(57)【要約】無線周波数信号用トランシーバは、アンテナ給電点に結合する送信ブランチおよび受信ブランチを有する。受信ブランチは、入力ノードおよび出力ノードを含むネットワークを有する。入力ノードは、アンテナ給電点に結合するとともに、出力ノードは、受信ブランチの低雑音増幅器に結合する。ネットワークは、トランシーバの送信モード下では、出力ノードをショート回路に切り替えることにより入力ノードがオープン回路に切り替わるように構成されている。
2004520775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数信号用トランシーバであって、
アンテナ給電点に結合する送信ブランチと、
出力ノードおよび前記アンテナ給電点に結合する入力ノードを有する第一ネットワークを備える受信ブランチと、を備え、
前記第一ネットワークは、トランシーバが送信モード時には、出力ノードをショート回路に切り替えることにより入力ノードがオープン回路に切り替わるように構成されていることを特徴とするトランシーバ。
【請求項２】
請求項１記載のトランシーバにおいて、前記第一ネットワークは、
前記入力ノードとグランド間に結合するコンデンサと、
前記入力ノードと前記出力ノード間に結合するインダクタと、
前記出力ノードとグランド間に結合する第一スイッチと、
を備えることを特徴とするトランシーバ。
【請求項３】
請求項２記載のトランシーバにおいて、前記第一スイッチはＭＯＳトランジスタであることを特徴とするトランシーバ。
【請求項４】
請求項１記載のトランシーバにおいて、
前記受信ブランチは、前記出力ノードに結合する低雑音増幅器を備えるとともに、
前記第一ネットワークは、
前記入力ノードとグランド間に結合するコンデンサと、
前記入力ノードと前記出力ノード間に結合するインダクタと、
前記低雑音増幅器における入力段のフィードバック経路に含まれる第二スイッチと、
を備えることを特徴とするトランシーバ。
【請求項５】
請求項１記載のトランシーバにおいて、前記第一ネットワークは、前記入力ノードと前記出力ノード間に結合する１／４ラムダ伝送線と、前記出力ノードとグランド間に結合する第二スイッチと、を備えることを特徴とするトランシーバ。
【請求項６】
請求項５記載のトランシーバにおいて、前記第二スイッチは、無線周波数信号の切り替えに適したリードスイッチであることを特徴とするトランシーバ。
【請求項７】
請求項１記載のトランシーバにおいて、
前記送信ブランチは、
タンク回路と、
当該トランシーバが送信モード時には、送信パワー信号を前記タンク回路に供給するためのパワートランジスタと、を備え、
前記タンク回路は、直接前記アンテナ給電点に接続するとともに、
前記トランシーバは、当該トランシーバが受信モード時には、前記パワートランジスタをスイッチオフするように構成されていることを特徴とするトランシーバ。
【請求項８】
請求項１記載のトランシーバにおいて、
前記送信ブランチは、
タンク回路と、
当該トランシーバが送信モード時には、送信パワー信号を前記タンク回路に供給するためのパワートランジスタと、
前記タンク回路と前記アンテナ給電点間に結合する第二スイッチと、を備え、
当該トランシーバは、当該トランシーバが受信モード時には、前記第二スイッチを遮断するように構成されていることを特徴とするトランシーバ。
【請求項９】
無線周波数信号用トランシーバであって、
アンテナ給電点に結合する送信ブランチと、
出力ノードおよび前記アンテナ給電点に結合する入力ノードを有する第一ネットワーク手段を備える受信ブランチと、を備え、
前記第一ネットワーク手段は、トランシーバが送信モード時には、出力ノードをショート回路に切り替えることにより入力ノードがオープン回路に切り替わるように構成されていることを特徴とするトランシーバ。
【請求項１０】
請求項９記載のトランシーバにおいて、
前記第一ネットワーク手段は、
容量手段と、
誘導手段と、
トランシーバが送信モード時には、前記出力ノードをグランドに結合させるための第一スイッチ手段と、を備え、
これにより、前記容量手段および前記誘導手段により、前記入力ノードがオープン回路となることを特徴とするトランシーバ。
【請求項１１】
トランシーバに使用するための無線周波数トランシーバモジュールであって、
アンテナ給電点に結合する送信ブランチと、
出力ノードおよび前記アンテナ給電点に結合する入力ノードを有する第一ネットワーク手段を備える受信ブランチと、を備え、
前記第一ネットワーク手段は、無線周波数トランシーバモジュールが送信モード時には、出力ノードをショート回路に切り替えることにより入力ノードがオープン回路に切り替わるように構成されていることを特徴とするトランシーバ。
【請求項１２】
請求項１１記載の無線周波数トランシーバモジュールにおいて、
前記第一ネットワーク手段は、
容量手段と、
誘導手段と、
無線周波数トランシーバモジュールが送信モード時には、前記出力ノードをグランドに結合させるための第一スイッチ手段と、を備え、
