JP5225113B2

JP5225113B2 - 通信装置

Info

Publication number: JP5225113B2
Application number: JP2009001980A
Authority: JP
Inventors: 幸宣垂井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2029-01-07
Also published as: JP2010161590A

Description

本発明は通信装置に関し、特に、サーキュレータを介して受信系と送信系がアンテナに接続される通信装置に関する。

従来の通信装置では、アンテナにて受信された強力な外来干渉波から低雑音増幅器を保護するために、低雑音増幅器の前段にリミッタを接続し、低雑音増幅器の耐電力以上の外来干渉波が入力されないようにする方法がある（特許文献１）。

また、受信時にリミッタで反射された外来干渉波がサーキュレータを介して送信系に入力され、送信系の最終段に配置された高出力増幅器が破壊されるのを防止するため、サーキュレータを２個縦列接続することで４ポート化し、その外来干渉波を終端器で終端させる方法がある（非特許文献１）。

特開２００８−２４５０８１号公報 "ＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒＤｕｐｌｅｘｅｒＤｅｓｉｇｎＣｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ" ＭｉｃｒｏｗａｖｅＪｏｕｒｎａｌＰａｇｅ６８，２００８／１０

しかしながら、上記従来の技術によれば、受信時にリミッタで反射された外来干渉波がサーキュレータを介して送信系に入力されるのを防止するため、サーキュレータを２個縦列接続する必要がある。そのため、通信装置の小型化に支障が生じるとともに、雑音指数が悪化するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のサーキュレータを用いることなく、受信系の低雑音増幅器および送信系の高出力増幅器を外来干渉波から保護することが可能な通信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の通信装置は、第１のポートがアンテナ側端子に接続され、第２のポートが受信系の入力側に接続され、第３のポートが送信系の出力側に接続されたサーキュレータと、前記送信系内で信号を増幅し、前記第３のポートに送出する第１の増幅器と、前記第２のポートから出力された信号が入力されるＳＰＤＴスイッチと、前記ＳＰＤＴスイッチの一方の出力側に接続され、前記アンテナにて受信された信号を規定値以下に減衰させるリミッタと、前記ＳＰＤＴスイッチの他方の出力側に接続された終端器と、前記リミッタの後段に接続され、前記アンテナにて受信された信号を前記受信系内で増幅する第２の増幅器とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、複数のサーキュレータを用いることなく、受信系の低雑音増幅器および送信系の高出力増幅器を外来干渉波から保護することが可能という効果を奏する。

以下に、本発明に係る通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明に係る通信装置の送信時における実施の形態１の概略構成を示すブロック図、図２は、本発明に係る通信装置の受信時における実施の形態１の概略構成を示すブロック図である。図１において、通信装置には、送信系１０１、受信系１０２、サーキュレータ５およびＳＰＤＴ（単極双投）スイッチ２が設けられている。

ここで、ＳＰＤＴスイッチ２の入力側は給電側端子１に接続され、ＳＰＤＴスイッチ２の一方の出力側は送信系１０１の入力側に接続され、ＳＰＤＴスイッチ２の他方の出力側は受信系１０２の出力側に接続されている。

また、サーキュレータ５の第１のポートＰ１はアンテナ側端子６に接続され、第２のポートＰ２は受信系１０２の入力側に接続され、第３のポートＰ３は送信系１０１の出力側に接続されている。なお、サーキュレータ５は、第１のポートＰ１に入力された信号を第２のポートＰ２に出力し、第２のポートＰ２に入力された信号を第３のポートＰ３に出力し、第３のポートＰ３に入力された信号を第１のポートＰ１に出力することができる。

また、送信系１０１には、前置増幅器３および高出力増幅器４が設けられている。ここで、前置増幅器３の入力側は、ＳＰＤＴスイッチ２の一方の出力端子に接続されている。高出力増幅器４の入力側は、前置増幅器３の出力側に接続され、高出力増幅器４の出力側は、サーキュレータ５の第３のポートＰ３に接続されている。

なお、前置増幅器３は、Ｓｉ基板またはＧａＡｓ基板に形成された電界効果トランジスタを用いて構成することができる。高出力増幅器４は、ＧａＮ基板に形成された電界効果トランジスタを用いて構成することが好ましい。

