受信機入力回路
【課題】周波数選択回路１と高周波入力段３間に２端子型浮動負性抵抗回路２を接続し、その負性抵抗により周波数選択回路１に形成される抵抗成分を打ち消すことにより受信機入力回路における雑音指数を大幅に低減できる受信機入力回路を提供する。
【解決手段】受信した高周波信号を選択する周波数選択回路１と、周波数選択回路１で選択した高周波信号を供給する高周波入力段３とを備える受信機入力回路において、周波数選択回路１と高周波入力段３間に２端子型浮動負性抵抗回路２を接続し、２端子型浮動負性抵抗回路２の負性抵抗により周波数選択回路１に形成される抵抗成分を打ち消すようにした。
【解決手段】受信した高周波信号を選択する周波数選択回路１と、周波数選択回路１で選択した高周波信号を供給する高周波入力段３とを備える受信機入力回路において、周波数選択回路１と高周波入力段３間に２端子型浮動負性抵抗回路２を接続し、２端子型浮動負性抵抗回路２の負性抵抗により周波数選択回路１に形成される抵抗成分を打ち消すようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信機入力回路に係り、特に、受信した高周波信号を選択する周波数選択回路とそれに次続される高周波入力段との間に２端子型浮動負性抵抗回路を接続し、その２端子型浮動負性抵抗回路の負性抵抗により受信機入力回路における雑音指数を低減させるようにした受信機入力回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、受信機入力回路には、受信の対象となる高周波信号周波数や受信の対象となる信号周波数帯域によって種々の回路形式のものが用いられているが、大別すると、次の２つの回路方式のものに集約される。その第１の回路方式は、同調回路とインピーダンス整合回路とによって構成されるもので、アンテナで受信した高周波信号をインピーダンス整合回路を介して同調回路に供給する回路方式のものであり、その第２の回路方式は、広帯域ローパスフィルタや広帯域バンドパスフィルタ等の集中定数フィルタによって構成するもので、受信した高周波信号に設定される精密な周波数選択特性は、受信機入力回路でなく、中間周波数選択段の特性に委ねるようした回路方式のものである。
【０００３】
この場合、前記第１の回路方式は、以前から受信機入力回路によく用いられているもので、受信機入力回路における周波数選択特性が良好であり、受信機入力回路における雑音指数を比較的低くすることができるものである。これに対して、前記第２の回路方式は、近年になって多く用いられるようになったもので、多数の局から送信される無線周波数信号に対して総合的な受信機能を備えているものであって、同調回路を使用した第１の回路方式のものではその同調回路の同調周波数の設定を可変容量ダイオードの容量変化によって賄うことが難しく、そのために同調回路を用いる代わりに広帯域ローパスフィルタや広帯域バンドパスフィルタ等の集中定数フィルタを用いているもので、最近ではこの第２の回路方式が主流になりつつある。
【０００４】
ところで、周波数選択回路とそれに続く高周波入力段とを備える受信機入力回路は、受信機入力回路における雑音指数をＦとしたとき、受信機内に発生する雑音電圧は、雑音指数Ｆの平方根（√Ｆ）によって表される。このため、受信機入力回路における雑音指数Ｆは、できるだけ低い値に抑えられるような周波数選択回路の回路構成を採用すれば、受信機内に発生する雑音電圧の含有比を少なくした有効信号成分を得ることが可能になる。
【０００５】
この場合、通常の受信機入力回路は、各部のインピーダンスを等価抵抗で現わした抵抗等価回路を用いて雑音指数Ｆを算出することができるもので、図５は、かかる既知の受信機入力回路における雑音指数Ｆを算出するための抵抗等価回路図である。
【０００６】
図５において、ＲS は信号源内部抵抗であり、Ｒ0 は負荷抵抗であり、また、ＲN は等価雑音抵抗であって、受信機入力回路における雑音指数Ｆは、次式（１）により表される。
【数１】
【０００７】
通常、受信機入力回路においては、信号源内部抵抗ＲS と負荷抵抗Ｒ0 とがインピーダンス整合状態にして使用するので、ＲS ＝Ｒ0 であり、この関係を式（１）に入れると、次式（２）のようになる。
【数２】
【０００８】
なお、前記式（１）における信号源内部抵抗ＲS は、周波数選択回路が第１の回路方式により構成されている場合、その給電線インピーダンスをｒS 、給電線から同調回路への昇圧比をｍとしたとき、その２次側に換算した値（ＲS ＝ｍ2 ｒS ）に設定され、負荷抵抗Ｒ0 は、同調回路の共振インピーダンスを示すものである。一方、周波数選択回路が第２の回路方式により構成されている場合、負荷抵抗Ｒ0 は、広帯域フィルタの終端抵抗を示すものである。また、等価雑音抵抗ＲN は、高周波入力段及びその後段側に発生する全雑音を高周波入力段の入力端子に換算した等価雑音抵抗であり、周波数選択回路の構成に係りなく、ほぼ一定の値を示すものである。
【０００９】
実際に用いられている周波数選択回路においては、同調回路が用いられている第１の回路方式の場合、同調回路が同調しているときに負荷抵抗Ｒ0 がかなり高い値を示すものであるのに対し、等価雑音抵抗ＲN が受信機の回路構成によってほぼ固有の値を示すものであるため、前記式（２）における抵抗比（４ＲN ／ＲS ）の値を比較的小さくすることが可能にはなるが、広帯域フィルタが用いられている第２の回路方式の場合、その終端抵抗は例えば７５Ωというように自ずと決められた低い値になることから、前記式（２）における抵抗比（４ＲN ／ＲS ）の値を小さくすることはできないものである。この結果、周波数選択回路にいずれの回路方式を採用したとしても、受信機入力回路における雑音指数Ｆは、限られた範囲内の値になり、大幅な低減をすることはできない。
