WO2008156158A1 - アンテナ入力回路 - Google Patents

Abstract

アンテナダンピング回路１０とサージ対策用のＥＳＤダイオード３０とを、カップリング容量Ｃの出力タップからグランドの間において並列に接続することにより、ＥＳＤダイオード３０のカットオフ電圧よりも大きい電圧の受信信号が入力されても、アンテナダンピング回路１０により減衰された後の小さい電圧がＥＳＤダイオード３０に印加されるようにして、ＥＳＤダイオード３０がオンとなって受信信号の電圧が不必要にクランプされないようにする。一方、ＥＳＤダイオード３０のカットオフ電圧を遥かに越える大きな電圧のサージが生じたときにはＥＳＤダイオード３０がオンになり、サージから半導体素子を保護することができるようにする。

Description

明 細 書 ァンテナ入力回路 技術分野

本発明はアンテナ入力回路に関し、 特に、 アンテナ入力信号のレベル を必要に応じて減衰させるアンテナダンピング回路を備えたアンテナ入 力回路に用いて好適なものである。 背景技術

通常、 ラジオ受信機などの無線通信装置では、 受信信号の利得を調整 するために A G C (Automatic Gain Control) 回路力 設けられている。 高周波段に設けられる R F (Radio Frequency) — A G C回路は、 ア ンテ ナで受信された高周波信号 （アンテナ入力信号） のゲイ ンを調節して、 受信信号のレベルを一定に保つよ う にするものである。 R F— A G Cは 、 アンテナダンピング回路での減衰量や L N A (Low Noise Amplifier) 等の利得を制御することで実現できる。

R F— A G C回路は、 受信信号 （アンテナ入力信号） の電界強度が閾 値よ り 大き く ないと きは動作せず、 当該受信信号のゲイ ンを下げるこ と はない。 しかし、 アンテナに強電界の信号が入力されて電界強度が閾値 を超える と、 R F— A G C回路が動作して受信信号のゲイ ンを下げるこ とによ り、 無線通信装置に過大な電力が加えられないよ うにする。

図 1 は、 アンテナダンピング回路を備えた従来のアンテナ入力回路の 構成を示す図である。 図 1 に示すよ うに、 半導体チップの入力パッ ド I Nにカ ツプリ ング容量 Cが接続され、 その後段に L N A 2 0が接続され ている。 アンテナダンピング回路 1 0は、 カ ップリ ング容量 C と L N A 2 0 との間 (カ ップリ ング容量 Cの出力タ ップ） からグラン ド G N D i 間に接 feeされている。

ァンテナダンピング回路 1 0は、 抵抗 R D 1 と トランジスタ N 1 とを 直列に接 eした第 1 の減衰回路と、 抵抗 R D 2 と ト ラ ンジスタ N 2 とを 直列に接 hiした第 2の減衰回路とを並列に接続して構成されている 。 ァ ンテナダンビング回路 1 0での減衰量は、 カップリ ング容量 Cのリ ァク タ ンス分と抵抗 R D 1 または R D 2 との抵抗比で決まる。 制御信号 A D

1 または A D 2によ り トランジスタ N l ， N 2の何れかをオンと し 、 抵 抗値の異なる抵抗 R D 1 , R D 2の何れかを利用することによ り 、 減衰 量を調 できるよ うに成されている。

入力パク ド I Nの外部に接続される信号源の抵抗値を R s [Ω , 力 プリ ング容量 Cの リ ア ク タ ンスを 1 0 0 [Ω ]、 抵抗 R D 1 の抵抗値を R D 1 [Ω ]、 トランジスタ N 1 がオンのと きの抵抗 R D 1 および トランジ スタ N 1 のオン抵抗値を R N 1 [Ω ]とする と、 アンテナダンピング回路 1 0の減衰量 A T Tは、

A T T = ( R D 1 + R N 1 ) / ( R s + 1 0 0 + R D l + R N l ) となる。

と ころで、 瞬間的に発生するパルス状の高電圧 （サージ） から半導体 子を保護するために、 サージ保護回路を設けるのが 般的である。 サ

―ジ保護回路は通常、 例えば特許文献 1 に示すよ う に 、 入力部に対して 電圧ク ランプ用のダイォ一 ドを接続するこ とによつて構成される。 図 1 のよ う なアンテナ入力回路においてサージ保護回路を uXけるとすれば、 図 2に示すよ う に、 入力パッ ド I Nに対して電圧ク ランプ用のダイォー

