(57)【要約】アンテナ（１１０）、送信機回路（１４５）および受信機回路（１６５）を備えるトランシーバ（４００）を超広帯域装置に提供する。送信機アンプ（４４０）はアンテナ（１１０）と送信機回路（１４５）との間に提供され、トランシーバ（４００）が送信モードのときに動作送信機出力インピーダンスを有し、トランシーバ（４００）が受信モードのときに絶縁送信機出力インピーダンスを有するように構成される。受信機アンプ（４６０）はアンテナ（１１０）と受信機回路（１６５）との間に提供され、トランシーバ（４００）が受信モードのときに動作受信機入力インピーダンスを有し、トランシーバ（４００）が送信モードのときに絶縁受信機入力インピーダンスを有するように構成される。絶縁送信機出力インピーダンスは動作受信機入力インピーダンスよりも大きく、絶縁受信機入力インピーダンスは動作送信機出力インピーダンスよりも大きい。したがって、送信／受信スイッチを使用することなく送信機および受信機を絶縁することが可能である。
2007535276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線装置において使用されるトランシーバであって、
アンテナと、
送信用の無線信号を生成するように構成された送信機回路と、
アンテナと送信機回路との間に接続され、かつ、トランシーバが送信モードのときには動作送信機出力インピーダンスを、トランシーバが受信モードのときには絶縁送信機出力インピーダンスを有するように構成された送信機アンプと、
無線信号をアンテナで受信し、受信した無線信号を処理するように構成された受信機回路と、
アンテナと受信機回路との間に接続され、かつ、トランシーバが受信モードのときには動作受信機入力インピーダンスを、トランシーバが送信モードのときには絶縁受信機入力インピーダンスを有するように構成された受信機アンプと、
絶縁送信機出力インピーダンスは動作受信機入力インピーダンスよりも大きいことと、  絶縁受信機入力インピーダンスは動作送信機出力インピーダンスよりも大きいことと、からなるトランシーバ。
【請求項２】
絶縁送信機出力インピーダンスは動作受信機入力インピーダンスの１００倍以上である請求項１に記載のトランシーバ。
【請求項３】
動作受信機入力インピーダンスは３０Ω〜７５Ωである請求項１に記載のトランシーバ。
【請求項４】
絶縁受信機入力インピーダンスは動作送信機出力インピーダンスの１００倍以上である請求項１に記載のトランシーバ。
【請求項５】
動作送信機出力インピーダンスは１Ω〜１０Ωである請求項１に記載のトランシーバ。
【請求項６】
受信機アンプは、
制御端子が第１節点に接続され、第１端子が第２節点に接続され、第２端子が第３節点に接続された第１トランジスタと、
第１トランジスタに基準電流を供給するための電流源と、
第２節点と第１節点との間に接続され、制御端子にバイアス電圧を供給するための第１抵抗体と、
第２節点と第１基準電圧との間に接続された第２抵抗体と、
第３端子と接地との間に接続された第１スイッチと、
第３端子と第２基準電圧との間に接続された第２スイッチと、
電流源は制御信号が第１の値を有するときにオンにされ、制御信号が第２の値を有するときにオフにされることと、
第１スイッチは制御信号が第１の値を有するときに閉じられ、制御信号が第２の値を有するときに開かれることと、
第２スイッチは制御信号が第１の値を有するときに開かれ、制御信号が第２の値を有するときに閉じられることと、を含む請求項１に記載のトランシーバ。
【請求項７】
第１基準電圧と第２基準電圧とは同じである請求項６に記載のトランシーバ。
【請求項８】
第１節点と入力節点との間の第１キャパシタと、
第２節点と出力節点との間の第２キャパシタと、を含む請求項６に記載のトランシーバ。
【請求項９】
第１スイッチは第２トランジスタを含むことと、
第２スイッチは第３トランジスタを含むことと、を含む請求項６に記載のトランシーバ。
【請求項１０】
第２節点と基準電流との間に第２抵抗体と直列に接続されたインダクタを含む請求項６に記載のトランシーバ。
【請求項１１】
送信機アンプは、
ドライバ制御端子が第１節点に接続され、第１ドライバ端子が第２節点に接続され、第２ドライバ端子が接地に接続されたドライバトランジスタと、
アンプ制御端子が第２節点に接続され、第１アンプ端子が第１基準電圧に接続され、第２アンプ端子が第３節点に接続されたアンプトランジスタと、
バイアス電圧と第１節点との間に接続された第１抵抗体と、
第２節点と第３基準電圧との間に接続された第２抵抗体と、
第３節点と第３基準電圧との間に接続され、かつ、１０００Ωよりも大きい値を有する第３抵抗体と、
第２トランジスタに基準電流を供給するための電流源と、
電流源は制御信号が第１の値を有するときにオンにされ、制御信号が第２の値を有するときにオフにされることと、を含む請求項１に記載のトランシーバ。
【請求項１２】
第１節点と入力節点との間の第１キャパシタと、
第２節点と出力節点との間の第２キャパシタと、を含む請求項１１に記載のトランシーバ。
【請求項１３】
無線装置は超広帯域装置である請求項１に記載のトランシーバ。
【請求項１４】
制御端子が第１節点に接続され、第１端子が第２節点に接続され、第２端子が第３節点に接続された第１トランジスタと、
第１トランジスタに基準電流を供給するための電流源と、
第２節点と第１節点との間に接続され、制御端子にバイアス電圧を供給するための第１抵抗体と、
第２節点と基準電圧との間に接続された第２抵抗体と、
第３節点と接地との間に接続された第１スイッチと、
第３節点と基準電圧との間に接続された第２スイッチと、
電流源は制御信号が第１の値を有するときにオンにされ、制御信号が第２の値を有するときにオフにされることと、
第１スイッチは制御信号が第１の値を有するときに閉じられ、制御信号が第２の値を有するときに開かれることと、
第２スイッチは制御信号が第１の値を有するときに開かれ、制御信号が第２の値を有するときに閉じられることと、からなるトランシーバアンプ。
【請求項１５】
第１トランジスタはバイポーラトランジスタであることと、制御端子はバイポーラトランジスタのベース端子であることと、第１端子はバイポーラトランジスタのコレクタであることと、第２端子はバイポーラトランジスタのエミッタであることと、を含む請求項１４に記載のトランシーバアンプ。
【請求項１６】
第１スイッチは第２トランジスタを含むことと、
第２スイッチは第３トランジスタを含むことと、を含む請求項１４に記載のトランシーバアンプ。
【請求項１７】
第２節点と基準電流との間に第２抵抗体と直列に接続されたインダクタを含む請求項１４に記載のトランシーバアンプ。
【請求項１８】
