JP4368310B2

JP4368310B2 - イヤホンアンテナの中継器

Info

Publication number: JP4368310B2
Application number: JP2005003831A
Authority: JP
Inventors: 俊二村岡
Original assignee: Hosiden Corp
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2025-01-11
Also published as: JP2006196977A

Description

本発明は、一方の端部にコネクタ部を、他方の端部に音響出力部を備え、両端部を接続するコードの一部又は全てをテレビやラジオ等の電波信号を受信するアンテナ線として機能させるイヤホンアンテナの中継器に関する。

一般的に、イヤホンやヘッドホンなどは、電話機や無線機といった通信機器や、音響機器などに接続され、例えば、外部に音を出すことができないような場所や、騒音下などの環境において、音声や音楽等の音響信号を聞くために使用されている。また、ポータブル音響機器などを身に付け、移動を伴いながら音楽を聞くために使用される場合もある。これらの機器にテレビやラジオなどの機能が備わっている場合には、放送される電波信号を受信するアンテナが必要となる。このアンテナは機器に備えられる場合もあるが、特に携帯電話機やポータブル音響機器においては、このアンテナによって機器の小型化が損なわれることや、必要な感度を得られないなどの問題がある。

そこで、常時、外部に出ていて電波を受信し易いところにアンテナを設けることが好ましく、例えば、ヘッドホンにアンテナを設けたアンテナ内蔵型ヘッドホンの技術が下記に示す特許文献１に示されている。このアンテナ内蔵型ヘッドホンは、無線信号（電波信号）の受信に使用される長さが異なる複数本のアンテナを、左右の音響ユニットを結ぶバンド部に内蔵して、幅広い周波数の電波を安定して受信できるようにしたものである。

また、下記に示す特許文献２には、ヘッドホンコードをアンテナとしてＦＭ電波を受信するものが示されている。これによると、ヘッドホンコードのプラグとヘッドホンとの間に位置するリモコン操作部と、プラグとの間のコード部分を受信したいＦＭ周波数の約１／４波長の長さにする。リモコン操作部には、リモコン操作部とプラグとの間のコード部分をヘッドホン（音響ユニット）側から高周波的に分離する高周波チョークコイルを設けている。このようにして、リモコン操作部からプラグへのコード部分が、ＦＭ放送の受信用アンテナとして適切に作用するようにしている。

特開２００３−２７４４７７号公報（第２〜１２段落、第１図）特開平９−３３１２０９号公報（第９〜１５段落、第１図）

ところで、最近では携帯型のオーディオ機器に限らず、例えば携帯電話においても、デジタルカメラ機能や、テレビ受信機能など多種多様な機能を搭載したものが多く提供されている。従って、上記イヤホンアンテナがこれらオーディオ機器や携帯電話等の音響出力機器と共に用いられる機会が多くなってきている。

音響出力機器からの音響出力には、平衡方式（ディファレンシャル；differential）と呼ばれるものと、不平衡方式（シングルエンド；single ended）と呼ばれるものとがある。不平衡方式は、左右夫々の音響信号とグラウンド（以下、ＧＮＤ）との電位差によって音響信号を表すもので、ＧＮＤが共通であるから、イヤホン等との接続に際しては３極接続となる。一方、不平衡方式は、その名称が示すように左右夫々の音響信号の差動を取って音響信号を表す。従って、左右夫々の音響信号がプラスとマイナスとの２本の信号線を有し、イヤホン等との接続に際しては４極接続となる。この平衡方式は、ＧＮＤを介在しないために不平衡方式に比べて、ノイズが乗りにくいという長所があることから、採用する機器も増加している。

一方、既に提供されているイヤホンには不平衡方式の３極接続のものが多いが、４極出力の音響機器に対して、この３極接続のイヤホンをそのまま使用することはできない。勿論、アンテナ機能付きのイヤホンアンテナであっても同様である。

ここで、単純に平衡方式の音響信号を不平衡方式の音響信号へ変換して、上記３極接続のイヤホンを接続することも可能である。例えば、図３に示したように、４極と３極とを変換する変換器を設けると、平衡方式の音響出力機器に不平衡方式のイヤホンを接続することができるようになる。つまり、図に示すようにディファレンシャルモードで出力される左右夫々の音響出力は、音響信号変換用増幅器によって差動増幅されて、左右夫々１本の伝送線によるシングル出力となる。この左右の音響信号線２本と、グラウンド線とで、３極を構成し、４極−３極変換がなされる。

