JPH0543622U - 高周波スイツチ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正電位のみで動作できるようにして負電位を
生成するための回路を不要にし、これにより発熱や雑音
の発生を防止して装置の小形軽量化、Ｓ／Ｎの向上およ
び低消費電力化を図る。 【構成】 ＭＥＳ形ＦＥＴからなるスイッチ素子１のソ
ース電極およびドレイン電極に対し正電位（＋４Ｖ）の
バイアス電圧を固定的にそれぞれ与え、ゲート電極に対
しては、上記正電位のバイアス電圧と同電位の正電位
（＋４Ｖ）と接地電位とを制御電圧として選択的に印加
して、上記スイッチ素子１をオンオフ動作させるように
したものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えばディジタル自動車・携帯無線電話装置やディジタルコードレ ス無線電話機等のディジタル無線通信装置において、予め割り当てられたタイム スロットの期間のみオン状態になって被変調波信号を通過させるために設けられ る高周波スイッチ回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、無線通信システムの一つとして、ディジタル方式を採用したシステムが 提唱されている。この種のシステムは、基地局と移動局との間で制御信号だけで なく通話音声などの通信内容もディジタル化して伝送するもので、秘話性の確保 、データとの親和性の向上、無線周波数の有効利用などが可能となる。

【０００３】 この種のシステムでは、一般に基地局と移動局との間の無線回線の接続方式と して時分割多元接続（ＴＤＭＡ）方式が採用されている。ＴＤＭＡ方式とは、一 つの無線周波数により伝送される信号のフォーマットをタイムフレーム構成とし 、１タイムフレームを例えば図４に示すごとく６個のタイムスロットＴＳ１〜Ｔ Ｓ６に時分割する。そして、移動局が通話を開始する際に、上記各タイムスロッ トＴＳ１〜ＴＳ６のうちの空きのタイムスロットを上記移動局に割り当て、以後 このタイムスロットを使用して上記移動局が基地局との間で無線通信を行なうよ うにしたものである。なお、各タイムスロットの割当方式としては、図４に示し たように送信と受信とで異なる無線周波数ｆT ，ｆR を使用することにより、１ タイムフレームのすべてのタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ６を送信専用もしくは受 信専用として割当てる方式と、図５に示すごとく送信と受信とで同じ無線周波数 ｆTRを使用して、その１タイムフレームのタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ６を送信 用と受信用とに分けて使用する、いわゆるピンポン伝送方式（ＴＤＤ方式）とが ある。

【０００４】 ところで、この種のシステムにおいて例えば移動局として使用される無線通信 装置では、自装置に割当てられたタイムスロットの期間にのみ被変調波信号の送 信または受信を行なう必要がある。そこで、この種の装置の無線回路部には通常 高周波スイッチ回路が設けられ、この高周波スイッチを制御回路により適時オン オフ動作させることにより、自装置に割当てられたタイムスロットの期間にのみ 被変調波信号の送受信が行なわれるようにしている。

【０００５】 図６は従来より使用されている高周波スイッチ回路の構成の一例を示すもので 、ＭＥＳ形ＦＥＴをスイッチ素子１として備えている。そして、このスイッチ素 子１のソース電極およびドレイン電極をそれぞれ抵抗２，３を介して接地し、ゲ ート電極に対し図示しない制御回路の指示に従って負電位または接地電位を制御 信号ＣＳとして選択的に印加することによりスイッチ素子１オンオフ動作させ、 これにより無線回路を導通制御するように構成されている。なお、４，５はそれ ぞれ直流阻止用のコンデンサである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、この様に構成された従来の高周波スイッチ回路では、負電位の制御信 号ＣＳが必要であるため、ＤＣ−ＤＣコンバータを設けなければならなかった。 ＤＣ−ＤＣコンバータを設けると熱や雑音などが発生するため、回路構成および 装置の複雑化や大形化、Ｓ／Ｎの劣化さらに消費電力の増加などが生じ好ましく なかった。特に、本考案が対象としている携帯無線電話装置やコードレス無線電 話機などの移動無線通信装置では、ポータビリティの向上および連続使用時間の 延長を図るために、装置の小形軽量化および低消費電力化が最重要課題になって いるため、上記不具合は極めて大きな問題になっていた。

