JP5001980B2 - Antenna booster unit for terrestrial digital TV - Google Patents

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この発明は、地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニットに関する。   The present invention relates to an antenna booster unit for terrestrial digital television.

テレビ放送においてはUHF帯で地上波デジタル放送が開始され、現行のアナログ地上波放送は2011年7月をもって停波することがすでに決定されている。従来は、広域放送が主にVHF帯に割り当てられていた関係上、同一地域で受信可能なUHFチャンネルの数はそれほど多くなかったのであるが、地上デジタル放送が開始されるようになってからは広域放送もUHF帯に組み込まれ、UHF帯域の周波数使用状況は前例がないくらい過密化している。そして、それに伴い、隣接チャンネル波や同一チャンネル波による受信障害の問題が、特に小電力の地域放送チャンネルや遠方の微弱電波放送(以下、これらを総称して弱電界放送という)の受信時に深刻化している。   In television broadcasting, terrestrial digital broadcasting has started in the UHF band, and it has already been decided that the current analog terrestrial broadcasting will stop in July 2011. In the past, wide area broadcasting was mainly assigned to the VHF band, so the number of UHF channels that can be received in the same area was not so large, but since terrestrial digital broadcasting started Wide-area broadcasting is also incorporated into the UHF band, and the frequency usage of the UHF band is becoming overcrowded unprecedented. Along with this, the problem of reception disturbance due to adjacent channel waves and the same channel waves becomes serious especially when receiving low-power regional broadcast channels and distant radio wave broadcasts (hereinafter collectively referred to as weak electric field broadcasts). ing.

弱電界放送の受信品質C/N(搬送波信号対雑音比)を向上させるためには、アンテナ信号をブースタにより増幅してテレビ受像機に入力することが有効である(例えば、特許文献1)。他方、地上波デジタルテレビ放送では、直交周波数分割多重変調(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:OFDM)方式が採用されている。OFDM方式は、中心周波数が互いに直交関係にある多数のサブキャリア(副搬送波)に情報を分散させて伝送するマルチキャリア伝送方式の一つであり、マルチパス歪の影響を低減できる利点がある。マルチキャリア変調信号のスペクトラムは、多数のサブキャリアの重ね合せスペクトラムとして表わされる。OFDM方式では、上記のごとく各サブキャリアが互いに直交関係にあるので原理的には他のサブキャリアに影響を与えないはずであるが、実際には3次相互変調歪の影響により受信障害の問題を発生する。そこで、特許文献2には、ブースタを構成する増幅部として、GaAs−HEMTを単位能動素子として有し、飽和出力が15dBm以上に確保され、かつ、受信対象となる地上波デジタルテレビ放送帯域を包含する470MHz以上770MHz以下の放送周波数帯域にて平坦な利得特性を有する広帯域増幅素子を採用することにより、この問題を解決する提案がなされている。   In order to improve the reception quality C / N (carrier signal-to-noise ratio) of weak electric field broadcasting, it is effective to amplify the antenna signal with a booster and input it to a television receiver (for example, Patent Document 1). On the other hand, in terrestrial digital television broadcasting, an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) system is adopted. The OFDM scheme is one of multicarrier transmission schemes in which information is distributed and transmitted over a large number of subcarriers (subcarriers) whose center frequencies are orthogonal to each other, and has the advantage of reducing the effects of multipath distortion. The spectrum of the multicarrier modulation signal is represented as a superposed spectrum of a number of subcarriers. In the OFDM scheme, since each subcarrier is orthogonal to each other as described above, in principle, it should not affect other subcarriers. However, in reality, there is a problem of reception failure due to the effect of third-order intermodulation distortion. Is generated. Therefore, Patent Document 2 includes a terrestrial digital television broadcast band which has a GaAs-HEMT as a unit active element as a booster and has a saturation output of 15 dBm or more and is a reception target. The proposal which solves this problem is made | formed by employ | adopting the wideband amplifier which has a flat gain characteristic in the broadcast frequency band of 470 MHz or more and 770 MHz or less.

高受信電力時の歪みを防ぐために増幅部の飽和出力を高くすることは一見常套手段であるようにも見える。しかし、増幅部出力の飽和レベルを引き上げることで受信品質劣化が軽減されるのは、出力飽和に伴い歪んだ高受信電力チャンネル自身であって、それよりも受信レベルの低い弱電界放送の品質劣化を説明することができない。このような誤解を生じないためには、3次相互変調歪は、受信希望チャンネル波自体の歪みとして生ずるものではなく、これとは周波数の異なる強電界の別チャンネル波の歪みに由来して発生する一種の干渉波(妨害波)として位置付けられる点を理解する必要がある。   At first glance, it seems to be a conventional means to increase the saturation output of the amplifier in order to prevent distortion at high received power. However, it is the high reception power channel itself that is distorted with output saturation that lowers the reception quality degradation by raising the saturation level of the amplifier output. Can't explain. In order to prevent such misunderstandings, the third-order intermodulation distortion does not occur as a distortion of the desired reception channel wave itself, but is caused by the distortion of another channel wave of a strong electric field having a different frequency. It is necessary to understand that it is positioned as a kind of interference wave (interference wave).

図24に示すごとく、増幅部の入出力特性を見たとき、その非直線性により、入力信号に対して出力信号の波形が崩れることがある。具体的には、正弦波のゼロ点からピーク点の間のどこかの部分で非直線部分に引っかかってしまうと波形のひずみが生じ、特にプラス側マイナス側ともに尖頭部分がクリップして飽和している状態の歪みを3次歪みと称している。この歪んだ波形は、数学的にフーリエ変換すると容易に理解できる如く、高調波成分と呼ばれる基本波の逓倍周波数成分を含む。複数の異なった周波数の信号が通るブースタでは、それらの高調波成分と基本波成分の和ないし差の成分が発生し主信号に妨害を与える。例えば、増幅器に周波数の異なる2つの電波が入った場合、この和ないし差成分に由来した干渉波が、本来は出ないはずの周波数から出力され、その周波数帯に受信したい弱電界チャンネルが位置すると、該干渉波がノイズとなって受信品質を落とす結果につながるのである。   As shown in FIG. 24, when the input / output characteristics of the amplifying unit are viewed, the waveform of the output signal may be corrupted with respect to the input signal due to the nonlinearity. Specifically, if it is caught in a non-linear part somewhere between the zero point and the peak point of the sine wave, the waveform will be distorted. The distortion in the state of being present is referred to as third-order distortion. The distorted waveform includes a fundamental frequency multiplication frequency component called a harmonic component, as can be easily understood by mathematically Fourier transforming. In a booster through which a plurality of signals having different frequencies pass, a sum or difference component of the harmonic component and the fundamental component is generated to disturb the main signal. For example, when two radio waves with different frequencies enter the amplifier, an interference wave derived from this sum or difference component is output from a frequency that should not be output, and a weak electric field channel to be received is located in that frequency band. The interference wave becomes noise, resulting in a decrease in reception quality.

図25は、15ch及び16chに放送波を受信した時、隣接する14chと17chに、本来は受信していない干渉波が発生しているイメージを表している。これを、3次相互変調歪と称するのであるが、その実体は、希望チャンネル波とは異なる別チャンネル波の非線形歪みに由来して発生する高調波妨害波のことであって、希望チャンネル波(ここでは、デジタル地域放送チャンネル波)自体の歪みを意味するものではない。つまり、3次相互変調歪は、「歪」と名前はついているものの、希望する受信波の信号波形を変形させるものではなく、その信号を埋没させる妨害波ノイズとして振る舞う点に注意する必要がある。   FIG. 25 shows an image in which interference waves that are not originally received are generated in adjacent 14ch and 17ch when broadcast waves are received in 15ch and 16ch. This is called third-order intermodulation distortion, and the substance is a harmonic interference wave generated by nonlinear distortion of another channel wave different from the desired channel wave. Here, it does not mean the distortion of the digital regional broadcast channel wave) itself. In other words, although third-order intermodulation distortion is named “distortion”, it should be noted that it does not deform the signal waveform of the desired received wave, but acts as interference wave noise that embeds the signal. .

地上デジタル放送波はOFDMという約5617波もの電波を1チャンネルにまとめて送る方式を使用しているので、その放送波の中でも相互変調が発生し、連鎖反応的に電波を崩しあう状況が生じている。図26は、地上波デジタルテレビ放送のあるチャンネルのマルチキャリア変調信号のスペクトラムを示すものである。各サブキャリアの基本周波数信号の重ね合わせ波形がチャンネル帯域に収まる形で生じているものの、該チャンネルに含まれる5617本のサブキャリアの任意ペアによる3次相互変調歪の重ね合わせ波形は、着目しているチャンネル帯域のみならず、隣接チャンネルの帯域にもはみ出しており、その受信品質に影響が及ぶことがわかる。特に、大電力送信の広域デジタル放送チャンネルに、小電力送信の地域放送チャンネルが隣接している場合、元から受信レベルが低い地域放送チャンネルのキャリア信号に、広域デジタル放送チャンネルの高レベルの3次相互変調歪成分が重なる結果、該地域放送チャンネルの映像品質劣化は非常に深刻となるのである。   Digital terrestrial broadcast waves use OFDM, a system that sends about 5617 radio waves in a single channel, so intermodulation occurs in the broadcast waves, resulting in a situation where radio waves are disrupted in a chain reaction. Yes. FIG. 26 shows the spectrum of a multicarrier modulation signal of a channel with terrestrial digital television broadcasting. Although the superposition waveform of the fundamental frequency signal of each subcarrier is generated within the channel band, the superposition waveform of the third-order intermodulation distortion due to an arbitrary pair of 5617 subcarriers included in the channel is noted. It can be seen that not only the existing channel band but also the band of the adjacent channel protrudes, which affects the reception quality. In particular, when a regional broadcasting channel for low power transmission is adjacent to a wide-area digital broadcasting channel for high-power transmission, the carrier signal of the regional broadcasting channel whose reception level is low from the beginning, the high-order tertiary of the wide-area digital broadcasting channel is used. As a result of the overlapping of the intermodulation distortion components, the video quality degradation of the regional broadcast channel becomes very serious.

アナログ放送の場合も、隣接チャンネル間で3次相互変調歪による干渉波の影響はもちろん生じ得るが、その影響は、映像のカラーバランスが若干悪化したり、ざらつきを生じたりする程度で、視聴が全く不能になるほど受信品質を悪化させるものではなかった。従って、3次相互変調歪(干渉波)の積極的な抑制は行なわないか、仮にその低減を図る場合も増幅部の利得を下げる形で対応が図られていた。その理由は、3次相互変調歪による干渉波は、その入力レベルが増加すれば出力レベルは2倍の比率で増加することが理論的に知られているためであり、もともと送信出力が大きいアナログ放送の場合は、増幅部利得調整だけで十分視聴できる程度の改善が図れたからである。   In the case of analog broadcasting, the influence of interference waves due to third-order intermodulation distortion can occur between adjacent channels, but the effect is that the color balance of the video is slightly deteriorated or the image is roughened. The reception quality was not deteriorated so much as to be impossible. Therefore, even if the third-order intermodulation distortion (interference wave) is not actively suppressed, or if it is intended to reduce it, a countermeasure has been taken in the form of lowering the gain of the amplifier. The reason is that it is theoretically known that the output level of the interference wave due to third-order intermodulation distortion increases at a rate of twice when the input level increases. This is because, in the case of broadcasting, it has been improved to the extent that it can be sufficiently viewed only by adjusting the gain of the amplification section.

ところが、地上波デジタルテレビ放送においては3次相互変調歪干渉波による地域放送チャンネルのC/N比レベルの悪化は想像以上に大きく、上記のような増幅部利得制御では到底対応することができない。その理由は、映像情報がデジタルのビットデータで送られてくるため、アナログ映像と違って干渉波レベルが比較的低くとも受信品質C/N比がある限界値(具体的には20dB)を下回ると映像状態がブロックノイズの増加により急激に悪化し、すぐに視聴不能になってしまうためである。従って、高受信電力時の3次相互変調歪干渉波が、テレビ映像の受信状態に視聴可否に直結してしまうほどの劇的な影響を有している点は、地上波デジタルテレビが普及するに伴い急浮上してきた特有の課題であり、その解決手段として増幅部の飽和出力を高くすることは、地上波デジタルテレビの分野では「常套手段」といえるほど広く認識されているわけではない。   However, in the terrestrial digital television broadcasting, the deterioration of the C / N ratio level of the regional broadcast channel due to the third-order intermodulation distortion interference wave is larger than expected, and the above-described amplification unit gain control cannot be dealt with at all. The reason is that since the video information is sent as digital bit data, unlike the analog video, the reception quality C / N ratio is below a certain limit value (specifically, 20 dB) even if the interference wave level is relatively low. This is because the video state suddenly deteriorates due to an increase in block noise, and viewing becomes impossible immediately. Therefore, terrestrial digital television is widely used because the third-order intermodulation distortion interference wave at the time of high reception power has a dramatic effect that directly affects whether or not the television image is received. Therefore, increasing the saturation output of the amplifying unit as a solution is not widely recognized as a “conventional means” in the field of terrestrial digital television.

特開2007−36631号公報JP 2007-36631 A 特許第4257369号公報Japanese Patent No. 4257369 特開2008−5422号公報JP 2008-5422 A

そして、本発明者がさらに検討した結果、地域放送等の地上波デジタルテレビ放送の弱電界チャンネルの視聴障害にかかる問題は、増幅部の飽和出力を高くするだけでは依然十分には解決されえないことが判明した。特に、ブースタ出力を家庭等で複数台の受信機に分配して使用する場合や、フェーディング(天候等による電波の減衰や周囲(山岳/建築物等)の多重反射に伴う受信レベルの変動・減衰)の影響が著しい場合には、小電力送信放送や遠方の微弱電波放送を受信する際の視聴障害が発生しやすくなる。   As a result of further examination by the inventor, the problem relating to the viewing disturbance of the weak electric field channel of the terrestrial digital television broadcasting such as the regional broadcasting cannot be solved sufficiently only by increasing the saturation output of the amplification unit. It has been found. In particular, when booster output is distributed to multiple receivers at home, etc., fading (variation of reception level due to attenuation of radio waves due to weather etc. and multiple reflection of surroundings (mountains / buildings, etc.) When the influence of (attenuation) is significant, a viewing disturbance is likely to occur when receiving a low-power transmission broadcast or a distant weak radio broadcast.

本発明の課題は、ブースタ出力を複数台の受信機に分配して使用する場合や、フェーディングが生じやすい受信環境においても、比較的に送信電力が小さい地域デジタル放送の受信や圏外デジタル放送の遠方受信等に際して、受信品質を大幅に向上できる地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニットを提供することにある。   An object of the present invention is to receive local digital broadcasts with relatively low transmission power or out-of-service digital broadcasts even in a reception environment in which booster output is distributed to a plurality of receivers or in a reception environment where fading is likely to occur. An object of the present invention is to provide an antenna booster unit for terrestrial digital television that can greatly improve the reception quality during remote reception or the like.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

本発明は、送周波数帯域が470MHz以上710MHz以下の地上波デジタルテレビ放送のアンテナ信号を増幅し、その増幅信号を受信装置のフロントエンド側に入力するためのアンテナブースタユニットにおいて、上記の課題を解決するために、
放送周波数帯域において、飽和出力が15dBm以上に確保され、最小雑音指数が1.5dB以下の、GaAs−HEMTを能動素子とする高周波増幅素子を有した増幅部と、
増幅部に直流バイアス電圧を供給する直流バイアス供給回路と、
増幅部の入力側に直列挿入されることによりブースタ入力端を形成し、放送周波数帯域を包含する通過域を有したパッシブフィルタ回路に兼用される入力整合回路であって、該入力整合回路を省略したときの増幅部単体の入力インピーダンス特性において、放送周波数帯域の各周波数にて雑音指数NFを最小化するスミスチャート上のインピーダンス点群を参照雑音最小化インピーダンス点とし、該入力整合回路を設けた場合のブースタ入力端から見た増幅部の入力インピーダンス特性において、放送周波数帯域の各周波数にて雑音指数NFが最小化するスミスチャート上のインピーダンス点群を実雑音最小化インピーダンス点としたとき、実雑音最小化インピーダンス点に対する反射係数ベクトルの大きさが、参照雑音最小化インピーダンス点に対する反射係数ベクトルの大きさより小さくなるようにフィルタリング回路のリアクタンス素子の回路定数が設定された入力整合回路と、を有することを特徴とする。
The present invention solves the above-mentioned problems in an antenna booster unit for amplifying an antenna signal of terrestrial digital television broadcasting whose transmission frequency band is 470 MHz or more and 710 MHz or less and inputting the amplified signal to the front end side of the receiving device. To do
An amplifying unit having a high-frequency amplifying element using a GaAs-HEMT as an active element having a saturation output of 15 dBm or more and a minimum noise figure of 1.5 dB or less in a broadcast frequency band;
A DC bias supply circuit for supplying a DC bias voltage to the amplifying unit;
An input matching circuit that forms a booster input terminal by being inserted in series on the input side of the amplifying unit and is also used as a passive filter circuit having a pass band including a broadcast frequency band, and omits the input matching circuit In the input impedance characteristics of the amplification unit alone, the impedance point group on the Smith chart that minimizes the noise figure NF at each frequency in the broadcast frequency band is used as a reference noise minimizing impedance point, and the input matching circuit is provided. When the impedance point group on the Smith chart where the noise figure NF is minimized at each frequency in the broadcast frequency band is the actual noise minimizing impedance point, The magnitude of the reflection coefficient vector for the noise minimizing impedance point is the reference noise minimizing impedance. And having an an input matching circuit circuit constants are set reactance element becomes smaller as filtering circuitry than the magnitude of the reflection coefficient vectors for the point.

増幅部の飽和出力が15dBm以上に確保されていることで、ブースタ出力の線形領域が拡大し、OFDM方式を採用する地上波デジタルテレビ放送の個々のチャンネルのマルチキャリア変調信号の増幅出力スペクトラムから、個々のチャンネル内に、もしくは隣接チャンネル帯域へはみ出す形で生ずる非線形歪(特に、3次相互変調歪)の影響を劇的に軽減することができ、受信品質の向上に寄与する。特に、広域放送チャンネル系列に対し、それら広域放送チャンネ系列よりも送信電力レベルが小さい地域放送チャンネルが隣接設定されている場合、広域デジタル放送に由来する高電界受信レベルによって地域デジタル放送の低受信レベルの当該チャンネル内に励起される非線形歪、さらには該大電力放送チャンネル群から小電力送信放送チャンネルに及ぶ非線形歪(特に、3次相互変調歪)の影響を効果的に回避できる。   By ensuring that the saturation output of the amplifying unit is 15 dBm or more, the linear region of the booster output is expanded, and from the amplified output spectrum of the multi-carrier modulation signal of each channel of the terrestrial digital television broadcast adopting the OFDM system, The influence of non-linear distortion (particularly third-order intermodulation distortion) generated in an individual channel or in a form protruding to an adjacent channel band can be dramatically reduced, which contributes to improvement in reception quality. In particular, when a regional broadcast channel whose transmission power level is lower than that of the wide-area broadcast channel sequence is set adjacent to the wide-area broadcast channel sequence, the low reception level of the regional digital broadcast is determined by the high electric field reception level derived from the wide-area digital broadcast. Of the non-linear distortion excited in the channel, and also the non-linear distortion (particularly, third-order intermodulation distortion) extending from the high power broadcast channel group to the low power transmission broadcast channel can be effectively avoided.

