JP3596297B2 - 移動体通信用ダイバーシチ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯電話機などの移動体通信装置に適用され、複数のアンテナのうち受信状態の良好なアンテナを選択するダイバーシチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機に代表される移動体通信装置が急速に普及している。移動体通信装置は、様々な方向から電波が到来するために、いわゆるマルチパスフェージングの影響を受ける。これに対処するため、移動体通信装置では、通常、アンテナ切替型の空間ダイバーシチが用いられる。
【０００３】
より詳述すれば、移動体通信装置は、空間的に離隔して設置された２つのアンテナを備えている。各アンテナの給電側端子には、それぞれ、分岐給電ラインの一端が接続されている。各分岐給電ラインの他端は、アンテナスイッチを介して共通給電ラインに接続されている。共通給電ラインには、送受信機が接続されている。
【０００４】
この構成において、送受信機は、アンテナにおける電波の受信レベルの大きなアンテナを良好な受信状態のアンテナとして選択する。その後、送受信機は、アンテナスイッチを制御し、選択された受信状態の良好なアンテナに接続されている分岐給電ラインだけを共通給電ラインに接続させる。こうして、送受信機に接続されるアンテナを１本とし、不要な信号を送受信機に与えないようにしている。
【０００５】
ところで、上述のような空間ダイバーシチでは、いわゆるカップリングが問題となる場合がある。すなわち、選択されているアンテナ（以下「選択アンテナ」という。）から電波を放射する場合、放射電波の一部が選択されていないアンテナ（以下「非選択アンテナ」という。）に受信されたり、選択アンテナにより電波を受信する場合に、選択アンテナだけでなく非選択アンテナによっても受信されたりする。
【０００６】
この場合、非選択アンテナから出力された高周波信号は、分岐給電ラインに供給される。一方、非選択アンテナの分岐給電ラインは送受信機に接続されていないから、分岐給電ラインに供給された高周波信号は送受信機に与えられることはなく、分岐給電ラインにおいて無効電力として消費される。そのため、無駄な電力消費を招くことになり、通信を効率的に行えないという問題がある。
【０００７】
これに対処するための技術としては、たとえば特開平７−２２１６８１号公報に開示されている技術がある。この公開公報に開示されている技術は、アンテナと分岐給電ラインとの間にＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなる開放スイッチを配置し、非選択アンテナに接続されている開放スイッチをオフすることにより、非選択アンテナの給電側端子を電気的にオープンにするものである。このような構成とすることにより、非選択アンテナにより電波が受信されても、高周波信号が非選択アンテナから分岐給電ラインに与えられるのを防止するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近の携帯電話機の分野では、価格競争が非常に激しくなっている。したがって、メーカとしては、少しでも安価に携帯電話機を製造することが非常に重要な要素となっている。そのため、ＦＥＴを使用する場合よりもさらに安価に、かつ、同等以上の高周波遮断性能を有する携帯電話機が望まれている。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、所定の高周波遮断性能を有し、かつ安価な移動体通信用ダイバーシチ装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためのこの発明は、複数のアンテナと、この複数のアンテナの各アンテナ出力信号を受信装置にそれぞれ伝送する複数の給電伝送路と、上記複数のアンテナのうち受信状態の良好な１つのアンテナを選択し、この選択されたアンテナのアンテナ出力信号を上記受信装置に与えるアンテナ選択手段と、上記複数のアンテナのうち少なくとも１つのアンテナの給電側端子にカソードが接続され、当該カソードが接続されているアンテナのアンテナ出力信号を伝送する給電伝送路にアノードが接続されたピンダイオードと、このピンダイオードのアノードに接続され、上記アンテナのアンテナ出力信号を上記給電伝送路に導くために高周波を遮断する第１高周波遮断用コイルと、上記ピンダイオードのカソードが接続されているアンテナの給電側端子に一端が接続され、他端がグラウンドに接地され、上記アンテナのアンテナ出力信号を上記給電伝送路に導くために高周波を遮断する第２高周波遮断用コイルと、上記アンテナ選択手段における選択結果に基づいて、上記第１高周波遮断用コイル、ピンダイオードおよび第２高周波遮断用コイルを介して、上記ピンダイオードの導通／非導通を制御するスイッチ制御手段とを含むことを特徴とする移動体通信用ダイバーシチ装置である。
【００１１】
また、この発明は、複数のアンテナと、この複数のアンテナの各アンテナ出力信号を受信装置にそれぞれ伝送する複数の給電伝送路と、上記複数のアンテナのうち受信状態の良好な１つのアンテナを選択し、この選択されたアンテナのアンテナ出力信号を上記受信装置に与えるアンテナ選択手段と、上記複数のアンテナのうち少なくとも１つのアンテナの給電側端子に一端が接続され、他端がグラウンドに接地された高周波遮断用コイルと、アノードが上記高周波遮断用コイルが接続されている上記アンテナの給電側端子に接続され、カソードが上記高周波遮断用コイルが接続されている上記アンテナのアンテナ出力信号を伝送する給電伝送路に接続されたバリキャップダイオードと、上記アンテナ選択手段における選択結果に基づいて、上記バリキャップダイオードを導通／非導通させる制御手段とを含むことを特徴とする移動体通信用ダイバーシチ装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施形態１に係るダイバーシチ装置の電気的構成を示す回路図である。このダイバーシチ装置は、携帯電話機などの移動体通信装置に適用され、２つのアンテナ１ａ、１ｂのうちいずれを通信に用いるかを選択するためのものである。２つのアンテナ１ａ、１ｂは、空間的に離隔して設置されている。すなわち、このダイバーシチ装置は、いわゆるアンテナ切替型の空間ダイバーシチを実現する。
【００１４】
２つのアンテナ１ａ、１ｂのうち一方のアンテナ１ａは受信専用であり、他方のアンテナ１ｂは送受信のいずれにも用いるものである。受信専用のアンテナ（以下「受信アンテナ」という。）１ａは、たとえば平面アンテナで構成され、送受信用のアンテナ（以下「送受信アンテナ」という。）１ｂは、たとえばホイップアンテナで構成される。
【００１５】
この移動体通信装置の受信周波数帯域は、送受信周波数帯域の約半分の比帯域である。すなわち、受信アンテナ１ａの周波数帯域は、送受信アンテナ１ｂの周波数帯域よりも狭くなっている。
【００１６】
各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂは、それぞれ、ピンダイオード（ＰＩＮダイオード）３ａ、３ｂおよびコンデンサ４ａ、４ｂを介して、整合回路５ａ、５ｂおよび分岐給電ライン６ａ、６ｂに接続されている。
【００１７】
ピンダイオード３ａ、３ｂは、非選択時にアンテナを電気的にオープンにするための開放スイッチとして機能するものである。コンデンサ４ａ、４ｂは、後述する制御部３０からの制御信号が整合回路５ａ、５ｂに侵入するのを防ぐためのものである。
【００１８】
整合回路５ａ、５ｂは、各アンテナ１ａ、１ｂと分岐給電ライン６ａ、６ｂとのインピーダンス整合をとるためのものである。分岐給電ライン６ａ、６ｂは、たとえばマイクロストリップ線路で構成されており、その長さは任意の長さに設定されている。また、分岐給電ライン６ａ、６ｂは、たとえば５０（Ω）のインピーダンスを有している。
【００１９】
各分岐給電ライン６ａ、６ｂは、アンテナ切替のためのアンテナスイッチ７を介して、共通給電ライン８に接続されている。共通給電ライン８には、送受信部９が接続されている。送受信部９は、受信レベル検出および変復調など各種の送受信機能を実現するためのものである。
【００２０】
ピンダイオード３ａ、３ｂは、それぞれ、順方向電流が各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂに向かって流れるように、各アンテナ１ａ、１ｂに接続されている。すなわち、ピンダイオード３ａ、３ｂのアノードＡは、コンデンサ４ａ、４ｂおよび整合回路５ａ、５ｂを介して分岐給電ライン６ａ、６ｂにそれぞれ接続されており、カソードＣは、各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂにそれぞれ接続されている。
【００２１】
ピンダイオード３ａ、３ｂは、各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂに直接接続されている。このように、ピンダイオード３ａ、３ｂを各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂに直接接続することにより、たとえばアンテナ長をキャリア周波数のほぼλ／４とすることができる。この場合、アンテナ１ａ、１ｂにより受信可能な電波の周波数をキャリア周波数の２倍以上に制限することができる。そのため、各アンテナ１ａ、１ｂをアンテナとして動作させにくくすることができる。