【０００７】 本考案は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、正電 位のみで動作できるようにして負電位を生成するための回路を不要にし、これに より発熱や雑音の発生を防止して装置の小形軽量化、Ｓ／Ｎの向上および低消費 電力化を図り、特に移動無線通信装置に適用した場合に好適な高周波スイッチ回 路を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案は、所定のタイムスロットの期間にオン状態 となって被変調波信号を通過させる高周波スイッチ回路において、ＭＥＳ形ＦＥ Ｔからなるスイッチ素子のソース電極およびドレイン電極に対し、所定の第１の 正電位を固定的にそれぞれ与え、ゲート電極に対しては、上記第１の正電位以上 の値を有する第２の正電位と、上記第１の正電位未満でかつ接地電位以上の値を 有する電位とを、制御電圧として選択的に印加してスイッチ素子をオンオフ動作 させるように構成したものである。

【０００９】 また他の本考案は、ＭＥＳ形ＦＥＴからなるスイッチ素子のゲート電極に対し 接地電位以上の所定の第１の電位を固定的に与え、ソース電極およびドレイン電 極に対しては、上記第１の電位以下でかつ接地電位以上の値を有する第２の電位 と、上記第１の電位よりも大きい値を有する正電位とを、制御電圧として選択的 に印加して上記スイッチ素子をオンオフ動作させるように構成したものである。

【００１０】

【作用】

この結果本考案によれば、ＭＥＳ形ＦＥＴのソース電極およびドレイン電極は 正電位に固定的にバイアスされるので、制御電圧として正電位および接地電位を 使用することが可能となる。また他の本考案によれば、ＭＥＳ形ＦＥＴのゲート 電極の電位が例えば接地電位に固定的にバイアスされるので、制御電圧として正 電位および接地電位を使用することが可能となる。すなわち、いずれの考案にお いても、高周波スイッチ回路は正電位および接地電位のみにより動作させること が可能となる。このため、負電位を生成するためのＤＣ−ＤＣコンバータは不要 となり、これにより余計な熱や雑音などの発生は防止されて、装置の小形軽量化 、Ｓ／Ｎの向上および低消費電力化を図ることができる。これらの効果は、特に ポータビリティの向上および連続使用時間の延長を図るために、装置の小形軽量 化および低消費電力化が最重要課題になっている携帯無線電話装置やコードレス 無線電話機などの移動無線通信装置にあっては、非常に有効である。

【００１１】

【実施例】

先ず本考案の一実施例を説明する。図２は、同実施例に係わる高周波スイッチ 回路を設けた携帯無線電話装置の構成を示す回路ブロック図である。

【００１２】 同図において、図示しない基地局装置から所定の無線通話チャネルにより送ら れた無線通信信号は、アンテナ１８および高周波スイッチ回路（ＳＷ）１７を介 して受信回路（ＲＸ）２１に入力され、ここで周波数シンセサイザ（ＳＹＮ）３ ２から出力される局部発振信号と合成されて中間周波信号に変換される。そして 、この受信中間周波信号は、ディジタル復調器（ＤＥＭＯＤ）２２によりフレー ム同期およびビット同期がとられたうえでディジタル復調される。このディジタ ル復調により得られる信号には、ディジタル通話信号とディジタル制御信号とが あり、このうちディジタル制御信号は制御回路（ＣＯＮＴ）３１に供給されて識 別される。これに対しディジタル通話信号は、図示しない等化器で復調波形の信 号等化が行なわれたのち、誤り訂正復号器（ＣＨＤＥＣ）２３で誤り訂正復号化 される。そして、音声復号器（ＳＰＤＥＣ）２４で復号化処理されかつアナログ 通話信号に戻されたのち、スピーカ２５から拡声出力される。なお、３３は受信 電界強度検出器（ＲＳＳＩ）であり、基地局装置から到来する電波の強度を各無 線通話チャネル毎に検出して制御回路３１に伝える。

【００１３】 一方、マイクロホン１１から出力された送話信号は音声符号器（ＳＰＣＯＤ） １２に入力される。この音声符号器１２では、上記送話信号の符号化が行なわれ る。この符号化により得られたディジタル送話信号は、制御回路３１から出力さ れるディジタル制御信号とともに誤り訂正符号器（ＣＨＤＥＣ）１３で誤り訂正 符号化されたのち、ディジタル変調器（ＭＯＤ）１４に入力される。このディジ タル変調器１４では、上記誤り訂正符号器１３から供給されたディジタル送信信 号に応じた中間周波数の変調信号が発生され、送信回路に入力される。送信回路 では、上記変調信号がミキサ１５で周波数シンセサイザ３２から出力される局部 発振信号とミキシングされて高周波信号に変換され、この高周波信号は送信電力 増幅器（ＰＡ）１６で高周波増幅されたのち高周波スイッチ回路１７を介してア ンテナ１８から基地局装置へ向けて送信される。

