JP2003158469A - 無線送受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大電力で使用する場合にも比較的簡易な構成
で、ＴＤＤ方式における送受信を効率良く行なうことが
可能な送受信機を提供すること。 【解決手段】送受信共用アンテナの給電部にサーキュレ
ータを使用する。特に送信電力が大きくなる場合に、サ
ーキュレータと受信増幅器の間にスイッチを設け、送信
時にサーキュレータと受信増幅器の間の接続を遮断す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線伝送を行なう
ための伝送装置に係り、特にＴＤＤ（Time-Division-Du
plex）方式により送受信を行なう送受信機に関する。

【０００２】

【従来の技術】無線通信システムは、移動体通信システ
ムを中心に近年著しく発達し、大きい市場を形成してい
る。そして、送信及び受信の双方の機能を備えた無線の
送受信機が盛んに用いられている。

【０００３】そのような無線通信システムでは、周波数
を効率良く利用することが重要であり、その方法の例と
して、同じ周波数を送受信で時分割によって分けて用い
るＴＤＤ方式がある。同方式により双方向の伝送が行な
われる。

【０００４】図４は、ＴＤＤ方式のシステムに用いられ
る送受信機の従来例を示すブロック図である。以下、こ
の図を用いて、従来の技術について説明する。ベースバ
ンド部(BB)１により、ベースバンド信号の同相成分（Ｉ
成分）と直交成分（Ｑ成分）が出力される。Ｉ成分はロ
ーパスフィルタ２、また、Ｑ成分はローパスフィルタ３
により、ベースバンド部で発生したサンプリング雑音が
取り除かれ、それぞれ直交変調器(MOD)４に入力され
る。

【０００５】基準信号発生器１３により発生した基準周
波数信号は、周波数シンセサイザ(SYN)１１と周波数シ
ンセサイザ１２の基準信号として入力される。入力され
た基準信号を基に、周波数シンセサイザ１１は、第１の
局部発振信号（以下「ＬＯ信号」という）を発生させ
る。第１のＬＯ信号は直交変調器４と直交復調器(DEMO
D)１６に与えられる。また、周波数シンセサイザ１２は
基準信号を基に第２のＬＯ信号を発生させる。第２のＬ
Ｏ信号はミキサ６とミキサ１８に与えられる。

【０００６】ベースバンド信号は、直交変調器４におい
て、第１のＬＯ信号によって中間周波帯（以下「ＩＦ
帯」という）の信号に変調される。変調された被変調信
号はバンドパスフィルタ５により、不要な成分が取り除
かれ、ミキサ６に入力される。ミキサ６に入力した被変
調信号は、周波数シンセサイザ１２から出力される第２
のＬＯ信号によって所望の無線周波数に変換され、バン
ドパスフィルタ７に入力される。

【０００７】バンドパスフィルタ７により、不要なスプ
リアス成分が取り除かれた信号は、電力増幅器８に入力
される。電力増幅器８に入力された信号は、規定の出力
レベルまで増幅され、ローパスフィルタ９に入力され
る。ローパスフィルタ９によって電力増幅器８で生じた
高調波成分が除去された信号は、アイソレータ２３とア
ンテナスイッチ２４を介し、アンテナ２２より送信され
る。このとき、アンテナスイッチ２４は送信系に接続さ
れ、送信が行なわれる。

【０００８】次に、受信時の動作について説明する。受
信時には、アンテナスイッチ２４は受信系のバンドパス
フィルタ２０側に切り換えられる。アンテナ２２より受
信した信号は、アンテナスイッチ２４を介してバンパス
フィルタ２０に入力される。

【０００９】バンドパスフィルタ２０によって不要な周
波数成分が取り除かれた信号は、受信増幅器１９により
増幅され、ミキサ１８に入力される。ミキサ１８に入力
した信号は、周波数シンセサイザ１２から出力される第
２のＬＯ信号によってＩＦ帯に周波数変換され、バンド
パスフィルタ１７に入力される。バンドパスフィルタ１
７によって不要な周波数成分が取り除かれた信号は、直
交復調器１６に入力される。直交復調器１６に入力され
た信号は、周波数シンセサイザ１１より入力される第１
のＬＯ信号によって、Ｉ成分、Ｑ成分に復調され、ロー
パスフィルタ１４及びローパスフィルタ１５により不要
な周波数成分が取り除かれた後、べースバンド部１に入
力される。

