DE69529869T2

DE69529869T2 - Sende-/Empfangsumschaltes für Radiokommunikationsgerät

Info

Publication number: DE69529869T2
Application number: DE69529869T
Authority: DE
Inventors: Junji Hirakata-shi Itoh; Kazuhisa Neyagawa-shi Fujimoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2015-08-30
Also published as: EP0700169A3; US5784687A; EP0700169A2; DE69529869D1; EP0700169B1

Description

Die vorliegende Verbindung betrifft eine Sende-/Empfangsschaltung, die in geeigneter Weise in einer Funkverkehrsvorrichtung eingesetzt wird, welche die gleiche Frequenz zum Senden und Empfangen eines Signals verwendet, ein integriertes Halbleiterschaltungselement enthaltend die Sende-/Empfangsschaltung und eine Funkverkehrsvorrichtung umfassend dieselbe.
Vor kurzem sind Funkverkehrsvorrichtungen, wie etwa tragbare Telefone, entwickelt worden, um kompakt, leicht und billig zu sein, und die Zahl der Anwender solcher Geräte wächst schnell. In dem gewöhnlichen Kommunikationsmodus unterscheidet sich die Sendefrequenz von der Empfangsfrequenz. Weiterhin sind Versuche gemacht worden, solche Funkverkehrsvorrichtungen zu digitalisieren, um eine wesentlich größere Zahl von Anwendern zu erreichen. In digitalen Funkverkehrsvorrichtungen können Senden und Empfangen auf der gleichen Frequenz geleitet werden durch Übertragen und Empfangen eines Signals in einer sich die Zeit teilenden Art, während zwei verschiedene Frequenzen benötigt werden für jeden Anschluss an der Vorrichtungen des gewöhnlichen Kommunikationsmodus.
Ein Senderverstärker, ein störungsarmer Empfängerverstärker und ein Umschalter zum Schalten zwischen Übertragung und Empfang einer Sende-/Empfangsschaltung in einer digitalen Funkverkehrsvorrichtung enthalten gelegentlich Galliumarsenid-Feldeffekttransistoren (welche ab hier als GaAs FETs bezeichnet werden), die verschiedene Eigenschaften, wie eine niedrige Betriebsspannung, hohe Effizienz, die Eigenschaft eines geringen Rauschens und einer hohen Isolation haben.
Mit der Verbreitung von tragbaren kabellosen Vorrichtungen gibt es weiterhin einen steigenden Bedarf für kompakte und leichte Geräte. Als ein Ergebnis ist eine große Anzahl von Versuchen gemacht worden, eine Sende-/Empfangsschaltung zu produzieren, die einen Sender-Leistungsverstärker, einen Umschalter, einen rauscharmen Empfängerverstärker, eine Anpassungsschaltung und Ähnliches als integrierte Halbleiterschaltung einschließt.
Ein Beispiel einer üblichen Sende-/Empfangsschaltung wird nun beschrieben in Bezug auf eine beiliegende Zeichnung.
8 ist ein Schema der Konfiguration einer Sende-/Empfangsschaltung in einer gewöhnlichen digitalen Funkverkehrsvorrichtung, die FETs verwendet. Die Sende-/Empfangsschaltung der 8 umfasst einen Senderverstärker 10, einen rauscharmen Empfängerverstärker 20 und eine Antenne 30 zum Senden und Empfangen eines Signals. Ein Umschalter 40 schaltet die Verbindung zwischen dem Senderverstärker 10 und der Antenne 30 und die Verbindung zwischen dem rauscharmen Empfängerverstärker 20 und der Antenne 30 von einem zu dem anderen. Eine erste Leitung 51, die eine charakteristische Impedanz von 50 Ω hat, verbindet die Antenne 30 zu dem Umschalter 40. Eine zweite Leitung 52, die eine charakteristische Impedanz von 50 Ω hat, verbindet den Senderverstärker 10 mit dem Umschalter 40. Eine dritte Leitung 53, die eine charakteristische Impedanz von 50 Ω hat, verbindet den rauscharmen Empfängerverstärker 20 mit dem Umschalter 40. Eine Empfänger-Anpassungsschaltung 60b passt Eingänge zu dem rauscharmen Empfängerverstärker 20 an, und eine Sender-Anpassungsschaltung 70b passt Ausgänge von dem Senderverstärker 10 an. Eine erste Kopplungskapazität 81b koppelt eine wechselnde Spannung von dem Ausgang des Senderverstärkers 10 mit einer wechselnden Spannung des Eingangs zu der Sender-Anpassungsschaltung 70b, und eine zweite Kopplungskapazität 82b koppelt eine wechselnde Spannung des Ausgangs von der Empfänger-Anpassungsschaltung 60b mit einer wechselnden Spannung von dem Eingang zu dem rauscharmen Empfängerverstärker 20:
Der Empfängerverstärker 10 in 8 umfasst einen FET 12 in einer ersten Stufe, einen weiteren FET 14 in einer letzten Stufe, Spannungsversorgungsanschlüsse 15b, eine Anpassungsschaltung 13, welche Kapazitäten 16 und 18 und eine Induktivität 17 einschließt, zum Anpassen des vorderen FET 12 an den hinteren FET 14. Eine Induktivität 19a ist zwischengeschaltet zwischen den Gate-Anschluss des FET 14 und eine Vorspannung Vg1, und Induktivitäten 19b sind zwischengeschaltet zwischen den Spannungsversorgungsanschlüssen 15b der FETs 12 und 14 und einer Versorgungsspannung Vdd1. Eine Induktivität 24a ist zwischengeschaltet zwischen dem Gate-Anschluss eines störungsarmen FET 22 in dem störungsarmen Empfängerverstärker 20 und einer Vorspannung Vg2, und eine Induktivität 24b ist zwischengeschaltet zwischen einen Empfangswellen-Ausgangsanschluss 23b des störungsarmen Empfängerverstärkers 20 und einer Versorgungsspannung Vdd2. Die Empfänger-Anpassungsschaltung 60b enthält Induktivitäten 61 und 62 und die Sender-Anpassungsschaltung 70b enthält Kapazitäten 71 und 73 und eine Induktivität 72.
Diese Sende-/Empfangsschaltung wird wie folgt betrieben:
Zunächst wird deren Empfangsbetrieb beschrieben. Zur Zeit des Empfangens des Signals wird eine Vorspannung Vg2 an den rauscharmen FET 22 in dem rauscharmen Empfängerverstärker 20 angelegt und eine Vorspannung Vdd2 wird angelegt an den Empfangswellen-Ausgangsanschluss 23b, wodurch der rauscharme Empfängerverstärker 20 mit einer notwendigen Versorgungsspannung versorgt wird. Dies verstärkt ein schwaches empfangenes Signal, das durch die Antennen 30 eingeht. Da es keine Notwendigkeit gibt, den Senderverstärker 10 in diesem Fall zu betreiben, wird an diesen keine Spannung angelegt, um die Energie der Batterie zu sparen.
Das empfangene Signal, das durch die Antenne 30 eingegangen ist, wird durch die erste Leitung 51 übertragen, welche eine charakteristische Impedanz von 50 Ω hat, und an einen antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss 41b des Umschalters 40 geliefert. An diesem Punkt werden in den Umschalter 40 ein erster FET 43, der als ein Sender-Nebenschluss-FET dient, und ein dritter FET 45, der als ein Empfänger-Durchgangs-FET dient, mit einer Spannung von beispielsweise 0 V beliefert, um so die FETs 43 und 45 anzuschalten, und ein zweiter FET 44, der als ein Sender-Durchgangs-FET dient, und ein vierter FET 46, der als ein Empfänger-Nebenschluss-FET dient, mit einer Spannung von beispielsweise –5 V beliefert, um so die FETs 44 und 46 auszuschalten durch eine Steuerspannung, eingehend über Eingangsanschlüsse 42b eines Schaltungssteuerungssignals. Daher passiert das empfangene Signal, welches durch den antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss 41b eingegeben worden ist, durch den dritten FET 45 in einem eingeschalteten Zustand, um zu einer Empfängereinheit übertragen zu werden. Eine Sendeeinheit ist elektrisch getrennt von der Antenne, weil der zweite FET 44 ausgeschaltet ist, und ist kurzgeschaltet durch den ersten FET 43 in einem angeschalteten Zustand.
Das empfangene Signal, das den dritten FET 45 in einem angeschalteten Zustand passiert hat, wird von einem empfängerseitigen Anschluss 47 des Umschalters 40 über die dritte Leitung 53, die eine charakteristische Impedanz von 50 Ω hat, und die zweite Kopplungskapazität 82b übertragen und eingegeben zu der Empfänger-Anpassungsschaltung 60b. Die empfangenen Signale, die zu der Empfänger-Anpassungsschaltung 60b eingegeben worden sind, werden einer Impedanzanpassung ausgesetzt durch die zwei Induktivitäten 61 und 62, um an einen Eingangsanschluss 21 des störungsarmen Empfängerverstärkers 20 eingegeben zu werden. Das an den störungsarmen Empfänger-Verstärker 20 eingegebene empfangene Signal wird durch den störungsarmen FET 22 verstärkt und dann ausgegeben durch den Ausgangsanschluss für Empfangswellen 23b.
Als nächstes wird der Sendebetrieb der Sende-/Empfangsschaltung beschrieben.
Zu dem Zeitpunkt des Übertragens eines Signals wird eine Versorgungsspannung Vdd1 an den FET 12 auf der ersten Stufe und den FET 14 auf der letzten Stufe des Senderverstärkers 10 angelegt, und eine Vorspannung Vg1 wird an den FET 14 angelegt, wodurch ein moduliertes Signal, das an den Sender-Verstärker 10 eingegeben wird, bis auf ein ausreichend hohes Niveau leistungsverstärkt wird, um der Antenne 30 zugeführt zu werden.
