-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Duplexer zur Verwendung
in beispielsweise einem Mikrowellenband und auf eine Kommunikationsvorrichtung.
-
2. Beschreibung der verwandten
Technik
-
Ein Übertragungsfrequenzband,
das für
die sendeseitige Leitung eines Duplexers zur Verwendung bei PCS
benötigt
wird, beträgt
1850–1910
MHz, und ein Empfangsfrequenzband für eine empfangsseitige Schaltung
beträgt
1930–1990
MHz. Es ist notwendig, dass sowohl die sendeseitige Schaltung als auch
die empfangsseitige Schaltung ein breites Durchlassband von 60 MHz
aufweisen. Dagegen beträgt
der Zwischenraum, bei dem gewährleistet
ist, dass das Sendefrequenzband von dem Empfangsfrequenzband getrennt
ist, 20 MHz. Das heißt,
dass der Zwischenraum zwischen den beiden Bändern sehr schmal ist.
-
Ferner
stellt der Duplexer die Phase der sendeseitigen Schaltung und die
der empfangsseitigen Schaltung zusammen. Im Fall von PCS sind die
Phase der sendeseitigen Schaltung und die der empfangsseitigen Schaltung
im Idealfall dadurch gebildet, dass die sendeseitige Schaltung dahin
gehend eingestellt wird, dass sie in dem Empfangsfrequenzband von
1930–1990
MHz eine hohe Impedanz (offen) aufweist, und dass die empfangsseitige
Schaltung so eingestellt wird, dass sie in dem Sendefrequenzband
von 1850–1910
MHz eine hohe Impedanz aufweist (offen).
-
8 zeigt
ein Beispiel der Schaltungskonfiguration eines Duplexers 1 des
Standes der Technik, wie er in der EP-A-0910132 offenbart ist. Im Fall eines
PCS-Systems ist der Zwischenraum zwischen dem Sendefrequenzband
und dem Empfangsfrequenzband schmal, nämlich 20 MHz. Demgemäß ist das
Sendefrequenzband in zwei Bandbreiten von 1850–1880 MHz und 1880–1910 MHz
unterteilt, und ferner ist das Empfangsfrequenzband in zwei Bandbreiten
von 1930–1960
MHz und 1960–1990
MHz aufgeteilt. Das heißt,
dass die Frequenzbänder schmal
werden, und die Zwischenräume
breit sind. Insbesondere sind Reaktanzelemente (PIN-Diode) jeweils
mit Resonatoren verbunden und steuern die Spannungen der Resonatoren,
so dass die zwei Arten von Durchlassbändern der sendeseitigen Schaltung 25 und
der empfangsseitigen Schaltung 26 umgeschaltet werden können, was
zu einer Verringerung der Anzahl der Filterstufen führt. Desgleichen wird
versucht, den Duplexer zu verkleinern und demselben hohe Qualitäten zu verleihen.
In 8 sind ein Sendeanschluss mit Tx bezeichnet, ein
Empfangsanschluss mit Rx, ein Antennenanschluss mit ANT, Resonatoren
in der sendeseitigen Schaltung 25 mit 2 und 3,
Resonatoren in der empfangsseitigen Schaltung 26 mit 4 bis 6,
Kopplungsspulen mit L1 und L11, Kopplungskondensatoren zum Bestimmen
einer Sperrbanddämpfung
mit C1 und C2, Kondensatoren mit C5, C6 und C24, frequenzbandvariable
Kondensatoren mit C3, C4 und C7 bis 9, PIN-Dioden mit D2 bis D6,
Drosselspulen mit L2, L3 und L6 bis 8, Steuerspannungsversorgungswiderstände und
-kondensatoren mit R1 und R2 bzw. C22 und C23, Spulen und Kondensatoren,
die Phasenschaltungen darstellen, mit L20 und L21 bzw. C15, und
Kopplungskondensatoren mit C11 bis C14.
-
CONT1
bezeichnet einen Spannungssteueranschluss zum Steuern der Spannungen
der PIN-Dioden D2 und D3 der Sendeschaltung 25, und CONT2 einen
Spannungssteueranschluss zum Steuern der Spannungen der PIN-Dioden
D4 bis D6. Wenn an die Spannungssteueranschlüsse CONT1 und CONT2 positive
Spannungen angelegt werden, befinden sich die PIN-Dioden D2 bis
D6 im eingeschalteten Zustand, und der Duplexer 1 arbeitet
durch den NIEDRIG-Kanal. Das heißt, wie in 9 gezeigt
ist, dass das Durchlassband der sendeseitigen Schaltung 25 1850–1880 MHz
wird und das der empfangsseitigen Schaltung 26 1930–1960 MHz
wird. Wenn, im Gegensatz dazu, die Steuerspannungen null betragen, wobei
keine Spannungen an die Spannungssteueranschlüsse CONT1 und CONT2 angelegt
sind, schalten sich die PIN-Dioden D2 bis D6 ab, und der Duplexer 1 arbeitet
durch den HOCH-Kanal. Das heißt,
wie in 9 gezeigt ist, dass das Durchlassband der sendeseitigen
Schaltung 25 1880–1910 MHz
wird und das der empfangsseitigen Schaltung 26 1960–1990 MHz
wird.
