JP6004483B2

JP6004483B2 - アンテナ装置接続回路

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Publication number: JP6004483B2
Application number: JP2013041361A
Authority: JP
Inventors: 孝司丸山
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2033-03-04
Also published as: EP2775628B1; EP2775628A1; JP2014171065A

Description

本発明は、アンテナ装置が接続されると共に、アンテナ装置の接続状態を検出するアンテナ装置接続回路であり、特に電流制限回路を有したアンテナ装置接続回路に関する。

車両等に搭載されたＧＰＳ（Global Positioning System）装置などに用いられる受信装置において、到来電波を最適に受信するためにはアンテナ装置が正常に接続されていることが重要である。尚、アンテナ装置が正常に接続されている状態とは、アンテナ装置接続回路から見たアンテナ装置のインピーダンスが適正なインピーダンスの範囲内にある状態を言う。また、アンテナ装置の接続状態が異常である状態とは、アンテナ装置接続回路から見たアンテナ装置のインピーダンスが適正なインピーダンスの範囲外にある状態を言う。アンテナ装置の接続状態を検出するために、受信装置にはアンテナ装置の接続状態が正常であるか異常であるかを検出するアンテナ装置接続回路が組み込まれることがある。アンテナ装置接続回路としては、アンテナ装置のインピーダンスが所定値未満であればスイッチング素子をオフして電流制限を行なうように構成されたアンテナ装置接続回路が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

図４に、特許文献１に記載された従来のアンテナ装置接続回路（アンテナ接続状態検出回路）９０１を示す。

図４に示すように、アンテナ装置接続回路９０１は、アンテナ検出回路９５１と、電流制限回路９５２と、温度補償回路９５３と、電位保持回路９５４とを有している。アンテナ装置接続回路９０１には、電源電圧Ｖｄｄが供給される端子（電源端子）Ａと、アンテナ９０２が接続される端子（アンテナ装置接続端子）Ｂと、が備えられている。また、アンテナ９０２の接続状態を検出した結果を外部に伝達するための第１出力端子Ｏｕｔ１、及び第２出力端子Ｏｕｔ２を有している。

アンテナ装置接続回路９０１では、トランジスタ９２５と抵抗９２１とが並列に接続されている。また、アンテナ９０２のインピーダンスが所定値以上の場合に、トランジスタ９２６がオンであり、トランジスタ９２５もオンであるように構成されている。逆に、アンテナ９０２のインピーダンスが所定値よりも小さくなった場合に、トランジスタ９２６がオフになり、トランジスタ９２５もオフとなるように構成されている。従って、アンテナ９０２のインピーダンスが所定値よりも小さくなった場合に、トランジスタ９２５に電流を流す代わりに抵抗９２１を介して電流を流すことができる。即ち、トランジスタ９２５に対し電流制限を行うことができる。そのため、大電流によるトランジスタ９２５の破壊を防止することができる。

また、トランジスタ９２６のベースに接続された温度補償回路９５３には、周囲温度の変化に対応して抵抗値を変化させるという温度特性を持つサーミスタ９３１が使用されている。サーミスタ９３１を利用することによって、周囲温度の変化によるトランジスタ９２６のベース・エミッタ間電圧の変化が、流せる電流の上限値に影響を与えないように設計されている。尚、サーミスタ９３１は、一般的な抵抗より高価な抵抗素子である。

また、温度補償回路９５３に対して並列に、トランジスタ９２６のベースの電圧をある程度の時間保持しておくための電位保持回路９５４が接続されている。電位保持回路９５４としては、磁気コンデンサ等のキャパシタ９４１が用いられる。

特開２０１２−１９１３８１号公報

アンテナ装置接続回路９０１では、アンテナ検出回路９５１の検出結果を受けて、トランジスタ９２６をオン又はオフさせ、その結果を基にしてトランジスタ９２５をオン又はオフさせるように構成されていた。そして、トランジスタ９２６のベースに最適なバイアス電圧を与えるためのバイアス抵抗として、サーミスタ９３１及び抵抗９２２と共に、抵抗９２１も使用されていた。即ち、抵抗９２１は、トランジスタ９２５への電流制限を行なった後の電流を流すためだけではなく、トランジスタ９２６のバイアス抵抗としても使用されていた。

ところで、アンテナ装置接続回路９０１における正常な接続状態でのアンテナ９０２のインピーダンスは最小で１００Ωに設定されている。従って、抵抗９２１の抵抗値は、アンテナ９０２のインピーダンスが１００Ωの場合でも、トランジスタ９２６をオンさせておくことのできる抵抗値でなければならなかった。そのため、抵抗９２１の抵抗値は必ずしも大きな値とすることができず、ある程度小さな抵抗値にせざるを得なかった。例えば、特許文献１の記載によると、抵抗９２１の抵抗値は８２０Ωとしていた。

