JP2005223742A - 受信回路および受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バランを配置する必要がなく、安価、且つ小型化を図ることができる受信回路および受信装置を提供する。
【解決手段】 受信回路１００は、平衡出力のダイポールアンテナ１１と、ダイポールアンテナ１１の受信信号を増幅するＲＦ差動アンプ１３と、ダイポールアンテナ１１とＲＦ差動アンプ１３との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路１２とを備え、アンテナに平衡出力のダイポールアンテナ１１は、ＲＦ差動アンプ１３に接近して配置され、このダイポールアンテナ１１の２つの出力はインピーダンス整合回路１２を介して直接にＲＦ差動アンプ１３に入力される。これにより、外部ノイズの影響を抑えることができるため、不平衡・平衡変換部品のバランを設ける必要がなくなり、バランによる変換ロスをなくしＮＦを改善すると共に、部品コストの低減、部品配置面積の縮小ができ、安価、且つ小型化を図ることができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、テレビジョン放送等無線通信信号を受信する受信回路および受信装置に関する。詳しくは、平衡出力のダイポールアンテナと、差動回路が用いられ、受信信号を増幅する増幅手段と、ダイポールアンテナと増幅手段との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合手段とを備え、ダイポールアンテナは、増幅手段に接近して配置される構成とすることによって、外部ノイズの影響を抑えることができるため、不平衡・平衡変換部品のバランを配置する必要がなく、その変換ロスによる性能面（ノイズフィギュアＮＦ：Noise Figure）の劣化を無くすと共に、部品コストの低減、部品配置面積の縮小ができ、安価、且つ小型化を図ることができるようにした受信回路等に係るものである。

テレビジョン放送等の受信装置のアナログＩＣ回路においては、抵抗、キャパシタの絶対精度が低い一方、相対精度はよいため、一般的にアンプとしてはその特性を生かした差動回路（平衡回路）が用いられる。ＲＦ（Radio Frequency）入力部のアンプＬＮＡ（Low Noise Amplifier）においても、差動回路が用いられることが多い。

この場合、ＲＦ入力部に接続されるアンテナは一般的にはシングルエンド（不平衡）で接続するのが通例となっているため、不平衡・平衡変換部品のバランが必要となっていた。

図６は、モノポールアンテナを用いた受信回路の構成例を示す図である。図６に示すように、受信回路１０Ａは、モノポールアンテナ１Ａと、インピーダンス整合回路２と、バラン３と、ＲＦ差動アンプ４と、後段回路５とから構成されている。

図６に示す受信回路１０Ａにおいて、モノポールアンテナ１Ａは、不平衡出力であるので、平衡回路であるＲＦ差動アンプ４に入力するために、バラン３を用いて不平衡を平衡に変換してから、ＲＦ差動アンプ４に入力しなければならない。

また、通常のテレビジョン放送等の受信装置は、アンテナと受信装置とは離れて配される場合が多いので、外部ノイズを受け易い。そのため、モノポールアンテナ１Ａとインピーダンス整合回路２との間、およびインピーダンス整合回路２とバラン３との間の接続は同軸ケーブルが用いられている。

図７は、インピーダンス整合回路２の構成例を示す図である。図７（ａ）は、インピーダンス整合回路２の一般的な構成を示している。図７（ｂ）は、インピーダンス整合回路２の具体例を示している。図７に示すように、インピーダンス整合回路２は、不平衡負荷インピーダンス整合回路であり、コンデンサＸ１，Ｘ３およびコイルＸ２から構成されている。

一般的に２本のアンテナエレメントを有するダイポールアンテナは、モノポールアンテナと比較して、グランド（ＧＮＤ）による特性変動が小さいなど性能面で優れるため、ダイポールアンテナを用いた受信装置も広く応用されている。

図８は、ダイポールアンテナを用いた受信回路の構成例を示す図である。図８に示すように、受信回路１０Ｂは、ダイポールアンテナ１Ｂと、バラン３ａと、インピーダンス整合回路２と、バラン３と、ＲＦ差動アンプ４と、後段回路５とから構成されている。

