(57)【要約】【課題】送信信号の通過損失の少ないデュプレクサ回路を提供する。【解決手段】送信回路２、受信回路４及びアンテナ３に接続されたデュプレクサ回路１は、制御回路１１、３端子のサーキュレータ１２、ＲＦスイッチ１３及び終端抵抗１４を備える。サーキュレータ１２は、第１の端子が送信回路２に接続され、第２の端子がアンテナ３に接続され、第３の端子がＲＦスイッチ１３に接続され、第１の端子から入力される信号を第２の端子に出力し、第２の端子から入力される信号を第３の端子に出力し、第３の端子から入力される信号を第１の端子に出力する。制御回路１１は、入力される送信期間信号に基づきＲＦスイッチ１３を用いて第３の端子を受信回路４あるいは一端が接地された終端抵抗１４の他端のいずれに接続するかを切り替える。【選択図】図１
2010056876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信回路、受信回路及びアンテナに接続されたデュプレクサ回路であって、
第１の端子、第２の端子及び第３の端子を有し、前記第１の端子が前記送信回路に接続され、前記第２の端子が前記アンテナに接続された３端子のサーキュレータと、
前記３端子のサーキュレータが有する第３の端子を、前記受信回路及び一端が接地された終端抵抗の他端のいずれに接続するかを切り替えるＲＦスイッチと、
入力される送信期間を示す送信期間信号に基づいて前記ＲＦスイッチを切り替える制御回路と
を備え、
前記３端子のサーキュレータは、更に、
前記第１の端子から入力された信号を前記第２の端子に出力し、前記第２の端子から入力された信号を前記第３の端子に出力し、前記第３の端子から入力された信号を前記第１の端子に出力する
ことを特徴とするデュプレクサ回路。
【請求項２】
前記制御回路は、
前記受信回路に入力された受信信号が最大定格入力電力よりも大きいことを示す過入力信号を前記受信回路から入力されると、前記ＲＦスイッチを切り替えて前記第３の端子を前記終端抵抗に接続する
ことを特徴とする請求項１に記載のデュプレクサ回路。
【請求項３】
前記制御回路は、
受信期間を示す受信期間信号が入力されると、予め定めた時間が経過した後に前記ＲＦスイッチを切り替えて、前記第３の端子を前記受信回路に接続し、
前記送信期間信号が入力されると、前記ＲＦスイッチを切り替えて、前記第３の端子を前記終端抵抗に接続する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のデュプレクサ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デュプレクサ回路、特に、ＴＤＤ（Time Division Duplex）システムに用いられるデュプレクサ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、携帯電話や携帯端末などの次世代ＰＨＳ方式や、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの通信規格に用いられる無線装置では、１つのアンテナ端子を介して１つのアンテナから同じ周波数帯又は複数の周波数帯を用いて送受信を行うために送信経路と受信経路とを電気的に分離（アイソレーション）するデュプレクサ（Duplexer）が広く用いられている。
【０００３】
例えば、図２の（ａ）及び（ｂ）は、従来例に係るデュプレクサの構成を示す概略図である。図２（ａ）に図示されるデュプレクサ回路９は、一般的によく用いられる構成である。デュプレクサ回路９は、送信回路９１、受信回路９２及びアンテナ端子５に接続されている。送信回路９１は、変調した送信信号をデュプレクサ回路９に出力する。受信回路９２は、デュプレクサ回路９から入力された受信信号から所望の信号を検波する。また、デュプレクサ回路９は、送信回路９１から入力された送信信号をアンテナ端子５に出力し、アンテナ端子５から入力された受信信号を受信回路９２に出力する。アンテナ端子５は、無線装置９００とアンテナ３とを接続する同軸ケーブルなどを接続する端子である。
【０００４】
デュプレクサ回路９は、３端子のサーキュレータ９３とＲＦスイッチ９４とを備えている。サーキュレータ９３は、送信回路９１から出力された送信信号をＲＦスイッチ９４に出力し、ＲＦスイッチ９４から入力された信号を接地点に流す。ＲＦスイッチ９４は、共通端子にアンテナ端子５が接続され、一方の接続端子にサーキュレータ９３が接続され、他方の接続端子に受信回路９２が接続され、アンテナ端子５をサーキュレータ９３又は受信回路９２のいずれに接続するかを切り替える。なお、ＲＦスイッチ９４は、ＦＥＴ又はピンダイオードを用いて構成されるか、あるいは、ＦＥＴ及びピンダイオードを併用して構成されたものを用いてもよい。
