増幅装置
【課題】 入力される高周波信号のレベルが小さい時はＮＦ特性を十分に向上すると共に、高周波信号のレベルが大きい時は歪特性を十分に向上する。
【解決手段】 ＴＲ１のコレクタに接続されているコイルＬ２（負荷手段）とＶｃｃとの間に接続された抵抗Ｒ９と、該抵抗Ｒ９に並列接続された制御電圧Ｖｇｃに応じてオン／オフするＴＲ３と抵抗Ｒ８との直列回路とからなるバイアスコントロール部１１を備えている。入力信号のレベルが小さい時は、制御電圧ＶｇｃによりＴＲ２，ＴＲ３がオフすることにより、ＴＲ１のバイアスが浅くなってＮＦ特性が向上され、入力信号のレベルが大きい時は、制御電圧ＶｇｃによりＴＲ２，ＴＲ３がオンすることにより、ＴＲ１のバイアスが深くなって歪特性が向上される。
【解決手段】 ＴＲ１のコレクタに接続されているコイルＬ２（負荷手段）とＶｃｃとの間に接続された抵抗Ｒ９と、該抵抗Ｒ９に並列接続された制御電圧Ｖｇｃに応じてオン／オフするＴＲ３と抵抗Ｒ８との直列回路とからなるバイアスコントロール部１１を備えている。入力信号のレベルが小さい時は、制御電圧ＶｇｃによりＴＲ２，ＴＲ３がオフすることにより、ＴＲ１のバイアスが浅くなってＮＦ特性が向上され、入力信号のレベルが大きい時は、制御電圧ＶｇｃによりＴＲ２，ＴＲ３がオンすることにより、ＴＲ１のバイアスが深くなって歪特性が向上される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＦ特性および歪特性が良好となるように、信号の入力レベルに応じてバイアスを制御するようにした増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アンテナの小型化が進むにつれアンテナの感度が落ちるため、アンテナの受信信号を増幅器を用いて増幅している。アンテナの受信信号は低レベルとされていることから、この増幅器にはＮＦ（Noise Figure）が低い特性が求められている。しかし、ＮＦ特性が良い増幅器とするには一般的にバイアスを浅くすればよいが、このバイアス条件では、歪特性が悪化し強電界下で歪が大きくなってしまうようになる。これに対して、歪特性がよい増幅器とするには、一般的にバイアスを深くすればよいが、弱電界下でＮＦ特性は劣化するようになる。このため、歪特性も考慮してＮＦ特性が若干劣化するバイアス条件で増幅器を使用するのが一般的とされている。
【０００３】
これを解決するために、従来、バイアス条件を信号の入力レベルに応じて制御することにより、ＮＦ特性および歪特性が良好となるようにした増幅装置が提案されている。この従来の増幅装置の回路構成の概要を図８に示す。
図８に示す従来の増幅装置１００は、入力端子ＩＮに入力された高周波信号を増幅する増幅器１０１と、増幅器１０１から出力された信号のレベルが所定のレベルになるよう制御するゲインコントロール部（Ｇ．Ｃ）１０２と、Ｇ．Ｃ１０２から出力される信号を検波する検波回路１０３とを備えている。Ｇ．Ｃ１０２には、検波回路１０３から出力される入力された高周波信号のレベルに応じた制御電圧Ｖｇｃが印加されており、Ｇ．Ｃ１０２は制御電圧Ｖｇｃによりゲインが制御されている。増幅器１０１は、ＡＭＰ１１０と、ＡＭＰ１１０のバイアスを制御するコントロール回路から構成されている。ＡＭＰ１１０のバイアスを制御するコントロール回路は、ＡＭＰ１１０とアースとの間に設けられており、検波回路１０３から出力される入力信号レベルに応じた制御電圧Ｖｇｃでオン／オフが制御されるスイッチＳＷ１１１ａと、スイッチＳＷ１１１ａに直列に接続されている抵抗１１１ｃと、スイッチＳＷ１１１ａと抵抗１１１ｃとの直列回路に並列に接続されている抵抗１１１ｂとから構成されている。ここで、入力された高周波信号のレベルが小さくて制御電圧Ｖｇｃが高い時はスイッチＳＷ１１１ａはオフし、ＡＭＰ１１０は抵抗１１１ｂだけを介してアースされる。これにより、ＡＭＰ１１０とアースとの間の抵抗値が大きくなって、ＡＭＰ１１０のバイアスが浅くなり、ＮＦ特性が向上するようになる。また、入力された高周波信号のレベルが大きくなって制御電圧Ｖｇｃが低い時はスイッチＳＷ１１１ａはオンし、ＡＭＰ１１０は抵抗１１１ｂと抵抗１１１ｃとの並列回路を介してアースされる。これにより、ＡＭＰ１１０とアースとの間の抵抗値が小さくなって、ＡＭＰ１１０のバイアスが深くなり、歪特性が向上するようになる。
【０００４】
図８に示す従来の増幅装置１００における増幅器１０１の詳細な回路図を図９に示す。
図９に示す従来の増幅器１０１の入力端子ＩＮに入力された高周波信号は、第１フィルタ部（Filter）１２０により不要信号成分が除去され、コンデンサＣ１００を介して増幅用のトランジスタＴＲ１００のベースに入力される。トランジスタＴＲ１００のベース−コレクタ間には、コンデンサＣ１０１とコイルＬ１００との直列回路に抵抗Ｒ１０１を並列に接続し、さらに抵抗Ｒ１００を直列に接続した回路が接続されている。トランジスタＴＲ１００のエミッタとアース間には、コンデンサＣ１０５と抵抗Ｒ１０７との直列回路に、抵抗Ｒ１０６が並列に接続された回路が接続されている。さらに、トランジスタＴＲ１００のコレクタは、コイルＬ１０１と抵抗Ｒ１０２との直列回路を介して電源Ｖｃｃに接続されている。なお、コイルＬ１０１と抵抗Ｒ１０２との接続点とアース間にはバイパスコンデンサＣ１０２が接続され、抵抗Ｒ１０２と電源Ｖｃｃとの接続点とアース間にはバイパスコンデンサＣ１０３が接続されている。そして、トランジスタＴＲ１００により増幅された信号は、コレクタからコンデンサＣ１０４と第２フィルタ部１２１を介して出力端子ＯＵＴから出力される。第２フィルタ部（Filter+Attenuator）１２１は、不要信号成分を除去するフィルタと出力信号レベルを所定レベルに調整するアッテネータとから構成されている。
【０００５】
検波回路１０３からの制御電圧Ｖｇｃは、抵抗Ｒ１０３を介してスイッチング用のトランジスタＴＲ１０１のベース印加される。トランジスタＴＲ１０１のベースは抵抗Ｒ１０５を介してアースされ、そのコレクタは抵抗Ｒ１０５を介してアースされている。そして、トランジスタＴＲ１０１のコレクタは、トランジスタＴＲ１００のエミッタと抵抗Ｒ１０６との接続点に接続されている。なお、抵抗Ｒ１０５の抵抗値は抵抗Ｒ１０６の抵抗値の数分の１の小さな値とされている。
このような増幅装置１００において、入力される高周波信号のレベルが小さい時は、検波回路１０３からの制御電圧Ｖｇｃが高い電圧となる。増幅器１０１に印加される制御電圧Ｖｇｃが高い時は、トランジスタＴＲ１０１のベースにエミッタより高い正電圧が印加されることから、トランジスタＴＲ１０１はオフして、トランジスタＴＲ１００のエミッタは抵抗値の高い抵抗Ｒ１０６のみを介して直流的にアースされることになる。これにより、トランジスタＴＲ１００のコレクタ電流が減少してバイアスが浅くなり、トランジスタＴＲ１００のＮＦ特性が向上するようになる。また、入力される高周波信号のレベルが大きい時は、検波回路１０３からの制御電圧Ｖｇｃは低い電圧となる。増幅器１０１に印加される制御電圧Ｖｇｃが低い時は、トランジスタＴＲ１０１のベースにエミッタより低い正電圧が印加されることから、トランジスタＴＲ１０１はオンして、トランジスタＴＲ１００のエミッタは抵抗Ｒ１０５と抵抗Ｒ１０６の低い抵抗値となる並列回路を介して直流的にアースされることになる。これにより、トランジスタＴＲ１００のコレクタ電流が増加してバイアスが深くなり、トランジスタＴＲ１００の歪特性が向上するようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−３４９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、従来の増幅装置１００においては、入力された高周波信号を増幅して出力するトランジスタと、後段に信号レベルを一定レベルに制御するゲインコントロール回路と、ゲインコントロール回路に制御電圧を印加する検波回路とを備え、検波回路から出力されるゲインコントロール電圧に応じて、トランジスタのバイアス条件を変更してコレクタ電流を変化させるようにしている。