【００２２】
また、このダイバーシチ装置は、ダイオード制御回路１０ａ、１０ｂを備えている。ダイオード制御回路１０ａ、１０ｂは、チョークコイル（第１高周波遮断コイル）１１ａ、１１ｂを有している。チョークコイル１０ａ、１０ｂは、アンテナ１ａ、１ｂのアンテナ出力信号（高周波信号）を整合回路５ａ、５ｂおよび分岐給電ライン６ａ、６ｂに導くためのものである。
【００２３】
チョークコイル１１ａ、１１ｂの一端は、それぞれ、ピンダイオード３ａ、３ｂのアノードＡに接続されている。チョークコイル１１ａ、１１ｂの他端には、それぞれ、コンデンサ１２ａ、１２ｂが接続されている。コンデンサ１２ａ、１２ｂは、チョークコイル１１ａ、１１ｂで遮断できなかった高周波をグラウンドに逃がすためのものである。また、チョークコイル１１ａ、１１ｂの他端には、それぞれ、電流制限抵抗１３ａ、１３ｂの一端が接続されている。電流制限抵抗１３ａ、１３ｂの他端は、それぞれ、制御端子１４ａ、１４ｂに接続されている。
【００２４】
また、このダイバーシチ装置は、チョークコイル（第２高周波遮断コイル）２０ａ、２０ｂを有している。チョークコイル２０ａ、２０ｂは、アンテナ１ａ、１ｂのアンテナ出力信号を整合回路５ａ、５ｂおよび分岐給電ライン６ａ、６ｂに導くために高周波を遮断するとともに、静電気をグラウンドに逃がすためのためのものである。
【００２５】
チョークコイル２０ａ、２０ｂの一端は各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂにそれぞれ接続され、他端はグラウンドに接地されている。すなわち、各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂは、グラウンドに接地されている。
【００２６】
各アンテナ１ａ、１ｂは、人間の手の帯電などに起因して発生する静電気を受信する場合がある。この場合、受信された静電気が整合回路５ａ、５ｂおよび制御部３０などに入力すれば、整合回路５ａ、５ｂおよび制御部３０などを構成する素子が静電破壊されるおそれがある。そこで、ピンダイオード３ａ、３ｂの向きを図示のような方向にして静電気をグラウンドに逃がすことにより、素子の静電破壊を未然に防止している。
【００２７】
さらに詳述すれば、制御信号（制御電流）の入力端子であるピンダイオード３ａ、３ｂのアノードＡを各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂに接続するのではなく、制御信号の出力端子であるピンダイオード３ａ、３ｂのカソードＣを給電側端子２ａ、２ｂに接続する。そして、ピンダイオード３ａ、３ｂのカソードＣが接続されている各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂをチョークコイル２０ａ、２０ｂを介して接地する。
【００２８】
この場合、静電気の周波数成分はキャリア周波数に比べて十分に低いので、静電気に対するチョークコイル２０ａ、２０ｂのインピーダンスは、小さな値となる。一方、ピンダイオード３ａ、３ｂが非導通の場合、ピンダイオード３ａ、３ｂは静電気にとってコンデンサのように見えるので、静電気に対するピンダイオード３ａ、３ｂのインピーダンスは、大きな値となる。したがって、静電気は、チョークコイル２０ａ、２０ｂを介してグラウンドに導かれることになる。
【００２９】
また、ピンダイオード３ａ、３ｂが導通している場合には、分岐給電ライン６ａ、６ｂの特性インピーダンスがチョークコイル２０ａ、２０ｂのインピーダンスに比べて高いので、結局、静電気にとっては、チョークコイル２０ａ、２０ｂ側のインピーダンスの方が低く見える。そのため、静電気は、チョークコイル２０ａ、２０ｂを介してグラウンドに導かれることになる。
【００３０】
さらにまた、このダイバーシチ装置は、制御部３０を備えている。制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有する。制御部３０は、送受信部９において検出される受信レベルの大小に基づいて、各アンテナ１ａ、１ｂのうちいずれのアンテナが受信状態が良好であるかを調べる。受信レベルが大きければ、受信状態が良好であるから、制御部３０は、受信レベルの大きなアンテナを通信に利用するアンテナとして選択する。
【００３１】
なお、受信状態が良好であるか否かは、受信レベルの大小判断だけでなく、たとえば受信信号のビット誤り率に基づいて調べるようにしてもよい。すなわち、当該ビット誤り率が低い方のアンテナを受信状態が良好なアンテナとして選択する。
【００３２】
さらに、制御部３０は、上記アンテナ選択結果に基づいて、アンテナスイッチ７およびピンダイオード３ａ、３ｂを制御する。ピンダイオード３ａ、３ｂを制御する際には、制御部３０は、ダイオード制御回路１０ａ、１０ｂの制御端子１４ａ、１４ｂに対して、制御電流を供給したりその供給を禁止したりする。これにより、ピンダイオード３ａ、３ｂを導通／非導通させる。
【００３３】
次に、このダイバーシチ装置の動作について詳述する。受信動作時、制御部３０は、アンテナスイッチ７を制御し、各分岐給電ライン６ａ、６ｂを共通給電ライン８に交互に接続させる。このとき、送受信部９は、各アンテナ１ａ、１ｂのアンテナ出力信号が各分岐給電ライン６ａ、６ｂおよび共通給電ライン８を介してそれぞれ入力される。送受信部９は、各アンテナ出力信号の受信レベルをそれぞれ検出する。制御部３０は、送受信部９において検出された各受信レベルのうち高レベルのアンテナ出力信号を出力したアンテナを通信に利用するアンテナとして選択する。
【００３４】
受信アンテナ１ａを選択する場合、制御部３０は、アンテナスイッチ７を制御し、共通給電ライン８を受信アンテナ１ａに接続されている分岐給電ライン６ａに接続させる。また、制御部３０は、制御信号をピンダイオード３ａに関連するダイオード制御回路１０ａの制御端子１４ａに供給する。その結果、ピンダイオード３ａには矢印Ｉ１に沿って順方向電流が流れるから、ピンダイオード３ａは導通する。さらに、制御部３０は、ピンダイオード３ｂに関連するダイオード制御回路１０ｂの制御端子１４ｂへの制御信号の供給を禁止する。その結果、ピンダイオード３ｂは非導通となる。
【００３５】
これにより、受信アンテナ１ａにより電波が受信されると、当該電波に基づくアンテナ出力信号は、ピンダイオード３ａを通過し、整合回路５ａにおいてインピーダンス変換が行われた後、分岐給電ライン６ａ、アンテナスイッチ７および共通給電ライン８を介して送受信部９に与えられる。
【００３６】
一方、ピンダイオード３ｂは非導通であるから、ピンダイオード３ｂは、大きなインピーダンス（たとえば数百（Ω））を有している。したがって、送受信アンテナ１ｂは、電気的にオープンになっていると言える。しかも、ピンダイオード３ｂは、アンテナ１ｂの給電側端子２ｂに直接接続されている。そのため、送受信アンテナ１ｂは、アンテナとして動作しにくくなっている。ゆえに、アンテナ出力信号が分岐給電ライン６ｂに与えられることはほとんどなく、分岐給電ライン６ｂにおいて送受信に無関係な信号が消費されることはない。そのため、無駄な電力消費を大幅に低減することができる。
【００３７】
なお、本願発明者らが実験したところによると、本願発明者らは、分岐給電ライン６ａ、６ｂにおいて消費される無効電力が「従来の技術」の項において説明した従来技術の場合に比べて数ｄＢ低減したことを確認している。
【００３８】
送受信アンテナ１ｂを選択する場合、制御部３０は、受信アンテナ１ａを選択する場合と逆の処理を実行する。すなわち、制御部３０は、アンテナスイッチ７を制御し、共通給電ライン８を送受信アンテナ１ｂに接続されている分岐給電ライン６ｂに接続させる。
【００３９】
また、制御部３０は、制御信号をピンダイオード３ｂに関連するダイオード制御回路１０ｂの制御端子１４ｂに供給する。その結果、ピンダイオード３ｂには矢印Ｉ２に沿って順方向電流が流れるから、ピンダイオード３ｂは導通する。さらに、制御部３０は、ピンダイオード３ｂに関連するダイオード制御回路１０の制御端子１４ａへの制御信号の供給を禁止する。その結果、ピンダイオード３ａは非導通となる。
【００４０】
これにより、送受信アンテナ１ｂにより受信された電波に基づくアンテナ出力信号は、整合回路５ｂ、分岐給電ライン６ｂ、アンテナスイッチ７および共通給電ライン８を介して、送受信部９に与えられる。一方、受信アンテナ１ａはアンテナとして動作しにくくなっているから、アンテナ出力信号が分岐給電ライン６ａに与えられることはない。これにより、無駄な電力消費を大幅に低減することができる。
【００４１】
なお、送信動作時においては、制御部３０は、常に、送受信アンテナ１ｂを選択する。この場合、送受信アンテナ１ｂから放射された電波の一部が受信アンテナ１ａにより受信されるおそれがある。
【００４２】
しかし、このときには、ピンダイオード３ａは非導通となっているから、受信アンテナ１ａは電気的にオープンとなっている。したがって、受信動作時と同様に、受信アンテナ１ａはアンテナとして動作しにくくなっている。そのため、アンテナ出力信号が分岐給電ライン６ａに与えられることはほとんどない。ゆえに、無駄な電力消費を大幅に低減できることに代わりはない。
【００４３】
