JP3288227B2 - アンテナ共用回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアンテナ共用回路に
係わり、特に、送受共用アンテナに対して送信回路と受
信回路とを時分割的に択一的に接続し、微弱な電波を用
いる無線通信機器に好適なアンテナ共用回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、送受共用アンテナを用い、このア
ンテナに送信回路と受信回路とを時分割的に択一的に接
続するようにしたアンテナ共用回路としては、例えば、
実開昭５７−３４７４３号に開示の手段が知られてい
る。

【０００３】ここで、図２は、かかる実開昭５７−３４
７４３号に開示のアンテナ共用回路の構成を示すもので
ある。

【０００４】図２に示されるアンテナ共用回路におい
て、送信時に、送信入力端子２１を介して入力されたＲ
Ｆ送信信号は、送信用電力増幅器２２により増幅された
後、第４結合コンデンサ３０を介して整流回路３１に供
給され、整流回路３１で整流される。そして、整流回路
３１から出力される直流電圧は、インダクタ３２、第１
ダイオード２４、１／４波長等価線路２７、第２ダイオ
ード３３を通して接地点に流れ、それにより、第１ダイ
オード２４及び第２ダイオード３３を導通状態にする。
このため、送信用電力増幅器２２により増幅されたＲＦ
送信信号は、第１結合コンデンサ２３、第１ダイオード
２４、第２結合コンデンサ２５、ローパスフィルタ２６
を介して送受共用アンテナ２０に伝送供給され、送受共
用アンテナ２０から送信される。このとき、第２ダイオ
ード３３が導通状態になっているので、ＲＦ送信信号の
一部が１／４波長等価線路２７を通して伝送されても、
全て第２ダイオード３３を通して接地点に流れ、受信出
力端子２９に供給されることがないものである。

【０００５】一方、受信時になると、送信入力端子２１
にＲＦ送信信号が入力されず、整流回路３１にＲＦ送信
信号が供給されなくなって、整流回路３１から出力され
る直流電圧もなくなるので、第１ダイオード２４及び第
２ダイオード３３はともに非導通状態になる。このた
め、送受共用アンテナ２０によって受信されたＲＦ受信
信号は、ローパスフィルタ２６、第２結合コンデンサ２
５、１／４波長等価線路２７、第３結合コンデンサ２８
を介して受信出力端子２９に供給される。

【０００６】このように、第１ダイオード２４及び第２
ダイオード３３を、送信時に導通状態に、受信時に非導
通状態に切替えることによって、送受共用アンテナ２０
を切替え使用可能にしたアンテナ共用回路が形成され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のアンテナ共
用回路は、送信時に、第１ダイオード２４及び第２ダイ
オード３３が導通状態になり、受信時に、第１ダイオー
ド２４及び第２ダイオード３３が非導通状態になるもの
であるが、第１ダイオード２４及び第２ダイオード３３
は導通状態の時に、理想的な導通状態にならず、普通、
若干の残留インピーダンス値を有するものであり、ま
た、非導通状態においても、理想的な非導通状態になら
ず、普通、有限のインピーダンス値を有するものであ
る。そして、送信時に、第１ダイオード２４が送信経路
に直列接続されるが、送信信号はレベルが大きいので、
第１ダイオード２４の残留インピーダンス値に基づく若
干の信号損失は無視できる。しかし、受信時に、第２ダ
イオード３３が受信経路に分路接続されたとき、第２ダ
イオード３３に加わる受信信号はレベルが小さいので、
第２ダイオード３３の有限のインピーダンス値に基づく
僅かな信号損失を無視できない。

【０００８】このように、前記従来のアンテナ共用回路
は、受信時に、受信信号に対して無視できない信号損失
を与えるので、微弱電波を用いた無線通信機器、例えば
至近距離で相互通信可能な無線電子手帳等にも適用する
ことができないという問題がある。

【０００９】本発明は、かかる問題点を解決するもの
で、その目的は、受信時に、受信信号に対して与える信
号損失を低減させ、微弱電波を用いた無線通信機器にも
適用可能なアンテナ共用回路を提供することにある。

