JPH0998106A - マイクロ波無線装置 - Google Patents

マイクロ波無線装置

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JPH0998106A
JPH0998106A JP7254785A JP25478595A JPH0998106A JP H0998106 A JPH0998106 A JP H0998106A JP 7254785 A JP7254785 A JP 7254785A JP 25478595 A JP25478595 A JP 25478595A JP H0998106 A JPH0998106 A JP H0998106A
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JP
Japan
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antenna
frequency switch
signal
reception
high frequency
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JP7254785A
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Inventor
Haruo Kojima
治夫 小島
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相変調を行なう高周波スイッチで受信モー
ドと送信モードの切換えを兼用することにより、装置を
小形化でき、また、高周波での挿入損失を少なくする。 【解決手段】アンテナ11と接地面を接続する高周波ス
イッチ15を設け、受信モードでは、高周波スイッチ1
5を開放することによりアンテナ11に接続された受信
回路により受信信号を得て、送信モードでは、アンテナ
11から受信回路を見たインピーダンスを開放にし、高
周波スイッチ15を開放あるいは短絡することによりア
ンテナ11で受信した受信信号を位相変調してアンテナ
11へ反射して送信する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は例えばマイクロ波を
利用した高速道路の自動料金収受システム等で使用され
るマイクロ波無線カードに用いられ、受信モードでアン
テナからの受信信号を受信し、送信モードでアンテナか
らの受信信号を位相変調してアンテナへ反射する機能を
もったマイクロ波無線装置に関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波を利用した無線カードシステ
ムは図7に示すように図示しない端末から発射されたマ
イクロ波信号(CW信号)を無線カードのアンテナ1が
受信すると、受信信号はあらかじめ受信側に切換えてい
る送受切換器2を通り整合回路3,検波回路4から成る
受信回路を介して信号処理部5に供給される(受信モー
ド)。この信号処理部5は比較部や記憶部を有し、比較
部で受信信号のレベル比較を行ない、ある一定のレベル
を越えると受信モードから送信モードへ切換わるモード
切換え信号が生成される。また、モードが切換わると記
憶部に格納された無線カードの識別コードや種々のデー
タが送信データとして出力する。さらに、この信号処理
部5の送信データが変調回路6に供給されるとともに、
送受切換器2が変調回路側6に切換わることにより、図
示しない端末から送られてくる受信信号が変調回路6に
供給され、この受信信号が送信データにより変調されア
ンテナ1へ反射することにより変調回路6からの変調出
力が、アンテナ1から端末に送信される(送信モー
ド)。
【0003】なお、送受切換器2はSPDT形高周波ス
イッチにより構成され、整合回路3は整合用開放線路3-
1 と整合用伝送線路3-2 で構成され、検波回路4は1/
4波長短絡線路4-1 と検波ダイオード4-2 と1/4波長
開放線路4-3 で構成される。さらに、変調回路6は、S
PST形高周波スイッチ6-1 と、このスイッチのON,
OFF制御を行なう制御信号を供給する制御部6-2 から
構成される。このSPST形高周波スイッチ6-1 を開放
又は短絡にすることにより、アンテナ1からの受信信号
を位相変調してアンテナ1へ反射する。
【0004】このように従来の装置では、受信モードと
送信モードの切換え用のSPDT形高周波スイッチが必
要でカードの小形化、低価格化に不利となる。また、S