以上のようにこの実施形態１によれば、非選択アンテナに接続されているピンダイオードを非導通にすることにより非選択アンテナを電気的にオープンにしている。しかも、ピンダイオード３ａ、３ｂを各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂに直接接続している。したがって、アンテナ１ａ、１ｂをアンテナとして動作させにくくしている。そのため、分岐給電ライン６ａ、６ｂにアンテナ出力信号が伝送されるのを阻止できる。ゆえに、無駄な電力消費を大幅に低減することができる。そのため、効率的な送受信を実現することができる。
【００４４】
また、開放スイッチとしてピンダイオードを用いているから、ＦＥＴなどの他の素子をスイッチとして用いる場合に比べて、大幅なコストダウンを図ることができる。具体的には、ピンダイオードは、ＦＥＴに比べて１個当たり５〜１０倍程度安いので、たとえピンダイオード３ａ、３ｂに電流を供給するためにダイオード制御回路１０などが必要であるとしても、ピンダイオードを用いる方がＦＥＴを用いる場合よりも安価になる。そのため、安価な移動体通信装置を提供できる。
【００４５】
さらに、ピンダイオード３ａ、３ｂのカソードＣを各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂにそれぞれ接続し、各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂをチョークコイル２０ａ、２０ｂを介して接地しているから、静電気がアンテナ１ａ、１ｂにより受信される場合であっても、当該静電気をグラウンドに逃がすことができる。そのため、制御部３０および整合回路５ａ、５ｂなどを構成する素子の静電破壊を防止することができる。
【００４６】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施形態２に係る開放スイッチ付近の電気的構成を示す回路図である。図２において、図１と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００４７】
上記実施形態１においては、開放スイッチとしてピンダイオード３ａ、３ｂを単独で用いる場合を例にとっているのに対して、この実施形態２においては、開放スイッチとして、ピンダイオード３ａ、３ｂをそれぞれ含む並列共振回路を用いている。
【００４８】
この開放スイッチとしての並列共振回路は、受信アンテナ１ａおよび送受信アンテナ１ｂにそれぞれ接続されている。これら各並列共振回路は、同様の構成を有している。そのため、以下では、受信アンテナ１ａに接続されている並列共振回路４０を例にとって説明する。
【００４９】
並列共振回路４０は、直列接続されたコイル４１およびコンデンサ４２をピンダイオード３ａに並列接続して構成されている。コイル４１およびコンデンサ４２の配置形態は、図２（ａ）に示すように、ピンダイオード３ａのアノードＡ側およびカソードＣ側にそれぞれコンデンサおよびコイルが配置される形態でもよく、また、図２（ｂ）に示すように、ピンダイオード３ａのアノードＡ側およびカソードＣ側にそれぞれコイルおよびコンデンサが配置される形態であってもよい。
【００５０】
この構成によれば、開放スイッチは、非導通時において、ピンダイオード３ａのインピーダンスとコイル４１およびコンデンサ４２のインピーダンスとの和に等しいインピーダンスを有することになる。すなわち、開放スイッチは、ピンダイオード３ａ単独の場合に比べて、数十倍程度の大きなインピーダンスを有することになる。
【００５１】
したがって、受信アンテナ１ａおよび送受信アンテナ１ｂを一層良好に電気的にオープンにすることができる。そのため、上記実施形態１に比べて、無駄な電力消費を一層大幅に低減することができる。ゆえに、一層効率的な送受信を実現することができる。
【００５２】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施形態３に係るダイバーシチ装置の電気的構成を示す回路図である。図３において、図１と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００５３】
上記実施形態１および２では、ピンダイオードを含む開放スイッチを設ける場合を例にとっている。しかし、ピンダイオードには、導通させるための制御信号を与える必要があり、たとえ僅かであっても電力消費を伴うことになる。
【００５４】
一方、各アンテナ１ａ、１ｂの周波数帯域に着目した場合、受信アンテナ１ａの周波数帯域と送受信アンテナ１ｂの周波数帯域とは異なる。したがって、たとえば送受信アンテナ１ｂを非選択アンテナとする場合、送受信アンテナ１ｂを電気的にオープンにすることを考えるとき、受信アンテナ１ａの周波数帯域において電気的にオープンとなるようにすればよいことがわかる。他方、受信アンテナ１ａの周波数帯域は、上述したように、送受信アンテナ１ｂの周波数帯域に比べて狭くなっている。
【００５５】
そこで、この実施形態３では、送受信アンテナ１ｂに関し、ピンダイオード３ｂを含む開放スイッチを備える代わりに、受信アンテナ１ａの周波数帯域において給電側端子２ｂよりアンテナスイッチ７側を観測した場合に大きなインピーダンスを有する位相調整回路５０を備えている。
【００５６】
さらに詳述すれば、位相調整回路５０は、送受信アンテナ１ｂ側の整合回路４ｂと分岐給電ライン５ｂとの間に配置される。位相調整回路５０は、たとえばコンデンサおよびコイルのＴ形回路またはπ形回路である。位相調整回路５０は、送受信アンテナ１ｂから出力される高周波信号の位相を調整するためのもので、そのインピーダンスは、少なくとも使用周波数帯域においてたとえば５０（Ω）である。
【００５７】
したがって、送受信アンテナ１ｂを非選択アンテナとする場合、分岐給電ライン６ｂを共通給電ライン８から切り離しているとき、送受信アンテナ１ｂは、位相調整回路５０のインピーダンスの他、分岐給電ライン６ｂおよび整合回路５ｂのインピーダンスにより、電気的にオープンとなっている。そのため、ピンダイオード３ｂを非導通にする場合とほぼ同様の効果を奏することになる。
【００５８】
しかも、ピンダイオードを使用する場合のように電流消費は伴わないから、電力消費を一層低減することができる。そのため、通信効率の向上を一層図ることができる。
【００５９】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施形態４に係るダイバーシチ装置の電気的構成を示す回路図である。図４において、図１と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００６０】
上記実施形態１ないし３においては、開放スイッチとしてピンダイオード３ａ、３ｂを用いているのに対して、この実施形態４では、開放スイッチとしてバリキャップダイオード（可変容量ダイオード）６０ａ、６０ｂを用いている。
【００６１】
さらに詳述すれば、この実施形態４では、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂのアノードＡを各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂに接続し、そのカソードＣをコンデンサ４ａ、４ｂおよび整合回路５ａ、５ｂを介して分岐給電ライン６ａ、６ｂに接続している。
【００６２】
バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂは、印加電圧の大きさに応じて容量が変化する素子である。この実施形態４に係る制御部３０は、この性質を利用している。
【００６３】
より詳述すれば、制御部３０は、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂを導通させる場合、相対的に小さな印加電圧（たとえば０（Ｖ））をバリキャップダイオード６０ａ、６０ｂに印加する。その結果、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂの容量は大きくなり、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂのインピーダンスは相対的に小さくなる（たとえば数（Ω））。これにより、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂは導通する。
【００６４】
一方、制御部３０は、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂを非導通にする場合には、相対的に大きな印加電圧（たとえば３（Ｖ））をバリキャップダイオード６０ａ、６０ｂに印加する。その結果、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂの容量は小さくなり、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂのインピーダンスは相対的に大きくなる（たとえば数百（Ω））。これにより、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂは非導通となる。
【００６５】
