JP5227337B2

JP5227337B2 - 減衰補償に用いるモジュール式回路装置

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Publication number: JP5227337B2
Application number: JP2009546651A
Authority: JP
Inventors: ナスト，ヘルムート; ジャーコウビィ，レイモ; ハイダー，フランク
Original assignee: ファンヴェルクダーベンドルフゲーエムベーハー
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2008-01-26
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-01-26
Also published as: WO2008089755A1; EP2127094A1; ATE493799T1; DE502008002146D1; DE102007004911A1; EP2127094B1; CN101589555A; JP2010517393A; CN101589555B; US8380136B2; RU2435299C2; ES2357176T3; RU2009129866A; US20100291915A1

Description

本発明は、送受信機と、この送受信機と共に用いられる外部アンテナとの間の信号経路で入出力ＨＦ無線信号が被る減衰を補償するための、少なくとも一部はモジュール式に構成されたマルチバンド・マルチパート回路装置に関する。本発明は、好ましくは外部アンテナに設けられた回路装置を有する移動送受信機、特に移動無線機の動作に関するが、これに限定されない。

例えば自動車において、ハンズフリー装置に接続した際に車内で電磁界が発生するのを回避するために、移動無線機をＨＦケーブル（アンテナ接続ケーブル）と、場合によって電磁カプラ又は容量性若しくは誘導性カプラとを介して、移動無線機は自動車外部に設けたアンテナと接続されている。この場合、外部アンテナに進入する信号は、移動無線機によりアンテナを介して送出される信号と同様に、ＨＦケーブル及び場合によって存在するカプラで好ましくない減衰を被る。この減衰はアンテナと送受信機との間の信号経路に挿入される特殊な回路装置によって補償されることが好ましい。このような回路装置は既に種々の構成形態のものが知られている。

例えばＤＥ１９５３６６４０Ａ１で開示されているこのような回路装置は、ＧＳＭ移動無線用に構成されているが、マルチバンド対応ではない。この回路装置はノイズの少ない受信増幅器を備えた受信分岐路と、電力増幅器を備えた送信分岐路とを有しており、信号経路はこの回路装置で動作される移動無線機の送信信号が検出回路によって認識された場合には送信分岐路を通り、送信信号が存在しない場合には受信分岐路を通っている。信号経路の切り替えは、特殊なＨＦ切り替えスイッチを用いて行う。更に印刷刊行物に記載されている回路装置は、送信信号が存在するか否かに応じて受信増幅器と電力増幅器が交互に遮断及び接続される。これは何よりも電力増幅器に関して特にエネルギー消費量を減らすのに役立つ。この措置により電力増幅器は、ＧＳＭ方式の信号伝送がタイムスロットに基づいて制御されて、等しい長さの複数のタイムスロットを包含する時間枠内で常に１以上の送信タイムスロットの間だけ接続されればよい。

ＤＥ１９９１３０６４Ｃ１に記載されているデュアルバンド用の類似の回路装置は、好ましくはＧＳＭ９００規格及びＤＣＳ規格若しくはＧＳＭ１８００規格に従って動く送受信機を動作するために構想されている。これによると回路装置は、それぞれ１本の送信分岐路と受信分岐路を備えた、２種類の周波数帯に対する信号分岐路を有している。両周波数帯に対する回路部分は、アンテナ側と移動送受信機側でそれぞれダイプレクサによって互いに結合が解除されている。各回路部分の内部で送信信号の検出に応じて信号経路の切り替えが、やはりＨＦ切り替えスイッチを用いて行われる。更に、この回路装置においても特殊な回路が設けられていて、送信増幅器及び受信増幅器は選択的に遮断若しくは接続される。この回路装置は、一方の回路部分の周波数帯に対して送信信号が検知された場合に、当該回路部分における受信増幅器が遮断されるだけでなく、それぞれ他方の回路部分の受信増幅器も遮断される。これにより、送信信号の一部が限られた大きさのクロストーク減衰のみ有するダイプレクサを介して、他方の回路部分の別途投入されている受信増幅器に到達して高調波を発生し、高調波が更にアンテナを介して放出され、本来の送信信号に許容範囲を超えた好ましくない影響を与えることが妨げられる。

更にＥＰ１３７１１４４Ｂ１により、冒頭に記載した種類の回路装置が公知であり、これを用いて、ハンズフリー装置及び外部アンテナでＧＳＭ９００規格、ＤＣＳ規格又はＵＭＴＳ規格に従って動く送受信機を選択的に動作できる。この回路装置でも、信号経路を切り替え、出力及び受信増幅器を遮断及び接続するための特殊な回路体が実現されている。

しかし、前述の回路装置はいずれも特定の用途のために構想されている。その限りで回路装置は可変的ではなく、又は全く汎用性がないので、他の国々、例えばアメリカ合衆国で用いられている移動無線規格に対しては再び独自の解決策を実現しなければならない。同様のことはデータ伝送や、例えばＷＬＡＮ規格又はＷｉＭＡＸ規格の使用、及びこれらの規格に従って動く送受信機を備えた対応する回路装置を利用することを目的とした機能の拡張に関しても該当する。

他方、前述の全ての移動無線規格及びデータ伝送システムに等しく使用できる回路装置を提供することは、コスト上の理由から実用的ではない。特に必要なフィルタユニット、デュプレクサ、ダイプレクサなどの数の多さに鑑み、そのような回路装置はあまりに高価となろう。その限りにおいて、よりフレキシブルな解決策を提供することが望ましいと言えよう。

ＤＥ１９５３６６４０Ａ１ＤＥ１９９１３０６４Ｃ１ＥＰ１３７１１４４Ｂ１

本発明の課題は、無線通信機用の送受信機と、この送受信機と共に用いられ送受信機から分離して配置された外部アンテナとの間の信号経路で発生する減衰を補償するための、種々の移動無線規格及び／又はデータ伝送に適し、種々異なる要件にフレキシブル且つ低コストで適合できる回路装置を提供することである。

