(57)【要約】【課題】受信信号に歪みを生じることなく、信号の減衰動作と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。【解決手段】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。【選択図】        図１
2008312158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力部に備えられたカップリング容量と、
上記カッ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オードとを備え、
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。
【請求項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力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項１に記載のアンテナ入力回路。
【請求項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力タップにカソードが接続され、上記グランドにアノードが接続されていることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ入力回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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】
【０００２】
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ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路が設けられている。高周波段に設けられるＲＦ（Radio Frequency）−ＡＧＣ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。ＲＦ−ＡＧＣは、アンテナダンピング回路での減衰量やＬＮＡ（Low Noise Amplifier）等の利得を制御することで実現できる。
【０００３】
ＲＦ−ＡＧＣ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、ＲＦ−ＡＧＣ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。
【０００４】
図２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２に示すように、半導体チップの入力パッドＩＮにカップリング容量Ｃが接続され、その後段にＬＮＡ２０が接続されている。アンテナダンピング回路１０は、カップリング容量ＣとＬＮＡ２０との間（カップリング容量Ｃの出力タップ）からグランドＧＮＤの間に接続されている。
【０００５】
アンテナダンピング回路１０は、抵抗ＲＤ１とトランジスタＮ１とを直列に接続した第１の減衰回路と、抵抗ＲＤ２とトランジスタＮ２とを直列に接続した第２の減衰回路とを並列に接続して構成されている。アンテナダンピング回路１０での減衰量は、カップリング容量Ｃのリアクタンス分と抵抗ＲＤ１またはＲＤ２との抵抗比で決まる。制御信号ＡＤ１またはＡＤ２によりトランジスタＮ１，Ｎ２の何れかをオンとし、抵抗値の異なる抵抗ＲＤ１，ＲＤ２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いる。
【０００６】
入力パッドＩＮの外部に接続される信号源の抵抗値をＲｓ[Ω]、カップリング容量Ｃのリアクタンスを１００[Ω]、抵抗ＲＤ１の抵抗値をＲＤ１[Ω]、トランジスタＮ１がオンのときの抵抗ＲＤ１およびトランジスタＮ１のオン抵抗値をＲＮ１[Ω]とすると、アンテナダンピング回路１０の減衰量ＡＴＴは、
ＡＴＴ＝（ＲＤ１＋ＲＮ１）／（Ｒｓ＋１００＋ＲＤ１＋ＲＮ１）
となる。
【０００７】
ところで、瞬間的に発生するパルス状の高電圧（サージ）から半導体素子を保護するために、サージ保護回路を設けるのが一般的である。サージ保護回路は通常、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オードを接続することによって構成される。図２のようなアンテナ入力回路においてサージ保護回路を設けるとすれば、図３に示すように、入力パッドＩＮに対して電圧クランプ用のダイオードＤ１，Ｄ２を接続するのが通常である。
【０００８】
ダイオードＤ１は、マイナスのパルス電圧に対する保護ダイオードであり、ＧＮＤ−Ｖth1（Ｖth1はダイオードＤ１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Ｄ２は、プラスのパルス電圧に対する保護ダイオードであり、ＶＤＤ＋Ｖth2（Ｖth2はダイオードＤ２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Ｄ１の方が、ダイオードＤ２より小さい入力信号でオンとなる。
【特許文献１】特開平５−２２０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図３のように入力パッドＩＮにサージ対策用のダイオードＤ１，Ｄ２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Ｄ１，Ｄ２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Ｄ１，Ｄ２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ＩＮより入力されると、ダイオードＤ１，Ｄ２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。
【００１０】
特に、ダイオードＤ１の方がダイオードＤ２より小さい入力信号でオンとなるため、受信信号（信号源）の電界強度が大きいときにダイオードＤ１がオンとなりやすい。例えば、信号源の抵抗値Ｒｓを５０[Ω]、カップリング容量Ｃのリアクタンスを１００[Ω]、抵抗ＲＤ１の抵抗値ＲＤ１とトランジスタＮ１がオンのときの抵抗ＲＤ１およびトランジスタＮ１のオン抵抗値ＲＮ１との合計（ＲＤ１＋ＲＮ１）を５[Ω]とすると、入力パッドＩＮでの減衰量ＡＴＴINは、
ＡＴＴIN＝（１００＋５）／（５０＋１００＋５）≒０．６８＝−３．３[ｄＢ]
となる。ダイオードＤ１の閾値電圧Ｖth1を０．４[Ｖ]とすると、（０．４／０．６８）／√２≒０．４２[Ｖ]ｒｍｓ（ｒｍｓは実効値であることを示す）の信号が入力パッドＩＮに印加されると、ダイオードＤ１がオンとなってしまう。
【００１１】
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減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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した課題を解決するために、本発明では、カ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オ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オードとを、カップリング容量の出力タップからグランドの間において並列に接続している。
【発明の効果】
【００１３】
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、ダイ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オードのカッ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オードに印加される。このため、サージが生じていない通常の動作時に、電界強度の大きい信号が入力された場合でもサージ対策用のダイオ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。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。