PDT形高周波スイッチの高周波での挿入損失により送
信モードの変換効率が低下してしまう欠点があり、それ
に伴い通信距離が短くなってしまうため、端末や無線基
地局の送信電力を大きくする必要があり、端末や無線基
地局の小形化、低価格化にも不利となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
のマイクロ波無線装置では受信モード及び送信モードを
切換える送受切換器が必要であり、装置の小形化を図る
ことができず、また高周波での挿入損失により性能が低
下することがあった。
【0006】本発明は上記した欠点を解決するもので、
位相変調を行なう高周波スイッチで受信モードと送信モ
ードの切換えを兼用することにより、装置を小形化で
き、また、高周波での挿入損失を少なくするマイクロ波
無線装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のマイクロ波無善装置では、アンテナと接地面を接続
する高周波スイッチを設け、受信モードでは、高周波ス
イッチを開放することによりアンテナに接続された受信
回路により受信信号を得て、送信モードでは、アンテナ
から受信回路を見たインピーダンスを開放にし、高周波
スイッチを開放あるいは短絡することによりアンテナで
受信した受信信号を位相変調してアンテナへ反射して送
信することを特徴とするものであり、これにより位相変
調を行なう高周波スイッチで受信モードと送信モードの
切換えを兼用することができる。
【0008】また、アンテナと受信回路との間に高周波
スイッチを設け、受信モードでは、高周波スイッチを短
絡することによりアンテナに接続された受信回路により
受信信号を得て、送信モードでは、アンテナから受信回
路を見たインピーダンスを短絡にし、前記高周波スイッ
チを開放あるいは短絡することによりアンテナで受信し
た受信信号を位相変調してアンテナへ反射して送信する
ことを特徴とするものであり、これにより位相変調を行
なう高周波スイッチで受信モードと送信モードの切換え
を兼用することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を詳細に説明する。図1は本発明に係るマイク
ロストリップ線路で形成されたマイクロ波無線装置を示
すものであり、アンテナ11の出力は整合回路12,検
波回路13から成る受信回路を介して信号処理回路14
に供給される。また、アンテナ11はSPST形高周波
スイッチ15を介して接地面に接続している。さらに、
信号処理回路14の出力は制御部16に供給され、この
制御部16からの出力に応じてSPST形高周波スイッ
チ15のON−OFF制御を行なう。
【0010】なお、この整合回路12はアンテナ11に
接続されるインピーダンス変換線路12-1と検波回路13
に接続される整合用伝送線路12-2が直列接続され、これ
ら線路の接続点に整合用開放線路12-3が接続されて構成
される。また、検波回路13には検波ダイオード13-1が
設けられ、検波ダイオード13-1のアノードに整合回路1
2が接続され、カソードに信号処理回路14が接続され
るとともに、検波ダイオード13-1のアノード側に1/4
波長短絡線路が13-2、カソード側に1/4波長開放線路
13-3とバイアス回路13-4がそれぞれ接続されて構成され
る。
【0011】このマイクロ波無線装置は通常、図示しな
い端末から送られてくるマイクロ波信号(CW信号)の
受信を待機しており(受信モード)、この受信モードで
はSPST形高周波スイッチ15を開放し、検波ダイオ
ード13-1にはバイアスを印加しない。アンテナ11でマ
イクロ波信号が受信されると、この受信信号は検波回路
13の検波ダイオード13-1に供給され、検波回路13の
出力端子から受信信号が出力され、信号処理回路14に
供給される。
【0012】この信号処理回路14は比較部や記憶部を
有し、比較部で受信信号のレベル比較を行ない、ある一
定のレベルを越えると受信モードから送信モードへ切換
わるモード切換え信号が生成される。また、モードが切
換わると記憶部に格納されたマイクロ波無線装置の識別
コードや種々のデータが送信データとして出力する。
【0013】ここで、受信モードが送信モードに切換わ
ると、信号処理回路14からの送信データが制御部16
へ送られ、制御部16では送信データにもとづいてSP
ST形高周波スイッチのON−OFFを制御する制御デ
ータを生成してこの制御データによりSPST形高周波
スイッチの制御を行なう。さらに、検波ダイオード13-1
にバイアスを印加してアンテナ11から検波ダイオード
