JP4409423B2 - Ａｍ受信機 - Google Patents

Description

本発明は、ＡＭ受信機に関し、特に、外部アンテナを使用するスーパーへテロダイン方式のものに関する。

ＡＭ受信機は、中波帯（５３５ｋＨｚ乃至１６２０ｋＨｚ）で放送局から送信されている電波を受信するもので、その一例のブロックダイアグラムが特許文献１に開示されている。特許文献１では、アンテナで受信した中波帯の電波のうち所望のものを第１バンドパスフィルタで選択する。これを、ミキサにおいて局部発振器からの局部発振信号と混合して、４５５ｋＨｚの中間周波信号に周波数変換する。中間周波信号は、それの周波数帯を通過帯域とする第２バンドパスフィルタを介して中間周波増幅器に供給され、ここで増幅された後、ＡＭ検波回路で検波される。いわゆるスーパーへテロダイン方式の受信機である。そして、第１のバンドパスフィルタとして一次コイルと二次コイルと、二次コイルに並列に可変コンデンサが接続されたＬＣ同調回路が使用されることが示されている。

実験して学ぶ高周波回路 櫻井紀佳著 ２００３年１２月１５日 初版 ＣＱ出版社発行 ４０頁乃至４３頁

このようなＡＭ受信機で、第１バンドパスフィルタや局部発振器に使用されているＬＣ同調回路を、トラッキングエラーが最小となるように、信号発生器の出力を使用して微調整することが行われる。実使用状態で最高の性能が得られるように、信号発生器と受信機のアンテナ端子との間には、実際に使用するアンテナと等価な回路定数を持つ擬似アンテナを挿入して、微調整が行われる。

ところで、業務放送用に使用されるラジオ受信機の場合、全く電波が遮蔽されている地下室に設置されることがある。この場合、屋上などの電波の強い場所に長いワイヤーアンテナを設置し、このアンテナで受信した電波を受信機に伝送する。この伝送には、周囲の雑音の影響を軽減するために同軸ケーブルを用いることが多い。しかし、一般的に使用される同軸ケーブルは７０ｐＦ乃至１００ｐＦ／ｍの容量を持っている。しかも、地下室等の受信機とアンテナ設置場所との間に敷設される同軸ケーブルの長さは、現場ごとに異なる。短い場合は１０ｍ程度で、同軸ケーブルの容量は１０００ｐＦ程度であるが、中高層ビルの屋上から地下室まで敷設するような場合には、優に１００ｍを越え、同軸ケーブルの容量は１００００ｐＦ程度になることもある。このように、ラジオ受信機を設置する現場ごとに、使用する同軸ケーブルの長さが異なる。その結果、上述したようなＡＭ受信機の場合、第１のバンドパスフィルタに並列に接続される容量の値が、現場ごとに異なることになる。

その結果、事前に行われた調整で使用された擬似アンテナと等価回路が大きく異なる等価回路を持つアンテナが実際には使用されることになり、調整の前提条件が崩れているので、第１のバンドパスフィルタにおいて同調ずれが発生する。第１バンドパスフィルタの一次コイルに接続された同軸ケーブルの容量ｃは、一次コイルと二次コイルの巻数比をｎとすると、ｃ／ｎ^２の値で二次コイルに接続されているのと等価になる。この容量によって同調周波数が低くなり、同調ずれを生じ、感度が低下し、雑音を受けやすくなる。同軸ケーブルの長さが常に一定であれば、その容量の値も定まるので、擬似アンテナを同軸ケーブルの容量を考慮して構成すると、その容量の影響を除去できる。しかし、上述したように同軸ケーブルの長さは常に一定でないので、第１のバンドパスフィルタに付加される容量の値も不定で、第１のバンドパスフィルタにおける同調ずれを事前に回避することができない。