-
Ein
tragbares Telefon wird im Betriebsbereitschaftszustand bezüglich einer
Empfangswelle geschaltet, mit Ausnahme der Zeit, während der
Sprache ausgeführt
wird. In dem Fall, dass die Frequenz während der Empfangswellen-Betriebsbereitschaft 1930
MHz beträgt
und die Empfangswellen-Betriebsbereitschaft ausgeführt wird,
wobei positive Spannungen an die Spannungssteueranschlüsse CONT1 und
CPNT2 angelegt sind, ist die Batterie des tragbaren Telefons rasch
erschöpft,
was das Problem verursacht, dass die Empfangswellen-Bereitschaftszeit kurz
wird.
-
Man
kann annehmen, dass als Gegenmaßnahmen
gegen das Problem die Steuerspannung des Spannungssteueranschlusses
CONT1 auf 0 V eingestellt wird und eine positive Spannung lediglich an
den Spannungssteueranschluss CONT2 angelegt wird. Da während der
Empfangswellen-Betriebsbereitschaft ein Verbrauchsstrom lediglich
durch die empfangsseitige Schaltung 26 fließt, kann
das Aufbrauchen der Batterie unterdrückt werden. Was jedoch ein
System wie z.B. PCS betrifft, bei dem die Frequenz des Sendefrequenzbandes
niedriger ist als die des Empfangsfrequenzbandes, ist der Zwischenraum
zwischen dem Durchlassband (1880–1910 MHz) der sendeseitigen
Schaltung 25 und dem (1930–1960 MHz) der empfangsseitigen
Schaltung 26 sehr schmal, wie in 10 gezeigt
ist, wenn die PIN-Dioden D2 und D3 in der sendeseitigen Schaltung 25 abgeschaltet
sind (im abgeschalteten Zustand) und die PIN-Dioden D4 bis D6 in
der empfangsseitigen Schaltung 26 eingeschaltet sind (im eingeschalteten
Zustand). Deshalb ist es schwierig, die sendeseitige Schaltung 25 dahin
gehend einzustellen, dass sie eine hohe Impedanz (offen) in dem Empfangsfrequenzband
von 1930–1960
MHz aufweist. Somit entsteht das Problem, dass der Einfügungsverlust
der empfangsseitigen Schaltung 26 hoch ist.
-
11 ist
ein Graph, der die Messergebnisse der Bandpasscharakteristik S32
und der Reflexionscharakteristik S22 (siehe 8) der empfangsseitigen
Schaltung 26 zeigt, die erhalten werden, wenn positive
Spannungen an die Spannungssteueranschlüsse CONT1 und CONT2 angelegt
werden. In diesem Fall betrug der Einfügungsverlust der empfangsseitigen
Schaltung 26 3,3 dB. Dagegen ist 12 ein
Graph, der die Messergebnisse der Bandpasscharakteristik S32 und
der Reflexionscharakteristik S22 der empfangsseitigen Schaltung 26 zeigt, die
erhalten werden, wenn eine positive Spannung lediglich an den Spannungssteueranschluss
CONT2 angelegt wird. Bei 12 ist
der Signalverlauf in dem Teil derselben, der durch einen Kreis A
gezeigt ist, verzerrt. In diesem Fall verschlechterte sich der Einfügungsverlust
der empfangsseitigen Schaltung 26 auf 5,0 dB.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Duplexer zu liefern,
dessen Verbrauchsstrom gering ist und dessen Einfügungsverlust
niedrig ist.
-
Diese
Aufgabe wird durch einen Duplexer gemäß Anspruch 1 erzielt.
-
Hiernach
ist das erste frequenzvariable Filter beispielsweise ein Sendefilter,
und das zweite frequenzvariable Filter ist beispielsweise ein Empfangsfilter.
Als Reaktanzele mente werden beispielsweise PIN-Dioden und Dioden
mit veränderlicher
Kapazität verwendet.
-
Wenn
das Reaktanzelement des zweiten frequenzvariablen Filters im eingeschalteten
Zustand ist, ist das vorbestimmte Reaktanzelement des ersten frequenzvariablen
Filters im eingeschalteten Zustand. Dadurch wird die Impedanz des
ersten frequenzvariablen Filters in dem Resonanzfrequenzband des
zweiten frequenzvariablen Filters verstärkt. Demgemäß ist der Einfügungsverlust
des zweiten frequenzvariablen Filters unterdrückt. Außerdem ist der Leistungsverbrauch
im Vergleich zu dem Fall, bei dem alle Reaktanzelemente des ersten
frequenzvariablen Filters im eingeschalteten Zustand sind, verringert,
da lediglich das vorbestimmte Reaktanzelement des ersten frequenzvariablen
Filters im eingeschalteten Zustand ist. Somit ist der Leistungsverbrauch während einer
Empfangswellen-Betriebsbereitschaft verringert.
-
Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung liefert eine Kommunikationsvorrichtung,
die einen beliebigen der oben beschriebenen Duplexer umfasst. Demgemäß ist der Leistungsverbrauch
während
einer Empfangswellen-Betriebsbereitschaft unterdrückt, und
der Verlust der empfangsseitigen Schaltung ist verringert.