そのため、アンテナ９０２のインピーダンスが極めて小さくなった場合、例えばアンテナ９０２が短絡した場合等には、抵抗９２１にある程度大きな電流が流れてしまうことになる。例えば、アンテナ９０２が短絡し、電源電圧Ｖｄｄが５Ｖで、抵抗９１１の抵抗値が特許文献１の記載のように３．３Ωであり、抵抗９２１の抵抗値が８２０Ωとすると、約６ｍＡの電流がアンテナ装置接続回路９０１に流れてしまっていた。即ち、アンテナ９０２が短絡した場合等には、トランジスタ９２５に対する電流制限は行なえるが、電流制限後に比較的大きな電流がアンテナ装置接続回路９０１に無駄に流れてしまっていて、省電力に不適切な構成となっていた。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、電流制限を行なうことができると共に、アンテナ装置のインピーダンスが小さくなった場合の、電流制限後に流す電流値を小さくでき、省電力に好適な回路構成としたアンテナ装置接続回路を提供することにある。

この課題を解決するために、本発明のアンテナ装置接続回路は、アンテナ装置が接続されるアンテナ装置接続端子と、電源端子と、を有したアンテナ装置接続回路であって、制御端と一端と他端とを有する第１スイッチング素子と、制御端と一端と他端とを有する第２スイッチング素子と、一端が前記電源端子に接続された第１抵抗と、一端が接地された第２抵抗と、を備え、前記第１スイッチング素子の一端が前記第１抵抗の他端に接続され、前記第１スイッチング素子の他端が前記アンテナ装置接続端子に接続され、前記第２スイッチング素子の一端が前記第２抵抗の他端に接続され、前記第２スイッチング素子の他端が前記第１スイッチング素子の制御端に接続され、前記第２スイッチング素子の制御端が前記第１スイッチング素子の他端に接続されていて、制御端と一端と他端とを有する第３スイッチング素子と、一端が前記第１スイッチング素子の制御端に接続された第３抵抗と、を設け、前記第３スイッチング素子の一端を前記電源端子に接続し、前記第３スイッチング素子の他端を前記第２スイッチング素子の一端に接続し、前記第３スイッチング素子の制御端を、前記第３抵抗の他端に接続すると共に、前記第１スイッチング素子の一端と他端との間に第４抵抗を接続し、前記アンテナ装置のインピーダンスが所定の適正インピーダンスの最小値以上であれば、前記第３スイッチング素子がオフとなって前記第１スイッチング素子がオンとなり、前記アンテナ装置のインピーダンスが前記適正インピーダンスの最小値未満であれば、前記第３スイッチング素子がオンとなって前記第１スイッチング素子がオフとなるという特徴を有する。

このように構成されたアンテナ装置接続回路では、第１スイッチング素子の一端と制御端との間に掛かる電圧と第１抵抗の電圧降下との和の電圧が、第３スイッチング素子の一端と第３スイッチング素子の制御端との間に、第３抵抗を介して掛かることになる。ここで、アンテナ装置のインピーダンスが低下し、第１スイッチング素子に大きな電流が流れた場合に、第１抵抗に流れる電流も大きくなるため、第１抵抗の両端間に掛かる電圧も大きくなる。そのため、第３スイッチング素子の一端と第３スイッチング素子の制御端との間に掛かる電圧も大きくなる。この電圧が第３スイッチング素子をオンするに足る大きさになった場合、第３スイッチング素子がオンとなり、第２スイッチング素子がオフとなり、そして第１スイッチング素子がオフとなる。そのため、流せる電流の上限値以上の電流が第１スイッチング素子に流れることを防止できる。即ち、本発明のアンテナ装置接続回路は、電流制限を行なうことができる。それと共に、第１抵抗の抵抗値を適宜設定することによって、流せる電流の上限値を決定することができる。

また、電流制限を行なうための第１スイッチング素子のオン・オフ制御は、第２スイッチング素子のオン・オフにより決まり、第２スイッチング素子のオン・オフ制御は第３スイッチング素子のオン・オフにより決まるように構成されている。言い換えれば、電流制限を行なうために、従来回路のように第２スイッチング素子のためのバイアス電圧が関わることがないように構成されている。よって、第４抵抗の抵抗値の大きさが電流制限に関係することはない。従って、第４抵抗の抵抗値の大きさをより大きくすることができる。その結果、アンテナ装置が短絡されてしまうような場合においても、第４抵抗を流れる電流を小さくすることができるため、省電力に好適な回路構成とすることができる。

また、上記の構成において、本発明のアンテナ装置接続回路は、前記第１スイッチング素子がＰＮＰ型の第１トランジスタであり、前記第２スイッチング素子がＮＰＮ型の第２トランジスタであり、前記第３スイッチング素子がＰＮＰ型の第３トランジスタであると共に、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、及び前記第３スイッチング素子の一端がそれぞれエミッタであり、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、及び前記第３スイッチング素子の他端がそれぞれコレクタであり、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、及び前記第３スイッチング素子の制御端がそれぞれベースであって、前記第１トランジスタのベース・エミッタ間電圧の温度特性と、前記第３トランジスタのベース・エミッタ間電圧の温度特性とが揃っているという特徴を有する。

