(57)【要約】  本発明は、電子デバイス５０に関し、この電子デバイスは、ヘッドセット５６を電子デバイス５０へ接続するようになっているヘッドセットコネクタ５１と、ヘッドセットコネクタ５１に接続されている能動増幅回路５４とを含む。能動増幅回路５４は、アンテナ５６によって受信されたラジオ信号を増幅するようになっており、このアンテナは、ヘッドセットコネクタ５１を介して電子デバイス５０に接続されている。本発明は同様に、上述のような能動増幅回路５４を含むチップと、電子デバイスを含むシステムと、かかる電子デバイスにてラジオ信号を受信する対応の方法と、に関する。
2009512304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドセット（５６）を電子デバイス（５０）へ接続するようになっているヘッドセットコネクタ（５１）と、
前記ヘッドセットコネクタ（５１）に接続されている能動増幅回路（５４）であって、前記能動増幅回路（５４）は、前記ヘッドセットコネクタ（５１）を介して前記電子デバイス（５０）に接続されているアンテナ（５６）によって受信されるラジオ信号を増幅するようになっている、能動増幅回路と、
を含む、電子デバイス。
【請求項２】
前記能動増幅回路（５４）が、接合型電界効果トランジスタおよび金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（７１）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記能動増幅回路（５４）によって増幅された信号を処理する少なくとも１つの処理コンポーネント（５３）をさらに含む、請求項１または２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記少なくとも１つの処理コンポーネント（５５）が、前記電子デバイス（５０）のラジオ受信機（５３）に属し、該ラジオ受信機（５３）は１０ｋＨｚから３０ＭＨｚの周波数範囲のラジオ信号を処理するようになっている、請求項３に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つの処理コンポーネントが、前記電子デバイス（５０）の振幅変調ラジオ受信機、および前記電子デバイス（５０）のデジタルラジオモンディエールラジオ受信機のうちの少なくとも１つに属する、請求項３に記載の電子デバイス。
【請求項６】
少なくとも１つのイヤスピーカ（６１、６２）を含むヘッドセット（５６）が前記ヘッドセットコネクタ（５１）を介して前記電子デバイス（５０）に接続されている場合に、前記ヘッドセットコネクタ（５１）が、少なくとも１つのイヤスピーカ（６１、６２）の線を前記能動増幅回路（５４）へ接続するようになっている、請求項１から５のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項７】
マイクロフォン（９２）を含むヘッドセット（５６）が前記ヘッドセットコネクタ（５１）を介して前記電子デバイス（５０）に接続されている場合に、前記ヘッドセットコネクタ（５１）が、ヘッドセットマイクロフォン（９２）の線を前記能動増幅回路（５４）へ接続するようになっている、請求項１から６のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項８】
マイクロフォン（９２）を含むヘッドセット（５６）が前記ヘッドセットコネクタ（５１）を介して前記電子デバイス（５０）に接続されている場合に、前記ヘッドセットコネクタ（５１）に接続されているマイクロフォンインターフェースと、ラジオ信号を受信するようにヘッドセット（５６）のマイクロフォン（９２）の線を前記マイクロフォンインターフェースから切り離すようになっているスイッチ（９４）とをさらに含む、請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項９】
周波数変調ラジオ受信機（５２）をさらに含み、前記ヘッドセットコネクタ（５１）が、追加的に前記周波数変調ラジオ受信機（５２）に接続されている、請求項１から８のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項１０】
前記電子デバイス（５０）が、無線通信デバイスである、請求項１から９のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の電子デバイス（５０）と、前記電子デバイス（５０）の前記ヘッドセットコネクタ（５１）を介して前記電子デバイス（５０）に接続されているアンテナ（５６）とを含む、システム。
【請求項１２】
前記アンテナが、前記ヘッドセットコネクタ（５１）に接続されているヘッドセット（５６）の少なくとも１つの線によって形成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記アンテナが、０．５から１メートルまでの長さを有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
電子デバイス（５０）用のチップ（７２）であって、
前記電子デバイス（５０）のヘッドセットコネクタ（５１）との接続を可能にする入力と、
前記入力に接続している能動増幅回路（５４）であって、前記能動増幅回路（５４）は、前記ヘッドセットコネクタ（５１）を介して前記電子デバイス（５０）に接続されているアンテナ（５６）によって受信されたラジオ信号を増幅するようになっている、能動増幅回路と、
を含む、チップ。
【請求項１５】
電子デバイス（５０）にてラジオ信号を受信する方法であって、
前記電子デバイス（５０）のヘッドセットコネクタ（５１）を介して前記電子デバイス（５０）に接続されているアンテナ（５６）を介してラジオ信号を受信するステップと、
