JP2015106906A - 無線受信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】受信信号を高感度に増幅することができ、小型化できる無線受信装置を提供する。
【解決手段】無線信号の波長に対してアンテナサイズが１／１０から１／１００となる小型アンテナ１と、トランジスタ５と負荷４ａ，４ｂを有し該トランジスタ５のソースに小型アンテナ１からの受信信号を入力するゲート接地型増幅器３とを備える。小型アンテナ１の実部インピーダンスが小さくなるが、入力インピーダンスの実部が小さいゲート接地型増幅器３を用いることにより、小型アンテナ１の実部インピーダンスとトランジスタ５の実部インピーダンスとの実部インピーダンスの差を小さくし、受信信号を高感度に増幅することができ、更に装置を小型化できる。
【選択図】図１
【解決手段】無線信号の波長に対してアンテナサイズが１／１０から１／１００となる小型アンテナ１と、トランジスタ５と負荷４ａ，４ｂを有し該トランジスタ５のソースに小型アンテナ１からの受信信号を入力するゲート接地型増幅器３とを備える。小型アンテナ１の実部インピーダンスが小さくなるが、入力インピーダンスの実部が小さいゲート接地型増幅器３を用いることにより、小型アンテナ１の実部インピーダンスとトランジスタ５の実部インピーダンスとの実部インピーダンスの差を小さくし、受信信号を高感度に増幅することができ、更に装置を小型化できる。
【選択図】図１
Description
本発明は、センサノードやＲＦＩＤ等に利用される例えば３００ＭＨｚ帯の微弱無線規格の無線信号を受信する無線受信装置に関する。特に、無線信号の波長（例えば、周波数３００ＭＨｚで波長は約１ｍ）に対して、アンテナサイズが１／１０から１／１００となる小型アンテナを用いる無線受信装置に関する。
図７は、従来の無線受信装置の構成を示す図である（非特許文献１）。図７に示す無線受信装置は、アンテナ１１、マッチング回路１２、ＭＯＳＦＥＴからなるソース接地型のローノイズアンプ１５、負荷１４を備えて構成されている。
この無線受信装置は、アンテナ１１から受信した信号をマッチング回路１２を介してソース接地型のローノイズアンプ１５により増幅する。アンテナ１１のインピーダンスは、標準的な５０Ωに設定されている。
小舘淳一他，"2.4GHz帯CMOS低雑音増幅器の低電圧動作，"信学技報ED2001-205，MW2001-160,ICD2001-202，pp.53-58，2002
図７に示す無線受信装置においては、使用するアンテナ１１は無線信号の波長に対して十分な大きさであることを想定している。
仮に、アンテナ１１を小型化すると、ソース接地型ローノイズアンプ１５の受信感度が下がるという問題がある。これは、アンテナ１１が波長に対して小さい場合には、アンテナ１１のインピーダンスにおける実部である放射抵抗が数Ω以下と非常に低くなるとともに、虚部が実部に対して非常に大きく見えるためである。
すなわち、図７に示す構成において、ソース接地型ローノイズアンプ１５は受信信号をトランジスタのゲートで入力するため、入力インピーダンスが非常に高い。しかし、アンテナインピーダンスの実部（放射抵抗）が低い場合、アンテナ１１とトランジスタとのインピーダンスマッチングが困難になる。
仮に、インピーダンスにおける虚部のみを除去する複素共役マッチングを行ったとしても、アンテナ１１の実部インピーダンスとトランジスタの実部インピーダンスとの実部インピーダンスの差が大きいため、ソース接地型ローノイズアンプ１５の入力感度が低下してしまう。
本発明の課題は、受信信号を高感度に増幅することができ、小型化できる無線受信装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る無線受信装置は、無線信号の波長に対してアンテナサイズが１／１０から１／１００となる小型アンテナと、トランジスタを有し該トランジスタのソースに前記小型アンテナからの受信信号を入力するゲート接地型増幅器とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、ゲート接地型増幅器を用いたので、小型アンテナの実部インピーダンスとトランジスタの実部インピーダンスとの実部インピーダンスの差が小さくなるから、無線信号の波長に対してアンテナサイズが１／１０から１／１００であっても、受信信号を高感度に増幅することができ、装置を小型化できる。
