(57)【要約】【課題】本発明は、送受信装置において、広帯域であると共に高品質な受信を実現することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するために本発明の送受信装置８は、第１周波数帯の信号を送信する送信アンテナ１０と、第１周波数帯よりも低い第２周波数帯の信号を受信する第１受信アンテナ１１と、この第１受信アンテナ１１からの第２周波数帯の信号を通過させると共に第１周波数帯の信号を減衰させるフィルタ回路１２と、このフィルタ回路１２からの信号を増幅させるトランジスタ１３と、第２周波数帯の高域側であって、第１周波数帯の低域側に隣接する第３周波数帯の信号を受信する第２受信アンテナ１４と、トランジスタ１３からの信号と第２受信アンテナ１４からの信号とを切り替えて受信回路１６に出力するスイッチ回路１５とを有する。【選択図】図１
2007228001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１周波数帯の信号を送信する送信アンテナと、この送信アンテナに接続された送信回路と、前記第１周波数帯よりも低い第２周波数帯の信号を受信する第１受信アンテナと、この第１受信アンテナからの前記第２周波数帯の信号を通過させると共に前記第１周波数帯の信号を減衰させるフィルタ回路と、このフィルタ回路からの信号を増幅させるトランジスタと、前記第２周波数帯の高域側であって前記第１周波数帯の低域側に隣接する第３周波数帯の信号を受信する第２受信アンテナと、前記トランジスタからの信号と前記第２アンテナからの信号とを切り替えて出力するスイッチ回路と、このスイッチ回路の出力側に接続された受信回路とを有する送受信装置。
【請求項２】
第１周波数帯の信号を送信する送信アンテナと、この送信アンテナに接続された送信回路と、前記第１周波数帯よりも高い第２周波数帯の信号を受信する第１受信アンテナと、この第１受信アンテナからの前記第２周波数帯の信号を通過させると共に前記第１周波数帯の信号を減衰させるフィルタ回路と、このフィルタ回路からの信号を増幅させるトランジスタと、前記第２周波数帯の低域側であって前記第１周波数帯の高域側に隣接する第３周波数帯の信号を受信する第２受信アンテナと、前記トランジスタからの信号と前記第２アンテナからの信号とを切り替えて出力するスイッチ回路と、このスイッチ回路の出力側に接続された受信回路とを有する送受信装置。
【請求項３】
前記フィルタ回路と前記トランジスタとの間にシャントに接地接続されたインダクタ素子を有する請求項１または請求項２に記載の送受信装置。
【請求項４】
前記第２周波数帯と前記第３周波数帯とは互いに隣接している請求項１または請求項２に記載の送受信装置。
【請求項５】
前記第２周波数帯は前記第３周波数帯より広帯域である請求項１または請求項２に記載の送受信装置。
【請求項６】
前記トランジスタは電界効果トランジスタである請求項１または請求項２に記載の送受信装置。
【請求項７】
前記第２周波数帯のうち前記第１受信アンテナの共振周波数より低域側において、前記トランジスタの入力インピーダンスは誘導性であり、前記トランジスタからみた前記フィルタ回路を介した第１受信アンテナのインピーダンスは容量性である請求項１または請求項２に記載の送受信装置。
【請求項８】
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは平面アンテナであり、
前記第１アンテナの面と前記第２アンテナの面とは略直角である請求項１または請求項２に記載の送受信装置。
【請求項９】
前記第１アンテナと前記第２アンテナとが接続された平板状のグランド形成体を有し、
前記第１受信アンテナと前記第２受信アンテナとは前記グランド形成体の対向する両端面に配置された請求項１または請求項２に記載の送受信装置。
【請求項１０】
前記第１アンテナと前記第２アンテナとが接続された平板状のグランド形成体を有し、
前記第１受信アンテナと前記第２受信アンテナのいずれか一方が前記グランド形成体の端面を沿うように配置され、他方が前記グランド形成体の上面上に、前記グランド形成体の上面に対し平行になるよう配置された請求項１または請求項２に記載の送受信装置。
