JP3724450B2 - 無線通信用高周波回路およびそれを備えた通信機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波の送受信を行うための無線通信用高周波回路およびそれを備えた通信機に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
図７には通信機に設けられる無線通信用高周波回路の一構成例がブロック図により制御回路（ベースバンド回路）と共に示されている。この無線通信用高周波回路３０は、受信用のアンテナ３１と、送信用のアンテナ３２と、復調回路３３と、変調回路３４とを有して構成されており、当該無線通信用高周波回路３０は、制御回路３５に接続されている。
【０００３】
復調回路３３は、受信用のアンテナ３１が受信した電波を検波して信号波を取り出し、この取り出した信号波を制御回路３５に出力する。また、変調回路３４は、制御回路３５から供給された送信用の信号（信号波）を搬送波に乗せて送信用のアンテナ３２に出力する。送信用のアンテナ３２はその変調波を無線送信する。
【０００４】
このような回路構成を持つ無線通信用高周波回路の具体的な構成例が図８に示されている。この高周波回路は、特開平8-116289号公報に記載されているものである。図８において、符号１０１は受信用アンテナを示し、符号１０２は送信用アンテナを示し、符号１０３ａは検波部を示し、符号１０４は変調器を示し、符号１０８ａは制御回路（ＣＰＵ）を示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す構成では、受信用のアンテナ３１と、送信用のアンテナ３２とが別々に設けられている。それら送信用や受信用のアンテナ３１，３２は復調回路３３や変調回路３４よりも大きい上に、相互干渉を防止するためにアンテナ３１，３２を少なくともλ／２（λは送受信電波の波長）程度の距離を離して配置する必要がある。具体的には、例えば、送受信の電波の周波数が２．４ＧHz帯である場合には、アンテナ３１，３２を６cm程度離間配置する必要がある。また、電波の周波数が５ＧHz帯である場合には、アンテナ３１，３２を３cm程度離間配置する必要がある。このアンテナ３１，３２の離間配置のために、無線通信用高周波回路３０の小型化が難しいという問題がある。
【０００６】
そこで、図９に示すように、送受信兼用のアンテナ３６を設け、このアンテナ３６に送受信切り換え用のスイッチ３７を介して復調回路３３と変調回路３４を共に接続させる場合がある。この場合には、アンテナの設置数が削減されるので、無線通信用高周波回路３０の小型化を図ることができる。しかしながら、スイッチ３７としてＳＰＤＴ（Single Pole Double（Dual） Throw）スイッチ回路が設けられ、そのＳＰＤＴスイッチ回路は構成が複雑であることから、回路構成が煩雑化するという問題がある。また、そのスイッチ３７での挿入損失は無視できないものであり、損失増加が問題となる。
【０００７】
図１０には、その図９に示す高周波回路の構成を持つ具体例が示されている。この高周波回路は、特開平9-298484号公報に記載されているものである。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、回路構成の簡略化や小型化が簡単で低損失な無線通信用高周波回路およびそれを備えた通信機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、電波の送受信を行うアンテナと、アンテナにより受信された受信電波を検波して信号波を取り出す復調回路と、信号供給部から供給された信号波を搬送波に乗せる変調回路とを有する無線通信用高周波回路において、アンテナと、変調回路と、復調回路とが順に直列に配列接続され、その変調回路と復調回路との間には、受信時にスイッチオンしてアンテナから受信信号を復調回路に導通させ送信時にはスイッチオフして復調回路を変調回路から切り離すＳＰＳＴ（Single Pole Single Throw）スイッチ回路が直列に介設されており、このＳＰＳＴスイッチ回路はＦＥＴを有して構成されていることを特徴としている。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明の構成を備え、復調回路は、振幅変調されている受信電波を復調するＡＭ検波回路と、振幅偏移変調（ＡＳＫ（Amplitude shift Keying））されている受信電波を復調するＡＳＫ検波回路とのうちの何れか一方であることを特徴としている。
【００１１】
第３の発明は、第１又は第２の発明の構成を備え、復調回路は、ゼロバイアス検波用ショットキーバリアダイオードを有して構成されていることを特徴としている。
【００１２】
第４の発明は、第１〜第３の発明の何れか１つの発明の構成を備え、変調回路は、ＦＥＴを有して構成されていることを特徴としている。
【００１３】
第５の発明は、第１〜第４の発明の何れか１つの発明の構成を備え、変調回路は、アンテナの受信信号を信号波に応じて位相変調して反射送信させる反射変調回路であることを特徴としている。
【００１４】
第６の発明は、第１〜第５の発明の何れか１つの発明の構成を備え、変調回路は、２相位相変調タイプの変調回路であることを特徴としている。
【００１５】
第７の発明は、第１〜第６の発明の何れか１つの発明の構成を備え、ＳＰＳＴスイッチ回路と変調回路の少なくとも一方には、変調回路による変調波の振幅調整用の抵抗体が並列に接続されていることを特徴としている。
【００１６】
第８の発明は、第１〜第７の発明の何れか１つの発明の構成を備え、変調回路には、位相調整部が設けられていることを特徴としている。
【００１７】
第９の発明は、第１〜第８の発明の何れか１つの発明の構成を備え、アンテナはマイクロストリップパッチアンテナと成し、このマイクロストリップパッチアンテナと、変調回路と、ＳＰＳＴスイッチ回路と、復調回路とは、共通の誘電体基板に形成される構成と成し、その誘電体基板の比誘電率は１０以上であることを特徴としている。
【００１８】
第１０の発明は通信機に関するものであり、第１〜第９の発明の何れか１つの発明の無線通信用高周波回路が設けられていることを特徴としている。
【００１９】
第１１の発明は、第１０の発明の構成を備え、質問器から放射された電波を受け当該受信電波に信号波を乗せ質問器に向けて反射送信する応答器であることを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１には本発明に係る無線通信用高周波回路の一実施形態例が制御回路と共にブロック構成図により示され、図２にはこの実施形態例の無線通信用高周波回路を組み込んだ通信機の主要な回路構成の一例がブロック構成図により示されている。
【００２２】
この実施形態例の無線通信用高周波回路１が組み込まれる通信機２は、無線通信用高周波回路１に加えて、制御回路（ベースバンドＩＣ）３と、電源回路４と、制御回路３にクロック信号を加えるクロック回路５とを有して構成されている。通信機２は、例えば移動体である質問器６と対を成して使用される応答器であり、質問器６から放射された電波を受け当該受信電波に信号波を乗せて質問器６に向けて反射送信する構成を有するものである。
【００２３】
この実施形態例の無線通信用高周波回路１は、アンテナ１０と、変調回路１１と、ＳＰＳＴスイッチ回路１２と、復調回路１３とを有して構成されている。
【００２４】