前記受信されたラジオ信号を能動増幅回路（５４）を用いて増幅するステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジオ信号受信を可能にする電子デバイス、システム、チップおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信と直接的には関係しない追加機能を用いて移動体通信デバイスを高度化することは周知である。かかる高度化の一例として、携帯電話機に実装されたアナログ周波数変調（ＦＭ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）ラジオ受信機が挙げられる。
【０００３】
ＦＭラジオ放送は、８８ＭＨｚから１０８ＭＨｚの範囲の周波数を使用する。これらの周波数は短波長であるので、移動体通信デバイスに接続しているヘッドセットの任意の接続線を受動アンテナとして使用することができ、この受動アンテナからＦＭラジオ周波数信号をＦＭラジオ受信機へ選択的に通すことができる。
【０００４】
これに対して、現行の振幅変調（ＡＭ：ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）ラジオ放送は、全体の周波数範囲が１５０ｋＨｚから３０ＭＨｚの短波、中波および長波伝送を使用する。従って、極超短波またはＦＭ電波とそれぞれ比べると長い波長を使用している。その結果ＡＭラジオ受信機は、受信可能とするには通常数メートルの受動アンテナ線を必要とし、このため携帯電話機または他の手持ち式デバイスには適さない。
【０００５】
手持ち式デバイスにおいてＡＭ帯域受信を可能にすることは、デジタルラジオモンディエール（ＤＲＭ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｒａｄｉｏ  Ｍｏｎｄｉａｌｅ）に関しても、目的とされている。ＤＲＭは、ＥＴＳＩ規格にて定義されているデジタル放送システムである。ＤＲＭは、デジタルの音声、オーディオ、文字列、および映像の放送を提供し、グローバルな受信可能範囲を伴った完全に新しいサービスを可能にする。ＤＲＭは、既存のＡＭ帯域の範囲内で使用するべく設計されている。ＤＲＭ放送は２００３年に開始されており、長期的に見れば、ＤＲＭ放送がＡＭ帯域範囲内の総合的なアナログ信号放送に取って代わることになる。故に、ＡＭラジオ受信に関して上述した問題は、手持ち式デバイスにて使用可能となるべきＤＲＭ受信に関しても同様に生じる。
【０００６】
説明のために、ＤＲＭ受信について、図１から４に関連してさらに詳細に述べる。
【０００７】
図１は、地球表面１０の上方の、各種の圏を示す図である。より具体的には、地球の最も近くに大気圏１１があり、これに続いて成層圏１２、および電離圏１３がある。電離圏１３は、さらにそれ自体が、地球表面１０から離れて約４０ｋｍから９０ｋｍまでにあるＤ層と、地球表面１０から離れて約９０ｋｍから１３０ｋｍまでにあるＥ層と、地球表面１０から離れて約１３０ｋｍから２５０ｋｍまでにあるＦ１＋Ｆ２層と、によって構成される。加えて、ＡＭ帯域送信機２１およびＡＭ帯域受信機２２が図示されている。ＡＭ帯域の波動伝搬では、電離圏１３および地球表面１０における反射を用いて、世界各地へのグローバルな伝搬が行われている。
【０００８】
図２は、３ＭＨｚから３０ＭＨｚ帯域での短波伝搬を示す図である。地上波２５、すなわち送信機２１と受信機２２との間の直接伝搬は、障害物２３によってかなり早期に遮断され得るため、事実上無意味なものとなる。上空波２６は、電離圏１３によって大部分が反射され、そのため非常に長距離を渡ることができる。上空波２６は、電離圏１３における反射の後、直接受信機２２へ到達することもあるし、例えば地球表面１０および電離圏１３における反射など追加的な反射の後で、受信機へ到達することもある。障害物２３によって生じるデッドゾーンを考慮に入れてもよい。
【０００９】
図３は、ホモダインＤＲＭ受信機のアナログフロントエンドの概略ブロック図である。図示されているコンポーネントは、例えば単一の受信チップ上に組み込まれていてもよい。
【００１０】
ＤＲＭフロントエンドは、アンテナ３００を備え、このアンテナは、事前選択フィルタ３０１およびキャパシタ３０２を介して、自動利得制御（ＡＧＣ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｇａｉｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ）付き低雑音増幅器（ＬＮＡ：ｌｏｗ  ｎｏｉｓｅ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）３０３の入力に接続している。ＬＮＡ３０３の出力は、一方では同相ブランチに接続し、ここには、第１ダウンコンバージョン混合器３１０、第１調整可能増幅器３１１、低域通過フィルタ３１２、第２調整可能増幅器３１３、および第１デルタシグマアナログデジタル変換器（ＤＳ−ＡＤＣ：Ｄｅｌｔａ−Ｓｉｇｍａ  ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）３１４が、この順序で含まれている。ＬＮＡ３０３の出力は、もう一方では直交ブランチに接続し、ここには、第２ダウンコンバージョン混合器３２０、第３調整可能増幅器３２１、第２低域通過フィルタ３２２、第４調整可能増幅器３２３、および第２ＤＳ−ＡＤＣ３２４が、この順序で含まれている。第１および第２のＡＤＣ３１４、３２４は、いずれもデジタル信号プロセッサ３３０に接続している。第１および第３の調整可能電力増幅器３１１および３２１は、ＤＣオフセット補償コンポーネント３１５、３２５をそれぞれ介して、デジタル信号プロセッサ３３０によって制御される。
【００１１】
加えて、発振器３０４が、フラクショナルＮ型位相ロックループ（ＰＬＬ：ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ−ｌｏｏｐ）３０５へと送られる信号を供給する。ＰＬＬ３０５の出力は、周波数分周器３０６によって２で周波数分割されて、同相の局部発振信号（ＬＯ＿Ｉ）として第１混合器３１０へ供給され、さらに直交の局部発振信号（ＬＯ＿Ｑ）として第２混合器３２０へ供給される。
【００１２】
