DE69427245T2

DE69427245T2 - Antennenweiche und Sende-Empfangsgerät mit Anwendung desselben

Info

Publication number: DE69427245T2
Application number: DE69427245T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Hirota; Sachio Iida; Kazuto Kitakubo; Ryuji Oki
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1994-03-29
Publication date: 2001-11-08
Anticipated expiration: 2014-03-30
Also published as: EP0618635A3; US5634200A; EP0618635B1; DE69427245D1; JPH06291696A; EP0618635A2

Description

Diese Erfindung betrifft eine Antennenweiche bzw. einen Antennen-Duplexer und ein den Antennen-Duplexer verwendendes Sende- und/oder Empfangsgerät, insbesondere einen Antennen- Duplexer und ein Sende- und/oder Empfangsgerät mit einer Antenne, die abwechselnd mit einem Sendesignal und einem Empfangssignal, welche Signale voneinander verschiedene Frequenzen aufweisen, verwendet wird.
Bisher werden bei einem zeitgemultiplexten Radiokommunikationssystem, beispielsweise einem digitalen Auto- oder Fahrzeugtelefon Sende- und Empfangsfrequenz so eingestellt, dass sie voneinander verschieden sind, und zum Senden und Empfangen mittels einer Antenne wird abwechselnd eine Antenne benutzt.
Bei einem Fahrzeugtelefon ist der für eine Antenne verfügbare Raum begrenzt, und im Hinblick auf die Benutzerbequemlichkeit muss eine Endgeräteeinheit verkleinert werden. Deshalb ist es schwierig, zum Senden und Empfangen ausschließlich je eine Antenne zu verwenden. Infolgedessen wird beim Fahrzeugtelefon zum Senden und Empfangen eine gemeinsame Antenne benutzt.
Der Antennen-Duplexer besteht aus einer Duplexerschaltung oder einem Schalterkreis mit Dioden und Transistoren.
Nach Fig. 1 sendet ein Antennen-Duplexer 1 ein von einem Sendeschaltkreis abgegebenes Sendesignal STX durch ein Bandpassfilter (BPF) 2 zu einer Phasenschieberschaltung 3 mit einem Ausgang, der mit einer Antenne 4 verbunden ist.
Die Antenne 4 ist außerdem mit einer Phasenschieberschaltung 5 auf der Empfängerseite verbunden, die ein Ausgangssignal durch ein Bandpassfilter 6 an eine Empfangsschaltung abgibt.
Nach Fig. 2 besteht jedes Bandpassfilter 2 und 6 aus einem Filter mit einer steilen Außerband- Dämpfungscharakteristik, bei welcher die Frequenzbänder fT und fR eines Sendesignals STX und eines Empfangssignals SRX jeweils als ein Passband bzw. Durchlassbereich so gewählt sind, dass das Empfangssignal SRX bzw. das Sendesignal STX adäquat unterdrückt werden.
Der Antennen-Duplexer 1 sendet selektiv das von der Sendeschaltung an die Antenne 4 abgegebene Sendesignal STX und empfängt auch an der Empfangsschaltung selektiv das von der Antenne 4 aufgenommene Empfangssignal SRX.
Die Phasenschieberschaltungen 3 und 4 sind jeweils so gewählt, dass sie eine vorbestimmte Phasencharakteristik zur Realisierung einer Anpassung an die Antenne 4 aufweisen. Andererseits können, wie in Fig. 3 gezeigt, einige Fälle in Betracht gezogen werden, bei denen ein Schalterkreis aus Dioden besteht, um dadurch zum Senden und Empfangen eine gemeinsame Antenne 4 zu benutzen.
Aus GB-A-1 149 093 geht ein Sende-Empfänger-Schalter hervor, auf dem der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert. Aus US 4 723 305 geht ein tragbares Telefon mit einer Nutenantenne hervor. Sowohl auf der Sende- als auch der Empfangsseite sind Bandpassfilter verwendet.
Ein in Fig. 3 gezeigter Antennen-Duplexer 10 sendet das Sendesignal STX zu einer Anode einer Diode 12, die durch einen Kondensator 11 zum Sperren eines Gleichstroms einen Hochfrequenzschalter bildet.
Die Antenne 4 ist außerdem mit einer Kathode einer Diode 14 verbunden, die durch den Kondensator 13 zum Sperren eines Gleichstroms einen Hochfrequenzschalter bildet. Eine Anode der Diode 14 ist durch einen Kondensator 15 zum Sperren eines Gleichstroms mit einer Empfangsschaltung verbunden.
Die Kathoden der Dioden 12 und 14 sind in Verbindung mit Gleichstrom durch eine Drosselspule 16 geerdet, und die Anoden der Dioden 12 und 14 sind durch Drosselspulen 17 und 18 mit einer Selektorschaltung 19 verbunden.
Die Selektorschaltung 19 gibt eine Ausgangsspannung einer Gleichstromenergieversorgung 20 durch einen Widerstand 21 ein, um die Ausgangsspannung wahlweise an die Drosselspulen 17 und 18 abzugeben. Anschlüsse der Drosselspulen 17 und 18 an der Selektorschaltung 19 sind durch Gleichspannungssperrkondensatoren 22 bzw. 23 geerdet.
Die Dioden 12 und 14 werden zum Senden bzw. Empfangen eingeschaltet, um wahlweise eine Sendeschaltung und eine Empfangsschaltung mit der Antenne 4 zu verbinden.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Antennen-Duplexer 1 besteht das Problem, dass wegen der generell großformatigen Bandpassfilter 2 und 6 mit einer steilen Außerband- Dämpfungscharakteristik die Größe des Antennen-Duplexers 1 durch die Abmessungen der Bandpassfilter 2 und 6 erhöht wird und der Einfügeverlust der Filter zunimmt.
Andererseits besteht beim Antennen-Duplexer 10 mit der in Fig. 3 gezeigten Konfiguration das Problem, dass, da der Vorspannungsstrom der sendeseitigen Diode 12 während des Sendens und der empfangsseitigen Diode 14 während des Empfangs zugeführt werden sollte, der Leistungsverbrauch um einen dem Vorspannungsstrom äquivalenten Wert zunimmt.
Insbesondere besteht bei einem tragbares Telefon das Problem, dass der Energieverbrauch, auch wenn es nicht im Dienst ist, um einen dem Vorspannungsstrom äquivalenten Wert zunimmt und dadurch die Dienstwartezeit abnimmt.
