JP2007116629A - 送受信回路及び通信端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナからの反射波の無線送信が簡単な構成で効率良く行えるようにする。
【解決手段】送信処理系１２が出力する送信信号を、デュプレクサ１５を介してアンテナ１６に供給して無線送信し、アンテナ１６で受信した信号を、デュプレクサ１５を介して受信処理系１７に供給して受信処理し、アンテナ１６とは別の補助アンテナ２１で受信した信号を補助受信処理系２４で受信処理する送受信回路において、送信処理系１２が出力する送信信号を、第１のサーキュレータ１４を介してデュプレクサ１５に供給し、デュプレクサ１５から第１のサーキュレータ１４に戻る送信信号を、第１のサーキュレータ１４で送信処理系とは別の系に取り出して、補助アンテナ２１に接続された第２のサーキュレータ２２を介して補助アンテナ２１に供給して無線送信させる構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、携帯電話端末が備える回路に適用して好適な送受信回路、及びその送受信回路を備えた通信端末装置に関する。

携帯電話端末などの通信端末装置においては、送信用のアンテナと受信用のアンテナとを１つのアンテナで兼用させる構成が一般的である。図５は、この種の従来の一般的な送受信回路の構成例を示した図である。端末装置９０の送信回路９１は、無線送信する送信信号を作成する。送信回路９１が出力する送信信号は、既に送信周波数に周波数変換された信号である。送信回路９１が出力する送信信号は、送信アンプ９２に供給して増幅し、その増幅された送信信号を、アイソレータ９３を介してデュプレクサ９４に供給する。アイソレータ９３は、端子♯1に得られる信号を、端子♯２に伝えると共に、端子♯２に得られる信号を、端子♯1側に伝えないように構成された回路部品である。端子♯２に得られる信号は、アイソレータ９３に接続された抵抗器Ｒ側に送られる構成としてある。

送信アンプ９２側からアイソレータ９３の端子♯２に得られた送信信号は、デュプレクサ９４に供給されて、デュプレクサ９４に接続されたアンテナ９５から無線送信される。そして、デュプレクサ９４には、受信回路９６が接続してあり、アンテナ９５で受信された信号の受信処理が受信回路９６で行われる。

デュプレクサ９４は、例えば、送信周波数帯の信号を、アイソレータ９３側からアンテナ９５に伝え、受信周波数帯の信号を、アンテナ９５から受信回路９６に伝える回路部品である。

この図５に示すように構成してあることで、アンテナインピーダンス変動によるインピーダンス不整合により、アンテナ９５の給電部で反射波が発生して、その反射波がデュプレクサ９４側から送信系に戻った場合でも、その信号がアイソレータ９３から送信アンプ９２に伝わらず、抵抗器Ｒで損失として消費されて、送信回路９１を送信反射波から保護することができる。なお、アイソレータは、後述するサーキュレータと実質的に同じ回路部品である。

特許文献１には、送信系の回路にサーキュレータを配置して、アンテナからの反射波を送信回路に戻さない構成とすることについての記載がある。
特開２００２−２６６４３号公報

特許文献１には、送信系の回路に配置したサーキュレータに入力されたアンテナからの反射波を、別のサブアンテナに送って無線送信させて、反射波についても無線送信させて、送信効率を向上させる点についての記載がある。特許文献１に記載の手法では、反射波を無線送信させるサブアンテナを、スイッチを介してサーキュレータと直接接続する構成としてあり、反射波を送信しない期間は、スイッチを切り替えて、サブアンテナを受信系に接続して、ダイバーシティ受信を行う構成としてあり、受信と送信で切り替える構成としてある。

このように送信信号の反射波を、スイッチでの切り替えで、サブアンテナから無線送信させる構成とすると、スイッチの切り替え制御が必要であり、通信制御構成が複雑になる問題がある。また、このようなスイッチ切り替えを行う方式は、基本的に送信タイミングと受信タイミングが異なる時分割送受方式（ＴＤＭ方式）に適用されるものであり、送信と受信を同時に行う通信には適用不可能である。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、アンテナからの反射波の無線送信が簡単な構成で効率良く行えるようにすることを目的とする。