アンテナ３００を介して信号が受信されると、信号は、所望の周波数範囲に従って事前選択フィルタ３０１によって帯域通過フィルタされ、ＬＮＡ３０３によって増幅される。次に信号は、混合器３１０、３２０によって、それぞれ局部発振信号ＬＯ＿Ｉおよび局部発振信号ＬＯ＿Ｑを用いてダウンコンバートされて、アナログ同相ベースバンド信号およびアナログ直交ベースバンド信号となる。アナログの同相および直交ベースバンド信号は、それぞれ同相ブランチおよび直交ブランチにおいて、増幅器３１１、３２１によって増幅され、低域通過フィルタ３１２、３２２によって低域通過フィルタされ、さらに増幅器３１３、３２３によって増幅されて、ＡＤＣ３１４、３２４によってデジタルベースバンド信号へと変換される。結果として生じるデジタルベースバンド信号ＢＢ＿ＩおよびＢＢ＿Ｑは、デジタル信号プロセッサ３３０へ送られる。デジタル信号プロセッサは、アナログオーディオ信号の回復を可能にするデジタル信号を用意するために、デジタルソースの復号およびデフレームなどのデジタルベースバンド処理を実行することができる。
【００１３】
図３のＤＲＭフロントエンドの実際のアンテナ３００は、例えば図４に示すような４分の１波長の垂直アンテナ３００とすることができる。アンテナ３００へ誘引される電流４１０および電圧４２０の４分の１波長の長さは実際のアンテナ３００の長さに相当し、λ／４と表示されており、それに対して電流４１０および電圧４２０の２分の１波長の長さは、実際のアンテナ３００の長さと、実際のアンテナ３００のルートポイント４０１にて反射された反射アンテナ４００の長さとを合わせた長さに相当し、λ／２と表示されている。λは、受信ラジオ信号の搬送波周波数の波長である。このアンテナ３００の欠点は、ＤＲＭ短波信号を受信できるためには、非常に長く、すなわち数メートルであることが必要である。
【００１４】
短いアンテナによるＡＭ帯域受信は、能動アンテナを用いることによって実現できる。しかしながら、携帯電話機で使用する場合、従来の能動アンテナには重大な欠点があり、すなわち高重量、高価格または高電圧要求という各欠点である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の目的は、携帯電話機およびその他の手持ち式デバイスにて、ＡＭ帯域信号のような低周波数のラジオ信号を適切に受信できるようにすることである。
【００１６】
電子デバイスが提案され、これには、ヘッドセットを電子デバイスへ接続するようになっているヘッドセットコネクタが含まれる。加えて、電子デバイスは、ヘッドセットコネクタに接続している能動増幅回路を含む。能動増幅回路は、ヘッドセットコネクタを介して電子デバイスに接続しているアンテナによって受信されたラジオ信号を、増幅するようになっている。
【００１７】
さらに、システムが提案され、これには前述のような電子デバイスと、ヘッドセットコネクタを介して電子デバイスに接続しているアンテナとが含まれる。
【００１８】
さらに、電子デバイス用のチップが提案され、これには電子デバイスのヘッドセットコネクタとの接続を可能にする入力が含まれる。チップは、入力と接続している能動増幅回路をさらに含む。能動増幅回路は、ヘッドセットコネクタを介して電子デバイスと接続しているアンテナによって受信されたラジオ信号を、増幅するようになっている。
【００１９】
最後に、電子デバイスにてラジオ信号を受信する方法が提案される。方法には、電子デバイスのヘッドセットコネクタを介して電子デバイスに接続しているアンテナを介して、ラジオ信号を受信するステップが含まれる。方法には、能動増幅回路を用いて、受信されたラジオ信号を増幅するステップがさらに含まれる。
【００２０】
本発明は、能動アンテナであれば、受動アンテナに比べてその物理的寸法を小さくすることができるという考察から生じている。能動アンテナは、受動部分すなわちアンテナ素子と、能動部分すなわち能動増幅器とを含む。
【００２１】
能動アンテナの有効高さｈeffは、アンテナ増幅器の出力開回路電圧Ｕaの、電界強度Ｅに対する比に相当する。
ｈeff＝Ｕa／Ｅ
【００２２】
能動アンテナの有効範囲Ａeffは、増幅器出力における信号電力Ｐa,outの、放射密度Ｐnに対する比に相当する。
Ａeff＝Ｐa,out／Ｐn
【００２３】
能動アンテナを用いると、高抵抗でアンテナ信号を結合させることができ、波動抵抗との整合は、例えば同軸ケーブルの場合の波動抵抗５０Ωについて、アンテナ増幅器の出力において行うことができる。受動アンテナの場合、同軸ケーブルの波動抵抗に対する５０Ωの整合を受動的な方法で行う必要があるが、このことは、アンテナ特性の低下および信号減衰の増加により、ならびにアンテナ素子への結合から分けられる電流が増加するために、大きな欠点である。
【００２４】
受動および能動双方のアンテナ素子を含む従来の能動アンテナは大型であり高価であるので、能動アンテナ素子を形成する能動増幅回路が、電子デバイスのヘッドセットコネクタに接続されることが提案される。その結果、例えばヘッドセットの線など、ヘッドセットコネクタに接続している受動アンテナ素子を、能動増幅器と組み合わせて能動アンテナとすることができる。
【００２５】
本発明の利点として、能動増幅回路によって、短めのアンテナによる低周波数ラジオの受信が可能となり、ひいては携帯電話機のような小型の電子デバイスにも使用可能となることがある。さらに、電子デバイス内部に専用の受動アンテナ素子を必要としないことも、本発明の利点である。結果的に、例えば接続しているヘッドセットのヘッドセットケーブルをアンテナとして使用することにより、低コストで信号受信を実現することができる。
【００２６】
能動アンテナのアンテナ受信効率は高い必要があり、能動増幅回路は低雑音の入力段を提供する必要があるが、このことはアンテナの負荷を軽減するように高抵抗かつ低容量になることである。本発明の例示的な一実施形態では、上記の目標を達成するために、能動増幅回路には、１つ以上の接合型電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ：Ｊｕｎｃｔｉｏｎ−Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ）および／または１つ以上の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ）が能動増幅器（単数または複数）として含まれる。
【００２７】
