JP2010263575A - 送受信切替回路及び無線通信機 - Google Patents
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Abstract
【構成】受信部接続端とアンテナ回路接続端との間に、送信信号を阻止し、且つ、受信信号を受信部接続端に通過させるための受信側スイッチ素子を挿入するとともに、この受信側スイッチ素子に並列に整流素子を接続し、これらの並列回路に送信信号が印加されたとき受信側スイッチ素子に自動的に高い逆バイアス電圧が発生し、送信信号が受信部に流入しないように構成する。
【選択図】図2
Description
この回路の動作については特許文献1に詳細に記載されているので更なる説明は省略するが、送信動作の間、インダクタ109と、キャパシタ115及び可変容量ダイオード116からなる回路の直列共振周波数が、そのときの送信周波数に一致するように、上記可変容量ダイオード116の容量制御電圧Vfを調整することによって、受信経路に漏洩する可能性のある送信周波数信号を除去するものである。
図5は、上記図4に示した送受信切替回路の具体的構成例を示す図であり、夫々の符号は同一符号のブロックを示している。この例では、送信側スイッチ素子123と受信側スイッチ素子127は、高周波信号のスイッチングに適したPINダイオード(P-Intrinsic-N Diode)が用いられている。この素子は、周知のように順方向に所要値以上の電流が流れると、送信信号や受信信号に対して導通し、低損失電路として働く。そこで図示したように、送信バイアス回路124の送信側バイアス端子TXBには、受信動作のとき電圧RX=0Vが、送信動作のとき電圧TX=8Vが供給され、受信側バイアス回路128の受信側バイアス端子RXBには、受信動作のときRX=8Vが、送信動作のときTX=−200Vが印加されるようになっている。このバイアス電圧制御によって、送信動作では、送信側スイッチ素子123としてのPINダイオード123に電流が流れ、送信信号が通過してアンテナ回路接続端子に供給されるが、受信側スイッチ素子127であるPINダイオードには−200Vの大きな逆電圧が供給されるので、送信信号電圧値がこの電圧を超えない範囲では、同ダイオードがオフ(非導通状態)となるので、送信信号が受信部に流れることがない。また、受信動作においては、送信側スイッチ素子123にバイアス電圧が0V、受信側スイッチ素子117にバイアス電圧8Vが印加されるのでアンテナ回路接続端121に供給される受信信号は受信部接続端125に導かれる。
即ち、図3に示した特許文献1記載の発明では、送信動作の間、インダクタ109と、キャパシタ115及び可変容量ダイオード116からなる回路の直列共振周波数が、そのときの送信周波数に一致するように、可変容量ダイオード116の容量制御電圧Vfを調整することによって、受信経路に漏洩する可能性のある送信周波数信号を除去するものである。従って、送信周波数が変更される毎に、可変容量ダイオードを調整して送信周波数に直列共振周波数を正確に一致させる必要があるので、複雑な制御回路が必要であった。また、直列共振回路の周波数は、温度変化や経年変化等によって回路素子の特性が変化するので、その補正回路が必要であり、コストアップや形状の大型化を招く虞があった。
また、図4乃至図5により説明した従来のものでは、送信信号電圧以上の逆バイアス電圧をスイッチングダイオードに印加する必要があるので、その電圧発生のために複雑な電圧昇圧手段が必要であり、同様に、コストアップや形状の大型化を伴うものであった。
本発明は、このような従来の無線通信機や送受信切替回路における不具合を解消するためになされたものであって、複雑な制御や部品点数の増加を伴うことなく、送信信号が受信部に漏洩することを防止した送受信切替回路及び、そのような送受信切替回路を備えた無線通信機を提供することを目的としている。
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3記載の送受信切替回路又は無線通信機において、上記受信用スイッチ素子に並列に接続する整流素子は、上記受信用スイッチ素子数より多い数の半導体整流素子が直列に接続されていることを特徴とする。
