(57)【要約】  バイパス回路付増幅回路は、アンテナからの信号が入力される入力端子と、入力端子に接続された増幅器と、増幅器の入力ポートとグランドとの間に接続された第１のインダクタと、入力端子と増幅器の出力ポートとの間に接続されたバイパス回路とを備える。バイパス回路は、入力端子に接続された第１のポートと、増幅器の出力ポートに接続された第２のポートと、第１と第２のポートの間に直列に接続されたスイッチとコンデンサと第２のインダクタとを有する。このバイパス回路付増幅回路では、信号が増幅器を通った場合に比べてバイパス回路を通った場合でも大きな電力減衰が生じないことにより通過特性のプロファイルが変化せず、良好な通信品質を実現することができる。
2009078127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナからの信号が入力される入力端子と、
前記入力端子に接続された入力ポートと、
出力ポートと、
を有する増幅器と、
前記入力ポートとグランドとの間に接続された第１のインダクタと、
前記入力端子に接続された第１のポートと、
前記増幅器の前記出力ポートに接続された第２のポートと、
前記第１のポートと前記第２のポートとの間に直列に接続された、導通できかつ開放できる第１のスイッチと、
前記第１のポートと前記第２のポートとの間で前記第１のスイッチと直列に接続されたコンデンサと、
前記第１のポートと前記第２のポートとの間で前記第１のスイッチと前記コンデンサと直列に接続された第２のインダクタと、
を有するバイパス回路と、
前記増幅器の前記出力ポートに結合する出力端子と、
を備えたバイパス回路付増幅回路。
【請求項２】
前記バイパス回路は、前記第１のポートと前記第２のポートとの間で前記第１のスイッチと前記コンデンサと前記第２のインダクタと直列に接続された可変抵抗素子をさらに有する、請求項１に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項３】
前記コンデンサは可変容量素子である、請求項１に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項４】
前記バイパス回路は、前記第１のポートと前記第２のポートとの間で前記第１のスイッチと前記コンデンサと前記第２のインダクタと直列に接続された可変抵抗素子をさらに有する、請求項３に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項５】
前記増幅器は前記増幅器が動作するための電力を供給する電源ポートをさらに有し、
前記増幅器の前記入力ポートに入力される信号の強度が第１の所定閾値以下である場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されてかつ前記第１のスイッチが開放され、
前記入力ポートに入力される前記信号の前記強度が前記第１の所定閾値より大きくかつ前記第１の所定閾値より大きい第２の所定閾値以下である場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されてかつ前記第１のスイッチが導通し、
前記入力ポートに入力される前記信号の前記強度が前記第２の所定閾値より大きい場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されずかつ前記第１のスイッチが導通する、
請求項１に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項６】
前記増幅器は前記増幅器が動作するための電力を供給する電源ポートをさらに有し、
前記増幅器の前記入力ポートに入力される信号の強度が所定閾値以下である場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されてかつ前記第１のスイッチが開放され、
前記入力ポートに入力される前記信号の前記強度が前記所定閾値より大きい場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されずかつ前記第１のスイッチが導通する、
請求項１に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項７】
前記増幅器の前記出力ポートと前記バイパス回路の前記第２のポートとの間に直列に接続された、導通できかつ開放できる第２のスイッチをさらに備えた、請求項１に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項８】
前記増幅器は前記増幅器が動作するための電力を供給する電源ポートをさらに有し、
前記増幅器の前記入力ポートに入力される信号の強度が第１の所定閾値以下である場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されてかつ前記第１のスイッチが開放されてかつ前記第２のスイッチが導通し、
前記入力ポートに入力される前記信号の前記強度が前記第１の所定閾値より大きくかつ前記第１の所定閾値より大きい第２の所定閾値以下である場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されてかつ前記第１のスイッチが導通しかつ前記第２のスイッチが導通し、
前記入力ポートに入力される前記信号の前記強度が前記第２の所定閾値より大きい場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されずかつ前記第１のスイッチが導通しかつ前記第２のスイッチが開放される、
請求項７に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項９】
前記第２のスイッチが開放された後に前記増幅器へ前記電力の供給を停止する、請求項８に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項１０】
前記増幅器は前記増幅器が動作するための電力を供給する電源ポートをさらに有し、
前記増幅器の前記入力ポートに入力される信号の強度が所定閾値以下である場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されてかつ前記第１のスイッチが開放されてかつ前記第２のスイッチが導通し、
前記入力ポートに入力される前記信号の前記強度が前記所定閾値より大きい場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されずかつ前記第１のスイッチが導通しかつ前記第２のスイッチが開放される、
請求項７に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項１１】
前記第２のスイッチが開放された後に前記増幅器へ前記電力の供給を停止する、請求項１０に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項１２】
前記増幅器の前記出力ポートに接続された、導通できかつ開放できる第２のスイッチをさらに備え、
前記増幅器は、
前記入力ポートに入力された信号を増幅して前記出力ポートに出力する増幅素子と、
前記増幅素子に前記増幅素子を動作させる電力を供給する電源ポートと、
をさらに有し、
前記第２のスイッチは前記増幅素子と前記出力ポートとの間に直列に接続されてかつ前記増幅素子と前記電源ポートとの間に直列に接続されている、請求項１に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項１３】
前記第１のスイッチは前記バイパス回路の前記第１のポートに直接接続され、
前記第２のインダクタと前記コンデンサは、前記第１のスイッチと前記バイパス回路の前記第２のポートとの間に接続された、
請求項１に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項１４】
アンテナと、
前記アンテナに接続された入力ポートと、
出力ポートと、
を有する増幅器と、
前記入力ポートとグランドとの間に接続された第１のインダクタと、
前記アンテナに接続された第１のポートと、
前記増幅器の前記出力ポートに接続された第２のポートと、
前記第１のポートと前記第２のポートとの間に直列に接続された、導通できかつ開放できる第１のスイッチと、
前記第１のポートと前記第２のポートとの間で前記第１のスイッチと直列に接続されたコンデンサと、
前記第１のポートと前記第２のポートとの間で前記第１のスイッチと前記コンデンサと直列に接続された第２のインダクタと、
を有するバイパス回路と、
前記増幅器の前記出力ポートに結合する出力端子と、
を備えた電子機器。
【請求項１５】
前記アンテナは開放された端を有する、請求項１４に記載の電子機器。
【請求項１６】
前記出力端子に接続された信号処理部をさらに備え、
前記増幅器は前記増幅器が動作するための電力を供給する電源ポートをさらに有し、
前記アンテナが所定の信号を受信していないと前記信号処理部が判定した場合には、前記信号処理部は前記増幅器への前記電力の供給を停止する、請求項１４に記載の電子機器。
【請求項１７】
前記増幅器への前記電力の供給を停止する間に、前記信号処理部は前記第１のスイッチを導通させ、前記バイパス回路を介して前記アンテナから入力された信号の強度を検知する、請求項１６に記載の電子機器。
【請求項１８】
前記信号処理部に接続された表示部をさらに備えた、請求項１４に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号を受信するバイパス回路付増幅回路と、これを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２は特許文献１に開示されている従来のバイパス回路付増幅回路１００の回路図である。増幅回路１００は、アンテナ１０１が接続される入力ポート１０１Ａと、入力ポート１００Ａを通してアンテナ１０１からの信号が入力されるバンドパスフィルタ１０２と、バンドパスフィルタ１０２の出力信号が入力される増幅器１０３と、増幅器１０３の出力信号が入力されるスイッチ１０４と、バンドパスフィルタ１０２とスイッチ１０４とに接続されたバイパス回路１０５と、増幅器１０３の出力信号の電力に応じてスイッチ１０４へ制御信号を送る出力切替回路１０６とを備える。増幅器１０３は、反転アンプ１０７と、負帰還回路１０８とにより構成されている。スイッチ１０４の出力信号は増幅回路１００の出力ポート１００Ｂに送られる。【０００３】
増幅器１０３に入力される信号の電力が大きくなると増幅器１０３が出力する信号が歪み、不要ノイズが発生するので、受信特性が劣化する。出力切替回路１０６は増幅器１０３の出力する信号の大きさを検知する。出力切替回路１０６はその検知結果により、増幅器１０３の出力する信号が歪むような電力が増幅器１０３に入力されているか否かを判定する。大きな電力が増幅器１０３に入力されていると判定した場合には、出力切替回路１０６はスイッチ１０４に制御信号を送り、出力ポート１００Ｂとバイパス回路１０５とが接続されるようにスイッチ１０４を切り替える。出力切替回路１０６は負帰還回路１０８の帰還率を制御して、増幅器１０３の増幅率を最適化してもよい。これらにより、増幅器１０３の出力する信号が歪む事を回避できる。【０００４】
従来のバイパス回路付増幅回路１００においては、スイッチ１０４を切り替えることで、信号が増幅器１０３を通る場合とバイパス回路１０５を通る場合とで切り替えられる。しかし、増幅器１０３とバイパス回路１０５のインピーダンス特性が大きく異なるので、２つの経路の通過特性のプロファイルが大きく異なる。図１３は従来のバイパス回路付増幅回路１００のアンテナ１０１からスイッチ１０４までの通過特性を示す。図１３に示した通過特性は、ネットワークアナライザの第１ポートに送信側アンテナを接続し、第２ポートに図１２に示すバイパス回路付増幅回路１００を接続した時のＳ２１特性である。図１３において、特性１１０は信号が増幅器１０３を経由した場合のＳ２１特性を示し、特性１１１は信号がバイパス回路１０５を経由した場合のＳ２１特性を示す。バイパス回路付増幅回路１００はＤｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｈａｎｄｈｅｌｄ（ＤＶＢ−Ｈ）用であり、４７０ＭＨｚから７５０ＭＨｚの周波数帯域においてデジタル信号を受信することを想定して特性を測定した。図１３に示すように、４７０ＭＨｚにおける特性１１０、１１１の差は、７５０ＭＨｚにおける特性１１０、１１１の差と大きく異なる。このように、４７０ＭＨｚから７５０ＭＨｚの周波数帯域における特性１１０、１１１のプロファイルは大きく異なる。このプロファイルの大きな差により、スイッチ１０４の切替えの前後における出力ポートでの受信電力の変動幅が周波数によって大きく異なる。図１３においては、周波数７５０ＭＨｚ付近においては特性１１０、１１１の差が１５ｄＢ程度であるのに対して、周波数４７０ＭＨｚ付近においては特性１１０、１１１の差が３０ｄＢ程度である。実際には、ＤＶＢ−Ｈ用の受信機は、時間的に受信電力の大きく変動する周波数選択性フェージングの発生する環境下で使用される。このため、バイパス回路１０５を経由して受信し始めた瞬間に周波数選択性フェージングにより受信電力が大きく低下した場合、特性１１０、１１１の差が大きいと増幅回路１００の出力信号が極めて小さくなり、かつ増幅回路１００の周波数特性が変化する。したがって、受信機の受信品質が低下する。
【特許文献１】特開２００４−３２８４００号公報
【発明の開示】
【０００５】
バイパス回路付増幅回路は、アンテナからの信号が入力される入力端子と、入力端子に接続された増幅器と、増幅器の入力ポートとグランドとの間に接続された第１のインダクタと、入力端子と増幅器の出力ポートとの間に接続されたバイパス回路とを備える。バイパス回路は、入力端子に接続された第１のポートと、増幅器の出力ポートに接続された第２のポートと、第１と第２のポートの間に直列に接続されたスイッチとコンデンサと第２のインダクタとを有する。
【０００６】
このバイパス回路付増幅回路では、信号が増幅器を通った場合に比べてバイパス回路を通った場合でも大きな電力減衰が生じないことにより通過特性のプロファイルが変化せず、良好な通信品質を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は本発明の実施の形態１におけるバイパス回路付増幅回路の回路図である。