低雑音素子および線形能動素子が必要とされるため、半導体を用いた能動増幅回路の性能は、用いられている半導体技術に強く左右される。
【００２８】
ＪＦＥＴの利点として、雑音特性と入力容量との間にうまく折り合いをつけることがある。ＪＦＥＴの場合は、１ｋＨｚより高い周波数に関しては１／ｆの雑音特性を無視しても構わないが、それに対してＭＯＳＦＥＴの場合には、１／ｆの雑音特性が１００ｋＨｚまでの周波数に関連する。一般に、ＪＦＥＴの実装は、最も使用されている半導体技術におけるプロセスオプションでもある。
【００２９】
ＭＯＳＦＥＴトランジスタの利点は、入力容量の低いこと、ならびにほぼ全ての半導体技術で利用可能なことである。従って、特に、使用されている技術の範囲内にてＪＦＥＴが利用不可能である場合にはＭＯＳＦＥＴを使用することが可能であるが、一方でＭＯＳＦＥＴは雑音がより多く、そのため信号チェーンにおいて全体的な回路雑音が増えることになる。
【００３０】
本発明の例示的な一実施形態では、電子デバイスおよび／または提案されているチップは、能動増幅回路によって増幅された信号を処理する、少なくとも１つの処理コンポーネントをさらに含む。少なくとも１つの処理コンポーネントには、周知のラジオ信号受信機のいかなるコンポーネントを含めてもよく、例えば図３に関連して上記に提示された従来型ＤＲＭ受信機のコンポーネントなどが挙げられる。
【００３１】
少なくとも１つの処理コンポーネントは、例えば１０ｋＨｚから３０ＭＨｚの周波数範囲のラジオ信号を処理するようになっている電子デバイスのラジオ受信機に属してもよい。この周波数範囲向けの携帯受信機のアンテナは、移動性を満たすように極めて小型となる必要がある。約１メートル長の能動垂直アンテナであれば、１０ｋＨｚから３０ＭＨｚの周波数範囲全体を受信するのに十分であると考えられる。
【００３２】
上述のようなラジオ受信機は、例えばＡＭラジオ受信機および／またはＤＲＭラジオ受信機であってよい。ＤＲＭラジオ受信機の場合、適切な周波数範囲は、おおよそ１５０ｋＨｚから３０ＭＨｚに限定される。
【００３３】
本発明の一実施形態では、少なくとも１つのイヤスピーカを含むヘッドセットがヘッドセットコネクタを介して電子デバイスに接続している場合には、ヘッドセットコネクタによって、少なくとも１つのヘッドセットイヤスピーカの線が、能動増幅回路に接続されるようになっている。
【００３４】
この実施形態は、特にＤＲＭ受信機に適する。安定性のある受信に必要な信号対雑音比（ＳＮＲ：ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ−ｒａｔｉｏ）が１５ｄＢまで下げられていることは、ＤＲＭの利点である。
【００３５】
本発明の別の実施形態では、マイクロフォンを含むヘッドセットがヘッドセットコネクタを介して電子デバイスに接続している場合には、ヘッドセットコネクタによって、ヘッドセットマイクロフォンの線が、能動増幅回路に接続されるようになっている。この場合、マイクロフォンを含むヘッドセットがヘッドセットコネクタを介して電子デバイスに接続していて、ラジオ信号が受信される場合には、ヘッドセットのマイクロフォンの線をマイクロフォンインターフェースとの接続から切り離すようになっているスイッチを設けてもよい。
【００３６】
当然のことながら、スイッチの代わりに、別の分離コンポーネントを使用することも可能と考えられる。例えば、低域通過／高域通過フィルタは、オーディオ信号をアンテナ信号から分離することができる。しかしながら、この場合、アンテナ効率を高く保つためには、周波数帯域を移る際にフィルタを調整する必要がある。スイッチを用いることによって、より容易で安価な実装が可能となる。
【００３７】
この実施形態は、特にＡＭラジオ受信機に適する。
【００３８】
具体的には、ＡＭラジオ受信の場合、ヘッドセットの線を、能動アンテナに属する一種の短いホイップアンテナ（電気的短アンテナ）として用いることができる。なお、この手法とは異なり、正規のホイップは、通常、障害の無い状態に保たれていることに留意されたい。ホイップをＡＭラジオ受信向けの能動モードで用いるには、ヘッドセット線が、高入力インピーダンスおよび低容量入力を有する能動増幅回路に接続している必要がある。オーディオ増幅器および静電放電（ＥＳＤ：ｅｌｅｃｔｒｏ−ｓｔａｔｉｃ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）回路はアンテナに非常に負荷をかけることになるので、ヘッドセットイヤスピーカの線は、上記の要件を満たすのに適さない。このため、マイクロフォンの線を、ＡＭ帯域受信用の短いホイップアンテナとして用いることが、提案されている。マイクロフォン線を高インピーダンスのホイップアンテナとして用いる場合、マイクロフォンは、ＥＳＤ保護回路へ入る前に、電子デバイス内部で接続を絶たれている必要がある。マイクロフォン入力を何らかのスイッチと組み合わせて用いると、ホイップコンセプトによるＡＭラジオ受信と、マイクロフォンの通常用途とが、交替で可能になる。能動増幅回路の入力における容量性負荷を確実に低めにするように、スイッチは、接地に対して低容量性負荷であると有利である。なお、この切り替えは、有利にマイクロフォンの両方の平衡状態線の接続を絶つことに留意されたい。
【００３９】
ヘッドセットコネクタは、従来の方式で、周波数変調ラジオ受信機に追加して、電子デバイスの内部に接続することができる。このことは、ＦＭラジオアンテナの後ろに能動増幅回路を追加することにより、アナログＦＭラジオアンテナをＡＭ帯域受信用に使い回すことができることを意味する。
【００４０】
実際には、例えばヘッドセットケーブルなどのＦＭ帯域アンテナは、ＡＭ帯域受信には適さない。しかし、例えばデジタルＡＭ帯域受信と、ＦＭアンテナを備えた能動ＡＭ帯域回路とを組み合わせると、デジタルＡＭ帯域受信に有効な結果をもたらす。故に本発明は、技術上または商業上の観点から携帯電子デバイスによって実用にかなう形で実現することが不可能な追加的要件は伴わずに、例えば、能動アンテナにおける既存の受動アンテナの補足的な使用などを可能にする。
【００４１】