本発明は、アンテナに接続するために使用される同軸ケーブルの長さが一定でない場合でも、同調ずれを生じないＡＭ受信機を提供することを目的とする。

本発明によるＡＭ受信機は、ＡＭ放送受信用アンテナに長さが不定の同軸ケーブルを介して接続されるアンテナ端子を有している。同軸ケーブルの長さは、このＡＭ受信機の設置場所とアンテナの設定場所との距離によって種々に変化し、その容量が変化する。アンテナ端子には、同調回路は接続されず、直接にバッファ増幅手段が接続されている。ＡＭ放送受信用アンテナで受信された受信信号がバッファ増幅手段を介して第１周波数変換手段に供給されている。これによって第１周波数変換手段は、間接的に前記アンテナ端子に接続されている。第１周波数変換手段は、供給された受信信号を、第１局部発振信号に基づいて、第１周波数変換手段が、前記ＡＭ放送の周波数帯よりも高い周波数の第１中間周波信号に周波数変換する。第１局部発振信号は、第１中間周波信号に派生する不要信号が前記ＡＭ放送の周波数帯外となるように設定されている。不要信号としては、イメージ信号、３次歪み信号、５次歪み信号、相互変調妨害信号、混変調妨害信号等が考えられる。第１周波数変換手段の出力信号からの第１中間周波信号の抽出と増幅とを第１中間周波信号処理手段が行う。第１中間周波処理手段は、例えば第１中間周波信号を通過させるように通過帯域が選択された第１中間周波信号用フィルタ手段と、第１中間周波信号の増幅手段とを備えるものとできる。増幅手段及びフィルタ手段の段数は任意に設定することができる。第２周波数変換手段は第１中間周波信号処理手段の出力信号を入力し、第１中間周波信号を第２局部発振信号に基づいて、第２中間周波信号に周波数変換する。第２中間周波信号は、第１中間周波信号よりも低い周波数であって、前記ＡＭ放送の周波数帯外となるように選択されている。第１及び第２局部発振信号の周波数のうち、一方を固定し、他方を可変とすることによって、異なる周波数の複数のＡＭ放送のうち任意のものを受信することができる。第２周波数変換手段の出力信号からの第２中間周波信号の抽出と増幅とを第２中間周波信号処理手段が行う。第２中間周波処理手段も、例えば第２中間周波信号を通過させるように通過帯域が選択された第２中間周波信号用フィルタ手段と、第２中間周波信号の増幅手段とを備えたものとできる。この場合も、増幅手段及びフィルタ手段の段数は任意に設定することができる。第２中間周波信号処理手段の出力信号を検波手段がＡＭ検波する。なお、自動利得制御信号をＡＭ検波信号に基づいて生成することもある。

このＡＭ受信機では、同調用のバンドパスフィルタを使用していない。そのため、長さが不定の同軸ケーブルを介してアンテナからの受信信号がアンテナ端子に供給されても、同調周波数のずれが生じることがない。同調用のバンドパスフィルタは、本来、受信周波数以外の強力な電波による妨害を軽減するために設けられている。同調用のバンドパスフィルタを設けていないため、上述した妨害の影響を受ける可能性がある。これを改善するために、第１の周波数変換手段によって第１中間周波信号の周波数帯が中波帯よりも高い周波数帯になるように、また第１局部発振信号の周波数を第１中間周波信号に派生する不要信号の周波数がＡＭ放送の周波数帯外となるようにアップコンバージョンを行っている。

前記バッファ増幅手段は、自動利得制御信号に基づいてその利得を調整することができる。バッファ増幅手段は、上述したインピーダンス整合の他に、アンテナから第１局部発振信号が不要放射されたり、大レベルの受信信号が第１周波数変換手段に供給されて第１周波数変換手段が誤動作することを防止するためにも設けられている。そのため、バッファ増幅手段が飽和状態にならないようにすることが望ましく、自動利得制御信号に基づいて利得制御が行われている、なお、第１中間周波処理手段や第２中間処理手段の増幅手段に自動利得制御信号を供給して、自動利得制御を行うこともできる。

前記アンテナ端子には、前記自動利得制御信号に基づいて、減衰量が調整される可変減衰手段を設けることもできる。上述したような大レベルの受信信号がアンテナ端子に供給された場合、それをそのままバッファ増幅手段に供給すると、バッファ増幅手段が飽和したり、第１周波数変換手段の出力に歪みが発生したりする。これを防止するために可変減衰手段を設けて、バッファ増幅手段や第１周波数変換手段に大レベルの受信信号が供給されることを防止している。