強電界デジタル放送受信(1波当り約70dBuVが例えば8波)により、アンテナ受信出力の全電力が−28dBm以上となっている中強電界デジタル放送受信環境下においては、高周波増幅素子として飽和出力が15dBm以上に確保されたものを使用することで、微弱電界デジタルテレビ放送チャンネル受信(例えば約45dBuV)に際する受信品質C/Nを受信限界となる20dB対し7−10dB以上の余裕度を確保でき、ひいては該地域放送チャンネルの映像品質を十分確保することができる。   In a medium strong electric field digital broadcast reception environment where the total power of the antenna reception output is -28 dBm or more due to the reception of the strong electric field digital broadcast (about 70 dBuV per wave is, for example, 8 waves) By using the one secured at 15 dBm or more, it is possible to secure a margin of 7-10 dB or more with respect to 20 dB as the reception limit for the reception quality C / N upon reception of a weak electric field digital television broadcast channel (for example, about 45 dBuV). As a result, the video quality of the regional broadcast channel can be sufficiently secured.

増幅部にて使用する高周波増幅素子の飽和出力が15dBm未満では、地上波デジタルテレビ放送帯域における弱電界放送チャンネルへの前述の非線形歪の影響を十分に軽減できなくなる。なお、高周波増幅素子の飽和出力の上限には特に制限はなく、例えば25dBm程度までは十分可能である。なお、飽和出力は、入力電力に対する出力電力の関係が電力利得で定まる直線性から、1dB圧縮されるときの出力電力P1dB(1dB Compressed Output Power)として定義することができる。   If the saturation output of the high-frequency amplification element used in the amplification unit is less than 15 dBm, the influence of the above-described nonlinear distortion on the weak electric field broadcast channel in the terrestrial digital television broadcast band cannot be sufficiently reduced. In addition, there is no restriction | limiting in particular in the upper limit of the saturation output of a high frequency amplification element, For example, it is fully possible to about 25 dBm. The saturated output can be defined as output power P1 dB (1 dB Compressed Output Power) when compressed by 1 dB from the linearity in which the relationship of the output power to the input power is determined by the power gain.

他方、ブースタに組み込まれる増幅部は、アンテナからの受信信号とともに雑音も増幅する。従って、雑音指数の高い高周波増幅素子を使用すると、入力されるアンテナ信号に自己が発生する雑音を重畳しつつこれをともに増幅してしまうので、増幅素子自体の利得をむやみに高めても出力信号のC/Nを改善できることにはならない。   On the other hand, the amplifying unit incorporated in the booster amplifies noise together with the received signal from the antenna. Therefore, if a high-frequency amplification element with a high noise figure is used, noise generated by itself is superimposed on the input antenna signal and amplified together. Therefore, even if the gain of the amplification element itself is increased unnecessarily, the output signal It is not possible to improve the C / N ratio.

また、地上波デジタルテレビ放送受信システムの場合、アンテナ信号は、受信装置で最終的に出力されるまでの間に、アンテナブースタと受信装置とを含む少なくとも2段以上のデバイスで増幅されることになる。こうした複数段の増幅システムでは、各デバイスの利得Gと雑音指数Fを、入力側に近いデバイスから順にそれぞれG,G,G,‥、及びF,F,F,‥で表したとき、トータルの雑音指数Ftotは、
tot=F+(F−1)/G
+(F−1)/G・G+(F−1)/G・G・G+‥ ‥(1)
にて表されることが知られており、初段のデバイスの利得Gが十分に大きければ、システム全体の雑音指数Ftotは初段のデバイスの雑音指数Fによりほとんど決まってしまうことがわかる。つまり、2段目以降のデバイスの利得や雑音指数をどんなに改善しても、初段デバイスの雑音指数Fが高ければ最終的な出力信号のC/Nは向上しない。
In the case of a terrestrial digital television broadcast receiving system, the antenna signal is amplified by at least two or more stages of devices including an antenna booster and a receiving device until it is finally output by the receiving device. Become. In such a multi-stage amplification system, the gain G and noise figure F of each device are set in order from the device closer to the input side, G 1 , G 2 , G 3 ,..., And F 1 , F 2 , F 3 ,. When expressed, the total noise figure F tot is
F tot = F 1 + (F 2 −1) / G 1
+ (F 3 -1) / G 1 · G 2 + (F 4 -1) / G 1 · G 2 · G 3 + (1)
If the gain G 1 of the first stage device is sufficiently large, the noise figure F tot of the entire system is almost determined by the noise figure F 1 of the first stage device. In other words, no matter how much the gain and noise figure of the second and subsequent devices are improved, if the noise figure F1 of the first stage device is high, the C / N of the final output signal is not improved.

本発明の対象であるアンテナブースタは、地上波デジタルテレビ放送受信システムにおいて上記の初段のデバイスに該当するものであり、アンテナ信号に対する増幅利得も大きいから、その雑音指数レベルが結局は受信システム全体の雑音指数を決定することになる。従って、最小雑音指数が1.5dB以下の高周波増幅素子を用いることにより、地上波デジタルテレビ放送の受信品質C/Nの向上に直接的に寄与する。つまり、ブロックノイズ等により急激に受信不能に陥る、限界C/N近傍での受信状態を余儀なくされることの多かった弱電界放送に対しても、ブースタ自体の雑音指数が低減されていることにより、該限界C/Nに対する受信マージンを大幅に拡張することができる。その結果、ブースタ出力を複数台の受信機に分配する場合や、天候あるいは山岳/建築物等の影響によりフェーディングが生じやすい環境にあっても、弱電界放送を確実に高品質にて受像することが可能となる。   The antenna booster that is the subject of the present invention corresponds to the above-mentioned first stage device in the terrestrial digital television broadcast reception system, and since the amplification gain for the antenna signal is also large, its noise figure level eventually becomes that of the entire reception system. The noise figure will be determined. Therefore, the use of a high frequency amplifying element having a minimum noise figure of 1.5 dB or less directly contributes to an improvement in reception quality C / N of terrestrial digital television broadcasting. In other words, the noise figure of the booster itself has been reduced even for weak electric field broadcasts that often have to be received in the vicinity of the limit C / N, which suddenly becomes impossible to receive due to block noise or the like. The reception margin for the limit C / N can be greatly expanded. As a result, even when the booster output is distributed to multiple receivers, or even in an environment where fading is likely to occur due to the influence of the weather or mountains / buildings etc., weak electric field broadcasting is reliably received with high quality. It becomes possible.

ただし、テレビ用のブースタには必ずアンテナとアンテナケーブル(同軸ケーブル)が接続されるので、ブースタ両端での信号反射が問題となる。放送受信信号のブースタ出力を高めるためには、一般にはブースタ入出力端のインピーダンスを増幅部の入出力インピーダンスに電力的に整合させる手法がとられ、ブースタに接続されるアンテナや同軸ケーブルの特性インピーダンスに対し、増幅部単体の入出力インピーダンスが電力整合していない場合は、増幅部の入出力側にインピーダンス整合回路が挿入される。これにより、増幅部両端での反射損失が抑えられ、ブースタから出力される増幅信号のレベルを高めることができる。しかしながら、前述のごとく増幅部は雑音も同時に増幅するため、ブースタ出力のC/Nを向上するには、雑音の増幅出力レベルは抑制されたほうが望ましい。つまり、雑音抑制つまり雑音指数の向上(低減)に関しては、ブースタ入力端のインピーダンス(75Ω)を、ブースタに内蔵された増幅素子の最大電力整合インピーダンス(S11の共約複素インピーダンス)から少し離れた最小雑音指数を与える最適電源インピーダンス(参照雑音最小化インピーダンス:Γ’opt)に近づけること、すなわち、インピーダンス上の利得最大化点(電力整合:利得最大化インピーダンス点Gamax)からあえて所定量オフセットさせ、ゲインを最大点からある程度低下させることを許容しつつも、雑音の最適化を図ること(いわゆる雑音整合)の方が、受信系全体の雑音レベルを最小化し、総合的なC/Nは向上できることを意味する。前述の(1)式から類推されるごとく、この雑音指数向上のための対策は、雑音増幅される前の入力側で行なうことが必要であり、本発明では具体的に、入力整合回路を構成する回路定数の適正化によりこれを実施する。   However, since an antenna and an antenna cable (coaxial cable) are always connected to a TV booster, signal reflection at both ends of the booster becomes a problem. In order to increase the booster output of broadcast reception signals, generally, a technique is used in which the impedance of the booster input / output end is matched with the input / output impedance of the amplifier in terms of power, and the characteristic impedance of the antenna or coaxial cable connected to the booster is taken. On the other hand, when the input / output impedance of the amplification unit alone is not power matched, an impedance matching circuit is inserted on the input / output side of the amplification unit. Thereby, the reflection loss at both ends of the amplifying unit is suppressed, and the level of the amplified signal output from the booster can be increased. However, as described above, the amplifying unit also amplifies the noise at the same time. Therefore, in order to improve the C / N of the booster output, it is desirable to suppress the amplified output level of the noise. In other words, with regard to noise suppression, that is, improvement (reduction) of the noise figure, the impedance (75Ω) at the booster input terminal is set to a minimum slightly apart from the maximum power matching impedance (a common complex impedance of S11) of the amplification element built in the booster. Gain close to the optimum power source impedance that gives the noise figure (reference noise minimization impedance: Γ′opt), that is, by deviating a predetermined amount from the gain maximization point (power matching: gain maximization impedance point Gamax) on the impedance, and gain Is that noise optimization (so-called noise matching) can minimize the noise level of the entire receiving system and improve the overall C / N while allowing a certain degree of reduction from the maximum point. means. As can be inferred from the above equation (1), this measure for improving the noise figure needs to be performed on the input side before the noise is amplified. In the present invention, the input matching circuit is specifically configured. This is done by optimizing the circuit constants.

すなわち、本発明では、放送周波数帯域を包含する通過域を有したパッシブフィルタ回路に入力整合回路を兼用することでブースタの電気的構成の簡略化を図る。そして、本発明者は、そのパッシブフィルタ回路にリアクタンス素子(キャパシタないしインダクタ:分布定数回路的に発生する等価キャパシタンスや等価リアクタンスも概念として含む)が必ず含まれる点に着目し、そのリアクタンス素子の回路定数を適正化することにより、入力整合回路に形成されるブースタ入力端から見た増幅部の雑音最小化インピーダンス点(実雑音最小化インピーダンス点Γopt)を、増幅部単体の雑音最小化インピーダンス点(参照雑音最小化インピーダンス点Γ’opt)よりも基準特性インピーダンス点(地上波デジタル放送にて多用されるアンテナないし同軸ケーブルの場合、一般にはZi=75Ω)に接近できることを見出した。これにより入力側のインピーダンス整合を図りつつ、増幅部の雑音指数も最適ベルに維持でき、弱電界放送を良好に受信する上で必要十分な雑音指数レベルと利得とを両立させることが可能となる。   That is, in the present invention, the electric configuration of the booster is simplified by using the input matching circuit also as the passive filter circuit having the pass band including the broadcast frequency band. The inventor pays attention to the fact that the passive filter circuit always includes a reactance element (capacitor or inductor: an equivalent capacitance or equivalent reactance generated as a distributed constant circuit is also included as a concept), and the circuit of the reactance element. By optimizing the constant, the noise minimizing impedance point (actual noise minimizing impedance point Γopt) of the amplifying unit viewed from the booster input end formed in the input matching circuit is changed to the noise minimizing impedance point of the amplifying unit alone ( It has been found that the reference characteristic impedance point (generally Zi = 75Ω in the case of an antenna or coaxial cable frequently used in terrestrial digital broadcasting) can be approached rather than the reference noise minimizing impedance point Γ′opt). As a result, while maintaining impedance matching on the input side, the noise figure of the amplifying unit can be maintained at an optimum level, and it is possible to achieve both a noise figure level and a gain that are necessary and sufficient for receiving a weak electric field broadcast satisfactorily. .

なお、特許文献3には、増幅回路の能動素子をなすFETのソースと接地との間にリアクタンス素子としてインダクタを挿入し、低雑音を実現するための雑音整合点と、反射特性に優れた反射整合点とを接近させる効果を生み出して、低雑音特性と反射特性の両立を可能とする回路構成が開示されている。しかし、この方式で上記所望の効果を達成できるのは、地上波デジタルテレビ放送が採用するUHF帯よりもさらに高周波帯(例えば、BS放送やCS放送が採用するSHF帯)であって、効果発現が期待できる帯域幅も狭く、UHF帯に広く設定される地上波デジタルテレビの放送周波数帯域においては全く非力である。事実、特許文献3には、FETのソース電極に接続されているインダクタの効果により、FETのソース電位がゼロ電位として確定しないことが影響して、低雑音増幅器の安定性が劣化することがあること、具体的には、高域周波数では、安定係数KがK<1となり、低雑音増幅器に高域周波数で利得がある場合、信号異常発振が発生することがある点について言及されている。しかしながら、本発明においては、高周波増幅素子の入力端側(すなわち、能動素子をなすHEMT(FET)のゲート側)にリアクタンス素子を挿入する形となるので、上記のような問題は全く生じず、UHF帯に設定される地上波デジタルテレビ放送の全放送周波数帯域にて、良好な雑音指数と必要十分な利得レベルとを両立させる効果が達成できる。   In Patent Document 3, an inductor is inserted as a reactance element between the source and ground of an FET that is an active element of an amplifier circuit, and a noise matching point for realizing low noise, and reflection with excellent reflection characteristics. A circuit configuration is disclosed in which an effect of bringing a matching point closer to each other is created and both low noise characteristics and reflection characteristics can be achieved. However, this method can achieve the desired effect in a higher frequency band (for example, SHF band adopted by BS broadcasting and CS broadcasting) than the UHF band adopted by terrestrial digital television broadcasting. The bandwidth that can be expected is narrow, and it is quite ineffective in the broadcasting frequency band of terrestrial digital television set widely in the UHF band. In fact, in Patent Document 3, due to the effect of the inductor connected to the source electrode of the FET, the stability of the low noise amplifier may deteriorate due to the fact that the source potential of the FET is not determined as a zero potential. Specifically, it is mentioned that the stability coefficient K is K <1 at high frequencies, and abnormal signal oscillation may occur when the low noise amplifier has gain at high frequencies. However, in the present invention, since the reactance element is inserted on the input end side of the high frequency amplifying element (that is, the gate side of the HEMT (FET) forming the active element), the above problem does not occur at all. The effect of achieving both a good noise figure and a necessary and sufficient gain level can be achieved in the entire broadcasting frequency band of terrestrial digital television broadcasting set in the UHF band.

本発明者が行なった高周波回路シミュレーション解析によると、入力整合回路のリアクタンス素子の回路定数適正化により、雑音最小化インピーダンス点を基準特性インピーダンス点に接近させることができるが、このとき、雑音最小化インピーダンス点を中心としてスミスチャート上に描かれる、雑音指数が等レベルとなる円(等雑音指数円)の分布(等高線)も、回路定数の選択により変化する。このとき、この基準特性インピーダンス点での雑音指数の値をN1、雑音最小化インピーダンス点での雑音指数の値をN0としたとき、ΔN≡N1―N0の値が0.5dB以下となるように、入力整合回路のリアクタンス素子の回路定数を調整することが、ブースタ出力端での最終的な雑音指数を低減する上でより望ましい。さらに、ブースタ出力端にて最終的に得られる雑音指数レベルは2.0dB以下(望ましくは1.5dB以下;下限値に制限はないものの、現実的には0.5dB程度)となることが望ましい。   According to the high-frequency circuit simulation analysis conducted by the present inventor, the noise minimizing impedance point can be brought close to the reference characteristic impedance point by optimizing the circuit constant of the reactance element of the input matching circuit. The distribution (contour lines) of circles (equal noise figure circles) drawn on the Smith chart with the impedance point as the center and having a uniform noise figure (equal noise figure circle) also changes depending on the selection of circuit constants. At this time, when the value of the noise figure at the reference characteristic impedance point is N1 and the value of the noise figure at the noise minimizing impedance point is N0, the value of ΔN≡N1−N0 is 0.5 dB or less. It is more desirable to adjust the circuit constant of the reactance element of the input matching circuit in order to reduce the final noise figure at the booster output terminal. Furthermore, the noise figure level finally obtained at the booster output end is preferably 2.0 dB or less (preferably 1.5 dB or less; although there is no limit on the lower limit value, it is practically about 0.5 dB). .

また、入力整合回路のリアクタンス素子の回路定数適正化により、利得最大化インピーダンス点を基準特性インピーダンス点に接近させることもできる。これにより、雑音指数を低減とともにブースタによるアンテナ信号の増幅レベルも高めることができ、受信品質C/Nの向上に寄与する。この場合、ブースタ出力端にて最終的に得られる増幅利得は、弱電界放送に対する必要な受信品質C/Nレベル(具体的には20dB以上)を確保する観点から、15dB以上となることが望ましい。   Also, the gain maximizing impedance point can be brought closer to the reference characteristic impedance point by optimizing the circuit constant of the reactance element of the input matching circuit. Thereby, the noise figure can be reduced and the amplification level of the antenna signal by the booster can be increased, which contributes to the improvement of the reception quality C / N. In this case, the amplification gain finally obtained at the booster output end is preferably 15 dB or more from the viewpoint of securing a necessary reception quality C / N level (specifically, 20 dB or more) for weak electric field broadcasting. .

