JP2947425B2 - 双方向通信用アクティブアンテナ - Google Patents
双方向通信用アクティブアンテナInfo
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- G07—CHECKING-DEVICES
- G07B—TICKET-ISSUING APPARATUS; FARE-REGISTERING APPARATUS; FRANKING APPARATUS
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- G07B15/06—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems
- G07B15/063—Arrangements for road pricing or congestion charging of vehicles or vehicle users, e.g. automatic toll systems using wireless information transmission between the vehicle and a fixed station
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
- G01S13/82—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein continuous-type signals are transmitted
- G01S13/825—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein continuous-type signals are transmitted with exchange of information between interrogator and responder
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- G—PHYSICS
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- G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
- G06K7/0008—General problems related to the reading of electronic memory record carriers, independent of its reading method, e.g. power transfer
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
- H03F1/306—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters in junction-FET amplifiers
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- H—ELECTRICITY
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- H03F3/60—Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、信号送受信システムを
備えた中央局または固定ビーコンと、ターミナル局また
は独立給電式の移動装置との間の双方向マイクロ波通信
回路に関する。さらに詳しくは、本発明は「アクティブ
アンテナ」として知られる回路に関する。このアクティ
ブアンテナは、携帯カード式の移動装置において、質問
（インタロゲーション）信号の監視を行い、質問信号を
検出したとき装置を作動させて、質問に応答する符号化
された信号を大きな電力で移動装置に送信させる。
備えた中央局または固定ビーコンと、ターミナル局また
は独立給電式の移動装置との間の双方向マイクロ波通信
回路に関する。さらに詳しくは、本発明は「アクティブ
アンテナ」として知られる回路に関する。このアクティ
ブアンテナは、携帯カード式の移動装置において、質問
（インタロゲーション）信号の監視を行い、質問信号を
検出したとき装置を作動させて、質問に応答する符号化
された信号を大きな電力で移動装置に送信させる。
【０００２】
【従来の技術】このようなタイプのデータ交換は、例え
ば、料金支払いの遠隔管理、遠隔自動現金支払い、ある
いは移動物体の識別または位置決定に適用することがで
きる。移動装置は、人が携帯に用いるチップカードの形
態、あるいは可動物体の形態をしている。これは、小さ
な「ボタン」電池により供電されるので、電力の使用が
極めて経済的でなければならない。このようなタイプの
データ交換のブロック図はそれ自体公知であり、図１に
示した。ビーコン１は、マイクロ波信号を携帯装置と交
換するが、この携帯装置２はアクティブアンテナ３と制
御回路４とを含み、これらアクティブアンテナ３と制御
回路４は、主に１つまたはそれ以上の電池から成る電源
５によりエネルギを供給される。
ば、料金支払いの遠隔管理、遠隔自動現金支払い、ある
いは移動物体の識別または位置決定に適用することがで
きる。移動装置は、人が携帯に用いるチップカードの形
態、あるいは可動物体の形態をしている。これは、小さ
な「ボタン」電池により供電されるので、電力の使用が
極めて経済的でなければならない。このようなタイプの
データ交換のブロック図はそれ自体公知であり、図１に
示した。ビーコン１は、マイクロ波信号を携帯装置と交