第１周波数変換手段は、前記自動利得制御信号に基づいてその利得が調整されるものとすることもできる。このように構成することによって、第１周波数変換手段に大レベルの受信信号が入力されても、その出力が大きく歪むことを防止することができる。

以上のように、本発明によれば、同調用のバンドパスフィルタを除去することによって長さが不定の同軸ケーブルによってアンテナ受信信号が入力されても、同調ずれが生じることを防止した上に、同調用のバンドパスフィルタを除去したことによって本来生じる妨害を、第１周波数変換手段によってアップコンバージョンすることによって、除去している。

本発明の一実施形態のＡＭ受信機は、例えば業務用のもので、例えば建物の地下室のように、その場所にアンテナを建てても電波を良好に受信することができない場所に設置されるものである。

このＡＭ受信機は、アンテナ端子２を有している。このアンテナ端子２は、同軸ケーブル４を介してアンテナ６に接続されている。アンテナ６は、ＡＭ放送受信用のもので、例えば前記建物の屋上等の電波を良好に受信することができる場所に設置されている。このアンテナ６とＡＭ受信機の設置場所との距離は、このＡＭ受信機が設置される建物の構造によって異なる。従って、同軸ケーブル４の長さは一意的には決定されず、不定である。

このアンテナ端子２は、バッファ増幅手段、例えばバッファ増幅器８に接続されている。従って、アンテナ６で受信され、同軸ケーブル４によって伝送された受信信号は、バッファ増幅器８によって増幅され、第１周波数変換手段、例えばミキサ１０に供給される。即ち、同調用のバンドパスフィルタは、このＡＭ受信機には設けられていない。従って、同軸ケーブル４が持つ容量の値がどのような値であっても、その値によって同調周波数がずれることはない。なお、バッファ増幅器８を介してミキサ１０に受信信号が供給されているので、ミキサ１０の入力側には、同軸ケーブル４の容量の影響は殆ど生じない。

ミキサ１０としては例えば二重平衡型変調器が使用されている。ミキサ１０には、第１局部発振信号発生手段、例えば局部発振回路１１が発生する第１局部発振信号も供給される。ミキサ１０は、入力された受信信号を第１局部発振信号に基づいて第１中間周波信号に周波数変換する。第１中間周波信号は、ＡＭ放送の周波数帯よりも高い周波数、例えば１０．７ＭＨｚに設定されている。ミキサ１０は、第１局部発振信号の周波数ｆＬ１と受信信号の周波数とを加算した周波数が第１中間周波信号の周波数となるように周波数変換する。即ち、アップコンバージョンを行っている。ＡＭ放送の周波数帯は５３５ｋＨｚ乃至１６２０ｋＨｚである。従って、局部発振回路１１は、第１局部発振信号の周波数ｆＬ１が、９．０９ＭＨｚ乃至１０．１６５ＭＨｚの範囲のうち、受信しようとするＡＭ放送の周波数に対応した周波数となるように可変できる。

このようにアップコンバージョンを行っているので、例えばＡＭ放送の下限周波数ｆｍｉｎ（＝５３５ｋＨｚ）のＡＭ放送を受信している際の第１局部発振信号ｆＬ１の周波数は、１０．１６５ＭＨｚ（＝１０．７ＭＨｚ−０．５３５ＭＨｚ）である。このとき、不要信号、例えばイメージ信号が第１中間周波信号に発生する可能性がある。イメージ信号の周波数は、２０．８６５ＭＨｚ（＝１０．１６５ＭＨｚ＋１０．７ＭＨｚ）である。このイメージ信号の周波数は、ＡＭ放送の周波数帯とはかけ離れた周波数となる。ＡＭ放送の上限周波数ｆｍａｘにおいても同様にイメージ信号等が発生する可能性があるが、その周波数はＡＭ放送の周波数帯とはかけ離れた周波数となる。従って、同調用のバンドパスフィルタを備えておらず、そのため、不要信号を充分に事前に除去できないとしても、その影響を受けることはない。なお、第１局部発振信号が漏れてアンテナ４から不要放射されることを、バッファ増幅器６を設けたことによって防止している。

