JPH08237166A - Ｒｆスイッチ内蔵アンテナ共用器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＲＦスイッチ内蔵アンテナ共用器の小型化を
図る。 【構成】 アンテナ端子ａｎｔと送信用フィルタ２及び
受信用フィルタ３との間に、ダイオードＤ１，Ｄ２及び
λ／４位相回路４１からなるＲＦスイッチ回路と並列共
振回路４２とからなるアンテナ切換回路４が設けられ、
制御端子ＣＯＮＴから入力された制御信号によりアンテ
ナＡＮＴと送信用フィルタ２との接続及びアンテナＡＮ
Ｔと受信用フィルタ３との接続が切り換えられる。並列
共振回路４２は送信帯域に共振点を有するコンデンサＣ
_RFとコイルＬ_RFとの共振回路からなり、それぞれ積層チ
ップコンデンサと空心コイルとで構成することにより送
信信号を阻止する回路の小型化を可能にし、これにより
ＲＦスイッチ内蔵アンテナ共用器の小型化を図った。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アンテナと送信用フィ
ルタ及び受信用フィルタとの接続をＲＦスイッチで行
い、１本のアンテナを送信用アンテナと受信用アンテナ
とに共用するＲＦスイッチ内蔵アンテナ共用器に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、１本のアンテナを送信用アンテナ
と受信用アンテナとに共用するアンテナ共用器が知られ
ている。

【０００３】図３は、従来のアンテナ共用器の一例を示
すブロック図である。同図に示すアンテナ共用器１００
は、アンテナ１０１に接続されるアンテナ端子ａｎｔと
送信回路１０２に接続される送信端子Ｔｘ間にＢＥＦ
（Band Elimination Filter）からなる送信用フィルタ
１００Ａが設けられ、アンテナ端子ＡＮＴと受信回路１
０３に接続される受信端子Ｒｘ間にＢＰＦ（Band Pass
Filter）からなる受信用フィルタ１００Ｂが設けられて
いる。上記送信用フィルタ１００Ａ及び受信用フィルタ
１００Ｂは、例えば誘電体フィルタで構成されている。

【０００４】また、１本のアンテナと送受信回路間に介
設され、アンテナと送信回路又は受信回路との接続を切
り換えてアンテナを送信用と受信用とに共用するＲＦス
イッチが知られている。

【０００５】図４は、従来のＲＦスイッチの回路構成図
である。同図に示すＲＦスイッチ１０４は、２個のＦＥ
Ｔ（Field Effect Transistor）からなる半導体スイッ
チ１０５，１０６を用いたものである。Ｔｘ端子、Ｒｘ
端子及びａｎｔ端子は、それぞれ送信回路（不図示）、
受信回路（不図示）、アンテナ１０１が接続される端子
である。

【０００６】また、端子Ｖは、ＦＥＴ１０５，１０６の
駆動電源（直流電源）を供給する端子、制御端子Ｇ１，
Ｇ２は、それぞれＦＥＴ１０５、ＦＥＴ１０６のＯＮ／
ＯＦＦ（開閉）を制御する制御信号が入力される端子で
ある。また、コンデンサＣは、ＦＥＴ１０５，１０６と
端子ａｎｔ間を交流的に接続し、端子Ｖから入力される
駆動電源が端子ａｎｔ側に出力するのをカットするもの
である。また、チョークコイルＲＦＣは、ＦＥＴ１０
５，１０６と電源端子Ｖ間を直流的に接続し、ＦＥＴ１
０５から出力される送信信号が電源端子Ｖ側に流出する
のを阻止するものである。

【０００７】制御端子Ｇ１，Ｇ２にはそれぞれ互い位相
の反転したパルス列信号からなる制御信号Ｓ１，Ｓ２が
入力され、これら制御信号Ｓ１，Ｓ２によりＦＥＴ１０
５，１０６を交互にＯＮ／ＯＦＦさせてアンテナ端子ａ
ｎｔ（すなわち、アンテナ１０１）と端子Ｔｘ（すなわ
ち、送信回路）又は端子Ｒｘ（すなわち、受信回路）と
の接続が交互に切り換えられるようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のアンテナ共用器
１００は、送信用フィルタ１００Ａの出力端と受信用フ
ィルタ１００Ｂの入力端とがアンテナ端子ａｎｔに直
接、接続され、送信フィルタ１００Ａを透過した送信信
号が受信用フィルタ１００Ｂを介して受信回路１０３に
流入し、アンテナ１０１で受信された受信信号が送信フ
ィルタ１００Ａを介して送信回路１０２に流入するの
で、これを防止するため、送信用フィルタ１００Ａ及び
受信用フィルタ１００Ｂのフィルタ特性としてそれぞれ
相手帯域（フィルタ１００Ａについては受信帯域、フィ
ルタ１００Ｂについては送信帯域）において十分な減衰
量が要求されている。