電流源は第２抵抗体と基準電圧との間に接続されている請求項１４に記載のトランシーバアンプ。
【請求項１９】
第１の値は高信号値および低信号値のうちの一方であることと、
第２の値は高信号値および低信号値のうちの一方であることと、
第１の値および第２の値は異なることと、を含む請求項１４に記載のトランシーバアンプ。
【請求項２０】
第１節点と入力節点との間の第１キャパシタと、
第２節点と出力節点との間の第２キャパシタと、を含む請求項１４に記載のトランシーバアンプ。
【請求項２１】
送信機部分および受信機部分を有するトランシーバの動作方法であって、
トランシーバが送信モードおよび受信モードのうちのいずれであるかを判定するモード判定工程と、
トランシーバが受信モードであると判定された場合、受信機部分の実際の受信機入力インピーダンスを動作受信機入力インピーダンスに設定する動作受信機入力インピーダンス設定工程と、
トランシーバが受信モードであると判定された場合、送信機部分の実際の送信機出力インピーダンスを絶縁送信機出力インピーダンスに設定する絶縁送信機出力インピーダンス設定工程と、
トランシーバが送信モードであると判定された場合、受信機部分の実際の受信機入力インピーダンスを絶縁受信機入力インピーダンスに設定する絶縁受信機入力インピーダンス設定工程と、
トランシーバが送信モードであると判定された場合、送信機部分の実際の送信機出力インピーダンスを動作送信機出力インピーダンスに設定する動作送信機出力インピーダンス設定工程と、
絶縁受信機入力インピーダンスは動作送信機出力インピーダンスよりも大きいことと、
絶縁送信機出力インピーダンスは動作受信機入力インピーダンスよりも大きいことと、からなる方法。
【請求項２２】
モード判定工程はモード制御信号の値を確認することによって実行される請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動トランシーバ、集中型トランシーバおよび関連機器を含めて、超広帯域（ＵＷＢ）システムなどの無線通信システムと、かかる無線通信システムに該当する方法とに関する。本発明の別の態様は、送信／受信スイッチを使用することなく、送信機部分と受信機部分との間の切り替えが可能な無線トランシーバに関する。本発明の別の態様は、トランシーバの受信機部分に使用される低雑音アンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線トランシーバ装置は送信機および受信機の両方として、シンプレックス・モードまたはデュプレックス・モードで動作する。シンプレックス・モードでは、送信機および受信機は同時に動作することはなく、デュプレックス・モードでは信号が同時に受信され、送信される。幾つかのトランシーバの実装形態では、送信機部分と受信機部分は全く別個の回路であり、各回路は動作に必要な回路要素の全てを含む。しかしながら、これによって寸法、重量、および消費電力は非常に大きくなる。
【０００３】
その結果、多くのトランシーバ設計では送信機部分と受信機部分との間で種々の回路要素が共有されるようになっている。詳細には、シンプレックス・トランシーバでは、しばしばアンテナが共有される。これにより、トランシーバがコストおよび寸法の面で極めて有利になる。
【０００４】
しかしながら、信号の送信および受信の両方に１つのアンテナしか使用されない場合、トランシーバの受信機部分およびトランシーバの送信機部分には、機能を実行している間に互いから確実に適正に絶縁されるようにする手段が提供される必要がある。さもなければ、動作していない部分からの干渉によって、動作している部分の動作が妨害される可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、共有アンテナを使用して、無線トランシーバの送信機部分と受信機部分との間の切り替え動作を更に容易にすることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
重量、コスト、および消費電力を最小化するには、多くの場合、１つのアンテナをトランシーバの送信機部分と受信機部分との間で共有することが望ましい。しかしながら、信号を正確に送信し受信する性能を最大化するには、受信機部分が信号を受信しているときに送信機部分をアンテナから絶縁し、送信機部分が信号を送信しているときに受信機部分をアンテナから絶縁する方法を提供することも望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
［第１トランシーバ］
図１は、送信／受信スイッチを用いるトランシーバ装置の一実施形態を示す図である。図１に示すように、トランシーバ装置１００はアンテナ１１０、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１２０、送信機部分１３０および受信機部分１５０からなる。送信機部分１３０は送信機アンプ１４０および送信機回路１４５を更に備え、受信機部分１５０は受信機アンプ１６０および受信機回路１６５を更に備える。
【０００８】
アンテナ１１０を使用して信号の送信および信号の受信の両方を行なうことができる。このアンテナは、この二重機能を有する任意の適切なアンテナであってよい。図１〜３に示す実施形態では、マッコークル（ＭｃＣｏｒｋｌｅ）による「電動式小型平面ＵＷＢアンテナ装置およびそのシステム（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｓｍａｌｌ  Ｐｌａｎａｒ  ＵＷＢ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｔｈｅｒｅｏｆ）」と題する米国特許第６，５９０，５４５号に開示されているものなどＵＷＢアンテナが使用される。しかしながら、別の実施形態では、異なるアンテナ設計を使用することができる。
【０００９】
Ｔ／Ｒスイッチ１２０によって、１つのアンテナ１１０をトランシーバ装置１００の送信機部分１３０および受信機部分１５０の両方が使用することができる。送信モードの動作が行なわれるとき、Ｔ／Ｒスイッチ１２０は送信機部分１３０をアンテナ１２０に接続し、受信機部分１５０をアンテナ１１０から絶縁する。次いで、受信モードの動作が行なわれるとき、Ｔ／Ｒスイッチ１２０は送信機部分１３０をアンテナ１１０から絶縁し、受信機部分１５０をアンテナ１１０に接続する。このようにして、トランシーバ１００が受信モードで動作しているときに送信機部分１３０からの信号がアンテナ１１０に干渉することはなく、トランシーバ１００が送信モードで動作しているときに受信機部分１５０からの信号がアンテナ１１０に干渉することはない。各部分１３０，１５０は、他の部分１３０，１５０が動作状態であるとき、Ｔ／Ｒスイッチ１２０の短絡回路によって絶縁される。