アンテナ１０は、電波の送受信を行う送受信兼用のアンテナである。変調回路１１は、信号供給部である制御回路３から送信データ入力部Ｐinを介して供給された信号波（送信データ）に応じてアンテナ１０の受信電波を位相変調して反射送信させる回路構成を有する。
【００２５】
復調回路１３は、アンテナ１０により受信された電波を検波して信号波を取り出し、この信号波を信号出力部Ｐoutを通して制御回路３に出力する構成を有する。この復調回路１３は、受信する電波の変調方式に応じた回路構成を有するものであり、例えば、ダイオード１個とコンデンサ、コイル等を用いた簡単な構成で、ＡＭ又はＡＳＫ（振幅偏移変調）検波を行うことができる。
【００２６】
ＳＰＳＴスイッチ回路１２は、制御回路３からスイッチング制御信号入力部Ｐconを通って加えられた制御信号に基づき、変調回路１１と復調回路１３間の信号導通のオン・オフを制御する回路である。この実施形態例では、ＳＰＳＴスイッチ回路１２はＦＥＴを有して構成されており、信号受信時にはスイッチオンし信号送信時にはスイッチオフするようにスイッチング動作が制御される。このＳＰＳＴスイッチ回路１２のスイッチング動作によって、信号受信時にはアンテナ１０の受信信号が復調回路１３に供給され、信号送信時には復調回路１３が変調回路１１から切り離されて、送信時に復調回路１３が変調回路１１に悪影響を与えることを防止している。
【００２７】
図３には無線通信用高周波回路１の具体的な構成例が示されている。図３において、アンテナ１０はマイクロストリップパッチアンテナであり、このマイクロストリップパッチアンテナを構成する放射電極１６は、変調回路１１や復調回路１３が形成される誘電体基板である回路基板１５に直接に形成されている。つまり、この実施形態例では、アンテナ１０と変調回路１１とＳＰＳＴスイッチ回路１２と復調回路１３は共通の回路基板１５に形成されている。また、この実施形態例では、その回路基板１５は、比誘電率が１０以上の誘電材料により構成されている。そのように比誘電率が高い誘電材料により回路基板１５を構成することにより、回路基板１５による波長短縮効果が高まるので、放射電極１６（アンテナ１０）の小型化を図ることができる。
【００２８】
なお、より一層のアンテナ１０の小型化を図るためには、例えば、比誘電率が２０以上の誘電材料によって回路基板１５を構成することが好ましい。例えば、回路基板１５の比誘電率が２０程度である場合には、５ＧHz帯の電波の送受信が可能なマイクロストリップパッチアンテナの放射電極１６は、約５mm角程度に小型化することができる。
【００２９】
変調回路１１は、ＦＥＴ１７と、スタブ電極１８と、バイアス抵抗体Ｒ11とを有して構成されている。
【００３０】
ＦＥＴ１７は、例えばＭＥＳ型の電界効果トランジスタ素子であり、図示の例では、ソース（Ｓ）側が放射電極１６に接続され、ドレイン（Ｄ）が直流阻止用のコンデンサＣ１を介して高周波的にグランドに接地されている。また、ゲート（Ｇ）はバイアス抵抗体Ｒ11を介して送信データ入力部Ｐinに接続されており、制御回路３から送信データ入力部Ｐinを通って送信データがＦＥＴ１７のゲートに加えられる。
【００３１】
ＦＥＴ１７は、ゲートに加えられる送信データに応じてスイッチオン・オフする構成と成している。変調回路１１は、図４（ａ）に示されるようにＦＥＴ１７がスイッチオンしているときも、図４（ｂ）に示されるようにＦＥＴ１７がスイッチオフしているときも、アンテナ１０により受信された信号を全反射し、かつ、ＦＥＴ１７のスイッチオン時の反射信号の位相と、ＦＥＴ１７のスイッチオフ時の反射信号の位相とが互いに１８０°異なる構成となっている。つまり、変調回路１１は、２相位相変調（ＢＰＳＫ）タイプの反射変調回路となっている。
【００３２】
しかし、理想的には、そのようにＦＥＴ１７のスイッチオンとオフの切り換えによって反射信号の位相を１８０°反転させることであるが、実際には、ＦＥＴ１７が持つインピーダンスによって反射信号の位相を１８０°反転させることができない場合がある。このことを考慮して、アンテナ１０とＦＥＴ１７との間の信号経路上に、位相調整部としてのスタブ電極１８が接続されている。このスタブ電極１８は分布定数線路であり、当該スタブ電極１８によってＦＥＴ１７のスイッチオン時とスイッチオフ時の反射信号の位相差を調整することができる。この実施形態例では、そのスタブ電極１８によって、ＦＥＴ１７のスイッチオンとオフの切り換えによって反射信号の位相が１８０°反転するように調整されている。
【００３３】
ＳＰＳＴスイッチ回路１２は、ＦＥＴ２０とバイアス抵抗体Ｒ12を有して構成されている。ＦＥＴ２０は、例えば、高周波特性に優れているＮチャネルＭＥＳ型の電界効果トランジスタ素子により構成されている。このＦＥＴ２０のドレイン（Ｄ）は変調回路１１に接続され、ソース（Ｓ）は直流阻止用のコンデンサＣ２を介して復調回路１３に接続されている。また、ゲート（Ｇ）はバイアス抵抗体Ｒ12を介してスイッチング制御信号入力部Ｐconに接続されている。このスイッチング制御信号入力部Ｐconを通って制御回路３からＦＥＴ２０のゲートにスイッチング動作を制御するための制御信号が加えられる。この制御信号に応じてＦＥＴ２０がスイッチオン・オフする。
【００３４】
なお、図３の例では、ＳＰＳＴスイッチ回路１２と復調回路１３の間には、バイアス抵抗体Ｒsを介してＦＥＴ基準電位決定信号入力部Ｐｓが接続されており、制御回路３からＦＥＴ基準電位決定信号入力部Ｐｓを通して、変調回路１１のＦＥＴ１７およびＳＰＳＴスイッチ回路１２のＦＥＴ２０におけるソース−ドレイン間のチャネルの直流電位を決定するための信号が入力する。
【００３５】
ＦＥＴ１７，２０は、ソース−ドレイン間のチャネルの直流電位と、ゲートの直流電位との相対的な関係によりソース−ドレイン間のチャネルがオン・オフするものである。この実施形態例では、ＦＥＴ基準電位決定信号入力部Ｐｓから加える直流電流と、スイッチング制御信号入力部Ｐconから加えるスイッチオン用電圧とスイッチオフ用電圧とのそれぞれの値は、ＦＥＴ１７，２０をスイッチング動作させることができる適宜な値に設定されている。
【００３６】
また、ＳＰＳＴスイッチ回路１２には抵抗体２２が並列に接続されている。この抵抗体２２は、変調回路１１による反射信号（変調波）の振幅変動を抑制するためのものである。つまり、変調回路１１の信号の反射係数は、ＦＥＴ１７のスイッチオン・オフの切り換えによって変化することがあり、この反射係数の変化に起因して反射信号の振幅が変動することがある。抵抗体２２は、そのような反射信号の振幅変動を抑制するためのものである。
【００３７】
この例では、抵抗体２２は、ＳＰＳＴスイッチ回路１２に並列的に設けられているので、受信時には、ＳＰＳＴスイッチ回路１２のスイッチオン動作によって、受信信号の殆どはＳＰＳＴスイッチ回路１２を流れ、抵抗体２２には殆ど流れない。このため、抵抗体２２に因る受信信号の損失を非常に小さく抑制することができる。
【００３８】
なお、振幅調整用の抵抗体２２は変調回路１１に並列的に設けてもよく、この場合にも、上記同様に、変調回路１１による反射信号の振幅変動を抑制することができる。
【００３９】
復調回路１３は、ダイオード２１と、復調出力用接地インダクタＬ13と、受信ＲＦ入力用接地コンデンサＣ13と、負荷抵抗体Ｒ13とを有して構成されている。
【００４０】
ダイオード２１は、非線形性を利用してアンテナ１０の受信信号から信号波を取り出す検波用のダイオードであり、ここでは、バイアスを加えなくとも効率良く検波できるゼロバイアス検波用ショットキーバリアダイオードにより構成されている。