しかし、ここで３極の伝送線をアンテナとして機能させた場合には、アンテナが受信した高周波信号が、音響信号変換増幅器を介して音響出力機器へ入力される。そうすると、高周波成分の減衰が大きくなり、テレビやラジオ放送を良好に受信できなくなる。従って、単純に４極−３極変換を行っただけでは、アンテナ線として機能する３極プラグのイヤホンアンテナを、４極ジャックの機器に良好に接続することができるとはいえない。

本願発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、コードの一部又は全てがテレビやラジオ等の電波信号を受信するアンテナ線として機能する不平衡方式のイヤホンアンテナを、平衡方式の機器に良好に接続するイヤホンアンテナの中継器を提供することを目的とする。

この目的を達成するための、本発明に係るイヤホンアンテナの中継器の特徴構成は、一方の端部に不平衡方式の音響信号に対応したイヤホンプラグを、他方の端部に音響出力部を備え、両端部を接続するコードがアンテナとして機能するイヤホンアンテナを、チューナ機能を備え、平衡方式で音響信号を出力する音響出力機器の音響出力端子に接続するものであって、
前記イヤホンプラグに嵌合するイヤホンジャックと、
前記音響出力端子に嵌合するコネクタと、
前記コネクタを介して入力される前記音響信号を平衡方式から不平衡方式へ変換して前記イヤホンジャックに向けて出力する音響変換部と、
前記アンテナによって受信した高周波信号が前記イヤホンジャックを介して前記音響変換部の出力端に達することを阻止する隔離部と、
この隔離部と前記イヤホンジャックとの間と、前記コネクタとを接続し、前記隔離部を迂回して、前記アンテナが受信した前記高周波信号を前記コネクタへ導く迂回路と、を備える点にある。

この特徴構成によれば、隔離部と迂回路とを設けているので、アンテナが受信した高周波信号が音響変換部に漏れず、迂回路を経由して音響出力機器本体へと良好に導かれる。その結果、高周波信号の減衰は抑制され、音響出力機器の有するチューナ等によって良好に復調される。このような隔離部と迂回路とを中継器に備えているので、不平衡方式のイヤホンを、平衡方式の音響出力機器に接続可能なイヤホンアンテナとして機能させることが可能となる。また、極数が一致すれば、不平衡方式のイヤホンとして汎用のイヤホンを自由に組み合わせることができる。従って、本発明の中継器を利用することで、非常に簡易にイヤホンアンテナを構成することができる。

ここで、前記迂回路が前記高周波信号を増幅する高周波増幅部を備えると好ましい。

迂回路を通る高周波信号を増幅する高周波増幅部を備えることで、高周波信号は減衰を抑えられるだけでなく、さらに信号レベルを大きくすることができる。迂回路上で高周波信号を増幅するので、音響変換部に対しても影響を与えることがない。その結果、アンテナで受信した高周波信号を良好に音響出力機器が内蔵するテレビやラジオのチューナへ導くことができ、音響出力機器による受信感度を高めることができる。

また、前記迂回路の両端部に、前記音響信号の周波数帯域において高インピーダンスとなり、前記高周波信号の周波数帯域において低インピーダンスとなるフィルタを備えると好ましい。