Zur Lösung des Problems kann, wie in Fig. 4 gezeigt, ein Verfahren zum Benutzen einer gemeinsamen Antenne durch Einsatz eines aus vier Transistoren (FETs) anstelle von Dioden bestehenden Schalterkreises in Betracht gezogen werden.
Bei einem in Fig. 4 gezeigten Antennen-Duplexer 35 wird das Sendesignal STX durch einen Transistor 36 zum Kondensator 13 gesendet, und der Kondensator 13 ist durch einen Transistor 37 mit dem Kondensator 15 verbunden.
Die Transistoren 36 und 37 werden dabei während des Sendens bzw. Empfangens eingeschaltet, um die Antenne 4 selektiv mit einer Sendeschaltung und einer Empfangsschaltung zu verbinden.
Außerdem sind die Anschlüsse der Kondensatoren 11 und 15 bei den Transistoren 36 und 37 durch die Transistoren 38 und 39 mit Erde verbunden sind. Das heißt, die Transistoren 38 und 39 sind beim Senden bzw. Empfangen eingeschaltet und die Antennenverbindungsenden der Empfangsschaltung und Sendeschaltung sind geerdet.
Die Anschlüsse der Kondensatoren 11, 13 und 15 sind durch die Transistoren 36 und 37 und die Widerstände 40, 41 bzw. 42 mit Erde verbunden, um dadurch Vorspannungen der Transistoren 36 bis 39 einzustellen.
Die Gates der Transistoren 36 bis 39 sind durch Widerstände 43 bis 46 mit der Selektorschaltung 19 verbunden, und Ausgangsenden der Selektorschaltung 19 sind selektiv durch eine Parallelschaltung, die aus einem Widerstand 47 und einem Kondensator 48 besteht, oder eine Parallelschaltung, die aus einem Widerstand 49 und einem Kondensator 50 besteht, mit Erde verbunden. Dies hat zur Folge, dass den Transistoren 36 und 39 und den Transistoren 37 und 38 komplementär eine Vorspannung zugeführt wird.
Die Anschlüsse des Schalterkreises 19 werden zum Einschalten der sendeseitigen Transistoren 36 und 39 oder der empfangsseitigen Transistoren 37 und 38 geschaltet, um dadurch die einzelne Antenne 4 selektiv mit einer Sendeschaltung bzw. einer Empfangsschaltung zu verbinden.
Jedoch besteht bei diesem Verfahren, obgleich der Energieverbrauch abnimmt, das Problem, dass vier Transistoren 36 bis 39 mit einem kleinen Hochfrequenz-Einschaltwiderstand verwendet werden muss, und dass die Transistoren 36 bis 39 nicht frei gewählt werden können.
In diesem Fall kann auch ein Verfahren zum Benutzen einer gemeinsamen Antenne durch Verwendung einer wie in Fig. 5 gezeigten Leitung, die mit 1/4-Wellenlänge der Sendefrequenz äquivalent ist, in Betracht gezogen werden.
Bei einem in Fig. 5 gezeigten Antennen-Duplexer 55 wird das Sendesignal STX durch eine Diode 56 und den Kondensator 13 an die Antenne 4 abgegeben, und ein Anschluss des Kondensators 13 bei der Diode 56 ist mit einer Leitung 57 mit nichtstationären Konstanten verbunden.
In diesem Fall besteht die Leitung 57 mit nichtstationären Konstanten aus einer Leitung, die mit 1/4-Wellenlänge der Sendefrequenz äquivalent ist und von der ein Ausgangsende am Kondensator 15 in Verbindung mit Hochfrequenzkomponenten mit Erde verbunden ist, so dass das Ausgangsende bei Betrachtung der Leitung 57 mit nichtstationären Konstanten von der Antenne 4 aus gleich einem offenen Ende ist.
Der Antennen-Duplexer 55 bildet mit einem Widerstand 58, einem Kondensator 59, einer Drosselspule 60 und einer Diode 61 eine Schleifenschaltung bzw. metallische Leitung zur Zufuhr eines Vorstromes zur Diode 56, und an einen Voranschluss TB des Widerstandes 58 wird eine positive Gleichspannung angelegt, so dass der Vorstrom der Diode 56 zugeführt werden kann.
Im Antennen-Duplexer 55 wird beim Einschalten der Diode 56 durch Zuführen des Vorstroms zur Diode 56 das Sendesignal STX aus dem Kondensator 11 der Antenne 4 zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Diode 61 eingeschaltet, um einen Anschluss des Kondensators 15 an der Leitung mit nichtstationären Konstanten bei Hochfrequenz zu erden.
Andererseits wird beim beenden der Zufuhr des Vorstroms zur Diode 56 das von der Antenne 4 empfangene Empfangssignal SRX durch die Leitung 57 mit nichtstationären Konstanten an die Empfangsschaltung abgegeben.
Dieses System hat den Vorteil, dass es nicht nötig ist, während des Empfangs den Vorstrom durch die Dioden 56 und 61 fließen zu lassen. Jedoch besteht das Problem, dass ein Zustand erhalten wird, der mit einem Fall äquivalent ist, in welchem eine Induktanz in Reihe zu einem die empfangsseitige Diode 61 oder dgl. aufweisenden Bauteil geschaltet ist, und dass dadurch eine Isolation zwischen den Dioden 56 und 51 und der Empfangsschaltung verschlechtert wird.
Außerdem besteht das Problem, dass, da die 1/4- Wellenlängenleitung in der Abmessung groß ist, die ganze Radiokommunikationseinrichtung für die Leitung groß wird.
In diesem Fall wird, wie in Fig. 6 gezeigt, ein Verfahren zur Verkleinerung der Gesamtgröße durch Ersetzen der 1/4- Wellenlängenleitung durch eine Schaltung bzw. Leitung mit stationären Konstanten in Betracht gezogen, die aus Kondensatoren 63 und 64 und einer Spule besteht. Bei diesem Verfahren besteht jedoch das Problem, dass ein Einsetzverlust aufgrund einer Abnahme eines wahlweisen "Q" einer Schaltung bzw. Leitung, die im Vergleich mit dem Fall der Verwendung einer Sendeleitung kleine Spulen und Kondensatoren aufweist, zunimmt.
Ein den Fällen der Verwendung eines Schalterkreises gemeinsames Problem besteht darin, dass eine Kapazität zwischen einem Eingang und Ausgang einer Diode oder eines Transistors auch dann nicht vollständig beseitigt werden kann, wenn die Diode oder der Transistor im ausgeschalteten Zustand gehalten wird. Dies hat zur Folge, dass die Verschlechterung der Isolation zwischen Senden und Empfangen nicht vermieden werden kann und ein Einsetzverlust zunimmt.