前述の課題は主請求項の特徴を有する回路装置によって解決される。本発明の有利な構成若しくは拡張が従属請求項に記載されている。

前述の課題を解決するために構成される回路装置は、マルチバンド回路装置である。この回路装置はそれぞれアンテナ側と送受信機側において集結された複数の受信分岐路と送信分岐路を有している。回路装置は電力増幅器、受信増幅器、少なくとも１台のスプリッタ、少なくとも１台の合成器（以下コンバイナとも称する）、及び種々の切り替え状態に入るために構成されたＨＦ切り替え手段から成り、ＨＦ切り替え手段は前述の信号経路を利用して回路装置によって動作される送受信機とアンテナとの間で音声又はデータ信号を伝送する信号経路を切り替える。更に本回路装置は、当該送受信機から出る送信信号を検出し且つ前述のＨＦ切り替え手段並びにデュプレクサ及び周波数フィルタ及び／又は帯域フィルタを操作するための制御信号を提供するための検出回路を含んでいる。この場合の回路装置は、ＨＦ切り替え手段が回路装置の基本状態では送受信機と外部アンテナが回路装置の受信分岐路を介して互いに接続されている。更に、本回路装置の前述構成要素はＨＦ切り替え手段のその都度の切り替え状態に応じて互いに作用的に結合されるように接続されていて、本回路装置はこの回路装置によって動作される送受信機の送信信号が初めて検出されると、それに続いて送受信機との音声又はデータ接続が継続している間、送受信機の種類、従って検出された送信信号の種類に応じて、２種類の可能な動作モードのいずれかに入る。この場合、可能な動作モードに応じて送受信機と外部アンテナは同時に受信分岐路と、アンテナ側及び送受信機側でそれぞれデュプレクサに集約されている送信分岐路とを介して互いに接続されている。本回路装置がこのアクティブな動作モードに入るのは、検出回路によって全二重通信方式の送受信機の送信信号が検出されるか、又は二重通信方式で動く送受信機を用いる伝送プロトコルに従って検出される場合である。

本発明に係る回路装置の非二重通信方式のアクティブな動作モードに従い、送受信機の送信信号が検出された後、送受信機との接続が継続している間、送受信機とアンテナはＨＦ切り替え手段の種々の切り替え状態により、送信信号が存在する場合は回路装置の送信分岐路を介して互いに結合され、送信信号が存在しない場合は受信分岐路を介して互いに結合されている。この場合、ＨＦ切り替え手段は種々の切り替え状態に入るために、検出回路の対応する制御信号に基づいて操作される。

本発明に従えば、回路装置は少なくとも一部はモジュール式に構成されており、アンテナ側に配置された汎用フロントエンドモジュールと、送受信機側に配置され検出回路を介して送受信機に結合された汎用バックエンドモジュールとから成り、フロントエンドモジュールはアンテナ側の信号経路を切り替えるためのＨＦ切り替え手段と、広帯域受信増幅器と、受信増幅器の出力信号をフロントエンドモジュールの複数の出力に分配する少なくとも１台のスプリッタとを備え、バックエンドモジュールは送受信機側の信号経路を切り替えるためのＨＦ切り替え手段と、少なくとも１台の受信増幅器と、バックエンドモジュールの複数の入力の入力信号を組み合わせる少なくとも１台のコンバイナとを備えている。フロントエンドモジュールとバックエンドモジュールはその他の回路装置要素と接続されている。これらの回路装置要素、即ち電力増幅器、デュプレクサ、フロントエンドモジュールの１台のスプリッタとバックエンドモジュールの１台のコンバイナとの間に配置された周波数フィルタ及び／又は帯域フィルタ、並びに検出ユニットは、回路装置のそれぞれの使用目的、並びにこれと関連してこの回路装置によって支持される周波数帯域及び無線規格に応じて構成され寸法設計されている。即ち汎用モジュール、即ちフロントエンドモジュールとバックエンドモジュールはそれぞれの用途に応じて、種々の電力増幅器及び種々の周波数フィルタ及び／又は帯域フィルタと組み合わせ、種々の態様で接続でき、且つそれぞれの回路装置の具体的な構成に応じて利用可能な送受信機に適合された送信信号検出ユニットで動作可能である。この場合に得られる利点は、場合によって機能要素を冗長的に配置又は設計した場合でも廉価に実現できる回路装置要素（特に受信増幅器、スプリッタ及びコンバイナ）が、汎用モジュール、即ちフロントエンドモジュール及びバックエンドモジュールの構成部分である一方、高価な機能選択手段、特に周波数フィルタ及び／又は帯域フィルタは、これらの構成要素の冗長性を回避するために、それぞれ汎用モジュールを接続するための個別の必要性に応じて選択される。フロントエンドモジュール及びバックエンドモジュールの利用されない接続部は、それぞれ抵抗を介して接地されている。

本発明に係る回路装置は有利な拡張に従えば、フロントエンドモジュール及びバックエンドモジュールと並んでその他の回路部分がモジュール式で形成されている。提供される構成形態に従えば、受信分岐路においてフロントエンドモジュールの出力側又はフロントエンドモジュールのスプリッタの出力側と、バックエンドモジュールの入力側又はバックエンドモジュールのコンバイナの入力側との間に配置された周波数フィルタ及び／又は帯域フィルタは、櫛形フィルタとしてモジュール内に集約されている。フロントエンドモジュール内の対応するスプリッタ、及びフロントエンドモジュールの出力側とバックエンドモジュール内の対応するコンバイナの入力側との間に配置された選択手段若しくはフィルタによって、使用目的に応じてそれぞれ必要とされる周波数帯及び／又は周波数帯域を濾波することが可能である。フィルタがそれぞれ当該スプリッタの出力の後に接続された個々のユニットとして構成されているか、又はモジュール式で構成されているかに関わらず、フィルタはその他の回路部分と同様に、必要に応じて更に減衰素子又はその他の減衰調整ユニットと組み合わされている。減衰調整ユニットは特に電力増幅器に対しても適用され、電力増幅器の入力を、その都度与えられた具体的な状況、即ち送受信器と外部アンテナとの間の信号経路でそれぞれ確認された減衰に適合させるために減衰素子と接続できる。このような適合が可能であることにより、他の構成に比べて減衰が比較的少ない構成が存在する場合に、過大な増幅による送信信号の過制御を回避できるか、又は送信増幅器の出力に所定のレベルの信号を提供できる。