一般的に、トランジスタのベース・エミッタ間電圧は、温度上昇に伴い小さくなり、温度が低下すると大きくなる。本発明のアンテナ装置接続回路では、第１トランジスタのベース・エミッタ間電圧の温度特性と、第３トランジスタのベース・エミッタ間電圧の温度特性と、が揃っているように各トランジスタを選定している。従って、周囲温度が変化した場合、第３トランジスタのベース・エミッタ間電圧の温度変化に対応した変化と、第１トランジスタのベース・エミッタ間電圧の温度変化に対応した変化とがほぼ同一になるため、温度変化による双方のベース・エミッタ間電圧の変化は相殺される。そのため、第１トランジスタのベース・エミッタ間電圧と第１抵抗の電圧降下との和の電圧と、第３トランジスタのベース・エミッタ間電圧との差が、周囲温度の変化だけに伴って変化することを抑制することができる。その結果、電流制限時の第１抵抗の両端間に掛かる電圧の設定値は、周囲温度に伴って変化することはない。従って、流せる電流の上限値が周囲温度に伴って変化することを抑制することができる。

また、このように構成することにより、本発明のアンテナ装置接続回路では、従来回路で考慮していた第２トランジスタのベース・エミッタ間電圧の温度による変化を考慮しなくて済むようにできた。そのため、第２トランジスタに相当する従来のトランジスタのベースに接続されていた温度補償用抵抗（サーミスタ）を使用しなくて済むようになった。その結果、アンテナ装置接続回路のコストを低減させることができる。また、従来のアンテナ装置接続回路の電位保持回路に使用されていた磁気コンデンサ等のキャパシタも不要となるため、アンテナ装置接続回路のコストを更に低減させることができる。

また、上記の構成において、本発明のアンテナ装置接続回路は、反転入力端が第５抵抗を介して前記第１抵抗の一端に接続され、非反転入力端が第６抵抗を介して前記第１抵抗の他端に接続され、前記反転入力端と出力端との間に第７抵抗が接続されたコンパレータを設け、前記コンパレータの出力電圧のレベルによって前記アンテナ装置のインピーダンスが適正インピーダンスであるか、適正インピーダンスでないかを、検出可能とするという特徴を有する。

このように構成されたアンテナ装置接続回路は、アンテナ装置のインピーダンスが適正インピーダンスである時にコンパレータの出力電圧がローになり、高インピーダンスである時にコンパレータの出力電圧がハイになるように設定することができる。また、アンテナ装置のインピーダンスが低インピーダンスである時には、第１スイッチング素子をオフし、第１抵抗には小さな電流しか流れないように構成されているため、この時のコンパレータの出力電圧はハイになる。従って、アンテナ装置のインピーダンスが適正インピーダンスである時にコンパレータの出力電圧がローになり、アンテナ装置のインピーダンスが適正インピーダンス以外の時にコンパレータの出力電圧がハイになるように設定できる。そのため、アンテナ装置のインピーダンスが適正インピーダンスであるか、適正インピーダンスでないかを、コンパレータの出力電圧だけによって識別することができる。

本発明のアンテナ装置接続回路は、アンテナ装置のインピーダンスが低下して、適正インピーダンスの最小値未満になり、第１スイッチング素子に大きな電流が流れた場合に、第３スイッチング素子がオンとなり、第１スイッチング素子がオフとなる。そのため、流せる電流の上限値以上の電流が第１スイッチング素子に流れることを防止できる。即ち、本発明のアンテナ装置接続回路は、電流制限を行なうことができる。それと共に、第１抵抗の抵抗値を適宜設定することによって、流せる電流の上限値を決定することができる。

また、電流制限を行なうために、従来回路のように第２スイッチング素子のバイアス電圧が関わることはなく、よって、第４抵抗の抵抗値の大きさが電流制限に関係することはない。従って、第４抵抗の抵抗値の大きさを自由に決定することができるため、第４抵抗の抵抗値を大きくすることができる。その結果、第４抵抗に流す電流の大きさをより小さくすることができるため、省電力に好適な回路構成とすることができる。

本発明の実施形態に係るアンテナ装置接続回路とアンテナ装置との接続関係を示すブロック図である。本発明の実施形態に係るアンテナ装置接続回路の回路図である。本発明の実施形態に係るアンテナ装置接続回路の各トランジスタ、第１出力端子及び第２出力端子の状態を示す表である。従来例に係るアンテナ装置接続回路の回路図である。

［実施形態］
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るアンテナ装置接続回路１００とアンテナ装置５０との接続関係を示すブロック図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るアンテナ装置接続回路１００は、車両等に搭載されるＧＰＳ（Global Positioning System）受信装置１５０に内蔵されている。ＧＰＳ受信装置１５０には、アンテナ装置接続回路１００の他にＧＰＳ受信回路１２０が内蔵されていて、ＧＰＳ受信に関する種々の処理を行なっている。アンテナ装置接続回路１００は、電源端子７２に接続されていて、アンテナ装置５０に電源を供給するように構成されている。アンテナ装置接続回路１００のアンテナ装置接続端子７１には、ＧＰＳ受信回路１２０の高周波信号入力端子１２１が接続されており、高周波信号入力端子１２１にはアンテナ装置５０からの高周波信号が入力される。尚、アンテナ装置接続端子７１と高周波信号入力端子１２１との間には、電源電圧である直流電圧をカットするため、キャパシタ１２２が接続されている。ケーブル６０は、ＧＰＳ受信装置１５０とアンテナ装置５０とを接続していて、アンテナ装置接続回路１００からアンテナ装置５０へ電源を供給すると同時に、アンテナ装置５０で受信した高周波信号をＧＰＳ受信装置１５０へ伝送する役目を担っている。