この場合、ダイポールアンテナ１Ｂは、平衡出力であるので、アンテナと受信装置とは離れて配される場合、外部ノイズを受け易い。そのため、ＲＦ差動アンプ４への伝送線路には同軸ケーブルが用いられている。図６に示すように、ダイポールアンテナ１Ｂとインピーダンス整合回路２との間に、バラン３ａを設け、ダイポールアンテナ１Ｂの平衡出力を不平衡に変更する。これにより、バラン３ａとインピーダンス整合回路２との間の接続は同軸ケーブルを用いることができる。

また、インピーダンス整合回路２とＲＦ差動アンプ４との間に、バラン３を設け、インピーダンス整合回路２の不平衡出力を平衡に変更する。これにより、インピーダンス整合回路２とバラン３との間の接続は同軸ケーブルを用いることができると共に、平衡回路であるＲＦ差動アンプ４の入力端子ＩＮ１，ＩＮ２に接続することが可能となる。

また、バランを用いないアンテナ構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この場合、平面状アンテナ素子を用い、バランの代わりに平面アンテナ素子と、不平衡負荷とを結合するスロットラインを設けられる。このスロットラインは、平衡伝送ラインから構成されたアンテナ構造と、不平衡伝送ライン（例えば、同軸ケーブル）とを接続する。アンテナ構造の周波数応答は、バランを伝送スロットラインでもって置換することにより、広げることができる。

なお、２００３年より、地上デジタル放送が開始されている。地上デジタル放送では、１チャンネル６ＭＨｚの帯域幅を１４等分して（１つ約４２９ｋＨｚ、これが「セグメント」と呼ばれる単位になる）、そのうちの１つを隣のチャンネルとの混信を防ぐすき間として利用、残る１３個の「セグメント」を使って放送する。

セグメント単位で変調方式などのパラメータを個別に設定可能で、この１３個のセグメントのうち、１２個のセグメントを使って１つのハイビジョン映像を放映したり、４個ずつのセグメントを使って、３つの異なる標準画質の番組を放映することも可能となる。ハイビジョン画質の場合、現在の技術では１３個のセグメントのほとんどを使わなければならないが、標準画質であれば４個程度のセグメントで伝送が可能で、２〜３個の別々の番組を放映できる。これは、デジタル放送ならではのメリットである。

また、携帯端末向けに、１個のセグメントを使ってよりデータ量の少ない番組を放映することも予定されている（１セグメント放送と呼ばれる）。これまでの、アナログ放送では自動車などの移動体で安定した受信を行うことが難しかった。しかし、地上デジタル放送では移動体で映像や音声をほとんどエラーなく受信することも可能である。外出先や通勤途中などで、携帯電話やモバイル端末でテレビを見ることができる。

特開２００２−３４４２３５号公報（第３，４頁、第２図）

上述したように、図６に示す受信回路１０Ａの場合には、バランが１個必要である。また、図８に示す受信回路１０Ｂの場合には、ダイポールアンテナはモノポールアンテナと比較して、ＧＮＤによる特性変動が小さいなど性能面で優位であるが、バランが２個必要となる。バランを設けることによる部品コストの増大、及び部品配置面積の増大を招いていた。特にＶＨＦ、ＵＨＦ帯の広帯域な受信システム等においては、バランも大型なものとなるため、受信装置の小型化が困難である。

また、ダイポールアンテナを用いる受信回路の場合、バランが２個余分に必要であるため、小型の受信装置への採用が制限されている。また、受信機の性能面ではバランでの変換ロスによりＮＦが劣化し、受信品質を影響するという問題があった。

また、携帯端末向けのデジタル放送の開始を伴い、１セグメント放送を受信する携帯端末において、受信効果を向上すると共に、安価、且つ小型化を図ることが要求されている。

そこで、この発明は、バランを配置する必要がなく、その変換ロスによる性能面の劣化を無くすと共に、部品コストの低減、部品配置面積の縮小ができ、安価、且つ小型化を図ることができるようにした受信回路および受信装置を提供することを目的とする。