以下、本発明の実施の形態に係る無線受信装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の無線受信装置の第１の基本構成を示す図である。図１において、無線受信装置は、小型アンテナ１と、ゲート接地型増幅器３とを有して構成される。
小型アンテナ１は、無線信号の波長に対してアンテナサイズが１／１０から１／１００である。例えば、無線信号の周波数が３００ＭＨｚであり、波長が約１ｍであれば、アンテナサイズは１ｃｍから１０ｃｍである。
ゲート接地型増幅器３は、ＭＯＳＦＥＴからなりゲートが接地されたトランジスタ５を有し、該トランジスタ５のソースに小型アンテナ１からの受信信号を入力するように構成されている。
トランジスタ５のドレインと電源との間には、負荷４ａが接続され、トランジスタ５のソースとグランドには負荷４ｂが接続されている。
このような無線受信装置によれば、無線信号の波長に対してアンテナサイズが１／１０から１／１００である場合に、小型アンテナ１の実部インピーダンスが小さくなるが、入力インピーダンスの実部が小さいゲート接地型増幅器３を用いたので、小型アンテナ１の実部インピーダンスとトランジスタ５の実部インピーダンスとの実部インピーダンスの差が小さくなる。従って、無線信号の波長に対してアンテナサイズが１／１０から１／１００であっても、受信信号を高感度に増幅することができ、装置を小型化できる。
次に、トランジスタ５のソースに接続される負荷及びその他の構成の実施例を以下に説明する。
図２は、本発明の実施例１の無線受信装置の構成を示す図である。図２に示す実施例１では、負荷として、トランジスタ５のソースとグランド間に、小型アンテナ１のインピーダンスとインピーダンス整合を行うインダクタ６を接続したことを特徴とする。
インダクタ６の誘導成分が、小型アンテナ１の虚数成分と同調をとる、即ち、小型アンテナ１の虚数成分が除去されて、インピーダンス整合が行えるから、受信信号を高感度に増幅することができ、装置を小型化できる。
図３は、本発明の実施例２の無線受信装置の構成を示す図である。図３に示す実施例２は、小型アンテナ１とゲート接地型増幅器３との間に、小型アンテナ１のインピーダンスとゲート接地型増幅器３のインピーダンスとのインピーダンス整合を行うマッチング回路１２を接続したことを特徴とする。
このようにマッチング回路１２を設けることにより、さらに、インピーダンス整合が行え、受信信号を高感度に増幅することができ、装置を小型化できる。
図４は、本発明の実施例３の無線受信装置の構成を示す図である。図４に示す実施例３は、トランジスタ５のソースにＲＦチョーク７を介して直流電圧を印加する直流電源Ｖｃｃ（電圧印加部）を備えることを特徴とする。
直流電源Ｖｃｃからの直流電圧がトランジスタ５のソースに印加されると、この直流電圧の変化により、トランジスタ５の入力インピーダンスが変化し、トランジスタ５の利得を可変することができる。
なお、ＲＦチョーク７は、インピーダンスを大きくすることで、小型アンテナ１からの無線信号が直流電源Ｖｃｃに入力されるのを防止するために設けられる。また、ＲＦチョーク７は、交流的には負荷４ｂと並列に接続されるが、ＲＦチョーク７のインピーダンスが負荷４ｂのインピーダンスにより十分に大きいので、無視できる。
図５は、本発明の実施例４の無線受信装置の構成を示す図である。図５に示す実施例４は、トランジスタ５のソースに、所定の共振周波数において共振を発生させてトランジスタ５のソースに小型アンテナ１からの受信信号を入力させる共振器８を接続したことを特徴とする。
共振器８は、図５に示すように、インダクタＬとコンデンサＣとの並列共振器から構成されており、所定の共振周波数において並列共振が発生してインピーダンスが非常に高くなる。このため、小型アンテナ１から所定の共振周波数の無線信号がトランジスタ５のソースに入力され、所定の共振周波数の無線信号をトランジスタ５により増幅することができる。
図６は、本発明の実施例５の無線受信装置の構成を示す図である。図６に示す実施例５は、小型アンテナ１からの受信信号を入力する一次巻線Ｐとこの一次巻線Ｐに電磁結合し一次巻線Ｐからの受信信号をトランジスタ５のソースに入力する二次巻線Ｓとを有するトランスＴを備えることを特徴とする。
実施例５によれば、小型アンテナ１からの無線信号をトランスＴを介してゲート接地型増幅器３ｃのソースに入力することにより、トランスＴの一次巻線Ｐと二次巻線Ｓとの巻線比に応じて、インピーダンス及び電圧振幅を変化させることができる。
