JPH0779204B2 - フィルタおよびこれを用いた無線機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は一般的には無線周波（RF）信号フィルタに関
し、かつより特定的には二重無線送受信機（transceive
rs）におけるアンテナの送受切換（duplexing）および
アンテナ切換式ダイバシティのための単一ブロックフィ
ルタに関する。

［従来の技術］ アンテナの送受切換のための従来技術の単一ブロックの
セラミックフィルタが米国特許第4,742,562号に示され
かつ記載されている。しかしながら、そのような従来技
術の単一ブロックのセラミックフィルタはアンテナ切換
式ダイバシティを収容しない。

過去において、アンテナ切換式ダイバシティは800MHzよ
り上の動作周波数によるセルラー電話システムにおいて
一層悪化する問題である移動無線通信システムにおける
信号フェーディングの効果を最少化するために用いられ
てきた。従来技術のアンテナスイッチ式ダイバシティ機
構によれば、受信機が受信信号の劣化の検出に応答して
第１のアンテナおよび第２のアンテナの間で切換えられ
る。これは従来技術のセルラー電話においては１つの送
信フィルタおよび２個の別個の受信フィルタを用いるこ
とによりかつ２個の受信フィルタの間でセルラー電話受
信機の入力を切換えることにより行なわれ、あるいは１
個の送信フィルタおよび１個の受信フィルタ用いかつ受
信フィルタの入力を２つのアンテナの間で切換えること
により行なわれていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前の例の双方において２つの別個のフィ
ルタが必要とされる。

従って、本発明の目的は二重無線送受信機においてアン
テナの送受切換およびアンテナ加算式ダイバシティ（an
tenna−summed diversity）の双方が可能な単一ブロッ
クフイルタを提供することにある。

本発明の他の目的は、二重無線送受信機におけるアンテ
ナ加算式ダイバシティのために単一のスイッチを用いる
単一ブロックフィルタを提供することにある。

［実施例］ 第１図を参照すると、斜視図で示されかつアンテナ送受
切換およびアンテナ加算式タイバシティの双方を提供す
るための本発明を実施した単一ブロックフィルタ102に
結合された２個のアンテナ142および144を含む二重無線
送受信機100が図示されている。二重無線送受信機100は
またスピーカ131に結合された受信機130、マイクロホン
133に結合された送信機132、アンテナ144に結合された
ダイバシティ制御回路101、そして受信機130、送信機13
2およびダイバシティ制御回路101に結合されそれらの動
作を制御するためのマイクロコンピュータ134を含む。
送受信機100のブロック130,131,132,133および134は任
意の商業的に入手可能な二重無線送受信機の構成要素で
よい。この好ましい実施例においては、送受信機（トラ
ンシーバ）100はアメリカ合衆国イリノイ州60196、シャ
ンバーグ、イースト・アルゴンクイン・ロード1313、モ
トローラＣ＆Ｅパーツによって発行されかつ入手可能な
「DYNATACセルラ移動電話」と題する。モトローライン
ストラクションマニュアル第68P81070E40号に示されか
つ記載されているものである。

本発明によれば、単一ブロックフィルタ102がアンテナ1
42および144に結合されアンテナ送受切換およびアンテ
ナ加算式ダイバシティの双方を提供する。アンテナ142
はフィルタ102によって送信機132に結合され、アンテナ
142はフィルタ102によって受信機130に結合され、そし
てアンテナ144はフィルタ102によってダイバシティ制御
信号137に応答してダイバシティ制御回路101により受信
機130に切換可能に結合される。マイクロコンピュータ1
34は受信機130に結合され受信信号強度表示（RSSI）信
号135を監視する。RSSI信号135がそのレベルにおいて低
下しアンテナ142または144の内の１つにより受信されて
いる信号がフェーディングまたは他の妨害により劣化し
たことを示した場合、マイクロコンピュータ134はダイ
バシティ制御信号137の２進状態を変え受信機130をアン
テナ142または144の内の他の１つに切換える。

ダイバシティ制御回路101はアンテナ144をそれぞれ受信
機130からおよび受信機130へ切換えるためにダイバシテ
ィ制御信号137に応答してスイッチオンおよびスイッチ
オフされるピンダイオード152を含んでいる。アンテナ1
44が選択されている場合、ピンダイオード152はスイッ
チオフされている。即ち、アンテナ142および144の双方
がピンダイオード152がスイッチオフの場合は受信機130
に同時に結合され、かつ受信機130はアンテナ142および
144の双方により受信される信号の和を得る。逆に、ア
ンテナ142のみが選択されている場合は、ピンダイオー
ド152はスイッチオンされフィルタ102のパッド117をRF
信号ブランドに結合し、アンテナ144を受信機130から切
離す。ピンダイオード152はダイバシティ制御信号137の
２進状態、すなわち２進０状態であるか２進１状態であ
るか、に応じてスイッチオンおよびオフとされる。

