(57)【要約】【課題】局部発振器のローカルリークを抑えた送受信機を得る。【解決手段】局部発振器１の出力バッファアンプ２の利得可変手段３を備え、送信動作時には出力バッファアンプ２の利得が大きくなるように設定し、受信動作時には出力バッファアンプ２の利得が小さくなるように設定することにより、放射抵抗を上げており送信時の送信出力を確保しながら、受信時のローカルリークを抑えることができる。【選択図】  図１
2004266609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
局部発振器の出力バッファアンプの利得可変手段を備え、前記利得可変手段により受信動作時の前記出力バッファアンプの利得を送信動作時より小さくする送受信機。
【請求項２】
利得可変手段は出力バッファアンプの負荷インピーダンスを変化させて前記出力バッファアンプの利得を可変する前記請求項１記載の送受信機。
【請求項３】
利得可変手段は、出力バッファアンプの出力端子と送信アンプの入力端子の間に挿入された高周波スイッチと、前記送信アンプの入力端子とグランド間に挿入されたインダクタまたはコンデンサとから成り、送信動作時には前記高周波スイッチをオンし受信動作時には前記高周波スイッチをオフとすることにより受信動作時の前記出力バッファアンプの利得を送信動作時より小さくする前記請求項１または２記載の送受信機。
【請求項４】
利得可変手段は、出力バッファアンプの出力端子と送信アンプの入力端子の間に挿入されたインダクタまたはコンデンサと、前記送信アンプの入力端子とグランド間に挿入された高周波スイッチとから成り、送信動作時には前記高周波スイッチをオフし受信動作時には前記高周波スイッチをオンとすることにより受信動作時の前記出力バッファアンプの利得を送信動作時より小さくする前記請求項１または２記載の送受信機。
【請求項５】
利得可変手段は、出力バッファアンプの出力端子とグランド間に互いに直列に接続して挿入された抵抗と高周波スイッチとから成り、送信動作時には前記高周波スイッチをオフし受信動作時には前記高周波スイッチをオンとすることにより受信動作時の前記出力バッファアンプの利得を送信動作時より小さくする前記請求項１または２記載の送受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてコードレス電話や、テレメータ・テレコントロール用途やデータ伝送用途などの小電力無線機、あるいは携帯電話といった電波を用いた無線通信機器の送受信機に関し、特に回路の大半を半導体集積回路に集積した構成の送受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の送受信機について図面を参照しながら説明する。ローカルリークを小さくするための工夫として、回路基板を多層化し、各層の回路配置を改良するものがあった（特許文献１参照）。
【０００３】
一般的な送受信機とそのローカルリークについて説明する。図６は送受信機の一例を示す構成図である。
【０００４】
図６において、１局部発振器、４は送信アンプ、５はミキサ、６は受信アンプ、７はアンテナスイッチ、８は復調回路、９はアンテナ、１０１はバッファアンプである。
【０００５】
図６に示す送受信機について、まず受信時の動作を説明する。アンテナ９に入力した高周波信号はアンテナスイッチ７を経由して受信アンプ６に入力される。
ここでアンテナスイッチ７は受信アンプ６側に接続が切り替えられている。前記受信アンプ６で増幅された高周波信号はミキサ５に入力される。更にミキサ５には局部発振器１で生成された局部信号をバッファアンプ１０１で増幅した信号が入力されている。そしてミキサ５で受信した高周波信号が周波数変換されて中間周波数信号またはベースバンド信号として出力され、復調回路８で復調操作が行われる。これにより受信データを得ることができる。
【０００６】
次に送信時の動作を説明する。送信する周波数に設定された局部発振器１の出力が、バッファアンプ１０１を介して送信アンプ４に入力される。送信アンプ４で所定の出力レベルに増幅された高周波信号は、アンテナスイッチ７を経由してアンテナ９より空間に放射される。ここでアンテナスイッチ７は送信アンプ４側に接続が切り替えられている。
【０００７】
上記のように、局部発振器１の信号がミキサ５や送信アンプ４に入力されることにより受信機および送信機として動作している。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１―２４５４５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の送受信機では受信動作時に局部発振器１の信号がアンテナ９に漏れ出すいわゆるローカルリーク現象が発生し、他の無線機に妨害を与える不要輻射となっていた。これは局部発振器１からアンテナ９までの高周波的なアイソレーションが不足しているときに生じる問題である。そして、特に送受信機の回路の大部分を半導体集積回路に集積した構成においては、回路内で大きなアイソレーションを得ることが困難であるため、上記のローカルリーク現象が問題となっていた。