【特許文献１】使用する特許文献はなし
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
既知の受信機入力回路は、前述のように、周波数選択回路として、同調回路を用いたとき、または、広帯域フィルタを用いたときのいずれの回路方式であっても、受信機入力回路における雑音指数Ｆを大幅に低減させることはできない。そのため、受信機の分野においては、受信機入力回路における雑音指数Ｆを低減することに自ずと限界があることから、その雑音指数Ｆをより低減させることが重要な解決すべき課題になっている。
【００１１】
本発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたもので、その目的は、周波数選択回路と高周波入力段との間に２端子型浮動負性抵抗回路を接続し、その負性抵抗により周波数選択回路に形成される抵抗成分を打ち消すことにより、雑音指数を大幅に低減させることを可能にした受信機入力回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明による受信機入力回路は、アンテナで受信した高周波信号を選択する周波数選択回路と、周波数選択回路で選択した高周波信号を供給する高周波入力段とを備える受信機入力回路において、周波数選択回路と高周波入力段との間に２端子型浮動負性抵抗回路を接続し、２端子型浮動負性抵抗回路の負性抵抗により周波数選択回路に形成される抵抗成分を打ち消すようにした構成手段を具備する。
【００１３】
前記構成手段における２端子型浮動負性抵抗回路は、第１端子と第２端子を有する２端子型のもので、第１端子と第２端子との間に直列接続された第１抵抗、第２抵抗、第３抵抗、第４抵抗及び第５抵抗と、第１端子に第１入力が、第１抵抗と第２抵抗との接続点に出力が、第２抵抗と第３抵抗との接続点に第２入力がそれぞれ接続された第１オペアンプと、第３抵抗と第４抵抗との接続点に第１入力が、第４抵抗と第５抵抗との接続点に出力が、第２端子に第２入力がそれぞれ接続された第２オペアンプとで構成されるものであることが好ましい。
【００１４】
この場合、前記２端子型浮動負性抵抗回路は、第３抵抗の抵抗値を選択することによりその負性抵抗値を調整できるものである。
【００１５】
また、前記構成手段における周波数選択回路は、受信した高周波信号の中の選択された周波数信号に同調するＬＣ同調回路と、そのＬＣ同調回路のインダクタのタップ点とアンテナとの間に接続された結合素子とからなり、周波数選択回路における抵抗成分は信号源内部抵抗と負荷抵抗との並列抵抗である。
【００１６】
さらに、前記構成手段における周波数選択回路は、受信した高周波信号の中の選択された周波数信号帯域を選択する広帯域フィルタ回路と、その広帯域フィルタ回路の出力端を終端する整合抵抗とからなり、前記周波数選択回路における前記抵抗成分は前記整合抵抗である。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明による受信機入力回路によれば、周波数選択回路と高周波入力段との間に２端子型浮動負性抵抗回路を接続配置し、その２端子型浮動負性抵抗回路が呈する負性抵抗によって周波数選択回路に形成される抵抗成分を打ち消すようにしているので、受信機入力回路における雑音指数は、等価雑音抵抗を含んだ項だけになってその他の項は打ち消され、その結果、受信機入力回路における雑音指数をこれまでのこの種の受信機入力回路に比べて大幅に低減することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明による受信機入力回路の第１の実施の形態を示すもので、その回路構成を示す回路図である。
【００２０】
図１に示されるように、この第１の実施の形態に係る受信機入力回路は、周波数選択回路１と、２端子型浮動負性抵抗回路２と、高周波入力段３とからなっている。そして、周波数選択回路１は、入力端１（１）が図示されていない受信アンテナに接続され、出力端１（２）が２端子型浮動負性抵抗回路２の第１端子２（１）に接続される。２端子型浮動負性抵抗回路２は、第２端子２（２）が高周波入力段３の入力端３（１）に接続される。
【００２１】
この場合、周波数選択回路１は、インピーダンス整合用可変容量素子４と、タップ付きインダクタ６及び電圧制御ダイオードからなる可変容量素子７の並列接続回路で構成された同調回路５とからなっており、前述の第１の回路方式に該当するものである。２端子型浮動負性抵抗回路２は、第１抵抗８、第２抵抗９、第３抵抗１０、第４抵抗１１、第５抵抗１２と、第１オペアンプ１３及び第２オペアンプ１４からなっている。また、高周波入力段３は、この例の場合、高周波増幅段を構成するもので、初段増幅段である入力トランジスタ３（２）だけが図示されており、それ以外の構成素子及び回路構成は図示を省略している。
【００２２】
周波数選択回路１において、インピーダンス整合用結合容量素子４は、一端が図示されていない受信アンテナに接続され、他端がインダクタ６のタップに接続される。また、２端子型浮動負性抵抗回路２は、第１端子２（１）と第２端子２（２）との間に、第１抵抗８、第２抵抗９、第３抵抗１０、第４抵抗１１、第５抵抗１２がこの順序で直列接続され、第１オペアンプ１３は、非反転（第１）入力（＋）が第１端子２（１）に接続され、出力が第１抵抗８と第２抵抗９との接続点に接続され、反転（第２）入力（−）が第２抵抗９と第３抵抗１０との接続点に接続され、第２オペアンプ１４は、非反転（第１）入力（＋）が第３抵抗１０と第４抵抗１１との接続点に接続され、出力が第４抵抗１１と第５抵抗１２の接続点に接続され、反転（第２）入力が第２端子２（２）に接続される。
