JP2004254009A

JP2004254009A - 無線通信装置とその無線ユニット

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Publication number: JP2004254009A
Application number: JP2003041308A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Ishida; 正明石田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】非可逆回路である能動回路の送受共用を可能にし、これによりさらなる回路部品数の低減と回路規模の小型化、及び低消費電力化を可能にする。
【解決手段】可逆回路により構成される周波数変換回路３１と高周波フィルタ３２との間に、第１及び第２の切替スイッチ３４，３５を介して１個の増幅器３３を配置する。そして、制御ユニット４０から発生される切替制御信号ＳＷ１により上記第１及び第２の切替スイッチ３４，３５を切替制御することにより、送信スロット期間には周波数変換回路３１を増幅器３３の入力端に接続すると共に増幅器３３の出力端を高周波フィルタ３２に接続し、一方受信スロット期間においては、高周波フィルタ３２を増幅器３３の入力端に接続すると共に増幅器３３の出力端を周波数変換回路３１に接続するようにしたものである。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば時分割双方向多重（ＴＤＤ；ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）方式を採用した無線通信装置とその無線ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）や無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）では、双方向通信方式としてＴＤＤ方式を採用している。ＴＤＤ方式は、同一周波数チャネル上の異なる時間位置に送信スロットと受信スロットとを設定して送受信を行うもので、送信と受信とで別の周波数を使用するＦＤＤ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）方式に比べ、周波数を有効に利用できる利点がある。
【０００３】
図８は、従来の基本的なＴＤＤ無線ユニットの構成を示すブロック図である。この無線ユニットは、送信系の中間周波及び高周波回路６１と受信系の中間周波及び高周波回路６２とを独立に構成し、これらの回路６１，６２を切替スイッチ６３，６４により中間周波フィルタ６５と高周波フィルタ６６との間に択一的に接続するようにしたものとなっている。６７は周波数変換用の局部発振信号を発生する局部発振器である。
【０００４】
ところで、一般に移動通信用のＴＤＤ無線通信装置においては、回路規模の小型化と低消費電力化が重要な課題となっている。そこで、最近では無線ユニットの中間周波及び高周波回路に使用されるフィルタやミキサ等の受動回路を可逆回路により構成し、この受動回路を送信系と受信系とで共用した回路構成が種々提案されている。
【０００５】
例えば、ヘテロダインタイプの無線ユニットでは、図９に示すように周波数変換回路７１を構成するミキサ７１ａ、中間周波フィルタ７１ｂ、高周波フィルタ７１ｃをそれぞれ可逆回路により構成する。なお、７１ｄは局部発振器である。そして、この周波数補変換回路７１を、切替スイッチ７２，７３により、送信系の中間周波増幅器７４ａ及び高周波電力増幅器７４ｂと、受信系の低雑音高周波増幅器７５ａ及び中間周波増幅器７５ｂに対し択一的に接続するように構成している。
【０００６】
また、ダイレクトコンバージョンタイプの無線ユニットにおいても、図１０に示すように周波数変換回路８１を構成するミキサ８１ａ、ベースバンドフィルタ８１ｂ、高周波フィルタ７１ｃをそれぞれ可逆回路により構成する。なお、８１ｄは局部発振器である。そして、この周波数補変換回路８１を、切替スイッチ８２により送信系の高周波電力増幅器８４ａ，８４ｂと、受信系の低雑音高周波増幅器８５ａ，８５ｂに対し択一的に接続するように構成している。なお、上記送信系の高周波電力増幅器８４ａ，８４ｂと、受信系の低雑音高周波増幅器８５ａ，８５ｂは、高周波フィルタ８６に対し切替スイッチ８３により択一的に接続される。
【０００７】