入力整合回路は、放送周波数帯域を包含する高域通過周波数帯を有した高域通過型フィルタ回路として構成できる。この場合、ブースタ出力端を形成し、放送周波数帯域を包含する低域通過周波数帯を有した低域通過型フィルタ回路として構成された出力回路を増幅部の出力側に直列挿入することができる。放送周波数帯域の上端及び下端の切り分けを、増幅部入力側と出力側とに高域通過型フィルタ回路(HPF)及び低域通過型フィルタ回路(LPF)として振り分けることで、ブースタ回路全体としての放送周波数帯域切り出しの急峻性を高めることができる。そして、入力整合回路を接地側にインダクタが挿入される高域通過型フィルタ回路とすることで、雑音最小化インピーダンス点を基準特性インピーダンス点に接近させるための調整も容易になる。   The input matching circuit can be configured as a high-pass filter circuit having a high-pass frequency band including a broadcast frequency band. In this case, an output circuit configured as a low-pass filter circuit that forms a booster output end and has a low-pass frequency band including a broadcast frequency band can be inserted in series on the output side of the amplifying unit. By dividing the upper and lower ends of the broadcast frequency band into a high-pass filter circuit (HPF) and a low-pass filter circuit (LPF) on the input side and output side of the amplification unit, the entire booster circuit can be broadcast. The steepness of frequency band cutout can be increased. By making the input matching circuit a high-pass filter circuit in which an inductor is inserted on the ground side, adjustment for making the noise minimizing impedance point approach the reference characteristic impedance point is facilitated.

前述のごとく、本発明においては、雑音最小化インピーダンス点を基準特性インピーダンス点(75Ω)に接近させるためのリアクタンス素子が全て高周波増幅素子の入力端側に接続されるので、接地付加インピーダンスを介することなく接地端子を接地直結できる。その結果、特許文献3に開示されているような、FET(HEMT)のソース電位がゼロ電位として確定しないことにより増幅器の安定性が劣化するような心配(信号異常発振など)がなくなる。   As described above, in the present invention, all the reactance elements for bringing the noise minimizing impedance point closer to the reference characteristic impedance point (75Ω) are connected to the input end side of the high frequency amplifying element. The ground terminal can be connected directly to the ground. As a result, there is no concern (such as abnormal signal oscillation) that the stability of the amplifier deteriorates due to the fact that the source potential of the FET (HEMT) is not determined as zero potential, as disclosed in Patent Document 3.

また、入力整合回路をなす高域通過型フィルタ回路は、高周波増幅素子の入力端子につながる入力信号伝送経路上に設けられる直列キャパシタと、入力信号伝送経路から接地側に分岐して設けられる2つの並列インダクタとで構成されるπ形HPFを、雑音整合回路に兼用するものとして構成できる。この場合、該雑音整合回路は、実雑音最小化インピーダンス点に対する反射係数ベクトルの大きさが、参照雑音最小化インピーダンス点に対する反射係数ベクトルの大きさより小さくなるように調整される。また、それら直列キャパシタ及び並列インダクタと協働する高域通過型フィルタ回路の補助素子として、入力信号伝送経路上に設けられる直列インダクタと、入力信号伝送経路から接地側に分岐して設けられる並列キャパシタとを設けることができる。これにより、実雑音最小化インピーダンス点を適正化する調整の自由度が増し、また、入力整合回路をなす高域通過型フィルタ回路の通過特性の向上も図ることができる。   Further, the high-pass filter circuit constituting the input matching circuit includes a series capacitor provided on the input signal transmission path connected to the input terminal of the high frequency amplifying element and two branches provided from the input signal transmission path to the ground side. A π-type HPF configured with a parallel inductor can also be configured to be used as a noise matching circuit. In this case, the noise matching circuit is adjusted so that the magnitude of the reflection coefficient vector for the actual noise minimizing impedance point is smaller than the magnitude of the reflection coefficient vector for the reference noise minimizing impedance point. Also, as an auxiliary element of the high-pass filter circuit that cooperates with the series capacitor and the parallel inductor, a series inductor provided on the input signal transmission path and a parallel capacitor provided by branching from the input signal transmission path to the ground side And can be provided. As a result, the degree of freedom of adjustment for optimizing the actual noise minimizing impedance point is increased, and the pass characteristics of the high-pass filter circuit forming the input matching circuit can be improved.

テレビ用のブースタの場合、屋外設置されるアンテナに接続される関係上、増幅部をなす高周波増幅素子に対しては、雷サージに対する保護対策を講ずることが望ましい。このうち、アンテナが接続されるブースタ入力側はアンテナへの誘導雷によるサージパルスが問題となりやすいが、本発明のブースタの場合、入力側の信号伝送系路上には、フィルタ回路を兼ねる入力整合回路が設けられるので、このフィルタ回路の接地を介して雷サージパルス電流の放電が可能であるから、高周波増幅素子を比較的容易に保護することができる。例えば、入力整合回路を高域通過型フィルタ回路として構成する場合、有芯コイルにて構成される並列インダクタとは別に、入力信号伝送経路から接地側に分岐する雷サージパルス吸収用コイルを、ブースタ入力側雷サージ保護回路として設けることができる。雷サージパルス吸収用コイルをフィルタの接地側に設けることで、雷サージパルスのエネルギーをコイルに吸収しつつ接地側に放電できるので、高周波増幅素子の入力端子側の保護効果が高められる。また、雷サージパルス吸収用コイルを、接地側に高周波アンテナ信号が流れることを阻止するチョークコイルとしても機能させることができる。なお、この雷サージパルス吸収用コイルは、前述のπ型HPFを構成するインダクタの1つに、雷サージパルス吸収用コイルを併用することが可能である。また、落雷により瞬時的に大電流が流れても焼き切れないように、空芯コイルにて構成することが望ましい(吸収コイルを流れる衝撃電流は瞬間値(数十μs)で数十Aから百Aに達することがある)。そのインダクタンスは、UHF信号をアースから遮断し、1MHz以下の雷サージ周波数成分をアースに短絡させる観点から300nH以下に設定することが望ましい。また、雷サージパルス吸収用コイルのインダクタンスを、上記並列インダクタのインダクタンスに対して±50%の範囲内に設定すれば、高域通過型フィルタ回路の帯域下限の急峻性を高めることができる。   In the case of a TV booster, it is desirable to take protective measures against a lightning surge for a high-frequency amplifying element forming an amplifying part because it is connected to an antenna installed outdoors. Among these, the booster input side to which the antenna is connected is likely to cause a surge pulse due to lightning induced to the antenna, but in the case of the booster of the present invention, the input matching circuit that also serves as a filter circuit is provided on the signal transmission line on the input side. Since the lightning surge pulse current can be discharged through the ground of the filter circuit, the high-frequency amplifying element can be protected relatively easily. For example, when the input matching circuit is configured as a high-pass filter circuit, a lightning surge pulse absorbing coil that branches from the input signal transmission path to the ground side is connected to the booster separately from the parallel inductor formed by the cored coil. It can be provided as an input side lightning surge protection circuit. By providing the lightning surge pulse absorbing coil on the ground side of the filter, the lightning surge pulse can be discharged to the ground side while absorbing the energy of the lightning surge, so that the protection effect on the input terminal side of the high frequency amplifying element is enhanced. In addition, the lightning surge pulse absorbing coil can function as a choke coil that prevents a high-frequency antenna signal from flowing to the ground side. The lightning surge pulse absorbing coil can be used in combination with one of the inductors constituting the π-type HPF described above. In addition, it is desirable to use an air-core coil so that it will not burn out even if a large current flows instantaneously due to a lightning strike (the impact current flowing through the absorption coil is an instantaneous value (several tens of microseconds)) A may be reached). The inductance is desirably set to 300 nH or less from the viewpoint of blocking the UHF signal from the ground and shorting a lightning surge frequency component of 1 MHz or less to the ground. Further, if the inductance of the lightning surge pulse absorbing coil is set within a range of ± 50% with respect to the inductance of the parallel inductor, the steepness of the lower band limit of the high-pass filter circuit can be increased.

次に、増幅部は、前記高周波増幅素子の利得周波数特性の放送周波数帯域における利得変動が3dB以内となるように平坦化する帰還回路を、高周波増幅素子の出力端子と入力端子とをバイパスする形で外付け接続したものとして構成できる。これにより、微弱電界デジタルテレビ放送チャンネルがどの帯域のチャンネルで受信されても、非線形歪を軽減しつつ受信信号を一律に増幅でき、受信品質を大幅に向上できる。また、帰還回路が外付けにより高周波増幅素子からは分離される結果、帰還電流による熱影響が増幅素子に及びにくくなり、増幅部全体の雑音指数を低く維持する上でも好都合となる。   Next, the amplifying unit bypasses the output terminal and the input terminal of the high-frequency amplifying element with a feedback circuit that flattens the gain frequency characteristic of the high-frequency amplifying element so that the gain fluctuation in the broadcast frequency band is within 3 dB. It can be configured as an external connection. As a result, even if a weak electric field digital TV broadcast channel is received in any channel, the received signal can be uniformly amplified while reducing non-linear distortion, and reception quality can be greatly improved. Further, as a result of the feedback circuit being externally separated from the high-frequency amplification element, the thermal effect due to the feedback current is less likely to affect the amplification element, which is convenient for keeping the noise figure of the entire amplification unit low.

高周波増幅素子は、エンハンスメント型のp型GaAs−HEMTを能動素子とし、該HEMTのゲートを入力端子に、ドレインを出力端子に、ソースを接地端子に振り分けた正極性単電源増幅素子として構成できる。直流バイアス供給回路は、高周波増幅素子の入力端子と出力端子との間に直流バイアス電圧を印加するものとして構成される。上記構成の高周波増幅素子は、エンハンスメント型のp型GaAs−HEMTの単体を増幅能動素子として用いることでバイアス電源の単極性化を図ることができ、回路構成の大幅な単純化および小型化を図ることができるとともに、GaAs−HEMT特有のUHF帯での低雑音特性を最大限に活用できる。また、帰還回路が外付けされるので、内部負帰還回路の働きにより増幅素子本来の最小雑音指数が悪化する(具体的には、帰還回路のインピーダンスの影響を受けて増幅部の入力インピーダンスが素子のもつΓoptから大き崩れる)不具合が生じにくくなるので、地上波デジタルテレビ放送の帯域全体にわたって1.5dB以下の低雑音指数を実現することができる。   The high frequency amplifying element can be configured as a positive single power amplifying element in which an enhancement type p-type GaAs-HEMT is used as an active element, a gate of the HEMT is assigned to an input terminal, a drain is assigned to an output terminal, and a source is assigned to a ground terminal. The DC bias supply circuit is configured to apply a DC bias voltage between the input terminal and the output terminal of the high-frequency amplification element. The high frequency amplifying element having the above-described configuration can achieve unipolarity of the bias power source by using a single enhancement type p-type GaAs-HEMT as an amplifying active element, and greatly simplifies and miniaturizes the circuit configuration. In addition, the low noise characteristic in the UHF band specific to GaAs-HEMT can be utilized to the maximum. In addition, since the feedback circuit is externally attached, the minimum noise figure inherent in the amplification element deteriorates due to the function of the internal negative feedback circuit (specifically, the input impedance of the amplification unit is affected by the impedance of the feedback circuit). Therefore, a low noise figure of 1.5 dB or less can be realized over the entire band of terrestrial digital television broadcasting.

上記の構成においては、増幅部と直流バイアス供給回路と入力整合回路とを回路基板上に実装搭載し、該回路基板のブースタ入力端に接続する第一コネクタ部と、同じくブースタ出力端に接続する第二コネクタ部を有し回路基板を収容するブースタハウジングを設けるとともに、第一コネクタ部をアンテナ側の同軸ケーブル接続ソケットに直結可能に形成する一方、第二コネクタ部を、受信装置に増幅信号を供給するための同軸ケーブルが接続可能に形成することができる。   In the above configuration, the amplifying unit, the DC bias supply circuit, and the input matching circuit are mounted on the circuit board and connected to the first connector part connected to the booster input terminal of the circuit board and the booster output terminal. A booster housing having a second connector portion and accommodating a circuit board is provided, and the first connector portion is formed so as to be directly connectable to a coaxial cable connection socket on the antenna side, while the second connector portion is used to send an amplified signal to the receiving device. A coaxial cable for supply can be formed to be connectable.

また、本発明の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニットの第二は、放送周波数帯域が470MHz以上710MHz以下の地上波デジタルテレビ放送のアンテナ信号を増幅し、その増幅信号を受信装置のフロントエンド側に入力するためのアンテナブースタユニットであって、
エンハンスメント型のp型GaAs−HEMTを能動素子とし、該HEMTのゲートを入力端子に、ドレインを出力端子に、ソースを接地端子に振り分けた正極性単電源増幅素子であって、放送周波数帯域において、飽和出力が15dBm以上、雑音指数が1.5dB未満に確保された高周波増幅素子に、該高周波増幅素子の利得周波数特性を放送周波数帯域にて平坦化する帰還回路を、高周波増幅素子の出力端子と入力端子とをバイパスする形で外付け接続した増幅部と、
高周波増幅素子の入力端子と出力端子との間に直流バイアス電圧を印加・供給する直流バイアス供給回路と、
増幅部と直流バイアス供給回路とが実装搭載された回路基板と、
該回路基板のブースタ入力端に接続する第一コネクタ部と、同じくブースタ出力端に接続する第二コネクタ部を有し、回路基板を収容するブースタハウジングとを有することを特徴とする。
A second terrestrial digital TV antenna booster unit according to the present invention amplifies a terrestrial digital TV broadcast antenna signal having a broadcast frequency band of 470 MHz or more and 710 MHz or less, and transmits the amplified signal to the front end side of the receiver. An antenna booster unit for input,
An enhancement type p-type GaAs-HEMT is used as an active element, and a positive single power supply amplifying element in which the gate of the HEMT is assigned to an input terminal, a drain is assigned to an output terminal, and a source is assigned to a ground terminal. A feedback circuit for flattening the gain frequency characteristic of the high frequency amplifying element in the broadcast frequency band is used as a high frequency amplifying element having a saturated output of 15 dBm or more and a noise figure of less than 1.5 dB. An amplifier connected externally in a form that bypasses the input terminal;
A DC bias supply circuit for applying and supplying a DC bias voltage between the input terminal and the output terminal of the high-frequency amplification element;
A circuit board on which an amplifier and a DC bias supply circuit are mounted;
The circuit board has a first connector portion connected to the booster input end and a second connector portion connected to the booster output end, and has a booster housing for accommodating the circuit board.

上記の構成では、能動素子数及び周辺回路素子数の低減により、増幅部の小型化と同時に回路の環境耐久性が飛躍的に向上する結果、アンテナケーブルにインライン接続された形(特に、屋外アンテナに直結された形)にて、直射日光や風雨に恒常的にさらされるような環境で使用しても、必要なブースタ機能を長期にわたって良好に維持することができる。   In the above configuration, the reduction in the number of active elements and the number of peripheral circuit elements dramatically improves the environmental durability of the circuit while simultaneously reducing the size of the amplification unit. Even when used in an environment that is constantly exposed to direct sunlight and wind and rain, the necessary booster function can be maintained well over a long period of time.

帰還回路は、入力整合回路と高周波増幅素子の入力端子とを接続する入力信号伝送経路から分岐して、高周波増幅素子をバイパスする形で該高周波増幅素子の出力端側信号伝送経路につながる分布定数線路を形成する帰還伝送経路を有するものとして形成できる。該帰還伝送経路上には、帰還回路の帰還率を決定する帰還率決定用直流抵抗と、実雑音最小化インピーダンス点に対する反射係数ベクトルの大きさが反射係数≦1/3となるように、その周波数変動を抑制する容量1.5pF以下の調整用キャパシタと、該帰還率の周波数変動を補償するインダクタンス100nH以下の帰還率補償用インダクタとを設けることができる。帰還回路上に上記の調整用キャパシタを設けることで、帰還回路を増設しているにもかかわらず、雑音最小化される入力整合回路のインピーダンス調整状態にその影響が及びにくくなり、放送周波数帯域の全体にわたって雑音指数を低く維持することができる。また、帰還率補償用インダクタを設けることにより、調整用キャパシタを設けることによる帰還率の周波数変動を補償することができ、放送周波数帯域の全体にわたって帰還率を最適範囲に保つことができる。   The feedback circuit is a distributed constant that branches from the input signal transmission path that connects the input matching circuit and the input terminal of the high-frequency amplification element, and that leads to the signal transmission path on the output end side of the high-frequency amplification element by bypassing the high-frequency amplification element It can be formed as having a feedback transmission path forming a line. On the feedback transmission path, the feedback factor determining DC resistance for determining the feedback factor of the feedback circuit and the reflection coefficient vector with respect to the actual noise minimizing impedance point so that the reflection coefficient ≤ 1/3. An adjustment capacitor having a capacitance of 1.5 pF or less that suppresses frequency fluctuations and a feedback rate compensation inductor having an inductance of 100 nH or less that compensates for frequency fluctuations of the feedback rate can be provided. By providing the above-mentioned adjustment capacitor on the feedback circuit, it is difficult to influence the impedance adjustment state of the input matching circuit that minimizes noise even though the feedback circuit is added. The noise figure can be kept low throughout. Further, by providing the feedback rate compensation inductor, it is possible to compensate for the frequency variation of the feedback rate due to the provision of the adjustment capacitor, and it is possible to keep the feedback rate within the optimum range over the entire broadcast frequency band.

また、帰還伝送経路から接地側に分岐する形で、放送周波数帯域の高域側における増幅部の増幅安定指数を向上させる安定化直流抵抗を、帰還率決定用直流抵抗に随伴して設けることができる。これにより、放送周波数帯域の高域側において増幅部の出力利得が過敏に大きくなることが効果的に抑制され、放送周波数帯域の高域側に設定される弱電界チャンネルも、非線形歪を軽減しつつ受信信号を一律に増幅でき、受信品質を大幅に向上できる。また、増幅部の出力信号伝送経路から接地側に分岐する形で、増幅部の利得周波数特性において放送周波数帯域の高域側に生ずる利得ピークを抑制するための高域利得抑制用キャパシタを設けること、あるいは、増幅部の出力信号伝送経路上に、増幅部の利得周波数特性において放送周波数帯域の高域側に生ずる利得ピークを抑制するための減衰用直流抵抗が設けられることにより、放送周波数帯域の高域側において増幅部の出力利得が過敏に大きくなることがさらに効果的に抑制できる。   In addition, a stabilizing DC resistance that improves the amplification stability index of the amplifying unit on the high frequency side of the broadcast frequency band in a form that branches from the feedback transmission path to the ground side is provided in association with the DC resistance for determining the feedback rate. it can. This effectively suppresses an excessive increase in the output gain of the amplifier on the high frequency side of the broadcast frequency band, and the weak electric field channel set on the high frequency side of the broadcast frequency band also reduces nonlinear distortion. However, the received signal can be amplified uniformly, and the reception quality can be greatly improved. Also, a high-frequency gain suppression capacitor for suppressing a gain peak generated on the high frequency side of the broadcast frequency band in the gain frequency characteristics of the amplifying unit is provided in a form that branches from the output signal transmission path of the amplifying unit to the ground side. Alternatively, an attenuating DC resistor is provided on the output signal transmission path of the amplifying unit to suppress a gain peak that occurs on the high frequency side of the broadcasting frequency band in the gain frequency characteristic of the amplifying unit. It can be more effectively suppressed that the output gain of the amplifying section becomes too sensitive on the high frequency side.

