JPH08320376A - 複数アンテナを接続するための多重化システム - Google Patents

複数アンテナを接続するための多重化システム

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JPH08320376A
JPH08320376A JP7341546A JP34154695A JPH08320376A JP H08320376 A JPH08320376 A JP H08320376A JP 7341546 A JP7341546 A JP 7341546A JP 34154695 A JP34154695 A JP 34154695A JP H08320376 A JPH08320376 A JP H08320376A
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JP
Japan
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antenna
voltage
transistor
capacitor
parasitic diode
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Pending
Application number
JP7341546A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Josef Flaxl
ジョセフ フラックスル トーマス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/24Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching

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  • Transmitters (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャネルを切り換えるためにMOS・FET
スイッチを用いる場合に生ずる寄生ダイオードに関連す
る欠点を解決する。 【解決手段】 直列接続されたコンデンサを介してパワ
ーMOS・FETをアンテナに接続する。ディスエーブ
ルされたチャネルでは、直列接続されたコンデンサは、
イネーブルされたチャネルのアンテナ共振器回路の正の
ピーク直流電圧まで寄生ダイオードを介して充電され
る。アンテナ共振回路の電圧が最大になると、ディスエ
ーブルされたチャネルのコンデンサも最大電圧に充電さ
れ、したがって、このコンデンサの充電電圧をイネーブ
ルされたチャネルのアンテナ共振電圧から差し引いた値
は負電圧になることはなく、MOS・FETのドレーン
は正電圧に保たれる。また、MOS・FETスイッチの
基本的機能からして、ディスエーブル状態のMOS・F
ETは正の電圧になることもない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般的には、ト
ランシーバ装置のマルチプルアンテナ適応性(capa
bility)に関する。
【0002】
【従来の技術】標準的な無線周波数識別(RF−ID)
システムにおいては、問合せアンテナ(これは「送信ア
ンテナ」とよばれることもある)が、所定期間継続する
パワーバースト信号を送信して、フィールド内の受動ト
ランスポンダを始動させて応答するようにする。トラン
スポンダが問合せ信号から完全に充電されると、質問機
側でパワーバースト信号は止められ、トランスポンダは
質問機に応答電報を送信する。応答電報は、識別情報お
よび/またはセンサその他のデータを通常含んでおり、
質問機ユニットの受信アンテナで受信される。所与のト
ランシーバシステムの運用には一つの問合せアンテナと
一つの受信アンテナのみが必要とは限らず、実際的に
は、更に複雑なトランシーバシステムの最適運用のため
に複数の受信アンテナと複数の問合せアンテナとが必要
なことがしばしばある。
【0003】単一のRFモジュールに複数のアンテナを
接続することに関連した問題が、これらのアンテナをこ
のRFモジュールすなわち質問機ユニットに多重接続す
るために用いられる特有な方法では存在する。複数のア
ンテナをRFモジュールに接続するためには、スイッチ
が通常用いられる。パワーMOS・FETの低電力損失
と高信頼性により、パワーMOS・FETがスイッチと
して通常選択される。しかし、パワーMOS・FETに
は、非導電時にFETのドレーンピンとソースピンとの