【請求項１１】
前記スイッチ回路が前記第２受信アンテナ側からの信号を導通させている場合、トランジスタ１３に対するバイアス供給が遮断する請求項１または請求項２に記載の送受信装置。
【請求項１２】
第１周波数帯の信号を送信する送信アンテナと、この送信アンテナに接続された送信回路と、前記第１周波数帯よりも低い第２周波数帯の信号を受信する第１受信アンテナと、この第１受信アンテナからの前記第２周波数帯の信号を通過させると共に前記第１周波数帯の信号を減衰させるフィルタ回路と、このフィルタ回路からの信号を増幅させるトランジスタと、前記第２周波数帯の高域側であって前記第１周波数帯の低域側に隣接する第３周波数帯の信号を受信する第２受信アンテナと、前記トランジスタからの信号と前記第２アンテナからの信号とを切り替えて出力するスイッチ回路と、このスイッチ回路の出力側に接続された受信回路と、この受信回路の出力側に接続された表示部とを有する電子機器。
【請求項１３】
第１周波数帯の信号を送信する送信アンテナと、この送信アンテナに接続された送信回路と、前記第１周波数帯よりも高い第２周波数帯の信号を受信する第１受信アンテナと、この第１受信アンテナからの前記第２周波数帯の信号を通過させると共に前記第１周波数帯の信号を減衰させるフィルタ回路と、このフィルタ回路からの信号を増幅させるトランジスタと、前記第２周波数帯の低域側であって前記第１周波数帯の高域側に隣接する第３周波数帯の信号を受信する第２受信アンテナと、前記トランジスタからの信号と前記第２アンテナからの信号とを切り替えて出力するスイッチ回路と、このスイッチ回路の出力側に接続された受信回路と、この受信回路の出力側に接続された表示部とを有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナ素子とトランジスタとを一体化したアクティブアンテナを利用した送受信装置とこれを用いた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アンテナ素子とトランジスタとを一体化したアクティブアンテナは、アンテナ素子長が波長に対して短く小型であっても、整合損失を抑え、広帯域に利得を確保することが可能なアンテナである。以下、従来のアクティブアンテナを用いた送受信装置を、図４を用いて説明する。
【０００３】
図４において、従来の送受信装置１は、第１周波数帯の信号を送信する送信アンテナ２と、この送信アンテナ２の出力側に接続された送信回路３とを有する。また従来の送受信装置１は、第１周波数帯よりも低い第２周波数帯の信号を受信する受信アンテナ４と、この受信アンテナ４からの第２周波数帯の信号を通過させると共に前記第１周波数帯の信号を減衰させるフィルタ回路５と、このフィルタ回路５からの信号を増幅させるトランジスタ６と、このトランジスタ６の出力側に接続された受信回路７を有する。この送受信装置１は、受信アンテナ４の共振周波数よりも低い周波数帯においてフィルタ回路５を介した受信アンテナ４とトランジスタ６とのインピーダンス整合をとることにより、アンテナ共振周波数のみならずアンテナ共振周波数よりさらに低い周波数の信号も受信することができる。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平１０−３０３６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の送受信装置１において、第２周波数帯に加え、第２周波数帯の高域側であると共に第１周波数帯の低域側に隣接する第３周波数帯も受信する場合、送信回路３から送信アンテナ２を介して送信される第１周波数帯の送信信号がトランジスタ６に混入することによりトランジスタ６の特性が歪み、送受信装置１の受信品質が劣化するという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、送受信装置において、広帯域であると共に高品質な