本発明の他の有利な構成形態に従えば、回路装置は送信分岐路とこれに配置された電力増幅器を実現するために対応する増幅モジュール若しくは電力増幅器を含んでいる。本発明の拡張に従えば、検出回路もモジュール式で構成されるので、ここでもバックエンドモジュールと結合可能な種々の検出モジュールに多様化することにより、種々の送受信機を動作できるように回路装置を構成できる。

前述したように、本発明に係る回路装置は、比較的単純で廉価な構造を有するフレキシブル、即ち汎用可能なフロントエンドモジュール及びバックエンドモジュールを提供でき、想定された使用目的に応じて、個別のケースでフィルタに関してこの基本モジュールよりも複雑な種々の外部接続回路を備えることができるという利点を提供する。

前述の説明を考慮して、ＧＳＭ９００規格、ＧＳＭ１８００規格又はＵＭＴＳ規格に従って動く送受信機を選択的に動作するように構成された実施形態が提供される。他の実施形態においては、現在知られている合衆国移動無線規格、即ちＵＳ−ＧＳＭ８５０規格、ＵＳ−ＧＳＭ１９００又はＣＤＭＡ規格に従って動く移動無線機を選択的に動作するために構成される。

本発明に係る回路装置の特に有利な構成形態は、ＧＳＭ９００規格又はＵＳ−ＧＳＭ／ＣＤＭＡ８５０規格、ＧＳＭ１８００規格又はＵＳ−ＧＳＭ／ＣＤＭＡ１９００規格、ＷＬＡＮ規格又はＷｉＭＡＸ規格に従って動く移動送受信機で選択的に動作するように構成されている。これによりこの回路装置は、現在ヨーロッパとアメリカ合衆国で普及しているほとんど全ての無線伝送規格に使用できる。そのためにフロントエンドモジュール及びバックエンドモジュールに設けられたＨＦ切り替え手段は、対応する数の種々の切り替え状態に入ることができ、ＨＦ切り替え手段は、検出回路によって用意された制御信号又はそのような制御信号から導かれる信号で操作することにより、その都度必要とされる切り替え状態に入る。好ましくは回路装置は、検出回路の対応する制御信号がフロントエンドモジュールにもバックエンドモジュールにも送られるように構成されており、これらのモジュールにそれぞれ１個のロジックが与えられ、このロジックにより検出回路の制御信号からＨＦ切り替え手段にその都度該当する制御信号を導出する。

既に冒頭に記載したように、フロントエンドモジュールには少なくとも１台のスプリッタが配置され、バックエンドモジュールには少なくとも１台の合成器が配置されている。次の図１、図４、図６及び図７に示す実施形態のように、回路装置の基本的な構成形態に従えば、フロントエンドモジュールに１台のスプリッタのみ配置し、バックエンドモジュールに１台の合成器のみ配置すれば、課題を解決するためには十分である。これらの構成形態において受信分岐路を介して伝送される全ての受信信号は、フロントエンドモジュールの対応するスプリッタ、バックエンドモジュールの対応する合成器、及びスプリッタの出力側と合成器の入力側との間でモジュールの外部接続回路に配置された周波数フィルタ及び／又は帯域フィルタを通る。これは受信信号が二重通信方式の送受信機に対する受信信号若しくは二重伝送規格に従う受信信号であるか、又は非二重伝送規格の受信信号であるかに関わりなく該当する。しかしながら回路装置の好ましい構成形態に従えば、フロントエンドモジュールに２台のスプリッタが設けられ、バックエンドモジュールに合成器が設けられている。更にこの場合、フロントエンドモジュールとバックエンドモジュールにそれぞれ１台の追加のＨＦ切り替え手段が配置されており、フロントエンドモジュールでは平行に接続された２台のスプリッタの前に対応するＨＦ切り替え手段が接続されており、バックエンドモジュールでは平行に接続された合成器の出力の後にＨＦ切り替え手段が接続されている。両ＨＦ切り替え手段は基本的な構成形態の変形例においても存在する他のＨＦ切り替え手段と同様に、検出回路又は検出回路の制御信号を実行するロジックによって操作される。この場合、ＨＦ切り替え手段は回路装置の基本状態、即ち回路装置がこの回路装置で伝送可能ないかなる無線信号を受信できる状態では、受信分岐路を介して伝送される全ての受信信号がフロントエンドモジュールの第１のスプリッタ、バックエンドモジュールの第１の合成器、及び第１のスプリッタの出力側と第１の合成器の入力側との間に配置された周波数フィルタ及び／又は帯域フィルタを通るように操作される。しかしながら回路装置によって動作される送受信機の送信信号が初めて検出回路によって検出されるとすぐに、フロントエンドモジュール内のスプリッタとバックエンドモジュール内の合成器の後に接続されたＨＦ切り替え手段がそれぞれ切り替えられて、非二重通信方式の無線伝送規格の受信信号は引き続き最初に挙げたスプリッタ、周波数フィルタ及び／又は帯域フィルタ及び最初に挙げた合成器を通って伝送される一方で、二重通信方式の無線伝送規格の受信信号はフロントエンドモジュールの第２のスプリッタを通り、ここから直接、即ちフィルタを挿入することなくバックエンドモジュール内の第２の合成器の入力に送られ、最後にここからバックエンドモジュールのＨＦ切り替え手段、デュプレクサ及び検出回路を通って送受信機に送られる。二重通信方式の通信路に対してフロントエンドモジュールとバックエンドモジュールとの間に配置される送信フィルタ及び／又は帯域フィルタの利用をこの場合に不要にできるのは、フロントエンドモジュールの入力領域及びバックエンドモジュールの出力領域で外部接続回路内に配置されたデュプレクサが、既に対応する選択的なフィルタ作用を有するためである。同時にフィルタの利用を不要にすることにより、言うまでもなく受信信号がフロントエンドモジュールとバックエンドモジュールとの間に配置された周波数フィルタ及び／又は帯域フィルタを通る際に生じる受信信号の追加的な減衰も回避される。しかしながら回路装置の基本状態では、二重通信方式の伝送規格の受信信号もフロントエンドモジュールの第１のスプリッタ、バックエンドモジュールの第１の合成器、及びこれらの間に配置された周波数フィルタ及び／又は帯域フィルタを通ることは避けられない。なぜならば回路装置によってどのような種類の送受信機が動作されるか、及びこの送受信機に対して接続を形成するために入る受信信号が二重通信方式の伝送規格の信号であるか、又は非二重通信方式の伝送規格の信号であるか、最初は当然わからないからである。更に上述したフロントエンドモジュール内の第２のスプリッタとバックエンドモジュール内の第２の合成器を有する回路装置の拡張では、二重通信方式の伝送規格の受信信号のレベルをバックエンドモジュールの受信増幅器に対して回路装置の組み入れ時に実際に確認される減衰状況に応じて最適に調整するために、対応する第２のスプリッタと対応する第２の合成器との間で調整可能な減衰素子を配置することができる。非二重通信方式の伝送規格の受信信号に対して、即ちフロントエンドモジュールの第１のスプリッタ、フロントエンドモジュールとバックエンドモジュールとの間の周波数フィルタ及び／又は帯域フィルタ、並びにバックエンドモジュールの第１の合成器を通る他の受信分岐路において、対応する減衰素子を前述の周波数フィルタ及び／又は帯域フィルタ若しくは対応するモジュールの構成部分として設けることができる。同様のことは主請求項に従う回路装置の基本形態に該当する。減衰に関して調整可能な減衰素子によって、受信信号が過制御されるか、若しくは受信信号に含まれているノイズ成分が不必要に増幅されることが回避される。