【００１０】
例えば日本の特定小電力無線バンド（４２０ＭＨｚ帯）を使用する場合、受信時の不要輻射は−５４ｄＢｍ以下とすることが定められている。
【００１１】
この不要輻射を低減することが送受信回路の半導体集積化の実現における課題となっていた。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために本発明の送受信機は、局部発振器の出力バッファアンプの利得可変手段を備え、利得可変手段により受信動作時の出力バッファアンプの利得を送信動作時より小さくする送受信機である。
【００１３】
そして、受信時にバッファアンプの利得を低下させ受信時の局部信号のレベルを小さくするため、不要輻射のレベルを下げることができる。また、送信時にはバッファアンプの利得を受信時より上げることにより、所定の送信出力を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、局部発振器の出力バッファアンプの利得可変手段を備え、利得可変手段により受信動作時の出力バッファアンプの利得を送信動作時より小さくする送受信機である。そして、受信時にバッファアンプの利得を小さくすることにより、ミキサに入力される局部発振器からの信号レベル小さくするため、不要輻射のレベルを下げることができる。また、送信時にはバッファアンプの利得を受信時より上げることにより、所定の送信出力を得ることができる。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、利得可変手段は出力バッファアンプの負荷インピーダンスを変化させて前記出力バッファアンプの利得を可変するものである。
そして、バッファアンプの負荷は容易に可変することができ、かつバッファアンプの利得を可変しても局部発振器の発振動作への影響が小さいため安定した動作が実現できる。
【００１６】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２において、利得可変手段は、出力バッファアンプの出力端子と送信アンプの入力端子の間に挿入された高周波スイッチと、前記送信アンプの入力端子とグランド間に挿入されたインダクタまたはコンデンサとから成り、送信動作時には前記高周波スイッチをオンし受信動作時には前記高周波スイッチをオフとすることにより受信動作時の出力バッファアンプの利得を送信動作時より小さくする送受信機である。そして、送信アンプへの入力経路を切断する形で高周波スイッチを配置しているため、送信アンプの経路を経由するローカルリークを低減することができる。
【００１７】
また、請求項４記載の発明は、請求項１または２において、利得可変手段は、出力バッファアンプの出力端子と送信アンプの入力端子の間に挿入されたインダクタまたはコンデンサと、前記送信アンプの入力端子とグランド間に挿入された高周波スイッチとから成り、送信動作時には前記高周波スイッチをオフし受信動作時には前記高周波スイッチをオンとすることにより受信動作時の出力バッファアンプの利得を送信動作時より小さくする送受信機である。そして、受信時に高周波スイッチをオンとして送信アンプへの信号ラインを接地するため、送信アンプの経路を経由するローカルリークを低減することができる。
【００１８】
また、請求項５記載の発明は、請求項１または２において、利得可変手段は、出力バッファアンプの出力端子とグランド間に互いに直列に接続して挿入された抵抗と高周波スイッチとから成り、送信動作時には前記高周波スイッチをオフし受信動作時には前記高周波スイッチをオンとすることにより受信動作時の出力バッファアンプの利得を送信動作時より小さくする送受信機である。そして、バッファアンプの利得の調整をダンピング抵抗により行うため、回路が簡素化でき、またバッファアンプの利得可変時も安定に動作するとができる。
【００１９】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【００２０】
（実施例１）
図１は、本発明による実施例の送受信機の構成図である。図１を用いて本実施例の送受信機について説明する。
【００２１】
図１において、１は局部発振器、２はバッファアンプ、３は利得可変手段、４は送信アンプ、５はミキサ、６は受信アンプ、７はアンテナスイッチ。８は復調回路、９はアンテナである。
