(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信モード及び送信モードで交互に動作するように構成されるアンテナスイッチであって、前記受信モード時には無線周波信号を受信して処理するための信号処理手段をアンテナに結合させ、且つ前記送信モード時には前記信号処理手段を前記アンテナから電気的に絶縁するための適応フィルタを有し、当該適応フィルタが、当該適応フィルタの幾何形状を変更するための第１のスイッチング装置、第２のスイッチング装置、及び第３のスイッチング装置を備え、
前記第１のスイッチング装置は、第１のバンドパスフィルタを規定するために、前記アンテナと前記第３のスイッチング装置との間にある第１のインダクタと直列に接続され、
前記第２のスイッチング装置は、第２のバンドパスフィルタを規定するために、前記アンテナと前記第３のスイッチング装置との間にある第２のインダクタと直列に接続され、
前記第１のスイッチング装置及び前記第１のインダクタは、前記第２のスイッチング装置及び前記第２のインダクタと並列に、前記第３のスイッチング装置に接続され、
前記第３のスイッチング装置は、さらに、キャパシタを介して接地に接続され、
前記適応フィルタは、さらに、
前記アンテナと前記信号処理手段との間に接続されるハイパスフィルタを備え、
前記信号処理手段は、さらに、
デカップリングキャパシタを介して前記第３のスイッチング装置に結合されており、
前記適応フィルタは、
送信モードでは、前記第３のスイッチング装置と、前記第１のスイッチング装置及び前記第２のスイッチング装置のうちの少なくとも一方とを閉成させ、該閉成により前記デカップリングキャパシタを介して前記信号処理手段を接地に結合させ、
受信モードでは、前記第１のスイッチング装置、前記第２のスイッチング装置、及び前記第３のスイッチング装置を全て開放させ、該開放により前記ハイパスフィルタを介して前記信号処理手段を前記アンテナに接続するように、
制御可能に構成されている、アンテナスイッチ。
【請求項２】
前記適応フィルタが、前記送信モード時には高インピーダンスフィルタとなり、前記受信モード時には低インピーダンスフィルタとなる、請求項１に記載のアンテナスイッチ。
【請求項３】
前記適応フィルタがスイッチ装置を有し、該スイッチ装置を介して前記信号処理手段が前記適応フィルタに結合される、請求項１に記載のアンテナスイッチ。
【請求項４】
前記スイッチ装置が低電力スイッチ装置である、請求項３に記載のアンテナスイッチ。
【請求項５】
前記低電力スイッチ装置が低電力ｐＨＥＭＴ又はＭＥＭＳである、請求項４に記載のアンテナスイッチ。
【請求項６】
前記適応フィルタが、更に、静電放電保護を提供する、請求項１に記載のアンテナスイッチ。
【請求項７】
請求項１に記載のアンテナスイッチを有するモジュール。
【請求項８】
請求項１に記載のアンテナスイッチを有するポータブル無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信モード及び送信モードで交互に動作するように構成されるアンテナスイッチに関する。本発明は、このようなアンテナスイッチを有するモジュール及びポータブル無線装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、ワイヤレステレコミュニケーションのアプリケーションにおいて使用されることができ、これらのアプリケーションは、モバイル電話機、パーソナルデジタルアシスタント又は（ポータブル）コンピュータ用のワイヤレスインタフェースのようなワイヤレス信号の送信又は受信を交互に行うように構成される。本発明は、特に、マルチバンドワイヤレステレコミュニケーションのアプリケーションに適しており、これらのアプリケーションは、ＧＳＭ／ＤＣＳ，ＰＣＳ又はＥＤＧＥ周波数帯域のような種々の異なる周波数帯域で無線周波数信号を送信するか又は上記周波数帯域から無線周波数信号を受信するように構成される。一般に、当該分野ではＭＡ／ＣＯＭ社からのＳＷ４４４又はInfineon Technologies社からのＣＳＨ５１０のようなアンテナスイッチが知られている。これらの従来技術のアンテナスイッチは、トランスミッタ及びレシーバをアンテナに結合させるために、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）高電力ｐＨＥＭＴスイッチング装置を使用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、ワイヤレステレコミュニケーション機器に使用するための改善されたアンテナスイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的のために、受信モード及び送信モードで交互に動作するように構成されるアンテナスイッチは、受信モード時に信号処理手段をアンテナに結合させると共に、送信モード時に信号処理手段をアンテナから電気的に絶縁するための適応フィルタを有している。
【０００５】
本発明は、アンテナに結合されるトランスミッタが、送信モード時にそのアンテナに高い電圧を与え、これがフィードバックされ、その結果として、信号処理手段を損傷する可能性があるという洞察に基づいている。送信モード時にアンテナから、処理手段、例えば、レシーバを電気的に絶縁するように構成される適応フィルタを供給することによって、この処理手段に対する損傷は、この処理手段をアンテナから切り離すための高電力且つ高価なスイッチング装置を必要とせずに簡単に防止されることができる。
