JPH0232626A

JPH0232626A - 高周波増幅回路

Info

Publication number: JPH0232626A
Application number: JP63181716A
Authority: JP
Inventors: Masami Takayama; 正美高山
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1988-07-22
Filing date: 1988-07-22
Publication date: 1990-02-02
Also published as: US4975658A; DE3902148A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えばＦＭ受信装置の受信感度を上げるため
該受信装置のアンテナ入力回路に例えばアンテナブース
タ回路として設けられ、アンテナで受信した受信信号を
増幅する高周波増幅回路に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題］従来こ
の種の回路として、第９図に示すように、アンテナＡＮ
Ｔに入力が直接接続された負帰還増幅回路Ａにより構成
したものがある。該負帰還増幅回路Ａは、負帰還により
アンテナ入力回路として好適な広帯域の周波数特性が得
られる、振幅歪みや位相のずれが少ない、雑音が減少す
る、耐入力が良好となる等の利点が得られる他、その負
帰還率を１又は１に近い大きな値にすることによって、
高入力インピーダンス、低出力インピーダンスとなって
、出力側から見たとき非常に内部抵抗の低い回路となり
、負荷インピーダンスの影響を受けにくいという特徴が
ある。

ところで、高周波増幅回路においては雑音指数を増加さ
せることなく利得を上げることが要求され、この要求に
対しては負帰還増幅回路Ａを低雑音でかつ高利得の増幅
回路とすればよい。ところが増幅回路をこのような特性
にすると、強入力時（オーバーロード時）に発生する歪
が大きくなってしまう。

一方、強入力時に発生する歪を小さくするには、上記の
ように負帰還増幅回路Ａの帰還を充分大きくすれ°ばよ
いが、その場合には充分な利得を得ることができない。

すなわち、第９図について上述した従来回路では、負帰
還率を大きな値にすると、増幅回路の入力側におけるＳ
ｔ／Ｎｉと、出力側におけるＳ。

／Ｎｏとの比により表される雑音指数Ｆが悪化すように
なり、実用感度がこの種の回路に求められる値まで充分
に上がらないという問題があった。

よって本発明は、負帰還増幅回路の利得を上げることな
く、雑音指数の改善、すなわち実用感度の向上を図るこ
とのできる高周波増幅回路を提供することを課題として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明により成された高周波増
幅回路は、アンテナで受信した受信信号を高周波増幅す
る負帰還増幅回路を有するものにおいて、前記負帰還増
幅回路の入力に前記負帰還増幅回路の入力容量と共に共
振回路を構成する回路網を設け、該共振回路の共振周波
数を受信帯域内に設定して受信帯域に略一致した通過帯
域を有する帯域通過フィルタを形成したことを特徴とす
る。

〔作　用〕

上記構成において、高周波増幅回路に接続される受信装
置の受信帯域内に共振周波数が設定され、前記受信帯域
に略一致した通過帯域を有する帯域通過フィルタを形成
する共振回路を負帰還増幅回路の入力に設けているので
、上記通過帯域内でアンテナ側から見た負帰還増幅回路
のインピーダンスが抵抗成分のみとなり負帰還増幅回路
には最大人力が入力されるようになり、負帰還増幅回路
の利得を上げることなく出力電圧を上昇させることがで
き、利得を上げることにより悪化する雑音指数の問題が
なくなり、実用感度の向上を図ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はアンテナブースタ回路として構成した本発明に
よる高周波増幅回路の一実施例を示す回路図である。同
図において、アンテナブースタ回路は、負帰還増幅回路
Ａと、該負帰還増幅回路Ａの入力とアンテナＡＮＴが接
続されるアンテナ接続端子１との間に接続された回路網
２とを有する。

負帰還増幅回路Ａの出力は、出力端子３を介して図示し
ないＦＭ受信装置に接続される。

上記回路網２はアンテナ接続端子１と負帰還増幅回路Ａ
の入力との間に直列に接続されたインダクタンスコイル
しかりなり、該インダクタンスコイルＬは負帰還増幅回
路Ａの入力零ＭＣ９と共に共振周波数ｆ、を有する共振
回路を構成する。この共振回路はその共振周波数ｆ１が
受信帯域内に選ばれ、受信帯域に略一致した通過帯域を
有するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を構成している。

第１図の回路の雑音等価回路を示すと第２図のようにな
る。第２図において、アンテナＡＮＴは信号源部として
作用し、等価信号電圧源ＶＢ、等価雑音電圧源Ｅ□、等
価抵抗Ｒ，とから構成されているとみなすことができる
。一方、負帰還増幅回路Ａは、等価並列容１ｃ、　、等
価入力雑音電圧源Ｅｎ、等価入力電流源１１１、雑音の
ない利得ＡＶの増幅器Ａ′とから構成されているとみな
すことができる。そして、第２図における等個入力雑音
Ｅ　ｎ　ｉｔは次式（１）により表される。