【００４１】
以下に、図３に示す無線通信用高周波回路１の回路動作の一例を簡単に説明する。例えば、通信機２が質問器６との間で電波の送受信を行っていないとき（待ち受け期間）には、図５（ａ）に示すように、制御回路３から送信データ入力部Ｐinを通して変調回路１１のＦＥＴ１７のゲートに加えられるスイッチオフ用の信号によって、ＦＥＴ１７はスイッチオフの状態となっている。これにより、アンテナ１０側から変調回路１１を見たときに変調回路１１側は開放状態となり、変調回路１１は無視できる状態となる。
【００４２】
また、この待ち受け期間には、制御回路３からスイッチング制御信号入力部Ｐconを通してＳＰＳＴスイッチ回路１２のＦＥＴ２０のゲートに加えられるスイッチオン用の制御信号によって、ＦＥＴ２０はスイッチオンし、質問器６からの信号の受信に備えている。
【００４３】
このような状態で待機しているときに、アンテナ１０が質問器６からの電波を受信すると、その受信信号はアンテナ１０からＳＰＳＴスイッチ回路１２を介して復調回路１３に加えられる。そして、復調回路１３による検波動作によって受信信号から信号波が取り出され、この信号波が制御回路３に出力される。
【００４４】
制御回路３は復調回路１３から信号波を受け取ると、スイッチング制御信号入力部Ｐconを通してＳＰＳＴスイッチ回路１２のＦＥＴ２０にスイッチオフ用の制御信号を出力する。これにより、図５（ｂ）に示されるように、ＳＰＳＴスイッチ回路１２はスイッチオフする。
【００４５】
また、制御回路３は、送信データ入力部Ｐinを通して送信データ（例えば、個人の識別情報などのデータを送信するデジタル信号）を変調回路１１のＦＥＴ１７のゲートに加える。この送信データに応じて変調回路１１のＦＥＴ１７がスイッチオン・オフして、変調回路１１は、アンテナ１０により受信された信号をＢＰＳＫ変調し該変調波を質問器６に向けて反射送信させる。
【００４６】
この信号送信時に、仮に、ＳＰＳＴスイッチ回路１２がスイッチオンしていると仮定すると、アンテナ１０により受信された信号の一部が復調回路１３に流れ込んで損失が大となってしまう。これに対して、ここでは、送信時にはＳＰＳＴスイッチ回路１２がスイッチオフして復調回路１３が変調回路１１と切り離されるために、アンテナ１０の受信信号が復調回路１３に流れ込むことによる損失増加の問題を回避することができる。
【００４７】
この図３に示す回路構成では、信号受信時には、ＦＥＴ１７のスイッチオフ動作によってアンテナ１０の受信信号に対して変調回路１１を無視できる状態とすることができて、変調回路１１は、信号受信時の復調回路１３の回路動作に悪影響を与えない。かつ、信号送信時には、ＳＰＳＴスイッチ回路１２のスイッチオフ動作によって復調回路１３は変調回路１１から切り離されて、復調回路１３は、信号送信時の変調回路１１の回路動作に悪影響を与えない。このことから、送受信の切り換え部分に通常用いられるサーキュレータやダイプレクサ、又はＳＰＤＴスイッチ回路等の信号分岐手段を設けなくともよく、回路構成を簡略化することができる。
【００４８】
なお、この発明はこの実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、図３の回路例では、ＳＰＳＴスイッチ回路１２は、ＦＥＴ２０のソース−ドレインのチャネルのオン・オフに応じて、変調回路１１と復調回路１３間の信号導通のオン・オフを制御する構成であったが、ＳＰＳＴスイッチ回路１２の構成はその回路構成に限定されるものではない。例えば、図６に示されるような構成を採用してもよい。この図６の場合には、ＳＰＳＴスイッチ回路１２は、ＦＥＴ２０とバイアス抵抗体Ｒ12とコンデンサＣ12とインダクタＬ12とを有して構成されている。コンデンサＣ12は変調回路１１と復調回路１３間を接続する信号経路上に介設されており、このコンデンサＣ12の一端側にＦＥＴ２０のドレイン側が接続され、コンデンサＣ12の他端側にはインダクタＬ12の一端側が接続されている。インダクタＬ12の他端側はＦＥＴ２０のソース側に接続されている。また、ＦＥＴ２０のゲートは、バイアス抵抗体Ｒ12を介してスイッチング制御信号入力部Ｐconに接続されている。
【００４９】
この図６のＳＰＳＴスイッチ回路１２では、制御回路３からスイッチング制御信号入力部Ｐconを介してＦＥＴ２０のゲートに加えられる制御信号に基づいてＦＥＴ２０のソース−ドレインのチャネルがオンすると、コンデンサＣ12とインダクタＬ12の並列共振が生じて、ＳＰＳＴスイッチ回路１２全体としては、スイッチオフした状態となる。
【００５０】
反対に、ＦＥＴ２０のソース−ドレインのチャネルがオフすると、変調回路１１側と復調回路１３側とはコンデンサＣ12を介して導通した状態となり、ＳＰＳＴスイッチ回路１２全体としては、スイッチオンした状態となる。
【００５１】
ＳＰＳＴスイッチ回路１２として、この図６に示すような回路構成を採用してもよいし、また、ＦＥＴを２個以上用いてＳＰＳＴスイッチ回路１２を構成してもよいし、さらに、ＦＥＴ以外のダイポーラトランジスタ素子やＰＩＮダイオードや可変容量ダイオードなどのスイッチング動作が可能な素子をＦＥＴに代えて設けてもよい。
【００５２】
また、変調回路１１に関しても同様であり、変調回路１１は図３に示す回路構成以外の構成を採用してもよい。例えば、図６に示されるような構成を採用してもよい。この場合には、前述した図６のＳＰＳＴスイッチ回路１２と同様に、ＦＥＴ１７とコンデンサＣ11とインダクタＬ11により、変調用のスイッチング動作が行われる。また、前記ＳＰＳＴスイッチ回路１２と同様に、変調回路１１のスイッチングを行う回路部として、ＦＥＴを２個以上用いた回路部を形成してもよいし、ＦＥＴ１７に代えて、スイッチング動作が可能な素子（例えばバイポーラトランジスタ素子やＰＩＮダイオードや可変容量ダイオードなど）を設けてもよい。
【００５３】
さらに、図３の例では、ＦＥＴ１７のドレインは高周波的に接地されていたが、ドレインを開放端の線路に接続してもよい。このような場合には、例えば、図６に示されるように、その開放端の線路として位相調整用のスタブ電極１８を設けてもよい。この場合、変調回路１１がＢＰＳＫ変調を行うためには、その開放端の線路であるスタブ電極１８の線路長と、変調回路１１がスイッチオン状態であるときの位相量との合計が、受信電波のλ／４波長とすることが好ましい。
【００５４】
さらに、図３では、位相調整部としてスタブ電極１８が設けられていたが、例えば、スタブ電極１８に代えて、位相調整部として、コンデンサなどの集中定数型の素子を設けてもよい。
【００５５】
さらに、図３では、復調回路１３の入力部には集中定数のインダクタＬ13を設けていたが、例えば、図６に示されるように、インダクタＬ13に代えて、線路２３により低周波の接地と入力インピーダンス整合を行う回路部を設けてもよい。このように復調回路１３に関しても、図３の構成に限定されず、他の回路構成を採用してよいものである。
【００５６】
さらに、この実施形態例では、アンテナ１０の放射電極１６は四角形状であったが、放射電極１６の形状は特に限定されるものではなく、様々な形状を採り得る。
【００５７】
さらに、この実施形態例では、アンテナ１０は、変調回路１１や復調回路１３が形成されている誘電体の基板に直接的に放射電極１６が形成されて構成されていたが、例えば、回路基板とは別の比誘電率が１０以上の誘電体基板（基体）に放射電極を形成してアンテナ１０を作製し、このアンテナ１０を回路基板に搭載する構成としてもよい。