-
Andere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung der Erfindung, die sich auf die beiliegenden
Zeichnungen bezieht.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein elektrisches Schaltbild gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
des Duplexers der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Anbringstruktur des Duplexers
der 1 zeigt.
-
3 ist
eine Querschnittsansicht eines Beispiels der bei dem Duplexer der 1 verwendeten Resonatoren.
-
4 ist
ein Graph, der die Durchlass- und Reflexionscharakteristika der
empfangsseitigen Schaltung des Duplexers der 1 zeigt.
-
5 ist
ein elektrisches Schaltbild eines Duplexers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
6 ist
ein elektrisches Schaltbild eines Duplexers der vorliegenden Erfindung.
-
7 ist
ein Blockdiagramm einer Kommunikationsvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
8 ist
ein elektrisches Schaltbild, das den Aufbau einer Antennenvorrichtung
des Standes der Technik zeigt.
-
9 ist
eine Veranschaulichung der Filtercharakteristik eines Duplexers.
-
10 ist
eine Veranschaulichung der Filtercharakteristik eines Duplexers
des Standes der Technik.
-
11 ist
ein Graph, der die Durchlass- und Reflexionscharakteristika der
empfangsseitigen Schaltung eines Duplexers des Standes der Technik zeigt,
wenn positive Spannungen an die Spannungssteueranschlüsse CONT1
und CONT2 angelegt werden.
-
12 ist
ein Graph, der die Durchlass- und Reflexionscharakteristika einer
empfangsseitigen Schaltung eines Duplexers des Standes der Technik zeigt,
wenn eine positive Spannung lediglich an einen Spannungssteueranschluss
CONT2 angelegt wird.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
[Erstes Ausführungsbeispiel, 1 bis 4]
-
1 zeigt
die Schaltungskonfiguration eines Duplexers 31 in einer
Kommunikationsvorrichtung. 2 ist eine
perspektivische Ansicht des Duplexers 31, bei dem die jeweiligen
Komponenten an einem Schaltungssubstrat 40 angebracht sind.
Bei dem Duplexer 31 ist eine sendeseitige Schaltung 25 elektrisch
zwischen einen Sendeanschluss TX und einen Antennenanschluss ANT
geschaltet, und eine empfangsseitige Schaltung 26 ist elektrisch
zwischen einen Empfangsanschluss Rx und den Antennenanschluss ANT
geschaltet.
-
Die
sendeseitige Schaltung 25 umfasst eine Frequenzvariables-Bandeliminierungsfilter-Schaltung 27 und
eine Phasenschaltung 29. Die Frequenzvariables-Bandeliminierungsfilter-Schaltung 27 umfasst
Resonanzschaltungen in zwei Stufen, die miteinander gekoppelt sind,
das heißt
sie umfasst einen Resonator 2, der über einen Resonanzkondensator C1
elektrisch mit dem sendeseitigen Anschluss Tx verbunden ist, und
einen Resonator 3, der über
einen Resonanzkondensator C2 elektrisch mit der Phasenschaltung 29 verbunden
ist. Die Resonanzkondensatoren C1 und C2 sind Kondensatoren zum
Bestimmen der Sperrbanddämpfung.
Die Reihenresonanzschaltung, die den Resonator 2 und den
Resonanzkondensator C1 umfasst, ist über eine Kopplungsspule L1
mit der Reihenresonanzschaltung, die den Resonator 3 und
den Resonanzkondensator C2 umfasst, elektrisch verbunden. Ferner
sind Kondensatoren C5 bzw. C6 mit einer dieser beiden Reihenresonanzschaltungen
elektrisch parallel verbunden.
-
Die
PIN-Diode D2 ist als Reaktanzelement parallel zu dem Resonator 2 mit
dem Zwischenknoten zwischen dem Resonator 2 und dem Resonanzkondensator
C1 elektrisch verbunden, wobei die Kathode geerdet ist. Dagegen
ist die PIN-Diode D3 über einen
bandvariablen Kondensator C4 parallel zu dem Resonator 3 mit
dem Zwischenknoten zwischen dem Resonator 3 und dem Resonanzkondensator
C2 elektrisch verbunden. Die bandvariablen Kondensatoren C3 und
C4 sind Kondensatoren zum Ändern zweier
Dämpfungsextremfrequenzen
der Dämpfungscharakteristik
der Frequenzvariables-Bandeliminierungsfilter-Schaltung 27. Ferner ist ein
Kondensator 24 parallel mit dem bandvariablen Kondensator C4
verbunden.
-
Die
Phasenschaltung 29 ist eine Schaltung vom T-förmigen Typ,
die eine Spule L20, die elektrisch zwischen die Frequenzvariables-Bandeliminierungsfilter-Schaltung 27 und
den Antennenanschluss ANT geschaltet ist, einen Kondensator 15,
der elektrisch zwischen die Masse und den Antennenanschluss ANT
geschaltet ist, und eine Spule L21, die elektrisch zwischen die
Bandpassfilterschaltung 28 (später beschrieben) der empfangsseitigen
Schaltung 26 und den Antennenanschluss ANT geschaltet ist,
umfasst.
