JPH0252459B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はスイツチ装置に係り、特に、トランシ
ーバ例えばパーソナル無線器等のアンテナ端子と
アンテナ給電線間の使用に好適するスイツチ装置
に関する。

〔従来技術とその問題点〕

トランシーバ等において、受信信号のＳ／Ｎ比
を高めて受信感度を向上するため、トランシーバ
のアンテナ端子にプリアンプ等を接続することが
行われている。

このような場合、受信時にはプリアンプを通し
て受信信号を入力する一方、送信時にはプリアン
プを介さずに直接アンテナ給電線に出力するた
め、スイツチ装置を必要とする場合が多い。

従来、この種のスイツチ装置としては、第１図
に示すように、例えば２回路２接点を有する電磁
型のリレー１を用いて構成することがよく知られ
ている。

すなわち、トランシーバのアンテナ端子に接続
される第１の端子２をリレー１の一方のスイツチ
３の可動接点４に接続し、スイツチ３，５双方の
固定接点６，７どうしを接続し、他方のスイツチ
５の可動接点８をアンテナ給電線の接続される第
２の端子９に接続するとともに、スイツチ３，５
の他方の各固定接点１０，１１に第３および第４
の端子１２，１３を接続して構成し、駆動機構
（図示せず）によつて各可動接点４，８を切り換
え、トランシーバの送信時にはリレー１のみを介
して信号を出力し、受信時にあつては第４および
第３の端子１３，１２の間に挿入したプリアンプ
１４を介して受信するようにしたものである。

しかしながら、このように構成された従来のス
イツチ装置は、可動接点４，８の機械的変位を利
用して切り換える構成となつているので、切り換
え応答速度が遅いうえ、所謂チヤタリングと言わ
れる各可動接点４，８の細い振動が発生し易く、
切り換え時に不確実な動作が生じたり、接点不良
を生じ易い。

そのため、アンテナ給電線やプリアンプとの切
り換えが不確実なものとなり易く、信号の減衰が
生じ易い欠点がある。

特に近年、高周波信号に対する周波数特性の良
好なガリウムヒ素FETをプリアンプに用いるこ
とが多くなり、スイツチ装置において上述したよ
うなチヤタリング等の不確実が接点動作が生じる
と、送信時にトランシーバからの高いレベルの高
周波出力信号がプリアンプが加えられ易く、高価
なガリウムヒ素FETが破壊される難点がある。

〔発明の目的〕

本発明はこのような従来の欠点を解決するため
になされたもので、切り換え応答速度が極めて速
いうえ切り換え動作が確実で、信号の減衰の少な
いスイツチ装置の提供を目的とする。

〔発明の構成と効果〕

このような目的を達成するために本発明は、信
号源に接続される第１の端子と第２の端子を結ぶ
第１の伝送路と、この第１の伝送路に接続されか
つその第１の端子と前記第２の端子間を高周波的
にON／OFFする第１の無接点スイツチ素子と、
前記第１の端子と前記第１の無接点スイツチ素子
間の前記第１の伝送路と第３の端子とを結ぶ第２
の伝送路と、この第２の伝送路に直列に接続され
かつ前記第１の端子と前記第３の端子間を高周波
的にOFF／ONする第２の無接点スイツチ素子
と、前記第１の端子と前記第１の無接点スイツチ
素子の間に配置されかつ前記第１の端子からの信
号を検出する信号検出回路と、この信号検出回路
からの検出信号によつて前記第１の無接点スイツ
チ素子および前記第２の無接点スイツチ素子を切
り換え動作して、第１および第２の端子間を高周
波的に遮断するとともに第１および第３の端子間
に高周波的に導通させる制御回路を具備してなる
ものである。

そして、このような本発明の構成によれば、信
号源からの信号を検出してこの検出信号に基づい
て第１の伝送路に接続された第１の無接点スイツ
チ素子および第２の伝送路に挿入された第２の無
接点スイツチ素子をON／OFFさせ、これら第１
の伝送路をONするとともに第２の伝送路をOFF
する一方、第１の伝送路をOFFして第２の伝送
路をONすることが可能となるうえ、無接点スイ
ツチ素子を用いるので、速い切り換え応答速度が
得られるし、確実な切り換を確保することが可能
である。