換するが、この携帯装置２はアクティブアンテナ３と制
御回路４とを含み、これらアクティブアンテナ３と制御
回路４は、主に１つまたはそれ以上の電池から成る電源
５によりエネルギを供給される。
【０００３】アクティブアンテナ３は、１つまたは２つ
の送／受信アンテナ６−７と、論理パルスの形態で送信
された情報を変調および復調するためのマイクロ波モデ
ム回路８と、例えば、マイクロプロセッサとメモリを含
む制御回路４とのリンクを可能にする低周波／マイクロ
波インターフェース回路とを備える。
の送／受信アンテナ６−７と、論理パルスの形態で送信
された情報を変調および復調するためのマイクロ波モデ
ム回路８と、例えば、マイクロプロセッサとメモリを含
む制御回路４とのリンクを可能にする低周波／マイクロ
波インターフェース回路とを備える。
【０００４】この場合使用されている変調は、ＯＯＫタ
イプである。即ち、これは、マイクロ波キャリアを最大
振幅とゼロ振幅とに変調する振幅変調である。質問モー
ドで、ビーコンは様々な長さのパルス状の変調波を送
る。また受信モードで、ビーコンは、無変調波を送り、
携帯装置は変調波を送る。
イプである。即ち、これは、マイクロ波キャリアを最大
振幅とゼロ振幅とに変調する振幅変調である。質問モー
ドで、ビーコンは様々な長さのパルス状の変調波を送
る。また受信モードで、ビーコンは、無変調波を送り、
携帯装置は変調波を送る。
【０００５】その結果、携帯装置は、次の２つの状態で
動作できなければならない。受信では、非常に低いエネ
ルギ消費（数マイクロアンペア）の条件下で（というの
はこれがそのほぼ恒常的な状態であるので）、固定ビー
コンにより送られた質問信号を受信し、復調することが
可能でなければならない。送信では、質問機を識別した
後、充分な電力（数ミリアンペア）で特別な変調を有す
る信号を送る。
動作できなければならない。受信では、非常に低いエネ
ルギ消費（数マイクロアンペア）の条件下で（というの
はこれがそのほぼ恒常的な状態であるので）、固定ビー
コンにより送られた質問信号を受信し、復調することが
可能でなければならない。送信では、質問機を識別した
後、充分な電力（数ミリアンペア）で特別な変調を有す
る信号を送る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、監視状態での
エネルギ消費が非常に低くなるように出来る限り単純な
方法で、携帯装置を１つの状態から別の状態に移行させ
るためにこれを切り換える必要がある。
エネルギ消費が非常に低くなるように出来る限り単純な
方法で、携帯装置を１つの状態から別の状態に移行させ
るためにこれを切り換える必要がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、検出お
よび送信の機能、ならびに切り換え要素の機能は、複数
の電界効果トランジスタで構成される増幅器あるいは１
つの電界効果トランジスタのいずれかである単一の半導
体装置により実現される。この電界効果トランジスタの
バイアス点のシフトにより、上記電界効果トランジスタ
は、優れたマイクロ波検出器あるいは増幅器のいずれか
として動作する。バイアス点のシフト自体は、制御回路
４から来る信号により制御される２組の抵抗の間の切り
換えにより得られる。
よび送信の機能、ならびに切り換え要素の機能は、複数
の電界効果トランジスタで構成される増幅器あるいは１
つの電界効果トランジスタのいずれかである単一の半導
体装置により実現される。この電界効果トランジスタの
バイアス点のシフトにより、上記電界効果トランジスタ
は、優れたマイクロ波検出器あるいは増幅器のいずれか
として動作する。バイアス点のシフト自体は、制御回路
４から来る信号により制御される２組の抵抗の間の切り
換えにより得られる。
【０００８】さらに詳細には、本発明は、第１変調質問
信号を送る中央局と、該第１変調質問信号に応答して第
２変調信号を送るターミナル局との間で、マイクロ波キ
ャリアの変調／復調による双方向情報通信のためのアク
ティブアンテナであって、ターミナル局はこのアクティ
ブアンテナを含み、変調／復調手段即ちモデムがトラン
ジスタにより構成され、該トランジスタのバイアス電流
（Ｉds）が、受信で低い値（トランジスタは検出器／復
調器状態にある）と、送信で高い値（トランジスタは増
幅器／変調器状態にある）との間で切り換えられること
を特徴とするアクティブアンテナに関する。
信号を送る中央局と、該第１変調質問信号に応答して第
２変調信号を送るターミナル局との間で、マイクロ波キ
ャリアの変調／復調による双方向情報通信のためのアク
ティブアンテナであって、ターミナル局はこのアクティ
ブアンテナを含み、変調／復調手段即ちモデムがトラン
ジスタにより構成され、該トランジスタのバイアス電流
（Ｉds）が、受信で低い値（トランジスタは検出器／復
調器状態にある）と、送信で高い値（トランジスタは増
幅器／変調器状態にある）との間で切り換えられること
を特徴とするアクティブアンテナに関する。
【０００９】添付の図面を参照にして説明される以下の
非限定的な実施例から本発明はさらに明らかに理解され
るであろう。
非限定的な実施例から本発明はさらに明らかに理解され
るであろう。
【００１０】
【実施例】説明をさらに明らかにするため、本発明は、
能動部品として電界効果トランジスタを選択して説明す
る。これは、本発明の範囲を限定することはない。ＭＭ
ＩＣ（マイクロ波モノリシック集積回路）型増幅器もま
た入力段として電界効果トランジスタを備える。
能動部品として電界効果トランジスタを選択して説明す
る。これは、本発明の範囲を限定することはない。ＭＭ
ＩＣ（マイクロ波モノリシック集積回路）型増幅器もま