従来の増幅装置１００は、入力される高周波信号のレベルが小さい時はＮＦ特性が向上され、高周波信号のレベルが大きい時は歪特性が向上されるようになるが、増幅装置の使用の態様によっては向上できる電気的特性の割合が不十分になるおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、入力される高周波信号のレベルが小さい時はＮＦ特性を十分に向上することができ、高周波信号のレベルが大きい時は歪特性を十分に向上することができる増幅装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の増幅装置は、ベースとコレクタ間にベースバイアス抵抗が接続され、エミッタにエミッタバイアス抵抗が接続され、前記ベースに入力された高周波信号を増幅して前記コレクタから出力するトランジスタと、該トランジスタの前記コレクタに接続されている負荷手段と電源との間に接続された第１抵抗と、該第１抵抗に並列接続された前記制御電圧に応じてオン／オフするスイッチ手段と第２抵抗との直列回路とからなるバイアスコントロール部と、前記入力された高周波信号のレベルに応じた制御電圧を生成して、前記バイアスコントロール部の前記スイッチ手段に印加して、前記トランジスタのバイアスをコントロールする制御回路とを備え、前記入力された高周波信号のレベルが小さい時は、前記制御電圧により前記スイッチ手段がオフすることにより、前記トランジスタのバイアスが浅くなってＮＦ特性が向上され、前記入力された高周波信号のレベルが大きい時は、前記制御電圧により前記スイッチ手段がオンすることにより、前記トランジスタのバイアスが深くなって歪特性が向上されることを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、トランジスタのコレクタに接続されている負荷手段と電源との間に接続された第１抵抗と、該第１抵抗に並列接続された制御電圧に応じてオン／オフするスイッチ手段と第２抵抗との直列回路とからなるバイアスコントロール部により、前記入力された高周波信号のレベルに応じてトランジスタのバイアスを浅くしたり深くするようにしたので、入力される高周波信号のレベルが小さい時はＮＦ特性を十分に向上することができると共に、高周波信号のレベルが大きい時は歪特性を十分に向上することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例とされる増幅装置の概略の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図２】本発明にかかる増幅装置のバイアスコントロール部の概略の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図３】本発明にかかる増幅装置のアンテナ増幅器の詳細な回路構成を示す回路図である。
【図４】本発明にかかる増幅装置の検波回路およびＡＭＰの詳細な回路構成を示す回路図である。
【図５】本発明にかかる増幅装置におけるアンテナ増幅器のバイアス条件を示す図表である。
【図６】本発明にかかる増幅装置におけるアンテナ増幅器のバイアス条件に応じたＮＦ特性を示す図表である。
【図７】本発明にかかる増幅装置におけるアンテナ増幅器のバイアス条件に応じた歪特性を示す図表である。
【図８】従来の増幅装置の概略の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図９】従来の増幅装置における増幅器の詳細な回路構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施例の増幅装置の概略の回路構成を示す回路ブロック図を図１に示す。
図１に示す本発明にかかる増幅装置１は、アンテナ２の受信信号を増幅する増幅装置１とされている。アンテナ２は、例えばＦＭ放送を受信するＦＭアンテナとされ、アンテナ２からの高周波信号とされる受信信号は増幅装置１の入力端子ＩＮに入力されて、アンテナ増幅器３のＡＭＰ１０に入力される。ＡＭＰ１０はトランジスタからなり、ＡＭＰ１０により増幅された受信信号は増幅装置１の出力端子ＯＵＴから出力される。また、ＡＭＰ１０の出力信号は検波回路４により検波されて受信信号のレベルに応じた直流の電圧信号となり、ＡＭＰ５で増幅されて制御電圧Ｖｇｃが生成される。この制御電圧Ｖｇｃはバイアスコントロール部１１に印加される。バイアスコントロール部１１は、印加された制御電圧Ｖｇｃが高い時にはＡＭＰ１０のバイアスを第１バイアス条件とし、印加された制御電圧Ｖｇｃが低い時にはＡＭＰ１０のバイアスを第２バイアス条件とするようバイアスコントロールする。
【００１３】
バイアスコントロール部１１の概略の回路構成を図２に示すが、バイアスコントロール部１１は、電源ＶｃｃとＡＭＰ１０との間に接続されている第１抵抗１１ｂと、この第１抵抗１１ｂに並列に接続されているスイッチ手段ＳＷ１１ａと第２抵抗１１ｃとの直列回路から構成されている。第２抵抗１１ｃの抵抗値は、第１抵抗１１ｂと同じ程度の抵抗値ないし数十分の１の抵抗値とすることができる。例えば、第１抵抗１１ｂを約５００Ωとした時に第２抵抗１１ｃを約２０Ωとすると、アンテナ２からの受信信号が小さい場合と大きい場合とで、以下に述べるトランジスタＴＲ１のバイアス条件を大きく変えることができる。ここで、アンテナ２からの受信信号のレベルが低くて制御電圧Ｖｇｃが低い時には、スイッチ手段ＳＷ１１ａはオフし、アンテナ２からの受信信号のレベルが高く制御電圧Ｖｇｃが高い時にはオンする。スイッチ手段ＳＷ１１ａがオフすると、ＡＭＰ１０は抵抗値の高い第１抵抗１１ｂのみを介して電源Ｖｃｃに接続されるため、ＡＭＰ１０のコレクタ電流が減少して、そのバイアスが浅くなる。この場合は、ＡＭＰ１０のＮＦ特性が向上するようになる。また、スイッチ手段ＳＷ１１ａがオンすると、ＡＭＰ１０は第１抵抗１１ｂと第２抵抗との並列回路を介して電源Ｖｃｃに接続されるため、その抵抗値は約１９ΩとなってＡＭＰ１０のコレクタ電流が増大して、そのバイアスが深くなる。この場合は、ＡＭＰ１０の歪特性が向上するようになる。
【００１４】
次に、本発明にかかる増幅装置１におけるアンテナ増幅器３の詳細な回路構成を示す回路図を図３に示す。
