JP2015056760A - 整合回路 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減すると共に信号ロスの要因を減らし、ＮＦ特性も改善した整合回路を提供する。
【解決手段】アンテナからの受信信号を増幅する増幅回路の入力に接続される整合回路１０は、フィルタ回路２０と同調コイル３０とから構成される。フィルタ回路２０は、アンテナ１と増幅回路２の間に直列に接続され、コイル２１とコンデンサ２２を用いて所望の周波数信号を通過させるように設計した上でコイル２１が除かれる。同調コイル３０は、フィルタ回路２０で除かれるコイル２１のインダクタンス分を加えたインダクタンスを有し、アンテナ１とフィルタ回路２０との間に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は整合回路に関し、特に、アンテナからの受信信号を増幅する増幅回路の入力に接続される整合回路に関する。

整合回路は、アンテナからの受信信号を増幅する増幅回路の入力に接続されるものである。これは、アンテナ側から見たインピーダンスと、増幅回路の入力インピーダンスとの整合を図るものである。インピーダンス整合を行うことで、アンテナからの受信信号を効率的に増幅回路に入力可能となる。このような整合回路は、例えばＬ（コイル）とＣ（コンデンサ）を組み合わせたＬＣフィルタ回路からなるものである。

例えば特許文献１や特許文献２には、アンテナに直列に接続される整合回路が開示されている。これは、アンテナに直列に接続される並列ＬＣ回路からなるものであり、並列ＬＣ回路のコンデンサが可変容量素子からなるものである。

近来では、車載アンテナとして所謂シャークフィンアンテナと言った非常に小型のアンテナ装置が採用されることが増えている。このような小型アンテナでは、小型化のためにコイルとしてチップコイルが用いられている。

特開２００４−３２０６１１号公報 特開２００８−１１３２３３号公報

しかしながら、チップコイルを用いた小型アンテナにおいては、チップコイルのＤＣ抵抗が高いため、これが信号ロスになっていた。また、製品コストを下げることも望まれていた。

本発明は、斯かる実情に鑑み、信号ロスの要因を減らし、ＮＦ特性も改善した整合回路を提供しようとするものである。

上述した本発明の目的を達成するために、本発明による整合回路は、アンテナと増幅回路の間に直列に接続され、コイルとコンデンサを用いて所望の周波数信号を通過させるように設計した上でコイルが除かれるフィルタ回路と、フィルタ回路で除かれるコイルのインダクタンス分を加えたインダクタンスを有し、アンテナとフィルタ回路との間に接続される同調コイルと、を具備するものである。

ここで、フィルタ回路は、ローパスフィルタ回路又はバンドパスフィルタ回路に基づき設計されれば良い。

また、フィルタ回路は、バンドパスフィルタ回路に基づき設計され、アンテナと増幅回路の間に直列に接続されるコイルが除かれるものであれば良い。

また、同調コイルは、フィルタ回路で除かれるコイルのインダクタンス分を加えたインダクタンスを有する１つのコイルからなる、又は、フィルタ回路で除かれるコイルのインダクタンス分を加えたインダクタンスを２つ以上に分割した各インダクタンスを有する２つ以上のコイルからなる、ものであれば良い。

本発明の整合回路には、信号ロスの要因を減らし、ＮＦ特性も改善できるという利点がある。

図１は、本発明の整合回路を説明するための回路図である。 図２は、本発明の整合回路を使用したアンテナ装置のＮＦ特性のグラフである。 図３は、本発明の整合回路の同調コイルとアンテナの出力リターンロス特性のグラフである。 図４は、本発明の整合回路のフィルタ回路がローパスフィルタの場合の回路図である。

以下、本発明を実施するための形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明の整合回路を説明するための回路図である。図示の通り、本発明の整合回路１０は、アンテナ１からの受信信号を増幅する増幅回路２の入力に接続されるものである。整合回路１０は、フィルタ回路２０と、同調コイル３０とから構成されている。なお、増幅回路２の出力側にも適宜整合回路３が設けられても良い。

