WO1998032234A1

WO1998032234A1 - Circuit d'antenne

Info

Publication number: WO1998032234A1
Application number: PCT/JP1998/000170
Authority: WO
Inventors: Wasuke Yanagisawa; Shozaburo Kameda; Ryo Horie; Junichi Imai; Haruhisa Uchida; Yuichi Kagoshima
Original assignee: Yokowo Co., Ltd.
Priority date: 1997-01-20
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 1998-07-23
Also published as: ES2267081T3; EP1026830A4; EP1026830B1; EP1545014B1; ES2251068T3; DE69832635T2; DE69834966D1; EP1026830A1; US6456832B1; EP1545014A1; DE69832635D1; DE69834966T2

Description

明細書

アンテナ回路 ― 技術分野

本発明は、アンテナから出力されるアンテナ出力信号を効果的に受信機に伝送するためのアンテナ回路に関するものである。背景技術

従来の AMZFM受信用アンテナの基端部などに設けられるアンテナ回路の一例を図 4に示す。図 4において、 AMZFM受信用アンテナ 10のアンテナ出力信号が 2つに岐され、その一方が FM帯域フィルタ一 12に与えられ、その出力が FM増幅回路 14に与えられ、さらにその増幅出力が FM受信機 16に与えられる。また、分岐されたアンテナ出力信号の他方が、 AM帯域フィルタ一 18 に与えられ、その出力が AM増幅回路 20に与えられ、さらにその増幅出力が A M受信機 22に与えられる。これらの FM帯域フィルター 12と FM増幅回路 1 4と AM帯域フィルター 18および AM増幅回路 20は、 AMZFM受信用アンテナ 10の基端部もしくは近傍に設けられ、 FM増幅回路 14と AM増幅回路 2 0の増幅出力信号が適宜にケーブルなどを介して FM受信機 16および AM受信機 22にそれぞれ伝送される。

FM帯域フィルタ一 12は、アンテナ出力号が与えられる入力端が、コンデンサ C 1と 2つのコイル L 1， L 2およぴコンデンサ C 2を順次に直列に介して出力端に接続される。そして、 2つのコイル L l， L 2の接続点が、コンデンサ C 3とコイル L 3を並列に介して接地されて構成されている。

また、 FM帯域フィルタ一 12を通過した FM帯信号が与えられる FM増幅回路 14は、以下のごとく構成される。すなわち、入力端が、コンデンサ C 4を介してトランジスタ T r 1のベースに接続される。このベースは、抵抗 R 1を介して接地され、また抵抗 R 2を介して抵抗 R 3とコンデンサ C 5の並列接続体の一端に接続される。この並列接続体の他端は、トランジスタ T r 1のコレクタに接続される。このコレクタは、コンデンサ C 6を介して出力端に接続され、またコィル L 4と抵抗 R 4を直列に介して電源端子 + Bに接続される。このコイル L 4 と抵抗 R 4の接続点は、コンデンサ C 7を介して接地される。さらに、トランジスタ T r 1のェミッタは、抵抗 R 5とコンデンサ C 8の並列接続体を介して接地される。

さらに、 AM帯域フィルター 1 8は、アンテナ出力信号が与えられる入力端が、コイル L 5を介して出力端に接続され、この出力端がコンデンサ C 9を介して接地されて構成される。

かかる構成において、 F M帯域フィルター 1 2は、 AM帯信号を阻止するとともに F M帯信号を通過させるように回路構成素子の定数が適宜に設定される。そして、 F M増幅回路 1 4はトランジスタ T r 1のコレクタに高周波負荷を設けたエミッタ接地トランジスタ回路を構成し、電圧増幅型増幅回路として作用する _c そこで、このトランジスタ T r 1の電圧増幅作用によって、 F M帯域フィルター 1 2を通過した F M帯信号が電圧増幅されて出力される。また、この F M増幅回路 1 4の回路構成は、入力インピーダンスと出力インピーダンスがほぼ等しく、 F M帯域フィルター 1 2を介した AM/ F M受信用アンテナ 1 0の出力インピーダンスおよび F M受信機 1 6の入力インピーダンスとそれぞれに整合が図られている。