間に寄生的な逆並列ダイオードが存在するという欠点が
ある。この逆並列ダイオードはパワーMOS・FETの
生産時に自動的に生成され、それ自体はMOS・FET
のシリコン基板内にP−N接合障壁として現れる。この
有害なダイオード特性は、ダイオードの両端に印加され
る電圧に基づくダイオードの導電および非導電特性であ
って、例えばMOS・FETが非導電時に、ダイオード
はMOS・FETの導電を増加させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】非導電時のパワーMO
S・FETに現れるダイオード作用に対処するために現
在採用されている解決方法は、MOS・FETのドレー
ンピンとソースピンとの間に逆直列MOS・FETを接
続する方法である。MOS・FETの逆直列接続は図1
に示すように、2つのMOS・FETが直列に接続され
るが、。第2のMOS・FETは逆向きに接続されて
(逆直列)、MOS・FETピンの順序はドレーン1−
ソース1−ソース2−ドレーン2のようになっている。
図1の実施例は、同一出願人による1995年4月28
日出願の米国特許出願第08/431,249号に開示
されているものである。MOS・FETの逆直列接続は
寄生ダイオードの逆並列接続を形成するとともに、それ
によって常に寄生ダイオードのカソードはMOS・FE
Tのドレーンピンに現れ、また寄生ダイオードのアノー
ドはMOS・FETのソースピンにあるようにし、その
結果一度に1つの寄生ダイオードだけが導電状態にある
ようにする。しかしながら、MOS・FETを逆直列に
接続する場合には、図1に示すように、パワーMOS・
FETのゲートピンを接地基準にとらず浮かせた状態で
動作させるように駆動回路を用いなければならないとい
う付加的な必要条件が生ずる。フローティング駆動回路
は高価であるから、このようにするとマルチプレクサお
よびトランシーバシステムの経費は格段に増加する。フ
ローティング駆動回路は、接地基準をとらないので、高
価であって一般的には使用されない。フローティング駆
動回路は、信号を接地基準に対して照合できないから、
チャネル毎に駆動回路からディジタル制御信号を直流電
気的に(galvanically)分離するために
は、変成器を使用しなければならない。変成器は高電圧
に耐え得るものでなければならないから、駆動回路はな
お一層高価になる。結論として、寄生ダイオード問題を
解決するために用いられる付加的MOS・FETは、経
費を高騰させ、実現可能性を困難にする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の好ましい実施例
は、直列接続されたコンデンサを介してパワーMOS・
FETアンテナに接続することによって、寄生ダイオー
ドの欠点を解消するものである。これによって、ディス
エーブルされたチャネルでは、直列接続されたコンデン
サが寄生ダイオードを介してイネーブルされたチャネル
のアンテナ共振器回路の正のピーク直流電圧まで充電さ
れる。ディスエーブルされたチャネルのコンデンサは、
別の送信チャネルが選択されてその別のチャネルのアン
テナ共振器がアンテナ共振電圧を大きくする間に、寄生
ダイオードを介して充電される。アンテナ共振器の電圧
が最大になると、ディスエーブルされたチャネルのコン
デンサも最大電圧に充電され、したがって、イネーブル
されたチャネルのアンテナ共振電圧からディスエーブル
されたチャネルのコンデンサの充電電圧を差し引いた値
が零より小さくなることは決してない。結論として、M
OS・FETのドレーンは正の電圧に保たれ、また寄生
ダイオードが導電状態になるには負の電圧が必要である
から、寄生電圧は導電を抑止し、コンデンサが前述の正
の電圧に充電されるまでの間は導電状態にならない。し
たがって、FETが負の電圧になることが抑止できる。
【0006】また、MOS・FETスイッチの基本的機
能からして、ディスエーブル状態のMOS・FETは正
の電圧になることもない。この場合には寄生ダイオード
は逆バイアスをかけられており、したがって導電状態に
なるには負の電圧を必要とするから、この状態では寄生
ダイオードは非導電である。
【0007】この発明の一つの利点は、寄生ダイオード
問題を解決するために従来必要とされた極めて多数の高
価な付加的構成品を少数の極めて廉価な構成品で置き換
えたことである。この構成の第2の利点は、新規の解決
方法の実施の容易性と簡易性である。
【0008】
【発明の実施の形態】以下では、添付の図面に示した実
施例を参照して本発明を詳細に説明する。本発明の好ま
