JP3610924B2 - アンテナ共用器および通信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、マイクロ波帯で使用されるアンテナ共用器および通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図８に示すような回路構成例を有する周波数可変型アンテナ共用器１が知られている。このアンテナ共用器１は、共振器にコンデンサを介してＰＩＮダイオードを接続して構成した周波数可変共振回路を複数個有している。そして、それらを電圧制御することで、送信側回路２５及び受信側回路２６がそれぞれ持つ２種類の通過帯域を切り替えることができるようにしたものである。
【０００３】
図８において、Ｔｘは送信用端子、Ｒｘは受信用端子、ＡＮＴはアンテナ用端子、２，３は送信側回路２５の共振器、４〜６は受信側回路２６の共振器、Ｌ１，Ｌ１１は結合コイル、Ｃ１，Ｃ２は阻止域減衰量の大きさを決める結合コンデンサ、Ｃ５，Ｃ６はコンデンサ、Ｌ１６，Ｌ１７は共振用コイル、Ｃ３，Ｃ４，Ｃ７〜Ｃ９は周波数帯域可変用コンデンサ、Ｄ２〜Ｄ６はＰＩＮダイオード、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ６〜Ｌ８はチョークコイル、Ｒ１，Ｒ２及びＣ２２，Ｃ２３はそれぞれ制御電圧供給用抵抗器及びコンデンサ、Ｌ２０，Ｌ２１及びＣ１５はそれぞれ位相回路を構成するコイル及びコンデンサ、Ｃ１１，Ｃ１２は結合コンデンサである。
【０００４】
ＣＯＮＴ１は送信側回路２５のＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ３を電圧制御する電圧制御端子、ＣＯＮＴ２は受信側回路２６のＰＩＮダイオードＤ４〜Ｄ６を電圧制御する電圧制御端子である。この電圧制御端子ＣＯＮＴ１，ＣＯＮＴ２に正の直流電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６がＯＮ状態になる。従って、帯域可変用コンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ７〜Ｃ９はＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６を経てそれぞれ接地されるため、共振周波数は低くなり、アンテナ共用器１はＬＯＷチャンネルで動作する。つまり、送信側回路２５及び受信側回路２６のそれぞれの通過帯域は低周波側となる。
【０００５】
逆に、電圧制御端子ＣＯＮＴ１，ＣＯＮＴ２に電圧が印加されないようにして制御電圧を０Ｖにしたり、電圧制御端子ＣＯＮＴ１，ＣＯＮＴ２に負の直流電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６がＯＦＦ状態になる。従って、帯域可変用コンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ７〜Ｃ９は開放状態となるため、共振周波数は高くなり、アンテナ共用器１はＨＩＧＨチャンネルで動作する。つまり、送信側回路２５及び受信側回路２６のそれぞれの通過帯域は高周波側となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の周波数可変型アンテナ共用器１は、それぞれのＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６をＯＮ／ＯＦＦ制御するための直流電圧が、制御電圧供給用抵抗器Ｒ１，Ｒ２とチョークコイルＬ２，Ｌ３，Ｌ６〜Ｌ８を介してＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６に印加されている。ここに、チョークコイルＬ２，Ｌ３，Ｌ６〜Ｌ８は、電圧制御端子ＣＯＮＴ１，ＣＯＮＴ２側のインピーダンスがアンテナ共用器１に影響を及ぼさないようにするためのものであり、高周波帯域で高インピーダンスを有するコイルが使用される。このチョークコイルＬ２，Ｌ３，Ｌ６〜Ｌ８は共振器２〜６毎に必要であるが、通常、その部品サイズが比較的大きくかつ高価である。このため、アンテナ共用器１の大型化や高コスト化を招いていた。
【０００７】
また、制御電圧供給用抵抗器Ｒ１，Ｒ２は、ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６に流れる直流消費電流の値を決定する。これらの抵抗器Ｒ１，Ｒ２は、部品点数削減のために、共振器２〜６毎に接続しないで、電圧制御端子ＣＯＮＴ１，ＣＯＮＴ２にそれぞれ１個づつ接続されている。そのため、各ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６に流れる直流消費電流の値は、電圧制御端子ＣＯＮＴ１に接続されたＰＩＮダイオードＤ２とＤ３が同一、電圧制御端子ＣＯＮＴ２に接続されたＰＩＮダイオードＤ４〜Ｄ６が同一となっていた。
【０００８】
一方、ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６は非線形素子であるため、大きな電力が入力されると、高周波信号が歪むという不具合がある。これを抑えるためには、歪みの原因となるＰＩＮダイオード直流消費電流を多く流す必要がある。しかし、従来のアンテナ共用器１では、電圧制御端子ＣＯＮＴ１（又はＣＯＮＴ２）に接続された全てのＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ３（又はＤ４〜Ｄ６）に同一の直流消費電流が流れるため、歪みの原因となるＰＩＮダイオード以外のＰＩＮダイオードにも大きな電流が流れることになる。従って、無駄に電流が流れる場合が起き、携帯電話端末機の電池消耗が早くなるという問題があった。
【０００９】
なお、従来より、可変容量ダイオードを制御するための直流電圧が抵抗器のみを介して、前記可変容量ダイオードに印加されている周波数可変共振回路が知られている。しかし、可変容量ダイオードの場合には、直流消費電流を流す必要がないという特徴があるため、高インピーダンス（例えば数十ｋΩ）の抵抗器を可変容量ダイオードに直接に接続しても問題がなかったのである。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、消費電流が少なく、かつ、部品点数も少ない小型のアンテナ共用器および通信装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段と作用】
以上の目的を達成するため、本発明に係るアンテナ共用器は、
（ａ）共用端子と第１の個別端子との間に接続された少なくとも二つ以上の周波数可変共振回路を備えた第１の周波数可変フィルタと、
（ｂ）前記共用端子と第２の個別端子との間に接続された少なくとも二つ以上の周波数可変共振回路を備えた第２の周波数可変フィルタとを備え、
（ｃ）前記周波数可変共振回路の各々が、一端が接地された共振器の他端にコンデンサを介してＰＩＮダイオードの一端が電気的に接続され、前記ＰＩＮダイオードと前記コンデンサの接続点に抵抗器が接続され、他端が接地された前記ＰＩＮダイオードを制御するための直流電圧が、前記抵抗器のみを介して前記コンデンサと前記ＰＩＮダイオードの接続点に印加される構成であり、