【００２２】
図１に示す送受信機について、まず受信時の動作を説明する。アンテナ９に入力した高周波信号はアンテナスイッチ７を経由して受信アンプ６に入力される。
この時、アンテナスイッチ７は受信アンプ６側に接続が切り替えられている。前記受信アンプ６で増幅された高周波信号はミキサ５に入力される。ここで、局部発振器１の出力をバッファアンプ２で増幅した信号がミキサ５に入力されることにより前記高周波信号が周波数変換されて中間周波数信号またはベースバンド信号として出力される。前記中間周波数信号またはベースバンド信号を復調回路８に入力し復調操作が行われることにより受信データを得ることができる。
【００２３】
次に送信時の動作を説明する。送信する周波数に設定された局部発振器１の出力が、バッファアンプ２を介して送信アンプ４に入力される。送信アンプ４で所定の出力レベルに増幅された高周波信号は、アンテナスイッチ７を経由してアンテナ９より空間に放射される。この時、アンテナスイッチ７は送信アンプ４側に接続が切り替えられている。
【００２４】
上記のように、局部発振器１の信号がミキサ５や送信アンプ４に入力されることにより受信機および送信機として動作している。
【００２５】
そして本実施例の送受信機では、利得可変手段３を設けている。利得可変手段３はバッファアンプ２の利得を可変するものである。すなわち、受信動作時には、前記利得可変手段３はバッファアンプ２の利得が低くなるように制御する。また送信動作時には前記バッファアンプ２の利得が高くなるように制御する。受信時にバッファアンプ２の利得を下げることによりバッファアンプ２から出力される局部発振器１の信号レベルを下げることにより、アンテナ９から放射される不要輻射を抑えている。ここで、受信時にミキサ５に入力するべき局部発振信号のレベルは、送信時に送信アンプ４に入力するべき局部発振信号のレベルより小さい。本実施例では、受信時に必要なミキサ５への入力レベルは−２０ｄＢｍ、送信時に必要な送信アンプ４への入力レベルは−１０ｄＢｍである。そこで、送信時は利得可変手段３によりバッファアンプ２の利得を上げて送信アンプ４への入力レベルを大きくしているが、受信時はバッファアンプ２の利得を下げてミキサ５への入力レベルを小さくしている。本実施例では、利得可変幅は１０ｄＢとなっている。これにより、バッファアンプの利得可変を行わない場合に比べて、受信時のローカルリークを約１０ｄＢ低減することができる。もちろん、これは一例であって本発明はこの数値に束縛されるものではない。
【００２６】
上記のような動作により、所定の送信出力を得ながら、受信時の不要輻射を抑えている。
【００２７】
（実施例２）
図２は、本発明による実施例２の送受信機の構成図である。図２を用いて本実施例の送受信機について説明する。
【００２８】
図２において、１０はトランジスタ、１１は可変インダクタ、１２はコンデンサである。また図２において、図１と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【００２９】
本発明の特徴は、利得可変手段の構成にある。すなわち、局部発振器１に接続されるバッファアンプとしてトランジスタ１０が用いられており、前記トランジスタ１０の出力負荷として可変インダクタ１１とコンデンサ１２が設けられている。トランジスタ１０はベース端子が交流的に接地され、エミッタ端子に局部発振器１の信号が入力される。そしてコレクタ端子に前記可変インダクタ１１とコンデンサ１２からなる負荷インピーダンスが接続される。可変インダクタ１１とコンデンサ１２は並列に接続されており、並列共振周波数で大きなインピーダンスとして働く。また、並列共振周波数から離れた周波数ではインピーダンスが相対的に小さくなる。
【００３０】
そこで、送信時には可変インダクタ１１を可変することにより並列共振周波数が局部発振器１の周波数に近くなるように設定し、受信時には並列共振周波数が局部発振器１の周波数から離れた周波数になるように設定することにより、バッファアンプすなわちトランジスタ１０の利得を可変することができる。尚、可変インダクタンス１１はインダクタンス値が１０〜２０％変化する様に設定すれば、共振周波数が５〜１０％変化するため、これによりバッファアンプの利得を１０ｄＢ程度のオーダーで可変することが可能である。
【００３１】
以上のような構成では、可変インダクタンス１１を可変するだけでバッファアンプの利得を可変することができため、回路規模を小さくすることができる。
【００３２】
尚、本実施例では可変インダクタを用いたが、インダクタは固定として可変コンデンサを用いて共振周波数の可変を行う構成をとることもできる。この場合、可変コンデンサは半導体素子である可変容量ダイオードとして容易に入手でき、制御も印加電圧を可変するだけであるので、構成が容易である。