13-1を見込んだ高周波インピーダンスを開放状態にす
る。これにより、SPST形高周波スイッチ15のON
−OFF制御によりアンテナ11からSPST形高周波
スイッチ15を見たインピーダンスが開放、または短絡
となり、図示しない端末から送られてくる受信信号(C
W信号)を送信データにより0−π位相変調してアンテ
ナ11へ反射し、アンテナ11から図示しない端末に変
調出力を送信することができる。
【0014】ここで、さらに受信モードと送信モードに
ついて図2及び図3のスミスチャートを使って説明す
る。受信モードでは整合用開放線路12-3と整合用伝送線
路12-2は、図2のA点に示す検波ダイオード13-1の高周
波でのインピーダンスを図2のB点のようにアンテナ1
1のインピーダンスに整合させて、検波ダイオード13-1
に供給される受信信号の電力を最大にする。インピーダ
ンス変換線路12-1の特性インピーダンスはアンテナ11
のインピーダンスとなっているため、アンテナ11と検
波ダイオード13-1との整合状態には影響をあたえない。
【0015】一方、送信モードはバイアス回路13-4で検
波ダイオード13-1に順方向バイアスを印加する。その結
果、検波ダイオード13-1の高周波でのインピーダンス
は、図3のA点のように受信モードと大幅に変化し、整
合用開放線路12-3と整合用伝送線路12-2によりアンテナ
11のインピーダンス系での反射係数の絶対値は、図3
のB点のようにほぼ1となる。そしてインピーダンス変
換線路12-1の長さは、アンテナ11から検波ダイオード
13-1を見込んだ高周波でのインピーダンスが図3のD点
のように開放となるように設定されている。
【0016】ここで、SPST形高周波スイッチ15を
開放、または短絡すると、アンテナ11から検波ダイオ
ード13-1を見込んだ高周波でのインピーダンスが送信モ
ードは常に開放状態であるため、アンテナ11からSP
ST形高周波スイッチ15を見込んだインピーダンスは
開放、または短絡となる。従って、アンテナ11からの
受信信号を送信データをもとに制御部16により生成さ
れた制御信号で0−π位相変調して、アンテナ11へ反
射できる。
【0017】なお、送信モードにおけるアンテナ11か
ら検波ダイオード13-1を見込んだアンテナ11のインピ
ーダンス系での反射係数の位相は、インピーダンス変換
線路12-1の長さを変えることにより任意に設定できるた
め、アンテナ11からSPST形高周波スイッチ15を
見込んだインピーダンスは短絡または、任意のインピー
ダンスとなりアンテナ11からの受信信号を0と任意の
位相に変調して、アンテナ11へ反射できることは言う
までもない。
【0018】以上のように、SPST形高周波スイッチ
15で受信モードと送信モードの切換えと0−π位相変
調機能を兼用しているため、従来使用していたSPST
形高周波スイッチが必要なくなり小形化、低価格化でき
る。また、アンテナ11とSPST形高周波スイッチ1
5が直接接続されているために送信モードの変換効率が
向上し、端末の送信電力が小さくても所望の通信距離が
得られる。したがって、端末を小形化、低価格化でき
る。
【0019】次に本発明のマイクロ波無線装置の他の実
施形態を図4に示す。図4においてアンテナ21の出力
はSPST形高周波スイッチ25と整合回路22、検波
回路23から成る受信回路を介して信号処理回路24に
供給される。さらに、信号処理回路24の出力は制御部
26に供給され、この制御部26からの出力に応じてS
PST形高周波スイッチ25のON−OFF制御を行な
う。
【0020】なお、この整合回路22はアンテナ21に
接続されるインピーダンス変換線路22-1と検波回路23
に接続される整合用伝送線路22-2が直列接続され、これ
ら線路の接続点に整合用開放線路22-3が接続されて構成
される。また、検波回路23には検波ダイオード23-1が
設けられ、この検波ダイオード23-1のカソードに整合回
路22が接続され、アノードは接地されている。さら
に、検波ダイオード23-1のカソードには1/4波長の伝
送線路23-2が接続され、この1/4波長伝送線路23-2の
他端には1/4波長開放線路23-3とバイアス回路23-4が
接続されている。
【0021】このマイクロ波無線装置は図1の一実施形
態と同様に通常、図示しない端末から送られてくるマイ
クロ波信号(CW信号)の受信を待機しており(受信モ
ード)、この受信モードではSPST形高周波スイッチ
25を短絡し、検波ダイオード23-1にはバイアスを印加
しない。アンテナ21でマイクロ波信号が受信される