【００５８】
さらに、この実施形態例では、アンテナ１０の放射電極１６が形成されている基板面と同一の基板面に変調回路１１や復調回路１３等の回路が形成されていたが、例えば、基板の表面に放射電極１６を形成し、基板の裏面側に変調回路１１や復調回路１３等の回路を形成する構成としてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
この発明によれば、送受信兼用のアンテナを設けるので、送信用アンテナと受信用アンテナを別個独立に設ける場合に比べて、無線通信用高周波回路およびそれを備えた通信機の大幅な小型化を図ることができる。
【００６０】
また、この発明では、アンテナと、通信機の制御回路と間の信号経路上に変調回路と復調回路を直列的に配列配置し、それら変調回路と復調回路の間にＳＰＳＴスイッチ回路を設ける構成とした。従来では、送受信兼用のアンテナが設けられる場合には、ＳＰＤＴスイッチ回路を設け、このＳＰＤＴスイッチ回路によって信号受信時には復調回路側に切り換え、信号送信時には変調回路側に切り換える構成としていたが、ＳＰＤＴスイッチ回路は、構成が複雑で小型化を妨げるものであった。
【００６１】
これに対して、この発明では、変調回路に、信号受信時の信号導通に関与しない構成を持たせることによって、信号受信時には復調回路を変調回路を介してアンテナに接続させ信号送信時には復調回路を変調回路から切り離すためのスイッチオン・オフを行うＳＰＳＴスイッチ回路を設けるだけで済むこととなる。そのＳＰＳＴスイッチ回路は構成が簡単で小型なものであることから、ＳＰＤＴスイッチ回路を設ける場合に比べて、無線通信用高周波回路およびそれを備えた通信機の回路構成の簡略化および小型化を図ることができる。
【００６２】
また、変調回路が反射変調回路である場合に、従来のようにＳＰＤＴスイッチ回路が設けられている構成である場合には、信号の送信時には、アンテナから変調回路に信号が供給されるときと、変調回路により反射されてアンテナに向かうときとの合計２回、信号はＳＰＤＴスイッチ回路を通ることとなる。この場合には、損失が発生するＳＰＤＴスイッチ回路を信号は２回も通ることになるので、ＳＰＤＴスイッチ回路による損失が非常に多くなる。
【００６３】
これに対して、この発明では、ＳＰＳＴスイッチ回路は変調回路の後段側に配置されているので、信号送信時に、アンテナから信号が変調回路に供給されるときと、変調回路により反射されアンテナに向かうときとの何れの場合にも、信号はスイッチ回路を通らない。このため、送信信号の損失を格段に低減することができて、高利得化を図ることができる。
【００６４】
また、変調回路とＳＰＳＴスイッチ回路と復調回路は、それぞれ、ＦＥＴやダイオード等の半導体素子により構成することが可能であり、そのように半導体素子を利用して回路を構成した場合には回路構成を簡単にすることができるので、回路の小型化を図ることが容易である。特に、変調回路と復調回路をそれぞれ同様なＦＥＴを利用して構成することによって、それら変調回路と復調回路を集積回路化（ＩＣ化）することが可能であり、ＩＣ化することによって、無線通信用高周波回路およびそれを備えた通信機のより一層の小型化および回路の簡素化を図ることができる。
【００６５】
さらに、復調回路をゼロバイアス検波用ショットキーダイオードを利用して構成し、かつ、変調回路とＳＰＳＴスイッチ回路をそれぞれＦＥＴを利用して構成することにより、信号の待ち受け時と受信時と送信時の何れかの場合にも直流電流を消費しない回路を構成することができる。この場合には、消費電力を非常に小さく抑制できるので、通信機が電池駆動タイプである場合には、電池の寿命を長くすることができる。
【００６６】
さらに、変調回路を反射変調回路とすることによって、この変調回路は、アンテナにより受信した高周波信号（ＲＦ信号）を送信用の搬送波として利用するので、無線通信用高周波回路に、送信用の搬送波を変調回路に供給するためのＲＦ回路を設けなくとも済む。これにより、より一層の回路の簡素化および小型化を図ることができる。
【００６７】
さらに、変調回路に位相調整部を設けることにより、変調回路による変調波の位相が制御できるので、良好なＢＰＳＫ変調を行うことができる。
【００６８】
さらに、ＳＰＳＴスイッチ回路又は変調回路に並列的に振幅調整用の抵抗体を設ける場合には、その振幅調整用の抵抗体によって、変調回路による変調波の振幅変動を抑制することができる。
【００６９】
変調回路や復調回路が形成されている誘電体基板にマイクロストリップパッチアンテナが共通に形成されており、その誘電体基板の比誘電率が１０以上であるものにあっては、誘電体基板の波長短縮効果が高まってアンテナの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無線通信用高周波回路の一実施形態例をブロック図により示す回路構成図である。
【図２】図１の無線通信用高周波回路を備えた通信機の主要な構成例を説明するためのブロック構成図である。
【図３】本発明に係る無線通信用高周波回路の一具体例を示す回路図である。
【図４】図３に示す変調回路の動作例を説明するための図である。
【図５】図３に示す無線通信用高周波回路の動作例を説明するための図である。
【図６】無線通信用高周波回路のその他の実施形態例を説明するための回路図である。
【図７】無線通信用高周波回路の従来例を説明するためのブロック構成図である。
【図８】特開平8-116289号公報に記載の無線通信用高周波回路の一つを示す回路図である。
【図９】無線通信用高周波回路のその他の従来例を説明するためのブロック構成図である。
【図１０】特開平9-298484号公報に記載の無線通信用高周波回路の一つを示す回路図である。
【符号の説明】
１ 無線通信用高周波回路
２ 通信機
３ 制御回路
６ 質問器
１０ アンテナ
１１ 変調回路
１２ ＳＰＳＴスイッチ回路
１３ 復調回路
１７，２０ ＦＥＴ
１８ スタブ電極
２１ 検波用ダイオード
２２ 振幅調整用抵抗体
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波の送受信を行うための無線通信用高周波回路およびそれを備えた通信機に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
図７には通信機に設けられる無線通信用高周波回路の一構成例がブロック図により制御回路（ベースバンド回路）と共に示されている。この無線通信用高周波回路３０は、受信用のアンテナ３１と、送信用のアンテナ３２と、復調回路３３と、変調回路３４とを有して構成されており、当該無線通信用高周波回路３０は、制御回路３５に接続されている。
【０００３】
復調回路３３は、受信用のアンテナ３１が受信した電波を検波して信号波を取り出し、この取り出した信号波を制御回路３５に出力する。また、変調回路３４は、制御回路３５から供給された送信用の信号（信号波）を搬送波に乗せて送信用のアンテナ３２に出力する。送信用のアンテナ３２はその変調波を無線送信する。
【０００４】