回路基板は、入力整合回路と、増幅部と、直流バイアス供給回路とがUHF帯受信信号を伝送する伝送経路とともに表面側に実装搭載され、裏面側に伝送経路の特性インピーダンスを定め、回路からの受信信号や電源に重畳したノイズの誘導・輻射を低減する面型接地導体(いわゆる、ベタ・アース)が形成されたものとして構成できる。この場合、面型接地導体が、回路基板の裏面における帰還回路の実装対応領域にも形成されていると、帰還回路のパターンが面型接地導体と容量結合し、その寄生インピーダンスによって帰還動作が複雑化したり不安定化する惧れがある。そこで、上記の帰還回路の実装対応領域においては回路基板裏面の面型接地導体を省略することが望ましい。   In the circuit board, an input matching circuit, an amplifying unit, and a DC bias supply circuit are mounted and mounted on the front surface side together with a transmission path for transmitting a UHF band reception signal, and a characteristic impedance of the transmission path is determined on the back surface side. A planar ground conductor (so-called solid ground) that reduces induction / radiation of noise superimposed on a received signal or a power supply can be configured. In this case, if the planar ground conductor is also formed in the mounting area of the feedback circuit on the back side of the circuit board, the feedback circuit pattern is capacitively coupled to the planar ground conductor, and the feedback operation is complicated by its parasitic impedance. There is a risk of becoming unstable or unstable. Therefore, it is desirable to omit the surface-type ground conductor on the back surface of the circuit board in the mounting area of the feedback circuit.

前述のごとく、本発明の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニットは、入力整合回路と、増幅部と直流バイアス供給回路とが実装搭載された回路基板と、該回路基板のブースタ入力端に接続する第一コネクタ部と、同じくブースタ出力端に接続する第二コネクタ部を有し、回路基板を収容するブースタハウジングとを有し、第一コネクタ部はアンテナ側の同軸ケーブル接続ソケットに直結可能に形成される一方、第二コネクタ部は受信装置に増幅信号を供給するための同軸ケーブルが接続可能に形成されるように構成することができる。回路基板上には、増幅信号の出力と重畳させる形で同軸ケーブルの信号伝送用芯線を介して供給されるバイアス用直流電源入力を、ブースタ出力端側の信号伝送経路から分岐する形で直流バイアス供給回路に供給するバイアス用電源ラインと、該バイアス用電源ライン上にてバイアス用直流電源入力から増幅信号をなす高周波信号を分離する電源分離フィルタ回路とが設けられる。この場合、ブースタ出力端側の信号伝送経路とバイアス用電源ラインとにまたがる形でブースタ出力側雷サージ保護回路を設けることができる。   As described above, the antenna booster unit for terrestrial digital television according to the present invention includes a circuit board on which an input matching circuit, an amplifying unit, and a DC bias supply circuit are mounted and connected to a booster input terminal of the circuit board. It has one connector part and a second connector part that is also connected to the booster output end, and has a booster housing that accommodates the circuit board. The first connector part is formed so as to be directly connectable to the coaxial cable connection socket on the antenna side. On the other hand, the second connector portion can be configured such that a coaxial cable for supplying an amplified signal to the receiving device can be connected. On the circuit board, the bias DC power supply input supplied via the coaxial cable signal transmission core wire is superimposed on the output of the amplified signal and branched from the signal transmission path on the booster output end side. A bias power supply line to be supplied to the supply circuit, and a power supply separation filter circuit for separating a high frequency signal forming an amplification signal from a bias DC power supply input on the bias power supply line are provided. In this case, the booster output side lightning surge protection circuit can be provided across the signal transmission path on the booster output end side and the bias power supply line.

また、本発明の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニットの第三は、放送周波数帯域が470MHz以上710MHz以下の地上波デジタルテレビ放送のアンテナ信号を増幅し、その増幅信号を受信装置のフロントエンド側に入力するためのアンテナブースタユニットであって、
放送周波数帯域において、GaAs−HEMTを能動素子とする飽和出力が15dBm以上に確保された高周波増幅素子を備えた増幅部と、
高周波増幅素子に直流バイアス電圧を供給する直流バイアス供給回路と、
増幅部と直流バイアス供給回路とが実装搭載された回路基板と、
該回路基板のブースタ入力端に接続する第一コネクタ部と、同じくブースタ出力端に接続する第二コネクタ部を有し、回路基板を収容するブースタハウジングとを有し、
第一コネクタ部はアンテナ側の同軸ケーブル接続ソケットに直結可能に形成される一方、第二コネクタ部は受信装置に増幅信号を供給するための同軸ケーブルが接続可能に形成され、
回路基板上には、増幅信号の出力と重畳させる形で同軸ケーブルの信号伝送用芯線を介して供給されるバイアス用直流電源入力を、ブースタ出力端側の信号伝送経路から分岐する形で直流バイアス供給回路に供給するバイアス用電源ラインと、該バイアス用電源ライン上にて増幅信号をなす高周波信号に重畳されたバイアス用直流電源入力を高周波信号から分離する電源分離フィルタ回路とが設けられ、
さらに、ブースタ出力端側の信号伝送経路とバイアス用電源ラインとにまたがる形でブースタ出力側雷サージ保護回路が設けられていることを特徴とする。
The third of the antenna booster units for terrestrial digital television of the present invention amplifies the terrestrial digital television broadcast antenna signal having a broadcast frequency band of 470 MHz or more and 710 MHz or less, and transmits the amplified signal to the front end side of the receiver. An antenna booster unit for input,
In a broadcast frequency band, an amplifying unit including a high-frequency amplifying element in which a saturation output using GaAs-HEMT as an active element is secured to 15 dBm or more;
A DC bias supply circuit for supplying a DC bias voltage to the high-frequency amplifier,
A circuit board on which an amplifier and a DC bias supply circuit are mounted;
A first connector portion connected to the booster input end of the circuit board, a second connector portion similarly connected to the booster output end, and a booster housing for accommodating the circuit board,
The first connector part is formed so as to be directly connectable to a coaxial cable connection socket on the antenna side, while the second connector part is formed so that a coaxial cable for supplying an amplified signal to the receiving device can be connected,
On the circuit board, the bias DC power supply input supplied via the coaxial cable signal transmission core wire is superimposed on the output of the amplified signal and branched from the signal transmission path on the booster output end side. A power supply line for bias to be supplied to the supply circuit, and a power supply separation filter circuit for separating the DC power input for bias superimposed on the high frequency signal forming the amplification signal on the bias power line from the high frequency signal,
Furthermore, the booster output side lightning surge protection circuit is provided so as to extend over the signal transmission path on the booster output end side and the bias power supply line.

上記構成のアンテナブースタユニットは屋外にて同軸ケーブルにインライン接続して使用することが可能になるが、屋外のブースタかあら屋内の受信装置までは同軸ケーブルが長く引き回されることになる。特に、アンテナにブースタハウジングに直結した場合は、同軸ケーブルの屋外の引き回し長がとりわけ長くなる。   The antenna booster unit having the above configuration can be used in-line with a coaxial cable outdoors. However, the coaxial cable is extended from an outdoor booster to an indoor receiver. In particular, when the antenna is directly connected to the booster housing, the outdoor cable length of the coaxial cable is particularly long.

ここでもう一度前述の雷サージの問題に戻ると、前述のごとくブースタ入力側へのアンテナ誘導雷によるサージパルスは、フィルタ回路を兼ねる入力整合回路の接地を介して雷サージパルス電流の放電が可能であり、かつ、アンテナ誘導雷のサージエネルギー自体が比較的小さいこともあって、その保護対策は比較的容易である。しかし、ブースタ出力側に関しては以下に述べる理由によって、より手厚いサージ保護対策が必要である。
(1)ブースタ出力側から長く延出する同軸ケーブルの芯線を被覆するシールド導体は、受信機側で接地されるため、直撃雷によって生じた高レベルの電磁界が長尺の該シールド導体に誘導され、それを介して大地に還流するため、そのサージエネルギーはケーブル長が長い分アンテナ誘導雷よりもはるかに大きくなることが多い(尖頭値電圧±10KV、パルス半値幅数十usに達するケースも少なくない)。
(2)ブースタ出力側は、増幅後の高周波信号が漏洩しないように接地側へのインピーダンスが高められた構造にするのが普通である。その結果、強大なサージパルスを受けた場合、接地側にサージ電流をほとんど流すことができず、増幅部の直流バイアス供給回路が基板上に設けられていると、該直流バイアス供給回路を介して高周波増幅素子に過大な瞬時電流が流れ、素子を壊す不具合を生じやすい。
Returning to the lightning surge problem described above once again, as described above, the surge pulse caused by the antenna-induced lightning to the booster input side can discharge the lightning surge pulse current via the ground of the input matching circuit that also functions as a filter circuit. In addition, since the surge energy itself of the antenna-induced lightning is relatively small, the protection measures are relatively easy. However, on the booster output side, more thorough surge protection measures are necessary for the reasons described below.
(1) Since the shield conductor covering the core wire of the coaxial cable extending from the booster output side is grounded on the receiver side, a high level electromagnetic field generated by direct lightning strikes to the long shield conductor. Since it returns to the ground through it, the surge energy is often much larger than that of antenna-induced lightning due to the long cable length (peak voltage ± 10 KV, pulse half-value width of several tens of us) Not a few).
(2) Normally, the booster output side has a structure in which the impedance to the ground side is increased so that the amplified high-frequency signal does not leak. As a result, when a strong surge pulse is received, almost no surge current can flow to the ground side, and if the DC bias supply circuit of the amplifying unit is provided on the substrate, the DC bias supply circuit passes through the DC bias supply circuit. Excessive instantaneous current flows through the high-frequency amplifying element, which tends to cause a problem of breaking the element.

そこで、ブースタ出力端側の信号伝送経路とバイアス用電源ラインとにまたがる形でブースタ出力側雷サージ保護回路を設けておくと、上記のような不具合を効果的に解消することができる。   Therefore, if the booster output side lightning surge protection circuit is provided so as to extend over the signal transmission path on the booster output end side and the power supply line for bias, the above-described problems can be effectively solved.

上記(2)のごとく、ブースタ出力側は接地側にサージ電流をほとんど流すことができないので、バイアス用電源ラインと連携した次のような構造のブースタ出力側雷サージ保護回路を採用すると、ケーブル誘導雷による強大な雷サージパルスから高周波増幅素子を極めて効果的に保護することができる。まず、ブースタ出力端側の信号伝送経路から接地側に分岐する形で、信号伝送経路と接地との間に該信号伝送経路上の高周波増幅信号の接地側への漏洩は遮断し、かつ同軸ケーブルの信号伝送用芯線からブースタ出力端側に印加される雷サージパルスの尖頭電圧を予め定められた電圧にクランプするサージ保護素子を設ける。そして、バイアス用電源ライン上には、サージ保護素子によりクランプされた雷サージパルスを平滑化するサージ平滑化用チョークコイルを設ける。すなわち、ブースタ出力側のケーブルから信号伝送経路を伝って到来する雷サージパルスを接地側に分岐するサージ保護素子によってクランプし、急峻で半値幅の狭い入力サージパルスを、尖頭電圧のクリップされた(急峻で半値幅の狭いパルスではあるが、例えば、その尖頭値が百V以下に切り落とされた)パルス波形に変換する。このサージ保護素子は等価容量により、信号伝送経路上の高周波増幅信号の接地側への漏洩は遮断する。そして、このサージ保護素子によりクリップ処理後のサージパルスはバイアス用電源ライン上のサージ平滑化用チョークコイルによりさらに平滑化されるので、バイアス用電源ラインを介して高周波増幅素子に流れる瞬時電流レベルを効果的に低減することができる。なお、ブースタ出力端側の信号伝送経路上にてバイアス用電源ラインの分岐点と出力回路との間に、平滑化用チョークコイルによる雷サージパルスの平滑化により発生する直流成分が増幅部側へ逆流することを防止する直流カットキャパシタ(例えば、容量10pF前後:信号伝送経路上の高周波増幅素子の出力側への漏洩は遮断する)を挿入しておくと、高周波増幅素子や出力回路(チップ部品等)のサージ保護効果をさらに高めることができる。   As mentioned above (2), the booster output side can hardly flow surge current to the ground side, so if the booster output side lightning surge protection circuit with the following structure linked with the bias power line is adopted, cable induction The high frequency amplifying element can be extremely effectively protected from a strong lightning surge pulse caused by lightning. First, the leakage from the signal transmission path on the booster output end side to the ground side is blocked between the signal transmission path and the ground, and the high frequency amplified signal on the signal transmission path is grounded. A surge protection element is provided for clamping the peak voltage of the lightning surge pulse applied from the signal transmission core wire to the booster output end side to a predetermined voltage. A surge smoothing choke coil for smoothing lightning surge pulses clamped by the surge protection element is provided on the bias power supply line. In other words, lightning surge pulses that arrive from the booster output side cable along the signal transmission path are clamped by a surge protection element that branches to the ground side, and a sharp and narrow half-value width input surge pulse is clipped by a peak voltage. It is converted into a pulse waveform (although it is a steep pulse with a narrow half-value width, for example, its peak value is cut off to 100 V or less). This surge protection element blocks the leakage of the high frequency amplified signal on the signal transmission path to the ground due to the equivalent capacitance. The surge pulse after the clipping process is further smoothed by the surge smoothing choke coil on the bias power line by this surge protection element, so that the instantaneous current level flowing to the high frequency amplifying element via the bias power line is reduced. It can be effectively reduced. The DC component generated by smoothing lightning surge pulses by the smoothing choke coil between the branch point of the bias power supply line and the output circuit on the signal transmission path on the booster output end side is sent to the amplifier side. Inserting a DC cut capacitor (for example, about 10 pF capacity: blocking leakage to the output side of the high frequency amplifying element on the signal transmission path) to prevent reverse flow, a high frequency amplifying element or an output circuit (chip component) Etc.) can be further enhanced.

本発明の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニットの概略構成例を示す模式図。The schematic diagram which shows the schematic structural example of the antenna booster unit for terrestrial digital television of this invention. 図1のアンテナブースタユニットの回路構成例を示す図。The figure which shows the circuit structural example of the antenna booster unit of FIG. 回路基板及びハウジングの構成例を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the structural example of a circuit board and a housing. 回路基板の両面のパターニング例を部品実装状態にて示す図。The figure which shows the example of patterning of both surfaces of a circuit board in a component mounting state. アンテナブースタユニットのUHFアンテナへの取り付け形態の一例を示す斜視図。The perspective view which shows an example of the attachment form to the UHF antenna of an antenna booster unit. 図2の回路のSパラメータ特性を示す実測図。FIG. 3 is an actual measurement diagram showing S parameter characteristics of the circuit of FIG. 2. 図2の回路の利得と雑音指数の周波数特性の測定例を示す図。The figure which shows the measurement example of the frequency characteristic of the gain and noise figure of the circuit of FIG. 図1のアンテナブースタユニットのシミュレーション用等価回路を示す図。The figure which shows the equivalent circuit for simulation of the antenna booster unit of FIG. 図2の回路のSパラメータおよびNF特性のシミュレーション結果を示す図。The figure which shows the simulation result of S parameter and NF characteristic of the circuit of FIG. 図2の回路に使用する高周波増幅素子の単体での入力インピーダンス特性を示すスミスチャート(周波数:600MHz)。The Smith chart (frequency: 600 MHz) which shows the input impedance characteristic in the single-piece | unit of the high frequency amplification element used for the circuit of FIG. 図10の入力インピーダンス特性に不安定領域を重ね描画した状態で示すスミスチャート(周波数:600MHz)。FIG. 11 is a Smith chart (frequency: 600 MHz) shown with an unstable region superimposed on the input impedance characteristic of FIG. 図2の回路に使用する高周波増幅素子の、入力整合回路側のブースタ入力端から見た入力インピーダンス特性を示すスミスチャート(周波数:600MHz)。The Smith chart (frequency: 600 MHz) which shows the input impedance characteristic seen from the booster input end by the side of the input matching circuit of the high frequency amplification element used for the circuit of FIG. 図12の入力インピーダンス特性に不安定領域を重ね描画した状態で示すスミスチャート(周波数:600MHz)。FIG. 13 is a Smith chart (frequency: 600 MHz) showing an unstable region superimposed on the input impedance characteristic of FIG. 図2の回路に使用する高周波増幅素子の単体での入力インピーダンス特性を示すスミスチャート(周波数:470MHz)。The Smith chart (frequency: 470 MHz) which shows the input impedance characteristic in the single-piece | unit of the high frequency amplification element used for the circuit of FIG. 同じく入力整合回路側のブースタ入力端から見た入力インピーダンス特性を示すスミスチャート(周波数:470MHz)。The Smith chart (frequency: 470 MHz) which similarly shows the input impedance characteristic seen from the booster input end by the side of the input matching circuit. 図2の回路に使用する高周波増幅素子の単体での入力インピーダンス特性を示すスミスチャート(周波数:700MHz)。The Smith chart (frequency: 700 MHz) which shows the input impedance characteristic in the single-piece | unit of the high frequency amplification element used for the circuit of FIG. 同じく入力整合回路側のブースタ入力端から見た入力インピーダンス特性を示すスミスチャート(周波数:700MHz)。The Smith chart (frequency: 700 MHz) which similarly shows the input impedance characteristic seen from the booster input end by the side of an input matching circuit. 帰還回路に随伴する帰還率決定用直流抵抗及び高域利得抑制用キャパシタの効果を検証するシミュレーション結果を示す図。The figure which shows the simulation result which verifies the effect of the direct current | flow resistance for feedback rate determination accompanying the feedback circuit, and the high frequency gain suppression capacitor. 帰還回路の調整用キャパシタの効果を検証するシミュレーション結果を示す図。The figure which shows the simulation result which verifies the effect of the capacitor for adjustment of a feedback circuit. 本発明のアンテナブースタユニットについて行なった高温加速寿命試験結果を示すグラフ。The graph which shows the high temperature accelerated life test result done about the antenna booster unit of this invention. UHF帯でのアナログテレビ放送が停波した後の、東京地区での地上波デジタルテレビ放送の受信環境を模式化した一例を示すモデル図。The model figure which shows an example which modeled the reception environment of the terrestrial digital television broadcasting in Tokyo area after the analog television broadcasting in the UHF band stopped. 本発明のアンテナブースタユニットの性能評価試験の結果を示す図。The figure which shows the result of the performance evaluation test of the antenna booster unit of this invention. ブースタ出力側雷サージ保護回路の効果説明図。Explanatory drawing of the effect of a booster output side lightning surge protection circuit. 3次歪の説明図。Explanatory drawing of the third order distortion. 3次相互変調歪が妨害波として振る舞う様子を説明する図。The figure explaining a mode that 3rd order intermodulation distortion behaves as an interference wave. 3次相互変調歪の隣接チャンネルに及ぼす影響を説明する図。The figure explaining the influence which the 3rd order intermodulation distortion has on the adjacent channel.