特に、プリアンプ等を切り換え接続する場合に
あつても、プリアンプ中の半導体素子例えば高価
なガリウムヒ素FETの破壊等を抑えることがで
きる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の詳細を説明する。

第２図は本発明のスイツチ装置の一実施例を示
す回路図である。

第２図において、信号源としての例えばトラン
シーバのアンテナ端子に接続される第１の端子１
５には、コンデンサC₁、インダクタL₁，L₂、コ
ンデンサC₂および第２の端子１６が直列接続さ
れ、第１の端子１５および第２の端子１６間に第
１の伝送路１７が形成されている。

なお、第２の端子１６には例えばアンテナ給電
線が接続される。

インダクタL₁とインダクタL₂との接続点には
インピーダンス整合用の半固定コンデンサC₃が
接続されるとともに、この接続点とアース間には
第１の無接点スイツチ素子としての複数弐PINダ
イオード（以下単にダイオードという）D₁〜D₄
が並列しかつアースに対して順方向接続されてい
る。

コンデンサC₁とインダクタL₁の接続点には、
インダクタL₃を介してダイオードD₅，D₆が直列
接続され、さらにこのダイオードD₆にはインダ
クタL₄およびコンデンサC₄が直列的に介して第
３の端子１８が接続され、第２の伝送路１９が形
成されている。

なおダイオードD₅，D₆は第１の伝送路１７に
対して順方向接続されており、符号C₅，C₆はイ
ンピーダンス整合用のコンデンサである。

コンデンサC₂とインダクタL₂の接続点にはイ
ンダクタL₅を介してダイオードD₇，D₈が直列か
つ第１の伝送路１７に対して順方向接続され、さ
らにこのダイオードD₈にはインダクタL₆および
コンデンサC₇を直列的に介して第４の端子２０
が接続され、第３の伝送路２１が形成されてい
る。なお、符号C₈，C₉はインピーダンス整合用
のコンデンサである。

インダクタL₁にはこれと結合するようにイン
ダクタL₇が近接配置され、第１の端子１５から
の高周波信号を検出する信号検出回路２２が構成
されており、インダクタL₇はダイオードD₉を介
して制御回路としてのキヤリアコントロール回路
２３のトランジスタTR₁のベースに接続されてい
る。

なお、インダクタL₇は、インダクタL₂とも結
合するように配置すれば、より検出が確実とな
る。

キヤリアコントロール回路２３は、トランジス
タTR₁，TR₂および、発光素子と受光素子を有す
るフオトカプラ２４からなつている。トランジス
タTR₁のエミツタはアースされ、コレクタは次段
のトランジスタTR₂のベースに接続され、トラン
ジスタTR₂のコレクタが電源に接続されるととも
に、エミツタがフオトカプラ２４に接続されてい
る。

キヤリアコントロール回路２３は、信号検出回
路２２から入力信号がない場合には、トランジス
タTR₁のコレクタが高電位となつてトランジスタ
TR₂がON動作し、フオトカプラ２４の発光素子
が動作して受光素子から直流電流が出力されるよ
うに構成されている。

一方、信号検出回路２２から信号が出力される
と、トランジスタTR₁のコレクタが低電位となつ
てトランジスタTR₂がOFFとなり、フオトカプ
ラ２４の発光素子が動作せず、出力がＬレベルと
なるよう構成されている。

なお、キヤリアコントロール回路２３への電源
は、電源端子２５および保護用ダイオードD₁₀を
介して加えられ、電源端子２５に電源が供給され
るとLED２６が点燈するようになつている。

キヤリアコントロール回路２３の出力は、抵抗
R₁およびチヨークコイルRFC₁を介して第２の伝
送路１９におけるダイオードD₆に接続されると
ともに、抵抗R₂、チヨークコイルRFC₂を介して
第３の伝送路２１のダイオードD₈に接続されて
いる。