ダイバシティ制御信号137が２進１状態を有する場合に
は、インバータ136の出力は２進０状態（低電圧）を有
しかつインバータ138の出力は２進１状態（高電圧）を
有する。インバータ138の出力の２進１状態はトランジ
スタ156をターンオンする。トランジスタ156がオン状態
（電流を流している状態）の場合は、トランジスタ155
はターンオンされかつバイアス電流を抵抗151を介して
ピンダイオード152に印加する。ピンダイオード152はこ
のバイアス電流によってスイッチオン（低インピーダン
ス状態）とされかつパッド117およびアンテナ144を容量
150を介してRF信号グランドに結合する。パッド117は好
ましくは同軸ケーブルまたはこれに代えて伝送ライン
（transmission line）により容量150およびアンテナ14
4に結合される。容量150およびピンダイオード152は実
用上可能な限りそのような同軸ケーブルの終端A1に近く
配置されることもまた好ましい。

これに対して、ダイバシティ制御信号137が２進０状態
を有している場合には、インバータ136の出力は２進１
状態（高電圧）を有しかつインバータ138の出力は２進
０状態（低電圧）を有している。インバータ137の出力
の２進０状態はトランジスタ156をターンオフする。ト
ランジスタ156がオフの場合は、トランジスタ155はター
ンオフしており、ピンダイオード152をオフ状態（高イ
ンピーダンス状態）に保つ。インダクタ153および容量1
54がピンダイオード152と並列に結合されより良好なオ
ープンおよびショート回路状態を達成するためにピンダ
イオード152による寄生分を共振除去する。

第１図におけるフィルタ102は好ましくは高誘電率、低
損失セラミックによって構成される誘電体ブロックフィ
ルタである。フィルタ102はまた、米国特許第4,742,562
号に示されるハウジングのような、ハウジングに部分的
に囲まれてもよく、そのようなハウジングは半田付けま
たは他の手段により取付けられプリント回路板上にマウ
ントできる、モジュール式フィルタ要素を生成する。フ
ィルタ102はその頭部面から底部面へと伸びる細長いホ
ール103〜113によって形成される伝送ライン共振器を含
む。ホール103〜113は丸みを帯びたコーナおよび平行な
細長い側部を有する実質的に長四角形の断面を有する。
フィルタ102の底部および側部そしてホール103〜113の
内面はそれらのほぼ全面にわたり導電性材料で被覆され
ている。フィルタ102の頭部面は実質的にホール103〜11
3を囲むその周辺近くの導電性材料のストリップにより
覆われている。また、頭部面上には各ホール103〜113に
対するパッド、同軸ケーブルにより（終端Ｔにおいて）
送信機132に結合されたパッド120、同軸ケーブルにより
（終端Ｒにおいて、）受信機130に結合されたパッド11
6、同軸ケーブルにより（終端A2において）アンテナ142
に結合されたパッド119、そして同軸ケーブルにより
（終端A1において）アンテナ144および容量150に結合さ
れたパッド117が配置されている。各ホール103〜113の
ためのパッドおよびパッド116〜120は同様にフィルタ10
2の頭部面を覆う導電性材料によって構成される。ホー
ル103〜113のためのパッドは互いに容量的に相互結合し
かつフィルタ102の側部において周囲を囲む導電性材料
に結合するために変化する形状を有している。ホール10
3〜113の各々は本質的には短縮された伝送ライン共振器
として機能する。好ましい実施例においては、フィルタ
102の面を覆う導電性材料はその上にメッキされてい
る。

パッド117がRF信号グランドに結合されている場合に
は、フィルタ102は受信機130および送信機132をアンテ
ナ142に結合する送受切換器として機能する。逆に、パ
ッド117がRF信号グランドに結合されていない場合に
は、受信機130はパッド117を介してアンテナ144に結合
されかつ同時にアンテナ142に結合され、そして送信機1
32はアンテナ142に結合されている。受信機共振器108〜
103の最初の伝送ゼロは送信機132からの信号がアンテナ
144に結合されないようにアイソレーションを提供す
る。パッド117によって提供される結合の量はパッド117
およびホール107のためのパッドの間の容量結合を増加
または減少することにより、それぞれパッド117および
ホール107のためのパッドの間のギャップを減少または
増加することにより、パッド107および117の対向するエ
ッジの大きさを変えることにより、あるいは他の適切な
手段により変えることができる。