発明の実施の形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。図1は、本発明の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット(以下、単にブースタユニットともいう)の一例を示す概略構成図である。このアンテナブースタユニット1は、UHFアンテナ200が受信する、放送周波数帯域が470MHz以上710MHz以下の地上波デジタルテレビ放送のアンテナ信号を増幅し、その増幅信号を受信装置40(地デジチューナ)のフロントエンド側に入力するためのものである。アンテナブースタユニット1は第一コネクタ部49及び第二コネクタ部50が形成されたハウジング13を有するとともに、第一コネクタ50にてUHFアンテナ200に直結され、第二コネクタ49にケーブルコネクタ10Aを介して同軸ケーブル10が接続される。同軸ケーブル10はケーブルコネクタ10Bによりアンテナブースタユニット1に電源電圧を供給するための電源部30に接続され、この電源部30に受信装置40が接続される。なお、外部電源をなす商用交流電源コンセントに装着されるACアダプタ3AD(降圧トランス、整流回路及び平滑化コンデンサ等を一体にモールドした周知の構成のもの)の直流出力ケーブルCDCの末端に設けられた端子PTMが、電源部30に形成された直流電源コネクタCON1に装着される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an antenna booster unit for digital terrestrial television (hereinafter also simply referred to as a booster unit) according to the present invention. This antenna booster unit 1 amplifies an antenna signal of a terrestrial digital television broadcast received by the UHF antenna 200 and having a broadcast frequency band of 470 MHz or more and 710 MHz or less, and uses the amplified signal as a front end of the receiving device 40 (terrestrial digital tuner). For input on the side. The antenna booster unit 1 has a housing 13 in which a first connector portion 49 and a second connector portion 50 are formed, and is directly connected to the UHF antenna 200 by the first connector 50 and is connected to the second connector 49 via the cable connector 10A. A coaxial cable 10 is connected. The coaxial cable 10 is connected to a power supply unit 30 for supplying a power supply voltage to the antenna booster unit 1 by a cable connector 10 </ b> B, and a receiving device 40 is connected to the power supply unit 30. It is provided at the end of the DC output cable CDC of an AC adapter 3AD (of a well-known configuration in which a step-down transformer, a rectifier circuit, a smoothing capacitor, etc. are integrally molded) attached to a commercial AC power outlet that forms an external power source. The terminal PTM is attached to a DC power connector CON1 formed in the power supply unit 30.

図2は、図1のブースタユニット1の回路構成例を示すものであり、その要部は、増幅部2、入力整合回路3、出力回路(出力整合回路)4、直流バイアス供給回路5及び帰還回路6からなる(図面中に、素子毎に回路定数設定値を例示してあるが、回路定数の設定値はこれに限定されるものではない)。増幅部2は、放送周波数帯域において、飽和出力が15dBm以上に確保され、最小雑音指数が1.5dB以下の、GaAs−HEMTを能動素子とする高周波増幅素子IC1を要部とするものであり、その前後には直流カットキャパシタC及びCが配置されている。 FIG. 2 shows an example of the circuit configuration of the booster unit 1 shown in FIG. 1. The main parts thereof are an amplifying unit 2, an input matching circuit 3, an output circuit (output matching circuit) 4, a DC bias supply circuit 5 and a feedback. The circuit 6 is configured (in the drawing, circuit constant setting values are illustrated for each element, but the circuit constant setting values are not limited to this). The amplifying unit 2 has a high-frequency amplifying element IC1 having a saturation output of 15 dBm or more and a minimum noise figure of 1.5 dB or less and using GaAs-HEMT as an active element in a broadcast frequency band. DC cut capacitors C i and C 0 are arranged before and after that.

入力整合回路3は、増幅部2の入力側に直列挿入されることによりブースタ入力端Inputを形成するとともに、放送周波数帯域を包含する通過域を有したパッシブフィルタ回路に兼用されるものであり、具体的には放送周波数帯域を包含する高域通過周波数帯を有した高域通過型フィルタ回路として構成される。また、出力整合回路4は、増幅部2の出力側に直列挿入されるとともにブースタ出力端Outputを形成し、放送周波数帯域を包含する低域通過周波数帯を有した低域通過型フィルタ回路として構成されている。   The input matching circuit 3 is used in combination with a passive filter circuit having a passband including a broadcast frequency band while forming a booster input end Input by being inserted in series on the input side of the amplifying unit 2. Specifically, it is configured as a high-pass filter circuit having a high-pass frequency band including a broadcast frequency band. Further, the output matching circuit 4 is inserted in series on the output side of the amplifying unit 2 and forms a booster output terminal Output, and is configured as a low-pass filter circuit having a low-pass frequency band including a broadcast frequency band. Has been.

また、増幅部2には、上記高周波増幅素子IC1の利得周波数特性の放送周波数帯域における利得変動が3dB以内となるように平坦化する帰還回路6が、高周波増幅素子IC1の出力端子Out1と入力端子In1とをバイパスする形で外付け接続されている。   Further, the amplifying unit 2 includes a feedback circuit 6 that flattens the gain frequency characteristic of the high frequency amplifying element IC1 so that the gain fluctuation in the broadcast frequency band is within 3 dB, and an output terminal Out1 and an input terminal of the high frequency amplifying element IC1. An external connection is made so as to bypass In1.

直流バイアス供給回路5は、増幅部2に直流バイアス電圧を供給するためのものであり、具体的には、高周波増幅素子IC1の入力端子In1と出力端子Out1との間に直流バイアス電圧を印加する。   The DC bias supply circuit 5 is for supplying a DC bias voltage to the amplifying unit 2, and specifically, applies a DC bias voltage between the input terminal In1 and the output terminal Out1 of the high frequency amplifier element IC1. .

以下、各回路の構成をさらに詳細に説明する。
増幅部2の高周波増幅素子IC1は、エンハンスメント型のp型GaAs−HEMTを能動素子とする正極性単電源増幅素子(具体的には、AE308(RFHIC社製))にて構成している。該素子は、該HEMTのゲートを入力端子In1に、ドレインを出力端子Out1に、ソースを接地端子GND1に振り分けたスモールアウトライントランジスタ型パッケージ素子として構成されている。該高周波増幅素子IC1の単体の50Hz〜800Hzの帯域での雑音指数は標準値にて0.4〜0.5dBであり、利得は600MHz近傍にて約22dBであるが、放送周波数帯域(470MHz〜710MHz)にて周波数の増加に伴い単調に減少する利得周波数特性を有する(470MHz〜710MHzでの利得減少幅は8〜10dBである)。また、P1dB値は20dBm以上確保されており、3次出力インターセプトポイント(IP3)は30dBm以上に確保されている。なお、高周波増幅素子IC1の接地端子GND1は、接地付加インピーダンスを介することなく接地直結されている。
Hereinafter, the configuration of each circuit will be described in more detail.
The high-frequency amplification element IC1 of the amplification unit 2 is composed of a positive single power supply amplification element (specifically, AE308 (manufactured by RFHIC)) using an enhancement type p-type GaAs-HEMT as an active element. The element is configured as a small outline transistor type package element in which the gate of the HEMT is assigned to the input terminal In1, the drain is assigned to the output terminal Out1, and the source is assigned to the ground terminal GND1. The single noise figure of the high frequency amplifying element IC1 in the 50 Hz to 800 Hz band is 0.4 to 0.5 dB as a standard value, and the gain is about 22 dB in the vicinity of 600 MHz, but the broadcast frequency band (470 MHz to 710 MHz) and has a gain frequency characteristic that monotonously decreases as the frequency increases (the gain decrease range at 470 MHz to 710 MHz is 8 to 10 dB). Further, the P1 dB value is secured at 20 dBm or more, and the tertiary output intercept point (IP3) is secured at 30 dBm or more. Note that the ground terminal GND1 of the high-frequency amplifying element IC1 is directly connected to the ground without passing through the ground additional impedance.

次に、入力整合回路3をなす高域通過型フィルタ回路は、高周波増幅素子IC1の入力端子In1につながる入力信号伝送経路J1上に設けられる直列キャパシタChと、入力信号伝送経路J1から接地側に分岐して設けられる並列インダクタLh2とを有する。また、直列キャパシタChの入力端側からは別の並列インダクタLh1が接地分岐して設けられ、全体としてπ型高域通過型フィルタ(HPF)として構成されている。また、それら直列キャパシタCh及び並列インダクタLh1,Lh2と協働する補助素子としてとして、入力信号伝送経路J1上に直列インダクタLsが設けられ、また、入力信号伝送経路J1から接地側に分岐して並列キャパシタCpが設けられている。   Next, the high-pass filter circuit forming the input matching circuit 3 includes a series capacitor Ch provided on the input signal transmission path J1 connected to the input terminal In1 of the high-frequency amplifying element IC1, and a grounding side from the input signal transmission path J1. And a parallel inductor Lh2 provided in a branched manner. Further, another parallel inductor Lh1 is provided to be branched from the input end side of the series capacitor Ch, and is configured as a π-type high-pass filter (HPF) as a whole. Further, as an auxiliary element that cooperates with the series capacitor Ch and the parallel inductors Lh1 and Lh2, a series inductor Ls is provided on the input signal transmission path J1, and the input signal transmission path J1 branches to the ground side in parallel. A capacitor Cp is provided.

図10は、上記の入力整合回路3を省略したときの増幅部2(高周波増幅素子IC)単体の入力インピーダンス特性(周波数:600MHz)を示すスミスチャートである。該チャート上で、雑音指数NFを最小化するスミスチャート上のインピーダンス点を参照雑音最小化インピーダンス点Γ’optとする。一方、図12は入力整合回路3を設けた場合のブースタ入力端Inputから見た増幅部2の入力インピーダンス特性(周波数:600MHz)を示すスミスチャートである。該チャート上で、放送周波数帯域の各周波数にて雑音指数NFが最小化するスミスチャート上のインピーダンス点群を実雑音最小化インピーダンス点Γoptとする。同様に、図14(入力整合回路3なし)及び図15(入力整合回路3あり)は周波数470MHzでの、図16(入力整合回路3なし)及び図17(入力整合回路3あり)は周波数700MHzでの同様のスミスチャートを示すものである。   FIG. 10 is a Smith chart showing the input impedance characteristics (frequency: 600 MHz) of the amplification unit 2 (high frequency amplification element IC) when the input matching circuit 3 is omitted. On the chart, an impedance point on the Smith chart that minimizes the noise figure NF is set as a reference noise minimized impedance point Γ′opt. On the other hand, FIG. 12 is a Smith chart showing the input impedance characteristic (frequency: 600 MHz) of the amplifying unit 2 viewed from the booster input terminal Input when the input matching circuit 3 is provided. On the chart, an impedance point group on the Smith chart where the noise figure NF is minimized at each frequency in the broadcast frequency band is defined as an actual noise minimized impedance point Γopt. Similarly, FIG. 14 (without the input matching circuit 3) and FIG. 15 (with the input matching circuit 3) have a frequency of 470 MHz, and FIG. 16 (without the input matching circuit 3) and FIG. 17 (with the input matching circuit 3) have a frequency of 700 MHz. The similar Smith chart is shown.

これらスミスチャートから明らかなごとく、入力整合回路3を挿入した場合の実雑音最小化インピーダンス点Γoptは、いずれの周波数においても、参照雑音最小化インピーダンス点Γ’optよりもスミスチャートの中心(ブースタユニットの入出力特性インピーダンス点:Zi=75Ωを示す)に近づいている。つまり、入力整合回路3を構成するフィルタリング回路のリアクタンス素子(インダクタLh1,Lh2,Ls及びキャパシタCh,Cp)の回路定数が、放送周波数帯域の各周波数にて実雑音最小化インピーダンス点Γoptに対する反射係数ベクトルの大きさが、参照雑音最小化インピーダンス点Γ’optに対する反射係数ベクトルの大きさより小さくなるように設定されている。また、各スミスチャート上には、増幅部2の利得を最大化するインピーダンス点(図10,14,16:参照利得最大化インピーダンス点Ga’max、図12,15,17:実利得最大化インピーダンス点Gamax)も示している。いずれの周波数においても、実利得最大化インピーダンス点Gamaxは、参照利得最大化インピーダンス点Ga’maxよりもスミスチャートの中心に近づいていることがわかる。   As is apparent from these Smith charts, the actual noise minimizing impedance point Γopt when the input matching circuit 3 is inserted is the center of the Smith chart (booster unit) more than the reference noise minimizing impedance point Γ′opt at any frequency. Input / output characteristic impedance point: Zi = 75Ω). That is, the circuit constants of the reactance elements (inductors Lh1, Lh2, Ls and capacitors Ch, Cp) of the filtering circuit constituting the input matching circuit 3 are reflected coefficients with respect to the actual noise minimizing impedance point Γopt at each frequency in the broadcast frequency band. The magnitude of the vector is set to be smaller than the magnitude of the reflection coefficient vector with respect to the reference noise minimizing impedance point Γ′opt. Further, on each Smith chart, impedance points for maximizing the gain of the amplifying unit 2 (FIGS. 10, 14, and 16: reference gain maximizing impedance point Ga′max, and FIGS. 12, 15, and 17: actual gain maximizing impedance) Point Gamax) is also shown. It can be seen that at any frequency, the actual gain maximizing impedance point Gamax is closer to the center of the Smith chart than the reference gain maximizing impedance point Ga'max.

また、図10,12、14〜17を比較すれば、雑音最小化インピーダンス点を中心としてスミスチャート上に描かれる、雑音指数が等レベルとなる円(等雑音指数円)の分布(等高線)も、回路定数の選択により変化するがわかる。このとき、このスミスチャートの中心での雑音指数の値をN1、雑音最小化インピーダンス点での雑音指数の値をN0としたとき、ΔN≡N1―N0の値が0.5dB以下となるように、入力整合回路3のリアクタンス素子の回路定数が調整されている。   10, 12, and 14 to 17, the distribution (contour lines) of circles (equal noise figure circles) drawn on the Smith chart with the noise minimizing impedance point as the center and having the same noise figure (equal noise figure circle) are also obtained. It can be seen that it varies depending on the selection of circuit constants. At this time, when the noise figure value at the center of the Smith chart is N1 and the noise figure value at the noise minimizing impedance point is N0, the value of ΔN≡N1-N0 is 0.5 dB or less. The circuit constants of the reactance elements of the input matching circuit 3 are adjusted.

上記の入力整合回路3(高域通過型フィルタ回路)には、有芯コイルにて構成される並列インダクタLh2とは別に、入力信号伝送経路J1から接地側に分岐して設けられる空芯コイルからなる雷サージパルス吸収用コイルLh1(インダクタンス:300nH以下、本実施形態では20nH)がブースタ入力側雷サージ保護回路LS2として設けられている。この雷サージパルス吸収用コイルLh1は、前述の直列キャパシタCh及び並列インダクタLh2とともにπ型高域通過型フィルタ(HPF)を構成するものである。   The input matching circuit 3 (high-pass filter circuit) includes an air-core coil that is branched from the input signal transmission path J1 to the ground side separately from the parallel inductor Lh2 formed of a cored coil. A lightning surge pulse absorbing coil Lh1 (inductance: 300 nH or less, 20 nH in this embodiment) is provided as a booster input side lightning surge protection circuit LS2. The lightning surge pulse absorbing coil Lh1 constitutes a π-type high-pass filter (HPF) together with the series capacitor Ch and the parallel inductor Lh2.

次に、帰還回路6は、入力整合回路3と高周波増幅素子IC1の入力端子In1とを接続する入力信号伝送経路J1から分岐して、高周波増幅素子IC1をバイパスする形で該高周波増幅素子IC1の出力端側信号伝送経路J1につながる帰還伝送経路JFを有する。該帰還伝送経路JF上には、帰還回路6の帰還率を決定する帰還率決定用直流抵抗Rfと、実雑音最小化インピーダンス点Γoptに対する反射係数ベクトルの大きさが反射係数≦1/3となるように、その周波数変動を抑制する調整用キャパシタCf,Caと、該帰還率の周波数変動を補償する帰還率補償用インダクタLaとが設けられている。   Next, the feedback circuit 6 branches from the input signal transmission path J1 that connects the input matching circuit 3 and the input terminal In1 of the high-frequency amplification element IC1, and bypasses the high-frequency amplification element IC1. A feedback transmission path JF connected to the output end side signal transmission path J1 is provided. On the feedback transmission path JF, the magnitude of the reflection coefficient vector with respect to the feedback factor determining DC resistance Rf for determining the feedback factor of the feedback circuit 6 and the actual noise minimizing impedance point Γopt is reflection coefficient ≦ 1/3. As described above, the adjustment capacitors Cf and Ca for suppressing the frequency variation and the feedback rate compensation inductor La for compensating for the frequency variation of the feedback rate are provided.

該帰還伝送経路JFからは、接地側に分岐する形で、放送周波数帯域の高域側における増幅部2の増幅安定指数を向上させる安定化直流抵抗Rsが、帰還率決定用直流抵抗Rfに随伴して設けられている。また、増幅部2の出力信号伝送経路J2から接地側に分岐する形で、増幅部2の利得周波数特性において放送周波数帯域の高域側に生ずる利得ピークを抑制するための高域利得抑制用キャパシタCtが設けられている。さらに、増幅部2の出力信号伝送経路J2上に、増幅部2の利得周波数特性において放送周波数帯域の高域側に生ずる利得ピークを抑制するための減衰用直流抵抗Xoが設けられている。   From the feedback transmission path JF, a stabilized DC resistance Rs that improves the amplification stability index of the amplifying unit 2 on the high frequency side of the broadcast frequency band in a form that branches to the ground side accompanies the feedback resistance determining DC resistance Rf. Is provided. Further, a high frequency gain suppression capacitor for suppressing a gain peak generated on the high frequency side of the broadcast frequency band in the gain frequency characteristic of the amplifying unit 2 in a form branched from the output signal transmission path J2 of the amplifying unit 2 to the ground side. Ct is provided. Furthermore, an attenuating DC resistor Xo is provided on the output signal transmission path J2 of the amplifying unit 2 to suppress a gain peak generated on the high frequency side of the broadcast frequency band in the gain frequency characteristic of the amplifying unit 2.

