JPWO2011118020A1 - 受信装置 - Google Patents

Abstract

アンテナ１からの信号経路である信号線Ｌ３１に介在させたスイッチングダイオード３３と、アンテナ２からの信号経路である信号線Ｌ３２に介在させたスイッチングダイオード３４とをアンテナ部３に設け、信号線Ｌ３１と信号線Ｌ３２とを各々のスイッチングダイオード３３，３４の介在後に接続してから同軸ケーブル４に接続するように構成し、スイッチングダイオード３４のオンオフが同軸ケーブル４を流れる直流電流の方向に依存し、且つ当該オンオフは互いに逆の関係とし、チューナ部５に備えられた制御回路５３により同軸ケーブル４を流れる直流電流の方向を制御するように構成した。

Description

本願は、複数のアンテナからの信号を入力するアンテナ部と、当該アンテナ部から出力された信号を同軸ケーブルを介して受信するチューナ部と、を備える受信装置の技術分野に関する。

この種の受信装置として、例えば移動体等に搭載されるダイバーシティ受信機が知られている。従来のダイバーシティ受信機において、アンテナ部は、各アンテナに対応する各アンテナアンプを備える。各アンテナアンプは、夫々に対応するアンテナにより受信された信号を増幅する。そして、各アンテナアンプにより増幅された信号は、夫々に対応する同軸ケーブルを介してチューナ部に入力される。一方、チューナ部は、各同軸ケーブルに対応する制御用スイッチング素子、及びダイバーシティ制御部等を備える。ダイバーシティ制御部は、受信品質を検出して何れか一方の上記制御用スイッチング素子をオンさせることでアンテナの切り換え制御を行うようになっている。

しかしながら、このような構成では、上記同軸ケーブルがアンテナと同数必要になるため、コスト面及び配線作業面等で不都合があった。

一方、特許文献１に開示された技術では、２つのアンテナを切り換えるための回路をアンテナアンプ側に設けることで、アンテナアンプとチューナとの間の信号線を減らすことが可能になっている。

特開２００４−１７２８８４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるように、複数のアンテナを切り換えるための回路をアンテナアンプ側に設けた場合であっても、チューナからアンテナアンプに所定の制御信号（特許文献１では、ダイバーシチ切替信号Ｓ２）を送信するための信号線が必要となり、その分、コスト面及び配線作業面等で不都合が生じる。

そこで、本願は、このような不都合の解決を課題の一例として、チューナ部からアンテナ部に所定の制御信号を送信するための信号線を必要とすることなく、複数のアンテナにより受信された信号をアンテナ部からチューナ部に送信するための同軸ケーブルの数を削減することが可能な受信装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数のアンテナにより受信された信号を入力するアンテナ部と、当該アンテナ部から出力された信号を同軸ケーブルを介して入力するチューナ部と、を備える受信装置であって、前記アンテナ部は、第一のアンテナに接続される第一の回路と、第二のアンテナに接続される第二の回路と、前記第一の回路の出力端に接続される第一の信号線に介在し、当該第一の信号線の導通と非導通とをオンオフにより切り換える第一のスイッチング素子と、前記第二の回路の出力端に接続される第二の信号線に介在し、当該第二の信号線の導通と非導通とをオンオフにより切り換える第二のスイッチング素子と、前記第一の信号線と前記第二の信号線とを、各々の前記スイッチング素子の介在後に接続し、且つ前記同軸ケーブルに接続される接続部と、を備え、前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子の前記オンオフは前記同軸ケーブルを流れる直流電流の方向に依存し、且つ当該オンオフは互いに逆の関係にあり、前記チューナ部は、前記同軸ケーブルとチューナとを接続する第三の信号線に接続され、前記同軸ケーブルを流れる直流電流の方向を制御する制御回路を備えることを特徴とする。

本実施形態に係るダイバーシティ受信機の構成例を示す図である。 （Ａ）は、トランジスタ５３ｃがオン状態のときに、ダイバーシティ受信機Ｒ内の回路を流れる直流電流の経路を示す図である。（Ｂ）は、トランジスタ５３ｃがオフ状態のときに、ダイバーシティ受信機Ｒ内の回路を流れる直流電流の経路を示す図である。 第一及び第二のスイッチング素子の一例としてトランジスタを適用した場合におけるダイバーシティ受信機の構成例を示す図である。