K D l , D 2を接続するのが通常である。

ダイォー ド D 1 は、 マイ ナスのパルス電圧に対する保護ダイォー ドで あり、 G N D _ Vthl ( V thl はダイォ一 ド D 1 の閾値電圧） 以上のパル スが入力されたと きにオンとなる。 ダイオー ド D 2は、 プラスのパルス 電圧に対する保護ダイオー ドであり 、 V D D + V th2 ( V th2 はダイォー ド D 2の閾値電圧） 以上のパルスが入力されたと きにオンとなる。 ダイ ォー ド D 1の方が、 ダイォー ド D 2 よ り小さい入力信号でオンとなる。

特許文献 1 ： 特開平 5— 2 2 0 9 9号公報 発明の開示

しかしながら、 図 2のよ うに入力パッ ド I Nにサージ対策用のダイォ ー ド D l , D 2を接続すると、 サージが発生していなく ても、 受信信号 (信号源） の電界強度が大き く なるとダイオー ド D 1 , D 2に電流が流 れてしまい、 不必要に電圧がク ランプされて受信信号に歪みが生じてし ま う。 すなわち、 ダイオー ド D l , D 2のカッ トオフ電圧が 0. 4〜 0 . 5 [V]に設定されていると ころ、 それよ り振幅の大きい受信信号が入 力パッ ド I Nより入力されると、 ダイオー ド D l , D 2に電流が流れて しまい、 受信信号の電圧がク ランプされてしま う という問題が生じる。 特に、 ダイォー ド D 1 の方がダイォ一 ド D 2 よ り小さい入力信号でォ ンとなるため、 受信信号 （信号源） の電界強度が大きいと きにダイォ一 ド D 1 がオンとなりやすい。 例えば、 信号源の抵抗値 R s を 5 0 [ Ω ]、 カ ップリ ング容量 Cのリ アク タンスを 1 0 0 [Ω ]、 抵抗 R D 1 の抵抗値 R D 1 と トランジスタ N 1 がオンのときの抵抗 R D 1 および ト ランジス タ N 1 のオン抵抗値 R N 1 との合計 （ R D 1 + R N 1 ) を 5 [Ω ]とする と、 入力パッ ド I Νでの減衰量 A Τ Τ _ΙΝは、

A Τ Τ _ΙΝ= ( 1 0 0 + 5 ) / ( 5 0 + 1 0 0 + 5 ) ^ 0. 6 8 =— 3.

3 [ d Β ]

となる。 ダイオー ド D 1の閾値電圧 V thl を 0. 4 [V]とすると、 （ 0.

4 / 0. 6 8 ) /7" 2 ^ 0. 4 2 [ V ] r m s ( r m s は実効値であるこ とを示す） の信号が入カパッ ド I Nに印加される と、 ダイオー ド D 1 が オンとなってしま う。

本発明は、 このよ うな問題を解決するために成されたものであり、 受 信信号に歪みを生じることなく 、 アンテナダンピング回路による信号の 减衰動作とサージ対策用ダイオー ドによるサージからの保護'動作との両 方を実現できるよ うにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために 、 本発明では、 力 ップリ ング容量と高 周波増幅回路との間に、 減衰回路とサージ対策用のダイォー ドとを接続 している 。 具体的には、 減衰回路とサージ対策用のダイォー ドとを、 力 ップリ ング容量の出カタ ップからグラン ドの間において並列 1 核 Λ9Εし飞 いる。

上記のよ うに構成した本発明によれば、 サージが生じていないときは 、 アンテナ入力信号 （受信信号） が減衰回路にて減衰された後の電圧が 、 サージ対策用のダイオー ドに印加されることになる。 これによ り、 ダ ィオー ドのカッ トオフ電圧よ り も大きい電圧の信号が入力されても、 そ の信号のレベルが減衰回路によ り減衰されてダイォー ドのカツ トオフ電 圧よ り小さい電圧に落と され、 その減衰された電圧がダイォ ― ドに印加 される 。 このため 、 サ一ジが生じていない通常の動作時に、 電界強度の 大きレ、信号が入力された場合でちサージ対策用のダイォー ドはオンにな らず 、 不必要に電圧がクランプされてしま う不都合を防止するこ とがで きる o したがつて 、 ス 1 信号に みが生じないよ うにすることができる o

方 、 ダイォ一 ドのカッ トォフ電圧を遥かに越える大きな電圧のサ ― ジが生じると、 サージ対策用のダイォ一 ドがオンになり、 サ —ジから半 導体素子を保護することができる 。 以上のよ うに、 本発明によれば、 受 信信号に歪みを生じることなく 、 減衰回路による信号の減衰動作とサ ― ジ対策用ダイオー ドによるサージからの保護動作との両方を実現するこ とができる。 図面の簡単な説明

