JP2012089943A - 高周波機器 - Google Patents

Abstract

【課題】機器の使用状況に応じて省電力化を図ることができる高周波機器を提供する。
【解決手段】高周波機器は、高周波信号を減衰する利得調整部１と、高周波信号を増幅する後段アンプＡ２と、後段アンプＡ２をバイパスするバイパスラインＬＮ２と、後段アンプＡ２とバイパスラインＬＮ２のどちらに高周波信号を伝送するかを選択する電子スイッチＳＷ１およびＳＷ２とを備え、利得調整部１の調整操作量が所定量未満である場合に、利得調整部１の利得減衰量の絶対値が利得調整部１の調整操作量に応じた値になり、後段アンプＡ２が選択され、後段アンプＡ２がオン状態になり、利得調整部１の調整操作量が所定量以上である場合に、利得調整部１の利得減衰量の絶対値が最小になり、バイパスラインＬＮ２が選択され、後段アンプＡ２の電源がオフ状態になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波信号を処理する高周波機器に関し、特に、高周波信号を増幅する増幅手段と高周波信号を減衰する利得調整手段とを備える高周波機器に関する。

高周波信号を増幅する増幅手段と高周波信号を減衰する利得調整手段とを備える高周波機器の一例として、ブースターが挙げられる。

従来のブースターは例えば特許文献１に開示されている。ここで、従来の一般的なブースターの概略構成例を図４に示す。

図４に示す従来の一般的なブースターは、入力端子Ｔ１１と、前段アンプＡ１１と、利得調整部１１と、後段アンプＡ１２と、出力端子Ｔ１２とを備える。

入力端子Ｔ１１に供給される高周波信号（例えばテレビジョン放送受信信号）は、前段アンプＡ１１によって増幅されたのち、利得調整部１１によって利得調整（減衰）され、さらに後段アンプＡ１２によって増幅されて出力端子Ｔ１２から出力される。

特開２００６−１０８８６０号公報（段落００１５、第１図）

図４に示す従来の一般的なブースターでは、ブースターの電源がオン状態である限り、前段アンプＡ１１、利得調整部１１、後段アンプＡ１２の各電源が常にオン状態になるため、前段アンプＡ１１および後段アンプＡ１２による利得増幅が常に一定である。したがって、入力端子Ｔ１１に供給される高周波信号のレベルが大きければ前段アンプＡ１１および後段アンプＡ１２によって必要以上に高周波信号を増幅してしまうことになり、この場合には利得調整部１１による利得減衰を大きくすることで対応していた。このように、図４に示す従来の一般的なブースターでは、利得調整部１１による利得減衰が大きい場合に、前段アンプＡ１１および後段アンプＡ１２において不必要な電力が消費されてしまっていた。

なお、上記の問題は、従来の一般的なブースターに限らず、高周波信号を増幅する増幅手段と高周波信号を減衰する利得調整手段とを備える高周波機器全般に共通する問題である。

本発明は、上記の状況に鑑み、機器の使用状況に応じて省電力化を図ることができる高周波機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る高周波機器は、高周波信号を減衰する利得調整手段と、高周波信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段をバイパスするバイパス手段と、前記増幅手段と前記バイパス手段のどちらに高周波信号を伝送するかを選択する選択手段とを備え、前記利得調整手段の調整操作量が所定量未満である場合に、前記利得調整手段の利得減衰量の絶対値が前記利得調整手段の調整操作量に応じた値になり、前記選択手段が前記増幅手段を選択し、前記増幅手段の電源がオン状態になり、前記利得調整手段の調整操作量が所定量以上である場合に、前記利得調整手段の利得減衰量の絶対値が最小になり、前記選択手段が前記バイパス手段を選択し、前記増幅手段の電源がオフ状態になる構成とする。

このような構成によると、前記利得調整手段の調整操作量が所定量以上である場合に、前記選択手段が前記バイパス手段を選択し、前記増幅手段の電源がオフ状態になるので、機器の使用状況に応じて省電力化を図ることができる。また、このような構成によると、前記利得調整手段の調整操作量が所定量以上である場合に、前記利得調整手段の利得減衰量の絶対値が最小になるので、前記増幅手段の電源がオン状態からオフ状態に切り替わる際に、前記増幅手段による利得増幅の増幅分を前記利得調整手段において補償することができる。