このようにこの実施形態４によれば、アンテナの選択／非選択に応じてバリキャップダイオード６０ａ、６０ｂを導通／非導通させることにより、上記実施形態１ないし３の場合と同様に、非選択アンテナを電気的にオープンにすることができる。そのため、無駄な電力消費を大幅に低減できる。ゆえに、効率的な送受信を実現することができる。
【００６６】
また、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂへの印加電圧を変化させることによりバリキャップダイオード６０ａ、６０ｂを導通／非導通させているから、ピンダイオードを用いる場合のように電流供給は不要となる。そのため、ピンダイオードを用いる場合に比べて、一層大幅な電力消費を実現できる。ゆえに、一層効率的な送受信を達成することができる。
【００６７】
さらに、選択アンテナに接続されているバリキャップダイオードは、整合回路の一部として機能させることができる。したがって、インピーダンス変換をより適切に行うことができる。
【００６８】
実施の形態５．
図５は、この発明の実施形態５に係る開放スイッチ付近の電気的構成を示す回路図である。図５において、図４と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００６９】
上記実施形態４では、開放スイッチとしてバリキャップダイオード６０ａ、６０ｂを単独で用いているのに対して、この実施形態５では、開放スイッチとして、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂをそれぞれ含む並列共振回路を用いている。
【００７０】
この開放スイッチとしての並列共振回路は、受信アンテナ１ａおよび送受信アンテナ１ｂにそれぞれ接続されている。これら各並列共振回路は、同様の構成を有している。そのため、以下では、受信アンテナ１ａに接続されている並列共振回路７０を例にとって説明する。
【００７１】
並列共振回路７０は、直列接続されたコイル７１およびコンデンサ７２をバリキャップダイオード６０ａに並列接続して構成されている。コイル７１およびコンデンサ７２の配置形態は、図５（ａ）に示すように、バリキャップダイオード６０ａのアノードＡ側およびカソードＣ側にそれぞれコンデンサおよびコイルが配置される形態でもよく、また、図５（ｂ）に示すように、ピンダイオード３ａのアノードＡ側およびカソードＣ側にそれぞれコイルおよびコンデンサが配置される形態であってもよい。
【００７２】
この構成によれば、開放スイッチは、バリキャップダイオード単独の場合に比べて大きなインピーダンスを有する。したがって、バリキャップダイオード単独の場合に比べて、アンテナをより一層良好に電気的にオープンにすることができる。そのため、無駄な電力消費を一層大幅に低減できる。ゆえに、一層効率的な送受信を実現することができる。
【００７３】
実施の形態６．
図６は、この発明の実施形態６に係るダイバーシチ装置の電気的構成を示す回路図である。図６において、図４と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００７４】
この実施形態６に係るダイバーシチ装置は、送受信アンテナ１ｂに関し、バリキャップダイオードを含む開放スイッチの代わりに、受信周波数帯域において所定のインピーダンスを有する位相調整回路８０を備えている。
【００７５】
したがって、送受信アンテナ１ｂを非選択アンテナとする場合、分岐給電ライン６ｂを共通給電ライン８から切り離しているとき、送受信アンテナ１ｂは、位相調整回路８０のインピーダンスの他、分岐給電ライン６ｂおよび整合回路５ｂのインピーダンスにより、電気的にオープンとなっている。そのため、開放スイッチを非導通にする場合とほぼ同様の効果を奏することになる。
【００７６】
他の実施形態
以上、この発明の６つの実施形態について説明してきた。しかし、この発明が他の実施形態を採り得るのはもちろんである。たとえば上記実施形態では、２つのアンテナを備える場合について説明しているが、この発明は、たとえば３つ以上のアンテナを備えるダイバーシチ装置であっても容易に適用することができる。
【００７７】
その他、特許請求の範囲に記載された技術的範囲において種々の設計変更を施すことが可能である。
【００７８】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、アンテナの給電側端子と給電伝送路とを電気的に切り離すためのピンダイオードまたはバリキャップダイオードを備えているから、非選択アンテナと給電伝送路とを電気的に切り離すことができる。すなわち、非選択アンテナを電気的にオープンにすることができる。したがって、非選択アンテナにおいて受信される電波に基づく高周波信号が給電伝送路に与えられることはなく、無駄な電力消費を大幅に低減することができる。そのため、効率的な送受信を行うことができる。
【００７９】
また、アンテナを電気的にオープンにするためのスイッチとしてピンダイオードまたはバリキャップダイオードを用いているから、ＦＥＴなどの他の素子を用いる場合に比べて、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００８０】
さらに、ピンダイオードのカソードまたはバリキャップダイオードのアノードをアンテナの給電側端子に接続し、当該アンテナの給電側端子を高周波遮断用コイルを介して接地しているから、静電気がアンテナにより受信される場合であっても、当該静電気をグラウンドに逃がすことができる。そのため、当該ダイバーシチ装置を構成する素子の静電破壊を防止することができる。
【００８１】
さらにまた、ピンダイオードまたはバリキャップダイオードをアンテナの給電側端子に直接接続する場合には、受信可能な電波の周波数を制限することができる。したがって、アンテナをアンテナとして動作させにくくすることができる。そのため、給電伝送路への信号伝送を一層良好に阻止できる。ゆえに、無駄な電力消費を一層大幅に低減することができる。
【００８２】
さらに、ピンダイオードまたはバリキャップダイオードを含む並列共振回路を有する場合には、ピンダイオードまたはバリキャップダイオード単独の場合に比べて大きなインピーダンスとなる。したがって、非選択アンテナを一層良好に電気的にオープンにすることができる。そのため、無駄な電力消費をより一層大幅に低減できる。ゆえに、より一層効率的な送受信を行うことができる。
【００８３】
さらにまた、送受信アンテナに接続されている位相調整回路を備える場合には、ピンダイオードを用いる場合のように電流供給は不要であるから、電力消費を一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１に係るダイバーシチ装置の電気的構成を示す回路図である。
【図２】この発明の実施形態２に係る開放スイッチ付近の電気的構成を示す回路図である。
【図３】この発明の実施形態３に係るダイバーシチ装置の電気的構成を示す回路図である。
【図４】この発明の実施形態４に係るダイバーシチ装置の電気的構成を示す回路図である。
【図５】この発明の実施形態５に係る開放スイッチ付近の電気的構成を示す回路図である。
【図６】この発明の実施形態６に係るダイバーシチ装置の電気的構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１ａ 受信アンテナ
１ｂ 送受信アンテナ
２ａ、２ｂ 給電側端子
３ａ、３ｂ ピンダイオード
６ａ、６ｂ 分岐給電ライン
７ アンテナスイッチ
８ 共通給電ライン
９ 送受信部
１０ａ、１０ｂ ダイオード制御回路
３０ 制御部
４０、７０ 並列共振回路
４１、７１ コイル
４２、７２ コンデンサ
５０、８０ 位相調整回路
６０ａ、６０ｂ バリキャップダイオード
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯電話機などの移動体通信装置に適用され、複数のアンテナのうち受信状態の良好なアンテナを選択するダイバーシチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機に代表される移動体通信装置が急速に普及している。移動体通信装置は、様々な方向から電波が到来するために、いわゆるマルチパスフェージングの影響を受ける。これに対処するため、移動体通信装置では、通常、アンテナ切替型の空間ダイバーシチが用いられる。
【０００３】
より詳述すれば、移動体通信装置は、空間的に離隔して設置された２つのアンテナを備えている。各アンテナの給電側端子には、それぞれ、分岐給電ラインの一端が接続されている。各分岐給電ラインの他端は、アンテナスイッチを介して共通給電ラインに接続されている。共通給電ラインには、送受信機が接続されている。
【０００４】
この構成において、送受信機は、アンテナにおける電波の受信レベルの大きなアンテナを良好な受信状態のアンテナとして選択する。その後、送受信機は、アンテナスイッチを制御し、選択された受信状態の良好なアンテナに接続されている分岐給電ラインだけを共通給電ラインに接続させる。こうして、送受信機に接続されるアンテナを１本とし、不要な信号を送受信機に与えないようにしている。
【０００５】
ところで、上述のような空間ダイバーシチでは、いわゆるカップリングが問題となる場合がある。すなわち、選択されているアンテナ（以下「選択アンテナ」という。）から電波を放射する場合、放射電波の一部が選択されていないアンテナ（以下「非選択アンテナ」という。）に受信されたり、選択アンテナにより電波を受信する場合に、選択アンテナだけでなく非選択アンテナによっても受信されたりする。
