(57)【要約】【課題】検波効率の向上と部品点数の減少を両立させることができる検波装置を提供する。【解決手段】本発明の検波装置１の検波モジュール２Ａは、検波回路１１、ループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃを備える。検波回路１１には、第１のダイオード４、第１のコンデンサ５、第２のダイオード６、第２のコンデンサ７、基準電位端子８Ａ、８Ｂ、８Ｃおよび出力端子９Ａ、９Ｂ、９Ｃが図２のように接続される。ループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、第１のダイオード４の寄生容量４ｃおよび第１のコンデンサ５よりなる内部容量に並列に接続されており、かつ、内部容量の容量性リアクタンスと同値になる誘導性リアクタンスの自己インダクタンスを有するインダクタとしたので、それらが並列共振して内部容量はキャンセルされる。【選択図】図２
2009213053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のダイオードと、
前記第１のダイオードのカソードに直列に接続される第１のコンデンサと、
前記第１のダイオードのカソードにアノードが接続される第２のダイオードと、
前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとの間に接続される第２のコンデンサと、
前記第１のダイオードのアノードに接続される基準電位端子と、
前記第２のダイオードのカソードに接続される出力端子と
を有している検波回路と、
前記第１のダイオードに生じる寄生容量および前記第１のコンデンサの容量によって形成される合成容量に並列に接続されており、インダクタとして機能するループアンテナと
を備えていることを特徴とする検波装置。
【請求項２】
前記ループアンテナのインダクタンスは、所望の受信信号を搬送する搬送波の周波数帯域において前記合成容量と並列共振する値になっている
ことを特徴とする請求項１に記載の検波装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の検波装置を検波モジュールとして２個以上備えており、
２個以上の前記検波モジュールのうちのある１個の前記検波モジュールの出力端子を他の１個の前記検波モジュールの基準電位端子に接続することにより、前記２個以上の検波モジュールは直列に接続されている
ことを特徴とする検波装置。
【請求項４】
前記出力端子は、インダクタを介して前記基準電位端子に接続されている
ことを特徴とする請求項３に記載の検波装置。
【請求項５】
ループアンテナ間距離は、受信信号の１／４波長以上離れている
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の検波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検波装置に係り、特に、検波ダイオードに接続されるアンテナおよび検波ダイオードの接合容量に並列に接続されるインダクタを有する小型省電力微弱無線機に好適に利用できる検波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の検波装置１０１は、その一例として、図４に示すように、アンテナ１０３および検波回路１１１を備えている。また、この検波回路１１１は、コンデンサ１０５、検波ダイオード１０４、並列共振回路１０７および無線回路に接続される出力端子１０９を有している。ここで、検波ダイオード１０４としては一般的に半導体ダイオードが用いられており、半導体ダイオードはｐｎ接合を有していることから、検波ダイオード１０４には寄生容量１０４ｃが生じる。この寄生容量１０４ｃは０．２ｐＦ程度の極小容量であるが、高周波成分がリークして検波効率を悪化させる原因になる。
【０００３】
そのため、従来の検波装置１０１においては、検波ダイオード１０４の寄生容量１０４ｃをキャンセルするためのインダクタ１０２が検波ダイオード１０４に対して並列に接続されていた（特許文献１の図８を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６０６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、インダクタ１０２の配置により検波装置１０１の部品点数が増加するため、検波装置１０１の小型化および検波装置１０１を内蔵する無線装置の小型化ができないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、検波効率の向上と部品点数の減少を両立させることができる検波装置を提供することを本発明の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するため、本発明の検波装置は、その第１の態様として、第１のダイオードと、前記第１のダイオードのカソードに直列に接続される第１のコンデンサと、前記第１のダイオードのカソードにアノードが接続される第２のダイオードと、前記第１のダイオードのアノードと前記第２のダイオードのカソードとの間に接続される第２のコンデンサと、前記第１のダイオードのアノードに接続される基準電位端子と、前記第２のダイオードのカソードに接続される出力端子とを有している検波回路と、前記第１のダイオードに生じる寄生容量および前記第１のコンデンサの容量によって形成される合成容量に並列に接続されており、インダクタとして機能するループアンテナとを備えていることを特徴としている。
【０００８】
本発明の第１の態様の検波装置によれば、アンテナがインダクタの機能を果たすので、インダクタを別個に設けることなく寄生容量を含む合成容量の影響を小さくすることができる。