た入力段として電界効果トランジスタを備える。
【００１１】この技術の現状において、また使用される
周波数（１〜100 ＧＨｚ）を考慮に入れて、このトラン
ジスタは、ＧａＡｓ、あるいはＧａＡｌＡｓ、ＩｎＰ等
のIII −Ｖ族材料から成ることが望ましい。しかし、本
発明は、トランジスタが約数ギガヘルツ程度の超高周波
数を受ける場合には、シリコントランジスタを使用する
こともできる。
周波数（１〜100 ＧＨｚ）を考慮に入れて、このトラン
ジスタは、ＧａＡｓ、あるいはＧａＡｌＡｓ、ＩｎＰ等
のIII −Ｖ族材料から成ることが望ましい。しかし、本
発明は、トランジスタが約数ギガヘルツ程度の超高周波
数を受ける場合には、シリコントランジスタを使用する
こともできる。
【００１２】マイクロ波部分８、即ち図１の変調器−復
調器は、図２に示すように、２つのアンテナに結合され
た電界効果トランジスタを使用する。
調器は、図２に示すように、２つのアンテナに結合され
た電界効果トランジスタを使用する。
【００１３】固定ビーコン１から来る入力信号は、検出
アンテナ６が受ける。これは、第１インピーダンス整合
回路11を介してトランジスタ10のゲートに与えられる。
この第１インピーダンス整合回路11は、長さ〔λｇ＜／
４（λｇ＝導波波長）〕のマイクロストリップ要素から
形成され、「受信」状態でのトランジスタのゲートイン
ピーダンスの整合と、印刷アンテナであるアンテナ６に
対する「送信」状態のトランジスタのゲートインピーダ
ンスの間の折衷の結果生まれた。
アンテナ６が受ける。これは、第１インピーダンス整合
回路11を介してトランジスタ10のゲートに与えられる。
この第１インピーダンス整合回路11は、長さ〔λｇ＜／
４（λｇ＝導波波長）〕のマイクロストリップ要素から
形成され、「受信」状態でのトランジスタのゲートイン
ピーダンスの整合と、印刷アンテナであるアンテナ６に
対する「送信」状態のトランジスタのゲートインピーダ
ンスの間の折衷の結果生まれた。
【００１４】トランジスタ10のソースは接地されてい
る。
る。
【００１５】第２インピーダンス整合回路12は、トラン
ジスタ10のドレインと送信アンテナ７の間に取付けられ
る。第２インピーダンス整合回路12も、第１インピーダ
ンス整合回路11同様、整合された線要素により構成され
ている。「受信」状態では、復調信号の取り出しを可能
にするが、この復調信号は、図示していない復調出力に
より制御回路４に低周波数で送られる。送信状態では、
これも印刷アンテナ７に対するドレインのインピーダン
ス整合を行う。
ジスタ10のドレインと送信アンテナ７の間に取付けられ
る。第２インピーダンス整合回路12も、第１インピーダ
ンス整合回路11同様、整合された線要素により構成され
ている。「受信」状態では、復調信号の取り出しを可能
にするが、この復調信号は、図示していない復調出力に
より制御回路４に低周波数で送られる。送信状態では、
これも印刷アンテナ７に対するドレインのインピーダン
ス整合を行う。
【００１６】２つのアンテナ６および７は、トランジス
タ10と線要素を支持する誘電体基板の接地導体面に設け
たスロットにより構成される。トランジスタ側の面で、
２つの線要素が、他方の面の２つの金属除去スロットと
直角に交差している。
タ10と線要素を支持する誘電体基板の接地導体面に設け
たスロットにより構成される。トランジスタ側の面で、
２つの線要素が、他方の面の２つの金属除去スロットと
直角に交差している。
【００１７】バイアス電圧ＶgsおよびＶdsは、長さλｇ
／４の線の回路を通して、トランジスタ10のゲートおよ
びドレインに与えられる。ＡおよびＢは、電圧Ｖgsおよ
びＶdsがそれぞれ与えられる点とする。
／４の線の回路を通して、トランジスタ10のゲートおよ
びドレインに与えられる。ＡおよびＢは、電圧Ｖgsおよ
びＶdsがそれぞれ与えられる点とする。
【００１８】本発明によれば、トランジスタ10は２つの
バイアスの下で動作することを強制される。バイアスの
点に応じて、電界効果トランジスタは優れた電力検出器
もしくは増幅器となる。図３は、ゲート電圧の関数とし
てのドレイン電流の特性Ｉds＝ｆ（Ｖgs）を与える。
バイアスの下で動作することを強制される。バイアスの
点に応じて、電界効果トランジスタは優れた電力検出器
もしくは増幅器となる。図３は、ゲート電圧の関数とし
てのドレイン電流の特性Ｉds＝ｆ（Ｖgs）を与える。
【００１９】受信では、トランジスタ10は、非常に低い
ドレイン電流（Ｉds1 ＝数μＡ）で動作し、検出器のよ
うに挙動する。というのは、ピンチオフ電圧の周りのリ
ニアではない領域で、特性曲線Ｉds（Ｖgs）の曲がり部
分で動作するからである。このようにして得られた検出
感度は、ショットキダイオードで得られる感度より一般
に高い。これらの動作条件の下で、トランジスタ10は、
アクティブアンテナの復調器を成し、固定ビーコンによ
り送られた質問信号を送信する。
ドレイン電流（Ｉds1 ＝数μＡ）で動作し、検出器のよ
うに挙動する。というのは、ピンチオフ電圧の周りのリ
ニアではない領域で、特性曲線Ｉds（Ｖgs）の曲がり部
分で動作するからである。このようにして得られた検出
感度は、ショットキダイオードで得られる感度より一般
に高い。これらの動作条件の下で、トランジスタ10は、
アクティブアンテナの復調器を成し、固定ビーコンによ
り送られた質問信号を送信する。
【００２０】送信では、数ミリアンペアの電流Ｉds2 を
得るように、トランジスタ10のバイアス点をシフトす
る。切り換え手段については後に説明する。この場合、
トランジスタは、増幅器のように挙動する。振幅変調を
発生するためには、この増幅器のゲートバイアス電圧Ｖ