キヤリアコントロール回路２３の出力に対して
ダイオードD₅〜D₈が順方向接続されているので、
キヤリアコントロール回路２３から出力電流がダ
イオードD₅〜D₈およびダイオードD₁〜D₄を流
れ、各ダイオードD₁〜D₈がONとなる。

一方、キヤリアコントロール回路２３の電流出
力がなくなると、ダイオードD₁〜D₈はOFF状態
となる。

なおLED２７はキヤリアコントロール回路２
３が電流を出力している状態を示すものである。

次に、このように構成された本発明の動作を説
明する。

第１の端子１５に例えばトランシーバのアンテ
ナ端子を接続し、第２の端子１６にアンテナ給電
線を接続し、第４および第３の端子２０，１８間
にプリアンプ入出力端を接続して電源端子２５に
所定の電源を供給すると、LED２６が点燈し、
キヤリアコントロール回路２３には電源が供給さ
れる。

ここで、トランシーバが受信状態にあると、キ
ヤリアコントロール回路２３は、信号検出回路２
２から検出信号が入力されないので、トランジス
タTR₁のコレクタ電位が高くなつてトランジスタ
TR₂がON状態となり、フオトカプラ２４が動作
し、フオトカプラ２４から所定の電流が出力され
る。

この出力電流は、チヨークコイルRFC₁、ダイ
オードD₆，D₅、インダクタL₃，L₁およびダイオ
ードD₁〜D₄を流れる一方、チヨークコイル
RFC₂、ダイオードD₈，D₇、インダクタL₅，L₂お
よびダイオードD₁〜D₄を流れる。

そして、ダイオードD₁〜D₄がONとなり、第１
の伝送路１７におけるインダクタL₁およびイン
ダクタL₂間が高周波的に遮断された状態となる
一方、ダイオードD₅〜D₈がONとなつて第２およ
び第３の伝送路１９，２１が高周波的に導通状態
となる。

そのため、第１の端子１５と第３の端子１８間
が高周波的に導通し、第２の端子１６と第４の端
子２０間が高周波的に導通するので、第２の端子
１６からの受信信号が第４の端子２０を経てプリ
アンプへ出力され、プリアンプの出力が第３の端
子１８から第１の端子１５を経て出力される。

次に、トランシーバが送信状態となつて高周波
信号が出力される場合を説明する。

この場合には、高周波信号が信号検出回路２２
によつて検出されてキヤリアコントロール回路２
３に加えられる。

すると、トランジスタTR₁のベース電位が高く
なつてコレクタ電位が下がり、トランジスタTR₂
がOFF状態となつてフオトカプラ２４からの電
流出力がなくなる。すなわち、キヤリアコントロ
ール回路２３の出力が低レベルとなる。

従つて、第２および第３の伝送路１９，２１に
は直流電流が流れず、ダイオードD₁〜D₈がOFF
状態となるので、第１の端子１５と第３の端子１
８間および第２の端子１６と第４の端子２０間が
遮断される。

そのため、第１の端子１５に加えられた高周波
信号が第２および第３の伝送路１９，２１に流れ
ることなく、直接第１の伝送路１７を通つて第２
の端子１６に出力される。

なお、本出願人の実験によれば、例えば第１の
端子１５および第３の端子１８間における導通、
遮断時の信号分離度は30dB以上であつた。

電源がOFF状態にあれば、各ダイオードD₁〜
D₈がOFF状態となり、第１の端子１５と第２の
端子１６間が導通状態となり、第１の端子１５と
第３の端子１８間および第２の端子１６と第４の
端子２０間各々が高周波的に遮断状態となるの
で、第１の端子１５に加えられた高周波信号およ
び第２の端子１６に入力された受信信号が直接第
１の伝送路１７を流れる。

このような本発明のスイツチ装置は、第１〜第
３の伝送路１７，１９，２１の無接点スイツチ素
子としてPINダイオードD₁〜D₈を用い、第１の
伝送路１７を流れる高周波信号を信号検出回路２
２で検出し、この検出信号を用いてダイオード
D₁〜D₈をON／OFF動作させたので、従来のリ
レーを用いる構成に比べ、切り換え応答速度が速
く、しかもチヤタリング等の不確実な動作がな
く、確実な動作を確保することができる。