図３に示すようにアンテナ増幅器３はＡＭＰ１０とバイアスコントロール部１１とからなる。ＡＭＰ１０において、入力端子ＩＮに入力されたアンテナ２からの受信信号は、第１フィルタ部（Filter）１２により不要信号成分が除去され、カップリング用のコンデンサＣ１を介して増幅用のＮＰＮ型とされたトランジスタＴＲ１のベースに入力される。トランジスタＴＲ１のベース−コレクタ間には、コンデンサＣ２とコイルＬ１との直列共振回路にダンプ用の抵抗Ｒ２を並列に接続し、さらに抵抗Ｒ１を直列に接続した回路が接続されている。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２はベースバイアス用の抵抗となる。トランジスタＴＲ１のエミッタとアース間には、エミッタバイアス抵抗とされる抵抗Ｒ３と、この抵抗Ｒ３に並列にバイパス用のコンデンサＣ４と受信信号のゲインを調整する抵抗Ｒ４との直列回路が接続されている。さらに、トランジスタＴＲ１のコレクタと電源Ｖｃｃとの間には、負荷用のコイルＬ２にバイアスコントロール部１１が直列に接続されている。なお、コイルＬ２とバイアスコントロール部１１との接続点とアース間にはバイパスコンデンサＣ３が接続されている。そして、トランジスタＴＲ１により増幅された信号は、コレクタからカップリング用のコンデンサＣ５と第２フィルタ部１３を介して出力端子ＯＵＴから出力される。第２フィルタ部（Filter+Attenuator）１３は、不要信号成分を除去するフィルタと出力信号レベルを所定レベルに調整するアッテネータとから構成されている。
【００１５】
バイアスコントロール部１１は、電源ＶｃｃとコイルＬ２との間に接続された第１抵抗１１ｂに相当する抵抗Ｒ９と、この抵抗Ｒ９に並列に接続されたスイッチ手段ＳＷ１１ａに相当するスイッチング用のトランジスタＴＲ３と第２抵抗１１ｃに相当する抵抗Ｒ８との直列回路を備えている。トランジスタＴＲ３はＰＮＰ型とされ、そのベースは抵抗Ｒ７を介してＮＰＮ型のスイッチング用のトランジスタＴＲ２のコレクタに接続されている。トランジスタＴＲ２のエミッタはアースに接続されており、そのコレクタは抵抗Ｒ６を介して電源Ｖｃｃに接続されている。そして、トランジスタＴＲ２のベースに抵抗Ｒ５を介してＡＭＰ５からの制御電圧Ｖｇｃが印加されている。なお、抵抗Ｒ８の抵抗値は、抵抗Ｒ９の抵抗値の数十分の１とされており、例えば、抵抗Ｒ８は約５００Ωとされ、抵抗Ｒ９は約２０Ωとされている。
【００１６】
アンテナ増幅器３の動作を説明すると、増幅装置１に入力されるアンテナ２からの受信信号のレベルが小さい時は、検波回路４で検波されてＡＭＰ５で増幅された制御電圧Ｖｇｃはほぼ０ボルトの低い電圧となる。アンテナ増幅器３に印加される制御電圧Ｖｇｃが低い時は、トランジスタＴＲ２のベースにはエミッタとほぼ同じ０ボルトが印加されることから、トランジスタＴＲ２はオフして、トランジスタＴＲ３のベースはほぼ電源Ｖｃｃの電圧となることからトランジスタＴＲ３もオフする。すると、トランジスタＴＲ１のコレクタは抵抗値の高い抵抗Ｒ９のみを介して電源Ｖｃｃに接続されることになる。これにより、トランジスタＴＲ１のコレクタ電流が減少してバイアスが浅くなり、トランジスタＴＲ１のＮＦ特性が向上するようになる。また、増幅装置１に入力されるアンテナ２からの受信信号のレベルが大きい時は、検波回路４で検波されてＡＭＰ５で増幅された制御電圧Ｖｇｃは高い電圧となる。アンテナ増幅器３に印加される制御電圧Ｖｇｃが高い時は、トランジスタＴＲ２のベースにエミッタより高い正電圧が印加されることから、トランジスタＴＲ２はオンして、そのコレクタ電圧はほぼアース電位に等しくなる。これにより、トランジスタＴＲ３のベース電圧がほぼアース電位となることから、トランジスタＴＲ３もオンするようになる。すると、トランジスタＴＲ１のコレクタは抵抗Ｒ９と抵抗Ｒ８との低い抵抗値となる並列回路を介して電源Ｖｃｃに接続されることになる。これにより、トランジスタＴＲ１のコレクタ電流が増大してバイアスが深くなり、トランジスタＴＲ１の歪特性が向上するようになる。
【００１７】
次に、本発明にかかる増幅装置１の検波回路４とＡＭＰ５の詳細な回路構成を示す回路図を図４に示す。
図４において、検波回路４の入力端子ＩＮにはＡＭＰ１０からの出力信号が入力され、抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０の直列回路を介して検波用の第１ダイオードＤ１のカソードと第２ダイオードＤ２のアノードに入力される。抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０との接続点とアース間に抵抗Ｒ１１が接続されており、第１ダイオードＤ１のアノードはアースされている。また、第２ダイオードＤ２のカソードは抵抗Ｒ１３を介してＯＰアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に接続されている。第２ダイオードＤ２のカソードと抵抗Ｒ１３との接続点とアース間にはコンデンサＣ１１と抵抗Ｒ１２が並列に接続されている。ＯＰ１の出力端子と反転入力端子（−）との間には負帰還用の抵抗Ｒ１４とコンデンサＣ１２の並列回路が接続されている。また、ＯＰ１の非反転入力端子とアース間に抵抗Ｒ１５が接続されている。コンデンサＣ１０，Ｃ１１とダイオードＤ１，Ｄ２により倍電圧検波回路が構成されており、この倍電圧検波回路により検波されたＡＭＰ１０からの出力信号がＯＰ１で増幅されて制御電圧Ｖｇｃが生成されている。
【００１８】
次に、本発明にかかる増幅装置１のアンテナ２からの受信信号が小さい場合と大きい場合におけるアンテナ増幅器３のバイアス条件を、従来例の増幅装置１００の入力される高周波信号が小さい場合と大きい場合における増幅器１０１のバイアス条件と対比した図表を図５に示す。なお、図５に示す図表においては受信信号が小さい場合および高周波信号が小さい場合を弱電界下として示し、受信信号が大きい場合および高周波信号が大きい場合を強電界下として示している。また、本発明にかかる増幅装置１においてはトランジスタＴＲ２，３がオフとなる制御電圧Ｖｇｃに固定された場合が弱電界下の数値となり、トランジスタＴＲ２，３がオンとなる制御電圧Ｖｇｃに固定された場合が強電界下の数値となっている。そして、従来の増幅装置１００においてはトランジスタＴＲ１０１がオフとなる制御電圧Ｖｇｃに固定された場合が弱電界下の数値となり、トランジスタＴＲ１０１がオンとなる制御電圧Ｖｇｃに固定された場合が強電界下の数値となっている。
また、この図５に示すバイアス条件は、図３に示す本発明にかかるアンテナ増幅器３において、電源Ｖｃｃが約８Ｖ、コンデンサＣ１を約１０００ｐＦ、抵抗Ｒ１を約３６０Ω、抵抗Ｒ２を約１０ｋΩ、コンデンサＣ２を約１０００ｐＦ、コイルＬ１を約１０ｎＨ、抵抗Ｒ３を約１８Ω、抵抗Ｒ４を約７．５Ω、コンデンサＣ４を約１０００ｐＦ、コイルＬ２を約６．８μＨ、コンデンサＣ３を約０．１μＦ、抵抗Ｒ５を約１ＭΩ、抵抗Ｒ６を約４７０ｋΩ、抵抗Ｒ７を約３ｋΩ、抵抗Ｒ８を約２０Ω、抵抗Ｒ９を約５００Ω、コンデンサＣ６を約０．１μＦとした時のバイアス条件とされている。さらに、図５に示すバイアス条件は、図９に示す従来例の増幅器１０１において、電源Ｖｃｃが約８Ｖ、コンデンサＣ１００を約１０００ｐＦ、抵抗Ｒ１００を約３６０Ω、抵抗Ｒ１０１を約１０ｋΩ、コンデンサＣ１０１を約１０００ｐＦ、コイルＬ１００を約１０ｎＨ、抵抗Ｒ１０３を約１ｋΩ、抵抗Ｒ１０４を約５００ｋΩ、抵抗Ｒ１０５を約３６Ω、抵抗Ｒ１０６を約５１３Ω、抵抗Ｒ１０７を約７．５Ω、コンデンサＣ１０５を約１０００ｐＦ、コイルＬ１０１を約６．８μＨ、コンデンサＣ１０２を約０．１μＦ、抵抗Ｒ１０２を約５Ω、コンデンサＣ１０３を約０．１μＦとした時のバイアス条件とされている。
【００１９】