また、 AM帯域フィルター 1 8は、 F M帯信号を阻止するとともに AM帯信号を通過させるように回路構成素子の定数が適宜に設定され、 A M増幅回路 2 0からは A M帯信号のみが増幅出力される。 '

ところで、上述のごとき従来の F M増幅回路 1 4にあっては、増幅しようとする入力信号としての F M帯信号の電圧がトランジスタ T r 1のべ一スとエミッタ間に印加され、また増幅出力信号の電圧がトランジスタ T r 1のコレクタとエミッタ間に印加される。そこで、これらの入力信号と出力信号がともに大きなものとなると、トランジスタ T r 1の増幅能力とバイァス条件等で定まる増幅特性が直線性を示す所定範囲を越え、高周波歪みや相互変調歪みが発生していた。そして、この入 '出力信号振幅特性は、図 2に丸印で示すごとく、入力信号振幅の増大に対して出力信号振幅が飽和した状態となる。そこで、 F M放送信号送信所の近くなどの強電界下にあっては、相互変調歪みが強くなり一部で混信などの不具合が生ずる。

また、図 5 ( a ) のごとく、強電界の F M帯信号として例えば 7 6 MH _Zと 7 6 . 6 M H zの 2つの放送波 1 と放送波 2が存在すると、これらの放送波 1、 2 が AM帯域フィルター 1 8で充分に減衰阻止されることなしに、 AM増幅回路 2 0に与えられる場合がある。すると、図 5 ( b ) のごとき、 2つの放送波 1、 2 の周波数差である 6 0 0 K H zの 2次相互変調波も AM増幅回路 2 0で増幅出力されることとなる。この 6 0 0 K H zの信号は、 AM帯信号の周波数範囲に含まれており、 AM受信機 2 2における妨害波として作用する。

さらに、従来は、 AMZ F M受信用アンテナ 1 0として物理的長さが約 1 mのものが汎用されており、 AM帯信号に対して実用的に充分なレベルのアンテナ出力信号が得らていた。しかるに、近年の小型化の強い要請により、 AMZ F M 受信用アンテナ 1 0もヘリカルコイルなどを用いて F M帯信号に対してアンテナ実効長は約 1 mであるが、物理的長さは 5 0 c m以下の短い寸法のものが用いられる傾向にある。そこで、 F M帯信号は、従来と同等なレベルでアンテナ出力信号が得られているが、 AM帯信号のレベルは大きく低減されてしまう。そこで、 F M帯域フィルタ一 1 2による AM帯信号の減衰が無視し得ない大きな問題となつた。これは、 F M帯域フィルター 1 2を構成するコイル L 1， L 3は、 AM帯信号に対するインピーダンスが小さく、図 3 ( b ) に示される等価回路図のごとく、 AM帯信号がコンデンサ C 1を介して大きく減衰されるためである。そこで、 AM帯域フィルター 1 8に与えられる AM帯 ί言号が減少し、 AM帯信号の受信感度が大幅に劣化するという問題が生じていた。発明の開示

本発明は、強電界下における増幅特性の劣化を改善するようにしたアンテナ回路を提供することを目的とする。また、強電界の F M帯信号を確実に阻止減衰できるとともに AM帯信号を減衰させることなしに通過させ、さらに増幅出力する AM受信用のアンテナ回路を提供することを目的とする。さらに、短い寸法のァンテナを用いても、 F M帯域フィルタ一で AM帯信号が減衰されることがなく、実用的に充分なレベルを保って AM帯信号が AM帯域フィルターに与えられるようにした AMZ F M受信用のアンテナ回路を提供することを目的とする。

そこで、本発明のアンテナ—回路は、高入力インビーダンスであるとともに低出力インピーダンスの電流増幅型増幅器の入力端に、アンテナ出力信号を印加し、前記電流増幅型増幅器の出力端を所定の周波数帯域を通過させるバンドバスフィルタの入力端に接続し、このバンドパスフィルタの出力端から受信機に信号を出力するように構成される。かかる構成にあっては、 AMZ F M受信用アンテナの開放出力信号電圧がそのまま減衰されることなしに、 F M受信機の入力端に与えられることとなり、高い利得が得られる。しかも、入 ·出力信号振幅特性における歪み特性が優れたものである。

