(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号処理回路であって、入力信号を受ける一次巻線と、この信号処理回路における一対の電気装置のそれぞれの入力端に、変換された入力信号を供給する第１端部及び第２端部を有する二次巻線とが設けられた磁心を有する変成器を具える当該信号処理回路において、
前記磁心に更に第３端部及び第４端部を有する補助巻線が設けられ、この補助巻線の第３端部及び第４端部が前記一対の電気装置のそれぞれの入力端に直流結合され、前記補助巻線は前記一対の電気装置をバイアスする電圧源の入力端に直流結合されたタップを有していることを特徴とする信号処理回路。
【請求項２】
請求の範囲１に記載の信号処理回路において、前記磁心上で補助巻線の巻回が前記一次巻線及び前記二次巻線の巻回から物理的に分離されていることを特徴とする信号処理回路。
【請求項３】
請求の範囲１又は２に記載の信号処理回路において、前記タップは前記補助巻線の中心に位置していることを特徴とする信号処理回路。
【請求項４】
請求の範囲３に記載の信号処理回路において、前記補助巻線は偶数の巻回を有していることを特徴とする信号処理回路。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の信号処理回路において、磁心の磁性材料が前記入力信号の周波数よりも低い周波数で最大透磁率を有していることを特徴とする信号処理回路。
【請求項６】
磁心上に一次巻線及び二次巻線を有している変成器において、この変成器が更に前記二次巻線に並列に電気結合された補助巻線を有し、この補助巻線がタップを有していることを特徴とする変成器。
【請求項７】
請求の範囲６に記載の変成器において、前記補助巻線の巻回が前記一次巻線及び前記二次巻線の巻回から物理的に分離されていることを特徴とする変成器。
【発明の詳細な説明】
本発明は、信号処理回路であって、入力信号を受ける一次巻線と、この信号処理回路における一対の電気装置に、変換された入力信号を供給する二次巻線とが設けられた磁心を有する変成器を具える当該信号処理回路に関するものである。
このような信号処理回路は例えば、ＣＡＴＶ増幅器モジュールにすることができ、或いは高周波信号を処理するその他のいかなるモジュールにもすることができる。
１９７９年にReston Publishing Company発行の本“High Frequency Circuit design”（J.K.Hardy氏著）では、その第３１６頁のFig.１０−６に示されている平衡ミクサ回路が説明されている。この回路は、不平衡入力信号を、差動すなわち平衡トランジスタ段に供給される平衡信号に変換する変成器を有している。この変成器の一次巻線の一端には、基準電圧が印加され、他端には発振器信号“ＯＳＣ”と混合すべき入力信号“ＲＦ”が供給される。二次巻線の両端は差動段のトランジスタのそれぞれのベースに接続されている。この二次巻線は、基準電圧が印加されるタップを有している。その結果、ベースはこの基準電圧にバイアスされる。
この本の平衡ミクサ回路は、変成器が充分に広い帯域を有する場合、原理的に広範囲の入力信号周波数に対して機能しうる。広帯域変成器はこの本の第１８１〜１８６頁に記載されている。広帯域変成器では、一次巻線の各巻回が二次巻回の１つに極めて近接している。すなわち一次及び二次巻線のワイヤが例えばこれらの２つのワイヤをより合わせることにより互いに接近している。
しかし、１つの巻線がタップを有している広帯域変成器の製造が可成り複雑で、従って高価となる。一次及び二次巻線のより合わせは局部的に中断させる必要がある。更に、このような中断は変成器の高周波特性に、特に平衡信号の対称性に悪影響を及ぼす。対称性が悪くなることにより、偶数次数のひずみに対する動作を比較的悪くするおそれがある。
