(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号通過帯域を高周波数側に有する第一の送受信通信方式と送信信号通過帯域を低周波数側に有する第二の送受信通信方式との二つの送受信通信方式に対応可能なデュプレクサであって、
アンテナに接続されるアンテナ端子と、
受信回路に接続された受信端子と、
送信回路に接続された送信端子と、
前記アンテナから受信した信号のうち、特定の周波数の信号を通過させて前記受信回路に供給するとともに、前記送信回路からの信号を通過させて前記アンテナに送信する一組のローパスフィルタ及びハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタと前記受信端子及び前記送信端子との間に配置され、何れかの端子に接続を切り替える第１のスイッチと、
前記ローパスフィルタと前記受信端子及び前記送信端子との間に配置され、何れかの端子に接続を切り替える第２のスイッチと、
前記ハイパスフィルタと前記受信端子が接続されるときに前記ローパスフィルタと前記送信端子が接続され、前記ハイパスフィルタと前記送信端子が接続されるときに前記ローパスフィルタと前記受信端子が接続されるように、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとを連動させて切り替える制御回路とから成り、
前記ローパスフィルタおよび前記ハイパスフィルタが、それぞれ信号側端と短絡端とを有し該信号側端が可変容量素子を介してグランド電位に接続され互いに電磁結合もしくは静電結合する複数のストリップ線路からなる共振器と、前記それぞれの可変容量素子毎に設けられた電圧制御回路とからなり、前記制御回路による前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの切替えとともに前記電圧制御回路から前記可変容量素子への制御電圧の印加がなされて前記共振器の共振周波数を変更し、前記第一の送受信通信方式と前記第二の送受信通信方式との切り替えがなされることを特徴とするデュプレクサ。
【請求項２】
前記二つの送受信通信方式が、ＰＤＣ通信方式とＧＳＭ通信方式であることを特徴とする請求項１記載のデュプレクサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のデュプレクサを具備する二つの送受信通信方式を利用可能な携帯無線機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の通信方式に対応した携帯無線機に用いるデュプレクサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
デュプレクサは携帯無線機で送信信号と受信信号を分配するのに用いられ、その回路図は図５に示される。デュプレクサ３０は、図５に示されるようにアンテナ３１から受信した信号を、受信フィルタ３４を通過して受信回路３２に供給して、送信回路３３からの信号を、送信フィルタ３５を通過してアンテナ３１に送信する。ここで、受信フィルタ３４と送信フィルタ３５はハイパスフィルタかローパスフィルタのいずれかを用いる。例えば、受信フィルタ３４にハイパスフィルタ、送信フィルタ３５にローパスフィルタを用いて送受信を行う規格の場合、ハイパスフィルタはアンテナ３１から受信した信号のみを通過して送信回路３３からの信号を阻止し、ローパスフィルタは送信回路３３からの信号のみを通過してアンテナ３１から受信した信号を阻止する。このようにして、デュプレクサ３０はそれぞれの信号を分配することが出来る。
【０００３】
そして、現在では、携帯無線機の通信方式は、送受信する分野や規格が異なったり、利用状況が異なったりすれば、異なった通信方式が採用されており、上述のデュプレクサ３０については、そのうちのいくつかの通信方式を１つの携帯無線機で利用できる機能／構成が要求されている。
【０００４】
このような複数の通信方式に利用できるデュプレクサ４０の回路図を図６に示す。このデュプレクサ４０は、スイッチ回路４６とフィルタ回路４４，４５からなる。スイッチ回路４６で通信方式を選択し、フィルタ回路４４又はフィルタ回路４５の何れかに設定される。また、フィルタ回路４４は、受信フィルタに設定されたフィルタ４４ａと、送信フィルタに設定されたフィルタ４４ｂとがスイッチ回路４６の一方のスイッチと接続されている。また、フィルタ回路４５は、受信フィルタに設定されたフィルタ４５ａと、送信フィルタに設定されたフィルタ４５ｂとがスイッチ回路４６の他方のスイッチと接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなデュプレクサ４０では、使用する通信方式の分だけフィルタ回路４４、４５の数が多くなり、デュプレクサ４０の回路構成が複雑化し、ひいては大型化を招くという問題点を有していた。