このような構成であれば、周波数変換回路を送信系と受信系とで共用して１系統にすることができるので、回路部品数の削減と回路規模の小型化を図ることが可能となる。
【０００８】
しかしながら、これらの無線ユニットはいずれも増幅器等の能動回路が送信系と受信系とで独立して設けられている。その理由は、増幅器等の能動回路は一般に回路可逆性を持たないからである。したがって、従来の無線ユニットは依然として回路規模及び消費電力が大きく、装置のさらなる小型化及び低消費電力化を進める上で大きな障害になっている。
【０００９】
特に、今後無線通信システムにおいては、例えばＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ）等のマルチキャリア変調方式を採用した、高速で大容量の無線通信システムが計画されている。この種のシステムにおいて使用される無線ユニットは、要求される歪み特性を確保するためにバックオフ量を十分な値に設定する。ところが、バックオフ量を大きく設定すると、増幅器の消費電力が増加する。また、発熱量も増加するため大掛かりな放熱対策が必要となり、装置の大型化を招く。
【００１０】
また、回路部品数の削減や回路構成の小型化を図るために、送信系と受信系とを切替る切替スイッチを無くしたＴＤＤ無線機も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この無線機においても増幅器等の能動回路は送信系と受信系とで独立して設けられている。このため、依然として低消費電力化や放熱対策等の課題がある。
【００１１】
【特許文献１】
特開平０９−０５５６８１号公報。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように従来のＴＤＤ無線通信装置の無線ユニットでは、増幅器等の能動回路が送信系と受信系とで独立に設けられているため、回路構成及び消費電力が依然として大きく、これが無線ユニット及び装置のさらなる小型化と低消費電力化を図る上で大きな妨げになっている。
【００１３】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、非可逆回路である能動回路の送受共用を可能にし、これによりさらなる回路部品数の低減と回路規模の小型化、及び低消費電力化を可能にした無線通信装置とその無線ユニットを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためにこの発明は、送信信号の送信と受信信号の受信とを同一の周波数を使用して時分割に行う無線通信装置において、上記送信信号及び受信信号を互いに逆方向に伝達する可逆信号路中に、信号の入出力方向が一方向に固定された非可逆回路を切替手段を介して配置する。そして、上記送信信号の送信期間及び上記受信信号の受信期間に同期して上記切替手段を切替制御することにより、上記可逆信号路の信号伝達方向に対し上記非可逆回路の入出力方向を常に一致させるようにしたものである。
【００１５】
したがってこの発明によれば、上記切替手段の切替えにより、送信期間においてもまた受信期間においても、非可逆回路の信号入出力方向は可逆信号路の送信信号及び受信信号の伝達方向と常に一致することになる。このため、１個の非可逆回路を送信と受信とで共用することが可能となり、これにより送信用と受信用に２個の非可逆回路を必要とした従来の構成に比べ、回路部品数を削減すると共に回路規模を小型化し、さらに消費電力を低減することが可能となる。
【００１６】
例えば、非可逆回路が送信信号及び受信信号を増幅する増幅器である場合には、２個の固定接点と１個の可動接点を有する第１及び第２の切替スイッチを使用して、上記増幅器の入出力端を可逆信号路に切替接続する。このように構成すると、１個の増幅器を送信系と受信系で共用することが可能となる。
【００１７】
また、非可逆回路が、送信信号及び受信信号の増幅に使用する第１の増幅器と、送信信号の増幅に使用する第２の増幅器とを直列接続した回路により構成される場合には、２個の固定接点と１個の可動接点を有する第３の切替スイッチを使用して上記第１の増幅器の入力端と第２の増幅器の出力端を可逆信号路に切替接続すると共に、２個の固定接点と１個の可動接点を有する第４の切替スイッチを使用して上記第１の増幅器の入力端と出力端を可逆信号路に切替接続する。このように構成すると、送信期間には第１の増幅器と第２の増幅器との直列回路が信号伝達方向を合わせて可逆信号路に接続され、一方受信期間には第１の増幅器のみが信号伝達方向を合わせて可逆信号路に接続される。