【００１０】
図１の実施形態では、Ｔ／Ｒスイッチ１２０はモード制御信号Ｃによって制御される。このモード制御信号は、受信モード中には高値（ｈｉｇｈ）を有し、送信モード中には低値（ｌｏｗ）を有する。トランシーバ１００が受信モードであることをモード制御信号Ｃが示す（すなわち、図１〜３の実施形態では高値）場合、Ｔ／Ｒスイッチ１２０は受信機部分１５０をアンテナ１１０に接続し、回路開放によって送信機部分１３０を絶縁する。トランシーバ１００が送信モードであることをモード制御信号Ｃが示す（すなわち、図１〜３の実施形態では低値）場合、Ｔ／Ｒスイッチ１２０は送信機部分１３０をアンテナ１１０に接続し、回路開放によって受信機部分１５０を絶縁する。
【００１１】
代替の実施形態では、モード制御信号Ｃを変更することが可能である。例えば、代替の一モード制御信号を低値として受信モードを示し、高値として送信モードを示すことが可能である。
【００１２】
開示の実施形態における送信機部分１３０は、信号を所望のフォーマットに従って送信するために必要な回路の全てを備える。送信機分野の当業者には理解されるように、異なるトランシーバ設計では、送信機部分の特定の設計は変更可能である。開示の実施形態では送信機部分１３０はＵＷＢ送信機であるが、別の実施形態では他の送信機設計、例えば広帯域送信機または狭帯域送信機を使用することが可能である。上述のように、図１の実施形態における送信機部分１３０は、送信機回路１４５の出力に接続される送信機アンプ１４０を備える。
【００１３】
同様に、図１に示す受信機部分１５０の実施形態は、信号を所望のフォーマットに従って受信するために必要な回路の全てを備える。受信機分野の当業者には理解されるように、異なるトランシーバ設計では、受信機部分の特定の設計は変更可能である。開示の実施形態では受信機部分１５０はＵＷＢ受信機であるが、別の実施形態では他の受信機設計、例えば広帯域受信機または狭帯域受信機を使用することが可能である。上述のように、図１の実施形態における受信機部分１５０は、受信機回路１６５の出力に接続される受信機アンプ１６０を備える。受信機アンプ１６０は低雑音アンプ（ＬＮＡ）であってもよい。
【００１４】
更に、図１には、送信機部分１３０および受信機部分１５０をアンテナ１１０に直接接続されるものとして示すが、トランシーバ分野の当業者には理解されるように、送信機部分１３０または受信機部分１５０とアンテナとの間に他の回路、例えばフィルタを配置することが可能である。
【００１５】
［第１送信機アンプ］
図２は、図１の送信機部分１３０のうちの送信機アンプ１４０の回路図である。図２に示すように、送信機アンプ１４０は第１送信機トランジスタＱ１Ｔ、第２送信機トランジスタＱ２Ｔ、第１送信機キャパシタＣ１Ｔ、第２送信機キャパシタＣ２Ｔ、第１送信機抵抗体Ｒ１Ｔ、第２送信機抵抗体Ｒ２Ｔおよび送信機電流源２１０を備える。
【００１６】
第１送信機トランジスタＱ１Ｔでは、そのベースは第１送信機節点Ｎ１Ｔに接続され、そのコレクタは第２送信機節点Ｎ２Ｔに接続され、そのエミッタは接地に接続されている。第１送信機トランジスタＱ１Ｔは、送信機アンプ１４０においてドライバアンプとして動作するように構成される。
【００１７】
第２送信機トランジスタＱ２Ｔでは、そのベースは第２送信機節点Ｎ２Ｔに接続され、そのコレクタは基準電圧Ｖ＋に接続され、そのエミッタは第３送信機節点Ｎ３Ｔに接続されている。第２送信機トランジスタＱ２Ｔは、送信機アンプ１４０においてドライバとして動作するように構成される。図２に示す実施形態では基準電圧Ｖ＋は約３．３ボルトである。
【００１８】
第１送信機キャパシタＣ１Ｔは、送信機入力節点ＮＴ−ＩＮと第１送信機節点Ｎ１Ｔとの間に接続される。第１送信機キャパシタはＡＣ結合キャパシタとして動作するように構成されており、送信機アンプ１４０に対するバイアスの全てが局所バイアスとなるように、送信機入力節点ＮＴ−ＩＮを全ての入力ＤＣ電圧からブロックするよう機能する。図２に示す実施形態では、第１送信機キャパシタＣ１Ｔの値は約５００ｆＦである。
【００１９】
第２送信機キャパシタＣ２Ｔは、第３送信機節点Ｎ３Ｔと送信機出力節点ＮＴ−ＯＵＴとの間に接続される。第２送信機キャパシタはＡＣ結合キャパシタとして動作するように構成されており、送信機アンプ１４０に対するバイアスの全てが局所バイアスとなるように、送信機出力節点ＮＴ−ＯＵＴを全ての入力ＤＣ電圧からブロックするよう機能する。図２に示す実施形態では、第２送信機キャパシタＣ２Ｔの値は約６ｐＦである。
【００２０】
代替の実施形態では、第１送信機キャパシタＣ１Ｔおよび第２送信機キャパシタＣ２Ｔを異なる回路要素に置き換え、送信機アンプ１４０においてバイアス電圧を絶縁することが可能である。
【００２１】
第１送信機抵抗体Ｒ１Ｔはバイアス電圧ＶＢと第１送信機節点Ｎ１Ｔとの間に接続されており、バイアス電圧ＶＢを第１送信機トランジスタＱ１Ｔのベースに供給するように構成されている。アンプ分野の当業者には理解されるように、図２の実施形態におけるこのバイアス電圧ＶＢは、第１送信機トランジスタＱ１Ｔが所望通りに動作し、送信機アンプ１４０にその増幅機能を実行させるように設定される。図２に示す実施形態では、バイアス電圧ＶＢは約０．８ボルトであり、第１送信機抵抗体Ｒ１Ｔの値は約１ｋΩである。
【００２２】
第２送信機抵抗体Ｒ２Ｔは基準電圧Ｖ＋と第２送信機節点Ｎ２Ｔとの間に接続されており、その値は送信機アンプ１４０の利得を決定するように設定される。図２に示す実施形態では、第２送信機抵抗体Ｒ２Ｔの値は約２５０Ωである。
【００２３】
送信機電流源２１０は第３送信機節点Ｎ３Ｔと接地との間に接続され、かつ図２の実施形態では、第２送信機トランジスタＱ２Ｔを通じて定電流を供給するように構成される。図２に示す実施形態では、送信機電流源２１０は約２０ｍＡの電流を供給する。
【００２４】
図２の実施形態では、送信機アンプ１４０における回路のパラメータは、所望の低い送信機出力インピーダンス、例えば３Ωを供給するように選択される。
動作状態では、送信機入力節点ＮＴ−ＩＮに送信機入力電圧ＶＴ−ＩＮが供給される。次いで、一般的に知られている増幅器理論に従って、この送信機入力電圧ＶＴ−ＩＮは送信機アンプ１４０により増幅されて送信機出力電圧ＶＴ−ＯＵＴを生成する。この送信機出力電圧は送信機出力節点ＮＴ−ＯＵＴに供給される。
【００２５】
図２に示す例示としての送信機アンプ１４０は、第１送信機トランジスタＱ１Ｔとしてバイポーラ接合トランジスタを使用し、共通エミッタ構成により構成されているが、代替の実施形態では、増幅器回路に他のタイプのトランジスタ、例えばＣＭＯＳトランジスタを使用することが可能である。
【００２６】