【０００５】
また、異なる構成として、図２（ｂ）にデュプレクサ回路９ａを示す。図示するように、送信回路９１と受信回路９２とは、デュプレクサ回路９ａを介して、アンテナ３が接続されたアンテナ端子５に接続されている。デュプレクサ回路９ａは、３端子のサーキュレータ９５、９６を備えている。サーキュレータ９５は、送信回路９１から入力された送信信号をサーキュレータ９６に出力し、サーキュレータ９６から入力された信号を接地点に流す。サーキュレータ９６は、サーキュレータ９５から入力された信号をアンテナ端子５を介してアンテナ３に出力し、アンテナ３からアンテナ端子５を介して入力された受信信号を受信回路９２に出力し、受信回路９２から反射などにより入力される反射信号をサーキュレータ９５に出力する。また、上述の構成により、デュプレクサ回路９ａは、サーキュレータ９６により、送信信号成分と受信信号成分とを分離する構成である。
【０００６】
数ワット以上の送信出力を有する送信回路９１を含む無線装置９００においては、アンテナ端子５のインピーダンス不整合による反射波や、送信期間における電力の大きい受信信号である逆注入波などがサーキュレータ９３を介して送信回路９１に入力されて、入力された反射波や逆注入波が変調されることで送信信号が歪む相互変調歪みが発生することを防止するために、デュプレクサ回路９と送信回路９１との間に、更に、アイソレータ又はサーキュレータが設けられる。また、アンテナ３における送信信号の負荷全反射から送信回路９１を保護するためにも、デュプレクサ回路９と送信回路９１との間に、アイソレータ又はサーキュレータが設けられる。
【０００７】
また、このような送信経路と受信経路とのアイソレーションに関連する技術が、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００８−１１８４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したようなデュプレクサ回路では、送信信号の伝送経路と受信信号の伝送経路とを分けるために設けたサーキュレータに加えて、送信信号の伝送経路にＲＦスイッチ又は他のサーキュレータが設けられているために、送信信号の通過損失が大きいという問題がある。また、上述のように送信回路の送信出力が大きい場合、アイソレータ又はサーキュレータ更に設ける必要があるために、送信信号の通過損失が増加してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、送信信号の通過損失の少ないデュプレクサ回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題を解決するために、本発明は、送信回路、受信回路及びアンテナに接続されたデュプレクサ回路であって、第１の端子、第２の端子及び第３の端子を有し、前記第１の端子が前記送信回路に接続され、前記第２の端子が前記アンテナに接続された３端子のサーキュレータと、前記３端子のサーキュレータが有する第３の端子を、前記受信回路及び一端が接地された終端抵抗の他端のいずれに接続するかを切り替えるＲＦスイッチと、入力される送信期間を示す送信期間信号に基づいて前記ＲＦスイッチを切り替える制御回路とを備え、前記３端子のサーキュレータは、更に、前記第１の端子から入力された信号を前記第２の端子に出力し、前記第２の端子から入力された信号を前記第３の端子に出力し、前記第３の端子から入力された信号を前記第１の端子に出力することを特徴とするデュプレクサ回路である。
【００１１】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記制御回路は、前記受信回路に入力された受信信号が最大定格入力電力よりも大きいことを示す過入力信号を前記受信回路から入力されると、前記ＲＦスイッチを切り替えて前記第３の端子を前記終端抵抗に接続することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記制御回路は、受信期間を示す受信期間信号が入力されると、予め定めた時間が経過した後に前記ＲＦスイッチを切り替えて、前記第３の端子を前記受信回路に接続し、前記送信期間信号が入力されると、前記ＲＦスイッチを切り替えて、前記第３の端子を前記終端抵抗に接続することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、送信回路とアンテナ端子との間に１つの３端子のサーキュレータのみを設ける構成としたので、送信期間において送信回路から出力される送信信号がデュプレクサ回路を経由してアンテナまでの伝送経路における通過損失を低く抑えることが可能となる。