図５を参照すると、弱電界下の場合は、本発明にかかる増幅装置１において制御電圧Ｖｇｃが約０ＶとなりトランジスタＴＲ１のコレクタ電圧Ｖｃは約１．７４Ｖ、ベース電圧Ｖｂは約１．０２Ｖ、エミッタ電圧Ｖｅは約０．２２Ｖ、ベース−エミッタ間の電圧Ｖｂｅは約０．８０Ｖ、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは約１．５２Ｖとなる。この場合は、トランジスタＴＲ１のコレクタ電流は約１２．２ｍＡ（＝Ｖｂｅ／Ｒ３）となり、バイアスは浅くなる。これに対して、従来例の増幅器１０１においては、制御電圧Ｖｇｃが約８ＶとなりトランジスタＴＲ１００のコレクタ電圧Ｖｃは約７．７８Ｖ、ベース電圧Ｖｂは約７．０６Ｖ、エミッタ電圧Ｖｅは約６．２７Ｖ、ベース−エミッタ間の電圧Ｖｂｅは約０．７９Ｖ、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは約１．５１Ｖとなる。この場合は、トランジスタＴＲ１００のコレクタ電流は約１２．２ｍＡ（＝Ｖｂｅ／Ｒ１０６）となり、バイアスは浅くなる。
【００２０】
また、図５を参照すると、強電界下の場合は、本発明にかかる増幅装置１において制御電圧Ｖｇｃが約３ＶとなりトランジスタＴＲ２，ＴＲ３はオンする。これにより、トランジスタＴＲ１のコレクタ電圧Ｖｃは約５．９３Ｖ、ベース電圧Ｖｂは約１．９３Ｖ、エミッタ電圧Ｖｅは約１．０６Ｖ、ベース−エミッタ間の電圧Ｖｂｅは約０．８７Ｖ、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは約４．８７Ｖとなる。この場合は、トランジスタＴＲ１のコレクタ電流は約５９ｍＡ（＝Ｖｂｅ／Ｒ３）となり、バイアスは深くなる。これに対して、従来例の増幅器１０１においては、制御電圧Ｖｇｃが約０ＶとなりトランジスタＴＲ１０１がオンする。これにより、トランジスタＴＲ１００のコレクタ電圧Ｖｃは約６．９５Ｖ、ベース電圧Ｖｂは約２．９６Ｖ、エミッタ電圧Ｖｅは約２．０８Ｖ、ベース−エミッタ間の電圧Ｖｂｅは約０．８８Ｖ、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは約４．８７Ｖとなる。この場合は、トランジスタＴＲ１００のコレクタ電流は約６２ｍＡ（＝Ｖｂｅ／Ｒ１０６//Ｒ１０５）となり、バイアスは深くなる。ただし、Ｒ１０６//Ｒ１０５は抵抗Ｒ１０６と抵抗Ｒ１０５の並列抵抗値を示している。
【００２１】
弱電界下と強電界下において上記した図５に示すバイアス条件とされた際の本発明にかかるアンテナ増幅器３と、従来例の増幅器１０１とのＮＦ特性を図６の図表に示す。
図６を参照すると、本発明にかかるアンテナ増幅器３においては弱電界下のバイアス条件とされた際のＮＦは約２．５ｄＢと良好な特性が得られており、強電界下のバイアス条件とされた際においては約３．６ｄＢのＮＦが得られている。これに対して、従来例の増幅器１０１においては弱電界下のバイアス条件とされた際のＮＦは約２．８ｄＢが得られており、強電界下のバイアス条件とされた際においては約３．８ｄＢのＮＦが得られている。このように、本発明にかかる増幅装置１では従来より良好なＮＦ特性が得られていることが分かる。
【００２２】
次に、弱電界下と強電界下において上記した図５に示すバイアス条件とされた際の本発明にかかるアンテナ増幅器３と、従来例の増幅器１０１との歪（ＩＭ３）特性を図７の図表に示す。
図７を参照すると、本発明にかかるアンテナ増幅器３においては弱電界下のバイアス条件とされた際に入力レベルが６０ｄＢの時は約−３９．８ｄＢμＶ、入力レベルが７０ｄＢの時は約−９．８ｄＢμＶ、入力レベルが８０ｄＢの時は約２０．３ｄＢμＶ、入力レベルが９０ｄＢの時は約５１．７ｄＢμＶの歪（ＩＭ３）特性が得られており、強電界下のバイアス条件とされた際においては入力レベルが６０ｄＢの時は約−７２．５ｄＢμＶ、入力レベルが７０ｄＢの時は約−４２．５ｄＢμＶ、入力レベルが８０ｄＢの時は約−１２．５ｄＢμＶ、入力レベルが９０ｄＢの時は約１７．６ｄＢμＶの良好な歪（ＩＭ３）特性が得られている。
【００２３】
これに対して、従来例の増幅器１０１においては弱電界下のバイアス条件とされた際に入力レベルが６０ｄＢの時は約−２３．８ｄＢμＶ、入力レベルが７０ｄＢの時は約１４．１ｄＢμＶ、入力レベルが８０ｄＢの時は約４７．１ｄＢμＶ、入力レベルが９０ｄＢの時は約８７．６ｄＢμＶの劣化した歪（ＩＭ３）特性が得られており、強電界下のバイアス条件とされた際においては入力レベルが６０ｄＢの時は約−５４．６ｄＢμＶ、入力レベルが７０ｄＢの時は約−１６．８ｄＢμＶ、入力レベルが８０ｄＢの時は約１５．３ｄＢμＶ、入力レベルが９０ｄＢの時は約４６．６ｄＢμＶと改善されてはいるものの本発明にかかるアンテナ増幅器３には及ばない歪（ＩＭ３）特性が得られていることがわかる。
上記したように、本発明にかかる増幅装置１においては、弱電界下および強電界下において従来の増幅装置１００より良好なＮＦ特性および歪特性が得られることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
上記説明した本発明にかかる増幅装置は、ＦＭアンテナの受信信号を増幅する増幅装置としたが、これに限ることはなく地上デジタル放送受信アンテナからの受信信号や、種々の放送受信用アンテナの受信信号を増幅する増幅装置とすることができる。
以上の説明では、本発明にかかる増幅装置はアンテナの受信信号を増幅する増幅装置としたが、これに限ることはなく高周波信号一般を増幅する増幅装置に適用することもできる。
【符号の説明】
【００２５】
１ 増幅装置、２ アンテナ、３ アンテナ増幅器、４ 検波回路、１０ ＡＭＰ、１１ バイアスコントロール部、１１ａ スイッチ手段、１１ｂ 第１抵抗、１１ｃ 第２抵抗、１２ 第１フィルタ部、１３ 第２フィルタ部、１００ 増幅装置、１０１ 増幅器、１０２ ゲインコントロール部、１０３ 検波回路、１１１ａ スイッチ、１１１ｂ 第１抵抗、１１１ｃ 第２抵抗、１２０ 第１フィルタ部、１２１ 第２フィルタ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＦ特性および歪特性が良好となるように、信号の入力レベルに応じてバイアスを制御するようにした増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アンテナの小型化が進むにつれアンテナの感度が落ちるため、アンテナの受信信号を増幅器を用いて増幅している。アンテナの受信信号は低レベルとされていることから、この増幅器にはＮＦ（Noise Figure）が低い特性が求められている。しかし、ＮＦ特性が良い増幅器とするには一般的にバイアスを浅くすればよいが、このバイアス条件では、歪特性が悪化し強電界下で歪が大きくなってしまうようになる。これに対して、歪特性がよい増幅器とするには、一般的にバイアスを深くすればよいが、弱電界下でＮＦ特性は劣化するようになる。このため、歪特性も考慮してＮＦ特性が若干劣化するバイアス条件で増幅器を使用するのが一般的とされている。
【０００３】
これを解決するために、従来、バイアス条件を信号の入力レベルに応じて制御することにより、ＮＦ特性および歪特性が良好となるようにした増幅装置が提案されている。この従来の増幅装置の回路構成の概要を図８に示す。