【０００６】
この場合、非選択アンテナから出力された高周波信号は、分岐給電ラインに供給される。一方、非選択アンテナの分岐給電ラインは送受信機に接続されていないから、分岐給電ラインに供給された高周波信号は送受信機に与えられることはなく、分岐給電ラインにおいて無効電力として消費される。そのため、無駄な電力消費を招くことになり、通信を効率的に行えないという問題がある。
【０００７】
これに対処するための技術としては、たとえば特開平７−２２１６８１号公報に開示されている技術がある。この公開公報に開示されている技術は、アンテナと分岐給電ラインとの間にＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなる開放スイッチを配置し、非選択アンテナに接続されている開放スイッチをオフすることにより、非選択アンテナの給電側端子を電気的にオープンにするものである。このような構成とすることにより、非選択アンテナにより電波が受信されても、高周波信号が非選択アンテナから分岐給電ラインに与えられるのを防止するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近の携帯電話機の分野では、価格競争が非常に激しくなっている。したがって、メーカとしては、少しでも安価に携帯電話機を製造することが非常に重要な要素となっている。そのため、ＦＥＴを使用する場合よりもさらに安価に、かつ、同等以上の高周波遮断性能を有する携帯電話機が望まれている。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、所定の高周波遮断性能を有し、かつ安価な移動体通信用ダイバーシチ装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためのこの発明は、複数のアンテナと、この複数のアンテナの各アンテナ出力信号を受信装置にそれぞれ伝送する複数の給電伝送路と、上記複数のアンテナのうち受信状態の良好な１つのアンテナを選択し、この選択されたアンテナのアンテナ出力信号を上記受信装置に与えるアンテナ選択手段と、上記複数のアンテナのうち少なくとも１つのアンテナの給電側端子にカソードが接続され、当該カソードが接続されているアンテナのアンテナ出力信号を伝送する給電伝送路にアノードが接続されたピンダイオードと、このピンダイオードのアノードに接続され、上記アンテナのアンテナ出力信号を上記給電伝送路に導くために高周波を遮断する第１高周波遮断用コイルと、上記ピンダイオードのカソードが接続されているアンテナの給電側端子に一端が接続され、他端がグラウンドに接地され、上記アンテナのアンテナ出力信号を上記給電伝送路に導くために高周波を遮断する第２高周波遮断用コイルと、上記アンテナ選択手段における選択結果に基づいて、上記第１高周波遮断用コイル、ピンダイオードおよび第２高周波遮断用コイルを介して、上記ピンダイオードの導通／非導通を制御するスイッチ制御手段とを含むことを特徴とする移動体通信用ダイバーシチ装置である。
【００１１】
また、この発明は、複数のアンテナと、この複数のアンテナの各アンテナ出力信号を受信装置にそれぞれ伝送する複数の給電伝送路と、上記複数のアンテナのうち受信状態の良好な１つのアンテナを選択し、この選択されたアンテナのアンテナ出力信号を上記受信装置に与えるアンテナ選択手段と、上記複数のアンテナのうち少なくとも１つのアンテナの給電側端子に一端が接続され、他端がグラウンドに接地された高周波遮断用コイルと、アノードが上記高周波遮断用コイルが接続されている上記アンテナの給電側端子に接続され、カソードが上記高周波遮断用コイルが接続されている上記アンテナのアンテナ出力信号を伝送する給電伝送路に接続されたバリキャップダイオードと、上記アンテナ選択手段における選択結果に基づいて、上記バリキャップダイオードを導通／非導通させる制御手段とを含むことを特徴とする移動体通信用ダイバーシチ装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施形態１に係るダイバーシチ装置の電気的構成を示す回路図である。このダイバーシチ装置は、携帯電話機などの移動体通信装置に適用され、２つのアンテナ１ａ、１ｂのうちいずれを通信に用いるかを選択するためのものである。２つのアンテナ１ａ、１ｂは、空間的に離隔して設置されている。すなわち、このダイバーシチ装置は、いわゆるアンテナ切替型の空間ダイバーシチを実現する。
【００１４】
２つのアンテナ１ａ、１ｂのうち一方のアンテナ１ａは受信専用であり、他方のアンテナ１ｂは送受信のいずれにも用いるものである。受信専用のアンテナ（以下「受信アンテナ」という。）１ａは、たとえば平面アンテナで構成され、送受信用のアンテナ（以下「送受信アンテナ」という。）１ｂは、たとえばホイップアンテナで構成される。
【００１５】
この移動体通信装置の受信周波数帯域は、送受信周波数帯域の約半分の比帯域である。すなわち、受信アンテナ１ａの周波数帯域は、送受信アンテナ１ｂの周波数帯域よりも狭くなっている。
【００１６】
各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂは、それぞれ、ピンダイオード（ＰＩＮダイオード）３ａ、３ｂおよびコンデンサ４ａ、４ｂを介して、整合回路５ａ、５ｂおよび分岐給電ライン６ａ、６ｂに接続されている。
【００１７】
ピンダイオード３ａ、３ｂは、非選択時にアンテナを電気的にオープンにするための開放スイッチとして機能するものである。コンデンサ４ａ、４ｂは、後述する制御部３０からの制御信号が整合回路５ａ、５ｂに侵入するのを防ぐためのものである。
【００１８】
整合回路５ａ、５ｂは、各アンテナ１ａ、１ｂと分岐給電ライン６ａ、６ｂとのインピーダンス整合をとるためのものである。分岐給電ライン６ａ、６ｂは、たとえばマイクロストリップ線路で構成されており、その長さは任意の長さに設定されている。また、分岐給電ライン６ａ、６ｂは、たとえば５０（Ω）のインピーダンスを有している。
【００１９】
各分岐給電ライン６ａ、６ｂは、アンテナ切替のためのアンテナスイッチ７を介して、共通給電ライン８に接続されている。共通給電ライン８には、送受信部９が接続されている。送受信部９は、受信レベル検出および変復調など各種の送受信機能を実現するためのものである。
【００２０】
ピンダイオード３ａ、３ｂは、それぞれ、順方向電流が各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂに向かって流れるように、各アンテナ１ａ、１ｂに接続されている。すなわち、ピンダイオード３ａ、３ｂのアノードＡは、コンデンサ４ａ、４ｂおよび整合回路５ａ、５ｂを介して分岐給電ライン６ａ、６ｂにそれぞれ接続されており、カソードＣは、各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂにそれぞれ接続されている。
【００２１】
ピンダイオード３ａ、３ｂは、各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂに直接接続されている。このように、ピンダイオード３ａ、３ｂを各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂに直接接続することにより、たとえばアンテナ長をキャリア周波数のほぼλ／４とすることができる。この場合、アンテナ１ａ、１ｂにより受信可能な電波の周波数をキャリア周波数の２倍以上に制限することができる。そのため、各アンテナ１ａ、１ｂをアンテナとして動作させにくくすることができる。
【００２２】
また、このダイバーシチ装置は、ダイオード制御回路１０ａ、１０ｂを備えている。ダイオード制御回路１０ａ、１０ｂは、チョークコイル（第１高周波遮断コイル）１１ａ、１１ｂを有している。チョークコイル１０ａ、１０ｂは、アンテナ１ａ、１ｂのアンテナ出力信号（高周波信号）を整合回路５ａ、５ｂおよび分岐給電ライン６ａ、６ｂに導くためのものである。
【００２３】
チョークコイル１１ａ、１１ｂの一端は、それぞれ、ピンダイオード３ａ、３ｂのアノードＡに接続されている。チョークコイル１１ａ、１１ｂの他端には、それぞれ、コンデンサ１２ａ、１２ｂが接続されている。コンデンサ１２ａ、１２ｂは、チョークコイル１１ａ、１１ｂで遮断できなかった高周波をグラウンドに逃がすためのものである。また、チョークコイル１１ａ、１１ｂの他端には、それぞれ、電流制限抵抗１３ａ、１３ｂの一端が接続されている。電流制限抵抗１３ａ、１３ｂの他端は、それぞれ、制御端子１４ａ、１４ｂに接続されている。
【００２４】
また、このダイバーシチ装置は、チョークコイル（第２高周波遮断コイル）２０ａ、２０ｂを有している。チョークコイル２０ａ、２０ｂは、アンテナ１ａ、１ｂのアンテナ出力信号を整合回路５ａ、５ｂおよび分岐給電ライン６ａ、６ｂに導くために高周波を遮断するとともに、静電気をグラウンドに逃がすためのためのものである。
【００２５】
チョークコイル２０ａ、２０ｂの一端は各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂにそれぞれ接続され、他端はグラウンドに接地されている。すなわち、各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂは、グラウンドに接地されている。