このような回路構成を持つ無線通信用高周波回路の具体的な構成例が図８に示されている。この高周波回路は、特開平8-116289号公報に記載されているものである。図８において、符号１０１は受信用アンテナを示し、符号１０２は送信用アンテナを示し、符号１０３ａは検波部を示し、符号１０４は変調器を示し、符号１０８ａは制御回路（ＣＰＵ）を示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す構成では、受信用のアンテナ３１と、送信用のアンテナ３２とが別々に設けられている。それら送信用や受信用のアンテナ３１，３２は復調回路３３や変調回路３４よりも大きい上に、相互干渉を防止するためにアンテナ３１，３２を少なくともλ／２（λは送受信電波の波長）程度の距離を離して配置する必要がある。具体的には、例えば、送受信の電波の周波数が２．４ＧHz帯である場合には、アンテナ３１，３２を６cm程度離間配置する必要がある。また、電波の周波数が５ＧHz帯である場合には、アンテナ３１，３２を３cm程度離間配置する必要がある。このアンテナ３１，３２の離間配置のために、無線通信用高周波回路３０の小型化が難しいという問題がある。
【０００６】
そこで、図９に示すように、送受信兼用のアンテナ３６を設け、このアンテナ３６に送受信切り換え用のスイッチ３７を介して復調回路３３と変調回路３４を共に接続させる場合がある。この場合には、アンテナの設置数が削減されるので、無線通信用高周波回路３０の小型化を図ることができる。しかしながら、スイッチ３７としてＳＰＤＴ（Single Pole Double（Dual） Throw）スイッチ回路が設けられ、そのＳＰＤＴスイッチ回路は構成が複雑であることから、回路構成が煩雑化するという問題がある。また、そのスイッチ３７での挿入損失は無視できないものであり、損失増加が問題となる。
【０００７】
図１０には、その図９に示す高周波回路の構成を持つ具体例が示されている。この高周波回路は、特開平9-298484号公報に記載されているものである。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、回路構成の簡略化や小型化が簡単で低損失な無線通信用高周波回路およびそれを備えた通信機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、電波の送受信を行うアンテナと、アンテナにより受信された受信電波を検波して信号波を取り出す復調回路と、信号供給部から供給された信号波を搬送波に乗せる変調回路とを有する無線通信用高周波回路において、アンテナと、変調回路と、復調回路とが順に直列に配列接続され、その変調回路と復調回路との間には、受信時にスイッチオンしてアンテナから受信信号を復調回路に導通させ送信時にはスイッチオフして復調回路を変調回路から切り離すＳＰＳＴ（Single Pole Single Throw）スイッチ回路が直列に介設されており、このＳＰＳＴスイッチ回路はＦＥＴを有して構成されていることを特徴としている。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明の構成を備え、復調回路は、振幅変調されている受信電波を復調するＡＭ検波回路と、振幅偏移変調（ＡＳＫ（Amplitude shift Keying））されている受信電波を復調するＡＳＫ検波回路とのうちの何れか一方であることを特徴としている。
【００１１】
第３の発明は、第１又は第２の発明の構成を備え、復調回路は、ゼロバイアス検波用ショットキーバリアダイオードを有して構成されていることを特徴としている。
【００１２】
第４の発明は、第１〜第３の発明の何れか１つの発明の構成を備え、変調回路は、ＦＥＴを有して構成されていることを特徴としている。
【００１３】
第５の発明は、第１〜第４の発明の何れか１つの発明の構成を備え、変調回路は、アンテナの受信信号を信号波に応じて位相変調して反射送信させる反射変調回路であることを特徴としている。
【００１４】
第６の発明は、第１〜第５の発明の何れか１つの発明の構成を備え、変調回路は、２相位相変調タイプの変調回路であることを特徴としている。
【００１５】
第７の発明は、第１〜第６の発明の何れか１つの発明の構成を備え、ＳＰＳＴスイッチ回路と変調回路の少なくとも一方には、変調回路による変調波の振幅調整用の抵抗体が並列に接続されていることを特徴としている。
【００１６】
第８の発明は、第１〜第７の発明の何れか１つの発明の構成を備え、変調回路には、位相調整部が設けられていることを特徴としている。
【００１７】
第９の発明は、第１〜第８の発明の何れか１つの発明の構成を備え、アンテナはマイクロストリップパッチアンテナと成し、このマイクロストリップパッチアンテナと、変調回路と、ＳＰＳＴスイッチ回路と、復調回路とは、共通の誘電体基板に形成される構成と成し、その誘電体基板の比誘電率は１０以上であることを特徴としている。
【００１８】
第１０の発明は通信機に関するものであり、第１〜第９の発明の何れか１つの発明の無線通信用高周波回路が設けられていることを特徴としている。
【００１９】
第１１の発明は、第１０の発明の構成を備え、質問器から放射された電波を受け当該受信電波に信号波を乗せ質問器に向けて反射送信する応答器であることを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１には本発明に係る無線通信用高周波回路の一実施形態例が制御回路と共にブロック構成図により示され、図２にはこの実施形態例の無線通信用高周波回路を組み込んだ通信機の主要な回路構成の一例がブロック構成図により示されている。
【００２２】
この実施形態例の無線通信用高周波回路１が組み込まれる通信機２は、無線通信用高周波回路１に加えて、制御回路（ベースバンドＩＣ）３と、電源回路４と、制御回路３にクロック信号を加えるクロック回路５とを有して構成されている。通信機２は、例えば移動体である質問器６と対を成して使用される応答器であり、質問器６から放射された電波を受け当該受信電波に信号波を乗せて質問器６に向けて反射送信する構成を有するものである。
【００２３】
この実施形態例の無線通信用高周波回路１は、アンテナ１０と、変調回路１１と、ＳＰＳＴスイッチ回路１２と、復調回路１３とを有して構成されている。
【００２４】
アンテナ１０は、電波の送受信を行う送受信兼用のアンテナである。変調回路１１は、信号供給部である制御回路３から送信データ入力部Ｐinを介して供給された信号波（送信データ）に応じてアンテナ１０の受信電波を位相変調して反射送信させる回路構成を有する。
【００２５】
復調回路１３は、アンテナ１０により受信された電波を検波して信号波を取り出し、この信号波を信号出力部Ｐoutを通して制御回路３に出力する構成を有する。この復調回路１３は、受信する電波の変調方式に応じた回路構成を有するものであり、例えば、ダイオード１個とコンデンサ、コイル等を用いた簡単な構成で、ＡＭ又はＡＳＫ（振幅偏移変調）検波を行うことができる。
【００２６】
ＳＰＳＴスイッチ回路１２は、制御回路３からスイッチング制御信号入力部Ｐconを通って加えられた制御信号に基づき、変調回路１１と復調回路１３間の信号導通のオン・オフを制御する回路である。この実施形態例では、ＳＰＳＴスイッチ回路１２はＦＥＴを有して構成されており、信号受信時にはスイッチオンし信号送信時にはスイッチオフするようにスイッチング動作が制御される。このＳＰＳＴスイッチ回路１２のスイッチング動作によって、信号受信時にはアンテナ１０の受信信号が復調回路１３に供給され、信号送信時には復調回路１３が変調回路１１から切り離されて、送信時に復調回路１３が変調回路１１に悪影響を与えることを防止している。
【００２７】