最後に記載した２台のスプリッタと２台の合成器を備えた構成形態のみならず主請求項に従う基本的な構成形態も、バックエンドモジュール内に１台のみの受信増幅器に代えて、複数の受信増幅器を、即ち回路装置で利用可能な周波数帯及び／又は伝送規格毎に受信増幅器を配置することによって拡張できる。これらの受信増幅器は１台以上の合成器に組み込まれている。

本発明の可能な構成形態に従えば、専らＣＤＭＡに基づく送信信号の伝送に利用される送信分岐路への電力増幅器の出力は、アイソレータ若しくはサーキュレータと接続されている。この場合、各電力増幅器の出力側と電力増幅器の後に接続されたデュプレクサとの間に対応するアイソレータ／サーキュレータが配置されている。更に、好ましくは個々の電力増幅器の出力は各送信信号の高調波を阻止するための帯域阻止フィルタと接続されている。本発明の特に有利な構成は、検出回路の制御信号が電力増幅器又は電力増幅モジュールにも送られ、これらの制御信号を用いて現在必要とされない電力増幅器が完全に遮断されるか、或いは少なくとも高周波が遮断されることによって提供される。

本発明に係る回路装置の可能な構成形態。図１に示す構成形態のフロントエンドモジュールとバックエンドモジュールとの間の移行領域。図１に示す構成形態の検出回路。本発明に係る回路装置の他の可能な構成形態。本発明に係る回路装置の特に汎用的なフロントエンドモジュール及びバックエンドモジュール構成形態。図５に示すフロントエンドモジュール及びバックエンドモジュールの可能な接続回路。図５に示すモジュールの他の可能な接続回路。出力領域に２台のスプリッタを備えたフロントエンドモジュールの変形例。入力領域に２台の合成器若しくはコンバイナを備えたバックエンドモジュールの変形例。

以下、本発明の実施形態を更に詳細に説明する。
図１は本発明に係る回路装置の可能な構成形態のブロック回路図を示す。回路装置はモジュール式で、従ってマルチパートから構成されている。回路装置は主としてアンテナ側ａに配置されたフロントエンドモジュール１、送受信機側ｇに配置されたバックエンドモジュール１、フロントエンドモジュール１とバックエンドモジュール２との間に配置され、ここではモジュール３７に集約された周波数フィルタ及び／又は帯域フィルタ２４、２５、２６、検出回路３５、電力増幅器１７、１８、１９と前段に接続された減衰素子４９、５０、５１とを備えた電力増幅モジュール４０、並びにフロントエンドモジュール１とバックエンドモジュール２及び電力増幅モジュール４０の出力側と入力側に配置されたフィルタ、例えば高調波フィルタ４３、４４、４５、４６、４７、４８から成る。フロントエンドモジュール１は本発明に従い検出回路３５の制御信号によって切り替えられるＨＦ切り替え手段２９、３０、広帯域受信増幅器３１、及び図１に示しないスプリッタ３３（これについては図２参照）から成る。フロントエンドモジュール１はアンテナ側ａに配置されており、ＨＦケーブルを介して直接外部アンテナと接続されている。回路装置で動作される移動無線機（図示せず）は外部アンテナを介してＨＦ信号を送受信する。バックエンドモジュール２も同様に検出回路３５によって操作されるＨＦ切り替え手段２９’、３０’とこの場合同様に広帯域の受信増幅器３２から成り、更に入力領域にコンバイナ３４（図２参照）を備える。バックエンドモジュール２は、検出回路３５及びＨＦケーブル又はカプラ（容量性若しくは誘導性カプラ）を介してこの回路で動作可能な移動無線機（図示せず）と接続されている。フロントエンドモジュール１の出力とバックエンドモジュール２の入力が図１のブロック回路図にそれぞれ出口及び入口として示されている。図２にフロントエンドモジュール１の出力領域とバックエンドモジュール２の入力領域の詳細を表わす。