フィルタ回路２０は、アンテナ１と増幅回路２の間に直列に接続されるものである。例えば、ＬＣフィルタ回路であり、バンドパスフィルタやローパスフィルタであれば良い。即ち、コイル２１とコンデンサ２２を用いて所望の周波数信号を通過させるように設計されるものである。図示例では、コイル２１とコンデンサ２２が直列に信号ラインに挿入されると共に、ＬＣ並列回路がグラウンドとの間に接続されるバンドパスフィルタの例を示した。そして、本発明では、フィルタ回路２０で設計されたＬＣフィルタ回路のうち、アンテナと増幅回路の間に直列に接続されるコイル２１が除かれる。即ち、図示例のコイル２１は、説明のために破線で示したものであり、実際の回路上は存在せず、信号ラインのみとなっている。なお、このコイル２１は、取り除かれない一般的な回路では、主にチップコイルで構成されているため、ＤＣ抵抗が高いものである。

同調コイル３０は、アンテナとフィルタ回路との間に接続されるものである。そして、同調コイル３０は、フィルタ回路２０で除かれたコイル２１のインダクタンス分を加えたインダクタンスを有するものである。即ち、従来チップコイルで提供されていたフィルタ回路のコイルは信号ラインに直列に接続されているため、これを同じく直列に接続される同調コイル側に移動して合算した値とする。同調コイル３０は、アンテナのインピーダンスマッチングを取るための素子であり、所望の周波数帯で同調するように設計される。即ち、本願の整合回路は、所望の周波数帯で同調するように設計した上で、フィルタ回路で除かれたコイルのインダクタンス分を加えた合計のインダクタンスを有するコイルとすれば良い。例えば、所望の周波数帯は、ＦＭ周波数帯やＤＡＢ周波数帯であれば良い。

このように設計することにより、フィルタ回路２０で用いられていたコイルが１つ削減可能となる。そして、同調コイル側にインダクタンス分のみを移動するだけなので、装置全体として部品点数は削減したままとなる。また、同調コイル側では、チップコイルではなく通常のヘリカルコイルを用いることが可能であるため、ＤＣ抵抗を減らすことも可能である。

また、同調コイル３０は、フィルタ回路２０で除かれるコイルのインダクタンス分を加えたインダクタンスを有する１つのコイルで構成した場合には、上述のように部品点数の削減となるが、本発明はこれに限定されず、複数のコイルで構成しても良い。即ち、フィルタ回路２０で除かれるコイルのインダクタンス分を加えたインダクタンスを、２つ以上に分割した各インダクタンスを有する２つ以上のコイルで構成しても良い。したがって、同調コイルの巻き数を増やして所望のインダクタンスとなるように構成しても良いし、２つの同調コイルを直列に用いて合計のインダクタンスが所望のインダクタンスとなるように構成しても良い。

本発明の整合回路は、例えば、本願出願人と同一出願人による特開２０１０−２１８５６号に開示のシャークフィンアンテナ等に適用可能である。即ち、アンプ基板に設けられるフィルタ回路に使用されているコイルを取り除き、アンテナエレメントであるトップ部に接続される同調コイルのインダクタンスに、フィルタ回路で用いていたコイルのインダクタンス分を加えれば良い。

また、本発明の整合回路における同調コイルは、アンテナに対して整合を取るためだけの素子だけでなく、例えば放射素子としても機能するようなコイルであっても良い。例えば、本願出願人と同一出願人による特開２０１２−１６１０７５号に開示のシャークフィンアンテナ等にも適用可能である。この例では、アンテナエレメントがベース部に近い側の第１ヘリカル部とベース部から遠い側の第２ヘリカル部に分かれて構成されているが、このベース部に近い側の第１ヘリカル部を本願発明の整合回路の同調コイルとみなし、このヘリカル部を、アンプ基板等に設けられるフィルタ回路のコイルのインダクタンス分を加えた値となるように設計しても良い。

さらに、発明の整合回路は、本願出願人と同一出願人によるＰＣＴ／ＪＰ２０１３／０６７５７９に開示のシャークフィンアンテナ等にも適用可能である。これもトップロード部に対してヘリカルアンテナ部がベース部に対して斜め方向に巻回されるものであるが、このヘリカルアンテナ部を本願発明の整合回路の同調コイルとみなし、アンプ基板等に設けられるフィルタ回路のコイルを取り除き、こののインダクタンス分を加えた値のヘリカルアンテナ部となるように設計しても良い。