代替の実施形態では、送信機アンプ１４０を差動アンプとして設計することが可能である。この場合、正および負の入力電圧を受信し、正および負の出力電圧を供給することが可能である。アンプ設計分野の当業者には理解されるように、この代替の実施形態では、回路設計は図２に示すアンプを差動型アンプとした設計であることが可能である。
【００２７】
上述では図２を参照しながら一実施形態について記載し、回路要素には特定の値を付与しているが、これらは例示として示しているに過ぎず、本発明を限定するものと捉えられるべきではない。代替の実施形態では、送信機アンプ１４０の動作を変更するために、これらの要素の値を必要に応じて変更することが可能である。
【００２８】
［第１受信機アンプ］
図３は、図１の受信機部分の受信機アンプ１６０の回路図である。図３に示すように、受信機アンプ１６０は受信機電流源３１０、受信機トランジスタＱＲ、第１受信機キャパシタＣ１Ｒ、第２受信機キャパシタＣ２Ｒ、第３受信機キャパシタＣ３Ｒ、第１受信機抵抗体Ｒ１Ｒ、第２受信機抵抗体Ｒ２Ｒおよび受信機インダクタＬＲを備える。
【００２９】
受信機トランジスタＱＲでは、そのベースは第１受信機節点Ｎ１Ｒに接続され、そのコレクタは第２受信機節点Ｎ２Ｒに接続され、そのエミッタは接地に接続されている。
第１受信機キャパシタＣ１Ｒは、受信機入力節点ＮＲ−ＩＮと第１受信機節点Ｎ１Ｒとの間に接続されており、受信機トランジスタＱＲに対するバイアスの全てが局所バイアスとなるように、受信機入力節点ＮＲ−ＩＮを全ての入力ＤＣ電圧からブロックするよう機能する。図３に示す実施形態では、第１受信機キャパシタＣ１Ｒの値は約６ｐＦである。
【００３０】
第２受信機キャパシタＣ２Ｒは、受信機出力節点ＮＲ−ＯＵＴと第２受信機節点Ｎ２Ｒとの間に接続されており、受信機トランジスタＱＲに対するバイアスの全てが局所バイアスとなるように、受信機出力節点ＮＲ−ＯＵＴを全ての入力ＤＣ電圧からブロックするよう機能する。図３に示す実施形態では、第２受信機キャパシタＣ２Ｒの値は約６ｐＦである。
【００３１】
代替の実施形態では、第１受信機キャパシタＣ１Ｒおよび第２受信機キャパシタＣ２Ｒを異なる回路要素に置き換え、受信機アンプ１６０においてバイアス電圧を絶縁することが可能である。
【００３２】
第１受信機抵抗体Ｒ１Ｒは第１受信機節点Ｎ１Ｒと第２受信機節点Ｎ２Ｒとの間に接続されており、フィードバック信号を供給して受信機トランジスタＱＲのベースをバイアスするように構成されている。図３に示す実施形態では、第１受信機抵抗体Ｒ１Ｒの値は約８００Ωである。
【００３３】
受信機電流源３１０は基準電圧Ｖ＋と第３受信機節点Ｎ３Ｒとの間に接続される。この受信機電流源は受信機トランジスタＱＲに基準電流を供給するように構成される。図３に示す実施形態では、基準電圧Ｖ＋は約３．３ボルトであり、受信機電流源３１０は約１２ｍＡの基準電流を供給する。
【００３４】
第３受信機キャパシタＣ３Ｒは、基準電圧Ｖ＋と第３受信機節点Ｎ３Ｒとの間に、受信機電流源３１０と並列になるように接続される。第３受信機キャパシタは基準電圧Ｖ＋を第３受信機節点Ｎ３Ｒから分離することによって、高周波数における仮想接地を形成するように構成される。図３に示す実施形態では、第３受信機キャパシタＣ３Ｒの値は約２０ｐＦである。
【００３５】
第２受信機抵抗体Ｒ２Ｒおよび受信機インダクタＬＲは、第３受信機節点Ｎ３Ｒと第２受信機節点Ｎ２Ｒとの間に直列になるように接続される。第２受信機抵抗体Ｒ２Ｒの値は、受信機アンプ１６０の利得を決定するように設定される。受信機インダクタＬＲは受信機アンプ１６０の帯域を広くするために用いられる。代替の実施形態では、受信機インダクタＬＲを除去することが可能である。図３に示す実施形態では、第２受信機抵抗体Ｒ２Ｒの値は約５０Ωであり、受信機インダクタＬＲの値は約５ｎＨである。
【００３６】
動作状態では、第１受信機抵抗体Ｒ１Ｒからの負のフィードバックによって受信機アンプ１６０の入力インピーダンスが５０Ωに低下する傾向にある。図３の実施形態では、受信機アンプ１６０が動作しているときに受信機トランジスタＱＲの入力インピーダンスが所望の値、例えば５０Ωになるように、第１受信機抵抗体Ｒ１Ｒの値が選択される。
【００３７】
動作状態では、受信機入力節点ＮＲ−ＩＮに受信機入力電圧ＶＲ−ＩＮが供給される。次いで、一般的に知られている増幅器理論に従って、この受信機入力電圧ＶＲ−ＩＮは受信機アンプ１６０により増幅されて受信機出力電圧ＶＲ−ＯＵＴを生成する。この受信機出力電圧は受信機出力節点ＮＲ−ＯＵＴに供給される。
【００３８】
上述では図３を参照しながら一実施形態について記載し、回路要素には特定の値を付与しているが、これらは例示として示しているに過ぎず、本発明を限定するものと捉えられるべきではない。代替の実施形態では、受信機アンプ１６０の動作を変更するために、これらの要素の値を必要に応じて変更することが可能である。
【００３９】
したがって、図１〜３に示すように、送信機アンプ１４０は、Ｔ／Ｒスイッチ１２０に供給される増幅済み送信機出力電圧ＶＴ−ＯＵＴを定常的に生成するように設定され、受信機アンプ１６０は、Ｔ／Ｒスイッチ１２０から受信する受信機入力電圧ＶＲ−ＩＮを定常的に増幅するように設定される。トランシーバ１００は、受信モード中、Ｔ／Ｒスイッチ１２０を使用して送信機部分１３０をアンテナ１１０から切断することによって、受信モード中、送信機部分１３０が受信機部分１５０の動作に干渉することを防止する。同様に、トランシーバ１００は、送信モード中、Ｔ／Ｒスイッチ１２０を使用して受信機部分１５０をアンテナ１１０から切断することによって、送信モード中、受信機部分１５０が送信機部分１３０の動作に干渉することを防止する。
【００４０】
しかしながら、図１のＴ／Ｒスイッチ１２０のようなスイッチは多くの場合、損失が非常に大きい。その結果、Ｔ／Ｒスイッチを用いるトランシーバは、スイッチによってそのトランシーバの信号品質の一部を低下させ、トランシーバの他の部分において許容可能な損失を制限している。更に、個別のＴ／Ｒスイッチを必要とするため、得られるトランシーバのコストが、外部スイッチを取り入れる必要によって高くなる。したがって、Ｔ／Ｒスイッチの使用を伴わずにアンテナをトランシーバの送信機部分および受信機部分から絶縁する方法を提供することが望ましい。出願人はこのような回路の例を以下に提示する。
【００４１】
［第２トランシーバ］
図４は、本発明の一実施形態によるトランシーバ装置の一実施形態を示す図である。図４に示すように、トランシーバ装置４００はアンテナ１１０、送信機部分４３０および受信機部分４５０からなる。送信機部分４３０は送信機アンプ４４０および送信機回路１４５を更に備え、受信機部分４５０は受信機アンプ４６０および受信機回路１６５を更に備える。