（ｄ）前記第１の周波数可変フィルタの前記共用端子に最も近い周波数可変共振回路の直流消費電流および前記第２の周波数可変フィルタの前記共用端子に最も近い周波数可変共振回路の直流消費電流が、残りの周波数可変共振回路のそれぞれの直流消費電流より多くなるように、前記抵抗器の抵抗値を設定したこと、
を特徴とする。
【００１２】
以上の構成により、例えば電圧制御端子に制御電圧として正の電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードはＯＮ状態となり、周波数可変共振回路の共振周波数は高くなる。逆に、電圧制御端子に電圧が印加されないようにして制御電圧を０Ｖにするか、又は、電圧制御端子に負電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードはＯＦＦ状態になり、周波数可変共振回路の共振周波数は低くなる。
【００１３】
また、本発明に係るアンテナ共用器は、前述の特徴を有する周波数可変共振回路を備えることにより、部品点数が減少し、小型化される。
【００１５】
そして、各周波数可変共振回路に接続された抵抗器の抵抗値を適当に設定することにより、前記第１の周波数可変フィルタの前記共用端子に最も近い周波数可変共振回路および前記第２の周波数可変フィルタの前記共用端子に最も近い周波数可変共振回路の直流消費電流を、残りの周波数可変共振回路のそれぞれの直流消費電流より多くなるようにする。
【００１６】
以上の構成により、高周波信号の歪みの原因となるＰＩＮダイオードのみに、選択的に大きな直流消費電流を流すことができる。通常、高周波信号の歪みの原因となるＰＩＮダイオードは、共用端子に最も近い周波数可変共振回路のＰＩＮダイオードである。従って、共用端子に最も近い周波数可変共振回路の直流消費電流が０．６ｍＡ以上になるように、抵抗器の抵抗値を設定することにより、効率良くかつ確実に高周波信号の歪みが抑えられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るアンテナ共用器および通信装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１８】
［第１実施形態、図１〜図４］
図１は、回路基板４０上に各部品を実装したアンテナ共用器３１の平面図である。アンテナ共用器３１は、送信用端子Ｔｘとアンテナ用端子ＡＮＴの間に送信側回路２５が電気的に接続し、受信用端子Ｒｘとアンテナ用端子ＡＮＴの間に受信側回路２６が電気的に接続している。このアンテナ共用器３１は、送信系回路から送信用端子Ｔｘに入った送信信号を送信側回路２５を介してアンテナ用端子ＡＮＴに出力すると共に、アンテナ用端子ＡＮＴから入った受信信号を受信側回路２６を介して受信用端子Ｒｘから受信系回路に出力する。
【００１９】
図２は、アンテナ共用器３１の電気回路図である。送信側回路２５は周波数可変型帯域阻止フィルタ回路である。帯域阻止フィルタ回路２５は、周波数可変共振回路を２段結合させたもので、共振用コンデンサＣ１を介して送信用端子Ｔｘに電気的に接続した共振器２と、共振用コンデンサＣ２及びマッチング用コイルＬ２０を介してアンテナ用端子ＡＮＴに電気的に接続した共振器３とを有している。マッチング用コイルＬ２０は、送信側回路２５と受信側回路２６とを位相合成するためのリアクタンス素子として機能する。共振用コンデンサＣ１，Ｃ２は阻止域減衰量の大きさを決めるコンデンサである。共振器２と共振用コンデンサＣ１の直列共振回路は、共振器３と共振用コンデンサＣ２の直列共振回路に結合用コイルＬ１を介して電気的に接続している。さらに、これら二つの直列共振回路に対して、それぞれ電気的に並列にコンデンサＣ５，Ｃ６が接続している。
【００２０】
図２に示すように、共振器２と共振用コンデンサＣ１の中間接続点には、周波数可変用コンデンサＣ３を介して、リアクタンス素子であるＰＩＮダイオードＤ２がカソードを接地した状態で共振器２に対して電気的に並列に接続している。一方、共振器３と共振用コンデンサＣ２の中間接続点には、周波数可変用コンデンサＣ４を介して、ＰＩＮダイオードＤ３がカソードを接地した状態で共振器３に対して電気的に並列に接続している。周波数可変用コンデンサＣ３，Ｃ４は、周波数可変帯域阻止フィルタ回路２５の減衰特性の二つの減衰極周波数をそれぞれ変更するためのコンデンサである。また、ＰＩＮダイオードＤ３のアノードとグランドとの間にコンデンサＣ２４を接続している。
【００２１】
電圧制御端子ＣＯＮＴ１は、制御電圧供給用抵抗器Ｒ１１及びバイパスコンデンサＣ２２を介してＰＩＮダイオードＤ２のアノードと周波数可変用コンデンサＣ３の中間接続点に電気的に接続すると共に、制御電圧供給用抵抗器Ｒ１２及びバイパスコンデンサＣ２２を介してＰＩＮダイオードＤ３のアノードと周波数可変用コンデンサＣ４の中間接続点に電気的に接続している。
【００２２】
また、グランドとアンテナ用端子ＡＮＴの間には、コンデンサＣ１５が電気的に接続されている。コンデンサＣ１５は、送信側回路２５のマッチング用コイルＬ２０と受信側回路２６のマッチング用コイルＬ２１と共に、Ｔ字型位相回路を構成する。
【００２３】
一方、受信側回路２６は周波数可変型帯域通過フィルタ回路である。帯域通過フィルタ回路２６は、周波数可変共振回路を３段結合させたもので、共振用コイルＬ１６及びマッチング用コイルＬ２１を介してアンテナ用端子ＡＮＴに電気的に接続した共振器４と、共振用コイルＬ１７及びマッチング用コイルＬ１１を介して受信用端子Ｒｘに電気的に接続した共振器６と、共振器４，６の中間に結合コンデンサＣ１１，Ｃ１２を介して電気的に接続した共振器５とを有している。
【００２４】
マッチング用コイルＬ２１，Ｌ１１は、それぞれ周波数可変型帯域通過フィルタ回路２６と外部回路とのマッチングのための入力側及び出力側リアクタンス素子として機能する。
【００２５】
共振器４と共振用コイルＬ１６の中間接続点には、周波数可変用コンデンサＣ７とＰＩＮダイオードＤ４の直列回路が、ＰＩＮダイオードＤ４のカソードを接地した状態で共振器４に対して電気的に並列に接続している。共振器５と結合コンデンサＣ１１，Ｃ１２の中間接続点には、周波数可変用コンデンサＣ８とＰＩＮダイオードＤ５の直列回路が、ＰＩＮダイオードＤ５のカソードを接地した状態で共振器５に対して電気的に並列に接続している。共振器６と共振用コイルＬ１７の中間接続点には、周波数可変用コンデンサＣ９とＰＩＮダイオードＤ６の直列回路が、ＰＩＮダイオードＤ６のカソードを接地した状態で共振器６に対して電気的に並列に接続している。
【００２６】
電圧制御端子ＣＯＮＴ２は、バイパスコンデンサＣ２３と制御電圧供給用抵抗器Ｒ１３を介してＰＩＮダイオードＤ４のアノードと周波数可変用コンデンサＣ７の中間接続点に電気的に接続し、バイパスコンデンサＣ２３と制御電圧供給用抵抗器Ｒ１４を介してＰＩＮダイオードＤ５のアノードと周波数可変用コンデンサＣ８の中間接続点に電気的に接続し、さらに、バイパスコンデンサＣ２３と制御電圧供給用抵抗器Ｒ１５を介してＰＩＮダイオードＤ６のアノードと周波数可変用コンデンサＣ９の中間接続点に電気的に接続している。
【００２７】