また、本発明の AM受信用のアンテナ回路は、アンテナ出力信号に含まれる F M帯信号を阻止するとともに AM帯信号を通過させる AM帯域フィルターと、通過した AM帯信号を増幅出力する AM増幅回路とを備える AM受信用のアンテナ回路において、前記 AM帯域フィルタ一は、前記アンテナ出力信号が与えられる入力端を第 1 と第 2のコイルを直列に介して前記 AM増幅回路の AM信号入力端に接続し、前記第 1 と第 2のコイルの接続点をコンデンサと第 3のコイルを直列に介して接地し、前記 AM増幅回路は、電界効果トランジスタを含み、この電界効果トランジスタのゲートに前記 AM信号入力端を接続し、ソースを接地して構成される。かかる構成にあっては、第 1 と第 2のフィルターおよびトラップ回路が形成され、 F M帯信号は複数段階で充分に減衰阻止され、 AM帯信号のみが A M増幅回路に与えらる。 '

そして、本発明の AMZ F M受信用のアンテナ回路は、アンテナ出力信号を 2 つに分岐し、 AM帯信号を阻止するとともに F M帯信号を通過させる F M帯域フィルターと、 F M帯信号を阻止するとともに AM帯信号を通過させる AM帯域フィルターと、にそれぞれ与える AM/ F M受信用のアンテナ回路において、分岐された前記アンテナ出力信号の一方をコンデンサとコイルの直列接続からなる F M直列共振回路を介して前記 F M帯域フィルターに与えるように構成されている。かかる構成により、 AM帯信号に対して、 F M直列共振回路のコイルおよび F M 帯域フィルターのコイルのインピーダンスが小さくても、 AM帯信号は F M直列共振回路のコンデンサと FM帯域フィルターのコンデンサを直列に'介して減衰され、従来のごとく FM帯域フィルタ一により大幅に減衰されることがない。図面の簡単な説明

図 1は、本発明のアンテナ回路の一実施例の回路図である。

図 2は、図 1に示す FM増幅回路と従来の FM増幅回路の強電界下の入 ·出力信号振幅特性を比較した特性図である。

図 3は、図 1に示す FM帯域フィルターと従来の FM帯域フィルターの AM帯信号に対する等価回路図を示し、（a) は本発明の等価回路図であり、（b) は従来の等価回路図である。

図 4は、従来のアンテナ回路の一例を示す回路図である。

図 5は、強亀界の FM帯信号の存在による従来の AM受信用のアンテナ回路の不具合を説明するものであり、（a) は AM帯の周波数差を有する FM帯の 2つの放送波の存在を示す図であり、（b) はその周波数差による 2次相互変調歪波を示す図である。発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説明するために、添付の図面に従ってこれを説明する。図 1において、 AM/FM受信用アンテナ 1 0のアンテナ出力信号が 2つに分岐され、その一方が FM直列共振回路 30を介して FM帯域フィルタ一 1 2に与えられ、その出力が FM増幅回路 3 2に与えられ、さらにその増幅出力が FM受信機 1 6に与えられる。また、分岐されたアンテナ出力信号の他方が AM帯域フィルター 34に与えられ、その出力が AM増幅回路 3 6に与えられ、さらにその増幅出力が AM受信機 22に与えられる。これらの FM直列共振回路 30と FM 帯域フィルター 1 2と FM増幅回路 3 2と AM帯域フィルター 34および AM増幅回路 3 6は、 AM/FM受信用アンテナ 1 0の基端部もしくは近傍に設けられ、 FM増幅回路 3 2と AM増幅回路 36の増幅出力信号が適宜にケーブルを介して FM受信機 1 6と AM受信機 22にそれぞれ伝送される。 ―

FM直列共振回路 30は、アンテナ出力信号が与えられる入力端が、コンデンサ C 1 0とコイル L 6を直列に介して出力端に接続される。この出'力端が、従来と同様な FM帯域フィルター 1 2の入力端に接続される。なお、このコンデンサ C 1 0とコイル L 6とで FM帯信号が共振する共振回路が構成されている。