次に、出力整合回路4を構成する低域通過型フィルタ回路は、2つの直列インダクタLp,Loと並列キャパシタCs,Cvとを有し、前段の直列インダクタLpには該インダクタ(コイル)のQ値を低減するための直流抵抗Rdが並列に接続されている。また、入力整合回路3が構成する高域通過型フィルタ回路の帯域下限の急峻性を補強するための並列インダクタLcが合わせて設けられている。   Next, the low-pass filter circuit constituting the output matching circuit 4 has two series inductors Lp and Lo and parallel capacitors Cs and Cv. The series inductor Lp in the previous stage includes the Q of the inductor (coil). A DC resistor Rd for reducing the value is connected in parallel. Further, a parallel inductor Lc for reinforcing the steepness of the lower limit of the band of the high-pass filter circuit formed by the input matching circuit 3 is also provided.

本実施形態では、ブースタ出力端Outputからの増幅信号の出力線が、増幅部2のバイアス用電源ラインPLに兼用されている。バイアス用電源ラインPLは、ブースタ出力端Output側の信号伝送経路J3から分岐する形で設けられ、バイアス用直流電源入力は、増幅信号の出力と重畳させる形で同軸ケーブル10の信号伝送用芯線を介して供給され、該バイアス用電源ラインPLを経て直流バイアス供給回路5に供給される。該バイアス用電源ラインPL上には、バイアス用直流電源入力から増幅信号をなす高周波信号を分離する電源分離フィルタ回路5F1(並列キャパシタCuと、直列インダクタLuとからなる)が設けられている。なお、本実施形態では、直流バイアス供給回路5を経て高周波信号が増幅部2の入力端子In1に帰還して回路動作の安定度が低下することを防止するための高周波信号遮断回路5F2が設けられている。該高周波信号遮断回路5F2は、並列キャパシタC1,C2と、直列インダクタLとからなるπ型低域通過型フィルタ回路として構成されている。   In the present embodiment, the output line of the amplified signal from the booster output terminal Output is also used as the bias power supply line PL of the amplifying unit 2. The bias power line PL is provided so as to be branched from the signal transmission path J3 on the booster output end Output side, and the bias DC power input is connected to the signal transmission core of the coaxial cable 10 so as to overlap the output of the amplified signal. And supplied to the DC bias supply circuit 5 via the bias power line PL. On the bias power supply line PL, a power supply separation filter circuit 5F1 (consisting of a parallel capacitor Cu and a series inductor Lu) for separating a high-frequency signal forming an amplified signal from a bias DC power supply input is provided. In the present embodiment, a high-frequency signal cutoff circuit 5F2 is provided for preventing a high-frequency signal from being fed back to the input terminal In1 of the amplifying unit 2 through the DC bias supply circuit 5 and degrading the stability of the circuit operation. ing. The high-frequency signal cutoff circuit 5F2 is configured as a π-type low-pass filter circuit including parallel capacitors C1 and C2 and a series inductor L.

高周波信号が除去された電源入力は、電圧安定化のためのレギュレータIC2を経て直流バイアス供給回路5に供給される。直流バイアス供給回路5は、高周波増幅素子IC1の入力端子In1(ゲート)と出力端子Out1(ドレイン)との間にバイアス電圧を印加するためのものであり、要部はバイアス電圧設定用の直流抵抗群R1〜R4にて構成されるとともに、高周波遮断用の並列キャパシタCd,Cd2,CgとチョークコイルLd,Lgが適宜挿入されている。   The power input from which the high-frequency signal has been removed is supplied to the DC bias supply circuit 5 via the regulator IC 2 for voltage stabilization. The DC bias supply circuit 5 is for applying a bias voltage between the input terminal In1 (gate) and the output terminal Out1 (drain) of the high frequency amplifying element IC1, and the main part is a DC resistor for setting the bias voltage. In addition to the groups R1 to R4, high-frequency cutoff parallel capacitors Cd, Cd2, Cg and choke coils Ld, Lg are appropriately inserted.

また、ブースタ出力端Output側の信号伝送経路J3とバイアス用電源ラインPLとにまたがる形でブースタ出力側雷サージ保護回路LS1が設けられている。ブースタ出力側雷サージ保護回路LS1は、ブースタ出力端Output側の信号伝送経路J3から接地側に分岐する形でサージ保護素子SA(本実施形態では、岡谷電機産業(株)製RHCA−900Q43u)が設けられている。該サージ保護素子SAは、信号伝送経路と接地との間に該信号伝送経路J3上の高周波増幅信号の接地側への漏洩は遮断し、かつ同軸ケーブル10の信号伝送用芯線からブースタ出力端Output側に印加される雷サージパルスの尖頭電圧を予め定められた電圧にクランプする役割を果たす。また、バイアス用電源ラインPL上には、サージ保護素子SAによりクランプされた雷サージパルスを平滑化するサージ平滑化用チョークコイルCHが設けられている。さらに、ブースタ出力端Output側の信号伝送経路J3上にてバイアス用電源ラインPLの分岐点と出力回路4との間には、平滑化用チョークコイルCHによる雷サージパルスの平滑化により発生する直流成分が増幅部2側へ逆流することを防止する直流カットキャパシタCbが挿入されている。   A booster output side lightning surge protection circuit LS1 is provided across the signal transmission path J3 on the booster output end Output side and the bias power line PL. The booster output side lightning surge protection circuit LS1 has a surge protection element SA (in this embodiment, RHCA-900Q43u manufactured by Okaya Electric Industries Co., Ltd.) branched from the signal transmission path J3 on the booster output end Output side to the ground side. Is provided. The surge protection element SA blocks leakage of the high frequency amplified signal on the signal transmission path J3 to the ground side between the signal transmission path and the ground, and from the signal transmission core of the coaxial cable 10 to the booster output terminal Output. It serves to clamp the peak voltage of the lightning surge pulse applied to the side to a predetermined voltage. Further, a surge smoothing choke coil CH for smoothing lightning surge pulses clamped by the surge protection element SA is provided on the bias power supply line PL. Further, a direct current generated by smoothing lightning surge pulses by the smoothing choke coil CH is provided between the branch point of the bias power supply line PL and the output circuit 4 on the signal transmission path J3 on the booster output terminal Output side. A DC cut capacitor Cb for preventing the component from flowing back to the amplifying unit 2 side is inserted.

図1に示すように、該アンテナブースタユニット1は、アンテナケーブルをなす同軸ケーブル10上にインライン接続される形で使用される。具体的には、図2の入力整合回路3、増幅部2、出力整合回路4及び直流バイアス供給回路5は、図3の回路基板70上に実装される。また、該回路基板70のブースタ入力端Inputに接続する第一コネクタ部50と、同じくブースタ出力端Outputに接続する第二コネクタ部49を有し、回路基板70を収容するブースタハウジング13とを有する。ブースタハウジング13は金属材料(例えば、真鍮等の表面にステンレス鋼をクラッドしたもの)により中空円筒形に形成され、図5に示すように、第一コネクタ部50は雌ねじ型(F型)コネクタとしてアンテナ200側の同軸ケーブル接続ソケット200Tに直結可能に形成される(具体的には、UHFアンテナ200のターミナルボックス200Bに形成されたアンテナ出力端子200Tに螺合接続可能とされている)。第二コネクタ部49は雄ねじ型(F型)コネクタとして受信装置40に増幅信号を供給するための同軸ケーブル10が接続可能に形成される。具体的には、ケーブル接続用ベース42に上記回路基板70が組み付けられ、円筒状のブースタハウジング13内に回路基板70を挿入しつつ、ケーブル接続用ベース42の外周面に形成された雄ねじ部をブースタハウジング13の開口内周面に形成された雌ねじ部に螺合させるようになっている。第一コネクタ部49はこのケーブル接続用ベース42と一体に形成されている。   As shown in FIG. 1, the antenna booster unit 1 is used in a form of being connected inline on a coaxial cable 10 that forms an antenna cable. Specifically, the input matching circuit 3, the amplifier 2, the output matching circuit 4, and the DC bias supply circuit 5 in FIG. 2 are mounted on the circuit board 70 in FIG. Further, the first connector portion 50 connected to the booster input end Input of the circuit board 70 and the second connector portion 49 similarly connected to the booster output end Output are provided, and the booster housing 13 that accommodates the circuit board 70 is provided. . The booster housing 13 is formed in a hollow cylindrical shape by a metal material (for example, brass or the like clad with stainless steel). As shown in FIG. 5, the first connector portion 50 is a female screw type (F type) connector. It is formed so that it can be directly connected to the coaxial cable connection socket 200T on the antenna 200 side (specifically, it can be screwed to the antenna output terminal 200T formed in the terminal box 200B of the UHF antenna 200). The second connector portion 49 is formed as a male screw type (F type) connector so that the coaxial cable 10 for supplying an amplified signal to the receiving device 40 can be connected. Specifically, the circuit board 70 is assembled to the cable connection base 42, and the male screw portion formed on the outer peripheral surface of the cable connection base 42 is inserted while the circuit board 70 is inserted into the cylindrical booster housing 13. The booster housing 13 is adapted to be screwed into a female screw portion formed on the inner peripheral surface of the opening. The first connector portion 49 is formed integrally with the cable connection base 42.

図4は回路基板70の拡大図である。回路基板70は、表面をなす第一主表面が各回路2〜6の構成素子を面実装するための部品実装面とされ(図1の回路図の符号を援用して、その実装位置を示している)、裏面をなす第二主表面には面型接地導体GPBが形成されている。各伝送経路Jはその接地面導体とカップリングしてマイクロストリップラインを形成する。なお、回路基板70の裏面側に形成される面型接地導体GPBは、帰還回路6の実装対応領域が切欠部PCVとされ、当該切欠部PCVにて面型接地導体が省略された構造となっている。   FIG. 4 is an enlarged view of the circuit board 70. The circuit board 70 has a first main surface forming a surface as a component mounting surface for surface mounting the components of the circuits 2 to 6 (indicating the mounting position with the aid of the reference numerals in the circuit diagram of FIG. 1). The planar ground conductor GPB is formed on the second main surface forming the back surface. Each transmission path J is coupled with its ground plane conductor to form a microstrip line. The planar ground conductor GPB formed on the back side of the circuit board 70 has a structure in which the mounting corresponding region of the feedback circuit 6 is a notch PCV, and the planar ground conductor is omitted in the notch PCV. ing.

図6は、上記ブースタユニットのSパラメータ特性の実測結果を示すものである。地上波デジタルテレビの放送受信帯域である470MHz以上710MHz以下の放送周波数帯域にて平坦な利得特性(S21)を有していることがわかる。また、入力反射損失(S11)も上記受信帯域にて、電圧定在波比換算でおおむね3以下に低減されている。図7は、その利得及び雑音指数の周波数特性を示すものである。利得に関しては、上記放送受信帯域にて20〜22dBの間に収まる極めて平坦かつ良好な利得特性を有し、雑音指数は上記放送受信帯域にて1dB未満、特に、13ch〜33chの主要放送占有帯域では0.7〜0.8dBの極めて良好な値が得られていることがわかる。   FIG. 6 shows an actual measurement result of the S parameter characteristics of the booster unit. It can be seen that it has a flat gain characteristic (S21) in the broadcast frequency band of 470 MHz to 710 MHz, which is the broadcast reception band of terrestrial digital television. Further, the input reflection loss (S11) is also reduced to approximately 3 or less in terms of the voltage standing wave ratio in the reception band. FIG. 7 shows the frequency characteristics of the gain and noise figure. Regarding the gain, it has an extremely flat and good gain characteristic that falls within 20 to 22 dB in the broadcast reception band, and the noise figure is less than 1 dB in the broadcast reception band, in particular, the main broadcast occupation band of 13 ch to 33 ch. It can be seen that a very good value of 0.7 to 0.8 dB is obtained.

図9は、市販のソフト((株)エム・イー・エル社製の高周波・マイクロ波EDAツール:S−NAP/Pro)を用いたSパラメータ特性のシミュレーション結果を示す。各部品の回路定数は、シミュレーションを行なう上での入力設定値として、図8の等価回路図内に個別の値を示している。なお、回路基板70の裏面側にて面型接地導体GPBに切欠部PCVを形成することにより、円筒形のブースタハウジング13と誘導結合して形成される等価的な空洞共振器構造を考慮に入れたシミュレーションを行なっている。利得(S21)及び雑音指数(NF)とも、図9のシミュレーション結果は、図6の実測結果と略一致していることがわかる。   FIG. 9 shows a simulation result of S parameter characteristics using commercially available software (high frequency / microwave EDA tool manufactured by MEL Co., Ltd .: S-NAP / Pro). The circuit constants of the respective components show individual values in the equivalent circuit diagram of FIG. 8 as input setting values for performing simulation. Note that an equivalent cavity resonator structure formed by inductive coupling with the cylindrical booster housing 13 is formed by forming a notch PCV in the planar ground conductor GPB on the back surface side of the circuit board 70. I am doing a simulation. It can be seen that both the gain (S21) and the noise figure (NF) substantially match the simulation results of FIG.

例えば、図21は、2011年7月にUHF帯でのアナログテレビ放送が停波した後の、東京地区での地上波デジタルテレビ放送の受信環境を模式化した(強電界広域デジタル放送の概略レベル分布を表す)一例を示すものである。受信チャンネル波の総数は10波であるが、このうち、3次相互変調歪による妨害高調波発生の主要因となる強電界デジタル放送チャンネル群(受信電波強度が1波当り70dBuV以上:いわゆる広域放送チャンネル群)が8波あり、その妨害波の影響を受けて受信品質の確保に支障が生じやすい微弱電界デジタルテレビ放送チャンネルチャンネル群(受信電波強度が1波当り40dBuV以下:地域放送チャンネルや遠方の県外放送チャンネル)が2波となっている。アンテナ受信出力の全電力は−28dBm以上となり、いわゆる中強電界デジタル放送受信環境が形成される。   For example, FIG. 21 schematically shows the reception environment of terrestrial digital TV broadcasting in the Tokyo area after the analog television broadcasting in the UHF band stopped in July 2011 (schematic level of strong electric field wide area digital broadcasting). An example is shown). The total number of received channel waves is 10. Of these, strong electric field digital broadcast channel groups (received radio wave intensity is 70 dBuV or more per wave: so-called wide-area broadcast), which is the main cause of generation of interfering harmonics due to third-order intermodulation distortion. Channel group) There are 8 waves, and weak electric field digital TV broadcast channel channel group (received radio wave intensity is less than 40 dBuV per wave: local broadcast channel or remote The prefectural broadcasting channel) has two waves. The total power of the antenna reception output becomes −28 dBm or more, and a so-called medium strong electric field digital broadcast reception environment is formed.

上記本実施形態のブースタユニットによると、上記のような中強電界デジタル放送受信環境下において、高周波増幅素子IC1として飽和出力が15dBm以上(本実施形態では20dBm以上)に確保されたものを使用することで、3次相互変調歪による妨害高調波のレベルが大幅に低減され、特に微弱電界デジタルテレビ放送チャンネルチャンネルに対する受信品質C/Nの確保を図る上で大きな役割を果たす。   According to the booster unit of the present embodiment, the high-frequency amplifying element IC1 having a saturation output of 15 dBm or more (20 dBm or more in the present embodiment) is used in the medium strong electric field digital broadcast reception environment as described above. As a result, the level of interference harmonics due to third-order intermodulation distortion is greatly reduced, and plays a major role in ensuring reception quality C / N particularly for weak electric field digital television broadcast channel channels.

他方、ブースタに組み込まれる増幅部2は、アンテナ200からの受信信号とともに雑音も増幅するが、上記本実施形態のブースタユニットによると、雑音指数が1.5dB以下の高周波増幅素子IC1を用いることにより、前記微弱電界デジタルテレビ放送チャンネルチャンネルに対する受信品質C/Nの改善に直接的に寄与する。   On the other hand, the amplifying unit 2 incorporated in the booster amplifies the noise together with the received signal from the antenna 200, but according to the booster unit of the present embodiment, by using the high frequency amplifying element IC1 having a noise figure of 1.5 dB or less. This directly contributes to the improvement of the reception quality C / N for the weak electric field digital television broadcast channel.

また、ブースタ出力のC/Nを向上するには、雑音の増幅出力レベルが抑制されたほうが当然望ましい。本実施形態のブースタユニットでは、高周波増幅素子IC1として上記のごとく雑音指数特性が特に良好なものを採用するが、その超低雑音指数特性がブースタ入力側の反射特性によりに劣化する不具合が極力生じないよう、図10〜図17を用いてすでに説明したごとく、ブースタ入力端Inputのインピーダンスを、ブースタに内蔵された増幅素子の最大電力整合インピーダンス(S11の共約複素インピーダンス)から少し離れた最小雑音指数を与える最適電源インピーダンス点、つまり、参照雑音最小化インピーダンス点Γopt’に近づけるように、入力整合回路3を構成するリアクタンス素子の回路定数が適正化されている。すなわち、入力整合回路3の回路定数の適正化により、ブースタ入力端Inputのインピーダンスを参照利得最大化インピーダンス点(Ga’max)からあえて所定量オフセットさせ、利得を最大点から多少低下させることを許容しつつも雑音の最適化が図られている。これにより、増幅部2は利得を十分なレベルを確保しつつ、図7に示すごとく、高周波増幅素子IC1が固有している超低雑音指数特性もほとんど損なわれることなく維持でき、弱電界放送を良好に受信する上で必要十分な雑音指数レベルと利得との両立が達成されている。   In order to improve the C / N of the booster output, it is naturally desirable to suppress the noise amplification output level. In the booster unit of the present embodiment, the high frequency amplifying element IC1 having a particularly good noise figure characteristic as described above is adopted. However, the extremely low noise figure characteristic deteriorates due to the reflection characteristic on the booster input side as much as possible. As described above with reference to FIGS. 10 to 17, the impedance of the booster input terminal Input is set to a minimum noise slightly apart from the maximum power matching impedance of the amplifying element built in the booster (co-complex impedance of S11). The circuit constants of the reactance elements constituting the input matching circuit 3 are optimized so as to approach the optimum power source impedance point that gives an index, that is, the reference noise minimizing impedance point Γopt ′. That is, by optimizing the circuit constant of the input matching circuit 3, the impedance of the booster input end Input is intentionally offset by a predetermined amount from the reference gain maximizing impedance point (Ga'max), and the gain is allowed to be slightly reduced from the maximum point. However, the noise is optimized. As a result, the amplifying unit 2 can maintain the gain at a sufficient level, and can maintain the ultra-low noise figure characteristic inherent to the high-frequency amplifying element IC1, as shown in FIG. A sufficient noise figure level and gain necessary for good reception are achieved.