【００１０】ここで、ＴＤＤ方式について図５を用いて
説明する。同一周波数ｆ１で送受信を行なうため、時分
割により、例えば５ｍｓのフレーム長が、２．５ｍｓの
上り回線と２．５ｍｓの下り回線とに分けて使用され
る。

【００１１】図４のアンテナスイッチ２４にガリウムひ
素（ＧａＡｓ）による素子が用いられる場合、アンテナ
スイッチ２４への最大入力電力は約１Ｗが可能になり、
切り換え速度は数十ｎｓとなるため、端末装置の送受信
機における下り回線・上り回線の高速切り換えが可能と
なる。このようなアンテナスイッチ２４は、ほかの素子
と一緒に集積化されることが多い。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
例では、ＴＤＤ方式の送受信切り換えのために、送受信
共用アンテナのアンテナ給電部に高速のアンテナスイッ
チが用いられる。しかし、基地局の送受信機の場合のよ
うに、送信電力が数十Ｗとなる場合、大電力の高速スイ
ッチが必要となり、前述のような集積回路化されたＧａ
Ａｓスイッチを使用することができない。従って、基地
局の送受信機には、単体の大電力スイッチを用いること
になるが、この場合は、スイッチ素子が有する損失が無
視できなくなると共に、大電力スイッチには動作速度に
も限界があり、更にスイッチの駆動に駆動回路が別に必
要になるなど、全体効率が劣化してしまうという課題が
ある。

【００１３】本発明の目的は、大電力で使用する場合に
も比較的簡易な構成で、ＴＤＤ方式における送受信を効
率良く行なうことが可能な送受信機を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、送
受信共用アンテナの給電部にサーキュレータを使用する
ことによって効果的に解決することが可能である。その
ような手段を採用すれば、サーキュレータの有する低損
失と良好なアイソレーション特性により、送信が大電力
となる送受信を効率良く行なうことが可能になるからで
ある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る送受信機を図
面に示した発明の実施の形態を参照して更に詳細に説明
する。

【００１６】本発明の送受信機の実施形態を図１に示
す。ベースバンド部(BB)１はローパスフィルタ２及びロ
ーパスフィルタ３に接続され、ローパスフィルタ２とロ
ーパスフィルタ３は直交変調器(MOD)４に接続される。
直交変調器４はバンドパスフィルタ５を介してミキサ６
と接続される。

【００１７】ミキサ６はバンドパスフィルタ７、電力増
幅器８、ローパスフィルタ９を介して、サーキュレータ
１０に接続される。サーキュレータ１０はアンテナ２２
に接続されるほか、バンドパスフィルタ２０にも接続さ
れる。

【００１８】バンドパスフィルタ２０は、受信増幅器１
９を介して、ミキサ１８に接続される。ミキサ１８はバ
ンドパスフィルタ１７を介し、直交復調器(DEMOD)１６
に接続される。直交復調器１６は、ローパスフィルタ１
４とローパスフィルタ１５に接続され、ローパスフィル
タ１４とローパスフィルタ１５はベースバンド部１に接
続される。

【００１９】基準信号発生器１３は周波数シンセサイザ
(SYN)１１と周波数シンセサイザ(SYN)１２に接続され
る。周波数シンセサイザ１１は直交変調器４と直交復調
器１６に接続され、周波数シンセサイザ１２はミキサ６
とミキサ１８に接続される。

【００２０】以下、上記送受信機の動作について説明す
る。ベースバンド部１により、ベースバンド信号の同相
成分（Ｉ成分）と直交成分（Ｑ成分）が出力される。Ｉ
成分はローパスフィルタ２、また、Ｑ成分はローパスフ
ィルタ３により、ベースバンド部で発生したサンプリン
グ雑音が取り除かれ、それぞれ直交変調器４に入力され
る。