また、受信系１０２には、ＳＰＤＴスイッチ７、リミッタ８、低雑音増幅器９、後置増幅器１０および終端器１１が設けられている。ここで、ＳＰＤＴスイッチ７の入力端子は、サーキュレータ５の第２のポートＰ２に接続され、ＳＰＤＴスイッチ７の一方の出力端子は、リミッタ８の入力側に接続され、ＳＰＤＴスイッチ７の他方の出力端子は、終端器１１に接続されている。また、リミッタ８の後段には低雑音増幅器９が接続され、低雑音増幅器９の後段には後置増幅器１０が接続されている。

なお、リミッタ８は、Ｓｉ基板またはＧａＡｓ基板に形成されたＰＩＮダイオード、低雑音増幅器９および後置増幅器１０は、Ｓｉ基板またはＧａＡｓ基板に形成された電界効果トランジスタを用いて構成することができる。ＳＰＤＴスイッチ７は、ＧａＮ基板に形成された電界効果トランジスタを用いて構成することが好ましい。終端器１１は、例えば、抵抗を用いて構成することができる。

また、ＳＰＤＴスイッチ７のアイソレーション特性は、リミッタ８に入力される電力がリミッタ８の耐電力以下になるように設定されることが好ましい。また、リミッタ８は、低雑音増幅器９の耐電力以下になるように、リミッタ８への入力波を減衰させることができる。また、リミッタ８の耐電力は、妨害波入力電力以上に設定されることが好ましい。

そして、送信動作時には、図１に示すように、ＳＰＤＴスイッチ２は、送信系１０１側に切り替えられるとともに、ＳＰＤＴスイッチ７は、終端器１１側に切り替えられる。そして、給電側端子１に供給された送信信号Ｓ１は、ＳＰＤＴスイッチ２を介して送信系１０１に入力される。そして、送信信号Ｓ１が送信系１０１に入力されると、前置増幅器３および高出力増幅器４にて順次増幅され、サーキュレータ５の第３のポートＰ３に入力される。そして、送信信号Ｓ１がサーキュレータ５の第３のポートＰ３に入力されると、サーキュレータ５の第１のポートＰ１から出力され、アンテナ側端子６を介してアンテナに送出される。

また、受信動作時には、図２に示すように、ＳＰＤＴスイッチ２は、受信系１０２側に切り替えられるとともに、ＳＰＤＴスイッチ７は、リミッタ８側に切り替えられる。そして、アンテナ側端子６に供給された受信信号Ｓ２は、サーキュレータ５の第１のポートＰ１に入力される。そして、受信信号Ｓ２がサーキュレータ５の第１のポートＰ１に入力されると、サーキュレータ５の第２のポートＰ２から出力され、受信系１０２に入力される。そして、受信信号Ｓ２が受信系１０２に入力されると、ＳＰＤＴスイッチ７を介してリミッタ８にそのまま入力される。そして、リミッタ８を通過した受信信号Ｓ２は、低雑音増幅器９および後置増幅器１０に順次入力され、低雑音増幅器９および後置増幅器１０にて順次増幅された後、ＳＰＤＴスイッチ２を介して給電側端子１に供給される。

ここで、図１の送信動作時において、アンテナ側端子６に接続されるアンテナの反射量が、アンテナの動作状態によって全反射に近い値にまで悪化した場合、サーキュレータ５の第１のポートＰ１から出力された送信信号Ｓ１は、アンテナ側端子６で大部分が反射され、サーキュレータ５の第１のポートＰ１に戻される。そして、送信信号Ｓ１がサーキュレータ５の第１のポートＰ１に戻されると、サーキュレータ５の第２のポートＰ２から出力され、全反射波Ｗ１がＳＰＤＴスイッチ７に入力される。そして、全反射波Ｗ１がＳＰＤＴスイッチ７に入力されると、ＳＰＤＴスイッチ７を介して終端器１１に導かれ、終端される。また、ＳＰＤＴスイッチ７を介してリミッタ８側に減衰されながら導波された全反射波Ｗ１は、低雑音増幅器９の耐電力以下になるようにさらに減衰され、低雑音増幅器９に入力される。

また、図２の受信動作時において、外来干渉波Ｗ２がアンテナ側端子６に入力された場合、外来干渉波Ｗ２は、サーキュレータ５の第１のポートＰ１に入力される。そして、外来干渉波Ｗ２がサーキュレータ５の第１のポートＰ１に入力されると、サーキュレータ５の第２のポートＰ２から出力され、受信系１０２に入力される。そして、外来干渉波Ｗ２が受信系１０２に入力されると、ＳＰＤＴスイッチ７を介してリミッタ８にそのまま入力される。そして、外来干渉波Ｗ２がリミッタ８に入力されると、低雑音増幅器９の耐電力以下になるように減衰され、低雑音増幅器９に入力される。