こうして、ブロックノイズ等により急激に受信不能に陥る、限界C/N近傍での受信状態を余儀なくされることの多かった弱電界放送に対しても、上記アンテナブースタ1の構成によれば、ブースタ自体の雑音指数が低減されていることにより、微弱電界デジタルテレビ放送チャンネルチャンネルに対しても、該限界C/Nに対する受信マージンを例えば7〜10dB程度に大幅に拡張することができる。その結果、ブースタ出力を複数台の受信機に分配する場合や、天候あるいは山岳/建築物等の影響によりフェーディングが生じやすい環境にあっても、弱電界放送を確実に高品質にて受像することが可能となる。   Thus, according to the configuration of the antenna booster 1, the booster itself can be applied to weak electric field broadcasts that are often unable to be received due to block noise or the like and are often forced to receive in the vicinity of the limit C / N. As a result, the reception margin with respect to the limit C / N can be greatly expanded to about 7 to 10 dB, for example, even for weak electric field digital television broadcast channel channels. As a result, even when the booster output is distributed to multiple receivers, or even in an environment where fading is likely to occur due to the influence of the weather or mountains / buildings etc., weak electric field broadcasting is reliably received with high quality. It becomes possible.

また、図2の回路構成からも明らかなごとく、高周波増幅素子IC1の入力端子In1(すなわち、能動素子をなすHEMT(FET)のゲート側)にリアクタンス素子を挿入する形となるので、能動素子をなすFETのソース電極にインダクタを接続する構成と比較して、FETのソース電位をゼロ電位として確定させることができ、放送周波数帯域において増幅部2の動作安定化に貢献する。例えば、図11に示すごとく、高周波増幅素子IC1単体では、安定係数Kが1以下となって増幅部の動作が不安定化する不安定化領域がスミスチャート上にかかり、入力インピーダンスによっては増幅出力が異常発振する可能性がある。しかしながら、回路定数が適正化された入力整合回路3を付加することにより、図13に示すごとく不安定化領域はスミスチャート外に排除され、地上波デジタルテレビ放送の全放送周波数帯域にて、良好な雑音指数と安定な利得特性とが達成されている。   As is apparent from the circuit configuration of FIG. 2, a reactive element is inserted into the input terminal In1 of the high-frequency amplifying element IC1 (that is, the gate side of the HEMT (FET) that forms the active element). Compared with the configuration in which the inductor is connected to the source electrode of the FET, the source potential of the FET can be determined as a zero potential, which contributes to the stabilization of the operation of the amplification unit 2 in the broadcast frequency band. For example, as shown in FIG. 11, in the high frequency amplifier element IC1 alone, an unstable region where the stability coefficient K becomes 1 or less and the operation of the amplifying unit becomes unstable is applied to the Smith chart. May oscillate abnormally. However, by adding the input matching circuit 3 with optimized circuit constants, the unstable region is excluded from the Smith chart as shown in FIG. 13, and good in all broadcast frequency bands of terrestrial digital television broadcasting. Noise figure and stable gain characteristics are achieved.

高周波増幅素子IC1は、単体では雑音指数が極めて低いものの利得は周波数に応じて比較的大きく変動するので、帰還回路6の外付け付加により、増幅部2の利得周波数特性を放送周波数帯域における利得変動が3dB以内となるように平坦化している。帰還回路6の外付化により、内部負帰還回路の働きにより増幅素子本来の最小雑音指数が悪化する(具体的には、帰還回路6のインピーダンスの影響を受けて増幅部2の入力インピーダンスが素子のもつΓoptから大きく崩れる)不具合が効果的に解消されている。   Although the high frequency amplifier element IC1 has a very low noise figure as a single unit, the gain fluctuates relatively greatly depending on the frequency. Therefore, the gain frequency characteristic of the amplifying unit 2 can be changed in the broadcast frequency band by adding the feedback circuit 6 externally. Is flattened to be within 3 dB. When the feedback circuit 6 is externally attached, the minimum noise figure inherent in the amplifying element deteriorates due to the function of the internal negative feedback circuit (specifically, the input impedance of the amplifying unit 2 is affected by the impedance of the feedback circuit 6). The problem that is greatly collapsed from Γopt of) is effectively solved.

帰還回路6は、調整用キャパシタCf,Caを設けることで、帰還回路6を増設しているにもかかわらず、雑音最小化される入力整合回路3のインピーダンス調整状態に影響が及びにくくなり、放送周波数帯域の全体にわたって雑音指数を低く維持することができる。また、この帰還率補償用インダクタLaを設けることにより、調整用キャパシタCf,Caを設けることによる帰還率の周波数変動を補償することができ、放送周波数帯域の全体にわたって帰還率が安定に保持される。   By providing the adjustment capacitors Cf and Ca, the feedback circuit 6 is less affected by the impedance adjustment state of the input matching circuit 3 where noise is minimized, even though the feedback circuit 6 is added. The noise figure can be kept low throughout the frequency band. Also, by providing this feedback rate compensation inductor La, it is possible to compensate for the frequency variation of the feedback rate due to the provision of the adjustment capacitors Cf and Ca, and the feedback rate is stably maintained over the entire broadcast frequency band. .

また、帰還率決定用直流抵抗Rfに随伴して帰還伝送経路JFから接地側に分岐する安定化直流抵抗Rsが設けられていることで、放送周波数帯域の高域側において増幅部2の出力利得が過敏に大きくなることが効果的に抑制されている。また、増幅部2の出力信号伝送経路J2から接地側に分岐する形で高域利得抑制用キャパシタCtが、さらに、増幅部2の出力信号伝送経路J2上減衰用直流抵抗Xoが設けられることにより、放送周波数帯域の高域側において増幅部2の出力利得が過敏に大きくなることが抑制されている。図18は、安定化直流抵抗Rsを付加することによる効果を検証するために行なったシミュレーション結果であり、図8の回路にて高域利得抑制用キャパシタCt及び安定化直流抵抗Rsを省略すると、左に示すごとく自己発振に伴う鋭い利得ピークが高域側に発生するのに対し、所定の値の高域利得抑制用キャパシタCt及び安定化直流抵抗Rsを挿入することで、右に示すごとく自己発振が抑制され、上記の利得ピークが消滅していることがわかる。   Further, by providing the stabilized DC resistance Rs that branches from the feedback transmission path JF to the ground side in association with the DC resistance Rf for determining the feedback rate, the output gain of the amplifying unit 2 on the high frequency side of the broadcast frequency band is provided. Is effectively suppressed from becoming too sensitive. Further, the high-frequency gain suppression capacitor Ct is branched from the output signal transmission path J2 of the amplifying unit 2 to the ground side, and the attenuating DC resistor Xo on the output signal transmission path J2 of the amplifying unit 2 is further provided. In the high frequency side of the broadcast frequency band, the output gain of the amplifying unit 2 is suppressed from becoming excessively high. FIG. 18 is a simulation result performed to verify the effect of adding the stabilized DC resistance Rs. When the high-frequency gain suppression capacitor Ct and the stabilized DC resistance Rs are omitted in the circuit of FIG. As shown on the left, a sharp gain peak associated with self-oscillation occurs on the high frequency side, whereas by inserting a high-frequency gain suppression capacitor Ct and a stabilizing DC resistance Rs of a predetermined value, It can be seen that oscillation is suppressed and the above gain peak disappears.

また、図19の左には、調整用キャパシタCf,Caの値が適正化された場合の、右には同じく適正点から若干ずれた場合のシミュレーション結果を示している。調整用キャパシタCf,Caの値が適正点からずれた場合、雑音指数NFの値が放送周波数帯域の全体にわたってやや上昇していることがわかる。   Further, the left side of FIG. 19 shows a simulation result when the values of the adjustment capacitors Cf and Ca are optimized, and the right side shows a simulation result when the value is slightly deviated from the appropriate point. When the values of the adjustment capacitors Cf and Ca deviate from the appropriate points, it can be seen that the value of the noise figure NF slightly increases over the entire broadcast frequency band.

増幅部2は、高周波増幅素子IC1としてエンハンスメント型のp型GaAs−HEMTの単体を増幅能動素子として用いており、帰還回路6も外付けされるので、集積度の高いICを採用する場合と比較して物理的な耐久性が飛躍的に向上している。その結果、図5に示すごとく、屋外アンテナ200に直結された形にて、直射日光や風雨に恒常的にさらされるような環境で使用しても、ブースタ出力を長期にわたって良好に維持することができる。図20は、この効果を確認するために行なった加速寿命試験の結果を示すものである(N数=4にて測定)。すなわち、図3の構成のブースタユニット1を恒温槽内に配置して槽内を90℃に保持するとともに、入力側には信号発生装置を接続して模擬放送信号を入力する一方、出力側に耐熱性同軸ケーブルに接続し、スペクトラムアナライザにて信号出力レベルを4昼夜連続にて測定した。いずれも、出力の劣化はほとんど生じていないことがわかる。なお、ブースタユニット1を常温(35℃)で使用した場合に対する上記加速試験の条件は、アレニウスの式から加速係数が2347倍と見積もられ、加速試験条件下での4昼夜は常温使用時の約25年に相当するものと考えられる。   The amplifying unit 2 uses a single enhancement type p-type GaAs-HEMT as an amplifying active element as the high-frequency amplifying element IC1, and a feedback circuit 6 is also externally attached. Compared to a case where an IC with a high degree of integration is employed. The physical durability has been dramatically improved. As a result, as shown in FIG. 5, the booster output can be maintained well over a long period of time even when used in an environment where it is directly connected to the outdoor antenna 200 and exposed to direct sunlight and wind and rain. it can. FIG. 20 shows the results of an accelerated life test conducted to confirm this effect (measured with N number = 4). That is, the booster unit 1 configured as shown in FIG. 3 is placed in a constant temperature bath to keep the inside of the bath at 90 ° C., and a signal generator is connected to the input side to input a simulated broadcast signal, while the output side is It was connected to a heat-resistant coaxial cable, and the signal output level was measured continuously for 4 days and nights with a spectrum analyzer. In either case, it can be seen that the output is hardly degraded. It should be noted that the acceleration test conditions for the case where the booster unit 1 is used at room temperature (35 ° C.) are estimated to have an acceleration coefficient of 2347 times from the Arrhenius equation. It is thought that it corresponds to about 25 years.

図5に示すように、ブースタユニット1をアンテナ200に対し屋外接続して使用する場合、増幅部2をなす高周波増幅素子IC1に対して、雷サージに対する保護対策を講ずることが望ましい。このうち、ブースタ入力側へのアンテナ誘導雷によるサージパルスは、フィルタ回路を兼ねる入力整合回路3の接地を介して雷サージパルス電流の放電が可能であり、かつ、アンテナ誘導雷自体のサージエネルギーも比較的小さいので、空芯コイルからなる雷サージパルス吸収用コイルLh1により対応がなされている。他方、ブースタ出力側については、図1のごとく、ブースタ出力端から長く延出する同軸ケーブル10において、その芯線を被覆するシールド導体への誘導雷を受けやすく、ケーブル長が長い分だけサージエネルギーは相当大きくなる。また、図2の回路構成からも明らかなごとく、ブースタ出力側は、増幅後の高周波信号が漏洩しないように接地側へのインピーダンスが高められた構造になっているので、強大なサージパルスを受けた場合、接地側にサージ電流をほとんど流すことができず、直流バイアス供給回路5を介して高周波増幅素子IC1に過大な衝撃電流が流れ、素子を壊す不具合を生じやすい。   As shown in FIG. 5, when using the booster unit 1 connected to the antenna 200 outdoors, it is desirable to take protective measures against lightning surges on the high-frequency amplifier element IC <b> 1 forming the amplifier unit 2. Among these, the surge pulse due to the antenna-induced lightning to the booster input side can be discharged as a lightning surge pulse current through the ground of the input matching circuit 3 that also serves as a filter circuit, and the surge energy of the antenna-induced lightning itself is also reduced. Since it is relatively small, it is dealt with by a lightning surge pulse absorbing coil Lh1 made of an air-core coil. On the other hand, on the booster output side, as shown in FIG. 1, in the coaxial cable 10 extending long from the booster output end, it is easy to receive induced lightning to the shield conductor covering the core wire, and the surge energy is increased by the longer cable length. It becomes considerably large. As is clear from the circuit configuration of FIG. 2, the booster output side has a structure in which the impedance to the ground side is increased so that the amplified high-frequency signal does not leak, so that it receives a strong surge pulse. In this case, almost no surge current can flow to the ground side, and an excessive impact current flows to the high-frequency amplifying element IC1 via the DC bias supply circuit 5, which tends to break the element.

本実施形態では、ブースタ出力側のケーブルから信号伝送経路を伝って到来する雷サージパルスを、接地側に分岐するサージ保護素子SA(図2)によってクランプし、図23に示すように、急峻で半値幅の狭い入力サージパルスLSPを、尖頭電圧が100V以下のクリップされたパルス波形CSPに変換する。そして、このサージ保護素子SAによりクリップ処理後のサージパルスCSPは、バイアス用電源ラインPL上のサージ平滑化用チョークコイルCH(図2)によりさらに平滑化され(図23:波形BS)、バイアス用電源ラインPLを介して高周波増幅素子IC1に流れる瞬時電流レベルを効果的に低減することができる。   In this embodiment, the lightning surge pulse that arrives from the booster output side cable along the signal transmission path is clamped by the surge protection element SA (FIG. 2) that branches to the ground side, and as shown in FIG. An input surge pulse LSP having a narrow half-value width is converted into a clipped pulse waveform CSP having a peak voltage of 100 V or less. Then, the surge pulse CSP after the clipping process by the surge protection element SA is further smoothed by the surge smoothing choke coil CH (FIG. 2) on the bias power line PL (FIG. 23: waveform BS), and for bias It is possible to effectively reduce the instantaneous current level flowing through the high-frequency amplifier element IC1 through the power line PL.

上記ブースタユニット1の性能を評価するための受信テストを以下のようにして行なった。調査受信位置は、愛知県名古屋市西区の庄内川土手(天候:集中雨)及び瑞穂区(瑞穂陸上競技場付近、天候:快晴)であり、瀬戸デジタルテレビ放送塔方向をアンテナ設置方向とした。いずれの地域においても、地上波デジタル放送チャンネルは、広域放送チャンネルとしてU13,U18,U19,U20,U21,U22と、地域放送チャンネルとしてU23とが受信可能であるが、このほかに、圏外となる遠方微弱放送チャンネルとして、三重放送(U27)及びNHK津放送(U28)の2つの地域放送チャンネルが伊勢湾を越えて送信されてくるので、この両チャンネルを評価対象チャンネルとした。   A reception test for evaluating the performance of the booster unit 1 was performed as follows. The survey reception locations were the Shonai River Bank (weather: heavy rain) and Mizuho Ward (near Mizuho Athletic Stadium, weather: clear) in Nishi-ku, Nagoya, Aichi Prefecture. In any region, the terrestrial digital broadcast channel can receive U13, U18, U19, U20, U21, U22 as a wide-area broadcast channel and U23 as a regional broadcast channel. Two regional broadcast channels, Mie Broadcasting (U27) and NHK Tsu Broadcasting (U28), are transmitted across Ise Bay as far-weak broadcast channels.

測定に使用した受信システム構成は図1に示す通りであり、ブースタユニット1(実施例)の出力を市販の受信装置(地上波デジタルテレビチューナ:Panasonic(株)社製、TU-MHD500)と、シグナルレベルメータ(LF985:リーダー電子(株)製)に切り替え入力して、各チャンネルの受像状態と受信レベル及び受信C/N比を測定した。なお、集中雨下での測定では、ブースタユニット1を受信装置ないしシグナルレベルメータに直結した場合と、複数受信装置に分配した受信状況を想定するために、減衰器(減衰率:12dB)を介して接続した場合との2通りを行なった。   The configuration of the receiving system used for the measurement is as shown in FIG. 1, and the output of the booster unit 1 (example) is a commercially available receiving device (terrestrial digital TV tuner: Panasonic Corporation, TU-MHD500), The signal level meter (LF985: manufactured by Reader Electronics Co., Ltd.) was switched and input, and the reception state, reception level, and reception C / N ratio of each channel were measured. In the measurement under concentrated rain, an attenuator (attenuation rate: 12 dB) is used to assume the case where the booster unit 1 is directly connected to a receiving device or a signal level meter and the reception situation distributed to a plurality of receiving devices. And connected in the same way.

また、比較のため、実施例のブースタユニットに代えて2種類の市販のブースタ(比較例1、比較例2)を接続した場合についても同様の測定を行なった。なお、各ブースタの特性として、利得、雑音指数(NF)、定格出力、1dB飽和出力、三次インターセプトポイントIP3、三次相互変調ひずみIM3が60dBcとなる1波あたりの最大入力レベルの値を、表1にまとめてある。   For comparison, the same measurement was performed when two types of commercially available boosters (Comparative Example 1 and Comparative Example 2) were connected instead of the booster unit of the example. As the characteristics of each booster, the gain, noise figure (NF), rated output, 1 dB saturation output, third-order intercept point IP3, and maximum input level value per wave at which third-order intermodulation distortion IM3 is 60 dBc are shown in Table 1. It is summarized in.

図22は得られた測定結果をまとめて示すものである。まず、庄内川土手においては、U28の受信強度は約32dBuVと比較的高いが、U27の受信強度は約26dBuVとかなり微弱である。この受信環境にて減衰器を設けない条件下(つまり、増幅出力を複数受信装置に分配しない場合)では、利得の低い比較例1のブースタ及び雑音指数NFの高い比較例2のブースタは、実施例1のブースタとともに受信品質C/Nは受信限界値である20dBを超え、ブロックノイズ等の受信障害は見られなかった。しかし、減衰器を設けた場合は、比較例1及び比較例2の各ブースタはいずれも受信品質C/Nが20dBを下回り、ブロックノイズによる受信障害が見られた。他方、実施例のブースタは、フェーディングを生じやすい集中雨環境であるにもかかわらず、減衰器を設けた場合においても受信品質C/Nが20dBを超え、良好に放送を受信できた。   FIG. 22 collectively shows the obtained measurement results. First, on the Shonai River bank, the reception strength of U28 is relatively high at about 32 dBuV, but the reception strength of U27 is very weak at about 26 dBuV. Under the condition where no attenuator is provided in this receiving environment (that is, when the amplified output is not distributed to a plurality of receiving apparatuses), the booster of Comparative Example 1 having a low gain and the booster of Comparative Example 2 having a high noise figure NF are implemented. With the booster of Example 1, the reception quality C / N exceeded the reception limit value of 20 dB, and no reception failure such as block noise was observed. However, when an attenuator was provided, the boosters of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 both had a reception quality C / N of less than 20 dB, and reception failure due to block noise was observed. On the other hand, although the booster of the example is a concentrated rain environment where fading is likely to occur, even when an attenuator is provided, the reception quality C / N exceeds 20 dB and the broadcast can be received satisfactorily.