-
Dagegen
enthält
die empfangsseitige Schaltung 26 die frequenzvariable Bandpassfilterschaltung 28 und
die Phasenschaltung 29. Die empfangsseitige Schaltung 26 des
ersten Ausführungsbeispiels
nutzt die Phasenschaltung 29 gemeinsam mit der sendeseitigen
Schaltung 25. Es erübrigt
sich jedoch, zu erwähnen,
dass die sendeseitige Schaltung 25 und die empfangsseitige
Schaltung 26 jeweils eine unabhängige Phasenschaltung umfassen.
-
Die
frequenzvariable Bandpassfilterschaltung 28 umfasst eine
Resonanzschaltung in drei Stufen, die miteinander gekoppelt sind,
d.h. sie umfasst einen Resonator 4, der über eine
Resonanzinduktanz L9 elektrisch mit der Phasenschaltung 29 verbunden
ist, einen Resonator 6, der über eine Resonanzinduktanz
L10 elektrisch mit dem Empfangsanschluss Rx ver bunden ist, und einen
Resonator 5, der über
Kopplungskondensatoren C11, C12, C13 und C14 elektrisch zwischen
die Resonatoren 4 und 6 geschaltet ist.
-
Parallel
zu dem Resonator 4 ist eine Reihenschaltung, die einen
bandvariablen Kondensator C7 und eine PIN-Diode D4 umfasst, mit
dem Zwischenknoten zwischen dem Resonator 4 und der Resonanzinduktanz
L9 verbunden. Parallel zu dem Resonator 5 ist eine Reihenschaltung,
die einen bandvariablen Kondensator C8 und eine PIN-Diode D5 umfasst,
elektrisch mit dem Zwischenknoten zwischen einem Resonator 5 und
den Kopplungskondensatoren C12 und C13 verbunden. Parallel zu dem
Resonator 6 ist eine Reihenschaltung, die einen bandvariablen
Kondensator C9 und eine PIN-Diode D6 umfasst, elektrisch mit dem
Zwischenknoten zwischen dem Resonator 6 und der Resonanzinduktanz
L10 verbunden.
-
Ein
Spannungssteueranschluss CONT1 ist über einen Steuerspannungsversorgungswiderstand R1,
einen Kondensator C22 und eine Drosselspule L2 elektrisch mit dem
Zwischenknoten zwischen der Anode der PIN-Diode D2 und dem bandvariablen Kondensator
C3 verbunden. Dagegen ist ein Spannungssteueranschluss CONT2 über einen
Steuerspannungsversorgungswiderstand R2, einen Kondensator C23 und
eine Drosselspule L3 elektrisch mit dem Zwischenknoten zwischen
der Anode der PIN-Diode D3 und dem bandvariablen Kondensator 4 verbunden,
ist über
den Steuerspannungsversorgungswiderstand R2, den Kondensator C23
und eine Drosselspule L6 elektrisch mit dem Zwischenknoten zwischen
der Anode der PIN-Diode D4 und dem bandvariablen Kondensator C7
verbunden, ist über
den Steuerspannungsversorgungswiderstand R2, den Kondensator C23
und eine Drosselspule L7 elektrisch mit dem Zwischenknoten zwischen
der Anode der PIN-Diode D5 und dem bandvariablen Kondensator C8
verbunden, und ist ferner über
den Steuerspannungsversorgungswiderstand R2, den Kondensator C23
und eine Drosselspule L8 elektrisch mit dem Zwischenknoten zwischen
der Anode der PIN-Diode D6 und dem bandvariablen Kondensator C9
verbunden. Die Kondensatoren C22 und C23 fun gieren als Rausch-Reduktions-Überbrückungskondensatoren
und sind elektrisch zwischen die Spannungssteueranschlüsse CONT1
bzw. CONT2 und Masse geschaltet.
-
Ferner
werden beispielsweise dielektrische Resonatoren als Resonatoren 2 bis 6 verwendet,
wie in 3 gezeigt ist. 3 zeigt
den Resonator 2 als typisches Beispiel. Die dielektrischen
Resonatoren 2 bis 6 umfassen jeweils ein zylindrisches
Dielektrikum 21, das aus einem Material mit einer hohen
Dielektrizitätskonstante
wie z.B. einer Keramik vom TiO2-Typ oder
dergleichen hergestellt ist, einen Außenleiter 22, der
auf der äußeren peripheren
Oberfläche
des zylindrischen Dielektrikums 21 gebildet ist, und einen Innenleiter 23,
der auf der Innenwand des zylindrischen Dielektrikums 21 gebildet
ist. Der Außenleiter 22 ist
an einem offenen Ende 21a (hiernach als Offenes-Ende-Seite 21a bezeichnet)
des Dielektrikums 21 bezüglich des Innenleiters 23 elektrisch
geöffnet (von
demselben getrennt) und ist an der anderen Offenes-Ende-Seite 21b (hiernach
als Kurzgeschlossenes-Ende-Seite 21b bezeichnet) mit dem
Innenleiter 23 elektrisch kurzgeschlossen (leitend). Bezüglich des
dielektrischen Resonators 2 ist die Reihenschaltung, die
den bandvariablen Kondensator C3 und die PIN-Diode D2 umfasst, elektrisch
derart verbunden, dass ein Ende des bandvariablen Kondensators C3 an
der Offenes-Ende-Seite 21a mit dem Innenleiter 23 verbunden
ist und die Kathode der PIN-Diode D2 mit Masse verbunden ist. Der
Außenleiter 22 ist
mit Masse verbunden.