Außerdem muss bei Verwendung eines Schalterkreises zwischen dem Schalterkreis und einer Empfangsschaltung ein Bandpassfilter eingesetzt werden, bei welchem ähnlich wie beim Bandpassfilter des Antennen-Duplexers 1 ein Empfangsband als ein Passband gewählt ist. Dies hat das andere Problem zur Folge, dass während des Empfangs der Einfügeverlust zunimmt und die Empfindlichkeit des Empfangs niedriger wird.
Die vorliegende Erfindung kann einen Antennen-Duplexer bereitstellen, der die erwähnten Probleme verringert.
Die vorliegende Erfindung kann auch ein Sende- und/oder Empfangsgerät bereitstellen, welches die erwähnten Probleme verringert.
Die Erfindung stellt einen Antennen-Duplexer einfachen Aufbaus bereit, der Einfügeverluste und Energieverbrauch herabsetzen kann, wenn zum Senden und Empfangen eine gemeinsame Antenne benutzt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Antennen- Duplexer zur gemeinsamen Benutzung einer und derselben Antenne für ein Sende- und Empfangssignal unterschiedlicher Frequenzen bereitgestellt, der aufweist:
Einen Hochfrequenzschalterkreis zum Zuführen des Sendesignals zur Antenne,
eine parallel zum Hochfrequenzschalterkreis (80) geschaltete Induktanzschaltung (83), die eine vorbestimmte Induktanz zum Schwingen zusammen mit einer Kapazitätskomponente des Hochfrequenzschalterkreises (80) in Parallelresonanz im Frequenzband (FR) des Empfangssignals (SRX) aufweist, gekennzeichnet durch
ein an seinem Eingangsanschluß für Gleichstrom geerdetes Bandpassfilter zum Übermitteln des von der Antenne abgegebenen Empfangssignals an eine vorbestimmte Empfangsschaltung, wobei
das Bandpassfilter eine Frequenzcharakteristik derart, das Frequenzkomponenten des Sendesignals unterdrückt werden, aufweist und eine an einem Eingangsende erzeugte reflektierte Welle auf einer vorbestimmten Phase hält, so dass seine Impedanz im Frequenzband des Sendesignals zunimmt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Sende- und Empfangsgerät zum Senden/Empfangen von Sendesignalen und Empfangssignalen mit von einander verschiedenen Frequenzen durch Schalten einer und derselben Antenne bereitgestellt, das aufweist:
Einen ein Mikrophon und einen Lautsprecher aufweisenden Sender/Empfänger,
einen ersten Signalverarbeitungsteil zur Umwandlung des vom Mikrophon des Senders/Empfängers abgegebenen Ausgangssignals in ein Sendebasisbandsignal,
einen Modulatorteil zur Ausführung der vorbestimmten Modulation an dem vom ersten Signalverarbeitungsteil abgegebenen Sendebasisbandsignal,
einen Sendeteil zur Umwandlung des vom Modulatorteil abgegebenen modulierten Signals in das vorbestimmte Sendesignal,
eine Antennen-Duplexereinheit zum Empfang des vom Modulatorteil abgegebenen Sendesignals und Senden dieses Signals über eine Antenne zur gleichzeitigen Abgabe des über die Antenne empfangenen Empfangssignals,
einen Empfangsteil zum Empfang des von der Antennen- Duplexereinheit abgegebenen und von der Antenne empfangenen Signals und zur Umwandlung des von der Antenne empfangenen Signals in das Empfangssignal,
einen Demodulationsteil zur Ausführung einer Demodulationsverarbeitung, die mit der Modulationsverarbeitung korrespondiert, welche im Modulationsteil an dem von der Empfangsschaltung abgegebenen Empfangssignal ausgeführt wird, und ein zweites Signalverarbeitungsteil zur Umwandlung des vom Demodulationsteil abgegebenen Basisbandsignals in das Audiosignal zur Eingabe in den Lautsprecher des Senders/Empfängers, wobei
die Antennen-Duplexereinheit einen Hochfrequenzschalterkreis zur Zufuhr des Sendesignals zur Antenne aufweist, Die Duplexereinheit (75) eine Induktanzschaltung (83) aufweist, die parallel zum Hochfrequenzschalterkreis (80) geschaltet ist,
die Induktanzschaltung (83) so eingestellt ist, dass sie eine vorbestimmte Induktanz aufweist und zusammen mit einer Kapazitätskomponente des Hochfrequenzschalterkreises (80) im Frequenzband des Empfangssignal (SRX) in Parallelresonanz schwingt,
die Einheit ein Bandpassfilter aufweist, das an seinem Eingangsanschluss zur Ausgabe des von der Antenne abgegebenen Signals in den Empfangsteil für Gleichstrom geerdet ist, und
im Bandpassfilter die Frequenzcharakteristik so gewählt und eingestellt ist, dass die Frequenz des Sendesignals unterdrückt ist und eine an einem Eingangsende erzeugte reflektierte Welle auf einer vorbestimmten Phase gehalten ist, so dass im Impedanz im Frequenzband des Sendesignals zunimmt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Eingangsimpedanz des Bandpassfilters auf der Seite des Empfangsteils so eingestellt, dass sie beim Übertragungsfrequenzband eine Hochimpedanz wird, und außerdem wird das Übertragungssignal der Antenne über den Hochfrequenzschalter zugeführt, so dass der Schalterkreis zum Trennen des Empfangsteils bei der Übertragung fortgelassen werden kann. Dies hat zur Folge, dass diese Erfindung den Antennen-Duplexer und das Sende- und/oder Empfangs-Gerät bereitstellten kann, die beide verkleinert sind und einen Einfügeverlust während der Übertragungsoperation sowie einen Leistungsverbrauch während der Empfangsoperation herabsetzen können.
Das Wesen, Prinzip und die Nützlichkeit und Anwendbarkeit der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen und aus den beigefügten Zeichnungen, in denen:
Fig. 1 ein Schaltbild ist, welches einen Antennen- Duplexer des Standes der Technik zeigt,
Fig. 2 eine Charakteristikkurve zur Erläuterung einer Wirkungsweise des in Fig. 1 gezeigten Antennen-Duplexers ist,
Fig. 3 ein Schaltbild ist, das den Fall zeigt, dass eine Diode als Schalterkreis verwendet ist,