この発明に係る受信回路は、ダイポールアンテナと、差動回路が用いられ、ダイポールアンテナにより受信された信号を増幅する増幅手段と、ダイポールアンテナと増幅手段との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合手段とを備え、ダイポールアンテナは、増幅手段に接近して配置されるものである。

例えば、ダイポールアンテナは、増幅手段と同一基板上に配置されるようになされる。

この発明に係る受信装置は、無線通信信号を受信する受信装置において、ダイポールアンテナと、差動回路が用いられ、ダイポールアンテナにより受信された信号を増幅する増幅手段と、ダイポールアンテナと増幅手段との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合手段とを備え、ダイポールアンテナは、増幅手段に接近して配置されるものである。

例えば、受信装置のダイポールアンテナは、増幅手段と同一基板上に配置されるようになされる。

この発明においては、アンテナに平衡出力のダイポールアンテナを用いて、該ダイポールアンテナは、増幅手段に接近して配置され、このダイポールアンテナの２つの出力をインピーダンス整合手段を介して直接に高周波増幅用増幅手段に入力する。これにより、外部ノイズの影響を抑えることができるため、アンテナと増幅手段との間に不平衡・平衡変換部品のバランを設ける必要がなくなり、バランによる変換ロスをなくしＮＦを改善すると共に、部品コストの低減、部品配置面積の縮小ができ、安価、且つ小型化を図ることが可能となる。

この発明によれば、平衡出力のダイポールアンテナと、受信信号を増幅する増幅手段と、ダイポールアンテナと増幅手段との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路とを備え、ダイポールアンテナは、増幅手段に接近して配置されるものであり、外部ノイズの影響を抑えることができるため、不平衡・平衡変換部品のバランを設ける必要がなくなり、バランの変換ロスによる性能面の劣化を無くすと共に、部品コストの低減、部品配置面積の縮小ができ、安価、且つ小型化を図ることができる。

特に、地上デジタル放送を受信する携帯電話等モバイル機器において、モノポールアンテナより受信性能が優れたダイポールアンテナを用いることができるため、受信効果を向上すると共に、安価、且つ小型化を実現することができる。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態の受信回路および受信装置について説明する。

図１は、本発明の実施の形態の受信回路１００の構成を示す図である。図１に示すように、受信回路１００は、ダイポールアンテナ１１と、インピーダンス整合手段としてのインピーダンス整合回路１２と、増幅手段としてのＲＦ（Radio Frequency）差動アンプ１３と、後段回路２０とから構成されている。

ダイポールアンテナ１１は、２アンテナ素子１，２を直線状に配置した平衡出力アンテナである。実現できるアンテナの中でもアンテナ利得の指向性が広く、携帯端末で移動受信する場合のような電界が場所、時刻によって大きく変動するような場合、非常に有用なアンテナとなる。２つのアンテナ素子１，２は基板に形成されるようになされる。ダイポールアンテナ１１は、インピーダンス整合回路１２に接続される。偏波に関しては直線偏波となる。

インピーダンス整合回路１２は、ダイポールアンテナ１１とＲＦ差動アンプ１３との間のインピーダンスをマッチングする回路である。ダイポールアンテナ１１からの受信信号はこのインピーダンス整合回路１２を介してＲＦ差動アンプ１３に入力される。

図２は、インピーダンス整合回路１２の構成を示す図である。図２（ａ）は、インピーダンス整合回路１２の一般的な構成を示している。図２（ｂ）は、インピーダンス整合回路１２の具体例を示している。図２（ｂ）に示すように、インピーダンス整合回路１２は、平衡負荷インピーダンス整合回路であり、例えば、コンデンサＸ１，Ｘ１’，Ｘ３，Ｘ３’およびコイルＸ２，Ｘ２’から構成されている。図２（ａ）においては、Ｘ４はＸ１，Ｘ１’から合成され、Ｘ６はＸ３，Ｘ３’から合成されるものである。また、Ｘ５はＸ２およびＸ２’と等しい。