【００１８】
この結果、送信期間には第１及び第２の増幅器が可逆信号路に接続され、これにより送信信号は送信に必要な十分大きな送信電力レベルに増幅されて送信される。一方受信期間には第１の増幅器のみが可逆信号路に接続され、これにより受信信号は受信復調処理に必要なレベルに増幅されて受信復調回路に供給される。すなわち、増幅回路を送受信で共用しつつ、信号を送信及び受信のそれぞれにおいて適切なレベルに増幅することができる。
【００１９】
さらにこの発明は、増幅器の入力端及び出力端と第１及び第２の切替スイッチとの間の信号線路、及び第１及び第２の増幅器の入力端及び出力端と第３及び第４の切替スイッチとの間の信号線路を、送信信号及び受信信号の高調波成分を減衰させるフィルタ特性を持つオープンスタブとなるようにそれぞれ構成することも特徴とする。
このように構成すると、切替スイッチの切替えによりオープンスタブとなる信号線路によって、送信信号及び受信信号の主要波成分が減衰等の悪影響を受けないようにした上で、さらに送信信号及び受信信号の高調波成分を減衰させて送受信特性の改善を図ることが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、この発明の実施形態に係わる無線通信装置の概略構成図である。この無線通信装置は、双方向通信方式として時分割双方向多重（ＴＤＤ；ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）方式を採用したもので、入出力ユニット１０と、ベースバンドユニット２０と、無線ユニット３０と、アンテナ４０と、制御ユニット５０とから構成される。
【００２１】
入出力ユニット１０は、例えば音声通信に使用するマイクロホン及びスピーカと、ダイヤルキー及び各種機能キーを含むキー入力部と、液晶表示器（ＬＣＤ；ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）と、カメラ等を備える。ＬＣＤは、上記キー入力部において入力された操作情報や、装置の動作状態を表す情報、カメラにより撮像された画像データ、電話帳データ及び送受信履歴、電子メールやダウンロード情報等の受信データ等を表示するために用いられる。
【００２２】
ベースバンドユニット２０は、上記入出力ユニット１０から出力された送話信号を音声符号化したのち所定のディジタル変調方式により変調して送信信号を生成し、この送信信号を制御ユニット５０により指定された送信スロット期間に無線ユニット３０へ出力する。またそれと共に、制御ユニット５０により割り当てられた受信スロット期間において、無線ユニット３０から出力される受信ベースバンド信号をディジタル復調したのち音声復号することにより受話信号を再生し、この受話信号を上記入出力ユニット１０に供給して拡声出力させる。
【００２３】
無線ユニット３０は、上記ベースバンドユニット２０から出力された送信信号を、制御ユニット５０により指定される無線周波数に周波数変換したのち所定の送信電力レベルに増幅し、この増幅された無線送信信号をアンテナ４０から送信する。またそれと共に、アンテナ４０により受信された無線受信信号を低雑音増幅したのちベースバンド周波数に周波数変換し、この周波数変換された受信ベースバンド信号を上記ベースバンドユニット２０に供給する。
【００２４】
制御ユニット５０は、例えばマイクロコンピュータを備え、ＴＤＤ通信のために、上記入出力ユニット１０、ベースバンドユニット２０及び無線ユニット３０を統括的に制御する。
【００２５】
ところで、無線ユニット３０は次のように構成される。図２はその構成を示す回路ブロック図である。すなわち無線ユニット３０は、可逆回路からなる周波数変換回路３１と、同じく可逆回路からなる高周波フィルタ３２との間に、第１及び第２の切替スイッチ３４，３５を介して非可逆回路からなる１個の増幅器３３を配設したものである。
【００２６】
周波数変換回路３１は、ミキサ３１ａと、そのベースバンドユニット２０側に配置されるベースバンドフィルタ３１ｂと、増幅器３３側に配置される高周波フィルタ３１ｃと、局部発振器３１ｄとから構成される。
【００２７】
第１の切替スイッチ３４は、２個の固定接点ａ１，ｂ１と１個の可動接点ｃ１とを備えた半導体スイッチからなり、固定接点ａ１，ｂ１がそれぞれ増幅器３３の入力端及び出力端に接続され、可動接点ｃ１が周波数変換回路３１の高周波フィルタ３１ｃに接続される。第２の切替スイッチ３５も、上記第１の切替スイッチ３４と同様に２個の固定接点ａ２，ｂ２と１個の可動接点ｃ２とを備えた半導体スイッチからなり、２個の固定接点ａ２，ｂ２はそれぞれ増幅器３３の入力端及び出力端に接続され、可動接点ｃ２は上記高周波フィルタ３２に接続される。