本発明は、送信処理系が出力する送信信号を、デュプレクサを介してアンテナに供給して無線送信し、アンテナで受信した信号を、デュプレクサを介して受信処理系に供給して受信処理し、アンテナとは別の補助アンテナで受信した信号を補助受信処理系で受信処理する送受信回路において、送信処理系が出力する送信信号を、第１のサーキュレータを介してデュプレクサに供給し、デュプレクサから第１のサーキュレータに戻る送信信号を、当該第１のサーキュレータで送信処理系とは別の系に取り出し、その別の系に取り出された送信信号を、補助アンテナに接続された第２のサーキュレータを介して補助アンテナに供給して無線送信させる構成としたものである。

このように構成したことで、第１のサーキュレータで送信信号とアンテナからの反射波とを振り分けることができ、さらに、第２のサーキュレータで、アンテナからの反射波としての送信信号の補助アンテナへの供給と、補助アンテナで受信した信号の受信系への供給とを振り分けることができる。

本発明によると、第２のサーキュレータで、アンテナからの反射波としての送信信号の補助アンテナへの供給と、補助アンテナで受信した信号の受信系への供給とを振り分けることができ、スイッチなどを使用することなく、アンテナからの反射波の送信と補助アンテナでの受信とを共用させることができ、簡単な制御で反射波の無線送信ができる。この場合、送信と受信とを同時に行うことができ、送信と受信を同時に行う無線通信システム用の端末装置に適用できるという効果を有する。

以下、本発明の第１の実施の形態を、図１及び図２を参照して説明する。本例においては、無線基地局と双方向の無線通信を行う通信端末装置である携帯電話端末に適用したものである。

図１を参照して本例の携帯電話端末装置１０の構成を説明すると、データ処理部１１で得られた送信データは、送信回路１２に供給し、送信回路１２で無線送信用の変調処理、フィルタリング、送信周波数への周波数変換などの送信処理を行い、送信信号を作成する。送信回路１２で作成された送信信号は、送信アンプ１３に供給して、設定された無線送信出力に増幅する。

送信アンプ１３で増幅された送信信号は、第１のサーキュレータ１４の第１端子♯１に供給する。この第１のサーキュレータ１４は、３つの端子♯１，♯２，♯３を有する構成である。サーキュレータの具体的構成例については後述するが、端子♯１に入力した信号は端子♯２から取り出され、端子♯２に入力した信号は端子♯３から取り出され、端子♯３に入力した信号は端子♯１から取り出される構成である。

第１のサーキュレータ１４の第２端子♯２から出力された信号は、デュプレクサ１５を介してメインアンテナ１６に供給して、無線送信させる。デュプレクサ１５は、送信信号と受信信号とを振り分ける回路部品であり、送信信号と受信信号とで周波数帯が異なることを利用して振り分ける構成としてある。

メインアンテナ１６で受信した信号は、デュプレクサ１５を介してメイン受信回路１７に供給する。メイン受信回路１７は、受信アンプ、フィルタリング、復調などの受信処理が行われ、無線伝送された受信データを得る。メイン受信回路１７で得た受信データは、合成回路１８に供給し、後述するサブ受信回路２４で得られた受信データと合成する処理を行う。合成回路１８では、メイン受信回路１７で受信されたデータと、サブ受信回路２４で受信されたデータとの内で、良好に受信できたデータを選択して、その選択された受信データをデータ処理部１１に供給する。

そして本例の端末装置１０は、メインアンテナ１６とは別にサブアンテナ２１を備える。サブアンテナ２１についても、メインアンテナと同様に送信と受信の双方が可能なアンテナとして構成してあり、サブアンテナ２１を、第２のサーキュレータ２２に接続してある。第２のサーキュレータ２２についても、第１のサーキュレータ１４と同様に、３つの端子♯１，♯２，♯３を有する構成である。

第２のサーキュレータ２２の第１端子♯１は、第１のサーキュレータ１４の端子♯３と接続してあり、第２のサーキュレータ２２の第２端子♯２をサブアンテナ２１と接続してある。さらに、第２のサーキュレータ２２の第３端子♯３は、受信フィルタ２３を介してサブ受信回路２４に接続してある。サブ受信回路２４は、基本的にメイン受信回路１７と同様の構成であり、受信アンプ、フィルタリング、復調などの受信処理が行われ、サブアンテナ２１で受信した信号に基づいて受信データを得る。サブ受信回路２４で得られた受信データは、既に説明した合成回路１８に供給して、メイン受信回路１７が出力する受信データと合成（選択）させる。