そして、 FM帯域フィルター 1 2を通過した FM帯信号が入力端に与えられる FM増幅回路 3 2は以下のごとく構成される。入力端が、コンデンサ C 1 1を介してトランジスタ T r 2のベースに接続される。このべ一スは、抵抗 R 6を介してトランジスタ T r 2のコレクタに接続される。そして、このコレクタは、コンデンサ C 1 2を介して接地されるとともに、抵抗 R 7を介して電源端子 +Bに接続される。また、トランジスタ T r 2のェミッタは、コイル L 6を介して接地されるとともに、コンデンサ C 1 3を介してバンドパスフィルタ 3 8の入力端に接続される。このバンドパスフイイルタ 3 8の出力端が、コンデンサ C 1 4を介して出力端に接続される。ここで、バンドパスフィルタ 3 8は、 FM帯信号を通過させ AM帯信号などの他の周波数帯域信号の通過を阻止する特性を有する。

また、 AM帯域フィルター 3 4は、アンテナ出力信号が与えられる入力端が、 2つのコイル L 7， L 8を直列に介して AM増幅回路 3 6の入力端に接続される _c そして、 2つのコイル L 7， L 8の接続点が、コンデンサ C 1 5とコイル L 9を直列に介して接地される。さらに、 AM増幅回路 3 6は、電界効果トランジスタ F ETを増幅素子として含んで形成されており、 AM増幅回路 3 6の入力端が電界効果トランジスタ F ETのゲート Gに接続され、そのソース Sが接地される。なお、この電界効果トランジスタ F ETのゲート Gとソース Sの間には、入力容量 C iが存在している。

かかる構成において、 FM直列共振回路 3 0は、 FM帯信号が共振し、しかもコンデンサ C 1 0の容量がなるべく小さくなるように設定される。そこで、 FM 帯信号は、 FM直列共振回路 3 0を減衰されずに通過する。そして、 AM帯信号に対して、 FM直列共振回路 3 0のコイル L 6および FM帯域フィルター 1 2のコイル L I , L 3のインピーダンスが小さくても、図 3 (a ) に示す等価回路のごとく、 AM帯信号はコンデンサ C 1 0とコンデンサ C 1を直列に介して減衰される。したがって、従来のごとく FM帯域フィルタ一 1 2により AM帯信号が大幅に減衰されることがない。そこで、 AM帯信号は大きく減衰されずに AM帯域フィルタ一 34に与えられ、 AM帯信号は大きなレベルで AM受信機 22に与えられる。なお、コンデンサ C 1 0の容量を小さくすることで、 AM帯信号に対するコンデンサ C 1 0とコン^ ^ンサ C 1の直列回路によるインピーダンスを大きくでき、減衰をより効果的に抑制することができる。

また、 FM増幅回路 3 2は、トランジスタ T r 2がェミッタに高周波負荷を設けたコレクタ接地型トランジスタ増幅回路を構成し、電流増幅型増幅器として作用する。そして、このトランジスタ T _r 2の電流増幅作用によって、入力信号としての FM帯信号が電流増幅される。ここで、この電流増幅型増幅器は、高入力インピーダンスであるとともに低出力インピーダンス特性を有する。そこで、 A M/FM受信用アンテナ 1 0の出力インピーダンスに比較して FM増幅回路 3 2 の入力インピーダンスが充分に高いものであり、 AMZFM受信用アンテナ 1 0 の開放出力信号電圧が減衰されることなしに FM増幅回路 3 2の入力端に与えられる。また、この FM増幅回路 3 2の出力インピーダンスが FM受信機 1 6の入力インピーダンスに比較して充分に低いものであり、 FM増幅回路 3 2の出力端に現れる出力信号電圧が減衰されることなく FM受信機 1 6の入力端に与えられる。そこで、 AMZFM受信用アンテナ 1 0の開放出力信号電圧がそのまま減衰されることなしに、 FM受信機 1 6の入力端に与えられることとなる。