【００２８】
そして、第１及び第２の切替スイッチ３４，３５は、制御ユニット５０から出力される切替制御信号ＳＷ１に従い、送信スロット期間には可動接点ｃ１，ｃ２がそれぞれ固定接点ａ１，ｂ２に切り替わり、一方受信スロット期間には可動接点ｃ１，ｃ２がそれぞれ固定接点ｂ１，ａ２に切り替わるように動作する。
【００２９】
次に、以上のように構成された無線通信装置とその無線ユニットの動作を説明する。
先ず送信スロット期間になると、制御ユニット５０から切替制御信号ＳＷ１が出力される。なお、この切替制御信号ＳＷ１の出力タイミングは、第１及び第２の切替スイッチ３４，３５の動作遅延を考慮して、送信スロットの開始タイミングより所定時間だけ早いタイミングに設定される。
【００３０】
上記切替制御信号ＳＷ１が出力されると、第１及び第２の切替スイッチ３４，３５の可動接点ｃ１，ｃ２がそれぞれ固定接点ａ１，ｂ２に切り替わる。この結果、周波数変換回路３１が上記第１の切替スイッチ３４を介して増幅器３３の入力端に接続され、かつ増幅器３３の出力端が第２の切替スイッチ３５を介して高周波フィルタ３２に接続される。
【００３１】
したがって、送信スロット期間においては、周波数変換回路３１において無線周波数に周波数変換された送信信号が、図３（ａ）のＩ_ＴＸ１に示すように第１の切替スイッチ３４を介して増幅器３３に供給され、この増幅器３３により増幅される。そして、この増幅された無線送信信号Ｉ_ＴＸ１は第２の切替スイッチ３５を介して高周波フィルタ３２に入力され、この高周波フィルタ３２により不要波成分が抑圧されたのちアンテナ４０に供給されてこのアンテナ４０から送信される。
【００３２】
一方、受信スロット期間になると、制御ユニット５０から切替制御信号ＳＷ１が出力される。なお、この切替制御信号ＳＷ１の出力タイミングも、上記送信スロットの場合と同様に、各切替スイッチ３４，３５の動作遅延を考慮して受信スロットの開始タイミングより所定時間だけ早いタイミングに設定される。
【００３３】
上記切替制御信号ＳＷ１が出力されると、第１及び第２の切替スイッチ３４，３５の可動接点ｃ１，ｃ２がそれぞれ固定接点ｂ１，ａ２に切り替わる。この結果、高周波フィルタ３２が上記第２の切替スイッチ３５を介して増幅器３３の入力端に接続され、かつ増幅器３３の出力端が第１の切替スイッチ３４を介して周波数変換回路３１に接続される。
【００３４】
したがって、受信スロット期間においては、図３（ｂ）のＩ_ＲＸ１に示すようにアンテナ４０により受信された無線信号が高周波フィルタ３２により不要帯域成分が抑圧されたのち第２の切替スイッチ３５を介して増幅器３３に入力され、この増幅器３３により増幅される。そして、この増幅された無線受信信号Ｉ_ＲＸ１は、第１の切替スイッチ３４を介して周波数変換回路３１に入力される。
【００３５】
周波数変換回路３１では、先ず高周波フィルタ３１ｃにより上記入力された無線受信信号に含まれる不要波成分が抑圧される。続いて、この高周波フィルタ３１ｃを通過した無線受信信号が、局部発振器３１ｄから発生される局部発振信号とミキサ３１ａにおいてミキシングされ、これにより受信ベースバンド信号に周波数変換される。そして、この受信ベースバンド信号はベースバンドフィルタ３１ｂにより不要波成分が抑圧されたのち、ベースバンドユニット２０に供給される。
【００３６】
以上述べたように第１の実施形態では、可逆回路により構成される周波数変換回路３１と高周波フィルタ３２との間に、第１及び第２の切替スイッチ３４，３５を介して１個の増幅器３３を配置する。そして、制御ユニット４０から発生される切替制御信号ＳＷ１により上記第１及び第２の切替スイッチ３４，３５を切替制御することにより、送信スロット期間には周波数変換回路３１を増幅器３３の入力端に接続すると共に増幅器３３の出力端を高周波フィルタ３２に接続し、一方受信スロット期間においては、高周波フィルタ３２を増幅器３３の入力端に接続すると共に増幅器３３の出力端を周波数変換回路３１に接続するようにしている。
【００３７】