ミキサ１０の出力信号は、第１中間周波処理手段に含まれているフィルタ手段、例えばバンドパスフィルタ１２に供給される。このバンドパスフィルタ１２は、ミキサ１０の出力信号から第１中間周波信号を抽出するもので、中心周波数が第１中間周波信号の周波数１０．７ＭＨｚに選択され、例えば中心周波数±９０ｋＨｚの周波数の信号を通過させるように構成されている。第１中間周波信号は、第１中間周波処理手段に含まれている増幅手段、例えば第１中間周波増幅器１４によって増幅され、更に第１中間周波処理手段に含まれているバンドパスフィルタ１６に供給され、再度不要信号成分が除去される。バンドパスフィルタ１６はバンドパスフィルタ１２と同一の構成である。

バンドパスフィルタ１６から出力された第１中間周波信号は、第２周波数変換手段、例えばミキサ１８に供給される、ミキサ１８にも、例えば二重平衡型変調器が使用されている。このミキサ１８には、第２局部発振信号発生手段、例えば局部発振回路２０から第２局部発振信号ｆＬ２が供給されている。ミキサ１８は、第２局部発振信号ｆＬ２を用いて、第１中間周波信号を第２中間周波信号に周波数変換する。第２中間周波信号の周波数としては、ＡＭ放送の周波数帯よりも低い周波数、例えば４５０ｋＨｚが使用されている。従って、第２局部発振信号ｆＬ２の周波数は、１０．２５ＭＨｚ（＝１０．７ＭＨｚ−０．４５ＭＨｚ）または１１．１５（＝１０．７ＭＨｚ＋０．４５ＭＨｚ）に固定されている。

ミキサ１８の出力信号は、第２中間周波処理手段に含まれているフィルタ手段、例えばバンドパスフィルタ２２に供給され、ミキサ１８の出力信号から第２中間周波信号を抽出して、第２中間周波処理手段に含まれている増幅手段、例えば第２中間周波増幅器２４に供給され、増幅される。増幅された第２中間周波信号は、ＡＭ検波手段、例えばＡＭ検波器２６に供給される。なお、第１中間周波処理手段と同様に、第２中間周波増幅器２４とＡＭ検波器２６との間に、バンドパスフィルタ２２と同一特性のバンドパスフィルタを設けることもできる。これらバンドパスフィルタ２２及び第２中間周波増幅器２４は、通常のＡＭ受信機の中間周波用のバンドパスフィルタ及び増幅器とほぼ同一の特性のものである。

ＡＭ検波器２６に供給された第２中間周波信号は、ＡＭ検波される。ＡＭ検波器２６からの検波出力信号は、図示しない音声システムで増幅され、このＡＭ受信機が設置されている建物内に放音される。

このＡＭ受信機では、自動利得制御（ＡＧＣ）信号発生器２８も設けられている。この自動制御信号発生器２８では、例えばＡＭ検波器２６からの検波出力信号を予め定めた基準信号と比較し、その比較結果に基づいて複数、例えば４つの自動利得制御信号ＡＧＣ１乃至ＡＧＣ４を発生する。なお、これら４つの自動利得制御信号用に、それぞれ異なる基準信号を設定することもできるし、４つの自動利得制御信号に共通に１つの基準信号を設定することもできる。

これら自動利得制御信号のうちＡＧＣ１は、第２中間周波増幅器２４に供給されている。これによって、第２中間周波信号は、ＡＭ検波器２６の検波出力のレベルが大きいとき、第２中間周波増幅器２４の利得を低下させて、第２中間周波増幅器２４の出力が飽和しないように制御している。

自動利得制御信号ＡＧＣ２は、ミキサ１０に供給されている。ミキサ１０では、そこに供給される受信信号のレベルが大きいと、ミキサ１０の出力に上述したように不要信号が発生する。従って、大きな受信信号が供給されても、不要信号が発生しにくくなるように、自動利得制御信号がミキサ１０に供給され、その利得が調整されている。

また、同様にミキサ１０に過大な受信信号が供給されることを防止するために、バッファ増幅器８にも、自動利得制御信号ＡＧＣ３が供給され、受信信号のレベルが大きいとき、バッファ増幅器８の利得を低下させている。