【００４２】
アンテナ１１０を使用して信号の送信および信号の受信の両方を行なうことができる。このアンテナは、この二重機能を有する任意の適切なアンテナであってよい。図４〜６に示す実施形態では、マッコークル（ＭｃＣｏｒｋｌｅ）による「電動式小型平面ＵＷＢアンテナ装置およびそのシステム（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｓｍａｌｌ  Ｐｌａｎａｒ  ＵＷＢ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｔｈｅｒｅｏｆ）」と題する米国特許第６，５９０，５４５号に開示されているものなどＵＷＢアンテナが使用される。しかしながら、別の実施形態では、異なるアンテナ設計を使用することができる。
【００４３】
図４の実施形態における送信機部分４３０は、信号を所望のフォーマットに従って送信するために必要な回路の全てを備える。送信機分野の当業者には理解されるように、異なるトランシーバ設計では、送信機部分の特定の設計は変更可能である。図４に示す実施形態では送信機部分４３０はＵＷＢ送信機であるが、別の実施形態では他の送信機設計を使用することが可能である。上述のように、送信機部分４３０は、送信機回路１４５の出力に接続される送信機アンプ４４０を備えてよい。
【００４４】
同様に、図４の実施形態における受信機部分４５０は、信号を所望のフォーマットに従って受信するために必要な回路の全てを備える。受信機分野の当業者には理解されるように、異なるトランシーバ設計では、受信機部分の特定の設計は変更可能である。図４に示す実施形態では受信機部分４５０はＵＷＢ受信機であるが、別の実施形態では他の受信機設計を使用することが可能である。上述のように、図４の受信機部分４５０は、受信機回路１６５の出力に接続される受信機アンプ４６０を備える。受信機アンプ４６０は低雑音アンプ（ＬＮＡ）であってもよい。
【００４５】
更に、図４には、送信機部分４３０および受信機部分４５０をアンテナ１１０に直接接続されるものとして示すが、トランシーバ分野の当業者には理解されるように、送信機部分４３０または受信機部分４５０とアンテナ１１０との間に他の回路、例えばフィルタを配置することが可能である。
【００４６】
図１に示すトランシーバ１００とは異なり、図４に示すトランシーバ４００はＴ／Ｒスイッチを含まない。そうではなく、図４における送信機アンプ４４０および受信機アンプ４６０は各々、トランシーバ４００のうちの該当部分をトランシーバのうちの他の部分が使用されているときに絶縁するように構成される回路を含む。換言すれば、送信機アンプ４４０は、受信モード中、送信機部分４３０をアンテナ１１０から絶縁するが、送信モード中、送信機部分４３０とアンテナ１１０との間の正常動作を可能とする。同様に、受信機アンプ４６０は、送信モード中、受信機回路１６５をアンテナ１１０から絶縁するが、受信モード中、受信機部分４５０とアンテナ１１０との間の正常動作を可能とする。更に、これらの絶縁動作はＴ／Ｒスイッチを使用することなく行なわれるので、そうしたＴ／Ｒスイッチに関連する損失および追加の製造コストの発生を防止することが可能である。
【００４７】
［第２送信機アンプ］
図５は、本発明の一実施形態による、図４の送信機部分のうちの送信機アンプ４４０の回路図である。図４に示すように、送信機アンプ４４０は第１送信機トランジスタＱ１Ｔ、第２送信機トランジスタＱ２Ｔ、第１送信機キャパシタＣ１Ｔ、第２送信機キャパシタＣ２Ｔ、第１送信機抵抗体Ｒ１Ｔ、第２送信機抵抗体Ｒ２Ｔ、第３送信機抵抗体Ｒ３Ｔおよび送信機電流源５１０を備える。
【００４８】
第１送信機トランジスタＱ１Ｔでは、そのベースは第１送信機節点Ｎ１Ｔに接続され、そのコレクタは第２送信機節点Ｎ２Ｔに接続され、そのエミッタは接地に接続されている。第１送信機トランジスタＱ１Ｔは、送信機アンプ４４０においてドライバアンプとして動作するように構成される。
【００４９】
第２送信機トランジスタＱ２Ｔでは、そのベースは第２送信機節点Ｎ２Ｔに接続され、そのコレクタは基準電圧Ｖ＋に接続され、そのエミッタは第３送信機節点Ｎ３Ｔに接続されている。第２送信機トランジスタＱ２Ｔは、送信機アンプ４４０においてドライバとして動作するように構成される。図５に示す実施形態では基準電圧Ｖ＋は約３．３ボルトである。
【００５０】
第１送信機キャパシタＣ１Ｔは、送信機入力節点ＮＴ−ＩＮと第１送信機節点Ｎ１Ｔとの間に接続される。第１送信機キャパシタはＡＣ結合キャパシタとして動作するように構成されており、送信機アンプ４４０に対するバイアスの全てが局所バイアスとなるように、送信機入力節点ＮＴ−ＩＮを全ての入力ＤＣ電圧からブロックするよう機能する。図５に示す実施形態では、第１送信機キャパシタＣ１Ｔの値は約５００ｆＦである。
【００５１】
第２送信機キャパシタＣ２Ｔは、第３送信機節点Ｎ３Ｔと送信機出力節点ＮＴ−ＯＵＴとの間に接続される。第２送信機キャパシタはＡＣ結合キャパシタとして動作するように構成されており、送信機アンプ４４０に対するバイアスの全てが局所バイアスとなるように、送信機出力節点ＮＴ−ＯＵＴを全ての入力ＤＣ電圧からブロックするよう機能する。図５に示す実施形態では、第２送信機キャパシタＣ２Ｔの値は約６ｐＦである。
【００５２】
代替の実施形態では、第１送信機キャパシタＣ１Ｔおよび第２送信機キャパシタＣ２Ｔを異なる回路要素に置き換え、送信機アンプ４４０においてバイアス電圧を絶縁することが可能である。
【００５３】
第１送信機抵抗体Ｒ１Ｔはバイアス電圧ＶＢと第１送信機節点Ｎ１Ｔとの間に接続されており、バイアス電圧ＶＢを第１送信機トランジスタＱ１Ｔのベースに供給するように構成される。図５におけるこのバイアス電圧ＶＢは、第１送信機トランジスタＱ１Ｔが所望通りに動作し、送信機アンプ４４０にその増幅機能を実行させるように設定される。図５に示す実施形態では、バイアス電圧ＶＢは約０．８ボルトであり、第１送信機抵抗体Ｒ１Ｔの値は約１ｋΩである。
【００５４】
第２送信機抵抗体Ｒ２Ｔは基準電圧Ｖ＋と第２送信機節点Ｎ２Ｔとの間に接続されており、その値は送信機アンプ４４０の利得を決定するように設定される。図５に示す実施形態では、第２送信機抵抗体Ｒ２Ｔの値は約２５０Ωである。
【００５５】
第３送信機抵抗体Ｒ３Ｔは基準電圧Ｖ＋と第３送信機節点Ｎ３Ｔとの間に接続されており、その値は、受信モード中の受信機アンプ１６０の所望の動作受信機入力インピーダンスよりも充分に大きくなるように選択される。例えば、図６に示す実施形態では、受信機アンプの動作受信機入力インピーダンスは受信モード中、約３Ωに設定され、第３送信機抵抗体Ｒ３Ｔの値は約５０ｋΩに設定される。