【００３３】
（実施例３）
図３は、本発明による実施例３の送受信機の構成図である。図３を用いて本実施例の送受信機について説明する。
【００３４】
図３において、１３はインダクタ、１４はインダクタ、１５は高周波スイッチである。また図３において、図１および図２と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【００３５】
本発明の特徴は、利得可変手段の構成にある。すなわちインダクタンスの可変を実施例２のような可変インダクタではなく高周波スイッチ１５とインダクタ１４から成る利得可変手段３により行っている。バッファアンプとして機能するトランジスタ１０の負荷インピーダンスとしてインダクタ１３およびコンデンサ１２が接続されている。バッファアンプの出力はミキサ５と送信アンプ４に入力されるが、バッファアンプと送信アンプ４の入力端子の間に直列に高周波スイッチ１５が接続されている。また送信アンプの入力端子にインダクタ１４が接続されており、前記インダクタ１４の他端は高周波的にグランドに接続されている。
【００３６】
送信時には、高周波スイッチ１５をオンとする。この時、トランジスタ１０の負荷インピーダンスはコンデンサ１２とインダクタ１３およびインダクタ１４の並列接続した値になる。つまり、インダクタンス１３の値に比べて、インダクタンス１３とインダクタンス１４の並列接続時の方が値が小さくなっている。具体的には、インダクタンス１３が１０ｎＨであるのに対して、インダクタンス１４は１００ｎＨとなっており、これにより１０ｎＨと約９ｎＨに切り替えることができる。もちろん、これは一例であって本発明はこの数値に束縛されるものではない。
【００３７】
そしてインダクタンス１３とインダクタンス１４の並列接続時にコンデンサ１２との並列共振周波数が局部発振器１の周波数になるように設定している。これにより、送信アンプには局部発振器１の信号が大きなレベルで入力される。
【００３８】
一方、受信時には、高周波スイッチ１５をオフとする。これによりトランジスタ１０の負荷からインダクタンス１４が切り離されるために、負荷の並列共振周波数が局部発振器１の周波数から外れた周波数になる。これにより、ミキサ５に入力される局部発振器１の信号レベルを下げることができる。そして、局部発振器１からミキサ５、受信アンプ６を経由してアンテナ９へ漏れるローカルリークを抑えることができる。
【００３９】
また、高周波スイッチ１５により、送信アンプへ入力される局部発振器１の信号レベルも大きく下がるため、送信アンプ４を経由したローカルリークも抑えることができる。
【００４０】
尚、本実施例ではインダクタ１４を用いたが、インダクタ１４の代わりにコンデンサを用いて共振周波数の可変を行う構成としてもよい。
【００４１】
また、高周波スイッチ１５として、半導体素子から成る高周波スイッチング用のダイオード、ＰＩＮダイオードまたはＦＥＴスイッチなどを用いることができる。
【００４２】
（実施例４）
図４は、本発明による実施例４の送受信機の構成図である。図４を用いて本実施例の送受信機について説明する。
【００４３】
図４において、図３と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【００４４】
本発明の特徴は、利得可変手段３の構成にある。利得可変手段３として高周波スイッチ１５とインダクタ１４を用いているのは実施例３と同様であるが、配置および高周波スイッチの制御の方法が異なっている。すなわち、トランジスタ１０から成るバッファンプと送信アンプ４の入力端子の間に直列にインダクタ１４が接続されている。また送信アンプ４の入力端子に高周波スイッチ１５が接続されており、前記高周波スイッチ１５の他端は高周波的にグランドに接続されている。
【００４５】
送信時には、高周波スイッチ１５をオフとする。この時、トランジスタ１０の負荷インピーダンスはコンデンサ１２とインダクタ１３およびインダクタ１４のインピーダンスを合成した値になる。ここでインダクタンス１４はトランジスタ１０側と送信アンプ４の入力端子のインピーダンス整合をとるための整合回路の一部として働くと同時に負荷の共振インピーダンスが大きくなる様に設定されているので、トランジスタ１０の利得が大きくなっている。そして、送信アンプ４に大きなレベルで局部発振器１の信号が入力される。
【００４６】
一方、受信時には、高周波スイッチ１５をオンとする。これによりインダクタ１４の一端が高周波的に接地された構成となり、インダクタ１３とインダクタ１４とコンデンサ１２を並列接続したインピーダンスがトランジスタ１０の負荷となる。この時、前記負荷の共振周波数は、局部発振器１の出力周波数から離れた値となり、トランジスタ１０の利得が低下する。そして、ミキサ５に入力される局部発振器１の信号レベルは小さくなるため、ミキサから受信アンプを経由してアンテナ９へ漏れるローカルリークを抑えることができる。