Ｅ、、、”＝Ｅ□”＋［：（１−ω２Ｃ，Ｌ）”＋（ω
Ｒ，Ｃ，）”）Ｅｆｉ”＋　（Ｒ，＋ω２Ｌ１４）１つ
　　・・（１）上式（１）中Ｅ、、の項を考えると、ω
”Ｃ９Ｌ＝１のときＲ７の項は最小値を取り、Ｒ８が小
さければ小さいはどＦ、ｎは無視できるようにまでなる
。つまり、共振作用を用いると、増幅回路のもつ等個入
力雑音電圧の影響を小さくすることが可能となる。

次に負帰還作用について説明する。

高入力が予測される増幅器において、帰還回路を用いる
のは、強入力時における歪の改善に太きな効果があるか
らであるが、このとき負帰還増幅器における内部雑音（
例えば第４図の構成では、トランス１３０巻線抵抗によ
る熱雑音）又は歪をｅＸとし、これがμ＝μｍ　・Ｒ２
の中間点に加算されると、その出力ｅ２ρは、信号出力　　　雑音出力となる。このとき、となり、（３）式と一致している。

従来の負帰還回路ではＳ／Ｎは変わらないものであった
が、本発明による実施例の回路のように入力にインダク
タンスコイルＬを入れることにより、帰還回路の入力端
において、入力をステップアップさせた形にさせること
により、以下に示すように内部雑音、歪の軽減が行われ
る。

今、負帰還回路の入力端におけるステップアップ分を仮
に（１＋μβ）倍だとすると、このときの出力ｅ２．′
は、ｘとなる。

次に、帰還をかけない時のＳ／Ｎは、その出力をｅ２゜
とすると、ｅｚｏ＝ｕｅ＋　＋ｕｚｅｘ　　”（４）となり、この
ときのＳ、／Ｎ、は、 μ２ｅｘ　　　　　　　　ｅＸとなり、このときのＳ／Ｎは、ｅにとなって、（１＋μβ）分だけ改善される。

また、増幅回路の等個入力雑音は、次式のように表され
る。

Ｅｎｔ”＝Ｅｒ＋ｓ”＋Ｅｒ＋”＋１．”Ｒ％　　・・
（６）式中Ｅ　ｎｓは信号源雑音、Ｅゎは増幅器の等値
入力雑音電圧、■７は増幅器の等個入力電流であり、第
３図に信号源抵抗Ｒ３とＥ　ｎ　ｉとの関係を示す。

同図のグラフによると、信号源抵抗が大きい場合には、
Ｅ、、ｓの影響が大きくなり、さらに大きくしていくと
Ｅ　ｎｉは、１．、Ｒ，が支配的になっている。

また、Ｒ３が小さい場合にはＥ、、言よＥｆｉが支配的
になっていることがわかる。

本実施例のように、入力の信号源をアンテナとして考え
る場合では、信号源インピーダンス（複素インピーダン
ス）の実数部は、今までの測定結果より、かなり小さな
値（例えば３０Ω位）であることにより、本実施例にお
ける増幅回路の内部雑音はＥ、、が支配的になっている
ことが推測される。このため上記のように、共振回路を
用いてＥ。

を最小にすることにより、ＮＦがかなりよくなることが
わかる。一般の増幅素子のＮＦ値（公称値）は、第３図
において、Ｅ、＝　１．Ｒ，のポイントである。すなわ
ちＮＦＯ式（７）におけるＮＦ最小ポイントである。

第４図は負帰還増幅回路への具体的な回路例を示し、図
において、負帰還増幅回路Ａは増幅素子として電界効果
トランジスタ（ＦＥＴ）１１を有し、該ＦＥＴＩＩのゲ
ートＧとアンテナ接続端子１との間にインダクタンスコ
イルＬが接続されている。ＦＥＴＩＩのドレインＤは、
ＤＣカット用のコンデンサ１２を介して図示しないＦＭ
受信装置に接続されると共に、負帰還用トランス１３を
介してＦＥＴＩＩのソースＳに結合されている。

負帰還用トランス１３は負帰還率が１又は１に近い大き
な値になるようにされている。なお、１４は電源供給端
子、１５はバイパスコンデンサである。

第４″図の実施例におけるＦＥＴの場合を考えると、一
般に高周波域で生じる雑音電圧は、チャネルの熱雑音に
よる所が多いとされている。　Ｖａｎ　ｄｅｙＺｉｅｌ
によればこの雑音はチャネルの抵抗によって定まり、次
式で与えられるとされる。

二の雑音抵抗から熱雑音の式によって、Ｅ、２は、Ｅ、
ｌ”　＝４　ｋＴＲ，１Δｆと求められる。従って、Ｅ、１を最小にさせるには、Ｆ
ＥＴをｇ７を最高の値で動作させればよ（、そのために
は！、を大きくする必要がある。一般には、■、３．付
近でｇ、は最大となるので、実施例では１．＝１゜、３
として使用している。

