KR20040044332A

KR20040044332A - 정합기

Info

Publication number: KR20040044332A
Application number: KR1020030073291A
Authority: KR
Inventors: 히비노야스히로; 카미모토류이치; 이토아키라
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2004-05-28
Also published as: US7142833B2; US20040130667A1; TW200421668A; DE60315938D1; EP1422823A2; DE60315938T2; JP3915674B2; CN1276543C; EP1422823A3; EP1422823B1; TWI272740B; JP2004172958A; CN1503401A; KR100769549B1

Abstract

본 발명은 제 1 인덕터의 인덕턴스를 전환하는 전환수단을 갖고, 전환수단에 의해 제 1 인덕터가 VHF대의 저주파대와 VHF대의 고주파대에서는 인덕턴스 특성을 나타냄과 더불어, UHF대에서는 커패시턴스 특성을 나타내도록 설정할 수 있는 정합기이다. 이로 인해, VHF대의 저주파대와 VHF대의 고주파대의 2회로의 전환만으로, VHF대의 저주파대와 VHF대의 고주파대 각각에 대해 정합이 취해짐과 더불어, UHF대에 대해서는 커패시턴스 특성으로 되기 때문에, 각각의 신호 전달시의 손실을 적게 할 수 있고, 회로를 간소화할 수 있어, 소형 및 저가격의 정합기를 실현할 수 있다.

Description

정합기{MATCHING APPARATUS}

본 발명은 텔레비전 방송의 수신 등에 이용되는 정합기에 관한 것이다.

이하, 종래 정합기에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 도 12는 종래 정합기의 블록도이다. VHF대와 UHF대의 신호를 수신하는 안테나(1)는 약 500MHz에서부터 900MHz까지의 고주파 신호가 입력된다. 안테나(1)의 출력이 접속된 정합기(12)는 입력단자(2)와 출력단자(3)를 갖고, 출력단자(3)로부터의 출력은 전자튜너(4)로 입력되며, 여기에서 희망 채널의 신호를 선국하여, 소정의 중간주파 신호로 변환한 후, 튜너 출력단자(5)로 출력된다.

이 정합기(2)에서, 입력단자(2)와 출력단자(3) 사이에는 제 1 스위치(6)와 저역통과필터(7)의 제 1 직렬 접속체가 삽입되어 있다. 그리고, 이 제 1 직렬 접속체와 병렬로, 제 2 스위치(8)와 대역통과필터(9)의 제 2 직렬 접속체와, 제 3 스위치(10)와 고역통과필터(11)의 제 3 직렬 접속체가 설치되어 있다. 또한, 저역통과필터(7)의 컷오프 주파수는 VHF 저주파대(일본 채널의 경우는 90MHz에서부터 108MHz, 미국 채널의 경우는 55MHz에서부터 88MHz)의 채널 중에서 가장 높은 주파수와 거의 동등하다. 대역통과필터(9)는 VHF 고주파대(일본 채널의 경우 170MHz에서부터 222MHz, 미국 채널의 경우 170MHz에서부터 216MHz)의 주파수가 통과한다. 고역통과필터(11)의 컷오프 주파수는 UHF 채널(일본 채널의 경우는 470MHz에서부터 770Mhz, 미국 채널의 경우는 470MHz에서부터 806MHz)의 가장 낮은 주파수와 거의동등하다.

이러한 정합기에서, VHF 저주파대의 채널을 수신하는 경우는 제 1 스위치(6)만을 온으로 함으로써, 신호는 저역통과필터(7)로 공급되고, VHF 저주파대 이상의 주파수 신호는 감쇠된다. 다음으로, VHF 고주파대의 채널을 수신하는 경우는 제 2 스위치(8)만을 온으로 함으로써, 신호는 대역통과필터(9)로 공급되고, VHF 고주파대 이외의 주파수 신호는 감쇠된다. 더욱이, UHF대의 채널을 수신하는 경우는 제 3 스위치(10)만을 온으로 함으로써, 신호는 고역통과필터(11)로 공급되고, UHF대 이하의 주파수가 감쇠된다. 그리고, 이들 필터회로에서는 각각에 입력되는 주파수에 대해 안테나와 튜너 사이에서의 임피던스 정합을 행하는 것이었다.

그러나, 이러한 종래 정합기에서는 각각의 주파수대에 대해, 각각의 주파수대로 정합시키는 필터를 갖고 있기 때문에, 회로는 복잡하게 되어 대형화되는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하는 것으로, 소형의 정합기를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

이 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 정합기는 입력단자와 출력단자 사이에 접속된 커패시터; 이 커패시터의 입력과 그라운드 사이에 접속된 제 1 인덕터; 상기 커패시터의 출력과 그라운드 사이에 접속된 제 2 인덕터; VHF대의 저주파대와 VHF대의 고주파대를 전환하는 전환수단을 구비하며, 전환수단은 적어도 제 1 인덕터의 값을 전환하고, 이 제 1 인덕터가 VHF대의 저주파대와 VHF대의 고주파대에서는 인덕턴스 특성을 나타냄과 더불어, UHF대에서는 커패시터 특성을 나타내는 것이다.

이로 인해, VHF대의 저주파대와 VHF대의 고주파대의 2회로의 전환만으로, VHF대의 저주파대와 VHF대의 고주파대 각각에 대해 정합이 취해짐과 더불어, UFH대에 대해서도 커패시턴스 특성으로 되기 때문에, 손실이 적게 각각의 신호를 전달할 수 있으며, 회로를 간소화할 수 있어, 소형 및 저가격의 정합기를 실현할 수 있다.

본 발명의 추가 목적과 이점은 이후에 상세하게 설명하는 바람직한 실시예로부터 명확하게 되며, 이는 첨부된 도면을 참조하여 충분히 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에서의 정합기의 블록도.

도 2a 및 2b는 본 발명의 실시예 1에서의 제 3 인덕터와 제 4 인덕터의 리액턴스 특성도.

도 3은 본 발명의 실시예 1에서의 VHF 저주파대 수신시의 등가 회로도.