本発明は、例えば手持ち式デバイスなどの小型電子デバイスに関して特に有利であるが、当然のことながら、大型の、固定式のデバイスにも同様に用いてもよい。電子デバイスは、例えば携帯電話機のような無線通信デバイスであってもよい。
【００４２】
本発明の他の目的および特徴は、添付の図面に関連して考察される以下の詳細な説明により明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
図５は、非常に長いアンテナを伴わずにＡＭ帯域受信を可能にする、本発明によるシステムの例示的な実施形態の概略図である。
【００４４】
提示されたシステムは、携帯電話機５０およびヘッドセット５６を含む。携帯電話機５０は、本発明による例示的な電子デバイスを成すものであり、ヘッドセットコネクタ５１を備える。携帯電話機５０の内部において、ヘッドセットコネクタ５１は、オーディオ処理コンポーネント（図示せず）に接続しているのみではなく、ＦＭラジオ受信機５２およびＡＭ帯域受信機５３と容量的に結合している。ＡＭ帯域受信機５３は、能動増幅回路５４と、追加処理コンポーネント５５とを含む。ヘッドセット５６は、対応するコネクタ５７によって、携帯電話機５０のヘッドセットコネクタ５１に接続することができる。
【００４５】
ヘッドセット５６が携帯電話機５０に接続しているとき、従来の方法で、ヘッドセットのケーブルをＦＭラジオ受信機５２用のアンテナとして使用してもよい。ＡＭ帯域受信機５３の能動増幅回路５４のおかげで、ヘッドセット５６のケーブルは、ＡＭ帯域受信機５３のアンテナとしても使用することができる。
【００４６】
１つの実装では、図５のＡＭ帯域受信機５３がＤＲＭ受信機であってもよい。図６は、かかるＤＲＭ受信機５３を備えた図５の携帯電話機の例示的な詳細を示す図である。より具体的には、図６では、ヘッドセット５６のケーブルが、どのようにしてコネクタ５１、５７を介してＦＭラジオ受信機５２およびＤＲＭ受信機５３に接続するのかを示している。
【００４７】
ヘッドセット５６は、左イヤスピーカ６１および右イヤスピーカ６２を含み、これらはスターラップ（ｓｔｉｒｒｕｐ）６７によって物理的に連結することができる。イヤスピーカ６１および６２両方のそれぞれの接地（Ｇｎｄ）線６３、６４が、インピーダンスＬ１およびキャパシタＣ１から成る同一の並列接続を介して接続されている。
【００４８】
加えて、両方のイヤスピーカ６１、６２の接地線６３、６４は、同一のキャパシタＣ２を介して共通ポイント６８に接続している。さらに、左イヤスピーカ６１の左（Ｌ）能動線６５、および右イヤスピーカ６２の右（Ｒ）能動線６６が、キャパシタＣ３、Ｃ４をそれぞれ介して共通ポイント６８に接続している。
【００４９】
ヘッドセット線６３から６６は、約１メートルの長さであってよい。
【００５０】
共通ポイント６８は、インピーダンスＬ２およびキャパシタＣ５から成る直列接続を介して、ＦＭラジオ受信機５２の第１入力ＲＦ１に接続し、インピーダンスＬ２とキャパシタＣ５と、さらにインピーダンスＬ３とから成る直列接続を介して、ＦＭラジオ受信機５２の第２入力ＲＦ２に接続する。第１入力ＲＦ１および第２入力ＲＦ２は、キャパシタＣ６、Ｃ７をそれぞれ介して接地するが、それに対しＦＭラジオ受信機５２の接地入力ＲＦＧＮＤは、直接接地する。ＦＭアンテナは、ヘッドセット線６３から６６を使用し、従来型受動アンテナとして実装されている。
【００５１】
図６の実装において、共通ポイント６８は、さらにＤＲＭ受信機５３の入力にも接続している。ＤＲＭアンテナは、能動アンテナとして実装される。能動アンテナは、図７に示すように、受動部分と能動部分とで構成されている。
【００５２】
能動アンテナの受動部分７０は、実際のアンテナ素子であり、今の例ではヘッドセット線６３から６６に相当する。これは、アンテナ抵抗器Ｒrad、損失抵抗器Ｒloss、およびアンテナキャパシタＣradと直列に接続する電源Ｕ１によって表すことができる。電源Ｕ１は、アンテナを介して受信される信号の信号レベルを表す。
【００５３】
能動アンテナの能動部分は、ＤＲＭ受信機５３の能動増幅回路５４に相当する。能動増幅回路５４には、例えばＪＦＥＴまたはＭＯＳＦＥＴのような能動増幅器７１を単に含めてもよい。ＪＦＥＴまたはＭＯＳＦＥＴ７１の出力は、追加処理コンポーネント５５に接続する。追加処理コンポーネント５５には、例えば図３に関連して上述したように、同相ブランチ３１０−３１５および直交ブランチ３２０−３２５を介してデジタル信号プロセッサ３３０へ接続しているＬＮＡ３０３などを含めるとよい。追加処理コンポーネントは、ＤＲＭ受信機５３に設けられて、従来の方式で、デジタル信号プロセッサ３３０のデジタル出力をアナログオーディオ信号へ変換する。アンテナの能動部分５４と、図７ではＬＮＡ３０３のみが図示されているコンポーネント３０３から３３０とは、ＤＲＭ受信機のＤＲＭフロントエンドに属しており、単一のチップ７２に組み込んでもよい。あるいは、例えばＤＲＭフロントエンド７２のアナログ処理コンポーネントのみを単一のチップ上に実装し、一方でデジタル処理コンポーネントを別のチップ上に備えることも可能である。
【００５４】
アンテナの受動部分７０は、ＦＥＴ７１により実現される入力段増幅回路にＡＣ結合によって接続され、これにより高抵抗かつ低容量性の入力インピーダンスが得られるために、アンテナ入力信号レベルが低下しない。アンテナキャパシタＣradは、入力容量と相まって、容量性分圧器を構成している。ＦＥＴ入力段の容量が低いほど、高いアンテナ信号電圧がアナログフロントエンドへ送り込まれる。同時に、入力容量が低ければ、極めて広帯域な応答が得られる。ＦＥＴ入力雑音はできる限り低くなるように設計する必要があるが、一方で入力容量と雑音特性との間にはトレードオフが存在する。
【００５５】
アンテナの能動部分５４は、信号が大きい場合であっても、高線形性を提供するように設計されている。その結果、混変調および相互変調による障害の発生が少ない。さらに、アンテナの能動部分５４は、低雑音を生じるように設計されている。強力な干渉信号の存在下で、アナログフロントエンドにおけるアンテナの能動部分５４、ＬＮＡ３０３または混合器３１０、３２０の線形性性能が不十分である場合には、図３と同様に、周波数選択フィルタを追加的に設けてもよい。アンテナの能動部分５４の入力において、事前選択フィルタを配置してもよい。