Da es keine Notwendigkeit gibt, den geräuscharmen Empfänger-Verstärker 20 in diesem Fall zu betreiben, wird an diesem keine Spannung angelegt, um die Leistung der Batterie zu sparen.
Das modulierte Sendesignal wird über einen Eingangsanschluss für Sendewellen 11e eingegeben, einer ersten Leistungsverstärkung durch den vorderen FET 12 ausgesetzt, zu dem hinteren FET 14 über die Anpassungsschaltung 13 eingegeben und einer zweiten Leistungsverstärkung durch den FET 14 bis zu einem benötigten Leistungsniveau ausgesetzt. Das verstärkte Sendesignal wird an die Sender-Anpassungsschaltung 70b über die erste Kopplungskapazität 81b eingegeben, umgewandelt, um eine Impedanz von 50 Ω zu haben, durch die Sender-Anpassungsschaltung 70b und dann eingegeben an einen senderseitigen Anschluss 48 des Umschalters 40 über die zweite Leitung 52, die eine charakteristische Impedanz von 50 Ω hat. An diesem Punkt wird in dem Um schalter 40 der zweite FET 44 und der vierte FET 46 mit einer Spannung von beispielsweise 0 V versorgt, um angeschaltet zu sein, und der erste FET 43 und der dritte FET 45 mit einer Spannung von beispielsweise –5 V versorgt, um ausgeschaltet zu sein, durch eine Steuerspannung, die eingegeben wird über Eingangsanschlüsse 42b für ein Schaltungssteuersignal. Das über den senderseitigen Anschluss 48 eingegebene Sendesignal passiert den zweiten FET 44 in einem angeschalteten Zustand, um zu der Antenne 30 übertragen zu werden. Das zu der Antenne 30 übertragene Sendesignal passiert die erste Leitung 51, die eine charakteristische Impedanz von 50 Ω hat, wird eingegeben auf die Antenne 30 und dann ausgegeben durch die Antenne 30 als eine elektrische Welle.
In der herkömmlichen Sende-/Empfangsschaltung sind der Senderverstärker 10 und der rauscharme Empfängerverstärker 20 mit dem Umschalter 40 jeweils über die zweite oder dritten Leitungen 52 und 53 verbunden, die jeder eine charakteristische Impedanz von 50 Ω haben. Ein von dem Senderverstärker 10 ausgegebenes Sendesignal und ein von dem rauscharmen Empfängerverstärker 20 eingegebenes empfangenes Signal sollte daher umgewandelt werden, um eine Impedanz von 50 Ω zu haben. Entsprechend sind, wenn es nötig ist den Senderverstärker 10, den rauscharmen Empfängerverstärker 20 und den Umschalter 40 in einen Chip zu integrieren, die Sender-Anpassungsschaltung 60b und die Empfänger-Anpassungsschaltung 70b notwendigerweise auf demselben Chip montiert, was zu einer stark anwachsenden Fläche führt, die durch zu integrierende passive Bauelemente, wie Induktivitäten, belegt ist. Als ein Ergebnis wächst die Chipfläche wesentlich, was es unvorteilhafterweise schwierig macht, die Größe und die Kosten einer Funkverkehrsvorrichtung zu verringern. Somit ist es notwendig, eine Sende-/Empfangsschaltung bereitzustellen, die eine kompakte und billige Funkverkehrsvorrichtung anwendbar auf den neuen Kommunikationsmodus und ein integriertes Halbleiterschaltungselement, welche die Sende-/Empfangsschaltung trägt zu realisieren.
Zusätzlich kann, wenn ein Signal durch den Umschalter 40 bei geringer Impedanz umgeschaltet wird, die Spannung gesenkt werden und die Isolation zwischen der Sendeeinheit und der Empfängereinheit verbessert werden. In der herkömmlichen Schaltung wird ein Signal jedoch wie oben beschrieben bei einer Impedanz von 50 Ω umgeschaltet, und somit ist die Isolationseigenschaft schlecht. Dies verursacht ein weiteres Prob lem, dass ein FET mit einer genügenden Isolationseigenschaft verwendet werden muss. Die Isolation zeigt hier ein Verhältnis an zwischen Signalen, die richtig von dem Senderverstärker 10 zu der Antenne 30 übertragen werden, und Signalen, die fälschlicherweise von dem Senderverstärker 10 zu dem rauscharmen Empfängerverstärker 20 übertragen werden, wenn der Umschalter in einen Zustand zum Ausgeben eines Serdesignals von dem Senderempfänger 10 an die Antenne 30 ist. Eine genügende Isolationseigenschaft zu haben bedeutet, wenige Signale werden übertragen von dem Senderverstärker 10 zu dem rauscharmen Empfängerverstärker 20. Tatsächlich existieren immer einige Signale, die von dem Senderverstärker 10 zu dem rauscharmen Empfängerverstärker 20 gelangen.
EP 0 578 160 A1 offenbart eine Umschaltungsvorrichtung für Antennen, die wahlweise eine Antenne mit Sender oder Empfänger verbindet. In der Antennenumschaltungsvorrichtung zum wahlweisen Verbinden einer Antenne über einen Antennenanschluss mit entweder einem Sender zum Senden eines Sendesignals, das eine Sendefrequenz hat, über einen Sendeanschluss, oder mit einem Empfänger zum Empfangen eines Empfangssignals, das eine von der Sendefrequenz abweichende Empfangsfrequenz hat, durch einen Empfangsanschluss, wird beim Empfänger ein Empfangsfilter zum Durchleiten eines empfangenen Signals elektrisch verbunden zwischen dem Antennenanschluss und dem Empfangsanschluss. Ein Impedanzanpassungselement ist elektrisch verbunden mit dem Eingangsende des Empfangsfilters und hat einen solchen Elementwert, dass eine von dem Antennenanschluss zu dem Empfangsfilter gesehene Impedanz bei der Sendefrequenz im Wesentlichen unendlich wird.
WO 92/22937 offenbart einen hochisolierenden Schalter. Der Schalter zum Übertragen eines Signals mit einer Verstärkung von einem aus der Vielzahl der Eingangsübertragungsleitungen zu einer gemeinsamen Ausgangsleitung wird beschrieben, welcher eine hohe Isolierung erreicht durch Auslassen der Sendeleitung zwischen der Ausgangs-Anpassungseinheit und dem Verbindungspunkt des Eingangs und des Ausgangs.
Die vorliegende Erfindung wurde ersonnen, um die vorgenannten Probleme mit einem Schlag zu lösen, um so eine Funkverkehrsvorrichtung kompakt zu machen und die Isolierungseigenschaft zwischen einer Sendeeinheit und einer Empfängereinheit zu verbessern.
Das Problem wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Abhängige Ansprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Eine erste Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung der Erfindung umfasst einen Senderverstärker zum Verstärken eines eingehenden Sendesignals und Ausgeben des verstärkten Sendesignals; einen Empfängerverstärker zum Verstärken eines eingehenden Empfangssignals und Ausgeben des verstärkten Empfangssignals; einen Umschalter, der einen antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss hat, durch welchen das Sendesignal über eine Leitung mit einer vorgegebenen charakteristischen Impedanz an eine Antenne ausgegeben wird und das empfangene Signal von der Antenne über die Leitung eingeht, zum Umschalten zwischen einem ersten Verbindungszustand zum Ausgeben des von dem Senderverstärkerempfangenen Sendesignals über keine Anpassungsschaltung zu dem antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss und einem zweiten Verbindungszustand zum Ausgeben des über den antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss empfangenen Empfangssignals an den Empfängerverstärker; eine Empfänger-Anpassungsschaltung, die zwischen dem Umschalter und dem Empfängerverstärker zwischengeschaltet ist, zum Anpassen der Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers an die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers; und eine antennenseitige Anpassungsschaltung, die zwischen der Leitung und dem Umschalter zwischengeschaltet ist, zum Anpassen der charakteristischen Impedanz der Leitung an die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers.
In der ersten Sende-/Empfangsschaltung wird das von dem Senderverstärker ausgegebene Sendesignal an den Umschalter über keine Anpassungsschaltung eingegeben, während das von dem Umschalter ausgegebene empfangene Signal an den Empfängerverstärker über die Empfänger-Anpassungsschaltung eingegeben wird. Daher wird innerhalb des Umschalters die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers angepasst an die Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers und beide die Ausgangsimpedanz und die Eingangsimpedanz sind klein innerhalb des Umschalters. Als ein Ergebnis kann die Isolationseigenschaft des Umschalters verbessert werden und die durch den Umschalter belegte Fläche minimiert werden.
Da die charakteristische Impedanz der Leitung durch die antennenseitige Anpassungsschaltung an die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers angepasst wird, hat die Empfänger-Anpassungsschaltung eine Funktion, um lediglich die Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers an die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers anzupassen. Dies führt zu einer Minimierung der durch die Empfänger-Anpassungsschaltung belegte Fläche. Dadurch kann die Größe eines Chips der den Senderverstärker, den Empfängerverstärker und den Umschalter umfasst, und somit die Größe der Funkverkehrsvorrichtung umfassend den Chip minimiert werden und die Produktionskosten gesenkt werden.
Da die antennenseitige Anpassungsschaltung zwischen der Leitung und dem Umschalter zwischengeschaltet ist, kann, wenn der Senderverstärker, der Empfängerverstärker und der Umschalter auf einem Chip integriert sind, die antennenseitige Anpassungsschaltung außerhalb dieses Chips angeordnet sein. Dies führt zu einem noch kompakteren Chip, einer noch kompakteren Funkverkehrsvorrichtung und noch niedrigeren Produktionskosten.