信号受信を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために本発明の受信装置は、第１周波数帯の信号を送信する送信アンテナと、この送信アンテナに接続された送信回路と、第１周波数帯よりも低い第２周波数帯の信号を受信する第１受信アンテナと、この第１受信アンテナからの第２周波数帯の信号を通過させると共に第１周波数帯の信号を減衰させるフィルタ回路と、このフィルタ回路からの信号を増幅させるトランジスタと、第２周波数帯の高域側であって第１周波数帯の低域側に隣接する第３周波数帯の信号を受信する第２受信アンテナと、トランジスタからの信号と第２アンテナからの信号とを切り替えて出力するスイッチ回路と、このスイッチ回路の出力側に接続された受信回路とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成により、第１受信アンテナが受信した信号に第１周波数帯の送信信号が混入しても、フィルタ回路によって、トランジスタの特性の歪みを低減することができ、受信回路は高品質な第２周波数帯の信号を受信することができる。また、受信回路は、アンテナの共振周波数よりも低い周波数帯においてフィルタ回路を介した第１受信アンテナとトランジスタとのインピーダンス整合をとることにより、アンテナ共振周波数のみならず低い周波数の信号も受信することができる。つまり、受信回路１６は、第１受信アンテナ側の回路により、広帯域な第２周波数帯の信号を受信することができる。
【０００９】
また、受信回路は、送信周波数帯の低域側に隣接する第３周波数帯の信号を、トランジスタを介さない第２受信アンテナを用いて受信することによって、第１周波数帯の過大な送信信号が混入しても高品質な信号を受信することができる。
【００１０】
このように、本発明の送受信装置は、受信する帯域によってスイッチ回路の切替えを行うことにより、広帯域であると共に高品質な信号受信を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施の形態１）
以下、本発明における実施の形態について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における送受信装置である。
【００１２】
送受信装置８は、第１周波数帯の送信信号を生成する送信回路９と、この送信回路９に接続された送信アンテナ１０とを有する。また、送受信装置８は、第１周波数帯よりも低い第２周波数帯の信号を受信する第１受信アンテナ１１と、この第１受信アンテナ１１からの第２周波数帯の信号を通過させると共に前記第１周波数帯の信号を減衰させるフィルタ回路１２と、このフィルタ回路１２からの信号を増幅させるトランジスタ１３とを有する。さらに、送受信装置８は、第２周波数帯の高域側であって第１周波数帯の低域側に隣接する第３周波数帯の信号を受信する第２受信アンテナ１４と、トランジスタ１３からの信号と第２受信アンテナ１４からの信号とを切り替えるスイッチ回路１５と、このスイッチ回路１５の出力側に接続された受信回路１６とを有する。なお、この送受信装置８が搭載された電子機器（図示せず）は、受信回路１６の出力側に接続された表示部（図示せず）等を有する。
【００１３】
フィルタ回路１２は、例えば、第１受信アンテナ１１とトランジスタ１３との間にインダクタとキャパシタによる直列共振回路をシャントに接地接続したバンドカットフィルタ回路であり、送信周波数帯である第１周波数帯を含む混入信号を減衰させる。なお、このフィルタ回路１２は、ローパス機能、もしくはバンドパス機能を備えていても良い。なお、フィルタ回路１２は、第１受信アンテナ１１とトランジスタ１３との間にインダクタとキャパシタによる並列共振回路をシリーズ接続したフィルタ回路や、ＳＡＷ（表面弾性波）フィルタ回路であっても良い。フィルタ回路１２が並列共振回路の場合、簡易な部品によりフィルタ回路１２を設計することができ、フィルタ回路１２がＳＡＷフィルタの場合、急峻なフィルタ特性によりさらに第１周波数帯の混入信号を減衰させることができ、受信回路１６はトランジスタ１３の歪みがさらに低減された信号を受信することができる。