【００２３】
前記構成を具備する第１の実施の形態の受信機入力回路は、次のように動作する。
【００２４】
始めに、２端子型浮動負性抵抗回路２において負性抵抗が形成される経緯について説明する。
【００２５】
図３は、図１に図示された受信機入力回路から２端子型浮動負性抵抗回路２の部分を抜き出して示したもので、２端子型浮動負性抵抗回路２の動作説明図である。
【００２６】
なお、図３において、図１に図示された構成要素と同じ構成要素については同じ記号を付し、それらの構成要素についての説明は省略している。
【００２７】
この２端子型浮動負性抵抗回路２は、第１オペアンプ１３及び第２オペアンプ１４としてオープンループ利得の極めて大きなものを使用する。また、第１抵抗８と第２抵抗９の各抵抗値を同じ抵抗値Ｒ1 に選び、第３抵抗１０の抵抗値をＲX とし、第４抵抗１１と第５抵抗１２の各抵抗値を同じ抵抗値Ｒ2 に選んでいる。この２端子型浮動負性抵抗回路２において、第３抵抗１０の中間点が電圧基準点であると考えたとき、この電圧基準点に対する第１端子２（１）の信号電圧をｅi 、この電圧基準点に対する第１オペアンプ１３の出力に生じる信号電圧をｅo とすると、両者ｅi 、ｅo の関係は、
【数３】
【００２８】
で表わすことができる。
【００２９】
また、第３抵抗１０を流れる信号電流をｉ、第１端子２（１）と電圧基準点との間の入力抵抗をｒinとすれば、
【数４】
【００３０】
になる。
【００３１】
これらの関係から２端子型浮動負性抵抗回路２における本来の入力抵抗をＲinとすれば、その入力抵抗Ｒinは、第１端子２（１）と電圧基準点との間の入力抵抗ｒinの２倍になるので、本来の入力抵抗Ｒin＝−ＲX になり、第３抵抗１０の抵抗値ＲX に依存した負性抵抗（−ＲX ）を得ることができる。
【００３２】
次に、図４は、周波数選択回路１と高周波入力段３との間に２端子型浮動負性抵抗回路２が接続された第１の実施の形態による受信機入力回路における雑音指数Ｆを算出するための抵抗等価回路図である。
【００３３】
図４において、周波数選択回路１における信号源内部抵抗ＲS 、負荷抵抗Ｒ0 の各設定、及び、高周波入力段３以降の各回路における等価雑音抵抗ＲN の設定は、既に述べた図５における信号源内部抵抗ＲS 、負荷抵抗Ｒ0 の各設定及び高周波入力段３以降の各回路における等価雑音抵抗ＲN の設定と同じであり、この他に、抵抗等価回路図には２端子型浮動負性抵抗回路２における負性抵抗（−ＲN ）が接続配置されている。
【００３４】
そして、第１の実施の形態に係る受信機入力回路における雑音指数Ｆは、次式（５）により算出される。
【数５】
【００３５】
この場合も、前記式（５）において、受信機入力回路においては、信号源内部抵抗ＲS と負荷抵抗Ｒ0 とがインピーダンス整合状態にして使用するので、ＲS ＝Ｒ0 であり、この関係を式（５）に入れると、次式（６）のようになる。
【数６】
【００３６】
また、第１の実施の形態に係る受信機入力回路においては、２端子型浮動負性抵抗回路２で形成される負性抵抗（−ＲN ）の値を調整し、前記式（６）における等価雑音抵抗ＲN を含んだ項を除いたそれ以外の項が打ち消しあうように、具体的には、
【数７】
【００３７】
すなわち、
【数８】
【００３８】
になるように負性抵抗（−ＲN ）の値を調整すれば、第１の実施の形態に係る受信機入力回路における雑音指数Ｆは、Ｆ＝４ＲN ／ＲS になって、等価雑音抵抗ＲN を含んだ項以外の項は打ち消され、受信機入力回路における雑音指数Ｆを既知のこの種の受信機入力回路における雑音指数に比べて大幅に低減させることができる。
【００３９】
次に、図２は、本発明による受信機入力回路の第２の実施の形態を示すもので、その回路構成を示す回路図である。
【００４０】
図２に示されるように、この第２の実施の形態に係る受信機入力回路は、第１の実施の形態に係る受信機入力回路と同じように、周波数選択回路１と、２端子型浮動負性抵抗回路２と、高周波入力段３とからなっており、また、第１の実施の形態に係る受信機入力回路と同じように、周波数選択回路１は、入力端１（１）が図示されていない受信アンテナに接続され、出力端１（２）が２端子型浮動負性抵抗回路２の第１端子２（１）に接続される。２端子型浮動負性抵抗回路２は、第２端子２（２）が高周波入力段３の入力端３（１）に接続される。
【００４１】
この第２の実施の形態に係る受信機入力回路は、第１の実施の形態に係る受信機と比べると、周波数選択回路１の内部構成だけが異なっており、２端子型浮動負性抵抗回路２の内部構成及び高周波入力段３の内部構成は第１の実施の形態に係る受信機の２端子型浮動負性抵抗回路２及び高周波入力段３の各内部構成と同じである。すなわち、第２の実施の形態に係る受信機入力回路における周波数選択回路１は、信号経路に直列接続された第１の容量素子１６及び第１のインダクタ１７と、信号経路と接地（基準電位）点間に並列接続された第２のインダクタ１８、第２の容量素子１９及び終端抵抗２０とからなっており、広帯域バンドパスフィルタを構成するもので、前述の第２の回路方式に該当するものである。
【００４２】
なお、前述のように、２端子型浮動負性抵抗回路２の内部構成及び高周波入力段３の内部構成は、第１の実施の形態に係る受信機の２端子型浮動負性抵抗回路２及び高周波入力段３の各内部構成と同じである。このため、第２の実施の形態に係る受信機入力回路においては、図１に図示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付け、それらの構成要素に関する説明は省略する。
【００４３】