【０００９】しかし、送信用フィルタ１００Ａ及び受信
用フィルタ１００Ｂのフィルタ設計において、相手帯域
における減衰特性を優先してフィルタ設計を行うと、通
過帯域における損失（挿入損失）が大きくなり、通過帯
域において低損失が要求される無線機器に従来のアンテ
ナ共用器を適用することは困難である。

【００１０】この問題を解決するため、アンテナ端子ａ
ｎｔと送信用フィルタ１００Ａ及び受信用フィルタ１０
０Ｂ間にＲＦスイッチ１０４を介設し、このＲＦスイッ
チによりアンテナ端子ａｎｔと送信用フィルタ１００Ａ
又は受信用フィルタ１００Ｂとの接続を交互に切り換え
る方法が考えられる。

【００１１】しかし、かかる方法を採用した場合、スイ
ッチ回路を増加する分、アンテナ共用器が大型化するこ
とになるので、スイッチ回路は可及的小型の部品で構成
することが望ましい。

【００１２】ところで、ＲＦスイッチ１０４の電源端子
Ｖに設けられたチョークコイルＲＦＣは、大電力送信信
号の電源端子側への流入を阻止するため、少なくとも送
信帯域においてインピーダンスが１ｋΩ以上となるイン
ダクタンス値が要求される。

【００１３】例えば９００ＭＨｚ帯に送信帯域を有する
通信機器に対するアンテナ共用器においては、インダク
タンス値が２００ｎＨ以上の空心コイル若しくは積層タ
イプのチップインダクターでチョークコイルＲＦＣを構
成する必要がある。

【００１４】しかし、チョークコイルＲＦＣを空心コイ
ルで構成すると、非常に大型になり、スイッチ回路の小
型化が困難になる。一方、チョークコイルＲＦＣをチッ
プコンダクターで構成すると、空心コイルに比して小型
になる反面、部品コストが高価になり、アンテナ共用器
のコスト低減の要求に反することとなる。

【００１５】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、比較的低価格で小型化が可能なＲＦスイッチを
内蔵したアンテナ共用器を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、アンテナが接
続されるアンテナ端子と、受信回路が接続される受信端
子と、送信回路が接続される送信端子と、上記アンテナ
で受信された受信信号を所定の受信帯域に制限して上記
受信回路に出力する受信用フィルタと、上記送信回路か
ら入力された送信信号を所定の送信帯域に制限して上記
アンテナに出力する送信フィルタと、上記アンテナ端子
と上記送信用フィルタ及び受信用フィルタ間に介設さ
れ、上記アンテナと送信用フィルタの出力端及び受信用
フィルタの入力端とを切換接続するＲＦスイッチ手段
と、上記ＲＦスイッチ手段の切換制御を行うための制御
信号が入力される制御端子とを備え、上記制御信号によ
り上記ＲＦスイッチ手段を切り換えて上記アンテナを送
信用アンテナと受信用アンテナとに共用するＲＦスイッ
チ内臓アンテナ共用器であって、上記送信帯域に共振点
を有する、コンデンサとコイルとの並列共振回路を、上
記制御端子と上記ＲＦスイッチ手段間に介設したもので
ある。

【００１７】

【作用】本発明によれば、アンテナ共用器は、アンテナ
端子に送受信共用のアンテナが接続され、受信端子と送
信端子とにそれぞれ受信回路と送信回路とが接続されて
使用される。制御端子から入力される切換制御信号によ
りＲＦスイッチ手段の接続が交互に切り換えられ、これ
により上記アンテナが送信回路と受信回路とに時分割で
交互に切換接続されて送受信用に共用される。

【００１８】制御端子とＲＦスイッチ手段間に介設され
た共振回路は、所定の送信帯域において共振点を有し
（当該送信帯域における送信周波数に対して高インピー
ダンスとなり）、送信用フィルタから出力される送信信
号の制御端子側への流出を阻止する。