【００１０】なお、ここでいう微弱電波とは、日本の場
合、送信アンテナから３ｍ離れた点の電界強度が５００
μＶ／ｍ以下であることを規定されている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のアンテナ共用回路は、第１共振コイルを有
するアンテナ端と受信回路端とを接続するバンドパスフ
ィルタと、第１共振コイルに誘導結合された第２共振コ
イルと、第２並列コイルと共に共振回路を構成する共振
コンデンサと、第２共振コイルと共振コンデンサとを受
信時に非導通状態にするスイッチング手段を備える。

【００１２】前記手段によれば、受信時に、アンテナで
受信された受信信号は、スイッチング手段で阻止されて
受信回路以外には供給されず、また受信回路にはスイッ
チング素子を介さずに供給される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態において、ア
ンテナ共用回路は、送受共用アンテナが接続されるアン
テナ端と、受信回路が接続される受信回路端と、第１共
振コイルを有しアンテナ端と受信回路端とを接続するバ
ンドパスフィルタと、第１共振コイルに誘導結合された
第２共振コイルと、第２共振コイルとともに共振回路を
構成する共振コンデンサと、第２共振コイルと共振コン
デンサとを接続する第１のスイッチング素子と、受信回
路端と基準電位点間に接続されるバンドパスフィルタの
出力インピーダンスに略等しいインピーダンス値を持つ
インピーダンス素子と第２のスイッチング素子との直列
回路と、出力端が共振コンデンサと第１のスイッチング
素子の接続点に接続され送信信号を接続点に出力する増
幅素子とを備え、第１及び第２のスイッチング素子を送
信時にそれぞれ導通状態に、受信時にそれぞれ非導通状
態にする。

【００１４】この場合、本発明の実施の１つの形態とし
て、第１及び第２のスイッチング素子は、ダイオードで
あって、送信時に順方向のバイアス電圧が加えられて導
通状態にされ、増幅素子は、コレクタを出力端としエミ
ッタが基準電位点に接続されたトランジスタであって、
送信時に第１のスイッチング素子を通してコレクタにバ
イアス電圧が駆動電圧として加えられるとともに、ベー
スに送信信号が加えられる。

【００１５】

【００１６】かかる本発明の実施の形態によれば、受信
時には、第１及び第２のスイッチング素子が非導通状態
にされるので、アンテナで受信された受信信号は、第１
及び第２のスイッチング素子で阻止されて受信回路以外
に供給されず、また、受信回路に他のスイッチング素子
を介さず供給されるので、損失が極めて少ない状態で受
信回路に供給されることになる。

【００１７】一方、送信時には、第１のスイッチング素
子が非導通状態にされるので、第２共振コイルと共振コ
ンデンサとで共振回路が構成され、増幅素子の出力端に
出力された送信信号は、共振回路に供給され、次いで第
１共振コイルを介してアンテナ端に供給される。

【００１８】また、送信時に、第２のスイッチング素子
が非導通状態にされるので、所定値のインピーダンス素
子がバンドパスフィルタの負荷として受信回路端に接続
され、送信回路の負荷インピーダンスが所定値に保たれ
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２０】図１は、本発明によるアンテナ共用回路の
一実施例を示す回路構成図である。

【００２１】図１に示されるように、アンテナ共用回路
は、第１共振コイル３Ｌとコンデンサ３Ｃ、９、１０か
らなるバンドパスフィルタ３と、第２共振コイル４Ｌと
スイッチングダイオード５と共振コンデンサ４Ｃと接地
コンデンサ１４とからなる共振回路４と、トランジスタ
６と、整合抵抗７と、スイッチングダイオード８と、出
力結合コンデンサ１１と、入力結合コンデンサ１２と、
小さい抵抗値のＱダンプ抵抗１５と、電圧供給抵抗１
６、１７と、大きい抵抗値のバイアス抵抗１８と、終端
抵抗１９と、アンテナ端Ｔ_A と、受信回路端Ｔ_R と、送
信回路端Ｔ_T と、制御端Ｖ_T 、Ｖ_R を備えている。な
お、１は、受信回路端Ｔ_R に接続されアンテナ共用回路
から受信信号を受け取る受信回路であり、２は、送信回
路端Ｔ_T に接続されアンテナ共用回路に送信信号を供給
する送信回路であり、２０はアンテナ端Ｔ_A に接続され
る送受共用アンテナである。

