(57)【要約】【課題】  アンテナ段に同調回路を設けた車載用放送受信機を実現する。また、局部信号発生器にコイルを用いない発振回路を用いてコストダウンを図る。【解決手段】  キャパシターと第一の抵抗から成る高域通過濾波器の前段及び後段に電圧利得が＋１未満で限りなく＋１に近く、入力インピーダンスが十分に高く、出力インピーダンスが十分に低い前置増幅器及び後置増幅器を接続し、さらに前置増幅器の入力端と後置増幅器の出力端を第二の抵抗で接続して仮想インダクターを構成し、その仮想インダクターを用いた共振回路とコイルを用いた同調回路を、共にＰＬＬシンセサイザーから供給される同一の電圧で制御して実現する。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量ダイオードと第一の抵抗から成る高域通過濾波器の前段及び後段に、電圧利得が＋１未満で限りなく＋１に近く、入力インピーダンスが十分に高く、出力インピーダンスが十分に低い前置増幅器及び後置増幅器を接続し、さらに前置増幅器の入力端と後置増幅器の出力端を第二の抵抗で接続してインダクタンス可変型仮想インダクターを構成し、当該仮想インダクターとアンテナ容量及びケーブル容量又はそれらを含むキャパシターで周波数可変型共振回路を構成して受信機のアンテナ段同調回路とし、さらに当該アンテナ段同調回路が、コイルと可変容量ダイオードから構成されるＲＦ段同調回路と共にＰＬＬシンセサイザーから供給される同一の電圧によって周波数制御されることを特徴とした放送受信機。
【請求項２】
可変容量ダイオードと第一の抵抗から成る高域通過濾波器の前段及び後段に、電圧利得が＋１未満で限りなく＋１に近く、入力インピーダンスが十分に高く、出力インピーダンスが十分に低い前置増幅器及び後置増幅器を接続し、さらに前置増幅器の入力端と後置増幅器の出力端を第二の抵抗で接続してインダクタンス可変型仮想インダクターを構成し、当該仮想インダクターとキャパシターで周波数可変型共振回路を構成して受信機の局部信号発生器とし、さらに当該局部信号発生器が、コイルと可変容量ダイオードから構成されるＲＦ段同調回路と共にＰＬＬシンセサイザーから供給される同一の電圧によって周波数制御されることを特徴とした放送受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、主に車載用放送受信機のアンテナ段回路及び局部信号発生器の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  車載用ＡＭ放送受信機で最も障害になっていたものは、車載用アンテナ特有の条件の為に、受信機のアンテナ入力段に受信周波数に応じて可変する同調回路を設けることが出来ないことであった。【０００３】  従来の技術では、同調回路はコイルと可変容量ダイオードで構成されていた。可変容量ダイオードの容量可変範囲は０〜８Ｖの電圧で５００ｐＦから２５ｐＦの２０倍の範囲であり、これを周波数可変範囲に換算すると約４．５倍になる。この変化率であれば少なくてもＡＭ受信機の周波数である５２２ＫＨｚから１，７１０ＫＨｚには十分に対応できるものであった。【０００４】  しかし、車載用アンテナは受信周波数の波長に比べて極めて短いエレメントである為に高インピーダンスであり、それを１ｍの同軸ケーブルを介して受信機に接続される仕様になっていることから図１の等価回路になる。【０００５】  図１において、１はアンテナ起電力、２はアンテナ信号源抵抗として７５Ω、３はアンテナ容量１５ｐＦ、４はケーブル容量６５ｐＦである。ラジオ受信機と車載用アンテナとの互換性を持たせる為に、ＩＳＯで決められた規格である。【０００６】  これは、受信機のフロントエンドの同調回路から見ると、アンテナ容量１５ｐＦとケーブル容量６５ｐＦの合計８０ｐＦが付加していることになり、等価的に可変容量の範囲は１０５ｐＦから５８０ｐＦになって、２０倍からわずか５倍の範囲に減ることになる。【０００７】  これを周波数の可変範囲に換算すると実質的に約２．３倍に圧縮されてしまい、アンテナ段の同調回路はＡＭ受信機の周波数に対応することが出来なかった。【０００８】  この問題を解決する為に、図２に示すように複数のコイルを設け、受信周波数に応じてこれらのコイルを切り替え、周波数可変範囲を広げる方法を用いていた。【０００９】  図２において、１と２はコイル、３は可変容量ダイオード、４はスイッチ、５は受信バンド切り替え制御信号、６はＰＬＬシンセサイザーから供給される同調電圧である。