【００１９】高周波信号を阻止する高周波阻止回路はコ
ンデンサとコイルとの並列共振回路で構成されているの
で、上記コンデンサ及びコイルの素子値は小さく、チッ
プコンデンサ及び小型空心コイルで構成することにより
チョークコイル単体で構成した場合に比して上記回路素
子の小型化が可能になる。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明に係るアンテナ共用器の一実
施例の回路構成図である。アンテナ共用器１は、例えば
携帯電話等の双方向無線通信機に使用されるものであ
る。

【００２１】アンテナ共用器１は、送信用フィルタ２、
受信用フィルタ３及びダイオードスイッチを用いたアン
テナ切換回路４から構成されている。

【００２２】アンテナ共用器１には、アンテナＡＮＴが
接続されるアンテナ端子ａｎｔ、送信回路（不図示）が
接続される送信端子Ｔｘ、受信回路（不図示）が接続さ
れる送信端子Ｒｘ及び上記アンテナＡＮＴと上記送信用
フィルタ２及び受信用フィルタ３との接続を制御するた
めの制御信号が入力される制御端子ＣＯＮＴとが設けら
れている。

【００２３】送信用フィルタ２は、送信端子Ｔｘから入
力される送信回路からの送信信号を所定の送信帯域に制
限するＬＰＦ（Low Pass Filter）からなるフィルタ
で、その入力端は送信端子Ｔｘに接続されている。送信
用フィルタ２は、例えば複数の誘電体同軸共振器を容量
を介して縦続結合してなる誘電体フィルタで構成されて
いる。なお、送信用フィルタ２は、容量と誘電体同軸共
振器との直列回路を伝送線路からなるインダクタンスを
介して縦続接続してなるＢＥＦ（Band Elimination Fil
ter）で構成してもよい。

【００２４】送信用フィルタ２は、誘電体同軸共振器に
代えてストリップ線路を用いたＬＰＦ又はＢＥＦで構成
することも可能であるが、高いＱ値（尖鋭度）、通過帯
域の低損失等を考慮すると、誘電体フィルタで構成する
ことが望ましい。

【００２５】受信用フィルタ３は、アンテナＡＮＴで受
信された受信信号を所定の受信帯域の信号に制限するＢ
ＰＦからなるフィルタで、その出力端は受信端子Ｒｘに
接続されている。受信用フィルタ３は、例えばＳＡＷフ
ィルタで構成されている。なお、送信用フィルタ２も誘
電体フィルタで構成することができるが、アンテナ共用
器１の小型、軽量化を考慮すると、小型、軽量のＳＡＷ
フィルタで構成することが望ましい。

【００２６】アンテナ切換回路４は、２個のピンダイオ
ードからなるダイオードＤ１，Ｄ２、及びλ／４位相回
路４１からなるＲＦスイッチ回路（ＲＦスイッチ手
段）、送信帯域の高周波信号を阻止する並列共振回路４
２及びアンテナ切換回路４に流れる制御電流を制限する
抵抗Ｒで構成され、以下のように接続されている。

【００２７】すなわち、ダイオードＤ１、λ／４位相回
路４１及びダイオードＤ２がこの順に直列接続され、ダ
イオードＤ１のアノードは結合コンデンサＣ２を介して
送信フィルタ２の出力端に接続されるとともに、並列共
振回路４２及び抵抗Ｒを介して制御端子ＣＯＮＴに接続
され、ダイオードＤ２のカソードは接地されている。ま
た、ダイオードＤ１のカソードは結合コンデンサＣ１を
介してアンテナ端子ａｎｔに接続され、ダイオードＤ２
のアノードは結合コンデンサＣ３を介して受信用フィル
タ３の入力端に接続されている。

【００２８】λ／４位相回路４１は、送信用フィルタ２
から出力される送信信号の受信用フィルタ３側への流入
を阻止するもので、例えば１／４波長伝送線路で構成さ
れている。λ／４位相回路４１は、ダイオードＤ２がＯ
Ｎ状態になると、阻止すべき周波数帯域（送信帯域）に
おいて入力端からダイオードＤ２側を見たインピーダン
スが大きくなるように線路定数が設定されている。

【００２９】並列共振回路４２は、コンデンサＣ_RFとコ
イルＬ_RFとの並列回路からなり、その共振点が送信帯域
内に設定されている。例えば送信帯域が９００ＭＨｚの
近傍に設定されている場合、コンデンサＣ_RF及びコイル
Ｌ_RFの各回路定数は、例えば共振点が９００ＭＨｚとな
るように、Ｃ_RF＝３ｐＦ、Ｌ_RF＝１０ｎＨに設定されて
いる。