図３には無線通信用高周波回路１の具体的な構成例が示されている。図３において、アンテナ１０はマイクロストリップパッチアンテナであり、このマイクロストリップパッチアンテナを構成する放射電極１６は、変調回路１１や復調回路１３が形成される誘電体基板である回路基板１５に直接に形成されている。つまり、この実施形態例では、アンテナ１０と変調回路１１とＳＰＳＴスイッチ回路１２と復調回路１３は共通の回路基板１５に形成されている。また、この実施形態例では、その回路基板１５は、比誘電率が１０以上の誘電材料により構成されている。そのように比誘電率が高い誘電材料により回路基板１５を構成することにより、回路基板１５による波長短縮効果が高まるので、放射電極１６（アンテナ１０）の小型化を図ることができる。
【００２８】
なお、より一層のアンテナ１０の小型化を図るためには、例えば、比誘電率が２０以上の誘電材料によって回路基板１５を構成することが好ましい。例えば、回路基板１５の比誘電率が２０程度である場合には、５ＧHz帯の電波の送受信が可能なマイクロストリップパッチアンテナの放射電極１６は、約５mm角程度に小型化することができる。
【００２９】
変調回路１１は、ＦＥＴ１７と、スタブ電極１８と、バイアス抵抗体Ｒ11とを有して構成されている。
【００３０】
ＦＥＴ１７は、例えばＭＥＳ型の電界効果トランジスタ素子であり、図示の例では、ソース（Ｓ）側が放射電極１６に接続され、ドレイン（Ｄ）が直流阻止用のコンデンサＣ１を介して高周波的にグランドに接地されている。また、ゲート（Ｇ）はバイアス抵抗体Ｒ11を介して送信データ入力部Ｐinに接続されており、制御回路３から送信データ入力部Ｐinを通って送信データがＦＥＴ１７のゲートに加えられる。
【００３１】
ＦＥＴ１７は、ゲートに加えられる送信データに応じてスイッチオン・オフする構成と成している。変調回路１１は、図４（ａ）に示されるようにＦＥＴ１７がスイッチオンしているときも、図４（ｂ）に示されるようにＦＥＴ１７がスイッチオフしているときも、アンテナ１０により受信された信号を全反射し、かつ、ＦＥＴ１７のスイッチオン時の反射信号の位相と、ＦＥＴ１７のスイッチオフ時の反射信号の位相とが互いに１８０°異なる構成となっている。つまり、変調回路１１は、２相位相変調（ＢＰＳＫ）タイプの反射変調回路となっている。
【００３２】
しかし、理想的には、そのようにＦＥＴ１７のスイッチオンとオフの切り換えによって反射信号の位相を１８０°反転させることであるが、実際には、ＦＥＴ１７が持つインピーダンスによって反射信号の位相を１８０°反転させることができない場合がある。このことを考慮して、アンテナ１０とＦＥＴ１７との間の信号経路上に、位相調整部としてのスタブ電極１８が接続されている。このスタブ電極１８は分布定数線路であり、当該スタブ電極１８によってＦＥＴ１７のスイッチオン時とスイッチオフ時の反射信号の位相差を調整することができる。この実施形態例では、そのスタブ電極１８によって、ＦＥＴ１７のスイッチオンとオフの切り換えによって反射信号の位相が１８０°反転するように調整されている。
【００３３】
ＳＰＳＴスイッチ回路１２は、ＦＥＴ２０とバイアス抵抗体Ｒ12を有して構成されている。ＦＥＴ２０は、例えば、高周波特性に優れているＮチャネルＭＥＳ型の電界効果トランジスタ素子により構成されている。このＦＥＴ２０のドレイン（Ｄ）は変調回路１１に接続され、ソース（Ｓ）は直流阻止用のコンデンサＣ２を介して復調回路１３に接続されている。また、ゲート（Ｇ）はバイアス抵抗体Ｒ12を介してスイッチング制御信号入力部Ｐconに接続されている。このスイッチング制御信号入力部Ｐconを通って制御回路３からＦＥＴ２０のゲートにスイッチング動作を制御するための制御信号が加えられる。この制御信号に応じてＦＥＴ２０がスイッチオン・オフする。
【００３４】
なお、図３の例では、ＳＰＳＴスイッチ回路１２と復調回路１３の間には、バイアス抵抗体Ｒsを介してＦＥＴ基準電位決定信号入力部Ｐｓが接続されており、制御回路３からＦＥＴ基準電位決定信号入力部Ｐｓを通して、変調回路１１のＦＥＴ１７およびＳＰＳＴスイッチ回路１２のＦＥＴ２０におけるソース−ドレイン間のチャネルの直流電位を決定するための信号が入力する。
【００３５】
ＦＥＴ１７，２０は、ソース−ドレイン間のチャネルの直流電位と、ゲートの直流電位との相対的な関係によりソース−ドレイン間のチャネルがオン・オフするものである。この実施形態例では、ＦＥＴ基準電位決定信号入力部Ｐｓから加える直流電流と、スイッチング制御信号入力部Ｐconから加えるスイッチオン用電圧とスイッチオフ用電圧とのそれぞれの値は、ＦＥＴ１７，２０をスイッチング動作させることができる適宜な値に設定されている。
【００３６】
また、ＳＰＳＴスイッチ回路１２には抵抗体２２が並列に接続されている。この抵抗体２２は、変調回路１１による反射信号（変調波）の振幅変動を抑制するためのものである。つまり、変調回路１１の信号の反射係数は、ＦＥＴ１７のスイッチオン・オフの切り換えによって変化することがあり、この反射係数の変化に起因して反射信号の振幅が変動することがある。抵抗体２２は、そのような反射信号の振幅変動を抑制するためのものである。
【００３７】
この例では、抵抗体２２は、ＳＰＳＴスイッチ回路１２に並列的に設けられているので、受信時には、ＳＰＳＴスイッチ回路１２のスイッチオン動作によって、受信信号の殆どはＳＰＳＴスイッチ回路１２を流れ、抵抗体２２には殆ど流れない。このため、抵抗体２２に因る受信信号の損失を非常に小さく抑制することができる。
【００３８】
なお、振幅調整用の抵抗体２２は変調回路１１に並列的に設けてもよく、この場合にも、上記同様に、変調回路１１による反射信号の振幅変動を抑制することができる。
【００３９】
復調回路１３は、ダイオード２１と、復調出力用接地インダクタＬ13と、受信ＲＦ入力用接地コンデンサＣ13と、負荷抵抗体Ｒ13とを有して構成されている。
【００４０】
ダイオード２１は、非線形性を利用してアンテナ１０の受信信号から信号波を取り出す検波用のダイオードであり、ここでは、バイアスを加えなくとも効率良く検波できるゼロバイアス検波用ショットキーバリアダイオードにより構成されている。
【００４１】
以下に、図３に示す無線通信用高周波回路１の回路動作の一例を簡単に説明する。例えば、通信機２が質問器６との間で電波の送受信を行っていないとき（待ち受け期間）には、図５（ａ）に示すように、制御回路３から送信データ入力部Ｐinを通して変調回路１１のＦＥＴ１７のゲートに加えられるスイッチオフ用の信号によって、ＦＥＴ１７はスイッチオフの状態となっている。これにより、アンテナ１０側から変調回路１１を見たときに変調回路１１側は開放状態となり、変調回路１１は無視できる状態となる。
【００４２】
また、この待ち受け期間には、制御回路３からスイッチング制御信号入力部Ｐconを通してＳＰＳＴスイッチ回路１２のＦＥＴ２０のゲートに加えられるスイッチオン用の制御信号によって、ＦＥＴ２０はスイッチオンし、質問器６からの信号の受信に備えている。
【００４３】
このような状態で待機しているときに、アンテナ１０が質問器６からの電波を受信すると、その受信信号はアンテナ１０からＳＰＳＴスイッチ回路１２を介して復調回路１３に加えられる。そして、復調回路１３による検波動作によって受信信号から信号波が取り出され、この信号波が制御回路３に出力される。
【００４４】
制御回路３は復調回路１３から信号波を受け取ると、スイッチング制御信号入力部Ｐconを通してＳＰＳＴスイッチ回路１２のＦＥＴ２０にスイッチオフ用の制御信号を出力する。これにより、図５（ｂ）に示されるように、ＳＰＳＴスイッチ回路１２はスイッチオフする。
【００４５】