【００２６】
各アンテナ１ａ、１ｂは、人間の手の帯電などに起因して発生する静電気を受信する場合がある。この場合、受信された静電気が整合回路５ａ、５ｂおよび制御部３０などに入力すれば、整合回路５ａ、５ｂおよび制御部３０などを構成する素子が静電破壊されるおそれがある。そこで、ピンダイオード３ａ、３ｂの向きを図示のような方向にして静電気をグラウンドに逃がすことにより、素子の静電破壊を未然に防止している。
【００２７】
さらに詳述すれば、制御信号（制御電流）の入力端子であるピンダイオード３ａ、３ｂのアノードＡを各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂに接続するのではなく、制御信号の出力端子であるピンダイオード３ａ、３ｂのカソードＣを給電側端子２ａ、２ｂに接続する。そして、ピンダイオード３ａ、３ｂのカソードＣが接続されている各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂをチョークコイル２０ａ、２０ｂを介して接地する。
【００２８】
この場合、静電気の周波数成分はキャリア周波数に比べて十分に低いので、静電気に対するチョークコイル２０ａ、２０ｂのインピーダンスは、小さな値となる。一方、ピンダイオード３ａ、３ｂが非導通の場合、ピンダイオード３ａ、３ｂは静電気にとってコンデンサのように見えるので、静電気に対するピンダイオード３ａ、３ｂのインピーダンスは、大きな値となる。したがって、静電気は、チョークコイル２０ａ、２０ｂを介してグラウンドに導かれることになる。
【００２９】
また、ピンダイオード３ａ、３ｂが導通している場合には、分岐給電ライン６ａ、６ｂの特性インピーダンスがチョークコイル２０ａ、２０ｂのインピーダンスに比べて高いので、結局、静電気にとっては、チョークコイル２０ａ、２０ｂ側のインピーダンスの方が低く見える。そのため、静電気は、チョークコイル２０ａ、２０ｂを介してグラウンドに導かれることになる。
【００３０】
さらにまた、このダイバーシチ装置は、制御部３０を備えている。制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有する。制御部３０は、送受信部９において検出される受信レベルの大小に基づいて、各アンテナ１ａ、１ｂのうちいずれのアンテナが受信状態が良好であるかを調べる。受信レベルが大きければ、受信状態が良好であるから、制御部３０は、受信レベルの大きなアンテナを通信に利用するアンテナとして選択する。
【００３１】
なお、受信状態が良好であるか否かは、受信レベルの大小判断だけでなく、たとえば受信信号のビット誤り率に基づいて調べるようにしてもよい。すなわち、当該ビット誤り率が低い方のアンテナを受信状態が良好なアンテナとして選択する。
【００３２】
さらに、制御部３０は、上記アンテナ選択結果に基づいて、アンテナスイッチ７およびピンダイオード３ａ、３ｂを制御する。ピンダイオード３ａ、３ｂを制御する際には、制御部３０は、ダイオード制御回路１０ａ、１０ｂの制御端子１４ａ、１４ｂに対して、制御電流を供給したりその供給を禁止したりする。これにより、ピンダイオード３ａ、３ｂを導通／非導通させる。
【００３３】
次に、このダイバーシチ装置の動作について詳述する。受信動作時、制御部３０は、アンテナスイッチ７を制御し、各分岐給電ライン６ａ、６ｂを共通給電ライン８に交互に接続させる。このとき、送受信部９は、各アンテナ１ａ、１ｂのアンテナ出力信号が各分岐給電ライン６ａ、６ｂおよび共通給電ライン８を介してそれぞれ入力される。送受信部９は、各アンテナ出力信号の受信レベルをそれぞれ検出する。制御部３０は、送受信部９において検出された各受信レベルのうち高レベルのアンテナ出力信号を出力したアンテナを通信に利用するアンテナとして選択する。
【００３４】
受信アンテナ１ａを選択する場合、制御部３０は、アンテナスイッチ７を制御し、共通給電ライン８を受信アンテナ１ａに接続されている分岐給電ライン６ａに接続させる。また、制御部３０は、制御信号をピンダイオード３ａに関連するダイオード制御回路１０ａの制御端子１４ａに供給する。その結果、ピンダイオード３ａには矢印Ｉ１に沿って順方向電流が流れるから、ピンダイオード３ａは導通する。さらに、制御部３０は、ピンダイオード３ｂに関連するダイオード制御回路１０ｂの制御端子１４ｂへの制御信号の供給を禁止する。その結果、ピンダイオード３ｂは非導通となる。
【００３５】
これにより、受信アンテナ１ａにより電波が受信されると、当該電波に基づくアンテナ出力信号は、ピンダイオード３ａを通過し、整合回路５ａにおいてインピーダンス変換が行われた後、分岐給電ライン６ａ、アンテナスイッチ７および共通給電ライン８を介して送受信部９に与えられる。
【００３６】
一方、ピンダイオード３ｂは非導通であるから、ピンダイオード３ｂは、大きなインピーダンス（たとえば数百（Ω））を有している。したがって、送受信アンテナ１ｂは、電気的にオープンになっていると言える。しかも、ピンダイオード３ｂは、アンテナ１ｂの給電側端子２ｂに直接接続されている。そのため、送受信アンテナ１ｂは、アンテナとして動作しにくくなっている。ゆえに、アンテナ出力信号が分岐給電ライン６ｂに与えられることはほとんどなく、分岐給電ライン６ｂにおいて送受信に無関係な信号が消費されることはない。そのため、無駄な電力消費を大幅に低減することができる。
【００３７】
なお、本願発明者らが実験したところによると、本願発明者らは、分岐給電ライン６ａ、６ｂにおいて消費される無効電力が「従来の技術」の項において説明した従来技術の場合に比べて数ｄＢ低減したことを確認している。
【００３８】
送受信アンテナ１ｂを選択する場合、制御部３０は、受信アンテナ１ａを選択する場合と逆の処理を実行する。すなわち、制御部３０は、アンテナスイッチ７を制御し、共通給電ライン８を送受信アンテナ１ｂに接続されている分岐給電ライン６ｂに接続させる。
【００３９】
また、制御部３０は、制御信号をピンダイオード３ｂに関連するダイオード制御回路１０ｂの制御端子１４ｂに供給する。その結果、ピンダイオード３ｂには矢印Ｉ２に沿って順方向電流が流れるから、ピンダイオード３ｂは導通する。さらに、制御部３０は、ピンダイオード３ｂに関連するダイオード制御回路１０の制御端子１４ａへの制御信号の供給を禁止する。その結果、ピンダイオード３ａは非導通となる。
【００４０】
これにより、送受信アンテナ１ｂにより受信された電波に基づくアンテナ出力信号は、整合回路５ｂ、分岐給電ライン６ｂ、アンテナスイッチ７および共通給電ライン８を介して、送受信部９に与えられる。一方、受信アンテナ１ａはアンテナとして動作しにくくなっているから、アンテナ出力信号が分岐給電ライン６ａに与えられることはない。これにより、無駄な電力消費を大幅に低減することができる。
【００４１】
なお、送信動作時においては、制御部３０は、常に、送受信アンテナ１ｂを選択する。この場合、送受信アンテナ１ｂから放射された電波の一部が受信アンテナ１ａにより受信されるおそれがある。
【００４２】
しかし、このときには、ピンダイオード３ａは非導通となっているから、受信アンテナ１ａは電気的にオープンとなっている。したがって、受信動作時と同様に、受信アンテナ１ａはアンテナとして動作しにくくなっている。そのため、アンテナ出力信号が分岐給電ライン６ａに与えられることはほとんどない。ゆえに、無駄な電力消費を大幅に低減できることに代わりはない。
【００４３】
以上のようにこの実施形態１によれば、非選択アンテナに接続されているピンダイオードを非導通にすることにより非選択アンテナを電気的にオープンにしている。しかも、ピンダイオード３ａ、３ｂを各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂに直接接続している。したがって、アンテナ１ａ、１ｂをアンテナとして動作させにくくしている。そのため、分岐給電ライン６ａ、６ｂにアンテナ出力信号が伝送されるのを阻止できる。ゆえに、無駄な電力消費を大幅に低減することができる。そのため、効率的な送受信を実現することができる。
【００４４】
また、開放スイッチとしてピンダイオードを用いているから、ＦＥＴなどの他の素子をスイッチとして用いる場合に比べて、大幅なコストダウンを図ることができる。具体的には、ピンダイオードは、ＦＥＴに比べて１個当たり５〜１０倍程度安いので、たとえピンダイオード３ａ、３ｂに電流を供給するためにダイオード制御回路１０などが必要であるとしても、ピンダイオードを用いる方がＦＥＴを用いる場合よりも安価になる。そのため、安価な移動体通信装置を提供できる。
【００４５】
さらに、ピンダイオード３ａ、３ｂのカソードＣを各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂにそれぞれ接続し、各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂをチョークコイル２０ａ、２０ｂを介して接地しているから、静電気がアンテナ１ａ、１ｂにより受信される場合であっても、当該静電気をグラウンドに逃がすことができる。そのため、制御部３０および整合回路５ａ、５ｂなどを構成する素子の静電破壊を防止することができる。