Es ist vorzuziehen, dass die erste Sende-/Empfangsschaltung weiterhin umfasst eine erste Kopplungskapazität, die zwischen dem Senderverstärker und dem Umschalte r zwischengeschaltet ist, und eine zweite Kopplungskapazität, die zwischen dem Umschalter und der Empfänger-Anpassschaltung zwischengeschaltet ist.
Durch Übernehmen dieser Konfiguration kann der Kopplungszustand zwischen dem Senderverstärker und dem Umschalter stabilisiert werden, und der Kopplungszustand zwischen dem Umschalter und der Empfänger-Anpassungsschaltung kann ebenfals stabilisiert werden.
In der ersten Sende-/Empfangsschaltung kann die antennenseitige Anpassungsschaltung direkt mit dem antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss verbunden sein. In diesem Fall kann die antennenseitige Anpassungsschaltung auf dem gleichen Chip gebildet sein, der den Senderverstärker, den Empfängerverstärker und den Umschalter trägt. Dadurch kann eine immer noch kompaktere Funkverkehrsvorrichtung realisiert werden.
In der ersten Sende-/Empfangsschaltung hat der Umschalter vorzugsweise einen Sender-Durchgangs-FET und einen Sender-Nebenschluss-FET, die in Serie zueinander verbunden sind, und einen Empfänger-Durchgangs-FET und einen Empfänger-Nebenschluss-FET, die in Serie zueinander verbunden sind, der Senderverstärker hat vorzugsweise zumindest einen Verstärker-FET zum Verstärken des eingehenden Sendesignals, und der Verstärker-FET auf der letzten Stufe des Senderverstärkers arbeitet vorzugsweise ebenfalls als der Sender-Nebenschluss-FET des Umschalters.
Durch Aneignen dieser Konfiguration besteht keine Notwendigkeit, einen separaten Sender-Nebenschluss-FET in dem Umschalter bereitzustellen, dadurch wird die Konfiguration der Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung vereinfacht. Da die Anzahl benötigter Elemente reduziert werden kann, kann daher die Funkverkehrsvorrichtung kompakter gemacht werden, und eine höhere Zuverlässigkeit erreichen:
Eine zweite Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung der Erfindung umfasst einen Senderverstärker zum Verstärken eines eingehenden Sendesignals und Ausgeben des verstärkten Sendesignals; einen Empfängerverstärker zum Verstärken eines eingehenden empfangenen Signals und Ausgeben des verstärkten empfangenen Signals; einen Umschalter mit einem antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss, durch welchen das Sendesignal ausgegeben wird an eine Antenne über eine Leitung, die eine vorbestimmte charakteristische Impedanz hat, und das empfangene Signal eingegeben wird von der Antenne über die Leitung, zum Umschalten zwischen einem ersten Verbindungszustand zum Ausgeben des von dem Senderverstärker empfangenen Sendesignals an den antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss und einem zweiten Verbindungszustand zum Ausgeben des durch den antennenseitigen Eingangs/Ausgangsanschluss empfangenen Signals an den Empfängerverstärker über keine Anpassungsschaltung, von einem zu dem anderen; eine Verstärker-Anpassungsschaltung, die zwischen dem Senderverstärker und dem Umschalter zwischengeschaltet ist, zum Anpassen der Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers an die Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers; und eine antennenseitige Anpassungsschaltung, die zwischen die Leitung und den Umschalter zwischengeschaltet ist zum Anpassen der charakteristischen Impedanz der Leitung an die Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers.
In der zweiten Sende-/Empfangsschaltung wird das von dem Senderverstärker ausgegebene Sendesignal an den Umschalter eingegeben über die Sender-Anpassungsschaltung, während das empfangene Signal, das durch den Umschalter ausgegeben wird, an den Empfängerverstärker über keine Anpassungsschaltung eingegeben wird. Daher wird innerhalb des Umschalters die Ausgangsimpedanz des Sendeverstärkers an die Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers angepasst, und beide die Ausgangsimpedanz und die Eingangsimpedanz sind klein in den Umschalter. Als ein Ergebnis kann die Isolationseigenschaft des Umschalters verbessert werden und die durch den Umschalten belegte Fläche minimiert werden.
Da die charakteristische Impedanz der Schaltung an die Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers durch die antennenseitige Anpassungsschaltung angepasst wird, hat die Sender-Anpassungsschaltung weiterhin lediglich eine Funktion, die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers an die Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers anzupassen. Dadurch kann die durch die Sender-Anpassungsschaltung belegte Fläche minimiert werden. Ein Chip einschließend den Senderverstärker, der Empfängerverstärker und den Umschalter und somit die Funkverkehrsvorrichtung umfassend den Chip kann kompakt gestaltet werden und die Produktionskosten reduziert werden.
Da die antennenseitige Anpassungsschaltung zwischen die Leitung und den Umschalter zwischengeschaltet ist, kann, wenn der Senderverstärker, der Empfängerverstärker und der Umschalter auf einem Chip integriert sind, die antennenseitige Anpassungsschaltung außerhalb des Chips gebildet werden. Dies führt zu einem noch kompakteren Chip, einem noch kompakteren Funkverkehrsvorrichtung und noch niedrigeren Produktionskosten.
Eine dritte Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung der Erfindung umfasst einen Senderverstärker zum Verstärken eines eingehenden Sendesignals und Ausgeben des verstärkten Sendesignals; einen Empfängerverstärkers zum Verstärken eines eingehenden Empfangssignals und Ausgeben des verstärkten empfangenen Signals; einen Umschalter mit einem antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss, durch welchen das Sendesignal ausgegeben wird an eine Antenne über eine Leitung, die eine vorgeschriebene charakteristische Impedanz hat, und das empfangene Signal wird eingegeben von der Antenne über die Leitung, zum Umschalten zwischen einem ersten Verbindungszustand zum Ausgeben des von dem Senderverstärker empfangenen Signals an den antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss und einem zweiten Verbindungszustand zum Ausgeben des durch den antennenseitigen Eingangs/Ausgangsanschluss empfangenen Signals an den Empfängerverstärker, von einem zu dem anderen; eine Sender-Anpassungsschaltung, die zwischen den Senderverstärker und dem Umschalter zwischengeschaltet ist, zum Anpassen der Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers an eine optimale charakteristische Impedanz des Umschalters; eine Empfänger-Anpassungsschaltung, die zwischen den Umschalter und den Empfängerverstärker zwischengeschaltet ist, zum Anpassen der Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers an die optimale charakteristische Impedanz des Umschalters; und eine antennenseitige Anpassungsschaltung, die zwischen die Leitung und den Umschalter zwischengeschaltet ist, zum Anpassen der charakteristischen Impedanz der Leitung an die optimale charakteristische Impedanz des Umschalters.
In der Sende-/Empfangsschaltung wird das von dem Senderverstärker ausgegebene Sendesignal an den Umschalter eingegeben über die Sender-Anpassungsschaltung, während das von dem Umschalter ausgegebene empfangene Signal an den Empfängerverstärker eingegeben wird über die Empfänger-Anpassungsschaltung. Daher wird innerhalb des Umschalters die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers angepasst an die Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers, und beide, die Ausgangsimpedanz und die Eingangsimpedanz, sind klein in dem Umschalter. Dies führt zu einer Verbesserung der Isolierungseigenschaft des Umschalters.
Da die charakteristische Impedanz des Umschalters optimiert werden kann, kann die durch den Umschalter belegte Fläche und der Eingangsverlust eines Durchgangs-FET darin minimiert werden.
Die Sender-Anpassungsschaltung hat eine Funktion, um lediglich die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers an die optimale charakteristische Impedanz des Umschalters anzupassen, und die Empfänger-Anpassungsschaltung hat lediglich eine Funktion, die Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers an die optimale charakteristische Impedanz des Umschalters anzupassen. Entsprechend können die durch die Sender-Anpassungsschaltung und die Empfänger-Anpassungsschaltung belegte Fläche beide minimiert werden. Daher können ein Chip umfassend den Senderverstärker, den Empfängerverstärker und den Umschalter, und somit auch die Funkverkehrsvorrichtung umfassend den Chip kompakt gestaltet werden und die Produktionskosten reduziert werden.
Da die antennenseitige Anpassungsschaltung zwischen die Leitung und den Umschalter zwischengeschaltet ist, kann, wenn der Senderverstärker, der Empfängerverstärker und der Umschalter auf einem Chip integriert sind, die antennenseitige Anpassungsschaltung außerhalb des Chips gebildet werden. Dies führt zu einem noch kompakteren Chip, einem noch kompakteren Funkverkehrsvorrichtung und noch niedrigeren Produktionskosten.
Eine vierte Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung der Erfindung umfasst einen Senderverstärker, der zumindest einen Verstärker-FET hat, zum Verstärken eines eingehenden Sendesignals; einen Empfängerverstärker zum Verstärken eines eingehenden empfangenen Signals und Ausgeben des verstärkten empfangenen Signals; einen Umschalter enthaltend einen antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss, durch welchen die Sendesignale an eine Antenne ausgegeben werden und die empfangenen Signale von der Antenne eingehen, einen Sender-Durchgangs-FET und einen Sender-Nebenschluss-FET, die in Serie zueinander verbunden sind, und einen Empfänger-Durchgangs-FET und einen Empfänger-Nebenschluss-FET, die in Serie zueinander verbunden sind, zum Umschalten zwischen einem ersten Verbindungszustand zum Ausgeben des Sendesignals, welches von dem Senderverstärker empfangen wird, an den antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss und einem zweiten Verbindungszustand zum Ausgeben des durch den antennenseitigen Eingangs/Ausgangsanschluss empfangenen Signals an den Empfängerverstärker, von einem zu dem anderen. Der Verstärker-FET auf der letzten Stufe des Senderverstärkers arbeitet ebenfalls als der Sender-Nebenschluss-FET des Umschalters.