ところで、例えば 50オームまたは 75オームで整合が図られた系における利得「 1」（O d B) とは、 AMZFM受信用アンテナ 1 0の開放出力信号電圧に対して、 AMZFM受信用アンテナ 1 0の出力インピーダンスと FM受信機 1 6 側の入力インピーダンスとで分圧された約 1Z2の電圧が、 FM受信機 1 6の入力端に与えられる状態である。このことからすると、本発明の FM増幅回路 3 2 にあっては、 FM受信機 1 6の入力端に AM/FM受信用アンテナ 1 0の開放出力信号電圧が分圧されることなくそのまま与えられ、従来の約 2倍の信号電圧が FM受信機 1 6の入力端に与えられることとなる。そこで、本発明の FM増幅回路 3 2は、見かけ上の利得が「2」（6 d B) である。実際上は、電流増幅型増幅器の電流増幅率は有限であり、また入力インピーダンスは無限大でなく、さらに出力インピーダンスは零でないことから、見かけ上の利得は 5〜6 d Bのあいだである。さらに、 F M増幅回路 3 2で用いる電流増幅型増幅器にあってば、負荷の端子間に発生する出力信号電圧がトランジスタで r 2に帰還電圧として作用するため、入力信号電圧と帰還電圧の小さな差電圧がトランジスタ T r 2のベースとエミッタ間に加わる。また、出力インピーダンスが低いために、トランジスタ T r 2のコレクタとエミッタ間の電圧も、従来の電圧増幅型増幅器に比較して小さなものとなる。そこで、 F M増幅回路 3 2で用いる電流増幅型増幅器は、従来の電圧増幅型増幅器に比較して歪み特性の優れたものである。

図 2は、トランジスタ T r l， 2に同じものを用いて、本発明で用いる電流増幅型増幅器と従来の電圧増幅型増幅器をそれぞれ制作して比較測定した入 ·出力特性データである。図 2で、三角印で本発明の特性を示し、丸印で従来例の特性を示す。図 2から明らかなように、入力信号振幅の増大に対する出力信号振幅の関係が、従来^では飽和してしまう範囲であっても、本発明ではかなりの広い範囲で直線性が維持されている。もって、本発明にあっては、強電界下での歪み特性に大幅な改善が図られている。

そしてさらに、 F M増幅回路 3 2にあっては、電流増幅型増幅器の出力端としてのトランジスタ T r 2のェミッタを、バンドパスフィルタ 3 8を介して出力端に接続しているので、 F M帯信号以外は通過が阻止されて、 F M受信機 1 6で遅延反射されることがなく、この遅延反射信号がトランジスタ T r 2のェミッタに正帰還で印加されて不要な発振を生ずる虞がない。もって、バンドパスフィルタ 3 8を介装することで、安定した増幅作用を得ることができる。そして、電流増幅型増幅器としてコレクタ接地型トランジスタ増幅回路を用いるので、回路構成が比較的に簡単であって、市販の回路チップなどを用いて簡単かつ安価に構成することもできる。

上記実施例では、電流増幅型増幅器としてトランジスタ T r 2を用いたものを説明したが、これに限られず、電界効果トランジスタを用いて、ゲートに信号を与え、ソースに高周波負荷を設けたドレイン接地型電界効果トランジスタ増幅回路であっても良い。このドレイン接地型電界効果トランジスタ増幅回路を用いるものにあっても、回路構成が比較的に簡単であって、市販の回路チップなどを用いて簡単かつ安価に構成することもできる。また、バンドパスフィルタ 3 8は、所望の周波数帯域信号のみを通過させるものであれば良く、その 0路構成はいかなるものであっても良い。さらに、上記実施例では、 F M帯受信用の F M増幅回路 3 2を説明したが、これに限られず、使用周波数帯域に応じてバンドパスフィルタ 3 8の通過帯域を適宜に設定することで、いかなる信号帯域の増幅回路としても応用することができる。

さらに、 AM帯域フィルター 3 4と AM増幅回路 3 6からなる本発明の AM受信用のアンテナ回路は、コイル L 7とコンデンサ C 1 5とにより F M帯信号を阻止および減衰させる第 1のフィルターを形成し、またコンデンサ C 1 5とコイル L 9により F M帯信号を減衰させるトラップ回路を形成するように、コイル L 7 とコイル L 9およびコンデンサ C 1 5が適宜に設定されている。さらに、コイル L 8と電界効果トランジスタ F E Tの入力容量 C i とにより F M帯信号を阻止および減衰させる第 2のフィルターを形成するように、コイル L 8が適宜に設定される。したがって、第 1 と第 2のフィルタ一およびトラップ回路によって、 F M 帯信号は複数段階で充分に減衰阻止され、 AM帯信号のみが A M増幅回路 3 6に与えられて増幅出力される。