これにより、前記容量手段および前記誘導手段により、前記入力ノードがオープン回路となることを特徴とする無線周波数トランシーバモジュール。
【請求項１３】
請求項１１記載の無線周波数トランシーバモジュールにおいて、前記受信ブランチは、前記出力ノードに結合する低雑音増幅器手段を備えるとともに、
前記第一ネットワーク手段は、
容量手段と、
誘導手段と、
無線周波数トランシーバモジュールが送信モード時には、効果的に前記出力ノードをグランドに結合させるための第二スイッチ手段と、を備え、
これにより、前記容量手段および前記誘導手段により、前記入力ノードがオープン回路となり、前記第二スイッチ手段は、前記低雑音増幅器における入力段のフィードバック経路に含まれることを特徴とする無線周波数トランシーバモジュール。
【請求項１４】
請求項１１記載の無線周波数トランシーバモジュールにおいて、
前記第一ネットワーク手段は、
１／４ラムダ伝送線手段と、
無線周波数トランシーバがモジュール送信モード時には、前記出力ノードをグランドに結合させるための第二スイッチ手段と、を備え、
これにより、１／４ラムダ伝送線手段により、前記入力ノードがオープン回路となることを特徴とする無線周波数トランシーバモジュール。
【請求項１５】
無線周波数信号用トランシーバを有する装置であって、
アンテナ給電点に結合する送信ブランチと、
出力ノードおよび前記アンテナ給電点に結合する入力ノードを有する第一ネットワークを備える受信ブランチと、を備え、
前記第一ネットワークは、トランシーバが送信モード時には、出力ノードをショート回路に切り替えることにより入力ノードがオープン回路に切り替わるように構成されていることを特徴とするトランシーバ。
【請求項１６】
請求項１５記載の装置において、
前記第一ネットワークは、
前記入力ノードとグランド間に結合するコンデンサと、
前記入力ノードと前記出力ノード間に結合するインダクタと、
前記出力ノードとグランド間に結合する第一スイッチと、
を備えることを特徴とするトランシーバ。
【請求項１７】
請求項１５記載の装置において、前記受信ブランチは、前記出力ノードに結合する低雑音増幅器を備えるとともに、
前記第一ネットワークは、
前記入力ノードとグランド間に結合するコンデンサと、
前記入力ノードと前記出力ノード間に結合するインダクタと、
前記低雑音増幅器にある入力段のフィードバック経路に含まれる第二スイッチと、
を備えることを特徴とするトランシーバ。
【請求項１８】
請求項１５記載の装置において、
前記第一ネットワークは、
前記入力ノードと前記出力ノード間に結合する１／４ラムダ伝送線と、
前記出力ノードとグランド間に結合する第二スイッチと、
を備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線周波数信号用トランシーバに関し、特に、受信ブランチあるいは送信ブランチそれぞれのアンテナへのスイッチングに関する。このようなトランシーバは、無線ローカルエリアネットワークあるいは他の任意の適切な無線システムに使用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
無線ＬＡＮ、携帯あるいはコードレス電話システム等の無線システム用トランシーバは、当該技術には周知である。トランシーバの一型式において、トランシーバ送信モード時あるいは受信モード時には、送信ブランチおよび受信ブランチが、それぞれアンテナに切り替えられる。受信あるいは送信は、同帯域あるいは別帯域で行われてもよい。送信ブランチあるいは受信ブランチそれぞれのアンテナへのスイッチングに向けて、周知のトランシーバでは第一スイッチが、送信ブランチに含まれるパワー増幅器の出力段とアンテナ給電点間に設けられるとともに、第二スイッチが、アンテナ給電点と受信ブランチに含まれる低雑音増幅器の入力段間に設けられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、トランシーバ内の送信ブランチをアンテナ給電点へスイッチングすることであり、しかも送信パワー出力段により配信された高電圧出力信号下においても、コンポーネントブレークあるいは他問題を起こさないスイッチングを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本目的に向けて、トランシーバは、アンテナ給電点に結合する送信ブランチと、出力ノードおよびアンテナ給電点に結合する入力ノードを有する第一ネットワークを備える受信ブランチと、を備える。この第一ネットワークは、トランシーバが送信モード時には、出力ノードをショート回路に切り替えることにより入力ノードがオープン回路に切り替わるように構成されている。
【０００５】