ここに、共振器２〜６には、例えば、図３及び図４に示すように、λ／４同軸誘電体共振器が使用される。図３及び図４は共振器２を代表例として示している。誘電体共振器２〜６は、ＴｉＯ２系のセラミック等の高誘電率材料で形成された筒状誘電体１７と、筒状誘電体１７の外周面に設けられた外導体１８と、筒状誘電体１７の内周面に設けられた内導体１９とで構成されている。外導体１８は、誘電体１７の一方の開口端面１７ａ（以下、開放側端面１７ａと記す）では、内導体１９から電気的に開放（分離）され、他方の開口端面１７ｂ（以下、短絡側端面１７ｂと記す）では、内導体１９に電気的に短絡（導通）されている。誘電体共振器２は、開放側端面１７ａにおいて、導電体２０等を介して共振用コンデンサＣ１に電気的に接続されている。これら誘電体共振器２〜６は、外導体１８で相互に半田付けされ一体化されている。
【００２８】
また、制御電圧供給用抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１５は、図１に示すように、表面実装可能なチップ型である。抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１５はそれぞれ、ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６に流れる直流消費電流の値を決定する。そして、これら抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１５には、電圧制御端子ＣＯＮＴ１，ＣＯＮＴ２側のインピーダンスがアンテナ共用器３１に影響を及ぼさないようにするため、高インピーダンス（３ｋΩ以上の抵抗値を有することが望ましい）抵抗器が使用される。さらに、ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６には、直流消費電流の値が小さくても、小さい順方向抵抗が得られるものが使用される。
【００２９】
このように、ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６毎に制御電圧供給用抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１５を接続したので、高周波信号の歪みの原因となるＰＩＮダイオードのみに、選択的に大きな直流消費電流を流すことができる。つまり、高周波信号の歪みに影響するＰＩＮダイオードは、送信側および受信側回路２５，２６の最もアンテナ用端子ＡＮＴに近いＰＩＮダイオードＤ３とＤ４である。従って、ＰＩＮダイオードＤ３，Ｄ４のみに大きな直流消費電流（好ましくは０．６ｍＡ以上）が流れるように、抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１５の抵抗値を設定することにより、電流効率が良く、かつ、確実に高周波信号の歪みが抑えられたアンテナ共用器３１を得ることができる。
【００３０】
また、送信側回路２５のＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ３に流れる直流消費電流と受信側回路２６のＰＩＮダイオードＤ４〜Ｄ６に流れる直流消費電流とが相互に異なるように、抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１５の抵抗値を設定してもよい。
【００３１】
次に、以上の構成からなるアンテナ共用器３１の作用効果について説明する。送信側回路である周波数可変帯域阻止フィルタ回路２５のトラップ周波数は、周波数可変用コンデンサＣ３と共振用コンデンサＣ１と共振器２にて構成される共振系と、周波数可変用コンデンサＣ４と共振用コンデンサＣ２と共振器３にて構成される共振系のそれぞれの共振周波数によって決まる。そして、電圧制御端子ＣＯＮＴ１に制御電圧として正の電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ３はＯＮ状態となる。従って、周波数可変用コンデンサＣ３，Ｃ４はＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ３を経てそれぞれ接地され、二つの減衰極周波数は共に低くなり、送信側回路２５の通過帯域は低くなる。
【００３２】
逆に、制御電圧として負の電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ３はＯＦＦ状態となる。なお、負電圧を印加する替わりに、電圧制御端子ＣＯＮＴ１に電圧が印加されないようにすることで、制御電圧を０ＶにしてＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ３をＯＦＦ状態にしてもよい。これにより、周波数可変用コンデンサＣ３，Ｃ４は開放状態となり、二つの減衰極周波数は共に高くなり、送信側回路２５の通過帯域は高くなる。このように、送信側回路２５は、電圧制御によって帯域可変用コンデンサＣ３，Ｃ４を接地したり、開放したりすることによって、二つの相異なる通過帯域特性を持つことができる。
【００３３】
一方、受信側回路である周波数可変帯域通過フィルタ回路２６の通過周波数は、周波数可変用コンデンサＣ７と共振用コイルＬ１６と共振器４にて構成される共振系と、周波数可変用コンデンサＣ８と共振器５にて構成される共振系と、周波数可変用コンデンサＣ９と共振用コイルＬ１７と共振器６にて構成される共振系のそれぞれの共振周波数によって決まる。そして、電圧制御端子ＣＯＮＴ２に制御電圧として正の電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６はＯＮ状態となる。従って、周波数可変用コンデンサＣ７，Ｃ８，Ｃ９はそれぞれＰＩＮダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６を経て接地され、通過周波数は低くなる。
【００３４】
逆に、制御電圧として負の電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６はＯＦＦ状態となる。これにより、周波数可変用コンデンサＣ７，Ｃ８，Ｃ９は開放状態となり、通過周波数は高くなる。このように、受信側回路２６は、電圧制御によって周波数可変用コンデンサＣ７〜Ｃ９を接地したり、開放したりすることによって、二つの相異なる通過帯域特性を持つことができる。
【００３５】
この周波数可変帯域通過フィルタ回路２６は、送信側回路２５の高、低二つの通過帯域の切り替えに合わせて、送信帯域として低周波通過帯域が選択されたときは帯域通過周波数を低くし、送信帯域として高周波通過帯域が選択されたときは帯域通過周波数を高くするように電圧制御される。そして、部品点数が減少し（本第１実施形態の場合、部品点数を２点減少できる）、小型で安価なアンテナ共用器３１を得ることができる。
【００３６】
［第２実施形態、図５］
第２実施形態は、本発明に係る通信装置として、携帯電話を例にして説明する。
【００３７】
図５は携帯電話１２０のＲＦ部分の電気回路ブロック図である。図５において、１２２はアンテナ素子、１２３はデュプレクサ、１３１は送信側アイソレータ、１３２は送信側増幅器、１３３は送信側段間用バンドパスフィルタ、１３４は送信側ミキサ、１３５は受信側増幅器、１３６は受信側段間用バンドパスフィルタ、１３７は受信側ミキサ、１３８は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１３９はローカル用バンドパスフィルタである。