【００４７】
また、高周波スイッチ１５がオンとなり、送信アンプの入力端子を接地することに、送信アンプ４を経由したローカルリークを抑えている。
【００４８】
尚、本実施例ではインダクタ１４を用いたが、インダクタ１４の代わりにコンデンサを用いて共振周波数の可変を行う構成としてもよい。
【００４９】
（実施例５）
図５は、本発明による実施例５の送受信機の構成図である。図５を用いて本実施例の送受信機について説明する。
【００５０】
図５において、１６は抵抗である。また、図３と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【００５１】
本発明の特徴は、利得可変手段の構成にある。利得可変手段として高周波スイッチ１５と抵抗１６を用いている。バッファアンプとして働くトランジスタ１０の負荷であるインダクタ１３およびコンデンサ１２と並列になるように抵抗１６と高周波スイッチ１５が互いに直列に接続して配置されている。図５では送信アンプ４の入力端子に抵抗１６の一端が接続され、抵抗１６の他端に接続された高周波スイッチ１５の他端が高周波的に接地されている。図５において前記抵抗１６と前記負荷の間にコンデンサが挿入されているが、これは直流成分をカットするためのものであり、交流的には抵抗３と前記負荷が並列に接続されている。負荷は電源に接続されているが、電源は交流的に接地されているからである。
【００５２】
そして送信時には、高周波スイッチ１５をオフとする。これにより抵抗１６が交流的に切り離されるため、インダクタンス１３およびコンデンサ１２からなるバッファアンプの負荷の損失が小さくなり、バッファアンプすなわちトランジスタ１０の出力レベルが大きくなる。
【００５３】
一方、受信時には、高周波スイッチ１５をオンとする。これにより抵抗１６が前記負荷に並列に接続されて負荷の損失成分が大きくなる。これはインダクタ１３とコンデンサ１２の並列共振回路のＱ値が抵抗１６の存在により低下するからである。そしてバッファンプの出力レベルが低下する。
【００５４】
このようにして、送信時の送信出力を確保しながら、受信時のローカルリークを抑えることができる。
【００５５】
尚、本実施例では抵抗１６を高周波スイッチ１５によりグランドに接続したが、電源に接続しても良い。同様に、コンデンサ１２の一端を電源ではなくグランドに接続した構成をとることもできる。つまり交流的にインダクタ１３およびコンデンサ１２および抵抗１６が並列に接続されていれば同様の効果を得ることができる。
【００５６】
また、コンデンサ１２およびインダクタ１３はトランジスタなどの能動素子やプリント基板の寄生容量あるいはインダクタンスで代用しても良い。同様に抵抗１６を他の素子の抵抗成分で代用する構成をとることができる。
【００５７】
尚、抵抗１６の値は概ね５０〜３００Ω程度を用いることができる。もちろん、これは一例であって本発明はこの数値に束縛されるものではない。
【００５８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明の送受信機によれば、局部発振器の出力バッファアンプの利得可変手段を備え、利得可変手段により受信動作時の出力バッファアンプの利得を送信動作時より小さくする送受信機であり、送信時の送信出力を確保しながら、受信時のローカルリークを抑えることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における送受信機の構成図
【図２】本発明の実施例２における送受信機の構成図
【図３】本発明の実施例３における送受信機の構成図
【図４】本発明の実施例４における送受信機の構成図
【図５】本発明の実施例５における送受信機の構成図
【図６】従来の送受信機の構成図
【符号の説明】
１  局部発振器
２  バッファアンプ
３  利得可変手段
４  送信アンプ
５  ミキサ
６  受信アンプ
７  アンテナスイッチ
８  復調回路
９  アンテナ
１０  トランジスタ
１１  可変インダクタ
１２  コンデンサ
１３  インダクタ
１４  インダクタ
１５  高周波スイッチ
１６  抵抗
【図１】
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【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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