JP3995739B2 - 送受信スイッチ - Google Patents
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- H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
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- H04B1/44—Transmit/receive switching
- H04B1/48—Transmit/receive switching in circuits for connecting transmitter and receiver to a common transmission path, e.g. by energy of transmitter
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transceivers (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Transmitters (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動回路を介して送信分岐路及び受信分岐路に切り換えることができる送受信スイッチとこのスイッチを有する電力の送信及び受信のための回路とに関する。
【０００２】
本発明は、とりわけ通信システムにおいて、モノリシック集積化することができるフロント・エンドの製造のために利用される。
【０００３】
【従来の技術】
スイッチとして、これまでは、比較的良好なスイッチ特性のためにIII/V族半導体接合により製造されるＰＩＮダイオード又はＭＥＳＦＥＴが利用されていた。シリコン・ベース上のＰＩＮダイオードは同様に公知であるが、しかし、高い電流を必要とし、ＣＭＯＳプロセス又はＳｉＧｅプロセスでは集積化できない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえ、本発明の課題は、送信の場合に、電力増幅器とアンテナとの間の挿入損失が低く、受信分路と送信分路との間の絶縁度が高い送受信スイッチを提供することである。この送受信スイッチは、受信の場合には、アンテナと受信ミキサーとの間の挿入損失が低く、送信分岐路におけるインピーダンスが高くならなければならない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、スイッチは、並列振動回路を有する受信分路と直列又は並列振動回路を有する送信分路を有しており、振動回路は、それぞれヘテロバイポーラトランジスタを介して切り換えることができ、このヘテロバイポーラトランジスタは遮断状態と導通状態との間を切り換えるために制御信号を必要とせず、到来する送受信信号の電力に依存して接続路を導通又は遮断することによって解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、高い電力がヘテロバイポーラトランジスタをほぼ損失なしで通過するという利点を有する。このことによって、スイッチを送信状態から受信状態に切り換える必要がなくなる。なぜならば、信号をその電力に基づいて分割することができるからである。
【０００７】
更に有利な点は、シリコン・ベース上のヘテロバイポーラトランジスタを利用することによって、電力増幅器及びミキサー機能と共にスイッチ機能のモノリシック集積化をシリコン技術で実現することができる点である。
【０００８】
本発明の有利な実施態様又は改良実施例は、従属請求項から得られる。
【０００９】
【実施例】
本発明を、実施例に基づいて概略図を参照しながら説明する。
【００１０】
図１には、例えば無線送受信機（トランシーバー）のフロント・エンドのための受信分路１及び送信分路２の原理的な回路が図示されている。受信分路１は、アンテナに接続可能な第１の端子と、受信回路に接続可能な第２の端子との間に接続されており、インダクタンスＬＲとコンデンサＣＲとを有する並列振動回路３ならびにスイッチとしてヘテロバイポーラトランジスタＴＲを有している。
【００１１】