また、前記利得調整手段の利得減衰量の絶対値が前記利得調整手段の調整操作量に応じた値から最小に切り替わる直前において、前記利得調整手段の利得減衰量の絶対値が前記増幅手段の利得増幅量と同一であることが望ましい。このような構成によると、前記増幅手段の電源がオン状態からオフ状態に切り替わる際に、前記増幅手段による利得増幅の増幅分を前記利得調整手段において精度良く補償することができる。

また、前記増幅手段が前記利得調整手段よりも後段に設けられ、前記増幅手段とは別の増幅手段が前記利得調整手段よりも前段に設けられていることが望ましい。このような構成によると、前記バイパス手段が選択されたときも、前記増幅手段とは別の増幅手段によって増幅された高周波信号が前記利得調整手段に入力されることになるので、雑音指数を良好に保つことができる。

本発明に係る高周波機器は、機器の使用状況に応じて省電力化を図ることができるとともに、省電力化を図るために前記増幅手段の電源がオン状態からオフ状態に切り替わる際に、前記増幅手段による利得増幅の増幅分を前記利得調整手段において補償することができる。

本発明の一実施形態に係るブースターの概略構成例を示す図である。 図１に示す本発明の一実施形態に係るブースターに設けられているＰＮＰトランジスタおよび電子スイッチの状態を示す図である。 一般的なコンバータの概略構成例を示す図である。 従来の一般的なブースターの概略構成例を示す図である。

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明は、高周波信号を増幅する増幅手段と高周波信号を減衰する利得調整手段とを備える高周波機器全般に適用することができるが、ここでは、当該高周波機器の一例であるブースターに本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。

本発明の一実施形態に係るブースターの構成及び動作について図１及び図２を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るブースターの概略構成例を示す図であり、図２は図１に示す本発明の一実施形態に係るブースターに設けられているＰＮＰトランジスタおよび電子スイッチの状態を示す図である。

図１に示す本発明の一実施形態に係るブースターは、入力端子Ｔ１と、前段アンプＡ１と、利得調整部１と、制御ＩＣ（Integrated Circuit）２と、定電圧Ｖｃｃが印加される電源ラインＬＮ１と、抵抗Ｒ１と、ＰＮＰトランジスタＱ１と、電子スイッチＳＷ１およびＳＷ２と、後段アンプＡ２と、バイパスラインＬＮ２と、出力端子Ｔ２とを備える。なお、図１において、前段アンプＡ１への電源供給および制御ＩＣ２への電源供給に関係する部分の図示は省略しているが、図１に示す本発明の一実施形態に係るブースターの電源がオン状態である限り、前段アンプＡ１１および制御ＩＣ２の各電源が常にオン状態になっている。

入力端子Ｔ１は前段アンプＡ１の入力端に接続される。前段アンプＡ１の出力端は利得調整部１を介して電子スイッチＳＷ１の極に接続される。電子スイッチＳＷ１の第１接点は後段アンプＡ２を介して電子スイッチＳＷ２の第１接点に接続され、電子スイッチＳＷ１の第２接点はバイパスラインＬＮ２を介して電子スイッチＳＷ２の第２接点に接続される。そして、電子スイッチＳＷ２の極は出力端子Ｔ２に接続される。

抵抗Ｒ１の一端は電源ラインＬＮ１に接続され、抵抗Ｒ１の他端はＰＮＰトランジスタＱ１のエミッタに接続され、ＰＮＰトランジスタＱ１のコレクタは後段アンプＡ２の電源端子に接続される。制御ＩＣ２はＰＮＰトランジスタＱ１のベースと、電子スイッチＳＷ１およびＳＷ２と、後述するＰＮＰトランジスタＱ２およびＱ３の各ベースとに各制御信号を出力する。