【００１４】 また、制御回路３１は、例えばマイクロコンピュータを主制御部として備えた もので、無線通話チャネルを選択し設定するための制御手段や、高周波スイッチ 回路１７のオンオフ制御を含む通話動作に係わる種々の制御手段を備えている。 なお、３４はダイヤルキーや送信キーなどのキースイッチ群と、発光ダイオード や液晶表示器等の表示器群とを備えたコンソールユニット（ＣＵ）であり、また ４０はバッテリ４１の出力電圧を基に所定の各種動作電圧Ｖccを生成するための 電源回路である。

【００１５】 ところで、上記高周波スイッチ回路１７は次のように構成される。図１はその 構成を示す回路図である。なお、同図において前記図６と同一部分には同一符号 を付して説明を行なう。すなわち、本実施例の高周波スイッチ回路１７は、受信 系スイッチ回路１７Ｒと、送信系スイッチ回路１７Ｔとから構成される。これら のスイッチ回路１７Ｒ，１７Ｔは同一の構成をなし、それぞれ固定バイアス回路 ６を備えている。この固定バイアス回路６は、バイアス電源７と、バイアス抵抗 ２，３と、バイパスコンデンサ８とから構成される。このうちバイアス電源７は 、所定の正電位（例えば＋４Ｖ）を発生するもので、この正電位が上記バイアス 抵抗２，３を介して、ＭＥＳ形ＦＥＴからなるスイッチ素子１のソース電極およ びドレイン電極にそれぞれ印加される。すなわち、スイッチ素子１のソースおよ びドレインは常に正にバイアスされる。

【００１６】 一方、スイッチ素子１のゲート電極には、制御回路３１から出力される切替制 御信号に応じて制御電圧発生回路１９から発生された制御電圧ＣＳが供給される 。この制御電圧ＣＳの値は、スイッチ素子１をオン状態に設定する場合に＋４Ｖ に設定され、またスイッチ素子１をオフ状態に設定する場合には接地電位に設定 される。

【００１７】 この様な構成であるから、先ず自装置の送信タイムスロットの期間になると、 制御回路３１から送信系スイッチ回路１７Ｔをオン状態に設定しかつ受信系スイ ッチ１７Ｒをオフ状態に設定するための切替制御信号が出力される。このため、 制御電圧発生回路１９からは送信系スイッチ回路１７Ｔに対し＋４Ｖの制御電圧 ＣＳが供給され、また受信系スイッチ回路１７Ｒには接地電位の制御電圧が供給 される。したがって、送信系スイッチ回路１７Ｔのスイッチ素子１では、ゲート 電極の電位がソース電極およびドレイン電極の電位（＋４Ｖ）と同電位に設定さ れるためにスイッチ素子１はオン状態となる。これに対し受信系スイッチ回路１ ７Ｒのスイッチ素子１では、ソース電極およびドレイン電極の電位（＋４Ｖ）よ りもゲート電極の電位が低くなる（接地電位）ため、スイッチ素子１はオフ状態 になる。したがって、この場合には送信系の回路がアンテナ１８に接続され、送 信電力増幅器１６から出力された被変調搬送波はアンテナ１８から無線送信され る。

【００１８】 一方、自装置の受信タイムスロットの期間になると、制御回路３１から送信系 スイッチ回路１７Ｔをオフ状態に設定しかつ受信系スイッチ１７Ｒをオン状態に 設定するための切替制御信号が出力される。このため、制御電圧発生回路１９か らは送信系スイッチ回路１７Ｔに対し接地電位の制御電圧が供給され、また受信 系スイッチ回路１７Ｒには＋４Ｖの制御電圧ＣＳが供給される。したがって、受 信系スイッチ回路１７Ｒのスイッチ素子１では、ゲート電極の電位がソース電極 およびドレイン電極の電位（＋４Ｖ）と同電位に設定されるためにスイッチ素子 １はオン状態となる。これに対し送信系スイッチ回路１７Ｔのスイッチ素子１で は、ソース電極およびドレイン電極の電位（＋４Ｖ）よりもゲート電極の電位が 低くなる（接地電位）ため、スイッチ素子１はオフ状態になる。したがって、こ の場合には受信系の回路がアンテナ１８に接続され、このときアンテナ１８によ り受信された非変調搬送波は受信回路２１に導入されここで周波数変換される。