【０００６】
本発明によるアンテナスイッチの一実施形態では、送信モード時にアンテナと接地との間に結合されるように適応フィルタを制御可能に構成することによって、信号処理手段がアンテナから電気的に絶縁される。これにより、送信モード時にアンテナに与えられる全電圧は適応フィルタのみに印加され、このことは、有害な電圧が処理手段にフィードバックされないことを意味する。
【０００７】
本発明によるアンテナスイッチの一実施形態では、適応フィルタが、送信モード時に高インピーダンスフィルタであり、受信モード時に低インピーダンスフィルタである。本発明によれば、送信モード時にアンテナに与えられる全電圧が適応フィルタに印加される。適応フィルタを高インピーダンスフィルタにすることによって、このフィルタにより吸収されなければならない電流及び関連の電力はかなり低減されることができ、一方、受信する時には、受信信号ができる限り少なくなるように減らされるべきであり、これには、適応フィルタが低インピーダンスフィルタであるべきことが必要である。
【０００８】
本発明によるアンテナスイッチの他の実施形態では、適応フィルタが、送信モード時に第１の通過帯域をもち、受信モード時に第２の通過帯域をもつ。これにより、アンテナスイッチが、ＧＳＭ／ＤＣＳ又はＥＤＧＥ周波数帯域のような或る好ましい周波数帯域において無線周波数信号を送信するか、又は上記の周波数帯域からの無線周波数信号だけを受信することができるように、このアンテナスイッチを構成することが可能である。これらの好ましい周波数帯域の外側にある信号は抑制されるか又は拒絶される。更に、この実施形態は、上記フィルタが、受信された又は送信された無線周波数信号の一層高い高調波であって、干渉を生じてしまう高調波をも抑制するか又は拒絶するという利点をもたらす。
【０００９】
本発明によるアンテナスイッチの一実施形態では、適応フィルタがスイッチ装置を有し、該スイッチ装置を介して信号処理手段が適応フィルタに結合される。これにより、レシーバは、直流電気によって（galvanically，電流を生じて）アンテナに結合されるか又はアンテナから切り離されることができる。
【００１０】
本発明によるアンテナスイッチの一実施形態では、スイッチ装置が低電力スイッチ装置である。これらは一般によりコンパクトであると共により廉価なスイッチング装置である。
【００１１】
本発明によるアンテナスイッチの他の実施形態では、適応フィルタが、更に、静電放電保護を提供する。このことは、静電放電（ＥＳＤ）に対する保護のためのいかなる追加のＥＳＤ保護装置もアンテナスイッチ自体又は信号処理手段の何れかに組み込まれる必要はないという利点をもつ。
【００１２】
本発明によるアンテナスイッチの一実施形態では、適応フィルタが、該フィルタの幾何形状を変更するためのスイッチング装置を有する。これにより、このフィルタの特性は、アンテナスイッチの動作モードに依存して、簡単に適応化されることができる。
【００１３】
本発明によるモジュール及びモバイル無線装置の実施形態は、本発明によるアンテナスイッチの実施形態に対応する。
【００１４】
本発明のこれら及び他の態様は、本明細書以下に説明された実施形態から明らかになり、これらの実施形態を参照すれば明瞭に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１には、従来技術によるアンテナスイッチの機能的モデルが示される。このアンテナスイッチは、複数のレシーバ（ここでは図示略）をアンテナ１に結合させるためのスイッチング装置７、９及び１１を有している。各々のレシーバは、ＧＳＭ／ＤＣＳ，ＰＣＳ又はＥＤＧＥのような種々の異なる周波数帯域から生じる無線周波数信号（ここでは図示略）を処理するように構成され得る。アンテナスイッチは、更に、無線周波数信号を種々の異なる周波数帯域で送信するための複数のトランスミッタをアンテナ１に結合させるために、スイッチング装置３及び５を有している。これらのスイッチング装置は、制御電圧（Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃ３，Ｖｃ４，Ｖｃ５）を各スイッチング装置のゲートに印加することによって制御される。
【００１６】
図２は、適応フィルタの可能なフィルタ特性を実施例によって示す。本発明によれば、適応フィルタのフィルタ特性は、アンテナスイッチの動作モード、即ち、送信モード及び受信モードによって決定される。更に、アンテナスイッチを介して、複数のトランスミッタ及び／又はレシーバは、アンテナに結合されると共に、アンテナから切り離されることができる。このことは適応フィルタの設計に反映される。図２の適応フィルタは、例えば、受信モード時にハイパスフィルタ（曲線２０）として動作し、送信モード時にバンドパスフィルタ（曲線２２，２４）として動作するように設計される。図２の適応フィルタは、２つの周波数帯域における無線周波数信号の送信用に２つのトランスミッタをサポートするように設計される。曲線２２はＧＳＭ周波数帯域で無線周波数信号を送信するトランスミッタのために用いられ、曲線２４はＤＣＳ周波数帯域で無線周波数信号を送信するトランスミッタのために用いられることができる。
【００１７】