発明者は、ＮＭＯＳデバイス等のＭＯＳデバイスを備える従来の送受信スイッチングネットワークは、原則的には、送信パワー増幅器の出力段における高電圧生成が求められる際にも誤動作することなく機能し得るが、このようなＮＭＯＳデバイスが依然としてブレークする環境があることに気付いた。こうした環境の一つにアンテナの中断があり、これが、深刻なアンテナインピーダンスミスマッチに起因して、アンテナ給電点における電圧急上昇を引き起こす。更に発明者は、こうしたブレーク問題に対して、ホームネットワーク等の低価格アプリケーションを目指したソリューションがあるかもしれないが、送受信アンテナスイッチのフルインテグレーションが最小限の外部コンポーネント使用により可能となるソリューションを提供することが、強く望まれるであろうということに気付いた。本発明は、こうしたソリューションを少なくとも受信アンテナスイッチに対して提供するものである。このようなソリューション提供は、トランシーバ送信モード時に、アンテナ給電点から見てネットワーク側にアンテナ給電点に結合するオープン回路を形成することにより行われる。このオープン回路は、ネットワーク反対側のスイッチによるインピーダンス変換により作成され、たとえ理想的ではない変換ネットワーク使用の際にも、スイッチ自体にいかなる問題を課すことはない。言い換えると、本発明による低電圧ノードから高電圧ノードへのインピーダンス変換により、ネットワークの出力ノードにＮＭＯＳデバイス等のスイッチングコンポーネントを低ブレーク電圧にて使用することが可能となる。この点から送信出力段は、約５ボルトから約１０ボルトの高電圧を生成してもよく、一般に、この約５ボルトから約１０ボルトの高電圧によっても、約１ボルトの場合と同様に出力ノードにひどい高電圧がもたらされることはない。こうしてアンテナ受信スイッチは、集積回路に非常に容易に統合され得る。
【０００６】
１つの実施形態では、第一ネットワークは、ＬＣネットワークであってよい。他の実施形態では、第一ネットワークは、１／４ラムダ伝送ネットワークであってもよい。
【０００７】
実施形態において送信モードでは、出力ノードは、ＮＭＯＳデバイスあるいはリードリレーにより低／ゼロ電圧に切り替えられ、このＮＭＯＳデバイスあるいはリードリレーは、出力ノードとグランド間に結合される。
【０００８】
他の実施形態において送信モードでは、出力ノードは、トランジスタ、例えばＭＯＳデバイスにより低／ゼロ電圧に切り替えられ、このトランジスタは、受信ブランチにある低雑音増幅器のフィードバック経路に結合する。この実施形態では、フィードバックにより低雑音増幅器入力時の入力電圧変化が阻止されるため、入力電圧が効果的にゼロ電圧レベルに維持され、その一方で、低雑音増幅器は依然として電流を流すことができる。こうして、トランシーバ送信モード時には、低雑音増幅器の入力が、ショート回路としての役目を効果的に果たすこととなる。
【０００９】
１つの実施形態では、送信パワー出力トランジスタに結合するタンク回路は、直接アンテナ給電点に結合する。本実施形態においてトランシーバが受信モード時には、送信パワー出力トランジスタは、単にスイッチオフされるため、その出力は高オームとなる。これにより、トランシーバが受信モード時には、多少の損失が生じるが、こうした損失は、シミュレーションに示されるように概して少なく、約１ｄＢ以下である。本ソリューションによれば、全送受信アンテナスイッチの集積回路への統合が、非常に容易に可能となる。というのは、送信機、受信機および送受信アンテナスイッチが、ＱＵＢＩＣ３プロセス等の同ＲＦシリコンプロセスを用いて統合され得るからである。
【００１０】
他の実施形態では、タンク回路は、該タンク回路とアンテナ給電点間に位置するＭＯＳスイッチによりアンテナ給電点と結合する。また本実施形態において、トランシーバ受信モード時には、送信パワー出力トランジスタは、スイッチオフされる。本実施形態では、送信アンテナスイッチ部を集積回路に統合させることは容易ではないが、トランシーバ受信モード時には低減損失が得られる。というのは、ブレーク防止のため、ＲＦ  ＧａＡｓプロセス等の異なるＲＦシリコンプロセスが、送信アンテナスイッチ部実施に必要とされるからである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図面を通して同参照番号は、同一要素を示す。
【００１２】