【図２】図２は実施の形態１におけるバイパス回路付増幅回路の等価回路図である。
【図３】図３は実施の形態１における増幅回路の通過特性を示す。
【図４】図４は実施の形態１における増幅回路の増幅器の入力インピーダンスを示す。
【図５】図５は実施の形態１における増幅回路に接続されるアンテナのインピーダンスを示す。
【図６】図６は実施の形態１における増幅回路の入力インピーダンスを示す。
【図７Ａ】図７Ａは本発明の実施の形態２におけるバイパス回路付増幅回路の回路図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは実施の形態２における他のバイパス回路付増幅回路の回路図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは実施の形態２におけるさらに他のバイパス回路付増幅回路の回路図である。
【図８】図８は本発明の実施の形態３におけるバイパス回路付増幅回路の回路図である。
【図９】図９は本発明の実施の形態４におけるバイパス回路付増幅回路の回路図である。
【図１０】図１０は本発明の実施の形態５におけるバイパス回路付増幅回路の回路図である。
【図１１Ａ】図１１ＡはＤＶＢ−Ｈ方式で放送される番組を示す。
【図１１Ｂ】図１１ＢはＤＶＢ−Ｈ方式の信号の概念図である。
【図１２】図１２は従来のバイパス回路付増幅回路の回路図である。
【図１３】図１３は従来のバイパス回路付増幅回路の通過特性を示す。
【符号の説明】
【０００８】
１    バイアス回路付増幅回路
１Ａ    入力端子
１Ｂ    出力端子
２    アンテナ
２Ａ    端
３    入力ポート
４    増幅器
４Ｃ    電源ポート
５    出力ポート
６Ａ    ポート（第１のポート）
６Ｂ    ポート（第２のポート）
６    バイパス回路
７    インダクタ（第１のインダクタ）
８    インダクタ（第２のインダクタ）
９    コンデンサ
１０    スイッチ（第１のスイッチ）
１４    信号処理部
２１    可変抵抗素子
２３    スイッチ（第２のスイッチ）
３１    表示部
５４    ＦＥＴ（増幅素子）
２０１    バイアス回路付増幅回路
２０１Ｂ    出力端子
２０６    バイパス回路
２０６Ａ    ポート（第１のポート）
２０６Ｂ    ポート（第２のポート）
２０９    可変容量素子
３０１    バイアス回路付増幅回路
３０１Ｂ    出力端子
４０１    バイアス回路付増幅回路
４２３    スイッチ（第２のスイッチ）
５０１    バイアス回路付増幅回路
５０１Ｂ    出力端子
５２３    スイッチ（第２のスイッチ）
１００１    電子機器
１２０１    バイアス回路付増幅回路
２２０１    バイアス回路付増幅回路
２００１    電子機器
３００１    電子機器
４００１    電子機器
５００１    電子機器
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるバイパス回路付増幅回路１を備えたアンテナモジュール１７の回路図である。アンテナモジュール１７はアンテナ２と、アンテナ２に接続されたバイパス回路付増幅回路１とを備える。増幅回路１は、アンテナ２からの信号が入力される入力端子１Ａと、入力端子１Ａに接続された入力ポート３を有する増幅器４と、入力端子１Ａに接続されたポート６Ａと増幅器４の出力ポート５に接続されるポート６Ｂとを有するバイパス回路６と、接続点３Ａとグランドとの間に接続されたインダクタ７と、出力端子１Ｂとを備える。出力端子１Ｂは、増幅器４の出力ポート５に接続されて結合している。バイパス回路６は、ポート６Ａ、６Ｂ間に互いに直列に接続されたインダクタ８とコンデンサ９とスイッチ１０とを有する。接続点３Ａは増幅器４の入力ポート３に直接接続されており、したがって、実際にはインダクタ７は入力ポート３とグランドの間に接続されている。増幅器４の入力ポート３とバイパス回路６のポート６Ａにはアンテナ２からの信号が入力される。増幅器４は、入力ポート３に入力された信号を増幅して出力ポート５に出力する増幅素子である電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）５４を備える。ＦＥＴ５４は、ゲート５４Ｇとソース５４Ｓとドレイン５４Ｄとを有する。増幅器４は、電源ポート４Ｃと、電源ポート４ＣとＦＥＴ５４のドレイン５４Ｄとの間に直列に接続された抵抗やインダクタ等の負荷５６をさらに備える。電源ポート４ＣにはＦＥＴ５４に供給されて増幅器４を動作させる電力が入力される。増幅回路１は増幅器４を動作させる電力を電源ポート４Ｃに供給する電源端子５５を備える。増幅器４の入力ポート３と出力ポート５はゲート５４Ｇとドレイン５４Ｄにそれぞれ接続されている。すなわち、負荷５６は電源ポート４Ｃと出力ポート５との間に直列に接続されている。ソース５４Ｓとグランドとの間にはバイアス回路１１が接続されている。バイアス回路１１は、ソース５４Ｓとグランドの間で互いに並列に接続された抵抗１１Ａとコンデンサ１１Ｂよりなる。出力ポート５と出力端子１Ｂとの間には直流（ＤＣ）カット用コンデンサ１２が接続されている。出力端子１Ｂは信号処理部１４に接続されている。電源端子５５にはチョークコイルが直列に接続され、ノイズ除去用のコンデンサが電源端子５５とグランドとの間に接続される。実施の形態１による電子機器１００１は、アンテナモジュール１７と、アンテナモジュール１７（増幅回路１）の出力端子１Ｂに接続された信号処理部１４と、信号処理部１４の出力端子に接続された表示部３１とを備える。信号処理部１４はアンテナモジュール１７の出力端子１Ｂから出力された信号を処理し、表示部３１は処理された信号により画像を表示して音声を出力する。【００１０】
スイッチ１０が開放されてオフである時には、電源端子５５を介して増幅器４の電源ポート４Ｃへ電力が供給されて増幅器４が動作する。アンテナ２が受信した信号は増幅器４を経由して出力ポート５へ到達する。【００１１】
増幅器４へ入力される信号の強度が大きくなり、増幅器４の出力する信号が歪む場合には、スイッチ１０が導通してオンされ、増幅器４に電力を供給しない。これにより、アンテナ２が受信した信号はバイパス回路６を経由して出力ポート５へ到達する。したがって、アンテナ２が大きな強度の信号を受信した時も、増幅回路１の出力端子１Ｂから出力される信号が歪まない。【００１２】
図２は、スイッチ１０がオンされてかつ増幅器４へ電力が供給されていない時の増幅回路１の等価回路を示す。増幅器４に電力を供給しない時には、電源端子５５は開放されている。図２において、アンテナ２は開放された端２Ａ（図１）を有する先端開放型アンテナである。入力ポート３とグランドの間には、インダクタ７とコンデンサ１３が並列に接続されている。コンデンサ１３は、電力が供給されていないときの増幅器４を構成するＦＥＴ５４のゲート５４Ｇの入力容量である。入力ポート３と信号処理部１４の間にはバイパス回路６を構成するインダクタ８とコンデンサ９が直列に接続されている。図１に示すＤＣカット用コンデンサ１２は、アンテナ２からの信号の周波数においては実質的に完全に導通しているので、図２には示されていない。インダクタ７とコンデンサ１３とインダクタ８とコンデンサ９はバンドパスフィルタを構成し、信号の周波数に応じてアンテナ２から出力ポート５までの通過特性を最適に調整することができる。【００１３】
コンデンサ１３の容量は主にＦＥＴ５４のゲート５４Ｇの容量であるが、実際には、バイアス回路１１のコンデンサ１１Ｂの容量も含む。ゲート５４Ｇの入力容量とコンデンサ１１Ｂでバイパス回路６の通過特性を最適に調整することが困難である場合は、入力端子１Ａと入力ポート３との間にコンデンサとインダクタの少なくとも一方を接続することにより、バイパス回路６の通過特性を容易に最適に調整することができる。【００１４】
図３にバイパス回路付増幅回路１の入力端子１Ａから出力端子１Ｂまでの通過特性を示す。特性１５は、スイッチ１０をオフにして増幅器４を動作させた場合のアンテナ２からの信号の通過特性である。特性１６はスイッチ１０をオンにしてかつ増幅器４に電力を供給せずに増幅器４を動作させない場合、すなわちバイパス回路６を経由した場合のアンテナ２からの信号の通過特性である。図３に示すように、４７０ＭＨｚから７５０ＭＨｚの範囲では特性１５、１６の差がほぼ一定である。このように、図１３に示す従来のバイアス回路付増幅回路１００の特性１１０、１１１のプロファイルと比べて、実施の形態１による増幅回路１の特性１５、１６のプロファイルはより互いに近似している。したがって、アンテナ２から入力端子１Ａに入力された信号がバイパス回路６を通った場合にもその信号は大きく減衰せず、かつ周波数でその減衰する量が一定なので、良好な通信品質を実現する事ができる。【００１５】
増幅回路１は、スイッチ１０の状態と増幅器４の動作によって３つの状態Ａ１〜Ａ３で動作する。状態Ａ１では、スイッチ１０が開放されてオフであり、増幅器４の電源ポート４Ｃに電源端子５５から電力が供給されて増幅器４が動作している。状態Ａ２では、スイッチ１０が導通してオンであり、増幅器４の電源ポート４Ｃに電源端子５５から電力が供給されて増幅器４が動作している。状態Ａ３では、スイッチ１０が導通してオンであり、増幅器４の電源ポート４Ｃへの電力の供給が停止して電力が供給されず増幅器４が動作していない。【００１６】
増幅器４へ入力される信号の強度が比較的小さく、増幅器４の出力する信号が歪まない場合には、増幅回路１は状態Ａ１で動作する。状態Ａ１では、アンテナ２から入力される信号の大部分は増幅器４を介して出力ポート５へ到達する。【００１７】
増幅器４へ入力される信号の強度が大きく、増幅器４の出力する信号が歪む場合には、増幅回路１は状態Ａ３で動作する。状態Ａ３では、アンテナ２から入力される信号の大部分は、バイパス回路６を介して出力ポート５へ到達する。【００１８】
増幅器４に入力される信号の強度が状態Ａ１、Ａ３での強度の間で中程度の場合には、増幅回路１は状態Ａ２で動作する。状態Ａ２では、バイパス回路６が接続された状態で増幅器４が動作している。状態Ａ２ではバイパス回路６は負帰還回路として動作し、増幅器４の利得を適度に低減させる。これにより、図１２に示す従来のバイパス回路付増幅回路１００での負帰還回路１０８を付加する必要が無いので、増幅回路１の小型化を図ることが可能となる。また、状態Ａ２で増幅回路１を動作させることにより、増幅回路１は図３に示す特性１５、１６間に新たな特性１８で動作でき、極端な受信電力の低下を回避する事が可能となる。【００１９】
具体的には、増幅回路１は増幅器４の入力ポート３に入力される信号の強度により以下のように状態Ａ１〜Ａ３で動作する。信号の強度が第１の所定閾値以下の場合には、増幅回路１は状態Ａ３で動作する。信号の強度が第１の所定閾値より大きく、かつ第１の所定閾値より大きい第２の所定閾値以下の場合には、増幅回路１は状態Ａ２で動作する。信号の強度が第２の所定閾値より大きい場合には、増幅回路１は状態Ａ１で動作する。【００２０】
実施の形態１による増幅回路１は状態Ａ２で動作せず、２つの状態Ａ１、Ａ３のみで動作してもよい。これにより、増幅器４へ電力を供給している時間を短くすることができ、増幅回路１の消費電力を低減させることができる。具体的には、増幅回路１は増幅器４の入力ポート３に入力される信号の強度により以下のように状態Ａ１、Ａ３で動作する。信号の強度が所定閾値以下の場合には、増幅回路１は状態Ａ３で動作する。信号の強度がその所定閾値より大きい場合には、増幅回路１は状態Ａ１で動作する。【００２１】
実施の形態１におけるバイパス回路付増幅回路１を備えたアンテナモジュール１７を広帯域アンテナモジュールとして設計する方法を説明する。図４から図６は増幅回路１を備えたアンテナモジュール１７の各部のインピーダンスの周波数特性を示す。例えば、アンテナモジュール１７はＤｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｈａｎｄｈｅｌｄ（ＤＶＢ−Ｈ）用アンテナモジュールで、４７０ＭＨｚから７５０ＭＨｚの周波数範囲の信号を受信する。【００２２】
図４は入力ポート３から見た増幅器４の入力インピーダンス１９を示すスミスチャートである。入力インピーダンス１９は、図２に示すコンデンサ１３で示されるように、主にＦＥＴ５４のゲート５４Ｇの容量により４７０ＭＨｚから７５０ＭＨｚにおいて容量性である。アンテナ２が増幅器４の入力インピーダンス１９に対して複素共役となるインピーダンス２０を有する場合は、アンテナ２は増幅器４とインピーダンス整合しており、アンテナ２で受信された信号が効率良く増幅器４へ入力される。しかし、一般的に、アンテナ２のインピーダンスは低い周波数から高い周波数に変化するにつれてスミスチャート上を時計回りに移動するので、図４に示すインピーダンス２０と一致させることはできない。図５は、アンテナ２として用いることができる先端開放型のメアンダアンテナのインピーダンス５１を示すスミスチャートである。図５に示すように、４７０ＭＨｚから７５０ＭＨｚへ時計回りにインピーダンス５１が大きく広がって移動している。このように、アンテナ２のインピーダンス５１を図４に示すインピーダンス２０に一致させることは困難であり、アンテナ２を増幅器４にインピーダンス整合させることは困難である。【００２３】
図６は、接続点３Ａから見た増幅器４の入力インピーダンス５２を示すスミスチャートである。アンテナ２を増幅器４にインピーダンス整合させるために、インダクタ７により入力インピーダンス５２を調整する。図６に示す入力インピーダンス５２は、４７０ＭＨｚから７５０ＭＨｚの周波数範囲の概ね中間周波数においてスミスチャートの横軸と交わるプロファイルを有している。これにより、４７０ＭＨｚ付近と７５０ＭＨｚ付近において、インピーダンス５２を図５に示すアンテナ２のインピーダンス５１に対して複素共役にすることができ、アンテナ２を増幅回路１にインピーダンス整合させることができる。４７０ＭＨｚと７５０ＭＨｚの間の中間周波数においてはアンテナ２が共振して受信電力が増加するので、アンテナ２が増幅回路１にインピーダンス整合しない場合でも、比較的大きな強度の信号を増幅器４へ入力させることができる。このように、インダクタ７は、増幅器４が動作している状態Ａ２、Ａ３においてアンテナ２を増幅回路１にインピーダンス整合させるための素子として機能し、かつ増幅器４が動作していない状態Ａ１ではバンドパスフィルタを構成する素子として機能する。このように、インダクタ７という１つの素子を２つの機能で共用できるので、バイパス回路付増幅回路１の小型化を図ることが可能となる。図３は、上記の方法にて設計されたバイパス回路付増幅回路１のアンテナ２から出力端子１Ｂへの通過特性を示す。【００２４】