図２は、第１及び第２のサーキュレータ１４及び２２に適用される、３端子型のサーキュレータの構成の一例を分解して示した図である。図示のように、それぞれの先端が２つに別れた３本の導体３１，３２，３３を交互に重なるように、１２０°間隔で配置してある。そして、それぞれの導体３１，３２，３３から端子３１ａ，３２ａ，３３ａが引き出す構成としてある。各３１，３２，３３を配置した個所の上下には、円盤状のフェライト３４，３５が配置される。

このように構成される３端子型のサーキュレータを使用することで、端子♯１（端子３１ａ）に入力した信号は端子♯２（端子３２ａ）から取り出され、端子♯２に入力した信号は端子♯３（端子３３ａ）から取り出され、端子♯３に入力した信号は端子♯１から取り出される構成とすることができる。なお、図２に示した構成は一例であり、これ以外の構成のサーキュレータを使用してもよい。また、ここでは３端子型のサーキュレータを示したが、奇数個の端子数であれば、５端子型など他の端子数でも構成できる。

次に、図１に示した本実施の形態の構成の動作について説明すると、送信アンプ１３から出力される送信信号は、第１のサーキュレータ１４の第１端子♯１に入力し、この第１のサーキュレータ１４の第２端子♯２から取り出されて、デュプレクサ１５介してメインアンテナ１６に供給され、メインアンテナ１６から無線送信される。ここで、そのときの通信環境に応じてアンテナインピーダンスは変動する可能性があり、そのインピーダンスの変動によりインピーダンス不整合が発生する場合がある。インピーダンス不整合が発生する要因としては、例えばアンテナ近傍への人物、金属などの接近がある。このインピーダンス不整合が発生すると、メインアンテナ１６の給電部（アンテナ接続部）で送信反射波が発生し、送信系回路である送信回路１２側から供給される送信信号が、第１サーキュレータ１４に戻されてしまう。

この送信反射波が第１サーキュレータ１４の第２端子♯２に入力すると、第１サーキュレータ１４の第３端子♯３から出力されて、第２サーキュレータ２２の第１端子♯１に入力される。さらに、この第２サーキュレータ２２の第１端子♯１に入力された送信反射波は、第２サーキュレータ２２の第２端子♯２から出力されて、サブアンテナ２１に供給され、このサブアンテナ２１から無線送信される。図１に破線で示した経路は、この送信反射波が無線送信されるまでの経路を示したものである。

このように２つのサーキュレータ１４，２２を接続して、メインアンテナ側で発生した送信反射波をサブアンテナ２１に供給して無線送信させることで、切り替えスイッチなどを設けることなく、送信反射波を無線送信させることができ、複雑な通信制御処理を必要とすることなく、常時送信反射波を無線送信させることができ、効率の良い無線送信が行える。

なお、サブアンテナ２１でのインピーダンス不整合が発生した場合には、このサブアンテナ２１からさらに送信反射波が第２サーキュレータ２２に戻ることになるが、サブ受信回路２４の前段には受信フィルタ２３を設けて、受信周波数帯だけを通過させる構成としてあるので、サブ受信回路２４への反射波の入力を阻止できる。サブアンテナ２１で発生する送信反射波は、メインアンテナ１６で発生する送信反射波に比べてレベルが非常に低く、受信フィルタ２３を設けるだけで実用上十分である。

次に、本発明の第２の実施の形態を、図３を参照して説明する。本例においても、無線基地局と双方向の無線通信を行う通信端末装置である携帯電話端末に適用したものであり、上述した第１の実施の形態で説明した図１に対応する部分には同一符号を付す。

図３は、本例の携帯電話端末装置の構成例を示したものである。本例の携帯電話端末装置１０′は、データ処理部１１で得られた送信データを送信回路１２に供給し、送信回路１２で作成された送信信号を送信アンプ１３に供給し、送信アンプ１３で増幅された送信信号を、第１のサーキュレータ１４の第１端子♯１に供給する。この第１のサーキュレータ１４は、３つの端子♯１，♯２，♯３を有する構成である。