バッファ増幅器８、ミキサ１０に過大な受信信号が供給されることを更に防止するために、アンテナ入力端子２とバッファ増幅器８との間には、可変減衰手段、例えば可変減衰回路３０が設けられている。この可変減衰回路３０は、例えばＰＩＮダイオードによって構成され、その減衰量が自動利得制御信号ＡＧＣ４によって制御され、受信信号のレベルが大きいとき、受信信号を大きく減衰させるように減衰量が増加させられる。可変減衰回路としては、種々のものが考えられるが、ＰＩＮダイオードによる可変減衰回路は、高周波損失が少なく、大きな減衰量が得られるので、可変減衰回路３０としてＰＩＮダイオードによる可変減衰回路を使用している。

以上のようなＡＭ受信機では、アンテナ４をアンテナ端子２に接続する同軸ケーブル６がどのような値の容量を持つものであっても、同調用のバンドパスフィルタを除去することによってその影響による同調ずれを防止した上に、同調用バンドパスフィルタを備えたＡＭ受信機と同等の受信特性が得られるように、ミキサ１０によるアップコンバージョン、自動利得制御されたバッファ増幅器８、可変減衰回路３０を設け、さらにミキサ１０にも自動利得制御を行っている。

上記の実施の形態では、第１中間周波信号の周波数として１０．７ＭＨｚを使用しているので、ＦＭ中間周波用のバンドパスフィルタや中間周波増幅器を、バンドパスフィルタ１２、１６、第１中間周波増幅器１４として使用することができる。また、上記の実施の形態では、第１局部発振信号を可変として、第２局部発振信号を固定としたが、逆に第１局部発振信号を固定とし、第２局部発振信号を可変としてもよい。

本発明の１実施形態のＡＭ受信機のブロック図である。

符号の説明

２ アンテナ端子
４ アンテナ
６ 同軸ケーブル
８ バッファ増幅器（バッファ増幅手段）
１０ ミキサ（第１周波数変換手段）
１２ １６ 第１中間周波バンドパスフィルタ（第１中間周波処理手段）
１４ 第１中間周波増幅器（第１中間周波処理手段）
１８ ミキサ（第２周波数変換手段）
２２ 第２中間周波バンドパスフィルタ（第２中間周波処理手段）
２４ 第２中間周波増幅器（第２中間周波処理手段）
２６ ＡＭ検波器（ＡＭ検波手段）

Claims (4)

1. ＡＭ放送受信用アンテナに長さが不定で容量が変化する同軸ケーブルを介して接続されるアンテナ端子と、
   このアンテナ端子に直接に接続されたバッファ増幅手段と、
   前記ＡＭ放送受信用アンテナで受信された受信信号が前記バッファ増幅手段を介して供給されることによって前記アンテナ端子と間接的に接続され、前記受信信号を第１局部発振信号に基づいて、前記ＡＭ放送の周波数帯よりも高い周波数の第１中間周波信号に周波数変換し、第１中間周波信号に派生する不要信号の周波数が前記ＡＭ放送の周波数帯外となるように第１局部発振信号の周波数を選択している第１周波数変換手段と、
   第１周波数変換手段の出力信号からの第１中間周波信号の抽出と増幅とを行う第１中間周波信号処理手段と、
   第１中間周波信号処理手段の出力信号を入力し、第１中間周波信号を第２局部発振信号に基づいて、前記ＡＭ放送の周波数帯外で第１中間周波信号よりも低い周波数の第２中間周波信号に周波数変換する第２周波数変換手段と、
   第２周波数変換手段の出力信号からの第２中間周波信号の抽出と増幅とを行う第２中間周波信号処理手段と、
   第２中間周波信号処理手段の出力信号をＡＭ検波する検波手段とを、
   具備するＡＭ受信機。
2. 請求項１記載のＡＭ受信機において、前記バッファ増幅手段は、自動利得制御信号に基づいてその利得が調整されるＡＭ受信機。
3. 請求項１または２記載のＡＭ受信機において、前記アンテナ端子には、前記自動利得制御信号に基づいて、減衰量が可変される可変減衰手段が設けられているＡＭ受信機。
4. 請求項１、２または３記載のＡＭ受信機において、第１周波数変換手段は、前記自動利得制御信号に基づいてその利得が調整されるＡＭ受信機。

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