と、この受信信号は検波回路23の検波ダイオード23-1
に供給され、検波回路23の出力端子から受信信号が出
力され、信号処理回路24に供給される。
【0022】この信号処理回路24は比較部や記憶部を
有し、比較部で受信信号のレベル比較を行ない、ある一
定のレベルを越えると受信モードから送信モードへ切換
わるモード切換え信号が生成される。また、モードが切
換わると記憶部に格納されたマイクロ波無線装置の識別
コードや種々のデータが送信データとして出力する。
【0023】ここで、受信モードが送信モードに切換わ
ると、信号処理回路24からの送信データが制御部26
へ送られ、制御部26では送信データにもとづいてSP
ST形高周波スイッチのON−OFFを制御する制御デ
ータを生成してこの制御データによりSPST形高周波
スイッチの制御を行なう。さらに、検波ダイオード23-1
にバイアスを印加してアンテナ21から検波ダイオード
23-1を見込んだ高周波インピーダンスを短絡状態にす
る。これにより、SPST形高周波スイッチのON−O
FF制御により、アンテナ21からSPST形高周波ス
イッチ25を見たインピーダンスが開放、または短絡と
なり図示しない端末から送られてくる受信信号(CW信
号)を送信データにより0−π位相変調してアンテナ2
1へ反射し、アンテナ21から図示しない端末に変調出
力を送信することができる。
【0024】ここで、さらに受信モードと送信モードに
ついて図2及び図3のスミスチャートを使って説明す
る。受信モードでは、整合用開放線路22-3と整合用伝送
線路22-2は、図2のA点に示す検波ダイオード23-1の高
周波でのインピーダンスを図2のB点のようにアンテナ
21のインピーダンスに整合させて、検波ダイオード23
-1に供給される受信信号の電力を最大にする。インピー
ダンス変換線路22-1の特性インピーダンスはアンテナ2
1のインピーダンスとなっているため、アンテナ21と
検波ダイオード23-1との整合状態には影響をあたえな
い。
【0025】一方、送信モードはバイアス回路23-4で検
波ダイオード23-1に順方向バイアスを印加する。その結
果、検波ダイオード23-1の高周波でのインピーダンス
は、図3のA点のように受信モードと大幅に変化し、整
合用開放線路22-3と整合用伝送線路22-2によりアンテナ
21のインピーダンス系での反射係数の絶対値は、図3
のB点のようにほぼ1となる。そしてインピーダンス変
換線路22-1の長さは、SPST形高周波スイッチ25か
ら検波ダイオード23-1を見込んだ高周波でのインピーダ
ンスが図3.C点のように短絡となるように設定されて
いる。
【0026】ここで、SPST形高周波スイッチ25を
開放、または短絡すると、SPST形高周波スイッチ2
5から検波ダイオード23-1を見込んだ高周波でのインピ
ーダンスが送信モードは常に短絡状態であるため、アン
テナ21からSPST形高周波スイッチ25を見込んだ
インピーダンスは開放、または短絡となる。従って、ア
ンテナ21からの受信信号を送信データをもとに制御部
26により生成された制御信号で0−π位相変調して、
アンテナ21へ反射できる。
【0027】以上のように、本実施形態もSPST形高
周波スイッチ25で受信モードと送信モードの切換えと
0−π位相変調機能を兼用しているため、前記実施例と
同様の効果がある。
【0028】なお、図1と図4の実施形態の検波回路(1
3,23) をそれぞれ入れ替えても同様に機能することは言
うまでもない。次に、本発明に使用しているSPST形
高周波スイッチ(15.25) をマイクロストリップ線路とP
INダイオードで形成された場合の回路を図5に示す。
PINダイオード31のカソード、アノードそれぞれに
1/4波長伝送線路32と高周波短絡用DCカットキャ
パシタ33を接続し、それぞれの1/4波長伝送線路3
2の他端に1/4波長開放線路34とバイアス回路35
を接続する。ここで、バイアス回路35でPINダイオ
ード31に順方向バイアスを印加すると、PINダイオ
ード31の高周波でのインピーダンスは短絡となりま
た、逆方向バイアスを印加するとPINダイオード31
の高周波でのインピーダンスは開放となり、SPST形
高周波スイッチとして機能する。なお、このバイアス回
路35に制御部(16,26) からの制御データが供給され
る。
【0029】また、本発明に使用しているSPST形高
周波スイッチ(15,25) をマイクロストリップ線路とFE
Tで形成された場合の回路を図6に示す。FET41の
ソースに高周波短絡用DCカットキャパシタ42と1/