次に第２図を参照すると、第１図のマイクロコンピュー
タ134によってアンテナ142と双方のアンテナ142および1
44との間で選択するために使用されるプロセスのフロー
チャートが示されている。スタート（START）ブック402
に入ると、処理はブロック404に進み、そこでガードタ
イムフラグがチェックされる。もしガードタイムフラグ
が２進１状態を有しておれば、YES分岐がブロック408へ
取られる。ブロック408において、４ミリセカンドタイ
マ（4MS）がタイムアウトしたかを判定するためチェッ
クが行なわれる。もしそうでなければ、NO分岐がリター
ン（RETURN）ブロック420へ取られ他のタスクに戻る。
もし４ミリセカンドタイマ（4MS）がタイムアウトして
おれば、YES分岐がブロック408からブロック409へ取ら
れ、そこでガードタイムフラグが２進０状態にリセット
される。その後、プログラム制御は以下に述べるように
ブロック410に進む。

ブロック404に戻ると、もしガードタイムフラグが２進
０状態を有しておれば、NO分岐がブロック406へ取ら
れ、そこで10ミリセカンドタイマ（10MS）がタイムアウ
トしたかを決定するためチェックが行なわれる。もしそ
うでなければ、NO分岐がリターンブロック420へ取られ
他のタスクに戻る。もし10MSタイマがタイムアウトして
おれば、YES分岐がブロック406からブロック410へ取ら
れ、そこでRSSIサンプルが取られる。ブロック410はま
た4MSタイマがタイムアウトした後にブロック408および
409から到達される。マイクロコンピュータ134はRSSI信
号135のデジタル化サンブルをとるためにアナログ−デ
ジタル変換器を含む。次に、ブロック412において、RSS
Iサンプルが平均RSSIよりも6dB低いかを判定するためチ
ェックが行なわれる。該平均RSSIは最後の50のRSSIサン
プルにわたりマイクロコンピュータ134によってとられ
る走行平均（ランニングアベレージ）である。もしRSSI
サンプルが平均RSSIよりも6dB低くなければ、NO分岐が
ブロック412からブロック414へとられ、そこで平均RSSI
が現在のRSSIサンプルを用いて更新され、かつ10MSタイ
マが他の10ミリセカンド時間インターバルのために再ス
タートされる。その後プログラム制御はリターンブロッ
ク420において他のタスクに戻る。ブロック412に戻る
と、もしRSSIサンプルが平均RSSIよりも6dB低ければ、Y
ES分岐がブロック416へ取られ、そこでダイバシティ制
御信号137の２進状態がアンテナ142と双方のアンテナ14
2および144との間で切換えるために変えられる。次に、
ブロック418において、ガードタイムフラグが２進１状
態にセットされ、かつ4MSタイマが４ミリセカンド時間
インターバルのために再スタートされる。カードタイム
フラグはアンテナ142と双方のアンテナ142および144と
の間のスイッチングの後４ミリセカンドでRSSI信号135
をサンプルするためにセットされる。その結果、RSSI信
号135は10ミリセカンドよりはむしろ４ミリセカンド後
に再びサンプルされるであろう。該サンプリングインタ
ーバルは切換えられているアンテナ142または双方のア
ンテナ142および144が適切なRF信号を受信していること
を確実にするために低減される。もしアンテナ142のみ
かつアンテナ142および144の双方が共に貧弱なRF信号を
受信しておれば、受信機130は４ミリセカンドごとに一
方から他方へ切換えられるであろう。その後、プログラ
ム制御はリターンブロック420において他のタスクに戻
る。