第２の実施の形態に係る受信機入力回路の動作は、基本的に第１の実施の形態に係る受信機入力回路の動作と同じであり、また、第２の実施の形態に係る受信機入力回路における雑音指数Ｆを算出するための抵抗等価回路も第１の実施の形態に係る受信機入力回路のにおける雑音指数Ｆを算出するための抵抗等価回路と同じになり、第２の実施の形態に係る受信機入力回路における雑音指数Ｆを設定する要件についても、第１の実施の形態に係る受信機入力回路における雑音指数Ｆを設定する要件とほぼ同じ要件を設定するようにしている。このため、第２の実施の形態に係る受信機入力回路においても、その雑音指数Ｆを既知のこの種の受信機入力回路における雑音指数に比べて大幅に低減させることができる。
【００４４】
なお、本発明による受信機入力回路によれば、周波数選択回路１の構成手段としてそれぞれ図１及び図２に図示された第１及び第２の実施の形態に係るものに限られるものではなく、図１及び図２に図示された構成のものの機能を大きく変えるものでなければ、それ以外の回路構成のものを用いてもよいことは勿論である。また、図２に図示された周波数選択回路１には、広帯域バンドパスフィルタを構成した例を挙げているが、広帯域バンドパスフィルタを用いる代わりに広帯域ローパスフィルタを構成したものを使用するようにしてもよい。
【００４５】
この他に、第１及び第２の実施の形態における受信機入力回路における２端子型浮動負性抵抗回路２の構成手段として、第１オペアンプ１３及び第２オペアンプ１４における非反転入力（＋）及び反転入力（−）に対する外部回路との接続状態は、図１及び図２に図示されたような接続形態であっても、または、図１及び図２に図示されたような接続形態と逆の接続形態、すなわち非反転入力（＋）及び反転入力（−）が入れ替えられている場合であっても同じような動作が行われる。その理由は、第１オペアンプ１３及び第２オペアンプ１４は、ともにオープンループ利得が極めて大きいものであって、いずれのオペアンプ１３、１４にも正帰還回路及び負帰還回路がそれぞれ形成されているので、非反転入力（＋）及び反転入力（−）の信号電位はオペアンプ１３、１４の入力の接続形態を入れ替えたとしてもほぼ同等に動作するためである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による受信機入力回路の第１の実施の形態を示すもので、その回路構成を示す回路図である。
【図２】本発明による受信機入力回路の第２の実施の形態を示すもので、その回路構成を示す回路図である。
【図３】図１に図示された受信機入力回路から２端子型浮動負性抵抗回路の部分を抜き出して示したもので、２端子型浮動負性抵抗回路の動作説明図である。
【図４】２端子型浮動負性抵抗回路が接続された第１の実施の形態による受信機入力回路における雑音指数Ｆを算出するための抵抗等価回路図である。
【図５】既知の受信機入力回路における雑音指数Ｆを算出するための抵抗等価回路図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 周波数選択回路
１（１） 入力端
１（２） 出力端
２ ２端子型浮動負性抵抗回路
２（１） 第１端子
２（２） 第２端子
３ 高周波入力段
３（１） 入力端
３（２） 入力段増幅トランジスタ
４ インピーダンス整合用可変容量素子
５ 同調回路
６ タップ付きインダクタ
７ 電圧制御ダイオードからなる可変容量素子
８ 第１抵抗
９ 第２抵抗
１０ 第３抵抗
１１ 第４抵抗
１２ 第５抵抗
１３ 第１オペアンプ
１４ 第２オペアンプ
１５ 広帯域バンドパスフィルタ
１６ 第１容量素子
１７ 第１インダクタ
１８ 第２インダクタ
１９ 第２容量素子
２０ 終端抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信機入力回路に係り、特に、受信した高周波信号を選択する周波数選択回路とそれに次続される高周波入力段との間に２端子型浮動負性抵抗回路を接続し、その２端子型浮動負性抵抗回路の負性抵抗により受信機入力回路における雑音指数を低減させるようにした受信機入力回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、受信機入力回路には、受信の対象となる高周波信号周波数や受信の対象となる信号周波数帯域によって種々の回路形式のものが用いられているが、大別すると、次の２つの回路方式のものに集約される。その第１の回路方式は、同調回路とインピーダンス整合回路とによって構成されるもので、アンテナで受信した高周波信号をインピーダンス整合回路を介して同調回路に供給する回路方式のものであり、その第２の回路方式は、広帯域ローパスフィルタや広帯域バンドパスフィルタ等の集中定数フィルタによって構成するもので、受信した高周波信号に設定される精密な周波数選択特性は、受信機入力回路でなく、中間周波数選択段の特性に委ねるようした回路方式のものである。
【０００３】
この場合、前記第１の回路方式は、以前から受信機入力回路によく用いられているもので、受信機入力回路における周波数選択特性が良好であり、受信機入力回路における雑音指数を比較的低くすることができるものである。これに対して、前記第２の回路方式は、近年になって多く用いられるようになったもので、多数の局から送信される無線周波数信号に対して総合的な受信機能を備えているものであって、同調回路を使用した第１の回路方式のものではその同調回路の同調周波数の設定を可変容量ダイオードの容量変化によって賄うことが難しく、そのために同調回路を用いる代わりに広帯域ローパスフィルタや広帯域バンドパスフィルタ等の集中定数フィルタを用いているもので、最近ではこの第２の回路方式が主流になりつつある。