アンテナ２に超小型なアンテナを用いた場合には、アンテナ２は図５に示すインピーダンス５１と異なるインピーダンスを有する場合がある。このような場合には、アンテナ２と入力端子１Ａとの間にインダクタとコンデンサの少なくとも一方を直列に接続することで、入力端子１Ａからアンテナ２を見たインピーダンスを図５に示すインピーダンス５１に一致させることができる。具体的には、アンテナ２と入力端子１Ａとの間に直列にインダクタを接続した場合には、より高い周波数においてインピーダンスが時計回りに移動する。アンテナ２と入力端子１Ａとの間に直列にコンデンサを接続した場合には、より低い周波数においてインピーダンスが反時計回りに移動する。このインダクタやコンデンサを適切に調整することにより、使用する周波数帯域の上限付近と下限付近のインピーダンスを所望の位置へ移動させ、その周波数帯域の概ね中間周波数においてスミスチャートの横軸と交わるインピーダンスを実現することができる。これにより、入力端子１Ａからアンテナ２を見たインピーダンスを、使用する周波数帯域の上限付近及び下限付近において図６に示す入力インピーダンス５２と複素共役にすることができ。よって、広い周波数帯域においてアンテナ２を増幅回路１にインピーダンス整合させることができ、アンテナ２で受信した信号を増幅回路１に効率よく入力させることができる。【００２５】
アンテナ２は先端開放型のアンテナであるが、実施の形態１によるアンテナモジュール１７ではアンテナ２は、ループアンテナや逆Ｆアンテナ等の、グランドに接続されるアンテナエレメントを備えたアンテナであってもよく、同様の効果が得られる。先端開放型のアンテナは図５に示すインピーダンス５１を容易に実現することができ、アンテナ２と入力端子１Ａとの間に接続されたインダクタやコンデンサによりインピーダンスを調整する必要性が低いので、小型で高効率のアンテナモジュール１７を容易に得ることができる。【００２６】
図１においてインダクタ８は集中定数素子として示されているが、バイパス回路６の伝送線路に分布する分布定数素子であてもよい。これにより、実装されるインダクタを減らすことができ、増幅回路１をより小型化することはできる。【００２７】
図１においては、増幅器４はＦＥＴ５４を備えるが、ＦＥＴ５４の代わりにバイポーラトランジスタを備えてもよい。バイポーラトランジスタのベースの入力インピーダンスは、ＦＥＴ５４のゲート５４Ｇの入力インピーダンスと比べて、スミスチャート上で５０オームにより近づく傾向があるので、より広帯域に無線信号を受信可能なアンテナモジュール１７や増幅回路１を得ることができる。【００２８】
（実施の形態２）
図７Ａは、本発明の実施の形態２におけるバイパス回路付増幅回路２０１の回路図である。図７Ａにおいて、図１に示す実施の形態１によるバイパス回路付増幅回路１と同じ部分には同じ参照番号を付してその説明を省略する。増幅回路２０１は、図１に示す増幅回路１の出力端子１Ｂとバイパス回路６の代りに出力端子２０１Ｂとバイパス回路２０６とを備える。実施の形態２におけるアンテナモジュール２１７は増幅回路２０１と、増幅回路２０１の入力端子１Ａに接続されたアンテナ２とを備える。実施の形態２における電子機器２００１は、アンテナモジュール２１７と、アンテナモジュール２１７（増幅回路２０１）の出力端子２０１Ｂに接続された信号処理部１４と、信号処理部１４の出力に接続された表示部３１とを備える。増幅器４の出力ポート５と出力端子２０１Ｂとの間にはＤＣカット用コンデンサ１２が接続されている。すなわち出力端子２０１Ｂは、増幅器４の出力ポート５にＤＣカット用コンデンサ１２を介して結合している。【００２９】
図７Ａに示すバイパス回路２０６では、図１に示す実施の形態１におけるバイパス回路６の集中定数素子であるインダクタ８の代わりに、バイパス回路２０６の伝送線路に分布する分布定数素子であるインダクタ８Ａを備える。高周波数帯域においては伝送線路自体がインダクタンスを有するので、このインダクタンスをインダクタ８Ａとして積極的に用いることにより、図１に示すインダクタ８に対応するチップ部品を実装する必要がなくなる。これにより、増幅回路２０１を効率よく製造することができ、小型化することができる。【００３０】
バイパス回路２０６は、入力端子１Ａに接続されたポート２０６Ａと、出力端子２０１Ｂに接続されたポート２０６Ｂとを備える。バイパス回路２０６は、ポート２０６Ａ、２０６Ｂの間で直列に接続されている可変抵抗素子２１とスイッチ１０とコンデンサ９とインダクタ８Ａとをさらに備える。【００３１】
スイッチ１０が導通してオンでありかつ増幅器４が動作している状態Ａ２において、バイパス回路２０６は実施の形態１によるバイパス回路６と同様に、バイパス回路２０６は増幅器４の負帰還回路として機能する。可変抵抗素子２１を変化させることにより、増幅器４に入力される信号の強度に応じて増幅回路２０１の利得を調整することができる。実施の形態２における電子機器２００１では、信号処理部１４は入力される信号の電力やＣａｒｒｉｅｒ／Ｎｏｉｓｅ（Ｃ／Ｎ）特性等の特性を検出して、検出した特性に応じて可変抵抗素子２１を変化させる。これによりアンテナ２で受信される信号に応じて精度良く増幅器４の利得を調整することができる。スイッチ１０がオンでありかつ増幅器４が動作していない状態Ａ３において、可変抵抗素子２１の抵抗はゼロである。これにより、状態Ａ３において、信号がバイパス回路２０６を通過する際の通過ロスを低減することができる。【００３２】
図７Ａに示すバイパス回路２０６では、スイッチ１０は、入力端子１Ａに接続されたポート２０６Ａに直接接続されている。また、インダクタ８Ａとコンデンサ９は、出力端子２０１Ｂに接続されたポート２０６Ｂとスイッチ１０との間に接続されている。これにより、スイッチ１０がオフの時に、入力端子１Ａから見たバイパス回路２０６のインピーダンスを開放のインピーダンスにすることができる。これにより、スイッチ１０が開放されてオフである状態Ａ１において、バイパス回路２０６により特性が劣化することを防止できる。【００３３】
図７Ａでは、バイパス回路２０６のポート２０６Ｂは出力端子２０１Ｂに接続されているが、実施の形態１によるバイパス回路６のポート６Ｂと同様に、増幅器４の出力ポート５に接続されていてもよい。【００３４】
図７Ｂは、実施の形態２における他のバイパス回路付増幅回路１２０１の回路図である。図７Ｂにおいて、図７Ａに示すバイパス回路付増幅回路２０１と同じ部分には同じ参照番号を付してその説明を省略する。増幅回路１２０１は、図７Ａに示す増幅回路２０１のコンデンサ９の代りに可変容量素子２０９が接続されている。可変抵抗素子２１の抵抗と共に可変容量素子２０９の容量を変化させることにより、バイパス回路が負帰還回路として機能する状態Ａ２において増幅器４に入力される信号の強度に応じて増幅回路１２０１の利得や位相等の特性を高精度に調整することができる。【００３５】
図７Ｃは、実施の形態２におけるさらに他のバイパス回路付増幅回路２２０１の回路図である。図７Ｃにおいて、図７Ｂに示すバイパス回路付増幅回路１２０１と同じ部分には同じ参照番号を付してその説明を省略する。増幅回路２２０１は、図７Ｂに示す増幅回路１２０１の可変抵抗素子２１を備えておらず、ポート２０６Ａ、２０６Ｂ間にスイッチ１０と可変容量素子２０９とインダクタ８Ａが直列に接続されている。可変容量素子２０９の容量を変化させることにより、バイパス回路が負帰還回路として機能する状態Ａ２において増幅器４に入力される信号の強度に応じて増幅回路２２０１の利得や位相等の特性を高精度に調整することができる。【００３６】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３におけるバイパス回路付増幅回路３０１の回路図である。図８において、図１に示す実施の形態１によるバイパス回路付増幅回路１と同じ部分には同じ参照番号を付してその説明を省略する。実施の形態３におけるアンテナモジュール３１７は増幅回路２０１と、増幅回路２０１の入力端子１Ａに接続されたアンテナ２とを備える。実施の形態３における電子機器３００１は、アンテナモジュール３１７と、アンテナモジュール３１７（増幅回路２０１）の出力端子３０１Ｂに接続された信号処理部１４と、信号処理部１４の出力に接続された表示部３１とを備える。【００３７】
図８に示す増幅回路３０１は、図１に示す実施の形態１における増幅回路１に、スイッチ２３とインダクタ２４とコンデンサ２５とをさらに備える。スイッチ２３は増幅器４の出力ポート５と出力端子１Ｂとの間に接続されている。インダクタ２４とコンデンサ２５とは、入力端子１Ａと接続点３Ａとの間に直列に接続されている。出力端子１Ｂは、増幅器４の出力ポート５にスイッチ２３を介して結合している。【００３８】
増幅回路３０１は、スイッチ１０、２３の状態と増幅器４の動作によって３つの状態Ｂ１〜Ｂ３で動作する。状態Ｂ１では、スイッチ１０が開放されてオフであり、スイッチ２３は導通してオンであり、増幅器４の電源ポート４Ｃに電源端子５５から電力が供給されて増幅器４が動作している。状態Ｂ２では、スイッチ１０、２３が共に導通してオンであり、増幅器４の電源ポート４Ｃに電源端子５５から電力が供給されて増幅器４が動作している。状態Ｂ３では、スイッチ１０が導通してオンであり、スイッチ２３が開放されてオフであり、増幅器４の電源ポート４Ｃへの電力の供給が停止されて電力が供給されず増幅器４が動作していない。【００３９】
増幅器４へ入力される信号の強度が比較的小さく、増幅器４の出力する信号が歪まない場合には、増幅回路３０１は状態Ｂ１で動作する。状態Ｂ１では、アンテナ２から入力される信号の大部分は増幅器４を介して出力端子１Ｂへ到達する。【００４０】
増幅器４へ入力される信号の強度が大きく、増幅器４の出力する信号が歪む場合には、増幅回路３０１は状態Ｂ３で動作する。状態Ｂ３では、アンテナ２から入力される信号の大部分は、バイパス回路６を介して出力ポート５へ到達する。【００４１】
増幅器４に入力される信号の強度が状態Ｂ１、Ｂ３での強度の間で中程度の場合には、増幅回路３０１は状態Ｂ２で動作する。状態Ｂ２では、バイパス回路６が接続された状態で増幅器４が動作している。状態Ｂ２ではバイパス回路６は負帰還回路として動作し、増幅器４の利得を適度に低減させる。これにより、図１２に示す従来のバイパス回路付増幅回路１００での負帰還回路１０８を付加する必要が無いので、増幅回路３０１の小型化を図ることが可能となる。また、状態Ｂ２で増幅回路３０１を動作させることにより、増幅回路３０１は図３に示す特性１５、１６間に新たな特性１８で動作でき、極端な受信電力の低下を回避する事が可能となる。【００４２】
具体的には、増幅回路３０１は増幅器４の入力ポート３に入力される信号の強度により以下のように状態Ｂ１〜Ｂ３で動作する。信号の強度が第１の所定閾値以下の場合には、増幅回路３０１は状態Ｂ３で動作する。信号の強度が第１の所定閾値より大きく、かつ第１の所定閾値より大きい第２の所定閾値以下の場合には、増幅回路３０１は状態Ｂ２で動作する。信号の強度が第２の所定閾値より大きい場合には、増幅回路３０１は状態Ｂ１で動作する。【００４３】
実施の形態３による増幅回路３０１は状態Ｂ２で動作せず、２つの状態Ｂ１、Ｂ３のみで動作してもよい。これにより、増幅器４へ電力を供給している時間を短くすることができ、増幅回路３０１の消費電力を低減させることができる。具体的には、増幅回路３０１は増幅器４の入力ポート３に入力される信号の強度により以下のように状態Ｂ１、Ｂ３で動作する。信号の強度が所定閾値以下の場合には、増幅回路３０１は状態Ｂ３で動作する。信号の強度がその所定閾値より大きい場合には、増幅回路３０１は状態Ｂ１で動作する。【００４４】
実施の形態３における増幅回路３０１が状態Ｂ３で動作しているときには、スイッチ２３が開放されてオフであるので、バイパス回路６のポート６Ｂが増幅器４の出力ポート５から切断されており、増幅器４の出力ポート５での出力インピーダンスの影響を無くすことができる。これにより、状態Ｂ３においてアンテナ２からバイパス回路６を介して出力端子１Ｂに通過する信号の通過特性を向上させることができる。【００４５】
入力端子１Ａと接続点３Ａとの間に直列に接続されているインダクタ２４とコンデンサ２５により、アンテナ２のインピーダンスを図５に示すインピーダンス５１にできる限り近似させることができ、アンテナ２を広い周波数帯域で使用することができる。【００４６】
図８に示すスイッチ１０はバイアス回路６のポート６Ｂに直接接続されており、インダクタ８とコンデンサ９はスイッチ１０とポート６Ａとの間に接続されている。２つのスイッチ１０、２３は共に単極単投（ＳＰＳＴ）スイッチである。増幅回路３０１が状態Ｂ１、Ｂ３のみで動作して状態Ｂ２で動作しない場合には、増幅回路３０１は、２つのＳＰＤＴスイッチであるスイッチ１０、２３の代わりに１つの単極双投（ＳＰＤＴ）を備えてもよい。これにより増幅回路３０１を小型化することができる。【００４７】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４におけるバイパス回路付増幅回路４０１の回路図である。図９において、図７Ａに示す実施の形態２によるバイパス回路付増幅回路２０１と同じ部分には同じ参照番号を付してその説明を省略する。増幅回路４０１は、図７Ａに示す増幅回路２０１にスイッチ４２３をさらに備える。ＤＣカット用コンデンサ１２とスイッチ４２３は出力端子２０１Ｂと増幅器４の出力ポート５との間で直列に接続されている。実施の形態４におけるアンテナモジュール４１７は増幅回路４０１と、増幅回路４０１の入力端子１Ａに接続されたアンテナ２とを備える。実施の形態４における電子機器４００１は、アンテナモジュール４１７と、アンテナモジュール４１７（増幅回路４０１）の出力端子２０１Ｂに接続された信号処理部１４と、信号処理部１４の出力に接続された表示部３１とを備える。スイッチ４２３は出力端子２０１Ｂに直接接続されており、ＤＣカット用コンデンサ１２はスイッチ４２３と出力ポート５との間に接続されている。出力端子２０１Ｂは、増幅器４の出力ポート５にスイッチ４２３とＤＣカット用コンデンサ１２とを介して結合している。【００４８】