そこで、部品点数を減らさずに、フィルタ回路を１つで構成するとともに、例えば、特願平２００１−３６２３８６の技術を用いて周波数帯域のみを可変し、仮想的に異なる送受信通信方式毎のフィルタ回路を有するようにしたデュプレクサが考えられている。
【０００６】
ところが、上述のデュプレクサについては、送信信号と受信信号の周波数帯域の規格が互いに逆となっている通信方式に用いることは難しかった。
【０００７】
例えば、ある通信規格では送信側の通過帯域が高周波側で受信側の通過帯域が低周波側にある場合、図５に示すデュプレクサの受信回路３２に接続された受信フィルタ３４はハイパスフィルタとして構成され、逆に送信フィルタ３５はローパスフィルタとして構成されることになる。しかし、他の通信規格において送信側の通過帯域が低周波側で受信側の通過帯域が高周波側にある場合、送信信号は送信フィルタがローパスフィルタであるために阻止されてアンテナに送信されない。また、受信信号はローパスフィルタを通過して送信回路に供給されてしまうことになり、単に周波数帯域のみを変化させることだけでは、いくつかの通信方式を１つの携帯無線機で利用することは困難であった。
【０００８】
従って、送信信号と受信信号の周波数帯域の規格が逆となっている通信方式については、結局、図６で示すような複雑な回路構成を取らざるを得なかった。
【０００９】
本発明は上述の課題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、小型化であり、かつ、簡単な回路構成でありながら、送信信号と受信信号の周波数帯域が逆の規格となる通信方式が含まれたとしても対応できるデュプレクサおよびそれを用いた携帯無線機を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、送信信号通過帯域を高周波数側に有する送受信通信方式と送信信号通過帯域を低周波数側に有する送受信通信方式との二つの送受信通信方式に対応可能なデュプレクサであって、アンテナに接続されるアンテナ端子と、受信回路に接続された受信端子と、送信回路に接続された送信端子と、前記アンテナから受信した信号のうち、特定の周波数の信号を通過させて前記受信回路に供給するとともに、前記送信回路からの信号を通過させて前記アンテナに送信する一組のローパスフィルタ及びハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタと前記受信端子及び前記送信端子との間に配置され、何れかの端子に接続を切り替える第１のスイッチと、前記ローパスフィルタと前記受信端子及び前記送信端子との間に配置され、何れかの端子に接続を切り替える第２のスイッチと、前記ハイパスフィルタと前記受信端子が接続されるときに前記ローパスフィルタと前記送信端子が接続され、前記ハイパスフィルタと前記送信端子が接続されるときに前記ローパスフィルタと前記受信端子が接続されるように、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとを連動させて切り替える制御回路とから成り、前記ローパスフィルタおよび前記ハイパスフィルタが、それぞれ信号側端と短絡端とを有し該信号側端が可変容量素子を介してグランド電位に接続され互いに電磁結合もしくは静電結合する複数のストリップ線路からなる共振器と、前記それぞれの可変容量素子毎に設けられた電圧制御回路とからなり、前記制御回路による前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの切替えとともに前記電圧制御回路から前記可変容量素子への制御電圧の印加がなされて前記共振器の共振周波数を変更し、前記第一の送受信通信方式と前記第二の送受信通信方式との切り替えがなされることを特徴とするものである。また、二つの送受信通信方式が、ＰＤＣ通信方式とＧＳＭ通信方式であることを特徴とする。さらには、二つの送受信通信方式を利用可能な携帯無線機が上記本発明のデュプレクサを具備することを特徴とするものである。
【００１１】
従って、送信信号と受信信号の周波数帯域が逆の規格となる送受信通信方式を含む複数の通信方式を利用する場合についても、１つの携帯無線機で受信用と送信用のそれぞれにローパスフィルタとハイパスフィルタを用意する必要がなくなり、ローパスフィルタとハイパスフィルタはそれぞれ１つずつの簡単な回路構成にすることができ、これにより携帯無線機の小型化を達成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のデュプレクサを図面に基づいて詳説する。
【００１３】
図１は本発明の送信信号通過帯域を高周波数側に有する送受信通信方式と送信信号通過帯域を低周波数側に有する送受信通信方式との二つの送受信通信方式に利用できるデュプレクサの回路図である。図１に示すデュプレクサ１０は、主に、アンテナ端子６、フィルタ回路４、スイッチ回路５及び受信端子７、送信端子８から構成されている。