しい実施例を図2に示す。図2は、本発明を説明するた
めに必要な無線周波数(RF)モジュールの送信/受信
(TX /RX )多重化部分を示す。多重化された2つの
チャネルを示してある。第1のチャネルはアンテナ10
とコンデンサ14とトランジスタ18とを含んで構成さ
れる。第2のチャネルはアンテナ12とコンデンサ16
とトランジスタ20とを含んで構成される。各々のチャ
ネルは論理回路22の異なるポートに接続されている。
更に、両チャネルはいずれも送信器段の共振回路24に
接続されている。
【0009】動作時において、RFモジュールの送信機
がオンにスイッチされるとともに第1のチャネルが選択
すなわちイネーブルされていると仮定する。トランジス
タ18は導電状態であり、トランジスタ20はオフにス
イッチされている。すなわち、トランジスタ20は非導
電状態である。トランジスタ20は非導電状態である
が、トランジスタ20のドレーンピンとソースピンとの
間には寄生ダイオードが存在して負電圧に対しては導電
状態にある。更に詳しく説明すると、RFモジュールの
送信機がオンにスイッチされている時には、最初の正弦
波の正の半波はアンテナ共振器24に結合する。寄生ダ
イオードは負電圧に対してのみ導電状態になるから、正
弦波の正の半波に関してはなんらの問題も存在しない。
したがって、正弦波の負の半波がアンテナ共振器24に
結合することに関して問題が存在するのである。正弦波
の負の半波の期間には、トランジスタ20は、トランジ
スタ20のドレーンピンとソースピンとの間の寄生ダイ
オードを介して、導電状態にある。寄生ダイオード現象
によって、事実上、アンテナ共振器24に並列に接続さ
れる2つのアンテナが存在できる。これが順に共振器2
4を離調(detune)し、トランスポンダを始動さ
せるためにアンテナ共振器24に要求される高電圧発生
能力を抑制することになる。直列のコンデンサ14,1
6が無い場合には、上述の結果がもたらされる。
【0010】しかし、図2に示すように直列のコンデン
サ14,16が配設されると、第1のチャネルが選択さ
れてトランジスタ18が導電状態にある間に、コンデン
サ16はトランジスタ20の寄生ダイオードを介してア
ンテナ共振器24のピーク電圧にまで充電される。コン
デンサ16に充電される電圧の極性は第2のアンテナ2
0の接地に対して正である(これはMOS・FETのソ
ースピンとも同電位である)。したがって、アンテナ共
振器24の電圧にコンデンサ16に充電された正電圧を
加えた値によって、トランジスタ20のソースピンは正
電位になり、それゆえ、トランジスタ20は寄生ダイオ
ードを介して導電状態になることはない。
【0011】上述の詳細な説明では、少数の実施例を示
したに過ぎない。本発明は上述の実施例とは異なる実施
態様であってもなお特許請求の範囲内に含むものである
と解釈すべきである。
【0012】図示した実施例を参照して本発明を説明し
たが、この説明は限定する意味と解釈すべきではない。
上述の説明を参照すれば、図示の実施例に基づく様々な
変形および組合せのみならず、本発明の別の実施態様が
可能なことは当業界の技術者には明らかである。したが
って、本発明の特許請求の範囲はこの種のいかなる変形
あるいは実施態様も包含するものである。
【0013】以上の説明に関し、更に以下の項を開示す
る。 (1)2つ以上のアンテナを送信機/受信機に接続する
ための多重化システムであって、イネーブル/ディスエ
ーブル回路を介してアンテナ共振器を選択するための制
御回路と、前記制御回路を介して選択されたことと最大
共振器電圧に到達したことに基づいて、トラスポンダに
充電パルスを送信するための2つ以上のアンテナ共振器
と、 選択されたアンテナ共振器を前記最大共振器電圧
まで充電するための送信機と、前記アンテナ共振器に接
続され、前記制御回路を介してイネーブルにされたとき
に導通となり、前記制御回路を介してディスエーブルに
されたときに非導通となるスイッチング回路と、前記ス
イッチング回路の各々に対応した少なくとも1つの直列
接続されたコンデンサであって、ディスエーブルにされ
た前記対応するスイッチング回路に基づいて、実質的に
前記最大共振器電圧を蓄積するためのコンデンサと、を
含むことを特徴とする多重化システム。 (2)前記スイッチング回路がMOS・FET回路であ
る第1項記載の多重化システム。 (3)前記MOS・FET回路はゲートを備え、更に前
記制御回路が前記MOS・FET回路の前記ゲートにか
かる電圧を制御する第3項記載の多重化システム。 (4)前記の少なくとも1つの直列に接続されたコンデ
ンサは2つのコンデンサの並列結合である第1項記載の