更に、送信信号の通過損失を低減したことで、送信回路が所望の送信電力を得るために消費する電力を削減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態によるデュプレクサ回路を図面を参照して説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態によるデュプレクサ回路１を示す概略ブロック図である。図１（ａ）は、送信期間又はループバック期間における状態を示し、図１（ｂ）は、受信期間における状態を示している。図示するように、送信回路２と受信回路４とは、デュプレクサ回路１を介してアンテナ３が接続されたアンテナ端子５に接続されている。なお、アンテナ端子５は、無線装置１００とアンテナ３とを接続する同軸ケーブルなどを接続する端子である。送信回路２は、変調した送信信号を送信することを示す送信期間信号が入力されている期間において、変調した送信信号を高周波信号に乗せた所望の電力を有する送信信号を出力する。受信回路４は、送信期間信号が入力されていない期間（受信期間）において、入力された受信信号から所望の信号を検波・復調して出力する。また、受信回路４は、入力された受信信号が有する電力が予め定められた電力を越えるとき、受信回路４が許容できる受信信号の最大電力値である最大定格入力電力を越えたことを示す過入力信号をデュプレクサ回路１に出力する。
【００１５】
図示するように、デュプレクサ回路１は、制御回路１１と３端子のサーキュレータ１２とＲＦスイッチ（高周波スイッチ）１３と終端抵抗１４とを備えている。
制御回路１１は、送信回路２に送信期間を示す送信期間信号と、受信回路４が出力する過入力信号とが入力され、送信期間信号及び過入力信号に基づいてＲＦスイッチ１３の接続を切り替える。
サーキュレータ１２は、送信回路２とアンテナ端子５とＲＦスイッチ１３とに接続され、第１の端子Ｔ１が送信回路２に接続され、第２の端子Ｔ２がアンテナ端子５に接続され、第３の端子Ｔ３がＲＦスイッチ１３に接続されている。また、サーキュレータ１２は、送信回路２から入力された送信信号をアンテナ端子５に出力し、アンテナ端子５から入力された受信信号又は反射信号をＲＦスイッチ１３に出力し、ＲＦスイッチ１３から入力された反射信号を送信回路２に出力する。
ＲＦスイッチ１３は、共通端子にサーキュレータ１２の第３の端子Ｔ３が接続され、一方の端子に受信回路４が接続され、他方の端子に終端抵抗１４が接続され、サーキュレータ１２の第３の端子Ｔ３を、受信回路４又は終端抵抗１４のいずれに接続するかを切り替える。
終端抵抗１４は、一端がＲＦスイッチ１３に接続され、他端が接地されたインピーダンス整合を取るための抵抗である。本実施形態においては、例えば、特性インピーダンスが５０オームとされる。
【００１６】
次に、デュプレクサ回路１の送信期間の動作について説明する。図示しない無線装置１００の制御部は、送信回路２が送信信号を出力する送信期間を示す送信期間信号をデュプレクサ回路１と送信回路２とに出力する。制御回路１１は、送信期間信号が入力されると、ＲＦスイッチ１３を切り替えてサーキュレータ１２と終端抵抗１４とを接続する。
このとき、送信回路２から出力される送信信号は、サーキュレータ１２を経由してアンテナ端子５に出力されて、アンテナ３から送信される。また、アンテナ３において受信された受信信号は、サーキュレータ１２を経由して、終端抵抗１４に出力される。
【００１７】
また、アンテナ端子５あるいはアンテナ３おける負荷インピーダンスの影響による反射波や、電力の大きい受信信号である逆注入波などがデュプレクサ回路１に入力されても、反射波や逆注入波などは、サーキュレータ１２とＲＦスイッチ１３とを経由して、終端抵抗１４に出力されて熱に変換されるなどして減衰する。これにより、反射波や逆注入波が、送信回路２や受信回路４に入力されることはなく、反射波や逆注入波による送信回路２及び受信回路４の破損を防止することが可能となる。
【００１８】
また、送信回路２と受信回路４とは、サーキュレータ１２及びＲＦスイッチ１３によりアイソレーションされているが、実際には、送信回路２から出力された送信信号がリークして、受信回路４に若干入力される。このときの送信信号と受信回路４に入力される信号とは一般的に少なくとも４０ｄＢ程度の差を有する。これを利用して、無線装置１００のループバック試験を行うことができる。
【００１９】
次に、デュプレクサ回路１の受信期間の動作について説明する。図示しない無線装置１００の制御部は、受信期間になると、送信回路２から送信信号を出力する送信期間を示す送信期間信号をデュプレクサ回路１と送信回路２とに出力することを停止する。
送信回路２は、送信期間信号が入力されていない場合、送信信号の出力を停止する。制御回路１１は、送信期間信号が入力されなくなると、予め定められた期間が経過した後にＲＦスイッチ１３を切り替えてサーキュレータ１２と受信回路４とを接続する。
