパシタンスがCの可変容量ダイオード、2は抵抗値がRの第一の抵抗、3は抵抗値がrの第二の抵抗、4及び5は入力インピーダンスが十分に高く、出力インピーダンスが十分に低く、電圧利得が+1未満で限りなく+1に近い増幅器である。 First, the virtual inductor described in
図5において、後置増幅器の出力電圧は
図6において、1は仮想インダクターの損失抵抗、2は仮想インダクターのインダクタンス、3は後置増幅器である。 In FIG. 6, 1 is the loss resistance of the virtual inductor, 2 is the inductance of the virtual inductor, and 3 is a post-amplifier.
従って、図7に示すように、仮想インダクターとアンテナ容量及びケーブル容量を並列接続すれば、図8に示す回路と等価になり、車載用放送受信機のアンテナ段同調回路が実現できる。図7において、1はISO規格の車載用放送受信機のアンテナダミー回路、2は仮想インダクターである。 Therefore, as shown in FIG. 7, if the virtual inductor and the antenna capacity and cable capacity are connected in parallel, the circuit becomes equivalent to the circuit shown in FIG. 8, and an antenna stage tuning circuit of the in-vehicle broadcast receiver can be realized. In FIG. 7, 1 is an antenna dummy circuit of an in-vehicle broadcast receiver of the ISO standard, and 2 is a virtual inductor.
電子同調方式の放送用受信機においては、アンテナ段、RF段及び局部信号発生器の共振回路はPLLシンセサイザーから供給される同調電圧によって制御されるのでそれぞれ完全な整合性を有していなければならないことは前述した。 In an electronically tuned broadcast receiver, the resonant circuit of the antenna stage, RF stage and local signal generator is controlled by the tuning voltage supplied from the PLL synthesizer, and each must have perfect matching. That was mentioned above.
しかしながら、仮想インダクターを使用した同調回路は、コイルを使用した同調回路と異なり二次結合端子を有しない。従って増幅器のコレクター出力を二次結合端子に接続して適切な利得設定をするなど設計の自由度に欠ける不便がある。 However, a tuning circuit using a virtual inductor does not have a secondary coupling terminal unlike a tuning circuit using a coil. Therefore, there is an inconvenience that the degree of freedom of design is lacking, such as connecting the collector output of the amplifier to the secondary coupling terminal to set an appropriate gain.
それ故に、アンテナ段は仮想インダクターを使用した同調回路を用い、RF段はコイルを使用した同調回路を用いることが要求される。 Therefore, the antenna stage is required to use a tuning circuit using a virtual inductor, and the RF stage is required to use a tuning circuit using a coil.
仮想インダクターを使用したアンテナ段同調回路と、コイルを使用したRF段の同調回路は、PLLシンセサイザーから供給される同一の同調電圧によって共振周波数を完全に一致させることが出来ることを、図9を用いて説明する。 FIG. 9 shows that the antenna stage tuning circuit using the virtual inductor and the RF stage tuning circuit using the coil can completely match the resonance frequency by the same tuning voltage supplied from the PLL synthesizer. I will explain.
図9において、1はRF段に使用されるコイルを使用した同調回路で、コイルのインダクタンスをL、PLLシンセサイザーからの電圧で制御される可変容量ダイオードの容量をCとする。2は請求項1記載の発明に使用される仮想インダクターを使った同調回路である。高域通過濾波器を構成するキャパシターはPLLシンセサイザーからの電圧で制御される可変容量ダイオードで、その容量をCとする。高域通過濾波器を構成する第一の抵抗は抵抗値をRとする。また、前置増幅器の入力端と後置増幅器の出力端を接続する第二の抵抗の抵抗値をrとする。さらに、仮想インダクターと同調回路を構成するキャパシターの容量をC0とする。In FIG. 9,
図9において、1のコイルを使用した同調回路の共振角周波数は
これは非常に大きな発見で、仮想インダクターを用いた共振回路とコイルを用いた共振回路が、共振回路の形式が全く異なるにもかかわらず、PLLシンセサイザーから供給される同一の電圧により同じ周波数で可変することが可能であることを見出したもので、これを利用すれば、従来不可能であったアンテナ段に同調回路を設けることが可能になり、高感度、高選択度を有する車載用放送受信機を実現することが出来る。 This is a very big discovery, and the resonance circuit using the virtual inductor and the resonance circuit using the coil can be varied at the same frequency by the same voltage supplied from the PLL synthesizer even though the type of the resonance circuit is completely different. If this is used, it becomes possible to provide a tuning circuit in the antenna stage, which has been impossible in the past, and has high sensitivity and high selectivity. The machine can be realized.