したがって、送信スロット期間においても、また受信スロット期間においても、増幅器３３の信号入出力方向は周波数変換回路３１及び高周波フィルタ３２の送信信号及び受信信号の伝達方向と常に一致することになる。このため、１個の増幅器３３を送信と受信とで共用することが可能となり、これにより送信用と受信用に２個の増幅器を必要とした従来の構成に比べ、回路部品数を削減すると共に回路規模を小型化し、さらに消費電力を低減することが可能となる。
【００３８】
ところで、図２に示した回路構成では、第１及び第２の切替スイッチ３４，３５の切り替えにより非選択となる側の信号線路がオープンスタブとして機能し、これが送信信号及び受信信号に悪影響を及ぼす心配がある。しかし、本実施形態では、上記オープンスタブとなる信号線路（回路基板上の信号線パターン）の線路パターン長を、無線送信信号及び無線受信信号の周波数をもとに適宜設定することで、上記オープンスタブが上記無線送信信号及び無線受信信号の高調波成分を抑圧するフィルタとして機能するように構成している。
【００３９】
例えば、送信スロット期間においては図４（ａ）に示すように、選択されている信号線路に接続された状態で存在する開放された非選択信号線路ＳＴ１１，ＳＴ１２がオープンスタブとして機能する。また受信スロット期間においては図４（ｂ）に示すようにＳＴ１３，ＳＴ１４がオープンスタブとして機能する。そこで、このオープンスタブＳＴ１１〜ＳＴ１４となる信号線パターンのそれぞれのパターン長Ｌ１１〜Ｌ１４を、抑圧対象となる高調波の１／４波長（λ／４）にそれぞれ設定する。例えば、無線送信信号及び無線受信信号の周波数がｆ_０のとき、抑圧する必要性が最も高い高調波が２ｆ_０であれば、上記信号線パターンのパターン長Ｌ１１〜Ｌ１４を上記高調波２ｆ_０のλ／４に設定する。なお、抑圧対象の高調波はシステムによって異なる場合があるので、上記信号線パターンのパターン長Ｌ１１〜Ｌ１４は使用するシステムに応じて設定する。
【００４０】
このように構成することで、上記オープンスタブとなる信号線パターンＳＴ１１〜ＳＴ１４が、無線送信信号及び無線受信信号の高調波成分を抑圧するフィルタとして機能することになる。このため、上記オープンスタブが無線送信信号及び無線受信信号の主要波成分に及ぼす悪影響を回避した上で、さらに無線送信信号及び無線受信信号の高調波成分を減衰させて送受信特性の改善を図ることが可能となる。
【００４１】
（第２の実施形態）
図５は、この発明の第２の実施形態に係わる無線ユニットの構成を示す回路ブロック図である。なお、同図において前記図２と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００４２】
可逆回路からなる周波数変換回路３１と、同じく可逆回路からなる高周波フィルタ３２との間には、第１及び第２の増幅器４１，４２を直列接続した回路が、第３及び第４の切替スイッチ４３，４４を介して配設される。第１の増幅器４１は、受信信号に対しては低雑音増幅器として動作し、また送信信号に対しては前置増幅器として動作するように構成される。一方、第２の増幅器４２は、送信信号に対して送信電力増幅器として動作するように構成される。
【００４３】
第３の切替スイッチ４３は、２個の固定接点ａ３，ｂ３と１個の可動接点ｃ３とを備えた半導体スイッチからなり、固定接点ａ３，ｂ３がそれぞれ第１の増幅器４１の入力端及び出力端に接続され、可動接点ｃ３が周波数変換回路３１の高周波フィルタ３１ｃに接続される。第４の切替スイッチ４４も、上記第３の切替スイッチ４３と同様に２個の固定接点ａ４，ｂ４と１個の可動接点ｃ４とを備えた半導体スイッチからなり、２個の固定接点ａ４，ｂ４はそれぞれ第１の増幅器４３の入力端及び第２の増幅器４４の出力端に接続され、可動接点ｃ４は高周波フィルタ３２に接続される。
【００４４】
そして、第３及び第４の切替スイッチ４３，４４は、制御ユニット５０から出力される切替制御信号ＳＷ２に従い、送信スロット期間には可動接点ｃ３，ｃ４がそれぞれ固定接点ａ３，ｂ４に切り替わり、一方受信スロット期間には可動接点ｃ３，ｃ４がそれぞれ固定接点ｂ３，ａ４に切り替わるように動作する。
【００４５】
次に、以上のように構成された無線ユニットの動作を説明する。
先ず送信スロット期間になると、制御ユニット５０から切替制御信号ＳＷ２が出力される。なお、この切替制御信号ＳＷ２の出力タイミングは、第３及び第４の切替スイッチ４３，４４の動作遅延を考慮して、送信スロットの開始タイミングより所定時間だけ早いタイミングに設定される。一般的に、消費電力の大きい送信系の後段の電力増幅器４２について、受信時に電源供給を遮断する場合には、送信時に電源の供給を開始する際にその遅延時間を考慮する必要がある。
