(57)【要約】【課題】より簡単な回路構成で部品点数を減らした利得制御機能付き増幅装置を実現する。【解決手段】増幅装置１は、増幅回路１０と利得制御回路２０とが直列に接続されている。また、利得制御回路２０は、入力されたＦＭ信号αＳFMを昇圧して出力する入力段トランス２１と、ＦＭ信号αＳFMを減衰量ｃで減衰させる電圧リミッタ回路２３と、電圧リミッタ回路２３から出力された周波数変調信号ｃαＳFMを降圧して出力する出力段トランス２５と、を備えている。この電圧リミッタ回路２３は、入力段トランスの出力端子に接続されＦＭ信号αＳFMの電圧レベルが高くなるほど電流が流れるダイオード２３−１と、ダイオード２３−１と並列かつ逆方向となるよう接続されＦＭ信号αＳFMの電圧レベルが高くなるほど電流が流れるダイオード２３−２と、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された高周波信号を増幅して出力する増幅回路と、
前記増幅回路から出力される高周波信号の電力レベルが所定のレベルを超えないよう制御する利得制御回路と、
を備えた利得制御機能付き増幅装置であって、
前記高周波信号は周波数変調信号であり、
前記増幅回路と前記利得制御回路とは直列に接続され、
前記利得制御回路は、
入力された周波数変調信号を昇圧して出力する入力段トランスと、
前記入力段トランスの出力端子間に接続され前記周波数変調信号の電圧レベルが高くなるほど電流が流れる第１のダイオードと前記第１のダイオードと並列かつ逆方向となるよう接続され前記周波数変調信号の電圧レベルが高くなるほど電流が流れる第２のダイオードとを有する電圧リミッタ回路と、
前記電圧リミッタ回路から出力された周波数変調信号を降圧して出力する出力段トランスと、
を備えることを特徴とする利得制御機能付き増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号を増幅して出力する際に高周波信号の電力レベルが所定のレベルを超えないよう制御する利得制御機能付き増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＭ／ＦＭラジオや携帯電話等では、その受信レベルが、放送局（基地局）との距離やフェージングなどによって変動する。例えば、ＡＭ／ＦＭラジオなどでは、放送局周辺等の強電界地帯では受信レベルが強くなることがある。受信レベルが過度に強くなると、増幅回路を飽和させて混変調歪や相互変調歪といった現象を発生させてしまう。これは、ラジオを聞こえにくくするといった現象を引き起こすため好ましいものではない。また、受信レベルが小さすぎるのも、受信信号の信号対雑音比ＳＮＲを劣化させるため、同様に好ましいものではない。
【０００３】
一般的に、無線端末における受信レベルの変動対策として、利得制御機能（例えば、AGC：Automatic Gain Control）を付加した増幅装置を用いることがある。このように利得制御機能を付加した増幅装置は、入力された高周波信号を増幅して出力する増幅回路の他に、増幅回路から出力される高周波信号の電力レベルが所定のレベルを超えないよう制御する利得制御回路を備えている（非特許文献１）。
【０００４】
【非特許文献１】宮本幸彦著「高周波回路の設計と実装」日本放送出版協会，７章−自動利得制御回路
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
利得制御機能を付加した増幅装置の構成には、大きく分けて二種類ある。すなわち、入力される高周波信号の強さに応じて、増幅素子の動作点を変えることにより増幅回路の利得を変える構成と、ＰＩＮダイオード等により可変減衰器を構成して増幅素子に入力される（又は増幅素子から出力される）高周波信号を減衰させる構成と、である。
【０００６】
このような二種類の増幅装置は、いずれも、高周波信号の信号レベルを検波する（例えば受信レベルを検波電圧に変換する）機能や、検波電圧を増幅する機能、更には、検波電圧の大きさに応じて利得や減衰量を制御する機能が必要である。
【０００７】
このため、従来の利得制御機能を付加した増幅装置は、増幅装置そのものの回路構成が複雑になる傾向があった。より具体的に言うと、部品点数の増大化と、これに伴う通信機器への搭載スペース及び製造コストの増大化という傾向があった。
【０００８】