また同時に、仮想インダクターを用いた共振回路を局部信号発生器の発振回路に使用すれば、PLLシンセサイザーから供給される同一の電圧によりRF段の同調周波数と局部信号発生器の発振周波数を連動して制御することが可能であることを見出したもので、これを利用すれば、コイルを使用しない局部信号発生器が実現可能で、小型、低価格の放送受信機が実現することが出来る。 At the same time, if a resonance circuit using a virtual inductor is used for the oscillation circuit of the local signal generator, the tuning frequency of the RF stage and the oscillation frequency of the local signal generator are linked with the same voltage supplied from the PLL synthesizer. It has been found that it can be controlled, and if this is used, a local signal generator that does not use a coil can be realized, and a small and low-priced broadcast receiver can be realized.
昔の機械式μ同調方式の時代には、アンテナ段に同調回路を設けることが出来たので受信機の感度は良好であった。しかし、PLLシンセサイザーと可変容量ダイオードによる電子同調方式に変わった時からアンテナ段に同調回路を設けることが出来なくなり、受信機の感度は悪化せざるを得なかった。 In the era of the old mechanical μ-tuning system, a tuning circuit could be provided in the antenna stage, so that the sensitivity of the receiver was good. However, since the electronic tuning system using a PLL synthesizer and a variable capacitance diode is changed, a tuning circuit cannot be provided in the antenna stage, and the sensitivity of the receiver has to be deteriorated.
請求項1記載の発明はこの問題を解決し、再びアンテナ段に同調回路を設けることが出来るので、全ての周波数で約20dB以上の感度向上が期待できる。 The invention described in
また、アンテナ入力段に同調回路を持つことにより希望波と非希望波を分離でき、アンテナ段の過負荷による混信を避けることが出来る。さらに、従来必要であった図3における9の高圧送電線の電源ハムを減衰させるチョークコイルも不要になる。 Further, by having a tuning circuit in the antenna input stage, it is possible to separate the desired wave and the undesired wave, and avoid interference due to overloading of the antenna stage. Further, the choke coil for attenuating the power supply hum of the high-
請求項2記載の発明は、従来コイルを使っていた局部信号発生器が、コイルが不要になって受信機の低価格化、小型化に貢献できる。 According to the second aspect of the present invention, the local signal generator that has conventionally used a coil eliminates the need for the coil and can contribute to the reduction in the cost and size of the receiver.
図10は請求項1、2及び3に記載されている仮想インダクターに用いる前置増幅器、後置増幅器の実施例である。1は後続するRF段への利得を決める抵抗、2は直流阻止のキャパシター、3はAGC用差動トランジスター、4はRF段同調回路である。 FIG. 10 shows an embodiment of the preamplifier and the postamplifier used for the virtual inductor according to the first, second and third aspects. 1 is a resistor that determines the gain to the subsequent RF stage, 2 is a DC blocking capacitor, 3 is an AGC differential transistor, and 4 is an RF stage tuning circuit.
図11は請求項2記載の受信機の局部信号発生器の実施例を示した図で、1が仮想インダクターを使用した共振回路で、可変容量ダイオードに供給されるPLLシンセサイザーからの電圧で発振周波数が制御される。 FIG. 11 is a diagram showing an embodiment of the local signal generator of the receiver according to
図12は請求項1及び2記載の放送受信機を示す図で、1はISO規格のアンテナダミー回路、2は可変容量ダイオードを使用した仮想インダクター、3は増幅器、4及び5はコイルと可変容量ダイオードで構成するRF段同調回路、6はRFミキサー、7は固定キャパシターと可変容量ダイオードを使用した仮想インダクターで構成する局部信号発生器、8はPLLシンセサイザー、9は水晶発振器、10はアンテナ段同調回路、RF段同調回路及び局部信号発生器の周波数制御電圧、11はIFフィルター、12はIFアンプ、13は検波器、14はAGC信号発生器、15はAGC信号、16はオーディオアンプ、17はスピーカーである。 12 is a diagram showing a broadcast receiver according to
図12は、仮想インダクターを使用した共振回路とコイルを使用した共振回路が、共にPLLシンセサイザーから供給される同一の電圧によって制御される特徴を示している。 FIG. 12 shows a feature in which a resonant circuit using a virtual inductor and a resonant circuit using a coil are both controlled by the same voltage supplied from a PLL synthesizer.
本発明は、特に車載用AM放送受信機に利用可能性が極めて高いもので、従来の車載用AM放送受信機が持つアンテナ段の欠点を根本的に解決するものである。 The present invention has extremely high applicability particularly to an in-vehicle AM broadcast receiver, and fundamentally solves the drawbacks of the antenna stage of a conventional in-vehicle AM broadcast receiver.
また請求項2記載の発明は、コイルを不要とすることで、低価格で小型化を要求されるPLLシンセサイザー型携帯ラジオなどには非常に利用可能性が高いものである。 Further, the invention described in
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