JP3734642B2

JP3734642B2 - 入力トラップ回路及びイメージトラップ回路

Info

Publication number: JP3734642B2
Application number: JP14504399A
Authority: JP
Inventors: 正小菅
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2019-05-25
Also published as: EP1056204A1; JP2000341091A; US6472956B2; US20020130735A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本発明は妨害波を除去するトラップ回路に関し、特にＦＭチューナ等の入力段においてイメージ妨害波を除去するイメージトラップ回路の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＦＭチューナにおいては、所定の周波数の希望波に対応するイメージ妨害波による受信性能の劣化を防止するために、イメージ妨害波成分を減衰させるためのイメージトラップ回路を入力段に挿入してフロントエンドを構成することが一般的である。
【０００３】
図７は、このような従来のイメージトラップ回路の例である。図７に示すイメージトラップ回路は、コイルＬ０、コンデンサＣ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、抵抗Ｒ０、可変容量ダイオードＤ０、Ｄ１、トリマコンデンサＣＴ０を含んで構成されている。そして、互いにカソードどうしが接続された可変容量ダイオードＤ０、Ｄ１は、その両端のアノード間にコイルＬ０が並列接続されている。可変容量ダイオードＤ０、Ｄ１の接続部Ｊ０には、抵抗Ｒ０を経て同調電圧ＶＴが印加され、これを制御することにより可変容量ダイオードＤ０、Ｄ１の容量成分を変化させる。そして、コイルＬ０と、可変容量ダイオードＤ０、Ｄ１、トリマコンデンサＣＴ０とにより定まる共振周波数に対応して設定されたイメージ周波数が設定される。アンテナからの受信信号は、イメージ周波数成分が十分に減衰されてから、後段の主同調回路に出力されるので、後段の回路でイメージ妨害に伴う性能劣化を防止することができる。
【０００４】
ここで、イメージトラップ回路におけるトリマコンデンサＣＴ０の役割は、各素子のばらつきに起因して、同調電圧ＶＴに対するイメージ妨害特性が変動するのを抑えるものである。すなわち、トリマコンデンサＣＴ０を製造工程などで微調整して、同調電圧ＶＴとイメージ周波数の関係を一定に保ち、同調電圧ＶＴの制御幅に対応してイメージ妨害特性を調整することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のイメージトラップ回路においては、理想的には希望波に対して影響を与えないことが望ましい。しかし、実際には希望波の周波数範囲において、特定の部分でピークを有する特性を示し、ピークを外れる領域では通過損失が少しづつ増大していく。このピークは上述の並列共振回路の特性に起因して生じるため、トリマコンデンサＣＴ０を調整したとき、イメージ妨害周波数の減衰特性が変化するだけでなく、希望波の周波数範囲に生じるピークも変化してしまう。これにより、イメージトラップ回路における希望波に対するレベルが変動し、ひいてはＦＭチューナの受信感度のばらつきを招くという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、可変容量素子により入力段のトラップ回路の周波数特性を微調整する場合であっても、希望周波数に対するレベル変動を抑えて受信感度を良好に保ちつつ、イメージ妨害波などの不要周波数成分を安定に除去可能な入力トラップ回路及びイメージトラップ回路を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の入力トラップ回路は、入力信号に含まれる所定の周波数成分を除去して後段の回路に出力する入力トラップ回路において、一対の可変容量ダイオードを互いのカソードどうしを接続部として直列接続し、両端のアノード間にインダクタンスを並列接続した並列共振回路と、前記接続部に電圧を印加し、それぞれの可変容量ダイオードの逆電圧特性に基づいて容量値を変化させる電圧印加手段と、前記接続部とグランドの間に接続された可変容量素子とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、入力信号が入力トラップ回路に入力されると、一対の可変容量ダイオードとコイル等のインダクタンスからなる並列共振回路を通り、その共振周波数に対応する周波数成分が減衰して後段の回路に出力される。このとき、一対の可変容量ダイオードのカソードどうしが接続されている接続部に対し、電圧印加手段により所定の電圧が印加され、可変容量ダイオードの逆電圧特性に基づき容量値を変化させる。よって、所定の不要周波数を共振周波数に設定し、入力信号から不要周波数成分を容易に除去することができる。一方、接続部とグランド間に接続された可変容量素子により、除去すべき周波数の特性が調整される。その際、それ以外の周波数の特性は安定に保持される。従って、入力信号のレベル変動を招くことなく、入力トラップ回路の周波数特性を上述の不要周波数成分の除去に好適に調整することができる。