도 4는 본 발명의 실시예 1에서의 VHF 고주파대 수신시의 등가 회로도.

도 5는 본 발명의 실시예 1에서의 UHF 수신시의 등가 회로도.

도 6은 본 발명의 실시예 1에서의 UHF 수신시의 등가 회로도.

도 7은 본 발명의 실시예 1에서의 VHF 수신시의 안테나와 정합기의 스미트챠트.

도 8은 본 발명의 실시예 1에서의 UHF 수신시의 안테나와 정합기의 스미스챠트.

도 9는 본 발명의 실시예 2에서의 정합기의 회로도.

도 10은 본 발명의 실시예 2에서의 부품 배치도.

도 11은 본 발명의 실시예 3에서의 정합기를 이용한 고주파 수신장치의 설명도.

도 12는 종래 정합기의 블록도.

(실시예 1)

이하, 실시예 1에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예 1에서의 정합기의 블록도이다. 안테나(21)는 약 50MHz에서부터 900MHz까지의 텔레비전 방송파가 입력되는 안테나로, 길이가 약 40mm의 봉 형상이다. 이 안테나(21)는 황동으로 형성되기 때문에, 안테나의 저항치는 작아지고, 고주파 신호의 손실은 작아져, 수신 감도가 양호한 안테나를 얻을 수 있다.

정합기(23)는 안테나(21)에 접속되는 입력단자(22)와, 출력단자(24)를 갖는다. 이 출력단자(24)에는 전자튜너(25)가 접속된다. 이 전자튜너(25)에 의해 희망 채널만을 선국하여, 일본 채널에서는 58.75MHz, 미국 채널에서는 45.75MHz의 중간 주파수 신호로 변환되어, 튜너 출력단자(26)로 공급된다.

다음으로, 전자튜너(25)에 대해 상세하게 설명한다. 이 전자튜너(25)는 VHF대, UHF대의 신호를 수신하는 것으로, 정합기(23)의 출력단자(24)에 접속된 튜너 입력단자(27)를 갖는다. 이 튜너 입력단자(27)는 UHF대의 신호를 감쇠시키는 저역통과필터(28)와 VHF대의 신호를 감쇠시키는 고역통과필터(29)에 접속된다. 상기 저역통과필터(28)의 한쪽 출력은 VHF 저주파대 신호 수신부(30)로 공급되고, 저역통과필터(28)의 다른쪽 출력은 VHF 고주파대 신호 수신부(31)로 공급된다. 한편, 고역통과필터(29)의 출력은 UHF대 신호 수신부(32)에 접속되고, 이 UHF대 신호 수신부(32)의 출력과, VHF 저주파대 신호 수신부(30)의 출력과, VHF 고주파대 신호 수신부(31)의 출력이 튜너 출력단자(26)에 접속된다.

또한, VHF 저주파대 신호 수신부(30)는

하나의 동조회로로 구성되는 단동조형 필터(41);

이 단동조형 필터(41)의 출력이 접속되는 고주파 증폭기(42);

이 고주파 증폭기(42)의 출력이 접속됨과 더불어, 2개의 동조회로로 구성되는 복동조형 필터(43); 및

이 복동조형 필터(43)의 출력이 그 한쪽 입력에 접속됨과 더불어 다른쪽 입력에는 제 1 국부 발진기(44)의 출력이 접속되는 제 1 혼합기(45)로 형성된다.

VHF 고주파대 신호 수신부(31)나 UHF대 신호 수신부(32)에 대해서도 VHF 저주파대 신호 수신부(30)와 동일한 구성이 된다. 우선, VHF 고주파대 신호 수신부(31)에서는 단동조형 필터(46), 고주파 증폭기(47), 복동조형 필터(48), 제 2 국부 발진기(49) 및 제 2 혼합기(50)가 상기 순서대로 접속된다. 또한, UHF대 신호 수신부(32)에서는 단동조형 필터(51), 고주파 증폭기(52), 복동조형 필터(53),제 3 국부 발진기(54) 및 제 3 혼합기(55)가 상기 순서대로 접속된다.

다음으로, 혼합기(23)에 대해 상세하게 설명한다. 정합기(23)의 입력단자(22)에는 제 1 커패시터(60)가 접속되고, 이 제 1 커패시터(60)와 출력단자(24) 사이에는 제 2 커패시터(61)가 삽입되며, 제 1 커패시터(60)와 제 2 커패시터(61)의 접속점(80)과 그라운드 사이에는 제 2 인덕터(65)가 삽입된다.

제 1 인덕터(62)는 인덕터(62a)와 인덕터(62b)의 직렬 접속체로, 인덕터(62a)가 입력단자(22)측에 설치되고, 인덕터(62a)와 인덕터(62b)의 접속점(63)과 그라운드 사이에는 제 1 스위치(SW1; 64)가 삽입된다. 제 2 인덕터(65)는 인덕터(65a)와 인덕터(65b)의 직렬 접속체로, 인덕터(65a)가 제 1 커패시터(60)측에 설치되고, 인덕터(65a)와 인덕터(65b)의 접속점(66)과 그라운드 사이에는 제 2 스위치(SW2; 67)가 삽입된다. 또한, 이들 제 1 스위치(64)와 제 2 스위치(67)는 정합기(23)에 설치된 제어단자(68)에 접속되어, 2개의 스위치의 온·오프를 교대로 연동하여 동작시킬 수 있다. 실시예 1에서는 전환수단의 일예로서 제 1 스위치(64)와 제 2 스위치(67)를 이용하여 설명한다.

다음으로, 도 2a 및 도 2b에 본 실시예에 사용되는 인덕터의 리액턴스 특성도의 개념도를 나타낸다. 도 2a는 인덕터(62a) 또는 인덕터(65a)의 리액턴스 특성이고, 도 2b는 인덕터(62b) 또는 인덕터(65b)의 리액턴스 특성을 나타낸다. 도 2a 및 도 2b에 있어서, 가로축(71)은 주파수를 표시하고, 세로축(72)은 리액턴스를 표시한다. 세로축(72)의 플러스 방향이 인덕턴스 특성을 나타내고, 마이너스 방향이 커패시턴스 특성을 나타낸다.