図１に示すように、アンテナ装置５０は、アンテナ５１と、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）回路５２と、インダクタ５３と、キャパシタ５４と、高周波信号出力端子５５と、で構成されている。アンテナ５１は、到来するＧＰＳ信号を受信してＬＮＡ回路５２に入力する。ＬＮＡ回路５２では入力されたＧＰＳ信号が増幅され、増幅されたＧＰＳ信号は、高周波信号出力端子５５からケーブル６０を介してＧＰＳ受信回路１２０の高周波信号入力端子１２１に伝送される。ＬＮＡ回路５２の電源端子（図示せず）は、ＬＮＡ回路５２から出力される高周波信号に影響を与えないように、インダクタ５３を介してケーブル６０に接続されている。また、ＬＮＡ回路５２の高周波信号出力端に、アンテナ装置接続回路１００から供給される電源の直流電圧が加わらないようにするため、キャパシタ５４を介してケーブル６０に接続されている。

次に、アンテナ装置接続回路１００の回路構成について説明する。

図２は、本発明の実施形態に係るアンテナ装置接続回路１００の回路図である。アンテナ装置接続回路１００は、図２に示すように、電流制限回路１０と、アンテナ装置接続状態判定回路２０とから構成されている。

電流制限回路１０は、第１スイッチング素子１としての第１トランジスタＴＲ１と、第２スイッチング素子２としての第２トランジスタＴＲ２と、第３スイッチング素子３としての第３トランジスタＴＲ３と、を備えている。また、電流制限回路１０は、各トランジスタ同士、及び各トランジスタと電源端子７２又はアンテナ装置接続端子７１とを接続するための第１抵抗１１と、第２抵抗１２と、第３抵抗１３と、第４抵抗１４と、第８抵抗１８と、を備えている。尚、アンテナ装置接続端子７１には、前述したように、アンテナ装置５０が接続される。

第１スイッチング素子１としての第１トランジスタＴＲ１はＰＮＰ型のバイポーラトランジスタであり、第１スイッチング素子１の一端としてエミッタを有し、他端としてコレクタを有し、制御端としてベースを有している。第１トランジスタＴＲ１のエミッタ・コレクタ間には第４抵抗１４が接続されており、第１トランジスタＴＲ１のコレクタは、アンテナ装置接続端子７１に接続されている。また、第１抵抗１１は、その一端が電源端子７２に接続され、その他端が第１トランジスタＴＲ１のエミッタに接続されている。

第２スイッチング素子２としての第２トランジスタＴＲ２はＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、第２スイッチング素子２の一端としてエミッタを有し、他端としてコレクタを有し、制御端としてベースを有している。第２トランジスタＴＲ２は、一端が接地された第２抵抗１２の他端にエミッタが接続され、コレクタが第１トランジスタＴＲ１のベースに接続されている。また、第２トランジスタＴＲ２のベースは、第８抵抗１８によって第１トランジスタＴＲ１のコレクタに接続されている。尚、第２トランジスタＴＲ２のエミッタには第２出力端子Ｏｕｔ２が接続されており、第２トランジスタＴＲ２のエミッタにおける電圧を第２出力端子Ｏｕｔ２から出力できるように構成されている。

第３スイッチング素子３としての第３トランジスタＴＲ３はＰＮＰ型のバイポーラトランジスタであり、第３スイッチング素子３の一端としてエミッタを有し、他端としてコレクタを有し、制御端としてベースを有している。第３トランジスタＴＲ３は、エミッタが電源端子７２に接続され、コレクタが第２トランジスタＴＲ２のエミッタに接続されている。また、第３トランジスタＴＲ３のベースは、第３抵抗１３によって第１トランジスタＴＲ１のベースに接続されている。

また、アンテナ装置接続回路１００では、第１トランジスタＴＲ１のベース・エミッタ間電圧の温度特性と第３トランジスタＴＲ３のベース・エミッタ間電圧の温度特性とが揃っているように、第１トランジスタＴＲ１及び第３トランジスタＴＲ３を選定している。

アンテナ装置接続状態判定回路２０は、電流制限回路１０と共有している第１抵抗１１と、コンパレータ２１と、第５抵抗２５と、第６抵抗２６と、第７抵抗２７と、から構成されている。また、アンテナ装置の接続状態を判定した結果を第１出力端子Ｏｕｔ１から電圧として出力することができる。尚、アンテナ装置接続状態判定回路２０の詳細な回路構成、及びその回路動作については後に記述する。

次に、図２及び図３を用いて、電流制限回路１０の回路動作について説明する。

図３は、アンテナ装置５０のインピーダンスの状態を、高インピーダンス、適正インピーダンス、及び低インピーダンスの各モードに分けて、回路の動作状態を示した表である。回路の動作状態とは、各モードにおける第１トランジスタＴＲ１、第２トランジスタＴＲ２及び第３トランジスタＴＲ３の、オン又はオフの状態である。また、第１出力端子Ｏｕｔ１及び第２出力端子Ｏｕｔ２の、各出力端子の電圧がローであるか、又はハイであるかの状態も示している。尚、電源電圧の１／２を閾値としてこの電圧より高い出力電圧の時をハイ、低い出力電圧の時をローとする。