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項２に記載のイメージトラップ回路は、ＦＭチューナ回路の入力段に挿入され、入力された受信信号に対応するイメージ周波数成分を除去して後段の回路に出力するイメージトラップ回路において、一対の可変容量ダイオードを互いのカソードどうしを接続部として直列接続し、両端のアノード間にインダクタンスを並列接続した並列共振回路と、前記接続部に電圧を印加し、それぞれの可変容量ダイオードの逆電圧特性に基づいて容量値を変化させる電圧印加手段と、前記接続部とグランドの間に接続された可変容量素子とを備え、前記イメージ周波数成分の帯域に対応して前記電圧印加手段の電圧可変範囲が設定されることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、受信信号がＦＭチューナ回路に入力されると、一対の可変容量ダイオードとコイル等のインダクタンスからなる並列共振回路を通り、その共振周波数に対応する周波数成分が減衰して後段の回路に出力される。このとき、一対の可変容量ダイオードのカソードどうしが接続されている接続部に対し、電圧印加手段により所定の電圧が印加され、可変容量ダイオードの逆電圧特性に基づき容量値を変化させる。よって、受信信号に対応するイメージ周波数を共振周波数に設定すれば、イメージ周波数成分を除去して、容易にイメージ妨害特性を向上させることができる。一方、接続部とグランド間に接続された可変容量素子により、イメージ周波数に対する特性が調整される。その際、希望波の周波数の特性は安定に保持される。従って、受信信号のレベル変動を招くことなく、受信感度を良好に保ちつつ、イメージトラップ回路のイメージ妨害特性を好適に調整することができる。
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項３に記載のイメージトラップ回路は、請求項２に記載のイメージトラップ回路において、前記ＦＭチューナ回路に含まれるミキサ回路では、前記受信信号の周波数よりも高い局部発振周波数を用いてＩＦ信号を生成することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、ＦＭチューナ回路において、受信信号の周波数からＩＦ信号の周波数だけ高い周波数を局部発振周波数として設定し、ミキサ回路において混合されてＩＦ信号が生成される。そのため、局部発振周波数よりＩＦ信号の周波数だけ高い周波数にイメージ妨害波を生じ、結果的に受信信号の周波数からＩＦ信号の周波数の２倍だけ高い周波数がイメージ周波数となる。このような一般的なＦＭ受信条件において、請求項２に記載の発明と同様に、良好な受信感度を保ちつつ、イメージ妨害特性を好適に調整することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、ＦＭチューナ回路のフロントエンドに含まれるイメージトラップ回路に対して本発明を適用する場合について説明を行う。
【００１４】
図１は、本実施形態に係るＦＭチューナ回路のフロントエンドの構成を示すブロック図である。図1に示すように、ＦＭチューナ回路のフロントエンドは、本発明に係る入力トラップ回路としてのイメージトラップ回路１０と、主同調回路１１と、ＲＦアンプ１２と、ミキサ１３と、局部発振器１４を含んで構成されている。
【００１５】
図１において、アンテナによって受信された受信信号はイメージトラップ回路１０に入力される。この受信信号には、希望波とこれに対応する不要なイメージ妨害波が含まれるが、イメージトラップ回路１０によって後述の作用に基づきイメージ妨害波のみが除去される。次いで、主同調回路１１により希望波の周波数範囲に同調して選択度を高めた後、ＲＦアンプ１２で所定のゲインだけ増幅される。そして、増幅された受信信号は、ミキサ１３において局部発振器１４から出力される局部発振周波数と混合され、受信信号の周波数と局部発振周波数との差の周波数を有するＩＦ信号が出力される。例えば、ＩＦ信号の周波数としては１０．７ＭＨｚに設定される。
【００１６】