他方、瑞穂競技場においては、U28の受信強度が約25dBuVとなり、庄内川土手の場合と比較して極度に微弱となる。この環境下では、減衰器を設けない条件下で、比較例1及び比較例2の各ブースタはいずれも受信品質C/Nが20dBを下回り、特に利得の低い比較例1のブースタは全く受像できない状態になった。また、比較例2ののブースタは受像できるもののブロックノイズによる受信障害が見られた。しかしながら、実施例のブースタは、このような微弱な受信波であるにもかかわらず受信品質C/Nが20dBを超え、良好に放送を受信できた。   On the other hand, at Mizuho Stadium, the reception intensity of U28 is about 25 dBuV, which is extremely weak compared to the case of the Shonai River bank. Under this environment, under the condition that no attenuator is provided, each booster of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 has a reception quality C / N of less than 20 dB, and the booster of Comparative Example 1 having a particularly low gain cannot be received at all. It became a state. Further, although the booster of Comparative Example 2 was able to receive an image, a reception failure due to block noise was observed. However, the booster of the example was able to receive broadcasts satisfactorily because the reception quality C / N exceeded 20 dB despite such a weak reception wave.

1 地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット
2 増幅部
IC1 高周波増幅素子
3 入力整合回路
4 出力整合回路(出力回路)
5 直流バイアス供給回路
5F1 電源分離フィルタ
6 帰還回路
Input ブースタ入力端
Output ブースタ出力端
LS1 ブースタ出力側雷サージ保護回路
LS2 ブースタ入力側雷サージ保護回路
13 ブースタハウジング
49 第一コネクタ部
50 第二コネクタ部
70 回路基板
1 Antenna Booster Unit for Digital Terrestrial Television 2 Amplification Part IC1 High Frequency Amplifying Element 3 Input Matching Circuit 4 Output Matching Circuit (Output Circuit)
5 DC bias supply circuit 5F1 power supply separation filter 6 feedback circuit Input booster input terminal Output booster output terminal LS1 booster output side lightning surge protection circuit LS2 booster input side lightning surge protection circuit 13 booster housing 49 first connector part 50 second connector part 70 Circuit board

Claims (16)

放送周波数帯域が470MHz以上710MHz以下の地上波デジタルテレビ放送のアンテナ信号を増幅し、その増幅信号を受信装置のフロントエンド側に入力するためのアンテナブースタユニットであって、
前記放送周波数帯域において、飽和出力が15dBm以上に確保され、最小雑音指数が1.5dB以下の、GaAs−HEMTを能動素子とする高周波増幅素子を有した増幅部と、
前記増幅部に直流バイアス電圧を供給する直流バイアス供給回路と、
前記増幅部の入力側に直列挿入されることによりブースタ入力端を形成し、放送周波数帯域を包含する通過域を有したパッシブフィルタ回路に兼用されるとともに、前記ブースタ入力端から見た前記増幅部の入力インピーダンス特性において、前記放送周波数帯域の各周波数にて雑音指数NFが最小化するスミスチャート上のインピーダンス点群である雑音最小化インピーダンス点を前記スミスチャートの中心である基準特性インピーダンス点に近づけさせ、かつ、前記基準特性インピーダンス点での雑音指数の値をN1、前記雑音最小化インピーダンス点での雑音指数の値をN0としたとき、ΔNN1−N0の値所定値以下にさせる入力整合回路と、
前記高周波増幅素子の出力端子と入力端子とをバイパスする形で外付け接続された、前記放送周波数帯域において変動する前記高周波増幅素子の利得周波数特性を平坦化する帰還回路であって、前記入力整合回路と前記高周波増幅素子の入力端子とを接続する入力信号伝送経路から分岐して、前記高周波増幅素子をバイパスする形で該高周波増幅素子の出力端側信号伝送経路につながる分布定数線路を形成する帰還伝送経路を有し、該帰還伝送経路上には、前記帰還回路の帰還率を決定する帰還率決定用直流抵抗と、前記帰還回路を設けることによる前記高周波増幅素子の雑音指数の増加を抑制する調整用キャパシタと、前記調整用キャパシタを設けることによる前記帰還率の周波数変動を補償する帰還率補償用インダクタとが設けられた帰還回路と、を有することを特徴とする地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット。
An antenna booster unit for amplifying an antenna signal of a terrestrial digital television broadcast having a broadcast frequency band of 470 MHz or more and 710 MHz or less, and inputting the amplified signal to the front end side of the receiving device,
In the broadcast frequency band, an amplifying unit having a high-frequency amplifying element using GaAs-HEMT as an active element, having a saturated output of 15 dBm or more and a minimum noise figure of 1.5 dB or less;
A DC bias supply circuit for supplying a DC bias voltage to the amplifier;
Booster input formed by being serially inserted into the input side of the amplifying portion, while being also used as a passive filter circuit having a passband encompassing the broadcasting frequency band, the amplification viewed from the front Symbol booster input The noise minimizing impedance point, which is the impedance point group on the Smith chart at which the noise figure NF is minimized at each frequency in the broadcast frequency band , is used as the reference characteristic impedance point that is the center of the Smith chart. let closer, and, when the value of the noise figure in the reference characteristic impedance point N1, the value of N0 noise figure of the previous Kizatsu sound minimize impedance point, or less than a predetermined value the value of .DELTA.N = N1-N0 An input matching circuit to be
A feedback circuit externally connected so as to bypass an output terminal and an input terminal of the high frequency amplifying element, and flattening a gain frequency characteristic of the high frequency amplifying element that fluctuates in the broadcast frequency band, the input matching A distributed constant line that branches from the input signal transmission path connecting the circuit and the input terminal of the high-frequency amplifying element and connects to the signal transmission path on the output end side of the high-frequency amplifying element is formed by bypassing the high-frequency amplifying element A feedback transmission path is provided, and on the feedback transmission path, a feedback factor determining DC resistor for determining a feedback factor of the feedback circuit and an increase in a noise figure of the high frequency amplifying element due to the provision of the feedback circuit are suppressed. And an adjustment capacitor for compensating the frequency variation of the feedback rate due to the provision of the adjustment capacitor. Terrestrial digital television antenna booster unit characterized by having and circuitry.
前記入力整合回路は前記放送周波数帯域を包含する高域通過周波数帯を有した高域通過型フィルタ回路として構成され、
前記増幅部の出力側に直列挿入されるとともにブースタ出力端を形成し、前記放送周波数帯域を包含する低域通過周波数帯を有した低域通過型フィルタ回路として構成された出力回路が設けられている請求項1記載の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット。
The input matching circuit is configured as a high-pass filter circuit having a high-pass frequency band including the broadcast frequency band,
An output circuit is provided which is inserted in series on the output side of the amplification unit and forms a booster output end, and is configured as a low-pass filter circuit having a low-pass frequency band including the broadcast frequency band. The antenna booster unit for terrestrial digital television according to claim 1.
前記高周波増幅素子の接地端子が接地付加インピーダンスを介することなく接地直結され
記入力整合回路をなす前記高域通過型フィルタ回路は、
前記高周波増幅素子の前記入力端子につながる入力信号伝送経路上に設けられる直列キャパシタと、前記入力信号伝送経路から接地側に分岐して設けられる2つの並列インダクタとで構成されるπ形HPFと、
前記直列キャパシタ及び前記並列インダクタと協働する前記高域通過型フィルタ回路の補助素子として、前記入力信号伝送経路上に設けられる直列インダクタと、
前記入力信号伝送経路から接地側に分岐して設けられる並列キャパシタと、から構成された請求項2記載の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット。
The ground terminal of the high frequency amplifying element is directly connected to the ground without going through the ground additional impedance ,
The high-pass filter circuit forming the entering-force matching circuit,
A π-type HPF composed of a series capacitor provided on an input signal transmission path connected to the input terminal of the high-frequency amplification element, and two parallel inductors provided by branching from the input signal transmission path to the ground side ;
As an auxiliary element of the high-pass filter circuit that cooperates with the series capacitor and the parallel inductor, the series inductor provided on the input signal transmission path,
3. The antenna booster unit for terrestrial digital television according to claim 2 , further comprising: a parallel capacitor that is branched from the input signal transmission path to the ground side.
前記高域通過型フィルタ回路には、有芯コイルにて構成される前記並列インダクタとは別に、前記入力信号伝送経路から接地側に分岐して設けられる空芯コイルからなる雷サージパルス吸収用コイルが前記ブースタ入力側雷サージ保護回路として設けられている請求項3記載の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット。   In the high-pass filter circuit, a lightning surge pulse absorbing coil comprising an air-core coil that is branched from the input signal transmission path to the ground side separately from the parallel inductor constituted by a cored coil 4. The antenna booster unit for terrestrial digital television according to claim 3, wherein the booster input side lightning surge protection circuit is provided. 前記雷サージパルス吸収用コイルのインダクタンスが300nH以下に設定されている請求項4記載の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット。   The antenna booster unit for terrestrial digital television according to claim 4, wherein an inductance of the lightning surge pulse absorbing coil is set to 300 nH or less. 前記帰還回路は、前記放送周波数帯域における利得変動が3dBより大きい前記高周波増幅素子のその利得変動を3dB以内に平坦化するものである請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット。   The ground according to any one of claims 1 to 5, wherein the feedback circuit flattens the gain fluctuation of the high-frequency amplifier having a gain fluctuation in the broadcast frequency band larger than 3 dB within 3 dB. Antenna booster unit for wave digital TV. 前記高周波増幅素子が、エンハンスメント型のp型GaAs−HEMTを能動素子とし、該HEMTのゲートを前記入力端子に、ドレインを前記出力端子に、ソースを接地端子に振り分けた正極性単電源増幅素子として構成され、
前記直流バイアス供給回路は、前記高周波増幅素子の前記入力端子と前記出力端子との間に前記直流バイアス電圧を印加するものである請求項6記載の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット。
The high frequency amplifying element is a positive single power amplifying element in which an enhancement type p-type GaAs-HEMT is used as an active element, a gate of the HEMT is assigned to the input terminal, a drain is assigned to the output terminal, and a source is assigned to a ground terminal. Configured,
7. The antenna booster unit for terrestrial digital television according to claim 6, wherein the DC bias supply circuit applies the DC bias voltage between the input terminal and the output terminal of the high-frequency amplifier element.
前記増幅部と前記直流バイアス供給回路と前記入力整合回路とが実装搭載された回路基板と、
該回路基板のブースタ入力端に接続する第一コネクタ部と、同じくブースタ出力端に接続する第二コネクタ部とを備え、前記回路基板を収容するブースタハウジングと、を有し、
前記第一コネクタ部はアンテナ側の同軸ケーブル接続ソケットに直結可能に形成される一方、前記第二コネクタ部は前記受信装置に前記増幅信号を供給するための同軸ケーブルが接続可能に形成されてなる請求項7記載の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット。
A circuit board on which the amplifier, the DC bias supply circuit, and the input matching circuit are mounted;
A first connector portion connected to the booster input end of the circuit board, and a second connector portion similarly connected to the booster output end, and a booster housing for accommodating the circuit board,
The first connector portion is formed to be directly connectable to a coaxial cable connection socket on the antenna side, while the second connector portion is formed to be connectable to a coaxial cable for supplying the amplified signal to the receiving device. The antenna booster unit for terrestrial digital television according to claim 7.
前記帰還回路の前記調整用キャパシタは容量1.5pF以下であり、前記帰還率補償用インダクタはインダクタンス100nH以下である請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット。   The terrestrial digital television antenna according to any one of claims 1 to 8, wherein the adjustment capacitor of the feedback circuit has a capacitance of 1.5 pF or less, and the feedback rate compensation inductor has an inductance of 100 nH or less. Booster unit. 前記帰還伝送経路から接地側に分岐する形で、前記放送周波数帯域の高域側における前記増幅部の増幅安定指数を向上させる安定化直流抵抗が、前記帰還率決定用直流抵抗に随伴して設けられている請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット。   A stabilizing DC resistor for improving the amplification stability index of the amplifying unit on the high frequency side of the broadcast frequency band is provided in association with the feedback resistance determining DC resistor so as to branch from the feedback transmission path to the ground side. The antenna booster unit for terrestrial digital television according to any one of claims 1 to 9. 前記増幅部の出力信号伝送経路から接地側に分岐する形で、前記増幅部の利得周波数特性において前記放送周波数帯域の高域側に生ずる利得ピークを抑制するための高域利得抑制用キャパシタが設けられている請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット。   A high-frequency gain suppression capacitor is provided to suppress a gain peak generated on the high frequency side of the broadcast frequency band in the gain frequency characteristic of the amplifying unit in a form branched from the output signal transmission path of the amplifying unit to the ground side. The antenna booster unit for terrestrial digital television according to any one of claims 1 to 10. 前記増幅部の出力信号伝送経路上に、前記増幅部の利得周波数特性において前記放送周波数帯域の高域側に生ずる利得ピークを抑制するための減衰用直流抵抗が設けられている請求項11記載の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット。   12. The attenuating DC resistor for suppressing a gain peak generated on the high frequency side of the broadcast frequency band in the gain frequency characteristic of the amplifying unit is provided on the output signal transmission path of the amplifying unit. Antenna booster unit for terrestrial digital TV. 前記入力整合回路と、前記増幅部と、前記直流バイアス供給回路とがUHF帯受信信号を伝送する伝送経路とともに表面側に実装搭載され、裏面側に前記伝送経路の特性インピーダンスを定め、前記回路からの受信信号や電源に重畳したノイズの誘導・輻射を低減する面型接地導体が形成された回路基板を有するとともに、該回路基板の前記裏面における前記帰還回路の実装対応領域にて前記面型接地導体が省略されてなる請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット。   The input matching circuit, the amplifying unit, and the DC bias supply circuit are mounted and mounted on the front surface side together with a transmission path for transmitting a UHF band received signal, and a characteristic impedance of the transmission path is determined on the back surface side. A circuit board on which a planar ground conductor for reducing induction / radiation of noise superimposed on the received signal and power supply is formed, and the planar grounding in the mounting area of the feedback circuit on the back surface of the circuit board The antenna booster unit for terrestrial digital television according to any one of claims 1 to 12, wherein a conductor is omitted. 前記入力整合回路と、前記増幅部と、前記直流バイアス供給回路とが実装搭載された回路基板と、
該回路基板のブースタ入力端に接続する第一コネクタ部と、同じくブースタ出力端に接続する第二コネクタ部を有し、前記回路基板を収容するブースタハウジングとを有し、
前記第一コネクタ部はアンテナ側の同軸ケーブル接続ソケットに直結可能に形成される一方、前記第二コネクタ部は前記受信装置に前記増幅信号を供給するための同軸ケーブルが接続可能に形成され、
前記回路基板上には、前記増幅信号の出力と重畳させる形で前記同軸ケーブルの信号伝送用芯線を介して供給されるバイアス用直流電源入力を、前記ブースタ出力端側の信号伝送経路から分岐する形で前記直流バイアス供給回路に供給するバイアス用電源ラインと、該バイアス用電源ライン上にて前記バイアス用直流電源入力から前記増幅信号をなす高周波信号を分離する電源分離フィルタ回路とが設けられ、
さらに、前記ブースタ出力端側の信号伝送経路と前記バイアス用電源ラインとにまたがる形でブースタ出力側雷サージ保護回路が設けられている請求項1ないし請求項13のいずれか1項に記載の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット。
A circuit board on which the input matching circuit, the amplifier, and the DC bias supply circuit are mounted;
A first connector portion connected to the booster input end of the circuit board, a second connector portion similarly connected to the booster output end, and a booster housing for accommodating the circuit board,
The first connector part is formed to be directly connectable to a coaxial cable connection socket on the antenna side, while the second connector part is formed to be connectable to a coaxial cable for supplying the amplified signal to the receiving device,
On the circuit board, a DC power source for bias supplied via the signal transmission core of the coaxial cable in a manner to be superimposed on the output of the amplified signal is branched from the signal transmission path on the booster output end side. A bias power supply line for supplying the DC bias supply circuit in a form, and a power supply separation filter circuit for separating the high frequency signal forming the amplified signal from the bias DC power supply input on the bias power supply line,
14. The ground according to claim 1, further comprising a booster output side lightning surge protection circuit extending across the signal transmission path on the booster output end side and the bias power supply line. Antenna booster unit for wave digital TV.
前記ブースタ出力側雷サージ保護回路は、前記ブースタ出力端側の信号伝送経路から接地側に分岐する形で設けられ、前記信号伝送経路と接地との間に該信号伝送経路上の高周波増幅信号の接地側への漏洩は遮断し、かつ前記同軸ケーブルの信号伝送用芯線から前記ブースタ出力端側に印加される雷サージパルスの尖頭電圧を予め定められた電圧にクランプするサージ保護素子と、前記バイアス用電源ライン上に設けられ、前記サージ保護素子によりクランプされた雷サージパルスを平滑化するサージ平滑化用チョークコイルとを有する請求項14記載の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット。   The booster output-side lightning surge protection circuit is provided so as to branch from the signal transmission path on the booster output end side to the ground side, and the high-frequency amplified signal on the signal transmission path is between the signal transmission path and the ground. A surge protection element that blocks leakage to the ground side and clamps a peak voltage of a lightning surge pulse applied to the booster output end side from the signal transmission core of the coaxial cable to a predetermined voltage; and 15. The antenna booster unit for terrestrial digital television according to claim 14, further comprising a surge smoothing choke coil that is provided on the bias power supply line and smoothes a lightning surge pulse clamped by the surge protection element. 前記ブースタ出力端側の信号伝送経路上にて前記バイアス用電源ラインの分岐点と前記出力回路との間に、前記平滑化用チョークコイルによる前記雷サージパルスの平滑化により発生する直流成分が前記増幅部側へ逆流することを防止する直流カットキャパシタが挿入されている請求項15記載の地上波デジタルテレビ用アンテナブースタユニット。
A DC component generated by smoothing the lightning surge pulse by the smoothing choke coil between the branch point of the bias power supply line and the output circuit on the signal transmission path on the booster output end side 16. The antenna booster unit for terrestrial digital television according to claim 15, wherein a DC cut capacitor for preventing backflow to the amplifying unit side is inserted.
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