【００４６】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施形態２に係る開放スイッチ付近の電気的構成を示す回路図である。図２において、図１と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００４７】
上記実施形態１においては、開放スイッチとしてピンダイオード３ａ、３ｂを単独で用いる場合を例にとっているのに対して、この実施形態２においては、開放スイッチとして、ピンダイオード３ａ、３ｂをそれぞれ含む並列共振回路を用いている。
【００４８】
この開放スイッチとしての並列共振回路は、受信アンテナ１ａおよび送受信アンテナ１ｂにそれぞれ接続されている。これら各並列共振回路は、同様の構成を有している。そのため、以下では、受信アンテナ１ａに接続されている並列共振回路４０を例にとって説明する。
【００４９】
並列共振回路４０は、直列接続されたコイル４１およびコンデンサ４２をピンダイオード３ａに並列接続して構成されている。コイル４１およびコンデンサ４２の配置形態は、図２（ａ）に示すように、ピンダイオード３ａのアノードＡ側およびカソードＣ側にそれぞれコンデンサおよびコイルが配置される形態でもよく、また、図２（ｂ）に示すように、ピンダイオード３ａのアノードＡ側およびカソードＣ側にそれぞれコイルおよびコンデンサが配置される形態であってもよい。
【００５０】
この構成によれば、開放スイッチは、非導通時において、ピンダイオード３ａのインピーダンスとコイル４１およびコンデンサ４２のインピーダンスとの和に等しいインピーダンスを有することになる。すなわち、開放スイッチは、ピンダイオード３ａ単独の場合に比べて、数十倍程度の大きなインピーダンスを有することになる。
【００５１】
したがって、受信アンテナ１ａおよび送受信アンテナ１ｂを一層良好に電気的にオープンにすることができる。そのため、上記実施形態１に比べて、無駄な電力消費を一層大幅に低減することができる。ゆえに、一層効率的な送受信を実現することができる。
【００５２】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施形態３に係るダイバーシチ装置の電気的構成を示す回路図である。図３において、図１と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００５３】
上記実施形態１および２では、ピンダイオードを含む開放スイッチを設ける場合を例にとっている。しかし、ピンダイオードには、導通させるための制御信号を与える必要があり、たとえ僅かであっても電力消費を伴うことになる。
【００５４】
一方、各アンテナ１ａ、１ｂの周波数帯域に着目した場合、受信アンテナ１ａの周波数帯域と送受信アンテナ１ｂの周波数帯域とは異なる。したがって、たとえば送受信アンテナ１ｂを非選択アンテナとする場合、送受信アンテナ１ｂを電気的にオープンにすることを考えるとき、受信アンテナ１ａの周波数帯域において電気的にオープンとなるようにすればよいことがわかる。他方、受信アンテナ１ａの周波数帯域は、上述したように、送受信アンテナ１ｂの周波数帯域に比べて狭くなっている。
【００５５】
そこで、この実施形態３では、送受信アンテナ１ｂに関し、ピンダイオード３ｂを含む開放スイッチを備える代わりに、受信アンテナ１ａの周波数帯域において給電側端子２ｂよりアンテナスイッチ７側を観測した場合に大きなインピーダンスを有する位相調整回路５０を備えている。
【００５６】
さらに詳述すれば、位相調整回路５０は、送受信アンテナ１ｂ側の整合回路４ｂと分岐給電ライン５ｂとの間に配置される。位相調整回路５０は、たとえばコンデンサおよびコイルのＴ形回路またはπ形回路である。位相調整回路５０は、送受信アンテナ１ｂから出力される高周波信号の位相を調整するためのもので、そのインピーダンスは、少なくとも使用周波数帯域においてたとえば５０（Ω）である。
【００５７】
したがって、送受信アンテナ１ｂを非選択アンテナとする場合、分岐給電ライン６ｂを共通給電ライン８から切り離しているとき、送受信アンテナ１ｂは、位相調整回路５０のインピーダンスの他、分岐給電ライン６ｂおよび整合回路５ｂのインピーダンスにより、電気的にオープンとなっている。そのため、ピンダイオード３ｂを非導通にする場合とほぼ同様の効果を奏することになる。
【００５８】
しかも、ピンダイオードを使用する場合のように電流消費は伴わないから、電力消費を一層低減することができる。そのため、通信効率の向上を一層図ることができる。
【００５９】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施形態４に係るダイバーシチ装置の電気的構成を示す回路図である。図４において、図１と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００６０】
上記実施形態１ないし３においては、開放スイッチとしてピンダイオード３ａ、３ｂを用いているのに対して、この実施形態４では、開放スイッチとしてバリキャップダイオード（可変容量ダイオード）６０ａ、６０ｂを用いている。
【００６１】
さらに詳述すれば、この実施形態４では、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂのアノードＡを各アンテナ１ａ、１ｂの給電側端子２ａ、２ｂに接続し、そのカソードＣをコンデンサ４ａ、４ｂおよび整合回路５ａ、５ｂを介して分岐給電ライン６ａ、６ｂに接続している。
【００６２】
バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂは、印加電圧の大きさに応じて容量が変化する素子である。この実施形態４に係る制御部３０は、この性質を利用している。
【００６３】
より詳述すれば、制御部３０は、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂを導通させる場合、相対的に小さな印加電圧（たとえば０（Ｖ））をバリキャップダイオード６０ａ、６０ｂに印加する。その結果、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂの容量は大きくなり、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂのインピーダンスは相対的に小さくなる（たとえば数（Ω））。これにより、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂは導通する。
【００６４】
一方、制御部３０は、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂを非導通にする場合には、相対的に大きな印加電圧（たとえば３（Ｖ））をバリキャップダイオード６０ａ、６０ｂに印加する。その結果、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂの容量は小さくなり、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂのインピーダンスは相対的に大きくなる（たとえば数百（Ω））。これにより、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂは非導通となる。
【００６５】
このようにこの実施形態４によれば、アンテナの選択／非選択に応じてバリキャップダイオード６０ａ、６０ｂを導通／非導通させることにより、上記実施形態１ないし３の場合と同様に、非選択アンテナを電気的にオープンにすることができる。そのため、無駄な電力消費を大幅に低減できる。ゆえに、効率的な送受信を実現することができる。
【００６６】
また、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂへの印加電圧を変化させることによりバリキャップダイオード６０ａ、６０ｂを導通／非導通させているから、ピンダイオードを用いる場合のように電流供給は不要となる。そのため、ピンダイオードを用いる場合に比べて、一層大幅な電力消費を実現できる。ゆえに、一層効率的な送受信を達成することができる。
【００６７】
さらに、選択アンテナに接続されているバリキャップダイオードは、整合回路の一部として機能させることができる。したがって、インピーダンス変換をより適切に行うことができる。
【００６８】
実施の形態５．
図５は、この発明の実施形態５に係る開放スイッチ付近の電気的構成を示す回路図である。図５において、図４と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００６９】
上記実施形態４では、開放スイッチとしてバリキャップダイオード６０ａ、６０ｂを単独で用いているのに対して、この実施形態５では、開放スイッチとして、バリキャップダイオード６０ａ、６０ｂをそれぞれ含む並列共振回路を用いている。
【００７０】
この開放スイッチとしての並列共振回路は、受信アンテナ１ａおよび送受信アンテナ１ｂにそれぞれ接続されている。これら各並列共振回路は、同様の構成を有している。そのため、以下では、受信アンテナ１ａに接続されている並列共振回路７０を例にとって説明する。
【００７１】