以下、本願の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、ラジオ等のダイバーシティ受信機に対して本願の受信装置を適用した場合の実施形態である。

先ず、図１を参照して、本実施形態に係るダイバーシティ受信機の構成及び機能について説明する。なお、本実施形態に係るダイバーシティ受信機は、例えば車両等の移動体に搭載される。

図１は、本実施形態に係るダイバーシティ受信機の構成例を示す図である。

図１に示すように、本実施形態に係るダイバーシティ受信機Ｒは、アンテナ１（第一のアンテナの一例）、アンテナ２（第二のアンテナの一例）、アンテナ部３、同軸ケーブル４、及びチューナ部５を備えて構成されている。

なお、アンテナ部３とチューナ部５とは物理的に分離され、例えば移動体内の互いに異なる場所に設置される。また、アンテナ部３とチューナ部５には、電源Ｖｃｃから電源線Ｌｖを介して電力供給を受けるようになっている。

アンテナ部３は、放送局から放送され、アンテナ１，２により受信された信号（放送電波に係る高周波信号）を入力する。アンテナ部３は、アンテナアンプ３１、アンテナアンプ３２、スイッチングダイオード３３（第一のスイッチング素子の一例）、及びスイッチングダイオード３４（第二のスイッチング素子の一例）等を備えている。

アンテナアンプ３１は、信号線Ｌ１を介してアンテナ１に接続（電気的に接続、以下同様）され、アンテナ１からの信号を増幅する。一方、アンテナアンプ３２は、信号線Ｌ２を介してアンテナ２に接続され、アンテナ２からの信号を増幅する。

スイッチングダイオード３３は、アンテナアンプ３１の出力端Ｔ３１に接続された信号線Ｌ３１（第一の信号線の一例）に介在し、当該信号線（信号経路）Ｌ３１の導通と非導通とをオンオフにより切り換える。一方、スイッチングダイオード３４は、アンテナアンプ３２の出力端Ｔ３２に接続された信号線Ｌ３２（第二の信号線の一例）に介在し、当該信号線Ｌ３２の導通と非導通とをオンオフにより切り換える。そして、スイッチングダイオード３３とスイッチングダイオード３４のオンオフ（ＯＮ／ＯＦＦ）は、同軸ケーブル４を流れる直流電流の方向に依存し、且つ当該オンオフは互いに逆の関係にある。

また、アンテナ部３は、信号線Ｌ３１と信号線Ｌ３２とを各々のスイッチングダイオード３３，３４の介在後に接続する接続部３５を備えている。接続部３５は、信号線Ｌ３を介して同軸ケーブル４に接続されている。そして、スイッチングダイオード３３のアノードが信号線Ｌ３１のアンテナアンプ３１の出力端Ｔ３１側に接続され、当該スイッチングダイオード３３のカソードが信号線Ｌ３１の接続部３５側に接続されている。一方、スイッチングダイオード３４のカソードが信号線Ｌ３２のアンテナアンプ３２の出力端Ｔ３２側に接続され、スイッチングダイオード３４のアノードが信号線Ｌ３２の接続部３５側に接続されている。つまり、スイッチングダイオード３３とスイッチングダイオード３４は、接続部３５に対して極性が互いに逆になっている。

また、アンテナアンプ３１の出力端Ｔ３１とスイッチングダイオード３３間の信号線Ｌ３１には、直流電流を遮断するためのキャパシタ（コンデンサ）Ｃ３１が介在している。なお、アンテナアンプ３１とキャパシタＣ３１とが直列接続されて構成された回路は、第一の回路の一例である。一方、アンテナアンプ３２の出力端Ｔ３２とスイッチングダイオード３４間の信号線Ｌ３２には、直流電流を遮断するためのキャパシタＣ３２が介在している。なお、アンテナアンプ３２とキャパシタＣ３２とが直列接続されて構成された回路は、第二の回路の一例である。