また、リミッタ８にて反射された外来干渉波Ｗ２は、ＳＰＤＴスイッチ７を介してサーキュレータ５の第２のポートＰ２に入力される。そして、外来干渉波Ｗ２がサーキュレータ５の第２のポートＰ２に入力されると、サーキュレータ５の第３のポートＰ３から出力され、高出力増幅器４に入力される。そして、外来干渉波Ｗ２が高出力増幅器４に入力されると、高出力増幅器４にて反射され、サーキュレータ５の第３のポートＰ３に戻される。そして、外来干渉波Ｗ２がサーキュレータ５の第３のポートＰ３に戻されると、サーキュレータ５の第１のポートＰ１から出力され、アンテナ側端子６に供給されることで、アンテナから外部に放射される。

なお、図１の送信動作時において、外来干渉波Ｗ２がアンテナ側端子６に入力された場合、外来干渉波Ｗ２は、サーキュレータ５の第１のポートＰ１に入力される。そして、外来干渉波Ｗ２がサーキュレータ５の第１のポートＰ１に入力されると、サーキュレータ５の第２のポートＰ２から出力され、ＳＰＤＴスイッチ７に入力される。そして、外来干渉波Ｗ２がＳＰＤＴスイッチ７に入力されると、ＳＰＤＴスイッチ７を介して終端器１１に導かれ、終端される。

ここで、リミッタ８の前段にＳＰＤＴスイッチ７を設けることにより、図１の送信動作時に全反射波Ｗ１が受信系１０２に入力された場合においても、全反射波Ｗ１を終端器１１にて終端させることができ、リミッタ８を保護することが可能となるとともに、図２の受信動作時に外来干渉波Ｗ２が受信系１０２に入力された際に、ＳＰＤＴスイッチ７をそのまま通過する場合においても、低雑音増幅器９の耐電力以下になるようにリミッタ８にて減衰させることができ、低雑音増幅器９を保護することができる。

また、ＧａＮ基板に形成された電界効果トランジスタを用いて高出力増幅器４を構成することにより、高出力増幅器４の耐電力を向上させることができ、図２の受信動作時に外来干渉波Ｗ２が送信系１０１に入力された場合においても、高出力増幅器４の破壊を防止することができる。このため、高出力増幅器４の破壊を防止するために、サーキュレータ５を２個縦列接続して用いる必要がなくなることから、通信装置の小型化および低損失化を図ることができる。

また、ＧａＮ基板に形成された電界効果トランジスタを用いてＳＰＤＴスイッチ７を構成することにより、ＳＰＤＴスイッチ７の耐電力を向上させることができ、全反射波Ｗ１の電力が増大した場合においても、ＳＰＤＴスイッチ７の破壊を防止することができる。

実施の形態２．
図３は、本発明に係る通信装置の実施の形態２の概略構成を示すブロック図である。図３において、この構成では、図１の構成に加え帯域通過フィルタ２１が設けられている。ここで、帯域通過フィルタ２１は、サーキュレータ５の第２のポートＰ２とＳＰＤＴスイッチ７の入力端子との間に接続されている。なお、帯域通過フィルタ２１は、受信系１０２に入力される信号の帯域外に減衰特性を持たせることができる。

そして、受信動作時において、帯域外の外来干渉波がアンテナ側端子６に入力された場合、外来干渉波は、サーキュレータ５の第１のポートＰ１に入力される。そして、外来干渉波がサーキュレータ５の第１のポートＰ１に入力されると、サーキュレータ５の第２のポートＰ２から出力され、受信系１０２に入力される。そして、外来干渉波が受信系１０２に入力されると、帯域通過フィルタ２１にて反射される。

そして、外来干渉波が帯域通過フィルタ２１にて反射されると、サーキュレータ５の第２のポートＰ２に入力される。そして、外来干渉波がサーキュレータ５の第２のポートＰ２に入力されると、サーキュレータ５の第３のポートＰ３から出力され、高出力増幅器４に入力される。そして、外来干渉波が高出力増幅器４に入力されると、高出力増幅器４にて反射され、サーキュレータ５の第３のポートＰ３に戻される。そして、外来干渉波がサーキュレータ５の第３のポートＰ３に戻されると、サーキュレータ５の第１のポートＰ１から出力され、アンテナ側端子６に供給されることで、アンテナから外部に放射される。