【０００４】
ところで、周波数選択回路とそれに続く高周波入力段とを備える受信機入力回路は、受信機入力回路における雑音指数をＦとしたとき、受信機内に発生する雑音電圧は、雑音指数Ｆの平方根（√Ｆ）によって表される。このため、受信機入力回路における雑音指数Ｆは、できるだけ低い値に抑えられるような周波数選択回路の回路構成を採用すれば、受信機内に発生する雑音電圧の含有比を少なくした有効信号成分を得ることが可能になる。
【０００５】
この場合、通常の受信機入力回路は、各部のインピーダンスを等価抵抗で現わした抵抗等価回路を用いて雑音指数Ｆを算出することができるもので、図５は、かかる既知の受信機入力回路における雑音指数Ｆを算出するための抵抗等価回路図である。
【０００６】
図５において、ＲS は信号源内部抵抗であり、Ｒ0 は負荷抵抗であり、また、ＲN は等価雑音抵抗であって、受信機入力回路における雑音指数Ｆは、次式（１）により表される。
【数１】
【０００７】
通常、受信機入力回路においては、信号源内部抵抗ＲS と負荷抵抗Ｒ0 とがインピーダンス整合状態にして使用するので、ＲS ＝Ｒ0 であり、この関係を式（１）に入れると、次式（２）のようになる。
【数２】
【０００８】
なお、前記式（１）における信号源内部抵抗ＲS は、周波数選択回路が第１の回路方式により構成されている場合、その給電線インピーダンスをｒS 、給電線から同調回路への昇圧比をｍとしたとき、その２次側に換算した値（ＲS ＝ｍ2 ｒS ）に設定され、負荷抵抗Ｒ0 は、同調回路の共振インピーダンスを示すものである。一方、周波数選択回路が第２の回路方式により構成されている場合、負荷抵抗Ｒ0 は、広帯域フィルタの終端抵抗を示すものである。また、等価雑音抵抗ＲN は、高周波入力段及びその後段側に発生する全雑音を高周波入力段の入力端子に換算した等価雑音抵抗であり、周波数選択回路の構成に係りなく、ほぼ一定の値を示すものである。
【０００９】
実際に用いられている周波数選択回路においては、同調回路が用いられている第１の回路方式の場合、同調回路が同調しているときに負荷抵抗Ｒ0 がかなり高い値を示すものであるのに対し、等価雑音抵抗ＲN が受信機の回路構成によってほぼ固有の値を示すものであるため、前記式（２）における抵抗比（４ＲN ／ＲS ）の値を比較的小さくすることが可能にはなるが、広帯域フィルタが用いられている第２の回路方式の場合、その終端抵抗は例えば７５Ωというように自ずと決められた低い値になることから、前記式（２）における抵抗比（４ＲN ／ＲS ）の値を小さくすることはできないものである。この結果、周波数選択回路にいずれの回路方式を採用したとしても、受信機入力回路における雑音指数Ｆは、限られた範囲内の値になり、大幅な低減をすることはできない。
【特許文献１】使用する特許文献はなし
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
既知の受信機入力回路は、前述のように、周波数選択回路として、同調回路を用いたとき、または、広帯域フィルタを用いたときのいずれの回路方式であっても、受信機入力回路における雑音指数Ｆを大幅に低減させることはできない。そのため、受信機の分野においては、受信機入力回路における雑音指数Ｆを低減することに自ずと限界があることから、その雑音指数Ｆをより低減させることが重要な解決すべき課題になっている。
【００１１】
本発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたもので、その目的は、周波数選択回路と高周波入力段との間に２端子型浮動負性抵抗回路を接続し、その負性抵抗により周波数選択回路に形成される抵抗成分を打ち消すことにより、雑音指数を大幅に低減させることを可能にした受信機入力回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明による受信機入力回路は、アンテナで受信した高周波信号を選択する周波数選択回路と、周波数選択回路で選択した高周波信号を供給する高周波入力段とを備える受信機入力回路において、周波数選択回路と高周波入力段との間に２端子型浮動負性抵抗回路を接続し、２端子型浮動負性抵抗回路の負性抵抗により周波数選択回路に形成される抵抗成分を打ち消すようにした構成手段を具備する。
【００１３】
前記構成手段における２端子型浮動負性抵抗回路は、第１端子と第２端子を有する２端子型のもので、第１端子と第２端子との間に直列接続された第１抵抗、第２抵抗、第３抵抗、第４抵抗及び第５抵抗と、第１端子に第１入力が、第１抵抗と第２抵抗との接続点に出力が、第２抵抗と第３抵抗との接続点に第２入力がそれぞれ接続された第１オペアンプと、第３抵抗と第４抵抗との接続点に第１入力が、第４抵抗と第５抵抗との接続点に出力が、第２端子に第２入力がそれぞれ接続された第２オペアンプとで構成されるものであることが好ましい。
【００１４】
この場合、前記２端子型浮動負性抵抗回路は、第３抵抗の抵抗値を選択することによりその負性抵抗値を調整できるものである。
【００１５】
また、前記構成手段における周波数選択回路は、受信した高周波信号の中の選択された周波数信号に同調するＬＣ同調回路と、そのＬＣ同調回路のインダクタのタップ点とアンテナとの間に接続された結合素子とからなり、周波数選択回路における抵抗成分は信号源内部抵抗と負荷抵抗との並列抵抗である。
【００１６】