図１に示すフロントエンドに対しては、同調電圧ＶＴがそれぞれイメージトラップ回路１０、主同調回路１１、局部発振器１４に印加されている。すなわち、ＦＭチューナにおいて選局された受信周波数に対応して、イメージトラップ回路１０及び主同調回路１１の同調範囲を可変制御すると共に、イメージトラップ回路１０に設けられた本発明に係る可変容量素子の調整によってトラップ周波数をイメージ周波数に一致させるように調整する。また、局部発振周波数が受信周波数からＩＦ周波数だけ離れた周波数関係となるように局部発振器１４を制御する。このように、同調電圧ＶＴを制御することにより、フロントエンド全体の周波数特性を選局に対応して適宜に可変制御することができる。
【００１７】
なお、イメージトラップ回路１０のトラップ周波数に対する調整は、同調電圧ＶＴではなく、本発明に係る可変容量素子としての後述のトリマコンデンサや可変容量ダイオードを用いて行う。例えば、可変容量ダイオードを用いる場合は、同調電圧ＶＴとは別のトラップ周波数調整電圧を印加して調整してもよい。
【００１８】
ここで、フロントエンドにおける周波数関係について説明する。なお、本実施形態に係るＦＭチューナでは、局部発振周波数に対し、希望波の周波数が下側（低周波数側）に設定するものとして説明する。すると、周波数関係として次の２式が成り立つ。
【００１９】
Ｆｏｓｃ−Ｆｄ＝Ｆｉｆ
Ｆｉ−Ｆｏｓｃ＝Ｆｉｆ
ただし、上式において、
Ｆｏｓｃ：局部発振周波数
Ｆｄ：希望波の周波数
Ｆｉ：イメージ周波数
Ｆｉｆ：ＩＦ信号の周波数
である。また、実際には希望波及びイメージ妨害波は、一定の周波数範囲に広がっており、これに対応して局部発振周波数を変化させる。よって、上式において周波数が固定とされるのは、ＩＦ信号の周波数Ｆｉｆだけである。
【００２０】
従って、例えばＩＦ信号の周波数Ｆｉｆ＝１０．７ＭＨｚである場合は、希望波の周波数Ｆｄよりも２１．４ＭＨｚだけ高い周波数が、イメージ周波数Ｆｉに対応することがわかる。本実施形態に係るイメージトラップ回路１０は、このようなイメージ周波数Ｆｉの周波数成分を除去し、希望波の周波数Ｆｄの周波数成分を通過させるものである。
【００２１】
図２は、上述のＦＭチューナ回路のフロントエンドにおいて、イメージトラップ回路１０の回路構成を示すブロック図である。図２に示すイメージトラップ回路は、コイルＬ１、コンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、抵抗Ｒ１、可変容量ダイオードＤ２、Ｄ３、本発明の可変容量素子としてのトリマコンデンサＣＴ１を含んで構成されている。そして、図１の従来の構成と比べると、直列接続された可変容量ダイオードＤ０、Ｄ１の接続部Ｊ１とグランドの間にトリマコンデンサＣＴ１が接続されている点において異なっている。
【００２２】
図２に示すイメージトラップ回路１０では、直列接続された可変容量ダイオードＤ２、Ｄ３はそれぞれ逆電圧―容量特性に基づく容量値を有し、両端のアノード間にコイルＬ１が並列に接続されて並列共振回路を構成している。よって、イメージトラップ回路１０は、この並列共振回路の共振周波数に対応する入力成分を除去する入力トラップ回路として作用する。可変容量ダイオードＤ２、Ｄ３は互いにカソードどうしが接続部Ｊ１にて接続されると共に、それぞれのアノードとグランドの間にはコンデンサＣ５、Ｃ７が接続されている。
【００２３】
また、接続部Ｊ１には、同調電圧ＶＴが抵抗Ｒ１を経て印加されており、同調電圧ＶＴの値に応じて可変容量ダイオードＤ２、Ｄ３の両端電圧を変えることにより、可変容量ダイオードＤ２、Ｄ３の容量値を可変制御できる。通常、可変容量ダイオードＤ２、Ｄ３の逆電圧が増大するほど、その容量値は小さくなっていく。その結果、同調電圧ＶＴにより並列共振回路の共振周波数特性を変化させ、イメージトラップ回路１０において除去すべき周波数を適宜に制御することができる。
【００２４】
図２において、アンテナから受信された受信信号が入力されると、結合用のコンデンサＣ４を経て並列共振回路に達し、同調電圧ＶＴ及びトリマコンデンサＣＴ１の容量で定まる共振周波数に対応する周波数成分が大きく減衰する。このとき、希望波に対応するイメージ周波数を上述の共振周波数に一致させるようにトリマコンデンサＣＴ１を設定すると、イメージ周波数成分を大きく減衰させることができる。一方、希望波成分は減衰することなく、結合用のコンデンサＣ６を経て後段の主同調回路１１に出力される。
【００２５】
ここで、イメージトラップ回路１０におけるトラップ周波数の可変幅はできるだけ一定となることが望ましいが、イメージトラップ回路１０に含まれる各素子のばらつきに起因して周波数の対応関係にずれを生じる。そのため、従来の構成と同様、トリマコンデンサＣＴ１を微調整して、イメージ妨害特性が適切に設定されるようにしている。