Fig. 4 ein Schaltbild ist, das den Fall zeigt, dass ein Transistor als Schalterkreis verwendet ist,
Fig. 5 ein Schaltbild ist, das den Fall zeigt, dass eine Leitung mit nichtstationären Konstanten verwendet ist,
Fig. 6 ein Schaltbild ist, das einen Fall zeigt, dass die Leitung mit nichtstationären Konstanten in Fig. 5 durch eine Leitung bzw. Schaltung mit stationären Konstanten ersetzt ist,
Fig. 7 ein Blockschaltbild ist, das den Aufbau des digitalen Autotelefons gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 8 ein Schaltbild ist, das den grundlegenden Aufbau eines Antennen-Duplexers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 9 ein Smithsches Leitungsdiagramm ist, das die Charakteristik eines Filters zeigt,
Fig. 10 ein Smitrisches Leitungsdiagramm ist, das die Impedanz auf der Seite des Antennenendes zeigt,
Fig. 11 ein Charakteristikdiagramm zur Erläuterung einer Wirkungsweise einer Resonanzspule ist,
Fig. 12 ein Schaltbild ist, das den konkreten Aufbau eines Antennen-Duplexers als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und
Fig. 13 ein Schaltbild des Antennen-Duplexers gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
In den beigefügten Zeichnungen sind gleiche Teile durch gleiche Bezugszahlen oder -buchstaben bezeichnet.
Beispielhafte Ausführungsformen dieser Erfindung, die einen Antennen-Duplexer und ein diesen Antennen-Duplexer benutzendes Sende- und/oder Empfangsgerät betrifft, werden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Als erstes werden unten ein Antennen-Duplexer und ein diesen Antennen-Duplexer verwendendes Sende- und/oder Empfangsgerät gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung anhand der Fig. 7 bis 12 beschrieben.
In der Fig. 7 stellt das Bezugszeichen 70 ein digitales Auto- bzw. Fahrzeugtelefon als ganzes dar, welches so aufgebaut ist, dass eine Person durch TDMA (Vielfachzugriff im Zeitmultiplex) mit einer anderen Person sprechen kann. Das heißt, das digitale Fahrzeugtelefon 70 wiederholt Senden und Empfang durch Verwendung der Bänder der Sendefrequenzen von 940 bis 956 MHz und der Empfangsfrequenzen von 810 bis 826 MHz mit einer Periode von annähernd 20 [ms] und sendet dabei Tonsignale zu einer vorbestimmten Basisstation und empfängt von der Basisstation gesendete Tonsignale. Die Sende- und Empfangsfrequenzen sind so eingestellt, dass sie um 130 [MHz] voneinander getrennt sind.
Das digitale Fahrzeugtelefon 70 wandelt mit einem Mikrophon eines Hörers 71 einen Ton in Tonsignale um, wandelt die Tonsignale mit einer TX-Signal-Verarbeitungsschaltung 72, die ein Sendebasisband-Signalverarbeitungsteil ist, in digitale Signale um, und erzeugt Daten, die für einen Sendeschlitz geeignet sind.
Überdies moduliert das digitale Fahrzeugtelefon 70 die Daten mit einem Modulator (MOD) 73 in π/4-Schift-DQPPSK- Signale und wandelt danach die Frequenz der Signale mit einem Sendeteil (TX) 74 in eine vorbestimmte Radiofrequenz um, verstärkt die Leistung der Signale und gibt die Signale an den Antennen-Duplexer 75 ab.
Dadurch sendet das digitale Fahrzeugtelefon 70 Tonsignale durch die Antenne 4 in einem vorbestimmten Format.
Das digitale Fahrzeugtelefon 70 sendet das durch den Antennen-Duplexer 75 eingegebene Empfangssignal SRX zum Empfangsabschnitt (RX) 76 und führt hier eine Frequenzumwandlung zum Empfang eines vorbestimmten Kanals aus.
Außerdem demoduliert das digitale Fahrzeugtelefon 70 die vom Empfangsabschnitt 76 empfangenen π/4-Schift-DQPSK-Signale durch einen Demodulator (DEMOD) 77 in digitale Signale und demoduliert sie überdies mit einer RX- Signalverarbeitungsschaltung 78, die ein Empfangsbasisband- Verarbeitungsabschnitt ist, in Tonsignale.
Dadurch gibt das digitale Fahrzeugtelefon 70 die Tonsignale an einen Lautsprecher des Handapparats bzw. Hörers 71 ab.
In diesem Fall sendet der Antennen-Duplexer 75 während des Sendens Sendeleistung effizient zur Antenne 4 und trennt den Empfangsteil 76 in der Hochfrequenz so, dass das Empfangsteil 76 nicht durch die Sendeleistung unterbrochen wird. Auch sendet der Antennen-Duplexer 75 von der Antenne 4 während des Empfangs empfangene Hochfrequenzsignale effizient zum Empfangsteil 76.
Der Antennen-Duplexer 75 ist so ausgebildet, dass er den in Fig. 8 gezeigten grundlegenden Schaltungsaufbau aufweist. Die Beschreibung einer Vorspannungsschaltung der Diode 80 ist jedoch des leichteren Verständnisses wegen fortgelassen. Auch ist hier die Verbindung des Basisbandfilters an seinem Eingangsanschluss mit Erde für Gleichstrom (die bei der Erfindung erforderlich ist) fortgelassen.
Die Antennen-Duplexer 75 führt das Ausgangssignal SPX des Sendeteils 74 durch die Diode 80 für einen eine PIN-Diode aufweisenden Hochfrequenzschalter der Antenne 4 zu.
Der Antennen-Duplexer 75 gibt das von der Antenne 4 empfangene Empfangssignal SRX durch die phasenverschiebende Leitung 81 mit nichtstationären Konstanten an das Bandpassfilter 82 ab.