【００１４】
アンテナ端子６は携帯無線機と基地局との間で信号の送受信を行うアンテナ１に接続されている。そして、アンテナ１から受信した信号をフィルタ回路４に供給し、フィルタ回路４からの信号をアンテナ１に送信する。
【００１５】
フィルタ回路４は、アンテナ端子６を介して接続された第１のフィルタ４ａと第２のフィルタ４ｂより構成する。第１のフィルタ４ａと第２のフィルタ４ｂはハイパスフィルタかローパスフィルタのいずれか１つに設定されている。また、図３では共振器となるストリップ線路５１ａ〜５１ｄが電磁結合もしくは静電結合することで所定通過帯域を有するフィルタ特性を形成している。
【００１６】
図３に示すようにストリップ線路５１ａ〜５１ｄの一端は信号側端(開放端)となり、他端はグランド電位に接続する短絡端側となっている。そして、このストリップ線路５１ａ〜５１ｄに並列に、即ち、ストリップ線路５１ａ〜５１ｄの開放端側と容量成分Ｃｉｎ１〜Ｃｉｎ４が接続され、この容量成分Ｃｉｎ１〜Ｃｉｎ４と一端が短絡した可変容量素子Ｃｔ１〜Ｃｔ４が直列接続している。
【００１７】
また、このフィルタ回路には電圧制御回路６１ａ〜６１ｄを具備している。なお、電圧制御回路６１ａ〜６１ｄは、インダクタンス成分（コイル）、容量成分（コンデンサ）とから構成され、可変容量素子Ｃｔ１〜Ｃｔ４に印加する電圧が供給される制御電圧端子ｔを有している。この電圧制御回路６１ａ〜６１ｄは、高周波遮断回路として動作して、例えば、ストリップ線路５１ａ〜５１ｄの開放端側に流れる高周波成分が制御電圧端子ｔやグランド電位に流れることがないようにしている。具体的には、インダクタンス成分により高周波信号の遮断を行い、また、容量成分によって、グランド電位に制御信号をグランド電位に落ちないようにしている。そして、この制御電圧端子ｔに制御電圧を供給することにより、制御電圧が電圧制御回路６１ａ〜６１ｄを介して可変容量素子Ｃｔ１〜Ｃｔ４に印加される。これにより、可変容量素子Ｃｔ１〜Ｃｔ４の端子間に直流電圧が印加されて、可変容量素子Ｃｔ１〜Ｃｔ４が安定した直線性でその容量成分の変化が達成できる。その結果、この可変された可変容量素子Ｃｔ１〜Ｃｔ４の容量成分とコンデンサＣｉｎ１〜Ｃｉｎ４の容量成分が直列的に合成され、この合成容量成分が、ストリップ線路５１ａ〜５１ｄで構成される共振器の容量成分と並列合成される。即ち、ＬＣ共振回路の容量成分部分の一部が可変容量素子Ｃｔ１〜Ｃｔ４の容量成分の可変により共振周波数を可変させることができる。
【００１８】
なお、この構成に限定されず、第１のフィルタ４ａ、第２のフィルタ４ｂは誘導成分と容量成分とを有したＬＣ共振回路から構成し、その通過帯域を可変する制御をＬＣ共振回路の容量成分を変化させるものであれば上述のような回路構成を用いなくても良い。
【００１９】
このような周波数帯域を可変できるフィルタ回路４の構造としては、他の構造が種々考えられるが、特に図４に示すように、誘電体層５７ａ〜５７ｃが積層された積層体５７の層間にストリップ線路５１ａ〜５１ｄを形成する構成をとると、通常の配線パターン及び後述のグランド電極１５７と同一工程で、かつ近似した構造ができることから望ましい。
【００２０】
また、フィルタ回路４は、積層体５７の略全面にグランド電極１５７を形成しており、その表面に可変容量素子Ｃｔ１〜Ｃｔ４がチップ部品として実装されている。なお、図では便宜上、符号は回路図と同一としている。
【００２１】
更に、誘電体層５７ａ〜５７ｂからなる積層体５７の端面の略全面にもグランド電極１５７が形成され、一部に入出力端子電極１５８が形成されている。そして、誘電体層５７ａと誘電体層５７ｂとの間には、ストリップ線路５１ａ〜５１ｄが形成され、誘電体層５７ｂと誘電体層５７ｃとの間にはアンテナ端子電極５２（１ａ）と入出力端子１５８に接続する入出力電極５３ａ、５３ｂが形成されている。また、積層体５７の表面にはグランド電極１５７とは接続しない接続電極５１１ａ〜５１１ｄがそれぞれ形成されており、ストリップ線路５１ａ〜５１ｄの開放端と誘電体層５７ａを介して容量成分Ｃｉｎ１〜Ｃｉｎ４を形成している。
【００２２】
なお、この可変容量素子Ｃｔ１〜Ｃｔ４を用いたデュプレクサ１０の具体的な構成及び制御については、特願平２００１−３６２３８６に開示されている。
【００２３】
受信端子７は、フィルタ回路４を通過した信号を受信回路２に供給するように構成されている。なお、受信回路２は、受信した信号をさらに周波数選択しながら増幅するための回路であり、低雑音増幅器やバンドパスフィルタ等で構成される。
送信端子８は、送信回路３からの信号を、フィルタ回路４に供給するように構成されている。なお、送信回路３は、高周波増幅を行う回路で、パワーアンプが回路の中心であり、その他に信号の逆流を防ぐアイソレータや、高調波を阻止するローパスフィルタで構成されている。
【００２４】