【００１９】 この様に本実施例であれば、いずれのスイッチ回路１７Ｒ，１７Ｔにおいても 、スイッチ素子１をオフ状態に設定する場合には、上記ソース電極およびドレイ ン電極にそれぞれ印加されている正電位（＋４Ｖ）よりも低い電位、例えば接地 電位を、ゲート電極に印加すればよいことになる。このため、スイッチ素子１を オフ状態に設定するために、ゲート電極に負電位を供給する必要はなくなり、そ の結果負電位を生成するために従来必要だったＤＣ−ＤＣコンバータは不要とな る。したがって、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する回路を省略することができ、 さらにＤＣ−ＤＣコンバータにより発生される熱を放熱するための対策を不要に することができるので、その分回路構成および装置を簡単小形化することができ る。また、ＤＣ−ＤＣコンバータにより発生される雑音が伝送データや無線通話 チャネルに悪影響を及ぼす心配がなくなり、これによりＳ／Ｎが優れかつ干渉な どの発生が少ない高品質の無線通信を行なうことが可能となる。さらに、ＤＣ− ＤＣコンバータを不要にした分だけ回路の消費電力を低減することができ、これ によりバッテリ４１の寿命を延ばして、連続使用時間を延長させることが可能と なる。また、連続使用時間を延長させる代わりにバッテリ４１を小形化すれば、 装置をさらに小形軽量化することが可能となる。

【００２０】 次に本考案の他の実施例を説明する。図３は同実施例に係わる高周波スイッチ 回路の構成を示す回路図であり、前記図１と同一部分には同一符号を付してある 。本実施例の高周波スイッチ回路も、前記実施例と同様に、互いに構成が同一の 送信系スイッチ回路１７Ｔ′と受信系スイッチ回路１７Ｒ′とから構成される。

【００２１】 同図において、ＭＥＳ形ＦＥＴからなるスイッチ素子１のゲート電極は、抵抗 ９を介して接地端子に接続されている。すなわち、スイッチ素子１のゲート電極 には接地電位が固定的に与えられている。一方スイッチ素子１のソース電極およ びドレイン電極には、それぞれ抵抗２，３を介して制御電圧発生回路１９′から 制御電圧ＣＳが供給されるようになっている。この制御電圧ＣＳの値は、スイッ チ素子１をオン状態に設定する場合には接地電位に設定され、またスイッチ素子 １をオフ状態に設定する場合には＋４Ｖに設定される。

【００２２】 この様な構成であるから、スイッチ素子１をオフ状態に設定する場合には、上 記ゲート電極に印加されている接地電位よりも高い電位、例えば＋４Ｖを、ソー ス電極およびドレイン電極に印加すればよいことになる。また、スイッチ素子１ をオン状態に設定する場合には、上記ゲート電極に印加されている接地電位と同 じ接地電位をソース電極およびドレイン電極に印加すればよいことになる。した がって、この実施例においても、前記実施例と同様にスイッチ素子１をオンオフ するために負電位を使用する必要はなくなり、これにより負電位を生成するため のＤＣ−ＤＣコンバータは不要にすることができる。

【００２３】 なお、本考案は上記各実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例 では制御回路３１から出力される切替制御信号に応じて、制御電圧発生回路によ り制御電圧ＣＳを発生して各スイッチ回路１７Ｔ，１７Ｒに供給するように構成 したが、制御回路から出力された制御信号を直接各スイッチ回路１７Ｔ，１７Ｒ に供給するようにしてもよい。また、前記実施例では携帯無線電話装置に適用し た場合について説明したが、自動車無線電話装置やコードレス無線電話機、基地 局装置等に適用してもよい。 その他、高周波スイッチ回路の回路構成、バイアス電圧および制御電圧の値な どについても、本考案の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