並列共振回路７０は、直列接続されたコイル７１およびコンデンサ７２をバリキャップダイオード６０ａに並列接続して構成されている。コイル７１およびコンデンサ７２の配置形態は、図５（ａ）に示すように、バリキャップダイオード６０ａのアノードＡ側およびカソードＣ側にそれぞれコンデンサおよびコイルが配置される形態でもよく、また、図５（ｂ）に示すように、ピンダイオード３ａのアノードＡ側およびカソードＣ側にそれぞれコイルおよびコンデンサが配置される形態であってもよい。
【００７２】
この構成によれば、開放スイッチは、バリキャップダイオード単独の場合に比べて大きなインピーダンスを有する。したがって、バリキャップダイオード単独の場合に比べて、アンテナをより一層良好に電気的にオープンにすることができる。そのため、無駄な電力消費を一層大幅に低減できる。ゆえに、一層効率的な送受信を実現することができる。
【００７３】
実施の形態６．
図６は、この発明の実施形態６に係るダイバーシチ装置の電気的構成を示す回路図である。図６において、図４と同じ機能部分については同一の参照符号を使用する。
【００７４】
この実施形態６に係るダイバーシチ装置は、送受信アンテナ１ｂに関し、バリキャップダイオードを含む開放スイッチの代わりに、受信周波数帯域において所定のインピーダンスを有する位相調整回路８０を備えている。
【００７５】
したがって、送受信アンテナ１ｂを非選択アンテナとする場合、分岐給電ライン６ｂを共通給電ライン８から切り離しているとき、送受信アンテナ１ｂは、位相調整回路８０のインピーダンスの他、分岐給電ライン６ｂおよび整合回路５ｂのインピーダンスにより、電気的にオープンとなっている。そのため、開放スイッチを非導通にする場合とほぼ同様の効果を奏することになる。
【００７６】
他の実施形態
以上、この発明の６つの実施形態について説明してきた。しかし、この発明が他の実施形態を採り得るのはもちろんである。たとえば上記実施形態では、２つのアンテナを備える場合について説明しているが、この発明は、たとえば３つ以上のアンテナを備えるダイバーシチ装置であっても容易に適用することができる。
【００７７】
その他、特許請求の範囲に記載された技術的範囲において種々の設計変更を施すことが可能である。
【００７８】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、アンテナの給電側端子と給電伝送路とを電気的に切り離すためのピンダイオードまたはバリキャップダイオードを備えているから、非選択アンテナと給電伝送路とを電気的に切り離すことができる。すなわち、非選択アンテナを電気的にオープンにすることができる。したがって、非選択アンテナにおいて受信される電波に基づく高周波信号が給電伝送路に与えられることはなく、無駄な電力消費を大幅に低減することができる。そのため、効率的な送受信を行うことができる。
【００７９】
また、アンテナを電気的にオープンにするためのスイッチとしてピンダイオードまたはバリキャップダイオードを用いているから、ＦＥＴなどの他の素子を用いる場合に比べて、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００８０】
さらに、ピンダイオードのカソードまたはバリキャップダイオードのアノードをアンテナの給電側端子に接続し、当該アンテナの給電側端子を高周波遮断用コイルを介して接地しているから、静電気がアンテナにより受信される場合であっても、当該静電気をグラウンドに逃がすことができる。そのため、当該ダイバーシチ装置を構成する素子の静電破壊を防止することができる。
【００８１】
さらにまた、ピンダイオードまたはバリキャップダイオードをアンテナの給電側端子に直接接続する場合には、受信可能な電波の周波数を制限することができる。したがって、アンテナをアンテナとして動作させにくくすることができる。そのため、給電伝送路への信号伝送を一層良好に阻止できる。ゆえに、無駄な電力消費を一層大幅に低減することができる。
【００８２】
さらに、ピンダイオードまたはバリキャップダイオードを含む並列共振回路を有する場合には、ピンダイオードまたはバリキャップダイオード単独の場合に比べて大きなインピーダンスとなる。したがって、非選択アンテナを一層良好に電気的にオープンにすることができる。そのため、無駄な電力消費をより一層大幅に低減できる。ゆえに、より一層効率的な送受信を行うことができる。
【００８３】
さらにまた、送受信アンテナに接続されている位相調整回路を備える場合には、ピンダイオードを用いる場合のように電流供給は不要であるから、電力消費を一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１に係るダイバーシチ装置の電気的構成を示す回路図である。
【図２】この発明の実施形態２に係る開放スイッチ付近の電気的構成を示す回路図である。
【図３】この発明の実施形態３に係るダイバーシチ装置の電気的構成を示す回路図である。
【図４】この発明の実施形態４に係るダイバーシチ装置の電気的構成を示す回路図である。
【図５】この発明の実施形態５に係る開放スイッチ付近の電気的構成を示す回路図である。
【図６】この発明の実施形態６に係るダイバーシチ装置の電気的構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１ａ 受信アンテナ
１ｂ 送受信アンテナ
２ａ、２ｂ 給電側端子
３ａ、３ｂ ピンダイオード
６ａ、６ｂ 分岐給電ライン
７ アンテナスイッチ
８ 共通給電ライン
９ 送受信部
１０ａ、１０ｂ ダイオード制御回路
３０ 制御部
４０、７０ 並列共振回路
４１、７１ コイル
４２、７２ コンデンサ
５０、８０ 位相調整回路
６０ａ、６０ｂ バリキャップダイオード
Claims (8)
- 複数のアンテナと、
この複数のアンテナの各アンテナ出力信号を受信装置にそれぞれ伝送する複数の給電伝送路と、
上記複数のアンテナのうち受信状態の良好な１つのアンテナを選択し、この選択されたアンテナのアンテナ出力信号を上記受信装置に与えるアンテナ選択手段と、
上記複数のアンテナのうち少なくとも１つのアンテナの給電側端子にカソードが接続され、当該カソードが接続されているアンテナのアンテナ出力信号を伝送する給電伝送路にアノードが接続されたピンダイオードと、
このピンダイオードのアノードに接続され、上記アンテナのアンテナ出力信号を上記給電伝送路に導くために高周波を遮断する第１高周波遮断用コイルと、
上記ピンダイオードのカソードが接続されているアンテナの給電側端子に一端が接続され、他端がグラウンドに接地され、上記アンテナのアンテナ出力信号を上記給電伝送路に導くために高周波を遮断する第２高周波遮断用コイルと、
上記アンテナ選択手段における選択結果に基づいて、上記第１高周波遮断用コイル、ピンダイオードおよび第２高周波遮断用コイルを介して、上記ピンダイオードの導通／非導通を制御するスイッチ制御手段とを含むことを特徴とする移動体通信用ダイバーシチ装置。 - 請求項１において、上記ピンダイオードは、上記アンテナの給電側端子に直接接続されていることを特徴とする移動体通信用ダイバーシチ装置。
- 請求項１または２において、直列接続されたコイルおよびコンデンサを上記ピンダイオードに対して並列に接続したことを特徴とする移動体通信用ダイバーシチ装置。
- 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
上記複数のアンテナのうち少なくとも１つは送受信アンテナで、残余は受信アンテナであり、
上記ピンダイオードは、上記複数のアンテナのうち上記受信アンテナの給電側端子に接続されており、
上記送受信アンテナの給電側端子に接続され、所定の使用周波数帯域において所定の位相量を有する位相調整回路をさらに含むことを特徴とする移動体通信用ダイバーシチ装置。 - 複数のアンテナと、
この複数のアンテナの各アンテナ出力信号を受信装置にそれぞれ伝送する複数の給電伝送路と、
上記複数のアンテナのうち受信状態の良好な１つのアンテナを選択し、この選択されたアンテナのアンテナ出力信号を上記受信装置に与えるアンテナ選択手段と、
上記複数のアンテナのうち少なくとも１つのアンテナの給電側端子に一端が接続され、他端がグラウンドに接地された高周波遮断用コイルと、
アノードが上記高周波遮断用コイルが接続されている上記アンテナの給電側端子に接続され、カソードが上記高周波遮断用コイルが接続されている上記アンテナのアンテナ出力信号を伝送する給電伝送路に接続されたバリキャップダイオードと、
上記アンテナ選択手段における選択結果に基づいて、上記バリキャップダイオードを導通／非導通させる制御手段とを含むことを特徴とする移動体通信用ダイバーシチ装置。 - 請求項５において、上記バリキャップダイオードは、上記アンテナの給電側端子に直接接続されていることを特徴とする移動体通信用ダイバーシチ装置。
- 請求項５または６において、直列接続されたコイルおよびコンデンサを上記バリキャップダイオードに対して並列に接続したことを特徴とする移動体通信用ダイバーシチ装置。
- 請求項５ないし７のいずれかにおいて、
上記複数のアンテナのうち少なくとも１つは送受信アンテナで、残余は受信アンテナであり、
上記バリキャップダイオードは、上記複数のアンテナのうち上記受信アンテナの給電側端子に接続されており、
上記送受信アンテナの給電側端子に接続され、所定の使用周波数帯域において所定の位相量を有する位相調整回路をさらに含むことを特徴とする移動体通信用ダイバーシチ装置。
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