【００４６】
上記切替制御信号ＳＷ２が出力されると、第３及び第４の切替スイッチ４３，４４の可動接点ｃ３，ｃ４がそれぞれ固定接点ａ３，ｂ４に切り替わる。この結果、周波数変換回路３１は上記第３の切替スイッチ４３を介して第１の増幅器４１の入力端に接続され、かつ第２の増幅器４４の出力端が第４の切替スイッチ４４を介して高周波フィルタ３２に接続される。すなわち、周波数変換回路３１と高周波フィルタ３２との間に、第１及び第２の増幅器４１，４２の直列回路が接続される。
【００４７】
したがって、送信スロット期間においては、周波数変換回路３１から出力された送信信号が、図６（ａ）のＩ_ＴＸ２に示すように第３の切替スイッチ４３を介して先ず第１の増幅器４１に入力されて前置増幅され、次に第２の増幅器４２に入力されて電力増幅される。そして、この電力増幅された無線送信信号Ｉ_ＴＸ２は、第４の切替スイッチ４４を介して高周波フィルタ３２に入力され、この高周波フィルタ３２により不要波成分が抑圧されたのちアンテナ４０に供給されてこのアンテナ４０から送信される。
【００４８】
一方、受信スロット期間になると、制御ユニット５０から切替制御信号ＳＷ２が出力される。なお、この切替制御信号ＳＷ２の出力タイミングも、上記送信スロットの場合と同様に、各切替スイッチ４３，４４の動作遅延を考慮して受信スロットの開始タイミングより所定時間だけ早いタイミングに設定される。
【００４９】
上記切替制御信号ＳＷ２が出力されると、第３及び第４の切替スイッチ４３，４４の可動接点ｃ３，ｃ４がそれぞれ固定接点ｂ３，ａ４に切り替わる。この結果、高周波フィルタ３２が上記第４の切替スイッチ４４を介して第１の増幅器４１の入力端に接続され、かつこの第１の増幅器４１の出力端が第３の切替スイッチ４３を介して周波数変換回路３１に接続される。すなわち、高周波フィルタ３２と周波数変換回路３１との間に、第１の増幅器４１のみが接続される。
【００５０】
したがって、受信スロット期間においては、図６（ｂ）のＩ_ＲＸ２に示すようにアンテナ４０により受信された無線信号が高周波フィルタ３２により不要帯域成分が抑圧されたのち第４の切替スイッチ４４を介して第１の増幅器４１に入力され、この第１の増幅器４１により低雑音増幅される。そして、この増幅された無線受信信号Ｉ_ＲＸ２は、第３の切替スイッチ４３を介して周波数変換回路３１に入力され、この周波数変換回路３１においてベースバンド信号に周波数変換されたのちベースバンドユニット２０に入力される。
【００５１】
したがって第２の実施形態によれば、送信スロット期間においても、また受信スロット期間においても、第１の増幅器４１の信号入出力方向は周波数変換回路３１及び高周波フィルタ３２の送信信号及び受信信号の伝達方向と常に一致することになる。このため、１個の第１の増幅器４１を送信と受信とで共用することが可能となり、これにより送信用と受信用に２個の増幅器を必要とした従来の構成に比べ、回路部品数を削減すると共に回路規模を小型化し、さらに消費電力を低減することが可能となる。
【００５２】
しかも第２の実施形態では、受信スロット期間には第１の増幅器４１のみが周波数変換回路３１と高周波フィルタ３２との間に接続され、一方送信スロット期間には第１の増幅器４１と第２の増幅器４２の両方が周波数変換回路３１と高周波フィルタ３２との間に接続される。このため、受信スロット期間においては無線受信信号を周波数変換回路３１のミキサ３１ａが飽和を起こさない適切な信号レベルに増幅することができ、一方送信スロット期間においては無線送信信号をシステムで要求される十分大きな送信電力レベルに増幅して送信することが可能となる。
【００５３】
さらに第２の実施形態においても、第３及び第４の切替スイッチ４３，４４の切り替えにより非選択となる側の信号線路がオープンスタブとして機能し、これが送信信号及び受信信号に悪影響を及ぼす心配がある。しかし、この不具合は、上記オープンスタブとなる信号線路（信号線パターン）の線路長を、無線送信信号及び無線受信信号の周波数をもとに適宜設定し、これにより上記オープンスタブが上記無線送信信号及び無線受信信号の高調波成分を抑圧するフィルタとして機能するように構成することで解消している。
【００５４】
例えば、送信スロット期間においては図７（ａ）に示すようにＳＴ２１，ＳＴ２２がオープンスタブとして機能し、また受信スロット期間においては図７（ｂ）に示すようにＳＴ２３がオープンスタブとして機能する。そこで、このオープンスタブＳＴ２１〜ＳＴ２３となる信号線パターンのパターン長Ｌ２１〜Ｌ２３を、前述した第１の実施形態と同様に、抑圧対象となる高調波の１／４波長（λ／４）にそれぞれ設定する。なお、ＳＴ２４については、電源供給を遮断した電力増幅器４２を含んだ状態で、主要波成分に影響を与えないように設定する。