Das Bandpassfilter 82 ist, wie aus der durch die von der Leitung 81 mit nichtstationären Konstanten mit Orten auf dem Smitrischen Leitungsdiagramm in Fig. 9 aus betrachteten Impedanzcharakteristik hervorgeht, am fast zentralen Abschnitt (Punkt A) des Smitrischen Leitungsdiagramms im Passband gehalten, so dass es im Frequenzband des Empfangssignals SRX zwischen 810 und 826 [MHz] an die Charakteristikimpedanz Z&sub0; der Leitung 81 mit nichtstationären Konstanten angepasst ist. Jedoch ist die Impedanz des Bandpassfilters 82 im Frequenzband zwischen 940 und 956 [MHz] des Sendesignals STX an der Peripherie (Punkt B) des Smitrischen Leitungsdiagramms vorhanden und dadurch im Sperrband gehalten. Für diese Ausführungsform wird in diesem Band bei einer Phase von annähernd +60º (= λ/6) eine reflektierte Welle erhalten. Deshalb ist der Antennen-Duplexer 75 so augebildet, dass er das Empfangssignal SRX durch Fortlassen eines Schalterkreises zur Trennung des Empfangsteils 76 selektiv zum Empfangsteil 76 sendet. In diesem Fall ist es durch Einstellen der Diode 80 auf einen hohen Impedanzzustand möglich, das Empfangssignal SRX effizient zum Empfangsteil 76 zu senden und effizient ein Zusammenbrechen oder Versagen des Empfangsteil 76 aufgrund des Sendeausgangssignals STX durch Unterdrückung des Sendesignals STX zu vermeiden.
Indessen ist die Leitung 81 mit nichtstationären Konstanten auf die Charakteristikimpedanz Z&sub0; eingestellt, die gleich der Impedanz der Antenne 4 ist, und die Gesamtlänge ist so gewählt, dass bei der Sendefrequenz die Phase zwischen dem Eingangs- und Ausgangsende um λ/12 verzögert ist.
Deshalb verzögert der Antennen-Duplexer 75 die vom Bandpassfilter 82 um λ/6 vorgeschobene Phase der reflektierten Welle um λ/6, um die reflektierte Welle an die Antenne 4 abzugeben.
Da die Phase der reflektierten Welle bei Betrachtung des Empfangsteils 76 von der Antennenseite der Leitung 81 mit nichtstationären Konstanten bei der Sendefrequenz fT auf annähernd 0º gehalten ist, erscheint auf diese Weise und wie durch den Punkt "b" in Fig. 10 gezeigt im Empfangsteil 76 ein hoher Impedanzzustand, und er wird so betrachtet, dass das Empfangsteil 76 fast geöffnet ist.
Auch kann der Antennen-Duplexer 75 eine Leckage des Sendesignals STX zum Empfangsteil 76 herabsetzen. Dadurch kann nicht nur das Bandpassfilter 82, sondern auch die Leitung 81 mit nichtstationären Konstanten die Leakage des Sendesignals STX zum Empfangsteil 76 herabsetzen und das Sendesignal STX effizient zur Antenne 4 senden.
Da das Empfangsfrequenzband im Passband gehalten ist, das bei Betrachtung der Leitung 81 mit nichtstationären Konstanten von der Antenne 4 an die als der Punkt "a" gezeigte Charakteristikimpedanz angepasst ist, ergibt sich, dass das Empfangssignal SRX effizient zum Empfangsteil 76 geführt werden kann.
Zum Wechseln von Senden und Empfangen beim Antennen- Duplexer 75 ist es notwendig, einen Diodenschalter durch Schalten des Vorstroms der Diode ein- und auszuschalten.
Jedoch ist dieser Typ Diode 80 dadurch gekennzeichnet, dass es schwierig ist, das Sendeteil 74 vollständig von der Antenne 4 zu trennen, da Kapazitätskomponenten, beispielsweise eine Kapazität zwischen Anschlüssen und eine Kapazität zwischen Verbindungen, auch dann vorhanden sind, wenn kein Vorstrom fließt, das heißt auch im Empfangszustand.
In diesem Fall leckt im Duplexer 75 während des Empfangs das Empfangssignal SRX zum Sendeteil 74, und dadurch ist es schwierig, das Empfangssignal SRX dem Empfangsteil 76 zuzuführen. Überdies wird aufgrund des Einflusses der Ausgangsimpedanz des Sendeteils 74 auch die Konsistenz einer Schaltung im Empfangsteil 76 beeinträchtigt.
Zur Lösung der obigen Probleme schaltet der Antennen- Duplexer 75 gemäß dieser Erfindung eine Resonanzsspule 83 parallel zur Diode 80. Bei diesem Antennen-Duplexer 75 sind die Kapazitätskomponente der Diode 80 und die Induktanzkomponente der Resonanzspule 83 bei der Empfangsfrequenz fR in Parallelresonanz geschaltet.
Infolgedessen stellt der Antennen-Duplexer 75 eine Impedanz derart ein, dass das Sendeteil 74 bei Betrachtung des Teils 74 von der Antenne 4 offen erscheint, und verstärkt die Isolation zwischen der Antenne 4 und dem Sendeteil 74 bei der Empfangsfrequenz.
Die Fig. 11 zeigt experimentelle Ergebnisse. In der Fig. 11 bezeichnet das Bezugszeichen L1 den Fall, dass die Resonanzspule 83 nicht angeschlossen ist, und das Bezugszeichen L2 bezeichnet den Fall, dass die Resonanzspule 83 angeschlossen ist. Aus dem Bezugszeichen L2 ist zu erkennen, dass die Isolation von annähernd -10 [dB] zwischen dem Sendeteil 74 und der Antenne 4 in dem Fall, dass die Resonanzspule nicht angeschlossen ist, auf bis zu annähernd -40 [dB] verbessert und dadurch das Empfangssignal SRX effizient zum Empfangsteil 76 gesendet werden kann, wenn die Resonanzspule 83 angeschlossen ist.
In diesem Zusammenhang beeinflusst die Resonanzspule 83 die Durchlasscharakteristik während des Sendens nicht, da beide Enden der Spule 83 durch die Diode 80 nur bei Hochfrequenz kurzgeschlossen ist.
Konkret ist der Antennen-Duplexer 75 wie in Fig. 12 gezeigt ausgebildet.
Wie aus der Fig. 12 hervorgeht, sind im Antennen- Duplexer 75 die Kapazitäten 84 und 86 mit der Diode 80 und der Resonanzspule 83 jeweils in Serie geschaltet, um dadurch einen Gleichstrom zu sperren.
Außerdem sind die Spulen 87 und 88 mit dem Eingangs- bzw. Ausgangsende der Diode 80 verbunden, die Spule 88 ist geerdet und die Spule 87 ist durch einen Widerstand 89 mit dem Vorsspannungs- bzw. Voranschluß TB verbunden.
Die Diode 80 wird durch ladende Vorspannungen ein- und/oder ausgeschaltet, die zur Änderung des Sendezustands und des Empfangszustands an den Voranschluß TB anzulegen sind. Der Verbindungsmittelpunkt zwischen dem Widerstand 89 und der Spule 87 ist durch einen Kondensator 90 mit Erde verbunden, um Hochfrequenzkomponenten abzuleiten. Wenn (wie bei der vorliegenden Erfindung) der Eingangsanschluß des Bandpassfilters 82 in Verbindung mit einem Gleichstrom direkt geerdet ist, kann die Spule 88 fortgelassen werden.