【００２２】そして、バンドパスフィルタ３は、一端が
アンテナ端Ｔ_A に接続され、他端が出力結合コンデンサ
１１によって受信回路端Ｔ_R に接続されている。共振回
路４は、第２共振コイル４Ｌが、バンドパスフィルタ３
の第１並列コイル３Ｌに誘導結合しており、一端が接地
コンデンサ１４によって接地されると共に制御端Ｖ_Tに
接続されており、他端がスイッチングダイオード５のア
ノードに接続されている。スイッチングダイオード５の
カソードは共振コンデンサ４Ｃの一端に接続されると共
に電圧供給抵抗１６によって制御端Ｖ_R に接続されてい
る。共振コンデンサ４Ｃは他端が接地されている。トラ
ンジスタ６は、コレクタがＱダンプ抵抗１５によってス
イッチングダイオード５のカソードに接続され、ベース
が入力結合コンデンサ１２を通して送信回路端Ｔ_T に接
続されると共にバイアス抵抗１８によって制御端Ｖ_T に
接続され、エミッタが接地されている。整合抵抗７はバ
ンドパスフィルタ３のインピーダンスに等しい抵抗値を
有するものであって、一端がバンドパスフィルタ３の他
端に接続され、他端がスイッチングダイオード８のアノ
ードに接続されている。スイッチングダイオード８は、
アノードが電圧供給抵抗１７によって制御端Ｖ_T に接続
され、カソードが接地されている。終端抵抗１９は送信
回路端Ｔ_T を終端している。

【００２３】前記構成によるアンテナ共用回路は、次の
ように動作する。

【００２４】まず、送信時は、制御端Ｖ_T に電源電圧に
ほぼ等しい正の制御電圧Ｖ_C が加えられる。このとき、
制御端Ｖ_R は開放状態にされる。制御電圧Ｖ_C は、バイ
アス抵抗１８によって適宜に低減されてトランジスタ６
のベースに加えられると共に、第２共振コイル４Ｌとス
イッチングダイオード５とＱダンプ抵抗１５を通してト
ランジスタ６のコレクタに加えられ、スイッチングダイ
オード５を導通状態にすると共にトランジスタ６を能動
状態にする。このとき、送信回路２から送信回路端Ｔ_T
に入力された高周波の送信信号は、入力結合コンデンサ
１２を通してトランジスタ６のベースに加えられ、トラ
ンジスタ６で増幅されてコレクタから出力される。コレ
クタから出力された送信信号は、Ｑダンプ抵抗１５とス
イッチングダイオード５とを通して第２共振コイル４Ｌ
に加えられ、第２共振コイル４Ｌに誘導結合された第１
共振コイル３Ｌを通してバンドパスフィルタ３に伝達さ
れた後、アンテナ端Ｔ_A に供給される。

【００２５】また、送信時に、制御電圧Ｖ_C は電圧供給
抵抗１７を通してスイッチングダイオード８のアノード
に加えられ、スイッチングダイオード８を導通状態に
し、整合抵抗７の他端がスイッチングダイオード８を通
して接地される。このとき、受信回路端Ｔ_R に接続され
た受信回路１は駆動電源を供給停止されて非能動状態に
あり、入力インピーダンスが非常に高いので、バンドパ
スフィルタ３は整合抵抗７で終端される。そこで整合抵
抗７は、送信時にトランジスタ６の負荷となる共振回路
４およびバンドパスフィルタ３の総合インピーダンス値
を適宜に保つ。

【００２６】次に、受信時は、制御端Ｖ_R に電圧電圧に
ほぼ等しい正の制御電圧Ｖ_C が加えられる。このとき、
制御端Ｖ_T は開放状態にされる。制御電圧Ｖ_C は、電圧
供給抵抗１６を通してスイッチングダイオード５のカソ
ードに加えられ、スイッチングダイオード５を非導通状
態にし、共振回路４はスイッチングダイオード５によっ
て第２共振コイル４Ｌと共振コンデンサ４Ｃの接続が絶
たれる。そこで第２共振コイル４Ｌはバンドパスフィル
タ３の第１共振コイル３Ｌとの誘導結合が断たれる。こ
のとき、送受共用アンテナ２０からアンテナ端Ｔ_A に入
力された受信信号はバンドパスフィルタ３に供給され
る。バンドパスフィルタ３に供給された受信信号は、バ
ンドパスフィルタ３との誘導結合が断たれている共振回
路４には供給されず、出力結合コンデンサ１１を通して
受信回路端Ｔ_R に供給され、受信回路１において受信処
理される。