増幅回路４０１は、スイッチ１０、４２３の状態と増幅器４の動作によって、３つの状態Ｃ１〜Ｃ３で動作する。状態Ｃ１では、スイッチ１０が開放されてオフであり、スイッチ４２３は導通してオンであり、増幅器４の電源ポート４Ｃに電源端子５５から電力が供給されて増幅器４が動作している。状態Ｃ２では、スイッチ１０、４２３が共に導通してオンであり、増幅器４の電源ポート４Ｃに電源端子５５から電力が供給されて増幅器４が動作している。状態Ｃ３では、スイッチ１０が導通してオンであり、スイッチ４２３が開放されてオフであり、増幅器４の電源ポート４Ｃへの電力の供給が停止されて電力が供給されず増幅器４が動作していない。増幅回路４０１の状態Ｃ１〜Ｃ３での動作は図８に示す増幅回路３０１の状態Ｂ１〜Ｂ３での動作とそれぞれ同様の効果を有する。【００４９】
図９に示すバイパス回路２０６では、スイッチ１０は、入力端子１Ａに接続されたポート２０６Ａに直接接続されている。また、インダクタ８Ａとコンデンサ９は、出力端子２０１Ｂに接続されたポート２０６Ｂとスイッチ１０との間に接続されている。これにより、スイッチ１０がオフの時に、入力端子１Ａから見たバイパス回路２０６のインピーダンスを開放のインピーダンスにすることができる。これにより、スイッチ１０が開放されてオフである状態Ｃ１において、バイパス回路２０６により特性が劣化することを防止できる。【００５０】
実施の形態４における増幅回路４０１が状態Ｃ３で動作しているときには、スイッチ４２３が開放されてオフであるので、バイパス回路２０６のポート２０６Ｂが増幅器４の出力ポート５から切断されており、増幅器４の出力ポート５での出力インピーダンスの影響を無くすことができる。これにより、状態Ｃ３においてアンテナ２からバイパス回路２０６を介して出力端子２０１Ｂに通過する信号の通過特性を向上させることができる。【００５１】
増幅回路４０１が状態Ｃ１または状態Ｃ２での動作から状態Ｃ３での動作に切り替わる際に、スイッチ４２３を開放にしてオフにした後に、増幅器４への電力の供給を停止してもよい。増幅器４への電力の供給を停止する際に増幅器４でノイズが発生する場合がある。スイッチ２３をオフにすることで、そのノイズが遮断され、優れた雑音指数（ＮＦ）特性を有するバイパス回路付増幅回路４０１が得られる。【００５２】
（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５におけるバイパス回路付増幅回路５０１の回路図である。図１０において、図７Ａに示す実施の形態２によるバイパス回路付増幅回路２０１と同じ部分には同じ参照番号を付してその説明を省略する。増幅回路５０１は、図７Ａに示す増幅回路２０１の増幅器４の代りに増幅器５０４を備え、増幅器５０４はスイッチ５２３をさらに備える。実施の形態５におけるアンテナモジュール５１７は増幅回路５０１と、増幅回路５０１の入力端子１Ａに接続されたアンテナ２とを備える。実施の形態５における電子機器５００１は、アンテナモジュール５１７と、アンテナモジュール５１７（増幅回路５０１）の出力端子５０１Ｂに接続された信号処理部１４と、信号処理部１４の出力に接続された表示部３１とを備える。【００５３】
バイパス回路２０６のポート２０６Ｂは増幅器４の出力ポート５に接続されている。出力ポート５と出力端子５０１Ｂとの間にはＤＣカット用コンデンサ１２が直列に接続されている。スイッチ５２３は増幅器４の出力ポート５と増幅素子であるＦＥＴ５４のドレイン５４Ｄとの間に直列に接続され、出力ポート５とＦＥＴ５４との間を接続しかつ切断する。スイッチ５２３は増幅器４の出力ポート５に接続され、導通できかつ開放できる。電源ポート４Ｃは、ＦＥＴ５４を動作させる電力をＦＥＴ５４に供給する。スイッチ５２３はＦＥＴ５４のドレイン５４Ｄと出力ポート５との間に直列に接続されてかつＦＥＴ５４のドレイン５４Ｄと電源ポート４Ｃとの間に直列に接続されている。出力端子５０１Ｂは、増幅器４の出力ポート５に接続されて結合している。【００５４】
増幅回路５０１は、スイッチ１０、５２３の状態によって３つの状態Ｄ１〜Ｄ３で動作する。状態Ｄ１では、スイッチ１０が開放されてオフであり、スイッチ５２３は導通してオンである。状態Ｄ２では、スイッチ１０、５２３が共に導通してオンである。状態Ｄ３では、スイッチ１０が導通してオンであり、スイッチ５２３が開放されてオフであ。【００５５】
増幅器４へ入力される信号の強度が比較的小さく、増幅器４の出力する信号が歪まない場合には、増幅回路５０１は状態Ｄ１で動作する。状態Ｄ１では、電源端子５５と負荷５６と電源ポート４Ｃを介して電力が増幅素子であるＦＥＴ５４に供給されて増幅器４が動作する。これによりアンテナ２から入力される信号の大部分は増幅器４を介して出力ポート５へ到達する。【００５６】
増幅器４へ入力される信号の強度が大きく、増幅器４の出力する信号が歪む場合には、増幅回路５０１は状態Ｄ３で動作する。状態Ｄ３では、電源端子５５から電力が増幅素子であるＦＥＴ５４に供給されず増幅器４が動作しない。これによりアンテナ２から入力される信号の大部分は、バイパス回路２０６を介して出力ポート５へ到達する。【００５７】
増幅器４に入力される信号の強度が状態Ｄ１、Ｄ３での強度の間で中程度の場合には、増幅回路５０１は状態Ｄ２で動作する。状態Ｄ２では、電源端子５５と負荷５６と電源ポート４Ｃを介して電力が増幅素子であるＦＥＴ５４に供給されて増幅器４が動作する。これによりバイパス回路２０６が接続された状態で増幅器４が動作している。状態Ｄ２ではバイパス回路２０６は負帰還回路として動作し、増幅器４の利得を適度に低減させる。これにより、図１２に示す従来のバイパス回路付増幅回路１００での負帰還回路１０８を付加する必要が無いので、増幅回路５０１の小型化を図ることが可能となる。また、状態Ｄ２で増幅回路５０１を動作させることにより、増幅回路５０１は図３に示す特性１５、１６間に新たな特性１８で動作でき、極端な受信電力の低下を回避する事が可能となる。【００５８】
具体的には、増幅回路５０１は増幅器４の入力ポート３に入力される信号の強度により以下のように状態Ｄ１〜Ｄ３で動作する。信号の強度が第１の所定閾値以下の場合には、増幅回路５０１は状態Ｄ３で動作する。信号の強度が第１の所定閾値より大きく、かつ第１の所定閾値より大きい第２の所定閾値以下の場合には、増幅回路５０１は状態Ｄ２で動作する。信号の強度が第２の所定閾値より大きい場合には、増幅回路５０１は状態Ｄ１で動作する。【００５９】
実施の形態３による増幅回路５０１は状態Ｄ２で動作せず、２つの状態Ｄ１、Ｄ３のみで動作してもよい。これにより、増幅器４へ電力を供給している時間を短くすることができ、増幅回路５０１の消費電力を低減させることができる。具体的には、増幅回路５０１は増幅器４の入力ポート３に入力される信号の強度により以下のように状態Ｄ１、Ｄ３で動作する。信号の強度が所定閾値以下の場合には、増幅回路５０１は状態Ｄ３で動作する。信号の強度がその所定閾値より大きい場合には、増幅回路５０１は状態Ｄ１で動作する。【００６０】
増幅回路５０１では、増幅器４が動作している時にはスイッチ５２３はオンしており、増幅器４が動作していない時にはスイッチ５２３はオフしている。上記のように、スイッチ５２３を切り換えることにより増幅器４の増幅素子であるＦＥＴ５４への電力の供給を実施したり停止したりすることができる。電源端子５５には増幅器４に供給する電力を発生するレギュレータ回路が接続されている。実施の形態１〜４における増幅回路１、２０１、３０１、４０１では、増幅器４への電力の供給の実施と停止をそのレギュレータ回路自体が切り換える必要がある。さらに、信号の強度が高速で変化している場合には、レギュレータ回路はそれに応じて電力の供給と供給の停止とを高速で切り替える必要がある。実施の形態５によるバイパス回路付増幅回路５０１では、レギュレータ回路は電源端子５５に電力を供給したまま、スイッチ５２３で信号の経路を切り換えるとともに、増幅素子であるＦＥＴ５４への電力の供給と供給の停止とを高速で切り換えることができる。増幅回路５０１における状態Ｄ３での消費電力は、実施の形態１〜４における増幅回路１、２０１、３０１、４０１での状態Ａ３〜Ｃ３での消費電力と同じであり小さい。【００６１】
実施の形態１〜５における電子機器１００１〜５００１では、増幅器４に入力される信号の強度に応じて増幅回路１、２０１、３０１、４０１、５０１、１２０１、２２０１の動作の状態を切り換える。増幅回路１、２０１、３０１、４０１、５０１、１２０１、２２０１の動作の状態は受信した信号の種類に応じて切り換えてもよい。すなわち、アンテナ２で受信した信号が所定の信号であると信号処理部１４が判定した場合に増幅器４への電力の供給を実施し、かつアンテナ２で受信した信号が所定の信号で無いと信号処理部１４が判定した場合に増幅器４へ電力の供給を停止してもよい。これにより、増幅回路１、２０１、３０１、４０１、５０１、１２０１、２２０１の消費電力を低減することができる。【００６２】
以下、実施の形態１〜５における電子機器１００１〜５００１が携帯電話等の携帯電子機器のためのテレビ放送の規格であるＤｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｈａｎｄｈｅｌｄ（ＤＶＢ−Ｈ）方式のテレビ放送を受信する電子機器である場合の動作について説明する。図１１ＡはＤＶＢ−Ｈ方式で放送される番組Ｐ１〜Ｐ５と、地上波テレビ放送のためのＤｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ（ＤＶＢ−Ｔ）方式で放送される番組Ｐ６を示す。図１１Ａに示すように、番組Ｐ１〜Ｐ６は同時に進行しているが、パケット化されて送信されている。図１１ＢはＤＶＢ−Ｈ方式のタイムスライシングの概念図であり、パケット化されて送信される番組Ｐ１〜Ｐ６にそれぞれ対応する信号Ｓ１〜Ｓ６を示す。ＤＶＢ−Ｈ方式では番組Ｐ１〜Ｐ５にそれぞれ対応する信号Ｓ１〜Ｓ５は１つの周波数帯域ＦＢ１で時間的に１つずつ順番に送信される。このときの電子機器１００１〜５００１の動作Ｔ１を示す。例えば、動作Ｔ１では、電子機器１００１〜５００１が番組Ｐ１を受信する。この場合には、アンテナモジュール１７、２１７，３１７、５１７を周波数帯域ＦＢ１に同調させて、信号処理部１４は図１１Ｂに示す信号Ｓ１〜Ｓ５のうち番組Ｐ１に対応する信号Ｓ１を処理して、表示部３１に信号Ｓ１により番組Ｐ１の画像と音声を出力する。信号処理部１４は番組Ｐ２〜Ｐ５に対応する信号Ｓ２〜Ｓ５を必要としないので、信号処理部１４は信号Ｓ１を受信するときに増幅器４に電力を供給して増幅器４をオンにして動作させ、信号Ｓ２〜Ｓ５を受信するときに増幅器４への電力の供給を停止して電力を供給せずに増幅器４をオフにして動作させなくてもよい。これにより、バイパス回路付増幅回路１，２０１、３０１、４０１、５０１、１２０１、２２０１すなわち電子機器１００１〜５００１の消費電力を低減することができる。このように、電子機器１００１〜５００１では、信号処理部１４は、アンテナ２で受信した信号のうち所定の信号を受信している時に増幅器４を動作させ、受信した信号のうちの所定の信号の他の信号を受信している時すなわち所定の信号を受信していない時に増幅器４を動作させなくてもよい。この場合には、所定の信号を受信していない時に増幅器４への電力の供給を停止してスイッチ１０をオンにする状態Ａ３〜Ｄ３で増幅回路１、２０１、３０１、４０１、５０１を動作させてもよい。この場合には、所定の信号の他の信号を受信している時でも、信号処理部１４はバイパス回路６を介してその受信した信号の強度をモニターすることができる。これにより、所定の信号を受信していない時でも、信号処理部１４は状態Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３、Ｄ１〜Ｄ３のうちの最適な状態を選択して、その選択された状態で増幅回路１、２０１、３０１、４０１、５０１、１２０１、２２０１を動作させて所定の信号を受信することができる。これにより、電子機器１００１〜５００１は低消費電力でかつ増幅器４で歪みを発生させずに信号Ｓ１を受信することができ、表示部３１は良好な品質で番組Ｐ１の画像と音声を出力することができる。【００６３】
次に、実施の形態１〜５における電子機器１００１〜５００１がＤＶＢ−Ｔ方式のテレビ放送を受信する電子機器である場合の動作について説明する。図１１Ｂに示すように、ＤＶＢ−Ｔ方式の番組Ｐ６に対応する信号Ｓ６は、ＤＶＢ−Ｈ方式の番組Ｐ１〜Ｐ５の信号Ｓ１〜Ｓ５の周波数帯域ＦＢ１と異なる周波数帯域ＦＢ２で連続的に送信されている。このときの電子機器１００１〜５００１の動作Ｔ２を示す。動作Ｔ２では、電子機器１００１〜５００１が番組Ｐ６を受信する。この場合には、アンテナモジュール１７、２１７，３１７、５１７を周波数帯域ＦＢ２に同調させて、信号処理部１４は増幅器４に電力を供給してオンにし、図１１Ｂに示す信号Ｓ６を連続的に処理して、表示部３１に信号Ｓ６により番組Ｐ６の画像と音声を出力する。信号Ｓ６を受信している間に、信号処理部１４は信号Ｓ６の強度に応じて状態Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３、Ｄ１〜Ｄ３のうちの最適な状態を選択して、その選択された状態で増幅回路１、２０１、３０１、４０１、５０１、１２０１、２２０１を動作させて信号Ｓ６を受信することができる。これにより、電子機器１００１〜５００１は低消費電力でかつ増幅器４で歪みを発生させずに信号Ｓ６を受信することができ、表示部３１は良好な品質で番組Ｐ６の画像と音声を出力することができる。【００６４】