In der vierten Sende-/Empfangsschaltung besteht, da der Verstärker-FET auf der letzten Stufe des Senderverstärkers ebenfalls als der Sender-Nebenschluss-FET des Umschalters arbeitet, keine Notwendigkeit, einen Sender-Nebenschluss-FET des Umschalters separat bereitzustellen. Daher kann die Konfiguration der Sende/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung vereinfacht werden und die An zahl der benötigten Elemente reduziert werden, und somit die Funkverkehrsvorrichtung kompakter und zuverlässiger werden.
Ein erstes integriertes Halbleiterschaltungselement der Erfindung umfasst ein Halbleitersubstrat; einen Senderverstärker, gebildet auf dem Halbleitersubstrat zum Verstärken eines eingehenden Sendesignals und Ausgeben des verstärkten Sendesignals; einen Empfängerverstärker, gebildet auf dem Halbleitersubstrat, zum Verstärken eines eingehenden empfangenen Signals und Ausgeben des verstärkten empfangenen Signals; einen Umschalter, der auf dem Halbleitersubstrat gebildet ist und einen antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss hat, durch welchen das Sendesignal ausgegeben wird an eine Antenne über eine Leitung, die eine vorgeschriebene charakteristische Impedanz hat, und eine antennenseitige Anpassungsschaltung zum Anpassen der charakteristischen Impedanz der Leitung an die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers und das empfangene Signal wird eingegeben von der Antenne über die Leitung an die antennenseitige Anpassungsschaltung, zum Umschalten zwischen einem ersten Verbindungszustand zum Ausgeben von dem Senderverstärkerempfangenen Sendesignals über keine Anpassungsschaltung an den antennenseitigen Eingangs/Ausgangsanschluss und einem zweiten Verbindungszustand zum Ausgeben des über den antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss empfangenen Signals an den Empfängerverstärker, von einem zu dem anderen; und eine Empfänger-Anpassungsschaltung, die auf dem Halbleitersubstrat gebildet ist und zwischen dem Empfängerverstärker und dem Umschalter zwischengeschaltet ist, zum Anpassen der Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers an die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers.
In dem ersten integrierten Halbleiterschaltungselement sind der Senderverstärker, der Empfängerverstärker, der Umschalter und die Empfänger-Anpassungsschaltung der ersten Sende-/Empfangsschaltung auf einem Halbleitersubstrat gebildet. Entsprechend können der Senderverstärker, der Empfängerverstärker, der Umschalter und die Empfänger-Anpassungsschaltung der Sende-/Empfangsschaltung definitiv auf einem Chip integriert werden. In dem ersten integrierten Halbleiterschaltungselement kann die antennenseitige Anpassungsschaltung auf dem Halbleitersubstrat gebildet werden. In diesem Fall können der Senderverstärker, der Empfängerverstärker, der Umschalter, die Empfänger-Anpassungsschaltung und die antennenseitige Anpassungsschaltung auf einem Chip integriert werden.
In dem ersten integrierten Halbleiterschaltungselement hat der Umschalter vorzugsweise einen Sender-Durchgangs-FET und einen Sender-Nebenschluss-FET; die in Serie zueinander verbunden sind, und einen Empfänger-Durchgangs-FET und einen Empfänger-Nebenschluss-FET, die in Serie zueinander verbunden sind, der Senderverstärker hat vorzugsweise zumindest einen Verstärker-FET zum Verstärken des eingehenden Sendesignals, und der Verstärker-FET auf der letzten Stufe des Senderverstärkers arbeitet vorzugsweise auch als ein Sender-Anschluss-FET des Umschalters. Wenn diese Konfiguration angewandt wird, besteht keine Notwendigkeit, separat einen Sender-Nebenschluss-FET des Umschalters bereitzustellen.
Ein zweites integriertes Halbleiterschaltungselement der Erfindung umfasst ein Halbleitersubstrat; einen Senderverstärker, der auf dem Substrat gebildet ist und zumindest einen Verstärker-FET hat zum Verstärken eines eingehenden Sendesignals; einen Umschalter, der auf dem Halbleitersubstrat gebildet ist und einen antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss hat, durch welchen das Sendesignal an einer Antenne ausgegeben wird und ein empfangenes Signal von der Antenne eingeht, ein Sender-Durchgangs-FET und einen Sender-Nebenschluss-FET, die in Serie zueinander verbunden sind, und einen Empfänger-Durchgangs-FET und einen Empfänger-Nebenschluss-FET, die in Serie zueinander verbunden sind, zum Umschalten zwischen einem ersten Verbindungszustand zum Ausgeben von dem Senderverstärker empfangenen Sendesignals an einen antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss und eine zweiten Verbindungszustand zum Ausgeben des durch den antennenseitigen Eingangs/Ausgangsanschluss empfangenen Signals an einen Empfängerverstärker, von einem zu dem anderen. Der Verstärker-FET auf der letzten Stufe des Senderverstärkers arbeitet ebenfalls als der Sender-Nebenschluss-FET des Umschalters.
In dem zweiten integrierten Halbleiterschaltungselement besteht keine Notwendigkeit, einen Sender-Nebenschluss-FET des Umschalters separat bereitzustellen und daher kann die Konfiguration der Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung vereinfacht werden. Somit kann die Anzahl der benötigten Elemente reduziert werden und zusätzlich besteht keine Notwendigkeit, die Sende-/Empfangsschaltung anzupas sen, was sonst üblicherweise einen großen Aufwand erfordert. Als ein Ergebnis kann nicht nur die Funkverkehrsvorrichtung kompakter und zuverlässiger werden, sondern auch der Senderverstärker, der Empfängerverstärker, der Umschalter und die Empfänger-Anpassungsschaltung können mit Leichtigkeit auf einem Chip integriert werden.
Eine erste Funkverkehrsvorrichtung der Erfindung umfasst eine Antenne; eine Leitung, die mit der Antenne verbunden ist und eine vorgeschriebene charakteristische Impedanz hat; einen Senderverstärker zum Verstärken eines eingehenden Sendesignals und Ausgeben des verstärkten Sendesignals; einen Empfängerverstärker zum Verstärken eines eingehenden Empfangssignals und Ausgeben des verstärkten Empfangssignals; ein Umschalter, der einen antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss hat, durch welchen die Sendesignale an die Antenne über die Leitung ausgegeben werden und das empfangene Signal von der Antenne über die Leitung eingegeben wird, zum Umschalten zwischen einem ersten Verbindungszustand zum Ausgeben des von dem Senderverstärker empfangenen Signals über keine Anpassungsschaltung an den antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss und einem zweiten Verbindungszustand zum Ausgeben des von dem antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss empfangenen Signals an den Empfängerverstärker, von einem zu dem anderen; eine Empfänger-Anpassungsschaltung, die zwischen den Empfängerverstärker und dem Umschalter zwischengeschaltet ist zum Anpassen der Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers an die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers; und eine antennenseitige Anpassungsschaltung, die zwischen der Leitung und dem Umschalter zwischengeschaltet ist, zum Anpassen der charakteristischen Impedanz der Leitung an die Eingangsimpedanz des Senderverstärkers.
Eine zweite Funkverkehrsvorrichtung der Erfindung umfasst eine Antenne; einer Leitung, die mit der Antenne verbunden ist und eine vorbestimmte charakteristische Impedanz aufweist, einen Senderverstärker zum Verstärken des eingehenden Sendesignals und Ausgeben des verstärkten Sendesignals; einen Empfängerverstärker zum Verstärken eines eingehenden Empfangssignals und Ausgeben des verstärkten empfangenen Signals; einen Umschalter, der einen antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss hat, durch welchen das Sendesignal ausgegeben wird an die Antenne über die Leitung und das empfangene Signal eingeht von der Antenne über die Leitung, zum Schalten eines ersten Verbindungszustandes zum Ausgeben des von dem Empfängerverstärker empfangenen Sendesignals an den antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss und einem zweiten Verbindungszustand zum Ausgeben durch den antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss empfangenen Signals an den Empfängerverstärker über keine Anpassungsschaltung, von einem zu dem anderen; eine Sender-Anpassungsschaltung, die zwischen dem Empfängerverstärker und dem Umschalter zwischengeschaltet ist, zum Anpassen der Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers an die Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers; und eine antennenseitige Anpassungsschaltung, die zwischen der Leitung und dem Umschalter zwischengeschaltet ist, zum Anpassen der charakteristischen Impedanz der Leitung an die Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers.