アンテナ装置接続回路１００では、アンテナ装置５０の適正インピーダンスの最小値、及び最大値を所定の値に設定している。本実施形態では、アンテナ装置５０の適正インピーダンスの最小値を１００Ωと設定し、適正インピーダンスの最大値を５ＫΩに設定している。今後、アンテナ装置５０のインピーダンスが１００Ω以上で５ＫΩオーム以下の時を適正インピーダンスとし、インピーダンスが１００Ω未満の時を低インピーダンスとし、インピーダンスが５ＫΩを超える時を高インピーダンスとして以下の説明を行なう。

また、アンテナ装置接続回路１００では、アンテナ装置５０のインピーダンスが適正インピーダンスの最小値以上であれば、第３スイッチング素子３をオフとして第１スイッチング素子１をオンとするように構成されている。そして、アンテナ装置５０のインピーダンスが適正インピーダンスの最小値未満であれば、前記第３スイッチング素子をオンとして前記第前記第１スイッチング素子をオフとするように構成されている。尚、今後、最初にアンテナ装置５０のインピーダンスが適正インピーダンスの状態で動作していて、次に、アンテナ装置５０のインピーダンスが高インピーダンス、又は低インピーダンスになったとして話を進める。

まず、アンテナ装置５０のインピーダンスが適正インピーダンスである時の回路動作について説明する。

第１抵抗１１、第４抵抗１４、アンテナ装置５０によって分圧された電圧が、第２トランジスタＴＲ２のベースに加わり、第２トランジスタＴＲ２がオンし、第１トランジスタＴＲ１にベース電流が流れるのでＴＲ１がオンする。それによって第１トランジスタＴＲ１に電流が流れ、第１抵抗１１にも同じ電流が流れるため、第１抵抗１１の両端間に電圧降下が発生する。そして、第１トランジスタＴＲ１のベース・エミッタ間電圧と第１抵抗１１の電圧降下との和の電圧が、第３トランジスタＴＲ３のベース・エミッタ間に、第３抵抗１３を介して掛かる。アンテナ装置５０のインピーダンスが適正インピーダンスの最小値以上の時には、第１トランジスタＴＲ１のベース・エミッタ間電圧と第１抵抗１１の電圧降下との和の電圧が、第３トランジスタＴＲ３をオンするに足る電圧に達しないように、第１抵抗１１の抵抗値が設定されている。

従って、第３トランジスタＴＲ３は、オフとなっている。この時、第２トランジスタＴＲ２のベースには、第１トランジスタＴＲ１のコレクタの電圧が第８抵抗１８を介して掛かっているため、第２トランジスタＴＲ２はオンとなっている。第２トランジスタＴＲ２がオンとなっているため、第１トランジスタＴＲ１のベースには第２抵抗１２及び第２トランジスタＴＲ２を通してベース電流が流れるので、第１トランジスタＴＲ１はオンの状態を保っている。

上述の各トランジスタの動作状態を、図３の第２モードに示している。第１トランジスタＴＲ１及び第２トランジスタＴＲ２は共にオン、第３トランジスタＴＲ３はオフとなっている。

次に、アンテナ装置５０のインピーダンスが高インピーダンスになった時の回路動作について説明する。

第１抵抗１１、第４抵抗１４、アンテナ装置５０によって分圧された電圧が、第２トランジスタＴＲ２のベースに加わり、第２トランジスタＴＲ２がオンし、第１トランジスタＴＲ１にベース電流が流れるのでＴＲ１がオンする。それによって第１トランジスタＴＲ１に電流が流れ、第１抵抗１１にも同じ電流が流れるため、第１抵抗１１の両端間に電圧降下が発生する。しかし、アンテナ装置５０のインピーダンスが高インピーダンスであるため、アンテナ装置５０のインピーダンスが適正インピーダンスの時に比べて、第１抵抗１１に流れる電流は少ない。従って、第１トランジスタＴＲ１のベース・エミッタ間電圧と第１抵抗１１の電圧降下との和の電圧が、第３トランジスタＴＲ３をオンするに足る電圧には達しない。

上述の各トランジスタの動作状態を、図３の第１モードに示している。この場合も、第２モードと同様に、第１トランジスタＴＲ１及び第２トランジスタＴＲ２は共にオン、第３トランジスタＴＲ３はオフとなっている。

次に、アンテナ装置５０のインピーダンスが低インピーダンスになった時の回路動作について説明する。

第１抵抗１１、第４抵抗１４、アンテナ装置５０によって分圧された電圧が、第２トランジスタＴＲ２のベースに加わり、第２トランジスタＴＲ２がオンし、第１トランジスタＴＲ１にベース電流が流れるのでＴＲ１がオンする。それによって第１トランジスタＴＲ１に電流が流れ、第１抵抗１１にも同じ電流が流れるため、第１抵抗１１の両端間に電圧降下が発生する。この時、アンテナ装置５０のインピーダンスが低インピーダンスであるため、アンテナ装置５０のインピーダンスが適正インピーダンスである時に比べて、第１抵抗１１にはより大きな電流が流れる。そのため、第１抵抗１１の両端間に発生する電圧降下は、インピーダンスが適正インピーダンスである時に比べて大きくなる。そして、第１トランジスタＴＲ１のベース・エミッタ間電圧と、大きくなった第１抵抗１１の電圧降下との和の電圧が、第３トランジスタＴＲ３のベース・エミッタ間に、第３抵抗１３を介して掛かる。