バイパス回路付増幅回路１、２０１、３０１、４０１、５０１、１２０１、２２０１は信号処理部１４と共に同一の半導体チップ上に形成されてもよく、これにより電子機器１００１〜５００１を小型化して消費電力を小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によるバイパス回路付増幅回路は、大きな電力減衰が生じないことにより通過特性のプロファイルを変化させず、良好な通信品質を実現することができるので、受信特性の優れた電子機器に有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年2月3日(2010.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号を受信するバイパス回路付増幅回路と、これを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２は特許文献１に開示されている従来のバイパス回路付増幅回路１００の回路図である。増幅回路１００は、アンテナ１０１が接続される入力ポート１０１Ａと、入力ポート１００Ａを通してアンテナ１０１からの信号が入力されるバンドパスフィルタ１０２と、バンドパスフィルタ１０２の出力信号が入力される増幅器１０３と、増幅器１０３の出力信号が入力されるスイッチ１０４と、バンドパスフィルタ１０２とスイッチ１０４とに接続されたバイパス回路１０５と、増幅器１０３の出力信号の電力に応じてスイッチ１０４へ制御信号を送る出力切替回路１０６とを備える。増幅器１０３は、反転アンプ１０７と、負帰還回路１０８とにより構成されている。スイッチ１０４の出力信号は増幅回路１００の出力ポート１００Ｂに送られる。
【０００３】
増幅器１０３に入力される信号の電力が大きくなると増幅器１０３が出力する信号が歪み、不要ノイズが発生するので、受信特性が劣化する。出力切替回路１０６は増幅器１０３の出力する信号の大きさを検知する。出力切替回路１０６はその検知結果により、増幅器１０３の出力する信号が歪むような電力が増幅器１０３に入力されているか否かを判定する。大きな電力が増幅器１０３に入力されていると判定した場合には、出力切替回路１０６はスイッチ１０４に制御信号を送り、出力ポート１００Ｂとバイパス回路１０５とが接続されるようにスイッチ１０４を切り替える。出力切替回路１０６は負帰還回路１０８の帰還率を制御して、増幅器１０３の増幅率を最適化してもよい。これらにより、増幅器１０３の出力する信号が歪む事を回避できる。
【０００４】
従来のバイパス回路付増幅回路１００においては、スイッチ１０４を切り替えることで、信号が増幅器１０３を通る場合とバイパス回路１０５を通る場合とで切り替えられる。しかし、増幅器１０３とバイパス回路１０５のインピーダンス特性が大きく異なるので、２つの経路の通過特性のプロファイルが大きく異なる。図１３は従来のバイパス回路付増幅回路１００のアンテナ１０１からスイッチ１０４までの通過特性を示す。図１３に示した通過特性は、ネットワークアナライザの第１ポートに送信側アンテナを接続し、第２ポートに図１２に示すバイパス回路付増幅回路１００を接続した時のＳ２１特性である。図１３において、特性１１０は信号が増幅器１０３を経由した場合のＳ２１特性を示し、特性１１１は信号がバイパス回路１０５を経由した場合のＳ２１特性を示す。バイパス回路付増幅回路１００はＤｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｈａｎｄｈｅｌｄ（ＤＶＢ−Ｈ）用であり、４７０ＭＨｚから７５０ＭＨｚの周波数帯域においてデジタル信号を受信することを想定して特性を測定した。図１３に示すように、４７０ＭＨｚにおける特性１１０、１１１の差は、７５０ＭＨｚにおける特性１１０、１１１の差と大きく異なる。このように、４７０ＭＨｚから７５０ＭＨｚの周波数帯域における特性１１０、１１１のプロファイルは大きく異なる。このプロファイルの大きな差により、スイッチ１０４の切替えの前後における出力ポートでの受信電力の変動幅が周波数によって大きく異なる。図１３においては、周波数７５０ＭＨｚ付近においては特性１１０、１１１の差が１５ｄＢ程度であるのに対して、周波数４７０ＭＨｚ付近においては特性１１０、１１１の差が３０ｄＢ程度である。実際には、ＤＶＢ−Ｈ用の受信機は、時間的に受信電力の大きく変動する周波数選択性フェージングの発生する環境下で使用される。このため、バイパス回路１０５を経由して受信し始めた瞬間に周波数選択性フェージングにより受信電力が大きく低下した場合、特性１１０、１１１の差が大きいと増幅回路１００の出力信号が極めて小さくなり、かつ増幅回路１００の周波数特性が変化する。したがって、受信機の受信品質が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３２８４００号公報
【発明の概要】
【０００６】
バイパス回路付増幅回路は、アンテナからの信号が入力される入力端子と、入力端子に接続された増幅器と、増幅器の入力ポートとグランドとの間に接続された第１のインダクタと、入力端子と増幅器の出力ポートとの間に接続されたバイパス回路とを備える。バイパス回路は、入力端子に接続された第１のポートと、増幅器の出力ポートに接続された第２のポートと、第１と第２のポートの間に直列に接続されたスイッチとコンデンサと第２のインダクタとを有する。
【０００７】
このバイパス回路付増幅回路では、信号が増幅器を通った場合に比べてバイパス回路を通った場合でも大きな電力減衰が生じないことにより通過特性のプロファイルが変化せず、良好な通信品質を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１におけるバイパス回路付増幅回路の回路図
【図２】実施の形態１におけるバイパス回路付増幅回路の等価回路図
【図３】実施の形態１における増幅回路の通過特性を示す図
【図４】実施の形態１における増幅回路の増幅器の入力インピーダンスを示す図
【図５】実施の形態１における増幅回路に接続されるアンテナのインピーダンスを示す図
【図６】実施の形態１における増幅回路の入力インピーダンスを示す図
【図７Ａ】本発明の実施の形態２におけるバイパス回路付増幅回路の回路図
【図７Ｂ】実施の形態２における他のバイパス回路付増幅回路の回路図
【図７Ｃ】実施の形態２におけるさらに他のバイパス回路付増幅回路の回路図
【図８】本発明の実施の形態３におけるバイパス回路付増幅回路の回路図
【図９】本発明の実施の形態４におけるバイパス回路付増幅回路の回路図
【図１０】本発明の実施の形態５におけるバイパス回路付増幅回路の回路図
【図１１Ａ】ＤＶＢ−Ｈ方式で放送される番組を示す図
【図１１Ｂ】ＤＶＢ−Ｈ方式の信号の概念図
【図１２】従来のバイパス回路付増幅回路の回路図
【図１３】従来のバイパス回路付増幅回路の通過特性を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるバイパス回路付増幅回路１を備えたアンテナモジュール１７の回路図である。アンテナモジュール１７はアンテナ２と、アンテナ２に接続されたバイパス回路付増幅回路１とを備える。増幅回路１は、アンテナ２からの信号が入力される入力端子１Ａと、入力端子１Ａに接続された入力ポート３を有する増幅器４と、入力端子１Ａに接続されたポート６Ａと増幅器４の出力ポート５に接続されるポート６Ｂとを有するバイパス回路６と、接続点３Ａとグランドとの間に接続されたインダクタ７と、出力端子１Ｂとを備える。出力端子１Ｂは、増幅器４の出力ポート５に接続されて結合している。バイパス回路６は、ポート６Ａ、６Ｂ間に互いに直列に接続されたインダクタ８とコンデンサ９とスイッチ１０とを有する。接続点３Ａは増幅器４の入力ポート３に直接接続されており、したがって、実際にはインダクタ７は入力ポート３とグランドの間に接続されている。増幅器４の入力ポート３とバイパス回路６のポート６Ａにはアンテナ２からの信号が入力される。増幅器４は、入力ポート３に入力された信号を増幅して出力ポート５に出力する増幅素子である電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）５４を備える。ＦＥＴ５４は、ゲート５４Ｇとソース５４Ｓとドレイン５４Ｄとを有する。増幅器４は、電源ポート４Ｃと、電源ポート４ＣとＦＥＴ５４のドレイン５４Ｄとの間に直列に接続された抵抗やインダクタ等の負荷５６をさらに備える。電源ポート４ＣにはＦＥＴ５４に供給されて増幅器４を動作させる電力が入力される。増幅回路１は増幅器４を動作させる電力を電源ポート４Ｃに供給する電源端子５５を備える。増幅器４の入力ポート３と出力ポート５はゲート５４Ｇとドレイン５４Ｄにそれぞれ接続されている。すなわち、負荷５６は電源ポート４Ｃと出力ポート５との間に直列に接続されている。ソース５４Ｓとグランドとの間にはバイアス回路１１が接続されている。バイアス回路１１は、ソース５４Ｓとグランドの間で互いに並列に接続された抵抗１１Ａとコンデンサ１１Ｂよりなる。出力ポート５と出力端子１Ｂとの間には直流（ＤＣ）カット用コンデンサ１２が接続されている。出力端子１Ｂは信号処理部１４に接続されている。電源端子５５にはチョークコイルが直列に接続され、ノイズ除去用のコンデンサが電源端子５５とグランドとの間に接続される。実施の形態１による電子機器１００１は、アンテナモジュール１７と、アンテナモジュール１７（増幅回路１）の出力端子１Ｂに接続された信号処理部１４と、信号処理部１４の出力端子に接続された表示部３１とを備える。信号処理部１４はアンテナモジュール１７の出力端子１Ｂから出力された信号を処理し、表示部３１は処理された信号により画像を表示して音声を出力する。
【００１０】
スイッチ１０が開放されてオフである時には、電源端子５５を介して増幅器４の電源ポート４Ｃへ電力が供給されて増幅器４が動作する。アンテナ２が受信した信号は増幅器４を経由して出力ポート５へ到達する。
【００１１】
増幅器４へ入力される信号の強度が大きくなり、増幅器４の出力する信号が歪む場合には、スイッチ１０が導通してオンされ、増幅器４に電力を供給しない。これにより、アンテナ２が受信した信号はバイパス回路６を経由して出力ポート５へ到達する。したがって、アンテナ２が大きな強度の信号を受信した時も、増幅回路１の出力端子１Ｂから出力される信号が歪まない。
【００１２】
図２は、スイッチ１０がオンされてかつ増幅器４へ電力が供給されていない時の増幅回路１の等価回路を示す。増幅器４に電力を供給しない時には、電源端子５５は開放されている。図２において、アンテナ２は開放された端２Ａ（図１）を有する先端開放型アンテナである。入力ポート３とグランドの間には、インダクタ７とコンデンサ１３が並列に接続されている。コンデンサ１３は、電力が供給されていないときの増幅器４を構成するＦＥＴ５４のゲート５４Ｇの入力容量である。入力ポート３と信号処理部１４の間にはバイパス回路６を構成するインダクタ８とコンデンサ９が直列に接続されている。図１に示すＤＣカット用コンデンサ１２は、アンテナ２からの信号の周波数においては実質的に完全に導通しているので、図２には示されていない。インダクタ７とコンデンサ１３とインダクタ８とコンデンサ９はバンドパスフィルタを構成し、信号の周波数に応じてアンテナ２から出力ポート５までの通過特性を最適に調整することができる。
【００１３】
コンデンサ１３の容量は主にＦＥＴ５４のゲート５４Ｇの容量であるが、実際には、バイアス回路１１のコンデンサ１１Ｂの容量も含む。ゲート５４Ｇの入力容量とコンデンサ１１Ｂでバイパス回路６の通過特性を最適に調整することが困難である場合は、入力端子１Ａと入力ポート３との間にコンデンサとインダクタの少なくとも一方を接続することにより、バイパス回路６の通過特性を容易に最適に調整することができる。
【００１４】
図３にバイパス回路付増幅回路１の入力端子１Ａから出力端子１Ｂまでの通過特性を示す。特性１５は、スイッチ１０をオフにして増幅器４を動作させた場合のアンテナ２からの信号の通過特性である。特性１６はスイッチ１０をオンにしてかつ増幅器４に電力を供給せずに増幅器４を動作させない場合、すなわちバイパス回路６を経由した場合のアンテナ２からの信号の通過特性である。図３に示すように、４７０ＭＨｚから７５０ＭＨｚの範囲では特性１５、１６の差がほぼ一定である。このように、図１３に示す従来のバイアス回路付増幅回路１００の特性１１０、１１１のプロファイルと比べて、実施の形態１による増幅回路１の特性１５、１６のプロファイルはより互いに近似している。したがって、アンテナ２から入力端子１Ａに入力された信号がバイパス回路６を通った場合にもその信号は大きく減衰せず、かつ周波数でその減衰する量が一定なので、良好な通信品質を実現する事ができる。
【００１５】
増幅回路１は、スイッチ１０の状態と増幅器４の動作によって３つの状態Ａ１〜Ａ３で動作する。状態Ａ１では、スイッチ１０が開放されてオフであり、増幅器４の電源ポート４Ｃに電源端子５５から電力が供給されて増幅器４が動作している。状態Ａ２では、スイッチ１０が導通してオンであり、増幅器４の電源ポート４Ｃに電源端子５５から電力が供給されて増幅器４が動作している。状態Ａ３では、スイッチ１０が導通してオンであり、増幅器４の電源ポート４Ｃへの電力の供給が停止して電力が供給されず増幅器４が動作していない。
【００１６】
増幅器４へ入力される信号の強度が比較的小さく、増幅器４の出力する信号が歪まない場合には、増幅回路１は状態Ａ１で動作する。状態Ａ１では、アンテナ２から入力される信号の大部分は増幅器４を介して出力ポート５へ到達する。
【００１７】
増幅器４へ入力される信号の強度が大きく、増幅器４の出力する信号が歪む場合には、増幅回路１は状態Ａ３で動作する。状態Ａ３では、アンテナ２から入力される信号の大部分は、バイパス回路６を介して出力ポート５へ到達する。
【００１８】
増幅器４に入力される信号の強度が状態Ａ１、Ａ３での強度の間で中程度の場合には、増幅回路１は状態Ａ２で動作する。状態Ａ２では、バイパス回路６が接続された状態で増幅器４が動作している。状態Ａ２ではバイパス回路６は負帰還回路として動作し、増幅器４の利得を適度に低減させる。これにより、図１２に示す従来のバイパス回路付増幅回路１００での負帰還回路１０８を付加する必要が無いので、増幅回路１の小型化を図ることが可能となる。また、状態Ａ２で増幅回路１を動作させることにより、増幅回路１は図３に示す特性１５、１６間に新たな特性１８で動作でき、極端な受信電力の低下を回避する事が可能となる。
【００１９】
具体的には、増幅回路１は増幅器４の入力ポート３に入力される信号の強度により以下のように状態Ａ１〜Ａ３で動作する。信号の強度が第１の所定閾値以下の場合には、増幅回路１は状態Ａ３で動作する。信号の強度が第１の所定閾値より大きく、かつ第１の所定閾値より大きい第２の所定閾値以下の場合には、増幅回路１は状態Ａ２で動作する。信号の強度が第２の所定閾値より大きい場合には、増幅回路１は状態Ａ１で動作する。