Eine dritte Funkverkehrsvorrichtung der Erfindung umfasst eine Antenne, eine Leitung, die mit der Antenne verbunden ist und eine vorgeschriebene charakteristische Impedanz aufweist; einen Senderverstärker zum Verstärken eines eingehenden Sendesignals und Ausgeben des verstärkten Sendesignals; ein Empfängerverstärker zum Verstärken eines eingehenden empfangenen Signals und Ausgeben des verstärkten empfangenen Signals; einen Umschalter, der einen antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss aufweist, durch welchen das Sendesignal an die Antenne über die Leitung ausgegeben wird und das empfangene Signal von der Antenne über die Leitung eingeht, zum Schalten eines ersten Verbindungszustandes zum Ausgeben des Sendesignals, das von dem Senderverstärkerempfangen wird, an den antennenseitigen Eingangs/Ausgangsanschluss und einem zweiten Verbindungszustand zum Ausgeben des empfangenen Signals, das durch den antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss empfangen wird, an den Empfängerverstärker; eine Sender-Anpassungsschaltung, die zwischen dem Senderempfänger und dem Umschalter zwischengeschaltet ist, zum Anpassen der Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers an eine optimale charakteristische Impedanz des Umschalters; eine Empfänger-Anpassungsschaltung, die zwischen dem Umschalter und der Empfängerverstärker zwischengeschaltet ist, zum Anpassen der Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers an die optimale charakteristische Impedanz des Umschalters; und eine antennenseitige Anpassungsschaltung, die zwischen der Leitung und dem Umschalter zwischengeschaltet ist, zum Anpassen der charakteristischen Impedanz der Leitung an die optimale charakteristische Impedanz des Umschalters.
Jede der ersten bis dritten Funkverkehrsvorrichtungen kann eine reduzierte Größe und niedrigere Produktionskosten erreichen, und die Isolierungseigenschaft des Umschalters kann ebenfalls verbessert werden.
1a ist ein schematisches Diagramm der ungefähren Konfiguration einer gewöhnlichen Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung, und
1b ist ein schematisches Diagramm der ungefähren Konfiguration einer Sende-/ Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ist ein Diagramm, das eine spezifische Konfiguration der Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist ein "Smith Chart" (Leistungsdiagramm) eines Impedanzanpassungszustands, welche verwendet wird zum Beschreiben des Betriebs der Sende/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung der ersten Ausführungsform;
4 ist ein schematisches Diagramm der ungefähren Konfiguration einer Sende-/ Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
5a und 5b sind schematische Diagramme der ungefähren Konfiguration von Sende-/ Empfangsschaltungen für eine Funkverkehrsvorrichtung gemäß der dritten und vierten Ausführungsform der Erfindung, respektive;
6 zeigt eine optimale charakteristische Impedanz eines Umschalters, der in der Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung der vierten Ausführungsform verwendet wird;
7 ist ein Diagramm, das eine spezifische Konfiguration einer Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
8 ist ein Diagramm, das eine spezifische Konfiguration einer gewöhnlichen Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung zeigt.
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
(Ausführungsform 1)
1a ist ein schematisches Diagramm der ungefähren Konfiguration einer üblichen Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung und 1b ist ein schematisches Diagramm der ungefähren Konfiguration einer Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung dieser Ausführungsform.
In der Sende-/Empfangsschaltung von 1a sind, wie oben in Bezug auf den Stand der Technik beschrieben, Leitungen, die jeweils eine charakteristische Impedanz von 50 Ω haben, jeweils zwischen einer Antenne und einem Umschalter, zwischen einem Senderverstärker und dem Umschalter, und zwischen einem rauscharmen Empfängerverstärker und dem Umschalter bereitgestellt. Daher sind Anpassungsschaltungen zwischengeschaltet zwischen den Senderverstärker und der Leitung mit charakteristischer Impedanz von 50 Ω und zwischen dem rauscharmen Empfängerverstärker und der Leitung mit charakteristischer Impedanz von 50 Ω.
In der Sende-/Empfangsschaltung der 1b wird im Gegensatz dazu, auch wenn eine Antenne oder ein Umschalter, über eine Leitung mit charakteristischer Impedanz von 50 Ω zueinander verbunden sind, eine Leitung mit charakteristischer Impedanz von 50 Ω weder zwischen einem Senderverstärker und dem Umschalter noch zwischen einem rauscharmen Empfängerverstärker und dem Umschalter zwischengeschaltet. Weiterhin wird, auch wenn eine Empfänger-Anpassungsschaltung zwischen dem rauscharmen Empfängerverstärker und dem Umschalter zwischengeschaltet ist, dort keine Anpassungsschaltung zwischen dem Senderverstärker und dem Umschalter bereitgestellt. In der Schaltung von 1b wird die Impedanz zwischen dem Senderverstärker und der Leitung mit charakteristischer Impedanz von 50 Ω durch eine antennenseitige Anpassungsschaltung, die zwischen der Leitung mit charakteristischer Impedanz von 50 Ω und dem Umschalter zwischengeschaltet ist, angepasst, und die Empfänger-Anpassungsschaltung passt die Impedanz des Senderverstärkers an die des rauscharmen Empfängerverstärkers an.
Jetzt wird eine spezifische Konfiguration einer Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung dieser Ausführungsform mit Bezug auf 2 beschrieben werden.
Die Sende-/Empfangsschaltung der 2 umfasst einen Senderverstärker 10, einen rauscharmen Empfängerverstärker 20, eine Antenne 30 zum Senden und Empfangen eines Signals und einen Umschalter 40 zum Umschalten zwischen der Verbindung zwischen dem Senderverstärker 10 und der Antenne 30 und der Verbindung zwischen dem rauscharmen Empfängerverstärker 20 und der Antenne 30, von einem zu dem anderen. Eine erste Leitung 51, die eine charakteristische Impedanz von 50 Ω hat, ist zwischen die Antenne 30 und den Umschalter 40 zwischengeschaltet. Eine Empfänger-Anpassungsschaltung 60a passt die Eingangsimpedanz des rauscharmen Empfängerverstärkers 20 an die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers 10 an. Eine antennenseitige Anpassungsschaltung 70a passt die Eingangsimpedanz des rauscharmen Empfängerverstärkers 20, welche an die Ausgangsimpedanz des Empfängerverstärkers 10 durch die Empfänger-Anpassungsschaltung 60a angepasst wird, an die charakteristische Impedanz 50 Ω der ersten Leitung 51 an. Eine erste Kopplungskapazität 81a koppelt direkt den Ausgang des Senderverstärkers 10 und den Eingang des Umschalters 40. Eine zweite Kopplungskapazität 82a koppelt direkt die Empfänger-Anpassungsschaltung 60a und den Umschalter 40. In der Schaltung von 2 passt eine Anpassungseinheit 13 einen FET 12 auf der ersten Stufe an einen FET 14 auf der letzten Stufe an, was keinen Bezug zum Gedanken der Erfindung hat.
Der Senderverstärker 10, der rauscharme Empfängerverstärker 20, der Umschalter 40 und die Empfänger-Anpassungsschaltung 60a sind auf einem Halbleitersubstrat als ein integrierter Schaltkreis 1 gebildet.
Der Senderverstärker 10 von 2 hat den FET 12 auf der ersten Stufe, den FET 14 auf der letzten Stufe, und die Anpassungsschaltung 13 umfasst Kapazitäten 16 und 18 und eine Induktivität 17 zum Anpassen des FET 12 an den FET 14. Die integrierte Sende-/Empfangsschaltung ist mit Versorgungsanschlüssen 15a versehen. Eine Induktivität 19a ist zwischengeschaltet zwischen den Gateanschluss des hinteren FET 14 und einer Vorspannung von Vg1, und Induktivitäten 19b sind zwischengeschaltet zwischen die Versorgungsanschlüsse 15a und einer Versorgungsspannung Vdd1. Die integrierte Sende-/Empfangsschaltung 1 ist weiterhin mit einem Empfangswellen-Ausgangsanschluss 23a versehen. Eine Induktivität 24a ist zwischengeschaltet zwischen dem Gateanschluss des rauscharmen FET 22 in dem rauscharmen Empfängerverstärker 20 und eine Vorspannung Vg2, und eine Induktivität 24b ist zwischengeschaltet zwischen den Ausgangsanschluss für Empfangswellen 23a und eine Versorgungsspannung Vdd2. Die antennenseitige Anpassungsschaltung 70a hat Kapazitäten 71 und 73 und eine Induktivität 72.
Der Betrieb in dieser Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung wird mit Bezug auf die 2 und 3 beschrieben werden.
3 ist ein "Smith Chart" (Leistungsdiagramm), welches den Ausgangsanpassungszustand des Senderverstärkers 10 und den Eingangsanpassungszustand des rauscharmen Empfängerverstärkers 20 zeigt. Die Eingangsimpedanz des rauscharmen Empfängerverstärkers 20, der einen GaAs FET verwendet, ist grundsätzlich um einen Punkt A in 3 positioniert, und die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers 10 ist grundsätzlich um einen Punkt B positioniert, (17 – j 8,8) Ω.
In der gewöhnlichen Sende-/Empfangsschaltung wird die Eingangsimpedanz an dem rauscharmen Empfängerverstärker 20 an die Impedanz von 50 Ω durch die Empfänger-Anpassungsschaltung 60b angepasst und die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers 10 wird an die Impedanz von 50 Ω durch die Sender-Anpassungsschaltung 70b angepasst, wie beschrieben mit Bezug auf B. Im Einzelnen wird die Eingangsimpedanz des rauscharmen Empfängerverstärkers 20 an dem Punkt A angepasst, um an dem Punkt C positioniert zu sein durch die Empfänger-Anpassungsschaltung 60b, und die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers 10 an dem Punkt B wird angepasst, um an dem Punkt C positioniert zu sein durch die Sender-Anpassungsschaltung 70b. Dies geschieht, weil die Eingangsimpedanz des rauscharmen Empfängerverstärkers 20 und die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers 10 an die Impedanz der Leitungen angepasst sein sollten, die eine charakteristische Impedanz von 50 Ω haben.
In dieser Ausführungsform wird im Gegensatz dazu die Eingangsimpedanz des rauscharmen Empfängerverstärkers 20 an die Ausgangsimpedanz (an dem Punkt B) des Senderverstärkers 10 durch die Empfänger-Anpassungsschaltung 60a angepasst. Der Widerstand an dem Punkt B ist (17 – j 8,8) Ω, was wesentlich kleiner ist als die charakteristische Impedanz von 50 Ω der ersten Leitung 51.