【００１４】
トランジスタ１３は、例えば、フィルタ回路１２の出力側にゲートが接続されたソース接地型の電界効果トランジスタである。トランジスタ１３の出力部には、後段に接続されるスイッチ回路１５との整合を取るための整合回路やトランジスタのゲイン調整および整合をかねたアッテネータが接続されていても良い。
【００１５】
第２受信アンテナ１４は、第３周波数帯において後段のスイッチ回路１５と整合されている。
【００１６】
スイッチ回路１５は、電圧のＯＮ／ＯＦＦによって、トランジスタ１３の出力側と第２受信アンテナ１４の出力側とで入力を切り替えて受信回路１６に出力する２入力１出力のスイッチ回路である。なお、このスイッチ回路１５は集積化された半導体素子であっても良い。
【００１７】
次に、本発明の作用と効果について説明する。
【００１８】
第２周波数帯を受信する際には、制御部（図示せず）は、第１受信アンテナ１１側が導通するようにスイッチ回路１５を切り替える。この第１受信アンテナ１１側において、第１受信アンテナ１１の共振周波数よりもかなり低い周波数にて、トランジスタ１３の入力インピーダンスは誘導性となり、第１受信アンテナ１１のインピーダンスは容量性となる。この結果、第１受信アンテナ１１の共振周波数よりもかなり低い周波数において第１受信アンテナ１１とトランジスタ１３との間で複素共役のインピーダンス整合が成立し、高利得の信号が得られる。また、第１受信アンテナ１１の共振周波数付近においては、第１受信アンテナ１１とトランジスタ１３とのインピーダンス整合を厳密に取ることができなくとも、トランジスタ１３によって信号利得を増幅させることにより、高利得の信号を受信することが可能である。従って、第１受信アンテナ１１は、アンテナ共振周波数よりかなり低い周波数からアンテナ共振周波数付近までの広帯域な第２周波数帯の信号を受信することが可能である。また、第１受信アンテナ１１が受信した信号に第１周波数帯の送信信号が混入しても、フィルタ回路１２によって、トランジスタの歪みを低減し、受信回路１６は高品質な第２周波数帯の信号を受信することができる。
【００１９】
一方、第３周波数帯を受信する際には、制御部は第２受信アンテナ１４側が導通するようスイッチ回路１５を切り替える。この第２受信アンテナ１４は、少なくともフィルタ回路１２の通過帯域の上端からフィルタ回路１２の信号減衰帯となる第１周波数帯の下端までの第３周波数帯において、スイッチ回路１５との整合を取れるように設計すれば良い。従って、第２受信アンテナ１４は広帯域な信号を受信する必要はなく、トランジスタ１３を用いなくとも第２受信アンテナ１４のみで十分に利得確保するアンテナ設計で良い。つまり、第２受信アンテナ１４が受信する第３周波数帯の信号は、第１受信アンテナ１１が受信する第２周波数帯の信号より、狭帯域でよい。このように、受信回路１６は、送信周波数帯の低域側に隣接する第３周波数帯の信号を、トランジスタ１３を介さない第２受信アンテナ１４を用いて受信することによって、第１周波数帯の過大な送信信号が混入しても高品質な信号を受信することができる。
【００２０】
上記構成により、本発明の送受信装置８は、受信する帯域によってスイッチ回路１５の切替えを行うことにより、広帯域であると共に高品質な信号受信を実現することができる。
【００２１】
さらに、送受信装置８は、フィルタ回路１２とトランジスタ１３との間にシャントに接地接続されたインダクタ素子（図示せず）を有することが望ましい。これにより、トランジスタ１３の入力インピーダンスが誘導性となり、フィルタ回路１２を介して第１受信アンテナ１１とトランジスタ１３との間で複素共役のインピーダンス整合が成立しやすくなる。
【００２２】
また、送受信装置８は、第２受信アンテナ１４とスイッチ回路１５との間に接続された整合回路を有することが望ましい。これにより第２受信アンテナ１４とスイッチ回路１５との整合をよりよく取ることができる。
【００２３】