このように、本発明の整合回路では、アンテナとフィルタ回路の間に接続される、所謂同調コイルだけでなく、アンテナエレメントとしても機能するヘリカル部に対しても、同調コイルとみなして上述のように設計することが可能である。

図２に、本発明の整合回路を使用したアンテナ装置のＮＦ特性のグラフを示す。比較例として、フィルタ回路にチップコイルを用いて取り除かなかった状態の整合回路のＮＦ特性を示す。なお、横軸は周波数でありＦＭ周波数帯であり、縦軸は最良のＮＦ値を０ｄＢとしている。また、具体的には、比較例で用いたチップコイルのインダクタンスは２２１［ｎＨ］であり、このＤＣ抵抗は０．６［Ω］であった。そして、同調コイルに加えた分のコイルは２００［ｎＨ］でＤＣ抵抗が０．０２［Ω］のものを用いた。図示の通り、本発明の整合回路は、ＦＭ周波数帯において、ＮＦ特性が改善していることが分かる。

さらに、図３に、本発明の整合回路の同調コイルとアンテナの出力リターンロス特性のグラフを示す。図中、図３（ａ）が本発明のリターンロス特性であり、図３（ｂ）が比較例のものである。比較例は図２で説明したのと同様、フィルタ回路のチップコイルを用いて取り除かなかった状態の整合回路を用いた。図示の通り、リターンロス特性についても、比較例と比べて本発明の整合回路は、リターンロス特性が改善していることが分かる。なお、図３の特性では、リターンロスの測定点がフィルタ回路と同調コイルの間であるため、フィルタ回路で除かれたコイルのインダクタンス分が加えられたインダクタンスを同調コイルが有する分、最もリターンロスが低い点が低周波側にシフトしていることが分かる。但し、増幅回路の入力端で見れば、インダクタンスの合計は変わらないため、リターンロスの最も低い点がターゲット周波数と一致することになる。

このように、本発明の整合回路は、部品点数を削減すると共に信号ロスの要因を減らし、ＮＦ特性も改善できていることが分かる。これは、取り除かれるべきチップコイルのＤＣ抵抗が高いため、この部分での信号のロスが無くなったためと考えられる。さらに、同調コイルに加えた分のコイルも放射素子として働くためアンテナ感度が上がるのも、ＮＦ特性が改善された要因であると考えらえる。

次に、図４に本発明の整合回路のフィルタ回路がローパスフィルタの場合の回路図を示す。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。本発明の整合回路は、アンテナと増幅回路の間に直列に接続されるコイルが存在する際に、これを信号ラインに存在する同調コイルと一体的になるように設計するものである。したがって、コイルがアンテナの信号ラインに入るローパスフィルタ回路のコイル２１を除けば良い。そして、同調コイル３０は、除かれたコイル２１のインダクタンス分を加えたインダクタンスとなるように設計すれば良い。

なお、本発明の整合回路は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ アンテナ
２ 増幅回路
３ 整合回路
１０ 整合回路
２０ フィルタ回路
２１ コイル
２２ コンデンサ
３０ 同調コイル

Claims (4)

1. アンテナからの受信信号を増幅する増幅回路の入力に接続される整合回路であって、該整合回路は、
   アンテナと増幅回路の間に直列に接続され、コイルとコンデンサを用いて所望の周波数信号を通過させるように設計した上でコイルが除かれるフィルタ回路と、
   前記フィルタ回路で除かれるコイルのインダクタンス分を加えたインダクタンスを有し、アンテナとフィルタ回路との間に接続される同調コイルと、
   を具備することを特徴とする整合回路。
2. 請求項１に記載の整合回路において、前記フィルタ回路は、ローパスフィルタ回路又はバンドパスフィルタ回路に基づき設計されることを特徴とする整合回路。
3. 請求項１に記載の整合回路において、前記フィルタ回路は、バンドパスフィルタ回路に基づき設計され、アンテナと増幅回路の間に直列に接続されるコイルが除かれることを特徴とする整合回路。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載の整合回路において、前記同調コイルは、フィルタ回路で除かれるコイルのインダクタンス分を加えたインダクタンスを有する１つのコイルからなる、又は、フィルタ回路で除かれるコイルのインダクタンス分を加えたインダクタンスを２つ以上に分割した各インダクタンスを有する２つ以上のコイルからなる、ことを特徴とする整合回路。