【００２０】
実施の形態１による増幅回路１は状態Ａ２で動作せず、２つの状態Ａ１、Ａ３のみで動作してもよい。これにより、増幅器４へ電力を供給している時間を短くすることができ、増幅回路１の消費電力を低減させることができる。具体的には、増幅回路１は増幅器４の入力ポート３に入力される信号の強度により以下のように状態Ａ１、Ａ３で動作する。信号の強度が所定閾値以下の場合には、増幅回路１は状態Ａ３で動作する。信号の強度がその所定閾値より大きい場合には、増幅回路１は状態Ａ１で動作する。
【００２１】
実施の形態１におけるバイパス回路付増幅回路１を備えたアンテナモジュール１７を広帯域アンテナモジュールとして設計する方法を説明する。図４から図６は増幅回路１を備えたアンテナモジュール１７の各部のインピーダンスの周波数特性を示す。例えば、アンテナモジュール１７はＤｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｈａｎｄｈｅｌｄ（ＤＶＢ−Ｈ）用アンテナモジュールで、４７０ＭＨｚから７５０ＭＨｚの周波数範囲の信号を受信する。
【００２２】
図４は入力ポート３から見た増幅器４の入力インピーダンス１９を示すスミスチャートである。入力インピーダンス１９は、図２に示すコンデンサ１３で示されるように、主にＦＥＴ５４のゲート５４Ｇの容量により４７０ＭＨｚから７５０ＭＨｚにおいて容量性である。アンテナ２が増幅器４の入力インピーダンス１９に対して複素共役となるインピーダンス２０を有する場合は、アンテナ２は増幅器４とインピーダンス整合しており、アンテナ２で受信された信号が効率良く増幅器４へ入力される。しかし、一般的に、アンテナ２のインピーダンスは低い周波数から高い周波数に変化するにつれてスミスチャート上を時計回りに移動するので、図４に示すインピーダンス２０と一致させることはできない。図５は、アンテナ２として用いることができる先端開放型のメアンダアンテナのインピーダンス５１を示すスミスチャートである。図５に示すように、４７０ＭＨｚから７５０ＭＨｚへ時計回りにインピーダンス５１が大きく広がって移動している。このように、アンテナ２のインピーダンス５１を図４に示すインピーダンス２０に一致させることは困難であり、アンテナ２を増幅器４にインピーダンス整合させることは困難である。
【００２３】
図６は、接続点３Ａから見た増幅器４の入力インピーダンス５２を示すスミスチャートである。アンテナ２を増幅器４にインピーダンス整合させるために、インダクタ７により入力インピーダンス５２を調整する。図６に示す入力インピーダンス５２は、４７０ＭＨｚから７５０ＭＨｚの周波数範囲の概ね中間周波数においてスミスチャートの横軸と交わるプロファイルを有している。これにより、４７０ＭＨｚ付近と７５０ＭＨｚ付近において、インピーダンス５２を図５に示すアンテナ２のインピーダンス５１に対して複素共役にすることができ、アンテナ２を増幅回路１にインピーダンス整合させることができる。４７０ＭＨｚと７５０ＭＨｚの間の中間周波数においてはアンテナ２が共振して受信電力が増加するので、アンテナ２が増幅回路１にインピーダンス整合しない場合でも、比較的大きな強度の信号を増幅器４へ入力させることができる。このように、インダクタ７は、増幅器４が動作している状態Ａ２、Ａ３においてアンテナ２を増幅回路１にインピーダンス整合させるための素子として機能し、かつ増幅器４が動作していない状態Ａ１ではバンドパスフィルタを構成する素子として機能する。このように、インダクタ７という１つの素子を２つの機能で共用できるので、バイパス回路付増幅回路１の小型化を図ることが可能となる。図３は、上記の方法にて設計されたバイパス回路付増幅回路１のアンテナ２から出力端子１Ｂへの通過特性を示す。
【００２４】
アンテナ２に超小型なアンテナを用いた場合には、アンテナ２は図５に示すインピーダンス５１と異なるインピーダンスを有する場合がある。このような場合には、アンテナ２と入力端子１Ａとの間にインダクタとコンデンサの少なくとも一方を直列に接続することで、入力端子１Ａからアンテナ２を見たインピーダンスを図５に示すインピーダンス５１に一致させることができる。具体的には、アンテナ２と入力端子１Ａとの間に直列にインダクタを接続した場合には、より高い周波数においてインピーダンスが時計回りに移動する。アンテナ２と入力端子１Ａとの間に直列にコンデンサを接続した場合には、より低い周波数においてインピーダンスが反時計回りに移動する。このインダクタやコンデンサを適切に調整することにより、使用する周波数帯域の上限付近と下限付近のインピーダンスを所望の位置へ移動させ、その周波数帯域の概ね中間周波数においてスミスチャートの横軸と交わるインピーダンスを実現することができる。これにより、入力端子１Ａからアンテナ２を見たインピーダンスを、使用する周波数帯域の上限付近及び下限付近において図６に示す入力インピーダンス５２と複素共役にすることができ。よって、広い周波数帯域においてアンテナ２を増幅回路１にインピーダンス整合させることができ、アンテナ２で受信した信号を増幅回路１に効率よく入力させることができる。
【００２５】
アンテナ２は先端開放型のアンテナであるが、実施の形態１によるアンテナモジュール１７ではアンテナ２は、ループアンテナや逆Ｆアンテナ等の、グランドに接続されるアンテナエレメントを備えたアンテナであってもよく、同様の効果が得られる。先端開放型のアンテナは図５に示すインピーダンス５１を容易に実現することができ、アンテナ２と入力端子１Ａとの間に接続されたインダクタやコンデンサによりインピーダンスを調整する必要性が低いので、小型で高効率のアンテナモジュール１７を容易に得ることができる。
【００２６】
図１においてインダクタ８は集中定数素子として示されているが、バイパス回路６の伝送線路に分布する分布定数素子であてもよい。これにより、実装されるインダクタを減らすことができ、増幅回路１をより小型化することはできる。
【００２７】
図１においては、増幅器４はＦＥＴ５４を備えるが、ＦＥＴ５４の代わりにバイポーラトランジスタを備えてもよい。バイポーラトランジスタのベースの入力インピーダンスは、ＦＥＴ５４のゲート５４Ｇの入力インピーダンスと比べて、スミスチャート上で５０オームにより近づく傾向があるので、より広帯域に無線信号を受信可能なアンテナモジュール１７や増幅回路１を得ることができる。
【００２８】
（実施の形態２）
図７Ａは、本発明の実施の形態２におけるバイパス回路付増幅回路２０１の回路図である。図７Ａにおいて、図１に示す実施の形態１によるバイパス回路付増幅回路１と同じ部分には同じ参照番号を付してその説明を省略する。増幅回路２０１は、図１に示す増幅回路１の出力端子１Ｂとバイパス回路６の代りに出力端子２０１Ｂとバイパス回路２０６とを備える。実施の形態２におけるアンテナモジュール２１７は増幅回路２０１と、増幅回路２０１の入力端子１Ａに接続されたアンテナ２とを備える。実施の形態２における電子機器２００１は、アンテナモジュール２１７と、アンテナモジュール２１７（増幅回路２０１）の出力端子２０１Ｂに接続された信号処理部１４と、信号処理部１４の出力に接続された表示部３１とを備える。増幅器４の出力ポート５と出力端子２０１Ｂとの間にはＤＣカット用コンデンサ１２が接続されている。すなわち出力端子２０１Ｂは、増幅器４の出力ポート５にＤＣカット用コンデンサ１２を介して結合している。
【００２９】
図７Ａに示すバイパス回路２０６では、図１に示す実施の形態１におけるバイパス回路６の集中定数素子であるインダクタ８の代わりに、バイパス回路２０６の伝送線路に分布する分布定数素子であるインダクタ８Ａを備える。高周波数帯域においては伝送線路自体がインダクタンスを有するので、このインダクタンスをインダクタ８Ａとして積極的に用いることにより、図１に示すインダクタ８に対応するチップ部品を実装する必要がなくなる。これにより、増幅回路２０１を効率よく製造することができ、小型化することができる。
【００３０】
バイパス回路２０６は、入力端子１Ａに接続されたポート２０６Ａと、出力端子２０１Ｂに接続されたポート２０６Ｂとを備える。バイパス回路２０６は、ポート２０６Ａ、２０６Ｂの間で直列に接続されている可変抵抗素子２１とスイッチ１０とコンデンサ９とインダクタ８Ａとをさらに備える。
【００３１】
スイッチ１０が導通してオンでありかつ増幅器４が動作している状態Ａ２において、バイパス回路２０６は実施の形態１によるバイパス回路６と同様に、バイパス回路２０６は増幅器４の負帰還回路として機能する。可変抵抗素子２１を変化させることにより、増幅器４に入力される信号の強度に応じて増幅回路２０１の利得を調整することができる。実施の形態２における電子機器２００１では、信号処理部１４は入力される信号の電力やＣａｒｒｉｅｒ／Ｎｏｉｓｅ（Ｃ／Ｎ）特性等の特性を検出して、検出した特性に応じて可変抵抗素子２１を変化させる。これによりアンテナ２で受信される信号に応じて精度良く増幅器４の利得を調整することができる。スイッチ１０がオンでありかつ増幅器４が動作していない状態Ａ３において、可変抵抗素子２１の抵抗はゼロである。これにより、状態Ａ３において、信号がバイパス回路２０６を通過する際の通過ロスを低減することができる。
【００３２】
図７Ａに示すバイパス回路２０６では、スイッチ１０は、入力端子１Ａに接続されたポート２０６Ａに直接接続されている。また、インダクタ８Ａとコンデンサ９は、出力端子２０１Ｂに接続されたポート２０６Ｂとスイッチ１０との間に接続されている。これにより、スイッチ１０がオフの時に、入力端子１Ａから見たバイパス回路２０６のインピーダンスを開放のインピーダンスにすることができる。これにより、スイッチ１０が開放されてオフである状態Ａ１において、バイパス回路２０６により特性が劣化することを防止できる。
【００３３】
図７Ａでは、バイパス回路２０６のポート２０６Ｂは出力端子２０１Ｂに接続されているが、実施の形態１によるバイパス回路６のポート６Ｂと同様に、増幅器４の出力ポート５に接続されていてもよい。
【００３４】
図７Ｂは、実施の形態２における他のバイパス回路付増幅回路１２０１の回路図である。図７Ｂにおいて、図７Ａに示すバイパス回路付増幅回路２０１と同じ部分には同じ参照番号を付してその説明を省略する。増幅回路１２０１は、図７Ａに示す増幅回路２０１のコンデンサ９の代りに可変容量素子２０９が接続されている。可変抵抗素子２１の抵抗と共に可変容量素子２０９の容量を変化させることにより、バイパス回路が負帰還回路として機能する状態Ａ２において増幅器４に入力される信号の強度に応じて増幅回路１２０１の利得や位相等の特性を高精度に調整することができる。
【００３５】
図７Ｃは、実施の形態２におけるさらに他のバイパス回路付増幅回路２２０１の回路図である。図７Ｃにおいて、図７Ｂに示すバイパス回路付増幅回路１２０１と同じ部分には同じ参照番号を付してその説明を省略する。増幅回路２２０１は、図７Ｂに示す増幅回路１２０１の可変抵抗素子２１を備えておらず、ポート２０６Ａ、２０６Ｂ間にスイッチ１０と可変容量素子２０９とインダクタ８Ａが直列に接続されている。可変容量素子２０９の容量を変化させることにより、バイパス回路が負帰還回路として機能する状態Ａ２において増幅器４に入力される信号の強度に応じて増幅回路２２０１の利得や位相等の特性を高精度に調整することができる。
【００３６】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３におけるバイパス回路付増幅回路３０１の回路図である。図８において、図１に示す実施の形態１によるバイパス回路付増幅回路１と同じ部分には同じ参照番号を付してその説明を省略する。実施の形態３におけるアンテナモジュール３１７は増幅回路２０１と、増幅回路２０１の入力端子１Ａに接続されたアンテナ２とを備える。実施の形態３における電子機器３００１は、アンテナモジュール３１７と、アンテナモジュール３１７（増幅回路２０１）の出力端子３０１Ｂに接続された信号処理部１４と、信号処理部１４の出力に接続された表示部３１とを備える。
【００３７】
図８に示す増幅回路３０１は、図１に示す実施の形態１における増幅回路１に、スイッチ２３とインダクタ２４とコンデンサ２５とをさらに備える。スイッチ２３は増幅器４の出力ポート５と出力端子１Ｂとの間に接続されている。インダクタ２４とコンデンサ２５とは、入力端子１Ａと接続点３Ａとの間に直列に接続されている。出力端子１Ｂは、増幅器４の出力ポート５にスイッチ２３を介して結合している。
【００３８】
増幅回路３０１は、スイッチ１０、２３の状態と増幅器４の動作によって３つの状態Ｂ１〜Ｂ３で動作する。状態Ｂ１では、スイッチ１０が開放されてオフであり、スイッチ２３は導通してオンであり、増幅器４の電源ポート４Ｃに電源端子５５から電力が供給されて増幅器４が動作している。状態Ｂ２では、スイッチ１０、２３が共に導通してオンであり、増幅器４の電源ポート４Ｃに電源端子５５から電力が供給されて増幅器４が動作している。状態Ｂ３では、スイッチ１０が導通してオンであり、スイッチ２３が開放されてオフであり、増幅器４の電源ポート４Ｃへの電力の供給が停止されて電力が供給されず増幅器４が動作していない。
【００３９】
増幅器４へ入力される信号の強度が比較的小さく、増幅器４の出力する信号が歪まない場合には、増幅回路３０１は状態Ｂ１で動作する。状態Ｂ１では、アンテナ２から入力される信号の大部分は増幅器４を介して出力端子１Ｂへ到達する。
【００４０】
増幅器４へ入力される信号の強度が大きく、増幅器４の出力する信号が歪む場合には、増幅回路３０１は状態Ｂ３で動作する。状態Ｂ３では、アンテナ２から入力される信号の大部分は、バイパス回路６を介して出力ポート５へ到達する。
【００４１】
増幅器４に入力される信号の強度が状態Ｂ１、Ｂ３での強度の間で中程度の場合には、増幅回路３０１は状態Ｂ２で動作する。状態Ｂ２では、バイパス回路６が接続された状態で増幅器４が動作している。状態Ｂ２ではバイパス回路６は負帰還回路として動作し、増幅器４の利得を適度に低減させる。これにより、図１２に示す従来のバイパス回路付増幅回路１００での負帰還回路１０８を付加する必要が無いので、増幅回路３０１の小型化を図ることが可能となる。また、状態Ｂ２で増幅回路３０１を動作させることにより、増幅回路３０１は図３に示す特性１５、１６間に新たな特性１８で動作でき、極端な受信電力の低下を回避する事が可能となる。