スイッチ回路５ａは、第１のフィルタ４ａと受信端子７又は送信端子８の何れかに切り替え、スイッチ回路５ｂは、第２のフィルタ４ｂと受信端子７又は送信端子８の何れかに切り替え可能に構成されている。
【００２５】
制御回路９は、第１のフィルタ４ａと受信端子７又は送信端子８の接続状態と、第２のフィルタ４ｂと受信端子７又は送信端子８の接続状態とが互いに反転するように第１のスイッチ５ａと第２のスイッチ５ｂを連動させて切り替えるように構成されている。なお、切り替えに使われる部品は、ダイオードやＦＥＴ等の半導体部品を用いれば良好な特性が得られる。
【００２６】
本発明のデュプレクサ１０の特徴的なところは、スイッチ回路５ａ、５ｂが制御回路９により第１のフィルタ４ａと受信端子７又は送信端子８の接続状態と、第２のフィルタ４ｂと受信端子７又は送信端子８の接続状態とが互いに反転するように第１のスイッチ５ａと第２のスイッチ５ｂを連動させて切り替えるために、第１のフィルタ４ａ、第２のフィルタ４ｂは共に、アンテナ１から受信回路２への信号の供給と、送信回路３からアンテナ１への信号の供給の機能を有し、これにより、わざわざ送受信通信方式に応じてフィルタを構成しなくても回路構成が簡単で小型化を達成することができるものである。
【００２７】
具体的な通信方法について図に基づき説明する。図２は本発明のデュプレクサを送信信号通過帯域を高周波数側に有する送受信通信方式と送信信号通過帯域を低周波数側に有する送受信通信方式との二つの送受信通信方式に利用した例を説明する図である。
【００２８】
１１は日本のＰＤＣ（Personal Digital Cellular）通信方式であり、１２は送信信号周波数特性を、１３は受信信号周波数特性を示す。また、ｆａはＰＤＣ通信方式の送信周波数規格における送信信号通過帯域、ｆｂはＰＤＣ通信方式の受信周波数規格における受信通過帯域を示す。一方、２１は欧州等ののＧＳＭ（Global System for Mobile communications）通信方式であり、２２は送信信号周波数特性を、２３は受信信号周波数特性を示す。また、ｆｃはＧＳＭ通信方式の送信周波数規格における送信信号通過帯域、ｆｄはＧＳＭ通信方式の受信周波数規格における受信通過帯域を示す。
【００２９】
上記二つの送受信通信方式は、以下のように適宜選択される。
ＧＳＭ通信方式２１では、第１のフィルタ４ａは送信信号通過帯域ｆｃが使用され、第２のフィルタ４ｂは受信信号通過帯域ｆｄが使用されている。このとき、第１のフィルタ４ａと送信端子８が接続し、第２のフィルタ４ｂと受信端子７が接続されている。
同様に、ＰＤＣ通信方式１１では、第１のフィルタ４ａは受信信号通過帯域ｆｂが使用され、第２のフィルタ４ｂは送信信号通過帯域ｆａが使用されている。このとき、第１のフィルタ４ａと受信端子７が接続し、第２のフィルタ４ｂと送信端子８が接続されている。
【００３０】
これら二つの送受信通信方式は制御回路９によりスイッチ５ａ、５ｂが、同時に切り替えるものである。即ち、ローパスフィルタがアンテナ１から受信回路２への信号を通過するときにはハイパスフィルタは送信回路７からの信号を通過できるようにし、ローパスフィルタが送信回路３からの信号を通過するときにはハイパスフィルタはアンテナ１から受信回路２への信号を通過させ、この２通りの接続状態が同時に切り替えられるようにしている。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明のデュプレクサは、簡単な回路構成でありながら、受信用と送信用のそれぞれにローパスフィルタとハイパスフィルタをそれぞれ用意する必要がなくなるので、送信信号と受信信号の周波数帯域が逆の規格となる通信方式を含む複数の通信方式に利用できるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複数の通信方式に利用できるデュプレクサの回路図である。
【図２】本発明のデュプレクサを複数の通信方式に利用した例を説明する図である。
【図３】本発明のフィルタ回路の等価回路図である。
【図４】本発明に用いるフィルタ回路を積層体で構成した場合の分解斜視図である。
【図５】従来の通信制御方法を用いたデュプレクサの図である。
【図６】従来の通信制御方法を用いたデュプレクサの他の図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・アンテナ
２・・・・・・・・受信回路
３・・・・・・・・送信回路
４・・・・・・・・フィルタ回路
４ａ・・・・・・・・第１のフィルタ
４ｂ・・・・・・・・第２のフィルタ
１０・・・・・・・デュプレクサ
【図１】
0003872361.tif 000002
【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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