また、制御回路３は、送信データ入力部Ｐinを通して送信データ（例えば、個人の識別情報などのデータを送信するデジタル信号）を変調回路１１のＦＥＴ１７のゲートに加える。この送信データに応じて変調回路１１のＦＥＴ１７がスイッチオン・オフして、変調回路１１は、アンテナ１０により受信された信号をＢＰＳＫ変調し該変調波を質問器６に向けて反射送信させる。
【００４６】
この信号送信時に、仮に、ＳＰＳＴスイッチ回路１２がスイッチオンしていると仮定すると、アンテナ１０により受信された信号の一部が復調回路１３に流れ込んで損失が大となってしまう。これに対して、ここでは、送信時にはＳＰＳＴスイッチ回路１２がスイッチオフして復調回路１３が変調回路１１と切り離されるために、アンテナ１０の受信信号が復調回路１３に流れ込むことによる損失増加の問題を回避することができる。
【００４７】
この図３に示す回路構成では、信号受信時には、ＦＥＴ１７のスイッチオフ動作によってアンテナ１０の受信信号に対して変調回路１１を無視できる状態とすることができて、変調回路１１は、信号受信時の復調回路１３の回路動作に悪影響を与えない。かつ、信号送信時には、ＳＰＳＴスイッチ回路１２のスイッチオフ動作によって復調回路１３は変調回路１１から切り離されて、復調回路１３は、信号送信時の変調回路１１の回路動作に悪影響を与えない。このことから、送受信の切り換え部分に通常用いられるサーキュレータやダイプレクサ、又はＳＰＤＴスイッチ回路等の信号分岐手段を設けなくともよく、回路構成を簡略化することができる。
【００４８】
なお、この発明はこの実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、図３の回路例では、ＳＰＳＴスイッチ回路１２は、ＦＥＴ２０のソース−ドレインのチャネルのオン・オフに応じて、変調回路１１と復調回路１３間の信号導通のオン・オフを制御する構成であったが、ＳＰＳＴスイッチ回路１２の構成はその回路構成に限定されるものではない。例えば、図６に示されるような構成を採用してもよい。この図６の場合には、ＳＰＳＴスイッチ回路１２は、ＦＥＴ２０とバイアス抵抗体Ｒ12とコンデンサＣ12とインダクタＬ12とを有して構成されている。コンデンサＣ12は変調回路１１と復調回路１３間を接続する信号経路上に介設されており、このコンデンサＣ12の一端側にＦＥＴ２０のドレイン側が接続され、コンデンサＣ12の他端側にはインダクタＬ12の一端側が接続されている。インダクタＬ12の他端側はＦＥＴ２０のソース側に接続されている。また、ＦＥＴ２０のゲートは、バイアス抵抗体Ｒ12を介してスイッチング制御信号入力部Ｐconに接続されている。
【００４９】
この図６のＳＰＳＴスイッチ回路１２では、制御回路３からスイッチング制御信号入力部Ｐconを介してＦＥＴ２０のゲートに加えられる制御信号に基づいてＦＥＴ２０のソース−ドレインのチャネルがオンすると、コンデンサＣ12とインダクタＬ12の並列共振が生じて、ＳＰＳＴスイッチ回路１２全体としては、スイッチオフした状態となる。
【００５０】
反対に、ＦＥＴ２０のソース−ドレインのチャネルがオフすると、変調回路１１側と復調回路１３側とはコンデンサＣ12を介して導通した状態となり、ＳＰＳＴスイッチ回路１２全体としては、スイッチオンした状態となる。
【００５１】
ＳＰＳＴスイッチ回路１２として、この図６に示すような回路構成を採用してもよいし、また、ＦＥＴを２個以上用いてＳＰＳＴスイッチ回路１２を構成してもよいし、さらに、ＦＥＴ以外のダイポーラトランジスタ素子やＰＩＮダイオードや可変容量ダイオードなどのスイッチング動作が可能な素子をＦＥＴに代えて設けてもよい。
【００５２】
また、変調回路１１に関しても同様であり、変調回路１１は図３に示す回路構成以外の構成を採用してもよい。例えば、図６に示されるような構成を採用してもよい。この場合には、前述した図６のＳＰＳＴスイッチ回路１２と同様に、ＦＥＴ１７とコンデンサＣ11とインダクタＬ11により、変調用のスイッチング動作が行われる。また、前記ＳＰＳＴスイッチ回路１２と同様に、変調回路１１のスイッチングを行う回路部として、ＦＥＴを２個以上用いた回路部を形成してもよいし、ＦＥＴ１７に代えて、スイッチング動作が可能な素子（例えばバイポーラトランジスタ素子やＰＩＮダイオードや可変容量ダイオードなど）を設けてもよい。
【００５３】
さらに、図３の例では、ＦＥＴ１７のドレインは高周波的に接地されていたが、ドレインを開放端の線路に接続してもよい。このような場合には、例えば、図６に示されるように、その開放端の線路として位相調整用のスタブ電極１８を設けてもよい。この場合、変調回路１１がＢＰＳＫ変調を行うためには、その開放端の線路であるスタブ電極１８の線路長と、変調回路１１がスイッチオン状態であるときの位相量との合計が、受信電波のλ／４波長とすることが好ましい。
【００５４】
さらに、図３では、位相調整部としてスタブ電極１８が設けられていたが、例えば、スタブ電極１８に代えて、位相調整部として、コンデンサなどの集中定数型の素子を設けてもよい。
【００５５】
さらに、図３では、復調回路１３の入力部には集中定数のインダクタＬ13を設けていたが、例えば、図６に示されるように、インダクタＬ13に代えて、線路２３により低周波の接地と入力インピーダンス整合を行う回路部を設けてもよい。このように復調回路１３に関しても、図３の構成に限定されず、他の回路構成を採用してよいものである。
【００５６】
さらに、この実施形態例では、アンテナ１０の放射電極１６は四角形状であったが、放射電極１６の形状は特に限定されるものではなく、様々な形状を採り得る。
【００５７】
さらに、この実施形態例では、アンテナ１０は、変調回路１１や復調回路１３が形成されている誘電体の基板に直接的に放射電極１６が形成されて構成されていたが、例えば、回路基板とは別の比誘電率が１０以上の誘電体基板（基体）に放射電極を形成してアンテナ１０を作製し、このアンテナ１０を回路基板に搭載する構成としてもよい。
【００５８】
さらに、この実施形態例では、アンテナ１０の放射電極１６が形成されている基板面と同一の基板面に変調回路１１や復調回路１３等の回路が形成されていたが、例えば、基板の表面に放射電極１６を形成し、基板の裏面側に変調回路１１や復調回路１３等の回路を形成する構成としてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
この発明によれば、送受信兼用のアンテナを設けるので、送信用アンテナと受信用アンテナを別個独立に設ける場合に比べて、無線通信用高周波回路およびそれを備えた通信機の大幅な小型化を図ることができる。
【００６０】
また、この発明では、アンテナと、通信機の制御回路と間の信号経路上に変調回路と復調回路を直列的に配列配置し、それら変調回路と復調回路の間にＳＰＳＴスイッチ回路を設ける構成とした。従来では、送受信兼用のアンテナが設けられる場合には、ＳＰＤＴスイッチ回路を設け、このＳＰＤＴスイッチ回路によって信号受信時には復調回路側に切り換え、信号送信時には変調回路側に切り換える構成としていたが、ＳＰＤＴスイッチ回路は、構成が複雑で小型化を妨げるものであった。
【００６１】
これに対して、この発明では、変調回路に、信号受信時の信号導通に関与しない構成を持たせることによって、信号受信時には復調回路を変調回路を介してアンテナに接続させ信号送信時には復調回路を変調回路から切り離すためのスイッチオン・オフを行うＳＰＳＴスイッチ回路を設けるだけで済むこととなる。そのＳＰＳＴスイッチ回路は構成が簡単で小型なものであることから、ＳＰＤＴスイッチ回路を設ける場合に比べて、無線通信用高周波回路およびそれを備えた通信機の回路構成の簡略化および小型化を図ることができる。