Da es während des Empfangs nicht notwendig ist, einen Vorstrom zuzuführen, kann bei Anwendung des Antennen- Duplexers bei einem Fahrzeugtelefon 75 deshalb der Leistungsverbrauch in der Dienstwartezeit erniedrigt werden.
Gemäß dem obigen Aufbau sind ein Bandpassfilter und eine Leitung mit nichtstationären Konstanten so ausgebildet, dass bei Betrachtung eines Empfangsteils von einem Sendeteil bei einer Sendefrequenz eine Impedanz zunimmt, und mittels einer zwischen das Sendeteil und die Antenne geschalteten Diode ein Senden und ein Empfangen geändert werden. Dadurch wird es möglich, den Energieverbrauch zu erniedrigen und die Isolation zwischen dem Empfangs- und Sendeteil zu verbessern.
Auf diese Weise ist es möglich, ein Empfangssignal effizient zum Empfangsteil zu leiten, einen Einfügeverlust zu erniedrigen, den Aufbau zu vereinfachen, die Gesamtgröße zu verkleinern und einen Einfügeverlust und Energieverbrauch zu erniedrigen.
Als nächstes wird die zweite Ausführungsform des Antennen-Duplexers gemäß dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 13 beschrieben. In der Fig. 13 ist ein mit dem in der Fig. 12 korrespondierender Abschnitt mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Nach Fig. 13 ist im Fall der zweiten Ausführungsform ein Antennen-Duplexer 93 durch Verwendung eines Transistors (FET) 92 als eine Hochfrequenzschalteinrichtung anstelle der Diode 80 gebildet.
Der in Fig. 13 gezeigte Antennen-Duplexer 93 verwendet einen Feldeffekttransistor vom Depressionstyp mit einer Gate- Source-Sperrspannung Vgs (aus) von annähernd -2 [V] als den Transistor 92.
Der Abschnitt zwischen einer Drain and Source des Transistors 92 wird bei Hochfrequenz in einem niedrigen Impedanzzustand (Ein-Zustand) gehalten, wenn die Gate-Source-Spannung Vgs auf 0 [V] eingestellt ist, und wird bei hoher Frequenz in einem hohen Impedanzzustand (Aus-Zustand) gehalten, wenn die Gate-Source-Spannung Vgs auf die Gate-Source-Sperrspannung Vgs (aus) oder niedriger (beispielsweise wenn die Spannung Vgs auf -5 [V] eingestellt ist) gehalten.
Beim Antennen-Duplexer 93 ist ähnlich wie im Fall der ersten Ausführungsform die Resonanzspule 83 parallel zum Transistor 92 geschaltet. Und indem die Drain-Source- Kapazität und die Resonanzspule 83 in Parallelresonanz sind, wenn der Transistor 92 abgeschaltet ist, ist während des Empfangs die Isolation zwischen dem Sendeteil und der Antenne verbessert.
Die Source des Transistors 92 ist durch einen Widerstand 94 mit einem Energiezufuhranschluss VS verbunden, und außerdem ist das Gate des Transistors 92 durch einen Widerstand 95 mit dem Voranschluss TB verbunden.
Der Antennen-Duplexer 93 überbrückt eine Hochfrequenzkomponente durch Verbinden des Energiezufuhranschlusses VS und Voranschlusses TB mit Erde durch Kondensatoren 90 und 96 und sperrt eine Gleichstromkomponente durch Vorsehen eines Kondensators 97 zwischen der Drain des Transistors 92 und der Antenne 4.
Die Source-Spannung des Transistors 92 ist durch Anlegen einer Energiezufuhrspannung von beispielsweise 5 [V] an den Energiezufuhranschluss VS auf 5 [V] vorgespannt, und in diesem Zustand werden die Spannungen am Vorsanschluss TB geändert.
Wenn die Steuerspannung von 5 [V] an den Voranschluss TB angelegt ist, ist auch die Gate-Spannung des Transistors 92 auf 5 [V] vorgespannt. Deshalb ist die Gate-Source-Spannung Vgs auf 0 [V] eingestellt, und der Transistor 92 bleibt eingeschaltet.
Dadurch ist der Antennen-Duplexer 93 auf dem Sendezustand gehalten. In diesem Fall ist es ähnlich wie im Fall der ersten Ausführungsform möglich, bei Betrachtung der Empfangsseite von der Antenne 4 die Impedanz auf einem großen Wert zu halten und dadurch das Sendesignal STX effizient an die Antenne 4 abzugeben.
Wenn die Spannung des Voranschlusses TB auf 0 [V] geändert wird, um den Antennen-Duplexer 93 in den Empfangszustand zu bringen, ist es möglich, das Empfangssignal SRX wie im Fall der ersten Ausführungsform effizient zum Empfangsteil zu führen. Infolgedessen nimmt durch Bilden eines Schalterkreises mit einem Feldeffekttransistor der Energieverbrauch nicht nur während des Empfangs, sondern auch während des Sendens stark ab.
Der in Fig. 13 gezeigte Aufbau macht den gleichen Effekt wie die erste Ausführungsform möglich, auch wenn ein Hochfrequenzschalter mit einem Feldeffekttransistor an Stelle einer Diode gebildet ist. In diesem Fall ist es auch möglich, die Gesamtgröße durch Anlegen einer Vorspannung durch die Widerstände 94 und 95 anstelle von Spulen weiter herabzusetzen.
Wie bei der Fig. 8 ist bei den Fig. 12 und 13 die Tatsache nicht gezeigt, dass das Bandpassfilter 82 an seinem Eingangsanschluss für Gleichstrom geerdet ist (was bei der vorliegenden Erfindung wesentlich ist).
Bei den obigen Ausführungsformen ist ein Fall beschrieben, bei welchem die Phasenschieberleitung 81 durch eine Leitung bzw. Schaltung mit nichtstationären Konstanten gebildet ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann auch, wie oben in Bezug auf die Fig. 6 beschrieben, die Leitung 81 durch eine Leitung bzw. Schaltung mit stationären Konstanten bilden, die durch Kombination von Spulen und Kondensatoren hergestellt ist.
Überdies ist bei den obigen Ausführungsformen ein Fall beschrieben, bei welchem ein Hochimpedanzzustand durch Verzögerung einer reflektierten Welle durch die Phasenschieberleitung 81 realisiert ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht allein darauf beschränkt, sondern kann auch, wenn ein Bandpassfilter die in Fig. 10 beschriebene Charakteristik aufweist, zur weiteren Verkleinerung der Gesamtgröße die Phasenschieberleitung 81 fortlassen.