図３は、適応フィルタ３０を有する本発明によるアンテナスイッチを示す。適応フィルタ３０は、アンテナスイッチ３１の動作モードに従って、この適応フィルタの幾何形状を変更するために、スイッチＳ３、Ｓ４及びＳ８を備えている。図３によるアンテナスイッチ３１は、無線周波数信号の送信用に２つのトランスミッタＴｘ１及びＴｘ２と、無線周波数信号の受信用に３つのレシーバＲｘ１、Ｒｘ２及びＲｘ３をそれぞれサポートする。当業者であれば、アンテナスイッチ３０が任意の数のトランスミッタ及びレシーバをサポートすることができることは明らかであろう。
【００１８】
トランスミッタＴｘ１及びＴｘ２は、スイッチＳ１及びＳ２を介してアンテナに結合されることができ、これらのスイッチは交互に動作され、即ち、一度にトランスミッタＴｘ１及びＴｘ２の一方のみがアンテナ１に結合される。レシーバＲｘ１、Ｒｘ２及びＲｘ３は、適応フィルタを介してアンテナ１に結合される。ほとんどの場合、一度に１つだけのレシーバがアンテナ１に結合されるけれども、異なる周波数帯域から生じる複数の無線周波数信号の並列受信のために、同時に複数のレシーバＲｘ１、Ｒｘ２及びＲｘ３をアンテナ１に結合させることも可能である。
【００１９】
適応フィルタ３０は、アンテナスイッチの動作モードに依存して、フィルタの幾何形状を変更するために、スイッチＳ３、Ｓ４及びＳ８を有している。受信モード時、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４及びＳ８がオープンされ、そのため、適応フィルタはＬ１、Ｃ１及びＣ２を有し、これがハイパスフィルタに相当する。送信モード時、適応フィルタ３０の幾何形状はバンドパスフィルタに変化する。Ｔｘ１がアンテナに結合される場合、スイッチＳ１、Ｓ３及びＳ８がクローズされ、そのため、適応フィルタ３０はＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｌ１及びＬ２を有する。Ｔｘ２がアンテナ１に結合される場合、適応フィルタ３０はＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｌ１及びＬ３を有する。Ｌ１及びＬ３に対して異なる値をもたせることによって、例えば、図２の曲線２２及び曲線２４により示されるように、異なるバンドパスフィルタ特性を得ることが可能である。送信時にＳ８をクローズすることによって、Ｒｘ１、Ｒｘ２及びＲｘ３は、デカップリングキャパシタＣ３を介して接地に結合される。これにより、レシーバＲｘ１、Ｒｘ２及びＲｘ３は、トランスミッタＴｘ１及びＴｘ２の何れか一方によってアンテナに与えられ得る有害な電圧からシールドされる。本発明によれば、適応フィルタは送信モード時に高インピーダンスフィルタであり、このため、適応フィルタを通る電流の流れをかなり低減する。インダクタＬ１もＥＳＤ保護装置として作用する。
【００２０】
種々の構成部品、例えば、高電力ｐＨＥＭＴスイッチ、低電力ｐＨＥＭＴスイッチ、ＣＭＯＳ ＲＦスイッチ又はＭＥＭＳ（MicroElctromechanical Machine Systems）スイッチさえもが、スイッチング装置として使用され得る。アンテナスイッチの費用効果的な実施例において、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４並びにＳ８がＰＩＮダイオードとして実現され、Ｓ５、Ｓ６及びＳ７は低電力ｐＨＥＭＴスイッチとして実現され得る。当業者であれば、この場合、ＰＩＮダイオードＳ３及びＳ４が直流電気によって結合されることを防止するために、デカップリング装置３２が必要とされることは明らかであろう。デカップリング装置３２はキャパシタとして実現され得る。
【００２１】
図４は、無線周波数フロントエンド４２に結合されるアンテナスイッチ３１を有するモジュール４０を示す。この無線周波数フロントエンド４２は、送信された又は受信された無線周波数信号を生成し又は処理するように構成される。
【００２２】
図５は、モバイル電話機、パーソナルデジタルアシスタント又は（モバイル）コンピュータ用のワイヤレスインタフェースカードのようなポータブル無線装置を示す。ここでは、アンテナスイッチ３１に結合されるアンテナ１が示される。このポータブル無線装置は、送信された無線周波数信号及び受信された無線周波数信号の生成又は処理をそれぞれ行うための無線周波数フロントエンド４２を有している。
【００２３】
上述の実施形態は本発明を限定するものというよりむしろ例証するものであり、当業者であれば、添付された請求項の範囲から逸脱することなく、多くの代替えの実施形態を案出することが可能であろうことに留意されたい。動詞「有する（comprising）」は、請求項に列記されるもの以外の構成要素又はステップの存在を除外するものではない。構成要素に先行する冠詞「a」又は「an」は、そのような構成要素が複数存在することを除外するものではない。或る手段が相互に異なる従属請求項に詳述されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来のアンテナスイッチの機能的モデルを示す図である。
【図２】本発明による適応フィルタのフィルタ特性の一実施例を示す図である。
【図３】本発明によるアンテナスイッチの一実施形態を示す図である。
【図４】本発明によるアンテナスイッチを有するモジュールを示す図である。
【図５】本発明によるアンテナスイッチを有するポータブル無線装置を示す図である。
【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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