図 1 は、 従来のアンテナ入力回路の構成を示す図である。

図 2は、 サージ対策用 トランジスタの従来の接続方法を示す図である 図 3は、 本実施形態によるアンテナ入力回路の構成例を示す図である

発明を実施するための最良の形態

以下 、 本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 図 3は、 本実 施形態によるアンテナ入力回路の構成例を示す図である。 本実施形態の ァンテナ入力回路は 、 例えばラジォ受信機のフ ロ ン トェン ド部に適用さ れ

図 3 ίこ；^: tよ う ίこ 、 本実施形態のアンテナ入力回路は、 入力ハッ ド I

N 、 力 ップリ ング容量 C、 アンテナダンピング回路 1 0、 L Ν A 2 0お よびサ —ジ対策用の E S D (静電気放電） ダイォ一 ド 3 0を備えて構成 されてレ、る。 これらの構成は、 例えば CMO S (Complementary Metal 0 xide Semiconductor) プロセスによ り 1つの半導体チップに集積されて いる。 .

力 ップリ ング容量 Cは、 アンテナ入力回路の入力部に相当する入力パ ッ ド I Nに接続されている。 カ ップリ ング容量 Cの後段には、 L N A 2 0が接続されている。 L N A 2 0は、 本発明の高周波増幅回路に相当す るものであり 、 カ ップリ ング容量 Cを通過したアンテナ入力信号 （図示 しないア ンテナでの受信信号） を、 例えば A G C ( Automatic Gain Control) の制御によって可変設定された利得で増幅する。

L N A 2 0によ り増幅された受信信号は、 図示しない周波数変換回路 に供給される。 周波数変換回路は、 L NA 2 0から供給される高周波信 号と、 図示しない局部発振回路から供給される局部発振信号と を周波数 混合し、 周波数変換を行って中間周波信号を生成して出力する。

ァンテナダンピング回路 1 0は 、 カ ツプリ ング容量 C と L NA 2 0 と の間 (力 クプリ ング容量 Cの出力タ ップ） からグラ ン ド G N Dの間に接 続されてレ、る のアンテナダンビング回路 1 0は、 本発明の減衰回路 に相当する ちのであ り 、 力 ップリ ング容量 Cを通過したアンテナ入力信 号を 、 当該ァンテナ入力信号が L N A 2 0に供給される前に、 例えば A

G Cの制御によつて可変設定された減衰度に従って減衰させる。

ァンテナダンピング回路 1 0は 、 具体的には、 カ ップリ ング容量じの 出力タ ップからグラ ン ド G N Dの間において 、 抵抗 R D 1 と ト ラ ンジス タ N 1 と を直列に接続した第 1 の減衰回路と 、 抵抗 R D 2 と ト ラ ンジス タ N 2 と を直列に接 ϋ¾し Γこ第 2の減衰回路と を並列に接続して構成され てい -3。

ァンテナダンピング回路 1 0での信号の減衰量は、 カ ップリ ング容量

Cの リ ァク タ ンス分と抵抗 R D 1 または R D 2 との抵抗比で決まる。 例 えば A G Cの制御に基づき発生する制御信号 AD 1 または AD 2によ り 卜 ラ ンジスタ 1 , Ν 2の何れかをオンと し 、 抵抗値の異なる抵抗 R D

1， R D 2の何れかを利用する こ と によ り 、 減衰量を調整でき るよ う に 成されてレ、る o

E S Dダイ ォ一 K 3 0は、 マイ ナスのパノレス電圧に対する保護ダイ ォ ー ドであ り 、 カ ツプ V ング容量 C と L N A 2 0 と の間において、 アンテ ナダンピング回路 1 0 と並列に接続されてレ、る 。 具体的には、 アンテナ ダンピング回路 1 0 と E S Dダイ オー ド 3 0 とが、 カ ップ リ ング容量 C の出カタ ップからグラン ド G N Dの間において並列に接続されている。