利得調整部１は、抵抗Ｒ２〜Ｒ１５と、ＰＩＮダイオードＤ１〜Ｄ４と、ダイオードＤ５〜Ｄ８と、ＰＮＰトランジスタＱ２およびＱ３と、可変抵抗ＶＲ１とを備える。

ＰＩＮダイオードＤ１のアノードとＰＩＮダイオードＤ２のアノードは共通接続され、ＰＩＮダイオードＤ１のカソードは抵抗Ｒ２の一端およびＰＩＮダイオードＤ３のカソードとともに前段アンプＡ１の入力端に接続され、ＰＩＮダイオードＤ２のカソードは抵抗Ｒ３の一端およびＰＩＮダイオードＤ４のカソードとともに電子スイッチＳＷ１の極に接続される。抵抗Ｒ２の他端および抵抗Ｒ３の他端はグランド電位に接続される。

ＰＩＮダイオードＤ３のアノードは抵抗Ｒ４を介して抵抗Ｒ５の一端および抵抗Ｒ６の一端に接続され、ＰＩＮダイオードＤ４のアノードは抵抗Ｒ７を介して抵抗Ｒ８の一端および抵抗Ｒ９の一端に接続される。抵抗Ｒ５の他端および抵抗Ｒ８の他端はグランド電位に接続され、抵抗Ｒ６の他端および抵抗Ｒ９の他端は共通接続される。

抵抗Ｒ１０の一端は電源ラインＬＮ１に接続され、抵抗Ｒ１０の他端はダイオードＤ５のアノードに接続され、ダイオードＤ５のカソードは抵抗Ｒ６およびＲ９の共通接続点に接続される。

抵抗Ｒ１１の一端は電源ラインＬＮ１に接続され、抵抗Ｒ１１の他端は可変抵抗ＶＲ１を介して抵抗Ｒ１５の一端に接続され、抵抗Ｒ１５の他端はグランド電位に接続される。可変抵抗ＶＲ１の可動端子は抵抗Ｒ１４を介してダイオードＤ６のアノードに接続され、ダイオードＤ６のカソードはＰＩＮダイオードＤ１およびＤ２の共通接続点に接続される。

抵抗Ｒ１２の一端は電源ラインＬＮ１に接続され、抵抗Ｒ１２の他端はＰＮＰトランジスタＱ２のエミッタに接続され、ＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタはダイオードＤ７のアノードに接続され、ダイオードＤ７のカソードはダイオードＤ５のカソードと同様に抵抗Ｒ６およびＲ９の共通接続点に接続される。

抵抗Ｒ１３の一端は電源ラインＬＮ１に接続され、抵抗Ｒ１３の他端はＰＮＰトランジスタＱ３のエミッタに接続され、ＰＮＰトランジスタＱ３のコレクタはダイオードＤ８のアノードに接続され、ダイオードＤ８のカソードはダイオードＤ６のカソードと同様にＰＩＮダイオードＤ１およびＤ２の共通接続点に接続される。

制御ＩＣ２は、抵抗Ｒ１０およびダイオードＤ５の共通接続点Ｎ１の電圧と、抵抗Ｒ１４およびダイオードＤ６の共通接続点Ｎ２の電圧とを監視しており、その監視結果に基づいてＰＮＰトランジスタＱ１のベースと、電子スイッチＳＷ１およびＳＷ２と、後述するＰＮＰトランジスタＱ２およびＱ３の各ベースとに出力する各制御信号を生成する。

可変抵抗ＶＲ１の可動片が操作され可変抵抗ＶＲ１の抵抗値が変更されると、可変抵抗ＶＲ１の抵抗値の変更に連動して、抵抗Ｒ１４およびダイオードＤ６の共通接続点Ｎ２の電圧と、抵抗Ｒ１０およびダイオードＤ５の共通接続点Ｎ１の電圧とが変化する。また、ＰＩＮダイオードＤ１およびＤ２の共通接続点の電圧と、抵抗Ｒ６およびＲ９の共通接続点の電圧とが小さいほど、ＰＩＮダイオードＤ１〜Ｄ４の高周波抵抗成分が大きくなり、利得調整部１の利得減衰量の絶対値が大きくなる。なお、本実施形態では、利得調整部１の調整操作量すなわち可変抵抗ＶＲ１の可動片の操作量が零であるときに利得調整部１の利得減衰量の絶対値が最小（ほぼ０ｄＢ）であり、可変抵抗ＶＲ１の可動片の操作量が大きいほど、抵抗Ｒ１４およびダイオードＤ６の共通接続点Ｎ２の電圧と、抵抗Ｒ１０およびダイオードＤ５の共通接続点Ｎ１の電圧とが小さくなる構成にしている。