【００３０】このように並列共振回路４２の各回路定数
が小さいので、コンデンサＣ_RFは積層チップコンデンサ
や板状コンデンサで構成され、コイルＬ_RFは空心コイル
で構成されている。なお、板状コンデンサは、図２に示
すように、高誘電率の板状セラミックス５の表裏面に銀
電極５，６を形成したものである。

【００３１】従来のように、高周波信号を阻止する回路
（以下、ＲＦＣ回路という）を空心コイルからなるチョ
ークコイルで構成した場合、インダクタンス値２００ｎ
Ｈ以上の空心コイルを必要とするが、本実施例ではコイ
ルＬ_RFのインダクタンス値がチョークコイルに対して１
／２０以下になるので、コイルＬ_RFの寸法を格段に小さ
くすることができる。例えばコイル径を同一とすると、
コイルＬ_RFのコイル長（ターン数）はチョークコイルの
場合の１／２０以下となる。

【００３２】なお、本実施例では、ＲＦＣ回路を並列共
振回路４２で構成しているので、チョークコイルで構成
したものより回路素子としてコンデンサＣ_RFが余分に必
要となるが、数ｐＦの積層コンデンサ乃至は板状コンデ
ンサは略１mm角の直方体で極めて小さいので、積層コン
デンサ乃至は板状コンデンサと空心コイルとで構成した
並列共振回路４２のサイズが空心コイルからなるチョー
クコイル単体より格別大きくなることはない。

【００３３】また、送信帯域が異なる場合、ＲＦＣ回路
を空心コイルのチョークコイルで構成した場合、インダ
クタンス値に応じてチョークコイルのサイズが変化する
が、本実施例のようにＲＦＣ回路を並列共振回路４２で
構成した場合は、そのサイズは略一定とすることがで
き、アンテナ共用器１のサイズの標準化にも寄与する。

【００３４】例えば送信帯域が１５００ＭＨｚ近傍にあ
り、共振点を１５００ＭＨｚとすると、チョークコイル
のインダクタンス値は１２０ｎＨ以上となるので、共振
点を９００ＭＨｚとした場合よりチョークコイルのコイ
ル長は１／１．７になるが、並列共振回路４２の各回路
定数は、Ｃ_RF＝１ｐＦ、Ｌ_RF＝１０ｎＨとなるので、積
層コンデンサ乃至は板状コンデンサと空心コイルの各素
子のサイズは殆ど変化することがない。

【００３５】ダイオードＤ１，Ｄ２は、アンテナＡＮＴ
と送信用フィルタ２及び受信用フィルタ３との接続を制
御するスイッチ回路であり、制御端子ＣＯＮＴから入力
される制御信号によりＯＮ／ＯＦＦ（開閉）が制御され
る。

【００３６】制御信号は所定の周期でハイレベルとロー
レベルとが交互に反転するパルス列信号からなり、制御
信号のレベルによりアンテナＡＮＴは、以下に説明する
ように、送信用アンテナと受信用アンテナとに切り換え
られる。そして、時分割でアンテナＡＮＴを送信用アン
テナと受信用アンテナとに切り換えることによりアンテ
ナＡＮＴを送受信共用して双方向通信が可能になってい
る。

【００３７】（１）制御信号がハイレベルのとき 制御端子ＣＯＮＴがハイレベルになると、並列共振回路
４２のコイルＬ_RF、ダイオードＤ１，λ／４位相回路４
１及びダイオードＤ２に順方向電流が流れ、ダイオード
Ｄ１，Ｄ２がＯＮ状態（閉状態）になる。ダイオードＤ
１がＯＮ状態になると、送信用フィルタ２とアンテナ端
子ａｎｔ間は回路的に接続され、送信回路から送信用フ
ィルタ２を介して出力された送信信号がダイオードＤ１
及びコンデンサＣ１を介してアンテナＡＮＴに導かれ、
空中に放射される。

【００３８】なお、送信信号はλ／４位相回路４１によ
り阻止され、ダイオードＤ２を介してアースに流出する
ことはない。また、送信信号は並列共振回路４２により
阻止され、制御端子ＣＯＮＴ側に流出することはない。
更に、アンテナＡＮＴで受信された受信信号はλ／４位
相回路４１を透過し、ダイオードＤ２を介してアースに
流出され、受信用フィルタ３側に導かれない。