【００３８】
ここに、デュプレクサ１２３として、前記第１実施形態のアンテナ共用器３１を使用することができる。アンテナ共用器３１を実装することにより、高周波信号の歪みや電力消費が少なく、部品点数も少ない小型の携帯電話を実現することができる。
【００３９】
なお、本発明に係るアンテナ共用器および通信装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００４０】
【実施例】
周波数可変共振回路を使用したアンテナ共用器を使う携帯電話システムとして、例えば日本国内のｃｄｍａＯｎｅシステムがある。このｃｄｍａＯｎｅシステムの品質規格の一つに、高周波信号の歪みを評価する規格、例えば「単一トーン感度抑圧」という規格がある。送信時に妨害波を入力して受信感度を測定する試験であり、アンテナ共用器における高周波信号歪みを評価することができる。
【００４１】
測定回路例を図６に示す。図６において、１５１，１５５は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１５２は増幅器、１５３はカプラー、１５４は電力計、１５６はスペクトラムアナライザ、１５７は直流電圧供給装置である。電圧制御発振器１５１から出力された送信波（ＣＤＭＡ変調波）は、増幅器１５２にて増幅された後、カプラー１５３を通って、被測定対象のアンテナ共用器３１の送信用端子Ｔｘに入力される。この送信波の電力値は、カプラー１５３にて送信波の一部を取り出し、電力計１５４にて測定することにより得られる。
【００４２】
一方、電圧制御発振器１５５から出力された受信波の周波数±９００ｋＨｚの妨害波（ＣＷ信号波）は、アンテナ共用器３１のアンテナ用端子ＡＮＴに入力される。さらに、アンテナ共用器３１の受信用端子Ｒｘにはスペクトラムアナライザ１５６が接続され、受信波の周波数でのノイズを測定する。
【００４３】
つまり、送信時に妨害波が入ってくると、アンテナ共用器３１内で相互変調が起き、受信周波数でノイズが発生し、受信波を受信しにくいという現象が生じる。高周波信号が歪むとも言う。この評価が単一トーン感度抑制である。その場合、高周波信号の歪みに影響するＰＩＮダイオードは、送信側および受信側回路２５，２６の最もアンテナ用端子ＡＮＴに近いＰＩＮダイオードＤ３とＤ４であることが実験からわかっている。
【００４４】
そこで、アンテナ共用器３１の抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１５の抵抗値を以下のように設定し、ＰＩＮダイオードＤ３，Ｄ４に流れる直流消費電流のみを大きくして、高周波信号の歪み特性を改善した。
抵抗器Ｒ１１，Ｒ１３：３．３ｋΩ
抵抗器Ｒ１２，Ｒ１４，Ｒ１５：５．１ｋΩ
【００４５】
この場合、直流電圧供給装置１５７によって電圧制御端子ＣＯＮＴ１，ＣＯＮＴ２に＋３Ｖの制御電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６にそれぞれ流れる直流消費電流の値は以下の通りとなり、トータルでは２．６ｍＡとなった。
ＰＩＮダイオードＤ３，Ｄ４：０．６６ｍＡ
ＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ５，Ｄ６：０．４３ｍＡ
【００４６】
これに対して、従来のアンテナ共用器の場合には、ＰＩＮダイオードＤ３，Ｄ４に０．６６ｍＡの直流消費電流を流そうとすると、ＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ５，Ｄ６にも０．６６ｍＡの直流消費電流が流れてしまう。従って、トータルの直流消費電流が３．３ｍＡとなり、本発明に係るアンテナ共用器３１の直流消費電流より約０．７ｍＡ多かった。
【００４７】
図７は単一トーン感度抑圧の測定結果例を示すグラフである。このグラフは、送信波（ＣＤＭＡ変調波）の電力が２７ｄＢｍでかつ周波数８８７ＭＨｚ、妨害波（ＣＷ信号波）の周波数が８３２．９ＭＨｚのときのものである。点線１６０が歪み特性改善前のアンテナ共用器を表し、実線１６１が歪み特性改善後の本発明に係るアンテナ共用器を表し、実線１６２が歪み特性改善後の従来のアンテナ共用器を表している。図７から、本発明に係るアンテナ共用器は、少ない直流消費電流で、従来のアンテナ共用器と略同じ程度の歪み特性改善効果（約７ｄＢｍ改善）が得られていることがわかる。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、周波数可変共振回路毎に、ＰＩＮダイオードを制御するための直流電圧が抵抗器のみを介してＰＩＮダイオードに印加するように構成されているので、抵抗器の抵抗値を適当に設定することにより、周波数可変共振回路毎に適切な直流消費電流を設定することができる。しかも、部品点数が減少し、小型化、低コストを図ることができる。
【００４９】
さらに、高周波信号の歪みの原因となるＰＩＮダイオードのみに、選択的に大きな直流消費電流を流すことができる。通常、高周波信号の歪みの原因となるＰＩＮダイオードは、共用端子に最も近い周波数可変共振回路のＰＩＮダイオードである。従って、共用端子に最も近い周波数可変共振回路の直流消費電流が０．６ｍＡ以上になるように、抵抗器の抵抗値を設定することにより、効率良くかつ確実に高周波信号の歪みが抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアンテナ共用器の一実施形態の実装構造を示す平面図。
【図２】図１に示したアンテナ共用器の電気回路図。
【図３】図１に示したアンテナ共用器に使用される共振器の一例を示す斜視図。
【図４】図３に示した共振器の断面図。
【図５】本発明に係る通信装置の一実施形態を示す回路図。
【図６】単一トーン感度抑圧測定回路の一例を示す回路図。
【図７】単一トーン感度抑圧測定結果を示すグラフ。
【図８】従来のアンテナ共用器の一例を示す電気回路図。
【符号の説明】
３１…アンテナ共用器
２〜６…共振器
２５…送信側回路
２６…受信側回路
Ｄ２〜Ｄ６…ＰＩＮダイオード
Ｃ３，Ｃ４，Ｃ７〜Ｃ９…周波数可変用コンデンサ
Ｒ１１〜Ｒ１５…制御電圧供給用抵抗器
Ｔｘ…送信用端子
Ｒｘ…受信用端子
ＡＮＴ…アンテナ用端子
ＣＯＮＴ１，ＣＯＮＴ２…電圧制御端子
１２０…携帯電話
１２３…デュプレクサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、マイクロ波帯で使用されるアンテナ共用器および通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図８に示すような回路構成例を有する周波数可変型アンテナ共用器１が知られている。このアンテナ共用器１は、共振器にコンデンサを介してＰＩＮダイオードを接続して構成した周波数可変共振回路を複数個有している。そして、それらを電圧制御することで、送信側回路２５及び受信側回路２６がそれぞれ持つ２種類の通過帯域を切り替えることができるようにしたものである。
【０００３】