-
Hiernach
werden die Funktionsweise und die Auswirkungen des Duplexers 31,
der die oben beschriebene Konfiguration aufweist, beschrieben. Bei diesem
Duplexer 31 wird ein Sendesignal, das von einem Sendeschaltungssystem
in den Sendeanschluss Tx eingegeben wird, über die sendeseitige Schaltung 25 aus
dem Antennenanschluss ANT ausgegeben, wohingegen ein durch den Antennenanschluss
ANT eingegebenes Empfangssignal über
die empfangsseitige Schaltung 26 an ein Empfangsschaltungssystem
ausgegeben wird.
-
Die
Eingang-Frequenz der Frequenzvariables-Bandeliminierungsfilter-Schaltung 27 in
der sendeseitigen Schaltung 25 wird durch die Resonanzfrequenz
eines Resonanzsystems, das den bandvariablen Kondensator C3, den
Resonanzkondensator C1 und den Resonator 2 umfasst, und
durch die Resonanzfrequenz eines Resonanzsystems, das den bandvariablen
Kondensator C4, den Resonanzkondensator C2 und den Resonator 3 umfasst,
bestimmt. Wenn positive Spannungen als Steuerspannungen an die Spannungssteueranschlüsse CONT1
und CONT2 angelegt sind, befinden sich die PIN-Dioden D2 und D3
jeweils im eingeschalteten Zustand. Demgemäß sind die bandvariablen Kondensatoren
C3 und C4 über
die PIN-Dioden D2 und D3 geerdet, so dass beide Dämpfungsextremfrequenzen
verringert werden und das Durchlassband der sendeseitigen Schaltung 25 ein
NIEDRIG-Kanal (1850–1880
MHz) wird.
-
Im
Gegenteil, wenn die Steuerspannungen 0 V sind, wobei keine Spannungen
an den Spannungssteueranschlüssen
CONT1 und CONT2 angelegt sind, befinden sich die PIN-Dioden D2 und
D3 jeweils im ausgeschalteten Zustand. Statt eines Anlegens der
Steuerspannungen von 0 V können
an die Spannungssteueranschlüsse
CONT1 und CONT2 negative Spannungen angelegt werden, so dass sich
die PIN-Dioden D2 und D3 im ausgeschalteten Zustand befinden. Dadurch
werden die bandvariablen Kondensatoren C3 und C4 jeweils offen,
so dass beide Dämpfungsfrequenzen
erhöht
werden und das Durchlassband der sendeseitigen Schaltung 25 zu einem
HOCH-Kanal (1880–1910
MHz) wird. Auf diese Weise können
die zwei unterschiedlichen Durchlassbandcharakteristika bezüglich der
sendeseitigen Schaltung 25 zurückgegeben werden, indem die Spannungssteuerung
durchgeführt
wird, um die bandvariablen Kondensatoren C3 und C4 zu erden oder zu öffnen.
-
Dagegen
wird die Durchlassfrequenz der frequenzvariablen Bandpassfilterschaltung 28 in
der empfangsseitigen Schaltung 26 durch die Resonanzfrequenz
eines Resonanzsystems, das den bandvariablen Kondensator C7, die
Resonanzinduktanz L9 und den Resonator 4 umfasst, durch
die Resonanzfrequenz eines Resonanzsystems, das den bandvariablen
Kondensator C8 und den Resonator 5 umfasst, und durch die
Resonanzfrequenz eines Resonanzsystems, das den bandvariablen Kondensator C9,
die Resonanzinduktanz L10 und den Resonator 6 umfasst,
bestimmt. Wenn als Steuerspannungen positive Spannungen an den Spannungssteueranschluss
CONT2 angelegt werden, befinden sich die PIN-Dioden D4, D5 und D6
im eingeschalteten Zustand. Demgemäß sind die bandvariablen Kondensatoren
C7, C8 und C9 über
die PIN-Dioden D4, D5 bzw. D6 geerdet, und die Durchlassfrequenz
wird verringert, wodurch das Durchlassband der empfangsseitigen
Schaltung 26 zu einem NIEDRIG-Kanal (1930–1960 MHz)
wird.
-
Wenn
die Steuerspannung dagegen 0 V gemacht wird, wobei keine Spannungen
an den Spannungssteueranschluss CONT2 angelegt werden, befinden
sich die PIN-Dioden D4, D5 und D6 im ausgeschalteten Zustand. Dadurch
werden die bandvariablen Kondensatoren C7, C8 und C9 offen, und
die Durchlassfrequenz wird erhöht,
wodurch das Durchlassband der empfangsseitigen Schaltung 26 zu
einem HOCH-Kanal (1960–1990
MHz) wird. Auf diese Weise können
zwei unterschiedliche Durchlassbandcharakteristika bezüglich der
empfangsseitigen Schaltung 26 zurückgegeben werden, indem die Spannungssteuerung
durchgeführt
wird, um die bandvariablen Kondensatoren C7 bis C9 zu erden oder zu öffnen.