Die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers 10 und die Eingangsimpedanz des rauscharmen Empfängerverstärkers 20, beide an dem Punkt B, werden an die charakteristische Impedanz (50 Ω) der ersten Leitung 51 angepasst durch die antennenseitige Anpassungsschaltung 70a. In anderen Worten, ein Pfeil von dem Punkt A zu dem Punkt B zeigt das Anpassen durch die Empfänger-Anpassungsschaltung 60a, und ein Pfeil von dem Punkt B zu dem Punkt C (50 Ω) zeigt die Anpassung durch die antennenseitige Anpassungsschaltung 70a. Der Gedanke der Ausführungsform 1 liegt darin, dass beide die Eingangsimpedanz des rauscharmen Empfängerverstärkers 20, die angepasst wird, um an dem Punkt B positioniert zu sein, und die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers 10 an dem Punkt B angepasst werden, um an dem Punkt C positioniert zu sein durch die antennenseitige Anpassungsschaltung 70a.
Nun wird der Empfangsbetrieb der Sende-/Empfangsschaltung beschrieben werden.
Ein empfangenes Signal, das durch die Antenne 30 eingegangen ist, passiert durch die erste Leitung 51, die eine charakteristische Impedanz von 50 Ω hat, wird eine Impedanzkonvertierung durch die antennenseitige Anpassungsschaltung 70a ausgesetzt, und an einen antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss 41a eingegeben. An diesem Punkt werden in dem Umschalter 4D ein erster FET 43, der als Sender-Nebenschluss-FET dient, und ein dritter FET 45, der als ein Empfänger-Durchgangs-FET dient, angeschaltet und ein zweiter FET 44, der als Sender-Durchgangs-FET dient, und ein vierter FET 46, der als Empfänger-Nebenschluss-FET dient, werden ausgeschaltet durch Steuerungssignale, die durch Eingangsanschlüsse für Schaltungssteuerungssignale 42a eingehen, wie beschrieben in Bezug auf die gewöhnliche Schaltung. Daher passiert das durch den antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss 41a eingehende empfangene Signale durch den dritten FET 44 in einem angeschalteten Zustand, um zu einer Empfängereinheit übertragen zu werden. Weiter ist die Sendeeinheit elektrisch getrennt von der Antenne, weil der zweite FET 44 ausgeschaltet ist, und ist kurzgeschlossen durch den ersten FET 43 in einem angeschalteten Zustand.
Das empfangene Signal, das den dritten FET 45 in einem angeschalteten Zustand passiert hat, wird an die Empfänger-Anpassungsschaltung 60a eingegeben durch die zweite Kopplungskapazität 82a. Das empfangene Signal, das an die Empfänger-Anpassungsschaltung 60a eingegeben wurde, wird der Impedanzanpassung ausgesetzt durch zwei Induktivitäten 61 und 62, verstärkt durch den rauscharmen FET 22 in dem rauscharmen Empfängerverstärker 20, und dann ausgegeben durch den Ausgangsanschluss für Empfangswellen 23a.
Der Sendebetrieb dieser Schaltung wird nun beschrieben werden.
Eine modulierte Sendewelle wird an ein Eingangsanschluss für Sendewellen 11a eingegeben. Die eingegebene Sendewelle wird einer ersten Leistungsverstärkung durch den FET 12 auf der ersten Stufe ausgesetzt, eingegeben durch die Anpassungsschaltung 13 an den FET 14 auf der letzten Stufe, und einer zweiten Leistungsverstärkung durch den FET 14 bis auf ein benötigtes Leistungsniveau ausgesetzt. Das verstärkte Sendesignal wird direkt an den zweiten FET 44 des Umschalters 40 eingegeben durch die erste Kopplungskapazität 81a. An diesem Punkt führt der Umschalter 40 einen entgegengesetzten Betrieb zu dem beim Empfang eines Signals aus. Insbesondere werden durch Steuerungssignale, die durch Eingangsanschlüsse 42a für Schaltersteuerungssignale eingehen, der zweite FET 44 und der vierte FET 46 angeschaltet und der erste FET 43 und der dritte FET 45 ausgeschaltet. Daher passiert das Sendesignal, das durch die erste Kopplungskapazität 81a eingegeben wurde, durch den zweiten FET 44 in einem angeschalteten Zustand, um zu der Antenne 30 übertragen zu werden. An diesem Punkt ist die Empfängereinheit elektrisch getrennt von der Sendeeinheit, da der dritte FET 45 aus ist, und ist kurzgeschlossen durch den vierten FET 46 in einem angeschalteten Zustand. Das zu der Antenne 30 übertragene Sendesignal wird eingegeben an die antennenseitige Anpassungsschaltung 70a, einer Impedanzkonvertierung ausgesetzt, um eine charakteristische Impedanz von 50 Ω zu haben, durch die antennenseitige Anpas sungsschaltung 70a und zu der Antenne 30 über die erste Leitung 51 eingegeben. Dann wird das Sendesignal ausgegeben durch die Antenne 30 als eine elektrische Welle.
In Ausführungsform 1 wird die Eingangsimpedanz des rauscharmen Empfängerverstärkers 20 in dieser Art an die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers 10 durch die Empfänger-Anpassungsschaltung 60a angepasst. Als ein Ergebnis gibt es dort keine Notwendigkeit, eine Anpassungsschaltung zwischen dem Senderverstärker 10 und dem Umschalter 40 bereitzustellen, und der Senderverstärker 10 kann direkt mit dem Umschalter 40 verbunden werden. Daher ist es möglich, die charakteristische Impedanz des Umschalters 40 auf weniger als 50 Ω zu senken. Dies führt zu einer Verringerung der charakteristischen Impedanz eines Teils zwischen dem Umschalter 40 und der antennenseitigen Anpassungsschaltung 70a auf weniger als 50 Ω. Daher lecken weniger Signale von dem Senderverstärker 10 zu dem rauscharmen Empfängerverstärker 20, wenn der Umschalter 40 die Verbindung zwischen dem Senderverstärker 10 und der Antenne 30 umschaltet, wodurch die Isolationseigenschaft verbessert wird. Ebenso lecken, wenn der Umschalter 40 die Verbindung zwischen dem rauscharmen Empfängerverstärker 20 und der Antenne 30 schaltet, weniger Signale von dem rauscharmen Empfängerverstärker 20 zu dem Senderverstärker 10.
Zusätzlich kann, da die antennenseitige Anpassungsschaltung 70a zwischen der Antenne 30 und dem antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss 41a angeordnet sein kann, die antennenseitige Anpassungsschaltung 70a aus der integrierten Sende-/ Empfangsschaltung 1 genommen werden. Entsprechend kann die Fläche auf dem integrierten Chip verringert werden, was zu einer Reduktion der Größe und der Kosten der Sende-/Empfangsschaltung führt.
Weiterhin kann, da die antennenseitige Anpassungsschaltung 70a gewöhnlich verwendet wird zum Empfangen und Senden eines Signals, die Größe der Empfänger-Anpassungsschaltung 60a verringert werden, was zu einer weiteren Reduktion der Größe und der Produktionskosten des gesamten Chips führt.
In der Sende-/Empfangsschaltung der Ausführungsform 1 ist es möglich, die antennenseitige Anpassungsschaltung 70a in die integrierte Sende-/Empfangsschaltung 1 zu integrieren.
(Ausführungsfo rm 2)
Ein integriertes Halbleiterschaltungselement der Ausführungsform 2 der Erfindung wird nun beschrieben werden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen. Das integrierte Halbleiterschaltungselement dieser Ausführungsform realisiert die Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung der Ausführungsform 1, und wird betrieben in der gleichen Weise wie für Ausführungsform 1 beschrieben.
3 ist ein Diagramm, welches das Layout des integrierten Halbleiterschaltungselements der Ausführungsform 2 zeigt, wobei gleiche Referenzzeichen verwendet werden, um gleiche Elemente, die in Ausführungsform 1 verwendet und in 2 gezeigt werden, zu bezeichnen und deren Beschreibung wird ausgelassen. Der FET 12 auf der ersten Stufe des Senderverstärkers 10 ist konstruiert aus einem Drain, einem Gate, einem Source, einem Gate und einem Drain, die sukzessive in dieser Reihenfolge von der linken Seite der Zeichnung gezeigt werden.
Das integrierte Halbleiterschaltungselement der 3 umfasst ein Dämpfungsglied 101 für einen Erdungsanschluss, ein Dämpfungsglied 102 für den Versorgungsanschluss 15a, ein Dämpfungsglied 103 für den antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss 41a, ein Dämpfungsglied 104 für den Eingangsanschluss für Schaltungssteuerungssignale, der mit dem dritten FET 45 des Umschalters 40 verbunden ist, ein Dämpfungsglied 105 für den Erdungsanschluss und den Source-Anschluss des FET 12 auf der ersten Stufe des Senderverstärkers 10, ein Dämpfungsglied 106 für den Eingangsanschluss für Sendewellen 11a und den Gateanschluss des FET 12 auf der ersten Stufe des Senderverstärkers 10, ein Dämpfungsglied 107 für den Gateanschluss des zweiten FET 44 des Umschalters 40, ein Dämpfungsglied 108 für den Eingangsanschluss 42a für Schaltungssteuerungssignale, der mit dem ersten FET 43 des Umschalters 40 verbunden ist, ein Dämpfungsglied 109 für den Eingangsanschluss 42a für Schaltungssteuerungssignale, der mit dem vierten FET 46 des Umschalters 40 verbunden ist, ein Dämpfungsglied 110 für den Erdungsanschluss, und ein Dämpfungsglied 111 für den Empfangswellen-Ausgangsanschluss 23a.