【００２６】
このとき、本実施形態の場合は、トリマコンデンサＣＴ１の調整に際して、上述のような回路構成に基づいて、イメージ周波数の付近の周波数特性は変化するが、希望周波数の付近における周波数特性を安定に保つという特性を有する。これにより、希望波の周波数成分のレベルを変動させることなく、ＦＭチューナの受信感度の安定化を図ることができる。これは従来の構成とは異なる点であるが、より詳しくは後述する。
【００２７】
次に、図３〜図６を参照して、本実施形態に係るイメージトラップ回路１０の周波数特性を説明する。図３は、図２のイメージトラップ回路１０の等価回路を示す図である。図４は、図３の等価回路を用いてシミュレーションを行って得られた周波数特性を示す図である。また、図５及び図６は、図７に示す従来のイメージトラップ回路の場合について、本実施形態に対する比較例として示す図である。図５は、図７のイメージトラップ回路の等価回路を示す図であり、図６は、図５の等価回路を用いてシミュレーションを行って得られた周波数特性を示す図である。
【００２８】
図３に示すように、イメージトラップ回路１０の等価回路は、コンデンサＣ１０、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ１５、Ｃ１６、コイルＬ１０、抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、及び信号源Ｖ１０を含んでいる。このうち、信号源Ｖ１０はアンテナにおけるＦＭ受信信号に対応する周波数とレベルを有する高周波信号を出力し、抵抗Ｒ１０は信号源抵抗を表している。抵抗Ｒ１０は、一般にＦＭアンテナの等価抵抗である７５Ωとする。更に、抵抗Ｒ１１は負荷抵抗を表している。
【００２９】
また、図３を図２と対比すると、コンデンサＣ１０とＣ４、Ｃ１１とＣ６、Ｃ１４とＣ５、Ｃ１６とＣ７、コイルＬ１０とＬ１がそれぞれ対応関係にある。一方、コンデンサＣ１２、Ｃ１３は、所定の同調電圧ＶＴが印加されたときの可変容量ダイオードＤ２、Ｄ３の容量値を表している。更に、コンデンサＣ１５は、所定の調整が施されたトリマコンデンサＣＴ１の容量値を表している。
【００３０】
なお、従来の構成のイメージトラップ回路は、図５に示すように、コンデンサＣ２０、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４、コイルＬ２０、抵抗Ｒ２０、Ｒ２１、及び信号源Ｖ２０を含んでおり、図３の等価回路と比べると、コンデンサＣ２２の構成が異なっている。このコンデンサＣ２２は、図７にて直列接続された可変容量ダイオードＤ０、Ｄ１、及びトリマコンデンサＣＴ０を一体的に表している。
【００３１】
本実施形態に係る図３の等価回路に対し、信号源Ｖ１０から負荷抵抗Ｒ１１に達するまでの減衰量の周波数特性は、図４に示すように変化する。図４においては、トリマコンデンサＣＴ１に対応するコンデンサＣ１５を５段階の容量値で可変したときの減衰量の周波数特性を示している。また、信号周波数としては、５０ＭＨｚから５００ＭＨｚの範囲までをとり、希望周波数の分布範囲Ｄとイメージ周波数の分布範囲Ｉを示している。
【００３２】
このとき、イメージ周波数の分布範囲Ｉにおいては、概ね８０ｄＢ程度の減衰量となる下向きのピークが生じている。また、希望波周波数の分布範囲Ｄにおいては、減衰量が最小となるピークが生じている。そして、イメージ周波数の分布範囲Ｉにおける下向きのピークは、コンデンサＣ１５の容量値を変えるのに伴い減衰のピークが周波数軸上を推移している。一方、希望周波数の分布範囲Ｄにおけるピークは、コンデンサＣ１５の容量値を変えても、ピークの変動は少なくなっている。従って、トリマコンデンサＣＴ１を調整した場合でも、希望波に対する減衰量は安定に保持される。
【００３３】
これに対し、図５に示す従来のイメージトラップ回路に対応する等価回路の場合は、図６に示すように、コンデンサＣ２２を５段階の容量値で可変したときの減衰量の周波数特性が得られる。図６の場合、イメージ周波数の分布範囲Ｉにおいては、図４の場合と同様、コンデンサＣ２２の容量値を変えるのに伴い下向きのピークが推移する。しかし、希望周波数の分布範囲Ｄにおいても、コンデンサＣ２２の容量値に応じてピークが推移している。この点は図４の場合と異なっている。従って、トリマコンデンサＣＴ０を調整した場合、希望波の減衰量が不安定となり、後段の回路でＦＭ信号の復調をするに際して、受信感度にばらつきを生じることとなる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、アンテナからの受信信号に含まれる希望波成分を通過させ、これに対応するイメージ周波数成分を除去する役割を有するイメージトラップ回路１０を設けるに際して、製造工程などでトリマコンデンサＣＴ１を用いて各素子のばらつきに起因する周波数特性のずれを抑えることができる一方、希望波成分に対するレベルを安定に保ちつつ、イメージ妨害特性を適切に調整することが可能なイメージトラップ回路１０を実現することができる。従って、このイメージトラップ回路１０をＦＭチューナのフロントエンドに挿入すれば、イメージ妨害特性の調整に伴う受信感度の変動を防止することができる。