その都度の切り替え状態に応じて互いに接続可能なフロントエンドモジュール１のＨＦ切り替え手段２９、３０、その広帯域受信増幅器３１とスプリッタ３３、フロントエンドモジュール１とバックエンドモジュール２との間に配置されたフィルタ２４、２５、２６、バックエンドモジュール２のコンバイナ３４と受信増幅器３２、その切り替え状態に応じて互いに接続するＨＦ切り替え手段２９’、３０’、並びに受信信号を透過する検出回路３５によって、アンテナと回路装置で動作される移動無線機との間に複数の受信分岐路１０、１１、１２、１２’が形成されている。更に、前段に減衰素子４９、５０、５１が接続された電力増幅モジュール４０、並びに電力増幅モジュール４０とフロントエンドモジュール１及びバックエンドモジュール２との間に配置されたフィルタ及び減衰素子４３、４４、４９、５０、５１を通る回路装置によって、複数の送信分岐路３、４、５が構成されている。

例示される回路装置は、ＧＳＭ９００規格、ＤＣＳ規格、ＧＳＭ１８００規格又はＵＭＴＳ規格に従って動く移動無線機を選択的に動作するために設計されている。図示される基本状態では、フロントエンドモジュール１及びバックエンドモジュール２の受信増幅器３１、３２を通る回路装置の受信分岐路１０、１１、１２’がアクティブに接続されている。フロントエンドモジュール１及びバックエンドモジュール２のＨＦ切り替え手段２９、２９’、３０、３０’は対応する切り替え状態を有する。接続された移動無線機から出る送信信号が検出回路３５によって検出されると、検出回路３５の対応する制御信号によりフロントエンドモジュール１及びバックエンドモジュール２のＨＦ切り替え手段２９、２９’、３０、３０’の切り替え状態が変わる。

検出された送信信号がＵＭＴＳ信号である場合は、回路装置はこの移動無線機との接続が継続している間、移動無線機とアンテナが同時に受信分岐路１２と送信分岐路３とを介して互いに接続されている動作モードに入る。受信分岐路１２と送信分岐路３は、アンテナ側ａ及び送受信機側ｇでデュプレックスフィルタ又はデュプレクサ２７、２７’に集約されている。回路装置によって動作される移動無線機（図示せず）は、ＵＭＴＳ規格の仕様に応じて全二重通信方式で動くことが可能となる。しかし検出回路によって検出された送信信号がＧＳＭ規格に従って動く移動無線機の送信信号である場合には、回路装置は次の動作モードに移行する。即ち、フロントエンドモジュール１及びバックエンドモジュール２のＨＦ切り替え手段が、ＧＳＭ規格のタイムスロット制御に従い、検出回路３５の対応する制御信号により信号を、選択的に使用された周波数帯に従って該当する受信分岐路１０、１１及びこれに対応する送信分岐路４、５に送るように切り替える。即ち、対応する移動無線機と接続されている間、検出回路３５によって認識された移動無線機の送信信号が存在する場合は、ＨＦ切り替え手段２９、２９’、３０、３０’の切り替えによって対応する送信分岐路４、５がアクティブにされ、送信信号が存在しない場合は対応する受信分岐路１０、１１に切り替えられる。ここでは二重通信方式で動作しないので、対応する送受信分岐路１０、１１、４、５は、ＵＭＴＳ動作で必要であるのとは異なり、デュプレクサ２７、２７’に集約される必要はない。電力増幅モジュール４０の前の減衰素子４９、５０、５１は、増幅モジュール４０の入力を信号経路において送受信機と外部アンテナとの間でその都度確認された減衰に適合させる働きをする。これが必要なのは、公知のように電力増幅器１７、１８、１９を増幅する際にそれらの出力において所定のレベルの出力信号を得るためである。

図１に示す例において、ＧＳＭ送信分岐路に対する電力増幅器１８、１９の出力の後に更に高調波を抑制するための高調波フィルタ４３、４４が接続されている。ＵＭＴＳ送信分岐路３の電力増幅器１７の後に、所謂アイソレータ又はサーキュレータ４２が接続されており、場合によりデュプレックスフィルタ２７を越えて送信分岐路３に到達した受信信号がＵＭＴＳ分岐路の電力増幅器１７の出力に送られるのを確実に妨げる。

図２はフロントエンドモジュール１とバックエンドモジュール２の一部分、即ちフロントエンドモジュール１の出力領域及びバックエンドモジュール２の入力領域、並びに図１に従う実施形態でフロントエンドモジュール１の出力側とバックエンドモジュール２の入力側との間に配置された周波数フィルタ及び／又は帯域フィルタ２４、２５、２６を示す。図示されているのはフロントエンドモジュール１のスプリッタ３３、例えばバイポーラトランジスタであり、これはその前に接続されたフロントエンドモジュールの受信増幅器（ここでは図示せず）の出力信号を分割する。そのために例えばバイポーラトランジスタのエミッタと、３個の周波数フィルタ若しくは帯域フィルタ２４、２５、２６がそれぞれ抵抗５０Ω（図示せず）を介して接続されている。これにより最初はフロントエンドモジュール１の受信増幅器３１の出力側まで共通しているＧＳＭ９００信号、ＧＳＭ１８００信号及びＵＭＴＳ信号に対する受信分岐路１０、１１、１２、１２’が、バックエンドモジュール２に移行する領域で３本の受信分岐路１０、１１、１２（又は１２’）、即ち本発明に係る回路装置で利用される３種類の移動無線規格の各々に対してそれぞれ１本の受信分岐路に分かれる。従ってフロントエンドモジュール１とバックエンドモジュール２との間の周波数フィルタ若しくは帯域フィルタ２４、２５、２６は、常にそれぞれの周波数帯内部の受信信号のみ通す。この場合、３個の周波数フィルタ若しくは帯域フィルタ（又は帯域パス）２４、２５、２６は、好ましくは同様に共通のフィルタモジュール３７、即ち所謂櫛形フィルタ内に配置されている。フロントエンドモジュール１とバックエンドモジュール２との間でフィルタ２４、２５、２６により周波数選択的にそれぞれの受信信号を伝送する受信分岐路１０、１１、１２又は１２’は、バックエンドモジュール２の入力領域において、ここに配置されているコンバイナ３４により再集結される。その後でそれぞれの入力信号はコンバイナ若しくは合成器３４の後に接続されたバックエンドモジュール２の受信増幅器３２によって再び増幅されて、回路装置自体によって引き起こされた減衰、具体的には受信増幅器３２の前に配置された回路装置要素、特に周波数フィルタ若しくは帯域フィルタ２４、２５、２６によって引き起こされた受信信号の減衰を再び補償する。