【００１０】  放送受信機の同調システムはアンテナ段、ＲＦ段及び局部信号発生器の共振回路の周波数がＰＬＬシンセサイザーから供給される同一の電圧で制御されるので、それぞれの共振回路は完全な整合性を保持していなければならない。【００１１】  その為にアンテナ容量やケーブル容量などの影響を受けないＲＦ段や局部信号発生器もアンテナ段と同様に二つのコイルを使う必要がある。【００１２】  従ってコイル切替え方式は、例えばアンテナ段に１個、ＲＦ段に２個の同調回路、局部信号発生器に１個の共振回路を有していて、それぞれ２個のコイルを切換えながら周波数対応するとすれば、合計で８個も必要であり、必然的に大型化してしまった。【００１３】  しかし、車にカセット、ＣＤ、ＭＤ、カーナビゲーションなど様々なオプションが搭載される時代になると、受信機も小型化を要求され、コイル切り替え方式は時代に合わない方法として実用化されなくなってきた。【００１４】  その結果、受信機にとって最も基本的なことであるアンテナ段の同調回路を放棄し、同調回路はＲＦ段のみに設け、アンテナ段は受信信号をただ単に高インピーダンスＲＦアンプで受けるという方式にならざるを得なかった。これは��庭用放送受信機と大きな違いであり、数十年来解決されない問題として残っていた。【００１５】  その結果、車載用など移動用放送受信機にとって最も重要な性能である高感度で、高い妨害波除去能力を犠牲にしていた。【００１６】  従来の典型的な車載用ＡＭ放送受信機のフロントエンド回路を図３に示す。１は図１に示すＩＳＯ規格のアンテナダミー回路、２はＲＦアンプ、３と４はコイルと可変容量ダイオードで構成される同調回路、５はＲＦミキサー、６はコイルと可変容量ダイオードで構成される局部信号発生器の共振回路、７はＩＦ周波数信号出力、８はＰＬＬシンセサイザーから供給される可変容量ダイオードの同調電圧、９はインダクタンスが非常に大きい固定チョークコイルで、アンテナ容量１５ｐＦとケーブル容量６５ｐＦの合計８０ｐＦとで約３００ＫＨｚ付近に共振点を有し、高圧送電線から受ける５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの電源ハムを減衰させる目的で挿入されている。【００１７】  このように、従来の車載用ＡＭ放送受信機では周波数可変型同調回路はＲＦアンプの後段にはあるが、前段には全く無い。従ってアンテナ段は、図４に示すように、妨害波に対して全く無防備な特性となっており、これが重大な欠点になっていた。【００１８】  アンテナ段に受信周波数に応じて可変する同調回路が無い為に起きる損失は、１５ｐＦと６５ｐＦの容量分割によって失われる１４．５ｄＢの損失の他に、同調回路のＱによって得られる通常の利得に対し、合計で２０ｄＢ以上もの大きな値になっていた。【００１９】  アンテナ段での高い妨害波除去能力を持つことを放棄した従来の受信機は、強い妨害波が存在するとＲＦアンプの過負荷による混信を起こす。それを避ける為に、ＡＧＣ回路でアンテナ段を強く減衰し、その結果希望波も同時に減衰するといういわゆる感度抑圧も起こす受信機になっていた。【００２０】  また、従来の放送受信機においては、局部信号発生器はコイルと可変容量ダイオードで構成されていた。コイルは電子部品の中では最も価格が高く、また小型化を阻害するものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】  本発明は、アンテナ段に高選択度を持った同調回路を有し、高感度で高い妨害波除去能力を持った放送用受信機を低価格で実現する手段を提供し、従来の受信機が持つ欠点を解決するものである。【００２２】  請求項１記載の発明は、可変容量ダイオードと第一の抵抗から成る高域通過濾波器の前段及び後段に、電圧利得が＋１未満で限りなく＋１に近く、入力インピーダンスが十分に高く、出力インピーダンスが十分に低い前置増幅器及び後置増幅器を接続し、さらに前置増幅器の入力端と後置増幅器の出力端を第二の抵抗で接続してインダクタンス可変型仮想インダクターを構成し、当該仮想インダクターとアンテナ容量及びケーブル容量又はそれらを含むキャパシターで周波数可変型共振回路を構成して受信機のアンテナ段同調回路とし、さらに当該アンテナ段同調回路が、コイルと可変容量ダイオードから構成されるＲＦ段同調回路と共にＰＬＬシンセサイザーから供給される同一の電圧によって周波数制御される放送受信機を実現する手段を提供することである。