可変抵抗ＶＲ１の可動片の操作量が所定量よりも少なく、抵抗Ｒ１４およびダイオードＤ６の共通接続点Ｎ２の電圧が予め定めた閾値Ｖｔｈより大きい場合、制御ＩＣ２は、図２に示すように、ＰＮＰトランジスタＱ１をオン状態にし、電子スイッチＳＷ１およびＳＷ２それぞれについて極と第１接点とを導通状態にし極と第２接点とを遮断状態にし、ＰＮＰトランジスタＱ２およびＱ３それぞれをオフ状態にする。この場合、入力端子Ｔ１に供給される高周波信号（例えばテレビジョン放送受信信号）は、前段アンプＡ１によって増幅されたのち、利得調整部１によって可変抵抗ＶＲ１の可動片の操作量に応じた利得減衰量で利得調整（減衰）され、さらに後段アンプＡ２によって増幅されて出力端子Ｔ２から出力される。

一方、可変抵抗ＶＲ１の可動片の操作量が所定量以上であり、抵抗Ｒ１４およびダイオードＤ６の共通接続点Ｎ２の電圧が予め定めた閾値Ｖｔｈ以下である場合、制御ＩＣ２は、図２に示すように、ＰＮＰトランジスタＱ１をオフ状態にし、電子スイッチＳＷ１およびＳＷ２それぞれについて極と第２接点とを導通状態にし極と第１接点とを遮断状態にし、ＰＮＰトランジスタＱ２およびＱ３それぞれをオン状態にする。この場合、入力端子Ｔ１に供給される高周波信号（例えばテレビジョン放送受信信号）は、前段アンプＡ１によって増幅されたのち、利得調整部１によって最小利得減衰量で利得調整（減衰）され、その後バイパスラインＬＮ２を通って出力端子Ｔ２から出力される。なお、最小利得減衰量とは、利得減衰量の絶対値が最小（ほぼ０ｄＢ）であることを意味している。

図１に示す本発明の一実施形態に係るブースターは、上述の通り、可変抵抗ＶＲ１の可動片の操作量が所定量以上である場合に、後段アンプＡ２の電源をオフ状態にし、後段アンプＡ２をバイパスするためのバイパスラインＬＮ２を利用するので、機器の使用状況に応じて省電力化を図ることができる。さらに、図１に示す本発明の一実施形態に係るブースターは、後段アンプＡ２の電源をオフ状態にする際に、後段アンプＡ２による利得増幅の増幅分を補償するために、利得調整部１の利得減衰量の絶対値を最小（ほぼ０ｄＢ）にしている。したがって、ＰＮＰトランジスタＱ２およびＱ３がオフからオンに切り替わる直前における利得調整部１の利得減衰量の絶対値が後段アンプＡ２の利得増幅量と同一であることが望ましい。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実行することができる。

例えば、図１に示す構成において、電子スイッチＳＷ１を利得調整部１と後段アンプＡ２との間ではなく入力端子Ｔ１と前段アンプＡ１との間に設け、電子スイッチＳＷ２を後段アンプＡ２と出力端子Ｔ２との間ではなく前段アンプＡ１と利得調整部１との間に設け、ＰＮＰトランジスタＱ１のコレクタを後段アンプＡ２の電源端子ではなく前段アンプＡ１の電源端子に接続し、後段アンプＡ２はブースターの電源がオン状態である限り常時オン状態にする変更を実行することができる。