第１抵抗１１の抵抗値は、アンテナ装置５０のインピーダンスが低インピーダンスになった時、第１トランジスタＴＲ１のベース・エミッタ間電圧と第１抵抗１１の電圧降下との和の電圧が、第３トランジスタＴＲ３をオンするに足る電圧を超えるように設定されている。言い換えれば、アンテナ装置５０のインピーダンスが、例えば１００Ωを下回って低インピーダンスになり、第１トランジスタＴＲ１の電流が流せる電流の上限値に達した場合、に第３トランジスタＴＲ３をオンとするように、第１抵抗１１の抵抗値は設定されている。

従って、アンテナ装置５０のインピーダンスが低インピーダンスである時、第３トランジスタＴＲ３はオンとなる。その結果、第２トランジスタＴＲ２のエミッタはハイとなるため、第２トランジスタＴＲ２はオフとなる。第２トランジスタＴＲ２がオフとなるため、第１トランジスタＴＲ１のベースはハイとなり、第１トランジスタＴＲ１もオフとなる。

上述の各トランジスタの動作状態を、図３の第３モードに示している。第１トランジスタＴＲ１及び第２トランジスタＴＲ２は共にオフ、第３トランジスタＴＲ３はオンとなっている。

上述のように、アンテナ装置接続回路１００は、電流制限を行なうことができると共に、第１抵抗１１の抵抗値を適宜設定することによって、第１スイッチング素子１である第１トランジスタＴＲ１をオフとする直前の電流値、即ち流せる電流の上限値を決定することができる。

また、電流制限を行なうための第１トランジスタＴＲ１のオン・オフ制御は、第２トランジスタＴＲ２のオン・オフにより決まり、第２トランジスタＴＲ２のオン・オフ制御は第３トランジスタＴＲ３のオン・オフにより決まるように構成されている。従って、電流制限を行なうために、従来のアンテナ装置接続回路９０１のように第２トランジスタＴＲ２のバイアス電圧が関わることはなく、よって、第４抵抗１４の抵抗値の大きさが電流制限に関係することはない。従って、第４抵抗１４の抵抗値の大きさを大きくすることができる。その結果、電流制限後に流す電流の大きさを、従来の電流制限後に流す電流の大きさより小さくすることができるため、省電力に好適な回路構成とすることができる。

一般的に、トランジスタのベース・エミッタ間電圧は、温度上昇に伴い小さくなり、温度が低下すると大きくなる。本発明の実施形態に係るアンテナ装置接続回路１００では、前述したように、第１トランジスタＴＲ１のベース・エミッタ間電圧の温度特性と、第３トランジスタＴＲ３のベース・エミッタ間電圧の温度特性と、が揃っているようにこれらのトランジスタを選定している。従って、周囲温度が変化した場合、第３トランジスタＴＲ３のベース・エミッタ間電圧の温度変化に対応した変化と、第１トランジスタＴＲ１のベース・エミッタ間電圧の温度変化に対応した変化とがほぼ同一になるため、温度変化による双方のベース・エミッタ間電圧の変化は相殺される。そのため、電流制限時の電流値、即ち流せる電流の上限値が周囲温度の変化に伴って変化するようなことはない。尚、第１トランジスタＴＲ１及び第３トランジスタＴＲ３のベース・エミッタ間電圧の温度特性に対応して第３抵抗１３の抵抗値を適宜設定することによって、流せる電流の上限値を周囲温度の変化に関わらず一定の値に保つことができる。

尚、アンテナ装置接続回路１００では、前述したアンテナ装置５０の適正インピーダンスの最小値を１００Ω、最大値を５ＫΩに設定したことに対応させて、第１抵抗１１、第２抵抗１２、第３抵抗１３、第４抵抗１４、及び第８抵抗１８の抵抗値を以下のように設定している。第１抵抗１１の抵抗値は５Ωに、第２抵抗１２の抵抗値は１ＫΩに、第３抵抗１３の抵抗値は１００ＫΩに、第４抵抗１４の抵抗値は１０ＫΩに、第８抵抗１８の抵抗値は２０ＫΩに設定している。

次に、図２及び図３を用いて、アンテナ装置接続状態判定回路２０の回路動作について説明する。

アンテナ装置接続状態判定回路２０において、コンパレータ２１の反転入力端２１ａが第５抵抗２５を介して第１抵抗１１の一端に接続され、非反転入力端２１ｂが第６抵抗２６を介して第１抵抗１１の他端に接続されている。また、反転入力端２１ａと出力端２１ｃとの間に第７抵抗２７が接続されている。

また、アンテナ装置５０のインピーダンスの判定を行なうための第１出力端子Ｏｕｔ１が、コンパレータ２１の出力端２１ｃに接続されていて、第２出力端子Ｏｕｔ２が、電流制限回路１０の第２トランジスタＴＲ２のエミッタに接続されている。そして、第１出力端子Ｏｕｔ１の電圧のレベルと第２出力端子Ｏｕｔ２の電圧のレベルとを組み合わせることによって、更に詳しくアンテナ装置５０のインピーダンスの状態が判定できるように構成されている。