-
Dieser
Duplexer 31 ist derart spannungsgesteuert, dass die zwei
Durchlassbänder,
nämlich
das hohe und das Niedrig-Durchlassband,
umgeschaltet werden. Das heißt,
wenn das Niederfrequenz-Durchlassband als Sendeband ausgewählt wird,
wird die Durchlassfrequenz der empfangsseitigen Schaltung 26 verringert,
und wenn das Hochfrequenz-Durchlassband als Sendeband ausgewählt wird,
wird die Durchlassfrequenz der empfangsseitigen Schaltung 26 erhöht. Dadurch
können
die Phase der sendeseitigen Schaltung 25 und die der empfangsseitigen Schaltung 26 auf
ideale Weise zusammengestellt werden.
-
Falls
die Frequenz einer Empfangswelle im Bereitschaftszustand 1930 MHz
beträgt,
wird der Duplexer 31 in Empfangswellen-Betriebsbereitschaft versetzt,
indem die Steuerspannung des Spannungssteueranschlusses CONT1 auf
0 V eingestellt wird und eine positive Spannung lediglich an den
Spannungssteueranschluss CONT2 angelegt wird. Das heißt, dass
sich die PIN-Dioden D4 bis D6 der empfangsseitigen Schaltung 26 und
die PIN-Diode D3, die mit dem Antennenanschluss ANT in der Position elektrisch
verbunden sind, die näher
bei dem Antennenanschluss ANT liegt als die PIN-Diode D2 in der sendeseitigen
Schaltung 25, während
der Empfangswellen-Bereitschaft in dem eingeschalteten Zustand befinden.
Demgemäß darf die
sendeseitige Schaltung 25 eine hohe Impedanz in dem Empfangsfrequenzband
von 1930–1960
MHz aufweisen, und der Einfügungsverlust
der empfangsseitigen Schaltung 26 kann unterdrückt werden. 4 ist
ein Graph, der die Messergebnisse der Bandpasscharakteristik S32 und
der Reflexionscharakteristik S22 (siehe 1) der empfangsseitigen
Schaltung 26 zeigt, die erhalten werden, wenn eine positive
Spannung lediglich an den Spannungssteueranschluss CONT2 angelegt wird.
In diesem Fall betrug der Einführungsverlust
der empfangsseitigen Schaltung 26 3,5 dB. Ferner befindet
sich zufriedenstellenderweise lediglich die PIN-Diode D3 während der
Empfangswellen-Betriebsbereitschaft
im eingeschalteten Zustand. Beide PIN-Dioden D2 und D3 in der sendeseitigen
Schaltung 25 befinden sich nicht im eingeschalteten Zustand.
Somit kann der Leistungsverbrauch während der Empfangswellen-Betriebsbereitschaft
unterdrückt
werden.
-
[Zweites Ausführungsbeispiel, 5]
-
5 veranschaulicht
ein weiteres Ausführungsbeispiel
des Duplexers der vorliegenden Erfindung. Bei einem Duplexer 40 ist
eine sendeseitige Schaltung 47 elektrisch zwischen einen
Sendeanschluss Tx und einen Antennenanschluss ANT ge schaltet, und
eine empfangsseitige Schaltung 48 ist elektrisch zwischen
einen Empfangsanschluss Rx und den Antennenanschluss ANT geschaltet.
-
Die
sendeseitige Schaltung 47 ist ein frequenzvariables Bandeliminierungsfilter,
das Resonanzschaltungen in Stufen aufweist, die miteinander gekoppelt
sind. Ein Resonator 41 ist über einen Resonanzkondensator
C41 elektrisch mit einem Sendeanschluss Tx gekoppelt. Eine Reihenresonanzschaltung,
die den Resonator 41 und den Resonanzkondensator C41 umfasst,
eine Reihenresonanzschaltung, die einen Resonator 42 und
einen Resonanzkondensator C42 umfasst, und eine Reihenresonanzschaltung,
die einen Resonator 43 und einen Resonanzkondensator C43
umfasst, sind über
Kopplungsspulen L41 und L42 elektrisch miteinander verbunden. Kondensatoren
C47, C48 und C49 sind elektrisch parallel jeweils zu einer dieser
drei Reihenresonatorschaltungen geschaltet. Der Antennenanschluss
ANT ist über
eine L-LC-Schaltung, die eine Kopplungsspule L43 und einen Kondensator 50 umfasst,
mit der Reihenresonanzschaltung, die den Resonator 43 und
den Resonanzkondensator C43 umfasst, elektrisch verbunden. Die Resonanzkondensatoren
C41 bis C43 sind Kondensatoren zum Bestimmen einer Sperrbanddämpfung.
-
Eine
PIN-Diode D41 als Reaktanzelement ist über einen bandvariablen Kondensator
C44 parallel zu dem Resonator 41 elektrisch mit dem Zwischenknoten
zwischen dem Resonator 41 und dem Resonanzkondensator C41
verbunden, wobei die Kathode geerdet ist. Eine PIN-Diode D42 ist über einen
bandvariablen Kondensator C45 parallel zu dem Resonator 43 mit
dem Zwischenknoten zwischen dem Resonator 42 und dem Resonanzkondensator
C42 verbunden. Ferner ist eine PIN-Diode D43 über einen bandvariablen Kondensator
C46 parallel zu dem Resonator 43 mit dem Zwischenknoten
zwischen dem Resonator 43 und dem Resonanzkondensator C43 verbunden.