なお、アンテナアンプ３１，３２は、微弱電波に係る信号を増幅するためのものであるが、必ずしもアンテナ部３に備えられる必要はない。また、アンテナアンプ３１，３２の代わりに（或いはアンテナアンプ３１，３２と併用して）、アンテナマッチング回路を、第一，第二の回路としてアンテナ部３に備えるように構成しても良い。アンテナマッチング回路とは、インピーダンスマッチング回路、フィールター回路、共振回路、及び反共振回路等の受信信号伝送等に使用される全ての回路をいう。

更に、アンテナ部３において、スイッチングダイオード３３のアノード側の信号線Ｌ３１と、スイッチングダイオード３４のカソード側の信号線Ｌ３２には、夫々、高周波に対して高インピーダンス（つまり、高周波の交流電流を遮断）を有するインダクタ（コイル）Ｉ３１，Ｉ３２を介して分圧回路３６が接続されている。分圧回路３６により、電源電圧（Ｖｃｃ：第二の電圧の一例）を例えば１／２に分圧した電圧（第一の電圧の一例）Ｖａ（＜Ｖｃｃ）が、スイッチングダイオード３３のアノード側の信号線Ｌ３１と、スイッチングダイオード３４のカソード側の信号線Ｌ３２とに、夫々、印加されるようになっている。なお、このＶａは１／２Ｖｃｃでなくとも良く、スイッチングダイオード３３，３４がオンオフできる程度の電圧（例えば、0.6〜0.7V程度）であれば良い。

一方、チューナ部５は、アンテナ部３から出力された信号を同軸ケーブル４を介して入力する。チューナ部５は、選択周波数の信号を受信するチューナ５１、ダイバーシティ制御部５２、及び同軸ケーブル４を流れる直流電流の方向を制御する制御回路５３等を備えている。

制御回路５３は、同軸ケーブル４とチューナ５１とを接続するための信号線Ｌ５（第三の信号線の一例）に接続部５４で接続されている。制御回路５３は、信号線Ｌ５と電源Ｖｃｃとを、インダクタＩ５３ａ及び電流制限用の抵抗Ｒ５３ａ（Ｉ５３ａとＲ５３ａの直列回路）を介して接続し、且つ、信号線Ｌ５を、インダクタＩ５３ｂ、電流制限用の抵抗Ｒ５３ｂ、及びトランジスタ５３ｃ（Ｉ５３ｂとＲ５３ｂと５３ｃの直列回路）を介して接地するように構成されている。インダクタＩ５３ａ，Ｉ５３ｂは、高周波に対して高インピーダンスを有する。なお、トランジスタ５３ｃは、制御用スイッチング素子の一例である。そして、制御回路５３は、トランジスタ５３ｃのオンオフが制御されることより同軸ケーブル４を流れる直流電流の方向を制御するようになっている。トランジスタ５３ｃのオンオフ制御は、ダイバーシティ制御部５２からトランジスタ５３ｃのベース（ゲート）に抵抗Ｒ５３ｄを介して印加される制御電圧（ハイ又はローレベルの電圧）により行われる。すなわち、ダイバーシティ制御部５２は、受信品質（電界強度やＳ／Ｎ比など）を検出し、この検出結果に基づき、制御電圧によりトランジスタ５３ｃのオンオフ制御を行う。これにより、アンテナ１，２の切り換えが行われる。つまり、同軸ケーブル４を流れる直流電流の方向により、アンテナ１又はアンテナ２の何れか一方が選択される。なお、トランジスタ５３ｃは、バイポーラトランジスタであっても、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であっても良い。

なお、接続部５４とチューナ５１間の信号線Ｌ５には、直流電流を遮断するためのキャパシタＣ５１が介在している。

次に、図２を参照して、本実施形態に係るダイバーシティ受信機Ｒの動作について説明する。

図２（Ａ）は、トランジスタ５３ｃがオン状態のときに、ダイバーシティ受信機Ｒ内の回路を流れる直流電流の経路を示す図である。一方、 図２（Ｂ）は、トランジスタ５３ｃがオフ状態のときに、ダイバーシティ受信機Ｒ内の回路を流れる直流電流の経路を示す図である。