システム。 (5)前記の少なくとも1つの直列に接続されたコンデ
ンサが、前記アンテナ共振器と前記スイッチング回路と
の間に接続される第1項記載の多重化システム。
【0014】(6)チャネルを切り換えるためにMOS
・FETスイッチを用いる場合に生ずる寄生ダイオード
に関連する欠点を解決する新規の多重化システムが開示
される。本発明の好ましい実施例は、直列接続されたコ
ンデンサを介してパワーMOS・FETをアンテナに接
続することによって実現される。このようにして、ディ
スエーブルされたチャネルでは、直列に接続されたコン
デンサは、イネーブルされたチャネルのアンテナ共振器
回路の正のピーク直流電圧まで寄生ダイオードを介して
充電される。ディスエーブルされたチャネルのコンデン
サは、別の送信チャネルが選択されてその別のチャネル
のアンテナ共振器回路がアンテナ共振電圧を大きくする
間に、寄生ダイオードを介して充電される。アンテナ共
振器回路の電圧が最大になると、ディスエーブルされた
チャネルのコンデンサも最大電圧に充電され、したがっ
て、イネーブルされたチャネルのアンテナ共振電圧から
ディスエーブルされたチャネルのコンデンサの充電電圧
を差し引いた値は零より小さくなることは決してない。
結論として、FETのドレーンは正の電圧に保たれ、ま
た寄生ダイオードが導電状態になるには負の電圧が必要
であるから寄生電圧は導電を抑止し、コンデンサが前述
の正の電圧に充電されるまでの間は導電状態にならな
い。したがって、MOS・FETが負の電圧になること
が抑止できる。また、MOS・FETスイッチの基本的
機能からして、ディスエーブル状態のMOS・FETは
正の電圧になることもない。この場合にはダイオードは
逆バイアスをかけられており、したがって導電状態にな
るには負の電圧を必要とするから、この状態では寄生ダ
イオードは非導電である。
【図面の簡単な説明】
【図1】フローティングゲート駆動回路の特性を示す関
連技術の多重化構造の概要を示す回路図である。
【図2】本発明の好ましい実施例による多重化構造の概
要を示す回路図である。
【符号の説明】
10,12 アンテナ 14,16 コンデンサ 18,20 トランジスタ 22 論理回路 24 共振回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つ以上のアンテナを送信機/受信機に
    接続するための多重化システムであって、 イネーブル/ディスエーブル回路を介してアンテナ共振
    器を選択するための制御回路と、 前記制御回路を介して選択されたことと最大共振器電圧
    に到達したことに基づいて、トランスポンダに充電パル
    スを送信するための2つ以上のアンテナ共振器と、 選択されたアンテナ共振器を前記最大共振器電圧まで充
    電するための送信機と、 前記アンテナ共振器に接続され、前記制御回路を介して
    イネーブルにされたときに導通となり、前記制御回路を
    介してディスエーブルにされたときに非導通となるスイ
    ッチング回路と、 前記スイッチング回路の各々に対応した少なくとも1つ
    の直列接続されたコンデンサであって、ディスエーブル
    にされた前記対応するスイッチング回路に基づいて、実
    質的に前記最大共振器電圧を蓄積するためのコンデンサ
    と、を含むことを特徴とする多重化システム。
JP7341546A 1994-12-29 1995-12-27 複数アンテナを接続するための多重化システム Pending JPH08320376A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US36564494A 1994-12-29 1994-12-29
US365644 1994-12-29

Publications (1)

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ID=23439726

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JP7341546A Pending JPH08320376A (ja) 1994-12-29 1995-12-27 複数アンテナを接続するための多重化システム

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EP0724308A2 (en) 1996-07-31

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