前述のように、図８に従って構成されたフロントエンドモジュール１’’でスプリッタ３３の代わりに２台のスプリッタ３３、３３’を設け、図９に従うバックエンドモジュール２’’でコンバイナ３４の代わりに２台のコンバイナ３４、３４’を設けることもできる。図８に示すように、この場合はフロントエンドモジュール１’’の受信増幅器３１と両スプリッタ３３、３３’との間に、検出回路３５の信号によって操作される追加のＨＦ切り替え手段６２を更に配置でき、これを用いて両スプリッタ３３、３３’の間で受信分岐路を切り替えることが可能になる。同様に図９に従うバックエンドモジュール２’’の合成器３４、３４’と受信増幅器３２との間には、合成器３４、３４’の出力側の間で切り替えるための追加のＨＦ切り替え手段６２が設けられている。この場合、図８に従うフロントエンドモジュール１’’内のスプリッタ３３’の出力側は直接、即ち周波数フィルタ若しくは帯域フィルタ２４、２５、２６を挿入せずに、ただし場合によっては図９に従うバックエンドモジュール２’’内の受信増幅器に対する入力レベルを調整するための減衰素子を挿入して、バックエンドモジュール２’’内の合成器３４’のうちの１台の入力側と接続されている。この場合、回路装置によって動作される二重通信方式の伝送規格に従って動く移動無線機用に規定された受信信号が、当該移動無線機との接続が存続している間、スプリッタ３３’及び合成器３４’を備えた対応する受信分岐路を介して伝送される。

図３に、回路装置で動作される移動無線機の送信信号を基準として、送受信機側ｇでバックエンドモジュール２の前に接続された検出回路３５を例示する。これもモジュールとすることができる。この場合、移動無線機から出る対応する送信信号はラインカプラ５９、５９’によって結合解除される。検出回路３５はＵＭＴＳ送信信号に対するラインカプラ５９’と、ＧＳＭ９００／１８００送信信号に対するラインカプラ５９を有する。送信信号をＧＳＭ規格に従いそれぞれの周波数帯に関して細分化することはフィルタユニット、いわゆるダイプレクサ６０によって行われる。図の下方に示されているロジック６１、６１’を介して、その都度検出された送信信号の種類に応じて種々の制御信号が発生され送出される。これらの制御信号は図１に示す方式でフロントエンドモジュール１とバックエンドモジュール２のＨＦ切り替え手段２９、２９’３０、３０’に送られる。これらの制御信号に基づきＨＦ切り替え手段２９、２９’３０、３０’によってそれぞれ正しい回路分岐路がアンテナと移動無線機との間で接続され、信号経路としてアクティブになる。

図４に示す本発明に係る回路装置の他の実施形態は、選択的に両ＵＳ−ＧＳＭ移動無線規格の一方か、又は等しい周波数範囲に集中しているＣＤＭＡ規格のいずれかに従って動く移動無線機用に設計されている。フロントエンドモジュール１及びバックエンドモジュール２は同様にデュプレクサ２８、２８’、３６、３６’、減衰素子５２、５３及びフィルタ４５、４６を介して電力増幅モジュール４１と接続されている。この場合、回路装置がＵＳ−ＧＳＭ規格に従って動く移動無線機で動作するためのみに設けられているならば、回路装置内に設けられた４台のデュプレクサ２８、２８’、３６、３６’は不要であろう。しかし回路装置によって全二重通信方式のＣＤＭＡ送受信機も動作できるようにするためには、前述のデュプレクサ２８、２８’、３６、３６’が必要である。この例についても電力増幅モジュール４１の詳細な説明は省略し、単に次のことを記す。即ち、図１に従う構成形態におけるように、好ましくは電力増幅器２０、２１がこれらに送られた検出回路３５（図示せず）の制御信号に基づき、回路装置によって動作される移動無線機の制御信号が存在しない場合には高周波が遮断される。これは特にタイムスロット制御されるＧＳＭ法で動く移動無線機の動作に提供される。