図８に示す従来の増幅装置１００は、入力端子ＩＮに入力された高周波信号を増幅する増幅器１０１と、増幅器１０１から出力された信号のレベルが所定のレベルになるよう制御するゲインコントロール部（Ｇ．Ｃ）１０２と、Ｇ．Ｃ１０２から出力される信号を検波する検波回路１０３とを備えている。Ｇ．Ｃ１０２には、検波回路１０３から出力される入力された高周波信号のレベルに応じた制御電圧Ｖｇｃが印加されており、Ｇ．Ｃ１０２は制御電圧Ｖｇｃによりゲインが制御されている。増幅器１０１は、ＡＭＰ１１０と、ＡＭＰ１１０のバイアスを制御するコントロール回路から構成されている。ＡＭＰ１１０のバイアスを制御するコントロール回路は、ＡＭＰ１１０とアースとの間に設けられており、検波回路１０３から出力される入力信号レベルに応じた制御電圧Ｖｇｃでオン／オフが制御されるスイッチＳＷ１１１ａと、スイッチＳＷ１１１ａに直列に接続されている抵抗１１１ｃと、スイッチＳＷ１１１ａと抵抗１１１ｃとの直列回路に並列に接続されている抵抗１１１ｂとから構成されている。ここで、入力された高周波信号のレベルが小さくて制御電圧Ｖｇｃが高い時はスイッチＳＷ１１１ａはオフし、ＡＭＰ１１０は抵抗１１１ｂだけを介してアースされる。これにより、ＡＭＰ１１０とアースとの間の抵抗値が大きくなって、ＡＭＰ１１０のバイアスが浅くなり、ＮＦ特性が向上するようになる。また、入力された高周波信号のレベルが大きくなって制御電圧Ｖｇｃが低い時はスイッチＳＷ１１１ａはオンし、ＡＭＰ１１０は抵抗１１１ｂと抵抗１１１ｃとの並列回路を介してアースされる。これにより、ＡＭＰ１１０とアースとの間の抵抗値が小さくなって、ＡＭＰ１１０のバイアスが深くなり、歪特性が向上するようになる。
【０００４】
図８に示す従来の増幅装置１００における増幅器１０１の詳細な回路図を図９に示す。
図９に示す従来の増幅器１０１の入力端子ＩＮに入力された高周波信号は、第１フィルタ部（Filter）１２０により不要信号成分が除去され、コンデンサＣ１００を介して増幅用のトランジスタＴＲ１００のベースに入力される。トランジスタＴＲ１００のベース−コレクタ間には、コンデンサＣ１０１とコイルＬ１００との直列回路に抵抗Ｒ１０１を並列に接続し、さらに抵抗Ｒ１００を直列に接続した回路が接続されている。トランジスタＴＲ１００のエミッタとアース間には、コンデンサＣ１０５と抵抗Ｒ１０７との直列回路に、抵抗Ｒ１０６が並列に接続された回路が接続されている。さらに、トランジスタＴＲ１００のコレクタは、コイルＬ１０１と抵抗Ｒ１０２との直列回路を介して電源Ｖｃｃに接続されている。なお、コイルＬ１０１と抵抗Ｒ１０２との接続点とアース間にはバイパスコンデンサＣ１０２が接続され、抵抗Ｒ１０２と電源Ｖｃｃとの接続点とアース間にはバイパスコンデンサＣ１０３が接続されている。そして、トランジスタＴＲ１００により増幅された信号は、コレクタからコンデンサＣ１０４と第２フィルタ部１２１を介して出力端子ＯＵＴから出力される。第２フィルタ部（Filter+Attenuator）１２１は、不要信号成分を除去するフィルタと出力信号レベルを所定レベルに調整するアッテネータとから構成されている。
【０００５】
検波回路１０３からの制御電圧Ｖｇｃは、抵抗Ｒ１０３を介してスイッチング用のトランジスタＴＲ１０１のベース印加される。トランジスタＴＲ１０１のベースは抵抗Ｒ１０５を介してアースされ、そのコレクタは抵抗Ｒ１０５を介してアースされている。そして、トランジスタＴＲ１０１のコレクタは、トランジスタＴＲ１００のエミッタと抵抗Ｒ１０６との接続点に接続されている。なお、抵抗Ｒ１０５の抵抗値は抵抗Ｒ１０６の抵抗値の数分の１の小さな値とされている。
このような増幅装置１００において、入力される高周波信号のレベルが小さい時は、検波回路１０３からの制御電圧Ｖｇｃが高い電圧となる。増幅器１０１に印加される制御電圧Ｖｇｃが高い時は、トランジスタＴＲ１０１のベースにエミッタより高い正電圧が印加されることから、トランジスタＴＲ１０１はオフして、トランジスタＴＲ１００のエミッタは抵抗値の高い抵抗Ｒ１０６のみを介して直流的にアースされることになる。これにより、トランジスタＴＲ１００のコレクタ電流が減少してバイアスが浅くなり、トランジスタＴＲ１００のＮＦ特性が向上するようになる。また、入力される高周波信号のレベルが大きい時は、検波回路１０３からの制御電圧Ｖｇｃは低い電圧となる。増幅器１０１に印加される制御電圧Ｖｇｃが低い時は、トランジスタＴＲ１０１のベースにエミッタより低い正電圧が印加されることから、トランジスタＴＲ１０１はオンして、トランジスタＴＲ１００のエミッタは抵抗Ｒ１０５と抵抗Ｒ１０６の低い抵抗値となる並列回路を介して直流的にアースされることになる。これにより、トランジスタＴＲ１００のコレクタ電流が増加してバイアスが深くなり、トランジスタＴＲ１００の歪特性が向上するようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−３４９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、従来の増幅装置１００においては、入力された高周波信号を増幅して出力するトランジスタと、後段に信号レベルを一定レベルに制御するゲインコントロール回路と、ゲインコントロール回路に制御電圧を印加する検波回路とを備え、検波回路から出力されるゲインコントロール電圧に応じて、トランジスタのバイアス条件を変更してコレクタ電流を変化させるようにしている。
従来の増幅装置１００は、入力される高周波信号のレベルが小さい時はＮＦ特性が向上され、高周波信号のレベルが大きい時は歪特性が向上されるようになるが、増幅装置の使用の態様によっては向上できる電気的特性の割合が不十分になるおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、入力される高周波信号のレベルが小さい時はＮＦ特性を十分に向上することができ、高周波信号のレベルが大きい時は歪特性を十分に向上することができる増幅装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の増幅装置は、ベースとコレクタ間にベースバイアス抵抗が接続され、エミッタにエミッタバイアス抵抗が接続され、前記ベースに入力された高周波信号を増幅して前記コレクタから出力するトランジスタと、該トランジスタの前記コレクタに接続されている負荷手段と電源との間に接続された第１抵抗と、該第１抵抗に並列接続された前記制御電圧に応じてオン／オフするスイッチ手段と第２抵抗との直列回路とからなるバイアスコントロール部と、前記入力された高周波信号のレベルに応じた制御電圧を生成して、前記バイアスコントロール部の前記スイッチ手段に印加して、前記トランジスタのバイアスをコントロールする制御回路とを備え、前記入力された高周波信号のレベルが小さい時は、前記制御電圧により前記スイッチ手段がオフすることにより、前記トランジスタのバイアスが浅くなってＮＦ特性が向上され、前記入力された高周波信号のレベルが大きい時は、前記制御電圧により前記スイッチ手段がオンすることにより、前記トランジスタのバイアスが深くなって歪特性が向上されることを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、トランジスタのコレクタに接続されている負荷手段と電源との間に接続された第１抵抗と、該第１抵抗に並列接続された制御電圧に応じてオン／オフするスイッチ手段と第２抵抗との直列回路とからなるバイアスコントロール部により、前記入力された高周波信号のレベルに応じてトランジスタのバイアスを浅くしたり深くするようにしたので、入力される高周波信号のレベルが小さい時はＮＦ特性を十分に向上することができると共に、高周波信号のレベルが大きい時は歪特性を十分に向上することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例とされる増幅装置の概略の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図２】本発明にかかる増幅装置のバイアスコントロール部の概略の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図３】本発明にかかる増幅装置のアンテナ増幅器の詳細な回路構成を示す回路図である。