ＲＦ差動アンプ１３は、高周波の無線信号を増幅するための高周波増幅回路である。この場合、ＲＦ差動アンプ１３は、トランジスタ増幅回路が用いられる。ＲＦ差動アンプ１３で増幅された信号は、後段回路２０に入力される。このＲＦ差動アンプ１３は、トランジスタＱ１，Ｑ２および抵抗Ｒ１，Ｒ２を備え、入力端子ＩＮ１，ＩＮ２からの信号は、それぞれトランジスタＱ１，Ｑ２にベースに印加される。増幅された信号は出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から出力される。

なお、ＲＦ差動アンプ１３には、上述したバイポーラトランジスタの代わりに、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いたり、多段に組み合わせたりしてもよい。

後段回路２０は、ＲＦ差動アンプ１３で増幅された信号を復調などの信号処理を行うものである。なお、一般的にＲＦ差動アンプ１３と後段回路２０は信号処理回路としてモジュール化されるようになされる（後述する図３および図５参照）。

図３は、実施の形態の受信装置の構成を示す図である。図３に示す受信装置１０１は、上述した受信回路１００を用いたＵＨＦ帯の広帯域受信システムである。

図３に示すように、受信装置１０１は、ダイポールアンテナ１１と、インピーダンス整合回路１２と、信号処理回路３０と、表示部４０と、スピーカ５０とから構成されている。

ダイポールアンテナ１１は、２つのアンテナ素子１，２を直線状に配置した平衡出力アンテナである。また、インピーダンス整合回路１２は、ダイポールアンテナ１１とＲＦ差動アンプ１３との間のインピーダンスをマッチングする回路である（上述した図２参照）。

信号処理回路３０は、ＲＦ差動アンプ１３と、ミキサ２１と、ローカル発振器２２と、ＩＦアンプ２３と、復調回路２４と、ベースバンド回路２５とを備え、モジュール化されている。この信号処理回路３０で処理された信号は表示部４０およびスピーカ５０へ出力される。

また、受信装置１０１において、同調回路はインピーダンス整合回路１２に含まれるようになされる。なお、同調回路は、図４のように信号処理回路３０に配置されるようにしてもよい。

図４は、同調回路の配置例を示す図である。図４（ａ）は、同調回路２８をインピーダンス整合回路１２とＲＦ差動アンプ１３との間に配置される例を示している。また、図４（ｂ）は、同調回路２８をＲＦ差動アンプ１３とミキサ２１との間に配置される例を示している。

図５は、受信装置１０１の基板配置例を示している。図５に示すように、ダイポールアンテナ１１は基板に形成される。このダイポールアンテナ１１は信号処理回路３０に接近して配置されるようになされる。即ち、ダイポールアンテナ１１はＲＦ差動アンプ１３に接近して配置されるようになされる。また、ダイポールアンテナ１１と信号処理回路３０との間に、インピーダンス整合回路１２が配置されている。

この場合、ダイポールアンテナ１１とインピーダンス整合回路１２との間、またインピーダンス整合回路１２と信号処理回路３０との間は配線パターンによって接続されている。

また、基板にマイコン６０、出力端子７０およびＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェース８０が配置されている。信号処理回路３０にマイコン６０とモニタへの出力端子７０が接続されている。マイコン６０は、受信装置１０１の全体の動作を制御するものである。出力端子７０は、表示部４０およびスピーカ５０へ映像または音声を出力する端子である。また、ＵＳＢインターフェース８０は、ＰＣ（Personal Computer）など外部機器を接続するためのものである。なお、このＵＳＢインターフェース８０の代わりに他の外部機器に接続するためのインターフェースを設けてもよい。