したがって、従来の利得制御機能を付加した増幅装置は、部品点数の増大化と、これに伴う通信機器への搭載スペース及び製造コストの増大化という課題に対して、何らかの対策が必要である。本発明の目的は、以上の課題を解決することにあり、より簡単な回路構成で部品点数を減らした利得制御機能付き増幅装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、入力された高周波信号を増幅して出力する増幅回路と、前記増幅回路から出力される高周波信号の電力レベルが所定のレベルを超えないよう制御する利得制御回路と、を備えた利得制御機能付き増幅装置であって、前記高周波信号は周波数変調信号であり、前記増幅回路と前記利得制御回路とは直列に接続され、前記利得制御回路は、入力された周波数変調信号を昇圧して出力する入力段トランスと、前記入力段トランスの出力端子間に接続され前記周波数変調信号の電圧レベルが高くなるほど電流が流れる第１のダイオードと前記第１のダイオードと並列かつ逆方向となるよう接続され前記周波数変調信号の電圧レベルが高くなるほど電流が流れる第２のダイオードとを有する電圧リミッタ回路と、前記電圧リミッタ回路から出力された周波数変調信号を降圧して出力する出力段トランスと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、より簡単な回路構成で部品点数を減らした利得制御機能付き増幅装置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】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る利得制御機能付き増幅装置１の構成を示す図である。なお、本実施形態に示す利得制御機能付き増幅装置は、ＦＭラジオに外部接続されているものとする。以下、図１に示す増幅装置１の構成について詳細に説明する。
【００１２】
図１に示す増幅装置１は、増幅回路１０と、利得制御回路２０と、を備えている。増幅回路１０は、アンテナ（図示せず）で受信したＦＭ信号ＳFMが入力され、これを所定の利得αで増幅し、増幅されたＦＭ信号αＳFMを出力する回路である。前述したように、アンテナ（図示せず）で受信したＦＭ信号ＳFMは、変動する値である。また、増幅回路１０の利得αは一定の値である（但し線形領域のみ）。
【００１３】
次に、利得制御回路２０の構成について説明する。まず、概要について説明する。利得制御回路２０は、前述した増幅回路１０と直列に接続されている。この利得制御回路２０は、増幅回路１０から出力されたＦＭ信号αＳFMが所定のレベルを超えないよう制御して（減衰量ｃで減衰させて）ＦＭ信号ｃαＳFMを出力する回路である。なお、減衰量ｃは、０＜ｃ≦１を満たす値である。後述するように、利得制御回路２０は、ＦＭ信号ＳFMが大きいときは小さくなり、ＦＭ信号ＳFMが小さいときは大きくなる。これにより、利得制御回路２０から出力されるＦＭ信号ｃαＳFMが、所定のレベルを超えないよう制御される。
【００１４】
利得制御回路２０の構成の詳細について説明する。利得制御回路２０は、入力段トランス２１と、電圧リミッタ回路２３と、出力段トランス２５と、を備えている。入力段トランス２１は、入力側巻線２１−１と出力側巻線２１−２とにより構成されている。また、入力側巻線２１−１は、前述した増幅回路１０と直列に接続されている。出力側巻線２１−２は、入力側巻線２１−１よりも巻数が多く、かつ、入力側巻線２１−１と電磁結合されている。すなわち、入力段トランス２１は、増幅回路１０から出力されたＦＭ信号αＳFMが入力側巻線２１−１に印加されると、これを昇圧して出力側巻線２１−２から出力する。
【００１５】
電圧リミッタ回路２３は、ダイオード２３−１と２３−２とを備えている。ダイオード２３−１は、入力段トランス２１の出力端子の間に接続されており、昇圧されたＦＭ信号αＳFMの（順方向への）電圧レベルが高くなるほど（順方向）電流が流れる。また、ダイオード２３−２は、ダイオード２３−１と並列かつその整流方向が逆方向となるよう接続され、昇圧されたＦＭ信号αＳFMの（順方向への）電圧レベルが高くなるほど（順方向）電流が流れる。
【００１６】
出力段トランス２５は、入力側巻線２５−１と出力側巻線２５−２とにより構成されている。また、出力側巻線２５−２は、後段の増幅回路（図示せず）と接続されている。入力側巻線２５−１は、出力側巻線２５−２よりも巻数が多く、かつ、出力側巻線２５−２と電磁結合されている。すなわち、出力段トランス２５は、電圧リミッタ回路２３から出力されたＦＭ信号αＳFMが入力側巻線２５−１に印加されると、これを降圧して出力側巻線２５−２から出力する。なお、入力段トランス２１の巻線比（入力側巻線２１−１対出力側巻線２１−２）を１：Ｎ（Ｎ＞０）とすると、出力段トランス２５の巻線比（入力側巻線２５−１対出力側巻線２５−２）はＮ：１であるものが望ましい。
【００１７】
次に、図１に示す増幅装置１の動作について説明する。前述したように、増幅回路１０は、入力されるＦＭ信号ＳFMを所定の利得αで増幅しこれを出力する。また、利得制御回路２０は、増幅回路１０から出力されたＦＭ信号αＳFMが所定のレベルを超えないよう制御して（減衰量ｃで減衰させて）ＦＭ信号ｃαＳFMを出力する。
【００１８】