gsあるいはドレインバイアス電圧Ｖdsを変調するだけで
よい。さらに、再送信利得が得られ、その結果、携帯装
置のレンジの拡大がある。
得るように、トランジスタ10のバイアス点をシフトす
る。切り換え手段については後に説明する。この場合、
トランジスタは、増幅器のように挙動する。振幅変調を
発生するためには、この増幅器のゲートバイアス電圧Ｖ
gsあるいはドレインバイアス電圧Ｖdsを変調するだけで
よい。さらに、再送信利得が得られ、その結果、携帯装
置のレンジの拡大がある。
【００２１】１つの状態から別の状態への切換は、制御
回路４から発せられるパルスであるコマンドＭ１及びＭ
２により、抵抗の切換えにより実現される。しかし、携
帯装置（カード）の切換え実現する手段を説明する前
に、携帯装置（カード）の製造工程において部品の調整
作業を避けるために開発された負帰還回路を説明する。
実際に、このマイクロ波携帯装置は、大量生産大量消費
タイプの製品である。従って、部品の特性のバラツキま
たは変動に関する全ての調節を除去することが不可欠で
ある。現在、最も変動しやすいのは、マイクロ波トラン
ジスタの静特性である。この部品を過度に厳密な分類条
件（その費用を上げることになる）にかけることを避け
るため、図４に示した負帰還回路を開発し、改善した。
その目的は、トランジスタのバイアス電流Ｉds、従っ
て、バイアス電圧Ｖdsに応じて電圧Ｖgsを修正すること
である。
回路４から発せられるパルスであるコマンドＭ１及びＭ
２により、抵抗の切換えにより実現される。しかし、携
帯装置（カード）の切換え実現する手段を説明する前
に、携帯装置（カード）の製造工程において部品の調整
作業を避けるために開発された負帰還回路を説明する。
実際に、このマイクロ波携帯装置は、大量生産大量消費
タイプの製品である。従って、部品の特性のバラツキま
たは変動に関する全ての調節を除去することが不可欠で
ある。現在、最も変動しやすいのは、マイクロ波トラン
ジスタの静特性である。この部品を過度に厳密な分類条
件（その費用を上げることになる）にかけることを避け
るため、図４に示した負帰還回路を開発し、改善した。
その目的は、トランジスタのバイアス電流Ｉds、従っ
て、バイアス電圧Ｖdsに応じて電圧Ｖgsを修正すること
である。
【００２２】この非常に単純な回路は、ドレインと正の
バイアス電圧＋Ｖとの間に接続されるドレイン抵抗
Ｒd 、ゲートと負のバイアス電圧−Ｖとの間に接続され
るゲート抵抗Ｒg 、ゲートとドレインの間のブリッジと
して取付けられるゲート−ドレイン抵抗Ｒgdを備え、３
つの抵抗Ｒg 、Ｒgd、Ｒd は直列に配置されている。
バイアス電圧＋Ｖとの間に接続されるドレイン抵抗
Ｒd 、ゲートと負のバイアス電圧−Ｖとの間に接続され
るゲート抵抗Ｒg 、ゲートとドレインの間のブリッジと
して取付けられるゲート−ドレイン抵抗Ｒgdを備え、３
つの抵抗Ｒg 、Ｒgd、Ｒd は直列に配置されている。
【００２３】 ｜Ｖgs｜＝〔Ｒg ／（Ｒg ＋Ｒgd）〕・（２Ｖ−Ｒd Ｉds） （ただし、Ｒg 及びＲgd≫Ｒd ） のような関係が成り立つ。
【００２４】Ｉdsが増加すると、Ｖgsは減少し、Ｉdsの
減少につながる。Ｉdsが減少すると、その反対が起こ
る。従って、負のフィードバックなしの場合よりも静特
性のバラツキがはるかに大きいトランジスタの使用を可
能にするバイアス電流Ｉdsとゲート電圧Ｖgs間の関係が
成立している。この負のフィードバック回路は、負のフ
ィードバックなしの装置と比較して、同じ電流Ｉdsにつ
いて、電圧ΔＶgsの許容可能変動を10倍以上増大させる
ことができる。
減少につながる。Ｉdsが減少すると、その反対が起こ
る。従って、負のフィードバックなしの場合よりも静特
性のバラツキがはるかに大きいトランジスタの使用を可
能にするバイアス電流Ｉdsとゲート電圧Ｖgs間の関係が
成立している。この負のフィードバック回路は、負のフ
ィードバックなしの装置と比較して、同じ電流Ｉdsにつ
いて、電圧ΔＶgsの許容可能変動を10倍以上増大させる
ことができる。
【００２５】同じ理由で、この回路は、＋Ｖおよび−Ｖ
を与える電池の電圧に応じてバイアス点のより優れた制
御をもたらす。
を与える電池の電圧に応じてバイアス点のより優れた制
御をもたらす。
【００２６】この自動制御回路は、トランジスタの２つ
のバイアス状態で動作する。
のバイアス状態で動作する。
【００２７】受信では、トランジスタが非常に低い電流
Ｉdsバイアスで復調器として動作するとき、抵抗Ｒg お
よびＲgdは、分圧器ブリッジＲg −Ｒgdでのエネルギ損
失を完全に防ぐため、非常に高い値（〜10ＭΩ）を有
し、ドレイン抵抗Ｒd は約100 ｋΩ程度の値を有する。
さらに、復調周波数での負帰還効果を打ち消すため、電
源電圧＋Ｖとトランジスタのゲートの間にコンデンサＣ
1 を加える必要がある。というのは、その目的が電流Ｉ
dsを調節することなので、これが検出電流を大幅に弱め
るからである。
Ｉdsバイアスで復調器として動作するとき、抵抗Ｒg お
よびＲgdは、分圧器ブリッジＲg −Ｒgdでのエネルギ損
失を完全に防ぐため、非常に高い値（〜10ＭΩ）を有
し、ドレイン抵抗Ｒd は約100 ｋΩ程度の値を有する。
さらに、復調周波数での負帰還効果を打ち消すため、電
源電圧＋Ｖとトランジスタのゲートの間にコンデンサＣ
1 を加える必要がある。というのは、その目的が電流Ｉ
dsを調節することなので、これが検出電流を大幅に弱め
るからである。
【００２８】送信では、トランジスタが数ミリアンペア
の電流Ｉdsで変調器／増幅器として動作するとき、利得
をもたらすため、ドレイン抵抗Ｒd を約0.1 ｋΩの値に