図５は、本発明に係る回路装置の汎用可能な構成形態のためのフロントエンドモジュール１’及びバックエンドモジュール２’を示す。明細書の記載から分かるように、この回路装置はヨーロッパのＧＳＭ規格又はＤＣＳ規格に従って動く移動無線機の動作、ＵＭＴＳ機の動作、ＵＳ−ＧＳＭ規格に従って動く移動無線機の動作、又はアメリカ合衆国で汎用されるＣＤＭＡ規格に従って動く移動無線機の動作、並びにＷＬＡＮ及び／又はＷｉＭＡＸ対応送受信ユニットの動作規格に従って動く送受信機で選択的に動作するように構成できる。この回路装置を有するいずれの送受信機をそれぞれ実際に動作できるかは、単にフロントエンドモジュール１’及びバックエンドモジュール２’の外部接続回路、特にモジュール５８の選択に依存している。具体的には、フロントエンドモジュール１’のスプリッタ３３（図示せず）と及びバックエンドモジュール２’のコンバイナ３４（図示せず）との間に接続された帯域フィルタ及び使用される電力増幅器に依存している。この外部接続回路もフィルタモジュール５８で略示され、且つ前出の実施形態にも既に示したように、部分的モジュール式に構成することができる。図６は図５に示すモジュール（フロントエンドモジュール及びバックエンドモジュール）の外部接続回路を示しているが、これは選択的にＧＳＭ９００、ＧＳＭ１８００、ＵＭＴＳ、ＷｉＭＡＸ又はＷＬＡＮ機を動作するのに適している。フロントエンドモジュール１’、バックエンドモジュール２’若しくはそれらのＨＦ切り替え手段２９、２９’、３０、３０’の利用されていない接続部は、図から見て取れるように抵抗を介して接地されている。図５に示すフロントエンドモジュール１’及びバックエンドモジュール２’は、図７に従う外部接続回路を備えることもでき、両ＵＳ−ＧＳＭ規格及びアメリカ合衆国で慣用のＣＤＭＡ移動無線規格に従って動く移動無線機で使用するために構成することができる。ここでもフロントエンドモジュール１’及びバックエンドモジュール２’の利用されていない接続部は、抵抗を介して接地されている。図８に従うフロントエンドモジュール及び図９に従うバックエンドモジュールも同様に汎用可能である。図５〜図９に従う構成形態においてＨＦ切り替え手段２９、２９’、３０、３０’は、直接検出回路３５の出力信号によって操作されず、フロントエンドモジュール１’及びバックエンドモジュール２’内に配置されており、検出回路３５によって励起されて検出回路３５の出力信号を実行するロジック５７、５７’によって操作される。

１、１’、１’’ フロントエンドモジュール
２、２’、２’’ バックエンドモジュール
３−９送信分岐路
１０−１６受信分岐路
１７−２３電力増幅器又は送信増幅器
２４、２５、２６周波数フィルタ及び／又は帯域フィルタ
２７、２７’ デュプレクサ
２８、２８’ デュプレクサ
２９、２９’ ＨＦ切り替え手段
３０、３０’ ＨＦ切り替え手段
３１、３２受信増幅器
３３スプリッタ
３４合成器又はコンバイナ
３５検出回路
３６、３６’ デュプレクサ
３７、３８、３９櫛形フィルタモジュール
４０、４１増幅モジュール
４２アイソレータ又はサーキュレータ
４３−４８高調波フィルタ
４９−５５減衰素子
５６、５６’ デュプレクサ
５７、５７’ （切り替え）ロジック
５８フィルタモジュール
５９、５９’ ラインカプラ
６０ダイプレクサ
６１、６１’ （切り替え）ロジック
６２、６２’ ＨＦ切り替え手段