【００５６】
上記の対策により、相互変調の頑健性が確実に高まり、これは、隣接する周波数帯域に強力な干渉信号が存在する場合であっても、通常微弱な所望する信号の受信が安定することを意味する。
【００５７】
能動アンテナ受信は、使用されている周波数部分、すなわち短波（ＳＷ：ｓｈｏｒｔ  ｗａｖｅ）、中波（ＭＷ：ｍｉｄｄｌｅ  ｗａｖｅ）または長波（ＬＷ：ｌｏｎｇ  ｗａｖｅ）の範囲内で広帯域でなければならず、これは、伝搬条件は時間とともに変化し、そのため多様なチャネルの送信周波数がかなり頻繁に変わり得るからである。携帯電話機５０では、広帯域受信を、わずか約２．５Ｖの電源電圧で実現しなければならない。アナログ信号チェーンにおいて信号レベルを常に線形領域に保つために、低雑音の入力増幅器、自動利得制御、およびフィルタの各段を用いることによって、電圧源のレベルに関する要件を軽減することができる。それでもやはり、かかる低電源電圧は、能動、アンテナの達成可能な感度および線形性特性を制限する。安定的なＤＲＭ受信に必要なＳＮＲは、それでもまだ１５ｄＢまで抑えられており、それにより１０ｋＨｚから３０ＭＨｚの周波数範囲全体を受信するのに約１メートル長の能動垂直アンテナで十分である。
【００５８】
図８は、図６および７に従って実装された図５の携帯電話機５０によるＤＲＭ受信の動作を示すフロー図である。
【００５９】
ＤＲＭ送信機がＤＲＭ信号を放送し、この信号は、図１および２に関連して上述したように伝搬する。
【００６０】
携帯電話機５０のユーザがＤＲＭ受信を選択したら（ステップ８０１）、ＤＲＭ信号が、接続しているヘッドセット５６のイヤスピーカ線６３−６６を介して受信される（ステップ８０２）。信号は、能動増幅回路５４、具体的にはＭＯＳＦＥＴまたはＪＦＥＴ７１を用いて、増幅される（ステップ８０３）。増幅された信号は、次にＬＮＡ３０３などへ提供されて、従来の方式でオーディオ信号および／またはビデオ信号を得るべく、さらなる処理を施される（ステップ８０４）。次いでオーディオ信号が、ヘッドセット５６のイヤスピーカ６１、６２から従来の方式で出力することができる（ステップ８０５）。
【００６１】
図５および図６に従った実装では、故に、携帯電話機用のデジタルラジオモンディエールのアンテナが提案されており、ここではアナログＦＭラジオに由来するＦＭヘッドセットアンテナをＡＭ帯域受信のために完全に使い回すことができる。
【００６２】
図５の携帯電話機５０の別の実装では、ＡＭ帯域受信機５３がＡＭラジオ受信機であってもよい。図９は、かかるＡＭラジオ受信機５３を含む、図５の携帯電話機の例示的な詳細を示す図である。
【００６３】
図９には、ヘッドセット５６のイヤスピーカ９１およびマイクロフォン９２が図示されている。
【００６４】
イヤスピーカ９１は、従来の方式で、オーディオ信号源ＸＥＡＲＰ、ＸＥＡＲＮのそれぞれに接続し、さらにＦＭインターフェースを介して、一体型のＦＭ／ＡＭラジオ受信機９３のＦＭ入力ポートに接続している。イヤスピーカ９１の線は、故に、ＦＭ／ＡＭラジオ受信機９３によって、受動ＦＭ帯域アンテナとして使用される。
【００６５】
図９のマイクロフォン９２の、２本の平衡状態の線は、スイッチ９４によって従来型マイクロフォンインターフェースへ接続することができ、またはスイッチ９４によってこのマイクロフォンインターフェースとの接続から切り離すことができる。スイッチ９４は、ＦＭ／ＡＭラジオ受信機９３のソフトウェア出力ポートＳＷＰＯＲＴ１によって制御される。
【００６６】
マイクロフォン９２は、さらに、能動増幅回路を含むＡＭインターフェースを介して、ＦＭ／ＡＭラジオ受信機９３のＡＭ入力ポートに接続している。より具体的には、マイクロフォン線のうちの１つは、キャパシタＣ１を介して第１トランジスタＴ１のゲートに接続し、さらにキャパシタＣ１、抵抗器Ｒ１および抵抗器Ｒ２を介して接地する。トランジスタＴ１のソースは、抵抗器Ｒ３および抵抗器Ｒ２を介して同様に接地する。加えて、トランジスタＴ１のソースは、第２トランジスタＴ２のゲートにも接続している。トランジスタＴ２のソースは、抵抗器Ｒ４を介して接地する。電圧源ＤＣは、トランジスタＴ１のドレインと接地との間に接続し、さらにインピーダンスＬ１を介して、トランジスタＴ２のドレインと接地との間に並列接続している。トランジスタＴ２のドレインは、最終的に、キャパシタＣ２を介して、ＦＭ／ＡＭラジオ受信機９３のＡＭ入力に接続し、ＦＭ／ＡＭラジオ受信機９３の内部で可変キャパシタＣ３を介して接地する。従ってこの例では、トランジスタＴ１およびＴ２と、抵抗器Ｒ１−Ｒ４と、インピーダンスＬ１とを含む能動アンテナが、トランジスタＴ１およびＴ２を用いて、２段増幅を実現している。これは、高い入力インピーダンスと、低い容量入力とを備える。
【００６７】
図１０は、図９に従って実装された図５の携帯電話機５０によるＦＭ／ＡＭラジオ受信の動作を示すフロー図である。
【００６８】
ヘッドセット５６が携帯電話機５０に接続している間にラジオ受信が選択されたら（ステップ９０１）、ＡＭラジオ受信が選択されたのかどうかを判断する（ステップ９０２）。いずれも、例えば適切なソフトウェアによって、判断することが可能である。
【００６９】
ＡＭラジオ受信が選択されていなかった場合、従ってＦＭラジオ受信である場合には、ヘッドセットイヤスピーカ９１の線を介してＦＭ帯域信号が受信される（ステップ９０３）。受信信号は、ＦＭインターフェースを介してＦＭ／ＡＭラジオ受信機へ提供され、ＦＭオーディオ信号を得るように従来の方式で処理される（ステップ９０４）。得られたオーディオ信号は、次にヘッドセットイヤスピーカを介して出力される（ステップ９０５）。
【００７０】
これに対して、ＡＭ受信が選択されていた場合には（ステップ９０２）、ＦＭ／ＡＭラジオ受信機９３は、スイッチ９４に、マイクロフォン９２の両方の線をマイクロフォンインターフェースとの接続から切り離す（ステップ９０６）。ＦＭ／ＡＭラジオ受信機９３によるスイッチ制御は、ラジオソフトウェアのソフトウェア修正によって実現することができる。ＡＭ帯域信号は、次いでヘッドセットマイクロフォン９２の線を介して受信され、ＡＭインターフェースへ提供される（ステップ９０７）。ＡＭインターフェースは、能動増幅回路を用いて能動増幅を施す（ステップ９０８）。増幅された信号は、ＦＭ／ＡＭラジオ受信機へ提供され、ＡＭオーディオ信号を得るように処理される（ステップ９０９）。得られたＡＭオーディオ信号は、次いでヘッドセットイヤスピーカ９１を介して出力される（ステップ９１０）。