切り換えなければならない。また、抵抗Ｒg およびＲgd
は、時定数に関する全ての影響を取り除くため、最小値
（〜10ｋΩ）に切り換えなければならない。
の電流Ｉdsで変調器／増幅器として動作するとき、利得
をもたらすため、ドレイン抵抗Ｒd を約0.1 ｋΩの値に
切り換えなければならない。また、抵抗Ｒg およびＲgd
は、時定数に関する全ての影響を取り除くため、最小値
（〜10ｋΩ）に切り換えなければならない。
【００２９】抵抗は、図５のグラフに従い動作する２つ
の制御信号Ｍ１およびＭ２の作用の下で、図６の図に従
い、２つのトランジスタによって切り換えられる。
の制御信号Ｍ１およびＭ２の作用の下で、図６の図に従
い、２つのトランジスタによって切り換えられる。
【００３０】Ｍ１およびＭ２は制御回路４により送られ
る。トランジスタのバイアス点の変換を制御する信号Ｍ
１は、携帯装置が検出状態（即ち時間の大部分）にある
限り、＋Ｖに等しく、信号が携帯装置により送信される
最中であれば、−Ｖに等しい。Ｍ１が＋Ｖである間、信
号Ｍ２は−Ｖであり、送信期間中、Ｍ２は、周波数100
ＫＨｚ〜１ＭＨｚで＋Ｖ〜−Ｖの間を脈動する矩形波パ
ルスから成る信号である。
る。トランジスタのバイアス点の変換を制御する信号Ｍ
１は、携帯装置が検出状態（即ち時間の大部分）にある
限り、＋Ｖに等しく、信号が携帯装置により送信される
最中であれば、−Ｖに等しい。Ｍ１が＋Ｖである間、信
号Ｍ２は−Ｖであり、送信期間中、Ｍ２は、周波数100
ＫＨｚ〜１ＭＨｚで＋Ｖ〜−Ｖの間を脈動する矩形波パ
ルスから成る信号である。
【００３１】図６で、信号Ｍ１は、抵抗19を介してバイ
ポーラＰＮＰトランジスタ14のベースに与えられること
がわかる。このトランジスタ14のエミッタはＲd および
Ｒgd間の共通接続点に接続され、コレクタは抵抗16を介
してＲg およびＲgd間の共通接続点に接続される。この
共通接続点は、ダイオード17および抵抗18を介して信号
Ｍ１の入力端子に接続されている。
ポーラＰＮＰトランジスタ14のベースに与えられること
がわかる。このトランジスタ14のエミッタはＲd および
Ｒgd間の共通接続点に接続され、コレクタは抵抗16を介
してＲg およびＲgd間の共通接続点に接続される。この
共通接続点は、ダイオード17および抵抗18を介して信号
Ｍ１の入力端子に接続されている。
【００３２】更に、信号Ｍ２は、抵抗15（〜100 ｋΩ）
を介して、抵抗Ｒd に対してバイパス接続されている電
界効果トランジスタ13のゲートに与えられる。Ｒd およ
びＲgd間の共通接続点で、出力は、固定ビーコンによる
携帯装置の質問の間に、制御回路４に復調信号を送る。
を介して、抵抗Ｒd に対してバイパス接続されている電
界効果トランジスタ13のゲートに与えられる。Ｒd およ
びＲgd間の共通接続点で、出力は、固定ビーコンによる
携帯装置の質問の間に、制御回路４に復調信号を送る。
【００３３】信号Ｍ１は−Ｖにあるとき、ダイオード17
およびトランジスタ14は導通している。トランジスタ10
のバイアス点は、抵抗16および18、ならびにダイオード
17およびトランジスタ14の飽和電圧の固定値により固定
される。実際、抵抗16および18は、ＲgdおよびＲg （〜
10ＭΩ）の値と比較して低い値（〜10ｋΩ）を有し、こ
れら２つの分圧器ブリッジは並列接続される。この状態
で、トランジスタ10は増幅器として動作し、送信信号の
変調が、そのドレインで信号Ｍ２によりトランジスタ10
に命令される。
およびトランジスタ14は導通している。トランジスタ10
のバイアス点は、抵抗16および18、ならびにダイオード
17およびトランジスタ14の飽和電圧の固定値により固定
される。実際、抵抗16および18は、ＲgdおよびＲg （〜
10ＭΩ）の値と比較して低い値（〜10ｋΩ）を有し、こ
れら２つの分圧器ブリッジは並列接続される。この状態
で、トランジスタ10は増幅器として動作し、送信信号の
変調が、そのドレインで信号Ｍ２によりトランジスタ10
に命令される。
【００３４】検出（Ｍ１＝＋Ｖ）の間、信号Ｍ２は−Ｖ
にあり、トランジスタ13はオフで、抵抗Ｒg およびＲgd
（〜10ＭΩ）は低電流Ｉdsを命令する。
にあり、トランジスタ13はオフで、抵抗Ｒg およびＲgd
（〜10ＭΩ）は低電流Ｉdsを命令する。
【００３５】送信（Ｍ１＝−Ｖ）の間、信号Ｍ２は＋Ｖ
〜−Ｖの間に変調される。Ｍ２＝＋Ｖのとき、トランジ
スタ13はオンに変わり、抵抗Ｒd （〜100 ｋΩ）はトラ
ンジスタ13（〜0.1 ｋΩ）の等価ドレイン−ソース間抵
抗により分路される。トランジスタ13は、負帰還により
トランジスタ10の電流Ｉdsを調節する。Ｍ２＝−Ｖのと
き、トランジスタ13はオフであるので、抵抗Ｒd の値は
高い。トランジスタ10の電圧Ｖdsは０Ｖ以下であり、マ
イクロ波周波数で高い損失を示した。従って、信号Ｍ２
はドレイン信号の振幅変調を実現するために使用され、
そのドレイン信号は、整合回路12を介してアンテナ７に
より送られる
〜−Ｖの間に変調される。Ｍ２＝＋Ｖのとき、トランジ
スタ13はオンに変わり、抵抗Ｒd （〜100 ｋΩ）はトラ
ンジスタ13（〜0.1 ｋΩ）の等価ドレイン−ソース間抵
抗により分路される。トランジスタ13は、負帰還により
トランジスタ10の電流Ｉdsを調節する。Ｍ２＝−Ｖのと
き、トランジスタ13はオフであるので、抵抗Ｒd の値は
高い。トランジスタ10の電圧Ｖdsは０Ｖ以下であり、マ
イクロ波周波数で高い損失を示した。従って、信号Ｍ２
はドレイン信号の振幅変調を実現するために使用され、
そのドレイン信号は、整合回路12を介してアンテナ７に
より送られる
【００３６】下記のような理由で、Ｃ1 と直列に、100