図８において、Ｔｘは送信用端子、Ｒｘは受信用端子、ＡＮＴはアンテナ用端子、２，３は送信側回路２５の共振器、４〜６は受信側回路２６の共振器、Ｌ１，Ｌ１１は結合コイル、Ｃ１，Ｃ２は阻止域減衰量の大きさを決める結合コンデンサ、Ｃ５，Ｃ６はコンデンサ、Ｌ１６，Ｌ１７は共振用コイル、Ｃ３，Ｃ４，Ｃ７〜Ｃ９は周波数帯域可変用コンデンサ、Ｄ２〜Ｄ６はＰＩＮダイオード、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ６〜Ｌ８はチョークコイル、Ｒ１，Ｒ２及びＣ２２，Ｃ２３はそれぞれ制御電圧供給用抵抗器及びコンデンサ、Ｌ２０，Ｌ２１及びＣ１５はそれぞれ位相回路を構成するコイル及びコンデンサ、Ｃ１１，Ｃ１２は結合コンデンサである。
【０００４】
ＣＯＮＴ１は送信側回路２５のＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ３を電圧制御する電圧制御端子、ＣＯＮＴ２は受信側回路２６のＰＩＮダイオードＤ４〜Ｄ６を電圧制御する電圧制御端子である。この電圧制御端子ＣＯＮＴ１，ＣＯＮＴ２に正の直流電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６がＯＮ状態になる。従って、帯域可変用コンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ７〜Ｃ９はＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６を経てそれぞれ接地されるため、共振周波数は低くなり、アンテナ共用器１はＬＯＷチャンネルで動作する。つまり、送信側回路２５及び受信側回路２６のそれぞれの通過帯域は低周波側となる。
【０００５】
逆に、電圧制御端子ＣＯＮＴ１，ＣＯＮＴ２に電圧が印加されないようにして制御電圧を０Ｖにしたり、電圧制御端子ＣＯＮＴ１，ＣＯＮＴ２に負の直流電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６がＯＦＦ状態になる。従って、帯域可変用コンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ７〜Ｃ９は開放状態となるため、共振周波数は高くなり、アンテナ共用器１はＨＩＧＨチャンネルで動作する。つまり、送信側回路２５及び受信側回路２６のそれぞれの通過帯域は高周波側となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の周波数可変型アンテナ共用器１は、それぞれのＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６をＯＮ／ＯＦＦ制御するための直流電圧が、制御電圧供給用抵抗器Ｒ１，Ｒ２とチョークコイルＬ２，Ｌ３，Ｌ６〜Ｌ８を介してＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６に印加されている。ここに、チョークコイルＬ２，Ｌ３，Ｌ６〜Ｌ８は、電圧制御端子ＣＯＮＴ１，ＣＯＮＴ２側のインピーダンスがアンテナ共用器１に影響を及ぼさないようにするためのものであり、高周波帯域で高インピーダンスを有するコイルが使用される。このチョークコイルＬ２，Ｌ３，Ｌ６〜Ｌ８は共振器２〜６毎に必要であるが、通常、その部品サイズが比較的大きくかつ高価である。このため、アンテナ共用器１の大型化や高コスト化を招いていた。
【０００７】
また、制御電圧供給用抵抗器Ｒ１，Ｒ２は、ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６に流れる直流消費電流の値を決定する。これらの抵抗器Ｒ１，Ｒ２は、部品点数削減のために、共振器２〜６毎に接続しないで、電圧制御端子ＣＯＮＴ１，ＣＯＮＴ２にそれぞれ１個づつ接続されている。そのため、各ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６に流れる直流消費電流の値は、電圧制御端子ＣＯＮＴ１に接続されたＰＩＮダイオードＤ２とＤ３が同一、電圧制御端子ＣＯＮＴ２に接続されたＰＩＮダイオードＤ４〜Ｄ６が同一となっていた。
【０００８】
一方、ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６は非線形素子であるため、大きな電力が入力されると、高周波信号が歪むという不具合がある。これを抑えるためには、歪みの原因となるＰＩＮダイオード直流消費電流を多く流す必要がある。しかし、従来のアンテナ共用器１では、電圧制御端子ＣＯＮＴ１（又はＣＯＮＴ２）に接続された全てのＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ３（又はＤ４〜Ｄ６）に同一の直流消費電流が流れるため、歪みの原因となるＰＩＮダイオード以外のＰＩＮダイオードにも大きな電流が流れることになる。従って、無駄に電流が流れる場合が起き、携帯電話端末機の電池消耗が早くなるという問題があった。
【０００９】
なお、従来より、可変容量ダイオードを制御するための直流電圧が抵抗器のみを介して、前記可変容量ダイオードに印加されている周波数可変共振回路が知られている。しかし、可変容量ダイオードの場合には、直流消費電流を流す必要がないという特徴があるため、高インピーダンス（例えば数十ｋΩ）の抵抗器を可変容量ダイオードに直接に接続しても問題がなかったのである。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、消費電流が少なく、かつ、部品点数も少ない小型のアンテナ共用器および通信装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段と作用】
以上の目的を達成するため、本発明に係るアンテナ共用器は、
（ａ）共用端子と第１の個別端子との間に接続された少なくとも二つ以上の周波数可変共振回路を備えた第１の周波数可変フィルタと、
（ｂ）前記共用端子と第２の個別端子との間に接続された少なくとも二つ以上の周波数可変共振回路を備えた第２の周波数可変フィルタとを備え、
（ｃ）前記周波数可変共振回路の各々が、一端が接地された共振器の他端にコンデンサを介してＰＩＮダイオードの一端が電気的に接続され、前記ＰＩＮダイオードと前記コンデンサの接続点に抵抗器が接続され、他端が接地された前記ＰＩＮダイオードを制御するための直流電圧が、前記抵抗器のみを介して前記コンデンサと前記ＰＩＮダイオードの接続点に印加される構成であり、
（ｄ）前記第１の周波数可変フィルタの前記共用端子に最も近い周波数可変共振回路の直流消費電流および前記第２の周波数可変フィルタの前記共用端子に最も近い周波数可変共振回路の直流消費電流が、残りの周波数可変共振回路のそれぞれの直流消費電流より多くなるように、前記抵抗器の抵抗値を設定したこと、
を特徴とする。
【００１２】
以上の構成により、例えば電圧制御端子に制御電圧として正の電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードはＯＮ状態となり、周波数可変共振回路の共振周波数は高くなる。逆に、電圧制御端子に電圧が印加されないようにして制御電圧を０Ｖにするか、又は、電圧制御端子に負電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードはＯＦＦ状態になり、周波数可変共振回路の共振周波数は低くなる。