【０００９】
本発明の第２の態様の検波装置は、前記ループアンテナのインダクタンスは、所望の受信信号を搬送する搬送波の周波数帯域において前記合成容量と並列共振する値になっていることを特徴としている。
【００１０】
本発明の第２の態様の検波装置によれば、ループアンテナが検波回路の合成容量と並列共振するので、不要な合成容量をキャンセルすることができる。
【００１１】
本発明の第３の態様の検波装置は、第１または第２の態様の検波装置を検波モジュールとして２個以上備えており、２個以上の前記検波モジュールのうちのある１個の前記検波モジュールの出力端子を他の１個の前記検波モジュールの基準電位端子に接続することにより、前記２個以上の検波モジュールは直列に接続されていることを特徴としている。
【００１２】
本発明の第３の態様の検波装置によれば、検波モジュールの接続個数に応じて受信信号が増幅されるので、駆動源が必要な増幅回路を設けることなく受信信号を増幅することができる。
【００１３】
本発明の第４の態様の検波装置は、第３の態様の検波装置において、出力端子は、インダクタを介して基準電位端子に接続されていることを特徴としている。
【００１４】
本発明の第４の態様の検波装置によれば、受信信号の搬送波の位相差を無効にすることによって高周波的に出力端子と基準電位端子を切り離すことができるので、直列接続する２個以上の検波モジュールの配置を搬送波の周波数に応じて設定することなく、それらの配置を自由に設定することができる。
【００１５】
本発明の第５の態様の検波装置は、第３または第４の態様の検波装置において、ループアンテナ間距離は、受信信号の１／４波長以上離れていることを特徴としている。
【００１６】
本発明の第５の態様の検波装置によれば、受信電波における同一位相のエネルギーを個々の検波回路間において分け合うことがなくなるので、受信感度の低下を防止し、受信信号の加算を効率よく行なうことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の検波装置によれば、インダクタを別個に設けることなく検波回路の内部容量をキャンセルすることができるので、検波効率の向上と部品点数の減少が両立するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の検波装置をその一実施形態により説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の検波装置１の等価回路図を示している。本実施形態の検波装置１は、短距離通信を目的とした小型省電力微弱無線機に用いられるものである。この検波装置１は、図１に示すように、３個の検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃを備えており、それらが直列に接続されている。また、それらの検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、図２に示すように、検波回路１１およびループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃを有している。
【００２０】
検波回路１１は、図２に示すように、第１のダイオード４、第１のコンデンサ５、第２のダイオード６、第２のコンデンサ７、基準電位端子８Ａ、８Ｂ、８Ｃおよび出力端子９Ａ、９Ｂ、９Ｃを有しており、それらが導電パターンによって電気的に接続されている。
【００２１】
第１のダイオード４としては半導体ダイオードが用いられている。第１のダイオード４には高周波成分が通過するため、図２に示すように、第１のダイオード４には寄生容量４ｃが生じる。
【００２２】
第１のコンデンサ５は、図２に示すように、第１のダイオード４のカソードに直列に接続されている。
【００２３】
第２のダイオード６は、図２に示すように、第１のダイオード４と第１のコンデンサ５との間に接続されている。第１のダイオード４または第１のコンデンサ５から第２のダイオード６への受信信号の向きを順方向に設定するため、第１のダイオード４のカソードに第２のダイオード６のアノードを接続する。
【００２４】
基準電位端子８Ａ、８Ｂ、８Ｃは、図２に示すように、第１のダイオード４のアノードに接続される。
【００２５】
第２のコンデンサ７は、図２に示すように、第１のダイオード４のアノードと第２のダイオード６のカソードとの間に接続されている。第１のダイオード４のアノードは基準電位端子８Ａ、８Ｂ、８Ｃに接続されているので、第２のコンデンサ７は、基準電位端子８Ａ、８Ｂ、８Ｃと第２のダイオード６のカソードとの間に接続されているとも言える。
【００２６】
出力端子９Ａ、９Ｂ、９Ｃは、図２に示すように、第２のダイオード６のカソードおよび第２のコンデンサ７に接続されている。図１に示すように、３個の検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃのうちの左側の検波モジュール２Ａの出力端子９Ａは、中央の検波モジュール２Ｂの基準電位端子８Ｂに接続されている。同様に、中央の検波モジュール２Ｂの出力端子９Ｂは、右側の検波モジュール２Ｃの基準電位端子８Ｃに接続されている。３個の検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃの間においてその接続を繰り返すことにより、３個の検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃが直列に接続されている。
【００２７】
出力端子９Ａ、９Ｂ、９Ｃは、インダクタ１０ＡＢ、１０ＢＣを介して基準電位端子８Ａ、８Ｂ、８Ｃに接続されていることが好ましい。インダクタ１０ＡＢ、１０ＢＣとしては、チョークコイルが用いられている。インダクタ１０ＡＢ、１０ＢＣを接続しない場合、所定の長さの導電パターンを接続しても良い。