【００５６】
送信機電流源５１０は第３送信機節点Ｎ３Ｔと接地との間に接続され、かつ図５の実施形態では、送信モード中、第２送信機トランジスタＱ２Ｔを通じて定電流を供給するが、受信モード中、遮断されて第２送信機トランジスタＱ２Ｔに電流を供給しないように構成される。図５に示す実施形態では、送信機電流源５１０は約２０ｍＡの電流を供給する。
【００５７】
電流源はモード制御信号Ｃによって制御される。一実施形態では、モード制御信号は送信モード中には低値であり、受信モード中には高値である。モード制御信号Ｃが送信モードを示す（すなわち、図４〜６の実施形態では低値である）場合、送信機電流源５１０はオンとされ、モード制御信号Ｃが受信モードを示す（すなわち、図４〜６の実施形態では高値である）場合、送信機電流源５１０はオフとされる。
【００５８】
図５の実施形態では、送信機電流源５１０はカレントミラーである。モード制御信号Ｃに応答する種々の手法によって、カレントミラーはオン・オフとされてよい。しかしながら、これを実行する一手法では、モード制御信号Ｃによって、接地とカレントミラーのトランジスタ群の共通ベースとの間のスイッチ（例えば、ＣＭＯＳスイッチ）を制御する。モード制御信号Ｃが受信モードを示す場合（すなわち、送信機電流源５１０をオフとする必要がある場合）、スイッチは閉じられ、共通ベースが接地に接続されてカレントミラーが遮断される。
【００５９】
幾つかの実施形態では、ピンダイオードを第３送信機節点Ｎ３Ｔと送信機電流源５１０との間に、または第２送信機キャパシタＣ２Ｔと第３送信機節点Ｎ３Ｔとの間に（あるいは、第２送信機キャパシタＣ２Ｔのない実施形態では、出力節点と第３送信機節点Ｎ３Ｔとの間に）配置することが望ましい。詳細には、ピンダイオードの追加は、トランジスタのコレクタが第３送信機節点Ｎ３Ｔに接続される実施形態（送信機電流源がカレントミラーである実施形態のような）において有用である。ピンダイオードは、第３送信機節点Ｎ３Ｔに接続されるコレクタと基板との間の浮遊容量を最小化するように作用することが可能である。
【００６０】
図５の実施形態では、送信機アンプ４４０における回路のパラメータは、送信モード中、所望の動作送信機出力インピーダンス、例えば３Ωを実現し、受信モード中、所望の絶縁送信機出力インピーダンス、例えば５０ｋΩを実現するように選択される。
【００６１】
代替の実施形態では異なるモード制御信号を使用することが可能である。例えば、代替の一モード制御信号Ｃを低値にして受信モードを示し、高値にして送信モードを示すことが可能である。また、単一のモード制御信号Ｃの代わりに複数のモード制御信号を使用して、各モードで異なる動作を行なう種々の要素の動作を制御することが可能である。
【００６２】
送信機電流源５１０および第３送信機抵抗体Ｒ３Ｔの動作は、トランシーバ４００が受信モードであることをモード制御信号Ｃが示す場合、送信機部分４３０をアンテナ１１０から絶縁し、トランシーバ４００が送信モードであることをモード制御信号Ｃが示す場合、送信機部分４３０とアンテナ１１０との間の正常動作を可能とするよう送信機アンプ４４０を制御するように構成されている。
【００６３】
送信モード中（すなわち、図４〜６の実施形態においてはモード制御信号Ｃが低値であるとき）、送信機電流源５１０は第２送信機トランジスタＱ２Ｔおよび第３送信機抵抗体Ｒ３Ｔを通じて基準電流を供給する。これにより、第２送信機トランジスタＱ２Ｔがオンとされ、送信機アンプ４４０の回路が増幅器として動作され、送信機アンプの出力抵抗が動作送信機出力インピーダンスとなる、すなわち図５の実施形態では３Ωとなる。
【００６４】
この場合、送信機入力節点ＮＴ−ＩＮに送信機入力電圧ＶＴ−ＩＮが供給される。次いで、一般的に知られている増幅器理論に従って、この送信機入力電圧ＶＴ−ＩＮは送信機アンプ４４０により増幅されて送信機出力電圧ＶＴ−ＯＵＴを生成し、この送信機出力電圧が送信機出力節点ＮＴ−ＯＵＴに供給される。
【００６５】
第３送信機抵抗体Ｒ３Ｔの値は非常に大きい値、例えば約５０ｋΩになるように選択されるので、送信モード中には比較的小さな電流しか流れず、送信機アンプ４４０の動作にほとんど影響を与えない。第３送信機入力節点Ｎ３Ｔにおける電圧は、主に第２送信機抵抗体Ｒ２Ｔおよび第２送信機トランジスタＱ２Ｔによって決定される。
【００６６】
受信モード中（すなわち、図４〜６の実施形態においてはモード制御信号Ｃが高値であるとき）、送信機電流源５１０は基準電流の供給を停止し、第２送信機トランジスタＱ２Ｔはオフとなる。したがって、この時点で、送信機アンプ４４０は増幅器としての動作を停止する。
【００６７】
次いで、第１送信機抵抗体Ｒ２Ｔは第２節点Ｎ２Ｔにおける電圧を基準電圧Ｖ＋にまで上昇させ、第３送信機抵抗体Ｒ３Ｔも第３送信機節点Ｎ３Ｔにおける電圧をＶ＋にまで上昇させる。その結果、受信モード中、送信機アンプ４４０の出力インピーダンスは第３送信機抵抗体Ｒ３Ｔの値にまで（すなわち、絶縁送信機出力インピーダンスにまで）上昇する。この値は、受信モード中の受信機アンプ４６０の動作受信機入力インピーダンスと比較して非常に大きくなるように選択される（例えば、図４〜６の実施形態における約５０Ωと比較して、約５０ｋΩ）。
【００６８】
このようにして、送信機アンプ４４０は、送信モード中、動作送信機出力インピーダンス、例えば約３Ωを有し、受信モード中、絶縁送信機出力インピーダンス、例えば約５０ｋΩを有する。これによって、送信機アンプ４４０が送信モード中にはアンテナ１１０を通じて正常に送信を行ない、受信モード中にはアンテナ１１０から有効に絶縁されることが可能となる。
【００６９】
開示の実施形態では、絶縁送信機出力インピーダンスが約５０ｋΩに設定され、動作送信機出力インピーダンスが約３Ωに設定されているが、これらの値は必要に応じて変更可能である。例えば、一連の代替の実施形態では、動作送信機出力インピーダンスは１Ω〜１０Ωに設定可能である。
【００７０】
しかしながら、受信モード中の送信機部分４３０による受信機部分４５０への干渉が最小となるように、送信機アンプ４４０の絶縁送信機出力インピーダンスは受信機アンプ４６０の動作受信機入力インピーダンスと比較して充分に大きくある必要がある。
【００７１】
一定の実施形態では、絶縁送信機出力インピーダンスは動作受信機入力インピーダンスよりも２桁以上大きい。したがって、図５に示す実施形態では、絶縁送信機出力インピーダンスは５ｋΩ以上である必要がある。しかしながら、送信機動作に対する制限の変化する代替の実施形態では、システムの動作要件を満たす場合、動作受信機入力インピーダンスに対する絶縁送信機出力インピーダンスの比は、より小さい。
【００７２】