先ず、アンテナ１が選択されている場合、チューナ部５におけるダイバーシティ制御部５２からトランジスタ５３ｃのベースにハイレベルの制御電圧が出力され、トランジスタ５３ｃはオン状態にある。この状態では、図２（Ａ）に示すように、同軸ケーブル４には、アンテナ部３側からチューナ部５側に向かって（矢印方向に）直流電流が流れ、アンテナ部３におけるスイッチングダイオード３３がオン状態にあることで信号線Ｌ３１が導通している。これにより、アンテナ１で受信された信号は、アンテナアンプ３１で増幅され、信号線Ｌ３１、スイッチングダイオード３３、信号線Ｌ３、同軸ケーブル４、及び信号線Ｌ５を通りチューナ５１に導かれて入力される。このとき、スイッチングダイオード３４はオフ状態にあるため、信号線Ｌ３２は非導通である。

一方、例えばアンテナ１による受信品質が悪くなった場合、ダイバーシティ制御部５２は、アンテナ２を選択するべく、ローレベルの制御電圧をトランジスタ５３ｃのベースに出力することでトランジスタ５３ｃはオンからオフに切り換えられる。すると、電源Ｖｃｃが、インダクタＩ５３ａ及び抵抗Ｒ５３ａを介して接続部５４に現れる。一方、アンテナ部３におけるスイッチングダイオード３４のカノードの電圧は、分圧回路３６から印加されたＶａ（例えば１／２Ｖｃｃ）であるので、図２（Ｂ）に示すように、同軸ケーブル４には、チューナ部５側からアンテナ部３側に向かって（矢印方向に）直流電流が流れ、アンテナ部３におけるスイッチングダイオード３４がオフからオンに切り換えられることで信号線Ｌ３２が非導通から導通に切り換えられる。これにより、アンテナ２で受信された信号は、アンテナアンプ３２で増幅され、信号線Ｌ３２、スイッチングダイオード３４、信号線Ｌ３、同軸ケーブル４、及び信号線Ｌ５を通りチューナ５１に導かれて入力される。このとき、スイッチングダイオード３３はオンからオフに切り換えられるため、信号線Ｌ３１は導通から非導通に切り換えられる。

以上説明したように、上記実施形態によれば、アンテナ１からの信号経路である信号線Ｌ３１に介在させたスイッチングダイオード３３と、アンテナ２からの信号経路である信号線Ｌ３２に介在させたスイッチングダイオード３４とをアンテナ部３に設け、信号線Ｌ３１と信号線Ｌ３２とを各々のスイッチングダイオード３３，３４の介在後に接続してから同軸ケーブル４に接続するように構成し、スイッチングダイオード３４のオンオフが同軸ケーブル４を流れる直流電流の方向に依存し、且つ当該オンオフは互いに逆の関係とし、チューナ部５に備えられた制御回路５３により同軸ケーブル４を流れる直流電流の方向を制御するように構成したので、チューナ部５からアンテナ部３に所定の制御信号を送信するための信号線を必要とすることなく、複数のアンテナにより受信された信号をアンテナ部３からチューナ部５に送信するための同軸ケーブル４の本数を削減することができる。例えば２つのアンテナの場合、１つの同軸ケーブルで構成することができる。そのため、コストダウンと軽量化を図ることができる。

しかも、スイッチングダイオード３３，３４をアンテナ部３に設けた簡単な構成とし、制御信号としての直流電流を、アンテナ１又は２により受信された信号の経路と同じ同軸ケーブル４に重畳することにより、スイッチングダイオード３３，３４のオンオフを制御してアンテナ１，２の切り換え制御を行うことができる。

更に、上記実施形態によれば、従来のチューナ部において各同軸ケーブルに対応して備えられていた制御用スイッチング素子を減らすこともできる。

なお、上記実施形態においては、第一及び第二のスイッチング素子の一例としてスイッチングダイオード３３，３４を適用した場合について示したが、第一及び第二のスイッチング素子の一例としてトランジスタを適用しても良い。