【００１４】
一方、ダイオード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ると、サージ対策用のダイオードがオンになり、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することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１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。本実施形態のアンテナ入力回路は、例えばラジオ受信機のフロントエンド部に適用される。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態のアンテナ入力回路は、入力パッドＩＮ、カップリング容量Ｃ、アンテナダンピング回路１０、ＬＮＡ２０およびサージ対策用のＥＳＤ（静電気放電）ダイオード３０を備えて構成されている。これらの構成は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide 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。
【００１７】
カップリング容量Ｃは、アンテナ入力回路の入力部に相当する入力パッドＩＮに接続されている。カップリング容量Ｃの後段には、ＬＮＡ２０が接続されている。ＬＮＡ２０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ＡＧＣ（Automatic Gain Control）の制御によって可変設定された利得で増幅する。
【００１８】
ＬＮＡ２０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、ＬＮＡ２０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。
【００１９】
アンテナダンピング回路１０は、カップリング容量ＣとＬＮＡ２０との間（カップリング容量Ｃの出力タップ）からグランドＧＮＤの間に接続されている。このアンテナダンピング回路１０は、本発明の減衰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を、当該アンテナ入力信号がＬＮＡ２０に供給される前に、例えばＡＧＣの制御によって可変設定された減衰度に従って減衰させる。
【００２０】
アンテナダンピング回路１０は、具体的には、カップリング容量Ｃの出力タップからグランドＧＮＤの間において、抵抗ＲＤ１とトランジスタＮ１とを直列に接続した第１の減衰回路と、抵抗ＲＤ２とトランジスタＮ２とを直列に接続した第２の減衰回路とを並列に接続して構成されている。
【００２１】
アンテナダンピング回路１０での信号の減衰量は、カップリング容量Ｃのリアクタンス分と抵抗ＲＤ１またはＲＤ２との抵抗比で決まる。例えばＡＧＣの制御に基づき発生する制御信号ＡＤ１またはＡＤ２によりトランジスタＮ１，Ｎ２の何れかをオンとし、抵抗値の異なる抵抗ＲＤ１，ＲＤ２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いる。
【００２２】
ＥＳＤダイオード３０は、マイナスのパルス電圧に対する保護ダイオードであり、カップリング容量ＣとＬＮＡ２０との間において、アンテナダンピング回路１０と並列に接続されている。具体的には、アンテナダンピング回路１０とＥＳＤダイオード３０とが、カップリング容量Ｃの出力タップからグランドＧＮＤの間において並列に接続されている。ＥＳＤダイオード３０は、カップリング容量Ｃの出力タップにカソードが接続され、グランドＧＮＤにアノードが接続されている。
【００２３】
以上のように構成した本実施形態のアンテナ入力回路によれば、サージが生じていないときは、受信信号がＡＧＣの制御に応じてアンテナダンピング回路１０にて減衰された後の電圧が、ＥＳＤダイオード３０に印加されることになる。これにより、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１０により減衰されてＥＳＤダイオード３０のカッ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ＥＳＤダイオード３０に印加される。
【００２４】
例えば、ＥＳＤダイオード３０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]ｒｍｓの電界強度を有する受信信号が入力パッドＩＮ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１０での信号の減衰量を３０[ｄＢ]とすると、１[Ｖ]ｒｍｓの受信信号はアンテナダンピング回路１０により減衰されて３０[ｍＶ]ｒｍｓ程度の信号となる。そして、これと同じ電圧がＥＳＤダイオード３０に印加される。
【００２５】
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ＩＮから入力された場合でも、ＥＳＤダイオード３０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。
【００２６】
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ると、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。以上のように、本実施形態によれば、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１０による信号の減衰動作とＥＳＤダイオード３０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。
【００２７】
なお、上記実施形態では、抵抗ＲＤ１，ＲＤ２を用いてアンテナダンピング回路１０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、ＰＩＮダイオードを用いてアンテナダンピング回路を構成しても良い。
【００２８】
また、上記実施形態では、サージ対策用のダイオードとして、マイナスのパルス電圧に対する保護ダイオードであるＥＳＤダイオード３０を示したが、プラスのパルス電圧に対する保護ダイオー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オードは、図３のダイオードＤ２と同様に入力パッドＩＮに接続しても良いし、ＥＳＤダイオード３０と同様にカップリング容量ＣとＬＮＡ２０との間に接続しても良い。
【００２９】
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、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。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】
【００３０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】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。
【図２】従来のアンテナ入力回路の構成を示す図である。
【図３】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。
【符号の説明】
【００３２】
１０  アンテナダンピング回路
２０  ＬＮＡ
３０  ＥＳＤダイオード
Ｃ  カップリング容量
【図１】
2008312158.tif 000003
【図２】
2008312158.tif 000004
【図３】
2008312158.tif 000005