図４に示す例示としての送信機アンプ４４０は、第１送信機トランジスタＱ１Ｔとしてバイポーラ接合トランジスタを使用し、共通エミッタ構成により構成されているが、代替の実施形態では、増幅器回路に他のタイプのトランジスタ、例えばＣＭＯＳトランジスタを使用することが可能である。
【００７３】
上述では図５を参照しながら一実施形態について記載し、回路要素には特定の値を付与しているが、これらは例示として示しているに過ぎず、本発明を限定するものと捉えられるべきではない。代替の実施形態では、送信機アンプ４４０の動作を変更するために、これらの要素の値を必要に応じて変更することが可能である。
【００７４】
［第２受信機アンプ］
図６は、本発明の一実施形態による、図４の受信機部分４５０のうちの受信機アンプ４６０の回路図である。図６に示すように、受信機アンプ４６０は受信機電流源６１０、第１受信機トランジスタＱ１Ｒ、第２受信機トランジスタＱ２Ｒ、第３受信機トランジスタＱ３Ｒ、第１受信機キャパシタＣ１Ｒ、第２受信機キャパシタＣ２Ｒ、第３受信機キャパシタＣ３Ｒ、第１受信機抵抗体Ｒ１Ｒ、第２受信機抵抗体Ｒ２Ｒ、および受信機インダクタＬＲを備える。
【００７５】
図６の実施形態における第１受信機トランジスタＱ１Ｒはバイポーラトランジスタであり、そのベースは第１受信機節点Ｎ１Ｒに接続され、そのコレクタは第２受信機節点Ｎ２Ｒに接続され、そのエミッタは第４受信機節点Ｎ４Ｒに接続されている。
【００７６】
図６の実施形態における第２受信機トランジスタＱ２ＲはＣＭＯＳトランジスタであり、そのゲートはモード制御信号Ｃに接続され、そのソースは接地に接続され、そのドレインは第４受信機節点Ｎ４Ｒに接続されている。第２受信機トランジスタＱ２Ｒはスイッチとして動作し、モード制御信号Ｃが受信モードを示すときには閉じており（導通）、モード制御信号Ｃが送信モードを示すときには開いている（非導通）。
【００７７】
開示の実施形態では、モード制御信号Ｃは受信モード中には高値であり、送信モード中には低値であるが、これは図６の実施形態における第２受信機トランジスタＱ２ＲがＮＭＯＳトランジスタであることを意味する。このＮＭＯＳトランジスタは、そのベースにおける信号が高値であるとき（受信モード中）には導通し、そのベースにおける信号が低値であるとき（送信モード中）には導通しない。
【００７８】
図６の実施形態における第３受信機トランジスタＱ３ＲはＣＭＯＳトランジスタであり、そのゲートはモード制御信号Ｃに接続され、そのソースは基準電圧Ｖ＋に接続され、そのドレインは第４送信機節点Ｎ４Ｔに接続されている。第３受信機トランジスタＱ３Ｒはスイッチとして動作し、モード制御信号Ｃが受信モードを示すときには開いており（非導通）、モード制御信号Ｃが送信モードを示すときには閉じている（導通）。
【００７９】
開示の実施形態では、モード制御信号Ｃは受信モード中には高値であり、送信モード中には低値であるが、これは図６の実施形態における第３受信機トランジスタＱ３ＲがＰＭＯＳトランジスタであることを意味する。このＰＭＯＳトランジスタは、そのベースにおける信号が高値であるとき（受信モード中）には導通せず、そのベースにおける信号が低値であるとき（送信モード中）に導通する。
【００８０】
開示の実施形態では、第２受信機トランジスタＱ２ＲがＮＭＯＳトランジスタであり、第３受信機トランジスタＱ３ＲがＰＭＯＳトランジスタであるが、代替の実施形態では、これらの関係を交換することが可能である。例えば、モード制御信号Ｃの極性が交換された場合（すなわち、受信モード中には低値であり、送信モード中には高値である場合）、第２受信機トランジスタＱ２ＲをＰＭＯＳトランジスタとし、第３受信機トランジスタＱ３ＲをＮＭＯＳトランジスタとすることが可能である。更に、一方が他方から逆の信号を受信する限り、両方のトランジスタをＰＭＯＳトランジスタまたはＮＭＯＳトランジスタとすることが可能である。しかしながら、受信モード中、第４受信機節点Ｎ４Ｒを接地に接続し、送信モード中、第４受信機節点Ｎ４Ｒを基準電圧Ｖ＋に接続することが重要である。
【００８１】
当業者には理解されるように、代替の実施形態では、第２受信機トランジスタＱ２Ｒおよび第３受信機トランジスタＱ３Ｒの代わりに他のタイプのスイッチングデバイスを使用することが可能である。例えば、第２受信機トランジスタＱ２Ｒをバイポーラトランジスタとし、バイポーラスイッチとすることが可能である。
【００８２】
第１受信機キャパシタＣ１Ｒは、受信機入力節点ＮＲ−ＩＮと第１受信機節点Ｎ１Ｒとの間に接続されており、受信機トランジスタＱＲに対するバイアスの全てが局所バイアスとなるように、受信機入力節点ＮＲ−ＩＮを全ての入力ＤＣ電圧からブロックするよう機能する。図６に示す実施形態では、第１受信機キャパシタＣ１Ｒの値は６ｐＦである。
【００８３】
第２受信機キャパシタＣ２Ｒは、受信機出力節点ＮＲ−ＯＵＴと第２受信機節点Ｎ２Ｒとの間に接続されており、受信機トランジスタＱＲに対するバイアスの全てが局所バイアスとなるように、受信機出力節点ＮＲ−ＯＵＴを全ての入力ＤＣ電圧からブロックするように機能する。図６に示す実施形態では、第２受信機キャパシタＣ２Ｒの値は６ｐＦである。
【００８４】
代替の実施形態では、第１受信機キャパシタＣ１Ｒおよび第２受信機キャパシタＣ２Ｒを異なる回路要素に置き換え、受信機アンプ４６０においてバイアス電圧を絶縁することが可能である。
【００８５】
第１受信機抵抗体Ｒ１Ｒは第１受信機節点Ｎ１Ｒと第２受信機節点Ｎ２Ｒとの間に接続されており、フィードバック信号を供給して第１受信機トランジスタＱ１Ｒのベースをバイアスするように構成されている。図６に示す実施形態では、第１受信機抵抗体Ｒ１Ｒの値は８００Ωである。
【００８６】
受信機電流源６１０は基準電圧Ｖ＋と第３受信機節点Ｎ３Ｒとの間に接続される。この受信機電流源は、モード制御信号Ｃが受信モードを示すときには第１受信機トランジスタＱ１Ｒに基準電流を供給し、モード制御信号Ｃが送信モードを示すときには遮断されるように構成される。図６に示す実施形態では受信機電流源６１０は１２ｍＡの電流を供給する。
【００８７】
第３受信機キャパシタＣ３Ｒは、基準電圧Ｖ＋と第３受信機節点Ｎ３Ｒとの間に、受信機電流源６１０と並列になるように接続される。第３受信機キャパシタは基準電圧Ｖ＋を第３受信機節点Ｎ３Ｒから分離することによって、高周波数における仮想接地を形成するように構成される。図６に示す実施形態では第３受信機キャパシタＣ３Ｒの値は２０ｐＦである。
【００８８】
第２受信機抵抗体Ｒ２Ｒおよび受信機インダクタＬＲは、第３受信機節点Ｎ３Ｒと第２受信機節点Ｎ２Ｒとの間に直列になるように接続される。第２受信機抵抗体Ｒ２Ｒの値は、受信機アンプ４６０の利得を決定するように設定される。受信機インダクタＬＲは受信機アンプ４６０の帯域を広くするために用いられる。代替の実施形態では、受信機インダクタＬＲを除去することが可能である。図６に示す実施形態では、第２受信機抵抗体Ｒ２Ｒの値は５０Ωであり、受信機インダクタＬＲの値は５ｎＨである。