Claims

無線通信用の送受信機と、この送受信機と共に用いられ、送受信機から分離して配置された外部アンテナとの間の信号経路で発生する減衰を補償するためのマルチバンド回路装置であって、この回路装置は、アンテナ側（ａ）及び送受信機側（ｇ）において集結された送信分岐路（３、４、５、６、７、８、９）及び受信分岐路（１０、１１、１２、１２’、１３、１４、１４’、１５、１５’、１６、１６’）を有しており、少なくとも、電力増幅器（１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３）と、受信増幅器（３１、３２）と、ＨＦ切り替え手段（２９、２９’、３０、３０’）と、１台以上のスプリッタ（３３）と、１台以上の合成器（３４）と、送受信機の送信信号を検出してＨＦ切り替え手段（２９、２９’、３０、３０’）を操作する検出回路（３５）と、デュプレクサ（２７、２７’、２８、２８’、３６、３６’、５６、５６’）と、周波数フィルタ及び帯域フィルタ（２４、２５、２６）のうちの少なくとも一方とを備え、これらの回路装置要素が、ＨＦ切り替え手段（２９、２９’、３０、３０’）のその都度の切り替え状態に応じて互いに作用的に結合されるように接続され、回路装置の基本状態では送受信機と外部アンテナとが回路装置の受信分岐路（１０、１１、１２’、１３、１４’、１５’、１６’）を介して互いに接続されているのに対し、送受信機の送信信号が初めて検出され、それに続いて送受信機との音声又はデータ接続が継続している間、送受信機と外部アンテナとが同時に受信分岐路（１２、１４、１５、１６）と、受信分岐路と共にアンテナ側（ａ）及び送受信機側（ｇ）でそれぞれデュプレクサ（２７、２７’、２８、２８’、３６、３６’、５６、５６’）に集約されている送信分岐路（３、６、７、８）とを介して互いに接続されているか、又は、送信信号が存在する場合は送信分岐路（４、５、９）を介して互いに結合され、送信信号が存在しない場合は受信分岐路（１０、１１、１３）を介して互いに結合されているようにした回路装置において、
前記の回路装置は、少なくとも一部がモジュール式に構成されており、アンテナ側に配置された汎用フロントエンドモジュール（１、１’、１’’）と、送受信機側に配置され検出回路（３５）を介して送受信機に結合された汎用バックエンドモジュール（２、２’、２’’）とを備え、フロントエンドモジュール（１、１’、１’’）が、前記の回路装置要素中、アンテナ側の信号経路を切り替えるためのＨＦ切り替え手段（２９、３０）と、広帯域受信増幅器（３１）と、受信増幅器（３１）の出力信号をフロントエンドモジュール（１、１’、１’’）の複数の出力に分配する１台以上のスプリッタ（３３）とを備え、バックエンドモジュール（２、２’、２’’）が、前記の回路装置要素中、送受信機側の信号経路を切り替えるためのＨＦ切り替え手段（２９’、３０’）と、少なくとも１台の受信増幅器（３２）と、バックエンドモジュール（２、２’、２’’）の複数の入力の入力信号を組み合わせる１台以上の合成器（３４）とを備え、フロントエンドモジュール（１、１’、１’’）及びバックエンドモジュール（２、２’、２’’）が、前記の回路装置要素中、その他の回路装置要素、即ち、電力増幅器（１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３）と、デュプレクサ（２７、２７’、２８、２８’、３６、３６’、５６、５６’）と、フロントエンドモジュール（１、１’、１’’）のスプリッタ（３３）とバックエンドモジュール（２、２’、２’’）の合成器（３４）との間に配置された周波数フィルタ及び帯域フィルタ（２４、２５、２６）のうちの少なくとも一方と、検出ユニット（３５）とに外部で接続されており、これらの回路装置要素が、回路装置のそれぞれの使用目的と、回路装置によって支持される周波数帯域及び無線規格とに応じて構成され且つ寸法設計されていることを特徴とする、回路装置。
フロントエンドモジュール（１、１’、１’’）のスプリッタ（３３）とバックエンドモジュール（２、２’、２’’）の合成器（３４）との間に配置された帯域フィルタ（２４、２５、２６）は、櫛形フィルタ（３７、３８、３９）に集約されていることを特徴とする、請求項１に記載の回路装置。
送信分岐路（３、４、５、６、７、８、９）の電力増幅器（１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３）のうち少なくとも数個は増幅モジュール（４０、４１）に集約されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の回路装置。
検出回路（３５）は、種々の周波数帯域の送信信号を検出するための複数の検出器を備えたモジュールとして構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路装置。
フロントエンドモジュール（１、１’、１’’）及びバックエンドモジュール（２、２’、２’’）の利用されていない接続部は、それぞれ抵抗を介して接地されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路装置。
フロントエンドモジュール（１、１’、１’’）及びバックエンドモジュール（２、２’、２’’）を対応させて接続することによって、ＧＳＭ９００規格、ＧＳＭ１８００規格又はＵＭＴＳ規格に従って動く移動無線機で選択的に動作できるように構成可能であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の回路装置。
フロントエンドモジュール（１、１’、１’’）及びバックエンドモジュール（２、２’、２’’）を対応させて接続することによって、ＵＳ−ＧＳＭ／ＣＤＭＡ８５０規格又はＵＳ−ＧＳＭ／ＣＤＭＡ１９００規格に従って動く移動無線機で選択的に動作するように構成可能であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の回路装置。
フロントエンドモジュール（１、１’、１’’）及びバックエンドモジュール（２、２’、２’’）を対応させて接続することによって、ＧＳＭ９００規格又はＵＳ−ＧＳＭ／ＣＤＭＡ８５０規格、ＧＳＭ１８００規格又はＵＳ−ＧＳＭ／ＣＤＭＡ１９００規格、ＵＭＴＳ規格、ＷＬＡＮ規格又はＷｉＭＡＸ規格に従って動く送受信機で選択的に動作するように構成可能であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の回路装置。
ＣＤＭＡ送信信号用の送信分岐路（３）に配置された電力増幅器（１７）の後にアイソレータ又はサーキュレータ（４２）が接続されていることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載の回路装置。
送信分岐路（４、５、６、７、８、９）の電力増幅器（１８、１９、２０、２１、２２、２３）の後にそれぞれ１個の高調波フィルタが接続されていることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載の回路装置。
送信分岐路（３、４、５、６、７、８、９）の電力増幅器（１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３）の前にそれぞれ１個の減衰素子（４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５）が接続されていることを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の回路装置。
フロントエンドモジュール（１’、１’’）及びバックエンドモジュール（２’、２’’）にＨＦ切り替え手段（２９、２９’、３０、３０’）を操作するためのロジック（５７、５７’）がそれぞれ１個配置されており、このロジック（５７、５７’）が検出回路（３５）の制御信号を実行することによって、ＨＦ切り替え手段（２９、２９’、３０、３０’）が回路の基本状態又はその都度認識された送信信号に対応する切り替え状態に入ることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回路装置。
フロントエンドモジュール（１’’）内には２台のスプリッタ（３３、３３’）と１台の追加のＨＦ切り替え手段（６２）とが平行に配置されており、バックエンドモジュール（２’’）内には２台の合成器（３４、３４’）と１台の追加のＨＦ切り替え手段（６２’）とが平行に配置されており、フロントエンドモジュール（１’’）内でスプリッタ（３３、３３’）間で分岐させるためにスプリッタの前に接続された追加のＨＦ切り替え手段（６２）と、バックエンドモジュール（２’’）内で合成器（３４、３４’）間で交替させるために合成器の出力の後に接続された追加のＨＦ切り替え手段（６２’）とが同様に直接、検出回路（３５）により、或いは場合によって存在する検出回路（３５）の制御信号を実行するロジック（５７、５７’）により操作されて、回路装置の基本状態では全ての受信分岐路（１０、１１、１２’、１３、１４’、１５’、１６’）が、フロントエンドモジュール（１’’）の第１のスプリッタ（３３）と、バックエンドモジュール（２’’）の第１の合成器（３４）と、これらの間で外部接続回路に配置された周波数フィルタ及び帯域フィルタ（２４、２５、２６）のうちの少なくとも一方とを通るが、送受信機の送信信号が初めて検出された後、送受信機との音声又はデータ接続が継続している間、非二重通信方式の通信路の受信分岐路（１０、１１、１３）のみが周波数フィルタ及び帯域フィルタ（２４、２５、２６）のうちの少なくとも一方を含む前記の回路装置要素を通り、二重通信方式の通信路の受信分岐路（１２、１４、１５、１６）はフロントエンドモジュール（１’’）の第２のスプリッタ（３３’）を通り、その出力側から直接又は追加の減衰素子のみを介してバックエンドモジュール（２’’）の第２の合成器（３４’）の入力側に通じていることを特徴とする、請求項１又は１２記載の回路装置。
バックエンドモジュール（２、２’、２’’）内に複数の受信増幅器、即ち回路装置で利用可能な周波数帯及び伝送規格のうちの少なくとも一方当たり１台の受信増幅器が配置されており、前記受信増幅器が合成器（３４）又は複数の合成器（３４、３４’）に組み込まれていることを特徴とする、請求項１又は１３記載の回路装置。
送信分岐路（３、４、５、６、７、８、９）内に配置された電力増幅器（１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３）は、送信信号が存在しない場合は検出回路（３５）の対応する制御信号に基づき完全に遮断されるか、又は少なくとも高周波が遮断されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の回路装置。