Auf diese Weise ermöglicht, wenn die gesamten Elemente, welche die Sende-/ Empfangsschaltung bilden, auf einem Chip integriert sind, die Schaltungskonfiguration der ersten Ausführungsform die antennenseitige Anpassungsschaltung 70a, welche gewöhnlich in den Chip integriert werden muss, außerhalb des Chips angeordnet zu sein.
Zusätzlich können, da die antennenseitige Anpassungsschaltung 70a gewöhnlich verwendet wird zum Senden und Empfangen eines Signals, die Größen der Induktivitäten 61 und 62, die in der Empfänger-Anpassungsschaltung 60b enthalten sind, verringert werden, was zur Realisierung eines kompakten und billigen integrierten Halbleiterschaltungselements führt.
Der Senderverstärker 10, der rauscharme Empfängerverstärker 20 und der Umschalter 40 der Ausführungsform 1 verwenden GaAs FETs, welche ersetzt werden können durch Silizium MOSFETs.
(Ausführungsform 3)
Eine Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung der Ausführungsform 3 der Erfindung wird nun beschrieben werden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen.
5a zeigt die Konfiguration der Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung dieser Ausführungsform, welche sich von jener der Ausführungsform 1 in den folgenden Punkten unterscheidet: eine Sender-Anpassungsschaltung wird zwischen einem Senderverstärker und einem Umschalter bereitgestellt, während in dieser Ausführungsform keine Anpassungsschaltung zwischen einem rauscharmen Empfängerverstärker und dem Umschalter angeordnet ist.
Um diese Konfiguration zu übernehmen, werden in dem rauscharmen Empfängerverstärker und dem Senderverstärker jeweils ein bipolarer Siliziumtransistor und ein GaAs FET notwendigerweise verwendet. Zusätzlich muss die Eingangsimpedanz des bipolaren Siliziumtransistors kleiner sein als die des GaAs FET. In diesem Fall sollte die Eingangsimpedanz des Senderverstärkers durch die Sender-Anpassungsschaltung ernied rigt werden, um an die Ausgangsimpedanz des rauscharmen Empfängerverstärkers angepasst zu werden.
(Ausführungsform 4)
Eine Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung der vierten Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben werden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen.
5b zeigt die ungefähre Konfiguration der Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung dieser Ausführungsform, wobei eine Sender-Anpassungsschaltung zwischen einem Senderverstärker und einem Umschalter angeordnet ist und eine Empfänger-Anpassungsschaltung zwischen einem rauscharmen Empfängerverstärker und dem Umschalter angeordnet ist. Diese Konfiguration ist offensichtlich ähnlich zu jener der gewöhnlichen Sende-/Empfangsschaltung, unterscheidet sich aber in den folgenden Punkten: die charakteristische Impedanz einer Leitung, die sich zwischen einer antennenseitigen Anpassungsschaltung und einer Antenne erstreckt ist 50 Ω, während in Ausführungsform 4 die einer Leitung, welche sich zwischen der antennenseitigen Anpassungsschaltung und dem Umschalter erstreckt, gesetzt wird, um optimal für den Umschalter zu sein.
Daher wird in dieser Ausführungsform die Impedanz der Leitung von der antennenseitigen Anpassungsschaltung zu dem Umschalter eingestellt, um optimal für den Umschalter zu sein, und um die optimale Impedanz zu erreichen, wird die Sender-Anpassungsschaltung zwischen dem Senderverstärker und dem Umschalter bereitgestellt und die Empfänger-Anpassungsschaltung wird zwischen dem rauscharmen Empfängerverstärker und dem Umschalter bereitgestellt.
Die Bedeutung des Einstellens der Impedanz des Bereichs zwischen der antennenseitigen Anpassungsschaltung und dem Umschalter auf einen optimalen Wert für den Umschalter wird nun mit Bezug auf 6 beschrieben werden.
Die Konfiguration der 6 umfasst einen Senderverstärker 10, einen rauscharmen Empfängerverstärker 20, eine Antenne 30 zum Übertragen und Senden eines Signals, einen Umschalter 40, eine erste Leitung 51 mit charakteristischer Impedanz von 50 Ω, welche die Antenne 30 mit dem Umschalter 40 verbindet, eine Sender-Anpassungsschaltung 60c zum Anpassen der Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers 10 an die optimale charakteristische Impedanz des Umschalters 40, eine Empfänger-Anpassungsschaltung 60d zum Anpassen der Eingangsimpedanz des rauscharmen Empfängerverstärkers 20 an die optimale charakteristische Impedanz des Umschalters 40, eine antennenseitige Anpassungsschaltung zum Anpassen der optimalen charakteristischen Impedanz des Umschalters 40 an die charakteristische Impedanz von 50 Ω der ersten Leitung 51, eine erste Kopplungskapazität 81a zum Koppeln der Sender-Anpassungsschaltung 60c und des Umschalters 40, und eine zweite Kopplungskapazität 82a zum Koppeln des rauscharmen Empfängerverstärkers 20 und des Umschalters 40.
Zunächst wird für den Fall, dass der Umschalter 40 die Verbindung zwischen dem Senderverstärker 10 und der Antenne anschaltet, der Eingangsverlust des zweiten FET 44, der als ein Sender-Durchgangs-FET dient, untersucht werden.
Wenn der Eingangsverlust des zweiten FET 44 durch L angegeben wird, enthält der folgende Ausdruck 1:
L = 10 × log ((220 + Ron)/2 × Z0)2dB ... (1)
wobei Z0 die charakteristische Impedanz einer Leitung 54 anzeigt, an welcher der zweite FET 44 angeordnet ist und Ron den Widerstand des zweiten FET 44 anzeigt.
In der gewöhnlichen Konfiguration enthält die folgende Gleichung, da die charakteristische Impedanz Z0 der Leitung 54, wie jene der ersten Leitung 51, 50 Ω ist:
L = 10 × log ((100 × Ron)/100)2dB
daher hängt der Eingangsverlust L von der Eigenschaft (also Ron) des zweiten FET 44 ab.
In der Konfiguration der vierten Ausführungsform kann dagegen, da die Sender-Anpassungsschaltung 60c bereitgestellt wird, die charakteristische Impedanz der Leitung 54 gesetzt werden, um optimal für den Umschalter 40 zu sein. Insbesondere kann durch Erhöhen des Wertes von Z0, der Wert von ((2Z0 + Ron)/2 × Z0)² gesenkt werden, wodurch der Eingangsverlust L des zweiten FET 44 minimiert wird.
Weiterhin kann, wenn der Eingangsverlust L des zweiten FET 44 konstant gehalten wird, die Gatebreite des zweiten FET 44 minimiert werden. Insbesondere wird in Ausdruck 1, wenn der Eingangswiderstand zu der Zeit von Z0 = 50 Ω angezeigt wird als Ron1, der Widerstand zu der Zeit von Z0 = 100 Ω angezeigt wird als Ron2, und der Eingangsverlust L des zweiten FET 44 als konstant angenommen wird, der folgende Ausdruck enthalten: L = 10 × log ((2 × 50 + Ron1)/2 × 50)2 = 10 × log ((2 × 100 + Ron2)/2 × 100)2
Aus diesem Ausdruck wird erhalten, dass Ron2 = 2 × Ron1 ist.
Da der Eingangswiderstand Ron eines FET invers proportional zu der Gatebreite Wg des FET ist, wird, wenn der Eingangswiderstand Ron verdoppelt wird, die Gatebreite Wg halbiert. Insbesondere kann, da der Umschalter 40 die größte Fläche in der Sende-/ Empfangsschaltung belegt, die Fläche des Umschalters 40 reduziert werden durch Optimieren der charakteristischen Impedanz des Umschalters 40, um so die Größe des zweiten FET 44 des Umschalters 40 zu reduzieren. Auch wenn die Flächen der Sender- und Empfänger-Anpassungsschaltungen 60c und 60d eher groß sind, kann die Fläche des Umschalters weiter reduziert werden, und daher kann die gesamte Fläche der Sende-/Empfangsschaltung kleiner gemacht werden. Auf diese Art kann die Sende-/ Empfangsschaltung kompakt gemacht werden.
Durch den vorgenannten Grund können weiterhin, wenn die Gatebreite Wg des zweiten FET 44 konstant ist, der Eingangsverlust L des zweiten FET 44 halbiert werden.
Auf diese Art durch Optimieren der charakteristischen Impedanz des Umschalters 40, kann der Eingangsverlust des zweiten FET minimiert werden. Zusätzlich kann durch Konstanthalten des Eingangsverlustes des zweiten FET die Gatebreite des zweiten FET und mit ihr die Fläche des zweiten FET reduziert werden.
(Ausführungsform 5)
Eine Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf 7 beschrieben werden.
Die Sende-/Empfangsschaltung der 7 umfasst einen Senderverstärker 10, einen rauscharmen Empfängerverstärker 20, eine Antenne 30 zum Senden und Empfangen eines Signals, einen Umschalter zum Umschalten der Verbindung zwischen dem Senderverstärker 10 und der Antenne und der Verbindung zwischen dem rauscharmen Empfängerverstärker 20 und der Antenne 30, von einem zu dem anderen, eine Empfänger-Anpassungsschaltung 60a zum Anpassen der Eingangsimpedanz des rauscharmen Empfängerverstärkers 20 an die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers 10, eine antennenseitige Anpassungsschaltung 70a zum Anpassen der Eingangsimpedanz des rauscharmen Empfängerverstärkers 20 an die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers 10, welche aneinander angepasst werden durch die Empfänger-Anpassungsschaltung 60a, mit charakteristischer Impedanz von 50 Ω, einer Leitung, die mit der Antenne verbunden ist, eine erste Kopplungskapazität 81a zum direkten Koppeln des Ausgangs des Senderverstärkers 10 und des Eingangs des Umschalters 40, und eine zweite Kopplungskapazität 82a zum direkten Koppeln des Eingangs des rauscharmen Empfängerverstärkers 20, welcher an die Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers 10 durch die Empfänger-Anpassungsschaltung 60a angepasst ist, und dem Ausgang des Umschalters 40.