図１は、本発明によるトランシーバ１の図である。このようなトランシーバ１は、無線ネットワーク装置、携帯電話、コードレス電話、ＰＤＡ、無線モジュールを有するＰＣ等装置の一部であってもよい。またトランシーバ１は、無線周波数トランシーバモジュール内に含まれて、装置またはシステム、あるいは、デバイスの組合せにおいて使用されてもよい。トランシーバ１は、送信ブランチＴｘおよび受信ブランチＲｘを備える。送信ブランチＴｘには、送信タンク回路３に結合する送信パワートランジスタ２が図示され、この送信タンク回路３は、インダクタ４、コンデンサ５およびコンデンサ６から構成される。タンク回路３は、アンテナ給電点７に結合し、このアンテナ給電点７にはアンテナ８が接続される、あるいは接続され得る。受信ブランチＲｘには、ネットワーク１０を介してアンテナ給電点７に結合する低雑音増幅器（ＬＮＡ）９が図示される。図示の実施形態では、ネットワーク１０は、ネットワーク１０の入力ノードとグランド間に結合するコンデンサ１１と、アンテナ給電点７とネットワーク１０の出力ノード間のインダクタ１２と、出力ノードとグランド間のＮＭＯＳスイッチ１３と、を備える。更にトランシーバ１は、制御手段１４を備え、トランシーバ１が送信モードあるいは受信モードをそれぞれ選択するよう制御する。送信モードではＮＭＯＳスイッチ１３は、出力ノードをグランドに切り替える。つまり、出力ノードをショート回路とすることにより、インピーダンス変換を行うネットワーク１０を通して、入力ノードがオープン回路となる。ＬＣネットワーク１０は、２つの目的を有する。第一の目的は、出力側にショート回路を作成し、その結果入力側をオープン回路とすることにより、受信ブランチＲｘをアンテナ８から絶縁することである。第二の目的は、出力側のショートを遮断することにより、アンテナ信号を低雑音増幅器９の入力に転送することである。ＬＣ比を使用して、概して５０オームのアンテナインピーダンスをＬＮＡ９の入力インピーダンスに合わせることができる。
【００１３】
図２は、本発明によるスイッチ２１を含む低雑音増幅器の入力段２０の回路図である。入力段２０は、カスコードトランジスタ２２およびカスコードトランジスタ２３を備え、このトランジスタ２３は、図１に図示のインダクタ１２に結合する入力トランジスタであるとともに、トランジスタ２２は出力トランジスタである。本実施形態では、フィードバックメカニズムによりトランジスタ２１は、トランシーバ１が送信モード時には、フィードバック経路を閉じるので、低雑音増幅器入力段２０の入力電圧は、低く、ゼロ、あるいはゼロ近くに維持される。その結果、入力段２０の入力インピーダンスは、低くあるいはゼロになる。こうして、効果的にショート回路環境が得られる。更に図２に図示されるのは、ＤＣブロッキングコンデンサ２４、負荷抵抗器２５、電流源２６およびコンデンサ２７である。
【００１４】
図３は、本発明によるネットワーク１０の実施形態である。本実施形態では、ネットワーク１０は、マイクロストリップ線として具体化される１／４ラムダ伝送線３０、および、グランドに向けてスイッチ３１を備える。スイッチ３１は、ＲＦリードリレーであってもよい。伝送線３０は、双方向素子であり、ショート回路からオープン回路への変換およびその逆を行う。ネットワーク１０は、２つの目的を有する。第一の目的は、出力側にショート回路を作成し、その結果入力側をオープン回路とすることにより、受信ブランチＲｘをアンテナ８から絶縁することである。第二の目的は、出力側のショートを遮断することにより、アンテナ信号を低雑音増幅器９の入力に転送することである。マイクロストリップ線のインピーダンスを使用して、概して５０オームのアンテナインピーダンスをＬＮＡ９の入力インピーダンスに合わせることができる。
【００１５】
図４は、本発明による送受信スイッチにおける送信アンテナスイッチ部を示し、この送信アンテナスイッチ部は、ＮＭＯＳ送信スイッチ４０を備える。トランジスタ２がスイッチオフされた状態でトランシーバ１が受信モードにある時、スイッチ４０は、遮断され、それにより受信エネルギーの送信ブランチＴｘへの進入が阻止される。
【００１６】
前述を鑑みると、種々の変更は添付のクレームにより明示される本発明の要旨および範囲内において可能であり、従って本発明は提供される例に限定されるものではないことは、当業者にとって自明のものである。用語「備える」は、クレームに記載外の要素あるいは工程の存在を排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明によるトランシーバの図である。
【図２】
図２は、本発明によるスイッチを含む低雑音増幅器の入力段の回路図である。
【図３】
図３は、本発明によるネットワークの実施形態である。
【図４】
図４は、本発明による送受信スイッチにおける送信アンテナスイッチ部を示す。
【図１】
2004520775.tif 000003
【国際公開パンフレット】
2004520775.tif 000004
2004520775.tif 000005
2004520775.tif 000006
2004520775.tif 000007
2004520775.tif 000008
2004520775.tif 000009
2004520775.tif 000010
2004520775.tif 000011
2004520775.tif 000012
2004520775.tif 000013
2004520775.tif 000014
2004520775.tif 000015
【国際調査報告】
2004520775.tif 000016
2004520775.tif 000017
2004520775.tif 000018