送信分路２は、アンテナに接続可能な第１の端子と、送信回路に接続可能な第３の端子との間に接続されており、インダクタンスＬＴとコンデンサＣＴとを有する直列振動回路４ならびにスイッチとしてヘテロバイポーラトランジスタＴＴを有している。送信の場合には、例えば１Ｗ（３０ｄＢｍ）の高い高周波電力が電力増幅器ＰＡから供給される。ヘテロバイポーラトランジスタは、この高い高周波電力によって導通接続される。なぜなら、高い高周波電力はこのトランジスタをほぼ損失なしで導通するからである。直列振動回路４は、導通接続されたトランジスタによって橋架される。この直列振動回路４のインピーダンスは、ＬＴによって決定される。それゆえ、ＬＴは、ＬＴ≫アンテナのインピーダンス/ωであり、全電力がアンテナＡＮＴに供給されるように設計されている。ＬＴは、例えば１３ｎＨである。
【００１２】
受信分路１では、ヘテロバイポーラトランジスタＴＲが、同様に導通接続される。すなわち、並列振動回路が作動し、送信電力はノイズの少ない前置増幅器ＬＮＡに供給されない。
【００１３】
受信の場合には、例えば１μＷより小さい低い高周波電力が、アンテナから供給される。電力増幅器ＰＡからは高周波電力は供給されない。
【００１４】
ヘテロバイポーラトランジスタＴＲ及びＴＴは低い電力のために遮断される。送信分路２において直列振動回路４が作用し、この直列振動回路４は所望の高いインピーダンスを持つにいたる。送信分路２にはほぼ受信電力が供給されない。受信分路１では、並列振動回路が作動しない。なぜなら、トランジスタＴＲが遮断されるからである。受信電力はＬＲを介してＬＮＡに、そしてさらにミキサーに供給される。ＬＲは、ＬＲ＜入力インピーダンスＬＮＡ/ω、例えば２５ｎＨであるように選択される。
【００１５】
図２には、送信分路のための別の実施例が図示されている。送信分路２は、インダクタンスＬＴとコンデンサＣＴとを有する並列振動回路５ならびにヘテロバイポーラトランジスタＴＴを有している。送信の場合には、高い電力が電力増幅器ＰＡから供給され、この高い電力はトランジスタＴＴをほぼ損失なしで通過し、アンテナＡＮＴに供給される。受信の場合には、トランジスタＴＴが、アンテナＡＮＴから供給される低い電力のために遮断される。高いインピーダンスＬＴが作用し、その結果受信電力は送信分路にはほぼ供給されない。
【００１６】
ヘテロバイポーラトランジスタは、シリコン及びゲルマニウムから製造される。有利には、Ｓｉ/ＳｉＧｅヘテロバイポーラトランジスタが利用される。このＳｉ/ＳｉＧｅヘテロバイポーラトランジスタは、例えば（１０ｄＢｍまでの）小さな高周波電力に対してはカットオフ・モードで例えば３０ｄＢの絶縁を有し、飽和した場合に１.５ｄＢより小さい減衰を有する。
【００１７】
スイッチはシリコン技術で製造でき、電力増幅器、ミキサーそしてノイズの少ない前置増幅器と共にシリコン・ベース上にモノリシック集積化することができる。この結果、無線送受信機用の、完全にモノリシック集積化されたフロント・エンドをシリコン技術で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】例えば無線送受信機のフロント・エンドのための受信分路及び送信分路の原理的な回路図である。
【図２】送信分路のための別の実施例の回路図である。
【符号の説明】
１ 受信分路
２ 送信分路
３ 並列振動回路
４ 直列振動回路
５ 並列振動回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動回路を介して送信分岐路及び受信分岐路に切り換えることができる送受信スイッチとこのスイッチを有する電力の送信及び受信のための回路とに関する。
【０００２】
本発明は、とりわけ通信システムにおいて、モノリシック集積化することができるフロント・エンドの製造のために利用される。
【０００３】
【従来の技術】
スイッチとして、これまでは、比較的良好なスイッチ特性のためにIII/V族半導体接合により製造されるＰＩＮダイオード又はＭＥＳＦＥＴが利用されていた。シリコン・ベース上のＰＩＮダイオードは同様に公知であるが、しかし、高い電流を必要とし、ＣＭＯＳプロセス又はＳｉＧｅプロセスでは集積化できない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえ、本発明の課題は、送信の場合に、電力増幅器とアンテナとの間の挿入損失が低く、受信分路と送信分路との間の絶縁度が高い送受信スイッチを提供することである。この送受信スイッチは、受信の場合には、アンテナと受信ミキサーとの間の挿入損失が低く、送信分岐路におけるインピーダンスが高くならなければならない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、スイッチは、並列振動回路を有する受信分路と直列又は並列振動回路を有する送信分路を有しており、振動回路は、それぞれヘテロバイポーラトランジスタを介して切り換えることができ、このヘテロバイポーラトランジスタは遮断状態と導通状態との間を切り換えるために制御信号を必要とせず、到来する送受信信号の電力に依存して接続路を導通又は遮断することによって解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、高い電力がヘテロバイポーラトランジスタをほぼ損失なしで通過するという利点を有する。このことによって、スイッチを送信状態から受信状態に切り換える必要がなくなる。なぜならば、信号をその電力に基づいて分割することができるからである。