Die bandvariablen Kondensatoren C44 bis C46 sind Kondensatoren zum
Verändern
der Dämpfungsextremfrequenzen
der sendeseitigen Schaltung 47. Ferner ist ein Kondensator 46 parallel mit
dem bandvariablen Kondensator C46 verbunden.
-
Die
empfangsseitige Schaltung 48 ist ein frequenzvariables
Bandpassfilter, das Resonanzschaltungen in drei Stufen umfasst,
die miteinander verbunden sind. Eine Reihenresonanzschaltung, die
einen Resonator 44 und einen Resonanzkondensator C55 umfasst,
ein Resonator 45 und eine Reihenresonanzschaltung, die
einen Resonator 46 und einen Resonanzkondensator C56 umfasst,
sind über
Kopplungskondensatoren C52 und C53 elektrisch verbunden. Ferner
ist die Reihenresonanzschaltung, die den Resonator 44 und
den Resonanzkondensator C55 umfasst, über einen Kopplungskondensator
C51 elektrisch mit dem Antennenanschluss ANT verbunden. Die Reihenresonanzschaltung,
die den Resonator 46 und den Resonanzkondensator C56 umfasst, ist über einen
Kopplungskondensator C54 elektrisch mit dem Empfangsanschluss Rx
verbunden.
-
Eine
Reihenschaltung, die einen bandvariablen Kondensator C57 und eine
PIN-Diode D44 umfasst, ist parallel zu dem Resonator 44 elektrisch
mit dem Zwischenknoten zwischen dem Resonator 44 und dem
Resonanzkondensator C55 verbunden. Eine Reihenschaltung, die bandvariable
Kondensatoren C58 und C59 und die PIN-Diode D45 umfasst, ist parallel
zu dem Resonator 45 elektrisch mit dem Zwischenknoten zwischen
dem Resonator 45 und den Kopplungskondensatoren C52 und
C53 verbunden. Eine Reihenschaltung, die einen bandvariablen Kondensator
C60 und eine PIN-Diode D46 umfasst, ist parallel zu dem Resonator 46 elektrisch
mit dem Zwischenknoten zwischen dem Resonator 46 und dem
Resonanzkondensator C56 verbunden.
-
Ein
Spannungssteueranschluss CONT1 ist über einen Steuerspannungsversorgungswiderstand R41,
einen Kondensator C62 und eine Drosselspule L44 elektrisch mit dem
Zwischenknoten zwischen der Anode der PIN-Diode D41 und dem bandvariablen Kondensator
C44 verbunden und ist über
den Steuerspannungs versorgungswiderstand R41, den Kondensator C62
und eine Drosselspule L45 elektrisch mit dem Zwischenknoten zwischen
der Anode der PIN-Diode D42 und dem bandvariablen Kondensator C45
verbunden.
-
Dagegen
ist ein Spannungssteueranschluss CONT2 über einen Steuerspannungsversorgungswiderstand
R42, einen Kondensator C63 und eine Drosselspule L46 elektrisch
mit dem Zwischenknoten zwischen der Anode der PIN-Diode D43 und
dem bandvariablen Kondensator C46 verbunden, ist über den
Steuerspannungsversorgungswiderstand R42, den Kondensator C63 und
eine Drosselspule 47 elektrisch mit dem Zwischenknoten
zwischen der Anode der PIN-Diode D44 und dem bandvariablen Kondensator
C57 verbunden und ist überdies über den Steuerspannungsversorgungswiderstand
R42, den Kondensator C63 und eine Drosselspule L49 elektrisch mit
dem Zwischenknoten zwischen der Anode der PIN-Diode D46 und dem
bandvariablen Kondensator C60 verbunden.
-
Der
Duplexer 40, der die oben beschriebene Konfiguration aufweist,
weist dieselbe Funktionsweise und dieselben Auswirkungen auf wie
der Duplexer 31 des ersten Ausführungsbeispiels.
-
[Drittes Ausführungsbeispiel, 6]
-
Das
heißt,
dass sich die PIN-Dioden D4 bis D6 der empfangsseitigen Schaltung 26 und
die PIN-Diode D3, die mit dem Antennenanschluss ANT in der Position
elektrisch verbunden sind, die näher bei
dem Antennenanschluss ANT liegt als die PIN-Diode D2 in der sendeseitigen
Schaltung 25, während der
Empfangswellen-Bereitschaft in dem eingeschalteten Zustand befinden.
-
6 zeigt
einen Duplexer gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Ein Duplexer 70 ist derselbe
wie der Duplexer 40 des zweiten Ausführungs beispiels, mit der Ausnahme,
dass ein Spannungssteueranschluss CONT3 zum unabhängigen Spannungssteuern
der PIN-Diode D43,
der mit dem Resonator 43 verbunden ist, der mit dem Antennenanschluss
ANT in der zu demselben nächstgelegenen
Position in der sendeseitigen Schaltung 47 elektrisch verbunden
ist, neu vorgesehen ist. Der Spannungssteueranschluss CONT3 ist über einen
Steuerspannungsversorgungswiderstand R73, einen Kondensator C74
und eine Drosselspule L46 mit dem Zwischenknoten zwischen der Anode
der PIN-Diode D43 und dem bandvariablen Kondensator C46 verbunden.