【００１３】
また、本発明に係るアンテナ共用器は、前述の特徴を有する周波数可変共振回路を備えることにより、部品点数が減少し、小型化される。
【００１５】
そして、各周波数可変共振回路に接続された抵抗器の抵抗値を適当に設定することにより、前記第１の周波数可変フィルタの前記共用端子に最も近い周波数可変共振回路および前記第２の周波数可変フィルタの前記共用端子に最も近い周波数可変共振回路の直流消費電流を、残りの周波数可変共振回路のそれぞれの直流消費電流より多くなるようにする。
【００１６】
以上の構成により、高周波信号の歪みの原因となるＰＩＮダイオードのみに、選択的に大きな直流消費電流を流すことができる。通常、高周波信号の歪みの原因となるＰＩＮダイオードは、共用端子に最も近い周波数可変共振回路のＰＩＮダイオードである。従って、共用端子に最も近い周波数可変共振回路の直流消費電流が０．６ｍＡ以上になるように、抵抗器の抵抗値を設定することにより、効率良くかつ確実に高周波信号の歪みが抑えられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るアンテナ共用器および通信装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１８】
［第１実施形態、図１〜図４］
図１は、回路基板４０上に各部品を実装したアンテナ共用器３１の平面図である。アンテナ共用器３１は、送信用端子Ｔｘとアンテナ用端子ＡＮＴの間に送信側回路２５が電気的に接続し、受信用端子Ｒｘとアンテナ用端子ＡＮＴの間に受信側回路２６が電気的に接続している。このアンテナ共用器３１は、送信系回路から送信用端子Ｔｘに入った送信信号を送信側回路２５を介してアンテナ用端子ＡＮＴに出力すると共に、アンテナ用端子ＡＮＴから入った受信信号を受信側回路２６を介して受信用端子Ｒｘから受信系回路に出力する。
【００１９】
図２は、アンテナ共用器３１の電気回路図である。送信側回路２５は周波数可変型帯域阻止フィルタ回路である。帯域阻止フィルタ回路２５は、周波数可変共振回路を２段結合させたもので、共振用コンデンサＣ１を介して送信用端子Ｔｘに電気的に接続した共振器２と、共振用コンデンサＣ２及びマッチング用コイルＬ２０を介してアンテナ用端子ＡＮＴに電気的に接続した共振器３とを有している。マッチング用コイルＬ２０は、送信側回路２５と受信側回路２６とを位相合成するためのリアクタンス素子として機能する。共振用コンデンサＣ１，Ｃ２は阻止域減衰量の大きさを決めるコンデンサである。共振器２と共振用コンデンサＣ１の直列共振回路は、共振器３と共振用コンデンサＣ２の直列共振回路に結合用コイルＬ１を介して電気的に接続している。さらに、これら二つの直列共振回路に対して、それぞれ電気的に並列にコンデンサＣ５，Ｃ６が接続している。
【００２０】
図２に示すように、共振器２と共振用コンデンサＣ１の中間接続点には、周波数可変用コンデンサＣ３を介して、リアクタンス素子であるＰＩＮダイオードＤ２がカソードを接地した状態で共振器２に対して電気的に並列に接続している。一方、共振器３と共振用コンデンサＣ２の中間接続点には、周波数可変用コンデンサＣ４を介して、ＰＩＮダイオードＤ３がカソードを接地した状態で共振器３に対して電気的に並列に接続している。周波数可変用コンデンサＣ３，Ｃ４は、周波数可変帯域阻止フィルタ回路２５の減衰特性の二つの減衰極周波数をそれぞれ変更するためのコンデンサである。また、ＰＩＮダイオードＤ３のアノードとグランドとの間にコンデンサＣ２４を接続している。
【００２１】
電圧制御端子ＣＯＮＴ１は、制御電圧供給用抵抗器Ｒ１１及びバイパスコンデンサＣ２２を介してＰＩＮダイオードＤ２のアノードと周波数可変用コンデンサＣ３の中間接続点に電気的に接続すると共に、制御電圧供給用抵抗器Ｒ１２及びバイパスコンデンサＣ２２を介してＰＩＮダイオードＤ３のアノードと周波数可変用コンデンサＣ４の中間接続点に電気的に接続している。
【００２２】
また、グランドとアンテナ用端子ＡＮＴの間には、コンデンサＣ１５が電気的に接続されている。コンデンサＣ１５は、送信側回路２５のマッチング用コイルＬ２０と受信側回路２６のマッチング用コイルＬ２１と共に、Ｔ字型位相回路を構成する。
【００２３】
一方、受信側回路２６は周波数可変型帯域通過フィルタ回路である。帯域通過フィルタ回路２６は、周波数可変共振回路を３段結合させたもので、共振用コイルＬ１６及びマッチング用コイルＬ２１を介してアンテナ用端子ＡＮＴに電気的に接続した共振器４と、共振用コイルＬ１７及びマッチング用コイルＬ１１を介して受信用端子Ｒｘに電気的に接続した共振器６と、共振器４，６の中間に結合コンデンサＣ１１，Ｃ１２を介して電気的に接続した共振器５とを有している。
【００２４】
マッチング用コイルＬ２１，Ｌ１１は、それぞれ周波数可変型帯域通過フィルタ回路２６と外部回路とのマッチングのための入力側及び出力側リアクタンス素子として機能する。
【００２５】
共振器４と共振用コイルＬ１６の中間接続点には、周波数可変用コンデンサＣ７とＰＩＮダイオードＤ４の直列回路が、ＰＩＮダイオードＤ４のカソードを接地した状態で共振器４に対して電気的に並列に接続している。共振器５と結合コンデンサＣ１１，Ｃ１２の中間接続点には、周波数可変用コンデンサＣ８とＰＩＮダイオードＤ５の直列回路が、ＰＩＮダイオードＤ５のカソードを接地した状態で共振器５に対して電気的に並列に接続している。共振器６と共振用コイルＬ１７の中間接続点には、周波数可変用コンデンサＣ９とＰＩＮダイオードＤ６の直列回路が、ＰＩＮダイオードＤ６のカソードを接地した状態で共振器６に対して電気的に並列に接続している。
【００２６】
電圧制御端子ＣＯＮＴ２は、バイパスコンデンサＣ２３と制御電圧供給用抵抗器Ｒ１３を介してＰＩＮダイオードＤ４のアノードと周波数可変用コンデンサＣ７の中間接続点に電気的に接続し、バイパスコンデンサＣ２３と制御電圧供給用抵抗器Ｒ１４を介してＰＩＮダイオードＤ５のアノードと周波数可変用コンデンサＣ８の中間接続点に電気的に接続し、さらに、バイパスコンデンサＣ２３と制御電圧供給用抵抗器Ｒ１５を介してＰＩＮダイオードＤ６のアノードと周波数可変用コンデンサＣ９の中間接続点に電気的に接続している。
【００２７】
ここに、共振器２〜６には、例えば、図３及び図４に示すように、λ／４同軸誘電体共振器が使用される。図３及び図４は共振器２を代表例として示している。誘電体共振器２〜６は、ＴｉＯ２系のセラミック等の高誘電率材料で形成された筒状誘電体１７と、筒状誘電体１７の外周面に設けられた外導体１８と、筒状誘電体１７の内周面に設けられた内導体１９とで構成されている。外導体１８は、誘電体１７の一方の開口端面１７ａ（以下、開放側端面１７ａと記す）では、内導体１９から電気的に開放（分離）され、他方の開口端面１７ｂ（以下、短絡側端面１７ｂと記す）では、内導体１９に電気的に短絡（導通）されている。誘電体共振器２は、開放側端面１７ａにおいて、導電体２０等を介して共振用コンデンサＣ１に電気的に接続されている。これら誘電体共振器２〜６は、外導体１８で相互に半田付けされ一体化されている。
【００２８】