【００４２】
具体的には、増幅回路３０１は増幅器４の入力ポート３に入力される信号の強度により以下のように状態Ｂ１〜Ｂ３で動作する。信号の強度が第１の所定閾値以下の場合には、増幅回路３０１は状態Ｂ３で動作する。信号の強度が第１の所定閾値より大きく、かつ第１の所定閾値より大きい第２の所定閾値以下の場合には、増幅回路３０１は状態Ｂ２で動作する。信号の強度が第２の所定閾値より大きい場合には、増幅回路３０１は状態Ｂ１で動作する。
【００４３】
実施の形態３による増幅回路３０１は状態Ｂ２で動作せず、２つの状態Ｂ１、Ｂ３のみで動作してもよい。これにより、増幅器４へ電力を供給している時間を短くすることができ、増幅回路３０１の消費電力を低減させることができる。具体的には、増幅回路３０１は増幅器４の入力ポート３に入力される信号の強度により以下のように状態Ｂ１、Ｂ３で動作する。信号の強度が所定閾値以下の場合には、増幅回路３０１は状態Ｂ３で動作する。信号の強度がその所定閾値より大きい場合には、増幅回路３０１は状態Ｂ１で動作する。
【００４４】
実施の形態３における増幅回路３０１が状態Ｂ３で動作しているときには、スイッチ２３が開放されてオフであるので、バイパス回路６のポート６Ｂが増幅器４の出力ポート５から切断されており、増幅器４の出力ポート５での出力インピーダンスの影響を無くすことができる。これにより、状態Ｂ３においてアンテナ２からバイパス回路６を介して出力端子１Ｂに通過する信号の通過特性を向上させることができる。
【００４５】
入力端子１Ａと接続点３Ａとの間に直列に接続されているインダクタ２４とコンデンサ２５により、アンテナ２のインピーダンスを図５に示すインピーダンス５１にできる限り近似させることができ、アンテナ２を広い周波数帯域で使用することができる。
【００４６】
図８に示すスイッチ１０はバイアス回路６のポート６Ｂに直接接続されており、インダクタ８とコンデンサ９はスイッチ１０とポート６Ａとの間に接続されている。２つのスイッチ１０、２３は共に単極単投（ＳＰＳＴ）スイッチである。増幅回路３０１が状態Ｂ１、Ｂ３のみで動作して状態Ｂ２で動作しない場合には、増幅回路３０１は、２つのＳＰＤＴスイッチであるスイッチ１０、２３の代わりに１つの単極双投（ＳＰＤＴ）を備えてもよい。これにより増幅回路３０１を小型化することができる。
【００４７】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４におけるバイパス回路付増幅回路４０１の回路図である。図９において、図７Ａに示す実施の形態２によるバイパス回路付増幅回路２０１と同じ部分には同じ参照番号を付してその説明を省略する。増幅回路４０１は、図７Ａに示す増幅回路２０１にスイッチ４２３をさらに備える。ＤＣカット用コンデンサ１２とスイッチ４２３は出力端子２０１Ｂと増幅器４の出力ポート５との間で直列に接続されている。実施の形態４におけるアンテナモジュール４１７は増幅回路４０１と、増幅回路４０１の入力端子１Ａに接続されたアンテナ２とを備える。実施の形態４における電子機器４００１は、アンテナモジュール４１７と、アンテナモジュール４１７（増幅回路４０１）の出力端子２０１Ｂに接続された信号処理部１４と、信号処理部１４の出力に接続された表示部３１とを備える。スイッチ４２３は出力端子２０１Ｂに直接接続されており、ＤＣカット用コンデンサ１２はスイッチ４２３と出力ポート５との間に接続されている。出力端子２０１Ｂは、増幅器４の出力ポート５にスイッチ４２３とＤＣカット用コンデンサ１２とを介して結合している。
【００４８】
増幅回路４０１は、スイッチ１０、４２３の状態と増幅器４の動作によって、３つの状態Ｃ１〜Ｃ３で動作する。状態Ｃ１では、スイッチ１０が開放されてオフであり、スイッチ４２３は導通してオンであり、増幅器４の電源ポート４Ｃに電源端子５５から電力が供給されて増幅器４が動作している。状態Ｃ２では、スイッチ１０、４２３が共に導通してオンであり、増幅器４の電源ポート４Ｃに電源端子５５から電力が供給されて増幅器４が動作している。状態Ｃ３では、スイッチ１０が導通してオンであり、スイッチ４２３が開放されてオフであり、増幅器４の電源ポート４Ｃへの電力の供給が停止されて電力が供給されず増幅器４が動作していない。増幅回路４０１の状態Ｃ１〜Ｃ３での動作は図８に示す増幅回路３０１の状態Ｂ１〜Ｂ３での動作とそれぞれ同様の効果を有する。
【００４９】
図９に示すバイパス回路２０６では、スイッチ１０は、入力端子１Ａに接続されたポート２０６Ａに直接接続されている。また、インダクタ８Ａとコンデンサ９は、出力端子２０１Ｂに接続されたポート２０６Ｂとスイッチ１０との間に接続されている。これにより、スイッチ１０がオフの時に、入力端子１Ａから見たバイパス回路２０６のインピーダンスを開放のインピーダンスにすることができる。これにより、スイッチ１０が開放されてオフである状態Ｃ１において、バイパス回路２０６により特性が劣化することを防止できる。
【００５０】
実施の形態４における増幅回路４０１が状態Ｃ３で動作しているときには、スイッチ４２３が開放されてオフであるので、バイパス回路２０６のポート２０６Ｂが増幅器４の出力ポート５から切断されており、増幅器４の出力ポート５での出力インピーダンスの影響を無くすことができる。これにより、状態Ｃ３においてアンテナ２からバイパス回路２０６を介して出力端子２０１Ｂに通過する信号の通過特性を向上させることができる。
【００５１】
増幅回路４０１が状態Ｃ１または状態Ｃ２での動作から状態Ｃ３での動作に切り替わる際に、スイッチ４２３を開放にしてオフにした後に、増幅器４への電力の供給を停止してもよい。増幅器４への電力の供給を停止する際に増幅器４でノイズが発生する場合がある。スイッチ２３をオフにすることで、そのノイズが遮断され、優れた雑音指数（ＮＦ）特性を有するバイパス回路付増幅回路４０１が得られる。
【００５２】
（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５におけるバイパス回路付増幅回路５０１の回路図である。図１０において、図７Ａに示す実施の形態２によるバイパス回路付増幅回路２０１と同じ部分には同じ参照番号を付してその説明を省略する。増幅回路５０１は、図７Ａに示す増幅回路２０１の増幅器４の代りに増幅器５０４を備え、増幅器５０４はスイッチ５２３をさらに備える。実施の形態５におけるアンテナモジュール５１７は増幅回路５０１と、増幅回路５０１の入力端子１Ａに接続されたアンテナ２とを備える。実施の形態５における電子機器５００１は、アンテナモジュール５１７と、アンテナモジュール５１７（増幅回路５０１）の出力端子５０１Ｂに接続された信号処理部１４と、信号処理部１４の出力に接続された表示部３１とを備える。
【００５３】
バイパス回路２０６のポート２０６Ｂは増幅器４の出力ポート５に接続されている。出力ポート５と出力端子５０１Ｂとの間にはＤＣカット用コンデンサ１２が直列に接続されている。スイッチ５２３は増幅器４の出力ポート５と増幅素子であるＦＥＴ５４のドレイン５４Ｄとの間に直列に接続され、出力ポート５とＦＥＴ５４との間を接続しかつ切断する。スイッチ５２３は増幅器４の出力ポート５に接続され、導通できかつ開放できる。電源ポート４Ｃは、ＦＥＴ５４を動作させる電力をＦＥＴ５４に供給する。スイッチ５２３はＦＥＴ５４のドレイン５４Ｄと出力ポート５との間に直列に接続されてかつＦＥＴ５４のドレイン５４Ｄと電源ポート４Ｃとの間に直列に接続されている。出力端子５０１Ｂは、増幅器４の出力ポート５に接続されて結合している。
【００５４】
増幅回路５０１は、スイッチ１０、５２３の状態によって３つの状態Ｄ１〜Ｄ３で動作する。状態Ｄ１では、スイッチ１０が開放されてオフであり、スイッチ５２３は導通してオンである。状態Ｄ２では、スイッチ１０、５２３が共に導通してオンである。状態Ｄ３では、スイッチ１０が導通してオンであり、スイッチ５２３が開放されてオフであ。
【００５５】
増幅器４へ入力される信号の強度が比較的小さく、増幅器４の出力する信号が歪まない場合には、増幅回路５０１は状態Ｄ１で動作する。状態Ｄ１では、電源端子５５と負荷５６と電源ポート４Ｃを介して電力が増幅素子であるＦＥＴ５４に供給されて増幅器４が動作する。これによりアンテナ２から入力される信号の大部分は増幅器４を介して出力ポート５へ到達する。
【００５６】
増幅器４へ入力される信号の強度が大きく、増幅器４の出力する信号が歪む場合には、増幅回路５０１は状態Ｄ３で動作する。状態Ｄ３では、電源端子５５から電力が増幅素子であるＦＥＴ５４に供給されず増幅器４が動作しない。これによりアンテナ２から入力される信号の大部分は、バイパス回路２０６を介して出力ポート５へ到達する。
【００５７】
増幅器４に入力される信号の強度が状態Ｄ１、Ｄ３での強度の間で中程度の場合には、増幅回路５０１は状態Ｄ２で動作する。状態Ｄ２では、電源端子５５と負荷５６と電源ポート４Ｃを介して電力が増幅素子であるＦＥＴ５４に供給されて増幅器４が動作する。これによりバイパス回路２０６が接続された状態で増幅器４が動作している。状態Ｄ２ではバイパス回路２０６は負帰還回路として動作し、増幅器４の利得を適度に低減させる。これにより、図１２に示す従来のバイパス回路付増幅回路１００での負帰還回路１０８を付加する必要が無いので、増幅回路５０１の小型化を図ることが可能となる。また、状態Ｄ２で増幅回路５０１を動作させることにより、増幅回路５０１は図３に示す特性１５、１６間に新たな特性１８で動作でき、極端な受信電力の低下を回避する事が可能となる。
【００５８】
具体的には、増幅回路５０１は増幅器４の入力ポート３に入力される信号の強度により以下のように状態Ｄ１〜Ｄ３で動作する。信号の強度が第１の所定閾値以下の場合には、増幅回路５０１は状態Ｄ３で動作する。信号の強度が第１の所定閾値より大きく、かつ第１の所定閾値より大きい第２の所定閾値以下の場合には、増幅回路５０１は状態Ｄ２で動作する。信号の強度が第２の所定閾値より大きい場合には、増幅回路５０１は状態Ｄ１で動作する。
【００５９】
実施の形態３による増幅回路５０１は状態Ｄ２で動作せず、２つの状態Ｄ１、Ｄ３のみで動作してもよい。これにより、増幅器４へ電力を供給している時間を短くすることができ、増幅回路５０１の消費電力を低減させることができる。具体的には、増幅回路５０１は増幅器４の入力ポート３に入力される信号の強度により以下のように状態Ｄ１、Ｄ３で動作する。信号の強度が所定閾値以下の場合には、増幅回路５０１は状態Ｄ３で動作する。信号の強度がその所定閾値より大きい場合には、増幅回路５０１は状態Ｄ１で動作する。
【００６０】
増幅回路５０１では、増幅器４が動作している時にはスイッチ５２３はオンしており、増幅器４が動作していない時にはスイッチ５２３はオフしている。上記のように、スイッチ５２３を切り換えることにより増幅器４の増幅素子であるＦＥＴ５４への電力の供給を実施したり停止したりすることができる。電源端子５５には増幅器４に供給する電力を発生するレギュレータ回路が接続されている。実施の形態１〜４における増幅回路１、２０１、３０１、４０１では、増幅器４への電力の供給の実施と停止をそのレギュレータ回路自体が切り換える必要がある。さらに、信号の強度が高速で変化している場合には、レギュレータ回路はそれに応じて電力の供給と供給の停止とを高速で切り替える必要がある。実施の形態５によるバイパス回路付増幅回路５０１では、レギュレータ回路は電源端子５５に電力を供給したまま、スイッチ５２３で信号の経路を切り換えるとともに、増幅素子であるＦＥＴ５４への電力の供給と供給の停止とを高速で切り換えることができる。増幅回路５０１における状態Ｄ３での消費電力は、実施の形態１〜４における増幅回路１、２０１、３０１、４０１での状態Ａ３〜Ｃ３での消費電力と同じであり小さい。
【００６１】
実施の形態１〜５における電子機器１００１〜５００１では、増幅器４に入力される信号の強度に応じて増幅回路１、２０１、３０１、４０１、５０１、１２０１、２２０１の動作の状態を切り換える。増幅回路１、２０１、３０１、４０１、５０１、１２０１、２２０１の動作の状態は受信した信号の種類に応じて切り換えてもよい。すなわち、アンテナ２で受信した信号が所定の信号であると信号処理部１４が判定した場合に増幅器４への電力の供給を実施し、かつアンテナ２で受信した信号が所定の信号で無いと信号処理部１４が判定した場合に増幅器４へ電力の供給を停止してもよい。これにより、増幅回路１、２０１、３０１、４０１、５０１、１２０１、２２０１の消費電力を低減することができる。
【００６２】
以下、実施の形態１〜５における電子機器１００１〜５００１が携帯電話等の携帯電子機器のためのテレビ放送の規格であるＤｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｈａｎｄｈｅｌｄ（ＤＶＢ−Ｈ）方式のテレビ放送を受信する電子機器である場合の動作について説明する。図１１ＡはＤＶＢ−Ｈ方式で放送される番組Ｐ１〜Ｐ５と、地上波テレビ放送のためのＤｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ（ＤＶＢ−Ｔ）方式で放送される番組Ｐ６を示す。図１１Ａに示すように、番組Ｐ１〜Ｐ６は同時に進行しているが、パケット化されて送信されている。図１１ＢはＤＶＢ−Ｈ方式のタイムスライシングの概念図であり、パケット化されて送信される番組Ｐ１〜Ｐ６にそれぞれ対応する信号Ｓ１〜Ｓ６を示す。ＤＶＢ−Ｈ方式では番組Ｐ１〜Ｐ５にそれぞれ対応する信号Ｓ１〜Ｓ５は１つの周波数帯域ＦＢ１で時間的に１つずつ順番に送信される。このときの電子機器１００１〜５００１の動作Ｔ１を示す。例えば、動作Ｔ１では、電子機器１００１〜５００１が番組Ｐ１を受信する。この場合には、アンテナモジュール１７、２１７，３１７、５１７を周波数帯域ＦＢ１に同調させて、信号処理部１４は図１１Ｂに示す信号Ｓ１〜Ｓ５のうち番組Ｐ１に対応する信号Ｓ１を処理して、表示部３１に信号Ｓ１により番組Ｐ１の画像と音声を出力する。信号処理部１４は番組Ｐ２〜Ｐ５に対応する信号Ｓ２〜Ｓ５を必要としないので、信号処理部１４は信号Ｓ１を受信するときに増幅器４に電力を供給して増幅器４をオンにして動作させ、信号Ｓ２〜Ｓ５を受信するときに増幅器４への電力の供給を停止して電力を供給せずに増幅器４をオフにして動作させなくてもよい。これにより、バイパス回路付増幅回路１，２０１、３０１、４０１、５０１、１２０１、２２０１すなわち電子機器１００１〜５００１の消費電力を低減することができる。このように、電子機器１００１〜５００１では、信号処理部１４は、アンテナ２で受信した信号のうち所定の信号を受信している時に増幅器４を動作させ、受信した信号のうちの所定の信号の他の信号を受信している時すなわち所定の信号を受信していない時に増幅器４を動作させなくてもよい。この場合には、所定の信号を受信していない時に増幅器４への電力の供給を停止してスイッチ１０をオンにする状態Ａ３〜Ｄ３で増幅回路１、２０１、３０１、４０１、５０１を動作させてもよい。この場合には、所定の信号の他の信号を受信している時でも、信号処理部１４はバイパス回路６を介してその受信した信号の強度をモニターすることができる。これにより、所定の信号を受信していない時でも、信号処理部１４は状態Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３、Ｄ１〜Ｄ３のうちの最適な状態を選択して、その選択された状態で増幅回路１、２０１、３０１、４０１、５０１、１２０１、２２０１を動作させて所定の信号を受信することができる。これにより、電子機器１００１〜５００１は低消費電力でかつ増幅器４で歪みを発生させずに信号Ｓ１を受信することができ、表示部３１は良好な品質で番組Ｐ１の画像と音声を出力することができる。