従つて、ガリウムヒ素FET等を用いるプリア
ンプを用いる場合にも、それら高価なガリウムヒ
素FETを破壊することがなくなる。

なお、本発明の実施にあたつては、上述の無接
点スイツチとしてPINダイオードD₁〜D₈以外に
も他の無接点スイツチ素子を用いることが可能で
あるが、PINダイオードを用いれば、構成が簡単
となる。

また、キヤリアコントロール回路２３にフオト
カプラ２４を用いる例を示したが、本発明にあつ
ては、これを用いる例に限らず、ダイオードD₁
〜D₈をON／OFFさせる制御回路で構成すれば本
発明の目的達成が可能である。

もつとも、ダイオードD₅〜D₈が若干ではある
が信号の検波作用をする場合があり、フオトカプ
ラ２４を用いない場合には、第２および第３の伝
送路１９，２１、キヤリアコントロール回路２３
および信号検出回路２２によつて閉ループ回路が
形成され易く、その検波信号がキヤリアコントロ
ール回路２３を介して信号検出回路２２に流れて
ゲインを低下することが考えられる。

しかし、キヤリアコントロール回路２３にフオ
トカプラ２４を用いれば、電気的な閉ループ回路
が構成されず、信号のゲイン低下を抑えることが
できる。

さらに、本発明にあつては、第１の伝送路１７
に対して第２の伝送路１９および第３の伝送路２
１を接続する例を示したが、第２の伝送路１９も
しくは第３の伝送路２１を省略しても本発明の目
的達成が可能である。

なお、第２図のような構成によれば、第１およ
び第２の端子１５，１６を入力端と出力端専用に
分けて用いることがなくいずれを入出力端に用い
てもよく、方向性を考慮しなくてもよいという利
点を有する。

また、本発明にあつては、ダイオードD₁〜D₈
の接続方向として、上記の第２図とは逆方向に接
続することも可能であり、制御回路はそれに合わ
せて構成すればよい。

以上説明したように本発明のスイツチ装置は、
速い応答速度で確実な切り換え動作を得ることが
可能である。

特に、大きな入力に弱い半導体素子を用いた回
路例えばプリアンプ等を切り換える場合には、そ
の効果が著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスイツチ装置を示す回路図、第
２図は本発明のスイツチ装置の一実施例を示す回
路図である。 １…リレー、２，１５…第１の端子、９，１６
…第２の端子、１２，１８…第３の端子、１３，
２０…第４の端子、１７…第１の伝送路、１９…
第２の伝送路、２１…第３の伝送路、２２…信号
検出回路、２３…制御回路（キヤリアコントロー
ル回路）、２４…フオトカプラ、C₁〜C₉…コンデ
ンサ、D₁〜D₄…第１の無接点スイツチ素子
（PINダイオード）、D₅，D₆…第２の無接点スイ
ツチ素子（PINダイオード）、D₇，D₈…第３の無
接点スイツチ素子（PINダイオード）、L₁〜L₇…
インダクタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 信号源に接続される第１の端子と第２の端子
   を結ぶ第１の伝送路と、 この第１の伝送路に接続されかつ前記第１の端
   子と前記第２の端子間を高周波的にON／OFFす
   る第１の無接点スイツチ素子と、 前記第１の端子と前記第１の無接点スイツチ素
   子間の前記第１の伝送路と第３の端子とを結ぶ第
   ２の伝送路と、 この第２の伝送路に直列に接続されかつ前記第
   １の端子と前記第３の端子間を高周波的に
   OFF／ONする第２の無接点スイツチ素子と、 前記第１の端子と前記第１の無接点スイツチ素
   子の間に配置されかつ前記第１の端子からの信号
   を検出する信号検出回路と、 この信号検出回路からの検出信号によつて前記
   第１の無接点スイツチ素子および前記第２の無接
   点スイツチ素子を切り換え動作する制御回路を具
   備してなることを特徴とするスイツチ装置。