4波長伝送線路43を接続し、1/4波長伝送線路43
の他端に1/4波長開放線路44とバイアス回路45を
接続し、FET41のドレインに高周波短絡用DCカッ
トキャパシタ46を接続する。また、FET41のゲー
トにバイアス回路45を接続する。ここで、バイアス回
路45でFET41のゲート、ソース間を直流で短絡す
ると、FET41のドレイン、ソース間の高周波でのイ
ンピーダンスは短絡となりまた、逆方向バイアスを印加
するとFET41のドレイン、ソース間の高周波でのイ
ンピーダンスは開放となり、SPST形高周波スイッチ
として機能する。なお、このバイアス回路35に制御部
(16,26) からの制御データが供給される。
【0030】また、以上の説明ではSPST形高周波ス
イッチを切換えることにより位相変調をO−π位相変調
として説明してきたが、整合回路のインピーダンス変換
線路の長さを変えて例えば0−90°位相変調としQP
SK変調を構成してもよい。
【0031】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、位相
変調を行なう高周波スイッチで受信モードと送信モード
の切換えを兼用することにより、装置を小形化でき、ま
た、高周波での挿入損失を少なくするマイクロ波無線装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマイクロ波無線装置の一実施形態
の構成を示すブロック図。
【図2】本発明に係るマイクロ波無線装置の受信モード
の動作を示すスミスチャート。
【図3】本発明に係るマイクロ波無線装置の送信モード
の動作を示すスミスチャート。
【図4】本発明に係るマイクロ波無線装置の他の実施形
態の構成を示すブロック図。
【図5】本発明に係るマイクロ波無線装置の高周波スイ
ッチの一実施形態の構成を示す回路図。
【図6】本発明に係るマイクロ波無線装置の高周波スイ
ッチの一実施形態の構成を示す回路図。
【図7】従来のマイクロ波無線装置の構成を示すブロッ
ク図。
【符号の説明】
11・・・アンテナ 12・・・整合回路 13・・・検波回路 14・・・信号処理回路 15・・・高周波スイッチ 21・・・アンテナ 22・・・整合回路 23・・・検波回路 24・・・信号処理回路 25・・・高周波スイッチ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】受信モードでアンテナに接続された受信回
    路により受信信号を得るとともに、送信モードでアンテ
    ナからの受信信号を位相変調してアンテナへ反射し送信
    するマイクロ波無線装置において、前記アンテナと接地
    面を接続する高周波スイッチを設け、受信モードでは、
    前記高周波スイッチを開放することにより前記受信回路
    により受信信号を得て、送信モードでは、前記アンテナ
    から前記受信回路を見たインピーダンスを開放にし、前
    記高周波スイッチを開放あるいは短絡することにより前
    記受信信号を位相変調してアンテナへ反射して送信する
    ことを特徴とするマイクロ波無線装置。
  2. 【請求項2】アンテナと、このアンテナと接地面に接続
    され、受信モードにおいて開放されている高周波スイッ
    チと、前記アンテナに接続され、前記アンテナからの出
    力が供給され受信信号を得る検波用ダイオードと、この
    受信信号出力が供給され、受信信号が所定のスレッショ
    ルドレベルを越えた場合に受信モードから送信モードに
    切換えるとともに、あらかじめ格納されてある送信デー
    タを出力する信号処理部と、前記検波用ダイオードのイ
    ンピーダンスを変化させるバイアス信号を前記検波用ダ
    イオードに印加するバイアス回路と、前記信号処理部の
    送信データが供給され、この送信データに応じて前記高
    周波スイッチの開閉を制御する制御信号を生成する制御
    部とを具備し、受信モードでは、前記高周波スイッチを
    開放することにより前記検波用ダイオードから受信信号
    を得て、送信モードでは、前記検波用ダイオードにバイ
    アスを印加し、前記アンテナから検波用ダイオードを見
    たインピーダンスを開放にするとともに、前記高周波ス
    イッチを前記制御信号により開放あるいは短絡すること
    により前記受信信号を位相変調してアンテナへ反射して
    送信することを特徴とするマイクロ波無線装置。
  3. 【請求項3】前記アンテナに接続されたインピーダンス