【００２３】  請求項２記載の発明は、可変容量ダイオードと第一の抵抗から成る高域通過濾波器の前段及び後段に、電圧利得が＋１未満で限りなく＋１に近く、入力インピーダンスが十分に高く、出力インピーダンスが十分に低い前置増幅器及び後置増幅器を接続し、さらに前置増幅器の入力端と後置増幅器の出力端を第二の抵抗で接続してインダクタンス可変型仮想インダクターを構成し、当該仮想インダクターとキャパシターで周波数可変型共振回路を構成して受信機の局部信号発生器とし、さらに当該局部信号発生器が、コイルと可変容量ダイオードから構成されるＲＦ段同調回路と共にＰＬＬシンセサイザーから供給される同一の電圧によって周波数制御される放送受信機を実現する手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】  最初に、請求項１及び２に記載されている仮想インダクターについて説明する。図５において１はキャパシタンスがＣの可変容量ダイオード、２は抵抗値がＲの第一の抵抗、３は抵抗値がｒの第二の抵抗、４及び５は入力インピーダンスが十分に高く、出力インピーダンスが十分に低く、電圧利得が＋１未満で限りなく＋１に近い増幅器である。【００２５】  図５において、後置増幅器の出力電圧は
【数１】
2009225411.tif 000003
である。従って、第二の抵抗に流れる電流は
【数２】
2009225411.tif 000004
となる。数式２から入力インピーダンスを求めると
【数３】
2009225411.tif 000005
となる。これを仮想インダクターと称する。可変容量ダイオードはＰＬＬシンセサイザーの同調電圧によって変化するから図５の等価回路は図６に示す可変型仮想インダクターになる。【００２６】  図６において、１は仮想インダクターの損失抵抗、２は仮想インダクターのインダクタンス、３は後置増幅器である。【００２７】  従って、図７に示すように、仮想インダクターとアンテナ容量及びケーブル容量を並列接続すれば、図８に示す回路と等価になり、車載用放送受信機のアンテナ段同調回路が実現できる。図７において、１はＩＳＯ規格の車載用放送受信機のアンテナダミー回路、２は仮想インダクターである。【００２８】  電子同調方式の放送用受信機においては、アンテナ段、ＲＦ段及び局部信号発生器の共振回路はＰＬＬシンセサイザーから供給される同調電圧によって制御されるのでそれぞれ完全な整合性を有していなければならないことは前述した。【００２９】  しかしながら、仮想インダクターを使用した同調回路は、コイルを使用した同調回路と異なり二次結合端子を有しない。従って増幅器のコレクター出力を二次結合端子に接続して適切な利得設定をするなど設計の自由度に欠ける不便がある。【００３０】  それ故に、アンテナ段は仮想インダクターを使用した同調回路を用い、ＲＦ段はコイルを使用した同調回路を用いることが要求される。【００３１】  仮想インダクターを使用したアンテナ段同調回路と、コイルを使用したＲＦ段の同調回路は、ＰＬＬシンセサイザーから供給される同一の同調電圧によって共振周波数を完全に一致させることが出来ることを、図９を用いて説明する。【００３２】  図９において、１はＲＦ段に使用されるコイルを使用した同調回路で、コイルのインダクタンスをＬ、ＰＬＬシンセサイザーからの電圧で制御される可変容量ダイオードの容量をＣとする。２は請求項１記載の発明に使用される仮想インダクターを使った同調回路である。高域通過濾波器を構成するキャパシターはＰＬＬシンセサイザーからの電圧で制御される可変容量ダイオードで、その容量をＣとする。高域通過濾波器を構成する第一の抵抗は抵抗値をＲとする。また、前置増幅器の入力端と後置増幅器の出力端を接続する第二の抵抗の抵抗値をｒとする。さらに、仮想インダクターと同調回路を構成するキャパシターの容量をＣ０とする。【００３３】  図９において、１のコイルを使用した同調回路の共振角周波数は
【数４】
2009225411.tif 000006
となる。一方２の仮想インダクターを用いた同調回路の共振角周波数は
【数５】
2009225411.tif 000007
となる。ここで
【数６】
2009225411.tif 000008
とおけば
【数７】
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になる。【００３４】  これは非常に大きな発見で、仮想インダクターを用いた共振回路とコイルを用いた共振回路が、共振回路の形式が全く異なるにもかかわらず、ＰＬＬシンセサイザーから供給される同一の電圧により同じ周波数で可変することが可能であることを見出したもので、これを利用すれば、従来不可能であったアンテナ段に同調回路を設けることが可能になり、高感度、高選択度を有する車載用放送受信機を実現することが出来る。【００３５】  また同時に、仮想インダクターを用いた共振回路を局部信号発生器の発振回路に使用すれば、ＰＬＬシンセサイザーから供給される同一の電圧によりＲＦ段の同調周波数と局部信号発生器の発振周波数を連動して制御することが可能であることを見出したもので、これを利用すれば、コイルを使用しない局部信号発生器が実現可能で、小型、低価格の放送受信機が実現することが出来る。