여기서, 실시예 1에서는 도 2a에 나타낸 바와 같이, 인덕터(62a)와 인덕터(65a)는 VHF 저주파대의 주파수대역(73)과 VHF 고역의 주파수대역(74)에서 인덕턴스 특성을 나타내고, UHF대의 주파수대역(75)에서 커패시턴스 특성을 나타내는 것을 알 수 있다. 즉, 이것은 인덕터(62a)와 인덕터(65a)를, 그들의 자기공진 주파수(76)가 VHF 고주파대의 주파수대역(74)의 가장 높은 주파수(74a)(이후 VHF 고주파대의 하이엔드(high-end)로 칭함)와 UHF대의 주파수대역(75)의 가장 낮은 주파수(75a)(이후 UHF대의 로우엔드(low-end)로 칭함) 사이가 되도록 설정함으로써 실현할 수 있다.

한편, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 인덕터(62b)와 인덕터(65b)는 VHF 저주파대의 주파수대역(73)에서 인덕턴스 특성을 나타내고, UHF대의 주파수대역(75)에서 커패시턴스 특성을 나타낸다. 즉, 이것은 인덕터(62b)와 인덕터(65b)의 자기 공진 주파수(77)가 VHF 저주파대의 주파수대역(73)의 가장 높은 주파수(73a)(이후 VHF 저주파대의 하이엔드로 칭함)와 UHF대의 로우엔드(75a) 사이가 되도록 함으로써 실현할 수 있다. 이들 수신 주파수와 각각의 인덕터의 관계를 정리하면, 표 1에 나타낸 바와 같이 된다.

대역	VHF 저주파대	VHF 고주파대	UHF
주파수	90MHz 내지 108MHz	170MHz 내지 222MHz	470MHz 내지 770MHz
L1	인덕턴스	인덕턴스	커패시턴스
L2	인덕턴스	인덕턴스또는 커패시턴스	커패시턴스
L3	인덕턴스	인덕턴스	커패시턴스
L4	인덕턴스	인덕턴스또는 커패시턴스	커패시턴스

다음으로, 이상과 같이 구성된 본 실시예에서의 정합기의 수신시의 동작에 대해 설명한다. 도 3 내지 도 5는 정합기의 등가 회로도를 나타내며, 도 3은 VHF 저주파대의 신호를 수신하는 경우이고, 도 4는 VHF 고주파대의 신호를 수신하는 경우이며, 도 5는 UHF대의 신호를 수신하는 경우를 나타낸다.

그리고, 본 실시예 1에서의 정합기(23)는 표 2에 나타낸 바와 같이, VHF 저주파대를 수신하는 경우에는 제 1 스위치(SW1; 64)와 제 2 스위치(SW2; 67)를 동시에 오프로 하고, VHF 고주파대를 수신하는 경우에는 제 1 스위치(SW1; 64)와 제 2 스위치(SW2; 67)를 동시에 온으로 한다. 또한, UHF대의 신호를 수신하는 경우는 제 1 스위치(64)와 제 2 스위치(67)를, 동시에 온 또는 동시에 오프 중 어느쪽으로 하여도 무방하다.

대역	VHF 저주파대	VHF 고주파대	UHF
주파수	90MHz 내지 108MHz	170MHz 내지 222MHz	470MHz 내지 770MHz
SW1 & SW2	동시에 오프	동시에 온	동시에 오프 또는 동시에 온

또한, 본 실시예 1에서는 제 1 스위치(SW1; 64)와 제 2 스위치(SW2; 67)를 동시에 오프로 한 경우에, UHF를 수신하도록 하고 있다.

그래서, 우선은 정합기(23)로 VHF 저주파대를 수신하는 경우에 대해 도 3을 이용하여 설명한다. VHF 저주파대를 수신하는 경우는 제 1 스위치(64)와 제 2 스위치(67)가 동시에 오프로 된다. 이로 인해, 도 3에 나타낸 바와 같이 입력단자(22)와 그라운드 사이에는 인덕터(62a)와 인덕터(62b)의 직렬 접속체가 삽입되고, 한편제 1 커패시터(60)와 제 2 커패시터(61)의 접속점과 그라운드 사이에는 인덕터(65a)와 인덕터(65b)의 직렬 접속체가 삽입된다. 그리고, 각각의 인덕터는 직렬로 접속되기 때문에, 이들의 합성 임피던스는 크게 되어, VHF 저주파대의 낮은 주파수에 대해 정합을 맞출 수 있다.

다음으로, VHF 고주파대를 수신하는 경우에 대해 도 4를 이용하여 설명한다. VHF 고주파대의 수신시에는 제 1 스위치(64)와 제 2 스위치(67)가 동시에 온으로 되기 때문에, 인덕터(62a)의 인덕터(62b)측과, 인덕터(65a)의 인덕터(65b)측은 동시에 그라운드로 직결된다. 이로 인해, 도 4에 나타낸 바와 같이 입력단자(22)와 그라운드 사이에는 인덕터(62a)만이 삽입되고, 접속점(80)과 그라운드 사이에는 인덕터(65a)만이 삽입된다. 따라서, VHF 고주파대의 수신시에는 인덕턴스가 작게 되어, VHF 고주파대의 주파수에 대해 정합을 맞출 수 있다.