ｋΩの範囲内の値を持つ抵抗Ｒc を導入した。受信で
は、上記抵抗の値はＲgdおよびＲg の値よりはるかに小
さいので、影響はなく、実際にコンデンサＣ1 がその役
割を果たす。送信では、Ｒc はＲ16およびＲ18よりはる
かに大きいので、コンデンサＣ1 の効果を打ち消す。実
際に、１ＭＨｚまで上昇し得るマイクロ波信号の復調周
波数が与えられた場合、送信時には、Ｃ1 による時定数
を取り除く必要がある。
ｋΩの範囲内の値を持つ抵抗Ｒc を導入した。受信で
は、上記抵抗の値はＲgdおよびＲg の値よりはるかに小
さいので、影響はなく、実際にコンデンサＣ1 がその役
割を果たす。送信では、Ｒc はＲ16およびＲ18よりはる
かに大きいので、コンデンサＣ1 の効果を打ち消す。実
際に、１ＭＨｚまで上昇し得るマイクロ波信号の復調周
波数が与えられた場合、送信時には、Ｃ1 による時定数
を取り除く必要がある。
【００３７】トランジスタ13および14が切り換え手段だ
けであると考えると、携帯装置のアクティブアンテナ3
は、負帰還回路により与えられるバイアス点に応じて、
検出器／復調器あるいは送信器／変調器として動作する
ただ１つのトランジスタ10を備えることがわかる。
けであると考えると、携帯装置のアクティブアンテナ3
は、負帰還回路により与えられるバイアス点に応じて、
検出器／復調器あるいは送信器／変調器として動作する
ただ１つのトランジスタ10を備えることがわかる。
【００３８】本発明は、電界効果トランジスタ10の例を
基にして説明してきた。この電界効果トランジスタは、
GaAs、GaALAsタイプの高速半導体材料、あるいはシリコ
ン半導体のいずれかにより形成できることは明らかであ
る。単一のトランジスタ10は、数段を含む集積回路増幅
器の入力段だけであってもよい。
基にして説明してきた。この電界効果トランジスタは、
GaAs、GaALAsタイプの高速半導体材料、あるいはシリコ
ン半導体のいずれかにより形成できることは明らかであ
る。単一のトランジスタ10は、数段を含む集積回路増幅
器の入力段だけであってもよい。
【００３９】同様に、明瞭な概念を与えるため、ビーコ
ンは固定され、マイクロ波携帯装置は可動であると述べ
た。本発明は、質問装置と応答装置間のマイクロ波によ
るデータ交換のシステムに関するので、質問システムを
形成するビーコンが固定携帯装置の場合にも有効であ
る。
ンは固定され、マイクロ波携帯装置は可動であると述べ
た。本発明は、質問装置と応答装置間のマイクロ波によ
るデータ交換のシステムに関するので、質問システムを
形成するビーコンが固定携帯装置の場合にも有効であ
る。
【図１】マイクロ波を用いたデータ交換システムのブロ
ック図。
ック図。
【図２】本発明に従う検出器／増幅器として動作するト
ランジスタの全体図。
ランジスタの全体図。
【図３】本発明に従う装置で使用される特性曲線Ｉds＝
ｆ（Ｖgs）。
ｆ（Ｖgs）。
【図４】本発明に従うトランジスタのバイアス回路。
【図５】切り換え信号のタイミング図。
【図６】本発明に従うアクティブアンテナの電気回路
図。
図。
１ ビーコン ２ 携帯装置 ３ アンテナ ４ 制御回路 ５ ソース ６ 受信アンテナ ７ 送信アンテナ ８ モデム 10 トランジスタ 11、12 整合回路 13、14 トランジスタ 17 ダイオード 15、16、18、19 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドミニク ジェフロワ フランス国 91080 クルクロンヌ リ ュ ドゥ ラ ボワゼ 56 (56)参考文献 特開 平１−182782（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−61979（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−29282（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−2314（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−41532（ＪＰ，Ｕ) 特表 平３−501315（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 H03C 1/00 H04B 1/59
Claims (8)
- 【請求項１】第１変調質問信号を送る中央局と、該第１
変調質問信号に応答して第２変調信号を送るターミナル
局との間で、マイクロ波キャリアの変調／復調による双
方向情報通信システムのターミナル局のための、アンテ
ナ素子を含むアクティブアンテナであって、当該アクテ
ィブアンテナは変調／復調手段を具備し、該変調／復調
手段は、ゲートに上記アンテナ素子が接続された電界効
果トランジスタである第１のトランジスタ（１０）によ
り構成され、該第１のトランジスタは、低い値の第１の
ドレイン電流で、受信信号の復調器として機能し、高い
値の第２のドレイン電流で、通信において増幅器／変調
器として機能して上記受信した信号を再送信し、上記第
１のトランジスタ（１０）には、そのドレイン電流（Ｉ
ds ）を切り換える回路が付属しており、該回路は３つの
抵抗（Ｒ d 、Ｒ gd 、Ｒ g ）から構成され、それら抵抗の
値は第２及び第３のトランジスタ（１３、１４）によっ
て切り換えられることを特徴とするアクティブアンテ
ナ。 - 【請求項２】上記第１のトランジスタ（１０）のドレイ
ン電流を切り換えるための回路の上記３つの抵抗
（Ｒ d 、Ｒ gd 、Ｒ g ）は、高い値であり、電圧電源
（５）の２つの極（＋Ｖ、−Ｖ）間に直列接続されてお