本発明の目的は、製造が比較的簡単な、前述した種類の信号処理回路を提供せんとするにある。
本発明は、信号処理回路であって、入力信号を受ける一次巻線と、この信号処理回路における一対の電気装置のそれぞれの入力端に、変換された入力信号を供給する第１端部及び第２端部を有する二次巻線とが設けられた磁心を有する変成器を具える当該信号処理回路において、
前記磁心に更に第３端部及び第４端部を有する補助巻線が設けられ、この補助巻線の第３端部及び第４端部が前記一対の電気装置のそれぞれの入力端に直流結合され、前記補助巻線は前記一対の電気装置をバイアスする電圧源の入力端に直流結合されたタップを有していることを特徴とする。
本発明によれば、変成器が３つの巻線を有する。これら３つの巻線のうちの２つ、すなわち一次巻線及び二次巻線が交流入力信号変換を行ない、他の巻線、すなわち補助巻線が共通モードの直流バイアス電圧を変換された交流入力信号に重畳する。磁心上の補助巻線は電気装置と直流バイアス電圧源との間の高周波減結合を行なう。このような減結合により、信号処理回路の雑音指数を許容しえないものとするおそれのある交流入力信号の不所望な減衰を防止する。
補助巻線は、一次巻線によって又二次巻線によっても占有されていない磁心の区分に巻装された単線とすることができる。補助巻線のタップは容易に形成することができる。その理由は、その巻回を他の巻線の巻回に接近させる必要がない為である。
本発明の他の特徴によれば、磁心上に一次巻線及び二次巻線を有している変成器が更に、前記二次巻線に並列に電気結合された補助巻線を有し、この補助巻線がタップを有しているようにする。このような変成器は多くの信号処理回路に有利に用いることができる。
他の特徴は請求の範囲の従属項に述べてある。
補助巻線の巻回は一次巻線及び二次巻線の巻回から物理的に分離させるのが有利である。この物理的な分離は、補助巻線と一次及び二次巻線との間の漏洩インダクタンス及びキャパシタンスが関連の周波数帯域におけるいかなる重大な結合をも防止する程度に充分低くなるということを意味する。従って、入力信号変換は補助巻線によって殆ど影響を受けない。
補助巻線のタップはこの補助巻線の中心に設けるのが有利である。これにより磁心の磁化を阻止する。
補助巻線は偶数の巻回を有するようにするのが有利である。この場合、タツプの配置が好都合となる。
巻線が配置される磁心の磁性材料は入力信号の周波数よりも可成り低い周波数でその最大透磁率を有するようにするのが有利である。この場合、一次巻線の巻回数と二次巻線の巻回数とを異ならせて、ほんのわずかの無効電流しか変成器に現れないようにすることができる。
本発明の上述した及びその他の特徴及び利点を以下に図面を参照して実施例につき説明する。
図１は、本発明を具体化したＣＡＴＶモジュールを示す。このＣＡＴＶモジュールは入力端子ＩＮＰで受ける不平衡信号ＩＳＵを増幅して出力端子ＯＵＴに不平衡出力信号ＯＳＵを生ぜしめる。このＣＡＴＶモジュールは広帯域入力変成器ＴＩと、一対の増幅器ＡＭＰＡ及びＡＭＰＢと、広帯域出力変成器ＴＯとを有する。入力変成器ＴＩは不平衡信号ＩＳＵを平衡入力信号ＩＳＢに変換し、この平衡入力信号を一対の増幅器ＡＭＰＡ及びＡＭＰＢに供給する。これら増幅器ＡＭＰＡ及びＡＭＰＢはこの平衡入力信号に応答して平衡出力信号ＯＳＢを生じる。出力変成器ＴＯはこの平衡出力信号を変換して不平衡出力信号ＯＳＵを得る。