-
Hiernach
werden die Funktionsweise und die Auswirkungen des Duplexers 70,
der die oben beschriebene Konfiguration aufweist, beschrieben.
-
Wie
zuvor beschrieben wurde, ist der Einfügungsverlust der Jeweilige-Seite-Schaltung 48 erhöht, wenn
bewirkt wird, dass ein Verbrauchsstrom während der Empfangswellen-Betriebsbereitschaft lediglich
durch die empfangsseitige Schaltung 48 des Duplexers 70 fließt. Wie
jedoch bei der Durchlasscharakteristik S32 der 12 zu
sehen ist, ist der Einfügungsverlust
der empfangsseitigen Schaltung 47 lediglich bei etwa 1930
MHz verschlechtert, was in der Nähe
des Sendefrequenzbandes (1850–1910 MHz)
liegt, während
im Wesentlichen keine Verschlechterung des Einfügungsverlustes in der Nähe von 1960
MHz auftritt.
-
Demgemäß wird in
dem Fall, in dem Frequenzen in der Nähe von 1960 MHz als Frequenz
einer Empfangswelle im Bereitschaftszustand verwendet werden, die
Steuerspannungen der Spannungssteueranschlüsse CONT1 und CONT3 auf 0 V
eingestellt, und eine positive Spannung wird lediglich an den Spannungssteueranschluss
CONT2 angelegt. Das heißt,
dass bewirkt wird, dass ein Verbrauchsstrom während einer Empfangswellen-Betriebsbereitschaft
lediglich durch die empfangsseitige Schaltung 48 fließt.
-
Dagegen
wird in dem Fall, in dem etwa 1930 MHz als Frequenz einer Empfangswelle
im Bereitschaftszustand verwendet wird, die Steuerspannung des Spannungssteueranschlusses
CONT1 auf 0 V eingestellt, und positive Spannungen werden an die Spannungssteueranschlüsse CONT2
und CONT3 angelegt. Das heißt,
dass sich während
der Empfangswellen-Betriebsbereitschaft
die PIN-Dioden D44 bis D46 und die PIN-Diode D43, die von den PIN-Dioden
D41 bis D43 in der sendeseitigen Schaltung 47 in der am
nächsten
bei dem Antennenanschluss ANT gelegenen Position elektrisch verbunden
ist, im eingeschalteten Zustand befinden.
-
Auf
diese Weise werden entsprechende Steuerspannungen an die Spannungssteueranschlüsse CONT1
bis CONT3 angelegt, je nachdem, ob die Frequenz einer Empfangswelle
im Bereitschaftszustand in der Nähe
von 1960 MHz oder 1930 MHz liegt, so dass der Leistungsverbrauch
weiter verringert werden kann.
-
[Viertes Ausführungsbeispiel, 7]
-
Das
vierte Ausführungsbeispiel
wird unter Bezugnahme auf ein tragbares Telefon als Beispiel der
Kommunikationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
7 ist
ein elektrisches Schaltungsblockdiagramm des HF-Teils eines tragbaren Telefons 120. Bei 7 ist
ein Antennenelement mit 122 bezeichnet, ein Duplexer mit 123,
ein sendeseitiger Isolator mit 131, ein sendeseitiger Verstärker mit 135,
ein empfangsseitiges Zwischenstufenbandpassfilter mit 136,
ein empfangsseitiger Mixer mit 137, ein Spannungssteuerungsoszillator
(VCO – voltage
control oscillator) mit 138 und ein lokales Bandpassfilter
mit 139.
-
Als
Duplexer 123 können
die Duplexer 31, 40 und 70 des ersten
bis dritten Ausführungsbeispiels verwendet
werden. Ein tragbares Telefon mit einem niedrigen Leistungsverbrauch und
einem niedrigen Verlust der empfangsseitigen Schaltung während einer
Empfangswellen-Betriebsbereitschaft kann verwirklicht werden, indem
der Duplexer 31, 40 oder 70 angebracht
wird.
-
Der
Duplexer und die Kommunikationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
sind auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, und
Variationen können
vorgenommen werden, ohne von der Wesensart und dem Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Insbesondere stehen als
Reaktanzelement zusätzlich
zu der PIN-Diode Dioden mit variabler Kapazität, Transistoren oder dergleichen
zur Verfügung.
Ferner können als
Resonatoren zusätzlich
zu den dielektrischen Resonatoren auch Streifenleitungsresonatoren
oder dergleichen verwendet werden.
-
Obwohl
die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele derselben
gezeigt und beschrieben wurde, wird Fachleuten einleuchten, dass
die vorstehenden und andere Änderungen
in Bezug auf die Form und Details darin vorgenommen werden können, ohne
von der Erfindung, wie sie in den beigefügten Patentansprüchen definiert
ist, abzuweichen.