【発明の効果】
【００３６】  昔の機械式μ同調方式の時代には、アンテナ段に同調回路を設けることが出来たので受信機の感度は良好であった。しかし、ＰＬＬシンセサイザーと可変容量ダイオードによる電子同調方式に変わった時からアンテナ段に同調回路を設けることが出来なくなり、受信機の感度は悪化せざるを得なかった。【００３７】  請求項１記載の発明はこの問題を解決し、再びアンテナ段に同調回路を設けることが出来るので、全ての周波数で約２０ｄＢ以上の感度向上が期待できる。【００３８】  また、アンテナ入力段に同調回路を持つことにより希望波と非希望波を分離でき、アンテナ段の過負荷による混信を避けることが出来る。さらに、従来必要であった図３における９の高圧送電線の電源ハムを減衰させるチョークコイルも不要になる。【００３９】  請求項２記載の発明は、従来コイルを使っていた局部信号発生器が、コイルが不要になって受信機の低価格化、小型化に貢献できる。
【実施例】
【００４０】  図１０は請求項１、２及び３に記載されている仮想インダクターに用いる前置増幅器、後置増幅器の実施例である。１は後続するＲＦ段への利得を決める抵抗、２は直流阻止のキャパシター、３はＡＧＣ用差動トランジスター、４はＲＦ段同調回路である。【００４１】  図１１は請求項２記載の受信機の局部信号発生器の実施例を示した図で、１が仮想インダクターを使用した共振回路で、可変容量ダイオードに供給されるＰＬＬシンセサイザーからの電圧で発振周波数が制御される。【００４２】  図１２は請求項１及び２記載の放送受信機を示す図で、１はＩＳＯ規格のアンテナダミー回路、２は可変容量ダイオードを使用した仮想インダクター、３は増幅器、４及び５はコイルと可変容量ダイオードで構成するＲＦ段同調回路、６はＲＦミキサー、７は固定キャパシターと可変容量ダイオードを使用した仮想インダクターで構成する局部信号発生器、８はＰＬＬシンセサイザー、９は水晶発振器、１０はアンテナ段同調回路、ＲＦ段同調回路及び局部信号発生器の周波数制御電圧、１１はＩＦフィルター、１２はＩＦアンプ、１３は検波器、１４はＡＧＣ信号発生器、１５はＡＧＣ信号、１６はオーディオアンプ、１７はスピーカーである。【００４３】  図１２は、仮想インダクターを使用した共振回路とコイルを使用した共振回路が、共にＰＬＬシンセサイザーから供給される同一の電圧によって制御される特徴を示している。
【産業上の利用可能性】
【００４４】  本発明は、特に車載用ＡＭ放送受信機に利用可能性が極めて高いもので、従来の車載用ＡＭ放送受信機が持つアンテナ段の欠点を根本的に解決するものである。【００４５】  また請求項２記載の発明は、コイルを不要とすることで、低価格で小型化を要求されるＰＬＬシンセサイザー型携帯ラジオなどには非常に利用可能性が高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】  車載用アンテナの等価回路を示す図
【図２】  従来のコイル切替え方式を示す図
【図３】  従来の代表的な車載用ＡＭ放送受信機のフロントエンド回路を示す図
【図４】  従来の代表的なアンテナ段の特性を示す図
【図５】  可変型仮想インダクターの基本原理を示す図
【図６】  図５の回路の等価回路図を示す図
【図７】  可変型仮想インダクターとアンテナ容量及びケーブル容量とで構成され共振回路を示す図
【図８】  図７の回路の等価回路図を示す図
【図９】  アンテナ段同調回路とＲＦ段同調回路をＰＬＬシンセサイザーの電圧で周波数制御する回路を示す図
【図１０】  仮想インダクターの前置増幅器及び後置増幅器の実施例を示す図
【図１１】  仮想インダクターを用いた局部信号発生器の実施例を示す図
【図１２】  請求項１及び２記載の発明による放送受信機の実施例を示す図
【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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【図１１】
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【図１２】
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