第１のサーキュレータ１４の第２端子♯２から出力された信号は、デュプレクサ１５を介してメインアンテナ１６に供給し、無線送信させる。

そして、メインアンテナ１６で受信した信号は、デュプレクサ１５を介してメイン受信回路１７に供給する。メイン受信回路１７で得た受信データは、合成回路１８に供給し、サブ受信回路２４で得られた受信データと合成する処理を行う。合成回路１８では、メイン受信回路１７で受信されたデータと、サブ受信回路２４で受信されたデータとの内で、良好に受信できたデータを選択して、その選択された受信データをデータ処理部１１に供給する。

ここまでは第１の実施の形態で説明した構成と同じであるが、本例の端末装置１０′は、メインアンテナ１６とは別にサブアンテナ２１を備え、サブアンテナ２１にデュプレクサ２５が接続してある。そして、このデュプレクサ２５を介して、サブアンテナ２１が第２のサーキュレータ２２に接続してある。第２のサーキュレータ２２についても、第１のサーキュレータ１４と同様に、３つの端子♯１，♯２，♯３を有する構成である。

第２のサーキュレータ２２の第１端子♯１は、第１のサーキュレータ１４の端子♯３と接続してあり、第２のサーキュレータ２２の第２端子♯２をデュプレクサ２５の送信信号入力部に接続してある。第２のサーキュレータ２２の第３端子♯３は、抵抗器Ｒに接続してある。抵抗器Ｒの抵抗値は、伝送線路のインピーダンスにより決まる。

そして、デュプレクサ２５の受信信号出力部を、サブ受信回路２４に接続してあり、サブアンテナ２１で受信した信号を、デュプレクサ２５を介してサブ受信回路２４に入力させる。

その他の部分は、第１の実施の形態で説明した図１の構成と同様に構成する。

図３に示した本実施の形態の構成としたことで、第１の実施の形態の構成の場合と同様に、送信反射波を良好にサブアンテナ２１から無線送信させることができる。そして本例においては、サブアンテナ２１をデュプレクサ２５を介して接続する構成としてあることで、このデュプレクサ２５で送信信号と受信信号とが分けられ、サブアンテナ２１でさらに送信反射波が発生した場合には、第２のサーキュレータ２２に戻され、第３端子♯３に接続された抵抗器Ｒで消費され、サブ受信回路２４への送信反射波の入力を阻止できる。従って、図３の構成の場合には、サブ受信回路２４の前段に送信反射波を除去するフィルタなどが不要となる。

次に、本発明の第３の実施の形態を、図４を参照して説明する。本例においても、無線基地局と双方向の無線通信を行う通信端末装置である携帯電話端末に適用したものであり、上述した第１及び第２の実施の形態で説明した図１，図３に対応する部分には同一符号を付す。

図４は、本例の携帯電話端末装置の構成例を示したものである。本例の携帯電話端末装置１０″は、データ処理部１１で得られた送信データを送信回路１２に供給し、送信回路１２で作成された送信信号を送信アンプ１３に供給し、送信アンプ１３で増幅された送信信号を、サーキュレータ４１の第１端子♯１に供給する。サーキュレータ４１は、５つの端子♯１，♯２，♯３，♯４，♯５を備えたものであり、第１端子♯１に得られる信号が第２端子♯２から出力され、第２端子♯２に得られる信号が第３端子♯３から出力され、第３端子♯３に得られる信号が第４端子♯４から出力され、第４端子♯４に得られる信号が第５端子♯５から出力され、第５端子♯５に得られる信号が第１端子♯１から出力される構成である。

このサーキュレータ４１の第２端子♯２から出力された信号は、デュプレクサ１５を介してメインアンテナ１６に供給し、無線送信させる。

そして、メインアンテナ１６で受信した信号は、デュプレクサ１５を介してメイン受信回路１７に供給する。メイン受信回路１７で得た受信データは、合成回路１８に供給し、サブ受信回路２４で得られた受信データと合成する処理を行う。合成回路１８では、メイン受信回路１７で受信されたデータと、サブ受信回路２４で受信されたデータとの内で、良好に受信できたデータを選択して、その選択された受信データをデータ処理部１１に供給する。