【図４】本発明にかかる増幅装置の検波回路およびＡＭＰの詳細な回路構成を示す回路図である。
【図５】本発明にかかる増幅装置におけるアンテナ増幅器のバイアス条件を示す図表である。
【図６】本発明にかかる増幅装置におけるアンテナ増幅器のバイアス条件に応じたＮＦ特性を示す図表である。
【図７】本発明にかかる増幅装置におけるアンテナ増幅器のバイアス条件に応じた歪特性を示す図表である。
【図８】従来の増幅装置の概略の回路構成を示す回路ブロック図である。
【図９】従来の増幅装置における増幅器の詳細な回路構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施例の増幅装置の概略の回路構成を示す回路ブロック図を図１に示す。
図１に示す本発明にかかる増幅装置１は、アンテナ２の受信信号を増幅する増幅装置１とされている。アンテナ２は、例えばＦＭ放送を受信するＦＭアンテナとされ、アンテナ２からの高周波信号とされる受信信号は増幅装置１の入力端子ＩＮに入力されて、アンテナ増幅器３のＡＭＰ１０に入力される。ＡＭＰ１０はトランジスタからなり、ＡＭＰ１０により増幅された受信信号は増幅装置１の出力端子ＯＵＴから出力される。また、ＡＭＰ１０の出力信号は検波回路４により検波されて受信信号のレベルに応じた直流の電圧信号となり、ＡＭＰ５で増幅されて制御電圧Ｖｇｃが生成される。この制御電圧Ｖｇｃはバイアスコントロール部１１に印加される。バイアスコントロール部１１は、印加された制御電圧Ｖｇｃが高い時にはＡＭＰ１０のバイアスを第１バイアス条件とし、印加された制御電圧Ｖｇｃが低い時にはＡＭＰ１０のバイアスを第２バイアス条件とするようバイアスコントロールする。
【００１３】
バイアスコントロール部１１の概略の回路構成を図２に示すが、バイアスコントロール部１１は、電源ＶｃｃとＡＭＰ１０との間に接続されている第１抵抗１１ｂと、この第１抵抗１１ｂに並列に接続されているスイッチ手段ＳＷ１１ａと第２抵抗１１ｃとの直列回路から構成されている。第２抵抗１１ｃの抵抗値は、第１抵抗１１ｂと同じ程度の抵抗値ないし数十分の１の抵抗値とすることができる。例えば、第１抵抗１１ｂを約５００Ωとした時に第２抵抗１１ｃを約２０Ωとすると、アンテナ２からの受信信号が小さい場合と大きい場合とで、以下に述べるトランジスタＴＲ１のバイアス条件を大きく変えることができる。ここで、アンテナ２からの受信信号のレベルが低くて制御電圧Ｖｇｃが低い時には、スイッチ手段ＳＷ１１ａはオフし、アンテナ２からの受信信号のレベルが高く制御電圧Ｖｇｃが高い時にはオンする。スイッチ手段ＳＷ１１ａがオフすると、ＡＭＰ１０は抵抗値の高い第１抵抗１１ｂのみを介して電源Ｖｃｃに接続されるため、ＡＭＰ１０のコレクタ電流が減少して、そのバイアスが浅くなる。この場合は、ＡＭＰ１０のＮＦ特性が向上するようになる。また、スイッチ手段ＳＷ１１ａがオンすると、ＡＭＰ１０は第１抵抗１１ｂと第２抵抗との並列回路を介して電源Ｖｃｃに接続されるため、その抵抗値は約１９ΩとなってＡＭＰ１０のコレクタ電流が増大して、そのバイアスが深くなる。この場合は、ＡＭＰ１０の歪特性が向上するようになる。
【００１４】
次に、本発明にかかる増幅装置１におけるアンテナ増幅器３の詳細な回路構成を示す回路図を図３に示す。
図３に示すようにアンテナ増幅器３はＡＭＰ１０とバイアスコントロール部１１とからなる。ＡＭＰ１０において、入力端子ＩＮに入力されたアンテナ２からの受信信号は、第１フィルタ部（Filter）１２により不要信号成分が除去され、カップリング用のコンデンサＣ１を介して増幅用のＮＰＮ型とされたトランジスタＴＲ１のベースに入力される。トランジスタＴＲ１のベース−コレクタ間には、コンデンサＣ２とコイルＬ１との直列共振回路にダンプ用の抵抗Ｒ２を並列に接続し、さらに抵抗Ｒ１を直列に接続した回路が接続されている。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２はベースバイアス用の抵抗となる。トランジスタＴＲ１のエミッタとアース間には、エミッタバイアス抵抗とされる抵抗Ｒ３と、この抵抗Ｒ３に並列にバイパス用のコンデンサＣ４と受信信号のゲインを調整する抵抗Ｒ４との直列回路が接続されている。さらに、トランジスタＴＲ１のコレクタと電源Ｖｃｃとの間には、負荷用のコイルＬ２にバイアスコントロール部１１が直列に接続されている。なお、コイルＬ２とバイアスコントロール部１１との接続点とアース間にはバイパスコンデンサＣ３が接続されている。そして、トランジスタＴＲ１により増幅された信号は、コレクタからカップリング用のコンデンサＣ５と第２フィルタ部１３を介して出力端子ＯＵＴから出力される。第２フィルタ部（Filter+Attenuator）１３は、不要信号成分を除去するフィルタと出力信号レベルを所定レベルに調整するアッテネータとから構成されている。
【００１５】
バイアスコントロール部１１は、電源ＶｃｃとコイルＬ２との間に接続された第１抵抗１１ｂに相当する抵抗Ｒ９と、この抵抗Ｒ９に並列に接続されたスイッチ手段ＳＷ１１ａに相当するスイッチング用のトランジスタＴＲ３と第２抵抗１１ｃに相当する抵抗Ｒ８との直列回路を備えている。トランジスタＴＲ３はＰＮＰ型とされ、そのベースは抵抗Ｒ７を介してＮＰＮ型のスイッチング用のトランジスタＴＲ２のコレクタに接続されている。トランジスタＴＲ２のエミッタはアースに接続されており、そのコレクタは抵抗Ｒ６を介して電源Ｖｃｃに接続されている。そして、トランジスタＴＲ２のベースに抵抗Ｒ５を介してＡＭＰ５からの制御電圧Ｖｇｃが印加されている。なお、抵抗Ｒ８の抵抗値は、抵抗Ｒ９の抵抗値の数十分の１とされており、例えば、抵抗Ｒ８は約５００Ωとされ、抵抗Ｒ９は約２０Ωとされている。
【００１６】