【００２４】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案は、所定のタイムスロットの期間にオン状態となっ て被変調波信号を通過させる高周波スイッチ回路において、ＭＥＳ形ＦＥＴから なるスイッチ素子のソース電極およびドレイン電極に対し、所定の第１の正電位 を固定的にそれぞれ与え、ゲート電極に対しては、上記第１の正電位以上の値を 有する第２の正電位と、上記第１の正電位未満でかつ接地電位以上の値を有する 電位とを、制御電圧として選択的に印加して上記スイッチ素子をオンオフ動作さ せるように構成したものである。

【００２５】 また他の本考案は、ＭＥＳ形ＦＥＴからなるスイッチ素子のゲート電極に対し 接地電位以上の所定の第１の電位を固定的に与え、ソース電極およびドレイン電 極に対しては、上記第１の電位以下でかつ接地電位以上の値を有する第２の電位 と、上記第１の電位よりも大きい値を有する正電位とを、制御電圧として選択的 に印加して上記スイッチ素子をオンオフ動作させるように構成したものである。

【００２６】 したがってこれらの本考案によれば、正電位のみで動作できるようになって負 電位を生成するための回路を不要にすることができ、これにより発熱や雑音の発 生を防止して装置の小形軽量化、Ｓ／Ｎの向上および低消費電力化を図り、特に 移動無線通信装置に適用した場合に好適な高周波スイッチ回路を提供することが できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係わる高周波スイッチ回路
の構成を示す回路図。

【図２】図１に示した高周波スイッチ回路を設けたディ
ジタル携帯無線電話装置の構成を示す回路ブロック図。

【図３】本考案の他の実施例に係わる高周波スイッチ回
路の構成を示す回路図。

【図４】伝送信号のフォーマットの一例を示す図。

【図５】伝送信号のフォーマットの他の例を示す図。

【図６】従来の高周波スイッチ回路の構成を示す回路
図。

【符号の説明】

１…スイッチ素子、２，３，９…バイアス抵抗、４，５
…直流阻止用コンデンサ、６…固定バイアス回路、７…
バイアス電源、８…バイパスコンデンサ、１１…送話
器、１２…音声符号器（ＳＰＣＯＤ）、１３…誤り訂正
符号器（ＣＨＣＯＤ）、１４…ディジタル変調器（ＭＯ
Ｄ）、１５…ミキサ、１６…送信電力増幅器（ＰＡ）、
１７…高周波スイッチ回路、１７Ｒ，１７Ｒ′…受信系
スイッチ回路、１７Ｔ，１７Ｔ′…送信系スイッチ回
路、１８…アンテナ、１９，１９′…制御電圧発生回
路、２１…受信回路、２２…ディジタル復調器（ＤＥＭ
ＯＤ）、２３…誤り訂正復号器（ＣＨＤＥＣ）、２４…
音声復号器（ＳＰＤＥＣ）、２５…受話器、３１…制御
回路（ＣＯＮＴ）、３２…周波数シンセサイザ（ＳＹ
Ｎ）、３３…受信電界強度検出器（ＲＳＳＩ）、３４…
コンソールユニット、４０…電源回路、４１…バッテ
リ。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のタイムスロットの期間にオン状態
   となって被変調波信号を通過させる高周波スイッチ回路
   において、 ＭＥＳ形ＦＥＴからなるスイッチ素子と、 このスイッチ素子のソース電極およびドレイン電極に対
   し所定の第１の正電位を固定的にそれぞれ与えるための
   バイアス回路と、 前記スイッチ素子のゲート電極に対し、前記第１の正電
   位以上の値を有する第２の正電位と、前記第１の正電位
   未満でかつ接地電位以上の値を有する電位とを、制御電
   圧として選択的に印加して前記スイッチ素子をオンオフ
   動作させるための制御電圧供給回路とを具備したことを
   特徴とする高周波スイッチ回路。
2. 【請求項２】 所定のタイムスロットの期間にオン状態
   となって被変調波信号を通過させる高周波スイッチ回路
   において、 ＭＥＳ形ＦＥＴからなるスイッチ素子と、 このスイッチ素子のゲート電極に対し接地電位以上の所
   定の第１の電位を固定的に与えるためのバイアス回路
   と、 前記スイッチ素子のソース電極およびドレイン電極に対
   し、前記第１の電位以下でかつ接地電位以上の値を有す
   る第２の電位と、前記第１の電位よりも大きい値を有す
   る正電位とを、制御電圧として選択的に印加して前記ス
   イッチ素子をオンオフ動作させるための制御電圧供給回
   路とを具備したことを特徴とする高周波スイッチ回路。