この構成によれば、迂回路の両端部に音響信号の周波数帯域において高インピーダンスとなるフィルタを備えている。音響信号は、このフィルタによって迂回路への流入を妨げられる。また、このフィルタはアンテナが受信する高周波信号の周波数帯域において低インピーダンスとなるものである。従って、高周波信号は、このフィルタによって迂回路への進入を妨げられることもなく、また、迂回路からの出力を妨げられることもない。従って、高周波信号は良好に迂回路を流れ、音響信号は迂回路へ流入せず、両信号は別々の経路を流れる。その結果、音響出力機器による受信感度を高めることができると共に、良好な音質を保持することができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るイヤホンアンテナの中継器を利用した携帯電話システムの一例を示す概略構成図である。携帯電話３（音響出力機器）は、テレビやラジオの受信機能（チューナ機能）を搭載したものである。テレビやラジオの放送電波の受信に際しては、携帯電話３に取り付けるイヤホン２のコード６をアンテナとして利用する。従って、イヤホン２はイヤホンアンテナとして機能する。本実施形態において、携帯電話３は音響信号の出力に、平衡方式（ディファレンシャル）と称される方式を採用しており、この平衡方式の音響信号に対応した４極ジャック７（音響出力端子）を備えている。イヤホン２は、一方の端部に不平衡方式の音響信号に対応した３極プラグ４（イヤホンプラグ）を、他方の端部に左右一対のスピーカ（音響出力部）５を、有している。尚、本実施形態では、スピーカ５としてインナーホンを用いているが、勿論、ヘッドホン等他の形態のスピーカであってもよい。

ここで、４極ジャック７と３極プラグ４とを接続するために、本実施形態の携帯電話システムは極数変換を行うための変換アダプタ１（中継器）を備えている。この変換アダプタ１は、３極プラグ４と嵌合する３極ジャック８（イヤホンジャック）と、４極ジャック７と嵌合する４極プラグ９（コネクタ）とを有している。そして、４極−３極の極数変換を行って、携帯電話３と、イヤホン２との接続を中継している。

携帯電話のコネクタには、図１の符号Ａのように、円柱形のプラグと方形の別コネクタとを一体化し、音響信号を円柱形のプラグで伝達し、制御信号や電源等を方形のコネクタ部で伝達するようなものもある。また、携帯電話下部の一般に充電用端子として使用されるコネクタ部を利用したもの（図１の符号Ｂ）もある。このようなコネクタでは、音響信号、制御信号、電源等を一連の端子を用いて伝達する。どのような形態であっても、音響信号が平衡方式で出力されるものであれば、物理的に４極のジャックやプラグを有しているか否かに関係なく、本発明を適用できるものである。

また、例えばボタン型電池等小型の内蔵電源を変換アダプタ１の内部に備えており、他の制御信号線を要しないのであれば、単純に４極プラグ９及び３極ジャック８を備えて変換アダプタ１を構成してもよい。

図２は、図１の変換アダプタ１を利用した極数変換を説明する回路ブロック図である。図に示すように、変換アダプタ１は携帯電話３が出力する音響信号を増幅したり、イヤホン２が受信したテレビやラジオの放送の高周波信号を処理したりする回路を備えている。この回路の電源は、携帯電話３より、４極ジャック７と４極プラグ９とを経て供給されている。

図２に示すように４極ジャック７、４極プラグ９を介して、携帯電話３から変換アダプタ１へ平衡方式の音響信号が入力される。平衡方式であるので、音響信号は左右夫々がプラス（＋）とマイナス（−）との２本の信号線を用いて伝達される。図中、Ｌが左音響信号、Ｒが右音響信号で、夫々、＋−を有している。変換アダプタ１に入力された音響信号は、差動増幅部１０（音響変換部）を経て、左右夫々１本の信号線で伝達され、グラウンド（以下、ＧＮＤ）を基準とする不平衡方式の音響信号へと変換される。変換された音響信号は、後述するアイソレーション回路１１（隔離部）を通過して、３極ジャック８を経て、これに嵌合する３極プラグ４よりイヤホン２へ出力される。

アイソレーション回路１１は、低周波信号である音響信号に対しては、非常に低インピーダンスに構成されている。好適な回路構成例では、ビーズ（インダクタンス）が用いられる。従って、差動増幅部１０を出た音響信号は、ほとんど減衰することなく、イヤホン２へと出力される。

一方、高周波信号に対しては、アイソレーション回路１１は、高インピーダンスな回路として作用する。イヤホン２のコード６をアンテナとして機能させると、コード６のＧＮＤ線及び左右の音響信号線には、テレビやラジオの放送の高周波信号が重畳される。この高周波信号は、３極プラグ４、３極ジャック８を介して、変換アダプタ１へと入力される。アイソレーション回路１１を備えない場合、この高周波信号は差動増幅部１０へ流入し、減衰してしまう。そうすると、この高周波信号が携帯電話３の内部にあるチューナに達しても、減衰が大きくて受信できない。アイソレーション回路１１は、高周波信号が差動増幅部１０へ流入することを防いでいる。