【００５５】
このように構成することで、上記オープンスタブとなる信号線パターンＳＴ２１〜ＳＴ２４が、無線送信信号及び無線受信信号の高調波成分を抑圧するフィルタとして機能することになる。したがって、前記第１の実施形態と同様に、上記オープンスタブが無線送信信号及び無線受信信号の主要波成分に及ぼす悪影響を回避した上で、さらに無線送信信号及び無線受信信号の高調波成分を減衰させて送受信特性の改善を図ることが可能となる。
【００５６】
（その他の実施形態）
第１及び第２の実施形態はいずれもダイレクトコンバージョンタイプの無線ユニットを例にとって説明したが、ヘテロダインタイプの無線ユニットにもこの発明を適用することが可能である。例えば、図９に示した無線ユニットであれば、増幅器７４ｂ，７５ａ及び切替スイッチ７３，６４からなる回路と、増幅器７４ａ，７５ｂ及び切替スイッチ７２，６３からなる回路を、図２に示した増幅器３３及び切替スイッチ３４，３５からなる回路にそれぞれ置き換えることで実現できる。また、その際増幅器７４ｂ，７５ａ及び切替スイッチ７３，６４からなる回路のみを、図５に示した増幅器４１，４２及び切替スイッチ４３，４４からなる回路に置き換えるようにしてもよい。
【００５７】
また、前記実施形態では増幅器３３，４１，４２を常時動作状態とする場合を例にとって説明した。しかし、送信スロット期間及び受信スロット期間以外のアイドルスロット期間が存在する場合には、このアイドルスロット期間において上記増幅器３３，４１，４２に対する電源供給を遮断し、これにより増幅器３３，４１，４２を非動作状態に設定するようにしてもよい。また、電力増幅用の増幅器４２については、受信スロット期間においても電源供給を遮断して非動作状態に設定するとよい。このように構成すると、増幅器３３，４１，４２の消費電力をさらに低減することができる。
【００５８】
さらに、前記各実施形態では非可逆回路として増幅器を使用した場合を例にとって説明したが、回路可逆性を持たないそれ以外の回路に対しこの発明を適用してもよい。その他、無線通信装置の種類や構成、無線ユニットの回路構成、切替スイッチの構成、切替スイッチの切替タイミング、オープンスタブとなる信号線パターン長等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明では、送信信号の送信と受信信号の受信とを同一の周波数を使用して時分割に行う無線通信装置及びその無線ユニットにおいて、上記送信信号及び受信信号を互いに逆方向に伝達する可逆信号路中に、信号の入出力方向が一方向に固定された非可逆回路を切替手段を介して配置する。そして、上記送信信号の送信期間及び上記受信信号の受信期間に同期して上記切替手段を切替制御することにより、上記可逆信号路の信号伝達方向に対し上記非可逆回路の入出力方向を常に一致させるようにしている。
したがってこの発明によれば、非可逆回路である能動回路の送受共用を可能にし、これによりさらなる回路部品数の低減と回路規模の小型化、及び低消費電力化を可能にした無線通信装置とその無線ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１及び第２の実施形態に係わる無線通信装置の概略構成図。
【図２】この発明の第１の実施形態に係わる無線ユニットの構成を示す回路ブロック図。
【図３】図２に示した無線ユニットの動作説明に使用する要部構成図。
【図４】図２に示した無線ユニットの動作説明に使用する要部構成図。
【図５】この発明の第２の実施形態に係わる無線ユニットの構成を示す回路ブロック図。
【図６】図５に示した無線ユニットの動作説明に使用する要部構成図。
【図７】図５に示した無線ユニットの動作説明に使用する要部構成図。
【図８】従来における基本的なＴＤＤ無線ユニットの構成を示す回路ブロック図。
【図９】従来におけるヘテロダインタイプの無線ユニットの構成例を示す回路ブロック図。
【図１０】従来におけるダイレクトコンバージョンタイプの無線ユニットの構成例を示す回路ブロック図。
【符号の説明】
１０…入出力ユニット、２０…ベースバンドユニット、３０…無線ユニット、４０…アンテナ、５０…制御ユニット、３１…周波数変換回路、３２…高周波フィルタ、３３…増幅器、３４…第１の切替スイッチ、３５…第２の切替スイッチ、４１…第１の増幅器、４２…第２の増幅器、４３…第３の切替スイッチ、４４…第４の切替スイッチ。