［発明の効果］ 以上要するに、二重無線送受信機においてアンテナ送受
切換およびアンテナ加算式ダイバシティの双方の提供を
可能にする独特の単一ブロックフィルタが説明された。
この独特の単一ブロックフィルタはプリント回路板上に
マウントできる、モジュール式フィルタ要素を提供する
ためにハウジングを含むことができる。本発明のこの独
自の単一ブロックフィルタはRFろ波、アンテナ送受切換
および／またはアンテナダイバシティが望まれる場合の
用途に都合よく利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、斜視図で示されかつ本発明を実施する単一ブ
ロックフィルタに結合された２つのアンテナを含む二重
無線送受信機を示すブロック回路図である。 第２図は、第１図の装置におけるマイクロコンピュータ
によって二重無線送受信機に結合された２つのアンテナ
の間で選択を行なうために使用されるプロセスを示すフ
ローチャートである。 100:無線送受信機、 101:ダイバシティ制御回路、 102:単一ブロックフィルタ、 103,104,…,113:ホール、 116,117,119,120:パッド、 130:受信機、 131:スピーカ、 132:送信機、 133:マイクロホン、 134:マイクロコンピュータ、 136,138:インバータ、 142,144:アンテナ、 152:ピンダイオード。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送信機を第１のアンテナに結合しかつ受信
   機を該第１のアンテナに結合しかつ、計算制御手段（13
   4）からのダイバシティ制御信号（137）に応答して、該
   受信機を第２のアンテナに結合するためのフィルタであ
   って、該フィルタは、 頭部、底部および側部面を有しかつ各々前記頭部面から
   前記底部面へと伸びておりかつ互いに整列している少な
   くとも第１、第２、第３および第４のホールを有し、前
   記底部および側部面および前記４つのホールは実質的に
   導電性材料で覆われている誘電体ブロック、 前記送信機を前記第１のホールに結合するための第１の
   結合手段、 前記第１のアンテナを前記第２のホールに結合するため
   の第２の結合手段、 前記第３のホールを前記ダイバシティ制御信号に応答し
   て前記第２のアンテナに結合するための第３の結合手
   段、そして 前記第４のホールを前記受信機に結合するための第４の
   結合手段、 を具備することを特徴とするフィルタ。
2. 【請求項２】前記第３の結合手段は前記ダイバシティ制
   御信号に応答して前記第３のホールを前記第２のアンテ
   ナおよび信号グランドとの間で切換えるためのスイッチ
   ング手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のフィ
   ルタ。
3. 【請求項３】前記スイッチング手段はピンダイオード手
   段を含むことを特徴とする請求項２に記載のフィルタ。
4. 【請求項４】第１のアンテナ、 第２のアンテナ、 出力を有する送信機、 入力を有する受信機、 少なくとも前記受信機に結合されかつダイバシティ制御
   信号（137）を生成する計算制御手段（134）、 前記送信機を前記第１のアンテナに結合しかつ前記受信
   機を前記第１のアンテナに結合しかつ、前記ダイバシテ
   ィ制御信号に応答して、前記受信機を第２のアンテナに
   結合するためのフィルタであって、該フィルタは、 頭部、底部および側部面を有しかつ各々前記頭部面から
   前記底部面へと伸びておりかつ互いに整列している少な
   くとも第１、第２、第３および第４のホールを有し、前
   記底部および側部面および前記４つのホールは実質的に
   導電性材料で覆われている誘電体ブロック、 前記送信機の出力を前記第１のホールに結合するための
   第１の結合手段、 前記第１のアンテナを前記第２のホールに結合するため
   の第２の結合手段、 前記第３のホールを前記ダイバシティ制御信号に応答し
   て前記第２のアンテナに結合するための第３の結合手
   段、そして 前記第４のホールを前記受信機の入力に結合するための
   第４の結合手段、 を備えたもの、 を具備することを特徴とする無線機。
5. 【請求項５】前記第３の結合手段は前記ダイバシティ制
   御信号に応答して前記第３のホールを前記第２のアンテ
   ナと信号グランドとの間で切換えるためのスイッチング
   手段を含むことを特徴とする請求項４に記載の無線機。
6. 【請求項６】前記スイッチング手段はピンダイオード手
   段を含むことを特徴とする請求項５に記載の無線機。
7. 【請求項７】前記受信機は前記受信機によって受信され
   る信号の強度に関連する大きさを有する出力信号を生成
   するための手段を含み、かつ前記計算制御手段は前記受
   信機の出力信号に結合され前記受信機の出力信号が少な
   くとも所定の大きさと同じぐらい大きい場合に２進０状
   態および２進１状態の内の一方の状態のダイバシティ制
   御信号を生成しかつ前記受信機の出力信号が前記所定の
   大きさより小さい大きさを有する場合に２進０状態およ
   び２進１状態の内の他方の状態のダイバシティ制御信号
   を生成する処理手段を含むことを特徴とする請求項４に
   記載の無線機。
8. 【請求項８】前記処理手段は前記受信機の出力を少なく
   とも所定の時間インターバルごとに一度サンプルしかつ
   その後前記２進０または２進１状態の前記ダイバシティ
   制御信号を生成することを特徴とする請求項７に記載の
   無線機。