さらに、アイソレーション回路１１と３極ジャック８との間と、差動増幅部１０の入力側（４極プラグ９）とを接続するバイパス回路１２（迂回路）を設ける。そして、高周波信号の周波数帯域におけるバイパス回路１２のインピーダンスをアイソレーション回路１１よりも低く設定すると、高周波信号はバイパス回路１２を通って、差動増幅部１０の入力側（４極プラグ９）へ達する。その結果、高周波信号は減衰を抑えられて、携帯電話３の内部のチューナに達し、良好にテレビやラジオの放送を受信することができる。

イヤホン２からバイパス回路１２への入り口には、音響信号の周波数帯域において高インピーダンスとなり、高周波信号の周波数帯域において低インピーダンスとなるフィルタ１３ｂが備えられている。このフィルタ１３ｂによって、差動増幅部１０を出た音響信号は、バイパス回路１２から逆流することなく、イヤホン２へと出力される。また、逆にイヤホン２から入力される高周波信号は、低インピーダンスのフィルタ１３ｂを通って、４極プラグ９へと導かれる。

図２に示すように、本実施形態においては、フィルタ１３ｂは、コンデンサとインダクタ（コイル）との直列共振回路によって構成されている。従って、低周波数である音響信号の周波数帯域では、コンデンサの作用により高インピーダンスとなる。逆に、直列共振回路は、高周波信号の周波数帯域で、最小のインピーダンスとなるように回路定数が設定されている。

このように、音響信号の周波数帯域において高インピーダンスとなり、高周波信号の周波数帯域において低インピーダンスとなるフィルタ回路は、バイパス回路１２の出口側、即ち、４極プラグ９側にも備えられている（フィルタ１３ａ）。このフィルタ１３ａの作用により、携帯電話３から出力される音響信号が、バイパス回路１２を通り、差動増幅部１０を迂回してイヤホン２に出力されることを防止している。尚、高周波信号は、フィルタ１３ｂと同様に、高周波信号の周波数帯域で、最小のインピーダンスとなるように回路定数が設定されている直列共振回路を経由して、バイパス回路１２から４極プラグ９へと良好に出力される。

変換アダプタ１からイヤホン２へ出力される音響信号は、不平衡方式であるので、ＧＮＤを基準とする必要がある。イヤホン２のＧＮＤ信号線もアンテナとして作用するので、変換アダプタ１の内部で、音響信号の周波数帯域において低インピーダンスとなり、高周波信号の周波数帯域において高インピーダンスとなるバイアス回路１４を備えている。

音響信号の周波数帯域において、ＧＮＤ信号線は直流的にＧＮＤ電位である必要がある。従って、バイアス回路１４は、直流的に低インピーダンスであるインダクタ（コイル）を介してＧＮＤ信号線をＧＮＤに接続することにより、ＧＮＤ電位を与えている。高周波信号の周波数帯域においては、ＧＮＤ信号線によって受信された高周波信号が、ＧＮＤに逃げてしまうことを防ぐ必要がある。従って、インダクタとコンデンサとで構成される並列共振回路によって、ＧＮＤとの間に高インピーダンス回路を構成している。

このようにして、バイパス回路１２を設けることで、音響信号と高周波信号とを良好に分離することができる。本願発明者の実験によれば、ＦＭラジオ放送の受信感度において、バイパス回路を設けない場合に比べて、約５〜１５ｄＢの改善効果が得られた。

さらにバイパス回路１２の途中に高周波信号の増幅回路１５を備えることで、受信感度を高くすることができる。この増幅回路１５は、演算増幅器（オペアンプ）や、ＭＭＩＣ（Monolithic Microwave Integrated Circuit；モノリシック高周波集積回路）等の集積回路を用いて構成してもよいし、トランジスタやＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の能動素子を数個程度組み合わせて構成してもよい。本願発明者の実験によれば、ＦＭラジオ放送の受信感度において、トランジスタ１石で構成した増幅回路１５を用いて、約６〜１５ｄＢの改善効果が得られた。