마지막으로, UHF대의 신호를 수신하는 경우에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 도 5는 스위치(64, 67)가 오프일 때에 UHF대의 신호를 수신하는 경우의 등가 회로도이고, 도 6은 스위치(64, 67)가 온일 때에 UHF대의 신호를 수신하는 경우의 등가 회로도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 모든 인덕터는 UHF대의 신호에 대해 커패시턴스 특성을 나타낸다. 따라서, UHF대의 신호를 수신할 때에는 입력단자(22)와 그라운드 사이나, 접속점(80)과 그라운드 사이에는 도 5 또는 도 6에 나타낸 바와 같이, 각각 커패시턴스 성분이 삽입된 회로로 된다. 이로 인해, UHF대의 신호를 수신할 때에, 이 정합기(23)는 커패시턴스 성분만으로 형성된 것으로서 취급할 수 있게 된다. 본 실시예 1에서는 스위치(64, 67)가 오프일 때에 UHF대의 신호를 수신하도록 하지만, 이 경우 입력단자(22)와 그라운드 사이에는 인덕터(62a)에 의한 커패시턴스 성분(81)과 인덕터(62b)에 의한 커패시턴스 성분(82)의 직렬 접속체가 삽입된 것으로 되고, 접속점(80)과 그라운드 사이에는 인덕터(65a)에 의한 커패시턴스 성분(83)과 인덕터(65b)에 의한 커패시턴스 성분(84)의 직렬 접속체가 삽입된 것으로 된다. 또한, 이 경우에는 인덕터(62a, 65a)의 자기 공진 주파수(76) 및 인덕터(62b, 65b)의 자기 공진 주파수(77)를 함께, VHF 저주파대의 하이엔드(73a)와 UHF대의 로우엔드(75a) 사이에 설정하여도 무방하다.

또한, 스위치(64, 67)가 온일 때에 UHF대의 신호를 수신하여도 무방하다. 그 경우에는 도 6에 나타낸 바와 같이, 입력단자(22)와 그라운드 사이에 인덕터(62a)에 의한 커패시턴스 성분(90)이 삽입되고, 접속점(80)과 그라운드 사이에 인덕터(65a)에 의한 커패시턴스 성분(91)이 삽입된다. 또한, 이 경우에는 인덕터(62a) 및 인덕터(65a)의 자기 공진 주파수(76)를 VHF 고주파대의 하이엔드(74a)와 UHF대의 로우엔드(75a) 사이에 설정하여도 무방하다. 즉, 어떠한 경우에도 통과하는 인덕터의 자기공진 주파수가 수신하는 주파수 대역내에 들어가지 않도록 하는 것이 중요하다.

여기서, 일반적으로 주파수가 높아지면 고주파 신호는 커패시턴스 소자를 통과하기 쉬워진다. 특히, UHF대와 같은 높은 주파수의 신호는 커패시턴스 소자를 통과하기 쉬워지기 때문에, UHF대에서의 각 인덕터에 의한 커패시턴스 성분은 될 수 있는 한 작은 값이 되도록 하는 것이 바람직하다. 그러나, 스위치(64, 67)가 온일 때에 UHF대의 신호를 수신하는 경우는 인덕터의 공진 주파수를 VHF 고주파대의 하이엔드(74a)와 UHF대의 로우엔드 사이에 설정할 필요가 있고, UHF대 중에서의 낮은 주파수에 대해 인덕터의 커패시턴스 성분은 커지기 때문에, UHF대 중에서의 낮은 주파수에서의 신호의 손실이 크게 되기 쉽다.

따라서, 본 실시예 1에서는 스위치(64, 67)를 오프할 때에 UHF대의 신호를 수신하도록 한다. 이로 인해, UHF 수신시에는 입력회로(22)와 그라운드 사이에 커패시턴스(81)와 커패시턴스(82)의 직렬 접속체가 삽입되고, 접속점(80)과 그라운드 사이에 커패시턴스(83)와 커패시턴스(84)의 직렬 접속체가 삽입된다. 즉, 커패시턴스(81)와 커패시턴스(82), 또는 커패시턴스(83)와 커패시턴스(84)가 각각 직렬로 접속되기 때문에, 등가 커패시턴스는 작게 되어, UHF대의 신호에 대한 손실을 작게 할 수 있다. 더욱이, 이 구성에서는 인덕터의 공진 주파수가 VHF 저주파대의 하이엔드(73a)와 UHF대의 로우엔드(75a) 사이이면 되기 때문에, 그 허용 범위는 크게 되어, 정합을 맞추기 위한 인덕터의 선정 범위를 크게 할 수 있다.

또한, 본 실시예 1에 있어서는 VHF 고주파대의 하이엔드와 UHF대의 로우엔드의 차가 작기 때문에 스위치(64, 67)를 오프할 때에 UHF대의 신호를 수신하도록 하고 있지만, VHF 고주파대의 하이엔드와 UHF대의 로우엔드 사이에 차이가 있는 경우, 예를 들어 VHF 고주파대의 하이엔드나 UHF대의 로우엔드 근방에 방송이 없는 나라나 지역에 대해서는 스위치(64, 67)를 오프할 때에 UHF대의 신호를 수신하여도 무방하다.

다음으로, 이와 같이 구성된 정합기에서의 정합 동작에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 도 7은 VHF대의 신호 수신시의 본 실시예 1에서의 안테나와 정합기의스미스챠드이고, 도 8은 UHF대의 신호 수신시의 본 실시예 1에서의 안테나와 정합기의 스미스챠트이다. 모두, 원의 상측 절반은 인덕턴스 특성을 나타내고, 하측 절반은 커패시턴스 특성을 나타내며, 그 중심점은 정합기(23)의 하류에 접속되는 기기의 임피던스 값으로 한다. 본 실시예 1의 설명에서 이용되는, 전자튜너(25)의 임피던스는 일반적으로 75옴이기 때문에 도 7의 중심점은 75옴으로 한다.

우선, 도 7에는 VHF 저주파대에 대한 안테나(21)의 임피던스(101)와, VHF 고주파대에 대한 안테나(21)의 임피던스(102)를 나타낸다. 여기서, 안테나(21)는 길이 40mm의 봉 형상 안테나이기 때문에, 수신 신호의 λ/4에 비해 그 전기적 길이(電氣長)은 매우 짧아, 그 임피던스(101, 102)는 매우 작아진다. 예를 들면, VHF 고주파대의 가장 높은 채널의 주파수에서도 그 파장은 1300mm이기 때문에, 안테나의 전기적 길이는 λ/4보다도 짧아져, 임피던스(102)는 작다. 더욱이, VHF 저주파대의 가장 낮은 채널의 주파수에서는 그 주파수의 파장이 3330mm이기 때문에, 그 임피던스는 보다 작아져, 도 7에 나타낸 바와 같이 VHF대의 가장 낮은 주파수에서의 임피던스(103)은 매우 작다.