また、制御電圧供給用抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１５は、図１に示すように、表面実装可能なチップ型である。抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１５はそれぞれ、ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６に流れる直流消費電流の値を決定する。そして、これら抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１５には、電圧制御端子ＣＯＮＴ１，ＣＯＮＴ２側のインピーダンスがアンテナ共用器３１に影響を及ぼさないようにするため、高インピーダンス（３ｋΩ以上の抵抗値を有することが望ましい）抵抗器が使用される。さらに、ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６には、直流消費電流の値が小さくても、小さい順方向抵抗が得られるものが使用される。
【００２９】
このように、ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６毎に制御電圧供給用抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１５を接続したので、高周波信号の歪みの原因となるＰＩＮダイオードのみに、選択的に大きな直流消費電流を流すことができる。つまり、高周波信号の歪みに影響するＰＩＮダイオードは、送信側および受信側回路２５，２６の最もアンテナ用端子ＡＮＴに近いＰＩＮダイオードＤ３とＤ４である。従って、ＰＩＮダイオードＤ３，Ｄ４のみに大きな直流消費電流（好ましくは０．６ｍＡ以上）が流れるように、抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１５の抵抗値を設定することにより、電流効率が良く、かつ、確実に高周波信号の歪みが抑えられたアンテナ共用器３１を得ることができる。
【００３０】
また、送信側回路２５のＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ３に流れる直流消費電流と受信側回路２６のＰＩＮダイオードＤ４〜Ｄ６に流れる直流消費電流とが相互に異なるように、抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１５の抵抗値を設定してもよい。
【００３１】
次に、以上の構成からなるアンテナ共用器３１の作用効果について説明する。送信側回路である周波数可変帯域阻止フィルタ回路２５のトラップ周波数は、周波数可変用コンデンサＣ３と共振用コンデンサＣ１と共振器２にて構成される共振系と、周波数可変用コンデンサＣ４と共振用コンデンサＣ２と共振器３にて構成される共振系のそれぞれの共振周波数によって決まる。そして、電圧制御端子ＣＯＮＴ１に制御電圧として正の電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ３はＯＮ状態となる。従って、周波数可変用コンデンサＣ３，Ｃ４はＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ３を経てそれぞれ接地され、二つの減衰極周波数は共に低くなり、送信側回路２５の通過帯域は低くなる。
【００３２】
逆に、制御電圧として負の電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ３はＯＦＦ状態となる。なお、負電圧を印加する替わりに、電圧制御端子ＣＯＮＴ１に電圧が印加されないようにすることで、制御電圧を０ＶにしてＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ３をＯＦＦ状態にしてもよい。これにより、周波数可変用コンデンサＣ３，Ｃ４は開放状態となり、二つの減衰極周波数は共に高くなり、送信側回路２５の通過帯域は高くなる。このように、送信側回路２５は、電圧制御によって帯域可変用コンデンサＣ３，Ｃ４を接地したり、開放したりすることによって、二つの相異なる通過帯域特性を持つことができる。
【００３３】
一方、受信側回路である周波数可変帯域通過フィルタ回路２６の通過周波数は、周波数可変用コンデンサＣ７と共振用コイルＬ１６と共振器４にて構成される共振系と、周波数可変用コンデンサＣ８と共振器５にて構成される共振系と、周波数可変用コンデンサＣ９と共振用コイルＬ１７と共振器６にて構成される共振系のそれぞれの共振周波数によって決まる。そして、電圧制御端子ＣＯＮＴ２に制御電圧として正の電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６はＯＮ状態となる。従って、周波数可変用コンデンサＣ７，Ｃ８，Ｃ９はそれぞれＰＩＮダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６を経て接地され、通過周波数は低くなる。
【００３４】
逆に、制御電圧として負の電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６はＯＦＦ状態となる。これにより、周波数可変用コンデンサＣ７，Ｃ８，Ｃ９は開放状態となり、通過周波数は高くなる。このように、受信側回路２６は、電圧制御によって周波数可変用コンデンサＣ７〜Ｃ９を接地したり、開放したりすることによって、二つの相異なる通過帯域特性を持つことができる。
【００３５】
この周波数可変帯域通過フィルタ回路２６は、送信側回路２５の高、低二つの通過帯域の切り替えに合わせて、送信帯域として低周波通過帯域が選択されたときは帯域通過周波数を低くし、送信帯域として高周波通過帯域が選択されたときは帯域通過周波数を高くするように電圧制御される。そして、部品点数が減少し（本第１実施形態の場合、部品点数を２点減少できる）、小型で安価なアンテナ共用器３１を得ることができる。
【００３６】
［第２実施形態、図５］
第２実施形態は、本発明に係る通信装置として、携帯電話を例にして説明する。
【００３７】
図５は携帯電話１２０のＲＦ部分の電気回路ブロック図である。図５において、１２２はアンテナ素子、１２３はデュプレクサ、１３１は送信側アイソレータ、１３２は送信側増幅器、１３３は送信側段間用バンドパスフィルタ、１３４は送信側ミキサ、１３５は受信側増幅器、１３６は受信側段間用バンドパスフィルタ、１３７は受信側ミキサ、１３８は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１３９はローカル用バンドパスフィルタである。
【００３８】
ここに、デュプレクサ１２３として、前記第１実施形態のアンテナ共用器３１を使用することができる。アンテナ共用器３１を実装することにより、高周波信号の歪みや電力消費が少なく、部品点数も少ない小型の携帯電話を実現することができる。
【００３９】
なお、本発明に係るアンテナ共用器および通信装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００４０】
【実施例】
周波数可変共振回路を使用したアンテナ共用器を使う携帯電話システムとして、例えば日本国内のｃｄｍａＯｎｅシステムがある。このｃｄｍａＯｎｅシステムの品質規格の一つに、高周波信号の歪みを評価する規格、例えば「単一トーン感度抑圧」という規格がある。送信時に妨害波を入力して受信感度を測定する試験であり、アンテナ共用器における高周波信号歪みを評価することができる。