Claims

送信信号の送信と受信信号の受信とを同一の周波数を使用して時分割に行う無線通信装置において、
前記送信信号及び受信信号を互いに逆方向に伝達する可逆信号路と、
前記可逆信号路中に配置され、信号の入出力方向が一方向に固定された非可逆回路と、
前記非可逆回路の入力端及び出力端と前記可逆信号路との間にそれぞれ配置される切替手段と、
前記可逆信号路の信号伝達方向に対し前記非可逆回路の信号入出力方向を一致させるべく、前記送信信号の送信期間及び前記受信信号の受信期間に同期して前記切替手段を切替える切替制御手段と
を具備したことを特徴とする無線通信装置。
前記非可逆回路が、送信信号及び受信信号を増幅する増幅器である場合に、
前記切替手段は、２個の固定接点がそれぞれ前記増幅器の入力端及び出力端に接続されると共に可動接点が前記可逆信号路の第１の端子に接続される第１の切替スイッチと、２個の固定接点がそれぞれ前記増幅器の入力端及び出力端に接続されると共に可動接点が前記可逆信号路の第２の端子に接続される第２の切替スイッチとにより構成され、
前記切替制御手段は、送信期間には、前記可逆信号路の第１の端子と前記増幅器の入力端とを接続するように前記第１の切替スイッチを切替制御すると共に、前記増幅器の出力端と前記可逆信号路の第２の端子とを接続するように前記第２の切替スイッチを切替制御し、一方受信期間には、前記可逆信号路の第２の端子と前記増幅器の入力端とを接続するように第２の切替スイッチを切替制御すると共に、前記増幅器の出力端と前記可逆信号路の第１の端子とを接続するように前記第１の切替スイッチを切替制御することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
前記増幅器の入力端及び出力端と前記第１及び第２の切替スイッチとの間の信号線路を、送信信号及び受信信号の高調波成分を減衰させるフィルタ特性を持つオープンスタブとなるように構成することを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
前記非可逆回路が、送信信号及び受信信号の増幅に使用する第１の増幅器と、送信信号の増幅に使用する第２の増幅器とを直列接続した回路により構成される場合に、
前記切替手段は、２個の固定接点がそれぞれ前記第１の増幅器の入力端及び出力端に接続されると共に可動接点が前記可逆信号路の第１の端子に接続される第３の切替スイッチと、２個の固定接点がそれぞれ前記第１の増幅器の入力端及び第２の増幅器の出力端に接続されると共に可動接点が前記可逆信号路の第２の端子に接続される第４の切替スイッチとから構成され、
前記切替制御手段は、送信期間には、前記可逆信号路の第１の端子と前記第１の増幅器の入力端とを接続するように前記第３の切替スイッチを切替制御すると共に、前記第２の増幅器の出力端と前記可逆信号路の第２の端子とを接続するように前記第４の切替スイッチを切替制御し、一方受信期間には、前記可逆信号路の第２の端子と前記第１の増幅器の入力端とを接続するように第４の切替スイッチを切替制御すると共に、前記第１の増幅器の出力端と前記可逆信号路の第１の端子とを接続するように前記第３の切替スイッチを切替制御することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
前記第１及び第２の増幅器の入力端及び出力端と前記第３及び第４の切替スイッチとの間の信号線路を、送信信号及び受信信号の高調波成分を減衰させるフィルタ特性を持つオープンスタブとなるように構成することを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
制御ユニットの制御に従い送信信号の送信と受信信号の受信とを同一周波数を使用して時分割に行う無線通信装置に設けられる無線ユニットにおいて、
前記送信信号及び受信信号を互いに逆方向に伝達する可逆信号路と、
前記可逆信号路中に配置され、信号の入出力方向が一方向に固定された非可逆回路と、
前記非可逆回路の入力端及び出力端と前記可逆信号路との間にそれぞれ配置され、前記制御ユニットによる前記送信信号の送信期間及び前記受信信号の受信期間の切替制御に同期して、前記可逆信号路の信号伝達方向に対し前記非可逆回路の入出力方向を一致させるように切替動作する切替スイッチと
を具備したことを特徴とする無線ユニット。