り、直列接続された抵抗の内の第２抵抗（Ｒgd）が、上
記第１のトランジスタ（１０）のゲートとドレインの間
に接続され、該第１のトランジスタのソースは接地さ
れ、上記３つの抵抗（Ｒd 、Ｒgd、Ｒg ）は、上記電圧
電源（５）の正の値（＋Ｖ）と負の値（−Ｖ）とを交互
に取る２つの切り換え信号（Ｍ１、Ｍ２）により制御さ
れ且つそれら抵抗に並列接続された上記第２及び第３の
トランジスタ（１３、１４）により、復調状態の高い値
と変調状態の低い値との間を切り換えられることを特徴
とする請求項１記載のアクティブアンテナ。 - 【請求項３】第１抵抗（Ｒd ）すなわちドレイン抵抗
が、電界効果トランジスタである上記第２のトランジス
タ（１３）と並列接続され、該第２のトランジスタのゲ
ートが、ターミナル局の制御回路（４）から来る第２信
号（Ｍ２）により制御され、第２抵抗（Ｒgd）すなわち
ゲート−ドレイン抵抗、ならびに第３抵抗（Ｒg ）すな
わちゲート抵抗により形成される第１分圧器ブリッジ
が、低い値の第４及び第５抵抗（１６、１８）により形
成される第２の分圧器ブリッジと並列接続され、第２お
よび第３抵抗（Ｒgd、Ｒg ）の共通接続点が、第４抵抗
（１６）と、第５抵抗に直列接続されたダイオード（１
７）との共通接続点に接続され、第１および第２分圧器
ブリッジ間の切り換えが、バイポーラトランジスタであ
る上記第３のトランジスタ（１４）により行われ、該第
３のトランジスタのベースは制御回路（４）から来る第
１信号（Ｍ１）により制御され、当該第１信号はさらに
第２分圧器ブリッジの第５抵抗（１８）にも与えられる
ことを特徴とする請求項２記載のアクティブアンテナ。 - 【請求項４】復調状態で、第１信号（Ｍ１）が負の値
（−Ｖ）に等しく、第２信号（Ｍ２）が、電圧電源
（５）の正の電圧（＋Ｖ）と負の電圧（−Ｖ）の間で変
調されることを特徴とする請求項３記載のアクティブア
ンテナ。 - 【請求項５】時定数が質問信号の変調周期より長くなる
ような値のコンデンサが、上記第１のトランジスタ（１
０）のゲートと電圧電源（５）の正の電圧（＋Ｖ）との
間に接続されていることを特徴とする請求項２記載のア
クティブアンテナ。 - 【請求項６】復調出力が、上記第１のトランジスタ（１
０）のドレインから取り出され、ターミナル局（２）の
制御回路（４）に送られることを特徴とする請求項２記
載のアクティブアンテナ。 - 【請求項７】上記第１のトランジスタ（１０）が、集積
回路増幅器の入力段であることを特徴とする請求項１記
載のアクティブアンテナ。 - 【請求項８】マイクロ波帯域１〜100 ＧＨｚで動作する
ことを特徴とする請求項１記載のアクティブアンテナ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9003879 | 1990-03-27 | ||
| FR9003879A FR2660438B1 (fr) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | Antenne active de transmission bidirectionnelle. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04223287A JPH04223287A (ja) | 1992-08-13 |
| JP2947425B2 true JP2947425B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=9395149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3087891A Expired - Lifetime JP2947425B2 (ja) | 1990-03-27 | 1991-03-27 | 双方向通信用アクティブアンテナ |
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|---|---|
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| EP (1) | EP0449720B1 (ja) |
| JP (1) | JP2947425B2 (ja) |
| CA (1) | CA2038811A1 (ja) |
| DE (1) | DE69104758T2 (ja) |
| FR (1) | FR2660438B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2669484B1 (fr) * | 1990-11-16 | 1994-03-25 | Thomson Composants Microondes | Dispositif de telecommunications par ondes electromagnetiques. |
| FI89110C (fi) * | 1991-09-19 | 1993-08-10 | Nokia Mobile Phones Ltd | Effektdetektor |
| EP0854568B1 (en) * | 1993-01-08 | 2001-05-30 | Sony Corporation | Monolithic microwave integrated circuit |
| JPH077449A (ja) * | 1993-06-17 | 1995-01-10 | Oki Electric Ind Co Ltd | アンテナ切り替えスイッチ |
| DE4410896A1 (de) * | 1994-03-29 | 1995-10-05 | Bosch Gmbh Robert | Fahrzeuggerät für Transponderbetrieb |