【００４１】
測定回路例を図６に示す。図６において、１５１，１５５は電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１５２は増幅器、１５３はカプラー、１５４は電力計、１５６はスペクトラムアナライザ、１５７は直流電圧供給装置である。電圧制御発振器１５１から出力された送信波（ＣＤＭＡ変調波）は、増幅器１５２にて増幅された後、カプラー１５３を通って、被測定対象のアンテナ共用器３１の送信用端子Ｔｘに入力される。この送信波の電力値は、カプラー１５３にて送信波の一部を取り出し、電力計１５４にて測定することにより得られる。
【００４２】
一方、電圧制御発振器１５５から出力された受信波の周波数±９００ｋＨｚの妨害波（ＣＷ信号波）は、アンテナ共用器３１のアンテナ用端子ＡＮＴに入力される。さらに、アンテナ共用器３１の受信用端子Ｒｘにはスペクトラムアナライザ１５６が接続され、受信波の周波数でのノイズを測定する。
【００４３】
つまり、送信時に妨害波が入ってくると、アンテナ共用器３１内で相互変調が起き、受信周波数でノイズが発生し、受信波を受信しにくいという現象が生じる。高周波信号が歪むとも言う。この評価が単一トーン感度抑制である。その場合、高周波信号の歪みに影響するＰＩＮダイオードは、送信側および受信側回路２５，２６の最もアンテナ用端子ＡＮＴに近いＰＩＮダイオードＤ３とＤ４であることが実験からわかっている。
【００４４】
そこで、アンテナ共用器３１の抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１５の抵抗値を以下のように設定し、ＰＩＮダイオードＤ３，Ｄ４に流れる直流消費電流のみを大きくして、高周波信号の歪み特性を改善した。
抵抗器Ｒ１１，Ｒ１３：３．３ｋΩ
抵抗器Ｒ１２，Ｒ１４，Ｒ１５：５．１ｋΩ
【００４５】
この場合、直流電圧供給装置１５７によって電圧制御端子ＣＯＮＴ１，ＣＯＮＴ２に＋３Ｖの制御電圧を印加すると、ＰＩＮダイオードＤ２〜Ｄ６にそれぞれ流れる直流消費電流の値は以下の通りとなり、トータルでは２．６ｍＡとなった。
ＰＩＮダイオードＤ３，Ｄ４：０．６６ｍＡ
ＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ５，Ｄ６：０．４３ｍＡ
【００４６】
これに対して、従来のアンテナ共用器の場合には、ＰＩＮダイオードＤ３，Ｄ４に０．６６ｍＡの直流消費電流を流そうとすると、ＰＩＮダイオードＤ２，Ｄ５，Ｄ６にも０．６６ｍＡの直流消費電流が流れてしまう。従って、トータルの直流消費電流が３．３ｍＡとなり、本発明に係るアンテナ共用器３１の直流消費電流より約０．７ｍＡ多かった。
【００４７】
図７は単一トーン感度抑圧の測定結果例を示すグラフである。このグラフは、送信波（ＣＤＭＡ変調波）の電力が２７ｄＢｍでかつ周波数８８７ＭＨｚ、妨害波（ＣＷ信号波）の周波数が８３２．９ＭＨｚのときのものである。点線１６０が歪み特性改善前のアンテナ共用器を表し、実線１６１が歪み特性改善後の本発明に係るアンテナ共用器を表し、実線１６２が歪み特性改善後の従来のアンテナ共用器を表している。図７から、本発明に係るアンテナ共用器は、少ない直流消費電流で、従来のアンテナ共用器と略同じ程度の歪み特性改善効果（約７ｄＢｍ改善）が得られていることがわかる。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、周波数可変共振回路毎に、ＰＩＮダイオードを制御するための直流電圧が抵抗器のみを介してＰＩＮダイオードに印加するように構成されているので、抵抗器の抵抗値を適当に設定することにより、周波数可変共振回路毎に適切な直流消費電流を設定することができる。しかも、部品点数が減少し、小型化、低コストを図ることができる。
【００４９】
さらに、高周波信号の歪みの原因となるＰＩＮダイオードのみに、選択的に大きな直流消費電流を流すことができる。通常、高周波信号の歪みの原因となるＰＩＮダイオードは、共用端子に最も近い周波数可変共振回路のＰＩＮダイオードである。従って、共用端子に最も近い周波数可変共振回路の直流消費電流が０．６ｍＡ以上になるように、抵抗器の抵抗値を設定することにより、効率良くかつ確実に高周波信号の歪みが抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアンテナ共用器の一実施形態の実装構造を示す平面図。
【図２】図１に示したアンテナ共用器の電気回路図。
【図３】図１に示したアンテナ共用器に使用される共振器の一例を示す斜視図。
【図４】図３に示した共振器の断面図。
【図５】本発明に係る通信装置の一実施形態を示す回路図。
【図６】単一トーン感度抑圧測定回路の一例を示す回路図。
【図７】単一トーン感度抑圧測定結果を示すグラフ。
【図８】従来のアンテナ共用器の一例を示す電気回路図。
【符号の説明】
３１…アンテナ共用器
２〜６…共振器
２５…送信側回路
２６…受信側回路
Ｄ２〜Ｄ６…ＰＩＮダイオード
Ｃ３，Ｃ４，Ｃ７〜Ｃ９…周波数可変用コンデンサ
Ｒ１１〜Ｒ１５…制御電圧供給用抵抗器
Ｔｘ…送信用端子
Ｒｘ…受信用端子
ＡＮＴ…アンテナ用端子
ＣＯＮＴ１，ＣＯＮＴ２…電圧制御端子
１２０…携帯電話
１２３…デュプレクサ
Claims (4)
- 共用端子と第１の個別端子との間に接続された少なくとも二つ以上の周波数可変共振回路を備えた第１の周波数可変フィルタと、
前記共用端子と第２の個別端子との間に接続された少なくとも二つ以上の周波数可変共振回路を備えた第２の周波数可変フィルタとを備え、
前記周波数可変共振回路の各々が、一端が接地された共振器の他端にコンデンサを介してＰＩＮダイオードの一端が電気的に接続され、前記ＰＩＮダイオードと前記コンデンサの接続点に抵抗器が接続され、他端が接地された前記ＰＩＮダイオードを制御するための直流電圧が、前記抵抗器のみを介して前記コンデンサと前記ＰＩＮダイオードの接続点に印加される構成であり、
前記第１の周波数可変フィルタの前記共用端子に最も近い周波数可変共振回路の直流消費電流および前記第２の周波数可変フィルタの前記共用端子に最も近い周波数可変共振回路の直流消費電流が、残りの周波数可変共振回路のそれぞれの直流消費電流より多くなるように、前記抵抗器の抵抗値を設定したこと、
を特徴とするアンテナ共用器。 - 前記共用端子に最も近い周波数可変共振回路の直流消費電流が０．６ｍＡ以上になるように、前記抵抗器の抵抗値を設定したことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ共用器。
- 前記第１の周波数可変フィルタの周波数可変共振回路の直流消費電流が、前記第２の周波数可変フィルタの周波数可変共振回路の直流消費電流と異なるように、前記抵抗器の抵抗値を設定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ共用器。
- 請求項１〜請求項３に記載のアンテナ共用器の少なくともいずれか一つを備えたことを特徴とする通信装置。
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