E S Dダイオー ド 3 0は、 カ ツプリ ング容量 Cの出力タ ップに力 ソー ド が接続され、 グラン ド G N Dにアノー ドが接続されている。

以上のよ うに構成レた本実施形態のアンテナ入力回路によれば、 サ一 ジが生じていないときは、 受信信号が A G Cの制御に応じてアンテナダ ンビング回路 1 0にて減衰された後の電圧が、 E S Dダイォー ド 3 0に 印加されることになる。 これによ り、 E S Dダイオー ド 3 0のカッ トォ フ電圧よ り も大きい電圧の信号が受信されても、 その受信信号のレベル がアンテナダンピング回路 1 0によ り減衰されて E S Dダイオー ド 3 0 のカ ツ トオフ電圧よ り小さい電圧に落と され、 その減衰された電圧が E S Dダイオー ド 3 0に印加される。

例えば、 E S Dダイオー ド.3 0のカ ッ トオフ電圧が 0. 5 [V]に設定 されていると ころ、 実効値で 1 [V] r m s の電界強度を有する受信信号 が入力パッ ド I Nよ り入力されたとする。 この場合、 アンテナダンピン グ回路 1 0での信号の減衰量を 3 0 [d B ]とすると、 l [V] r m s の受 信信号はアンテナダンピング回路 1 0によ り減衰されて 3 0 [m V ] r m s程度の信号となる。 そして、 これと同じ電圧が E S Dダイオー ド 3 0 に印加される。

このため、 サージが生じていない通常の動作時に、 電界強度の大きい 受信信号が入力パッ ド I Nから入力された場合でも、 E S Dダイォー ド 3 0はオンにならず、 不必要に電圧がクランプされてしま う不都合を防 止することができる。 したがって、 受信信号に歪みが生じないよ うにす ることができる。

—方、 E S Dダイオー ド 3 0のカ ツ トオフ電圧を遥かに越える大きな 電圧のサージが生じると、 E S Dダイオー ド 3 0がオンになり、 サージ から半導体素子を保護することができる。 以上のよ うに、 本実施形態に れば、 受信信号に歪みを生じることなく、 ァンテナダンピング回路 1

0による信号の減衰動作と E S Dダイォ一 K 3 0によるサージからの保 護動作との両方を実現することができる。

なお、 上記実施形態では 、 抵抗 R D 1 , R D 2を用いてアンテナダン ピング回路 1 0を構成する例について説明したが 、 これに限定されない 例えば 、 P I Nダイォ一 Kを.用いてアンテナダンピング回路を構成し ても良い

また、 上記実施形態では 、 サージ対策用のダイォ一ドと して、 マイナ ス のパノレス電圧に対する保護ダイォ一 ドである E S Dダイォー ド 3 0を 示したが 、 プラスのパノレス電圧に対する保護ダイォ一ドを更に備えても 良い。 このプラ スのパルス電圧に対する保護ダイォ一ドは、 図 2のダイ ォ — ド D 2 と同様に入力ノ s ク K I Nに接続しても良レ、し、 E S Dダイォ

―ド 3 0 と同様に力 ップジ ング容量 Cと L N A 2 0 との間に接続しても 良い。

その他 、 上記実施形態は 、 何れも本発明を実施するにあたっての具体 化の一例を示したものに過ぎず、 これによつて本発明の技術的範囲が限 定的に解釈されてはならなレ、ものである。 すなわち 、 本発明はその精神

、 またはその主要な特徴から逸脱することなく 、 様々な形で実施するこ とができる。 産業上の利用可能性

本発明は、 アンテナ入力信号のレベルを必要に応じて減衰させるアン テナダンピング回路を備えたアンテナ入力回路に有用である。 本発明の アンテナ入力回路は、 ラジオ受信機などの無線通信装置におけるフ ロ ン トエン ド部に用いて好適である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 入力部に備えられたカップリ ング容量と、

上記カ ツプリ ング容量を通過したアンテナ入力信号を、 設定,された減 衰度に従って減衰させる減衰回路と、

上記減衰回路を通過したアンテナ入力信号を増幅する高周波増幅回路 と、

上記減衰回路と並列に接続されたサージ対策用のダイォ一 ドとを備え 上記カ ップリ ング容量と上記高周波増幅回路との間に上記減衰回路と 上記サージ対策用のダイオー ドとを接続したこ とを特徴とするアンテナ 入力回路。

2 . 上記減衰回路および上記サージ対策用のダイオー ドは、 上記カ ップ リ ング容量の出カタ ップからグラン ドの間において並列に接続されてい ることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のアンテナ入力回路。

3 . 上記サージ対策用のダイオー ドは、 上記カ ップリ ング容量の出カタ ップに力 ソ一 ドが接続され、 上記グラン ドにァノー ドが接続されている ことを特徴とする請求の範囲第 2項に記載のアンテナ入力回路。