(57)【要約】【課題】アンテナ回路で妨害波を遮断の上、低コスト化を可能とする。【解決手段】初段ＬＮＡ２Ａのアンテナ１側で、少なくとも使用目的の周波数帯の低周波側に近接する汎用の周波数を遮断する高域通過フィルタ（ＨＰＦ）を周波数選択回路１１Ａとして備える。低域側に近接する遮断周波数すなわちカットオフ周波数を９００ＭＨｚにすることで、汎用の使用度合いの高い周波数帯、例えば、携帯電話用の８００〜９００ＭＨｚ帯域からその周波数とこの周波数による高調波とを妨害波として受けることがない。更にアンテナ回路での追加フィルタを不要にできるので回路構成を簡素化できる。【選択図】図６
2007180956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を低雑音増幅部に出力する周波数選別回路を備え、前記周波数選別回路は、使用目的とする周波数帯の低周波側で近接する周波数を遮断するフィルタであることを特徴とする低雑音増幅器。
【請求項２】
請求項１に記載の低雑音増幅器において、前記周波数選別回路が遮断する周波数帯は携帯端末の使用周波数以下であることを特徴とする低雑音増幅器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の低雑音増幅器において、前記周波数選別回路が、更に、使用目的とする周波数帯の高周波側で近接する周波数をも遮断する帯域通過フィルタであることを特徴とする低雑音増幅器。
【請求項４】
信号を受けるアンテナと、少なくとも一つの低雑音増幅器と、使用目的とする周波数帯を通過させる帯域通過フィルタとの直列回路を介して前記信号を復調回路に伝播する受信装置のアンテナ回路において、前記アンテナに接続する初段の低雑音増幅器として、請求項１から請求項３までの一つに記載の低雑音増幅器を備えることを特徴とするアンテナ回路。
【請求項５】
請求項４に記載のアンテナ回路において、前記初段の低雑音増幅器の入力側に、使用目的とする周波数帯に近接し低周波側及び高周波側のいずれか一方又は両方の周波数帯域を除去するトラップ回路を更に備えることを特徴とするアンテナ回路。
【請求項６】
低雑音増幅部と、インピーダンス変換部と、入力用整合回路を備える低雑音増幅器であって、
前記入力用整合回路は、キャパシタ及びインダクタを有し、前記キャパシタ及びインダクタが、使用目的とする周波数帯の低周波側で近接する周波数を遮断するフィルタとなるよう前記キャパシタ及び前記インダクタを所定の値に設定された周波数選択回路であることを特徴とする低雑音増幅器。
【請求項７】
請求項６に記載の低雑音増幅器において、前記周波数選別回路が遮断する周波数帯は携帯端末の使用周波数以下であることを特徴とする低雑音増幅器。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の低雑音増幅器において、前記周波数選別回路が、更に、使用目的とする周波数帯の高周波側で近接する周波数をも遮断する帯域通過フィルタであることを特徴とする低雑音増幅器。
【請求項９】
信号を受けるアンテナ素子と、少なくとも一つの低雑音増幅器と、使用目的とする周波数帯を通過させる帯域通過フィルタとの直列回路を介して前記信号を復調回路に伝播するアンテナ装置において、前記アンテナに接続する初段の低雑音増幅器として、請求項６から請求項８までの一つに記載の低雑音増幅器を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のアンテナ装置において、前記初段の低雑音増幅器の入力側に、使用目的とする周波数帯に近接し低周波側及び高周波側のいずれか一方又は両方の周波数帯域を除去するトラップ回路を更に備えることを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星から発信された信号の受信装置に用いられ、特に、耐妨害波性能を向上させつつ低コスト化を実現するアンテナ装置、及びそのアンテナ装置に用いられる低雑音増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のアンテナ装置は、図１に示されるように、アンテナ１、低雑音増幅器（以後、ＬＮＡと略称する）２、帯域通過フィルタ（以後、ＢＰＦと略称する）３、及びＬＮＡ４が直列接続された直列接続回路であり、その出力を復調回路へ送出している。このようなアンテナ装置が受信する例えば人工衛星などから発信される信号波は微弱なのでＬＮＡ２，４は必須の構成要素である。