より明瞭に言えば、図１に示す入力変成器ＴＩは磁心ＣＯ上に３つの巻線Ｗ１，Ｗ２及びＷ３を有する。不平衡信号ＩＳＢは巻線Ｗ１に供給される。この巻線Ｗ１は巻線Ｗ２に誘導的及び容量的に結合されている。その結果、巻線Ｗ２は広い周波数帯域に亘り、不平衡信号ＩＳＵに応答して平衡入力信号ＩＳＢを生じる。これに対し、巻線Ｗ３と巻線Ｗ１及び／又はＷ２との間の誘導性及び容量性結合は、関連の周波数帯域でいかなる信号伝達も行わない程度に極めて弱い。
図１は、一対の増幅器ＡＭＰＡ及びＡＭＰＢのそれぞれの入力トランジスタＱＡ及びＱＢ、すなわち一対の電気装置を示している。これら増幅器の入力トランジスタＱＡ及びＱＢのベースが巻線Ｗ２により生ぜしめられた平衡入力信号ＩＳＢを受ける。一対の増幅器ＡＭＰＡ及びＡＭＰＢが適切に機能するようにするためには、これらのベースに、ある直流バイアス電圧ＶＢを印加する必要がある。このような直流バイアス電圧ＶＢは図１に示す基準電圧区分ＲＶＳによって生ぜしめる。基準電圧区分ＲＶＳは電源電圧ＶＳＵＰからこの直流バイアス電圧ＶＢを抽出する。
増幅器の入力トランジスタＱＡ及びＱＢのベースは入力変成器ＴＩの第３巻線Ｗ３を経て所要の直流バイアス電圧ＶＢを受ける。図１に示すように、巻線Ｗ３は基準電圧区分ＲＶＳから直流バイアス電圧ＶＢが印加されるタップＸＴを有する。更に、巻線Ｗ３の一端がトランジスタＱＡのベースに直流結合され、その他端がトランジスタＱＢのベースに直流結合されている。
図２は図１に存在する入力変成器ＴＩの一構成方法を示す。磁心ＣＯは型番４Ｂ１の磁性材料を以って構成するのが好ましい環状磁気回路である。巻線Ｗ１のワイヤは黒で塗りつぶして示し、巻線Ｗ２のワイヤは白抜きで示し、巻線Ｗ３のワイヤは破線を入れて示してある。これらのワイヤのうち網目条に示す部分は、絶縁材料が局部的に除去され、これらワイヤをこれらの位置で電機接触させることができるということを表わしている。
図２において、巻線Ｗ１及びＷ２は５巻回を有し、巻線Ｗ３は６巻回を有する。巻線Ｗ１及びＷ２のワイヤは磁心上の巻回においてより合わされて、広帯域の不平衡−平衡信号変換が得られるようになっている。これに対し、巻線Ｗ３の巻回は巻線Ｗ１及びＷ２の巻回から比較的離れている。巻線Ｗ２及びＷ３のそれぞれの端部は互いに電気接触されている。その結果、これらの巻線は図１にも示すように電気的に並列に結合されている。
巻線Ｗ３上のタップＸＴはこの巻線の中心にある。このことは、このタップＸＴからこの巻線Ｗ３の一端及び他端に向けて同じ個数の巻回があるということを意味する。このタップＸＴは、例えば最初に巻線Ｗ３の１つの巻回を磁心ＣＯの周辺よりも可成り大きく形成することにより実現しうる。次に、磁心ＣＯから外方に延在するこの巻回の部分をそれ自体でより合わせる。この延在部分で絶縁材料を、より合わせの前或いは後で、除去することにより図２に示すようにタップＸＴを形成する電気接点が得られる。
次に、本発明の幾つかの特徴及び利点を、例示した実施例につき説明する。
図１に示すＣＡＴＶモジュールにおいて、入力変成器ＴＩの第３巻線Ｗ３を介してバイアスを行なうことにより幾つかの利点が得られる。
まず第１に、磁心ＣＯ上の巻線Ｗ３が関連の周波数に対し比較的高いインピーダンスを呈する。その結果、第２巻線Ｗ２に対する負荷インピーダンスは主としてトランジスタＱＡ及びＱＢのベース−エミッタインピーダンスにより決定される。巻線Ｗ１及びＷ２に対する巻回数を適切に選択することにより、平衡信号ＩＳＢの対称性を高周波まで良好に保って入力端子ＩＮＰからトランジスタＱＡ及びＱＢへの広帯域伝達が可能となる。この良好な対称性のために、図１に示すＣＡＴＶモジュールの実際例の二次ひずみは極めて満足な低レベルとなった。