さらに、前記構成手段における周波数選択回路は、受信した高周波信号の中の選択された周波数信号帯域を選択する広帯域フィルタ回路と、その広帯域フィルタ回路の出力端を終端する整合抵抗とからなり、前記周波数選択回路における前記抵抗成分は前記整合抵抗である。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明による受信機入力回路によれば、周波数選択回路と高周波入力段との間に２端子型浮動負性抵抗回路を接続配置し、その２端子型浮動負性抵抗回路が呈する負性抵抗によって周波数選択回路に形成される抵抗成分を打ち消すようにしているので、受信機入力回路における雑音指数は、等価雑音抵抗を含んだ項だけになってその他の項は打ち消され、その結果、受信機入力回路における雑音指数をこれまでのこの種の受信機入力回路に比べて大幅に低減することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明による受信機入力回路の第１の実施の形態を示すもので、その回路構成を示す回路図である。
【００２０】
図１に示されるように、この第１の実施の形態に係る受信機入力回路は、周波数選択回路１と、２端子型浮動負性抵抗回路２と、高周波入力段３とからなっている。そして、周波数選択回路１は、入力端１（１）が図示されていない受信アンテナに接続され、出力端１（２）が２端子型浮動負性抵抗回路２の第１端子２（１）に接続される。２端子型浮動負性抵抗回路２は、第２端子２（２）が高周波入力段３の入力端３（１）に接続される。
【００２１】
この場合、周波数選択回路１は、インピーダンス整合用可変容量素子４と、タップ付きインダクタ６及び電圧制御ダイオードからなる可変容量素子７の並列接続回路で構成された同調回路５とからなっており、前述の第１の回路方式に該当するものである。２端子型浮動負性抵抗回路２は、第１抵抗８、第２抵抗９、第３抵抗１０、第４抵抗１１、第５抵抗１２と、第１オペアンプ１３及び第２オペアンプ１４からなっている。また、高周波入力段３は、この例の場合、高周波増幅段を構成するもので、初段増幅段である入力トランジスタ３（２）だけが図示されており、それ以外の構成素子及び回路構成は図示を省略している。
【００２２】
周波数選択回路１において、インピーダンス整合用結合容量素子４は、一端が図示されていない受信アンテナに接続され、他端がインダクタ６のタップに接続される。また、２端子型浮動負性抵抗回路２は、第１端子２（１）と第２端子２（２）との間に、第１抵抗８、第２抵抗９、第３抵抗１０、第４抵抗１１、第５抵抗１２がこの順序で直列接続され、第１オペアンプ１３は、非反転（第１）入力（＋）が第１端子２（１）に接続され、出力が第１抵抗８と第２抵抗９との接続点に接続され、反転（第２）入力（−）が第２抵抗９と第３抵抗１０との接続点に接続され、第２オペアンプ１４は、非反転（第１）入力（＋）が第３抵抗１０と第４抵抗１１との接続点に接続され、出力が第４抵抗１１と第５抵抗１２の接続点に接続され、反転（第２）入力が第２端子２（２）に接続される。
【００２３】
前記構成を具備する第１の実施の形態の受信機入力回路は、次のように動作する。
【００２４】
始めに、２端子型浮動負性抵抗回路２において負性抵抗が形成される経緯について説明する。
【００２５】
図３は、図１に図示された受信機入力回路から２端子型浮動負性抵抗回路２の部分を抜き出して示したもので、２端子型浮動負性抵抗回路２の動作説明図である。
【００２６】
なお、図３において、図１に図示された構成要素と同じ構成要素については同じ記号を付し、それらの構成要素についての説明は省略している。
【００２７】
この２端子型浮動負性抵抗回路２は、第１オペアンプ１３及び第２オペアンプ１４としてオープンループ利得の極めて大きなものを使用する。また、第１抵抗８と第２抵抗９の各抵抗値を同じ抵抗値Ｒ1 に選び、第３抵抗１０の抵抗値をＲX とし、第４抵抗１１と第５抵抗１２の各抵抗値を同じ抵抗値Ｒ2 に選んでいる。この２端子型浮動負性抵抗回路２において、第３抵抗１０の中間点が電圧基準点であると考えたとき、この電圧基準点に対する第１端子２（１）の信号電圧をｅi 、この電圧基準点に対する第１オペアンプ１３の出力に生じる信号電圧をｅo とすると、両者ｅi 、ｅo の関係は、
【数３】
【００２８】
で表わすことができる。
【００２９】
また、第３抵抗１０を流れる信号電流をｉ、第１端子２（１）と電圧基準点との間の入力抵抗をｒinとすれば、
【数４】
【００３０】
になる。
【００３１】
これらの関係から２端子型浮動負性抵抗回路２における本来の入力抵抗をＲinとすれば、その入力抵抗Ｒinは、第１端子２（１）と電圧基準点との間の入力抵抗ｒinの２倍になるので、本来の入力抵抗Ｒin＝−ＲX になり、第３抵抗１０の抵抗値ＲX に依存した負性抵抗（−ＲX ）を得ることができる。
【００３２】
次に、図４は、周波数選択回路１と高周波入力段３との間に２端子型浮動負性抵抗回路２が接続された第１の実施の形態による受信機入力回路における雑音指数Ｆを算出するための抵抗等価回路図である。
【００３３】
図４において、周波数選択回路１における信号源内部抵抗ＲS 、負荷抵抗Ｒ0 の各設定、及び、高周波入力段３以降の各回路における等価雑音抵抗ＲN の設定は、既に述べた図５における信号源内部抵抗ＲS 、負荷抵抗Ｒ0 の各設定及び高周波入力段３以降の各回路における等価雑音抵抗ＲN の設定と同じであり、この他に、抵抗等価回路図には２端子型浮動負性抵抗回路２における負性抵抗（−ＲN ）が接続配置されている。
【００３４】
そして、第１の実施の形態に係る受信機入力回路における雑音指数Ｆは、次式（５）により算出される。
【数５】
【００３５】
この場合も、前記式（５）において、受信機入力回路においては、信号源内部抵抗ＲS と負荷抵抗Ｒ0 とがインピーダンス整合状態にして使用するので、ＲS ＝Ｒ0 であり、この関係を式（５）に入れると、次式（６）のようになる。