| JP3693725B2 (ja) * | 1995-11-24 | 2005-09-07 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | トランスポンダを用いた自動応答システム |
| DE19610760A1 (de) * | 1996-03-19 | 1997-09-25 | Telefunken Microelectron | Sende-Empfangs-Umschalter mit Halbleitern |
| JPH11261434A (ja) * | 1998-03-09 | 1999-09-24 | Alps Electric Co Ltd | 変復調装置 |
| US6870460B2 (en) | 2000-11-30 | 2005-03-22 | Supersensor (Proprietary) Limited | Input impedance arrangement for RF transponder |
| WO2005020444A2 (en) * | 2003-07-28 | 2005-03-03 | Stemco Llc | System and method for optimizing power usage in a radio frequency communication device |
| US7154337B2 (en) * | 2004-10-28 | 2006-12-26 | Raytheon Company | Amplifying a signal using a control modulator that provides a bias resistance |
| JP4911613B2 (ja) * | 2007-06-12 | 2012-04-04 | 独立行政法人情報通信研究機構 | マイクロ波・ミリ波通信装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE2930606A1 (de) * | 1979-07-27 | 1981-01-29 | Dittel Walter Gmbh | Simplex-sende-empfangsgeraet |
| JPS5890810A (ja) * | 1981-11-26 | 1983-05-30 | Alps Electric Co Ltd | マイクロ波回路装置 |
| US4591803A (en) * | 1984-05-29 | 1986-05-27 | At&T Bell Laboratories | Linear FET power amplifier |
| US4637073A (en) * | 1984-06-25 | 1987-01-13 | Raytheon Company | Transmit/receive switch |
| FR2624677B1 (fr) * | 1987-12-10 | 1994-04-01 | Fabrication Instruments Mesure | Systeme de liaison hertzienne bidirectionnelle |
| FR2631725B1 (fr) * | 1988-05-20 | 1990-07-27 | Guena Jean | Systeme radio de transmission de donnees a une extremite passive |
| CH676164A5 (ja) * | 1988-05-28 | 1990-12-14 | Sc Techn Dipl Ing Peter A Neuk | |
| JPH0237319A (ja) * | 1988-07-27 | 1990-02-07 | Toshiba Corp | 液晶表示素子 |
-
1990
- 1990-03-27 FR FR9003879A patent/FR2660438B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-03-14 US US07/669,580 patent/US5280633A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-21 CA CA002038811A patent/CA2038811A1/fr not_active Abandoned
- 1991-03-26 DE DE69104758T patent/DE69104758T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-26 EP EP91400806A patent/EP0449720B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-27 JP JP3087891A patent/JP2947425B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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| US5280633A (en) | 1994-01-18 |
| CA2038811A1 (fr) | 1991-09-28 |
| EP0449720A1 (fr) | 1991-10-02 |
| EP0449720B1 (fr) | 1994-10-26 |
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