図３には、前述したように、アンテナ装置５０のインピーダンスを、高インピーダンス、適正インピーダンス、及び低インピーダンスの各モードに分けた場合の、第１トランジスタＴＲ１、第２トランジスタＴＲ２及び第３トランジスタＴＲ３の状態を示している。それと同時に、アンテナ装置接続状態判定回路２０の第１出力端子Ｏｕｔ１、及び第２トランジスタＴＲ２のエミッタに接続されている第２出力端子Ｏｕｔ２の、各電圧のレベルが低い（ロー）か、高い（ハイ）かの状態を示している。

まず、アンテナ装置５０のインピーダンスが適正インピーダンスである時のアンテナ装置接続状態判定回路２０の回路動作について説明する。

アンテナ装置接続回路１００では、アンテナ装置５０のインピーダンスが適正インピーダンスの時、第１トランジスタＴＲ１をオンとして、アンテナ装置５０に適正な電流を流すように構成されている。

第１トランジスタＴＲ１に電流が流れた場合、第１抵抗１１にも同じ電流が流れ、第１抵抗１１の両端間に電圧降下が発生する。そして、アンテナ装置５０の適正インピーダンスの範囲内に対応する適正な電流が流れた場合の第１抵抗１１の電圧降下が、コンパレータ２１の出力電圧を反転させるだけの所定電圧以上の電圧値となる。言い換えれば、第１抵抗１１の電圧降下がこの所定電圧以上の電圧値となった場合、コンパレータ２１がその電圧降下に対応して、出力端２１ｃにローレベルの電圧を出力するように、第５抵抗２５、第６抵抗２６、及び第７抵抗２７の抵抗値を設定している。従って、第１出力端子Ｏｕｔ１は、ローとなる。また、前述したように、第３トランジスタＴＲ３がオフであり、第２トランジスタＴＲ２がオンであるため、第２出力端子Ｏｕｔ２はローとなる。

よって、アンテナ装置５０のインピーダンスが適正インピーダンスの時、図３の第２モードに示すように、第１出力端子Ｏｕｔ１がローであり、第２出力端子Ｏｕｔ２もローである。

アンテナ装置５０のインピーダンスが高インピーダンスになった時にも、第１トランジスタＴＲ１に電流が流れ、第１抵抗１１の両端間に電圧降下が発生する。しかし、アンテナ装置５０のインピーダンスが高インピーダンスであるため、アンテナ装置５０のインピーダンスが適正インピーダンスの時に比べて、第１抵抗１１に流れる電流は少ない。従って、第１抵抗１１の電圧降下は、前述のコンパレータ２１の出力電圧を、ハイからローに反転させるだけの所定電圧値に満たない電圧値となっている。そのため、コンパレータ２１の出力端２１ｃにおける電圧のレベルはハイとなる。また、前述したように、第３トランジスタＴＲ３がオフであり、第２トランジスタＴＲ２がオンであるため、第２出力端子Ｏｕｔ２はローとなる。

よって、アンテナ装置５０のインピーダンスが高インピーダンスの時、図３の第１モードに示すように、第１出力端子Ｏｕｔ１がハイであり、第２出力端子Ｏｕｔ２はローである。

第１トランジスタＴＲ１に電流が流れ、第１抵抗１１の両端間に電圧降下が発生する。しかし、前述したように、この後、第１トランジスタＴＲ１はオフとなり、その後、第４抵抗１４を介してアンテナ装置５０に電流を流すことになる。この時の第１抵抗１１を流れる電流は、アンテナ装置５０の適正インピーダンスに対応する適正な電流の最小値より小さく設定されている。そのため、第１抵抗１１の電圧降下に対応して、コンパレータ２１がその出力端２１ｃにローの電圧を出力することはない。従って、コンパレータ２１の出力端２１ｃにおける電圧のレベルはハイとなる。また、前述したように、第３トランジスタＴＲ３がオンであり、第２トランジスタＴＲ２がオフであるため、第２出力端子Ｏｕｔ２はハイとなる。

よって、アンテナ装置５０のインピーダンスが低インピーダンスの時、図３の第３モードに示すように、第１出力端子Ｏｕｔ１がハイであり、第２出力端子Ｏｕｔ２もハイである。

このように、アンテナ装置５０のインピーダンスが適正インピーダンスである時にはコンパレータ２１の出力電圧がローになり、高インピーダンスである時及び低インピーダンスである時には、コンパレータ２１の出力電圧がハイになる。従って、アンテナ装置５０のインピーダンスが適正インピーダンスであるか、適正インピーダンスでないかを、アンテナ装置接続状態判定回路２０の第１出力端子Ｏｕｔ１の出力電圧だけによって検出可能である。

また、図３から分かるように、アンテナ装置５０のインピーダンスが高インピーダンスである場合、第１出力端子Ｏｕｔ１がハイであり、第２出力端子Ｏｕｔ２がローである。また、アンテナ装置５０のインピーダンスが適正インピーダンスである場合、第１出力端子Ｏｕｔ１がローであり、第２出力端子Ｏｕｔ２もローである。そして、アンテナ装置５０のインピーダンスが低インピーダンスである場合、第１出力端子Ｏｕｔ１がハイであり、第２出力端子Ｏｕｔ２もハイである。