【数６】
【００３６】
また、第１の実施の形態に係る受信機入力回路においては、２端子型浮動負性抵抗回路２で形成される負性抵抗（−ＲN ）の値を調整し、前記式（６）における等価雑音抵抗ＲN を含んだ項を除いたそれ以外の項が打ち消しあうように、具体的には、
【数７】
【００３７】
すなわち、
【数８】
【００３８】
になるように負性抵抗（−ＲN ）の値を調整すれば、第１の実施の形態に係る受信機入力回路における雑音指数Ｆは、Ｆ＝４ＲN ／ＲS になって、等価雑音抵抗ＲN を含んだ項以外の項は打ち消され、受信機入力回路における雑音指数Ｆを既知のこの種の受信機入力回路における雑音指数に比べて大幅に低減させることができる。
【００３９】
次に、図２は、本発明による受信機入力回路の第２の実施の形態を示すもので、その回路構成を示す回路図である。
【００４０】
図２に示されるように、この第２の実施の形態に係る受信機入力回路は、第１の実施の形態に係る受信機入力回路と同じように、周波数選択回路１と、２端子型浮動負性抵抗回路２と、高周波入力段３とからなっており、また、第１の実施の形態に係る受信機入力回路と同じように、周波数選択回路１は、入力端１（１）が図示されていない受信アンテナに接続され、出力端１（２）が２端子型浮動負性抵抗回路２の第１端子２（１）に接続される。２端子型浮動負性抵抗回路２は、第２端子２（２）が高周波入力段３の入力端３（１）に接続される。
【００４１】
この第２の実施の形態に係る受信機入力回路は、第１の実施の形態に係る受信機と比べると、周波数選択回路１の内部構成だけが異なっており、２端子型浮動負性抵抗回路２の内部構成及び高周波入力段３の内部構成は第１の実施の形態に係る受信機の２端子型浮動負性抵抗回路２及び高周波入力段３の各内部構成と同じである。すなわち、第２の実施の形態に係る受信機入力回路における周波数選択回路１は、信号経路に直列接続された第１の容量素子１６及び第１のインダクタ１７と、信号経路と接地（基準電位）点間に並列接続された第２のインダクタ１８、第２の容量素子１９及び終端抵抗２０とからなっており、広帯域バンドパスフィルタを構成するもので、前述の第２の回路方式に該当するものである。
【００４２】
なお、前述のように、２端子型浮動負性抵抗回路２の内部構成及び高周波入力段３の内部構成は、第１の実施の形態に係る受信機の２端子型浮動負性抵抗回路２及び高周波入力段３の各内部構成と同じである。このため、第２の実施の形態に係る受信機入力回路においては、図１に図示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付け、それらの構成要素に関する説明は省略する。
【００４３】
第２の実施の形態に係る受信機入力回路の動作は、基本的に第１の実施の形態に係る受信機入力回路の動作と同じであり、また、第２の実施の形態に係る受信機入力回路における雑音指数Ｆを算出するための抵抗等価回路も第１の実施の形態に係る受信機入力回路のにおける雑音指数Ｆを算出するための抵抗等価回路と同じになり、第２の実施の形態に係る受信機入力回路における雑音指数Ｆを設定する要件についても、第１の実施の形態に係る受信機入力回路における雑音指数Ｆを設定する要件とほぼ同じ要件を設定するようにしている。このため、第２の実施の形態に係る受信機入力回路においても、その雑音指数Ｆを既知のこの種の受信機入力回路における雑音指数に比べて大幅に低減させることができる。
【００４４】
なお、本発明による受信機入力回路によれば、周波数選択回路１の構成手段としてそれぞれ図１及び図２に図示された第１及び第２の実施の形態に係るものに限られるものではなく、図１及び図２に図示された構成のものの機能を大きく変えるものでなければ、それ以外の回路構成のものを用いてもよいことは勿論である。また、図２に図示された周波数選択回路１には、広帯域バンドパスフィルタを構成した例を挙げているが、広帯域バンドパスフィルタを用いる代わりに広帯域ローパスフィルタを構成したものを使用するようにしてもよい。
【００４５】
この他に、第１及び第２の実施の形態における受信機入力回路における２端子型浮動負性抵抗回路２の構成手段として、第１オペアンプ１３及び第２オペアンプ１４における非反転入力（＋）及び反転入力（−）に対する外部回路との接続状態は、図１及び図２に図示されたような接続形態であっても、または、図１及び図２に図示されたような接続形態と逆の接続形態、すなわち非反転入力（＋）及び反転入力（−）が入れ替えられている場合であっても同じような動作が行われる。その理由は、第１オペアンプ１３及び第２オペアンプ１４は、ともにオープンループ利得が極めて大きいものであって、いずれのオペアンプ１３、１４にも正帰還回路及び負帰還回路がそれぞれ形成されているので、非反転入力（＋）及び反転入力（−）の信号電位はオペアンプ１３、１４の入力の接続形態を入れ替えたとしてもほぼ同等に動作するためである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による受信機入力回路の第１の実施の形態を示すもので、その回路構成を示す回路図である。
【図２】本発明による受信機入力回路の第２の実施の形態を示すもので、その回路構成を示す回路図である。
【図３】図１に図示された受信機入力回路から２端子型浮動負性抵抗回路の部分を抜き出して示したもので、２端子型浮動負性抵抗回路の動作説明図である。
【図４】２端子型浮動負性抵抗回路が接続された第１の実施の形態による受信機入力回路における雑音指数Ｆを算出するための抵抗等価回路図である。
【図５】既知の受信機入力回路における雑音指数Ｆを算出するための抵抗等価回路図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 周波数選択回路