図３は、第一及び第二のスイッチング素子の一例としてトランジスタを適用した場合におけるダイバーシティ受信機の構成例を示す図である。なお、図３に示す例において、図１に示す構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図３に示すダイバーシティ受信機Ｓでは、第一のスイッチング素子としてｎｐｎトランジスタ３７が適用され、第二のスイッチング素子としてｐｎｐトランジスタ３８が適用されている。

ｎｐｎトランジスタ３７は、アンテナアンプ３１の出力端Ｔ３１に接続された信号線Ｌ３１に介在し、当該信号線Ｌ３１の導通と非導通とをオンオフにより切り換える。一方、ｐｎｐトランジスタ３８は、アンテナアンプ３２の出力端Ｔ３２に接続された信号線Ｌ３２に介在し、当該信号線Ｌ３２の導通と非導通とをオンオフにより切り換える。そして、ｎｐｎトランジスタ３７とｐｎｐトランジスタ３８のオンオフは、同軸ケーブル４を流れる直流電流の方向に依存し、且つ当該オンオフは互いに逆の関係にある。

そして、ｎｐｎトランジスタ３７のコレクタが信号線Ｌ３１のアンテナアンプ３１の出力端Ｔ３１側に接続され、当該ｎｐｎトランジスタ３７のエミッタが信号線Ｌ３１の接続部３５側に接続されている。一方、ｐｎｐトランジスタ３８のコレクタが信号線Ｌ３２のアンテナアンプ３２の出力端Ｔ３２側に接続され、ｐｎｐトランジスタ３８のエミッタが信号線Ｌ３２の接続部３５側に接続されている。また、ｎｐｎトランジスタ３７のベース及びｐｎｐトランジスタ３８のベースは、夫々、分圧回路３６に電気的に接続されている。

このような構成において、トランジスタ５３ｃがオン状態にあるとき、同軸ケーブル４には、アンテナ部３側からチューナ部５側の方向に直流電流が流れ、アンテナ部３におけるｎｐｎトランジスタ３７がオン状態にある（ｎｐｎトランジスタ３７のベース−エミッタ間に順方向バイアスがかかる）ことで信号線Ｌ３１が導通している。これにより、アンテナ１で受信された信号は、アンテナアンプ３１で増幅され、信号線Ｌ３１、ｎｐｎトランジスタ３７、信号線Ｌ３、同軸ケーブル４、及び信号線Ｌ５を通りチューナ５１に導かれて入力される。このとき、ｐｎｐトランジスタ３８はオフ状態にあるため、信号線Ｌ３２は非導通である。

一方、例えばアンテナ１による受信品質が悪くなった場合、ダイバーシティ制御部５２によりトランジスタ５３ｃがオンからオフに切り換えられると、同軸ケーブル４には、チューナ部５側からアンテナ部３側の方向に直流電流が流れ、アンテナ部３におけるｐｎｐトランジスタ３８がオフからオンに切り換えられることで信号線Ｌ３２が非導通から導通に切り換えられる。これにより、アンテナ２で受信された信号は、アンテナアンプ３２で増幅され、信号線Ｌ３２、ｐｎｐトランジスタ３８、信号線Ｌ３、同軸ケーブル４、及び信号線Ｌ５を通りチューナ５１に導かれて入力される。このとき、ｐｎｐトランジスタ３８はオンからオフに切り換えられるため、信号線Ｌ３１は導通から非導通に切り換えられる。

なお、上記実施形態においては、ダイバーシティ受信機に２つのアンテナ１，２が備えられる場合を例にとって説明したが、これに限定されるものではなく、４つ以上（２の倍数）のアンテナが備えられる場合であっても、２つのアンテナの組毎に本発明は適用することができる（例えばアンテナが４つの場合は同軸ケーブルは２本で構成することができる）。

１ アンテナ
２ アンテナ
３ アンテナ部
４ 同軸ケーブル
５ チューナ部
３１ アンテナアンプ
３２ アンテナアンプ
３３ スイッチングダイオード
３４ スイッチングダイオード
３５ 接続部
３６ 分圧回路
３７ ｎｐｎトランジスタ
３８ ｐｎｐトランジスタ
５１ チューナ
５２ ダイバーシティ制御部
５３ 制御回路
５４ 接続部
Ｒ ダイバーシティ受信機