本発明は、小型アンテナを有する小型無線受信装置などに利用可能である。
１ 小型アンテナ
３ ゲート接地型増幅器
４ａ，４ｂ 負荷
５ トランジスタ
６ インダクタ
７ ＲＦチョーク
８ 共振器
１２ マッチング回路
Ｖｃｃ 直流電源
Ｌ インダクタ
Ｃ コンデンサ
Ｔ トランス
Ｐ 一次巻線
Ｓ 二次巻線
３ ゲート接地型増幅器
４ａ，４ｂ 負荷
５ トランジスタ
６ インダクタ
７ ＲＦチョーク
８ 共振器
１２ マッチング回路
Ｖｃｃ 直流電源
Ｌ インダクタ
Ｃ コンデンサ
Ｔ トランス
Ｐ 一次巻線
Ｓ 二次巻線
Claims (6)
- 無線信号の波長に対してアンテナサイズが１／１０から１／１００となる小型アンテナと、
トランジスタを有し該トランジスタのソースに前記小型アンテナからの受信信号を入力するゲート接地型増幅器と、
を備えることを特徴とする無線受信装置。 - 前記トランジスタのソースとグランド間に、前記小型アンテナのインピーダンスとインピーダンス整合を行うインダクタを接続したことを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
- 前記小型アンテナと前記ゲート接地型増幅器との間に、前記小型アンテナのインピーダンスと前記ゲート接地型増幅器のインピーダンスとのインピーダンス整合を行うマッチング回路を接続したことを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
- 前記トランジスタのソースに電圧を印加する電圧印加部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の無線受信装置。
- 前記トランジスタのソースに、所定の共振周波数において共振を発生させて前記トランジスタのソースに前記受信信号を入力させる共振器を接続したことを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
- 前記小型アンテナからの受信信号を入力する一次巻線とこの一次巻線に電磁結合し前記一次巻線からの受信信号を前記トランジスタのソースに入力する二次巻線とを有するトランスを備えることを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013249842A JP2015106906A (ja) | 2013-12-03 | 2013-12-03 | 無線受信装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2013249842A JP2015106906A (ja) | 2013-12-03 | 2013-12-03 | 無線受信装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017533367A (ja) * | 2014-05-30 | 2017-11-09 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | タービン部品上に歪みセンサを製造する方法 |
| WO2020103709A1 (en) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Transmit-receive switch |
Citations (5)
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| JP2003500870A (ja) * | 1999-05-13 | 2003-01-07 | 日本板硝子株式会社 | 車両用ガラスアンテナ装置およびそれを用いた受信装置 |
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| JP2008118320A (ja) * | 2006-11-02 | 2008-05-22 | Renesas Technology Corp | 低雑音増幅回路 |
-
2013
- 2013-12-03 JP JP2013249842A patent/JP2015106906A/ja active Pending
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