【０００７】
更に有利な点は、シリコン・ベース上のヘテロバイポーラトランジスタを利用することによって、電力増幅器及びミキサー機能と共にスイッチ機能のモノリシック集積化をシリコン技術で実現することができる点である。
【０００８】
本発明の有利な実施態様又は改良実施例は、従属請求項から得られる。
【０００９】
【実施例】
本発明を、実施例に基づいて概略図を参照しながら説明する。
【００１０】
図１には、例えば無線送受信機（トランシーバー）のフロント・エンドのための受信分路１及び送信分路２の原理的な回路が図示されている。受信分路１は、アンテナに接続可能な第１の端子と、受信回路に接続可能な第２の端子との間に接続されており、インダクタンスＬＲとコンデンサＣＲとを有する並列振動回路３ならびにスイッチとしてヘテロバイポーラトランジスタＴＲを有している。
【００１１】
送信分路２は、アンテナに接続可能な第１の端子と、送信回路に接続可能な第３の端子との間に接続されており、インダクタンスＬＴとコンデンサＣＴとを有する直列振動回路４ならびにスイッチとしてヘテロバイポーラトランジスタＴＴを有している。送信の場合には、例えば１Ｗ（３０ｄＢｍ）の高い高周波電力が電力増幅器ＰＡから供給される。ヘテロバイポーラトランジスタは、この高い高周波電力によって導通接続される。なぜなら、高い高周波電力はこのトランジスタをほぼ損失なしで導通するからである。直列振動回路４は、導通接続されたトランジスタによって橋架される。この直列振動回路４のインピーダンスは、ＬＴによって決定される。それゆえ、ＬＴは、ＬＴ≫アンテナのインピーダンス/ωであり、全電力がアンテナＡＮＴに供給されるように設計されている。ＬＴは、例えば１３ｎＨである。
【００１２】
受信分路１では、ヘテロバイポーラトランジスタＴＲが、同様に導通接続される。すなわち、並列振動回路が作動し、送信電力はノイズの少ない前置増幅器ＬＮＡに供給されない。
【００１３】
受信の場合には、例えば１μＷより小さい低い高周波電力が、アンテナから供給される。電力増幅器ＰＡからは高周波電力は供給されない。
【００１４】
ヘテロバイポーラトランジスタＴＲ及びＴＴは低い電力のために遮断される。送信分路２において直列振動回路４が作用し、この直列振動回路４は所望の高いインピーダンスを持つにいたる。送信分路２にはほぼ受信電力が供給されない。受信分路１では、並列振動回路が作動しない。なぜなら、トランジスタＴＲが遮断されるからである。受信電力はＬＲを介してＬＮＡに、そしてさらにミキサーに供給される。ＬＲは、ＬＲ＜入力インピーダンスＬＮＡ/ω、例えば２５ｎＨであるように選択される。
【００１５】
図２には、送信分路のための別の実施例が図示されている。送信分路２は、インダクタンスＬＴとコンデンサＣＴとを有する並列振動回路５ならびにヘテロバイポーラトランジスタＴＴを有している。送信の場合には、高い電力が電力増幅器ＰＡから供給され、この高い電力はトランジスタＴＴをほぼ損失なしで通過し、アンテナＡＮＴに供給される。受信の場合には、トランジスタＴＴが、アンテナＡＮＴから供給される低い電力のために遮断される。高いインピーダンスＬＴが作用し、その結果受信電力は送信分路にはほぼ供給されない。
【００１６】
ヘテロバイポーラトランジスタは、シリコン及びゲルマニウムから製造される。有利には、Ｓｉ/ＳｉＧｅヘテロバイポーラトランジスタが利用される。このＳｉ/ＳｉＧｅヘテロバイポーラトランジスタは、例えば（１０ｄＢｍまでの）小さな高周波電力に対してはカットオフ・モードで例えば３０ｄＢの絶縁を有し、飽和した場合に１.５ｄＢより小さい減衰を有する。
【００１７】
スイッチはシリコン技術で製造でき、電力増幅器、ミキサーそしてノイズの少ない前置増幅器と共にシリコン・ベース上にモノリシック集積化することができる。この結果、無線送受信機用の、完全にモノリシック集積化されたフロント・エンドをシリコン技術で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】例えば無線送受信機のフロント・エンドのための受信分路及び送信分路の原理的な回路図である。