【００２８】
ループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、図２に示すように、直列に接続された第１のダイオード４の寄生容量４ｃおよび第１のコンデンサ５の容量によって形成される合成容量に並列に接続されている。そのため、ループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃは前述の合成容量に並列に接続されたインダクタとなる。受信信号の搬送波の周波数において、ループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃによって構成されるインダクタンスと合成容量が並列共振するように各素子の定数が設定されている。
【００２９】
また、３個のループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃにおけるループアンテナ間距離Ｄは、図１に示すように、受信信号の１／４波長以上離れている。ループアンテナ間距離Ｄは受信信号の１／４波長以上であればよいので、受信信号の１／４波長でなくてもよい。ただし、３個の検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃを積層させた場合、ループアンテナ間距離Ｄが近いと３個のループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃの間において結合容量が形成されてしまう。それを避けるために、ループアンテナ間距離Ｄは同一平面上において受信信号の１／４波長以上離れていることが好ましい。
【００３０】
次に、本実施形態の検波装置１の作用を説明する。
【００３１】
本実施形態の検波装置１は、図１に示すように、３個の検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃを備えている。この検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃにおいては、図２に示すように、第１のダイオード４の寄生容量４ｃおよび第１のコンデンサ５からなる検波回路１１の合成容量にループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃが並列に接続されている。そのため、ループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃが接続された検波回路１１の合成容量に並列に接続させるインダクタを別個に設けることなく、検波回路１１の不要な合成容量の影響を小さくすることができる。
【００３２】
ここで、このループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃのインダクタンスは、所望の受信信号を搬送する搬送波の周波数帯域において、前述の合成容量と並列共振する値となっている。インダクタとしてのループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃが検波回路１１の合成容量と並列共振すると、検波装置１のインピーダンスが極大となる。そのため、ループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃが前述したような値のインダクタンスを有している場合、それらのループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃを検波回路１１の合成容量に並列に接続させることにより、インダクタを別個に設けることなく検波回路１１の不要な合成容量をキャンセルすることができる。
【００３３】
また、検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃの検波回路１１においては、図２に示すように、第１のダイオード４が受信電波から受信信号を検波し、第１のコンデンサ５がループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃに流れる直流成分をカットし、第１のダイオード４のカソードに接続された第２のダイオード６が受信信号を整流し、第２のダイオード６のカソードに接続された第２のコンデンサ７が整流された受信信号を平滑化する。そのため、平滑回路となる第２のダイオード６および第２のコンデンサ７に接続された出力端子９Ａ、９Ｂ、９Ｃからは、ループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃのインダクタ作用も相まって、整流された受信信号を効率よく出力することができる。
【００３４】
検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃの基準電位端子８Ａ、８Ｂ、８Ｃは、図２に示すように、ループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、第１のダイオード４および第２のコンデンサ７に接続されている。そのため、ループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃに対してはアンテナが浮いた状態になることを防止し、第１のダイオード４に対してはその寄生容量４ｃを安定させてループアンテナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃのインダクタ作用を効果的に生じさせ、第２のコンデンサ７に対してはその平滑作用を効果的に生じさせることができる。
【００３５】