【００３５】
なお、上述の実施形態においては、本発明の入力トラップ回路をＦＭチューナのフロントエンドに適用する場合を説明したが、これに限られず、不要な信号を除去する入力トラップ回路に対して広く本発明を適用することができる。
【００３６】
また、上述の実施形態では、入力トラップ回路の可変容量素子としてトリマコンデンサを用いる場合を説明したが、これに限られず、容量を変化させることが可能ならば、他の素子を用いてもよい。例えば、可変容量ダイオードを用いてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、所定の周波数の不要成分を共振回路の周波数特性を制御して容易に除去でき、しかも可変容量素子により除去すべき周波数の特性を、通過成分のレベル変動を招くことなく、好適に調整することが可能な入力トラップ回路を提供することができる。
【００３８】
請求項２に記載の発明によれば、ＦＭ受信信号に対応するイメージ周波数成分を共振回路の周波数特性を制御して容易に除去でき、しかも可変容量素子によりイメージ周波数の除去特性を、ＦＭ受信信号に対する受信性能を良好に保持しつつ、好適に調整することが可能なイメージトラップ回路を提供することができる。
【００３９】
請求項３に記載の発明によれば、局部発振周波数に対し、下側にＦＭ受信信号の周波数、上側にイメージ周波数が配置される一般的なＦＭチューナの周波数関係をとる場合にも、上述のように、イメージ周波数の除去特性を、ＦＭ受信信号に対する受信性能を良好に保持しつつ、好適に調整することが可能なイメージトラップ回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るＦＭチューナ回路のフロントエンドの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係るイメージトラップ回路の回路構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係るイメージトラップ回路の等価回路を示す図である。
【図４】図３の等価回路に対応する周波数特性を示す図である。
【図５】従来の構成のイメージトラップ回路の等価回路を示す図である。
【図６】図５の等価回路に対応する周波数特性を示す図である。
【図７】従来のイメージトラップ回路の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…イメージトラップ回路
１１…主同調回路
１２…ＲＦアンプ
１３…ミキサ
１４…局部発振器
Ｃ０〜Ｃ７、Ｃ１０〜１７、Ｃ２０〜Ｃ２４…コンデンサ
Ｌ０、Ｌ１、Ｌ１０、Ｌ２０…コイル
Ｒ０、Ｒ１、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ２０、Ｒ２１…抵抗
Ｄ０〜Ｄ３…可変容量ダイオード
ＣＴ０、ＣＴ１…トリマコンデンサ
Ｊ０、Ｊ１…接続部
ＶＴ…同調電圧
Ｖ１０、Ｖ２０…信号源

Claims

入力信号に含まれる所定の周波数成分を除去して後段の回路に出力する入力トラップ回路において、
一対の可変容量ダイオードを互いのカソードどうしを接続部として直列接続し、両端のアノード間にインダクタンスを並列接続した並列共振回路と、
前記接続部に電圧を印加し、それぞれの可変容量ダイオードの逆電圧特性に基づいて容量値を変化させる電圧印加手段と、
前記接続部とグランドの間に接続された可変容量素子と、
を備えることを特徴とする入力トラップ回路。
ＦＭチューナ回路の入力段に挿入され、入力された受信信号に対応するイメージ周波数成分を除去して後段の回路に出力するイメージトラップ回路において、
一対の可変容量ダイオードを互いのカソードどうしを接続部として直列接続し、両端のアノード間にインダクタンスを並列接続した並列共振回路と、
前記接続部に電圧を印加し、それぞれの可変容量ダイオードの逆電圧特性に基づいて容量値を変化させる電圧印加手段と、
前記接続部とグランドの間に接続された可変容量素子と、
を備え、前記イメージ周波数成分の帯域に対応して前記電圧印加手段の電圧可変範囲が設定されることを特徴とするイメージトラップ回路。
前記ＦＭチューナ回路に含まれるミキサ回路では、前記受信信号の周波数よりも高い局部発振周波数を用いてＩＦ信号を生成することを特徴とする請求項２記載のイメージトラップ回路。