第５図は第４図の本発明による回路により得られる周波
数特性を示し、同図特性グラフは基準出力レベルＲｅｆ
について正規化したものである。

同図から明らかなように、本発明による高周波増幅回路
によれば、受信帯域において略平坦な周波数特性が得ら
れる。

第６図は第４図の本発明による回路と従来回路との雑音
指数を比較して示す図であり、Ｘは本発明、Ｙは従来の
特性をそれぞれ示す。図から明らかなように本発明によ
る高周波増幅回路によって雑音指数が大幅に改善されて
いる。

第７図は第４図の本発明による回路により得られる相互
変調歪特性を示す図である。同図は、横軸に入力ＬＯＡ
Ｄレベル、縦軸にｆｌと（２ｆ−ｆ２）とのレベル差（
ＩＭＤ）をそれぞれとったもので、図中２１は、本発明
の特性を、Ｚ２は、従来の増幅回路の・特性をそれぞれ
示している。

上述した実施例では、ＦＭ帯域用アンテナブースタ回路
として使用される高周波増幅回路について示しているが
、本発明による回路はＡＭ放送等の中波帯域用の回路に
も等しく適用することができる。

第８図は上述した本発明による増幅回路を縦続接続した
回路を示し、該回路によりＮＦ−ｔ−最小にさせること
ができる。すなわち、まず回路ＡＩ。

Ａ２の雑音計数をＦ　Ｉ　　ｐ　Ｆｚ　、有能電力利得
をＧ、Ｇ２とすると、回路２の入力における有能雑音電
力Ｎ五２は、Ｎ、＝Ｆ、Ｇ、ｋＴΔｆ＝Ｎ、。

（Ｎ、、は回路１の出力有能雑音電力）となる。第２段
を独立して考えると、Ｆ２はとなり、２段目で生じる雑
音は、Ｎｏｚ　　ＧｚｋＴΔｆであり、（Ｆｚｌ）Ｇ２ｋＴΔｆとなる。

よって、全出力雑音Ｎ。、は、Ｎ　ｏ　ｖ　”　Ｇ　ｚ　（Ｆ　＋　Ｇ　ｌｋ　ＴΔｆ
）＋（Ｆ２　１）ＧｚｋＴΔｆとなり、第８図の回路の雑音係数ＦＩＸはとなり、Ｎｏ
ＴＯ式を代入すると、となる。これは、縦続回路が２段の場合であるが、３段
の場合には、同様な考え方で、Ｆ、−Ｉ　　　　Ｆ３−ＩＦ＋２：１＝Ｆｌ＋　十Ｇ　　　　　　　ＧｔＧ２となる。

Ｆ１２９Ｆ１２３の式を見ると、縦続回路の雑音係数は
、初段の雑音係数と、利得によって決定される事がわか
る。よって、本発明による回路をチューナ等の初段のＲ
Ｆ増幅器として使用すればシステムとしての雑音係数は
小さくなり、感度の向上が実現できる。

〔効　果〕

以上説明したように本発明によれば、負帰還増幅回路を
使用していることによる種々の利点が得られると共に、
出力電圧を上昇することができ、実用感度の向上を図る
ことができると共に、負帰還により強入力（オーバーロ
ード）時の歪の発生と内部雑音を少なくすることができ
る。

しかも、負帰還増幅回路の入力容量を共振回路を構成す
るに当たって利用しているため、共振回路を構成するの
に付加する必要のある素子数が最小となり、最低のコス
ト増により実現することができる。

また、受信装置の受信帯域に略一致する通過帯域を有す
るＢＰＦを構成するため帯域外の信号を阻止することが
できるようになり、帯域外信号による妨害を受けづらく
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高周波増幅回路の一実施例を示す
回路図、第２図は第１図の回路のり１を音等価回路、第３図は一
般的な増幅回路の等個入力雑音と信号源抵抗との関係を
示す図、第４図は第１図の回路における負帰還増幅回路の具体的
な回路例を示す回路図、第５図は第４図の回路により得られる周波数特性を示す
特性図、第６図は第４図の回路により得られる雑音指数特性を示
す特性図、第７図は第４図の回路により得られる相互変調特性を示
す特性図、第８図は本発明による回路を縦続接続した回路を示す図
、第９図は従来の回路例を示す回路図である。Ａ・・・負帰還増幅回路、Ｃ９・・・負帰還増幅回路の
入力容量、２・・・回路網、Ｌ・・・インダクタンスコ
イル、ＡＮＴ・・・アンテナ。

Claims

【特許請求の範囲】アンテナで受信した受信信号を高周波増幅する負帰還増
幅回路を有する高周波増幅回路において、前記負帰還増
幅回路の入力に前記負帰還増幅回路の入力容量と共に共
振回路を構成する回路網を設け、前記共振回路の共振周
波数を受信帯域内に設定して受信帯域に略一致した通過
帯域を有する帯域通過フィルタを形成した、ことを特徴とする高周波増幅回路。