Claims (6)

1. 複数のアンテナにより受信された信号を入力するアンテナ部と、当該アンテナ部から出力された信号を同軸ケーブルを介して入力するチューナ部と、を備える受信装置であって、
   前記アンテナ部は、
   第一のアンテナに接続される第一の回路と、
   第二のアンテナに接続される第二の回路と、
   前記第一の回路の出力端に接続される第一の信号線に介在し、当該第一の信号線の導通と非導通とをオンオフにより切り換える第一のスイッチング素子と、
   前記第二の回路の出力端に接続される第二の信号線に介在し、当該第二の信号線の導通と非導通とをオンオフにより切り換える第二のスイッチング素子と、
   前記第一の信号線と前記第二の信号線とを、各々の前記スイッチング素子の介在後に接続し、且つ前記同軸ケーブルに接続される接続部と、
   を備え、
   前記第一のスイッチング素子と前記第二のスイッチング素子の前記オンオフは前記同軸ケーブルを流れる直流電流の方向に依存し、且つ当該オンオフは互いに逆の関係にあり、
   前記チューナ部は、
   前記同軸ケーブルとチューナとを接続する第三の信号線に接続され、前記同軸ケーブルを流れる直流電流の方向を制御する制御回路を備えることを特徴とする受信装置。
2. 請求項１に記載の受信装置において、
   前記第一のスイッチング素子は、スイッチングダイオードであり、当該スイッチングダイオードのアノードが前記第一の信号線の前記第一の回路の出力端側に接続され、当該スイッチングダイオードのカソードが前記第一の信号線の前記接続部側に接続され、
   前記第二のスイッチング素子は、スイッチングダイオードであり、当該スイッチングダイオードのカソードが前記第二の信号線の前記第二の回路の出力端側に接続され、当該スイッチングダイオードのアノードが前記第二の信号線の前記接続部側に接続されていることを特徴とする受信装置。
3. 請求項２に記載の受信装置において、
   前記第一のスイッチング素子のアノード側の前記第一の信号線と、前記第二のスイッチング素子のカソード側の前記第二の信号線には、夫々、第一の電圧が印加され、
   前記制御回路は、
   前記第三の信号線と前記第一の電圧より高い第二の電圧を供給する電源とをインダクタ及び抵抗を介して接続し、且つ、前記第三の信号線をインダクタ、抵抗、及び制御用スイッチング素子を介して接地し、前記制御用スイッチング素子のオンオフが制御されることより前記同軸ケーブルを流れる直流電流の方向を制御することを特徴とする受信装置。
4. 請求項１に記載の受信装置において、
   前記第一のスイッチング素子は、ｎｐｎトランジスタであり、当該ｎｐｎトランジスタのコレクタが前記第一の信号線の前記第一の回路の出力端側に接続され、当該ｎｐｎトランジスタのエミッタが前記第一の信号線の前記接続部側に接続され、
   前記第二のスイッチング素子は、ｐｎｐトランジスタであり、当該ｐｎｐトランジスタのコレクタが前記第二の信号線の前記第二の回路の出力端側に接続され、当該ｐｎｐトランジスタのエミッタが前記第二の信号線の前記接続部側に接続されていることを特徴とする受信装置。
5. 請求項４に記載の受信装置において、
   前記ｎｐｎトランジスタのベースと、前記ｐｎｐトランジスタのベースには、夫々、第一の電圧が印加され、
   前記制御回路は、
   前記第三の信号線と前記第一の電圧より高い第二の電圧を供給する電源とをインダクタ及び抵抗を介して接続し、且つ、前記第三の信号線をインダクタ、抵抗、及び制御用スイッチング素子を介して接地し、前記制御用スイッチング素子のオンオフが制御されることより前記同軸ケーブルを流れる直流電流の方向を制御することを特徴とする受信装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の受信装置において、
   前記第一の回路及び前記第二の回路は、夫々、前記アンテナからの信号を増幅するアンプと、キャパシタとが直列接続されて構成されていることを特徴とする受信装置。

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