【００６２】
また、変調回路が反射変調回路である場合に、従来のようにＳＰＤＴスイッチ回路が設けられている構成である場合には、信号の送信時には、アンテナから変調回路に信号が供給されるときと、変調回路により反射されてアンテナに向かうときとの合計２回、信号はＳＰＤＴスイッチ回路を通ることとなる。この場合には、損失が発生するＳＰＤＴスイッチ回路を信号は２回も通ることになるので、ＳＰＤＴスイッチ回路による損失が非常に多くなる。
【００６３】
これに対して、この発明では、ＳＰＳＴスイッチ回路は変調回路の後段側に配置されているので、信号送信時に、アンテナから信号が変調回路に供給されるときと、変調回路により反射されアンテナに向かうときとの何れの場合にも、信号はスイッチ回路を通らない。このため、送信信号の損失を格段に低減することができて、高利得化を図ることができる。
【００６４】
また、変調回路とＳＰＳＴスイッチ回路と復調回路は、それぞれ、ＦＥＴやダイオード等の半導体素子により構成することが可能であり、そのように半導体素子を利用して回路を構成した場合には回路構成を簡単にすることができるので、回路の小型化を図ることが容易である。特に、変調回路と復調回路をそれぞれ同様なＦＥＴを利用して構成することによって、それら変調回路と復調回路を集積回路化（ＩＣ化）することが可能であり、ＩＣ化することによって、無線通信用高周波回路およびそれを備えた通信機のより一層の小型化および回路の簡素化を図ることができる。
【００６５】
さらに、復調回路をゼロバイアス検波用ショットキーダイオードを利用して構成し、かつ、変調回路とＳＰＳＴスイッチ回路をそれぞれＦＥＴを利用して構成することにより、信号の待ち受け時と受信時と送信時の何れかの場合にも直流電流を消費しない回路を構成することができる。この場合には、消費電力を非常に小さく抑制できるので、通信機が電池駆動タイプである場合には、電池の寿命を長くすることができる。
【００６６】
さらに、変調回路を反射変調回路とすることによって、この変調回路は、アンテナにより受信した高周波信号（ＲＦ信号）を送信用の搬送波として利用するので、無線通信用高周波回路に、送信用の搬送波を変調回路に供給するためのＲＦ回路を設けなくとも済む。これにより、より一層の回路の簡素化および小型化を図ることができる。
【００６７】
さらに、変調回路に位相調整部を設けることにより、変調回路による変調波の位相が制御できるので、良好なＢＰＳＫ変調を行うことができる。
【００６８】
さらに、ＳＰＳＴスイッチ回路又は変調回路に並列的に振幅調整用の抵抗体を設ける場合には、その振幅調整用の抵抗体によって、変調回路による変調波の振幅変動を抑制することができる。
【００６９】
変調回路や復調回路が形成されている誘電体基板にマイクロストリップパッチアンテナが共通に形成されており、その誘電体基板の比誘電率が１０以上であるものにあっては、誘電体基板の波長短縮効果が高まってアンテナの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無線通信用高周波回路の一実施形態例をブロック図により示す回路構成図である。
【図２】図１の無線通信用高周波回路を備えた通信機の主要な構成例を説明するためのブロック構成図である。
【図３】本発明に係る無線通信用高周波回路の一具体例を示す回路図である。
【図４】図３に示す変調回路の動作例を説明するための図である。
【図５】図３に示す無線通信用高周波回路の動作例を説明するための図である。
【図６】無線通信用高周波回路のその他の実施形態例を説明するための回路図である。
【図７】無線通信用高周波回路の従来例を説明するためのブロック構成図である。
【図８】特開平8-116289号公報に記載の無線通信用高周波回路の一つを示す回路図である。
【図９】無線通信用高周波回路のその他の従来例を説明するためのブロック構成図である。
【図１０】特開平9-298484号公報に記載の無線通信用高周波回路の一つを示す回路図である。
【符号の説明】
１ 無線通信用高周波回路
２ 通信機
３ 制御回路
６ 質問器
１０ アンテナ
１１ 変調回路
１２ ＳＰＳＴスイッチ回路
１３ 復調回路
１７，２０ ＦＥＴ
１８ スタブ電極
２１ 検波用ダイオード
２２ 振幅調整用抵抗体
Claims (11)
- 電波の送受信を行うアンテナと、アンテナにより受信された受信電波を検波して信号波を取り出す復調回路と、信号供給部から供給された信号波を搬送波に乗せる変調回路とを有する無線通信用高周波回路において、アンテナと、変調回路と、復調回路とが順に直列に配列接続され、その変調回路と復調回路との間には、受信時にスイッチオンしてアンテナから受信信号を復調回路に導通させ送信時にはスイッチオフして復調回路を変調回路から切り離すＳＰＳＴ（Single Pole Single Throw）スイッチ回路が直列に介設されており、このＳＰＳＴスイッチ回路はＦＥＴを有して構成されていることを特徴とする無線通信用高周波回路。
- 復調回路は、振幅変調されている受信電波を復調するＡＭ検波回路と、振幅偏移変調（ＡＳＫ（Amplitude shift Keying））されている受信電波を復調するＡＳＫ検波回路とのうちの何れか一方であることを特徴とする請求項１記載の無線通信用高周波回路。
- 復調回路は、ゼロバイアス検波用ショットキーバリアダイオードを有して構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無線通信用高周波回路。
- 変調回路は、ＦＥＴを有して構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の無線通信用高周波回路。
- 変調回路は、アンテナの受信信号を信号波に応じて位相変調して反射送信させる反射変調回路であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の無線通信用高周波回路。
- 変調回路は、２相位相変調タイプの変調回路であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の無線通信用高周波回路。
- ＳＰＳＴスイッチ回路と変調回路の少なくとも一方には、変調回路による変調波の振幅調整用の抵抗体が並列に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の無線通信用高周波回路。
- 変調回路には、位相調整部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の無線通信用高周波回路。
- アンテナはマイクロストリップパッチアンテナと成し、このマイクロストリップパッチアンテナと、変調回路と、ＳＰＳＴスイッチ回路と、復調回路とは、共通の誘電体基板に形成される構成と成し、その誘電体基板の比誘電率は１０以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１つに記載の無線通信用高周波回路。
- 請求項１乃至請求項９の何れか１つに記載の無線通信用高周波回路が設けられていることを特徴とする通信機。
- 質問器から放射された電波を受け当該受信電波に信号波を乗せ質問器に向けて反射送信する応答器であることを特徴とする請求項１０記載の通信機。
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