한편, 전자튜너(25)의 입력은 일반적으로 75옴으로 되기 때문에, 직접 안테나(21)와 전자튜너(25)를 접속하면, 그 사이의 임피던스가 맞지 않아 신호가 감쇠된다. 그래서, 본 발명에서는 이와 같이 커패시터(60, 61)나 인덕터(62a, 62b, 65a, 65b)를 정합용 임피던스 소자로서 이용하여, 임피던스가 맞지 않는 안테나(21)와 전자튜너(25) 사이에서의 정합을 행한다.

이를 위해서는 정합기(23)의 입력측의 임피던스 값과 안테나(21)의 임피던스를 거의 합치시킨다. 이 경우, 정합기(23)의 입력측 임피던스 값을 안테나(21)의 임피던스의 복소수 영역으로서 정합을 취할 필요가 있다. 즉, 정합기(23)의 입력측 임피던스 값을 안테나(21)의 임피던스(101, 102)에 대해 축(104)을 사이에 두고 대략 대칭 값으로 한다. 그래서, 우선 도 7에 나타낸 바와 같이, VHF 고주파대에서의 정합기(23)의 임피던스(105)가 안테나(21)의 임피던스(102)와 맞도록, 인덕터(62a)의 값을 결정한다. 그리고, 다음으로 VHF 저주파대에서의 정합기(23)의 임피던스(106)가 안테나(21)의 임피던스(101)와 맞도록, 인덕터(62b)의 값을 결정한다. 계속해서, 출력단자에서의 임피던스가 VHF 저주파대와 VHF 고주파대의 주파수에 대해 대략 75옴(도 7의 중심점)에 근접하게 되도록, 제 1 커패시턴스(60), 제 2 커패시턴스(61) 및 인덕터(65a, 65b)의 값을 적절하게 선정한다.

단, 안테나(21) 자체에는 매우 미소한 저항치를 갖고 있기 때문에, 안테나에는 이 저항에 의한 임피던스가 발생된다. 따라서, 정합기(23)와 안테나의 정합을 맞추는 경우, 정합기(23)의 저항 성분에 의한 임피던스 값과 상기 안테나의 저항 성분에 의한 임피던스를 거의 동일하게 하는 것이 바람직하다. 그래서, 인덕터(62a)나 인덕터(62b)를 구성하는 인덕터 자체가 갖는 미소한 저항 성분에 의한 저항치와 안테나 자체가 갖는 저항치를 거의 동일하게 되도록 한다. 그 경우의 정합기(23)의 저항치는 인덕터(62a)나 인덕터(62b)에 이용되는 소자의 종류, 수 또는 이들을 구성하는 회로를 적절하게 선정함으로써 결정하면 된다.

여기서, 이 정합기(23)의 각 소자에 의한 임피던스 변화에 대해, 이하 VHF 저주파대의 가장 낮은 주파수(이후 VHF 저주파대의 로우엔드로 칭함)와 VHF 고주파대의 하이엔드를 예를 들어 설명한다.

우선, VHF 저주파대의 로우엔드에 관해서는 인덕터(62a)와 인덕터(62b)의 합성 인덕턴스에 의해 임피던스 값(107)이 되며, 다음으로 커패시터(60)에 의해 임피던스(108)로 변화시키고, 인덕터(65a)와 인덕터(65b)의 합성 인덕턴스에 의해 임피던스(109)로 변화시키며, 마지막으로 커패시터(61)에 의해 75옴인 중심(110)에 근접한 임피던스(111)로 변화시키는 것이다.

다음으로, VHF 고주파대를 수신하는 경우에는 입력단자(22)와 그라운드 사이에 인덕터(62a)만이 삽입되기 때문에, VHF 저주파대 수신시에 비해 그 인덕턴스 값은 작아진다. 따라서, VHF 고주파대의 하이엔드 수신시에는 입력측의 임피던스는 임피던스 값(112)이 되고, 안테나(21)의 VHF 고주파대의 하이엔드에서의 임피던스(113)와 거의 정합이 취해지게 된다. 다음으로, 커패시터(60)에 의해 임피던스(114)로 변화시키고, 인덕터(65a)에 의해 임피던스(115)로 변화시키며, 마지막으로 커패시터(61)에 의해 75옴인 중심(110)에 근접한 임피던스(116)로 변화시키는 것이다.

마지막으로, UHF대의 신호를 수신할 때에 대해 도 8을 이용하여 설명한다. 도 8에는 1UHF대의 신호를 수신하는 경우의 안테나(21)의 임피던스(120)를 나타낸다. 이와 같이, UHF대의 가장 높은 주파수(UHF대의 고주파대) 근방에서는 안테나(21)의 전기적 길이가 λ/4에 근접하게 되기 때문에, 안테나(21)의 임피던스는 인덕턴스 특성으로 된다. 그리고, UHF 수신시에 정합기(23)의 각 인덕터는 모두 커패시턴스 특성을 나타내기 때문에, 정합기(23)의 임피던스를 안테나(21)의 임피던스의 복소수 영역에 근접하기 쉬워진다.

또한, UHF대의 로우엔드 근방에서는 안테나(21)와 정합기(23)의 임피던스는 동시에 커패시턴스 특성을 나타내기 때문에, 정합은 취해지지 않는다. 그러나, 콘덴서에 의한 임피던스는 주파수의 크기에 반비례하기 때문에, UHF대의 신호에 대해 커패시턴스 성분만으로 구성된 정합기(23)는 UHF대와 같이 높은 주파수에 대한 임피던스가 작아져, 신호의 손실을 작게 할 수 있다.

또한, 본 실시예 1에서, 인덕터(62a)는 82nH, 인덕터(62b)는 440nH, 인덕터(65a)는 120nH, 인덕터(65b)는 330nH이다. 커패시터(60)를 2pF로 하고, 커패시터(61)를 6pF로 함으로써, VHF 저주파대와 VHF 고주파대의 쌍방에 대해 정합이 취해짐과 더불어, UHF대의 신호 손실이 작은 정합기를 실현한다.