【００７１】
なお、一般に、マイクロフォンまたはイヤスピーカの線は両方とも、ＡＭおよび／またはＤＲＭ受信機に使用することができるが、ＡＭ／ＤＲＭ受信機は電子デバイスにおける追加アプリケーションであってもよく、そのため最も安価なソリューションとして、別個の受信機に対しては別個の線にすることが考えられることに留意されたい。ＡＭ／ＤＲＭアンテナインターフェースが必要とするのは、ＦＭラジオアンテナインターフェースが受け入れることの可能な、高インピーダンス／低容量入力の（このことはＦＭ受信機の要件とも、あるいはオーディオ線に含まれている通常の雑音抑制コンポーネントとも適合しない）コンポーネントである。マイクロフォン線および切り替えシステムを使用することによって、ＡＭ／ＤＲＭ受信機は、例えば既存の携帯電話機のコンセプトなど既存の電子デバイスコンセプトへ「モジュール」として追加することができる。
【００７２】
なお、記載された実施形態は、本発明の多様なあり得る実施形態のごく一部を成すものに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】地球表面上方の各種の圏を示す図である。
【図２】短波伝搬を示す図である。
【図３】従来のホモダインＤＲＭ受信機の概略ブロック図である。
【図４】図３の受信機で使用される４分の１波長の垂直アンテナの図である。
【図５】本発明の一実施形態によるシステムの概略図である。
【図６】図５のシステムの或る例示的実装の詳細を示す図である。
【図７】図５のシステムのさらなる例示的実装の詳細を示す図である。
【図８】図６および７に従って実装された図５のシステムにおける動作を示すフロー図である。
【図９】図５のシステムの或る代替的な例示的実装の詳細を示す図である。
【図１０】図９に従って実装された図５のシステムにおける動作を示すフロー図である。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月9日(2008.5.9)
【手続補正１】
【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】
ヘッドセットを電子デバイスへ接続するようになっているヘッドセットコネクタと、
前記ヘッドセットコネクタに接続されている能動増幅回路であって、前記能動増幅回路は、前記ヘッドセットコネクタを介して前記電子デバイスに接続されているアンテナによって受信されるラジオ信号を増幅するようになっている、能動増幅回路と、
を含む、電子デバイス。
【請求項２】
前記能動増幅回路が、接合型電界効果トランジスタおよび金属酸化膜半導体電界効果トランジスタのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記能動増幅回路によって増幅された信号を処理する少なくとも１つの処理コンポーネントをさらに含む、請求項１または２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記少なくとも１つの処理コンポーネントが、前記電子デバイスのラジオ受信機に属し、該ラジオ受信機は１０ｋＨｚから３０ＭＨｚの周波数範囲のラジオ信号を処理するようになっている、請求項３に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つの処理コンポーネントが、前記電子デバイスの振幅変調ラジオ受信機、および前記電子デバイスのデジタルラジオモンディエールラジオ受信機のうちの少なくとも１つに属する、請求項３に記載の電子デバイス。
【請求項６】
少なくとも１つのイヤスピーカを含むヘッドセットが前記ヘッドセットコネクタを介して前記電子デバイスに接続されている場合に、前記ヘッドセットコネクタが、少なくとも１つのイヤスピーカの線を前記能動増幅回路へ接続するようになっている、請求項１から５のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項７】
マイクロフォンを含むヘッドセットが前記ヘッドセットコネクタを介して前記電子デバイスに接続されている場合に、前記ヘッドセットコネクタが、ヘッドセットマイクロフォンの線を前記能動増幅回路へ接続するようになっている、請求項１から６のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項８】
マイクロフォンを含むヘッドセットが前記ヘッドセットコネクタを介して前記電子デバイスに接続されている場合に、
前記ヘッドセットコネクタに接続されているマイクロフォンインターフェースと、
ラジオ信号を受信するようにヘッドセットのマイクロフォンの線を前記マイクロフォンインターフェースから切り離すようになっているスイッチと、
をさらに含む、請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項９】
周波数変調ラジオ受信機をさらに含み、前記ヘッドセットコネクタが、追加的に前記周波数変調ラジオ受信機に接続されている、請求項１から８のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項１０】
前記電子デバイスが、無線通信デバイスである、請求項１から９のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の電子デバイスと、前記電子デバイスの前記ヘッドセットコネクタを介して前記電子デバイスに接続されているアンテナとを含む、システム。
【請求項１２】
前記アンテナが、前記ヘッドセットコネクタに接続されているヘッドセットの少なくとも１つの線によって形成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記アンテナが、０．５から１メートルまでの長さを有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記電子デバイスの内部にある前記電子デバイスのヘッドセットコネクタとの接続を可能にする入力と、