そして本例においては、サーキュレータ４１の第３端子♯３をサブアンテナ２１に接続してあり、サーキュレータ４１の第４端子♯４を、受信フィルタ２３を介してサブ受信回路２４に接続してある。さらに、サーキュレータ４１の第５端子♯５を、抵抗器Ｒを介して接地させてある。

その他の部分は、第１の実施の形態で説明した図１の構成と同様に構成する。

図４に示した本実施の形態の構成としたことで、第１の実施の形態の構成の場合と同様に、送信反射波を良好にサブアンテナ２１から無線送信させることができる。即ち、メインアンテナ１６で発生した送信反射波は、図４に破線で示すようにサーキュレータ４１からサブアンテナ２１に供給されて、無線送信される。そして、サブアンテナ２１で受信した信号については、サーキュレータ４１から受信フィルタ２３を介してサブ受信回路２４に供給され、サブ受信回路２４でも良好に受信できる。このように、５端子型のサーキュレータ４１を使用し、このサーキュレータ４１に直接サブアンテナ２１を接続してあることで、１つのサーキュレータ４１が、図１に示した２つのサーキュレータ１４，２２を設けた場合と同様の動作を行うようになり、より簡単に構成できるようになる。

なお、ここまで説明した各実施の形態では、携帯電話端末に適用した例としたが、本発明は、その他の無線信号の送信及び受信を行う各種通信端末装置にも適用可能である。

本発明の第１の実施の形態による構成例を示すブロック図である。 サーキュレータの構成例を示す分解斜視図である。 本発明の第２の実施の形態による構成例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態による構成例を示すブロック図である。 従来の端末装置の送受信回路の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１０，１０′，１０″…端末装置、１１…データ処理部、１２…送信回路、１３…送信アンプ、１４…第１のサーキュレータ、１５…デュプレクサ、１６…メインアンテナ、１７…メイン受信回路、１８…合成回路、２１…サブアンテナ、２２…第２のサーキュレータ、２３…受信フィルタ、２４…サブ受信回路、２５…デュプレクサ、４１…サーキュレータ

Claims (4)

1. 送信処理系が出力する送信信号を、デュプレクサを介してアンテナに供給して無線送信し、前記アンテナで受信した信号を、前記デュプレクサを介して受信処理系に供給して受信処理し、
   前記アンテナとは別の補助アンテナで受信した信号を補助受信処理系で受信処理する送受信回路において、
   前記送信処理系が出力する送信信号を、第１のサーキュレータを介して前記デュプレクサに供給し、
   前記デュプレクサから前記第１のサーキュレータに戻る送信信号を、当該第１のサーキュレータで前記送信処理系とは別の系に取り出し、
   前記第１のサーキュレータで別の系に取り出された送信信号を、前記補助アンテナに接続された第２のサーキュレータを介して前記補助アンテナに供給して無線送信させることを特徴とする
   送受信回路。
2. 請求項１記載の送受信回路において、
   前記第２のサーキュレータは、前記デュプレクサとは別の第２のデュプレクサを介して前記補助アンテナに接続してあり、
   前記第１のサーキュレータで別の系に取り出された送信信号を、前記第２のサーキュレータ及び前記第２のデュプレクサを介して前記補助アンテナに供給することを特徴とする
   送受信回路。
3. 請求項１記載の送受信回路において、
   前記第１のサーキュレータと前記第２のサーキュレータとを、５つの端子を有する１個のサーキュレータで構成したことを特徴とする
   送受信回路。
4. 送信処理系が出力する送信信号を、デュプレクサを介してアンテナに供給して無線送信し、前記アンテナで受信した信号を、前記デュプレクサを介して受信処理系に供給して受信処理し、
   前記アンテナとは別の補助アンテナで受信した信号を補助受信処理系で受信処理する通信端末装置において、
   前記送信処理系が出力する送信信号を、第１のサーキュレータを介して前記デュプレクサに供給し、
   前記デュプレクサから前記第１のサーキュレータに戻る送信信号を、当該第１のサーキュレータで前記送信処理系とは別の系に取り出し、
   前記第１のサーキュレータで別の系に取り出された信号を、前記補助アンテナに接続された第２のサーキュレータを介して前記補助アンテナに供給して無線送信させることを特徴とする
   通信端末装置。

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