【００２７】また、受信時に、制御端Ｖ_T は開放状態に
されるので、スイッチングダイオード８が非導通状態に
なり、整合抵抗７の他端が接地点から切り離される。

【００２８】このように、本実施例によれば、送信時
に、バンドパスフィルタ３と共振回路４とを結合し、送
信信号を共振回路４およびバンドパスフィルタ３を介し
てアンテナ端Ｔ_A に供給し、受信時に、バンドパスフィ
ルタ３と共振回路４との結合を絶ち、受信信号をバンド
パスフィルタ３から受信回路端Ｔ_R に供給するようにし
ているもので、受信時に受信信号が共振回路４側に伝送
されたり、スイッチングダイオード５に流れたりするこ
とがなく、受信信号の損失を低減することが可能にな
り、受信信号のレベルが微弱な無線電子手帳等にも適用
できる。

【００２９】また、本実施例によれば、整合抵抗７を、
送信時に受信回路端Ｔ_R と基準電位点間に接続するよう
にし、受信時に接続を絶っているので、送信時にトラン
ジスタ６とバンドパスフィルタ３とのインピーダンスが
整合し、受信時に整合抵抗７による信号損失を殆んどゼ
ロにすることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、送信時
にバンドパスフィルタと共振回路とを結合させ、送信信
号を共振回路およびバンドパスフィルタを介して送信す
るようにし、受信時に、バンドパスフィルタと共振回路
との結合を絶ち、受信信号をバンドパスフィルタから受
信回路端に供給するようにしているので、受信時に、受
信信号が共振回路側に伝送されたり、スイッチングダイ
オードに流れたりすることがなく、受信信号の損失を低
減することが可能になり、受信信号が微弱のときでも、
受信回路で受信信号に対する所要の処理を行うことがで
き、受信信号が微弱な無線通信機器、例えば無線電子手
帳等にも適用できるという効果がある。

【００３１】また、本発明によれば、インピーダンス素
子を、送信時に受信回路に並列接続し、受信時に、接続
を絶つので、送信時に、増幅素子とバンドパスフィルタ
とのインピーダンス整合を図れるとともに、受信時に、
インピーダンス素子による信号損失をゼロにできるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるアンテナ共用回路の一実施例を示
す回路構成図である。

【図２】従来のアンテナ共用回路の構成の一例を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１ 受信回路 ２ 送信回路 ３ バンドパスフィルタ ３Ｌ 第１共振コイル ４ 共振回路 ４Ｃ 共振コンデンサ ４Ｌ 第２共振コイル ５ スイッチングダイオード（スイッチング素子） ６ トランジスタ（増幅素子） ７ 整合抵抗（インピーダンス素子） ８ スイッチングダイオード（第２のスイッチング素
子） Ｔ_A アンテナ端 Ｔ_R 受信回路端 Ｔ_T 送信回路端

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送受共用アンテナが接続されるアンテナ
   端と、受信回路が接続される受信回路端と、第１共振コ
   イルを有し前記アンテナ端と前記受信回路端とを接続す
   るバンドパスフィルタと、前記第１共振コイルに誘導結
   合された第２共振コイルと、その第２共振コイルととも
   に共振回路を構成する共振コンデンサと、前記第２共振
   コイルと前記共振コンデンサとを接続する第１のスイッ
   チング素子と、前記受信回路端と基準電位点間に接続さ
   れる前記バンドパスフィルタの出力インピーダンスに略
   等しいインピーダンス値を持つインピーダンス素子と第
   ２のスイッチング素子との直列回路と、出力端が前記共
   振コンデンサと前記第１のスイッチング素子の接続点に
   接続され送信信号を前記接続点に出力する増幅素子とを
   備え、前記第１及び第２のスイッチング素子を送信時に
   それぞれ導通状態に、受信時にそれぞれ非導通状態にす
   るように構成したことを特徴とするアンテナ共用回路。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２のスイッチング素子
   は、ダイオードであって、送信時に順方向のバイアス電
   圧が加えられて導通状態にされ、前記増幅素子は、コレ
   クタを出力端としエミッタが基準電位点に接続されたト
   ランジスタであって、送信時に前記第１のスイッチング
   素子を通してコレクタに前記バイアス電圧が駆動電圧と
   して加えられるとともに、ベースに送信信号が加えられ
   ることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ共用回
   路。