第２に、巻線Ｗ３がトランジスタＱＡ及びＷＢのベースと、直流バイアス電圧ＶＢを生じる基準電圧源ＲＶＳの出力端との間のインピーダンスをも比較的高くする。基準電圧源ＲＶＳを経て大地に漏洩する平衡信号ＩＳＢの部分は無視しうる程度のものとなる。従って、図２に示すようにトランジスタＱＡ及びＱＢのベースをバイアスすることにより生じる信号損失はほんのわずかとなる。このように信号損失をわずかにすることは図１に示すＣＡＴＶモジュールに対する雑音指数を満足なものにするのに必要となる。
第３に、巻線Ｗ３自体が実際上無雑音性となる。更に、巻線Ｗ３はそのインピーダンスが比較的高い為に例えば基準電圧源ＲＶＳにより生ぜしめられる直流バイアス電圧ＶＢ上の雑音の多くが平衡入力信号ＩＳＢを妨害するのを阻止する。上述したすべてのことが図１に示すＣＡＴＶモジュールの実際例の雑音指数を良好にする。
図１及び２に示す実施例では以下の設計上の特徴を考慮した。直流電流が基準電圧源ＲＶＳから巻線Ｗ３を経てトランジスタＱＡ及びＱＢのベースに流れる。巻線を流れる直流電流は、この巻線が存在する磁心を磁化するおそれのある静磁界を生じる。入力変成器ＴＩは磁心ＣＯのこのような磁化を防止するために、巻線Ｗ３のタップＸＴをほぼこの巻線の中心に位置させる。その結果、トランジスタＱＡのベース電流によって生ぜしめられる静磁界がトランジスタＱＢのベース電流によって生ぜしめられる静磁界を補償する。巻線Ｗ３が偶数の巻回を有し、タップＸＴが外方に延在するようにするのが好ましい。
図１及び２に示す実施例では、一方では広帯域不平衡−平衡入力信号変換を最適化し、他方では磁心の磁化を阻止するために巻線Ｗ２及びＷ３の巻回数を異ならせた。これらの巻線は電気的に並列に結合されている為、無効電流がこれらの巻線を流れるおそれがある。無効電流を防止するために、入力変成器ＴＩの磁心ＣＯが主として磁性材料４Ｂ１を有するようにする。
この磁性材料は関連のＣＡＴＶ帯域において巻線Ｗ１から巻線Ｗ３に殆ど信号が伝達されないような透磁率対周波数特性を有する。このようにすることにより、巻線Ｗ２及びＷ３が互いに等しくない値の電圧を有する２つの信号源として動作し、これにより無効電流を流してしまうのを防止する。
上述したところでは、入力変成器ＴＩが不平衡入力信号ＩＳＵを平衡入力信号ＩＳＢに変換し、この平衡入力信号を一対の増幅器ＡＭＰＡ及びＡＭＰＢに供給するＣＡＴＶ増幅器モジュールを簡単に例示説明した。入力信号変換用の巻線Ｗ１，Ｗ２に加えて変成器ＴＩのコアＣＯに増幅器ＡＭＰＡ，ＡＭＰＢの対をバイアスする補助巻線Ｗ３を設けている。直流バイアス電圧ＶＢは、端部が増幅器ＡＭＰＡ，ＡＭＰＢの対の入力トランジスタＱＡ，ＱＢに直流結合されている補助巻線Ｗ３上のタップＸＴに供給される。
請求の範囲に記載した本発明の範囲内で種々の変形が可能であること勿論である。
本発明は、ＣＡＴＶ増幅器モジュール以外に、例えば受信機のミクサ回路に適用しうる。一般に、本発明は入力信号変成器を有するいかなる種類の信号処理回路にも用いることができる。
トランジスタの増幅器以外に、ダイオード又は電子管の増幅器をも補助巻線によりバイアスすることができる。一般に、本発明は入力信号を変成器を経て受けるいかなる種類の電子装置にも用いることができる。
例示した回路パラメータは他の構成では異ならせることができる。例えば、ＣＡＴＶ以外の周波数帯域に対する増幅器モジュールでは異なる巻回数の巻線を用いるのが好ましい。同様に、４Ｂ１以外の磁心材料を用いて最適な実際上の結果を得ることができる。
請求の範囲で括弧付で示した符号はいかなるものも本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明によるＣＡＴＶモジュールを示す線図であり、
図２は図１にも示す本発明による変成器を示すスケッチである。
【図１】
0003778569.tif 000002
【図２】
0003778569.tif 000003