【０００３】
アンテナ１に最初に接続される初段の低雑音増幅器（初段ＬＮＡ）２は、図２に示されるように、キャパシタＣ及びインダクタＬ、インピーダンス変換回路１２、及び低雑音増幅部（以後、ＬＮＡ部と略称する）１３を有する。
【０００４】
ＬＮＡ部１３には例えばＧａＡｓＦＥＴ又はＨＥＭＴなどのＣＭＯＳＦＥＴが使用され、キャパシタＣ及びインダクタＬはＬＮＡ部１３の入力用整合回路として必要とされる。キャパシタＣは、容量調整可能な結合キャパシタである。インダクタＬは、ＬＮＡ部１３に使用される低雑音トランジスタのゲート接地用で、インダクタ及び抵抗器等によるパターンインダクタである場合もある。キャパシタＣとインダクタＬとにより形成される入力用整合回路は、図３に示されるように、日本及び米国におけるＧＰＳ（Global Positioning System）用、並びに衛星デジタルラジオ放送サービス用など、更に、欧州及びソ連邦などにおける汎用を考慮してアンテナ１に直結する初段のＬＮＡ２が衛星からのギガヘルツ（ＧＨｚ）オーダーの周波数範囲を広く受付けするように設計される。
【０００５】
また、インピーダンス変換回路１２はアンテナ１の出力とのインピーダンスマッチングをとるために必要とされる。ＬＮＡ部１３は、入力インピーダンスが高いのでトランジスタへの入力側でアンテナの出力の５０オームインピーダンスに対するインピーダンス整合を必要とする。このため、四分の一波長（λ／４）におけるインピーダンス変換回路１２が、ＬＮＡ部１３の入力側に接続され備えられている。
【０００６】
上述のアンテナ回路では、アンテナに接続する初段のＬＮＡが、汎用として、使用を予定する周波数帯域のすべてを覆うように設定されている。従って、その周波数範囲には、その受信装置の用途以外で使用される周波数帯域が存在する。例えば、使用度合いの高い携帯電話用の８００〜９００ＭＨｚが通過帯域内に含まれ、妨害波になり得る。このため、その低雑音増幅器で使用される低雑音増幅部に対して多くの妨害波の混入が予想される。従って、これを防止するため初段の低雑音増幅器の入力側に、その用途に従った妨害波防止のためのトラップ回路又は帯域除去フィルタ（ＢＥＦ）を備えることが必要である。
【０００７】
このような汎用帯域による妨害波を回避するアンテナ装置が、例えば特開２００５−１０９６０２号公報（特許文献１の図２）に開示されている。特許文献１では、図４に示されるように、アンテナ回路でアンテナ１を接続する初段ＬＮＡ２の入力部に、妨害波となり得る特定帯域周波数の８００〜９００ＭＨｚ及び１．８〜１．９ＧＨｚそれぞれの通過を阻止するトラップ回路５Ｌ，５Ｈが追加されている。従って、図５に示されるように、使用目的とする１．５ＧＨｚ帯域の入力信号が、その近辺の周波数による妨害波を含まずに初段ＬＮＡ２に入力し、初段ＬＮＡ２を通過して出力される。
【０００８】
また、例えば特開２００４−２６０５５５号公報（特許文献２）で開示されるように、広帯域動作で影響が大きい干渉波の入力電力が大きい場合、アンテナと低雑音増幅器（ＬＮＡ）との間にフィルタを挿入しているものがある。
【０００９】
このように、従来のアンテナ装置では、低雑音増幅器の外部に、用途別に妨害波防止のための回路素子が必要となるので、アンテナ装置の大型化とコスト増とは避けられない。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１０９６０２号公報
【特許文献２】特開２００４−２６０５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
解決しようとする課題は、アンテナ装置として、使用目的とする周波数帯域それぞれでその用途に従った妨害波防止回路を必要とするため、コストの低減を図ることができない点である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、妨害波防止機能を有するうえ、コスト削減も実現するため、周波数選別回路（１１Ａ）とインピーダンス変換回路（１２）と低雑音増幅部（ＬＮＡ部）（１３）とを直列接続してなる低雑音増幅器（２Ａ）であって、周波数選別回路（１１Ａ）は、使用目的とする周波数帯の低周波側に近接する周波数を遮断する高域通過フィルタ（ＨＰＦ）であることを主要な特徴とする。
【００１３】