図1は、本発明に係る送受信切替回路の一例を示すブロック図である。この例に示す送受信切替回路は、送信部接続端1とアンテナ回路接続端2との間に、直流阻止用キャパシタ3を介して送信側スイッチ素子4と、この送信側スイッチ素子を制御するための送信側バイス回路5とを備え、受信部接続端6と上記アンテナ回路接続端2との間に、直流阻止用キャパシタ7を介して受信側スイッチ素子8と、この受信側スイッチ素子8に並列に接続した整流素子9と、受信側スイッチ素子を制御するための受信側バイス回路10とを備え、更に、送信側スイッチ素子4及び受信側スイッチ素子8の接続点に、両者のバイアス電流/電圧を接地するための送受共用バイアス回路11を備えたものである。なお、アンテナ回路接続端2側に直流阻止用キャパシタが挿入されていないが、接続されるアンテナ回路に直流阻止機能がない場合は、送受共用バイアス回路11よりアンテナ回路接続端2側に直流阻止用キャパシタを挿入する必要がある。
また、送信側バイアス回路5は、送信動作のとき上記送信側スイッチ素子4を導通状態にし、受信動作のときは非導通状態にするようにバイアス電流/電圧を発生し、受信側バイアス回路10は、受信動作のとき上記受信側スイッチ素子8を導通状態にし、送信動作のときは非導通状態にするようにバイアス電流/電圧を発生することは、従来例として説明した図4、図5のものと同様である。
なお、送信動作状態では、大きな電力値の送信信号が受信側スイッチ素子8であるPINダイオードD2に印加されると、その信号波形値の順方向ピーク値付近で送信信号電流が流れ、受信部接続端6に漏洩する場合がある。そこで、従来は図5に示したように、送信時に受信側スイッチ素子に例えば−200V程度の高い逆バイアス電圧を印加する必要があった。
このとき発生する逆バイアス電圧は、整流回路の順方向の電圧(一つのダイオードの順方向電圧は、通常0.6Vであるので、二個分では1.2V)分を差し引いた値となる。例えば、整流素子回路(従って、PINダイオードD2)の両端に印加する送信信号の波高値が+20V〜−20Vである場合、20V−1.2V=18.8Vの電圧の逆バイアス電圧が発生することになる。高周波信号(送信信号)の電圧波高値の正の半サイクルでは整流素子に電流が流れPINダイオードD2の両端電圧(アノード側電圧)は1.2Vになるが、電圧波高値の負の半サイクルでは電流が流れないので20Vの逆電圧が発生し、両端電圧はトータルで−38.8Vになり、結果的にPINダイオードD2の両端電圧はこの逆バイス電圧が維持されることになる。従って、送信信号はPINダイオードD2によって阻止され、受信部接続端6に流れることがない。
また、この例に示すように整流素子の直列接続数をPINダイオードの素子数(直列接続数)より多くすれば、受信動作においてPINダイオードD2に順方向にバイアス電流を通電して導通状態にする際、バイアス電流が整流用ダイオード側に流れて、PINダイオードが導通しないという不具合を回避する上で有用である。
このように構成した無線通信機であれば、送受信切替回路が小型化や低コスト化できるのみならず、プレストークスイッチ、又は、マイクロホンのボイスコントロールによるプレストークスイッチングとの連動によって、受信機と送信機の動作を切替るとともに、一つのアンテナへの送信信号の供給、アンテナに誘起する受信信号を受信部に導く切替処理も行うことができる。
なお、図2に示した送受共用バイアス回路11を、送受信別々に設けても良いことは云うまでもない。
本発明はこれらの例に限定することなく、種々の変形が可能である。例えば、PINダイオードと整流ダイオードとの組合せのように、一方のダイオードの整流動作速度が他方のダイオードのスイッチング動作より速いものとの組合せであれば、同様の作用効果が期待でき、本発明に利用可能であろう。また、両者のダイオードを同一半導体基板中に、混合物の含有量や種類を部分的に適宜選択して、上述したように整流動作速度とスイッチング速度が異なるような半導体素子を作り込むことによって、上述したような動作を呈する半導体素子を構成することも可能であろう。