アンテナ増幅器３の動作を説明すると、増幅装置１に入力されるアンテナ２からの受信信号のレベルが小さい時は、検波回路４で検波されてＡＭＰ５で増幅された制御電圧Ｖｇｃはほぼ０ボルトの低い電圧となる。アンテナ増幅器３に印加される制御電圧Ｖｇｃが低い時は、トランジスタＴＲ２のベースにはエミッタとほぼ同じ０ボルトが印加されることから、トランジスタＴＲ２はオフして、トランジスタＴＲ３のベースはほぼ電源Ｖｃｃの電圧となることからトランジスタＴＲ３もオフする。すると、トランジスタＴＲ１のコレクタは抵抗値の高い抵抗Ｒ９のみを介して電源Ｖｃｃに接続されることになる。これにより、トランジスタＴＲ１のコレクタ電流が減少してバイアスが浅くなり、トランジスタＴＲ１のＮＦ特性が向上するようになる。また、増幅装置１に入力されるアンテナ２からの受信信号のレベルが大きい時は、検波回路４で検波されてＡＭＰ５で増幅された制御電圧Ｖｇｃは高い電圧となる。アンテナ増幅器３に印加される制御電圧Ｖｇｃが高い時は、トランジスタＴＲ２のベースにエミッタより高い正電圧が印加されることから、トランジスタＴＲ２はオンして、そのコレクタ電圧はほぼアース電位に等しくなる。これにより、トランジスタＴＲ３のベース電圧がほぼアース電位となることから、トランジスタＴＲ３もオンするようになる。すると、トランジスタＴＲ１のコレクタは抵抗Ｒ９と抵抗Ｒ８との低い抵抗値となる並列回路を介して電源Ｖｃｃに接続されることになる。これにより、トランジスタＴＲ１のコレクタ電流が増大してバイアスが深くなり、トランジスタＴＲ１の歪特性が向上するようになる。
【００１７】
次に、本発明にかかる増幅装置１の検波回路４とＡＭＰ５の詳細な回路構成を示す回路図を図４に示す。
図４において、検波回路４の入力端子ＩＮにはＡＭＰ１０からの出力信号が入力され、抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０の直列回路を介して検波用の第１ダイオードＤ１のカソードと第２ダイオードＤ２のアノードに入力される。抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０との接続点とアース間に抵抗Ｒ１１が接続されており、第１ダイオードＤ１のアノードはアースされている。また、第２ダイオードＤ２のカソードは抵抗Ｒ１３を介してＯＰアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に接続されている。第２ダイオードＤ２のカソードと抵抗Ｒ１３との接続点とアース間にはコンデンサＣ１１と抵抗Ｒ１２が並列に接続されている。ＯＰ１の出力端子と反転入力端子（−）との間には負帰還用の抵抗Ｒ１４とコンデンサＣ１２の並列回路が接続されている。また、ＯＰ１の非反転入力端子とアース間に抵抗Ｒ１５が接続されている。コンデンサＣ１０，Ｃ１１とダイオードＤ１，Ｄ２により倍電圧検波回路が構成されており、この倍電圧検波回路により検波されたＡＭＰ１０からの出力信号がＯＰ１で増幅されて制御電圧Ｖｇｃが生成されている。
【００１８】
次に、本発明にかかる増幅装置１のアンテナ２からの受信信号が小さい場合と大きい場合におけるアンテナ増幅器３のバイアス条件を、従来例の増幅装置１００の入力される高周波信号が小さい場合と大きい場合における増幅器１０１のバイアス条件と対比した図表を図５に示す。なお、図５に示す図表においては受信信号が小さい場合および高周波信号が小さい場合を弱電界下として示し、受信信号が大きい場合および高周波信号が大きい場合を強電界下として示している。また、本発明にかかる増幅装置１においてはトランジスタＴＲ２，３がオフとなる制御電圧Ｖｇｃに固定された場合が弱電界下の数値となり、トランジスタＴＲ２，３がオンとなる制御電圧Ｖｇｃに固定された場合が強電界下の数値となっている。そして、従来の増幅装置１００においてはトランジスタＴＲ１０１がオフとなる制御電圧Ｖｇｃに固定された場合が弱電界下の数値となり、トランジスタＴＲ１０１がオンとなる制御電圧Ｖｇｃに固定された場合が強電界下の数値となっている。
また、この図５に示すバイアス条件は、図３に示す本発明にかかるアンテナ増幅器３において、電源Ｖｃｃが約８Ｖ、コンデンサＣ１を約１０００ｐＦ、抵抗Ｒ１を約３６０Ω、抵抗Ｒ２を約１０ｋΩ、コンデンサＣ２を約１０００ｐＦ、コイルＬ１を約１０ｎＨ、抵抗Ｒ３を約１８Ω、抵抗Ｒ４を約７．５Ω、コンデンサＣ４を約１０００ｐＦ、コイルＬ２を約６．８μＨ、コンデンサＣ３を約０．１μＦ、抵抗Ｒ５を約１ＭΩ、抵抗Ｒ６を約４７０ｋΩ、抵抗Ｒ７を約３ｋΩ、抵抗Ｒ８を約２０Ω、抵抗Ｒ９を約５００Ω、コンデンサＣ６を約０．１μＦとした時のバイアス条件とされている。さらに、図５に示すバイアス条件は、図９に示す従来例の増幅器１０１において、電源Ｖｃｃが約８Ｖ、コンデンサＣ１００を約１０００ｐＦ、抵抗Ｒ１００を約３６０Ω、抵抗Ｒ１０１を約１０ｋΩ、コンデンサＣ１０１を約１０００ｐＦ、コイルＬ１００を約１０ｎＨ、抵抗Ｒ１０３を約１ｋΩ、抵抗Ｒ１０４を約５００ｋΩ、抵抗Ｒ１０５を約３６Ω、抵抗Ｒ１０６を約５１３Ω、抵抗Ｒ１０７を約７．５Ω、コンデンサＣ１０５を約１０００ｐＦ、コイルＬ１０１を約６．８μＨ、コンデンサＣ１０２を約０．１μＦ、抵抗Ｒ１０２を約５Ω、コンデンサＣ１０３を約０．１μＦとした時のバイアス条件とされている。
【００１９】
図５を参照すると、弱電界下の場合は、本発明にかかる増幅装置１において制御電圧Ｖｇｃが約０ＶとなりトランジスタＴＲ１のコレクタ電圧Ｖｃは約１．７４Ｖ、ベース電圧Ｖｂは約１．０２Ｖ、エミッタ電圧Ｖｅは約０．２２Ｖ、ベース−エミッタ間の電圧Ｖｂｅは約０．８０Ｖ、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは約１．５２Ｖとなる。この場合は、トランジスタＴＲ１のコレクタ電流は約１２．２ｍＡ（＝Ｖｂｅ／Ｒ３）となり、バイアスは浅くなる。これに対して、従来例の増幅器１０１においては、制御電圧Ｖｇｃが約８ＶとなりトランジスタＴＲ１００のコレクタ電圧Ｖｃは約７．７８Ｖ、ベース電圧Ｖｂは約７．０６Ｖ、エミッタ電圧Ｖｅは約６．２７Ｖ、ベース−エミッタ間の電圧Ｖｂｅは約０．７９Ｖ、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは約１．５１Ｖとなる。この場合は、トランジスタＴＲ１００のコレクタ電流は約１２．２ｍＡ（＝Ｖｂｅ／Ｒ１０６）となり、バイアスは浅くなる。
【００２０】
また、図５を参照すると、強電界下の場合は、本発明にかかる増幅装置１において制御電圧Ｖｇｃが約３ＶとなりトランジスタＴＲ２，ＴＲ３はオンする。これにより、トランジスタＴＲ１のコレクタ電圧Ｖｃは約５．９３Ｖ、ベース電圧Ｖｂは約１．９３Ｖ、エミッタ電圧Ｖｅは約１．０６Ｖ、ベース−エミッタ間の電圧Ｖｂｅは約０．８７Ｖ、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは約４．８７Ｖとなる。この場合は、トランジスタＴＲ１のコレクタ電流は約５９ｍＡ（＝Ｖｂｅ／Ｒ３）となり、バイアスは深くなる。これに対して、従来例の増幅器１０１においては、制御電圧Ｖｇｃが約０ＶとなりトランジスタＴＲ１０１がオンする。これにより、トランジスタＴＲ１００のコレクタ電圧Ｖｃは約６．９５Ｖ、ベース電圧Ｖｂは約２．９６Ｖ、エミッタ電圧Ｖｅは約２．０８Ｖ、ベース−エミッタ間の電圧Ｖｂｅは約０．８８Ｖ、コレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは約４．８７Ｖとなる。この場合は、トランジスタＴＲ１００のコレクタ電流は約６２ｍＡ（＝Ｖｂｅ／Ｒ１０６//Ｒ１０５）となり、バイアスは深くなる。ただし、Ｒ１０６//Ｒ１０５は抵抗Ｒ１０６と抵抗Ｒ１０５の並列抵抗値を示している。
【００２１】
弱電界下と強電界下において上記した図５に示すバイアス条件とされた際の本発明にかかるアンテナ増幅器３と、従来例の増幅器１０１とのＮＦ特性を図６の図表に示す。