また、本発明による低雑音増幅器（２Ａ）は、低雑音増幅部（１３）と、インピーダンス変換部（１２）と、入力用整合回路とを備えており、前記入力用整合回路は、キャパシタ（Ｃａ）及びインダクタ（Ｌａ）を有する。そして、この入力用整合回路は、前記キャパシタ及びインダクタが、使用目的とする周波数帯の低周波側で近接する周波数を遮断するフィルタとなるよう前記キャパシタ及び前記インダクタを所定の値に設定された周波数選択回路（１１Ａ）であることを特徴とする。
【００１４】
汎用のすなわち使用度合いの高い周波数帯として、例えば、携帯電話用の８００〜９００ＭＨｚ帯がある。これに対応して本発明では、その帯域からその周波数とこの周波数による高調波とを妨害波として受けないように、上記低域側に近接する遮断周波数すなわちカットオフ周波数は、９００ＭＨｚにすることが望ましい。
【００１５】
また、上述とは別の、周波数選別回路（１１Ｂ）とインピーダンス変換回路（１２）と低雑音増幅部（ＬＮＡ部）（１３）とを直列接続してなる低雑音増幅器（２Ｂ）では、周波数選別回路（１１Ｂ）が、所望する帯域の低周波側及び高周波側に近接する繁用の周波数を遮断することにより、使用目的とする帯域の周波数のみを通過させる帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）とすることができる。
【００１６】
また、本発明のアンテナ装置は、アンテナ（１）と、低雑音増幅器（２）と、使用目的とする周波数帯を通過させる帯域通過フィルタ（３）とを直列接続して復調回路に受信信号を伝播するものであって、アンテナ（１）に直結する初段低雑音増幅器（２）として、上記低雑音増幅器（２Ａ又は２Ｂ）を備えることを特徴とする。
【００１７】
上記括弧内の符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されない。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による低雑音増幅器は、アンテナから入力する信号から使用目的とする周波数帯に近接する妨害波の多い帯域の周波数の通過を阻止する周波数選択回路を有するため、ノイズの少ない生粋の周波数を有する信号を増幅用低雑音トランジスタに供給できる。したがって、アンテナ装置としては、アンテナから低雑音増幅器の入力側までの回路でフィルタ又はトラップ回路を不要にできるので、妨害波回避と共にコスト低減が実現するという効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
アンテナ装置として妨害波回避とコスト低減とが実現できるという目的を、アンテナに接続する初段の低雑音増幅器に、使用目的とする信号周波数帯に近接した周波数による妨害波を受けないように、その周波数を遮断又はカットオフするフィルタを低雑音増幅器の入力用整合回路と兼用することにより実現している。この結果、アンテナ装置で初段低雑音増幅器の外部にフィルタを配設することは原則として不要となる。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施例１について図６及び図７を併せ参照して説明する。
【００２１】
図６は、本発明による初段低雑音増幅器（ＬＮＡ）２Ａの実施の一形態をブロックで示した説明図であり、図７は、その周波数特性を示した説明図である。
【００２２】
図示されるように、初段ＬＮＡ２Ａは、周波数選択回路１１Ａ、インピーダンス変換回路１２、及びＬＮＡ部（低雑音トランジスタ）１３を有する。ＬＮＡ部１３には例えばＧａＡｓＦＥＴ又はＨＥＭＴなどのＣＭＯＳＦＥＴなどの低雑音トランジスタが使用される。
【００２３】
アンテナ１に直結する周波数選択回路１１Ａは、ＬＮＡ部１３に対する入力用整合回路として作用し、アンテナ１とインピーダンス変換回路１２との間に挿入されるキャパシタＣａと、インピーダンス変換回路１２の入力端とグランドとの間を接続するインダクタＬａと、を有する。キャパシタＣａは容量調整用の結合キャパシタである。インダクタＬａは、ゲート接地用であり、抵抗器及びインダクタなどを使用したパターンインダクタでもよい。
【００２４】