このように接続を切り替えて、アンテナ３から入力される受信信号は、サーキュレータ１２及びＲＦスイッチ１３を経由して受信回路４に入力されて、受信回路４において検波される。
【００２０】
ここで、予め定められた期間は、送信期間信号の入力が停止されてから送信回路２からの送信信号が停止するまでに必要な停止期間より長い時間が設定される。送信回路２は、送信期間信号の入力が停止され、送信動作を停止、あるいは、電源の供給を停止しても直ちに送信信号の出力が停止されることはなく、微少時間のあいだ送信信号が出力される。この停止期間内に、ＲＦスイッチ１３が切り替えられてしまうと、アンテナ端子５又はアンテナ３で反射された送信信号が受信回路４に入力されて、受信回路４が故障してしまうことを避けるため上述の期間を設けている。
【００２１】
また、アンテナ３からアンテナ端子５を介して電力の大きい受信信号が入力された場合、制御回路１１は、受信回路４から過入力信号が入力されて、ＲＦスイッチ１３を切り替えてサーキュレータ１２の第３の端子Ｔ３を終端抵抗１４に接続する。これにより、無線装置１００に隣接する送信出力の大きい送信装置などから送信された送信信号を受信することにより、最大定格入力電力より大きい受信信号が受信回路４に入力されて、受信回路４が故障することを防ぐことができる。
【００２２】
上述したような、デュプレクサ回路１において、送信信号の通過損失を低減したことにより、アンテナ３における所望の送信電力を得るために必要とされる送信回路２の送信出力を減らすことができ、送信回路２の消費電力を削減することが可能になる。一方、デュプレクサ回路１の受信信号の伝送経路は、従来例のデュプレクサ回路９、９ａと比べ、サーキュレータ１２による通過損失は増加するので、受信回路４における増幅率を上げる必要があり消費電力は増えるが、一般的に、受信回路４の消費電力は送信回路２の消費電力に比べ極めて小さいので、無線装置１００の消費電力としては減少する。
【００２３】
また、デュプレクサ回路１は、ＲＦスイッチ１３を切り替えてサーキュレータ１２の第３の端子Ｔ３と終端抵抗１４とを接続することで、アンテナ３から入力される受信信号が接地された終端抵抗１４に出力される経路を備えることで、耐雷機能を有する。また、デュプレクサ回路１は、耐雷機能の果たす終端抵抗１４には送信信号が流れ込むことはないので、送信信号の通過損失を生じることなく耐雷機能を有することが可能である。
【００２４】
一般に、電力の大きな信号、例えば、１０Ｗを越える信号を歪ませずに通過させるＦＥＴはほとんどなく、大きい送信電力を扱う場合にはピンダイオードが用いられることが多い。しかし、ピンダイオードの切り替え時間は、ＦＥＴに比べて長いため、近年の時分割多重通信方式で行われる送受信の切り替えに十分に対応できないことがある。一方、本実施形態のデュプレクサ回路１において、ＲＦスイッチ１３には送信信号が通過することはないので、送信信号の歪みを考慮する必要なくＲＦスイッチ１３にＦＥＴを用いることができる。これにより、デュプレクサ回路１は、従来のデュプレクサ回路９、９ａに比べ、送信信号の歪みを少なく、且つ、高速に送受信の切り替えを行うことが可能となる。なお、ＲＦスイッチ１３には、デュプレクサ回路１要求される切り替え時間や対電力性に応じて、ＦＥＴ以外にピンダイオードや、同軸リレーや、メカニカルスイッチなどを用いてもよい。
【００２５】
また、デュプレクサ回路１は、送信信号の通過損失が少なくでき、電力の大きな信号を受信した場合でもＲＦスイッチ１３を終端抵抗１４に切り替えることで受信回路４の故障を避けることができることから、送信信号の出力が大きく設置位置によっては互いに電力の大きい信号を受信することがあるレーダー装置に好適である。特に、船舶用のレーダーでは、レーダーが設置された船舶が接近して、電力の大きい信号を受信することがあるので好都合である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態によるデュプレクサ回路１を示す概略ブロック図である。
【図２】従来例に係るデュプレクサの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…デュプレクサ回路、２…送信回路、３…アンテナ、４…受信回路
５…アンテナ端子
１１…制御回路、１２…サーキュレータ、１３…ＲＦスイッチ、１４…終端抵抗
９、９ａ…デュプレクサ回路、９１…送信回路、９２…受信回路、９４…ＲＦスイッチ
９３、９５、９６…サーキュレータ
１００、９００…無線装置
Ｔ１…第１の端子、Ｔ２…第２の端子、Ｔ３…第３の端子
【図１】
2010056876.tif 000003
【図２】
2010056876.tif 000004