Claims

1. Antennen-Duplexer (75) zur gemeinsamen Benutzung einer und derselben Antenne (4) für ein Sende-(STX) und Empfangssignal (SRX) unterschiedlicher Frequenzen (FT, FR), mit:

einem Hochfrequenzschalterkreis (80) zum Zuführen des Sendesignals (STX) zur Antenne (4),

einer parallel zum Hochfrequenzschalterkreis (80) geschalteten Induktanzschaltung (83), die eine vorbestimmte Induktanz zum Schwingen zusammen mit einer Kapazitätskomponente des Hochfrequenzschalterkreises (80) in Parallelresonanz im Frequenzband (FR) des Empfangssignals (SRX) aufweist,

gekennzeichnet durch

ein an seinem Eingangsanschluss für Gleichstrom geerdetes Bandpassfilter (82) zum Übermitteln des von der Antenne (4) abgegebenen Empfangssignals (SRX) an eine vorbestimmte Empfangsschaltung, wobei

das Bandpassfilter (82) eine Frequenzcharakteristik derart, dass Frequenzkomponenten (FT) des Sendesignals (STX) unterdrückt werden, aufweist und eine an einem Eingangsende erzeugte reflektierte Welle auf einer vorbestimmten Phase hält, so dass seine Impedanz im Frequenzband (FT) des Sendesignals (STX) zunimmt.