このように、アンテナ装置５０のインピーダンスが高インピーダンスであるか、適正インピーダンスであるか、低インピーダンスであるかの詳細な判定は、第１出力端子Ｏｕｔ１及び第２出力端子Ｏｕｔ２における電圧のレベルを組み合わせることによって行なうことができる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係るアンテナ装置接続回路１００は、電流制限を行なうことができると共に、第４抵抗１４の抵抗値の大きさを自由に決定することができるため、第４抵抗１４の抵抗値を大きくすることができる。その結果、電流制限後に流す電流の大きさを、より小さくすることができるため、省電力に好適な回路構成とすることができる。

本発明は上記の実施形態の記載に限定されず、その効果が発揮される態様で適宜変更して実施することができる。例えば、本発明のアンテナ装置接続回路には、図２に示される構成要素と等価な構成要素が含まれる。また、動作に支障をきたさない範囲で他の回路要素が含まれることがある。また、第１スイッチング素子１、第２スイッチング素子２、及び第３スイッチング素子３として、バイポーラトランジスタに代えてＦＥＴ（Field effect transistor：電界効果トランジスタ）などを用いることができる。

１第１スイッチング素子
２第２スイッチング素子
３第３スイッチング素子
１０電流制限回路
１１第１抵抗
１２第２抵抗
１３第３抵抗
１４第４抵抗
１８第８抵抗
２０アンテナ装置接続状態判定回路
２１コンパレータ
２１ａ反転入力端
２１ｂ非反転入力端
２１ｃ出力端
２５第５抵抗
２６第６抵抗
２７第７抵抗
５０アンテナ装置
５１アンテナ
５２ＬＮＡ回路
５３インダクタ
５４キャパシタ
５５高周波信号出力端子
６０ケーブル
７１アンテナ装置接続端子
７２電源端子
１００アンテナ装置接続回路
１２０ＧＰＳ受信回路
１２１高周波信号入力端子
１２２キャパシタ
１５０ＧＰＳ受信装置
Ｏｕｔ１第１出力端子
Ｏｕｔ２第２出力端子
ＴＲ１第１トランジスタ
ＴＲ２第２トランジスタ
ＴＲ３第３トランジスタ
Ｖｄｄ電源電圧

Claims

アンテナ装置が接続されるアンテナ装置接続端子と、電源端子と、を有したアンテナ装置接続回路であって、
制御端と一端と他端とを有する第１スイッチング素子と、制御端と一端と他端とを有する第２スイッチング素子と、一端が前記電源端子に接続された第１抵抗と、一端が接地された第２抵抗と、を備え、
前記第１スイッチング素子の一端が前記第１抵抗の他端に接続され、前記第１スイッチング素子の他端が前記アンテナ装置接続端子に接続され、前記第２スイッチング素子の一端が前記第２抵抗の他端に接続され、前記第２スイッチング素子の他端が前記第１スイッチング素子の制御端に接続され、前記第２スイッチング素子の制御端が前記第１スイッチング素子の他端に接続されていて、
制御端と一端と他端とを有する第３スイッチング素子と、一端が前記第１スイッチング素子の制御端に接続された第３抵抗と、を設け、
前記第３スイッチング素子の一端を前記電源端子に接続し、前記第３スイッチング素子の他端を前記第２スイッチング素子の一端に接続し、前記第３スイッチング素子の制御端を、前記第３抵抗の他端に接続すると共に、前記第１スイッチング素子の一端と他端との間に第４抵抗を接続し、
前記アンテナ装置のインピーダンスが所定の適正インピーダンスの最小値以上であれば、前記第３スイッチング素子がオフとなって前記第１スイッチング素子がオンとなり、前記アンテナ装置のインピーダンスが前記適正インピーダンスの最小値未満であれば、前記第３スイッチング素子がオンとなって前記第１スイッチング素子がオフとなることを特徴とするアンテナ装置接続回路。
前記第１スイッチング素子がＰＮＰ型の第１トランジスタであり、前記第２スイッチング素子がＮＰＮ型の第２トランジスタであり、前記第３スイッチング素子がＰＮＰ型の第３トランジスタであると共に、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、及び前記第３スイッチング素子の一端がそれぞれエミッタであり、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、及び前記第３スイッチング素子の他端がそれぞれコレクタであり、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、及び前記第３スイッチング素子の制御端がそれぞれベースであって、
前記第１トランジスタのベース・エミッタ間電圧の温度特性と、前記第３トランジスタのベース・エミッタ間電圧の温度特性とが揃っていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置接続回路。
反転入力端が第５抵抗を介して前記第１抵抗の一端に接続され、非反転入力端が第６抵抗を介して前記第１抵抗の他端に接続され、前記反転入力端と出力端との間に第７抵抗が接続されたコンパレータを設け、
前記コンパレータの出力電圧のレベルによって前記アンテナ装置のインピーダンスが適正インピーダンスであるか、適正インピーダンスでないかを、検出可能とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置接続回路。