１（１） 入力端
１（２） 出力端
２ ２端子型浮動負性抵抗回路
２（１） 第１端子
２（２） 第２端子
３ 高周波入力段
３（１） 入力端
３（２） 入力段増幅トランジスタ
４ インピーダンス整合用可変容量素子
５ 同調回路
６ タップ付きインダクタ
７ 電圧制御ダイオードからなる可変容量素子
８ 第１抵抗
９ 第２抵抗
１０ 第３抵抗
１１ 第４抵抗
１２ 第５抵抗
１３ 第１オペアンプ
１４ 第２オペアンプ
１５ 広帯域バンドパスフィルタ
１６ 第１容量素子
１７ 第１インダクタ
１８ 第２インダクタ
１９ 第２容量素子
２０ 終端抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナで受信した高周波信号を選択する周波数選択回路と、前記周波数選択回路で選択した高周波信号を供給する高周波入力段とを備える受信機入力回路において、前記周波数選択回路と前記高周波入力段との間に２端子型浮動負性抵抗回路を接続し、前記２端子型浮動負性抵抗回路の負性抵抗により前記周波数選択回路に形成される抵抗成分を打ち消すようにしたことを特徴とする受信機入力回路。
【請求項２】
前記２端子型浮動負性抵抗回路は、第１端子と第２端子を有する２端子型のもので、前記第１端子と前記第２端子との間に直列接続された第１抵抗、第２抵抗、第３抵抗、第４抵抗及び第５抵抗と、前記第１端子に第１入力が、前記第１抵抗と前記第２抵抗との接続点に出力が、前記第２抵抗と前記第３抵抗との接続点に第２入力がそれぞれ接続された第１オペアンプと、前記第３抵抗と前記第４抵抗との接続点に第１入力が、前記第４抵抗と前記第５抵抗との接続点に出力が、前記第２端子に第２入力がそれぞれ接続された第２オペアンプとで構成されることを特徴とする請求項１に記載の受信機入力回路。
【請求項３】
前記２端子型浮動負性抵抗回路は、前記第３抵抗の抵抗値を選択することによりその負性抵抗値を調整できるものであることを特徴とする請求項２に記載の受信機入力回路。
【請求項４】
前記周波数選択回路は、受信した高周波信号の中の選択された周波数信号に同調するＬＣ同調回路と、そのＬＣ同調回路のインダクタのタップ点とアンテナとの間に接続された結合素子とからなり、前記周波数選択回路における前記抵抗成分は信号源内部抵抗と負荷抵抗との並列抵抗であることを特徴とする請求項１に記載の受信機入力回路。
【請求項５】
前記周波数選択回路は、受信した高周波信号の中の選択された周波数信号帯域を選択する広帯域フィルタ回路と、その広帯域フィルタ回路の出力端を終端する整合抵抗とからなり、前記周波数選択回路における前記抵抗成分は前記整合抵抗であることを特徴とする請求項１に記載の受信機入力回路。
【請求項１】
アンテナで受信した高周波信号を選択する周波数選択回路と、前記周波数選択回路で選択した高周波信号を供給する高周波入力段とを備える受信機入力回路において、前記周波数選択回路と前記高周波入力段との間に２端子型浮動負性抵抗回路を接続し、前記２端子型浮動負性抵抗回路の負性抵抗により前記周波数選択回路に形成される抵抗成分を打ち消すようにしたことを特徴とする受信機入力回路。
【請求項２】
前記２端子型浮動負性抵抗回路は、第１端子と第２端子を有する２端子型のもので、前記第１端子と前記第２端子との間に直列接続された第１抵抗、第２抵抗、第３抵抗、第４抵抗及び第５抵抗と、前記第１端子に第１入力が、前記第１抵抗と前記第２抵抗との接続点に出力が、前記第２抵抗と前記第３抵抗との接続点に第２入力がそれぞれ接続された第１オペアンプと、前記第３抵抗と前記第４抵抗との接続点に第１入力が、前記第４抵抗と前記第５抵抗との接続点に出力が、前記第２端子に第２入力がそれぞれ接続された第２オペアンプとで構成されることを特徴とする請求項１に記載の受信機入力回路。
【請求項３】
前記２端子型浮動負性抵抗回路は、前記第３抵抗の抵抗値を選択することによりその負性抵抗値を調整できるものであることを特徴とする請求項２に記載の受信機入力回路。
【請求項４】
前記周波数選択回路は、受信した高周波信号の中の選択された周波数信号に同調するＬＣ同調回路と、そのＬＣ同調回路のインダクタのタップ点とアンテナとの間に接続された結合素子とからなり、前記周波数選択回路における前記抵抗成分は信号源内部抵抗と負荷抵抗との並列抵抗であることを特徴とする請求項１に記載の受信機入力回路。
【請求項５】
前記周波数選択回路は、受信した高周波信号の中の選択された周波数信号帯域を選択する広帯域フィルタ回路と、その広帯域フィルタ回路の出力端を終端する整合抵抗とからなり、前記周波数選択回路における前記抵抗成分は前記整合抵抗であることを特徴とする請求項１に記載の受信機入力回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２２８１７３（Ｐ２００８−２２８１７３Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６６８３７（Ｐ２００７−６６８３７）
【出願日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【出願人】（３９００３３３６３）株式会社ゼネラル リサーチ オブ エレクトロニックス (32)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【出願人】（３９００３３３６３）株式会社ゼネラル リサーチ オブ エレクトロニックス (32)
【Ｆターム（参考）】
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