ここで、帯域通過フィルタ２１を設けることにより、アンテナ側端子６に入力される帯域外の外来干渉波の電力がＳＰＤＴスイッチ７およびリミッタ８の耐電力を超える場合においても、そのような外来干渉波がＳＰＤＴスイッチ７およびリミッタ８に入力されるのを防止することができ、受信系１０２を保護することが可能となる。

実施の形態３．
図４は、本発明に係る通信装置の実施の形態３の概略構成を示すブロック図である。図４において、この構成では、図３の構成に加え帯域通過フィルタ２２が設けられている。ここで、帯域通過フィルタ２２は、サーキュレータ５の第３のポートＰ３と高出力増幅器４の出力端子との間に接続されている。なお、帯域通過フィルタ２２は、送信系１０１から出力される信号の帯域外に減衰特性を持たせることができる。

そして、受信動作時において、帯域通過フィルタ２１にて反射された帯域外の外来干渉波は、サーキュレータ５の第２のポートＰ２に入力される。そして、外来干渉波がサーキュレータ５の第２のポートＰ２に入力されると、サーキュレータ５の第３のポートＰ３から出力され、帯域通過フィルタ２２にて反射される。そして、外来干渉波が帯域通過フィルタ２２にて反射されると、サーキュレータ５の第３のポートＰ３に戻される。そして、外来干渉波がサーキュレータ５の第３のポートＰ３に戻されると、サーキュレータ５の第１のポートＰ１から出力され、アンテナ側端子６に供給されることで、アンテナから外部に放射される。

ここで、帯域通過フィルタ２２を設けることにより、帯域通過フィルタ２１にて反射された帯域外の外来干渉波の電力が高出力増幅器４の耐電力を超える場合においても、そのような外来干渉波が高出力増幅器４に入力されるのを防止することができ、高出力増幅器４を保護することが可能となるとともに、スプリアス放射抑圧機能を帯域通過フィルタ２２に兼ねさせることができる。

以上のように本発明に係る通信装置は、ダブルサーキュレータ構成を採用することなく、受信系および送信系を外来干渉波から保護するとともに、受信系を全反射波から保護する方法に適している。

本発明に係る通信装置の送信時における実施の形態１の概略構成を示すブロック図である。本発明に係る通信装置の受信時における実施の形態１の概略構成を示すブロック図である。本発明に係る通信装置の実施の形態２の概略構成を示すブロック図である。本発明に係る通信装置の実施の形態３の概略構成を示すブロック図である。

１０１送信系
１０２受信系
１給電側端子
２、７ＳＰＤＴスイッチ
３前置増幅器
４高出力増幅器
５サーキュレータ
６アンテナ側端子
８リミッタ
９低雑音増幅器
１０後置増幅器
１１終端器
２１、２２帯域通過フィルタ

Claims

第１のポートがアンテナ側端子に接続され、第２のポートが受信系の入力側に接続され、第３のポートが送信系の出力側に接続されたサーキュレータと、
前記送信系内で信号を増幅し、前記第３のポートに送出する第１の増幅器と、
前記第２のポートから出力された信号が入力されるＳＰＤＴスイッチと、
前記ＳＰＤＴスイッチの一方の出力側に接続され、前記アンテナにて受信された信号を規定値以下に減衰させるリミッタと、
前記ＳＰＤＴスイッチの他方の出力側に接続された終端器と、
前記リミッタの後段に接続され、前記アンテナにて受信された信号を前記受信系内で増幅する第２の増幅器と、
を備え、
前記第１の増幅器は、ＧａＮ基板に形成された電界効果トランジスタを用いて構成されており、
前記ＳＰＤＴスイッチは、ＧａＮ基板に形成された電界効果トランジスタを用いて構成されており、
前記ＳＰＤＴスイッチは、送信動作時に前記第２のポートを前記終端器に接続し、受信動作時に前記第２のポートを前記リミッタに接続する
ことを特徴とする通信装置。
前記ＳＰＤＴスイッチのアイソレーション特性は、前記リミッタに入力される電力が前記リミッタの耐電力以下になるように設定される
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記リミッタの耐電力は、妨害波入力電力以上に設定される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
前記サーキュレータと前記ＳＰＤＴスイッチとの間に挿入された第１の帯域通過フィルタを備える
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の通信装置。
前記サーキュレータと前記第１の増幅器との間に挿入された第２の帯域通過フィルタを備える
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の通信装置。