이상의 구성에 의해, VHF대의 신호 수신시의 안테나(21)로부터 본 정합기(23)의 임피던스를 각 대역에 대한 안테나(21)의 임피던스와 정합시킬 수 있고, 또한 전자튜너(25)로부터 본 정합기(23)의 임피던스를 전자튜너(25)의 임피던스와 정합시킬 수 있다. 즉, 정합기(23)는 VHF대의 저주파대와 VHF대의 고주파대의 2회로의 전환에 의해, VHF대의 저주파대와 VHF대의 고주파대 각각에 대해 정합이 취해짐과 더불어, UHF대의 신호에 대해서는 커패시턴스 특성으로 되기 때문에, 각각의 대역의 신호에 대한 손실은 작아진다. 따라서, 정합기(23)는 매우 간단한 회로 구성에 의해, 각 대역의 신호를 전자튜너로 신호를 손실없이 전달할 수 있기 때문에, 소형 및 저가격의 정합기를 실현할 수 있다.

또한, 이 정합기(23)로 VHF 저주파대를 수신하는 경우에는 VHF 고주파대의신호에 대해서는 정합이 취해지지 않기 때문에, VHF 저주파대를 수신하는 경우에는 VHF 고주파대의 신호는 통과시키기 어렵게 된다. 반대로, VHF 고주파대를 수신하는 경우에는 VHF 저주파대의 신호에 대해 정합은 취해지지 않기 때문에, VHF 고주파대를 수신하는 경우에는 VHF 저역의 신호는 통과하기 어렵게 된다. 이로 인해, 전자튜너(25) 등의 저역통과필터(28) 앞에 정합기(23)가 접속되기 때문에, 단동조 필터(41,46)나 복동조 필터(43, 48, 52) 등의 입력 필터의 감쇠 특성을 완화할 수 있고, 이들의 입력 필터를 간소화할 수도 있다. 따라서, 튜너의 저가격화를 실현함과 더불어 안테나로 입력된 신호를 튜너로 손실없이 획득할 수 있다.

더욱이, 본 실시예 1에서의 정합기(23)에 의하면, 4분의 1 파장보다도 충분히 짧은 안테나에 접속하여도 정합을 취할 수 있기 때문에, 소형의 안테나를 사용할 수 있다.

또한, 스위치(64, 67)는 신호 노상에 설치되지 않기 때문에, 이 스위치에 의한 신호의 손실 등은 발생하지 않는다.

(실시예 2)

이하, 본 실시예 2에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 도 9는 본 실시예 2에서의 정합기의 회로도이고, 도 10은 그 부품 배치도이다. 도 9, 도 10에 있어서, 도 12나 도 1과 동일한 것에 대해서는 동일 번호를 부여하고 그 설명은 생략한다. 도 9에 있어서, 제 1 인덕터(62)는 인덕터(130), 인덕터(131) 및 인덕터(132)의 직렬 접속체로 구성되고, 입력단자(22)측에서 상기 순서대로 접속되는 것이다. 또한,제 2 인덕터(65)는 인덕터(133), 인덕터(134) 및 인덕터(135)의 직렬 접속체로 구성된다.

더욱이, 스위치(64, 67)은 3개의 다이오드로 구성된 회로로 구성되고, 접속점(63)과 접속점(65) 사이에 콘덴서(136)와 콘덴서(137)의 직렬 접속체가 삽입되며, 이들 콘덴서(136)와 콘덴서(137) 사이에 다이오드(138)가 삽입된다. 그리고, 이 다이오드(138)의 캐소드측에는 제 2 다이오드(139)의 애노드측이 접속되고, 한편 다이오드(139)의 캐소드측은 그라운드에 접속된다. 또한, 다이오드(138)의 애노드측에는 제 3 다이오드(140)의 캐소드측이 접속되며, 다이오드(140)의 애노드측은 저항을 통해 제어단자(68)에 접속된다.

또한, 콘덴서(136, 137)는 제어신호인 직류 신호가 입력단자나 출력단자로 흐르는 것을 방지하기 위해 설치된다. 더욱이, 다이오드(138)는 다이오드(139)가 오프인 경우에 접속점(63)과 접속점(66) 사이에 고주파 신호가 흐르는 것을 방지하기 위해 설치된다. 마지막으로, 다이오드(140)는 고주파 신호가 제어단자(68)로부터 유출되는 것을 방지하기 위해 설치된다. 그리고, VHF 고주파대를 수신하는 경우에는 제어단자(68)에 5V의 전압을 공급함으로써, 다이오드(138, 139 및 140)가 온으로 되고, VHF 저주파대 수신시는 제어단자를 0V로 두면, 다이오드(138, 139 및 140)는 오프로 된다.

이들 회로는 도 10에 나타낸 바와 같이, 칩 부품으로 구성되고, 이들 칩 부품을 리플로 납땜법에 의해 양면 프린트 기판(151)에 장착하며, 납땜함으로써 접속·고정된다. 그리고, 이 정합기의 입력단자(22), 출력단자(24), 제어단자(68) 및그라운드 단자는 스루홀 단자로 형성된다. 또한, 정합기(23)에는 커버(도시하지 않음)가 장착되고, 그 커버의 각부와 그라운드 단자가 납땜됨으로써 실드된다.

또한, 본 실시예 2에서의 콘덴서(60)는 2pF이고, 콘덴서(61)는 6pF이다. 또한, 각 인덕터의 정수는 표 3에 나타낸 바와 같이 함으로써, VHF 저주파대, VHF 고주파대 쌍방에서 정합이 취해지며, 또한 UHF대의 신호의 감소가 작은 정합기를 실현한다.