図６を参照すると、本発明にかかるアンテナ増幅器３においては弱電界下のバイアス条件とされた際のＮＦは約２．５ｄＢと良好な特性が得られており、強電界下のバイアス条件とされた際においては約３．６ｄＢのＮＦが得られている。これに対して、従来例の増幅器１０１においては弱電界下のバイアス条件とされた際のＮＦは約２．８ｄＢが得られており、強電界下のバイアス条件とされた際においては約３．８ｄＢのＮＦが得られている。このように、本発明にかかる増幅装置１では従来より良好なＮＦ特性が得られていることが分かる。
【００２２】
次に、弱電界下と強電界下において上記した図５に示すバイアス条件とされた際の本発明にかかるアンテナ増幅器３と、従来例の増幅器１０１との歪（ＩＭ３）特性を図７の図表に示す。
図７を参照すると、本発明にかかるアンテナ増幅器３においては弱電界下のバイアス条件とされた際に入力レベルが６０ｄＢの時は約−３９．８ｄＢμＶ、入力レベルが７０ｄＢの時は約−９．８ｄＢμＶ、入力レベルが８０ｄＢの時は約２０．３ｄＢμＶ、入力レベルが９０ｄＢの時は約５１．７ｄＢμＶの歪（ＩＭ３）特性が得られており、強電界下のバイアス条件とされた際においては入力レベルが６０ｄＢの時は約−７２．５ｄＢμＶ、入力レベルが７０ｄＢの時は約−４２．５ｄＢμＶ、入力レベルが８０ｄＢの時は約−１２．５ｄＢμＶ、入力レベルが９０ｄＢの時は約１７．６ｄＢμＶの良好な歪（ＩＭ３）特性が得られている。
【００２３】
これに対して、従来例の増幅器１０１においては弱電界下のバイアス条件とされた際に入力レベルが６０ｄＢの時は約−２３．８ｄＢμＶ、入力レベルが７０ｄＢの時は約１４．１ｄＢμＶ、入力レベルが８０ｄＢの時は約４７．１ｄＢμＶ、入力レベルが９０ｄＢの時は約８７．６ｄＢμＶの劣化した歪（ＩＭ３）特性が得られており、強電界下のバイアス条件とされた際においては入力レベルが６０ｄＢの時は約−５４．６ｄＢμＶ、入力レベルが７０ｄＢの時は約−１６．８ｄＢμＶ、入力レベルが８０ｄＢの時は約１５．３ｄＢμＶ、入力レベルが９０ｄＢの時は約４６．６ｄＢμＶと改善されてはいるものの本発明にかかるアンテナ増幅器３には及ばない歪（ＩＭ３）特性が得られていることがわかる。
上記したように、本発明にかかる増幅装置１においては、弱電界下および強電界下において従来の増幅装置１００より良好なＮＦ特性および歪特性が得られることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
上記説明した本発明にかかる増幅装置は、ＦＭアンテナの受信信号を増幅する増幅装置としたが、これに限ることはなく地上デジタル放送受信アンテナからの受信信号や、種々の放送受信用アンテナの受信信号を増幅する増幅装置とすることができる。
以上の説明では、本発明にかかる増幅装置はアンテナの受信信号を増幅する増幅装置としたが、これに限ることはなく高周波信号一般を増幅する増幅装置に適用することもできる。
【符号の説明】
【００２５】
１ 増幅装置、２ アンテナ、３ アンテナ増幅器、４ 検波回路、１０ ＡＭＰ、１１ バイアスコントロール部、１１ａ スイッチ手段、１１ｂ 第１抵抗、１１ｃ 第２抵抗、１２ 第１フィルタ部、１３ 第２フィルタ部、１００ 増幅装置、１０１ 増幅器、１０２ ゲインコントロール部、１０３ 検波回路、１１１ａ スイッチ、１１１ｂ 第１抵抗、１１１ｃ 第２抵抗、１２０ 第１フィルタ部、１２１ 第２フィルタ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースとコレクタ間にベースバイアス抵抗が接続され、エミッタにエミッタバイアス抵抗が接続され、前記ベースに入力された高周波信号を増幅して前記コレクタから出力するトランジスタと、
該トランジスタの前記コレクタに接続されている負荷手段と電源との間に接続された第１抵抗と、該第１抵抗に並列接続された前記制御電圧に応じてオン／オフするスイッチ手段と第２抵抗との直列回路とからなるバイアスコントロール部と、
前記入力された高周波信号のレベルに応じた制御電圧を生成して、前記バイアスコントロール部の前記スイッチ手段に印加して、前記トランジスタのバイアスをコントロールする制御回路とを備え、
前記入力された高周波信号のレベルが小さい時は、前記制御電圧により前記スイッチ手段がオフすることにより、前記トランジスタのバイアスが浅くなってＮＦ特性が向上され、前記入力された高周波信号のレベルが大きい時は、前記制御電圧により前記スイッチ手段がオンすることにより、前記トランジスタのバイアスが深くなって歪特性が向上されることを特徴とする増幅装置。
【請求項２】
前記第２抵抗の抵抗値が、前記第１抵抗の抵抗値の数十分の１の値とされていることを特徴とする請求項１記載の増幅装置。
【請求項３】
前記入力された高周波信号のレベルが小さい時は前記制御電圧が約０ボルトとされ、前記入力された高周波信号のレベルが大きい時は前記制御電圧が数ボルトとされ、約０ボルトの前記制御電圧によりオフすると共に、数ボルトの前記制御電圧によりオンする第２スイッチ手段により、前記スイッチ手段のオン／オフが制御されることを特徴とする請求項１または２記載の増幅装置。
【請求項１】
ベースとコレクタ間にベースバイアス抵抗が接続され、エミッタにエミッタバイアス抵抗が接続され、前記ベースに入力された高周波信号を増幅して前記コレクタから出力するトランジスタと、
該トランジスタの前記コレクタに接続されている負荷手段と電源との間に接続された第１抵抗と、該第１抵抗に並列接続された前記制御電圧に応じてオン／オフするスイッチ手段と第２抵抗との直列回路とからなるバイアスコントロール部と、
前記入力された高周波信号のレベルに応じた制御電圧を生成して、前記バイアスコントロール部の前記スイッチ手段に印加して、前記トランジスタのバイアスをコントロールする制御回路とを備え、
前記入力された高周波信号のレベルが小さい時は、前記制御電圧により前記スイッチ手段がオフすることにより、前記トランジスタのバイアスが浅くなってＮＦ特性が向上され、前記入力された高周波信号のレベルが大きい時は、前記制御電圧により前記スイッチ手段がオンすることにより、前記トランジスタのバイアスが深くなって歪特性が向上されることを特徴とする増幅装置。
【請求項２】
前記第２抵抗の抵抗値が、前記第１抵抗の抵抗値の数十分の１の値とされていることを特徴とする請求項１記載の増幅装置。
【請求項３】
前記入力された高周波信号のレベルが小さい時は前記制御電圧が約０ボルトとされ、前記入力された高周波信号のレベルが大きい時は前記制御電圧が数ボルトとされ、約０ボルトの前記制御電圧によりオフすると共に、数ボルトの前記制御電圧によりオンする第２スイッチ手段により、前記スイッチ手段のオン／オフが制御されることを特徴とする請求項１または２記載の増幅装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−３４０５４（Ｐ２０１３−３４０５４Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８２０５（Ｐ２０１１−１６８２０５）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００１６５８４８）原田工業株式会社 (78)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００１６５８４８）原田工業株式会社 (78)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]