以上、説明したように、本発明を適用すれば、コードの一部又は全てがテレビやラジオ等の電波信号を受信するアンテナ線として機能する不平衡方式のイヤホンアンテナを、平衡方式の機器に良好に接続するイヤホンアンテナの中継器を提供することができる。さらに、アンテナの給電点を変換アダプタ１に設定し、また変換アダプタ１で高周波信号の分離、増幅等の信号処理を行っているので、汎用のイヤホンを任意に接続可能である。即ち、汎用のイヤホンであっても、受信周波数に適合する長さのコードを備えてさえいれば、本発明に係る変換アダプタ１（中継器）を用いて、簡易にイヤホンアンテナを構成することができる。

不平衡方式と称される方式では、左右の音響信号を共にＧＮＤとの差によって表現しているため、ＧＮＤからのノイズの影響を受け易い。しかし、平衡方式では、左右の音響信号を夫々、２本の伝送線を用いて伝達し、その２本の伝送線の差によって音響信号を表しているで、ノイズの影響を受けにくい。近年、携帯電話には、カメラ機能やテレビ受信機能、音楽再生機能等、種々の機能が搭載され、出力する音響信号の音質の向上が益々求められている。そのため、より良好な音響効果を得るために平衡方式を採用する携帯電話も増えている。一方、汎用のイヤホンには不平衡方式のものも多く、特に過去に入手したイヤホンを再利用でき、良好な音質と共にイヤホンアンテナとして機能させることのできる本発明に係る中継器は非常に有益である。また、インナーホン等のスピーカ部が耳に合わない場合でも、中継アダプタ１を介することでイヤホンアンテナとなるので、容易にイヤホンを交換することができる。

本発明は、上述したようにコードの一部又は全てがテレビやラジオ等の電波信号を受信するアンテナ線として機能する不平衡方式のイヤホンアンテナを、平衡方式の機器に良好に接続するイヤホンアンテナの中継器に利用することができる。また、このような中継器は、イヤホンアンテナと脱着可能な独立したものとしない場合であっても利用可能である。即ち、音響信号線から一旦高周波信号を分離し、独立して増幅等の信号処理を施した後、チューナを有する機器へ入力するような中継部を設けるようにしてもよい。

本発明に係るイヤホンアンテナの中継器（変換アダプタ）を利用した携帯電話システムの一例を示す概略構成図図１の変換アダプタを利用した極数変換を説明する回路ブロック図従来の平衡方式から不平衡方式への信号変換例を示す回路ブロック図

符号の説明

１変換アダプタ（中継器）
２イヤホン（イヤホンアンテナ）
３携帯電話（音響出力機器）
４３極プラグ（イヤホンプラグ）
７４極ジャック（音響出力端子）
８３極ジャック（イヤホンジャック）
９４極プラグ（コネクタ）
１０差動増幅部（音響変換部）
１１アイソレーション回路（隔離部）
１２バイパス回路（迂回路）

Claims

一方の端部に不平衡方式の音響信号に対応したイヤホンプラグを、他方の端部に音響出力部を備え、両端部を接続するコードがアンテナとして機能するイヤホンアンテナを、チューナ機能を備え、平衡方式で音響信号を出力する音響出力機器の音響出力端子に接続するイヤホンアンテナの中継器であって、
前記イヤホンプラグに嵌合するイヤホンジャックと、
前記音響出力端子に嵌合するコネクタと、
前記コネクタを介して入力される前記音響信号を平衡方式から不平衡方式へ変換して前記イヤホンジャックに向けて出力する音響変換部と、
前記アンテナによって受信した高周波信号が前記イヤホンジャックを介して前記音響変換部の出力端に達することを阻止する隔離部と、
この隔離部と前記イヤホンジャックとの間と、前記コネクタとを接続し、前記隔離部を迂回して、前記アンテナが受信した前記高周波信号を前記コネクタへ導く迂回路と、
を備えるイヤホンアンテナの中継器。
前記迂回路に、前記高周波信号を増幅する高周波増幅部を備える請求項１に記載のイヤホンアンテナの中継器。
前記迂回路の両端部に、前記音響信号の周波数帯域において高インピーダンスとなり、前記高周波信号の周波数帯域において低インピーダンスとなるフィルタを備える請求項１又は２に記載のイヤホンアンテナの中継器。