【００２１】基準信号発生器１３により発生した基準周
波数信号は周波数シンセサイザ１１と周波数シンセサイ
ザ１２の基準信号となり入力される。入力した基準信号
をもとに、周波数シンセサイザ１１は第１のＬＯ信号を
発生させ、第１のＬＯ信号は直交変調器４と直交復調器
１６に与えられる。また、周波数シンセサイザ１２は基
準信号をもとに第２のＬＯ信号を発生させ、第２のＬＯ
信号はミキサ６とミキサ１８に与えられる。

【００２２】ベースバンド信号は、直交変調器４におい
て、第１のＬＯ信号によってＩＦ帯の信号に変調され
る。変調された被変調信号は、バンドパスフィルタ５に
よって不要な成分が取り除かれ、ミキサ６に入力され
る。ミキサ６に入力された被変調信号は、周波数シンセ
サイザ１２から出力される第２のＬＯ信号によって所望
の周波数に変換され、バンドパスフィルタ７に入力され
る。

【００２３】バンドパスフィルタ７によって不要なスプ
リアス成分が取り除かれた信号即ち無線周波送信信号
は、電力増幅器８に入力される。電力増幅器８に入力さ
れた信号は、規定の出力レベルまで増幅され、ローパス
フィルタ９に入力される。ローパスフィルタ９によって
電力増幅器８で生じた高調波成分が除去された無線周波
送信信号は、サーキュレータ１０を介し、アンテナ２２
より送信される。

【００２４】一方、アンテナ２２より受信した信号即ち
無線周波受信信号は、サーキュレータ１０を通って、バ
ンドパスフィルタ２０に入力される。バンドパスフィル
タ２０によって不要な周波数成分が取り除かれた信号
は、受信増幅器１９により増幅され、ミキサ１８に入力
される。

【００２５】ミキサ１８に入力した信号は、周波数シン
セサイザ１２から出力される第２のＬＯ信号によってＩ
Ｆ帯に周波数変換され、バンドパスフィルタ１７に入力
される。バンドパスフィルタ１７によって不要な周波数
成分が取り除かれた信号は、直交復調器１６に入力され
る。

【００２６】直交復調器１６に入力された信号は、周波
数シンセサイザ１１より入力される第１のＬＯ信号によ
って復調され、Ｉ成分、Ｑ成分となる。Ｉ成分、Ｑ成分
は、ローパスフィルタ１４及びローパスフィルタ１５に
よって不要な周波数成分が取り除かれた後、ベースバン
ド部１に入力される。

【００２７】ここで、サーキュレータ１０の動作につい
て図２を用いて説明する。サーキュレータ１０は、磁化
されたフェライトの高周波透磁率の特性を利用するもの
で、端子から入力した信号は端子に、端子に入力
した信号は端子に、端子に入力した信号は端子に
それぞれ出力する。また、端子から端子、端子か
ら端子、端子から端子のそれぞれの伝送に対して
は高い損失を持っている。

【００２８】ローパスフィルタ９からの送信信号は、端
子から端子を通過してアンテナ２２に、アンテナ２
２によって受信した信号は、端子から端子を通過し
て、バンドパスフィルタ２０に入力される。

【００２９】サーキュレータは、その一般的な特徴とし
て、大電力の入力が可能であり、加えて、伝送損失も低
く、しかも伝送方向が上述のように一方のみとなるため
切替動作を伴わず、従って、同じ周波数での時分割の信
号の送受信を効率良く行なうことが可能になる。即ち、
アンテナスイッチが不要となり、スイッチを用いること
によって発生する問題、即ち、取り扱う電力の制限や切
換速度の制限或いは切換損失等による問題から回避する
ことができる。

【００３０】また、上述のように逆方向の伝送に高い損
失があるので、アイソレータが不要となり、加えてサー
キュレータの構成が比較的簡単であるので、アンテナ給
電部を簡易な構成とすることができる。

【００３１】なお、送信電力が特に高い場合、サーキュ
レータ１０の逆方向から受信側に回り込む信号が大きく
なって、受信側に不都合が生じる場合がある。例えば、
サーキュレータ１０の端子と端子のアイソレーショ
ンが２０ｄＢ、即ち逆方向の損失が２０ｄＢであると
き、電力増幅器８により増幅された信号がサーキュレー
タ１０の入力で＋４０ｄＢｍとなる場合、端子より＋
２０ｄＢｍの信号が出力される。受信増幅器１９は、受
信感度−１００ｄＢｍ程度の増幅器なので、この＋２０
ｄＢｍの信号が入力されると、過入力により、場合によ
っては受信増幅器１９が破壊するおそれがある。