一方、アンテナ装置では、日本及び米国におけるＧＰＳ（Global Positioning System）用、及び衛星デジタルラジオ放送サービス用、並びに欧州及びソ連邦などにおける汎用衛星電波サービスなどを考慮して、アンテナ１に直結する初段のＬＮＡ２が衛星からのギガヘルツ（ＧＨｚ）オーダーの周波数範囲を幅広く受付けするように設計される。しかし、使用度合いの高い携帯電話用の８００〜９００ＭＨｚが妨害波になり得るので、このような妨害波を回避するため、本周波数選択回路１１Ａは、ＬＮＡ部１３に対する入力用整合回路として作用する一方、例えば、図７に示される９００ＭＨｚをカットオフ周波数とする高域通過フィルタ（ＨＰＦ）に形成されるように、キャパシタＣａのキャパシタンス値及びインダクタＬａのインダクタンス値を設計している。
【００２５】
キャパシタＣａのキャパシタンス値及びインダクタＬａおインダクタンス値Ｌａは、例えば、カットオフ周波数をｆｃとした場合、ｆｃ＝１／２π√（Ｃａ・Ｌａ）となるよう設定される。
【００２６】
また、インピーダンス変換回路１２はＬＮＡ部１３にアンテナ１の出力とのインピーダンスマッチングをとるために必要とされる。ＬＮＡ部１３は、入力インピーダンスが高いのでトランジスタへの入力側でアンテナの５０オームインピーダンスに対するインピーダンス整合を必要とする。このため、四分の一波長（λ／４）におけるインピーダンス変換回路１２が、ＬＮＡ部１３の入力側に接続され備えられている。
【００２７】
このような周波数選択回路を有するので、汎用すなわち使用度合いの高い携帯電話用の８００〜９００ＭＨｚを含む低域側周波数及びその高調波によりアンテナに入力する信号のレベルが低減される。従って、初段の低雑音増幅器の入力側に、ほとんどの衛星から受信する信号に対して、特別な妨害波回避のためのフィルタを不要とするので、アンテナ回路として妨害波の回避とコストの低減とを両立して実現することができる。
【００２８】
上記説明では、周波数選択回路に９００ＭＨｚのカットオフ周波数を有する高域通過フィルタを設けるとしたが、上記カットオフ周波数が、９００ＭＨｚに限定されず、使用目的とする周波数帯に最も近くかつ妨害波となり得る繁用の周波数帯及びそれより低い周波数を除去できるように設定されるならば、その高調波も阻止できるので大いに有効である。
【実施例２】
【００２９】
本発明の実施例２について図８及び図９を併せ参照して説明する。
【００３０】
図８は、本発明による初段低雑音増幅器（ＬＮＡ）２Ｂの実施の一形態をブロックで示した説明図であり、図９は、その周波数特性を示した説明図である。
【００３１】
図示されるように、初段ＬＮＡ２Ｂは、周波数選択回路１１Ｂ、インピーダンス変換回路１２、及びＬＮＡ部１３を有する。インピーダンス変換回路１２及びＬＮＡ部１３は上記実施例と同一の構成要素なので、その説明は省略する。
【００３２】
図８の実施例は、上記図６で高域通過フィルタ（ＨＰＦ）が用いられたのに対し、周波数選択回路１１Ｂにおいて帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を形成している点で相違する。
【００３３】
すなわち、周波数選択回路１１Ｂは、アンテナ１とインピーダンス変換回路１２との間に挿入されるキャパシタＣｂと、このキャパシタＣｂとアンテナ１との接続路とグランドとの間に挿入されるインダクタＬｂ１と、キャパシタＣｂとインピーダンス変換回路１２との接続路とグランドとの間に挿入されるインダクタＬｂ２と、で構成される。そして、本周波数選択回路１１Ｂは、例えば、図９に示されるように９００ＭＨｚから１．８ＧＨｚまでを通過帯域とする帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）に形成されるように、キャパシタＣｂのキャパシタンス値及びインダクタＬＢ１，Ｌｂ２それぞれのインダクタンス値が設計されている。
【００３４】
このような構成を有するので、本実施例による低雑音増幅器は、上記実施例と比較して所望周波数による更に純粋な信号を選択受信できる。
【００３５】
上述の周波数選択回路１１Ｂの帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）は、９００ＭＨｚから１．８ＧＨｚまでを通過帯域としているが、その通過帯域は、使用周波数に応じてキャパシタＣｂのキャパシタンス値と、インダクタＬＢ１，Ｌｂ２それぞれのインダクタンス値とを設計して調整することができる。
【実施例３】
【００３６】
本発明の実施例３について図１０及び図１１を併せ参照して説明する。
【００３７】