現在知られているダイオードの種類としては、金属と半導体との接合面のショットキー効果の整流作用を利用するショットキーバリアダイオード、逆方向の所定電圧以上で、なだれ現象(ツェナー降伏)を呈するツェナーダイオード、所定の順方向電圧以上で、一定の電流が流れる定電流ダイオード、量子トンネル効果により順方向電圧が上昇するほど流れる電流が少なくなるトンネルダイオード、交流電源から直接トリガパルスを得る回路やサージ保護用に使用されるトリガ・ダイオード等々が知られている。これらのダイオードの高周波に対する特性が異なっているので、夫々の特性を勘案して適宜組合せることにより、本発明の整流素子、スイッチング素子として使用し得る可能性があろう。また、ダイオード(二極素子)に限らず、FET素子のような多極半導体素子として構成することも可能である。
Claims (4)
- 送信動作と受信動作を切替え一つのアンテナによって送受信を行う無線通信機の送受信切替回路において、送信部接続端とアンテナ回路接続端との間に、送信側直流信号阻止用キャパシタ、送信側バイアス回路、送信側スイッチ素子を備え、受信部接続端と前記アンテナ回路接続端との間に、受信側直流信号阻止用キャパシタ、受信側バイアス回路、受信側スイッチ素子、該受信側スイッチ素子に並列に接続した整流素子、前記送信側スイッチ素子と前記受信側スイッチ素子との接続点に接続した送受共用バイアス回路を備え、前記送信側バイアス回路は、送信動作のとき前記送信側スイッチ素子を導通状態にし、受信動作のときは非導通状態にするようにバイアス電流/電圧を発生し、前記受信側バイアス回路は、受信動作のとき前記受信側スイッチ素子を導通状態にし、送信動作のときは非導通状態にするようにバイアス電流/電圧を発生するとともに、前記受信側スイッチ素子と整流素子との並列回路に送信信号が印加された際、前記整流素子により発生する電圧が前記受信側スイッチ素子に対して所要値の逆バイアス電圧となるように発生させることによって、送信信号が受信接続端に流入することを防止するように構成したことを特徴とする送受信切替回路。
- 送信部と、受信部と、送信動作と受信動作を切替える手段と、送信部が発生する高周波信号をアンテナ接続端に供給し、且つ、アンテナ接続端子に供給される受信信号を前記受信部接続端に導くように送受信信号を切替える送受信切替回路とを備え、一つのアンテナを共用して送受信を行う無線通信機において、前記送受信切替回路は、送信部接続端とアンテナ回路接続端との間に、送信側直流信号阻止用キャパシタ、送信側バイアス回路、送信側スイッチ素子を備え、受信部接端と前記アンテナ回路接続端との間に、受信側直流信号阻止用キャパシタ、受信側バイアス回路、受信側スイッチ素子、該受信側スイッチ素子に並列に接続した整流素子、前記送信側スイッチ素子と前記受信側スイッチ素子との接続点に接続した送受共用バイアス回路を備え、前記送信側バイアス回路は、送信動作のとき前記送信側スイッチ素子を導通状態にし、受信動作のときは非導通状態にするようにバイアス電流/電圧を発生し、前記受信側バイアス回路は、受信動作のとき前記受信側スイッチ素子を導通状態にし、送信動作のときは非導通状態にするようにバイアス電流/電圧を発生するとともに、前記受信側スイッチ素子と整流素子との並列回路に送信信号が印加された際、前記整流素子により発生する電圧が前記受信側スイッチ素子に対して所要値の逆バイアス電圧となるように発生させることによって、送信信号が受信接続端に流入することを防止するように構成したことを特徴とする無線通信機。
- 請求項1記載の送受信切替回路又は請求項2記載の無線通信機において、前記受信用スイッチ素子がPINダイオードであり、これに並列に接続する前記整流素子が、前記PINダイオードに比較して整流動作速度が高速である半導体スイッチ素子であることを特徴とする送受信切替回路又は無線通信機。
- 請求項1乃至3記載の送受信切替回路又は無線通信機において、前記受信用スイッチ素子に並列に接続する前記整流素子は、前記受信用スイッチ素子数より多い数の半導体整流素子が直列に接続されていることを特徴とする送受信切替回路又は無線通信機。
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