本実施形態の検波装置１は、前述の検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃを３個直列に接続して形成されている。３個の検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃの直列接続方法については、図１に示すように、左側の検波モジュール２Ａの出力端子９Ａを中央の検波モジュール２Ｂの基準電位端子８Ｂに接続させるとともに、中央の検波モジュール２Ｂの出力端子９Ｂを右側の検波モジュール２Ｃの基準電位端子８Ｃに接続させている。
【００３６】
３個の検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、受信電波を別個に検波する。それぞれの検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃにおいて個別に検波された受信信号は、検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃの直列接続によって重畳されて右側の検波モジュール２Ｃの出力端子９Ｃから出力される。つまり、検波装置１は検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃの接続個数に応じて受信信号が増幅されることになる。そのため、駆動源が必要な増幅回路を設けることなく、受信信号を増幅することができる。本実施形態の検波装置１は小型省電力微弱無線機に配設されるため、省電力増幅作用は小型省電力無線機に対して効果的に働く。
【００３７】
ここで、仮に、左側および中央の検波モジュール２Ａ、２Ｂが１／２波長だけ離れている場合、それらが受信する受信電波の搬送波の位相は１８０度反転し、それらの搬送波が相互に打ち消し合ってしまう。このような場合、搬送波の周波数に基づき決定された長さの導電パターンを左側および中央の検波モジュール２Ａ、２Ｂの間に接続してそれらの位置関係を適切に設定しなければ、受信信号を増幅することができない。
【００３８】
そこで、左側の検波モジュール２Ａの出力端子９Ａは、図１に示すように、インダクタ１０ＡＢを介して中央の検波モジュール２Ｂの基準電位端子８Ｂに接続されていることが好ましい。インダクタ１０ＡＢを介することにより、左側および中央の検波モジュール２Ａ、２Ｂの出力成分から搬送波成分がなくなるので、それらの搬送波の位相差により受信信号が相互に打ち消し合ってしまうことがなくなる。その結果、高周波的に左側の検波モジュール２Ａの出力端子９Ａと中央の検波モジュール２Ｂの基準電位端子８Ｂとを切り離すことができるので、左側および中央の検波モジュール２Ａ、２Ｂの位置関係にかかわらず、それらの配置を自由に設定することができる。
【００３９】
同様の理由から、検波モジュール２Ｂの出力端子９Ｂは、図１に示すように、インダクタ１０ＢＣを介して検波モジュール２Ｃの基準電位端子８Ｃに接続されていることが好ましい。これにより、高周波的に中央の検波モジュール２Ｂの出力端子９Ｂと中央の検波モジュール２Ｃの基準電位端子８Ｃとを切り離すことができるので、中央および右側の検波モジュール２Ｂと２Ｃの位置関係にかかわらず、それらの配置を自由に設定することができる。
【００４０】
ただし、検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃの配置を設定する際には、図１に示すように、ループアンテナ間距離Ｄが受信信号の１／４波長以上離れていることが好ましい。図３に示すように、ループアンテナ間距離Ｄが受信信号の１／４波長以下である場合、受信電波における同一位相のエネルギーをそれぞれの検波回路１１間において分け合うことになってしまうので、受信感度が低下し、受信信号の加算を効率よく行なうことができない。しかし、本実施形態のように、ループアンテナ間距離Ｄが受信信号の１／４波長以上離れていれば、そのようなことがなくなるので、受信信号の加算を効率よく行なうことができる。
【００４１】
すなわち、本実施形態の検波装置１によれば、インダクタを別個に設けることなく検波回路１１の内部容量をキャンセルすることができるので、検波効率の向上と部品点数の減少が両立するという作用を奏する。
【００４２】
なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、本実施形態の検波装置１は３個の検波モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃを備えているが、他の実施形態としては、１個の検波モジュール２Ａを検波装置１として用いてもよい。検波モジュールの配設個数は受信信号の増幅割合に応じて決めればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態である検波装置を示す等価回路図
【図２】本実施形態の検波モジュールを示す等価回路図
【図３】受信信号から得られる同一位相のエネルギーとループアンテナ間距離との関係を示すグラフ
【図４】従来の検波装置の一例を示す等価回路図
【符号の説明】
【００４４】
１  検波装置
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ  検波モジュール
３  ループアンテナ
４  第１のダイオード
５  第１のコンデンサ
６  第２のダイオード
７  第２のコンデンサ
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ  基準電位端子
９Ａ、９Ｂ、９Ｃ  出力端子
１０ＡＢ、１０ＢＣ  インダクタ
１１  検波回路
【図１】
2009213053.tif 000003
【図２】
2009213053.tif 000004
【図３】
2009213053.tif 000005
【図４】
2009213053.tif 000006