【００８９】
図６の実施形態では、受信モード中、所望の動作入力インピーダンス、例えば５０Ωを提供し、送信モード中、所望の絶縁入力インピーダンス、例えば開放回路のインピーダンスに近似するインピーダンスを提供するように、受信機アンプ４６０における回路のパラメータが選択される。
【００９０】
代替の実施形態では異なるモード制御信号を使用することが可能である。例えば、代替の一モード制御信号Ｃを低値にして受信モードを示し、高値にして送信モードを示すことが可能である。また、単一のモード制御信号Ｃの代わりに複数のモード制御信号を使用して、各モードで異なる動作を行なう種々の要素の動作を制御することが可能である。
【００９１】
動作状態では、第１受信機抵抗体Ｒ１Ｒからの負のフィードバックによって受信機アンプ４６０の入力インピーダンスが低下する傾向にある。図６の実施形態では、第１受信機トランジスタＱ１Ｒが導通しているときに第１受信機トランジスタＱ１Ｒの動作入力インピーダンスが所望の値、例えば約５０Ωになるように、第１受信機抵抗体Ｒ１Ｒの値が選択される。
【００９２】
受信モード中（すなわち、図４〜６の実施形態においてはモード制御信号Ｃが高値であるとき）、受信機電流源６１０は基準電流を生成し、第２受信機トランジスタＱ２Ｒは導通し、第３受信機トランジスタＱ３Ｒは導通しない。これにより、第４受信機節点Ｎ４Ｒが接地に接続され、第１受信機トランジスタＱ１Ｒを通じて基準電流が流れる。これによって第１受信機トランジスタＱ１Ｒがオンとなり、受信機アンプ４６０における回路を増幅器として動作させる。
【００９３】
この場合、受信機入力節点ＮＲ−ＩＮに受信機入力電圧ＶＲ−ＩＮが供給される。次いで、一般的に知られている増幅器理論に従って、この受信機入力電圧ＶＲ−ＩＮは受信機アンプ４６０により増幅されて受信機出力電圧ＶＲ−ＯＵＴを生成する。この受信機出力電圧は受信機出力節点ＮＲ−ＯＵＴに供給される。
【００９４】
送信モード中（すなわち、図４〜６の実施形態においてはモード制御信号Ｃが低値であるとき）、受信機電流源６１０は遮断され、第２受信機トランジスタＱ２Ｒは導通せず、第３受信機トランジスタＱ３Ｒは導通する。これにより、第４受信機節点Ｎ４Ｒが基準電圧Ｖ＋に接続され、電流は第１受信機トランジスタＱ１Ｒを通じて流れなくなる。その結果、第１受信機トランジスタＱ１Ｒは逆バイアスされてオフとなり、これによって受信機アンプ４６０がオフとなって開放回路のインピーダンスに近似する非常に大きい入力インピーダンスを示すようになる。
【００９５】
送信モード中に動作送信機出力インピーダンスを有し、受信モード中に比較的高い絶縁送信機出力インピーダンスを有する送信機アンプ４４０を用いることによって、トランシーバ１００が送信モード中に送信機部分４３０を適正に動作させ、受信モード中に受信機部分４５０と干渉しないことが可能となる。同様に、受信モード中に動作受信機出力インピーダンスを有し、送信モード中に比較的高い絶縁受信機出力インピーダンスを有する受信機アンプ４６０を用いることによって、トランシーバ１００が受信モード中に受信機部分４５０を適正に動作させ、送信モード中に送信機部分４３０と干渉しないことが可能となる。
【００９６】
更に、第２受信機トランジスタＱ２Ｒおよび第３受信機トランジスタＱ３Ｒを使用して第４受信機節点Ｎ４Ｒを接地および基準電圧Ｖ＋にそれぞれ接続することにより、図６の受信機アンプ４６０は、動作受信機入力インピーダンスから絶縁受信機入力インピーダンスへ高速に切り替えること、反対に、絶縁受信機入力インピーダンスから動作受信機入力インピーダンスへ高速に切り替えることが可能である。第１受信機トランジスタＱ１Ｒのエミッタは、モードの交換につれて、接地と基準電圧との間で高速に変化する。
【００９７】
開示の実施形態では、絶縁受信機入力インピーダンスが開放回路に近似するように設定され、動作受信機入力インピーダンスが約５０Ωに設定されるが、これらの値は必要に応じて変更可能である。例えば、一連の実施形態では、動作受信機入力インピーダンスは３０Ω〜７５Ωに設定可能である。
【００９８】
しかしながら、送信モード中の受信機部分４５０による送信機部分４３０への干渉が最小となるように、受信機アンプ４６０の絶縁受信機入力インピーダンスは送信機アンプ４４０の動作送信機出力インピーダンスと比較して充分に大きくある必要がある。
【００９９】
或る実施形態では、絶縁受信機入力インピーダンスは、動作送信機出力インピーダンスよりも２桁以上大きい。したがって、図６に示す実施形態では、絶縁出力インピーダンスは３００Ω以上である必要がある。しかしながら、送信機動作に対する制限の変化する代替の実施形態では、システムの動作要件を満たす場合、動作送信機出力インピーダンスに対する絶縁受信機入力インピーダンスの比は、より小さい。
【０１００】
上述では図６を参照しながら一実施形態について記載し、回路要素には特定の値を付与しているが、これらは例示として示しているに過ぎず、本発明を限定するものと捉えられるべきではない。代替の実施形態では、受信機アンプ４６０の動作を変更するために、これらの要素の値を必要に応じて変更することが可能である。
【０１０１】
本開示では例を通じて、送信機回路および受信機回路を共通のアンテナに接続する回路および方法について示しているが、上述のシステムおよび方法は、２つの別個の回路要素が共通の信号経路を共有する任意の状況に適用可能である。この信号経路は、例えば入力ライン、出力ライン、データバスであること、またはデバイスもしくは集積回路の内部の要素であることが可能である。本開示がトランシーバおよび送信機と受信機との間の切替に限定されるものとして捉えられるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】送信／受信スイッチを用いるトランシーバ装置の一実施形態を示す図。
【図２】図１の送信機部分のうちの送信機アンプの回路図。
【図３】図１の受信機部分のうちの受信機アンプの回路図。
【図４】本発明の一実施形態によるトランシーバ装置を示す図。
【図５】本発明の一実施形態による、図４の送信機部分のうちの送信機アンプの回路図。
【図６】本発明の一実施形態による、図４の受信機部分のうちの受信機アンプの回路図。
【図１】
2007535276.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2007535276.tif 000010
2007535276.tif 000011