前記入力に接続している能動増幅回路であって、前記能動増幅回路は、前記ヘッドセットコネクタを介して前記電子デバイスに接続されているアンテナによって受信されたラジオ信号を増幅するようになっている、能動増幅回路と、
を含む、装置。
【請求項１５】
前記能動増幅回路が、接合型電界効果トランジスタおよび金属酸化膜半導体電界効果トランジスタのうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記能動増幅回路によって増幅された信号を処理する少なくとも１つの処理コンポーネントをさらに含む、請求項１４または１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの処理コンポーネントが、前記電子デバイスのラジオ受信機に属し、該ラジオ受信機は１０ｋＨｚから３０ＭＨｚの周波数範囲のラジオ信号を処理するようになっている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの処理コンポーネントが、前記電子デバイスの振幅変調ラジオ受信機、および前記電子デバイスのデジタルラジオモンディエールラジオ受信機のうちの少なくとも１つに属する、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも１つのイヤスピーカを含むヘッドセットが前記ヘッドセットコネクタを介して前記電子デバイスに接続されている場合に、少なくとも１つのヘッドセットイヤスピーカの線を前記能動増幅回路へ接続するようになっているインターフェースを含む、請求項１４から１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
マイクロフォンを含むヘッドセットが前記ヘッドセットコネクタを介して前記電子デバイスに接続されている場合に、ヘッドセットマイクロフォンの線を前記能動増幅回路へ接続するようになっているインターフェースを含む、請求項１４から１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
マイクロフォンを含むヘッドセットが前記ヘッドセットコネクタを介して前記電子デバイスに接続されている場合に、ラジオ信号を受信するようにヘッドセットのマイクロフォンの線を前記電子デバイスのマイクロフォンインターフェースから切り離すようになっているスイッチをさらに含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
周波数変調ラジオ受信機と、
前記ヘッドセットコネクタを前記周波数変調ラジオ受信機に接続するようになっているインターフェースと、
をさらに含む、請求項１４から２１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
電子デバイスにおいて、該電子デバイスのヘッドセットコネクタを介し、前記電子デバイスに接続されているアンテナを介してラジオ信号を受信するステップと、
前記の受信したラジオ信号を能動増幅回路を用いて増幅するステップと、
を含む方法。
【請求項２４】
前記能動増幅回路が、接合型電界効果トランジスタおよび金属酸化膜半導体電界効果トランジスタのうちの少なくとも１つを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記能動増幅回路によって増幅された信号を処理するステップをさらに含む、請求項２３または２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記処理するステップが、ラジオ受信機において１０ｋＨｚから３０ＭＨｚの周波数範囲のラジオ信号を処理するステップを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記処理するステップが、前記電子デバイスの振幅変調ラジオ受信機、および前記電子デバイスのデジタルラジオモンディエールラジオ受信機のうちの少なくとも１つにおいてラジオ信号を処理するステップを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
少なくとも１つのイヤスピーカを含むヘッドセットが前記ヘッドセットコネクタを介して前記電子デバイスに接続されている場合に、前記ヘッドセットコネクタによって少なくとも１つのヘッドセットイヤスピーカの線を前記能動増幅回路へ接続するステップを含む、請求項２３から２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
マイクロフォンを含むヘッドセットが前記ヘッドセットコネクタを介して前記電子デバイスに接続されている場合に、前記ヘッドセットコネクタによってヘッドセットマイクロフォンの線を前記能動増幅回路へ接続するステップを含む、請求項２３から２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
マイクロフォンを含むヘッドセットが前記ヘッドセットコネクタを介して前記電子デバイスに接続されている場合に、ラジオ信号を受信するようにヘッドセットのマイクロフォンの線を前記電子デバイスのマイクロフォンインターフェースから切り離すステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記電子デバイスの周波数変調ラジオ受信機に加えて、前記ヘッドセットコネクタを介して受信した信号を供給するステップを含む、請求項２３から３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記電子デバイスが無線通信デバイスである請求項２３から３１のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
2009512304.tif 000013
2009512304.tif 000014
2009512304.tif 000015