ところで、短い寸法の AM/ F M受信用アンテナ 1 0は、 AM帯信号の波長に比べてアンテナ実効長が極めて短いため、 AM帯信号に対して、その出力インピ —ダンスは極めて高く、また等価出力容量は小さいものである。そこで、 AM増幅回路 3 6の入力端を電界効果トランジスタ F E Tのゲート Gに接続することで、 A M受信用のアンテナ回路としての入力インピーダンスを高いものに設定している。また、コイル L 7， L 8の接続点をコンデンサ C 1 5とコイル L 9を直列に介装して接地することで、 AM受信用のアンテナ回路の等価入力容量を小さなものとしている。したがって、 AM/ F M受信用アンテナ 1 0と AM受信用のアンテナ回路の整合が図られており、反射等によるアンテナ出力信号の減衰を生じさせることがない。したがって、強電界の F M帯信号によって AM受信機の受信が妨害されることがなく、しかも効率よく AM帯信号を AM受信機に与えることができる。なお、 AM帯域フィルター 3 4において、 AM帯信号が減衰されないことは勿論である。産業上の利用可能性 ' 以上説明したように、本発明のアンテナ回路は、強電界下における FM帯信号の増幅特性を改善できる。また、強電界の FM帯信号を確実に減衰させて AM帯信号を減衰させずに AM帯域フィルターに与えることができる。さらに、 FM帯域フィルターで AM帯信号が減衰されない。そこで、強電界の FM帯信号により AM帯信号に混信を生じることがなく、また短い寸法のアンテナを用いて AM帯信号が小さな AM/ FM受信用のアンテナ回路として好適である。

Claims

請求の範囲

1 、高入力インピーダンスであるとともに低出力インピーダンスの電流増幅型増幅器の入力端に、アンテナ出力信号を印加し、前記電流増幅型増幅器の出力端を所定の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタの入力端に接続し、このバンドバスフィルタの出力端から受信機に信号を出力するように構成したことを特徴とするアンテナ回路。

2、前記電流増幅型増幅器を、ェミッタに負荷を設けたコレクタ接地型トランジスタ増幅回路またはソースに負荷を設けたドレイン接地型電界効果トランジスタ増幅回路で構成したことを特徴とする請求の範囲第 1項記載のアンテナ回路。

3、前記バンドパスフィルタを F M帯信号を通過させるように構成し、前記受信機が F M受信機であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のァンテナ回路 _c

4、アンテナ出力信号に含まれる F M帯信号を阻止するとともに AM帯信号を通過させる AM帯域フィルターと、通過した AM帯信号を增幅出力する A M増幅回路とを備える AM受信用のアンテナ回路において、前記 AM帯域フィルタ一は、前記アンテナ出力信号が与えられる入力端を第 1 と第 2のコイルを直列に介して前記 AM増幅回路の AM信号入力端に接続し、前記第 1 と第 2のコイルの接続点をコンデンサと第 3のコイルを直列に介して接地し、前記 AM増幅回路は、電界効果トランジスタを含み、この電界効果トランジスタのゲートに前記 AM信号入力端を接続し、ソースを接地して構成したことを特徴とする AM受信用のアンテナ回路。

5、前記第 1のコイルとコンデンサにより F M帯信号を阻止する第 1のフィルターを形成し、前記コンデンサと第 3のコイルにより F M帯信号を減衰させるトラップ回路を形成し、前記第 2のコイルと前記電界効果トランジスタのゲートとソース間の入力容量により F M帯信号を阻止する第 2のフィルタ一を形成するように構成したことを特徴とする請求の範囲第 4項記載の AM受信用のアンテナ回路。

6、アンテナ出力信号を 2つに分岐し、 AM帯信号を阻止するとともに F M帯信号を通過させる FM帯域フィルタ一と、 FM帯信号を阻止するどともに AM帯信号を通過させる AM帯域フィルターと、にそれぞれ与える AMZFM受信用のアンテナ回路において、分岐された前記アンテナ出力信号の一方をコンデンサとコイルの直列接続からなる FM直列共振回路を介して前記 FM帯域フィルターに与えるように構成したことを特徴とする AMZFM受信用のアンテナ回路。