次に、上述した図３を参照しながら、受信装置１０１における受信する際の動作を説明する。

受信装置１０１において、受信する際に、ダイポールアンテナ１１で受信されたＵＨＦ帯の信号は、直接にインピーダンス整合回路１２に入力される。受信信号はインピーダンス整合回路１２でＲＦ差動アンプ１３の入力インピーダンスにマッチングするように整合された後、ＲＦ差動アンプ１３に入力される。ＲＦ差動アンプ１３で受信信号が増幅された後、ミキサ２１に入力され、ミキサ２１でローカル発振器２２からのローカル信号と混合され、ＲＦ信号はＩＦ（Intermediate Frequency）信号にダウンコンバートされ、ＩＦアンプ２３へ出力される。ダウンコンバートにより得られたＩＦ信号はＩＦアンプ２３で増幅された後、復調回路２４に入力される。ＩＦ信号は復調回路２４で復調処理が行われる。復調回路２４で得られた信号は、ベースバンド回路２５で信号処理が行われ、そして、表示部４０に映像、スピーカ５０に音声が出力される。

このように本実施の形態においては、平衡出力のダイポールアンテナ１１と、ダイポールアンテナ１１の受信信号を入力するＲＦ差動アンプ１３と、ダイポールアンテナ１１とＲＦ差動アンプ１３との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合回路１２とを備え、ダイポールアンテナ１１は、ＲＦ差動アンプ１３に接近して配置される。これにより、外部ノイズの影響を抑えることができるため、不平衡・平衡変換部品のバランを設ける必要がなくなり、バランによる変換ロスをなくしＮＦ（Noise Figure）を改善すると共に、部品コストの低減、部品配置面積の縮小ができ、安価、且つ小型化を図ることができる。

特に、地上デジタル音声放送信号、および地上デジタル放送の１セグメント方式のテレビジョン信号を受信する携帯電話等モバイル機器において、モノポールアンテナより受信性能が優れたダイポールアンテナを用いることができるため、受信効果を向上すると共に、安価、且つ小型化を実現することができる。

なお、上述実施の形態においては、ＵＨＦ帯の広帯域受信システムであったが、これに限定されるものではない。ＶＨＦ帯等他の帯域の受信システムにもこの発明を適用できる。

また、上述実施の形態においては、ＰＣなど外部機器を接続するためのＵＳＢインターフェース８０が設けられたものであるが、これに限定されるものではない。ＵＳＢインターフェース８０を設けなくてもよい。

以上のように、この発明に係る受信回路および受信装置は、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等モバイル機器、および車載テレビジョン受信機等の小型化、低コスト化を図る目的に利用できる。

実施の形態の受信回路の構成例を示す図である。 インピーダンス整合回路１２の構成例を示す図である。 実施の形態の受信装置の構成例を示す図である。 同調回路の配置例を示す図である。 受信装置１０１の基板配置例を示す図である。 従来のモノポールアンテナを用いる場合の受信回路の構成例を示す図である。 インピーダンス整合回路２の構成例を示す図である。 従来のダイポールアンテナを用いる場合の受信回路の構成例を示す図である。

符号の説明

１１・・・ダイポールアンテナ、１２・・・インピーダンス整合回路、１３・・・ＲＦ差動アンプ、２０・・・後段回路、２１・・・ミキサ、２２・・・ローカル発振器、２３・・・ＩＦアンプ、２４・・・復調回路、２５・・・ベースバンド回路、２８・・・同調回路、３０・・・信号処理回路、４０・・・表示部、５０・・・スピーカ、６０・・・マイコン、７０・・・出力端子、８０・・・ＵＳＢインターフェース、１００・・・受信回路、１０１・・・受信装置

Claims (4)

1. ダイポールアンテナと、
   差動回路が用いられ、上記ダイポールアンテナにより受信された信号を増幅する増幅手段と、
   上記ダイポールアンテナと増幅手段との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合手段とを備え、
   上記ダイポールアンテナは、上記増幅手段に接近して配置される
   ことを特徴とする受信回路。
2. 上記ダイポールアンテナは、上記増幅手段と同一基板上に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信回路。
3. 無線通信信号を受信する受信装置において、
   ダイポールアンテナと、
   差動回路が用いられ、上記ダイポールアンテナにより受信された信号を増幅する増幅手段と、
   上記ダイポールアンテナと上記増幅手段との間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合手段とを備え、
   上記ダイポールアンテナは、上記増幅手段に接近して配置される
   ことを特徴とする受信装置。
4. 上記ダイポールアンテナは、上記増幅手段と同一基板上に配置される
   ことを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
   

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