【００６３】
次に、実施の形態１〜５における電子機器１００１〜５００１がＤＶＢ−Ｔ方式のテレビ放送を受信する電子機器である場合の動作について説明する。図１１Ｂに示すように、ＤＶＢ−Ｔ方式の番組Ｐ６に対応する信号Ｓ６は、ＤＶＢ−Ｈ方式の番組Ｐ１〜Ｐ５の信号Ｓ１〜Ｓ５の周波数帯域ＦＢ１と異なる周波数帯域ＦＢ２で連続的に送信されている。このときの電子機器１００１〜５００１の動作Ｔ２を示す。動作Ｔ２では、電子機器１００１〜５００１が番組Ｐ６を受信する。この場合には、アンテナモジュール１７、２１７，３１７、５１７を周波数帯域ＦＢ２に同調させて、信号処理部１４は増幅器４に電力を供給してオンにし、図１１Ｂに示す信号Ｓ６を連続的に処理して、表示部３１に信号Ｓ６により番組Ｐ６の画像と音声を出力する。信号Ｓ６を受信している間に、信号処理部１４は信号Ｓ６の強度に応じて状態Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３、Ｄ１〜Ｄ３のうちの最適な状態を選択して、その選択された状態で増幅回路１、２０１、３０１、４０１、５０１、１２０１、２２０１を動作させて信号Ｓ６を受信することができる。これにより、電子機器１００１〜５００１は低消費電力でかつ増幅器４で歪みを発生させずに信号Ｓ６を受信することができ、表示部３１は良好な品質で番組Ｐ６の画像と音声を出力することができる。
【００６４】
バイパス回路付増幅回路１、２０１、３０１、４０１、５０１、１２０１、２２０１は信号処理部１４と共に同一の半導体チップ上に形成されてもよく、これにより電子機器１００１〜５００１を小型化して消費電力を小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によるバイパス回路付増幅回路は、大きな電力減衰が生じないことにより通過特性のプロファイルを変化させず、良好な通信品質を実現することができるので、受信特性の優れた電子機器に有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１    バイアス回路付増幅回路
１Ａ    入力端子
１Ｂ    出力端子
２    アンテナ
２Ａ    端
３    入力ポート
４    増幅器
４Ｃ    電源ポート
５    出力ポート
６Ａ    ポート（第１のポート）
６Ｂ    ポート（第２のポート）
６    バイパス回路
７    インダクタ（第１のインダクタ）
８    インダクタ（第２のインダクタ）
９    コンデンサ
１０    スイッチ（第１のスイッチ）
１４    信号処理部
２１    可変抵抗素子
２３    スイッチ（第２のスイッチ）
３１    表示部
５４    ＦＥＴ（増幅素子）
２０１    バイアス回路付増幅回路
２０１Ｂ    出力端子
２０６    バイパス回路
２０６Ａ    ポート（第１のポート）
２０６Ｂ    ポート（第２のポート）
２０９    可変容量素子
３０１    バイアス回路付増幅回路
３０１Ｂ    出力端子
４０１    バイアス回路付増幅回路
４２３    スイッチ（第２のスイッチ）
５０１    バイアス回路付増幅回路
５０１Ｂ    出力端子
５２３    スイッチ（第２のスイッチ）
１００１    電子機器
１２０１    バイアス回路付増幅回路
２２０１    バイアス回路付増幅回路
２００１    電子機器
３００１    電子機器
４００１    電子機器
５００１    電子機器
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナからの信号が入力される入力端子と、
前記入力端子に接続された入力ポートと、
出力ポートと、
を有する増幅器と、
前記入力ポートとグランドとの間に接続された第１のインダクタと、
前記入力端子に接続された第１のポートと、
前記増幅器の前記出力ポートに接続された第２のポートと、
前記第１のポートと前記第２のポートとの間に直列に接続された、導通できかつ開放できる第１のスイッチと、
前記第１のポートと前記第２のポートとの間で前記第１のスイッチと直列に接続されたコンデンサと、
前記第１のポートと前記第２のポートとの間で前記第１のスイッチと前記コンデンサと直列に接続された第２のインダクタと、
を有するバイパス回路と、
前記増幅器の前記出力ポートに結合する出力端子と、
を備えたバイパス回路付増幅回路。
【請求項２】
前記バイパス回路は、前記第１のポートと前記第２のポートとの間で前記第１のスイッチと前記コンデンサと前記第２のインダクタと直列に接続された可変抵抗素子をさらに有する、請求項１に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項３】
前記コンデンサは可変容量素子である、請求項１に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項４】
前記バイパス回路は、前記第１のポートと前記第２のポートとの間で前記第１のスイッチと前記コンデンサと前記第２のインダクタと直列に接続された可変抵抗素子をさらに有する、請求項３に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項５】
前記増幅器は前記増幅器が動作するための電力を供給する電源ポートをさらに有し、
前記増幅器の前記入力ポートに入力される信号の強度が第１の所定閾値以下である場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されてかつ前記第１のスイッチが開放され、
前記入力ポートに入力される前記信号の前記強度が前記第１の所定閾値より大きくかつ前記第１の所定閾値より大きい第２の所定閾値以下である場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されてかつ前記第１のスイッチが導通し、
前記入力ポートに入力される前記信号の前記強度が前記第２の所定閾値より大きい場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されずかつ前記第１のスイッチが導通する、
請求項１に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項６】
前記増幅器は前記増幅器が動作するための電力を供給する電源ポートをさらに有し、
前記増幅器の前記入力ポートに入力される信号の強度が所定閾値以下である場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されてかつ前記第１のスイッチが開放され、
前記入力ポートに入力される前記信号の前記強度が前記所定閾値より大きい場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されずかつ前記第１のスイッチが導通する、
請求項１に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項７】
前記増幅器の前記出力ポートと前記バイパス回路の前記第２のポートとの間に直列に接続された、導通できかつ開放できる第２のスイッチをさらに備えた、請求項１に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項８】
前記増幅器は前記増幅器が動作するための電力を供給する電源ポートをさらに有し、
前記増幅器の前記入力ポートに入力される信号の強度が第１の所定閾値以下である場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されてかつ前記第１のスイッチが開放されてかつ前記第２のスイッチが導通し、
前記入力ポートに入力される前記信号の前記強度が前記第１の所定閾値より大きくかつ前記第１の所定閾値より大きい第２の所定閾値以下である場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されてかつ前記第１のスイッチが導通しかつ前記第２のスイッチが導通し、
前記入力ポートに入力される前記信号の前記強度が前記第２の所定閾値より大きい場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されずかつ前記第１のスイッチが導通しかつ前記第２のスイッチが開放される、
請求項７に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項９】
前記第２のスイッチが開放された後に前記増幅器へ前記電力の供給を停止する、請求項８に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項１０】
前記増幅器は前記増幅器が動作するための電力を供給する電源ポートをさらに有し、
前記増幅器の前記入力ポートに入力される信号の強度が所定閾値以下である場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されてかつ前記第１のスイッチが開放されてかつ前記第２のスイッチが導通し、
前記入力ポートに入力される前記信号の前記強度が前記所定閾値より大きい場合に、前記電源ポートに前記電力が供給されずかつ前記第１のスイッチが導通しかつ前記第２のスイッチが開放される、
請求項７に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項１１】
前記第２のスイッチが開放された後に前記増幅器へ前記電力の供給を停止する、請求項１０に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項１２】
前記増幅器の前記出力ポートに接続された、導通できかつ開放できる第２のスイッチをさらに備え、
前記増幅器は、
前記入力ポートに入力された信号を増幅して前記出力ポートに出力する増幅素子と、
前記増幅素子に前記増幅素子を動作させる電力を供給する電源ポートと、
をさらに有し、
前記第２のスイッチは前記増幅素子と前記出力ポートとの間に直列に接続されてかつ前記増幅素子と前記電源ポートとの間に直列に接続されている、請求項１に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項１３】
前記第１のスイッチは前記バイパス回路の前記第１のポートに直接接続され、
前記第２のインダクタと前記コンデンサは、前記第１のスイッチと前記バイパス回路の前記第２のポートとの間に接続された、
請求項１に記載のバイパス回路付増幅回路。
【請求項１４】
アンテナと、
前記アンテナに接続された入力ポートと、
出力ポートと、
を有する増幅器と、
前記入力ポートとグランドとの間に接続された第１のインダクタと、
前記アンテナに接続された第１のポートと、
前記増幅器の前記出力ポートに接続された第２のポートと、
前記第１のポートと前記第２のポートとの間に直列に接続された、導通できかつ開放できる第１のスイッチと、
前記第１のポートと前記第２のポートとの間で前記第１のスイッチと直列に接続されたコンデンサと、
前記第１のポートと前記第２のポートとの間で前記第１のスイッチと前記コンデンサと直列に接続された第２のインダクタと、
を有するバイパス回路と、
前記増幅器の前記出力ポートに結合する出力端子と、
を備えた電子機器。
【請求項１５】
前記アンテナは開放された端を有する、請求項１４に記載の電子機器。
【請求項１６】
前記出力端子に接続された信号処理部をさらに備え、
前記増幅器は前記増幅器が動作するための電力を供給する電源ポートをさらに有し、
前記アンテナが所定の信号を受信していないと前記信号処理部が判定した場合には、前記信号処理部は前記増幅器への前記電力の供給を停止する、請求項１４に記載の電子機器。
【請求項１７】
前記増幅器への前記電力の供給を停止する間に、前記信号処理部は前記第１のスイッチを導通させ、前記バイパス回路を介して前記アンテナから入力された信号の強度を検知する、請求項１６に記載の電子機器。
【請求項１８】
前記信号処理部に接続された表示部をさらに備えた、請求項１４に記載の電子機器。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
2009078127.tif 000029
【図１０】
2009078127.tif 000030
【図１１Ａ】
2009078127.tif 000031
【図１１Ｂ】
2009078127.tif 000032
【図１２】
2009078127.tif 000033
【図１３】
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【国際調査報告】
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2009078127.tif 000036
2009078127.tif 000037
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