図１０は、上記実施例１で説明した初段低雑音増幅器（ＬＮＡ）２Ａにアンテナ装置の実施の一形態をブロックで示した説明図であり、図１１は、その周波数特性を示した説明図である。
【００３８】
図示されるように、アンテナ装置は、アンテナ１と、ＬＮＡ２Ａと、ＢＰＦ３と、ＬＮＡ４との直列接続回路に、トラップ回路５Ｔを接続する回路であり、その出力を復調回路へ送出している。ＬＮＡ２Ａは、上記実施例で説明した初段の増幅器であり、アンテナ１に直結される。ＢＰＦ３は目的使用帯域の周波数を通過させる帯域通過フィルタである。ＬＮＡ４は、ＬＡＮ２に加えられる低雑音増幅器であるが、更に、必要に応じてＢＰＦ３の前段に複数を設けてもよい。
【００３９】
トラップ回路５Ｔは、キャパシタとインダクタとの直列回路で構成される固有周波数阻止回路であり、アンテナ１とＬＮＡ２Ａとの接続路とグランドとの間に設けられる。すなわち、キャパシタ及びインダクタそれぞれの値は、本受信機の妨害波となる周波数を阻止するように設定される。
【００４０】
例えば、図示されるように、ＬＮＡ２Ａは９００ＭＨｚ以下の周波数を遮断する。一方、トラップ回路５Ｔは１．８ＧＨｚから１．９ＧＨｚまでを遮断するように設計できる。従って、このアンテナ回路は、９００ＭＨｚから１．８ＧＨｚまでの純粋な周波数による信号をＢＰＦ３に送ることができる。この結果、復調回路への信号は、使用目的とする純粋な１．５ＧＨｚ帯の周波数で出力することができる。
【００４１】
なお、トラップ回路５Ｔのトラップ周波数は、１．８ＧＨｚから１．９ＧＨｚまでを遮断するようにしているが、例えば衛星ラジオ放送サービスの使用周波数２．４ＧＨｚ帯に対応するように、２．４〜２．５ＧＨｚ付近を遮断するように設定することができ、使用周波数に応じて遮断する周波数を調整することができる。
【００４２】
以上、本発明について実施の形態によって例を挙げて説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、低雑音トランジスタを用いて増幅する回路で入力部分に使用目的の周波数帯に近接する汎用の低域周波数を阻止する高域通過フィルタを用いて容易に妨害波の除去及び構成の簡素化ができることによって、使用目的の周波数帯が限定される各種汎用増幅回路を実現することが必要かつ不可欠な用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来のアンテナ装置の一例をブロックで示した説明図である。
【図２】従来のアンテナ装置における初段ＬＮＡ（低雑音増幅器）の一例をブロックで示した説明図である。
【図３】図２における初段ＬＮＡの周波数特性の一例をグラフで示した説明図である。
【図４】従来のアンテナ装置の図１とは異なる一例をブロックで示した説明図である。
【図５】図４における初段ＬＮＡ出力の周波数特性の一例をグラフで示した説明図である。
【図６】本発明による初段ＬＮＡ（低雑音増幅器）の実施の一形態をブロックで示した説明図である。（実施例１）
【図７】図６の初段ＬＮＡにおける周波数特性の実施の一形態をグラフで示した説明図である。（実施例１）
【図８】本発明による図６とは異なる初段ＬＮＡの実施の一形態をブロックで示した説明図である。（実施例２）
【図９】図８の初段ＬＮＡにおける周波数特性の実施の一形態をグラフで示した説明図である。（実施例２）
【図１０】本発明のアンテナ装置の実施の一形態をブロックで示した説明図である。（実施例３）
【図１１】図１０のアンテナ装置における周波数特性の実施の一形態をグラフで示した説明図である。（実施例３）
【符号の説明】
【００４５】
１    アンテナ
２Ａ、２Ｂ    ＬＮＡ（初段低雑音増幅器）
３    ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）
５Ｔ    トラップ回路
１１Ａ、１１Ｂ    周波数選択回路
１２    インピーダンス変換回路
１３    ＬＮＡ部（低雑音増幅部）
【図１】
2007180956.tif 000003
【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】
2007180956.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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