JP4522945B2 - アンテナの送受信切替え回路 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナの送受信切替えを行うアンテナの送受信切替え回路に関するものである。

通信におけるデジタル化の進展により、無線通信方式も従来のアナログ方式から、データ通信により適した方式に代わりつつあり、周波数の利用効率の向上を図るため、一つの周波数を複数のユーザ間で時間的にずらして使用する時分割多重方式の導入も進んでいる。その際、無線機は送信と受信を高速で切替える必要があり、送信部からアンテナへの信号と、アンテナから受信部への信号もまた高速に切替えられなければならない。

図２に従来から良く知られているアンテナの送受信切替え回路を示す。
今、スイッチＳ１が閉じた場合、電流は抵抗Ｒ１、インダクタンスＬ１、ＰＩＮダイオードＤ１、１／４λ伝送ラインＳＬ１、ＰＩＮダイオードＤ２の経路に従って流れ、ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２を順バイアスすることにより、ＰＩＮダイオードＤ１、Ｄ２は導通状態となる。

この場合、高周波的には、ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２は短縮状態とみなせ、１／４λ伝送ラインＳＬ１により、送信端（ＴＸ）側から見た場合、信号は１／４λ伝送ラインＳＬ１で全反射となり、送信信号は経路１に沿って全アンテナ（ＡＮＴ）へ供給される。

次に、スイッチＳ１が開いた場合、ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２はオフ状態となり、アンテナＡＮＴからの信号は、経路２に沿って受信端（ＲＸ）へと伝達される。

しかし、実際にはスイッチＳ１が開いた場合、ＰＩＮダイオードＤ１，Ｄ２は、その内部の蓄積キャリアのため、直ぐにはオフ状態にはならず、ターンオン時間に比べ、ターンオフ時間が延びてしまう。

つまり、この回路では、送信から受信へ切替わるとき、ＰＩＮダイオードＤ１、Ｄ２の蓄積キャリアのため、ダイオードのターンオフ時間が遅く、高速での送受切替えができない。

送受信を高速で切替えたい場合、このダイオードのターンオフ時間の延びは、致命的欠点となる。

そこで、ダイオードの蓄積キャリアを速やかに消滅させて、ターンオフ時間を短縮する方法が各種提案されている。その中において、ＰＩＮダイオードに逆バイアスを印加し、強制的にキャリアを抜く方法がある。

図３は、ターンオフ時間改善のため、スイッチ回路を付加して、ダイオードに逆バイアスを印加し、高速化を図った回路である。

図３において、スイッチＳ１、Ｓ２は連動して動作する。今、接点がＡ点にあるときは、図２と同じ動作である。スイッチＳ１、Ｓ２の接点がＢ点に切替わった場合、ＰＩＮダイオードＤ１、Ｄ２にはＶを通して、逆バイアス電圧が印加され、抵抗Ｒ２を通してＰＩＮダイオードＤ１、Ｄ２のキャリアは速やかに消滅する。

しかし、図３に示す回路では、目的とする切り替え時間が更に短い場合、ターンオフ時間をさらに短縮するためには、放電抵抗Ｒ２を小さくする必要があるが、その場合ターンオフ時間が短縮される一方、ダイオードが順バイアスされているときに、Ｒ２に流れる無効な電力が増加する。即ち、図３の回路の場合、ターンオフ時間とＲ２の無効電力はトレードオフの関係にあり、高速化のためＲ２を小さくすると、ダイオードがオンしている順バイアス時にＲ２で無駄な電力を消費が大きくなるという欠点があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、ダイオードがオンしているときの無駄な電力消費を無くし、従来トレードオフであったターンオフ時間と消費電力を独立させることにより、消費電力を増やすことなく、ターンオフ時間をより短縮することができるアンテナの送受信切替え回路を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、ダイオードを有するアンテナの送受信切り替え回路において、アノードが前記アンテナから送信される送信信号が入力される送信端と接続され、カソードが前記アンテナと接続された第１のダイオードと、一端が前記第１のダイオードのアノードと接続され、他端が電源に接続されるか開放状態とされる第１のスイッチと、一端が前記第１のダイオードのアノードと接続された放電抵抗と、一端が前記放電抵抗の他端と接続され、他端がアースに接続されるか開放状態とされる第２のスイッチと、前記アンテナと、該アンテナで受信される受信信号が入力される受信端との間に接続された１／４λ伝送ラインと、アノードが前記１／４λ伝送ラインと前記受信端との間に接続され、カソードが前記アースに接続される第２のダイオードと、一端が前記第２のダイオードのカソードと接続され、他端が前記アースに接続されるか前記電源に接続される第３のスイッチとを備え、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ及び前記第３のスイッチは、前記第１のスイッチの他端が前記電源に接続され、前記第３のスイッチの他端が前記アースに接続されると、前記第２のスイッチの他端が開放状態とされるように連動し、又は、前記第１のスイッチの他端が開放状態とされ、前記第３のスイッチの他端が前記電源に接続されると、前記第２のスイッチの他端が前記アースに接続されるように連動する。