さらにまた、第１受信アンテナ１１と第２受信アンテナ１４とは互いに直交するように配置されていることが望ましい。これにより、互いのアンテナのアイソレーションを向上させることができる。その結果、第１受信アンテナ１１と第２受信アンテナ１４とを介する信号の回りこみによるトランジスタ１３の発振を抑制すると共にアンテナ設計を容易にすることができる。
【００２４】
また、図２に示すように、送受信装置８が携帯端末のように、第１受信アンテナ１１と第２受信アンテナ１４とが接続された平板状のグランド形成体１７を有する場合、第１受信アンテナ１１と、第２受信アンテナ１４とをグランド形成体１７の対向する両端面に配置させることが望ましい。これにより、２アンテナの物理的距離が離れ、アンテナ間の影響が小さくなるため互いのアイソレーションを向上させることができる。
【００２５】
また、図３（ａ）の上方から見た斜視図、（ｂ）の側方から見た斜視図に示すように、第１受信アンテナ１１と第２受信アンテナ１４のいずれか一方をグランド形成体１７の端面を沿うように配置し、他方をグランド形成体１７の上面上に、グランド形成体１７の上面に対し平行になるよう配置させることが望ましい。これにより一方のアンテナで発生する電流が、他方のアンテナに対して直接影響を与えにくい構成となるため、互いのアンテナ間のアイソレーションを向上させることができる。
【００２６】
また、スイッチ回路１５の第１受信アンテナ１１側をＯＮにさせる信号部と、トランジスタ１３のバイアス供給部とを共有させることが望ましい。これにより第２受信アンテナ１４側がＯＮ時、トランジスタ１３に対するバイアス供給が切れるため、送受信装置８の消費電力を抑制することができる。
【００２７】
なお、トランジスタ１３は、電界効果トランジスタであっても良い。これにより、電界効果トランジスタの入力インピーダンスはかなり高いので、フィルタ回路１２を介した第１受信アンテナ１１とトランジスタ１３との整合を容易に取ることができる。
【００２８】
また、上記説明では、送信信号の周波数が受信信号よりも高い場合について説明したが、送信信号の周波数が受信信号より低い場合についても、同様である。即ち、送受信装置８は、第１周波数帯の信号を送信する送信アンテナ１０と、この送信アンテナ１０に接続された送信回路９とを有する。また、送受信装置８は、第１周波数帯よりも高い第２周波数帯の信号を受信する第１受信アンテナ１１と、この第１受信アンテナ１１からの第２周波数帯の信号を通過させると共に第１周波数帯の信号を減衰させるフィルタ回路１２と、このフィルタ回路１２からの信号を増幅させるトランジスタ１３とを有する。さらに、第２周波数帯の低域側であって第１周波数帯の高域側に隣接する第３周波数帯の信号を受信する第２受信アンテナ１４と、トランジスタ１３からの信号と第２受信アンテナ１４からの信号とを切り替えて受信回路に出力するスイッチ回路１５と、このスイッチ回路１５の出力側に接続された受信回路１６とを有する。上記構成であっても、送受信装置８は、受信する帯域によってスイッチ回路１５の切替えを行うことにより、広帯域であると共に高品質な受信を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の送受信装置は、広帯域にわたって高品質な受信が可能であるので、携帯端末や車載用送受信機器などの電子機器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１における送受信装置の回路図
【図２】同実施の形態１における送受信装置を模型化した斜視図
【図３】同実施の形態１における送受信装置を模型化した斜視図
【図４】従来の送受信装置の回路図
【符号の説明】
【００３１】
８  送受信装置
９  送信回路
１０  送信アンテナ
１１  第１受信アンテナ
１２  フィルタ回路
１３  トランジスタ
１４  第２受信アンテナ
１５  スイッチ回路
１６  受信回路
【図１】
2007228001.tif 000003
【図２】
2007228001.tif 000004
【図３】
2007228001.tif 000005
【図４】
2007228001.tif 000006