Der Senderverstärker 10 und der Umschalter 40, welche die oben genannte Konfiguration aufweisen, werden auf einem Halbleitersubstrat 1 gebildet.
Die Sende-/Empfangsschaltung der Ausführungsform 5 wird gekennzeichnet dadurch, dass der Umschalter 40 einen FET 14, der auf der letzten Stufe des Senderverstärkers 10 angeordnet ist und als Sender-Nebenschluss-FET dient, einen zweiten FET 44, der als ein Sender-Nebenschluss FET dient, einen dritten FET 45, der als Empfänger- Durchgangs-FET dient, und einen vierten FET 46, der als ein Empfänger-Nebenschluss-FET dient, hat.
Der Sendebetrieb dieser Schaltung wird nun beschrieben werden.
Beim Übertragen eines Signals sind die Vorspannungen Vg1 und Vg2 jeweils an die Gateanschlüsse des FET 12 auf der ersten Stufe und des FET 14 auf der letzten Stufe des Senderverstärkers 10 angelegt, und eine Versorgungsspannung Vdd liegt an den Source-Anschlüssen der FETs 12 und 14 an, wodurch ein an den Senderverstärker 10 eingegebenes moduliertes Signal verstärkt wird auf ein ausreichend hohes Niveau, um zu der Antenne 30 geliefert zu werden. In dem Umschalter 40 werden Steuerspannungen Vc1 und Vc2 an die jeweiligen FETs angelegt, so dass diese auf der Senderseite eingeschaltet sind und jene auf der Empfängerseite ausgeschaltet sind. Insbesondere sind beispielsweise die Gateanschlüsse des zweiten FET 44 und des vierten FET 46 mit einer Spannung von 0 V als die Steuerspannung Vc1 versorgt, und der Gateanschluss des dritten FET 45 wird versorgt mit einer Spannung von –5 V als die Steuerungsspannung Vc2. In diesem Fall wird, da es dort keine Notwendigkeit gibt, den rauscharmen Empfängerverstärker 20 zu betreiben, keine Versorgungsspannung an den rauscharmen Empfänger 20 angelegt.
Der Empfangsbetrieb der Schaltung wird nun beschrieben.
Beim Empfangen eines Signals wird eine notwendige Versorgungsspannung an den rauscharmen Empfänger 20 angelegt, wodurch es dem rauscharmen Empfänger 20 ermöglicht wird, ein schwaches Signal zu verstärken, das von der Antenne 30 über die antennenseitige Anpassungsschaltung 70a, den Umschalter 40, die zweite Kopplungskapazität 82a und die Empfänger-Anpassungsschaltung 60a an den rauscharmen Empfängerverstärker 20 eingegeben wird. Es funktioniert ohne zu sagen, dass ein Hochfrequenzsignal, das an den rauscharmen Empfängerverstärker 20 eingegeben wird, an diesem Punkt, wie es mit Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben wird, einer Impedanzanpassung ausgesetzt wird durch die antennenseitige Anpassungsschaltung 70a und die Empfängeranpassungsschaltung 60a. In dem Umschalter 40 werden die Steuerspannungen Vc1 und Vc2 und die Vorspannung Vg2 an die jeweiligen FETs angelegt, so dass diese auf der Senderseite ausgeschaltet sind und jene auf der Empfängerseite angeschaltet sind. Insbesondere werden beispielsweise der zweite FET 44 und der vierte FET 46 mit einer Spannung von –5 V als die Steuerspannung Vc1 versorgt und der dritte FET 45 wird mit einer Spannung 0V als die Steuerspannung Vc2 versorgt.
Der FET 14 auf der letzten Stufe des Senderverstärkers 10, der als der Sender-Nebenschluss-FET dient, wird mit einer Spannung von 0 V versorgt. Beim Empfangen eines Signals wird keine Versorgungsspannung an den Senderverstärker 10 angelegt, um Leistung der Batterie zu sparen. Daher fließt, auch wenn der auf Masse gelegte FET 14 auf der letzten Stufe an ist, kein Drain-Strom hindurch. Daher kann ein hochfrequentes Signal auf Masse gelegt werden. In dieser Art kann der FET 14 auf der letzten Stufe des Senderverstärkers 10 als der Sender-Nebenschluss-FET des Umschalters 40 arbeiten. Insbesondere wird beim Übertragen eines Signals, da der FET 14 auf der letzten Stufe des Senderverstärkers 10 als ein FET der letzten Stufe des Senderverstärkers 10 arbeitet, der Gateanschluss davon mit der Vorspannung Vg2 von beispielsweise –5 V versorgt werden. Beim Empfangen eines Signals arbeitet der FET 14 der letzten Stufe des Senderverstärkers als der Sender-Nebenschluss-FET des Umschalters 40 und der Gateanschluss davon wird daher mit der Vorspannung Vg2 von beispielsweise 0 V versorgt.
Daher kann die Ausführungsform die Konfiguration einer Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung vereinfachen. Zusätzlich kann, wenn die Sende-/ Empfangsschaltung als eine integrierte Halbleiterschaltung gebildet wird, die Anzahl der darin enthaltenen Elemente reduziert werden, die Größe der resultierenden Funkverkehrsvorrichtung minimiert werden, die Fläche der integrierten Halbleiterschaltung ebenfalls minimiert werden und daher besteht keine Notwendigkeit, ein Hochfrequenzsignal anzupassen. Dies führt zu niedrigen Produktionskosten der Funkverkehrsvorrichtung.

Claims

Eine Sende-/Empfangsschaltung für eine Funkverkehrsvorrichtung umfassend: ein Senderverstärker zum Verstärken eines eingehenden Sendesignals und Ausgeben des verstärkten Sendesignals; ein Empfängerverstärker zum Verstärken eines eingehenden Empfangssignals und Ausgeben des verstärkten empfangenen Signals; ein Umschalter mit einem antennenseitigen Eingangs/Ausgangs-Anschluss, durch welchen das Sendesignal über eine Leitung mit vorgeschriebener charaktenstischer Impedanz zu einer Antenne ausgegeben wird und das empfangene Signal eingegeben wird von der Antenne über die Leitung, zum Schalten zwischen einem ersten Verbindungszustand zum Ausgeben des von dem Senderverstärker empfangenen Sendesignals zu dem antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss und einem zweiten Verbindungszustand zum Ausgeben des durch den antennenseitigen Eingangs-/Ausgangsanschluss empfangenen Signals zu dem Empfängerverstärker, von einem zu dem anderen; eine antennenseitige Anpassungsschaltung als eine erste Anpassungsschaltung, die zwischen die Leitung und dem Umschalter zwischengeschaltet ist zum Anpassen der charakteristischen Impedanz der Leitung an die Ausgangsimpedanz des Sendeverstärkers; und eine zweite Anpassungsschaltung, die zwischen dem Umschalter und entweder dem Empfängerverstärker oder dem Senderverstärker zwischengeschaltet ist.
Die Sende-/Empfangsschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Anpassungsschaltung eine Empfänger-Anpassungsschaltung ist, die zwischen dem Empfängerverstärker und dem Umschalter zwischengeschaltet ist zum Anpassen einer Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers an eine Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers.
Die Sende-/Empfangsschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Anpassungsschaltung eine Sender-Anpassungsschaltung ist, die zwischen dem Senderverstärker und dem Umschalter zwischengeschaltet ist, zum Anpassen einer Ausgangsimpedanz des Senderverstärkers an eine Eingangsimpedanz des Empfängerverstärkers.
Die Sende-/Empfangsschaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend: eine erste Kopplungskapazität, die zwischen dem Senderverstärker und dem Umschalter angeordnet ist; und eine zweite Kopplungskapazität, die zwischen dem Umschalter und der Empfänger-Anpassungsschaltung angeordnet ist.
Die Sende-/Empfangsschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die antennenseitige Anpassungsschaltung direkt mit dem antennenseitigen Eingangs/Ausgangsanschluss verbunden ist.
Die Sende-/Empfangsschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Umschalter einen Sender-Durchgangs-FET und einen Sender-Nebenschluss-FET hat, die in Serie zueinander verbunden sind und eine Empfänger-Durchgangs-FET und einen Empfänger-Nebenschluss-FET, die in Serie zueinander verbunden sind, der Senderverstärker zumindest einen Verstärker FET zum Verstärken des eingehenden Sendesignals hat, und der Verstärker FET auf einer letzten Stufe des Senderverstärkers ebenfalls als der Sender-Nebenschluss-FET des Umschalters arbeitet.
Ein integriertes Halbleiterschaltungselement umfassend: ein Halbleitersubstrat; und eine Sende-/Empfangsschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Senderverstärker, der Empfängerverstärker, der Umschalter und die zweite Anpassungsschaltung auf dem Halbleitersubstrat gebildet sind.
Das integrierte Halbleiterschaltungselement gemäß Anspruch 7, wobei die antennenseitige Anpassungsschaltung auf dem Halbleitersubstrat gebildet ist.
Eine Funkverkehrsvorrichtung umfassend: eine Antenne; eine Leitung, die mit der Antenne verbunden ist und eine vorgegebene charakteristische Impedanz hat, und eine Sende-/Empfangsschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.