표 3에는 VHF대 저주파대의 주파수를 대표하여 100MHz를, 그리고 VHF 고주파대의 주파수를 대표하여 200MHz를, UHF를 대표하여 500MHz의 주파수에 대한 각 인덕터의 실측치를 기재한다. 여기서, 인덕터(L10; 130)는 엄밀하게 말한다면, UHF대에서는 커패시턴스 특성을 나타내지 않으며 안 된다. 그러나, 인덕터(130)의 값은 2380nH로, 인덕턴스 특성을 나타낸다. 이것은 인덕터(130)에 대해 VHF대 저주파대와 VHF대 고주파대 쌍방에 대해 최적의 인덕턴스를 선정한 결과, 인덕터(130) 단독으로는 UHF대에서 인덕턴스 특성으로 되는 것이다. 즉, 이 인덕터(130)의 자기 공진 주파수는 UHF대의 주파수 중에 들어가는 것으로 된다.

	대역		VHF 저주파대	VHF 고주파대	UHF
NO.	주파수	1MHz	100MHz	200MHz	500MHz
130	L10	82	83.5	94.4	2380	L1
131	L11	220	248.2	389.5	-126	L2
132	L12	220	248.2	389.5	-126	L2
133	L13	120	127.4	155.6	-248	L3
134	L14	150	164.3	215.2	-171	L4
135	L15	180	189.2	260.8	-150	L4

(단위 nH)

따라서, 본 실시예 2에서는 인덕터(130)에 납땜을 통해 기판 도체(152)에 의한 미소 인덕턴스가 접속된다. 이로 인해, 인덕터(130)와 기판 도체(152)에 의해 형성되는 합성 인덕터의 공진 주파수는 낮은 쪽으로 변화하여, UHF대의 주파수에 대해 커패시턴스 특성을 나타내게 된다. 또한, 기판 도체(152)에 의한 미소 인덕턴스는 매우 작기 때문에 VHF대의 주파수에 대한 영향은 매우 작다.

즉, 항상 모든 조건을 만족하는 최적의 정수가 있다고는 할 수 없으며, 그 경우에는 VHF대의 주파수에서 인덕턴스 특성을 나타냄과 더불어, VHF 고주파대와 VHF 저주파대의 주파수에 대한 정합이 최적으로 되는 정수를 선정한다. 그리고, 그 상태에서 인덕터(130)가 UHF대의 주파수에 대해서는 인덕턴스 특성을 나타내는 경우에는 커패시턴스 특성을 나타내도록 기판 도체(152)를 적절하게 결정하면 된다.

이로 인해, 실제로 사용하는 인덕터의 정수가 UHF대의 주파수에 대해 커패시턴스 특성을 나타내지 않는 값이어도, 용이하게 UHF대의 주파수에 대해 커패시턴스 특성으로 할 수 있다. 또한, 이것은 사용하는 인덕터의 정수를 선택할 수 있는 범위를 크게 할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 각각의 인덕터는 패턴에 리플로 납땜되기 때문에, 리플로 납땜에 의한 셀프 얼라이먼트 효과로 각각의 인덕터의 장착 위치는 양호한 정밀도로 거의 일정한 장소에 납땜된다. 따라서, 기판 도체(152)에 의해 형성되는 미소 인덕턴스 값도 거의 일정하게 되기 때문에, 제 1 인덕터의 자기 발신 주파수를 안정시킬 수 있어, 정합기의 제품 품질이 안정된다.

(실시예 3)

이하, 본 실시예 3에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 도 11은 본 실시예 2의 정합기를 이용한 고주파 수신 장치의 단면도이다. 도 11에 있어서, 안테나(21)의 단부에 설치된 고정부(21a)는 고주파 수신장치의 본체 케이스(160)에 고정된다. 그리고, 이 단부(21)의 선단부(21b)에서, 본체 케이스(160)내에 내장된 프린트 기판(161)으로 납땜(162)에 의해 접속된다. 또한, 안테나(21)의 본체부(21c)와 고정부(21a) 사이에는 가동부(163)를 갖는다. 가동부(163)는 도 11과 같이 A방향과 B회전의 2축 방향으로 자유롭게 회전할 수 있도록 축지(軸支)된다. 한편, 프린트 기판(161) 위에는 정합기(23)가 탑재되고, 납땜(162)에 의해 안테나(21)와 입력단자(22)가 전기적으로 접속된다.

이상과 같이 구성된 고주파 수신장치는 안테나(21)의 지향성에 의한 수신감도의 저하를 보완하기 위해, 가동부(163)를 중심으로 하여 안테나(21)를 움직이게 함으로써, 최적의 수신 감도가 얻어지도록 한다. 그러나, 본 실시예 3의 가동부(163)에서, 접촉 저항이 존재하여 고주파적으로 미소의 저항치가 존재하게 된다. 따라서, 이 가동부(163)에서의 접촉 저항치에 기인하는 임피던스와 정합기(23)의 회로에서의 저항 성분의 임피던스 값이 거의 동일하게 되도록 함으로써, 매우 작은 임피던스의 안테나(21)와의 정합을 취하기 쉬워진다.

본 발명의 정합기를 이용하면, 정합기의 회로는 간단하고 소형화할 수 있기 때문에, 고주파 수신 장치를 소형화할 수 있다. 더욱이, 가동부(163)에 의한 저항치에 의한 임피던스와 정합기(23)의 회로에서의 저항 성분의 임피던스 값을 거의동일하게 되도록 함으로써, 안테나(21)는 수신 주파수의 λ/4보다도 충분히 작은 전기적 길이의 안테나를 이용하여도 전자튜너(25)와의 정합이 취해지기 때문에, 소형의 안테나를 사용할 수 있다.

상기에서 기술된 본 발명의 실시예들의 다양한 변경이 이루어질 수 있는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 명백할 것이다. 그러나, 본 발명의 요지가 이하의 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

이상과 같이 본 발명에 의해, VHF대의 저주파대와 VHF대의 고주파대의 2회로의 전환만으로, VHF대의 저주파대와 VHF대의 고주파대 각각에 대해 정합이 취해짐과 더불어, UHF대에 대해서도 커패시턴스 특성으로 되기 때문에, 손실이 적게 각각의 신호를 전달할 수 있고, 회로를 간소화할 수 있어, 소형 및 저가격의 정합기를 실현할 수 있다.