2. Antennen-Duplexer nach Anspruch 1, wobei der Hochfrequenzschalterkreis (80) eine Hochfrequenzschaltereinrichtung (80) aufweist.

3. Antennen-Duplexer (75) nach Anspruch 2, wobei die Hochfrequenzschaltereinrichtung (80) eine Diode ist.

4. Antennen-Duplexer nach Anspruch 2, wobei die Hochfrequenzschaltereinrichtung ein Transistor ist (92).

5. Antennen-Duplexer nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei die Induktanzschaltung (83) ein Induktanzelement (43) und einen Kondensator (86), die in Reihe zueinander geschaltet sind, aufweist.

6. Antennen-Duplexer (75) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit:

einer Phasenschieberschaltung (81) auf der Eingangsseite des Bandpassfilters (82), wobei

die reflektierte Welle mit der Phasenschieberschaltung (81) um eine vorbestimmte Zeit verzögert wird, so dass die Impedanz im Frequenzband (FT) des Sendesignals (STX) zunimmt.

7. Antennen-Duplexer (75) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hochfrequenzschalterkreis (80) einen FET (92) aufweist, welcher derart parallel geschaltet ist, dass die Kapazität zwischen der Drain und der Source des FET (92) mit dem Induktanzelement (83) beim Frequenzband (FR) von Empfangssignalen (SRX) in Parallelresonanz schwingt.

8. Sende- und Empfangsgerät (70) zum Senden/Empfangen von Sendesignalen (STX) und Empfangssignalen (SRX) mit voneinander verschiedenen Frequenzen durch Schalten einer und derselben Antenne (4), mit:

einem ein Mikrophon und einen Lautsprecher aufweisenden Sender/Empfänger (71),

einem ersten Signalverarbeitungsteil (72) zur Umwandlung des vom Mikrophon des Senders/Empfängers (71) abgegebenen Ausgangssignals in ein Sendebasisbandsignal,

einem Modulatorteil (73) zur Ausführung der vorbestimmten Modulation an dem vom ersten Signalverarbeitungsteil (72) abgegebenen Sendebasisbandsignal,

einem Sendeteil (74) zur Umwandlung des vom Modulatorteil (73) abgegebenen modulierten Signals in das vorbestimmte Sendesignal (STX),

einer Antennen-Duplexereinheit (75) zum Empfang des vom Modulatorteil (73) abgegebenen Sendesignals (STX) und Senden dieses Signals über eine Antenne (4) und zur gleichzeitigen Abgabe des über die Antenne (4) empfangenen Empfangssignals (SRX),

einem Empfangsteil (76) zum Empfang des von der Antennen- Duplexereinheit (75) abgegebenen und von der Antenne (4) empfangenen Signals und zur Umwandlung des von der Antenne (4) empfangenen Signals (SRX) in das Empfangssignal,

einem Demodulationsteil (77) zur Ausführung einer Demodulationsverarbeitung, die mit der Modulationsverarbeitung korrespondiert, welche im Modulationsteil (73) an dem von der Empfangsschaltung (76) abgegebenen Empfangsignal ausgeführt wird, und

einem zweiten Signalverarbeitungsteil (78) zur Umwandlung des vom Demodulationsteil (77) abgegebenen Basisbandsignals in das Audiosignal zur Eingabe in den Lautsprecher des Senders/Empfängers (71), wobei

die Antennen-Duplexereinheit (75) einen Hochfrequenzschalterkreis (80) zur Zufuhr des Sendesignals (STX) zur Antenne (4) aufweist,

die Duplexereinheit (75) eine Induktanzschaltung (83) aufweist, die parallel zum Hochfrequenzschalterkreis (80) geschaltet ist,

die Induktanzschaltung (83) so eingestellt ist, dass sie eine vorbestimmte Induktanz aufweist und zusammen mit einer Kapazitätskomponente des Hochfrequenzschalterkreises (80) im Frequenzband des Empfangssignals (SRX) in Parallelresonanz schwingt,

die Einheit (75) ein Bandpassfilter (82) aufweist, das an seinem Eingangsanschluss zur Ausgabe des von der Antenne (4) abgegebenen Signals in den Empfangsteil (76) für Gleichstrom geerdet ist, und

im Bandpassfilter (82) die Frequenzcharakteristik so gewählt und eingestellt ist, dass die Frequenz des Sendesignals (STX) unterdrückt ist und eine an einem Eingangsende erzeugte reflektierte Welle auf einer vorbestimmten Phase gehalten ist, so dass die Impedanz im Frequenzband des Sendesignals (STX) zunimmt.

9. Sende- und Empfangsgerät (70) nach Anspruch 8, wobei die Antennen-Duplexereinheit (75) an der Eingangsseite des Bandpassfilters (82) eine Phasenschieberschaltung aufweist, und wobei die reflektierte Welle durch die Phasenschieberschaltung (81) um eine vorbestimmte Zeit verzögert ist, so dass die Impedanz im Frequenzband des Sendesignals (STX) zunimmt.