【００３２】このような不都合を回避するように構成し
た送受信機の別の実施形態を図３に示す。図1に示した
構成との差異はサーキュレータ１０の受信側にあり、サ
ーキュレータ１０とバンドパスフィルタ２０の間にスイ
ッチ２１が挿入される。

【００３３】スイッチ２１は、制御部(CONT)２５による
制御によって受信回線形成時即ち受信期間にのみサーキ
ュレータ１０からの配線をバンドパスフィルタ２０接続
する。これによって、送信回線形成時即ち送信期間にサ
ーキュレータ１０とバンドパスフィルタ２０の間の接続
が遮断される。なお、スイッチ２１を送信期間に開放状
態にすると、図２に示すサーキュレータ１０の端子も
開放状態になり、サーキュレータ１０の端子から端子
への送信信号の通過特性が変化してしまう。また、ア
ンテナ２２が外れた等で開放状態となった場合に、送信
電力がサーキュレータ１０を介してそのまま電力増幅器
８へ反射し、素子が破損する等の理由により、本実施形
態ではスイッチ２１は、送信期間にサーキュレータ１０
からの配線を終端抵抗からなる終端器２６へ接続する。
制御部２５は、ベースバンド部１が生成する送受信回線
形成のタイミング信号を用いてスイッチ２１を制御す
る。

【００３４】本実施形態の送受信機のその他の構成及び
動作は、上述の図１に示した送受信機と同様であるので
説明を省略する。本実施形態により、受信側への送信電
力の漏洩が断たれ、受信増幅器１９で起こる不都合が回
避される。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、送受信共用アンテナの
給電部にサーキュレータを使用することにより、送信が
大電力となるＴＤＤ方式の送受信を簡易な構成で効率良
く行なうことが可能となる。また、送信電力が特に大き
くなる場合に起こる可能性がある受信側の不都合を防ぐ
ことができ、信頼性の高い送受信機を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る送受信機の発明の実施の形態を説
明するためのブロック図。

【図２】図１に示した送受信機に用いるサーキュレータ
を説明するための図

【図３】本発明の送受信機の別の発明の実施の形態を説
明するためのブロック図。

【図４】従来の送受信機を説明するためのブロック図。

【図５】ＴＤＤ方式の例を示す図。

【符号の説明】

１…ベースバンド部、５，７，１７，２０…バンドパス
フィルタ、４…直交変調器、６，１８…ミキサ、８…電
力増幅器、２，３，９，１４，１５…ローパスフィル
タ、１０…サーキュレータ、１１，１２…周波数シンセ
サイザ、１３…局部信号発生器、１６…直交復調器、１
９…受信増幅器、２１…スイッチ、２２…アンテナ、２
３…アイソレータ、２５…制御部、２６：終端器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＴＤＤ（Time-Division-Duplex）方式によ
   る無線周波送信信号を増幅する電力増幅器と、アンテナ
   からのＴＤＤ方式による無線周波受信信号を増幅する受
   信増幅器と、上記電力増幅器が出力する無線周波送信信
   号を通過させてアンテナに供給し、かつ、アンテナから
   の無線周波受信信号を通過させて上記受信増幅器に供給
   するサーキュレータとを少なくとも有していることを特
   徴とする送受信機。
2. 【請求項２】上記サーキュレータと上記受信増幅器の間
   に、ＴＤＤ方式の受信期間にのみ接続状態になるスイッ
   チを設けたことを特徴とする請求項１に記載の送受信
   機。
3. 【請求項３】上記スイッチは、ＴＤＤ方式の送信期間に
   サーキュレータからの配線を終端抵抗からなる終端部に
   接続することを特徴とする請求項２に記載の送受信機。
4. 【請求項４】ＴＤＤ方式の送信期間と受信期間を設定す
   るためのタイミング信号を生成するベースバンド部と、
   該タイミング信号を基に上記スイッチの動作を制御する
   制御部とを有していることを特徴とする請求項２又は請
   求項３に記載の送受信機。