前述したように、利得制御回路２０は、入力段トランス２１を介してＦＭ信号αＳFMを昇圧して出力する。ここで、増幅回路１０に入力されるＦＭ信号ＳFMが小さい場合、増幅回路１０から出力されるＦＭ信号αＳFMも小さくなる。このように、増幅回路１０から出力されるＦＭ信号αＳFMが小さいと、電圧リミッタ回路２３の各々のダイオード２３−１と２３−２に印加される順方向電圧も小さくなる。
【００１９】
このため、電圧リミッタ回路２３の各々のダイオード２３−１と２３−２には、電流が流れず（又は電流が流れても非常に小さく）、入力段トランス２１からは電圧リミッタ回路２３が開放状態（又はハイインピーダンス状態）とみなす事ができる。すなわち、電圧リミッタ回路２３から出力されたＦＭ信号ｃαＳFMは、減衰されずに（又は僅かに減衰されて）、出力段トランス２５に印加される（すなわち、ｃ≒１）。
【００２０】
また、出力段トランス２５は、印加されたＦＭ信号ｃαＳFMを昇圧して出力する。したがって（前述したように入力段トランス２１の巻線比を１：Ｎとし出力段トランス２５の巻線比をＮ：１とすると）、利得制御回路２０からは、増幅回路１０から出力されたＦＭ信号ｃαＳFM（＝αＳFM）がそのまま出力される。
【００２１】
一方、増幅回路１０に入力されるＦＭ信号ＳFMが大きい場合、増幅回路１０から出力されるＦＭ信号αＳFMも大きくなる。このように、増幅回路１０から出力されるＦＭ信号αＳFMが大きいと、電圧リミッタ回路２３の各々のダイオード２３−１と２３−２に印加される順方向電圧も大きなものとなる。
【００２２】
このため、電圧リミッタ回路２３の各々のダイオード２３−１と２３−２には、電流が流れ、入力段トランス２１からは、電圧リミッタ回路２３は電流を消費する抵抗が並列に接続された状態とみなす事ができる。すなわち、電圧リミッタ回路２３から出力されたＦＭ信号ｃαＳFMは、電流が消費された分だけ減衰され、出力段トランス２５に印加される（すなわち、ｃ＜１）。このように減衰されたＦＭ信号ｃαＳFMは、出力段トランス２５により降圧されて出力される。
【００２３】
また、ダイオード２３−１と２３−２とは、順方向電圧が増えるほど（すなわち増幅回路１０から出力されるＦＭ信号αＳFMが大きいほど）、順方向電流を流し電流を消費する。したがって、図１に示す増幅装置１は、ＦＭ信号ＳFMを増幅する際に、その電力レベルが所定のレベルを超えないよう制御することができる。
【００２４】
なお、利得制御回路２０を介したＦＭ信号ｃαＳFMは、（ダイオード２３−１及び２３−２の非線形性により）信号波形が歪んでしまうが、ＦＭ信号の場合は、周波数の粗密によって変調信号が表されるため、復調の際にとりわけ問題となるというような事はない。
【００２５】
また、電圧リミッタ２３は、入力段トランス２１によって昇圧された信号が印加されている。このため、比較的低い電圧の信号でもダイオード２３−１及び２３−２が動作することができる。このため、ダイオード自体の低コスト化を実現することができＦＭ信号のレベルに対して、動作する範囲を広くすることもできる。
【００２６】
さらに、増幅回路１０と利得制御回路２０とは直列接続されていればよく、例えば、増幅回路１０の前段に利得制御回路２０を設けても良いし、あるいは増幅回路１０の前後段の両方に利得制御回路２０を設けてもよい。
【００２７】
このように、本実施形態に係る利得制御機能付き増幅装置は、増幅回路と利得制御回路とは直列に接続され、利得制御回路は、入力された周波数変調信号を昇圧して出力する入力段トランスと、入力段トランスの出力端子間に接続され周波数変調信号の電圧レベルが高くなるほど電流が流れる第１のダイオードと第１のダイオードと並列かつ逆方向となるよう接続され周波数変調信号の電圧レベルが高くなるほど電流が流れる第２のダイオードとを有する電圧リミッタ回路と、電圧リミッタ回路から出力された周波数変調信号を降圧して出力する出力段トランスと、を備える。これにより、本実施形態に係る利得制御機能付き増幅装置は、より簡単な回路構成で部品点数を減らした構成とすることができる。
【００２８】
なお、本実施形態に係る利得制御機能付き増幅装置は、ＦＭ信号だけに限定されるものではなく、他の周波数変調信号（例えばＦＳＫなど）にも適用できるのは言うまでもない。また、本実施形態に係る利得制御機能付き増幅装置は、ＦＭラジオ以外の通信機器（例えばＦＭラジオや携帯電話など）にも適用できるのも言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態に係る利得制御機能付き増幅装置の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  増幅装置、１０  増幅回路、２０  利得制御回路、２１  入力段トランス、２３  電圧リミッタ回路、２５  出力段トランス。
【図１】
2009065510.tif 000003