    変換用線路と前記検波用ダイオードに接続された整合用
    伝送線路とが接続され、この接続点に整合用開放線路が
    接続されて構成される整合回路を前記アンテナと前記検
    波用ダイオードの間に設け、前記インピーダンス変換用
    線路の線路長を変えることにより前記アンテナへ反射す
    る受信信号の位相変調の位相を変化させることを特徴と
    する請求項2記載のマイクロ波無線装置。
  4. 【請求項4】受信モードでアンテナに接続された受信回
    路により受信信号を得るとともに、送信モードでアンテ
    ナからの受信信号を位相変調してアンテナへ反射し送信
    するマイクロ波無線装置において、前記アンテナと前記
    受信回路との間に高周波スイッチを設け、受信モードで
    は、前記高周波スイッチを短絡することにより前記受信
    回路により受信信号を得て、送信モードでは、前記アン
    テナから前記受信回路を見たインピーダンスを短絡に
    し、前記高周波スイッチを開放あるいは短絡することに
    より前記受信信号を位相変調してアンテナへ反射して送
    信することを特徴とするマイクロ波無線装置。
  5. 【請求項5】アンテナと、一端が前記アンテナに接続さ
    れ、受信モードにおいて短絡されている高周波スイッチ
    と、この高周波スイッチの他端に接続され、前記アンテ
    ナからの出力が供給され受信信号を得る検波用ダイオー
    ドと、この受信信号出力が供給され、受信信号が所定の
    スレッショルドレベルを越えた場合に受信モードから送
    信モードに切換えるとともに、あらかじめ格納されてあ
    る送信データを出力する信号処理部と、前記検波用ダイ
    オードのインピーダンスを変化させるバイアス信号を前
    記検波用ダイオードに印加するバイアス回路と、前記信
    号処理部の送信データが供給され、この送信データに応
    じて前記高周波スイッチの開閉を制御する制御信号を生
    成する制御部とを具備し、受信モードでは、前記高周波
    スイッチを短絡することにより前記検波用ダイオードか
    ら受信信号を得て、送信モードでは、前記検波用ダイオ
    ードにバイアスを印加し、前記アンテナから検波用ダイ
    オードを見たインピーダンスを短絡にするとともに、前
    記高周波スイッチを前記制御信号により開放あるいは短
    絡することにより前記受信信号を位相変調してアンテナ
    へ反射して送信することを特徴とするマイクロ波無線装
    置。
  6. 【請求項6】前記高周波スイッチに接続されたインピー
    ダンス変換用線路と前記検波用ダイオードに接続された
    整合用伝送線路とが接続され、この接続点に整合用開放
    線路が接続されて構成される整合回路を前記高周波スイ
    ッチと前記検波用ダイオードの間に設け、前記インピー
    ダンス変換用線路の線路長を変えることにより前記アン
    テナへ反射する受信信号の位相変調の位相を変化させる
    ことを特徴とする請求項5記載のマイクロ波無線装置。
  7. 【請求項7】前記高周波スイッチはPINダイオードで
    あることを特徴とする請求項2または請求項5記載のマ
    イクロ波無線装置。
  8. 【請求項8】前記高周波スイッチはFETであることを
    特徴とする請求項2または請求項5記載のマイクロ波無
    線装置。
  9. 【請求項9】前記位相変調は0とπの位相による2状態
    の位相変調であることを特徴とする請求項1または請求
    項2または請求項4または請求項5記載のマイクロ波無
    線装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0951090A2 (en) 1998-04-16 1999-10-20 Japan Radio Co., Ltd Antenna apparatus
JP2011010139A (ja) * 2009-06-26 2011-01-13 Soshin Electric Co Ltd 高周波スイッチ

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EP0951090A2 (en) 1998-04-16 1999-10-20 Japan Radio Co., Ltd Antenna apparatus
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