또한, 이 정합기를 튜너 등의 입력 필터 앞에 접속하면, 입력 필터를 간소화할 수 있기 때문에, 튜너의 저가격화를 실현할 수 있음과 더불어, 안테나에 입력된 신호를 튜너로 효율적으로 얻을 수 있다.

더욱이, 4분의 1 파장보다도 충분히 짧은 안테나에 접속하여도, 정합을 취할 수 있기 때문에, 소형의 안테나를 사용할 수 있다.

Claims

제 1 주파수대역과, 상기 제 1 주파수대역보다 고주파의 제 2 고주파 대역과, 상기 제 2 고주파대역보다 고주파의 제 3 고주파대역의 신호가 입력되는 정합기로서:

입력단자;

출력단자;

상기 입력단자와 상기 출력단자 사이에 접속되는 커패시터;

상기 커패시터의 입력과 그라운드 사이에 접속되는 제 1 인덕터;

상기 커패시터의 출력과 그라운드 사이에 접속되는 제 2 인덕터; 및

상기 제 1 주파수대역과 상기 제 2 주파수대역을 전환하는 제 1 전환수단을 포함하며,

상기 전환수단은 상기 제 1 인덕터의 인덕턴스를 전환하고,

상기 제 1 인덕터가 상기 제 1 주파수대역과 상기 제 2 주파수대역에서는 인덕턴스 특성을 나타내고, 상기 제 3 주파수대역에서는 커패시턴스 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 정합기.
제 1항에 있어서, 상기 제 1 주파수대역이 VHF대의 저주파대이고, 상기 제 2 주파수대역이 VHF대의 고주파대이며, 상기 제 3 주파수대역이 UHF대인 것을 특징으로 하는 정합기.
제 1항에 있어서, 상기 제 1 주파수대역이 90MHz 내지 108MHz이고, 상기 제 2 주파수대역이 170MHz 내지 222MHz이며, 상기 제 3 주파수대역이 470MHz 내지 770MHz인 것을 특징으로 하는 정합기.
제 1항에 있어서, 제 2 전환수단을 더 포함하며,

상기 제 2 전환수단은 제 2 인덕터의 인덕턴스를 전환하고,

상기 제 2 인덕터가 상기 제 1 주파수대역과 상기 제 2 주파수대역에서는 인덕턴스 특성을 나타내고, 상기 제 3 주파수대역에서는 커패시턴스 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 정합기.
제 4항에 있어서, 상기 제 1 전환수단과 상기 제 2 전환수단을 연동하여 동작하는 것을 특징으로 하는 정합기.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 인덕터가 제 3 인덕터와 제 4 인덕터로 이루어진 제 1 직렬 접속 인덕터이며,

상기 제 1 전환수단은 상기 제 3 인덕터와 상기 제 4 인덕터의 접속점을 전환함으로써 상기 제 3 인덕터의 출력을 그라운드에 접속하는 것을 특징으로 하는 정합기.
제 6항에 있어서, 상기 제 1 전환수단은 상기 제 1 인덕터의 인덕턴스를, 상기 제 3 인덕터의 인덕턴스와 상기 제 1 직렬 접속 인덕터의 인덕턴스 사이에서 전환하는 것을 특징으로 하는 정합기.
제 1항에 있어서,

상기 제 2 인덕터가 상기 제 5 인덕터와 제 6 인덕터의 제 2 직렬 접속 인덕터이고,

상기 제 2 전환수단은 상기 제 5 인덕터와 상기 제 6 인덕터의 접속점을 전환함으로써 상기 제 5 인덕터의 출력을 그라운드에 접속하는 것을 특징으로 하는 정합기.
제 8항에 있어서, 상기 제 2 전환수단은 상기 제 2 인덕터의 인덕턴스를, 상기 제 5 인덕터의 인덕턴스와 상기 제 2 직렬 접속 인덕터의 인덕턴스 사이에서 전환하는 것을 특징으로 하는 정합기.
제 6항에 있어서, 회로기판을 더 포함하며,

상기 제 3 인덕터와 상기 제 4 인덕터는 상기 회로기판 위의 도체 패턴을 이용하여 접속되고, 또한 상기 도체 패턴, 상기 제 3 인덕터 및 상기 제 4 인덕터는 납땜으로 접속되는 것을 특징으로 하는 정합기.
제 6항에 있어서, 상기 제 3 인덕터와, 상기 제 3 인덕터에 접속된 상기 도체 패턴에 의해, 상기 제 3 주파수대역에서 커패시턴스를 나타내는 것을 특징으로 하는 정합기.
제 6항에 있어서, 상기 제 2 주파수대역의 신호를 수신하는 경우에, 상기 제 1 전환수단이 상기 제 3 인덕터의 자기 공진점을 상기 제 2 주파수대역과 상기 제 3 주파수대역 사이에 설정하는 것을 특징으로 하는 정합기.
제 6항에 있어서, 상기 제 1 주파수대역의 신호를 수신하는 경우에, 상기 제 1 전환수단이 제 1 직렬 접속 인덕터의 자기 공진점을 상기 제 1 주파수대역과 상기 제 3 주파수대역 사이에 설정하는 것을 특징으로 하는 정합기.
제 1항에 있어서, 상기 정합기의 입력단자에 접속되는 안테나의 저항과, 상기 정합기의 입력단자측으로부터 본 저항이 거의 동등한 것을 특징으로 하는 정합기.
VHF대에서 커패시턴스 특성을 나타냄과 더불어 UHF대에서는 인덕턴스 특성을 나타내는 안테나에 접속되는 정합기로서:

입력단자;

출력단자;

상기 입력단자와 상기 출력단자 사이에 접속된 커패시터;

상기 커패시터의 입력과 그라운드 사이에 접속된 제 1 인덕터; 및

상기 커패시터의 출력과 그라운드 사이에 접속된 제 2 인덕터를 포함하며,

상기 제 1 인덕터가 상기 VHF대에서는 인덕턴스 특성을 나타냄과 더불어 상기 UHF대에서는 커패시턴스 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 정합기.