【００３９】従って、制御信号がハイレベルのとき、ア
ンテナＡＮＴは送信用アンテナとして動作する。

【００４０】（２）制御信号がローレベルのとき 制御端子ＣＯＮＴがローレベルになると、ダイオードＤ
１，Ｄ２は逆バイアスされ、ダイオードＤ１，Ｄ２はＯ
ＦＦ状態（開状態）になる。ダイオードＤ１，Ｄ２がＯ
ＦＦ状態になると、送信用フィルタ２とアンテナ端子ａ
ｎｔ間は回路的に遮断され、送信回路から送信用フィル
タ２を介して出力された送信信号はアンテナＡＮＴに導
かれない。また、送信信号は並列共振回路４２により阻
止され、制御端子ＣＯＮＴ側に流出することはない。

【００４１】一方、アンテナＡＮＴで受信された受信信
号はλ／４位相回路４１を透過し、ダイオードＤ２を介
してアースに流出されるとこなく受信用フィルタ３側に
導かれる。従って、制御信号がローレベルのとき、アン
テナＡＮＴは受信用アンテナとして動作する。

【００４２】以上のように、ＲＦＣ回路が積層チップコ
ンデンサ枚乃至は板状コンデンサと空心コイルとの並列
共振回路４２で構成されているので、チョークコイル単
体で構成した場合に比してＲＦＣ回路を小型かつ安価に
することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アンテナが接続されるアンテナ端子と送信端子に接続さ
れた送信用フィルタ及び受信端子に接続された受信用フ
ィルタとの間にＲＦスイッチ手段を設け、制御端子から
入力される制御信号により上記ＲＦスイッチ手段の接続
を切り換えてアンテナを送信用と受信用とに共用するＲ
Ｆスイッチ内臓アンテナ共用器であって、上記送信帯域
に共振点を有する、コンデンサとコイルとの並列共振回
路を、上記制御端子と上記ＲＦスイッチ手段間に介設し
て送信信号の制御端子側への流出を阻止するようにした
ので、この送信信号阻止回路を従来のチョークコイルで
構成した場合に比して各回路素子のリアクタンス値が小
さくなり、送信信号阻止回路の小型化延いてはＲＦスイ
ッチ内蔵アンテナ共用器の小型化及び低価格化が可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＲＦスイッチ内蔵アンテナ共用器
の一実施例の回路構成図である。

【図２】板状コンデンサの構造を示す斜視図である。

【図３】従来のアンテナ共用器のブロック図である。

【図４】従来のＲＦスイッチの回路構成図である。

【符号の説明】

１ アンテナ共用器 ２ 送信用フィルタ ３ 受信用フィルタ ４ アンテナ切換回路 ４１ λ／４位相回路 ４２ 並列共振回路（ＲＦＣ回路） ５ セラミックス ６，７ 電極 ＡＮＴ アンテナ ａｎｔ アンテナ端子 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ_RF コンデンサ Ｄ１，Ｄ２ ダイオード Ｌ_RF コイル Ｒｘ 受信端子 Ｔｘ 送信端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンテナが接続されるアンテナ端子と、
   受信回路が接続される受信端子と、送信回路が接続され
   る送信端子と、上記アンテナで受信された受信信号を所
   定の受信帯域に制限して上記受信回路に出力する受信用
   フィルタと、上記送信回路から入力された送信信号を所
   定の送信帯域に制限して上記アンテナに出力する送信フ
   ィルタと、上記アンテナ端子と上記送信用フィルタ及び
   受信用フィルタ間に介設され、上記アンテナと送信用フ
   ィルタの出力端及び受信用フィルタの入力端とを切換接
   続するＲＦスイッチ手段と、上記ＲＦスイッチ手段の切
   換制御を行うための制御信号が入力される制御端子とを
   備え、上記制御信号により上記ＲＦスイッチ手段を切り
   換えて上記アンテナを送信用アンテナと受信用アンテナ
   とに共用するＲＦスイッチ内臓アンテナ共用器であっ
   て、上記送信帯域に共振点を有する、コンデンサとコイ
   ルとの並列共振回路を、上記制御端子と上記ＲＦスイッ
   チ手段間に介設したことを特徴とするＲＦスイッチ内蔵
   アンテナ共用器。