このような構成では、可変抵抗ＶＲ１の可動片の操作量が所定量以上である場合に、前段アンプＡ１の電源をオフ状態にし、前段アンプＡ１をバイパスするためのバイパスラインＬＮ２を利用することになり、アンプによる増幅の前に利得調整部１が最小利得減衰量ではあるものの利得調整（減衰）を行うため、図１に示す構成に比べると雑音指数が悪化する。しかしながら、かかる雑音指数の悪化は実使用において許容できる範囲であるため、実施の妨げにはならない。

また、ブースター以外の本発明の適用例としては、コンバータが挙げられる。一般的なコンバータの概略構成例を図３に示す。図３に示す一般的なコンバータは、入力端子Ｔ３と、混合器３と、局部発振器４と、出力端子Ｔ４とを備える。

入力端子Ｔ３に供給される高周波信号（例えばテレビジョン放送受信信号）は、混合器３によって局部発振器４から出力される局部発振信号と混合されて周波数変換（アップコンバートあるいはダウンコンバート）され、出力端子Ｔ４から出力される。

図３に示す一般的なコンバータに本発明を適用する場合、例えば、図１に示すブースターから入力端子Ｔ１、前段アンプＡ１、および出力端子Ｔ２を除いた回路部分を混合器３と出力端子Ｔ４との間に設けることができる。この場合、利得調整部１の入力端を混合器３の出力端に接続し、スイッチＳＷ２の極を出力端子Ｔ４に接続すればよい。

また、例えば、図１に示すブースターから入力端子Ｔ１、前段アンプＡ１、および出力端子Ｔ２を除いた回路部分を入力端子Ｔ３と混合器３との間に設けることもできる。この場合、利得調整部１の入力端を入力端子Ｔ３に接続し、スイッチＳＷ２の極を混合器３の高周波信号用入力端に接続すればよい。

なお、現在アナログ放送と地上デジタル放送が混在しているが、今後、アナログ放送が終了すると、地上デジタル放送のみになる。そのような地上デジタル放送のみの状況において、受信機における入力レベルはアナログ放送に比べ低いレベル（約１０ｄＢ）であっても十分受信状況に影響がないことから、本発明を実施することで省電力化を図ることができる。

１、１１ 利得調整部
２ 制御ＩＣ
３ 混合器
４ 局部発振器
Ａ１、Ａ１１ 前段アンプ
Ａ２、Ａ１２ 後段アンプ
Ｄ１〜Ｄ４ ＰＩＮダイオード
Ｄ５〜Ｄ８ ダイオード
ＬＮ１ 電源ライン
ＬＮ２ バイパスライン
Ｑ１〜Ｑ３ ＰＮＰトランジスタ
Ｒ１〜Ｒ１５ 抵抗
ＳＷ１、ＳＷ２ 電子スイッチ
Ｔ１、Ｔ３、Ｔ１１ 入力端子
Ｔ２、Ｔ４、Ｔ１２ 出力端子
ＶＲ１ 可変抵抗

Claims (3)

1. 高周波信号を減衰する利得調整手段と、
   高周波信号を増幅する増幅手段と、
   前記増幅手段をバイパスするバイパス手段と、
   前記増幅手段と前記バイパス手段のどちらに高周波信号を伝送するかを選択する選択手段とを備え、
   前記利得調整手段の調整操作量が所定量未満である場合に、前記利得調整手段の利得減衰量の絶対値が前記利得調整手段の調整操作量に応じた値になり、前記選択手段が前記増幅手段を選択し、前記増幅手段の電源がオン状態になり、
   前記利得調整手段の調整操作量が所定量以上である場合に、前記利得調整手段の利得減衰量の絶対値が最小になり、前記選択手段が前記バイパス手段を選択し、前記増幅手段の電源がオフ状態になることを特徴とする高周波機器。
2. 前記利得調整手段の利得減衰量の絶対値が前記利得調整手段の調整操作量に応じた値から最小に切り替わる直前において、前記利得調整手段の利得減衰量の絶対値が前記増幅手段の利得増幅量と同一であることを特徴とする請求項１に記載の高周波機器。
3. 前記増幅手段が前記利得調整手段よりも後段に設けられ、
   前記増幅手段とは別の増幅手段が前記利得調整手段よりも前段に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波機器。

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