本発明によれば、無線機のアンテナの送受信の切替え回路において、消費電力を増加させることなく、送受信の切替え時間を大幅に短縮することができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明のアンテナの送受信切替え回路を示す回路図である。
図１において、ＴＸは送信端、Ｄ１，Ｄ２はＰＩＮダイオード、ＳＬ１は１／４λ送信ライン、Ｌ１はインダクタンス、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３はコンデンサ、Ｒ１、Ｒ２は抵抗、Ｓ１〜Ｓ３は連動スイッチ、Ｖは逆バイアス電源である。

図１において、抵抗Ｒ１は電流規制抵抗を構成し、抵抗Ｒ２は本発明の放電抵抗を構成している。またコンデンサＣ１，Ｃ２はカップリングコンデンサを構成し、コンデンサＣ１は直流電流を規制している。抵抗Ｒ２、コンデンサＣ３、スイッチＳ２、Ｓ３、電源Ｖは本発明の逆バイアス印加回路を構成し、更にスイッチＳ２は本発明の放電抵抗切離し用スイッチを構成している。

以下、動作について説明する。図１において、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３は連動して動作し、今、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３の接点がＡにあるときは、図１、図２と同様な動作をし、アンテナ切替え回路はアンテナを送信アンテナとして使用できる状態としている。一方、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３の接点がＢにあるときは、アンテナを受信アンテナとして使用できる状態としている。

この場合に、図２に示した従来の技術と異なる点は、スイッチＳ２により抵抗Ｒ２が切り離されている点で、このため、ダイオードＤ１、Ｄ２が順バイアス時に抵抗Ｒ２に無効な電力が発生しない。

そして、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３の接点がＢに切替わり、ダイオードＤ１、Ｄ２が逆バイアス状態となった場合は、抵抗Ｒ２が回路に接続されるので、抵抗Ｒ２の値は目的とするターンオフ時間が得られる値まで小さくすることが可能となる。なお、回路中にある各スイッチＳ１〜Ｓ３は、半導体を使用したスイッチで置き換えられることは言うまでもない。

本発明の実施の形態のアンテナの送受信切替え回路を示す回路図である。 従来のアンテナの送受信切替え回路を示す回路図である。 ターンオフ時間を考慮した従来のアンテナの送受信切替え回路を示す回路図である。

符号の説明

Ｄ１，Ｄ２ ＰＩＮダイオード、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ コンデンサ、Ｌ１ インダクタンス、Ｓ１〜Ｓ３ スイッチ、ＳＬ１ １／４伝送ライン、ＴＸ 送信端、ＲＸ 受信端。

Claims (1)

1. ダイオードを有するアンテナの送受信切り替え回路において、
   アノードが前記アンテナから送信される送信信号が入力される送信端と接続され、カソードが前記アンテナと接続された第１のダイオードと、
   一端が前記第１のダイオードのアノードと接続され、他端が電源に接続されるか開放状態とされる第１のスイッチと、
   一端が前記第１のダイオードのアノードと接続された放電抵抗と、
   一端が前記放電抵抗の他端と接続され、他端がアースに接続されるか開放状態とされる第２のスイッチと、
   前記アンテナと、該アンテナで受信される受信信号が入力される受信端との間に接続された１／４λ伝送ラインと、
   アノードが前記１／４λ伝送ラインと前記受信端との間に接続され、カソードが前記アースに接続される第２のダイオードと、
   一端が前記第２のダイオードのカソードと接続され、他端が前記アースに接続されるか前記電源に接続される第３のスイッチと
   を備え、
   前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ及び前記第３のスイッチは、前記第１のスイッチの他端が前記電源に接続され、前記第３のスイッチの他端が前記アースに接続されると、前記第２のスイッチの他端が開放状態とされるように連動し、
   又は、
   前記第１のスイッチの他端が開放状態とされ、前記第３のスイッチの他端が前記電源に接続されると、前記第２のスイッチの他端が前記アースに接続されるように連動することを特徴とするアンテナの送受信切替え回路。

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