【図２】送信分路のための別の実施例の回路図である。
【符号の説明】
１ 受信分路
２ 送信分路
３ 並列振動回路
４ 直列振動回路
５ 並列振動回路
Claims (6)
- 振動回路を介して送信分岐路及び受信分岐路に切り換えることができる送受信スイッチにおいて、
アンテナに接続可能な第１の端子と、受信回路に接続可能な第２の端子と、送信回路に接続可能な第３の端子とを有し、
該第１の端子と該第２の端子との間に接続された並列共振回路を有する受信分路を備えており、
該第１の端子と第３の端子との間に接続され、アースと該第３の端子との間に接続された直列ＬＣ共振回路を有する送信分路を備えており、
該第１の端子および第３の端子のうち１つの端子に印加された信号に応答して、該並列共振回路および直列共振回路それぞれを切り換えるために、各共振回路ごとにヘテロバイポーラトランジスタが設けられており、
該受信分路に所属する該ヘテロバイポーラトランジスタは、該並列共振回路のキャパシタと直列接続されており、
該送信分路に所属するヘテロバイポーラトランジスタは、該直列ＬＣ共振回路のキャパシタＣと等しい値の別のキャパシタに直列接続されており、
該ヘテロバイポーラトランジスタと該別のキャパシタとから成る直列接続体は、該直列共振回路のインダクタンスに並列接続されていることを特徴とする、送受信スイッチ。 - 振動回路を介して送信分岐路及び受信分岐路に切り換えることができる送受信スイッチにおいて、
アンテナに接続可能な第１の端子と、受信回路に接続可能な第２の端子と、送信回路に接続可能な第３の端子とを有し、
該第１の端子と該第２の端子との間に接続された並列共振回路を有する受信分路を備えており、
該第１の端子と第３の端子との間に接続され、該第１の端子と該第３の端子との間に接続された並列共振回路を有する送信分路を備えており、
該第１の端子および第３の端子のうち１つの端子に印加された信号に応答して、各並列共振回路をスイッチオンおよびスイッチオフするために、各共振回路ごとにヘテロバイポーラトランジスタが設けられており、
該受信分路に所属する該ヘテロバイポーラトランジスタは、該並列共振回路のキャパシタと直列接続されており、
該送信分路に所属する該ヘテロバイポーラトランジスタは、該送信分路の並列共振回路に並列接続されていることを特徴とする、送受信スイッチ。 - ヘテロバイポーラトランジスタは、シリコン及びゲルマニウムから構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の送受信スイッチ。
- スイッチは、シリコン技術によって製造することができ、フロント・エンドにモノリシック技術によって集積化することができることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の送受信スイッチ。
- 請求項１から４までのうち１項記載のスイッチを有する送信用回路において、
高い高周波電力が電力増幅器ＰＡにおいて発生させられ、スイッチの送信分路に供給され、
該送信分路のヘテロバイポーラトランジスタＴＬは、前記高い電力によって導通し、
直列振動回路又は並列振動回路のインピーダンスは、ＬＴによって決定され、
前記インピーダンスは、ほぼ全電力をアンテナＡＮＴに供給するように設計されており、
同時に受信分路において、ヘテロバイポーラトランジスタＴＲは高い電力によって導通し、並列振動回路が閉成し、
送信電力は、受信機のノイズの少ない前置増幅器ＬＮＡにほぼ供給されないことを特徴とする送信用回路。 - 請求項１から４までのうち１項記載のスイッチを有する受信用回路において、
低い低周波電力が、アンテナからスイッチに供給され、
送信分路において、ヘテロバイポーラトランジスタＴＴは低い電力によって遮断され、直列振動回路又は並列振動回路が切換接続され、
振動回路の高いインピーダンスによって、送信分路に電力がほぼ供給されず、
受信分路において、ヘテロバイポーラトランジスタＴＲは低い電力のために遮断され、
受信電力は、ＬＲを介して、受信機のノイズの少ない前置増幅器ＬＮＡに供給されることを特徴とする受信用回路。
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|---|---|---|---|
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